KR20060112722A

KR20060112722A - 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로

Info

Publication number: KR20060112722A
Application number: KR1020050035282A
Authority: KR
Inventors: 김동완
Original assignee: 주식회사 팬택
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-02

Abstract

본 발명은 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로에 관한 것으로서, 제1 스위칭 수단에 주파수 대역별 인가된 RF 신호가 셀룰러 대역과 GPS/PCS 대역에 대한 각각의 제1 및 제2 정합 수단을 통해 분주 수단을 거쳐 제2 스위칭 수단에 인가됨으로써 이 RF 신호는 제2 스위칭 수단에 의해 셀룰러 대역, GPS 대역, PCS 대역별 모드 인에이블 신호에 연결되고, 그로 인해 다중 대역 단말기에서 셀룰러/GPS/PCS 대역별 수신 성능이 최적화 될 수 있을 뿐만 아니라 신호 상태 및 지역에 따라 최적의 이동 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

다중 대역 단말기, 셀룰러, GPS, PCS, 이동통신 서비스, 임피던스 정합

Description

다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로 {CIRCUIT FOR MATCHING ANTENNA OF MULTI-BAND TERMINAL}

도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 3중 대역 단말기에 적용되는 3중 대역 안테나의 정합 회로의 구성을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로의 구성을 도시한 것이다.

본 발명은 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로에 관한 것으로, 특히 서로 다른 주파수 대역의 이동 통신 서비스 중에서 최적의 서비스를 제공하기 위한 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로에 관한 것이다.

아날로그/디지털 통신 기술의 급속한 발전으로 셀룰러, PCS, GSM, PHS, 및 인공위성을 이용한 이리듐(Iridium) 서비스 등의 다양한 종류의 이동통신 서비스가 시행되고 있다.

이동통신 서비스에 이용되는 개인 휴대 단말기는 소형화, 다기능화, 경량화, 및 저전력화되고 있으며, 기지국 및 단말기에 필수적인 안테나는 신호의 시작/종료 를 담당하며 통화품질을 결정하는 핵심 부품이다.

현재 단일 주파수 대역을 이용하는 이동통신 서비스와는 달리 전 세계 어디서나 통신이 가능한 서비스가 요구되고 있으며, 이를 위해 셀룰러(Cellular), PCS와 GPS 등 다수의 서로 다른 주파수 대역을 이용하는 서비스간 호환이 가능한 다중 대역용 단말기가 개발되고 있다.

다중 대역용 단말기에 장착되는 안테나는 2가지 이상의 주파수 대역에서 정상적으로 동작하여야 하고, 단말기 외부면의 최소 면적에 위치해야 하는 특성상 서로 다른 두 가지 형태의 안테나를 장착할 수 없기 때문에 소형이면서 이중 대역(Dual band), 3중 대역(Tri-band)에 사용할 수 있는 소형 안테나가 출시되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 3중 대역 안테나의 정합 회로는 3중 대역 안테나와 이 안테나와 연결된 송신단과 수신단을 분기해 주는 듀플렉서(Duplexer) 사이에 설치되는데, 단일 정합수단(10), RF 연결 수단(RF Connector; RF CON)(20), RF 스위칭 수단(30)을 포함하고 있다.

여기서, RF 스위칭 수단(30)은 SP3T(Single Pole 3 Throw)로서, RF 신호를 셀룰러 대역, GPS 대역, 및 PCS 대역 중 어느 한 대역에 연결시키는 스위치이다.

이러한 3중 대역 안테나의 정합 회로는 안테나를 통해 어떤 대역의 RF 신호가 수신되더라도 단일 정합 수단(10)에서 임피던스 정합하고 RF 연결 수단(20)에 의해 RF 신호가 RF 스위칭 수단(30)에 연결된다.

그러면, RF 스위칭 수단(30)은 RF 신호의 대역에 맞는 CELL_EN, GPS_EN, PCS_EN의 모드 인에이블(MODE ENABLE) 신호와 연결된다.

이렇게 하여, 3중 대역 단말기는 안테나를 통해 수신되는 RF 신호의 대역에 따라 셀룰러(Cellular), PCS와 GPS의 서로 다른 주파수 대역을 이용하는 서비스를 이용할 수 있다.

그런데, 종래 기술의 실시예에 따른 3중 대역 단말기에 적용되는 3중 대역 안테나의 정합 회로는 단일 정합 회로로서 어떤 대역의 RF 신호가 수신되더라도 동일하게 적용됨으로써 각 대역별 주파수 특성에 맞는 임피던스 정합이 어렵고, 그로 인해 대역별로 최적화된 수신 성능을 구현할 수 없어 무선감도 성능이 일부 열화되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀룰러 대역, GPS/PCS 대역의 주파수 특성에 맞는 이중 임피던스 정합 기능을 통해 각 대역의 신호를 독립적으로 분주하여 대역별로 최적화된 수신 성능을 구현하기 위한 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 RF 스위칭 소자, 다이플렉서를 이용하여 셀룰러 대역, PCS/GPS 대역의 RF 신호를 선택적으로 연결하여 대역별 주파수 특성에 맞게 임피던스 정합하도록 한다.

