KR101237533B1 - Active Impedance Matching Chip and RF transmission apparatus and, it's VSWR control process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통신기기 및 방송기기 등의 핵심장치인 안테나와 RF 케이블을 통하여 RF송수신장치 및 RF신호전달장치 간에 전파전달을 원활하게 하기 위한 능동 임피던스 매칭 칩(Active Impedance Matching Chip)과, 상기 능동 임피던스 매칭 칩과 정재파비 제어기에 의해 간단하게 알에프 송수신장치의 정재파비 불량을 모니터링 할 수 있는 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 RF입력부로부터 전달된 신호 및 RF출력부로부터 반사된 신호는 제1디씨블록 커패시터(DC Block Capacitor) 및 제2디씨블록 커패시터에서 DC성분을 제거하여 수동형 임피던스 매칭 패드(Passive Impedence Matching Pad)에 전달되고, 상기 수동형 임피던스 매칭 패드의 후단에는 제2디씨블록 커패시터에서 전달된 신호를 커플링(Coupling)하여 아날로그 사인파만을 통과시키는 제2커플러(Coupler)가 구비되며, 정재파 제어기(VSWR Controller)에서는 제2커플러에서 커플링된 입사파와 반사파를 비교하여 전압값 VD2를 출력하고, 미리 설정된 기준전압과 전압값 VD2는 각각 제1가변 커패시터부 및 제2가변 커패시터부에 전달되어 커패시터 값을 변화시킴으로써 수동형 임피던스 매칭 패드(100)의 정재파비를 조정하는 것을 특징으로 하는 능동 임피던스 매칭 칩을 제안한다.
본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩은 안테나, RF Cable, 전송선로(마이크로스트립, 스트립라인) 그리고 RF부품간의 특성임피던스를 정합(Matching)하는 기술을 이용하여 RF부품을 PCB에 장착 시 발생하는 부품간의 임피던스 정합불량을 개선시켜 성능(VSWR) 및 제품 신뢰성(현장 운영 시)향상 할 수 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩은 통신기기의 송수신부 및 RF신호전달부에서 핵심 부품들간에 임피던스 미스 매칭을 사전에 예방하여 전파전달을 획기적으로 개선 할 수 있으며, 칩(Chip)으로 이루어져 제품의 신뢰성과 양산성이 향상되며, 다른 소자와 결합하여 매칭용 칩 부품으로 원 칩(One-chip) 제작하고 이를 실제 통신기기 제품에 적용함으로써, 통신기기의 송수신부 및 RF신호전달부 개발 시 개발 기간 단축과 양산 수율 향상되어 제품에 대한 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법은 능동 임피던스 매칭 칩과 정재파비 제어기에 의해 간단하게 알에프 송수신장치의 정재파비 불량을 모니터링 할 수 있으며, 전압 조정을 통해 능동 임피던스 매칭 칩에서 발생된 출력신호를 RF출력부로 전달하여 피드백시키는 과정을 순차적으로 반복하여 시스템의 정재파비를 조정할 수 있는 효과가 있다.
The present invention provides an active impedance matching chip for smoothly transmitting radio waves between an RF transmitting and receiving device and an RF signal transmitting device through an antenna and an RF cable, which are core devices of a communication device and a broadcasting device, and the active impedance. The present invention relates to a standing wave ratio monitoring and automatic control method of an RF transceiver using an active impedance matching chip that can easily monitor standing wave ratio defects of an RF transceiver by a matching chip and a standing wave ratio controller.
According to the present invention, a signal transmitted from an RF input unit and a signal reflected from the RF output unit may remove a DC component from a first DC block capacitor and a second DC block capacitor to pass a passive impedance matching pad. The second coupler (Coupler) is passed to the rear end of the passive impedance matching pad to pass the analog sine wave by coupling the signal transmitted from the second DC block capacitor (coupling), and in the standing wave controller (VSWR Controller) By comparing the incident wave and the reflected wave coupled from the second coupler and outputting the voltage value VD2, the preset reference voltage and the voltage value VD2 are transferred to the first variable capacitor section and the second variable capacitor section respectively to change the capacitor value. An active impedance matching chip is characterized by adjusting the standing wave ratio of the impedance matching pad 100.
The active impedance matching chip according to the present invention uses a technique for matching characteristic impedances between antennas, RF cables, transmission lines (microstrips, strip lines), and RF components, and the components generated when mounting RF components on a PCB. Improving impedance mismatch can improve performance (VSWR) and product reliability (on site operation). In addition, the active impedance matching chip according to the present invention can significantly improve propagation transmission by preventing impedance mismatching between key components in the transmission and reception unit and the RF signal transmission unit of a communication device, and consists of a chip. Product reliability and mass production will be improved. In case of developing one-chip as a matching chip component by combining with other devices and applying it to actual communication device products, it will be possible to develop the transceiver and RF signal transmission part of communication device. By shortening the development period and improving the production yield, it is possible to increase the competitiveness of the product.
In addition, the standing wave ratio monitoring and automatic control method of the RF transceiver using the active impedance matching chip according to the present invention can easily monitor the standing wave ratio failure of the RF transceiver by the active impedance matching chip and the standing wave ratio controller. Through adjustment, the output signal generated from the active impedance matching chip is transmitted to the RF output unit and the feedback is sequentially repeated to adjust the standing wave ratio of the system.

Description

능동 임피던스 매칭 칩과 이를 이용한 알에프 송수신장치 그리고 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법{Active Impedance Matching Chip and RF transmission apparatus and, it's VSWR control process}Active Impedance Matching Chip and RF transmission apparatus and, it's VSWR control process

본 발명은 통신기기 및 방송기기 등의 핵심장치인 안테나와 RF 케이블을 통하여 RF송수신장치 및 RF신호전달장치 간에 전파전달을 원활하게 하기 위한 능동 임피던스 매칭 칩(Active Impedance Matching Chip)에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active impedance matching chip for facilitating propagation between an RF transmission and reception device and an RF signal transmission device through an antenna and an RF cable, which are core devices of a communication device and a broadcast device.

또한, 본 발명에서는 능동 임피던스 매칭 칩과 정재파비 제어기에 의해 간단하게 알에프 송수신장치의 정재파비 불량을 모니터링 할 수 있으며, 전압 조정을 통해 능동 임피던스 매칭 칩에서 발생된 출력신호를 RF출력부로 전달하여 피드백시키는 과정을 순차적으로 반복하여 시스템의 정재파비를 조정할 수 있는 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법에 관한 것이다.
In addition, the present invention can simply monitor the standing wave ratio defect of the RF transceiver by the active impedance matching chip and the standing wave ratio controller, and transfers the output signal generated by the active impedance matching chip to the RF output unit through voltage adjustment. The present invention relates to a standing wave ratio monitoring and automatic control method of an RF transceiver using an active impedance matching chip that can adjust the standing wave ratio of a system by sequentially repeating the process.

