KR20200099695A - 무선 통신 시스템에서 신호의 송수신을 스위칭하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 통신 시스템에서 송수신 장치가 개시된다. 상기 송수신 장치는, 제1 내지 제3 인덕터(inductor), 제1 및 제2 캐패시터(capacitor), 제1 및 제2 스위치(switch)를 포함하는 스위치부; 상기 스위치부와 연결되는 안테나(antenna); 상기 스위치부와 연결되는 제1 증폭기(amplifier); 상기 스위치부와 연결되는 매칭 망(matching network); 및 상기 매칭 망과 연결되는 제2 증폭기;를 포함한다. 상기 제1 캐패시터는 상기 제1 증폭기의 출력 포트와 연결된다.

Description

무선 통신 시스템에서 신호의 송수신을 스위칭하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SWITCHING TRANSMISSION AND RECEPTION OF SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 신호의 송수신을 스위칭하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템에서 제1 통신 노드는 하나의 안테나를 이용하여 제2 통신 노드로 전송 신호를 전송할 수 있다. 또한, 제1 통신 노드는 하나의 안테나를 이용하여 제2 통신 노드로부터 수신 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 노드는 스위치를 이용하여 안테나와 송신 처리부 또는 수신 처리부 간의 연결을 스위칭할 수 있다. 여기서, 스위치는 안테나와 연결되며 RF(radio frequency) 스위치라 지칭될 수 있다.

하나의 안테나 및 스위치를 이용하여 신호의 전송 또는 수신을 위한 스위칭 동작을 수행하는 제1 통신 노드는 시분할(time division) 듀플렉싱(duplexing) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에 적용될 수 있다. 시분할 듀플렉싱 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에서는 다음의 3가지 요구조건이 충족되어야한다.

첫째, 제1 통신 노드의 스위치가 안테나를 송신 처리부 또는 수신 처리부로 연결할 경우, 삽입 손실(insertion loss)이 미리 정해진 임계 손실 미만이어야 한다. 둘째, 스위치와 연결되는 송신 처리부의 연결단 및 수신 처리부의 연결단 간의 격리도가 미리 정해진 임계 격리도를 초과해야 한다. 즉, 송신 신호와 수신 신호 간의 분리가 보장되어야 한다. 셋째, 스위치가 안테나를 송신 처리부 또는 수신 처리부로 스위칭하는 동작의 속도가 미리 정해진 임계 속도를 초과해야 한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 송수신 장치의 스위칭부를 통해 송신 신호의 전송 및 수신 신호의 수신을 제어하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 통신 시스템에서 송수신 장치를 개시한다. 상기 송수신 장치는, 제1 내지 제3 인덕터(inductor), 제1 및 제2 캐패시터(capacitor), 제1 및 제2 스위치(switch)를 포함하는 스위치부; 상기 스위치부와 연결되는 안테나(antenna); 상기 스위치부와 연결되는 제1 증폭기(amplifier); 상기 스위치부와 연결되는 매칭 망(matching network); 및 상기 매칭 망과 연결되는 제2 증폭기;를 포함한다. 상기 제1 캐패시터는 상기 제1 증폭기의 출력 포트와 연결된다. 상기 제1 인덕터는 상기 캐패시터와 병렬 연결되고 상기 제1 증폭기의 출력 포트와 연결된다. 상기 제2 인덕터의 제1 단은 상기 안테나와 연결된다. 상기 제2 인덕터의 제2 단은 상기 제1 스위치의 제1 단 및 상기 매칭 망의 입력 포트와 연결된다. 상기 제3 인덕터는 상기 제2 스위치와 병렬 연결된다. 상기 제1 스위치의 제2 단은 접지(ground)된다.

상기 제1 스위치는 수신 모드에서 개방(open)될 수 있다. 상기 제2 스위치는 수신 모드에서 폐쇄(closed)될 수 있다. 상기 제2 스위치의 양단에 형성되는 임피던스 값은 미리 정해진 임계 임피던스 값 미만일 수 있다.

상기 안테나는 상기 제2 인덕터로 수신 신호를 전달할 수 있다. 상기 제2 인덕터 및 상기 제3 인덕터는 상기 수신 신호에 따라 유도 전류를 생성할 수 있다. 상기 유도 전류는 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 간의 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 변화시킬 수 있다.

상기 제2 인덕터는 상기 안테나로부터 수신한 수신 신호를 상기 매칭 망으로 전달할 수 있다. 상기 매칭 망은 상기 제2 인덕터로부터 수신한 상기 수신 신호를 상기 제2 증폭기로 전달할 수 있다. 상기 제2 증폭기는 상기 수신 신호를 증폭시킬 수 있다.

상기 제1 스위치는 송신 모드에서 폐쇄(closed)될 수 있다. 상기 제2 스위치는 송신 모드에서 개방(open)될 수 있다. 상기 제2 스위치의 양단에 형성되는 임피던스 값은 미리 정해진 임계 임피던스 값을 초과할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 인덕터는 물리적으로 분리될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 인덕터는 전자기적(electromagnetic)으로 커플링(coupling)될 수 있다.

상기 스위칭부는 제1 단, 상기 제1 단의 상부에 위치하는 제2 단, 및 상기 제2 단의 상부에 위치하는 제3 단을 포함할 수 있다. 상기 제1 인덕터는 상기 제1 단에 배치될 수 있다. 상기 제2 인덕터는 상기 제1 인덕터와 수직적으로 중첩되도록 상기 제2 단에 배치될 수 있다. 상기 제3 인덕터는 상기 제2 인덕터와 수직적으로 중첩되도록 상기 제3 단에 배치될 수 있다.

상기 제2 인덕터는 상기 제1 인덕터의 외곽을 둘러싸도록 와인딩(winding)될 수 있다. 상기 제3 인덕터는 상기 제3 인덕터의 외곽을 둘러싸도록 와인딩될 수 있다.

상기 안테나는 상기 제1 스위치가 개방(open)되고 상기 제2 스위치가 폐쇄(closed)되는 경우, 수신 신호를 상기 제2 인덕터로 전달할 수 있다.

