用於使用駐波比信息匹配阻抗的裝置和方法
2023-04-24 05:51:26
專利名稱：用於使用駐波比信息匹配阻抗的裝置和方法
技術領域：
本公開涉及一種用於使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的裝置和方法。
背景技術：
一般，諸如移動通信終端的各種通信設備具有經由其接收和發送具有預定頻率的信號的天線。對於天線來說，需要使其阻抗正確，以便實現最優的發送和接收輻射性能。因此，相關技術通信設備包括使用電容器、電感器等的阻抗匹配單元。通過控制阻抗匹配單元的阻抗來使得天線阻抗匹配達到最優水平。在天線位於自由空間中的情況下，進行天線的阻抗匹配，而天線的阻抗匹配條件根據周圍環境的變化而改變。特別是使用移動通信終端，用戶手持終端主體，並將揚聲器靠近耳朵，或者在將移動通信終端放在口袋、包等中的同時使用耳機。在用戶通過手持移動通信終端主體並將其靠近耳朵來使用該終端時，或者將該主體放在口袋、包等中使用該終端時，天線的阻抗匹配條件被改變，從而削弱了在自由空間中匹配了阻抗的天線的發送和接收輻射性能。因此，在天線的阻抗匹配條件變化時，通信設備自動地控制天線阻抗，使得天線達到最優發送和接收輻射性能。為了使得天線能夠維持其最優發送和接收輻射性能，需要檢測天線的阻抗變化。為此，通信設備包括定向耦合器，並檢測從定向耦合器輸出的反射功率和正向功率。此外，通過根據要成為駐波比(SWR)的檢測到的反射功率和正向功率的大小改變阻抗匹配單元的阻抗，來匹配天線的阻抗。然而，上面的天線的阻抗匹配與找到SWR在局部區域內的最小水平的點相關聯， 而不是找到天線的阻抗可以變化的整個區域內的點。此外，存在這樣的情況不可能控制SWR使其等於或低於預定值。
發明內容
各實施例提供了用於使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的裝置和方法，其能夠通過使用根據正向功率和反射功率計算的SWR信息找到阻抗匹配電路的阻抗所在的史密斯圖表的區域，並根據所找到的史密斯圖表的區域改變阻抗來正確地匹配天線的阻抗。在一個實施例中，一種用於使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的裝置，包括定向耦合器，其提取行進以經由天線發送的發射信號的正向功率，以及從天線反射的發射信號的反射功率；阻抗匹配單元，其通過根據控制信號改變阻抗來匹配天線的阻抗；正向功率檢測單元，其從定向耦合器的輸出信號中檢測正向功率；反射功率檢測單元，其從定向耦合器的輸出信號中檢測反射功率；SWR運算單元，其通過使用由正向功率檢測單元檢測到的正向功率和由反射功率檢測單元檢測到的反射功率來計算SWR;以及阻抗控制單元，其在通過使用由SWR運算單元計算的SWR確定阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗所在的史密斯圖表的區域的同時，控制阻抗匹配單元的阻抗，阻抗控制單元根據所確定的區域控制阻抗匹配單元的阻抗，從而控制要匹配的天線的阻抗。SWR運算單元可以包括反射係數計算部分，其通過使用由正向功率檢測單元檢測的正向功率和由反射功率檢測單元檢測的反射功率來計算反射係數；以及SWR計算部分，其根據由反射係數計算部分計算的反射係數計算SWR。可以通過在作為電感區內阻抗圓的內部區域的第一區域、作為電感區內阻抗圓和導納圓的外部區域的第二區域、作為電感區內導納圓的內部區域的第三區域、作為電容區內導納圓的內部區域的第四區域、作為電容區內阻抗圓和導納圓的外部區域的第五區域以及作為電容區內阻抗圓和導納圓的內部區域的第六區域之中，至少確定初始總阻抗所在的區域，確定初始總阻抗所在的史密斯圖表的區域。在阻抗的匹配中，阻抗控制單元可以控制阻抗匹配單元的阻抗，使得阻抗匹配單元和天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或導納圓相接(meet)，於是具有期望的阻抗。