KR100705883B1 - A hybrid antenna system for a portable wireless communication device - Google Patents

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Abstract

휴대용 무선 통신 장치(WCD)를 위한 하이브리드 안테나 시스템은 휴대용 WCD의 케이스에 고정적으로 및 완전히 내부에 장착된 감춰진, 내부 차폐된 기판형 안테나를 포함한다. 하이브리드 안테나 시스템은 또한 선택적으로 연장가능하고 케이스 내로 다시 들어갈 수 있는 휩 안테나와 같은 재배치가능 안테나를 포함한다. 안테나 시스템은 재배치가능 안테나가 펴진 위치에 있을 때 재배치가능 안테나를 휴대용 WCD의 내부 RF 회로에 전기적으로 접속시키고, 재배치가능 안테나가 케이스 내의 들어간 위치에 있을 때 내부 RF 회로로부터 재배치가능 안테나를 전기적으로 차단하는 메커니즘을 포함한다.Hybrid antenna systems for portable wireless communication devices (WCDs) include concealed, internally shielded, substrate-type antennas fixedly and completely internally mounted to the case of a portable WCD. The hybrid antenna system also includes a repositionable antenna, such as a whip antenna, which can optionally be extended and reenter into the case. The antenna system electrically connects the repositionable antenna to the internal RF circuitry of the portable WCD when the repositionable antenna is in the open position and electrically disconnects the repositionable antenna from the internal RF circuitry when the repositionable antenna is in the in position in the case. It includes mechanisms for doing so.

Description

휴대용 무선 통신 장치를 위한 하이브리드 안테나 시스템{A HYBRID ANTENNA SYSTEM FOR A PORTABLE WIRELESS COMMUNICATION DEVICE}HYBRID ANTENNA SYSTEM FOR A PORTABLE WIRELESS COMMUNICATION DEVICE

본 발명은 일반적으로는 안테나에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 재배치가능한 휩(whip) 안테나 및 휴대용 무선 통신 장치에서 사용하도록 구성된 감춰진 안테나에 관한 것이다.The present invention relates generally to antennas and, more particularly, to concealable whip antennas and concealed antennas configured for use in portable wireless communication devices.

최근에, 셀룰러 전화기와 같은 개인용 무선 통신 장치(WCD;wireless communication device)의 사용 증가는 그에 대응하는 WCD용의 적절한 안테나에 대한 요구의 증가를 촉진시켰다. 적은 안테나 부분 및 생산 비용, 소형화, 전방향성 이득 및 적절한 주파수 대역폭, 고 신뢰도, 미적 외관 및 편리한 인간공학적 패키지를 포함하는 다수의 주요 필요조건이 그러한 조건을 갖춘 안테나의 구성을 촉진한다. In recent years, the increasing use of personal wireless communication devices (WCDs), such as cellular telephones, has promoted an increasing demand for corresponding antennas for WCD. Many key requirements, including low antenna portion and production cost, miniaturization, omni-directional gain and adequate frequency bandwidth, high reliability, aesthetic appearance, and convenient ergonomic packages, facilitate the construction of antennas with such conditions.

흔히 사용되는 안테나 구성 중 한 타입은 연장된 휩 또는 단극/쌍극 안테나를 포함한다. 한가지 공지된 구성에서, 휩 안테나는 선택적으로 셀룰러 전화기 케이스(casing)로부터 펴지거나, 셀룰러 전화기 안으로 들어간다. 펴진 휩 안테나는 셀룰러 전화기 및 사용자의 머리로부터 멀어지도록 펴지기 때문에, 사용자가 셀룰러 전화기를 자신의 머리 근처에 잡고 있을 때라도 상대적으로 일정한 전방향 이득 패턴을 유지한다는 점에서 유리하다. 그러므로, 휩 안테나는 예컨대, 신호 커버리지 지역 또는 셀의 가장자리에서의 상대적으로 낮은 수신 전력 상황에서도 잘 동작한다. 반면에, 휩 안테나의 연장된 돌출하는 외형 때문에 손상되기 쉽고 외형에 민감한 소비자들의 눈에 띄지 않는 등의 단점이 야기된다.One type of commonly used antenna configuration includes an elongated whip or monopole / dipole antenna. In one known configuration, the whip antenna is optionally extended from the cellular telephone casing or entered into the cellular telephone. Since the stretched whip antenna extends away from the cellular telephone and the user's head, it is advantageous in that it maintains a relatively constant omni-directional gain pattern even when the user is holding the cellular telephone near his head. Therefore, the whip antenna works well even in relatively low received power situations, eg at signal coverage areas or at the edge of the cell. On the other hand, the elongated protruding contour of the whip antenna causes disadvantages such as being prone to damage and inconspicuous to the consumers who are sensitive to the contour.

