KR101294380B1 - Impedance matching apparatus and impedance matching method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 임피던스 정합장치는 RF 입력 신호에 대한 반사 계수를 측정하는 반사파워 측정부와, 상기 반사 계수가 최소가 되도록 직렬 가변소자 및 병렬 가변소자 값을 변화시키는 매칭부와, 상기 가변소자 들의 가변 범위 내에서 일정 개수의 가변소자 값들을 측정하고 측정된 가변소자 값들로부터 최소 반사 계수가 되는 제1 가변소자 값을 결정하며, 상기 제1 가변소자 값을 기준으로 가변 소자들의 가변 범위를 재설정한 후 가변소자 값들을 변화시켜 최소 반사 계수가 되는 제2 가변소자 값을 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 발명은 최적의 탐색 경로를 가지는 알고리즘을 제공함으로써, 불필요한 연산량을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 연산을 위한 탐색 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.The impedance matching device of the present invention includes a reflection power measurement unit for measuring a reflection coefficient for an RF input signal, a matching unit for changing a series variable element and a parallel variable element so that the reflection coefficient is minimum, and a variable of the variable elements. After measuring a predetermined number of variable element values within a range, and determining the first variable element value that is the minimum reflection coefficient from the measured variable element values, and after resetting the variable range of the variable elements based on the first variable element value The controller may include a controller configured to change the variable device values to determine a second variable device value that is a minimum reflection coefficient.
As described above, the present invention provides an algorithm having an optimal search path, thereby reducing unnecessary computation and reducing search time for computation.
Description
본 발명은 임피던스 정합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임피던스의 정합 효율을 향상시키기 위한 임피던스 정합장치 및 임피던스 정합방법에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching device, and more particularly, to an impedance matching device and an impedance matching method for improving impedance matching efficiency.
일반적으로, 이동통신 단말기 서로 다른 방식의 광대역 신호를 포함하도록 개발이 이루어지고 있다.In general, development has been made to include broadband signals of different types of mobile communication terminals.
이를 위해 이동통신 단말기에는 자동으로 주파수 튜닝을 수행하는 임피던스 정합장치가 구비될 수 있다.To this end, the mobile communication terminal may be provided with an impedance matching device for automatically performing frequency tuning.
종래 임피던스 정합장치는 최적의 주파수를 찾기 위해 커패시턴스 값들을 순차적으로 가변시키면서 최적의 커패시턴스 값을 찾게 된다.The conventional impedance matching device finds an optimal capacitance value while sequentially changing capacitance values to find an optimal frequency.
하지만, 종래 임피던스 정합장치는 일정 영역 내의 값들을 모두 측정하기 때문에 그에 따른 연산량 및 탐색 시간이 길어지는 문제점이 발생된다However, the conventional impedance matching device measures all the values within a certain region, thereby causing a problem in that the calculation amount and the search time are long.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 빠르고 효율적으로 임피던스 매칭을 수행하기 위한 임피던스 정합장치 및 임피던스 정합방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an impedance matching device and impedance matching method for performing impedance matching quickly and efficiently.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 임피던스 정합장치는 RF 입력 신호에 대한 반사 계수를 측정하는 반사파워 측정부와, 상기 반사 계수가 최소가 되도록 직렬 가변소자 및 병렬 가변소자 값을 변화시키는 매칭부와, 상기 가변소자 들의 가변 범위 내에서 일정 개수의 가변소자 값들을 측정하고 측정된 가변소자 값들로부터 최소 반사 계수가 되는 제1 가변소자 값을 결정하며, 상기 제1 가변소자 값을 기준으로 가변 소자들의 가변 범위를 재설정한 후 가변소자 값들을 변화시켜 최소 반사 계수가 되는 제2 가변소자 값을 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the impedance matching device of the present invention includes a reflection power measurement unit for measuring the reflection coefficient for the RF input signal, and matching to change the value of the serial variable element and parallel variable element so that the reflection coefficient is minimum And a predetermined number of variable element values within a variable range of the variable elements and determines a first variable element value that is the minimum reflection coefficient from the measured variable element values, and varies based on the first variable element value. The controller may include a controller configured to determine the second variable element value which becomes the minimum reflection coefficient by changing the variable element values after resetting the variable range of the elements.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 임피던스 정합방법은 가변소자 들의 가변 범위 내에서 일정 개수의 가변소자 값들을 측정하는 단계와, 상기 가변소자 값들 중에서 반사 계수가 최소가 되는 제1 가변소자 값을 측정하는 단계와, 상기 제1 가변소자 값을 기준으로 가변 소자들의 가변 범위를 재설정하는 단계와, 상기 재설정된 가변 범위 내에서 가변소자 값들을 변화시켜 최소 반사 계수가 되는 제2 가변소자 값을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in order to achieve the above object, the impedance matching method of the present invention comprises the steps of measuring a certain number of variable element values within a variable range of the variable elements, the first variable of which the reflection coefficient is the minimum among the variable element values Measuring a device value, resetting a variable range of variable devices based on the first variable device value, and changing a variable device value within the reset variable range to become a minimum reflection coefficient And measuring the value.
