KR20120109670A

KR20120109670A - 시분할 듀플렉스 전단 모듈

Info

Publication number: KR20120109670A
Application number: KR1020117020875A
Authority: KR
Inventors: 토마스 크네히트; 글렌 리저
Original assignee: 시티에스 코포레이션
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2012-10-08
Also published as: WO2010093574A1; DE112010000798T5; US20100203922A1

Abstract

피코셀과 같은 무선 기지국 내에서 이용하기 위한 전단 모듈은 기판용 캐비티를 규정하는 하우징을 포함한다. 기판 상의 제 1 섹션은 신호 송신 경로를 규정하고 적어도 다음의 개별 전자 부품들을 포함한다: 대역 통과 필터, 전력 증폭기, 및 결합기. 기판 상의 제 2 섹션은 신호 수신 경로를 규정하고 적어도 다음의 개별 전자 구성요소들을 포함한다: 대역 통과 필터 및 저-잡음 증폭기. 기판 상의 스위치는 제 1 및 제 2 섹션들을 안테나 단자에 상호 접속시키고 하우징 내의 벽은 제 1 및 제 2 섹션들 내의 구성요소들을 절연하기 위해 기판 내의 슬롯을 통해 신장된다. 단자들은 하우징의 외부 벽을 통해 그리고 기판과 접촉하도록 신장된다.

Description

시분할 듀플렉스 전단 모듈{TIME DIVISION DUPLEX FRONT END MODULE}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 2009년 2월 10일에 제출되고 본원에서 인용되는 모든 참조들인 참조로서 본원에 명시적으로 통합되는 미국 예비 출원 일련 번호 61/207,287의 출원 이라 및 내용의 이점을 주장한다.

본 발명은 모듈(module)에 관한 것으로, 특히 예를 들어 WiMax 무선 피코셀(picocell) 통신 기지국과 같은 셀룰러 기지국의 전단(front end)에 이용하도록 적응되는 시분할 듀플렉스(duplex) 무선 주파수(radio frequency: RF) 모듈에 관한 것이다.

오늘날 LTE, UMTS 및 WiMAX 기반 셀룰러/무선 통신 신호들의 송신 및 수신을 위해 사용 중인 네 유형들의 셀룰러/무선 통신 기지국들 또는 시스템들, 즉 매크로셀(macrocell)들, 마이크로셀(microcell)들, 피코셀들, 및 펨토셀(femtocell)들이 현재 존재한다. 오늘날 셀룰러/무선 타워들 상부에 자리잡은 매크로셀들은 약 100 와트를 발생시킨다. 매크로셀들의 커버리지(coverage)는 수마일 내에 있다. 크기가 매크로셀들보다 더 작은 마이크로셀들은 예를 들어 전주(telephone pole) 상부에 자리잡도록 적응되고, 커버리지는 블록들 내에 있다. 마이크로셀들은 약 20 와트를 발생시킨다. 그러나 더 작은 마이크로셀은 약 5 와트의 전력을 발생시킨다. 피코셀들은 크기가 약 8" × 18"인 기지국들이고 쇼핑몰들, 사무실 건물 등과 같은 건물들 내부의 배치를 위해 적응되고, 약 .25 내지 1 와트의 전력을 발생시킨다. 피코셀의 커버리지는 약 50 야드이다. 펨토셀들은 약 .10 와트의 전력을 발생시키고 가정에서 이용된다.

오늘날 이용 중인 피코셀들 및 마이크로셀들은 다양한 전기 부품들이 고객에 의해 개별적으로 실장되었던 "마더보드(motherboard)"를 전형적으로 포함한다. 마더보드의 전단부(front end portion)(즉, 대략 피코셀 안테나 및 이의 믹서(mixer) 사이에 위치되는 마더보드의 RF 송수신기)는 현재 당업계에서 "전단", 즉 펨토셀, 피코셀, 또는 마이크로셀의 부분으로 칭해지는데, 이 부분에서, 예를 들어, 필터들, 증폭기들, 결합기들, 인덕터들 등과 같은 모든 무선 주파수 제어 전기 부품들이 개별적으로 실장되고 상호 접속되어 있다.

현재의 마더보드들의 구성 및 구조가 모든 애플리케이션들에 만족스러운 것으로 증명되었을지라도, 특정 단점들은 성능, 조립 동안 개별 RF 부품들의 고객의 배치와 관련되는 비용들, 및 그와 같은 RF 부품들이 점유하는 공간을 포함한다.

그러므로 RF 부품 성능을 증가시키고 마이크로셀들 및 피코셀들의 비용을 감소시킬 필요가 남아 있다. 본 발명은 특히 WiMAX 신호들의 송신 및 수신을 위해 적응되고 구조화되는 컴팩트한 전단 RF 부품 모듈을 제공한다.

본 발명은 일반적으로 피코셀 기지국과 같은 무선 기지국의 전단에서 이용하도록 적응되는 무선 주파수(RF) 모듈의 형태인 전자 어셈블리(assembly)에 관한 것이다.

