KR20130113240A - Apparatus and method for matching impedence - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 임피던스 정합 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching device.
이동 통신 단말기에서 안테나는 소정의 전파 신호를 송신하거나 전파를 수신하는 역할을 한다. 안테나가 최적의 송수신 방사성능을 갖도록 하기 위해서는 임피던스를 정확하게, 최적으로 정합시킬 필요가 있다.In the mobile communication terminal, the antenna transmits a predetermined radio signal or receives radio waves. In order for the antenna to have optimal transmit and receive radioactivity, it is necessary to match the impedance accurately and optimally.
임피던스를 정확히 정합시키기 위해 안테나 정합 회로는 캐패시터 및 인덕터 등을 구비하고, 그 캐패시터 및 인덕터의 값을 조절한다. 임피던스 정합은 통상적으로 이동통신 단말기를 자유공간에 위치시킨 상태에서 안테나의 임피던스를 정합시키는 것이다.In order to accurately match the impedance, the antenna matching circuit includes a capacitor, an inductor, and the like, and adjusts the values of the capacitor and the inductor. Impedance matching is typically to match the impedance of the antenna with the mobile communication terminal located in free space.
한편, 이동통신 단말기는 기기의 특성상 사용자가 본체를 손으로 잡고, 스피커를 귀에 밀착시킨 상태에서 사용하거나 주머니나 이동통신 단말기의 본체를 가방 등에 넣고 이어폰을 이용하여 사용하게 된다. 사용자가 이동통신 단말기의 본체를 손으로 잡고, 귀에 밀착시켜 사용하거나, 주머니 또는 가방 등에 넣고 사용함에 따라 안테나의 임피던스 정합 조건이 가변하고, 이로 인하여 자유 공간에서 임피던스를 정합시킨 안테나의 송수신 방사 성능이 저하된다.On the other hand, the mobile terminal is used in a state in which the user holds the main body by hand and the speaker closely adheres to the ear, or puts the main body of the pocket or the mobile communication terminal into a bag and uses the earphone. As the user holds the main body of the mobile communication terminal by hand and uses it in close contact with the ear, or puts it in a pocket or bag, the impedance matching condition of the antenna varies, and thus the transmit / receive radiation performance of the antenna that matches the impedance in free space is improved. Degrades.
따라서, 임피던스 정합 조건이 가변될 경우에 자동으로 안테나의 임피던스를 조절하여 안테나가 최적의 송수신 방사성능을 갖도록 하는 임피던스 정합 장치가 등장하였다.Therefore, an impedance matching device has been introduced to automatically adjust the impedance of the antenna when the impedance matching condition is varied so that the antenna has an optimal transmit / receive radioactivity.
기존에는 고정된 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 리액턴스 소자인 인덕터 및 캐패시터를 사용하여 임피던스 정합을 수행하여 왔다.Conventionally, impedance matching has been performed using inductors and capacitors, which are reactance elements having fixed inductance values and capacitance values.
휴대폰과 같은 이동 단말기에서 지원해야 할 주파수 밴드가 갈수록 늘어나고 있어, 이를 지원하기 위해 휴대폰 용 RF 부품(예를 들어 다중모드 다중밴드 전력 증폭기)들도 멀티 밴드를 지원하도록 발전되고 있다. Increasingly, the frequency bands supported by mobile terminals such as mobile phones are increasing, and to support this, RF components for mobile phones (for example, multimode multiband power amplifiers) are being developed to support multibands.
그러나, 기존의 고정된 값을 갖는 리액턴스 소자를 이용한 임피던스 정합 방식은 다양한 주파수 밴드를 커버하지 못하는 문제가 있다.However, the conventional impedance matching method using a reactance element having a fixed value does not cover various frequency bands.
본 발명은 RF 스위치 및 가변 리액턴스 소자를 사용하여 확장된 범위에서 임피던스 정합을 가능케하는 방법의 제공을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a method for enabling impedance matching over an extended range using RF switches and variable reactance elements.
본 발명은 RF 스위치를 사용하여 임피던스 정합 회로의 구조의 변경이 가능한 임피던스 정합 회로의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an impedance matching circuit capable of changing the structure of an impedance matching circuit using an RF switch.
본 발명은 가변 인덕터 및 가변 캐패시터를 사용하여 임피던스의 리액턴스 성분의 방향을 변경시켜 임피던스 정합 구간을 크게 확장시킬 수 있는 임피던스 정합 회로의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an impedance matching circuit capable of greatly extending an impedance matching section by changing the direction of reactance components of an impedance using a variable inductor and a variable capacitor.
