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KR20120028176A - Impedance tracer in adaptive tuning antenna circuit - Google Patents

Impedance tracer in adaptive tuning antenna circuit Download PDF

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KR20120028176A
KR20120028176A KR1020100090233A KR20100090233A KR20120028176A KR 20120028176 A KR20120028176 A KR 20120028176A KR 1020100090233 A KR1020100090233 A KR 1020100090233A KR 20100090233 A KR20100090233 A KR 20100090233A KR 20120028176 A KR20120028176 A KR 20120028176A
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Abstract

본 발명은 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로에 관한 것이다. 본 발명의 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로는, 순방향의 송신신호 파워 및 역방향의 반사 파워를 출력하는 커플러; 커플러로부터 출력되는 커플링된 파워를 입력받아 안테나를 통해 송수신되는 신호의 임피던스를 추적하는 임피던스 추적기; 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 출력되는 반사파워를 검출하는 파워 검출기; 안테나를 통해 송수신되는 신호의 임피던스 조절을 위한 튜너; 임피던스 추적기의 임피던스를 가변시키면서 파워 검출기가 검출하는 반사파워의 레벨이 최저가 되도록 조절하고, 튜너를 제어하여 튜너 및 안테나의 합성 임피던스가 임피던스 추적기의 임피던스와 동일하고 위상은 서로 반대가 되도록 제어하는 컨트롤러; 및 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 흐르는 전류의 일정분이 분기되어 흐르게 하여 전압 강하를 발생시킴으로써 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 항상 출력될 수 있도록 하기 위한 반사파워 생성용 레지스터를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 임피던스 추적기의 온/오프 상태에 관계없이 항상 커플링 파워 출력회로를 형성하므로, 커플링 파워의 출력에 대한 반사파워가 생성되어 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 출력되며, 그 결과 반사파워에 상응하는 전압(R쪽의 전압)을 항상 측정할 수 있다.The present invention relates to an impedance tracking circuit of an adaptive tuning antenna circuit. An impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit of the present invention includes: a coupler for outputting forward transmission signal power and reverse reflection power; An impedance tracker that receives the coupled power output from the coupler and tracks an impedance of a signal transmitted and received through the antenna; A power detector for detecting the reflected power output through the reflected power output terminal R of the coupler; A tuner for adjusting an impedance of a signal transmitted and received through an antenna; A controller for varying the impedance of the impedance tracker so that the level of the reflected power detected by the power detector is the lowest, and controlling the tuner so that the combined impedance of the tuner and the antenna is equal to the impedance of the impedance tracker and the phases are opposite to each other; And generating reflection power to always output the reflection power through the reflection power output terminal R of the coupler by generating a voltage drop by branching a portion of the current flowing in the extension line of the coupling power output terminal F. Contains registers for.
According to the present invention, since the coupling power output circuit is always formed regardless of the on / off state of the impedance tracker, the reflection power for the output of the coupling power is generated, and the reflection power is output through the reflection power output terminal R. FIG. As a result, the voltage corresponding to the reflected power (voltage on the R side) can always be measured.

Description

적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로{IMPEDANCE TRACER IN ADAPTIVE TUNING ANTENNA CIRCUIT}Impedance tracking circuit of adaptive tuning antenna circuit {IMPEDANCE TRACER IN ADAPTIVE TUNING ANTENNA CIRCUIT}

본 발명은 적응형 튜닝 안테나 회로에 관한 것으로서, 더 상세하게는 임피던스 추적기가 오프(off) 상태일 경우에도 반사파워 출력단의 반사 출력에 상응하는 전압을 측정할 수 있는 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로에 관한 것이다.
The present invention relates to an adaptive tuning antenna circuit, and more particularly, to an impedance tracking circuit of an adaptive tuning antenna circuit capable of measuring a voltage corresponding to the reflected output of the reflected power output stage even when the impedance tracker is turned off. It is about a circuit.

휴대폰에서 안테나는 전파 신호를 송신 및 수신하는 역할을 한다. 안테나를 통해 송신 또는 수신되는 전파 신호의 방사 성능을 높이기 위하여, 보통 인덕터 (inductor)나 커패시터(capacitor)를 이용하여 임피던스(impedance) 매칭을 수행한다. 그러나, 임피던스 매칭 조건은 휴대폰이 자유 공간에 있을 경우를 가정한 것이다. 따라서 통화를 위해 휴대폰을 손으로 잡거나, 휴대폰을 귀에 밀착시키는 경우, 또는 휴대폰을 주머니나 가방에 넣어둘 경우에는, 안테나의 임피던스 매칭 조건이 변하게 되어 안테나의 송수신 방사 성능이 저하된다.In mobile phones, the antenna is responsible for transmitting and receiving radio signals. In order to improve radiation performance of radio signals transmitted or received through an antenna, impedance matching is usually performed using an inductor or a capacitor. However, the impedance matching condition assumes that the mobile phone is in free space. Therefore, when the mobile phone is held by hand, the mobile phone is in close contact with the ear, or when the mobile phone is placed in a pocket or a bag, the impedance matching condition of the antenna is changed and the transmission / reception radiation performance of the antenna is degraded.

