KR20120112982A - 전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈 - Google Patents

전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판으로 구현되는 전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈에 관한 것으로, 본 발명은 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받으며, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부와, 인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부를 포함하는 전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈을 제공한다.

Description

전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈{POWER COMBINER, POWER AMPLIFYING MODULE HAVING THEREOF, AND SIGNAL TRANSCEIVER MODULE}
본 발명은 인쇄 회로 기판으로 구현되는 전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 사용자의 기능성 및 휴대성 등을 이유로 무선 통신 장치의 사용이 증가되고 있다.
이러한 무선 통신 장치에는 신호를 증폭하는 증폭 소자와 증폭된 신호의 전력을 결합하는 전력 결합기가 필수적으로 채용된다.
상술한 증폭 소자는 종래에 갈륨-비소(Ga-As) 공정을 통해 제조되었으나, 비용을 저감하기 위해 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 공정으로 제조되는 추세이다.
CMOS 공정으로 제조되는 증폭 소자와 함께 필수적으로 사용되는 전력 결합기는 IPD(Integrated Passive Device) 방식의 트랜스포머로 형성되는데, IPD 방식 트랜스포머의 제조 비용이 고가여서, 제조 비용을 저감하기 위해 증폭 소자를 CMOS 공정을 제조하는 의미가 무색해진다.
즉, 종래의 전력 결합기는 IPD 트랜스포머로 제조되어 제조 비용이 상승되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 종래의 IPD 트랜스포머로 형성되는 전력 결합기에 대비하여 제조 비용이 저감되는 인쇄 회로 기판으로 구현되는 전력 결합기, 이를 갖는 전력 증폭 모듈 및 신호 송수신 모듈을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받으며, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부와, 인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부를 포함하는 전력 결합기를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받아 공통 연결된 양의 일차 도선의 일단에 전달하는 적어도 하나의 양의 입력 패드와, 상기 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받는 적어도 하나의 음의 입력 패드를 갖는 입력 패드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 도선부는 상기 적어도 하나의 양의 입력 패드와 상기 적어도 하나의 음의 입력 패드 사이에 형성되는 제1 캐패시터를 더 포함하거나, 상기 복수의 양의 일차 도선과 상기 복수의 음의 일차 도선 사이에 각각 형성되는 복수의 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단이 서로 공통 연결되는 연결 패드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 연결 패드는 사전에 설정된 구동 전원을 공급받을 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 이차 도선부는 상기 싱글 엔드 신호를 출력하는 출력 패드를 더 포함할 수 있고, 상기 이차 도선의 일단은 접지되고 타단은 상기 출력 패드에 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 도선부는 상기 이차 도선부의 출력 패드에 전기적으로 연결된 제1 출력패드, 접지에 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결되는 제2 출력 패드, 상기 제1 및 제2 출력 패드 사이에 형성되는 제2 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 이차 도선의 일단이 접지되는 접지 패드는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 2차 하모닉을 제거하는 제1 노치 필터를 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 본딩 와이어는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 3차 하모닉을 제거하는 제2 노치 필터를 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 도선부는 인쇄회로기판의 상면에 형성되고, 상기 이차 도선부는 상기 인쇄회로기판의 하면에 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 제1 및 제2 인쇄회로기판을 구비하고, 상기 일차 도선부는 상기 제1 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 상기 이차 도선부는 상기 제2 인쇄회로기판의 일면에 형성되며, 상기 제2 인쇄회로기판은 상기 제1 인쇄회로기판의 하부로부터 일정 거리 이격되어 위치할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 도선부는 3개의 양의 일차 도선과 3개의 음의 일차 도선을 포함하거나, 상기 일차 도선부는 2개의 양의 일차 도선과 2개의 음의 일차 도선을 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받아, 입력된 복수의 밸런스 신호를 각각 증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 전력 증폭기; 및 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부와, 인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부를 갖는 전력 결합기를 포함하는 전력 증폭 모듈를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 하나의 기술적인 측면은 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받아, 입력된 복수의 밸런스 신호를 각각 증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 전력 증폭기; 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부와, 인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부를 갖는 전력 결합기; 및 상기 전력 결합기로부터 출력되는 싱글 엔드 신호의 출력 경로와, 외부로부터 수신되는 수신 신호의 경로를 전환하는 RF 스위치를 포함하는 신호 송수신 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 종래의 IPD 트랜스포머로 형성되는 전력 결합기, 이를 채용한 전력 증폭 모듈 및 송수신 모듈에 대비하여 제조 비용이 저감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전력 증폭 모듈의 개략적인 회로도.
