KR101686432B1

KR101686432B1 - 이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101686432B1
Application number: KR1020100061657A
Authority: KR
Inventors: 박정호; 고성환; 홍석찬; 정영환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2016-12-15
Also published as: US20110319038A1; US8909166B2; EP2403061A1; KR20120001063A; EP2403061B1

Abstract

이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 변경하고자 하는 주파수 대역에 대응되는 제어 신호를 출력하는 모뎀과, 상기 제어 신호에 따라 공진 주파수를 변경하는 안테나부와, 복수의 송수신 경로를 포함하여 송수신 신호를 처리하는 고주파 처리부와, 상기 제어 신호에 따라 상기 안테나부와 상기 복수의 송수신 경로 중 하나의 경로를 연결하는 스위칭 모듈을 포함하여, 모뎀의 출력 포트를 하나 줄여 상기 이동통신 단말기를 보다 소형화 및 슬림화시킬 수 있으며, 상기 RF 스위칭 모듈과 스위치의 제어 신호의 타이밍을 동기화시키는 동작을 제거하여 모뎀의 부하를 감소시킬 수 있으며, 더불어 상기 이동통신 단말기의 제조 및 개발상의 복잡함을 해소할 수 있다.

Description

이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING MULTI BAND ANTENNA IN MOBILE COMMUNICATION TEMIANL}

본 발명은 이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 상기 다중 대역 안테나의 공진 주파수를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 통신 기술의 발달로 인하여, 하나의 안테나를 이용하여 복수의 주파수 대역을 지원하는 이동통신 단말기들이 제공되고 있다. 즉, 최근 제공되는 이동통신 단말기에서는 스위치를 통해 안테나의 공진 주파수를 가변함으로써, 복수의 주파수 대역에 대한 신호를 송수신하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기의 블록 구성을 도시하고 있다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 종래의 이동통신 단말기에서 제어부(100)는 사용 주파수 대역을 변경하기 위한 기능을 수행한다. 즉, 상기 제어부(100)는 상기 이동통신 단말기가 위치한 지역에 따라 사용 주파수 대역을 변경할 것인지 여부를 결정하고, 주파수 대역의 변경이 결정되면, 변경할 주파수 대역에 대응되는 신호를 처리하도록 하기 위한 대역 제어 신호를 상기 RF부(110)로 출력하고, 상기 변경할 주파수 대역으로 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 스위치(120)로 제공한다. 그러면, 상기 스위치(120)는 상기 스위칭 제어 신호에 따라 상기 안테나의 공진 주파수를 변경시켜 상기 안테나가 변경된 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있도록 한다. 또한, 상기 RF부(100)는 상기 대역 제어 신호에 따라 상기 안테나로부터 수신되는 신호에서 상기 주파수 대역에 대응되는 신호를 처리한다.