상기 제1 증폭기는 상기 제1 스위치가 폐쇄(closed)되고 상기 제2 스위치가 개방(open)되는 경우, 증폭된 송신 신호를 상기 제2 인덕터로 전달할 수 있다.

상기 송수신 장치는 상기 제1 스위치가 개방(open)되고 상기 제2 스위치가 폐쇄(closed)되는 경우, 송신 모드로 동작할 수 있다.

상기 송수신 장치는 상기 제1 스위치가 폐쇄(closed)되고 상기 제2 스위치가 개방(open)되는 경우, 수신 모드로 동작할 수 있다.

제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 간의 상호 인덕턴스는 상기 제2 스위치의 개방 및 폐쇄에 따라 가변될 수 있다.

상기 제1 증폭기로부터 상기 안테나까지 전달되는 송신 신호의 주파수 응답 특성은 상기 제2 스위치의 개방 및 폐쇄에 따라 가변될 수 있다.

상기 안테나로부터 상기 제2 증폭기까지 전달되는 수신 신호의 주파수 응답 특성은 상기 제2 스위치의 개방 및 폐쇄에 따라 가변될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 송수신 장치는 스위치부를 이용하여 송신 신호 및 수신 신호가 송수신 장치의 회로 내에서 손실되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 송수신 장치는 스위치부를 이용하여 송신 신호 및 수신 신호의 상호 간섭을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 송수신 장치는 스위치부를 이용하여 송신 성능 및 수신 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 노드의 구조를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 송수신 장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 스위치의 구조를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치를 포함하는 송수신 장치를 도시한 회로도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치의 주파수에 따른 송신 신호의 이득 및 수신 신호의 이득을 도시한 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치의 구조를 도시한 회로도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치 및 제6 실시예에 따른 송수신 장치의 송신 신호 및 수신 신호의 주파수에 따른 이득 값을 도시한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은，이동 단말(mobile terminal, MT), 이동 국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 퓨대 가입자국 (portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비 (user equipment, UE) 등을 지징할 수도 있고, 단말, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은, 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드 B(evolved node B, eNodeB), 접근점 (access point, AP), 무선 접근 국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기 (relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기 (high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국 등을 지칭할 수도 있고, BS, ABS, HR-BS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템을 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 복수의 통신 노드들(110-1, 110-2, 110-3, 120-1, 120-2, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 130-5, 130-6)로 구성될 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 복수의 통신 노드들 각각은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(non-orthogonal multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(space division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다. 복수의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 시스템에서 통신 노드의 구조를 도시한 개념도이다.

도 2를 참고하면, 통신 노드(200)는 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

한편, 송수신 장치(230)의 구체적인 구조는 아래의 도 3과 같을 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 송수신 장치를 도시한 블록도이다.

도 3을 참고하면, 송수신 장치(300)는 안테나(301), RF 스위치(302), LNA(low noise amplifier)(303), PA(power amplifier)(304), 및 송수신 신호 처리부(305)를 포함할 수 있다. 여기서, 송수신 장치(300)는 도 2의 송수신 장치(230)와 동일 또는 유사할 수 있다.

송수신 장치(300)는 수신 모드 또는 송신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 수신 모드에서 안테나(301)는 공중을 통해 전송되는 신호를 수신할 수 있다. 안테나(301)는 수신된 수신 신호를 RF 스위치(302)로 전달할 수 있다. RF 스위치(302)는 안테나(301)로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. RF 스위치(302)는 안테나(301)로부터 수신된 수신 신호를 LNA(303)로 전달하기 위한 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, RF 스위치(302)는 스위칭 동작을 통해 LNA(303)와 연결될 수 있다. LNA(303)와 연결된 RF 스위치(302)는 수신 신호를 LNA(303)로 전달할 수 있다. LNA(303)는 RF 스위치(302)로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. LNA(303)는 수신 신호를 증폭할 수 있다. LNA(303)는 증폭된 수신 신호를 송수신 신호 처리부(305)로 전달할 수 있다. 송수신 신호 처리부(305)는 LNA(303)로부터 증폭된 수신 신호를 전달받을 수 있다. 송수신 신호 처리부(305)는 증폭된 수신 신호를 처리할 수 있다.

한편, 송신 모드에서 송수신 신호 처리부(305)는 송신 신호를 처리할 수 있다. 송수신 신호 처리부(305)는 송신 신호를 PA(304)로 전달할 수 있다. PA(304)는 송수신 신호 처리부(305)로부터 송신 신호를 전달받을 수 있다. PA(304)는 송신 신호를 증폭시킬 수 있다. 이때, RF 스위치(302)는 PA(304)로부터 증폭된 송신 신호를 안테나(301)로 전달하기 위한 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, RF 스위치(302)는 스위칭 동작을 통해 PA(304)과 연결될 수 있다. RF 스위치(302)와 연결된 PA(304)는 증폭된 송신 신호를 RF 스위치(302)로 전달할 수 있다. RF 스위치(302)는 PA(304)로부터 증폭된 송신 신호를 안테나(301)로 전달할 수 있다. 안테나(301)는 RF 스위치(302)로부터 송신 신호를 전달받을 수 있다. 안테나(301)는 송신 신호를 공중으로 방사할 수 있다.

한편, RF 스위치(302)의 구체적인 구조는 아래의 도 4와 같을 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 RF 스위치의 구조를 도시한 회로도이다.

도 4를 참고하면, RF 스위치(400)는 제1 내지 제4 트랜지스터(transistor)(401 내지 404)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 트랜지스터(401 내지 404)는 MOS(metal oxide semiconductor) FET(field effect transistor)일 수 있다.

RF 스위치(400)의 제1 포트는 안테나와 연결될 수 있다. RF 스위치(400)의 제2 포트는 LNA와 연결될 수 있다. RF 스위치(400)의 제3 포트는 PA와 연결될 수 있다. 여기서, RF 스위치(400)는 도 3의 RF 스위치(302)와 동일 또는 유사할 수 있다. 안테나는 도 3의 안테나(301)와 동일 또는 유사할 수 있다. LNA는 도 3의 LNA(303)와 동일 또는 유사할 수 있다. PA는 도 3의 PA(304)와 동일 또는 유사할 수 있다.

