KR20100038736A - Transceiver for time division duplex and method for switching thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 양방향 통신 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 고속 스위칭을 이용하여 대용량 전송이 가능한 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex : TDD) 방식의 송수신 장치 및 그의 송수신 스위칭 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bidirectional communication system, and more particularly, to a time division duplex (TDD) transmission and reception apparatus and a transmission and reception switching method thereof capable of large capacity transmission using high speed switching.
일반적으로 마이크로웨이브 및 고주파 무선 통신 시스템은 양방향 무선 통신을 위해 예를 들어, 주파수 분할 듀플렉스(Frequency Division Duplex : FDD) 방식과, 시분할 듀플렉스(Time Division Duplex : TDD) 방식 등 여러가지 통신 방식을 이용한다. FDD 방식은 송신시의 주파수 영역과 수신시의 주파수 영역을 할당하여 서로 다른 주파수를 이용해서 데이터를 송수신하는 방식이고, TDD 방식은 동일 주파수를 이용하여 시간적인 분배에 의해 데이터를 송수신하는 방식이다.In general, microwave and high-frequency wireless communication systems use a variety of communication methods, such as frequency division duplex (FDD) and time division duplex (TDD) for bidirectional wireless communication. The FDD method is a method of transmitting and receiving data using different frequencies by allocating a frequency domain at the time of transmission and a frequency domain at the reception, and the TDD method is a method of transmitting and receiving data by temporal distribution using the same frequency.
점차 고속 데이터 통신이 요구되는 방송 및 통신 분야에서, 많은 양의 데이터를 전송하기 위하여, FDD 방식은 전송될 데이터량과 주파수 대역이 상호 비례 관계를 가지기 때문에 주파수 효율이 낮은 단점이 있다. 이는 마이크로웨이브 및 고주파 무선 통신 시스템의 고가화를 부추기게 된다. 즉 마이크로웨이브 및 고주파의 경우, 대부분의 소자 및 모듈들이 고가이므로, 시스템 구성에 많은 장애를 가지고 있다.In the field of broadcasting and communication where high speed data communication is increasingly required, in order to transmit a large amount of data, the FDD scheme has a disadvantage in that the frequency efficiency is low because the amount of data to be transmitted and the frequency band have a proportional relationship with each other. This encourages the high cost of microwave and high frequency wireless communication systems. That is, in the case of microwave and high frequency, since most devices and modules are expensive, there are many obstacles in the system configuration.
이에 비해 동일 주파수를 적용하는 TDD 방식은 주파수 효용성이 극대화되며, FDD 방식에서 요구되는 고성능 듀플렉서(duplexer)가 필요하지 않게 된다. 다만 기술적으로 송신시 수신부의 저잡음 증폭기(LNA)를 보호하는 기술과, 수신시 송신부의 잡음 유입을 최소화 하는 기술이 필요하다. 예를 들어, 송신부의 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)는 전원만 인가되어도 잡음이 증폭된다. In contrast, the TDD scheme using the same frequency maximizes frequency efficiency and eliminates the need for a high performance duplexer required by the FDD scheme. However, technically, a technique for protecting a low noise amplifier (LNA) of a receiver during transmission and a technique for minimizing noise inflow of a transmitter during reception are required. For example, a power amplifier (PA) of a transmitter may amplify noise even when only power is applied.