在另一個實施例中，一種用於使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的方法，包括在阻抗控制單元未對阻抗匹配單元的阻抗進行控制的狀態下，確定由SWR運算單元計算的初始 SWR值；在根據由SWR運算單元計算的SWR值的增加或減小確定阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗是存在於史密斯圖表的電感區還是電容區中的同時，用阻抗控制單元控制阻抗匹配單元的阻抗；用阻抗控制單元連續地控制阻抗匹配單元的阻抗，從而允許由SWR運算單元計算的SWR值與史密斯圖表的實軸相接，並確定在SWR值與史密斯圖表的實軸相接時的 SWR值；通過使用初始SWR值、在與史密斯圖表的實軸相接時的SWR值以及改變阻抗匹配單元的阻抗的元件的值，計算阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗的實部和虛部的值；通過使用所計算的實部和虛部的值，確定初始總阻抗所在的史密斯圖表的區域；以及根據所確定的史密斯圖表的區域控制阻抗匹配單元，以匹配天線的阻抗。SffR值與史密斯圖表的實軸相接的點可以是SWR值在增加之後開始減小的點，或者是SWR值在減小之後開始增加的點。在對初始總阻抗所在的史密斯圖表的區域的確定中，史密斯圖表可以被劃分為 作為電感區內阻抗圓的內部區域的第一區域、作為電感區內阻抗圓和導納圓的外部區域的第二區域、作為電感區內導納圓的內部區域的第三區域、作為電容區內導納圓的內部區域的第四區域、作為電容區內阻抗圓和導納圓的外部區域的第五區域以及作為電容區內阻抗圓和導納圓的內部區域的第六區域，並且確定初始總阻抗位於第一到第六區域中的哪一個區域。在天線的阻抗匹配中，阻抗控制單元可以控制阻抗匹配單元的阻抗，使得阻抗匹配單元和天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或導納圓相接，於是具有期望的阻抗。根據該用於使用SWR信息匹配阻抗的裝置和方法，史密斯圖表被劃分為多個區域，且確定阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於所劃分區域的哪一個中。當確定了史密斯圖表的區域時，通過根據確定的區域控制阻抗匹配單元的阻抗進行天線阻抗匹配。從而，根據各實施例，SWR值可以在任何情況下被控制為預定值或更小，並可以通過在整個範圍上控制阻抗匹配單元的阻抗來正確地匹配天線的阻抗。在下面的附圖和說明書中說明了一個或更多個實施例的細節。根據說明書和附圖以及根據權利要求書其它特徵將變得明顯。
圖I是例示根據實施例的阻抗匹配裝置的結構的視圖。圖2是例示根據實施例的阻抗匹配裝置的阻抗匹配單元的詳細結構的視圖。圖3是例示根據實施例的阻抗匹配裝置的駐波比(SWR)運算單元的結構的視圖。圖4是示出根據實施例的阻抗匹配方法中的阻抗控制單元的操作的流程圖。圖5是用於說明史密斯圖表的結構的視圖。圖6A和圖6B是用於說明如何通過改變阻抗匹配單元的阻抗來改變天線和阻抗匹配單元的總阻抗的視圖。圖7是例示根據實施例的史密斯圖表的劃分區域的視圖。圖8是用於說明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於第一區域中時的阻抗匹配的視圖。圖9是用於說明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於第二區域中時的阻抗匹配的視圖。圖10是用於說明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於第三區域中時的阻抗匹配的視圖。圖11是用於說明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於第四區域中時的阻抗匹配的視圖。圖12是用於說明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於第五區域中時的阻抗匹配的視圖。圖13是用於說明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位於第六區域中時的阻抗匹配的視圖。
