KR100365536B1 - Relay device for mobile-phone using dual antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존에 사용되고 있는 휴대용 단말기를 위한 중계기의 회로를 개선하여 제조 원가를 절약할 수 있는 듀얼 안테나를 이용한 휴대용 단말기의 중계기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 위한 중계기는 기지국측 안테나부, 단말기측 안테나부, 수신 경로부 및 송신 경로부를 구비한다. 그리고, 단말기측 안테나부와 기지국측 안테나부 중의 적어도 어느 하나는 전방/전후방 지향특성을 가지고, 안테나축 방향으로의 지향특성을 갖지 않는 각각의 송신 안테나와 수신 안테나로 이루어지는 듀얼 안테나이다. 듀얼 안테나는 서로 평행하는 두 평면상에 또는 동일 평면상에 배치되고, 듀얼 안테나간의 상호 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 배치된다. 본 발명에 의하여, 내부 회로가 단순화되고 소형화되며 또한 저가형으로 휴대용 단말기의 중계기를 제작할 수 있다.The present invention relates to a repeater for a portable terminal using a dual antenna that can save the manufacturing cost by improving the circuit of the repeater for a portable terminal that is being used in the past. The repeater for a portable terminal according to the present invention includes a base station side antenna unit, a terminal side antenna unit, a reception path unit and a transmission path unit. At least one of the terminal-side antenna unit and the base station-side antenna unit is a dual antenna composed of a transmitting antenna and a receiving antenna, each having a forward / backward directing characteristic and no directing characteristic in the direction of the antenna axis. The dual antennas are arranged on two planes parallel to each other or on the same plane, and are arranged such that mutual interference between the dual antennas is equal to or less than a predetermined value. According to the present invention, it is possible to manufacture a repeater of a portable terminal with a simplified and miniaturized internal circuit and at a low cost.
Description
본 발명은 중계기에 관한 것으로, 특히, 기지국과 휴대용 단말기(PCS, AMT, GSM, CDMA 셀룰러폰 등의 모든 이동 가능한 전화 단말기를 포함한다)간의 신호를 중계하는 휴대용 단말기를 위한 중계기에 관한 것이다.The present invention relates to a repeater, and more particularly to a repeater for a portable terminal for relaying signals between a base station and a portable terminal (including all mobile telephone terminals such as PCS, AMT, GSM, CDMA cellular phones, etc.).
도 1은 종래의 휴대용 단말기의 중계기를 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 기지국측 안테나(101)로 들어온 수신 주파수 Fr을 가지는 수신 신호는 주파수분할기(102)에서 분리되어 a1만큼 감쇄된 후 저잡음 증폭기(103)로 들어간다. 여기서 a2만큼 증폭된 신호는 수신주파수 대역필터(104)에서 a3만큼 감쇄되고 전압증폭기(105)에서 a4만큼, 전력 증폭기(106)에서 a5만큼 증폭된다. 그리고, 전력 증폭기(106)의 출력 신호는 단말기측의 주파수 분할기(108)를 통해 단말기측 안테나(107)로 송신된다. 한편, 단말기측 안테나(107)로 들어 온 송신 신호는 위의과정의 역(reverse)과정을 거친다. 즉, 송신 신호는 단말기측의 주파수 분할기(108)를 통하고, 저잡음 증폭기(109), 송신주파수 대역필터(110), 전압 증폭기(111) 및 전력 증폭기(112)를 거친다. 그리고, 전력 증폭기(112)의 출력 신호는 기지국측의 주파수 분할기(102)를 거쳐 기지국측 안테나(101)로 가게 된다.1 is a block diagram showing a repeater of a conventional portable terminal. As shown, the received signal having the reception frequency Fr entering the base station side antenna 101 is separated from the frequency divider 102 and attenuated by a1 and then enters the low noise amplifier 103. Here, the signal amplified by a2 is attenuated by a3 in the reception frequency band filter 104 and amplified by a4 in the voltage amplifier 105 and by a5 in the power amplifier 106. The output signal of the power amplifier 106 is then transmitted to the terminal side antenna 107 through the frequency divider 108 on the terminal side. On the other hand, the transmission signal entering the terminal-side antenna 107 is subjected to the reverse (reverse) process of the above process. That is, the transmission signal passes through the frequency divider 108 on the terminal side, and passes through the low noise amplifier 109, the transmission frequency band filter 110, the voltage amplifier 111, and the power amplifier 112. The output signal of the power amplifier 112 then goes to the base station side antenna 101 via the frequency divider 102 on the base station side.
