KR101349430B1

KR101349430B1 - Apparatus for matching impedence and method thereof

Info

Publication number: KR101349430B1
Application number: KR1020110137778A
Authority: KR
Inventors: 이상훈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2014-01-09
Also published as: KR20130070445A

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 장치는, 전력 증폭기로부터 출력되는 송신신호 및 상기 안테나로부터 반사되는 반사신호를 커플링하여 출력하는 방향성 커플러와 상기 출력된 송신신호로부터 송신전압을 검출 또는 상기 수신된 반사신호로부터 반사전압을 검출하는 검출부와 상기 방향성 커플러로부터 출력되는 송신신호 또는 반사신호 중 하나의 신호를 상기 검출부에 전달하고, 다른 하나의 신호를 기 설정된 임피던스로 종단 처리시키는 스위치부 및 상기 검출된 송신전압과 반사전압의 크기를 기초로 임피던스를 조절하는 임피던스 정합 회로를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 방향성 커플러의 격리도를 높여 최적의 임피던스 정합을 수행할 수 있고, 하나의 검출수단을 사용해 임피던스 정합 장치의 생산단가를 낮출 수 있다.An impedance matching device for performing impedance matching between a power amplifier and an antenna according to an embodiment of the present invention includes a directional coupler for coupling and outputting a transmission signal output from a power amplifier and a reflection signal reflected from the antenna and the output signal. A detection unit for detecting a transmission voltage from a transmission signal or a reflection voltage from the received reflection signal, and a signal of a transmission signal or a reflection signal output from the directional coupler is transmitted to the detection unit, and the other signal is preset. And an impedance matching circuit for adjusting impedance based on the magnitude of the detected transmission voltage and the reflected voltage.
According to the embodiment of the present invention, the isolation of the directional coupler can be increased to perform the optimum impedance matching, and the production cost of the impedance matching device can be reduced by using one detection means.

Description

Impedance matching device and its method {APPARATUS FOR MATCHING IMPEDENCE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 임피던스 정합 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching device and a method thereof.

이동 통신 단말기에서 안테나는 소정의 전파 신호를 송신하거나 전파를 수신하는 역할을 한다. 안테나가 최적의 송수신 방사성능을 갖도록 하기 위해서는 임피던스를 정확하게, 최적으로 정합시킬 필요가 있다.In the mobile communication terminal, the antenna transmits a predetermined radio signal or receives radio waves. In order for the antenna to have optimal transmit and receive radioactivity, it is necessary to match the impedance accurately and optimally.

임피던스를 정확히 정합시키기 위해 안테나 회로는 캐패시터 및 인덕터 등을 구비하고, 그 캐패시터 및 인덕터의 값을 조절한다. 임피던스 정합은 통상적으로 이동통신 단말기를 자유공간에 위치시킨 상태에서 안테나의 임피던스를 정합시키는 것이다.To accurately match the impedance, the antenna circuit includes a capacitor, an inductor, and the like, and adjusts the values of the capacitor and the inductor. Impedance matching is typically to match the impedance of the antenna with the mobile communication terminal located in free space.

한편, 이동통신 단말기는 기기의 특성상 사용자가 본체를 손으로 잡고, 스피커를 귀에 밀착시킨 상태에서 사용하거나 주머니나 이동통신 단말기의 본체를 가방 등에 넣고 이어폰을 이용하여 사용하게 된다. 사용자가 이동통신 단말기의 본체를 손으로 잡고, 귀에 밀착시켜 사용하거나, 주머니 또는 가방 등에 넣고 사용함에 따라 안테나의 임피던스 정합 조건이 가변하고, 이로 인하여 자유 공간에서 임피던스를 정합시킨 안테나의 송수신 방사 성능이 저하된다.On the other hand, the mobile terminal is used in a state in which the user holds the main body by hand and the speaker closely adheres to the ear, or puts the main body of the pocket or the mobile communication terminal into a bag and uses the earphone. As the user holds the main body of the mobile communication terminal by hand and uses it in close contact with the ear, or puts it in a pocket or bag, the impedance matching condition of the antenna varies, and thus the transmit / receive radiation performance of the antenna that matches the impedance in free space is improved. Degrades.

따라서, 임피던스 정합 조건이 가변될 경우에 자동으로 안테나의 임피던스를 조절하여 안테나가 최적의 송수신 방사성능을 갖도록 하는 적응형 튜닝 안테나 회로를 채택하고 있다.Therefore, an adaptive tuning antenna circuit is adopted in which the impedance of the antenna is automatically adjusted when the impedance matching condition is changed so that the antenna has an optimal transmit / receive radioactivity.

이를 위해, 적응형 튜닝 안테나 회로는 방향성 커플러를 구비하고, 방향성 커플러에서 출력되는 반사 전력(Reflected Power) 및 송신 전력(Forward Power)을 검출하고, 검출한 반사 전력과 송신 전력에 따라 가변 캐패시터의 캐패시턴스 값을 변경하여 임피던스 정합을 수행한다.To this end, the adaptive tuning antenna circuit includes a directional coupler, detects reflected power and forward power output from the directional coupler, and capacitance of the variable capacitor according to the detected reflected power and transmit power. Change the value to perform impedance matching.

이 때, 임피던스 정합을 위한 여러가지 알고리즘이 존재하는데, 종래에는 직렬 캐패시터와 병렬 캐패시터가 갖는 모든 캐패시턴스 값들에 대해 송신전력과 반사전력의 크기를 측정하여, 송신전력 대비 반사전력의 크기가 가장 낮은 점을 임피던스 최대 정합점으로 결정하였다. In this case, various algorithms for impedance matching exist. In the related art, the magnitudes of the reflected power and the reflected power are measured for all capacitance values of the series capacitor and the parallel capacitor, and thus the lowest reflected power to the transmit power is measured. The impedance maximum matching point was determined.

