KR20230153921A

KR20230153921A - 정전기 방전 보호 및 바이어싱 체계를 갖춘 송신/수신 스위치를 포함하는 고주파 송신 및 수신 무선 주파수 인터페이스

Info

Publication number: KR20230153921A
Application number: KR1020230027963A
Authority: KR
Inventors: 잉 첸; 천우 창; 샤오화 유
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2023-03-02
Publication date: 2023-11-07
Also published as: US20230353186A1

Abstract

송신(transmitter, TX) 프론트-엔드(front-end), 수신(receiver, RX) 프론트-엔드(front-end), 상기 송신 프론트-엔드와 상기 수신 프론트-엔드 사이에 직렬로 배치된 송신/수신 스위치. 상기 송신 프론트-엔드와 상기 송신/수신 스위치의 입력 사이에 배치된 송신 출력 변압기, 제1 캐패시터 및 적어도 두 개의 다이오드를 포함하는 밀리미터파(millimeter-wave) 트랜시버(transceiver, TRX) 인터페이스가 개시된다. 상기 제1 캐패시터 및 상기 적어도 두 개의 다이오드는 상기 송신 출력 변압기 및 접지 사이에 연결된다.

Description

정전기 방전 보호 및 바이어싱 체계를 갖춘 송신/수신 스위치를 포함하는 고주파 송신 및 수신 무선 주파수 인터페이스{HIGH FREQUENCY TRANSMITTER AND RECEIVER RADIO FREQUENCY INTERFACE INCLUDING TRANSMIT/RECEIVE SWITCH WITH ELECTROSTATIC DISCHARGE PROTECTION AND BIASING SCHEMES}

본 개시는 일반적으로 무선 주파수(radio frequency, RF) 전송에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RF 전송에서의 밀리미터파(millimeter-wave) 트랜시버(transceiver, TRX) 인터페이스에 관한 것이다.

본 개시는 2022년 4월 29일에 출원된 미국 가출원(Provisional Application) 제63/336,560호의 이익을 주장하며, 전문이 참조로 통합된다.

RF 트랜시버(즉, 최소 30GHz의 밀리미터파 주파수에서 작동하는 RF 송신기(transmitter, TX) 및 수신기(receiver, RX)(또는 TRX))에서, 션트 인덕터(shunt inductor)는 종종 밀리미터파 I/O 핀의 정전기 방전(electrostatic discharge, ESD)을 보호하기 위해 밀리미터파 신호를 직류(direct current, DC) 접지로 전달하는 RF 입력/출력(I/O) 핀을 위해 온칩에 추가된다. ESD 이벤트(event)는 밀리미터파 주파수에 비해 1GHz의 최대 주파수에 따라 작동하기 때문에 션트 인덕터는 밀리미터파 주파수에서 합리적으로 높은 임피던스를 제공하면서 ESD 전류에 대해 낮은 임피던스 경로를 제공할 수 있다. 밀리미터파 I/O에서 직접 ESD 다이오드를 사용하는 다른 기존 접근 방식과 비교할 때 ESD 보호를 위해 션트 인덕터를 사용하면 I/O에서 RF 신호 손실이 더 낮다는 이점이 있다. 그러나 RF I/O 핀은 션트 인덕터를 통해 접지에 연결되어 있으므로 RF I/O 핀의 DC 전압 레벨은 0V(0V)이다. TX 및 RX에서 더 나은 선형성을 위해 RF I/O에서 포지티브 및 네거티브 전압 이벤트를 활성화하는 것이 유리할 수 있다.

도 1은 RF 트랜시버 프론트 엔드 아키텍처(100)를 도시한다. 도 1에서, TX와 RX는 동일한 RF I/O 핀을 공유한다. 도 1에서, TX(115)와 RX(120) 사이의 인터페이스에 있는 송신/수신(TX/RX) 스위치(125)는 시분할 듀플렉스(time-division duplex, TDD) 시스템에서 전송 중 전력 증폭기(power amplifier, PA)(105)와 수신 중 저소음 증폭기(low-noise amplifier, LNA)(110) 사이를 전환하는 데 사용된다.

도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 2d는 본 개시가 적용되는 밀리미터파 TX 및 RX 인터페이스의 토폴로지를 도시한 것이다.

구체적으로, 도 2a, 2b, 2c 및 2d는 DC 바이어스/제어 설정의 예와 함께 ESD 방전 경로(215 및 216)를 보여주는 밀리미터파 TX 및 RX 인터페이스의 종래 토폴로지(200, 201, 202 및 203)를 도시한다. 각각의 도시에서, LNA(210)의 입력에는 임피던스를 LNA(210)이 보는 원하는 값으로 변환하기 위해 IMN(Input Matching Network)이 배치되고, PA(205)의 출력에는 임피던스를 PA(205)가 보는 원하는 값으로 변환하기 위해 OMN(Output matching network)이 배치된다.