여기서 송신/수신 신호는 각각의 안테나(101)(107)를 통하여 대부분이 방사되지만, 일부 에너지는 도 1에 도시된 바와 같이, 주파수 분할기(102)(108)를 통하여 내부의 증폭기 및 필터들을 지날 수 있게 폐루프를 이루고 있다. 따라서, 전체 루프이득의 합인 Atotal=a1+a2+...+a12이 양(+)의 이득을 가지게 되는 주파수가 존재하면, 내부의 폐루프로 인하여 발진을 하게 된다.Here, the transmit / receive signal is mostly radiated through each of the antennas 101 and 107, but some energy passes through the internal amplifiers and filters through the frequency divider 102 and 108, as shown in FIG. Closed loop to make it possible. Therefore, if there is a frequency at which Atotal = a1 + a2 + ... + a12, which is the sum of the total loop gains, has a positive gain, oscillation is caused by the internal closed loop.
그런데, 이 폐루프의 주파수 특성은, 예를 들어, 수신 주파수 Fr에서 보는 송신주파수인 Fs에 대한 분리도(또는 억압도라고 표현하기도 함)는 충분히 클 수 있다. 그러나, 송신 주파수(Fs)와 수신 주파수(Fr)의 사이의 주파수 영역, 특히, 중간주파수에 대한 분리도가 충분하지 않으면 중간주파수 부근에서 발진을 한다. 중간주파수, Fcenter는 (Fr+Fs)/2이다. 도 2 내지 도 4에는 상술한 주파수 특성을 도식적으로 나타내었다. 여기서, 도 2는 주파수 분할기의 한쪽 주파수에서 본 주파수 특성도이고, 도 3은 주파수 분할기의 양쪽 주파수에서 본 주파수 특성도이며, 도 4는 송신/수신 대역 필터의 주파수 특성도이다.By the way, the frequency characteristic of this closed loop can be sufficiently large, for example, the separation degree (or expressed as suppression degree) with respect to Fs which is the transmission frequency seen by the reception frequency Fr. However, oscillation is performed in the frequency region between the transmission frequency Fs and the reception frequency Fr, especially when the separation for the intermediate frequency is not sufficient. The intermediate frequency, Fcenter, is (Fr + Fs) / 2. 2 to 4 schematically show the above-described frequency characteristics. 2 is a frequency characteristic diagram seen from one frequency of the frequency divider, FIG. 3 is a frequency characteristic diagram seen from both frequencies of the frequency divider, and FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of a transmit / receive band filter.
따라서, 상기와 같은 중계기를 설계시, 폐루프에 발진이 생기지 않도록 설계하려면 송신과 수신이 완전히 분리될 수 있도록 주파수 특성이 통상의 대역 필터보다 측면특성(side-slope)이 충분히 더 날카로운 다단 대역필터와 송수신 주파수 분리도가 높은 주파수 분할기 등을 사용해야 한다. 그런데, 다단 대역 필터 등으로 구현되는 측면특성이 뛰어난 필터는 현실적으로 제작이 거의 불가능하거나, 제작 가능하더라도 삽입손실이 커져서 다시 신호를 증폭해야 한다. 따라서, 회로가 복잡하며 제작비가 비싸지는 문제점이 있다. 또한, 다단 대역 필터의 나쁜 지연특성 때문에 중계기 특성이 나빠지는 문제점도 있다.Therefore, when designing such a repeater, in order to avoid oscillation in the closed loop, a multi-stage band filter having a frequency characteristic whose edge characteristic is sharper than that of a conventional band filter so that transmission and reception can be completely separated Use a frequency divider with high transmit / receive frequency separation. However, a filter having excellent lateral characteristics implemented by a multi-stage band pass filter is practically impossible to manufacture, or even if it is possible to manufacture, it is necessary to amplify the signal again due to a large insertion loss. Therefore, there is a problem that the circuit is complicated and the manufacturing cost is high. In addition, the repeater characteristics are deteriorated due to the poor delay characteristics of the multi-stage band pass filter.
상기와 같은 문제점 때문에, 도 5에서 도시되는 주파수 변환 방식의 중계기가 사용되기도 한다. 도 5는 종래의 주파수 변환 방식의 중계기를 나타낸 블록도이다. 도 5의 중계기는 주파수 변환방식을 이용하여 낮은 주파수에서 증폭 및 대역 필터링 한 후 다시 중계기의 송/수신 주파수로 복원하는 방식을 사용한다. 이 방식은 증폭 및 필터링이 용이한 반면에 주파수 변환을 위한 업-다운 컨버터(up-down converter) 및 발진기 등이 사용되므로, 회로가 복잡하다. 또한 내부에 발진기를 내장하기 때문에 불필요한 전파 방사 및 상호 간섭을 막기 위하여 함체를 차폐가 잘 되도록 제작해야 하는 등의 단점이 있다.Due to the above problems, a repeater of the frequency conversion method shown in FIG. 5 may be used. 5 is a block diagram showing a repeater of a conventional frequency conversion method. The repeater of FIG. 5 uses a method of amplifying and band-filtering at a low frequency using a frequency conversion method and then restoring the transmitter / receiver frequency back to the repeater. While this scheme is easy to amplify and filter, up-down converters and oscillators for frequency conversion are used, so the circuit is complicated. In addition, since the oscillator is built-in, there is a disadvantage in that the enclosure is to be well shielded to prevent unnecessary radio wave radiation and mutual interference.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, 단말기측 또는 기지국측 또는 양측의 주파수 분할기를 필요로 하지 않으며, 내부 회로가 단순화되고 소형화되며 또한 저가형으로 제작될 수 있는 휴대용 단말기의 중계기를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the object of which is that it does not require the frequency divider of the terminal side or base station side or both sides, the internal circuit is simplified, miniaturized and low cost It is to provide a repeater of the portable terminal.
