KR100579665B1 - Antenna device and portable radio communication device comprising such an antenna device - Google Patents
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Abstract
적어도 제 1 및 제 2 주파수 대역에서 작동가능하고, 그리고 전파 통신 장치의 공급 장치(RF)에 접속가능한 공급 부분(12)을 가지는 제 1 전도성 평면의 발산성 요소(10) 및 접지에 접속가능한 접지 부분을 가지는 제 2 전도성 평면의 발산성 요소(20)를 포함한다. 제어가능한 스위치(30)는 상기 발산성 요소들을 선택적으로 서로 접속시키거나 단절시키기 위해 상기 제 1 및 제 2 발산성 요소들 사이에 배열되는데, 상기 스위치 상태는 제어 전압 입력(V스위치) 에 의해 제어된다. 제 1 필터(16)는 상기 공급 부분과 제어 전압 입력 사이에 배열되는데, 여기에서 상기 제 1 필터는 전파 주파수 신호들을 차단하기 위해 배열된다. 접지면 위로 제공된 전체적으로 평면형인 상기 제 1 및 제 2 발산성 요소 사이에 고역 필터(32)를 제공함으로써, 4중-대역 작동이 물리적으로 소형 안테나 장치에서 고효율로 제공된다. Ground connectable to ground and divergent element 10 of the first conductive plane having a supply portion 12 operable in at least the first and second frequency bands and connectable to the supply RF of the radio communication device A diverging element 20 of the second conductive plane having a portion. A controllable switch 30 is arranged between the first and second divergent elements to selectively connect or disconnect the divergent elements from one another, the switch state being controlled by a control voltage input (V switch ). do. A first filter 16 is arranged between the supply portion and the control voltage input, where the first filter is arranged to block propagation frequency signals. By providing a high pass filter 32 between the first and second diverging elements that are generally planar provided above the ground plane, quad-band operation is provided with high efficiency in a physically small antenna device.
휴대용 전파 통신 장치, 안테나 장치, 발산성 요소, 스위치Portable radiocommunication devices, antenna devices, divergent elements, switches
Description
도 1 은 종래의 모노폴 안테나의 설명도.1 is an explanatory diagram of a conventional monopole antenna;
도 2a 는 본 발명에 따른 PIFA 안테나의 개략도.2A is a schematic diagram of a PIFA antenna according to the present invention;
도 2b 및 도 2c 는 제 1 및 제 2 작동 모드에 있는 도 2a 의 PIFA 안테나를 도시한 도면.2B and 2C show the PIFA antenna of FIG. 2A in a first and second mode of operation.
도 2d 는 도 2a 에 도시된 안테나의 작동 모드들의 주파수를 나타내는 도면.FIG. 2D shows the frequencies of the operating modes of the antenna shown in FIG. 2A; FIG.
도 3 은 휴대용 통신 장치에 끼워 맞춤되게 배열되고 본 발명에 따른 안테나 장치를 가지는 인쇄 회로 기판의 개략도.3 is a schematic diagram of a printed circuit board arranged to fit in a portable communication device and having an antenna device according to the invention;
도 4 는 발산성 요소들 사이의 용량성 결합이 전도성 쉬트에 의해 제공되는 안테나의 실시예를 도시하는 도면.4 illustrates an embodiment of an antenna in which capacitive coupling between divergent elements is provided by a conductive sheet.
도 5 는 발산성 요소들 사이의 용량성 결합이 발산성 요소들 사이의 사행형상의 인터페이스에 의해 제공되는 안테나의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.5 shows another embodiment of an antenna in which capacitive coupling between divergent elements is provided by a meandering interface between the divergent elements.
도 6 은 또다른 실시예의 발산성 요소 구조를 도시하는 도면.6 illustrates a divergent element structure of another embodiment.
도 7a 는 세개의 발산성 요소들이 제공되어 있는 본 발명에 따른 안테나 장치의 변형 실시예를 도시하는 도면.7a shows a variant embodiment of an antenna arrangement according to the invention in which three divergent elements are provided.
도 7b-e 는 도 7a 에 도시된 안테나 장치의 상이한 작동 모드들을 도시하는 도면.7B-E illustrate different modes of operation of the antenna device shown in FIG. 7A.
본 발명은 전체적으로 안테나 장치에 관한 것이며, 그리고 더욱 상세하게는 이동 전화기와 같은, 휴대용 전파 통신 장치들에 사용하기 위한 제어가능한 내부 다중대역 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to antenna devices and, more particularly, to controllable internal multiband antenna devices for use in portable radio communication devices, such as mobile telephones.