그러나, 기존에는 방향성 커플러의 격리도 즉, 송신신호가 반사신호에 유입되어 임피던스 정합에 오류가 발생하고, 2개의 검출수단을 이용하므로 임피던스 정합 장치의 생산단가가 비싼 문제가 있다.However, conventionally, the isolation of the directional coupler, that is, a transmission signal flows into the reflected signal, causes an error in impedance matching, and there is a problem that the production cost of the impedance matching device is high because two detection means are used.

본 발명은 방향성 커플러의 격리도를 높여 최적의 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 장치 및 그 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an impedance matching device and method for performing an optimum impedance matching by increasing the isolation of the directional coupler.

본 발명의 실시 예에 따른 전력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 장치는, 전력 증폭기로부터 출력되는 송신신호 및 상기 안테나로부터 반사되는 반사신호를 커플링하여 출력하는 방향성 커플러; 상기 출력된 송신신호로부터 송신전압을 검출 또는 상기 수신된 반사신호로부터 반사전압을 검출하는 검출부; 상기 방향성 커플러로부터 출력되는 송신신호 또는 반사신호 중 하나의 신호를 상기 검출부에 전달하고, 다른 하나의 신호를 기 설정된 임피던스로 종단 처리시키는 스위치부; 및 상기 검출된 송신전압과 반사전압의 크기를 기초로 임피던스를 조절하는 임피던스 정합 회로를 포함한다. An impedance matching device for performing impedance matching between a power amplifier and an antenna according to an embodiment of the present invention includes a directional coupler for coupling and outputting a transmission signal output from a power amplifier and a reflection signal reflected from the antenna; A detector for detecting a transmission voltage from the output transmission signal or a reflection voltage from the received reflection signal; A switch unit which transmits one signal of the transmission signal or the reflection signal output from the directional coupler to the detection unit and terminates the other signal with a predetermined impedance; And an impedance matching circuit that adjusts impedance based on the detected magnitudes of the transmitted voltage and the reflected voltage.

상기 스위치부는, 상기 검출부의 일단에 연결되어 상기 송신신호 또는 상기 반사신호를 상기 검출부에 전달하는 제1 스위치; 및 상기 기 설정된 임피던스의 일단에 연결되어 상기 송신신호 또는 상기 반사신호를 상기 기 설정된 임피던스로 종단 처리시키는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The switch unit may include: a first switch connected to one end of the detection unit to transfer the transmission signal or the reflection signal to the detection unit; And a second switch connected to one end of the predetermined impedance to terminate the transmission signal or the reflected signal with the predetermined impedance.

본 발명의 또 다른 실시 예인 전력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 장치의 임피던스 정합 방법은, 상기 임피던스 정합 장치는, In another embodiment of the present invention, an impedance matching method of an impedance matching device performing impedance matching between a power amplifier and an antenna may include:

방향성 커플러, 검출부, 스위치부, 임피던스 정합 회로를 포함하고, 상기 전력 증폭기로부터 출력되는 송신신호 또는 상기 안테나로부터 반사되는 반사신호를 커플링하여 출력하는 단계; 상기 출력된 송신신호 또는 반사신호 중 하나의 신호를 상기 검출부에 전달하고, 다른 하나의 신호를 기 설정된 임피던스로 종단 처리시키는 단계; 상기 전달된 송신신호로부터 송신전압 또는 상기 전달된 반사신호로부터 반사전압을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 송신전압과 반사전압의 크기를 기초로 임피던스를 조절하는 단계를 포함한다.Coupling and outputting a transmission signal output from the power amplifier or a reflection signal reflected from the antenna, including a directional coupler, a detection unit, a switch unit, and an impedance matching circuit; Transmitting one of the output transmission signal or the reflected signal to the detection unit and terminating the other signal with a predetermined impedance; Detecting a transmission voltage from the transmitted transmission signal or a reflection voltage from the transmitted reflection signal; And adjusting the impedance based on the detected magnitudes of the transmitted voltage and the reflected voltage.

한편, 임피던스 정합 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.On the other hand, the impedance matching method may be implemented as a computer-readable recording medium recording a program for execution in a computer.

본 발명의 실시 예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

첫째, 스위치부를 통해 방향성 커플러의 격리도를 높여 최적의 임피던스 정합을 수행할 수 있다.First, an optimum impedance matching can be performed by increasing the isolation of the directional coupler through the switch unit.

둘째, 하나의 검출수단을 사용해 임피던스 정합 장치의 생산단가를 낮출 수 있다.Second, the production cost of the impedance matching device can be reduced by using one detection means.

한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임피던스 정합 장치(100)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)가 동작하는 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)가 동작하는 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)의 임피던스 정합 방법의 흐름도이다.1 is a configuration diagram of an impedance matching device 100 according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of the impedance matching device 200 according to the second embodiment of the present invention.
3 illustrates an example in which the impedance matching device 200 according to the second embodiment of the present invention operates.
4 illustrates an example in which the impedance matching device 200 according to the second embodiment of the present invention operates.
5 is a flowchart illustrating an impedance matching method of the impedance matching apparatus 200 according to an exemplary embodiment.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임피던스 정합 장치(100)의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an impedance matching device 100 according to a first embodiment of the present invention.

임피던스 정합 장치(100)는 임피던스 정합 회로(110), 방향성 커플러(120), 검출부(130), 아날로그 디지털 변환기(ADC)(140), 제어부(150), 안테나(160)를 포함한다.The impedance matching device 100 includes an impedance matching circuit 110, a directional coupler 120, a detector 130, an analog-to-digital converter (ADC) 140, a controller 150, and an antenna 160.

