KR20060088955A - 하모닉 주파수 제거모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2차 하모닉 주파수를 제거하기위한 하모닉 주파수 제거 모듈에 관한 것으로서, 커플러와, 인가되는 바이어스 조건에 따라 하모닉 성분을 발생시켜 상기 커플러로 입력되는 2차 하모닉 주파수 성분을 상쇄시키는 상쇄신호 발생부를 포함하여 구성되어, 저역 통과 필터 혹은 저역 통과 필터가 내장된 GSM 프론트 엔드 모듈을 사용하지 않고, 커플러와 버랙터 다이오드(Varactor diode)를 포함하여 구성됨으로서, 회로 설계가 간단해 지고 전력증폭시 발생되는 2파 하모닉 주파수를 제거함으로서 시스템의 출력특성이 개선되는 효과가 있다.

하모닉주파수, 커플러, 버랙터 다이오드

Description

하모닉 주파수 제거모듈{Harmonic rejection module}

도 1 은 종래 발명에 따른 하모닉 주파수 제거를 위한 GSM 단말기 시스템의 RF처리부의 구성이 도시된 블록도,

도 2 는 본 발명에 따른 하모닉 주파수 제거 모듈의 구성이 도시된 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 전력 증폭 모듈 20: 하모닉 주파수 제거 모듈

21: 커플러 22: 상쇄신호 발생부

22a, 22b : 버랙터 다이오드 a: 입력포트

b: 쓰루 포트(Through port) c: 커플링 포트

d: 아이솔레이션 포트(Isolation port)

본 발명은 하모닉 주파수 제거모듈에 관한 것으로서, 특히 GSM 이동 통신 단말기 시스템에 있어서 저역 통과 필터나 저역 통과 필터가 내장된 GSM 프론트 엔드 모듈을 사용하지 않고도 커플러와 버랙터 다이오드(Varactor diode)를 사용하여 GSM 전력 증폭 모듈에서 발생되는 2차 하모닉 주파수 성분을 최소화하는 하모닉 주파수 제거모듈에 관한 것이다.

최근 이동 통신 시스템의 발전에 따라, 이동통신 단말기, PDA 등의 이동 통신 기기가 급속히 보급되고 있으며, 상기 이동통신 기기, 특히 GSM 단말기 시스템는 사용되는 주파수가 800MHz 내지 1GHz 또는 1.5GHz 내지 2.0GHz대로 다방면에 걸쳐 서로 다른 주파수 대역의 신호를 하나의 단말기로 송수신하기 위한 시스템이 제공되고 있다.

상기 이동통신기기는 상기와 같이 여러 주파수 대역의 신호가 하나의 단말기 회로내에 집적되기 때문에 상호 주파수 대역간에 간섭 현상이 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.

특히 GSM 단말기 시스템에서 800MHz 대역의 2차 하모닉 주파수 성분이 1800MHz 대역의 In-Band 내에 직접적으로 악영향을 미치게 된다.

그래서, 종래 GSM 전력 증폭 모듈은 뒷단에 별도로 저역 통과 필터를 사용하거나 저역 통과 필터가 내장된 GSM 프론트 엔드 모듈을 사용하여 발생되는 2차 하모닉 주파수 성분을 제거하도록 한다.

도 1 은 종래 발명에 따른 하모닉 주파수 제거 모듈의 구성이 도시된 회로도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 발명에 따른 GSM 단말기 시스템의 RF처리부는 RF신호 수신을 위한 RF 트랜시버(1)와, 전력 증폭 모듈(2)과, GSM 프론트 엔드 모듈(3)을 포함하여 구성된다.

상기 RF 트랜시버(1)은 GSM 단말기 시스템에서 핵심적인 부품으로서 안테나(ANT)로 부터 전달되는 수신 RF 신호를 처리하여 기저 대역으로 보내고 또한 기저 대역으로부터 발생된 디지털 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 전력 증폭 모듈(2)로 전달하는 역할을 수행한다.

상기 전력 증폭 모듈(2)은 상기 RF 트랜시버로(1)부터 RF 신호를 전달받아 증폭시키고, 상기 안테나(ANT)를 통해 해당 기지국으로 RF 신호를 송출하게 된다.

이때, 상기 전력 증폭 모듈(2)은 RF 신호를 증폭하는 과정에서 증폭기의 비선형 특성으로 인해 2차 하모닉 주파수 성분이 발생되게 된다.

상기 GSM 프론트 엔드 모듈(3)은 상기 안테나(ANT)로의 송신 신호와 상기 안테나(ANT)로부터 들어온 수신 신호를 시간에 따라 스위칭하여 분리하는 역할을 한다.

