KR100882086B1 - 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

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KR100882086B1
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Abstract

본 발명은, 본 발명은, 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나와, 상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부와, 상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부와, 상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부, 및 상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도에 따라 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부를 포함하는 프론트 엔드 모듈을 제공할 수 있다.
프론트 엔드(front-end), 임피던스 매칭(impedance matching), 스위칭(switching)

Description

프론트 엔드 모듈{FRONT-END MODULE}
본 발명은 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수신되는 신호의 강도에 따라 수신 주파수의 대역을 선택하고 임피던스 매칭을 튜닝할 수 있는 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
이동통신 기술은 정보통신 기술의 급속한 발달로 경제 성장과 함께 새로운 통신문화로 발전하여 장소에 구애받지 않는 개개인의 이동통신 및 정보서비스, 금융결재등의 다양한 생활 매개체로 변화하였다.
이러한, 이동통신 기술의 발달은 이동통신 시스템에 가입하는 가입자 수를 증가시켜 증가되는 가입자의 수용을 위해 새로운 이동통신 방식과 다양한 주파수 대역의 이용을 필요로 하게 되었고, 이를 위해 다중대역의 주파수를 선택적으로 사용할 수 있는 다중대역 단말기가 요구되고 있는 실정이다.
또한, 광대역의 신호를 수신함에 있어서 주파수에 따른 수신감도에 차이가 생겨 수신신호를 미세하게 조정해 주는것이 필요하게 되었다.
이와 같이 다중 대역의 주파수 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하고, 선택된 신호에 대한 미세 조정을 통하여 최적의 상태로 RF 신호를 입력하기 위한 프론트 엔드 모듈이 요구되어 왔다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해서 수신된 신호의 강도에 따라 수신 주파수 대역을 선택하고, 미세한 임피던스 매칭 조절이 가능한 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나와, 상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부와, 상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부와, 상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부, 및 상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도에 따라 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부를 포함하는 프론트 엔드 모듈을 제공할 수 있다.
상기 임피던스 매칭 회로부는, 상기 각각의 안테나에 연결되는 복수개의 LC 발진회로를 더 포함할 수 있다.
상기 튜닝부는, 바랙터 다이오드(Varactor diode)를 포함할 수 있다.
상기 선택부는, 스위칭 회로를 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 스위칭 회로는, 소정 강도 이상의 신호에 대해서만 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
상기 측정부는, 수신신호 강도 표시장치(RSSI : Received Signal Strength Indication)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 전압 분배기를 포함할 수 있으며, 상기 전압 분배기는, 소정 강도 미만의 신호에 대해서는 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하고, 소정 강도 이상의 신호에 대해서는 상기 선택부의 동작 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절할 수 있다.
상기 복수개의 안테나는, 유럽형 디지털 방송 수신을 위한 고대역 주파수 신호를 담당하는 제1 안테나, 및 저대역 주파수 신호를 담당하는 제2 안테나를 포함할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 프론트 엔드 모듈의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 형태의 프론트 엔드 모듈(100)은, 안테나부(110), 튜닝부(130)를 포함하는 임피던스 매칭 회로부(120), 스위칭부(140), 측정부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
상기 안테나부(110)는, 서로 다른 대역의 주파수 신호를 수신할 수 있는 복수개의 안테나(111, 112)를 포함할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 안테나는 유럽형 디지털 방송 수신을 위한 고 대역(예를 들어, 약 775 ~ 600MHz) 및 저 대역(예를 들어, 약 475 ~ 550MHz) 주파수 신호를 각각 수신할 수 있다.
상기 안테나부(110)는 임피던스 매칭 회로부(120)와 연결될 수 있다.
상기 각각의 안테나(111, 112)에 각각 임피던스 매칭 회로가 연결될 수 있다. 상기 각각의 임피던스 매칭 회로는 인덕터 및 캐패시터의 연결에 의해 형성될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로부(120)에서는, 상기 안테나를 통해 수신된 신호의 임피던스를 조절하여 수신 신호의 주파수 변화에 따른 손실을 보상할 수 있다.
상기 임피던스 매칭 회로부(120) 내에는 임피던스 매칭이 미세조정되도록 튜닝부(130)가 형성될 수 있다.
상기 튜닝부(130)는, 상기 임피던스 매칭 회로부(120)의 임피던스 값을 변화시켜 상기 임피던스 매칭 회로부를 통과하는 신호의 주파수 특성을 미세조정할 수 있다. 이러한 튜닝부로는 바랙터 다이오드, 핀 다이오드 등이 사용될 수 있다. 상기 바랙터 다이오드를 사용하는 경우에는 용량값을 조절할 수 있고, 상기 핀 다이오드를 사용하는 경우에는 전도체 라인과 함께 구비하여 길이 연장 효과에 의해 인 덕턴스 값을 조절할 수 있다.