도 1을 참조하면, 일반적인 시분할 듀플렉스(TDD) 방식의 송수신 장치(10)는 하나의 안테나(12)를 이용하여 데이터를 전송하는 송신부(30)와, 데이터를 수신하는 수신부(40)를 포함한다. 또 송수신 장치(10)는 TDD 방식의 마이크로웨이브(microwave) 및 고주파(Radio Frequency : RF) 신호를 입력하는 입력단(14)에 구비되는 제 1 스위치(16)와, 출력단 즉, 안테나(12) 측에 구비되는 제 2 스위치(18)와, 기준 주파수 신호를 발생하는 로컬 발진기(20) 및 기준 주파수 신호를 송신부(30) 또는 수신부(40)로 출력하기 위해 스위칭하는 제 3 스위치(22)를 포함한다. 이러한 송수신 장치(10)는 하나의 모듈로 구비되어, 동일 주파수로 데이터 전송이 가능한 양방향 무선 통신 시스템에 이용된다.Referring to FIG. 1, a general time division duplex (TDD) transmission and
구체적으로, 송신부(30)는 제 1 및 제 2 스위치(16, 18) 사이에 구비되고, 제 1 스위치(16)로부터 입력되는 마이크로웨이브/RF 신호와, 제 3 스위치(22)로부터 기준 주파수 신호를 받아들여서 신호 합성하는 제 1 믹서(32)와, 제 1 믹서(32)로부터 출력되는 마이크로웨이브/RF 신호를 증폭하여 제 2 스위치(18)로 출력하는 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)(34)를 포함한다.In detail, the
그리고 수신부(40)는 송신부(30)와 상호 병렬로 배치되어 제 1 및 제 2 스위치(16, 18) 사이에 구비되고, 안테나(12)로부터 제 2 스위치(18)를 경유하여 입력되는 마이크로웨이브 신호의 노이즈를 제거하여 증폭하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier : LNA)(44)와, 저잡음 증폭기(44)의 출력 신호와 로컬 발진기(20)로부터 기준 주파수 신호를 받아들여서 신호 합성하는 제 2 믹서(42)를 포함한다.The
따라서 송수신 장치(10)는 TDD 방식의 데이터 송수신 시, 제 1 내지 제 3 스위치(16, 18, 22)를 동시에 제어하여 송신 또는 수신한다. 즉, 데이터 송신시, 제 1 내지 제 3 스위치(16, 18, 22)를 송신부(30)에 연결하도록 스위칭하고, 데이터 수신시, 제 1 내지 제 3 스위치(16, 18, 22)를 수신부(40)에 연결하도록 스위칭한다.Therefore, the transmission and
일반적으로, 장거리 무선 통신, 대용량 및 고속의 데이터 전송을 위해 송수신 장치는 마이크로웨이브 및 RF 용 고전력 증폭기가 필요하다. 그러나 이러한 송수신 장치(10)는 고출력의 경우, 출력단에 설치되는 제 2 스위치(18) 또한 고출력의 신호를 스위칭해야 하는데, 고출력의 스위칭 소자는 매우 고가이고, 고전력 증폭기의 사용으로 인하여 삽입 손실이 크므로, 고전력 증폭기의 적용이 어렵다.In general, transceivers require high power amplifiers for microwave and RF for long distance wireless communications, large capacity and high speed data transmission. However, in the case of the high output, the
또한 송수신 장치(10)는 송신부(30)와 수신부(40) 상호간에 신호 간섭이 없어야 하는데, 고전력 증폭기를 사용하는 경우, 송신 및 수신시 격리도(isolation)가 확보되지 않는 문제점이 있다.In addition, the transmission and
본 발명의 목적은 고속 스위칭이 가능한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a time division duplex transmission and reception apparatus capable of high-speed switching and a switching method thereof.
본 발명의 다른 목적은 송신단의 잡음 유입을 최소화하고, 동시에 수신단을 보호하기 위한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a time division duplex transmission and reception apparatus and a switching method thereof for minimizing noise inflow of a transmitting end and simultaneously protecting a receiving end.
본 발명의 또 다른 목적은 고용량의 데이터 전송을 위한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a time division duplex transmission and reception apparatus and a switching method thereof for high capacity data transmission.
본 발명의 또 다른 목적은 고속 데이터 전송을 위한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a time division duplex transceiver apparatus and a switching method thereof for high speed data transmission.
본 발명의 또 다른 목적은 고출력의 전력 증폭기를 이용하기 위한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a time division duplex transceiver apparatus and a switching method thereof for using a high output power amplifier.
본 발명의 또 다른 목적은 제조 단가를 줄이기 위한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a time division duplex transmission and reception apparatus and a switching method thereof to reduce manufacturing cost.
본 발명의 또 다른 목적은 고출력의 전력 증폭기를 이용하여 송수신 시 격리Another object of the present invention is to isolate when transmitting and receiving using a high-power power amplifier
도를 확보하기 위한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치 및 그의 스위칭 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a time division duplex transmission and reception apparatus and a switching method thereof.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장 치는 저가의 스위칭 소자를 이용하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 송수신 장치는 고속의 스위칭이 가능하다.To achieve the above objects, the time division duplex transmission / reception device of the present invention is characterized by using a low-cost switching device. In this way, the transceiver can be switched at high speed.