본 발명은 또한 그러한 안테나 장치를 포함하는 휴대용 전파 통신 장치에 관한 것이다. The invention also relates to a portable radiocommunication device comprising such an antenna device.
내부 안테나들은 휴대용 전파 통신 장치들에 한동안 사용되어 왔다. 내부 안테나들을 사용함과 관련된 많은 장점들이 있는데, 그 중에서도 하나의 장점은 내부 안테나들이 작고 가벼워서, 크기와 중량이 중요시되는 이동 전화기와 같은 응용물에 적합하게 될 수 있다는 것이다. 휴대용 전파 통신 장치들에 자주 사용되는 내부 안테나 형태는 소위 PIFA(Planar Inverted F Antenna)이다. Internal antennas have been used for some time in portable radio communication devices. There are many advantages associated with using internal antennas, one of which is that the internal antennas are small and light, making them suitable for applications such as mobile phones where size and weight are of importance. An internal antenna type often used in portable radio communication devices is the so-called Planar Inverted F Antenna (PIFA).
하지만, 이동 전화기에 내부 안테나들의 적용은 예를 들어 발산성 요소 또는 요소들의 치수, 공급 및 접지 부분들 등의 정확한 위치와 같은, 안테나의 구조상에 몇몇 제약을 준다. 이러한 제약들은 넓은 작동 대역을 제공하는 안테나의 구조를 찾아내는 것을 어렵게 할 수도 있다. 이것은 다중 대역 작동을 위해 의도된, 즉, 두개 또는 그 이상으로 구분된 주파수 대역들에서 작동하기에 적합하게 된 안테나 들에 있어 특히 중요하다. 전형적인 이중 대역 전화기에 있어서, 하위 주파수 대역은 소위 GSM 900 대역인 900MHz에 집중되는 반면, 상위 주파수 대역은 DCS 대역인 1800MHz 또는 PCS 대역인 1900MHz 주위로 집중된다. 만일 안테나 장치의 상위 주파수 대역이 1800MHz 및 1900MHz 모두를 포괄하기에 충분히 넓게 만들어진다면, 세개의 상이한 표준 대역들에서 작동하는 전화기가 획득된다. 가까운 미래에, 네개 또는 심지어 그 이상의 상이한 주파수 대역들을 작동시키는 안테나 장치들이 예상된다. However, the application of internal antennas to a mobile phone places some constraints on the structure of the antenna, such as, for example, the exact location of the divergent element or elements, the supply and ground portions, and the like. These constraints may make it difficult to find an antenna structure that provides a wide operating band. This is especially important for antennas intended for multiband operation, ie adapted to operate in two or more separate frequency bands. In a typical dual band telephone, the lower frequency band is concentrated around 900 MHz, the so-called GSM 900 band, while the upper frequency band is concentrated around 1800 MHz, which is the DCS band or 1900 MHz, which is the PCS band. If the upper frequency band of the antenna device is made wide enough to cover both 1800 MHz and 1900 MHz, a telephone operating in three different standard bands is obtained. In the near future, antenna devices are expected to operate four or even different frequency bands.
수동 안테나들에서 주파수 대역들의 개수는 안테나 크기에 의해 제한을 받는다. 주파수 대역들의 개수를 더욱 더 증가시킬 수 있도록 하기 위하여 및/또는 안테나 크기를 더욱 더 감소시킬 수 있도록 하기 위하여, 능동 주파수 제어가 사용될 수 있다. 능동 주파수 제어의 예는, 복수의 주파수들에 대처할 수 있는 패치 안테나 장치를 개시하는, 일본 특개평10-190347호의 요약서에 개시되어 있다. 이 목적을 위해 기본적인 패치 부품 및 부가적인 패치 부품이 제공되는데 이들은 이들 패치 부품들을 선택적으로 서로 접속시키거나 단절시키도록 배열된 PIN 다이오드들에 의해 서로 접속되어 있다. 비록 이것이 주파수 제어에 대비하지만, 안테나 장치는 여전히 큰 크기를 가져서, 예를 들어 GSM과 DCS/PCS 대역들 사이와 같은, 두개 또는 그이상의 상대적으로 구분된 주파수 대역들 사이에서 전환하기에 충분히 적합하게 되지 않는다. 그 대신, 종래 장치들의 이러한 예는 부가적인 패치들 안팎으로 전환시키는 것이 제 1 주파수 대역으로부터의 일정 거리에서 부가적인 주파수 대역을 생성하는 대신에 동조를 위해 사용된다는 점에서 전형적이다. The number of frequency bands in passive antennas is limited by the antenna size. Active frequency control may be used to enable further increase in the number of frequency bands and / or to further reduce antenna size. An example of active frequency control is disclosed in the summary of Japanese Patent Laid-Open No. 10-190347, which discloses a patch antenna device capable of coping with a plurality of frequencies. Basic patch parts and additional patch parts are provided for this purpose, which are connected to each other by PIN diodes arranged to selectively connect or disconnect these patch parts from one another. Although this is against frequency control, the antenna device is still large enough to be suitable for switching between two or more relatively distinct frequency bands, such as for example between GSM and DCS / PCS bands. It doesn't work. Instead, this example of conventional devices is typical in that switching in and out of additional patches is used for tuning instead of generating an additional frequency band at a distance from the first frequency band.