하나의 실시예에서, 전자 어셈블리 또는 모듈은 송신 입력 신호를 수신하고 송신 출력 신호를 생성하도록 적응되는 송신기 회로 또는 섹션을 포함하고 셀의 마더보드의 전단에 실장하도록 적응되는 기판에 직접 표면 실장되는 적어도 다음의 개별 전자 부품들을 포함한다: 전력 증폭기와 통신하는 제 1 대역 통과 필터; 전력 증폭기와 통신하는 제 1 결합기; 및 결합기와 통신하는 스위치. 하나의 실시예에서, 송신기 회로는 추가로 제 1 대역 통과 필터 및 전력 증폭기 사이에 구동 증폭기, 전력 증폭기 및 결합기 사이에 아이솔레이터(isolator), 및 결합기 및 스위치 사이에 저역 통과 필터를 포함한다.

전자 어셈블리는 또한 입력 신호를 수신하고 수신 출력 신호를 생성하도록 적응되는 수신기 회로를 포함하고 또한 기판에 직접 표면 실장되는 적어도 다음의 개별 전자 부품들을 포함한다: 스위치와 통신하는 제 2 대역 통과 필터; 및 제 2 대역 통과 필터와 통신하는 저-잡음 증폭기. 하나의 실시예에서, 수신기 회로는 또한 저-잡음 증폭기와 통신하는 제 2 저역 통과 필터, 및 제 2 저역 통과 필터와 통신하는 제 3 대역 통과 필터를 포함한다.

하나의 실시예에서, 기판은 슬롯(slot) 및 송신기 및 수신기 섹션들을 분리하는 브릿지(bridge)를 규정하고 기판은 하우징(housing)의 캐비티(cavity) 내에 실장되고 하우징은 기판 내의 슬롯을 통해 돌출하는 내부 벽을 포함하여 하우징 내의 송신기 및 수신기 섹션들을 절연한다. 복수의 단자들은 하우징 주변 벽을 통해 하우징 내부로 그리고 기판에 접촉하도록 신장된다.

본 발명의 다른 장점들 및 특징들은 다음의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명, 첨부 도면들, 및 첨부된 청구항들로부터 더욱 용이하게 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 전단 모듈의 기판/보드 어셈블리의 하나의 실시예의 간소화된 블록도.
도 2는 커버가 제거되고 도 1의 기판/보드 어셈블리가 내부에 안착되는, 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 전단 모듈의 하나의 구조 실시예의 간소화된 상부 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 전단 모듈의 기판/보드 어셈블리의 다른 실시예의 간소화된 블록도.

본 발명의 이 특징 및 다른 특징들은 다음과 같은 첨부도면들의 다음의 설명에 의해 가장 양호하게 이해될 수 있다.

본 발명이 많은 상이한 형태들의 실시예들이 가능할지라도, 본 명세서 및 첨부 도면들은 피코셀 기지국에서 이용하는데 적합한 본 발명의 모듈의 예들로서 단 두 실시예들만을 개시한다. 그러나, 본 발명은 기술된 실시예들로 제한되지 않고, 예를 들어 또한 다른 유형들의 기지국들로 확장된다.

도 1은 개괄적으로 100으로 지정되는 전자 회로 기판 또는 기판 어셈블리, 도 2에서 개괄적으로 20으로 지정되고 본 발명에 따라 구성되고 예를 들어 WiMAX 피코셀의 전단을 포함하는 무선 기지국과 접속하는데 이용하도록 적응되는 시분할 듀플렉스(TDD) WiMAX 전단 모듈의 하나의 실시예의 블록도이다.

더 자세하게 기술되는 바와 같이, 기판 어셈블리(100)는 송신기 회로(21) 및 수신기 회로(24)를 갖는다.

송신기 회로(21)는 적어도 다음의 개별, 직접 표면 실장 가능 전자 부품들을 포함한다: 송신 대역 통과 필터(Tx BPF)(25), 전치 증폭/구동기 증폭기(26), 전력 증폭기(PA)(27), 아이솔레이터(28), 결합기(29), 저역 통과 필터(LPF)(30) 및 RF 스위치(31). 송신 대역 통과 필터(25)는 전치 증폭기/구동기(26)에 접속되어 상기 전치 증폭기/구동기(26)와 통신한다. 전치 증폭기/구동기 증폭기(26)는 전력 증폭기(27)에 접속되어 상기 전력 증폭기(27)와 통신한다. 전력 증폭기(27)는 아이솔레이터(28)에 접속되고 상기 아이솔레이터(28)와 통신한다. 아이솔레이터(28)는 결합기(29)에 접속되고 상기 결합기(29)와 통신한다. 결합기(29)는 저역 통과 필터(30)에 접속되고 상기 저역 통과 필터(30)와 통신한다. 저역 통과 필터(30)는 RF 스위치(31)에 접속되고 상기 RF 스위치(31)와 통신한다. RF 스위치(31)는 안테나(도시되지 않음)와 접속되는 안테나 단자(230, 234)에 접속되고 상기 안테나 단자(230, 234)와 통신한다.