본 발명은 최적의 탐색 경로를 가지는 알고리즘을 제공함으로써, 불필요한 연산량을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 연산을 위한 탐색 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention provides an algorithm having an optimal search path, thereby reducing the amount of unnecessary computation and reducing the search time for computation.
도 1은 본 발명에 따른 임피던스 정합장치를 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 임피던스 정합방법을 나타낸 순서도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 임피던스 정합 과정을 나타낸 도면.1 is a block diagram showing an impedance matching device according to the present invention.
2 is a flow chart showing an impedance matching method according to the present invention.
3 to 5 are diagrams illustrating an impedance matching process according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 임피던스 정합장치를 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing an impedance matching device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 임피던스 정합장치는 RF 입력 신호에 대한 반사 계수를 측정하는 반사파워 측정부(200)와, 상기 반사 계수가 최소가 되도록 직렬 가변소자 및 병렬 가변소자 값을 변화시키는 매칭부(500)와, 상기 가변소자 들의 가변 범위 내에서 일정 개수의 가변소자 값들을 측정하고 측정된 가변소자 값들로부터 최소 반사 계수가 되는 제1 가변소자 값을 결정하며, 상기 제1 가변소자 값을 기준으로 가변 소자들의 가변 범위를 재설정한 후 가변소자 값들을 변화시켜 최소 반사 계수가 되는 제2 가변소자 값을 결정하는 제어부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an impedance matching device according to the present invention includes a reflection
반사파워 측정부(200)는 안테나(100)에 연결되어 안테나로부터 RF 입력 신호에 따른 반사파 파워 예컨대, 반사 계수를 측정하는 역할을 한다. 이러한 반사파워 측정부(200)로는 방향성 커플러(Directional Coupler)와 디텍터(Detector)가 사용될 수 있다.The reflected
반사파워 측정부(200)에는 AD 컨버터(300)가 더 연결될 수 있다. AD 컨버터(300)는 반사파워 측정부(200)로부터 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 역할을 한다. 이와 함께, AD 컨버터(300)는 RF 입력 신호를 디지털 신호로 변환시킬 수 있다.The
매칭부(500)는 반사 계수가 최소가 되도록 캐패시터들을 제어하는 역할을 한다. 이로 인해 매칭부(500)는 반사 계수가 최소값을 가지도록 제어하여 RF 입력 신호와 RF 출력 신호와의 임피던스 매칭을 용이하게 수행할 수 있다.The matching
이를 위해 매칭부(500)은 가변 소자인 다수의 가변 캐패시터들(520)과, 고정 인덕터들(540)을 포함할 수 있다. 가변 캐패시터(520)는 제1 가변 캐패시터(522)와 제2 가변 캐패시터(524)를 포함할 수 있으며, 제1 가변 캐패시터(522)와 RF 출력단에 대해 병렬로 연결되며, 제2 가변 캐패시터(524)는 직렬로 연결될 수 있다.To this end, the
고정 인덕터(540)는 제1 인덕터(542), 제2 인덕터(544) 및 제3 인덕터(546)를 포함할 수 있으며, 제1 인덕터(542)는 RF 출력단에 대해 직렬로 연결되며, 제2 인덕터(544)와 제3 인덕터(546)는 병렬로 연결될 수 있다.The
상기와 같은 다수의 가변 캐패시터(520)와 고정 인덕터(540)의 결선 및 소자 개수는 실시예에 따라 다양한 구조로 변경될 수도 있다.The wiring and the number of elements of the plurality of
상기와 같은 매칭부(500)는 제어부(400)의 제어 신호에 의해 신호가 인가될 수 있으며, 매칭부(500)와 제어부(400) 사이에는 DA 컨버터(미도시)가 더 구비될 수 있다.The
보다 구체적으로, 제어부(400)는 가변 캐패시터(520)들의 커패시턴스 값을 변화시키면서 최적의 튜닝된 값을 찾도록 가변 캐패시터(520)들에게 신호를 제공할 수 있다. 여기서, 최적의 튜닝 값은 안테나의 반사 계수가 최소가 되는 영역으로 안테나의 반사 계수를 최소로 함으로써, 효과적으로 임피던스 정합을 수행할 수 있다.More specifically, the
제어부(400)는 제1 가변 커패시터(522) 및 제2 가변 커패시터(524)의 가변 범위 중 일정 개수의 가변 소자 값들을 측정하고, 그 가변 소자 값들 중 최소 반사 계수가 되는 가변 커패시터 값을 측정하며, 측정된 커패시턴스 값을 기준으로 가변 범위를 재설정함으로써 최소 반사 계수가 되는 커패시턴스 값을 효과적으로 찾아낼 수 있다.The
제1 가변 커패시터(522) 및 제2 가변 커패시터(524)의 초기 가변 범위는 통상 16×16 매트릭스 범위로 설정할 수 있으며, 총 256개의 커패시턴스 값이 존재할 수 있다.The initial variable range of the