이러한 문제에 대처하기 위해 안테나의 임피던스 매칭 조건이 변화하면 자동으로 임피던스 매칭을 변경하여 최적의 안테나 송수신 방사 성능을 유지하도록 하는 회로가 도입되었는데, 이를 "적응형 튜닝(adaptive tuning) 안테나 회로"라고 한다. 적응형 튜닝 안테나 회로에서 임피던스 매칭 조건이 얼마나 변하였는지를 알기 위해서는 임피던스 추적 회로(impedance tracer)가 필요하다. In order to cope with this problem, a circuit has been introduced to automatically change the impedance matching when the antenna's impedance matching condition changes to maintain the optimal antenna transmit / receive radiation performance. This is called an "adaptive tuning antenna circuit". . An impedance tracer is needed to know how the impedance matching condition has changed in the adaptive tuning antenna circuit.

도 1은 종래 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로를 보여주는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an impedance tracking circuit of a conventional adaptive tuning antenna circuit.

도 1을 참조하면, 종래 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로는 송신용의 입력신호에 대하여 출력파워 레벨이 동일한 신호와 커플링된 신호(입력신호보다 출력파워 레벨이 미약한 신호)를 각각 출력하고, 각각의 출력 신호에 대한 반사 신호를 반사파워 출력단(R)을 통해 출력하는 커플러(coupler)(110)와, 안테나 (160)를 통해 송수신되는 신호의 임피던스를 추적하는 임피던스 추적기(impedance tracer)(120)와, 커플러(110)의 반사파워 출력단(R)을 통해 출력되는 반사파워를 검출하는 파워 검출기(130)와, 상기 임피던스 추적기(120)의 임피던스를 가변시키면서 상기 파워 검출기(130)가 검출하는 반사파워의 레벨이 최저가 되게 조절하고,튜너(150)를 제어하여 튜너(150) 및 안테나(160)의 합성 임피던스가 상기 임피던스 추적기(120)의 임피던스와 동일하고 위상은 서로 반대가 되도록 제어하는 컨트롤러 (140)와, 안테나를 통해 전송되는 신호의 임피던스 조절을 위한 튜너(tuner)(150)를 포함한다. 또한, 상기 임피던스 추적기(120)는 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 분기되어(병렬로) 접속되는 핀 다이오드(121)와, 핀 다이오드(121)의 제어단자에 접속되는 바이어스용 저항(122)과, 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 직렬로 순차적으로 접속되는 직류(DC) 차단부(123), 바렉터(varactor) 다이오드(124) 및 인덕터(125)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an impedance tracking circuit of a conventional adaptive tuning antenna circuit outputs a signal coupled to a signal having the same output power level (a signal having a lower output power level than the input signal) with respect to an input signal for transmission. And a coupler 110 for outputting the reflected signal for each output signal through the reflected power output terminal R, and an impedance tracer for tracking the impedance of the signal transmitted and received through the antenna 160. The power detector 130 detects the reflection power output through the reflection power output terminal R of the coupler 110, the power detector 130 while varying the impedance of the impedance tracker 120. The level of the reflected power to be detected is adjusted to be the lowest, and the tuner 150 is controlled so that the combined impedance of the tuner 150 and the antenna 160 is equal to the impedance of the impedance tracker 120 and the phase is The controller 140 controls to be opposite to each other, and a tuner 150 for adjusting the impedance of a signal transmitted through the antenna. In addition, the impedance tracker 120 is a bias diode connected to the pin diode 121 connected to the extension line of the coupling power output terminal F (in parallel) and the control terminal of the pin diode 121. A direct current (DC) blocking unit 123, a varactor diode 124, and an inductor 125 sequentially connected to the resistor 122 and the extension line of the coupling power output terminal F in series. Include.

이상과 같은 구성을 갖는 종래 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나(160) 쪽의 반사 계수를 Γa, 임피던스 추적기(120)쪽의 반사 계수를 Γm, 안테나(160)의 반사에 의한 반사 경로 (reflected path) 쪽으로 출력되는 신호를 Sout_A, 임피던스 추적기(120)의 미스매칭에 의해 반사되어 나오는 신호를 Sout_M이라 할 때, 이들 사이의 관계를 수식으로 표현하면 다음과 같다.In the impedance tracking circuit of the conventional adaptive tuning antenna circuit having the above configuration, as shown in FIG. 2, the reflection coefficient at the antenna 160 side is Γa, the reflection coefficient at the impedance tracker 120 is Γm, When the signal output toward the reflected path (reflected path) by the reflection of the antenna 160 is Sout_A and the signal reflected by the mismatch of the impedance tracker 120 is Sout_M, the relationship between them is expressed by the equation. As follows.

<수학식 1> &Quot; (1) &quot;

Sout_A = S21 × Γa × S42Sout_A = S21 × Γa × S42

Sout_M = S31 × Γm × S43Sout_M = S31 × Γm × S43

위의 수식 1에서, S31 = S42, S43 = S21인 경우, 위의 수식 1에서의 두번째 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다. In Equation 1 above, when S31 = S42 and S43 = S21, the second equation in Equation 1 may be expressed as follows.

