KR100874586B1 - 시분할 시스템용 트랜시버 - Google Patents

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Abstract

시분할 무선 시스템에 사용하기 위한 트랜시버는 각각이 안테나의 다른 포트에 결합되는 전송기(104)와 수신기(106)를 포함한다. 안테나 포트들과 접시 사이에 저 임피던스들의 적합한 스윙에 의해, 신호들은 전송기, 수신기 및 안테나 사이에 필요에 따라 루팅될 수 있다. 일실시예에서, 안테나(102)는 한 단부에 공급되는 폴드형 모노폴이며, 다른 단부는 저 임피던스 상태에 대해 적합한 회로(114,112)를 스윙함으로써 접지된다. 이 실시예의 변형에서, 하나의 스위치(114)는 트랜시버가 전송기로서 기능할 때 전송기를 위한 전력을 공급하는 DC 공급(Vc)에 안테나(102)를 접지시킨다. 필터링 및 매칭 회로(502,504)는 안테나 공급선들(108,110)과 전송 및 수신 회로 사이에서 필요에 따라 삽입될 수 있다. 대안의 실시예들에서 안테나는 추가적인 포트들을 가질 수 있으며, 스위칭 및 루팅 기능들을 구현하는 이들 포트들에서 임피던스가 변한다.
임피던스, 시분할 시스템, 트랜시버, 안테나, 안테나 포트

Description

시분할 시스템용 트랜시버{Transceiver for time division system}
본 발명은 시분할 시스템에 사용되는 트랜시버 및 그러한 트랜시버를 집적회로로서 구현하는 것에 관한 것이다.
무선 트랜시버는 전송기 전력 증폭기로부터의 출력과, 수신기 및 안테나로의 입력과, 안테나를 포함한다. 트랜시버가 수신할 때, 에너지는 안테나로부터 수신기 입력으로 향하는 반면, 전송할 때, 에너지는 전송기 출력으로부터 안테나로 향한다. 시분할 다중 액세스(TDMA) 시스템에서, 에너지가 정확하게 루팅(routing)되는 것을 보장하는 기능은 종종 (PIN 다이오드들과 같은) 스위치들을 사용하여 구현된다.
몇몇 공지된 TDMA 트랜시버는 에너지를 적절히 지향시키기 위해 스위치들 대신에 임피던스들의 적합한 선택들을 사용한다. 예를 들면, 전송 시에는 수신기 입력로 보이는 임피던스가 반사를 일으킬 수 있어, 전송기로부터의 모든 전력이 방사되는 것을 보장한다. 마찬가지로, 수신 시에는 전송기 출력의 임피던스가 반사를 일으킬 수 있어, 안테나로부터 수신된 에너지가 수신기 입력으로 흐른다.
고 임피던스를 갖는 회로(즉, 사실상 개방 회로)는 반사를 일으키고, 이러한 선택은 저전력 무선 트랜시버들용으로 사용됨은 잘 알려져 있다. 하지만, 이 선택 은 비선형 효과(non-linear effects)를 통해 가신호들(spurious signals)을 발생시킬 수 있는 커다란 전압 스윙들(swings)을 일으킬 수 있다.
대안의 접근법은 저 임피던스 상태를 만드는 회로(사실상 단락 회로(short circuit)) 소자를 선택하는 것이다. 하지만, 이러한 회로에서는, 두 개의 신호 경로들의 접속점에서 저 임피던스를 고 임피던스에 매핑하기 위해서 전송선 회로 또는 그 등가물이 필요하다. 이것은 회로를 복잡하게 한다.
본 발명의 목적은 TDMA 트랜시버에 대해 향상된 스위칭 기능을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 시분할 시스템에서 사용하기 위한 트랜시버가 제공되고, 트랜시버는 전송기 수단과, 수신기 수단과, 전송기 수단을 안테나의 제 1 포트와 결합시키기 위한 제 1 접속 수단과, 수신기 수단을 안테나의 제 2 포트에 결합시키기 위한 제 2 접속 수단을 포함하며, 트랜시버가 전송기로서 동작할 때 안테나의 적어도 하나의 포트를 무선 주파수 접지(radio frequency ground)에 결합시키기 위해 제 1 저 임피던스 수단이 제공되고, 트랜시버가 수신기로서 동작할 때 안테나의 적어도 하나의 포트를 무선 주파수 접지에 결합시키기 위해 제 2 저 임피던스 수단이 제공된다.
