KR20200092145A

KR20200092145A - 고조파 신호를 처리하기 위한 전자 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20200092145A
Application number: KR1020190009322A
Authority: KR
Inventors: 오기영; 이원상
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-08-03
Also published as: US20220029643A1; US11973521B2; WO2020153816A1

Abstract

다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템에서 전자 장치는, 프로세서(processor), 제1 주파수 대역(frequency band)을 위한 전력 증폭기(power amplifier, PA), 제2 주파수 대역을 위한 저잡음증폭기(low noise amplifier, LNA), 상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역의 두 배가 되는 주파수 대역과 적어도 일부 중첩하고(overlapped), 및 상기 프로세서의 제어를 통해 제1 임피던스 상태 또는 제2 임피던스 상태를 갖는 임피던스 튜너(tuner)를 포함하고, 상기 전력 증폭기 및 상기 임피던스 튜너는 전기적으로 연결되고, 상기 제1 임피던스 상태일 때 상기 전력 증폭기의 고조파 성분(Harmonic) 출력의 크기는 상기 제2 임피던스 상태일 때 상기 전력 증폭기의 고조파 성분 출력의 크기보다 크고, 상기 프로세서는, 상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역에서 동시에 통신을 수행할 때 상기 임피던스 튜너를 상기 제2 임피던스 상태가 되도록 제어하고, 상기 제1 주파수 대역에서만 통신을 수행할 때 상기 임피던스 튜너를 상기 제1 임피던스 상태가 되도록 제어할 수 있다.

Description

고조파 신호를 처리하기 위한 전자 장치 및 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING HARMONI SIGNAL}

후술되는 다양한 실시 예들은 고조파 신호(harmonic signal)를 처리하기 위한 전자 장치(electronic device) 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.

서비스 주파수 대역에서의 신호의 하모닉 성분은 다른 주파수 대역에 간섭을 야기한다. 이러한 간섭을 제거하기 위해, 서비스 주파수 대역에서 노치 필터(notch filter)를 사용하거나 송신 전력을 낮추는 방안이 고려되고 있다. 그러나, 필터의 사용만으로는 간섭을 충분히 제거하지 못하고, 송신 전력을 지나치게 낮추는 경우 서비스 주파수 대역(frequency band)에서의 성능이 저하되는 문제가 있다.

다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 안테나 단의 임피던스 튜너(tuner)를 이용하여, 다른 주파수 대역(frequency band)에 간섭을 야기하는 고조파 성분(harmonic component)을 줄일 수 있다.

또한, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 필터(filter)를 통해 다른 주파수 대역에 간섭을 미치는 고조파 성분을 줄일 수 있다.

본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 무선 통신 시스템에서 전자 장치의 동작 방법은 제1 주파수 대역(frequency band)에서 통신을 수행하고, 제2 주파수 대역에서 통신을 수행하지 않을 때, 임피던스 튜너(tuner)를 제1 임피던스 상태로 설정하는 과정과, 상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역에서 동시에 통신을 수행할 때, 상기 임피던스 튜너를 제2 임피던스 상태로 설정하는 과정을 포함하고, 상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역의 두 배가 되는 주파수 대역과 적어도 일부 중첩하고(overlapped), 상기 제1 임피던스 상태일 때 상기 제1 주파수 대역에서 동작하는 전력 증폭기의 고조파 성분(Harmonic) 출력의 크기는, 상기 제2 임피던스 상태일 때 상기 전력 증폭기의 고조파 성분 출력의 크기보다 클 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(electronic device) 및 그의 방법은, 서비스 주파수 대역의 신호로 인한 고조파 성분을 효과적으로 제어함으로써, 서비스 대역의 성능 저하를 최소화하고 다른 주파수 대역의 성능을 보장하는 통신 환경을 제공할 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치(electronic device)의 블럭도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 전자 장치의 예를 도시한다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 튜너의 예를 도시한다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 전자 장치의 동작 흐름을 도시한다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위해, 통신 상태를 결정하기 위한 전자 장치의 동작 흐름을 도시한다.
도 6a 및 도 6b은, 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 및 스미스 차트(smith chart)의 예를 도시한다.

본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.

이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 고조파 신호(harmonic signal)를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 송신 경로 또는 송수신 경로에 필터(filter)를 배치하고 안테나의 임피던스 매칭 회로(matching circuit)를 이용하여 고조파 신호를 효과적으로 제거하기 위한 위한 기술을 설명한다.

이하 설명에서 사용되는 주파수 대역을 지칭하는 용어 (예: 주파수, 셀, 주파수 범위, 서비스 대역, 서비스 주파수, 통신 주파수. 체배 주파수, 주파수 영역)을 지칭하는 용어, 특정 기능을 수행하는 회로를 지칭하는 용어(예: 대역 제거 필터(band reject filter), 대역 멈춤 필터(band stop filter), 노치 필터(notch filter)), 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.

도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치의 블럭도이다.

도 1을 참고하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)은 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)은 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)은 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다

프로세서(120)은, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)은 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)은 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.

메모리(130)은, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)은, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 장치(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

표시 장치(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)기 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)은 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)은 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.

전자 장치(101)은 통신을 수행하기 위한 주파수 대역(frequency band)을 설정한다. 여기서, 주파수 대역이란 통신을 위해 규정된 주파수 영역을 의미한다. 주파수 대역은, 통신의 용도에 따라 다양하게 정의될 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 통신을 위한 주파수 대역이 정의될 수 있다. 또한, 예를 들어, 위성 통신을 위한 주파수 대역이 정의될 수 있다. 전자 장치(101)은, 규정된 대역을 통해 특정 주파수 범위의 신호를 송신하거나 수신하도록 필터를 설정할 수 있다.

전자 장치(101)은 위성 통신(satellite communication)을 수행할 수 있다. 위성 통신이란, 전자 장치(101)가 위성을 통하여 지상의 위치 정보를 획득하기 위한 통신 방식을 의미한다. 전자 장치(101)은 위성에서 송신되는 신호(이하, 위성 신호)를 수신할 수 있다. 위성 신호는 GNSS(global navigation satellite system) 신호로 지칭될 수 있다. 전자 장치(101)은 위성 신호를 수신하기 위해, GNSS 수신기를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 GNSS 대역의 신호를 송신하거나 수신하도록 필터를 설정할 수 있다. GNSS 대역이란, 위성 신호가 송신되는 주파수 범위를 의미하는 것으로 사용중인 위성 시스템의 유형(예: 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 유럽의 Galileo, 중국의 Beidou, 일본의 QZSS)에 따라 정의된다. 예를 들어, GNSS 대역은, GPS(global positioning system)를 위한 L1 대역과 L2 대역을 포함할 수 있다. 여기서, L1 대역은 1560MHz 내지 1598MHz의 주파수 범위를 의미한다. L2 대역은 1215MHz 내지 1240MHz 주파수 대역을 포함할 수 있다.

전자 장치(101)은 다른 전자 장치(예: 기지국, 단말)에게 무선 신호를 송신할 수 있다. 이 때, 송신되는 무선 신호의 고조파 성분이 다른 주파수 대역과 적어도 일부 중첩될(overlapped) 수 있다. 고조파 성분은 다른 주파수 대역에 대한 간섭 신호로 작용할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)은 셀룰러 통신과 위성 통신을 동시에 수행할 수 있다. 이 때, 전자 장치(101)의 셀룰러 신호의 고조파 성분은 위성 신호에게 간섭으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 서비스 주파수 대역이 LTE Band 13(이하, B13 대역)이고 GNSS 주파수 대역이 L1 대역인 경우, B13 대역의 신호(예: 777MHz)의 2차 고조파 성분이 L1 대역의 신호에게 간섭으로 작용할 수 있다. 고조파 성분을 제거하기 위해 노치 필터(대역 제거 필터)를 이용하거나 송신 전력의 세기를 낮추는 방안이 고려될 수 있다.