본 발명의 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치는, 안테나로 시분할 듀플렉스 방식의 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 송신하는 송신부에 구비되어, 송신되는 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 증폭하는 전력 증폭기와; 상기 안테나로부터 시분할 듀플렉스 방식의 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 수신하는 수신부에 구비되어, 수신되는 마이크로웨이브 및 고주파 신호의 저잡음을 억제하여 증폭하는 저잡음 증폭기와; 상기 전력 증폭기에 연결되어 송신시, 상기 전력 증폭기가 구동되도록 스위칭하는 제 1 스위치 및; 상기 저잡음 증폭기에 연결되어 수신시, 상기 저잡음 증폭기가 구동되도록 스위칭하는 제 2 스위치를 포함한다.A time division duplex transmission / reception apparatus according to the present invention includes a power amplifier configured to transmit a microwave and a high frequency signal of a time division duplex method to an antenna and amplify the microwave and high frequency signals to be transmitted; A low noise amplifier provided in the receiving unit for receiving the time division duplex type microwave and high frequency signals from the antenna, and suppressing and amplifying low noise of the received microwave and high frequency signals; A first switch coupled to the power amplifier and switching to drive the power amplifier upon transmission; And a second switch connected to the low noise amplifier and switching to receive the low noise amplifier upon reception.
한 실시예에 있어서, 상기 송수신 장치는; 입력단 측에 구비되어, 상기 송신부 또는 상기 수신부를 선택하도록 스위칭하는 제 3 스위치와; 상기 안테나 측에 구비되어, 상기 송신부 또는 상기 수신부를 선택하도록 동작하는 서큘레이터를 더 포함하되; 송신시, 상기 송신부가 활성화되도록 상기 제 1 및 상기 제 3 스위치가 동시에 스위칭되고, 수신시, 상기 수신부가 활성화되도록 상기 제 2 및 상기 제 3 스위치가 동시에 스위칭된다.In one embodiment, the transceiver device; A third switch provided at an input end and switching to select the transmitter or the receiver; A circulator provided on the antenna side and operative to select the transmitter or the receiver; In transmission, the first and the third switch are simultaneously switched so that the transmitter is activated, and when receiving, the second and the third switch are simultaneously switched so that the receiver is activated.
다른 실시예에 있어서, 상기 전력 증폭기는 제 1 전계 효과 트랜지스터를 포함하되; 상기 제 1 스위치는 상기 제 1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된다.In another embodiment, the power amplifier includes a first field effect transistor; The first switch is connected to the drain terminal of the first field effect transistor.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 송수신 장치는; 상기 제 1 스위치와 상기 제 1 전계 효과 트랜지스터 사이에 제 1 바이패스 회로가 더 구비된다.In another embodiment, the transceiver device; A first bypass circuit is further provided between the first switch and the first field effect transistor.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제 1 전계 효과 트랜지스터는; 게이트 단자에 연결되어 전압을 바이어스하는 바이어스 단자가 구비되고, 상기 바이어스 단자와 상기 게이트 단자 사이에 제 2 바이패스 회로가 구비된다.In another embodiment, the first field effect transistor; A bias terminal connected to the gate terminal to bias the voltage is provided, and a second bypass circuit is provided between the bias terminal and the gate terminal.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 저잡음 증폭기는 제 2 전계 효과 트랜지스터를 포함하되; 상기 제 2 스위치는 상기 제 2 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결된다.In yet another embodiment, the low noise amplifier comprises a second field effect transistor; The second switch is connected to the drain terminal of the second field effect transistor.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 송수신 장치는; 상기 제 2 스위치와 상기 제 2 전계 효과 트랜지스터 사이에 제 3 바이패스 회로가 더 구비된다.In another embodiment, the transceiver device; A third bypass circuit is further provided between the second switch and the second field effect transistor.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제 1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제 1 바이패스 회로 사이에 제 1 임피던스 변환기가 더 구비된다.In another embodiment, a first impedance converter is further provided between the drain terminal of the first field effect transistor and the first bypass circuit.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제 2 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 제 3 바이패스 회로 사이에 제 2 임피던스 변환기가 더 구비된다.In another embodiment, a second impedance converter is further provided between the drain terminal of the second field effect transistor and the third bypass circuit.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 송수신 장치는; 상기 제 1 내지 상기 제 3 스위치와 전기적으로 연결되어, 시분할 듀플렉스 방식의 마이크로웨이브 및 고주파 신호에 대응하여 송신시 상기 제 1 스위치를 온시키고, 상기 제 2 스위치를 오프시키며 그리고 상기 제 3 스위치를 상기 송신부에 연결되도록 스위칭 제어하고, 수신시 상기 제 2 스위치를 온시키고, 상기 제 1 스위치를 오프시키며 그리고 상기 제 3 스위치를 상기 수신부에 연결되도록 스위칭 제어하는 컨트롤러를 더 포함한다.In another embodiment, the transceiver device; Electrically connected to the first to third switches to turn on the first switch, turn off the second switch, and turn off the third switch in response to microwave and high frequency signals in a time division duplex manner. And a controller configured to control switching to be connected to a transmitter, to turn on the second switch, to turn off the first switch, and to control the third switch to be connected to the receiver.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치의 송수 신 전환을 위한 고속의 스위칭 방법이 제공된다. 상기 송수신 장치는 송신부에 구비되는 전력 증폭기에 연결되는 제 1 스위치와, 수신부의 저잡음 증폭기에 연결되는 제 2 스위치와, 송신부 또는 수신부와 연결되도록 스위칭하는 제 3 스위치 및, 안테나와 연결되는 서큘레이터를 포함한다. According to another feature of the present invention, there is provided a fast switching method for transmitting and receiving switching of a time division duplex transmission and reception apparatus. The transceiver includes a first switch connected to a power amplifier provided in a transmitter, a second switch connected to a low noise amplifier of a receiver, a third switch switched to be connected to a transmitter or a receiver, and a circulator connected to an antenna. Include.