제 1 및 제 2 임피던스 수단은 저 임피던스 스위치들에 의해 제공될 수 있으며, 각각의 임피던스 수단은 안테나의 한 포트를 무선 주파수 접지에 결합시킨다. 이러한 장치는 신호 경로 내에 스위치를 가질 필요가 없고, 트랜시버가 집적회로로서 구현되는 경우에는 칩 상에서 구현되는 것이 수월해진다는 이점을 갖는다. 동작 중에 하나의 단부(end)가 접지될 것을 요하는 폴드형 모노폴(folded monopole)과 같은 적합한 안테나를 선택함으로써, 전송기 수단과 수신기 수단 사이의 분리(isolation)가 자동적으로 달성된다.
본 발명의 제 2 양상에 따르면, 집적회로로서 구현된 본 발명의 제 1 양상에 따라 만들어진 트랜시버가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 설명된다.
도면들에서, 동일한 참조번호들은 대응 특징들을 나타내도록 사용되었다.
도 1은 전송 모드에서 본 발명에 따른 제 1 실시예를 보여주는 도면.
도 2는 수신 모드에서 본 발명에 따른 제 1 실시예를 보여주는 도면.
도 3은 전송 모드에서 본 발명에 따른 제 2 실시예를 보여주는 도면.
도 4는 수신 모드에서 본 발명에 따른 제 2 실시예를 보여주는 도면.
도 5는 전송 모드에서 본 발명에 따른 제 3 실시예를 보여주는 도면.
도 6은 수신 모드에서 본 발명에 따른 제 3 실시예를 보여주는 도면.
도 7은 전송 모드에서 본 발명에 따른 제 2 실시예의 다른 버전(version)을 보여주는 도면.
본 발명을 실시하기 위한 모드들
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예는 폴드형 모노폴 안테나(102)와, 전송기(104) 및 수신기(106)를 포함하는 트랜시버를 포함한다. 동작 시에, 이러한 안테나(102)는 안테나의 한 단부에 제공된 전송용 신호를 가지는 반면, 다른 단부는 접지된다. 전송기(104)로부터의 신호들은 제 1 선(108)을 통해 안테나(102)의 한 단부에 제공되는 반면, 안테나(102)의 다른 단부로부터의 신호들은 제 2 선(110)을 통해 수신기(106)에 제공된다. 폐쇄될 때 제 1 및 제 2 선들(108,110)의 각각을 접지에 접속시키는 제 1 및 제 2 스위치들(112,114)이 제공된다. 스위치들 사이의 링크(116)는 제 1 스위치(112)가 개방될 때 제 2 스위치(114)가 폐쇄되고, 제 2 스위치(114)가 개방될 때 제 1 스위치가 폐쇄되는 것을 보장한다. 상술한 바와 같이, 제 2 스위치(114)는 폐쇄되어 제 2 선(110)을 접지시키고 그에 의해 수신기(106)의 입력을 접지시키며, 그로 인해 신호들을 수신하지 않는다. 전송기(104)는 안테나(102)의 비접지 측에 접속되어 필요에 따라 신호들을 전송한다.
도 2는 수신 모드에서 동일한 실시예를 보여준다. 제 1 스위치(112)는 폐쇄되어, 제 1 선(108)을 접지시키고 그에 의해 전송기(104)의 출력을 접지시킨다. 제 2 스위치(114)가 개방되어, 안테나(102)에 의해 수신된 신호들이 제 2 선(110)을 통해 수신기(106)의 입력에 루팅될 수 있게 한다.
집적된 트랜시버와 연계되어 사용될 때, 본 발명에 따른 장치는 필요한 외부 (오프-칩(off-chip)) 구성요소들의 수를 줄일 수 있다. 구성요소의 총 수의 감소뿐만 아니라, 장치는 또한 에너지 손실을 줄이고, 신호 흐름 경로 내에 임의의 스위치들의 필요성을 피함으로써 신호 무결성(signal integrity)을 향상시킨다.
제 1 실시예의 유용한 변형은 전송기(104)에 포함된 전력 증폭기의 출력을 위한 DC 경로를 제공하기 위해 안테나(102)를 사용하여, 전력 증폭기 출력단(output stage)을 통과하는 스탠딩 전류(standing current)를 위한 개별적인 DC 경로를 제공할 필요성을 피하는 것이다. 이 변형을 포함하는 본 발명의 제 2 실시예는 도 3(전송 모드) 및 도 4(수신 모드)에서 보여진다. 전송 모드에서, 제 2 선(110)은 제 2 스위치(114)를 통해 DC 전원(Vc)에 접속되고, DC 전원(Vc)은 또한 무선 주파수(RF) 신호들용 어스(earth)로서 동작한다. 커패시터(302)는 수신기(106)에 DC 전압 레벨들의 적당한 설정을 가능하게 하도록 제공된다.
