KR20070050560A - Ｒｆ프론트엔드모듈의 부하단 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조는 다수개의 굴곡 부위를 가지는 밴드 회로의 형태로서, 입력단으로부터 시작된 라인이 소정 영역을 우회하여 상기 입력단과 인접된 출력단으로 연결되는 구조를 이루고, 상호 대향하여 상기 우회 영역의 내부로 돌출된 제1굴곡부 및 제2굴곡부가 형성되며, 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는 크기가 비대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는 상기 "ㄷ"자 형태를 이룸에 있어, 수직 라인과 수평 라인이 직각을 이루는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제1굴곡부의 "ㄷ"자 형태를 이루는 수평 라인들은 상기 제2굴곡부의 "ㄷ"자 형태를 이루는 수평 라인들과 일직선 상을 벗어난 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 프론트엔드모듈의 구조를 최소한으로 유지하면서도 부하단에 의한 전자파 간섭 현상을 억제시킬 수 있고, 2가지 이상의 대역 주파수를 효율적으로 처리하여 각각 안정적으로 송수신 기능을 유지시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 부하단으로 인한 전자파 간섭 현상을 억제하기 위하여, 부하단의 설계 구조를 변경하여 방사 패턴을 조정함으로써 다른 회로 소자의 실장 위치에 대한 부담이 감소되므로 전체적인 회로소자의 설계에 대한 유연성이 확보되는 효과가 있다.

Description

ＲＦ프론트엔드모듈의 부하단 구조{Load line unit structure of Radio Frequency front end module}

도 1은 종래 RF프론트엔드모듈에 구비되는 전력증폭단에 구비되는 부하단의 형태를 예시적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 밴드 RF프론트엔드모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조를 도시한 상면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

211, 221: 필터 212, 222: 전력증폭기

213, 223: 결합기 214, 224: 듀플렉서

230: HDET 240: SP3T

250: 안테나 260: 제어부

212a, 222a: 부하단 D: 제1굴곡부

E: 제2굴곡부 A, B: 어레이 구조

본 발명은 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인접된 다른 소자에 전파 간섭이 발생되지 않도록 전력증폭단에 구비되는 부하단의 방사 패턴 구조에 관한 것이다.

프론트엔드모듈(FEM; Front End Module)이란 이동통신단말기 상에 사용되는 전파 신호를 제어하는 송수신 장치로서, 여러 가지 전자 부품이 하나의 기판 상에 일련적으로 구현되어 그 집적 공간이 최소화된 복합 부품을 의미한다.

가령, PCS(Personal Communications System) 방식의 신호 및 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식의 신호를 분리시키는 다이플렉서(Diplexer), 송수신 신호를 분리시켜주는 듀플렉서(Duplexer), 송신단(Tx; Tranceiver) 필터, 수신단(Rx; Receiver) 필터, 전력증폭기 및 저잡음증폭기 등의 구성부들이 하나의 모듈로 구성되어 최소화된 사이즈의 칩으로 구현된 것을 예로 들 수 있다.

일반적으로, 프론트엔드모듈에 구비되는 전력증폭기는 송수신 거리를 최대로 하기 위하여 송신 전력을 최대로 유지하여야 하는데, 여러 주파수가 집중된 채널신호의 대역폭에서는 인터모듈레이션이 발생되고 이러한 현상은 인접된 채널주파수까지 침범하여 불필요한 에너지를 형성한다.

이러한 경우, 전력증폭기의 선형성은 불완전하게 되므로, 송신 전력은 증폭됨에 있어 제한을 가진다.

따라서, 전력증폭기는 IEEE 802.11 규격에서 정의되는 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) 규정에 따라 최적의 전력수치를 유지하기 위하여 부하단 (load line unit)을 구비하며, 부하단을 형성하는 부하선의 길이, 선폭 등을 조정하여 전력 효율을 높이게 된다.

도 1은 종래 RF프론트엔드모듈에 구비되는 전력증폭단에 구비되는 부하단(100)의 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1에 의하면, 전력증폭단에 구비되는 부하단(100)은 전송라인의 형태를 이루며, 보통 마이크로스트립 라인으로 형성된다.

RF프론트엔드모듈이 실장되는 기판의 전체 사이즈가 한정되어 있으므로, 상기 부하단(100)은 여러 번 굴곡된 밴드 형태를 이루어 실장된다.

밴드 형태를 이루는 부하단(100)은 일종의 안테나 어레이 구조라고도 볼 수 있으며, 따라서 소정의 방사각, 방사 위치 등을 가지는 방사 패턴을 가진다.

소정의 방사 패턴을 가지는 부하단(100)은 전자파를 방사하여 인접된 회로 소자에 간섭을 일으킴으로써 송수신 동작을 불안정하게 하거나 오동작을 일으키기도 한다.

이때, 방사 패턴은 전방향으로 형성되어 전방향 측으로 위치되는 소자들에게 영향을 주게 되는데, 특히, 1900MHz 대역(PCS)과 800MHz 대역(DCN)의 서로 다른 두 개의 주파수를 하나의 안테나를 통하여 수신할 수 있는 듀얼 밴드 RF프론트엔드모듈의 경우에는 하나의 밴드 대역 신호가 다른 밴드 대역으로 방사될 수 있으므로 상호 간섭 효과는 더욱 심각하다고 볼 수 있다.

