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KR20040054506A - 듀플렉서 및 통신 장치 - Google Patents

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KR20040054506A
KR20040054506A KR1020030091192A KR20030091192A KR20040054506A KR 20040054506 A KR20040054506 A KR 20040054506A KR 1020030091192 A KR1020030091192 A KR 1020030091192A KR 20030091192 A KR20030091192 A KR 20030091192A KR 20040054506 A KR20040054506 A KR 20040054506A
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KR1020030091192A
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사카노기와무
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 듀플렉서는 안테나 단자에 병렬로 접속된 송신 필터 및 수신 필터를 포함하고, 그리고 안테나 단자와 송신 필터 및 수신 필터 중 적어도 하나 사이에 접속되는 정합 회로를 포함한다. 정합 회로의 일부는 고조파 억제용 트랩 회로를 구성한다.

Description

듀플렉서 및 통신 장치 { Duplexer and communication apparatus }
본 발명은 탄성 표면파(SAW; surface acoustic wave) 필터를 이용한 분파기(듀플렉서)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 구성부품의 개수 및 기기의 크기의 증가 없이 고조파 억제와 보다 높은 서지 저항을 제공하는 분파기에 관한 것이고, 또한 그러한 듀플렉서를 포함하는 통신 장치에 관한 것이다.
최근에, 휴대용 전화기와 같은 이동용 통신 기기가 대중화됨에 따라, 예컨대 고장율이 적어 안정적인 동작을 하는 보다 얇고 보다 작은 휴대용 전화기에 대한 요구가 증가하였다.
그러한 휴대용 전화기는 크기를 줄이기 위하여 송신기 및 수신기 사이에 안테나를 공유한다. 휴대용 전화기는 송신 고주파 신호와 송신 고주파 신호에 비하여 그 중심 주파수가 다른 수신 고주파 신호를 분리하기 위하여 분파기(이하, "듀플렉서" 또는 "DPX"라 한다)를 포함한다. 듀플렉서는 안테나에 연결되는 송신 필터 및 수신 필터를 포함한다.
도 11은 듀플렉서(50)를 보여준다. 예를 들어, 일본 무심사 특허출원 공개공보 평6-350307호에서 기술된 바와 같이, 듀플렉서(50)는 예컨대, 안테나(ANT)와 수신(Rx) 필터(52) 사이에, 송신(Tx)측 및 수신(Rx)측 사이의 간섭을 억제하는 정합 회로를 구성하는 저역 통과 필터를 포함한다. 저역 통과 필터는 병렬 커패시터들(57, 59) 및 직렬 커패시터(58)를 포함하는 3-분할 구조를 갖는다.
듀플렉서(50)의 정합 회로는 수신 필터(52)의 임피던스를 안테나의 다른 필터의 주파수에서, 즉 송신 필터(51)의 통과대역 주파수에서 무한하게 만든다. 정합 회로는 또한 필터들이 접속될 때 필터들 중 하나의 통과대역 주파수에서의 다른 필터의 임피던스의 변화를 최소화하여, 상호간섭을 억제한다.
듀플렉서는 또한 고조파, 특히 2차 및 3차 고조파를 억제하는 데 요구된다. 도 12는 종래의 휴대용 전화기의 회로 블록도이다. 휴대용 전화기에서, 파워 증폭기(61; PA; Power Amp)는 듀플렉서(50)의 송신 필터(51)의 입력 단자에 접속되고, 그리고 통신 신호 고조파는 PA(61)의 특성에 의해 야기된다. 그러한 고조파는 또한 노이즈를 일으키는 안테나로부터 방출된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래기술에서는, 송신 필터(51)의 입력 단자 및 파워 증폭기(61) 사이에 점선의 원(63)이 가리키는 위치에 절연기가 접속된다.
휴대용 전화기에 이용되는 고주파의 통과대역 필터들을 지원하기 위하여, 소형의 탄성 표면파 필터들(이하 "SAW 필터들"이라 한다)의 이용이 고려되었다. SAW 필터들에서, 다수의 인터디지털 전극지들을 가자는 다수의 인터디지털 트랜스듀서들(이하, "IDT들"이라 한다)이 탄성 표면파의 전파 방향으로 압전 기판 위에 제공된다. 바람직하게는, SAW 필터들은 탄성 표면파의 전파 방향으로 각 IDT의 양측면(좌우면)에 반사기들을 포함한다.
그러나, SAW 필터를 이용한 듀플렉서들은 또한 통과대역 주파수에서의 고조파(2차, 3차, ... n차 고조파)가 그 자체의 구조 때문에 SAW 필터를 통하여 통과한다는 문제점을 갖는다. PA(61)로부터 입력된 고조파는 또한 노이즈를 이끌어내는SAW 필터를 통하여 통과한다.
