KR20150048867A - 감소된 상호변조 곱을 갖는 멀티플렉서 - Google Patents

감소된 상호변조 곱을 갖는 멀티플렉서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상호변조 곱이 감소된 멀티플렉서(MUL)에 관한 것이다. 상기 멀티플렉서는 음향파와 작동하는 전송 필터 및/또는 수신 필터(Tx, Rx) 및 바람직하지 않은 주파수 성분들을 접지(GND)에 대하여 유도하는 블로커 전극(EL1, EL2)을 포함한다. 상기 블로커 전극(EL1, EL2)은 상기 음향파와 작동하는 필터와 동일한 칩(CH) 상에 배치된다.

Description

감소된 상호변조 곱을 갖는 멀티플렉서{MULTIPLEXER HAVING FEWER INTERMODULATION PRODUCTS}
본 발명은 상호변조 곱(intermodulation product)이 감소된 멀티플렉서에 관한 것으로서, 특히, 바람직하지 않은 상호변조 효과를 야기할 수 있는 주파수 성분이 억제 내지 제거될 수 있는 멀티플렉서에 관한 것이다.
상호변조 곱 또는 상호변조 왜곡(intermodulation distortion, IMD)은 비선형 시스템에서 나타나는데, 실제 기술 시스템에서 주파수가 다른 두 개 이상의 신호가 가공될 때 나타난다. 이에 따라, 비선형 회로소자에서 믹싱할 경우 두 신호의 곱이 발생할 수 있다. 아래와 같은 형태인 두 신호의 경우:
U1(t)=A1cos(ω1t)
및
U2(t)=A2cos(ω2t),
다수의 주파수 성분(mω1 +/- nω2) (m,n=0,1,2,..., 여기서 합 (m+n)은 차수를 나타낸다)이 생성된다. 생성되는 주파수 성분이 기본파(ω1) 또는 (ω2)의 배수이면, 고조파(harmonics)라고 한다. 주파수 성분이 두 기본파의 배수이면, 상호변조 곱이라고 한다.
멀티플렉서, 특히 듀플렉서에서는 안테나 입구에서 생성되고 Rx 밴드 또는 Rx 밴드의 부근에 위치하는 상호변조 곱이 문제가 된다. 상호변조 곱은 Rx 신호 경로를 "블로킹(blocking)"하는데, 왜냐하면 필터링 방법에 의해 쉽게 필터링될 수 없기 때문이다. 그렇지 않으면 Rx-유용 주파수 역시 망가질 것이다. 이러한 바람직하지 않은 상호변조 곱은 특히 듀플렉서에서 Tx 신호들과 안테나를 통해서 외부로부터 수신된 블로커 신호(blocker signal)의 멀티플리케이션(multiplication)에 의해서 생성될 수 있다. Tx 신호에 속하는 Rx 통과대역은, 듀플렉서의 경우, 매우 가깝게 위치하는데, 대부분 Tx 통과대역의 상부에 위치한다. 이에 따라 Tx 신호의 고조파가 들어가지는 않지만, Tx 신호 및 외부로부터 수신된 하나의 신호로부터 비롯된 상호변조 곱은 Rx 통과대역 자체에 들어간다.
이 때문에, 고역통과필터에 의해서 또는 전송 필터의 저지 대역(stop band)에서의 국부적 극지점(poles)에 의해서 제거될 수 있는 고조파와 비교했을 때, 필터링하는 방법이 아닌 다른 방법이 선택되어야 한다.
DE 10 2005 028 927 A1에는 비선형 효과를 감소시키기 위하여 서로 역평행하게 연결되는 BAW 공진기들이 개시된다.
이것의 단점은 가격이 비싼 칩의 표면에 추가적인 공진기를 위한 공간이 마련되어야 한다는 점이다.
이에 따라, 본 발명의 과제는 현재의 소형화 조건을 만족하고, 성능이 줄어들지 않으며, 필터 에지의 증가가 줄어들지 않고, 대량생산에 적합한, 상호변조 곱이 감소된 멀티플렉서를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 과제는 블로커 주파수가 안테나 노드 자체에서 이미 또는 안테나에 가까운 회로 영역에서 제거되는 멀티플렉서를 제공하는 것이다. 또한, 상기 멀티플렉서는 저럼하게 제조될 수 있고, 다른 블로커 주파수에 기초하여 상호변조 곱을 감소시키는 방법과 쉽게 결합될 수 있는, 상호변조 곱을 감소시키는 방법을 포함한다. 또한, 상기 과제는 추가적인 제조 가공단계가 필요하지 않고 추가적인 외부 회로요소가 꼭 필요하지 않은, 개선된 멀티플렉서를 제공하는 것이다. 또한, 제공되는 멀티플레서는 상호변조 곱을 감소시키는 기타 다른 방법과 호환 가능해야 한다. 또한, 멀티플렉서의 전기적 특성은 상호변조 곱을 감소시키는 방법으로 인해 열화되어서는 안된다.
이러한 과제들은 청구항 1항에 따른 멀티플렉서에 의해서 달성된다. 본 발명은 종속 청구항들에 따라 바람직한 방식으로 구현된다.
본 발명은 음향파(acoustic waves)와 작동하고 전송 단자, 수신 단자, 및 공통 단자를 포함하는 멀티플렉서에 관한 것이다. 또한, 상기 멀티플렉서는 상기 전송 단자 및 상기 공통 단자 사이에 연결되고 전송 필터를 포함하는 전송 경로 및 상기 수신 단자 및 상기 공통 단자 사이에 연결되고 수신 필터를 포함하는 수신 경로를 포함한다. 또한, 상기 멀티플렉서는 칩 및 상기 공통 단자에 연결되는 블로커 경로로 구성된다. 상기 블로커 경로는, 칩(CH) 상에 배치되고 블로커 신호를 접지에 대하여 유도하는 블로커 전극들을 포함한다.
이때 블로커 신호들은, 멀티플렉서 내에서 전파되는, 특히 Rx 주파수 영역에 위치하여 Rx 경로를 차단할 수 있는 다른 신호들과 멀티플라이(multiply)되어 상호변조 곱을 발생시키는 신호들이다. 이에 대응하여 블로커 전극이란 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하기 위하여 적절하게 구성된 전극을 말한다.
즉, 블로커 신호들이 적절한 방법에 의해서 적절하게 유도되어, 멀티플렉서에서 일반적으로 나타나는 신호들의 혼합이 이상적이게는 전혀 발생하지 않아 그에 따라 상호변조 곱 역시 생성되지 않는 멀티플렉서가 제공된다.
상기 멀티플렉서는 음향파와 작동한다. 이러한 음향파는 예를 들어 표면 탄성파(영어: SAW (surface acoustic waves), 벌크 탄성파(BAW (bulk acoustic waves)) 또는 유도 벌크 탄성파(GBAW)이다. 각각의 경우에서 전극 구조들은 압전 물질과 함께 압전 효과에 기초하여 음향 공진과 전기적 고주파 신호들 사이에서 변환하는 기능을 한다. 즉, 음향파와 작동하는 멀티플렉서는, 압전 기판 상에 패터닝된 전극 핑거 형태로 배치되거나(표면 탄성파 또는 유도 표면 탄성파의 경우) 샌드위치 형태로 압전층을 포함하고 면적이 크게 형성된 전극들을 포함한다. 이때 표면 탄성파 또는 유도 표면 탄성파의 경우, 칩은 압전 물질을 포함한다. 벌크 탄성파의 경우 전극과 압전 물질로 이루어진 샌드위치 구조는 결과적으로 미러층과 함께 캐리어 칩(carrier chip) 상에 배치된다. 이에 따라 접지에 대하여 블로커 신호를 유도하기 위하여 블로커 전극을 구비하는 것은 음향파와 작동하는 멀티플렉서의 종래의 제조 공정과 호환될 수 있다.
