KR20060058058A

KR20060058058A - 무선신호교환회로 및 무선통신장치

Info

Publication number: KR20060058058A
Application number: KR1020057024051A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 나가노; 아키라 스하라; 가즈히로 야마다; 시게야 아오야마
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤; 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-05-29
Also published as: EP1638214A1; US20070213015A1; JP3905866B2; WO2005002078A1; JP2005020381A; US7522887B2; CN100454770C; EP1638214B1; CN1839555A; EP1638214A4

Abstract

듀얼모드 대응형 휴대전화기 등의 이동무선통신장치에 있어서의, 복수의 무선송신신호를, 저손실로 교환하는 무선신호교환회로를 제공한다. 무선신호교환회로는, F2/F3 송수신계의 신호경로 교환회로(20)와, 대역분파기(31)를 가지는 F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)와, 90도 위상회전회로(40)를 가진다. 단, F1≤F2〈F3이다. 90도 위상회전회로(40)는, 스위치 소자(44)를, 폐(閉) 상태로 했을 때 F2/F3의 신호의 위상을 90도 회전시키고, 개(開) 상태로 했을 때 UMTS의 고조파를 감쇠시키는 특성을 갖는다. 90도 위상회전회로(40)는, F2/F3 송수신계를 사용할 때는 F2/F3 송수신계의 신호경로교환회로(20)와 F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)를 분리하고, F1/UMTS 송수신계를 사용할 때는 통과특성을 나타낸다.

Description

무선신호교환회로 및 무선통신장치{Radio signal switching circuit and radio communication apparatus}

본 발명은, 안테나를 이용하여 복수의 무선송신신호를 송신할 때, 또는, 복수의 무선수신신호를 수신할 때에, 이들의 신호를 교환하는 무선신호교환회로와, 그것을 이용한 무선통신장치에 관한 것이다.

본 발명의 무선신호교환회로는, 예를 들면, 멀티밴드 대응의 휴대전화기 등의 이동무선통신장치 등에 적용된다.

근년, 휴대전화기나 PDA(Personal Digital Assistants)에 대표되는 이동무선통신 단말장치에 있어서, 저 소비전력화, 소형ㆍ경량화가 실현되고 있으나, 더욱이, 멀티밴드화, 멀티모드화의 실현이 불가피해지고 있다. 그것에 따라, 그와 같은 멀티밴드 대응형 이동무선통신 단말장치에, 복수의 무선송신신호, 또는, 복수의 무선수신신호를 교환하는 무선신호교환회로가 설치되고 있다. 그와 같은 무선신호교환회로에 있어서, 복수의 경로의 전환시 및 각 경로에 있어서의 손실의 저감이 강력하게 요구되고 있다.

문헌, "Chip Multilayer Antenna Switch Module for Triple Band Phone(EGSM/DCS/PCS)" HITACHI METALS, URL:http://www.hitachi- metals.co.jp/product/ics2001/asm/shs1090t.pdf를 참조하여, 휴대전화기 등의 이동무선통신 단말장치에서 사용하고 있는 무선신호교환회로에 있어서의 신호교환의 예를 기술한다. 예를 들면, 멀티밴드로서 3개의 주파수(F1, F2, F3)를 사용하는 경우를 예로 든다. 단, 각 주파수는, F1<<F2<F3의 관계가 있는 것으로 한다. 예를 들면, F1=900MHz, F2=1800MHz, F3=1900MHz이다.

도 1에 도해한 무선신호교환회로에 있어서, 무선송수신용 안테나(ANT)의 안테나 단자(101)에 직접 접속된 대역분파기(102)에 있어서, 송수신신호의 주파수 영역을 크게 둘로 분리한다. 즉, 대역분파기(102)에 있어서, 주파수의 낮은 주파수(F1)와, 주파수의 높은 주파수(F2/F3)로 나눈다.

스위치 소자(103)는 주파수(F1)의 송신신호(F1TX)와 수신신호(F1RX)를 분리한다. 주파수(F1)의 송신신호(F1TX)는 로우패스필터(106)를 통하여 스위치 소자(103)에 인가되고, 대역분파기(102)를 경유하여 무선송수신용 안테나(ANT)로부터 송출된다. 무선송수신용 안테나(ANT)에서 수신된 주파수(F1)의 수신신호(F1RX)는, 대역분파기(102)에서 분파되어 스위치 소자(103)로부터 출력된다.

스위치 소자(104)는, 주파수(F2 또는 F3)(F2/F3)의 송신신호(F2/F3TX)와, 주파수(F2)의 수신신호(F2RX) 및 주파수(F3)의 수신신호(F3RX)를 분리한다. 주파수(F2 또는 F3)의 송신신호(F2/F3TX)는 로우패스필터(107)를 통하여 스위치 소자(104)에 인가되고, 대역분파기(102)를 경유하여 무선송수신용 안테나(ANT)로부터 송출된다. 무선송수신용 안테나(ANT)에서 수신된 주파수(F2 또는 F3)의 수신신호(F2/F3RX)는, 대역분파기(102)에서 분파되어 스위치 소자(104)로부터 출력된다. 더욱이, 스위치 소자(105)는, 주파수(F2)의 수신신호(F2RX)와, 주파수(F3)의 수신신호(F3RX)가 분리된다.

상기한 무선신호교환회로에서는, 대역분파기(102)를 이용하여 먼저 주파수 영역을 크게 둘로 나누고, 그리고 나서, 스위치 소자(103, 104 ,105)를 이용하여 각 주파수의 경로를 전환하는 구성을 채용하고 있으므로, 스위치 소자를 많이 필요로 하며, 예를 들면, 주파수(F2/F3)의 수신측에 대해서는 대역분파기(102), 스위치 소자(104) 및 스위치 소자(105)를 신호가 통하게 되기 때문에, 각각의 스위치 소자에서의 손실이 가산되고, 수신신호의 감쇠가 커진다. 수신신호의 감쇠는, 신호증폭회로를 부가할 필요가 발생하는, 노이즈의 영향을 받기 쉬운 등의 문제에 부딪치게 된다.