다른 문제점은 SAW 필터의 전극 피치가 2 ㎛보다 작아지도록 매우 좁고, 결과적으로 낮은 서지 저항을 가져온다는 점이다. 휴대용 전화기의 사용 중에 안테나로부터 정전기의 침입은 SAW 필터를 파괴할 수 있고, 따라서 정전기 방전(ESD; electrostatic discharge) 보호가 필요하다.
일본 무심사 특허출원 공개공보 평6-350307호에 도시된 상술한 듀플렉서가 듀플렉서의 크기를 줄이기 위하여 송신 필터(51) 및 수신 필터(52)로써 SAW 필터를 이용하는 경우에, PA(61)로부터 송신 필터(51)로 입력되는 고조파를 억제하기 위하여 송신 필터(51) 및 PA(61) 사이에 부가의 절연기가 요구되거나, 또는 이러한 SAW 필터에서 고조파를 억제하기 위하여 안테나 및 송신 필터(51) 사이에 부가의 절연기가 요구된다. 만일 듀플렉서가 SAW 필터의 서지 저항을 향상시키기 위한 부가의 보호 회로를 포함한다면, 절연기 및 보호 회로와 같은 부품들의 개수가 증가하고 그리고 듀플렉서의 크기가 필연적으로 증가한다.
일본 무심사 특허출원 공개공보 평7-226607호는 다층 압전 기판의 내부 층에 제공되는 스트립 선로(정합 회로)가 비아홀을 통하여 그 기판의 주 표면에 제공된 SAW 필터에 접속되는 SAW 필터를 이용한 듀플렉서를 기술한다. 이 공보에 기술된 듀플렉서는 ESD 보호를 제공하지 않는다.
일본 무심사 특허출원 공개공보 2001-352271호는 이동용 통신 기기의 안테나에 접속되는 정전기 보호 회로를 기술한다. 이 공보에서, 병렬 접속된 송신 선로는 안테나로부터의 정전기 침입이 접지면으로 회피되고, 정전기 방전에 의해 야기되는 오류를 방지한다. 그러나, 이러한 정전기 보호 회로는 고조파 억제를 제공하지 않으며, 따라서 고조파 억제용 부가의 트랩 회로를 요구한다.
일본 무심사 특허출원 공개공보 2001-127663호는 병렬 인덕터 및 직렬 커패시터에 의해 구성되고 안테나 및 필터 사이에 접속되는 하나의 회로가 정전기 보호를 위해 고주파 스위칭 모듈에 부가된다는 점을 기술한다. 이 공보에서는, 부가 회로에 필요한 공간 때문에 회로의 크기가 증가함을 방지하기 위하여 다층 기판이 이용된다. 이러한 구조에서, 고조파 억제용 트랩 회로 및 정전기 보호용 회로는 구분되어 요구되며, 따라서 부품 개수의 증가를 가져온다.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시형태들은 부품의 개수 또는 크기의 증가 없이 고조파 억제 및 높은 서지 저항을 제공하는 듀플렉서를 제공한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 듀플렉서의 회로 블록도이고;
도 1b는 도 1a의 듀플렉서의 개방 스터브의 평면도이고;
도 2a 내지 2c는 조립 절차를 보여주는 듀플렉서의 외관 사시도들이고;
도 3a는 본 발명의 바람직한 제 2 실시형태에 따른 듀플렉서의 회로 블록도이고;
도 3b는 도 3a의 듀플렉서의 개방 스터브 및 병렬 인덕터의 평면도이고;
도 4a 내지 4c는 조립 절차를 보여주는 듀플렉서의 외관 사시도들이고;
도 5는 종래기술의 듀플렉서와 비교하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 따른 듀플렉서에서 제2 및 제3 고조파들이 저감되는 것을 보여주는 그래프이고;
도 6은 바람직한 제 1 및 제 2 실시형태들의 듀플렉서들 및 종래기술의 듀플렉서의 서지 저항 검사를 보여주는 그래프이고;
도 7은 병렬 인덕터의 Q 지수가 변화하는 때에 바람직한 제 1 실시형태의 듀플렉서의 삽입손실의 변화를 보여주는 그래프이고;
도 8은 병렬 인덕터의 Q 지수가 변화하는 때에 바람직한 제 2 실시형태의 듀플렉서의 삽입손실의 변화를 보여주는 그래프이고;
도 9는 나선 패턴과 곡류 패턴에서 듀플렉서의 마이크로스트립 선로 길이 및 인덕턴스 사이의 관계를 보여주는 그래프이고;
도 10a는 곡류 마이크로스트립 선로의 평면도이고;
도 10b는 나선 마이크로스트립 선로의 평면도이고;
도 11은 종래기술의 듀플렉서의 회로 블록도이고; 그리고
도 12는 종래기술의 휴대용 전화기의 회로 블록도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1: 송신 탄성 표면파 필터 2: 수신 탄성 표면파 필터
3: 안테나 단자 4: 입력 단자
5: 출력 단자 6: 제 1 커패시터
7: 제 2 병렬 커패시터 8: 직렬 인덕터
9, 10: 개방 스터브 (트랩 회로) 11: 병렬 인덕터
12: 다층 기판 14: 제 1 병렬 커패시터
15: 정합 회로
16: 마이크로스트립 선로 병렬 인덕터
18: 패키지 20, 22: 금속 커버
32: 곡류 마이크로스트립 선로 34: 나선 마이크로스트립 선로
50: 듀플렉서 51: 송신 필터
52: 수신 필터 57, 59: 병렬 커패시터
58: 직렬 인덕터 61: 파워 증폭기
본 발명의 바람직한 한 실시형태에서, 듀플렉서는 안테나 단자에 병렬로 접속되는 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터, 및 송신 필터 및 수신 필터 중 적어도 하나와 안테나 단자 사이의 정합 회로를 포함하고, 이때 정합 회로의 한 부분이 고조파 억제용 트랩 회로로써 기능함을 특징으로 한다.
