KR100320748B1 - Circuit for Low Noise Amplifiers in Dual-Band Terminals - Google Patents

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Abstract

본 발명은 듀얼밴드 단말기의 첫단에 위치한 저잡음증폭기 이용에 관한 것으로, 각 밴드마다 따라 사용하던 저잡음증폭기를 바랙터다이오드를 포함하는 매칭회로를 이용하여 밴드별 매칭회로를 조정하므로 공통으로 사용할 수 있게 한다. 본 발명은 셀룰라 밴드 및 PCS밴드 서비스를 동시에 사용하는 무선단말에 이용된다.The present invention relates to the use of a low noise amplifier located at the first stage of a dual band terminal, so that the low noise amplifier used for each band can be used in common because the matching circuit for each band is adjusted using a matching circuit including varactor diodes. . The present invention is used for a wireless terminal using both cellular band and PCS band services at the same time.

Description

듀얼밴드 단말기에서의 저잡음증폭기 공용을 위한 회로Circuit for Low Noise Amplifiers in Dual-Band Terminals

본 발명은 이통통신시스템의 단말기에 관한 것으로, 특히 듀얼밴드 단말기에서의 저잡음증폭기 공용을 위한 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a terminal of a telecommunications system, and more particularly to a circuit for sharing a low noise amplifier in a dual band terminal.

요즈음 800MHz대의 셀룰라(cellular)와 1.8GHz대의 PCS밴드(Personal Communication Service)가 동시에 서비스되면서 두 종류의 주파수대역에서 동작이 가능한 무선단말이 등장하게 되었다. 본 명세서에서는 이러한 무선단말을 듀얼밴드(dual band)단말기라 칭한다.Nowadays, 800MHz cellular and 1.8GHz PCS band (Personal Communication Service) are being serviced simultaneously. In this specification, such a wireless terminal is referred to as a dual band terminal.

도 1에서는 일반적인 듀얼밴드 단말기에서의 수신장치의 일부 블록 구성을 보여주고 있다. 안테나 2로부터 신호가 수신되면 주파수에 따라서 분리기(separator) 4에서 밴드가 분리된다. 800MHz대의 셀룰라밴드이면 윗쪽경로를 따라서 신호가 흐르고, 1.8GHz대의 PCS밴드이면 아랫쪽경로를 따라서 신호가 흐른다. 상기 윗쪽경로 및 아랫쪽경로에는 듀플랙서 6,12, 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier: 이하 "LNA"라 칭함) 8,14, 믹서 10,16, 국부발진기 11,17 등이 구비되어 있다.FIG. 1 illustrates some block configurations of a receiving apparatus in a general dual band terminal. When a signal is received from antenna 2, the band is separated at separator 4 according to the frequency. In the 800MHz cellular band, the signal flows along the upper path. In the 1.8GHz PCS band, the signal flows along the lower path. The upper path and the lower path include duplexers 6, 12, low noise amplifiers (LNAs) 8, 14, mixers 10, 16, local oscillators 11, 17, and the like.

도 1에 도시된 바와 같이 종래에는 각 밴드별로 LNA를 따로 사용하고 있다. 그렇게 함으로써 제품원가가 증가하고 부품의 수가 많아진다. 부품의 수가 많으면 PCB(Printed Circuit Board) 면적이 넓어져 듀얼밴드 단말기의 부피가 커진다.As shown in FIG. 1, conventionally, LNAs are separately used for each band. Doing so increases product costs and increases the number of parts. If the number of components is large, the area of the printed circuit board (PCB) is increased, which increases the volume of the dual band terminal.

