KR101283059B1 - Antenna and impedance matching device comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 장치는, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 상기 전력 증폭기에 의해 증폭된 신호를 송신하고, 부로부터의 신호를 수신하며, 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖도록 설계된 안테나; 및 상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 위치하여 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함한다.Impedance matching device according to an embodiment of the present invention, a power amplifier for amplifying and outputting an input signal; An antenna designed to transmit a signal amplified by the power amplifier, receive a signal from a negative portion, and have an impedance corresponding to the impedance of the power amplifier; And an impedance matching unit positioned between the power amplifier and the antenna to perform impedance matching.

Description

안테나 및 이를 포함하는 임피던스 매칭 장치 {Antenna and impedance matching device comprising the same}Antenna and impedance matching device comprising same {Antenna and impedance matching device comprising the same}

본 발명은 임피던스 매칭 장치에 관한 것으로, 특히 전력 증폭기의 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖는 안테나를 설계하고, 그에 따라 주파수별로 정해져 있는 전력 증폭기 임피던스와 안테나 임피던스의 중간값으로 임피던스 매칭을 수행하는 안테나 및 이를 포함하는 임피던스 매칭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching device, and more particularly, to design an antenna having an impedance corresponding to an impedance of a power amplifier, and to perform impedance matching with an intermediate value between a power amplifier impedance and an antenna impedance determined for each frequency accordingly. It relates to an impedance matching device comprising.

이동 통신 단말기에서 안테나 회로는 안테나를 통해 소정의 전파 신호를 송신하거나, 또는 전파를 수신하는 역할을 수행한다.In the mobile communication terminal, the antenna circuit transmits a predetermined radio signal or receives radio waves through the antenna.

상기 안테나가 최적의 송수신 방사성능을 갖도록 하기 위해서는 임피던스를 정확하게 매칭시켜야 한다.In order for the antenna to have an optimal transmit / receive radioactivity, impedance must be accurately matched.

그러므로, 상기 안테나 회로는 캐패시터 및 인덕터 등을 구비하고, 그 캐패시터 및 인덕터의 값을 조절하여 상기 안테나의 임피던스를 최적의 상태로 매칭시키고 있다.Therefore, the antenna circuit includes a capacitor and an inductor, and adjusts the values of the capacitor and the inductor to match the impedance of the antenna to an optimal state.

상기 임피던스 매칭은 통상적으로 상기 이동통신 단말기를 자유공간에 위치시킨 상태에서 안테나의 임피던스를 매칭시키는 것이다.The impedance matching is typically to match the impedance of the antenna in a state where the mobile communication terminal is located in free space.

한편, 이동통신 단말기는 기기의 특성상 사용자가 본체를 손으로 잡고, 스피커를 귀에 밀착시킨 상태에서 사용하거나 또는 주머니나 이동통신 단말기의 본체를 가방 등에 넣고 이어폰을 이용하여 사용하게 된다.On the other hand, a mobile communication terminal is used in a state where a user holds the main body by hand, the speaker is in close contact with the ear, or puts the main body of the pocket or mobile communication terminal in a bag or the like and uses the earphone.

사용자가 이동통신 단말기의 본체를 손으로 잡고, 귀에 밀착시켜 사용하거나, 주머니 또는 가방 등에 넣고 사용함에 따라 상기 안테나의 임피던스 매칭 조건이 가변되고, 이로 인하여 상기 자유 공간에서 임피던스를 매칭시킨 안테나의 송수신 방사 성능이 저하된다. As the user holds the main body of the mobile communication terminal by hand, uses it in close contact with the ear, or uses it in a pocket or a bag, the impedance matching condition of the antenna is changed, thereby transmitting / receiving radiation of the antenna that matches the impedance in the free space. Performance is degraded.

그러므로, 이동통신 단말기는 안테나의 임피던스 매칭 조건이 변화될 경우에 자동으로 안테나의 임피던스를 조절하여 안테나가 최적의 송수신 방사성능을 갖도록 하는 적응형 튜닝 안테나 회로를 채택하고 있다.Therefore, the mobile communication terminal adopts an adaptive tuning antenna circuit that automatically adjusts the impedance of the antenna when the impedance matching condition of the antenna is changed so that the antenna has an optimal transmit / receive radioactivity.

상기 적응형 튜닝 안테나 회로가 안테나의 송수신 방사 성능을 최적의 상태로 유지시키기 위해서는 안테나의 임피던스 변화 상태를 검출해야 한다.The adaptive tuning antenna circuit needs to detect an impedance change state of the antenna in order to maintain the optimal transmit / receive radiation performance of the antenna.

이를 위하여, 적응형 튜닝 안테나 회로는 커플러를 구비하고, 상기 커플러에서 출력되는 반사 파워(Reflected Power) 및 진행 파워(Forward Power)를 검출하고, 상기 검출한 반사 파워와 진행 파워에 따라 가변 캐패시터의 캐패시턴스 값을 변경하여 임피던스 매칭을 수행한다.To this end, the adaptive tuning antenna circuit includes a coupler, detects reflected power and forward power output from the coupler, and capacitance of a variable capacitor according to the detected reflected power and traveling power. Change the value to perform impedance matching.

