KR101168791B1

KR101168791B1 - 루프 안테나용 회로 및 조정 방법

Info

Publication number: KR101168791B1
Application number: KR1020090102417A
Authority: KR
Inventors: 마르코 슈바르츠뮬러; 베르너 블라츠; 홀거 슐츠; 우베 에르벤
Original assignee: 아트멜 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2012-07-25
Also published as: US20100124890A1; DE102008053296A1; KR20100047168A; US8306489B2; CN101728642B; CN101728642A

Abstract

본 발명은 제1 안테나 단자와 제2 안테나 단자를 포함하며 안테나 임피던스를 갖는 루프 안테나용 회로와, 루프 안테나의 안테나 임피던스와 조정 임피던스를 포함하는 전체 임피던스의 조정 방법에 관한 것이며, 상기 회로는

-루프 안테나(20)의 제1 안테나 단자(21)와의 접속을 위한 출력부(101)를 포함하는, 송신 신호의 증폭을 위한 출력 증폭기(110)와,

-제2 안테나 단자(22)와의 접속을 위해 출력 증폭기(110)의 출력부(101)로부터 분리된 단자(102)를 갖는, 자동 조정을 위해 형성된 조정 장치를 구비하며,

-상기 조정 장치는 단자(102)에 접속된 변동 가능한 조정 임피던스를 포함하고,

-상기 조정 장치는 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭(Uct)을 측정하기 위해 조정 임피던스에 접속된 측정 장치(130)를 포함하며,

-상기 조정 장치는 측정 장치(130) 및 변동 가능한 조정 임피던스에 접속된 계산 유닛(150)을 포함하고,

-상기 계산 유닛(150)은 전압 진폭(Uct) 및 조정 임피던스의 평가 하에 조정 임피던스를 자동으로 변경시키기 위해 형성된다.

루프 안테나, 안테나 단자, 출력 증폭기, 조정 장치, 측정 장치, 계산 유닛

Description

루프 안테나용 회로 및 조정 방법{CIRCUIT FOR A LOOP ANTENNA AND A METHOD FOR TUNING}

본 발명은 루프 안테나용 회로 및 조정 방법에 관한 것이다.

로탐멜(Rothammel), 크리쉬케(Krischke) 공저의 2001년 제12판 "안테나 북(book)", 67, 318, 319, 332, 333페이지에는 루프 안테나가 공지되어 있다. 루프 안테나는 루프 형태의 요소들을 갖는 폐쇄(자기) 안테나이다. 파장에 대해 작은 안테나 루프의 경우 이들은 프레임 안테나 또는 자기 안테나로도 불리운다. 주파수 f=0에 대해, 임피던스도 0이다. 주파수 상승에 대해 임피던스 경로는 유도성을 갖는다. 그러나 이러한 임피던스 경로는 반파 공진, 즉 반파의 범위까지만 해당되며, 그 후 임피던스 경로는 용량성을 갖는다. 따라서 작은 루프(대략 사분파의 길이까지)만을 자기 안테나로 칭한다. 루프의 가능한 기하학적 형태는 원형 요소, 정사각형 요소, 다이아몬드 또는 마름모꼴, 삼각형 요소, 직사각형 요소, 다각형 요소 또는 타원형 요소이다. 작은 루프 안테나들은 제1 단자 및 제2 단자를 갖는 유도성 임피던스를 포함한다. 유도성 임피던스는 예컨대 다수의(하나 이상의) 커패시터들의 용량성 임피던스와 함께 진동 회로에 접속된다.

유럽 특허 공보 제0 663 724 B1호에는 안테나 공진 회로의 공진 주파수를 송신기 출력단의 출력 주파수에 정합하기 위한 방법이 공지되어 있다. 안테나 공진 회로는 공진 회로의 공진 주파수를 변조하도록 작동될 수 있는 조정 회로를 포함한다. 안테나 공진 회로는 출력부에 위상 상관 신호를 갖는다. 공급 신호에 대한 위상 상관 신호의 위상은 공진 주파수와 공급 신호 간의 주파수 차이에 대한 공지된 관계이다. 공급 신호 및 위상 상관 신호는 위상 비교기에서 수신된다. 공진 회로의 공진 주파수는 위상 비교기의 수신된 출력 신호에 대한 응답으로서 설정된다.

본 발명의 목적은 루프 안테나용 회로를 가능한 한 개선하는 데 기초한다.

상기 목적은 청구범위 독립항 제1항의 특징들을 갖는 회로에 의해 달성된다. 바람직한 개선예들은 종속항들의 대상이며 상세한 설명에 포함되어 있다.

따라서 루프 안테나를 위한 회로가 제공된다. 상기 루프 안테나는 제1 안테나 단자와 제2 안테나 단자를 포함한다. 루프 안테나의 안테나 임피던스는 하나 이상의 루프를 통해 형성된 하나 이상의 인덕턴스를 포함한다.

상기 회로는 송신 신호의 증폭을 위한 출력 증폭기를 포함한다. 출력 증폭기는 루프 안테나의 제1 안테나 단자와의 접속을 위한 출력부를 포함한다.

