KR20180073433A

KR20180073433A - 통신 모듈

Info

Publication number: KR20180073433A
Application number: KR1020170137162A
Authority: KR
Inventors: 타케시 코구레; 유지 타케마츠; 카츠나리 나카자와
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2018-07-02
Also published as: US20180183483A1; KR101983632B1; TWI654831B; CN108233973B; US10177807B2; CN207638649U; JP2018107502A; TW201838323A; CN108233973A

Abstract

(과제) 회로 규모의 증대를 억제하면서 복수의 통신 방식에 대응한 통신 모듈을 제공한다.
(해결 수단) 통신 모듈은 제 1 또는 제 2 통신 방식의 송신 신호를 증폭하여 증폭 신호를 신호 경로로 출력하는 전력 증폭기와, 송신 신호의 통신 방식에 따라 공급되는 제어 신호에 따라 증폭 신호를 제 1 또는 제 2 통신 방식용의 신호 경로로 스위칭하여 출력하는 스위치 회로와, 전력 증폭기와 스위치 회로 사이에 설치된 임피던스 정합 회로로서, 제 1 가변 용량 소자를 포함하는 임피던스 정합 회로를 구비하고, 송신 신호의 통신 방식에 따라 제 1 가변 용량 소자의 용량값이 제어된다.

Description

통신 모듈{COMMUNICATION MODULE}

본 발명은 통신 모듈에 관한 것이다.

휴대전화 등의 이동체 통신기에 있어서는 송신 신호를 증폭하기 위한 파워 앰프 장치가 사용된다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 파워 앰프의 후단에 가변 임피던스 변환 회로를 구비하는 파워 앰프 장치가 개시되어 있다. 상기 가변 임피던스 변환 회로는 송신 신호의 출력 레벨에 따라 제어되는 스위치 회로와, 상기 스위치 회로와 직렬 접속된 콘덴서를 포함한다. 이것에 의해 파워 앰프로부터 본 가변 임피던스 변환 회로의 입력 임피던스가 제어되고, 전력 효율이 향상된다.

일본특허공개 평 9-284061호 공보

최근, 휴대전화 등에 탑재되는 파워 앰프를 포함하는 통신 모듈에 있어서는 2G(제 2 세대 이동 통신 시스템), 3G(제 3 세대 이동 통신 시스템) 및 4G(제 4 세대 이동 통신 시스템) 등의 복수의 통신 방식(모드), 및 이들의 각 통신 방식에 있어서 사용되는 복수의 주파수 대역(밴드)의 신호에의 대응이 요구되고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 개시되는 구성에 있어서는 통신 방식이나 주파수 대역에 따른 수의 파워 앰프를 구비할 필요가 있으며, 회로 규모의 증대를 초래한다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 회로 규모의 증대를 억제하면서 복수의 통신 방식에 대응한 통신 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일측면에 의한 통신 모듈은 제 1 또는 제 2 통신 방식의 송신 신호를 증폭해서 증폭 신호를 신호 경로로 출력하는 전력 증폭기와, 송신 신호의 통신 방식에 따라 공급되는 제어 신호에 따라 증폭 신호를 제 1 또는 제 2 통신 방식용의 신호 경로로 스위칭하여 출력하는 스위치 회로와, 전력 증폭기와 스위치 회로 사이에 설치된 임피던스 정합 회로로서, 제 1 가변 용량 소자를 포함하는 임피던스 정합 회로를 구비하고, 송신 신호의 통신 방식에 따라 제 1 가변 용량 소자의 용량값이 제어된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 회로 규모의 증대를 억제하면서 복수의 통신 방식에 대응한 통신 모듈을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 전력 증폭기의 출력 임피던스의 궤적을 나타내는 설명도이다.
도 2b는 도 2a에 나타내어지는 스미스 차트를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 정합 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 전력 증폭기의 출력 임피던스의 궤적을 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 정합 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 정합 회로의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 전력 증폭기의 출력 임피던스의 궤적을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 통과 특성의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 동일 요소에는 동일 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈의 구성예를 나타내는 도면이다. 통신 모듈(100)은 예를 들면, 휴대전화 등의 이동체 통신기에 있어서 음성이나 데이터 등의 각종 신호를 기지국과의 사이에서 송수신하기 위해 사용된다. 통신 모듈(100)은 무선 주파수(RF: Radio Frequency)의 복수의 주파수 대역(멀티 밴드)에 대응하고 있다. 또한, 통신 모듈(100)은 2G(제 2 세대 이동 통신 시스템), 3G(제 3 세대 이동 통신 시스템) 및 4G(제 4 세대 이동 통신 시스템) 등의 복수의 통신 방식(멀티 모드)에 대응하고 있다. 또한, 통신 모듈(100)이 대응하는 통신 방식은 이것에 한정되지 않고 예를 들면, 5G(제 5 세대 이동 통신 시스템) 등에 대응하고 있어도 좋다. 또한, 통신 모듈(100)은 캐리어 어그리게이션에 대응하고 있어도 좋다.

