KR20040051479A - 2중 밴드 무선송수신기의 무선주파수 프론트엔드 - Google Patents
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Abstract
2중 모드 송수신기 모듈 내에 채용된 무선주파수(RF) 프론트엔드는, 제1 및 제2 2중 밴드 안테나(40a,40b)를 연결시키고, 2개의 다른 주파수대역에서 RF신호를 수신하기 위한 제1 및 제2신호 수신 경로와, 2개의 다른 주파수대역에서 RF신호를 전송하기 위한 제1 및 제2 신호 전송 경로 및, 제1 및 제2 2중 밴드 안테나와 제1 및 제2신호 전송 및 수신 경로를 연결하는 스위치 유닛을 포함한다. 스위치 유닛은 쌍극쌍투(DPDT) 스위치(31)와 2개의 단극쌍투(SPDT) 스위치(32,33)를 포함한다. 스위치유닛은 제1 및 제2전송 경로와 제1 및 제2수신 경로 모두를 위한 안테나 선택 기능을 수행한다.
Description
본 출원은, 2002년 8월 21일 출원된 출원번호 제10/225,808호를 갖는 "RF FRONT-END OF DUAL-MODE WIRELESS LAN MODULE"로 명명된 다른 계류중인 미국 특허 출원과 연관된 2002년 8월 21일 출원된 출원번호 제10/226,006호를 갖는 "RF FRONT-END FOR DUAL-MODE WIRELESS LAN MODULE"로 명명된 계류중인 미국특허 출원의 부분 연속 출원이다.
본 발명은 무선주파수(RF) 프론트엔드 설계에 관한 것으로, 특히 2중 밴드 무선송수신기 모듈에 채용되는 RF 프론트엔드에 관한 것이다.
현재 시장에서 이용할 수 있게 되는 다수의 2중 모드 무선통신 생산물, 예컨대, 2중 모드 셀룰러폰, 2중 모드 무선랜(WLAN) 카드 및, 액세스 포인트(AP)가 있다.
RF 프론트엔드 설계는 2중 모드 무선 송수신기 모듈 설계에 있어서 가장 중요한 성공의 열쇠이다. RF 프론트엔드 설계에 있어서의 하나의 문제점은 안테나 선택 다이버시티 기능을 어떻게 설계하느냐이다. 일반적으로, 전송된 신호는 수신된 신호보다 매우 강하므로, 수신기를 위한 안테나 선택 다이버시티는 전송기를 위한 것 보다 중요하다. 따라서, 대부분의 설계는 수신기용 안테나 선택 다이버시티를 갖지만, 전송기용의 안테나 다이버시티는 없게 된다. 수신기용 안테나 다이버시티는 무선 전송모듈이 수신 신호를 위해 보다 양호한 성능의 안테나를 선택하게 한다. 전송기가 안테나 다이버시티를 갖지 않으므로, 전송 경로의 작은 삽입 손실이 있게 된다. 그런데, 이러한 설계는, 통상 전송 경로를 안테나에 직접 연결시키고, 임피던스 정합의 어려움으로 귀결된다.
동작 환경의 영향에 기인해서, 전송 경로 내의 안테나 다이버시티 기능은 전송 신호의 품질을 개선하는데 도움을 줄 수 있다. 그런데, 전송기용의 안테나 다이버시티 기능을 부가하는 것은 보다 많은 제어 구성요소를 부가하는 것을 요구하고, 이는 전송 경로의 삽입 손실을 증가시키게 된다.
그러므로, 전송기 및 수신기 모두를 위한 안테나 다이버시티와 2중 모드 무선통신 모듈의 송신기 및 수신기 모두에서의 보다 작은 삽입 손실을 갖는 RF 프론트엔드는 상기된 단점을 극복하기 위해 바람직하다.
본 발명의 주요 목적은, 2중 모드 무선 송수신기 모듈을 위한 무선주파수(RF) 프론트엔드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전송 경로 및 수신 경로 모두를 위한 안테나 선택 다이버시티를 갖는 2중 모드 RF 프론트엔드를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 RF 프론트엔드를 포함하는 2중 모드 무선랜(WLAN)의 블록도,
도 2는 도 1의 RF 프론트엔드의 스위칭부의 실행의 일례를 나타낸 개략적인 도면이다.