한편, 특정 서비스 대역에서 노치 필터를 사용하는 것만으로는 위성 신호의 수신 성능이 쉽게 회복되지 않을 수 있다. 또한, 이러한 위성 신호의 수신 성능의 회복을 위해 서비스 주파수 대역에서 송신 전력을 낮추게 되면, 기존 서비스 주파수 대역에서의 상당한 성능 저하가 발생할 수 있다. 예를 들어, 서비스 주파수 대역이 LTE(long term evolution) Band 14(용도: public safety)(이하 B14 대역)이고 GNSS 주파수 대역이 L1 대역인 경우, B14 대역의 신호(예: 788MHz)의 2차 고조파 성분은, B13 대역의 경우보다 훨씬 더 L1 대역에게 큰 간섭으로 작용할 수 있다. B14 대역의 2차 고조파 성분이 B13 대역의 2차 고조파 성분보다, L1 대역에 근접하기 때문이다.

노치 필터만으로는 고조파 성분의 제거가 용이하지 않고, 송신 전력을 낮추더라도 GNSS 값의 1dB 증가를 위해 B14 대역의 송신 전력을 5dB 이상 낮출 것이 요구될 수 있다. 따라서, 이하, 본 개시의 다양한 실시 예들은, 노치 필터와 안테나 단의 임피던스 튜닝을 통해 서비스되는 RF(radio frequency) 주파수 대역의 고조파 성분에 의해 GNSS 성능이 저하를 줄이고 GNSS 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제안한다.

도 2는 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 전자 장치(101)의 예(200)를 도시한다. 본 개시에서 고조파 신호 처리란, 노치 필터(notch filter)를 통해 출력하고자 하는 신호의 고조파 성분(harmonic component)(이하, 고조파 신호)를 제거하거나, 고조파 성분을 억제 및 증폭기의 선형성(linearlity)을 증가시키기 위해 임피던스 조정(tuning)을 수행하는 처리 동작을 의미한다.

도 2를 참고하면, 전자 장치(101)은 송수신기(transceiver)(201)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은, 송수신기(201)을 통해 신호를 송신하거나 수신할 수 있다. 전자 장치(101)은, 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 전저 장치(101)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성할 수 있다. 또한, 데이터 수신 시, 전자 장치(101)은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원할 수 있다.

전자 장치(101)은, 신호를 송신하기 위해, 전력 증폭기(power amplifier, PA)(210)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은, 전력 증폭기(211)을 통해 충분한 전력을 가진 무선 신호를 송신할 수 있다. 추가적으로, 전자 장치(101)은 믹서, 오실레이터, DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은, 신호를 수신하기 위해, 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA)(220)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은, 저잡음 증폭기를 통해, 잡음을 최소화하면서 수신된 신호를 증폭시킬 수 있다. 추가적으로, 전자 장치(101)은 믹서, 오실레이터, ADC(analog-to-digital converter)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나(235)를 통해 송신하고, 안테나(235)를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환할 수 있다.

전자 장치(101)은 서비스 주파수 대역에서 무선 신호를 송신 또는 수신하기 위해, 듀플렉서(215)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은, 듀플렉서(215)를 통해 수신되는 신호들 중 서비스 주파수 대역에 대응하는 주파수 범위의 신호들을 식별할 수 있다. 예를 들어, 서비스 주파수 대역이 LTE Band 14(이하, B14 대역)인 경우, 전자 장치(101)은, 듀플렉서(215)를 통해 788MHz부터 798MHz의 신호와 758 MHz부터 768MHz까지의 신호를 식별할 수 있다. 듀플렉서(215)는 서비스 주파수 대역에서 송신 주파수 범위밖의 신호를 필터링 위한 필터와 수신 주파수 범위밖의 신호를 필터링하는 식별하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 이하, 서비스 주파수 대역은 고조파 성분이 GNSS 주파수 대역에 간섭으로 작용하는 주파수 대역으로, 간섭 제공 대역으로 지칭될 수 있다.

전자 장치(101)은 수신기(251)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 수신기(251)를 통해, 위성으로부터 송신되는 신호, 즉 위성 신호에 포함된 전자 장치(101)의 위치에 관한 정보를 획득할 수 있다. 위성 신호를 수신하기 위해 전자 장치(101)은 위성 안테나(285)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 위성 안테나(285)를 통해 위성 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)은 수신된 위성 신호를 증폭하고, 잡음 성분을 최소화하기 위한 저잡음 증폭기(270)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 GNSS 대역의 신호를 획득할 수 있다. 전자 장치(101)은 수신된 신호들 중 위성 신호를 획득하기 위해, 대역 통과 필터 (265)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 대역 통과 필터(265)를 통해, GNSS 주파수 대역의 신호를 식별할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)은 L1 대역에 대응하는 1560MHz부터 1598MHz까지의 위성 신호를 식별할 수 있다. 이하, GNSS 대역은, 서비스 주파수 대역의 고조파 신호로부터 간섭을 받는 주파수 대역으로, 간섭 발생 대역으로 지칭될 수 있다.

위성 안테나 (285)를 통해 수신되는 신호는 위성 신호뿐만 아니라 다른 신호들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서비스 주파수 대역의 고조파 성분(예: 2차 고조파 성분)을 포함할 수 있다. 서비스 주파수 대역이 B14 대역인 경우, 788MHz의 무선 신호의 2차 고조파 신호의 주파수는 1576MHz일 수 있다. 2차 고조파 신호는 대역 통과 필터(265)는 1560MHz부터 1598MHz까지의 신호를 통과시키므로, 2차 고조파 신호는 위성 신호의 수신 경로를 통해 수신기(251)에게 전달될 수 있다. 고조파 신호의 제거를 위해, 서비스 주파수 대역의 신호를 필터링하는 듀플렉서(215)에 노치 필터(205)가 배치될 수 있다. 노치 필터(205)는 제 2 고조파 신호의 주파수 대역을 필터링 한다. 일 실시 예에 따를 때, 듀플렉서(215)의 노치 필터(205)가 없는 경우, GNSS 대역의 2dB 성능 저하가 발생할 수 있다. GNSS의 수신 감도(sensitivity)를 보장하기 위해, 듀플렉서(215)에 노치 필터가 배치될 수 있다.

고조파 성분은 비선형 소자로 인해 발생할 수 있고, 전력 증폭기는 비선형 소자를 포함할 수 있다. 따라서, 전자 장치(101)은 GNSS의 수신 감도(sensitivity)를 보장하기 위해, 전력 증폭기 모듈(210)의 입력단 또는 출력단 중 적어도 하나에 연결된 노치 필터를 포함할 수 있다. 듀플렉서 단의 노치 필터가 고조파 성분을 충분히 제거하지 못하더라도, 전력 증폭기의 입력단 또는 출력단 중 적어도 하나에 노치 필터가 배치됨으로써 고조파 신호가 보다 효과적으로 제거될 수 있다. 서비스 주파수 대역의 송신 경로 상에 위치한 전력 증폭기(210)의 전후에 노치 필터(205)들이 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따를 때, 전력 증폭기(210)의 출력단에서 노치 필터(205)가 없는 경우, GNSS 대역의 3dB 성능 저하가 발생할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(201)의 입력단에서 노치 필터(205)가 없는 경우, GNSS 대역의 2dB 성능 저하가 발생할 수 있다.