일본국 특개2000-236209호의 요약서는, 도 1 에서 보는 바와 같이, 유전체 기판상의 선형 도체를 포함하는 모노폴(monopole) 안테나를 개시하고 있다. 안테나의 발산 부품들은 다이오드 스위치 회로들을 통해 접속된 적어도 두개의 금속편들로 이루어져 있다. 발산성 요소들은 고주파 신호들을 차단하는 필터 회로의 일단 끝에 접속된 공급점들을 가진다. 신호(V스위치)는 다이오드 스위치를 제어하는데 사용된다. 개시된 구조는 모노폴 또는 다이폴(dipole) 안테나들에 제한을 받는다. 또한, 상술된 일본 문헌에 따른 안테나의 목적은 작은 크기를 가지는 안테나를 제공함에 있지 않다. Summary of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-236209 discloses a monopole antenna including a linear conductor on a dielectric substrate, as shown in FIG. The diverging parts of the antenna consist of at least two metal pieces connected via diode switch circuits. The divergent elements have supply points connected at one end of the filter circuit to block high frequency signals. The signal (V switch ) is used to control the diode switch. The disclosed structure is limited to monopole or dipole antennas. Furthermore, the object of the antenna according to the above-mentioned Japanese document is not to provide an antenna having a small size.
따라서 종래 안테나 장치들에 있어서의 문제점은 좋은 성능을 보유한 상태에서 작은 크기와 체적 및 광역 주파수 대역들을 가지는 PIFA 형태의 다중 대역 안테나를 제공하지 못한다는 것이다. Therefore, a problem with conventional antenna devices is that it does not provide a PIFA type multiband antenna having a small size, volume and wide frequency bands while having good performance.
본 발명의 목적은 안테나 장치의 전체적인 크기가 작은 반면에 주파수 특성들이 4개의 비교적 넓은 주파수 대역들에 대비된 상기된 종류의 안테나 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an antenna device of the kind described above in which the overall size of the antenna device is small while the frequency characteristics are contrasted to four relatively wide frequency bands.
본 발명의 또 다른 목적은 종래 장치들보다 좋은 다중 대역 성능을 가지는 안테나 장치를 제공함에 있다. It is still another object of the present invention to provide an antenna device having better multiband performance than conventional devices.
본 발명은 두개의 발산성 요소들의 제 1 부분들이 전파 주파수 신호들에 대해 서로 접속되고 상기 발산성 요소들의 제 2 부분들이 직류 전압에 의해 제어되는 스위치에 의해 선택적으로 서로 접속가능하게 되게 상기 안테나를 배열함으로써 물리적으로 매우 작은 안테나에 몇몇 주파수 대역들이 제공될 수 있다는 생각에 근거한 것이다. 이러한 직류 전압은 제어 입력에 인가되는데 여기에서 상기 무선 주파수 공급 부분과 직류 제어 입력 사이에 제공되는 필터부는 무선 주파수 신호들을 차단한다. The present invention provides the antenna such that the first portions of the two divergent elements are connected to each other for propagation frequency signals and the second portions of the divergent elements are selectively connectable to each other by a switch controlled by a direct current voltage. This is based on the idea that by arranging several frequency bands can be provided for a physically very small antenna. This DC voltage is applied to the control input, where the filter portion provided between the radio frequency supply portion and the DC control input blocks the radio frequency signals.
본 발명의 제1측면에 따라 청구범위 제1항에서 정의된 바와 같은 안테나 장치가 제공된다. According to a first aspect of the invention there is provided an antenna arrangement as defined in
본 발명의 제2측면에 따라 청구범위 제10항에서 정의된 휴대용 전파 통신 장치가 제공된다. According to a second aspect of the invention there is provided a portable radio communication device as defined in
또한 바람직한 실시예들이 종속항들에서 정의된다.Preferred embodiments are also defined in the dependent claims.