具體實施例方式下面將詳細參考本公開的各實施例，在附圖中例示了各實施例的例子。下面詳細的說明僅用於示例性說明各實施例，以用於對本公開的原理和概念進行有用和簡單的說明。只提供了本公開的基本理解所需的結構細節，在附圖中示例性說明了本公開的原理的實質和範圍內的可以由本領域技術人員設計的各種實施例。圖I是例示根據本實施例的阻抗匹配裝置的結構的視圖。這裡，附圖標記100是定向耦合器。定向耦合器100提取行進以經由天線110發送的發射信號FEM的正向功率， 以及從天線Iio反射的發射信號FEM的反射功率。附圖標記120是阻抗匹配單元。阻抗匹配單元120根據輸入控制信號改變阻抗， 從而匹配天線110的阻抗。附圖標記130是正向功率檢測單元。正向功率檢測單元130檢測由定向耦合器 100提取的正向功率P1。
附圖標記140是反射功率檢測單元。反射功率檢測單元140檢測由定向耦合器 100提取的反射功率P2。附圖標記150是駐波比(SWR)運算單元。SWR運算單元150通過使用由正向功率檢測單元130檢測的正向功率Pl和由反射功率檢測單元140檢測的反射功率P2，來計算 SffR0附圖標記160是阻抗控制單元。阻抗控制單元160在控制阻抗匹配單元120的阻抗的同時，通過使用由SWR運算單元150計算的SWR，確定史密斯圖表中阻抗匹配單元120 的阻抗所位於的區域。然後，阻抗控制單元160根據確定的區域控制阻抗匹配單元120的阻抗，從而控制要匹配的天線110的阻抗。對於阻抗匹配單元120來說，例如，如圖2中所示，可變電容器C1被連接在定向耦合器100的輸出端子和接地端子之間，且定向耦合器100的輸出端子被經由可變電容器C2 和電感器L1連接到天線110，且可變電容器C3和電感器L2被並聯連接在電感器L1和天線 110的節點與接地端子之間。以舉例的方式說明了圖2中所示的阻抗匹配單元120的結構，且阻抗匹配單元120 可以以各種方式構造。如圖3中所示，SWR運算單元150包括通過使用由正向功率檢測單元130檢測的正向功率Pl和由反射功率檢測單元140檢測的反射功率P2來計算反射係數的反射係數計算部分300，以及通過使用由反射係數計算部分300計算的反射係數來計算SWR的SWR計算部分310。在具有上面的結構的阻抗匹配裝置中，輸入發射信號FEM被經由定向耦合器100 和阻抗匹配單元120應用到天線110，然後被發送。在這種情況下，根據天線110的阻抗匹配狀態反射發射信號FEM，並將反射信號輸入到定向耦合器100。然後，定向耦合器100提取發射信號FEM的傳動到天線110的正向功率，以及從天線100反射的發射信號FEM的反射功率。由定向耦合器100提取的正向功率和反射功率被分別輸入到正向功率檢測單元 130和反射功率檢測單元140，從而檢測正向功率Pl和反射功率P2。檢測到的正向功率Pl 和反射功率P2被輸入到SWR運算單元150的反射係數計算部分300。其後，反射係數計算部分300通過使用正向功率Pl和反射功率P2來計算反射係數。也就是說，反射係數計算部分300通過使用例如下面的等式I來計算反射係數 (Γ)
權利要求
1.一種用於使用駐波比SWR信息匹配阻抗的裝置，所述裝置包括定向耦合器，其提取行進以經由天線發送的發射信號的正向功率，以及從所述天線反射的所述發射信號的反射功率；阻抗匹配單元，其通過根據控制信號改變阻抗來匹配所述天線的阻抗；正向功率檢測單元，其從所述定向耦合器的輸出信號中檢測所述正向功率；反射功率檢測單元，其從所述定向耦合器的所述輸出信號中檢測所述反射功率；SWR運算單元，其通過使用由所述正向功率檢測單元檢測到的正向功率和由所述反射功率檢測單元檢測到的反射功率來計算SWR ;以及阻抗控制單元，其在通過使用由所述SWR運算單元計算的SWR確定所述阻抗匹配單元和所述天線的初始總阻抗所在的史密斯圖表的區域的同時，控制所述阻抗匹配單元的阻抗，所述阻抗控制單元根據所確定的區域控制所述阻抗匹配單元的阻抗，從而控制要匹配的所述天線的阻抗。
