KR20080010459A

KR20080010459A - 수신기 프론트 엔드를 위한 아키텍쳐

Info

Publication number: KR20080010459A
Application number: KR1020077029051A
Authority: KR
Inventors: 아리엘 엘. 갈란
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2008-01-30
Also published as: WO2006138093A2; AU2006259762B2; US7315730B2; EP1897230A2; KR100976644B1; CN101189801A; WO2006138093A3; CN101189801B; US20060281426A1; EP1897230A4; AU2006259762A1

Abstract

수신기 프론트 엔드를 위한 아키텍쳐는, 트랜스포머(108)에 연결되는 개별 고정 전치 선택기(104, 106)를 구동하여, 단일 엔드 출력(113)을 생성하는 이중 출력 LNA(102)를 사용한다. 직렬로 연결되는 한 쌍의 블럭은 이중 대역 출력을 제공한다. 추가적인 블럭 쌍(201, 203)은 병렬로 캐스케이드되어 추가적인 동작 주파수 대역을 제공할 수 있다. 본 발명의 프론트 엔드 아키텍쳐는 통신 장치에 스위치리스 다중-대역 동작을 제공한다.

수신기, 프론트 엔드, 전치 선택기, 주파수 대역

Description

수신기 프론트 엔드를 위한 아키텍쳐{ARCHITECTURE FOR A RECEIVER FRONT END}

본 발명은 전반적으로 통신 장치에 사용되는 수신기에 관한 것으로, 특히, 다중-대역 수신기(multi-band receivers)에 관한 것이다.

양방향 라디오(tow-way radios), 모바일 라디오(mobile radios) 및 셀 폰(cell phone)과 같은 통신 장치가 다양한 어플리케이션에 사용되고 있다. 몇몇 주파수 대역을 통해 통신하는 이들 장치의 능력은 점차 대중화 되어가고 있다. 현재의 다중-대역 수신기 아키텍쳐는 프론트 엔드(front end) 내에 광범위한 RF(Radio Frequency) 스위칭 네트워크를 이용하여, 각 대역에 적절한 필터링 경로(filtering path)를 선택한다. 몇몇 아키텍쳐는 많게는 5개의 대역(VHF, UHF1, UHF2, 700MHz 및 800MHz)를 지원하는데, 이는 요구되는 스위칭으로 인해 과도한 포론트 엔드 손실을 초래할 수 있다. 이 손실은 수신기 감도(sensitivity)의 열화 및/또는 상호 변조 왜곡(intermodulation distortion)을 초래할 수 있다. 또한, 수신기 프론트 엔드를 설계할 경우, 부품 카운트(parts count), 보드 영역(board area) 및 비용도 문제가 된다.

따라서, 다중 대역 동작을 위해 개선된 프론트 엔드 수신기를 구비하는 것이 매우 유리하다.

신규한 본 발명의 특징은 특히 첨부된 특허청구범위에 기재되어 있다. 본 발명과, 본 발명의 다른 목적 및 이점은, 동일 참조 번호가 동일 엘리먼트를 나타내는 첨부 도면과 함께 다음 설명을 참조하면 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수신기 프론트 엔드를 위한 아키텍쳐의 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중-대역 어플리케이션에서 구현되는 도 1의 아키텍쳐의 블럭도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중-대역 어플리케이션에서 구현되는 도 1의 아키텍쳐의 블럭도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기 아키텍쳐 블럭의 개요 구성예이다.

본 명세서는 신규한 본 발명의 특징을 정의하는 특허청구범위로 마무리되지만, 동일 엘리먼트에 동일 참조 번호가 계속 사용되는 도면과 함께 후속하는 설명을 고려하면 본 발명을 더 잘 이해할 수 있을 것으로 믿는다.