도 2a 및 2b에서, ESD 방전 경로(215)는 PA(205)의 출력 변압기(235)의 2차 권선 단자(winding terminal, 236)를 통해 접지(240)로 향한다. 도 2c 및 2d에서, ESD 방전 경로(216)는 션트 인덕터(shunt inductor, L_esd)(245)를 통해 접지(250)에 이른다. LNA(210)은 인덕터 변성(Ldeg) 220과 공통 소스 증폭기(common-source amplifier)를 사용하며 우수한 NF(noise figure, 잡음 지수) 성능으로 인해 현대 통신 시스템에서 널리 사용된다. 도 2c 및 2d에 도시된 바와 같이, PA(210)의 OMN은 직렬 커패시터 C1(288)을 사용하여 임피던스 변환을 수행함으로써 ESD 보호를 위해 션트 인덕터 L_esd(245)가 ESD 방전 경로(216)에 추가될 것을 요구한다.

공통 소스 증폭기의 입력 트랜지스터(L_g)(225)의 게이트가 DC 바이어스가 되도록, LNA(210)의 게이트 앞에 RX 신호 경로를 위한 교류(AC) 커플링 커패시터(C_AC1)230이 직렬로 삽입된다. 도 2a 및 도 2c의 토폴로지는 LNA(210)의 입력과 스위치들(255 및 260) 사이에 C_AC1(230)을 배치한다. 이러한 토폴로지에서 스위치 (255 및 260)의 드레인과 소스는 0V로 고정된다.

TX 모드 동안 TX/RX 스위치에 대한 충분한 선형성이 달성될 수 있도록 직렬 스위치(255)의 게이트 V_{G_ser}(256) 및 백게이트 V_{bg_ser}(257)에는 음의 전압이 인가되고 션트 스위치(260)의 게이트 V_{G_sh}(261) 및 백게이트 V_{bg_sh}(262)에는 양의 전압이 인가될 수 있다. RX 모드 동안, V_{G_ser}(256) 및 V_{bg_ser}(257)에 양의 전압이 인가될 수 있는 반면, V_{G_sh}(261) 및 V_{bg_sh}(262)에는 음의 전압이 인가될 수 있다.

도 2B 및 도 2D의 토폴로지는 네거티브(negative) 전압(voltage) 바이어스(biasing) 없이 우수한 선형성(linearity)을 제공할 수 있다. 이들 토폴로지에서, C_AC1(230)은 직렬 스위치(255) 앞의 RF I/O에 직접 연결되고, C_AC2(265)는 션트 스위치(260)의 출력에 추가된다. TX 모드 동안, 스위치(255, 260)의 드레인 및 소스는 양의 전압으로 설정되는 반면 V_{G_ser}(256) 및 V_{bg_ser}(257)는 0V로 설정되고 V_{G_sh}(261) 및 V_{bg_sh}(262)는 드레인 및 소스 전압보다 높은 양의 전압으로 설정된다.

RX 모드 동안, LNA(210)의 입력 트랜지스터(211)의 게이트는 이에 따라 DC 바이어스되며, 이는 스위치(255, 260)의 드레인 및 소스의 DC 전압 레벨을 설정한다. V_{G_ser}(256) 및 V_{bg_ser}(257)는 이 DC 전압 레벨보다 높게 설정되는 반면 V_{G_sh}(261) 및 V_{bg_sh}(262)는 0V로 설정된다.

도 2a, 2b, 2c 및 2d는 전술한 방법에 기초한 각 실시 예에 대한 DC 바이어스/제어 설정의 예를 도시한다. 실제 설정 값은 사용된 반도체 프로세스에 따라 다르다. 도 2a 및 도 2c에서 TX 및 RX가 온(on)일 때 각 스위치의 드레인 및 소스 전압은 0V이다. 도 2a 및 도 2c에서 직렬 트랜지스터의 게이트 및 백게이트는 스위치가 턴오프(turn-off)되도록 음의 전압에 위치한다. 이러한 방식으로 게이트와 드레인, 직렬 트랜지스터의 백게이트와 드레인 사이에 음의 전압이 존재하므로 스위치가 더 잘 꺼질 수 있다. 동시에, 게이트 및 백게이트의 전압이 양의 전압(예: 1V)으로 설정됨으로써 RX 모드 동안 션트 스위치가 켜진다. 션트 스위치를 끄기 위해 게이트와 백게이트를 음의 전압(예: -1V)으로 설정한다.

C_AC1(230) 및 C_AC2(265)는 일반적으로 크기가 크게 설계되므로 손실 실리콘 기판(lossy silicon substrate)에 상당한 기생 션트 커패시턴스(parasitic shunt capacitance)를 갖는다. 그러나, C_AC1(230)에 의한 RF 성능의 열화는 C_AC2(265)에 의한 것보다 훨씬 더 큰데, 이는 C_AC1(230)이 임계 신호 경로와 직렬인 반면 C_AC2(265)의 한쪽이 접지(270)되기 때문이다. C_AC1(230)의 존재는 RX 모드 동안 수신기의 NF 및 이득을 저하시키고, 또한 TX 모드 동안 출력 전력을 감소시킨다. TX 모드 중에는 이러한 저항 손실로 인해 TX/RX 접합부에서 RX를 바라보는 임피던스가 감소하여 더 많은 전송 신호 손실이 발생하여 출력 전력이 낮아진다.

또한, C_AC1(230)은 스위치에 비해 칩 면적의 많은 부분을 차지하기 때문에 일관된 전력 출력을 높이고 전반적인 RF 성능을 향상시키기 위해 기존의 TRX 인터페이스를 수정하는 방법 및 장치가 필요하다.

