KR20160109932A - 프론트 엔드 모듈 및 이를 포함하는 통신 모듈 - Google Patents

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KR20160109932A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 무선 주파수 신호를 송수신하는 안테나; 상기 안테나를 통해 송수신되는 상기 무선 주파수 신호를 서로 다른 대역으로 분리하는 다이플렉서; 상기 다이플렉서와 연결되는 필터; 및 상기 필터의 양 단 각각과 접지 사이에 배치되는 적어도 두 개의 인덕터를 포함하는 인덕터 회로; 를 포함할 수 있다.

Description

프론트 엔드 모듈 및 이를 포함하는 통신 모듈{FRONT-END MODULE AND COMMUNICATION MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 프론트 엔드 모듈 및 이를 포함하는 통신 모듈에 관한 것이다.
무선통신 기술의 발달함에 따라, 다양한 통신 규격이 하나의 통신 기기에 적용된다. 예를 들어, 와이 파이(Wi-Fi)의 경우 2.4GHz 대역의 기존의 802.11a/b/g/n 방식 외에 5GHz 대역의 새로운 802.11ac 방식이 하나의 통신 기기에 적용된다.
통신 기기에 새로운 통신 규격을 적용할 시에 기존의 통신 규격과의 대역 분리를 위하여 다이플렉서가 프론트 엔드 모듈에 탑재되는데, 최근 LTE(Long Term Evolution) 대역의 확대에 따라 와이 파이(Wi-Fi)와 LTE(Long Term Evolution) 대역의 인접 채널간의 간섭 감쇄를 위해 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터가 추가적으로 탑재되는 추세에 있다.
다만, FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터를 탑재하는 경우, ESD(Electrostatic Discharge)의 바이패스 경로를 확보할 수 없어 통신 기기가 ESD(Electrostatic Discharge)에 취약한 문제점이 있고, FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)의 기판에 존재하는 기생 커패시턴스에 의해 임피던스 매칭이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 ESD 경로를 확보할 수 있고, 무선 주파수의 임피던스를 매칭할 수 있는 프론트 엔드 모듈 및 이를 포함하는 통신 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 무선 주파수 신호를 송수신하는 안테나; 상기 안테나를 통해 송수신되는 상기 무선 주파수 신호를 서로 다른 대역으로 분리하는 다이플렉서; 상기 다이플렉서와 연결되는 필터; 및 상기 필터의 양 단 각각과 접지 사이에 배치되는 적어도 두 개의 인덕터를 포함하는 인덕터 회로; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 또는 내부로부터 유입되는 ESD를 바이패스하여, 회로 내부 소자가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 무선 주파수 신호의 임피던스를 매칭할 수 있고, 반사 손실 및 삽입 손실을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈의 블록도이다.
도 2는 도 1의 통신 모듈을 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 인덕터 회로에 의한 임피던스 매칭 특성을 설명하기 위한 스미스 챠트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 회로에 의한 삽입 손실 특성 개선을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 회로에 의한 반사 손실 특성 개선을 설명하기 위한 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈은 프론트 엔드 모듈(10) 및 집적 회로(IC, 20)을 포함할 수 있다.
프론트 엔드 모듈(10)은 안테나(100), 다이플렉서(110), 필터(120), 인덕터 회로(130)를 포함할 수 있다.
안테나(100)는 무선 주파수 신호를 송수신할 수 있다. 안테나(100)는 외부로부터 입력되는 무선 주파수 신호를 수신하거나, 프론트 엔드 모듈(10)과 연결되는 집적 회로(20)로부터 생성되는 무선 주파수 신호를 외부로 송신할 수 있다. 안테나(100)를 통하여 수신되는 무선 주파수 신호는 다이플렉서(110)로 전달된다.