도 2a는 본 발명의 전력 결합기의 일차 도선의 실시예이고, 도 2b는 본 발명의 전력 결합기의 이차 도선의 실시예이며, 도 2c는 도 2a의 일차 도선의 실시예에 도 1에 도시된 전력 결합기의 회로가 구현된 실시예이고, 도 2d는 일차 도선의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2e는 일차 도선의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명의 전력 결합기의 개략적인 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 전력 결합기의 일 실시예의 측단면도이고, 도 3c는 본 발명의 전력 결합기의 다른 일 실시예의 측단면도.
도 4는 본 발명의 전력 결합기와 종래의 전력 결합기의 전기적 특성을 나타내는 그래프.
도 5a, 5b, 5c 및 5d는 본 발명의 전력 결합기의 RF 특성을 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 신호 송수신 모듈의 개략적인 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 전력 증폭 모듈의 개략적인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 증폭 모듈(100)는 전력 증폭기(1100)와 전력 결합기(1200)를 포함할 수 있다.
전력 증폭기(1100)는 복수의 전력 증폭 유닛(PA)을 포함할 수 있고, 복수의 전력 증폭 유닛(PA) 각각은 입력된 밸런스 신호의 전력 레벨을 증폭시켜 전력 결합기(1200)에 전달할 수 있다. 상술한 전력 증폭기(1100)는 CMOS 공정으로 형성될 수 있다.
전력 결합기(1200)는 일차 도선부(110)와 이차 도선부(120)를 포함할 수 있고, 일차 도선부(110)는 전력 결합기(1200)로부터 증폭된 복수의 밸런스 신호를 입력받을 수 있고, 이차 도선부(120)는 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호로 출력할 수 있다.
일차 도선부(110)는 전력 결합기(1200)로부터 증폭된 복수의 밸런스 신호를 각각 입력받는 입력 패드(111)과 복수의 일차 도선(112)을 포함할 수 있으며, 복수의 일차 도선(112)의 수는 전력 증폭기(1100)의 복수의 전력 증폭 유닛(PA)의 수에 대응될 수 있다. 더하여, 출력되는 싱글 엔드 신호의 2차 하모닉 성분을 제거하는 제1 노치 필터(123)와 3차 하모닉 성분을 제거하는 제2 노치 필터(124)를 포함할 수 있다.
이차 도선부(120)는 복수의 일차 도선(112)과 전자기 결합하여 밸런스 신호의 전력을 결합하는 이차 도선(121)을 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 전력 결합기에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 전력 결합기의 일차 도선부의 실시예이고, 도 2b는 본 발명의 전력 결합기의 이차 도선부의 실시예이며, 도 2c는 도 2a의 일차 도선부의 실시예에 도 1에 도시된 전력 결합기의 회로가 구현된 실시예이고, 도 2d는 일차 도선의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2e는 일차 도선의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1과 함께, 도 2a 및 도 2c를 참조하면, 일차 도선부(110)는 입력 패드(111)와 복수의 일차 도선(112)을 포함할 수 있다. 일차 도선부(110)는 일정 넓이의 인쇄 회로 기판의 일면에 형성될 수 있으며, 도전체로 형성될 수 있다.
입력 패드(111)는 복수의 밸런스 신호 중 양의 밸런스 신호를 입력받는 양의 입력 패드(111a)와 복수의 밸런스 신호 중 음의 밸런스 신호를 입력받는 음의 입력 패드(111b)를 포함할 수 있고, 양의 입력 패드(111a)는 복수의 일차 도선(112) 중 복수의 양의 일차 도선(112a-1,112a-2,112a-3)의 각 일단에 전기적으로 연결되고, 음의 입력 패드(111b)는 복수의 일차 도선(112) 중 복수의 음의 일차 도선(112b-1,112b-2,112b-3)의 각 일단에 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일차 도선(112)의 수는 전력 증폭 유닛(PA)의 수에 대응되어 구비될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 예를 들어 전력 증폭 유닛(PA)이 3개일 경우, 일차 도선(112)은 3개가 구비될 수 있으며, 이에 따라, 전력 증폭 유닛(PA) 각각의 밸런스 신호 중 양(+)의 밸런스 신호를 입력받는 양의 일차 도선(112a-1,112a-2,112a-3)도 3개가 구비될 수 있고, 밸런스 신호 중 음(-)의 밸런스 신호를 입력받는 음의 일차 도선(112b-1,112b-2,112b-3)도 3개가 구비될 수 있다.