셀룰러 전화기는 종종 휩 안테나와 함께 사용되면서 휩 안테나가 셀룰러 전화기의 케이스 안으로 들어 갔을때 활성화되는 짧은 나선형의(helical) 안테나를 포함한다. 나선형의 안테나는, 휩 안테나보다 더 소형이고, 외형이 더 우수하며, 손상에 강하긴 하지만, 통상적으로 휩 안테나와 비슷한 방사 길이를 포함한다. 그럼에도 불구하고, 나선형 안테나는 셀룰러 전화기로부터 상당히 또한 영구적으로 돌출되어 셀룰러 전화 미관에 안좋은 영향을 주고 나선형 안테나를 손상되기 쉽게 한다. Cellular telephones often include a short helical antenna that is used with a whip antenna and is activated when the whip antenna enters the case of the cellular telephone. Spiral antennas are typically smaller than whip antennas, better in appearance, and resistant to damage, but typically include radiation lengths similar to whip antennas. Nevertheless, the spiral antenna protrudes significantly and permanently from the cellular telephone, which adversely affects the cellular telephone aesthetic and easily damages the spiral antenna.

따라서, 셀룰러 전화기 제조자들은 셀룰러 전화기의 케이스 내에 완전히 수용되어 보호되는 내부 안테나와 같이 미관상으로 좋은, 휩 및 나선형 안테나에 대한 대안을 제안한다. 그러한 내부에 장착된 안테나는 셀룰러 전화기 제작자가 미관상 좋고, 인체 공학적으로도 만족할 만한 셀룰러 전화기를 구성할 수 있도록 해준다. 내부 안테나는 셀룰러 전화기 내부로 감춰지기 때문에, 상대적으로 높고 정상인 수신 신호 상황에서 잘 동작하지만, 수신 신호 전력이 상대적으로 낮은 주변 커버리지 영역에서는 잘 동작하지 않는다. 또한, 휩 안테나 보다는 외관상 더 좋지만, 내부 안테나(및 위에 언급된 나선형 안테나)는 사용자가 내부 안테나 근처의 케이스 부분을 잡을때 및 사용자가 케이스를 잡아서 결과적으로 사용자의 머리 근처의 내부 안테나를 잡게 될 때, 안테나 로드에 기인하는 좋지않은 안테나 이득 변형이 생긴다.Accordingly, cellular telephone manufacturers propose an alternative to aesthetically good whip and spiral antennas, such as internal antennas that are fully housed and protected within the case of the cellular telephone. Such internally mounted antennas allow cellular phone makers to construct cellular phones that are aesthetically pleasing and ergonomically satisfying. Because the internal antenna is concealed inside the cellular telephone, it works well in relatively high and normal receive signal situations, but does not work well in peripheral coverage areas where the received signal power is relatively low. In addition, although better in appearance than whip antennas, internal antennas (and the spiral antennas mentioned above) are used when the user grabs the part of the case near the internal antenna and when the user grabs the case and consequently grabs the internal antenna near the user's head. However, there is a bad antenna gain variation due to the antenna rod.

따라서, 무선 통신 장치(WCD)용 안테나 시스템에서, 휩 안테나의 성능 상의 장점을 내부 안테나와 관련된 외형 및 인체공학적 장점과 결합하고, 이러한 각각의 안테나 타입과 관련된 단점들을 완화시킬 필요성이 존재한다.Thus, in an antenna system for a wireless communication device (WCD), there is a need to combine the performance advantages of whip antennas with the external and ergonomic advantages associated with internal antennas, and alleviate the disadvantages associated with each of these antenna types.