그러나, 종래 기술에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로는 이전 단의 임피던스를 고려하지 않은 상태에서 최적의 RF 성능만을 고려하여 상기 안테나 단의 주파수별 임피던스를 설계하고, 상기와 같이 설계된 임피던스에 이상이 있는 경우, 이를 매칭시켜준다.However, the adaptive tuning antenna circuit according to the prior art designs the impedance of each antenna stage by considering only the optimum RF performance without considering the impedance of the previous stage, and has an abnormality in the designed impedance as described above. , To match it.

이로 인해, 정해진 가변 범위를 가지는 적응형 튜닝안테나 회로는 상기 이전 단의 임피던스와 상기 안테나 단의 임피던스를 모두 만족시키는 중간값을 가지지 못하기 때문에 상기 RF 성능을 개선 시키지 못하고, RF 성능의 열화 요인으로 작용하는 문제가 있다.As a result, the adaptive tuning antenna circuit having a predetermined variable range does not have an intermediate value satisfying both the impedance of the previous stage and the impedance of the antenna stage, and thus does not improve the RF performance and may cause degradation of the RF performance. There is a problem.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 주파수별로 특정 값을 가지는 전력 증폭기단의 임피던스와 유사한 값을 갖도록 안테나의 임피던스를 설계하도록 한다.In an embodiment according to the present invention, the impedance of the antenna is designed to have a value similar to that of the power amplifier stage having a specific value for each frequency.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 안테나의 임피던스뿐만 아니라, 전력 증폭기단의 임피던스를 고려하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있도록 한다.In addition, in the embodiment of the present invention, impedance matching may be performed in consideration of the impedance of the power amplifier stage as well as the impedance of the antenna.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above are clearly understood by those skilled in the art to which the embodiments proposed from the following description belong. Could be.

본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 장치는, 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 상기 전력 증폭기에 의해 증폭된 신호를 송신하고, 부로부터의 신호를 수신하며, 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖도록 설계된 안테나; 및 상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 위치하여 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함한다.Impedance matching device according to an embodiment of the present invention, a power amplifier for amplifying and outputting an input signal; An antenna designed to transmit a signal amplified by the power amplifier, receive a signal from a negative portion, and have an impedance corresponding to the impedance of the power amplifier; And an impedance matching unit positioned between the power amplifier and the antenna to perform impedance matching.

본 발명의 실시 예에 따른 안테나는, 이동통신 단말기의 안테나에 있어서, 전력 증폭기를 통해 증폭된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 송신되는 신호를 수신하는 안테나부를 포함하며, 상기 안테나부는 상기 전력 증폭기가 가지는 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖는다.An antenna according to an embodiment of the present invention, in the antenna of the mobile communication terminal, includes an antenna unit for transmitting the signal amplified through the power amplifier to the outside, or receives a signal transmitted from the outside, the antenna unit the power amplifier It has an impedance corresponding to that of

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 사전에 전력 증폭기단의 임피던스와 유사한 임피던스를 갖도록 안테나를 설계하고, 상기와 같이 설계된 상태에서 상기 전력 증폭기의 임피던스와 안테나의 임피던스의 중간값을 갖도록 임피던스 매칭을 수행함으로써, RF 성능을 개선 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 임피던스 매칭부가 최대의 성능을 낼 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the antenna is designed in advance to have an impedance similar to that of the power amplifier stage, and impedance matching is performed so as to have an intermediate value between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna in the state as designed above. By doing so, not only the RF performance can be improved, but also the impedance matching unit can produce the maximum performance.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 임피던스 매칭부(300)의 상세 구성도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 임피던스 매칭 상태를 설명하기 위한 스미어 차트이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 상태를 설명하기 위한 스미어 차트이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram of an impedance matching device according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of the impedance matching unit 300 shown in FIG. 1.
3 is a smear chart for explaining an impedance matching state according to the prior art.
4 is a smear chart for explaining an impedance matching state according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a step-by-step impedance matching method according to an exemplary embodiment of the present invention.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명의 실시 예는 임피던스 매칭 장치의 임피던스 정합을 고속 처리하기 위한 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a method for fast processing impedance matching of an impedance matching device.

이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an impedance matching device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 임피던스 매칭 장치는 전력 증폭기(PA)(100), 안테나(200) 및 임피던스 매칭부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an impedance matching apparatus includes a power amplifier (PA) 100, an antenna 200, and an impedance matching unit 300.

전력 증폭기(PA)(100)는 무선 주파수(RF) 입력 포트를 통해 입력 신호를 수신하고, 상기 수신된 입력 신호를 증폭하여 안테나(200)(또는 안테나 배열)로 출력한다.The power amplifier (PA) 100 receives an input signal through a radio frequency (RF) input port, amplifies the received input signal, and outputs the received signal to the antenna 200 (or an antenna array).

이때, 상기 전력 증폭기(PA)(100)는 어떤 종류의 증폭기여도 무관하다(즉, 양극 접합 트랜지스터 증폭기 또는 MOSFET 증폭기). 바람직하게, 상기 전력 증폭기(PA)(100)는 스위치 모드 전력 증폭기이다.At this time, the power amplifier (PA) 100 may be any kind of amplifier (ie, a bipolar junction transistor amplifier or a MOSFET amplifier). Preferably, the power amplifier (PA) 100 is a switch mode power amplifier.

