KR20000008440A - 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 스위칭 회로 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 스위칭 회로

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 요지

본 발명은 아날로그 및 디지탈 셀룰라 이동전화, 개인휴대통신(PCS), 차세대이동통신(IMT-2000) 등 각종 이동 무선기기용 안테나에 있어서 단말기의 통화 개시를 검출하여 통화가 개시되면 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 안테나를 최적으로 정합시킬 수 있도록 안출된 최적 정합 알고리즘을 적용하며, 상기 최적 정합 알고리즘에 따라 안테나가 검출된 신호의 중심 주파수에 정합되도록 구현한 알에프(RF) 스위칭 회로 및 정합 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 이동 무선기기에 있어서 단말기의 통화 개시를 검출하여 ; 통화가 개시되면 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 안테나를 정합시키기 위한 최적 정합 알고리즘 ; 안테나의 정합을 위한 정합 회로 ; 및 대역의 변화에 따라 정합 회로내 구성 요소의 값을 변화시키기 위한 스위칭 회로를 갖는 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 회로를 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

이동 무선기기의 통화 개시를 검출하여 통화가 개시되면 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 안테나를 최적으로 정합시킬 수 있도록 하는 최적 정합 알고리즘에 의해 스위칭 회로를 동작시킴으로써 정합 회로내 구성 요소의 값을 변화시켜 통화중에 안테나가 항상 최적으로 정합되도록 하는 효과를 갖도록 하기 위한 것임.

Description

이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 스위칭 회로

본 발명은 아날로그 및 디지탈 셀룰라 이동전화, 개인휴대통신(PCS), 차세대 이동통신(IMT-2000) 등 각종 이동 무선기기에 있어서 단말기의 통화 개시를 검출하여 통화가 개시되면 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 안테나를 최적으로 정합시킬 수 있도록 안출된 최적 정합 알고리즘을 적용하며, 상기 최적 정합 알고리즘에 따라 안테나가 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 정합되도록 구현한 알에프(RF) 스위칭 회로 및 정합 회로에 관한 것이다.

현재 실내에서 또는 실외에서 이동중에 일반적으로 사용되는 셀룰라폰이나 개인휴대통신용 전화기 등 각종 이동 무선기기에 사용되는 안테나는 전기적으로 1/4파장인 헬리컬과 1/4파장 휩이 접속된 구조로서 통상 수신 대기 상태에서는 휩이 삽입되어 헬리컬이 동작하는데, 이때 안테나는 헬리컬의 협대역 특성에 의해 단말기의 수신 대역에 정합되어 있다. 이와는 달리 통화가 개시되어 휩이 인출된 상태에서는 휩이 헬리컬보다 대역폭이 넓으므로 안테나가 송수신 전체 대역의 중심 부분에 정합되게 된다. 따라서, 실제 통화시 송신 출력이 기지국보다 상대적으로 미약한 단말기의 송신 대역에 안테나가 정확하게 정합되어 있지 않으므로 효율이 떨어지게 된다고 하는 단점이 있었다.

더욱이 이동체를 대상으로 하는 이동 무선통신에서는 통신로상에 존재하는 각종 지형이나 지물, 또는 인공 구조물 등에 의해 반사 또는 회절된 파가 직접파와 합성되어 수신단에 도달하게 되어 신호가 불규칙적으로 변화하는 페이딩(Fading)이 발생할 뿐만 아니라, 특히 전술한 바와 같이 단말기는 기지국보다 송신 출력이 약하므로 단말기의 송신 대역에서 안테나 효율은 중요한 고려 요소이다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 일실시예로써 종래의 신축가능형 안테나 외에 유전율이 높은 세라믹을 이용한 패치(Patch) 안테나를 내장하여 두 안테나의 신호 세기를 검출해서 신호 레벨이 높은 쪽을 선택하는 다이버시티(Diversity) 기법이 적용되고 있으나 이 방식 또한 안테나가 최적으로 정합되어야만 최상의 성능을 발휘할 수 있다고 하는 전제 조건이 따른다.