일반적으로 통신기기의 RF송수신부 및 RF신호전달부는 다수의 부품이 결합하여 이루어지며, 각 부품 사이의 신호전달특성이 상이하므로 전파전달을 원활하게 하기 위해 개발 및 양산 단계에서 사람이 직접 R,L,C를 이용하여 각각의 임피던스를 매칭(matching)해야 한다.In general, the RF transmitter and receiver and the RF signal transmission unit of the communication device is made by combining a plurality of parts, and the signal transmission characteristics between each component is different, so in order to facilitate radio transmission, humans directly in the development and mass production stages R, L Each impedance must be matched using, C.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 통신기기의 RF송수신부(70)에서는 안테나(1)로부터 수신된 신호가 RF케이블(2)을 통해 안테나포트(3)로 전달되고, 상기 안테나포트(3)에 연결된 연결케이블(4)를 통해 RF송수신부(70)의 안테나입력포트(5)에 전달되며, 상기 RF송수신부(70)에서는 별도의 신호처리과정을 거쳐 RF출력포트(7)로 신호를 출력하게 된다. 또한, RF입력포트(6)을 통해 수신된 신호는 내부의 신호처리과정을 거쳐 다시 안테나(1)를 통해 무선으로 송신하게 된다. That is, as shown in Figure 1, in the RF transmitting and receiving unit 70 of the conventional communication device, the signal received from the antenna 1 is transmitted to the antenna port 3 through the RF cable 2, the antenna port ( 3) is transmitted to the antenna input port 5 of the RF transmitting and receiving unit 70 through a connecting cable (4) connected to, and the RF transmitting and receiving unit 70 through the separate signal processing process to the RF output port (7) Will output a signal. In addition, the signal received through the RF input port 6 is wirelessly transmitted through the antenna 1 again through an internal signal processing process.

이때, 상기 RF송수신부(70)는 인쇄회로기판상에 복수의 디씨 블럭 커패시터(DC Block Capacitor)(10), 듀플렉스(20), 저잡음증폭기(LNA)(50), 구동증폭기(DA)(60), 아이솔레이터(Isolator) (30), 고출력증폭기(HPA)(40) 등을 수동(인두기) 혹은 자동(자삽기)으로 납땜하여 제작하는데, 양산 시 작업 환경이나 작업자의 작업성에 따라서 다양한 특성 변화가 발생하여 재 작업(특성 조정을 위한 튜닝)을 필요로 한다. 특히, 듀플렉스(20) 입력단에서의 미스 매칭(miss matching)으로 인하여 안테나로부터 전달된 신호가 듀플렉스(20)에서 반사되는 현상이 발생한다. 따라서, 반드시 튜닝을 통해 듀플렉스(20)와 저잡음증폭기(50), 저잡음증폭기(50)와 구동증폭기(60) 사이의 미스 매칭 등을 조정해야 한다. In this case, the RF transmitter / receiver 70 includes a plurality of DC block capacitors 10, a duplex 20, a low noise amplifier (LNA) 50, and a drive amplifier (DA) 60 on a printed circuit board. ), Isolator (30), high power amplifier (HPA) (40), etc. are soldered by manual (iron) or automatic (magnetic insert) to produce a variety of characteristics changes depending on the work environment or workability of the operator And rework (tuning to adjust characteristics). In particular, due to miss matching at the input of the duplex 20, a phenomenon in which the signal transmitted from the antenna is reflected in the duplex 20 occurs. Therefore, the mismatch between the duplex 20, the low noise amplifier 50, the low noise amplifier 50, and the drive amplifier 60 must be adjusted through tuning.

즉, 상기 임피던스 매칭이 불충분할 경우, 각 부품들(안테나, 듀플렉스, LNA, 필터, 증폭기, 믹스 등)간의 매칭 불량으로 인한 발진 혹은 미증폭 등의 품질 불량이 나타난다. 이는 도 2에서와 같이, RF케이블(2)를 RF송수신부(70)의 안테나입력포트(5)에 직접 연결하는 경우에도 동일한 현상이 발생된다.
In other words, if the impedance matching is insufficient, quality defects such as oscillation or unamplification due to poor matching between components (antenna, duplex, LNA, filter, amplifier, mix, etc.) appear. 2, the same phenomenon occurs when the RF cable 2 is directly connected to the antenna input port 5 of the RF transmitter / receiver 70.

이를 개선하기 위해 본원 출원인은 특허등록 제 883398호(발명의 명칭: 임피던스 매칭 칩 및 이를 이용한 알에프 송수신부 및 알에프 신호전달부)(이하, '선행발명'이라 함)를 제안한 바 있다. In order to improve this, the applicant has proposed a patent registration No. 883398 (name of the invention: impedance matching chip and RF transmission and reception unit and RF signal transmission unit using the same) (hereinafter referred to as 'prior invention').

위 선행발명에서는 디씨 블럭 커패시터(10)와, 주파수 조정회로(110), 전파특성 조정회로(120) 등으로 이루어진 단방향 또는 양방향 임피던스 매칭 칩을 설계함으로써 통신기기의 송수신부 및 RF신호전달부에서 핵심 부품들간에 임피던스 미스 매칭을 사전에 예방하여 전파전달을 획기적으로 개선하였다. In the preceding invention, by designing a unidirectional or bidirectional impedance matching chip consisting of a DC block capacitor 10, a frequency adjusting circuit 110, a radio wave characteristic adjusting circuit 120, etc., the core of the transceiver and the RF signal transmitting unit of the communication device Improving propagation is greatly improved by preventing impedance mismatch between components in advance.

예를 들어, 단방향 임피던스 매칭 칩은 도 3a에 도시된 바와 같이, 양 끝단에 DC성분의 유입을 제거하는 디씨 블럭 커패시터(DC Block Capacitor)(10)이 구비되고, 상기 디씨 블럭 커패시터(10)에 반사손실(Return Loss)와 정재파비(VSWR)를 조정하는 반사파 조정회로(130)가 각각 직렬 연결되고, 상기 반사파 조정회로(130) 사이에는 시스템 요구 사항에 맞게 중심 주파수를 셋팅하는 주파수 조정회로(110)가 직렬 연결되며, 다시 디씨 블럭 커패시터(10)와 반사파 조정회로(130) 사이에는 전파특성 조정회로(120)가 병렬연결된다.For example, as illustrated in FIG. 3A, a unidirectional impedance matching chip is provided with a DC block capacitor 10 for removing inflow of DC components at both ends, and the DC block capacitor 10 is disposed at the DC block capacitor 10. A reflection wave adjustment circuit 130 for adjusting return loss and standing wave ratio VSWR is connected in series, and a frequency adjustment circuit for setting a center frequency in accordance with system requirements between the reflection wave adjustment circuit 130 is provided. 110 is connected in series, and the propagation characteristic adjusting circuit 120 is connected in parallel between the DC block capacitor 10 and the reflected wave adjusting circuit 130.

그리고, 상기 전파특성 조정회로(120)는 전파손실(Insertion Loss)과 반사손실(Return Loss), 정재파비(VSWR)를 결정하기 때문에 설계 단계에서 서로 적당한 값으로 조정(trade off)해야 한다. In addition, the propagation characteristic adjusting circuit 120 determines the propagation loss, the return loss, and the standing wave ratio VSWR.

또한, 양방향 임피던스 매칭 칩은 도 3b에 도시된 바와 같이, 양 끝단에 DC성분의 유입을 제거하는 디씨 블럭 커패시터(DC Block Capacitor)(10)가 구비되고, 상기 디씨 블럭 커패시터(10) 사이에는 시스템 요구 사항에 맞게 중심 주파수를 셋팅하는 주파수 조정회로(110)가 직렬 연결되며, 각 디씨 블럭 커패시터(10)와 주파수 조정회로(110) 사이에는 전파특성 조정회로(120)가 병렬연결된다.In addition, the bidirectional impedance matching chip, as shown in Figure 3b, is provided with a DC block capacitor (10) to remove the flow of DC components at both ends, the system between the DC block capacitor (10) The frequency adjusting circuit 110 for setting the center frequency in accordance with the requirements is connected in series, and the propagation characteristic adjusting circuit 120 is connected in parallel between each DC block capacitor 10 and the frequency adjusting circuit 110.