RF 스위치(400)는 수신 모드 또는 송신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 수신 모드인 경우, RF 스위치(400)의 제1 트랜지스터(401) 및 제4 트랜지스터(404)는 온(on)될 수 있다. 또한, RF 스위치(400)의 제2 트랜지스터(402) 및 제3 트랜지스터(403)는 오프(off)될 수 있다. 즉, 수신 모드인 경우, RF 스위치(400)는 안테나(301)로부터 전달되는 수신 신호를 제1 트랜지스터(401)를 통해 LNA로 전달할 수 있다.

반면, 송신 모드인 경우, RF 스위치(400)의 제2 트랜지스터(402) 및 제3 트랜지스터(403)는 온(on)될 수 있다. 또한, RF 스위치(400)의 제1 트랜지스터(401) 및 제4 트랜지스터(404)는 오프(off)될 수 있다. 즉, 송신 모드인 경우, RF 스위치(400)는 PA로부터 증폭된 송신 신호를 제3 트랜지스터(403)를 통해 LNA로 전달할 수 있다.

한편, 상술한 구조의 RF 스위치(400)를 밀리미터파(millimeter wave)를 사용하는 무선 통신 시스템에 적용할 경우, 제1 내지 제4 트랜지스터(401 내지 404)에서 발생하는 기생(parastic) 성분에 의하여 신호가 손실될 수 있다. 즉, 신호 손실에 의한 성능 저하가 발생할 수 있다. 또한, RF 스위치(400)는 제1 내지 제4 트랜지스터(401 내지 404) 간의 낮은 격리도로 인해 송신 신호 및 수신 신호 간의 격리도가 낮아질 수 있다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 RF 스위치의 구조는 아래의 도 5 내지 도 8를 통해 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.

도 5를 참고하면, RF 스위치(500)는 제1 라인(line)(511), 제1 스위치(512), 제1 매칭 망(matching network)(513), 제2 라인(521), 제2 스위치(522), 및 제2 매칭 망(523)을 포함할 수 있다. RF 스위치(500)는 안테나, LNA, 및 PA와 연결될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 라인(511 및 521)은 λ/4 라인일 수 있다.

RF 스위치(500)는 도 3의 RF 스위치(300)와 동일 또는 유사할 수 있다. LNA는 도 3의 LNA(303)과 동일 또는 유사할 수 있다. PA는 도 3의 PA(304)와 동일 또는 유사할 수 있다.

예를 들어, 제1 라인(511)의 제1 단 및 제2 라인(521)의 제1 단은 안테나와 연결될 수 있다. 제1 라인(511)의 제2 단은 제1 스위치(512)의 제1 단 및 제1 매칭 망(513)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제1 스위치(512)의 제2 단은 접지(ground)될 수 있다. 제1 매칭 망(513)의 제2 단은 LNA와 연결될 수 있다.

제2 라인(521)의 제2 단은 제2 스위치(522)의 제1 단 및 제2 매칭 망(523)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제2 스위치(522)의 제2 단은 접지될 수 있다. 제2 매칭 망(523)의 제2 단은 PA와 연결될 수 있다.

RF 스위치(500)는 수신 모드 또는 송신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 수신 모드에서 제1 스위치(512)는 오프(off)되고, 제2 스위치는 온(on)될 수 있다. 반면, 송신 모드에서 제1 스위치(512)는 온(on)되고, 제2 스위치는 오프(off)될 수 있다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 RF 스위치의 구조는 아래의 도 6과 같을 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.

도 6을 참고하면, RF 스위치(600)는 제1 인덕터(601), 제2 인덕터(602), 제1 스위치(603), 제1 매칭 망(604), 제3 인덕터(605), 제4 인덕터(606), 제2 스위치(607), 및 제2 매칭 망(608)을 포함할 수 있다. RF 스위치(600)는 안테나, LNA, 및 PA와 연결될 수 있다. 여기서, RF 스위치(600)는 도 3의 RF 스위치(300)와 동일 또는 유사할 수 있다. LNA는 도 3의 LNA(303)과 동일 또는 유사할 수 있다. PA는 도 3의 PA(304)와 동일 또는 유사할 수 있다.

예를 들어, 제1 인덕터(601)의 제1 단은 안테나와 연결될 수 있다. 제1 인덕터(601)의 제2 단은 제3 인덕터(605)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제1 인덕터(601) 및 제2 인덕터(602)는 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제2 인덕터(602)의 제1 단은 제1 스위치(603)의 제1 단 및 제1 매칭 망(604)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제2 인덕터(602)의 제2 단은 제1 스위치(603)의 제2 단 및 제1 매칭 망(604)의 제2 단과 연결될 수 있다. 제1 매칭 망(604)의 제3 단은 LNA와 연결될 수 있다.

제3 인덕터(605)의 제1 단은 제1 인덕터(601)의 제2 단과 연결될 수 있다. 제3 인덕터(605)의 제2 단은 접지될 수 있다. 제3 인덕터(605) 및 제4 인덕터(606)는 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제4 인덕터(606)의 제1 단은 제2 스위치(607)의 제1 단 및 제2 매칭 망(608)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제4 인덕터(606)의 제2 단은 제2 스위치(607)의 제2 단 및 제1 매칭 망(608)의 제2 단과 연결될 수 있다. 제1 매칭 망(604)의 제3 단은 PA와 연결될 수 있다.

RF 스위치(600)는 수신 모드 또는 송신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 수신 모드에서 제1 스위치(603)는 온(on)되고, 제2 스위치(607)는 오프(off)될 수 있다. 반면, 제1 스위치(603)는 오프(off)되고, 제2 스위치(607)는 온(on)될 수 있다.

한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 RF 스위치의 구조는 아래의 도 7과 같을 수 있다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.

