KR101037445B1 - Apparatus for fixing resonance frequency of antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특정 주파수에 공진되어 있는 안테나가 외부의 환경 변화로 공진 주파수가 변화될 경우에 안테나의 임피던스를 조절하여 안테나가 특정 주파수에 계속 공진이 되도록 하는 안테나의 공진 주파수 고정장치에 관한 것으로서 안테나에 임피던스 가변부를 구비하고, 전력 증폭기에서 전력 증폭되어 안테나로 공급되는 RF(Radio Frequency)의 전력을 전력 검출부가 검출하며, 검출한 전력을 임피던스 제어부가 미리 설정된 임계값과 비교하며, 비교 결과 검출한 전력이 미리 설정된 임계값보다 낮을 경우에 임피던스 제어신호를 발생하며, 발생한 임피던스 제어신호에 따라 임피던스 가변부의 임피던스가 가변되면서 안테나와의 합성 임피던스가 특정 주파수에 공진되는 임피던스를 갖도록 한다.The present invention relates to an antenna for fixing a resonance frequency of an antenna such that the antenna continues to resonate at a specific frequency by adjusting the impedance of the antenna when the antenna is resonated at a specific frequency. The power detecting unit includes an impedance variable unit, the power detector detects the power of the RF (Radio Frequency) supplied by the power amplifier to the antenna, and compares the detected power with a threshold set by the impedance control unit. When the threshold value is lower than the predetermined threshold value, an impedance control signal is generated, and the impedance of the impedance varying part is varied according to the generated impedance control signal so that the composite impedance with the antenna has an impedance resonating at a specific frequency.
안테나, 임피던스, 공진주파수, RF 신호, 송신장치, 전력증폭기, Antenna, impedance, resonant frequency, RF signal, transmitter, power amplifier,
Description
본 발명은 안테나의 공진 주파수 고정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a resonant frequency fixing device of an antenna.
보다 상세하게는 소정 주파수의 RF(Radio Frequency) 신호를 송신하는 송신장치에 있어서 특정 주파수에 공진되어 있는 안테나가 외부의 환경 변화에 의해 공진 주파수가 변화될 경우에 안테나의 임피던스를 조절하여 특정 주파수에 계속 공진이 되도록 하는 안테나의 공진 주파수 고정장치에 관한 것이다.More specifically, in a transmitter for transmitting a radio frequency (RF) signal having a predetermined frequency, when the resonance frequency of the antenna that is resonated at a specific frequency is changed by an external environment change, the impedance of the antenna is adjusted to a specific frequency. It relates to a resonant frequency fixing device of the antenna to be continuously resonant.
일반적으로 송신장치는 전송하고자 하는 소정의 데이터를 특정 주파수의 RF 신호로 변조하고, 변조한 RF 신호를 도 1에 도시된 바와 같이 전력 증폭기(Power Amplifier)(100)로 전력 증폭한 후 안테나(110)에 인가하여 송신되게 하고 있다.In general, a transmitter modulates predetermined data to be transmitted into an RF signal of a specific frequency, and amplifies the modulated RF signal with a
상기 전력 증폭기(100)의 출력 임피던스는 통상적으로 50Ω이 되게 설계하고 있다. 그리고 상기 전력 증폭기(100)의 출력신호를 송신하는 안테나(110)는 전력 증폭기(100)가 출력하는 RF 신호의 주파수에 대하여 50Ω을 갖도록 설계되고 있다.The output impedance of the
이와 같이 전력 증폭기(100)의 출력 임피던스와 안테나(110)의 입력 임피던스가 동일한 값을 가지게 되면, 임피던스가 정확하게 매칭되어 전력 증폭기(100)의 출력 신호가 최대 전력으로 안테나(110)를 통해 송신되게 된다.As such, when the output impedance of the
이러한 송신장치에 있어서, 안테나(110)가 휘어지거나, 접지 조건의 변화 또는 안테나(110)의 주변에 금속 물체가 위치하는 등의 주변 환경이 변화될 경우에 안테나(110)의 임피던스가 변화되고, 안테나(110)의 임피던스 변화는 공진 주파수에 변화로 나타나게 된다.In such a transmission apparatus, the impedance of the
상기 공진 주파수의 변화는 UWB(Ultra-Wide Band)의 신호를 송신하는 송신장치에서는 큰 문제가 되지 않는다.The change in the resonance frequency is not a big problem in the transmitter for transmitting the ultra wide band (UWB) signal.
