KR20080014561A - 다중밴드 트랜시버 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 다중밴드 트랜시버 모듈은 제1대역 전력증폭단 및 제2대역 전력증폭단; 제1대역 송신필터 및 제2대역 송신필터; 상기 제1대역 송신신호와 제2대역 송신신호를 처리하는 송신칩; 제1대역 수신필터 및 제2대역 수신필터; 및 상기 제1대역 수신신호와 제2대역 수신신호를 처리하는 수신칩을 포함한다. 또한, 상기 제1대역 전력증폭단, 상기 제2대역 전력증폭단, 상기 제1대역 송신필터, 상기 제2대역 송신필터 및 상기 송신칩은 제1실장부를 구성하고, 상기 제1대역 수신필터, 상기 제2대역 수신필터 및 상기 수신칩은 제2실장부를 구성하며, 상기 제1실장부 및 상기 제2실장부는 격벽 구조에 의하여 격리된다.

본 발명에 의하면, 통신모듈을 구성하는 각 소자들을 그 크기, 연결 관계, 전파 간섭 특성 등의 요인에 따라 차별적으로 실장함으로써 트랜시버 모듈의 크기를 최소화할 수 있고 동작 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 듀플렉서 등과 같이 Tx PA 출력단 이후의 부품과 Rx LNA 매칭 부품을 외부에 둠으로써 나머지 소자의 배치 설계가 용이해지고, 따라서 다중 밴드의 송수신단을 하나의 모듈로 구성할 수 있게 된다.

Description

다중밴드 트랜시버 모듈{Transceiver module of multi-band}

도 1은 종래의 듀얼 밴드 트랜시버 모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈이 구현되는 기판의 탑층을 예시적으로 도시한 상면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: 다중밴드 트랜시버 모듈 105: PCS 전력증폭모듈

110: DCN 전력증폭모듈 115: PCS 수신필터

120: PCS 송신필터 125: DCN 송신필터

130: DCN 수신필터 135: GPS 수신필터

140: 송신 IC칩 145: 수신 IC칩

본 발명은 다중 밴드 주파수를 처리하는 트랜시버 모듈의 구조에 관한 것이 다.

현재, 핸드폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant) 등 다양한 이동통신단말기 제품이 사용되고 있는데, 이러한 이동통신단말기는 기본적으로 RF통신모듈을 탑재하여 무선통신기능을 제공한다.

이동통신단말기에 탑재되는 RF통신모듈로서 다중 밴드 주파수를 처리하는 제품들이 출시되고 있는데, 가령, 듀얼 밴드 통신모듈은 1900MHz 대역(PCS)과 800MHz 대역(DCN)의 서로 다른 두 개의 주파수를 하나의 안테나를 통하여 수신할 수 있는 다이플렉서를 구비하며, 듀얼 밴드 통신모듈에 GPS(Global Position System) 기능을 추가하여, 세 개의 주파수 대역(PCS : 1850 ~1990MHz, GPS : 1570 ~ 1580MHz, DCN : 824 ~ 894MHz)을 처리할 수 있는 트리플 밴드(Triple-band) 방식이 이용되고 있다.

최근의 이동통신단말기는 GPS 기능을 기본적인 기능으로 탑재하고 있으며, 가령 FCC의 E911에서는 이동통신단말기에 대하여 위치추적이 가능하도록 무선 측위, 즉 GPS위성을 통한 위치추적 기능을 탑재하도록 권고하고 있다.

GPS는 구현 방법에 따라 A-GPS(Assisted GPS)와 S-GPS(Simultaneous GPS)로 구분되는데, 두가지 종류 모두 내부 실장 소자들이 단일모듈화되지 않은 채 이동통신단말기 내부 기판에 개별적으로 실장되는 구조(Discrete type)를 가진다.

도 1은 종래의 듀얼 밴드 트랜시버 모듈(10)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1에 의하면, 종래의 듀얼 밴드 트랜시버 모듈(10)은 안테나(15), 다중스 위치(14), DCN신호처리단(11), PCS신호처리단(13), HDET(High power Detecter)(12) 및 제어부(16)를 포함하여 이루어지는데, 상기 DCN신호처리단(11)은 제1듀플렉서(11d), 제1결합기(11c), 제1전력증폭기(PA: Power Amplifier)(11b), 제1필터(11a)를 구비하고, 상기 PCS신호처리단(13)은 제2듀플렉서(13d), 제2결합기(13c), 제2전력증폭기(13b), 제2필터(13a)를 구비한다.

