KR20080106942A - Ｒｆ 송수신기 스위칭 시스템 - Google Patents

Ｒｆ 송수신기 스위칭 시스템

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KR20080106942A
KR20080106942A KR1020087023453A KR20087023453A KR20080106942A KR 20080106942 A KR20080106942 A KR 20080106942A KR 1020087023453 A KR1020087023453 A KR 1020087023453A KR 20087023453 A KR20087023453 A KR 20087023453A KR 20080106942 A KR20080106942 A KR 20080106942A
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KR
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impedance
switch
path
receive
switchable
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Application number
KR1020087023453A
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엘. 리처드 칼리
엠마누일 메타사키스
아포스토로스 사멜리스
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르네상스 와이어리스
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Abstract

본 발명은 송신 동작 모드와 수신 동작 모드 동안에, 분로 스위치(50, 60)를 채용하는 송수신기 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 분로 스위치(50, 60)는, 여러 리액티브 네트워크(reactive network)(48, 52, 54, 58, 60)와 함께 주어진 경로를 따라 전력을 반사하거나 전송하기 위해 전력 증폭기(42) 또는 저잡음 증폭기(46)에서 고임피던스 상태 또는 저임피던스 상태를 얻도록 구성될 수 있다. 분로 스위치(50, 60)는 송수신 스위칭 회로(40) 내의 부품을 손상시킬 수 있는 과도한 전압 스윙에 대비한 보호를 위해 설계된다. 분로 스위치(50, 60)는 결과적으로 제조상의 효율, 저비용 및 높은 신뢰성의 회로를 얻을 수 있는, 싱글칩 아키텍처(single chip architecture)로 구현될 수 있다. 또한 단일 대역 디바이스(40)나 다중 대역 디바이스(401)도 채용될 수 있다.

Description

ＲＦ 송수신기 스위칭 시스템 {RF TRANSCEIVER SWITCHING SYSTEM}
본 발명은 무선 주파수(radio frequency, "RF") 송수신기인 전자 회로에 관한 것이며, 특히 상이한 시각에 RF 전력을 안테나 포트로 전송하거나 안테나 포트로부터 RF 전력을 수신하고, 하나 이상의 개별 주파수 대역에 대해 저잡음 증폭기(low nose amplifier, "LNA")에서 신호를 증폭하도록 요구되는 회로에 관한 것이다.
<관련 출원에 대한 상호참조>
본 출원은 "BiCMOS Transmit/Receive Switching Method and System for Use in Radio Frequency Transceivers)"라는 명칭으로, 2006년 2월 28일자로 출원된, 미국 가특허출원 제60/777,473호에 대해 우선권의 이익을 주장하며, 이 출원에 개시된 내용 전부는 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
최근에, 무선 통신 시스템의 이용이 상당히 증가하였다. 셀룰러 및 무선 전화 시스템은 어디에나 있다. 휴대형 무선 데이터 디바이스는 많은 사업가들에게 있어 필요 불가결한 것이고, 이메일의 송수신, 인터넷 서핑 및 위치 기반 서비스(location based service)의 수행에 사용될 수 있다. 고정형(fixed) 무선 LAN(wireless local area network, "LAN")은, 시스템의 스루풋 레이트(throughput rate)를 증대시키는 현재 진행중인 개발로서 점점 더 인기를 얻고 있다. 이러한 무선 통신 시스템은 각종 애플리케이션 및 고객의 요구를 충족시키기 위해 상이한 기술을 사용할 수 있지만, 이들 모두는 정보를 송수신하기 위해 RF 송수신기를 채용한다. 따라서, 무선 시장이 확대됨에 따라 점점 더 많은 송수신기가 개발되고 있다.
도 7은 종래의 송수신기(transceiver, "Tx")의 RF 프론트 엔드(10)의 하이레벨 시스템 아키텍처의 블록도를 나타낸다. 특히, RF 프론트 엔드(10)는 송신부(14)와 수신부(16) 모두에 연결되어 있는 안테나(12)를 포함한다. 송신부(14)는 전력 증폭기(power amplifier, "PA")(18), 안테나(12)를 통해 정보를 송신할 때 사용되는 PA 출력 정합 회로(20)를 포함한다. 마찬가지로, 수신부(16)는 저잡음 증폭기("LNA")(22),및 안테나(12)로부터 수신된 신호를 취득하고 그 신호를 증폭한 것을 사용자 디바이스(도시하지 않음)에 제공하는 LAN 출력 정합 회로(24)를 포함한다.
다수의 전력 증폭기(18)의 경우, 안테나(12)에서 송신되는 신호는, 안테나(12)의 임피던스를 나타내는 50옴의 임피던스 레벨과 정합되어야 한다. 셀폰(cell phone) 및 무선 LAN 디바이스와 같은 일반적인 디바이스의 정상적인 송신 전력은 수백 mW 내지 1 W 이상이다. 이것은 이들 디바이스의 안테나에 큰 전압 스윙(votage swing)이 존재한다는 것을 의미한다.
고전압을 낮은 RF 감쇄의 신호로 스위칭하기 위해, GaAs 높은 전자이동도 트랜지스터(hight electron mobility transistor, "HEMT") 스위치("DPHEMPT" 스위치 포함) 또는 실리콘 온 사파이어(Silicon on Saphire, "SOS") 스위치와 같은 특수한 디바이스를 전형적으로 채용한다. PIN 다이오드도 이 애플리케이션에 사용되고 있지만, 아주 큰 전류를 흘리는(draw) 단점이 있는 반면, 상기한 SOS 및 HEMT 기술은 아주 큰 전류를 흘리지 않는다. 주의할 것은, 도 7에 나타낸 송수신 스위치를 구현하는데 널리 사용되는 전술한 기술 중 어느 것도, 진보한 CMOS 또는 BiCMOS IC 프로세스와 쉽게 통합되지 않는다는 것이다. 그에 반해서, 이러한 아키텍처는 멀티칩 솔루션(multi-chip solution)을 필요로 할 수 있거나, 필요한 회로를 제공하기 위해 다층으로 적층된 세라믹 기판(multilayer laminated ceramic board)을 필요로 할 수 있다. 이러한 멀티칩 또는 다층 적층물(laminate)은, 이들을 많은 애플리케이션에 바람직하지 않게 하는, 높은 제조 비용과 신뢰성 문제가 있을 수 있다.
과거에는, 연구자들은 송신/수신 스위치 기능을 표준 CMOS 또는 BiCMOS IC 프로세스에 통합하는 방법을 모색하였다. 저전력 레벨에서, 저전압 MOS 스위치는 이 기능을 구현할 수 있다. 또, CMOS 우물(well) 내에 MOS 디바이스를 사용하고, 그 후에 전송 신호의 주파수로 기판 커패시턴스에 대해 우물을 공진시킴으로써, 기판에 대한 스위치의 항복(breakdown)이 방지되는 부유(floating) MOS 스위치의 사용에 대해 증명한 몇몇 연구자들이 있었다. 이와 관련해서는, 예를 들면 Feng-Jung Huang 및 Kenneth K. O, "Single-Pole Double-Throw CMOS Switches for 900-MHz and 2.4- GHz Applications on p- Silicon Substrate," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 39, No. 1, January 2004; 및 Niranjan A. Talwalkar, C. Patrick Yue, Haitao Gan, 그리고 S. Simon Wong, "Integrated CMOS Transmit-Receive Switch Using LC-Tuned Substrate Bias for 2.4-GHz and 5.2-GHz Applications," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 39, No. 6, June 2004을 참조하기 바란다. 하지만, 이 모든 접근법은 기판과 우물 사이 또는 우물과 소스 및 드레인 접합 사이에 큰 전압 스트레스를 야기시켰다. 이로 인해 스위치가 손상 또는 파괴될 수 있고, 따라서 송수신기를 동작불능으로 만들 수 있다. 그러므로, 이들 접근법의 장기간 신뢰성은 의심스럽다.
따라서, 이러한 문제 및 다른 문제를 해결할 수 있는 송수신기 스위칭 해법의 제공에 대한 요구가 존재한다.
