KR20060103281A - 멀티 밴드 고주파 회로, 멀티 밴드 고주파 회로 부품 및이것을 이용한 멀티 밴드 통신 장치 - Google Patents

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KR20060103281A
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Abstract

본 발명은, 복수개의 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 스위칭 소자를 구비하는 고주파 스위치 회로, 고주파 스위치 회로와 송신측 회로 사이에 배치되어, 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제1 분파 회로, 고주파 스위치 회로와 수신측 회로 사이에 배치되어, 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제2 분파 회로를 구비하며, 제1 및 제2 분파 회로는, 각각 저주파측 필터 회로와 고주파측 필터 회로를 구비하고, 고주파 스위치 회로가 가지는 제1 내지 제4 포트는, 각각, 제1 멀티 밴드 안테나, 제2 멀티 밴드 안테나, 제1 분파 회로, 및 제2 분파 회로와 접속되어, 스위칭 소자를 제어함으로써, 멀티밴드 안테나를 선택하여, 선택된 멀티밴드 안테나와 송신측 회로 또는 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 멀티밴드 고주파 회로를 제공한다.
멀티 밴드 고주파 회로, 멀티 밴드 안테나, 송신측 회로, 수신측 회로, 스위칭 소자, 고주파 스위치 회로, 통신 시스템, 제1 분파 회로, 제2 분파 회로, 저주파측 필터 회로, 고주파측 필터 회로, 저역 통과 필터 회로, 고역 통과 필터 회로, 대역 통과 필터 회로, 포트.

Description

멀티 밴드 고주파 회로, 멀티 밴드 고주파 회로 부품 및 이것을 이용한 멀티 밴드 통신 장치{MULTI-BAND HIGH-FREQUENCY CIRCUIT, MULTI-BAND HIGH-FREQUENCY CIRCUIT PART, AND MULTI-BAND COMMUNICATION DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 전자 전기 기기 사이에서 무선 전송을 행하는 무선 통신 장치에 관한 것으로서, 특히 적어도 2개의 통신 시스템에 공통으로 이용할 수 있고, 다이버시티 수신을 할 수 있는 멀티 밴드 고주파 회로, 멀티 밴드 고주파 회로 부품, 및 이것을 이용한 멀티 밴드 통신 장치에 관한 것이다.
현재, IEEE802.11 규격에 따른 무선 LAN(WLAN)에 의한 데이터 통신이 널리 일반화되어 있다. 예를 들면 퍼스널 컴퓨터(PC), 프린터나 하드 디스크, 브로드밴드 루터(rooter) 등의 PC 주변기기, FAX, 냉장고, 표준 TV(SDTV), 고품위TV(HDTV), 카메라, 비디오, 휴대 전화기 등의 전자 기기, 자동차 또는 항공기 내에서 와이어 대신 신호 전달 수단으로서 채용되어, 각각의 전자 전기 기기 사이에 있어서 무선 데이터 전송이 행해지고 있다.
WLAN의 규격으로서 현재 복수개의 규격이 존재한다. 예를 들면, IEEE802.11a는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples: 직교 주파수 다중 분할) 변조 방식을 이용하여, 최대 54Mbps의 고속 데이터 통신을 지원하며, 그 주 파수 대역은 5GHz 대가 이용된다. IEEE802.11a를 유럽에서 이용 가능하게 하기 위한 규격으로서IEEE802.11h가 있다.
IEEE802.11b는, DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum 직접·시켄스·스펙트럼 확산) 방식으로서, 5.5Mbps, 11Mbps의 고속 통신을 지원하며, 무선 면허없이 자유롭게 이용 가능한, 2.4GHz의 ISM(Industrial, Scientific and Medica1, 산업, 과학 및 의료) 대역에 이용된다.
또 IEEE802.11g는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples: 직교 주파수 다중 분할) 변조 방식을 이용하여, 최대 54Mbps의 고속 데이터 통신을 지원하며, IEEE802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 대역에 이용된다.
이하의 설명에서, 필요시에, IEEE802.11a와 IEEE802.11h를 제1 통신 시스템으로 하고, IEEE802.11b와 IEEE802.11g를 제2 통신 시스템으로 하여 설명한다.
이와 같은 WLAN을 이용한 멀티 밴드 통신 장치는 일본국 특개 2003-169008호에 공개되어 있다. 이러한 멀티 밴드 통신 장치는, 통신 주파수대가 상이한 2개의 통신 시스템(IEEE802.11a, IEEE802.11b)으로 송수신 가능한 2개의 듀얼 밴드 안테나, 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고, 수신 데이터를 복조하는 2개의 송수신부, 상기 안테나를 상기 송수신부에 각각 접속하기 위한 복수개의 스위치 수단, 및 상기 스위치 수단의 스위칭 제어를 행하는 스위치 제어 수단을 구비하여, 다이버시티 수신이 가능하다(도 33 참조).
다른 예로서, 일본국 특개 2002-033714호는, 1개의 멀티 밴드 안테나를 구비한 멀티 밴드 통신 장치를 공개하고 있다. 이 멀티 밴드 통신 장치는, 스위치 회 로, 증폭기, 혼합기 등을 구비한 2.4GHz 대의 프론트 엔드 회로 및 5GHz 대의 프론트 엔드 회로를 구비하고, 양자 중 하나를 선택적으로 공통의 멀티 밴드 안테나에 접속하는 스위치 회로(SW1), 송수신 회로를 스위칭하는 스위치 회로(SW2, SW3)와, 중간 주파수 필터 BPF에 접속하는 스위치 회로(SW4)를 구비한다(도 34 참조).
WLAN용 멀티 밴드 통신 장치에서, 캐리어 검출 다원 접속 방식(CSMA: Carrier Sense Multiple Access)이 채용되고 있어, 통신을 개시하기 전에, 먼저 주파수 스캔을 행하여, 수신 가능한 주파수 채널을 탐색(캐리어 검출)하는 것이 규격화되어 있다.
일본국 특개 2003-169008호의 멀티 밴드 통신 장치에서는, 이 스캔 동작을 행하는 경우에, 6개의 SPDT(단극 쌍투(double-throw))의 스위치 수단(SW1-SW6)에 의해, 안테나(ANT1)를 802.11a 송수신부의 수신 단자(Rx)에 접속하고, 동시에 안테나(ANT2)를 802.11b 송수신부의 수신 단자(Rx)에 접속한다. 802.11a 송수신부에서는 5GHz 대로 스캔하고, 이와 병행하여 802.11b 송수신부에서는 2.4GHz 대로 스캔하여, 수신 가능한 모든 빈 채널을 검출한다.
다음의 단계로서, 듀얼 밴드 안테나(ANT1)로 수신한 5GHz 대의 수신 신호와 듀얼 밴드 안테나(ANT2)로 수신한 2.4GHz 대의 수신 신호를 비교하여, 2개의 통신 시스템 중 바람직한 신호가 수신되는 시스템을 액티브 통신 시스템으로서 선택한다.
이러한 스캔 동작 후에, 선택된 통신 시스템의 송수신 장치에 다른 쪽 안테나를 접속하여, 수신 채널을 변경하지 않고 수신하고, 2개의 안테나에서의 수신 신 호를 비교하여, 보다 양호하게 수신할 수 있는 쪽의 안테나를 액티브 안테나로서 선택하여, 다이버시티 수신을 행한다.