본 발명은 몇몇 형태 및 방식으로 구현될 수 있다. 이하 제공되는 설명 및 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 나타낸다. 당업자라면, 본 발명이 이하 도시되지 않은 형태 및 방식으로도 구현될 수 있음이 이해될 것이다. 본 발명은 특허청구범위 전 범위를 포함하며 이하 기술되는 실시예에 의해 한정되지 않는다. 또한, 필요한 경우, 제1, 제2, 상부, 하부, 전 및 후 등과 같은 관련 용어의 사용은 단지 하나의 엔티티 또는 동작을 다른 엔티티 및 동작과 구분하기 위해 사용되는 것으로서, 그러한 엔티티 또는 동작 간의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 의미하는 것은 아님이 이해될 것이다.

본 발명에 따르면, 도 1에서와 같이, 통신 장치(100)의 수신기 프론트 엔드를 위한 아키텍쳐가 제공된다. 간략히 말하면, 수신기 프론트 엔드 블럭(front end block)(101)은, 트랜스포머(transformer)(108)에 연결되는 개별 고정 전치 선택기(pre-selectors)(104, 106)를 구동하여 단일 엔드 출력(single ended output)(113)을 생성하는 이중 출력 저잡음 증폭기(102)로 형성된다. 한 쌍의 블럭(101, 103)은 직렬로 연결되어 이중 대역 출력(dual band output)(120)을 제공한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 부가적인 블럭 쌍(201, 203)이 병렬로 캐스케이드(cascade)되어, 부가적인 동작 주파수 대역을 제공할 수 있다. 튜닝(tunable)가능한 전치 선택기(402)는, 도 4에 도시된 바와 같은, 단일 수신기 프론트 엔드 블럭(103)과 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 프론트 엔드 아키텍쳐는 통신 장치에 스위치리스 다중-대역 동작(switchless muti-band operation)을 제공한다.

도 1을 더 상세히 다시 참고하면, 제1 프론트 엔드 블럭(101)은 수신 신호(105)를 증폭하여, 제1 및 제2 증폭 신호(107, 109)를 생성하는 제1 LNA(Low-Noise-Amplifier)(102)를 포함한다. 제1 고정 전치 선택기(104)는 제1 주파수 대역을 이용하여 제1 증폭 신호(107)를 필터링하고, 제2 고정 전치 선택기(106)는 제2 주파수 대역을 이용하여 제2 증폭 신호(109)를 필터링하여, 제1 필터링된 이중 대역 신호(111)를 제공한다. 제1 필터링된 이중 대역 신호(111)를 단일 엔드 출력 신호(113)로 변환하는 수단은 트랜스포머(108)를 통해 달성된다.

본 발명에 따르면, 제2 프론트 엔드 블럭(103)은 단일 엔드 출력 신호(113)를 증폭하는 제2 LNA(112)를 포함한다. 제2 LNA(112)는 제3 및 제4 증폭 신호(115, 117)를 생성한다. 제3 고정 전치 선택기(114)는 제3 주파수 대역을 이용하여 제3 증폭 신호(115)를 필터링하고, 제4 고정 전치 선택기(116)는 제4 주파수 대역을 이용하여 제4 증폭 신호(117)를 필터링하여, 제2 필터링된 이중 대역 신호(119)를 제공한다. 제2 필터링된 이중 대역 신호(119)를 제2 단일 엔드 출력 신호(120)로 변환하는 수단은 트랜스포머(118)를 통해 달성된다. 따라서, 아키텍쳐(100)는 스위치의 사용 없이도 2개의 RF 대역을 선택적으로 제공한다.

제2 단일 엔드 출력(120)은 통신 장치의 주파수 믹서(frequency mixer)(122)에 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서, 변환을 위한 제1 및 제2 수단(108, 118)이 트랜스포머로 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에서와 같이, 변환을 위한 제1 수단(108)은 트랜스포머일 수 있지만, 변환을 위한 제2 수단(118)은 믹서일 수 있다.

도 2 및 도 3은 아키텍쳐의 다중-대역 기능을 이중 대역 동작으로 확장하는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 아키텍쳐(200, 300)는 프론트 블럭(101)과 유사하게 형성되고 직렬로 연결되는 제3 및 제4 프론트 엔드 블럭(201, 203)을 포함한다. 또한, 직렬 연결된 블럭(201, 203)은 증폭기(222) 및 트랜스포머(204) 사이에서 제1 및 제2 프론트 엔드 블럭(101, 103)과 병렬로 캐스케이드되어, 4개의 RF 대역을 믹서(122)에 선택적으로 제공한다.