본 출원은 싱글칩(single chip) 아키텍처를 허용하는, BiCMOS 또는 CMOS IC 프로세스를 이용하여 송수신 스위치 기능을 만드는 시스템 및 방법을 제공한다. 이것은 바람직하게는 COMS 또는 BiCMOS 기술을 사용하여 형성되는, 실리콘 기반 MOS 및 BJT 트랜지스터 분로 스위치(shunt switch)와 실리콘 다이오드 기반 분로 스위치를 포함한다. 이러한 분로 스위치 디바이스는 도 1의 디바이스의 안테나에서 발견되는 전압 스윙에 견딜 것이 요구되지 않는다. 이 해법의 중요한 이점은, 저비용으로, 고레벨로 집적화된 RF 송수신기 프론트 엔드를 가지는 더욱 강건한 해법을 결과로서 얻는다는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 송수신기 모듈이 제공된다. 상기 송수신기 모듈은 안테나 노드, 송신 경로, 수신 경로 및 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스를 포함한다. 상기 송신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 증폭기를 포함한다. 상기 수신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 저잡음 증폭기를 포함한다. 상기 스위칭 가능한 임피던스는 상기 송신 경로 및 상기 수신 경로에 전기적으로 연결되는 스위치를 포함한다. 상기 스위칭 가능한 임피던스는, 상기 송신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사(reflect)하는 제1 상태와 상기 수신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제2 상태를 스위칭하도록 구성되어 있다. 상기 스위치는 접지에 연결된 실리콘 기반 분로 스위치이고, 실리콘 기반 MOS 스위치, 실리콘 기반 바이폴러 스위치 및 실리콘 기반 다이오드로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 또한, 상기 송수신기 모듈은 싱글 유니터리 기판(single unitary substrate) 상에 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 송수신기 모듈은 안테나 노드, 송신 경로, 수신 경로, 및 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스 수단을 포함한다. 상기 송신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 증폭기를 포함한다. 상기 수신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고 저잡음 증폭기를 포함한다. 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은 상기 송신 경로 및 상기 수신 경로에 전기적으로 연결되는 스위치 수단을 포함된다. 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은,
상기 송신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제1 상태와 상기 수신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제2 상태를 스위칭하도록 구성되어 있다. 상기 송수신기 모듈은 싱글 유니터리 기판 상에 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 안테나 노드, 주파수 멀티플렉서 및 복수의 송수신기를 포함하는 송수신기 모듈이 제공된다. 상기 주파수 멀티플렉서는 안테나 노드에 연결되고, 상기 복수의 송수신기는 상기 주파수 멀티플렉서를 통해 상기 안테나 노드에 각각 연결된다. 각각의 송수신기는 별개의 주파수로 동작하도록 구성되고, 각각의 송수신기는 송신 경로와 수신 경로를 포함한다. 상기 송신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결된다. 상기 송신 경로는 전력 증폭기 및 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스를 포함한다. 상기 수신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결된다. 상기 수신 경로는 저잡음 증폭기 및 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스를 포함한다. 각각의 스위칭 가능한 임피던스는
실질적으로 전력을 다시 상기 안테나 노드 쪽으로 반사하는 제1 상태와 신호 전력이 각자의 경로를 따라 전송되는 제2 상태를 스위칭하도록 구성되고, 스위치를 포함한다. 상기 스위치는 접지에 연결된 실리콘 기반 분로 스위치이고, 실리콘 기반 MOS 스위치, 실리콘 기반 바이폴러 스위치 및 실리콘 기반 다이오드로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 또한, 상기 송수신기 모듈은 싱글 유니터리 기판 상에 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 안테나 노드, 송신 경로 및 수신 경로를 포함하는 송수신기 모듈이 제공된다. 상기 송신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결된다. 상기 송신 경로는 전력 증폭기, 상기 전력 증폭기에 연결된 변압기(transformer), 및 상기 변압기에 연결된 스위칭 가능한 임피던스를 포함한다. 상기 스위칭 가능한 임피던스는 수신 모드인 제1 동작 모드에서는 고임피던스 상태이고, 송신 모드인 제2 모드에서는 저임피던스 상태이다. 상기 수신 경로는 상기 안테나 노드에 전기적으로 연결된다. 상기 수신 경로는 저잡음 증폭기, 및 상기 수신 모드에서는 고임피던스 상태이고 상기 송신 모드에서는 저임피던스 상태인 스위칭 가능한 임피던스를 포함한다. 각각의 스위칭 가능한 임피던스는 접지에 연결되고, 실리콘 기반 MOS 스위치, 실리콘 기반 바이폴러 스위치 및 실리콘 기반 다이오드로 이루어지는 군으로부터 선택된 실리콘 기반 분로 스위치를 포함한다. 또한, 상기 송수신기 모듈은 싱글 유니터리 기판 상에 형성된다.
도 1a는 본 발명의 측면에 따른 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 1b는 본 발명의 측면에 따른 다중 대역(multi-band) 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 1c ∼ 도 1m은 본 발명의 측면에 따른 송수신기 스위칭 회로에 사용하는 리액티브 네트워크(reactive network)을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 측면에 따른 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 3은 본 발명의 측면에 따른 다른 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 4는 본 발명의 측면에 따른 또 다른 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 5는 본 발명의 측면에 따른 또 다른 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 6은 본 발명의 측면에 따른 또 다른 송수신기 스위칭 회로도이다.
도 7은 예시적인 RF 프론트 엔드 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 8a ∼ 도 8f는 본 발명에 사용하는 분로 스위치 타입을 나타낸 도면이다.
첨부도면에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어, 명쾌하도록 특정한 용어를 사용한다. 하지만, 본 발명은 사용된 특정한 용어에 한정되는 것은 아니며, 각각의 특정한 용어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 작용하는 모든 기술적 등가물을 포함한다는 것을 알아야 한다.
본 발명은 모든 송수신기 시스템 아키텍처 디자인을 포함하는 것이 아니라, 상이한 송수신기 아키텍처에 채용될 수 있는 송수신기 스위칭 회로를 다룬다. 송수신기 아키텍처 디자인에 관한 일반화된 논의는, "Transceiver System Design for Digital Communications" [저자 Scott R. Bullock, ® 1995, ISBN 1-884932-40-0]에서 찾을 수 있으며, 이 책에 개시된 내용 전부는 참조에 의해 명백히 본 명세서에 포함된다.
본 발명에 의해 다뤄지는 중요한 문제 중 하나는, RF 송수신기의 동작중에 발생할 수 있는 고전압 스윙을 회피하는 것을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 과도한 전압은 송수신기 부품들에, 성능 열화나 심지어 시스템 전체의 고장을 유발하는 악영향(adversely affect)을 미칠 수 있다.
본 발명의 실시예는 송수신기에 MOS 스위치, BJT 스위치 또는 다이오드 스위치를 포함하지만, 이들이 고전압 스트레스를 받지 않도록 하는 것이 매우 중요하다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 이것은 필요에 따라 송수신기의 송신기부 또는 수신기부 전역에 전력을 반사하거나 전송하는 분로 스위치를 사용함으로써 달성될 수 있다. 즉, 스위치는 낮은 RF 스윙 노드에 연결되고 송신 동작 중에는 저임피던스 상태에 있다.
도 1a는 송수신기 스위칭 회로(40)의 일반적인 아키텍처를 나타낸다. 송수신기 스위칭 회로(40)는 거기에 연결되어 있는 사용자 디바이스(도시하지 않음)로부터 신호를 수신하도록 동작가능하다. 전력 증폭기부(42)는 안테나(44)에 연결되고, 상기 사용자 디바이스로부터 수신된 신호를 안테나(44)를 사용하여 송신하도록 동작가능하다. 송수신기 스위칭 회로(40)는 또한 안테나(44) 및 사용자 디바이스 양쪽에 연결된 저잡음 증폭기부(46)를 포함한다. 저잡음 증폭기부(46)는 안테나(44)로부터 입력 신호를 수신하여 증폭하고, 증폭된 신호를 사용자 디바이스에 전송한다.
바람직하게는 전력 증폭기부(42)와 안테나(44) 사이에 전기적으로 연결되는 것은 제1 리액티브 디바이스(reactive device)(52)이고, 저잡음 증폭기부(46)와 안테나(44) 사이에 전기적으로 연결되는 것은 제3 리액티브 디바이스(52), 분로 스위치(56), 및 제4 리액티브 디바이스(58)이다. 다른 리액티브 디바이스(60) 또한, 예를 들면 안테나(44)와의 임피던스 정합의 제공을 돕거나 입력핀 또는 출력핀에서의 정전기 방전을 방지하기 위해, 도시된 바와 같이 안테나(44)와 전력 증폭기부(42)와 저잡음 증폭기부(46) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 리액티브 디바이스(48, 52, 54, 58, 60)들이 도시되어 있지만, 특정한 디자인에서는 이들 디바이스 중 어느 것 또는 모두를 생략할 수 있다.
리액티브 디바이스(48, 52, 54, 58, 60)들은 커패시터들, 인덕터들, 및 전송 선로들의 각종 조합을 포함할 수 있는, 리액티브 네트워크들로서 구성되는 것이 가장 바람직하다. 이러한 리액티브 네트워크들은 하나 이상의 주파수에서 미리 정해진 임피던스를 얻을 수 있도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 리액티브 네트워크들은 수신 모드에서는 안테나로부터 수신기까지의 경로를 따라, 그리고 송신 모드에서는 송신기로부터 안테나까지의 경로를 따라, 전력 전송을 최대화하도록 선택되거나 조정된다. 리액티브 네트워크들의 특정한 구성은 본 발명에서 중요하지 않으며, 엔지니어링 디자인 파라미터들에 기초하여 선택될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 단지 예로서 몇몇 특정한 리액티브 네트워크 구성을 도 1c ∼ 도 1m에 나타냈다. 예를 들면, 도 1c, 도 1d 및 도 1e는 인덕터, 커패시터, 및 병렬 인턱터/커패시터 구성을 나타낸다. 도 1f는 하이패스(highpass) "pi" 임피던스 정합 네트워크를 나타내고, 도 1g는 밴드패스(bandpass) pi 임피던스 정합 네트워크를 나타내며, 도 1h는 로패스(lowpass) pi 임피던스 정합 내트워크를 나타낸다. 도 1i는 하이패스 "L" 정합 네트워크를 나타내고, 도 1j는 로패스 L 정합 네트워크를 나타낸다. 도 1k는 로패스 "T" 정합 네트워크를 나타내고, 도 1l은 하이패스 T 정합 네트워크를 나타낸다. 도 1m은 1/4 파장 전송 선로(quater wave transmission line) 리액티브 디바이스를 나타낸다. 다른 리액티브 네트워크 구성은 "RF Circuit Design" [저자 Chris Bowick, ® 1982, ISBN 0-7506-9946-9]의 본문에서 발견할 수 있으며, 이 책에 개시된 내용 전부는 참조에 의해 명백히 본 명세서에 포함된다.
