KR100599325B1 - 통신 장치 내에서 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법과, 통신 장치와, 호출기 - Google Patents

Abstract

통신 장치는 적어도 두 개의 단자 쌍을 한정하는 다수의 피드 단자를 구비하는 루프 안테나를 포함한다. 제어기는 선택된 단자 쌍을 이용하여 루프 안테나로부터 수신 또는 송신이 가능하도록 한 단자 쌍을 선택하기 위해 제공된다. 단자 쌍의 선택은 예를 들어, 장치의 사용자의 안테나로의 근접에 응답하는 적어도 한 파라미터의 측정에 기초하여 이루어진다. 하나의 단자 쌍은 사용자가 장치 근처에 있을 때 정합된 임피던스를 갖는 안테나를 제공하고, 다른 단자 쌍은 사용자가 떨어졌을 때 정합된 임피던스를 갖는 안테나를 제공한다.

Description

통신 장치 내에서 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법과, 통신 장치와, 호출기{COMMUNICATIONS DEVICE, PAGER, AND A METHOD OF SELECTING ONE TERMINAL PAIR IN A COMMUNICATIONS DEVICE}

본 발명은 통신 장치에 관한 것으로서, 특별히 루프 안테나를 사용하는 장치에 관한 것이다. 루프 안테나는 호출기와 같은 저 대역폭을 필요로하는 무선 수신기에 공통적으로 사용된다. 통상적으로, 루프 안테나는 동조 콘덴서에 의해 통신 장치의 동작 주파수에 동조된다. 또한 루프 안테나를 다중 채널 상에서 동작하도록 동조되게 하는 추가적인 동조 소자를 사용하는 것을 제안하고 있다.

예를 들어 EP 0 341 238에서는, 루프 안테나를 사용하는 통신 장치가 인체 근처에 위치되었을 때 안테나 상에 비동조 효과가 있을 수 있다는 것이 인식되었다. EP 0 341 238은 안테나를 선택된 주파수로 동조하기 위해 가변 정전 용량을 안테나 루프에 인가하는 버랙터(varactor) 동조 다이오드를 포함하는 동조 시스템을 제안한다. 이 시스템은 안테나를 상태(즉 통신 장치를 휴대하는 사람에게)에서 장치와 동조되도록 가능하게 하고, 그래서 최적의 안테나 성능이 장치가 휴대되었을 때 얻어질 수 있다. 또한 장치의 루프 안테나로의 장치 사용자의 근접은 안테나의 공진 주파수를 변경한다는 것이 종래 기술에서 인식되었고, 그래서 공진 주파수를 조정하도록 루프의 리액턴스를 변경하는 것이 제안되었다.

본 발명은 안테나를 사용자 근처에 가져갔을 때 관측되는 안테나 성능의 열화는 공진 주파수 변화에 의해서라기 보다는 사용자 근접에 의해 야기된 안테나의 실제 임피던스 변화로부터 초래된다는 사실에 기초한다. 루프 안테나가 인체와 같은 큰 물체에 인접하여 위치한다는 것은 루프 안테나로부터의 일부 에너지를 차폐한다는 것이 잘 공지된다. 그러나 안테나에서의 임피던스 변화는 안테나 성능의 감소에 상당한 원인이 되고, 심지어 특정 상태에서 안테나 성능의 열화를 좌우한다는 것이 알려졌다.

이러한 인식은 사용자 근접의 검출에 의존하여 다른 임피던스로 동작할 수 있는 루프 안테나를 사용하는 장치의 설계를 유도한다. 따라서, 본 발명의 제 1 양상에 따라, 적어도 두 개의 단자 쌍을 한정하는 다수의 공급 단자를 구비하는 루프안테나, 선택된 단자 쌍을 이용하여 루프 안테나로부터 수신 또는 송신이 가능하도록 하는 한 단자 쌍을 선택하기 위한 제어 수단을 포함하는 통신 장치가 제공되는데, 여기에서 단자 쌍의 선택은 안테나의 동작 주파수 또는 그 주변 주파수에서 전자기 에너지를 흡수하는 안테나로의 물체 근접에 응답하는 적어도 한 파라미터의 측정에 기초한 제어 수단에 의해 이루어진다.

