KR20060096750A - 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

프론트 엔드 모듈 Download PDF

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KR20060096750A
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박원석
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 프론트 엔드 모듈에 있어서, 특히 갈륨비소(GaAs) 스위치의 비선형 특성으로 인해 자체 발생되는 제 2차 고조파 성분을 최소화하기 위하여, 상기 갈륨비소 스위치와 저역통과필터(LPF) 사이에 딜레이 라인을 삽입하여 상기 제 2 차 고조파 성분의 위상을 조절함으로써, 상기 갈륨비소 스위치에서 자체 발생되는 상기 제 2 차 고조파 성분과 상쇄시키는 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈은, 송수신 신호를 제어하는 스위치; 상기 스위치와 연결되어 상기 수신신호를 제어하는 1개이상의 필터; 상기 스위치와 연결되고 상기 송신신호의 잡음을 제거하는 1개이상의 대역통과필터; 상기 스위치와 상기 대역통과필터 사이의 딜레이 라인; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
프론트 엔드 모듈(FEM,front end module), 갈륨비소(GaAs)스위치, 제 2 차 고조파, 캐패시터, 인덕터

Description

프론트 엔드 모듈{Front End Module}
도 1은 종래의 프론트 엔드 모듈의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의 고조파 감쇄 방법을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 갈륨비소(GaAs)스위치 202 : 제 1 쏘필터
204 : 제 2 쏘필터 206 : ESD 회로
208 : 제 1 저역통과필터 210 : 제 2 저역통과필터
212 : 딜레이 라인
본 발명은 프론트 엔드 모듈(FEM,front end module)에 관한 것이다.
최근 이동통신 시스템의 발전에 따라 휴대 전화, 휴대형 정보 단말기등의 이동통신 기기가 급속히 보급되고, 이들 이동 통신 시스템에 사용되는 주파수도 800㎒∼1㎓, 1.5㎓∼2㎓대로 다방면에 걸쳐 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하 기 위한 시스템이 제공되고 있다.
이들 기기의 소형화 및 고성능화의 요구로부터 이들에 사용되는 부품도 소형화 및 고성능화가 요구되고, 상기 이동 통신기기의 소형화와 비용절감을 위한 노력이 가속화되면서 필연적으로 상기 통신기기를 구성하는 여러 소자들의 소형화 및 집적화에 대한 관심과 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 종래의 프론트 엔드 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 프론트 엔드 모듈은 다이플렉서(100), 제 1 저역통과필터(102), 제 2 저역통과필터(104), 제 1 위상 변환기(106), 제 2 위상 변환기(108), 제 1 쏘필터(110), 제 2 쏘필터(112), 다이오드(114), 캐패시터(116)를 포함하여 구성된다.
상기 다이플렉서(100)는 안테나와 연결되어 제 1 주파수 대역(GSM)신호와 제 2 주파수 대역(DCS) 신호를 분리하는 역할을 수행한다.
또한, 제 1 저역통과필터(102)는 상기 제 1 주파수 대역(GSM) 송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거하고, 상기 제 2 저역통과필터(104)는 제 2 주파수 대역(DCS) 송신단에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거한다.
이때, 상기 제 1 저역통과필터(102)와 제 2 저역통과필터(104)가 파이(π)형이면, 상호 병렬로 연결되는 캐패시터와 인덕터의 조합에 의해 저역통과필터(LPF)의 성능이 결정되는데, 상기 캐패시터와 인덕터를 조합시키는 방법은 복수개일 수 있다.
한편, 제 1 위상 변환기(106)는 상기 다이플렉서(100)에서 수신되는 제 1 주 파수 대역(GSM)수신 신호와 함께 제 1 주파수 대역(GSM)송신 대역의 신호가 수신되지 않도록 주파수의 위상을 변환시킨다.
또한, 제 2 위상 변환기(108)는 상기 다이플렉서(100)에서 수신되는 제 2 주파수 대역(DCS) 송신 신호가 수신되지 않도록 주파수의 위상을 변환시킨다.
여기서, 상기 제 2 주파수 대역과 제 1 주파수 대역의 송수신 신호는 상기 다이플렉서(100)에 의해서 분리되지만, 상기 제 2 위상 변환기(108)와 제 1 위상 변환기(106)에 의해서 각각 수신되는 신호에 영향을 미치지 않는다.
또한, 제 1 쏘필터(110)는 상기 제 1 위상 변환기(106)를 통과한 신호에 대해 제 1 주파수 대역(GSM) 수신단에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고, 이 범위를 벗어난 신호는 제거시킨다.
또한, 제 2 쏘필터(112)는 제 2 위상 변환기(108)를 통과한 신호에 대해 제 2 주파수 대역(DCS) 수신단에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거시킨다.
또한, 다이오드(114)는 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2), 제 3 다이오드(D3), 제 4 다이오드(D4)를 포함한다.