상기와 같이, 종래의 이동통신 단말기에서는 사용 주파수 대역을 변경하기 위해 제어부(100)에서 상기 대역 제어 신호와 스위칭 제어 신호를 출력하기 위한 두 개의 출력 포트를 할당해야 하고, 상기 두 제어 신호를 각각 생성하기 위한 별도의 작업을 수행해야하며, 두 제어 신호 간의 타이밍 동기화를 수행해야 한다. 이에 따라, 상기 제어부의 역할을 하는 모뎀 칩에 여유 포트가 없는 이동통신 단말기에서는 상기와 같은 방식을 사용하기 어려운 문제점이 있으며, 종래의 다른 방식들에 비해 이동통신 단말기의 동작 부하가 증가하게 되는 문제점이 발생되며, 또한 제조 및 개발상 어려운 점이 발생된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나의 공진 주파수를 제어하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 하나의 제어 신호를 이용하여 송수신 경로와 안테나 공진 주파수를 제어하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 송수신 경로를 선택하는 RF 스위칭 모듈과 안테나의 공진 주파수를 가변하는 스위치가 제어 신호를 공유하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 방법은, 변경하고자 하는 주파수 대역에 대응되는 제어 신호를 출력하는 모뎀과, 상기 제어 신호에 따라 공진 주파수를 변경하는 안테나부와, 복수의 송수신 경로를 포함하여 송수신 신호를 처리하는 고주파 처리부와, 상기 제어 신호에 따라 상기 안테나부와 상기 복수의 송수신 경로 중 하나의 경로를 연결하는 스위칭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 방법은, 모뎀에서 변경하고자 하는 주파수 대역에 대응되는 제어 신호를 출력하는 과정과, 안테나부에서 상기 제어 신호에 따라 공진 주파수를 변경하는 과정과, 스위칭 모듈에서 상기 제어 신호에 따라 안테나와 복수의 송수신 경로 중 하나를 연결하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이동통신 단말기에서 복수의 송수신 경로 중 하나의 경로를 안테나와 연결하는 RF 스위칭 모듈과 상기 안테나의 공진 주파수를 가변하는 스위치가 제어 신호를 공유하여 모뎀으로부터 출력된 하나의 제어 신호에 따라 송수신 경로와 안테나 공진 주파수를 제어함으로써, 모뎀의 출력 포트를 하나 줄여 상기 이동통신 단말기를 보다 소형화 및 슬림화시킬 수 있으며, 상기 RF 스위칭 모듈과 스위치의 제어 신호의 타이밍을 동기화시키는 동작을 제거하여 모뎀의 부하를 감소시킬 수 있으며, 더불어 상기 이동통신 단말기의 제조 및 개발상의 복잡함을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 사용 주파수 대역을 변경하는 절차를 도시하는 도면, 및
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 스위치의 제어에 따라 변경되는 주파수 대역을 도시하는 도면, 및
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 논리소자를 이용하여 주파수 대역을 변경하는 블록 구성을 도시하는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명에서는 이동통신 단말기에서 하나의 제어 신호를 이용하여 송수신 경로와 안테나 공진 주파수를 제어하는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 이동통신 단말기는 안테나부(200) RF 스위칭 모듈(210), RF 처리부(220) 및 모뎀(230)을 포함하여 구성되며, 상기 안테나부(200)는 안테나(202)와 스위치(204)를 포함하여 구성되고, 상기 RF 처리부(220)는 N 개의 경로(222, 224)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 안테나부(200)는 상기 모뎀(230)으로부터 입력되는 제어 신호에 따라 공진 주파수를 가변하여 해당 주파수 대역에 대응되는 고주파 무선 신호를 송수신하는 기능을 수행한다.

즉, 상기 안테나부(200)에 포함된 스위치(204)는 상기 모뎀(230)으로부터 입력되는 제어 신호에 따라 미리 설정된 방식으로 스위칭 동작을 수행하여 안테나(202)의 공진 주파수를 변경한다. 상기 스위치(204)는 상기 모뎀(230)이 상기 RF 스위칭 모듈(210)로 제어 신호를 제공하는 신호 라인에서 분기되는 신호 라인을 통해 제어 신호를 입력받음으로써, 상기 RF 스위칭 모듈(210)이 입력받는 제어 신호와 동일한 제어 신호를 입력받을 수 있다. 또한, 상기 스위치(204)는 상기 모뎀(230)이 상기 RF 스위칭 모듈(210)로 제어 신호를 제공하는 신호 라인이 복수 개인 경우, 논리 회로(예: AND 게이트, NOR 게이트)를 통해 상기 복수 개의 신호 라인에서 분기되는 복수 개의 신호라인을 조합하여 그 결과 신호를 입력받을 수도 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이동통신 단말기가 사용 주파수 대역을 GSM850 대역에서 GSM900 대역으로 변경(401)하고자 하는 경우, 상기 스위치(204)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, AND 게이트(511) 혹은 NOR 게이트(611)를 통해 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 상기 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 AND 게이트(511)와 NOR 게이트(611)를 이용하여 주파수 대역을 변경하는 블록 구성을 도시하고 있다. 상기 도 5 및 도 6은 상기 모뎀(230)에서 상기 RF 스위치 모듈(210)로 4 개의 신호 라인을 통해 신호를 출력하는 경우를 예로 들어 나타낸다. 상기 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 상기 이동통신 단말기가 사용 주파수 대역을 GSM900으로 변경하고자 하는 경우, 상기 모뎀(230)은 Vc1, Vc2, Vc3 및 Vc4를 통해 각각 low, high, high 및 low를 출력하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 이동통신 단말기는 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 Vc2와 Vc3로부터 분기되는 두 신호를 입력받아 AND 연산한 후, 그 결과를 상기 스위치(204)로 제공하는 AND 게이트(511)를 추가로 포함함으로써, 상기 스위치(204)가 상기 AND 게이트(511)의 출력 신호에 따라 상기 안테나(202)의 그라운드 포인트를 변경시켜 GSM 900 대역을 사용하도록 할 수 있다.