2.根據權利要求I所述的裝置，其中，所述SWR運算單元包括反射係數計算部分，其通過使用由所述正向功率檢測單元檢測的所述正向功率和由所述反射功率檢測單元檢測的所述反射功率來計算反射係數；以及SWR計算部分，其根據由所述反射係數計算部分計算的所述反射係數計算SWR。
3.根據權利要求I所述的裝置，其中，通過在作為電感區內阻抗圓的內部區域的第一區域、作為所述電感區內所述阻抗圓和導納圓的外部區域的第二區域、作為所述電感區內所述導納圓的內部區域的第三區域、作為電容區內所述導納圓的內部區域的第四區域、作為所述電容區內所述阻抗圓和所述導納圓的外部區域的第五區域以及作為所述電容區內所述阻抗圓和所述導納圓的內部區域的第六區域之中，至少確定所述初始總阻抗所在的區域，來確定所述初始總阻抗所在的所述史密斯圖表的區域。
4.根據權利要求I所述的裝置，其中，在所述阻抗的匹配中，所述阻抗控制單元控制所述阻抗匹配單元的阻抗，使得所述阻抗匹配單元和所述天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或導納圓相接，於是具有期望的阻抗。
5.一種用於使用駐波比SWR信息匹配阻抗的方法，所述方法包括在阻抗控制單元未對阻抗匹配單元的阻抗進行控制的狀態下，確定由SWR運算單元計算的初始SWR值；在根據由所述SWR運算單元計算的SWR值的增加或減小確定所述阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗是存在於史密斯圖表的電感區還是電容區中的同時，用所述阻抗控制單元控制所述阻抗匹配單元的阻抗；用所述阻抗控制單元連續地控制所述阻抗匹配單元的阻抗，從而允許由所述SWR運算單元計算的SWR值與所述史密斯圖表的實軸相接，並確定在所述SWR值與史密斯圖表的實軸相接時的SWR值；通過使用所述初始SWR值、在與史密斯圖表的實軸相接時的SWR值以及改變所述阻抗匹配單元的阻抗的元件的值，計算所述阻抗匹配單元和所述天線的初始總阻抗的實部和虛部的值；通過使用所計算的實部和虛部的值，確定所述初始總阻抗所在的史密斯圖表的區域；以及根據所確定的所述史密斯圖表的區域控制所述阻抗匹配單元，以匹配所述天線的阻抗。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述SWR值與所述史密斯圖表的實軸相接的點是所述SWR值在增加之後開始減小的點，或者是所述SWR值在減小之後開始增加的點。
7.根據權利要求5所述的方法，其中，在對所述初始總阻抗所在的所述史密斯圖表的區域的確定中，所述史密斯圖表被劃分為作為電感區內阻抗圓的內部區域的第一區域、作為所述電感區內所述阻抗圓和導納圓的外部區域的第二區域、作為所述電感區內所述導納圓的內部區域的第三區域、作為電容區內所述導納圓的內部區域的第四區域、作為所述電容區內所述阻抗圓和所述導納圓的外部區域的第五區域以及作為所述電容區內所述阻抗圓和所述導納圓的內部區域的第六區域，並且確定所述初始總阻抗位於所述第一到第六區域中的哪一個區域。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，在所述天線的阻抗匹配中，所述阻抗控制單元控制所述阻抗匹配單元的阻抗，使得所述阻抗匹配單元和所述天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或導納圓相接，於是具有期望的阻抗。
全文摘要
提供一種用於通過使用駐波比(SWR)信息匹配天線的阻抗的裝置和方法。在控制阻抗匹配單元的阻抗的同時，通過使用由SWR運算單元計算的SWR定位所述阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗在史密斯圖表的區域，並根據確定的區域控制阻抗匹配單元的阻抗，從而正確地匹配天線的阻抗。
文檔編號H03H7/38GK102594286SQ20111022522
公開日2012年7月18日 申請日期2011年8月2日 優先權日2010年8月2日
發明者宋珠榮, 張炯碩, 樸棟燦, 李尚勳, 柳鍾元, 趙盛培, 金昌鬱 申請人:Lg伊諾特有限公司, 韓國高等科學技術研究所