KR19980057464A - Antenna switch device using micro strip line - Google Patents
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Abstract
제1안테나연결단에 연결되는 제1안테나와 제2안테나연결단에 연결되는 제2안테나를 구비하는 안테나 스위치장치가, 공통단자에 신호와 전원을 공통 연결하며, 공통단자와 제2안테나연결단 사이에 마이크로스트립라인을 연결하고 제2안테나연결단과 접지단 사이에 다이오드를 연결하며, 제1안테나입력단과 공통단자 사이에 다이오드를 연결하여, 공통단자에 단일전원의 공급 유무에 따라 다이오드들 및 마이크로스트립라인에 의해 신호의 손실없이 안테나를 스위칭 연결한다.An antenna switch device having a first antenna connected to a first antenna connection terminal and a second antenna connected to a second antenna connection terminal, wherein the antenna switch device commonly connects a signal and a power to a common terminal, and the common terminal and the second antenna connection terminal. Connect the microstrip line between them, and connect the diode between the second antenna connection terminal and the ground terminal, and connect the diode between the first antenna input terminal and the common terminal, so that the diodes and micro The stripline switches the antenna without loss of signal.
Description
본 발명은 안테나 스위치장치에 관한 것으로, 특히 마이크로 스트립라인을 이용한 안테나 스위치장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna switch device, and more particularly to an antenna switch device using a micro stripline.
도 1은 종래의 안테나 스위치장치의 구성을 도시하는 도면으로서, 다이오드를 이용하여 양전원(positive voltage)과 부전원(negative voltage)을 교대로 인가함으로서 수신단과 송신단을 스위치한다. 안테나는 안테나연결단123에 연결되며, 송신단101과 수신단133을 스위칭하기 위하여 2곳의 전원입력단109 및 125에서 바이어스를 공급하여야 한다. 이때 송신단101 및 수신단133의 2가지 경로가 구성되어진다.FIG. 1 is a diagram showing the structure of a conventional antenna switch device, and switches a receiver and a transmitter by alternately applying a positive voltage and a negative voltage using a diode. The antenna is connected to the antenna connection terminal 123, and a bias must be supplied from two power input terminals 109 and 125 to switch the transmitting terminal 101 and the receiving terminal 133. At this time, two paths of the transmitting end 101 and the receiving end 133 are configured.
먼저 송신단101과 안테나연결단123의 경로를 형성하여 신호를 송신하는 경우, 제1전원입력단109에서 부전원이 인가되어 2개의 다이오드111 및 113이 온되며, 이로인해 송신단101에 인가되는 신호가 안테나연결단123을 통해 안테나에 전달된다. 이때 상기 제1전원입력단109에는 부전원인 인가됨과 동시에 제2전원입력단125에는 양전원이 인가되어 다른 2개의 다이오드115 및 117이 오프되어야 한다. 그러면 상기 안테나연결단123과 수신단133 사이의 경로가 차단되어 수신 경로가 폐쇄되며, 이로인해 상기 송신단101에서 누출되는 신호도 차단된다.First, when a signal is transmitted by forming a path between the transmitting terminal 101 and the antenna connecting terminal 123, the secondary power is applied from the first power input terminal 109 so that the two diodes 111 and 113 are turned on, so that the signal applied to the transmitting terminal 101 is transmitted to the antenna. It is transmitted to the antenna through the connecting end 123. At this time, the first power input terminal 109 is applied as a negative power and at the same time, the second power input terminal 125 is supplied with both power sources so that the other two diodes 115 and 117 must be turned off. Then, the path between the antenna connection terminal 123 and the receiving terminal 133 is blocked to close the receiving path, thereby blocking the signal leaking from the transmitting terminal 101.
