KR20240017922A - 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 및 전자 장치 - Google Patents

전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 및 전자 장치 Download PDF

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KR20240017922A
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윈팡 바이
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반칩 (톈진) 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은, 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈을 개시한다. 상기 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 입력 정합 모듈, 전력 증폭기, 출력 정합 모듈, 전원 모듈 및 보호 유닛을 포함한다. 여기서, 입력 정합 모듈의 입력단은 외부 무선 주파수 신호의 입력단에 연결되고, 출력단은 전력 증폭기의 입력단에 연결되며, 전력 증폭기의 출력단은 출력 정합 모듈의 입력단에 연결되고, 출력 정합 모듈의 출력단은 무선 주파수 신호의 출력단에 연결되며, 전원 모듈의 출력단과 보호 유닛의 출력단은 각각 전력 증폭기에 연결된다. 보호 유닛은 무선 주파수 프런트 엔드 모듈의 전력 증폭기에 대한 전류 보호, 전압 보호 및 전력 보호 역할을 수행하여 열악한 환경에서 작동하는 무선 주파수 프런트 엔드 모듈의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 및 전자 장치
본 발명은, 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로, 또한 이 무선 주파수 프론트 엔드 모듈을 포함한 전자 장치에 관한 것으로, 무선 주파수 집적 회로 기술 분야에 속한다.
집적 회로 기술이 지속적으로 발전함에 따라, 무선 주파수 프런트 엔드 모듈에 대한 최신 전자 장치의 요구 사항은 점점 더 높아지고 있으며, 특히 작동 환경 온도의 상승 또는 하강이 필요한 온도 범위의 한계(일반적인 온도 범위는 -25℃ 내지 85℃ 또는 -40℃ 내지 110℃)에 도달하거나 초과하는 등 열악한 환경에서 작동하는 상황이 점점 많아지고 있다. 전력 부품의 경우, 고온 또는 저온 환경에서 작동할 때 전력 부품의 안전한 작동 영역이 줄어들고 심지어 전력 부품의 작동 전류가 부품의 최대 감당 전류를 초과할 경우, 전력 부품에 돌이킬 수 없는 손상 또는 파괴를 초래할 수 있다. 따라서 전력 부품의 정상적인 작동을 확보하기 위해, 열악한 환경 상황에서 전력 부품의 과도한 작동 전류를 제한하기 위해 적절한 보호 조치를 취하여 전력 부품이 항상 안전한 작동 영역에서 작동하도록 확보해야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 일반적인 무선 주파수 프런트 엔드 모듈에는 입력 정합 모듈, 전력 증폭기(PA로 약칭함), 출력 정합 모듈 및 전원 모듈이 포함된다. 여기서, 전력 증폭기는 일반적으로 2단계 또는 3단계의 전력 증폭 유닛을 포함하며 전류 보호를 위한 주요 전력 부품이다.
미국 특허 공개 번호 US2009256637A1에는 고주파 전력 증폭기가 개시되어 있다. 여기서, 제4 실시예의 고주파 전력 증폭기 회로에는 고주파 전력 증폭기 트랜지스터, 정합 회로, 바이어스 전원 트랜지스터 및 수동 소자가 포함된다. 여기서, 수동 소자는 공통 전원 단자와 바이어스 전원 트랜지스터의 집전극 사이에 연결되며, 이 바이어스 전원 트랜지스터는 제1 단계 트랜지스터에 연결된다. 수동 소자는 직렬로 연결된 저항기와 인덕터에 의해 구현된다. 이 고주파 전력 증폭기 회로에서, 수동 소자는 바이어스 전원 트랜지스터의 전력 감소를 방지하여 고출력 시 선형도를 개선시킨다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고 하는 다른 기술적 과제는 이 무선 주파수 프론트 엔드 모듈을 포함한 전자 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 구현하기 위해 본 발명은 다음과 같은 기술방안을 채택한다.
본 발명의 실시형태에 따른 제1 양태에서, 입력 정합 모듈, 전력 증폭기, 출력 정합 모듈, 전원 모듈 및 보호 유닛을 포함한 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈이 제공된다.
상기 입력 정합 모듈의 입력단은 외부 무선 주파수 신호의 입력단에 연결되고, 출력단은 상기 전력 증폭기와 상기 외부 무선 주파수 신호의 입력단 사이의 임피던스 정합을 구현하기 위해 상기 전력 증폭기의 입력단에 연결된다.
상기 전력 증폭기는 입력 무선 주파수 신호의 전력을 증폭하는 데 사용되고, 그 출력단은 상기 출력 정합 모듈의 입력단에 연결된다.
상기 출력 정합 모듈의 출력단은 상기 전력 증폭기와 상기 무선 주파수 신호의 출력단 사이의 전력 정합을 구현하기 위해 무선 주파수 신호의 출력단에 연결된다.
상기 보호 유닛의 출력단은 상기 보호 유닛에 의해 생성된 임계 전압으로 상기 전력 증폭기의 전류를 제한하여 전류 보호를 구현하기 위해 상기 전력 증폭기에 연결된다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛은 적어도 전류 제한 저항 및 필터 커패시터를 포함하며, 여기서,
상기 전류 제한 저항은 상기 임계 전압을 생성하는 데 사용된다. 상기 필터 커패시터는 무선 주파수 및 엔벨로프 신호 주파수에서 저저항 상태를 나타내어 상기 임계 전압이 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호에 따라 변화하지 않도록하는 데 사용된다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛은 상기 필터 커패시터와 병렬로 연결된 트랩 분기를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 전력 증폭기는 적어도 1단계의 전력 증폭 유닛을 포함하며, 상기 전력 증폭 유닛은 바이어스 회로 및 전력 증폭 회로를 포함한다. 상기 보호 유닛은 적어도 1단계의 상기 전력 증폭 유닛에 있는 상기 바이어스 회로에 연결된다.