본 발명은 휴대용 WCD를 위한 하이브리드 안테나 시스템을 제공한다. 하이브리드 안테나 시스템은 휴대용 WCD의 케이스 내에 완전히 내부적으로 고정적으로 장착되는 감춰진 내부 차폐된 기판형 안테나를 포함한다. 하이브리드 안테나 시스템은 또한 케이스로부터 선택적으로 펼 수도 있고 케이스 내로 들어갈 수도 있는 휩 안테나와 같이 재배치가능 안테나를 포함한다. 안테나 시스템은 재배치가능 안테나가 펴진 위치에 있을 때는 재배치가능 안테나를 휴대용 WCD의 내부 RF 회로에 전기적으로 연결하고, 재배치가능 안테나가 케이스 내의 들어간 위치에 있을 때는 내부 RF 회로로부터 재배치가능 안테나를 전기적으로 차단시키기 위한 메커니즘을 포함한다.The present invention provides a hybrid antenna system for portable WCD. The hybrid antenna system includes a hidden internal shielded substrate antenna that is completely internally and fixedly mounted within the case of the portable WCD. The hybrid antenna system also includes a repositionable antenna, such as a whip antenna that can optionally extend from the case and enter the case. The antenna system electrically connects the repositionable antenna to the internal RF circuitry of the portable WCD when the repositionable antenna is in the open position, and electrically disconnects the repositionable antenna from the internal RF circuitry when the repositionable antenna is in the in position in the case. It includes a mechanism for making it.

제1 실시예에서, 내부 안테나는 재배치가능 안테나의 펴진 동작 위치 및 들어간 비동작 위치 모두에서 RF 회로에 연결되어 동작한다. 따라서, 재배치가능 안테나가 펴진 위치에 있을 때는 내부 및 재배치가능 안테나가 병렬로 RF에 연결되어 동작하지만, 재배치가능 안테나가 들어간 위치에 있을 때는 내부 안테나만 RF 회로에 연결되어 동작한다. In the first embodiment, the internal antenna operates in connection with the RF circuit in both the extended operating position and the entered non-operating position of the repositionable antenna. Therefore, when the repositionable antenna is in the open position, the internal and repositionable antennas are connected to the RF in parallel and operate. However, when the repositionable antenna is in the position, the internal antenna is connected to the RF circuit.

제2 실시예에서, 한번에 재배치가능 안테나 및 내부 안테나 중 하나만 RF 회로에 연결된다. 구체적으로, 재배치가능 안테나가 펴진 동작 위치에 있을 때는 재배치가능 안테나만 RF 회로에 연결되고, 재배치가능 안테나가 WCD 케이스 내로 들어간 비동작 위치에 있을 때는 내부 안테나만 RF 회로에 연결된다. 제2 실시예는 2개의 안테나 스위칭 구성을 포함한다. 제1 구성은 안테나들 간의 스위칭을 위한 기계식 스위치를 포함하는 반면에, 제2 구성은 안테나들 간의 스위칭을 위한 전자적 스위치를 포함한다.In the second embodiment, only one of the repositionable antenna and the internal antenna is connected to the RF circuit at a time. Specifically, only the repositionable antenna is connected to the RF circuit when the repositionable antenna is in the open operating position, and only the internal antenna is connected to the RF circuit when the repositionable antenna is in the non-operational position into the WCD case. The second embodiment includes two antenna switching configurations. The first configuration includes a mechanical switch for switching between antennas, while the second configuration includes an electronic switch for switching between antennas.

전기적인 커플링은 직접적인 전기적 접속에 의해, 유도성 또는 용량성 커플링에 의해 또는 다른 유효 수단에 의해 영향을 받을 수 있다.Electrical coupling can be effected by direct electrical connection, inductive or capacitive coupling, or by other effective means.