이렇게 블로커 전극들은 멀티플렉서의 회로 소자와 쉽게 결합될 수 있고 본 발명의 과제는 더 쉽게, 그러나 더 효과적으로 달성된다.
멀티플렉서라는 개념은 안테나 단자일 수 있는 적어도 하나의 공통 단자 및 m 개의 Tx 전송 경로 및 n 개의 Rx 수신 경로(m 및 n 은 ≥ 1인 자연수)를 포함하는, 주파수 크로스오버 장치(frequency crossover device)에 해당한다. 특히, 상기 멀티플렉서는 하나의 Tx 경로 및 하나의 Rx 경로를 포함하는 듀플렉서일 수 있다.
블로커 전극은 음향적으로 활성인 필터 요소의 전극일 수 있다. 이에 따라 활성인 블로커 소자는 자신의 순전히 전기적 작용에 의해서, 예를 들어 용량성 소자로서, 블로커 신호들을 제1 주파수 영역에서 그리고 자신의 전기음향 효과에 의해서 블로커 신호들을, 제1 주파수 영역과 다른 제2 주파수 영역에서 저지하거나 감소시킬 수 있다. 또한, 블로커 소자는 자신의 순전히 전기적인 효과와 자신의 전기음향 효과가 함께 작용하고 단 하나의 주파수 영역의 블로커 신호들이 더 많이 억제되도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 상기 전송 필터 또는 수신 필터의 회로소자를 포함한다.
동시에 블로커 경로의 블로커 전극들을 포함하는 상기 전송 필터 또는 수신 필터의 회로소자로서 특히 인터디지털 컨버터 또는 샌드위치 형태로 형성된 BAW 공진기가 사용된다. 이러한 구조들이 적절하게 구성됨으로써, 이들은 한편으로는 전송 경로 또는 수신 경로의 구성요소로서 기능할 수 있고, 다른 한편으로는 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도할 수 있는 회로소자를 구성할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 음향파와 작동하고 하나 이상의 블로커 경로에 블로커 전극을 포함하는 하나 이상의 공진기를 포함하고, 각 블로커 경로 또는 블로커 전극을 포함하고 음향파와 작동하는 각 공진기는 두 개의 블로커 주파수를 유도하기 위하여 구비된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 각각 전송 필터를 더 포함하는 하나 이상의 전송 경로; 및 각각 수신 필터를 더 포함하는 하나 이상의 수신 경로를 포함한다. 이에 따라, 듀플렉서 외에도, 트리플렉서, 쿼드러플렉서 등도 쉽게 얻어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전송 필터 및/또는 수신 필터는 표면 탄성파, 벌크 탄성파, 또는 유도 벌크 탄성파와 작동한다.
또한, 전송 필터는 제시된 종류 중 하나의 음향파와 작동하고, 수신 필터는 또다른 종류의 음향파와 작동할 수도 있다. 이 경우, 상기 전송 필터 내지 전송 필터의 전극 구조들이 제1 칩 위에 배치되고, 상기 수신 필터 내지 수신 필터의 전극 구조들이 또다른 칩 위에 배치될 수 있다. 이때, 블로커 전극들은 상기 제1 칩 및/또는 상기 또다른 칩 위에 배치될 수 있다. 또한, 블로커 경로의 몇몇 회로 소자들은 칩 상에 배치되고, 블로커 경로의 또다른 회로소자는 상기 또다른 칩 상에 배치될 수 있다. 블로커 경로의 회로소자 역시 다양한 종류의 음향파와 작동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전송 필터는 BAW 공진기를, 상기 수신 필터는 SAW 공진기를 포함한다. 상기 BAW 공진기 및 상기 SAW 공진기는 서로 다른 칩 위에 또는 칩 안에 배치된다. 이에 따라 다양한 필터링 기술이 전송 및 수신 필터에 대한 다양한 요구사항들, 예를 들어 성능, 선택, 절연 등에 대한 요구사항을 만족하는 멀티다이(multi-die) 멀티플렉서가 얻어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 칩은 상기 전송 필터 및/또는 수신 필터의 모든 회로소자를 포함한다. 이 경우, 상기 멀티플렉서는 한 종류만의 음향파와 작동하고, 블로커 경로의 회로소자 역시 상기 칩 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 상기 칩 상에 배치되는 전기음향 공진기를 포함한다.
이때 블로커 경로의 전기음향 공진기는 전송 필터 또는 수신 필터의 직렬 또는 평행 가지 공진기(serial or parallel branch resonator)일 수 있다. 상기 블로커 경로는 두 개 이상의 전기음향 공진기를 포함할 수 있다. 상기 블로커 경로는 예를 들어 직렬 가지 내의 공진기로부터의 직렬 회로를 포함할 수 있고, 상기 직렬 가지에 후속하여 또다른 평행 가지(parallel branch)가 배치된다.
전송 또는 수신 필터는 래더 타입(ladder type) 구조에 연결된 직렬 또는 평행 가지 공진기를 포함할 수 있고, 이때 상기 래더 타입 구조는 전체적으로 대역통과필터를 구성한다. 또한, 각 필터의 일부만 래더 타입 구조로 구현되고, 나머지 필터 소자는 대안적인 토폴로지(topology), 예를 들어 듀얼모드 SAW(dual mode SAW (DMA)) 구조를 포함할 수 있다.
이때 블로커 경로의 블로커 전극들을 포함하는 회로소자로서 평행 가지 공진기, 전송 필터, 또는 수신 필터를 사용하는 것이 적절한데, 왜냐하면, 평행 가지 공진기들이 예를 들어 래더 타입 회로에서 신호 경로를 접지에 연결하기 때문이다. 이에 따라, 공통 단자에 접지에 의해 연결하고, 접지에 대하여 블로커 신호를 유도할 수 있는 접지 경로가 주어진다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 도금층으로서 칩 상에 전송 필터 또는 수신 필터 내에 구현되는 유도성 소자(inductive element)를 포함한다.
상기 유도성 소자는, 상기 칩이 배치된 다층 기판 내에 도금층으로서 구현될 수 있다. 또한, 상기 유도성 소자는 상기 칩을 포함하는 모듈 위에 개별 소자(discrete element)로서 구현되거나, 또는 상기 칩과 연결되는 도전성 기판 상에 개별 소자로서 구현될 수 있다.
이에 따라 블로커 경로는 용량성 소자와 유도성 소자를 구성하는 블로커 전극들을 포함한다. 상기 용량성 소자 및 유도성 소자는 직렬로 또는 평행하게 연결될 수 있고 이에 따라 공진 회로를 구성한다. 상기 공진 회로의 공진 주파수는 특히 간섭(interference)으로 간주되는 블로커 신호들의 주파수에 대응되도록 설정될 수 있다.
이에 대하여 매우 일반적으로 용량성 소자의 커패시턴스는 BAW 전극들의 면적 또는 개구 및 컨버터 길이 또는 인터디지털 구조들의 핑거 개수에 의해서 조절될 수 있다. 또한, 실질적으로, 전극들의 간격을, 커패시턴스를 조정하기 위하여 적절하게 구비할 수도 있다.
전극 구조들의 간격은 실질적으로, 멀티플렉서의 작동 대상인 음향파의 파장을 결정한다. 이때, 음향적으로 활성인 전극 구조들을 블로커 경로에 블로커 전극으로서 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 관련된 주파수 영역에서 음향적으로 활성인 전극 구조들을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 용량성 소자의 커패시턴스를 조절하기 위하여 블로커 전극들의 간격 및 면적은 실질적으로 원하는 대로 결정될 수 있다.
