KR102211745B1 - 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 제1 안테나가 접속되는 제1 안테나 단자; 제2 안테나가 접속되는 제2 안테나 단자; 제1 측에 마련되는 복수의 제1 측 단자 및 상기 제1 측의 타측에 해당하는 제2 측에 마련되는 복수의 제2 측 단자를 포함하고, 상기 복수의 제1 측 단자 각각은 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결되는 스위치; 상기 제1 안테나 단자와 연결되고, 제1 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제1 필터; 상기 제1 안테나 단자와 연결되고, 제2 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제2 필터; 상기 복수의 제2 측 단자 중 하나와 연결되고, 제3 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제3 필터; 및 상기 복수의 제2측 단자 중 다른 하나와 연결되고, 제4 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제4 필터; 를 포함하고, 상기 제3 필터 및 상기 제4 필터는 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결 가능할 수 있다.

Description

프론트 엔드 모듈{FRONT END MODULE}
본 발명은 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.
5세대(5G) 통신은 기존 LTE(Long Term Evolution) 통신 대비 더 많은 대용량의 데이터와 더 빠른 데이터 전송 속도로 더 많은 기기들을 효율적으로 연결할 것으로 기대되고 있다.
5세대 통신은 밀리미터파(mmWave) 대역에 해당하는 24250MHz~52600MHz의 주파수 대역과, sub-6GHz 대역에 해당하는 450MHz~6000MHz의 주파수 대역을 이용하는 방향으로 발전하고 있다.
n77 대역(3300MHz~4200MHz), n78 대역(3300MHz~3800MHz) 및 n79 대역(4400MH~5000MHz) 각각은 sub-6GHz의 동작 대역(Operating band) 중의 하나로 정의 되었으며, n77 대역(3300MHz~4200MHz), n78 대역(3300MHz~3800MHz) 및 n79 대역(4400MH~5000MHz)은 넓은 대역폭을 가진 이점에 따라, 주요한 대역으로 이용될 예정이다.
본 발명의 과제는 다양한 플랫폼을 제공할 수 있는 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 제1 안테나가 접속되는 제1 안테나 단자; 제2 안테나가 접속되는 제2 안테나 단자; 제1 측에 마련되는 복수의 제1 측 단자 및 상기 제1 측의 타측에 해당하는 제2 측에 마련되는 복수의 제2 측 단자를 포함하고, 상기 복수의 제1 측 단자 각각은 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결되는 스위치; 상기 제1 안테나 단자와 연결되고, 제1 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제1 필터; 상기 제1 안테나 단자와 연결되고, 제2 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제2 필터; 상기 복수의 제2 측 단자 중 하나와 연결되고, 제3 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제3 필터; 및 상기 복수의 제2측 단자 중 다른 하나와 연결되고, 제4 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제4 필터; 를 포함하고, 상기 제3 필터 및 상기 제4 필터는 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 기기에 채용되는 안테나의 수를 줄임으로써, 안테나의 아이솔레이션 특성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 다양한 형태의 플랫폼을 가지는 모바일 기기에 적용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은, n77 대역(3.3GHz~4.2GHz), 와이파이 5GHz 대역(5.15GHz~5.95GHz), 및 와이파이 2.4GHz 대역(2.4GHz~2.4835GHz)을 동시에 지원할 수 있고, 또한, n77 대역(3.3GHz~4.2GHz), 와이파이 5GHz 대역(5.15GHz~5.95GHz), LTE MB/HB 대역(1.7GHz~2.0GHz/2.3GHz~2.7GHz)을 동시에 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈이 탑재된 모바일 기기의 블록도이다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제1 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제1 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 주파수 응답을 나타낸다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제2 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제2 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 주파수 응답을 나타낸다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 개략 회로도이고, 도 6b는 도 6a의 스위치가 온 동작하는 경우의 등가 회로도이고, 도 6c는 도 6a의 스위치가 오프 동작하는 경우의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 연결되는 증폭부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 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 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈이 탑재된 모바일 기기의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기(1)는 복수의 안테나(ANT1~ANT6) 및 복수의 안테나(ANT1~ANT6) 중 서로 다른 안테나 각각과 연결되는 복수의 프론트 엔드 모듈(FEM1~FEM6)을 포함할 수 있다.
모바일 기기(1)는 셀룰러(LTE/WCDMA/GSM) 통신, 2.4GHz 및 5GHz의 와이파이(Wifi) 통신, 및 블루투스(Bluetooth) 통신 등 복수의 표준의 무선 통신을 수행한다. 모바일 기기에 포함되는 복수의 안테나(ANT1~ANT6) 및 복수의 프론트 엔드 모듈(FEM1~FEM6)은 복수의 표준의 무선통신을 지원한다.
