KR20130038587A

KR20130038587A - 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법

Info

Publication number: KR20130038587A
Application number: KR1020110103026A
Authority: KR
Inventors: 이준희; 신용주; 사공민; 원영득; 윤지연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-18
Also published as: CN103036584A; EP2582057A2; EP2582057A3; US20130088405A1

Abstract

본 발명은 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 휴대단말기의 안테나 정합을 용이하게 제어하기 위한 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 달성하기 위해 휴대단말기의 안테나 정합장치가, 휴대단말기의 상태정보를 FPGA(Field Programmable Gate Array)부에 입력하도록 제어하는 제어부와; 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부와; 상기 FPGA(Field Programmable Gate Array)부로부터 출력되는 최적의 TMN 조정 값을 통해 안테나 정합을 수행하는 TMN(Tunable Matching Network)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MATCHING ANTENNA IN WIRELESS TERMINAL}

본 발명은 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 휴대단말기의 안테나 정합을 용이하게 제어하기 위한 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법에 관한 것이다.

무선통신을 위한 송수신 장치는 안테나를 구비하고 있으며, 상기 안테나와 송신회로 간의 부정합(mismatching)은 상기 송수신 장치의 성능 저하를 유발한다. 이러한 안테나 부정합을 해결하기 위해, 종래 휴대 단말기는 고정된LC(L:Inductor, C:Capacitor)회로를 이용한 FMN(Fixed Matching Network)방식을 사용하였다.

그러나 상기 FMN방식을 사용할 경우, 안테나 정합을 위한 최적의 LC회로 소자 값을 찾기 위해 단말 개발 시 많은 시간이 요구 된다. 더욱이, 전계상황에 따라 LC회로 소자 값을 변경할 수 없으므로, RF(Radio Frequency)성능 문제, 특히, 약 전계의 경우 호 드랍(Call Drop), 묵음(Mute)발생등의 성능문제가 빈번하게 발생하는 단점이 있었다.

상기 FMN방식의 단점을 보완하기 위해 고안된 기술이 TMN(Tunable Matching Network)방식이다. 상기 TMN방식은 고정된 LC회로가 아닌 가변LC회로를 이용하며, 전계상황 및 사용자 환경에 따라 최적의 LC회로 소자 값으로 안테나 정합을 이룸으로써, 안테나 변경없이 다양한 전계상황에서 RF성능개선이 가능하다.

상기 TMN방식에서는 SPI 또는 I2C 인터페이스 방식을 통해 RF부 또는 제어부에서 수신되는 대역정보, 근접센서 및 통화여부등에 대한 정보로 안테나 정합을 수행하는 TMN부를 S/W 적으로 제어하는 것으로 구현하고 있다.

그러나, 상기 TMN부를 SPI 또는 I2C 인터페이스 방식을 통해 S/W 적으로 제어해야 하기 때문에, 성능 개선 및 구현하기 위해서는 휴대단말기에 구비되는 RF부 또는 제어부의 모델에 따라 해당 업체 및 S/W 지원이 필요하다.

또한 해당 업체의 모델에 따라 인터페이스가 맞지 않을 경우 상기 TMN부를 S/W 적으로 제어가 불가능하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 휴대단말기의 안테나 정합을 용이하게 제어하기 위한 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 휴대단말기의 안테나 정합을 H/W제어로 구현함으로써 보다 용이하게 안테나 정합을 제어할 수 있는 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 안테나 정합을 수행하는 TMN부를 제어하기 위한 인터페이스의 종류에 상관없이, 안테나 정합을 제어할 수 있는 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 휴대단말기의 안테나 정합장치가, 휴대단말기의 상태정보를 FPGA(Field Programmable Gate Array)부에 입력하도록 제어하는 제어부와; 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부와; 상기 FPGA(Field Programmable Gate Array)부로부터 출력되는 최적의 TMN 조정 값을 통해 안테나 정합을 수행하는 TMN(Tunable Matching Network)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 휴대단말기의 안테나 정합방법은, 휴대단말기의 상태정보를 FPGA(Field Programmable Gate Array)부에 입력하는 과정과; FPGA(Field Programmable Gate Array)부에서 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 출력하는 과정과; 상기 FPGA(Field Programmable Gate Array)부로부터 출력되는 최적의 TMN 조정 값을 통해 안테나 정합을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 휴대단말기의 안테나 정합장치 및 방법을 제공함으로서, 휴대단말기의 안테나 정합을 보다 용이하게 제어할 수 있으며, 인터페이스의 종류와 상관없이 안테나 정합을 수행하는 TMN부를 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기에서 안테나 정합 수행과정을 도시한 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기의 구성을 도시한 도면이다.