그러나 다이폴 안테나, 모노폴 안테나 및 헬리컬 안테나 등과 같은 일반적인 공진형 안테나에 있어서는 안테나(110)의 임피던스가 변화될 경우에 전력 증폭기(100)에서 출력되는 RF 신호에 안테나(110)가 공진되지 않고, 이로 인하여 전력 증폭기(100)에서 출력되는 RF 신호의 최대 전력이 안테나(110)에 전달되지 못하여 안테나(110)에서의 송신 전력이 저하된다.However, in a general resonant antenna such as a dipole antenna, a monopole antenna, and a helical antenna, the
그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안테나의 공진주파수를 특정 주파수로 고정시키는 안테나의 공진 주파수 고정장치를 제공한다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a resonant frequency fixing device of the antenna for fixing the resonant frequency of the antenna to a specific frequency.
또한 본 발명은 전력 증폭기에서 안테나로 공급되는 전력을 검출하고, 검출한 전력이 최대로 되게 하여 안테나의 공진주파수를 특정 주파수로 고정시키는 안테나의 공진 주파수 고정장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a resonant frequency fixing device of the antenna to detect the power supplied from the power amplifier to the antenna, and to maximize the detected power to fix the resonant frequency of the antenna to a specific frequency.
본 발명의 안테나의 공진 주파수 고정장치에 따르면, 안테나에 임피던스 가변부를 구비하여 안테나의 임피던스를 가변시킬 수 있도록 한다.According to the resonant frequency fixing device of an antenna of the present invention, an impedance varying portion is provided in the antenna so as to vary the impedance of the antenna.
그리고 전력증폭기에서 안테나로 공급되는 전력을 검출하고, 검출한 전력을 미리 설정된 임계값과 비교한다.The power amplifier detects power supplied to the antenna, and compares the detected power with a preset threshold.
비교 결과 상기 검출한 전력이 미리 설정된 임계값보다 작을 경우에 안테나가 특정 주파수에 정확하게 공진되지 않은 것으로서 상기 임피던스 가변부를 제어하여 안테나의 임피던스를 가변시키고, 전력 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 최대 전력이 안테나를 통해 송신될 수 있도록 한다.As a result of the comparison, when the detected power is smaller than a predetermined threshold value, the antenna is not accurately resonated at a specific frequency, thereby controlling the impedance varying unit to vary the impedance of the antenna, and the maximum power of the RF signal output from the power amplifier is To be transmitted via
그러므로 본 발명의 안테나의 공진 주파수 고정장치는 RF(Radio Frequency) 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기와, 상기 전력 증폭기가 전력 증폭한 RF 신호를 송신하는 안테나와, 상기 전력 증폭기에서 상기 안테나로 공급되는 전력을 검출하는 전력 검출부와, 상기 안테나에 연결되어 안테나의 임피던스를 가변시키는 임피던스 가변부와, 상기 전력 검출부의 출력신호의 레벨이 미리 설정된 임계값보다 크게 되도록 임피던스 가변신호를 발생하여 상기 임피던스 가변부를 제어하는 임피던 스 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.Therefore, the resonant frequency fixing device of the antenna of the present invention includes a power amplifier for power amplifying a radio frequency (RF) signal, an antenna for transmitting an RF signal power amplified by the power amplifier, and the power supplied from the power amplifier to the antenna. A power detecting unit for detecting the power supply; an impedance varying unit connected to the antenna to vary the impedance of the antenna; and generating an impedance varying signal such that the level of the output signal of the power detecting unit is greater than a preset threshold. Characterized in that it comprises an impedance control unit.
상기 전력 검출부는 상기 전력 증폭기에서 상기 안테나로 RF 신호를 전달하는 선로의 인접 위치에 유도 선로를 위치시켜 상기 RF 신호가 전달되는 선로에서 상기 유도 선로로 RF 신호가 유도되게 하는 커플러인 것을 특징으로 한다.The power detector may be a coupler for guiding an RF signal from the power amplifier to the induction line by placing an induction line in a position adjacent to the line for transmitting the RF signal from the power amplifier to the antenna. .
또한 상기 전력 검출부는 상기 전력 증폭기에서 출력되는 전력을 미리 설정된 비율로 분배하여 검출하는 전력 분배기인 것을 특징으로 한다.In addition, the power detector is characterized in that the power divider for detecting by dividing the power output from the power amplifier in a predetermined ratio.