일본국 특개 2002-033714호의 멀티 밴드 통신 장치에서는, 한 개의 듀얼 밴드 안테나(ANT1)로 2.4GHz 대, 5GHz 대에서의 수신 신호를 스캔함으로써, 수신 가능한 모든 빈 채널을 검출하여, 바람직한 통신 시스템의 채널을 선택한다.
종래의 멀티 밴드 통신 장치와 같이, 통신 시스템마다 상이한 안테나에 접속하거나, 한 개의 안테나에 접속하여 얻어진 수신 신호를 비교한 결과에 따라 통신 시스템의 채널을 선택하는 방법에서는, 다른 통신 시스템이나 전자 기기로부터의 노이즈의 영향이나, 페이징(phasing) 등의 외란의 영향을 무시할 수 없어, 선택해야 할 통신 시스템의 채널이 이용중-상태로서 오인되거나, 수신 신호의 진폭이 가장 큰 통신 시스템이 선택되지 않는 경우가 있다.
특히 2.4GHz 대의 주파수 대역에, 전자 레인지로부터의 누설 전파나, 블루투스(Bluetooth)(R), RFID(Radio Frequency Identification) 등의 통신 시스템에 의한 노이즈가 있으며, 또한, 근방의 주파수대에 WCDMA(Wide Band Code Division Multiple Access) 등의 비교적 큰 송신 전력을 가지는 휴대 전화기의 통신 시스템이 존재하고, 이들 고주파 신호는, WLAN 시스템에 있어서는 통신 방해가 되고 있다. 그러나, 종래의 멀티 밴드 통신 장치에서는, 이와 같은 노이즈가 전혀 고려되지 않았다.
종래의 멀티 밴드 통신 장치에서는, 많은 스위치 수단에 의해 고주파 신호의 경로를 스위칭할 필요가 있으므로, 스위치 수단의 수에 따라 제어가 복잡해 진다. 스위치 수단은 어느 정도의 전송 손실을 가지므로, 안테나로부터 송수신부에 이르는 경로에 있어서, 다수의 스위치 수단이 존재하면, 그에 따라 전송 손실이 증가한다. 특히, 수신시에 있어서는 안테나로부터 입사하는 고주파 신호의 품질이 열화되는 문제도 있었다. 또한, 스위치 수단의 스위칭에 소비되는 전력도, 노트 PC나 휴대 전화기 등의 배터리를 구동 전원으로 하는 기기에서는 무시할 수 없으므로, 적은 스위치 수단에 의해 멀티 밴드 고주파 회로를 구성하는 것이 요구되고 있었다.
또한, IEEE802.11h에서는, 새롭게 DFS(Dynamic Frequency Selection)나 TPC(Transmission Power Control) 기능이 요구된다. 여기에서, TPC 기능은, 예를 들면 단말기와 기지국이 가까운 경우, 송신 파워를 억제하여도 양호한 통신을 할 수 있을 때에 송신 전력을 억제하여, 소비 전력을 필요 최소한의 레벨로 억제하는 것이다.
전력 증폭기의 출력 포트와 멀티 밴드 안테나 사이에, 스위치 회로 등의 다양한 회로 소자에 의해 생기는 삽입 손실(insertion loss)이 있다. 이러한 삽입 손실은 주파수 특성을 가지므로, 멀티 밴드 고주파 회로가 이용하는 주파수 채널에 따라 멀티 밴드 안테나로부터의 출력 전력은 일정하지 않고, 이용 채널에 따라 변한다. 따라서, 증폭기로부터의 출력 파워를 정밀하게 제어할 필요가 있다.
예를 들면, 일본국 특개 2003-169008호의 멀티 밴드 통신 장치로 TPC 기능을 실현하려면, IEEE802.11a 송수신부와 스위치 회로(SW3)의 사이, 및, IEEE802.11b 송수신부와 스위치 회로(SW4) 사이 각각에 결합 회로(예를 들면, 방향성 결합기)를 접속하고, 방향성 결합기로부터의 검파 신호를 검파 회로에 입력하여, 얻어진 검파 전압을 기초로 출력 신호를 제어해야 한다. 그러나, 이 방법에서는 2.4GHz 대 및 5GHz 대 양쪽에 방향성 결합기, 검파 다이오드, 평활(smoothing) 회로가 필요하고, 제어 회로를 공통으로 이용하는 경우에, 2.4GHz 대 및 5GHz 대의 검파 전압 단자를 선택하는 아날로그 스위치가 필요하다. 따라서, 부품수가 증대해 통신 장치의 소형화가 곤란하게 되는 등의 문제가 있다.
WLAN의 고주파 회로에서는, 다이버시티 스위치, 송신 회로, 및 수신 회로를 스위칭하는 스위치 회로 외에도, 송신 신호나 수신 신호에 포함되는 불필요한 주파수 성분을 제거하는 필터 회로가 필요하다. 또한, 불평형 신호를 평형 신호로 변환시키는 평형-불평형 변환 회로, 및 임피던스 변환 회로도 필요하다.
휴대 전화기나 노트 PC에 내장하는 경우, 또는 PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)의 네트워크 카드로서 이용하는 경우에, 멀티 밴드 통신 장치를 소형화하는 것이 절실하게 요구된다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은, 적어도 2개의 통신 시스템에 공통으로 이용 가능한 멀티 밴드 고주파 회로에 있어서, 노이즈, 페이징(phasing) 등의 영향을 실질적으로 받지 않고 가장 바람직한 무선 통신 채널을 선택할 수 있는 멀티 밴드 고주파 회로, 및 또한 다이버시티 수신을 할 수 있는 멀티 밴드 고주파 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은, 적은 스위치 수단에 의해 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭할 수 있고, 적은 수의 부품으로 결합 회로, 필터 회로, 평형-불평형 변환 회로 및 임피던스 변환 회로를 구비하는 멀티 밴드 고주파 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은, 상기 멀티 밴드 고주파 회로를 소형의 삼차원 적층 구조로 한 멀티 밴드 고주파 회로 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은, 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고 수신 데이터를 복조하는 송수신부, 및 상기 고주파 스위치의 스위칭을 제어하는 스위치 회로 제어부를 구비하는 멀티 밴드 통신 장치를 제공하는 것이다.