상기 회로는 제2 안테나 단자와의 접속을 위한 단자를 구비한 조정 장치를 포함한다. 조정 장치의 단자는 출력 증폭기의 출력부로부터 분리된다.

조정 장치는 조정 장치의 단자에 접속된 변동 가능한 조정 임피던스를 포함한다. 조정 장치는 자동 조정을 위해 형성된다. 조정 임피던스 및 안테나 임피던스는 작용하는 전체 임피던스의 부분이다. 조정 임피던스는 바람직하게 변동 가능한 하나 이상의 커패시턴스를, 예컨대 커패시터 뱅크로서 포함한다.

조정 장치는 측정 장치를 포함한다. 측정 장치는 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭을 측정하기 위해 조정 임피던스에 접속된다.

조정 장치는 측정 장치에, 그리고 변동 가능한 조정 임피던스에 접속된 계산 유닛을 포함한다. 계산 유닛은 바람직하게는 (하드웨어 및/또는 소프웨어로) 실행된 프로그램 흐름을 이용하여, 전압 진폭과 조정 임피던스의 평가 하에 조정 임피던스를 자동으로 변경시키기 위해 형성된다.

또한 본 발명은 루프 안테나용 조정 방법을 가능한 한 개선하는 데 기초한다.

상기 목적은 청구범위 독립항 제10항의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다. 바람직한 개선예들은 종속항들의 대상이며 상세한 설명에 포함되어 있다.

따라서 회로에 접속된 루프 안테나의 최대 방사 출력을 위한 조정 방법이 제공된다. 루프 안테나는 안테나 임피던스를 포함하며 회로의 조정 장치는 조정 임피던스를 포함한다.

상기 방법에서, 루프 안테나의 제1 안테나 단자에 접속된 출력 증폭기에 의해 증폭 신호가 송출된다. 바람직하게 증폭 신호는 정현파 신호의 형태를 갖는다.

상기 방법에서 방사 출력의 최대치를 결정하기 위해서는,

a) 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭을 검출하는 단계와(이 경우 조정 임피던스는 루프 안테나의 제2 안테나 단자에 접속),

b) 검출된 전압 진폭 및 조정 임피던스를 평가하는 단계와,

c) 조정 임피던스를 변동시키는 단계가 반복적으로 실행된다.

바람직하게 평가에 대한 결과는 적어도 일시적으로 저장된다. 바람직하게 특정의 평가 결과는 대소 비교에 의해 서로 비교된다.

본 발명의 또 다른 양상은 앞서 설명한 회로를 구비한 무선 시스템이다. 무선 시스템은 하나의 제1 안테나 단자와 하나의 제2 안테나 단자를 구비한 루프 안테나를 포함한다. 조정 장치의 조정 임피던스는 변동 가능한 조정 커패시턴스로서 형성된다. 변동 가능한 조정 커패시턴스는 루프 안테나의 루프의 하나 이상의 추가의 커패시턴스 및 인덕턴스와 함께 진동 회로를 형성한다.

바람직하게 상기 무선 시스템은 출력 증폭기의 출력 임피던스를 전체 임피던스의 안테나 임피던스 및 조정 임피던스에 정합하기 위한 정합 회로망을 포함하며, 이 경우 정합 회로망은 출력 증폭기의 출력부와 제1 안테나 단자 사이에 배치된다.

이하에 설명되는 개선예들은 회로 뿐만 아니라, 무선 시스템, 또한 조정 방법에 관한 것이다. 회로 및 무선 시스템의 기능적 특징들은 상응하는 방법 특징부에 나타나 있다. 방법 특징들은 회로 또는 무선 시스템의 기능들로부터 주어진다.

바람직한 개선예에서, 현재 조정 임피던스에 속하는 값과 전압 진폭과의 곱셈을 위한 계산 유닛은 평가를 위해 형성된다. 예컨대 계산 유닛은 곱셈을 위해 마이크로컨트롤러의 계산 코어를 포함한다. 현재 조정 임피던스에 속하는 값은 예컨대 조정 임피던스의 현재 커패시턴스값이거나, 조정 임피던스 및 추가의 커패시턴스로 이루어진 병렬 회로의 현재 커패시턴스값이다.

바람직하게, 계산 유닛은 곱셈의 결과로서 (수학적) 곱한 값의 최대치를 결정하기 위해 형성된다. 이를 위해 상이한 조정 임피던스값에 속하는 복수의 결과들은 예컨대 대소 비교에 의해 서로 조합되어 평가된다.

바람직한 변형 개선예에 따라 계산 유닛은 조정 임피던스값들에 속하는 값들을 갖는 값 테이블을 평가를 위해 포함한다. 조정 임피던스값들에 속하는 값들은 바람직하게 값 테이블에 기록될 수 있다. 바람직하게 상기 값은 해당 조정 임피던스값에 속하는 제어 신호가 인가됨으로써 값 테이블로부터 판독되어 평가된다. 바람직하게 상기 값은 전압 진폭과의 곱셈을 위한 곱셈 계수이다. 상기 값을 보정값으로도 칭할 수 있다. 계산 유닛은 출력을 위해 바람직하게 값 테이블(LUT-Look Up Table)을 포함한다. 바람직하게 값 테이블에는 조정 임피던스에 속하는 값이 입력되므로, 제어 신호의 인가 시 값 테이블은 현재 조정 임피던스에 속하는 출력값, 예컨대 곱셈 계수를 평가를 위해 출력한다.