수신기 회로(24)는 적어도 다음의 개별, 직접 표면 실장 가능(도 1 및 도 2) 전자 부품들을 포함한다: 수신 대역 통과 필터(Rx RPF)(32), 저역 통과 필터(LPF)(33), 저 잡음 증폭기(LNA)(35), 다른 수신 대역 통과 필터(Rx BPF)(36), 및 RF 스위치(31). RF 스위치(31)는 대역 통과 필터(36)에 접속되고 상기 대역 통과 필터(36)와 통신한다. 대역 통과 필터(36)는 저 잡음 증폭기(35)에 접속되고 상기 저 잡음 증폭기(35)와 통신한다. 저 잡음 증폭기(35)는 저역 통과 필터(33)에 접속되고 상기 저역 통과 필터(33)와 통신한다. 저역 통과 필터(33)는 수신 대역 통과 필터(32)에 접속되고 상기 수신 대역 통과 필터(32)와 통신한다.

RF 스위치(31)는 송신기 회로(21) 및 수신기 회로(24) 사이에서 안테나로의 접속을 스위칭하여 언제든 송신기 회로(21) 아니면 수신기 회로(24) 중 단 하나만이 안테나에 접속되도록 적응된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 모듈(20)은 한 종단에서 피코셀의 송신 포트(도시되지 않음)에 그리고 다른 종단에서 대역 통과 필터(25)에 결합되도록 적응되는 송신 신호 입력(Tx I/P) 커넥터/단자(244, 246)를 포함하는 것이 이해된다. 송신 신호 입력 단자(244, 245)는 송신되고자 원하는 피코셀 상의 다른 회로로부터 송신 입력 신호를 수신하도록 적응된다.

수신 출력 신호(Rx O/P) 커넥터/단자(240, 242)는 피코셀의 한 종단에서 대응하는 수신 신호 포트(도시되지 않음)에 그리고 다른 종단에서 수신 대역 통과 필터(32)에 결합되도록 적응된다. 수신 신호 출력 커넥터/단자(240, 242)는 수신 출력 신호를 피코셀에 제공하도록 적응된다.

전력 증폭기 공급 전압(VPA)은 각각의 단자들 또는 핀들(276 및 264)을 통해 증폭기(26 내지 27)에 공급되도록 적응된다. 전력 증폭기 바이어스 전압(PA Bias)은 전력 증폭기(27)에 결합되는 단자(268)에서 공급되도록 적응된다. 송신 신호의 부분은 결합기(29)에 의해 샘플링되고 전력 검출 단자 또는 핀(238)에 제공된다.

저 잡음 증폭기 공급 전압(VLNA)은 단자 또는 핀(248)을 통해 수신기 회로(24) 내의 저 잡음 증폭기(35)에 공급되도록 적응된다.

기판/보드 어셈블리(100)(도 1 및 도 2)는 도시된 실시예에서 바람직하게도 GETEK®, FR408, 등의 유전체 재료로 제조되고 두께가 약 0.75mm(즉, .029 인치)이다. 기판(100)은 상부면(102), 하부면(도시되지 않음), 및 외부 주변 원주 모서리(104)를 갖는다. 기판(100)의 상부 및 하부면들 모두의 미리 결정된 영역들은 구리 패드들(105), 구리 회로 라인들(106), 및 솔더 마스크(solder mask) 재료(도시되지 않음)으로 커버되고, 이들 모두는 원하는 구리, 유전체, 및 솔더 마스크 영역들 및 다양한 전기 부품들을 상호 접속시키는 전기 회로들을 만들기 위해 당업계에 공지되어 있는 바와 같이 기판에 인가되고/또는 기판으로부터 선택적으로 제거될 수 있다. 금속화 시스템은 바람직하게도 ENIG, 즉, electroless nickel/immersion gold over copper이다.

한 쌍의 긴 동일 선상의 종단(longitudinally) 신장 슬롯들(115 및 116)이 기판(100)에 형성된다. 브릿지(114)는 슬롯들(115 및 116)을 분리한다. 슬롯(115)은 기판(100)을, 하부의 긴 종단 신장 송신 회로 기판 부분 또는 영역 또는 플레이트(plate)(110) 및 상부의 긴 종단 신장 수신 회로 기판 부 또는 영역(112)으로 분할하고, 상기 영역(112)은 플레이트(110)와 이격되고 평행하다. 브릿지(114)는 송신 회로 기판 부분 또는 영역(110) 및 수신 회로 기판 부분 또는 영역(112)을 접속시킨다.

송신기 회로(21)의 부품들(25, 26, 27, 28, 29 및 30)은 플레이트(110) 상에 위치된다. 수신기 회로(24)의 부품들(32, 33, 35, 및 36)은 플레이트(112) 상에 위치된다. 도시된 실시예에서, 스위치(31)는 플레이트(110) 상에 위치되고 회로 라인(106)은 브릿지(114) 상에 형성되고 스위치(31)를 수신 대역 통과 필터(36)에 접속시킨다.

상세하게 설명되지 않을지라도, 하나의 실시예에서, 기판(100)은 상부면 상에 DC/RF 층 및 하부면(도시되지 않음) 상에 접지 층으로 구성된다. 게다가, 바닥면 상의 DC 트레이스(trace)들은 쇼트(short)를 방지하게 위해 모듈의 하우징의 플로어에 그루브(groove)들을 필요로 한다. 기판(100)의 하부면에는 어떠한 솔더 마스크도 존재하지 않는다. 접지 접속은 기판(100)의 하부면으로부터 RF 및 DC 커넥터들의 접지로 접속되는 하우징(202)(도 2)으로 신장된다.