유도성 소자의 인덕턴스는 유도성 소자의 도전체 부분의 길이에 의해서 조정될 수 있다. 또한, 코일들이 구비될 수 있고, 이때 코일 감김수(number of windings)는 유도성 소자의 인덕턴스를 조절하기 위하여 조절될 수 있다. 즉, 접지에 대하여 블로커 신호들을 잘 유도하기 위하여 용량성 소자의 커패시턴스 또는 유도성 소자의 인덕턴스를 조절하는 다양한 방법이 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 유도성 소자는 공급 도선의 기생 인덕턱스이다. 이때 유도성 소자의 인덕턴스는 공급 도선의 기생 인덕턴스이다. 작은 인덕턴스가 요구될 경우, 인덕턴스는 어쨌든 구비되는 공급 도선의 내재적인 인덕턴스로서 얻어질 수 있고, 이에 따라 공간이 절약되고 소형으로 형성되는 멀티플렉서 부품이 얻어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전송 필터 및/또는 수신 필터는 BAW 공진기를 포함한다. 상기 블로커 경로는, 접지 구성(ground configuration)이 전송 필터 및/또는 수신 필터의 접지 구성과 다른 BAW 공진기를 포함한다.
이에 따라, 블로커 전극들의 전기적 및/또는 음향적 특성이 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하는데 최적화된 블로커 경로에 용량성 소자가 얻어진다. 또한, 음향 특성을 바람직하게 조절할 수 있는 수단이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 다수의 또는 적은 수의 층을 전송 필터 및/또는 수신 필터의 공진기들 중 하나의 공진기로서 포함하는 BAW 공진기를 포함한다. 이에 따라, 공진기 주파수는 많이 이동되어 통과대역들의 주파수 영역에서 바람직한 커패시턴스 거동이 얻어진다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 하나 이상의 층들의 두께가 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 공진기들 중 하나의 두께와 다른, BAW 공진기(R)를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로(BP)는 BAW 공진기(R)를 포함하고 상기 공진기의 층들 중 하나의 물리적 특성은 상기 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 공진기들의 대응되는 층들의 물리적 특성과 달라진다. 물리적 특성을 변화시킴으로써, 예를 들어 접지 구성(ground configuration), 두께, 층의 개수, 음향 임피던스 또는 전기 도전성 등을 변화시킴으로써 전송 필터 및/또는 수신 필터의 일부분일 뿐만 아니라 블로커 경로의 일부이기도 한, 그리고 그에 따라 추가적인 요구사항들을 만족시켜야 하는 BAW 공진기를 쉽게 얻을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 전송 필터 및/또는 수신 필터의 BAW 공진기와 비교하여, 작동 주파수가 기하학적 변경에 의해서 달라지는 BAW 공진기(R)를 포함한다.
상기에서 언급한 특성들에 추가적으로, 기하학적 변경, 예를 들어 공진기 바닥 면적의 변경을 통해서, 여러 가지 요구사항에 최적화된 공진기를 얻을 수 있다.
표면 탄성파와 작동하는 멀티플렉서에서 기하학 구조의 변화는 예를 들어 도금층 높이의 변화, 피치의 변화, 즉, 핑거 전극 중심에서 핑거 전극 중심 사이의 간격, 또는 도금층 비율(η)의 변화에 의해서 가능하다.
공진기의 공진 거동은 바람직하지 않게 폭이 좁다. 이 때문에, 공진 회로의 공진 주파수가 - 예를 들어 블로커 공진기 단독의 공진 주파수 또는 블로커 공진기 및 유도성 소자로 구성된 직렬 회로의 공진기 주파수 - 주파수 별로 블로커 대역의 근처에만 있더라도 이미 긍정적인 효과가 달성된다.
커패시턴스(C) 및 인덕턴스(L)를 가지는 공진 회로의 공진 주파수는
Figure pct00001
이다. 이에 따라 접지에 대하여 블로커 주파수를 유도하기 위하여 유도성 소자의 인덕턴스 및 용량성 소자의 커패시턴스가 선택될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 블로커 경로는 음향적으로 비활성인 용량성 소자를 포함한다. 이러한 음향적으로 비활성인 소자는 대응되는 주파수 영역, 예를 들어 Tx 주파수 영역 또는 Rx 주파수 영역에서만 비활성인 용량성 소자이거나 또는 음향파와 전혀 상호작용하지 않는 용량성 소자일 수 있다. 이를 위하여 예를 들어, 비압전 물질 대신 압전 물질을 BAW 전극들 사이에 배치할 수 있다. 또한, BAW 공진기의 미러층으로 구성된 도전 물질, 예를 들어 원래의 BAW 전극의 전극 물질을, 음향적으로 비활성인 용량성 소자에 대한 전극으로 사용하는 것도 가능하다. 또한, 원래의 BAW 전극들 중 하나와 도전성 미러층을 중간층인 산화물에 의하여 용량성 소자에 연결할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 블로커 전극들을 포함하는 BAW 공진기를 포함하고, BAW 전극들 중 적어도 하나 및/또는 도전성 물질을 포함하는 미러층이 블로커 전극을 구성한다.
또한, 표면 탄성파 또는 유도 벌크 탄성파와 작동하는 전극 구조들의 경우 핑거 전극들의 배열을 음향파의 가능한 확산 방향에 대하여 회전시켜 전기음향 결합 계수(coupling coefficient)(Ｋ2)가 사라지도록 할 수 있다. 이러한 용량성 소자는 순전히 커패시터적으로 작용하여, 이에 따라 이들의 물리적 치수는 Tx 신호 또는 Rx 신호와의 부정적인 전기음향적 상호작용이 나타나지 않도록 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 접지에 대하여 블로커 신호들을 유도하기 위하여 구비되고 칩 상에 배치되는 블로커 전극을 포함하는 두 개 이상의 블로커 경로를 포함한다.
또한, 멀티플렉서가 다수의 칩을 포함하는 경우, 하나 이상의 블로커 경로의 여러 부분들을 여러 칩 상에 나누어 배치할 수도 있다.
이에 따라, 다수의 블로커 경로가 구비될 수 있고, 이때 각각의 블로커 경로는 접지에 대하여 각각 다른 블로커 신호를 유도하기 위하여 구비된다. 이에 따라, 다수의 블로커 주파수가 Tx 신호들에 대해 생성되는 상호변조가 발생되는 일 없이, 문제 없이 만들어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 전송 필터 및/또는 수신 필터를 포함한다. 상기 멀티플렉서는 또한 상기 전송 필터와 공통 단자 사이에 배치되는 노드에 연결되는 제1 블로커 경로; 및 상기 수신 필터와 공통 단자 사이에 배치되는 노드에 연결되는 제2 블로커 경로를 포함한다.
또한, 하나의 필터가 둘, 셋, 넷 이상의 블로커 경로를 포함할 수도 있다.
이에 따라, 다양한 블로커 주파수와, 한편으로는 전송 필터로부터의 Tx 신호들 사이, 그리고 다른 한편으로는, 수신 필터로부터 나와 공통 단자 또는 전송 필터에 반사되는 신호들 사이의 상호변조가 쉽게 제거될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 정확히 하나의 전송 필터 및 정확히 하나의 수신 필터를 포함한다.
Tx 신호들 및 블로커 신호들의 주파수의 합이 실질적으로 Rx 신호들의 주파수에 상응할 경우, 예를 들어 Tx 주파수가 1880 Mhz 내지 1910 MHz이고, Rx 주파수가 1930 MHz 내지 1990 MHz이고 블로커 주파수는 대략 20 MHz 내지 140 MHz에 있는 WCDMA 대역-2 에서, 제2 차수의 상호변조 기생 신호는 Rx 주파수 영역에 위치할 것이다. 이러한 경우, 블로커 신호들이 위와 같은 간단한 방식으로 제거되어 상호변조 곱이 처음부터 전혀 생성되지 않는 것이 특히 바람직하다.
이에 상응하게 바람직한 것은, Tx 신호들과 블로커 주파수 신호들의 차이 값이 Rx 신호들의 주파수에 대응될 때에도 블로커 신호를 유도하는 것이다. 이는 예를 들어 주파수가 3760 MHz 내지 3900 MHz인 블로커 신호들의 경우이다.