밴드 형태를 가지는 종래의 부하단 구조는 라인의 전체 길이만을 고려하여 설계될 뿐 다른 방사 요인에 대한 설계 기준은 마련되어 있지 않은 실정이다.

따라서, 본 발명은 라인이 이루는 구조를 설계 변경함으로써 부하단에 흐르는 전류의 위상차를 유도하고 방사 패턴을 조정하여, 다른 회로 소자로의 전파 간섭 또는 다른 밴드 영역으로의 전파 방사를 방지할 수 있도록 방사 패턴이 조정되는 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조는 다수개의 굴곡 부위를 가지는 밴드 회로의 형태로서, 입력단으로부터 시작된 라인이 소정 영역을 우회하여 상기 입력단과 인접된 출력단으로 연결되는 구조를 이루고, 상호 대향하여 상기 우회 영역의 내부로 돌출된 제1굴곡부 및 제2굴곡부가 형성되며, 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는 크기가 비대칭적으로 형성된다.

또한, 본 발명에 의한 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조를 이루는 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는 "ㄷ"자 형태를 이루어 폐쇄된 부분이 상기 우회 영역의 내부로 상호 대향하게 형성된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조에 대하여 상세히 설명하는데, 우선 듀얼 밴드 RF프론트엔드모듈의 구조에 대하여 간단히 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 밴드 RF프론트엔드모듈(200)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로 블록도이다.

도 2에 의하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 다중 밴드 프론트앤드모듈(200)은 안테나(250), 다중스위치(240), DCN신호처리단(210), PCS신호처리단(220), HDET(230) 및 제어부(260)를 포함하여 이루어지며, 상기 DCN신호처리단(210)은 제1필터(211), 제1전력증폭기(212), 제1결합기(213) 및 제1듀플렉서(214)를 구비하고, 상기 PCS신호처리단(220)은 제2필터(221), 제2전력증폭기(222), 제2결합기(223) 및 제2듀플렉서(224)를 구비한다.

상기 안테나(250)는 DCN/PCS신호를 동조하여 송수신하는 듀얼밴드 안테나로 구비되고, 다중스위치(240)는 SP3T(Single Pole three Throw) 스위치로 구비되어 PCS, DCN 두 개의 밴드 영역 주파수를 분리/처리한다.

상기 SP3T 스위치(240)는 주전원과 제어용 전압을 공급받아 안테나, 제1듀플렉서(214) 또는 제2듀플렉서(224)로부터 전송되는 송수신 신호를 각각 해당 모듈들로 분배하는 기능을 수행한다.

이때, 상기 SP3T 스위치(240)는 입력된 신호의 수신감도를 측정하여 신호를 선택적으로 분배한다.

상기 제1듀플렉서(214)와 제2듀플렉서(224)는 각각 DCN, PCS 영역의 주파수 신호 중 송수신 신호를 안테나(250)단 혹은 전력증폭기단(212, 222)으로 선택적으로 전달하여 송신 신호가 송출되거나 수신 신호가 기저대역처리부(도시되지 않음)에서 처리되도록 한다.

상기 제1전력증폭기(212)와 제2전력증폭기(222)는 각각 DCN, PCS 영역의 주파수 신호가 송신될 수 있는 크기의 전력을 가지도록 증폭시키며, 신호를 증폭시킴 에 있어서, 잡음 성분을 상쇄시키고 전력단의 임피던스 매칭을 위하여 각각 부하단(212a, 222a)을 구비하고 있다.

그리고, 상기 제1필터(211)와 제2필터(221)는 중간주파수처리단(미도시)에서 처리된 신호 중 잡음 성분을 제거하고, 해당 DCN, PCS 영역의 주파수 신호만을 추출하여 각각 제1전력증폭기(212)와 제2전력증폭기(222)로 전달한다.

상기 제1결합기(213)는 제1전력증폭기(212)와 제1듀플렉서(214) 사이에 연결되어 제1전력증폭기(212)를 통하여 증폭된 DCN신호를 커플링시키고, 상기 제2결합기(223)는 제2전력증폭기(222)와 제2듀플렉서(224) 사이에 연결되어 제2전력증폭기(222)를 통하여 증폭된 PCS신호를 커플링시킨다.

상기 제1결합기(213)와 제2결합기(223)는 커플링된 신호들을 HDET(230)로 전달하고, 상기 HDET(230)는 제1전력증폭기(212) 및 제2전력증폭기(222)에서 증폭된 송신신호의 전력량을 체크하여 주기적으로 제어부(260)로 전달한다.

상기 제어부(260)는 베이스 밴드 대역의 RF통신을 처리하기 위한 프로세서로서, 프론트앤드모듈이 정상 작동되기 위한 전력 레벨 정보를 가지고 있으며, 상기 HDET(230)로부터 전력 정보를 전달받아 제1전력증폭기(212)와 제2전력증폭기(222) 단의 전력 레벨을 파악한다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RF프론트엔드모듈의 부하단(212a, 222a) 구조를 도시한 상면도이다.