상기 전력 검출부와 상기 임피던스 제어부의 사이에 상기 전력 검출부가 검출한 전력의 피크 값을 검출하여 상기 임피던스 제어부로 입력시키는 피크 값 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a peak value detector configured to detect a peak value of the power detected by the power detector and input the impedance controller between the power detector and the impedance controller.
상기 임피던스 가변부는 가변용량 다이오드인 것을 특징으로 한다.The impedance variable part is characterized in that the variable capacitance diode.
본 발명의 안테나의 공진 주파수 고정장치에 따르면, 전력 증폭기에서 안테나로 공급되는 전력을 검출하고, 검출한 전력을 미리 설정된 임계값과 비교하여 안테나의 공진 주파수가 변화되었는지의 여부를 판단한다. 판단 결과 안테나의 공진주파수가 변화되었을 경우에 임피던스 변환부를 제어하여 임피던스를 가변시키고, 임피던스 변환부 및 안테나가 전력증폭기에서 출력되는 RF 신호의 주파수에 공진되게 한다.According to the resonant frequency fixing device of the antenna of the present invention, the power supplied from the power amplifier to the antenna is detected, and the detected power is compared with a preset threshold to determine whether or not the resonant frequency of the antenna has changed. As a result of the determination, when the resonance frequency of the antenna is changed, the impedance converter is controlled to vary the impedance, and the impedance converter and the antenna are resonated with the frequency of the RF signal output from the power amplifier.
그러므로 전력 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 최대 전력을 안테나에 전달하여 안테나가 최대 전력을 송신할 수 있다.Therefore, by transmitting the maximum power of the RF signal output from the power amplifier to the antenna, the antenna can transmit the maximum power.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.The following detailed description is only illustrative, and merely illustrates embodiments of the present invention. In addition, the principles and concepts of the present invention are provided for the purpose of explanation and most useful.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.Accordingly, various forms that can be implemented by those of ordinary skill in the art, as well as not intended to provide a detailed structure beyond the basic understanding of the present invention through the drawings.
도 2는 본 발명의 공진 주파수 고정장치가 구비된 송신장치의 출력부의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 200은 전력 증폭기이다. 상기 전력 증폭기(200)는 입력되는 RF 신호를 송신하기 위하여 전력 증폭한다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the output unit of the transmitting device with a resonant frequency fixing device of the present invention. Here,
부호 210은 안테나이다. 상기 안테나(210)는 상기 전력 증폭기(200)에서 전력 증폭된 RF 신호를 입력하여 외부로 송신한다.
부호 220은 전력 검출부이다. 상기 전력 검출부(220)는 예를 들면, 커플러 등을 사용하여 상기 전력 증폭기(200)에서 상기 안테나(210)로 공급되는 RF 신호의 전력을 검출한다.
부호 230은 피크 값 검출부이다. 상기 피크 값 검출부(230)는 상기 전력 검출부(220)가 검출한 전력의 피크 값을 검출한다.
부호 240은 임피던스 제어부이다. 상기 임피던스 제어부(240)는 상기 피크 값 검출부(230)가 검출한 피크 값을 미리 설정된 임계값과 비교하고, 비교 결과 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 작을 경우에 임피던스 가변신호를 발생한다.