이 방법에 의하면, 송신시 상기 제 3 스위치를 상기 송신부에 연결되도록 스위칭 제어한다. 동시에 상기 제 1 스위치를 온시키고, 상기 제 2 스위치를 오프시킨다. 그리고 수신시 상기 제 3 스위치를 상기 수신부에 연결되도록 스위칭 제어한다. 동시에 상기 제 2 스위치를 온시키고, 상기 제 1 스위치를 오프시켜서 데이터 전송을 처리한다.According to this method, switching is controlled so that the third switch is connected to the transmitting unit during transmission. Simultaneously turn on the first switch and turn off the second switch. In response to the reception, the third switch is controlled to be connected to the receiver. At the same time, the second switch is turned on and the first switch is turned off to process data transmission.
한 실시예에 있어서, 상기 송수신 스위칭 방법은; 상기 제 1 스위치가 온되면, 상기 전력 증폭기를 동작시키고, 상기 제 2 스위치가 온되면, 상기 저잡음 증폭기를 동작시킨다.In one embodiment, the transmission and reception switching method; When the first switch is on, the power amplifier is operated. When the second switch is on, the low noise amplifier is operated.
상술한 바와 같이, 본 발명의 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치는 고출력 저가의 스위칭 소자를 이용하여 송신 및 수신 전환하도록 고속 스위칭함으로써, 송신단의 잡음 유입을 최소화하고, 동시에 수신단을 보호할 수 있다.As described above, the time division duplex transmission and reception apparatus of the present invention can be switched at high speed to switch between transmission and reception using a high output low cost switching element, thereby minimizing noise inflow at the transmitting end and simultaneously protecting the receiving end.
또 본 발명의 송수신 장치는 고출력의 전력 증폭기를 이용하여 송수신 시 격리도를 확보할 수 있다.In addition, the transmission and reception apparatus of the present invention can secure isolation when transmitting and receiving using a high output power amplifier.
또 본 발명의 송수신 장치는 저가의 스위칭 소자를 이용함으로써, 무선 통신 시스템의 제조 단가를 줄일 수 있다.In addition, the transceiver of the present invention can reduce the manufacturing cost of the wireless communication system by using a low-cost switching element.
또한 본 발명의 송수신 장치는 고속의 스위칭으로 시분할 듀플렉스 방식으로 고용량의 데이터 전송이 가능하돌고 고출력의 전력 증폭기를 이용할 수 있다.In addition, the transmission and reception apparatus of the present invention enables high-capacity data transmission in a time division duplex method with high-speed switching, and may use a high power power amplifier.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the components in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer explanation.
이하 첨부된 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 9.
도 2는 본 발명에 따른 시분할 이중 방식의 송수신 장치를 이용하는 양방향 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a schematic configuration of a bidirectional wireless communication system using a time division duplex transceiver according to the present invention.