한편, 양의 일차 도선(112a-1,112a-2,112a-3)의 타단과 음의 일차 도선(112b-1,112b-2,112b-3) 타단은 서로 전기적으로 연결되어 루프를 형성할 수 있다. 즉, 제1 양의 일차 도선(112a-1)의 타단과 제1 음의 일차 도선(112b-1)의 타단이 서로 연결되어 제1 루프를 형성할 수 있고, 마찬가지로, 제2 양의 일차 도선(112a-2)의 타단과 제2 음의 일차 도선(112b-2)의 타단이 서로 연결되고, 제3 양의 일차 도선(112a-3)의 타단과 제3 음의 일차 도선(112b-3)의 타단이 서로 연결되어 각각 제2 루프 및 제3 루프를 형성할 수 있다.
양의 일차 도선(112a-1,112a-2,112a-3)의 타단과 음의 일차 도선(112b-1,112b-2,112b-3) 타단은 연결 패드(114)를 통해 서로 공통 연결될 수 있으며, 연결 패드(114)는 외부로부터 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동 전원(Vdd)을 전달하는 전달 패드(115)로부터 구동 전원(Vdd)을 전달받을 수 있다.
더하여, 양의 입력 패드(111a)와 음의 입력 패드(111b) 사이에는 제1 캐패시터(C1)이 형성될 수 있고, 이차 도선부(120)로부터의 출력을 전달받는 제1 및 제2 출력 패드(113a,113b) 사이에는 제2 캐패시터(C2)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 출력 패드(113b)와 제1 루프 내의 접지 패드(GND)는 본딩 와이어(W1)을 통해 전기적으로 연결되어 출력되는 싱글 엔드 신호의 3차 하모닉 성분을 제거하는 제2 노치 필터(124)를 형성할 수 있다.
한편, 도 2d를 참조하면, 전력 증폭 유닛이 3개일 경우, 일차 도선은 3개가 구비될 수 있으며, 이에 따라, 전력 증폭 유닛 각각의 밸런스 신호 중 양(+)의 밸런스 신호를 입력받는 양의 일차 도선도 3개가 구비될 수 있고, 밸런스 신호 중 음(-)의 밸런스 신호를 입력받는 음의 일차 도선도 3개가 구비될 수 있다. 반면에, 3개의 양의 일차 도선과 3개의 음의 일차 도선 사이에 각각 3개의 캐패시터(C)가 형성될 수 있다. 캐패시터(C)의 수는 일차 도선의 수에 대응될 수 있다.
더하여, 본 발명의 전력 증폭기는 GSM, PCS 등 다양한 이동통신 방식에 사용될 수 있으며, 도 2a 또는 도 2d와 같이 전력 증폭 유닛(PA)이 3개여서, 일차 도선(112)은 3개가 구비될 경우 이는 일차 도선(112)에 입력되는 신호의 전력이 35dBm일 수 있으며, 이에 따라 신호의 주파수 영역이 로우(low) 밴드에 해당될 수 있다. 이러한 구성은 GSM580, EGSM 등의 이동통신 방식에 사용될 수 있다.