상기한 예는, 주파수의 종류는 3가지이었지만, 사용하는 주파수의 종류가 많아지면, 그것에 따라 경로를 전환하는 스위치 소자의 수가 늘어난다. 그와 같은 스위치 소자로서, 예를 들면, PIN(positive intrinsic negative diode) 다이오드를 이용하는 경우에는 소비전력이 커진다.

그와 같은 무선신호교환회로를 휴대전화기 등의 무선통신장치에 이용하면, 무선통신장치의 소비전력도 커진다. 예를 들면, 휴대전화기는 배터리로 구동되기 때문에, 소비전력의 증대는 배터리의 수명을 단명으로 한다고 하는 문제에 부딪치게 된다.

본 발명의 목적은, 손실을 저감시키며, 전력소비가 적은 무선신호교환회로를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 무선신호교환회로를 이용하여, 손실을 저감시키고, 전력소비를 저감시킨 무선통신장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 관점에 의하면, 적어도, 제1 통신방식과 제2 통신방식에서 통신을 행하는 무선통신에 있어서의 복수의 다른 주파수의 송수신신호를 교환하는 무선신호교환회로이고, 안테나에 접속되는 안테나 단자와, 상기 제1 통신방식에 있어서의 다른 복수의 주파수의 송수신신호를 선택하는 복수의 스위치 수단을 가지는 제1의 신호경로 교환수단과, 일단(一端)이 상기 안테나 단자에 접속되고, 상기 제1의 신호경로 교환수단에 공급되는 주파수 성분의 신호의 위상에 대하여 90도의 위상회전을 주는, 위상회전 수단과, 상기 제1 통신방식에 있어서의 상기 복수의 주파수보다 낮은, 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수의 송수신신호와, 상기 제2 통신방식의 송수신신호를 분파하는 대역분파기를 가지며, 이 대역분파기의 공통 입출력단자가 상기 위상회전 수단의 타단에 접속되어 있고, 상기 대역분파기의 제1 필터측의 단자에 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수의 송수신신호가 인가되며, 상기 대역분파기의 제2 필터측의 단자에 상기 제2 통신방식의 송수신신호가 인가되는, 제2의 신호경로 교환수단을 갖춘, 무선신호교환회로가 제공된다.

바람직하게는, 상기 위상회전 수단은, 상기 제2 통신방식에 의해 전송되는 신호의 고조파 성분을 감쇠시키는 특성을 가진다.

또한 바람직하게는, 상기 대역분파기의 상기 제1 필터측은 저주파 필터측이며, 상기 대역분파기의 상기 제2 필터측은 고주파 필터측이다.

바람직하게는, 상기 위상회전 수단은, 일단이 상기 안테나 단자에 접속되며, 타단이 상기 대역분파기의 공통 입출력단자에 접속된 인덕터와, 상기 인덕터의 일단과 기준전위 노드의 사이에 접속된 제1의 커패시터와, 상기 인덕터의 타단과 상기 기준전위 노드의 사이에 접속된 제2의 커패시터와, 상기 인덕터의 타단에 일단이 접속된 제1 스위치 수단과, 상기 제1 스위치 수단의 타단과 상기 기준전위 노드의 사이에 접속된 제3의 커패시터를 갖추고, 상기 제1 스위치 수단이 가세되었을 때, 상기 인덕터, 상기 제1, 제2, 제3의 커패시터에서 규정되는 회로가 상기 제1의 신호경로 교환수단에 공급되는 주파수 성분의 신호의 위상에 대하여 90도의 위상회전을 주며, 상기 제1 스위치 수단이 감세되었을 때, 상기 인덕터, 상기 제1 및 제2의 커패시터에서 규정되는 회로가 상기 제2 통신방식에 의해 전송되는 신호의 고조파 성분을 감쇠시키는 특성을 나타내는 것을 특징으로 한다.

예를 들면, 상기 제1 통신방식은 트리플밴드 GSM 방식이며, 상기 제2 통신방식은 UMTS 방식이다.

바람직하게는, 상기 제1의 신호경로 교환수단은, 상기 안테나 단자에 접속되며, 상기 제1 통신방식에 있어서의 다른 복수의 주파수의 수신신호를 각각 선택하는 복수의 스위치 수단을 가지는 제1 수신신호 교환회로와, 상기 안테나 단자에 접속되며, 상기 제1 통신방식에 있어서의 다른 복수의 주파수의 송신신호를 선택하는 스위치 수단과, 이 스위치 수단에 접속된 필터수단을 가지는 제1 송신신호교환회로를 갖춘다.

또한 바람직하게는, 상기 제2의 신호경로 교환수단은, 상기 대역분파기의 제1 필터측의 단자에 접속된, 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수의 송신신호를 선택하는 스위치 수단과, 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수의 수신신호를 선택하는 스위치 수단을 가진다.

본 발명의 제2 관점에 의하면, 무선송수신용 안테나와, 상기 무선신호교환회로를 갖춘, 무선통신장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 무선통신장치는, 제1 통신방식으로서 트리플밴드 GSM 방식, 제2 통신방식과 UMTS 방식의 듀얼모드 대응형 휴대전화기를 포함하는 이동무선통신장치이다.

또한 바람직하게는, 상기 대역분파기의 제2 필터측 단자에 UMTS용 송수신회로의 프론트엔드부가 접속되며, 이 프론트엔드부는, UMTS의 송신신호와 UMTS의 수신신호를 교환하는 듀플렉서와, 이 듀플렉서를 통하여 입력되는 UMTS의 수신신호를 증폭하는 저(低) 노이즈 증폭회로와, UMTS의 송신신호를 증폭하는 전력증폭회로를 가진다.

본 발명의 상기 및 다른 목적 및 특성은, 첨부 도면에 관련지어진 하기의 기술에서 한층 명료해진다.