모바일 기기(1)에는 MIMO(Multi-Input/Multi-Output) 시스템이 적용될 수 있다. MIMO는 안테나 개수에 비례하여 대역폭을 확대할 수 있는 기술이다. N개의 안테나를 사용하게 되면 단일 안테나 대비 N배의 주파수 효율을 얻을 수 있다. 다만, 모바일 기기의 슬림화 및 소형화 추세에 따라, 안테나가 탑재되는 공간에는 제한이 있으며, 기존의 시스템에서 사용하는 안테나들이 존재하는 조건에서, 다수의 안테나를 단말기에 추가적으로 구현하는 데에는 물리적 제약이 따른다. 따라서, 어느 하나의 안테나와 연결되는 프론트 엔드 모듈이 복수의 표준의 무선 통신을 지원할 필요가 있다.
한편, 모바일 기기에 MIMO가 적용되는 경우에도, 다양한 모바일 기기는 서로 다른 개수의 안테나를 채용할 수 있다. 즉, 하나의 프론트 엔드 모듈이 하나의 안테나를 이용하여, 복수의 표준의 무선 통신을 지원하도록 설계된 경우에도, 모바일 기기 내에 이용가능한 여분의 안테나가 존재하는 경우, 서로 다른 안테나를 이용하여 무선 통신을 수행하는 것이 주파수 효율성 측면에서 유리할 수 있다. 따라서, 프론트 엔드 모듈은 다양한 형태의 플랫폼을 지원할 필요가 있다.
도 2 및 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 제1 필터(F1), 제2 필터(F2), 제3 필터(F3), 제4 필터(F4), 및 스위치(SW)를 포함할 수 있고, 추가적으로, 제1 안테나 단자(T_ANTa), 제2 안테나 단자(T_ANTb), 제1 단자(T1), 제2 단자(T2), 제3 단자(T3), 및 제4 단자(T4)를 포함할 수 있다. 제1 안테나 단자(T_ANTa)에는 제1 안테나(ANTa)가 접속될 수 있고, 제2 안테나 단자(T_ANTb)에는 제2 안테나(ANTb)가 접속될 수 있다.
제1 필터(F1), 및 제2 필터(F2), 제3 필터(F3), 제4 필터(F4), 및 스위치(SW)는 스위치 형태의 트리플렉서(Switched Triplexer)를 구성할 수 있다.
제1 필터(F1), 및 제2 필터(F2)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)에 항상 연결되는 메인 필터로 이해될 수 있고, 제3 필터(F3), 및 제4 필터(F4)는 스위치(SW)를 통하여, 선택적으로, 제1 안테나 단자(T_ANTa) 및 제2 안테나 단자(T_ANTb)에 연결되는 서브 필터로 이해될 수 있다. 제1 필터(F1), 및 제2 필터(F2)는 메인 필터부를 구성할 수 있고, 제3 필터(F3), 및 제4 필터(F4)는 서브 필터부를 구성할 수 있다.
제1 필터(F1)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 단자(T1) 사이에 배치된다. 제1 필터(F1)의 일단은 제1 안테나 단자(T_ANTa)에 연결되고, 제1 필터(F1)의 타단은 제1 단자(T1)에 연결된다.
제1 필터(F1)는 제1 주파수 대역, 구체적으로, Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원한다. 일 예로, 제1 필터(F1)는 3.3GHz~4.2GHz 대역(n77 대역)에서 셀룰러 통신을 지원할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 필터(F1)는 3.3GHz~3.8GHz 대역(n78 대역)에서 셀룰러 통신을 지원할 수 있다.
제1 필터(F1)는 대역 통과 필터로 동작한다. 일 예로, 제1 필터(F1)는 3.3GHz~4.2GHz 대역의 통과 대역을 가지고, 3.3GHz의 하한 주파수 및 4.2GHz의 상한 주파수를 가지는 대역 통과 필터를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 필터(F1)는 3.3GHz~3.8GHz 대역의 통과 대역을 가지고, 3.3GHz의 하한 주파수 및 3.8GHz의 상한 주파수를 가지는 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 실시예에 따라, 제1 필터(F1)는 프론트 엔드 모듈에서 생략되어, 프론트 엔드 모듈은 제2 필터(F2), 제3 필터(F3), 제4 필터(F4), 및 스위치(SW)에 의해 구성될 수 있다.