통신 주파수가 상이한 복수개의 통신 시스템의 무선 통신을 행하는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로는, 복수개의 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 스위칭 소자를 구비하는 고주파 스위치 회로, 상기 고주파 스위치 회로와 송신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제1 분파 회로, 상기 고주파 스위치 회로와 수신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제2 분파 회로를 구비하며, 상기 제1 분파 회로와 상기 제2 분파 회로는, 각각 저주파측 필터 회로와 고주파측 필터 회로를 구비하고, 상기 제2 분파 회로의 저주파측 필터 회로로서 대역 통과 필터 회로가 이용되거나, 상기 제2 분파 회로의 저주파측 필터 회로와 수신측 회로 사이에 대역 통과 필터 회로가 배치되어, 상기 제2 분파 회로와 저주파 측의 수신측 회로 사이에 대역 통과 필터가 설치되고, 상기 고주파 스위치 회로는 제1 내지 제4 포트를 구비하며, 제1 포트는 정합 회로를 통하여 제1 멀티 밴드 안테나와 접속되고, 제2 포트는 다른 정합 회로를 통하여 제2 멀티 밴드 안테나와 접속되며, 제3 포트는 제1 분파 회로와 접속되고, 제4 포트는 제2 분파 회로와 접속되며, 상기 스위칭 소자를 ON 상태 또는 OFF 상태로 제어하여, 무선 통신을 행하는 멀티 밴드 안테나를 선택하는 동시에, 선택된 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 또는 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
통신 주파수가 상이한 복수개의 통신 시스템의 무선 통신을 행하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로는, 1개의 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 스위칭 소자를 구비하는 고주파 스위치 회로, 상기 고주파 스위치 회로와 송신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제1 분파 회로, 상기 고주파 스위치 회로와 수신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제2 분파 회로를 구비하며, 상기 제1 분파 회로와 상기 제2 분파 회로는, 각각 저주파측 필터 회로와 고주파측 필터 회로를 구비하고, 상기 제2 분파 회로의 저주파측 필터 회로로서 대역 통과 필터 회로가 이용되거나, 상기 제2 분파 회로의 저주파측 필터 회로와 수신측 회로 사이에 대역 통과 필터 회로가 배치되어, 상기 제2 분파 회로와 저주파 측의 수신측 회로 사이에 대역 통과 필터가 설치되고, 상기 고주파 스위치 회로는 제1 내지 제3 포트를 구비하며, 제1 포트는 정합 회로를 통하여 제1 멀티 밴드 안테나와 접속되고, 제2 포트는 제1 분파 회로와 접속되며, 제3 포트는 제2 분파 회로와 접속되고, 상기 스위칭 소자를 ON 상태 또는 OFF 상태로 제어하여, 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 또는 수신측 회로의 접속을 스위칭한다.
상기 대역 통과 필터 회로는, 예를 들면 2.4GHz 내지 2.5GHz를 통과 대역으로 하여, 대역 밖의 고주파 신호를 감쇠시켜서 노이즈를 제거함으로써, 그 영향을 받지 않는 고주파 회로를 제공한다.
상기 고주파 스위치 회로와 상기 제1 분파 회로 사이에, 복수개의 통신 시스템에 대한 송신 전력의 일부를 인출하는 결합 회로를 배치할 수 있다. 상기 결합 회로를 결합 컨덴서로 하고, 상기 결합 회로와 검파 회로 사이에 정합 회로를 구비하거나, 상기 결합 회로를 주선로와 부선로를 구비하는 방향성 결합기로 하여, 상기 부선로의 일단측과 검파 회로 사이에 정합 회로를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 분파 회로 각각은, 일단측을 공통 포트로 하고, 저주파측 필터 회로와 고주파측 필터 회로를 병렬 접속하며, 상기 저주파측 필터 회로는 2.4GHz 대의 고주파 신호를 통과시키고 5GHz 대의 고주파 신호를 감쇠시키는 필터 회로이며, 상기 고주파측 필터는 5GHz 대의 고주파 신호를 통과시키고 2.4GHz 대의 송신 신호를 감쇠시키는 필터 회로이다.
상기 제2 분파 회로의 저주파측 필터 회로를, 위상 회로, 및 2.4GHz 대를 통과 대역으로 하는 대역 통과 필터 회로로 구성하고, 상기 위상 회로에 의해, 상기 대역 통과 필터 회로의 고주파 스위치 회로 측으로부터 보았을 때의 5GHz 대에 있어서의 임피던스를 고임피던스로 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 저주파측 필터 회로의 회로 소자의 수를 감소시키고, 우수한 통과 대역 특성과 대역 외 감쇠량을 얻을 수 있다.
상기 저주파측 필터 회로는 저역 통과 필터 회로, 고역 통과 필터 회로와 저역 통과 필터 회로, 또는 대역 통과 필터 회로인 것이 바람직하고, 상기 고주파측 필터 회로는 고역 통과 필터 회로 또는 대역 통과 필터 회로인 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서는, 멀티 밴드 고주파 회로는, 상기 제2 분파 회로의 저주파측 필터 회로와 수신측 회로 사이에 배치되는 제1 평형-불평형 변환 회로, 및 상기 제2 분파 회로의 고주파측 필터 회로와 수신측 회로 사이에 배치되는 제2 평형-불평형 변환 회로를 구비한다.
다른 바람직한 실시예에서는, 멀티 밴드 고주파 회로는, 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고 수신 데이터를 복조하는 송수신부, 및 상기 고주파 스위치의 스위칭을 제어하는 스위치 회로 제어부를 구비한다.
본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로 부품은 상기 멀티 밴드 고주파 회로를 구비하며, 전극 패턴을 가지는 기판의 적층체, 및 상기 적층체의 표면에 탑재된 소자를 구비하고, 상기 고주파 회로를 구성하는 회로 소자 중 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자 중 적어도 일부는 상기 전극 패턴에 의해 구성되며, 적어도 상기 스위칭 소자는 상기 적층 기판의 표면에 탑재되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 멀티 밴드 통신 장치는 상기 멀티 밴드 고주파 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로는, WLAN에 의한 데이터 통신에 있어서, 노이즈나 페이징 등의 영향을 실질적으로 받지 않으며 가장 바람직한 무선 통신 채널을 선택할 수 있고, 또 다이버시티 수신을 행할 수 있다. 또한, 적은 수의 스위치 수단에 의해 전력 소비를 억제하면서 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로, 수신측 회로와의 접속을 스위칭할 수 있다.
본 발명의 고주파 회로는 소형의 삼차원 적층 구조를 가지는 고주파 회로 부품으로 구성할 수 있다. 또한 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고, 수신 데이터를 복조하는 송수신부와 상기 고주파 스위치의 스위칭을 제어하는 스위치 회로 제어부를 구비한 멀티 밴드 통신 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 밴드 통신 장치의 회로를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 이용하는 DPDT 스위치의 일례의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 이용하는 DPDT 스위치의 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 이용하는 DPDT 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 이용하는 DPDT 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 이용하는 분파(diplexer) 회로의 일례의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 이용하는 분파 회로의 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 이용하는 필터 회로의 일례의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 이용하는 필터 회로의 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 이용하는 필터 회로의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 이용하는 필터 회로의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 이용하는 평형-불평형 회로의 일례의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에 이용하는 평형-불평형 회로의 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명에 이용하는 평형-불평형 회로의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로를 나타낸 블록도이다.
도 18은 본 발명에 이용하는 SPDT 스위치의 일례의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명에 이용하는 SPDT 스위치의 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명에 이용하는 SPDT 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로를 나타낸 블록도이다.
도 22는 본 발명에 이용하는 SPST 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명에 이용하는 SPDT 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명에 이용하는 SPDT 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명에 이용하는 SPDT 스위치의 또 다른 예의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로 부품을 나타낸 사시도이다.