상기 안테나(15)는 DCN/PCS신호를 동조하여 송수신하는 듀얼밴드 안테나로 구비되고, 다중스위치(14)는 SP3T(Single Pole three Throw) 스위치 또는 트리플렉서(Triplexer)로 구비되어(도 1에는 SP3T 스위치로 도시됨) PCS, DCN 두 개의 밴드 영역 주파수를 분리/처리한다.

상기 제1듀플렉서(11d)와 제2듀플렉서(13d)는 각각 DCN, PCS 영역의 주파수 신호 중 송수신 신호를 안테나(15)단 혹은 전력증폭기(11b, 13b)단으로 선택적으로 전달하여 송신 신호가 송출되거나 수신 신호가 기저대역처리부(도시되지 않음)에서 처리되도록 한다.

상기 제1전력증폭기(11b)와 제2전력증폭기(13b)는 각각 DCN, PCS 영역의 주파수 신호가 송신될 수 있는 크기의 전력을 가지도록 증폭시키고, 상기 제1필터(11a)와 제2필터(13a)는 해당 DCN, PCS 영역의 주파수 신호만을 추출하여 각각 제1전력증폭기(11b)와 제2전력증폭기(13b)로 전달한다.

이때, 상기 제1결합기(11c)와 제2결합기(13c)는 방향성 결합기로서, 각각 제1전력증폭기(11b) 및 제1듀플렉서(11d)의 사이, 그리고 제2전력증폭기(13b) 및 제2듀플렉서(13d)의 사이에 연결되어 DCN 신호와 PCS 신호를 커플링시키고, 커플링된 신호는 HDET(12)로 전달된다.

상기 HDET(12)는 송신 신호의 전력량(주로 제1전력증폭기(11b) 및 제2전력증폭기(13b)에서 처리되는 전력량)을 체크하여 규칙적으로 제어부(16)로 전달한다. 따라서, 상기 제어부(16)는 송신 전력량의 변화를 연산할 수 있게 된다.

상기 제어부(16)는 베이스 밴드 대역의 RF통신을 처리하기 위한 프로세서로서, 통신 모듈이 정상 작동되기 위한 전력 레벨 정보를 가지고 있으며, 상기 HDET(12)로부터 전력 정보를 전달받아 제1전력증폭기(11b)와 제2전력증폭기(13b) 단의 전력 레벨을 파악하고, 송신 전력 레벨의 조정 여부를 판단한다.

전술한 바와 같이, PCS신호처리단(13)과 DCN신호처리단(11)이 구분된 것처럼, 결합기도 DCN 밴드용과 PCS 밴드용으로 구분되는데, 제1결합기(11c), 제2결합기(13c) 각각에 외부 매칭 소자로 커패시터(12a, 12c)와 저항(12b, 12d)이 연결된다.

상기 제1저항(12b)과 제2저항(12d)은 각각 접지단으로 연결되고, 제1커패시터(12a)와 제2커패시터(12c)는 HDET(12)로 연결되는데, 듀얼 밴드 트랜시버 모듈(10)의 경우 결합기에 사용되는 외부 매칭용 수동 소자가 각각 구비됨에 따라 트랜시버 모듈의 부피를 줄이는데 장애적인 요소로 작용된다.

가령, 듀얼 밴드 트라이 모드 트랜시버 모듈의 경우, DCN, PCS, GPS의 세가지 밴드 영역을 처리하며, 이때의 결합기에 사용되는 외부 매칭 소자도 각각 구비되어야 하므로 트랜시버 모듈의 사이즈가 더욱 커지게 되는 문제점이 있다.

이렇게 GPS와 연동되는 다중 밴드 트랜시버 모듈의 경우 송신단 필터, 전력 증폭모듈, 듀플렉서, HDET, 결합기, RCL(저항, 커패시터, 인덕터), GPS안테나, GPS필터, GPS프로세서 등의 소자들이 전술한 대로 기판상에서 개별 실장 형태로 구성되므로, 통신모듈, 그리고 통신모듈이 탑재된 이동통신단말기의 크기를 최소화하는데 어려움이 있다.