임피던스 정합 회로(110)는 RF 신호를 송수신하는 안테나(160)와 연결된다.The impedance matching circuit 110 is connected to the antenna 160 for transmitting and receiving the RF signal.

임피던스 정합 회로(110)는 안테나(160)와 병렬 연결된 캐패시터(111a), 직렬 연결된 직렬 캐패시터(111b)와 인덕터 소자들(112a, 112b, 112c)를 포함하여 구성된다. 한편, 일 실시 예에서 캐패시터들(111a, 111b)과 인덕터(112a, 112b, 112c)의 결선 또는 소자 개수는 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 일 실시 예에서 캐패시터들(111a, 111b)은 병렬 캐패시터(111a) 하나와 직렬 캐패시터(111b) 하나로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 병렬 캐패시터 또는 직렬 캐패시터만으로 구성될 수 있고, 3 개이상의 캐패시터들로 구성될 수 있다.The impedance matching circuit 110 includes a capacitor 111a connected in parallel with the antenna 160, a series capacitor 111b connected in series, and inductors 112a, 112b, and 112c. Meanwhile, in some embodiments, the wirings or the number of elements of the capacitors 111a and 111b and the inductors 112a, 112b and 112c may vary according to embodiments. In an embodiment, the capacitors 111a and 111b are exemplarily configured to have one parallel capacitor 111a and one series capacitor 111b, but the present invention is not limited thereto. It may be composed of the above capacitors.

방향성 커플러(Directional Coupler)(120)는 전력증폭기(미도시)로부터 RF 프론트엔드(미도시)를 통해 입력되는 송신신호와 안테나(160)의 종단으로부터 반사되는 반사신호를 커플링하여 후술할 검출부(130)에 출력한다. RF 프론트엔드는 방향성 커플러(120)의 일단에 연결될 수 있다.The directional coupler 120 couples a transmission signal input from a power amplifier (not shown) through an RF front end (not shown) and a reflection signal reflected from an end of the antenna 160 to be described later. 130). The RF front end may be connected to one end of the directional coupler 120.

검출부(130)는 방향성 커플러(120)로부터 송신 신호 및 반사 신호를 수신하여 송신 전력 및 반사 전력의 크기를 검출할 수 있고, 송신전력에 해당되는 크기의 송신전압과 반사전력에 해당되는 크기의 반사전압을 출력할 수 있다. 검출부(130)는 송신신호로부터 송신전력을 검출하고, 송신전력으로부터 송신전압을 출력하는 송신전력 검출부(131) 및 반사신호로부터 반사전력을 검출하고, 반사전력으로부터 반사전압을 출력하는 반사전력 검출부(132)를 포함할 수 있다. 즉, 송신전력 검출부(131)는 방향성 커플러(120)의 일단에 연결된 RF 프론트엔드를 통해 전력 증폭기로부터 증폭된 송신전력의 크기를 검출하고, 반사전력 검출부(132)는 안테나(160)로부터 반사된 반사전력의 크기를 검출한다.The detection unit 130 may receive the transmission signal and the reflection signal from the directional coupler 120 to detect the magnitude of the transmission power and the reflection power, and the reflection voltage having the magnitude corresponding to the transmission power and the reflection power of the transmission power. The voltage can be output. The detection unit 130 detects the transmission power from the transmission signal, the transmission power detection unit 131 for outputting the transmission voltage from the transmission power and the reflection power from the reflection signal, and the reflection power detection unit for outputting the reflection voltage from the reflection power ( 132). That is, the transmission power detector 131 detects the magnitude of the transmission power amplified from the power amplifier through an RF front end connected to one end of the directional coupler 120, and the reflected power detector 132 is reflected from the antenna 160. The magnitude of the reflected power is detected.

아날로그/디지털 변환기(ADC)(130)는 검출된 아날로그 신호들을 디지털 신호로 변환한다.The analog-to-digital converter (ADC) 130 converts the detected analog signals into digital signals.

제어부(150)는 검출된 송신 전력과 반사 전력을 기초로 변경시킬 임피던스 값을 결정할 수 있고, 결정된 임피던스 값에 따라 임피던스를 정합할 수 있다.The controller 150 may determine an impedance value to be changed based on the detected transmission power and the reflected power, and match the impedance according to the determined impedance value.

제어부(150)는 정합된 임피던스 값을 갖도록 임피던스 정합 회로(110)에 제어 신호를 인가한다.The controller 150 applies a control signal to the impedance matching circuit 110 to have a matched impedance value.

임피던스 정합회로(110)는 제어 신호에 의해 전력 증폭기와 안테나(160) 사이의 임피던스 값을 정합하여 최적의 임피던스 정합을 가능하게 한다. 최적의 임피던스 정합을 위한 방법은 후술한다.The impedance matching circuit 110 matches the impedance value between the power amplifier and the antenna 160 by the control signal to enable optimal impedance matching. The method for optimal impedance matching is described later.