단자 쌍의 선택은 안테나의 단자에서 임피던스를 결정하고, 본 발명에 따라 단자 쌍의 위치 선정은 한 단자 쌍이 안테나가 사용자로부터 떨어질 때 신호 수신/송신을 위해 적당하고, 다른 단자 쌍은 안테나가 사용자에 근접할 때 적당하도록 하기 위함이다. 안테나 단자의 선택은 파라미터 또는 사용자의 근접에 영향받는 파라미터에 기초한다.

이 파라미터는 하나 또는 그 이상의 안테나 대역폭, 단자 쌍에서 측정된 루프의 임피던스, 및 안테나에서 공지된 신호의 수신 품질을 포함할 수 있다. 이 파라미터의 각각의 특성은 루프 안테나의 근접에서 손실성 물체의 존재에 영향을 받는 것이다.

적어도 두 개의 단자 쌍의 각각의 한 단자는 쌍에 공통일 수 있다. 그래서, 그 가장 간단한 형태로 본 발명의 루프 안테나는 세 개의 단자를 포함한다.

본 발명의 제 2 양상에 따라, 상술된 것과 같은 통신 장치를 포함하는 호출기가 제공된다.

본 발명의 제 3 양상에 따라, 적어도 두 개의 단자 쌍을 한정하는 다수의 공급 단자를 구비하는 루프 안테나를 포함하는 통신 장치에서 한 단자 쌍을 선택하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 안테나의 동작 주파수 또는 그 주변 주파수에서 전자기 에너지를 흡수하는 물체의 안테나로의 근접에 응답하는 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예를 통해 도시된 것처럼 지금부터 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 루프 안테나의 도면.

도 2는 도 1의 루프 안테나를 병합하는 호출기.

도 1에 도시된 루프 안테나(1)는 루프와 직렬로 연결된 동조 콘덴서(4)와 함 께 단일 턴 굽은 스트립(turn bent strip) 루프 안테나(2)를 포함한다. 용량성 소자의 값 및 루프의 인덕턴스는 회로가 수신 및/또는 송신을 위해 전자기파의 원하는 주파수에 동조하도록 선택된다. 루프 안테나의 이러한 특성은 종래 기술이고, 루프 안테나에 대한 다양한 가능한 설계가 당업자에게 인식될 것이다. 한 예로서, 전도성 루프(2)는 금속 박(foil) 스트립으로 형성되어 원하는 단일 턴 루프로 구부려질 수 있다. 이러한 굽은 금속 박은 절연 지그(jig)에 의해 지지될 수 있고, 또는 대안적으로 금속 박은 견고한 기판 상에 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 3 차원 루프 안테나 대신에, 또한 2 차원 루프 안테나의 다수의 가능한 설계가 있는데, 상기 설계는 예를 들어 원하는 구조를 갖고 절연 기판 상에 제공되는 스크린-인쇄 금속층을 포함한다.

도 1에 도시된 루프 안테나는 루프와 직렬로 연결된 단일 동조 콘덴서를 포함하지만, 그 대신에 루프 주변에 배열된 다수의 콘덴서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 루프 주변에서 직렬로 분배된 다수의 콘덴서의 제공은 사용자 근접의 결과로 안테나의 비동조 문제를 줄이기 위한 한 수단으로서 제안되었다. 루프 주변에 다수의 직렬 콘덴서의 사용은 사용자 근접의 결과로 루프에 전해지는 것으로 여겨지는 추가적인 부유 정전 용량의 효과를 줄인다. 인쇄 분배 정전 용량 루프가 또한 제안되었는데, 여기서 추가적인 직렬 정전 용량은 추가적인 개별 구성요소로서 삽입(introduce)되기보다는 안테나 루프의 구조에 의해 한정된다.

본 발명에 의해 주어진 해결책은 위에서 기술된 공지된 수단 외에 루프 안테나에 적용될 수 있다. 임의의 특정한 루프 안테나를 위한 특정 구조 및 제작 기술 은 당업자에게 가용한 가능성들이 인식될 것이기 때문에 자세하게 기술하지 않는다.

본 발명은 루프 안테나를 위한 다중 피드(feed)를 제공하고, 다중 피드 사이의 스위칭을 제어한다. 도 1에 도시된 루프 안테나는 안테나에 신호를 공급하거나 안테나로부터 신호를 수신하기 위한 두 쌍의 피드(10,20)를 포함한다. 도 1에서, 피드의 각 쌍은 두 피드 단자(12,14 및 22,24)를 포함한다. 피드 단자의 위치는 그 단자 양단의 임피던스, 특히 루프 임피던스의 실수부를 결정할 것이다. 손실성 물체(즉 동작 주파수에서 전자기 방사를 흡수하는 물체)가 존재하는 경우, 안테나 성능의 열화는 적어도 부분적으로는 손실성 물체의 근접에 의해 야기된 안테나에서의 임피던스 변화의 결과임이 본 명세서를 통해 확인될 것이다.