본 발명은 다수개의 회로 부품을 단일 모듈로 실장하여 RF 송수신단의 크기가 최소화되는 트랜시버 모듈을 구성함에 있어서, 회로 부품의 크기, 기능, 연결 구성, 전파 간섭도 등의 요소를 종합적으로 고려하여 차별적으로 그룹핑 실장처리함으로써 사이즈가 최소화되면서도 안정적으로 동작되는 트랜시버 모듈을 제공한다.

본 발명에 의한 다중밴드 트랜시버 모듈은 제1대역 전력증폭단 및 제2대역 전력증폭단; 제1대역 송신필터 및 제2대역 송신필터; 상기 제1대역 송신신호와 제2대역 송신신호를 처리하는 송신칩; 제1대역 수신필터 및 제2대역 수신필터; 및 상기 제1대역 수신신호와 제2대역 수신신호를 처리하는 수신칩을 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 다중밴드 트랜시버 모듈은 상기 제1대역 전력증폭단, 상기 제2대역 전력증폭단, 상기 제1대역 송신필터, 상기 제2대역 송신필터 및 상기 송신칩은 제1실장부를 구성하고, 상기 제1대역 수신필터, 상기 제2대역 수신필터 및 상기 수신칩은 제2실장부를 구성하며, 상기 제1실장부 및 상기 제2실장부는 격벽 구조에 의하여 격리된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈에 대하여 상세히 설명하는데, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 상기 트랜시버 모듈은 DCN, PCS, GPS 대역의 주파수를 처리하는 듀얼밴드 트라이 모드 트랜시버 모듈(Dual Band Tri Mode Tranceiver module)인 것으로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로블록도이다.

도 2에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈(100)은 PCS 전력증폭모듈(PAM; Power Amplifier Module)(105), DCN 전력증폭모듈(110), PCS 수신(Rx)필터(115), PCS 송신(Tx)필터(120), DCN 송신필터(125), DCN 수신필터(130), GPS 수신필터(135), 송신 IC칩(140) 및 수신 IC칩(145)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈(100)은 회로 부품의 크기, 기능, 연결 구성(배치 설계시 라우팅 패턴, 전송 패턴, 본딩 패턴 등도 고려한 것임), 전파 간섭도 등의 요소를 종합적으로 고려하여 단일 모듈 내에 함께 실장될 부품의 종류를 선별하고, 가장 효율적으로 부품들을 배치한 것으로서, 이동통신단말기를 구성하는 나머지 부품(이하에서, "외부 부품"이라 함)들은 본 발명에 의한 다중밴드 트랜시버 모듈(100)의 외부에 위치된다.

상기 외부 부품으로는, 안테나(200), PCS 듀플렉서(DPX; Duplexer)(205), DCN 듀플렉서(215), SP3T 스위치(210), PCS 레퍼런스(Ref; Reference) 스위치(220), PCS 결합기(230), RF 감지기(235), DCN 결합기(240) 및 DCN 레퍼런스 스 위치(250) 등이 있다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈(100)을 설명함에 있어서, 그 구성부와 외부 부품간의 일련적인 동작의 설명을 위하여 상기 외부 부품도 함께 언급하기로 한다.

상기 SP3T(Single Pole three Throw) 스위치(210)는 반도체 집적형 소자로서 PCS, DCN, GPS 세 개의 밴드 영역 주파수를 분리/처리하며, 안테나(200)와 연결되는데, 상기 안테나(200)는 DCN/PCS신호를 동조하여 송수신하는 듀얼밴드 안테나로 구비될 수 있다.

상기 SP3T 스위치(210)는 다중밴드 트랜시버 모듈(100) 내부의 송신 IC칩(140)과 연결되어 제어용 전압을 인가받고 안테나(200), PCS 듀플렉서(205) 또는 DCN 듀플렉서(215) 사이에 전송되는 송수신 신호를 각각 해당 모듈들로 분배한다.

또한, SP3T 스위치(210)는 다중밴드 트랜시버 모듈(100) 내부에 위치되는 GPS 수신필터(135)와 연결되고 GPS 수신필터(135)는 수신 IC칩(145)과 연결되어 GPS 데이터가 처리될 수 있다.

