KR101718450B1

KR101718450B1 - 적응성 안테나 모듈

Info

Publication number: KR101718450B1
Application number: KR1020127031204A
Authority: KR
Inventors: 케빈 알. 보일; 모리스 드 용; 아드리아누스 밴 베주이젠
Original assignee: 퀄컴 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2017-03-21
Also published as: US20130113677A1; KR20130063504A; JP2013529002A; WO2011134534A1; DE112010005531T5; US9225065B2; JP5746322B2

Abstract

본 발명은 저가로 생산할 수 있고 크기가 작으며 구동하기 쉬운 적응성 안테나 모듈에 관한 것이다. 상기 모듈은 신호 패스, 안테나 및 2개의 가변 임피던스 소자를 갖는 조정 회로를 포함한다. 조정 회로는 임피던스의 제한된 범위 이상으로 동작되고 안테나의 직렬 공진 특성을 유지한다.

Description

적응성 안테나 모듈{ADAPTIVE ANTENNA MODULE}

본 발명은 적응성 안테나 모듈에 관한 것으로, 특히 이동 통신 장치에 사용할 수 있는 적응성 안테나 모듈에 관한 것입니다.

일반적으로 이동 통신 장치의 안테나는 자유 공간에서 3 이하의 VSWR(전압 정재파 비, Voltage Standing Wave Ration)을 갖도록 설계된다. VSWR은 반사된 RF 에너지에 관한 치수이다. 환경적 영향, 예를 들어 이동 통신 장치 주위에서 사용자의 손 또는 머리는 일반적으로 안테나 성능의 저하, 즉 VSWR의 증가를 야기한다. 적응성 안테나 모듈은 이 저하를 상쇄시키고 낮은 VSWR을 유지하거나 되찾도록 할 것이다.

유럽 특허 출원 EP 0685936 A2에 적응성 안테나 매칭 회로가 개시되어 있다. 이 회로는 매칭 네트워크와 커플러를 포함하고 이들은 전기적으로 단일 패스로 연결된다. 이 회로는 매칭 네트워크와 커플러에 전기적으로 연결된 프로세서를 더 포함한다. 매칭 네트워크는 전기적으로 단일 패스에 직렬로 연결되거나 전기적으로 단일 패스를 접지로 연결하는 조정가능한(tunable) 리액턴스 소자를 포함한다. 단일 패스의 임피던스의 매칭 과정은 단일 가변 리액턴스 소자들 각각을 차례로 조정하고 바람직한 설정을 메모리 내에 저장하는 여러 단계를 포함한다. 따라서, 임피던스 매칭 과정은 복잡하고 전력이 소비되며 복잡하고 고가의 프로세서 회로가 요구된다.

본 발명의 목적은 작은 크기와 향상된 성능을 갖는 저 비용의 적응성 안테나 모듈을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 간단하고 빠르며 안정적 알고리즘으로 구동할 수 있는 적응성 안테나 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명은 신호 패스, 안테나 및 조정 회로를 포함한다. 안테나는 전기적으로 신호 패스에 연결되고 공진 주파수(f0)에서 직렬 공진 동작을 나타낸다. 조정 회로는 전기적으로 신호 패스에 연결되고 신호 패스에서 VSWR을 최소화한다. 조정 회로는 두 개의 가변 임피던스 소자를 포함한다. 두 개의 가변 임피던스 소자는 신호 패스에 전기적으로 직렬로 연결된 가변 직렬 임피던스 소자와 제1 병렬 패스 내에 전기적으로 직렬로 연결된 가변 분로(shunt) 임피던스 소자를 포함한다. 제1 병렬 패스는 전기적으로 신호 패스를 접지와 연결한다. 조정 회로는 가변 임피던스 소자의 가능한 값으로 정의된 임피던스의 제한된 범위 이상으로 작동된다. 조정 회로는 안테나의 직렬 공진 특성을 유지한다.