도 1은 종래의 휴대용 단말기의 중계기를 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing a repeater of a conventional portable terminal.
도 2는 주파수 분할기의 한쪽 주파수에서 본 주파수 특성도.2 is a frequency characteristic view seen from one frequency of the frequency divider.
도 3은 주파수 분할기의 양쪽 주파수에서 본 주파수 특성도.3 is a frequency characteristic diagram seen at both frequencies of the frequency divider.
도 4는 송신/수신 대역 필터의 주파수 특성도.4 is a frequency characteristic diagram of a transmit / receive band filter.
도 5는 종래 주파수 변환 방식의 중계기를 나타낸 블록도.Figure 5 is a block diagram showing a repeater of the conventional frequency conversion method.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나를 이용한 휴대용 단말기의 중계기를 나타낸 블록도.6 is a block diagram showing a repeater of a portable terminal using a dual antenna according to an embodiment of the present invention.
도 7은 1/2파장 다이폴 안테나의 지향특성을 나타낸 도면.7 is a view showing the directivity of a 1/2 wavelength dipole antenna;
도 8은 마이크로 스트립 안테나를 나타낸 도면.8 shows a microstrip antenna.
도 9는 듀얼 안테나로서 패치 안테나를 사용하여 본 발명을 구현한 일 예를 보여주는 도면.9 illustrates an example of implementing the present invention using a patch antenna as a dual antenna.
도 10은 도 9의 중계기에서, 기판상에 형성되는 내부 회로 부분을 보여주는 도면.10 shows an internal circuit portion formed on a substrate in the repeater of FIG.
도 11은 종래 주파수 변환 방식의 중계기에서, 기판상에 형성되는 내부 회로 부분을 보여주는 도면.11 is a view showing an internal circuit portion formed on a substrate in a conventional frequency conversion repeater.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
301 : 기지국측 송수신 공용 안테나 302 : 주파수 분할기301: common antenna for base station transmission / reception 302: frequency divider
303 : 저잡음 증폭기 304 : 수신주파수 대역필터303: low noise amplifier 304: reception frequency band filter
305 : 전압 증폭기 306 : 전력 증폭기305: voltage amplifier 306: power amplifier
307 : 단말기측 송신안테나 308 : 단말기측 수신안테나307: terminal side transmit antenna 308: terminal side receive antenna
309 : 저잡음 증폭기 310 : 송신주파수 대역필터309: low noise amplifier 310: transmit frequency band filter
311 : 전압 증폭기 312 : 전력 증폭기311: voltage amplifier 312: power amplifier
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기지국과 휴대용 단말기간의 신호를 중계하는 휴대용 단말기를 위한 중계기에 관한 것이다. 바람직한 실시예에 따른 휴대용 단말기를 위한 중계기는 상기 기지국으로부터 전송되는 신호를 수신하고, 상기 기지국으로 신호를 송신하는 기지국측 안테나부, 상기 휴대용 단말기로부터 전송되는 신호를 수신하고, 상기 휴대용 단말기로 신호를 송신하는 단말기측 안테나부, 상기 기지국측 안테나부를 통해 수신되는 신호를 증폭하고 필터링하여, 상기 단말기측 안테나부로 전송하는 수신 경로부 및 상기 단말기측 안테나부를 통해 수신되는 신호를 증폭하고 필터링하여, 상기 기지국측 안테나부로 전송하는 송신 경로부를 구비한다. 상기 단말기측 안테나부와 상기 기지국측 안테나부 중의 적어도 어느 하나는 송신 안테나와 수신 안테나를 구비한 듀얼 안테나이고, 상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나는 각각 소정 방향으로의 지향특성을 가지고, 안테나축 방향으로의 지향특성을 갖지 않는다.그리고, 상기 듀얼 안테나는 서로 평행하는 두 평면상 또는 동일한 평명상에서, 상기 듀얼 안테나간의 상호 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 소정의 거리를 두고 배치된다. 또는, 상기 듀얼 안테나는 상기 수신 경로부 및 상기 송신 경로부가 형성되는 기판과 동일한 기판상에서, 상기 듀얼 안테나간의 상호 간섭이 소정의 값 이하가 되도록 소정의 거리를 두고 배치된다.The present invention for achieving the above object relates to a repeater for a portable terminal for relaying a signal between the base station and the portable terminal. A repeater for a portable terminal according to a preferred embodiment receives a signal transmitted from the base station, a base station side antenna unit for transmitting a signal to the base station, receives a signal transmitted from the portable terminal, and sends a signal to the portable terminal Amplifying and filtering a signal received through the terminal side antenna unit for transmitting, the base station side antenna unit, amplifying and filtering a reception path unit for transmitting to the terminal side antenna unit and the signal received through the terminal side antenna unit, And a transmission path section for transmitting to the