그러나, 상기 선행발명은 제품의 신뢰성과 양산성이 향상되었으나, 실제 현장에서 적용시 정재파비(VSWR) 불량에 대한 대비책을 제시하지 못하는 문제점이 있었다. However, the prior invention has improved the reliability and mass production of the product, there was a problem that can not be prepared for the failure of standing wave ratio (VSWR) when applied in the actual field.

다만, 상기 선행발명에서 제안된 단방향, 양방향 임피던스 매칭 칩은 패시브 소자(passive device)로서, 본원 발명에서 제안하는 액티브 소자(Active device)와 구별(혼란을 방지)하기 위해, 후술하는 본원 발명의 기술설명에서는 선행발명의 단방향, 양방향 임피던스 매칭 칩을 통칭하여 수동형 임피던스 매칭 패드라 기술한다.
However, the unidirectional and bidirectional impedance matching chip proposed in the above-described invention is a passive device, which is to be distinguished from the active device proposed in the present invention (to prevent confusion), and is described in the following description of the present invention. In the description, the unidirectional and bidirectional impedance matching chip of the present invention will be referred to as a passive impedance matching pad .

한편, 2G PCS, 3G WCDMA, WiBro, DMB 그리고 4G LTE 등 복잡한 시스템간의 통합 및 융합시 시스템간의 S/W 알고리즘 뿐만 아니라, RF Sub-System간에 원활한 에너지 전달을 위한 광대역 임피던스 매칭(Impedance Matching)이 매우 중요한 문제가 된다. RF System간의 정합 문제점을 해결 할 수 있는 방안으로 광대역 임피던스 매칭 회로를 이용하여 RF System 혹은 RF Sub-System 또 는 RF부품들 서로 RF신호(에너지전달)를 원활하게 할 수 있는 광대역 임피던스 매칭 모듈 및 칩 제품 개발이 요구되었다.
On the other hand, S / W algorithms between systems when integrating and fusion between complex systems such as 2G PCS, 3G WCDMA, WiBro, DMB, and 4G LTE, as well as broadband impedance matching for smooth energy transfer between RF sub-systems This is an important issue. Broadband Impedance Matching Module and Chip that can solve RF Signal (Energy Transfer) between RF System, RF Sub-System or RF Components by Using Broadband Impedance Matching Circuit Product development was required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 통신기기의 안테나와 RF 케이블 그리고 송수신부 및 RF신호전달부에서 핵심 부품들간의 전파전달을 개선하며, 제품에 대한 신뢰성과 양산성을 고려하여 칩(Chip) 타입으로 제작된 임피던스 매칭 칩을 적용한 장비를 현장 설치 한 후, 장비 운영 중에 발생하는 정재파(VSWR) 불량을 모니터링하고 자동 조정하는 기능을 제공함으로써 늘 일정한 성능으로 장비를 운영함에 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the above problems, the present invention improves the propagation between the core components in the antenna and RF cable and the transceiver and RF signal transmission unit of the communication device, the reliability and mass production of the product After installing the equipment with the impedance matching chip manufactured in the chip type in consideration of the field, it provides the function to monitor and automatically adjust the standing wave (VSWR) defects occurring during the operation of the equipment. The purpose is.

본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩은 RF입력부로부터 전달된 신호 및 RF출력부로부터 반사된 신호는 제1디씨블록 커패시터(DC Block Capacitor) 및 제2디씨블록 커패시터에서 DC성분을 제거하여 수동형 임피던스 매칭 패드(Passive Impedence Matching Pad)에 전달되고, 상기 수동형 임피던스 매칭 패드의 후단에는 제2디씨블록 커패시터에서 전달된 신호를 커플링(Coupling)하여 아날로그 사인파만을 통과시키는 제2커플러(Coupler)가 구비되며, 정재파 제어기(VSWR Controller)에서는 제2커플러에서 커플링된 입사파와 반사파를 비교하여 전압값 VD2를 출력하고, 미리 설정된 기준전압과 전압값 VD2는 각각 제1가변 커패시터부 및 제2가변 커패시터부에 전달되어 커패시터 값을 변화시킴으로써 수동형 임피던스 매칭 패드(100)의 정재파비를 조정하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
In the active impedance matching chip according to the present invention, the signal transmitted from the RF input unit and the signal reflected from the RF output unit are passive impedance matching pads by removing DC components from the first DC block capacitor and the second DC block capacitor. And a second coupler coupled to a passive impedance matching pad, and a second coupler for coupling only a signal transmitted from a second DC block capacitor to pass an analog sine wave at a rear end of the passive impedance matching pad. The VSWR controller outputs a voltage value VD2 by comparing the incident wave and the reflected wave coupled from the second coupler, and the preset reference voltage and the voltage value VD2 are transmitted to the first variable capacitor part and the second variable capacitor part, respectively. Adjusting the standing wave ratio of the passive impedance matching pad 100 by changing the capacitor value as a technical feature .

본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩은 안테나, RF Cable, 전송선로(마이크로스트립, 스트립라인) 그리고 RF부품간의 특성임피던스를 정합(Matching)하는 기술을 이용하여 RF부품을 PCB에 장착 시 발생하는 부품간의 임피던스 정합불량을 개선시켜 성능(VSWR) 및 제품 신뢰성(현장 운영 시)향상 할 수 할 수 있는 효과가 있다. The active impedance matching chip according to the present invention uses a technique for matching characteristic impedances between antennas, RF cables, transmission lines (microstrips, strip lines), and RF components, and the components generated when mounting RF components on a PCB. Improving impedance mismatch can improve performance (VSWR) and product reliability (on site operation).

또한, 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩은 통신기기의 송수신부 및 RF신호전달부에서 핵심 부품들간에 임피던스 미스 매칭을 사전에 예방하여 전파전달을 획기적으로 개선 할 수 있으며, 칩(Chip)으로 이루어져 제품의 신뢰성과 양산성이 향상되며, 다른 소자와 결합하여 매칭용 칩 부품으로 원 칩(One-chip) 제작하고 이를 실제 통신기기 제품에 적용함으로써, 통신기기의 송수신부 및 RF신호전달부 개발 시 개발 기간 단축과 양산 수율 향상되어 제품에 대한 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다. In addition, the active impedance matching chip according to the present invention can significantly improve propagation transmission by preventing impedance mismatching between key components in the transmission and reception unit and the RF signal transmission unit of a communication device, and consists of a chip. Product reliability and mass production will be improved. In case of developing one-chip as a matching chip component by combining with other devices and applying it to actual communication device products, it will be possible to develop the transceiver and RF signal transmission part of communication device. By shortening the development period and improving the production yield, it is possible to increase the competitiveness of the product.

또한, 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법은 능동 임피던스 매칭 칩과 정재파비 제어기에 의해 간단하게 알에프 송수신장치의 정재파비 불량을 모니터링 할 수 있으며, 전압 조정을 통해 능동 임피던스 매칭 칩에서 발생된 출력신호를 RF출력부로 전달하여 피드백시키는 과정을 순차적으로 반복하여 시스템의 정재파비를 조정할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the standing wave ratio monitoring and automatic control method of the RF transceiver using the active impedance matching chip according to the present invention can easily monitor the standing wave ratio failure of the RF transceiver by the active impedance matching chip and the standing wave ratio controller. Through adjustment, the output signal generated from the active impedance matching chip is transmitted to the RF output unit and the feedback is sequentially repeated to adjust the standing wave ratio of the system.