상기 DCN 듀플렉서(215)는 DCN 영역의 송수신 신호를 SP3T 스위치(210)와 DCN 결합기(240), 수신IC칩(145)의 DCN 저잡음증폭기의 양방향으로 전달하고, PCS 듀플렉서(205)는 PCS 영역의 송수신 신호를 SP3T 스위치(210)와 PCS 결합기(230), 수신IC칩(145)의 PCS 저잡음증폭기의 양방향으로 전달한다.

상기 수신필터들(115, 130)은 저잡음증폭되면서 잔존하거나 새로 유입된 불요파 성분의 신호들을 필터링하고, 필터링된 신호들은 수신 IC칩(145)으로 전달된 다.

그리고, 상기 PCS 전력증폭모듈(105)과 DCN 전력증폭모듈(110)은 각각 PCS, DCN 영역의 주파수 신호가 송신될 수 있는 크기의 전력을 가지도록 증폭시키는데, 외부의 PCS 결합기(230) 및 DCN 결합기(240)와 연결된다.

상기 PCS 결합기(230)는 PCS 듀플렉서(205)와 PCS 전력증폭모듈(105) 사이에 연결되어 PCS 전력증폭모듈(105)을 통하여 증폭된 PCS신호를 커플링시키고, DCN 결합기(240)는 DCN 듀플렉서(215)와 DCN 전력증폭모듈(110) 사이에 연결되어 DCN 전력증폭모듈(110)을 통하여 증폭된 DCN신호를 커플링시킨다.

상기 결합기들(230, 240)은 단일 반도체 칩소자로 구현된 커플링 소자 또는 전송선로형태의 결합형 라인 커플러로 구비될 수 있다.

상기 PCS 결합기(230)와 DCN 결합기(240)는 커플링된 신호들을 RF 감지기(235)로 전달하는데, RF 감지기(235)는 HDET(High power DETector)와 같은 소자로 구비될 수 있으며, PCS 전력증폭모듈(105)과 DCN 전력증폭모듈(110)에서 증폭된 송신신호의 전력량을 체크하여 주기적으로 송신 IC칩(140)으로 전달한다.

또한, 상기 PCS 전력증폭모듈(105)과 DCN 전력증폭모듈(110)은 PCS 레퍼런스 스위치(220) 및 DCN 레퍼런스 스위치(250)로부터 전력 증폭을 위한 기준 전압을 공급받고, 상기 송신 IC칩(140)으로부터 인에이블 신호가 전달되면 송신신호를 각각 증폭시킨다.

상기 송신 IC칩(140)은 베이스밴드신호대역 및 디지털신호대역의 데이터를 처리하기 위한 프로세서이다.

상기 PCS 송신필터(120)와 DCN 송신필터(125)는 각각 PCS 전력증폭모듈(105)과 DCN 전력증폭모듈(110) 상에서 유입되거나 불필요하게 증폭된 잡음 성분의 신호들을 필터링하여 송신 IC칩(140)으로 전달한다.

전술한 대로, 상기 송신 IC칩(140)과 수신 IC칩(145)은 ACD(혹은 ADC) 회로, 에러교정회로, FFT(Fast Fouriour Transform)회로, 연산회로, 저잡음증폭기(LNA; Low Noise Amplifier, DCN 저잡음증폭기, PCS 저잡음증폭기로 구비됨), 멀티미디어 데이터 코딩회로 등을 구비하여 베이스밴드신호 대역 및 디지털신호 대역의 데이터를 처리하고, 각 구성부의 동작 상태를 제어한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈(100)이 구현되는 기판의 탑층을 예시적으로 도시한 상면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중밴드 트랜시버 모듈(100)이 외부 부품과 연결되기 위하여 구비하는 단자의 종류를 도시한 테이블이다.

보통, 개별 소자들을 기판 상에 실장하여 모듈화하는 것을 MCM(Multi Chip Module)이라고도 하는데, 도 3에 의하면, 기판은 그라운드 성분의 격리벽(Isolation wall)에 의하여 크게 두 부분으로 구분된다.

기판의 왼쪽 영역은 송신단측 구성부들을 위한 실장 영역이고, 오른쪽 영역은 수신단측 구성부들을 위한 실장 영역인데, 전술한 대로 듀플렉서(205, 215), 스위치(210, 220, 250)와 같은 송수신분리소자들이 트랜시버 모듈(100)에서 제외되고 격리벽(G)에 의하여 양단의 실장 영역이 완전히 분리되는 구조를 가지므로 격리도가 향상된다.