부호 250은 임피던스 가변부이다. 상기 임피던스 가변부(250)는 예를 들면, 가변용량 다이오드를 사용하는 것으로서 상기 임피던스 제어부(240)가 출력하는 임피던스 가변신호에 따라 임피던스가 가변된다.Reference numeral 250 is an impedance variable portion. The impedance variable part 250 uses a variable capacitance diode, for example, and the impedance is varied according to the impedance variable signal output from the
이러한 구성을 가지는 본 발명의 안테나의 공진 주파수 고정장치는 동작전압이 공급되는 초기에 임피던스 제어부(240)는 임피던스 제어신호를 발생하여 임피던스 가변부가 소정의 초기 임피던스를 갖도록 하여 안테나(210)가 전력 증폭기(200)에서 출력되는 특정 주파수의 RF 신호에 공진이 되도록 한다.In the resonant frequency fixing device of the antenna of the present invention having such a configuration, the
예를 들면, 상기 임피던스 가변부(250)는 가변용량 다이오드를 사용하는 것으로서 임피던스 제어부(240)는 임피던스 제어신호를 발생하여 가변용량 다이오드의 임피던스가 최고 값 및 최저 값 사이의 중간 값을 갖도록 한다.For example, the impedance variable unit 250 uses a variable capacitor diode, and the
이와 같은 상태에서 외부로부터 입력되는 RF 신호를 전력 증폭기(200)가 전력 증폭하고, 그 전력 증폭한 RF 신호는 전력 검출부(220) 및 임피던스 가변부(250)를 통해 안테나(210)에 전달되어 송신된다.In this state, the
여기서, 상기 전력 검출부(210)는 전력 증폭기(200)에서 전력 증폭된 RF 신호를 안테나(210)로 전달하는 선로(222)의 인접 위치에 유도 선로(224)를 위치시킨 커플러를 사용하는 것으로서 상기 선로(222)를 통해 공급되는 전력이 유도 선로(224)로 유도되어 안테나(210)로 공급되는 RF 신호의 전력을 검출한다.In this case, the
또한 상기 전력 검출부(210)는 전력 분배기(Power Devider)를 사용하여 상기 전력 증폭기(200)에서 출력되는 전력을 일정 비율로 검출할 수도 있다.In addition, the
상기 전력 검출부(220)가 검출한 전력은 피크 값 검출부(230)에서 피크 값이 검출되고, 검출된 피크 값이 임피던스 제어부(240)로 입력된다.As the power detected by the
그러면 임피던스 제어부(240)는 상기 전력 증폭기(200)에서 출력되어 안테나(210)로 공급되는 RF 신호 전력의 피크 값을 미리 설정된 임계값과 비교하고, 비교 결과 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 클 경우에 임피던스 제어부(240)는 안테나(210)가 전력 증폭기(200)에서 출력되는 RF 신호에 정상으로 공진되고 있음을 판단하고, 현재 출력하고 있는 임피던스 제어신호를 계속 출력한다.Then, the
그리고 상기 비교 결과 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 작을 경우에 임피던스 제어부(240)는 안테나(210)가 전력 증폭기(200)에서 출력되는 RF 신호에 정상으로 공진되지 않은 것으로 판단하고, 임피던스 제어신호의 값을 가변시켜 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 큰 값을 가지도록 한다.When the peak value is smaller than the preset threshold as a result of the comparison, the
여기서, 상기 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 큰 값을 가지도록 임피던스 제어신호의 값을 가지도록 하는 방법은 여러 가지가 있다. 예를 들면, 임피던스 제어부(240)는 임피던스 제어신호의 값을 가장 낮은 값부터 높은 값으로 가변시키면서 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 큰 지의 여부를 판단하고, 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 클 경우에 임피던스 제어신호의 값을 현재 출력하고 있는 값으로 고정시킬 수 있다.Here, there are various methods of having the value of the impedance control signal such that the peak value has a value larger than a preset threshold value. For example, the
그리고 상기 임피던스 제어부(240)는 임피던스 제어신호의 값을 가장 높은 값부터 낮은 값으로 가변시키면서 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 큰 지의 여부를 판단하고, 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 클 경우에 임피던스 제어신호의 값을 현재 출력하고 있는 값으로 고정시킬 수 있다.The
또한 상기한 두 가지 방법 이외에도 여러 가지의 알고리즘을 사용하여 빠른 속도로 피크 값이 미리 설정된 임계값보다 큰 값을 가지도록 하는 임피던스 제어신호의 값을 설정할 수도 있다.In addition to the above two methods, it is also possible to set the value of the impedance control signal such that the peak value has a value larger than the preset threshold value at high speed using various algorithms.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.The present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments, but those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the scope of the present invention. Will understand.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
본 발명은 소정 주파수의 RF 신호를 송신하는 송신기에서 안테나가 RF 신호에 공진되지 않을 경우에 안테나의 임피던스를 가변시켜 안테나가 RF 신호에 공진되게 하고, 전력 증폭기에서 출력되는 RF 신호의 최대 전력을 송신할 수 있도록 한다.According to the present invention, when an antenna is not resonant with an RF signal in a transmitter transmitting an RF signal of a predetermined frequency, the impedance of the antenna is varied so that the antenna is resonant with the RF signal, and the maximum power of the RF signal output from the power amplifier is transmitted. Do it.
도 1은 일반적인 송신장치의 출력부의 구성을 보인 블록도, 및1 is a block diagram showing the configuration of an output unit of a general transmission apparatus; and
도 2는 본 발명의 공진 주파수 고정장치가 구비된 송신장치의 출력부의 구성을 보인 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the output unit of the transmitting device with a resonant frequency fixing device of the present invention.
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