가변 캐패시터들(111a, 111b)의 캐패시턴스 값은 제어부(140)에 의해 인가되는 DC 전압에 의해 변화되며, 변환된 가변 캐패시터들(111a, 111b)의 값에 의해 송신 전력에 대한 반사 전력의 크기가 변화되게 된다. 이때, 반사 전력의 크기가 크면 임피던스 정합이 제대로 이루어지지 않은 것이고, 반사 전력의 크기가 작을수록 임피던스 정합이 잘 이루어진 것이다. 다시 말해서, 안테나와 RF 프론트엔드 간의 정합 정도를 나타내는 지표 중의 하나인 전압 정재파비(VSWR)을 이용한 것으로서, 송신전력과 반사전력의 차이가 클수록 임피던스 정합이 잘 이루어진 것이고, 차이가 작을수록 임피던스 정합이 제대로 이루어지지 않은 것이다.The capacitance values of the variable capacitors 111a and 111b are changed by the DC voltage applied by the control unit 140, and the magnitude of the reflected power with respect to the transmission power is changed by the values of the converted variable capacitors 111a and 111b. Will change. In this case, when the magnitude of the reflected power is large, impedance matching is not properly performed. As the magnitude of the reflected power is small, the impedance matching is better. In other words, the voltage standing wave ratio (VSWR), which is one of the indicators of the matching degree between the antenna and the RF front end, is used. The larger the difference between the transmission power and the reflected power, the better the impedance matching is, and the smaller the difference, the better the impedance matching is. It is not done properly.

그러나, 상술한 임피던스 정합 장치(100)의 방향성 커플러(120)는 설계된 특성 임피던스로 기본 성능이 최적화 되어 있다. 상기 설계된 특성 임피던스는 기 설정된 임피던스이다. 하지만, 실제 안테나 및 RF 프론트엔드의 부하 임피던스가 방향성 커플러(120)의 특성 임피던스 값에서 크게 벗어나는 경우에는 방향성 커플러(120)의 기본 특성인 격리도(Isolation), 즉, 반사전력 검출부(132)에 유입되는 송신신호의 차단 정도 또는 송신전력 검출부(131)에 유입되는 반사신호의 차단 정도가 매우 저하 될 수 있다. 격리도가 저하되면, 송신전압과 반사전압의 크기가 실제 크기와는 달리 왜곡된 크기로 제어부(150)에 전달되어 임피던스 정합을 수행하는 과정에서 오류가 발생한다.However, the directional coupler 120 of the impedance matching device 100 described above is optimized in basic performance with the designed characteristic impedance. The designed characteristic impedance is a preset impedance. However, when the load impedances of the actual antenna and the RF front end deviate significantly from the characteristic impedance values of the directional coupler 120, the isolation characteristic, that is, the reflected power detection unit 132, which is a basic characteristic of the directional coupler 120, is provided. The degree of blocking of the incoming signal or the degree of blocking of the reflected signal flowing into the transmission power detector 131 may be very low. When the isolation degree is lowered, an error occurs in the process of performing impedance matching by transmitting the transmitted voltage and the reflected voltage to the controller 150 in a distorted size unlike the actual size.

또한, 검출부(130)는 송신전력 검출부(131) 및 반사전력 검출부(132) 2개의검출수단을 포함하여 임피던스 정합 장치(100)의 생산 원가가 값비싸지는 문제가 있다.
In addition, the detector 130 includes two transmission means for detecting the transmission power detector 131 and the reflected power detector 132, and thus, the production cost of the impedance matching device 100 is expensive.

따라서, 격리도가 저하됨에 따라 발생하는 임피던스 정합의 오류를 해결하기 위해 안테나 및 전력 증폭기의 특성 임피던스 값을 일정한 값으로 유지시키고, 검출부(130)를 구성하는 검출수단의 개수를 줄여 생산원가를 낮추는 방법이 필요하다.
Therefore, in order to solve the impedance matching error caused by the deterioration of the isolation, the method maintains the characteristic impedance values of the antenna and the power amplifier at a constant value and reduces the number of detection means constituting the detector 130 to reduce the production cost. This is necessary.

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)의 구성도이다.2 is a block diagram of the impedance matching device 200 according to the second embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 임피던스 정합 장치(200)는 임피던스 정합 회로(210), 방향성 커플러(220), 검출부(230), 스위치부(240), 특성 임피던스(250), 아날로그 디지털 변환기(ADC)(260), 제어부(270), 안테나(280)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the impedance matching device 200 includes an impedance matching circuit 210, a directional coupler 220, a detector 230, a switch unit 240, a characteristic impedance 250, an analog-to-digital converter (ADC) ( 260, a controller 270, and an antenna 280.

임피던스 정합 회로(210)는 RF 신호를 송수신하는 안테나(280)와 연결된다.The impedance matching circuit 210 is connected to an antenna 280 that transmits and receives an RF signal.

임피던스 정합 회로(210)는 안테나(280)와 병렬 연결된 캐패시터(211a), 직렬 연결된 직렬 캐패시터(211b)와 인덕터 소자들(212a, 212b, 212c)를 포함하여 구성된다. 한편, 일 실시 예에서 캐패시터들(211a, 211b)과 인덕터(212a, 212b, 212c)의 결선 또는 소자 개수는 실시 예에 따라 달라질 수 있다. 일 실시 예에서 캐패시터들(211a, 211b)은 병렬 캐패시터(211a) 하나와 직렬 캐패시터(211b) 하나로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 병렬 캐패시터 또는 직렬 캐패시터만으로 구성될 수 있고, 3 개이상의 캐패시터들로 구성될 수 있다.The impedance matching circuit 210 includes a capacitor 211a connected in parallel with the antenna 280, a series capacitor 211b connected in series, and inductor elements 212a, 212b, and 212c. Meanwhile, in one embodiment, the wirings or the number of elements of the capacitors 211a and 211b and the inductors 212a, 212b and 212c may vary depending on the embodiment. In one embodiment, the capacitors 211a and 211b are exemplarily configured to include one parallel capacitor 211a and one series capacitor 211b, but the present invention is not limited thereto and may include only parallel capacitors or series capacitors, It may be composed of the above capacitors.

