KR20200123571A - 전력 증폭기들 전단의 커플링 장치 - Google Patents

전력 증폭기들 전단의 커플링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 공통 출력단; 제1-1, 제1-2, 제2-1 및 제2-2 임피던스 소자; 제1 및 제2 전력 증폭기의 제1 및 제2 출력신호 또는 제1 및 제2 출력신호의 제1 및 제2 리턴신호를 커플링하도록 구성된 제1 및 제2 커플러; 입력되는 제1-1 및 제2-1 제어신호에 따라 제1 및 제2 커플러와 제1-1 및 제2-1 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제1-1 및 제2-1 스위치; 입력되는 제1-2 및 제2-2 제어신호에 따라 제1 및 제2 커플러와 제1-2 및 제2-2 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제1-2 및 제2-2 스위치; 입력되는 제1-3 및 제2-3 제어신호에 따라 제1 및 제2 커플러와 공통 출력단 사이의 제1 및 제2 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제1-3 및 제2-3 스위치; 입력되는 제1-4 및 제2-4 제어신호에 따라 제1 및 제2 커플러와 공통 출력단 사이의 제1 및 제2 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제1-4 및 제2-4 스위치; 를 포함한다.

Description

전력 증폭기들 전단의 커플링 장치{Apparatus for coupling in front of power amplifiers}
본 발명은 전력 증폭기들 전단의 커플링 장치에 관한 것이다.
전력 증폭기는 높은 주파수를 가지는 큰 파워의 입력신호를 증폭하여 안테나로 제공할 수 있다. 전력 증폭기는 아날로그 통신회로의 전력소모 및 성능에 큰 영향을 주므로, 커플러와 같은 수단을 포함하는 피드백 회로에 결합됨에 따라 향상된 성능을 가지거나 다양한 통신규격에 사용되거나 다양한 통신상황에 대처할 수 있다.
일본 특개2001-217663호
본 발명의 일 실시 예는, 전력 증폭기들 전단의 커플링 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 공통 출력단; 제1-1, 제1-2, 제2-1 및 제2-2 임피던스 소자; 제1 전력 증폭기의 제1 출력신호 또는 상기 제1 출력신호의 제1 리턴신호를 커플링하도록 구성된 제1 커플러; 제2 전력 증폭기의 제2 출력신호 또는 상기 제2 출력신호의 제2 리턴신호를 커플링하도록 구성된 제2 커플러; 입력되는 제1-1 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 제1-1 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제1-1 스위치; 입력되는 제1-2 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 제1-2 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제1-2 스위치; 입력되는 제1-3 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제1 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제1-3 스위치; 입력되는 제1-4 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제1 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제1-4 스위치; 입력되는 제2-1 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 제2-1 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제2-1 스위치; 입력되는 제2-2 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 제2-2 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제2-2 스위치; 입력되는 제2-3 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제2 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제2-3 스위치; 및 입력되는 제2-4 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제2 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제2-4 스위치; 를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 복수의 전력 증폭기의 복수의 출력신호와 복수의 리턴신호를 통합적으로 커플링할 수 있으며, 전반적인 사이즈나 배선 개수를 줄일 수 있으며, 복수의 전력 증폭기 각각의 피드백 과정에서의 전기적 균형성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 커플링 장치의 주변 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 1의 커플링 장치의 복수의 모드를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 커플링 장치의 추가적 주변 구조를 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 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 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 커플링 장치의 주변 구조를 나타낸 도면이고, 도 3a 내지 도 3e는 도 1의 커플링 장치의 복수의 모드를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)와 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전력 증폭기(201)는 제1 입력신호(TX1 input)를 입력 받을 수 있으며, 제1 입력신호(TX1 input)를 증폭하여 제1 출력신호를 생성할 수 있다. 제2 전력 증폭기(202)는 제2 입력신호(TX2 input)를 입력 받을 수 있으며, 제2 입력신호(TX2 input)를 증폭하여 제2 출력신호를 생성할 수 있다.
