KR20200117810A

KR20200117810A - 프론트 엔드 모듈

Info

Publication number: KR20200117810A
Application number: KR1020190073503A
Authority: KR
Inventors: 조강타; 천성종
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-10-14
Also published as: KR102428338B1; KR102260375B1; CN111865350A; KR20200127953A; CN111865350B

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 안테나 단자; 및 상기 안테나 단자 및 제1 단자와 연결되고, 3.3GHz~4.2GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터, 및 상기 안테나 단자 및 제2 단자와 연결되고, 5.15GHz~5.950GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터를 포함하는 듀플렉서; 를 포함하고, 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 각각은 LC 필터를 포함하고, 상기 제1 필터의 동작 시구간 중 일부는 상기 제2 필터의 동작 시구간 중 일부와 중첩될 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.

sub-6GHz 대역에서는 주파수 효율 향상을 위하여, 4*4 MIMO(Multi-Input/Multi-Output) 시스템이 기본적으로 적용된다. MIMO는 안테나 개수에 비례하여 대역폭을 확대할 수 있는 기술이다. 4개의 안테나를 사용하게 되면 단일 안테나 대비 4배의 주파수 효율을 얻을 수 있다. 다만, 모바일 기기의 슬림화 및 소형화 추세에 따라, 안테나가 탑재되는 공간에는 제한이 있으며, 기존의 시스템에서 사용하는 안테나들이 존재하는 조건에서, 4개의 안테나를 단말기에 추가적으로 구현하는 데에는 물리적 제약이 따른다.

본 발명의 과제는 어느 하나의 안테나와 연결되는 프론트 엔드 모듈이 복수의 표준의 무선 통신을 지원하여, 모바일 기기에 탑재되는 안테나의 수를 감소시킬 수 있는 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 모바일 기기에 채용되는 안테나의 수를 줄임으로써, 안테나의 아이솔레이션 특성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈이 탑재된 모바일 기기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀플렉서의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 응답을 나타낸다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.
도 8는 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 다양한 표준의 무선 통신을 수행한다. 모바일 기기(1)에 포함되는 복수의 안테나(ANT1~ANT6) 및 복수의 프론트 엔드 모듈(FEM1~FEM6)은 다양한 표준의 무선통신을 지원한다.

다만, 복수의 안테나(ANT1~ANT6)를 모바일 기기(1)의 제한적인 공간에 구현하는 경우, 복수의 안테나(ANT1~ANT6)에서 입출력되는 RF 신호들이 상호 간섭되어, 안테나의 성능 열화가 발생하는 문제가 있다.

따라서, 어느 하나의 안테나와 연결되는 프론트 엔드 모듈이 복수의 표준의 무선 통신을 지원하여, 모바일 기기(1)에 탑재되는 안테나의 수를 감소시킬 필요가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 제1 안테나 단자(T_ANTa), 제1 단자(T1), 제2 단자(T2), 및 제1 필터(F1)와 제2 필터(F2)를 포함하는 듀플렉서(DPX)를 포함할 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.

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 제1 필터(F1)의 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서, 제1 필터(F1)가 지원하는 표준과 다른 표준의 무선 통신을 지원할 수 있다.

제1 필터(F1)는 Sub-6GHz 대역 중 기 설정된 제1 주파수 대역에서 셀룰러 통신을 지원한다. 일 예로, 제1 필터(F1)는 제1 주파수 대역에 해당하는 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.

제2 필터(F2)는 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.