side antenna section. At least one of the terminal-side antenna unit and the base station-side antenna unit is a dual antenna having a transmitting antenna and a receiving antenna, and the transmitting antenna and the receiving antenna have directing characteristics in a predetermined direction, respectively, in the antenna axis direction. The dual antennas are arranged at a predetermined distance so that mutual interference between the dual antennas is equal to or less than a predetermined value in two planes or the same plane parallel to each other. Alternatively, the dual antennas are arranged at a predetermined distance such that mutual interference between the dual antennas is equal to or less than a predetermined value on the same substrate as the substrate on which the reception path portion and the transmission path portion are formed.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나를 이용한 휴대용 단말기의 중계기를 나타내는 블록도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나를 이용한 휴대용 단말기의 중계기는 기지국측 안테나부(31), 단말기측 안테나부(33), 수신 경로부(35) 및 송신 경로부(37)를 구비한다.6 is a block diagram illustrating a repeater of a portable terminal using a dual antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to this, the repeater of the portable terminal using the dual antenna according to an embodiment of the present invention, the base station side antenna unit 31, the terminal side antenna unit 33, the receiving path unit 35 and the transmission path unit 37 It is provided.
기지국측 안테나부(31)는 기지국으로부터 전송되는 신호를 수신하고 기지국으로 신호를 송신한다. 단말기측 안테나부(33)는 휴대용 단말기로부터 전송되는 신호를 수신하고, 휴대용 단말기로 신호를 송신한다. 수신 경로부(35)는 기지국측 안테나부(31)를 통해 수신되는 신호를 증폭하고 필터링하여, 단말기측 안테나부(33)로 전송한다. 그리고, 송신 경로부(37)는 단말기측 안테나부(33)를 통해 수신되는 신호를 증폭하고 필터링하여, 기지국측 안테나부(31)로 전송한다.The base station side antenna unit 31 receives a signal transmitted from the base station and transmits the signal to the base station. The terminal side antenna unit 33 receives a signal transmitted from the portable terminal and transmits the signal to the portable terminal. The reception path unit 35 amplifies and filters the signal received through the base station side antenna unit 31 and transmits the signal to the terminal side antenna unit 33. The transmission path unit 37 amplifies and filters the signal received through the terminal side antenna unit 33 and transmits the signal to the base station side antenna unit 31.
본 실시예의 구성을 보면, 기지국측 안테나부(31)는 송수신 공용 안테나(301)로 구현된다. 그리고, 단말기측 안테나부(33)는 송신 안테나(307)와 수신 안테나(308)로 이루어지는 듀얼 안테나이다. 수신 경로부(35)는 주파수 분할기(302), 저잡음 증폭기(303), 수신주파수 대역필터(304), 전압 증폭기(305) 및 전력 증폭기(306)를 포함한다. 송신 경로부(37)는 저잡음 증폭기(309), 수신주파수 대역필터(310), 전압 증폭기(311), 전력 증폭기(312) 및 주파수 분할기(302)를 포함한다. 여기서, 주파수 분할기(302)는 기지국측의 주파수 분할기이다. 단말기측 안테나부(33)는 분리된 송신 안테나(307)와 수신 안테나(308)로 구성되므로, 단말기측 주파수분할기는 필요하지 않다.In the configuration of this embodiment, the base station side antenna unit 31 is implemented as a transmission and reception common antenna 301. The terminal-side antenna unit 33 is a dual antenna consisting of a transmitting antenna 307 and a receiving antenna 308. The reception path unit 35 includes a frequency divider 302, a low noise amplifier 303, a reception frequency band filter 304, a voltage amplifier 305, and a power amplifier 306. The transmission path unit 37 includes a low noise amplifier 309, a reception frequency band filter 310, a voltage amplifier 311, a power amplifier 312, and a frequency divider 302. Here, the frequency divider 302 is a frequency divider on the base station side. Since the terminal side antenna unit 33 is composed of a separate transmission antenna 307 and a receiving antenna 308, the terminal side frequency divider is not necessary.