제1 및 제2 입력신호(TX1 input, TX2 input)는 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)에서 송수신되는 신호의 주파수와 실질적으로 동일한 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 입력신호(TX1 input, TX2 input)는 각각 오실레이터에서 생성된 캐리어 신호와 기저대역 신호가 믹서(mixer)에서 합성됨에 따라 생성될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 입력신호(TX1 input, TX2 input)는 서로 다른 주파수를 가질 수 있다. 이에 따라, 커플링 장치(100)를 포함하는 전자기기(예: 휴대용 단말기)는 다양한 규격의 통신수단을 제공하거나 통신 데이터를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 입력신호(TX1 input, TX2 input)는 서로 다른 파워를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202) 중 하나는 상대적으로 큰 파워에 더 맞춰져서 설계될 수 있으며, 다른 하나는 상대적으로 작은 파워에 더 맞춰져서 설계될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)에서 방사되는 신호의 파워는 통신상황에 따라 다양한 크기를 가질 수 있으므로, 커플링 장치(100)를 포함하는 전자기기는 다양한 통신상황에 더욱 적응적으로 통신수단을 제공할 수 있다.
이처럼, 커플링 장치(100)를 포함하는 전자기기는 입력신호의 사용개수가 많을수록 더욱 개선된 통신성능을 가질 수 있으며, 더욱 많은 개수의 전력 증폭기를 사용할 수 있다.
제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)는 각각 적어도 하나의 반도체 트랜지스터(예: BJT, FET 등)의 CS(common source) 구조나 CG(common gate) 구조를 가짐으로써 제1 및 제2 입력신호(TX1 input, TX2 input)를 증폭할 수 있으며, 캐스코드(cascode) 구조를 가지거나 병렬 구조를 가짐으로써 다양한 주파수 특성이나 항복전압 특성 등을 가질 수 있다. CS 구조나 CG 구조의 바이어스 전압은 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 증폭 이득(gain)에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 증폭 이득은 입력되는 바이어스 전압에 따라 제어될 수 있다.
여기서, 상기 바이어스 전압의 제어는 제어기(500)에 의해 구현될 수 있다. 제어기(500)는 제1 및 제2 증폭기 제어신호를 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)로 제공함으로써, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 증폭 이득을 제어할 수 있다.
제어기(500)는 파워 디텍터(550)로부터 입력되는 디지털 또는 아날로그 신호에 기초하여 제1 및 제2 증폭기 제어신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 전단에서 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 출력특성에 대응되는 측정전압을 생성할 수 있으며, 상기 측정전압을 파워 디텍터(550)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 파워 디텍터(550)는 상기 측정전압에 대응되는 디지털 또는 아날로그 신호를 생성하여 제어기(500)로 전달할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 피드백 회로로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 전력 증폭기(201)에 대응되는 제1 커플링 구조와 제2 전력 증폭기(202)에 대한 제2 커플링 구조가 통합된 구조를 가질 수 있으므로, 제1 및 제2 커플링 구조가 독립적으로 구현되는 것에 비해 더욱 축소된 사이즈를 가질 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 통합된 구조를 가짐으로써 제1 및 제2 커플링 구조의 배선 개수보다 더욱 적은 개수의 배선으로 구현될 수 있으므로, 축소된 사이즈를 가질 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 통합된 구조를 가짐으로써 제1 및 제2 커플링 구조 간의 전기적 불균형에 따른 임피던스 정합도 열화 현상을 줄일 수 있으므로, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 출력특성을 더욱 정확하게 측정할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)는 더욱 효율적으로 제어될 수 있으므로, 전력소모를 줄이거나 개선된 선형성 특성(예: P1dB, IMD3 등)을 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는, 공통 출력단(CPL output), 제1-1 임피던스 소자(R1), 제1-2 임피던스 소자(R2), 제2-1 임피던스 소자(R3), 제2-2 임피던스 소자(R4), 제1 커플러(151), 제2 커플러(152), 제1-1 스위치(111), 제1-2 스위치(121), 제1-3 스위치(131), 제1-4 스위치(141), 제2-1 스위치(112), 제2-2 스위치(122), 제2-3 스위치(132) 및 제2-4 스위치(142)를 포함한다.