본 발명의 일 실시예에 따르면, Sub-6GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터(F1)와, 5GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터(F2)를 하나의 듀플렉서(DPX)로 구성하고, 듀플렉서(DPX)를 하나의 제1 안테나(ANTa)와 연결하여, 모바일 기기에 마련되는 안테나의 수를 획기적으로 줄일 수 있다. 하나의 듀플렉서(DPX)에 구비되는 제1 필터(F1)의 동작 시구간 중 일부는 제2 필터(F2)의 동작 시구간 중 일부와 중첩될 수 있다. 일 예로, 제1 필터(F1)의 동작 시구간은 제2 필터(F2)의 동작 시구간과 일치할 수 있고, 제1 안테나(ANTa)는 외부 기기와 셀룰러 통신 및 와이파이 통신을 동시에 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면,, 모바일 기기에 마련되는 안테나의 수를 줄임으로써, 서로 다른 안테나에서 출력되는 RF 신호들이 서로 간섭되는 현상을 방지하여, 모바일 기기의 통신 성능을 향상시킬 수 있다. 나아가, 서로 다른 표준을 지원하는 필터들을 하나의 프론트 엔드 모듈로 통합하여, 프론트 엔드 모듈의 전체 면적을 감소시킬 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, 필터들을 커패시터 및 인덕터의 조합으로 구현되는 LC 필터로 구성할 필요가 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀플렉서의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 듀플렉서(DPX)는 제1 필터(F1), 제2 필터(F2), 및 임피던스 매칭부(IMU)를 포함할 수 있다.

제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 각각은 커패시터 및 인덕터의 조합으로 구현되는 LC 필터를 포함할 수 있다. 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 각각은 LC 필터를 포함하여, 35dB 이상의 감쇄 특성을 가질 수 있다.

제1 필터(F1)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 단자(T1) 사이에서 직렬로 배치되는 복수의 시리즈부(SE1~SE3) 및 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 단자(T1) 사이의 서로 다른 노드와 접지 사이에 배치되는 복수의 션트부(SH1~SH3)를 포함한다.

일 예로, 복수의 시리즈부(SE1~SE3)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 단자(T1) 사이에 순차적으로 배치되는 제1 시리즈부(SE1), 제2 시리즈부(SE2), 및 제3 시리즈부(SE3)를 포함하고, 복수의 션트부(SH1~SH3)는 제1 시리즈부(SE1)와 제2 시리즈부(SE2) 사이의 노드와 접지 사이에 배치되는 제1 션트부(SH1), 제2 시리즈부(SE2)와 제3 시리즈부(SE3) 사이의 노드와 접지 사이에 배치되는 제2 션트부(SH2), 제3 시리즈부(SE3)와 제1 단자(T1) 사이의 노드와 접지 사이에 배치되는 제3 션트부(SH3)를 포함할 수 있다.

제1 시리즈부(SE1)는 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L), 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)와 직렬로 연결되는 커패시터(C)를 포함할 수 있다.

제2 시리즈부(SE2)는 커패시터(C)를 포함할 수 있고, 제3 시리즈부(SE3)는 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L), 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)와 직렬로 연결되는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.

제1 션트부(SH1), 제2 션트부(SH2), 및 제3 션트부(SH3) 각각은 직렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있다.

제1 시리즈부(SE1) 및 제3 시리즈부(SE3) 각각에 구비되는 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)는 병렬 공진에 의해 감쇄역을 형성할 수 있다. 제1 시리즈부(SE1)는 5.90GHz~6.0GHz, 구체적으로, 약 5.95GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있고, 제3 시리즈부(SE3)는 2.25GHz~2.35GHz, 구체적으로, 약 2.3GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 필터(F1)는 제1 시리즈부(SE1)에 의해 약 5.95GHz에서 형성되는 감쇄역에 따라, 와이파이 5GHz 대역 중 높은 주파수 대역(WiFi 5GHz high)과의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있고, 제3 시리즈부(SE3)에 의해 약 2.3GHz에서 형성되는 감쇄역에 따라, LTE 하이밴드(HB) 중 낮은 주파수 대역(LTE HB low)과의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있다.