제2 필터(F2)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제2 단자(T2) 사이에 배치된다. 제2 필터(F2)의 일단은 제1 안테나 단자(T_ANTa)에 연결되고, 제2 필터(F2)의 타단은 제2 단자(T2)에 연결된다.
제2 필터(F2)는 제2 주파수 대역, 구체적으로, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원한다. 일 예로, 제2 필터(F2)는 5.15GHz~5.950GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원할 수 있다.
제2 필터(F2)는 대역 통과 필터로 동작한다. 일 예로, 제2 필터(F2)는 5.15GHz~5.950GHz 대역의 통과 대역을 가지고, 5.15GHz의 하한 주파수 및 5.950GHz의 상한 주파수를 가지는 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 각각 연결된다. 따라서, 제1 안테나 단자(T_ANTa)에 연결되는 제1 안테나(ANTa)는 Sub-6GHz 대역의 셀룰러 통신과 5GHz 대역의 와이파이 통신을 동시에 수행할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터(F1)와, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)는 하나의 안테나를 공유하므로, 서로 다른 필터가 서로 다른 안테나에 연결되는 경우에 비하여, 보다 높은 감쇄 특성을 구비할 필요가 있다.
일 예로, Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터(F1)와, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)가 별개의 안테나에 연결되는 경우, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 각각이, 25dB의 감쇄 특성이 요구되는 것으로 가정하면, 제1 필터(F1)와 제2 필터(F2)가 하나의 안테나에 연결되는 경우에는, 10dB만큼의 안테나 격리도 특성이 추가적으로 요구되므로, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 각각은 총 35dB 이상의 감쇄 특성을 구비할 필요가 있다.
BAW 필터는 감쇄 특성은 우수하나, 통과 대역을 넓게 형성하기 어려우므로, 광대역 주파수 특성이 요구되는 5세대 통신에 적용되기 어려운 문제가 있다. 따라서, 광대역 주파수 특성을 만족하기 위하여, 본 발명의 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)는 커패시터 및 인덕터의 조합으로 구현되는 LC 필터로 구성될 수 있다.
제3 필터(F3)는 스위치(SW)와 제3 단자(T3) 사이에 배치된다. 제3 필터(F3)의 일단은 스위치(SW)에 연결되고, 제3 필터(F3)의 타단은 제3 단자(T3)에 연결된다.
제3 필터(F3)는 제3 주파수 대역, 구체적으로, 2.4GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원한다. 일 예로, 제3 필터(F3)는 2.4GHz~2.4835GHz 대역의 와이파이 통신을 지원할 수 있다.
제3 필터(F3)는 대역 통과 필터로 동작한다. 일 예로, 제3 필터(F3)는 2.4GHz~2.4835GHz 대역의 통과 대역을 가지고, 2.4GHz의 하한 주파수 및 2.4835GHz의 상한 주파수를 가지는 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.
일 예로, 제3 필터(F3)는 감쇄 특성이 우수한 BAW 필터로 구성될 수 있다. BAW 필터로 구성되는 제3 필터(F3)는 인접한 LTE B40/B41 대역에 대하여, 충분한 감쇄 특성을 구비할 수 있다.
제4 필터(F4)는 스위치(SW)와 제4 단자(T4) 사이에 배치된다. 제4 필터(F4)의 일단은 스위치(SW)에 연결되고, 제4 필터(F4)의 타단은 제4 단자(T4)에 연결된다.
제4 필터(F4)는 제4 주파수 대역, 구체적으로, 3GHz 미만 대역에서 셀룰러 통신을 지원한다. 일 예로, 제4 필터(F4)는 1.7GHz~2.0GHz 대역(LTE MB)에서 셀룰러 통신을 지원하거나, 2.3GHz~2.7GHz 대역(LTE HB)에서 셀룰러 통신을 지원할 수 있다.
제4 필터(F4)는 저역 통과 필터로 동작한다. 일 예로, 제4 필터(F4)는 2.0GHz 이하 또는 2.7GHz 대역 이하의 통과 대역을 가지고, 2.0GHz 또는 2.7GHz의 상한 주파수를 가지는 저역 통과 필터를 포함할 수 있다. 제4 필터(F4)는 LC 필터로 구성될 수 있고, LC 필터로 구성되는 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)와 함께 하나의 필터로 집적화될 수 있다.
