KR20070031740A - 이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈 Download PDF

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KR20070031740A
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Abstract

본 발명은 이동통신단말기의 프론트엔드 모듈에 관한 것으로, 특히 고주파 프론트 엔트 모듈의 회로 구성을 단순화함으로써 구성부품 수를 줄여 제조비용을 줄이는 동시에 PCB 설계가 용이하도록 하는데 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 cellular 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(420)와, KPCS 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(430)와, EGSM 대역 신호, DCS 대역 신호 또는 상기 듀플렉서(420)(430)의 cellular 대역 신호 및 DCS 대역 신호를 제어신호(VC1~VC4)에 따라 안테나(ANT)에서 수신하거나 상기 안테나(ANT)를 통해 송출하는 ASM(Antenna Switch Module)(410)을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈{FRONT END MODULE FOR MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}
도1은 종래의 프론트 엔드 모듈의 구성도.
도2는 도1에서 ASM의 구성도.
도3은 도2에서 SPDT 스위치의 절환 상태를 보인 표.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 고주파 프론트 엔드 모듈의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
410 : ASM 411,413 : SP3T 스위치
412,414 : 저역통과 필터 415 : 다이플렉서
420,430 : 듀플렉서
본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 특히 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
최근 이동통신기술의 발전에 따라 휴대전화, 휴대형 정보단말기 등의 이동통신기기가 급속히 보급되고, 이들 이동통신기기에 사용되는 주파수도 800MHz-1GHz, 1.5GHz-2.0GHz대로 다방면에 걸쳐 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 시스템이 제공되고 있다.
따라서, 이동통신기기의 소형화 및 고성능화 요구에 부응하여 사용되는 부품도 소형화 및 고성능화가 요구되고 있다.
그런데, 능동소자들은 거의 대부분 고밀도 집적회로로 구현되면서 단지 몇개의 칩부품으로 구현되고 있지만, 수동소자(저항, 캐패시터, 인덕터등)의 집적화는 거의 이루어지지 못하여 개별소자가 회로 기판상에 납땜 등의 방법으로 부착되었다.
하지만, 이동통신기기의 소형화와 비용절감을 위한 노력이 가속화되면서 수동소자들의 집적화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 수동소자의 집적화 및 성능향상 등을 해결하기 위한 대표적인 기술로는 저온 동시 소성 세라믹(LTCC : Low Temperature Cofired Ceramics) 기술이 있으며, 상기 LTCC 기술로 구현된 저항, 캐패시터, 인덕터 등의 다양한 수동 소자를 이동통신기기의 프론트 엔드(Front End) 모듈에 적용하고 있다.
현재 이동통신단말기는 전세계적으로 2개 이상의 멀티모드(multi mode)를 수용하면서도 단말기 크기는 소형화하는 추세이다.
근래 멀티모드 단말기는 GSM/GPRS와 CDMA의 Quad Band를 지원하는 단말기가 개발되고 있다.
상기 GSM(Global System for Mobile Communications)/GPRS(General Packet Radio Service)은 Tx 880~915MHz, Rx 925~960MHz의 주파수 대역을 사용하여 송수신 각각 35MHz 대역을 할당받는 EGSM과, Tx 1710~1785MHz, Rx 1805~1880MHz의 주파수 대역을 사용하여 송수신 각각 75MHz 대역을 할당받는 DCS로 구분된다.
상기 CDMA는 Tx 824~849MHz, Rx 869~894MHz의 주파수 대역을 사용하여 송수신 각각 25MHz 대역을 할당받는 cellular과, Tx 1750~1780MHz, Rx 1840~1870MHz의 주파수 대역을 사용하여 송수신 각각 30MHz 대역을 할당받는 KPCS로 구분된다.
종래의 Quad Band를 지원하는 프론트 엔드 모듈은 도1과 같이 구성된다.
도1에 도시된 바와 같이, 종래의 Quad Band 프론트 엔드 모듈은 EGSM 및 DCS 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 ASM(Antenna Switch Module)(110)과, cellular 및 KPCS 대역의 송수신 신호를 각기 분리하기 위한 2개의 듀플렉서(Duplexer)(120)(130)와, 이 2개의 듀플렉서(120)(130)에서의 CDMA Cellular 대역과 KPCS 대역을 분리하기 위한 다이플렉서(Diplexer)(140)와, 하나의 안테나(ANT)에 연결되어 상기 ASM(110)과 다이플렉서(140)에서의 GSM과 CDMA의 송수신 신호를 분리하기 위한 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치(150)로 구성된다.