도 7을 참고하면, RF 스위치(700)는 제1 매칭 망(701), 제1 스위치(702), 제2 매칭 망(703), 제1 인덕터(704), 제2 인덕터(705), 제2 스위치(706), 및 제3 매칭 망(707)을 포함할 수 있다. RF 스위치(700)는 안테나, LNA, 및 PA와 연결될 수 있다. 여기서, RF 스위치(700)는 도 3의 RF 스위치(300)와 동일 또는 유사할 수 있다. LNA는 도 3의 LNA(303)과 동일 또는 유사할 수 있다. PA는 도 3의 PA(304)와 동일 또는 유사할 수 있다.

예를 들어, 제1 매칭 망(701)의 제1 단은 안테나 및 제1 인덕터(704)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제1 매칭 망(701)의 제2 단은 제1 스위치(702)의 제1 단 및 제2 매칭 망(703)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제1 스위치(702)의 제2 단은 접지될 수 있다. 제2 매칭 망(703)의 제2 단은 LNA와 연결될 수 있다.

제1 인덕터(704)의 제1 단은 안테나 및 제1 매칭 망(701)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제1 인덕터(704)의 제2 단은 접지될 수 있다. 제1 인덕터(704) 및 제2 인덕터(705)는 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제2 인덕터(705)의 제1 단은 제2 스위치(706)의 제1 단 및 제3 매칭 망(707)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제2 인덕터(705)의 제2 단은 제2 스위치(706)의 제2 단 및 제3 매칭 망(707)의 제2 단과 연결될 수 있다. 제3 매칭 망(707)의 제3 단은 PA와 연결될 수 있다.

RF 스위치(700)는 수신 모드 또는 송신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 수신 모드에서 제1 스위치(702)는 온(on)되고, 제2 스위치(706)는 오프(off)될 수 있다. 반면, 제1 스위치(702)는 오프(off)되고, 제2 스위치(706)는 온(on)될 수 있다.

한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치의 구조는 아래의 도 8과 같을 수 있다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치를 도시한 회로도이다.

도 8을 참고하면, RF 스위치(800)는 제1 인덕터(801), 제2 인덕터(802), 제1 스위치(803), 제1 매칭 망(804), 제2 스위치(805), 및 제2 매칭 망(806)을 포함할 수 있다. RF 스위치(800)는 안테나, LNA, 및 PA와 연결될 수 있다. 여기서, RF 스위치(800)는 도 3의 RF 스위치(300)와 동일 또는 유사할 수 있다. LNA는 도 3의 LNA(303)과 동일 또는 유사할 수 있다. PA는 도 3의 PA(304)와 동일 또는 유사할 수 있다.

제1 인덕터(801)의 제1 단은 안테나와 연결될 수 있다. 제1 인덕터(801)의 제1 단은 제2 스위치(803)의 제1 단 및 제2 매칭 망(806)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제1 인덕터(801) 및 제2 인덕터(802)는 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제2 인덕터(802)의 제1 단은 제1 스위치(803)의 제1 단 및 제1 매칭 망(804)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제2 인덕터(802)의 제2 단은 제1 스위치(803)의 제2 단 및 제1 매칭 망(804)의 제2 단과 연결될 수 있다. 제1 매칭 망(804)의 제3 단은 PA와 연결될 수 있다.

제2 스위치(805)의 제1 단은 제1 인덕터(801)의 제2 단 및 제2 매칭 망(806)의 제1 단과 연결될 수 있다. 제2 스위치(805)의 제2 단은 접지될 수 있다. 제2 매칭 망(806)의 제2 단은 LNA와 연결될 수 있다.

RF 스위치(800)는 수신 모드 또는 송신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 수신 모드에서 제1 스위치(803)는 온(on)되고, 제2 스위치(805)는 오프(off)될 수 있다. 반면, 제1 스위치(803)는 오프(off)되고, 제2 스위치(805)는 온(on)될 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 RF 스위치(500 내지 800)의 전송 손실(TX loss), 수신 손실(RX loss), 대역폭(bandwidth), 및 집적 회로(integrated circuit; IC) 상에서 차지하는 면적(area)을 비교하면 아래의 표 1과 같을 수 있다.

	전송 손실	수신 손실	대역폭	면적
제2 실시예(500)	높음(high)	높음	넓음(wide)	큼(bulky)
제3 실시예(600)	높음	높음	보통	보통
제4 실시예(700)	보통(moderate)	낮음	좁음(narrow)	작음(compact)
제5 실시예(800)	낮음(low)	보통	넓음	작음

표 1을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 RF 스위치(500)의 대역폭은 넓을 수 있다. 그러나, RF 스위치(500)의 전송 손실 및 수신 손실은 모두 높을 수 있다. 또한, RF 스위치(500)가 집적 회로 상에서 차지하는 면적이 클 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 RF 스위치(600)의 대역폭 및 집적 회로 상에서 차지하는 면적의 크기는 보통일 수 있다. 그러나, RF 스위치(600)의 전송 손실 및 수신 손실은 모두 높을 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 RF 스위치(700)의 수신 손실은 낮을 수 있다. 또한, RF 스위치(700)가 집적 회로 상에서 차지하는 면적의 크기는 작을 수 있다. 그러나, RF 스위치(700)의 전송 손실은 보통일 수 있다. 또한, RF 스위치(700)의 대역폭은 좁을 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치(800)의 수신 손실은 낮을 수 있다. 또한, RF 스위치(800)의 대역폭은 넓을 수 있다. 또한, RF 스위치(800)가 집적 회로 상에서 차지하는 면적의 크기는 작을 수 있다. 다만, RF 스위치(800)의 수신 손실은 보통일 수 있다. 즉, 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치(800)의 성능은 송신 손실, 대역폭, 및 집적 회로 상에서 차지하는 면적의 크기를 고려할 때, 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 따른 RF 스위치(500 내지 700) 보다 우수할 수 있다. 그러나, 즉, 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치(800)는 수신 손실 부분에서 약점을 가질 수 있다.

한편, RF 스위치(800)의 보다 구체적인 구조는 아래의 도 9를 통해 설명한다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 RF 스위치를 포함하는 송수신 장치를 도시한 회로도이다.