도 1에 나타내어지는 바와 같이 통신 모듈(100)은 전력 증폭기(10), 정합 회로(20), 밴드 스위칭 스위치(30), 듀플렉서(40a, 40b, 40c), 필터 회로(42d), 안테나 스위치(50) 및 안테나(60)를 구비한다. 도 1에 나타내어지는 통신 모듈(100)은예로서 3G 또는 4G(제 1 통신 방식)의 3개의 밴드 Band-a, Band-b, Band-c에 대응한 신호 경로와, 2G(제 2 통신 방식)의 1개의 밴드 Band-d에 대응한 신호 경로를 구비한다. 상기 밴드수는 일례이며 2G, 3G 또는 4G의 밴드수는 이것에 한정되지 않는다.

전력 증폭기(PA: Poｗer Amplifier)(10)는 입력되는 송신 신호(RFin)의 전력을 기지국에 송신하기 위해 필요한 레벨까지 증폭하고, 증폭 신호(RFamp)를 출력한다. 본 실시형태에 있어서는 3G 또는 4G의 3개의 밴드 Band-a, Band-b, Band-c와, 2G의 1개의 밴드 Band-d의 송신 신호는 동일 전력 증폭기(10)에 의해 증폭된다. 전력 증폭기(10)는 특별히 한정되지 않지만 예를 들면 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(HBT: Heterojunction Bipolar Transistor) 등의 바이폴라 트랜지스터이어도 좋고, 또는 MOSFET(Metal-oxide-semiconductor Field Effect Transistor) 등의 전계 효과 트랜지스터이어도 좋다. 또한, 전력 증폭기(10)의 단수는 특별히 한정되지 않고 2단 이상의 전력 증폭기로 구성되어 있어도 좋다.

정합 회로(20)(임피던스 정합 회로)는 전력 증폭기(10)와 밴드 스위칭 스위치(30) 사이에 설치되고 양자의 임피던스를 정합한다. 구체적으로는 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 있어서의 출력 임피던스는 예를 들면, 수Ω 정도이며 안테나(60)의 입력 임피던스는 수십Ω 정도(예를 들면, 50Ω 정도)이다. 따라서, 정합 회로(20)는 전력 증폭기(10)의 출력 단자의 출력 임피던스를 수십Ω정도까지 변환한다. 정합 회로(20)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.

밴드 스위칭 스위치(30)(스위치 회로)는 입력되는 증폭 신호(RFamp)의 모드 및 밴드에 따른 제어 신호(Scont)가 외부로부터 공급되고, 상기 제어 신호(Scont)에 따라 증폭 신호(RFamp)를 2G, 3G 또는 4G용의 신호 경로로 스위칭하여 출력한다.

듀플렉서(40a, 40b, 40c)는 밴드 스위칭 스위치(30)의 후단의 3G 또는 4G용의 신호 경로 상에 설치되고, 각각 밴드 Band-a, Band-b, Band-c에 대응하고 있다. 예를 들면, 듀플렉서(40a)는 밴드 스위칭 스위치(30)로부터 공급되는 3G 또는 4G의 송신 신호를 안테나 스위치(50)에 출력한다. 또한, 듀플렉서(40a)는 안테나 스위치(50)로부터 공급되는 3G 또는 4G의 수신 신호를 수신 회로에 출력한다. 또한, 수신 회로에 대해서는 설명을 생략한다. 듀플렉서(40a)는 예를 들면, 밴드Band-a의 수신 주파수 또는 송신 주파수의 기본파를 통과시키고, 고조파를 감쇠시키는 저역 통과 필터(LPF: Loｗ Pass Filter)나 대역 통과 필터(BPF: Band Pass Filter) 등을 사용하여 구성된다. 또한, 듀플렉서(40b, 40c)에 대해서는 듀플렉서(40a)와 마찬가지이기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 또한, 듀플렉서(40a, 40b, 40c)로부터 안테나 스위치(50)에 이르는 신호 경로는 듀플렉서(40a, 40b)와 같이 다른 밴드 사이에 있어서 1개의 신호 경로가 공유되어 있어도 좋고, 듀플렉서(40c)와 같이 밴드 독자의 신호 경로를 갖고 있어도 좋다.