상기 ASM(110)은 도2에 도시된 바와 같이, EGSM 대역과 DCS 대역의 송수신 신호를 각기 선택하기 위한 2개의 SPDT 스위치(210)(230)와, 상기 2개의 SPDT(210)(230)에 각기 입력되는 송신 신호를 저역 필터링하기 위한 2개의 저역통과필터(LPF : Low Pass Filter)(220)(240)와, 상기 SPDT 스위치(210)의 EGSM 대역 송수신 신호와 상기 SPDT 스위치(230)의 DCS 대역 송수신 신호를 분리하기 위한 다이플렉서(250)로 구성된다.
이러한 종래 기술에 대한 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
도1에서 수신모드 또는 송신모드와 GSM 또는 CDMA 모드에 따라 SPDT 스위치(150)를 절환한다.
우선, GSM 수신모드이면 SPDT 스위치(150)가 GSM 수신경로측으로 절환되어 안테나(ANT)를 통해 수신되는 신호가 ASM(110)에 인가된다.
이때, ASM(110)은 도3의 표에 도시된 바와 같이 VC1, VC2가 모두 '0'V 상태로서, SPDT 스위치(210)(230)가 EGSM과 DCS 대역의 신호를 수신하기 위한 경로로 절환된다.
이에 따라, ASM(110)은 다이플렉서(250)가 상기 수신신호에 대해 EGSM 대역 수신신호와 DCS 대역 수신신호를 분리하면 각각의 신호가 SPDT 스위치(210)(220)를 통해 각각의 신호처리 블록(도면 미도시)에 입력된다.
즉, 다이플렉서(250)는 EGSM 대역 수신신호와 DCS 대역 수신신호를 분리하는데, EGSM 신호가 수신되면 해당 EGSM 대역 수신신호를 분리하여 SPDT 스위치(210)에 전달하고, DCS 신호가 수신되면 해당 DCS 대역 수신신호를 분리하여 SPDT 스위치(230)에 전달한다.
그리고, CDMA 수신모드이면 SPDT 스위치(150)가 CDMA 수신경로측으로 절환되어 안테나(ANT)를 통해 수신되는 신호가 다이플렉서(140)에 인가된다.
이에 따라, 다이플렉서(140)가 상기 수신신호를 cellular 대역 수신신호와 KPCS 대역 수신신호를 분리하면 각각의 신호가 듀플렉서(120)(130)에 입력되고, 상기 듀플렉서(120)가 cellular 대역 수신신호를 해당 신호처리 블록(도면 미도시)에 입력시키며 상기 듀플렉서(130)가 KPCS 대역 수신신호를 해당 신호처리 블록(도면 미도시)에 입력시키게 된다.
또한, GSM 송신모드이면 SPDT 스위치(150)가 GSM 송신경로측으로 절환됨과 동시에 ASM(110)에 구비된 SPDT 스위치(210)(230)가 송신경로측으로 절환된다.
이때, EGSM 대역 송신신호는 저역통과필터(220)에서 고주파 잡음이 제거되고, DCS 대역 송신신호는 저역통과필터(240)에서 고주파 잡음이 제거된 후 다이플렉서(250)에 입력된다.
그런데, ASM(110)는 GSM 송신모드의 경우 도3의 표에 도시된 바와 같이, VC1과 VC2의 전압 레벨이 결정되는데, VC1이 '2.6'V, VC2가 '0'V이면 EGSM 송신모드로 결정되고, 반대로 VC1이 '0'V, VC2가 '2.6'V이면 DCS 송신모드로 결정된다.
이에 따라, EGSM 송신모드이면 SPDT 스위치(210)를 통해 EGSM 대역 송신신호가 다이플렉서(250)에 입력되어 SPDT 스위치(150)로 전달되고, DCS 송신모드이면 SPDT 스위치(230)를 통해 DCS 대역 송신신호가 상기 다이플렉서(250)에 입력되어 상기 SPDT 스위치(150)에 전달된다.
따라서, SPDT 스위치(150)에 전달된 GSM(EDGM 대역 또는 DCS 대역) 송신신호가 안테나(ANT)를 통해 기지국으로 송출된다.
그리고, CDMA 송신모드이면 SPDT 스위치(150)는 CDMA 송신경로측으로 절환된다.
