KR20040077915A

KR20040077915A - 신호 처리 방법, 송신기 및 수신기 모듈, 기판 및 가전 제품

Info

Publication number: KR20040077915A
Application number: KR10-2004-7011814A
Authority: KR
Inventors: 드그라아우안토니우스제이엠
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-09-07
Also published as: CN100590984C; JP4531399B2; JP2005516525A; WO2003065603A1; KR100979581B1; US20050107042A1; EP1472799A1; CN1625844A

Abstract

송신기 및/또는 수신기 모듈은 다이폴 안테나(28), 안테나 임피던스에 모듈의 출력 임피던스를 정합시키는 정합 회로(26), 수신되는 신호와 송신되는 신호를 스위칭하는 스위치 회로(24), 송신되는 신호를 증폭시키는 전력 증폭기(30) 및 수신되는 신호를 증폭시키는 저 노이즈 수신기 증폭기(32)를 포함하며, 정합 회로(26) 및 안테나(28)는 모듈의 대역 통과 필터 기능을 제공하도록 설계된다. 차동 신호를 단일 종단 신호로 변환하지 않고 송신기 전력 증폭기(30)로부터 안테나(28)로 제공하고, 안테나(28)로부터 수신기 증폭기로(32)로 제공한다.

Description

신호 처리 방법, 송신기 및 수신기 모듈, 기판 및 가전 제품{TRANSMITTER AND/OR RECEIVER MODULE}

전형적인 송수신기의 프론트 엔드의 복잡성은 송신기와 수신기의 분리 필요성, 대역외 필터링의 필요성 및 단일 종단 신호(single-ended-signal)와 차동 신호간의 변환의 필요성에 의해 결정된다. 이러한 필요성을 충족시키기 위해서, 종래의 모듈에서는 밸룬(balun) 즉, 밸런싱-언밸런싱(balance to unbalance) 회로, 스위치 및 대역 통과 필터가 필요하다. 또한, 정합 네트워크를 구비한 안테나가 필요하다.

도 1은 종래의 프론트 엔드 송신기/수신기 회로(2), 정합 회로(4) 및 이 정합 회로(4)에 접속된 안테나(6), 송신기/수신기 회로를 정합 회로(4)에 접속시키는 캐스케이드 회로(3)의 블록도를 도시한다. 송신기/수신기 회로(2)는 송신기 기능용 전력 증폭기(8:PA) 및 수신기 기능용 저 노이즈 증폭기(10:LNA)를 포함한다. 캐스케이드 회로(3)는 전력 증폭기(8)와 송신/수신 스위치(14:SW) 사이에 밸룬 회로(12:BAL)를 포함하고, 저 노이즈 증폭기(10)와 스위치(14) 사이에 다른 밸룬 회로(16)를 포함하며, 스위치(14)와 안테나(6)의 정합 회로(4) 사이에 대역 통과 필터(18:BPF)를 포함한다.

전력 증폭기(8)는 안테나(6)에 의해서 송신될 큰 RF 전력을 공급하도록 설계된 전자 증폭기이다. 저 노이즈 증폭기(10)는 안테나(6)에 의해 수신된 약한 신호를 증폭하도록 설계된 전자 증폭기이다. 밸룬 회로(12, 16)는 밸런싱된 신호를 밸런싱되지 않은 신호로, 혹은 그 반대로 변환시킨다. 밸런싱된 신호란 2개의 개별적인 도체 사이의 전압차로 이루어진 신호이다. 밸런싱되지 않은 신호란 도체와 신호 접지 사이의 전압차로 이루어진 신호이다. 송신/수신 스위치(14)는 신호가 송신될 때 수신기 증폭기(10)를 송신기 증폭기(8)로부터 분리시키거나, 신호가 수신될 때 송신기 증폭기를 수신기 증폭기(10)로부터 분리시킨다. 대역 통과 필터(18)는 시스템의 주파수 대역 밖의 신호를 억제하기 위해 신호 스펙트럼을 필터링한다.

이러한 방안은 복잡하기 때문에, 각각의 기능부에 의해 야기되는 모든 손실과 기능부 사이의 인터페이스에서의 부정합 손실이 합쳐져서, 성능은 물론 최소 비용 및 점유 공간을 제한한다.