도 1a로 돌아가서, 고전압 스윙에 의해 스위치(50, 56)에서 일어날 수 있는 가장 큰 위험은 전형적으로 송신 모드 동안에 일어날 것이다. 분로 스위치(50, 56)의 일단은 각각 지점(51, 57)에 연결하는 것으로 도시되어 있고, 분로 스위치(50, 56)의 타단들은 접지에 연결하는 것으로 도시되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 이러한 스위치들의 "접지"는 RF 접지일 수 있거나 그와 연관된 작은 RF 신호 스윙 신호를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 분로 스위치는, 스위치의 일단은 RF 신호와 연결될 수 있고 스위치의 타단은 접지, 다시 말해 RF 신호 스윙이 작거나 없는 지점에 연결될 수 있는 RF 스위치인 것이 가장 바람직하다. 따라서, 분로 스위치가 저저항 상태(전형적으로 저임피던스 상태 또는 "폐쇄" 상태)인 경우, 스위치의 양단은 RF 신호 스윙이 작거나 없을 것이다. 동작 시에, 스위치의 작동 항복 전압 한계보다 작은, 바람직하게는 스위치의 동작 항복 전압 한계보다 상당히 작은 신호 스윙은 용인할 수 있다.
이제 수신 모드 및 송신 모드 동안의 분로 스위치(50, 56)의 동작에 대해 설명한다. 수신 모드 동안에, 안테나(44)는 수신된 신호로부터의 전력을 송수신기 스위칭 회로(40)에 입력할 것이다. 효율적인 송수신기 동작을 위해, 송수신기 스위칭 회로(40)의 송신측(41)(예를 들면, 전력 증폭기부(42), 리액티브 디바이스(48, 52) 및 분로 스위치(50))은 가능한 한 많은 전력을 다시 안테나(44) 쪽으로 반사하는 것이 가장 바람직하다. 반대로, 송수신기 스위칭 회로(40)의 수신측(43)(예를 들면, 저잡음 증폭기부(46), 리액티브 디바이스(54, 58), 및 분로 스위치(56))는 안테나(44)로부터의 전력은 가능한 한 많이 전달하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 수신 모드 동안에 송신측(41)의 분로 스위치(50)는 저임피던스 상태로 설정되고, 분로 스위치(56)는 고임피던스 상태로 설정되는 것이 가장 바람 직하다. 오직 예로서, 분로 스위치(50)는 (예컨대, 소형 저항기로 모델링될 수 있는 것과 같은) 저임피던스 상태를 얻기 위해 논리적으로 "폐쇄"될 수 있고, 분로 스위치(56)는 (예컨대, 많은 스위치가 고임피던스 상태에서 용량성을 나타내기 때문에, 소형 커패시터로 모델링될 수 있는 것과 같은) 고임피던스 상태를 얻기 위해 논리적으로 "개방"될 수 있다.
송신 모드 동안에, 수신측(43)은 안테나(44) 쪽으로 전력을 가능한 한 많이 반사하는 것이 가장 바람직하고, 송신측(41)은 전력 증폭기부(42)로부터 안테나(44)로 가능한 한 많은 전력을 전달하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 이 경우에, 분로 스위치(56)는 저임피던스 상태를 얻기 위해 논리적으로 폐쇄될 수 있고, 분로 스위치(50)는 고임피던스 상태를 얻기 위해 논리적으로 개방될 수 있다. 여기서, 송신하는 동안, 분로 스위치(50)는 논리적으로 개방 상태에 있으면서 노드(51)에 연결된 단자가 완전한 RF + DC 전압 스윙을 견딜 수 있어야 하고, 분로 스위치(56)는 양 단자가 접지에 가까운 전압을 가지거나 접지됨으로써 큰 전압 스윙으로부터 보호된다. 예를 들면, 분로 스위치(56)는 매우 낮은 항복 전압의 MOS 디바이스를 사용하여 구현될 수 있으며, 분로 스위치(50)는 높은 항복 전압의 BJT 스위치의 사용을 필요로 할 수 있다.
분로 스위치(50) 또는 분로 스위치(56) 중 어느 하나가 저임피던스 상태로 들어가면, 가능한 한 많은 전력을 반사하는 것이 바람직하다. 따라서, 전력의 75 ∼ 80%를 반사하는 것이 용인 가능하지만, 가장 바람직하게는 적어도 전력의 90% 이상을 반사하는 것이 가장 바람직하다. 전력이 반사되는 정확한 정도는 저임피던 스 상태에서의 스위치의 임피던스 및 스위치를 안테나 노드에 연결하는 특정한 리액티브 네트워크들의 함수이다. 반대로, 분로 스위치(50) 또는 분로 스위치(56) 중 어느 하나가 고임피던스 모드인 경우, 안테나로부터 선택된 모듈(42 또는 46)로 가능한 한 많은 전력을 전송하는 것이 개방 상태의 목적이므로, 스위치에서 가능한 한 적은 전력을 소비(dissipate)하는 것이 바람직하다. 요구되는 RF 신호 주파수에서 오프 상태의 스위치에 의해 나타나는 임피던스를 증대시킴으로써 전력 전송을 증대시키는 것이 가능하다. 따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 인덕터는 트랜지스터의 양단에 배치되어 고저항 상태에서 스위치의 출력 커패시턴스와 함께 공진한다. 이것은 특정한 동작 주파수 범위 내의 스위치의 임피던스를 증대시키기 위해 채용될 수 있다. 유사하게, 도 8e는 고저항 상태의 BJT 스위치의 출력 커패시턴스가 인덕터와 함께 공진하여 고저항 상태의 출력 임피던스를 증대시키고, 따라서 전력 전송을 증대시킬 수 있음을 나타낸다.
도 1b는 다중 대역(이중 주파수) 시스템에서 사용하는 송수신기 스위칭 회로(40')의 일반적인 아키텍처를 나타낸다. 송수신기 스위칭 회로(40')는 전술한 송수신기 스위칭 회로(40)와 유사한 한 쌍의 송수신기 회로(401, 402)를 포함한다. 예를 들면, 송수신기 회로(401)는 리액티브 디바이스(481, 521) 및 분로 스위치(501)를 통해 안테나(44)에 전기적으로 연결된 전력 증폭기부(421)를 가지는 송신측(411)을 포함한다. 송수신기 회로(401)는 또한 안테나(44)와 사용자 디바이스 모두에 연 결되는 저잡음 증폭기부(461)를 가지는 수신측(431)을 포함한다. 저잡음 증폭기부(461)는 리액티브 디바이스(541, 581)와 분로 스위치(561)를 통해 안테나(44)에 전기적으로 연결된다. 리액티브 디바이스(601)가 송신측과 수신측 그리고 안테나(44)에 전기적으로 연결되는 것이 또한 바람직하다.
유사하게, 송수신기 회로(402)는 리액티브 디바이스(482, 522) 및 분로 스위치(502)를 통해 안테나(44)에 전기적으로 연결된 전력 증폭기부(422)를 가지는 송신측(412)을 포함한다. 송수신기 회로(402)는 또한 안테나(44)와 사용자 디바이스 모두에 연결되는 저잡음 증폭기부(462)를 가지는 수신측(432)을 포함한다. 저잡음 증폭기부(462)는 리액티브 디바이스(542, 582)와 분로 스위치(562)를 통해 안테나(44)에 전기적으로 연결된다. 리액티브 디바이스(602)가 송신측과 수신측 그리고 안테나(44)에 전기적으로 연결되는 것이 또한 바람직하다. 여기서, 리액티브 디바이스(601, 602)는 주파수 디플렉서(frequency diplexer)로서 구성되어, 2개의 상이한 주파수 또는 주파수 대역에서 송수신기 회로(401, 402)의 동작을 최적화할 수 있다.
따라서, 2개의 송수신기는 2개의 상이한 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 각 송수신기 회로(401, 402)는 도 1a의 송수신기 스위칭 회로(40)와 동일한 방식으로 동작하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 송수신기 스위칭 회로(40')가 제1 주파 수 또는 주파수 대역으로 신호를 수신하고 있으면, 송수신기 회로(401)는 수신 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 수신 모드 동안에, 안테나(44)는 수신된 신호로부터의 전력을, 바람직하게는 송수신기 회로(402)로부터 멀어져 안테나(44)로 향하는 전력을 반사하는 리액티브 디바이스(602)와 함께, 송수신기 회로(401)에 입력할 것이다. 효율적인 송수신기 동작을 위해, 송수신기 회로(401)의 송신측(411)은 가능한 한 많은 전력을 다시 안테나(44) 쪽으로 반사하는 것이 가장 바람직하다. 반대로, 송수신기 회로(401)의 수신측(431)은 가능한 한 많은 전력을 안테나(44)로부터 저잡음 증폭기부(461)에 전달하는 것이 가장 바람직하다. 따라서 수신 모드 동안에 송신측(411)의 분로 스위치(501)는 저임피던스 상태로 설정되고, 분로 스위치(561)는 고임피던스 상태로 설정되어 있는 것이 가장 바람직하다. 그리고, 분로 스위치(502, 562)는 모두, 리액티브 디바이스(602)를 지나는 어떤 전력이든 다시 안테나(44) 쪽으로 반사되도록, 저임피던스 상태에 있어야 한다.