본 발명의 실시형태에 따른 RF 프론트엔드는, 2중 모드 송수신기 모듈 내에 채용되고, 제1 및 제2 2중 밴드 안테나를 포함하며, 2개의 다른 주파수대역에서 RF신호를 수신하기 위한 제1 및 제2신호 수신 경로와, 2개의 다른 주파수대역에서 RF신호를 전송하기 위한 제1 및 제2 신호 전송 경로 및, 제1 및 제2 2중 밴드 안테나와 제1 및 제2신호 전송 및 수신 경로를 연결하는 스위치 유닛을 포함한다. 스위치 유닛은 쌍극쌍투(DPDT) 스위치와 2개의 단극쌍투(SPDT) 스위치를 포함하고, 제1 및 제2전송 경로와 제1 및 제2수신 경로 모두를 위한 안테나 선택 기능을 수행한다.
본 발명의 다른 목적 장점 및 신규한 형태는 수반되는 도면과 연관된 이하의 상세한 설명에 의해 명확해진다.
(실시형태)
도 1 및 도 2를 참조하면, 802.11a/b 2중 모드 무선랜(WLAN) 모듈은 2개의 주요부: 무선주파수(RF)부 및 베이스밴드부를 구비하여 구성된다. RF부는 2개의 2중 밴드 안테나(40a,40b)와, RF 프론트엔드(30) 및 RF집적회로(IC:20)를 포함한다. 베이스밴드부는 베이스밴드(BB)IC(10)와 RFIC(20)로의 인터페이스회로(참조부호를붙이지 않음)를 포함한다. 베이스밴드부는 랩톱 컴퓨터(600)와 전기적으로 연결하기 위해서 인터페이스(도시생략)를 포함한다.
통상적으로, RFIC(20)와 BBIC(10) 사이의 결합은 공지된 조합의 802.11a/b 칩세트 솔루션을 기초로 달성되고, BBIC(10)와 인터페이스 사이의 커플링은 당업자에 있어서 공지되므로, 이들 커플링의 상세한 설명을 본 명세서에서는 생략된다.
2중 밴드 안테나(40a,40b)는 2.4 내지 2.4835GHz 주파수대역 및 5.15 내지 5.825GHz 주파수대역에서 동작한다. RFIC(20)는 RF 프론트엔드(30)를 매개로 2중 밴드 안테나(40a,40b)로 신호를 전송하고 신호를 수신한다.
RF 프론트엔드(30)는 3개의 스위치(31-33)와, 4개의 필터(101-104), 4개의 밸룬(201-204), 2개의 전력 증폭기(301,302:PA), 3개의 논리 제어유닛(34-36)을 포함한다. 3개의 스위치(31-33)는 2중 밴드 안테나(40a,40b)의 다이버시티 및 송수신 기능을 제어한다. 3개의 논리 제어유닛(34-36)은 3개의 스위치(31-33) 및 PA(301,302)의 ON/OFF 상태를 제어한다.
스위치(31)는 쌍극쌍투(DPDT) 스위치이고, 각각 2개의 2중 밴드 안테나(40b,40a)에 연결되는 핀(4,6)과 스위치(32,33)에 각각 연결되는 핀(12,10)을 구비하여 구성된다. 스위치(32,33)는 단극쌍투(SPDT) 스위치이다. 스위치(32)는 스위치(31)의 핀(12)을 선택적으로 밸론(203)과 PA(301) 및 필터(103)을 구비하여 구성되는 제1주파수대역 신호 전송 경로와 연결시키거나, 밸론(201)과 필터(101)를 구비하여 구성되는 제1주파수대역 신호 수신 경로와 연결시킨다. 역으로, 제1주파수대역은, 예컨대 2.4-2.4835GHz대역일 수 있고, 제2주파수대역은5.15-5.825GHz대역일 수 있다. 필터(101,102)는 대역통과필터(BPF)이고, 필터(103,104)는 저역통과필터(LPF)이다.
2중 밴드 안테나(40a,40b)로부터 수신된 신호는 스위치(31-33)의 조합에 의해 선택된 신호 f1 Rx(2.4-2.4835GHz) 및 신호 f2 Rx(5.15-5.825GHz)를 구비하여 구성된다. 신호 f1 Rx는 BPF(101)에 의해 필터링되고, 필터링된 신호 f1 Rx는 밸룬(201)을 매개로 RFIC(20)로 전달된다. 유사하게, 신호 f2 Rx는 BPF(102)에 의해 필터링되며, 필터링된 신호 f2 Rx는 밸룬(202)을 매개로 RFIC(20)로 전달된다.