본 발명은 송신기 및/또는 수신기 모듈에서의 신호 처리 방법, 송신기 및/또는 수신기 모듈 및 송신기 및/또는 수신기 모듈에 사용되는 안테나 모듈을 구비한 기판에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가전 제품에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조로 설명될 것이다.

도 1은 종래의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 블록도,

도 2는 본 발명의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 블록도,

도 3은 본 발명의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 평면도,

도 4는 본 발명의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 임피던스 정합 회로의 상세도,

도 5는 임피던스 정합 회로와 다이폴 방사 안테나의 조합의 등가 회로도,

도 6은 안테나와 정합 네트워크의 측정된 방사 효율을 나타낸 도면,

도 7은 측정된 입력 반사 계수(S11)를 도시하는 도면,

도 8은 광대역 전송 특성을 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 송신기 및/또는 수신기 모듈에서 신호를 처리하는, 덜 복잡하고, 이로써 비용이 저렴한 방법을 제공한다.

이 목적을 달성하기 위해서, 다이폴 안테나 및 송신되는 신호를 증폭하는 송신기 전력 증폭기를 구비한 송신기 모듈로부터 송신되는 신호 및/또는 다이폴 안테나 및 수신되는 신호를 증폭하는 수신기 증폭기를 구비한 수신기 모듈로부터 수신된 신호를 처리하는, 본 발명에 따른 방법은 차동 신호를 단일 종단 신호로 변환하지 않고 송신기 전력 증폭기로부터 안테나로 혹은 안테나로부터 수신기 증폭기로 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명의 가장 큰 장점은 밸룬이 제거된다는 점이다. 이는 크기를 감소시키고, 비용을 저감시키며, 송신기 및/또는 수신기 모듈의 성능을 개선한다. 또한 본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈은 하이브리드 모듈로 구현하기 적합하다. 이는 조립 비용이 상당히 감소될 수 있고, 많은 다른 기능부가 본 발명의 모듈에 집적될 수 있다는 이점이 있다. 수신기 증폭기 및 송신기 전력 증폭기의 안테나는 동일한 것이 될 수 있다는 점이 이해된다.

이 목적을 달성하기 위해서, 다이폴 안테나, 송신되는 신호를 증폭하는 송신기 전력 증폭기 및/또는 수신되는 신호를 증폭하는 수신기 증폭기를 포함하는 송신기 및/또는 수신기 모듈이 제공되되, 여기서 안테나 및 송신기 전력 증폭기 및/또는 수신기 증폭기는 2중 라인 접속을 통해서 각각 접속되며, 이로써 차동 신호가 단일 종단 신호로 변환되지 않고 안테나로부터 수신기 증폭기로 제공되고, 송신기 전력 증폭기로부터 안테나로 제공된다. 밸룬이 제거되기 때문에, 송신기 및/또는수신기 모듈의 크기가 감소되고 비용이 저감된다.

수신된 신호와 송신된 신호 사이의 스위칭을 위해 밸런싱된 스위치 회로를 구비한 본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 안테나 및 송신되는 신호를 증폭하는 송신기 전력 증폭기 및/또는 수신된 신호를 증폭하는 수신기 증폭기는 이중 라인 접속을 통해서 스위치 회로에 접속된다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 송신기 모듈 및/또는 수신기 모듈용으로 하나의 동일한 안테나가 사용된다. 이 안테나는 접지에 대해서 밸런싱되어 있다.

안테나와 송신기 전력 증폭기 및/또는 수신기 증폭기 사이의 임피던스를 정합시키는 정합 회로를 구비한 본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 안테나는 2개의 별개의 노드에서 정합 회로에 접속되는 2개의 안테나 섹션을 포함한다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 정합 회로 및 안테나는 모듈의 대역 통과 필터를 포함하도록 설계된다. 이는 대역 통과 필터 기능부를 정합 회로 설계 및 안테나 설계에 통합시킴으로써 복잡성을 감소시킨다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 안테나는 협대역 안테나이다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 정합 회로는 집적된 병렬 공진 임피던스 정합 회로이다. 정합 회로의 집적은 송신기 및/또는 수신기 모듈의 크기를 감소시킨다는 이점이 있다.