고조파는 기본 주파수의 정수배, 즉 체배 성분(예: 2배, 3배, 4배, ..., N배)으로, 공진으로 인해 발생한다. 정해진 구조물 상에서 공진이 발생함에 따라, 노치 필터(205)만으로는 신호에 포함된 고조파 성분의 완전한 제거가 어려울 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치(101)은 임피던스 튜닝(impendence tuning)을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)은. 튜너(230)을 통해 안테나와 관련된 임피던스를 조정함으로써, 출력될 고조파 신호의 크기를 줄일 수 있다. 안테나 단에 튜너(230)가 배치됨으로써 고조파 신호가 보다 효과적으로 제거될 수 있다. 튜너(230)은 원하는 매칭 값을 찾도록 소자 값을 제어한다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 튜너(230)은 고조파 성분에 대응하는 주파수 범위에서 낮은 출력의 크기를 제공하기 위한 매칭 값으로 설정될 수 있다. 튜너(230)은 출력되는 무선 신호의 고조파 성분을 억제할 수 있다.임피던스 튜닝을 통해, 증폭기의 출력에 포함되는 비선형 성분이 감소할 수 있다. 전력 효율 좋은 정합이 되지않아 전력 소모는 증가하더라도,선형성이 충족됨에 따라 고조파 성분은 감소할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치(101)은, 서비스 주파수 대역의 고조파 성분을 제거할 수 있는 노치 필터들(205)과, 안테나(235) 단의 매칭을 통해 방사되는 고조파 성분을 억제하기 위한 튜너(tuner)(230)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)은, 전력 증폭기(210)의 입력단과 출력단에 위치한 노치 필터(205)를 통해 GNSS 주파수 대역에 간섭을 제공하는 서비스 주파수 대역의 고조파 성분을 제거할 수 있다. 또한, 다양한 실시 예들에 따른 따른 전자 장치(101)은, 듀플렉서(215)에 위치한 노치 필터(205)를 통해 전력 증폭기의 입출력에서 충분히 제거되지 못한 서비스 주파수 대역의 고조파 신호를 제거할 수 있다. 다시 말해, 전자 장치(101)은 노치 필터(205)를 통해 서비스 주파수 대역의 신호의 송신 경로, 즉 신호의 송신 경로 상에서 발생 가능한 고조파 성분을 최대한 제거할 수 있다. 이후, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)은, 튜너(230)을 통해 노치 필터를 통해 제거되지 못한 고조파 성분의 크기를 최소화할 수 있다. 튜너(230)은, 안테나 단의 임피던스 매칭을 통해 GNSS 성능을 최적화하기 위하여, 안테나(235) 전단에 위치할 수 있다. 안테나를 통한 고조파 신호의 출력 크기를 억제하도록 튜너(230)의 소자(예: 저항(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor))의 값이 설정될 수 있다. 한편, 도 2는 튜너(230)을 예로 서술하였으나, 전자 장치(101)은 안테나 스위치(antenna switch)를 포함할 수도 있다. 스위치의 ON/OFF에 따라, 임피던스 튜닝이 수행될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 전력 증폭기의 입력단에 전기적으로 연결되는 제1 노치 필터(notch filter); 및 상기 전력 증폭기의 출력단에 전기적으로 연결되는 제2 노치 필터를 더 포함하고, 상기 제1 노치 필터 및 상기 제2 노치 필터는, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키기 위한 듀플렉서(duplexer), 상기 제1 주파수 대역의 신호를 송신하거나 수신하기 위한 RF(radio frequency) 안테나, 및 상기 제2 주파수 대역의 신호를 수신하기 위한 위성(satellite) 안테나를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 듀플렉서에 연결되는 제3 노치 필터를 더 포함하고, 상기 제3 노치 필터는, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 임피던스 튜너는 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 RF 안테나를 이용하여 송신되는 무선 신호의 제1 송신 전력은 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 무선 신호의 제2 송신 전력보다 작고, 상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제1 수신 감도는, 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제2 수신 감도보다 낮을 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 임피던스 튜너는 상기 듀플렉서와 전기적으로 연결되는 제1 필터부와 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되는 제2 필터부를 포함하고, 상기 제1 필터부는 제1 커패시터와 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 필터부는 제2 커패시터와 제2 인덕터를 포함하고, 상기 제1 커패시터는 상기 듀플렉서와 병렬로 연결되고, 상기 제2 커패시터는 상기 안테나와 병렬로 연결되고, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터는 직렬로 연결될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 각각은 고정된 값을 제공하는 소자이고, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터는 각각 가변 소자일 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 프로세서는, 상기 임피던스 튜너를 상기 제1 임피던스 상태가 되도록 제어하기 위해, 상기 제1 임피던스에 대응하는 제1 커패시턴스 값 및 제2 커패시턴스 값을 식별하고, 상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 임피던스 튜너를 상기 제2 임피던스 상태가 되도록 제어하기 위해, 상기 제2 임피던스에 대응하는 제3 커패시턴스 값 및 제4 커패시턴스 값을 식별하고, 상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제3 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제4 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하도록 구성될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 제1 임피던스 상태와 상기 제2 임피던스 상태를 포함하는 복수의 임피던스 상태들에 대한 정보를 저장하는 메모리(memory)를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분이 상기 제2 주파수 대역에 영향을 미치는 정도에 기반하여 통신 상태를 식별하고, 상기 복수의 임피던스 상태들 중에서 식별된 통신 상태에 대응하는 임피던스 상태를 식별하고, 상기 식별된 임피던스 상태에 따라 상기 튜너를 설정하도록 추가적으로 구성될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는 상기 제1 주파수 대역은 B14 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 GPS(global positioning system) L1 대역일 수 있다.

튜너는 억제하기 위한 고조파 신호의 주파수, 즉 간섭 발생 대역의 주파수 범위에서 해당 신호의 출력 크기가 낮아지도록 각 소자 값을 제어할 수 있다. 이하, 도 3을 통해 튜너의 구체적인 예 및 설계 방안이 서술된다.

도 3은 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 튜너(230)의 예(300)을 도시한다. 전자 장치(101)은 튜너(230)를 통해 임피던스 튜닝을 수행할 수 있다. 튜너(230)은 매칭 회로(matching circuit)를 통해 고조파 처리를 수행할 수 있다. 도 3의 튜너(230)의 예(300)은 송신 신호를 위한 안테나(235)와의 임피던스 매칭을 위한 회로의 예시일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다.

도 3을 참고하면, 다양한 실시 예들에 따른 튜너(230)은 매칭 회로를 포함할 수 있다. 송신 경로 상에서 듀플렉서(215) 단의 임피던스와 안테나(235) 단의 임피던스 간 차이가 존재할 수 있다. 이러한 임피던스 차이는 반사 손실(return loss)을 야기한다. 반사 손실은 반사 계수(reflection coefficient) 또는, 정재파비(voltage standing wave ratio, VSWR)로 표현될 수 있다. 정재파란, 파동이 진행하다가 다른 매질에 의해 반사된 파동과 합쳐지면서 생성되는 고정된 파형을 의미한다. 반사 계수는 하기의 수학식 1로 정의될 수 있다.

여기서, Z_L은 부하(예: 안테나)의 임피던스, Z₀는 특성 임피던스이다.

VSWR은 하기의 수학식 2로 정의될 수 있다.

여기서,

는 반사 계수를 의미한다.

