KR100669484B1 - Antenna device and method for transmitting and receiving radio waves - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 송신기부(2)와, 수신기부(3)를 포함하며 무선 통신 장치에 접속가능한 무선파를 송수신하는 안테나 장치(1)를 포함한다. 상기 수신기부는 공진 주파수, 임피던스, 방사 패턴, 편향, 및 대역폭과 같은 한 세트의 방사 관련 파라미터에 의해 각각 구별되는 복수의 안테나 구성 상태들간에 스위칭가능한 안테나 구조(13, 35, 61, 82-85, 87, 89, 91, 92)와, 상기 복수의 안테나 구성 상태들간에 상기 안테나 구조를 선택적으로 스위칭하는 스위칭 장치(14, 36, 81)를 포함한다. 상기 안테나 장치는 상기 송신기부에서의 반사 계수를 나타내는 제1 측정치를 수신하는 수신 수단, 및 상기 수신기부의 스위칭 장치를 제어하여, 상기 반사 계수를 나타내는 상기 제1 수신 측정치에 따라 상기 복수의 안테나 구성 상태들간에 상기 안테나 구조를 선택적으로 스위칭하는 제어 장치(22)를 포함한다.The present invention includes an antenna device (1) including a transmitter section (2) and a receiver section (3) for transmitting and receiving radio waves connectable to a radio communication device. The receiver unit is capable of switching between a plurality of antenna configuration states each distinguished by a set of radiation related parameters such as resonant frequency, impedance, radiation pattern, deflection, and bandwidth; 87, 89, 91, 92, and a switching device 14, 36, 81 for selectively switching the antenna structure between the plurality of antenna configuration states. The antenna device controls the receiving means for receiving a first measurement value indicating a reflection coefficient at the transmitter section, and the switching device of the receiver section to control the switching device so that the plurality of antenna configuration states according to the first reception measurement value indicating the reflection coefficient. And a control device 22 for selectively switching the antenna structure between them.
안테나 장치, 무선파, 안테나 구성 상태, 스위칭 장치, 제어 장치, 반사 계수, Antenna device, radio wave, antenna configuration state, switching device, control device, reflection coefficient,
Description
본 발명은 일반적으로 안테나 분야에 관한 것으로, 특히 무선파를 송수신하기 위한 안테나 장치, 이런 안테나 장치를 포함하는 무선 통신 장치, 및 무선파를 송수신하는 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to the field of antennas, and more particularly, to an antenna device for transmitting and receiving radio waves, a wireless communication device including such an antenna device, and a method for transmitting and receiving radio waves.
현대의 무선 통신 산업에서는, 휴대 전화와 같은 보다 소형이며 다기능의 휴대용 단말에 대한 요구가 점점 증가하고 있다. 안테나의 크기는 그 성능에 있어 결정적인 것으로 알려져 있다(Johnson, Antenna Engineering Handbook, McGrawhill 1993, Chapter 6 참조). 안테나, 전화기 몸체 및 인접한 환경, 예컨대 사용자 자신 사이의 상호작용은 이전보다 더욱 중요하게 되었다. 최근까지, 2개 이상의 주파수 대역이 유지될 수 있는 요건이 통상 존재하였다. 따라서, 여러 조건하에서 양호한 안테나 성능을 나타내는 콤팩트하고 다기능의 단말을 제조하는 것은 불가능한 일이었다.In the modern wireless communication industry, there is an increasing demand for smaller and multifunctional portable terminals such as mobile phones. The size of the antenna is known to be crucial for its performance (see Johnson, Antenna Engineering Handbook, McGrawhill 1993, Chapter 6). The interaction between the antenna, the telephone body and the adjacent environment, such as the user himself, has become more important than ever. Until recently, there was usually a requirement that two or more frequency bands could be maintained. Therefore, it was impossible to manufacture a compact and multifunctional terminal showing good antenna performance under various conditions.
오늘날 휴대용 전화기의 제조시, 안테나는 이런 특정 전화기의 특성에 통상 적응되어 디폴트 환경에서 디폴트 사용 시에 적합하게 된다. 이는 어느 특정 전화기가 사용되게 되거나 또는 어느 특정 전화기가 다른 휴대용 전화기에 적합하게 되 는 어느 특정 조건하에서 안테나가 나중에 적응될 수 없음을 의미한다. 따라서, 각각의 모델의 휴대용 전화기에는 통상 어떤 다른 전화기 모델에 선택적으로 사용될 수 없는 특정 설계 안테나가 구비되어야만 한다.In the manufacture of portable telephones today, antennas are typically adapted to the characteristics of these particular telephones, making them suitable for default use in a default environment. This means that the antenna cannot be adapted later on under certain conditions in which certain phones will be used or which phones will be suitable for other portable phones. Thus, each model of portable telephone must typically be equipped with a specific design antenna that cannot be selectively used for any other telephone model.
소형 구조용 안테나 장치, 예컨대 휴대용 무선 통신 장치의 방사 속성은 장치의 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 지지 구조 및 전화기 케이싱의 형상 및 크기에 크게 의존한다. 모든 방사 속성들은, 예컨대 공진 주파수, 입력 임피던스, 대역폭, 방사 패턴, 이득, 편향 및 근필드(near-field) 패턴은 PCB 및 전화기 케이싱과의 상호작용과 안테나 장치 자체의 프로덕트(product)이다. 따라서, 안테나가 편입되는 전체 장치에 대해서 아래에서 만들어진 방사 속성에 관한 모든 참조가 있어야 한다.Radiation properties of small structural antenna devices, such as portable wireless communication devices, depend largely on the shape and size of the phone casing and the supporting structure, such as the printed circuit board (PCB) of the device. All radiation properties are, for example, resonant frequency, input impedance, bandwidth, radiation pattern, gain, deflection and near-field patterns, the product of the antenna device itself and the interaction with the PCB and the telephone casing. Therefore, there should be all references to the radiating properties made below for the entire device into which the antenna is incorporated.
상술한 내용은 다른 무선 통신 장치, 예컨대 코드리스 전화기, 원격 시스템, 무선 데이터 단말 등에 대해서도 적용된다. 따라서, 본 발명의 안테나 장치는 다양한 통신 장치에서 폭넓게 응용된다.The foregoing also applies to other wireless communication devices, such as cordless telephones, remote systems, wireless data terminals, and the like. Therefore, the antenna device of the present invention is widely applied in various communication devices.
다기능(diversity functionality)을 가짐으로써 다양한 무선파 환경에 적응되는 수신 안테나는 예를 들면, EP-A2-0,852,407, GB-A-2,332,124 및 JP-A-10,145,130에 공지되어 있다. 이런 다기능 시스템은 노이즈, 및/또는 심볼간 간섭을 야기하는 지연 신호 및 공통 채널 간섭 신호와 같은 바람직하지 않은 신호를 억제하는데 사용될 수 있어, 신호 품질을 전체적으로 향상시키나 다중 수신기 체인을 포함하는 복잡한 수신기 회로 구조 및 복수의 안테나 입력 포트를 요구한다.Receiving antennas adapted to various radio wave environments by having diversity functionality are known, for example, from EP-A2-0,852,407, GB-A-2,332,124 and JP-A-10,145,130. Such a multifunctional system can be used to suppress undesirable signals such as delayed signals and common channel interference signals that cause noise and / or intersymbol interference, thereby improving overall signal quality but involving complex receiver circuits. It requires a structure and a plurality of antenna input ports.