이러한 복수의 스위치의 결합 구조에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 전력 증폭기(201)에 대응되는 제n-1 구성요소들과 제2 전력 증폭기(202)에 대응되는 제n-2 구성요소들 사이의 전기적 간섭을 줄일 수 있다.
제1 커플러(151)는 제1 전력 증폭기(201)의 제1 출력신호 또는 상기 제1 출력신호의 제1 리턴신호를 커플링하도록 구성된다. 제1 커플러(151)는 제1 송신 입력 포트(TX1 input)와 제1 송신 출력 포트(TX1 output) 사이를 전기적으로 연결시키도록 구성된 제1 노드에 커플링될 수 있다. 제1 송신 입력 포트(TX1 input)는 제1 전력 증폭기(201)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 송신 출력 포트(TX1 output)는 제1 안테나(Antenna1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 커플러(152)는 제2 전력 증폭기(202)의 제2 출력신호 또는 상기 제2 출력신호의 제2 리턴신호를 커플링하도록 구성된다. 제2 커플러(152)는 제2 송신 입력 포트(TX2 input)와 제2 송신 출력 포트(TX2 output) 사이를 전기적으로 연결시키도록 구성된 제2 노드에 커플링될 수 있다. 제2 송신 입력 포트(TX2 input)는 제2 전력 증폭기(202)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 송신 출력 포트(TX2 output)는 제2 안테나(Antenna2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 커플러(151, 152)는 제1 및 제2 노드에 인접하고 제1 및 제2 노드를 향하여 배치된 도전성 평면을 가짐으로써 제1 및 제2 노드와 함께 캐패시턴스를 이룰 수 있으며, 커플링은 상기 캐패시턴스에 따라 구현될 수 있다.
제1 및 제2 커플러(151, 152)는 포워드(forward) 커플링을 통해 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 제1 및 제2 출력신호의 파워에 비례하는 제1 및 제2 측정전압을 생성할 수 있으며, 리버스(reverse) 커플링을 통해 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 제1 및 제2 리턴신호의 파워에 비례하는 제3 및 제4 측정전압을 생성할 수 있다.
제1 및 제2 출력신호의 파워는 제어기(500)의 제어신호 조절에 따라 조절될 수 있으므로, 제어기(500)는 제어신호 조절에 따른 제1 및 제2 출력신호의 파워 변화 정도를 알 수 있도록 제1 및 제2 출력신호에 대응되는 제1 및 제2 측정전압을 제공받을 수 있다. 이에 따라, 제어기(500)는 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 증폭 이득을 더욱 정확하게 제어할 수 있다.
제1 및 제2 리턴신호는 제1 및 제2 출력신호가 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)까지 전송됨에 따라, 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 특정 전송선로 임피던스(예: 50옴)에 대한 정합도에 기초하여 생성될 수 있다.
여기서, 상기 정합도는 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 임피던스와 특정 전송선로 임피던스 간의 차이에 대응될 수 있으며, 제1 및 제2 리턴신호의 파워는 상기 정합도가 낮을수록 클 수 있다.
제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 임피던스는 통신상황에 따라 가변적일 수 있는데, 제어기(500)는 제1 및 제2 리턴신호에 비례하는 제3 및 제4 측정전압을 제공받을 수 있다. 이에 따라, 제어기(500)는 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 증폭 이득을 더욱 정확하게 제어할 수 있다.
제1 및 제2 출력신호에 따른 제어기(500)의 제1 제어원리와 제1 및 제2 리턴신호에 따른 제어기(500)의 제2 제어원리는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 제어원리는 트랜지스터에 직접적으로 입력되는 바이어스 전압이나 트랜지스터에 공급되는 전원의 전압의 조절로 구현될 수 있으며, 제2 제어 원리는 상기 트랜지스터에 연결되는 인덕터나 캐패시터의 스위칭으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는, 제1 및 제2 출력신호에 대응되는 제1 및 제2 측정전압과 제1 및 제2 리턴신호에 대응되는 제3 및 제4 측정전압을 통합적으로 제어기(500)로 피드백할 수 있으므로, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 효율성을 확보하면서도 축소된 사이즈를 가질 수 있다.