스위치(SW)는 DPDT(Double Pole Double Throw)의 형태의 4단자 스위치로 구현된다. 스위치(SW)는 제1 측에 마련되는 복수의 제1 측 단자 및 상기 제1 측의 타측에 해당하는 제2 측에 마련되는 복수의 제2 측 단자를 포함한다. 여기서, 제1 측은 제1 안테나 단자(T_ANTa) 및 제2 안테나 단자(T_ANTb) 측으로 이해될 수 있고, 제2 측은 제3 필터(F3) 및 제4 필터(F4) 측으로 이해될 수 있다.
복수의 제1 측 단자는 제1 안테나 단자(T_ANTa) 및 제2 안테나 단자(T_ANTb) 측에 배치되는 제1-1 단자(T1-1), 및 제1-2 단자(T1-2)를 포함할 수 있고, 복수의 제2 측 단자는 제3 필터(F3) 및 제4 필터(F4) 측에 배치되는 제2-1 단자(T2-1), 및 제2-2 단자(T2-2)를 포함할 수 있다. 스위치(SW)는 추가적으로, 제1 커넥터(cnt1), 및, 제2 커넥터(cnt2)를 포함한다.
제1-1 단자(T1-1)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 연결되고, 제1-2 단자(T1-2)는 제2 안테나 단자(T_ANTb)와 연결되고, 제2-1 단자(T2-1)는 제3 필터(F3)와 연결되고, 제2-2 단자(T2-2)는 제4 필터(F4)와 연결된다.
제1 커넥터(cnt1)는 일단이 제1-1 단자(T1-1)에 접속되고, 타단이 제2-1 단자(T2-1), 및 제2-2 단자(T2-2) 중 하나와 선택적으로 연결되거나, 오프 동작하여 어느 하나와도 연결되지 않을 수 있다. 따라서, 제1-1 단자(T1-1)는, 제1 커넥터(cnt1)의 스위칭 동작에 따라 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2) 중 하나와 연결되거나, 어느 하나와도 연결되지 않을 수 있다.
제2 커넥터(cnt2)는 일단이 제1-2 단자(T1-2)에 접속되고, 타단이 제2-1 단자(T2-1), 및 제2-2 단자(T2-2) 중 하나와 연결되거나, 오프 동작하여 어느 하나와도 연결되지 않을 수 있다. 따라서, 제1-2 단자(T1-2)는, 제1 커넥터(cnt1)의 스위칭 동작에 따라, 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2) 중 하나와 연결되거나, 어느 하나와도 연결되지 않을 수 있다.
제2-1 단자(T2-1), 및 제2-2 단자(T2-2) 중 어느 하나의 단자는 제1 커넥터(cnt1) 및 제2 커넥터(cnt2) 중 최대 하나의 커넥터와 연결될 수 있다. 따라서, 제2-1 단자(T2-1), 및 제2-2 단자(T2-2) 중 어느 하나의 단자는 제1 커넥터(cnt1) 및 제2 커넥터(cnt2) 중 하나의 커넥터가 연결되거나, 제1 커넥터(cnt1) 및 제2 커넥터(cnt2) 모두와 연결되지 않을 수 있다.
제1 커넥터(cnt1) 및 제2 커넥터(cnt2)의 스위칭 동작에 따라, 제1 안테나(ANTa) 및 제2 안테타(ANTb)에는 다양한 조합의 필터들이 연결될 수 있다.
일 예로, 제1 커넥터(cnt1)가 제1-1 단자(T1-1)와 제2-1 단자(T2-1)를 연결하는 경우, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)와 2.4GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제3 필터(F3)가 하나의 제1 안테나(ANTa)와 연결될 수 있다.
또한, 제1 커넥터(cnt1)가 제1-1 단자(T1-1)와 제2-2 단자(T2-2)를 연결하는 경우, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)와 3GHz 미만 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제4 필터(F4)가 하나의 제1 안테나(ANTa)와 연결될 수 있다.
또한, 제2 커넥터(cnt2)가 제1-2 단자(T1-2)와 제2-1 단자(T2-1)를 연결하는 경우, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)와 2.4GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제3 필터(F3)가 서로 다른 안테나와 연결될 수 있다.
또한, 제2 커넥터(cnt2)가 제1-2 단자(T1-2)와 제2-2 단자(T2-2)와 연결되는 경우, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)와 3GHz 미만 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제4 필터(F4)가 서로 다른 안테나와 연결될 수 있다.