<수학식 2> <Equation 2>

Sout_M = S42 × Γm × S21 Sout_M = S42 × Γm × S21

= S21 × Γm × S42        = S21 × Γm × S42

위의 수식 1에서의 Sout_A와 수식 2에서의 Sout_M을 비교하면, 반사 계수 Γa와 Γm의 차이만 있음을 알 수 있다.Comparing Sout_A in Equation 1 and Sout_M in Equation 2, it can be seen that there is only a difference between the reflection coefficients Γa and Γm.

한편, 파워 검출기(130)에 의해 검출되는 커플러(110) 측의 반사 출력 Sout은 안테나(160) 측으로부터의 반사 출력 Sout_A와 임피던스 추적기(120) 측의 반사 출력 Sout_M을 합한 값이 되며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다. Meanwhile, the reflection output Sout on the coupler 110 side detected by the power detector 130 is the sum of the reflection output Sout_A from the antenna 160 side and the reflection output Sout_M on the impedance tracker 120 side, which is expressed by the following equation. Expressed as

<수학식 3> &Quot; (3) &quot;

Sout = Sout_A + Sout_MSout = Sout_A + Sout_M

= S21 × S42 ×(Γa + Γm)     = S21 × S42 × (Γa + Γm)

만일, 위의 수식 3에서 Γa와 Γm의 크기가 동일하고, 위상이 서로 반대이면 두 신호(즉, Sout_A와 Sout_M)는 상쇄되어 Sout은 0(zero)이 된다.If, in Equation 3, the magnitudes of Γa and Γm are the same and the phases are opposite to each other, the two signals (that is, Sout_A and Sout_M) are canceled and Sout becomes zero.

위의 회로에서 임피던스 추적기(120)의 임피던스를 적당히 변화시키면서 Sout의 크기를 파워 검출기(130)를 통해 측정하면, 안테나(160) 쪽의 임피던스 정보를 알 수 있다. 왜냐하면, 파워 검출기(130)에서 측정된 Sout의 크기가 최소가 되는 시점에서 안테나(160) 쪽의 임피던스는 임피던스 추적기(120)의 임피던스와 크기는 같고, 위상은 반대이기 때문이다.In the above circuit, by measuring the size of Sout through the power detector 130 while appropriately changing the impedance of the impedance tracker 120, the impedance information of the antenna 160 can be known. This is because the impedance of the antenna 160 at the time when the magnitude of Sout measured by the power detector 130 becomes the minimum is the same as the impedance of the impedance tracker 120 and the phase is opposite.

그러나, 이상과 같은 종래의 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로는 임피던스 추적기(120)가 오프(off) 상태일 때는 커플링 파워 출력단(F)의 포트 (port)가 오픈(open) 상태이므로, 반사 출력단(R)의 반사 출력(reflect power)에 상응하는 전압(R쪽의 전압)을 측정할 수 없다. 여기서, 반사출력단(R)의 전압 측정은 튜너(150)에 의한 임피던스 조절을 위해 필요한 정보를 얻기 위한 것이며, 전술한 바와 같이 임피던스 추적기(120)가 오프(off) 상태일 경우에는 커플링 파워 출력단(F)의 포트가 오픈 상태가 되어 반사 출력단(R)의 반사 출력을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 반사 출력단(R) 측의 전압을 측정할 수 없게 되고, 그 결과 튜너 (150)에 의한 임피던스 조절을 수행함에 있어서, 임피던스를 정밀하게 조절할 수 없게 되는 문제가 있다.
However, in the impedance tracking circuit of the conventional adaptive tuning antenna circuit as described above, since the port of the coupling power output terminal F is open when the impedance tracker 120 is off, The voltage (voltage on the R side) corresponding to the reflecting power of the reflective output terminal R cannot be measured. Here, the voltage measurement of the reflection output terminal (R) is to obtain the information necessary for adjusting the impedance by the tuner 150, as described above, when the impedance tracker 120 is off (coupling) power output stage The port of (F) becomes open, and the reflection output of the reflection output terminal R cannot be obtained. Therefore, the voltage at the reflection output terminal R side cannot be measured, and as a result, the impedance adjustment by the tuner 150 cannot be precisely controlled.

본 발명은 이상과 같은 종래 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로에서의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 임피던스 추적기가 오프(off) 상태일 경우에도 반사파워 출력단의 반사 출력에 상응하는 전압을 측정할 수 있는 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로를 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention has been made to improve the problems of the impedance tracking circuit of the conventional adaptive tuning antenna circuit as described above, even when the impedance tracker is off (off) to measure the voltage corresponding to the reflected output of the reflected power output stage It is an object of the present invention to provide an impedance tracking circuit of an adaptive tuning antenna circuit.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로는,In order to achieve the above object, the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention,