본 발명의 특징에 따른 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로는, 서로 다른 주파수 대역을 이용하는 셀룰러, PCS, GPS와 같은 이동 통신 서비스간 호환이 가능하도록 하는 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로에 있어서, 다중 대역의 RF 신호를 송수신하는 안테나를 통해 수신된 RF 신호의 주파수 대역에 따라 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역을 선택적으로 연결하는 제1 스위칭 수단; 상기 제1 스위칭 수단에 의해 연결된 RF 신호의 대역별 주파수 특성에 맞는 임피던스 정합을 수행하는 제1 및 제2 정합 수단; 상기 제1 및 제2 정합 수단에 의해 임피던스 정합된 제1 및 제2 주파수 대역의 RF 신호를 입력받아 특정 주파수를 기준으로 각각 분기해 주는 분주 수단; 및 상기 분주 수단에 의해 분기된 RF 신호가 인가되면 다수의 신호 경로 중에서 상기 RF 신호에 해당하는 주파수 대역의 신호 경로를 선택하여 분기해 주는 제2 스위칭 수단을 포함한다.

상기 분주 수단과 제2 스위칭 수단 사이에 설치되어 상기 RF 신호를 연결해 주는 RF 연결 수단을 포함한다.

상기 제1 주파수 대역은 셀룰러 대역의 이동통신 서비스를 제공하기 위한 주파수 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 PCS/GPS 대역의 이동통신 서비스를 제공하기 위한 주파수 대역이다.

상기 제1 스위칭 수단은 상기 RF 신호를 제1 주파수 대역의 신호 경로와 제2 주파수 대역의 신호 경로 중 어느 한 경로를 선택하여 분기하도록 하는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치이고, 상기 제2 스위칭 수단은 상기 RF 신호를 셀룰러 대역, GPS 대역, PCS 대역의 신호 경로 중 어느 한 경로를 선택하여 분기하도록 하는 SP3T(Single Pole Triple Throw) 스위치이다.

상기 다중 대역 단말기의 MSM(Mobile Station Modem)은 셀룰러 대역과 PCS/GPS 대역의 RF 신호에 따라 상기 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단의 입력단에 모드 인에이블(MODE ENABLE) 신호를 인가하여 제1 및 제2 주파수 대역을 스위칭 하도록 한다.

상기 분주 수단은 셀룰러 대역과 PCS/GPS 대역을 분주하기 위해 고역 통과 필터(HPF)와 저역 통과 필터(LPF)로 구성되는 다이플렉서(Diplexer)이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로에 대하여 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로는, 제1 및 제2 스위칭 수단(110, 150), 제1 및 제2 정합 수단(121, 125), 분주 수단(130), RF 연결 수단(140)을 포함한다.

제1 스위칭 수단(110)은 3중 대역의 RF 신호를 송수신하는 3중 대역 안테나를 통해 수신된 RF 신호가 셀룰러 대역인지, PCS/GPS 대역인지에 따라 선택적으로 분기하여 제1 정합 수단(121) 또는 제2 정합 수단(125)에 인가되도록 한다.

제1 정합 수단(121)은 제1 스위칭 수단(110)에 의해 셀룰러 대역의 RF 신호를 임피던스 정합하고, 제2 정합수단(125)은 PCS/GPS 대역의 RF 신호를 임피던스 정합한다.

분주 수단(130)은 제1 정합수단(121)이나 제2 정합 수단(125)에 의해 임피던스 정합된 RF 신호를 특정 주파수 대역을 기준으로 셀룰러 대역, GPS/PCS 대역으로 각각 분주해 준다.

RF 연결 수단(140)은 분주 수단(130)과 제2 스위칭 수단(150) 사이에 설치되어 RF 신호를 제2 스위칭 수단(150)에 연결해 준다.

제2 스위칭 수단(150)은 분주 수단(130)에 의해 분주된 RF 신호가 인가되면 RF 신호의 주파수 대역에 따라 셀룰러 대역, PCS 대역, GPS 대역의 신호 경로 중에서 어느 한 경로를 선택하여 분기하도록 한다.

위에서, 제1 스위칭 수단(110)은 RF 신호를 셀룰러 대역의 신호 경로와 GPS/PCS 대역의 신호 경로 중 어느 한 경로를 선택하여 분기하도록 하는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치이고, 제2 스위칭 수단(150)은 RF 신호를 셀룰러 대역, GPS 대역, PCS 대역의 신호 경로 중 어느 한 경로를 선택하여 분기하도록 하는 SP3T(Single Pole Triple Throw) 스위치이다.

또한, 분주 수단(130)은 제1 정합 수단(121)과 제2 정합 수단(125)에 의해 정합된 RF 신호를 셀룰러 대역과 PCS/GPS 대역을 분주하기 위해 고역 통과 필터(HPF)와 저역 통과 필터(LPF)로 구성되는 다이플렉서(Diplexer)이다.

