선송신(ｐｒｅｔｒａｎｓｍｉｔ) 격리를 제공하는 송수신스위치 아키텍처 document_id A220623038033

효율적이고, 저가의 전자 모듈들의 이용도가 증가함에 따라, 이동 통신 시스템은 점점 더 널리 보급되고 있다. 예를 들어, 다양한 주파수, 전송 방식, 변조 기술 및 통신 프로토콜이 전화기형 통신 핸드셋(handset)과 같은 핸드헬드(handheld)에서 양 방향 음성 및 데이터 통신을 제공하는데 사용되는, 통신 방식의 다수의 변형이 존재한다. 이러한 여러 변조 및 송신 방식들은 각각 장점과 단점을 갖는다. 이러한 모바일 통신 시스템들이 발달하고 활용됨에 따라, 이러한 시스템들이 반드시 따라야 할 다수의 상이한 표준이 발전되어 왔다. 예를 들어, 미국에서, 3세대 휴대용 통신 시스템들은 특정한 변조 방식 및 액세스 형식(access format)의 사용을 필요로 하는 IS-136 표준을 따른다. IS-136의 경우, 변조 방식은 8 직교 위상 편이 변조(8QPSK), 오프셋 π/4 차동 4 위상 편이 변조(π/4-DQPSK) 또는 이들의 변형일 수 있고, 액세스 형식은 TDMA이다. 유럽과 세계 다른 부분에서, 이동 통신 세계화 시스템(GSM) 표준은, 협대역(narrow band) TDMA 액세스 환경에서 가우시안 최소 편이 방식(GMSK) 변조 방식의 사용을 요구하며, GMSK 변조 방식은 일정한 엔벨로프(envelope) 변조 방법론을 사용한다. GSM 통신 표준은 에지(Enhanced Data rate for GSM Evolution; EDGE)라고 불리는 것으로 더욱 발달되었으며, EDGE는 8QPSK를 사용한다. 유럽 및 많은 다른 지역에서, GSM 통신 시스템은 900MHz의 "EGSM900" 대역 및 1800MHz의 "DCS1800" 대역에서 동작하는 반면에, 미국에서 GSM 통신 시스템은 850MHz의 "GSM850" 대역 및 1900MHz의 "PCS1900" 대역에서 동작한다. 각각의 GSM 변형은 상이한 송신 및 수신 주파수들을 사용한다. 효율적인 활용을 위해서, 어떤 경우에는 하나를 초과하는 통신 시스템에서 사용될 수 있는 단일 통신 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 소위 "다중-모드" 또는 "다중-대역" 통신 장치들은 두 개 이상의 통신 시스템(다중-모드)이나 두 개 이상의 대역(다중-대역)에서 통신 액세스를 제공할 수 있다. 예를 들어, GSM 통신 시스템에서, 일부 통신 장치들은 GSM850, EGSM900, DCS1800 및 PCS1900 주파수 대역들에서 동작할 수 있다. PCS1900 송신 대역이 DCS1800 수신 대역과 오버랩(overlap)되고 GSM850 수신 대역과 EGSM900 송신 대역이 오버랩되지만, 이러한 통신 장치들은, 어떠한 정해진 시간에서 하나의 대역 내에서만 동작하기 때문에, 이러한 대역들에서 모두 동작할 수 있는 기능을 제공한다. 그러나 불행히도, PCS1900 송신 대역과 DCS1800 수신 대역의 주파수 오버랩으로 인해, PCS1900 대역의 송신 섹션으로부터의 누설이 DCS1800 대역의 수신 섹션을 통해서 누설될 수 있고, EGSM900 대역의 송신 세션으로부터의 누설이 GSM850 대역의 수신 섹션을 통해서 누설될 수 있는, 운영 상황(operating situation)이 존재한다. GSM 송신 시간 마스크 규격(specification)이 전력 출력 제한을 엄격히 지킬 것을 요구하기 때문에, 이러한 동작 상태가 발생한다. 