스위칭가능한 안테나들은 예를 들면 "다양성을 달성하기 위하여(for achieving diversity)"와 같은 문헌에 공지되어 있다.Switchable antennas are known from literature such as, for example, for achieving diversity.
WO 99/44307에는 안테나 이득 다이버서티(diversity)를 갖는 통신 장치를 개시하고 있다. 이 장치는 제1 및 제2 안테나 소자를 포함하여, 이들 모두 또는 단지 하나가 안테나 신호 노드에 결합될 수 있다. 노드에 결합되지 않은 안테나 소자는 신호 접지에 전기적으로 결합된다.WO 99/44307 discloses a communication device having antenna gain diversity. The apparatus includes a first and a second antenna element, both or only one of which may be coupled to an antenna signal node. Antenna elements not coupled to the node are electrically coupled to signal ground.
EP-A1-0,546,803에는 단일 안테나 소자를 포함하는 다이버서티 안테나를 개시한다. 이 안테나 소자는 공통 RF 피드원으로부터 하나의 단 또는 다른 단에서 선택적으로 피드될 수 있는 1/4파 모노폴의 형태이다.EP-A1-0,546,803 discloses a diversity antenna comprising a single antenna element. This antenna element is in the form of a quarter-wave monopole which can be selectively fed in one stage or the other stage from a common RF feed source.
US-A1-5,541,614에는 주파수 선택성 광학 밴드갭 결정(frequency selective photonic bandgap crystal)의 상부에 끼워넣어진 한 세트의 중심-피딩 세그먼트(center-fed and segmented) 다이폴 안테나들을 포함하는 안테나 시스템을 개시한다. 이 안테나 시스템의 일부 특성들은 예컨대 더 길게 또는 짧게 하기 위해 다이폴 암의 세그먼트를 연결/비연결시킴에 의해 가변될 수 있다.US-A1-5,541, 614 discloses an antenna system comprising a set of center-fed and segmented dipole antennas embedded on top of a frequency selective photonic bandgap crystal. Some characteristics of this antenna system can be varied, for example by connecting / disconnecting segments of the dipole arm to make it longer or shorter.
그러나, 이들 종래의 장치 모두는, 예컨대 신호 조건들에 기인하여 필요될 때 일부 인공지능적으로 연결 또는 비연결되는 어떠한 스위칭가능한 안테나 소자들을 개시하고 있지 않다. 전술한 EP-A1-0,546,803에는 이와 같은 인공지능 스위칭의 가능성을 언급하고 있지만, 스위칭을 제어하는 방법에 대해서는 전혀 언급하지 못하고 있다.However, all of these conventional devices do not disclose any switchable antenna elements that are some artificially connected or disconnected when needed, for example due to signal conditions. In the aforementioned EP-A1-0,546,803, the possibility of such AI switching is mentioned, but no method of controlling the switching is mentioned.
본 발명의 주된 목적은 무선파를 송수신하며 무선 통신 장치에 접속가능하 고, 송신기부 및 수신기부를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것으로, 이 수신기부는 공진 주파수, 입력 임피던스, 대역폭, 방사 패턴, 이득, 편향, 및 근필드 패턴과 같은 한 세트의 방사 관련 파라미터에 의해 각각 구별가능한 복수의 안테나 구성 상태들간에 스위칭가능한 안테나 구조와, 안테나 장치가 다기능이며 다양한 조건들에 적응가능하고 소정 기능을 얻는데 적합한 복수의 안테나 구성 상태들간에 상기 안테나 구조를 선택적으로 스위칭하는 스위칭 장치를 포함한다.It is a main object of the present invention to provide an antenna device which transmits and receives radio waves and is connectable to a wireless communication device, and includes a transmitter section and a receiver section, the receiver section having a resonant frequency, input impedance, bandwidth, radiation pattern, gain, deflection. An antenna structure that is switchable between a plurality of antenna configuration states each distinguishable by a set of radiation related parameters such as, and nearfield patterns, and a plurality of antenna devices that are versatile and adaptable to various conditions and are suitable for obtaining a predetermined function And a switching device for selectively switching the antenna structure between antenna configuration states.
이런 점에서, 본 발명의 특정 목적은 종래의 안테나 장치들과 비교하여 개선된 성능을 나타내는 안테나 장치를 제공하는 것이다.In this respect, it is a particular object of the present invention to provide an antenna device that exhibits improved performance compared to conventional antenna devices.
본 발명의 또 다른 목적은 공진 주파수, 임피던스, 방사 패턴, 편향, 대역폭, 및 다이버서티와 같은 소정의 특성이 제어 가능한 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an antenna device in which predetermined characteristics such as resonant frequency, impedance, radiation pattern, deflection, bandwidth, and diversity can be controlled.
본 발명의 또 다른 목적은 안테나 구조와 스위칭 장치들간에 제어 가능한 상호작용을 나타내는 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an antenna device which exhibits controllable interactions between the antenna structure and the switching devices.
본 발명의 또 다른 목적은 단순하며 경량이고 제조가 용이하며 값싼 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a simple, lightweight, easy to manufacture and inexpensive antenna device.
본 발명의 또 다른 목적은 효율적이며, 설치가 용이하고 신뢰성 있고, 특히 장기간 사용 후에도 기계적으로 내구성이 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an antenna device which is efficient, easy to install and reliable, and particularly mechanically durable even after long term use.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 장치의 편입된 부분으로서 사용되는데 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an antenna device suitable for use as an integrated part of a wireless communication device.
본 발명에 따르는 이들 목적 및 다른 목적은 첨부된 청구범위에 청구된 안테 나 장치, 무선 통신 장치, 및 방법에 의해 달성된다.These and other objects according to the present invention are achieved by the antenna device, the wireless communication device, and the method as claimed in the appended claims.
청구범위에서 "안테나 구조"라는 표현은 무선 통신 장치 회로의 송신(피드)선에 접속된 액티브 소자들 뿐만 아니라, 접지 되거나 또는 비접속되어 예컨대 디렉터(director), 반사기, 임피던스 정합 소자 등으로서 동작하는 소자들을 포함하는 것이다.In the claims, the expression “antenna structure” refers to not only active elements connected to a transmission (feed) line of a wireless communication device circuit, but also grounded or unconnected to operate, for example, as a director, reflector, impedance matching element, or the like. It includes the elements.