정합 회로는 안테나가 송신기 및 수신기 사이에서 공유될 때 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터 사이의 상호 간섭을 방지한다. 그러므로, 듀플렉서를 포함하는 통신 장치는 안테나를 공유함에 의해 소형화되고, 그리고 안정적인 송신 및 수신특성을 성취한다.
정합 회로의 일 부분이 고조파 억제용 트랩 회로로써 기능하기 때문에, 종래기술의 절연기와 같은 부가의 구성요소에 대한 필요성 없이 고조파가 억제된다.
듀플렉서에서, 트랩 회로는 억제하고자 하는 고조파에 대응하는 적어도 하나의 개방 스터브를 포함하는 것이 바람직하다. 개방 스터브는 예를 들면, 다층 기판 내에 설치되어 듀플렉서의 크기를 줄이는 것이 바람직하다.
정합 회로는 안테나 단자 및 접지면 사이에 접속되는 병렬 인덕터를 포함하는 것이 바람직하다. 병렬 인덕터는 정합 회로의 용량을 제어하는 데 이용되며, 그에 따라 정합 회로의 바람직한 특성이 성취된다. 더욱이, 만일 정전기 방전과 같은 고전압 서지 전류가 안테나에 공급된다면, 병렬 인덕터는 그 서지 전류를 접지면으로 회피시키도록 하고, 수신(Rx) 필터는 그 서지 전류로부터 보호된다. 그러므로 서지 저항은 크게 향상된다.
송신(Rx) 필터 및 수신(Rx) 필터의 통과대역에서, 개방 스터브는 용량성이고 그리고 개방 스터브 및 병렬 인덕터의 합성 리액턴스는 용량성이다. 이는 정합 회로의 특성의 제어를 수월하게 한다.
바람직하게는, 병렬 인덕터는 대략 20 이상의 Q 지수를 갖는다. 그러한 높은 Q의 병렬 인덕터는 듀플렉서의 삽입손실과 같은 특성을 향상시킨다.
바람직하게는, 정합 회로는 안테나 단자에 접속된 제 1 병렬 커패시터, 직렬 인덕터, 및 제 2 병렬 커패시터를 포함하고, 그리고 제 1 병렬 커패시터는 트랩 회로를 포함한다.
듀플렉서는 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터를 탑재하는 패키지 또는 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터를 각각 탑재하는 패키지, 그리고 그 패키지 및 정합 회로의 일부가 그 위에 구비되는 다층 기판을 포함한다. 정합 회로의 일부가 다층 기판의 위에 구비되기 때문에, 유리하게는, 정합 회로는 용이하게 제어되고, 그리고 높은 Q의 인덕터가 정합 회로용으로 이용된다.
트랩 회로는 바람직하게는 다층 기판 내에 설치된다. 다층 기판 내에 설치된 트랩 회로는 듀플렉서의 크기를 더 줄인다.
정합 회로의 병렬 인덕터는 특성에 유리한 칩 코일 또는 높은 Q 인덕터인 것이 바람직하다.
정합 회로의 병렬 인덕터는 다층 기판 내에 설치된 단락 스터브인 것이 바람직하다. 이는 듀플렉서의 크기를 더 줄인다.
듀플렉서는 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터를 탑재하는 패키지를 포함하는 것이 바람직하고, 이 패키지는 또한 정합 회로를 탑재하는 것이 바람직하다. 이는 도한 듀플렉서의 크기를 더 줄인다.