바람직하게는, 상기 바이어스 회로는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제1 바이어스 저항 및 제1 필터 커패시터를 포함한다. 상기 전력 증폭 회로는 제4 트랜지스터, 제1 밸러스트 저항 및 제1 인덕터를 포함한다. 상기 보호 유닛은 제1 전류 제한 저항 및 제2 필터 커패시터를 포함한다.
여기서, 상기 제3 트랜지스터의 이미터는 접지 전위단에 연결되고, 상기 제3 트랜지스터의 베이스와 콜렉터는 단락 연결된 후 상기 제2 트랜지스터의 이미터에 연결된다. 상기 제2 트랜지스터의 베이스와 콜렉터는 단락 연결된 후, 한편으로 상기 제1 바이어스 저항에 연결되고, 다른 한편으로 상기 제1 트랜지스터의 베이스 및 상기 제1 필터 커패시터에 연결된다. 상기 제1 바이어스 저항의 타단은 바이어스 전원에 연결되고, 상기 제1 필터 커패시터의 타단은 접지 전위단에 연결된다. 상기 제1 트랜지스터의 콜렉터는 상기 제2 필터 커패시터 및 상기 제1 전류 제한 저항에 연결되고, 상기 제2 필터 커패시터의 타단은 접지 전위단에 연결되며, 상기 제1 전류 제한 저항의 타단은 제2 전원단에 연결된다. 상기 제1 트랜지스터의 이미터는 상기 제1 밸러스트 저항에 연결되고, 상기 제1 밸러스트 저항의 타단은 한편으로 입력단에 연결되며, 다른 한편으로 상기 제4 트랜지스터의 베이스에 연결된다. 상기 제4 트랜지스터의 이미터는 접지 전위단에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터의 콜렉터는 한편으로 출력단에 연결되고, 다른 한편으로 상기 제1 인덕터에 연결되며, 상기 제1 인덕터의 타단은 제1 전원단에 연결된다.
바람직하게는, 상기 바이어스회로, 상기 전력 증폭 회로 및 상기 보호 유닛이 다음 식을 만족시키는 경우, 상기 바이어스 회로 및 상기 전력 증폭 회로는 전류 제한 보호 작동 상태에 진입한다.
V1C<V1b－Vth_bc
V1C＝VDD－VR
VR＝I1*R
상기 식에서, V1C는 제1 트랜지스터의 콜렉터 전압이고, V1b는 제1 트랜지스터의 베이스 전압이며, Vth_bc는 제1 트랜지스터의 베이스와 콜렉터 사이의 임계값 전압이고, VR은 제1 전류 제한 저항에 걸린 전압 강하이고, I1은 제1 트랜지스터의 콜렉터 전류이며, R는 제1 전류 제한 저항의 저항값이고, VDD는 제2 전원의 전압이다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛의 상기 전류 제한 저항은 온도 계수를 가진 서미스터를 사용하고, 저온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전류 제한 저항은 음의 온도 계수를 가진 서미스터를 사용하며, 고온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전류 제한 저항은 양의 온도 계수를 가진 서미스터를 사용한다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛의 상기 필터 커패시터는 서로 다른 주파수의 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호를 필터링 제거하여 광대역 필터링을 구현하기 위해 커패시턴스 값이 pF 레벨에서 uF 레벨에 이르는 서로 다른 크기의 커패시터를 여러 개 사용한다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛에 있는 상기 제1 전류 제한 저항에 연결된 전원는 온도 계수를 가진 안정된 전력원이며, 저온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전원는 양의 온도 계수를 가진 안정된 전력원을 사용하고, 고온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전원는 음의 온도 계수를 가진 안정된 전력원을 사용한다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛은 트랩 분기를 추가로 포함하며, 상기 트랩 분기는 직렬로 연결된 인덕터 및 커패시터를 포함한다. 상기 트랩 분기는 상기 제2 필터 커패시터와 병렬로 연결되고, 상기 트랩 분기의 인덕터단은 상기 제1 전류 제한 저항 및 상기 제2 필터 커패시터의 노드 단부에 연결되며, 커패시터 단부는 접지 전위단에 연결된다.
바람직하게는, 상기 보호 유닛은 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호를 추가로 필터링 제거하기 위해 상기 전류 제한 저항 및 상기 필터 커패시터와 RLC 조합 회로를 형성하는 인덕터를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 RLC 조합 회로는 제11 인덕터, 전류 제한 저항, 제11 커패시터 및 제12 커패시터를 포함한다.
상기 전류 제한 저항의 일단은 한편으로 바이어스 회로에 있는 제1 트랜지스터의 콜렉터에 연결되고, 다른 한편으로 제11 커패시터에 연결된다. 상기 전류 제한 저항의 타단은 한편으로 상기 제11 인덕터에 연결되고, 다른 한편으로 상기 제12 커패시터에 연결된다. 상기 제11 인덕터의 타단은 제2 전원단에 연결되고, 상기 제11 커패시터 및 상기 제12 커패시터의 타단은 각각 접지 전위단에 연결된다.
바람직하게는, 제어 스위치를 추가로 포함하고, 상기 제어 스위치는 상기 보호 유닛의 입력 또는 인출을 구현하기 위해 상기 보호 유닛의 양단에 병렬로 연결된다. 상기 제어 스위치의 제어 신호단은 제1 전원단 또는 전력 검출 회로의 출력단에 연결된다.
본 발명의 실시형태에 따른 제2 양태에서, 상술한 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈을 포함한 전자 장치가 제공된다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 보호 유닛을 추가로 설정함으로써 전력 증폭기에 대한 과전류 보호, 과전압 보호 및 과전력 보호의 역할을 수행할 수 있어 열악한 환경에서 작동하는 무선 주파수 프런트 엔드 모듈의 신뢰성과 안전성을 크게 향상시킬 수있다. 동시에, 보호 유닛은 전류 제한 저항의 전압 강하 변화만을 사용하여 임계 전압을 구현하고, 추가의 회로 전력 소모를 도입하지 않고 넓은 회로 영역을 차지하지 않으므로 본 발명에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 구조 설계가 교묘하고 합리적이며, 설계 비용이 낮고, 신뢰성이 높으며 회로 성능이 우수한 등 유익한 효과가 있고, 다양한 구조의 무선 주파수 프런트 엔드 모듈에 적용된다.