도 1은 종래의 무선신호교환회로의 회로도이다.

도 2는 본 발명의 무선신호교환회로의 실시의 형태로서의 무선신호교환회로의 회로도이다.

도 3a, 도 3b는 도 2에 도해한 무선신호교환회로 내의 90도 위상 회전회로의 입력신호와 출력신호의 파형도이다.

도 4는 도 2에 도해한 무선신호교환회로내의 90도 위상 회전회로의 감쇠특성을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 무선통신장치의 실시의 형태로서, 도 2에 도해한 무선신호교환회로를 이용한 듀얼모드 대응형 휴대전화기의 부분도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호 설명]

1 : 무선신호교환회로 11 : 안테나 단자

12 : 송신단자 13 : F1 송신신호용 단자

14 : F1 수신신호용 단자 15 : F2 수신신호용 단자

16 : F3 수신신호용 단자 17 : UMTS 송수신단자

20 : F2/F3 송수신계의 신호경로교환

21, 23, 24, 32, 33, 44 : 스위치 소자

22 : LPF

30 : F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로

31 : 대역분파기 40 : 90도 위상회전회로

41 : 인덕터 42, 43, 45 : 커패시터

이하, 본 발명의 무선신호교환회로 및 무선통신장치의 매우 적합한 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 1실시의 형태

도 2는 본 발명의 무선신호교환회로의 일실시 형태로서의 무선신호교환회로의 구성 예를 나타내는 회로도이다.

본 실시형태에서는, 제1 통신방식으로서, 예를 들면, 트리플밴드 GSM(Global System for Mobile Communication System) 방식(시스템) 및 제2 통신방식으로서, 예를 들면, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 방식(시스템)의 듀얼모드 대응형 휴대전화기를 예시한다.

또, GSM 방식에서의 멀티밴드로서, 3 주파수(F1, F2, F3), 단, F1<<F2<F3의 관계에 있는 3 파의 주파수를 사용한 TDMA(Time Division Multiple Access) 동작을 행하며, UMTS 방식에서의 듀얼모드에서는, FDD(frequency division duplex) 동작을 행하는 GSM/UMTS 듀얼모드를 예시한다.

일례로서, F1=900MHz, F2=1800MHz, F3=1900MHz로 한다. 또, UMTS 시스템에서는 송신과 수신이 동시에 행해진다. 일례로서, 송신주파수를 1950MHz, 수신주파수를 2150MHz로 한다.

도 2에 도해한 무선신호교환회로(1)는, 무선송수신용 안테나(ANT)에 접속되는 안테나 단자(11), 주파수(F2/F3)의 각 송신계(TX)에 접속되는 송신단자(12), 주파수(F1)의 송신계(TX)에 접속되는 송신단자(13), 주파수(F1)의 수신계(RX)에 접속되는 수신단자(14), 주파수(F2 및 F3)의 각 수신계에 접속되는 수신단자(15,16), UMTS의 송수신계에 접속되는 송수신단자(17)를 가지고, 더욱이 무선신호교환회로(1)는, 이것들의 단자 사이에 설치되며, F2/F3 송수신계의 신호경로교환(20), F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30) 및 90도 위상회전회로(40)를 갖추고 있 다.

특히, 90도 위상회전회로(40)는, F2/F3 송수신계의 신호경로교환(20)과, F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)의 사이에 설치되어 있다.

무선신호교환회로(1)는 더욱이, F2/F3 송수신계의 신호경로교환(20), F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30), 90도 위상회전회로(40) 내의 각 스위치 소자의 개폐를 제어하는 제어수단(60)을 갖추고 있다.

본 명세서에 있어서, "/ "는, 또는을 의미한다. 예를 들면, F2/F3은 F2 또는 F3을 의미한다. 한편, "ㆍ"은, 및을 의미한다. 예를 들면, F1ㆍUMTS는, F1 및 UMTS를 의미한다.

본 발명의 제1의 신호경로 전환수단의 일례로서 F2/F3 송수신계의 경로교환회로(20)는, F2/F3 송신신호 F2/F3TX용에, 안테나 단자(11)와 송신단자(12)의 사이에 직렬로 접속된 스위치 소자(21)와, 고조파 억압필터, 예를 들면, 저역여파기(LPF)(22)를 가진다. 또 F2/F3 송수신계의 신호경로교환(20)은, 주파수(F2)의 수신신호(F2RX)를 선택하여 빼내기 위하여, 안테나 단자(11)와 수신단자(15)의 사이에 접속된 스위치 소자(23)를 가진다. 더욱이 F2/F3 송수신계의 신호경로교환(20)은, 주파수(F3)의 수신신호(F3RX)를 선택하여 빼내기 위하여, 안테나 단자(11)와 수신단자(16)의 사이에 접속된 스위치 소자(24)를 가진다.

본 발명의 제2의 신호경로 전환수단의 일례로서의 F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)는, 멀티모드의 각 주파수에 대응한 대역의 통과필터, 본 예에서는 저역여파기(LPF)와 고역여파기(HPF)의 조합으로 이루어지며, HPF측 단자가 UMTS 송수신단자(17)에 접속된 대역분파기(31)와, 이 대역분파기(31)의 LPF측 단자와 F1 송신신호(F1TX)용 단자(13)의 사이에 접속된 스위치 소자(32)와, 대역분파기(31)의 LPF측 단자와 F1 수신신호(F1RX)용 단자(14)의 사이에 접속된 스위치 소자(33)를 가진다. F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)에 있어서, 대역분파기(31)의 HPF측 단자가 UMTS 송수신단자(17)에 접속되어 있다.

90도 위상회전회로(40)는, 일단(40a)이 안테나 단자(11)에 접속되며, 타단(40b)이 대역분파기(31)의 입출력단자(31a)에 접속된 인덕터(41)와, 인덕터(41)의 일단측(40a)과 기준전위 노드로 되는 그라운드의 사이에 접속된 커패시터(42)와, 인덕터(41)의 타단(40b)과 그라운드의 사이에 접속된 커패시터(43)와, 인덕터(41)의 타단(40b)과 그라운드의 사이에 직렬로 접속된 스위치 소자(44) 및 커패시터(45)를 가진다.