또한, 상술한 실시예 외에도, 제1 커넥터(cnt1)가 제1-1 단자(T1-1)와 제2-1 단자(T2-1)를 연결하고, 제2 커넥터(cnt2)가 제1-2 단자(T1-2)와 제2-2 단자(T2-2)를 연결하여, 제3 필터(F3)가 제1 안테나(ANTa)와 연결되고, 제4 필터(F4)가 제2 안테나(ANTb)와 연결될 수 있다. 나아가, 제1 커넥터(cnt1)가 제1-1 단자(T1-1)와 제2-2 단자(T2-2)를 연결하고, 제2 커넥터(cnt2)가 제1-2 단자(T1-2)와 제2-1 단자(T2-1)를 연결하여, 제3 필터(F3)가 제2 안테나(ANTb)와 연결되고, 제4 필터(F4)가 제1 안테나(ANT1)와 연결될 수 있다. 제3 필터(F3) 및 제4 필터(F4)는 제1 안테나 단자(ANTa) 및 제2 안테나 단자(ANTb) 중 서로 다른 안테나 단자와 연결 가능 할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제1 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제1 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 주파수 응답을 나타낸다.
도 4b에서, 제1 그래프(graph1)는 제1 필터(F1)의 주파수 응답을 나타내고, 제2 그래프(graph2)는 제2 필터(F2)의 주파수 응답을 나타내고, 제3 그래프(graph3)는 제3 필터(F3)의 주파수 응답을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 스위치(SW)의 제1 스위칭 동작에 따라, 제1 커넥터(cnt1)의 타단이 제2-1 단자(T2-1)에 접속되어, 제1-1 단자(T1-1)는 제2-1 단자(T2-1)와 연결된다. 또한, 제2 커넥터(cnt2)는 타단이 오프 동작하여, 제1-2 단자(T1-2)는 제2-1 단자(T2-1)와 제2-2 단자(T2-2)와 연결되지 않는다.
즉, 스위치(SW)의 제1 스위칭 동작에 따라, 제1 안테나(ANTa)는 제1 필터(F1), 제2 필터(F2), 및 제3 필터(F3)와 연결된다. Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터(F1), 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2), 및 2.4GHz 대역의 와이파이 통신을 지원하는 제3 필터(F3)에 의해, 도 4b에 도시된 주파수 응답이 나타날 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제2 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제2 스위칭 동작에 따른 프론트 엔드 모듈의 주파수 응답을 나타낸다.
도 5b에서, 제1 그래프(graph1)는 제1 필터(F1)의 주파수 응답을 나타내고, 제2 그래프(graph2)는 제2 필터(F2)의 주파수 응답을 나타내고, 제3 그래프(graph3)는 제4 필터(F4)의 주파수 응답을 나타낸다.
도 5a를 참조하면, 스위치(SW)의 제2 스위칭 동작에 따라, 제1 커넥터(cnt1)의 타단이 제2-2 단자(T2-2)에 접속되어, 제1-1 단자(T1-1)는 제2-2 단자(T2-2)와 연결된다. 또한, 제2 커넥터(cnt2)의 타단이 오프 동작하여, 제1-2 단자(T1-2)는 제2-1 단자(T2-1)와 제2-2 단자(T2-2)와 연결되지 않는다.
즉, 스위치(SW)의 제2 스위칭 동작에 따라, 제1 안테나(ANTa)는 제1 필터(F1), 제2 필터(F2), 및 제4 필터(F4)와 연결된다. Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터(F1), 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2), 및 3GHz 미만 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제4 필터(F4)에 의해, 도 5b에 도시된 주파수 응답이 나타날 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 5a에서, 제1-1 단자(T1-1)가 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2) 중 하나와 선택적으로 연결되고, 제1-2 단자(T1-2)는 오프 동작하는 스위칭 동작을 설명하였으나, 스위치(SW)는 다양한 형태로 동작할 수 있다. 일 예로, 제1-1 단자(T1-1)가 제2-1 단자(T2-1)와 연결되고, 제1-2 단자(T1-2)가 제2-2 단자(T2-2)와 연결될 수 있다. 또한, 제1-1 단자(T1-1)가 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2)와 연결되지 않고, 제1-2 단자(T1-2)가 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2) 중 하나와 선택적으로 연결될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 개략 회로도이고, 도 6b는 도 6a의 스위치가 온 동작하는 경우의 등가 회로도이고, 도 6c는 도 6a의 스위치가 오프 동작하는 경우의 회로도이다. 도 6a에 도시된 스위치의 구성은 예시적인 것으로, 본 발명의 스위치는 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 스위치는 단자 Ta와 단자 Tb 사이의 신호 전달 경로에 배치되어 제1 제어 신호(G1)에 의해 동작하는 복수의 제1 트랜지스터(Tr1)와 단자 Tb와 접지 사이에 배치되어 제2 제어 신호(G2)에 의해 동작하는 복수의 제2 트랜지스터(Tr2)를 포함할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 스위치가 온 동작하는 경우, 복수의 제1 트랜지스터(Tr1)는 제1 제어 신호(G1)에 의해 온 동작하여, 저항 성분으로 등가되고, 복수의 제2 트랜지스터(Tr2)는 제2 제어 신호(G2)에 의해 오프 동작하여, 커패시터 성분으로 등가된다.