도 27은 본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로 부품을 구성하는 적층 기판의 일부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 28은 본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로 부품을 구성하는 적층 기판의 나머지 부분을 나타낸 분해 사시도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로를 나타낸 블록도이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 고주파 회로의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
도 33은 종래의 멀티 밴드 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 34는 다른 종래의 멀티 밴드 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 밴드 통신 장치의 회로를 나타낸다. 이러한 멀티 밴드 통신 장치는, 2.4GHz 대 및 5GHz 대로 송수신이 가능한 2개의 멀티 밴드 안테나(ANT1, ANT2); 상기 멀티 밴드 안테나와 송신 회로 및 수신 회로의 접속을 스위칭하는 고주파 스위치 또는 복수개의 분파 회로를 구비한 고주파 회로부(1); 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고 수신 데이터를 복조하는 IEEE802.11a의 송수신부 및 IEEE802.11b의 송수신부, 상기 고주파 스위치의 스위칭을 제어하는 스위치 회로 제어부, 및 수신 신호용 증폭기를 구비하는 송수신 회로부(RF-IC); 평형 신호를 불평형 신호로 변환시키는 평형-불평형 변환 회로(53, 54); 및 상기 평형-불평형 변환 회로에 접속되는 송신 신호용 증폭기(PA1, PA2)를 구비한다. 다른 실시예로서, 송수신 회로부(RF-IC)는 평형-불평형 변환 회로(53, 54), 송신 신호용 증폭기(PA1, PA2), 및 결합 회로를 구비할 수도 있다.
본 실시예에서는, 제1 통신 시스템을 IEEE802.11a로 하고, 제2 통신 시스템을 IEEE802.11b로 하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기와 같이 IEEE802.11h는 IEEE802.11a와 같은 주파수대로, IEEE802.11g는 IEEE 802.11b와 같은 주파수대이므로, 각각의 회로부를 각 통신 시스템에 이용해도 된다. IEEE802.11b 및 IEEE802.11g를 둘 다 이용하는 경우, 변조 방식이 상이하므로, 각각에 대응 가능한 송수신부가 필요하다.
도 2는 고주파 회로부(1)의 일례를 나타내고, 도 3은 고주파 회로부(1)의 등가 회로를 나타낸다. 본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로(고주파 회로부(1))는, 고주파 스위치 회로(10), 및 이것에 접속된 제1 및 제2 분파 회로(20, 25)를 기본 구성으로 한다. 본 실시예에서의 멀티 밴드 고주파 회로는, 4개의 포트를 구비한 DPDT(쌍극 쌍투)의 고주파 스위치 회로(10)에, 복수개의 멀티 밴드 안테나와 복수 개의 분파 회로가 접속된 것이며, 스위치 회로(10)의 제1 포트(10a)에, DC 컷팅 컨덴서를 겸하는 결합 컨덴서(C1)으로 이루어지는 정합 회로를 통하여 제1 멀티 밴드 안테나 ANT1가 접속되고, 제2 포트(10b)에, 결합 컨덴서(C2)로 이루어지는 정합 회로를 통하여 제2 멀티 밴드 안테나(ANT2)가 접속되며, 제3 포트(10c)에, 송신 신호를 분기하는 제1 분파 회로(20)가 접속되고, 제4 포트(10d)에, 수신 신호를 분기하는 제2 분파 회로(25)가 접속된다. 제1 분파 회로(20)의 제3 포트(20c)에 필터 회로(60)가 접속되고, 제2 분파 회로(25)의 제2 포트(25b)에 필터 회로(30) 및 평형-불평형 변환 회로(50)가 접속되며, 제3 포트(25c)에 필터 회로(40) 및 평형-불평형 변환 회로(55)가 접속된다.
고주파 스위치 회로(10)는, 전계 효과형 트랜지스터(FET)나 다이오드 등의 스위칭 소자를 주요 구성 요소로 하여, 적절히 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자를 구비해도 된다. 고주파 스위치 회로(10)의 일구성예를 도 4에 나타낸다. 이러한 고주파 스위치 회로(10)는, 링형으로 배치된 4개의 신호 경로에 4개의 전계 효과 트랜지스터를 직렬 접속하는 동시에, 4개의 신호 경로 중, 제3 포트(10c) 및 제4 포트(10d) 측에 DC 컷팅 컨덴서(C)를 직렬 접속한 것으로, 고주파 신호의 경로에 배치되는 스위칭 소자의 수가 적기 때문에, 스위칭 소자에 의한 손실이 적다.
스위치 회로 제어부에 의해 제어된 전압이 컨트롤 단자(V1, V2)에 주어지면, 고주파 스위치 회로(10)의 각 포트 사이는 표 1에 나타낸 바와 같이 접속된다.
[표 1]
접속 모드 V1 V2 포트 10a- 10c 사이 포트 10a- 10d 사이 포트 10b- 10c 사이 포트 10b- 10d 사이
1 하이 로우 접속 절단 절단 접속
2 로우 하이 절단 접속 접속 절단
고주파 스위치 회로(10)의 컨트롤 단자(V1)에, 전계 효과형 트랜지스터가 동작하는 임계값 이상의 전압(예를 들면, +1~+5V)을 인가(High)하고, 컨트롤 단자(V2)는 임계값 이하의 전압으로 예를 들면 0V(Low)로 한 경우에 대하여, 이하 상세하게 설명한다.
이 경우, 전계 효과형 트랜지스터(FET1와 FET4)가 ON 상태, 전계 효과형 트랜지스터(FET2와 FET3)가 OFF 상태로 된다. 따라서, 고주파 스위치 회로(10)의 포트(10c)(제1 분파 회로 측)로부터 입력된 고주파 신호는 ON 상태의 전계 효과형 트랜지스터(FET1)를 통과하여, 포트(10a)(제1 멀티 밴드 안테나 측)에 전송된다. 이때 전계 효과형 트랜지스터(FET3)는 OFF 상태이므로, 그 차단 특성에 의해 포트(10b)(제2 멀티 밴드 안테나 측)에 대한 고주파 신호의 누설은 거의 없고, 전계 효과형 트랜지스터(FET2)도 OFF 상태이므로, 포트(10d)(제2 분파 회로 측)에 대한 고주파 신호의 누설도 거의 없다.
한편, 고주파 스위치 회로(10)의 포트(10b)(제2 멀티 밴드 안테나 측)로부터 입력된 고주파 신호는, ON 상태의 전계 효과형 트랜지스터(FET4)를 통과하여, 포트(10d)(제2 분파 회로 측)에 전송된다. 이때, 전계 효과형 트랜지스터(FET2)는 OFF 상태이므로, 포트(10a)(제1 멀티 밴드 안테나 측)에 대한 고주파 신호의 누설은 거의 없고, 또한 전계 효과형 트랜지스터(FET3)도 OFF 상태이므로, 포트(10c)(제1 분파 회로 측)에 대한 고주파 신호의 누설도 거의 없다.