한편, 도 2e를 참조하면, 일차 도선(212)의 수는 2개가 채용될 수 있고, 이에 따라 전력 증폭 유닛(PA) 각각의 밸런스 신호 중 양(+)의 밸런스 신호를 입력받는 양의 일차 도선(212a-1,212a-2)도 2개가 구비될 수 있고, 밸런스 신호 중 음(-)의 밸런스 신호를 입력받는 음의 일차 도선(212b-1,212b-2)도 2개가 구비될 수 있다. 마찬가지로, 양의 일차 도선(212a-1,212a-2)의 타단과 음의 일차 도선(212b-1,212b-2) 타단은 연결 패드(214)를 통해 서로 공통 연결될 수 있고, 또한, 입력 패드(211)는 복수의 일차 도선(212) 중 복수의 양의 일차 도선(212a-1,212a-2)의 각 일단에 전기적으로 연결되고 양의 밸런스 신호를 입력받는 양의 입력 패드(211a)와 복수의 일차 도선(212) 중 복수의 음의 일차 도선(212b-1,212b-2)의 각 일단에 전기적으로 연결되고 복수의 밸런스 신호 중 음의 밸런스 신호를 입력받는 음의 입력 패드(211b)를 포함할 수 있다. 더하여, 도 2c와 같이 양의 입력 패드(211a)와 음의 입력 패드(211b) 사이에는 제1 캐패시터(C1)이 형성될 수 있고, 이차 도선부(120)로부터의 출력을 전달받는 제1 및 제2 출력 패드(213a,213b) 사이에는 제2 캐패시터(C2)가 형성될 수 있고, 도 2d와 같이 2개의 양의 일차 도선과 2개의 음의 일차 도선 사이에 각각 2개의 캐패시터(C)가 형성될 수 있다.
또한, 전력 증폭 유닛(PA)이 2개여서, 일차 도선(212)은 2개가 구비될 경우 이는 일차 도선(212)에 입력되는 신호의 전력이 33dBm일 수 있으며, 이에 따라 신호의 주파수 영역이 하이(high) 밴드에 해당될 수 있다. 이러한 구성은 , PCS, DCS 등의 이동통신 방식에 사용될 수 있다.
도 1과 함께, 도 2b를 참조하면, 이차 도선부(120)는 일정 넓이의 인쇄 회로 기판의 일면에 형성될 수 있고, 도전체로 형성될 수 있다. 이차 도선부(120)는 사전에 설정된 길이를 갖는 스파이럴 형상의 도전체로 구성될 수 있는 이차 도선(121)를 구비할 수 있으며, 이차 도선(121)의 일단은 접지 패드(GND)에 연결되고, 타단은 출력 패드(122)에 연결될 수 있다. 이차 도선(121)은 일차 도선(112)와 전자기 결합이 가능할 정도로 이격될 수 있으며, 이차 도선(121)의 가로 및 세로는 각각 대략 1.3mm 정도일 수 있다. 이에 따라, 일차 도선(112)과 이차 도선(121)간의 전자기 결합을 위해, 일차 도선(112)의 가로 및 세로도 각각 대략 1.3mm 정도일 수 있다. 이차 도선(121)의 일단이 연결된 접지 패드(GND)는 그 길이에 의한 인덕턴스로 2차 하모닉 성분을 제거하는 제1 노치 필터(123)를 형성할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 전력 결합기의 개략적인 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 전력 결합기의 일 실시예의 측단면도이고, 도 3c는 본 발명의 전력 결합기의 다른 일 실시예의 측단면도이다.
도 1 및 도 2a, 도 2b 및 도 2c와 함께 도 3a를 참조하면, 전력 결합기의 일차 도선부(110)의 하부에 이차 도선부(120)가 위치할 수 있다. 이차 도선부(120)의 하부에는 접지 기판(130)이 위치할 수 있다. 일차 도선부(110)와 이차 도선부(120)는 일차 도선(112)와 이차 도선(121) 간의 전자기 결합을 위해 적절한 거리로 이격될 수 있으며, 도 3b와 같이, 하나의 인쇄 회로 기판(A)의 상면에 일차 도선부(110)가 형성되고, 하면에 이차 도선부(120)가 형성될 수 있으며, 이차 도선부(120)로부터 대략 100um 정도 이격되어 접지 기판(130)이 위치할 수 있다. 접지 기판(130)은 외부와 40um 정도 이격될 수 있다.
또한, 전력 결합기의 다른 실시예로, 도 3c와 같이, 일차 도선부(110)는 제1 인쇄회로기판(A)의 상면에 형성되고, 이차 도선부(120)는 제1 인쇄회로기판(A)의 하부에 위치한 제2 인쇄회로기판(B)의 상면에 형성되어 이차 도선부(120)는 일차 도선부(110)는 도선의 전자기 결합을 위해 대략 40um 정도 이격될 수 있고, 마찬가지로, 이차 도선부(120)로부터 대략 100um 정도 이격되어 접지 기판(130)이 위치할 수 있다. 접지 기판(130)은 외부와 40um 정도 이격될 수 있다.