안테나를 통해 무선 전송될 송신신호를 입력단자(IN)를 통해 입력받아 동일한 파워 레벨로 출력단자(OUT)를 통해 출력하는 한편 출력단자(OUT)로 출력하는 송신신호의 파워보다 미약한 레벨의, 송신신호의 커플링된 파워를 커플링 파워 출력단자(F)로 출력하고, 상기 송신신호 출력단자(OUT) 및 상기 커플링 파워 출력단자(F)에서 각각 반사되는 반사파워를 합성하여 반사파워 출력단자(R)로 출력하는 커플러;Receives a transmission signal to be transmitted wirelessly through the antenna through the input terminal (IN) and outputs through the output terminal (OUT) at the same power level, while the level of weaker than the power of the transmission signal output to the output terminal (OUT), Outputs the coupled power of the transmission signal to the coupling power output terminal (F), combines the reflection power reflected from the transmission signal output terminal (OUT) and the coupling power output terminal (F), respectively, and outputs the reflected power. A coupler outputting to the terminal R;

상기 커플러로부터 출력되는 커플링된 파워를 입력받아 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 임피던스를 추적하는 임피던스 추적기;An impedance tracker that receives the coupled power output from the coupler and tracks an impedance of a signal transmitted and received through the antenna;

상기 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 출력되는 반사파워를 검출하는 파워 검출기; A power detector for detecting the reflected power output through the reflected power output terminal (R) of the coupler;

상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 임피던스 조절을 위한 튜너(tuner);A tuner for controlling impedance of a signal transmitted and received through the antenna;

상기 임피던스 추적기의 임피던스를 가변시키면서 상기 파워 검출기가 검출하는 반사파워의 레벨이 최저가 되도록 조절하고, 상기 튜너를 제어하여 튜너 및 안테나의 합성 임피던스가 상기 임피던스 추적기의 임피던스와 동일하고 위상은 서로 반대가 되도록 제어하는 컨트롤러; 및While varying the impedance of the impedance tracker, the level of the reflected power detected by the power detector is adjusted to be the lowest, and the tuner is controlled so that the combined impedance of the tuner and the antenna is equal to the impedance of the impedance tracker and the phases are opposite to each other. A controller for controlling; And

상기 커플러와 상기 임피던스 추적기 사이의 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 흐르는 전류의 일정분이 분기되어 흐르게 하여 전압 강하를 발생시킴으로써 상기 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 항상 출력될 수 있도록 하기 위한 반사파워 생성용 레지스터를 포함하는 점에 그 특징이 있다. A voltage drop is connected in parallel on an extension line of the coupling power output terminal F between the coupler and the impedance tracker and a portion of the current flowing in the extension line of the coupling power output terminal F flows by branching. It is characterized in that it includes a register for generating the reflected power to ensure that the reflected power is always output through the reflected power output (R) of the coupler by generating a.

여기서, 상기 반사파워 생성용 레지스터는 대략 10?100Ω 정도의 저항값을 가질 수 있으나, 바람직하게는 50Ω의 저항값을 갖는다.
Here, the reflective power generation resistor may have a resistance value of about 10 to 100Ω, but preferably has a resistance value of 50Ω.

이와 같은 본 발명에 의하면, 커플러와 임피던스 추적기 사이에 반사파워 생성을 위한 레지스터가 설치되어 있어, 임피던스 추적기의 온/오프 상태에 관계없이 항상 커플링 파워 출력회로를 형성하게 된다. 그 결과 커플링 파워의 출력에 대한 반사파워가 생성되어 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 출력되며, 이에 따라 반사파워에 상응하는 전압(R쪽의 전압)을 항상 측정할 수 있으며, 이에 따라, 최종적으로 튜너에 의한 임피던스 조절을 수행함에 있어서, 임피던스를 정밀하게 조절할 수 있다.
According to the present invention, a resistor for generating reflected power is provided between the coupler and the impedance tracker, so that the coupling power output circuit is always formed regardless of the on / off state of the impedance tracker. As a result, the reflection power for the output of the coupling power is generated, and the reflection power is output through the reflection power output terminal R of the coupler. Accordingly, the voltage corresponding to the reflection power (the voltage on the R side) can always be measured. Accordingly, in finally performing impedance control by the tuner, it is possible to precisely adjust the impedance.