방향성 커플러(Directional Coupler)(220)는 전력증폭기로부터 RF 프론트엔드를 통해 출력되는 송신신호와 안테나(280)의 종단으로부터 반사되는 반사신호를 커플링하여 후술할 검출부(230)에 출력한다. The directional coupler 220 couples the transmission signal output from the power amplifier through the RF front end and the reflection signal reflected from the end of the antenna 280 to be output to the detection unit 230 to be described later.

방향성 커플러(220)의 일단에는 송신신호를 커플링하는 송신포트(221)가 연결되어 있고, 타단에는 반사신호를 커플링하는 반사포트(222)가 연결되어 있다.One end of the directional coupler 220 is connected to the transmission port 221 for coupling the transmission signal, the other end is connected to the reflection port 222 for coupling the reflected signal.

검출부(230)는 방향성 커플러(220)로부터 송신신호를 수신하여 송신전력 및 반사전력의 크기를 검출할 수 있다. 검출부(230)는 방향성 커플러(220)로부터 반사신호를 수신하여 반사전력에 해당되는 크기의 반사전압을 출력할 수 있다. 검출부(230)는 후술할 스위치부(240)의 동작에 의해 송신신호 또는 반사신호 중 어느 하나를 수신하여 송신전압 또는 반사전압을 출력할 수 있다.The detector 230 may receive a transmission signal from the directional coupler 220 to detect magnitudes of the transmission power and the reflected power. The detector 230 may receive the reflected signal from the directional coupler 220 and output a reflected voltage having a magnitude corresponding to the reflected power. The detector 230 may receive any one of a transmission signal and a reflection signal by an operation of the switch unit 240 to be described later, and output a transmission voltage or a reflection voltage.

스위치부(240)는 방향성 커플러(220)와 검출부(230)사이에 위치하여, 방향성 커플러(220)로부터 출력된 송신신호 또는 반사신호를 검출부(230)에 전달할 수 있고, 송신신호 또는 반사신호를 전달할 때, 다른 일단을 방향성 커플러(220)의 특성 임피던스(250)로 연결한다. 방향성 커플러(220)의 특성 임피던스(250)는 기 설정된 임피던스 이다. 상기와 같은 스위치부(240)의 동작에 따라 RF 프론트엔드와 안테나(280)의 부하 임피던스가 방향성 커플러(220)의 특성 임피던스(250)와 다른 값을 가지더라도 방향성 커플러(220)의 기본 특성인 격리도를 일정 성능으로 유지시킬 수 있다.The switch unit 240 may be positioned between the directional coupler 220 and the detector 230 to transmit a transmission signal or a reflection signal output from the directional coupler 220 to the detection unit 230, and transmit the transmission signal or the reflection signal. On delivery, the other end is connected to the characteristic impedance 250 of the directional coupler 220. The characteristic impedance 250 of the directional coupler 220 is a preset impedance. According to the operation of the switch unit 240 as described above, even if the load impedance of the RF front end and the antenna 280 has a different value from the characteristic impedance 250 of the directional coupler 220, Isolation can be maintained at constant performance.

일 실시 예에서 특성 임피던스(기 설정된 임피던스) 값은 50옴일 수 있으나, 이는 방향성 커플러(220)의 특성 임피던스 설계에 따라 달라질 수 있는 것으로 50옴에 한정될 필요는 없다.In one embodiment, the characteristic impedance (preset impedance) value may be 50 ohms, which may vary depending on the characteristic impedance design of the directional coupler 220 and is not limited to 50 ohms.

스위치부(240)는 제1 스위치(241) 및 제2 스위치(242)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서 스위치부(240)는 쌍극 쌍투(DPDT, double-Pole Double Throw) 스위치를 사용할 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. The switch unit 240 may include a first switch 241 and a second switch 242. In one embodiment, the switch unit 240 may use a double-pole double throw (DPDT) switch, but is not limited thereto.

제1 스위치(241)의 일단은 검출부(230)와 연결되어 있고, 타단은 방향성 커플러(220)의 송신포트(221) 또는 반사포트(222)와 연결될 수 있다.One end of the first switch 241 may be connected to the detector 230, and the other end thereof may be connected to the transmission port 221 or the reflective port 222 of the directional coupler 220.

제2 스위치(242)의 일단은 특성 임피던스(250)와 연결되어 있고, 타단은 방향성 커플러(220)의 송신포트(221) 또는 반사포트(222)와 연결될 수 있다.One end of the second switch 242 may be connected to the characteristic impedance 250, and the other end thereof may be connected to the transmission port 221 or the reflection port 222 of the directional coupler 220.

제1 스위치(241)는 방향성 커플러(220)가 출력한 송신신호 또는 반사신호를 검출부(230)에 전달하도록 검출부(230)와 송신포트(221) 또는 검출부(230)와 반사포트(222)를 연결시킨다. 제2 스위치(242)는 제1 스위치(242)에 대응하여 동작하고, 송신신호 또는 반사신호를 특성 임피던스(250)로 종단 처리하도록 특성 임피던스(250)와 송신포트(221) 또는 특성 임피던스(250)와 반사포트(222)를 연결시킨다.The first switch 241 transfers the detection unit 230, the transmission port 221, or the detection unit 230 and the reflection port 222 to transmit the transmission signal or the reflection signal output from the directional coupler 220 to the detection unit 230. Connect The second switch 242 operates in response to the first switch 242, and the characteristic impedance 250 and the transmission port 221 or the characteristic impedance 250 to terminate the transmission signal or the reflected signal with the characteristic impedance 250. ) And the reflection port 222 is connected.