본 발명은 멤스(MEMS) 기술을 이용해 임피던스 정합 회로를 하나의 칩으로 구현하여 전체 사이즈를 줄이고, 비용을 절감시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method capable of reducing the overall size and cost by implementing an impedance matching circuit as one chip using MEMS technology.
본 발명은 수작업으로 임피던스 정합 회로를 튜닝할 필요가 없어 임피던스 정합 회로 구현 시간 단축을 통해 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for greatly improving productivity through the need for manually tuning an impedance matching circuit, thereby reducing the impedance matching circuit implementation time.
본 발명은 스위치 및 가변 소자를 사용하여 광대역에서 임피던스 정합이 가능하므로, 사용 주파수 별로 최적의 임피던스 정합을 수행할 수 있어 휴대폰과 같은 이동 단말기의 통화 품질을 크게 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since impedance matching is possible in a wide band using a switch and a variable element, an optimal impedance matching can be performed for each frequency used, thereby greatly improving call quality of a mobile terminal such as a mobile phone.
본 발명의 실시 예에 따른 전원 임피던스와 부하 임피던스 사이의 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 회로는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하는 제1 임피던스 가변소자; 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제2 임피던스 가변소자; 제1 가변 인덕터; 제2 가변 인덕터; 제3 가변 인덕터; 제1 가변 캐패시터; 및 제2 가변 캐패시터를 포함하고, 상기 제1 가변 인덕터는 상기 제1 스위치에 연결되는 일단과 상기 제1 캐패시터의 일단 및 상기 제2 가변 인덕터의 일단에 연결되는 타단을 갖고, 상기 제1 캐패시터는 상기 제2 스위치에 연결되는 일단에 연결되는 타단을 갖고, 상기 제2 가변 인덕터는 상기 제3 가변 인덕터의 일단 및 상기 제2 캐패시터의 일단에 연결되는 타단을 갖고, 상기 제3 가변 인덕터는 상기 제3 스위치에 연결되는 타단을 갖고, 상기 제2 가변 캐패시터는 상기 제4 스위치에 연결되는 타단을 갖는 것을 특징으로 한다.An impedance matching circuit for performing impedance matching between a power supply impedance and a load impedance according to an embodiment of the present invention includes a first impedance variable element including a first switch and a second switch; A second impedance variable element including a third switch and a fourth switch; A first variable inductor; A second variable inductor; A third variable inductor; A first variable capacitor; And a second variable capacitor, wherein the first variable inductor has one end connected to the first switch, the other end connected to one end of the first capacitor and one end of the second variable inductor, and the first capacitor The second variable inductor has the other end connected to one end connected to the second switch, The second variable inductor has the other end connected to one end of the third variable inductor and one end of the second capacitor, and the third variable inductor is the second end. And the other end connected to the third switch, and the second variable capacitor has the other end connected to the fourth switch.
상기 제1 임피던스 가변소자 및 상기 제2 임피던스 가변소자는 쌍극 쌍투 스위치인 것을 특징으로 한다.The first impedance variable element and the second impedance variable element is characterized in that the dipole double throw switch.
상기 제1 내지 제4 스위치의 개방 또는 단락의 조합에 따라 구조가 변경되어 상기 임피던스 정합을 수행하는 것을 특징으로 한다.The structure is changed according to the combination of opening or shorting of the first to fourth switches to perform the impedance matching.
상기 제1 내지 제4 스위치는 멤스(MEMS) 스위치인 것을 특징으로 한다.The first to fourth switches may be MEMS switches.
상기 가변 인덕터 및 상기 가변 캐패시터는 멤스(MEMS)를 이용하여 구현된 소자인 것을 특징으로 한다.The variable inductor and the variable capacitor may be devices implemented using MEMS.
상기 제1 스위치는 제1 가동 단자, 제1 고정 단자, 제2 고정 단자를 포함하고, 상기 제2 스위치는 제2 가동 단자, 제3 고정 단자, 제4 고정 단자를 포함하고, 상기 제3 스위치는 제3 가동 단자, 제5 고정 단자, 제6 고정 단자를 포함하고, 상기 제4 스위치는 제4 가동 단자, 제7 고정 단자, 제8 고정 단자를 포함하고, 상기 제1 고정 단자와 상기 제4 고정 단자는 서로 연결되고, 상기 제2 고정 단자와 상기 제3 고정 단자는 서로 연결되고, 상기 제5 고정 단자와 상기 제7 고정 단자는 서로 연결되고, 상기 제6 고정 단자와 상기 제8 고정 단자는 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.