도 1은 종래 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로를 보여주는 도면.
도 2는 종래 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 동작원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 동작원리를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 임피던스 추적기를 등가회로로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 임피던스 추적기의 핀 다이오드에 흐르는 전류에 따른 RF 임피던스의 변화를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 임피던스 추적기의 바렉터 다이오드의 양단에 걸리는 전압에 따른 커패시턴스의 변화를 보여주는 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 임피던스 추적기의 가변 가능한 RF 임피던스를 커패시턴스의 가변량이 큰 경우와 작은 경우의 각각의 어드미턴스 챠트 상에서 나타내 보인 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 임피던스 추적기의 가변 가능한 RF 임피던스를 저항의 가변량이 큰 경우와 작은 경우의 각각의 어드미턴스 챠트 상에서 나타내 보인 도면.1 illustrates an impedance tracking circuit of a conventional adaptive tuning antenna circuit.
2 is a view for explaining the operation principle of the impedance tracking circuit of the conventional adaptive tuning antenna circuit.
3 is a diagram schematically showing a configuration of an impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention.
4 is a view for explaining the operation principle of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention.
5 is an equivalent circuit diagram of an impedance tracker of an impedance tracking circuit of an adaptive tuning antenna circuit according to the present invention;
6 is a view showing a change in RF impedance according to the current flowing through the pin diode of the impedance tracker of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention.
7 is a view showing a change in capacitance according to the voltage across the varistor diode of the impedance tracker of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention.
8 and 9 show the variable RF impedance of the impedance tracker of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention on respective admittance charts when the variable amount of capacitance is large and small.
10 and 11 show the variable RF impedance of the impedance tracker of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention on respective admittance charts when the variable amount of resistance is large and small.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 3 is a view schematically showing the configuration of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로는 커플러(310), 임피던스 추적기(320), 파워 검출기(330), 컨트롤러(340), 튜너(350), 반사파워 생성용 레지스터(370)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention includes a coupler 310, an impedance tracker 320, a power detector 330, a controller 340, a tuner 350, and reflection power generation. For register 370.

상기 커플러(310)는 안테나(360)를 통해 무선 전송될 송신신호를 입력단자 (IN)를 통해 입력받아 동일한 파워 레벨로 출력단자(OUT)를 통해 출력하는 한편 출력단자(OUT)로 출력하는 송신신호의 파워보다 미약한 레벨의, 송신신호의 커플링된 파워를 커플링 파워 출력단자(F)로 출력하고, 상기 송신신호 출력단자(OUT) 및 상기 커플링 파워 출력단자(F)에서 각각 반사되는 반사파워를 합성하여 반사파워 출력단자(R)로 출력한다.The coupler 310 receives a transmission signal to be transmitted wirelessly through the antenna 360 through an input terminal IN and outputs the output signal through the output terminal OUT at the same power level while outputting the output signal to the output terminal OUT. The coupled power of the transmission signal, which is weaker than the signal power, is output to the coupling power output terminal F, and reflected at the transmission signal output terminal OUT and the coupling power output terminal F, respectively. The reflected power is synthesized and output to the reflected power output terminal (R).

상기 임피던스 추적기(320)는 상기 커플러(310)로부터 출력되는 커플링된 파워를 입력받아 상기 안테나(360)를 통해 송수신되는 신호의 임피던스를 추적한다. 여기서, 이와 같은 임피던스 추적기(320)는 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 접속되는 핀 다이오드(321)와, 핀 다이오드(321)의 제어단자에 접속되는 바이어스용 저항(122)과, 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 병렬로 분기되어 하나의 단위 직렬회로를 이루는 직류(DC) 차단부(323), 바렉터(varactor) 다이오드(324) 및 인덕터(325)를 포함한다. The impedance tracker 320 receives the coupled power output from the coupler 310 and tracks the impedance of the signal transmitted and received through the antenna 360. Here, the impedance tracker 320 includes a pin diode 321 connected to the extension line of the coupling power output terminal F, a bias resistor 122 connected to the control terminal of the pin diode 321, and the like. And a direct current (DC) interrupter 323, a varactor diode 324, and an inductor 325 branching in parallel to the extension line of the coupling power output terminal F to form a unit series circuit. Include.

상기 파워 검출기(330)는 상기 커플러(110)의 반사파워 출력단(R)을 통해 출력되는 반사파워를 검출한다. The power detector 330 detects the reflected power output through the reflected power output terminal R of the coupler 110.

상기 튜너(350)는 상기 안테나(360)를 통해 송수신되는 신호의 임피던스를 조절한다.The tuner 350 adjusts the impedance of a signal transmitted and received through the antenna 360.

상기 컨트롤러(340)는 상기 임피던스 추적기(320)의 임피던스를 가변시키면서 상기 파워 검출기(330)가 검출하는 반사파워의 레벨이 최저가 되도록 조절하고, 상기 튜너(350)를 제어하여 튜너(350) 및 안테나(360)의 합성 임피던스가 상기 임피던스 추적기(320)의 임피던스와 동일하고 위상은 서로 반대가 되도록 제어한다.The controller 340 adjusts the level of the reflected power detected by the power detector 330 to be the lowest while varying the impedance of the impedance tracker 320, and controls the tuner 350 to control the tuner 350 and the antenna. The synthesized impedance of 360 is controlled to be equal to the impedance of the impedance tracker 320 and the phases are opposite to each other.

상기 반사파워 생성용 레지스터(370)는 상기 커플러(310)와 상기 임피던스 추적기(320) 사이의 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 흐르는 전류의 일정분이 분기되어 흐르게 하여 전압 강하를 발생시킴으로써 상기 커플러(310)의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 항상 출력될 수 있도록 한다. The reflection power generation register 370 is connected in parallel on an extension line of the coupling power output terminal F between the coupler 310 and the impedance tracker 320, and the coupling power output terminal F. A predetermined portion of the current flowing in the extension line of the branch) is branched to generate a voltage drop so that the reflected power can always be output through the reflected power output terminal R of the coupler 310.