제1 주파수 또는 주파수 대역에서의 송신 모드 동안에, 수신측(431)은 안테나(44) 쪽으로 가능한 한 많은 전력을 반사하는 것이 가장 바람직하고, 송신측(411)은 가능한 한 많은 전력을 전력 증폭기부(421)로부터 안테나(44)에 전달하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 이 경우에, 분로 스위치(561)는 저임피던스 상태를 얻기 위해 논리적으로 폐쇄될 수 있고, 분로 스위치(501)는 고임피던스 상태를 얻기 위해 논리적으로 개방될 수 있다. 여기서, 송신하는 동안에, 분로 스위치(501)는 노드(511)에서 완전한 송신 전압 스윙을 처리하도록 선택되어야 하고, 노드(571)를 접지에 분로함으로써 분로 스위치(561)를 큰 전압 스윙으로부터 보호한다. 제2 주파수 또는 주파수 대역에서의 송수신기 회로(402)의 동작은, 제1 주파수 또는 주파수 대역에서의 송수신기 회로(401)의 동작과 유사한 방식으로 일어난다는 것을 알아야 한다. 이 경우에, 리액티브 디바이스(601)는 전력을 송수신기 회로(401)로부터 멀리 안테나(44) 쪽으로 반사하는 것이 바람직하고, 리액티브 디바이스(602)는 송수신기 회로(402)에의 전력을 허용하거나 송수신기 회로(402)로부터의 전력을 허용한다. 요컨대, 모든 선택되지 않은(비활성 상태의) 모듈에 이르는 경로 상의 분기 스위치들은, 저저항 상태인 것이 바람직하고, 선택된(활성 상태의) 모듈에 이르는 경로 상의 분기 스위치는 고임피던스 상태에 놓인다. 각각의 리액티브 디바이스는 활성 상태 및 비활성 상태 동안에 안테나와 특정한 모듈 사이의 전력 전송을 최대화하도록 선택되어야 한다.
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 송수신기 스위칭 회로(100)를 나타낸다. 이 경우에, 도 1a의 노드(51)에서 볼 수 있는, 전송 전압 스윙을 견딜 수 있는 분로 스위치를 가져야 하는 필요가, 송신측 분로 스위치를 전력 증폭기 마지막 트랜지터의 출력측에서 마지막 전력 증폭기 트랜지터의 입력측으로 이동시킴으로써, 회피된다. 이것에 의해 분로 스위치의 전압 항복 요구가 극적으로 감소한다. 여기서, 제1 노드(102)는 사용자 디바이스(도시하지 않음)를 안테나 노드(104)에 연결하고, 안테나 노드(104)는 안테나 또는 디플렉서(도시하지 않음)와 같은 주파수 멀티플렉서 중 하나에 연결된다. 안테나 노드(104)는 안테나나 주파수 멀티플렉서에 직접 또는 간접으로 연결될 수 있다. 제1 노드(102)는 안테나를 통해 송신될, 사용자 디바이스로부터의 신호를 수신한다. 송신하기 전에, 이 신호는 제1 노드(102)에서 전력 증폭기(106)로 전달된다. 전력 증폭기(106)는 안테나에 의해 출력될 신호의 세기를 증가시킨다.
도면에 나타낸 바와 같이, 전력 증폭기(106)는 전류원(110)에 연결된 기준 트랜지스터(108)를 포함하는 베이스 바이어스 생성기, MOS 트랜지스터(112) 및 연산 증폭기(114)를 포함한다. 베이스 바이어스 생성기는, 전력 증폭기의 주요 출력 디바이스인 BJT 트랜지스터(122)에 바이어스를 제공하는데 사용된다. 전력 증폭기의 예시적인 구성이 제공되지만, 본 발명은 어떤 특정한 전력 증폭기 구성에 한정되는 것은 아니다. 이 경우에, 도 1b에서처럼 노드(51)에 스위치가 있는 대신에, 전력 트랜지스터(122)의 베이스에 NMOS 스위치(120)가 배치되는 것이 바람직하다. 송신 모드에서, NMOS 스위치(120)는 고임피던스 상태이다. NMOS 스위치(120)의 드레인이 여전히 그 노드에서 DC + RF 신호 스윙을 견뎌야하지만, BJT(122)가 고전압 이득(gain)을 가지기 때문에 RF 스윙은 매우 작다. 수신 모드 동안에, NMOS 스위치(120)는 저저항 상태에 놓인다. 이로 인해 트랜지스터(122)의 베이스 는 접지에 효과적으로 단락(short)된다. 먼저, 이것은 수신 모드 동안에 BJT(122)의 콜렉터에 높은 RF 임피던스를 생성한다. BJT(122)의 콜렉터 측의 높은 임피던스는 다시 수신 회로 쪽으로, 예컨대 인덕터(138), 저잡음 증폭기(118), 커패시터(144) 및 스위치(142) 쪽으로 반사되는 RF 에너지의 대부분을 얻는다. 정확한 전력 증폭기 구성에 관계없이, 전력 증폭기는 BiCMOS 또는 CMOS IC 제조 프로세스를 사용하여 구현되는 것이 바람직하다. 오직 예로서, BJT와 MOS 트랜지스터가 특정한 구성으로 도시되어 있지만, 이들 디바이스는, 모두 BJT를 사용할 수도 있고, 모두 MOS 트랜지스터를 사용할 수 있는 등, 교체될 수 있다.
또한 제2 노드(116)가 안테나 노드(104)에 연결된다. 제2 노드(116)는 안테나에 의해 수신된 신호를 취득하여 사용자 디바이스에 제공하도록 구성되어 있고, 신호는 그 후에 처리되거나 그렇지 않으면 사용자 디바이스의 동작 시에 사용된다. 안테나 노드(104)와 제2 노드(116) 사이에는 저잡음 증폭기(118)가 있어, 안테나(104)가 수신한 신호를 제2 노드(116)에 전달하기 전에 증폭한다.
송수신기 스위칭 회로(100)는 전력 증폭기와 안테나 노드(104) 사이 또는 저잡음 증폭기(118)와 안네타 노드(104) 사이 중 하나에 전기적으로 연결되는 추가적인 구성요소를 포함한다. 이들 구성요소는 분로 스위치를 포함한다.
예를 들면, 전력 증폭기와 안테나 노드(104) 사이의 전송 경로는 전력 증폭기 마지막 단의 트랜지스터(122)의 입력 노드(107)에 연결된 제1 분로 스위치(120)를 포함하는 것이 바람직하다. 제1 분로 스위치(120)는, 예를 들면 드레인은 증력 증폭기의 출력 노드에 연결되고, 게이트는 송신 인에이블("
Figure 112008067458349-PCT00001
") 신호선에 연결되며, 소스는 RF 접지에 연결되는, MOS 타입 스위치일 수 있다. 다르게는, 제1 분로 스위치(120)는, 앞서 설명한 바와 같이 제1 분로 스위치(120)가 접지로 분로하는 한, BJT 타입 또는 다른 MOS 기반 디바이스일 수 있다. 바람직한 분로 스위치의 예는 도 8a ∼ 도 8f에 제공되어 있다.
구체적으로, 도 8a ∼ 도 8fs는 본 발명의 실시예에서 분로 스위치를 구현하는 상이한 방법들을 나타낸다. 도 2 ∼ 도 6에 나타낸 바와 같은 분로 스위치의 예에서는 NMOS 트랜지스터를 나타냈지만, 본 발명에 채용될 수 있는 많은 가능한 변형예가 있다. 예를 들면, 도 8a는 NMOS 트랜지스터를 분로 스위치로서 사용하는 예를 나타낸다. 여기서, 게이트 전압이 트렌지스터의 임계 전압을 훨씬 넘을 때, 스위치는 접지에 대해 저저항 상태이다. PMOS 트랜지스터(도시하지 않음)도 마찬가지로 스위치용으로 사용될 수 있다는 것에 유의하기 바란다. 또한, 스위치들의 임의의 병렬 조합을 사용하여 스위치 기능을 만들 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 8b는 고저항 상태에서 스위치의 출력 커패시턴스와 함께 공진시키기 위해 인덕터를 사용하는 예를 나타낸다. 도 8c는, 베이스가 전류원에 의해 구동되어 온되어 저저항 상태가 되고, 베이스가 개방 회로로 되어 고저항 상태가 되는 NPN BJT를 나타낸다. 여기서, 저저항 스위치로서 동작시키기 위해서는, 저저항 상태에서의 전류는 BJT를 포화 동작 기간(operating regime regime)에 들어가게 할 정도로 충분하여야 한다. 도 8d는 스위치의 고임피던스 상 태 출력 커패시턴스를 감소시키기 위해, 도 8c에 나타낸 순방향 포화 대신에 역방향 포화로 동작될 수 있음을 나타낸다.
도 8e는 고저항 상태 출력 임피던스를 증가시키기 위해, 고저항 상태에서 BJT의 출력 커패시턴스가 인덕터와 함께 공진될 수 있음을 나타낸다. 또 도 8f는 저저항 상태에서 고저항 상태로의 훨씬 빠른 스위칭을 제공하기 위해 BJT 스위치의 베이스에 분로 MOS 스위치를 추가한 것을 나타낸다. 이들 분로 스위치 구성 중 어느 것 또는 전부는 본 발명의 임의의 실시예와 함RP 사용될 수 있다.
도 2로 돌아가서, BJT와 같은, 트랜지스터(122)는 노드(107)에 연결되는 것이 바람직하고, 커패시터(123)는 도시된 바와 같이 제1 노드(102)와 전력 증폭기의 출력 노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는 "쵸크(choke)"로서 사용될 수 있는 인덕터(124)는 트랜지스터(122)의 콜렉터를 전원에 연결하고, 인덕터(126)는 트랜지스터(122)의 이미터를 접지에 연결하는 것이 바람직하다. 트랜지스터(122)의 콜렉터(또는 MOSFET 트랜지스터가 사용되는 경우에는 드레인)은 인덕터(128)의 일단에 연결되는 것이 바람지가고, 인덕터(128)의 타단은 노드(130)에 연결된다. DC 블록(block)으로서 사용될 수 있는 커패시터(132)는 노드(130)와 안테나 노드(104) 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 커패시터(134)는 또한 노드(130)와 접지 사이에 연결될 수 있고, 50Ω 저항과 같은, 저항(136)은 안테나 노드(104)와 접지 사이에 연결될 수 있거나, 노드(104)에서 안테나의 부하를 간편하게 나타낼 수있다.