도 6c를 참조하면, 스위치가 오프 동작하는 경우, 복수의 제1 트랜지스터(Tr1)는 제1 제어 신호(G1)에 의해 오프 동작하여, 커패시터 성분으로 등가되고, 복수의 제2 트랜지스터(Tr2)는 제2 제어 신호(G2)에 의해 온 동작하여, 저항 성분으로 등가된다.
한편, 상술한 바와 같이, 제1 커넥터(cnt1)의 타단은 오프 동작하여, 제1-1 단자(T1-1)는, 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2) 중 어느 하나의 단자와도 연결되지 않을 수 있다.
이 경우, 제1 필터(F1), 및 제2 필터(F2)는 제1 안테나(ANTa)와 연결되어 RF 신호들을 송수신 해야 하나, 제1 필터(F1), 및 제2 필터(F2)를 통해 송수신되는 RF 신호들이 도 6c의 접지로 바이패스 되는 문제가 발생할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 7의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 도 2의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈과 유사하므로 중복되는 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 프론트 엔드 모듈은 매칭 네트워크(Matching network)를 구비하는 매칭부(MU)를 더 포함할 수 있고, 스위치(SW)는 매칭 네트워크(Matching network)를 구비하는 매칭부(MU)와 연결되는 제2-3 단자(T2-3)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 스위치(SW)의 제1 커넥터(cnt1)는, 제1-1 단자(T1-1)가 제2-1 단자(T2-1) 및 제2-2 단자(T2-2)와 연결되지 않는 오프 동작 상태에서, 제2-3 단자(T2-3)와 연결된다.
매칭부(MU)에 구비되는 매칭 네트워크(Matching network)는 충분히 큰 임피던스를 확보하여, 제1 커넥터(cnt1)가 제1-1 단자(T1-1)와 제2-3 단자(T2-3)를 연결하는 경우에도, 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 간의 신호 경로에 대하여, 개방 상태를 제공할 수 있다.
따라서, 매칭부(MU)의 매칭 네트워크(Matching network)를 통해, 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 간의 신호 경로 상에서, RF 신호가 손실되는 문제를 해소할 수 있다.
한편, 제1 필터(F1)의 통과 대역 3.3GHz~4.2GHz 및 제2 필터(F2)의 통과 대역 5.15GHz~5.950GHz에 대한, 제3 필터(F3) 또는 제4 필터(F4)의 감쇄 특성이 40dB 확보 가능한 경우, 도 7과 같이 프론트 엔드 모듈을 구성할 수 있다. 다만, 제1 필터(F1)의 통과 대역 3.3GHz~4.2GHz 및 제2 필터(F2)의 통과 대역 5.15GHz~5.950GHz에 대한, 제3 필터(F3) 또는 제4 필터(F4)의 감쇄 특성이 40dB 확보되지 않는 경우, 별도의 필터가 구비될 필요가 있다.
또한, 제3 필터(F3)의 통과 대역 2.4GHz~2.4835GHz 및 제4 필터(F4)의 3GHz 미만의 통과 대역에 대한, 제1 필터(F1) 또는 제2 필터(F2)의 감쇄 특성이 40dB 확보 가능한 경우, 도 7과 같이 프론트 엔드 모듈을 구성할 수 있다. 다만, 제3 필터(F3)의 통과 대역 2.4GHz~2.4835GHz 및 제4 필터(F4)의 3GHz 미만의 통과 대역에 대한, 제1 필터(F1) 또는 제2 필터(F2)의 감쇄 특성이 40dB 확보 되지 않는 경우, 별도의 필터가 구비될 필요가 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 스위치(SW)의 제1-1 단자(T1-1) 사이에 배치되는 제5 필터(F5)를 더 포함할 수 있다. 제5 필터(F5)는 LC 필터로 구성될 수 있다.
제5 필터(F5)는 대역 저지 필터로 동작한다. 일 예로, 제5 필터(F5)는 3.3GHz의 하한 주파수 및 6.0GHz의 상한 주파수를 가지는 대역 저지 필터로 동작할 수 있다.