구체적으로, 제1 스위치(241)는 방향성 커플러(220)의 송신포트(221)와 연결되어 송신신호를 검출부(230)에 전달한다. 이에 대응하여 제2 스위치(242)는 방향성 커플러(220)의 반사포트(222)와 연결되어 반사신호를 특성 임피던스(250)로 종단처리 한다. 일정시간 후, 제1 스위치(241)가 방향성 커플러(220)의 반사포트(222)와 연결되어 반사신호를 검출부(230)에 전달하면, 제2 스위치(242)는 이에 대응하여, 방향성 커플러(220)의 송신포트(221)와 연결되어, 송신신호를 특성 임피던스(250)로 종단처리 시킨다. In detail, the first switch 241 is connected to the transmission port 221 of the directional coupler 220 and transmits a transmission signal to the detector 230. In response, the second switch 242 is connected to the reflective port 222 of the directional coupler 220 to terminate the reflected signal with the characteristic impedance 250. After a certain time, when the first switch 241 is connected to the reflective port 222 of the directional coupler 220 and transmits the reflected signal to the detector 230, the second switch 242 corresponds to the directional coupler ( It is connected to the transmission port 221 of 220, and terminates the transmission signal to the characteristic impedance (250).

스위치부(240)의 동작주기는 설정에 따라 변경될 수 있다.The operation period of the switch unit 240 may be changed according to the setting.

즉, 스위치부(240)를 통해 송신신호, 반사신호를 검출부(230)에 각각 따로 전달하고, 어느 하나의 신호가 검출부(230)에 전달되는 경우, 다른 신호를 일정한 값을 갖는 특성 임피던스(250)로 종단 처리함으로써, RF 프론트엔드 및 안테나의 부하 임피던스가 방향성 커플러(220)의 특성 임피던스(250)와 달라지는 경우에 방향성 커플러(220)의 격리도가 저하되는 문제를 해소할 수 있어 최적의 임피던스 정합을 수행할 수 있다. That is, when the transmission signal and the reflection signal are separately transmitted to the detection unit 230 through the switch unit 240, and any one signal is transmitted to the detection unit 230, the characteristic impedance 250 having a predetermined value is transmitted to the other signal. By terminating the wires, the impedance of the directional coupler 220 is reduced when the load impedance of the RF front end and the antenna is different from the characteristic impedance 250 of the directional coupler 220. Can be performed.

아날로그 디지털 변환기(ADC)(260)는 검출부(230)에서 출력한 송신전압 및 반사전압 값을 디지털 값으로 변환한다.The analog-to-digital converter (ADC) 260 converts the transmission voltage and the reflection voltage values output from the detector 230 into digital values.

제어부(270)는 임피던스 정합 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다. The controller 270 controls the overall operation of the impedance matching device 200.

제어부(270)는 검출된 송신전압과 반사전압의 차이를 기초로 변경시킬 임피던스 값을 결정할 수 있고, 결정된 임피던스 값으로 임피던스를 정합하도록 임피던스 정합 회로(210)에 제어신호를 인가한다.The controller 270 may determine an impedance value to be changed based on the difference between the detected transmission voltage and the reflected voltage, and apply a control signal to the impedance matching circuit 210 to match the impedance with the determined impedance value.

제어부(270)는 스위치부(240)의 제1 스위치(241), 제2 스위치(242)에 제어신호를 인가하여 제1 스위치(241), 제2 스위치(242)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(270)는 제1 스위치(241)를 방향성 커플러(220)의 송신포트(221)에 연결하고, 제2 스위치(242)를 특성 임피던스(250)에 연결하는 제어신호를 생성하여 제1 스위치(241), 제2 스위치(242)의 동작을 제어한다. 또는, 구체적으로, 제어부(270)는 제1 스위치(241)를 방향성 커플러(220)의 송신포트(221)에 연결하고, 제2 스위치(242)를 특성 임피던스(250)에 연결하는 제어신호를 생성하여 제1 스위치(241), 제2 스위치(242)의 동작을 제어한다.
The controller 270 may control an operation of the first switch 241 and the second switch 242 by applying a control signal to the first switch 241 and the second switch 242 of the switch unit 240. . In detail, the controller 270 generates a control signal connecting the first switch 241 to the transmission port 221 of the directional coupler 220 and the second switch 242 to the characteristic impedance 250. The operation of the first switch 241 and the second switch 242 is controlled. Alternatively, specifically, the controller 270 connects the first switch 241 to the transmission port 221 of the directional coupler 220 and the control signal for connecting the second switch 242 to the characteristic impedance 250. It generates and controls the operation of the first switch 241, the second switch 242.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)가 동작하는 일 예를 나타낸다.3 illustrates an example in which the impedance matching device 200 according to the second embodiment of the present invention operates.

도 3을 참고하면, 제1 스위치(241)가 방향성 커플러(220)가 수신한 송신신호를 전달하는 송신포트(221)와 연결되어 있고, 제2 스위치(242)는 방향성 커플러(220)가 수신한 반사신호를 전달하는 반사포트(222)와 연결되어 있다. 이 경우, 검출부(230)는 제1 스위치(241)를 통해 송신포트(221)와 연결되어 송신신호를 수신하고, 송신신호로부터 송신전력을 검출한다. 반사신호는 특성 임피던스로 전달되어 50옴으로 종단 처리된다.Referring to FIG. 3, the first switch 241 is connected to a transmission port 221 transmitting a transmission signal received by the directional coupler 220, and the second switch 242 is received by the directional coupler 220. It is connected to the reflection port 222 for transmitting a reflection signal. In this case, the detector 230 is connected to the transmission port 221 through the first switch 241 to receive the transmission signal, and detects the transmission power from the transmission signal. The reflected signal is delivered with a characteristic impedance and terminated at 50 ohms.