도 1은 종래 통신기기에 사용되는 RF송수신부의 블록 구성도,
도 2는 도1에서 RF케이블 RF송수신부의 안테나입력포트에 직접 연결한 블록 구성도,
도 3a는 수동형 단방향 임피던스 매칭 패드의 블록 구성도,
도 3b는 수동형 양방향 임피던스 매칭 패드의 블록 구성도,
도 4a는 도 3a 또는 도 3b에 의한 임피던스 매칭 패드를 이용하여 능동 임피던스 매칭 칩을 구현하는 일 실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 4b는 도 3a 또는 도 3b에 의한 임피던스 매칭 패드를 이용하여 능동 임피던스 매칭 칩을 구현하는 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 5a는 본 발명에서 정재파비 콘트롤러가 구비된 능동 임피던스 매칭 칩의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 5b는 본발명에서 정재파비 콘트롤러가 구비된 능동 임피던스 매칭 칩의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 5c는 본 발명에서 정재파비 콘트롤러가 구비된 능동 임피던스 매칭 칩의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 5d는 본 발명에서 정재파비 콘트롤러가 구비된 능동 임피던스 매칭 칩의 제4실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 6a는 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩이 적용된 알에프 송수신장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 6b는 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩이 적용된 알에프 송수신장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 블록 구성도,
도 7은 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 능동 임피던스 매칭 칩에서 정재파비를 제어하는 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도.
1 is a block diagram of an RF transmitting and receiving unit used in a conventional communication device,
Figure 2 is a block diagram directly connected to the antenna input port of the RF cable RF transmitter and receiver in Figure 1,
3A is a block diagram of a passive unidirectional impedance matching pad;
3B is a block diagram of a passive bidirectional impedance matching pad;
4A is a block diagram schematically illustrating an embodiment of implementing an active impedance matching chip using the impedance matching pad of FIG. 3A or 3B;
4B is a schematic block diagram of another embodiment of implementing an active impedance matching chip using the impedance matching pad of FIG. 3A or 3B;
5A is a block diagram schematically illustrating a first embodiment of an active impedance matching chip equipped with a standing wave ratio controller in the present invention;
5B is a block diagram schematically illustrating a second embodiment of an active impedance matching chip equipped with a standing wave ratio controller in the present invention;
5c is a block diagram schematically illustrating a third embodiment of an active impedance matching chip equipped with a standing wave ratio controller in the present invention;
5D is a block diagram schematically illustrating a fourth embodiment of an active impedance matching chip equipped with a standing wave ratio controller in the present invention;
6A is a block diagram schematically illustrating an embodiment of an RF transceiver for which an active impedance matching chip according to the present invention is applied;
Figure 6b is a block diagram schematically showing another embodiment of the RF transceiver device to which the active impedance matching chip according to the present invention;
7 is a flowchart schematically illustrating a process of controlling a standing wave ratio in an active impedance matching chip of an RF transceiver using an active impedance matching chip according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩(Active Impedence Matching Chip)은 RF신호를 이용하는 모든 통신회로에 적용이 가능하며, 일부의 회로 변경을 통해 신호가 일측 방향으로만 전달되는 단방향 임피던스 매칭 패드 또는 신호가 양측 방향으로 전달되는 양방향 임피던스 매칭 패드에 특정의 전자소자(다이오드, 커패시터, 증폭기, 파워디텍터 등)이 전기적으로 회로 설계될 수 있다.
The active impedance matching chip according to the present invention can be applied to all communication circuits using RF signals, and the unidirectional impedance matching pads or signals in which the signal is transmitted in only one direction through some circuit changes are bilateral. Specific electronic devices (diodes, capacitors, amplifiers, power detectors, etc.) may be electrically designed on the bidirectional impedance matching pads transmitted in the direction.

본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩이 알에프 송수신장치에서 구현된 회로의 동작과정을 이해하기 위해 본원 출원인의 기등록권리인 수동형 임피던스 매칭 패드의 동작원리를 도 4a 및 4b에 의해 간단하게 설명한다. In order to understand the operation of the circuit implemented in the RF transceiver of the active impedance matching chip according to the present invention, the operation principle of the passive impedance matching pad, which is the registered right of the present applicant, will be briefly described with reference to FIGS. 4A and 4B.

먼저, 도 4a의 알에프 송수신장치는 입력단으로부터 전달된 신호 및 출력단에서 반사된 신호에서 DC성분을 제거하는 제1디씨커패시터(DC Block Capacitor)(10)와, 제1디씨커패시터(211)에서 전달된 신호를 임피던스 매칭하는 수동형 임피던스 매칭 패드(Passive Impedence Matching Pad)(100)와, 상기 수동형 임피던스 매칭 패드(100)에서 처리된 신호에서 다시 DC 성분을 제거하여 출력단으로 전달하는 제2디씨커패시터(241)와, 상기 제1디씨커패시터(211)에서 전달된 신호와 상기 제2커패시터(241)에서 반사된 신호에 따라 커패시터의 값을 변환시켜 수동형 임피던스 매칭 패드로 전달하는 제1커패시터 내지 제2커패시터(251∼254)중 어느 하나 이상을 포함하여 구성된다. First, the RF transceiver of FIG. 4A includes a first block capacitor (10) for removing DC components from a signal transmitted from an input terminal and a signal reflected from an output terminal, and a first capacitor (211). Passive Impedence Matching Pad (100) for impedance matching the signal, and a second DC capacitor (241) for removing the DC component from the signal processed by the passive impedance matching pad 100 to pass to the output terminal again. The first capacitor to the second capacitor 251 converts the value of the capacitor according to the signal transmitted from the first capacitor 211 and the signal reflected from the second capacitor 241 and transfers the value of the capacitor to the passive impedance matching pad. It is comprised including any one or more of -254).

예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이 설치단계에서 미리 측정된 커패시터 값에 따라 고정값을 셋팅하는 경우에는 입사파를 위한 제1커패시터(251) 및 반사파를 위한 제2커패시터(252)를 사용하며, 도 4b에 도시된 바와 같이 외부에서 조절할 수 있는 가변형 커패시터를 사용하는 경우에는 입사파를 위한 제3커패시터(253)와 반사파를 위한 제4커패시터(254)로 구분하여 사용하게 된다. For example, when setting a fixed value according to a capacitor value measured in advance in the installation step as shown in FIG. 4A, the first capacitor 251 for the incident wave and the second capacitor 252 for the reflected wave are used. In the case of using an externally adjustable variable capacitor as shown in FIG. 4B, the third capacitor 253 for the incident wave and the fourth capacitor 254 for the reflected wave are used.

이때, 상기 수동형 임피던스 매칭 패드(100)는 도3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이 중심 주파수를 셋팅하는 주파수 조정회로와, 전파손실(Insertion Loss)를 조정하는 전파특성 조정회로와, 반사손실(Return Loss)와 정재파비(VSWR)를 조정하는 반사파 조정회로 등으로 이루어져 있으며, 본원 출원인의 기등록권리인 특허등록 제883398호에 소개된 바 있으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.
In this case, the passive impedance matching pad 100 includes a frequency adjusting circuit for setting the center frequency, a propagation characteristic adjusting circuit for adjusting the insertion loss, and a return loss as shown in FIGS. 3A and 3B. ) And a reflected wave adjustment circuit for adjusting the standing wave ratio (VSWR), and the detailed description thereof is omitted since it was introduced in Patent Registration No. 883398, which is a registered right of the applicant.