필터 회로(42d)는 밴드 스위칭 스위치(30)의 후단의 2G용의 신호 경로 상에 설치되고, 밴드 Band-d에 대응하고 있다. 필터 회로(42d)는 밴드 스위칭 스위치(30)로부터 공급되는 2G의 송신 신호를 안테나 스위치(50)에 출력한다. 필터 회로(42d)는 예를 들면, 노치 필터 등이어도 좋다.

안테나 스위치(50)는 입력되는 송신 신호 또는 수신 신호를 모드 및 밴드에 따라 각 신호 경로로 스위칭하여 출력한다. 안테나(60)는 휴대 단말과 기지국 사이에서 송신 신호 또는 수신 신호의 송수신을 행한다.

또한, 통신 모듈(100)에 있어서는 예를 들면, 전력 증폭기(10)로부터 안테나 스위치(50)에 이르기까지의 구성요소가 동일 모듈에 탑재되고, 안테나(60)는 다른 기판에 형성되어 있어도 좋다. 다음에 도 2a 및 도 2b를 참조하면서 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스에 대해 설명한다.

도 2a는 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 전력 증폭기의 출력 임피던스의 궤적을 나타내는 설명도이며, 도 2b는 도 2a에 나타내어지는 스미스 차트를 설명하기 위한 설명도이다. 도 2a는 도 1에 나타어내지는 통신 모듈(100)에 있어서 정합 회로(20)의 소자 정수를 가령 일정하게 하고 송신 신호의 주파수를 699MHz(3G 또는 4G의 베리 로우 밴드에 대응)로부터 915MHz(2G, 3G 또는 4G의 로우 밴드에 대응)으로 변화시켰을 경우의 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스의 궤적(200)을 나타내고 있다. 또한, 도 2a에 나타내어지는 스미스 차트는 전력 증폭기(10)의 소망의 출력 임피던스에 의해 정규되어 있고, 점(202)이 699MHz에 대응하고, 점(204)이 915MHz에 대승하고, 원(206)이 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스의 목표값을 나타내고 있다. 또한, 상기 궤적은 도 2b에 나타내는 바와 같이 정합 회로(20)까지의 구성요소가 고려되었을 경우를 나타내고 있으며, 정합 회로(20)의 후단의 구성요소(예를 들면, 듀플렉서 등)의 영향은 고려되고 있지 않다.

도 2a에 나타나내는 바와 같이 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스는 주파수 특성을 가진다. 예를 들면, 점(204)은 목표값을 나타내는 원(206)의 내부에 포함되어 있지만 점(202)은 포함되어 있지 않다. 즉, 상기 조건 하에 있어서의 전력 증폭기(10)는 2G, 3G 또는 4G의 로우 밴드의 신호의 경우는 소망의 특정이 얻어지지만 3G 또는 4G의 베리 로우 밴드의 신호의 경우는 출력 임피던스가 목표값으로부터 벗어나 소망의 특성이 얻어지지 않는다. 따라서, 가령 정합 회로(20)의 소자 정수가 일정하다고 하면 통신 모듈은 밴드마다 적합한 복수의 전력 증폭기를 구비할 필요가 있다. 이 점, 본 실시형태에 있어서는 신호의 모드 및 밴드에 따라 정합 회로(20)가 구비하는 소자 정수가 제어됨으로써 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스를 이동하여 목표값에 가깝게 할 수 있다. 다음에 정합 회로(20)의 구성의 상세에 대해 이하에 설명한다.

도 3은 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 정합 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내어지는 통신 모듈(100A)은 전력 증폭기(10), 정합 회로(20A), 밴드 스위칭 스위치(30), 인덕터(L1) 및 용량 소자(C1)를 구비한다. 또한, 도 3에 있어서 통신 모듈(100A)이 구비하는 구성 중 전력 증폭기(10), 정합 회로(20A) 및 밴드 스위칭 스위치(30)에 대한 구성만이 나타내어져 있고, 다른 구성에 대해서는 도시를 생략한다. 또한, 통신 모듈(100)과 동일 요소에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.

인덕터(L1)는 일단에 전원 전압(Vcc)이 공급되고, 타단이 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 접속된다. 인덕터(L1)는 송신 신호(RFin)가 전원 회로로 누설되는 것을 억제하는 초크 인덕터이다. 용량 소자(C1)는 전원 전압(Vcc)을 안정화시키는 디커플링 콘덴서이다.

정합 회로(20A)는 인덕터(L2, L3, L4), 용량 소자(C2, C3, C4, C5) 및 가변 용량 소자(Ccont1)를 구비한다.