바람직하게 측정 장치는 전압 진폭에 속하는 직류 전압을 형성하기 위해 형성된다. 특히 상기 측정 장치는 특히 비교기를 이용하여, 그리고 비교기의 입력부에 접속된 디지털-아날로그 컨버터를 이용하여 직류 전압을 디지털 값으로 변환하기 위해 형성되는 것이 바람직하다.

계산 유닛은 예컨대 유한 상태 기계이다. 일 실시예에 따라 계산 유닛은 특 히 마이크로컨트롤러로서, 프로그래밍 가능하게 형성된다. 계산 유닛은 측정 장치 및 변동 가능한 조정 임피던스에 접속된다. 바람직한 변형예에서 측정 장치는 측정 장치의 감도를 설정하기 위해 형성된다. 계산 유닛은 측정 장치의 감도를 설정하기 위해 바람직하게 측정 장치에 접속된다. 바람직하게 측정 장치는 측정 장치의 입력부에 접속된 변동 가능한 용량성 분압기를 감도 설정을 위해 포함한다. 변동 가능한 용량성 분압기의 배분 비율은 바람직하게 계산 유닛에 의해 설정될 수 있다.

바람직하게 측정 장치는 스위치오프될 수 있다. 바람직하게 계산 유닛은 송신 모드 시 측정 장치의 스위치오프를 위해 측정 장치에 접속된다.

조정 장치는 바람직하게는 출력 증폭기 및 송신 회로에 접속된다. 상기의 접속을 위해 계산 유닛의 제어 출력부는 바람직하게는 출력 증폭기 및 송신 회로에 접속된다. 조정 장치는 바람직하게는 출력 증폭기의 출력부에서의 출력 증폭기의 출력 진폭 또는 송신 회로의 출력 주파수를 조절하기 위해 출력 증폭기 또는 송신 회로를 제어하도록 구성된다.

특히 바람직한 개선예에서 조정 장치는 출력 증폭기의 출력을 낮추기 위해, 특히 최소화하기 위해 형성된다. 조정 장치는 방사 출력의 최대치를 결정하기 전에, 결정하는 동안 발생할 수 있는 과변조(overmodualation)를 검출하고, 과변조의 경우 레지스터값을 세팅함으로써 출력 증폭기의 출력을 제한하기 위해 제공된다.

조정 장치는 출력 증폭기의 출력이 감소하거나 최소화된 경우 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭을 검출하고, 후속하는 최대치 결정을 위해 최대로 허 용된 출력 증폭기의 증폭값을 정하기 위해 바람직하게 제공된다.

앞서 설명한 변형 개선예들은 개별적으로뿐만 아니라 조합 형태로도 특히 바람직하다. 이 경우 전체 변형 개선예들은 서로 조합될 수 있다. 가능한 몇 개의 조합 형태들은 도면 실시예의 상세한 설명에 설명되어 있다. 그러나 도면에 도시된 변형 개선예들의 조합 가능성들은 한정되지 않는다.

이하에서 본 발명은 도시된 도면에 기초한 실시예에 의해 더 자세히 설명된다.

본 발명에 따르면, 조정 커패시턴스에 의해 하강하는 전압 진폭에 따라 조정 커패시턴스가 자동으로 변동하므로, 전체 임피던스가 완전 자동으로 조정될 수 있는 장점이 생긴다.

도 1에는 무선 시스템의 블록 회로도가 개략적으로 도시되어 있다. 모놀리식 집적 회로(100)는 출력부(101)를 갖는 출력 증폭기(110)를 포함한다. 또한 상기 회로(100)는 변동 가능한 조정 커패시턴스(120)를 조정 임피던스로서 포함하며, 이는 입력부(102)에 접속된다. 변동 가능한 조정 임피던스는 방사 출력의 최대화를 위한 안테나 회로의 조정에 사용된다. 출력 증폭기(110)의 출력부(101)는 정합 회로망(40)에 의해 루프 안테나(20)의 제1 단자(21)에 접속된다. 조정 커패시턴스(120)에 접속된 입력부(102)는 추가의 임피던스(30)에 의해 루프 안테나(20)의 제2 안테나 단자(22)에 접속된다.

출력 증폭기(110)의 입력부에는 증폭된 송신 신호를 발생시키기 위한 송신 회로(140)가 접속된다. 도 1의 출력 증폭기(110)는 -10dBm으로부터 +14dBm까지의 출력을 위해 지정된다. 상이한 출력들은 루프 안테나(20)를 위한 상이한 정합 회로망을 전제로 할 수 있다. 조정 커패시턴스(120)에는 조정 커패시턴스(120)에 의해 하강하는 전압 진폭(U_Ct)을 검출하기 위해 측정 장치(130)가 접속된다. 측정 장치(130)는 전압 진폭(U_Ct)을 검출하기 위해 예컨대 전압 비교기를 포함한다.