기판(100)은 상면(103)에 형성되고 주변 모서리(104)를 따라 신장되는 서너개의 입력/출력 패드들(도 2)을 갖는다. 안테나 패드(130) 및 전력 검출 패드(132)는 떨어져 이격되고 동일 선상인 관계로 기판(100)의 플레이트(110)의 좌측 횡단 모서리(104)를 따라 위치된다. 수신 패드(134) 및 송신 패드(136)는 떨어져 이격되고 동일 선상인 관계로 기판(100)의 각각의 플레이트들(112 및 110)의 우측 횡단 모서리(104)를 따라 위치된다. 저 잡음 증폭기 전압 공급(VLNA) 패드(138) 및 접지 패드(140)는 떨어져 이격되고 동일 선상인 관계로 기판(100)의 플레이트(112)의 상부측 종단 모서리(104)를 따라 위치된다. 제 1 스위치 제어 패드(142), 제 2 스위치 제어 패드(144), 증폭기 전력 공급(VPA) 패드(146), 전력 다운 전압 패드(148), 접지 패드(150), 및 전력 증폭기 바이어스 전압 패드(152)는 모두 떨어져 이격되고 동일 선상인 관계로 기판(100)의 플레이트(110)의 바닥 측 종단 모서리(104)를 따라 위치된다.

집적 회로 RF 스위치(31)는 통상적으로 브릿지(114) 아래에 그리고 안테나 패드(130)에 이웃하는 플레이트(110)에 위치된다. 저역 통과 필터(30)는 스위치(31) 아래의 좌측 횡단 기판 모서리(104)에 이웃하게 위치된다. 결합기(29)는 일반적으로 저역 통과 필터(30)의 아래에 그리고 전력 검출 패드(132) 위에서 좌측 횡단 기판 모서리(104)에 이웃하여 위치된다. 아이솔레이터(28)는 패드(144) 위에 그리고 결합기(29)에 이웃하여 우측에 위치된다. 전력 증폭기(27)는 일반적으로 플레이트(110) 상에서 중심에 위치된다. 전치 증폭기(26)는 플레이트(110) 상에서 증폭기(27)와 동일 선상인 관계로 우측 횡단 기판 모서리(104)를 향하여 위치된다. 송신 대역 통과 필터(25)는 전치 증폭기/구동기 증폭기(26) 아래로 그리고 패드(152)의 우측으로 우측 횡단 기판 모서리(104)를 향하여 위치된다.

RF 스위치(31), 저역 통과 필터(30), 결합기(29), 아이솔레이터(28), 전력 증폭기(27), 전치 증폭기(26) 및 송신 대역 통과 필터(25)는 모두 상업적으로 구입 가능한 개별, 직접 표면 실장 가능한 전자 부품들이다. 도시된 실시예에서, 회로 라인들(106)은 패드(130)를 스위치(31)로; 스위치(31)를 저역 통과 필터(30)로; 저역 통과 필터(30)를 결합기(29)로; 패드(132)를 결합기(29)로; 결합기(29)를 아이솔레이터(28)로; 아이솔레이터(28)를 증폭기(27)로; 패드들(146 및 148)을 증폭기(27)로; 증폭기(27)를 전치 증폭기(26)로; 패드(152)를 전치 증폭기(26)로; 전치 증폭기(26)를 필터(25)로; 그리고 필터(25)를 패드(136)로 결합한다.

도시되지 않을지라도, 적절한 저항들, 커패시터들, 및 인덕터들은 모두 일반적으로, 당업계에 공지되어 있는 결합 해제, 필터링, 및 바이어싱 기능들을 실행하기 위해서, 기판(100)의 상면 상에서 결합기(29), 아이솔레이터(28), 증폭기(27), 전치 증폭기(26), 및 송신 대역 통과 필터(25) 주위에 위치되고 고정된다.

상술한 바와 같이, 회로 기판(100)의 수신 섹션 또는 플레이트(112)는 상면(102)에 실장되고 회로 라인들(106)과 상호 접속되는 여러 전자 부품들을 포함한다. 수신 대역 통과 필터(36)는 일반적으로 플레이트(112) 상에서 브릿지(114) 위에 그리고 상부 종단 기판 모서리(104) 아래에 위치된다. 저 잡음 증폭기(35)는 일반적으로 플레이트(112) 상에서 수신 섹션 또는 플레이트(112)의 중심을 향하여 대역 통과 필터(36)의 우측으로 슬롯(115) 위에 위치된다. 저역 통과 필터(33)는 일반적으로 플레이트(112) 상에서 저 잡음 증폭기(35)의 우측이며 동일 선상으로 그리고 슬롯(115) 위에서 중심으로 위치된다. 수신대역 통과 필터(32)는 플레이트(112) 상에서 저역 통과 필터(33)의 우측으로 슬롯(115)의 위에 위치된다.