본 발명은 단지 예시적이며 본 발명을 제한하지 않는 이하 후술되는 본 발명의 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 도 1 내지 도 7로부터 명백하게 이해될 것이다.The invention will be clearly understood from the following detailed description of embodiments of the invention and the accompanying figures 1 to 7 which are illustrative only and not limiting the invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 무선파를 송수신하는 안테나 모듈을 도시한 개요 블럭도.1 is a schematic block diagram showing an antenna module for transmitting and receiving radio waves according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따르는 안테나 모듈의 일부로서 수신 또는 송신 안테나 소자와, 이 수신 안테나 소자를 선택적으로 접속 및 비접속시키는 스위칭 장치를 도시한 개요도.2 is a schematic diagram illustrating a receiving or transmitting antenna element as part of an antenna module according to the present invention and a switching device for selectively connecting and disconnecting the receiving antenna element.
도 3은 본 발명에 따르는 안테나 장치의 일부로서 수신 또는 송신 안테나 구조와, 여러 다른 지점들에서 상기 수신 안테나 구조를 선택적으로 접지시키는 스위칭 장치를 도시한 개요도.3 is a schematic diagram of a receiving or transmitting antenna structure as part of an antenna device according to the invention and a switching device for selectively grounding the receiving antenna structure at different points;
도 4는 신규의 안테나 장치의 스위칭 장치를 제어하는 스위치 - 스테이(switch - and - stay) 알고리즘의 일 예를 도시한 흐름도.4 is a flow diagram illustrating an example of a switch-and-stay algorithm for controlling a switching device of a novel antenna device.
도 5는 신규의 안테나 장치의 스위칭 장치를 제어하는 알고리즘의 다른 예를 도시한 흐름도.5 is a flowchart showing another example of an algorithm for controlling a switching device of a novel antenna device.
도 6은 신규의 안테나 장치의 스위칭 장치를 제어하는 알고리즘의 또 다른 예를 도시한 흐름도.6 is a flowchart showing still another example of an algorithm for controlling a switching device of a novel antenna device.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 안테나 모듈의 일부로서 수신 또는 송신 안테나 소자와, 이 수신 안테나 소자를 선택적으로 접속 및 비접속시키는 스위칭 장치를 도시한 개요도.7 is a schematic diagram showing a receiving or transmitting antenna element as part of an antenna module according to another embodiment of the present invention, and a switching device for selectively connecting and disconnecting the receiving antenna element.
다음의 설명은 예시적인 것으로 제한적이지 않으며, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 특정 상세가 개시된다. 그러나, 본 기술분야의 전문가에게는 본 발명은 이들 특정 상세로부터 벗어남이 없이 다른 실시예에서 실시될 수 있음이 자명하다. 다른 예에서, 공지된 장치 및 방법의 상세한 설명은 불필요한 상세로 본 발명의 설명을 불명확하게 하지 않도록 생략된다.The following description is illustrative and not restrictive, and specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be practiced in other embodiments without departing from these specific details. In other instances, detailed descriptions of well-known devices and methods have been omitted so as not to obscure the description of the invention in unnecessary detail.
본 발명의 안테나 모듈(도 1)Antenna module of the present invention (FIG. 1)
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 안테나 장치 또는 모듈(1)은 별개의 송신기부(TX)(2) 및 수신기부(RX)(3)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an antenna device or
안테나 모듈(1)은 무선파를 송수신하는 무선 통신 장치(도시 안됨)의 고주파(HF)부이다. 따라서, 안테나 모듈(1)은 바람직하게 무선 통신 회로를 통해 무선 통신 장치의 디지털 또는 아날로그 신호 프로세서에 전기적으로 결합되도록 배열된다.The
안테나 모듈(1)은 플렉시블 기판, MID(Molded Interconnection Device) 또는 PCB일 수 있는 캐리어(도시 안됨)상에 바람직하게 배열된다. 이런 안테나 모듈 PCB는 실질적으로 동일 평면에서 나란히 무선 통신 장치의 PCB와 함께 장착, 특히 해제가능하게 장착되거나, 또는 예컨대 무선 장치의 PCB와 실질적으로 평행하나 이로부터 올려지도록 무선 장치의 PCB상에 장착된 유전 지지 수단에 부착될 수 있다. 안테나 모듈 PCB는 무선 통신 장치의 PCB에 또한 실질적으로 수직할 수 있다.The
송신기부(2)는 무선 통신 장치의 디지털 송신원으로부터 디지털 신호를 수신하는 입력(4)을 포함한다. 입력(4)은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그(D/A) 변환기(6)에 송신선(5)을 통해 접속된다. 변환기(6)는 또한 아날로그 신호의 주파수를 소정의 RF 주파수로 업변환하는 업변환기(7)에 송신선(5)을 통해 접속된다. 업변환기(7)는 주파수 변환된 신호의 증폭용 전력 증폭기(PA)(8)에 송신선(5)을 통해 차례로 접속된다. 전력 증폭기(8)는 또한 증폭된 RF 신호를 전송하며 신호에 따라 RF파를 방사하는 송신기 안테나 장치(9)에 접속된다. 필터(도시 안됨)는 전력 증폭기 전단 또는 후단의 신호 경로에 배열된다.The
송신기부에서 전압 정재파비(voltage standing wave ratio: VSWR)를 측정하는 장치(10)는 송신기부(3)에, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 전력 증폭기(8)와 송신기 안테나 장치(9)사이에 접속되거나, 또는 송신기 안테나 장치(9)에 편입된다.The
송신기 안테나 장치(9)는 송신선(5)에 접속된 스위칭 장치(11)와, 바람직하게 스위칭 장치(11)를 통해 송신선(5)에 접속가능한 복수의 송신 안테나 소자로 이루어지는 송신 안테나 구조(12)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 송신기 안테나 장 치(9)는 그러나 영구적으로 접속되는 단일 송신 안테나로 물론 동일하게 이루어질 수 있다.The
수신기부(3)는 RF파를 수신하며 이에 의존하여 RF 신호를 발생시키는 수신 안테나 구조(13)를 포함한다. 수신 안테나 구조(13)는 복수(적어도 2개)의 안테나 구성 상태들간에 스위칭가능하며, 이들 상태들 각각은 공진 주파수, 입력 임피던스, 대역폭, 방사 패턴, 이득, 편향 및 근필드 패턴과 같은 한세트의 방사 관련 파라미터에 의해 구별된다. 스위칭 장치(14)는 안테나 구성 상태들간에 안테나 구조(13)를 선택적으로 스위칭하기 위해 근접해서 배열된다. 수신 안테나 구조(13) 및 스위칭 장치(14)는 수신기 안테나 장치(15)에 편입되어 배열된다.The
안테나 구조(13)는 송신선(16) 또는 RF 접지(도시 안됨)에 접속가능한 복수의 소자, 및/또는 이하 후술될 송신선(16) 또는 RF 접지에 각각 접속가능한 복수의 이격된 접속 지점들을 포함한다.The
안테나 구조(13)는 수신된 신호를 증폭하기 위한 하나 이상의 저잡음 증폭기(LAN)(17)에 송신선(16)을 통해 또한 접속된다. 안테나 구조(13)의 RF 피딩은 예시된 예와 같이 스위칭 장치(14)를 통해 달성될 수 있거나, 또는 스위칭 장치(14) 외부에서 분리되어 수행될 수 있다.