전자 장치(101)은 매칭 회로를 통해 반사 손실을 낮출 수 있다. 즉, 전자 장치(101)은 입력 임피던스와 출력 임피던스 사이에 튜너(230)을 삽입함으로써, 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(101)은 임피던스 매칭을 통해, 서비스 주파수 대역의 전력 증폭기의 전력 효율을 높일 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 튜너(230)은 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4), 제1 인덕터(L1), 제2 인덕터(L2), 제1 스위치(SW1), 및 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 튜너(230)은 신호의 입력단에 연결되는 LC 필터와 출력단에 연결되는 LC 필터를 포함할 수 있다. 두 LC 필터들은 직렬로 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)는 직렬로 연결되고, 제3 커패시터(C3) 및 제4 커패시터(C4)는 병렬로 연결될 수 있다. 입력단과 출력단에 각각 독립적으로 소자들이 연결될 수 있다. 이에 따라, 튜너는 일반적인 파이형(pi-type) 매칭회로보다 상대적으로 스미스 차트 상의 넓은 범위에서 임피던스 값을 설정할 수 있다. 다시 말해, 튜너(230)은 제어할 수 있는 반사 손실(또는 반사 계수, VSWR)의 범위가 상대적으로 넓을 수 있다. 한편, 도 3에서는 두 개의 유도성 소자들이 직렬로 연결되는 것이 도시되었으나, 두 개보다 더 많은 개수의 인덕터들이 직렬로 연결될 수 있음은 물론이다. 직렬로 연결되는 인덕터들이 증가할수록 제어 가능한 대역폭의 범위는 증가할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치(101)은 튜너(230)의 소자 값들을 제어함으로써, 튜너(230)의 임피던스 값을 결정할 수 있다. 모든 값들을 가변적으로 설정하는 것이 아니라, 가변 소자들의 개수를 최소화함으로써, 매칭 네트워크에서의 삽입 손실(insertion loss)을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 및 제4 커패시터(C4)는 조정 가능한 소자들(tunable elements)일 수 있다. 각 커패시터의 커패시턴스 값은 조정될 수 있다. 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)는 고정된 값을 가지는 소자들(fixed elements)일 수 있다. 각 인덕터는 고정된 인덕턴스 값은 가질 수 있다. 도 3에서는 인덕터를 고정 소자, 커패시터를 가변 소자로 예로 서술하였으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 일 실시 예에 따라, 인덕터가 가변 소자일 수 있음은 물론이다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 튜너(230)은 제1 커패시터(C1)의 양단에 연결된 제1 스위치(SW1) 및 제2 커패시터(C2)의 양단에 연결된 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 가변 커패시터가 임피던스 매칭을 위해 넓은 변동 범위를 갖는 경우, 큰 손실을 야기할 수 있다. 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 통해, 낮은 RF 임피던스에서도 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2) 중 적어도 하나를 바이패스(bypass) 시킬 수 있다. 전자 장치(101)은 제3 커패시터(C3)의 커패시턴스 값 및 제4 커패시터(C4)의 커패시턴스 값을 조절함으로써, 효율적인 임피던스 튜닝을 수행할 수 있다.

전력 증폭기를 통해 출력되는 신호는 입력 신호에 대하여 비선형이고, 입력 신호에 포함된 교류 성분은 출력 신호의 고조파를 야기할 수 있다. 고조파 신호는 임피던스 매칭을 통해 충분한 전력으로 안테나를 통해 송신되는 경우, 다른 주파수 대역에 고조파 간섭을 야기할 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예들에 따른 튜너(230)은 서비스 주파수 대역에서 고조파를 억제하기 위한 전력 증폭기의 부하 조절기 기능을 수행할 수 있다. 튜너의 임피던스값 설정을 통해, 전력 소모가 증가하더라도, 전자 장치(101)은 출력 신호의 선형성(linearity)을 충족시킬 수 있다. 선형성을 충족 시킴은, 증폭기의 출력에 포함되는 비선형 성분들을 제거함을 의미한다. 전자 장치(101)은 임피던스 튜닝을 통해 고조파 신호를 억제할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)은 간섭 발생 대역에서 GNSS 성능을 높이는 튜너(230)의 임피던스를 식별할 수 있다. 전자 장치(101)은 식별된 임피던스를 튜너 상태로 설정할 수 있다. 즉, 선형성을 높이고 고조파 성분을 낮추는 한편, 많은 전력 소모를 야기하는 튜너 상태가 정의된다. 상기 정의된 튜너 상태의 임피던스 값은 서비스 주파수 대역에서 송신에 사용되는 소모 전력을 줄이는 한편, 고조파 성분을 야기하는 튜너의 임피던스 값과 다를 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 통신 목적에 따라 다양한 튜너 상태가 정의될 수 있다. 튜너 상태란, 튜너의 임피던스가 특정 값을 제공하기 위한 가변 소자의 값 또는 가변 소자들의 값들의 조합을 의미한다. 전자 장치(101)은 복수의 튜너 상태들에 대한 정보를 저장하는 메모리(예: 도 1의 메모리(130))를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은, 목적에 따라 복수의 튜너 상태들 중 하나의 튜너 상태를 식별할 수 있다. 예를 들어, 다른 주파수 대역의 고조파 간섭을 고려하지 않고, 서비스 주파수 대역의 신호의 송신에 사용되는 소모 전력을 줄이기 위해, 전자 장치(101)은 임피던스 매칭을 통해 최대 효율을 제공하는 임피던스, 즉, 상대적으로 낮은 VSWR(1과 가까운 VSWR)을 제공하는 임피던스에 대응하는 튜너 상태를 식별할 수 있다. 다른 예를 들어, 서비스 주파수 대역의 고조파로 인해 영향을 받는 주파수 대역이 사용 중인 경우, 전자 장치(101)은 고조파 성분이 억제되도록 하는 임피던스값, 다시 말해 복수의 튜너 상태들 중 고조파에 대응하는 주파수 영역의 신호는 통과되지 않도록 하는 임피던스에 대응하는 튜너 상태를 식별할 수 있다. 전자 장치(101)은, 식별된 튜너 상태에 따라 튜너(230)을 설정할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치(101)은 튜너(230)를 조정함으로써 간섭 발생 대역에 간섭 제공 대역의 고조파 크기를 가장 작게 만드는 튜너(230)의 소자들의 값들을 획득할 수 있다. 전자 장치(101)은 획득한 값들을 고조파 처리를 위한 튜너 상태와 연관시킬 수 있다. 전자 장치(101)은 서비스 주파수 대역과 간섭 발생 대역이 사용 중인 경우 상기 튜너 상태의 소자 값들을 적용할 수 있다. 서비스 주파수 대역에서 성능 저하를 최소화하면서 간섭 발생 대역의 성능 향상이 최대화될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 간섭 발생 대역이 GNSS L1 대역이고, 간섭 제공 대역이 B14 대역인 경우, 하기의 표 1과 같은 성능이 측정될 수 있다.

튜너 상태	B14 대역 송신 전력 (dBm)	GNSS 수신 감도 (dBm)
제1 튜너 상태	17.8	-146.0
제2 튜너 상태	17.2	-150.0

튜너 상태에 따라, 서비스 주파수 대역(예: B14 대역)의 송신 전력 변화는 0.6dB인 반면, 간섭 발생 대역(예: GNSS L1 대역)에서 수신 감도는 4dB 향상되는 것이 확인될 수 있다. 수신 감도는 식별 가능한 신호의 크기를 의미하므로, 해당 지표가 낮을수록 수신 성능이 좋음을 나타낸다. 간섭 발생 대역의 수신단에 야기되는 고조파 성분의 크기가 작아짐으로써, GNSS의 수신 감도가 향상될 수 있다.

도 3에서는 튜너의 구조와 두 가지 목적의 튜너 상태들을 서술하였으나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 적어도 2개 이상의 튜너 상태들이 정의될 수 있음은 물론이다. 각 튜너 상태는, 서비스 주파수 대역의 특성, 서비스 주파수 대역에서 사용 중인 서비스의 유형, 설정된 대역폭, 전자 장치의 능력(capability) 중 적어도 하나에 따라 다양하게 정의될 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 5를 통해 고조파 신호를 처리하기 위해 튜너 상태를 식별하고, 식별된 튜너 상태에 따라 튜너를 설정하기 위한 동작들이 서술된다.

도 4는 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 전자 장치(101)의 동작 흐름(400)을 도시한다. 전자 장치(101)의 동작은, 도 1의 프로세서(120)에 의해 수행될 수 있다.