90도 위상회전회로(40)에 있어서, 인덕터(41), 커패시터(42), 커패시터(43)는 상시 접속되어 있으나, 커패시터(45)는, 제어수단(60)에 의거하는 스위치 소자(44)의 개폐에 따라, 인덕터(41), 커패시터(42), 커패시터(43)에 접속되거나, 비접속상태로 된다.

90도 위상회전회로(40)는 주파수(F1)의 송신신호 또는 수신신호, 혹은, UMTS 송수신신호에 대해서는, 이것들의 신호를 통과시키는 특성을 가지며, 한편, 주파수(F2/F3)의 송신신호 또는 수신신호에 대해서는, 이것들의 주파수(F2/F3)의 신호가 F1/UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)에 실질적으로 인가되지 않도록, 90도 위상을 회전시켜 격리(isolation)하는 특성을 가진다.

그 때문에, 90도 위상회전회로(40)에 있어서, 인덕터(41)의 인덕턴스(L) 및 커패시터(42, 43)의 각 커패시턴스(C1, C2)는, 주파수(F2 및 F3)의 신호의 위상을 90도 회전시킨다. 바람직하게는, 90도 위상회전회로(40)는, 더욱이, 도 4에 도해하는 바와 같이, UMTS 송수신단자(17)로부터의 UMTS 경로로 사용하고 있는 송신주파수의 고조파성분(송신주파수의 2배 혹은 3배의 주파수성분)에 대하여 감쇠특성을 나타내는 저역여파기(LPF)의 특성도 겸비하는 값으로 설정되어 있다.

도 3a, 도 3b에 90도 위상회전회로(40)의 입출력 특성을 나타내었다. 90도 위상회전회로(40)에 도 3a에 도해한 정현파의 입력신호가 인가되었을 때는, 그 출력은, 도 3b에 도해한 90도 위상 지연의 출력신호가 된다. 도 3a, 도 3b에 있어서 횡축은 시간을 나타낸다.

도 4에 90도 위상회전회로(40)의 감쇠특성의 일례를 나타낸다. 본 예에 있어서는, F1=900MHz이고, F2=1800MHz, F3=1900MHz이다. 또 UMTS 방식의 송신주파수를 1950MHz, 수신주파수를 2150MHz로 하고 있다.

도 4에 도해한 감쇠특성은, F1=900MHz에 있어서는 거의 감쇠하지 않고, UMTS 송수신단자(17)로부터의 UMTS 경로로 사용하고 있는 송신주파수의 고조파 성분(송신주파수 1950MHz의 2배 혹은 3배의 주파수 성분)에 대하여 크게 감쇠시키는 감쇠특성을 나타내는 저역여파기(LPF)의 특성도 겸비하는 값으로 설정되어 있다.

스위치 소자(44)는, F2／F3 송신신호(F2／F3TX)를 안테나 단자(11)에 인가하기 위하여「폐」상태가 되는 스위치 소자(21) 및 F2 수신신호(F2RX)를 선택하는 스위치 소자(23) 또는 F3 수신신호(F3RX)를 선택하는 스위치 소자(24)의 개폐동작에 동기하여 개폐하도록, 제어수단(60)에 의해 구동된다.

F2／F3 송수신계의 신호경로교환(20)에 있어서의 스위치 소자(21, 23, 24), F1／UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30)에 있어서의 스위치 소자(32, 33) 및 90도 위상회전회로(40)에 있어서의 스위치 소자(42, 43, 44)로서는, 전계효과형 트랜지스터(FET)나 PIN 다이오드 등의 반도체 스위치를 이용할 수 있다. 이것들의 스위치 소자는, 고주파 특성이 양호하고, 즉, 고속동작이 가능하고, 누설전류가 적은 소자가 바람직하다.

이것들의 스위치 소자는, 제어수단(60)의 제어지령에 따라 개폐한다. 본 명세서에 있어서는, 예를 들면, 스위치 소자(21)와 제어수단(60)을 조합하여 스위치 수단이라고 부른다.

본 명세서에 있어서, 예를 들면, 스위치 소자(21)를 폐(閉) 상태(또는 온 상태)로 하는 것을 가세 상태로 한다고 하고, 스위치 소자(21)를 개(開) 상태(또는 오프 상태)로 하는 것을 감세 상태로 한다고 한다.

상기 구성의 무선신호교환회로(1)의 동작에 대하여 기술한다.

(1) 주파수(F2 또는 F3)를 사용한 송신신호(F2／F3TX)의 송신 시

제어수단(60)은, 스위치 소자(21)를 폐(온) 상태, 스위치 소자(23, 24)를 개(오프) 상태로 하고, 동시에, 스위치 소자(44)를 폐 상태로 한다. 물론, 제어수단(60)은, 스위치 소자(32) 및 스위치 소자(33)를 개 상태로 해 둔다.

이 상태에 있어서, 송신단자(12)에 인가된 송신신호(F2／F3TX)는, LPF(22) 및 스위치 소자(21)를 경유하여 안테나 단자(11)에 인가되어 무선송수신용 안테나 (ANT)로부터 송출된다.

제어수단(60)이 스위치 소자(44)를 폐 상태로 하면, 인덕터(41), 커패시터(42, 43, 45)로 구성되는 회로가 주파수(F2／F3)의 신호에 대하여 그 위상을 90도 회전시키는 특성을 나타내고 그라운드에 접지되며, 상기 주파수 성분에 대하여 고 임피던스가 된다. 그 결과, F2／F3TX와 F2／F3RX의 F2／F3송수신계의 경로측과 F1／UMTS 송수신계의 경로측의 격리(isolation)를 확보할 수 있다. 이것에 의해, F2／F3 송수신계의 경로측으로의 F1／UMTS 송수신계의 경로측의 영향을 저감할 수 있음과 동시에, 주파수(F2／F3)에서의 송신경로의 손실을 적게 할 수 있다.