수신 다이버서티가 사용되는 경우, 저잡음 증폭기(17)로부터 출력된 신호는 결합기(18)에서 결합된다. 다이버서티 결합은 스위칭 타입들중 하나일 수 있거나, 신호들의 가중 합산일 수 있다.When receive diversity is used, the signal output from the
송신선(16)은 신호의 주파수를 다운 변환하는 다운변환기 또는 다운믹서(19) 와, 수신된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(20)에 또한 접속된다. 디지털 신호는 21에서 무선 통신 장치의 디지털 처리 회로에 출력된다.The
본 발명에 따르면, 수신기부(3)에서 스위칭 장치를 제어하는 결국 송신기부(2)에서 반사 계수를 나타내는 측정치에 따라 수신 안테나 구조(13)의 일부의 선택적인 접속 및 비접속을 제어하는 제어 장치(22)가 제공된다. 여기서, 측정치는 장치(10)에서 측정된 전압 정재파비(VSWR)일 수 있다. 물론 동일하게, 반사된 전력이 측정될 수 있다. 그러나, 이하에서는 다른 반사 측정치가 사용된다 할지라도 VSWR만을 언급할 것이다.According to the invention, the control device for controlling the selective connection and disconnection of a part of the receiving
스위칭 장치(14)에 의해서, 안테나 구조(13)의 일부의 접속 및 비접속은 용이하게 제어 가능하다. 송신선(16)에 접속되는 안테나 장치(13)를 재구성함에 의해, 수신기 안테나 장치(15)의 공진 주파수, 입력 임피던스, 대역폭, 방사 패턴, 이득, 편향, 및 근필드 패턴과 같은 방사 관련 파라미터는 변경될 수 있다.By the
VSWR은 규정 시간 간격에서 또는 연속적으로 샘플링함에 의해 바람직하게 사용시 반복적으로 측정된다.VSWR is measured repeatedly in use, preferably by sampling at defined time intervals or continuously.
제어 장치(22)는 무선 통신 장치의 인접한 환경에서 사용자 그 자신과 같은 객체에 안테나 장치(1)를 동적으로 적응시키기 위하여, 무선 통신 장치에서 안테나 모듈(1)의 사용시 반복적으로 수신된 측정 VSWR에 따라 상태를 스위칭하기 위해 스위칭 장치를 제어하도록 배열된다. 따라서, 안테나 모듈의 수신기부(3)의 성능은 사용시 연속적으로 최적화 된다.
The
제어 장치(22)는 바람직하게 접속(25, 26)을 통해서 측정 장치(10)와, 선(27)을 통해서 스위칭 장치(14)와 접속되는 메모리(24)를 구비한 중앙 처리 유닛(CPU)(23)을 포함한다. CPU(23)는 바람직하게 적절한 제어 알고리즘을 구비하며, 메모리(24)는 스위칭용 여러 안테나 구성 데이터를 저장하는데 사용된다. 스위칭 장치(14)는 바람직하게 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 스위칭 장치를 포함한다.The
CPU(23)는 라인들(25, 26)을 통해 VSWR 측정 장치(10)로부터 측정된 VSWR 값을 수신하며, 각각의 수신된 VSWR 값을 처리한다. (소정의 구현된 제어 알고리즘에 따라) 이 값이 적절한 것이라면, 스위칭 지시 신호는 선(27)을 통해 스위칭 장치(14)에 전송된다.The
바람직하게, 송신기부(2)의 안테나 구조(12)는 공진 주파수, 임피던스, 방사 패턴, 편향 및 대역폭과 같은 한 세트의 방사 관련 파라미터에 의해 각각 구별되는 복수(적어도 2개)의 안테나 구성 상태들간에 스위칭가능하며, 스위칭 장치(11)는 제어선(28)을 통해 제어 장치(22)로부터 전송된 제어 신호에 따라서 상기 안테나 구조를 선택적으로 스위칭하도록 배열된다.Preferably, the
더욱이, 안테나 모듈(1)은 CPU(23)와 무선 통신 장치의 회로 사이에 선(29a)을 통해 시그널링하기 위한 제어 포트(29)를 포함한다. 이에 의해, 전력 증폭기(8), 저잡음 증폭기(17) 및 결합기(18)는 선들(30, 31 및 32) 각각을 통해 제어된다. 도 1에서, 결국 참조번호 33은 병렬 시그널링 선들(25, 28, 30)을 직렬선(26)으로 변환하기 위한 송신기부(2)에 배열된 병렬-직렬 변환기를 나타낸다. 이는 선들의 수, 결국 송신기부(2)와 수신기부(3) 사이의 접속을 감소시키는 것이다.Moreover, the
선택적으로, CPU(23), 메모리(24) 및 제어 포트(29)는 송신기부(2)에 위치하며, 따라서 병렬-직렬 변환기(33)는 동일한 객체를 얻기 위해 수신기부(3)에 배열된다.Optionally, the
도 1에 예시된 안테나 모듈(1)은 단지 디지털 포트들(입력(4), 출력(21), 및 제어 포트(29))을 가지며, 따라서 디지털 제어 안테나(DCA)로서 언급된다.The
그러나, 본 발명에 따르는 안테나 모듈이 필연적으로 A/D 및 D/A 변환기, 주파수 변환기 또는 증폭기를 포함해야만 하는 것이 아님을 이해해야 한다. 이들 경우중 몇몇에서, 안테나 모듈은 자명하게 유사한 입력 및 출력포트들을 가질 수 있다.However, it should be understood that the antenna module according to the present invention does not necessarily have to include A / D and D / A converters, frequency converters or amplifiers. In some of these cases, the antenna module may obviously have similar input and output ports.
동작 환경Operating environment
다음은, 본 발명에 따르는 안테나 장치 또는 모듈의 성능을 달성하는 다양한 동작 환경들이 후술된다.In the following, various operating environments for achieving the performance of the antenna device or module according to the invention are described below.
소형 무선 통신 장치의 공진 주파수, 입력 임피던스, 대역폭, 방사 패턴, 편향, 근필드 패턴과 같은 안테나 파라미터는 장치에 인접한 객체에 의해 영향을 받는다. 여기서, 인접 하다는 것은 안테나 파라미터상의 효과가 현저한 거리를 의미한다. 이런 거리는 장치로부터 약 일 파장 연장된다.Antenna parameters such as resonant frequency, input impedance, bandwidth, radiation pattern, deflection, near field pattern of a small wireless communication device are affected by objects adjacent to the device. Here, adjacent means a distance where the effect on the antenna parameters is remarkable. This distance extends about one wavelength from the device.