따라서 본 발명의 목적은 듀얼밴드 단말기에서 저잡음증폭기를 공용하여 제품원가도 줄이고 듀얼밴드 단말기의 부피도 줄이게 하는 회로를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit that reduces the product cost and reduces the volume of a dual band terminal by sharing a low noise amplifier in a dual band terminal.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 듀얼밴드 단말기에서 저잡음증폭기 공용을 위한 회로에 있어서, 상기 듀얼밴드 단말기의 사용중인 밴드에 따라 각기 다른 상태의 전압을 인가하는 제어부와, 상기 저잡음증폭기의 입력매칭회로값을 상기 인가하는 전압상태에 따라 제1 입력매칭 회로값이거나 제2 입력매칭 회로값이 되게 하는 입력매칭용 회로와, 상기 저잡음증폭기의 출력매칭 회로값을 상기 인가하는 전압상태에 따라 제1 출력매칭 회로값이거나 제2 출력매칭 회로값이 되게 하는 출력매칭용 회로와, 듀얼밴드 각 패스와 공통연결되고 상기 선택된 입출력매칭 회로값으로 입출력 매칭되며, 입력되는 수신신호를 저잡음증폭하여 출력하는 저잡음증폭용 트랜지스터로 구성한다.According to the above object, the present invention, in the circuit for the low-noise amplifier shared in the dual-band terminal, the control unit for applying a voltage of a different state according to the band in use of the dual-band terminal, and the input matching of the low noise amplifier An input matching circuit for causing the circuit value to be a first input matching circuit value or a second input matching circuit value according to the voltage state to which the voltage is applied, and a first matching voltage value according to the voltage state to which the output matching circuit value of the low noise amplifier is applied. An output matching circuit which is an output matching circuit value or a second output matching circuit value, which is commonly connected to each of the dual band paths and input and output matching with the selected input / output matching circuit value, and low noise amplifying and outputting the received signal. It consists of an amplifying transistor.

도 1은 일반적인 듀얼밴드 단말기에서의 수신장치의 일부 블록 구성도.1 is a block diagram of a part of a receiving apparatus in a general dual band terminal.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼밴드 단말기에서의 수신장치의 일부 블록 구성도.2 is a block diagram illustrating a part of a receiving apparatus in a dual band terminal according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼밴드 단말기에서의 저잡음증폭기 공용을 위한 회로 구성도.3 is a circuit diagram illustrating a common low noise amplifier in a dual band terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements in the figures are denoted by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼밴드 단말기에서의 수신장치의 일부 블록 구성도이다. 도 2를 도 1과 비교해 보면, 도 2에서는 도 1과는 달리 본 발명의 실시예에 따라 하나의 LNA 20이 공용되고 있음을 보여주고 있다. 이렇게 두 밴드에서 LNA 20을 공용하기 위해서는 상기 LNA 20의 내부회로에는 본 발명의 실시예에 따른 매칭회로가 구비되어 있다. 그리고 밴드별 매칭을 위해 듀얼밴드 단말기의 제어부 35가 제공하는 밴드구분신호 가 상기 LNA 20내의 매칭회로에 인가된다.2 is a block diagram of a part of a receiving apparatus in a dual band terminal according to an exemplary embodiment of the present invention. Comparing FIG. 2 with FIG. 1, FIG. 2 shows that one LNA 20 is shared according to an embodiment of the present invention, unlike FIG. 1. In order to share LNA 20 in both bands, a matching circuit according to an embodiment of the present invention is provided in the internal circuit of the LNA 20. And the band classification signal provided by the control unit 35 of the dual band terminal for matching by band. Is applied to the matching circuit in the LNA 20.

도 3에서는 도 2의 LNA 20의 상세 회로 구성을 보여주고 있는데, 그 요지는 듀얼밴드 단말기의 제어부 35가 제공하는 밴드구분신호 를 이용하여 바랙터 다이오드(varactor diode) VD1,VD2에 전압의 인가를 다르게하여 커패시턴스(capacitance)를 변화시킴으로써 각 밴드에 따른 LNA 20의 매칭회로를 변경하여 두 밴드에서 LNA 20을 공유할 수 있도록 하는 것이다.3 illustrates a detailed circuit configuration of the LNA 20 of FIG. 2, the gist of which is provided by the band division signal provided by the controller 35 of the dual band terminal. By varying the application of voltage to varactor diodes VD1 and VD2 by changing the capacitance, the LNA 20 matching circuit is changed according to each band so that LNA 20 can be shared in both bands. will be.

도 3의 회로소자에서 트랜지스터 40은 저잡음증폭용 트랜지스터이다. 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40에 입력단측에 있는 회로소자들 즉, 인덕터 L1, 커패시터 C1,C2는 입력매칭용이다. 전원 Vcc와 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 베이스단 사이에 연결된 저항 R1은 DC바이어스용이다. 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 출력단측에 있는 회로소자들 즉, 인덕터 L2,L3, 커패시터 C3,C4, 저항 R2,R3은 출력매칭용이다.In the circuit element of FIG. 3, the transistor 40 is a low noise amplification transistor. The circuit elements on the input terminal side of the low noise amplification transistor 40, that is, the inductors L1, capacitors C1, C2, are for input matching. The resistor R1 connected between the power supply Vcc and the base terminal of the low noise amplifying transistor 40 is for a DC bias. Circuit elements on the output terminal side of the low noise amplification transistor 40, that is, inductors L2 and L3, capacitors C3 and C4, and resistors R2 and R3, are for output matching.