본 개시의 기술적 사상은, 전술된 문제들 및 단점들을 해소하기 위한 장치, 방법 및 시스템을 제공한다.

본 개시는 적어도 상술한 문제점들 및/또는 단점들을 해결하고, 적어도 후술하는 이점들을 제공하기 위해 이루어졌다.

본 개시의 일 양태는 ESD 보호 및 관련 바이어싱 방식을 갖는 송신/수신 스위치를 포함하는 밀리미터파 TRX 인터페이스를 위한 일련의 새로운 토폴로지를 제공하는 것으로, 이는 임계 신호 경로(critical signal path)에서 C_AC1 커패시터를 제거하여 RF를 개선하는 것이다. C_AC1은 RX 모드 동안 수신기의 NF 및 이득을 저하시키고 C_AC1이 임계 신호 경로와 직렬로 연결되어 양쪽 끝에 접지되지 않음으로써 TX 모드 동안 출력 전력을 감소시키기 때문에 성능이 저하된다.

본 개시의 또 다른 측면은 TR 스위치의 실리콘 다이 영역의 상당 부분을 차지하는 C_AC1을 상기 인터페이스에서 제거함으로써 인터페이스의 실리콘 다이 영역에서 코어 회로의 소형화를 증가시키는 밀리미터파 TRX 인터페이스를 제공하는 것이다. 따라서, 보다 작은 크기의 칩셋 및 칩셋이 배치된 전자 장치를 구현할 수 있다.

본 개시의 일 양태에 따르면, 송신(TX) 프론트-엔드, 수신(RX) 프론트-엔드, 송신 프런트-엔드와 수신 프론트-엔드 사이에 직렬로 배치된 송신/수신(TX/RX) 스위치, 송신 프론트-엔드와 송신/수신 스위치의 입력 사이에 배치된 송신 출력 변압기, 제1 캐패시터 및 적어도 두 개의 다이오드를 포함하는 장치가 제공된다. 제1 커패시터와 적어도 2개의 다이오드는 TX 출력 트랜스포머와 접지 사이에 연결된다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 송신 프론트-엔드, 수신 프론트-엔드, 송신 프론트-엔드와 수신-프론트 엔드 사이에 직렬로 배치된 송신/수신 스위치, 송신 프론트-엔드와 송신/수신 스위치의 입력 사이에 배치되고 1차 권선 단자와 2차 권선 단자를 포함하는 포함하는 송신 출력 변압기, 교류(AC) 커플링 커패시터, 제1 다이오드 및 제2 다이오드를 포함하는 칩셋이 제공된다. 1차 및 2차 다이오드와 AC 커플링 커패시터는 송신 출력 변압기의 2차 권선 단자와 접지 사이에 연결된다.

본 발명의 특정 실시예의 상기 및 기타 측면, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 RF 트랜시버 프론트 엔드 아키텍처를 예시한다.
도 2a, 2b, 2c 및 2d는 본 개시가 적용되는 밀리미터파 TX 및 RX 인터페이스의 토폴로지를 나타낸다.
도 3a는 일 실시 예에 따른 ESD 보호 기능을 갖춘 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한다.
3b는 일 실시 예에 따른 ESD 보호 기능을 갖춘 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한다.
도 3c는 일 실시 예에 따른 ESD 보호 기능이 있는 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한다.
도 3D는 일 실시 예에 따른 도 2c의 토폴로지에 ESD 보호가 적용된 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한다.
도 3e는 일 실시 예에 따른 도 2d의 토폴로지에 ESD 보호가 적용된 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한다.
도 3f는 일 실시 예에 따른 도 2d의 토폴로지에 ESD 보호가 적용된 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 네트워크 환경의 전자 장치의 블록도이다.

이하, 본 개시의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 개시의 실시예는 특정한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 모든 수정, 변경, 균등한 장치 및 방법 및/또는 대안적인 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 공지 기능 및/또는 구성에 대한 설명은 명확성과 간결성을 위해 생략될 것이다.

여기서 사용되는 "갖다", "갖다", "포함하다" 및 "포함하다"라는 표현은 수치, 함수, 연산 또는 부품과 같은 해당 특징의 존재를 나타내며 추가 특징의 존재를 배제하지 않는다. 본 개시에서 사용되는 표현 "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나" 또는 "A 또는/및 B 중 하나 이상"은 이들과 함께 열거된 모든 가능한 항목의 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나" 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는 적어도 하나의 A를 포함하는 (1), 또는 적어도 하나의 B를 포함하는 (2), 또는 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B를 모두 포함하는 (3)을 의미한다.

본 개시에서 사용되는 "첫 번째" 및 "두 번째"와 같은 용어는 해당 요소의 순서 및/또는 중요도에 관계없이 다양한 요소를 수정할 수 있으며, 해당 요소를 제한하지 않는다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 장치와 제2 사용자 장치는 순서 또는 중요도에 관계없이 서로 다른 사용자 장치를 나타낼 수 있다. 제1 요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 제2 요소로 지칭될 수 있으며, 마찬가지로 제2 요소는 제1 요소로 지칭될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소와 같은 다른 요소와 "동작적으로 또는 통신적으로 결합"되거나 "연결"되는 경우, 제1 요소는 제2 요소와 직접 결합될 수 있고, 제1 요소와 제2 요소 사이에 제3 요소와 같은 개재 요소가 있을 수 있다. 반대로, 제1 요소가 제2 요소와 "직접 결합/결합"되거나 "직접 연결"될 때, 제1 요소와 제2 요소 사이에는 제3 요소가 개재되지 않는다.