(2) 주파수(F2 또는 F3)를 사용한 수신신호(F2／F3RX)의 수신 시

제어수단(60)은, 스위치 소자(21)를 개(오프) 상태, 스위치 소자(23) 또는 스위치 소자(24)를 폐(온) 상태로 하고, 동시에, 스위치 소자(44)를 폐 상태로 한다. 물론, 제어수단(60)은, 스위치 소자(32) 및 스위치 소자(33)를 개 상태로 해 둔다.

이 상태에 있어서, 무선송수신용 안테나(ANT)로부터 안테나 단자(11)에 인가된 수신신호(F2／F3RX) 가운데, 스위치 소자(23)가 폐 상태 때는 단자(15)로부터 F2 수신신호(F2RX)가 출력되고, 스위치 소자(24)가 폐 상태 때는 단자(16)로부터 F3 수신신호(F3RX)가 출력된다.

스위치 소자(44)를 폐 상태로 했을 때의, 90도 위상회전회로(40)의 작용은 상기와 같다. 즉, 인덕터(41), 커패시터(42, 43, 45)로 구성되는 회로가 주파수(F2／F3)의 신호에 대하여 그 위상을 90도 회전시키는 특성을 나타내고 그라운드에 접지되며, 상기 주파수 성분에 대하여 고 임피던스가 된다. 그 결과, F2／F3RX의 수신계의 경로측과 F1／UMTS 송수신계의 경로측의 격리(isolation)를 확보할 수 있다. 이것에 의해, F2／F3 수신계의 경로측으로의 F1／UMTS 송수신계의 경로측의 영향을 저감할 수 있음과 동시에, 주파수(F2／F3)에서의 송신경로의 손실을 적게 할 수 있다.

(3) 주파수(F1)를 사용한 송신신호(FITX)의 송신 시

제어수단(60)은, 스위치 소자(32)를 폐(온) 상태로 하고, 스위치 소자(33), 스위치 소자(44)를 개(오프) 상태로 한다. 물론, 스위치 소자(21), 스위치 소자(23, 24)를 개 상태로 해 둔다.

Fl 송신신호용 단자(13)에 인가된 Fl 송신신호(F1TX)가 스위치 소자(32)를 경유하여 대역분파기(31)의 LPF측 단자(31b)로부터 대역분파기(31)에 입력되어, 상기 대역분파기(31) 내의 LPF를 통하며, 90도 위상회전회로(40)를 통하여 안테나 단자(11)에 인가되고, 무선송수신용 안테나(ANT)로부터 송출된다.

이 때, 90도 위상회전회로(40)는, 도 4에 예시한 감쇠특성에 따라서, UMTS의 송신주파수에 대하여, 그 고조파 성분을 감쇠시켜 통과를 저지하는 LPF로서 기능하고 있지만, 송신주파수(Fl)(예를 들면, 900MHz)에 대해서는 통과역이 된다. 따라서, 이 송신경로에 있어서의 손실은 주로 대역분파기(31)에서의 손실로 되고, 상기 대역분파기(31)의 손실은 지극히 적기 때문에, 주파수(F1)에서의 송신경로의 손실을 저감할 수 있다.

(4) 주파수(F1)를 사용한 수신신호(FIRX)의 수신 시

제어수단(60)은, 스위치 소자(33)를 폐(온) 상태로 하고, 스위치 소자(32), 스위치 소자(44)를 개(오프) 상태로 한다. 물론, 스위치 소자(21), 스위치 소자(23, 24)를 개 상태로 해 둔다.

주파수(F1)를 사용한 수신신호(F1RX)는 무선송수신용 안테나(ANT)의 단자(11)로부터 입력되어, 90도 위상회전회로(40)를 통과하고, 대역분파기(31) 내에 있어서 LPF측으로 분파되어, 폐(온) 상태에 있는 스위치 소자(33)를 경유하여 수신단자(14)에 출력된다.

이때도, 90도 위상회전회로(40)는 주파수(Fl)의 수신신호에 대해서는 통과역이 된다. 이 수신경로에 있어서의 손실은 주로 대역분파기(31)에서의 손실로 되기 때문에, 주파수(Fl)에서의 수신경로의 손실을 저감할 수 있다.

(5) UMTS의 송신신호의 송신

제어수단(60)은, 스위치 소자(21), 스위치 소자(23, 24), 스위치 소자(44), 스위치 소자(32, 33)의 모든 스위치 소자를 개(오프) 상태로 한다.

UMTS의 송신신호는 송수신단자(17)로부터 입력되어, 다시 대역분파기(31)의 HPF측 단자(31c)로부터 입력되어, 대역분파기(31) 내의 HPF를 통과 후, 90도 위상회전회로(40)를 경유하여 안테나 단자(11)에 인가되어, 무선송수신용 안테나(ANT)로부터 송출된다.

90도 위상회전회로(40)는 UMTS 송신주파수에 대해서는 통과역이 되고, 동시에, 도 4에 도해한 바와 같이, 고조파(UMTS 주파수의 2배, 3배의 주파수)에 대해서는 멸쇠역(滅衰域)이 되어 고조파 성분을 억압할 수 있다. 이 송신경로에 있어 서의 손실은 주로 대역분파기(31)에서의 손실로 되고, 상기 대역분파기(31)의 손실은 지극히 적기 때문에, UMTS의 송신주파수에서의 송신경로의 손실을 저감할 수 있다.

(6) UMTS의 수신신호의 수신

무선송수신용 안테나(ANT)에서 수신된 UMTS의 수신신호는 안테나 단자(11)에 인가되어, 90도 위상회전회로(40)를 통과한 후, 대역분파기(31)에 의해 HPF측(31c)으로 분파되어, 송수신단자(17)를 통하여 출력된다.