협대역 안테나를 병렬 공진 정합 네트워크와 조합해서 사용하는 것은 지금까지 요구되던 대역 통과 필터를 제거하는 선호되는 방안이다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 임피던스 정합 회로와 다이폴 방사 안테나를 조합함으로써 밸런싱된 2극 대역 통과 필터를 형성한다. 이로써 크기를 더 감소시키고 대역외 주파수의 감도를 개선시킨다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 안테나는 스텝 임피던스 인쇄 다이폴 안테나(a stepped impedance printed dipole antenna)를 포함한다. 임피던스 스텝은 임피던스 대역폭을 증가시키고 용량성 리액턴스를 감소시키며, 이로써 안테나 크기를 감소시킨다.

본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 스텝 임피던스 인쇄 다이폴 안테나는 2개의 다이폴 바에 연결된 2개의 인쇄 접속 라인으로 이루어지며, 접속 라인과 다이폴 바 사이의 라인 폭의 차는 스텝 임피던스 인쇄 다이폴 안테나의 스텝을 형성한다. 이러한 안테나는 파장에 비해서 작고, 접지에 대해 대칭형이다.

본 발명의 모듈의 바람직한 실시예에 따라서, 신호 대역은 2.402GHz와 2.480GHz 사이이다(블루투스애플리케이션). 일반적으로 모듈은 임의의 셀룰러 및 좁은 범위 무선 TDMA - 시간 영역 다중 액세스 - 시스템, 즉 1-6GHz 범위의 시스템에 적합하다.

바람직한 실시예에 따라서, 본 발명의 송신기 및/또는 수신기 증폭기 모듈은하이브리드 모듈이다. 이는 모듈의 크기를 감소시킨다. 하이브리드 기술이란 서로 다른 기술의 조합이다. 이 경우, 실리콘 집적 회로가 RF 부분에 사용되고, 박막 기판 및 분리형 표면 장착 기판(smd) 구성 요소가 모듈의 수동 부분에 사용된다. 이 기술은 가격을 감소시키고, 성능이 개선된 소형 프론트 엔드를 가능하게 하되, 이는 이하 더 상세하게 설명될 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복잡성이 낮은 송신기 및/또는 수신기 모듈을 제조해서 저가의 상품을 공급할 수 있는 안테나를 구비한 기판을 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해서, 기판에는 다이폴 안테나가 제공되며, 이 안테나는 임피던스 스텝 장치를 포함한다. 임피던스 스텝 장치는 전류를 더 균일하게 분산시킴으로써 더 많은 방사를 제공한다.

본 발명의 기판의 바람직한 실시예에 따라서, 임피던스 스텝은 각각 접속 라인과 다이폴 바를 접속시키는 2개의 접속부를 포함하는 것으로 구현되며, 이 다이폴 바의 폭은 접속 라인의 폭보다 넓다. 이 실시예의 장점은 다이폴 바의 폭이 넓기 때문에 원하는 주파수에서 더 짧은 안테나가 사용될 수 있다는 점이다. 또한, 다른 접속부는 물론 다이폴 바 및 접속 라인이 스퍼터링, 인쇄, 기상 증착과 같은 적절한 기술에 의해서 기판에 제공될 수 있다. 또한, 2개의 부분으로 이루어진 안테나는 기판의 최소 공간 만을 사용하도록 설계될 수 있다.

다른 실시예에서, 병렬 공진 임피던스 정합 회로가 안테나의 부품들이 상호 접속하는 부분에 제공되며, 이 정합 회로의 대부분과 안테나는 하나의 도전층에 장착된다. 도전층은 바람직하게는 금속을 포함한다. 이 실시예의 이점은 추가적인대역 통과 필터가 필요없다는 점이다. 대역 통과 필터의 기능부는 안테나와 정합 회로에서 구현되고, 이 정합 회로는 도면에서 도시되고 설명되는 바와 같이 서로 병렬이며, 한쪽에서 접속 라인에 의해 서로 연결되고, 다른쪽에서 캐패시터에 연결된 제 1 및 제 2 라인을 포함한다.