특징 및 장점Features and Benefits

하이브리드 안테나 시스템은 휩 안테나의 성능 장점과 휴대용 WCD에서 감춰지는 내부 안테나와 관련된 외관상 및 인체공학적 장점을 결합한다.Hybrid antenna systems combine the performance advantages of whip antennas with the cosmetic and ergonomic advantages associated with internal antennas hidden in portable WCDs.

WCD의 정상적인 사용 중에, 즉, 신호 커버리지가 상대적으로 양호할때, 휩 안테나는 들어가고, 비동작 상태로 되어 WCD 케이스 내부에 감춰지게 된다. 동작하는 감춰진 내부 안테나는 그러한 조건하에서 만족할 만한 성능을 제공한다. 따라서, 대부분의 시간 동안, WCD는 좋은 외형을 유지한다. 그러나, 신호 커버리지가 불량인 경우에, 사용자는 더 높은 성능의 휩 안테나를 펴서 좋지 않은 신호 커버리지에 효과적으로 대처하고 WCD의 사용가능한 범위를 확장한다.During normal use of the WCD, i.e. when the signal coverage is relatively good, the whip antenna enters and becomes inoperative and hidden inside the WCD case. A hidden internal antenna operating provides satisfactory performance under such conditions. Therefore, most of the time, WCD maintains a good appearance. However, in the case of poor signal coverage, the user unfolds a higher performance whip antenna to effectively cope with poor signal coverage and expands the usable range of the WCD.

하이브리드 안테나 시스템은 상대적으로 적게 알려진 구성 요소들을 사용하는 간단한 방법으로 구성되어 안테나 시스템 제조 복잡성, 비용 및 크기를 감소시 킨다.Hybrid antenna systems are constructed in a simple way using relatively few known components, reducing antenna system manufacturing complexity, cost and size.

본 발명의 목적, 구성 및 효과가 첨부된 도면과 함께 다음의 실시예들로부터 더 명확해 질 것이다.The objects, arrangements and effects of the present invention will become more apparent from the following embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

도1a는 WCD에서 하이브리드 안테나 시스템의 제1 실시예에 대한 다이어그램이고, 휩 안테나는 펴진 동작 위치에 있다.1A is a diagram of a first embodiment of a hybrid antenna system in WCD, with the whip antenna in the extended operating position.

도1b는 도1a의 하이브리드 안테나 시스템의 다이어그램이고, 휩 안테나는 들어간 비동작 위치에 있다.FIG. 1B is a diagram of the hybrid antenna system of FIG. 1A with the whip antenna in the inactive position.

도2a는 WCD용 하이브리드 안테나 시스템의 제2 실시예에 대한 다이어그램이고, 휩 안테나는 펴진 동작 위치에 있고, 내부 안테나는 비동작 상태에 있다.2A is a diagram of a second embodiment of a hybrid antenna system for a WCD, with the whip antenna in an extended operating position and the internal antenna in an inoperative state.

도2b는 도2a의 하이브리드 안테나 시스템의 다이어그램이고, 칩 안테나는 들어간 비동작 위치에 있고, 내부 안테나는 동작 상태에 있다.FIG. 2B is a diagram of the hybrid antenna system of FIG. 2A, where the chip antenna is in the inactive position and the internal antenna is in operation.

도3은 제2 실시예에 대한 하이브리드 안테나 시스템의 선택적인 구성이고, 본 발명에 따라 전자식 스위치는 휩 안테나 및 내부 안테나 사이에서 스위칭된다.3 is an optional configuration of a hybrid antenna system for the second embodiment, in which the electronic switch is switched between the whip antenna and the internal antenna.

도4는 도3의 전자식 스위치에 대한 기능도.4 is a functional diagram of the electronic switch of FIG.