두 번째로 안테나연결단123과 수신단133의 경로를 형성하여 신호를 수신하는 경우, 제2전원입력단125에 부전원을 공급하여 2개의 다이오드115와 117을 온시키고 제1전원입력단109에 양전원을 공급하여 2개의 다이오드113과 111을 오프시킨다. 따라서 수신 경로가 형성되면 안테나로부터 수신되는 신호가 수신단133을 통해 출력되며, 이때 송신 경로가 차단되므로 수신되는 신호가 송신단101로 누설되는 것을 차단한다.Secondly, when receiving a signal by forming a path between the antenna connection terminal 123 and the receiving terminal 133, the secondary power is supplied to the second power input terminal 125 to turn on the two diodes 115 and 117, and the positive power is supplied to the first power input terminal 109. 2 diodes 113 and 111 are turned off. Therefore, when the receiving path is formed, the signal received from the antenna is output through the receiving end 133, and at this time, since the transmission path is blocked, the received signal is blocked from leaking to the transmitting end 101.
여기서 캐패시터103,131, 121은 다이오드111, 113, 115,117을 온/오프시키기 위한 DC전압이 각 단자로 누출되는 영향을 방지하며, 인덕터105 및 129는 송수신 경로에서 신호가 누출되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 그리고 인덕터119는 상기 다이오드들을 온시키기 위한 DC경로를 제공한다.Here, the capacitors 103, 131, and 121 prevent the leakage of DC voltages to the terminals for turning on and off the diodes 111, 113, 115, and 117, and the inductors 105 and 129 serve to prevent leakage of signals in the transmission and reception paths. . Inductor 119 provides a DC path for turning on the diodes.
상기 도 1과 같은 안테나 스위치장치는 하나의 안테나에서 송수신되는 신호의 경로를 제공한다. 또한 상기 도 1과 같은 안테나를 무선 LAN(Local Area Network)에서 안테나 다이버시티 회로(antenna diversity circuit)로 사용하고자 한다면 상기 안테나연결단123을 공통단자로 하고 수신단133을 제2안테나연결단으로 설정하고 송신단101을 제1안테나연결단으로 설정하여 구성할 수 있다.The antenna switch device as shown in FIG. 1 provides a path of a signal transmitted and received by one antenna. In addition, if the antenna shown in FIG. 1 is used as an antenna diversity circuit in a wireless local area network (LAN), the antenna connection terminal 123 is used as a common terminal, and the reception terminal 133 is configured as a second antenna connection terminal. The transmitter 101 can be configured by setting the first antenna connection terminal.
그러나 상기와 같은 종래의 안테나 스위치장치는 신호를 송수신하기 위하여 양전원과 부전원을 사용하여야 하며, 이런 전원 공급조건을 만족하기 위하여 외부에 별도의 추가적인 회로를 구비하여야 한다. 또한 상기 신호의 송수신 경로 이외에 전원을 공급하기 위한 부가적인 전원입력단자가 필요하게 된다. 그러므로 상기와 같은 종래의 전원 스위치장치를 이용하여 복수의 안테나를 스위치하는 경우, 송수신 경로 외에 여러 가지 부가회로를 필요로 하게되는 문제점이 있었다.However, the conventional antenna switch device as described above should use a positive power supply and a secondary power supply to transmit and receive a signal, and have a separate additional circuit externally to satisfy such a power supply condition. In addition, an additional power input terminal for supplying power in addition to the signal transmission / reception path is required. Therefore, when switching a plurality of antennas using the conventional power switch device as described above, there is a problem that requires a variety of additional circuits in addition to the transmission and reception path.
따라서 본 발명의 목적은 안테나 다이버시티를 구성할 시 단일 전원과 신호를 공통으로 공급하여 하나의 경로로 안테나를 스위칭 연결할 수 있는 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of switching and connecting an antenna in one path by supplying a single power supply and a signal in common when configuring antenna diversity.