여기서, 상기 반사파워 생성용 레지스터(370)는 대략 10?100Ω 정도의 저항값을 가질 수 있으나, 바람직하게는 50Ω의 저항값을 갖는다. 이는 저항값을 다양하게 변화시키면서 본 발명의 임피던스 추적회로에 의한 시뮬레이션을 실시해본 결과, 50Ω의 저항값을 가질 경우가 임피던스 추적을 위한 신호 특성이 가장 좋게 나타난 것에 기인한다.Here, the reflective power generation resistor 370 may have a resistance value of about 10 to 100 Ω, but preferably has a resistance value of 50 Ω. This is due to the simulation of the impedance tracking circuit of the present invention while varying the resistance value. As a result, when the resistance value of 50?

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.Then, the operation of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention having the above configuration will be briefly described.

도 4는 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the operation principle of the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention.

도 4를 참조하면, 안테나(360) 쪽의 반사 계수를 Γa, 임피던스 추적기(320)쪽의 반사 계수를 Γm, 안테나(360)의 반사에 의한 반사 경로(reflected path) 쪽으로 출력되는 신호를 Sout_A, 임피던스 추적기(320)의 미스매칭에 의해 반사되어 나오는 신호를 Sout_M이라 할 때, 이들 사이의 관계를 수식으로 표현하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the signal output toward the reflected path due to the reflection of the antenna 360 at Γa, the impedance tracker 320 at Γm, and the reflection of the antenna 360 is Sout_A, When a signal reflected by mismatching of the impedance tracker 320 is referred to as Sout_M, the relationship between them is expressed as follows.

<수학식 4> &Quot; (4) &quot;

Sout_A = S21 × Γa × S32Sout_A = S21 × Γa × S32

Sout_M = S41 × Γm × S34Sout_M = S41 × Γm × S34

위의 수식 4에서, S41 = S32, S21 = S34인 경우, 위의 수식 4에서의 두번째 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다. In Equation 4 above, when S41 = S32 and S21 = S34, the second equation in Equation 4 may be expressed as follows.

<수학식 5> <Equation 5>

Sout_M = S32 × Γm × S21 Sout_M = S32 × Γm × S21

= S21 × Γm × S32        = S21 × Γm × S32

위의 수식 4에서의 Sout_A와 수식 5에서의 Sout_M을 비교하면, 반사 계수 Γa와 Γm의 차이만 있음을 알 수 있다.Comparing Sout_A in Equation 4 and Sout_M in Equation 5, it can be seen that there is only a difference between the reflection coefficients Γa and Γm.

한편, 파워 검출기(330)에 의해 검출되는 커플러(310) 측의 반사 출력 Sout은 안테나(360) 측으로부터의 반사 출력 Sout_A와 임피던스 추적기(320) 측의 반사 출력 Sout_M을 합한 값이 되며, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다. On the other hand, the reflection output Sout of the coupler 310 side detected by the power detector 330 is the sum of the reflection output Sout_A from the antenna 360 side and the reflection output Sout_M of the impedance tracker 320 side. Expressed as

<수학식 6> <Equation 6>

Sout = Sout_A + Sout_MSout = Sout_A + Sout_M

= S21 × S32 ×(Γa + Γm)     = S21 × S32 × (Γa + Γm)

만일, 위의 수식 6에서 Γa와 Γm의 크기가 동일하고, 위상이 서로 반대이면 두 신호(즉, Sout_A와 Sout_M)는 상쇄되어 Sout은 0(zero)이 된다.If, in Equation 6, the magnitudes of Γa and Γm are the same and the phases are opposite to each other, the two signals (that is, Sout_A and Sout_M) are canceled and Sout becomes zero.

위의 회로에서 임피던스 추적기(320)의 임피던스를 적당히 변화시키면서, 즉 임피던스 추적기(320)를 등가회로로 나타낸 도 5에 도시된 바와 같이, 임피던스 추적기(320)의 가변 레지스터(322) 및 가변 커패시터(324)를 적당히 조절하여 전체적인 임피던스를 변화시키면서 Sout의 크기를 파워 검출기(330)를 통해 측정하면, 안테나(360) 쪽의 임피던스 정보를 알 수 있다. 왜냐하면, 파워 검출기(330)에서 측정된 Sout의 크기가 최소가 되는 시점에서 안테나(360) 쪽의 임피던스는 임피던스 추적기(320)의 임피던스와 크기는 같고, 위상은 반대이기 때문이다.In the above circuit, as shown in FIG. 5, where the impedance of the impedance tracker 320 is appropriately changed, that is, the impedance tracker 320 is shown as an equivalent circuit, the variable resistor 322 and the variable capacitor ( When the size of Sout is measured by the power detector 330 while the overall impedance is changed by appropriately adjusting the 324, the impedance information of the antenna 360 side can be known. This is because the impedance of the antenna 360 at the time when the magnitude of Sout measured by the power detector 330 is minimum is the same as that of the impedance tracker 320 and the phase is opposite.