상기 전력 증폭기(PA)(100)는 상기 입력 신호의 주파수별로 특정 임피던스 값을 가진다. 즉, 상기 전력 증폭기(PA)(100)는 상기 주파수에 따라 서로 다른 임피던스 값을 가지게 된다.The power amplifier (PA) 100 has a specific impedance value for each frequency of the input signal. That is, the power amplifier (PA) 100 has different impedance values according to the frequency.

안테나(200)는 상기 전력 증폭기(PA)(100)를 통해 증폭된 신호를 외부로 송신하거나, 외부 소스로부터 전송되는 신호를 수신한다. 이때, 상기 안테나(200)는 자신의 임피던스를 조정하는 임피던스 매칭부(300)와 연결된다.The antenna 200 transmits a signal amplified through the power amplifier (PA) 100 to the outside, or receives a signal transmitted from an external source. At this time, the antenna 200 is connected to the impedance matching unit 300 to adjust its impedance.

임피던스 매칭부(300)는 상기 전력 증폭기(PA)(100)와 안테나(200) 사이에 위치하여, 상기 전력 증폭기의 임피던스와 상기 안테나의 임피던스의 차이를 보상해준다.The impedance matching unit 300 is located between the power amplifier (PA) 100 and the antenna 200 to compensate for the difference between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna.

이를 위해, 임피던스 매칭부(300)는 적어도 하나의 가변 캐패시터 및 상기 가변 캐패시터와 연결된 인덕터를 포함한다.To this end, the impedance matching unit 300 includes at least one variable capacitor and an inductor connected to the variable capacitor.

이때, 상기 안테나(200)는 상기 증폭된 신호의 주파수에 따라 특정 임피던스를 가지도록 설계된다. 상기 안테나(200)의 설계는 다음과 같은 조건을 만족하도록 하는 것이 바람직하다.
In this case, the antenna 200 is designed to have a specific impedance according to the frequency of the amplified signal. Design of the antenna 200 is preferably to satisfy the following conditions.

(1) ｜ZPA - ZANT｜ < K(1) ｜ Z PA -Z ANT ｜ <K

(2) ZPA-ZANT의 위상은 서로 반대 부호를 가지도록 함(2) The phases of Z PA -Z ANT should have opposite signs.

ZPA= 전력 증폭기의 임피던스Z PA = impedance of the power amplifier

ZANT= 안테나의 임피던스
Z ANT = impedance of the antenna

즉, 상기 안테나(200)를 상기 전력 증폭기(100)의 임피던스에 따라 특정 임피던스 값을 가지도록 설계한다.That is, the antenna 200 is designed to have a specific impedance value according to the impedance of the power amplifier 100.

기존에는, 상기 안테나(200) 설계 시 RF 성능을 최대로 하기 위한 임피던스 값만을 고려하여 설계하였다.Conventionally, only the impedance value for maximizing the RF performance when designing the antenna 200 was designed.

그러나, 이와 같이 안테나(200)의 임피던스를 단지 RF 성능만을 고려하여 설계한다면, 이는 상기 전력 증폭기의 임피던스와의 차이로 인해 특정 주파수 대역에서 신호의 열화 요인으로 작용하게 된다.However, if the impedance of the antenna 200 is designed in consideration of only RF performance, it may act as a deterioration factor of a signal in a specific frequency band due to a difference from the impedance of the power amplifier.

이에 따라, 본 발명에서는 사전에 상기 안테나(200)를 설계할 때, 상기 전력 증폭기(100)의 임피던스를 고려하여 상기 안테나(200)를 설계하도록 한다.Accordingly, in the present invention, when the antenna 200 is designed in advance, the antenna 200 is designed in consideration of the impedance of the power amplifier 100.

즉, 상기 임피던스 매칭부(300)에서 바라볼 때, 가장 이상적인 상태는 상기 전력 증폭기의 임피던스와 상기 안테나의 임피던스가 동일한 값을 가지는 경우이다.That is, when viewed from the impedance matching unit 300, the most ideal state is when the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna have the same value.

그러나, 상기 전력 증폭기의 임피던스와 안테나의 임피던스가 동일한 값을 가지기는 현실적으로 불가능하기 때문에, 상기 전력 증폭기의 임피던스와 유사한 임피던스 값을 가지도록 사전에 상기 안테나를 설계한다.However, since it is practically impossible for the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna to have the same value, the antenna is designed in advance to have an impedance value similar to that of the power amplifier.

이때, 상기 K 값은 상수이며, 이는 실시 예에 따라 변경될 수 있다.In this case, the K value is a constant, which may be changed according to an embodiment.

이에 따라, 본 발명에 따른 실시 예에서는 사전에 전력 증폭기의 임피던스와 안테나의 임피던스가 서로 유사한 값을 갖도록, 다시 말해서, 상기 전력 증폭기의 임피던스와 안테나의 임피던스의 차이가 기설정된 허용 범위 이내에 속하도록 안테나(200)를 설계하도록 한다.Accordingly, in the embodiment according to the present invention, the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna have a similar value in advance, that is, the antenna so that the difference between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna falls within a preset allowable range. Design 200.

이때, 상기 전력 증폭기(100)의 임피던스를 고려하지 않고 RF 성능만을 고려하여 상기 안테나(200)를 설계한다면, 상기 전력 증폭기(100)의 임피던스와 상기 안테나(200)의 임피던스의 큰 차이로 인해 상기 임피던스 매칭부(300)가 최적의 성능을 낼 수 없게 된다. At this time, if the antenna 200 is designed by considering only the RF performance without considering the impedance of the power amplifier 100, the impedance of the power amplifier 100 and the impedance of the antenna 200 due to the large difference between the Impedance matching unit 300 will not be able to achieve optimal performance.