도 2를 참조하면, 제3 프론트 엔드 블록(201)은 수신 신호를 증폭하여, 제5 및 제6 증폭 신호(207, 209)를 생성하는 제3 LNA(202)를 포함한다. 제5 고정 전치 선택기(204)는 제5 주파수 대역을 이용하여 제5 증폭 신호(207)를 필터링하고, 제6 고정 전치 선택기(206)는 제6 주파수 대역을 이용하여 제6 증폭 신호(209)를 필터링한다. 이에 의해, 제5 및 제6 고정 전치 선택기(204, 206)는 제3 필터링된 이중 대역 신호(211)를 제공한다. 제3 필터링된 이중 대역 신호(211)를 제3 단일 엔드 출력 신호(213)로 변환하는 수단은 트랜스포머(208)에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제4 프론트 엔드 블럭은 제3 단일 엔드 신호(213)를 증폭하여, 제7 및 제8 증폭 신호(215, 217)를 생성하는 제4 LNA(212)를 포함한다. 제7 고정 전치 선택기(214)는 제7 주파수 대역을 이용하여 제7 증폭 신호(215)를 필터링하고, 제8 고정 전치 선택기(216)는 제8 주파수 대역을 이용하여 제8 증폭 신호(217)를 필터링한다. 이에 의해, 제7 및 제8 고정 전치 선택기(214, 215)는 제4 필터링된 이중 대역 신호(219)를 제공한다. 제4 필터링된 이중 대역 신호(219)를 제4 단일 엔드 출력 신호(220)로 변환하는 수단은 트랜스포머(218)(또는 도 3에 도시된 바와 같은 믹서(318))를 통해 달성된다. 제2 및 제4 단일 엔드 출력 신호(120, 220)는 트랜스포머(204)에 연결되어, 4개의 RF 주파수 대역을 단일 경로(221)를 통해 믹서(122)에 선택적으로 제공한다.

도 3은, 제2 필터링된 이중 대역 신호(118)를 변환하는 수단이 믹서(328)로 대체되고, 제4 필터링된 이중 대역 신호(218)를 변환하는 수단이 믹서(318)로 대체된 것을 제외하고는, 도 2에 도시된 것과 유사한 다중-대역 수신기 프론트 엔드 아키텍쳐(300)를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신기 아키텍쳐 블럭을 나타내는 구성예이다. 이 실시예에서, 입력 신호(105)는 도 1로부터의 단일 프론트 엔드 블럭(103)과 직렬로 연결되는 튜닝가능한 프론트 엔드 필터(tunable front end filter)(402)에 의해 수신된다. 수신기 프론트 엔드 블럭(103)은 컬렉터(collector) 및 에미터(emitter) 출력(404, 406)을 각각 갖는 LNA(112)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 출력(404, 406)은 개별 고정 전치 선택기(114, 116)를 구동하며, 이 전치 선택기의 출력은 트랜스포머(118)에 연결되어, 단일 엔드 출력(120)을 변환한다. 튜닝가능한 프론트 엔드 필터(402) 및 고정 전치 선택기(114, 116)와 결합하여 레이블링된(labeled) 상위 및 하위 주파수는 본 도면에서 예시적 목적으로만 제공된다.

당업자는, 집적 회로를 위한 위상 스플리터 어플리케이션(phase splitter application)에 도 4의 트랜지스터가 사용되어 왔음을 알 것이다. 그러나, 상기 회로를 이중 출력 LNA로서 이용하여 수신기 프론트 엔드에서 복수의 독립적인 주파수 대역을 지원하도록 하면, 상당한 이점을 갖는 아키텍쳐를 제공할 수 있다. 이중 경로 네트워크를 LNA 회로와 조합함으로써, 대역들간의 스위칭이 더 이상 불필요하다. 따라서, 수신기 감도를 열화시키는 손실 및/또는 상호 변조 왜곡을 방지할 수 있다. 본 발명의 아키텍쳐 블럭은 2개의 대역을 한번에 결합하는 것이 요구될 때에 반복될 수 있는데, 이는 통상의 스위칭 방법과 연관된 문제를 상당히 제거한다. 논리 회로와 부품 카운트 역시 상당히 줄어든다. 또한, 수신기 프론트 엔드를 설계할 경우, 부품 카운트, 보드 영역 및 비용도 절약된다.

