KR20060122217A - 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 임피던스 부정합은 통화 품질을 떨어뜨리고 통신이 되지 않는 상황이 발생하고 고출력 증폭기에서 소모되는 전력이 많아져 배터리 사용 시간이 짧아지고 열이 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 송신 신호를 고출력 증폭하여 출력하는 고출력 증폭기와; 제어 전압을 변화시켜 임피던스를 상하 조정하여 안테나와 고출력 증폭기의 임피던스를 정합하는 가변 정합회로와; 가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 송신 출력의 크기를 정합 제어부로 전달하는 정합 검출부와; 송신 출력의 레벨을 판단하여 부정합 정도에 따라 가변 정합회로의 임피던스를 조정하는 정합 제어부로 구성되어 임피던스 부정합을 보정하여 고출력 증폭기의 송신 출력을 안정적으로 유지함으로써 통화의 질을 향상시키고 고출력 증폭기의 과전류를 방지하여 대기 시간을 증가시키고, 단말기 수명을 연장하고 과전류로 인한 발열을 방지하는 효과가 있다.

Description

이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로 및 방법{CIRCUIT FOR COMPENSATING MATCHING AUTOMATICALLY IN MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도 1은 종래 이동 통신 단말기의 정합 회로의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로의 구성을 보인 블록도.

도 3은 도 2의 정합 검출부의 회로 구성을 보인 블록도.

도 4는 도 2의 가변 정합부의 회로 구성을 보인 블록도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 방법의 동작 흐름도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

21 : 고출력 증폭기 22 : 가변 정합회로

23 : 정합 검출부 24 : 정합 제어부

본 발명은 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 주변 환경에 따라 수시로 변하는 고출력 증폭기의 임피던스를 정합하여 신호 를 정상 출력할 수 있게 한 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로 및 방법에 관한 것이다.

종래 이동 통신 단말기에서 무선 송신 장치는 안테나와 고출력 증폭기 사이의 안테나 쪽에는 듀플렉서와 안테나 스위치를 연결하고 고출력 증폭기 쪽으로는 아이솔레이터를 연결한다. 듀플렉서나 안테나 스위치는 고출력 증폭기의 출력단을 50옴으로 고정시키지 못하므로 이동 통신 단말기는 아이솔레이터를 사용하여 강제로 고출력 증폭기의 출력단을 50옴으로 정합하여 사용한다. 이동 통신 단말기는 고출력 증폭기의 출력단을 강제로 정합하여 안테나와 고출력 증폭기간의 부정합으로 인해서 발생하는 고출력 증폭기의 파손이나 고출력 증폭기로 흐르는 과전류 등의 문제를 해결한다.

이동 통신 단말기는 고출력 증폭기와 아이솔레이터 사이에 고정적으로 인덕터와 캐패시터를 사용하여 정합회로를 구성하여 임피던스를 50옴으로 정합한다. 그러나 이동 통신 단말기는 점점 크기가 작아지는 추세이고 보다 작은 실장 면적으로 인해 부품 단가가 높은 아이솔레이터를 점점 사용하지 않고 인덕터와 캐패시터를 이용한 고정형 정합회로를 사용하여 고출력 증폭기의 출력단을 50옴으로 정합한다. 고정형 정합회로는 안테나의 자유 공간 상태만을 고려한 정합 회로이므로 실제 무선 환경에서 이동 통신 단말기는 고출력 증폭기의 임피던스 부정합으로 인해 출력 전력을 제어하는데 실패하여 무선 신호를 올바르게 송신하지 못해 통신 채널의 유지에 어려움을 겪는 문제점이 있다.

고출력 증폭기의 출력단에 고정형 정합회로를 적용하면 안테나 상태에 따라( 예를 들어 단말기를 손으로 잡거나 통화시 귀에 가져가거나 주머니에 보관할 때) 임피던스 부정합이 발생한다. 임피던스 부정합은 통화 품질을 떨어뜨리고 통신이 되지 않는 상황이 발생하고 고출력 증폭기에서 소모되는 전력이 많아져 배터리 사용 시간이 짧아지고 열이 발생한다. 또한, 고출력 증폭기의 불안정한 동작은 단말기 수명에도 영향을 미친다.