본 발명자는, 직렬 공진 특성을 유지하는 안테나는 직렬 공진 특성과 다른 공진 특성을 갖거나 심지어 특성이 변하는 각각의 안테나들보다 다루기 쉽다는 것을 발견했다. "직렬 공진 특성"이라는 용어는 저항 소자, 커패시턴스 소자 및 인덕턴스 소자가 전기적으로 직렬로 연결된 회로의 주파수 의존 특성을 의미한다.

일반적으로 조정 알고리즘은 작동 주파수, 실제 임피던스의 실수 부분과 허수 부분, 조정 회로의 세부 사항, 이동 통신 장치의 배터리의 전원 레벨과 추가적인 파라미터들을 고려해야 한다. 하지만, 본 발명은 예를 들어, 임피던스 소자의 임피던스 Z, 예를 들어 신호 패스 내의 인덕턴스 소자의 위상을 측정하고 1차원의 룩업 테이블의 각각의 항목을 단지 찾는 것에 의해 구동될 수 있는 회로를 제안한다. 각각의 위상은 임피던스 소자를 가로지르는 전압을 측정하거나 임피던스 소자를 가로지르는 전압 이동 특성을 측정함으로써 구해진다. 이러한 회로는 좋은 임피던스 매칭을 만드는데 필요한 가변 임피던스 소자의 설정을 빠르게 발견하도록 하는 이점이 있다.

하나의 실시예에서, 적응성 안테나 모듈은 논리 회로와 가변 임피던스 소자의 값을 설정하기 위해 논리 회로에서 실행되는 룩업 테이블을 더 포함한다.

논리 회로 내에 룩업 테이블을 생성하고 룩업 테이블을 저장하는 것이 가능하다. 룩업 테이블은 가변 직렬 임피던스 소자의 최적의 값과 가변 분로 임피던스 소자의 최적의 값을 위한 설정을 제공한다. 동작 동안, 적응성 안테나 모듈의 최적의 설정은 빠른 알고리즘을 내는 1차원 룩업 테이블에서 찾을 수 있다.

하나의 실시예에서, 가변 직렬 임피던스 소자와 가변 분로 임피던스 소자는 가변 커패시턴스를 갖는 임피던스 소자이다. 가변 커패시턴스를 갖는 임피던스 소자의 예로는 스위치드 커패시터 어레이(switched capacitor arrays) 또는 버랙터(varactors)가 있다.

하나의 실시예에서, 적응성 안테나 모듈은 전기적으로 신호 패스를 접지와 연결하는 제1 인덕턴스 소자를 더 포함한다. 전기적으로 신호 패스를 접지와 연결하는 인덕턴스 소자는, 특히 전기적으로 안테나와 연결되어 있다면, ESD 보호 소자로 작용할 수 있다.

하나의 실시예에서, 적응성 안테나 모듈은 전기적으로 안테나를 접지와 연결하는 커패시턴스 소자를 더 포함한다. 이러한 커패시턴스 소자는 안테나의 직렬 공진 특성을 유지하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 안테나의 임피던스의 유도 성분(inductive component)을 제거할 수 있다.

하나의 실시예에서, 적응성 안테나 모듈은 전기적으로 신호 패스를 접지와 연결하는 제2 인덕턴스 소자를 더 포함한다. 이러한 제2 인덕턴스 소자는 조정 회로와 안테나 사이에 전기적으로 연결된 전송 선로의 기생 커패시턴스를 보상하거나 심지어 제어하는데 도움이 될 수 있다.

하나의 실시예에서, 안테나 모듈은 제3 인덕턴스 소자와 제1 스위치를 더 포함한다. 제3 인덕턴스 소자는 신호 패스 내에 직렬로 전기적으로 연결된다. 제1 스위치는 신호 패스 내에 직렬로, 제3 인덕턴스 소자와 병렬로 전기적으로 연결된다. 이러한 인덕턴스 소자와 스위치의 병렬 회로는 조정 회로의 조정 범위를 증가시킬 수 있다.

하나의 실시예에서, 안테나 모듈은 신호 패스 내에서 전기적으로 직렬로 연결된 제4 인덕턴스 소자를 더 포함한다. 신호 패스 내의 이러한 제4 인덕턴스 소자는 실제 임피던스 매칭을 측정하는데 활용할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 소자의 임피던스 Z의 위상의 변화 또는 임피던스 소자, 예를 들어 인덕턴스 소자에 의해 야기되는 전압 전송 특성을 측정할 수 있다.