이때, cellular 송신모드이면 듀플렉서(120)가 cellular 대역 송신신호를 분리하여 다이플렉서(140)에 전달하고, KPCS 송신모드이면 듀플렉서(130)가 KPCS 대역 송신신호를 분리하여 상기 다이플렉서(140)에 전달한다.
이에 따라, 다이플렉서(140)가 cellular 대역 송신신호 또는 KPCS 대역 송신신호를 분리하여 SPDT 스위치(150)에 전달하면 안테나(ANT)를 통해 기지국으로 송출된다.
한편, 상기 듀플렉서(120, 130)는 주파수 대역차가 크게 나지 않는 cellular 신호와 KPCS 신호에서 송신신호와 수신신호를 엄격히 구분하기 때문에 필터링 성능이 좋은 송신신호용 대역통과필터(BPF : Band Pass Filter)와 수신신호용 밴드패스 필터(BPF)로 구성되며, 상기 다이플렉서(140)(250)는 주파수 대역차가 큰 2개의 신호를 분리하기 때문에 비교적 필터링 성능이 떨어지는 로우패스 필터(LPF)와 하이패스 필터(HPF : High Pass Filter)로 구성된다.
그러나, 종래에는 GSM과 CDMA을 지원하기 위한 Quad Band 단말기를 위한 RF Front End 모듈을 구현하기 위해 많은 구성부품을 필요로 함으로 제조비용이 상승하는 것은 물론 회로가 복잡하여 PCB 아트웍(Printed Circuit Board artwork)이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여, 고주파 프론트 엔트 모듈의 회로 구성을 단순화함으로써 구성부품 수를 줄여 제조비용을 줄이는 동시에 PCB 설계가 용이하도록 창안한 이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, cellular 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 제1 듀플렉서와, KPCS 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 제2 듀플렉서와, EGSM 대역과 DCS 대역의 송신신호에 포함된 고주파 잡음을 각기 제거하기 위한 제1,제2 저역통과 필터와, 상기 제1 듀플렉서의 cellular 대역 신호, 상기 제1 저역통과 필터의 EGSM 대역 송신신호 및 EGSM 대역 수신신호 중 하나의 경로를 선택하기 위한 제1 SP3T 스위치와, 상기 제2 듀플렉서의 KPCS 대역 신호, 상기 제2 저역통과 필터의 DCS 대역 송신신호 및 DCS 대역 수신신호 중 하나의 경로를 선택하기 위한 제2 SP3T 스위치와, 하나의 안테나에 연결되어 상기 제1,제2 SP3T 스위치의 송수신 신호를 분리하기 위한 다이플렉서(Diplexer)를 포함하여 고주파 프론트 엔드 모듈을 구성함을 특징으로 한다.
상기 다이플렉서, 제1,제2 SP3T 스위치 및 제1,제2 저역통과 필터는 집적하여 하나의 ASM(Antenna Switch Module)을 구성함을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 무선 통신을 통하여 음성, 문자 및 영상 데이터 등을 송/수신할 수 있는 휴대 가능한 이동통신단말기에 적용할 수 있으며, 이동통신단말기의 종류로는 휴대폰, 셀룰러(cellular) 폰, PCS(personal communication service) 단말기, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 차세대 이동통신(IMT-2000) 단말기, 무선랜 단말기 등을 예로 들 수 있다.
이하, 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 기술적 구성요지는 바람직한 실시 예에서 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 구체적인 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세 설명들을 기재함은 물론 도면을 첨부하여 본 발명에 대한 전반적인 이해를 돕기로 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도4는 본 발명의 실시 예를 위한 고주파 프론트 엔드 모듈의 블록 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, Tx 824~849MHz, Rx 869~894MHz의 주파수 대역의 cellular 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(420)와, Tx 1750~1780MHz, Rx 1840~1870MHz의 주파수 대역의 KPCS 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(430)와, 제어신호(VC1~VC4)에 따라 Tx 880~915MHz, Rx 925~960MHz의 주파수 대역의 EGSM 대역 신호, Tx 1710~1785MHz, Rx 1805~1880MHz의 주파수 대역의 DCS 대역 신호 및 상기 듀플렉서(420)(430)의 cellular 대역 신호 및 DCS 대역 신호 중 하나를 안테나(ANT)에서 수신하거나 상기 안테나(ANT)를 통해 송출하는 ASM(Antenna Switch Module)(410)을 포함하여 구성한다.