또한, 이중(double) Tx 주파수와 블로커 주파수의 차이 값이 Rx 주파수에 대응되는 상황일 때에도 실질적으로 의미가 있다. 이는 예를 들어 블로커 주파수가 대략 1770 MHz 내지 1890 MHz이고, 5630 MHz 내지 5810 MHz인 경우에 해당한다.
일 실시예에 따르면, 전송 필터 및/또는 수신 필터의 공진기들은 이중(double)으로 형성되고, 각각의 이중 공진기들은 비선형 효과를 줄이기 위하여 역평행하게 연결된다.
이때, 직렬 이중 구조의 경우 공진기는 각각 면적이 두 배인, 앞뒤로 연결되는 두 개의 공진기에 의해서 대체되어, 이중 공진기들의 전체 임피던스는 대체된 공진기의 임피던스에 대응된다. 평행 이중 구조의 경우, 공진기는 대체된 공진기들의 동일한 임피던스를 얻기 위하여 면적이 절반인 두 개의 평행 연결된 공진기에 의해서 대체된다. 이를 위하여, 관통 접촉부(vias) 또는 범프 연결부를 이용하여 공진기의 상부 전극 및 대응되는 또다른 공진기의 하부 전극을 하나의 노드 지점에 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 공통 단자는 유도성 소자에 의해서 접지에 연결됨으로써 정전 방전(electrostatic discharge (ESD)) 보호 효과가 얻어진다. 이때 상기 유도성 소자는 상기 공통 단자에 의해서 수신된, 예를 들어 안테나에 의해 수신된 ESD 신호들을 접지에 직접적으로 유도함으로써 상기 전송 필터 및 특히 민감한 상기 수신 필터가 광대역의 ESD 신호로부터 보호된다.
또한, ESD 보호 경로는 상기 유도성 소자 외에, 상기 유도성 소자에 직렬로 연결되는 용량성 소자를 포함할 수도 있다.
일실시예에 따르면, 전송 경로는 전송 필터와 공통 단자 사이에 임피던스 정합 회로망을 포함한다. 또한, 임피던스 정합 회로망이 공통 단자와 수신 필터 사이에 배치될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서의 전송 필터 또는 멀티플렉서의 수신 필터는 대역통과필터(band pass filter) 또는 대역저지필터(band stop filter)를 포함한다. 대역통과필터 및 대역저지필터는 둘 다 SAW 기술 또는 BAW 기술로 제조될 수 있고, 대응되는 공진기가 칩 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 블로커 주파수 용 하나 이상의 트랩 회로(trap circuit)를 포함하고, 상기한 하나 이상의 트랩 회로는 안테나와 공통 단자(CC) 사이에 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 트랩 회로를 공통 단자(CC)와 수신 경로 또는 전송 경로 내의 필터 사이에 포함한다.
트랩 회로에는 음향적으로 활성인 소자가 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 수신 경로에 대하여 블로커 주파수를 통과시킬 수 없는 대역저지필터를 포함하는 전송 경로를 포함한다. 전송 경로의 전송 필터가 대역저지필터만으로 구성될 수 있다. 대역저지필터는 예를 들어 저지대역이 수신 경로의 수신대역 영역에 있는 노치 필터(notch filter)일 수 있다. 상기 노치 필터는 전기음향 공진기 및 유도성 및/또는 용량성 회로소자를 포함할 수 있다. 이러한 노치 필터는 이른바 추출 필터(extract filter)를 구성하고 위성항법장치(global positioning system, GPS), 글로나스(global navigation satellite system (GLONASS)), 나침반, 또는 갈릴레오 등의 위성 보호된 시스템 용 수신 경로에 연결되는데 적합하다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에 또다른 필터 또는 멀티플렉서 및 두 개의 안테나와 함께 구비되며, 하나의 안테나에서 또다른 안테나로 주입(injection)되었을 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도한다. 이에 따라, 이러한 멀티플렉서는 다양성 기능을 가지는 모바일 통신기기에 적합하다. 멀티플렉서의 전송 신호는 멀티플렉서에 연결된 안테나로부터 또다른 다이버서티 안테나(diversity antenna)로 외부 블로커 신호와 함께 주입될 수 있다. 이는 상기한 또다른 다이버서티 안테나에 연결된 또다른 멀티플렉서에서 원치 않는 상호변조 곱을 야기할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 상기 멀티플렉서 또는 상기한 또다른 멀티플렉서는 각각 다른 멀티플렉서에 대한 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하는 블로커 경로를 구비할 수 있다. 이러한 블로커 경로들은 멀티플렉서 또는 또다른 멀티플렉서에 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기한 또다른 필터는 GPS 신호, 글로나스 신호, 갈리레오 신호, 또는 나침반 신호 용 수신 필터이다.
일 실시예에 따르면, 상기한 또다른 필터는 블루투스 또는 WLAN 등의 응용 분야에 구비될 수 있는 양방향 개별 필터이다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에서 또다른 필터 또는 멀티플렉서에 연결된다. 상기 멀티플렉서는, 상기 멀티플렉서에 연결되는 안테나에 의해서, 또다른 신호 경로에 연결되는 통신기기의 안테나로 주입되었을 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하기 위하여 구비된다. 이에 따라 상기 멀티플렉서는 또다른 멀티플렉서에서 노이즈를 야기할 수 있는 블로커 신호들이 접지에 대하여 유도될 수 있도록 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에서 연결되는데, 상기 모바일 통신 기기는 또다른 필터 또는 또다른 멀티플렉서를 포함한다. 이 경우, 상기 멀티플렉서는 크로스토크에 의해 통신기기의 또다른 신호 경로로 주입되었을 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하기 위하여 구비된다. 블로커 신호들을 적절하게 구성된 블로커 경로 없이 안테나에 의해서 통신 기기의 또다른 신호 경로에 도달시킬 수 있는 상기한 방법 외에, 모바일 통신 기기 내에서 크로스토크로 인해 또다른 신호 경로에 주입되었을 블로커 신호들을 중화시키는 방법이 있다.
상기 멀티플렉서의 일 실시예에 따르면, 신호 경로들은 고역통과필터, 저역통과필터, 대역통과필터 또는 대역저지필터에 의한 분리를 위하여 안테나 노드에 연결된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 또다른 필터를 포함하고, 상기 또다른 필터는 상기에서 기술한 또다른 필터이거나 제2의 또다른 필터일 수 있다. 상기 또다른 필터는 GPS 신호, 글로나스 신호, 갈리레오 신호, 또는 나침반 신호 용 수신 필터이다.
일 실시예에 따르면, 상기 대역저지필터는 양방향 개별 필터이다.
일 실시예에 따르면, 상기 대역저지필터에 후속하여 상기 안테나의 반대편에 또다른 필터 또는 또다른 멀티플렉서가 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에서 하나 이상의 또다른 멀티플렉서 및 그에 속하는 두 개 이상의 안테나에 연결된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 외부로부터의 블로커 신호들 및/또는 안테나들 사이의 직접적인 크로스토크에 의한 신호들을 상기한 또다른 멀티플렉서들로부터 유도한다. 특히, 유되되지 않았더라면, 함께 또는 각각 고유의 전송 신호들과 함께 노이즈가 되는 상호변조 곱을 생성했을 신호들이 유도된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 기기의 다른 멀리플렉서로부터 나왔을, 외부로부터의 블로커 신호들 및/또는 기기 자체의 직접적인 크로스토크에 의한 신호들을 상기한 또다른 멀티플렉서들로부터 유도한다. 이러한 신호들은, 유도되지 않았더라면, 함께 또는 각각 고유의 전송 신호들과 함께 노이즈가 되는 상호변조 곱을 생성했을 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는, 자체의 멀티플렉서를 간섭하지는 않지만 자체의 안테나에 의해서 방출되었을 수도 있고, 다른 안테나 중 어느 하나로 주입되어 연결된 멀티플렉서들에 노이즈를 야기했을 상호변조 곱을 제거하기 위한 하나 이상의 블로커 경로를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 기기 내의 직접적인 크로스토크에 의해서 다른 멀티플렉서에서 노이즈가 되었을 상호변조 곱을 제거하기 위한 하나 이상의 블로커 경로를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 전송 경로 및 수신 경로에서 적어도 하나의 전송 필터 또는 수신 필터에는, 더 낮은 차수의 고역통과필터, 저역통과필터, 대역통과필터 또는 대역저지필터가 안테나 측에서 직렬 연결된다.