본 발명의 바람직한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않음이 명백하다. 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남이 없이 다수의 수정, 변경, 변화, 대체, 및 균등물 존재할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.

Claims

스위치리스 프론트 엔드 블럭(switchless front end block)을 포함하는 수신기 프론트 엔드로서,

상기 스위치리스 프론트 엔드 블럭은, 트랜스포머에 연결되는 개별 고정 전치 선택기를 구동하여 단일 엔드 출력을 생성하는 이중 출력 저잡음 증폭기(low noise amplifier)를 포함하는 수신기 프론트 엔드.
제1항에 있어서,

제1 스위치리스 프론트 엔드 블럭에 제2 스위치리스 프론트 엔드 블럭이 직렬로 연결되어, 이중 대역 출력을 선택적으로 제공하는 수신기 프론트 엔드.
제1항에 있어서,

상기 스위치리스 프론트 엔드 블럭이 쌍으로 직렬 연결되고, 상기 쌍이 병렬로 캐스케이드되어, 다중-대역 출력을 선택적으로 제공하는 복수의 스위치리스 프론트 엔드 블럭을 포함하는 수신기 프론트 엔드.
제1항에 있어서,

상기 스위치리스 프론트 엔드 블럭과 직렬로 연결되는 튜닝가능한 전치 선택기를 더 포함하는 수신기 프론트 엔드.
직렬로 캐스케이드되는 제1 및 제2 프론트 엔드 블럭을 포함하며,

상기 제1 프론트 엔드 블럭은,

수신 신호를 증폭하여 제1 및 제2 증폭 신호를 생성하는 제1 LNA(Low Noise Amplifer)와,

제1 주파수 대역을 이용하여, 상기 제1 증폭 신호를 필터링하는 제1 고정 전치 선택기와,

제2 주파수 대역을 이용하여, 상기 제2 증폭기 신호를 필터링하는 제2 고정 전치 선택기와 - 상기 제1 및 제2 고정 전치 선택기는 제1 필터링된 이중 대역 신호를 제공함- ,

상기 제1 필터링된 이중 대역 신호를 제1 단일 엔드 출력 신호로 변환하는 수단을 포함하고,

상기 제2 프론트 엔드 블럭은,

상기 제1 단일 엔드 출력 신호를 증폭하여, 제3 및 제4 증폭 신호를 생성하는 제2 LNA와,

제3 주파수 대역을 이용하여, 상기 제3 증폭 신호를 필터링하는 제3 고정 전치 선택기와,

제4 주파수 대역을 이용하여, 상기 제4 증폭 신호를 필터링하는 제4 고정 전치 선택기와 - 상기 제3 및 제4 고정 전치 선택기는 제2 필터링된 이중 대역 신호를 제공함 -,

상기 제2 필터링된 이중 대역 신호를 제2 단일 엔드 출력 신호로 변환하여, 2개의 RF 대역을 선택적으로 제공하는 수단

을 포함하는 수신기 프론트 엔드.
제5항에 있어서,

변환을 위한 제1 수단은 트랜스포머를 포함하고, 변환을 위한 제2 수단은 믹서(mixer)를 포함하는 수신기 프론트 엔드.
제5항에 있어서,

변환을 위한 제1 수단은 제1 트랜스포머를 포함하고, 변환을 위한 제2 수단은 제2 트랜스포머를 포함하는 수신기 프론트 엔드.
제5항에 있어서,

상기 프론트 엔드 시스템은 스위치리스 시스템인 수신기 프론트 엔드.
제5항에 있어서,

상기 제2 단일 엔드 출력 신호는 주파수 믹서에 제공되는 수신기 프론트 엔드.
제5항에 있어서, 상기 수신기 프론트 엔드는 통신 장치 내에서 구현되는 수 신기 프론트 엔드.