상기 구성 모두에서, 필요에 따라 필터링 및 매칭 회로가 삽입될 수 있다. 도 5(전송 모드) 및 도 6(수신 모드)은 전송 필터(502)가 전송기(104)와 제 1 선(108) 사이에 결합되고, 수신 필터(504)가 제 2 선(110)과 수신기(106) 사이에 결합되는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다. 송수신 신호 경로들 내에 상이한 필터 회로들을 가질 가능성은 전송 및 수신 신호들이 상이한 주파수 대역들 내에 있게 되는 주파수 이중 시스템(frequency duplex system)에서 특히 유용하다. 필터들(502,504)에 의해 제공되는 필터링은 하나의 대역에 대한 전송 또는 수신 중 어느 하나에 대해서만 채택될 필요가 있으므로, 각 필터의 설계가 간단하고 성능 향상이 가능하다. 또한, 안테나(102)에의 매칭은, 광대역 매칭을 필요로 하기보다는,전송 및 수신 기능들에 대해 상이할 수 있고 개별적으로 최적화될 수 있다.
본 발명은 또한 다른 회로에 적용될 수 있다. 도 7은 전송 모드에서 제 2 실시예의 다른 버전을 보여준다. 트윈(twin) 폴드형 모노폴 안테나(102)는 차동 모드에서 제 1 선(708)을 통해 차동 전송기(704)로부터 공급되고, 제 2 선(710)을 통해 차동 수신기(706)를 제공한다. 제 1 스위치들(712)은 폐쇄될 때 제 1 선(708)을 접지에 접속시키고, 제 2 스위치들(714)은 제 2 선들(710)을 DC 전원(Vc)에 접속시킨다. 스위치들(712,174) 사이의 링크(716)는 스위치들 쌍 중 하나가 폐쇄되면 나머지 하나가 개방되는 것을 보장한다. 커패시터(718)는 수신기(706)의 DC 전압 레벨들의 적당한 설정을 가능하게 한다.
본 발명은 폴드형 모노폴 안테나(102)의 사용을 기준으로 설명하였지만, 이것은 전송기(104) 및 수신기(106)에 대한 접속들이 안테나 구조 상의 상이한 포인트들에 대해 만들어지는 임의의 다른 안테나에 적용 가능하다. 전송 모드와 수신 모드 사이의 임피던스 변화는 안테나(102)로/로부터의 신호들의 조정(steering) 및 안테나(102) 자체의 동작에 영향을 미친다. 일반적으로, 안테나(102)는 두 개 이상의 포트들을 가질 수 있으며, 임피던스 변화는 안테나(102)에서 에너지가 흐르는 데 필요한 포트들 이외의 포트들에서 행해질 수 있다.
특히, 본 발명은 상이한 동작 모드들이 가능한 평면 반전된-F 안테나들(Planar Inverted-F Antennas)과 함께 사용될 수 있다. 적합한 안테나들의 예들은 계류 중인 미공개 영국 특허출원 제0105440.2호(출원인 참조번호 PHGB010034)에 개시되어 있다.
본 명세서를 읽으면, 다른 변형들이 기술분야의 당업자에는 명백할 것이다. 이러한 변형들은 트랜시버들의 설계, 제조 및 사용에 있어 이미 공지되어 있으며 본 명세서에 이미 개시된 특징들 대신에 또는 그 특징들에 부가하여 사용될 수 있는 다른 특징들을 포함할 수 있다. 청구범위는 특징들의 특정 조합들에 대한 본 출 원에서 형식화되었지만, 본 출원의 개시 범위는 또한 임의의 청구항에 현재 청구된 것과 동일한 발명에 관계가 있는지 아닌지, 그리고 본 발명에서와 동일한 기술적인 문제점들의 임의의 것 또는 그 모든 것을 줄이는지 아닌지를 명료하게 또는 암시적으로 또는 임의의 일반화하여 본 명세서에 개시된 특징들의 임의의 독창적인 특징 또는 임의의 독창적인 조합을 포함할 수 있음을 이해해야한다. 출원인들은 새로운 청구범위가 본 출원 및 그로부터 도출된 임의의 추가 출원의 속행 중에 이러한 특징들 및/또는 특징들의 조합들에 대해 만들어 질 수 있음을 주지한다.