제1 션트부(SH1), 제2 션트부(SH2), 및 제3 션트부(SH3) 각각에 구비되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)는 직렬 공진에 의해 감쇄역을 형성할 수 있다. 제1 션트부(SH1)는 1.95GHz~2.05GHz, 구체적으로, 약 2GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있고, 제2 션트부(SH2)는 2.64GHz~2.74GHz, 약 2.69GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있고, 제3 션트부(SH3)는 5.10GHz~5.20GHz, 약 5.15GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 필터(F1)는 제1 션트부(SH1)에 의해 약 2GHz 대역에서 형성되는 감쇄역에 따라 1.7GHz~2.0GHz 대역(LTE MB)와의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있고, 제2 션트부(SH2)에 의해 약 2.69GHz에서 형성되는 감쇄역에 따라, 2.3GHz~2.7GHz 대역(LTE HB) 중 높은 주파수 대역(LTE HB high)과의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있고, 제3 션트부(SH3)에 의해 약 5.15GHz에서 형성되는 감쇄역에 따라, 와이파이 5GHz 대역 중 낮은 주파수 대역(WiFi 5GHz low)과의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있다.

제2 필터(F2)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제2 단자(T2) 사이에서 직렬로 배치되는 복수의 시리즈부(SE4~SE7) 및 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제2 단자(T2) 사이의 서로 다른 노드와 접지 사이에 배치되는 복수의 션트부(SH4~SH6)를 포함한다.

일 예로, 복수의 시리즈부(SE4~SE7)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제2 단자(T2) 사이에 순차적으로 배치되는 제4 시리즈부(SE4), 제5 시리즈부(SE5), 제6 시리즈부(SE6), 및 제7 시리즈부(SE7)를 포함하고, 복수의 션트부(SH4~SH6)는 제4 시리즈부(SE4)와 제5 시리즈부(SE5) 사이의 노드와 접지 사이에 배치되는 제4 션트부(SH4), 제5 시리즈부(SE5)와 제6 시리즈부(SE6) 사이의 노드와 접지 사이에 배치되는 제5 션트부(SH5), 및 제6 시리즈부(SE6)와 제7 시리즈부(SE7) 사이의 노드와 접지 사이에 배치되는 제6 션트부(SH6)를 포함할 수 있다.

제4 시리즈부(SE4)는 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L), 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)와 직렬로 연결되는 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 제5 시리즈부(SE5)는 인덕터(L)를 포함할 수 있고, 제6 시리즈부(SE6) 및 제7 시리즈부(SE7) 각각은 커패시터(C)를 포함할 수 있다.

제4 션트부(SH4)는 커패시터(C)를 포함할 수 있고, 제5 션트부(SH5), 및 제6 션트부(SH6) 각각은 직렬로 연결되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제4 시리즈부(SE4)의 서로 병렬로 연결되는 커패시터(C)와 인덕터(L)는 11GHz 대역에서 2차 고조파 감쇄 특성을 구현할 수 있다.

또한, 제5 션트부(SH5), 및 제6 션트부(SH6) 각각에 구비되는 커패시터(C) 및 인덕터(L)는 직렬 공진에 의해 감쇄역을 형성할 수 있다. 제5 션트부(SH5)는 4.15GHz~4.25GHz, 구체적으로, 약 4.2GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있고, 제6 션트부(SH6)는 3.70GHz~3.80GHz, 구체적으로, 약 3.75GHz에서 감쇄역을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 필터(F2)는 제5 션트부(SH5)에 의해 약 4.20GHz 대역에서 형성되는 감쇄역에 따라 n77 대역 중 높은 주파수 대역(n77 high)와의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있고, 제6 션트부(SH6)에 의해 약 3.75GHz에서 형성되는 감쇄역에 따라 n77 대역 중 중간 주파수 대역(n77 mid)와의 감쇄 특성을 향상시킬 수 있다.

한편, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)를 하나의 듀플렉서(DPX)로 구현하기 위하여는 제1 필터(F1)의 통과 대역의 임피던스와 제2 필터(F2)의 통과대역의 임피던스를 매칭시킬 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 제1 필터(F1)/제2 필터(F2)의 사이에 임피던스 매칭부(IMU)를 마련하여, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 각각의 통과대역의 임피던스를 매칭시킬 수 있다. 임피던스 매칭부(IMU)는 제1 안테나 단자(T_ANTa), 제1 필터(F1), 및 제2 필터(F2) 각각과 연결되는 노드와 접지 사이에 배치될 수 있다.