도1a 및 도1b를 참조하여, WCD(100)는 케이스 또는 하우징(102), PCB에 장착 또는 형성된 WCD의 RF 회로를 구비한 제1 인쇄 회로 기판(PCB)(104), 및 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이브리드 안테나 시스템(106)을 갖는다. 하이브리드 안테나(106)와 함께 사용가능한 WCD(100)의 예에는 PDA(Personal Digital Assistant),셀룰러 전화기, PCS 폰 및 팜탑 컴퓨터가 포함된다. 케이스(102)는 예컨대 폴더형 전화기 또는 플립-탑(flip-top) 핸드-헬드 컴퓨터에 사용되는 "벽돌 모양", 또는 "조개 껍데기 모양" 스타일을 포함하는 임의의 편리한 모양 및 스타일로 제공될 수 있다. 1A and 1B, the WCD 100 includes a case or housing 102, a first printed circuit board (PCB) 104 having an RF circuit of a WCD mounted or formed on a PCB, and the present invention. There is a hybrid antenna system 106 according to one embodiment. Examples of WCD 100 usable with hybrid antenna 106 include personal digital assistants (PDAs), cellular telephones, PCS phones, and palmtop computers. Case 102 may be provided in any convenient shape and style, including a "brick-like" or "seashell-like" style used for, for example, a clamshell phone or a flip-top hand-held computer. have.

하이브리드 안테나 시스템(106)은 휩 안테나 성능상의 장점을 내부 안테나와 관련된 미학적 및 인체공학적 장점들과 결합하기 위해, 본 발명에서 고유하게 구성된 휩 안테나와 같은 재배치가능 안테나(108) 및 내부의 감춰진 안테나(110)를 포함한다. 하이브리드 안테나 시스템(106)은 또한 내부 안테나(110) 및 휩 안테나(108)를 PCB(104) 상의 RF 회로에 각각 연결하기 위한 탄성있는 스프링 클립으로 형성된 제1 전기 전도성 커넥터(112) 및 탄성있는 스프링 클립으로 형성된 제2 전기 전도성 커넥터(114)를 포함한다. 제1 및 제2 전기 전도성 커넥터(112 및 114)는 바람직한 실시예에서 탄성있는 스프링 클립이다.The hybrid antenna system 106 incorporates a repositionable antenna 108 and an internal concealed antenna, such as a whip antenna inherently configured in the present invention, to combine the advantages of whip antenna performance with the aesthetic and ergonomic advantages associated with the internal antenna. 110). The hybrid antenna system 106 also includes a first electrically conductive connector 112 and a resilient spring formed of resilient spring clips for connecting the internal antenna 110 and the whip antenna 108 to RF circuitry on the PCB 104, respectively. And a second electrically conductive connector 114 formed of a clip. The first and second electrically conductive connectors 112 and 114 are elastic spring clips in the preferred embodiment.

휩 안테나(108)는 공지된 방식으로 케이스(102)의 홈(groove) 및/또는 가이드에 의해 미끄러지듯 수용된다. 따라서, 휩 안테나(108)는 각각 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 선택적으로 케이스(102)로부터 펼 수 있고, 케이스(102) 내로 다시 들어가도록 하기 위해서 V 방향으로 재배치가능하다. 휩 안테나(108)는 공지된 구성의 단극 또는 쌍극 방사체이고, 상부(116a) 및 하부(116b)를 갖는 전기 도체인 연장되는 방사체를 포함한다. 절연 외장(118;sheath)은 방사체 상부(116a)를 덮고 전기적으로 절연시킨다.The whip antenna 108 is slidably received by the grooves and / or guides of the case 102 in a known manner. Thus, the whip antenna 108 may optionally extend from the case 102, as shown in FIGS. 1A and 1B, respectively, and repositionable in the V direction to allow it to enter the case 102 again. The whip antenna 108 is a monopole or dipole emitter of known configuration and includes an elongated emitter that is an electrical conductor having a top 116a and a bottom 116b. An insulating sheath 118 covers and electrically insulates the radiator top 116a.