정합 회로의 병렬 인덕터는 나선 마이크로스트립 선로인 것이 바람직하다. 듀플렉서에서, 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터 각각은 탄성 표면파(SAW) 필터인 것이 바람직하다. 듀플렉서에서, 송신(Tx) 필터는 안테나에 접속된 제 1 직렬 SAW 필터를 갖는 래더형 SAW 필터인 것이 바람직하다. 송신(Tx) 필터 및 수신(Rx) 필터 각각은 서지 저항을 향상시키는 SAW 필터이다.
본 발명의 바람직한 다른 실시형태에 따르면, 통신 장치는 상술한 구조를 갖는 듀플렉서를 포함한다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 요소들, 특성들, 특징들, 단계들 및 이점들이 첨부된 도면과 결부되어 뒤따르는 바람직한 실시형태들의 기술로부터 명확해질 것이다.
( 본 발명의 바람직한 실시형태들 )
이제 본 발명의 바람직한 실시형태들이 도 1a 내지 10b를 참조하여 기술될 것이다.
바람직한 제 1 실시형태
도 1a는 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 따른 듀플렉서의 회로도이고, 도 1b는 그 듀플렉서의 개방 스터브의 평면도이다. 도 2a 내지 2c는 바람직한 제 1 실시형태에 따른 듀플렉서의 조립 절차를 보여주는 외관 사시도들이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 듀플렉서는 송신(Tx) 신호가 입력되는 입력 단자(4), 수신(Rx) 신호가 출력되는 출력 단자(5), 및 송신 신호가 입력되고 수신 신호가 출력되는 공유 입/출력 단자를 구성하는 안테나(ANT) 단자(3)를 포함한다.
듀플렉서는 입력 및 출력 측에 각각 직렬 공진기들을 갖는 T형 래더 SAW 필터들에 의해 구성되는 Tx-신호 및 Rx-신호 대역통과 필터들(BPF들), 즉 송신(Tx) SAW 필터(1) 및 수신(Rx) SAW 필터(2)를 더 포함한다.
송신 SAW 필터(1)는 안테나 단자(3) 및 입력 단자(4) 사이에 접속된다. 수신 SAW 필터(2)는 안테나 단자(3) 및 출력 단자(5) 사이에 접속된다. 송신 SAW 필터(1) 및 수신 SAW 필터(2)는 도 2a 및 2b에 도시된 것처럼, 단일 패키지(18) 내에 탑재되는 것이 바람직하다.
도 1a에 도시된 것처럼, 듀플렉서는 안테나 단자(3) 및 송신 SAW 필터(1) 사이에 접속되는 커패시터(6)를 갖는 정합 회로(15)를 더 포함하고, 그리고 안테나 단자(3) 및 수신 SAW 필터(2) 사이에 접속되는 제 1 병렬 커패시터(14), 직렬 인덕터(8), 및 제 2 병렬 커패시터(7)를 더 포함한다.
제 1 커패시터(14)는 안테나 단자(3) 및 접지면 사이에 접속된다. 인덕터(8)는 안테나 단자(3) 및 수신 SAW 필터(2) 사이에 접속된다. 제 2 병렬 커패시터(7)는 수신 SAW 필터(2) 및 접지면 사이에 접속된다.
커패시터(6), 제 1 커패시터(14), 인덕터(8), 및 제 2 커패시터(7)는 임피던스 정합용 정합 회로(15)를 구성한다. 정합 회로(15)는 안테나 단자 조건에 임피던스를 정합하는 회로이다. 구체적으로, 임피던스 정합 회로(15)는, 수신 SAW 필터(2)의 통과대역 주파수에서, 송신 SAW 필터(1)의 임피던스는 가능한 한 개방되고 그리고 수신 SAW 필터(2)의 임피던스는 가능한 한 많이 안테나 단자 조건에 정합되도록 임피던스 정합을 수행한다.
정합 회로(15)는 또한, 송신 SAW 필터(1)의 통과대역 주파수에서, 수신 SAW 필터(2)의 임피던스가 가능한 한 개방되고 그리고 송신 SAW 필터(1)의 임피던스가 가능한 한 많이 안테나 단자 조건에 정합되도록, 임피던스 정합을 수행한다.
듀플렉서의 송신 SAW 필터(1)는 감쇠 폴들(attenuation poles)이 수신 SAW 필터(2)의 통과대역 내에 위치한다는 특성을 가져야 한다. 다른 한편으로는, 수신SAW 필터(2)는 감쇠 폴들(attenuation poles)이 송신 SAW 필터(1)의 통과대역 내에 위치한다는 특성을 가져야 한다. 고주파 영역에서의 감쇠 폴들은 수신 SAW 필터(2)의 통과대역 내의 감쇠에 이용된다.