따라서, 본 발명에 따른 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 스위칭 회로는 상기와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 종래기술에 따른 고정된 대역에서의 안테나 정합 방식, 또는 고정된 대역에서의 다이버시티수신 방식에 비해 안테나의 효율이 크게 향상되므로 통화 품질을 개선시킬 수 있는 이동무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 스위칭 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기 안테나의 구성도.

도2는 종래 기술에 따른 이동통신 단말기 안테나의 다이버시티 수신의 구성도.

도3은 본 발명에 따른 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘에 의한 스위칭부 및 정합 회로.

도4는 본 발명에 따른 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11, 21, 31. 안테나 12, 26, 36. 스트립 선로

13, 27, 37. 고정 장치 14, 24, 34. 회로 기판

15, 25, 35. 전화기 케이스 22. 패치 안테나

23. 스위칭부 32. TTL 신호선

33. SPDT 스위칭부 및 정합회로 38. 주 처리장치

39. 제어 신호 변환부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이동 무선기기에 있어서 단말기의 통화 개시를 검출하여 ; 통화가 개시되면 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 안테나를 정합시키기 위한 최적 정합 알고리즘 ; 안테나의 정합을 위한 정합 회로 ; 및 대역의 변화에 따라 정합 회로내 구성 요소의 값을 변화시키기 위한 스위칭 회로를 갖는 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 회로를 제공한다.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명의 각부 특성 및 동작 원리를 상세히 설명한다. 일반적으로 이동통신 단말기의 신호 경로는 도1에서 나타낸 바와 같이 안테나(11)에 의해 수신된 신호가 고정 장치(13)를 거쳐 회로 기판(14)에 형성된 스트립 선로(12)를 통해 수신부로 들어가게 되며, 송신의 경우에는 이와 반대이다. 이와같은 단말기의 초기 동작은 사용자가 단말기의 전원을 켜면 기지국 안테나에서 복사하는 신호 가운데 전파 세력이 가장 강한 채널, 즉 단말기에서 가장 가까운 기지국을 포착하고 기지국으로부터 등록 과정을 거쳐 단말기의 아이디(ID)를 등록함으로써 통화가 가능한 상태를 이루게 된다. 이때 단말기의 안테나는 1/4파장 휩의 일단에 전기적으로 1/4파장인 헬리컬이 결합된 구조로서 통상 수신 대기 상태일 경우에는 휩은 삽입되고 헬리컬이 동작하는데, 안테나는 기지국으로부터의 신호를 수신하기 위해 수신 대역쪽에 정합되어 있다. 이와는 달리 통화가 개시되면 휩을 인출하여 사용하게 되며 이 상태에서는 단말기의 송신 신호를 보다 효율적으로 복사하도록 하기 위해 안테나를 송·수신 전체 대역내에서 송신 대역쪽에 정합시킨다. 그러나, 이동통신 시스템에서는 단말기의 송신 신호가 4기지국의 송신 신호에 비해 미약하므로 수신 대기 상태에서는 안테나가 삽입된 상태에서 기지국으로부터의 신호를 받기 위해 단말기의 안테나를 단말기 수신 대역에 정합되도록 구성하고 있지만, 통화가 개시되면 안테나를 인출하여 사용할 때는 단말기의 송신 대역에 안테나를 정합시키는 것이 더 효율적이므로 상기와 같은 종래 기술은 안테나가 최적으로 정합되어 있지 않으므로 비효율적이며 이러한 사항은 통화품질이 나빠지는 하나의 원인이 된다고 하는 단점이 있었다.

이와는 달리 무선통신에서 통화품질을 저하시키는 주요 요인인 페이딩의 영향을 줄이기 위한 일실시예로써 단말기 외부에 장착된 종래의 신축가능형 안테나(21) 외에 유전율이 높은 세라믹을 이용한 패치(Patch) 안테나(22)를 내장하여 두 안테나의 신호 세기를 각각 검출해서 신호 레벨이 높은 쪽을 선택하는 다이버시티(Diversity)수신을 사용하는 경우도 있으나 이 방식에 있어서도 안테나의 정합 상태가 나쁘면 전체적인 효율이 멀어진다고 하는 또다른 문제점이 있었다.