소형 무선 통신 장치, 예컨대 이동 전화기는 많은 다른 인접 환경에서 사용될 수 있다. Small wireless communication devices, such as mobile telephones, can be used in many other adjacent environments.
예컨대 전화기로서 귀에 유지될 수 있으며, 주머니에 넣을 수 있고, 허리의 벨트에 부착될 수 있거나, 또는 손에 휴대될 수 있다. 더욱이, 금속 테이블 상에 위치할 수 있다. 수많은 동작 환경들이 열거될 수 있다. 모든 환경에 공통적인 것은, 장치에 인접한 객체가 있다는 것이며, 이로 인해 장치의 안테나 파라미터에 영향을 미친다는 것이다. 장치에 인접한 다른 객체를 갖는 환경은 안테나 파라미터상에서 다른 영향을 미친다.For example, it can be held in the ear as a telephone, put in a pocket, attached to a belt at the waist, or carried in the hand. Furthermore, it can be located on a metal table. Numerous operating environments can be enumerated. Common to all environments is that there is an object adjacent to the device, which affects the antenna parameters of the device. Environments with other objects adjacent to the device have different effects on antenna parameters.
2개의 특정 동작 파라미터들이 이하 후술된다.Two specific operating parameters are described below.
자유 공간(FS) 동작 환경은 빈 공간, 즉 장치에 인접한 객체가 없는 공간에 무선 통신 장치를 위치시킴에 의해 얻어진다. 장치를 둘러싸는 대기는 여기서 자유 공간으로 여겨진다. 많은 동작 환경은 자유 공간 환경에 의해 근사화된다. 일반적으로, 환경이 안테나 파라미터에 영향을 거의 미치지 않는 경우를 자유 공간으로 언급할 수 있다.A free space (FS) operating environment is obtained by placing a wireless communication device in an empty space, that is, in a space free of objects adjacent to the device. The atmosphere surrounding the device is considered here as free space. Many operating environments are approximated by free space environments. In general, the case where the environment has little influence on the antenna parameters may be referred to as free space.
통화 위치(TP) 동작 환경은 무선 통신 장치가 사용자에 의해 귀에 유지되는 위치로서 정의된다. 안테나 파라미터의 영향은 장치를 휴대하는 사람 및 장치가 위치되는 방법에 따라서 변동된다. 여기서, TP 환경은 일반적인 경우, 즉 상술한 모든 개별 변동을 커버하는 것으로 여겨진다.A call location (TP) operating environment is defined as a location where a wireless communication device is held in the ear by a user. The influence of the antenna parameters varies depending on who carries the device and how the device is located. Here, the TP environment is considered to cover the general case, ie all the individual variations described above.
공진 주파수(도 2)Resonance Frequency (Figure 2)
다음은, 본 발명에 따라 제어되는 다양한 방사 관련 파라미터, 예컨대 공진 주파수, 입력 임피던스, 및 방사 패턴이 더욱 상세히 설명된다.In the following, various radiation related parameters controlled according to the present invention, such as resonance frequency, input impedance, and radiation pattern, are described in more detail.
무선 통신 장치용 안테나는 사용자의 존재에 기인하여 비동조를 당한다. 많 은 안테나 타입에 있어서, 공진 주파수는 장치가 자유 공간에 위치할 때와 비교하여 사용자가 존재할 때 몇 퍼센트 강하된다.Antennas for wireless communication devices are detuned due to the presence of a user. For many antenna types, the resonant frequency drops by a few percent when the user is present compared to when the device is in free space.
자유 공간과 통화 위치간의 적응성 동조는 이러한 문제를 실질적으로 감소시킬 수 있다.Adaptive tuning between free space and call location can substantially reduce this problem.
안테나를 동조시키기 위한 간단한 방법은 그 전기 길이를 변화시켜, 공진 주파수를 변화시키는 것이다. 전기 길이가 길수록 공진 주파수는 낮아진다. 이는 또한 전기 길이에서의 변화가 충분히 큰 경우 대역 스위칭을 생성하는 가장 간단한 방법이다.A simple way to tune the antenna is to change its electrical length to change its resonant frequency. The longer the electrical length, the lower the resonant frequency. It is also the simplest way to create band switching if the change in electrical length is large enough.
도 2에서는 복수의 스위치들(37-49)을 포함하는 스위칭 장치(36)와 함께 배열되는 멘더형 안테나 구조(35)를 도시한다. 안테나 구조(35)는 접속 상태에서 스위칭 장치(36)를 통해 피드 포인트(55)에 접속되는 복수의 정렬된 개별 접속 가능한 안테나 소자들(50-54)일 수 있다. 피드 포인트(55)는 무선 통신 장치의 수신기 회로(도시 안됨)의 저잡음 증폭기에 더 접속되며, 그 결과 안테나 구조(35)는 수신안테나로서 동작한다. 저잡음 증폭기는 안테나 구조(35) 및 스위칭 장치(36)와 함께 안테나 모듈에 선택적으로 위치된다. 선택적으로, 피드 포인트(55)는 RF 신호를 수신하는 무선 통신 송신기의 전력 증폭기에 접속되며, 그 결과 안테나 구조(35)는 송신 안테나로서 동작한다.FIG. 2 shows a
전형적인 동작의 예는 다음과 같다. 스위치들(37, 46-49)이 폐쇄되고 나머지 스위치들이 개방되며 이런 안테나 구성이 자유 공간에 위치한 휴대용 전화기에 배열될 때 최적의 성능에 적응된다고 가정하자. 전화기가 통화 위치로 이동될 때, 사용자의 영향으로 공진 주파수를 낮추며, 그 결과 사용자의 존재를 보상하기 위하여 스위칭(49)은 개방되어, 접속된 안테나 구조의 전기 길이가 감소되고 이에 따라 공진 주파수가 증가하게 된다. 안테나 장치(35) 및 스위칭 장치(36)의 적당한 설계로 인한 이러한 증가는 전화기가 자유 공간에서 통화 위치로 이동될 때 도입되는 감소를 보상한다.An example of typical operation is as follows. Suppose that the
동일한 안테나 구조(35) 및 스위칭 장치(36)는 예컨대 GSM900 및 GSM1800과 같은 2개의 다른 주파수 대역들간에 스위칭을 위해 또한 사용될 수 있다.The
예컨대, 피드 포인트(55)(스위치(37, 46-48)가 폐쇄되고 나머지 스위치들이 개방되는)에 접속되는 안테나 소자(50-53)를 포함하는 안테나 구성 상태가 GSM900 주파수 대역에 적합하도록 적응된다면, GSM1800 주파수 대역으로의 스위칭은 단순히 스위치(47)를 개방함에 의해 달성되며, 이로 인해 현재 접속된 안테나 구조(소자(50, 51))의 전기 길이는 공진 주파수가 GSM1800 주파수 대역에 적합한 거의 두배가 되는 약 이전 길이의 절반으로 감소된다.For example, if the antenna configuration state including antenna elements 50-53 connected to feed point 55 (
임피던스(도 3)Impedance (Figure 3)
비동조 안테나를 동조하는 대신에, 공진 주파수가 조금 시프트되며 정합에 의해 이런 비동조를 보상하게 하는 것과 관련된 적응성 임피던스 정합을 수행한다.Instead of tuning the untuned antenna, the resonant frequency is shifted slightly and an adaptive impedance match associated with making this untuned is compensated for by matching.