The first switch includes a first movable terminal, a first fixed terminal, and a second fixed terminal, and the second switch includes a second movable terminal, a third fixed terminal, and a fourth fixed terminal, and the third switch Includes a third movable terminal, a fifth fixed terminal, and a sixth fixed terminal, and the fourth switch includes a fourth movable terminal, a seventh fixed terminal, and an eighth fixed terminal, and the first fixed terminal and the first fixed terminal. Four fixed terminals are connected to each other, the second fixed terminal and the third fixed terminal are connected to each other, the fifth fixed terminal and the seventh fixed terminal are connected to each other, and the sixth fixed terminal and the eighth fixed terminal The terminals are connected to each other.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
본 발명은 RF 스위치 및 가변 리액턴스 소자를 사용하여 확장된 범위에서 임피던스 정합을 가능케한다.The present invention enables impedance matching over an extended range using RF switches and variable reactance elements.
또한, 가변 인덕터 및 가변 캐패시터를 사용하여 임피던스의 리액턴스 성분의 방향을 변경시켜 임피던스 정합 구간을 크게 확장시킬 수 있다.In addition, a variable inductor and a variable capacitor may be used to change the direction of the reactance component of the impedance, thereby greatly extending the impedance matching period.
또한, 본 발명은 멤스(MEMS) 기술을 이용해 임피던스 정합 회로를 하나의 칩으로 구현하여 전체 사이즈를 줄이고, 비용을 절감시킬 수 있다.In addition, the present invention can implement the impedance matching circuit as a single chip using MEMS technology to reduce the overall size and cost.
또한, 수작업으로 임피던스 정합 회로를 튜닝할 필요가 없어 임피던스 정합 회로 구현 시간 단축을 통해 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, there is no need to manually tune the impedance matching circuit, greatly improving productivity by reducing the impedance matching circuit implementation time.
또한, 스위치 및 가변 소자를 사용하여 광대역에서 임피던스 정합이 가능하므로, 사용 주파수 별로 최적의 임피던스 정합을 수행할 수 있어 휴대폰과 같은 이동 단말기의 통화 품질을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, since impedance matching is possible in a wide band by using a switch and a variable element, an optimum impedance matching can be performed for each frequency used, thereby greatly improving call quality of a mobile terminal such as a mobile phone.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 회로의 구성도이다.
도 3 내지 도 6은 제어신호의 인가에 따라 다양한 임피던스 정합 회로의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 12에서 임피던스 정합 회로의 다양한 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of an impedance matching device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an impedance matching circuit according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are diagrams for explaining structures of various impedance matching circuits according to application of a control signal.
7 to 12 are views for explaining various structures of the impedance matching circuit.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an impedance matching device according to an embodiment of the present invention.
임피던스 정합 장치(100)는 임피던스 정합 회로(110), 방향성 커플러(120), 검출부(130), 제어부(140)를 포함한다.The