용량 소자(C2) 및 인덕터(L2)는 LC 직렬 공진 회로(300)를 구성한다. 구체적으로는 용량 소자(C2) 및 인덕터(L2)는 직렬 접속되고, 용량 소자(C2)의 일단이 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 접속되고, 인덕터(L2)의 일단이 접지된다. LC 직렬 공진 회로(300)의 각 소자의 정수는 상기 LC 직렬 공진 회로의 공진 주파수가 송신 신호(RFin)의 고조파(예를 들면, 2배파 또는 3배파 등)의 주파수가 되도록 정해진다. 이것에 의해 LC 직렬 공진 회로(300)에 있어서 송신 신호(RFin)의 고조파가 단락되고, 노이즈의 발생이 억제된다. 또한, 통신 모듈(100A)은 LC 직렬 공진 회로(300)를 구비하고 있지 않아도 좋다.

용량 소자(C3, C4) 및 인덕터(L3)(제 1 인덕터)는 π형의 LPF 310A를 구성한다. 구체적으로는 용량 소자(C3, C4)는 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 밴드 스위칭 스위치(30) 사이의 신호 경로에 션트 접속되고, 인덕터(L3)는 용량 소자(C3)와 용량 소자(C4) 사이의 신호 경로에 직렬 접속된다. 또한, 정합 회로(20A)가 구비하는 필터 회로는 LPF 310A와 같은 π형에 한정되지 않고, 예를 들면 L형 또는 T형이어도 좋다. 또한, BPF 또는 고역 통과 필터(HPF: High Pass Filter) 등의 다른 필터 회로이어도 좋다.

인덕터(L4)(제 2 인덕터)는 용량 소자(C4)(제 1 용량 소자)와 직렬 접속된다. 즉, 인덕터(L4)는 일단이 용량 소자(C4)의 일단에 접속되고, 타단이 접지된다. 용량 소자(C4) 및 인덕터(L4)는 상기 LC 직렬 공진 회로(300)와 마찬가지로 신호 경로에 션트 접속된 LC 직렬 공진 회로를 구성하고, 송신 신호(RFin)의 고조파를 단락한다.

가변 용량 소자(Ccont1)(제 1 가변 용량 소자)는 전력 증폭기(10)와 밴드 스위칭 스위치(30) 사이이며, 상기 밴드 스위칭 스위치(30)측에 있어서 신호 경로에 션트 접속된다. 즉, 가변 용량 소자(Ccont1)는 일단이 용량 소자(C5)의 일단에 접속되고, 타단이 접지된다. 통신 모듈(100A)에 있어서 가변 용량 소자(Ccont1)는 용량값이 제어되는 디지털 제어 용량(DTC: Digitally Tunable Capacitor)이다. DTC는 공급되는 제어 신호에 따라 예를 들면 8bit로 용량값이 스위칭된다. 본 실시형태에 있어서, 가변 용량 소자(Ccont1)는 송신 신호(RFin)의 모드 및 밴드에 따라 용량값이 제어된다. 예를 들면, 송신 신호(RFin)가 2G인 경우, 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값은 비교적 큰 값으로 제어되고, 송신 신호(RFin)가 3G 또는 4G인 경우, 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값은 비교적 작은 값으로 제어된다. 또한, 송신 신호(RFin)의 주파수가 비교적 낮은 경우(제 1 주파수 대역), 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값은 비교적 큰 값(제 1 값)으로 제어되고, 송신 신호(RFin)의 주파수가 비교적 높은 경우(제 2 주파수 대역), 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값은 비교적 작은 값(제 2 값)으로 제어된다. 이렇게, 통신 모듈(100A)에 있어서는 정합 회로(20A)가 구비하는 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값을 제어함으로써 송신 신호(RFin)의 모드 및 밴드에 따라 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스를 조정할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 가변 용량 소자(Ccont1)는 밴드 스위칭 스위치(30)가 형성된 칩(32A)에 형성되어 있다. 이것에 의해 가변 용량 소자(Ccont1)는 상기 칩(32A)에 공급되는 제어 신호(Scont)에 의해 용량값이 제어된다.

또한, 가변 용량 소자(Ccont1)는 전력 증폭기(10)의 출력 단자(예를 들면, 전력 증폭기(10)가 HBT로 구성되는 경우는 HBT의 콜렉터)와는 직접 접속되어 있지 않다. 또한, 「직접 접속되어 있지 않다」란 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 가변 용량 소자(Ccont1)의 일단 사이에 직렬 접속된 소자가 존재한다는 것이다. 예를 들면, 본 실시형태에 있어서는 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 가변 용량 소자(Ccont1)의 일단 사이에 인덕터(L3) 및 용량 소자(C5)가 직렬 접속되어 있다.

