KR20100048096A - 듀얼 안테나 ｒｆ 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 듀얼 안테나 RF 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래의 DPDT(Double Pole Double Throw) 스위치를 SPDT(Single Pole Double Switch) 스위치 및 RF 커플러로 치환함으로써 데이터의 송수신시 두 개의 안테나를 동시에 사용할 수 있게 하여 데이터의 송수신거리를 증가시키고, DPDT 스위치를 사용할 때에 비하여 제조 비용 및 디바이스의 크기를 절감할 수 있는 듀얼 안테나 RF 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 듀얼 안테나 드라이버는: 데이터를 송수신하는 RF 트랜스시버, 전력 증폭기, 대역 통과 필터, 저잡음 증폭기, 제 1 안테나, 및 제 2 안테나를 포함하는 듀얼 안테나 RF 시스템에 있어서, SPDT 스위치 및 RF 커플러를 포함하고, 상기 SPDT 스위치는 데이터를 송신하는 경우 상기 대역 통과 필터로부터 전달받은 데이터를 상기 RF 커플러에 전달하고, 데이터를 수신하는 경우 상기 RF 커플러로부터 전달받은 데이터를 상기 저잡음 증폭기에 전달하며, 상기 RF 커플러는 데이터를 송신하는 경우 상기 SPDT 스위치로부터 전달받은 데이터를 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나에 전달하고, 데이터를 수신하는 경우 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나로부터 전달받은 데이터를 상기 SPDT 스위치로 전달하는 것을 특징으로 한다.
듀얼 안테나, SPDT 스위치, RF 커플러

Description

듀얼 안테나 ＲＦ 시스템{Dual antenna RF system}
본 발명은 듀얼 안테나 RF 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 DPDT 스위치를 SPDT 스위치 및 RF 커플러로 치환함으로써 데이터의 송수신시 두 개의 안테나를 동시에 사용할 수 있게 하여 데이터의 송수신거리를 증가시키고, DPDT 스위치를 사용할 때에 비하여 제조 비용 및 디바이스의 크기를 절감할 수 있는 듀얼 안테나 RF 시스템에 관한 것이다.
현재, IEEE 802.11 규격에 따른 무선 LAN(WLAN)에 의한 데이터 통신이 널리 일반화되어 있다. 예를 들면 퍼스널 컴퓨터(PC), 프린터나 하드 디스크, 브로드밴드 루터(rooter) 등의 PC 주변기기, FAX, 냉장고, 표준 TV(SDTV), 고품위TV(HDTV), 카메라, 비디오, 휴대 전화기 등의 전자 기기, 자동차 또는 항공기 내에서 와이어 대신 신호 전달 수단으로서 채용되어, 각각의 전자 전기 기기 사이에 있어서 무선 데이터 전송이 행해지고 있다.
WLAN의 규격으로서 현재 복수개의 규격이 존재한다. 예를 들면, IEEE 802.11a는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples: 직교 주파수 다중 분할) 변조 방식을 이용하여, 최대 54Mbps의 고속 데이터 통신을 지원하며, 그 주파 수 대역은 5GHz 대가 이용된다. IEEE 802.11a를 유럽에서 이용 가능하게 하기위한 규격으로서 IEEE 802.11h가 있다.
IEEE 802.11b는, DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum 직접·시켄스·스펙트럼 확산) 방식으로서, 5.5Mbps, 11Mbps의 고속 통신을 지원하며, 무선 면허없이 자유롭게 이용 가능한, 2.4GHz의 ISM(Industrial, Scientific and Medica1, 산업, 과학 및 의료) 대역에 이용된다.
또한 IEEE 802.11g는, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiples: 직교 주파수 다중 분할) 변조 방식을 이용하여, 최대 54Mbps의 고속 데이터 통신을 지원하며, IEEE 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 대역에 이용된다.
이와 같은 WLAN을 이용한 멀티 밴드 통신 장치는 통신 주파수대가 상이한 2개의 통신 시스템(IEEE 802.11a, IEEE 802.11b)으로 송수신 가능한 2개의 듀얼 밴드 안테나, 각 통신 시스템에서의 송신 데이터를 변조하고, 수신 데이터를 복조하는 2개의 송수신부, 상기 안테나를 상기 송수신부에 각각 접속하기 위한 복수개의 스위치 수단, 및 상기 스위치 수단의 스위칭 제어를 행하는 스위치 제어 수단을 구비하여, 다이버시티 수신이 가능하다.
이하, 종래 방식에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래 방식에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(100)의 블록 다이어그램을 나타낸 것이다.