도 3에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 부하단(212a, 222a)은 역시 다수개의 굴곡 부위(총 12군데의 굴곡 부위를 가짐)를 가지는 밴드 회로의 형태를 띄며, 방사 패턴에 주로 영향을 미치게 되는 2군데의 굴곡부(D, E)를 형성한다.

이하에서, 상기 2군데의 굴곡부를 "제1굴곡부(D)", "제2굴곡부(E)"라 한다.

본 발명의 실시예에 따른 부하단(212a, 222a)은 마이크로스트립 라인으로 구현되어 기판 상에 실장되는 것이 바람직하다.

상기 제1굴곡부(D)와 제2굴곡부(E)는 모두 "ㄷ"자 형태를 이루어 폐쇄된 부분이 서로 마주 보도록 상호 대향하게 형성되고, 그 크기가 비대칭적으로 형성되어 있다.

상기 제1굴곡부(D)의 입력단은 전력증폭기(212, 222)와 연결되고 제2굴곡부(E)의 출력단은 접지단과 연결된다.

또한, 상기 제1굴곡부(D)와 제2굴곡부(E)가 "ㄷ"자 형태를 이룸에 있어서, 수직 라인과 수평 라인이 직각을 이루며, 그 크기가 비대칭적인 것과 동시에 상기 제1굴곡부(D)의 수평 라인들은 제2굴곡부(E)의 수평 라인들과 일직선 상을 벗어난 영역에 형성된다.

이러한 부하단(212a, 222a)은 전자파를 방사하는 안테나로서의 역할을 할 수 있는데, 도 3을 참조하면, 상기 제1굴곡부(D)의 수평 라인들(a1, b1)과 제2굴곡부(E)의 수평 라인들의 어레이 구조(A, B)는 안테나로서 전자파를 방사하는 중요한 기능을 한다.

따라서, 상기 제1굴곡부(D) 및 제2굴곡부(E)의 수평 라인들이 형성하는 방사 패턴의 방위각이 조정될 필요가 있다.

회로 배치 설계의 일반적 기준에 위하면, 부하단(212a, 222a)에 인접된 다른 회로 소자들이 어레이 방사 패턴의 아래쪽으로 실장되는 경우가 거의 없으므로 부하단(212a, 222a) 아래 측으로 방사 패턴의 방향을 변경시켜줄 필요가 있다.

예를 들어, 상기 제1굴곡부(D) 및 제2굴곡부(E)의 수평 라인들(a1, a2, b1, b2)이 전술한 바와 같이, 어레이 형태(A, B)를 이루며 동위상을 가지는 경우 어레이 방사 패턴이 오른쪽으로 형성되어 결과적으로 전체적인 방사패턴은 전방향으로 향하게 된다.

전술한 바와 같이, 제1굴곡부(D) 및 제2굴곡부(E)의 수평라인들과 수직라인들이 수직 구조를 이루어 90°의 위상차가 형성되고, 제1굴곡부(D)와 제2굴곡부(E)의 각 어레이(A, B)를 이루는 수평라인들(a1, a2, b1, b2)이 일직선 상에 위치되지 않음으로써 전체적인 방사패턴이 아래쪽 방향(C)으로 바뀌는 것이다.

본 발명의 실시예에서, 상기 부하단(212a, 222a)이 전력증폭기에 연결되는 것으로 설명되었으나, 다른 회로 소자에 연결되는 부하단 구조에 응용될 수 있음은 물론이다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조에 의하면, 프론트엔드모듈의 구조를 최소한으로 유지하면서도 부하단에 의한 전자파 간섭 현상을 억제시킬 수 있고, 2가지 이상의 대역 주파수를 효율적으로 처리하여 각각 안정적으로 송수신 기능을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

부하단으로 인한 전자파 간섭 현상을 억제하기 위하여, 부하단의 설계 구조를 변경하여 방사 패턴을 조정함으로써 다른 회로 소자의 실장 위치에 대한 부담이 감소되므로 전체적인 회로소자의 설계에 대한 유연성이 확보되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 다수개의 굴곡 부위를 가지는 밴드 회로의 형태로서, 입력단으로부터 시작된 라인이 소정 영역을 우회하여 상기 입력단과 인접된 출력단으로 연결되는 구조를 이루고, 상호 대향하여 상기 우회 영역의 내부로 돌출된 제1굴곡부 및 제2굴곡부가 형성되며, 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는 크기가 비대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는

   "ㄷ"자 형태를 이루어 폐쇄된 부분이 상기 우회 영역의 내부로 상호 대향하게 형성되는 것을 특징으로 하는 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제1굴곡부 및 상기 제2굴곡부는

   상기 "ㄷ"자 형태를 이룸에 있어, 수직 라인과 수평 라인이 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제1굴곡부의 "ㄷ"자 형태를 이루는 수평 라인들은 상기 제2굴곡부의 "ㄷ"자 형태를 이루는 수평 라인들과 일직선 상을 벗어난 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 RF프론트엔드모듈의 부하단 구조.

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