안테나 구조는 다른 위치들에서 피드 포인트들을 가진다. 각각의 위치는 E 및 H 필드 사이에 다른 비율을 가져서 다른 입력 임피던스를 가져온다. 이런 현상은 피드 포인트 스위칭이 나머지 안테나 구조에 영향을 거의 미치지 않는다면 피드 포인트를 스위칭함에 의해 이용될 수 있다. 안테나가 사용자(또는 다른 객체)의 존재로 인해 비동조될 때, 안테나는 예컨대 안테나 구조의 피드 포인트를 변경함에 의해 피드선 임피던스에 정합될 수 있다. 유사한 방식으로, RF 접지 포인트들이 변경될 수 있다.The antenna structure has feed points at other locations. Each location has a different ratio between the E and H fields resulting in different input impedances. This phenomenon can be exploited by switching feed points if feed point switching has little effect on the rest of the antenna structure. When the antenna is untuned due to the presence of a user (or other object), the antenna can be matched to the feedline impedance, for example by changing the feed point of the antenna structure. In a similar manner, RF ground points can be changed.
도 3은 서로 이격된 많은 다른 포인트들에서 선택적으로 RF 접지 될 수 있는 안테나 구조(61)의 구현 예를 도시한 개요도 이다. 안테나 구조(61)는 예시된 예에서 무선 통신 장치의 PCB(62)상에 장착된 PIFA(Planar Inverted F Antenna)이다. 안테나(61)는 피드선(63) 및 N개의 다른 이격된 RF 접지 접속(64)을 가진다. 하나의 RF 접지 접속으로부터 다른 접속으로의 스위칭에 의해, 임피던스는 조금 변경된다.3 is a schematic diagram illustrating an implementation of an
더욱이, 기생 안테나 소자들에서/로부터 스위칭은 기생 안테나 소자로부터 활성 안테나 소자로의 상호 커플링이 활성 안테나 소자의 입력 임피던스에 부가되는 상호 임피던스를 생성하기 때문에, 임피던스 정합을 생성할 수 있다.Moreover, switching at / from parasitic antenna elements can create an impedance match because the mutual coupling from the parasitic antenna element to the active antenna element creates a mutual impedance that is added to the input impedance of the active antenna element.
FS 및 TP와 다른 전형적인 사용 위치는 예컨대 허리 위치, 주머니 위치, 및 강철 테이블 상에서 정의될 수 있다. 각각의 경우는 전형적인 동조 및 정합을 가져, 제한된 수의 포인트들이 스위칭에 필요하게 된다. 안테나 소자의 비동조에 대한 외주 제한이 있다면, 안테나 장치에 의해 커버될 필요가 있는 적응성 동조/정합의 범위가 추정될 수 있다.Typical usage positions other than FS and TP can be defined, for example, on waist positions, pocket positions, and steel tables. Each case has typical tuning and matching, requiring a limited number of points for switching. If there is a peripheral limit to the untuning of the antenna element, the range of adaptive tuning / matching that needs to be covered by the antenna device can be estimated.
하나의 구현은 동조/임피던스 정합 범위를 커버하는 많은 안테나 구성 상태들을 정의하는 것이다. 각각의 다른 안테나 구성 상태들간에 동일한 또는 동일하지 않은 임피던스가 있을 수 있다. One implementation is to define many antenna configuration states that cover the tuning / impedance matching range. There may be the same or unequal impedance between each of the different antenna configuration states.
방사 패턴Radiation pattern
무선 단말의 방사 패턴은 근필드 영역에서 사용자 또는 다른 객체의 존재에 의해 영향을 받는다. 손실 유입 물질은 방사 패턴을 변화시킬뿐아니라 흡수에 기인한 방사 전력에 손실을 가져온다.The radiation pattern of the wireless terminal is affected by the presence of a user or other object in the near field area. Lost incoming material not only changes the radiation pattern, but also causes a loss of radiation power due to absorption.
이런 문제는 단말의 방사 패턴이 적응적으로 제어되는 경우 감소될 수 있다. 방사 패턴(근필드)은 전반적인 손실을 감소시키는 손실 도입 객체로부터 주로 떨어지게 할 수 있다.This problem can be reduced if the radiation pattern of the terminal is adaptively controlled. The radiation pattern (near field) can be driven away from the loss introducing object, which reduces the overall loss.
방사 패턴에서의 변화는 전류가 변경될 전자계 방사를 생성하는 것을 요구한다. 일반적으로, 소형 장치(예컨대, 휴대용 전화기)에서는 변경된 전류를 생성하기 위해, 특히 낮은 주파수 대역을 위해 안테나 구조에서 매우 큰 변경이 필요하게 된다. 그러나, 이는 다른 방사 패턴을 생성하는 다른 안테나 타입 또는 무선 통신 장치의 PCB의 다른 위치/측면에서 다른 안테나 구조로 스위칭됨에 의해 이루어질 수 있다.Changes in the radiation pattern require generating electromagnetic radiation for which the current will be altered. In general, small devices (eg, portable telephones) require very large changes in the antenna structure to produce altered currents, especially for low frequency bands. However, this can be done by switching to a different antenna structure at different antenna types or at different locations / sides of the PCB of the wireless communication device that produce different radiation patterns.
다른 방법은 무선 통신 장치의 PCB(예컨대, 휩(whip) 또는 패치 안테나)와 크게 상호작용하는 안테나 구조로부터 이렇게 되지 않는 다른 안테나(예컨대, 루프 안테나)로 스위칭하는 것이다. 이는 PCB와의 상호작용이 PCB(PCB는 주로 방사 구조로서 사용된다)상에 큰 전류를 도입시키기 때문에 극적으로 방사 전류를 변경시킬 것이다.Another method is to switch from an antenna structure that interacts heavily with a wireless communication device's PCB (eg, a whip or patch antenna) to another antenna (eg a loop antenna) that does not do so. This will change the radiation current dramatically because the interaction with the PCB introduces a large current on the PCB (PCB is mainly used as a radiating structure).
장치의 근필드 영역에서 객체가 안테나 입력 임피던스를 변경시킴에 유의해야 한다. 따라서, VSWR은 작은 손실이 있는 경우를 나타내는 양호한 지시자이다. 자유 공간의 VSWR과 비교하여 VSWR의 작은 변화는 근접한 객체에 기인한 작은 손실을 의미한다.Note that the object changes the antenna input impedance in the near field area of the device. Therefore, VSWR is a good indicator of the case where there is a small loss. A small change in VSWR compared to VSWR in free space means a small loss due to nearby objects.
