KR100652618B1 - 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 단말기의 내부 또는 외부 엘시디의 윈도우에 안테나를 장착하여, 기존의 헬리컬 안테나와 함께 이중 안테나 장치를 구비하게 함으로써, 안테나 추가에 따른 기구적 변형이나 인쇄회로 기판 및 회로구성의 큰 변경 없이도, 단말기의 수신성능을 개선할 수 있도록 하는 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 단말기의 외부 엘시디 윈도우의 모양에 따라 가공한 루프형 윈도우 안테나를 엘시디 윈도우의 테두리에 부착하고, 상기 부착된 윈도우 안테나를 연성 인쇄회로 기판이나 얇은 동축케이블을 이용해 단말기 본체와 연결하고, 상기 기판 또는 케이블을 통해 수신된 윈도우 안테나의 수신 신호를 모뎀칩으로 인가하여 다이버시티 알고리즘을 적용하도록 구성함으로써 달성할 수 있다.

Description

이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기{DOUBLE ANTENNA APPARATUS FOR MOBILE COMMUNICATION DEVICE}

도 1은 본 발명에 의한 이중 안테나가 장착된 이동 통신 단말기의 예시도.

도 2는 본 발명에 의한 이중 안테나를 장착하는 단말기의 내부 구성을 보인 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 윈도우 안테나 101,102 : 고주파 신호 처리부

ANT1 : 헬리컬 안테나 ANT2 : 윈도우 안테나

본 발명은 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 특히 이동 통신 단말기의 내부 또는 외부 엘시디의 윈도우에 안테나를 장착하여, 기존의 헬리컬 안테나와 함께 이중 안테나 장치를 구비하게 함으로써, 안테나 추가에 따른 기구적 변형이나 인쇄회로 기판 및 회로구성의 큰 변경 없이도, 단말기의 수신성능을 개선할 수 있도록 하는 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기에 관한 것이다.

최근 10년간 디지털 이동전화의 보급이 급속도로 증가하고 있는 가운데, 이제 이동전화 시장은 IMT-2000과 같은 새로운 서비스의 대두로 인해 새로운 국면을 맞고 있다. 또한 단말기의 기능이 전화기의 기능 외에 멀티미디어, 홈 네트워킹, GPS 등 다양한 서비스를 포함하게 됨에 따라 다중 밴드가 필요하게 되었다.

이에 대해 소형화, 경량화에 치중하는 단말기에서는 다중 밴드 안테나를 사용하지 않는 이상 제한된 공간에 여러 개의 안테나를 장착하는 것에 상당한 어려움이 있다.

종래 단말기의 안테나로 주로 사용되던 헬리컬 안테나, 휩 안테나 외에, 부가적으로 GPS, 블루투스, 다이버시티 등 다른 서비스와 기능을 지원해야 하는 경우, 다른 안테나가 추가적으로 필요한데, 이때 주로 사용되는 안테나가 유전체 칩 안테나이다.

또한, 내장형으로 안테나의 돌출부를 없애기 위해 유럽의 경우 역 F안테나가 주로 이용되고 있다. 그러나 상기와 같은 안테나들은 단말기의 기구 내부에 존재하게 되므로, 방사패턴에서 제약을 받게 되며, 내부 회로구성에서 안테나의 영역을 고려하여 그 만큼의 공간을 남겨두어야 하므로 단말기의 소형화, 경량화 추세에 부합하지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 이동 통신 단말기의 내부 또는 외부 엘시디의 윈도우에 안테나를 장착하여, 기존의 헬리컬 안테나와 함께 이중 안테나 장치를 구비하게 함으로써, 안테나 추가 에 따른 기구적 변형이나 인쇄회로 기판 및 회로구성의 큰 변경 없이도, 단말기의 수신성능을 개선할 수 있도록 하는 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단말기의 외부 엘시디 윈도우의 모양에 따라 가공한 루프형 윈도우 안테나를 엘시디 윈도우의 테두리에 부착하고, 상기 부착된 윈도우 안테나를 연성 인쇄회로 기판이나 얇은 동축케이블을 이용해 단말기 본체와 연결하고, 상기 기판 또는 케이블을 통해 수신된 윈도우 안테나의 수신 신호를 모뎀칩으로 인가하여 다이버시티 알고리즘을 적용하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

통상적으로, 페이딩의 영향을 극복하기 위한 공간 다이버시티는 공간적으로 충분히 떨어져 있는 두 개 이상의 수신안테나를 사용하는 방법인데, 이때 공간 다이버시티를 얻으려면 다른 안테나로 들어오는 신호들이 상호 상관되지 않아야 하므로, 안테나 사이의 거리가 충분히 떨어져 있어야 하는데, 이것은 수신기가 손바닥 크기의 작은 경우에는 달성하기 힘들며, 동일하게 강한 신호를 얻는데 어려움이 있고, 가격과 단말기의 전력 등에서도 어려움이 있었다.