여기서, 가령 가변 용량 소자가 전력 증폭기의 출력 단자와 직접 접속되어 있다고 하면 임피던스가 비교적 낮은 영역에 있어서 가변 용량 소자가 삽입되게 된다. 가변 용량 소자는 일반적으로 통상의 용량 소자에 비해 Q값이 낮고, 삽입 손실이 크다. 따라서, 가변 용량 소자가 전력 증폭기의 출력 단자에 직접 접속되면 가변 용량 소자에 기인하는 삽입 손실에 의해 전력 부가 효율의 악화나 출력 전력의 감소가 생길 수 있다. 한편, 본 실시형태에 있어서는 가변 용량 소자(Ccont1)가 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 직접 접속되어 있지 않다. 즉, 전력 증폭기(10)의 출력 단자 부근에 있어서의 임피던스(예를 들면, 수Ω 정도)보다 높은 임피던스(수십Ω 정도)인 영역에 있어서 가변 용량 소자(Ccont1)가 삽입되게 된다. 따라서, 통신 모듈(100A)은 전력 증폭기의 출력 단자에 가변 용량 소자가 직접 접속되는 구성에 비해 가변 용량 소자(Ccont1)에 기인하는 삽입 손실이 감소하고, 전력 부가 효율의 악화 및 출력 전력의 감소를 억제할 수 있다.

상기 구성으로부터 통신 모듈(100A)은 정합 회로(20A)가 구비하는 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값을 제어함으로써 송신 신호(RFin)의 모드 및 밴드에 따라 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스를 조정할 수 있다. 이것에 의해 다른 모드 및 밴드 각각에 적합한 전력 증폭기를 구비하는 일 없이 1개의 전력 증폭기에 의해 다른 모드 및 밴드에 대응할 수 있다. 따라서, 복수의 전력 증폭기를 구비하는 구성에 비해 회로 규모의 증대의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 통신 모듈(100A)에 있어서는 가변 용량 소자(Ccont1)가 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 직접 접속되지 않는다. 따라서, 가변 용량 소자가 전력 증폭기의 출력 단자에 직접 접속되는 구성에 비해 가변 용량 소자에 기인하는 삽입 손실이 감소하고, 전력 부가 효율의 악화 및 출력 전력의 감소의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서 가변 용량 소자(Ccont1)는 밴드 스위칭 스위치(30)가 형성된 칩(32A)에 형성되어 있다. 이것에 의해 밴드 스위칭 스위치(30)를 스위칭하기 위한 제어 신호(Scont)를 사용하여 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값도 제어할 수 있다. 따라서, 가변 용량 소자(Ccont1)를 포함하지 않는 구성으로부터의 설계 변경이 용이해진다.

또한, 정합 회로(20A)가 구비하는 가변 용량 소자는 1개에 한정되지 않는다. 예를 들면, 정합 회로(20A)는 가변 용량 소자(Ccont1) 대신에 병렬 접속된 2개의 가변 용량 소자를 구비하는 구성이어도 좋다. 상기 2개의 가변 용량 소자를 구비하는 구성은 1개의 가변 용량 소자를 구비하는 구성에 비해 가변 용량 소자의 합성 저항이 저하하기 때문에 삽입 손실의 영향을 보다 억제할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제１실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 전력 증폭기의 출력 임피던스의 궤적을 나타내는 설명도이다. 도 4는 통신 모듈(100A)에 있어서 정합 회로(20A)가 구비하는 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값을 4가지 방식으로 제어했을 경우의 출력 임피던스의 궤적을 나타내고 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b에 나타내어지는 예와 마찬가지로 상기 궤적은 정합 회로(20A)의 후단의 구성요소의 영향은 고려되어 있지 않다. 또한, 도 4는 송신 신호의 주파수를 699MHz로부터 915MHz로 변화시켰을 경우(점(404)으로부터 점(406) 또는 점(408)으로부터 점(410))에 있어서, 전력 증폭기(10)의 소망의 출력 임피던스에 의해 정규화된 궤적을 나타내고 있다.

도 4에 나타내어지는 바와 같이 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스는 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값에 따라 궤적(400)으로부터 궤적(402)의 폭을 가진다. 구체적으로는 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값의 증대에 따라 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스는 궤적(400)으로부터 궤적(402)으로 변화된다. 따라서, 예를 들면 송신 신호가 로우 밴드의 경우는 궤적(400)이 되고, 송신 신호가 베리 로우 밴드의 경우는 궤적(402)이 되도록 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값을 조정하면 양 밴드에 있어서 출력 임피던스를 목표값에 가깝게 할 수 있다. 즉, 통신 모듈(100A)에 있어서는 복수의 밴드의 신호에 대해 1개의 전력 증폭기를 소망의 특성에 있어서 동작시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 정합 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 또한, 통신 모듈(100A)과 동일 요소에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 또한, 상기 실시형태 이후에서는 상술의 실시형태와 공통인 사항에 대한 기술을 생략하고 다른 점에 대해서만 설명한다. 특히, 동일 구성에 의한 동일 작용 효과에 대해서는 실시형태마다에는 차차 언급하지 않는다.