하나의 실시예에서, 적응성 안테나 모듈은 신호 패스를 접지와 전기적으로 연결하는 제2 병렬 패스를 갖는 더블-조정 회로(double-tuning circuit)를 더 포함한다. 더블-조정 회로는 제2 병렬 패스 내에 전기적으로 연결된 제5 인덕턴스 소자와 제 5인덕턴스 소자와 전기적으로 병렬로 연결된 가변 커패시턴스 소자를 갖는 병렬 공진 회로를 포함한다. 더블-조정 회로는 신호 패스와 병렬 공진 회로 사이의 제2 병렬 패스 내에 전기적으로 직렬로 연결된 제2 스위치를 더 포함한다.

이러한 더블-조정 회로는 안테나의 성질 계수(quality factor, Q)가 높을 때 동시 Tx / Rx 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 동시 Tx 및 Rx 연산 중에, 임피던스 매치는 전송 주파수 범위와 수신 주파수 범위를 위해 동시에 완료되어야 한다. 따라서, 좋은 임피던스 매치가 필요한 주파수의 범위가 향상된다. 즉, 더블-조정 회로는, 특히 안테나가 높은 성질 계수(Q)를 가질 때, 매칭 가능한 주파수 범위를 넓히기 위한 수단을 제공한다.

더블-조정 회로는 동시 Tx 및 Rx 연산이 요구된다면, 예를 들어, WCDMA 연산 중에, 제2 스위치에 의해 신호 패스와 전기적으로 연결될 수 있다. 더블-조정 회로가 활성화될 지의 여부에 관해 결정하기 위한 적절한 정보는 가변 임피던스 소자, 예를 들어 커패시턴스 소자의 설정과 안테나의 감지된 성질 계수(Q) 사이의 관계로부터 얻을 수 있다.

하나의 실시예에서, 안테나는 PIFA(Planar Inverted F-Anteenna), PILA(Planar Inverted L-Antenna) 및 단극 안테나, 이러한 안테나들의 변형으로부터 선택된다.

하나의 실시예에서, 안테나 모듈은 신호 패스와 전기적으로 연결된 감지기를 더 포함한다. 감지기는 적응성 안테나 모듈의 임피던스 매치를 감지하기 위해 사용된다. 가변 임피던스 소자 값의 설정은 감지기에서 발생한 신호와 룩업 테이블에 의해 결정된다. 룩업 테이블은 논리 회로 내에서 실행된다.

안테나 모듈의 하나의 실시예에서, 감지기는 제4 인덕턴스 소자와 전기적으로 병렬로 연결된 위상 감지기를 포함한다.

하나의 실시예에서, 적응성 안테나 모듈은 GSM 시스템, CDMA 시스템 또는 WCDMA 시스템에서 사용 가능하다.

따라서, 본 발명은 FDD(Frequency Division Duplexing) 및 TDD(Time Division Duplexing) 전송 모드에 좋은 적응성 임피던스 매칭을 제공한다.

안테나는 직렬 공진 특성을 가질 수 있다. 안테나 특성은 스미스 차트에서 회전될 수 있고 매칭 토폴로지(topology)는 반대 방향 회전으로 이동할 것이다.

조정 회로는 안테나의 직렬 공진 특성을 유지하거나 재저장하는 어떤 소자를 포함할 것이다.

가변 임피던스 소자는 알고리즘이 간단하고 탄탄한 1차원 제어 및 감지로부터 이익을 얻을 수 있는 어떠한 방식으로 함께 연결될 것이다.

연결된 소자의 설정은 1차원 제어 및 감지를 보장할 수 있는 어떠한 방식에서 안테나의 특성에 기초한다.

룩업 테이블은 알고리즘의 일부분으로 여겨질 것이다.