도 1은 종래 기술에서 일반적인 무선 주파수 프런트 엔드 모듈의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서 전력 증폭기, 전원 모듈 및 보호 유닛의 개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서 증폭 유닛 및 보호 유닛의 회로 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서 증폭 유닛 및 보호 유닛의 다른 회로 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서 보호 유닛이 마지막 두 단계의 전력 증폭 유닛에 대해 과전류 보호를 제공하는 개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 6는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서 보호 유닛이 마지막 단계의 전력 증폭 유닛에 대해 과전류 보호를 제공하는 개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 증폭 유닛과 보호 유닛의 회로를 개략적으로 도시한 도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 전력 증폭기, 전원 모듈 및 보호 유닛의 개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 보호 유닛이 마지막 두 단계의 전력 증폭기 유닛에 대해 과전류 보호를 제공하는 구개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서 보호 유닛이 마지막 단계의 전력 증폭 유닛에 대해 과전류 보호를 제공하는 구개략적인 구조를 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서 증폭 유닛과 보호 유닛의 회로를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시형태에 있어서 제어 스위치를 구비한 보호 유닛의 제1 구조의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서 제어 스위치를 구비한 보호 유닛의 제2 구조의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 기술방안에서 전력 증폭 회로의 입력 전력과 출력 전류 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 무선 주파수 프론트 엔드 모듈을 사용한 전자 장치의 예시적인 도이다.
이하, 본 발명의 기술적 내용을 첨부된 도면 및 구체적인 실시형태와 결합하여 상세하고 구체적으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 입력 정합 모듈(1), 전력 증폭기(2), 출력 정합 모듈(3), 전원 모듈(4) 및 보호 유닛(5)을 포함한다. 여기서, 입력 정합 모듈(1)의 입력단은 외부 무선 주파수 신호 입력단 PA IN에 연결되고, 입력 정합 모듈(1)의 출력단은 전력 증폭기(2)의 입력단에 연결된다. 전력 증폭기(2)의 출력단은 출력 정합 모듈(3)의 입력단에 연결되고, 출력 정합 모듈(3)의 출력단은 무선 주파수 신호 출력단 PA OUT에 연결된다. 전원 모듈(4) 및 보호 유닛(5)은 각각 전력 증폭기(2)에 연결된다.
입력 정합 모듈(1)은 전력 증폭기(2)와 무선 주파수 신호 입력단 PA IN 사이의 임피던스 정합을 구현하는 데 사용된다. 전력 증폭기(2)는 입력 무선 주파수 신호의 전력을 증폭하는 데 사용되며, 이는 적어도 1단계의 전력 증폭 유닛을 포함한다. 전력 증폭 유닛은 바이어스 회로 및 전력 증폭 회로를 포함한다. 출력 정합 모듈(3)은 전력 증폭기(2)와 무선 주파수 신호 출력단 PA OUT 사이의 전력 정합을 구현하는 데 사용된다. 전원 모듈(4)은 전력 증폭기(2)에 작동에 필요한 바이어스 전류 및 전압을 제공한다. 보호 유닛(5)은 전력 증폭기(2)에 대한 전류 보호를 제공하며, 이는 적어도 1단계의 상기 전력 증폭기 유닛의 상기 바이어스 회로에 연결된다. 보호 유닛(5)은 적어도 전류 제한 저항 및 필터 커패시터를 포함한다.
전원 공급 VCC는 전력 증폭기에 전원 전압과 전류를 제공하고, 전원 VDD는 전력 증폭기의 바이어스 회로와 전원 모듈(4)에 전원 전압과 전류를 제공한다. 일상적으로, 전원 VCC 및 전원 VDD는 모두 외부 전원 모듈에 의해 전원이 공급된다.
본 발명의 제1 실시형태에서, 전력 증폭기(2), 전원 모듈(4) 및 보호 유닛(5)의 구체적인 회로는 도 3에 도시된 바와 같다. 여기서, 전력 증폭기(2)는 제1 단계 전력 증폭 유닛 PA1, 제2 단계 전력 증폭 유닛 PA2 및 제3 단계 전력 증폭 유닛 PA3과 같은 3단계의 전력 증폭 유닛을 포함하며, 3단계의 전력 증폭 유닛은 순차적으로 캐스케이드 연결된다. 전원 모듈(4)에서 출력되는 제1 전원 Vreg1, 제2 전원 Vreg2 및 제3 전원 Vreg3는 각각 제1 단계 전력 증폭 유닛 PA1, 제2 단계 전력 증폭 유닛 PA2 및 제3 단계 전력 증폭 유닛 PA3의 바이어스 전원단에 연결된다. 보호 유닛(5)의 일단은 전원 VDD에 연결되고 타단은 각각 제1 단계 전력 증폭 유닛 PA1, 제2 단계 전력 증폭 유닛 PA2 및 제3단계 전력 증폭 유닛 PA3의 바이어스 회로에 연결된다.