일 실시예에 따르면, 상기한 더 낮은 차수의 적어도 하나의 고역통과필터, 저역통과필터, 대역통과필터 또는 대역저지필터는 용량성 소자 및/또는 유도성 소자로 형성된다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 신호 경로에는 상기 더 낮은 차수의 필터만 하나 이상의 블로커 경로와 함께 구비된다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 신호 경로에는 상기 더 낮은 차수의 필터만 블로커 경로 없이 포함된다.
일 실시예에 따르면, 상기 멀티플렉서는 듀플렉서, 트리플렉서, 쿼드플렉서, 또는 퀸트플렉서이다.
도 1a는 인터디지털 컨버터의 핑거 전극이 배치된 칩 표면을 도시한다.
도 1b는 BAW 공진기가 배치된 칩 표면을 도시한다.
도 2a는 전송 필터에 용량성 소자를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 2b는 수신 필터에 용량성 소자를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 2c는 용량성 소자에 의해서 공통 단자가 접지에 연결되는 멀티플렉서를 도시한다.
도 3은 멀티플렉서 및 상호변조 곱의 일반적인 신호 경로들을 도시한다.
도 4는 블로커 경로에 직렬 공진회로를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 5는 블로커 경로에 전기음향 공진기를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 6은 블로커 경로에 음향 공진기 및 유도성 소자를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 7은 전송 필터 또는 수신 필터에 이중 구조로 구현된 공진기들을 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 8은 음향 공진기의 대체회로도이다.
도 9는 전송 필터 또는 수신 필터의 블로커 경로에 평행 가지 공진기(parallel branch resonator)를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 10은 직렬 가지 공진기 및 평행 가지 공진기를 전송 필터 및 수신 필터에 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 11은 블로커 경로에 두 개의 유도성 소자 및 하나의 전기음향 공진기를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 12는 블로커 경로에 두 개의 유도성 소자 및 두 개의 전기음향 공진기를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다.
도 13은 전송 필터가 노치 필터인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 14는 하나 이상의 안테나를 포함하는 모바일 통신 기기에 멀티플렉서를 적용한 예를 개략적으로 도시한다.
도 15는 안테나 단자(ANT)와 공통 단자(CC)사이에, 인덕턴스(L)와 온칩 커패시턴스(on-chip capacitance, X)로 구성되는 트랩 회로(trap circuit)가 연결된 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다.
도 16은 공통 단자(CC)와 전송 경로의 필터 사이에 트랩 회로를 포함하는 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다.
이하, 실시예 및 개략적인 도면을 참조하여 상기 멀티플렉서를 상세히 기술한다.
도 1a는 칩 표면에 배치된 인터디지털 구조를 도시한다. 칩(CH)의 표면에는 전극 핑거(EFI)를 포함하는 SAW 공진기(SAWR)의 인터디지털 구조(IDS)가 배치된다. 이러한 인터디지털 구조는 듀플렉서의 공통 단자(CC)를 접지(GND)에 연결시킨다. 이때 상기 SAW 공진기(SAWR)는 듀플렉서의 전송 필터 측 신호 경로(Tx) 또는 수신측 신호 경로(Rx)에 연결되거나 바로 공통 단자(CC)에 연결될 수 있다. 상기 SAW 공진기(SAWR)의 인터디지털 구조(IDS)는 듀플렉서의 작업 영역에서 음향적으로 활성이거나 음향적으로 비활성일 수 있다. 음향적으로 활성인지 여부에 상관 없이, 이러한 인터디지털 구조는 블로커 경로에서 접지에 대하여 블로커 신호를 유도하여 이에 따라 블로커 신호들로부터 그리고 듀플렉서에서 전파되는 Tx 또는 Rx 신호들로부터 상호변조 곱이 혼합되어 생성되지 않도록 하는 용량성 소자를 구성한다.
듀플렉서는 표면 탄성파(surface acoustic waves)와 작동할 수 있다. 이 경우, 듀플렉서는 SAW 공진기를 더 포함하고 블로커 경로의 인터디지털 구조(IDS)는 큰 비용을 들이지 않고 그리고 추가적인 작업 공정 없이 칩(CH) 상에 배치될 수 있다. 이때 상기 칩(CH)은 압전 결정(piezoelectric crystal), 예를 들어 LiTaO3 (탄탈산 리튬) 또는 LiNbO3 (니오브산 리튬) 등일 수 있다.
도 1b는 블로커 경로의 일부분으로서 배치된 BAW 공진기(BAWR) 및 상기 BAW 공진기가 칩(CH) 상에 배치된 것을 도시한다. 도 1A의 회로와 유사하게, BAW 공진기는 공통 단자(CC)에 바로 연결되거나 신호 경로의 전송기 측(Tx) 부분 또는 수신측(Rx) 부분에 연결될 수 있다. 상기 BAW 공진기(BAWR)는 제1의, 하부 전극(EL1) 및 제2의, 상부 전극(EL2)을 포함한다. 상기 두 전극 사이에는, 압전층일 수 있고 알루미늄 질화물(AlN) 또는 주석 산화물(ZnO)을 포함할 수 있는 절연층(PL)이 배치된다. 상기 전극(EL1)및(EL2)은 접지에 대하여 블로커 신호를 유도할 수 있는 블로커 전극을 구성한다. 멀티플렉서가 벌크 탄성파와 작동하는 경우, 듀플렉서를 제조할 때 적절한 BAW 공진기가 칩(CH) 상에 배치된다. 블로커 경로 용 BAW 공진기(BAWR)를 더 배치하거나 블로커 경로 용 블로커 전극을 동시에 포함하는 전송 필터 또는 수신 필터의 BAW 공진기를 구비하는 것은 멀티플렉서의 제조 시 추가적인 비용이 들지 않는다.
BAW 공진기(BAWR)의 적층체는 음향적으로 활성이거나 음향적으로 비활성일 수 있다. 어떤 경우든 상기 적층체는 접지에 대하여 블로커 신호를 유도할 수 있는 용량성 소자를 구성한다.
도 2a는 Tx 필터(Tx) 및 Rx 필터(Rx)를 포함하는 멀티플렉서의 실시예를 도시하는데, 상기 Tx 필터(Tx)는 하나의 Tx 단자(TxC)와 공통 단자(CC) 사이에 배치되고, 상기 Rx 필터(Rx)는 하나의 수신 단자(RxC)와 공통 단자(CC) 사이에 배치된다. 블로커 경로의 블로커 전극을 포함하는 용량성 소자(CE)는 전송 필터(Tx)에 배치되고, 상호변조 곱을 감소시키거나 방지하기 위하여 접지에 대하여 블로커 신호를 유도할 수 있다.
도 2b는 블로커 전극을 포함하는 용량성 소자(CE)가 수신 필터(Rx)에 배치되는 멀티플렉서의 실시예를 도시한다.
도 2c는 블로커 전극을 포함하는 용량성 소자(CE)가 공통 단자(CC)에 바로 연결되는 멀티플렉서의 실시예를 도시한다. 이때 상기 용량성 소자(CE)는 전송 필터(Tx) 또는 수신 필터(Rx) 어느 것의 일부분도 아니다. 그러나 상기 용량성 소자(CE)는 상기 전송 필터(Tx)와 수신 필터(Rx)와 동일한 칩 상에 배치될 수 있다.