임피던스 매칭부(IMU)는 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 접지 사이에 배치되는 매칭 인덕터(Lmat)를 포함할 수 있다. 매칭 인덕터(Lmat)는 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2) 각각의 통과대역의 임피던스를 50ohm으로 매칭시킬 수 있다.

다수의 소자가 ð 형태 또는 T 형태로 배치되는 위상 천이기를 임피던스 매칭부로 채용하는 경우, 임피던스 매칭을 위한 소자가 증가함에 따라, 신호 손실이 증가하는 단점이 있다. 특히, 신호 손실은, 신호 경로 상에 소자가 배치되는 경우, 더욱 크게 발생하는 경향이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 임피던스 매칭을 위한 매칭 인덕터(Lmat)를, 신호 경로에 직접 배치하는 것이 아니라, 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 접지 사이에 배치하여, 신호 손실 측면에서 크게 유리할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 응답을 나타낸다.

도 4에서, 제1 그래프(graph1)는 제1 필터(F1)의 주파수 응답을 나타내고, 제2 그래프(graph2)는 제2 필터(F2)의 주파수 응답을 나타낸다.

도 4의 제1 그래프(graph1)를 참조하면, 제1 필터(F1)의 주파수 응답은 약 3.3GHz에서 약 -1.53dB의 통과 특성을, 약 4.20GHz에서 약 -1.30dB의 통과 특성을 가진다. 제1 필터(F1)는 LTE 통신 대역으로 할당되는 2.300GHz~2.690GHz 대역에 대하여 높은 감쇄 특성을 구비하고, 동시에, 와이파이 통신 대역으로 할당되는 5.15GHz~5.950GHz 대역에 대하여 높은 감쇄 특성을 구비할 수 있다.

도 4의 제2 그래프(graph2)를 참조하면, 제2 필터(F2)의 주파수 응답은 약 5.15GHz에서 약 -0.97dB의 통과 특성을, 약 5.95GHz에서 약 -0.66dB의 통과 특성을 가진다. 제2 필터(F2)는 Sub-6GHz 대역으로 할당되는 3.3GHz~4.2GHz 대역에 대하여 높은 감쇄 특성을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 필터(F1)는 5.15GHz에서 약 -39.05dB의 감쇄 특성을 가질 수 있고, 제2 필터(F2)는 4.2GHz에서 약 -36.95dB의 감쇄 특성을 가지므로, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)가 하나의 안테나를 공유하는 경우에도, 간섭없이 안정적으로 RF 신호들을 송수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 높은 감쇄 특성을 가지는 필터들을 듀플렉서로 구현하여, 필터들 외에 별도의 다이플렉서가 구비된 경우에 비하여, 신호 손실 측면에서 크게 유리하고, 부품 간소화로 인하여 프론트 엔드 모듈의 면적을 줄일 수 있고, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈의 블록도이다.

도 5 내지 도 7의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 도 2의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈과 유사하므로 중복되는 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 도 5의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 도 2의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈에 비하여, 제3 필터(F3) 및 스위치(SW)를 더 포함할 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 Sub-6GHz 대역 중 기 설정된 제2 주파수 대역에서 셀룰러 통신을 지원한다. 일 예로, 제3 필터(F3)는 제2 주파수 대역에 해당하는 4.4GHz~5.0GHz 대역(n79 대역)에서 셀룰러 통신을 지원할 수 있다.

제3 필터(F3)는 대역 통과 필터로 동작한다. 일 예로, 제3 필터(F3)는 4.4GHz~5.0GHz 대역의 통과 대역을 가지고, 4.4GHz의 하한 주파수 및 5.0GHz의 상한 주파수를 포함하는 대역 통과 필터를 포함할 수 있다.

스위치(SW)는 SPDT(Single Pole Double Throw)의 형태의 3단자 스위치로 구현된다. 스위치(SW)의 일단은 제1 안테나 단자(T_ANTa)와 연결되고, 스위치(SW)의 타단은 듀플렉서(DPX) 및 제3 필터(F3)와 선택적으로 연결될 수 있다. 스위치(SW)는 듀플렉서(DPX)와 제3 필터(F3)를 제1 안테나 단자(T_ANTa)에 선택적으로 연결할 수 있다.