듀얼 안테나(307, 308)는 전방/전후방 지향특성을 가지고, 안테나축 방향으로의 지향특성을 갖지 않는 안테나를 사용한다. 안테나의 지향특성을 보면, 안테나가 배치되는 면을 기준으로 전방 또는 전후방으로는 특정 패턴의 지향 특성을 가지나, 안테나축 방향으로는 지향특성을 가지지 않는 안테나가 있다. 예를 들어, 다이폴 안테나, 마이크로 스트립 안테나(패치 안테나라고도 함) 등이 있다. 이와 같이,전방/전후방 지향 특성을 가지나, 안테나축 방향으로는 지향특성을 갖지 않는 두 개의 안테나를 적절히 배치하면, 상호 간섭이 원하는 값 이하가 되는 듀얼 안테나(307, 308)를 얻을 수 있다.The dual antennas 307 and 308 use antennas which have forward / backward directivity and do not have directivity in the direction of the antenna axis. Looking at the directivity of the antenna, there is an antenna that has a specific pattern of directivity in the front or front and rear directions with respect to the surface on which the antenna is disposed, but does not have the directivity in the direction of the antenna axis. For example, a dipole antenna, a micro strip antenna (also called a patch antenna), and the like. In this way, if two antennas having forward / backward directivity characteristics but not directivity in the direction of the antenna axis are properly disposed, the dual antennas 307 and 308 can be obtained such that mutual interference is below a desired value.
듀얼 안테나(307, 308)간 상호 간섭을 소정의 값 이하가 되게 하기 위해서, 듀얼 안테나(307, 308)는 서로 평행하는 두 평면상 또는 동일 평면상에서, 안테나축 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다.In order to make the mutual interference between the dual antennas 307 and 308 become a predetermined value or less, the dual antennas 307 and 308 are arranged at predetermined intervals in the direction of the antenna axis on two planes or on the same plane parallel to each other. .
듀얼 안테나(307,308)의 지향 특성 및 배치를 좀 더 구체적으로 살펴보기 위해 도면을 참조한다. 도 7은 1/2파장 다이폴 안테나의 지향특성을 나타내는 도면이다. 도 7a는 하나의 다이폴 안테나의 지향 특성을 2차원적으로 나타낸 도면이다. 그리고, 도 7b와 7c는 각각 동일 안테나축(x)상에 배치되는 두 개의 다이폴 안테나들의 지향 특성을 2차원적으로 단순화하여 나타낸 도면이다. 도 7b에서의 다이폴 안테나들(72a, 72b)은 안테나가 배치되는 면을 기준으로 전후방 지향특성을 가진다. 여기서, 안테나가 배치되는 면이란 지면에 수직이며, 안테나축(x)을 포함하는 면이다. 그리고, 도 7c에서의 다이폴 안테나들(74a, 74b)은 안테나가 배치되는 면을 기준으로 전방 지향특성을 가진다. 즉, 다이폴 안테나의 후면을 차폐(shielding)함으로써, 전방 지향 특성에 비해 후방 지향 특성은 매우 적다.Reference is made to the drawings to look more specifically at the orientation and placement of dual antennas 307 and 308. 7 is a diagram illustrating the directivity characteristics of a 1/2 wavelength dipole antenna. FIG. 7A is a diagram illustrating two-dimensionally directivity of one dipole antenna. FIG. 7B and 7C are two-dimensional simplified diagrams illustrating directivity of two dipole antennas disposed on the same antenna axis x, respectively. The dipole antennas 72a and 72b in FIG. 7B have forward and backward direction characteristics with respect to the surface on which the antenna is disposed. Here, the surface where the antenna is disposed is perpendicular to the ground and includes the antenna axis x. In addition, the dipole antennas 74a and 74b in FIG. 7C have forward direction characteristics with respect to the surface on which the antennas are disposed. In other words, by shielding the rear surface of the dipole antenna, the rearward directivity is very small compared to the forward directivity.
도 7b에서 다이폴 안테나들(72a, 72b)은 안테나축(x)으로 소정의 간격(DIS)을 두고 배치되어 있다. 도 7c의 다이폴 안테나들(72a, 72b)도 마찬가지이다. 그러나, 한 쌍의 다이폴 안테나들(72a72b 또는 74a74b)이 반드시 동일 안테나축 상에 있을 필요는 없으며, 동일 평면상에 있을 필요도 없다. 한 쌍의 다이폴안테나들(72a72b 또는 74a74b)의 지향 특성이 서로 상호 간섭되지 않도록 배치되면 족하다.In FIG. 7B, the dipole antennas 72a and 72b are disposed at a predetermined distance DIS from the antenna axis x. The same applies to the dipole antennas 72a and 72b of FIG. 7C. However, the pair of dipole antennas 72a72b or 74a74b need not necessarily be on the same antenna axis and need not be on the same plane. It is sufficient if the directing characteristics of the pair of dipole antennas 72a72b or 74a74b are arranged so as not to interfere with each other.