도 3은 (m)개의 전송 신호 경로(Tx1, Tx2,..., Txm) 및 (m)개의 전송 필터(Tx1, Tx2,..., Txn) 및 (n)개의 수신 필터(Rx1, Rx2,..., Rxn)를 포함하는 (n)개의 수신 신호 경로를 포함하는 멀티플렉서를 도시한다. 상기 제1, 제2, 내지 (m)번째 전송 필터는 한편으로는 상기 제1, 제2 내지 (m)번째 전송 단자와 다른 한편으로는 공통 단자(CC) 사이에 배치된다. 이때 상기 제1, 제2, 내지 (n)번째 수신 필터(Rx1, Rx2, Rxn)는 이에 대응하여 한편으로는 제1, 제2, 내지 n번째 수신 단자(RxC1, RxC2, RxCn)와 다른 한편으로는 공통 단자(CC) 사이에 배치된다. FRx1, FRx2, .., FRxn 은 수신 주파수이고, FTx1, FTx2,..., FTxm 은 전송 주파수이다.
제1 전송 필터(Tx1)로부터의 제1 전송 신호 경로의 전송 신호들이 특히 바람직하지 않은, 그러나 피할 수 없는, 주파수가 (fBlocker)인, 공통 단자(CC)의 블로커 신호들과 혼합되어 제2 수신 필터(Rx2)를 통과하는 주파수 성분들이 형성되는 것이 예시적으로 도시된다. 이러한 상호변조 곱은 상기 제2 수신 필터(Rx2)를 통과할 수 있고 종래의 멀티플렉서에서 상기 제2의 Rx-필터의 기능성을 차단할 것이다. 여기서, 상기 제2 수신 필터(Rx2)의 통과성은 원하는 대로 줄일 수 없는데, 만약 줄이게 된다면 원하는, 수신 대상인 동일한 주파수의 신호들 역시 상기 제2 수신 필터(Rx2)를 통과할 수 없을 것이다.
본 발명의 핵심 아이디어는, 이에 대응하여, 주파수가 (fBlocker)인 블로커 신호들을 블로커 경로에 의해 접지에 대하여 유도하여, 이상적이게는 제1 수신 필터(Tx1)로부터의 전송 신호들과의 믹싱이 중지되는 것이고, 최소한 상당히 약화되는 것이다.
그러면, 상기 제2 수신 필터(Rx2)가 자신의 높은 통과성을, 대응되는 주파수(fRx2)에 대하여 유지하여, 그 결과 간섭 없이, 대응되는 신호의 수신이 가능해진다.
이는 멀티플렉서의 단지 일 실시예이다. 듀플렉서, 트리플렉서 등에서 캐스캐이드(cascaded) 형태로 구현되는 멀티플렉서를 얻을 수도 있다.
도 4는 직렬로 연결되는 용량성 소자(CE) 및 유도성 소자(IE)를 포함하는 블로커 경로(BP)를 포함하는 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 상기 블로커 경로는 공통 단자(CC)에 바로 연결된다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 정합 회로망(MN)을 전송 필터(Tx)와 공통 단자(CC) 사이에 배치할 수도 있다. 마찬가지로 반드시 요구되는 것은 아니지만, 또다른 정합회로망(MN)을 수신 필터(Rx)와 공통 단자(CC) 사이에 배치할 수도 있다. 상기 블로커 경로(BP)의 용량성 소자(CE)는 전송 필터 또는 수신 필터의 공진기의 전극과 함께 배치되는 블로커 전극을 포함한다.
상기 용량성 소자(CE)는 음향적으로 활성이거나 음향적으로 비활성인 소자일 수 있다.
도 5는 블로커 전극이 공진기 구조(R)의 일부분인 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 상기 공진기 구조(R)는 음향적으로 활성이거나 비활성일 수 있다.
도 6은 유도성 소자(IE)에 직렬로 연결되고 공통 단자(CC)에 직접적으로 연결되지 않는 블로커 경로(BP)의 블로커 전극들이 공진기 구조(R)에 배치되는, 듀플렉서의 일실시예를 도시한다.
도 7은 전송 필터(Tx) 또는 수신 필터(Rx)일 수 있는 필터에 대하여, 이중 공진기가 상호변조 곱의 방지를 위한 또다른 특징을 더 구성하는 예시적인 일 실시예를 도시한다. 이때 상기 이중 구조는 평행 이중 구조 또는 직렬 이중 구조로 구현될 수 있다.
평행 이중 구조의 경우, 관통 접촉부(VIA)가 이중 공진기들의 하부 및 상부 전극을 연결시킬 수 있다. 이중 공진기의 연결된 전극들은 도 7에서 예시적으로 두께가 더 두껍게 도시된다. 이중 공진기의 연결된 전극들은 예를 들어 접지 단자를 구성할 수 있는 노드 지점(NOD)에 의해서 서로 연결될 수 있다.
평행 이중 구조의 공진기들을 추가적으로 직렬 이중 구조로 구현할 수도 있다.
도 8은 전기음향 공진기(R)의 대체회로도(ECD)이다. 상기 대체회로도는 정적 커패시턴스(C0)를 포함하고, 이에 평행하게 연결되고 동적 커패시턴스(CD)와 동적 인덕턴스(LD)로 구성되는 직렬 회로를 포함한다. 음향 작업 주파수보다 먼 주파수에서 상기 공진기는 실질적으로 정적 커패시턴스(C0)를 가지는 용량성 소자를 구성한다. 상기 동적 커패시턴스(CD)와 동적 인덕턴스(LD)는 실질적으로 무시할 정도이다. 공진기의 작업 영역에서는 다른 거동이 나타난다. 이때 실질적으로 상기 동적 커패시턴스(CD)와 동적 인덕턴스(LD)가 공진기의 거동을 결정하는 반면, 정적 커패시턴스(C0)는 부차적인 역할을 한다.
상기 전기음향 공진기(R)의 치수 및 상기 공진기의 작업 영역의 확정에 따라서 공진기는 용량성 소자로서만 또는 전기음향적 소자로서만 작동하거나 또는 두 소자가 결합된 형태로 작동할 수 있고, 이에 따라 공진기는 전송 필터 또는 수신 필터에서는 필터 소자로 작동하고 동시에 블로커 경로에서 블로커 소자로서 작동하도록 조정될 수 있다. 이때 상기 공진기(R)를 블로커 경로에 마련하는데는 실질적으로 기타 다른 제조 단계가 불필요하기 때문에, 제안된 멀티플렉서는 추가적인 비용 없이 제조할 수 있고 상호변조 효과를 줄이기 위한 공지의 방법이 사용될 수 있다.
도 9는 블로커 경로가, 블로커 전극(CE)이 배치되는, 전송 필터(Tx) 또는 수신 필터(Rx)의 평행 가지 공진기를 포함하는, 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 또한, 상기 블로커 경로는 유도성 소자(IE)를 포함하여, 상기 전극들 및 유도성 소자(IE)의 치수에 의해서, 바람직하게는 블로커 신호가 접지에 대하여 유도될 수 있는 신호 경로가 얻어질 수 있도록 한다.
도 10은 블로커 경로(BP)가 블로커 전극(CE)을 포함하는 직렬 가지 공진기와 블로커 전극(CE2)을 포함하는 평행 가지 공진기 및 유도성 소자(IE)를 포함하는, 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 대응되는 전극 구조 및 상기 유도성 소자는 도 9의 실시예와 유사하게 형성되어, 접지에 대하여 블로커 신호가 잘 유도될 수 있도록 한다.
도 11은 블로커 경로(BP)가 제1 유도성 소자(IE1), 제2 유도성 소자(IE2), 및 공진기에 배치되는 용량성 소자(CE)의 블로커 전극을 포함하는, 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 상기 소자들(IE1)및(IE2)의 인덕턴스의 수치와 용량성 소자(CE)의 커패시턴스 수치는, 접지에 대하여 블로커 신호들이 잘 유도될 수 있도록 결정된다.
