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디지털 노이즈와 휴대단말 안테나의 격리도 향상 방법 분석
Analysis of Improvement Method of Isolation Between Digital Noise and the Mobile Handset Antenna Title 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.23 no.2, 2019년, pp.474 - 478  

김준철 (Dept. of Information Systems Engineering, Sungshin University)

초록
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본 논문에서는 휴대단말기 내의 디지털 노이즈와 안테나 사이의 결합(coupling)으로 인한 수신감도 저하 현상을 특성 모드(characteristic mode)를 사용해서 분석한다. 우선, 안테나와 디지털 잡음의 결합 메커니즘(mechanism)을 분석하고, 카메라 노이즈로 인한 안테나 수신감도 열화현상의 개선 방법 중 하나인 그라운드(ground) 선의 디커플링 커패시터(decoupling capacitor, decap)의 역할에 대해서도 분석한다. 분석을 위해서 카메라 모듈의 FPCB의 디지털 신호 선과 그라운드 선을 PCB 그라운드의 특성 모드를 여기(excitation) 시키는 루프(loop)형 피더(feeder)로 모델링 했고, 그라운드 선과 커패시터를 추가한 개선 모델에 대해서 분석을 했다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we analyze the degradation of receiving sensitivity due to the coupling between digital noise and mobile handset antenna using characteristic mode. First, we analyze the coupling mechanism between the antenna and digital noise, and analyze the role of the decoupling capacitor of the g...

주제어

#Digital noise   #RF noise   #sensitivity   #ground mode   #characteristic mode  

표/그림 (4)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 휴대단말기에서 디지털 신호와 안테나 간의 결합 원리를 분석하고 카메라 모듈의 디지털 신호와 안테나 간의 결합 억제 방법인 그라운드 선에 디커플링 커패시터를 삽입하는 방법에 대한 분석을 했다. 카메라 모듈 FPCB상의 디지털 신호 선 및 그라운드 선은 그라운드의 특성 모드를 여기 시키는 루프형 피더로 모델링 했고, 아이솔레이터는 더미 그라운드 선과 커패시터의 추가로 형성시켰다.

가설 설정

  • 는 PCB 공진으로 부터 여기 된 그라운드 특성 모드의 기본 모드 전류이다. H0는 기본모드의 자계장(magnetic field)이고, M은 PCB의 디지털 신호 전류의 루프로 형성된 자계 전류 소스(magnetic current source)이다. ω0는 기본모드의 복소 공진주파수(complex resonance frequency)이고, ω는 디지털 고조파의 주파수이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
설계 초기시 내부 시스템 간섭을 고려하지 않으면 어떤 문제가 발생하게되는가? 휴대단말기의 감도를 향상시키기 위해서는 내부 시스템 간섭(intra-system interference) 문제를 초기 PCB설계 단계에서 부터 고려해야 한다. 하지만, 대부분 초기 개발단계에서는 PCB내의 디지털 부품과 RF 부품의 공존이 고려되지 않기 때문에, 개발 도중 심각한 수신감도저하 문제가 야기되고 이 문제를 해결하기 위해서 연구원들은 시행착오법 (try and error method)을 통해 많은 시간을 소요하게 되고 이는 개발기간과 개발비에 직접적인 영향을 주게 되므로 이에 대한 많은 연구가 필요하다.
인쇄회로기판은 어떻게 구성되는가? 휴대단말기의 소형화 및 다양한 기능의 추가로 최신 단말기의 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)은 하나의 PCB에 여러 개의 무선(radio frequency, RF)회로 부품과 프로세서, 메모리 모듈, 전원회로 등의 디지털회로 부품들이 함께 실장(mount)된다. 이 상황은 디지털 부품과 RF회로 부품 간의 결합 (coupling)을 야기시킬 수 있다.
PCB 그라운드의 역할은 무엇인가? 휴대단말기에서 PCB 그라운드는 일반적으로 연속적인 그라운드 층을 가지고 있고 이는 전자기적 노이즈를 막는(shield) 중요한 역할을 한다[4]. 또한 그라운드 층은 안테나 소자와 함께 공진 주파수 결정과 대역폭에도 매우 중요한 역할을 한다[5].
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참고문헌 (9)

  1. D. Lim, Y. Kim, and A. Kim, "Digital to RF coupling analysis methodology for mixed-signal," IEEE Int'l, Symp. Electromagn. Comp., pp.1-5, 2008. DOI: 10.1109/ISEMC.2008.4652067 

  2. R. F. Harrington and J. R. Mautz, "Theory of characteristic modes for conducting bodies," IEEE Trans. Antennas Propag., vol.19, no.5, pp.622-628, 1971. DOI: 10.1109/TAP.1971.1139999 

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  3. L. Qu, R. Zhang, and H. Kim, "High-sensitivity ground radiation antenna system using an adjacent slot for bluetooth headsets," IEEE Trans. Antennas Propag., vol.63, no.12, pp.5903-5907, 2015. DOI: 10.1109/TAP.2015.2481919 

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  4. J. Villanen, J. Ollikainen, O. Kivekas, and P. Vainikainen, "Coupling element based mobile terminal antenna structures," IEEE Trans. Antennas Propag., vol.54, no.7, pp.2142-2153, 2006. DOI: 10.1109/TAP.2006.877162 

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  5. O. Kivekas, J. Ollikainen, T. Lehtiniemi, and P. Vainikainen, "Bandwidth, SAR, and efficiency of internal mobile phone antennas," IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol.6, no.1, pp.71-86, 2004. DOI: 10.1109/TEMC.2004.823613 

  6. P. Vainikainen, J. Ollikainen, O. Kivekas, and I. Kelander, "Resonator-based analysis of the combination of mobile handset antenna and chassis," IEEE Trans. Antennas Propag., vol.50, no.10, pp.1433-1444, 2002. DOI: 10.1109/TAP.2002.802085 

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  7. M. Cabebo, E. Antonia-Daviu, A. Valero-Nogueria and M. F. Bataller, "The theory of characteristic modes revisited: A contribution to the design of antennas for modern applications," IEEE Antennas and Propag. Magazine, vol.49, no.5, pp.52-68, 2007. DOI: 10.1109/MAP.2007.4395295 

  8. J. Kim and H. Kim, "Decoupling Method Between Digital Signals on FPCB and Mobile Handset Antenna," ETRI Journal, vo.33, no.1, pp.121-124, 2011. DOI: 10.4218/etrij.11.0210.0268 

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  9. R. F. Harrington, Time-Harmonic Electromagnetic Fields, Macgraw-Hill, 1961. 

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