도 4는 본 발명의 전력 결합기와 종래의 전력 결합기의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
상술한 바와 같이, 일차 도선(112)의 수는 전력 증폭 유닛(PA)의 수에 대응되어 구비될 수 있으며, 복수의 일차 도선(112) 각각은 도전체 길이에 따른 인덕턴스 값을 가지고 있으며, 이에 따라 그래프의 식별부호 'A'와 같이 전력 증폭 유닛(PA)으로부터의 밸런스 신호의 신호 레벨 스윙을 유지할 수 있다.
반면에, 본 발명과 다르게 복수의 전력 증폭 유닛으로부터의 복수의 밸런스 신호를 하나의 일차 도선에 입력하는 전력 결합기가 인쇄회로기판에 형성되는 경우, 일차 도선의 길이에 의한 인덕턴스값이 작아서, 그래프의 식별부호 'B'와 같이 전력 증폭 유닛(PA)으로부터의 밸런스 신호의 신호 레벨 스윙이 낮아져 전력 전달 기능이 낮은 것을 볼 수 있다.
도 5a, 5b, 5c 및 5d는 본 발명의 전력 결합기의 RF 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5a, 5b, 5c 및 5d를 참조하면, 일반적으로 GSM(Global System for Mobile Communications), GPRS(General Packet Radio Service)과 같은 무선 통신에 사용되는 8.2GHz~9.3GHz의 주파수 대역에서 출력되는 싱글 엔드 신호의 전력(power)이 34.7dBm 이상이고, 전력 효율(PAE)이 54% 이상이며, 2차 하모닉과 3차 하모닉 성분이 각각 대략 -15dBm이하인 것을 볼 수 있다. 이는 일반적인 GSM, GPRS과 같은 무선 통신에서 전력 34dBm 이상, 전력 효율 50% 이상, 2차 하모닉과 3차 하모닉 성분이 -10dBm이하를 요구하는 사용자의 규격을 만족시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 신호 송수신 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 신호 송수신 모듈(1000)는 상술한 전력 증폭기(1100)와 인쇄회로기판으로 구현된 전력 결합기(1200) 및 전력 결합기(1200)으로부터의 싱글 엔드 신호의 송신 경로와 외부로부터 수신된 수신 신호의 경로를 전환하는 RF 스위치(1300)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, IPD 전력 결합기의 채용 없이 인쇄 회로 기판상에서 전력 결합기를 구현하여 제조 비용을 저감시키고, 회로 면적을 축소할 수 있으며, CMOS 공정으로 구현되는 증폭 소자의 저효율 및 하모닉 열화 문제를 저렴하게 해결할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100...전력 증폭 모듈
110...일차 도선부
111...입력 패드
112...일차 도선
113...출력 패드
114...연결 패드
115...전달 패드
120...이차 도선부
121...이차 도선
122...출력 패드
123...제1 노치 필터
124...제2 노치 필터
130...접지 기판
1000...신호 송수신 모듈
1100...전력 증폭기
1200...전력 결합기
1300...RF 스위치

Claims (42)

  1. 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받으며, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부; 및
    인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부
    를 포함하는 전력 결합기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받아 공통 연결된 양의 일차 도선의 일단에 전달하는 적어도 하나의 양의 입력 패드와, 상기 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받는 적어도 하나의 음의 입력 패드를 갖는 입력 패드를 더 포함하는 전력 결합기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 적어도 하나의 양의 입력 패드와 상기 적어도 하나의 음의 입력 패드 사이에 형성되는 제1 캐패시터를 더 포함하는 전력 결합기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선과 상기 복수의 음의 일차 도선 사이에 각각 형성되는 복수의 캐패시터를 더 포함하는 전력 결합기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단이 서로 공통 연결되는 연결 패드를 더 포함하는 전력 결합기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결 패드는 사전에 설정된 구동 전원을 공급받는 전력 결합기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이차 도선부는 상기 싱글 엔드 신호를 출력하는 출력 패드를 더 포함하고,
    상기 이차 도선의 일단은 접지되고 타단은 상기 출력 패드에 연결되는 전력 결합기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 일차 도선부는
    상기 이차 도선부의 출력 패드에 전기적으로 연결된 제1 출력패드;
    접지에 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결되는 제2 출력 패드; 및
    상기 제1 및 제2 출력 패드 사이에 형성되는 제2 캐패시터를 더 포함하는 전력 결합기.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이차 도선의 일단이 접지되는 접지 패드는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 2차 하모닉을 제거하는 제1 노치 필터를 형성하는 전력 결합기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 3차 하모닉을 제거하는 제2 노치 필터를 형성하는 전력 결합기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 인쇄회로기판의 상면에 형성되고, 상기 이차 도선부는 상기 인쇄회로기판의 하면에 형성되는 전력 결합기.