그러므로, 듀플렉서의 송신 SAW 필터(1) 및 수신 SAW 필터(2)에서 고조파 억제용 감쇠 폴은 이용될 수 없다. 하나의 공지의 고조파 억제 접근은 트랩 회로를 부가하는 것이고, 그러나 이는 크기 감소 면에서 바람직하지 않다.
바람직한 제 1 실시형태에서, 제 1 커패시터(14)는 송신 대역의 제 2 및 제 3 고조파들이 발생하는 주파수에 감쇠 폴들을 제공하며, 마이크로스트립 선로들에 의해 구성된 개방 스터브들(9, 10; 트랩 회로들)을 각각 포함한다. 개방 스터브들(9, 10)은 각각 송신 대역의 제 2 및 제 3 고조파들의 억제를 제공한다.
개방 스터브(9)가 제 2 고조파를 억제하고 그리고 개방 스터브(10)가 제 3 고조파를 억제하기 때문에, 개방 스터브들(9, 10)은 다른 길이를, 즉 각각 제 2 및 제 3 고조파들의 1/4 파장(λ)을 갖는다.
일반적으로, 개방 스터브들은 공진점(resonance point)보다 낮은 주파수 영역에서 용량성을, 그리고 공진점보다 높은 주파수 영역에서 유도성을 갖는다. 그러므로, 고조파 억제용으로 이용되는 개방 스터브들(9, 10)은 통과대역 주파수에서 용량성이다.
하나의 스터브(또는, "스터브 공진기"라 한다)는 송신 선로를 λ/4의 짝수배와 같은 길이에서 단락시키고(단락 스터브) 또는 λ/4의 홀수배와 같은 길이에서 개방시키는(개방 스터브) 0의 임피던스를 갖는 직렬 공진기, 또는 송신 선로를λ/4의 홀수배와 실질적으로 같은 길이에서 단락시키고 또는 λ/4의 짝수배와 같은 길이에서 개방시키는 무한대의 임피던스를 갖는 병렬 공진기이며, 이때 λ는 소망하는 감쇠 폴의 주파수의 파장을 가리킨다.
도 1b에서 도시된 것처럼, 다층 기판(12) 내에 개방 스터브들(9, 10)이 제공된다. 개방 스터브들(9, 10)의 마이크로스트립 선로들이 다층 기판(12) 내에 제공되기 때문에, 개방 스터브들(9, 10)을 갖는 다층 기판(12)은 단지 약 50 ㎛ 두꺼워질 뿐이며, 그리고 그 평면 방향(즉, 점유 영역)에서 개방 스터브들(9, 10)을 구비하지 않은 다층 기판(12)과 대략적으로 동일한 단면 영역을 갖는다. 따라서, 다층 기판(12)의 크기는 실질적으로 증가하지 않는다.
개방 스터브들(9, 10)은 통과대역 내에서 병렬 커패시터로써 기능하고, 그리고 개방 스터브들(9, 10)의 길이는 각각 송신 대역의 제 2 및 제 3 고조파들을 억제하도록 조정된다. 개방 스터브들(9,10)의 용량은 그에 따라 고정된다.
듀플렉서에서, 용량 제어용 병렬 인덕터(11)는 제 1 커패시터(14)의 소망의 용량을 얻기 위하여 안테나 단자(3) 및 접지면 사이에 접속된다.
제 1 커패시터(6) 및 제 2 커패시터(7)에 의해 정의되는 두 개의 다층 커패시터들, 인덕터들(8, 11)에 의해 정의되는 두 개의 권선형 칩 코일들, 및 패키지(18)가 다층 기판(12) 위에 표면 장착된다. 구체적으로, 병렬 커패시터(11)는 적어도 약 20의 Q 지수를 구비한 권선형 칩 코일인 것이 바람직하다. 칩 부품들은 다층 기판(12)의 표면에 장착되기 이전에 제공된 신호 선로를 통하여 서로 접속된다. 부품들이 다층 기판(12)의 표면에 장착된 이후에, 장착된 부품들을 덮도록 다층 기판(12) 위에 금속 커버(20)가 장착되고, 그에 따라 바람직한 제 1 실시형태에 따른 듀플렉서를 제공한다.
듀플렉서는 SAW 필터들, 즉, 송신 SAW 필터(1) 및 수신 SAW 필터(2)를 포함하고, 따라서 크기의 소형화를 이룬다. 정합 회로(15)는 제 1 병렬 커패시터(14), 직렬 인덕터(8), 및 제 2 병렬 커패시터(7)에 의해 구성되고, 제 1 병렬 커패시터(14)는 개방 스터브들(9, 10) 및 병렬 인덕터(11)에 의해 구성되며, 따라서 고조파 억제 및 정전기 방전(ESD) 보호 모두를 이룰 수 있다.