도 9를 참고하면, 송수신 장치(900)는 안테나(910), RF 스위치(920), 매칭 망(930), PA(940), 및 LNA(950)를 포함할 수 있다. 송수신 장치(900)는 도 3의 송수신 장치(300)와 동일 또는 유사할 수 있다.

RF 스위치(920)는 제1 캐패시터(921), 제1 인덕터(922), 스위치(923), 제2 인덕터(924), 및 제2 캐패시터(925)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 인덕터(924) 및 제2 캐패시터(925)는 PA(940)에 포함될 수 있다.

제1 캐패시터(921)의 제1 단은 안테나(910)와 연결될 수 있다. 제1 인덕터(922)는 제1 캐패시터(921)와 병렬로 연결될 수 있다. 제1 캐패시터(921)의 제2 단은 제1 스위치(923)의 제1 단 및 매칭 망(930)의 입력 포트와 연결될 수 있다. 제1 스위치(923)의 제2 단은 접지될 수 있다. 매칭 망(930)의 출력 포트는 LNA(950)의 입력포트와 연결될 수 있다.

제2 인덕터(924)는 제1 인덕터(922)와 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제2 캐패시터(925)는 제2 인덕터(924)와 병렬로 연결될 수 있다. 제2 인덕터(924) 및 제2 캐패시터(925)는 PA(940)의 출력포트와 연결될 수 있다.

상술한 송수신 장치(900)의 구조는 송신 신호를 전달하기 위한 경로와 수신 신호를 전달하기 위한 경로가 안테나(910)로부터 분기되지 않는 구조일 수 있다. 예를 들어, 송신 모드에서 스위치(923)는 온(on)될 수 있다. 즉, 송신 모드에서 스위치(923)는 접지될 수 있다. RF 스위치(920)는 매칭 망(930)과 전기적으로 분리될 수 있다. 따라서, PA(940)로부터 증폭되는 송신 신호는 매칭 망(930) 및 LNA(950)로 유실되지 않을 수 있다. PA(940)로부터 증폭되는 송신 신호는 제2 인덕터(924) 를 통해 제1 인덕터(922)로 전달될 수 있다. 제1 인덕터(922)는 제2 인덕터(924)로부터 전달된 전송 신호를 안테나(910)로 전달될 수 있다. 안테나(910)는 전송 신호를 공중으로 방사할 수 있다.

수신 모드에서 스위치(923)는 오프(off)될 수 있다. 안테나(910)를 통해 수신된 수신 신호는 제1 인덕터(922)를 통해 매칭 망(930)으로 전달될 수 있다. 매칭 망(930)은 제1 인덕터(922)를 통해 수신 신호를 전달받을 수 있다. 매칭 망(930)은 수신 신호를 LNA(950)로 전달할 수 있다. LNA(950)는 매칭 망(930)으로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. LNA(950)는 수신 신호를 증폭시킬 수 있다.

한편, 송수신 장치(900)에서 수신 신호에 대한 삽입 손실을 증가시키는 3가지 요인은 다음과 같을 수 있다. 첫째, 송수신 장치(900)에서 PA(940) 및 LNA(950)의 레이아웃(layout) 상의 거리로 인한 경로 손실은 수신 신호에 대한 삽입 손실을 증가시킬 수 있다. 경로 손실에 관한 문제는 PA(940) 및 LNA(950)의 레이아웃 상의 거리를 가깝게 함으로써 해결할 수 있다.

둘째, 스위치(923)의 기생 성분에 의해 발생하는 누출(leakage) 손실은 수신 신호에 대한 삽입 손실을 증가시킬 수 있다. 스위치(923)의 크기에 따라서 수신 성능 및 송신 성능은 달라질 수 있다. 따라서, 누출 손실에 대한 문제는 스위치(923)의 크기를 최적화함으로써 해결할 수 있다.

셋째, 수신 신호는 제1 인덕터(922)를 통해 제2 인덕터(924)로 누설될 수 있다. 제2 인덕터(924)로 누설되는 일부의 수신 신호는 상기 수신 신호에 대한 삽입 손실을 증가시킬 수 있다.

한편, 송신 신호에 대한 주파수 응답의 성능을 개선할 경우, 수신 신호에 대한 주파수 응답의 성능이 저하될 수 있다. 즉, 송신 신호에 대한 주파수 응답의 성능과 수신 신호에 대한 주파수 응답의 성능은 동시에 개선하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 송수신 장치(900)의 주파수에 따른 송신 신호의 이득 및 수신 신호의 이득에 대한 그래프는 아래의 도 10a 및 도 10b과 같을 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치의 주파수에 따른 송신 신호의 이득 및 수신 신호의 이득을 도시한 그래프이다.

도 10a를 참고하면, 송수신 장치의 송신 신호의 이득은 25 내지 30GHz의 주파수 구간에서 최대일 수 있다. 그래프의 X축은 송신 신호의 주파수를 나타낼 수 있다. 그래프의 Y축은 전력 증폭기로부터 출력된 후 안테나까지 전달되는 송신 신호의 이득 값을 나타낼 수 있다.

한편, 도 10b를 참고하면, 송수신 장치의 송신 신호의 이득이 최대인 25 내지 30GHz의 주파수 구간에서 최소일 수 있다. 그래프의 X축은 수신 신호의 주파수를 나타낼 수 있다. 그래프의 Y축은 안테나로부터 전달되어 저전력 증폭기로 입력되는 수신 신호의 이득 값을 나타낼 수 있다.

여기서, 송수신 장치는 도 9의 송수신 장치(900)와 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 송신 신호의 이득 값은 도 9의 송수신 장치(900)의 제2 인덕터(924), 제1 인덕터(922), 및 안테나(910)를 경유하는 송신 신호에 대해 측정된 값일 수 있다. 또한, 수신 신호의 이득 값은 도 9의 송수신 장치(900)의 안테나(910) 및 제1 인덕터(922)를 경유하는 수신 신호에 대해 측정된 값일 수 있다.