앞서 설명한 바와 같이, 안테나 노드(104)와 저잡음 증폭기(118) 사이에는 추가적인 회로가 전기적으로 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 이러한 회로는 노드(130)와 노드(140) 사이에 연결된 인덕터(138)를 포함한다. 또한 제2 분로 스위치(142)가 노드 (140)에 연결된다. 제2 분로 스위치는(142)는, 예컨대 드레인은 노드(140)에 연결되고, 게이트는 수신 인에이블("
Figure 112008067458349-PCT00002
") 신호선에 연결되며, 소스는 RF 접지에 연결되는, MOS 스위치일 수 있다. 다르게는, 스위치(120)가 접지로 분로하는 한, 제2 분로 스위치(142)는 BJT 타입 또는 다른 MOS 기반 디바이스일 수 있다. 바람직하게는, 커패시터(144)는 또한 노드(140) 및 저잡음 증폭기(118)에 연결된 제1단과 접지에 연결된 타단을 가진다.
본 실시예에서, 송수신기 스위칭 회로(100)가 안테나로부터 신호를 수신하는 경우, 분로 스위치(120)는 저임피던스 또는 논리적 "온" 상태에 있도록 바람직하게 활성화될 수 있다. 따라서, MOS 트랜지스터가 대신 사용되는 경우에는 게이트가 될, 트랜지스터(122)의 베이스는 또한 접지에 단락되고, 송수신기 스위칭 회로(100)의 송신측은 오프(off) 상태인 경우에 트랜지스터(122)가 고임피던스이기 때문에, 전력을 다시 노드(130) 쪽으로 반사한다.
이 경우에, 안테나로부터 수신된 신호 중 인덕터(128)를 통해 흐르는 부분은, 안테나 임피던스와, 정합 커패시터(134)와 직렬인 트랜지스터(122)의 베이스-콜렉터(또는 드레인-게이트) 커패시턴스의 임피던스 사이의 큰 임피던스 부정합(mismatch)에 의해 반사된다. 안테나 노드(104)로부터 인덕터(128)를 들여다본 입력 임피던스는 트랜지스터(122) 콜렉터 커패시턴스가 충분히 작은 한, 상당히 높다. 그러므로, 매우 작은 전류, 따라서 작은 전력이 안테나로부터 인덕터(128)를 통해 흐를 것이다.
수신 모드 동안에, 제2 분로 스위치(142)는, 개방 회로로서 작용하여 고임피던스를 제공하는, 논리적으로 오프 상태에 놓이는 것이 바람직하다. 따라서, 안테나에 의해 수신된 신호는, 인덕터(138) 및 커패시터(144)를 포함하는 임피던스 정합 네트워크를 통해, 저잡음 증폭기(118)에 결합되고, 저잡음 증폭기(118)에 증폭되어 노드(116)에 전달된다. 커패시터(144)는 최적의 잡음 지수(noise figure)를 가지고 안테나로부터의 입력 임피던스와 저잡음 증폭기(118)를 정합시키도록 선택되는 것이 바람직하다.
송수신기 스위칭 회로(100)가 송신 모드일 때, 제1 분로 스위치(120)는 논리적 오프 상태인 동안에 개방 회로로서 작용하는, 고임피던스 상태에 놓이는 것이 바람직하다. 제2 분로 스위치(142)는 논리적 온 상태인 동안에 단락 회로로서 작용하는, 저임피던스 상태에 놓이는 것이 바람직하다. 제1 분로 스위치(120)가 고임피던스 모드이면, 커패시터(123)를 통해 전력 증폭기 트랜시스터(122)의 입력으로 흐르는 전류는, 트랜지스터(122)에 의해 증폭되고, 인턱터(128)를 통해 안테나 노드(104) 및 커패시터(134, 132)에 결합된다. 제2 분로 스위치(142)가 저임피던스 모드이면, 인덕터(138)는 인덕터(128)와 커패시터(134)를 포함하는, 전력 증폭기(106)를 위한 임피던스 정합 네트워크의 일부가 된다. 분로 구성에 의해 그리고 제1 분로 스위치(120)가 높은 이득의 트랜지스터(122)의 앞에 있기 때문에, 송신 모드 동안에, 제1 분로 스위치(120) 또는 제2 분로 스위치(142) 양단에 과도한, 손상을 입히는 전압이 나타나지 않고, 따라서 매우 신뢰성 높은 회로를 확보할 수 있 다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 여기서, 송수신기 스위칭 회로(200)는 도 2의 송수신기 스위칭 회로(100)의 변형예이다. 송수신기 스위칭 회로(200)는, 특정한 타입의 전력 트랜지스터가 사용되는 것에 대한 설계의 의존도를감소시킴으로써, 특정한 구성요소를 선택할 때 시스템 설계자가 추가적인 자유도를 가질 수 있도록 해준다. 송수신기 스위칭 회로(100)와의 주요 차이점에 대해 이하에 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송수신기 스위칭 회로(200)는 추가적인 분로 스위치, 즉 스위치(202)를 포함하며, 이 스위치(202)는 드레인에 커패시터(204)가 연결되고, 소스에 접지가 연결되며, 게이트에 수신 인에이블 신호선이 연결되는 것이 바람직하다. 도 3의 회로의 주요 목적은, 도 2의 회로에 대하여 모든 스위치가 고전압 스트레스를 계속 회피하도록 하지만, 잠재적으로 손실이 많은 전력 트랜지스터(122)로부터 멀리 RF 신호를 유지하는 것이다. 이것은 리액티브 분로 네트워크를 사용하여 RF 신호가 전력 트랜지스터(122)의 콜렉터로 흘러들 수 있기 전에 RF 신호를 단락시킴으로써, 도 3의 실시예에서 달성된다. 커패시터(204)는 커패시터(206)를 통해 노드(208)에 연결된다. 또한 인덕터(210)도 커패시터(206)를 통해 노드(208)에 연결된다. 다른 구성에서, 커패시터(206)는 스위치(202)의 소스와 접지 사이에 배치될 수 있다.
어떠한 구성을 사용하는지와는 무관하게, 도 3의 구조는 다음과 같이 동작한다. 수신 모드에서, 스위치(202)는 고임피던스 상태에 놓이고, 인덕터(210) 및 커 패시터(206)는 요구된 수신 주파수에서 직렬 공진을 하도록 선택되는 것이 바람직하다. 인덕터(210)와 커패시터(206)의 직렬 공진은 송신기의 RF 분기점(branch)에 저임피던스를 생성한다. 여기서, 인덕터(128)와 커패시터(134)는 수신 주파수에서 함께 공진하도록 설계되는 것이 바람직하다. 따라서, 안테나 포트(104)로부터 수신된 신호 에너지의 전부가 인덕터(138) 및 커패시터144)를 포함하는, 저잡음 증폭기(118)용 정합 네트워크로 유입될 것이다.
송신 모드로 스위칭되면, 전력 증폭기 디바이스 출력에서의 가능한 단락 회로가 발생하여, 송수신기 스위칭 회로(200)의 적절한 동작을 방해할 것이다. 이를 회피하기 위해, 스위치(202)는 저임피던스 상태에 놓이고, 이것이 공진 주파수에서 노드(208)로부터 접지까지의 전체 임피던스를 높게 하는, 인덕터(21) 양단에 커패시터(204)를 가지는 병렬 공진 회로를 생성한다. 요구된 송신 주파수에서 인덕터(210)와 병렬 공진하도록 커패시터(204)를 선택함으로써, 커패시터(204), 인덕터(210) 및 커패시터(206)의 분기점에서 조사한 임피던스는 고임피던스를 가질 것이고, 전력 출력 디바이스의 부하를 상당히 저하하지는 않을 것이다. 이 회로는, 스위치(202, 142) 둘 다가 송신 모드 동안에 저저항 상태에 있기 때문에, 모든 분로 스위치가 송신 모드 동안에 매우 작은 전압을 보인다는 것을 여전히 확인하면서, 수신 모드 동안에 저잡음 증폭기에 대한 안테나 전력의 지배(direction)를 증대시킨다는 목적을 달성한다. 본 실시예에서, 송수신기 스위칭 회로(200)는 제한된 주파수 범위에 걸쳐 동작하도록 구성되고, 커패시터(206)와 인덕터(210)의 대역은 직렬 공진 내에 있고, 커패시터(204)와 인덕터(210)의 대역은 병렬 공진 내에 있다.
몇몇 상황에서, 송신 모드 및 수신 모드 모두에서 모든 구성요소에 대한 최적의 값을 선택하기 위해 추가적인 자유도가 요구된다. 이것은 인덕터(138)를 전송 정합 네트워크의 일부로부터 제거함으로써 달성될 수 있다. 이러한 구성을 채용하는 본 발명의 다른 실시예는, 송수신기 스위칭 회로(300)를 나타내는, 도 4에 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 송수신기 스위칭 회로(300)는 송수신기 스위칭 회로(200)와 유사하고, 또한 다른 분로 스위치, 즉 커패시터(304)와 직렬로 스위치(302)를 포함한다. 스위치(302)는 전력이 유입되지 않아야 하는 분기점에 대한 입력 임피던스의 변경을 가능하게 한다. 바람직하게는, 커패시터(304)는 스위치(302)의 드레인을 노드(13)에 연결한다. 스위치(302)의 소스는 접지에 연결될 수 있거나, 다르게는 점선으로 나타낸 바와 같이, 스위치(142)의 드레인 및 노드(140)에 연결될 수 있다. 스위치(302)의 게이트는 수신 인에이블 신호선에 연결된다. 스위치(202, 142)를 사용함으로써, 스위치(302)는 송신 모드 동안에 저저항 상태에 있고 분로 스위치이므로, 이 3개의 스위치 중 어느 것도 송신 동작 중에도 고전압 스트레스를 보이지 않을 것이다.