본 발명에 따른 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 스위칭 회로는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 그 구성은 도3 및 도4와 같다. 도3은 본 발명에 따른 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘에 의한 스위칭부 및 정합 회로의 전체 구성도로서 안테나(31)는 전화기 케이스(35)의 일측에 고정 장치(37)에 의해 장착되며, 회로 기판(34)에는 본 발명의 요부인 단극쌍투(SPDT : Single Pole Double Throw) 스위칭부 및 정합 회로(33)가 구비되고 수신단으로 신호를 전달하기 위한 스트립 선로(36)가 연결된다. 또한, 상기 SPDT 스위칭부 및 정합 회로(33)를 제어하는 제어 신호는 주 처리장치(38)로부터 통화 개시 정보를 받아서 제어 신호 변환부(39)에 의해 2비트의 TTL 신호로 변환되고, 상기 제어신호는 TTL 신호선(32)에 의해 SPDT 스위칭부 및 정합 회로(33)에 유입된다.

도4는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 회로를 동작시키기 위한 알고리즘의 개략도로서 사용자가 이동통신 단말기의 전원을 ON(41)한 다음 단말기가 통화 가능 상태(42)가 된 이후에, 통화가 개시되면 단말기내의 주 처리장치(38)가 통화 개시 정보를 검출(43)하고, 상기 검출된 통화 개시 정보는 전술한 바와 같이 제어 신호 변환부(39)에 의해 2비트의 TTL 신호로 변환(44)되어 2가지 상태중 하나의 상태로 SPDT 스위치를 동작(45)시킨다. 이때, 2가지 상태는 사용하는 이동 무선기기의 통화가 개시되기 이전과 이후를 각각 나타낸다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이동 무선기기에 있어서 단말기가 통화 대기 상태에서 통화 상태가 되면 단말기내의 주 처리장치로부터 통화 개시 정보를 검출하여 이 검출된 정보를 제어 신호 변환부에서 2비트의 TTL 신호로 변환하고, 이 TTL신호를 이용하여 2개의 상태중 하나를 선택할 수 있는 SPDT 스위칭부 및 정합회로를 구동함으로써 통화가 개시되면 안테나를 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 최적으로 정합시켜 통화 품질을 향상시키는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 아날로그 셀룰라폰, 디지탈 셀룰라폰, 피씨에스(PCS)폰 등 휴대가능한 이동무선기기에 있어서,

   상기 휴대가능한 이동 무선기기의 주 처리장치(Main Processor)로부터 통화 개시 정보를 검출하여 2비트의 티티엘(TTL) 제어 신호를 발생시키는 수단 ;

   상기 TTL 제어 신호를 이용하여 신호 경로를 절환하는 알에프(RF) 스위치;

   상기 RF 스위치와 안테나 사이에 의지하여 안테나를 정합시키는 정합 회로를 갖는 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 회로
2. 제 1항에 있어서,

   이동 무선기기의 주 처리장치로부터 통화 개시 정보를 검출하고 이 정보를 2가지 상태의 TTL 제어 신호로 변환하는 변환 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 회로
3. 제 1항 및 제 2항에 있어서,

   상기 TTL 제어 신호를 이용하여 RF 신호의 경로를 2가지 상태중 어느 하나로 절환하는 단극쌍투(SPDT) 스위치를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 회로
4. 제 3항에 있어서,

   상기 SPDT 스위치와 안테나 사이에 위치하며 통화가 개시되었을때 안테나가 단말기의 송신 대역의 중심 주파수에 최적으로 정합될 수 있도록 L과 C로 구성된 정합회로를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 무선기기의 안테나 최적 정합 알고리즘 및 회로