반면, 상기 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 상기 이동통신 단말기가 사용 주파수 대역을 EGSM900으로 변경하고자 하는 경우, 상기 모뎀(230)은 4개의 신호 라인 CTRL1, CTRL2, CTRL3 및 CTRL4를 통해 각각 low, low, high 및 low를 출력하도록 설계될 수 있다. 이때, 상기 이동통신 단말기는 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기 CTRL1과 CTRL2로부터 분기되는 두 신호를 입력받아 NOR 연산한 후, 그 결과를 상기 스위치(204)로 제공하는 NOR 게이트(611)를 추가로 포함함으로써, 상기 스위치(204)가 상기 NOR 게이트(611)로부터의 출력 신호에 따라 상기 안테나(202)의 그라운드 포인트를 변경시켜 EGSM 900 대역을 사용하도록 할 수 있다.

상기 도 5와 도 6에서 복수의 신호 라인으로 출력되는 신호의 값에 따라 AND 게이트 혹은 NOR 게이트를 추가하는 것은 본 발명에서 실시 가능한 다양한 예들 중 일부로서, 설계에 따라 다른 논리 회로를 포함할 수 있음은 자명하다. 또한, 상기 이동통신 단말기는 복수의 논리 회로를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 하나의 주파수 대역만을 고려하여 상기 논리 회로에 대하여 설명하였으나, 상기 논리 회로는 상기 이동통신 단말기가 지원하는 모든 주파수 대역에 대하여 고려되어야 함은 물론이다.

여기서, 상기 스위치(204)가 공진 주파수를 변경하는 동작은 종래에 제공되는 기법들, 예를 들어, 임피던스 매칭 기법 등을 이용할 수 있다. 즉, 상기 스위치(204)는 상기 안테나(202)의 그라운드 조건을 변경시켜 공진 주파수를 변경할 수 있다. 또한, 상기 안테나(202)는 스위치(204)의 스위칭 동작에 따라 변경된 공진 주파수를 이용하여 해당 주파수 대역에 대응되는 고주파 무선 신호를 수신하여 상기 RF 스위칭 모듈(210)로 제공하고, 상기 RF 스위칭 모듈(210)로부터 제공되는 신호를 무선 송신하는 기능을 수행한다.