상기 회로는 예컨대 마이크로컨트롤러인 계산 유닛(150)을 포함한다. 계산 유닛(150)의 입력부는 측정 장치(130)의 출력부에 접속되며, 이 경우 계산 유닛은 측정 장치(130)로부터 출력된, 전압 진폭(U_Ct)에 속하는 디지털값을 평가하기 위해 제공된다. 계산 유닛(150)은 송신 회로(140)를 제어하기 위한, 특히 송신 주파수를 제어하기 위한 제어 출력부를 포함한다. 계산 유닛은 증폭 설정을 위한 출력 증폭기(110)를 제어하기 위해 추가의 제어 출력부를 포함한다. 계산 유닛(150)은 측정 장치(130)의 감도를 설정하기 위한 추가의 제어 출력부를 포함한다. 계산 유닛(150)은 조정 커패시턴스(120)를 변동시키기 위한 추가의 제어 출력부를 포함한다. 계산 유닛(150)은 도 1의 실시예에서 제어를 위해, 조정 커패시턴스(120), 측정 장치(130), 송신 회로(140) 및 출력 증폭기(110)에 접속된다.

도 2는 단자들(101, 102, 103, 104, 105, 106)들을 갖는 모놀리식 집적 회로와, 외부 구성 요소들을 갖는 외부 회로를 도시하고, 이들은 함께 무선 시스템을 형성하며 개략적 등가 회로도의 형태로 도시된다. 루프 안테나(20)는 인덕턴스(L_ANT)를 포함한다. 옴 손실은 옴 저항(R_L)으로 도시된다. 방사된 소정의 출력은 등가 회로도에서 저항(R_RAD)으로 표시된다. 루프 안테나(20)는 제1 안테나 단자(21)와 제2 안테나 단자(22)를 포함한다.

출력 증폭기(110)는 출력부(101) 및 정합 회로망(40)에 의해 (SMD) 커패시터(C40) 및 인덕턴스(L40)에 접속되고, 단자(103, 104) 및 고주파 스위치(160)에 의해 루프 안테나(20)의 제1 안테나 단자(21)에 접속된다. 또한 제1 안테나 단자(21)에는 제1 안테나 단자(21)를 접지에 접속하는 (SMD) 커패시터(C1)가 접속된다. 제2 안테나 단자(22)에는 (SMD) 커패시터(C21)가 접속된다. 제2 안테나 단자(22)는 (SMD) 커패시터(C21)에 의해 그리고, (SMD) 커패시터(C22) 및 모놀리식 집적 조정 커패시턴스[120, (Ct)]로 이루어진 병렬 회로에 의해 마찬가지로 접지에 접속된다. 접지 접속에 의해, 인덕턴스(L_ANT) 및 커패시턴스(C1, C21, C22 및 Ct)는 (완충된) 진동 회로를 형성하며, 진동 회로의 공진 주파수는 인덕턴스(L_ANT) 및 커패시턴스(C1, C21, C22 및 Ct)에 따른다.

도 1에 도시된 바와 같이 루프 안테나(20)를 갖는 진동 회로는 주변에 대해 분리되어 있지 않으므로, 도 1에는 추가의 기생 커패시턴스(C_A)가 개략적으로 도시된다. 이 경우 기생 커패시턴스(C_A)는 예컨대 진동 회로의 공진에 영향을 미칠 수 있는 (도시되지 않은) 하우징, (도시되지 않은) 금속 대상물의 존재 또는 손 등에 대한 모든 가능한 기생 커패시턴스들을 대표한다. 따라서 회로는 제공된 송신 신호의 송신 주파수 및/또는 수신 신호의 수신 주파수에 대해, 조정 커패시턴스(120)가 변동함으로써 가급적 큰 송신 출력을 위해 조정된다. 인덕턴스(L_ANT) 및 커패시턴스(C1, C21, C22, Ct 및 C_A)는 개별 임피던스들로 구성되는 전체 임피던스를 형성한다.

전체 임피던스는 적어도 안테나 임피던스(R_L, L_ANT)와 조정 임피던스(Ct)를 포함한다.

이 경우 회로 지지체 상에 형성된 루프 안테나(20)의 루프는 루프 안테나(20)의 인덕턴스(L_ANT)와 옴 저항(R_L)을 규정한다. 이 경우 회로(100)가 형성되며, 조정 커패시턴스(120)는 조정 커패시턴스(120)에 의해 하강하는 전압(U_Ct)에 따라 조정을 위해 자동으로 변동한다. 이로써 도 2의 실시예의 회로에 의해 전체 임피던스가 완전 자동으로 조정되는 특수한 장점이 구현된다.

도 2의 실시예에서 방사된 출력은,

P _rad = I ² R _rad

로 결정될 수 있다.