제1-1 스위치(111), 제1-2 스위치(121), 제1-3 스위치(131), 제1-4 스위치(141), 제2-1 스위치(112), 제2-2 스위치(122), 제2-3 스위치(132) 및 제2-4 스위치(142)는 각각 적어도 하나의 반도체 트랜지스터(예: BJT, FET 등)의 소스 단자와 드레인 단자 사이의 전기적 연결 여부가 게이트 단자의 전압에 의해 제어되도록 구성될 수 있다. 즉, 제1-1 스위치(111), 제1-2 스위치(121), 제1-3 스위치(131), 제1-4 스위치(141), 제2-1 스위치(112), 제2-2 스위치(122), 제2-3 스위치(132) 및 제2-4 스위치(142)는 각각의 게이트 단자를 통해 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4, 제2-1, 제2-2, 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받음에 따라 각각의 소스 단자와 드레인 단자 사이를 전기적으로 연결시키거나 분리시킬 수 있다.
예를 들어, 제1-1, 제1-2, 제1-3, 제1-4, 제2-1, 제2-2, 제2-3 및 제2-4 제어신호는 외부의 제어기로부터 제공받거나 제어기(500)에 의해 생성될 수 있다.
예를 들어, 제1-1, 제1-2, 제2-1, 제2-2 임피던스 소자(R1, R2, R3, R4)는 각각 특정 전송선로 임피던스에 대응되는 저항값을 가지는 저항기를 포함할 수 있으며, 접지에 접속될 수 있다.
제1-1 스위치(111)는 입력되는 제1-1 제어신호에 따라 제1 커플러(151)와 제1-1 임피던스 소자(R1) 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된다.
제1-2 스위치(121)는 입력되는 제1-2 제어신호에 따라 제1 커플러(151)와 제1-2 임피던스 소자(R2) 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된다.
제1-3 스위치(131)는 입력되는 제1-3 제어신호에 따라 제1 커플러(151)와 공통 출력단(CPL output) 사이의 상기 제1 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된다.
제1-4 스위치(141)는 입력되는 제1-4 제어신호에 따라 제1 커플러(151)와 공통 출력단(CPL output) 사이의 상기 제1 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된다.
제2-1 스위치(112)는 입력되는 제2-1 제어신호에 따라 제2 커플러(152)와 제2-1 임피던스 소자(R3) 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된다.
제2-2 스위치(122)는 입력되는 제2-2 제어신호에 따라 제2 커플러(152)와 제2-2 임피던스 소자(R4) 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된다.
제2-3 스위치(132)는 입력되는 제2-3 제어신호에 따라 제2 커플러(152)와 공통 출력단(CPL output) 사이의 상기 제2 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된다.