도 4를 참고하면, 다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 401에서 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역 및 제1 주파수 대역의 배수가 되는 주파수 범위와 적어도 일부 중첩되는 제2 주파수 대역에 기반하여 통신 상태(communication state)를 결정할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 제1 주파수 대역은, 서비스 주파수 대역으로서 다른 전자 장치 혹은 다른 네트워크 엔티티에게 신호를 송신하기 위한 주파수 대역일 수 있다. 제2 주파수 대역은 신호의 수신 대역일 수 있다. 제1 주파수 대역의 배수가 되는 주파수 대역이 제2 주파수 대역과 적어도 일부 중첩됨으로써, 제1 주파수 대역의 신호의 고조파 성분이 제2 주파수 대역에 유입될 수 있다. 다시 말해, 제1 주파수 대역의 고조파 성분은, 제2 주파수 대역의 신호를 수신함에 있어 간섭 신호로 작용할 수 있다. 전자 장치(101)은 제2 주파수 대역의 신호를 수신하기 위해 특정 주파수 범위를 통과시키는 필터를 사용하더라도, 제2 주파수 대역의 주파수 범위는 고조파 성분의 주파수를 포함하므로, 고조파 성분은 제2 주파수 대역에 대한 수신기에 전달될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역, 즉 간섭 제공 대역과 간섭 발생 대역에 기반하여 통신 상태를 결정할 수 있다. 여기서, 통신 상태란 제2 주파수 대역에서 발생할 수 있는 고조파 간섭의 영향 정도를 가리키는 상태를 의미한다. 통신 상태는, 각 주파수 대역의 사용 여부, 주파수 대역들 간의 관계, 주파수 대역들 간 영향을 미치는 정도, 또는 각 주파수 대역의 가중치 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역이 사용 중인지 여부 및 제2 주파수 대역이 사용 중인지 여부에 따라 통신 상태를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역이 모두 사용 중인 경우와 그렇지 않은 경우를 구별하여 2개의 통신 상태들이 정의될 수 있다. 구체적인 예시는 도 5를 통해 후술된다.

또한, 일부 실시 예들에서, 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역이 제2 주파수 영역에 영향을 미치는 정도에 기반하여 통신 상태를 결정할 수 있다. 제1 주파수 대역의 신호가 제2 주파수 대역에게 고조파 간섭을 야기하더라도, 제2 주파수 대역의 신호의 수신 감도가 충분히 높은 경우, 고조파 간섭을 고려하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 주파수 영역의 신호 감도 대비 고조파 간섭의 크기가 임계값 이상인 경우와 그렇지 않은 경우를 구별하여, 2개의 통신 상태들이 정의될 수 있다. 제2 주파수 영역의 신호 감도 대비 고조파 간섭의 크기가 임계값 이상인 경우, 전자 장치(101)은 임피던스 튜닝을 수행하여 선형성을 높이고 고조파 성분을 줄일 수 있다. 반면, 제2 주파수 대역의 신호 감도 대비 고조파 간섭의 크기가 임계값 미만인 경우, 전자 장치(101)은 임피던스 매칭을 통해, 제1 주파수 대역의 신호의 전력 증폭기의 전력 효율을 높일 수 있다.

또한, 일부 실시 예들에서, 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역에 대한 제1 가중치와 제2 주파수 대역에 대한 제2 가중치에 기반하여 통신 상태를 결정할 수 있다. 전자 장치(101)은 제2 주파수 대역의 성능 향상 정도가 상대적으로 제1 주파수 대역의 성능 저하보다 상당히 미비한 경우, 제1 주파수 대역의 신호가 제2 주파수 대역에게 고조파 간섭을 야기하더라도, 고조파 간섭을 고려하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수 대역의 성능 저하 정도 대비 제2 주파수 대역의 성능 향상 정도가, 제1 가중치 대비 제2 가중치(이하, 가중치 비율)보다 작은 경우와 그렇지 않은 경우를 구별하여, 2개의 통신 상태들이 정의될 수 있다.

제1 주파수 대역의 성능 저하 정도 대비 제2 주파수 대역의 성능 향상 정도가 가중치 비율보다 낮은 경우, 전자 장치(101)은 임피던스 매칭을 통해, 제1 주파수 대역에서 전력 증폭기의 전력 효율을 높일 수 있다. 반대로, 제1 주파수 대역의 성능 저하 정도 대비 제2 주파수 대역의 성능 향상 정도가 가중치 비율보다 높은 경우, 전자 장치(101)은 임피던스 튜닝을 수행하여 선형성을 높이고 고조파 성분을 줄일 수 있다.

고조파 성분의 제거와 전력 소모 간 트레이드-오프(trade-off) 관계가 있다. 상술한 실시 예들은, 이러한 트레이드-오프를 고려하여 2가지 통신 상태들을 예시하였다. 제1 통신 상태의 전자 장치(101)은, 서비스 주파수 대역인 제1 주파수 대역에서의 전력 효율을 높이고 소모 전력은 낮추는 한편, 선형성이 만족되지 않아 제2 주파수 대역에서 고조파 간섭을 야기할 수 있다. 반면, 제2 통신 상태의 전자 장치(101)은, 제1 주파수 대역에서 선형성 충족으로 인한 소모 전력은 높아지는 한편, 고조파 간섭은 보다 제2통신 상태 대비 보다 제거될 수 있다. 그러나, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)은 2가지 통신 상태들보다 많은 통신 상태들로 동작할 수 있음은 물론이다. 가중치 정도에 따라 제1 통신 상태보다 고조파 성분은 낮지만 제2 통신 상태보다 고조파 성분은 높고, 제1 통신 상태보다 선형성을 위한 전력 소모는 높지만 제2 통신 상태보다는 전력 소모는 낮은, 제3 통신 상태가 정의될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 403에서 전자 장치(101)은 통신 상태에 기반하여, 임피던스 튜닝을 위한 소자를 설정할 수 있다. 임피던스 튜닝은, 안테나 단과 듀플렉서 단 사이의 임피던스 차이를 제어하기 위한 동작을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 소자는 저항, 커패시터, 인덕턴스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)은 임피던스 튜닝을 통해, 안테나 단의 부하 임피던스 크기를 제어함으로써, 각 통신 상태에서 요구되는 출력을 얻을 수 있다.

전자 장치(101)은 통신 상태에 대응하는 튜너 상태를 식별할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)은 제2 주파수 대역이 사용 중이지 않은 경우, 제1 주파수 대역의 고조파를 고려하지 않고, 제1 주파수 대역의 송신 전력 성능이 최대가 되는 튜너 상태를 식별할 수 있다. 다른 예를 들어, 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역이 모두 사용 중인 경우, 고조파 간섭을 억제하기 위한 튜너 상태를 식별할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역이 사용 중이지 않은 경우, 제1 주파수 대역의 신호의 고조파 성분이 없으므로, 현재 튜너의 설정을 유지할 수 있다.

전자 장치(101)은 튜너 상태에 따라 튜너를 설정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)은 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 룩업 테이블(look-up table)을 참조하며, 튜너 상태에 대응하는 소자 값들을 식별할 수 있다. 전자 장치(101)은 안테나와 듀플렉서 사이에 위치한 튜너의 소자들을, 식별된 소자 값을 제공하도록 튜너를 설정할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 405에서 전자 장치(101)은 통신을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)은 동작 403에서 설정된 튜너에 따라 무선 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 제2 주파수 대역을 사용하지 않는 경우, 전자 장치(101)은, 안테나 단과 듀플렉서 단에 임피던스 매칭을 통해 조정된 최대 송신 전력으로 무선 신호를 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 전자 장치(101)가 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역을 동시에 사용중인 경우, 제1 주파수 대역에서 무선 신호를 송신하고 제2 주파수 대역에서 위성 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)은 제1 주파수 대역의 2배 되는 주파수 범위의 신호의 크기를 낮추도록 튜너를 설정함으로써, 무선 신호를 송신할 수 있다. 전자 장치(101)의 튜너 설정에 따라, 전자 장치(101)은 제2 주파수 대역에서 제1 주파수 대역의 고조파 신호를 제2 주파수 대역을 사용하지 않는 경우보다 적게 수신할 수 있다. 튜너 상태의 변경에 따른 제2 주파수 대역에서의 신호 감도의 변화에 따라, 다양한 실시 예들에 따른 임피던스 매칭 변경을 통한 고조파 처리(harmonic processing)의 수행이 확인될 수 있다.