기술적 또는 과학적 용어를 포함하는 본 명세서에서 사용되는 용어들은 모두 달리 정의되지 않는 한, 종래 일반적인 숙련자가 일반적으로 이해하는 용어들과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어는 관련 기술의 문맥적 의미와 동일하거나 유사한 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명확하게 정의되지 않는 한 이상적이거나 과장된 의미를 갖는 것으로 해석되어서는 안 된다. 상황에 따라, 본 개시에 정의된 용어들조차도 본 발명의 실시예들을 제외하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 3a는 일 실시 예에 따른 ESD 보호(300)를 갖는 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한 것이다. 구체적으로 도 3a는 직렬 스위치(355)의 게이트 및 백게이트를 제어하기 위해 음의 전압을 사용하는 경우를 도시하고 있다. 상기와 관련된 도 3a, 도 3b 및 도 3c의 구성요소는 간결성을 위하여 다음에서 설명하지 않음에 유의한다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, RF I/O 좌측의 부품들은 온칩(on-chip)이고, RF I/O 380 우측의 안테나 385는 오프칩(off-chip)이다. 따라서, 온칩 구성요소들은 전자 장치에 설치된 칩셋으로 구성될 수 있다.

TX 출력 변압기(335)는 1차 권선 단자(337) 및 2차 권선 단자(336)를 포함할 수 있다. 도 3a에서, TX 출력 변압기(335)는 1차 권선 단자(337) 및 2차 권선 단자(336)를 포함할 수 있다. TX 출력 변압기(335) 의 2차 권선 단자(336)와 접지(340) 사이에는 다이오드 D1(378) 및 다이오드 D2(379)와 교류 커플링 커패시터(C_AC3)(370)가 연결되어 있다. 다이오드 D1(378) 및 다이오드 D2(379)는 다이오드 D1(378)의 애노드(anode) 01 및 캐소드(cathode) 02가 다이오드 D2(379)의 캐소드 04 및 애노드 03에 각각 연결되는 방식으로 연결된다. 다이오드 D1(378) 및 다이오드 D2(379)는 RF I/O 핀(380)에서 포지티브 및 네거티브 ESD 전압 이벤트 모두에 대해 접지(340)에 대한 ESD 방전 경로를 제공한다.

교류 커플링 커패시터 C_AC3(370)은 밀리미터파 주파수에서 접지(342)에 낮은 임피던스를 제공하기 위해 다이오드 D1(378) 및 다잉드 D2(379)와 병렬로 연결된다. 교류 커플링 커패시터 C_AC3(370)의 용량은 30GHz~60GHz 작동을 위해 수백 펨토파라드(femtofarads)가 수 피코파라드(picofarads)로 이어지는 등 클 수 있지만, 교류커플링 커패시터 C_AC3(370)은 임계 신호 경로(315)에 직렬로 연결되지 않고 접지(342)에 연결되기 때문에 RF 성능에 미치는 영향은 미미하다. 추가된 다이오드 D1(378)로 인해, LNA(310)의 입력 트랜지스터(311)의 게이트는 RX 모드 동안 다이오드 D1(378)의 턴온 전압(예를 들어, 0.7V)보다 작은 양의 전압에서 편향될 수 있다. 따라서 C_AC1은 임계 신호 경로에서 생략된다. 스위치(355, 360)의 드레인과 소스가 TX 모드 동안 0V로 설정되어 있는 동안 직렬 스위치(355)에 음의 제어 전압이 인가되면 C_AC2도 생략될 수 있다. 도 3a의 표는 DC 바이어스/컨트롤 설정을 보여준다.

도 3b는 일 실시예에 따른 ESD 보호(301)을 갖는 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 3b는 도 3a의 실시 예(300)의 DC 바이어스/컨트롤로서 양의 전압만을 사용한 경우의 변형을 도시한 것이다.

도 3a의 실시예와 비교하여, D1(378)의 캐소드(cathode)는 ESD 클램프 보호회로(343)로 전압 드레인(Vdd)에 연결되어 있다. VD1_SW(356) 및 VD2_SW(357)은 Vdd 미만의 양의 전압에 D1(378)의 턴온 전압을 더한 값으로 바이어스될 수 있다. 션트 스위치(360)와 접지(386) 사이에는 C_AC2(365)가 연결되어 있어, TX 모드 동안 션트 스위치(360)의 드레인과 소스가 양의 전압으로 바이어스될 수 있다. 즉, 션트 스위치(360)는 게이트(VG_sh)(361)와 백게이트(Vbg_sh)(362)를 포함하며, C_AC2(365)는 Vbg_sh (362)와 접지 사이에 배치된다. 위에서 설명한 바와 같이, C_AC2(365)는 RF 성능에 무시할 수 있는 영향을 미친다. 도 3b의 표는 DC 바이어스/컨트롤 설정을 보여준다.

도 3c는 일 실시예에 따른 ESD 보호부(302)를 갖는 밀리미터파 TRX 인터페이스를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 3c는 DC 바이어스/컨트롤로서 양의 전압만을 사용하는 경우의 도 3a의 실시예(300)의 변형을 도시한 것이다.