상기 ASM(410)은 EGSM 대역과 DCS 대역의 송신신호에 포함된 고주파 잡음을 각기 제거하기 위한 저역통과 필터(412)(414)와, 제어신호(VC1, VC2)에 따라 듀플렉서(420)의 cellular 대역 신호, 상기 저역통과 필터(412)의 EGSM 대역 송신신호 및 EGSM 대역 수신신호 중 하나의 경로를 선택하기 위한 SP3T 스위치(411)와, 제어신호(VC3, VC4)에 따라 듀플렉서(430)의 KPCS 대역 신호, 상기 저역통과 필터(414)의 DCS 대역 송신신호 및 DCS 대역 수신신호 중 하나의 경로를 선택하기 위한 SP3T 스위치(413)와, 안테나(ANT)에 연결되어 상기 SP3T 스위치(411)(413)의 송수신 신호를 분리하기 위한 다이플렉서(Diplexer)(415)를 포함하여 구성한다.
상기 듀플렉서(420, 430)는 주파수 대역차가 크게 나지 않는 cellular 신호 와 KPCS 신호에서 송신신호와 수신신호를 엄격히 구분하기 위하여 필터링 성능이 좋은 송신신호용 대역통과필터(BPF : Band Pass Filter)와 수신신호용 밴드패스 필터(BPF)로 구성한다.
상기 다이플렉서(415)는 주파수 대역차가 큰 2개의 신호(cellular/EGSM과 DCS/KPCS)를 분리함으로 비교적 필터링 성능이 떨어지는 로우패스 필터(LPF)와 하이패스 필터(HPF : High Pass Filter)로 구성한다.
이와 같이 구성한 본 발명의 실시 예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
도4의 장치에서 ASM(450)은 송,수신모드 및 통신모드(GSM, CDMA)를 모두 참조하여 통신경로가 선택된다. 상기 ASM(450)에서의 경로 선택은 제어신호(VC1~VC4)에 의해 결정된다.
이때, VC1, VC2는 00, 01, 10, 11의 값을 갖을 수 있는데 VC1이 '0'이면 EGSM 모드, VC1이 '0'이 상태에서 VC2가 '0'이면 수신, '1'이면 송신으로 결정하고, VC1가 '1'이면 VC2의 값에 상관없이 cellular 모드로 결정한다고 가정한다.
그리고, VC3, VC4에 대해서는 VC3가 '0'이면 DCS 모드, VC3가 '0'인 상태에서 VC4가 '0'이면 수신, '1'이면 송신으로 결정하고, VC3가 '1'이면 VC4의 값에 상관없이 KPCS 모드로 결정한다고 가정한다.
우선, 925~960MHz 대역의 EGSM 수신모드이면 제어신호(VC1, VC2)가 '00'의 값으로 입력되어 ASM(410)에 구비된 SP3T 스위치(411)는 EGSM 수신경로측으로 절환된다.
이때, 안테나(ANT)를 통해 수신되는 EGSM 대역의 신호가 ASM(410)에 입력되면 다이플렉서(415)가 SP3T 스위치(411)로 전달한다.
이에 따라, EGSM 대역의 수신 신호가 SP3T 스위치(411)를 통해 신호 처리 블록(도면 미도시)으로 입력된다.
그리고, 800~915MHz 대역의 EGSM 송신모드이면 제어신호(VC1, VC2)가 '01'의 값으로 입력되어 SP3T 스위치(411)가 EGSM 송신경로측으로 절환되어 저역통과 필터(412)에 연결된다.
이때, EGSM 대역의 송신신호는 저역통과 필터(412)에서 고주파 잡음이 제거된 후 SP3T 스위치(411)를 통해 다이플렉서(415)에 전달된다.
이에 따라, 다이플렉서(415)가 EGSM 대역의 송신신호를 안테나(ANT)에 전달하여 기지국으로 송출시키게 된다.
또한, Tx 824~849MHz, Rx 869~894MHz의 cellular 모드이면 제어신호(VC2)가 '1'의 값으로 입력되어 SP3T 스위치(411)가 cellular 송수신 경로측으로 절환된다.
이때, 안테나(ANT)를 통해 cellular 대역의 신호가 수신되면 다이플렉서(415)가 SP3T 스위치(411)에 전달한다.
이에 따라, SP3T 스위치(411)에 전달된 cellular 대역의 수신신호가 듀플렉서(420)을 통해 수신신호 처리 블록(도면 미도시)에 입력된다.