임피던스 정합 장치(100)의 일단에는 전력증폭기(200)가 연결되고, 타단에는 RF 신호를 송수신하는 안테나(300)가 연결된다.One end of the
전력증폭기(200)는 외부로부터 수신한 송신신호를 증폭하여 임피던스 정합 장치(100)에 전달한다.The
임피던스 정합 장치(100)는 안테나(300)가 최적의 방사성능을 갖도록 전력증폭기(200)와 안테나(300) 사이의 임피던스를 조절한다.The impedance matching
임피던스 정합 회로(110)는 안테나(300)와 병렬 연결된 캐패시터(111a), 직렬 연결된 직렬 캐패시터(111b)와 인덕터 소자들(112a, 112b, 112c)를 포함하여 구성된다. 한편, 일 실시 예에서 캐패시터들(111a, 111b)과 인덕터(112a, 112b, 112c)의 결선 또는 소자 개수는 실시 예에 따라 달라질 수 있다. The
일 실시 예에서 캐패시터들(111a, 111b)은 병렬 캐패시터(111a) 하나와 직렬 캐패시터(111b) 하나로 구성되는 것을 예시하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 병렬 캐패시터 또는 직렬 캐패시터만으로 구성될 수 있고, 3 개이상의 캐패시터들로 구성될 수 있다.In an embodiment, the
방향성 커플러(Directional Coupler)(120)는 전력증폭기(200)를 통해 출력되는 송신신호와 안테나(300)의 종단으로부터 반사되는 반사신호를 분리하여 출력한다.The
검출부(130)는 방향성 커플러(120)로부터 출력된 송신신호 및 반사신호를 통해 송신 전력 및 반사 전력의 크기를 검출할 수 있고, 송신전력에 해당되는 크기의 송신전압과 반사전력에 해당되는 크기의 반사전압을 출력할 수 있다.The
검출부(130)로부터 출력되는 송신전압 및 반사전압은 각각 송신전력 및 반사전력에 비례하므로, 설명의 편의를 위하여 전압과 전력을 같은 개념으로 사용하도록 한다. Since the transmission voltage and the reflected voltage output from the
검출부(130)는 송신전력 검출부(131) 및 반사전력 검출부(132)를 포함할 수 있다. The
송신전력 검출부(131)는 송신신호로부터 송신전력을 검출하고, 송신전력으로부터 송신전압을 출력한다.The
반사전력 검출부(132)는 반사신호로부터 반사전력을 검출하고, 반사전력으로부터 반사전압을 출력한다. 송신전력 및 반사전력은 아날로그 형태의 신호이다.The
제어부(140)는 출력된 송신 전력과 반사 전력의 크기를 기초로 변경시킬 임피던스 값을 결정할 수 있고, 결정된 임피던스 값에 따라 임피던스를 정합할 수 있다.The
제어부(140)는 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 더 포함할 수 있다. 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 검출부(130)로부터 출력된 송신전력 및 반사전력을 디지털 형태의 신호로 변환한다. The
제어부(140)는 송신전력 및 반사전력 크기의 차이를 검출할 수 있다. 제어부(140)는 검출된 송신전력 및 반사전력 크기의 차이를 기초로 임피던스 정합 회로(110)를 제어하여 임피던스 정합을 수행하도록 할 수 있다.The
임피던스 정합회로(110)는 제어부(140)의 제어 신호에 의해 전력증폭기(200)와 안테나(300) 사이의 임피던스 값을 정합하여 최적의 임피던스 정합을 가능하게 한다. The
제어부(140)는 임피던스 정합회로(110)에 인가되는 DC 전압을 변경시켜 가변 캐패시터들(111a, 111b)의 캐패시턴스 값을 변경시킨다. 캐패시턴스 값이 변경되면, 송신 전력과 반사 전력의 크기 차이가 변경된다. 이때, 송신전력과 반사전력의 크기 차이가 작으면 임피던스 정합이 제대로 이루어지지 않은 것이고, 송신전력과 반사전력의 크기 차이가 클수록 임피던스 정합이 잘 이루어진 것이다. 송신전력과 반사전력의 크기 차이가 크다는 것은 송신전력 대비 반사전력의 비율이 작다는 것을 의미할 수 있다.The
임피던스 정합 정도는 전력증폭기(200)와 안테나(300) 간의 정합 정도를 나타내는 지표 중의 하나인 전압 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)를 측정하여 판단한다. 전압 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)는 1일 때, 최적의 조건이며, 이 때는 반사신호가 없는 경우를 의미한다. 즉, 전압 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)가 1에 가깝게 정합이 수행되어야 임피던스 정합이 잘 이루어진 것으로 볼 수 있다. 전압 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)가 1에 가깝게 되려면, 송신전력의 크기가 최대가 되도록 또는 송신전력과 반사전력의 크기 차이가 최대가 되도록 임피던스 정합이 수행되어야 한다.
The impedance matching degree is determined by measuring a voltage standing wave ratio (VSWR), which is one of the indicators indicating the matching degree between the
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 회로의 구성도이다.2 is a block diagram of an impedance matching circuit according to an embodiment of the present invention.
임피던스 정합 회로(110)의 일단에는 전원 임피던스(10)가 연결되고, 타단에는 부하 임피던스(20)가 연결된다. 전원 임피던스(10)의 임피던스(Zs)는 실수 성분인 Rs와 허수 성분인 Xs의 합으로 표현될 수 있다. 부하 임피던스(20)의 임피던스(ZL)는 실수 성분인 RL과 허수 성분인 XL의 합으로 표현될 수 있다.One end of the
전원 임피던스(10)는 프론트앤트 모듈을 의미할 수 있다.The
부하 임피던스(20)는 안테나(150)단을 의미할 수 있다.