바람직한 제 2 실시형태
본 발명의 바람직한 제 2 실시형태에 따른 듀플렉서가 도 3a 내지 4c를 참조하여 이하에 기술된다. 바람직한 제 2 실시형태에서, 바람직한 제 1 실시형태의 경우와 유사한 기능을 갖는 부품들은 동일한 참조번호를 부여받으며, 그 기술은 생략된다.
바람직한 제 2 실시형태에 따른 듀플렉서는 도 3a에 도시된 바와 같이 바람직한 제 1 실시형태에서 권선형 칩 코일에 의해 정의되는 병렬 인덕터(11) 대신에, 마이크로스트립 선로 병렬 인덕터(16)를 포함한다.
접지면에 단락된 마이크로스트립 선로 병렬 인덕터(16)는 또한 단락 스터브, 반-파장 선로, 또는 단락-회로 스터브로 불리며, 그리고 고유하게는 임의의 특성 주파수를 감쇠한다. 그러나, 바람직한 제 2 실시형태에서, 병렬 인덕터(16)는 오직 인덕터로써만 기능한다.
일반적으로, 단락 스터브들은 반공진점(antiresonance point)보다 낮은 주파수에서 유도성이고, 반공진점에서 공진점까지의 주파수에서 용량성이며, 그리고 공진점보다 높은 주파수에서 유도성이다. 바람직한 제 2 실시형태에서, 단락 스터브인 병렬 인덕터(16)의 길이는 수신 SAW 필터(2)의 통과대역 내에서 유도성이 되도록 정렬되는 것이 바람직하다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 병렬 인덕터(16)의 마이크로스트립 선로가 예를 들면, 개방 스터브들(9, 10)이 제공되는 층과 동일한 다층 기판(12)의 층에 제공된다.
병렬 인덕터(16)의 마이크로스트립 선로는 곡류 패턴 또는 나선 패턴을 가질 수 있으며, 그러나 바람직하게는 그 크기를 줄이기 위하여 나선 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 패턴의 마이크로스트립 선로의 일 단부는 다층 기판(12)의 두께 방향에서 제공된 비아홀(도시되지 않음)을 통하여 다층 기판(12)의 반대면 위에 제공된 접지 패턴과 접속된다. 병렬 인덕터(16)의 마이크로스트립 선로는 통과대역 보다 높은 주파수 영역에서 공진점을 갖는다. 따라서, 병렬 인덕터(16)는 통과대역 내 인덕턴스 성분을 갖는다.
바람직한 제 2 실시형태에서, 고조파 억제 및 높은 서지 저항은 장착된 부품들의 개수를 줄이면서 이루어질 수 있다. 용량을 제어하는 병렬 인덕터(16)가 마이크로스트립 선로에 의해 정의되기 때문에, 마이크로스트립 선로는 다층 기판(12)의 층간 구조에 설치될 수 있고, 그리고 병렬 인덕터(16)는 다층 기판(12)의 표면에 장착된 바람직한 제 1 실시형태의 병렬 인덕터(11)와 유사한 이점을 이룰 수 있다. 더욱이, 병렬 인덕터(16)의 마이크로스트립 선로는 보다 적은 공간을 필요로 하며, 듀플렉서의 크기를 줄인다.
도 4a 및 4b에 도시된 것처럼, 바람직한 제 2 실시형태의 듀플렉서에서, 커패시터(6), 제 2 커패시터(7) 인덕터(8), 송신 SAW 필터(1), 및 수신 SAW 필터(2)가 다층 기판(12) 위에 표면 장착된다. 이들 칩 부품들은 다층 기판(12)의 표면에 장착되기 이전에 형성된 신호 선로들을 통하여 서로 접속된다. 부품들이 다층 기판(12)의 표면에 장착된 이후에, 장착된 부품들을 덮도록 다층 기판(12)의 표면에 금속 커버(22)가 장착되고, 그에 따라 바람직한 제 2 실시형태의 듀플렉서를 제공한다.
바람직한 제 2 실시형태에서, 송신 SAW 필터(1) 및 수신 SAW 필터(2)는 개별 패키지들 내에 탑재된다. 그러나, SAW 필터들(1, 2)은 단일 패키지 내에 탑재될 수도 있다. 제 1 및 제 2 바람직한 실시형태들에서, 대역통과 필터(BPF)들인 송신 SAW 필터(1) 및 수신 SAW 필터(2) 각각은 입력 및 출력 측면 위에 직렬 공진기들을 갖는 T-형 래더 SAW 필터인 것이 바람직하다. 그러나, 필터들(1, 2) 각각은 병렬 공진기로부터 시작되는 π-형 래더 필터일 수도 있다.