한편, 도 9의 송수신 장치(900)는 특정 주파수에서 송신 신호에 대한 최대 이득을 얻기 위해 제1 인덕터(922) 및 제2 인덕터(924) 각각에 LC-공진(resonanace) 포인트(point)가 형성되도록 설계될 수 있다. 그러나, 송수신 장치(900)에서 형성되는 LC-공진 포인트로 인해 25 내지 30GHz의 주파수 구간에서 수신 신호의 이득은 최소가 될 수 있다. 즉, 송수신 장치(900)는 25 내지 30GHz의 주파수 구간에서 동작 가능한 대역폭이 제한되고, 수신 신호에 대한 삽입 손실이 발생할 수 있다.

상술한 수신 신호에 대한 삽입 손실이 발생하는 문제를 해결하기 위해 송수신 장치는 아래의 도 11a 및 도 11b과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치의 구조를 도시한 회로도이다.

도 11a를 참고하면, 송수신 장치(1100)는 안테나(1110), RF 스위치부(1120), 매칭 망(1130), LNA(1140), 및 PA(1150)를 포함할 수 있다. 송수신 장치(1100)는 도 3의 송수신 장치(300)와 동일 또는 유사할 수 있다. RF 스위치부(1120)는 제1 인덕터(1121), 제2 인덕터(1122), 제3 인덕터(1123), 제1 캐패시터(1124), 제2 캐패시터(1125), 제1 스위치(1126), 및 제2 스위치(1127)를 포함할 수 있다.

제2 인덕터(1122)의 제1 단은 안테나(1110)와 연결될 수 있다. 제2 인덕터(1122)의 제2 단은 제1 스위치(1126)의 제1 단 및 매칭 망(1130)의 입력 포트와 연결될 수 있다. 제2 인덕터(1122)는 제2 캐패시터(1125)와 병렬로 연결될 수 있다. 제1 스위치(1126)의 제2 단은 접지될 수 있다.

제1 인덕터(1121)는 제2 인덕터(1122)와 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제1 인덕터(1121)는 제1 캐패시터(1124)와 병렬로 연결될 수 있다. 제1 인덕터(1121) 및 제1 캐패시터(1124)는 PA(1150)의 출력 포트와 연결될 수 있다.

제3 인덕터(1123)는 제1 인덕터(1121)와 전자기적으로 커플링될 수 있다. 제3 인덕터(1123)는 제2 스위치(1127)와 병렬로 연결될 수 있다. 매칭 망(1130)의 출력 포트는 LNA(1140)의 입력 포트와 연결될 수 있다.

여기서, 제1 인덕터(1121), 제1 캐패시터(1124), 제2 인덕터(1122), 및 제2 캐패시터(1125)는 제1 변압기로 동작할 수 있다. 제1 인덕터(1121), 제1 캐패시터(1124), 제3 인덕터(1123), 및 제2 스위치(1127)는 제2 변압기로 동작할 수 있다. 제2 인덕터(1122), 제2 캐패시터(1125), 제3 인덕터(1123), 및 제2 스위치(1127)는 제3 변압기로 동작할 수 있다.

한편, RF 스위치부(1120)는 송수신 장치(1100)의 송신 모드 또는 수신 모드에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 송신 모드에서 제1 스위치(1126)는 온(on)되고, 제2 스위치(1127)는 오프(off)될 수 있다. 이때, PA(1150)는 송신 신호를 증폭하여 제1 인덕터(1121)로 출력할 수 있다.

제1 인덕터(1121)는 PA(1150)로부터 증폭된 송신 신호를 수신할 수 있다. 제1 인덕터(1121)는 송신 신호를 제2 인덕터(1122)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(1121) 및 제2 인덕터(1122) 간에 유도 전류가 형성될 수 있다. 제1 인덕터(1121)는 유도 전류를 이용하여 송신 신호를 제2 인덕터(1122)로 전달할 수 있다.

한편, 제2 스위치(1127)가 오프(off)됨에 따라, 제2 스위치(1127) 및 제3 인덕터(1123)로 구성되는 폐회로에서, 제2 스위치(1127)의 양단에 형성되는 오프(off) 임피던스(impedance)의 값은 미리 정해진 임계 임피던스 값을 초과할 수 있다. 따라서, 제1 인덕터(1121) 및 제2 인덕터(1122) 간에 형성된 유도 전류는 제3 인덕터(1123)에 영향을 미치지 않을 수 있다. 즉, 제2 스위치(1127) 및 제3 인덕터(1123)로 구성되는 폐회로에서는 제2 스위치(1127)가 오프(off)됨에 따라 유도 전류가 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 제3 인덕터(1123)는 제1 변압기로 동작하는 제1 인덕터(1121) 및 제2 인덕터(1122)의 상호 인덕턴스에 영향을 미치지 않을 수 있다.

한편, 제1 스위치(1126)가 온(on)된 경우, 제1 스위치(1126)는 접지될 수 있다. 제1 스위치(1126)가 접지됨에 따라, 송신 신호는 매칭 망(1130) 및 LNA(1140)으로 전달되지 않을 수 있다. 즉, 매칭 망(1130) 및 LNA(1140)는 오프(off)될 수 있다. 다시 말해, 안테나(1110), RF 스위치부(1120), 및 PA(1150)는 독립적인 송신 장치로 동작할 수 있다.

제2 인덕터(1122)는 제1 인덕터(1121)로부터 송신 신호를 전달받을 수 있다. 제2 인덕터(1122)는 송신 신호를 안테나(1110)로 전달할 수 있다. 안테나(1110)는 제2 인덕터(1122)로부터 송신 신호를 전달받을 수 있다. 안테나(1110)는 송신 신호를 공중으로 방사할 수 있다.

한편, 수신 모드에서 제1 스위치(1126)는 오프(off)되고, 제2 스위치(1127)는 온(on)될 수 있다. 이때, 안테나(1110)는 수신 신호를 제2 인덕터(1122)로 전달할 수 있다.