상기 도 1을 참조하면, RF부(150)는 휴대 단말기의 무선 통신 기능을 수행한다. 상기 RF부(150)는 송신되는 신호의 주파수를 상승변환 및 증폭하는 RF송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강변환하는 RF수신기등을 포함한다.

상기 RF부(150)는 본 발명의 실시 예에 따라 제어부(110)의 제어 하에 대역정보를 위한 GPIO(General Purpose Input/Output)신호로써, VC1-VC4를 FPGA(Field Programmable Gate Array)부(120)로 전송한다,

모뎀(160)은 상기 송신되는 신호를 부호화 및 변조하는 송신기 및 상기 수신되는 신호를 복조 및 복호화 하는 수신기 등을 구비한다.

메모리(130)는 프로그램 메모리, 데이터 메모리들로 구성될 수 있다. 상기 프로그램 메모리는 휴대단말기의 일반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램들 및 본 발명의 실시 예에 따라 상기 FPGA부(120)를 통해 H/W적으로 안테나 정합을 제어하는 프로그램들을 저장할 수 있다. 또한 상기 데이터 메모리는 상기 프로그램들을 수행하는 중에 발생되는 데이터들을 일시 저장하는 기능을 수행한다.

또한 상기 메모리(130)는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 휴대단말기의 상태정보 및 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값이 저장된 참조테이블을 저장한다.

제어부(110)는 휴대 단말기의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행한다.

상기 제어부(110)는 본 발명의 실시 예에 따라, 휴대단말기의 전원이 온 되면, 상기 메모리(130)에 저장된 참조테이블을 상기 FPGA부(120)에 저장하도록 제어한다.

또한 상기 제어부(110)는 본 발명의 실시 예에 따라 휴대단말기의 상태정보를 상기 FPGA(120)부의 입력 단에 입력하도록 제어한다.

상기 휴대단말기의 상태정보를 나타내는 상태신호는 대역정보를 위한 상기 RF부(150)의 GPIO(General Purpose Input/Output)신호와, 통화모드 정보를 위한 마이크신호, 이어잭신호, 표시부 온/오프 신호 및 근접센서신호와, USB 연결정보를 위한 USB 연결신호등을 포함할 수 있다.

상기 FPGA부(120)는 본 발명의 실시 예에 따라, 휴대단말기의 상태정보를 나타내는 상태신호를 수신하기 위한 입력 단 및 상기 상태신호에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 안테나 정합을 수행하는 TMN(Tunable Matching Network)부(140)에 출력하기 위한 출력 단을 구비하고 있다. 상기 FPGA부(120)의 출력 단은 인터페이스 활성화를 알리는 활성화신호(SPI_EN), 클럭정보를 전송하는 클럭신호(SPI_CLK) 및 최적의 TMN조정 값을 전송하는 데이터신호(SPI_DATA)로 구성된다. 본 발명의 실시 예에서는 SPI 인터페이스를 통해 상기 TMN부(140)로의 정보전송을 예로 설명하고 있으나, FPGA부(120)를 통해 안테나 정합을 제어하는 본 발명에서는 인터페이스의 종류와 상관없이 I2C 또는 RFFE등과 같은 인터페이스를 통해 상기 TMN부(140)로의 정보전송이 가능하다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 휴대단말기에서 하나의 TMN부를 구비하는 것으로 예를 들어 설명하고 있으나, 휴대단말기에 적어도 두 개의 TMN부가 구비된다면 상기 FPGA부(120)의 출력 단에는 상기 적어도 두 개의 TMN부로 각각의 최적의 TMN조정 값을 전송하기 위한 적어도 두 개의 인터페이스를 구비할 수 있다.