도 5에 나타내어지는 정합 회로(20B)는 도 3에 나타내어지는 정합 회로(20A)에 비해 LPF의 구성이 다르다. 구체적으로는 LPF 310B는 가변 용량 소자(Ccont2)를 더 구비한다.

가변 용량 소자(Ccont2)는 가변 용량 소자(Ccont1)와 마찬가지로 전력 증폭기(10)와 밴드 스위칭 스위치(30) 사이에 있어서 신호 경로에 션트 접속된다. 이렇게, 통신 모듈(100B)에 있어서는 가변 용량 소자를 2개 구비함으로써 통신 모듈(100A)에 비해 조정 가능한 임피던스의 영역이 더 넓어진다.

또한, 본 실시형태에 있어서도 통신 모듈(100A)과 마찬가지로 가변 용량 소자(Ccont2)가 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 직접 접속되어 있지 않다. 즉, 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 가변 용량 소자(Ccont2)의 일단 사이에 인덕터(L3)가 직렬 접속되어 있다. 따라서, 전력 증폭기의 출력 단자에 가변 용량 소자가 직접 접속되는 구성에 비해 가변 용량 소자(Ccont2)에 기인하는 삽입 손실이 감소하고, 전력 부가 효율의 악화 및 출력 전력의 감소를 억제할 수 있다.

또한, 가변 용량 소자(Ccont2)는 가변 용량 소자(Ccont1)와 마찬가지로 밴드 스위칭 스위치(30)가 형성된 칩(32B)에 형성되어 있다. 이것에 의해 밴드 스위칭 스위치(30)를 스위칭하기 위한 제어 신호(Scont)를 사용하여 가변 용량 소자(Ccont1, Ccont2)의 용량값도 제어할 수 있다. 따라서, 가변 용량 소자(Ccont1, Ccont2)를 포함하지 않는 구성으로부터의 설계 변경이 용이해진다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 정합 회로의 구성예를 나타내는 도면이다. 또한, 통신 모듈(100B)과 동일 요소에는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 6에 나타내어지는 정합 회로(20C)는 도 5에 나타내어지는 정합 회로(20B)에 비해 LPF의 구성이 다르다. 구체적으로는 LPF 310C에 있어서는 가변 용량 소자(Ccont2)(제 2 가변 용량 소자)가 용량 소자(C4)에 병렬 접속된다. 이렇게, 칩(32C)에 형성된 가변 용량 소자(Ccont2)는 일단이 용량 소자(C4)의 타단에 접속되고, 타단은 칩(32C)의 접지 단자에 접속되어 있어도 좋고(도 5 참조), 또는 칩(32C)의 외부에 접속되어 있어도 좋다(도 6 참조). 이것에 의해 용량 소자(C4) 및 인덕터(L4)에 의해 구성되는 LC 직렬 공진 회로의 공진 주파수를 조정할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 가변 용량 소자(Ccont2)의 용량값을 크게 하면 공진 주파수는 저하하고, 가변 용량 소자(Ccont2)의 용량값을 작게 하면 공진 주파수는 상승한다. 이렇게, 통신 모듈(100C)에 있어서는 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스의 조정에 추가하여 송신 신호(RFin)의 고조파의 감쇠극을 조정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 전력 증폭기의 출력 임피던스의 궤적을 나타내는 설명도이다. 도 7은 통신 모듈(100C)에 있어서, 정합 회로(20C)가 구비하는 가변 용량 소자(Ccont1, Ccont2)의 용량값을 4가지 방식으로 제어했을 경우의 출력 임피던스의 궤적을 나타내고 있다. 또한, 도 4에 나타내어지는 예와 마찬가지로 상기 궤적은 정합 회로(20C)의 후단의 구성요소의 영향은 고려되어 있지 않다. 또한, 도 7은 송신 신호의 주파수를 699MHz로부터 915MHz로 변화시켰을 경우에 있어서, 전력 증폭기(10)의 소망의 출력 임피던스에 의해 정규화된 궤적을 나타내고 있다.

도 7에 나타내어지는 바와 같이 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스는 가변 용량 소자(Ccont1, Ccont2)의 용량값에 따라 궤적(700)으로부터 궤적(702)의 폭을 가진다. 즉, 통신 모듈(100C)에 있어서는 복수의 밴드의 신호에 대하여 1개의 전력 증폭기를 소망의 특성에 있어서 동작시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 통신 모듈에 있어서의 통과 특성의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 그래프이다. 상기 그래프는 도 7과 마찬가지로 가변 용량 소자(Ccont1, Ccont2)의 용량값을 4가지 방식으로 제어했을 경우의 전력 증폭기(10)로부터 밴드 스위칭 스위치(30)까지의 통과 특성을 나타내고, 세로축은 통과 특성(db)을 나타내고, 가로축은 송신 신호(RFin)의 주파수(GHz)를 나타내고 있다.