전술한 내용은 안테나 근필드와, 근필드에서의 객체로부터의 손실에 관한 것이다. 그러나, 일반적인 경우, 양호한 신호 조건을 생성하는 선호 방향에서의 근필드 패턴에 주된 관심을 둘 수 있다.The foregoing relates to antenna nearfield and loss from objects in the nearfield. However, in the general case, the main concern may be the near-field pattern in the preferred direction, which produces good signal conditions.
유사한 방식으로, 편향은 신호 조건을 개선하기 위하여 변경될 수 있다.In a similar manner, the deflection can be changed to improve signal conditions.
알고리즘(도 4-6)Algorithm (FIGS. 4-6)
측정된 VSWR은 스위치들의 상태들을 제어하는 몇 가지 종류의 알고리즘에서 처리된다. 모든 기술된 알고리즘은 새로운 상태에 도달할 때까지 이에 대한 지식이 없기 때문에 시도-에러(trial-and-error) 타입일 것이다.The measured VSWR is processed in several kinds of algorithms that control the states of the switches. All described algorithms will be of trial-and-error type because they have no knowledge of this until a new state is reached.
이하에서는 도 4-6을 참고하여, 안테나를 제어하는 몇 가지 알고리즘 예를 예시한다.Hereinafter, some algorithms for controlling the antenna will be described with reference to FIGS. 4-6.
가장 간단한 알고리즘은 아마도 도 4에 도시된 흐름도에 도시된 스위치-스테이(switch-and-stay) 알고리즘이다. 여기서, 스위칭은 미리 정의된 상태들 i=1, ..., N 사이에서 수행된다(예컨대, N=2에서, 하나의 상태는 FS에 대해 최적화 되며, 다른 상태는 TP에 대해 최적화 된다). 상태 i=1은 초기에 선택되며, 이후 단계 65에서 VSWR은 측정된다. 측정된 VSWR은 단계 66에서 미리 정의된 제한(임계값)과 비교된다. 이런 임계값이 초과되지 않으면 알고리즘은 단계 65로 복귀하며, 임계값이 초과하면, 새로운 상태 i=i+1로 수행되는 스위칭이 있다. i+1이 N을 초과하면, 스위칭은 상태 1에서 수행된다. 이런 단계후 알고리즘은 단계 65로 복귀 한다. 너무 빠른 시간 스케일 동안 스위칭을 방지하기 위해 시간 지연이 있다.The simplest algorithm is perhaps the switch-and-stay algorithm shown in the flowchart shown in FIG. Here, the switching is performed between predefined states i = 1, ..., N (eg, at N = 2, one state is optimized for FS and the other state is optimized for TP). State i = 1 is initially selected and then in
이런 알고리즘을 사용하여, 각각의 상태 1, ..., N은 검출된 VSWR이 미리 정의된 제한을 초과할 때까지 사용된다. 한 상태에 도달할 때까지 이것이 미리 정의된 상태들을 통해 알고리즘 단계에서 일어나는 경우, 송신기 및 수신기 안테나 구조 모두는 동시에 스위칭될 수 있다. 소정 수의 상태들은 스위칭이 많은 상태들간에 수행될 수 있게 정의된다.Using this algorithm, each
다른 예는 도 5의 흐름도에 도시된 더욱 진보된 스위치-스테이 알고리즘이다. 이전 알고리즘과 동일한 방식으로, N 상태는 미리 정의되며, 상태 i=1은 초기에 선택되고, 이후 단계 68에서 VSWR이 측정되며, 단계 69에서 임계값과 비교된다. 임계값이 초과되지 않다면, 알고리즘은 단계 68로 복귀하며, 초과한다면 단계 69로 진행하여, 모든 상태들이 스위칭되고 VSWR이 각각의 상태에서 측정된다. 모든 VSWR이 비교되고 최하위 VSWR을 갖는 상태가 선택된다.Another example is the more advanced switch-stay algorithm shown in the flow chart of FIG. In the same way as the previous algorithm, the N state is predefined, state i = 1 is initially selected, then VSWR is measured in
단계 70은 다음과 같다:
for i=1 to N (i=1:N에서)for i = 1 to N (at i = 1: N)
switch to State i (상태 i로 스위칭)switch to State i
measure VSWR(i) (VSWR(i) 측정)measure VSWR (i) (measure VSWR (i))
store VSWR(i) (VSWR(i) 저장)store VSWR (i) (store VSWR (i))
switch to State of lowest VSWR (최하위 VSWR의 상태로 스위칭)switch to State of lowest VSWR
결국, 알고리즘은 단계 68로 복귀한다. 이런 알고리즘은 모든 상태들이 단계 70에서 스위칭되야만하기 때문에 매우 빠른 스위칭 및 VSWR의 측정을 요구하는 것에 유의해야 한다.Eventually, the algorithm returns to step 68. Note that this algorithm requires very fast switching and measurement of VSWR since all states must be switched in
또 다른 알고리즘은, 2개의 인접한 상태들이 단지 조금 벗어나는 방사 특성을 갖도록 배열되는 여러 미리 정의된 안테나 구성 상태들을 갖는 안테나 구조에 적합하다. 도 6은 이런 다른 알고리즘의 흐름도를 도시한다.Another algorithm is suitable for an antenna structure with several predefined antenna configuration states in which two adjacent states are arranged so as to have only slightly outgoing radiation characteristics. 6 shows a flowchart of this other algorithm.