이에 따라 루프 안테나(20)를 통한 전류(I)는 최대 방사 출력(Prad)을 위해 최대화되어야 한다. 루프 안테나(20)를 통한 전류(I)에 대해서는,

I = I _C22 + I _Ct

가 적용되며,

이 경우 I_C22는 커패시턴스(C22)를 통한 전류이고 Ict는 조정 커패시턴스(Ct)를 통한 전류이며,

이고,

이다.

이로부터

가 제시되며 수학식 1에서 사용되어

이 제시된다.

이 경우 값 C22은 알려져 있으며 일정하다. 값 Ct은, 상기 값이 측정을 위해 설정되기 때문에 알려져 있다. Ct에 대한 값 뿐만 아니라 전압 진폭(Uct)도 평가된다. 따라서 최대치는 Ct에 대한 값과 전압 진폭(Uct)에 의해 결정된다. 이는 제1 근사치에서 루프 안테나(20)의 품질에 10 이상으로 적용된다. 전압 진폭(Uct)은 측정된다. 상수(const)와 방사 저항(Rrad)은 마찬가지로 일정하다.

그 결과 Prad는,

이 최대일 때 최대이다. 따라서 방사 출력의 최대치를 결정하기 위해 조정 임피던스(C22∥Ct)와 전압 진폭(Ct)의 곱[(C22+Ct)·Uct]의 최대치가 결정된다.

도 2의 실시예에서 C22 = 0이거나 C22 < Ct이다. 이 경우 방사 출력의 최대화를 위해 결정적인 항은 Ct·Uct로 단순화된다. 조정 커패시턴스(Ct)의 설정의 해상도가 보다 작은 경우, 이러한 단순화는 결과에 영향을 미치지 않는다. 그러나 이러한 단순화에 의해 계산 비용은 현저히 줄어들 수 있다. 계산 유닛(150)은 최대치 계산을 위해 예컨대, 조정 임피던스에 속하는 값들이 저장된 값 테이블을 포함한다. 각각 하나의 값은 현재 설정된 조정 커패시턴스(Ct)를 위해 테이블로부터 판독되어, 조정 커패시턴스에 속하는, 측정된 전압 진폭(Uct)과 곱해진다. 이러한 곱셈의 결과인 상기 곱한 값은 후속해서 추가의 곱한 값들과 비교될 수 있다. 이 경우 병렬로 접속된 커패시턴스(C22)를 값 테이블에서 고려하는 것도 가능하다. 예컨대 상기 값들은 계산 유닛(150)의 (도시되지 않은) 인터페이스에 의해 프로그래밍될 수 있다.

도 2의 회로에 의해 외부 간섭 영향에 대해 특히 견고하게, 방사된 출력의 최대치를 결정할 수 있다. 이 경우 상대 측정이 연관되기 때문에, 전압 진폭(Uct)의 절대 높이는 최대치 결정을 위해 필요하지 않다. 이로써 최대치의 절대 높이에 영향을 미치는 장애들은 억제된다. 또한 조정 임피던스(Ct)에서는 공진의 경우에 중요한 변수인 Uct를 측정 탭에 의해 특히 직접 측정할 수 있다. 가능한 측정 에러의 수는 감소한다. 또한 안테나 회로는 낮은 기생 측정 커패시턴스를 갖는 높은 임피던스의 측정 탭에 의해 상기 측정 임피던스의 영향을 받지 않는다. 전압 진폭(Uct)을 측정함으로써 놀라운 효과, 즉 방사 출력의 최대치 결정을 위해 높은 측정 해상도가 요구되지 않는 효과가 생기므로, 도 1의 측정 장치(130)는 단순하게 형성되며 이로써 반도체 회로 내에 간단히 집적될 수 있다.

전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 방사 출력의 최대화는 계산 유닛(150)인 마이크로컨트롤러의 하나의 방법 흐름에서 계산될 수 있다. 대안적으로 이러한 계산은 예컨대 유한 상태 기계에 의해 하드웨어적으로 실행될 수 있다. 예컨대 디지털-아날로그 컨버터(132)의 입력값은 카운터에 의해 생성될 수 있으며, 이 경우 카운터는 비교기(133)의 출력 신호의 변동 시 정지하며 계수값은 저장기에서 종래 의 값과 비교된다. 계수값이 보다 크면, 계수값 및 조정 커패시턴스(Ct)의 해당 값은 저장된다.

조정 커패시턴스(120)가 루프 안테나(20)의 제2 안테나 단자(21)에, 이로써 루프 안테나(20)의 높은 임피던스 단자점에 접속됨으로써, 방사된 출력의 주파수 응답이 평탄하면서, 방사된 출력의 절대값이 높아지는 놀라운 효과가 구현된다. 또한 앞서 설명한 도 2의 실시예의 회로에 의해, 특히 1.3ms보다 짧은 수 밀리초 내의 밸런싱이 구현될 수 있다.