본 발명의 기판은 위의 송신기/수신기 모듈을 만드는 우수한 기초가 되며, 이는 안테나가 형성되어 있는 이 기판이 위의 송신기/수신기 모듈의 다른 능동 및 수동 소자를 부착시키는 데 사용될 수 있기 때문이다. 즉, 하나의 다이에 집적될 수 있는 스위치 회로와 송수신기 장치 및 캐패시터가 임피던스 스텝을 가진 안테나를 구비한 기판 상에 위치된다. 필요에 따라서, 정합 회로의 캐패시터 및 추가 캐패시터와 수동 소자가 수동 소자의 네트워크에 집적될 수 있다. 다른 방안으로, 수동 소자 및 상호 접속 라인이 기판에 집적될 수 있으며, 이 기판은 도전성 호일들 사이의 절연층을 구비한 다층형이다. 능동 및/또는 수동 소자와 같은 기판측에 안테나 부품을 제공하는 것이 바람직하지만, 이들 소자가 반대측에 제공될 수도 있다. 기판이 어떤 분리 소자가 제공될 수 있는 공동부를 더 포함할 수도 있다. 그러나, 이는 모듈의 높이를 증가시키므로, 바람직한 실시예가 아니다.

본 발명의 다른 목적은 제조업자 또는 어떤 안테나에 관한 지식도 가지고 있지 않은 소비자를 위해 플러그-앤-플레이 모듈로서 사용될 수 있는 수신기/송신기 모듈을 구비한 가전 제품을 제공하는 것이다. 이 목적은 가전 제품이 본 발명의 수신기 및/또는 송신기 모듈을 포함하는 것으로 구현된다. 알려진 바와 같이, 가까운 거리에서 모바일 통신을 지향하는 추세이다. 이러한 추세는 다양한 가전제품이 하나의 시스템으로써 연결되어서 구동될 수 있다는 것을 가정한다(envisage). 가전 제품의 예는 개인용 컴퓨터, 팜(personal digital assistants:PALM), 랩톱, 리모콘, 휴대 전화를 포함한다. 본 발명의 수신기 및/또는 송신기 모듈을 가전 제품에 집적시킴으로써 더 가까운 거리에서의 통신을 가능하게 한다. 게다가, 본 발명의 모듈의 집적은 이러한 가전 제품의 다른 기능 회로로의 간섭 혹은 다른 어떤 원치 않는 연결이 모노폴 안테나를 가진 모듈에 비해서 적다는 이점이 있다. 이는 장치의 접지 플레인에서 전류를 생성하지 않는 다이폴 안테나를 사용하기 때문이며, 반면에 모노폴 안테나의 동작은 이러한 전류의 생성에 의존한다. 본 발명의 모듈의 집적의 다른 이점은 모든 필요한 기능이 인쇄 회로 기판에 위치되거나 모뎀/SIM-카드와 같은 장치에 삽입될 수 있는 하나의 기판에 집적된다는 점이다. 이렇게 하나의 기판에 집적시키는 것이 용이하게 조작될 수 있는 모듈을 제공한다는 것과는 별개로, 모듈은 매우 얇아서, 얇거나 점점 더 얇아지는 추세인 매우 다양한 휴대 장치에 적합하다.

본 발명을 특징 짓는 신규성의 특성 및 다른 다양한 이점은, 첨부되어 본 발명의 일부를 형성하는 청구항에서 정확하게 정의된다. 그러나, 본 발명, 그 장점 및 목적을 더 잘 이해하기 위해서, 추가적인 부분인 도면을 및 그 설명을 참조하며, 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다.

도 2는 본 발명의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 실시예의 블록도이다. 이 모듈은 프론트 엔드 송신기/수신기 회로(22), 스위치(24) 및 정합 회로(26)에 접속된 다이폴 안테나(28:ANT)를 포함한다. 송신기/수신기 회로(22)는 송신기 기능을 위한 송신기 전력 증폭기(30:PA) 및 수신기 기능을 위한 수신기 저 노이즈 증폭기(32:LNA)를 포함한다. 스위치(24)는 송신기/수신기 회로(22)와 안테나(28)의 정합 회로(26) 사이에 직렬로 위치된다.