이때, 제어부(400)는 초기 가변 범위에 대해 일정 거리를 갖도록 커패시턴스 값을 선택할 수 있으며, n×n 매트릭스 예컨대, 4×4 매트릭스 형태로 측정될 수 있다.In this case, the
이후, 총 16개의 커패시턴스 값에 대한 반사 계수를 측정하고, 16개 커패시턴스 값에 대해 최소 반사 계수를 갖는 커패시턴스 값을 측정하고, 이를 기준으로 (n-1)×(n-1) 매트릭스 예컨대, 3×3 매트릭스 형태, 2×2 매트릭스로 커패시턴스 값을 순차적으로 측정할 수 있다.Then, the reflection coefficient for a total of 16 capacitance values is measured, and the capacitance value having the minimum reflection coefficient is measured for 16 capacitance values, based on the (n-1) × (n-1) matrix, for example, 3 Capacitance values can be measured sequentially in a 2x2 matrix in the form of a x3 matrix.
여기서, 최소 반사 계수가 되는 커패시턴스가 다수개 검출되면, 다수개의 커패시턴스의 중간값을 최종 커패시턴스 값을 결정할 수 있다.Here, when a plurality of capacitances that are the minimum reflection coefficients are detected, the final capacitance value may be determined from an intermediate value of the plurality of capacitances.
예컨대, 중복된 커패시턴스가 5pF 과 7pF 이라면, 그 중간값인 6pF을 최종 커패시턴스로 결정할 수 있다.For example, if the overlapped capacitances are 5pF and 7pF, the median 6pF may be determined as the final capacitance.
상기와 같이, 최초 가변 범위 내에서 규칙을 가지는 일정 개수의 커패시턴스 값만 측정함으로써, 보다 빠르고 효율적으로 임피던스 정합을 수행할 수 있다.
As described above, by measuring only a certain number of capacitance values having a rule within the initial variable range, it is possible to perform impedance matching more quickly and efficiently.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 임피던스 정합 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the impedance matching method according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.
도 2는 본 발명에 따른 임피던스 정합방법을 나타낸 순서도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 임피던스 정합 과정을 나타낸 도면이다.2 is a flowchart illustrating an impedance matching method according to the present invention, and FIGS. 3 to 5 are diagrams illustrating an impedance matching process according to the present invention.
먼저, 제1 가변 커패시터 및 제2 가변 커패시터들의 초기 가변 범위를 설정하는 단계를 수행할 수 있다.First, an initial variable range of the first variable capacitor and the second variable capacitor may be set.
여기서, 제1 가변 커패시터 및 제2 가변 커패시터의 초기 가변 범위는 16×16 매트릭스 형태로 형성될 수 있으며, 총 256개의 커패시터 값이 존재할 수 있다.Here, the initial variable range of the first variable capacitor and the second variable capacitor may be formed in the form of a 16 × 16 matrix, and there may be a total of 256 capacitor values.
물론, 이는 실시예에 따라 변경될 수 있으며, 초기 가변 범위는 미리 설정된 실험치에 의해 다양한 범위로 결정될 수 있다.Of course, this may vary depending on the embodiment, and the initial variable range may be determined in various ranges by preset experimental values.
상기와 같이, 초기 가변 범위가 결정되면, 가변 커패시터들의 값들을 측정하는 단계(S100)를 수행할 수 있다.As described above, when the initial variable range is determined, step S100 of measuring values of the variable capacitors may be performed.
가변 커패시터 값은 초기 가변 범위 내에서 일정 개수로 측정할 수 있으며, n×n 예컨대, 4×4 매트릭스 형태로 측정될 수 있다.The variable capacitor value may be measured in a predetermined number within the initial variable range, and may be measured in the form of n × n, for example, 4 × 4 matrix.
