KR101929125B1 - 수동 소자 및 비포스터 회로를 이용한 안테나 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동 소자 및 비포스터 회로를 이용한 안테나 장치에 관한 것으로 본 발명의 일 양상에 따른 안테나 장치는 안테나로부터 획득한 신호를 변환한 신호에 기초하여 정합을 수행하는 안테나 장치로, 외부로부터 커패시턴스 및 인덕턴스를 포함하는 신호를 수신하는 안테나; 상기 안테나로부터 획득한 신호를 커패시턴스 신호 및 인덕턴스 신호 중 적어도 하나의 신호 변환하는 신호 변환부; 및 기준 임피던스 회로 및 교차 결합쌍 트랜지스터 회로로 구성된 비포스트 회로부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 수동 소자 및 비포스터 회로를 이용한 안테나 장치에 관한 것이다.
종래의 비포스터회로를 이용한 안테나 장치는 음의 커패시턴스 또는 음의 인덕턴스를 제공하는 비포스터 회로를 이용하여 광대역에서 안테나 정합을 제공하였다.
비포스터 회로는 관심 주파수 대역에서 안테나 입력 임피던스의 허수부가 양수 또는 음수 중 하나로만 나타날 때 안테나 정합의 효율을 높일 수 있으나, 일반 적인 안테나에서는 안테나 입력 임피던스의 허수부가 양수 또는 음수 모두를 갖고 있기 때문에 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
본 발명의 일 과제는 수동 소자 및 비포스터 회로를 이용하여 효율이 개선된 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면 안테나로부터 획득한 신호를 변환한 신호에 기초하여 정합을 수행하는 안테나 장치로, 외부로부터 커패시턴스 및 인덕턴스를 포함하는 신호를 수신하는 안테나; 상기 안테나로부터 획득한 신호를 커패시턴스 신호 및 인덕턴스 신호 중 적어도 하나의 신호 변환하는 신호 변환부; 및 기준 임피던스 회로 및 교차 결합쌍 트랜지스터 회로로 구성된 비포스트 회로부;를 포함하는 안테나 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 수동 소자 및 비포스터 회로를 이용하여 효율이 개선된 안테나 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환부의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비포스터 회로부를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나부에서 출력되는 신호를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 신호 변환부를 통하여 출력되는 제1 변환 신호의 특성을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 신호 특성을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 변형예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환부의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비포스터 회로부를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나부에서 출력되는 신호를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 신호 변환부를 통하여 출력되는 제1 변환 신호의 특성을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 신호 특성을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 변형예이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 블록도 이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10000)는 안테나부(1000), 신호 변환부(2000) 및 비포스터 회로부(3000)를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 안테나부(1000)는 외부로부터 신호를 획득할 수 있다.
예를 들어 안테나부(1000)는 다이폴 안테나, 모노폴 안테나 및 마이크로 스트립 안테나 등일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 안테나부(1000)는 예시된 안테나로 한정되지 않으며 선택에 따라 다양한 안테나가 제공될 수 있다.
또한 안테나는 하나의 단일 안테나로 제공될 수 있으며, 선택에 따라 복수의 안테나의 배열로 제공될 수 있다.
안테나부(1000)가 획득하는 신호는 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분을 포함할 수 있다.
안테나부(1000)는 획득한 신호를 신호 변환부(2000)로 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신호 변환부(2000)는 안테나부(1000)로부터 획득한 신호를 변환할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신호 변환부(2000)는 안테나부(1000)로부터 획득한 신호에 포함된 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분 중 적어도 하나를 제거한 변환 신호를 획득할 수 있다.
예를 들어 신호 변환부(2000)는 안테나부(1000)로부터 획득한 신호에 포함된 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분 중 인덕턴스 성분을 제거한 제1 변환 신호를 획득할 수 있다.
다른 예를 들어 신호 변환부(2000)는 안테나부(1000)로부터 획득한 신호에 포함된 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분 중 캐패시턴스 성분을 제거한 제2 변환 신호를 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환부(2000)의 예시도이다.
도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 변환 신호를 획득하기 위한 제1신호 변환부(2000a)의 구현예이다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이 제1 신호 변환부(2000a)는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 제1 신호 변환부(2000a)는 안테나(1000) 및 비포스터 회로부(3000)와 직렬로 연결되는 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 또한 제1 신호 변환부(2000a)는 제1 커패시터와 병렬로 연결되는 제1 인턱터를 포함할 수 있다. 또한 제1 인덕터는 접지와 연결될 수 있다.
도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 변환 신호를 획득하기 위한 제2신호 변환부(2000)의 구현예이다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이 제2 신호 변환부(2000b)는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 제2 신호 변환부(2000b)는 안테나(1000) 및 비포스터 회로부(3000)와 직렬로 연결되는 제2 인덕터를 포함할 수 있다. 또한 제2 신호 변환부(2000b)는 제2 인덕터와 병렬로 연결되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 또한 제2 커패시터는 접지와 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 신호 변환부(2000)는 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 적어도 하나로 제공될 수 있다.