하나의 실시예에서, 안테나 모듈은 임피던스 매칭을 수행하기 위한 수단을 포함한다. 매칭 프로세스는 신호 패스 내에서 전파되는 RF 신호의 전압을 감지하는 단계; 감지된 위상과 룩업 테이블에 저장된 위상값을 비교하고 룩업 테이블에서 감지된 위상과 매치되는 항목을 찾는 단계; 및 감지된 위상과 연관된 룩업 테이블의 값에 따라 가변 임피던스 소자의 값을 설정하는 단계를 포함한다.

매칭 프로세스는 신호 패스 내에서 전기적으로 연결된 임피던스 소자의 임피던스 Z의 위상을 계산하는 단계; 및 룩업 테이블에 따른 임피던스 Z의 위상의 바람직한 값과 임피던스 Z의 감지된 위상의 차를 최소화하는 단계를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 모듈은 크기가 작고 향상된 성능을 갖는 저 비용의 적응성 안테나 모듈을 제공한다. 또한, 상기 모듈은 간단하고 빠르며 안정적인 알고리즘에 의해 구동될 수 있다.

본 발명은 아래의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 충분히 이해될 것이다.
도 1은 "자유 공간에서" 하나의 안테나의 주파수 의존 임피던스와 63개의 다른 환경 조건에서 안테나의 주파수 의존 임피던스의 시뮬레이션 결과를 도시한 스미스 차트(Smith Chart)를 나타낸다.
도 2는 안테나의 등가 회로도 도시한다.
도 3은 도 1의 주파수 의존 임피던스 커브를 도시하나, 안테나는 직렬 공진 특성을 갖는 것이 제공되었다.
도 4는 적응성 안테나 모듈의 기본 버전을 도시한다.
도 5는 감지기와 논리 회로를 갖는 안테나 모듈의 실시예를 도시한다.
도 6은 추가적인 회로 소자를 갖는 안테나 모듈의 구성도를 도시한다.

도 1은 스미스 차트에서 이동 통신 장치의 매칭이 되지 않은 안테나의 64개의 다른 주파수 의존 임피던스 커브를 도시한다. 도면부호 "1"로 표시된 하나의 커브는 단일의 독립 안테나의 주파수 특성을 나타낸다. 다른 63개의 커브는 안테나 주변의 환경이 각각 다른 안테나의 주파수 의존 임피던스를 나타낸다. 환경 조건이 달라짐에 따라, 안테나 임피던스는 상당히 변한다.

도 2는 실제 안테나의 등가 회로도를 도시한다. 회로는 분로 저항 소자(SI), 임피던스 변압기(IT), 및 인덕턴스 소자, 커패시턴스 소자 및 저항 소자를 포함하고 각각이 전기적으로 직렬로 연결된 직렬 공진 회로(SRC)를 포함한다.

도 3은 안테나가 직렬 공진 특성을 유지하도록 구동되는 도 1의 주파수 의존 임피던스 커브를 도시한다. 도 2에서, 분로 저항 소자(SI)는 안테나의 직렬 공진 특성을 방해한다. 도 2의 분로 저항 소자의 존재를 피하기 위하여, 도 3에 나타난 임피던스 특성을 예측하는 것에 쉽게 도달할 수 있도록 측정이 이루어져야 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 주파수가 달라질 때, 주로 임피던스의 허수 부분이 달라진다. 도 3의 임피던스 위치는, 도 1의 위치와 다르게, 조정 회로의 가변 임피던스 소자를 구동하기 위한 안정적이고 빠른 알고리즘으로 다뤄질 수 있다.

실제 안테나의 분로 인덕턴스 소자를 제거하기 위한 수단은 전송 라인, 예를 들어, 조정 회로와 안테나 사이의 20°전송 라인이 될 수 있다. 하지만, 안테나 또는 분로 커패시턴스를 지지하는 PCB(인쇄 회로 기판) 또는 안테나 내에 슬롯, 특히 λ/4 길이의 슬롯의 구현은 분로 인덕턴스 소자의 효과를 전멸시키거나 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 적응성 안테나 모듈(AAM)의 안테나의 기본 버전을 나타낸다. 안테나 모듈은 신호 패스(SP)와 전기적으로 연결된 안테나(AN)를 포함한다. 적응성 안테나 모듈(AAM)은 신호 패스(SP) 내에서 전기적으로 직렬로 연결된 가변 직렬 임피던스 소자(VSE)를 가지는 조정 회로(TC)를 포함한다. 조정 회로(TC)는 신호 패스(SP)와 접지(GND) 사이의 제1 병렬 패스(PP1) 내에 전기적으로 연결된 가변 분로 임피던스 소자(VSH)를 더 포함한다.