본 발명의 제1 실시형태에서, 3단계의 전력 증폭 유닛 중의 임의의 1단계의 전력 증폭 유닛 및 보호 유닛의 회로 구조는 도 4a에 도시된 바와 같다. 전력 증폭 유닛은 바이어스 회로 및 전력 증폭 회로를 포함한다. 바이어스 회로는 제1 트랜지스터 HBT1, 제2 트랜지스터 HBT2, 제 3 트랜지스터 HBT3, 제1 바이어스 저항 R1 및 제1 필터 커패시터 C1을 포함한다. 전력 증폭 회로는 제4 트랜지스터 HBT4, 제1 밸러스트 저항 R2 및 제1 인덕터 L1을 포함한다. 보호 유닛은 제1 전류 제한 저항 R 및 제2 필터 커패시터 C를 포함한다. 여기서, 제2 트랜지스터 HBT2 및 제3 트랜지스터 HBT3는 이중 다이오드를 형성한다. 제3 트랜지스터 HBT3의 이미터는 접지 전위단에 연결되고 제3 트랜지스터 HBT3의 베이스 및 컬렉터는 단락 연결된 후 제2 트랜지스터 HBT2의 이미터에 연결된다. 제2 트랜지스터 HBT2의 베이스 및 컬렉터는 단락 연결된 후 한편으로는 제1 바이어스 저항 R1에 연결되고, 다른 한편으로는 제1 트랜지스터 HTBT1의 베이스 및 제1 필터 커패시터 C1에 연결되며, 제1 바이어스 저항 R1의 타단은 바이어스 전원 Vreg에 연결된다. 제1 필터 커패시터 C1의 타단은 접지 전위단에 연결되고, 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터는 제2 필터 커패시터 C 및 제1 전류 제한 저항 R에 연결되며, 제2 필터 커패시터 C의 타단은 접지 전위단에 연결되고, 제1 전류 제한 저항 R의 타단은 전원 VDD에 연결된다. 제1 트랜지스터 HBT1의 이미터는 제1 밸러스트 저항 R2에 연결되고, 제1 밸러스트 저항 R2의 타단은 한편으로는 입력단 IN에 연결되고, 다른 한편으로는 제4 트랜지스터 HBT4의 베이스에 연결된다. 제4 트랜지스터 HBT4의 이미터는 접지 전위단에 연결되고 제4 트랜지스터 HBT4의 콜렉터는 한편으로는 출력단 OUT에 연결되고 다른 한편으로는 제1 인덕터 L1에 연결되고 제1 인덕터 L1의 타단은 전원 VCC에 연결된다.
상술한 제1 실시형태에서 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 다음과 같은 작동 원리로 전류 보호 기능을 구현한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 정상적으로 작동 시, 바이어스 회로, 전력 증폭기 회로 및 보호 유닛은 다음 식을 만족시킨다.
I2≒β*I1 　　　　　　　　 　（1）
VR＝I1*R 　　　　　　　　　（2）
V1C＝VDD－VR 　　　　　　　（3）
V1C>V1b－Vth_bc 　　　　　　　　　　（4）
상기 식에서, V1C는 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전압이고, V1b는 제1 트랜지스터 HBT1의 베이스 전압이며, Vth_bc는 제1 트랜지스터 HBT1의 베이스와 콜렉터 사이의 임계값 전압이고, VR은 제1 전류 제한 저항 R에 걸린 전압 강하이고, I1은 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전류이며, I2는 제4 트랜지스터 HBT4의 컬렉터 전류이고, R는 제1 전류 제한 저항 R의 저항값이고, β는 제4 트랜지스터 HBT4의 증폭 계수이며, VDD는 전원 VDD의 전압 값이다. 이때 바이어스 회로와 전력 증폭기 회로는 전류 제한 보호 상태에 진입하지 않았으며 식 4는 제1 트랜지스터 HBT1의 작동 시작 조건이다.
외부 회로가 제4 트랜지스터 HBT4의 전류 I2를 증가시키면, 식 1에 따라 제1 트랜지스터 HBT1은 더 큰 출력 전류 I1을 제공해야 하며, 이때 식 2 및 식 3에 따라 전류 I1의 증가로 인해 제1 전류 제한 저항 R에 걸린 전압 강하 VR이 커지기 때문에, 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전압 V1C가 감소된다. V1C가 V1C < V1b로 감소하면 전류 I1이 급격히 감소하여 이에 따라 전류 I2가 감소하여 회로의 과전류 보호 효과를 구현한다. 즉, V1C<V1b-Vth_bc로 되면 바이어스 회로와 전력 증폭 회로는 전류 제한 보호 작동 상태에 진입한다. 일반적으로, GaAs HBT 공정에서 Vth_bc는 1.2V이고, V1b는 2.4V이며, V1C<1.2V로 되면 바이어스 회로와 전력 증폭 회로는 전류 제한 보호 작동 상태에 진입한다.
보호 유닛의 제1 전류 제한 저항 R에 걸린 전압 강하 VR은 전력 증폭 회로의 최대 전류를 제한하는 임계 전압으로 작용하여 전류 보호 기능을 구현한다. 제2 필터 커패시터 C는 필터링 역할을 수행하여 무선 주파수 및 엔벨로프 신호의 주파수에서 저저항 상태를 나타내어 제1 전류 제한 저항 R에 걸린 전압 강하 VR가 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호의 변화에 따라 변하지 않도록하여 제1 트랜지스터 HBT1이 안정적인 작동 상태에 있도록 확보한다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상술한 실시형태의 보호 유닛은 직렬로 연결된제2 인덕터 L2 및 제3 커패시터 C4를 포함하는 트랩 회로를 추가할 수 있으며, 이 트랩 회로는 제2 필터 커패시터 C와 병렬로 연결된다. 여기서 인덕터 L2 단부는 제1 전류 제한 저항 R 및 제2 필터 커패시터 C의 노드 단부에 연결되고 커패시터 단부 C4는 접지 전위단에 연결된다. 트랩 분기와 제2 필터 커패시터는 함께 사용되어 무선 주파수 및 엔벨로프 신호 주파수를 제어하여 무선 주파수 및 엔벨로프 신호의 주파수에서 저저항 상태를 나타내어, 무선 주파수 신호와 엔벨로프 신호의 필터링 제거를 구현하는 동시에 광대역 필터링 효과를 구현한다.
상술한 제1 실시형태에 의해 제공되는 기술방안에서, 도 3에 도시된 전력 증폭기, 전원 모듈 및 보호 유닛의 회로 구조는 회로 성능에 대한 상이한 요구 사항에 따라 상이한 변형 예를 가질 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기는 3단계의 전력 증폭 유닛에 의해 캐스케이드되는 것에 한정되지 않고, 본 발명에 제공되는 기술방안을 구현하기 위해 1단계, 2단계 또는 다단계의 전력 증폭 유닛이 함께 캐스케이드될 수도 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바이어스 회로는 또한 실제적인 수요에 따라 다른 변형 예가 있을 수 있으며, 여기서 제한하지 않는다.