한편, 자동제어를 위해서는 입사파와 반사파를 측정하여 비교하고, 전압값을 피드백(feedback) 제어하기 위한 능동 임피던스 매칭 칩이 요구된다. On the other hand, for automatic control, an active impedance matching chip for measuring and comparing incident and reflected waves and controlling feedback of voltage values is required.

이를 위해 본 발명에서는 도 5a 내지 도5d에 나타난 바와 같이, 일부 회로소자(증폭기, 파워티텍터 등)의 생략 또는 첨가에 의해 4가지 형태의 능동 임피던스 매칭 칩(200)(200a)(200b)(200c)을 제안한다.
To this end, in the present invention, as shown in Figs. 5A to 5D, four types of active impedance matching chips 200, 200a, 200b (by omitting or adding some circuit elements (amplifiers, power detectors, etc.) ( 200c) is proposed.

먼저, 도 5a에 도시된 능동 임피던스 매칭 칩(200)은 상기 수동형 임피던스 매칭 패드(100)의 전단 및 후단에는 제1디씨커패시터(211)와 제2디씨커패시터(241)에서 전달된 신호를 커플링(Coupling)하여 아날로그 사인파만을 통과시키는 제1커플러(Coupler)(212)와 제2커플러(Coupler)(242)가 각각 구비되고, 상기 커플러에서 커플링된 신호는 정재파비 제어기(VSWR Controller)(300)로 전달되며, 상기 정재파 제어기(300)에서는 입사파와 반사파의 신호를 비교하고 제1가변 커패시터부(220) 및 제2가변 커패시터부(230)를 제어하여 수동형 임피던스 매칭 패드(100)에 전달함으로써 정재파비(VSWR)를 자동으로 조정할 수 있게 된다. First, the active impedance matching chip 200 illustrated in FIG. 5A couples signals transmitted from the first DC capacitor 211 and the second DC capacitor 241 to the front and rear ends of the passive impedance matching pad 100. (Coupling) is provided with a first coupler (Coupler) 212 and the second coupler (Coupler) 242 respectively passing only the analog sine wave, the signal coupled from the coupler is a standing wave ratio controller (VSWR Controller) 300 The standing wave controller 300 compares the signals of the incident wave and the reflected wave, and controls the first variable capacitor unit 220 and the second variable capacitor unit 230 to transmit them to the passive impedance matching pad 100. The standing wave ratio (VSWR) can be adjusted automatically.

이때, 상기 제1커플러(212)와 제2커플러(242)에는 입사신호 또는 반사신호를 증폭하기 위한 제1증폭기(213)와 제2증폭기(243)가 각각 구비되고, 상기 제1증폭기(213)와 제2증폭기(243)에서 증폭된 신호는 제1파워 디텍터(Power Detector)(214) 및 제2파워 디텍터(Power Detector)(214)에서 전압값으로 변환되어 정재파비 제어기(300)로 전달된다. In this case, the first coupler 212 and the second coupler 242 are provided with a first amplifier 213 and a second amplifier 243 for amplifying an incident signal or a reflected signal, respectively, and the first amplifier 213. ) And the signal amplified by the second amplifier 243 are converted into voltage values in the first power detector 214 and the second power detector 214 and transferred to the standing wave ratio controller 300. do.

물론, 대신호(large signal)에서는 도 5b에 도시된 바와 같이 증폭기가 생략될 수 있다. Of course, the amplifier may be omitted in the large signal as shown in FIG. 5B.

또한, 상기 제1가변 커패시터부(220) 및 제2가변 커패시터부(230)는 정재파비 제어기(300)에서 전달된 전압값에 따라 커패시터 값(C)이 변화되는 소형 저전압의 버랙터 다이오드(Varactor Diode)로 구성되는 것을 바람직하다. In addition, the first variable capacitor unit 220 and the second variable capacitor unit 230 is a small low-voltage varactor diode (Varactor) is a capacitor value (C) is changed according to the voltage value transmitted from the standing wave ratio controller 300 Diode).

상기 버랙터 다이오드(Varactor Diode)는 p-n 접합의 장벽 용량(공핍층의 존재로 생긴 정전 용량)에 가해진 역방향 전압의 크기에 의해 공핍층(空乏層)의 두께를 변화시켜 정전 용량의 값을 가감하는 전자소자로서, 정전 용량값의 전압 의존성은 접합부의 불순물 농도 분포에 의해 결정되며, 텔레비전과 FM 라디오의 전자 동조용 또는 자동 주파수 제어(AFC) 회로가 부착된 동조기에 주로 사용된다.
The varactor diode changes the thickness of the depletion layer by the magnitude of the reverse voltage applied to the barrier capacitance (capacitance caused by the presence of the depletion layer) of the pn junction to add or subtract the value of the capacitance. As the electronic device, the voltage dependence of the capacitance value is determined by the impurity concentration distribution of the junction, and is mainly used for the electronic tuning of televisions and FM radios or the tuning device with an automatic frequency control (AFC) circuit.

이때, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1앰프(213)와 제1파워 디텍터(214)를 생략함으로써 입사파의 입력없이 반사파를 기준전압과 비교하여 정재파비를 제어하도록 회로 구성할 수 있으며, 도 5d에 도시된 바와 같이 제1·제2앰프(213)(243)와 제1·제2파워 디텍터(214)(244)를 모두 생략함으로써 입사파 및 반사파의 측정을 외부의 회로에서 구현하여 칩 사이즈를 최소화할 수도 있다.
In this case, as shown in FIG. 5C, by omitting the first amplifier 213 and the first power detector 214, a circuit may be configured to control the standing wave ratio by comparing the reflected wave with the reference voltage without input of the incident wave. As shown in FIG. 5D, both the first and second amplifiers 213 and 243 and the first and second power detectors 214 and 244 are omitted to implement measurement of incident and reflected waves in an external circuit. Chip size can also be minimized.

상기 정재파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio)란, 회로나 시스템에 입력된 에너지의 반사량을 나타내는 지표로서, 입력면 정재파(Standing Wave)의 최소값과 최대값의 비를 의미하여, 정재파가 얼마나 크냐를 나타내는 지표이다. The voltage standing wave ratio (VSWR) is an index indicating a reflection amount of energy input to a circuit or a system, and means a ratio of a minimum value and a maximum value of an input surface standing wave, and how large the standing wave is. Indicative.

또한, 상기 정재파는 진행파가 어떤 경계면을 기준으로 반사되어 돌아온 파와 합쳐지면서 발생한 정지된 파동을 의미하며, 반사량에 비례하기 때문에 VSWR은 회로 입력단의 반사량을 의미하는 또다른 지표로 사용된다.In addition, the standing wave refers to a stationary wave generated when the traveling wave merges with the returned wave reflected on a certain boundary, and is proportional to the amount of reflection, and thus, VSWR is used as another indicator of the amount of reflection at the circuit input terminal.