90도 위상회전회로(40)는 UMTS 수신신호에 대하여 통과역이 된다. 이 수신경로에 있어서의 손실은 주로 대역분파기(31)에서의 손실로 되기 때문에, UMTS의 수신주파수에서의 수신경로의 손실을 저감할 수 있다.

상기한 바와 같이, 트리플밴드 GSM 방식 및 UMTS 방식의 듀얼모드 대응의 경우에 있어서, F2／F3 송수신계의 신호경로교환(20)에 의한 신호경로교환 시에, 90도 위상회전회로(40)에 의한 작용에 의해 F2／F3 송수신계의 신호경로교환(20) 측의 주파수 성분이, Fl／UMTS 송수신계의 신호경로교환회로(30) 측으로 공급되는 것을 저지함으로써, F2／F3 송수신계의 경로측과 F1／UMTS 송수신계의 경로측의 격리(isolation)를 확보하여 상호의 영향을 저감할 수 있기 때문에, 트리플밴드 및 듀얼모드의 교환 시에 있어서의 손실을 저감하며, 저 소비전력 및 소규모의 회로구성으로 실현가능하다.

더욱이, 90도 위상회전회로(40)에, 도 4에 도해한 바와 같이, UMTS의 주파수의 고조파 성분에 대하여 감쇠특성을 갖게 함으로써, UMTS의 주파수의 고조파 성분을 90도 위상회전회로(40)에 있어서 감쇠할 수 있다. 그 결과, 도 5를 참조하여 후술하는 UMTS용 송수신 회로에 있어서, 송신신호와 수신신호를 교환하는 듀플렉서(대역교환기)에서의 통과 손실이 90도 위상회전회로(40)에 감쇠특성을 갖게 하지 않을 때와 같다고 했을 경우, 상기 듀플렉서의 구성을 UMTS의 주파수의 고조파 성분을 감쇠할 수 있는 분만큼 간략화할 수 있다. 역으로, 듀플렉서의 구성이 90도 위상회전회로(40)에 감쇠특성을 갖게 하지 않을 때와 같다고 했을 경우, 고조파 성분을 감쇠할 수 있는 분만큼 UMTS의 주파수에 대한 통과 손실을 저감할 수 있다.

휴대전화기나 PDA로 대표되는 이동통신 단말장치에서는, 멀티밴드, 예를 들면, 휴대전화기와 디지털 카메라 등과 같이 복수의 기기를 탑재한 복합 단말장치에 있어서는, 소형화, 저 소비전력에 대한 요구가 강하다. 특히, 무선신호교환회로에 있어서는, 상기한 바와 같이, 1개의 송수신용 안테나를 사용하는 것을 전제로 멀티밴드를 교환하는 다경로 교환회로를 저손실, 저소비 및 소형으로 실현할 필요가 있다. 이것에 대하여, 도 2를 참조하여 기술한 본 실시형태에 관계되는 무선신호교환회로(1)에서는, 90도 위상회전회로(40)를 이용하여 F2／F3 송수신계의 경로측과 Fl／UMTS 송수신계의 경로측의 격리(isolation)를 확보하고, 또 다경로를 분리하기 위하여 스위치 소자(21, 22, 23, 24, 32, 33) 뿐만 아니라, 대역분파기(31)를 이용함으로써 다경로에 있어서 각 경로에서의 저손실을 실현하고 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 멀티밴드를 교환하는 다경로 교환회로를, 저손실, 저소비 및 소규모의 회로 구성으로 실현하고 있게 된다.

도 1을 참조하여 기술한 바와 같이, 만일, 어느 신호경로에 있어서 복수의 스위치 소자를 시리즈로 삽입하여 경로 분리를 행하는 구성을 채용했을 경우는, 각 스위치 소자에서의 손실이 적산되어 큰 손실로 된다. 또, 스위치 소자만으로 다경로를 교환하는 구성을 채용했을 경우, 예를 들면, 복수의 상호 접속된 스위치 소자, 예를 들면, 전계효과형 트랜지스터(FET)를 집적화(IC화)하는 경우는, 상호 접속된 복수의 스위치 소자에 있어서의 기생 용량 등의 요인으로, 특히, 오프 상태(개 상태)에 있는 스위치 소자의 증가로 손실이 증가할 가능성이 있다. 이것에 대하여, 본 실시형태에 관련되는 무선신호교환회로(1)에 있어서는, 90도 위상회전회로(40) 및 대역분파기(31)를 이용하여 경로 분리를 행하는 구성을 채용하고 있는 것으로, 각 경로 도중에 삽입되는 스위치 소자의 수를 저감할 수 있음과 동시에, 상호 접속된 스위치 소자의 수를 저감할 수 있고, 나아가서는 스위치 소자에 있어서의 기생 용량에 기인하는 폐해를 저감할 수 있기 때문에, 저손실로 다경로를 분리할 수 있게 된다.

본 발명의 무선신호교환회로의 실시에 임하여, 도 2에 예시한 90도 위상회전회로(40)의 회로 구성에는 한정되지 않는다. 본 실시형태의 무선신호교환회로(1)에서는, 90도 위상회전회로(40)는 주파수(F2 및 F3)에 대하여 위상을 90도 회전시키며, 게다가, UMTS 경로 주파수에 대해서는 LPF로서 기능하도록 구성 소자의 값, 즉, 인덕터(41)의 인덕턴스(Ll) 및 커패시터(42, 43, 45)의 각 커패시턴스(Cl, C2, C3)를 설정한다고 하였다. 이것에 대신하여, 대역분파기(31)의 LPF측 경로 에서 사용되는 주파수(Fl)에 대하여 LPF가 되도록, 90도 위상회전회로(40)의 구성 소자(커패시터, 인덕터의 사용수 및 회로 구성은 임의)를 조정하도록 해도 좋다. 이 경우, UMTS 주파수에 대해서도 통과역으로 할 필요가 있다.