또한, 도 3에 도시된 기술방안에서 보호 유닛은 전력 증폭 유닛의 3 단계 모두에 대해 과전류 보호를 제공한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 보호 유닛은 마지막 두 단계의 전력 증폭 유닛에 대해서만 과전류 보호를 제공할 수도 있다. 여기서, 보호 유닛의 출력단은 각각 마지막 두 단계의 전력 증폭 유닛 PA2 및 PA3 의 바이어스 회로에 연결된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 보호 유닛은 또한 마지막 단계의 전력 증폭 유닛에 대해서만 과전류 보호를 제공할 수 있으며, 여기서 보호 유닛의 출력단은 마지막 단계의 전력 증폭 유닛 PA3의 바이어스 회로에 연결된다.
전력 증폭 회로의 실제 요구에 따라 보호 유닛의 필터 커패시터는 단일 커패시터의 사용에 국한되지 않고 크기가 다른 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 그 커패시턴스 값은 서로 다른 주파수의 무선 주파수 신호를 필터링 제거하여 광대역 필터링 효과를 구현하는 데 사용되는 pF 단계에서 uF 단계까지 다양할 수 있다.
본 발명의 제2 실시형태에서, 작동 환경의 온도가 크게 상승하거나 낮아지면 전력 부품의 손상 또는 파괴가 발생할 경우, 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 내의 전력 증폭기(2), 전원 모듈(4) 및 보호 유닛(5)은 과전류 보호 문제를 해결하기 위해 다음 두 가지 기술방안을 채택할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 기술방안에서 보호 유닛은 제1 전류 제한 저항 R와 제2 필터 커패시터 C를 포함하며, 여기서 제1 전류 제한 저항 R은 온도 계수를 가진 서미스터를 사용한다. 저온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로의 경우, 제1 전류 제한 저항 R은 음의 온도 계수를 가진 서미스터로 선택하고, 고온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로의 경우, 제1 전류 제한 저항 R은 양의 온도 계수를 가진 서미스터로 선택한다. 과전류 보호를 구체적으로 구현하는 작동 원리는 다음과 같다.
가령 회로가 저온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로이고 제1 전류 제한 저항 R을 음의 온도 계수를 가진 서미스터로 선택한 경우, 온도가 낮아지면 제1 전류 제한 저항 R의 저항값이 증가하고, 이때 식 1, 식 2 및 식 3에 따라 제1 전류 제한 저항 R에 걸린 전압 강하 VR이 커지며 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전압 V1C가 감소한다. V1C가 V1C<V1b-Vth_bc로 감소될 경우, 전류 I1이 급격히 감소하고 이에 따라 전류 I2가 감소하여 저온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로의 과전류 보호 효과를 구현한다. 또한, 일반 저항인 제1 전류 제한 저항에 비해 음의 온도 계수를 갖춘 서미스터를 사용한 제1 전류 제한 저항은 보호 시작 시간을 단축하고 보호 효과를 더욱 강화할 수도 있다.
가령 회로가 고온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로이고 제1 전류 제한 저항 R을 양의 온도 계수를 가진 서미스터로 선택하면, 온도가 상승할 경우, 제1 전류 제한 저항 R의 저항값이 증가하고 이때 식 1, 식 2 및 식 3에 따라 제1 전류 제한 저항 R에 걸린 전압 강하 VR이 커지고 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전압 V1C가 감소한다. V1C가 V1C<V1b-Vth_bc로 감소하면 전류 I1이 급격히 감소하고 이에 따라 전류 I2가 감소하여 고온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로에 대한 과전류 보호를 구현한다. 또한, 일반 저항인 제1 전류 제한 저항에 비해, 양의 온도 계수를 가진 서미스터를 사용한 제1 전류 제한 저항은 보호 시작 시간을 단축하고 보호 효과를 더욱 강화할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제2 기술방안에서 바이어스 전원 Vreg4는 전원 모듈에서 출력되는 온도 계수를 가진 바이어스 전원으로서, 이는 보호 유닛을 통해 전력 증폭 유닛의 3단계의 모든 바이어스 회로에 전원을 공급한다. 저온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로의 경우, 바이어스 전원 Vreg4는 양의 온도 계수를 가진 안정된 전압원을 선택한다. 고온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로의 경우, 바이어스 전원 Vreg4는 음의 온도 계수를 가진 안정된 전압원을 선택한다. 그 과전류 보호의 작동 원리는 다음과 같다.
가령 회로가 저온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로이고 바이어스 전원 Vreg4를 양의 온도 계수를 가진 안정된 전압원으로 선택하면, 온도가 낮아지면 바이어스 전원 Vreg4의 전압 출력이 감소하고 이때 식 1 및 식 3(이때 식에서 Vreg4는 VDD를 대체함)에 따라 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전압 V1C가 감소된다. V1C가 V1C<V1b-Vth_bc로 감소하면 전류 I1이 급격히 감소하고, 이에 따라 전류 I2가 감소하여 저온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로에 대한 과전류 보호를 구현한다. 또한, 고정된 전원 VDD와 비교하여 바이어스 전원 공급 Vreg4는 양의 온도 계수를 가진 안정적인 전압원을 선택함으로써 보호 시작 시간을 단축하여 보호 효과를 강화할 수 있다.
가령 회로가 고온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로이고, 바이어스 전원 Vreg4를 음의 온도 계수를 가진 안정적인 전압원으로 선택하면, 온도가 상승할 경우, 바이어스 전원 Vreg4의 전압 출력이 감소하고 이때 식 1 및 식 3(이때 식에서 Vreg4는 VDD를 대체함)에 따라 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터 전압 V1C가 감소된다. V1C가 V1C<V1b-Vth_bc로 감소하면 전류 I1이 급격히 감소하고 이에 따라 전류 I2가 감소하여 고온에서 소각되기 쉬운 전력 증폭 회로에 대한 과전류 보호 효과를 구현한다. 또한, 고정된 전원 VDD에 비해 바이어스 전원 Vreg4는 음의 온도 계수를 가진 안정된 전압원을 선택함으로써 보호 시작 시간을 단축하고 보호 효과를 강화할 수 있다.