다른 안테나 임피던스를 제공하기 위해 피드 단자를 선택하는 능력은 통신 장치가 자유 공간에 위치할 때와 사용자 근처에 위치할 때 모두에서 안테나가 수신/송신 회로 요구에 충족되도록 한다.

단자 쌍 사이의 스위칭 제어는 루프 안테나로 사용자 근접을 고려하기 위해 이루어진다. 이 목적을 위해, 파라미터가 확인되는데, 상기 파라미터는 실제로 장치의 사용자인, 에너지 흡수 물체의 존재에 대응하여 변화한다. 몇몇 그러한 파라미터가 확인되었고, 안테나의 동작은 안테나에 가장 적절한 피드 연결을 선택하기 위해 하나 또는 그 이상의 파라미터를 감지하는 것을 요구한다.

손실성 물체의 근접은 안테나의 임피던스에 영향을 주고, 결과적으로 이 임피던스는 피드 단자의 선택을 위해 적절한 제어 파라미터임이 본 명세서에 의해 인지되었다. 직접 임피던스 측정은 안테나를 이용하는 장치에 예를 들어 양-방향 호출기의 경우에서와 같이, 신호 발생 회로가 제공된다면 적절할 수 있다. 그러한 경우에, 신호 발생 회로는 임피던스 측정에 대한 검사 신호 발생기로 사용될 수 있다. 임피던스는 또한 임피던스 부정합의 방법을 제공하는 공지된 입력에 응답하여 안테나 단자로부터 반사된 전력을 측정함으로써 결정할 수 있다.

또한 안테나의 임피던스 변화는 대역폭에서의 증가의 결과로, 안테나의 품질 인자를 변경하고 감소시킨다. 또한 대역폭 응답은, 신호 발생기가 존재한다면, 필요한 검사 소인(sweep) 신호를 제공할 수 있는 대역폭 크기를 얻기 위해 분석될 수 있다.

임피던스 또는 안테나의 대역폭 응답의 내부 측정은, 무선 주파수 검사 신호를 제공할 수 있는 회로가 가용적이지 않기 때문에 단-방향 호출기와 같은 수신기만을 포함한 장치를 위해 적절하지 않을 수 있고, 따라서 추가적인 전용 회로가 요구될 수 있다.

이러한 전용 회로에 대한 요구를 회피하기 위해, 훈련 펄스(training pulse)가 주기적으로 네트워크 내의 통신 장치에 보내지도록 통신 네트워크를 제어함으로써, 대역폭 응답 분석이 대안적으로 달성될 수 있다. 대역폭 검출을 위해, 훈련 펄스는 동작 주파수의 전체 범위에서 공지된 세기를 갖는 신호를 포함할 수 있다. 수신된 신호의 분석, 및 공지된 본래의 신호와의 비교는 주파수의 전체 범위에서 안테나 응답의 모델을 생성하도록 사용될 수 있고, 그것에 의해 루프 안테나의 동작 대역폭을 결정할 수 있다.

위에서 기술된 대역폭 응답 분석 또는 임피던스 측정은 안테나의 두 터미널 연결 구조의 양쪽 모두에 대해 수행될 수 있다. 그러나, 측정은 한 단자 구조만을 위해 고려될 수 있고, 단일 측정의 분석은 적절한 단자 선택이 이루어지도록 해야 한다.