도 5는 신호 패스(SP) 내에 전기적으로 연결된 감지 회로(DET)를 포함하는 적응성 안테나 모듈(AAM)의 실시예를 도시한다. 모듈(AAM)은 조정 회로(TC)와 감지기(DET)에 전기적으로 연결된 논리 회로(LC)를 더 포함한다. 감지기(DET)는 신호를 실제 임피던스 매칭이 인코딩된 논리 회로(LC)로 전송한다. 논리 회로(LC)는 실제 임피던스 매칭을 고려하고 값을 결정하며, 조정 회로의 가변 임피던스 소자의 값을 설정한다. 따라서, 임피던스 매칭을 제어하기 위한 제어 루프가 얻어진다.

도 6은 전기적으로 신호 패스에 연결되어 있고 한쪽은 안테나에 다른쪽은 접지에 연결되어 있는 커패시턴스 소자(CE)를 가진 적응성 안테나 모듈의 실시예를 나타낸다. 또한, 제1 인덕턴스 소자(IE1)은 신호 패스를 접지에 전기적으로 연결한다. 가변 분로 인덕턴스 소자(VSH)는 신호 패스를 접지에 전기적으로 연결하고 가변 직렬 임피던스 소자(VSI)는 신호 패스 내에 전기적으로 직렬로 연결되어 있다. 또한, 제2 인덕턴스 소자(IE2)는 신호 패스를 접지에 전기적으로 연결한다. 제3 인덕턴스 소자(IE3)는 신호 패스 내에 전기적으로 직렬로 연결되어 있다. 제1 스위치(SW1)는 제3 인덕턴스 소자(IE3)에 전기적으로 병렬로 연결되어 있다. 제3 인덕턴스 소자(IE3)는 제1 스위치(SW1)에 의해 신호 패스로 또는 신호 패스로부터 결합되어 있다. 다른 인덕턴스 소자로서, 제4 인덕턴스 소자(IE4)가 신호 패스 내에 전기적으로 직렬로 연결되어 있다. 감지기(DET)는 제4 인덕턴스 소자(IE4)에 전기적으로 병렬로 연결되어 있다. 감지기(DET)는 제4 인덕턴스 소자(IE4)의 전압 또는 전압 전송 기능을 측정하기 위한 회로를 포함한다. 이렇게 측정된 전압 또는 전압 전송 기능은 임피던스 매칭을 계산하기 위해 가능한 기초가 된다.

제1 인덕턴스 소자(IE1)는 신호 패스(SP)와 접지 사이에서 신호 패스(SP)와 전기적으로 병렬로 연결된 병렬 패스를 설립한다.

제2 벙렬 패스(PP2) 내에서, 제2 스위치(SW2)와 더블-조정 회로(DTC)는 전기적으로 직렬로 연결된다. 제2 병렬 패스(PP2)는 신호 패스에 전기적으로 병렬로 연결되고 신호 패스를 접지에 연결한다. 더블-조정 회로(DTC)는 인덕턴스 소자(IE5)와 가변 커패시턴스의 커패시턴스 소자를 갖는 병렬 공진 회로를 포함한다.

직렬 공진 안테나는 좋은 매칭을 얻는데 사용되는 알고리즘을 향상시키기 위하여 활용될 수 있는 몇 가지 특성을 보인다. 특히, 전송(Tx) 및 수신(Rx) 주파수 사이에 존재하는 절충안은 일반적인 직렬 공진 안테나를 어떻게 구현하는지에 관한 지식을 사용하여 고려할 수 있다.