본 발명의 다른 목적은 마이크로 스트립라인을 이용하며, 단일전원을 인가하면서 동일한 경로에서 신호를 송수신하여 안테나를 스위칭할 수 있는 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus that uses a micro stripline and can switch an antenna by transmitting and receiving a signal in the same path while applying a single power source.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 스위치장치가, 제1안테나연결단에 연결되는 제1안테나와 제2안테나연결단에 연결되는 제2안테나를 구비하고, 공통단자에 신호와 전원을 공통 연결하며, 상기 공통단자와 제2안테나연결단 사이에 마이크로스트립라인을 연결하고 상기 제2안테나연결단과 접지단 사이에 다이오드를 연결하며, 상기 제1안테나입력단과 공통단자 사이에 다이오드를 연결하여, 상기 공통단자에 단일전원의 공급 유무에 따라 상기 다이오드들 및 마이크로스트립라인에 의해 신호의 손실없이 안테나를 스위칭 연결하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an antenna switch device including a first antenna connected to a first antenna connection terminal and a second antenna connected to a second antenna connection terminal, and a signal connected to a common terminal. A common power supply is connected, a microstrip line is connected between the common terminal and the second antenna connection terminal, a diode is connected between the second antenna connection terminal and the ground terminal, and a diode is connected between the first antenna input terminal and the common terminal. The antenna is connected to the antenna without loss of signal by the diodes and the microstrip line depending on whether a single power source is supplied to the common terminal.
도 1은 종래의 안테나 스위치장치의 구성을 도시하는 도면1 is a view showing the configuration of a conventional antenna switch device
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 스위치장치의 구성을 도시하는 도면2 is a diagram illustrating a configuration of an antenna switch device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 스위치장치에서 마이크로 스트립라인의 특성을 설명하기 위한 도면3 is a view for explaining the characteristics of the micro stripline in the antenna switch device according to an embodiment of the present invention
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 스위치장치의 구성도로서, 공통단233은 전원과 신호가 동시에 입력되는 단자이다. 제1안테나201은 캐패시터203을 통해 안테나연결노드N4에 연결되며, 제2안테나231은 캐패시터229를 통해 안테나연결노드N5에 연결된다. 상기 안테나연결노드N4와 연결노드N3 사이에 다이오드217이 연결되며, 상기 다이오드217과 병렬로 인덕터215와 캐패시터216가 직렬 연결된다. 상기 안테나연결노드N4와 연결노드N1 사이에 인덕터205가 연결되고, 상기 연결노드N1과 접지단 사이에 캐패시터207이 연결된다. 상기 연결노드N1과 연결노드N2 사이에 저항209가 연결되고, 상기 연결노드N2와 접지단 사이에 캐패시터211이 연결된다. 또한 상기 연결노드N2와 공통단자233 사이에 인덕터213이 연결되며, 상기 공통단자233과 상기 연결노드N3 사이에 캐패시터219가 연결된다. 상기 연결노드N3과 안테나연결노드N5 사이에 마이크로 스트립라인(microstrip line)221이 연결된다. 상기 안테나연결노드N5에 다이오드223이 연결되며, 상기 다이오드223과 접지단 사이에 인덕터225 및 캐패시터227이 병렬 연결된다.2 is a configuration diagram of an antenna switch device according to an embodiment of the present invention, in which the common terminal 233 is a terminal to which power and a signal are simultaneously input. The first antenna 201 is connected to the antenna connection node N4 through the capacitor 203, and the second antenna 231 is connected to the antenna connection node N5 through the capacitor 229. A diode 217 is connected between the antenna connection node N4 and the connection node N3, and an inductor 215 and a capacitor 216 are connected in series with the diode 217 in parallel. An inductor 205 is connected between the antenna connection node N4 and the connection node N1, and a capacitor 207 is connected between the connection node N1 and the ground terminal. A resistor 209 is connected between the connection node N1 and the connection node N2, and a capacitor 211 is connected between the connection node N2 and the ground terminal. Also, an inductor 213 is connected between the connection node N2 and the common terminal 233, and a capacitor 219 is connected between the common terminal 233 and the connection node N3. A microstrip line 221 is connected between the connection node N3 and the antenna connection node N5. A diode 223 is connected to the antenna connection node N5, and an inductor 225 and a capacitor 227 are connected in parallel between the diode 223 and a ground terminal.