이 경우 최대화된 방사 출력을 위해 조정에 의해 구현된 전체 임피던스는 바람직하게 수신 모드에서도 변동되지 않은 채 유지된다. 수신 모드에서, 루프 안테나(20)의 제1 안테나 단자(21)는 고주파 스위치(160)를 이용하여, (SMD) 커패시터(C50)와 인덕턴스(L50)로 이루어진 정합 회로망에 의해 입력 증폭기[(170), LNA(Low Noise Amplifier)]의 입력부(106)에 접속된다.

도 3에는 측정 장치(130)가 도시되며, 측정 장치(130)의 출력부는 평가를 위해 계산 유닛(150)에 접속된다. 측정 장치(130)는 측정 장치(130)의 감도를 설정하기 위해 커패시턴스(C30) 및 변동 가능한 커패시턴스(C31)를 갖는 용량성 분압기를 구비한 검출 회로(131)를 포함한다. 검출 회로(131)는 전압 진폭(U_Ct)에 속하는 직류 전압을 정류에 의해, 경우에 따라서는 평탄화에 의해 형성하는 기능을 갖는다. 직류 전압은 측정 장치(130)의 비교기(133)의 하나의 입력부에 이른다. 비교기(133)의 다른 입력부에는 n 비트폭의 디지털값(예컨대 4 비트폭 또는 5 비트폭) 을 아날로그 출력 전압으로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC : Digital-Analog-Converter)의 출력값이 비교를 위해 이른다.

조정 임피던스에 의해 하강하는 전압(U_Ct)을 검출하기 위해, 계산 유닛(150)에 의해서는 비교기(133)의 출력 신호가 변동할 때까지, n 비트폭의 디지털값을 이용하여 디지털-아날로그 컨버터(132)의 출력 전압이 변동한다. 해당 n 비트폭의 디지털값이 저장된다. 조정 커패시턴스(Ct)의 새로운 값을 위해 디지털-아날로그 컨버터(132)의 출력 전압의 변동은 비교기(133)의 출력 신호가 다시 새롭게 변동할 때까지 반복적으로 수행된다. 해당되는 새로운 n 비트폭의 디지털값은 마찬가지로 저장된다.

전압 진폭(U_Ct)이 현재 측정 범위 밖에 있으면, 계산 유닛(150)에 의한 커패시턴스(C31)의 설정에 의해 측정 장치(130)의 감도가 변동할 수 있다. 전압 진폭이 검출 회로(131)의 반도체 구성 요소들의 허용 역전압을 초과할지라도, 커패시턴스(C30, C31)의 분압기 기능에 의해 전압 진폭이 검출될 수 있다.

또한 도 3에는 커패시턴스 뱅크로서 형성된, 변동 가능한 조정 커패시턴스(120)가 개략적으로 도시된다. 조정 커패시턴스(120)는 계산 유닛(150)의 4개의 라인들에 의해 설정된다. 요구되는 조정 범위 또는 조정 해상도에 따라 4개보다 많은 라인들이 제공될 수도 있다. 제1 커패시턴스 장치(121)가 상세하게 도시된다. 커패시턴스 장치(121)는 직렬 접속된 2개의 전계 효과 트랜지스터(MN11, MN12)를 허용된, 보다 높은 역전압을 위해 스위칭 트랜지스터로서 포함한다. 스위 칭 트랜지스터(MN11, MN12)는 커패시턴스(Ct1)의 스위치온 및 스위치오프를 위해 커패시턴스(Ct1) 및 접지에 접속된다. 각각의 스위칭 트랜지스터(MN11, MN12)에 대해 병렬로 각각 하나의 작은 커패시턴스(CM1 또는 CM2)가 접속되며, 이들은 커패시턴스(Ct1)보다 실질적으로 더 작으며 스위칭 트랜지스터(MN11, MN12)가 차단된 상태일 때 용량성 분압을 통해 스위칭 트랜지스터(MN11, MN12)의 드레인 소스 경로를 거쳐 전압 진폭을 분할한다.

추가의 커패시턴스 장치들(122, 123, 124)은 커패시턴스 장치(121)와 유사하게 형성되지만 상이한 커패시턴스(Ct2, Ct3 또는 Ct4)를 포함한다. 예컨대 커패시턴스 장치(122)는 커패시턴스 장치(121)에 상응하는, 병렬로 접속된 2개의 부분 회로들을 통해 형성된다. 커패시턴스 장치(123)는 병렬로 접속된 4개의 부분 회로를 통해 형성되고, 커패시턴스 장치(124)는 병렬로 접속된 8개의 부분 회로를 통해 형성될 수 있으며, 이는 16개의 단(4비트에 상응)으로의 설정을 가능케 하기 위함이다.

도 4에는 루프 안테나의 방사 출력을 최대화하기 위해 안테나 회로를 조정하기 위한 가능한 방법 흐름이 흐름도에 의해 개략적으로 도시된다. 적어도 전체 임피던스는 하나의 루프 안테나의 하나의 안테나 임피던스와 하나의 조정 장치의 하나의 조정 임피던스로 구성된다.