정합 회로(26) 및 스위치(24)는 이중 라인 접속부(25)를 통해서 접속된다. 스위치(24)와 송신기 전력 증폭기(30)는 이중 라인 접속부(27)를 통해서 접속되고, 스위치와 수신기 증폭기(32)는 이중 라인 접속부(29)를 통해서 접속된다. 송신기전력 증폭기(30)에 의해서 차동 신호가 안테나(28)에 제공되고, 차동 신호를 단일 종단 신호로 변환하지 않고 안테나(28)로부터 수신기 증폭기(32)로 제공한다. 따라서, 종래의 회로에서 필요했던 밸룬이 제거된다.

도 3은 도 2의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 블루투스송수신기 모듈에서의 구현예를 도시하고 있다. 전력 증폭기(30), 저 노이즈 증폭기(32), 송신기/수신기 스위치(24), 안테나 정합 회로(26), 안테나(28)가 박막 회로 기판(34) 상에 형성된다. 접지 플레인(도시 생략)이 특히 회로 기판(34)의 후면에 인쇄되어 형성된다.

안테나(28)는 다이폴 안테나이고, 정합 회로(26)로부터 2개의 다이폴 바(40, 42)로 연결된 2개의 인쇄 접속 라인(36, 38)을 각각 포함한다. 다이폴 바(40, 42)는 접속 라인(36, 38)을 통해서 정합 회로의 2개의 각각의 노드(41, 43)에 접속된다. 다이폴 바(40, 42)는 모두 특성 임피던스를 보인다. 접속 라인과 다이폴 바의 이들 임피던스 값은 접속 라인(36, 38) 및 다이폴 바(40, 42)의 라인 폭에 달려있다. 이 실시예에서, 특성 임피던스의 스텝에 대응하는 스텝을 라인 폭에 가진 다이폴 라인이 사용된다.

(임피던스 스텝이 없는) 균일 임피던스를 가진 다이폴에서, 전류는 안테나의 중간에서 최대이고 끝으로 갈수록 0이 된다. 안테나(28)의 RF 전류를 송신하는 부분만이 방사에 기여한다. 임피던스 스텝은 더 균일한 전류 분포, 추가 방사, 공급 지점에서 특정 전류를 야기시킨다. 이는 안테나(28)의 임피던스 대역폭을 개선한다. 또한, 안테나의 넓은 라인(낮은 임피던스) 부분, 즉 다이폴 바(40, 42)가 주어진 안테나 크기에 대해서 공진 주파수를 더 감소시킨다. 이는 원하는 주파수에서 더 짧은 안테나가 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

전력 증폭기(30)는 안테나(28)의 입력 임피던스가 증폭기(30)가 설계되는 값과 같은 경우, 안테나(28)에 원하는 RF 전력을 제공하는 것만 할 수 있다. 마찬가지로, 저 노이즈 증폭기(32)의 입력 임피던스가 안테나(28)의 출력 임피던스와 같은 경우, 안테나(28)는 모든 수신된 전력을 저 노이즈 증폭기(32)에 제공하는 것만 할 수 있다. 실제로 임피던스 레벨이 같을 필요는 없지만, 어느 정도는 정합되어야 한다. 정합 회로(26)는 시스템의 통과 대역에서의 이러한 정합을 개선한다.

위의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈은 주파수에 대한 감도가 좋으며(selective), 이는 주파수에 따라 구별이 잘 된다는 것을 나타낸다. 이는 시스템이 설계된 주파수 대역 밖에 있는 원하지 않는 신호를 감쇄시키고, 원하는 주파수 대역에 있는 신호를 통과시킬 수 있는 성능, 이른바 대역 통과 성능을 제공한다.