제2-4 스위치(142)는 입력되는 제2-4 제어신호에 따라 제2 커플러(152)와 공통 출력단(CPL output) 사이의 상기 제2 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는, 제1-1 스위치(111), 제1-2 스위치(121), 제1-3 스위치(131), 제1-4 스위치(141), 제2-1 스위치(112), 제2-2 스위치(122), 제2-3 스위치(132) 및 제2-4 스위치(142) 각각의 전기적 연결 여부 제어를 통해 제1 및 제2 출력신호와 제1 및 제2 리턴신호를 통합적으로 커플링할 수 있으며, 제1 전력 증폭기(201)에 대응되는 제n-1 구성요소들과 제2 전력 증폭기(202)에 대응되는 제n-2 구성요소들 사이의 전기적 간섭을 줄일 수 있다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 제1-1 및 제1-3 스위치가 온 상태가 되도록 제1-1 및 제1-3 제어신호를 입력 받음으로써 제1 출력신호를 커플링하여 제1 측정전압을 공통 출력단(CPL output)으로 제공할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 제1-2 및 제1-4 스위치가 온 상태가 되도록 제1-2 및 제1-4 제어신호를 입력 받음으로써 제1 리턴신호를 커플링하여 제2 측정전압을 공통 출력단(CPL output)으로 제공할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 제2-1 및 제2-3 스위치가 온 상태가 되도록 제2-1 및 제2-3 제어신호를 입력 받음으로써 제2 출력신호를 커플링하여 제3 측정전압을 공통 출력단(CPL output)으로 제공할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치는, 제2-2 및 제2-4 스위치가 온 상태가 되도록 제2-2 및 제2-4 제어신호를 입력 받음으로써 제2 리턴신호를 커플링하여 제4 측정전압을 공통 출력단(CPL output)으로 제공할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제2-3 및 제2-4 스위치는 공통 출력단에서 제1 출력신호 또는 제1 리턴신호가 출력되는 상태에서 제2 커플러와 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라, 제1 출력신호 또는 제1 리턴신호가 제2 노드로 커플링되어 제2 송신 입력 포트(TX2 input)와 제2 송신 출력 포트(TX2 output)가 전기적으로 간섭되는 현상은 억제될 수 있다.
또한, 제2-1 및 제2-2 스위치는 공통 출력단에서 제1 출력신호 또는 제1 리턴신호가 출력되는 상태에서 제2 커플러와 제2-1 및 제2-2 임피던스 소자 사이를 전기적으로 연결시키도록 제2-1 및 제2-2 제어신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라, 제1 출력신호 또는 제1 리턴신호가 제2 노드로 커플링되어 제2 송신 입력 포트(TX2 input)와 제2 송신 출력 포트(TX2 output)가 전기적으로 간섭되는 현상은 더욱 억제될 수 있다.
도 3c 및 도 3d를 참조하면, 제1-3 및 제1-4 스위치는 공통 출력단에서 제2 출력신호 또는 제2 리턴신호가 출력되는 상태에서 제1 커플러와 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 제1-3 및 제1-4 제어신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라, 제2 출력신호 또는 제2 리턴신호가 제1 노드로 커플링되어 제1 송신 입력 포트(TX1 input)와 제1 송신 출력 포트(TX1 output)가 전기적으로 간섭되는 현상은 억제될 수 있다.
또한, 제1-1 및 제1-2 스위치는 공통 출력단에서 제2 출력신호 또는 제2 리턴신호가 출력되는 상태에서 제1 커플러와제1-1 및 제1-2 임피던스 소자 사이를 전기적으로 연결시키도록 제1-1 및 제1-2 제어신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라, 제2 출력신호 또는 제2 리턴신호가 제1 노드로 커플링되어 제1 송신 입력 포트(TX1 input)와 제1 송신 출력 포트(TX1 output)가 전기적으로 간섭되는 현상은 더욱 억제될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는, 입력단(Aux in), 제3-1 스위치(116) 및 제3-2 스위치(117)를 더 포함할 수 있다.
입력단(Aux in)은 제어기(500)가 사용할 수 있는 추가적인 피드백 정보에 대응되는 신호를 입력 받을 수 있다.
제3-1 스위치(116)는 입력되는 제3-1 제어신호에 따라 입력단(Aux in)과 공통 출력단(CPL output) 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 입력단(Aux in)에 입력된 신호는 공통 출력단(CPL output)으로 전달될 수 있다.
입력단(Aux in) 및 제3-1 스위치(116)에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 및 제2 출력신호와 제1 및 제2 리턴신호를 통합적으로 커플링하면서도 추가적인 배선 없이도 제어기(500)로 피드백 정보에 대응되는 신호를 제공할 수 있다.
한편, 제3-2 스위치(117)는 입력단(Aux in)과 접지 사이에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제3-1 스위치(116)가 온 상태일 경우에 오프 상태가 되고 제3-1 스위치(116)가 오프 상태일 경우에 온 상태가 되도록 제3-2 제어신호를 입력 받을 수 있다.