도 7의 지향특성으로 알 수 있듯이, 8자 형태의 전후방 지향 특성을 가지는 또는 전방 지향 특성을 가지는 두 안테나를 적절히 배치함으로써, 두 안테나의 상호 간섭을 원하는 값 이하가 되도록 할 수 있다. 일반적으로 다이폴 안테나는 1/2파장, 1파장, 3/2파장...등 특정 파장에서 공진하고, 파장에 대한 다이폴 안테나의 직경의 비를 조절함으로써 대역폭이 조절될 수 있는 안테나이다.As can be seen from the directivity characteristic of FIG. 7, by appropriately disposing two antennas having the forward-backward or forward-direction characteristic of the eight-character shape, mutual interference of the two antennas can be made to be equal to or less than a desired value. In general, a dipole antenna is an antenna whose bandwidth can be adjusted by resonating at a specific wavelength such as 1/2 wavelength, 1 wavelength, 3/2 wavelength, ..., and adjusting the ratio of the diameter of the dipole antenna to the wavelength.
도 8은 마이크로 스트립 안테나를 나타내는 도면이다. 마이크로 스트립 안테나(Micro-strip Antenna) 일명 패치 안테나는 대역폭이 불과 수 퍼센트가 안되는 평면 안테나로서 전방 지향 특성을 가진다. 그리고, 재질 및 형상에 따라 패치 안테나의 대역폭이 조정될 수 있다.8 shows a microstrip antenna. Micro-strip Antenna A so-called patch antenna is a planar antenna having a bandwidth of only a few percent and has a forward-oriented characteristic. And, the bandwidth of the patch antenna can be adjusted according to the material and shape.
패치 안테나도 다이폴 안테나처럼, 두 개의 안테나를 적절히 배치함으로써 상호 간섭이 일정한 값 이하로 되는 듀얼 안테나를 얻을 수 있다. 상호 간섭은 일반적으로 주파수 분리도로 표현된다.Like a dipole antenna, a patch antenna can be properly arranged with two antennas to obtain a dual antenna whose mutual interference is below a certain value. Mutual interference is usually expressed in terms of frequency separation.
따라서, 도 6에서와 같이, 단말기측 안테나부(33)를 듀얼 안테나로 구현함으로써, 단말기측 송수신 공용 안테나와 단말기측 주파수 분할기를 사용하는 것보다 더욱 큰 송/수신 분리도를 얻을 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 6, by implementing the terminal side antenna unit 33 as a dual antenna, it is possible to obtain a larger transmit / receive separation degree than using the terminal side transmit / receive shared antenna and the terminal side frequency divider.
도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예의 동작을 설명하면, 다음과 같다.Referring to Figure 6, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
기지국측 송수신 공용 안테나(301)로 들어온 수신 주파수 Fr을 가지는 수신 신호(RS)는 주파수분할기(302)에서 분리되어 a1만큼 감쇄된 후, 저 잡음증폭기(303)로 들어간다. 여기서 a2만큼 증폭된 신호는 수신주파수 대역필터(304)에서 a3만큼 감쇄되고, 필터링되며, 전압증폭기(305)에서 a4만큼 다시 증폭된다. 전압증폭기(305)는 수신되는 신호의 세력에 비례해서 자동적으로 제어되는 자동 이득 감쇄기인 것이 바람직하다. 그리고, 전압증폭기(305)의 출력 신호는 전력 증폭기(306)에서 a5만큼 다시 증폭되어 단말기측 송신 안테나(307)로 송신된다.The received signal RS having the reception frequency Fr entering the base transceiver station transmit / receive shared antenna 301 is separated from the frequency divider 302 and attenuated by a1 and then enters the low noise amplifier 303. Here, the signal amplified by a2 is attenuated by a3 in the reception frequency band filter 304, filtered, and amplified by a4 in the voltage amplifier 305 again. The voltage amplifier 305 is preferably an automatic gain attenuator which is automatically controlled in proportion to the forces of the received signal. The output signal of the voltage amplifier 305 is amplified again by a5 by the power amplifier 306 and transmitted to the terminal-side transmit antenna 307.