즉, 상기 임피던스 매칭부(300)는 상기 전력 증폭기(100)의 임피던스와 상기 안테나(200)의 임피던스가 유사한 값을 가질 때 최적의 성능을 낼 수 있다.That is, the impedance matching unit 300 may achieve optimal performance when the impedance of the power amplifier 100 and the impedance of the antenna 200 have similar values.

이에 따라, 본 발명에서는 상기와 같이 안테나를 설계할 때, 상기 전력 증폭기(100)가 가지는 주파수별 임피던스를 고려하여 설계함으로써, 상기 안테나의 임피던스와 전력 증폭기의 임피던스가 유사한 값을 가지도록 하여 상기 임피던스 매칭부(300)가 최적의 성능을 내도록 한다.Accordingly, in the present invention, when designing the antenna as described above, by designing in consideration of the frequency-specific impedance of the power amplifier 100, the impedance of the antenna and the impedance of the power amplifier to have a similar value to the impedance The matching unit 300 allows for optimal performance.

도 2는 상기 임피던스 매칭부(300)의 상세 구성도이다.2 is a detailed configuration diagram of the impedance matching unit 300.

도 2를 참조하면, 임피던스 매칭부(300)는 상기 신호를 송수신하는 안테나(200)와 병렬로 연결된 병렬 캐패시터(311a)와, 직렬로 연결된 직렬 캐패시터(311b)와, 인덕터 소자들(312a, 312b, 312c)를 포함하는 임피던스 매칭 회로(310)와, 상기 전력 증폭기(100)를 통해 증폭된 송신 전력 레벨과, 안테나(200) 단으로부터 반사되는 반사 전력 레벨을 검출하는 검출부(320)와, 상기 검출부(320)에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(ADC)(330)와, 상기 ADC(330)로부터 수신된 송신 전력과 반사 전력 레벨을 기반으로 상기 가변 캐패시터들(311a, 311b)에 적용될 캐패시턴스 값을 결정하여 상기 임피던스 매칭 회로(310)로 전달하는 제어부(340)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the impedance matching unit 300 includes a parallel capacitor 311a connected in parallel with the antenna 200 transmitting and receiving the signal, a series capacitor 311b connected in series, and inductor elements 312a and 312b. And an impedance matching circuit 310 including 312c, a transmission power level amplified by the power amplifier 100, a detection unit 320 for detecting a reflected power level reflected from the antenna 200 terminal, An analog / digital converter (ADC) 330 for converting the analog signal detected by the detector 320 into a digital signal, and the variable capacitors 311a based on the transmission power and the reflected power level received from the ADC 330. And a control unit 340 for determining a capacitance value to be applied to 311b and transmitting the same to the impedance matching circuit 310.

상기 임피던스 매칭부(300)는 복수 개의 가변 캐패시터들(311a, 311b)과 복수 개의 고정 인덕터들(312a, 312b, 312c)를 포함할 수 있다. 캐패시터들(311a, 311b)과 고정 인덕터들(312a, 312b, 312c)의 결선 또는 소재 개수는 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 상기 가변 캐패시터들(311a, 311b)과 고정 인덕터들(312a, 312b, 312c)은 임피던스 매칭부(300)가 장착된 기기의 임피던스를 형성한다. 상기 기기는 휴대용 단말기일 수 있다.The impedance matching unit 300 may include a plurality of variable capacitors 311a and 311b and a plurality of fixed inductors 312a, 312b and 312c. The number of wires or materials of the capacitors 311a and 311b and the fixed inductors 312a, 312b and 312c may vary according to embodiments. The variable capacitors 311a and 311b and the fixed inductors 312a, 312b and 312c form an impedance of a device equipped with the impedance matching unit 300. The device may be a portable terminal.

가변 캐패시터들(311a, 311b)의 캐패시턴스 값은 제어부(340)에 의해 인가되는 DC 전압에 의해 변화되며, 변환된 가변 캐패시터들(311a, 311b)의 값에 의해 송신 신호에 대한 반사 전력의 크기가 변화되게 된다. 이때, 반사 전력의 크기가 크면 임피던스 매칭이 이루어지지 않은 것이고, 반사 전력의 크기가 작을수록 임피던스 매칭이 잘 이루어진 것이다. 다시 말해서, 안테나의 성능을 나타내는 지표 중 하나인 반사 계수(Γ)는 송신 전력과 반사 전력의 차이(Return Loss, 이하, RL이라 함)를 이용한 것으로서, 상기 차이가 클수록 임피던스 매칭이 잘 이루어진 것이고, 상기 차이가 작을수록 임피던스 매칭이 이루어지지 않은 것이다.The capacitance values of the variable capacitors 311a and 311b are changed by the DC voltage applied by the controller 340, and the magnitude of the reflected power for the transmission signal is changed by the values of the converted variable capacitors 311a and 311b. Will change. In this case, when the magnitude of the reflected power is large, impedance matching is not performed. As the magnitude of the reflected power is small, impedance matching is better. In other words, the reflection coefficient Γ, which is one of the indicators indicating the performance of the antenna, uses a difference between the transmit power and the reflected power (return loss (hereinafter, referred to as RL)). The smaller the difference, the less impedance matching is performed.