이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 본 발명의 경우 임피던스 추적기(320)가 오프(off) 상태일 때도 커플링 파워 출력단(F)의 포트(port)가 오픈(open) 상태가 되지 않으며, 따라서 반사 출력단(R)의 반사 출력(reflect power)에 상응하는 전압(R쪽의 전압)을 측정할 수 있게 된다. 왜냐하면, 본 발명의 경우에는 전술한 바와 같이, 커플러(310)와 임피던스 추적기(320) 사이에 반사파워 생성용 레지스터 (370)가 설치되어 있어, 커플러(310)의 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 흐르는 전류의 일정분이 분기되어 흐르게 되며, 이에 따라 그 레지스터(370)의 저항에 의한 전압 강하가 발생한다. 즉, 커플러(310)의 커플링 파워 출력단자(F)를 통해 출력된 파워의 전류가 반사파워 생성용 레지스터(370)를 통해 흘러 커플링 파워 출력회로를 형성하게 된다. 그 결과 이 커플링 파워의 출력에 대한 반사파워가 생성되어 커플러(310)의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 출력되며, 이에 따라 반사 출력(reflect power)에 상응하는 전압(R쪽의 전압)을 측정할 수 있게 되는 것이다. 이는 결국, 최종적으로 튜너(350)에 의한 임피던스 조절을 수행함에 있어서, 임피던스를 정밀하게 조절할 수 있게 되는 것을 의미한다. In the above series of processes, even when the impedance tracker 320 is off, the port of the coupling power output terminal F is not opened, and thus the reflection is performed. The voltage (voltage on the R side) corresponding to the reflected power of the output terminal R can be measured. In the present invention, as described above, the resistor 370 for generating the reflection power is provided between the coupler 310 and the impedance tracker 320, so that the coupling power output terminal F of the coupler 310 is provided. A portion of the current flowing in the extension line of the branched branch flows, thereby causing a voltage drop due to the resistance of the resistor 370. That is, current of the power output through the coupling power output terminal F of the coupler 310 flows through the resistor 370 for generating the reflection power to form the coupling power output circuit. As a result, the reflection power for the output of the coupling power is generated, and the reflection power is output through the reflection power output terminal R of the coupler 310, and accordingly, the voltage R corresponding to the reflection power is reflected. Voltage) can be measured. This means that finally, in performing impedance adjustment by the tuner 350, the impedance can be precisely adjusted.

한편, 본 발명의 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로에 있어서, 컨트롤러(340)는 임피던스 추적기(320)로 제어신호를 출력하여 핀 다이오드(231)의 RF 임피던스 및 바렉터 다이오드(324)의 커패시턴스를 가변시켜 임피던스 추적기(320)의 임피던스를 가변시킨다. 즉, 핀 다이오드(321)는 제어단자에 인가되는 제어전류에 따라 RF 임피던스 성분을 가지게 되는데, 도 6에 도시된 바와 같이, RF 임피던스의 값이 가변된다. 그리고, 바렉터 다이오드(324)는 도 7에 도시된 바와 같이, 바렉터 다이오드(324)의 양단에 걸리는 전압에 따라 커패시턴스가 가변된다.On the other hand, in the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit of the present invention, the controller 340 outputs a control signal to the impedance tracker 320 to the RF impedance of the pin diode 231 and the capacitance of the varactor diode 324. By varying the impedance of the impedance tracker 320 is varied. That is, the pin diode 321 has an RF impedance component according to the control current applied to the control terminal. As shown in FIG. 6, the value of the RF impedance is varied. As shown in FIG. 7, the varistor diode 324 has a variable capacitance depending on the voltage across the varistor diode 324.

이상과 같이 임피던스 추적기(320)의 가변가능한 RF 임피던스를 스미스 (Smith) 챠트의 역인 어드미턴스(Admittance) 챠트 상에서 보면 도 8 내지 도 11과 같다. 즉, 바렉터 다이오드(324)의 커패시턴스의 가변량에 따라 RF 임피던스의 영역은 변하는데, 커패시턴스의 가변량이 큰 경우에는 도 8과 같은 영역으로 나타나고, 커패시턴스의 가변량이 작은 경우에는 도 9와 같은 영역으로 나타난다.As described above, the variable RF impedance of the impedance tracker 320 is shown in FIGS. 8 to 11 when viewed on an Admittance chart which is the inverse of the Smith chart. That is, the region of the RF impedance changes according to the variable amount of capacitance of the varactor diode 324. When the variable amount of capacitance is large, the region is shown in FIG. 8, and when the variable amount of capacitance is small, the region as shown in FIG. Appears.

또한, 핀 다이오드(321)의 저항의 가변량에 따라 RF 임피던스의 영역은 변하는데, 저항의 가변량이 큰 경우에는 도 10과 같은 영역으로 나타나고, 저항의 가변량이 작은 경우에는 도 11과 같은 영역으로 나타난다.In addition, the RF impedance region changes according to the variable amount of the resistance of the pin diode 321. When the variable amount of the resistance is large, the region shown in FIG. 10 is represented. appear.