  12. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 인쇄회로기판을 구비하고,
    상기 일차 도선부는 상기 제1 인쇄회로기판의 일면에 형성되고,
    상기 이차 도선부는 상기 제2 인쇄회로기판의 일면에 형성되며,
    상기 제2 인쇄회로기판은 상기 제1 인쇄회로기판의 하부로부터 일정 거리 이격되어 위치하는 전력 결합기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 3개의 양의 일차 도선과 3개의 음의 일차 도선을 포함하는 전력 결합기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 2개의 양의 일차 도선과 2개의 음의 일차 도선을 포함하는 전력 결합기.
  15. 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받아, 입력된 복수의 밸런스 신호를 각각 증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 전력 증폭기; 및
    인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부와, 인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부를 갖는 전력 결합기
    를 포함하는 전력 증폭 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받아 공통 연결된 양의 일차 도선의 일단에 전달하는 적어도 하나의 양의 입력 패드와, 상기 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받는 적어도 하나의 음의 입력 패드를 갖는 입력 패드를 더 포함하는 전력 증폭 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 적어도 하나의 양의 입력 패드와 상기 적어도 하나의 음의 입력 패드 사이에 형성되는 제1 캐패시터를 더 포함하는 전력 증폭 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선과 상기 복수의 음의 일차 도선 사이에 각각 형성되는 복수의 캐패시터를 더 포함하는 전력 증폭 모듈.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단이 서로 공통 연결되는 연결 패드를 더 포함하는 전력 증폭 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 연결 패드는 사전에 설정된 구동 전원을 공급받는 전력 증폭 모듈.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 이차 도선부는 상기 싱글 엔드 신호를 출력하는 출력 패드를 더 포함하고,
    상기 이차 도선의 일단은 접지되고 타단은 상기 출력 패드에 연결되는 전력 증폭 모듈.
  22. 제21항에 있어서, 상기 일차 도선부는
    상기 이차 도선부의 출력 패드에 전기적으로 연결된 제1 출력패드;
    접지에 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결되는 제2 출력 패드; 및
    상기 제1 및 제2 출력 패드 사이에 형성되는 제2 캐패시터를 더 포함하는 전력 증폭 모듈.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 이차 도선의 일단이 접지되는 접지 패드는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 2차 하모닉을 제거하는 제1 노치 필터를 형성하는 전력 증폭 모듈.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 3차 하모닉을 제거하는 제2 노치 필터를 형성하는 전력 증폭 모듈.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 인쇄회로기판의 상면에 형성되고, 상기 이차 도선부는 상기 인쇄회로기판의 하면에 형성되는 전력 증폭 모듈.
  26. 제15항에 있어서,
    제1 및 제2 인쇄회로기판을 구비하고,
    상기 일차 도선부는 상기 제1 인쇄회로기판의 일면에 형성되고,
    상기 이차 도선부는 상기 제2 인쇄회로기판의 일면에 형성되며,
    상기 제2 인쇄회로기판은 상기 제1 인쇄회로기판의 하부로부터 일정 거리 이격되어 위치하는 전력 증폭 모듈.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 3개의 양의 일차 도선과 3개의 음의 일차 도선을 포함하는 전력 증폭 모듈.
  28. 제15항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 2개의 양의 일차 도선과 2개의 음의 일차 도선을 포함하는 전력 증폭 모듈.