수신 대역 통과 필터(36), 저 잡음 증폭기(35), 저역 통과 필터(33) 및 수신 대역 통과 필터(32)는 또한 모두 상업적으로 구입 가능한 개별, 직접 표면 실장 가능 전자 부품들이다.

도시된 실시예에서, 회로 라인(106)은 스위치(31)를 필터(36)에; 필터(36)를 증폭기(35)에; 증폭기(35)를 필터(33)에; 패드(138)를 회로 라인 브릿징 증폭기bridging amplifier)(35) 및 필터(33)에; 필터(33)를 필터(32)에; 그리고 필터(32)를 패드(134)에 결합한다. 도시되지 않을지라도, 적절한 커패시터들 및 인덕터들은 당업계에 공지되어 있는 바와 같은 결합 해제, 필터링, 및 바이어싱 기능들을 실행하기 위해 필터(36), 증폭기(35), 필터(33), 및 필터(32)에 결합된다.

본 발명에 따른 시분할 듀플렉스 전단 모듈(20)의 하나의 구조 실시예는 도 2에 도시되고, 더 자세하게 후술되는 바와 같이 하우징(202), 도 1에 도시된 인쇄 회로 기판 어셈블리(100), 커버 또는 덮개(lid)(도시되지 않음), 및 여러 커넥터들 및 단자들을 포함한다.

하우징(202)은 일반적으로 형상이 직사각형이고 편평한 바닥면 또는 플로어(도시되지 않음)로부터 위로 수직으로 신장되는 네 직립의 주변 벽들(206a, 206b, 206c, 및 206d)로 규정된다. 벽들(206a 및 206b)은 종단 신장되는 벽들을 규정하는 반면에 벽들(206c 및 206d)은 횡단(traverse) 신장되는 벽들을 규정한다. 원주의 평평한 림(rim)(207)은 벽들(206)의 상부에서 규정된다. 벽들(206)은 함께 내부 하우징 캐비티(212)를 규정한다. 여러 스레딩(threading)된 보어(bore)들(208)은 림(207)으로부터 벽들(206) 내로 하향하여 신장되고 리드(lid)(도시되지 않음)를 하우징(202)에 고정하기 위해 스크류들 등(도시되지 않음)을 수용하도록 적응된다.

하우징(202)은 바닥 면 또는 플로어(도시되지 않음)로부터 수직으로 상향하여 신장되는 내부 캐비티 벽들(210 및 211)을 추가로 포함한다. 벽(210)은 캐비티(212)의 길이의 약 90%에 걸쳐 신장되고 벽(211)은 캐비티(212)의 길이의 약 5%에 걸쳐 신장된다. 벽들(210 및 211)은 동일 선상에 정렬되고 종단 하우징 벽들(206a 및 206b)에 평행한 방향으로 상기 벽들과 이격되어 신장되고 개별 하우징(202)은 상부 수신기 회로 하우징 섹션(202a) 및 하부 송신기 회로 하우징 섹션(202b)으로 분리되어 Tx/Rx 절연을 개선한다.

하우징(202) 및 커버(도시되지 않음)는 알루미늄과 같은 금속으로부터 머시닝(machining)될 수 있다. 하우징(202)은 RF 차폐막으로 동작하여 전자기장들을 포함하고 차단할 수 있고 또한 히트 싱크(heat sink) 역할을 하여 전력 증폭기(26)와 같이 발열 에너지의 상당한 양을 생성하는 부품들로부터 열을 멀리 소산시킬 수 있다.

캐비티(212) 내로의 전기 접속들을 용이하게 하기 위해 벽들(206) 내에 여러 애퍼처(aperture)들(도시되지 않음)이 형성된다.

안테나 커넥터(230)는 하우징(202)에 실장되고 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통하고 캐비티(212)의 송신 섹션(202b) 내로 신장되는 단자(234)를 포함한다. 안테나 케이블(도시되지 않음)은 커넥터(230)에 접속되도록 적응된다.

전력 검출 커넥터(236)는 하우징(202)에 실장되고 횡단 벽(206c) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 다른 애퍼처를 통해 캐비티(212)의 송신기 섹션(202b)으로 신장되는 단자(238)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 커넥터(230 및 236)는 떨어져 이격되고 평행한 관계로 배치된다.

수신 신호 커넥터(240)는 하우징(202)에 실장되고 횡단 벽(206d) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 또 다른 애퍼처를 통해 캐비티(212)의 수신기 섹션(202a) 내로 신장되는 단자(242)를 포함한다. 커넥터(240)는 피코셀 또는 마이크로셀 상의 수신기 회로와 접속되도록 적응된다.

송신 신호 커넥터(244)는 하우징(202)에 실장되고 마찬가지로 횡단 벽(206d) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장되는 단자(246)를 포함한다. 커넥터(244)는 피코셀 또는 마이크로셀 상의 송신기 회로와 접속되도록 적응된다. 도시된 실시예에서, 접속기(244 및 246)는 떨어져 이격되고 평행한 관계로 배치된다.

저 잡음 증폭기 전압 공급(VLNA) 단자(248)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206a) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212)의 수신기 섹션(202a) 내로 신장된다. 단자(248)는 내부 단자 종단(250)을 갖는다.