도 5는 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위해, 통신 상태를 결정하기 위한 전자 장치(101)의 동작 흐름(500)을 도시한다. 도 5는 도 4의 401 동작의 일부로서, 도 5의 동작 흐름(500)은, 전자 장치(101)의 동작 또는 전자 장치의 구성 요소로 이해될 수 있다. 도 5에서는, 고조파 간섭을 야기하는 서비스 주파수 대역이 B14 대역이고, 간섭이 발생하는 GNSS 대역이 GPS의 L1 대역인 상황이 예로 서술된다. 전자 장치(101)의 동작은, 도 1의 프로세서(120)에 의해 수행될 수 있다.

도 5를 참고하면, 다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 501에서 전자 장치(101)은 GNSS 대역이 사용 중인지 여부를 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전자 장치(101)은, GNSS 수신기 또는 GNSS 신호(즉, 위성 신호)의 수신 경로의 소자 중 적어도 하나의 활성 여부를 통해 GNSS 대역의 사용 여부를 결정할 수 있다. 다른 일부 실시 예들에서, 전자 장치(101)은, 애플리케이션 계층에서 위성 신호를 활성화시키는지 여부를 검출함으로써, GNSS 대역의 사용 여부를 결정할 수 있다. 전자 장치(101)은 현재 GNSS 대역이 사용 중인 경우 동작 503을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)은 현재 GNSS 대역이 사용 중이지 않은 경우 동작 507을 수행할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 503에서 전자 장치(101)은 B14 대역이 사용 중인지 여부를 결정할 수 있다. 전자 장치(101)은 B14 대역에서 송신할 신호가 있는지를 확인할 수 있다. 전자 장치(101)은 기지국으로부터 자원 할당 정보를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)은, 시간 유닛(time unit)에서 다른 노드에게 신호를 송신하려는 경우, 상기 시간 유닛에서 B14 대역이 사용 중이라고 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)은 B14 대역에서 네트워크에 연결된 경우(예: RRC 연결 상태), B14 대역이 사용 중이라고 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 전자 장치(101)은, 상향링크 그랜트(uplink grant)를 포함하는 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 수신하는 경우, B14 대역이 사용 중이라고 결정할 수 있다.

전자 장치(101)은 현재 B14 대역이 사용 중인 경우 동작 505를 수행할 수 있다. 다시 말해, 전자 장치(101)은 GNSS 대역과 B14 대역 모두 사용 중인 경우, 동작 505를 수행할 수 있다. 전자 장치(101)은 현재 B14대역이 사용 중이지 않은 경우 동작 507을 수행할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 505에서 전자 장치(101)은 전자 장치(101)의 통신 상태를 제1 통신 상태로 결정할 수 있다. 제1 통신 상태는 B14 대역의 고조파로 인한 GNSS 대역의 간섭이 상당하여, 고조파 처리가 요구되는 통신 상태일 수 있다. 전자 장치(101)은 제1 통신 상태에서, B14 대역의 고조파 성분이 억제되도록 튜너를 설정할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따를 때, 동작 507에서 전자 장치(101)의 통신 상태를 제2 통신 상태로 결정할 수 있다. 제2 통신 상태는 B14 대역의 고조파로 인한 GNSS 대역의 영향이 미비하여, 고조파 처리가 필요하지 않은 통신 상태일 수 있다. 즉, 전자 장치(101)은 제2 통신 상태에서, B14 대역의 송신 성능이 높도록 튜너를 설정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제2 통신 상태는 튜너의 기본 설정(default configuration)과 관련될 수 있다.

도 5에서, 전자 장치(101)이 GNSS 대역만 사용 중인 경우, 동작 507을 수행하는 것으로 도시되었으나, 이는 제2 통신 상태가 기본 설정이고, 전자 장치(101)이 기본 설정 상태를 유지하는 것을 의미할 수 있다. 서비스 주파수 대역인 B14 대역이 사용중이지 않으므로, 고조파 성분의 간섭원이 존재하지 않기 문에, 통신 설정을 변경할 필요가 없기 때문이다.

도 5에서는, GNSS 주파수 대역과 B14 대역이 사용 중인지 여부를 판단한 뒤, 통신 상태를 결정하는 것으로 도시되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치(101)은 두 주파수 대역들이 모두 사용 중인 경우, B14 대역의 2차 고조파 성분으로 인한 간섭 또는 GNSS 주파수 대역의 신호의 성능 중 적어도 하나에 기반하여, 추가적인 조건을 충족하는 경우 제1 통신 상태로 결정하고, 그 외에는 제2 통신 상태로 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 추가적인 조건은 GNSS 주파수 대역의 수신 성능이 임계값 미만일 것을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 추가적인 조건은 GNSS 주파수 대역의 신호 대비 B14 대역의 2차 고조파 성분의 크기가 기준값 이상일 것을 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 상기 전력 증폭기의 입력단에 전기적으로 연결되는 제1 노치 필터(notch filter)와 상기 전력 증폭기의 출력단에 전기적으로 연결되는 제2 노치 필터를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하는 과정을 더 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 듀플렉서(duplexer)를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키는 과정과, RF(radio frequency) 안테나를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 송신하거나 수신하는 과정과, 위성(satellite) 안테나를 이용하여, 상기 제2 주파수 대역의 신호를 수신하는 과정을 더 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 상기 듀플렉서에 연결되는 제3 노치 필터를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하는 과정을 더 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 상기 임피던스 튜너는 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 RF 안테나를 이용하여 송신되는 무선 신호의 제1 송신 전력은 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 무선 신호의 제2 송신 전력보다 작고, 상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제1 수신 감도는, 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제2 수신 감도보다 낮을 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 상기 임피던스 튜너는 상기 듀플렉서와 전기적으로 연결되는 제1 필터부와 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되는 제2 필터부를 포함하고, 상기 제1 필터부는 제1 커패시터와 제1 인덕터를 포함하고, 상기 제2 필터부는 제2 커패시터와 제2 인덕터를 포함하고, 상기 제1 커패시터는 상기 듀플렉서와 병렬로 연결되고, 상기 제2 커패시터는 상기 안테나와 병렬로 연결되고, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터는 직렬로 연결될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 각각은 고정된 값을 제공하는 소자이고, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터는 각각 가변 소자일 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 상기 임피던스 튜너를 상기 제1 임피던스 상태로 설정하는 과정은, 상기 제1 임피던스에 대응하는 제1 커패시턴스 값 및 제2 커패시턴스 값을 식별하는 과정과, 상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하는 과정을 포함하고, 상기 임피던스 튜너를 상기 제2 임피던스 상태로 설정하는 과정은, 상기 제2 임피던스에 대응하는 제3 커패시턴스 값 및 제4 커패시턴스 값을 식별하는 과정과, 상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제3 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제4 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하는 과정을 포함할 수 있다.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 동작 방법은, 메모리(memory)를 이용하여, 상기 제1 임피던스 상태와 상기 제2 임피던스 상태를 포함하는 복수의 임피던스 상태들에 대한 정보를 저장하는 과정을 더 포함하고, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분이 상기 제2 주파수 대역에 영향을 미치는 정도에 기반하여 통신 상태를 식별하는 과정과, 상기 복수의 임피던스 상태들 중에서 식별된 통신 상태에 대응하는 임피던스 상태를 식별하는 과정과, 상기 식별된 임피던스 상태에 따라 상기 튜너를 설정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 제1 주파수 대역은 B14 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 GPS(global positioning system) L1 대역일 수 있다.