상술한 듀플렉서를 포함하는 휴대용 전화기와 같은 통신 장치는 개방 스터브들(9, 10)을 통하여 송신 SAW 필터(1)로부터의 고조파를 억제하고, 따라서 장치의 노이즈 성능을 크게 향상시킨다.
개방 스터브들(9, 10)을 이용한 고조파 억제 능력을 테스트하기 위하여, 바람직한 제 1 실시형태의 듀플렉서의 삽입손실 및 , 비교예로써 제 1 커패시터 대신에 표준의 다층 커패시터를 포함하는 종래기술의 듀플렉서의 삽입손실이 주파수를 고려하여 측정된다. 그 결과가 도 5에 도시되며, 여기서 바람직한 제 1 실시형태의 듀플렉서는 굵은선으로 가리켜지고 그리고 비교예의 듀플렉서는 점선으로 가리켜지며, 그리고 표 1은 다음과 같다.
제 2 고조파(dB) 제 3 고조파(dB)
개방 스터브를 구비한 듀플렉서 13.16 4.59
개방 스터브를 구비하지 않은 듀플렉서 38.71 37.12
도 5 및 표 1에 도시된 바와 같이, 개방 스터브들(9, 10)의 공진점들은 실질적으로 각각 제 2 및 제 3 고조파들의 파장에 대해 조정되며, 그에 따라 파워 증폭기 또는 SAW 필터로부터의 스퓨리어스 성분 및 고조파를 억제한다.
본 발명의 바람직한 제 1 및 제 2 실시형태들에 따른 듀플렉서들 및 비교예의 듀플렉서에 대하여 서지 저항 테스트가 수행되었다. 그 테스트 결과는 도 6에 도시되어 있다. 공급된 전압을 고려하여 정전기에 의해 야기되는 고장률을 가리키는 도 6에 표시된 작업 곡선은 다음과 같다.
비교예: x-x, 고장/일::30/30, γ=0.0
m(1)=4.56, μ(1)=2.33e+002
제 2 실시형태: +-+, 고장/일::30/30, γ=0.0
m(1)=3.36, μ(1)=3.79e+003
제 1 실시형태: *-*, 고장/일::30/30, γ=0.0
m(1)=3.28, μ(1)=3.95e+003
여기서, m은 직선의 경사를 가리키고 그리고 μ는 63% 확률에서의 인가 전압을 가리킨다. m과 μ가 크면 클 수록, 서지 저항이 높아진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 1 및 제 2 실시형태들에 따른 듀플렉서는 비교예의 듀플렉서보다 높은 서지 저항을 가지며, 그리고 휴대용 전화기와 같은 장치의 보다 높은 전기적 내구성을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시형태들에서, 병렬 인덕터(11 또는 16)는 안테나 및 송신(또는 수신) 측 사이에 접속되는 것이 바람직하며, 따라서 안테나로부터의 정전기 서지 전류의 침입을 병렬 인덕터(11 또는 16)를 통하여 접지면으로 회피시키는 것을 허용한다. 서지 전류는 SAW 필터에 도달하는 것이 방지되며, 그리고 서지 저항은 크게 향상된다.
T-형 래더 SAW 필터들이 바람직한 제 1 및 제 2 실시형태들에서 이용되는 것이 바람직하기 때문에, 한 공진기에 공급되는 전압이 분산되고, 따라서 서지 저항이 향상된다.
상술한 이점들, 즉 고조파 억제 및 높은 서지 저항은 듀플렉서의 크기 증가 없이 이루어질 수 있으며, 이는 개방 스터브들(9, 10)이 다층 기판(12)의 층 구조 내에 제공되는 마이크로스트립 선로에 의해 정의되고 그러한 마이크로스트립 선로들에 필요한 공간이 다층 기판(12) 내에 설치되어 듀플렉서의 표면 영역을 증가시키는 요구를 줄이기 때문이다.
본 발명의 바람직한 실시형태들의 듀플렉서는 정합 회로의 모든 커패시터들 및 인덕터들이 칩들에 의해 정의되는 듀플렉서보다 보다 적은 부품을 요구하며, 이는 개방 스터브들(9, 10)이 통과대역에서 병렬 커패시터로써 기능하기 때문이고,따라서 다층 커패시터와 같이 칩에 의해 정의되는 통상의 병렬 커패시터에 대한 요구를 삭제한다.