따라서, 지금까지 이동 통신 시스템에서는 수백 또는 수천 개의 단말기를 서비스하며, 단말기에 비해 복수개의 안테나를 위한 충분한 공간과 복잡성 면에서 덜 제한되어있는, 기지국에 설비를 갖추어 순방향링크의 성능을 증가시키는 전송 안테나 다이버시티를 이용하고 있는 상황이며, CDMA 단말기 혹은 GSM 단말기의 경우, 헤리컬 안테나 하나를 이용하여 수신율에 따른 최적의 신호를 추출하고, 그로부터 사용자의 통화를 원활하게 만드는 알고리즘으로 구성되어 왔다.

그러나, 상기와 같은 기술은 이미 그 한계성이 노출된 것으로, 실제보다 나빠진 전파환경을 갖는 지역에서는, 수신율이 급격히 저하되는 문제점을 그대로 드러내었으며, 이로 인하여 선택적 다이버시티(selectivity diversity) 입장에서 2개 혹은, 그 이상의 안테나를 단말기에 장착하여 선택성을 증가시킴으로써, 그 수신경로를 보다 다변화시켜 수신율을 높이는 방향으로 성능 개선이 진행되고 있는 상황이다.

다시 말해, 종래의 이동 통신 단말기는 헤리컬 안테나 한 개를 세트에 장착하여, 수신기의 성능 개선 및 신호 추적 알고리즘(핑거(finger) 기술 및 결합(combine) 기술, 위상(Phase) 추적을 통한 위상 보상기술 등)을 통한 최적의 신호를 얻어 사용자에게 제공하는 방식이었으나, 상기와 같은 방법은 지극히 전파 환경이 떨어지는 지역에서는 위상 보상 등의 기술에 의해서는 수신 성능의 향상을 크게 기대하기 어려웠다.

이에 따라, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 다른 위치에 하나의 안테나를 추가로 장착하고, 그 안테나에서 각기 입력되는 신호들 중 최적의 수신율을 갖는 신호를 추출하여 사용자에게 제공함으로써, 안테나의 선택성을 높여 수신율을 향상시키기 위한 선택적 다이버시티(selectivity diversity) 기술을 적용한 단말기를 제공하고자 함에 목적이 있다.

그러나, 상기와 같이 선택적 다이버시티 기술을 적용하기 위해, 단말기에 여러 개의 안테나를 장착할 경우 단말기의 공간 활용 면에서의 제한성 및 안테나간 간섭으로 인하여, 오히려 신호의 감쇄 현상 및 이로 인한 수신율 저하라는 문제점이 발생할 수 있게 되며, 안테나와 안테나의 거리를 충분히 떨어뜨릴 경우, 상기와 같은 문제는 해결할 수 있지만, 휴대 가능할 정도의 소형인 단말기의 특성상, 멀리 떨어뜨린다는 개념의 적용은 한계가 있고, 이로 인한 새로운 안테나의 개발 특히 단말기의 내부에 장착할 수 있는 단 방향성 패치 안테나가 개발되어야 한다는 문제점이 있는 것으로, 본 발명에서는 그와 같은 기능상의 문제점을 해결함과 아울러 미관상의 효과도 얻을 수 있는 단말기를 제공하고자 함에 목적이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 이중 안테나가 장착된 이동 통신 단말기의 예시도로서, 루프형 윈도우 안테나(100)가 폴더형 단말기의 외부 엘시디 윈도우(10)의 테두리에 부착되어 있다. 이때, 안테나의 모양은 엘시디 윈도우의 모양에 따라 쉽게 가공할 수 있으며, 외부 엘시디가 없는 단말기의 경우 내부 엘시디 윈도우에 부착할 수 있을 것이다.