접지 단자(252)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206a) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212)의 수신기 섹션(202a) 내로 신장된다. 단자(252)는 내부 단자 종단(254)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 단자들(248 및 256)은 떨어져 이격되고 평행한 관계로 배치된다.

제 1 스위치 제어 단자(256)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206b) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장된다. 단자(256)는 내부 단자 종단(258)을 갖는다. 제 2 스위치 제어 단자(260)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206b) 내의 애피처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장된다. 단자(260)는 내부 단자 종단(262)을 갖는다.

증폭기 전압 공급(VPA) 단자(264)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206b) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장된다. 단자(264)는 내부 단자 종단(266)을 갖는다.

PA 바이어스 전압 단자(268)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206b) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장된다. 단자(268)는 내부 단자 종단(270)을 갖는다.

다른 접지 단자(272)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206b) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장된다. 단자(272)는 내부 단자 종단(274)을 갖는다. 구동기 증폭기 전압 단자(276)는 하우징(202)에 실장되고 종단 벽(206b) 내의 애퍼처들(도시되지 않음) 중 하나를 통해 캐비티(212) 내로 신장된다. 단자(276)는 내부 종단(278)을 갖는다.

도시된 실시예에서, 단자들(256, 260, 264, 268, 272, 및 276)은 모두 떨어져 이격되고 평행한 관계로 배치된다.

하우징 어셈블리(202)는 마이크로셀 또는 피코셀 내의 히트 싱크(도시되지 않음)에 실장될 수 있다. 동축 케이블들(도시되지 않음)은 모듈(20) 및 마이크로셀 또는 피코셀 사이의 전기 통신을 용이하게 하기 위해서 동축 커넥터들(230, 236, 240 및 244)과 접속될 것이다.

도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 모듈(20)은 하나의 실시예에서, 폭이 60.0mm 미만, 길이가 90.0mm 미만, 높이가 28.0mm 미만으로 측정된다. 다른 실시예에서, 모듈(20)은 폭이 60.0mm보다 더 크고, 길이는 90.0mm보다 더 크고, 높이는 28.0mm보다 더 클 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 모듈(20)은 직사각형 외의 다양한 형상들을 가질 수 있다.

인쇄 회로 기판 어셈블리(100)는 하우징(202)의 캐비티(212) 내로 안착 및 고정되고, 송신 섹션 또는 플레이트(110)는 송신 하우징 섹션(202b)에 실장되고; 수신 섹션 또는 플레이트(112)는 수신 하우징 섹션(202a)에 실장되고; 회로 기판 어셈블리(100)의 송신 및 수신 섹션들 각각을 분리하고 절연하기 위해 하우징 벽들(210 및 211)은 각각의 기판 슬롯들(115 및 116)로 신장된다.

각각의 커넥터들(230, 236, 240, 및 244) 및 단자들(248, 252, 256, 260, 264, 268, 272, 및 276)의 각각의 내부 단자 종단들은 어셈블리 공정 동안 인쇄 회로 기판 어셈블리(100)의 상면(103)에서 각각의 패드들(130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, 150, 및 152)에 솔더링된다.

그러므로, 모듈(20) 및 연관되는 기판 어셈블리(100)는 전형적으로 개별적으로 실장되고 WiMax 전단에서 이용될 개별 RF 부품들 모두를 대체하도록 적응된다. 모듈(20)은 고객들로 하여금 수신기 민감도, 선택도 및 출력 전력에 대한 상이한 값들을 선택하도록 한다. 모듈(20)은 RoHS에 순응하고 납이 없을 수 있다.

도 3은 본 발명에 따라 구성되는 다른 기판/인쇄 회로 기판 실시예(300)의 블록도이고 도 2에 도시된 하우징(202)에서 이용하도록 적응된다.

더 상세하게 후술되는 바와 같이, 기판 어셈블리(300)는 송신기 회로(321) 및 수신기 회로(324)를 갖는다.

송신기 회로(321)는 적어도 다음의 개별, 직접 표면 실장 가능, 전자 부품들:송신 대역 통과 필터(Tx BPF)(325), 전치 증폭기/구동기(326), 전력 증폭기(PA)(327a 및 327b)의 쌍, 3dB 결합기들(328a 및 328b)의 쌍, 다른 결합기(329), 저역 통과 필터(LPF)(330), 및 RF 스위치(331)를 포함한다. 송신 대역 통과 필터(325)는 전치 증폭기/구동기(326)에 접속되고 상기 전치 증폭기/구동기(326)와 통신한다. 전치 증폭기/구동기 증폭기(326)는 3dB 결합기(328b)에 접속되고 상기 결합기(328b)와 통신한다. 3dB 결합기(328b)는 순서대로, 전력 증폭기들(327a 및 327b) 모두에 결합되고, 전력 증폭기들(327a 및 327b)은 모두 순서대로 제 2의 3dB 결합기(328a)에 결합된다. 3dB 결합기(328a)는 결합기(329)에 접속되고 상기 결합기(329)와 통신한다. 결합기(329)는 순서대로 저역 통과 필터(330)에 접속되고 상기 저역 통과 필터(330)와 통신한다. 저역 통과 필터(330)는 RF 스위치(331)에 접속되고 상기 RF 스위치(331)와 통신한다. RF 스위치(331)는 모듈의 안테나 커넥터/단자(230, 234)에 접속되고 상기 커넥터/단자(230, 234)와 통신한다.