상기 RF 스위칭 모듈(210)은 상기 모뎀(230)으로부터 입력되는 제어 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 안테나부(200)와 상기 RF 처리부(220)를 연결한다. 즉, 상기 RF 스위칭 모듈(210)은 상기 제어 신호에 따라 상기 RF 처리부(220)에 포함된 복수의 송수신 경로들 중에서 하나의 경로를 상기 안테나부(200)와 연결한다. 여기서, 상기 모뎀(230)으로부터 입력되는 제어 신호는 상기 복수의 송수신 경로에 대응되는 수의 비트로 구성되어, 각 비트 값을 통해 상기 복수의 송수신 경로들 중에서 어느 경로와 상기 안테나부(200)를 연결할 것인지 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 RF 처리부(220)에 네 개의 송신 혹은 수신 경로가 존재하는 경우, 상기 모뎀(230)으로부터 '0100'이라는 제어 신호가 입력되면, 상기 RF 스위칭 모듈(210)은 상기 네 개의 송신 혹은 수신 경로 중에서 두 번째 비트에 해당하는 경로를 상기 안테나부(200)와 연결할 수 있다. 또한, 상기 RF 스위칭 모듈(210)과 모뎀(230) 사이에 상기 복수의 송수신 경로에 대응되는 복수의 신호라인이 존재하여 각 신호라인을 통해 상기 복수의 송수신 경로들 중에서 어느 경로와 상기 안테나부(200)를 연결할 것인지 나타내는 신호를 제공받을 수도 있을 것이다.

상기 RF 처리부(220)는 N개의 경로(222, 224)를 포함하여 상기 모뎀(230)으로부터 입력되는 기저대역 신호를 변조 및 부호화한 후, 고주파 처리하여 상기 RF 스위칭 모듈(210)로 제공하고, 상기 RF 스위칭 모듈(210)을 통해 상기 안테나부(200)로부터 제공되는 고주파 신호를 기저대역 신호로 처리하고, 복호 및 복조한 후 상기 모뎀(230)으로 제공한다. 여기서, 상기 N 개의 경로(222, 224)는 적어도 하나의 송신 경로와 상기 안테나부(200)로부터 제공되는 수신 신호를 처리하는 적어도 하나의 수신 경로를 포함하며, 각각의 경로는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있다.

상기 모뎀(230)은 상기 이동통신 단말기의 통신(예: 음성 통화, 데이터 통신 및 무선 인터넷 접속)을 위한 전반적인 동작을 수행하며, 본 발명에 따라 상기 주파수 제어부(232)를 포함함으로써, 사용 주파수 대역을 변경하기 위한 기능을 제어 및 처리한다. 상기 주파수 제어부(232)는 사용 주파수 대역을 변경하기 위한 기 설정된 조건이 만족되는지 검사하고, 상기 기 설정된 조건이 만족될 시, 변경할 주파수 대역을 결정한 후, 하나의 출력포트를 통해 상기 결정된 주파수 대역에 대응되는 제어 신호를 상기 RF 스위칭 모듈(210)과 스위치(204)로 출력한다. 상기 주파수 제어부(232)에서 출력하는 상기 제어 신호는 상기 도 5(a) 혹은 도 5(b)와 같이 구성될 수 있으며, 이때 상기 주파수 제어부(232)는 상기 도 5(a) 혹은 도 5(b)와 같이, 상기 RF 스위칭 모듈(210)로 연결된 복수의 신호 라인을 통해 상기 제어 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 사용 주파수 대역 변경할지 여부는 상기 이동통신 단말기의 위치, 수신 신호의 품질, 시간 등이 기 설정된 조건을 만족하는지 여부를 검사하여 판단할 수도 있으며, 특정 주파수 대역을 이용하는 서비스가 동작되는지 여부를 통해 판단할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 사용 주파수 대역을 변경하는 절차를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 이동통신 단말기는 301단계에서 모뎀을 통해 주파수 변경 이벤트가 발생되는지 여부를 검사한다. 여기서, 상기 주파수 변경 이벤트는 기 설정된 조건이 만족하는지 혹은 특정 주파수 대역을 이용하는 서비스가 동작되는지 여부를 통해 검사할 수 있다.

상기 주파수 변경 이벤트가 발생될 시, 상기 이동통신 단말기는 상기 모뎀을 통해 303단계에서 기 설정된 방식에 따라 변경할 주파수 대역을 결정한 후, 305단계로 진행하여 상기 결정된 주파수 대역을 나타내는 제어 신호를 출력한다.