N 상태는 미리 정의되며, 초기에 i=1이 선택되고, 파라미터 VSWR은 0으로 설정되고, 변수 "변경"은 +1로 설정된다. 제1 단계 71에서, VSWRi(상태 i의 VSWR)은 측정되어 저장되고, 이후 단계 72에서 VSWRi는 VSWRold와 비교된다. 한편, VSWRi〈 VSWRold 이면, 단계 73으로 진행하여, "변경"이 +변경으로 설정된다(이 단계 i는 실질적으로 필요치 않다). 단계 74 및 75에서는 VSWRold이 현재 VSWR, 즉 VSWRi로 설정되고, 안테나 구성 상태는 i+"변경", 즉 i=i+변경으로 변화된다. 알고리즘은 그 후 단계 71로 복귀한다. 한편, VSWRi〉 VSWRold 이면, 단계 76으로 진행하여 변수 "변경"이 +변경으로 설정된다. 다음에, 알고리즘은 단계 74 및 75로 진행한다. 이 경우 알고리즘이 "방향"을 변화시킴에 유의해야 한다.The N state is predefined, initially i = 1 is selected, the parameter VSWR is set to 0 and the variable "change" is set to +1. In a first step 71, VSWRi (VSWR of state i) is measured and stored, and then in
스위칭된 상태가 매 루프마다 변화되기 때문에, 특정 시간 단계에서만 루프들(71, 72, 73, 74, 75, 71, 및 71, 72, 76, 74, 75, 71 각각)을 실행시키기 위해 시간 지연을 사용하는 것이 중요하다. 72에서, 현재의 상태(VSWRi)는 이전의 상태(VSWRold)와 비교된다. VSWR이 이전 상태보다 났다면, 동일 "방향"에서의 상태의 추가 변화가 수행된다. 최적에 도달할 때 사용된 안테나 구성 상태는 매 시간 단계에서 2개의 인접한 상태들간에 공진한다. 최종 단계 1 및 N에 각각 도달할 때, 알고리즘은 상태 1 및 N에 추가로 스위칭되지 않고, 상태 2 및 N-1 각각에 스 위칭될 때까지 최종 상태에 바람직하게 머무른다.Since the switched state changes from loop to loop, time delay is required to execute the
알고리즘은 2개의 인접 상태들간에 비교적 작은 차이와, 각각의 상태들간의 변화의 속도가 거의 동일하도록 안테나 구성 상태들이 배열된다고 가정한다. 이는 각각의 상태들간에 예컨대 공진 주파수에서의 유사한 변화량이 있음을 의미한다. 예컨대, 도 3을 참조하면 PIFA 안테나 구조에서 피드와 RF 접지 접속들간의 분리에서의 작은 변화는 이런 알고리즘이 완전히 적합하게 한다.The algorithm assumes that the antenna configuration states are arranged such that the relatively small difference between two adjacent states and the rate of change between each state are approximately equal. This means that there is a similar variation in the resonant frequency, for example between each of the states. For example, referring to FIG. 3, a small change in the separation between feed and RF ground connections in the PIFA antenna structure makes this algorithm fully suitable.
상술한 모든 알고리즘에서는 무선 통신 장치의 동작에 적응되는 특정 시간 간격에서만 스위칭이 수행될 필요가 있다.In all the above algorithms, switching needs to be performed only at specific time intervals that are adapted to the operation of the wireless communication device.
다른 대안(도면에는 도시 안됨)으로서, 도 1의 제어 장치(22)는 각각의 안테나 구성 상태와 각각 연관되는 절대 또는 상대 VSWR 범위를 갖는 룩업(look-up)테이블을 유지한다. 이런 제공은 제어 장치(22)로 하여금 측정된 VSWR값이 주어진 적당한 안테나 구성 상태를 찾으며 스위칭 장치(14)를 적당한 안테나 구성 상태로 조정하는 룩업 테이블을 참조하게 한다.As another alternative (not shown), the
예시된 모든 알고리즘이 수신 및 송신 안테나 구조들중 어느 하나의 스위칭을 제어하는데 적용될 수 있음을 이해해야 한다.It should be understood that all illustrated algorithms can be applied to control the switching of either of the receive and transmit antenna structures.
다른 안테나 구성들(도 7a-f)Other Antenna Configurations (FIGS. 7A-F)
다음은, 도 7a-f를 참조하여, 본 발명에 따르는 안테나 모듈(1)의 일부로서 수신 안테나 구조를 선택적으로 접속 및 비접속시키는 스위칭 장치와 수신 안테나 구조의 여러 배열의 예를 설명한다.Next, with reference to Figs. 7A-F, examples of various arrangements of the switching device and the receiving antenna structure for selectively connecting and disconnecting the receiving antenna structure as part of the
먼저, 스위칭 장치 또는 유닛(81) 주변에 배열된 안테나 구조 패턴을 도시한 도 7a를 참조한다. 안테나 구조는 4개의 루프형 안테나 소자(82)의 형태로 수신 안테나 소자를 포함한다. 각각의 루프형 안테나 소자(82)내에는 루프형 기생 안테나 소자(83)가 형성된다.First, reference is made to FIG. 7A, which shows an antenna structure pattern arranged around a switching device or
스위칭 유닛(81)은 안테나 소자(82 및 83)를 접속 및 비접속시키도록 배열된 전기적으로 제어가능한 스위치들의 매트릭스(도시 안됨)를 포함한다. 이 스위치들은 PIN 다이오드 스위치들, 또는 GaAs 전계 효과 트랜지스터, FET이나, 바람직하게는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 스위치들이다.The switching
스위칭 유닛(35)에 의해, 루프형 안테나 소자는 서로 병렬 또는 직렬로 접속될 수 있거나, 또는 몇몇 소자들은 직렬로 몇몇 소자들은 병렬로 접속될 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 소자들은 RF 접지(도시 안됨)에 완전히 비접속 또는 접속될 수 있다.By means of the switching
다음은, 다른 안테나 구조를 도시한 도 7b를 참조한다. 이 안테나 구조는 도 7a의 안테나 소자 모두를 포함하며, 더욱이 한 쌍의 루프형 소자들(82, 83)들 사이에 멘더형 안테나 소자(84)를 포함한다. 멘더형 안테나 소자(84)의 하나 이상이 루프형 안테나 소자들과 분리되거나 또는 조합하는 어느 형태로 사용될 수 있다.Next, reference is made to FIG. 7B showing another antenna structure. This antenna structure includes both the antenna elements of FIG. 7A and further includes a
도 7c-e는 스위칭 장치(81)와 각각 접속되는, 2개의 슬롯 안테나 소자들(85), 2개의 멘더형 안테나 소자들(87), 및 2개의 패치 안테나들(89)을 포함하는 안테나 구조를 도시한다. 각각의 안테나 소자(85, 87 및 89)는 선택적으로 이격된 피드 접속들(86, 88 및 90)에서 피딩된다.
FIG. 7C-E shows an antenna structure comprising two
결국, 도 7f는 휩 및/또는 헬리컬 안테나(91)와, 스위칭 장치(81)에 접속된 멘더형 안테나 소자(92)를 포함하는 안테나 구조를 도시한다.As a result, FIG. 7F shows an antenna structure comprising a whip and / or
상술한 안테나 장치는, 본 명세서에 참고로 합체된 본 출원인이 본 출원과 동일 자에 공동 출원한 스웨덴 특허 출원, "RF파를 송신 및/또는 수신하기 위한 안테나 장치", "무선파를 송수신하기 위한 안테나 장치 및 방법", 및 "무선 주파수파를 송신 및/또는 수신하기 위한 안테나 장치 및 이에 관한 방법"에 더욱 상세히 설명된 안테나 개념의 일부이다.The above-described antenna device is a Swedish patent application co-filed by the present applicant, which is incorporated by reference herein, with the same person as the present application, "antenna device for transmitting and / or receiving an RF wave," "for transmitting and receiving radio waves. Antenna apparatus and method, and "antenna apparatus and method for transmitting and / or receiving radio frequency waves" are a part of the antenna concept described in more detail.
본 발명이 여러 방식으로 변경될 수 있음은 자명하다. 이런 변경은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 것으로 여져진다. 본 기술분야의 전문가들에가 자명한 이런 모든 변경은 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된다.
It is apparent that the present invention can be modified in many ways. Such changes are considered to be within the scope of the present invention. All such changes apparent to those skilled in the art are included within the scope of the appended claims.
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