수신기 회로(324)는 적어도 다음의 개별, 직접 표면 실장 가능 전자 부품들: 수신 대역 통과 필터(Rx BPF)(332), 저역 통과 필터(LPF)(333), 저 잡음 증폭기(LNA)(335), 다른 수신 대역 통과 필터(Rx BPF)(336), 및 RF 스위치(331)를 포함한다. RF 스위치(331)는 대역 통과 필터(336)에 접속되고 상기 대역 통과 필터(336)와 통신한다. 대역 통과 필터(336)는 저 잡음 증폭기(335)에 접속되고 상기 저 잡음 증폭기(335)와 통신한다. 저 잡음 증폭기(335)는 저역 통과 필터(333)에 접속되고 상기 저역 통과 필터(333)와 통신한다. 저역 통과 필터(333)는 대역 통과 필터(332)에 접속되고 상기 대역 통과 필터(332)와 통신한다.

기판 어셈블리(300)는 기판 어셈블리(100)와 동일한 방식으로, 또한 개별 표면 실장 유형의 다른 적절한 RF 부품들을 포함하고 전형적으로 개별적으로 실장되고 WiMax 전단에서 이용될 개별 RF 부품들 모두를 대체하도록 적응된다.

도시되지 않거나 자세하게 기술되지 않을지라도, 기판 어셈블리(300)는 도 2에 도시된 모듈(20)의 하우징(202)에 도 1 및 도 2에 도시된 기판 어셈블리(100)와 동일한 방식으로 안착(seat)되고 실장되도록 적응되는 것이 이해되고 따라서, 기판 어셈블리(100)에 대한 상술한 설명은 기판 어셈블리(300)에 관한 참조로서 통합된다.

더욱이, 그리고 도 2 및 도 3을 참조하면, 모듈(20)의 송신 신호 입력 커넥터/단자(244, 246)는 하나의 종단에서 피코셀의 송신 포트(도시되지 않음)에 그리고 다른 종단에서 기판 어셈블리(300) 상의 송신 대역폭 필터(325)에 결합되도록 적응되는 것이 이해된다. 수신 출력 신호 커넥터/단자(240, 242)는 한 종단에서 피코셀의 대응하는 수신 신호 포트(도시되지 않음)에 그리고 다른 종단에서 기판 어셈블리(300) 상의 수신 대역 통과 필터(332)에 결합되도록 적응된다.

전력 증폭기 공급 전압(VPA)은 단자들 또는 핀들(264 및 276)을 통해 증폭기들(326, 327a, 및 327b)에 공급되도록 적응된다. 전력 증폭기 바이어스 전압(PA Bias)은 각각의 전력 증폭기들(327a 및 327b)에 결합되는 단자(268)에서 측정되도록 적응된다. 송신 신호의 부분은 결합기(329)에 의해 샘플링되고 전력 검출 단자(238)에 제공된다. 저 잡음 증폭기 공급 전압(VLNA)은 단자(248)를 통해 저 잡음 증폭기(335)에 공급되도록 적응된다.

본 발명이 피코셀의 전단에서 이용하도록 적응되는 모듈의 두 실시예들에 대한 특정한 참조로서 교시되었을지라도, 당업자는 첨부된 청구항들에서 규정된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고, 예를 들어, 선택, 번호, 배치, 상호 접속 값들, 및 다양한 RF 소자들 및 회로들의 패턴들에서와 같은 형태 및 세부사항에서 변경들이 행해질 수 있음을 인정할 것임이 이해된다. 기술된 실시예들은 모든 점에서 두 실시예들의 설명으로서만 고려되어야지 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다.

100, 300 : 전자회로 기판 20 : 시분할 듀플렉스 전단 모듈
31, 331 : 스위치 29, 329 : 결합기
26, 326 : 전치 증폭기/구동기 증폭기