상기와 같이 부착된 윈도우 안테나(100)를 단말기 본체와 연결하기 위해서는, 연성 인쇄회로 기판(FPCB)이나 얇은 동축케이블을 이용함이 바람직하다.

다음, 도2는 본 발명에 의한 이중 안테나를 장착하는 단말기의 내부 구성을 보인 블록도로서, 기존 헬리컬 안테나(ANT1)를 위한 고주파 신호 처리부(101)와, 상기 헬리컬 안테나(ANT1)와 별도로 부착되는 윈도우 안테나(ANT2)를 위한 고주파 신호 처리부(102)의 이중 구조로 구성한다.

상기와 같이 이동 통신 단말기에서 다이버시티를 적용하기 위해서는 두 개의 RX 경로(path)가 존재해야 되고 하드웨어의 기본 동작은 하나의 경로인 경우와 동일하다.

물론, 모뎀칩(MSM)에서 처리되는 과정이 다소 복잡해지는 것은 당연하며, 상기 각각의 고주파 신호 처리부(101, 102)를 거친 후 모뎀칩(MSM)에서 결합(Combine)되는 방식으로 동작한다.

그리고, 상기 윈도우 안테나(100)는 본 실시예와 같이 수신전용으로 사용하는 경우, 듀플렉서(DUX)가 존재하지 않으므로 송신 신호에 의한 상호 결합(mutual coupling)이 문제가 될 수 있는데, 이를 해결하기 위해서 윈도우 안테나 다음 단에 특성이 우수한 필터를 연결하거나, 수신 대역만을 동작대역으로 갖는 협대역 윈도우 안테나를 사용함으로써, 송신 신호에 의한 간섭효과를 최소화할 수 있다. 이때, 윈도우 안테나의 대역폭은 제조시 실험에 의해 적정한 값으로 결정해야 한다.

이상으로 단말기의 크기가 작기 때문에 사용하는 주파수의 파장에 따라 그 효과가 다르게 나타날 수 있으며, 두 수신 경로가 단말기에서 서로 분리되어 배치될수록 더욱 좋은 효과를 얻을 수 있음은 자명하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기는, 이동 통신 단말기의 내부 또는 외부 엘시디의 윈도우에 안테나를 장착하 여, 기존의 헬리컬 안테나와 함께 이중 안테나 장치를 구비하게 함으로써, 안테나 추가에 따른 기구적 변형이나 인쇄회로 기판 및 회로구성의 큰 변경 없이도, 단말기의 수신성능을 개선할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 단말기에 두 개 이상의 안테나를 사용해야 하는 경우, 기존의 구성상에 존재하던 외부 LCD의 윈도우를 이용함으로써, 큰 구성의 변화 없이 안테나를 추가할 수 있고, 기존의 내장형 안테나가 기구로 둘러싸임에 따라 외부 돌출형 안테나보다 열악한 방사 특성을 개선하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 윈도우 안테나가 단말기의 중앙에 놓일 수 있고, 또한 평면상에 평면안테나로 존재하게 되므로 안정적인 방사패턴을 얻을 수 있도록 하는 효과가 있으며, 윈도우 안테나의 형태 상 엘시디 윈도우에 출력되는 내용을 가리거나 시야에 방해를 주지 않으면서 단말기의 수신 성능을 향상시키고, 디자인에 따라 엘시디의 윈도우를 장식할 수 있는 효과가 있다.

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Claims (6)

1. 단말기의 외부 엘시디 윈도우의 모양에 따라 가공한 루프형 윈도우 안테나를 엘시디 윈도우의 테두리에 부착하고,

   상기 부착된 윈도우 안테나를 연성 인쇄회로 기판이나 얇은 동축케이블을 이용해 단말기 본체와 연결하고,

   상기 기판 또는 케이블을 통해 수신된 윈도우 안테나의 수신 신호를 모뎀칩으로 인가하여 다이버시티 알고리즘을 적용하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기.
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3. 제1항에 있어서, 상기 윈도우 안테나는

   수신 대역만을 동작대역으로 갖는 협대역 윈도우 안테나이며, 상기 윈도우 안테나 다음 단에 수신 대역 신호만을 통과시키는 필터를 추가로 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 이중 안테나 장치를 갖는 이동 통신 단말기.
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