한편, 단말기측 수신 안테나(308)로 들어온 송신 주파수 Fs를 가지는 송신 신호(TS)는 저잡음 증폭기(309)로 들어간다. 여기서 a8만큼 증폭된 신호는 송신주파수 대역필터(310)에서 a9만큼 감쇄되고, 필터링되며, 전압 증폭기(311)에서 a10만큼 다시 증폭된다. 전압 증폭기(311)는 수신되는 신호의 세기에 비례해서 자동적으로 제어되는 자동 이득 감쇄기인 것이 바람직하다. 그리고, 전압 증폭기(305)의 출력 신호는 전력 증폭기(312)에서 a11만큼 증폭되어, 주파수분할기(302)를 통해 기지국측 안테나(301)로 송신된다. 이 때, 주파수분할기(302)에서는 a12만큼의 감쇄가 일어난다.On the other hand, the transmission signal TS having the transmission frequency Fs entering the terminal-side receiving antenna 308 enters the low noise amplifier 309. Here, the signal amplified by a8 is attenuated by a9 in the transmission frequency band filter 310, filtered, and amplified by a10 in the voltage amplifier 311. The voltage amplifier 311 is preferably an automatic gain attenuator which is automatically controlled in proportion to the strength of the received signal. The output signal of the voltage amplifier 305 is amplified by a11 in the power amplifier 312 and transmitted to the base station side antenna 301 through the frequency divider 302. At this time, the frequency divider 302 attenuates by a12.
일반적으로, 휴대용 단말기에 사용하고 있는 주파수 분할기는 송/수신 주파수에 대해서는 분리도가 약 40~50db의 특성을 가지고 있으나 중간주파수(Fcenter) 즉, 발진 가능 주파수에 대해서는 약 15db의 분리도 밖에 얻을 수 없다. 따라서, 송/수신 주파수의 중간 주파수에 대한 더 높은 분리도가 요구되는 중계기에는 일반적으로 성능이 보다 더 좋은 주파수 분할기가 사용된다. 이러한 중계기용으로 제작되는 주파수 분할기는 단말기용 주파수분할기에 비해, 덜 범용적이고 또한 더 좋은 성능이 필요하므로 단가가 비싸다.In general, the frequency divider used in the portable terminal has a separation of 40 to 50db for the transmit / receive frequency, but only 15db for the Fcenter, that is, the oscillable frequency, can be obtained. . Therefore, repeaters with better performance are generally used for repeaters where higher separation of intermediate frequencies of the transmit / receive frequencies is required. Frequency dividers manufactured for such repeaters are expensive because they are less general purpose and require better performance than frequency dividers for terminals.
그런데, 본 발명에서처럼, 적절히 배치되는 듀얼 안테나를 사용함으로써, 공용 안테나와 주파수 분할기를 사용하는 것보다 중간주파수에 대한 더 높은 분리도를 얻을 수 있다. 그리고, 듀얼 안테나의 송신 안테나 및 수신 안테나를 멀리 배치시킬수록 송/수신 분리도 및 중간주파수에 대한 분리도도 더 높아진다.However, as in the present invention, by using dual antennas that are properly arranged, higher separation for intermediate frequencies can be obtained than using common antennas and frequency dividers. Further, the farther the dual antenna transmit and receive antennas are disposed, the higher the transmit / receive separation and the separation for the intermediate frequency.
따라서, 수신 경로부(35) 및 송신 경로부(37)에 사용되는 대역필터 및 증폭기가 간단해진다. 그러므로 중계기가 단순화되고 소형화되며 저가형으로 제작될 수 있다.Thus, the bandpass filter and the amplifier used for the reception path section 35 and the transmission path section 37 are simplified. The repeater can therefore be simplified, miniaturized and made inexpensive.
도 9는 듀얼 안테나로서 패치 안테나를 사용하여 본 발명을 구현한 일 예를 나타낸 도면이다. 이를 참조하면, 본 구현예에서는 두 개의 패치 안테나가 동일 평면상에 소정의 간격을 두고 배치된다. 그리고 듀얼 안테나 사이에는 중계기의 송/수신 경로부에 해당하는 회로들이 배치된다. 이 경우에, 중간주파수에 대하여 약 40db의 분리도를 얻을 수 있다. 따라서 종래의 중계기에 비해, 약 25db의 여유를 가지고 중계기를 설계할 수 있어 중계기의 내부 회로가 간단해진다. 또한, 저가격으로 고성능의 중계기를 제작할 수 있다.9 is a diagram illustrating an example of implementing the present invention using a patch antenna as a dual antenna. Referring to this, in this embodiment, two patch antennas are arranged at a predetermined interval on the same plane. And circuits corresponding to the transmission / reception path portion of the repeater is disposed between the dual antenna. In this case, a separation of about 40 db with respect to the intermediate frequency can be obtained. Therefore, compared with the conventional repeater, the repeater can be designed with a margin of about 25 db, thereby simplifying the internal circuit of the repeater. In addition, a high performance repeater can be manufactured at low cost.