도 3c를 참조하면, TX 출력 변압기(335)의 2차 권선 단자(336)와 접지(340) 사이에는 직렬로 연결된 2개의 다이오드 D_1a(376) 및 D_1b(377)가 사용된다. D_1a(376)의 애노드(anode, 05)과 D_1b(377)의 캐소드(cathode, 06)는 D₂(378)의 캐소드(02)와 애노드(01)에 각각 접속되어 있다. 직렬로 연결된 두 개의 다이오드 D_1a(376) 및 D_1b(377)이 사용되므로, V_{D1_SW}(356) 및 V_{D2_SW}(357)은 다이오드의 턴온 전압의 2배 미만(즉, ~ 1.4V)의 양의 전압에서 바이어스 될 수 있다. 도 3c의 표는 DC 바이어스/컨트롤 설정을 보여준다.

도 3d는 일 실시 예에 따라 도 2c의 토폴로지에 적용된 ESD 보호를 갖는 밀리미터파 TRX 인터페이스(303)를 도시한다. 도 3e는 일 실시 예에 따라 도 2d의 토폴로지에 적용된 ESD 보호를 갖는 밀리미터파 TRX 인터페이스(304)를 도시한다. 도 3f는 일 실시 예에 따라 도 2d의 토폴로지에 적용된 ESD 보호를 갖는 밀리미터파 TRX 인터페이스(305)를 도시한다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서 전술한 바와 동일한 라벨링이 추가로 제공되는 경우를 제외하고는 도 3d, 도 3e 및 도 3f에 적용된다.

구체적으로, 도 3d는 도 2c의 토폴로지에 적용된 도 3a의 실시 예를 도시한 것으로, 다이오드 D1(378), D2(379)와 커패시터C_AC3(370)는 제2 권선 단자와 접지 사이 대신 션트 인덕터 L_esd(387)와 접지 사이에 연결되어 있다. 도 3e는 도 2d의 토폴로지에 적용된 도 3b의 실시예로서, 다이오드 D2(379)와 C_AC3(370)이 L_esd(387)과 접지 사이에 연결되고 다이오드 D1(378)은 L_esd(387)와 Vdd 사이에 ESD 클램프 보호 회로(343)로 연결되며, 동일한 다이오드와 커패시터 대신 2차 권선 단자(secondary winding terminal)와 접지 사이에 연결된다. 도 3f는 도 2d의 토폴로지에 적용된 도 3a의 실시 예를 도시한 것으로, 다이오드 D_1a(376), D_1b(377), D2(378) 및 C_AC3(370)은 2차 권선 단자와 접지 사이가 아니라 L_esd(387)와 접지 사이에 연결된다.

도 3a, 3b 및 3c에서 상술한 실시예는 송신 프론트-엔드(transmit front-end), 수신 프론트-엔드(a receive front-end) 및 TX/RX 스위치를 포함하는 밀리미터파 TRX 인터페이스(millimeter-wave TRX interfaces)(300, 301 및 302)의 임계 신호 경로(critical signal path)에서 AC 커플링 커패시터(coupling capacitor)를 제거한다. 한편, 도 3d, 도 3e 및 도 3f에서 전술한 실시예들은 AC 커플링 커패시터C_AC1(389)를 밀리미터파 TRX 인터페이스(303, 304, 305)의 임계 신호 경로 외부로 재배치한다. 그렇게 함으로써, 한쪽 끝에 접지된 C_AC2 및 C_AC3와 대조적으로 임계 신호 경로와 직렬됨으로써, RX 모드 동안 수신기의 NF 및 이득(gain)을 저하시키고, TX 모드 동안 출력을 감소시킴으로써, RX 모드에서 TRX 인터페이스의 RF 성능 및 이득 측면에서 향상된다.

또한, 임계 신호 경로에서 AC 커플링 커패시터를 제거하면, AC 커플링 커패시터가 TR 스위치의 실리콘 다이(die) 영역의 상당한 부분을 차지하게 되므로 실리콘 다이 영역에서 코어 회로의 컴팩트성(compactness)이 증가한다.