상술한 제2 실시형태에서 제공되는 기술방안은, 전력 증폭기, 전원 모듈 및 보호 유닛의 회로 구조는 회로 성능에 대한 요구 사항에 따라 다른 변형 예를 가질 수도 있다. 예를 들어, 전력 증폭기는 3단계의 전력 증폭 유닛을 캐스케이드 연결하는 것에 한정되지 않고, 본 발명이 제공하는 기술방안을 구현하기 위해 1단계, 2단계 또는 다단계의 전력 증폭 유닛을 캐스케이드 연결하여 형성할 수도 있다.
또한, 도 8에 도시된 기술방안의 보호 유닛은 전력 증폭 유닛의 3단계 모두에 대해 과전류 보호를 제공한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 보호 유닛은 또한 마지막 두 단계의 전력 증폭 유닛에 대해서만 과전류 보호를 제공할 수 있다. 여기서, 보호 유닛은 제1 전류 제한 저항 및 제2 필터 커패시터를 포함하고, 제1 전류 제한 저항 및 제2 필터 커패시터의 일단은 각각 마지막 두 단계의 전력 증폭 유닛 PA2 및 PA3의 바이어스 회로에 연결되고, 제1 전류 제한 저항의 타단은 온도 계수를 가진 바이어스 전원 Vreg4에 연결된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 보호 유닛은 또한 마지막 단계의 전력 증폭 유닛만을 위한 과전류 보호를 제공할 수도 있다. 여기서 보호 유닛은 제1 전류 제한 저항 및 제2 필터 커패시터를 포함하고, 제1 전류 제한 저항 및 제2 필터 커패시터의 일단은 마지막 단계의 전력 증폭 유닛 PA3의 바이어스 회로에 연결되고, 제1 전류 제한 저항의 타단은 온도 계수가 있는 바이어스 전원 Vreg4에 연결된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에서, 무선 주파수 임피던스 정합에 문제가 있어 회로 성능에 영향을 주는 경우, 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 내의 보호 유닛은 RLC 조합 회로를 사용하여 구현될 수 있다. RLC 조합 회로는 제11 인덕터 L, 제11 저항 R(즉, 전류 제한 저항), 제11 커패시터 C2 및 제12 커패시터 C3을 포함한다. 여기서, 제11 저항(R)의 일단은 한편으로 바이어스 회로 내의 제1 트랜지스터 HBT1의 콜렉터에 연결되고, 다른 한편으로 제11 커패시터 C2에 연결된다. 제11 저항 R의 타단은 한편으로 제11 인덕터 L에 연결되고, 다른 한편으로 제12 커패시터 C3에 연결된다. 제11 인덕터 L의 타단은 전원 VDD에 연결되고, 제11 커패시터 C2 및 제12커패시터 C3의 타단은 각각 접지 전위단에 연결된다.
상술한 RLC 조합 회로에서 제11 저항 R은 전류 제한 저항이고, 제11 커패시터 C2 및 제12 커패시터 C3은 모두 필터 커패시터이다. RLC 조합 회로는 다른 조합 형태일 수도 있지만, 적어도 하나의 전류 제한 저항과 하나의 필터 커패시터가 포함된다는 점에 유의해야 한다.
또한, RLC 조합 회로는 제어 스위치 SW에 의해 보호 유닛의 입력 및 인출을 구현할 수 있다. 이 제어 스위치 SW는 고전력 또는 고전류 또는 고전압에서 전류 제한을 위해 열어질 수 있어 RLC 조합 회로가 정상적인 조건에서 전력 증폭기의 작동 성능에 영향을 미치지 않는다.
도 12에 도시된 바와 같이, 보호 유닛은 RLC 조합 회로로 구현되며, 제어 스위치 SW는 RLC 조합 회로의 양단에 병렬로 연결되고 제어 스위치 SW의 제어 신호단은 전원 VCC3에 연결된다. 정상적으로 작동할 경우, 제어 스위치 SW가 닫혀 보호 유닛이 작동 상태에서 인출되어 전력 증폭기의 작동 성능에 영향을 미치지 않는다. 전원 VCC3의 전압이 증가하여 특정 임계값에 도달하면 제어 스위치 SW가 끊어져 RLC 조합 회로가 작동하여 회로의 과전압을 제한하는 보호 역할을 수행한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 보호 유닛은 RLC 조합 회로로 구현되며, 제어 스위치 SW는 RLC 조합 회로의 양단에 병렬로 연결되고, 제어 스위치 SW의 제어 신호단은 전력 감지 회로 Vdet의 출력단에 연결된다. 정상적으로 작동할 경우, 제어 스위치 SW가 닫혀 보호 유닛이 작동 상태에서 인출되어 전력 증폭기의 작동 성능에 영향을 미치지 않는다. 전력 감지 회로 Vdet의 출력 전력이 증가하여 특정 임계 값에 도달하면 제어 스위치 SW가 끊어져 RLC 조합 회로가 작동하여 회로의 과전력을 제한하는 보호 역할을 수행한다.
상술한 제3 실시형태에서 제공하는 기술방안은 특정 회로의 요구에 따라 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 회로 구조에도 동일하게 적용될 수 있으며, 제어 스위치 SW를 보호 유닛의 양단에 병렬로 연결하여 보호 유닛의 입력 및 인출을 구현함으로써 회로의 보호 기능 및 작동 성능을 최적화하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 무선 주파수 프론트 엔드 모듈의 기술적 효과를 검증하기 위해, 본 발명자는 본 발명의 기술방안과 종래의 기술방안(보호 유닛 없음)에 대해 입력 전력 및 출력 전류에 대한 시뮬레이션 테스트를 수행하였다. 테스트 결과는 도 14에 도시된 바와 같으며, 가로 좌표는 입력 전력을, 세로 좌표는 출력 전류를 나타낸다. 도 14에서 알 수 있듯이, 입력 전력이 지속적으로 증가되면 종래의 기술방안에서 전력 증폭 회로의 출력 전류는 입력 전력의 증가에 따라 지속적으로 상승한다. 이에 반해, 본 발명에 따른 전류 보호 기능을 갖춘 전력 증폭 회로에서, 입력 전력이 지속적으로 증가하면 출력 전류는 약 800mA로 일정하게 제한되어 전력 증폭 회로의 과전류 보호를 구현한다.