제3 필터(F3)의 통과 대역에 해당하는 4.4GHz~5.0GHz 대역은 제1 필터(F1)의 통과 대역에 해당하는 3.3GHz~4.2GHz 대역과 제2 필터(F2)의 통과 대역에 해당하는 5.15GHz~5.95GHz 대역은 밴드갭이 극히 좁기 때문에, 스위치(SW)를 통한 시분할 방식으로, 하나의 제1 안테나(ANTa)를 통하여 RF 신호들을 송수신할 수 있다. 따라서, 제1 필터(F1) 및 제2 필터(F2)의 동작 시구간과 제3 필터(F3)의 동작 시구간은 서로 다를 수 있다.

본 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 sub-6GHz 대역 중 n77 대역(3.3GHz~4.2GHz)의 셀룰러 통신과 5GHz 대역의 와이파이 통신 외에도, sub-6GHz 대역 중 n79 대역(4.4GHz~5.0GHz)의 셀룰러 통신을 수행할 수 있다.

도 6를 참조하면, 도 6의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 도 2의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈에 비하여, 제4 필터(F4)를 더 포함할 수 있다.

제4 필터(F4)는 제2 안테나 단자(T_ANTb)와 제4 단자(T4) 사이에 배치된다. 제4 필터(F4)의 일단은 제2 안테나 단자(T_ANTb)에 연결되고, 제4 필터(F4)의 타단은 제4 단자(T4)에 연결된다.

제4 필터(F4)는 2.4GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원한다. 일 예로, 제4 필터(F4)는 2.4GHz~2.4835GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원할 수 있다.

제4 필터(F4)는 대역 통과 필터로 동작한다. 일 예로, 제4 필터(F4)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.

본 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 sub-6GHz 대역 중 n77 대역(3.3GHz~4.2GHz)의 셀룰러 통신과 5GHz 대역의 와이파이 통신 외에도, 2.4GHz 대역의 와이파이 통신을 수행할 수 있다.

도 7을 참조하면, 도 7의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 도 2의 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈에 비하여, 제3 필터(F3), 제4 필터(F4) 및 스위치(SW)를 더 포함할 수 있다. 도 7의 제3 필터(F3), 제4 필터(F4) 및 스위치(SW)는 도 5의 제3 필터(F3), 및 스위치(SW), 도 6의 제4 필터(F4)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

본 실시예에 따른 프론트 엔드 모듈은 sub-6GHz 대역 중 n77 대역(3.3GHz~4.2GHz)의 셀룰러 통신과 5GHz 대역의 와이파이 통신 외에도, sub-6GHz 대역 중 n79 대역(4.4GHz~5.0GHz)의 셀룰러 통신 및 2.4GHz 대역의 와이파이 통신을 수행할 수 있다.

도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터에 연결되는 증폭부의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 8에서, 필터(F)는 도 2, 도 5, 도 6, 및 도 7의 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 도 2, 도 5, 도 6, 및 도 7의 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 8를 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 8에서, 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
DPX: 듀플렉서