본 발명은 안테나 장치 및 휴대용 전파 통신 장치를 제공하는데 여기에서 종래 장치들에 있어서 문제점들은 회피되거나 또는 적어도 완화된다. 따라서, 약 3㎝3만큼 작은 안테나 체적을 가지는 다중 대역 안테나 장치가 제공되는데 이것은 표준화된 다중 대역 패치 안테나들과 비교하여 안테나 크기가 작지만 여전히 무선 주파수 성능이 유지되는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 따른 안테나 장치의 대역폭들은 물리적인 크기에 있어 어떠한 증가없이 해당하는 종래 장치들과 비교되게 개선될 수 있는데, 이는 상기 이중 대역 안테나 구조의 사용 결과로 믿어진다. The present invention provides an antenna device and a portable radio communication device, in which problems with conventional devices are avoided or at least alleviated. Thus, a multi-band antenna device having an antenna volume as small as about 3 cm 3 is provided, which means that the antenna size is small compared to standardized multi-band patch antennas, but radio frequency performance is still maintained. In addition, the bandwidths of the antenna device according to the present invention can be improved compared to the corresponding conventional devices without any increase in physical size, which is believed to be the result of the use of the dual band antenna structure.
상기 스위치는 전기적으로 제어되는 무선 주파수 스위치로서 작동할 때 좋은 특성들을 가지는, PIN 다이오드가 바람직하다. A PIN diode is preferred, wherein the switch has good characteristics when operating as an electrically controlled radio frequency switch.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 예시로서 이제 기술된다. The invention is now described by way of example with reference to the accompanying drawings.
이하에서, 본 발명에 따른 안테나 장치의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 주어질 것이다. 상세한 설명에서, 제한의 목적이 아닌 설명의 목적을 위해, 예를 들어 특정 하드웨어, 응용물들, 기술 등과 같은 특정 상세들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 하지만, 본 발명이 이러한 특정 상세들로부터 이탈한 다른 실시예들에서 이용될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 어떤 경우들에 있어서는, 주지의 방법들, 장치들 및 회로들에 대한 상세한 설명들은 불필요한 상세들 때문에 본 발명의 설명을 애매하게 하지 않도록 생략된다. In the following, a detailed description will be given of preferred embodiments of the antenna device according to the invention. In the detailed description, for purposes of explanation rather than limitation, specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention, such as, for example, specific hardware, applications, techniques, and the like. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be used in other embodiments that depart from these specific details. In some cases, detailed descriptions of well-known methods, devices, and circuits are omitted so as not to obscure the description of the present invention because of unnecessary details.
도 1 은 종래의 기술 설명에서 기술되었기 때문에 더이상 취급되지 않을 것이다. 1 will not be treated anymore because it has been described in the prior art description.
도 2a 에는 전체적으로 1로 지시된, 안테나 장치가 도시되어 있다. 상기 안테나 장치는 종래의 것과 마찬가지로, 쉬트 금속 또는 가요성 필름과 같은 전기 전도성 재료로 제조된 전체적으로 평면인 제 1 평면 장방형 발산성 요소(10)를 포함한다. 휴대용 전파 통신 장치의 전기 회로들과 같이, 전파 주파수 신호들의 무선 주파수 신호의 소스(RF)는 상기 제 1 발산성 요소의 공급 부분(12)에 접속된다. 2a shows an antenna device, generally designated 1. The antenna device comprises, as in the prior art, a generally planar first planar rectangular