The
도 2를 참고하면, 임피던스 정합 회로(110)는 제1 임피던스 가변소자(113), 제2 임피던스 가변소자(114), 제1 가변 인덕터(115a), 제2 가변 인덕터(115b), 제3 가변 인덕터(115c), 제1 가변 캐패시터(116a), 제2 가변 캐패시터(116b), 제1 단자(A), 제2 단자(B)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)는 제어부(140)로부터 제어신호를 인가받아 전원 임피던스(10)와 부하 임피던스(20) 사이의 임피던스 정합을 수행한다.The first
제1 임피던스 가변소자(113)는 쌍극 쌍투(DPDT, double-Pole Double Throw) 스위치일 수 있다. 쌍극 쌍투(DPDT, double-Pole Double Throw) 스위치는 하나의 제어신호에 의해 2개의 스위치를 동시에 동작시킬 수 있는 스위치이다. 예를 들어, 개방신호가 쌍극 쌍투 스위치에 인가된 경우, 2개의 스위치는 동시에 같은 방향으로 동작한.The first
제1 임피던스 가변소자(113)가 쌍극 쌍투 스위치라면, 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함한다.If the first
제1 스위치(113a)는 제1 가동 단자, 제1 고정 단자, 제2 고정 단자를 포함한다.The
제2 스위치(113b)는 제2 가동 단자, 제3 고정 단자, 제4 고정 단자를 포함한다.The
제2 임피던스 가변소자(114) 또한, 쌍극 쌍투(DPDT, double-Pole Double Throw) 스위치일 수 있다.The second
제2 임피던스 가변소자(114)가 쌍극 쌍투 스위치라면, 제3 스위치(114a) 및 제4 스위치(114b)를 포함한다.If the second
제3 스위치(114a)는 제3 가동 단자(E), 제5 고정 단자(a33), 제6 고정 단자(b33)를 포함한다.The
제4 스위치(114b)는 제4 가동 단자(F), 제7 고정 단자(a44), 제8 고정 단자(b44)를 포함한다.The
제1 스위치(113a)의 제1 고정 단자(a11) 및 제2 스위치(113b)의 제4 고정단자는 제1 단자(A)에 연결될 수 있다. 제1 단자(A)에는 전원 임피던스(10)가 연결된다.The first fixed terminal a11 of the
제1 스위치(113a)의 제2 고정 단자(b11) 및 제2 스위치(113b)의 제3 고정 단자(a22)는 접지된다.The second fixed terminal b11 of the
제1 가변 인덕터(115a)는 제1 스위치(113a), 제2 가변 인덕터(115b), 제1 가변 캐패시터(116a)에 연결될 수 있다.The first
제1 가변 인덕터(115a)는 제1 스위치(113a)의 제1 가동 단자(C)에 연결된 일단과 제2 가변 인덕터(115b)의 일단 및 제1 가변 캐패시터(116a)의 일단에 연결된 타단을 갖는다.The first
제1 가변 캐패시터(116a)는 제2 스위치(113b)의 제2 가동 단자(D)에 연결된 타단을 갖는다.The first
제2 가변 인덕터(115b)는 제3 가변 인덕터(115c)의 일단 및 제2 가변 캐패시터(116b)의 일단에 연결된 타단을 갖는다.The second
제3 가변 인덕터(115c)는 제3 스위치(114a)의 제3 가동 단자(E)에 연결된 타단을 갖는다.The third
제2 가변 캐패시터(116b)는 제4 스위치(114b)의 제4 가동 단자(F)에 연결된 타단을 갖는다.The second
제3 스위치(114a)의 제5 고정단자 및 제4 스위치(114b)의 제8 고정단자는 제2 단자(B)에 연결된다. 제2 단자(B)는 부하 임피던스(20)에 연결된다.The fifth fixed terminal of the
제3 스위치(114a)의 제6 고정 단자(b33) 및 제4 스위치(114b)의 제7 고정 단자(a44)는 접지된다.The sixth fixed terminal b33 of the
제어부(140)는 임피던스 정합 회로(110)(110)에 제어신호를 인가하여 임피던스 정합을 수행하게 할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 임피던스 정합 회로(110)에 제어신호를 인가하여 제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)의 스위칭 동작을 통해 임피던스 정합을 수행하게 할 수 있다.