상기 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)는 상기 제 1 주파수 대역 신호의 송신 경로와 수신 경로를 바꾸어주는 역할을 하고, 상기 제 3 다이오드(D3)와 제 4 다이오드(D4)는 상기 제 2 주파수 대역 신호의 송신경로와 수신경로를 바꾸어주는 역할을 한다.
즉, 상기 제 1 주파수 대역 송신 모드시는 전원단 V1에 전압이 인가되어(V2 는 오프 상태) 상기 제 1 다이오드와 제 2 다이오드가 온(ON)되고, 상기 제 2 주파수 대역 송신 모드시는 전원단 V2에 전압이 인가되어(V1은 오프 상태), 제 3 다이오드와 제 4 다이오드가 온 상태가 된다.
상기 제 1 주파수 대역 수신 모드시는 전원단 V1이 오프 상태가 되어, 상기 제 1 다이오드와 제 2 다이오드 가 오프가 되고, 상기 제 2 주파수 대역 수신 모드시는 전원단 V2가 오프 상태가 되어 수신이 이루어진다.
또한, 캐패시터(116)는 제 1 캐패시터와 제 2 캐패시터를 포함하는 것으로서, 전원단 V1, V2의 DC신호가 안테나로 유입되는 것을 막아주는 직류 차단 캐패시터이다.
상기 설명한 바와 같은 종래의 프론트 엔드 모듈은 갈륨비소 스위치 부분을 복수개의 PIN 다이오드로 구성하였으나, 상기 프론트 엔드 모듈의 소형화, 다기능화를 위해서는 공간상 제약이 따르므로, 더이상 PIN 다이오드를 사용하여 자체 발생되는 제 2차 고조파(Harmonic) 성분을 최소화할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 갈륨비소(GaAs) 스위치의 비선형 특성으로 인해 자체 발생되는 제 2차 고조파 성분을 최소화하기 위하여, 상기 갈륨비소 스위치와 저역통과필터(LPF) 사이에 딜레이 라인을 삽입하여 상기 제 2 차 고조파 성분의 위상을 조절함으로써, 상기 갈륨비소 스위치에서 자체 발생되는 상기 제 2 차 고조파 성분과 상쇄되도록 하는 프론트 엔드 모듈을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈은, 송수신 신호를 제어하는 스위치; 상기 스위치와 연결되어 상기 수신신호를 제어하는 1개이상의 필터; 상기 스위치와 연결되고 상기 송신신호의 잡음을 제거하는 1개이상의 대역통과필터; 상기 스위치와 상기 대역통과필터 사이의 딜레이 라인; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치는 갈륨비소(GaAs)스위치인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 딜레이 라인은 상기 저역통과필터를 통과한 신호 중 고조파 성분의 위상과 상기 스위치에서 자체 발생되는 고조파 성분의 위상을 역위상(180˚)이 되게하여, 안테나출력단으로 출력되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 딜레이 라인은 캐패시터나 인덕터 혹은 마이크로 스트립 라인으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 딜레이 라인의 길이를 조절하여 상기 스위치로 입력되는 고조파 발생 특성이 개선되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈은 갈륨비소(GaAs)스위치(200), 제 1 쏘(SAW,Surface Acoutic Wave; 표면탄성파)필터(202), 제 2 쏘필터(204), ESD(Electrostatic discharge)회로(206), 제 1 저역통과필터(LPF)(208), 제 2 저역통과필터(210), 딜레이 라인(212)을 포함하여 구성된다.
상기 갈륨비소 스위치(200)는 종래의 PIN 다이오드의 역할을 대체하는 것으로써, 안테나와 연결되어 주어진 전원 조합에 의해 제 1 또는 제 2 주파수 대역 (GSM, DCS, PCS) 송신 신호, 제 1 또는 제 2 주파수 대역(GSM, DCS, PCS) 수신 신호를 분리하는 역할을 수행한다.
상기 제 1 쏘필터(202)는 상기 갈륨비소 스위치의 GSM 수신경로를 통과한 신호에 대해 상기 GSM 수신단(RX)에서 원하는 소정 범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거시킨다.
또한, 제 2 쏘필터(204)는 상기 갈륨비소 스위치의 DCS 혹은 PCS 수신단(RX)에서 원하는 소정범위의 주파수대의 신호만 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호를 제거시킨다.
또한, ESD 회로(206)는 안테나 경로(path)에 연결되어, 이동 통신 단말기 외부에서 유입될 수 있는 정전기 및 강한 노이즈로부터 단말기를 보호하기 위한 회로로 일반적으로 캐패시터와 인덕터로 구성된다.
상기 제 1 저역통과필터(208)는 GSM 송신단(TX)에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거하고, 상기 제 2 저역통과필터(210)는 상기 DCS 혹은 PCS 송신단(TX)에서 전송되는 신호의 고주파 잡음을 제거한다. 즉, 상기 제 1 저역통과필터(208)와 제 2 저역통과필터(210)에 의해 프론트 엔드 모듈의 제 2 차 고조파 주파수 성분 제거 특성이 결정된다.