일반적으로 미스매칭의 감지, 예를 들어 감지기(DET)에 의한 미스매칭의 감지는 충분한 파워가 감지기를 구동하는데 이용가능하다면 전송 시간 기간 동안 수행된다. Rx 주파수를 위한 임피던스 매칭은 Tx 매칭과 연관되어 있을 것이다. Tx 및 Rx 임피던스 사이의 차이는 대부분 반응을 하기 때문에 직렬 공진 안테나에서 이것은 상대적으로 간단히 수행된다. 그러나 그 차이는 사용자의 상호 작용에 의존한다. 사용자 상호 작용의 양은 조정 알고리즘에 의해 발견된 해답에 의해 얻어진다.

일반적인 직렬 공진 안테나는 Tx 및 Rx 매칭의 연관에 관한 어떤 분명한 추세를 보인다: 주파수를 갖는 안테나의 성질 계수의 변화는 주로 안테나의 크기 및 대응하는 이동 통신 장치의 크기에 의존한다. 예를 들어, 성질 계수(Q)는 주로 사용되는 824MHz 및 960MHz 사이의 주파수와 1710MHz 및 2170MHz 사이의 주파수 모두에서 주파수와 함께 감소한다. 그리고, 조정 회로는 안테나와 직렬로 연결된 조정 가능한 공진 소자를 포함해야 한다. Tx 및 Rx 사이에 필요한 오프셋(Offset)은 안테나의 매칭 리액턴스가 더 용량성(Capacitive)이 될수록 감소한다.

유사하게, 사용자와 안테나 사이의 상호 작용이 더 심해질수록, 임피던스는 유도 성분이 증가하고 안테나의 Q는 일반적으로 감소한다. 따라서, 어떤 선택된 주파수에서, 필요한 매칭 리액턴스가 더 용량성이 됨에 따라 Tx 및 Rx 사이에 필요한 오프셋은 감소한다.

CDMA 모드에서, Tx 및 Rx 주파수는 동시에 매치되어야 한다. Tx 및 Rx 주파수에서 임피던스의 분리는 안테나의 성질 계수 및 사용자 상호 작용에 의존한다. 양쪽 주파수에서 임피던스를 매치시키기 위해, RF 의존 회로는 같은 값에서 Tx 및 Rx 주파수와 연관된 임피던스를 가져오기 위하여 사용되어야 한다. 직렬 공진 안테나에서, 병렬 인덕터와 커패시터로 구성된 더블-조정 회로(DTC)는 좋은 매칭을 얻기 위해 사용될 수 있다. 그 후, Tx 및 Rx 임피던스는 대략 같은 전도도와 반대의 서셉턴스(susceptance)를 갖는다.

그러나, 심지어 더블-조정 회로 없이, Tx 및 Rx 주파수는 동시에 매치될 수 있다. 그 후, Rx 임피던스는 Rx 리액턴스가 너무 높지 않은 것을 확실히 하기 위해 네거티브 리액턴스에 맞춰져야 한다. 이를 위해, 리액턴스 감지기가 필요하다.

좋은 매칭과 빠르고 안정적인 알고리즘은 도 6의 회로와 짝지은 많은 예들로부터 구한 하기의 룩업 테이블에서 얻을 수 있다. 하기의 테이블은 단지 하나의 가능한 예이다. 테이블의 항목은 주파수에 의존적이다. 각각 다른 주파수 밴드에서 다른 룩업 테이블을 얻을 수 있을 것이다.

인덱스	SW1	VSE	위상	SW1/Rx	VSE/Rx
0	0	0	-5	0	0
1	0	1	-5	0	0
2	0	2	-6	0	1
3	0	3	-6	0	2
4	0	4	-7	0	3
5	0	6	-7	0	4
6	0	9	-8	0	6
7	0	15	-9	0	9
8	0	31	-10	0	9
9	1	10	-10	0	15
10	1	15	-15	0	31
11	1	31	-20	1	10