상기와 같은 스위치(240)부의 동작에 따라 검출부(230)에 유입되는 반사신호를 차단할 수 있다. 이에 따라 검출부(230)에서 송신전력의 크기가 크게 검출되는 문제를 해결할 수 있고, 정확한 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 또한, 하나의 검출부만을 이용하여 임피던스 정합 장치(200)의 생산 단가를 낮출 수 있다.
According to the operation of the switch 240 as described above it can block the reflected signal flowing into the detection unit 230. Accordingly, the problem that the magnitude of the transmission power is largely detected by the detector 230 may be solved, and an accurate impedance matching may be performed. In addition, the production cost of the impedance matching device 200 may be reduced by using only one detection unit.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)가 동작하는 일 예를 나타낸다.4 illustrates an example in which the impedance matching device 200 according to the second embodiment of the present invention operates.

도 4를 참고하면, 제1 스위치(241)가 방향성 커플러(220)로부터 출력된 반사신호를 전달하는 반사포트(222)와 연결되어 있고, 제2 스위치(242)는 방향성 커플러(220)가 커플링한 송신신호를 전달하는 송신포트(221)와 연결되어 있다. 이 경우, 검출부(230)는 제1 스위치(241)를 통해 반사포트(222)와 연결되어 반사신호를 수신하고, 반사신호로부터 반사전력을 검출한다. 송신신호는 특성 임피던스로 전달되어 50옴으로 종단 처리된다.Referring to FIG. 4, a first switch 241 is connected to a reflection port 222 that transmits a reflection signal output from the directional coupler 220, and the second switch 242 is a coupler of the directional coupler 220. It is connected to the transmission port 221 for transmitting the ring transmission signal. In this case, the detector 230 is connected to the reflective port 222 through the first switch 241 to receive the reflected signal, and detects the reflected power from the reflected signal. The transmit signal is delivered with a characteristic impedance and terminated at 50 ohms.

상기와 같은 스위치(240)부의 동작에 따라 검출부(230)에 유입되는 송신신호를 차단할 수 있다. 이에 따라 검출부(230)에서 반사전력의 크기가 크게 검출되는 문제를 해결할 수 있고, 정확한 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 또한, 하나의 검출부만을 이용하여 임피던스 정합 장치(200)의 생산 단가를 낮출 수 있다.
According to the operation of the switch 240 as described above it may block the transmission signal flowing into the detection unit 230. Accordingly, the problem that the magnitude of the reflected power is largely detected by the detector 230 may be solved, and accurate impedance matching may be performed. In addition, the production cost of the impedance matching device 200 may be reduced by using only one detection unit.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치(200)의 임피던스 정합 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an impedance matching method of the impedance matching apparatus 200 according to an exemplary embodiment.

임피던스 정합 장치(200)는 임피던스 정합 회로(210), 방향성 커플러(220), 검출부(230), 스위치부(240), 특성 임피던스(250), 아날로그 디지털 변환기(ADC)(260), 제어부(270), 안테나(280)를 포함하고, 방향성 커플러(220)의 일단과 타단에는 각각 송신포트(221)와 반사포트(222)가 연결되어 있다. 스위치(240)는 제1 스위치(241), 제2 스위치(242)를 포함한다. 상기 구성요소들에 대한 설명은 도 2의 내용과 같으므로 자세한 설명은 생략한다.The impedance matching device 200 includes an impedance matching circuit 210, a directional coupler 220, a detector 230, a switch 240, a characteristic impedance 250, an analog-to-digital converter (ADC) 260, and a controller 270. ), An antenna 280, and a transmission port 221 and a reflection port 222 are connected to one end and the other end of the directional coupler 220, respectively. The switch 240 includes a first switch 241 and a second switch 242. The description of the components is the same as the content of Figure 2, and a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 제어부(270)는 제1 스위치(241)에 제어신호를 인가하여, 제1 스위치(241)를 송신포트에 연결하고, 제2 스위치를 반사포트(222)에 연결한다(S101). 이에 따라 송신신호는 검출부(230)에 전달되고, 반사신호는 특성 임피던스(250)에 전달되어 종단 처리된다. 특성 임피던스(250)의 값은 50옴이다. 그러나, 50옴은 예시에 불과하다.First, the controller 270 applies a control signal to the first switch 241, connects the first switch 241 to the transmission port, and connects the second switch to the reflection port 222 (S101). Accordingly, the transmission signal is transmitted to the detector 230 and the reflected signal is transmitted to the characteristic impedance 250 and terminated. The characteristic impedance 250 is 50 ohms. However, 50 ohms is just an example.

그 후, 제어부(270)는 검출부(230)를 통해 송신전압을 검출한다(S103).Thereafter, the controller 270 detects the transmission voltage through the detector 230 (S103).

미리 설정된 일정 시간 후, 제어부(270)는 제1 스위치(241)를 반사포트(242)에 연결하고, 제2 스위치(242)를 송신포트(221)에 연결한다(S105). 여기서, 일정 시간은 아날로그 디지털 변환기(260) 및 제어부(270)가 전기적으로 허용하는 최소한의 시간으로, 송신신호와 반사신호를 검출하는 시간간격을 최대한 줄이도록 설정될 수 있다.After a predetermined time, the controller 270 connects the first switch 241 to the reflection port 242, and connects the second switch 242 to the transmission port 221 (S105). Here, the predetermined time is the minimum time that the analog-to-digital converter 260 and the control unit 270 electrically allow, and may be set to reduce the time interval for detecting the transmission signal and the reflected signal to the maximum.