다음에 컨트롤 단자(V2)에 전계 효과형 트랜지스터가 동작하는 임계값 이상의 전압(예를 들면, +1~+5V)을 인가하고, 컨트롤 단자(V1)는 임계값 이하의 전압의 전압인 0V로 한 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 전계 효과형 트랜지스터(FET2와 FET3)가 ON 상태, 전계 효과형 트랜지스터(FET1와 FET4)가 OFF 상태로 된다. 따라서, 고주파 스위치 회로(10)의 포트(10a)(제1 멀티 밴드 안테나 측)로부터 입력된 고주파 신호는 ON 상태의 전계 효과형 트랜지스터(FET2)를 통과하여, 포트(10d)(제2 분파 회로 측)에 전송된다. 한편, 고주파 스위치 회로(10)의 포트(10c)(제1 분파 회로 측)로부터 입력된 고주파 신호는, ON 상태의 전계 효과형 트랜지스터(FET3)를 통과하여, 포트(10b)(제2 멀티 밴드 안테나 측)에 전송된다.
본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로에 있어서 송수신을 행하는 경우, 먼저 통신을 개시하기 전에 주파수 스캔을 행하고, 수신 가능한 주파수 채널을 탐색한다(캐리어 스캔). 스캔 동작을 행하는 경우에, 예를 들면 표 1의 접속 모드 1로 되도록, 스위치 회로 제어부에 의해 고주파 스위치 회로(10)를 제어한다. 이때, 제2 멀티 밴드 안테나(ANT2)와 제2 분파 회로(25)가 접속되고, 하나의 멀티 밴드 안테나에 2개의 통신 시스템의 수신 회로가 접속된다.
고주파 스위치 회로(10)의 제4 포트(10d)와 접속되는 제2 분파 회로(25)는, 2.4GHz 대(IEEE802.11b)의 고주파 신호를 통과시키지만, 5GHz 대(802.11a)의 고주파 신호를 감쇠시키는 저주파측 필터 회로, 및 5GHz 대(IEEE802.11a)의 고주파 신호를 통과시키지만, 2.4GHz 대(IEEE802.11b)의 송신 신호를 감쇠시키는 고주파측 필터 회로를 조합시켜 구성된다. 본 실시예에서는, 저주파수측 필터 회로는 인덕 턴스 소자 및 캐패시턴스 소자로 이루어지는 저역 통과 필터 회로에 의해 구성되고, 고주파수 측 필터 회로는 고역 통과 필터 회로에 의해 구성된다.
이와 같은 구성에 의해, 멀티 밴드 안테나에 입사되어, 스위치 회로(10)의 제4 포트(10d)에 나타나는 고주파 신호 중, 2.4GHz 대의 고주파 신호는 제2 분파 회로(25)의 제2 포트(25b)에 나타나지만, 제3 포트(25c)에는 나타나지 않고, 5GHz 대의 고주파 신호는 제2 분파 회로(2)의 제3 포트(25c)에 나타나지만, 제2 포트(25b)에는 나타나지 않는다. 이와 같이 하여, 2.4GHz 대의 고주파 신호와 5GHz 대의 고주파 신호를 분기할 수 있다.
제2 분파 회로(25)에 있어서, 제2 포트(25b)에 나타난 고주파 신호는, 대역 통과 필터 회로(30)에 의해 노이즈 성분이 제거되고, 평형-불평형 변환 회로(50)에 의해 불평형 신호로부터 평형 신호로 변환되어 IEEE802.11b의 수신 회로에 입력된다. 또 제3 포트(25c)에 나타난 고주파 신호는, 필터 회로(40) 및 평형-불평형 변환 회로(55)를 거쳐IEEE802.11a의 수신 회로에 입력된다.
얻어진 고주파 신호에 따라, IEEE802.11a의 수신 회로부에서는 5GHz 대로 스캔하고, 이것과 병행해 IEEE802.11b 송수신부에서는 2.4GHz 대로 스캔하여, 수신 가능한 모든 채널을 검출한다.
다음에 접속 모드 2로 되도록, 스위치 회로(10)를 스위치 회로 제어부로 제어한다. 이때, 제1 멀티 밴드 안테나 ANT1과 수신 회로 측의 제2 분파 회로(25)가 접속된다. 얻어진 고주파 신호에 따라, IEEE802.11a의 수신 회로부에서는 5GHz 대로 스캔하고, 이것과 병행하여 IEEE802.11b의 송수신부에서는 2.4GHz 대로 스캔하 여, 수신 가능한 모든 채널을 검출한다.
주파수 스캔의 결과에 따라, 액티브한 통신 시스템의 채널을 선택하는 동시에, 제1 및 제2 듀얼 밴드 안테나(ANT1, ANT2)로 수신한 수신 신호의 진폭을 비교하여, 상기 통신 시스템의 송수신 회로와 접속하는 멀티 밴드 안테나를 선택한다.
따라서, 페이징 등의 외란이 생겨도 가장 바람직한 통신 시스템을 선택하여 다이버시티 수신을 행할 수 있다. 또 필터 회로에 의해 노이즈를 제외한 수신 신호에 의해 캐리어 센스를 행함으로써, 무선 통신에 있어서 가장 바람직한 채널을 선택할 수 있다. 캐리어 센스로 모든 채널이 이용중인 것으로 판단된 경우, 일정시간 경과한 후, 재차 캐리어 센스를 행한다.
다음에, 선택된 채널로 송신을 행한다. 선택된 멀티 밴드 안테나를, 고주파 스위치 회로(10)의 제3 포트(10c)를 통하여 제1 분파 회로(20)와 접속한다. 제1 분파 회로(20)는, 2.4GHz 대(IEEE802.11b)의 고주파 신호를 통과시키지만, 5GHz 대(IEEE802.11a)의 고주파 신호를 감쇠시키는 저주파측 필터 회로, 및 5GHz 대(IEEE802.11a)의 고주파 신호를 통과시키지만, 2.4GHz 대(IEEE802.11b)의 송신 신호를 감쇠시키는 고주파측 필터 회로의 조합으로 이루어진다. 본 실시예에서는, 저주파측 필터 회로를 저역 통과 필터 회로로 구성하고, 고주파측 필터 회로를 고역 통과 필터 회로로 구성한다.
따라서, IEEE802.11b의 송신 회로로부터 제1 분파 회로(20)의 제2 포트(20b)에 입력되는 2.4GHz 대의 고주파 신호는, 저주파측 필터 회로를 통하여 제1 포트(20a)에 나타나지만, 제3 포트(20c)에는 나타나지 않고, 다른 한편, IEEE802.11a 의 송신 회로로부터 제1 분파 회로의 제3 포트(20c)에 입력되는 5GHz 대의 고주파 신호는, 고주파측 필터 회로를 통하여 제1 포트(20a)에 나타나지만, 제2 포트(20b)에는 나타나지 않는다. 이와 같이 하여, 2.4GHz 대의 고주파 신호와 5GHz 대의 고주파 신호를 분기할 수 있다. 그리고, 같은 포트로부터 2.4GHz 대 및 5GHz 대의 고주파 신호를 인출하는 것을, 「합성한다」고 표현하는 경우도 있다.
제1 포트(20a)에 나타난 고주파 신호는, 상기 스위치 회로의 제3 포트 (10c)에 입력되고, 상기 멀티 밴드 안테나로부터 방사된다.
스위치 회로(10)의 다른 예의 등가 회로를 도 5 내지 도 7에 나타내었다. 이들 등가 회로는, 전계 효과 트랜지스터(FET)나 다이오드(D1-D4) 등의 스위칭 소자를 주요 구성로 하여, 적절히 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자를 가지는 것으로서, 예를 들면 2개의 SPDT(단극 쌍투)스위치를 이용하여 구성할 수 있다.