종래 방식에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(100)은 RF 트랜스시버(transceiver)(110), 전력 증폭기(Power Amplifier: PA)(120), 대역 통과 필터(Band Pass Filger: BPF)(130), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)(140), DPDT(Double Pole Double Throw) 스위치(150), 제 1 안테나(160), 제 2 안테나(170)를 포함한다.
특히 DPDT 스위치(150)은 입출력단자가 4개인 스위치로서 제 1 입출력단자(151), 제 2 입출력단자(152), 제 3 입출력단자(153), 및 제 4 입출력단자(154)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 입출력단자(151)가 제 4 입출력단자(154)에 연결되어 있고, 제 2 입출력단자(152)가 제 3 입출력단자(153)에 연결되어 있는 경우 데이터의 송신시에는 송신경로에 연결된 제 2 안테나(170)만 사용할 수 있고, 데이터의 수신시에는 수신경로에 연결된 제 1 안테나(160)만 사용할 수 있다. DPDT 스위치(150)의 연결상태를 도 1과는 달리 제 1 입출력단자(151)와 제 3 입출력단자(153)가 연결되도록 하고, 제 2 입출력단자(152)와 제 4 입출력단자(154)가 연결되도록 구성하는 것이 가능하나, 이 때에도 데이터의 송신 및 수신시에는 각각 송신경로와 수신경로에 연결되어 있는 제 1 안테나(160) 및 제 2 안테나(170)만 사용가능하다.
즉, 종래 방식에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(100)은 DPDT 스위치(150)을 사용하여 데이터의 송수신하기 위해 두 개의 안테나 중 하나의 안테나만 사용할 수 있어 두 개의 안테나 모두를 사용하는 경우에 비해 안테나의 이득(gain)이 낮아 데이터의 송수신 거리가 짧다는 문제점이 있다. 또한, DPDT 스위치는 다소 가격이 비 싸고, 디바이스의 크기가 크다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 종래의 DPDT 스위치를 SPDT 스위치 및 RF 커플러로 치환함으로써 데이터의 송수신시 두 개의 안테나를 동시에 사용할 수 있게 하여 데이터의 송수신거리를 증가시키고, DPDT 스위치를 사용할 때에 비하여 제조 비용 및 디바이스의 크기를 절감할 수 있는 듀얼 안테나 RF 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템은: 데이터를 송수신하는 RF 트랜스시버, 전력 증폭기, 대역 통과 필터, 저잡음 증폭기, 제 1 안테나, 및 제 2 안테나를 포함하는 듀얼 안테나 RF 시스템에 있어서, 상기 듀얼 안테나 RF 시스템은 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치 및 RF 커플러를 포함하고, 상기 SPDT 스위치는 데이터를 송신하는 경우 상기 대역 통과 필터로부터 전달받은 데이터를 상기 RF 커플러에 전달하고, 데이터를 수신하는 경우 상기 RF 커플러로부터 전달받은 데이터를 상기 저잡음 증폭기에 전달하며, 상기 RF 커플러는 데이터를 송신하는 경우 상기 SPDT 스위치로부터 전달받은 데이터를 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나에 전달하고, 데이터를 수신하는 경우 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나로부터 전달받은 데이터를 상기 SPDT 스위치로 전달하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 SPDT 스위치는 제 1 입출력단자, 제 2 입출력단자, 및 제 3 입 출력단자를 포함하고, 데이터를 송신하는 경우 상기 제 1 입출력단자 및 상기 제 3 입출력단자를 연결시키고, 데이터를 수신하는 경우 상기 제 2 입출력단자 및 상기 제 3 입출력단자를 연결시킬 수 있다.
또한, 상기 RF 커플러는 제 1 커패시터, 제 2 커패시터, 제 1 인덕터, 및 제 2 인덕터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 커패시터는 일단이 상기 SPDT 스위치에 연결되고, 타단이 상기 제 1 안테나에 연결되며, 상기 제 1 인덕터는 일단이 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 1 안테나에 연결되고, 타단이 접지되며, 상기 제 2 인덕터는 일단이 상기 SPDT 스위치에 연결되고, 타단이 상기 제 2 안테나에 연결되며, 상기 제 2 커패시터는 일단이 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 2 안테나에 연결되고, 타단은 접지될 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템은 종래의 DPDT 스위치를 SPDT 스위치 및 RF 커플러로 치환함으로써 데이터의 송수신시 두 개의 안테나를 동시에 사용할 수 있게 하여 데이터의 송수신거리를 증가시키고, DPDT 스위치를 사용할 때에 비하여 제조 비용 및 디바이스의 크기를 절감할 수 있는 듀얼 안테나 RF 시스템을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(200)을 나타낸다.