전송을 위한 2중 밴드 안테나(40a,40b)로 보내진 신호는 RFIC(20)에 의해 생성된 신호 f1 Tx(2.4-2.4835GHz) 및 신호 f2 Tx(5.15-5.825GHz)를 구비하여 구성된다. 신호 f1 Tx는 밸룬(203)을 매개로 PA(301)로 보내진다. 신호 f1 Tx는 PA(301)에 의해 증폭된 후, LPF(103)에 의해 필터링되고, 필터링된 신호 f1 Tx는 스위치(31,32)를 통해 2중 밴드 안테나(40a,40b)로 경로가 정해진다. 유사하게, 신호 f2 Tx는 밸룬(204)을 매개로 PA(302)로 우선 보내진다. 신호 f2 Tx는 PA(302)에 의해 증폭된 후, LPF(104)에 의해 필터링되고, 필터링된 신호 f2 Tx는 스위치(31,33)를 통해 2중 밴드 안테나(40a,40b)로 경로가 정해진다.
#1 논리 제어유닛(35)은 BBIC(10)로부터의 안테나 다이버시티 제어신호(ANT_Control)에 의해 제어되고, 스위치(31)를 제어하기 위해서 신호(V1 및 V2)를 출력한다. 신호(V1)의 전압 레벨이 낮고 신호(V2)의 전압 레벨이 높을 때, 핀(4,12)이 연결된고, 핀(6,10)이 연결되며; 신호(V1)의 전압 레벨이 높고 신호(V2)의 전압 레벨이 낮을 때, 핀(4,10)이 연결되고 핀(6,12)이 연결된다. 그러므로, RF 프론트엔드(30)의 안테나 선택 기능은 스위치(31) 및 #1 논리 제어유닛(35)에 의해 달성된다.
#2 논리 제어유닛(34)은 BBIC(10)로부터의 송/수신 제어신호(Tx_Rx_Control)에 의해 제어되고, 전송 경로 및 수신 경로에 연결되기 위해 스위치(32,33)를 제어한다. 전송 경로가 ON일 때, 수신 경로는 OFF이고; 수신 경로가 ON일 때, 전송 경로가 OFF이다. 전송 경로 및 수신 경로가 동시에 연결되는 것만을 보장함으로써, 전송 경로 및 수신 경로 사이의 양호한 차폐가 보장된다.
#3 논리 제어유닛(36)은 2개의 PA(301,302)를 제어하고, 자신이 PA 전력 제어신호(PA_PWR_Control)와 주파수대역 제어신호(BAND_Control) 및 BBIC(10)로부터의 Tx_Rx Control 신호를 포함하는 신호의 조합에 의해 제어된다. PA(301)가 ON일 때, PA(302)는 OFF이고; PA(302)가 ON일 때, PA(301)는 OFF이다. 하나의 PA만이 동시에 인에이블되므로, 하나의 전송 경로가 선택될 때, 연관된 PA는 신호를 전송하기 위해 인에이블되고, 제2전송 경로 내의 PA는 디스에이블된다.
802.11a/b 2중 모드 WLAN 모듈이 신호를 전송할 때, 스위치(32,33)는 Tx_Rx_Control 신호의 제어 하에서 전송 경로를 연결시키고, #3 논리 제어유닛(36)은 대응하는 전송 경로를 인에이블하기 위해서 어느 PA(301,302)가 턴 ON되는지 선택한다.
802.11a/b 2중 모드 WLAN 모듈이 신호를 수신할 때, 스위치(32,33)는 Tx_Rx_Control 신호의 제어 하에서 수신 경로를 연결시킨다.
802.11a/b 2중 모드 WLAN 모듈은 랩톱 컴퓨터(600) 내에 탑재되고, 2개의 2중 밴드 안테나(40a,40b)는 랩톱 컴퓨터(600) 내의 다양한 위치 내에 위치된다. 따라서, 2개의 2중 밴드 안테나(40a,40b)는 유입/유출 신호를 위한 다양한 수신/전송 성능을 갖는다. ANT_Control 신호는 양호한 수신/전송 성능을 갖는 2중 밴드 안테나(40a,40b)를 선택하기 위해서 스위치(31)를 제어한다.
안테나 선택 기능의 이 설계를 사용해서, 수신 경로 또는 전송 경로는 주어진 시간에 인에이블된다. 따라서, 수신 경로는 전송 경로로부터 잘 차폐된다. 더욱이, 단지 2개의 스위치 제어 스테이지가 각 전송 또는 수신 경로 상에서 사용되므로, 보다 낮은 삽입 손실이 전송 또는 수신 경로 내에서 달성된다.
이 설계는 802.11a/b 2중 모드 WLAN 모듈에 대한 RF 프론트엔드 설계에 사용될 수 있을 뿐 아니라, 셀룰러폰과 같은 무선 통신장치를 위한 그 밖의 2중 밴드 무선 송수신기 모듈의 설계에도 사용될 수 있다.