또한 상기 FPGA부(120)는 본 발명의 실시 예에 따라, 휴대단말기의 전원이 온 되면, 상기 메모리(130)에 저장된 상기 참조테이블을 수신하여 저장한다.

상기 참조테이블은 하기 <표 1>과 같이 구성될 수 있다.

<표 1>

상기 <표 1>에서 GSM850 및 GSM900, DCS 및 PCS, WCDMA1, WCDMA8, WCDMA2는 서로 다른 서비스망 대역을 나타내며, 서비스망별로 기재된 Free, Hand 및 Hand+Head는 통화모드의 종류로서, 통화모드정보를 의미한다. 상기 Free는 사용자의 인체영향이 없는 곳에 휴대단말기가 위치함을 의미하고, 상기 Hand는 사용자의 손부분에 휴대단말기가 위치함을 의미하며, 상기 Hand+Head는 사용자의 머리 부분에 휴대단말기 위치함을 의미한다.

그리고 입력 단은 상기 FPGA부의 입력 단으로 입력되는 휴대단말기의 상태정보를 나타내는 상태신호로써, VC1-VC4는 상기 제어부(110)의 제어 하에 대역정보를 위한 상기 RF부(150)의 GPIO(General Purpose Input/Output)신호를 의미한다. 상기 참조테이블에서는 상기 RF부의 GP신호(VC1-VC4)를 통해 대역정보만을 상기 입력 단으로 수신하는 것으로 예를 들어 설명하고 있으나, 서비스망 대역별로 해당 대역의 전체 채널로 분류하여 상기 입력 단으로 수신할 수 있다.

또한, MIC는 마이크(180)의 사용여부를 알리는 마이크신호로써,"x"는 마이크의 미사용을 나타내고, "1"은 마이크의 사용을 나타내고, PROX는 근접센서(170)의 감지여부를 나타내는 근접센서신호로써,"x"는 근접센서 미감지를 나타내고, "1"은 근접센서의 감지를 나타낸다. 또한 LCD는 표시부(190)의 온/오프를 나타내는 표시부 온/오프 신호로써, "x"는 표시부 오프를 나타내고, "1"은 표시부 온을 나타낸다.

상기 참조테이블에서는 입력단의 종류로, VC1-VC4, MIC, PROX 및 LCD만을 예로 설명하고 있으나, 이어잭의 사용여부를 알리는 이어잭신호, USB 연결정보를 알 있는 USB 연결신호들을 추가할 수 있다.

상기 참조테이블에서 출력 단은 상기 FPGA부의 출력 단으로 출력되는 최적의 TMN조정 값으로써, 상기 FPGA부의 입력 단으로 입력된 휴대단말기의 상태정보를 나타내는 상태신호들에 대응되는 상기 출력 단의 최적의 TMN조정 값은 상기 FPGA부의 출력 단을 통해 상기 TMN부(140)로 출력된다.

상기 참조테이블에서 출력 단은 하나의 출력 값(최적의 TMN조정 값)만을 가지고 있으나, 상기 휴대단말기에 적어도 두 개의 TMN부가 구비된다면 상기 참조테이블에서 출력 단 또한 적어도 두 개의 출력 값(최적의 TMN조정 값)을 가질 수 있다.