다이플렉서(110)는 안테나(100)를 통하여 송수신되는 무선 주파수 신호를 분파할 수 있다. 구체적으로 안테나(100)를 통하여 송수신되는 무선 주파수 신호를 서로 다른 대역으로 분리할 수 있다. 다이플렉서(110)는 안테나(100)로부터 전달되는 무선 주파수 신호 또는 집적 회로(IC) 측으로부터 전달되는 무선 주파수 신호를 저역 통과 및 고역 통과하여 고주파 대역 및 저주파 대역의 서로 다른 대역으로 분리할 수 있다. 이 때, 저주파 대역의 무선 주파수 신호는 필터(120)를 통하여 집적 회로(20)로 전달될 수 있고, 고주파 대역의 무선 주파수 신호는 직접적으로 집적 회로(20)로 전달될 수 있다. 이 때, 저주파 대역은 2.4GHz의 주파수 대역일 수 있고, 고주파 대역은 5GHz의 주파수 대역일 수 있다.
일 예로, 다이플렉서(110)는 박막 필름에 의해 제조되는 박막 필름 다이플렉서(Thin Film Diplexer)를 포함할 수 있다.
필터(120)는 다이플렉서(110)와 연결되어 다이플렉서(110)로부터 전달되는 저주파 대역의 무선 주파수 신호를 필터링하여 집적 회로(20)로 전달하거나, 집적 회로(20)로부터 전달되는 무선 주파수 신호를 필터링하여 다이플렉서(110)로 전달할 수 있다. 필터(120)는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)로 기능하여, 특정 대역대의 무선 주파수 신호를 통과시킬 수 있다.
일 예로, 필터(120)는 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터를 포함할 수 있으며, 다른 예로, SAW (Surface Acoustic Wave) 필터를 포함할 수 있다.
집적 회로(20)는 필터(120)로부터 저주파 대역의 무선 주파수 신호를 전달받고, 다이플렉서(110)로부터 고주파 대역의 무선 주파수 신호를 전달받아 신호 처리할 수 있다. 또한, 집적 회로(20)는 무선 주파수 신호를 생성할 수 있고, 생성한 무선 주파수 신호를 다이플렉서(110)를 통해 직접적으로 또는 필터(120) 및 다이플렉서(120)를 통하여 안테나(100)로 전달하여 외부로 송신할 수 있다.
상술한 다이플렉서(110)가 박막 필름 다이플렉서(Thin Film Diplexer)로 구성되고, 필터(120)가 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터로 구성되는 경우, ESD(Electrostatic Discharge)의 바이패스 경로가 형성되어 있지 않으므로, 외부 또는 내부에서 비이상적으로 유입되는 ESD에 의해 회로 내부의 소자가 파손되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈(10)은 인덕터 회로(130)를 채용하여, 외부 또는 내부에서 비이상적으로 유입되는 ESD를 바이패스 할 수 있다.
도 2는 도 1의 통신 모듈을 보다 상세히 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 인덕터 회로(130)는 적어도 두 개의 인덕터(L1, L2)를 포함할 수 있다. 인덕터 회로(130)는 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 포함하는데, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 필터(120)의 양 단 각각과 접지 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 인덕터(L1)는 다이플렉서(110)와 필터(120)의 연결 노드와 접지 사이에 배치될 수 있으며, 제2 인덕터(L2)는 필터(120)와 집적 회로(20)의 연결 노드와 접지 사이에 배치될 수 있다.
제1 인덕터(L1)는 다이플렉서(110)를 통하여 안테나(100) 측으로부터 유입될 수 있는 ESD 성분의 신호를 접지로 바이패스 할 수 있고, 제2 인덕터(L2)는 집적 회로(20) 측으로부터 유입될 수 있는 ESD 성분의 신호를 접지로 바이패스 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈(10)은 외부 또는 내부에서 비이상적으로 유입되는 ESD 성분의 신호를 접지로 바이패스 하여 회로 내부의 소자가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈(10)은 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)를 채용하여, 무선 주파수 신호의 임피던스를 매칭할 수 있고, 무선 주파수 신호의 삽입 손실(Insertion Loss) 및 반사 손실(Return Loss) 특성을 개선할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭, 삽입 손실 및 반사 손실의 특성 개선에 대하여 상술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 인덕터 회로(130)에 의한 임피던스 매칭 특성을 설명하기 위한 스미스 챠트이다.
도 3(a)는 프론트 엔드 모듈(10)에 인덕터 회로(130)가 채용되지 않은 경우에 해당하는 비교예의 스미스 챠트에 해당하고, 도 3(b)는 프론트 엔드 모듈(10)에 인덕터 회로(130)가 채용되는 경우에 해당하는 본 발명의 일 실시예의 스미스 챠트에 해당한다.