입력매칭용 회로 소자의 구체적인 연결구성을 보면, 입력단 41과 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 베이스단 사이에는 커패시터 C2가 연결되어 있으며, 상기 커패시터 C2와 입력단 41 사이의 노드에는 일단이 접지된 인덕터 L1이 연결되어 있다. DC바이어스용 저항 R1은 전원 Vcc와 상기 저잡음용 트랜지스터 40의 베이스단에 위치한 노드 42 사이에 연결되어 있으며, 상기 노드 42와 컬렉터단에 위치한 노드 44 사이에는 입력단의 AC신호가 바이패스(bypass)되는 것을 방지하기 위해서 큰값의 인덕턴스값을 가지는 인덕터 L4가 연결되어 있다. 상기 인덕터 L4와 노드 42 사이에는 바랙터 다이오드 VD1이 연결되어 있다. 그리고 상기 바랙터 다이오드 VD1과 인덕터 L4 사이에 있는 노드에는 일단이 접지된 커패시터 C1에 연결되어 있다.In the specific connection configuration of the input matching circuit element, the capacitor C2 is connected between the input terminal 41 and the base terminal of the low noise amplification transistor 40, and the grounded inductor L1 is connected to the node between the capacitor C2 and the input terminal 41. It is. The DC bias resistor R1 is connected between the power supply Vcc and the node 42 located at the base terminal of the low noise transistor 40, and the AC signal of the input terminal is bypassed between the node 42 and the node 44 located at the collector terminal. In order to prevent this, the inductor L4 having a large inductance value is connected. The varactor diode VD1 is connected between the inductor L4 and the node 42. One end of the node between the varactor diode VD1 and the inductor L4 is connected to the grounded capacitor C1.

출력매칭용 회로 소자들의 구체적인 연결구성을 보면, 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 컬렉터단과 전원 Vcc 사이에는 인덕터 L2,L3이 직렬로 연결되어 있으며, 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40과 출력단 45 사이에는 바랙터 다이오드 VD2와 커패시터 C4가 연결되어 있다. 상기 바랙터다이오드 VD2와 커패시터 C4 사이에 있는 노드 44와 전원 Vcc 사이에는 다이오드 D1, 저항 R2,R3이 직렬로 연결되어 있다. 인덕터 L2와 L3 사이에 있는 노드 46과 상기 저항 R2와 R3 사이에 있는 노드 47간에는 커패시터 C3이 연결되어 있고, 상기 노드 47로는 밴드구분신호 가 인가된다.In the specific connection configuration of the output matching circuit elements, inductors L2 and L3 are connected in series between the collector terminal of the low noise amplifying transistor 40 and the power supply Vcc, and the varactor diode VD2 is connected between the low noise amplifying transistor 40 and the output terminal 45. And capacitor C4 are connected. Diodes D1, resistors R2 and R3 are connected in series between node 44 between the varactor diode VD2 and capacitor C4 and the power supply Vcc. A capacitor C3 is connected between the node 46 between the inductors L2 and L3 and the node 47 between the resistors R2 and R3. Is applied.

이하 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, an operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

입력단 41로 인가된 신호가 800MHz대의 CDMA신호일 경우, 듀얼밴드 단말기의 제어부 35에서는 밴드구분신호를 ="H"상태로 하여 노드 47에 인가한다. 그에 따라 다이오드 D1은 오픈(open)으로 동작하게 된다. 또한 바랙터 다이오드 VD2의 양단도 ="H"의 전압이 인가됨으로써 바랙터 다이오드 VD2 양단의 전위차가 작게 되고 따라서 상기 바랙터 다이오드 VD2는 큰 커패시턴스 값을 갖게 된다. 바랙터 다이오드 VD1의 양단도 ="H"의 전압이 인가됨으로써 바랙터 다이오드 VD1 양단의 전위차가 작게 되고 따라서 상기 바랙터 다이오드 VD1도 큰 커패시턴스 값을 갖게 된다. 그에 따라 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 입출력 매칭회로 값은 셀룰라 밴드에 맞도록 되고, 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40은 입력된 AC신호를 저잡음 증폭하여 출력한다.When the signal applied to the input terminal 41 is a CDMA signal in the 800 MHz band, the control unit 35 of the dual band terminal receives the band classification signal. Apply to node 47 with the state " H ". Accordingly, the diode D1 is operated open. In addition, both ends of the varactor diode VD2 The voltage difference of " H " is applied to decrease the potential difference across the varactor diode VD2, and thus the varactor diode VD2 has a large capacitance value. Both ends of varactor diode VD1 When the voltage of " H " is applied, the potential difference across the varactor diode VD1 becomes small, and thus the varactor diode VD1 also has a large capacitance value. Accordingly, the input / output matching circuit value of the low noise amplifying transistor 40 is matched to the cellular band, and the low noise amplifying transistor 40 low noise amplifies and outputs the input AC signal.