따라서 이동 통신 단말기는 도 1에 도시된 바와 같이, 아이솔레이터를 사용하여 고출력 증폭기의 출력단을 강제로 정합시킨다. 아이솔레이터에서 출력단의 임피던스 변화는 입력단의 임피던스에 영향을 주지 않으므로 사용 환경에 따라 고출력 증폭기의 출력단 임피던스는 변화가 발생하지 않으나 안테나와 아이솔레이터의 출력단간의 정합에 문제가 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 송신 출력의 레벨을 검출하여 고출력 증폭기의 임피던스를 정합하고 신호를 정상 출력할 수 있도록 한 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신 신호를 고출력 증폭하여 출력하는 고출력 증폭기와; 제어 전압을 변화시켜 임피던스를 상하 조정하여 안테나와 고출력 증폭기의 임피던스를 정합하는 가변 정합회로와; 가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 송신 출력의 크기를 정합 제어부로 전달하는 정합 검출부와; 송신 출력의 레벨을 판단하여 부정합 정도에 따라 가변 정합회로의 임피던스를 조정하는 정합 제어부로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 고출력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력의 크기를 판단하는 단계와; 송신 출력의 크기를 디지털 변환하여 출력 레벨을 판단하고 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력 사이의 차이를 계산하여 고출력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 부정합 정도를 판단하는 단계와; 부정합 정도에 따라 전압 레벨을 변화시켜 가변 정합회로의 임피던스를 조정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 송신 신호를 고출력 증폭하여 출력하는 고출력 증폭기(21)와; 제어 전압을 변화시켜 임피던스를 상하 조정하여 안테나와 고출력 증폭기(21)의 임피던스를 정합하는 가변 정합회로(22)와; 가변 정합회로(22)의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 송신 출력의 크기를 정합 제어부(24)로 전달하는 정합 검출부(23)와; 송신 출력의 레벨을 판단하여 부정합 정도에 따라 가변 정합회로(22)의 임피던스를 조정하는 정합 제어부(24)로 구성된다.

자동 정합 보상 회로는 송신 출력을 검출하여 고출력 증폭기(21)의 출력단 부정합 정도를 판단하고 가변 정합회로(22)의 임피던스를 제어하여 고출력 증폭기(21)의 출력단과 안테나 사이의 임피던스를 정합한다.

이동 통신 단말기는 송신단의 이득을 제어하여 고출력 증폭기(21)에 의해 송신 신호를 최종 증폭하여 안테나를 통해 무선 출력한다. 이동 통신 단말기는 고출력 증폭기(21) 입력 전에 송신 신호의 이득을 제어하고 고출력 증폭기(21)의 소정 레벨 증폭에 의해 송신 신호를 고출력 증폭하여 무선 출력한다.

이동 통신 단말기에서 알에프 회로는 입출력 임피던스를 50옴으로 정합하여 신호를 전달하며 고출력 증폭기(21)의 출력단과 듀플렉서(25) 또는 안테나 사이에도 50옴으로 정합한다. 알에프 회로를 구성하는 모든 부품은 임피던스 정합에 의해 가장 좋은 특성을 낸다. 이러한 정상 상태에서 임피던스 부정합이 발생하면 가장 먼저 고출력 증폭기(21)의 출력 특성에 저하가 발생한다.

따라서 이동 통신 단말기는 고출력 증폭기(21)의 송신 출력을 검출하여 소정 출력 이상 출력되지 않으면 송신 출력이 소정 출력 이상 출력되도록 정합 회로의 임피던스를 변화시켜 임피던스 정합을 수행한다.

고출력 증폭기(21)와 안테나 사이의 임피던스 정합이 정상이면 고출력 증폭기(21)에 의해 고출력 증폭된 송신 신호는 출력 감쇠 없이 안테나를 통해 정상 무선 방사하고 임피던스 부정합이 발생하면 송신 신호의 출력은 감쇠하여 안테나에 전달된다.