도 2를 참조하면, 무선 통신 시스템(2)은 예를 들어, 영상 등의 고용량의 데이터를 고속(약 18 GB 정도)으로 전송하기 위하여, 복수 개의 서버(4, 8)와, 서버(4, 8)들 간에 데이터를 중계하는 중계기(6)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the
서버(4, 8)들은 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치(100)를 각각 구비하고, 동일한 송수신 장치(100)가 구비된 복수 개의 클라이언트(미도시됨)들과 일대다 방식으로 상호 무선 통신을 처리한다. 중계기(6)는 서버(4, 8)와 일대일 방식으로 무선 통신 가능하도록 서버(4, 8)에 대응하여 복수 개의 송수신 장치(100)들을 구비한다. 물론 중계기(6)는 하나의 송수신 장치(100)를 구비 하고, 서버(4, 8)에 대응하여 복수 개가 구비될 수 있다.The
본 발명의 송수신 장치(100)는 마이크로웨이브 및 고주파 신호의 직진성에 의해 안테나가 상호 마주보도록 서버(4, 8), 중계기(6) 및 클라이언트들에 각각 배치된다.The transmission and
이러한 본 발명의 송수신 장치(100)는 송수신 시, 고속의 스위칭 가능하고, 신호 격리도를 확보하고, 고출력을 위한 저가의 스위칭 소자를 이용하여 고속 대용량의 데이터를 양방향 무선 통신을 처리한다.The transmission and
본 발명의 송수신 장치를 도 3 내지 도 9를 이용하여 상세히 설명한다.The transmission and reception apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 9.
도 3은 본 발명에 따른 송수신 장치의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 4 및 도 5는 제 1 및 제 2 스위치의 구성을 나타내는 회로도들이다.3 is a block diagram showing the configuration of a transmitting and receiving device according to the present invention, Figures 4 and 5 are circuit diagrams showing the configuration of the first and second switches.
도 3을 참조하면, 송수신 장치(100)는 송신부(160)에 구비되는 전력 증폭기(130)와, 수신부(170)에 구비되는 저잡음 증폭기(140)와, 전력 증폭기(130)에 연결되는 제 1 스위치(120)와, 저잡음 증폭기(140)에 연결되는 제 2 스위치(122) 및, 송수신 장치(100)의 제반 동작을 제어하는 컨트롤러(106)를 포함한다. 또 송수신 장치(100)는 무선 통신 시스템(2)의 기능에 따른 다양한 어플리케이션(104)들과 연결되고, 어플리케이션(104)으로부터 마이크로웨이브 및 고주파 신호가 입력되는 입력단 측에 설치되는 제 3 스위치(110)와, 안테나(102) 측에 설치되는 서큘레이터(118)를 포함한다. 예를 들어, 어플리케이션(104)은 서버(4, 8), 중계기(6) 및 클라이언트(미도시됨) 등에 따라 AP(Acess Point), 모뎀(MODEM) 또는 메쉬(Mesh) 등을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
또 송수신 장치(100)는 기준 주파수 신호를 발생하는 로컬 발진기(108)와, 기준 주파수 신호를 송신부(160) 또는 수신부(170)로 제공하기 위해 스위칭하는 제 4 스위치(112)를 포함한다. 또 송수신 장치(100)는 도면에는 도시되지 않았지만, 각 구성 요소들 사이에 적어도 하나의 밴드패스 필터(bandpass filter)가 설치된다. 이러한 송수신 장치(100)는 각 구성 요소들을 개별적으로 구비하거나, 각 구성 요소들을 포함하는 하나의 통신 모듈로 구비될 수 있다.In addition, the
송신부(160)는 어플리케이션(104)으로부터 입력되는 마이크로웨이브 및 고주파 신호의 이득을 조절하는 제 1 가변 감쇄기(114)와, 이득이 조절된 마이크로웨이브 및 고주파 신호와 기준 주파수 신호를 합성하는 제 1 믹서(124) 및, 합성된 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 증폭하는 전력 증폭기(130)를 포함한다.The transmitter 160 may include a first
수신부(170)는 안테나(102)로부터 입력되는 마이크로웨이브 및 고주파 신호의 잡음을 억제하여 증폭하는 저잡음 증폭기(140)와, 증폭된 마이크로웨이브 및 고주파 신호와, 기준 주파수 신호를 합성하는 제 2 믹서(126) 및, 합성된 마이크로웨이브 및 고주파 신호의 이득을 조절하여 어플리케이션(104)으로 출력하는 제 2 가변 감쇄기(116)를 포함한다. 이러한 송신부(160)와 수신부(170)는 제 3 스위치(110)와 서큘레이터(118) 사이에 상호 병렬로 배치된다.The receiver 170 includes a