비포스터 회로부(3000)는 안테나 정합을 위한 회로일 수 있다.
비포스터 회로부(3000)는 전력 이득을 얻을 수 있는 능동 소자를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비포스터 회로부(3000)를 나타내는 예시도이다.
도 3에 도시된 비포스터 회로부(3000)는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 비포스터 회로부(3000)는 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 비포스터 회로부(3000)를 설명함에 있어서, 설명의 편의를 위하여 도 3에 도시된 비포스터 회로부(3000)를 예시로 설명하도록 한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 비포스터 회로부(3000)는 기준 임피던스(Zref, reference impedance)회로 및 교차 결합쌍 트랜지스터(cross-coupled transistor) 회로를 포함할 수 있다. 여기서 교차 결합쌍 트랜지스터는 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 트랜지스터의 베이스-콜렉터 및 베이스-에미터가 서로 교차하여 결합된 것일 수 있다.
또한 교차 결합쌍 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터에 연결된 포트와 교차 결합된 베이스-콜렉터 쌍에 연결된 포 트를 합쳐 총 네 개의 포트 중 어느 한 종류의 포트에 기준 임피던스가 인가될 수 있다. 이에 따라 반대 종류의 포트의 전류와 전압은 전류의 방향은 일정하나 교차 결합쌍 트랜지스터(Q1, Q2)가 전압의 위상을 180도 전환시키게 될 수 있으며, 등가 임피던스(Zeq)가 기준 임피던스(Zref)와 반대 부호로 보이게 될 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10000)와의 신호 특성에 대해서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나부(1000)에서 출력되는 신호를 나타내는 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 안테부(1000)에서 출력되는 신호는 인덕턴스 성분과 캐패시턴스 성분을 모두 포함할 수 있다.
안테나부(1000)로부터 출력되는 신호에 인덕턴스 성분과 캐패시턴스 성분이 모두 포함된 경우 정합 효율이 떨어질 수 있기 때문에 안테나부(1000)로부터 출력되는 신호를 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분의 성분으로 변하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 신호 변환부(2000a)를 통하여 출력되는 제1 변환 신호의 특성을 나타내는 예시도이다.
도 5는 안테나부(1000)로부터 입력된 신호가 제1 신호 변환부(2000a)를 통과하여 출력되는 제1 변환 신호는 앞서 도 4에 도시된 안테나부(1000)로부터 출력되는 신호에서 인덕턴스 성분이 제거되고 캐패시턴스 성분만을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 신호 특성을 나타내는 예시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 안테나 장치(10000)는 대략 1.38GHZ의 공진 주파수 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 변형예이다.
도 7을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 변형예는 안테나부(1000), 스위칭부(4000), 스위칭 제어부(5000), 제1 신호 변환부(2000a), 제2 신호 변환부(2000b) 및 비포스터 회로부(3000)를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 안테나부(1000)는 외부로부터 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어 안테나부(1000)는 다이폴 안테나, 모노폴 안테나 및 마이크로 스트립 안테나 등일 수 있다.
또한 안테나부(1000)는 하나의 단일 안테나로 제공될 수 있으며, 선택에 따라 복수의 안테나의 배열로 제공될 수 있다.
안테나부(1000)가 획득하는 신호는 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 스위칭부(4000)는 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결될 수 있다.
스위칭부(4000)는 안테나부(1000)로부터 획득한 신호를 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 연결된 곳으로 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 스위칭부(4000)는 스위칭 제어부(5000)로부터 획득한 제어 신호에 기초하여 안테나부(1000)를 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 스위칭 제어부(5000)는 스위칭부(4000)가 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 어느 곳으로 연결할 지 여부를 제어하는 컨트롤러일 수 있다.
따라서, 스위칭 제어부(5000)는 안테나부(1000)가 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결되도록 스위칭부(4000)를 제어할 수 있다.
예를 들어 스위칭 제어부(5000)는 별도의 입력(미도시)를 통하여 사용자의 입력을 획득할 수 있으며, 획득한 사용자의 입력에 기초하여 안테나부(1000)를 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결하도록 스위칭부(4000)를 제어할 수 있다.
다른 예를 들어 스위칭 제어부(5000)는 미리 정해진 주기에 기초하여 안테나부(1000)를 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 스위칭 제어부(5000)는 동작 시작 시점으로부터 5분 동안은 안테나부(1000)를 제1 신호 변환부(2000a)와 연결하도록 스위칭부(4000)를 제어할 있으며, 이후 5분 동안은 안테나부(1000)를 제2 신호 변환부(2000b)와 연결하도록 스위칭부(4000)를 제어할 수 있다.