Claims

안테나 단자; 및
상기 안테나 단자 및 제1 단자와 연결되고, 3.3GHz~4.2GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하는 제1 필터, 및 상기 안테나 단자 및 제2 단자와 연결되고, 5.15GHz~5.950GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 제2 필터를 포함하는 듀플렉서; 를 포함하고,
상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 각각은 LC 필터를 포함하고, 상기 제1 필터의 동작 시구간 중 일부는 상기 제2 필터의 동작 시구간 중 일부와 중첩되는 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 듀플렉서는,
상기 제1 필터의 통과 대역의 임피던스와 상기 제2 필터의 통과 대역의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
제2항에 있어서, 상기 임피던스 매칭부는,
상기 안테나 단자와 접지 사이에 배치되는 매칭 인덕터를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제1 필터는,
상기 안테나 단자와 상기 제1 단자 사이에 직렬로 연결되는 복수의 시리즈부, 및 상기 안테나 단자와 상기 제1 단자 사이의 서로 다른 노드와 접지 사이에 배치되는 복수의 션트부를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
제4항에 있어서,
상기 복수의 시리즈부 중 하나의 시리즈부는 서로 병렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여, 5.90GHz~6.0GHz에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 시리즈부 중 다른 하나의 시리즈부는 서로 병렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여, 2.25GHz~2.35GHz에서 감쇄역을 형성하는 프론트 엔드 모듈.
제5항에 있어서,
상기 복수의 시리즈부 중 하나의 시리즈부는 5.95GHz에서 감쇄역을 형성하고, 상기 복수의 시리즈부 중 다른 하나의 시리즈부는 2.3GHz에서 감쇄역을 형성하는 프론트 엔드 모듈.
제4항에 있어서,
상기 복수의 션트부 중 하나의 션트부는 서로 직렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여1.95GHz~2.05GHz에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 션트부 중 다른 하나의 션트부는 서로 직렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여, 2.64GHz~2.74GHz에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 션트부 중 또 다른 하나의 션트부는 서로 직렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여, 5.10GHz~5.20GHz에서 감쇄역을 형성하는 프론트 엔드 모듈.
제7항에 있어서,
상기 복수의 션트부 중 하나의 션트부는 2GHz에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 션트부 중 다른 하나의 션트부는 2.69GHz에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 션트부 중 또 다른 하나의 션트부는 5.15GHz에서 감쇄역을 형성하는 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제2 필터는,
상기 안테나 단자와 상기 제2 단자 사이에 직렬로 연결되는 복수의 시리즈부, 및 상기 안테나 단자와 상기 제2 단자 사이의 서로 다른 노드와 접지 사이에 배치되는 복수의 션트부를 포함하는 프론트 엔드 모듈.
제9항에 있어서,
상기 복수의 션트부 중 하나의 션트부는 서로 직렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여4.15GHz~4.25GHz 에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 션트부 중 다른 하나의 션트부는 서로 직렬로 연결되는 커패시터 및 인덕터를 포함하여, 3.70GHz~3.80GHz 에서 감쇄역을 형성하는 프론트 엔드 모듈.
제10항에 있어서,
상기 복수의 션트부 중 하나의 션트부는 4.20GHz에서 감쇄역을 형성하고,
상기 복수의 션트부 중 다른 하나의 션트부는 3.75GHz에서 감쇄역을 형성하는 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서,
4.4GHz~5.0GHz 대역의 통과 대역을 가지는 제3 필터; 및
상기 듀플렉서와 상기 제3 필터를 상기 안테나 단자에 선택적으로 연결하는 스위치; 를 더 포함하는 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서,
2.4GHz~2.4835GHz 대역의 통과 대역을 가지는 제4 필터; 를 더 포함하고,
상기 제4 필터는 상기 듀플렉서가 연결되는 안테나 단자와 다른 안테나 단자와 연결되는 프론트 엔드 모듈.
안테나 단자; 및
상기 안테나 단자와 연결되는 제1 필터, 및 상기 제1 필터의 주파수 대역과 다른 주파수 대역에서, 상기 제1 필터가 지원하는 표준과 다른 표준의 무선 통신을 지원하는 제2 필터를 포함하는 듀플렉서; 를 포함하고,
상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 각각은 LC 필터를 포함하고, 상기 제1 필터의 동작 시구간 중 일부는 상기 제2 필터의 동작 시구간 중 일부와 중첩되는 프론트 엔드 모듈.
제14항에 있어서,
상기 제1 필터는 3.3GHz~4.2GHz 대역에서 셀룰러 통신을 지원하고, 상기 제2 필터는 5.15GHz~5.950GHz 대역에서 와이파이 통신을 지원하는 프론트 엔드 모듈.
제14항에 있어서,
상기 제1 필터 및 상기 제2 필터 각각은, 35dB 이상의 감쇄 특성을 가지는 프론트 엔드 모듈.