서큘레이터(118)은 비대칭인 3 개의 단자를 구비하고, 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 한 방향으로만 통과시킨다. 즉, 송신 또는 수신시 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 화살표 방향으로 인접된 단자로 전달한다.The
그리고 컨트롤러(106)는 전송되는 TDD 신호에 대응하여 제 1 내지 제 3 스위 치(120, 122, 110)들이 스위칭하도록 스위칭 제어 신호(CTL, CTL#)를 출력한다.The
구체적으로, 도 4를 참조하면, 제 1 스위치(120)는 전력 증폭기(130)에 연결된다. 제 1 스위치(120)와 전력 증폭기(130)는 하나의 소자로 구비될 수 있다.Specifically, referring to FIG. 4, the
전력 증폭기(130)는 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 입력하는 입력 단자(IN)와, 증폭된 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 출력하는 출력 단자(OUT) 사이에 전력 증폭용 제 1 전계 효과 트랜지스터(Power Field Effect Transistor : Power FET)(132)를 포함한다. 여기서 제 1 전계 효과 트랜지스터(132)는 N 채널 MOSFET로 구비된다.The
즉, 전력 증폭기(130)는 입력 단자(IN)가 제 1 전계 효과 트랜지스터(132)의 게이트(gate) 단자에 연결되고, 출력 단자(OUT)가 제 1 전계 효과 트랜지스터(132)의 드레인(drain) 단자에 연결된다. 또 전력 증폭기(130)는 입력 단자(IN)와 게이트 단자 사이, 드레인 단자와 출력 단자(OUT) 사이 각각에 블록킹(blocking)용 캐패시터(C5, C6)들을 포함한다.That is, in the
전력 증폭기(130)는 제 1 전계 효과 트랜지스터(132)의 게이트 단자로 바이어스 전압을 인가한다. 이를 위해 바이어스 전압을 인가하는 단자(Vbais)와 게이트 단자 사이에는 제 1 바이패스 회로(150)와, 제 1 임피던스 변환기(134)가 직렬로 설치된다. 전력 증폭기(130)는 제 1 전계 효과 트랜지스터(132)의 드레인 단자와 드레인 전압을 인가하는 단자(VD)) 사이에 제 1 스위치(120)가 설치된다. 또 전력 증폭기(130)는 제 1 스위치(120)와 드레인 단자 사이에 제 2 바이패스 회로(152) 와, 제 2 임피던스 변환기(136)가 직렬로 설치된다. 여기서 제 1 및 제 2 바이패스 회로(150, 152)는 각각 잡음 제거용 캐패시터(C1 ~ C2, C3 ~ C4)들로 구비되고, 제 1 및 제 2 임피던스 변환기(134, 136)는 각각 λ/4 전송선으로 구비된다.The
그러므로 전력 증폭기(130)는 송신 시, 컨트롤러(106)로부터 스위칭 제어 신호(CTL)를 받아서 제 1 스위치(120)가 온(on)되면, 드레인 전압과 바이어스 전압이 제 1 전계 효과 트랜지스터(132)에 인가되어 입력 단자(IN)로부터 입력되는 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 증폭하여 출력 단자(OUT)로 출력한다. 또한 전력 증폭기(130)는 수신 시, 컨트롤러(106)로부터 스위칭 제어 신호(CTL#)를 받아서 제 1 스위치(120)가 오프(off)되면, 입력 단자(IN)와 출력 단자(OUT) 사이가 전기적으로 차단되므로 송신부와 신호 격리도를 확보할 수 있다.Therefore, when the
도 5를 참조하면, 제 2 스위치(122)는 저잡음 증폭기(140)와 연결된다. 물론 제 2 스위치(122)와 저잡음 증폭기(140)는 하나의 소자로 구비될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
저잡음 증폭기(140)는 안테나(102)로부터 수신된 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 입력하는 입력 단자(IN)와, 수신된 마이크로웨이브 및 고주파 신호의 잡음을 억제, 증폭하여 출력하는 출력 단자(OUT) 사이에 저잡음용 제 2 전계 효과 트랜지스터(Low Noise FET)(142) 또는 고주파 단일 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuits : MMIC)를 포함한다. 여기서 제 2 전계 효과 트랜지스터(142) 또한 N 채널 MOSFET로 구비된다.The
저잡음 증폭기(140)는 입력 단자(IN)가 제 2 전계 효과 트랜지스터(142)의 게이트 단자에 연결되고, 출력 단자(OUT)가 제 2 전계 효과 트랜지스터(142)의 드 레인 단자에 연결된다. 또 저잡음 증폭기(140)는 입력 단자(IN)와 게이트 단자 사이, 드레인 단자와 출력 단자(OUT) 사이 각각에 블록킹용 캐패시터(C7, C8)들을 포함한다.The
저잡음 증폭기(140)는 제 2 전계 효과 트랜지스터(142)의 드레인 단자와 드레인 전압을 인가하는 단자(VD) 사이에 제 2 스위치(122)가 설치된다. 또 저잡음 증폭기(140)는 제 2 스위치(122)와 드레인 단자 사이에 제 3 바이패스 회로(154)와, 제 3 임피던스 변환기(144)가 직렬로 설치된다. 여기서도 제 3 바이패스 회로(154)는 잡음 제거용 캐패시터(C9, C10)들로 구비되고, 제 3 임피던스 변환기(144)는 λ/4 전송선으로 구비된다.The