다만, 스위칭부(4000)가 반드시 스위칭 제어부(5000)로부터 획득한 제어 신호에 기초하여 제1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결되어야 하는 것은 아니며 선택에 따라 사용자 입력에 의해 1 신호 변환부(2000a) 및 제2 신호 변환부(2000b) 중 하나의 신호 변환부(2000)와 선택적으로 연결될 수 있다.
또한 도 7에 도시되어 있지 않지만 스위칭 제어부(5000)의 동작에 필요한 프로그램이 기록된 저장부(미도시)가 제공될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제1 신호 변환부(2000a), 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 제1 신호 변환부(2000a)는 안테나(1000) 및 비포스터 회로부(3000)와 직렬로 연결되는 제1 커패시터를 포함할 수 있다. 또한 제1 신호 변환부(2000a)는 제1 커패시터와 병렬로 연결되는 제1 인턱터를 포함할 수 있다. 또한 제1 인덕터는 접지와 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제2 신호 변환부(2000b)는 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 제2 신호 변환부(2000b)는 안테나(1000) 및 비포스터 회로부(3000)와 직렬로 연결되는 제2 인덕터를 포함할 수 있다. 또한 제2 신호 변환부(2000b)는 제2 인덕터와 병렬로 연결되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다. 또한 제2 커패시터는 접지와 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 비포스터 회로부(3000)는 기준 임피던스(Zref, reference impedance)회로 및 교차 결합쌍 트랜지스터(cross-coupled transistor) 회로를 포함할 수 있다. 여기서 교차 결합쌍 트랜지스터는 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 트랜지스터의 베이스-콜렉터 및 베이스-에미터가 서로 교차하여 결합된 것일 수 있다.
또한 교차 결합쌍 트랜지스터(Q1, Q2)의 에미터에 연결된 포트와 교차 결합된 베이스-콜렉터 쌍에 연결된 포트를 합쳐 총 네 개의 포트 중 어느 한 종류의 포트에 기준 임피던스가 인가될 수 있다. 이에 따라 반대 종류의 포트의 전류와 전압은 전류의 방향은 일정하나 교차 결합쌍 트랜지스터(Q1, Q2)가 전압의 위상을 180도 전환시키게 될 수 있으며, 등가 임피던스(Zeq)가 기준 임피던스(Zref)와 반대 부호로 보이게 될 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10000 안테나 장치 1000 안테나
2000 신호 변환부 3000 비포스터 회로부
4000 스위칭부 5000 스위칭 제어부
2000 신호 변환부 3000 비포스터 회로부
4000 스위칭부 5000 스위칭 제어부
Claims (6)
- 안테나로부터 획득한 신호를 변환한 신호에 기초하여 정합을 수행하는 안테나 장치로,
외부로부터 커패시턴스 및 인덕턴스를 포함하는 신호를 수신하는 안테나;
상기 안테나로부터 획득한 신호를 커패시턴스 신호 및 인덕턴스 신호 중 적어도 하나의 신호를 제거한 변환 신호를 획득하는 신호 변환부; 및
기준 임피던스 회로 및 교차 결합쌍 트랜지스터 회로로 구성되어 상기 신호 변환부에서 상기 커패시턴스 신호 및 상기 인덕턴스 신호 중 어느 하나가 제거되어 출력된 상기 변환 신호를 정합하는 비포스터 회로부;를 포함하되,
상기 신호 변환부는 인덕터 및 커패시터를 병렬로 연결하여 구성되고,
상기 신호 변환부는 상기 안테나로부터 획득한 신호에서 인덕턴스를 제거 하기 위한 제1 신호 변환부 및 상기 안테나로부터 획득한 신호에서 커패시턴스를 제거하기 위한 제2 신호 변환부 중 어느 하나를 포함하되,
상기 제1 신호 변환부에서 상기 커패시터는 상기 안테나 및 상기 비포스터 회로부와 직렬로 연결되고,
상기 제2 신호 변환부에서 상기 인덕터는 상기 안테나 및 상기 비포스터 회로부와 직렬로를 연결되는
안테나 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 안테나로부터 획득한 신호를 상기 제1 신호 변환부 및 상기 제2 신호 변환부 중 하나에 선택적으로 연결하는 스위칭부를 포함하는
안테나 장치.
Priority Applications (1)
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KR1020170103187A KR101929125B1 (ko) | 2017-08-14 | 2017-08-14 | 수동 소자 및 비포스터 회로를 이용한 안테나 장치 |
Publications (1)
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KR101929125B1 true KR101929125B1 (ko) | 2018-12-13 |
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ID=64671095
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007312230A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 無線端末装置 |
US20130009724A1 (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-10 | Hrl Laboratories, Llc | Non-foster circuit stabilization method |
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2017
- 2017-08-14 KR KR1020170103187A patent/KR101929125B1/ko active IP Right Grant
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