제5 필터(F5)는 제1-1 단자(T1-1) 및 제1 안테나 단자(T_ANTa) 사이에 배치된다. 제5 필터(F5)는 제3 필터(F3)와 제1 안테나 단자(T_ANTa) 사이의 신호 경로 또는 제4 필터(F4)와 제1 안테나 단자(T_ANTa) 사이의 신호 경로에 배치되어, 제3 필터(F3) 및 제4 필터(F4)에 40dB 이상의 감쇄 특성을 제공할 수 있다.
도 9을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 필터(F1)/제2 필터(F2) 사이에 배치되는 제6 필터(F6)를 더 포함할 수 있다. 제6 필터(F6)는 LC 필터로 구성될 수 있다.
제6 필터(F6)는 대역 저지 필터로 동작한다. 일 예로, 제6 필터(F6)는 1.7GHz의 하한 주파수 및 2.7GHz의 상한 주파수를 가지는 대역 저지 필터로 동작할 수 있다.
제6 필터(F6)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 간의 신호 경로에 배치된다. 제6 필터(F6)는 제1 필터(F1)와 제1 안테나 단자(T_ANTa) 사이의 신호 경로 또는 제2 필터(F2)와 제1 안테나 단자(T_ANTa) 사이의 신호 경로에 배치되어, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)에 40dB 이상의 감쇄 특성을 제공할 수 있다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 연결되는 증폭부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 10에서, 필터(F)는 상술한 실시예들의 제1 필터(F1), 제2 필터(F2), 제3 필터(F3), 및 제4 필터(F4) 중 어느 하나에 대응되는 구성으로 이해될 수 있다. 또한, 수신단(Rx) 및 송신단(Tx)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 단자(T1) 내지 제4 단자(T4) 중 어느 하나에 포함되는 구성으로 이해될 수 있다. 일 예로, 제1 단자(T1)는 수신단(Rx) 및 송신단(Tx)을 포함할 수 있다.
증폭부(AU)는 스위치(SW), 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier) 및 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 포함할 수 있다.
도 10를 참조하면, 필터(F)는 스위치(SW)를 통하여, 저잡음 증폭기(LNA)의 일단, 및 전력 증폭기(PA)의 일단 각각과 연결된다. 저잡음 증폭기(LNA)는 RF 신호의 수신 경로(Rx_RF)에 배치될 수 있고, 전력 증폭기(PA)는 RF 신호의 송신 경로(Tx_RF)에 배치될 수 있다. 또한, 저잡음 증폭기(LNA)의 타단은 수신단(Rx), 및 전력 증폭기(PA)의 타단은 송신단(Tx)과 연결된다.
도 10에서, 수신 경로(Rx_RF)에 저잡음 증폭기(LNA)가 배치되고, 송신 경로(Tx_RF)가 전력 증폭기(PA)가 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 설계에 따른 증폭 필요성의 유무에 따라, 수신 경로(Rx_RF)에서 저잡음 증폭기(LNA)가 제거되거나, 송신 경로(Tx_RF)에서 전력 증폭기(PA)가 제거될 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
ANT: 안테나
F1: 제1 필터
F2: 제2 필터
F3: 제3 필터
F4: 제4 필터

Claims (16)

  1. 제1 안테나가 접속되는 제1 안테나 단자;
    제2 안테나가 접속되는 제2 안테나 단자;
    제1 측에 마련되는 복수의 제1 측 단자 및 상기 제1 측의 타측에 해당하는 제2 측에 마련되는 복수의 제2 측 단자를 포함하고, 상기 복수의 제1 측 단자 각각은 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결되는 스위치;
    상기 제1 안테나 단자와 제1 단자의 사이에서 상기 스위치를 건너뛰도록 연결되고, 제1 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제1 필터;
    상기 제1 안테나 단자와 제2 단자의 사이에서 상기 스위치를 건너뛰도록 연결되고, 제2 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제2 필터;
    제3 단자와 연결되고, 상기 복수의 제2 측 단자 중 하나와 연결되고, 제3 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제3 필터; 및
    제4 단자와 연결되고, 상기 복수의 제2측 단자 중 다른 하나와 연결되고, 제4 주파수 대역의 통과 대역을 가지는 제4 필터; 를 포함하고,
    상기 제3 필터 및 상기 제4 필터는 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결 가능한 프론트 엔드 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 측 단자는 상기 제1 안테나 단자와 연결되는 제1-1 단자, 및 상기 제2 안테나 단자와 연결되는 제1-2 단자를 포함하고,
    상기 복수의 제2 측 단자는 상기 제3 필터와 연결되는 제2-1 단자, 및 상기 제4 필터와 연결되는 제2-2 단자를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스위치는,
    상기 제1-1 단자에 접속되는 일단, 및 상기 제2-1 단자 및 상기 제2-2 단자 중 하나와 연결되거나, 오프 동작하는 타단을 포함하는 제1 커넥터, 및
    상기 제1-2 단자에 접속되는 일단, 및 상기 제2-1 단자 및 상기 제2-2 단자 중 하나와 연결되거나, 오프 동작하는 타단을 포함하는 제2 커넥터를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2-1 단자 및 상기 제2-2 단자 중 어느 하나의 단자는 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터 중 최대 하나의 커넥터와 연결되는 프론트 엔드 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커넥터의 타단은 상기 제2-1 단자와 연결되고, 상기 제2 커넥터의 타단은 상기 제2-2 단자와 연결되는 프론트 엔드 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커넥터의 타단은 상기 제2-2 단자와 연결되고, 상기 제2 커넥터의 타단은 상기 제2-1 단자와 연결되는 프론트 엔드 모듈.