이를 수식으로 표현하면, "정재파비 = (1 + 반사계수) / (1 - 반사계수)"가 되며, 반사가 전혀 없다면 완전 매칭이 되어서 입사파가 모두 통과 되어 정재파도 없기 때문에 비율은 1이 되어 최상의 값을 가지고, 반사량이 아주 크다면(완전 전반사) VSWR은 무한대(infinite value)로 가게 될 것이다.
In this case, the standing wave ratio = (1 + reflection coefficient) / (1-reflection coefficient), and if there is no reflection, the ratio is 1 because there is no perfect standing wave with perfect matching. With the best value and very large reflections (full total reflection), the VSWR will go to an infinite value.

또한, 상기 정재파비 제어기(300)는 내부에 입사파와 반사파를 비교하는 비교회로가 구현되어 있고, 그 결과에 따라 전압값(VD1, VD2)를 출력하여 버랙터 다이오드의 커패시터 값을 변환시키게 되는데, 이에 사용되는 기술사항은 당 업계의 공지기술이며, 본 발명에서는 상기 정재파비 제어기와 임피던스 매칭 칩을 회로적으로 구현하여 새로운 효과를 창출하게 되므로 이하 정재파비 제어기에 관한 상세한 설명은 생략한다.
In addition, the standing wave ratio controller 300 has a comparison circuit for comparing the incident wave and the reflected wave therein, and outputs the voltage values (VD1, VD2) according to the result to convert the capacitor value of the varactor diode, The technical matters used in the art are well known in the art, and according to the present invention, since the new standing wave ratio controller and the impedance matching chip are implemented in a circuit, a new effect is omitted.

따라서, 본 발명은 RF 입력부(210)에서 수신된 신호가 소정의 신호처리과정을 거쳐 수동형 임피던스 매칭 패드(100)에서 입사파를 발생하고, 정재파비 제어기(VSWR Controller)(300)에서는 상기 입사파와 RF출력부(240)에서 발생된 반사파를 비교하여 정재파비를 연산하고, 커패시터 값을 전압에 의해 제어하여 상기 정재파를 자동으로 개선함에 그 기술적 특징이 있다.
Accordingly, in the present invention, the signal received from the RF input unit 210 generates an incident wave in the passive impedance matching pad 100 through a predetermined signal processing process, and in the standing wave ratio controller (VSWR Controller) 300, Comparing the reflected wave generated from the RF output unit 240, the standing wave ratio is calculated, and the capacitor value is controlled by voltage to automatically improve the standing wave.

한편, 도 6a는 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩이 구현된 RF송수신장치의 일 실시예를 나타낸 것이다. On the other hand, Figure 6a shows an embodiment of an RF transmission and reception apparatus implemented with an active impedance matching chip according to the present invention.

이때, 상기 RF송수신장치에서는 듀플렉서(20)와 아이솔레이터(30), 아이솔레이터(30)와 고출력증폭기(40), 고출력증폭기(40)와 RF입력포트, 듀플렉서(20)와 저잡음증폭기(50), 저잡음증폭기(50)와 구동증폭기(60), 구동증폭기(60)와 RF출력포트 사이에 각각 능동 임피던스 매칭 칩(200)이 구비되고, 상기 듀플렉서(20)와 아이솔레이터(30) 그리고 듀플렉서(20)와 저잡음증폭기(50) 사이에 구비된 임피던스 매칭 칩(200)의 신호는 정재파비 제어기(VSWR Controller)에 의해 제어된다. In this case, in the RF transceiver, the duplexer 20, the isolator 30, the isolator 30, the high power amplifier 40, the high power amplifier 40, the RF input port, the duplexer 20, the low noise amplifier 50, low noise An active impedance matching chip 200 is provided between the amplifier 50, the driving amplifier 60, the driving amplifier 60, and the RF output port, respectively, and the duplexer 20, the isolator 30, and the duplexer 20 The signal of the impedance matching chip 200 provided between the low noise amplifiers 50 is controlled by a standing wave ratio controller (VSWR Controller).

즉, 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩(200)이 구현된 RF송수신장치에서는 안테나(1)로부터 수신된 신호가 듀플렉서(20)를 통해 저잡음증폭기(50)에 전달되는 입사파와, 상기 저잡음증폭기(50)에서 발생하는 반사파를 전달받아 정재파비를 연산하고, 연산된 결과에 따라 출력신호를 발생하여 다시 능동 임피던스 매칭 칩(200)을 통해 저잡음증폭기(50)로 전달함으로써 정재파비를 제어하게 된다. That is, in the RF transmitter / receiver in which the active impedance matching chip 200 according to the present invention is implemented, the incident wave from which the signal received from the antenna 1 is transmitted to the low noise amplifier 50 through the duplexer 20 and the low noise amplifier ( The standing wave ratio is calculated by receiving the reflected wave generated in 50), and the output signal is generated according to the calculated result and then transferred to the low noise amplifier 50 through the active impedance matching chip 200 to control the standing wave ratio.

즉, 상기 정재파비 제어기(300)에서는 고출력증폭기(40)와 아이솔레이터(30)를 통해 듀플렉서(20)에 전달되는 입사파와, 상기 듀플렉서(20)에서 발생하는 반사파를 전달받아 정재파비를 연산하고, 연산된 결과에 따라 출력신호를 발생하여 다시 능동 임피던스 매칭 칩(200)을 통해 듀플렉서(20)로 전달함으로써 알에프(RF) 송수신장치의 정재파비를 제어하게 된다.
That is, the standing wave ratio controller 300 receives the incident wave transmitted to the duplexer 20 through the high power amplifier 40 and the isolator 30, and receives the reflected wave generated from the duplexer 20 to calculate the standing wave ratio. The output signal is generated according to the calculated result and transferred to the duplexer 20 through the active impedance matching chip 200 to control the standing wave ratio of the RF transceiver.

한편, 도 6b는 본 발명에 의한 능동 임피던스 매칭 칩이 구현된 RF송수신장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 2개의 안테나(1)(1a)가 구비되어 양방향 송수신이 가능하게 된다. On the other hand, Figure 6b shows another embodiment of the RF transceiver for implementing an active impedance matching chip according to the present invention, two antennas (1) (1a) is provided to enable bi-directional transmission and reception.

이때, 알에프(RF) 송수신장치는 송신측의 듀플렉서(20)와 아이솔레이터(30), 아이솔레이터(30)와 고출력증폭기(40), 고출력증폭기(40)와 제2저잡음증폭기(50a), 제2저잡음증폭기(50a)와 제2듀플렉서(10a) 사이에는 각각 능동임피던스 매칭 칩(200)이 구비되고, 수신측의 듀플렉서(20)와 저잡음증폭기(50), 저잡음증폭기(50)와 구동증폭기(60), 구동증폭기(60)와 제2고출력증폭기(40a), 제2고출력증폭기(40a)와 제2듀플렉서(20a) 사이에도 각각 능동 임피던스 매칭 칩(200)이 구비되며, 상기 듀플렉서(20)와 아이솔레이터(30), 듀플렉서(20)와 저잡음증폭기(50), 제2듀플렉서(20a)와 제2저잡음증폭기(50a), 제2듀플렉서(20a)와 제2고출력증폭기(40a) 사이에 구비된 임피던스 매칭 칩(200)의 신호는 정재파비 제어기(VSWR Controller)(300)에 의해 제어된다. In this case, the RF transceiver includes a duplexer 20 and an isolator 30, an isolator 30, a high output amplifier 40, a high output amplifier 40, a second low noise amplifier 50a, and a second low noise. An active impedance matching chip 200 is provided between the amplifier 50a and the second duplexer 10a, respectively, and the duplexer 20, the low noise amplifier 50, the low noise amplifier 50, and the driving amplifier 60 on the receiving side are provided. An active impedance matching chip 200 is also provided between the driving amplifier 60 and the second high output amplifier 40a, the second high output amplifier 40a, and the second duplexer 20a, respectively, and the duplexer 20 and the isolator. 30, impedance matching provided between the duplexer 20 and the low noise amplifier 50, the second duplexer 20a and the second low noise amplifier 50a, the second duplexer 20a and the second high output amplifier 40a. The signal of the chip 200 is controlled by a VSWR controller 300.