정합 검출부(23)는 가변 정합회로(22)의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 송신 출력의 크기를 정합 제어부(24)로 전달한다. 정합 검출부(23)는 최종 증폭된 송신 신호의 출력을 검출하여 출력 크기를 정합 제어부(24)로 전달한다.

도 3은 도 2의 정합 검출부의 회로 구성을 보인 블록도이다. 정합 검출부 (23)는 고출력 증폭기(21)를 거친 가변 정합회로(22)의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 출력 크기를 정합 제어부(24)에 전달한다. 정합 검출부(23)는 커플러(23a)를 사용하여 송신 출력을 커플링하여 송신 출력에 비례하게 출력 신호를 추출하고 커플링 신호 대비 송신 출력의 크기를 정합 제어부(24)에 전달한다.

정합 제어부(24)는 출력 크기를 디지털 변환하여 송신 출력의 레벨을 판단하고 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력 사이의 차이를 계산하여 고출력 증폭기(21)와 안테나 사이의 임피던스 부정합 정도를 판단한다. 정합 제어부(24)는 부정합 정도에 따라 가변 정합회로(22)의 캐패시터 용량을 제어하여 가변 정합회로(22)의 임피던스를 조정한다. 정합 제어부(24)는 측정 송신 출력이 목표 송신 출력에 도달하도록 주기적으로 송신 출력의 레벨을 판단하고 가변 정합회로(22)의 임피던스를 조정한다.

가변 정합회로(22)는 정합 제어부(24)의 임피던스 제어에 의해 캐패시터 용량을 상하 제어하여 임피던스 크기를 조정한다. 가변 정합회로(22)는 가변 캐패시터 또는 가변 인덕터의 용량을 상하 제어하여 임피던스 크기를 조정한다. 가변 정합회로(22)는 임피던스 크기를 조정하여 안테나와 고출력 증폭기(21) 사이의 임피던스를 정합하여 고출력 증폭기(21)에 의해 증폭된 송신 신호를 감쇠 없이 안테나에 전달한다. 송신 신호는 정합 검출부(23)와 듀플렉서(25)를 거쳐 안테나에 전달되고 안테나는 송신 신호를 자유 공간에 무선 출력한다.

도 4는 도 2의 가변 정합 회로의 구성을 보인 블록도이다. 가변 정합 회로(22)는 전압에 따라 인덕턴스와 캐패시턴스가 변화하는 가변 인덕터와 가변 캐패시 터를 사용하여 제어 전압을 변화시켜 임피던스를 상하 조정하여 안테나와 고출력 증폭기의 임피던스를 정합한다. 가변 정합 회로(22)는 전압에 따라 소정 용량 변화하는 인덕터와 캐패시터를 사용하여 용량을 변화시켜 임피던스를 정합한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 고출력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력의 크기를 판단하는 단계와; 송신 출력의 크기를 디지털 변환하여 출력 레벨을 판단하고 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력 사이의 차이를 계산하여 고출력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 부정합 정도를 판단하는 단계와; 부정합 정도에 따라 가변 정합회로의 캐패시터 용량을 제어하는 전압 레벨을 변화시켜 가변 정합회로의 임피던스를 조정하는 단계로 이루어진다.

이동 통신 단말기는 고출력 증폭기의 송신 출력을 검출하여 안테나와 고출력 증폭기 사이의 임피던스 부정합 정도를 판단하고 가변 정합회로의 임피던스를 제어하여 임피던스의 부정합을 개선하여 송신 출력을 소정 출력 이상으로 유지한다.

이동 통신 단말기는 송신단의 이득을 제어하여 송신 신호의 출력을 일차 증폭하고 고출력 증폭기에 의해 송신 신호를 최종 증폭하여 가변 정합회로와 듀플렉서를 거쳐 안테나에 전달하여 송신 신호를 무선 출력한다. 이동 통신 단말기는 고출력 증폭기의 송신 출력을 검출하여 고출력 증폭기의 상태를 점검하고 고출력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 부정합으로 인한 송신 출력의 감쇠 정도를 판단한다.