상기 도 2와 같은 안테나 스위치장치의 구성을 살펴보면, 공통단자233은 전원 공급 및 신호의 송수신이 이루어지는 단자이며, 제1안테나201과 공통단자233 사이에 다이오드217을 연결하며, 제2안테나231에서는 마이크로스트립라인221과 다이오드223을 연결한다. 따라서 상기 공통단자233에서 인가되는 전원에 따라 제1안테나201과 제2안테나231 사이의 다이오드217 및 223이 온되거나 오프되며, 다이오드217 및 다이오드223의 상태에 따라 안테나201 또는 231이 선택되어 신호가 송수신된다. 이때 상기 마이크로스트립라인221은 송수신되는 신호의 주파수 파장에 대해 λ/4의 길이로 구성하고, 특성 임피던스는 50Ω으로 구성한다. 상기 마이크로스트립라인221은 다이오드223의 동작과 더불어 신호를 통과하거나 감쇄시키는 기능을 수행한다.Referring to the configuration of the antenna switch device as shown in FIG. 2, the common terminal 233 is a terminal for supplying power and transmitting and receiving signals, connecting a diode 217 between the first antenna 201 and the common terminal 233, and in the second antenna 231, Connect stripline 221 and diode 223. Accordingly, the diodes 217 and 223 between the first antenna 201 and the second antenna 231 are turned on or off according to the power applied from the common terminal 233, and the antennas 201 or 231 are selected according to the states of the diodes 217 and 223 so that the signal is received. It is sent and received. At this time, the microstrip line 221 has a length of λ / 4 with respect to the frequency wavelength of the signal to be transmitted and received, the characteristic impedance is configured to 50Ω. The microstrip line 221 functions to pass or attenuate a signal along with the operation of the diode 223.
먼저 상기 공통단자233에 단일전원인 양전압이 인가되면, 인덕터213 및 205와 저항209를 통해 다이오드217에 인가되며, 이로인해 상기 다이오드217이 온된다. 이때 상기 마이크로스트립라인221의 도 3의 구성과 같이 해석되며, 부하 방향으로 보았을 때의 입력 임피던스는 하기 수학식 1과 같이 정의된다.First, when a positive voltage, which is a single power source, is applied to the common terminal 233, the voltage is applied to the diode 217 through the inductors 213 and 205 and the resistor 209, thereby turning on the diode 217. At this time, the microstrip line 221 is interpreted as shown in FIG. 3, and the input impedance when viewed in the load direction is defined as in Equation 1 below.
이때 상기 수학식 1에서 부하 임피던스 ZL=0인 경우, 하기 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.In this case, when the load impedance Z L = 0 in Equation 1, it may be defined as Equation 2 below.
이때 상기=0 이면 입력 임피던스 Zin=0가 되고,=λ/4가 되면 입력 임피던스 Zin=∞로 해석할 수 있다.At this time If = 0, input impedance Zin = 0, When = λ / 4, it can be interpreted as input impedance Zin = ∞.
따라서 상기 다이오드223이 온되면 상기 마이크로스트립라인221은 상기 수학식 1 및 수학식 2의 해석에 의해=0인 안테나연결노드N5에서의 임피던스는 쇼트(short)된 상태가 된다. 이런 경우 상기 제2안테나231의 신호는 안테나연결노드N5에서 다이오드223을 통해 접지단으로 바이패스된다. 그리고 상기 마이크로스트립라인221의 다른 연결노드N3에서는=λ/4이므로 임피던스는 오픈(open)된 상태가 되며, 따라서 상기 안테나201의 신호가 제2안테나231 방향으로 누설되지 않는다.Therefore, when the diode 223 is turned on, the microstrip line 221 is analyzed by the equations (1) and (2). The impedance at the antenna connection node N5 where = 0 is short. In this case, the signal of the second antenna 231 is bypassed to the ground terminal through the diode 223 at the antenna connection node N5. And the other connecting node N3 of the microstrip line 221 Since λ / 4, the impedance is in an open state, and thus the signal of the antenna 201 does not leak in the direction of the second antenna 231.