다이플렉서는 단말기에 각 주파수 대역별로 RF 시스템이 별도로 존재하지만 각 주파수대역끼리 신호가 섞이는 일을 보다 확실하게 방지할 수 있어 서로 다른 주파수 대역간의 독립(Isolation) 특성을 강화시킬 수 있다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로의 동작에 대하여 자세하게 설명한다.

다중 대역 단말기의 MSM(Mobile Station Modem)은 안테나를 통해 수신된 RF 신호가 셀룰러 대역, 또는 PCS/GPS 대역인지에 따라 제1 스위칭 수단(110) 및 제2 스위칭 수단(150)의 입력단에 모드 인에이블(MODE ENABLE) 신호를 인가하여 해당 대역을 스위칭하게 한다.

제1 스위칭 수단(110)에 의해 스위칭된 RF 신호가 셀룰러 대역인 경우에는 제1 정합 수단(121), GPS/PCS 대역인 경우에는 제2 정합 수단(125)에 의해 임피던스 정합된 후에 분주 수단(130)에 인가된다.

분주 수단(130)은 일반 다이플렉서에 비해 GPS 대역이 추가된 것으로서 제1 정합 수단(121)이나 제2 정합 수단(125)에서 인가되는 RF 신호를 셀룰러 대역과 GPS/PCS 대역으로 분주해 준다.

제2 스위칭 수단(150)은 분주 수단(130)에 의해 분주된 RF 신호가 RF 연결 수단(140)을 통해 인가되면 RF 신호의 대역에 맞는 CELL_EN, GPS_EN, PCS_EN의 모드 인에이블(MODE ENABLE) 신호와 연결된다.

이렇게 함으로써, 다중 대역 단말기는 신호 상태 및 지역에 따라 서로 다른 이동 통신 서비스 중에서 최적의 서비스와 연결될 수 있다.

상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의한 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로는 셀룰러 대역, GPS/PCS 대역별 주파수 특성을 고려하여 안테나를 통해 수신된 RF 신호를 임피던스 정합함으로써 셀룰러/GPS/PCS 대역별 수신 성능을 극대화하고, 그로 인해 신호 상태 및 지역에 따라 최적의 이동 통신 서비스를 제공받을 수 있는 효과가 있다.

Claims

서로 다른 주파수 대역을 이용하는 셀룰러, PCS, GPS와 같은 이동 통신 서비스간 호환이 가능하도록 하는 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로에 있어서,

다중 대역의 RF 신호를 송수신하는 안테나를 통해 수신된 RF 신호의 주파수 대역에 따라 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역을 선택적으로 연결하는 제1 스위칭 수단;

상기 제1 스위칭 수단에 의해 연결된 RF 신호의 대역별 주파수 특성에 맞는 임피던스 정합을 수행하는 제1 및 제2 정합 수단;

상기 제1 및 제2 정합 수단에 의해 임피던스 정합된 제1 및 제2 주파수 대역의 RF 신호를 입력받아 특정 주파수를 기준으로 각각 분기해 주는 분주 수단; 및

상기 분주 수단에 의해 분기된 RF 신호가 인가되면 다수의 신호 경로 중에서 상기 RF 신호에 해당하는 주파수 대역의 신호 경로를 선택하여 분기해 주는 제2 스위칭 수단

을 포함하는 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로.
제1항에 있어서,

상기 분주 수단과 제2 스위칭 수단 사이에 설치되어 상기 RF 신호를 연결해 주는 RF 연결 수단을 더 포함하는 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로.
제1항에 있어서,

상기 제1 주파수 대역은 셀룰러 대역의 이동통신 서비스를 제공하기 위한 주파수 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 PCS/GPS 대역의 이동통신 서비스를 제공하기 위한 주파수 대역인 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로.
제2항에 있어서,

상기 제1 스위칭 수단은 상기 RF 신호를 제1 주파수 대역의 신호 경로와 제2 주파수 대역의 신호 경로 중 어느 한 경로를 선택하여 분기하는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치이고, 상기 제2 스위칭 수단은 상기 RF 신호를 셀룰러 대역, GPS 대역, PCS 대역의 신호 경로 중 어느 한 경로를 선택하여 분기하는 SP3T(Single Pole Triple Throw) 스위치인 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로.
제1항에 있어서,

상기 다중 대역 단말기의 MSM(Mobile Station Modem)은 셀룰러 대역과 PCS/GPS 대역의 RF 신호에 따라 상기 제1 스위칭 수단 및 제2 스위칭 수단의 입력단에 모드 인에이블(MODE ENABLE) 신호를 인가하여 제1 및 제2 주파수 대역을 스위칭 하도록 하는 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로.
제1항에 있어서,

상기 분주 수단은 셀룰러 대역과 PCS/GPS 대역을 분주하기 위해 고역 통과 필터(HPF)와 저역 통과 필터(LPF)로 구성되는 다이플렉서(Diplexer)인 다중 대역 단말기의 안테나 정합 회로.