The
도 3 내지 도 6은 제어신호의 인가에 따라 다양한 임피던스 정합 회로(110)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.3 to 6 are views for explaining the structure of the various
도 3 내지 도 6을 설명하기에 앞서, 제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)에 인가되는 제1 동작 신호 및 제2 동작 신호에 대해 설명한다.3 to 6, a first operation signal and a second operation signal applied to the first
제1 동작 신호는 각 스위치의 가동 단자와 상 측의 고정 단자가 서로 연결되게 하기 위한 신호를 의미할 수 있고, 제2 동작 신호는 각 스위치의 가동 단자와 하 측의 고정 단자가 서로 연결되게 하기 위한 신호를 의미할 수 있다.The first operation signal may mean a signal for connecting the movable terminal of each switch and the fixed terminal of the upper side to each other, and the second operation signal may cause the movable terminal and the fixed terminal of the lower side to be connected to each other. It may mean a signal for.
제1 동작 신호 및 제2 동작 신호는 제어부(140)로부터 전달받는 신호이다.The first operation signal and the second operation signal are signals received from the
즉, 제어부(140)는 송신전력과 반사전력의 크기를 기초로 변경시킬 임피던스 값을 결정할 수 있고, 결정된 임피던스 값에 따라 임피던스를 정합하도록 제1 동작 신호 및 제2 동작 신호를 생성하여 임피던스 정합 회로(110)로 전달할 수 있다.That is, the
또한, 제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)는 쌍극 쌍투(DPDT, double-Pole Double Throw) 스위치를 사용한 경우를 가정한다.In addition, it is assumed that the first
제1 임피던스 가변소자(113)에 제1 동작 신호 또는 제2 동작 신호가 인가되는 경우, 제1 임피던스 가변소자(113)는 쌍극 쌍투 스위치이므로, 제1 임피던스 가변소자(113)의 구성요소인 제1 스위치(113a) 및 제2 스위치(113b)는 동일한 동작을 수행한다.When a first operation signal or a second operation signal is applied to the first
제2 임피던스 가변소자(114)에 제1 동작 신호 또는 제2 동작 신호가 인가되는 경우, 제2 임피던스 가변소자(114)는 쌍극 쌍투 스위치이므로, 제2 임피던스 가변소자(114)의 구성요소인 제3 스위치(114a) 및 제4 스위치(114b)는 동일한 동작을 수행한다.
When the first operation signal or the second operation signal is applied to the second
도 3은 제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)에 제1 동작 신호가 인가된 경우, 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.3 is a structural diagram of the
즉, 제1 임피던스 가변소자(113)에 제1 동작 신호가 인가되면, 제1 스위치(113a)의 제1 가동 단자(C)가 제1 고정 단자(a11)에 연결되고, 제2 스위치(113b)의 제2 가동 단자(D)가 제3 고정 단자(a22)에 연결된다.That is, when the first operation signal is applied to the first
또한, 제2 임피던스 가변소자(114)에 제1 동작 신호가 인가되면, 제3 스위치(114a)의 제3 가동 단자(E)가 제5 고정 단자(a33)에 연결되고, 제4 스위치(114b)의 제4 가동 단자(F)가 제7 고정 단자(a44)에 연결된다.In addition, when the first operation signal is applied to the second
위와 같은 동작으로 인해 도 2의 임피던스 정합 회로(110)는 도 3과 같은 구조를 갖게 된다.
Due to the above operation, the
도 4는 제1 임피던스 가변소자(113)에 제1 동작 신호가 인가되고, 제2 임피던스 가변소자(114)에 제2 동작 신호가 인가된 경우, 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.FIG. 4 is a structural diagram of the
즉, 제1 임피던스 가변소자(113)에 제1 동작 신호가 인가되면, 제1 스위치(113a)의 제1 가동 단자(C)가 제1 고정 단자(a11)에 연결되고, 제2 스위치(113b)의 제2 가동 단자(D)가 제3 고정 단자(a22)에 연결된다.That is, when the first operation signal is applied to the first
또한, 제2 임피던스 가변소자(114)에 제2 동작 신호가 인가되면, 제3 스위치(114a)의 제3 가동 단자(E)가 제6 고정 단자(b33)에 연결되고, 제4 스위치(114b)의 제4 가동 단자(F)가 제8 고정 단자(b44)에 연결된다.In addition, when the second operation signal is applied to the second
위와 같은 동작으로 인해 도 2의 임피던스 정합 회로(110)는 도 4과 같은 구조를 갖게 된다.