한편, 본 실시 예에서, 상기 가변 캐패시터들(311a, 311b)은 병렬 캐패시터(311a) 하나와 직렬 캐패시터(311b) 하나로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 이를 제한하지는 않으며, 병렬 캐패시터(311a) 또는 직렬 캐패시터(311b)만으로 구성될 수 있고, 3개 이상의 가변 캐패시터들로 구성될 수도 있다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the variable capacitors 311a and 311b are exemplified as being configured with one parallel capacitor 311a and one serial capacitor 311b, but the present invention is not limited thereto. 311b alone, or three or more variable capacitors.

검출부(320)는 송신 전력 레벨과, 상기 안테나(200) 단에 의해 반사되는 반사 전력 레벨을 측정하게 된다. 이때, 상기 검출부(320)로는 방향성 커플러(directional coupler)를 더 포함할 수 있다.The detector 320 measures the transmit power level and the reflected power level reflected by the antenna 200 terminal. In this case, the detection unit 320 may further include a directional coupler.

즉, 상기 검출부(320)는 상기 방향성 커플러의 일단에 연결되어, 상기 송신 전력의 크기를 검출하고, 상기 방향성 커플러의 타단에 연결되어 상기 반사 전력의 크기를 검출한다.That is, the detector 320 is connected to one end of the directional coupler, detects the magnitude of the transmission power, and is connected to the other end of the directional coupler to detect the magnitude of the reflected power.

제어부(340)는 상기 검출된 송신 전력과 반사 전력을 기반으로 가변 캐패시터들(311a, 311b)에 제어 신호를 인가하여 임피던스 매칭 회로(310)의 임피던스 값을 변화시켜 임피던스 매칭을 수행한다.The controller 340 applies the control signal to the variable capacitors 311a and 311b based on the detected transmission power and the reflected power to change the impedance value of the impedance matching circuit 310 to perform impedance matching.

이때, 제어부(340)는 상기 전력 증폭기(100)단의 임피던스와 상기 안테나(200)단의 임피던스에 따라 상기 변화시킬 임피던스 값을 결정한다.At this time, the controller 340 determines the impedance value to be changed according to the impedance of the power amplifier 100 stage and the impedance of the antenna 200 stage.

이를 위해, 상기 제어부(340)는 상기 전력 증폭기(100)단의 임피던스와 안테나(200)단의 임피던스를 검출하고, 상기 검출된 임피던스들의 사이에 존재하는 어느 하나의 임피던스 값을 갖도록 상기 임피던스 매칭 회로(310)의 임피던스 값을 변화시킨다.To this end, the control unit 340 detects the impedance of the power amplifier 100 and the impedance of the antenna 200, and the impedance matching circuit to have any one impedance value present between the detected impedances. The impedance value of 310 is changed.

이때, 상기 제어부(340)는 상기 전력 증폭기(100)단의 임피던스와 안테나단의 임피던스의 중간값을 갖도록 상기 임피던스 매칭 회로(310)의 임피던스 값을 변화시킨다.In this case, the controller 340 changes the impedance value of the impedance matching circuit 310 to have an intermediate value between the impedance of the power amplifier 100 and the impedance of the antenna terminal.

즉, 상기 전력 증폭기(100)와 안테나(200) 사이에서 임피던스가 급 변하게 되면, 이로 인해 RF 성능이 열화될 수 있으므로, 상기 제어부(340)는 상기 전려 증폭기(100)와 안테나(200)의 임피던스 중간값으로 임피던스 매칭을 수행함으로써, 최적의 임피던스 매칭이 이루어지도록 한다.That is, if the impedance is rapidly changed between the power amplifier 100 and the antenna 200, the RF performance may be degraded by this, the controller 340 is the impedance of the amplifier 100 and the antenna 200 By performing impedance matching with intermediate values, optimal impedance matching is achieved.

도 3은 종래 기술에 따른 임피던스 매칭 상태를 설명하기 위한 스미어 차트이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 상태를 설명하기 위한 스미어 차트이다.3 is a smear chart for describing an impedance matching state according to the prior art, and FIG. 4 is a smear chart for explaining an impedance matching state according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 종래에는 전력 증폭기(100)의 임피던스(ZPA)를 고려하지 않고, 안테나(200)의 임피던스(ZANT)를 설계함으로써, 상기 전력 증폭기(100)가 가지는 임피던스(ZPA)와 안테나(200)가 가지는 임피던스(ZANT)에는 큰 차이가 발생하였다.3, a prior art power amplifier 100, an impedance (Z PA) to without consideration, by designing the impedance (Z ANT) of the antenna 200, the power amplifier impedance (Z PA 100 is having a ) And a large difference occurs in the impedance Z ANT of the antenna 200.

이에 따라, 임피던스 매칭부(300)가 가질 수 있는 임피던스의 가변 범위(ZTAM) 내에서 상기 임피던스 매칭부(300)의 임피던스를 변경해야하는데, 상기 전력 증폭기(100)가 가지는 임피던스(ZPA)와 안테나(200)가 가지는 임피던스(ZANT)에는 큰 차이가 있어 최적의 임피던스 매칭을 수행하지 못하였다. Accordingly, the impedance of the impedance matching unit 300 should be changed within the variable range Z TAM of the impedance that the impedance matching unit 300 may have. The impedance Z PA of the power amplifier 100 has to be changed. There is a big difference between the impedance Z ANT of the antenna 200 and the antenna 200 may not perform the optimal impedance matching.