커패시터(304)는 요구된 송신 주파수에서 인덕터(138)와 병렬 공진하도록 선택되는 것이 바람직하다. 이것은 인덕터(138)에 의해 제공되는 부하를 송신 정합 네트워크로부터 제거하므로, 최적의 설계를 용이하게 한다. 수신 모드 동안에, 스위치(302)는 고임피던스 상태에 놓인다. 송신 모드 동안에, 스위치(302)는 저임피 던스 상태에 놓인다. 스위치(142)나 스위치(302 또는 202) 어느 것도, 이들 모두가 저임피던스 상태에 있기 때문에, 송신 모드 동안에 상당한 전압을 보이지 않을 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다른 방응성 디바이스들이 전력 증폭기 출력 정합에 사용될 수 있다. 예를 들면, pi 정합, T 정합 등이 채용될 수 있다. 유사하게, 추가적인 정합 네트워크이 저잡음 증폭기(118)에 대한 입력에서 사용될 수 있다. 예를 들면, pi 정합, T 정합 등이 여기에 마찬가지로 채용될 수 있다. 리액티브 네트워크의 예로서 도 1c ∼ 도 1m에 나타낸 것이 채용될 수 있다. 유의할 것은, 저잡음 증폭기 정합 네트워크는 인덕터나 커패시터 중 어느 하나와 함께 안테나 노드(104)에 연결될 수 있고, 도 4의 실시예에서 스위치(302)에 의해 인에이블되는 병렬 공진기는 마찬가지로 교환될 수 있었고, 그 결과 병진 공진 회로를 여전히 구성할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 공진 회로(직렬 또는 병렬)가 형성되는 모든 곳에 대해, 공진의 중심 주파수를 전자적으로 이동하기 위해 추가적인 스위치와 함RP 추가적인 리액티브 소자를 추가함으로써, 공진 회로의 중심 주파수를 조정할 수 있다. 이 기술의 대역폭은 공진 동작으로 인해 어느 정도 억제될 수는 있지만, 중심 주파수를 전자적으로 스위칭함으로써, 더 넓은 대역폭을 포함하도록 확장될 수 있다. 이것은 또한 송신 주파수와 수신 주파수가 상이한 애플리케이션이나, 다중 대역의 송신 주파수 및/또는 수신 주파수를 사용하는 것에는 특별한 관심사일 수 있다.
안테나 포트 또는 노드는 실제로 더 큰 회로의 일부일 수 있다. 예를 들면, 도 1b의 실시예에서와 같이, 도 2 ∼ 도 4의 회로의 안테나 노드(104)는 주파수 디플렉서에 연결되어서, 상이한 주파수로 동작하는 송수신기 및 안테나에 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 변압기 결합형(transformer-coupled) RF 블록에서는 추가적인 옵션들이 이용 가능해진다. 이 도면은 본 발명의 다른 실시예, 즉 송수신기 스위칭 회로(400)를 나타낸다. 송신 모드 동안에 저저장 상태에 있는 분로 스위치를 사용하면서 송신 경로에서 우수한 전력 반사를 달성할 수 있는 방법을 나타낸다. 도 2 ∼ 도 4에서처럼, 제1 노드(402)는 사용자 디바이스(도시하지 않음)을 안테나 노드(404)에 연결하고, 안테나 노드(404)는 안테나 또는 디플렉서(도시하지 않음)와 같은 주파수 멀티플렉서에 연결된다. 안테나 노드(404)는 안테나나 주파수 멀티플렉서에 직접 또는 간접으로 연결될 수 있다. 제1 노드(402)는 안테나를 통해 송신될, 사용자 디바이스로부터의 신호를 수신한다. 송신하기 전에, 이 신호는 제1 노드(402)로부터 전력 증폭기(406)에 전달되며, 전력 증폭기(406)는 전력 증폭기(106)와 구성이 동일할 수 있다.
앞서 설명한 실시예와 유사하게, 송수신기 스위칭 회로(400)는 또한 안테나 노드(404)에 연결된 제2 노드(408)를 포함한다. 제2 노드(408)는 안테나에 의해 수신된 신호를 취득하여 사용자 디바이스에 제공하도록 구성되어 있고, 사용자 디바이스에서 신호는 그 후에 처리되거나 그렇지 않으면 사용자 디바이스의 동작 시에 사용된다. 안테나 노드(404)와 제2 노드(408) 사이에는 저잡음 증폭기(410)가 있어, 안테나(404)가 수신한 신호를 제2 노드(408)에 전달하기 전에 증폭한다.
또한 도 5에는 커패시터(416)를 통해 안테나 노드(404)에 연결되는 노드(412)가 도시되어 있다. 커패시터(416)는 DC 블록으로서 사용될 수 있다. 커패시터(414)는 노드(412)와 접지 사이에, 인덕터(428, 420)와 함께 임피던스 변환 네트워크의 일부로서 연결될 수 있다.
도 2 ∼ 도 4의 실시예에서와 같이, 추가적인 회로가 안테나 노드(404)와 저잡음 증폭기(410) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 이러한 회로는 노드(412)와 노드(422) 사이에 연결되는 인덕터(420)를 포함한다. 분로 스위치(424)는 또한 노드(422)에 연결되어 있다. 스위치(422)는, 예컨대 드레인은 노드(422에 연결되고, 게이트는 수신 인에이블 신호선에 연결되며, 소스는 RF 접지에 연결되는, MOS 스위치일 수 있다. 다르게는, 앞서 설명한 실시예에서와 같이, 스위치(424)는 스위치(120)가 접지로 분로하는 한 BJT 또는 다른 MOS 기반 트랜지스터일 수 있다. 스위치(424)는 전술한 스위치(142)와 마찬가지로 동작한다. 바람직하게는 커패시터(426)는 또한 노드(422)와 저잡음 증폭기(42\10)에 연결되는 제1단과 접지에 연결되는 타단을 가진다.
도 5의 송수신기 스위칭 회로(400)는 또한 앞서 설명한 인덕터(128)와 유사한 기능을 하는 인덕터(428)를 포함하는 것이 바람직하다. 인덕터(428)의 일단은 노드(142)에 연결되고, 인덕터(428)의 타단은 변압기(430)에 연결된다. 도시된 바와 같이, 변압기(430)의 일측은 인덕터(428) 뿐만 아니라 분로 스위치(432)에 연결되는 것이 바람직하고, 변합기(430)의 타측은 전력 증폭기(460)에 연결되는 것이 바람직하다. 이 구성에서, 분로 스위치(432)의 드레인은 변압기(430)에 연결되는 것이 바람직하고, 그 소스는 RF 접지에 연결되는 것이 바람직하며, 그 게이트는 송신 인에이블 신호선에 연결되는 것이 바람직하다. 도면에 나타내지는 않았지만, 송신 경로 내의 분로 스위치에 연결된 변압기를 채용하는 것도 가능하다.
회로에서, 스위칭될 RF 블록이 직렬 스위치 대신에, 그 출력에 변압기를 가지는 경우, 변압기의 RF 접지에 대한 연결은 도 5에 도시된 바와 같이 끊길 수 있다. 수신 모드 동안에, 분로 스위치(432)를 고저항 상태로 둠으로써 전력은 전력 증폭기(406)로부터 멀리 노드(412) 쪽으로 반사된다. 분로 스위치(432)가 고임피던스 상태이면, 변압기(430)의 우측으로는 전류가 흐를 수 없다. 그러므로, 안테나 노드(404)로부터의 변압기(430)의 좌측에의 신호의 결합은 있을 수 없다. 따라서, 신호 전력은 이 유효한 "개방 회로"로 인해 안테나 노드(404) 쪽으로 다시 반사된다. 유의할 것은, 도 3에서 설명한 기술과 달리, 도 5에서 설명한 접근법은 사실상 광대역이라는 것이다. 하지만, 분로 스위치(432)가 고저항 상태에 있을 때, 분로 스위치(432)의 변압기 측의 커패시턴스가 지나치게 높으면, 저잡음 증폭기 및 변압기를 통한 전력 증폭기(206)에의 결합에서 어느 정도 전력 손실이 있을 수 있다. 이 손실은, 도 8b및 도 8e에 도시된 바와 같이, 고저항 상태에서 스위치의 커패시턴스와 공진을 일으키는 인덕터를 스위치와 병렬로 부가하여 그 노드에서의 임피던스를 더욱 높게 함으로써, 특정한 주파수 범위 내에서 감소될 수 있다. 반대로, 송신 모드 동안에, 분로 회로(432)는 저저항 상태로 구동되어야 한다. 그러면 RF 전류가 변압기(430)를 통해 안테나 노드(404) 쪽으로 효율적으로 흐를 수 있다. RF 블록이 변압기(430)의 출력에 매우 큰 전압 스윙을 생성하는 전력 증폭기인 경우, 이 구성은, 고전압 신호가 전력 증폭기(406)로부터 안테나 노드(404)로 흐르고 있을 때, 분로 스위치(432)가 저저항 상태에 있다는 이점이 있지만, 디바이스의 항복을 일으킬 수 있을 정도로 상당한 전압은 분로 스위치(432)의 양단에 나타나지 않는다.
도 6은 도 1b에 제공된 예와 유사한, 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 송수신기 스위칭 회로(500)는 특별히 다수의 송신 밴드 및 수신 밴드에서 사용하도록 구성되어 있다.