제2 스위치(1127)가 온(on)됨에 따라, 제2 스위치(1127) 및 제3 인덕터(1123)로 구성되는 폐회로에서, 제2 스위치(1127)의 양단에 형성되는 온(on) 임피던스(impedance)의 값은 미리 정해진 임계 임피던스 값 미만일 수 있다. 따라서, 제3 변압기로 동작하는 제2 인덕터(1122) 및 제3 인덕터(1123) 간에 유도 전류가 생성될 수 있다. 유도 전류는 제1 변압기로 동작하는 제1 인덕터(1121) 및 제2 인덕터(1122) 간의 상호(mutual) 인덕턴스에 변화를 줄 수 있다. 또한, 유도 전류는 제1 인덕터(1121) 및 제2 인덕터(1122)의 공진 점(point)에 변화를 줄 수 있다. 즉, 송수신 장치(1100)는 제2 스위치(1127)를 온(on) 또는 오프(off)하여 제1 인덕터(1121) 및 제2 인덕터(1122) 간의 상호 인덕턴스를 변화시킴으로써, 송신 신호 및 수신 신호의 주파수 응답 특성을 변화시킬 수 있다.

제2 인덕터(1122)는 안테나(1110)로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. 제2 인덕터(1122)는 수신 신호를 매칭 망(1130)으로 전달할 수 있다.

매칭 망(1130)은 제2 인덕터(1122)로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. 매칭 망(1130)은 수신 신호를 LNA(1140)로 전달할 수 있다. LNA(1140)는 매칭 망(1130)으로부터 수신 신호를 전달받을 수 있다. LNA(1140)는 수신 신호를 증폭시킬 수 있다.

도 11b를 참고하면, 제1 내지 제3 인덕터(1121 내지 1123)는 RF 스위치부(1120)가 실장되는 집적 회로(integrated circuit; IC) 상에서 중첩되도록 배치될 수 있다.

예를 들어, RF 스위치부(1120)는 복수 개의 단을 포함할 수 있다. 이때, 제3 인덕터(1123)는 RF 스위치부(1120)의 제1 단에 배치될 수 있다. 제1 인덕터(1121)는 RF 스위치부(1120)의 제2 단에 배치될 수 있다. 제2 인덕터(1122)는 RF 스위치부(1120)의 제3 단에 배치될 수 있다. 여기서, 제2 단은 제1 단의 상부에 형성될 수 있다. 제3 단은 제2 단의 상부에 형성될 수 있다.

이때, 제1 인덕터(1121) 내지 제3 인덕터(1123)의 배치 순서는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(1121)는 트랜스포머의 제2 단에 배치될 수 있다. 제2 인덕터(1122)는 트랜스포머의 제3 단에 배치될 수 있다. 제3 인덕터(1123)는 트랜스포머의 제1 단에 배치될 수 있다. 또는, 제1 인덕터(1121)는 트랜스포머의 제3 단에 배치될 수 있다. 제2 인덕터(1122)는 트랜스포머의 제1 단에 배치될 수 있다. 제3 인덕터(1123)는 트랜스포머의 제2 단에 배치될 수 있다.

또한, RF 스위치부(1120)는 하나의 단으로 구성될 수 있다. 즉, RF 스위치부(1120)는 단층으로 구성될 수 있다. 이때, 제3 인덕터(1123)는 제1 인덕터(1121)의 외곽을 둘러싸는 형태로 와인딩(winding)될 수 있다. 제1 인덕터(1121)는 제2 인덕터(1122)의 외곽을 둘러싸는 형태로 와인딩될 수 있다. 제1 인덕터(1121), 제2 인덕터(1122), 및 제3 인덕터(1123)는 엣지-커플(edge-coupled) 방식 및 브로드-사이드 커플(broad-side coupled) 방식 중 적어도 하나의 방식으로 전자기적으로 커플링될 수 있다.

이때, 제1 인덕터(1121) 내지 제3 인덕터(1123)의 배치 순서는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(1121)는 제2 인덕터(1122)의 외곽을 둘러싸는 형태로 와인딩(widing)될 수 있다. 제3 인덕터(1123)는 제1 인덕터(1121)의 외곽을 둘러싸는 형태로 와인딩될 수 있다. 또는, 제2 인덕터(1122)는 제3 인덕터(1123)의 외곽을 둘러싸는 형태로 와인딩(widing)될 수 있다. 제1 인덕터(1121)는 제2 인덕터(1122)의 외곽을 둘러싸는 형태로 와인딩될 수 있다.

또한, 제1 인덕터(1121) 내지 제3 인덕터(1123)는 복수의 단에서 다양한 형태로 와인딩될 수 있다.

한편, 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900) 및 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)의 송신 신호 및 수신 신호의 주파수에 따른 이득 값은 아래의 도 12a 및 도 12b와 같이 표시될 수 있다.

도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치 및 제6 실시예에 따른 송수신 장치의 송신 신호 및 수신 신호의 주파수에 따른 이득 값을 도시한 그래프이다.

도 12a를 참고하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900)의 송신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1210), 및 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)의 송신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1220)는 유사한 형태를 가질 수 있다. 그래프(1210 및 1220)의 X축은 송신 신호의 주파수를 나타낼 수 있다. 그래프(1210 및 1220)의 Y축은 전력 증폭기로부터 출력된 후 안테나까지 전달되는 송신 신호의 이득 값을 나타낼 수 있다. 여기서, 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900)의 송신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1210)는 도 10a에 도시된 그래프와 동일 또는 유사할 수 있다.

한편, 도 12b를 참고하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900)의 수신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1230), 및 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)의 송신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1240)는 상이한 형태를 가질 수 있다. 그래프(1230 및 1240)의 X축은 수신 신호의 주파수를 나타낼 수 있다. 그래프(1230 및 1240)의 Y축은 안테나로부터 전달되어 저전력 증폭기로 입력되는 수신 신호의 이득 값을 나타낼 수 있다. 여기서, 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900)의 수신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1210)는 도 10b에 도시된 그래프와 동일 또는 유사할 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900)의 수신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1210)를 참고하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900)의 수신 신호의 이득 값은 수신 신호의 주파수가 30GHz인 지점에서 급격히 감소할 수 있다.