즉, 상기 임피던스의 가변 범위(ZTAM)에서 전력 증폭기(100)가 가지는 임피던스(ZPA)와 가장 근접한 A 지점과, 안테나(200)가 가지는 임피던스(ZANT)와 가장 근접한 B 지점의 간격이 크기 때문에, 상기 A지점과 B지점 사이에 존재하는 어느 하나로 상기 임피던스 매칭부(300)의 임피던스를 변화하여도 정상적인 임피던스 매칭이 수행되지 않았다.That is, the distance between the point A closest to the impedance Z PA of the power amplifier 100 and the point B closest to the impedance Z ANT of the antenna 200 is large in the variable range ZTAM of the impedance. Therefore, even if the impedance of the impedance matching unit 300 is changed to any one between the points A and B, normal impedance matching is not performed.

그러나, 도 4를 참조하면, 본 실시 예에서는 전력 증폭기(100)의 임피던스(ZPA)를 고려하여, 안테나(200)의 임피던스(ZANT)를 설계함으로써, 상기 전력 증폭기(100)가 가지는 임피던스(ZPA)와 안테나(200)가 가지는 임피던스(ZANT)는 기설정된 허용 오차 범위 이내에 포함되게 된다. 다시 말해서, 상기 전력 증폭기(100)가 가지는 임피던스(ZPA)와 안테나(200)가 가지는 임피던스(ZANT)가 서로 유사한 값을 가지게 된다.However, referring to FIG. 4, in the present embodiment, the impedance Z ANT of the antenna 200 is designed in consideration of the impedance ZPA of the power amplifier 100, whereby the impedance of the power amplifier 100 ( Z PA ) and the impedance Z ANT of the antenna 200 are included within a preset tolerance range. In other words, the impedance Z PA of the power amplifier 100 and the impedance Z ANT of the antenna 200 have similar values.

이에 따라, 임피던스의 가변 범위(ZTAM)에서 전력 증폭기(100)가 가지는 임피던스(ZPA)와 가장 근접한 A` 지점과, 안테나(200)가 가지는 임피던스(ZANT)와 가장 근접한 B` 지점의 간격이 작기 때문에, 상기 A`지점과 B`지점 사이에 존재하는 어느 하나로 상기 임피던스 매칭부(300)의 임피던스를 변화시켜 최적의 임피던스 매칭이 수행되도록 할 수 있다.Accordingly, the distance between the point A ′ closest to the impedance Z PA of the power amplifier 100 and the point B ′ closest to the impedance Z ANT of the antenna 200 in the variable impedance range ZTAM. Because of this small size, the impedance of the impedance matching unit 300 may be changed to any one existing between the points A ′ and B ′ so that the optimal impedance matching may be performed.

다시 말해서, 상기 임피던스 매칭부(300)는 A`지점과, B`지점 사이의 중간값인 C`지점의 임피던스를 갖도록 임피던스 매칭을 수행함으로써, 상기 A`지점 및 C`지점의 간격과, B`지점 및 C`지점 사이의 간격이 좁아 최적의 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 된다.In other words, the impedance matching unit 300 performs impedance matching to have an impedance of point C ′, which is an intermediate value between point A ′ and point B ′, and thus, an interval between points A ′ and C ′ and B; The spacing between point 'C' and point 'C' is narrow, enabling optimal impedance matching.

상기와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 사전에 전력 증폭기단의 임피던스와 유사한 임피던스를 갖도록 안테나를 설계하고, 상기와 같이 설계된 상태에서 상기 전력 증폭기의 임피던스와 안테나의 임피던스의 중간값을 갖도록 임피던스 매칭을 수행함으로써, RF 성능을 개선 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 임피던스 매칭부가 최대의 성능을 낼 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, the antenna is designed in advance to have an impedance similar to the impedance of the power amplifier stage, and in the design state as described above, the impedance to have an intermediate value between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna By performing the matching, not only the RF performance can be improved, but also the impedance matching unit can achieve the maximum performance.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 매칭 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a step-by-step impedance matching method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 우선 임피던스 매칭부(300)는 전력 증폭기(100)단의 제 1 임피던스를 검출한다(510단계).Referring to FIG. 5, first, the impedance matching unit 300 detects the first impedance of the power amplifier 100 in operation 510.

이후, 상기 임피던스 매칭부(300)는 안테나(200)단의 제 2 임피던스를 검출한다(520단계). 이때, 상기 안테나(200)는 상기 전력 증폭기(100)가 가지는 제 1 임피던스와 유사한 값을 가지는 제 2 임피던스를 가지도록 사전에 설계되어 있다. 이에 따라 상기 제 1 임피던스와 제 2 임피던스의 차는 기설정된 허용 오차 범위 이내에 포함되게 된다.Thereafter, the impedance matching unit 300 detects the second impedance of the antenna 200 (operation 520). In this case, the antenna 200 is designed in advance to have a second impedance having a value similar to the first impedance of the power amplifier 100. Accordingly, the difference between the first impedance and the second impedance is included within a preset tolerance range.