상기 튜닝부(130)에 의해 핸드 이펙트(hand effect) 또는 주변 환경 변화에 의한 주파수의 변화 내지는 안테나 자체가 갖는 주파수 널(null) 포인트 등이 보상될 수 있다.
상기 각각의 안테나로부터 수신되어 임피던스 매칭이 이루어진 복수개의 신호 중 하나의 신호를 스위칭부(140)에서 선택할 수 있다.
본 실시형태에서는, 두 개의 안테나(111, 112)를 통해 수신되는 주파수 대역 신호 중 하나의 주파수 대역 신호를 상기 스위칭부(140)를 통해 선택할 수 있다. 상기 스위칭부(140)에서는 다이오드의 양단 전압을 조절하여 스위칭 동작을 조절할 수 있다.
상기 스위칭부(140)에서 선택된 하나의 주파수 대역 신호는 RF 입력으로 무선기기에 입력될 수 있다.
측정부(150)는, 상기 스위칭부(140)에서 선택된 신호의 강도를 측정할 수 있다. 상기 측정부(150)는 수신 신호 강도 표시장치(RSSI : Received Signal Strength Indication)를 포함할 수 있다. 상기 수신 신호 강도 표시장치에서 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 그 값을 측정한 후 다시 아날로그 신호로 변환하여 제어부(160)에 제공할 수 있다.
상기 측정부(150)에서 측정된 신호의 강도에 따라 제어부(160)는 상기 스위칭부(140) 및 튜닝부(130)를 제어할 수 있다.
상기 스위칭부(140)는 소정의 강도 이상의 신호가 입력되어야 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 상기 측정부(150)에서 측정된 신호의 강도가 상기 스위칭부(140)를 작동시킬 수 있는 크기 미만인 경우에는 상기 튜닝부(130)를 제어하고, 상기 측정부(150)에서 측정된 신호의 강도가 상기 스위칭부(140)를 작동시킬 수 있는 크기 이상인 경우에는 상기 스위칭부(140) 및 튜닝부(130)를 제어할 수 있다.
이처럼, 상기 스위칭부(140)의 스위치를 작동시키기 위해서는 소정 크기의 전압이 필요하므로, 상기 측정부(150)에서 측정된 신호가 소정 크기의 전압 미만인 경우에는 상기 스위칭부(140)의 스위치는 제1 주파수 대역 신호를 선택하도록 설정되고, 상기 제어부(160)는 상기 튜닝부(130)를 제어하여 임피던스 매칭을 미세하게 할 수 있다.
또한, 일단 상기 측정부(150)에서의 신호가 상기 소정 크기의 전압보다 크게 되면, 상기 스위칭부(140)의 스위치는 제2 주파수 대역 신호를 선택하도록 스위칭되고, 상기 제어부(160)는 상기 튜닝부(130)를 제어하여 임피던스 매칭을 할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 프론트 엔드 모듈의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 형태의 프론트 엔드 모듈(200)은, 복수개의 안테나(211, 212), LC 발진 회로(221, 222), 튜닝부(231, 232), 스위칭부(240), 측정 부(250) 및 전압 분배기(260)를 포함할 수 있다.
상기 안테나(211, 212)는, 각각 서로 다른 대역의 주파수 신호를 수신할 수 있다. 본 실시형태에서, 제1 안테나(211)는 유럽형 디지털 방송 수신을 위한 고 대역(예를 들어, 약 775 ~ 600MHz) 주파수 신호를 수신하고, 제2 안테나(212)는 저 대역(예를 들어, 약 475 ~ 550MHz) 주파수 신호를 각각 수신할 수 있다.
상기 각각의 안테나(211, 212)는 LC 발진 회로(221, 222)와 각각 연결될 수 있다.
상기 각각의 LC 발진 회로(221, 222)는 인덕터(L1, L2) 및 캐패시터(C1, C2)의 연결에 의해 형성될 수 있다. 상기 LC 발진 회로(221, 222)에서는, 상기 각각의 안테나를 통해 수신된 신호의 임피던스를 조절하여 수신 신호의 주파수 변화에 따른 손실을 보상할 수 있다.
상기 LC 발진 회로(221, 222) 각각에는 임피던스 매칭을 미세조정할 수 있는 튜닝부(231, 232)가 각각 연결될 수 있다.