이때, 상기 GSM 프론트 엔드 모듈(3)은 상기 전력 증폭 모듈(2)로부터 발생되는 2차 하모닉 주파수 성분을 제거하기 위한 제 1 및 제 2 저역 통과 필터(LPF, 4,5)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1 기기 통과 필터(LPF, 4)는 제 1송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거하고, 상기 제 2 저역 통과 필터(LPF, 5)는 제 2송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거한다.

그러나, 상기 GSM 프론트 엔드 모듈(3)은 상기와 같이 상기 전력 증폭 모듈(2)에서 발생되는 2차 하모닉 주파수 성분을 제거하기 위해 상기 제 1 및 제 2 저역 통과 필터를 사용함으로써 상기 전력 증폭 모듈(2)에서 증폭된 신호에서 0.5dB 이상의 일정 크기의 감쇄 현상이 발생되며, 그 설계가 복잡해진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저역통과필터를 사용하지 않고 커플러와 버랙터 다이오드(Varactor diode)를 사용하여, 송신단에서 발생되는 2차 하모닉 주파수 성분을 제거하고, 송신 특성을 향상시키는 하모닉 주파수 제거 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 하모닉 주파수 제거 모듈은 커플러와, 인가되는 바이어스 조건에 따라 하모닉 성분을 발생시켜 상기 커플러로 입력되는 2차 하모닉 주파수 성분을 상쇄시키는 상쇄신호 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하모닉 주파수 제거 모듈을 설명하면 다음과 같다. 도 2 는 본 발명에 따른 하모닉 주파수 제거 모듈의 구성이 도시된 회로도이다.

본 발명에 따른 RF 처리부 및 하모닉 주파수 제거 모듈은 도 2에 도시된 바와 같이, 송신 신호를 일정 크기로 증폭하는 전력 증폭 모듈(10)과, 상기 전력 증폭 모듈(10)에서 발생되는 제 2하모닉 주파수 성분을 제거하는 하모닉 주파수 모듈(20)과, 송신신호를 스위칭 하는 스위치(30)를 포함하여 구성된다.

상기 전력 증폭 모듈(10)은 RF신호를 전달받아 일정 크기로 증폭시키고, 증폭된 상기 RF신호가 안테나(ANT)를 통해 해당 기지국으로 송출되도록 한다. 이때, 상기 RF신호와 함께 2차 하모닉 주파수 성분도 함께 증폭되어 출력되게 된다.

상기 하모닉 주파수 제거모듈(20)은 상기 전력 증폭 모듈(10)에서 발생되는 2차 하모닉 주파수 성분이 입력되는 커플러(21)와, 상기 커플러(21)로 입력되는 2차 하모닉 주파수 성분을 상쇄시키기 위한 하모닉 주파수를 발생시키는 상쇄신호 발생부(22)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 커플러(coupler, 21)는 입력 포트(Input port, a), 쓰루 포트(Through port, b), 커플링 포트(Coupling port, c), 아이솔레이션 포트(Isolation port, d)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 커플러(21)는 어떤 방향에 대해서도 대칭적으로 동작하는 대칭 수동 소자(Reciprocal)이므로, 상기 입력포트(a)가 연결되는 위치에 따라 각 포트(b 내지 d)의 기능이 가변될 수 있다.

이때, 상기 커플러(21)는 상기 입력포트(a)로 신호가 입력되면 대부분의 신호가 0.1~0.2dB의 삽입 손실을 가지고 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 출력되 도록 하며, 나머지 신호는 상기 커플러(21)의 커플링 계수에따라 일정 양만큼 상기 커플링 포트(c)로 출력되고, 이때 상기 아이솔레이션 포트(Isolation port, d)로는 아무런 신호도 출력되지 않는다.

상기 상쇄신호 발생부(22)는 인가되는 바이어스 조건에 따라 하모닉 성분을 발생시키는 제 1 및 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a, 22b)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1 및 제 2버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a, 22b)는 비선형 소자로서, 큰 RF 신호가 인가되면 하모닉 성분들을 발생시키고 가해지는 바이어스 조건에 따라 발생시키는 하모닉 성분들의 크기를 조절한다.

이때, 상기 제 1 및 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a, 22b)는 가변용량 다이오드로서, 전압이 역방향으로 인가되는 경우 상기 버랙터 다이오드(Varactor diode)가 포함하는 커패시터의 용량(접합용량)이 가변되는 것을 특징으로 한다.

상기 버랙터 다이오드(Varactor diode)는 상기와 같이 인가되는 전압에 따라 내부의 커패시터 용량이 가변되어, 전압의 변화에 따라 발진주파수를 변화시키게 되며, 역방향의 전압을 높이면 용량은 작아진다.