도 8에 나타내어지는 바와 같이 가변 용량 소자(Ccont2)의 용량값의 제어에 의해 송신 신호의 고조파(도 8에 나타내어지는 예에 있어서는 3배파) 부근의 신호의 감쇠극을 2.5GHz~2.9GHz 정도의 폭에 있어서 조정할 수 있다(도 8 화살표 참조). 상기 그래프로부터도 가변 용량 소자(Ccont2)의 용량값의 제어에 의해 감쇠극이 조정 가능한 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 예시적인 실시형태에 대해 설명했다. 통신 모듈(100A~100C)에 있어서는 정합 회로(20A~20C)가 가변 용량 소자(Ccont1)를 구비하고, 송신 신호(RFin)의 모드에 따라 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값이 제어된다. 이것에 의해 송신 신호(RFin)의 모드에 따라 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스를 조정할 수 있다. 따라서, 통신 모듈(100A~100C)에 있어서는 1개의 전력 증폭기(10)에 따라 다른 모드에 대응할 수 있고, 복수의 전력 증폭기를 구비하는 구성에 비해 회로 규모의 증대의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 통신 모듈(100A~100C)에 있어서는 송신 신호(RFin)의 밴드에 따라 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값이 제어된다. 이것에 의해 송신 신호(RFin)의 밴드에 따라 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스를 조정할 수 있다. 따라서, 통신 모듈(100A~100C)에 있어서는 1개의 전력 증폭기(10)에 따라 다른 밴드에 대응할 수 있고, 복수의 전력 증폭기를 구비하는 구성에 비해 회로 규모의 증대의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 통신 모듈(100A~100C)에 있어서는 가변 용량 소자(Ccont1)가 전력 증폭기(10)와 밴드 스위칭 스위치(30) 사이의 신호 경로에 션트 접속되고, 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 직접 접속되어 있지 않다. 이것에 의해 가변 용량 소자가 전력 증폭기의 출력 단자에 직접 접속되는 구성에 비해 가변 용량 소자에 기인하는 삽입 손실이 감소한다. 따라서, 통신 모듈의 전력 부가 효율의 악화 및 출력 전력의 감소의 억제를 도모할 수 있다.

또한, 정합 회로(20A~20C)는 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 가변 용량 소자(Ccont1) 사이에 직렬 접속된 인덕터(L3)를 구비한다. 이것에 의해 정합 회로(20A~20C)는 가변 용량 소자(Ccont1)가 전력 증폭기(10)의 출력 단자와 직접 접속되지 않는 구성이 된다.

또한, 통신 모듈(100A~100C)에 있어서 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값은 송신 신호(RFin)의 주파수가 낮은 경우는 큰 값으로 제어되고, 주파수가 높은 경우는 작은 값으로 제어된다. 이것에 의해 송신 신호의 밴드가 달라도 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스를 목표값에 가깝게 할 수 있다. 따라서, 복수의 밴드의 신호에 대해 1개의 전력 증폭기를 소망의 특성에 있어서 동작시킬 수 있다.

또한, 통신 모듈(100A~100C)에 있어서 가변 용량 소자(Ccont1)는 밴드 스위칭 스위치(30)가 형성된 칩에 형성되는 디지털 제어 용량이다. 이것에 의해 밴드 스위칭 스위치(30)를 스위칭하기 위한 제어 신호(Scont)를 사용하여 가변 용량 소자(Ccont1)의 용량값도 제어할 수 있다. 따라서, 가변 용량 소자(Ccont1)를 포함하지 않는 구성으로부터의 설계 변경이 용이해진다.

또한, 정합 회로(20C)는 전력 증폭기(10)와 밴드 스위칭 스위치(30) 사이의 신호 경로에 션트 접속된 용량 소자(C4)와, 상기 용량 소자(C4)과 직렬 접속된 인덕터(L4)와, 상기 용량 소자(C4)와 병렬 접속된 가변 용량 소자(Ccont2)를 구비한다. 이것에 의해 용량 소자(C4) 및 인덕터(L4)에 의해 구성되는 LC 직렬 공진 회로의 공진 주파수를 조정할 수 있다. 따라서, 통신 모듈(100C)에 있어서는 전력 증폭기(10)의 출력 임피던스의 조정에 추가하여 송신 신호(RFin)의 고조파의 감쇠극을 조정할 수 있다.