또한 상기 안테나 장치는 전체적으로 평면인 제 2 평면 장방형 발산성 요소(20)를 포함한다. 스위치 요소(30)는 상기 두개의 발산성 요소들(10, 20) 사이에 제공된다. 이러한 스위치 요소는 바람직하게는 PIN 다이오드, 즉 p층과 n층 사이에 유전체 장벽으로서 작용하는 고순도의 진성층을 가지는 실리콘 접합 다이오드 이다. 이상적으로, PIN 다이오드 스위치는 개방 모드에서 무한 차단성을 가진 개방 회로로서 그리고 폐쇄 모드에서 저항 손실없는 단락 회로로서 특징되어, 전기 스위치로서 적합하다. 실질적으로 상기 PIN 다이오드 스위치는 이상적이지 않다. 개방 모드에서 상기 PIN 다이오드 스위치는 유한 차단성(15-25㏈ @ 1㎓)을 초래하는 용량성 특성(0.1-0.4㎊)을 가지고, 그리고 폐쇄 모드에서 상기 스위치는 저항성 손실들(0.05-0.2㏈)을 초래하는 저항성 특성(0.5-3Ω)을 가진다. The antenna device also includes a second planar rectangular
또한 상기 제 1 및 제 2 발산성 요소들(10, 20)은, 도면들에서 커패시터(32)로서 도시된 고역 필터에 의해 용량적으로 서로 접속된다. 상기 고역 필터는 무선 주파수 신호들을 통과시키는데 이는 도 2b 내지 도 2d 를 참조하여 보다 더 설명되는 바와 같이 무선 주파수 관점에서 상기 두개의 발산성 요소들이 하나의 단일 요소라는 것을 의미한다. The first and second
상기 제 1 및 제 2 발산성 요소들(10, 20)은, 예를 들어 도 3 의 참조 하에 후술하는 인쇄 회로 기판과 같은 접지면 위쪽으로 소정 거리를 두고 배열된다.The first and second
도면들에서 V스위치로 지시된, 상기 PIN 다이오드의 작동을 제어하는 직류 제어 입력은 필터 블럭(16)을 경유하여 상기 제 1 발산성 요소(10)에 접속되어 상기 안테나 장치의 무선 주파수 특성들에 영향을 미치지 않게 한다. 이것은 상기 필터 블럭(16)의 필터 특성들이 무선 주파수 신호들을 차단하도록 설계되었음을 의미한다. 바람직한 실시예에서, 상기 필터 블럭(16)은 저역 필터(Low pass filter)를 포함한다. The direct current control input for controlling the operation of the PIN diode, indicated by the V switch in the figures, is connected to the first diverging
마지막으로, 상기 제 2 발산성 요소는 접지 부분(22)에서 직접적으로 접지에 접속된다. 이러한 접지 부분은 상기 RF 입력으로부터 발산하는 무선 주파수 신호들 및 상기 제어 입력으로부터 발산하는 직류 신호들 모두에 대해 작동한다. Finally, the second diverging element is connected directly to ground at
상기 안테나는 50Ω으로 설정되는 것이 바람직하다. The antenna is preferably set to 50Ω.
상기 안테나의 전환은 다음과 같이 기능한다. 상기 통신 장치의 RF 소스 및 다른 전자 회로들은 주어진 전압 레벨에서, 예를 들어 1.5 볼트에서 작동한다. 이러한 판단은 상기 전압 레벨이 상기 PIN 다이오드를 통해 필요한 전압 강하를, 즉 약 1 볼트를 발생시키기에 충분히 높다는 것이다. 이것은 상기 제어 전압(V스위치)이 예를 들어 1.5 볼트와 0 볼트와 같이 상위 전압(High)과 하위 전압(Low) 사이에서 전환되는 것을 의미한다. 상기 제어 전압(V스위치)이 상위 전압일 때, 상기 PIN 다이오드(30)를 통한 전압 강하 및 그에 따른 약 5-15㎃의 전류 강하가 있게 된다. 이러한 전압 강하는 상기 다이오드를 통전상태로 만들어, 상기 다이오드(30)에서 상기 두개의 발산성 요소들(10, 20)을 전기적으로 서로 접속시킨다. The switching of the antenna functions as follows. The RF source and other electronic circuits of the communication device operate at a given voltage level, for example 1.5 volts. This determination is that the voltage level is high enough to generate the required voltage drop through the PIN diode, ie about 1 volt. This means that the control voltage (V switch ) is switched between high and low voltages, for example 1.5 volts and 0 volts. When the control voltage (V switch ) is the upper voltage, there is a voltage drop through the
상기 제어 전압(V스위치)이 하위 전압(Low)인 상태에서, 상기 PIN 다이오드(30)를 통전상태로 만들기에는 불충분한 전압 강하가 상기 다이오드에 존재한다. 즉 그것은 개방상태이다. 그런 다음 상기 제 2 발산성 요소는 단지 커패시터(32)를 통해서 상기 제 1 발산성 요소에 효과적으로 접속된다. In a state where the control voltage V switch is a low voltage Low, there is insufficient voltage drop in the diode to bring the
상기 두개의 발산성 요소들의 크기 및 구조는 원하는 공명 주파수들을 얻도록 예를 들어 상기 스위치가 개방되어 있는 상태에서 850 및 1800㎒ 대역을 얻고 상기 스위치가 폐쇄되어 있는 상태에서 900 및 1900㎒ 대역을 얻도록 같이 선택된다. The size and structure of the two divergent elements yield, for example, 850 and 1800 MHz bands with the switch open and 900 and 1900 MHz bands with the switch closed to obtain the desired resonance frequencies. Is selected together.