도 4는 일 실시예에 따른 네트워크 환경(400)에서의 전자 장치의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 네트워크 환경(400)의 전자 장치(401)는 제1 네트워크(498)(예를 들어, 단거리 무선 통신 네트워크)를 통해 전자 장치(402)와 통신하거나, 전자 장치(404) 또는 서버(408)는 제2 네트워크(499)(예를 들어, 장거리 무선 통신 네트워크)를 통해 통신할 수 있다. 전자 장치 (401)은 서버(408)를 통하여 전자 장치(404)와 통신할 수 있다. 전자 장치(401)은 프로세서(420), 메모리(430), 입력 장치(450), 음향 출력 장치(455), 디스플레이 장치(460), 오디오 모듈(470), 센서 모듈(476), 인터페이스(477), 햅틱 모듈(479), 카메라 모듈(480), 전원 관리 모듈(488), 배터리(489), 통신 모듈(490), 가입자 식별 모듈(subscriber identification module, SIM) 카드(496) 또는 안테나 모듈(494)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(401)의 구성요소들 중 적어도 하나(에를 들어, 디스플레이 장치(460) 또는 카메라 모듈(480))가 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소가 전자 장치(401)에 추가될 수 있다. 구성 요소는 단일 집적 회로(integrated circuit, IC)로 구현될 수 있습니다. 예를 들면, 센서 모듈(476)(예를 들어, 지문 센서, 홍채 센서, 조도 센서 등)은 디스플레이 장치(460)(예를 들어, 디스플레이)에 내장될 수 있다. 프로세서(420)는 프로세서(420)와 결합된 전자 장치(401)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예를 들어, 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어하기 위해 소프트웨어(예를 들어, 프로그램(440)를 실행할 수 있으며, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소는 본 명세서에 개시된 밀리미터파 TRX 인터페이스(300, 301, 302, 303, 304, 305) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(420)은 다른 구성 요소(예를 들어, 센서 모듈(476) 또는 통신 모듈(490))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(432)에 로드하고, 그 명령 또는 데이터를 처리하고, 그 결과 데이터를 비휘발성 메모리(434)에 저장할 수 있다. 프로세서(420)는 메인 프로세서(421)(예를 들어, 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU) 또는 애플리케이션 프로세서(application processor, AP)), 보조 프로세서(auxiliary processor, 410), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 이미지 신호 프로세서(image signal processor, ISP), 센서 허브 프로세서 또는 통신 프로세서(communication processor, CP)와 독립적으로 또는 이와 연계하여 동작할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 보조 프로세서(410)은 메인 프로세서(421)보다 적은 전력을 소비하도록 조정되거나, 특정 기능을 실행할 수 있다. 보조 프로세서(410)은 메인 프로세서(421)과 분리되거나 일부로 구현될 수 있다.

보조 프로세서(410)는 메인 프로세서(421)가 비활성(예: 슬립) 상태일 때 메인 프로세서(421) 대신 또는 메인 프로세서(421)가 활성 상태(예: 어플리케이션 실행)일 때 메인 프로세서(421)와 함께 전자 장치(401)의 구성요소 중 적어도 하나(예를 들어, 디스플레이 장치(460), 센서 모듈(476), 또는 통신 모듈(490))와 관련된 기능 또는 상태 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 보조 프로세서(410)(예를 들어, 영상 신호 프로세서 또는 통신 프로세서)은 보조 프로세서(410)과 기능적으로 관련된 다른 구성요소(예를 들어, 카메라 모듈(480) 또는 통신 모듈(490))로 구현될 수 있다.

메모리(430)는 전자 장치(401)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(420) 또는 센서 모듈(476))에서 사용되는 각종 데이터를 저장할 수 있다. 상기 다양한 데이터는, 예를 들면, 소프트웨어(예를 들어, 프로그램(440)) 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(430)는 휘발성 메모리(432) 또는 비휘발성 메모리(434)를 포함할 수 있다. 프로그램(440)은 소프트웨어로서 메모리(430)에 저장될 수 있고, 예를 들면, OS(operating system)(442), 미들웨어(middleware)(444) 또는 어플리케이션(446)을 포함할 수 있다.

입력 장치(450)은 전자 장치(401)의 외부(예를 들어, 사용자)로부터 전자 장치(401)의 다른 구성요소(예를 들어, 프로세서(420))가 사용할 명령 또는 데이터를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(450)는 마이크, 마우스 또는 키보드를 포함할 수 있다.

음향 출력 장치(455)는 음향 신호를 전자 장치(401) 외부로 출력할 수 있다. 예를 들면, 음향 출력 장치(455)는 스피커 또는 수신기(receiver)를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어를 재생하거나 녹음하는 등 일반적인 용도로 사용할 수 있으며, 수신기는 전화 수신용으로 사용할 수 있다. 수신기는 화자와 분리되거나 화자의 일부로 구현될 수 있다.

디스플레이 장치(460)은 시각적으로 정보를 전자 장치(401)의 외부(예를 들어, 사용자)에게 제공할 수 있다. 디스플레이 장치(460)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치 또는 프로젝터를 포함할 수 있고, 디스플레이, 홀로그램 장치 또는 프로젝터 중 대응하는 것을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(460)는 터치를 감지하도록 적응된 터치 회로, 또는 터치에 의해 발생한 힘의 세기를 측정하도록 적응된 센서 회로(예를 들어, 압력 센서)를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(470)은 소리를 전기 신호로 변환하거나 그 반대로 변환할 수 있다. 오디오 모듈(470)은 입력 장치(450)을 통해 소리를 획득하거나, 전자 장치 (401)과 직접(예를 들어, 유선) 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(402)의 음향 출력 장치(455) 또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(476)은 전자 장치(401)의 동작 상태(예를 들어, 전원 또는 온도) 또는 전자 장치(401) 외부의 환경 상태(예를 들어, 사용자의 상태)를 감지하여 감지된 상태에 해당하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(476)은 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 자기 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, 적외선(infrared, IR) 센서, 생체 인식 센서, 온도 센서, 습도 센서 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(477)는 전자 장치(401)가 외부 전자 장치(402)와 직접(예를 들어, 유선) 또는 무선으로 결합하기 위해 사용되는 하나 이상의 지정된 프로토콜을 지원할 수 있다. 인터페이스(477)는, 예를 들면, HDMI(High-Definition Multimedia Interface), USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, SD(Secure Digital) 카드 인터페이스 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(connecting terminal, 478)은 전자 장치(401)과 외부 전자 장치(402)를 물리적으로 연결할 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 연결 단자(478)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터 또는 오디오 커넥터(예를 들어, 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(479)은 전기 신호를 촉각 또는 운동 감각을 통해 사용자가 인지할 수 있는 기계적 자극(예를 들어, 진동 또는 움직임) 또는 전기적 자극으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 모듈(479)은, 모터, 압전 소자 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(480)은 정지영상 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 상기 카메라 모듈(480)은 하나 이상의 렌즈, 이미지 센서, 이미지 신호 프로세서, 플래시 등을 포함할 수 있다. 전원 관리 모듈(488)은 전자 장치(401)에 공급되는 전원을 관리할 수 있다. 전원 관리 모듈(488)은, 예를 들면, PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 적어도 일부로 구현될 수 있다.