안테나의 다른 성능 척도는, 다른 피드를 이용하여 결합되었을 때, 피드 단자의 선택을 제어하기 위한 파라미터로서 검사될 수 있다. 이런 성능 척도는 네트워크에 의해 통신 장치에 보내진 공지된 훈련 펄스에 대한 응답으로 감지될 수 있다. 따라서, 공지된 신호 송신에 응답하여, 에러 비트율, 신호 감쇠 또는 다른 그러한 변수를 감지하기 위한 알고리즘이 수행될 수 있다. 또한, 단지 한 단자 쌍에서 측정을 수행하는 것이 가능할 수 있거나, 연속으로 단자 쌍 양쪽 모두로부터의 신호를 비교하는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들어, 도 2는 이전에 기술된 루프 안테나(1)를 포함하는 호출기(26)를 도시한다. 안테나(1)로부터의 다중 피드(10,20)는 피드 단자 간의 스위칭을 위한 스위칭 회로(31)를 포함하는 수신기(30)에 제공된다. 호출기는 단자 스위칭을 위한 제어로서 선택된 파라미터를 측정하기 위한 파라미터 분석 회로(32)를 포함한다. 그러므로 이 파라미터 분석 회로(32)는 위에서 기술된 분석을 수행하기 위한 소자를 포함한다. 게다가, 상기 회로는 인입 신호의 신호 진폭을 감지하기 위한 레벨 검출 회로, 및/또는 에러 분석 알고리즘 회로 및/또는 임피던스 측정을 가능하게 하는 국부 발진기를 포함할 수 있다. 파라미터 분석 회로(32)로부터의 신호는 수신기(30) 내의 스위칭 회로(31)의 동작을 제어하는 전체 제어 유닛(34)에 제공된다. 제어 유닛(34)은 호출기를 위해 요구되는 모든 종래의 회로를 포함하는 것으로 간주될 수 있기 때문에 본 명세서에서 기술되지 않을 것이다. 마지막으로, 도 2에 도시된 호출기에는 종래의 디스플레이(36)가 제공된다.

기술된 루프 안테나는 두 쌍의 피드 단자를 가졌지만, 더 많은 피드를 루프 안테나에 제공하는 것이 가능해서, 안테나 인피던스의 더 정확한 정합이 안테나를 사용하는 통신 장치의 다른 동작 상태를 위해 얻어질 수 있다. 또한 단자 쌍 사이에서 하나의 피드 단자가 공유되는 것이 가능하다. 가장 간단한 경우에, 루프에는 본 발명이 구현 되도록 하기 위해 단지 세 개의 단자가 제공될 것이다.

본 발명은 호출기(수신 전용 장치)를 참조하여 상세히 기술되었지만, 본 발명은 루프 안테나를 사용하는 임의의 수신 또는 송신 장치에 적용할 수 있고, 위에서 기술된 근접 효과를 초래하는 일부 다른 동작 상태를 갖는다는 것이 인지될 것이다.

본 발명은 호출기 같은 소비자 통신 장치를 포함하는, 광범위한 산업적 응용을 가진다.

Claims (10)

1. 통신 장치에 있어서,

   적어도 두 개의 단자 쌍을 한정하는 다수의 피드 단자를 구비하는 루프 안테나,

   선택된 단자 쌍을 이용하여 상기 루프 안테나로부터의 수신 또는 송신을 가능하게 하기 위해 하나의 단자 쌍을 선택하기 위한 제어 수단을 포함하되,

   단자 쌍의 상기 선택은, 상기 안테나의 동작 주파수 또는 그 주변 주파수에서 전자기 에너지를 흡수하는 물체의 상기 안테나로의 접근에 응답하는 적어도 하나의 파라미터의 측정에 기초해서 상기 제어 수단에 의해 이루어지는 통신 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 안테나의 대역폭을 포함하는 통신 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 파라미터는 단자 쌍에서 측정되는 상기 루프 안테나의 임피던스를 포함하는 통신 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 안테나에서 공지된 신호의 수신 품질을 포함하는 통신 장치.
5. 제 1항내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 두 개의 터미널 쌍의 각각의 한 단자는 상기 쌍에 공통인 통신 장치.
6. 제 1항내지 제 4항 중 어느 한 항에서 청구된 것과 같은 통신 장치를 포함하는 호출기.
7. 적어도 두 개의 단자 쌍을 한정하는 다수의 피드 단자를 구비하는 루프 안테나를 포함하는 통신 장치 내에서 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법에 있어서,

   상기 안테나의 동작 주파수 또는 그 주변 주파수에서 전자기 에너지를 흡수하는 물체의 상기 안테나로의 접근에 응답하는 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 포함하는, 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 안테나의 대역폭을 포함하는 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 파라미터는 단자 쌍에서 측정되는 상기 루프 안테나의 임피던스를 포함하는 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 안테나에서 공지된 신호의 수신 품 질을 포함하는 하나의 단자 쌍을 선택하는 방법.

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