제1 및 제2 분파 회로(20, 25)는, 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자로 구성된 저역 통과 필터 회로, 고역 통과 필터 회로, 및 대역 통과 필터 회로를 적절히 조합시켜 구성된다. 분파 회로(20, 25)의 일례의 등가 회로를 도 8 및 도 9에 나타낸다.
필터 회로(30, 40, 60)도 마찬가지로 저역 통과 필터 회로, 고역 통과 필터 회로 및/또는 대역 통과 필터 회로로 구성된다. 이들 필터 회로는 분파 회로(20, 25)의 대역 외 감쇠량에 의해 적절히 선택된다. 필터 회로(30, 40, 60)의 다른 예의 등가 회로를 도 10 내지 도 13에 나타낸다.
평형-불평형 변환 회로(50, 55)는 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자로 구성 되며, 임피던스 변환 기능도 구비할 수 있다. 그 등가 회로의 예를 도 14 내지 도 16에 나타낸다. 불평형 입력-평형 출력형의 SAW 필터를 이용하면, 필터 회로와 평형-불평형 변환 회로를 하나의 회로 소자로 실현할 수 있으므로, 부품수를 감소시킬 수 있어 고주파 회로의 저비용화 및 소형화가 달성된다. 입력 임피던스와 출력 임피던스가 상이한 SAW 필터를 이용해도 된다. 이 경우, 임피던스 변환 기능도 구비할 수 있다. SAW 필터 이외에 FBAR 필터를 이용할 수도 있다.
상기 각종 분파 회로, 필터 회로, 평형-불평형 변환 회로 및/또는 스위치 회로를 이용하여 구성된 멀티 밴드 고주파 회로는, 도 3에 나타낸 멀티 밴드 고주파 회로와 마찬가지로 우수한 기능을 발휘한다.
복수개의 멀티 밴드 안테나를 배치할 수 없는 경우에는, 도 17의 블록도에 나타낸 바와 같이, 고주파 스위치 회로(10)로서 SPDT 스위치(12)를 이용하면, 한 개의 멀티 밴드 안테나와 접속하는 멀티 밴드 고주파 회로를 얻을 수 있다. 이 경우, 스위치 회로 외에는 도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예와 같은 것으로, 다이버시티 수신 외에는, 실시예 1의 멀티 밴드 고주파 회로와 마찬가지의 기능을 발휘한다. SPDT 스위치(12)로서는, 도 18 내지 도 20에 나타낸 스위치 회로를 적절히 이용할 수 있다.
송신측 회로와 수신측 회로를 확실하게 분리하고자 하는 경우, 도 21에 나타낸 바와 같이, 고주파 스위치 회로(10)와 제2 분파 회로(25) 사이에 SPST(단극 단투)스위치 회로(11)를 배치하는 것이 바람직하다. SPST 스위치 회로(11)는, 예를 들면 도 22 내지 도 25에 나타낸 바와 같이, 스위칭 소자, 인덕턴스 소자 및 캐패 시턴스 소자로 구성되며, 고주파 스위치 회로(10)의 포트(10c)가 포트(10a) 또는 포트(10b)에 접속되는 경우에 신호의 통과를 차단하도록 제어된다.
(제2 실시예)
도 3에 나타낸 등가 회로를 가지는 멀티 밴드 고주파 회로를 적층 기판에 구성한 예를 도 26 내지 도 28에 나타낸다. 도 26은, 제1 및 제2 분파 회로(20, 25), 필터 회로(30, 40, 60), 제1 및 제2 평형 불평형 회로(50, 60) 등을 적층 기판 내외에 설치한 멀티 밴드 고주파 회로 부품의 외관을 나타낸다. 도 27 및 도 28은 고주파 회로 부품을 구성하는 적층 기판(100)의 각 층의 구성을 나타낸다.
적층 기판(100)은, 예를 들면 100O℃ 이하의 저온에서 소결 가능한 세라믹 유전체로 이루어지고, Ag나 Cu 등의 도전성 페이스트를 인쇄해 소정의 전극 패턴을 형성한 두께 10-200㎛의 복수개의 세라믹 그린 시트를 적층하여, 일체적으로 소결함으로써 제조될 수 있다.
최하층의 그린 시트(15)의 표면에 거의 전체 면을 덮는 그라운드 전극(GND)이 형성되고, 배면에는 회로 기판에 실장하기 위한 단자 전극이 형성된다. 단자 전극은 안테나 포트(ANT1, ANT2), 불평형 신호가 입력하는 송신 포트(Tx1, Tx2), 평형 신호가 출력되는 수신 포트(Rx1+, Rx1-, Rx2+, Rx2-), 그라운드 포트(GND), 및 스위치 회로 제어용 컨트롤 포트(V1, V2)를 가지며, 각각이 그린시트에 형성된 비어 홀(via-hole)(도면에서, 검은 원으로 표시)을 통하여 상층의 그린 시트 위의 전극 패턴에 접속된다. 본 실시예에서는 단자 전극을 LGA(Land Grid Array)로 하고 있지만, BGA(Ball Grid Array) 등도 채용할 수 있다.
그린 시트(15) 상에 그린 시트 1-14가 적층된다. 이들 그린 시트 상에서, 제1 및 제2 분파 회로(20, 25), 필터 회로(30, 40, 60), 평형-불평형 변환 회로(50, 55)를 구성하는 인덕턴스 소자는 전송 선로에 의해, 또 캐패시턴스 소자는 소정의 전극 패턴에 의해 형성되고, 비어 홀을 통하여 적절히 접속된다. 필터 회로(30, 40)와 평형-불평형 변환 회로(50, 55) 사이에 배치되는 정합 회로(80, 85)는, 소정의 선로 길이의 전송 선로에 의해 형성된다. 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자는, 당연히 칩 인덕터 및 칩 컨덴서로서 적층 기판(100) 상에 실장될 수도 있다.
각 회로는 적층 기판(100)에 삼차원적으로 구성되지만, 회로를 구성하는 전극 패턴은 서로 불필요한 전자기적 간섭을 방지하도록, 그라운드 전극(GND)에 의해 분리되거나, 적층 방향으로 중첩되지 않도록 배치된다. 5GHz 대의 고주파 신호가 통과하는 전송 선로는, 전자기적 간섭을 방지하기 위해, 다른 전극 패턴으로부터 적어도 50μm 이상 이격된다.
유전체로서는, 예를 들면 Al, Si 및 Sr를 주성분으로 하고 Ti, Bi, Cu, Mn, Na, K 등을 부성분으로 하는 세라믹스, Al, Si 및 Sr를 주성분으로 하고 Ca, Pb, Na, K 등을 부성분으로 하는 세라믹스, Al, Mg, Si 및 Gd를 포함하는 세라믹스, 및 Al, Si, Zr 및 Mg 포함하는 세라믹스를 들 수 있다. 유전체의 유전율은 5 내지 15 정도가 바람직하다. 또한, 세라믹 유전체 외에, 수지, 또는 수지/세라믹 복합재를 이용하는 것도 가능하다. 또한 HTCC(고온 동시 소결 세라믹) 기술에 의해, Al2O3를 주체로 하는 유전체 기판상에, 텅스텐이나 몰리브덴 등의 고온 소결 가능 금속 도체에 의해 전극 패턴을 형성해도 된다.