예를 들어, 입력단(Aux in) 제1 또는 제2 전력 증폭기(201, 202)에 전기적으로 연결된 제1 또는 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)에 커플링되도록 구성된 안테나 커플러에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 제어기(500)는 제1 및 제2 리턴신호에 대응되는 제3 및 제4 측정전압을 통해 제1 또는 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 임피던스를 알 수 있을 뿐만 아니라 입력단(Aux in)을 통해 입력된 신호를 통해서도 제1 또는 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 임피던스를 알 수 있으므로, 제1 또는 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 임피던스를 더욱 정확하게 파악할 수 있으며, 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)는 더욱 효율적으로 제어될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 스위치는 입력단과 공통 출력단 사이가 전기적으로 연결된 상태에서 제1 및 제2 커플러와 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받을 수 있다.
이에 따라, 입력단(Aux in)과 제1 및 제2 커플러 사이의 전기적 격리도는 더욱 향상될 수 있으므로, 제1, 제2, 제3 및 제4 측정전압과 입력단(Aux in) 사이의 간섭 현상은 더욱 억제될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)는 각각 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)가 포함된 전자기기는 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)를 통해 각각 수신된 신호를 각각 증폭하는 제1 및 제2 저잡음 증폭기(401, 402)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 제1 및 제2 저잡음 증폭기(401, 402)와 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)의 사이에 전기적으로 연결되고, 송신 모드일 때 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)와 제1 및 제2 전력 증폭기(201, 202)의 사이만 전기적으로 연결시키고 수신 모드일 때 제1 및 제2 안테나(Antenna1, Antenna2)와 제1 및 제2 저잡음 증폭기(401, 402)의 사이만 전기적으로 연결시키도록 구성된 제1 및 제2 송수신 전환 스위치(301, 302)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 수신 모드일 때 제1 및 제2 저잡음 증폭기(401, 402) 사이의 전기적 간섭을 줄이거나 제1 및 제2 저잡음 증폭기(401, 402) 각각에 입력되는 노이즈를 줄이도록 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받을 수 있다.
즉, 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 스위치(131, 141, 132, 142)는 제1 및/또는 제2 송수신 전환 스위치(301, 302)가 수신 모드일 때 오프 상태가 되도록 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받을 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 커플링 장치(100)와 제1 및 제2 전력 증폭기(PA1, PA2)의 사이에 전기적으로 연결된 밴드패스필터(BPF)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 밴드패스필터(BPF)는 체적 음향(Bulk acoustic wave) 공진기로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 커플링 장치의 추가적 주변 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플링 장치(100)는 커플링 장치(100)와 제1 및 제2 전력 증폭기(PA1, PA2)의 사이에 전기적으로 연결된 제1 및 제2 임피던스 네트워크(Impedance matching 1, Impedance matching 2)를 포함할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 및 제2 임피던스 네트워크(Impedance matching 1, Impedance matching 2)는 커플링 장치(100)와 제1 및 제2 안테나의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 안테나 스위치(600)는 커플링 장치(100)와 제1 및 제2 안테나의 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
CPL output: 공통 출력단
R1: 제1-1 임피던스 소자
R2: 제1-2 임피던스 소자
R3: 제2-1 임피던스 소자
R4: 제2-2 임피던스 소자
100: 커플링 장치
111: 제1-1 스위치(switch)
112: 제2-1 스위치
121: 제1-2 스위치
122: 제2-2 스위치
131: 제1-3 스위치
132: 제2-3 스위치
141: 제1-4 스위치
142: 제2-4 스위치
151: 제1 커플러(coupler)
152: 제2 커플러
201: 제1 전력 증폭기(Power amplifier)
202: 제2 전력 증폭기
301: 제1 송수신 전환 스위치
302: 제2 송수신 전환 스위치
401: 제1 저잡음 증폭기(Low noise amplifier)
402: 제2 저잡음 증폭기
500: 제어기
550: 파워 디텍터(power detector)

Claims (7)

  1. 공통 출력단;
    제1-1, 제1-2, 제2-1 및 제2-2 임피던스 소자;