도 6a 및 도 6b은, 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 및 스미스 차트(smith chart)의 예를 도시한다. 스미스 차트란 복소 임피던스를 시각화한 원형 도표로, 다양한 실시 예들에 따른 고조파 신호 처리를 위한 임피던스 튜너의 설정을 설명하기 위해 도시되었다. 이하, 서비스 주파수 대역만 사용 중인 경우 임피던스 튜너의 설정(이하, 제1 임피던스 상태)와 서비스 주파수 대역과 위성 주파수 대역이 함께 사용 중인 경우 임피던스 튜너의 설정(이하, 제2 임피던스 상태)에서, VSWR 및 스미스 차트의 비교를 서술한다. 서비스 주파수 대역은 B14 대역일 수 있다. 위성 주파수 대역은 GPS L1 대역일 수 있다.

도 6a를 참고하면, 그래프(610)은 제1 임피던스 상태에서 주파수 와 VSWR 간의 관계를 나타낸다. 가로축은 송신 신호의 주파수를 나타내고 세로축은 VSWR의 크기를 나타낸다. 도 6b를 참고하면, 그래프(610)은 제2 임피던스 상태에서 주파수 와 VSWR 간의 관계를 나타낸다, 가로축은 송신 신호의 주파수를 나타내고 세로축은 VSWR의 크기를 나타낸다. VSWR은 수학식 2와 같이 정의되므로, 최소값은 1이다.

위성 주파수 대역에 간섭을 야기하는 서비스 주파수 대역의 신호의 주파수는 실질적으로(substaintialy) 788MHz일 수 있다. 제1 임피던스 상태에서 788MHz 의 신호의 VSWR은 주변 주파수 범위(예: M3 내지 M4)에서 가장 낮을 수 있다. 즉, 제1 임피던스 상태는 낮은 반사 계수를 통해, 전력 손실을 최소화하는 한편 높은 송신 전력을 출력할 수 있다. 반면, 제2 임피던스 상태에서 약 788MHz 의 신호의 VSWR은 그래프(610)의 경우보다 증가하는 것이 확인될 수 있다. 즉, 제1 임피던스 상태보다 높은 반사 계수를 통해, 전력 손실이 증가할 수 있다.

그래프(620)은 송신 신호의 주파수에 따른 제1 임피던스 상태에 대한 스미스 차트를 나타낸다. 축(625)는 임피던스의 리액턴스(reactance) 성분이 0인 기준선을 나타낸다. 축(625)를 기준으로 위에 점이 위치하는 경우, 해당 주파수에서의 임피던스는 유도성 부하를 가질 수 있다. 반대로, 축(625)를 기준으로 아래에 점이 위치하는 경우, 해당 주파수에서의 임피던스는 용량성 부하를 가질 수 있다. 점 (630)을 참고하면, 임피던스 정합을 통해 전체 임피던스의 리액턴스 성분을 낮추기 위한 제1 임피던스 상태에서, 임피던스는 용량성 부하를 갖는다. 그러나, 제1 임피던스 상태는 고조파 간섭을 고려하지 않고, 서비스 주파수 대역에서 전력 증폭기의 전력 효율을 높히기위한 튜너의 설정인 바, 전자 장치(101)의 서비스 주파수 대역의 신호는 GNSS 주파수 대역(예: L1 대역)에서 고조파 간섭을 야기할 수 있다.

그래프(670)은 송신 신호의 주파수에 따른 제2 임피던스 상태에 대한 스미스 차트를 나타낸다. 축(675)는 임피던스의 리액턴스 성분이 0인 기준선을 나타낸다. 축(675)를 기준으로 위에 점이 위치하는 경우, 해당 주파수에서의 임피던스는 유도성 부하를 가질 수 있다. 반대로, 축(675)를 기준으로 아래에 점이 위치하는 경우, 해당 주파수에서의 임피던스는 용량성 부하를 가질 수 있다.

그래프(620)을 참고할 때, 임피던스 정합을 위해 공액 정합이 요구되고 제1 임피던스 상태의 임피던스는 용량성 부하이므로, 특성 임피던스는 유도성 부하를 가질 수 있다. 이 때, 점 (630)과 같이 튜너의 임피던스가 유도성 부하를 가진다면, 서비스 주파수 대역에서 동작하는 전력 증폭기의 전력 효율을 낮출 수 있다. 제2 임피던스 상태는 튜너를 통해 고조파 성분을 제거하기 위한 설정인 바, 전력 소모가 증가하더라도, 전자 장치(101)은 특성 임피던스 영역에서 전력 증폭기 출력의 선형성을 유지함으로써 GNSS 주파수 대역의 고조파 간섭을 감소시킬 수 있다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 제2 임피던스 상태에서, 튜너의 소자 값(들)은 원래의 서비스 대역의 RF 주파수(예: 788MHz)가 스미스 차트에서 인덕턴스 영역의 위치에 점(예: 점(680))이 위치하도록 설정될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 튜너 대신 안테나 스위치가 사용될 경우, 스위치와 그라운드(ground, GND)와 연결에 사용되는 시정수는 상기 튜너의 인덕터의 값에 대응하도록 설정될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른, 전자 장치(101)은 임피던스 튜너의 소자 들을 제어함으로써, 안테나 단의 임피던스 값을 변경할 수 있다. 전자 장치(101)은 안테나 튜닝을 통해, 2차 고조파 신호가 GNSS 주파수와 근접한 788MhZ 대역의 무선 신호에 대한 임피던스 값이 스미스 차트 상의 인덕턴스에 위치하도록 이동시킴으로써, 무선 신호의 고조파로 인한 간섭을 줄일 수 있다. 고조파 간섭이 줄어듬에 따라, GNSS 성능(예: GNSS 수신 감도)을 크게 개선할 수 있다

본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 주파수 대역에서의 고조파 처리를 위해 듀플렉서에 노치 필터를 배치시키는 것 뿐만 아니라, 고조파를 야기하는 비선형 성분을 보다 효율적으로 제거하기 위해 전력 증폭기의 입력단과 출력단에 노치 필터를 배치할 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 실시 예들은, 노치 필터를 통해서도 제거되지 않는 고조파 신호를 줄이도록 안테나 단에 임피던스 튜너를 배치함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)은 노치 필터 및 튜너를 통해, 다른 주파수 대역에 더 근접하게 생성되는 고조파 성분을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

본 개시는 간섭 제공 대역으로 B14 대역, 간섭 발생 대역으로 GPS L1 대역을 예로 서술하였으나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. GPS 뿐만 아니라 다른 위성 통신 시스템, B14 대역뿐만 아니라 다른 주파수 대역이더라도, 특정 주파수 대역의 체배 성분이 다른 주파수 대역과 적어도 일부 중첩되어 고조파 간섭을 야기하는 경우, 본 개시의 고조파 처리가 적용될 수 있다.

본 개시에서, 특정 조건의 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 이상 또는 이하의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 초과 또는 미만의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다.

본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM: read only memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM: electrically erasable programmable read only memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM: compact disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs: digital versatile discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 상기 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WLAN(wide LAN), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.