이어서, 측정된 가변 커패시터 값 중에서 최소 반사 계수가 되는 가변 커패시터 값을 측정하고(S110), 측정된 가변 커패시터 값들 중 최소 반사 계수가 되는 값이 중복되는지 판단하는 단계(S120)를 수행할 수 있다.Subsequently, the variable capacitor value which becomes the minimum reflection coefficient among the measured variable capacitor values may be measured (S110), and it may be determined whether a value that becomes the minimum reflection coefficient among the measured variable capacitor values overlaps (S120).
반사 계수가 중복되는 가변 커패시터 값들이 측정되면 가변 커패시터 값의 중간값을 계산하여 가변 커패시터 값을 결정할 수 있다.(S140)When the variable capacitor values having overlapping reflection coefficients are measured, the variable capacitor value may be determined by calculating an intermediate value of the variable capacitor value (S140).
반면, 최소 반사 계수가 중복되지 않으면 최소 반사 계수가 되는 가변 커패시터 값을 제1 가변소자 값(T1)으로 결정할 수 있다.(S130) 여기서, 제1 가변 커패시터 값은 반사 계수가 작은 최초의 값을 의미한다.On the other hand, if the minimum reflection coefficients do not overlap, the variable capacitor value that becomes the minimum reflection coefficient may be determined as the first variable element value T1 (S130). In this case, the first variable capacitor value may be an initial value having a small reflection coefficient. it means.
제1 가변 커패시터 값이 결정되면, 제1 가변 커패시터 값을 기준으로 가변 커패시터 값의 범위를 재설정하는 단계를 수행할 수 있다. 여기서, 재설정된 가변커패시터 값의 범위는 초기 가변 커패시터 값의 범위보다 작을 수 있다.When the first variable capacitor value is determined, resetting the range of the variable capacitor value based on the first variable capacitor value may be performed. Here, the range of the reset variable capacitor value may be smaller than the range of the initial variable capacitor value.
이어서, 재설정된 가변 커패시터 값의 범위 내에서 (n-1)×(n-1) 매트릭스 형태로 가변 커패시터 값들을 측정하는 단계(S150)를 수행할 수 있다. 본 실시예에서는 3×3 매트릭스 형태로 가변 커패시터 값들이 측정될 수 있으며, 이로 인해 측정된 가변 커패시터 값들은 제1 가변 커패시터 값으로부터 2칸 간격으로 측정될 수 있다.Subsequently, in operation S150, the variable capacitor values may be measured in a matrix form (n−1) × (n−1) within the range of the reset variable capacitor value. In the present embodiment, the variable capacitor values may be measured in the form of a 3 × 3 matrix, and thus the measured variable capacitor values may be measured at intervals of two squares from the first variable capacitor value.
이어서, 측정된 8개의 가변 커패시터 값들 중에서 최소 반사 계수가 되는 가변 커패시터 값을 측정하는 단계(S160)를 수행한다.Subsequently, in operation S160, a variable capacitor value which is a minimum reflection coefficient among the measured eight variable capacitor values is measured.
이어서, 측정된 가변 커패시터 값들 중 최소 반사 계수가 되는 값이 중복되는지 판단하는 단계(S170)를 수행할 수 있다.Subsequently, it may be determined whether the value which becomes the minimum reflection coefficient among the measured variable capacitor values overlaps (S170).
반사 계수가 중복되는 가변 커패시터 값들이 측정되면 가변 커패시터 값의 중간값을 계산하여 가변소자 값을 결정할 수 있다.(S190)When the variable capacitor values having overlapping reflection coefficients are measured, the variable element value may be determined by calculating an intermediate value of the variable capacitor value (S190).
반면, 최소 반사 계수가 중복되지 않으면 최소 반사 계수가 되는 가변 소자 값을 제2 가변소자 값(T2)으로 결정할 수 있다.(S180)On the other hand, if the minimum reflection coefficients do not overlap, the variable element value that becomes the minimum reflection coefficient may be determined as the second variable element value T2 (S180).
이와 마찬가지로 제2 가변소자 값으로부터 가변 범위를 재설정하고, 앞서 설명한 바와 마찬가지로 최소 반사 계수가 되는 지점의 가변 소자 값을 구하면, 최종 가변 소자 값이 결정될 수 있다.Similarly, if the variable range is reset from the second variable element value and the variable element value at the point of the minimum reflection coefficient is obtained as described above, the final variable element value may be determined.
상기와 같이, 최종 가변 소자 값은 최종 가변 커패시터 값으로 매칭부는 종래에 비해 보다 빠르고 효율적인 임피던스 정합을 수행할 수 있다.As described above, the final variable element value is the final variable capacitor value, and the matching unit can perform impedance matching faster and more efficiently than in the related art.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art that the present invention can be variously modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below I can understand.