도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(200)은 RF 트랜스시버(210), 전력 증폭기(220), 대역 통과 필터(230), 저잡음 증폭기(240), SPDT 스위치(250), RF 커플러(260), 제 1 안테나(270), 제 2 안테나(280)를 포함한다.
RF 트랜스시버(210)는 데이터를 송수신하는 장치로서 데이터의 송신시에는 전력 증폭기(220)에 송신경로를 따라 데이터를 전달하며, 데이터의 수신시에는 저잡음 증폭기(240)로부터 수신경로를 따라 데이터를 수신한다. WLAN에 의한 데이터 통신의 경우 송신 및 수신에 사용되는 주파수 대역이 동일한바, 데이터의 송신과 수신은 동시에 이루어지지 않는다.
전력 증폭기(220)는 데이터 송신의 최종단에서 충분한 전력을 가지고 데이터를 송신할 수 있도록 RF 트랜스시버(210)로부터 전달받은 데이터를 증폭시켜 대역 통과 필터(230)에 전달한다.
대역 통과 필터(230)는 전력 증폭기(220)에 의한 증폭 과정에서 원하지 않는 대역의 주파수 성분이 나타날 수 있는바 전력 증폭기(220)로부터 전달받은 증폭된 데이터 중 원하는 주파수 대역만 통과시켜 SPDT 스위치(250)에 전달한다.
저잡음 증폭기(240)는 데이터의 수신시 수신품질의 저하를 막기 위해 사용되는 것으로서 SPDT 스위치(250)로부터 전달받은 데이터를 잡음의 증폭은 억제하면서 증폭시켜 트랜스시버(210)에 전달한다.
SPDT 스위치(250)는 데이터의 송신시 대역 통과 필터(230)로부터 전달받은 데이터를 RF 커플러(260)에 전달하고, 데이터의 수신시 RF 커플러(260)로부터 전달받은 데이터를 저잡음 증폭기(240)에 전달한다.
SPDT 스위치(250)는 도 1의 DPDT 스위치(150)와는 달리 3개의 입출력단자, 즉 제 1 입출력단자(251), 제 2 입출력단자(252), 제 3 입출력단자(253)를 갖는다. 데이터의 송신시에는 제 1 입출력단자(251) 및 제 3 입출력단자(253)가 연결되고, 데이터의 수신시에는 제 2 입출력단자(252) 및 제 3 입출력단자(253)가 연결된다. 언급한대로, WLAN에 의한 데이터 통신에 있어서 데이터의 송신과 수신은 동시에 이루어지지 않는바, 이와 같은 구성이 가능하다.
RF 커플러(260)는 데이터의 송신시 SPDT 스위치(250)로부터 전달받은 데이터를 제 1 안테나(270) 및 제 2 안테나(280)에 전달하고, 데이터의 수신시 제 1 안테나(270) 및 제 2 안테나(280)로부터 전달받은 데이터를 SPDT 스위치(250)로 전달한다.
즉, RF 커플러(260)는 데이터의 송신시에는 SPDT 스위치(250)로부터 전달받은 데이터를 분배하여 제 1 안테나(270) 및 제 2 안테나(280)에 전달하고, 데이터의 수신시에는 제 1 안테나(270) 및 제 2 안테나(280)가 수신한 데이터를 하나로 합쳐서 SPDT 스위치(250)에 전달하는바, 데이터를 송수신하기 위해 두 개의 안테나를 동시에 사용할 수 있다.