상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

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

Claims

무선 통신 시스템에서 전자 장치에 있어서,
프로세서(processor);
제1 주파수 대역(frequency band)을 위한 전력 증폭기(power amplifier, PA);
제2 주파수 대역을 위한 저잡음증폭기(low noise amplifier, LNA), 상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역의 두 배가 되는 주파수 대역과 적어도 일부 중첩하고(overlapped), 및
상기 프로세서의 제어를 통해 제1 임피던스 상태 또는 제2 임피던스 상태를 갖는 임피던스 튜너(tuner)를 포함하고,
상기 전력 증폭기 및 상기 임피던스 튜너는 전기적으로 연결되고,
상기 제1 임피던스 상태일 때 상기 전력 증폭기의 고조파 성분(Harmonic) 출력의 크기는 상기 제2 임피던스 상태일 때 상기 전력 증폭기의 고조파 성분 출력의 크기보다 크고,
상기 프로세서는,
상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역에서 동시에 통신을 수행할 때 상기 임피던스 튜너를 상기 제2 임피던스 상태가 되도록 제어하고,
상기 제1 주파수 대역에서만 통신을 수행할 때 상기 임피던스 튜너를 상기 제1 임피던스 상태가 되도록 제어하는 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전력 증폭기의 입력단에 전기적으로 연결되는 제1 노치 필터(notch filter); 및
상기 전력 증폭기의 출력단에 전기적으로 연결되는 제2 노치 필터를 더 포함하고,
상기 제1 노치 필터 및 상기 제2 노치 필터는, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하도록 구성되는 전자 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키기 위한 듀플렉서(duplexer);
상기 제1 주파수 대역의 신호를 송신하거나 수신하기 위한 RF(radio frequency) 안테나; 및
상기 제2 주파수 대역의 신호를 수신하기 위한 위성(satellite) 안테나를 더 포함하는 전자 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 듀플렉서에 연결되는 제3 노치 필터를 더 포함하고,
상기 제3 노치 필터는, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하도록 구성되는 전자 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 임피던스 튜너는 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되고,
상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 RF 안테나를 이용하여 송신되는 무선 신호의 제1 송신 전력은 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 무선 신호의 제2 송신 전력보다 작고,
상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제1 수신 감도는, 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제2 수신 감도보다 낮은 전자 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 임피던스 튜너는 상기 듀플렉서와 전기적으로 연결되는 제1 필터부와 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되는 제2 필터부를 포함하고,
상기 제1 필터부는 제1 커패시터와 제1 인덕터를 포함하고,
상기 제2 필터부는 제2 커패시터와 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 커패시터는 상기 듀플렉서와 병렬로 연결되고,
상기 제2 커패시터는 상기 안테나와 병렬로 연결되고,
상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터는 직렬로 연결되는 전자 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 각각은 고정된 값을 제공하는 소자이고,
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터는 각각 가변 소자인 전자 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 임피던스 튜너를 상기 제1 임피던스 상태가 되도록 제어하기 위해,
상기 제1 임피던스에 대응하는 제1 커패시턴스 값 및 제2 커패시턴스 값을 식별하고,
상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하도록 구성되고,
상기 프로세서는, 상기 임피던스 튜너를 상기 제2 임피던스 상태가 되도록 제어하기 위해,
상기 제2 임피던스에 대응하는 제3 커패시턴스 값 및 제4 커패시턴스 값을 식별하고,
상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제3 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제4 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하도록 구성되는 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 임피던스 상태와 상기 제2 임피던스 상태를 포함하는 복수의 임피던스 상태들에 대한 정보를 저장하는 메모리(memory)를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분이 상기 제2 주파수 대역에 영향을 미치는 정도에 기반하여 통신 상태를 식별하고,
상기 복수의 임피던스 상태들 중에서 식별된 통신 상태에 대응하는 임피던스 상태를 식별하고,
상기 식별된 임피던스 상태에 따라 상기 튜너를 설정하도록 추가적으로 구성되는 전자 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 주파수 대역은 B14 대역(LTE Band 14)이고,
상기 제2 주파수 대역은 GPS(global positioning system) L1 대역인 전자 장치.
무선 통신 시스템에서 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
제1 주파수 대역(frequency band)에서 통신을 수행하고, 제2 주파수 대역에서 통신을 수행하지 않을 때, 임피던스 튜너(tuner)를 제1 임피던스 상태로 설정하는 과정과,
상기 제1 주파수 대역과 상기 제2 주파수 대역에서 동시에 통신을 수행할 때, 상기 임피던스 튜너를 제2 임피던스 상태로 설정하는 과정을 포함하고,
상기 제2 주파수 대역은 상기 제1 주파수 대역의 두 배가 되는 주파수 대역과 적어도 일부 중첩하고(overlapped),
상기 제1 임피던스 상태일 때 상기 제1 주파수 대역에서 동작하는 전력 증폭기의 고조파 성분(Harmonic) 출력의 크기는, 상기 제2 임피던스 상태일 때 상기 전력 증폭기의 고조파 성분 출력의 크기보다 큰 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 전력 증폭기의 입력단에 전기적으로 연결되는 제1 노치 필터(notch filter)와 상기 전력 증폭기의 출력단에 전기적으로 연결되는 제2 노치 필터를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 12에 있어서,
듀플렉서(duplexer)를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 통과시키는 과정과,
RF(radio frequency) 안테나를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 신호를 송신하거나 수신하는 과정과,
위성(satellite) 안테나를 이용하여, 상기 제2 주파수 대역의 신호를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 듀플렉서에 연결되는 제3 노치 필터를 이용하여, 상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분을 제거하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 임피던스 튜너는 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되고,
상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 RF 안테나를 이용하여 송신되는 무선 신호의 제1 송신 전력은 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 무선 신호의 제2 송신 전력보다 작고,
상기 제1 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제1 수신 감도는, 상기 제2 임피던스 상태와 관련된 상기 위성 안테나의 제2 수신 감도보다 낮은 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 임피던스 튜너는 상기 듀플렉서와 전기적으로 연결되는 제1 필터부와 상기 RF 안테나와 전기적으로 연결되는 제2 필터부를 포함하고,
상기 제1 필터부는 제1 커패시터와 제1 인덕터를 포함하고,
상기 제2 필터부는 제2 커패시터와 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 커패시터는 상기 듀플렉서와 병렬로 연결되고,
상기 제2 커패시터는 상기 안테나와 병렬로 연결되고,
상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터는 직렬로 연결되는 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터 각각은 고정된 값을 제공하는 소자이고,
상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터는 각각 가변 소자인 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 임피던스 튜너를 상기 제1 임피던스 상태로 설정하는 과정은,
상기 제1 임피던스에 대응하는 제1 커패시턴스 값 및 제2 커패시턴스 값을 식별하는 과정과,
상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제2 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하는 과정을 포함하고,
상기 임피던스 튜너를 상기 제2 임피던스 상태로 설정하는 과정은,
상기 제2 임피던스에 대응하는 제3 커패시턴스 값 및 제4 커패시턴스 값을 식별하는 과정과,
상기 제1 커패시터가 상기 식별된 제3 커패시턴스 값 및 상기 제2 커패시터가 상기 식별된 제4 커패시턴스 값을 갖도록 상기 튜너를 설정하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 11에 있어서,
메모리(memory)를 이용하여, 상기 제1 임피던스 상태와 상기 제2 임피던스 상태를 포함하는 복수의 임피던스 상태들에 대한 정보를 저장하는 과정과,
상기 제1 주파수 대역의 고조파 성분이 상기 제2 주파수 대역에 영향을 미치는 정도에 기반하여 통신 상태를 식별하는 과정과,
상기 복수의 임피던스 상태들 중에서 식별된 통신 상태에 대응하는 임피던스 상태를 식별하는 과정과,
상기 식별된 임피던스 상태에 따라 상기 튜너를 설정하는 과정을 더 포함하는 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 주파수 대역은 B14 대역(LTE Band 14)이고,
상기 제2 주파수 대역은 GPS(global positioning system) L1 대역인 방법.