  29. 각각 양의 밸런스 신호와 음의 밸런스 신호를 갖는 복수의 밸런스 신호를 입력받아, 입력된 복수의 밸런스 신호를 각각 증폭하는 복수의 증폭 유닛을 갖는 전력 증폭기; 및
    인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 복수의 양의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 양의 일차 도선과, 복수의 음의 밸런스 신호에 각각 대응되어 구비되는 복수의 음의 일차 도선을 구비하고, 상기 복수의 양의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되고, 상기 복수의 음의 일차 도선은 서로 일정 간격 이격되며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받고, 상기 복수의 음의 일차 도선의 일단은 공통 연결되어 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받으며, 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단은 서로 연결되어 루프를 형성하는 일차 도선부와, 인쇄회로기판의 상기 일차 도선부가 형성된 일면과 다른 타면에 형성되고, 상기 루프를 형성한 일차 도선으로부터의 복수의 밸런스 신호의 전력을 결합하여 싱글 엔드 신호를 출력하는 이차 도선을 갖는 이차 도선부를 갖는 전력 결합기; 및
    상기 전력 결합기로부터 출력되는 싱글 엔드 신호의 출력 경로와, 외부로부터 수신되는 수신 신호의 경로를 전환하는 RF 스위치
    를 포함하는 신호 송수신 모듈.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 밸런스 신호를 입력받아 공통 연결된 양의 일차 도선의 일단에 전달하는 적어도 하나의 양의 입력 패드와, 상기 복수의 음의 밸런스 신호를 입력받는 적어도 하나의 음의 입력 패드를 갖는 입력 패드를 더 포함하는 신호 송수신 모듈.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 적어도 하나의 양의 입력 패드와 상기 적어도 하나의 음의 입력 패드 사이에 형성되는 제1 캐패시터를 더 포함하는 신호 송수신 모듈.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선과 상기 복수의 음의 일차 도선 사이에 각각 형성되는 복수의 캐패시터를 더 포함하는 신호 송수신 모듈.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 상기 복수의 양의 일차 도선의 타단과 상기 복수의 음의 일차 도선의 타단이 서로 공통 연결되는 연결 패드를 더 포함하는 신호 송수신 모듈.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 연결 패드는 사전에 설정된 구동 전원을 공급받는 신호 송수신 모듈.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 이차 도선부는 상기 싱글 엔드 신호를 출력하는 출력 패드를 더 포함하고,
    상기 이차 도선의 일단은 접지되고 타단은 상기 출력 패드에 연결되는 신호 송수신 모듈.
  36. 제35항에 있어서, 상기 일차 도선부는
    상기 이차 도선부의 출력 패드에 전기적으로 연결된 제1 출력패드;
    접지에 본딩 와이어를 통해 전기적으로 연결되는 제2 출력 패드; 및
    상기 제1 및 제2 출력 패드 사이에 형성되는 제2 캐패시터를 더 포함하는 신호 송수신 모듈.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 이차 도선의 일단이 접지되는 접지 패드는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 상기 싱글 엔드 신호의 2차 하모닉을 제거하는 제1 노치 필터를 형성하는 신호 송수신 모듈.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 사전에 설정된 인덕턴스를 가지며 3차 하모닉을 제거하는 제2 노치 필터를 형성하는 신호 송수신 모듈.
  39. 제29항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 인쇄회로기판의 상면에 형성되고, 상기 이차 도선부는 상기 인쇄회로기판의 하면에 형성되는 신호 송수신 모듈.
  40. 제29항에 있어서,
    제1 및 제2 인쇄회로기판을 구비하고,
    상기 일차 도선부는 상기 제1 인쇄회로기판의 일면에 형성되고,
    상기 이차 도선부는 상기 제2 인쇄회로기판의 일면에 형성되며,
    상기 제2 인쇄회로기판은 상기 제1 인쇄회로기판의 하부로부터 일정 거리 이격되어 위치하는 신호 송수신 모듈.
  41. 제29항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 3개의 양의 일차 도선과 3개의 음의 일차 도선을 포함하는 신호 송수신 모듈.
  42. 제29항에 있어서,
    상기 일차 도선부는 2개의 양의 일차 도선과 2개의 음의 일차 도선을 포함하는 신호 송수신 모듈.
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