그러므로 저잡음 증폭기(140)는 수신 시, 제 2 스위치(122)가 컨트롤러(106)의 스위칭 제어 신호(CTL)를 받아서 온(on)되면, 드레인 전압이 제 2 전계 효과 트랜지스터(142)에 인가되어 입력 단자(IN)로부터 입력되는 마이크로웨이브 및 고주파 신호를 잡음 억제 및 증폭하여 출력 단자(OUT)로 출력한다. 또한 저잡음 증폭기(140)는 송신 시, 제 2 스위치(122)가 오프(off)되어, 입력 단자(IN)와 출력 단자(OUT) 사이를 차단시킴으로써 격리도를 확보할 수 있다. 여기서 제 1 및 제 2 스위치(120, 122)는 각각 CMOS FET 타입으로 구비된다.Therefore, when the
또 다른 실시예로서, 제 1 및 제 2 스위치(120, 122) 각각은 전력 증폭기(130) 또는 저잡음 증폭기(140)로 인가되는 과전류에 의해 손상되는 것을 방지하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 적어도 2 개의 스위치(120a, 120b)들이 병렬로 배치되는 구조를 가질 수 있다.As another example, each of the first and
계속해서 도 7 내지 도 9를 이용하여 본 발명의 송수신 장치의 동작을 설명한다.Subsequently, an operation of the transceiver of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
도 7은 본 발명의 TDD 신호에 따른 스위칭 동작을 제어하기 위한 타이밍도이고, 도 8은 본 발명의 고속 스위칭에 따른 TDD 신호의 라이징 및 폴링 시간을 비교한 도면들이다.FIG. 7 is a timing diagram for controlling a switching operation according to the TDD signal of the present invention, and FIG. 8 is a view comparing rising and polling times of the TDD signal according to the fast switching of the present invention.
도 7을 참조하면, TDD 신호는 동일한 주파수를 이용하여 송신 구간(Tx)과 수신 구간(Rx)으로 시간을 분배하여 데이터를 송신 및 수신한다. 따라서 본 발명의 컨트롤러(106)는 TDD 신호에 대응하여 송신 구간(Tx)에 제 1 및 제 3 스위치(120, 110)를 온 시키는 스위칭 제어 신호(CTL)를 출력하고, 동시에 제 2 스위치(122)를 오프 시키는 스위칭 제어 신호(CTL#)를 출력한다. 또 TDD 신호에 대응하여 수신 구간(Rx)에 제 2 및 제 3 스위치(122, 110)를 온 시키는 스위칭 제어 신호(CTL)를 출력하고, 동시에 제 1 스위치(120)를 오프 시키는 스위칭 제어 신호(CTL#)를 출력한다.Referring to FIG. 7, the TDD signal divides time into a transmission section Tx and a reception section Rx using the same frequency to transmit and receive data. Accordingly, the
따라서 본 발명(b)의 송수신 장치(100)는 도 8에 도시된 바와 같이, TDD 신호의 라이징 타임(rising time : Tr)과 폴링 타임(falling time : Tf)이 수백 ㎱로, 도 1에 도시된 기존 방식(a)의 송수신 장치(10)의 수백 ㎲보다 고속으로 처리 가능하다.Accordingly, as shown in FIG. 8, the transmitting and receiving
상술한 바와 같이, 본 발명의 송수신 장치(100)는 TDD 방식의 무선 통신 시스템(2)에서 저잡음 증폭기(140)의 보호와, 송신 및 수신 시의 격리도(isolation) 을 확보함으로써 송신부(160)로의 잡음 유입을 방지할 수 있다.As described above, the transmitter /
또한 본 발명의 송수신 장치(100)는 고출력의 스위칭 소자(120, 122)를 이용하여 송수신에 따른 고속의 스위칭 동작을 제어함으로써, 기존 방식 보다 저가의 스위칭 소자로 구현 가능하고, 이에 따라 고출력 고속의 데이터 전송이 가능하다.In addition, the transmitting and receiving
이어서 도 9는 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 방식을 이용하는 송수신 장치의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a processing procedure of a transmission / reception apparatus using a time division duplex method according to the present invention.