RF 커플러(260)는 일단이 SPDT 스위치(250)에 연결되고 타단이 제 1 안테나(270)에 연결되는 제 1 커패시터(261), 일단이 제 1 커패시터(261) 및 제 1 안테 나(270)에 연결되고 타단이 접지되는 제 1 인덕터(262), 일단이 SPDT 스위치(250)에 연결되고, 타단이 제 2 안테나(280)에 연결되는 제 2 인덕터(263), 일단이 제 2 인덕터(263) 및 제 2 안테나(280)에 연결되고, 타단은 접지되는 제 2 커패시터(264)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 제 1 커패시터(261), 제 1 인덕터(263), 제 2 인덕터(263), 및 제 2 커패시터(264)의 파라미터 값을 조정함으로써 제 1 안테나(270) 및 제 2 안테나(280)로 분배되는 데이터의 전력 비율 또는 제 1 안테나(270) 및 제 2 안테나(280)로부터 합쳐지는 데이터의 전력 비율을 조정할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(200)은 종래 방식에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(100)에서 DPDT 스위치(150)를 사용하던 것과 달리 SPDT 스위치(250)와 RF 커플러(260)를 사용함으로써 데이터의 송수신시 두 개의 안테나를 동시에 사용할 수 있다. 이와 같이 두 개의 안테나를 동시에 사용하면 지향성을 갖게 되어 안테나의 이득 상승으로 인해 송수신거리를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
SPDT 스위치(250)의 크기(1mm×1mm)는 DPDT 스위치(150)의 크기(3mm×3mm)의 1/9에 불과하고, RF 커플러(260)는 2개의 인덕터 및 2개의 커패시터로 구현함으로써 독립된 하나의 RF 커플러 소자를 사용할 때보다 크기를 작게 할 수 있는바, SPDT 스위치(250)의 크기 및 RF 커플러(260)의 크기를 함께 고려하여도 종래 방식 에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(100)에 사용된 DPDT 스위치(150)의 약 50%의 크기로 제작이 가능하다.
또한, SPDT 스위치의 가격은 DPDT 스위치의 가격의 약 1/3정도이고, 인덕터 및 커패시터의 가격은 매우 저렴한바, 제작 비용 측면에서도 DPDT 스위치를 사용하는 것에 비해 재료비의 절감이 가능하다는 장점이 있다.
즉, 본 발명은 종래 방식에 비해 제조 비용 및 디바이스의 크기는 줄이면서 두 개의 안테나를 모두 사용하여 데이터의 송수신거리를 길게 할 수 있다는 효과를 제공한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 종래 방식에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(100)의 블록 다이어그램을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 안테나 RF 시스템(200)을 나타낸다.
[도면의 주요 부호에 대한 설명]
200: 듀얼 안테나 RF 시스템
210: RF 트랜스시버 220: 전력 증폭기
230: 대역 통과 필터 240: 저잡음 증폭기
250: SPDT 스위치 251: 제 1 입출력단자
252: 제 2 입출력단자 253: 제 3 입출력단자
260: RF 커플러 261: 제 1 커패시터
262: 제 1 인덕터 263: 제 2 인덕터
264: 제 2 커패시터 270: 제 1 안테나
280: 제 2 안테나

Claims (4)

  1. 데이터를 송수신하는 RF 트랜스시버, 전력 증폭기, 대역 통과 필터, 저잡음 증폭기, 제 1 안테나, 및 제 2 안테나를 포함하는 듀얼 안테나 RF 시스템에 있어서,
    상기 듀얼 안테나 RF 시스템은 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치 및 RF 커플러를 포함하고,
    상기 SPDT 스위치는 데이터를 송신하는 경우 상기 대역 통과 필터로부터 전달받은 데이터를 상기 RF 커플러에 전달하고, 데이터를 수신하는 경우 상기 RF 커플러로부터 전달받은 데이터를 상기 저잡음 증폭기에 전달하며,
    상기 RF 커플러는 데이터를 송신하는 경우 상기 SPDT 스위치로부터 전달받은 데이터를 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나에 전달하고, 데이터를 수신하는 경우 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나로부터 전달받은 데이터를 상기 SPDT 스위치로 전달하는 듀얼 안테나 RF 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SPDT 스위치는 제 1 입출력단자, 제 2 입출력단자, 및 제 3 입출력단자를 포함하고,
    데이터를 송신하는 경우 상기 제 1 입출력단자 및 상기 제 3 입출력단자를 연결시키고, 데이터를 수신하는 경우 상기 제 2 입출력단자 및 상기 제 3 입출력단자를 연결시키는 듀얼 안테나 RF 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 RF 커플러는 제 1 커패시터, 제 2 커패시터, 제 1 인덕터, 및 제 2 인덕터를 포함하는 듀얼 안테나 RF 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터는 일단이 상기 SPDT 스위치에 연결되고, 타단이 상기 제 1 안테나에 연결되며,
    상기 제 1 인덕터는 일단이 상기 제 1 커패시터 및 상기 제 1 안테나에 연결되고, 타단이 접지되며,
    상기 제 2 인덕터는 일단이 상기 SPDT 스위치에 연결되고, 타단이 상기 제 2 안테나에 연결되며,
    상기 제 2 커패시터는 일단이 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 2 안테나에 연결되고, 타단은 접지되는 듀얼 안테나 RF 시스템.
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