본 명세서 및 청구범위에서, 구성요소 앞의 단어 "a" 또는 "an"는 복수의 이러한 요소들의 존배를 배제하지 않는다. 또한, 단어 "포함하는"은 기재된 것 이상의 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

Claims (9)

  1. 시분할 시스템에서 사용되는 트랜시버에 있어서,
    물리적으로 분리되어 있는 제 1 및 제 2 포트를 구비한 안테나(102)와,
    제 1 접속 수단(108)에 의해 상기 제 1 및 제 2 포트 중 제 1 포트에 결합되는 전송 수단(104)과,
    제 2 접속 수단(110)에 의해 상기 제 1 및 제 2 포트 중 제 2 포트에 결합되는 수신 수단(106)과,
    상기 제 1 포트를 제 1 무선 주파수 접지에 결합시키는 제 1 스위칭 수단(112)과,
    상기 제 2 포트를 제 2 무선 주파수 접지에 결합시키는 제 2 스위칭 수단(114)을 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 수단은 사용 시 전송 모드에서는 상기 제 2 포트의 저 임피던스 접속을 상기 제 2 무선 주파수 접지에 제공하고 수신 모드에서는 상기 제 1 포트의 저 임피던스 접속을 상기 제 1 무선 주파수 접지에 제공하도록 택일적으로 동작가능한
    트랜시버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 수단은 상기 트랜시버가 전송기로서 동작하고 있을 때 상기 안테나의 상기 제 2 포트를 상기 제 2 무선 주파수 접지에 결합시키고,
    상기 제 1 스위칭 수단은 상기 트랜시버가 수신기로서 동작하고 있을 때 상기 안테나의 상기 제 1 포트를 상기 제 1 무선 주파수 접지에 결합시키는 제 1 스위칭 수단을 포함하는
    트랜시버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 수단에 의해 상기 안테나의 상기 제 2 포트에 결합된 상기 제 2 무선 주파수 접지는 상기 전송기에 전력을 공급하기 위한 DC 전원을 더 포함하는
    트랜시버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    커패시턴스 수단은 상기 수신 수단에 적합한 DC 조건을 설정하기 위해 상기 제 2 접속 수단과 상기 수신 수단 사이에 결합되는
    트랜시버.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접속 수단 중 적어도 하나는 필터링 수단을 포함하는
    트랜시버.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접속 수단 중 적어도 하나는 상기 안테나에 상기 전송 및/또는 수신 수단을 매칭시키는 매칭 수단을 포함하는
    트랜시버.
  7. 시분할 시스템에서 사용되는 트랜시버로서,
    전송 수단과,
    수신 수단과,
    안테나를 포함하되,
    상기 전송 수단은 2개의 출력을 가지고,
    상기 수신 수단은 2개의 입력을 가지며,
    2개의 제 1 접속 수단 및 2개의 제 2 접속 수단이 제공되고,
    상기 안테나는 제 1 폴드형 모노폴 및 제 2 폴드형 모노폴로 이루어진 트윈 폴드형 모노폴을 포함하되, 상기 제 1 및 제 2 폴드형 모노폴은 각각 물리적으로 분리되어 있는 제 1 및 제 2 포트를 구비하며,
    상기 제 1 및 제 2 폴드형 모노폴의 상기 제 1 포트는 각각의 제 1 접속 수단에 의해 상기 전송 수단의 각 출력에 접속되고,
    상기 제 1 및 제 2 폴드형 모노폴의 상기 제 2 포트는 각각의 제 2 접속 수단에 의해 상기 수신 수단의 각 입력에 접속되며,
    상기 제 1 접속 수단 각각은 제 1 스위칭 수단을 구비하되, 상기 제 1 스위칭 수단은 수신 모드에서 동작할 때 각각의 제 1 포트를 제 1 무선 주파수 접지에 결합시키고,
    상기 제 2 접속 수단 각각은 제 2 스위칭 수단을 구비하되, 상기 제 2 스위칭 수단은 전송 모드에서 동작할 때 각각의 제 2 포트를 제 2 무선 주파수 접지에 결합시키는
    트랜시버.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나를 더 포함하는
    트랜시버.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    하나의 집적회로로서 구현되는
    트랜시버.
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