도 12는 블로커 경로(BP)가 제1 유도성 소자(IE1), 제2 유도성 소자(IE2), 및 제1 공진기에 배치되는 제1 용량성 소자(CE1)의 블로커 전극 및 평행 가지 공진기에 있는 제2 용량성 소자(CE2)에 배치되는 또다른 블로커 전극을 포함하는, 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 대응되는 유도성 소자 및 용량성 소자의 인덕턱스 및 커패시턴스는 접지에 대하여 블로커 신호들이 잘 유도될 수 있도록 결정된다.
도 13은 도 3과 유사하게, Tx-필터가, Rx-필터(Rx2)의 주파수가 통과할 수 없는 대역저지필터(NOT)로 대체된 전단 회로를 도시한다. 예시적으로 대역저지필터(NOT)로부터의, 주파수가 블로커 주파수(fBlocker)인 전송 신호들이 공통 단자(CC) 에서 혼합되어 노이즈가 되는 상호변조 곱으로서 상기 필터(Rx2)에 들어가는 위험한 경우가 도시된다. 다른 Rx-필터에 들어가는 상호변조 곱이 발생할 수도 있다. 또한, 이때 노드(CC)에서는 블로커 경로에 의해서 블로커 주파수가 제거되도록 해야 한다.
이에 따라, 위성으로부터 수신되는 항법 데이터(navigation data)가 간섭 없이 수신될 수 있다.
도 14는 다이버시티 기능을 가지는 모바일 통신 기기를 개략적으로 도시한다. 즉, 안테나(ANT) 외에, 추가적인 전송 및/또는 수신 기능을 수행하는 안테나(ANT2)가 더 구비된다. 각각의 안테나는 멀티플렉서(MUL, MUL2)와 연결될 수 있다. 각각의 멀티플렉서(MUL, MUL2)에는 하나의 안테나의 신호가 다른 안테나로 주입됨으로써 발생될 수 있는 상호변조 곱을 제거하기 위하여 블로커 경로가 구비될 수 있다. 또한, 멀티플렉서(MUL, MUL2) 중 하나가 각각 다른 멀티플렉서에서 상호변호 곱으로서 수신을 간섭할 수 있는 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하기 위하여 블로커 경로를 포함할 수도 있다.
도 15는 하나의 안테나 단자(ANT)와 공통 단자(CC) 사이에, 인덕턴스(L)와 온칩 커패시턴스(on-chip capacitance, X)로 구성되는 트랩 회로(trap circuit)가 연결되는 멀티플렉서의 일 실시예를 도시한다. 상기 온칩 커패시턴스는 공진기이거나 또는 커패시터적으로만 작동하는, 공진기처럼 구성된 온칩 소자일 수 있다. 상기 온칩 커패시턴스(X)가 공진기인 경우, 트랩 회로에 의해서 발생되는 두 개의 트랩 주파수(trap frequency)가 존재한다.
도 16은 공통 단자(CC)와 전송 경로의 필터 사이의 트랩 회로를 도시한다. 상기 트랩 회로는 공통 단자(CC)와 수신 경로의 필터 사이에 배치될 수도 있다. 상기 트랩 회로는 인덕턴스(L)과 온칩 커패시턴스(X)를 포함한다. 마찬가지로(도 15 참조) 상기 온칩 커패시턴스(X)는 공진기이거나 커패시터적으로만 작동하는 칩 소자일 수 있다.
본 발명에 따른 멀티플렉서는 상술한 실시예들 중 어느 하나에 한정되지 않는다. 더 많은 유도성 소자 또는 용량성 소자가 전송 필터, 수신 필터 또는 기타 다른 회로 소자에 더 포함되는 실시예들 및 변형예의 조합 역시 본 발명에 따른 실시예를 구성할 수 있다.
ANT, ANT2 안테나
BAWR BAW 공진기
BP 블로커 경로
C0 정적 커패시턴스
CC 공통 단자
CC2 두 개의 멀티플렉서 사이의 공통 단자
CD 동적 커패시턴스
CE 용량성 소자
CE2 또다른 용량성 소자
CH 칩
ECD 대체 회로도
EFI 전극 핑거
EL1, EL2 전극
FBlocker 블로커 주파수
FRx2, FRx2, FRxn 수신 주파수
FTx1, FTx2, FTxm 전송 주파수
FTxm1 이미 노이즈인 상호변조 곱이거나 또다른 안테나에서 노이즈인 상호변조 곱을 야기하게 되는, 하나의 안테나에서 또다른 안테나로 주입된 신호
GND 접지
IDS 인터디지털 구조
IE 유도성 소자
IE2 또다른, 제2 유도성소자
LD 동적 인덕턴스
MN 정합 회로망
MUL, MUL2 멀티플렉서, 제2 또다른 멀티플렉서
NOD 노드지점
PL 유전층
R (전기음향) 공진기
Rx 수신 필터
Rx1, Rx2 수신 필터
RxC, Rxn 수신 단자
RxC1, RxC2, RxCn 수신 단자
SAWR SAW 공진기
Tx 전송 필터
Tx1, Tx2, Txm 전송 필터
TxC 전송 단자
TxC1, TxC2, TxCm 전송 단자
VIA 관통 접촉부(via)

Claims (45)

  1. - 전송 단자(TxC), 수신 단자(RxC), 및 공통 단자(CC);
    - 상기 전송 단자(TxC) 및 상기 공통 단자(CC) 사이에 연결되고 전송 필터(Tx)를 포함하는 전송 경로;
    - 상기 수신 단자(Rx) 및 상기 공통 단자(CC) 사이에 연결되고 수신 필터(Rx)를 포함하는 수신 경로;
    - 칩(CH); 및
    - 공통 단자(CC)에 연결되는 블로커 경로(BP)를 포함하는, 음향파와 작동하는 멀티플렉서(MUL)로서,
    - 상기 블로커 경로(BP)는, 칩(CH) 상에 배치되고 블로커 신호를 접지(GND)에 대하여 유도하기 위하여 구비되는 블로커 전극들(EL1, EL2)을 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 상기 전송 필터(Tx) 또는 수신 필터(Rx)의 회로소자를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    음향파와 작동하고 하나 이상의 블로커 경로에 블로커 전극을 포함하는 하나 이상의 공진기를 포함하는 멀티플렉서로서, 각 블로커 경로 또는 블로커 전극을 포함하고 음향파와 작동하는 각 공진기는 두 개의 블로커 주파수를 유도하기 위하여 구비되는, 멀티플렉서(MUL).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 전송 필터(Tx2,...,Txm)를 더 포함하는 하나 이상의 전송 경로; 및
    각각 수신 필터(Rx2,...,Rxn)를 더 포함하는 하나 이상의 수신 경로를 더 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송 필터(Tx) 및/또는 상기 수신 필터(Rx)는 표면 탄성파(surface acoustic waves (SAW)), 벌크 탄성파(bulk acoustic waves (BAW)), 또는 유도 벌크 탄성파(guided bulk acoustic waves (GBAW))와 작동하는, 멀티플렉서(MUL).