예를 들어, "선송신 시간(pre-transmit time)"이라고 불리는 기간 동안, 통신 장치의 DCS1800/PCS1900 송신 섹션과 관련된 송신 전압 제어 발진기(Transmit Voltage Controlled Oscillator; TX VCO)는, 송신 이전에 주파수를 안정시키기 위하여 기동되나, 통신 장치는 규정된 시간이 되기까지는 송신을 할 수 없다. 특히, 어떠한 방출된 전력의 레벨도 선송신 시간 동안에는 특정 한계 미만이어야 한다. 이러한 선송신 시간 동안 송신 전력이 방출되는 것을 방지하기 위해서, 통신 장치에서 하나 이상의 송신/수신 스위치가 수신 위치를 유지하고, 이에 따라 선송신 시간 동안 통신 장치의 송신 회로에 의해서 현저한 송신 전력이 방출되는 것을 방지한다. 불행하게도, PCS1900 송신 대역은 DCS1800 수신 대역과 오버랩하기 때문에, TX VCO로부터의 전력이 DCS1800 수신 대역 회로를 통해서, 특히 DCS1800 수신 회로와 관련된 표면 탄성파(surface acoustic wave; SAW) 필터를 통해서 안테나로 누설될 수 있다. 도 1은 통신 장치의 대표적인 프론트 엔드 모듈(front end module; FEM)(10)을 도시한 개략도이다. 프론트 엔드 모듈(10)은 다이플렉서(12)와 연결된 안테나(11)를 포함한다. 이 다이플렉서는 주파수 대역을 분리하고, 이 예에서는 접속부(14)를 통해서 GSM850/EGSM900 송신/수신 신호와, 접속부(16)를 통해서 DCS1800/PCS1900 송신/수신 신호를 제공한다. 프론트 엔드 모듈(10)은 하나의 휴대용 통신 장치 상에서 GSM850, EGSM900, DCS1800 및 PCS1900 (또한 GSM 프레임워크 내에서 고려되는) 통신 대역들을 결합한 아키텍처를 도시한다. 이 아키텍처는 또한 "쿼드밴드(Quadband)"라고 불린다. 설명의 단순성을 위해서, 오직 DCS1800/PCS1900 주파수 대역들만이 논의될 것이다. 접속부(16) 상의 신호는 송신-수신 스위치(18)에 연결된다. 송신-수신 스위치(18)는, 예를 들어 GaAs 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor; FET) 또는 다른 스위치를 이용하여 제작될 수 있다. 송신-수신 스위치(18)는 안테나(11)에 의하여 수신되는 신호가 수신 회로로 전달될지 여부를 결정하거나 송신 신호가 송신 회로에서부터 안테나(11)로 전달될지 여부를 결정한다. 수신 경로에서, 송신-수신 스위치(18)는 접속부(38)를 통해서 한 쌍의 표면 탄성파 필터(41, 42)에 연결된다. 표면 탄성파 필터(41)는 DCS1800 통신 대역에서 신호를 수신하도록 동조(tune)되는 반면, 표면 탄성파 필터(42)는 PCS1900 통신 대역에서 신호를 수신하도록 동조된다. 또한, 송신 필터(44)는 접속부(48)를 경유하여 전력 증폭기(49)로부터의 DCS1800 및 PCS1900 송신 신호의 통과를 허용한다. 표면 탄성파 필터(41)는 표면 탄성파 필터(42)가 동작하는 대역에서 높은 임피던스(impedance)를 나타내야만 한다. 마찬가지로, 표면 탄성파 필터(42)는 표면 탄성파 필터(41)가 동작하는 대역에서 높은 임피던스를 나타내야 한다. 이러한 임피던스 조건은 기술 분야에 공지된 다양한 방법으로 충족될 수 있다. 송수신기(37)는 GSM850/EGSM900 송신 대역들을 위한 TX VCO(36) 및 DCS1800/PCS1900 송신 대역들을 위한 TX VCO(52)를 포함한다. TX VCO(52)는 접속부(51)를 통해서 송신 전력 증폭기(49)와 연결된다. 