한편 입력단으로 인가된 신호가 1.8GHz대의 PCS신호일 경우, 입출력 매칭회로의 인턱턴스값과 커패시턴스값은 800MHz대의 CDMA신호일 경우보다 작아져야 한다. 이 경우 듀얼밴드 단말기의 제어부 35에서는 밴드구분신호를 ="L"상태로 하여 도 3의 노드 47에 인가한다. 그에 따라 다이오드 D1은 도통되고, 바랙터 다이오드 VD1과 VD2의 양단에는 전위차가 커지게 된다. 따라서 상기 바랙터 다이오드 VD1과 VD2의 커패시턴스값은 작은 값을 가지게 된다. 상기 다이오드 D1이 도통되게 되면 출력매칭용 회로소자에는 인덕터 L3만이 나타나게 되어 전체 인덕턴스값이 작아지게 되고, 바랙터 다이오드 VD1과 VD2의 양단의 전위차가 커짐에 따라 내부 커패시턴스값이 작아지므로, 전체 커패시턴스값도 작아지는 효과로 나타난다. 그에 따라 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 입출력 매칭회로 값은 PCS밴드에 맞도록 되고, 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40은 입력된 AC신호를 저잡음 증폭하여 출력한다.On the other hand, when the signal applied to the input terminal is 1.8GHz band PCS signal, the inductance value and capacitance value of the input / output matching circuit should be smaller than the case of the 800MHz CDMA signal. In this case, the control unit 35 of the dual band terminal provides a band classification signal. It applies to the node 47 of FIG. 3 in the state "= L". As a result, the diode D1 becomes conductive, and the potential difference increases between the varactor diodes VD1 and VD2. Therefore, the capacitance values of the varactor diodes VD1 and VD2 have a small value. When the diode D1 becomes conductive, only the inductor L3 appears in the output matching circuit element, so that the total inductance value decreases, and as the potential difference between the varactor diodes VD1 and VD2 increases, the internal capacitance value decreases, so that the total capacitance value Also appears to be smaller. Accordingly, the input / output matching circuit value of the low noise amplification transistor 40 is matched to the PCS band, and the low noise amplification transistor 40 amplifies and outputs the input AC signal with low noise.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the equivalent of claims and claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 듀얼밴드 단말기에서 각 밴드마다 따라 사용하던 LNA를 바랙터다이오드를 포함하는 매칭회로를 이용하여 밴드별 매칭회로를 조정하므로 공통으로 사용할 수 있게 한다. 그 결과 듀얼밴드 단말기의 제품원가도 줄이고 부피도 줄이게된다.As described above, in the present invention, the LNA used for each band in the dual band terminal can be used in common because the matching circuit for each band is adjusted using a matching circuit including varactor diodes. As a result, the product cost of the dual band terminal is reduced and the volume is reduced.

Claims (3)