대부분의 이동통신 주파수는 송신과 수신 주파수를 따로 가지고 있으며(836.5Mhz±12.5Mhz, 881.5Mhz±12.5Mhz 또는 1855±5Mhz, 1945±5Mhz) 이에 적합하게 대역폭을 가지는 패치 안테나 및 다이폴 안테나는 쉽게 설계할 수가 있다. 또 주파수가 높아 안테나의 크기도 작게 만들 수 있어, 송신 인테나와 수신 안테나를 각각 장착하더라도 중계기의 부피에 큰 부담이 안 된다. 예를 들어, 2Ghz에서 유전율 4.7인 기판에 안테나를 장착하면 4Cm 직사각형에 안테나 한 개가 들어갈 수 있다. 유전율이 더 높으면 안테나를 더 작게 설계할 수 있다.Most mobile frequencies have separate transmit and receive frequencies (836.5Mhz ± 12.5Mhz, 881.5Mhz ± 12.5Mhz or 1855 ± 5Mhz, 1945 ± 5Mhz). There is a number. In addition, because the frequency is high, the size of the antenna can be made small, and even if the transmitting antenna and the receiving antenna are separately installed, the repeater does not have a large burden on the volume. For example, mounting an antenna on a substrate with a dielectric constant of 4.7 at 2 GHz allows one antenna to fit in a 4 cm square. Higher permittivity allows the antenna to be designed smaller.
도 10은 도 9의 중계기에서, 기판상에 형성되는 내부 회로 부분을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 11은 종래 주파수 변환 방식의 중계기에서, 기판상에 형성되는 내부 회로 부분을 보여주는 도면이다. 이를 비교하면, 종래의 중계기에 비해, 본 발명의 중계기의 회로가 훨씬 간단하다는 것을 알 수 있다.FIG. 10 is a view illustrating an internal circuit portion formed on a substrate in the repeater of FIG. 9. And, Figure 11 is a view showing the internal circuit portion formed on the substrate in the repeater of the conventional frequency conversion method. Comparing this, it can be seen that the circuit of the repeater of the present invention is much simpler than the conventional repeater.
도 6의 실시예에서는, 기지국측 안테나부(31)는 송수신 공용 안테나이고, 단말기측 안테나부(33)는 듀얼 안테나(307, 308)로 구현된다. 그러나, 기지국측 안테나부를 듀얼 안테나로 구현하고, 단말기측 안테나부는 송수신 공용 안테나를 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 기지국측의 주파수 분할기는 필요하지 않고, 대신에, 단말기측의 주파수 분할기가 필요하다. 또한, 기지국측 안테나부와 단말기측 안테나부를 모두 듀얼 안테나로 구현할 수도 있다.In the embodiment of Figure 6, the base station side antenna unit 31 is a transmission and reception common antenna, the terminal side antenna unit 33 is implemented with dual antennas (307, 308). However, the base station side antenna unit may be implemented as a dual antenna, and the terminal side antenna unit may use a transmission / reception common antenna. In this case, the frequency divider at the base station side is not necessary, but a frequency divider at the terminal side is required instead. In addition, both the base station side antenna unit and the terminal side antenna unit may be implemented as a dual antenna.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 중계기의 단말기측 또는 기지국측 또는 양측의 송수신 공용 안테나 및 주파수 분할기 대신에, 적절히 배치되는 송신 안테나와 수신 안테나로 구성되는 듀얼 안테나를 사용함으로써, 중계기의 내부 회로(송/수신 경로부)의 증폭기, 대역 필터 등이 간단해지고, 소형화된다. 그리고,주파수 변환 과정이 불필요하여, 내부 발진기 및 업-다운 컨버터 등이 필요하지 않다. 따라서, 중계기 회로가 간단하고 소형화되며, 또한, 중계기가 저가형으로 제작될 수 있다.As described in detail above, the internal circuit of the repeater may be replaced by using a dual antenna composed of a transmitting antenna and a receiving antenna, which are suitably disposed instead of the transmitting / receiving common antenna and the frequency divider at the terminal side, the base station side, or both sides of the repeater. The amplifier, band pass filter, etc. of the reception path section) can be simplified and downsized. In addition, since the frequency conversion process is unnecessary, an internal oscillator, an up-down converter, and the like are not required. Therefore, the repeater circuit is simple and miniaturized, and the repeater can be manufactured at low cost.
그러므로, 본 발명의 듀얼 안테나를 이용한 휴대용 단말기의 중계기에 의하여, 휴대용 단말기의 중계기가 간단해지고 소형화되며, 중계기의 제작 비용도 감소된다.Therefore, by the repeater of the portable terminal using the dual antenna of the present invention, the repeater of the portable terminal is simplified and downsized, and the manufacturing cost of the repeater is also reduced.
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