즉, 상기 정재파비 제어기(300)에서는 송신측과 수신측의 각 소자를 통해 전달되는 입사파 및 반사파를 통해 정재파비를 연산하고, 연산된 결과에 따라 출력신호를 발생하여 다시 능동 임피던스 매칭 칩(200)을 통해 듀플렉서(20) 또는 제2듀플렉서(20a)로 전달함으로써 알에프(RF) 송수신장치의 정재파비를 제어하게 된다.
That is, the standing wave ratio controller 300 calculates standing wave ratios through incident and reflected waves transmitted through the elements of the transmitting side and the receiving side, generates an output signal according to the calculated result, and again generates an active impedance matching chip ( By passing through the duplexer 20 or the second duplexer 20a through the 200, the standing wave ratio of the RF transceiver is controlled.

이와 같은, 능동 임피던스 매칭 칩이 구현된 RF송수신장치에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 다음과 같은 피드백과정을 거쳐 시스템의 정재파비를 제어하게 된다. In the RF transmitter / receiver including the active impedance matching chip as shown in FIG. 7, the standing wave ratio of the system is controlled through a feedback process as follows.

먼저, 안테나(1)를 통해 수신된 RF 신호가 케이블에 의해 RF입력부(210)에 전달(S10)되면, 상기 RF입력부(210)에서 전달된 신호를 능동 임피던스 매칭 칩(200)에서 소정의 신호처리과정을 거쳐 입사파를 발생(S20)하게 된다. First, when the RF signal received through the antenna 1 is transmitted to the RF input unit 210 by a cable (S10), the signal transmitted from the RF input unit 210 is a predetermined signal in the active impedance matching chip 200 Through the process of generating the incident wave (S20).

상기 입사파가 제1파워 디텍터(214)를 통해 입사파 파워 전압(PDI)로 변환(S21)된다.
The incident wave is converted into an incident wave power voltage PDI through the first power detector 214 (S21).

또한, 상기 입사파는 RF출력부(240)로 전달(S30)되고, RF출력부(240)에서 발생된 반사파가 능동 임피던스 매칭 칩(200)을 통해 제2파워 디텍터(244)에서 반사파 파워 전압(PDR)로 변환(S31)된다.
In addition, the incident wave is transmitted to the RF output unit 240 (S30), and the reflected wave generated from the RF output unit 240 is reflected wave power voltage (2) at the second power detector 244 through the active impedance matching chip 200 PDR) (S31).

이때, 정재파비 제어기(300)에서는 입사파 파워 전압(PDI)와 반사파 파워 전압(PDR)의 편차에 의한 비교값을 미리 저장된 설정값과 비교(S40)하고, 상기 비교값이 설정값 이하이면 미리 설정된 기준전압 VD1과 VD2를 그대로 유지(S41)하며, 상기 비교값이 설정값 이상이면 VD1과 VD2를 조정하여 제1버랙터 다이오드(220)와 제2버랙터 다이오드(230)의 커패시터 값을 변화(S42)시킨다. In this case, the standing wave ratio controller 300 compares the comparison value due to the deviation of the incident wave power voltage PDI and the reflected wave power voltage PDR with a preset stored value (S40), and if the comparison value is less than or equal to the preset value, The set reference voltages VD1 and VD2 are maintained as they are (S41). When the comparison value is equal to or greater than the set value, the capacitor values of the first varactor diode 220 and the second varactor diode 230 are changed by adjusting VD1 and VD2. (S42).

상기 입사파 파워 전압(PDI)과 반사파 파워 전압(PDR)의 비교에 의해 피드백 여부가 결정되는 설정값은 시스템에 따라 제작단계에서 미리 결정되는데, 본 발명에서는 일 실시예로 PDR/PDI 이 0.1 이하인 경우 정재파비가 정상인 것으로 판단하여 VD1과 VD2를 그대로 유지하고, PDR/PDI 이 0.1 이상인 경우 정재파비 불량으로 판단하여 VD1과 VD2를 조정하게 된다. The setting value, which determines whether the feedback is determined by comparing the incident wave power voltage PDI and the reflected wave power voltage PDR, is determined in advance in the manufacturing stage according to the system. In one embodiment of the present invention, the PDR / PDI is 0.1 or less. In this case, the standing wave ratio is determined to be normal and VD1 and VD2 are maintained as it is. If the PDR / PDI is 0.1 or more, the standing wave ratio is judged to be bad and the VD1 and VD2 are adjusted.

따라서, 본 발명에서는 능동 임피던스 매칭 칩(200)과 정재파비 제어기(300)에 의해 간단하게 알에프 송수신장치의 정재파비 불량을 모니터링 할 수 있으며, 조정된 VD1과 VD2를 통해 능동 임피던스 매칭 칩(200)에서 발생된 출력신호를 RF출력부(240)로 전달하여 피드백(S50)시키는 과정을 순차적으로 반복하여 알에프 송수신장치의 정재파비를 조정할 수 있게 된다.
Therefore, in the present invention, the active impedance matching chip 200 and the standing wave ratio controller 300 can easily monitor the standing wave ratio defect of the RF transceiver, and the active impedance matching chip 200 through the adjusted VD1 and VD2. It is possible to adjust the standing wave ratio of the RF transceiver by sequentially transmitting the output signal generated by the RF output unit 240 to the feedback (S50) to be repeated sequentially.

이와 같은 본 발명은 간단한 칩 형태로 제작되어 시스템에 회로구현됨으로써 이동통신 시스템간의 기지국 통합에 따른 신호전달을 원활하게 할 수 있는 광대역 임피던스 매칭이 가능하게 되고, 광대역 Up/Down Converter에서 임피던스 정합이 가능하며, 광대역 안테나 (DMB, CDMA, PCS, WCDMA, WiBro, WLAN, LTE) 통합에 따른 서로 다른 주파수간 임피던스 정합을 할 수 있는 광대역 임피던스 매칭이 가능하게 된다.
As described above, the present invention is manufactured in a simple chip form and implemented in a system, thereby enabling broadband impedance matching to facilitate signal transmission due to base station integration between mobile communication systems, and impedance matching in broadband up / down converters. In addition, broadband impedance matching is possible for impedance matching between different frequencies according to the integration of broadband antennas (DMB, CDMA, PCS, WCDMA, WiBro, WLAN, LTE).