배터리(489)는 전자 장치(401)의 적어도 하나의 구성요소에 전원을 공급할 수 있다. 배터리(489)는, 예를 들면, 충전 불가능한 1차 전지, 충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(490)은 전자 장치(401)와 외부 전자 장치(예를 들어, 전자 장치 (402), 전자 장치(404) 또는 서버(408)) 간의 직접(예를 들어, 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널 형성을 지원할 수 있으며, 설정된 통신 채널을 통해 통신을 수행한다. 통신 모듈(490)은 프로세서(420)(예를 들어, AP)와 독립적으로 동작할 수 있는 하나 이상의 통신 프로세서를 포함할 수 있으며, 직접(예를 들어, 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원한다. 통신 모듈(490)은 무선 통신 모듈(492) 또는 유선 통신 모듈(494)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(492)은 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈 및 글로벌 내비게이션 위성 시스템(global navigation satellite system, GNSS) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유선 통신 모듈(494)은 로컬 영역 네트워크(local area network, LAN)) 통신 모듈 및 PLC(power line communication) 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이들 통신 모듈 중 대응하는 하나는 Bluetooth^TM, Wi-Fi(wireless-fidelity) direct, 또는 적외선 데이터 협회(Infrared Data Association, IrDA)의 표준과 같은 제1 네트워크(498)(예를 들어, 블루투스와 같은 근거리 통신망)를 통해 외부 전자 장치와 통신하거나 제2 네트워크(499)(예를 들어, 셀룰러 네트워크, 인터넷 또는 컴퓨터 네트워크(예를 들어, LAN 또는 광역 네트워크(WAN))와 같은 장거리 통신망)를 통해 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이러한 다양한 형태의 통신 모듈은 하나의 구성요소(예를 들어, 단일 IC)로 구현될 수도 있고, 서로 분리된 복수의 구성요소(예를 들어, 다중 IC)로 구현될 수도 있다. 무선 통신 모듈(492)은 가입자 식별 모듈(496)에 저장된 가입자 정보(예를 들어, IMSI(International Mobile Subscriber Identity))를 이용하여 제1 네트워크(498) 또는 제2 네트워크(499)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(401)의 식별 및 인증을 수행할 수 있다.

안테나 모듈(497)은 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있으며, 통신 모듈(490)(예를 들어, 무선 통신 모듈(492))에 의해 하나 이상의 안테나로부터 제1 네트워크(498) 또는 제2 네트워크(499)와 같이 통신 네트워크에 사용되는 통신 방식(scheme)에 적합한 적어도 하나의 안테나가 선택될 수 있다. 그 후, 선택된 적어도 하나의 안테나를 통해 통신 모듈(490)과 외부 전자 장치 사이에 신호 또는 전력이 송수신될 수 있다.

제2 네트워크(499)와 결합된 서버(408)를 통해 전자 장치(401)와 외부 전자 장치(404) 사이에 명령 또는 데이터가 송수신될 수 있다. 각각의 전자 장치(402, 404)는 전자 장치(401)와 동일한 종류 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 전자 장치(401)에서 실행될 동작의 전부 또는 일부는 하나 이상의 외부 전자 장치(402, 404 또는 408)에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(401)가 자동으로 기능이나 서비스를 수행해야 하거나, 사용자나 다른 장치의 요청에 따라 전자 장치(401)는 해당 기능이나 서비스를 실행하는 대신 또는 실행에 추가하여, 상기 적어도 일부의 기능 또는 서비스의 수행을 상기 적어도 하나의 외부 전자 장치에 요청할 수 있다. 요청을 수신한 상기 하나 이상의 외부 전자 장치는 요청된 기능이나 서비스의 적어도 일부, 또는 요청과 관련된 부가 기능이나 부가 서비스를 수행하고, 수행 결과를 전자 장치(401)로 전달할 수 있다. 전자 장치(401)는 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 결과를 추가로 처리하거나 처리하지 않고 결과를 제공할 수 있습니다. 이를 위해 예를 들어 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 사용될 수 있다.

본 개시는 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있으며, 이는 설명 및 실시예에 의해 정의되는 것이 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된다.