듀얼밴드 단말기에서 저잡음증폭기 공용을 위한 회로에 있어서,In a circuit for low noise amplifier in a dual band terminal, 상기 듀얼밴드 단말기의 사용중인 밴드에 따라 각기 다른 상태의 전압을 인가하는 제어부와,A control unit for applying a voltage in different states according to the band in use of the dual band terminal; 상기 저잡음증폭기의 입력매칭회로값을 상기 인가하는 전압상태에 따라 제1 입력매칭 회로값이거나 제2 입력매칭 회로값이 되게 하는 입력매칭용 회로와,An input matching circuit for causing the input matching circuit value of the low noise amplifier to be a first input matching circuit value or a second input matching circuit value according to the applied voltage state; 상기 저잡음증폭기의 출력매칭 회로값을 상기 인가하는 전압상태에 따라 제1 출력매칭 회로값이거나 제2 출력매칭 회로값이 되게 하는 출력매칭용 회로와,An output matching circuit for causing the output matching circuit value of the low noise amplifier to be a first output matching circuit value or a second output matching circuit value according to the applied voltage state; 듀얼밴드 각 패스와 공통연결되고 상기 선택된 입출력매칭 회로값으로 입출력 매칭되며, 입력되는 수신신호를 저잡음증폭하여 출력하는 저잡음증폭용 트랜지스터로 구성함을 특징으로 하는 회로.And a low noise amplifying transistor which is commonly connected to each of the dual band paths, is input and output matched with the selected input / output matching circuit value, and low noise amplifies the input signal. 제1항에 있어서, 상기 입력매칭용 회로 및 출력매칭용 회로의 입출력매칭 회로값은 각각의 내부에 구비된 바랙터 다이오드의 커패시턴스가 변경됨에 의해서 제1,제2 입출력매칭회로값으로 변경됨을 특징으로 하는 회로.The input / output matching circuit values of the input matching circuit and the output matching circuit are changed to the first and second input / output matching circuit values by changing the capacitance of the varactor diodes provided therein. Circuit. 듀얼밴드 단말기에서 저잡음증폭기 공용을 위한 회로에 있어서,In a circuit for low noise amplifier in a dual band terminal, 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음증폭용 트랜지스터 40과,A low noise amplification transistor 40 which amplifies the signal low noise, 입력단 41과 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 베이스단 사이에는 커패시터 C2가 연결되어 있으며, 상기 커패시터 C2와 입력단 41 사이의 노드에는 일단이 접지된 인덕터 L1이 연결되어 있고, DC바이어스용 저항 R1이 전원 Vcc와 상기 저잡음용 트랜지스터 40의 베이스단에 위치한 노드 42 사이에 연결되어 있으며, 상기 노드 42와 컬렉터단에 위치한 노드 44 사이에는 입력단의 AC신호가 바이패스되는 것을 방지하기 위해서 큰값의 인덕턴스값을 가지는 인덕터 L4가 연결되어 있고, 상기 인덕터 L4와 상기 노드 42 사이에 바랙터 다이오드 VD1이 연결되어 있는 구조의 입력매칭용 회로와,A capacitor C2 is connected between the input terminal 41 and the base terminal of the low noise amplification transistor 40. A node in which one end is grounded is connected to the node between the capacitor C2 and the input terminal 41. The resistor R1 for the DC bias power supply Vcc And a node 42 located at the base end of the low noise transistor 40, and an inductor having a large inductance value between the node 42 and the node 44 located at the collector end in order to prevent the AC signal of the input terminal from being bypassed. An input matching circuit having a structure in which L4 is connected and a varactor diode VD1 is connected between the inductor L4 and the node 42; 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40의 컬렉터단과 전원 Vcc 사이에는 인덕터 L2,L3가 직렬로 연결되어 있으며, 상기 저잡음증폭용 트랜지스터 40과 출력단 45 사이에는 바랙터 다이오드 VD2와 커패시터 C4가 연결되어 있고, 상기 바랙터다이오드 VD2와 커패시터 C4 사이에 있는 노드 44와 전원 Vcc 사이에는 다이오드 D1, 저항 R2,R3가 직렬로 연결되어 있으며, 상기 인덕터 L2와 L3 사이에 있는 노드 46과 상기 저항 R2와 R3 사이에 있는 노드 47간에는 커패시터 C3가 연결되어 있고, 상기 노드 47로는 밴드구분신호 가 인가되는 구조의 출력매칭용회로로 구성함을 특징으로 하는 회로.Inductors L2 and L3 are connected in series between the collector terminal of the low noise amplification transistor 40 and the power supply Vcc. A varactor diode VD2 and a capacitor C4 are connected between the low noise amplification transistor 40 and the output terminal 45. Diode D1, resistors R2, R3 are connected in series between node 44 between diode VD2 and capacitor C4 and power supply Vcc, node 47 between the inductors L2 and L3 and node 47 between resistors R2 and R3. Capacitor C3 is connected between the bands. A circuit comprising an output matching circuit of a structure to which is applied.
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