상기 제 2 차 고조파 성분 제거 특성 이외에 비선형 갈륨비소 스위치(200)에서 자체 발생되는 상기 제 2 차 고조파 성분을 최소화하기 위해서는, 상기 갈륨비소 스위치(200)로 입력되는 상기 제 2 차 고조파 신호의 위상을 조절하여 최종 안테나 출력단에서 상기 제 2 차 고조파 성분이 최소화되게 된다.
상기 제 2 차 고조파 성분의 최소화 방안으로 본 발명에서는 상기 갈륨비소 스위치(200)와 제 1 저역통과필터(208) 및 제 2 저역통과필터(210) 사이에 전기적인 위상을 조절할 수 있는 딜레이 라인(212)을 삽입한다.
여기서 상기 딜레이 라인은 일반 캐패시터나 인덕터 혹은 마이크로 스트립 라인으로 구현되는데, 일례로 상기 마이크로 스트립은 통상 인쇄로 만들어지는 급전선을 의미하며, 기판이라고 불리는 도체판 위에 1mm 정도의 얇은 절연체가 있고, 그 위에 도체의 띠(스트립)가 있는 구조이다. 상기 띠(스트립)는 인쇄에 의해 만들어지고 미세(마이크로)한 형상의 선로가 만들어지기 때문에 마이크로 스트립이라 한다.
갈륨비소 스위치(200)로 입력되는 제 2 차 고조파 주파수 성분의 위상과 상기 갈륨비소 스위치(200)의 비선형 특성으로 자체 발생되는 상기 제 2 차 고조파 주파수 성분의 위상이 서로 역위상(180˚)일때 최종 안테나 출력단에서는 상기 제 2 차 고조파 성분이 최소가 된다.
상기 갈륨비소 스위치(200)로 입력되는 상기 제 2 차 고조파 성분의 위상을 정확하게 측정하기 어렵기 때문에, 최종 안테나 출력단에서 상기 제 2 차 고조파 성분의 크기를 보면서 딜레이 라인(212)의 길이를 조절하면, 프론트 엔드 모듈의 상기 제 2 차 고조파 성분 제거 특성이외에 문제가 되는 상기 제 2 차 고조파 발생 특성이 개선된다.
결론적으로 비선형 갈륨비소 스위치를 사용함으로 인해서 발생되는 상기 제 2 차 고조파 주파수 발생 특성을 최소화할 수 있는 방법을 저역통과필터 특성에만 의존하지 않아도 되는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 프론트 엔드 모듈의 고조파 감쇄 방법을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저 제 1 저역통과필터나 제 2 저역통과필터로 입력된 신호가 딜레이 라인을 통해 갈륨비소 스위치로 입력된다(S300).
상기 딜레이 라인에서, 상기 입력된 신호 중 고조파 성분의 위상과 상기 스위치에서 자체 발생되는 고조파 성분의 위상이 역위상(180˚)이 되어 제 2 고조파 성분이 상쇄된다(S302).
단계 302 이후, 최종적으로 상기 갈륨비소 스위치를 통과한 신호는 안테나 출력단으로 출력된다(S304).
그러면, 갈륨비소(GaAs) 스위치의 비선형 특성으로 인해 자체 발생되는 제 2차 고조파 성분을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 갈륨비소(GaAs) 스위치의 비선형 특성으로 인해 자체 발생되는 제 2차 고조파 성분을 최소화하기 위하여, 상기 갈륨비소 스위치와 저역통과필터(LPF) 사이에 딜레이 라인을 삽입하여 상기 제 2 차 고조파 성분의 위상을 조절함으로써, 상기 갈륨비소 스위치에서 자체 발생되는 상기 제 2 차 고조파 성분을 감쇄시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 송수신 신호를 제어하는 스위치;
    상기 스위치와 연결되어 상기 수신신호를 제어하는 1개이상의 필터;
    상기 스위치와 연결되고 상기 송신신호의 잡음을 제거하는 1개이상의 대역통과필터;
    상기 스위치와 상기 대역통과필터 사이의 딜레이 라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치는 갈륨비소(GaAs)스위치인 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 딜레이 라인은 상기 저역통과필터를 통과한 신호 중 고조파 성분의 위상과 상기 스위치에서 자체 발생되는 고조파 성분의 위상을 역위상(180˚)이 되게하여, 안테나출력단으로 출력되는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 딜레이 라인은 캐패시터나 인덕터 혹은 마이크로 스트립 라인으로 구성 된 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 딜레이 라인의 길이를 조절하여 상기 스위치로 입력되는 고조파 발생 특성이 개선되는 것을 특징으로 하는 프로트 엔드 모듈.
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