하이브리드 발룬 장치 document_id A220623112107

종래에는 RF 발룬(Balun)과 송수신 스위치(T/R SW)를 하나의 칩(Chip)으로 설계하지 않고, 각각 개별적으로 설계하거나 집적하였다. RF 발룬은 크게 수동 소자를 이용한 경우와, 능동 소자를 이용하여 설계하는 경우로 나뉜다. 수동 소자는 일반적으로 트랜스포머(Transformer)를 이용한 구조를 널리 사용하나, 실제 사용된 트랜스포머의 구조는 설계마다 다르고 다양하게 구현된다. 이러한 수동 소자는 선형성은 좋지만 손실이 발생되는 특성을 가진다. 능동 소자는 CMOS 트랜지스터를 이용하여 동일한 신호 크기를 가지나 위상은 180˚ 차이가 나는 차동 신호를 발생하도록 설계되며, 이는 상대적으로 우수한 이득을 가지나, 전류 소모가 있으며 선형성도 수동 소자에 비해 나쁜 단점이 있다. 이에 최근에 들어, 수동 소자와 능동 소자를 결합한 하이브리드 구조의 발룬 장치가 제안되었다. 도 1은 종래의 기술에 따른 하이브리드 발룬 장치를 도시한 도면이다. 도1에 도시된 바와 같이, 종래의 하이브리드 발룬 장치는 안테나를 통해 송수신되는 신호의 주파수 대역을 필터링하는 BPF(Band Pass Filter, 10), 신호의 전송경로를 선택하는 T/R 스위치(21), 수신경로와 송신경로상에 각각 위치되는 두 개의 트랜스포머(22, 23), 수신경로상에 위치된 트랜스포머(22)를 통해 전송되는 신호를 증폭하는 차동 LNA(30), 출력하고자 하는 신호를 송신경로상에 위치된 트랜스포머(23)로 인가하는 차동 PA(40)를 포함하여 구성된다. 이에 수신모드시에, 안테나를 통해 입력되는 신호는 BPF(10)를 지나면서 원하는 대역의 신호로 필터링된 후, T/R 스위치(21)의 수신경로를 통해 트랜스포머(22)를 거쳐 차동 LNA(30)에 입력된다. 반대로 송신모드시에, 차동 PA(40)를 통해 인가되는 신호는 송신경로상의 트랜스포머(23)를 통해 싱글-엔디드 신호(single-ended signal)로 바뀐 후, T/R 스위치(21) 및 BPF(10)를 거쳐 안테나로 출력된다. 이와 같이, 종래에 기술에 따른 하이브리드 발룬 장치는 두 개의 트랜스포머와 하나의 T/R 스위치를 이용하여 수신모드와 송신모드를 모두 지원해줄 수 있다. 그러나, 이와 같이 수신경로와 송신경로 각각에 구비되어야 하는 두 개의 트랜스포머는 상대적으로 많은 면적을 필요로 하여, 하이브리드 발룬 장치의 고집적화를 방해하는 요인이 된다. 또한, 신호가 T/R 스위치를 통과하는 경우, 신호에는 많이 손실이 생기며 수신경로와 송신경로 사이의 아이솔레이션(isolation) 특성 등은 상용 칩에 비해 성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.