본 발명의 바람직한 실시형태들의 듀플렉서의 삽입손실이 병렬 인덕터의 Q 지수가 대략 1 내지 100의 범위에서 변화할 때 측정된다. 그 결과들이 도 7 및 8에 도시된다. 병렬 인덕터의 Q 지수는 대략 적어도 20 이상인 것이 바람직하다는 점이 발견되었다. 일반적으로, 권선형 칩 코일 부품은 마이크로스트립 선로 인덕터들보다 높은 Q 지수를 갖는다. 그러므로, 듀플렉서의 삽입손실의 최소화 저하시킨다는 관점에서 병렬 인덕터가 권선형 칩 코일 부품에 의해 구성되는 것이 더욱 유리하다.
도 9는 듀플렉서의 마이크로스트립 선로가 도 10a에 도시된 곡류 마이크로스트립 선로(32)이고 듀플렉서의 마이크로스트립 선로가 도 10b에 도시된 나선 마이크로스트립 선로(34)인 경우에 인덕턴스 및 마이크로스트립 선로 길이 사이의 관계를 보여준다. 나선 마이크로스트립 선로(34)는 곡류 마이크로스트립 선로(32)보다 짧은 패턴 길이를 가지며, 따라서 보다 적은 공간을 필요로 한다.
나선 마이크로스트립 선로(34)에서, 신호는 인접한 선로 부분에서 동일한 방향으로 흐르며, 따라서 전류에 의해 생성되는 자기장을 무시하는 것을 어렵게 한다. 이와 반대로, 곡류 마이크로스트립 선로(32)에서, 신호는 인접한 선로 부분에서 반대 방향으로 흐르며, 따라서 전류에 의해 생성되는 자기장을 용이하게 무시하는 것이 가능하다. 나선 마이크로스트립 선로(34)는 보다 적은 자기 결합을 생성하며, 그리고 자기 결합에 의해 야기되는 보다 적은 인덕턴스 손실을 갖는다. 그러므로, 나선 마이크로스트립 선로(34)는 보다 짧은 패턴 길이를 갖는다.
일본 무심사 특허출원 공개공보 평7-226607호에 기술된 듀플렉서의 바람직한 실시형태에서, 감쇠 폴은 개방 스터브에 의해 정의된다. 그러나, 이 공보에 기술된 듀플렉서는 본 발명의 경우와 다른 구조를 갖는 정합 회로를 포함한다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시형태들 각각에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기술된 범위 내에서 다양한 수정이 가능하다. 다른 바람직한 실시형태들 각각에 기술된 기술적 특징들을 적절하게 결합함으로써 얻어진 실시형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명에 따른 듀플렉서 및 통신 장치는 부품의 개수 또는 크기의 증가 없이 고조파 억제 및 높은 서지 저항을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 안테나 단자에 평행하게 접속된 송신 필터 및 수신 필터; 및
    상기 안테나 단자와 상기 송신 필터 및 수신 필터 중 적어도 하나 사이에 제공되는 정합 회로를 포함하는 듀플렉서에 있어서,
    상기 정합 회로의 일부는 고조파 억제용 트랩 회로를 구성함을 특징으로 하는 듀플렉서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 트랩 회로는 억제하고자 하는 고조파에 대응되는 적어도 하나의 개방 스터브를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 정합 회로는 상기 안테나 단자와 접지면 사이에 접속되는 병렬 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 송신 필터 및 수신 필터의 통과대역 내에서, 상기 개방 스터브는 용량성이고 그리고 상기 개방 스터브 및 상기 병렬 인덕터의 합성 리액턴스는 용량성인 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 병렬 인덕터는 적어도 약 20의 Q 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정합 회로는 상기 안테나 단자에 접속된 제 1 병렬 커패시터, 직렬 인덕터 및 제 2 병렬 커패시터를 포함하고, 그리고 상기 제 1 병렬 커패시터는 상기 트랩 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 필터 및 수신 필터 중 적어도 하나를 탑재하는 적어도 하나의 패키지; 및
    상기 패키지 및 상기 정합 회로의 일부가 구비된 다층 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 트랩 회로는 상기 다층 기판에 제공되는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 정합 회로의 병렬 인덕터는 칩 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 정합 회로의 병렬 인덕터는 상기 다층 기판 내에 제공되는 단락 스터브를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 필터 및 수신 필터를 탑재하는 패키지를 더 포함하고, 상기 패키지는 또한 상기 정합 회로를 탑재하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 정합 회로의 병렬 인덕터는 나선형 마이크로스트립 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 필터 및 수신 필터 각각은 탄성 표면파 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 필터는 상기 안테나 측에 접속된 제 1 직렬 탄성 표면파 공진기를 갖는 래더형 탄성 표면파 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  15. 제 3 항에 있어서, 상기 병렬 인덕터는 권선형 칩 코일인 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 래더형 탄성 표면파 필터는 T-형 래더 탄성 표면파 필터인 것을 특징으로 하는 듀플렉서.
  17. 제 1 항에 따른 듀플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
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