90도 위상회전회로(40)를 대역분파기(31)의 LPF로서 뿐만 아니라, 넓게 필터로서 기능하게 하는 것도 가능하다.

본 실시형태에서는, 다른 통신 방식으로서, 예시로서 GSM 방식 및 UMTS 방식의 2개의 통신방식을 이용했을 경우를 예로 들었지만, 이것들의 통신방식 이외라도 좋으며, 또 3개 이상의 다른 통신방식을 이용했을 경우에도 같이 적용하는 것이 가능하다.

이상 기술한 본 실시형태에 관계되는 무선신호교환회로는, 휴대전화기나 PDA로 대표되는 멀티모드 대응의 이동무선통신장치에 있어서, 주파수가 다른 복수의 송수신신호에 대한 복수의 경로의 교환을 행하는데 이용하여 매우 적합한 것이다.

제2 실시의 형태

도 5는, 본 발명의 무선통신장치의 일례로서, 본 발명의 무선신호교환회로를 이용한 이동무선통신장치, 예를 들면, 트리플밴드 GSM 방식 및 UMTS 방식의 듀얼모드 대응 휴대전화기의 부분 구성 예를 나타내는 블록도이다.

도 5의 도해로부터 밝혀진 바와 같이, 제2 실시의 형태에 관계되는 듀얼모드 대응 휴대전화기는, 안테나(51), 무선신호교환회로(52), GSM 방식의 주파수(Fl, F2, F3)에 각각 대응하여 설치된 송수신회로(53, 54, 55) 및 UMTS 방식의 송수신회로(56)를 구비하는 구성으로 되어 있다.

무선신호교환회로(52)는, 안테나(51)의 안테나 단(端)(51A)에 접속되는 안테나 단자(521), 주파수(Fl)의 수신신호의 수신단자(522) 및 송신신호의 송신단자(523), 주파수(F2)의 수신신호의 수신단자(524) 및 송신신호의 송신단자(525), 주파수(F3)의 수신신호의 수신단자(526) 및 송신신호의 송신단자(527) 및 UMTS의 송수신단자(528)를 갖추고 있다.

UMTS용 송수신회로(56)의 프론트엔드부는, 송신신호와 수신신호를 교환하는 듀플렉서(대역 교환기)(561)와 이 듀플렉서(561)를 통하여 입력되는 수신신호를 증폭하는 저(低) 노이즈 증폭회로(562)와, 송신신호를 증폭하는 전력증폭회로(563)를 가지는 구성으로 되어 있다.

무선신호교환회로(52)로서, 도 2를 참조하여 상기한 무선신호교환회로(1)가 이용된다.

회로 구성상, 도 2와의 대응 관계에 있어서, 도 2의 송신단자(13)가 송신단자(522)에, 수신단자(14)가 수신단자(523)에, 송신단자(12)가 송신단자(524) 및 송신단자(526)에, 수신단자(15)가 수신단자(525)에, 수신단자(16)가 수신단자(527)에, 송수신단자(17)가 송수신단자(528)에 각각 대응하고 있다.

송신단자(522) 및 수신단자(523)에는 주파수(F1)용의 송수신회로(53)가, 송신단자(524) 및 수신단자(525)에는 주파수(F2)용의 송수신회로(54)가, 송신단자(526) 및 수신단자(527)에는 주파수(F3)용의 송수신회로(55)가 각각 접속된다. 더욱이 송수신단자(528)에는 UMTS용의 송수신회로(56)가 접속된다.

상기한 바와 같이, 도 2를 참조하여 기술한 무선신호교환회로(1)는, 트리플 밴드 및 듀얼모드의 교환을 저손실, 저소비 및 소규모의 회로 구성으로 실현할 수 있다. 따라서, 그 무선신호교환회로(1)를 도 5에 일부를 도해한 휴대전화기에 이용하는 것으로, 휴대전화기의 저 소비전력화, 소형ㆍ경량화에 크게 기여할 수 있다.

특히, 도 2에 도해한 90도 위상회전회로(40)가, 도 4에 도해한 바와 같이, UMTS의 주파수의 고조파 성분에 대하여 감쇠특성을 가지고 있고, UMTS의 주파수의 고조파 성분을 감쇠할 수 있다. 그 때문에, UMTS용 송수신회로(56)에 있어서, 듀플렉서(561)에서의 통과 손실이 90도 위상회전회로(40)에 감쇠특성을 갖게 하지 않을 때와 같다고 가정했을 경우, 상기 듀플렉서(561)의 구성을 UMTS의 주파수의 고조파 성분을 감쇠할 수 있는 분만큼 간략화할 수 있고, 역으로, 듀플렉서(561)의 구성이 90도 위상회전회로(40)에 감쇠특성을 갖게 하지 않을 때와 같다고 가정했을 경우, 고조파 성분을 감쇠할 수 있는 분만큼 UMTS의 주파수에 대한 통과 손실을 저감할 수 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 무선신호교환회로에 의하면, 90도 위상회전 수단을 이용하여 송신경로와 수신경로의 사이의 격리(isolation)를 확보하면서, 스위치 소자뿐만 아니라, 대역분파기를 이용하여 경로 교환을 행하도록 했으므로, 멀티밴드를 교환하는 다경로 교환회로를 저손실, 저소비 및 소규모의 회로 구성으로 실현할 수 있었다.

또 본 발명에 의하면, 그와 같은 무선신호교환회로를 무선통신장치에 이용함 으로써, 무선통신장치를 저 소비전력, 소형ㆍ경량한 것으로 구성할 수 있다.

더욱이 본 발명에 의하면, 90도 위상회전 수단에 의한 UMTS의 주파수의 고조파 성분에 대하여 감쇠특성의 부여에 의해, UMTS의 주파수의 고조파 성분을 감쇠할 수 있다. 그 때문에, UMTS의 주파수에 대한 통과 손실을 저감할 수 있다.