이동 통신 단말기는 가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 고출력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력의 크기를 판단한다. 이동 통신 단말기는 송신 출력의 크기를 디지털 변환하여 출력 레벨을 판단하고 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력 사이의 차이를 계산하여 고출력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 부정합 정도를 판단한다.

이동 통신 단말기는 부정합 정도에 따라 가변 정합회로의 캐패시터 용량을 제어하는 전압 레벨을 변화시켜 가변 정합회로의 임피던스를 조정한다. 이동 통신 단말기는 송신 출력을 주기적으로 측정하고 송신 출력이 목표 송신 출력에 도달하도록 전압 레벨을 변화시켜 가변 정합회로의 임피던스를 조정한다.

이동 통신 단말기는 제어 전압을 변화시켜 가변 인덕터와 가변 캐패시터의 용량을 각각 상하 조정하여 안테나와 고출력 증폭기의 임피던스를 정합한다. 즉, 이동 통신 단말기는 가변 정합회로의 가변 캐패시터 또는 가변 인덕터의 용량을 상하 제어하여 임피던스 크기를 조정하여 안테나와 고출력 증폭기 사이의 임피던스를 정합하여 고출력 증폭기에 의해 증폭된 송신 신호를 감쇠 없이 안테나에 전달한다. 송신 신호는 임피던스 부정합으로 인한 신호 감쇠 없이 정합 검출부와 듀플렉서를 거쳐 안테나에 전달된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 통신 환경의 변화로 인한 안테나와 고출력 증폭기 사이의 임피던스 부정합을 보정하여 고출력 증폭기의 송신 출력을 안정적으로 유지함으로써 통화의 질을 향상시키고 고출력 증폭기의 과전류 를 방지하여 대기 시간을 증가시키고, 단말기 수명을 연장하고 과전류로 인한 발열을 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 송신 신호를 고출력 증폭하여 출력하는 고출력 증폭기와;

   제어 전압을 변화시켜 임피던스를 상하 조정하여 안테나와 고출력 증폭기의 임피던스를 정합하는 가변 정합회로와;

   가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 송신 출력의 크기를 정합 제어부로 전달하는 정합 검출부와;

   송신 출력의 레벨을 판단하여 부정합 정도에 따라 가변 정합회로의 임피던스를 조정하는 정합 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 가변 정합회로는 제어 전압에 따라 가변 인덕터와 가변 캐패시터의 용량을 변화시켜 임피던스를 상하 조정하게 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 정합 제어부는 송신 출력의 레벨을 판단하고 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력 사이의 차이를 계산하여 측정 송신 출력이 목표 송신 출력에 도달하도록 주기적으로 송신 출력의 레벨을 판단하고 부정합 정도에 따라 가변 정합회로의 임피던스를 조정하게 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 회로.
4. 가변 정합회로의 출력단 측의 송신 출력을 검출하여 고출력 증폭기에 의해 증폭된 송신 출력의 크기를 판단하는 단계와;

   송신 출력의 크기를 디지털 변환하여 출력 레벨을 판단하고 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력 사이의 차이를 계산하여 고출력 증폭기와 안테나 사이의 임피던스 부정합 정도를 판단하는 단계와;

   부정합 정도에 따라 전압 레벨을 변화시켜 가변 정합회로의 임피던스를 조정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 임피던스 부정합 정도의 판단은 송신 출력을 주기적으로 측정하여 목표 송신 출력 대비 측정 송신 출력의 차이에 비례하는 부정합 정도를 판단하게 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 가변 정합회로의 임피던스 조정은 송신 출력이 목표 송신 출력에 도달하도록 소정 주기마다 전압 레벨을 변화시켜 가변 정합회로의 임피던스를 조정하게 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 자동 정합 보상 방법.

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