도 4는 위의 기능을 가진 임피던스 정합 회로(26)의 상세도이다. 이는 등가 회로에서 임피던스 정합 회로(26)의 입력단과 병렬인 smd 소자인 분로 캐패시턴스(50:C_2)를 포함한다. 분로 캐패시턴스(50)는 한쪽에서 각각 직렬 인덕턴스(52, 54:L_3a, L_3b)에 접속되고, 직렬 인덕턴스(52, 54)의 다른 쪽은 분로 인덕턴스(56:L_2)를 통해서 서로 접속되며, 이는 임피던스 정합 회로(26)의 출력단에 병렬로 접속된다. 인덕턴스(52, 54, 56)의 값은 인쇄된 라인의 폭 및 길이에 따라서 달라진다. 인덕턴스(52, 54, 56)의 값 및 임피던스(50)의 값은 통과 대역의 주파수 대역에 의해 결정된다.

분로 캐패시턴스(50), 직렬 인덕턴스(52, 54) 및 분로 인덕턴스(56)는 캐패시터와 인덕터의 병렬 조합인 병렬 공진 회로를 형성한다. 이 경우, 인덕터는 적절한 임피던스 레벨을 안테나에 제공하도록 3개의 부분으로 나누어진다. 정합 회로(26)의 2개의 분리된 노드(41, 43)가 분로 인덕턴스(56)의 2개의 단부에 위치된다.

도 5는 임피던스 정합 회로와 다이폴 방사 안테나의 조합의 등가 회로도이다. 임피던스 정합 회로의 출력단이 등가 회로에서, 제 1 손실 저항(60:R_2a), 제 1 인덕턴스(62:L_1a), 제 1 캐패시턴스(64:C_1a), 방사 저항(66:R_1), 제 2 캐패시턴스(68:C_1b), 제 2 인덕턴스(70:L_1b) 및 제 2 손실저항(72:R_2b)의 직렬 회로를 포함하는 다이폴 방사 안테나(28)에 접속된다.

제 1 인덕턴스(62), 제 1 캐패시턴스(64), 방사 저항(66), 제 2 캐패시턴스(68), 제 2 인덕턴스(70) 및 제 2 저항(72)은 직렬 공진 회로를 형성한다. 회로는 밸런싱되는 안테나의 특성 때문에 2개로 나누어진다.

회로는 2개의 공진기, 즉 병렬 공진기와 직렬 공진기를 포함한다. 병렬 공진기는 분로 캐패시턴스(50), 직렬 인덕턴스(52, 54) 및 분로 인덕턴스(56)를 포함한다. 직렬 공진기는 제 1 인덕턴스(62), 제 2 인덕턴스(70), 제 1 캐패시턴스(64) 및 제 2 캐패시턴스(68)를 포함한다.

모듈의 회로 토폴로지는 다이폴 안테나와 정합 회로의 조합이 전통적인 2극 대역 통과 필터와 등가라는 것을 나타내고 있다. 즉, 대역 통과 필터의 기능은 정합 회로(26) 및 안테나(28) 내에서 통합되어 구현되어서 복잡성이 감소된 하나의작은 빌딩 블록을 형성한다.

집적 병렬 공진 임피던스 정합 회로의 실시예에서, 병렬 공진은 캐패시터(50)에 의해 분로되는 2개의 라인(52, 54)의 결과이다.

모듈의 집적은 안테나 회로(28), 정합 회로(26), 스위치 회로(24) 및 송수신기(30, 32)를 동일한 (박막) 기판(34)에 집적하는 것을 나타낸다.

도 6은 블루투스애플리케이션에서, 본 발명의 위의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 안테나와 정합 네트워크의 측정된 방사 효율을 도시하는 도면이고, 도 7은 블루투스애플리케이션에서, 본 발명의 위의 실시예의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 측정된 입력 반사 계수(S11)를 도시한 도면이다.

방사 효율이란 안테나 단자에 실질적으로 들어가는 전력에 대한 방사된 전력의 비이다. 반사 계수(S11)는 공칭값에 대한 디바이스의 입력 임피던스 정합의 품질의 측정값이다. 반사 계수(S11)는 2포트 네트워크 중 포트(1)에서의 입수 파장에 대한 반사 파장의 비로 정의되며, 이는 포트(2)의 반사는 없는 경우이다. -10dB의 이른바 리턴 손실 값은 2:1미만인 VSWR(a voltage to standing wave ratio)에 대응한다. 이는 임피던스가 공칭값(전형적으로 50옴)의 2배 미만이라는 것을 나타낸다. 2:1의 VSWR비는 휴대 전화 안테나의 전형적인 값으로, 이 부정합 레벨에 대해서 관련 부정합 손실(0.5dB)이 허용된다.