Due to the above operation, the
도 5는 제1 임피던스 가변소자(113)에 제2 동작 신호가 인가되고, 제2 임피던스 가변소자(114)에 제1 동작 신호가 인가된 경우, 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.FIG. 5 is a structural diagram of the
즉, 제1 임피던스 가변소자(113)에 제2 동작 신호가 인가되면, 제1 스위치(113a)의 제1 가동 단자(C)가 제2 고정 단자(b11)에 연결되고, 제2 스위치(113b)의 제2 가동 단자(D)가 제4 고정 단자(b22)에 연결된다.That is, when the second operation signal is applied to the first
또한, 제2 임피던스 가변소자(114)에 제1 동작 신호가 인가되면, 제3 스위치(114a)의 제3 가동 단자(E)가 제5 고정 단자(a33)에 연결되고, 제4 스위치(114b)의 제4 가동 단자(F)가 제7 고정 단자(a44)에 연결된다.In addition, when the first operation signal is applied to the second
위와 같은 동작으로 인해 도 2의 임피던스 정합 회로(110)는 도 5와 같은 구조를 갖게 된다.
Due to the above operation, the
도 6은 제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)에 제2 동작 신호가 인가된 경우, 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.FIG. 6 is a structural diagram of the
즉, 제1 임피던스 가변소자(113)에 제2 동작 신호가 인가되면, 제1 스위치(113a)의 제1 가동 단자(C)가 제2 고정 단자(b11)에 연결되고, 제2 스위치(113b)의 제2 가동 단자(D)가 제4 고정 단자(b22)에 연결된다.That is, when the second operation signal is applied to the first
또한, 제2 임피던스 가변소자(114)에 제2 동작 신호가 인가되면, 제3 스위치(114a)의 제3 가동 단자(E)가 제6 고정 단자(b33)에 연결되고, 제4 스위치(114b)의 제4 가동 단자(F)가 제8 고정 단자(b44)에 연결된다.In addition, when the second operation signal is applied to the second
위와 같은 동작으로 인해 도 2의 임피던스 정합 회로(110)는 도 6과 같은 구조를 갖게 된다.Due to the above operation, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 임피던스 정합 회로(110)는 쌍극 쌍투(DPDT, double-Pole Double Throw) 스위치를 이용하여 전원 임피던스(10) 및 부하 임피던스(20)의 임피던스 값에 따라 적절한 임피던스 정합 회로(110)를 선택해 임피던스를 정합 할 수 있는 영역을 크게 확장시킬 수 있다. 이로 인해, 정합이 가능한 임피던스 구간이 스미스 차트(smith chart)의 전 영역에 분포하게 되는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 임피던스 정합 회로(110)는 스위치를 4개 사용함에도 2개의 제어신호만이 필요하여 임피던스 정합을 신속히 수행할 수 있는 장점도 있다.
In addition, the
다음으로 도 7 내지 도 12에서 임피던스 정합 회로(110)의 다양한 구조를 설명한다.Next, various structures of the
도 7 내지 도 12에서 도시된 임피던스 정합 회로(110)는 제1 임피던스 가변소자(113) 및 제2 임피던스 가변소자(114)로 일반적인 RF 스위치를 사용한 경우를 가정하여 설명한다.The
도 7 내지 도 8은 L형 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.7 to 8 are structural diagrams of the L-type
도 7은 L형 임피던스 정합 회로(110) 중 고역통과(High Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이다.7 is a high pass type
도 8은 L형 임피던스 정합 회로(110) 중 저역통과(Low Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이다.
FIG. 8 is a low pass type
도 9은 파이(Pi)형 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.9 is a structural diagram of a Pi type
구체적으로, 파이형 임피던스 정합 회로(110) 중 저역통과(Low Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이다.In detail, the piezoelectric
도 10은 T형 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.10 is a structural diagram of a T-type
구체적으로, 도 10의 좌측에 있는 회로는 고역통과(High Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이고, 도 10의 우측에 있는 회로는 저역통과(Low Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이다.
Specifically, the circuit on the left side of FIG. 10 is a high pass type
도 11 내지 도 12는 복합형 임피던스 정합 회로(110)의 구조도이다.11 through 12 are structural diagrams of the complex
도 11은 복합형 임피던스 정합 회로(110) 중 저역통과(Low Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이고, 도 12는 복합형 임피던스 정합 회로(110) 중 대역통과(Band Pass)형 임피던스 정합 회로(110)이다.