이제 도 2b 로 돌아가면, 도 2b 에는 어떻게 무선 주파수 관점에서 두개의 발산성 요소들(10, 20)이 전체적으로 C자-형상을 가진 하나의 단일 발산성 요소로서 작동하는지가 도시되어 있다. 이것은 고역 필터로서 작동하는 커패시터(32)가 두개의 발산성 요소들 사이에서 무선 주파수 브릿지(RF bridge)로서 작용하기 때문이다. PIN 다이오드의 형태에 있는 스위치(30)가 개방상태, 즉 도 2b 에 있는 비통전되는 상태에 있는데, 왜냐하면 상기 제어 전압(V스위치)이 낮은 상태, 즉 0 볼트이기 때문이다. 어떠한 직류 전류도 상기 다이오드를 통해 흐르지 않는다. 상기 결합된 발산성 요소들의 C자-형상은 상기 공급 부분(12)의 위치와 협력하여 상기된 안테나 장치가 두개의 주파수들에서 공명하게 하여, 이중 대역 작동에 효과적으로 적합하게 한다. Turning now to FIG. 2B, FIG. 2B shows how from the radio frequency point of view two
도 2c 에서는, 스위치(30)가 폐쇄상태, 즉 상기 다이오드가 통전상태에 있다. 이러한 상태는 도 2a 에서 보는 바와 같이, 높은 제어 전압(V스위치)이 상기 제어 입력에 인가될 때 달성된다. 이러한 전압은 상기 저역 필터(16)를 통해서, 상기 제 1 발산성 요소(10)를 가로지른 다음, 다이오드(30)를 통해서, 제 2 발산성 요소를 가로지르고 나서 상기 접지 부분(22)을 경유하여 접지에까지 흐르는 직류 전류를 생성한다. 상기 스위치가 폐쇄상태, 즉 상기 다이오드가 통전이 되는 상태에서, 상기 두개의 발산성 요소들 사이의 무선 주파수 브릿지는 확장된다. 이것은 도 2b 와 비교될 때 도 2c 에서 명확하게 보여진다. In Fig. 2C, the
이러한 효율적인 발산성 요소들의 기하학적 형상의 변경은 안테나 장치의 공명 주파수들을 조절한다. 이것은 도 2d 에서 보여지는데, 여기에서 상기 점선의 곡선들은 도 2b 에 도시된 작동 모드에 상당하고 그리고 실선의 곡선들은 도 2c 에 도시된 작동 모드에 상당한다. 이것은 예를 들어 상술된 850, 900, 1800, 1900㎒ 대역들과 같은 네개의 상이한 주파수 대역들에서 작동할 수 있는 안테나 장치가 획득됨을 의미한다.Changing the geometry of these efficient divergent elements adjusts the resonant frequencies of the antenna device. This is shown in FIG. 2D, where the curves of the dashed line correspond to the operating mode shown in FIG. 2B and the curves of the solid line correspond to the operating mode shown in FIG. 2C. This means, for example, that an antenna device is obtained which can operate in four different frequency bands, such as the 850, 900, 1800, 1900 MHz bands described above.
도 2d 에서 도시된 공명 주파수들의 조정은 소위 폴드형 전화기들에서 유용하게 사용될 수 있다. 이런 종류의 통신 장치들에 있어서, 내부 안테나 요소의 공명 주파수는 상기 전화기의 위치가 폴드형 모드에서 비폴드형 모드로 변경될 때 주파수에 있어서 아래쪽으로 이동하는 경향이 있다. 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 전화기가 비폴드상태일 때, 상기 공명 주파수들의 이동은 상기 스위치(30)를 폐쇄함으로써 방지될 수 있다. 따라서, 상기 전화기가 폴드상태에서, 상기 제어 전압(V스위치2)은 낮게 되고 그리고 상기 전화기가 비폴드상태에서, 상기 제어 전압은 높게 된다. 그러면 상기 안테나는 상기 통신 장치의 작동 모드(폴드상태/비폴드상태)와는 관계없이 일정한 공명 주파수를 가지고서 이중 대역 안테나로서 작동한다. The adjustment of the resonant frequencies shown in FIG. 2D can be usefully used in so-called foldable telephones. In communication devices of this kind, the resonant frequency of the internal antenna element tends to move downward in frequency when the position of the telephone is changed from fold mode to non-fold mode. In the antenna device according to the present invention, when the telephone is in the non-folded state, movement of the resonant frequencies can be prevented by closing the
또한 도 2d 에서 도시된 상기 공명 주파수들의 조정은 이중 대역 바(bar)형 전화기들에서 유용하게 사용될 수 있다. 이동 통신에 사용되는 주파수 대역들에 있 어서, 송신(TX) 및 수신(RX) 주파수들은 약 45-90㎒만큼 분리된다. 주파수 조정을 이용하여, 송신 및 수신 주파수를 통합하는 보다 넓은 주파수 대역 대신에 상기 주파수들을 상기 송신 및 수신 주파수들에 맞춤으로써 최적에 근접한 효율이 조정함으로써 획득될 수 있다. The reconciliation of the resonant frequencies shown in FIG. 2D may also be usefully used in dual band bar type telephones. In the frequency bands used for mobile communication, the transmit (TX) and receive (RX) frequencies are separated by about 45-90 MHz. Using frequency adjustment, efficiency can be obtained by adjusting the near-optimal efficiency by fitting the frequencies to the transmit and receive frequencies instead of the wider frequency band incorporating the transmit and receive frequencies.