구체적으로, 도 6은 온칩 분로 스위치의 사용을, 2개의 가능한 송신 스테이지 중 하나 또는 2개의 가능한 수신 스테이지 중 하나가 단일 안테나 또는 포트에 연결되는 예시적인 경로로 확장한 것을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 회로는 대략 2.4GHz(802.11b 또는 802.11g의 경우) 또는 대략 5.5GHz(802.11a의 경우)와 같이, 4.9GHz ∼ 5.85GHz인 802.11 신호를 지원하도록 구성된다. 이 경우에, 각각의 송신 대역에 대해 개별 전력 증폭기를 가지고 각각의 수신 대역에 대해 개별 저잡음 증폭기를 가지는 것이 가장 바람직하다.
도시된 바와 같이, 송수신기 스위칭 회로(500)는 802.11b 및 802.11g 표준의 2.4GHz에 적합한 제1 섹션(502)과 802.11a 표준의 4.9GHz ∼ 5.85GHz에 적합한 제2 섹션(504)을 포함한다. 각각의 섹션(502, 504)은 저잡음 증폭기, 즉 제1 섹션(502)의 저잡음 증폭기(506)와 제2 섹션(504)의 저잡음 증폭기(508)를 포함하고, 저잡음 증폭기(605, 508)는 각자의 주파수 대역에서 동작하도록 구성되어 있다. 각각의 섹션(502, 504)은 또한 전력 증폭기, 즉 제1 섹션(502)의 전력 증폭기(510)와 제2 섹션(504)의 전력 증폭기(512)를 포함하는 것이 바람직하다. 저잡음 증폭기(506, 508)와 같이, 전력 증폭기(510, 512)는 각자의 주파수 대역에서 동작하도록 구성되는 것이 바람직하다.
제1 섹션(502)은 또한 스위치(518, 520, 522)와 함께 소자(514, 516)로 이루어지는 리액티브 네트워크를 포함하는 것이 바람직하다. 소자(514, 516)는, 오직 예로서, 1/4 파장 전송 선로 또는 의사 1/4 파장 선로(유한수의 인덕터와 커패시터에 의해 근사됨)를 포함할 수 있다. 일례로, 소자(514, 516)는 pi 또는 tee LC 집중형 네트워크(lumped network)를 포함한다. 채용될 수 있는 리액티브 네트워크의 다른 예는 도 1c ∼ 도 1m에 나타나 있다. 스위치(518, 520, 522)는 분로 스위치인 것이 가장 바람직하고, 일반적으로 분로 스위치(518)는 저잡음 증폭기(506)를 활성화/비활성화하기 위한 것이고, 분로 스위치(520)는 전력 증폭기(510)를 활성화/비활성화하기 위한 것이며, 분로 스위치(522)는 제1 섹션(502)을 활성화/비활성화하기 위한 것이다. 이러한 분로 스위치의 예는 도 8a ∼ 도 8f에 제공되어 있다.
제2 섹션(504)은 또한 스위치(528, 530, 532)와 함께 소자(524, 526)로 이루어지는 리액티브 네트워크를 포함하는 것이 바람직하다. 소자(514, 516)에서와 같이, 소자(524, 526)는, 오직 예로서, 의사 1/4 파장 선로를 포함할 수 있다. 일례로, 소자(524, 526)는 pi 또는 tee LC 집중형 네트워크(lumped network)를 포함하지만, 도 1c ∼ 도 1m에서와 같은 다른 리액티브 네트워크를 채용할 수도 있다. 스위치(528, 530, 532)는 분로 스위치인 것이 가장 바람직하고, 일반적으로 분로 스위치(528)는 저잡음 증폭기(508)를 활성화/비활성화하기 위한 것이고, 분로 스위치(530)는 전력 증폭기(512)를 활성화/비활성화하기 위한 것이며, 분로 스위치(532)는 제2 섹션(504)을 활성화/비활성화하기 위한 것이다. 위에서와 같이, 이러한 분로 스위치의 예는 도 8a ∼ 도 8f에 제공되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 섹션(502)은 서로 병렬인 인덕터(536)와 커패시터(538)를 통해 안테나 노드(534)에 연결된다. 유사하게, 제2 섹션(504)은 서로 병렬인 인덕터(540)와 커패시터(542)를 통해 안테나 노드(534)에 연결된다. 이 2개의 LC 네트워크는 주파수 선택 필터링을 위한 주파수 디플렉서로서 채용되는 것이 바람직하다. 인덕터(536, 540) 및 커패시터(538, 542)의 구체적인 값은 제1 섹션(502)과 제2 섹션(504)의 주파수 대역에 기초하여 선택된다. 바람직하게는, 인덕터(540)와 커패시터(542)는 제1 섹션(502)의 동작 주파수에서 공진하도록 선택되고, 인덕터(536)와 커패시터(538)는 제2 섹션(502)의 동작 주파수에서 공진하도록 선택된다. 안테나 노드(534)의 일단은 안테나(544)에 연결되고, 그 타단은 인덕터(546)를 통해 접지에 연결된다. 요구되는 것은 아니지만, 정전기 방전의 제거를 돕고 저주파수 신호의 반사를 돕기 위해 인덕터(546)를 채용할 수 있다. 다른 능동 부품은 전력을 그들로부터 멀리 반사하는 상태에 놓이는 것이 바람직하다. 이것은 분로 스위치를 사용하여 이루어진다. 오직 예로서, 송수신기 스위칭 회로(500)가 2.4GHz 대역으로 신호를 수신하려면, 스위치(520, 528, 530, 532)가 저임피던스 상태에 놓여서, 전력의 대부분 또는 전부가 전력 증폭기(510), 전력 증폭기(520), 및 저잡음 증폭기(508)로부터 멀리 반사되는 것이 바람직하다. 여기서, 분로 스위치(518, 522)는 고임피던스 상태에 놓여서 전력의 대부분 또는 전부가 안테나(544)로부터 저잡음 증폭기(506)로 전달되는 것이 바람직하다.
다른 예로, 송수신기 스위칭 회로(500)가 5.5GHz 대역으로 신호를 송신하려면, 스위치(518, 520, 522, 528)가 저임피던스 상태에 놓여서, 전력의 대부분 또는 전부가 전력 증폭기(510), 저잡음 증폭기(506) 및 저잡음 증폭기(508)로부터 멀리 반사되는 것이 바람직하다. 여기서, 분로 스위치(530, 532)는 고임피던스 상태에 놓여서 전력의 대부분 또는 전부가 전압 증폭기(512)로부터 안테나(544)로 전달되는 것이 바람직하다.
따라서, 도 6이 4개의 RF 모듈(2개의 저잡음 증폭기와 2개의 전력 증폭기) 중 어느 것은 안테나(544) 또는 노드(534)에 연결될 수 있도록 하고, 나머지 모듈들은 연결이 해제될 수 있도록 하는, 리액티브 네트워크와 분기 스위치의 하나의 바람직한 조합을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 이 실시예들은 본 발명의 원리 및 응용분야에 대한 예시에 불과하다는 것을 알아야 한다. 그러므로, 첨부된 청구항에 의해 정해지는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 예시적인 실시예들에 대한 많은 변형예을 만들 수 있고 다른 구성을 고안할 수 있다는 것을 알아야 한다. 오직 예로서, 어떤 실시예들에 대한 도면에는 MOS 스위치가 예시되어 있지만, BJT 또는 다이오드 스위치를 대신 사용할 수도 있다. 또한, 이상에서 나타낸 회로는 싱글엔드형(single-ended) 구성으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 구성에도 동일하게 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 바람직하게는 본 발명에 따른 모든 실시예는 싱글칩 아키텍처로 구현된다. 전술한 바와 같이, 본 명세서에 기술한 실시예들의 특징들은 다른 실시예들에 통합될 수 있다. 예를 들면, 리액티브 네트워크들 중 어느 것이든 본 명세서의 실시예들 중 어느 것에든 사용될 수 있다. 유사하게, 분로 스위치 구성들 어느 것이든 본 명세서의 실시예들 중 어느 것에든 사용될 수 있다.
본 발명은 온칩 송수신기 시스템을 채용하는 무선통신 디바이스를 포함하지만, 이에 한정되지 않는 폭넓은 산업상 이용 가능성이 있으며, 모든 방식의 휴대형 및 고정 무선 제품에 사용될 수 있다.