도 6은 스텝 임피던스 인쇄 다이폴을 구비한 실시예에 관한 것으로 전형적인 다이폴 안테나와 비교해서 도시하는 것이며, 이는 길이를 따라서 균일한 단면을 가진 임피던스 스텝이 없는 안테나이다. 도 6의 효율 도면은 안테나의 방사 효율에관한 것일 뿐만 아니라, 전체적인 모듈에 관한 것이다. 정합 회로 및 안테나가 손실 면에서 중요한 부분이기 때문에 이 효율은 밸룬이 없어도, 송신기/수신기와 안테나 사이의 신호 송신이 적합할 것이라는 것을 입증한다.

도 6 및 도 7은 -10dB보다 양호한 리턴 손실 레벨과 조합하여 40%이상의 방사 효율이 4%의 대역폭에서 달성된다는 것을 도시한다. 이는 동일한 크기에서 종래의 인쇄 다이폴에 비해 크게 개선된 것으로, -10dB의 리턴 손실 레벨에서 1%의 임피던스 대역폭만을 제공한다.

임피던스 대역폭이란 공칭값으로부터의 안테나의 임피던스 편차가 일정값 미만인 주파수 범위(대역폭)이다. 공칭값은 전형적으로 50옴이다. 대역폭은 2:1의 VSWR값으로, 이는 실제 안테나의 임피던스 편차가 2미만이라는 것을 의미한다.

또한, 도 7은 10dB 이상의 리턴 손실이 약 2350MHz와 2550MHz 사이에서, 즉 블루투스애플리케이션의 2450MHz를 중심으로 200MHz 범위에서 달성된다는 것을 나타내고 있다. 임피던스 대역폭이 크면, 안테나가 환경의 영향을 잘 받지 않는다는 장점이 있다. 환경의 변화로 인해서 안테나의 주파수 변이가 작아도, 심각한 임피던스 부정합 및 대응하는 신호 손실을 유발하지 않는다.

도 8은 블루투스의 광대역 송신 특성을 도시하고 있으며, 특히 본 발명의 스텝 임피던스 인쇄 다이폴 안테나의 대역 통과 필터의 감도를 도시하고 있다. 이 안테나가 대역외 신호의 상당한 감쇄를 제공한다는 것을 알 수 있다. 감쇄의 최소값이 블루투스의 주파수 대역에 놓여 있다. 2.4GHz와 2.5GHz의 주파수에서의 감쇄가 P3 및 P4에서 약 -3.4dB와 -3.3dB과 같다. 900MHz의 주파수에서의 감쇄는-35dBc와 같고, 1800MHz의 주파수에서의 감쇄는 -25dBc와 같다. 단위 dBc는 캐리어에 대한 신호 레벨을 나타낸다. 이 경우 캐리어는 통과 대역의 신호 레벨이다.

도 6, 7, 8에 도시된 곡선은 블루투스애플리케이션의 송신기 및/또는 수신기 모듈의 특성을 나타낸다. 비교될만한 결과는 예컨대, 1710MHz와 1880MHz 사이(GSM 1800) 및 1850MHz와 1990MHz 사이(GSM 1900)의 특성 주파수 대역의 GSM 애플리케이션에서 획득된다. 도면에서는 다른 주파수가 신호 대역에 적용될 수 있다는 것만을 제공할 것이다. 분명히 안테나의 다이폴 바의 크기에는 차이가 있을 것이다.

이 문서에 의해서 커버되는 본 발명의 새로운 특성 및 장점이 위에 설명되었다. 그러나, 이 개시물이 여러가지 면에서 단지 예시일뿐이라는 것을 이해할 것이다. 세부적인 면에서, 특히 모양, 크기 및 부품의 배치면에서 본 발명의 범주를 없어나지 않는 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 범주는 물론 첨부된 청구항에서 표현되는 용어로 정의된다.