오직 특정 수의 가능한 조합을 허용할 수도 있다. 가능한 조합의 숫자를 제한하는 것은 알고리즘을 더 빠르고 더 안정적으로 만드는 조합의 수를 과감하게 줄이도록 할 수 있다. 그리고, "인덱스"는 각 허용된 조합에 사용된 숫자이다. "SW1"은 Tx 모드에서 제1 스위치(SW1)의 상태이다. "VSE"는 Tx 모드에서 가변 직렬 인덕턴스 소자(VSE)의 커패시턴스이다. 그리고 커패시턴스는 32개의 상태를 가진 5비트 스위치드 장치로 가정한다. 상태 0은 가장 낮은 커패시턴스 상태인 반면, 상태 31은 가장 높은 커패시턴스 상태이다. "위상"은 감지기에서 전달되는 위상 값이다. "SW1/Rx"는 Rx 모드에서 스위치의 상태이다. "VSE/Rx"는 Rx 모드에서 커패시턴스 상태이다.

보는 바와 같이, 조정 알고리즘은 적응성 안테나 매칭에서 간단하고 빠르며 안정적인 매칭을 구현하기 위해 오직 이 1차원 룩업 테이블만을 고려해야 한다.

매칭 알고리즘의 안정성을 더 증가시키는 가능성은 이중 해답을 방지하기 위한 커패시턴스 상태로 제한될 것이다. 또한, 가능한 조합의 수를 허락된 조합으로 줄이는 것은 회로의 위상 에러 또는 과전압 또는 비선형성을 방지할 것이다.

위상 타겟은 안테나의 성질 계수가 또한 증가하기 때문에 인덱스가 증가함에 따라 더 네거티브가 될 것이다. 이것은 Tx 및 Rx 임피던스 사이의 더 좋은 절충안을 가져올 것이다.

이미 언급했듯이, 더블-조정은 안테나의 성질 계수(Q)가 높을 때만 필요할 것이다. 이것은 룩업 테이블에서 높은 인덱스 값에 상응한다. 따라서, 더블-조정은 인덱스가 미리 설정된 값을 상회할 때 스위칭될 수 있다. 또한, 이 값을 위한 위상 타겟은 복동조를 위해 적절히 선택될 수 있다.

본 발명은 실시예들 또는 첨부된 도면들에 의해 제한되지 않는다. 특히 임피던스 소자 또는 가변 임피던스 소자, 신호 패스 또는 공진 회로를 더 갖는 실시예도 또한 가능하다. 따라서, 도면과 다른 수많은 변형이 본 발명에서 벗어나지 않는 범위에서 가능하다.

AAM: 적응성 안테나 모듈
SP: 신호 패스
AN: 안테나
TC: 조정 회로
VSE: 가변 직렬 임피던스 소자
VSH: 가변 분로 임피던스 소자
PP1: 제1 병렬 패스
GND: 접지
LC: 논리 회로
IE1: 제1 인덕턴스 소자
IE2: 제2 인덕턴스 소자
IE3: 제3 인덕턴스 소자
IE4: 제4 인덕턴스 소자
IE5: 제5 인덕턴스 소자
CE: 커패시턴스 소자
SW1: 제1 스위치
DTC: 복동조 회로
PP2: 제2 병렬 패스
PRC: 병렬 공진 회로
SRC: 직렬 공진 회로
SW2: 제2 스위치
DET: 감지기
IT: 임피던스 변압기
SI: 분로 인덕턴스