  6. 제 5 항에 있어서,
    - 상기 전송 필터(Tx)는 BAW 공진기를, 상기 수신 필터(Rx)는 SAW 공진기를 포함하고,
    - 상기 BAW 공진기 및 SAW 공진기는 서로 다른 칩 위에 또는 안에 배치되는, 멀티플렉서(MUL).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칩(CH)은 상기 전송 필터(Tx) 및/또는 상기 수신 필터(Rx)의 모든 회로소자를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 칩(CH) 상에 배치되는 전기음향 공진기(R)를 포함하는 멀티플렉서(MUL).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기음향 공진기(R)는 전송 필터(Tx) 또는 수신 필터(Rx)의 평행 가지 공진기(parallel branch resonator)인, 멀티플렉서(MUL).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 유도성 소자(inductive element)(IE)를 포함하고, 상기 유도성 소자는,
    - 상기 전송 필터(Tx) 또는 상기 수신 필터(Tx) 내에 도금층으로서 칩(CH) 상에 구현되거나;
    - 상기 칩(CH)이 배치된 다층 기판 내에 도금층으로서 구현되거나;
    - 상기 칩(CH)을 포함하는 모듈 위에 개별 소자(discrete element)로서 구현되거나; 또는
    - 상기 칩(CH)과 연결되는 도전성 기판 상에 개별 소자로서 구현되는, 멀티플렉서(MUL).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유도성 소자(IE)는 공급 도선의 기생 인덕턱스인, 멀티플렉서(MUL).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 전송 필터(Tx) 및/또는 상기 수신 필터(Rx)는 BAW 공진기를 포함하고;
    - 상기 블로커 경로(BP)는, 접지 구성(ground configuration)이 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 접지 구성과 다른 BAW 공진기를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 다수의 또는 적은 수의 층을 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 공진기들 중 하나의 공진기로서 포함하는 BAW 공진기(R)를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 하나 이상의 층의 두께는 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 공진기들 중 하나의 두께와 다른, BAW 공진기(R)를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 BAW 공진기(R)를 포함하고 상기 공진기의 층들 중 하나의 물리적 특성은 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 공진기들의 대응되는 층들의 물리적 특성과 달라지는, 멀티플렉서(MUL).
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는, 상기 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx)의 BAW 공진기와 비교하여, 작동 주파수가 기하학적 변경에 의해서 달라지는 BAW 공진기(R)를 포함하는 멀티플렉서(MUL).
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블로커 경로(BP)는 음향적으로 비활성인 용량성 소자(CE)를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접지(GND)에 대하여 블로커 신호들을 유도하기 위하여 구비되고 칩 상에 배치되는 블로커 전극(EL1, EL2)을 포함하는 두 개 이상의 블로커 경로(BP)를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    블로커 전극들을 포함하는 BAW 공진기를 포함하는 멀티플렉서(MUL)로서, BAW 전극들 중 적어도 하나 및/또는 도전성 물질을 포함하는 미러층은 블로커 전극을 구성하는, 멀티플렉서(MUL).
  20. 제 19 항에 있어서,
    - 전송 필터(Tx) 및/또는 수신 필터(Rx);
    - 상기 전송 필터(Tx)와 상기 공통 단자(CC) 사이에 배치되는 노드에 연결되는 제1 블로커 경로(BP); 및
    - 상기 수신 필터(Rx)와 상기 공통 단자(CC) 사이에 배치되는 노드에 연결되는 제2 블로커 경로(BP)를 포함하는 멀티플렉서(MUL).
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정확히 하나의 전송 필터(Tx) 및 정확히 하나의 수신 필터(Rx)를 포함하는 멀티플렉서(MUL).
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송 필터 또는 수신 필터는 대역통과필터(band pass filter) 또는 대역저지필터(band stop filter)를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    블로커 주파수 용 하나 이상의 트랩 회로(trap circuit)를 포함하고, 상기한 하나 이상의 트랩 회로는 안테나와 상기 공통 단자(CC) 사이에 연결되는, 멀티플렉서(MUL).
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    블로커 주파수 용 하나 이상의 트랩 회로를 포함하고, 상기한 하나 이상의 트랩 회로는 상기 공통 단자(CC)와 수신 경로 또는 전송 경로 내의 필터 사이에 연결되는, 멀티플렉서(MUL).
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 트랩 회로에서는 음향적으로 활성인 소자가 연결되는, 멀티플렉서(MUL).
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신 경로에 대하여 블로커 주파수를 통과시킬 수 없는 대역저지필터를 포함하는 전송 경로를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에 또다른 필터 또는 멀티플렉서 및 두 개의 안테나와 함께 구비되며, 하나의 안테나에서 또다른 안테나로 주입되었을 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하는, 멀티플렉서(MUL).
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 또다른 필터는 GPS 신호, 글로나스(glonass) 신호, 갈리레오 신호, 또는 나침반 신호 용 수신 필터인, 멀티플렉서(MUL).
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기한 또다른 필터는 양방향 개별 필터인, 멀티플렉서(MUL).
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에 또다른 필터 또는 멀티플렉서에 연결되고, 상기 멀티플렉서에 연결되는 안테나에 의해서, 또다른 신호 경로에 연결되는 통신기기의 안테나로 주입되었을 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하기 위하여 구비되는, 멀티플렉서(MUL).
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에서 또다른 필터 또는 멀티플렉서에 연결되고, 크로스토크에 의해서 통신 기기의 또다른 신호 경로로 주입되었을 블로커 신호들을 접지에 대하여 유도하기 위하여 구비되는, 멀티플렉서(MUL).
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    신호 경로들은 고역통과필터, 저역통과필터, 대역통과필터 또는 대역저지필터에 의한 분리를 위하여 안테나 노드에 연결되는, 멀티플렉서(MUL).
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    또다른 필터를 더 포함하는 멀티플렉서로서,
    상기 또다른 필터는 GPS 신호, 글로나스 신호, 갈리레오 신호, 또는 나침반 신호 용 수신 필터인, 멀티플렉서(MUL).
  34. 제 26 항에 있어서,
    상기 대역저지필터는 양방향 개별 필터인, 멀티플렉서(MUL).
  35. 제 26 항 또는 제 34 항에 있어서,
    상기 대역저지필터에 후속하여 상기 안테나의 반대편 쪽에 필터 또는 멀티플렉서가 더 배치되는, 멀티플렉서(MUL).
  36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 모바일 통신 기기에 상기한 항들 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 또다른 멀티플렉서와 함께 포함되고, 두 개 이상의 안테나가 상기한 멀티플렉서 회로에 연결되는, 멀티플렉서(MUL).
  37. 제 36 항에 있어서,
    함께 또는 각각 고유의 전송 신호들과 함께 노이즈가 되는 상호변조 곱을 생성했을, 외부로부터의 블로커 신호들 및/또는 안테나들 사이의 직접적인 크로스토크에 의한 신호들이 상기한 또다른 멀티플렉서들로부터 유도되는, 멀티플렉서(MUL).
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 함께 또는 각각 고유의 전송 신호들과 함께 노이즈가 되는 상호변조 곱을 생성했을, 외부로부터의 블로커 신호들 및/또는 자체의 기기 내의 직접적인 크로스토크에 의한 신호들을 상기한 또다른 멀티플렉서들로부터 유도하는, 멀티플렉서(MUL).
  39. 제 36 항에 있어서,
    자체의 안테나에 의해 방출되고 또다른 안테나에 주입되어 연결된 멀티플렉서에 노이즈를 야기했을 상호변조 곱을 제거하기 위한 하나 이상의 블로커 경로를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  40. 제 36 항에 있어서,
    기기 내의 직접적인 크로스토크에 의해서 다른 멀티플렉서에서 노이즈가 되었을 상호변조 곱을 제거하기 위한 하나 이상의 블로커 경로를 포함하는, 멀티플렉서(MUL).
  41. 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전송 경로 및 수신 경로에서 적어도 하나의 전송 필터 또는 수신 필터에는, 더 낮은 차수의 고역통과필터, 저역통과필터, 대역통과필터 또는 대역저지필터가 안테나 측에서 직렬 연결되는, 멀티플렉서(MUL).
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기한, 더 낮은 차수의 적어도 하나의 고역통과필터, 저역통과필터, 대역통과필터 또는 대역저지필터는 용량성 소자 및/또는 유도성 소자로 형성되는, 멀티플렉서(MUL).
  43. 제 41 항 또는 제 42 항에 있어서,
    적어도 하나의 신호 경로에는 상기 더 낮은 차수의 필터만 하나 이상의 블로커 경로와 함께 포함되는, 멀티플렉서(MUL).
  44. 제 43 항에 있어서,
    적어도 하나의 신호 경로에는 상기 더 낮은 차수의 필터만 블로커 경로 없이 포함되는, 멀티플렉서(MUL).
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서는 듀플렉서, 트리플렉서, 쿼드플렉서, 또는 퀸트플렉서인, 멀티플렉서(MUL).
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