100: 안테나 200: 반사파워 측정부
300: AD 컨버터 400: 제어부
520: 가변 커패시터 540: 고정 인덕터100: antenna 200: reflected power measuring unit
300: AD converter 400: control unit
520: variable capacitor 540: fixed inductor
Claims (9)
상기 반사 계수가 최소가 되도록 직렬 가변소자 및 병렬 가변소자 값을 변화시키는 매칭부; 및
상기 가변소자들의 가변 범위 내에서 일정 개수의 가변소자 값들을 측정하고 측정된 가변소자 값들로부터 최소 반사 계수가 되는 제1 가변소자 값을 결정하며, 상기 제1 가변소자 값을 기준으로 가변소자들의 가변 범위를 재설정한 후 가변소자 값들을 변화시켜 최소 반사 계수가 되는 제2 가변소자 값을 결정하는 제어부;를 포함하며,
상기 제1 가변소자 값은 n×n 매트릭스 형태의 가변소자 값들로부터 측정되고, 상기 제2 가변소자 값은 (n-1)×(n-1) 매트릭스 형태의 가변소자 값들로부터 측정되는 임피던스 정합장치.A reflection power measurement unit measuring a reflection coefficient of the RF input signal;
A matching unit for changing a series variable element and a parallel variable element such that the reflection coefficient is minimum; And
A predetermined number of variable element values are measured within a variable range of the variable elements, and a first variable element value, which is a minimum reflection coefficient, is determined from the measured variable element values, and the variable value of the variable elements is determined based on the first variable element value. And a controller configured to determine the second variable element value which becomes the minimum reflection coefficient by changing the variable element values after resetting the range.
The impedance matching device measures the first variable element value from the variable element values in the form of n × n matrix, and the second variable element value is measured from the variable element values in the form of (n−1) × (n−1) matrix .
상기 가변소자들의 최초 가변 범위는 16×16 매트릭스 범위로 설정되고, 제1 가변소자 값은 4×4 매트릭스 형태로 측정되는 임피던스 정합장치.The method according to claim 1,
The first variable range of the variable elements is set to the 16 × 16 matrix range, the first variable element value is measured in a 4 × 4 matrix form impedance matching device.
상기 제2 가변소자 값은 재설정된 가변소자들의 가변 범위 내의 가장자리를 따라 일정 간격으로 측정된 가변소자 값들 중에서 결정되는 임피던스 정합장치.The method according to claim 1,
And the second variable element value is determined from among variable element values measured at regular intervals along an edge within a variable range of reset variable elements.
상기 최소 반사 계수가 되는 가변소자 값이 중복되는 경우, 중복된 가변소자 값의 중간값을 최종 가변소자 값으로 결정하는 임피던스 정합장치.The method according to claim 1,
An impedance matching device for determining a median value of the overlapping variable element value as a final variable element value when the variable element value which becomes the minimum reflection coefficient overlaps.
상기 가변소자 값들 중에서 반사 계수가 최소가 되는 제1 가변소자 값을 측정하는 단계;
상기 제1 가변소자 값을 기준으로 가변소자들의 가변 범위를 재설정하는 단계; 및
상기 재설정된 가변 범위 내에서 가변소자 값들을 변화시켜 최소 반사 계수가 되는 제2 가변소자 값을 측정하는 단계;를 포함하며,
상기 제1 가변소자 값은 n×n 매트릭스 형태의 가변소자 값들로부터 측정되고, 상기 제2 가변소자 값은 (n-1)×(n-1) 매트릭스 형태의 가변소자 값들로부터 측정되는 임피던스 정합방법.Measuring a predetermined number of variable element values within a variable range of the variable elements;
Measuring a first variable element value having a minimum reflection coefficient among the variable element values;
Resetting a variable range of the variable elements based on the first variable element value; And
And changing a variable element value within the reset variable range to measure a second variable element value which becomes a minimum reflection coefficient.
The first variable element value is measured from variable element values in the form of n × n matrix, and the second variable element value is measured from the variable element values in the form of (n−1) × (n−1) matrix. .
상기 최소 반사 계수가 되는 가변소자 값이 중복되는 경우, 중복된 가변소자 값의 중간값을 최종 가변소자 값으로 결정하는 임피던스 정합방법.The method of claim 7,
Impedance matching method of determining the intermediate value of the overlapping variable element value as the final variable element value when the variable element value which becomes the minimum reflection coefficient overlaps.
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KR1020110075471A KR101294380B1 (en) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Impedance matching apparatus and impedance matching method |
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