이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로는 커플러와 임피던스 추적기 사이에 반사파워 생성을 위한 레지스터가 설치되어 있어, 임피던스 추적기의 온/오프 상태에 관계없이 항상 커플링 파워 출력회로를 형성하게 된다. 그 결과 커플링 파워의 출력에 대한 반사파워가 생성되어 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 출력되며, 이에 따라 반사 출력에 상응하는 전압(R쪽의 전압)을 측정할 수 있으며, 이에 따라, 최종적으로 튜너에 의한 임피던스 조절을 수행함에 있어서, 임피던스를 정밀하게 조절할 수 있다.As described above, the impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit according to the present invention has a resistor for generating the reflected power between the coupler and the impedance tracker, so that the coupling power output is always regardless of the on / off state of the impedance tracker. To form a circuit. As a result, the reflection power for the output of the coupling power is generated, and the reflection power is output through the reflection power output terminal R of the coupler. Accordingly, the voltage (voltage on the R side) corresponding to the reflection output can be measured. Accordingly, in finally performing impedance control by the tuner, it is possible to precisely adjust the impedance.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to the preferred embodiment, the present invention is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various changes and applications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

110,310: 커플러 120,320: 임피던스 추적기
130,330: 파워 검출기 140,340: 컨트롤러
150,350: 튜너 160,360: 안테나
370: 반사파워 생성용 레지스터
121,321: 핀 다이오드 122,322: 바이어스용 저항
123,323: 직류 차단부 124,324: 바렉터 다이오드
125,325: 인덕터110,310: Coupler 120,320: Impedance Tracker
130,330: power detector 140,340: controller
150,350: tuner 160,360: antenna
370: register for generating reflected power
121,321: pin diode 122,322: bias resistor
123,323: DC breaker 124,324: varistor diode
125,325: Inductors

Claims (2)

안테나를 통해 무선 전송될 송신신호를 입력단자(IN)를 통해 입력받아 동일한 파워 레벨로 출력단자(OUT)를 통해 출력하는 한편 출력단자(OUT)로 출력하는 송신신호의 파워보다 미약한 레벨의, 송신신호의 커플링된 파워를 커플링 파워 출력단자(F)로 출력하고, 상기 송신신호 출력단자(OUT) 및 상기 커플링 파워 출력단자(F)에서 각각 반사되는 반사파워를 합성하여 반사파워 출력단자(R)로 출력하는 커플러;
상기 커플러로부터 출력되는 커플링된 파워를 입력받아 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 임피던스를 추적하는 임피던스 추적기;
상기 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 출력되는 반사파워를 검출하는 파워 검출기;
상기 안테나를 통해 송수신되는 신호의 임피던스 조절을 위한 튜너(tuner);
상기 임피던스 추적기의 임피던스를 가변시키면서 상기 파워 검출기가 검출하는 반사파워의 레벨이 최저가 되도록 조절하고, 상기 튜너를 제어하여 튜너 및 안테나의 합성 임피던스가 상기 임피던스 추적기의 임피던스와 동일하고 위상은 서로 반대가 되도록 제어하는 컨트롤러; 및
상기 커플러와 상기 임피던스 추적기 사이의 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커플링 파워 출력단자(F)의 연장 라인에 흐르는 전류의 일정분이 분기되어 흐르게 하여 전압 강하를 발생시킴으로써 상기 커플러의 반사파워 출력단(R)을 통해 반사파워가 항상 출력될 수 있도록 하기 위한 반사파워 생성용 레지스터를 포함하는 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로. Receives a transmission signal to be transmitted wirelessly through the antenna through the input terminal (IN) and outputs through the output terminal (OUT) at the same power level, while the level of the weaker than the power of the transmission signal output to the output terminal (OUT), Outputs the coupled power of the transmission signal to the coupling power output terminal (F), combines the reflection power reflected from the transmission signal output terminal (OUT) and the coupling power output terminal (F), respectively, and outputs the reflected power. A coupler outputting to the terminal R;
An impedance tracker that receives the coupled power output from the coupler and tracks an impedance of a signal transmitted and received through the antenna;
A power detector for detecting the reflected power output through the reflected power output terminal (R) of the coupler;
A tuner for controlling impedance of a signal transmitted and received through the antenna;
While varying the impedance of the impedance tracker, the level of the reflected power detected by the power detector is adjusted to be the lowest, and the tuner is controlled so that the combined impedance of the tuner and the antenna is equal to the impedance of the impedance tracker and the phases are opposite to each other. A controller for controlling; And
A voltage drop is connected in parallel on an extension line of the coupling power output terminal F between the coupler and the impedance tracker and a portion of the current flowing in the extension line of the coupling power output terminal F flows by branching. Impedance tracking circuit of the adaptive tuning antenna circuit including a reflection power generating resistor for generating a reflected power through the reflection power output terminal (R) of the coupler to always output by generating a. 제1항에 있어서,
상기 반사파워 생성용 레지스터는 50Ω의 저항값을 갖는 적응형 튜닝 안테나 회로의 임피던스 추적 회로. The method of claim 1,
The reflection power generating resistor is an impedance tracking circuit of an adaptive tuning antenna circuit having a resistance value of 50Ω.
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