Claims (32)

  1. 안테나 노드;
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 증폭기를 포함하는 송신 경로;
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 저잡음 증폭기를 포함하는 수신 경로; 및
    상기 송신 경로 및 상기 수신 경로에 전기적으로 연결되는 스위치를 포함하는 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스
    를 포함하고,
    상기 스위칭 가능한 임피던스는, 상기 송신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제1 상태와 상기 수신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제2 상태를 스위칭하도록 구성되고,
    상기 스위치는, 접지에 연결된 실리콘 기반 분로 스위치(silicon based shunt switch)이고, 실리콘 기반 MOS 스위치, 실리콘 기반 바이폴러 스위치 및 실리콘 기반 다이오드로 이루어지는 군으로부터 선택되며,
    싱글 유니터리 기판(single unitary substrate) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스는, 상기 송신 경로의 스위칭 가능한 임피던스와 상기 수신 경로의 스위칭 가능한 임피던스를 포함하고,
    상기 송신 경로 스위치와 상기 수신 경로 스위치는 모두, 접지에 연결된 실리콘 기반 분로 스위치인, 송수신기 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신 경로 스위치는 상기 수신 경로 상의 노드와 접지 사이에 연결되고,
    상기 송신 경로 스위치는 상기 수신 경로 상의 노드와 접지 사이에 연결되는, 송수신기 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신 경로 스위치 및 상기 송신 경로 스위치는, 저저항 상태인 경우, 스위치 동작 항복 전압 한계보다 낮은 스위치 신호 스윙이 존재하도록 구성되는, 송수신기 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수신 경로 스위치 및 상기 송신 경로 스위치는, 저저항 상태인 경우, 실질적으로 영(zero)인 스위치 신호 스윙이 존재하도록 구성되는, 송수신기 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위치에 전기적으로 연결되는 리액티브 디바이스(reactive device)를 더 포함하는 송수신기 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 송수신기 모듈은 송신 모드와 수신 모드로 동작하도록 구성되고,
    상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는 상기 송신 모드에서 보다 높은 임피던스(higher impedance)를 가지고, 상기 수신 모드에서 보다 낮은 임피던스(lower impedance)를 가지며,
    상기 수신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는 상기 수신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지고 상기 송신 모드에서 보다 낮은 임피던스를 가지는, 송수신기 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는, 실질적으로 상기 수신 모드에서 전력을 상기 전력 증폭기로부터 멀리 반사하는, 송수신기 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는, 실질적으로 상기 송신 모드에서 전력을 상기 저잡음 증폭기로부터 멀리 반사하는, 송수신기 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 송신 경로는, 각자의 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 송신 경로를 포함하고,
    상기 수신 경로는, 각자의 저잡음 증폭기를 각각 포함하는 복수의 수신 경로를 포함하는, 송수신기 모듈.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 스위치들은 MOS 트랜지스터인, 송수신기 모듈.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 송신 경로의 제1 스위칭 가능한 임피던스와 상기 수신 경로의 제2 스위칭 가능한 임피던스를 더 포함하고,
    상기 송신 경로 스위치 및 상기 수신 경로 스위치는 RF 접지에 연결된 MOS 트랜지스터이며,
    상기 제1 스위칭 가능한 임피던스는 제1 리액티브 디바이스에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 스위칭 가능한 임피던스는 제2 리액티브 디바이스에 전기적으로 연결되는, 송수신기 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    하나 이상의 상기 MOS 트랜지스터는 양단에 배치되는 인덕터를 가지며,
    상기 인덕터는, 고임피던스 상태에서 상기 MOS 트랜지스터의 출력 임피던스와 함께 공진하도록 선택되는, 송수신기 모듈.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 스위치들은 바이폴러 트랜지스터인, 송수신기 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    하나 이상의 상기 바이폴러 트랜지스터는 양단에 배치되는 인덕터를 가지며,
    상기 인덕터는, 고임피던스 상태에서 상기 바이폴러 트랜지스터의 출력 임피던스와 함께 공진하도록 선택되는, 송수신기 모듈.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 전력 증폭기는 바이폴러 접합 트랜지스터를 출력 디바이스로서 더 포함하고,
    상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는, 상기 전력 증폭기의 입력과 상기 바이폴러 접합 트랜지스터의 입력 및 베이스에 연결되는 MOS 트랜지스터인, 송수신기 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 송신 경로는, 접지에 전기적으로 연결되고 상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스가 고임피던스 상태인 경우에 RF 신호를 단락(short)하도록 구성된 MOS 트랜지스터를 포함하는 리액티브 디바이스를 더 포함하는 송수신기 모듈.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 송수신기 모듈은 송신 모드와 수신 모드로 동작하도록 구성되고,
    상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는 상기 송신 모드에서 보다 낮은 임피던스를 가지고, 상기 수신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지며,
    상기 수신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스는 상기 수신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지고 상기 송신 모드에서 보다 낮은 임피던스를 가지는, 송수신기 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 송신 경로는 상기 스위칭 가능한 임피던스에 연결되는 변압기를 더 포함하고,
    상기 스위칭 가능한 임피던스는 상기 수신 모드에서 고임피던스 상태이고, 상기 송신 모드에서 저임피던스 상태인, 송수신기 모듈.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 송신 경로는, 상기 송신 경로를 접지에 연결하며, 상기 스위칭 가능한 임피던스가 저임피던스 상태인 경우에 미리 정해진 주파수에서 저임피던스를 가지고, 상기 스위칭 가능한 임피던스가 고임피던스 상태인 경우에 상기 미리 정해진 주파수에서 고임피던스를 가지는 리액티브 소자(reactive element)를 더 포함하는, 송수신기 모듈.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 스위칭 가능한 임피던스는, MOS 트랜지스터, 바이폴러 트랜지스터, 및 MOS 트랜지스터와 바이폴러 트랜지스터의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 송수신기 모듈.
  22. 안테나 노드;
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 증폭기를 포함하는 송신 경로;
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고 저잡음 증폭기를 포함하는 수신 경로; 및
    상기 송신 경로 및 상기 수신 경로에 전기적으로 연결되는 스위치 수단을 포함하는 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스 수단
    을 포함하며,
    상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 송신 경로 내의 전력을 상기 안 테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제1 상태와 상기 수신 경로 내의 전력을 상기 안테나 노드로부터 실질적으로 반사하는 제2 상태를 스위칭하도록 구성되고,
    싱글 유니터리 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 모듈.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 송신 경로에 제1 스위치 수단을 가지는 스위칭 가능한 임피던스 수단, 및 상기 수산 경로에 제2 스위치 수단을 가지는 스위칭 가능한 임피던스 수단을 포함하는, 송수신기 모듈.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 스위치 수단에 전기적으로 연결되는 리액티브 소자 수단을 더 포함하는 송수신기 모듈.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 송수신기 모듈은 송신 모드와 수신 모드로 동작하도록 구성되고,
    상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 송신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지고, 상기 수신 모드에서 보다 낮은 임피던스(lower impedance)를 가지며,
    상기 수신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 수신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지고 상기 송신 모드에서 보다 낮은 임피던스를 가지는, 송수신기 모듈.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 송신 경로는, 각자의 전력 증폭기를 각각 포함하는 복수의 송신 경로를 포함하고,
    상기 수신 경로는, 각자의 저잡음 증폭기를 각각 포함하는 복수의 수신 경로를 포함하는, 송수신기 모듈.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 송신 경로의 제1 스위칭 가능한 임피던스 수단과 상기 수신 경로의 제2 스위칭 가능한 임피던스 수단을 더 포함하고,
    상기 제1 스위칭 가능한 임피던스 수단은 제1 리액티브 소자 수단에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 스위칭 가능한 임피던스 수단은 제2 리액티브 소자 수단에 전기적으로 연결되는, 송수신기 모듈.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 송수신기 모듈은 송신 모드와 수신 모드로 동작하도록 구성되고,
    상기 송신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 송신 모드에서 보다 낮은 임피던스를 가지고, 상기 수신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지며,
    상기 수신 경로의 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 수신 모드에서 보다 높은 임피던스를 가지고, 상기 송신 모드에서 보다 낮은 임피던스를 가지는, 송수신기 모듈.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 송신 경로는 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단에 연결되는 변압기를 더 포함하고,
    상기 스위칭 가능한 임피던스 수단은, 상기 수신 모드에서 고임피던스 상태이고, 상기 송신 모드에서 저임피던스 상태인, 송수신기 모듈.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 송신 경로는, 상기 송신 경로를 접지에 연결하며, 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단이 저임피던스 상태인 경우에 미리 정해진 주파수에서 저임피던스를 가지고, 상기 스위칭 가능한 임피던스 수단이 고임피던스 상태인 경우에 상기 미리 정해진 주파수에서 고임피던스를 가지는, 리액티브 소자 수단을 더 포함하는, 송수신기 모듈.
  31. 안테나 노드;
    안테나 노드에 연결되는 주파수 멀티플렉서; 및
    상기 주파수 멀티플렉서를 통해 상기 안테나 노드에 각각 연결되고, 각각의 송수신기가 별개의 주파수로 동작하도록 구성된 복수의 송수신기
    를 포함하고,
    상기 각각의 송수신기는,
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 증폭기 및 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스를 포함하는 송신 경로; 및
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 저잡음 증폭기 및 하나 이상의 스위칭 가능한 임피던스를 포함하는 수신 경로
    를 포함하고,
    상기 각각의 스위칭 가능한 임피던스는, 실질적으로 전력을 다시 상기 안테나 노드 쪽으로 반사하는 제1 상태와 신호 전력이 각자의 경로를 따라 전송되는 제2 상태를 스위칭하도록 구성되고, 스위치를 포함하며,
    상기 스위치는 접지에 연결된 실리콘 기반 분로 스위치이고, 실리콘 기반 MOS 스위치, 실리콘 기반 바이폴러 스위치 및 실리콘 기반 다이오드로 이루어지는 군으로부터 선택되며,
    싱글 유니터리 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 모듈.
  32. 안테나 노드;
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 증폭기, 상기 전력 증폭기에 연결된 변압기, 및 상기 변압기에 연결되며 수신 모드인 제1 동작 모드에서는 고임피던스 상태이고 송신 모드인 제2 모드에서는 저임피던스 상태인 스위칭 가능한 임 피던스를 포함하는, 송신 경로; 및
    상기 안테나 노드에 전기적으로 연결되고, 저잡음 증폭기, 및 상기 수신 모드에서는 고임피던스 상태이고 상기 송신 모드에서는 저임피던스 상태인 스위칭 가능한 임피던스를 포함하는, 수신경로
    를 포함하고,
    각각의 스위칭 가능한 임피던스는, 접지에 연결되고, 실리콘 기반 MOS 스위치, 실리콘 기반 바이폴러 스위치 및 실리콘 기반 다이오드로 이루어지는 군으로부터 선택된 실리콘 기반 분로 스위치를 포함하며,
    싱글 유니터리 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 모듈.
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