그 후, 제어부(270)는 검출부(230)를 통해 반사전압을 검출한다(S107).Thereafter, the controller 270 detects the reflected voltage through the detector 230 (S107).

그 후, 제어부(270)는 검출된 송신전압과 반사전압의 크기를 이용해 송신전압과 반사전압의 차이를 이용해 임피던스 정합을 수행한다(S109). 구체적으로는, 검출된 차이를 통해 가변시킬 임피던스 값을 결정하고, 임피던스 정합 회로(210)에 제어신호를 인가하여 결정된 임피던스 값을 갖도록 임피던스 정합을 수행한다.
Thereafter, the controller 270 performs impedance matching by using the difference between the transmission voltage and the reflection voltage using the detected magnitudes of the transmission voltage and the reflection voltage (S109). Specifically, the impedance value to be varied is determined based on the detected difference, and the impedance matching is performed to have the determined impedance value by applying a control signal to the impedance matching circuit 210.

상술한 본 발명에 따른 임피던스 정합 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
The impedance matching method according to the present invention described above may be stored in a computer-readable recording medium that is produced as a program for execution in a computer, and examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, Magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet).

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
The computer readable recording medium may be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And, functional programs, codes and code segments for implementing the above method can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

200: 임피던스 정합 장치
210: 임피던스 정합 회로
220: 방향성 커플러
221: 송신포트
222: 반사포트
230: 검출부
240: 스위치부
241: 제1 스위치
242: 제2 스위치
250: 특성 임피던스
260: 아날로그 디지털 변환기(ADC)
270: 제어부
280: 안테나200: impedance matching device
210: impedance matching circuit
220: directional coupler
221: transmission port
222: reflection port
230: detector
240: switch unit
241: first switch
242: second switch
250: characteristic impedance
260: analog to digital converter (ADC)
270:
280: antenna

Claims

An impedance matching device for performing impedance matching between a power amplifier and an antenna,
A directional coupler for coupling and outputting a transmission signal output from a power amplifier and a reflection signal reflected from the antenna;
A detector for detecting a transmission voltage from the output transmission signal or a reflection voltage from the reflection signal;
A switch unit which transmits one signal of the transmission signal or the reflection signal output from the directional coupler to the detection unit and terminates the other signal with a predetermined impedance; And
Impedance matching device including an impedance matching circuit for adjusting the impedance based on the magnitude of the detected transmission voltage and the reflected voltage.

The apparatus according to claim 1,
A first switch connected to one end of the detection unit to transfer the transmission signal or the reflection signal to the detection unit; And
And a second switch connected to one end of the predetermined impedance to terminate the transmission signal or the reflected signal with the predetermined impedance.

The method of claim 1,
And a control unit which transmits the transmission signal to the detection unit and controls the switch unit to transmit the reflected signal to the preset impedance.

The method of claim 1,
The impedance matching device of the predetermined impedance value is 50 ohms.

The apparatus according to claim 1,
Impedance matching device corresponding to a dipole double throw switch.

The apparatus of claim 3,
And an impedance matching circuit for controlling the impedance matching circuit to maximize the difference between the transmission voltage and the reflected voltage.

The apparatus of claim 3,
Impedance matching device for controlling the impedance matching circuit to change the capacitance value of the variable capacitors of the impedance matching circuit to maximize the difference between the transmission voltage and the reflected voltage.

The method of claim 1,
And an analog-to-digital converter for converting the detected transmission voltage and the reflected voltage into digital values.

The impedance matching circuit of claim 1,
Impedance matching device comprising at least one capacitor and at least one inductor.

An impedance matching method of an impedance matching device for performing impedance matching between a power amplifier and an antenna,
The impedance matching device,
Including a directional coupler, a detector, a switch, an impedance matching circuit,
Coupling and transmitting a transmission signal output from the power amplifier or a reflection signal reflected from the antenna;
Transmitting one of the output transmission signal or the reflected signal to the detection unit and terminating the other signal with a predetermined impedance;
Detecting a transmission voltage from the transmitted transmission signal or a reflection voltage from the transmitted reflection signal; And
Impedance matching method comprising the step of adjusting the impedance based on the magnitude of the detected transmission voltage and the reflected voltage.

The method of claim 10, wherein the switch unit,
A first switch connected to one end of the detection unit to transfer the transmission signal or the reflection signal to the detection unit; And
And a second switch connected to one end of the predetermined impedance to terminate the transmission signal or the reflected signal with the predetermined impedance.

The method of claim 10,
The predetermined impedance value is 50 ohm impedance matching method.

The method of claim 10, wherein the switch unit,
Impedance matching method corresponding to dipole double throw switch.

The method of claim 10, wherein the switch unit,
Impedance matching method operative to block the transmission signal from entering the reflected signal.

The method of claim 10, wherein the step of adjusting the impedance based on the detected transmission voltage and the magnitude of the reflected voltage,
And adjusting an impedance such that a difference between the transmission voltage and the reflected voltage is maximized by using the magnitude of the transmission voltage and the reflected voltage.

The method of claim 10, wherein the step of adjusting the impedance based on the detected transmission voltage and the magnitude of the reflected voltage,
And varying capacitance values of variable capacitors of the impedance matching circuit to adjust impedance so that a difference between the transmission voltage and the reflected voltage is maximized.

The method of claim 10,
And converting the detected transmission voltage and the reflected voltage into digital values.

11. The method of claim 10, wherein the impedance matching circuit,
Impedance matching method comprising at least one capacitor and at least one inductor.

The method of claim 10, wherein the switch unit,
Impedance matching method located between the directional coupler and the detector.

A computer-readable recording medium produced by a program for executing the method according to any one of claims 10 to 19.