상기 임피던스 매칭부(300)는 상기 검출된 제 1 및 2 임피던스에 따라 임피던스 매칭이 필요한지 여부를 판단한다(530단계).The impedance matching unit 300 determines whether impedance matching is necessary according to the detected first and second impedances (S530).

즉, 임피던스 매칭부(300)는 송신 전력 레벨과 반사 전력 레벨 중 어느 하나의 레벨이 기설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 레벨이 기설정된 임계값을 초과하는 경우에 상기 임피던스 매칭이 필요한 것으로 판단한다.That is, the impedance matching unit 300 determines whether one of the transmission power level and the reflected power level exceeds a predetermined threshold value, and when the level exceeds the predetermined threshold value, the impedance matching is performed. I think it is necessary.

상기 임피던스 매칭부(300)는 상기 판단결과, 임피던스 매칭이 필요하면, 상기 검출된 제 1 및 2 임피던스의 사이에 존재하는 어느 하나, 보다 바람직하게 상기 제 1 및 2 임피던스의 중간값을 갖는 제 3 임피던스를 확인한다(540단계).The impedance matching unit 300, if impedance matching is necessary, as a result of the determination, any one existing between the detected first and second impedances, and more preferably, a third having an intermediate value of the first and second impedances. Check the impedance (step 540).

이후, 상기 임피던스 매칭부(300)는 상기 확인된 3 임피던스에 대응되는 캐패시턴스 값을 적용하여 임피던스 매칭을 수행한다(550단계).In operation 550, the impedance matching unit 300 performs impedance matching by applying capacitance values corresponding to the identified 3 impedances.

이와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 사전에 전력 증폭기단의 임피던스와 유사한 임피던스를 갖도록 안테나를 설계하고, 상기와 같이 설계된 상태에서 상기 전력 증폭기의 임피던스와 안테나의 임피던스의 중간값을 갖도록 임피던스 매칭을 수행함으로써, RF 성능을 개선 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 임피던스 매칭부가 최대의 성능을 낼 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the antenna is designed to have an impedance similar to that of the power amplifier stage in advance, and the impedance matching is performed so as to have an intermediate value between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna in the design state as described above. By performing the above, not only the RF performance can be improved, but also the impedance matching unit can produce the maximum performance.

한편, 본 발명의 임피던스 매칭 방법은 컴퓨터에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.On the other hand, the impedance matching method of the present invention can be implemented as processor-readable codes on a processor-readable recording medium provided in a computer. The processor-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by the processor is stored. Examples of the recording medium that can be read by the processor include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave such as transmission over the Internet . In addition, the processor-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that code readable by the processor in a distributed fashion can be stored and executed.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 전력 증폭기
200: 안테나
300: 임피던스 매칭부100: power amplifier
200: antenna
300: impedance matching unit

Claims (16)