그린 시트(1)에 복수개의 랜드 전극이 형성되고, 랜드 전극에 DPDT 스위치(GaAs FET)나, 적층 기판에 내장되지 않는 결합 컨덴서가 칩 부품으로서 탑재된다. 랜드 전극은 비어 홀을 통하여 적층 기판 내의 접속 선로나 회로 소자와 접속된다.
베어(bear) 상태의 스위치를 랜드 전극에 실장하고, 수지나 관(pipe)으로 밀봉해도 된다. 이와 같은 멀티 밴드 고주파 회로 부품은 소형화에 적절하다. 그리고 송수신 회로부를 구성하는 RF-IC나 베이스 밴드 IC도 적층 기판에 집적되어도 된다.
(제3 실시예)
도 29는 멀티 밴드 고주파 회로의 다른 예의 등가 회로를 나타낸다. 이 멀티 밴드 고주파 회로의 특징은, 제2 분파 회로(25)의 저주파측 필터 회로가, 위상 회로(Lfr1), 및 2.4GHz 대를 통과 대역으로 하는 대역 통과 필터 회로(30)로 구성되어 있다는 점이다. 위상 회로(Lfr1)은 고주파 신호의 위상을 적절히 조절하여, 대역 통과 필터 회로(30)를 고주파 스위치 회로 측에서 볼 때에, 5GHz 대에 있어서의 임피던스를 고임피던스로 하여, 2.4GHz 대의 수신 회로에 5GHz 대의 고주파 신호가 누설되는 것을 방지한다. 이 예에서는, 위상 회로(Lfr1)를 전송 선로로 함으로써, 멀티 밴드 고주파 회로를 적은 회로 소자로 구성할 수 있다.
(제4 실시예)
도 30 내지 도 32는 본 예의 멀티 밴드 고주파 회로를 나타낸다. 도 30은 결합 회로를 포함하는 멀티 밴드 고주파 회로의 송신측 회로를 나타낸다. 이 예에서는, TPC 기능을 부여하도록, 제1 실시예의 멀티 밴드 고주파 회로의 고주파 스위치 회로(10)와 제1 분파 회로(20) 사이에, 복수개의 통신 시스템에 대응하는 송신 전력의 일부를 인출하는 결합 회로(150)를 배치한다.
본 실시예에서는, 2.4GHz 대 및 5GHz 대의 고주파 신호로부터, 결합 회로(150) 및 검파 다이오드(숏트키 다이오드)를 포함하는 검파 회로(300)로 출력 전력의 일부를 검출한다. 이와 같이 안테나 출력단에 가까운 곳에서 출력 전력을 모니터링함으로써, 검파 정밀도가 향상된다. 결합 회로(150)는, 예를 들면 방향성 결합기나 결합 컨덴서에 의해 구성된다.
본 실시예의 멀티 밴드 고주파 회로에서는, 2.4GHz 대 및 5GHz 대에 1개의 결합 회로를 이용한다. 상기 결합 회로의 결합도는 5GHz 대 쪽이 2.4GHz 대 보다 크고, 그 차이는 5dB 정도로도 된다. 결합도의 차이는 그대로 검파 전압에 반영되고, 증폭기로부터의 출력 전력에 대한 검파 전압은 상이하다. 그래서, 결합 회로(150)와 검파 회로(300) 사이에 정합 회로(200)를 배치함으로써, 2.4GHz 대에 있어서의 결합 회로(150)의 임피던스와 검파 회로(300)의 임피던스를 정합시켜, 결합도(검파 전압)가 작은 2.4GHz 대에 있어서도 큰 검파 전압을 얻을 수 있다.
상기 정합 회로는, 결합 회로(150)의 출력 포트(150c)에 접속된 션트 인덕터(Shunt Inductor), 및 결합 회로(150)와 검파 다이오드 사이에 접속된 위상 회로로 구성하는 것이 바람직하다. 이 정합 회로의 스미스 차트상에서의 정합 조절에 서는, 션트 인덕터에 의한 진폭 조절과 위상 회로에 의한 페이징을 개별적으로 행할 수 있다. 이로써, 2.4GHz 대에 있어서의 결합 회로와 검파 회로의 임피던스 정합이 간단하게 된다.
도 31은, 결합 회로(150)로서 방향성 결합기를 이용한 멀티 밴드 고주파 회로의 결합 회로부의 등가 회로를 나타낸다. 상기 방향성 결합기는, 주선로(STL1), 부선로(STL2) 및 저항(R1)에 의해 구성되며, 제1 분파 회로(20)로부터의 송신 신호가 방향성 결합기(150)의 입력 포트(150b)로부터 입력되고, 출력 포트(150a)로 출력된다. 주선로(STL1)와 부선로(STL2)는 전자기적으로 결합되어, 송신 신호의 일부가 결합 포트(150c)로 출력된다.
정합 회로(200)는 션트 인덕터(Lss) 및 위상 회로(Lsi)에 의해 구성되며, 션트 인덕터(Lss) 및 위상 회로(Lsi)의 정수는, 2.4GHz 대에 있어서 방향성 결합 회로의 결합 포트(150c)의 출력 임피던스와 검파 회로(300)의 입력 임피던스를 정합하도록 설정된다. 션트 인덕터(Lss)에 의해 진폭 조절을 행하고, 위상 회로(Lsi)에 의해 페이징을 행한다.
검파 다이오드(Dk)의 양극은 정합 회로(200)에 접속되고, 음극은 션트 접속된 컨덴서(Ck) 및 저항(Rk)으로 이루어지는 전압 평활 회로에 접속된다. 결합 회로(150)로부터의 고주파 신호는 검파 다이오드(Dk)에 입력되고, 그 순 전압을 초과하는 고주파 신호만 음극에 전파되고, 평활 회로에서 직류 전압으로 변환되어, 검파 회로(300)의 출력 측에 접속된 비교 제어 수단에 검파 전압으로서 입력된다.
비교 제어 수단(400)은, 연산 증폭기, 저항, 제어 트랜지스터 등에 의해 구 성되어 있고, 입력된 기준 신호와 검파 다이오드(Dk)로부터 부여되는 검출 신호를 비교하여, 양 신호의 레벨 차가 영이 되도록 증폭기의 출력 전력을 변화시킨다.
고주파 회로의 다른 예로서, 도 32는, 도 31에 나타낸 결합 회로부분을 결합 컨덴서(Cc1)로 구성한 고주파 회로를 나타낸다. 이 결합 회로에 있어서도 2.4GHz 대의 결합도보다 5GHz 대의 결합도 쪽이 5dB 정도 크기 때문에, 정합 회로(200)에 의해 2.4GHz 대의 검파 전압을 증가시킴으로써, 5GHz 대의 검파 전압과의 편차를 작게 할 수 있다.
결합 회로부분을 결합 컨덴서(Cc1)로 구성한 회로에서도, 주파수에 대한 검파 전압의 불균일성이 작고, 부품수를 삭감할 수 있어 소형화가 가능하다. 따라서, 이와 같은 고주파 회로는, TPC 기능을 구비한 IEEE802.11h의 통신 시스템에 매우 적합하다.