본 발명에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 통신 부품의 중요한 구성 부분으로서 전자 장치에 사용될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 전자 장치는 모바일 환경에서 사용할 수 있으며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 차량용 컴퓨터 등을 포함하는 GSM, EDGE, TD_SCDMA, TDD_LTE, FDD_LTE, 5G 등과 같은 다양한 통신 방식을 지지하는 컴퓨터 장치를 의미한다. 또한, 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 기술방안은 통신 기지국 및 지능형 네트워크 자동차와 같은 다른 무선 주파수 집적 회로 적용 분야에도 응용된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 이 전자 장치는 적어도 프로세서, 통신 어셈블리 및 메모리를 포함하며, 실제 필요에 따라 센서 어셈블리, 전원 어셈블리, 멀티미디어 어셈블리 및 입력/출력 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메모리, 통신 어셈블리, 센서 어셈블리, 전원 어셈블리, 멀티미디어 어셈블리 및 입력/출력 인터페이스는 모두 이 프로세서에 연결된다. 메모리는 정적 랜덤 액세스 메모리 (SRAM), 전기 지우기 가능한 프로그래머블 읽기 전용 메모리(EEPROM), 지우기 가능한 프로그래머블 읽기 전용 메모리(EPROM), 프로그래머블 읽기 전용 메모리(PROM), 읽기 전용 메모리(ROM), 자기 메모리, 플래시 메모리 등이 될 수 있다. 프로세서는 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 프로세서(GPU), 필드 프로그래머블 논리 게이트 어레이(FPGA), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 처리(DSP) 칩 등일 수 있다. 기타 통신 어셈블리, 센서 어셈블리, 전원 어셈블리, 멀티미디어 어셈블리 등은 범용 부재를 사용하여 구현할 수 있으며 여기서는 구체적으로 설명하지 않는다.
상술한 실시형태에 의해 본 발명의 기술방안의 구체적인 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 비해, 본 발명의 실시형태에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈은 보호 유닛을 추가로 설정함으로써 전력 증폭기에 대한 과전류 보호, 과전압 보호 및 과전력 보호의 역할을 수행할 수 있어 열악한 환경에서 작동하는 무선 주파수 프론트 엔드 모듈의 신뢰성 및 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. 동시에, 보호 유닛은 전류 제한 저항의 전압 강하 변화만을 사용하여 임계 전압을 구현하고 추가로 회로 전력 소모를 도입하지 않고 넓은 회로 영역을 차지하지 않으므로, 본 발명에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈은 구조 설계가 교묘하고 합리적이며, 설계 비용이 낮고, 신뢰성이 높으며 회로 성능이 우수한 등 유익한 효과가 있으며 다양한 구조의 무선 주파수 프런트 엔드 모듈에 적용된다.
상술한 여러 개의 실시형태는 단지 예시일 뿐이며, 각 실시형태의 기술방안은 서로 결합될 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 보호 범위 내에 있다는 점에 유의해야 한다.
또한, "제1" 및 "제2"라는 용어는 설명의 목적으로만 사용되며 상대적 중요성을 지시 또는 암시하거나 표시된 기술적 특징의 수를 암시적으로 지정하는 것으로 이해해서는 안 된다. 따라서, "제1" 및 "제2"라는 용어로 정의된 특징은 명시적으로 또는 묵시적으로 이 특징을 하나 이상 포함할 수 있다. 본 발명의 설명에서, "하나 이상"은 달리 명시적이고 구체적으로 제한되지 않는 한, 둘 이상을 의미한다.
본 발명에 의해 제공되는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈 및 전자 장치는 이상에서 상세히 설명하였다. 당업자에게 있어서, 본 발명의 실질적인 내용을 벗어나지 않는 전제하에서 본 발명에 대한 명백한 변경도 본 발명의 특허권을 침해하는 것으로 간주되며, 이에 상응하는 법적 책임이 부과될 것이다.