이에 반하여, 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)의 송신 신호의 주파수에 따른 이득 값 그래프(1240)를 참고하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)의 수신 신호의 이득 값은 수신 신호의 주파수가 30GHz인 지점에서 이득 값이 급격히 감소하지 않을 수 있다.

즉, 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)는 본 발명의 제5 실시예에 따른 송수신 장치(900) 보다 수신 신호의 성능에 대한 안정성이 개선될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제6 실시예에 따른 송수신 장치(1100)는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

우선, 송수신 장치(1100)는 수신 신호에 대한 삽입(insertion) 손실을 감소시킬 수 있다. 송수신 장치(1100)는 수신 신호에 대한 잡음 지수(noise figure; NF)를 개선시킬 수 있다. 송수신 장치(1100)는수신 신호의 대역폭을 증가시킬 수 있다. 송수신 장치(1100)는 송신 신호의 삽입 손실을 감소시킬 수 있다. 송수신 장치(1100)는 송신 신호의 출력 전력을 증가시킬 수 있다. 송수신 장치(1100)는 송신 신호에 대한 설계의 자유도를 보장할 수 있다. 송수신 장치(1100)는 수신 신호 및 송신 신호에 대한 성능을 동시에 개선시킬 수 있다. 송수신 장치(1100)는 실장되는 집적 회로 내에서 적은 면적을 차지할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

1. 통신 시스템에서 송수신 장치에 있어서,
   제1 내지 제3 인덕터(inductor), 제1 및 제2 스위치(switch)를 포함하는 스위치부;
   상기 스위치부와 연결되는 안테나(antenna);
   상기 스위치부와 연결되는 제1 증폭기(amplifier);
   상기 스위치부와 연결되는 매칭 망(matching network); 및
   상기 매칭 망과 연결되는 제2 증폭기;를 포함하고,
   상기 제1 인덕터는 상기 제1 증폭기의 출력 포트와 연결되고,
   상기 제2 인덕터의 제1 단은 상기 안테나와 연결되고, 상기 제2 인덕터의 제2 단은 상기 제1 스위치의 제1 단 및 상기 매칭 망의 입력 포트와 연결되고,
   상기 제3 인덕터는 상기 제2 스위치와 병렬 연결되고,
   상기 제1 스위치의 제2 단은 접지(ground)되는, 송수신 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 스위치는 수신 모드에서 개방(open)되고,
   상기 제2 스위치는 수신 모드에서 폐쇄(closed)되고,
   상기 제2 스위치의 양단에 형성되는 임피던스 값은 미리 정해진 임계 임피던스 값 미만인, 송수신 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 안테나는 상기 제2 인덕터로 수신 신호를 전달하고,
   상기 제2 인덕터는 상기 수신 신호에 따라 전류를 생성하고,
   상기 제2 스위치가 폐쇄되는 경우, 상기 제3 인덕터는 상기 전류에 따라 유도 전류를 생성하고,
   상기 유도 전류는 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 간의 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 변화시키는, 송수신 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 인덕터는 상기 안테나로부터 수신한 수신 신호를 상기 매칭 망으로 전달하고,
   상기 매칭 망은 상기 제2 인덕터로부터 수신한 상기 수신 신호를 상기 제2 증폭기로 전달하고,
   상기 제2 증폭기는 상기 수신 신호를 증폭시키는, 송수신 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 스위치는 송신 모드에서 폐쇄(closed)되고,
   상기 제2 스위치는 송신 모드에서 개방(open)되고,
   상기 제2 스위치의 양단에 형성되는 임피던스 값은 미리 정해진 임계 임피던스 값을 초과하는, 송수신 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 내지 제3 인덕터는 물리적으로 분리되고,
   상기 제1 내지 제3 인덕터는 전자기적(electromagnetic)으로 커플링(coupling)되는, 송수신 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 스위칭부는 제1 단, 상기 제1 단의 상부에 위치하는 제2 단, 및 상기 제2 단의 상부에 위치하는 제3 단을 포함하고,
   상기 제1 인덕터는 상기 제1 단에 배치되고,
   상기 제2 인덕터는 상기 제1 인덕터와 수직적으로 중첩되도록 상기 제2 단에 배치되고,
   상기 제3 인덕터는 상기 제2 인덕터와 수직적으로 중첩되도록 상기 제3 단에 배치되는, 송수신 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 인덕터는 상기 제1 인덕터의 외곽을 둘러싸도록 와인딩(winding)되고,
   상기 제3 인덕터는 상기 제3 인덕터의 외곽을 둘러싸도록 와인딩되는, 송수신 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 안테나는 상기 제1 스위치가 개방(open)되고 상기 제2 스위치가 폐쇄(closed)되는 경우, 수신 신호를 상기 제2 인덕터로 전달하는, 송수신 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 증폭기는 상기 제1 스위치가 폐쇄(closed)되고 상기 제2 스위치가 개방(open)되는 경우, 증폭된 송신 신호를 상기 제2 인덕터로 전달하는, 송수신 장치.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 송수신 장치는 상기 제1 스위치가 개방(open)되고 상기 제2 스위치가 폐쇄(closed)되는 경우, 수신 모드로 동작하는, 송수신 장치.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 송수신 장치는 상기 제1 스위치가 폐쇄(closed)되고 상기 제2 스위치가 개방(open)되는 경우, 송신 모드로 동작하는, 송수신 장치.
13. 청구항 1에 있어서,
    제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 간의 상호 인덕턴스는 상기 제2 스위치의 개방 및 폐쇄에 따라 가변되는, 송수신 장치.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 증폭기로부터 상기 안테나까지 전달되는 송신 신호의 주파수 응답 특성은 상기 제2 스위치의 개방 및 폐쇄에 따라 가변되는, 송수신 장치.
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나로부터 상기 제2 증폭기까지 전달되는 수신 신호의 주파수 응답 특성은 상기 제2 스위치의 개방 및 폐쇄에 따라 가변되는, 송수신 장치.

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