본 발명의 실시에 임해서는 상기한 예시에는 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상에 근거하여 여러 가지의 변형 모양을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 특허청구의 범위에 기재된 발명 및 그 발명과 균등한 범위에까지 미치는 것이다.

Claims

적어도, 제1 통신방식과 제2 통신방식에서 통신을 행하는 무선통신에 있어서의 복수의 다른 주파수의 송수신신호를 교환하는 무선신호교환회로이며,

안테나(ANT)에 접속되는 안테나 단자(11)와,

상기 제1 통신방식에 있어서의 다른 복수의 주파수(F2, F3)의 송수신신호를 선택하는 복수의 스위치 수단(21, 23, 24, 60)을 가지는 제1의 신호경로 교환수단(20)과,

일단(一端)(40a)이 상기 안테나 단자(11)에 접속되고, 상기 제1의 신호경로 교환수단(20)에 공급되는 주파수 성분의 신호의 위상에 대하여 90도의 위상회전을 주는, 위상회전 수단과,

상기 제1 통신방식에 있어서의 상기 복수의 주파수(F2, F3)보다 낮은, 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수(F1)의 송수신신호와, 상기 제2 통신방식의 송수신신호를 분파하는 대역분파기(31)를 가지고, 이 대역분파기(31)의 공통입출력단자(31a)가 상기 위상회전수단의 타단(40b)에 접속되어 있고, 상기 대역분파기(31)의 제1 필터측의 단자(31b)에 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수(F1)의 송수신신호가 인가되고, 상기 대역분파기(31)의 제2 필터측의 단자(31c)에 상기 제2 통신방식의 송수신신호가 인가되는, 제2 신호경로교환 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 무선신호교환회로.
제 1항에 있어서,

상기 위상회전 수단은, 상기 제2 통신방식에 의해 전송되는 신호의 고조파 성분을 감쇠시키는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 무선신호교환회로.
제 1항에 있어서,

상기 대역분파기(31)의 상기 제1 필터측은 저주파 필터측이고, 상기 대역분파기(31)의 상기 제2 필터측은 고주파 필터측인 것을 특징으로 하는 무선신호교환회로.
제 1항에 있어서,

상기 위상회전 수단은,

일단이 상기 안테나 단자(11)에 접속되고, 타단(40b)이 상기 대역분파기(31)의 공통 입출력단자(31a)에 접속된 인덕터(41)와,

상기 인덕터(41)의 일단과 기준전위 노드의 사이에 접속된 제1의 커패시터(42)와,

상기 인덕터의 타단과 상기 기준전위 노드의 사이에 접속된 제2의 커패시터(43)와,

상기 인덕터(41)의 타단에 일단이 접속된 제1 스위치 수단(44, 60)과,

상기 제1 스위치 수단(44, 60)의 타단과 상기 기준전위 노드의 사이에 접속된 제3의 커패시터(45)를 갖추고,

상기 제1 스위치 수단이 가세되었을 때, 상기 인덕터(41), 상기 제1, 제2, 제3의 커패시터(42, 43, 45)로 규정되는 회로가, 상기 제1의 신호경로 교환수단(20)에 공급되는 주파수 성분의 신호의 위상에 대하여 90도의 위상회전을 주고,

상기 제1 스위치 수단이 감세되었을 때, 상기 인덕터(41), 상기 제1 및 제2의 커패시터(42, 43)로 규정되는 회로가, 상기 제2 통신방식에 의해 전송되는 신호의 고조파 성분을 감쇠시키는 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 무선신호교환회로.
제 1항~제 4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 통신방식은 트리플밴드 GSM 방식이고,

상기 제2 통신방식은 UMTS 방식인 것을 특징으로 하는 무선신호교환회로.
제 5항에 있어서,

상기 제1의 신호경로 교환수단(20)은,

상기 안테나 단자(11)에 접속되고, 상기 제1 통신방식에 있어서의 다른 복수의 주파수(F2, F3)의 수신신호(F2RX/F3RX)를 각각 선택하는 복수의 스위치 수단(23, 24)을 가지는 제1 수신신호교환회로와,

상기 안테나 단자(11)에 접속되고, 상기 제1 통신방식에 있어서의 다른 복수의 주파수(F2, F3)의 송신신호(F2/F3TX)를 선택하는 스위치 수단(22)과, 이 스위치 수단에 접속된 필터수단을 가지는 제1 송신신호교환회로를 갖춘 것을 특징으로 하 는 무선신호교환회로.
제 1항 및 제 5항 또는 제6항에 있어서,

상기 제2의 신호경로 교환수단(30)은, 상기 대역분파기(31)의 제1 필터측의 단자(31b)에 접속된, 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수(F1)의 송신신호를 선택하는 스위치 수단(32)과, 상기 제1 통신방식의 또 다른 주파수(F1)의 수신신호를 선택하는 스위치 수단(33)을 가지는 것을 특징으로 하는 무선신호교환회로.
무선송수신용 안테나(ANT)와,

제 1항~제 7항의 어느 한 항에 있어서 상기 무선신호교환회로를 갖춘 것을 특징으로 하는 무선통신장치.
제 8항에 있어서,

상기 무선통신장치는, 제1 통신방식으로서 트리플밴드 GSM 방식, 제2 통신방식과 UMTS 방식의 듀얼모드 대응형 휴대전화기를 포함하는 이동무선통신장치인 것을 특징으로 하는 무선통신장치.
제 1항에 있어서,

상기 대역분파기(31)의 제2 필터측 단자(31c)에 UMTS용 송수신회로의 프론트엔드부가 접속되며, 이 프론트엔드부는,

UMTS의 송신신호와 UMTS의 수신신호를 교환하는 듀플렉서(561)와,

이 듀플렉서를 통하여 입력되는 UMTS의 수신신호를 증폭하는 저(低) 노이즈 증폭회로(562)와,

UMTS의 송신신호를 증폭하는 전력증폭회로(563)를 가지는 것을 특징으로 하는 무선통신장치.