상기 튜닝부(231, 232)는, 상기 LC 발진 회로(221, 222)의 캐패시턴스 값을 변화시켜 상기 LC 발진 회로를 통과하는 신호의 주파수 특성을 미세조정할 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 튜닝부로 바랙터 다이오드가 사용될 수 있다.
상기 바랙터 다이오드에 인가되는 제어 전압에 의해 바랙터 다이오드의 용량 값이 변화되고 이에 따라 상기 바랙터 다이오드가 연결된 LC 발진 회로의 용량값이 변화될 수 있어 결과적으로 상기 LC 발진 회로를 통과하는 신호의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
상기 튜닝부(231, 232)에 의해 핸드 이펙트(hand effect) 또는 주변 환경 변화에 의한 주파수의 변화 내지는 안테나 자체가 갖는 주파수 널(null) 포인트 등이 보상될 수 있다.
상기 각각의 안테나로부터 수신되어 임피던스 매칭이 이루어진 복수개의 신호 중 하나의 신호를 스위칭부(240)에서 선택할 수 있다.
본 실시형태에서는, 두 개의 안테나(211, 212)를 통해 수신되는 주파수 대역 신호 중 하나의 주파수 대역 신호를 상기 스위칭부(240)를 통해 선택할 수 있다. 상기 스위칭부(240)에서는 다이오드의 양단 전압을 조절하여 스위칭 동작을 조절할 수 있다. 본 실시형태에서는 전압 분배기(260)에서 입력되는 전압의 크기에 의해 상기 스위칭부(240)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
상기 스위칭부(240)에서 선택된 하나의 주파수 대역 신호는 RF 입력으로 무선기기에 입력될 수 있다.
측정부(250)는, 상기 스위칭부(240)에서 선택된 신호의 강도를 측정할 수 있다. 상기 측정부(250)는 수신 신호 강도 표시장치(RSSI : Received Signal Strength Indication)(251)를 포함할 수 있다.
상기 측정부(250)는, 상기 수신 신호 강도 표시장치(251)에서 수신된 아날로그 신호를 AD 컨버터(252)에 의해 디지털 신호로 변환하면 수신신호의 감도를 측정할 수 있다. 상기 변환된 디지털 신호를 DA 컨버터(253)에서 다시 아날로그 신호로 변환하여 전압 분배기(260)에 제공할 수 있다.
상기 측정부(250)에서 측정된 신호의 강도에 따라 전압 분배기(260)는 상기 스위칭부(240) 및 튜닝부(231, 232)를 제어할 수 있다.
상기 스위칭부(240)는 소정의 강도 이상의 신호가 입력되어야 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 상기 측정부(250)에서 측정된 신호의 강도가 상기 스위칭부(240)를 작동시킬 수 있는 크기 미만인 경우에는 상기 튜닝부(231, 232)를 제어하고, 상기 측정부(250)에서 측정된 신호의 강도가 상기 스위칭부(240)를 작동시킬 수 있는 크기 이상인 경우에는 상기 스위칭부(240) 및 튜닝부(231, 232)를 제어할 수 있다.
이처럼, 상기 스위칭부(240)의 스위치를 작동시키기 위해서는 소정 크기의 전압이 필요하므로, 상기 측정부(250)에서 측정된 신호가 소정 크기의 전압 미만인 경우에는 상기 스위칭부(240)의 스위치는 제1 주파수 대역 신호(a)를 선택하도록 설정되고, 상기 전압 분배기(260)는 제1 튜닝부(231)를 제어하여 임피던스 매칭을 미세하게 할 수 있다.
또한, 일단 상기 측정부(250)에서의 신호가 상기 소정 크기의 전압보다 크게 되면, 상기 스위칭부(240)의 스위치는 제2 주파수 대역 신호(b)를 선택하도록 스위칭되고, 상기 전압 분배기(260)는 제2 튜닝부(232)를 제어하여 임피던스 매칭을 할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 스위칭부의 스위치를 제1 주파수 대역을 선택하도록 설정하고, 상기 스위치를 작동시킬 수 있는 전압의 크기를 2.7V 로 하였다. 따라서, 상기 측정부(250)에서 측정된 신호가 2.7V 미만인 경우에는 상기 스위치는 제1 주파수 대역 신호를 선택하고, 상기 측정부(250)에서 측정된 신호가 2.7V 이상일 경우에는 제2 주파수 대역 신호를 선택하도록 스위칭될 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)는, 상기 도 2의 실시형태에 따른 프론트 엔드 모듈에서 수신 신호의 강도에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3의 (a)는, 제1 주파수 대역 신호가 선택된 경우, 상기 측정부에서 측정된 신호의 강도에 따른 주파수별 전압정재파비를 나타낸다.