도 3(a) 및 도 3(b)의 스미스 챠트에서 중심 임피던스는 50ohm이고, 임피던스는 2.38GHz~2.5GHz 대역의 무선 주파수 신호를 이용하여 측정되었으며, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스 값은 5.6nH이다.
도 3(a)를 참조하면, 스미스 챠트에서 무선 주파수 신호의 임피던스가 50ohm에서 현저히 벗어나 있음을 알 수 있으나, 도 3(b)를 참조하면, 스미스 챠트에서 임피던스가 50ohm 근방임을 알 수 있다.
상술한 프론트 엔드 모듈(10)의 필터(120)가 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터로 구성되는 경우, FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)를 이용하여 제조되는데, 인쇄 회로 기판에는 불가피하게 기생 커패시턴스 성분이 존재하게 된다. 인쇄 회로 기판에 존재하는 기생 커패시턴스 값이 커질수록 무선 주파수 신호는 스미스 차트의 중심에서 좌측 하단 쪽으로 이동하게 되어 임피던스는 도 3(a)와 같이 나타나게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스는 인쇄 회로 기판에 존재하는 기생 커패시턴스 성분을 보상할 수 있는데, 도 3(b)를 참조하면 무선 주파수 신호의 임피던스가 50ohm 근방에 위치하여 임피던스가 매칭되었음을 알 수 있다. 이 때, 제1, 2 인덕터(L1, L2)의 인덕턴스 값은 FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터의 기생 커패시턴스 값에 따라 결정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 회로(130)에 의한 삽입 손실 특성 개선을 설명하기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 4의 선 A는 프론트 엔드 모듈(10)에 인덕터 회로(130)가 채용되지 않은 경우에 해당하는 비교예의 무선 주파수 신호의 그래프이고, 선 B, C, D, E는 인덕턴스 값이 각각 3.3nH, 4.7nH, 5.6nH, 10nH인 제1, 2 인덕터(L1, L2)를 포함하는 인덕터 회로(130)를 채용하는 경우에 해당하는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 신호의 그래프이다.
도 3을 참조하면, 선 A의 무선 주파수 신호의 그래프의 삽입 손실은 최대 2.0dB이다. 한편, 선 B~E 중 가장 작은 삽입 손실은 선 D의 무선 주파수 신호에서 획득되고, 가장 큰 삽입 손실은 선 E의 무선 주파수 신호에서 획득될 수 있다. 이 때, 선 D의 무선 주파수 신호의 그래프의 삽입 손실은 최대 0.5dB이고, 선 E의 무선 주파수 신호의 그래프의 삽입 손실은 최대 1.0dB이다. 비교예와 본 발명의 실시예를 비교하면, 본 발명의 실시예는 비교예에 비하여, 삽입 손실 특성을 개선하여 리플을 감쇄함과 동시에 최대 채널 편차를 줄어든 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 회로(130)에 의한 반사 손실 특성 개선을 설명하기 위한 그래프이다.
구체적으로, 도 4의 선 A는 프론트 엔드 모듈(10)에 인덕터 회로(130)가 채용되지 않은 경우에 해당하는 비교예의 무선 주파수 신호의 그래프이고, 선 B, C, D, E는 인덕턴스 값이 각각 3.3nH, 4.7nH, 5.6nH, 10nH인 제1, 2 인덕터(L1, L2)를 포함하는 인덕터 회로(130)를 채용하는 경우에 해당하는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 주파수 신호의 그래프이다.