본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로는, WLAN에 의한 데이터 통신에 있어서 노이즈나 페이징 등의 영향을 받지 않고, 무선 통신에 있어서 가장 바람직한 채널을 선택할 수 있고, 또한 다이버시티 수신을 행할 수 있다. 본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로는 적은 수의 스위치 수단에 의해 전력 소비를 억제하면서 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭할 수 있다.
상기 고주파 회로를 소형의 삼차원 적층 구조로 한 고주파 회로 부품에 의해, 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고, 수신 데이터를 복조하는 송수신부, 및 상기 고주파 스위치의 스위칭을 제어하는 스위치 회로 제어부를 구비한 멀티 밴드 통신 장치를 얻을 수 있다.
이와 같은 특징을 가지는 본 발명의 멀티 밴드 고주파 회로는, 퍼스널 컴퓨터, PC의 주변기기(프린터, 하드 디스크, 브로드 밴드 루터 등), 전자 기기(FAX, 냉장고, 표준 TV, 고품위 TV, 카메라, 비디오, 휴대 전화기 등), 자동차 및 항공기 내의 신호 전달 수단에 매우 적합하다.

Claims (11)

  1. 통신 주파수가 상이한 복수개의 통신 시스템의 무선 통신을 행하는 멀티 밴드 고주파 회로에 있어서,
    복수개의 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 스위칭 소자를 구비한 고주파 스위치 회로,
    상기 고주파 스위치 회로와 송신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제1 분파 회로,
    상기 고주파 스위치 회로와 수신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제2 분파 회로
    를 구비하며,
    상기 제1 분파 회로와 상기 제2 분파 회로는, 각각 저주파측 필터 회로와 고주파측 필터 회로를 구비하고, 상기 제2 분파 회로의 상기 저주파측 필터 회로로서 대역 통과 필터 회로가 이용되거나, 상기 제2 분파 회로의 상기 저주파측 필터 회로와 상기 수신측 회로 사이에 상기 대역 통과 필터 회로가 배치되어, 상기 제2 분파 회로와 저주파 측의 수신측 회로 사이에 대역 통과 필터가 설치되어 있고,
    상기 고주파 스위치 회로는 제1 내지 제4 포트를 구비하며, 상기 제1 포트는 제1 멀티 밴드 안테나와 접속되어 있고, 상기 제2 포트는 제2 멀티 밴드 안테나와 접속되어 있으며, 상기 제3 포트는 상기 제1 분파 회로와 접속되어 있고, 상기 제4 포트는 상기 제2 분파 회로와 접속되어 있으며,
    상기 스위칭 소자를 ON 상태 또는 OFF 상태로 제어하여, 무선 통신을 행하는 상기 멀티 밴드 안테나를 선택하는 동시에, 선택된 상기 멀티 밴드 안테나와 상기 송신측 회로 또는 상기 수신측 회로의 접속을 스위칭하는
    것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  2. 통신 주파수가 상이한 복수개의 통신 시스템의 무선 통신을 행하는 멀티 밴드 고주파 회로에 있어서,
    1개의 멀티 밴드 안테나와 송신측 회로 및 수신측 회로의 접속을 스위칭하는 스위칭 소자를 구비하는 고주파 스위치 회로,
    상기 고주파 스위치 회로와 송신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제1 분파 회로,
    상기 고주파 스위치 회로와 수신측 회로 사이에 배치되어, 상기 통신 시스템의 주파수 대역에 따라 고주파 신호를 분기하는 제2 분파 회로를 구비하며,
    상기 제1 분파 회로와 상기 제2 분파 회로는, 각각 저주파측 필터 회로와 고주파측 필터 회로를 구비하고, 상기 제2 분파 회로의 상기 저주파측 필터 회로로서 대역 통과 필터 회로가 이용되거나, 상기 제2 분파 회로의 상기 저주파측 필터 회로와 상기 수신측 회로 사이에 상기 대역 통과 필터 회로가 배치되어, 상기 제2 분파 회로와 저주파 측의 수신측 회로 사이에 상기 대역 통과 필터가 설치되고,
    상기 고주파 스위치 회로는 제1 내지 제3 포트를 구비하며, 상기 제1 포트는 정합 회로를 통하여 제1 멀티 밴드 안테나와 접속되어 있고, 상기 제2 포트는 제1 분파 회로와 접속되어 있으며, 상기 제3 포트는 제2 분파 회로와 접속되어 있고,
    상기 스위칭 소자를 ON 상태 또는 OFF 상태로 제어하여, 상기 멀티 밴드 안테나와 상기 송신측 회로 또는 상기 수신측 회로의 접속을 스위칭하는
    것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고주파 스위치 회로와 상기 제1 분파 회로 사이에, 복수개의 통신 시스템의 송신 전력을 인출하는 결합 회로가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합 회로를 결합 컨덴서로 하고, 상기 결합 회로와 검파 회로 사이에 배치되어 있는 정합 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 결합 회로는, 주선로와 부선로를 구비한 방향성 결합기이며, 상기 부선로의 일단 측에 접속된 접지 저항, 및 상기 부선로의 타단측과 검파 회로 사이의 정합 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분파 회로 각각은, 일단측을 공통 포트로 하고, 상기 저주파측 필터 회로와 상기 고주파측 필터 회로를 병렬 접속하며, 상기 저주파측 필터 회로는 2.4GHz 대의 고주파 신호를 통과시키고 5GHz 대의 고주파 신호를 감쇠시키는 필터 회로이며, 상기 고주파측 필터는 5GHz 대의 고주파 신호를 통과시키고 2.4GHz 대의 송신 신호를 감쇠시키는 필터 회로인 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 분파 회로의 상기 저주파측 필터 회로가 위상 회로, 및 2.4GHz 대를 통과 대역으로 하는 대역 통과 필터 회로로 구성되고, 상기 위상 회로는, 상기 고주파 스위치 회로 측으로부터 본 대역 통과 필터 회로의 5GHz 대에 있어서의 임피던스를 고임피던스로 조절하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 분파 회로의 상기 저주파측 필터 회로와 상기 수신측 회로 사이에 배치되어 있는 제1 평형-불평형 변환 회로, 및 상기 제2 분파 회로의 상기 고주파측 필터 회로와 상기 수신측 회로 사이에 배치되어 있는 제2 평형-불평형 변환 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고 수신 데이터를 복조하는 송수신부, 및 상기 고주파 스위치의 스위칭을 제어하는 스위치 회로 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 고주파 회로에 이용되고, 상기 고주파 회로를 구비하는 멀티 밴드 고주파 회로 부품에 있어서,
    전극 패턴을 가지는 기판의 적층체 및 상기 적층체의 표면에 탑재된 소자를 구비하고,
    상기 고주파 회로를 구성하는 회로 소자 중 인덕턴스 소자 및 캐패시턴스 소자 중 적어도 일부는 상기 전극 패턴에 의해 구성되며, 적어도 상기 스위칭 소자는 상기 적층 기판의 표면에 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 고주파 회로 부품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 멀티 밴드 고주파 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 통신 장치.
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