도 9를 참조하면, 단계 S200에서 컨트롤러(106)는 TDD 신호에 대응하여 송신 또는 수신 구간(Tx, Rx)인지를 판별한다. 판별 결과, TDD 신호의 송신 구간(Tx)이면, 단계 S210으로 진행하여, 제 1 스위치(120)를 온 시키고, 제 2 스위치(122)를 오프 시키고, 동시에 제 3 스위치(110)를 송신부(160)와 연결되도록 스위칭 제어한다. 그 결과 단계 S220에서 전력 증폭기(130)를 구동시켜서 TDD 신호의 송신을 처리한다.Referring to FIG. 9, in step S200, the
또 판별 결과, TDD 신호의 수신 구간(Rx)이면, 단계 S230으로 진행하여 제 1 스위치(120)를 오프 시키고, 제 2 스위치(122)를 온 시키며, 동시에 제 3 스위치(110)를 수신부(170)와 연결되도록 스위칭 제어한다. 따라서 단계 S230에서 저잡음 증폭기(140)를 구동시켜서 TDD 신호의 수신을 처리한다.As a result of the determination, if the reception period Rx of the TDD signal is reached, the process proceeds to step S230, where the
이상에서, 본 발명에 따른 고속 스위칭을 이용한 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치에 대한 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, the configuration and operation of the time division duplex transmission and reception apparatus using the high-speed switching according to the present invention has been shown according to the detailed description and drawings, but this is merely described by way of example, and do not depart from the spirit of the present invention. Various changes and modifications are possible within the scope.
도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 시분할 듀플렉스 방식을 이용하는 송수신 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도;1 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmission and reception apparatus using a time division duplex method according to an embodiment of the prior art;
도 2는 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 방식을 이용하는 송수신 장치를 구비하는 무선 통신 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블럭도;2 is a block diagram showing a schematic configuration of a wireless communication system including a transmitting and receiving apparatus using a time division duplex scheme according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 방식의 송수신 장치의 구성을 도시한 블럭도;3 is a block diagram showing the configuration of a time division duplex transmission and reception apparatus according to the present invention;
도 4는 도 3에 도시된 제 1 스위치와 전력 증폭기의 연결 구성을 나타내는 회로도;4 is a circuit diagram showing a connection configuration of a first switch and a power amplifier shown in FIG. 3;
도 5는 도 3에 도시된 제 2 스위치와 저잡음 증폭기의 연결 구성을 나타내는 회로도;5 is a circuit diagram showing a connection configuration of a second switch and a low noise amplifier shown in FIG. 3;
도 6은 도 4 또는 도 5에 도시된 제 1 또는 제 2 스위치의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 회로도;6 is a circuit diagram showing a configuration according to another embodiment of the first or second switch shown in FIG. 4 or FIG.
도 7은 본 발명의 TDD 신호에 따른 스위칭 동작을 제어하기 위한 타이밍도;7 is a timing diagram for controlling a switching operation according to the TDD signal of the present invention;
도 8은 본 발명의 고속 스위칭에 따른 TDD 신호의 라이징 및 폴링 시간을 비교한 도면들; 그리고8 is a view comparing rising and polling times of a TDD signal according to a fast switching of the present invention; And
도 9는 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 방식을 이용하는 송수신 장치의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a processing procedure of a transmission and reception apparatus using a time division duplex method according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
2 : 무선 통신 시스템 4, 8 : 서버2:
6 : 중계기 100 : 송수신 장치6: repeater 100: transceiver
102 : 안테나 104 : 어플리케이션102: antenna 104: application
106 : 컨트롤러 108 : 로컬 발진기106: controller 108: local oscillator
110, 112, 120, 122 : 스위치 114, 116 : 가변 감쇄기110, 112, 120, 122:
118 : 서큘레이터 124, 126 : 믹서118:
130 : 전력 증폭기 134, 136, 144 : 임피던스 변환기130:
140 : 저잡음 증폭기 150, 152, 154 : 바이패스 회로140:
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CN114401026A (en) * | 2021-12-22 | 2022-04-26 | 中国电波传播研究所(中国电子科技集团公司第二十二研究所) | TR subassembly device is synthesized to radio frequency |
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