1,1a: 안테나 2 : RF케이블
3 : 안테나 포트 4 : 연결케이블
5 : 안테나 입력포트
10,10a : 디씨 블럭 커패시터 20 : 듀플렉서
30 : 아이솔레이터 40 : 고출력증폭기(HPA)
40a:제2고출력증폭기 50 : 저잡음증폭기(LNA)
50a: 제2저잡음증폭기 60 : 구동증폭기(DA)
100: 수동형 임피던스 매칭 패드(Passive Impedence Matching Pad)
100a: 단방향 임피던스 매칭 패드 100b: 양방향 임피던드 매칭 패드
200, 200a, 200b, 200c: 능동 임피던스 매칭 칩
210: RF입력부 211 : 제1디씨블록 커패시터
212: 제1커플러(Coupler) 213: 제1앰프(AMP)
214: 제1파워 디텍터(power detector)
220: 제1버랙터 다이오드 230: 제2버랙터 다이오드
240: RF출력부 241 : 제2디씨블록 커패시터
242: 제2커플러(Coupler) 243: 제2앰프(AMP)
244: 제2파워 디텍터(power detector)
251∼254: 제1∼제4커패시터
300: 정재파비 제어기(VSWR Controller)
1,1a: antenna 2: RF cable
3: antenna port 4: connection cable
5: antenna input port
10,10a: DC block capacitor 20: duplexer
30: isolator 40: high power amplifier (HPA)
40a: second high power amplifier 50: low noise amplifier (LNA)
50a: second low noise amplifier 60: drive amplifier (DA)
100: Passive Impedence Matching Pad
100a: unidirectional impedance matching pad 100b: bidirectional impedance matching pad
200, 200a, 200b, 200c: active impedance matching chip
210: RF input unit 211: first DC block capacitor
212: first coupler (Coupler) 213: first amplifier (AMP)
214: first power detector
220: first varactor diode 230: second varactor diode
240: RF output unit 241: second DC block capacitor
242: second coupler (Coupler) 243: second amplifier (AMP)
244: second power detector
251 to 254: first to fourth capacitors
300: standing wave ratio controller (VSWR Controller)

Claims (10)

RF입력부로부터 전달된 신호 및 RF출력부로부터 반사된 신호는 제1디씨블록 커패시터(DC Block Capacitor) 및 제2디씨블록 커패시터에서 DC성분을 제거하여 수동형 임피던스 매칭 패드(Passive Impedence Matching Pad)에 전달되고,
상기 수동형 임피던스 매칭 패드의 후단에는 제2디씨블록 커패시터에서 전달된 신호를 커플링(Coupling)하여 아날로그 사인파만을 통과시키는 제2커플러(Coupler)가 구비되며,
정재파 제어기(VSWR Controller)에서는 제2커플러에서 커플링된 입사파와 반사파를 비교하여 전압값 VD2를 출력하고, 미리 설정된 기준전압과 전압값 VD2는 각각 제1가변 커패시터부 및 제2가변 커패시터부에 전달되어 커패시터 값을 변화시킴으로써 수동형 임피던스 매칭 패드(100)의 정재파비를 조정하는 것을 특징으로 하는 능동 임피던스 매칭 칩.
The signal transmitted from the RF input unit and the signal reflected from the RF output unit are transmitted to a passive impedance matching pad by removing DC components from the first DC block capacitor and the second DC block capacitor. ,
A second coupler (Coupler) is provided at the rear end of the passive impedance matching pad to couple only the analog sine wave by coupling the signal transmitted from the second DC block capacitor.
The VSWR controller outputs a voltage value VD2 by comparing the incident wave and the reflected wave coupled from the second coupler, and transmits the preset reference voltage and the voltage value VD2 to the first variable capacitor part and the second variable capacitor part, respectively. And adjusting the standing wave ratio of the passive impedance matching pad 100 by changing the capacitor value.
제 1항에 있어서,
상기 제1가변 커패시터부 및 제2가변 커패시터부는 정재파비 제어기에서 전달된 전압값에 따라 커패시터 값(C)이 변화되는 소형 저전압의 버랙터 다이오드(Varactor Diode)로 구성되는 것을 특징으로 하는 능동 임피던스 매칭 칩.
The method of claim 1,
The first variable capacitor unit and the second variable capacitor unit active impedance matching, characterized in that consisting of a small low voltage varactor diode (Varactor Diode) is changed in accordance with the voltage value transmitted from the standing wave ratio controller chip.
안테나를 통해 수신된 RF 신호가 케이블에 의해 RF입력부에 전달되는 단계(S10);
상기 RF입력부에서 전달된 신호를 능동 임피던스 매칭 칩에서 소정의 신호처리과정을 거쳐 입사파를 발생하는 단계(S20);
상기 입사파가 제1파워 디텍터를 통해 입사파 파워 전압(PDI)로 변환되는 단계(S21);
상기 입사파가 RF출력부로 전달되는 단계(S30);
RF출력부에서 발생된 반사파가 능동 임피던스 매칭 칩을 통해 제2파워 디텍터에서 반사파 파워 전압(PDR)로 변환되는 단계(S31);
정재파비 제어기에서 입사파 파워 전압(PDI)와 반사파 파워 전압(PDR)의 편차에 의한 비교값을 설정값과 비교하는 단계(S40);
상기 비교값이 설정값보다 작으면 미리 설정된 기준전압 VD1과 VD2를 그대로 유지하는 단계(S41);
상기 비교값이 설정값보다 크면 VD1과 VD2를 조정하여 버랙터 다이오드의 커패시터 값을 변화시키는 단계(S42);
조정된 VD1과 VD2를 통해 능동 임피던스 매칭 칩에서 발생된 출력신호를 RF출력부로 전달하여 피드백시킴으로써 정재파비를 조절하는 단계(S50);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법.
Transmitting the RF signal received through the antenna to the RF input unit by a cable (S10);
Generating an incident wave from the signal transmitted from the RF input unit through a predetermined signal processing process in an active impedance matching chip (S20);
Converting the incident wave into an incident wave power voltage PDI through a first power detector (S21);
Transmitting the incident wave to an RF output unit (S30);
Converting the reflected wave generated at the RF output unit into the reflected wave power voltage PDR at the second power detector through an active impedance matching chip (S31);
Comparing the comparison value by the deviation between the incident wave power voltage PDI and the reflected wave power voltage PDR in the standing wave ratio controller (S40);
Maintaining the preset reference voltages VD1 and VD2 when the comparison value is smaller than the set value (S41);
Changing the capacitor value of the varactor diode by adjusting VD1 and VD2 when the comparison value is larger than the set value (S42);
Adjusting the standing wave ratio by transferring the output signal generated from the active impedance matching chip to the RF output unit through the adjusted VD1 and VD2 (S50);
Standing wave ratio monitoring and automatic control method of the RF transceiver using an active impedance matching chip comprising a.
제 3항에 있어서,
상기 입사파 파워 전압(PDI)과 반사파 파워 전압(PDR)의 비교하여 피드백 여부가 결정되는 단계(S40)에서의 설정값은 PDR/PDI 이 0.1 이하인 경우 정재파비가 정상인 것으로 판단하여 VD1과 VD2를 그대로 유지하고, PDR/PDI 이 0.1 이상인 경우 정재파비 불량으로 판단하여 VD1과 VD2를 조정하는 것을 특징으로 하는 능동 임피던스 매칭 칩을 이용한 알에프 송수신장치의 정재파비 모니터링 및 자동제어방법.

The method of claim 3,
The set value in step S40 of determining whether or not the feedback is determined by comparing the incident wave power voltage PDI and the reflected wave power voltage PDR is determined that the standing wave ratio is normal when the PDR / PDI is 0.1 or less, and thus VD1 and VD2 are left unchanged. If the PDR / PDI is 0.1 or more, the standing wave ratio monitoring and automatic control method of the RF transceiver using an active impedance matching chip characterized in that it is determined that the standing wave ratio is bad.

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