  7. 제3항에 있어서, 상기 스위치는,
    상기 제1 안테나 단자와 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 간의 신호 경로에 대하여, 개방 상태를 제공하는 매칭 네트워크와 연결되는 제2-3 단자를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 커넥터는 상기 오프 동작시, 상기 제2-3 단자와 연결되는 프론트 엔드 모듈.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나 단자와 상기 제1-1 단자 사이에 배치되어, 상기 제3 필터 및 상기 제4 필터에 40dB 이상의 감쇄 특성을 제공하는 제5 필터; 를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나 단자와 제1 필터 및 제2 필터 간의 신호 경로에 배치되어, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터에 40dB 이상의 감쇄 특성을 제공하는 제6 필터; 를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터는 Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하고,
    상기 제2 필터는 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하고,
    상기 제3 필터는 2.4GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하고,
    상기 제4 필터는 3GHz 미만 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 프론트 엔드 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필터, 상기 제2 필터, 상기 제4 필터 각각은 LC 필터로 구성되고, 상기 제3 필터는 BAW 필터로 구성되는 프론트 엔드 모듈.
  13. 제1 안테나가 접속되는 제1 안테나 단자;
    제2 안테나가 접속되는 제2 안테나 단자;
    제1 측에 마련되는 복수의 제1 측 단자 및 상기 제1 측의 타측에 해당하는 제2 측에 마련되는 복수의 제2 측 단자를 포함하고, 상기 복수의 제1 측 단자 각각은 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결되는 스위치;
    상기 제1 안테나 단자와 제1 단자의 사이 또는 상기 제1 안테나 단자와 제2 단자의 사이에서 상기 스위치를 건너뛰도록 연결되는 적어도 하나의 메인 필터를 포함하는 메인 필터부; 및
    제3 및 제4 단자와 각각 연결되는 복수의 서브 필터를 포함하고, 상기 복수의 서브 필터는 상기 복수의 제2 측 단자 중 서로 다른 제2 측 단자와 연결되는 서브 필터부; 를 포함하고,
    상기 복수의 서브 필터는 상기 제1 안테나 단자 및 상기 제2 안테나 단자 중 서로 다른 안테나 단자와 연결 가능한 프론트 엔드 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 제1 측 단자는 상기 제1 안테나 단자와 연결되는 제1-1 단자, 및 상기 제2 안테나 단자와 연결되는 제1-2 단자를 포함하고,
    상기 복수의 제2 측 단자는 상기 복수의 서브 필터 중 하나와 연결되는 제2-1 단자, 및 상기 복수의 서브 필터 중 다른 하나와 연결되는 제2-2 단자를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스위치는,
    상기 제1-1 단자에 접속되는 일단, 및 상기 제2-1 단자 및 상기 제2-2 단자 중 하나와 연결되거나, 오프 동작하는 타단을 포함하는 제1 커넥터, 및
    상기 제1-2 단자에 접속되는 일단, 및 상기 제2-1 단자 및 상기 제2-2 단자 중 하나와 연결되거나, 오프 동작하는 타단을 포함하는 제2 커넥터를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 스위치는,
    상기 제1 안테나 단자와 상기 적어도 하나의 메인 필터 간의 신호 경로에 대하여, 개방 상태를 제공하는 매칭 네트워크와 연결되는 제2-3 단자를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
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