제1 단계에서, 출력 증폭기의 출력은 증폭 설정에 의해 작은, 가급적 가장 작은 값으로 제어된다. 이 경우 출력은 예컨대 10dBm이다. 하나의 제1 안테나 단자에 접속된 출력 증폭기는 증폭된 신호를 송출한다.

단계 2에서 조정 커패시턴스(조정 임피던스)의 시작값이 세팅된다. 시작값은 예컨대 가장 작은 커패시턴스값이다. 대안적으로 시작값은 측정 기술로 검출되며 외부 SMD 커패시턴스의 공차를 보상하는 디폴트값이다. 대안적으로 시작값은 전술한 조정 시 검출된, 최대 송신 출력을 위한 값이다.

후속한 단계 3에서는 조정 커패시턴스에 의해 하강하는 전압 진폭(U_Ct)이 검출된다.

단계 4에서, 예상되는 전압 진폭(U_Ct')은 사전 설정된(소정의) 송신 출력을 위해 계산되어 허용된 최대값(Umax)와 비교된다. 예상되는 전압 진폭(U_Ct')이 최대값(Umax)을 초과하면, 단계 5에서 플래그가 세팅되고 출력 증폭기는 최대로 허용된 값으로 제어된다. 예상되는 전압 진폭(U_Ct')이 최대값(Umax)을 초과하지 않으면, 단계 6에서 출력 증폭기는 사전 설정된 (소정의) 송신 출력을 위해 제어된다.

후속 단계들 7, 8 및 9은 가능한 모든 값을 결정할 때까지 또는 중단 조건에 이를 때까지 방사 출력의 최대치를 결정하기 위해 반복된다.

우선 단계 7에서는 필요에 따라 조정 임피던스(Ct)가 변동할 수 있다. 이에 반해 흐름 루프에서 단계 7이 반복되는 경우 조정 임피던스(Ct)의 변동이 요구된다.

단계 8에서는 조정 임피던스(Ct)에 의해 하강하는 전압 진폭(U_Ct)이 검출된다. 이 경우 방사된 출력의 최대치 결정을 위해, 전압 진폭(U_Ct)의 절대적 결정은 필요하지 않으며, 조정 임피던스(Ct)에 따라 실행되는 검출된 전압 진폭값들 간의 상대적 결정만이 필요하다.

단계 9에서 방사 출력에 속하는 상대값은, 전압 진폭(U_Ct)에 속하는 값이 조정 커패시턴스에 따르는 값과 함께 평가됨으로써, 검출된 전압 진폭(U_Ct)으로부터 결정된다. 예컨대 전압 진폭(U_Ct)의 값과 조정 커패시턴스의 값은 서로 곱해진다. 이는 전압 진폭값의 보정으로도 표현될 수 있다. 곱셈의 결과로서 상기 곱한 값은 방사 출력이 최대인 지점에서, 즉 해당 조정 커패시턴스(Ct)를 위해 최대치를 갖는다.

단계 7, 8 및 9가 반복됨으로써 방사 출력의 상대적 최대치가 결정되면, 후속하여 단계 10에서 조정 커패시턴스는 최대 방사 출력을 위한 커패시턴스값으로 세팅된다.

본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 변형예에 국한되지 않는다. 예컨대 측정 장치의 보다 높은 해상도 또는 조정 커패시턴스의 보다 미세한 설정을 제공하는 것도 가능하다. 또한 조정 임피던스를 위해 유도성 부품들을 제공하는 것도 가능하다.

도 1은 모놀리식 집적 회로를 갖는 무선 시스템의 개략적 블록 회로도.

도 2는 무선 시스템의 개략적 등가 회로도.

도 3은 회로의 개략적 블록 회로도.

도 4는 방법 흐름의 개략적 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 회로

101, 102, 103, 104, 105, 106 : 단자

110 : 출력 증폭기

120 : 조정 커패시턴스

121, 122, 123, 124 : 커패시턴스 장치

130 : 측정 장치

131 : 검출 회로

132 : 디지털-아날로그 컨버터

133 : 비교기

140 : 송신 회로

150 : 계산 유닛, 마이크로컨트롤러

160 : 고주파 스위치

170 : 입력 증폭기

20 : 루프 안테나

21, 22 : 안테나 단자

30 : 임피던스

40 : 정합 회로망

C1, C21, C22, C30, C31, Ct, C40, C50, C_t1, C_t2, C_t3, C_t4, C_M1, C_M2 : 커패시턴스, 커패시터

C_A : 기생 커패시턴스

L_ANT : 안테나 인덕턴스

L40, L50 : 인덕턴스

MN11, MN12 : 전계 효과 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터

R_L : 옴의 저항

R_RAD : 방사 손실

U_Ct : 전압 진폭

U_C2 : 진폭

Claims

제1 안테나 단자(21)와 제2 안테나 단자(22)를 포함하며 안테나 임피던스를 갖는 루프 안테나(20)용 회로(100)로서, 상기 회로는,

-루프 안테나(20)의 제1 안테나 단자(21)와의 접속을 위한 출력부(101)를 포함하는, 송신 신호의 증폭을 위한 출력 증폭기(110)와,

-제2 안테나 단자(22)와의 접속을 위해 출력 증폭기(110)의 출력부(101)로부터 분리된 단자(102)를 갖는, 자동 조정을 위한 조정 장치를 구비하며,