    제1 전력 증폭기의 제1 출력신호 또는 상기 제1 출력신호의 제1 리턴신호를 커플링하도록 구성된 제1 커플러;
    제2 전력 증폭기의 제2 출력신호 또는 상기 제2 출력신호의 제2 리턴신호를 커플링하도록 구성된 제2 커플러;
    입력되는 제1-1 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 제1-1 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제1-1 스위치;
    입력되는 제1-2 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 제1-2 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제1-2 스위치;
    입력되는 제1-3 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제1 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제1-3 스위치;
    입력되는 제1-4 제어신호에 따라 상기 제1 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제1 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제1-4 스위치;
    입력되는 제2-1 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 제2-1 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제2-1 스위치;
    입력되는 제2-2 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 제2-2 임피던스 소자 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제2-2 스위치;
    입력되는 제2-3 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제2 출력신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제2-3 스위치; 및
    입력되는 제2-4 제어신호에 따라 상기 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이의 상기 제2 리턴신호의 통과 여부가 결정되도록 구성된 제2-4 스위치; 를 포함하는 커플링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1-3 및 제1-4 스위치는 상기 공통 출력단에서 상기 제2 출력신호 또는 상기 제2 리턴신호가 출력되는 상태에서 상기 제1 커플러와 상기 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 상기 제1-3 및 제1-4 제어신호를 입력 받고,
    상기 제2-3 및 제2-4 스위치는 상기 공통 출력단에서 상기 제1 출력신호 또는 상기 제1 리턴신호가 출력되는 상태에서 상기 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 상기 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받는 커플링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1-1 및 제1-2 스위치는 상기 공통 출력단에서 상기 제2 출력신호 또는 상기 제2 리턴신호가 출력되는 상태에서 상기 제1 커플러와 상기 제1-1 및 제1-2 임피던스 소자 사이를 전기적으로 연결시키도록 상기 제1-1 및 제1-2 제어신호를 입력 받고,
    상기 제2-1 및 제2-2 스위치는 상기 공통 출력단에서 상기 제1 출력신호 또는 상기 제1 리턴신호가 출력되는 상태에서 상기 제2 커플러와 상기 제2-1 및 제2-2 임피던스 소자 사이를 전기적으로 연결시키도록 상기 제2-1 및 제2-2 제어신호를 입력 받는 커플링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    입력단; 및
    입력되는 제3 제어신호에 따라 상기 입력단과 상기 공통 출력단 사이의 전기적 연결 여부가 결정되도록 구성된 제3 스위치; 를 더 포함하는 커플링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 스위치는 상기 입력단과 상기 공통 출력단 사이가 전기적으로 연결된 상태에서 상기 제1 및 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 상기 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받는 커플링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력단은 상기 제1 및 제2 전력 증폭기로 제1 및 제2 증폭기 제어신호를 출력하는 제어기로 상기 제1 출력신호, 제1 리턴신호, 제2 출력신호 또는 제2 리턴신호를 출력하도록 구성된 커플링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커플러에 커플링되는 제1 노드와 상기 제1 전력 증폭기 사이와, 상기 제1 노드와 제1 저잡음 증폭기 사이 중 하나를 전기적으로 연결시키고 다른 하나를 전기적으로 단절시키는 제1 송수신 전환 스위치; 및
    상기 제2 커플러에 커플링되는 제2 노드와 상기 제2 전력 증폭기 사이와, 상기 제2 노드와 제2 저잡음 증폭기 사이 중 하나를 전기적으로 연결시키고 다른 하나를 전기적으로 단절시키는 제2 송수신 전환 스위치; 를 포함하고,
    상기 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 스위치는 상기 제1 노드와 상기 제1 저잡음 증폭기 사이가 전기적으로 연결되거나 상기 제2 노드와 상기 제2 저잡음 증폭기 사이가 전기적으로 연결되는 상태에서 상기 제1 및 제2 커플러와 상기 공통 출력단 사이를 전기적으로 단절시키도록 상기 제1-3, 제1-4, 제2-3 및 제2-4 제어신호를 입력 받는 커플링 장치.
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