Claims (14)

  1. 입력 정합 모듈, 전력 증폭기, 출력 정합 모듈 및 전원 모듈을 포함하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈에 있어서,
    보호 유닛을 추가로 포함하며,
    상기 입력 정합 모듈의 입력단은 외부 무선 주파수 신호의 입력단에 연결되고, 출력단은 상기 전력 증폭기와 상기 외부 무선 주파수 신호의 입력단 사이의 임피던스 정합을 구현하기 위해 상기 전력 증폭기의 입력단에 연결되며,
    상기 전력 증폭기는 입력 무선 주파수 신호의 전력을 증폭하는 데 사용되고, 그 출력단이 상기 출력 정합 모듈의 입력단에 연결되며,
    상기 출력 정합 모듈의 출력단은 상기 전력 증폭기와 상기 무선 주파수 신호의 출력단 사이의 전력 정합을 구현하기 위해 무선 주파수 신호의 출력단에 연결되고,
    상기 보호 유닛의 출력단은 상기 보호 유닛에 의해 생성된 임계 전압으로 상기 전력 증폭기의 전류를 제한하여 전류 보호를 구현하기 위해 상기 전력 증폭기에 연결되는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 유닛은 적어도 전류 제한 저항 및 필터 커패시터를 포함하며,
    상기 전류 제한 저항은 상기 임계 전압을 생성하는 데 사용되고, 상기 필터 커패시터는 무선 주파수 및 엔벨로프 신호 주파수에서 저저항 상태를 나타내어 상기 임계 전압이 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호에 따라 변화하지 않도록하는 데 사용되는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호 유닛은 상기 필터 커패시터와 병렬로 연결된 트랩 분기를 추가로 포함하는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 증폭기는 적어도 1단계의 전력 증폭 유닛을 포함하며, 상기 전력 증폭 유닛은 바이어스 회로 및 전력 증폭 회로를 포함하고, 상기 보호 유닛은 적어도 1단계의 상기 전력 증폭 유닛에 있는 상기 바이어스 회로에 연결되는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이어스 회로는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제1 바이어스 저항 및 제1 필터 커패시터를 포함하고, 상기 전력 증폭 회로는 제4 트랜지스터, 제1 밸러스트 저항 및 제1 인덕터를 포함하며, 상기 보호 유닛은 제1 전류 제한 저항 및 제2 필터 커패시터를 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터의 이미터는 접지 전위단에 연결되고, 상기 제3 트랜지스터의 베이스와 콜렉터는 단락 연결된 후 상기 제2 트랜지스터의 이미터에 연결되며, 상기 제2 트랜지스터의 베이스와 콜렉터는 단락 연결된 후, 한편으로 상기 제1 바이어스 저항에 연결되고, 다른 한편으로 상기 제1 트랜지스터의 베이스 및 상기 제1 필터 커패시터에 연결되며, 상기 제1 바이어스 저항의 타단은 바이어스 전원에 연결되고, 상기 제1 필터 커패시터의 타단은 접지 전위단에 연결되며, 상기 제1 트랜지스터의 콜렉터는 상기 제2 필터 커패시터 및 상기 제1 전류 제한 저항에 연결되고, 상기 제2 필터 커패시터의 타단은 접지 전위단에 연결되고, 상기 제1 전류 제한 저항의 타단은 제2 전원단에 연결되며, 상기 제1 트랜지스터의 이미터는 상기 제1 밸러스트 저항에 연결되고, 상기 제1 밸러스트 저항의 타단은 한편으로 입력단에 연결되며, 다른 한편으로 상기 제4 트랜지스터의 베이스에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터의 이미터는 접지 전위단에 연결되고, 상기 제4 트랜지스터의 콜렉터는 한편으로 출력단에 연결되고, 다른 한편으로 상기 제1 인덕터에 연결되며, 상기 제1 인덕터의 타단은 제1 전원단에 연결되는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이어스 회로, 상기 전력 증폭 회로 및 상기 보호 유닛이 다음 식을 만족시키는 경우, 상기 바이어스 회로 및 상기 전력 증폭 회로는 전류 제한 보호 작동 상태에 진입하며,
    V1C<V1b－Vth_bc
    V1C＝VDD－VR
    VR＝I1*R
    상기 식에서, V1C는 제1 트랜지스터의 콜렉터 전압이고, V1b는 제1 트랜지스터의 베이스 전압이며, Vth_bc는 제1 트랜지스터의 베이스와 콜렉터 사이의 임계값 전압이고, VR은 제1 전류 제한 저항에 걸린 전압 강하이고, I1은 제1 트랜지스터의 콜렉터 전류이며, R는 제1 전류 제한 저항의 저항값이고, VDD는 제2 전원의 전압인
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 보호 유닛의 상기 전류 제한 저항은 온도 계수를 가진 서미스터를 사용하고, 저온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전류 제한 저항은 음의 온도 계수를 가진 서미스터를 사용하며, 고온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전류 제한 저항은 양의 온도 계수를 가진 서미스터를 사용하는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 보호 유닛의 상기 필터 커패시터는 서로 다른 주파수의 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호를 필터링 제거하여 광대역 필터링을 구현하기 위해 서로 다른 크기의 커패시터를 여러 개 사용하는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 보호 유닛에 있는 상기 제1 전류 제한 저항에 연결된 전원는 온도 계수를 가진 안정된 전력원이며, 저온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전원는 양의 온도 계수를 가진 안정된 전력원을 사용하고, 고온에서 소각되기 쉬운 상기 전력 증폭기의 경우, 상기 전원는 음의 온도 계수를 가진 안정된 전력원을 사용하는
    것을 특징으로 하는 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 보호 유닛은, 직렬로 연결된 인덕터 및 커패시터를 포함하는 트랩 분기를 추가로 포함하며, 상기 트랩 분기는 상기 제2 필터 커패시터와 병렬로 연결되며, 상기 트랩 분기의 인덕터단은 상기 제1 전류 제한 저항 및 상기 제2 필터 커패시터의 노드 단부에 연결되며, 커패시터 단부는 접지 전위단에 연결되는
    것을 특징으로 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 보호 유닛은, 무선 주파수 신호 및 엔벨로프 신호를 추가로 필터링 제거하기 위해 상기 전류 제한 저항 및 상기 필터 커패시터와 RLC 조합 회로를 형성하는 인덕터를 추가로 포함하는
    것을 특징으로 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 RLC 조합 회로는 제11 인덕터, 전류 제한 저항, 제11 커패시터 및 제12 커패시터를 포함하며,
    상기 전류 제한 저항의 일단은 한편으로 바이어스 회로에 있는 제1 트랜지스터의 콜렉터에 연결되고, 다른 한편으로 제11 커패시터에 연결되며, 상기 전류 제한 저항의 타단은 한편으로 상기 제11 인덕터에 연결되고, 다른 한편으로 상기 제12 커패시터에 연결되며, 상기 제11 인덕터의 타단은 제2 전원단에 연결되고, 상기 제11 커패시터 및 상기 제12 커패시터의 타단은 각각 접지 전위단에 연결되는
    것을 특징으로 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    제어 스위치를 추가로 포함하고, 상기 제어 스위치는 상기 보호 유닛의 입력 또는 인출을 구현하기 위해 상기 보호 유닛의 양단에 병렬로 연결되며, 상기 제어 스위치의 제어 신호단은 제1 전원단 또는 전력 검출 회로의 출력단에 연결되는
    것을 특징으로 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나에 따른 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프런트 엔드 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
KR1020247000380A 2022-01-18 2023-01-18 전류 보호 기능을 갖춘 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 및 전자 장치 KR20240017922A (ko)

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