그런데, 본 발명의 다양한 특징 및 장점이 본 발명의 구조 및 기능의 상세한 설명과 함께 상기 상세한 설명란에 기재되었음에도 불구하고, 개시된 내용은 일례일 뿐이고, 형상, 사이즈 및 부품의 배열에 있어서의 변경이 첨부된 청구항 내의 용어의 광범위한 일반적인 의미에 의해 가리켜지는 전체 범위로, 본 별명의 원리 내에서 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 2중 모드 무선 송수신기 모듈을 위한 무선주파수(RF) 프론트엔드를 제공할 수 있고, 전송 경로 및 수신 경로 모두를 위한 안테나 선택 다이버시티를 갖는 2중 모드 RF 프론트엔드를 제공할 수있다.
Claims (8)
- 제1 및 제2 2중 밴드 안테나와, 제1 및 제2 신호 전송 경로 및, 제1 및 제2신호 수신 경로를 갖는 2중 모드 송수신기 모듈 내에 채용되도록 적용된 무선주파수(RF) 프론트엔드가,제1 및 제2 2중 밴드 안테나에 각각 커플링되는 제1 및 제2출력핀과 제1 및 제2입력핀을 갖는 쌍극쌍투(DPDT) 스위치와,제2입력핀과 2중 모드 송수신기 모듈의 제1신호 전송 및 수신 경로를 커플링시키는 제1단극쌍투(SPDT) 스위치 및,제1입력핀과 2중 모드 송수신기 모듈의 제2신호 전송 및 수신 경로를 커플링 시키는 제2SPDT 스위치를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 제1항에 있어서, 연결되는 제1출력 및 입력핀과 연결되는 제2출력 및 입력핀 또는 연결되는 제1출력핀 및 제2입력핀과 연결되는 제2출력핀 및 제1입력핀의 어느 한쪽을 선택하기 위해서, DPDT 스위치를 제어하기 위한 제1논리 제어유닛을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 제2항에 있어서, 제1 및 제2 신호 전송 경로 또는 제1 및 제2신호 수신 경로의 어느 한쪽을 인에이블하기 위해서, 제1 및 제2SPDT 스위치를 제어하기 위한 제2논리 제어유닛을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 2중 모드 송수신기 모듈 내에 채용되도록 적용된 RF 프론드엔드가,제1 및 제2 안테나와,2개의 다른 주파수대역에서 RF 신호를 수신하기 위한 제1 및 제2신호 수신 경로,2개의 다른 주파수대역에서 RF 신호를 전송하기 위한 제1 및 제2신호 전송 경로 및,제1 및 제2안테나와 제1 및 제2신호 전송 및 수신 경로를 연결하고, 제1 및 제2전송 경로 및 제1 및 제2수신 경로 모두에서 안테나 선택 기능을 수행하는 스위치유닛을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 제4항에 있어서, 제1 및 제2안테나에 결합하는 DPDT 스위치와, DPDT 스위치와 제1신호 전송 및 수신 경로를 연결하는 제1SPDT 스위치 및, DPDT 스위치와 제2신호 전송 및 수신 경로를 연결하는 제2SPDT 스위치를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 제4항에 있어서, 제1 및 제2신호 전송 경로 각각은 제1 및 제2전력 증폭기(PA)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 제6항에 있어서, 제1PA 또는 제2PA의 어느 한쪽을 인에이블로 하기 위한 논리 제어유닛을 더 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
- 제1 및 제2 2중 밴드 안테나와, 제1 및 제2 신호 전송 경로 및, 제1 및 제2신호 수신 경로를 갖는 2중 모드 송수신기 모듈 내에 채용되도록 적용된 무선주파수(RF) 프론트엔드가,제1 및 제2 2중 밴드 안테나에 각각 커플링되는 제1 및 제2출력핀과 제1 및 제2입력핀을 갖는 제1스위치와,제2입력핀과 2중 모드 송수신기 모듈의 제1신호 전송 및 수신 경로를 커플링시키는 제2스위치,제1입력핀과 2중 모드 송수신기 모듈의 제2신호 전송 및 수신 경로를 커플링 시키는 제3스위치,제1전송 경로에 연결된 제1전력 증폭기 및,제2전송 경로에 연결된 제2전력 증폭기를 구비하여 구성되고,전송 경로 및 수신 경로가 상호 배타적으로 인에이블되고, 제1전력 증폭기 및 제2전력 증폭기가 상호 배타적으로 인에이블되는 것을 특징으로 하는 무선주파수 프론트엔드.
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