Claims

신호 처리 방법에 있어서,

상기 신호는 다이폴 안테나(a dipole antenna) 및 송신되는 신호를 증폭시키는 송신기 전력 증폭기를 구비한 송신기 모듈로부터 송신되는 신호 및/또는 다이폴 안테나 및 수신되는 신호를 증폭시키는 수신기 증폭기를 구비한 수신기 모듈로부터 수신되는 신호이고,

상기 방법은 차동 신호를 단일 종단 신호(single-ended-signal)로 변환하지 않고 상기 송신기 전력 증폭기로부터 상기 안테나로 또는 상기 안테나로부터 상기 수신기 증폭기로 제공하는 단계를 포함하는

신호 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

하나의 동일한 밸런싱된(balanced) 안테나가 상기 송신기 모듈 및/또는 상기 수신기 모듈로 사용되는

신호 처리 방법.
다이폴 안테나(28)와,

송신되는 신호를 증폭시키는 송신기 전력 증폭기(30) 및/또는,

수신되는 신호를 증폭시키는 수신기 증폭기(32)를 포함하되,

상기 안테나(28) 및 상기 송신기 전력 증폭기(30) 및/또는 상기 수신기 증폭기(32)는 이중 라인 접속부(25, 27; 25, 29)를 통해서 각각 상호 접속되며,

상기 안테나로부터의 차동 신호를 단일 종단 신호로 변환하지 않고 상기 수신기 증폭기(32)에 제공하고, 상기 송신기 전력 증폭기(30)로부터 상기 안테나(28)로 제공하는

송신기 및/또는 수신기 모듈.
제 3 항에 있어서,

수신되는 신호와 송신되는 신호를 스위칭하는 밸런싱된 스위치 회로(24)를 구비하되,

상기 안테나(28)와 상기 송신되는 신호를 증폭하는 송신기 전력 증폭기(30) 및/또는 상기 수신되는 신호를 증폭하는 수신기 증폭기(32)는 상기 이중 라인 상호 접속부(25, 27, 29)를 통해서 상기 스위치 회로(24)에 접속되는

송신기 및/또는 수신기 모듈.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 안테나(28)와 상기 송신기 전력 증폭기(30) 및/또는 상기 수신기 증폭기(32)의 출력 임피던스를 정합시키는 정합 회로(26)를 구비하되,

상기 안테나(28)는 2개의 별개의 노드(41, 43)에서 상기 정합 회로(26)에 접속되는 2개의 안테나 섹션(40, 42)을 포함하는

송신기 및/또는 수신기 모듈.
제 5 항에 있어서,

상기 정합 회로(26) 및 상기 안테나(28)는 상기 모듈에 대역 통과 필터 기능을 제공하는

송신기 및/또는 수신기 모듈.
제 3 항에 있어서,

상기 정합 회로(26)는 집적된 병렬 공진 임피던스 정합 회로(an integrated parallel resonant impedance matching circuit)인

송신기 및/또는 수신기 모듈.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 임피던스 정합 회로(26)와 다이폴 방사 안테나(a dipole radiator antenna:28)의 조합으로 2극 대역 통과 필터를 형성하는

송신기 및/또는 수신기 모듈.
제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나(28)는 스텝 임피던스 인쇄 다이폴(a stepped-impedance printed dipole)을 포함하는

송신기 및/또는 수신기 모듈.
다이폴 안테나를 구비하는 기판에 있어서,

상기 안테나는 임피던스 스텝 장치(an impedance step arrangement)를 포함하는

기판.
제 10 항에 있어서,

상기 다이폴 안테나가 접속 라인 및 상기 접속 라인보다 큰 폭을 가진 다이폴 바를 각각 구비한 2개의 접속부를 포함하는 것에 의해 상기 임피던스 스텝이 구현되는

기판.
제 11 항에 있어서,

상기 안테나의 부품들이 상호 접속되는 위치에 정합 회로가 제공되며,

상기 정합 회로의 대부분과 상기 안테나가 하나의 도전층에 설치되는

기판.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 개시된 상기 모듈을 구비한 가전 제품.