도 3 에서 상기 두개의 발산성 요소들(10, 20)은 예를 들어 이동 전화기와 같은 휴대용 통신 장치(80)에 장착하기에 적합하게 된 인쇄 회로 기판(70)에 전체적으로 평행하면서 이격되어 배열된 것으로 도시되어 있다. 상기 인쇄 회로 기판은 상기 안테나 장치의 접지면으로 기능한다. 상기 통신 장치의 전체적인 윤곽들은 도 3 에서 점선으로 도시된다. 상기 안테나 장치(1)의 통상적인 치수들에 있어서 높이가 약 4㎜이고 전체 체적이 약 3㎤이다. In FIG. 3 the two diverging
상기 두개의 발산성 요소들(10, 20), 상기 스위치 요소(30) 및 상기 커패시터(32)를 제외한 모든 구성요소들이 상기 인쇄 회로 기판상에 제공되어 상기 안테나 장치의 용이한 조립을 촉진할 수 있다는 사실이 인식될 것이다. 이 조립은 상기 스위치 요소에 대하여 어떠한 별개의 공급도 없다는 사실에 의해 더 용이하게 된다. All components except the two
안테나 장치에 관한 종래의 제조 방법은 예를 들어 폴리머(Polymer) 또는 다른 플라스틱 재료와 같은 비전도성 재료로 만들어진 캐리어상에 안테나의 발산성 부분들을 형성한 도전층을 제공하는 것이다. 따라서 상기 캐리어는 열 민감성 재료로 만들어져 있기 때문에 구성요소를 상기 안테나 장치에 납땜시킬 때 작은 가열 영역이 가능한한 낮은 온도로 유지되는 것이 요구된다.A conventional manufacturing method for an antenna device is to provide a conductive layer in which divergent portions of the antenna are formed on a carrier made of a nonconductive material such as, for example, a polymer or other plastic material. Thus, since the carrier is made of a heat sensitive material, it is required that a small heating area be kept as low as possible when soldering components to the antenna device.
도 4 에는, 상기 무선 주파수 브릿지 위치에서 상기 두개의 발산성 요소들(10, 20)의 부분 밑에 제공되는 도전성 쉬트(34)에 의해 어떻게 상기 용량성 브릿지가 제공될 수 있는지에 대한 방법이 도시되어 있다. 복수개의 층을 갖는 가요성 필름이 상기 발산성 요소들을 제공하는데 사용되는 경우, 상기 발산성 요소들(10, 20)은 상기 가요성 필름의 일 측면에 그리고 도전성 쉬트(34)는 타 측면에 제공될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 구성요소들을 별도로 분리하지 않고도 상기 발산성 요소들 사이의 용량성 결합을 제공할 수 있다. 4 shows how the capacitive bridge can be provided by a
도 5 에는, 용량성 브릿지가 어떻게 상기 두개의 발산성 요소들(10, 20) 사이에서 사행(蛇行)형상의 인터페이스에 의해 제공될 수 있는지가 도시되어 있다. 또한 이런 방식으로, 상기 구성요소들을 별도로 분리하지 않고도 상기 발산성 요소들 사이의 용량성 결합을 제공할 수 있다. 5 shows how a capacitive bridge can be provided by a meandering interface between the two
도 6 에는 발산성 요소의 변형 실시예의 구조가 도시되어 있다. 모든 면에서, 안테나는 도 2a 및 도 2b 내지 도 2d 를 참조하여 상술된 것과 같이 작동한다. 6 shows the structure of a variant embodiment of the divergent element. In all respects, the antenna operates as described above with reference to FIGS. 2A and 2B-2D.