상기한 바와 같이 상기 제1안테나201과 공통단자233 간의 송수신신호의 흐름은 상기 공통단자233에 양전압을 공급할 때 이루어진다. 그리고 상기 제2안테나231과 공통단자233 간의 송수신신호의 흐름은 상기 공통단자233에 전압을 인가하지 않는 경우에 이루어진다.As described above, the transmission and reception of a signal between the first antenna 201 and the common terminal 233 is performed when a positive voltage is supplied to the common terminal 233. The transmission and reception of the signal between the second antenna 231 and the common terminal 233 is performed when no voltage is applied to the common terminal 233.
상기 공통단자233에 바이어스 전압이 공급되지 않는 경우, 다이오드217 및 223은 오프되어 신호의 흐름을 차단한다. 그러면 상기 제2안테나231에서 송수신되는 신호는 캐패시터229를 통과하여 마이크로스트립라인221에 인가되며, 마이크로스트립라인221을 통해 공통단자233과 연결된다. 이때 상기 송수신신호의 감쇄를 최소로 줄이기 위하여, 마이크로스트립라인221을 통과하는 신호 주파수에 대해 임피던스 정합이 이루어지도록 설계한다. 상기 캐패시터203, 219 및 229는 직류 전압을 차단하는 기능을 수행하며, 다른 캐패시터207 및 211은 인덕터205 및 213과 함께 신호의 통과 경로 외에서 신호가 누설되는 것을 차단하는 기능 및 직류 전압을 통과시키는 기능을 수행한다. 또한 캐패시터215 및 인덕터216은 제2안테나231에 신호가 송수신될 때 제1안테나201에 누설되는 신호를 다이오드217과 같이 동작하여 차단하는 기능을 한다.When the bias voltage is not supplied to the common terminal 233, the diodes 217 and 223 are turned off to block the flow of the signal. Then, the signal transmitted and received by the second antenna 231 is applied to the microstrip line 221 through the capacitor 229, and is connected to the common terminal 233 through the microstrip line 221. At this time, in order to reduce the attenuation of the transmission and reception signal to a minimum, the impedance matching is made to the signal frequency passing through the microstrip line 221. The capacitors 203, 219, and 229 serve to block the DC voltage, and the other capacitors 207 and 211, together with the inductors 205 and 213, block the leakage of the signal outside the path of the signal and pass the DC voltage. Do this. In addition, the capacitor 215 and the inductor 216 act as a diode 217 to block a signal leaking from the first antenna 201 when a signal is transmitted to or received from the second antenna 231.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 안테나 스위치장치는 단일 전원을 공급하면서 안테나를 스위치할 수 있다. 또한 안테나 연결단과 공통단자 사이에 송수신이 이루어질 때 다른 안테나 연결단과의 차단 효과는 거의 동일하게 설계되어져 있으므로, 양 안테나 연결단 간의 신호의 이득 차이는 거의 동일하게 된다. 그리고 신호와 전원을 하나의 공통 단자를 이용하여 공급하므로서 회로의 구성을 간단하게 할 수 있다.As described above, the antenna switch device according to the embodiment of the present invention can switch the antenna while supplying a single power source. In addition, when the transmission and reception is performed between the antenna connection terminal and the common terminal, the blocking effect with the other antenna connection terminal is designed to be almost the same, so that the difference in signal gain between the antenna connection terminals is almost the same. The circuit configuration can be simplified by supplying a signal and a power supply using one common terminal.
Claims (1)
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Family Applications (1)
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