상기 하모닉 주파수 제거 모듈(20)은 상기 입력포트(a)가 상기 전력 증폭 모듈(10)의 출력단과 연결되고, 상기 커플러(21)의 상기 커플링 포트(Coupling port, c)는 상기 제 1 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a)와 연결되고, 상기 아이솔레이션 포트(Isolation port, 24)는 상기 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22b)와 연결된다.

상기 하모닉 주파수 제거모듈(20)은 상기 전력증폭모듈(10)로부터 증폭된 신호가 상기 커플러(21)의 상기 입력포트(a)로 입력되도록 하고, 이때 입력된 신호의 대부분은 0.1~0.2dB의 삽입 손실을 거쳐 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 출력된다.

이때, 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 출력되는 신호는 증폭된 송신 RF신호와 상기 전력증폭모듈(10)에 의해 증폭되어 발생된 2차 하모닉 주파수 성분이 포함되며, 상기 커플러(21)의 커플링 계수에 의해 결정된 양만큼 상기 커플링 포트(c)로 출력된다.

상기 커플링 포트(c)로 입력되는 신호는 상기 제 1버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a)에 인가되는 바이어스 조건에 의해 결정되는 비선형 특성에 따라 2차 하모닉 주파수 성분이 발생되고 반사되며, 이는 상기 아이솔레이션 포트(Isolation port, d)와 입력 포트(a)로 출력된다.

이때, 상기 아이솔레이션 포트(Isolation port, 24)에 연결되는 상기 제 2버랙터 다이오드(Varactor diode, 22b)는 상기 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22b)의 바이오스 조건에 따른 비선형 특성에 의해 2차 하모닉 주파수 성분을 발생시키며, 반사가 이루어져 상기 커플링 포트(c)와 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 신호가 출력되도록 한다.

여기서, 상기 커플러(21)의 상기 입력 포트(a)로 입력되는 신호는 상기 제 1 및 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a, 22b)에 의해 상기 커플링 포트(c) 와 아이솔레이션 포트(Isolation port, d)에서 반사된 신호와 합성된 형태로 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 출력된다.

즉, 상기 커플러(21)는 상기 전력 증폭 모듈(10)로부터 상기 입력포트(a)로 입력되는 신호가 0.1~0.2dB의 삽입 손실을 가지고 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 출력되며, 상기 커플링 포트(c)와 아이솔레이션 포트(Isolation port, d)의 상기 제 1 및 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a, 22b)의 바이어스 조건에 의해 발생된 2차 하모닉 주파수 성분이 상기 쓰루 포트(Through port, b)로 다시 출력되어 역위상으로 합쳐지게 된다.

따라서, 상기 하모닉 주파수 제거모듈(20)은 상기 전력증폭모듈(10)에 의해 발생된 2차 하모닉 주파수 성분이 상기 커플러(21)를 통해 상기 제 1 및 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode, 22a, 22b)에 의해 발생되는 제 2 하모닉 주파수 성분과 역위로 합쳐져 출력되도록 함으로서 상기 제 2 하모닉 주파수 성분이 상쇄되어 최소화되도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 하모닉 주파수 제거 모듈을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 하모닉 주파수 제거 모듈은 저역 통과 필터 혹은 저역 통과 필터가 내장된 GSM 프론트 엔드 모듈을 사용하지 않고, 커플러와 버랙터 다이오드(Varactor diode)를 포함하여 구성됨으로서, 회로 설계가 간단하고 전력증폭시 발생되는 2 차 하모닉 주파수를 제거함으로서 시스템의 출력특성이 개선되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 커플러와;

   인가되는 바이어스 조건에 따라 하모닉 성분을 발생시켜 상기 커플러로 입력되는 2차 하모닉 주파수 성분을 상쇄시키는 상쇄신호 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하모닉 주파수 제거 모듈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상쇄신호 발생부는 상기 제 1 및 제 2 버렉터 다이오드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하모닉 주파수 제거 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 커플러는 입력되는 RF신호에 포함되는 2차 하모닉 주파수 성분과 제 1 및 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode)에 의해 발생되는 하모닉 주파수 성분이 역위로 합쳐서 쓰루포트(Through port)로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 하모닉 주파수 제거 모듈.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 커플러는 커플링 포트에 상기 제 1 버랙터 다이오드(Varactor diode)가 연결되고, 아이솔레이션 포트(Isolation port)에 상기 제 2 버랙터 다이오드(Varactor diode)가 연결되는 것을 특징으로 하는 하모닉 주파수 제거 모듈.

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