도 7a 에서, 전체적으로 100으로서 지시되어 도시된 변형 실시예에서, 부가적인 제 3 발산성 요소(140)는 저역 필터(142)를 경유하여 제 3 발산성 요소에 접속되고 제 2 제어 입력(V스위치2)과 함께 제공된다. 상기 제 3 발산성 요소는 PIN 다이오드 형태에서 제 2 스위치(144)에 의해 상기 제 2 발산성 요소(120)에 접속된다. In FIG. 7A, in a variant embodiment, indicated generally as 100, an additional third diverging
또한, 도 7a 에 도시된 실시예에서, 상기 제 1 발산성 요소(110)는 직류 신 호들을 차단하는 고역 필터(118)를 경유하여 접지 부분(114)에서 접지에 접속된다. 마지막으로, 상기 제 2 발산성 요소(120)는 무선 주파수 신호들을 차단하는 저역 필터(124)를 경유하여 접지 부분(124)에서 접지에 접속된다. 따라서, 본 실시예에서, 무선 주파수 신호들 및 직류(즉, 제어) 신호들에 대한 별개의 접지 부분들이 존재한다. In addition, in the embodiment shown in FIG. 7A, the first diverging
도 7a 의 상기 안테나 장치는 다음과 같이 작동한다. 상기 제 1 제어 전압(V스위치)은 도 2a 에 도시된 제 1 실시예에서와 같이 작용한다. 따라서, 높은 전압은 제 1 스위치(130)를 통하여 흘러서 상기 저역 필터(124)를 통해 접지에까지 흐르는 전류를 생성한다. 상기 제 2 제어 전압(V스위치2)이 낮은 상태에서, 상기 제 2 스위치(144)는 비통전상태이다. 이것은 도 7b 및 도 7c 에서 보는 바와 같이, 상기 제 3 발산성 요소(140)가 상기 제 2 발산성 요소로부터 효율적으로 접속 차단됨을 의미한다. The antenna device of FIG. 7A operates as follows. The first control voltage (V switch ) acts as in the first embodiment shown in FIG. 2A. Thus, a high voltage flows through the
상기 제 1 스위치(130) 및 상기 공급부(112)의 위치가 도 7b 에서와 같이 개방된 상태에서, 커패시터(132)에 의해 서로 접속된 상기 제 1 및 제 2 발산성 요소들(110, 120)은 제 1 주파수에서 공명한다. 상기 제 1 스위치가 도 7c 에서와 같이 폐쇄된 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 발산성 요소들의 결합은 제 2 주파수에서 공명한다. With the positions of the
도 7d, 7e 에서와 같이 상기 제 2 스위치(144)가 폐쇄 상태에서, 즉 상기 제 2 제어 전압이 높은 상태에서 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 발산성 요소들(110, 120, 140)의 결합은, 상기 제 1 스위치(130)가 개방상태 또는 폐쇄상태의 여부에 종속하여, 제 3 또는 제 4 주파수에서 공명한다. 따라서, 4중 대역 작동이 이러한 구조도 제공된다.As shown in FIGS. 7D and 7E, the first, second, and third
본 발명에 따른 안테나 장치의 바람직한 실시예들이 기술되었다. 하지만 이들이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 변형될 수 있음은 인식되어야 할 것이다. 따라서, PIN 다이오드는 상기 스위치 요소로서 기술되었다. 다른 종류의 스위치 요소들도 사용될 수 있음은 인식되어야 할 것이다. Preferred embodiments of the antenna device according to the invention have been described. It should be appreciated, however, that they may be modified within the scope of the appended claims. Thus, a PIN diode has been described as the switch element. It will be appreciated that other kinds of switch elements may also be used.
도 2a, 도 3 및 도 7a 에서 상기 발산성 요소들은 평면형이고 전체적으로 장방형으로서 기술되어 있다. 상기 발산성 요소들이 어떠한 적합한 형상, 예를 들어 상기 안테나 장치가 장착되는 상기 휴대용 라디오 통신 장치의 케이스에 적합하도록 구부러진 형상을 취할 수 있음은 인식되어야 할 것이다. In FIGS. 2 a, 3 and 7 a the divergent elements are planar and described as generally rectangular. It will be appreciated that the divergent elements can take any suitable shape, for example bent to fit the case of the portable radio communication device on which the antenna device is mounted.
하나의 스위치는 상기 두개의 발산성 요소들을 서로 접속시키는 것으로 도시되어 있다. 하나 이상의 스위치, 예를 들어 여러 개의 평행한 PIN 다이오드들이 본 발명의 사상으로부터 일탈없이 사용될 수 있음은 인식되어야 할 것이다. One switch is shown connecting the two divergent elements to each other. It will be appreciated that one or more switches, for example several parallel PIN diodes, can be used without departing from the spirit of the invention.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전체적인 크기가 작은 반면에 주파수 특성들은 적어도 네개의 비교적 넓은 주파수 대역들에 대비하고 종래 안테나보다 더 좋은 다중 대역 성능을 가지는 안테나 장치 및 그러한 안테나 장치를 포함하는 휴대용 무선 통신 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, the overall size is small while the frequency characteristics are prepared for at least four relatively wide frequency bands and have a better multi-band performance than conventional antennas and portable wireless communication comprising such an antenna device. There is an effect that can provide a device.
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