상기와 같이 본원발명에서는 프로그램이 가능한 로직 칩의 한 형태인 FPGA를 사용함으로써, 휴대단말기의 상태정보가 입력되는 FPGA의 입력 단과 휴대단말기의 상태정보에 따른 최적의 TMN 조정 값을 출력하는 FPGA의 출력 단을 사용자의 의도대로 자유롭게 변경하여 설계 가능하다.

상기 TMN부(140)는 안테나 정합을 위하여 안테나 및 RF처리부(150)사이의 경로상에 설계된 가변 LC회로를 포함한다. 상기 TMN부(140)는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 FPGA부(120)로부터 제공되는 최적의TMN조정 값으로 안테나 정합을 수행한다. 즉, 상기 TMN부(140)는 상기 FPGA부(120)의 출력 단으로부터 출력된 최적의 TMN조정 값에 대응하는 LC회로 소자 값으로 안테나 정합을 수행한다.

상기 표시부(190)는 상기 제어부(110)에서 출력되는 사용자 데이터를 표시한다. 여기서 상기 표시부(190)는 LCD를 사용할 수 있으며, 이런 경우 상기 표시부(190)는 LCD제어부(LCD controller), 영상데이터를 저장할 수 있는 메모리 및 LCD표시소자 등을 구비할 수 있다. 여기서 상기 LCD를 터치스크린(touch screen) 방식으로 구현하는 경우, 입력부로 동작할 수도 있으며, 이때 상기 표시부(190)에는 키 입력부와 같은 키들을 표시할 수 있다.

상기와 같은 휴대단말기에서 안테나 정합 수행과정을 도 2를 통해 상세히 살펴본다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대단말기에서 안테나 정합 수행과정을 도시한 흐름도이다.

이하 본 발명의 실시 예를 도 1의 참조와 함께 상세히 설명한다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 휴대단말기의 전원 이 온(ON)되면, 상기 제어부(110)는 201단계에서 이를 감지하고, 메모리(130)에 미리 저장된 상기 <표 1>과 같은 참조테이블을 상기 FPGA부(120)에 저장하도록 제어하는 202단계를 진행한다. 상기 202단계에서 상기 제어부(110)는 SPI 또는 EBI버스를 통해 상기 메모리(130)에 저장된 상기 참조테이블을 상기 FPGA부(120)에 저장할 수 있다.

이후 상기 제어부(110)는 휴대단말기의 상태정보를 나타내는 상태신호를 상기 FPGA부(120)의 입력 단으로 입력하는 203단계를 진행한다.

상기 203단계에서 상기 제어부(110)는 상기 휴대단말기의 현재 서비스망의 종류를 검색하고 상기 검색된 서비스 망에서 상기 휴대단말기가 사용하는 대역정보를 상기 FPGA부(120)의 입력 단에 입력하기 위해, 상기 RF부(150)의 GPIO신호인 VC1-VC4에 대한 각각의 값을 상기 상태신호로써, 상기 FPGA부(120)의 입력 단에 입력하도록 제어한다.

또한 상기 203단계에서 상기 제어부(110)는 통화모드 정보를 위한 마이크신호, LCD 온/오프 신호 및 근접센서신호에 따른 값을 상기 상태신호로써, 상기 FPGA부(120)의 입력 단에 입력하도록 제어한다.

그리고, 상기 203단계에서 상기 FPGA부(120)의 입력 단을 통해 상기 휴대단말기의 상태정보를 나타내는 상태신호들이 수신되면, 상기 FPGA부(120)는 상기 FPGA부(120)에 저장된 상기 참조테이블을 통해 상기 입력된 상태신호에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 출력 값을 추출하는 204단계를 진행한다.

상기 참조테이블을 통해 상기 상태신호에 대응되는 최적의 TMN 조정 값이 추출되면, 상기 FPGA부(120)는 상기 최적의 TMN 조정 값을 상기 FPGA부(120)의 출력 단(SPI_EN, SPI_CLK 및 SPI_DATA)으로 출력하는 205단계를 진행한다.