Claims

전자 어셈블리에 있어서:
캐비티(cavity)를 규정하는 하우징(housing);
상기 캐비티 내에 위치되는 기판;
상기 기판 상에서 송신 신호를 위한 송신 경로를 규정하고 적어도 상부에 실장되는 다음의 부품들: 대역 통과 필터, 전력 증폭기, 및 결합기를 포함하는 제 1 섹션(section);
상기 기판 상에서 수신 신호를 위한 수신 경로를 규정하고 적어도 상부에 실장되는 다음의 전기 부품들: 수신 대역 통과 필터 및 저 잡음 증폭기를 포함하는 제 2 섹션; 및
각각의 제 1 섹션 및 제 2 섹션 사이에서 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 안테나 단자에 상호 접속시키는 스위치를 포함하는, 전자 어셈블리.
제 1 항에 있어서, 상기 기판은 슬롯(slot)을 규정하고 상기 하우징은 내부 벽을 포함하고, 상기 하우징 내의 내부 벽은 상기 기판 내의 상기 슬롯을 통해 신장되는, 전자 어셈블리.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 섹션은 상기 대역 통과 필터 및 상기 전력 증폭기 사이에 전치 증폭기를 추가로 포함하고, 상기 제 2 섹션은 제 2 수신 대역 통과 필터를 추가로 포함하는, 전자 어셈블리.
제 3 항에 있어서, 상기 제 1 섹션은 상기 전력 증폭기 및 상기 결합기 사이에 아이솔레이터(isolator)를 추가로 포함하고 상기 수신 섹션은 상기 저 잡음 증폭기 및 상기 제 2 수신 대역 통과 필터 사이에 저역 통과 필터를 추가로 포함하는, 전자 어셈블리.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 섹션은 상기 대역 통과 필터 및 상기 결합기 사이에 제 1 전력 증폭기 및 제 2 전력 증폭기 및 제 1 결합기 및 제 2 결합기를 포함하는, 전자 어셈블리.
전자 어셈블리에 있어서:
적어도 다음의 개별 부품들:
제 1 증폭기와 통신하는 제 1 대역 통과 필터;
상기 제 1 증폭기와 통신하는 제 1 결합기;
상기 결합기와 통신하고, 안테나 단자에 접속되는 스위치;
를 포함하고 송신 입력 신호를 수신하고 송신 출력 신호를 생성하도록 적응되는 송신기 회로:
적어도 다음의 개별 부품들:
상기 스위치와 통신하는 제 2 대역 통과 필터;
상기 제 2 대역 통과 필터와 통신하는 제 2 증폭기;
상기 제 2 증폭기와 통신하는 제 3 대역 통과 필터;
를 포함하고 수신 입력 신호를 수신하고 수신 출력 신호를 생성하도록 적응되는 수신기 회로; 및
기지국의 전단에 실장되는 기판 상에 직접 표면 실장되는 상기 송신기 및 수신기 회로들의 소자들을 포함하는, 전자 어셈블리.
제 6 항에 있어서, 상기 기판은 주변 외부 벽 및 내부 벽을 포함하는 하우징 내에 실장되고, 상기 기판은 슬롯에 의해 분리되는 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함하고, 상기 송신기 및 수신기 회로들은 상기 제 1 섹션 및 제 2 섹션에 각각 형성되고, 상기 내부 벽은 상기 기판 내의 슬롯을 통해 돌출되고 상기 송신기 및 수신기 회로들을 절연하는, 전자 어셈블리.
제 6 항에 있어서, 상기 기판은 주변 벽을 규정하는 하우징 내에 안착되고 복수의 단자들은 상기 주변 벽을 통해 상기 하우징 내로 그리고 상기 기판과 접촉하도록 신장되는, 전자 어셈블리.
제 6 항에 있어서, 상기 송신기 회로는 상기 전력 증폭기 및 상기 결합기 사이에 아이솔레이터를 추가로 포함하는, 전자 어셈블리.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 섹션 내의 상기 제 2 증폭기는 제 2 결합기 및 제 3 결합기에 접속되는 증폭기들의 쌍을 포함하는, 전자 어셈블리.
전자 전단 모듈(electronic front end module)에 있어서:
내부 캐비티를 규정하는 외부 주변 벽을 포함하는 하우징;
상기 하우징 내의 상기 캐비티 내에 안착되고 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 포함하는 기판;
상기 제 1 섹션에 실장되고 RF 신호 송신 경로를 규정하는 복수의 전자 부품들;
상기 제 2 섹션에 실장되고 RF 신호 수신 경로를 규정하는 복수의 전자 부품들;
상기 하우징 내에 있고 상기 기판의 제 1 섹션 및 제 2 섹션 상에 실장되는 전자 소자들을 상호 접속시키는 스위치; 및
상기 하우징의 외부 주변 벽을 통해 상기 기판과 접촉되도록 신장되는 복수의 단자들을 포함하는, 전자 전단 모듈.
제 11 항에 있어서, 상기 기판은 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 분리하는 슬롯을 규정하고 상기 기판 상의 브릿지는 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 결합하고, 상기 하우징은 상기 슬롯을 통해 신장되고 상기 기판의 제 1 섹션 및 제 2 섹션을 절연하는 내부 벽을 포함하는, 전자 전단 모듈.
제 12 항에 있어서, 적어도 다음의 개별 전자 부품들: 대역 통과 필터, 구동기, 전력 증폭기, 및 상기 스위치에 접속되는 제 1 결합기는 상기 기판의 제 1 섹션에 직접 표면 실장되는, 전자 전단 모듈.
제 13 항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 상기 구동기에 결합되는 별개의 증폭기들의 쌍을 포함하고, 상기 증폭기들의 쌍에 결합되는 제 2 결합기 및 제 3 결합기를 각각 추가로 포함하고, 상기 제 3 결합기는 상기 제 1 결합기에 결합되는, 전자 전단 모듈.
제 12 항에 있어서, 적어도 다음의 개별 전자 부품들: 제 1 대역 통과 필터 및 제 2 대역 통과 필터 및 저 잡음 증폭기는 상기 기판의 제 2 섹션에 직접 표면 실장되는, 전자 전단 모듈.