Claims

적응성 안테나 모듈(AAM)로서,
신호 패스(SP);
상기 신호 패스(SP)에 전기적으로 연결되고 공진 주파수(fO)에서 직렬 공진 동작(behavior)을 나타내는 안테나(AN);
상기 신호 패스(SP)에 전기적으로 연결되고 상기 신호 패스(SP)의 VSWR(전압 정재파 비)을 최소화하는 조정 회로(TC) ― 상기 조정 회로(TC)는, 상기 신호 패스(SP) 내에 전기적으로 직렬로 연결된 가변 직렬 임피던스 소자(VSE) 및 상기 신호 패스(SP)를 접지와 전기적으로 연결하는 제1 병렬 패스(PP1) 내에 전기적으로 직렬로 연결된 가변 분로(shunt) 임피던스 소자(VSH)를 포함하는 2개의 가변 임피던스 소자들을 포함하고, 상기 조정 회로(TC)는 가변 임피던스 소자들(VSE, VSH)의 가능한 값들에 의해 정의되는 임피던스들의 제한된 범위 상에서 작동하고, 상기 조정 회로(TC)는 상기 안테나(AN)의 직렬 공진 특성을 유지함 ―; 및
더블-조정 회로(DTC: double-tuning circuit) ― 상기 더블-조정 회로(DTC)는,
상기 신호 패스(SP)를 접지와 전기적으로 연결하는 제2 병렬 패스(PP2);
제4 인덕턴스 소자(IE4)에 전기적으로 병렬로 연결된 가변 커패시턴스 소자 및 상기 제2 병렬 패스(PP2) 내에 전기적으로 연결된 제5 인덕턴스 소자(IE5)를 갖는 병렬 공진 회로(PRC); 및
상기 신호 패스(SP)와 상기 병렬 공진 회로(PRC) 사이에서 상기 제2 병렬 패스(PP2) 내에 전기적으로 직렬로 연결된 제2 스위치(SW2)를 가짐 ―
를 포함하고, 상기 더블-조정 회로(DTC)는 상기 안테나(AN)의 성질 계수가 미리결정된 값 이상일 때 스위칭되는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
논리 회로(LC); 및
상기 가변 임피던스 소자들(VSE, VSH)의 값들을 설정하기 위해 상기 논리 회로(LC)에서 실행되는 룩업 테이블을 더 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가변 직렬 임피던스 소자(VSE) 및 상기 가변 분로 임피던스 소자(VSH)는 가변 커패시턴스를 갖는 임피던스 소자들인,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 신호 패스(SP)를 접지와 전기적으로 연결하는 제1 인덕턴스 소자(IE1)를 더 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 안테나(AN)를 접지와 전기적으로 연결하는 커패시턴스 소자(CE)를 더 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 신호 패스(SP)를 접지와 전기적으로 연결하는 제2 인덕턴스 소자(IE2)를 더 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 신호 패스(SP) 내에 전기적으로 직렬로 연결되는 제3 인덕턴스 소자(IE3); 및
상기 신호 패스(SP) 내에 전기적으로 직렬로 연결되고 상기 제3 인덕턴스 소자(IE3)에 병렬로 연결되는 제1 스위치(SW1)를 더 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 신호 패스(SP) 내에 전기적으로 직렬로 연결되는 제4 인덕턴스 소자(IE4)를 더 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
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제1항에 있어서,
상기 안테나(AN)는 PIFA, PILA 및 로드(rod) 안테나로부터 선택되는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 적응성 안테나 모듈(AAM)의 임피던스 매칭을 감지하기 위해 상기 신호 패스(SP)에 전기적으로 연결된 감지기(DET)를 더 포함하고,
상기 가변 임피던스 소자들(VSE, VSH)의 값들의 설정은 상기 감지기(DET)에서 생성된 신호 및 논리 회로(LC) 내에서 실행되는 룩업 테이블에 의존하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제11항에 있어서,
상기 감지기(DET)는 상기 제4 인덕턴스 소자(IE4)에 전기적으로 병렬로 연결된 위상 감지기를 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
상기 적응성 안테나 모듈은 GSM 시스템, CDMA 시스템 또는 WCDMA 시스템에 사용가능한,
적응성 안테나 모듈(AAM).
제1항에 있어서,
임피던스 매칭을 수행하기 위한 수단을 포함하고,
상기 임피던스 매칭을 수행하는 것은,
상기 신호 패스(SP) 내에서 전파되는 RF-신호의 위상을 감지하는 것;
상기 감지된 위상과 룩업 테이블에 저장된 위상 값들을 비교하고 상기 감지된 위상과 매치되는 룩업 테이블의 엔트리를 발견하는 것; 및
상기 감지된 위상과 연관되는 상기 룩업 테이블의 값들에 따라 상기 가변 임피던스 소자들(VSE, VSH)의 값들을 설정하는 것을 포함하는,
적응성 안테나 모듈(AAM).
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