Claims

장치에 있어서,
송신(transmitter, TX) 프론트-엔드(front-end);
수신(receiver, RX) 프론트-엔드;
상기 송신 프론트-엔드와 상기 수신 프론트-엔드 사이에 직렬로 배치된 송신/수신 스위치;
상기 송신 프론트-엔드와 상기 송신/수신 스위치의 입력(input) 사이에 위치한 송신 출력 변압기(transformer);
제1 캐패시터(capacitor); 및
적어도 두 개의 다이오드(diodes)를 포함하고,
상기 제1 캐패시터와 상기 적어도 두 개의 다이오드는 상기 송신 출력 변압기와 접지(ground) 사이에 연결된 장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 밀리미터파(millimeter-wave) 트랜시버(transceiver, TRX) 인터페이스인 장치.
제2항에 있어서,
상기 트랜시버 인터페이스는 적어도 30 기가헤르츠(gigahertz, GHz)의 주파수에서 동작하도록 구성된 장치.
제3항에 있어서,
상기 송신 프론트-엔드 안에 배치된 전력 증폭기(power amplifier, PA); 및
상기 수신 프론트-엔드 안에 배치된 저잡음 증폭기(low-noise amplifier, LNA)를 더 포함하고,
상기 송신/수신 스위치는 시분할 듀플렉스(time division duplex) 시스템에서 송신 동안 상기 전력 증폭기와 수신 동안 상기 저잡음 증폭기 사이에서 스위칭하도록 구성되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 송신 출력 변압기는 1차 권선 단자(primary winding terminal) 및 2차 권선 단자(secondary winding terminal)를 포함하고,
상기 제1 캐패시터는 교류 전류(alternative current, AC) 커플링(coupling) 캐패시터인 장치.
제5항에 있어서,
상기 적어도 2개의 다이오드와 상기 교류 커플링 캐패시터는 상기 송신 출력 변압기의 상기 2차 권선 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 장치.
제6항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 다이오드는 제1 다이오드와 제2 다이오드를 포함하고,
상기 제1 다이오드의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)는 상기 제2 다이오드의 캐소드 및 애노드에 각각 연결되는 장치.
제7항에 있어서,
상기 송신/수신 스위치와 상기 접지 사이에 배치되고 게이트(gate)와 백게이트(back-gate)를 갖는 션트(shunt) 스위치를 더 포함하는 장치.
제8항에 있어서,
상기 션트 스위치의 상기 백게이트 및 상기 접지 사이에 배치되는 제2 교류 커플링 캐패시터를 더 포함하는 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 다이오드의 캐소드는 정전기 방전 클램프 보호 회로(electrostatic discharge clamp protection circuitry)로 전압 드레인(voltage drain)에 연결되는 장치.
칩셋(chipset)에 있어서,
송신(transmitter, TX) 프론트-엔드(front-end);
수신(receiver, RX) 프론트-엔드;
상기 송신 프론트-엔드와 상기 수신 프론트-엔드 사이에 직렬로 배치된 송신/수신 스위치;
상기 송신 프론트-엔드와 상기 송신/수신 스위치의 입력(input) 사이에 위치한 송신 출력 변압기(transformer);
제1 캐패시터(capacitor); 및
적어도 두 개의 다이오드(diodes)를 포함하고,
상기 제1 캐패시터와 상기 적어도 두 개의 다이오드는 상기 송신 출력 변압기와 접지(ground) 사이에 연결된 칩셋.
제11항에 있어서,
상기 칩셋은 밀리미터파(millimeter-wave) 트랜시버(transceiver, TRX) 인터페이스인 칩셋.
제12항에 있어서,
상기 트랜시버 인터페이스는 적어도 30 기가헤르츠(gigahertz, GHz)의 주파수에서 동작하도록 구성된 장치.
제13항에 있어서,
상기 송신 프론트-엔드 안에 배치된 전력 증폭기(power amplifier, PA); 및
상기 수신 프론트-엔드 안에 배치된 저잡음 증폭기(low-noise amplifier, LNA)를 더 포함하고,
상기 송신/수신 스위치는 시분할 듀플렉스(time division duplex) 시스템에서 송신 동안 상기 전력 증폭기와 수신 동안 상기 저잡음 증폭기 사이에서 스위칭하도록 구성되는 칩셋.
제11항에 있어서,
상기 송신 출력 변압기는 1차 권선 단자(primary winding terminal) 및 2차 권선 단자(secondary winding terminal)를 포함하고,
상기 제1 캐패시터는 교류 전류(alternative current, AC) 커플링(coupling) 캐패시터인 칩셋.
제15항에 있어서,
상기 적어도 2개의 다이오드와 상기 교류 커플링 캐패시터는 상기 송신 출력 변압기의 상기 2차 권선 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 칩셋.
제16항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 다이오드는 제1 다이오드와 제2 다이오드를 포함하고,
상기 제1 다이오드의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)는 상기 제2 다이오드의 캐소드 및 애노드에 각각 연결되는 칩셋.
제17항에 있어서,
상기 송신/수신 스위치와 상기 접지 사이에 배치되고 게이트(gate)와 백게이트(back-gate)를 갖는 션트(shunt) 스위치를 더 포함하는 칩셋.
제18항에 있어서,
상기 션트 스위치의 상기 백게이트 및 상기 접지 사이에 배치되는 제2 교류 커플링 캐패시터를 더 포함하는 칩셋.
제17항에 있어서,
상기 제1 다이오드의 캐소드는 정전기 방전 클램프 보호 회로(electrostatic discharge clamp protection circuitry)로 전압 드레인(voltage drain)에 연결되는 칩셋.