도 3의 (a)에서, 측정부에서 측정된 수신강도의 전압이 각각 전압 1, 2, 3인 경우 주파수 특성은 각각 A, B, C 곡선으로 나타난다. 이처럼, 측정부에서의 수신 강도에 따라 다르게 나타나는 주파수 특성을 일정한 주파수 특성을 나타내도록 튜닝하는 역할을 하는 것이 상기 튜닝부이다.
본 실시예에서는, 상기 측정부에서 측정된 수신강도의 전압이 전압 2인 경우를 기준으로 임피던스 매칭을 튜닝할 수 있다. 즉, 상기 측정부에서 측정된 수신강도가 전압 2인 경우에 해당하는 상기 주파수 특성 그래프(B)를 기준으로, 상기 전압 1, 및 3인 경우에 해당하는 주파수 특성 그래프(A, C)가 쉬프트(shift) 되도록 상기 튜닝부를 조절할 수 있다.
도 3의 (b)는, 제2 주파수 대역 신호가 선택된 경우, 상기 측정부에서 측정된 신호의 강도에 따른 주파수별 전압정재파비를 나타낸다.
도 3의 (b)에서, 측정부에서 측정된 수신강도의 전압이 각각 전압 1, 2, 3인 경우 주파수 특성은 각각 a, b, c 곡선으로 나타날 수 있다. 이처럼, 측정부에서의 수신 강도에 따라 다르게 나타나는 주파수 특성을 일정한 주파수 특성을 나타내도록 튜닝하는 역할을 하는 것이 상기 튜닝부이다.
본 실시예에서는, 상기 측정부에서 측정된 수신강도의 전압이 전압 2인 경우를 기준으로 임피던스 매칭을 튜닝할 수 있다. 즉, 상기 측정부에서 측정된 수신강도가 전압 2인 경우에 해당하는 상기 주파수 특성 그래프(b)를 기준으로, 상기 전압 1, 및 3인 경우에 해당하는 주파수 특성 그래프(a, c)가 쉬프트(shift) 되도록 상기 튜닝부를 조절할 수 있다.
이러한 튜닝에 의해 동일한 수신 경로내에서 수신강도의 차이에 따른 주파수 특성을 보상할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위 에 속한다고 할 것이다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 프론트 엔드 모듈의 블럭도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 프론트 엔드 모듈의 구성도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는, 상기 도 2의 실시형태에 따른 프론트 엔드 모듈에서 각각의 수신 경로에서 수신 강도에 따른 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
110 : 안테나부 120 : 임피던스 매칭 회로부
130 : 튜닝부 140 : 스위칭부
150 : 측정부 160 : 제어부

Claims (9)

  1. 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나;
    상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부;
    상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부;
    상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도가 소정 강도 미만인 경우에는 상기튜닝부의 임피던스를 조절하고, 소정 강도 이상인 경우에는 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부
    를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 회로부는,
    상기 각각의 안테나에 연결되는 복수개의 LC 발진회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 튜닝부는,
    바랙터 다이오드(Varactor diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔 드 모듈.
  4. 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나;
    상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부;
    상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부;
    상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도에 따라 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 선택부는,
    스위칭 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    소정 강도 이상의 신호에 대해서만 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  6. 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나;
    상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부;
    상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부;
    상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도에 따라 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 측정부는,
    수신신호 강도 표시장치(RSSI : Received Signal Strength Indication)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  7. 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나;
    상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부;
    상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부;
    상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도에 따라 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는,
    전압 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전압 분배기는,
    소정 강도 미만의 신호에 대해서는 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하고,
    소정 강도 이상의 신호에 대해서는 상기 선택부의 동작 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
  9. 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수개의 안테나;
    상기 복수개의 안테나 각각에 연결되어 임피던스 매칭을 조절할 수 있는 복수개의 튜닝부를 포함하는 임피던스 매칭 회로부;
    상기 임피던스 매칭 회로부를 통과한 복수개의 주파수 대역 신호중 하나의 주파수 대역 신호를 선택하는 선택부;
    상기 선택부에서 선택된 수신신호의 강도를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 수신신호의 강도에 따라 상기 선택부의 작동 및 상기 튜닝부의 임피던스를 조절하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 복수개의 안테나는,
    유럽형 디지털 방송 수신을 위한 고대역 주파수 신호를 담당하는 제1 안테나; 및
    저대역 주파수 신호를 담당하는 제2 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트 엔드 모듈.
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