-상기 조정 장치는 단자(102)에 접속된 조절 가능한 조정 임피던스를 포함하고,

-상기 조정 장치는 상기 조절 가능한 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭(Uct)의 측정을 위해 상기 조절 가능한 조정 임피던스에 접속된 측정 장치(130)를 포함하며,

-상기 조정 장치는 측정 장치(130)에 그리고 상기 조절 가능한 조정 임피던스에 접속된 계산 유닛(150)을 포함하고,

-상기 계산 유닛(150)은 상기 조절 가능한 조정 임피던스에 의해 하강하는 상기 전압 진폭(Uct) 및 상기 조절 가능한 조정 임피던스와 연관된 현재 캐패시턴스와 연관된 값의 평가에 기초하여 상기 조절 가능한 조정 임피던스를 자동으로 조절하도록 구성되고,

-상기 평가를 위해, 상기 계산 유닛(150)은 상기 현재 캐패시턴스와 연관된 값(C22+Ct, Ct)을 상기 조절 가능한 조정 임피던스에 의해 하강하는 상기 전압 진폭(Uct)과 곱하도록 구성되는 루프 안테나용 회로.
삭제
제1항에 있어서,

상기 계산 유닛(150)은 곱셈 결과[Uct·(C22+Ct)]의 최대치를 결정하도록 구성되는 루프 안테나용 회로.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 계산 유닛(150)은 평가를 위해 상기 조정 임피던스 값들과 연관된 상기 현재 캐패시턴스 값들과 연관된 값들을 갖는 값 테이블을 포함하는 루프 안테나용 회로.
제4항에 있어서,

상기 값들은 전압 진폭(Uct)과의 곱셈을 위한 곱셈 계수인 루프 안테나용 회로.
제1항 또는 제3항에 있어서,

측정 장치(130)의 감도는 설정될 수 있으며, 계산 유닛(150)은 측정 장치(130)의 감도를 설정하기 위해 측정 장치(130)에 접속되는 루프 안테나용 회로.
제1항 또는 제3항에 있어서,

측정 장치(130)는 스위치오프될 수 있으며, 계산 유닛(150)은 송신 모드에서 측정 장치(130)를 스위치오프하도록 구성되고 측정 장치(130)에 접속되는 루프 안테나용 회로.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 조정 장치는 출력 증폭기(110) 및 송신 회로(140)에 접속되며, 출력 증폭기(110)의 출력부(101)에서의 출력 증폭기(110)의 출력 진폭 또는 송신 회로(140)의 출력 주파수를 조절하기 위해 상기 출력 증폭기(110) 또는 상기 송신 회로(140)를 제어하도록 구성되는 루프 안테나용 회로.
제1 안테나 단자(21)와 제2 안테나 단자(22)를 구비한 루프 안테나(20)를 포함하는, 제1항 또는 제3항에 따른 회로(100)를 구비한 무선 시스템으로서,

조정 임피던스는 조절 가능한 조정 커패시턴스(120, Ct)로서 구성되고, 조절 가능한 조정 커패시턴스(120, Ct)는 루프 안테나(20)의 루프의 하나 이상의 추가의 커패시턴스(C1, C21, C22) 및 인덕턴스(L_ANT)와 함께 진동 회로를 형성하는 무선 시스템.
안테나 임피던스를 갖는 루프 안테나(20)와 조정 임피던스를 갖는 조정 장치를 포함하는 회로 조정 방법으로서,

제1 안테나 단자(21)에 접속된 출력 증폭기(110)를 통해 증폭 신호를 출력하는 단계; 및

a) 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭(Uct)을 검출하는 스텝[이 경우 조정 임피던스는 제2 안테나 단자(22)에 접속됨],

b) 검출된 전압 진폭(Uct) 및 조정 임피던스를 평가하는 스텝, 및

c) 조절 가능한 조정 임피던스와 연관된 현재 캐패시턴스와 연관된 값을 변동시키는 스텝

을 반복하여 수행함으로써, 방사 출력의 최대치를 결정하는 단계

를 포함하고,

평가를 위해, 계산 유닛(150)은 상기 현재 캐패시턴스와 연관된 값(C22+Ct, Ct)을 상기 조절 가능한 조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭(Uct)과 곱하도록 구성되는 회로 조정 방법.
삭제
제10항에 있어서,

(곱셈) 결과의 최대치가 평가를 위해 검출되는 회로 조정 방법.
제10항 또는 제12항에 있어서,

방사 출력의 최대치를 결정하는 단계 이전에,

-출력 증폭기(110)의 출력이 감소 또는 최소화되며,

-조정 임피던스에 의해 하강하는 전압 진폭(Uct)이 검출되고,

-최대치의 후속 결정을 위해 출력 증폭기(110)의 허용 가능한 최대 이득값이 정해지는 회로 조정 방법.