또한, 통신 모듈(100C)에 있어서 가변 용량 소자(Ccont2)는 밴드 스위칭 스위치(30)가 형성된 칩에 형성되는 디지털 제어 용량이다. 이것에 의해 밴드 스위칭 스위치(30)를 스위칭하기 위한 제어 신호(Scont)를 사용하여 가변 용량 소자(Ccont2)의 용량값도 제어할 수 있다. 따라서, 가변 용량 소자(Ccont2)를 포함하지 않는 구성으로부터의 설계 변경이 용이해된다.

또한, 통신 모듈(100, 100A~100C)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, 밴드 스위칭 스위치(30)의 후단에 3G 또는 4G 모드용의 듀플렉서(40a~40c)와, 2G 모드용의 필터 회로(42d)를 구비하고 있어도 좋다.

이상 설명한 각 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하는 일 없이 변경 또는 개량될 수 있음과 아울러 본 발명에는 그 등가물도 포함된다. 즉 각 실시형태에 당업자가 적당히 설계 변경을 가한 것도 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 각 실시형태가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 재료, 조건, 형상, 사이즈 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적당히 변경할 수 있다. 또한, 각 실시형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한에 있어서 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.

100, 100A~100C 통신 모듈 10 전력 증폭기
20, 20A~20C 정합 회로 30 밴드 스위칭 스위치
32A~32C 칩 40a~40c 듀플렉서
42d 필터 회로 50 안테나 스위치
60 안테나 300 LC 직렬 공진 회로
310A~310C LPF L1~L4 인덕터
C1~C5 용량 소자 Ccont1, Ccont2 가변 용량 소자

Claims

제 1 또는 제 2 통신 방식의 송신 신호를 증폭하여 증폭 신호를 신호 경로로 출력하는 전력 증폭기와,
상기 송신 신호의 통신 방식에 따라 공급되는 제어 신호에 따라 상기 증폭 신호를 상기 제 1 또는 제 2 통신 방식용의 신호 경로로 스위칭하여 출력하는 스위치 회로와,
상기 전력 증폭기와 상기 스위치 회로 사이에 설치된 임피던스 정합 회로로서, 제 1 가변 용량 소자를 포함하는 임피던스 정합 회로를 구비하고,
상기 송신 신호의 통신 방식에 따라 상기 제 1 가변 용량 소자의 용량값이 제어되는 통신 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 신호의 주파수 대역에 따라 상기 제 1 가변 용량 소자의 용량값이 제어되는 통신 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가변 용량 소자는 상기 전력 증폭기와 상기 스위치 회로 사이의 신호 경로에 션트 접속되고, 또한 상기 전력 증폭기의 출력 단자에 직접 접속되어 있지 않는 통신 모듈.
제 3 항에 있어서,
상기 임피던스 정합 회로는 상기 전력 증폭기의 출력 단자와 상기 제 1 가변 용량 소자 사이의 신호 경로에 직렬 접속된 제 1 인덕터를 더 구비하는 통신 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가변 용량 소자의 용량값은 상기 송신 신호가 제 1 주파수 대역의 경우는 제 1 값으로 제어되고, 상기 송신 신호가 상기 제 1 주파수 대역보다 주파수가 높은 제 2 주파수 대역인 경우는 상기 제 1 값보다 작은 제 2 값으로 제어되는 통신 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가변 용량 소자는,
상기 스위치 회로가 형성된 칩에 형성되고,
상기 제어 신호에 따라 용량값이 제어되는 디지털 제어 용량인 통신 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 임피던스 정합 회로는,
상기 전력 증폭기와 상기 스위치 회로 사이의 신호 경로에 션트 접속된 LC 직렬 공진 회로로서, 직렬 접속된 제 1 용량 소자와 제 2 인덕터를 포함하는 LC 직렬 공진 회로와,
상기 제 1 용량 소자와 병렬 접속된 제 2 가변 용량 소자를 더 구비하는 통신 모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 가변 용량 소자는,
상기 스위치 회로가 형성된 칩에 형성되고,
상기 제어 신호에 따라 용량값이 제어되는 디지털 제어 용량인 통신 모듈.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 통신 모듈은,
상기 스위치 회로의 후단이며, 상기 제 1 통신 방식용의 신호 경로 상에 설치된 듀플렉서와,
상기 스위치 회로의 후단이며, 상기 제 2 통신 방식용의 신호 경로 상에 설치된 필터 회로를 더 구비하고,
상기 제 1 통신 방식은 3G 모드 또는 4G 모드를 포함하고,
상기 제 2 통신 방식은 2G 모드를 포함하는 통신 모듈.