11 is a low pass type
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
100: 임피던스 정합 장치
110: 임피던스 정합 회로
113: 제1 임피던스 가변소자
114: 제2 임피던스 가변소자
115a: 제1 가변 인덕터
115b: 제2 가변 인덕터
115c: 제3 가변 인덕터
116a: 제1 가변 캐패시터
116b: 제2 가변 캐패시터
120: 방향성 커플러
130: 검출부
140: 제어부
150: 안테나100: impedance matching device
110: impedance matching circuit
113: first impedance variable element
114: second impedance variable element
115a: first variable inductor
115b: second variable inductor
115c: third variable inductor
116a: first variable capacitor
116b: second variable capacitor
120: directional coupler
130:
140:
150: antenna
Claims (6)
제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하는 제1 임피던스 가변소자;
제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하는 제2 임피던스 가변소자;
제1 가변 인덕터;
제2 가변 인덕터;
제3 가변 인덕터;
제1 가변 캐패시터; 및
제2 가변 캐패시터를 포함하고,
상기 제1 가변 인덕터는 상기 제1 스위치에 연결되는 일단과 상기 제1 캐패시터의 일단 및 상기 제2 가변 인덕터의 일단에 연결되는 타단을 갖고,
상기 제1 캐패시터는 상기 제2 스위치에 연결되는 일단에 연결되는 타단을 갖고,
상기 제2 가변 인덕터는 상기 제3 가변 인덕터의 일단 및 상기 제2 캐패시터의 일단에 연결되는 타단을 갖고,
상기 제3 가변 인덕터는 상기 제3 스위치에 연결되는 타단을 갖고,
상기 제2 가변 캐패시터는 상기 제4 스위치에 연결되는 타단을 갖는 임피던스 정합 회로.An impedance matching circuit for performing impedance matching between power supply impedance and load impedance,
A first impedance variable element including a first switch and a second switch;
A second impedance variable element including a third switch and a fourth switch;
A first variable inductor;
A second variable inductor;
A third variable inductor;
A first variable capacitor; And
A second variable capacitor,
The first variable inductor has one end connected to the first switch and the other end connected to one end of the first capacitor and one end of the second variable inductor,
The first capacitor has the other end connected to one end connected to the second switch,
The second variable inductor has the other end connected to one end of the third variable inductor and one end of the second capacitor,
The third variable inductor has the other end connected to the third switch,
The second variable capacitor having the other end connected to the fourth switch.
상기 제1 임피던스 가변소자 및 상기 제2 임피던스 가변소자는 쌍극 쌍투 스위치인 임피던스 정합 회로.The method of claim 1,
And the first impedance variable element and the second impedance variable element are dipole double throw switches.
상기 제1 내지 제4 스위치의 개방 또는 단락의 조합에 따라 구조가 변경되어 상기 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합 회로.The method of claim 1,
Impedance matching circuit to change the structure according to the combination of opening or shorting of the first to fourth switches to perform the impedance matching.
상기 제1 내지 제4 스위치는 멤스(MEMS) 스위치인 임피던스 정합 회로.The method of claim 1,
The first to fourth switches are MEMS switch impedance matching circuit.
상기 제1 내지 제3 가변 인덕터 및 상기 제1 내지 제2 가변 캐패시터는 멤스(MEMS)를 이용하여 구현된 소자인 임피던스 정합 회로.The method of claim 1,
The first to the third variable inductor and the first to the second variable capacitor is an impedance matching circuit is a device implemented using MEMS (MEMS).
상기 제1 스위치는 제1 가동 단자, 제1 고정 단자, 제2 고정 단자를 포함하고,
상기 제2 스위치는 제2 가동 단자, 제3 고정 단자, 제4 고정 단자를 포함하고,
상기 제3 스위치는 제3 가동 단자, 제5 고정 단자, 제6 고정 단자를 포함하고,
상기 제4 스위치는 제4 가동 단자, 제7 고정 단자, 제8 고정 단자를 포함하고,
상기 제1 고정 단자와 상기 제4 고정 단자는 서로 연결되고, 상기 제2 고정 단자와 상기 제3 고정 단자는 서로 연결되고,
상기 제5 고정 단자와 상기 제7 고정 단자는 서로 연결되고, 상기 제6 고정 단자와 상기 제8 고정 단자는 서로 연결되는 임피던스 정합 회로.
The method of claim 1,
The first switch includes a first movable terminal, a first fixed terminal, a second fixed terminal,
The second switch includes a second movable terminal, a third fixed terminal, a fourth fixed terminal,
The third switch includes a third movable terminal, a fifth fixed terminal, a sixth fixed terminal,
The fourth switch includes a fourth movable terminal, a seventh fixed terminal, and an eighth fixed terminal,
The first fixed terminal and the fourth fixed terminal are connected to each other, the second fixed terminal and the third fixed terminal are connected to each other,
The fifth fixed terminal and the seventh fixed terminal are connected to each other, and the sixth fixed terminal and the eighth fixed terminal are connected to each other.
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