입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;
상기 전력 증폭기에 의해 증폭된 신호를 송신하고, 외부로부터의 신호를 수신하며, 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖도록 설계된 안테나; 및
상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 위치하여 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함하며,
상기 안테나의 임피던스는
상기 임피던스 매칭부가 가지는 임피던스 가변 범위를 중심으로 상기 전력 증폭기의 임피던스가 위치한 영역의 근접 영역에 위치하도록 설계되는 임피던스 매칭 장치.A power amplifier for amplifying and outputting an input signal;
An antenna designed to transmit a signal amplified by the power amplifier, receive a signal from the outside, and have an impedance corresponding to the impedance of the power amplifier; And
An impedance matching unit positioned between the power amplifier and the antenna to perform impedance matching;
The impedance of the antenna is
Impedance matching device is designed to be located in the vicinity of the area where the impedance of the power amplifier is located around the impedance variable range of the impedance matching unit. 제 1항에 있어서,
상기 전력 증폭기는,
입력 신호의 주파수에 따라 서로 다른 임피던스를 가지고,
상기 안테나는,
상기 전력 증폭기가 갖는 주파수별 임피던스와 동일한 임피던스를 갖도록 설계되는 임피던스 매칭 장치. The method of claim 1,
The power amplifier,
Have different impedance according to the frequency of the input signal,
The antenna includes:
Impedance matching device is designed to have the same impedance as the frequency-specific impedance of the power amplifier. 제 1항에 있어서,
상기 안테나는 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스와의 차이가 기설정된 값보다 작도록 상기 전력 증폭기와 유사값의 임피던스를 갖는 임피던스 매칭 장치.The method of claim 1,
And the antenna has an impedance similar to that of the power amplifier such that a difference from the impedance of the power amplifier is smaller than a predetermined value. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 임피던스 매칭부는,
상기 전력 증폭기의 임피던스와 상기 안테나의 임피던스 사이에 존재하는 어느 하나의 값으로 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭 장치.The method of claim 1,
The impedance matching unit,
Impedance matching device to perform impedance matching to any one value between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna. 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;
상기 전력 증폭기에 의해 증폭된 신호를 송신하고, 외부로부터의 신호를 수신하며, 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖도록 설계된 안테나; 및
상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 위치하여 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함하며,
상기 임피던스 매칭부는,
상기 전력 증폭기의 임피던스와 상기 안테나의 임피던스 사이에 존재하는 어느 하나의 값으로 임피던스 매칭을 수행하며,
상기 어느 하나의 값은,
상기 전력 증폭기의 임피던스와 상기 안테나의 임피던스의 중간값인 임피던스 매칭 장치.A power amplifier for amplifying and outputting an input signal;
An antenna designed to transmit a signal amplified by the power amplifier, receive a signal from the outside, and have an impedance corresponding to the impedance of the power amplifier; And
An impedance matching unit positioned between the power amplifier and the antenna to perform impedance matching;
The impedance matching unit,
Performing impedance matching to any one value existing between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna,
Any one of the above values,
Impedance matching device which is the middle value between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna. 입력 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭기;
상기 전력 증폭기에 의해 증폭된 신호를 송신하고, 외부로부터의 신호를 수신하며, 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스에 상응하는 임피던스를 갖도록 설계된 안테나; 및
상기 전력 증폭기와 안테나 사이에 위치하여 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭부를 포함하며,
상기 임피던스 매칭부는,
상기 전력 증폭기로부터 송신 전력 레벨을 검출하는 제 1 전력 검출부와,
상기 안테나로부터 반사되는 반사 전력 레벨을 검출하는 제 2 전력 검출부와,
상기 안테나와 연결된 적어도 하나의 가변 캐패시터와,
상기 가변 캐패시터와 연결된 적어도 하나의 인덕터와,
상기 송신 전력 레벨 및 반사 전력 레벨의 검출 결과에 기초하여 상기 임피던스 매칭을 수행하는 제어부를 포함하는 임피던스 매칭 장치.A power amplifier for amplifying and outputting an input signal;
An antenna designed to transmit a signal amplified by the power amplifier, receive a signal from the outside, and have an impedance corresponding to the impedance of the power amplifier; And
An impedance matching unit positioned between the power amplifier and the antenna to perform impedance matching;
The impedance matching unit,
A first power detector for detecting a transmission power level from the power amplifier;
A second power detector for detecting a reflected power level reflected from the antenna;
At least one variable capacitor connected to the antenna;
At least one inductor connected to the variable capacitor;
And a controller configured to perform the impedance matching based on the detection result of the transmission power level and the reflected power level. 제 7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 검출 결과에 따라 상기 전력 증폭기가 가지는 임피던스와 상기 안테나가 가지는 임피던스의 중간값에 대응되는 캐패시턴스 값을 적용하여 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭 장치.8. The method of claim 7,
The control unit,
Impedance matching device to perform impedance matching by applying a capacitance value corresponding to the intermediate value between the impedance of the power amplifier and the impedance of the antenna according to the detection result. 제 7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 검출되는 송신 전력 레벨 및 반사 전력 레벨 중 적어도 어느 하나가 기설정된 임계값을 초과하는 경우에 임피던스 매칭을 수행하는 임피던스 매칭 장치.8. The method of claim 7,
The control unit,
Impedance matching device performing impedance matching when at least one of the detected transmission power level and the reflected power level exceeds a preset threshold. 제 1항에 있어서,
상기 전력 증폭기는,
스위치 모드 전력 증폭기를 포함하는 임피던스 매칭 장치.The method of claim 1,
The power amplifier,
Impedance matching device comprising a switch mode power amplifier. 제 1항에 있어서,
상기 안테나의 임피던스는 상기 전력 증폭기가 가지는 임피던스의 위상의 부호와 반대되는 위상을 갖도록 설계되는 임피던스 매칭 장치.The method of claim 1,
Impedance matching device is designed so that the impedance of the antenna has a phase opposite to the sign of the phase of the impedance of the power amplifier. 이동통신 단말기의 안테나에 있어서,
전력 증폭기를 통해 증폭된 신호를 외부로 전송하거나, 외부로부터 송신되는 신호를 수신하는 안테나부를 포함하며,
상기 안테나부는
상기 전력 증폭기와의 임피던스 매칭을 위한 임패던스 매칭부와 연결되며,
상기 안테나부의 임피던스는
상기 임피던스 매칭부가 가지는 임피던스 가변 범위를 중심으로 상기 전력 증폭기의 임피던스가 위치한 영역의 근접 영역에 위치하는 안테나.In the antenna of the mobile communication terminal,
An antenna unit for transmitting the signal amplified through the power amplifier to the outside, or receives a signal transmitted from the outside,
The antenna unit
Is connected to the impedance matching unit for impedance matching with the power amplifier,
The impedance of the antenna unit is
An antenna located in a region adjacent to an area where an impedance of the power amplifier is located about an impedance variable range of the impedance matching unit. 제 12항에 있어서,
상기 안테나부는 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스와 동일한 임피던스를 갖는 안테나. 13. The method of claim 12,
The antenna unit has an impedance equal to the impedance of the power amplifier. 제 12항에 있어서,
상기 안테나부는 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스와의 차이가 기설정된 값보다 작도록 상기 전력 증폭기와 유사값의 임피던스를 갖는 안테나.13. The method of claim 12,
The antenna unit has an impedance similar to that of the power amplifier such that a difference from the impedance of the power amplifier is smaller than a predetermined value. 삭제delete 제 12항에 있어서,
상기 안테나부의 임피던스는 상기 전력 증폭기가 갖는 임피던스와 반대 부호의 위상을 갖는 안테나. 13. The method of claim 12,
An impedance of the antenna unit has a phase opposite to the impedance of the power amplifier.
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