도 5를 참조하면, 선 A의 무선 주파수 신호와 선 E의 무선 주파수 신호는 2.44GHz 내지 2.46GHz에서 반사 손실이 -10dB 보다 크게 되어 성능이 열화되는 것을 알 수 있다. 다만, 선 D를 살펴보면 전체 주파수 대역에서 반사 손실이 -10dB 이하로 반사 손실 특성이 개선됨을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 프론트 엔드 모듈
20: 집적 회로
100: 안테나
110: 다이플렉서
120: 필터
130: 인덕터 회로

Claims (20)

  1. 무선 주파수 신호를 송수신하는 안테나;
    상기 안테나를 통해 송수신되는 상기 무선 주파수 신호를 서로 다른 대역으로 분리하는 다이플렉서;
    상기 다이플렉서와 연결되는 필터; 및
    상기 필터의 양 단 각각과 접지 사이에 배치되는 적어도 두 개의 인덕터를 포함하는 인덕터 회로; 를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이플렉서는,
    박막 필름 다이플렉서를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다이플렉서는,
    상기 무선 주파수 신호를 저주파 대역 및 고주파 대역으로 분리하는 프론트 엔드 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 다이플렉서는,
    상기 저주파 대역의 무선 주파수 신호를 상기 필터로 전달하는 프론트 엔드 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터는,
    FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인덕터 회로는,
    상기 필터의 일단과 접지 사이에 연결되는 제1 인덕터; 및
    상기 필터의 타단과 접지 사이에 연결되는 제2 인덕터; 를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 인덕터는 상기 필터의 일단과 연결되는 상기 다이플렉서를 통하여 상기 안테나 측으로부터 유입되는 ESD 성분의 신호를 바이패스하고,
    상기 제2 인덕터는 상기 필터의 타단과 연결되는 집적 회로로부터 유입되는 ESD 성분의 신호를 바이패스하는 프론트 엔드 모듈.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 인덕터 회로는 상기 FBAR 필터에 의한 기생 커패시턴스 성분을 보상하여 상기 무선 주파수 신호의 임피던스를 매칭하는 프론트 엔드 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 인덕터의 인덕턴스는 상기 무선 주파수 신호의 삽입 손실 및 반사 손실 특성 중 적어도 하나를 개선하도록 결정되는 프론트 엔드 모듈.
  10. 무선 주파수 신호를 송수신하는 안테나, 상기 안테나를 통해 송수신되는 상기 무선 주파수 신호를 서로 다른 대역으로 분리하는 다이플렉서, 상기 다이플렉서와 연결되는 필터 및 상기 필터의 양 단 각각과 접지 사이에 배치되는 적어도 두 개의 인덕터를 포함하는 인덕터 회로를 포함하는 프론트 엔드 모듈; 및
    상기 프론트 엔드 모듈과 연결되는 집적 회로; 를 포함하는 통신 모듈.
  11. 제10항에 있어서, 상기 집적 회로는,
    상기 필터와 연결되는 저주파 대역 단자; 및
    상기 다이플렉서와 연결되는 고주파 대역 단자를 포함하는 통신 모듈.
  12. 제10항에 있어서, 상기 다이플렉서는,
    박막 필름 다이플렉서를 포함하는 통신 모듈.
  13. 제10항에 있어서, 상기 다이플렉서는,
    상기 무선 주파수 신호를 저주파 대역 및 고주파 대역으로 분리하는 통신 모듈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다이플렉서는,
    상기 저주파 대역의 무선 주파수 신호를 상기 필터로 전달하고,
    상기 고주파 대역의 무선 주파수 신호를 상기 집적 회로로 전달하는 통신 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 필터는,
    상기 저주파 대역의 무선 주파수 신호를 대역 통과하여 상기 집적 회로로 전달하는 통신 모듈.
  16. 제10항에 있어서, 상기 필터는,
    FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator) 필터를 포함하는 통신 모듈.
  17. 제10항에 있어서, 상기 인덕터 회로는,
    상기 필터의 일단과 접지 사이에 연결되는 제1 인덕터; 및
    상기 필터의 타단과 접지 사이에 연결되는 제2 인덕터; 를 포함하는 통신 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 인덕터는 상기 필터의 일단과 연결되는 상기 다이플렉서를 통하여 상기 안테나 측으로부터 유입되는 ESD 성분의 신호를 바이패스하고,
    상기 제2 인덕터는 상기 필터의 타단과 연결되는 상기 집적 회로로부터 유입되는 ESD 성분의 신호를 바이패스하는 통신 모듈.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 인덕터 회로는 상기 FBAR 필터에 의한 기생 커패시턴스 성분을 보상하여 상기 무선 주파수 신호의 임피던스를 매칭하는 통신 모듈.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 인덕터의 인덕턴스는 상기 무선 주파수 신호의 삽입 손실 및 반사 손실 특성 중 적어도 하나를 개선하도록 결정되는 통신 모듈.
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