그리고, 듀플렉서(205, 215), SP3T 스위치(210), 레퍼런스 스위치(220, 250) 등에 구비되는 매칭회로들이 외부에 구비됨으로써 본 발명에 의한 다중밴드 트랜시버 모듈(100)의 크기가 현저히 감소될 수 있다.

실장 구조에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

상기 기판의 왼쪽 영역 하단에는 송신 IC칩(140)이 실장되고, 오른쪽 영역 하단에는 수신 IC칩(145)이 실장된다.

상기 송신 IC칩(140)과 수신 IC칩(145)은 기판 상에 다이 본딩되며, 각각 기판 상의 본딩 패드와 와이어 본딩되어 있다.

상기 송신 IC칩(140)의 상단으로는 PCS 송신필터(120) 및 DCN 송신필터(125)가 실장되고 그 위로 각각 PCS 전력증폭모듈(105)과 DCN 전력증폭모듈(110)이 배치된다.

한편, 상기 수신 IC칩(145)의 하단으로는 왼쪽으로부터 DCN 수신필터(130)와 PCS 수신필터(115)가 실장되고, 수신 IC칩(145)의 상단으로는 GPS 수신필터(135)가 실장된 형태를 볼 수 있다.

이러한 구조는 세 개 밴드의 각각의 송수신신호를 처리하기 위하여, 즉 총 5개의 신호 패스를 구성하여야 하며, 단일모듈 상에 이들 구성부를 모두 실장하는 것은 현재까지의 기술 수준으로는 거의 불가능하다고 여겨지고 있다.

따라서, 전파 간섭의 영향을 덜 받고, 연결 구성을 복잡하게 하지 않으며, 동작상 함께 실장되는 것이 유리하고, 매칭회로와 같이 실장 영역을 크게 차지하지 않는 구성부들을 선별하여 도 3에 도시된 것처럼 배치 설계한 것이다.

이러한 배치 설계는 공정을 단순화하는데도 매우 유리하다고 볼 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 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 다중 밴드 트랜시버 모듈에 의하면, 통신모듈을 구성하는 각 소자들을 그 크기, 연결 관계, 전파 간섭 특성 등의 요인에 따라 차별적으로 실장함으로써 트랜시버 모듈의 크기를 최소화할 수 있고 동작 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 듀플렉서 등과 같이 Tx PA 출력단 이후의 부품과 Rx LNA 매칭 부품을 외부에 둠으로써 나머지 소자의 배치 설계가 용이해지고, 따라서 다중 밴드의 송수신단을 하나의 모듈로 구성할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 제1대역 전력증폭단 및 제2대역 전력증폭단;

   제1대역 송신필터 및 제2대역 송신필터;

   상기 제1대역 송신신호와 제2대역 송신신호를 처리하는 송신칩;

   제1대역 수신필터 및 제2대역 수신필터; 및

   상기 제1대역 수신신호와 제2대역 수신신호를 처리하는 수신칩을 포함하는 다중밴드 트랜시버 모듈.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1대역 전력증폭단, 상기 제2대역 전력증폭단, 상기 제1대역 송신필터, 상기 제2대역 송신필터 및 상기 송신칩은 제1실장부를 구성하고,

   상기 제1대역 수신필터, 상기 제2대역 수신필터 및 상기 수신칩은 제2실장부를 구성하며,

   상기 제1실장부 및 상기 제2실장부는 격벽 구조에 의하여 격리되는 것을 특징으로 하는 다중밴드 트랜시버 모듈.
3. 제 1항에 있어서,

   제3대역 수신필터가 포함되는 것을 특징으로 하는 다중밴드 트랜시버 모듈.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제1대역은 PCS 신호 대역이고,

   상기 제2대역은 DCN 신호 대역인 것을 특징으로 하는 다중밴드 트랜시버 모듈.
5. 제 3항에 있어서, 상기 제3대역은

   GPS 신호 대역인 것을 특징으로 하는 다중밴드 트랜시버 모듈.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1대역 전력증폭단 및 상기 제2대역 전력증폭단은

   외부에 위치된 제1대역 송수신분리부 및 제2대역 송수신분리부와 연결될 수 있도록 단자핀이 포함된 것을 특징으로 하는 다중밴드 트랜시버 모듈.

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