이후, 상기 이동통신 단말기는 307단계에서 상기 제어 신호에 따라 RF 스위칭 모듈을 통해 스위칭을 수행하여 송수신 신호를 처리하기 위한 복수의 송수신 경로들 중에서 하나의 경로를 선택한다. 즉, 상기 이동통신 단말기는 상기 RF 스위칭 모듈을 통해 상기 복수의 송수신 경로들 중에서 하나의 경로를 안테나와 연결한다. 이후, 상기 이동통신 단말기는 309단계에서 상기 제어 신호에 따라 상기 스위치를 통해 스위칭을 수행하여 상기 안테나의 공진 주파수를 변경한다. 여기서, 상기 결정된 주파수 대역을 나타내는 제어 신호가 복수의 신호 라인을 통해 출력되는 경우, 상기 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 신호 라인 중에서 소정 수의 신호 라인으로부터 분기되는 신호를 논리 연산한 후, 논리 연산 결과 신호에 따라 상기 스위치의 스위칭을 수행할 수도 있을 것이다.

여기서, 상기 305 단계와 307단계가 순차적으로 수행되는 것으로 설명하였으나, 상기 305단계와 307단계는 동시에 수행될 수 있으며, 그 순서가 변경될 수도 있다.

이후, 상기 이동통신 단말기는 311단계에서 신호를 송수신하고, 상기 301단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

200: 안테나부 202: 안테나
204: 스위치 210: RF 스위칭 모듈
220: RF 처리부 222: 제 1 경로
224: 제 N 경로 230: 모뎀
232: 주파수 제어부

Claims

이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 장치에 있어서,
변경하고자 하는 주파수 대역을 나타내는 복수의 제어 신호를 출력하는 모뎀과,
상기 모뎀으로부터 출력된 상기 복수의 제어 신호 중 적어도 두 개의 제어 신호를 기반으로 하나의 제어 신호를 출력하는 적어도 하나의 회로와,
상기 적어도 하나의 회로로부터 출력된 하나의 제어 신호에 따라 공진 주파수를 변경하는 안테나부와,
복수의 송수신 경로를 포함하여 송수신 신호를 처리하는 고주파 처리부와,
상기 복수의 제어 신호에 따라 상기 안테나부와 상기 복수의 송수신 경로 중 하나의 경로를 연결하는 스위칭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 안테나부는, 다중 대역을 지원하며, 공진 주파수에 따라 신호를 송수신하는 안테나와,
상기 적어도 하나의 회로로부터 출력된 하나의 제어 신호에 따라 상기 안테나의 공진 주파수를 변경하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 회로는, 상기 복수의 제어 신호 중 적어도 두 개의 제어 신호를 조합하는 적어도 하나의 논리 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
삭제
이동통신 단말기에서 다중 대역 안테나 제어 방법에 있어서,
모뎀에서 변경하고자 하는 주파수 대역을 나타내는 복수의 제어 신호를 출력하는 동작과,
적어도 하나의 회로에서 상기 모뎀으로부터 출력된 상기 복수의 제어 신호 중 적어도 두 개의 제어 신호를 기반으로 하나의 제어 신호를 출력하는 동작과,
안테나부에서 상기 적어도 하나의 회로에서 출력된 하나의 제어 신호에 따라 공진 주파수를 변경하는 동작과,
스위칭 모듈에서 상기 복수의 제어 신호에 따라 고주파 처리부의 복수의 송수신 경로 중 하나의 경로를 상기 안테나부에 연결하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제 6항에 있어서,
상기 공진 주파수를 변경하는 동작은, 스위치를 이용하여 상기 적어도 하나의 회로로부터 출력된 하나의 제어 신호에 따라 안테나의 공진 주파수를 변경하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 회로는, 상기 복수의 제어 신호 중 적어도 두 개의 제어 신호를 조합하는 논리회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제