반대로, cellular 대역의 송신신호가 듀플렉서(420)에 입력되면 SP3T 스위치(411)를 통해 다이플렉서(415)에 전달되고 상기 다이플렉서(415)가 안테나(ANT)에 전달하여 기지국으로 송출시키게 된다.
그리고, 1805~1880MHz 대역의 DCS 수신모드이면 제어신호(VC3, VC4)가 '00'의 값으로 입력되어 SP3T 스위치(413)가 DCS 대역 수신경로측으로 절환된다.
이때, 안테나(ANT)를 통해 수신되는 DCS 대역의 신호는 다이플렉서(415)를 통해 SP3T 스위치(413)에 전달된다.
이에 따라, SP3T 스위치(413)를 통해 DCS 대역의 수신신호를 수신신호 처리 블록(도면 미도시)에 전달한다.
반대로, 869~894MHz 대역의 DCS 송신모드이면 제어신호(VC3, VC4)가 '01'의 값으로 입력되어 SP3T 스위치(413)가 DSC 대역 송신경로측으로 절환되어 저역통과 필터(414)에 연결된다.
이때, DCS 대역의 송신신호는 저역통과 필터(414)에서 고주파 잡음이 제거된 후 SP3T 스위치(413)를 통해 다이플렉서(415)에 전달된다.
이에 따라, 다이플렉서(415)가 DCS 대역의 송신신호를 안테나(ANT)에 전달하여 기지국으로 송출시키게 된다.
또한, Tx 1750~1780MHz, Rx 1840~1870MHz의 KPCS 모드이면 제어신호(VC4)가 '1'의 값으로 입력되어 SP3T 스위치(413)가 KPCS 송수신 경로측으로 절환된다.
이때, 안테나(ANT)를 통해 KPCS 대역의 신호가 수신되면 다이플렉서(415)가 SP3T 스위치(413)에 전달한다.
이에 따라, SP3T 스위치(413)에 전달된 KPCS 대역의 수신신호가 듀플렉서(430)을 통해 수신신호 처리 블록(도면 미도시)에 입력된다.
반대로, KPCS 대역의 송신신호가 듀플렉서(430)에 입력되면 SP3T 스위치 (413)를 통해 다이플렉서(415)에 전달되고 상기 다이플렉서(415)가 안테나(ANT)에 전달하여 기지국으로 송출시키게 된다.
한편, 상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명과 관련된 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 GSM 및 CDMA 주파수 대역을 분리할 수 있도록 ASM(Antenna Switch Module)을 구성하고 아룰러 구성부품 수를 줄임으로써 제작비용을 절감시키는 것은 물론 PCB 설계를 용이하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. cellular 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 제1 송수신수단과,
    KPCS 대역의 송수신 신호를 분리하기 위한 제2 송수신수단과,
    EGSM 대역 신호, DCS 대역 신호, 상기 cellular 대역 신호 또는 DCS 대역 신호를 수신모드의 경우 안테나(ANT)를 통해 수신하고 송신모드의 경우 상기 안테나(ANT)를 통해 송출하는 제3 송수신수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 제1,제2 송수신수단은 듀플렉서(Duplexer)임을 특징으로 하는 이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 제3 송수신수단은 ASM(Antenna Switch Module)임을 특징으로 하는 이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈.
  4. 제3항에 있어서, ASM은
    EGSM 대역과 DCS 대역의 송신신호에 포함된 고주파 잡음을 각기 제거하기 위한 제1,제2 저역통과 필터와,
    제1 듀플렉서의 cellular 대역 신호, 상기 제1 저역통과 필터의 EGSM 대역 송신신호 및 EGSM 대역 수신신호 중 하나의 경로를 선택하기 위한 제1 SP3T 스위치 와,
    제2 듀플렉서의 KPCS 대역 신호, 상기 제2 저역통과 필터의 DCS 대역 송신신호 및 DCS 대역 수신신호 중 하나의 경로를 선택하기 위한 제2 SP3T 스위치와,
    안테나(ANT)에서 수신되는 신호를 분리하여 상기 제1 또는 제2 SP3T 스위치로 입력시키고 상기 제1 또는 제2 SP3T 스위치를 통해 입력되는 신호를 분리하여 상기 안테나(ANT)를 통해 송출시키는 다이플렉서(Diplexer)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이동통신단말기의 프론트 엔드 모듈.
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