송수신기(37)는 또한 접속부(29)를 통해서 표면 탄성파 필터(27)와 연결되는 GSM850 수신 대역을 위한 저잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA)(33)와, 접속부(28)를 통해서 표면 탄성파 필터(26)와 연결된 EGSM900 수신 대역을 위한 LNA(34)를 포함한다. 송수신기(37)는 또한 접속부(46)를 통해서 DCS1800 수신 대역에서 표면 탄성파 필터(41)와 연결된 LNA(54)와, 접속부(47)를 통해서 PCS1900 수신 대역에서 표면 탄성파 필터(42)와 연결된 LNA(55)를 포함한다. 이하의 기술은 DCS1800/PCS1900 대역에 대한 것이나, GSM850/EGSM900 대역들에도 적용될 수 있다. GSM 통신 방법론에서 사용되는, 시분할 듀플렉스(time division duplex; TDD) 또는 시분할 다중 접속(time division multiple access; TDMA)을 이용하여 통신하는 경우, "선송신(pretransmit)" 시간이라고 불리는 통신 시간의 부분이 존재하며, 도 1에 도시한 것처럼, 선송신 시간 동안 스위치(18)가 수신위치에 머무르고, TX VCO(52)는 송신 전에 시동하여 안정화되도록 기동한다. 이러한 선송신 시간 기간 동안에, 그리고 PCS1900 송신 대역과 DCS1800 수신 대역이 오버랩되기 때문에, TX VCO(52)로부터 방출된 PCS1900 송신 신호는, 도면 부호(60)를 이용하여 도시한 것처럼 DCS1800 수신 경로를 통해서 누설될 수 있다. 이러한 누설 경로(60)는, TX VCO(52)가 동작하고 저잡음 증폭기(54)의 수신 포트(46)와 가까이 근접하기 때문에 발생한다. 게다가, TX VCO(52)로부터의 누설은 송수신기(27)의 다른 부분으로 전파될 수도 있다. 송신 경로를 통한 안테나(11)로의 이러한 송신 신호 누설은 휴대용 통신 장치가 허용된 GSM 송신 시간 마스크를 위반하게 할 수도 있다. 도 2는 GSM 통신 환경에서 동작하는 휴대용 통신 장치의 예시적인 송신 전력 곡선을 도시하는 그래프(70)이다. 수평축(71)은 시간을 나타내고, 수직축(72)은 송신 전력을 나타낸다. GSM 통신 시스템은 신중하게 제어된 시간 기간 동안 발생하는 "전송 버스트(bursts)"라고 불리는 것으로 전력을 송신한다. 곡선(76)은 도 1의 안테나(11)의 송신 전력 출력을 나타낸다. 마스크(74)는 송신 전력 곡선(76)이 반드시 그 내부에 남아 있어야 하는 GSM 송신 스펙트럼을 나타낸다. 도면 부호(77)를 이용하여 도시된 선송신 시간 동안, TX VCO(52)는 온(on)이 지만, 스위치(18)(도 1)는 송신 전력이 안테나(11)(도 1)에 도달하는 것을 방지하는 것을 시도하기 위해서 수신 모드에 남아 있다. 이러한 시간 기간(77) 동안 TX VCO(52)(도 1)은 온이지만, 송신하는 것은 허용되지 않는다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이 송신 전력이 상술한 것과 같은 수신 경로를 통해서 누설될 수 있고, 휴대용 통신 장치가 GSM 송신 스펙트럼 마스크(74)를 위반하게 하는 원인이 될 수 있다. 이전의 해결책은, 선송신 및 송신 시간 동안 DCS1800 수신 회로를 PCS1900 송신 회로로부터 격리시키는 것(그리고 GSM850 수신 회로를 EGSM900 송신 회로로부터 격리시키는 것)으로서, 상이한 수신 대역 포트를 선택할 수 있는 추가적인 스위치를 포함하였다. 불행하게도, 추가적인 스위치는 비용과 통신 장치의 복잡성을 상승시켰다. 그러므로 수신 회로를 통해 통신 장치에 의해서 방출되는 어떠한 무선 주파수 전력도 효과적으로 감소시키거나 제거하는 것이 바람직하다.