상기 FPGA부(120)의 출력 단을 통해 상기 TMN부(140)에게 최적의 TMN 조정 값이 수신되면, 상기 제어부(110)는 상기 TMN부(140)가 상기 최적의 TMN 조정 값에 대응되는 LC 회로 소자 값으로 안테나 정합을 수행하도록 제어하는 206단계를 진행한다.

상술한 본 발명의 설명에서는 휴대 단말기와 같은 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

110: 제어부, 120:FPGA(Field Programmable Gate Array)부, 130:메모리, 140:TMN(Tunable Matching Network)부

Claims

휴대단말기의 안테나 정합장치에 있어서,
휴대단말기의 상태정보를 FPGA(Field Programmable Gate Array)부에 입력하도록 제어하는 제어부와,
상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN(Tunable Matching Network) 조정 값을 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)부와,
상기 FPGA(Field Programmable Gate Array)부로부터 출력되는 최적의 TMN 조정 값을 통해 안테나 정합을 수행하는 TMN(Tunable Matching Network)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합장치.
제1 항에 있어서,
상기 휴대단말기의 상태정보 및 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값이 저장된 참조테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 휴대단말기의 전원이 온 되면, 메모리에 저장된 참조테이블을 상기 FPGA에 저장하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어부는
대역정보를 위한 RF부의 GPIO(General Purpose Input/Output)신호와, 통화모드 정보를 위한 마이크신호, 표시부 온/오프 신호 및 근접센서신호를 상기 휴대단말기의 상태정보로써, 상기 FPGA의 입력 단으로 입력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합장치.
제1 항에 있어서, 상기 FPGA는,
상기 휴대단말기의 상태정보를 입력하기 위한 입력 단 및 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 출력하기 위한 출력 단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합장치.
제1 항에 있어서, 상기 FPGA는,
상기 휴대단말기의 전원이 온 되면 메모리에 저장된 참조테이블을 수신하여 저장하고, 상기 FPGA의 입력 단을 통해 상기 휴대단말기의 상태정보를 수신하며, 상기 참조테이블을 통해 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 추출하며, 상기 추출된 최적의 TMN 조정 값을 상기 FPGA의 출력 단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합장치.
휴대단말기의 안테나 정합방법에 있어서,
휴대단말기의 상태정보를 FPGA(Field Programmable Gate Array)부에 입력하는 과정과,
FPGA(Field Programmable Gate Array)부에서 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 출력하는 과정과,
상기 FPGA(Field Programmable Gate Array)부로부터 출력되는 최적의 TMN(Tunable Matching Network) 조정 값을 통해 안테나 정합을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합방법.
제7 항에 있어서,
상기 휴대단말기의 전원이 온 되면, 메모리에 저장된 참조테이블을 상기 FPGA부에 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합방법.
제8 항에 있어서,
상기 참조테이블은 상기 휴대단말기의 상태정보 및 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 저장하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합방법.
제7 항에 있어서, 상기 FPGA부에 입력하는 과정은,
대역정보를 위한 RF부의 GPIO(General Purpose Input/Output)신호와; 통화모드 정보를 위한 마이크신호, 표시부 온/오프 신호 및 근접센서신호를 상기 휴대단말기의 상태정보로써, 상기 FPGA의 입력 단으로 입력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합방법.
제7 항에 있어서, 상기 최적의 TMN 조정 값을 출력하는 과정은,
상기 FPGA의 입력 단으로 상기 휴대단말기의 상태정보가 수신되면, 상기 FPGA부에 저장된 참조테이블을 통해 상기 휴대단말기의 상태정보에 대응되는 최적의 TMN 조정 값을 추출하는 과정과,
상기 추출된 최적의 TMN 조정 값을 상기 FPGA의 출력 단으로 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 안테나 정합방법.