내부 안테나(110)(차폐된 기판형 안테나라고도 함)는 절연 지원 기판 또는 PCB(124) 및 신호 공급 영역(126) 상에 형성된 전기적으로 전도성인 트레이스(trace) 또는 안테나 방사 엘리먼트(122)를 포함한다. 고정적으로 완전히 케이스(102) 내에 장착된 PCB(124)는 유리하게는 사용자가 WCD(100)를 잡을 때 발생되는 안테나 로딩 효과를 감소시키기 위해 케이스로부터 방사 엘리먼트(122)를 떨어뜨려 놓고, WCD의 사용 중에 WCD를 사용자의 머리 근처에 위치시킨다. 도전 트레이스(122)는 바람직한 안테나 방사 구조를 형성하는 다수의 전기적으로 연결된 트레이스를 포함할 수 있다. 전도성 트레이스(122)는 신호 공급 영역(126)에 전도성 패드(128)를 포함하고, 전도성 트레이스(122)를 WCD(100) 내의 다른 회로에 연결하기 위한 전기 접촉을 제공한다. 차폐된 기판형 안테나(110)는 앞서 언급된 공동 계류 중인 특허출원 "다중-계층화된 차폐된 기판형 안테나"에 제시된 바에 따라 구성된다.Internal antenna 110 (also referred to as a shielded substrate antenna) includes an electrically conductive trace or antenna radiating element 122 formed on an insulating support substrate or PCB 124 and signal supply region 126. do. The PCB 124 fixedly and completely mounted in the case 102 advantageously separates the radiating element 122 from the case to reduce the antenna loading effect that occurs when the user grasps the WCD 100. Place the WCD near your head during use. Conductive trace 122 may include a plurality of electrically connected traces that form the desired antenna radiating structure. Conductive trace 122 includes conductive pads 128 in signal supply region 126 and provides electrical contacts for connecting conductive trace 122 to other circuitry within WCD 100. The shielded substrate-type antenna 110 is constructed as set forth in the aforementioned co-pending patent application "multi-layered shielded substrate-type antenna".

고정적으로 케이스(102) 내부에 장착된 PCB(104)는 WCD(100)를 동작시키기 위해 PCB 상에 장착 또는 형성된 공지된 RF 트랜시버 및 전자 회로를 갖는다. RF 트랜시버 회로는 수신 및 전송 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(130), 수신 회로(132) 및 전송 회로(134)를 포함한다. 전도성 트레이스(138)를 통해 RF 회로에 전기적으로 연결된 전도성 패드(136)는 휩 및 내부 안테나(108 및 110)를 RF 회로에 연결하기 위한 전기 접촉을 제공한다. 각각 별개의 PCB(104 및124)에 RF 회로 및 내부 안테나(110)를 제공하면 유리하게는 각 별개의 PCB를 구성하고 각 PCB를 WCD(100)에 구성하는데 융통성을 더 가질 수 있게 된다. 선택적인 구성에서, 별개의 PCB(104 및 124)는 단일 PCB 상에 형성되거나 또는 단일 PCB에 접착된 RF 회로(및 다른 전자 회로) 및 내부 안테나(110)를 모두 갖는 단일 PCB로 결합될 수 있다. 그러한 단일 PCB의 사용은 유리하게 구성 요소의 수를 감소시키고 WCD(100)의 PCB 장착 구성을 단순화시킨다.The PCB 104 fixedly mounted inside the case 102 has known RF transceivers and electronic circuits mounted or formed on the PCB to operate the WCD 100. The RF transceiver circuit includes a duplexer 130, a receiving circuit 132, and a transmitting circuit 134 for separating receive and transmit signals. Conductive pads 136 electrically connected to RF circuitry via conductive traces 138 provide electrical contacts for connecting the whip and internal antennas 108 and 110 to the RF circuitry. Providing the RF circuitry and internal antenna 110 on separate PCBs 104 and 124, respectively, advantageously allows more flexibility in configuring each separate PCB and configuring each PCB in the WCD 100. In an optional configuration, the separate PCBs 104 and 124 may be formed on a single PCB or combined into a single PCB having both an internal antenna 110 and an RF circuit (and other electronic circuits) bonded to a single PCB. . The use of such a single PCB advantageously reduces the number of components and simplifies the PCB mounting configuration of the WCD 100.

탄성있는 스프링 클립으로 형성된 제1 전기 전도성 커넥터(112)는 각각 패드(128 및 136)에 결합되어 내부 안테나(110) 및 PCB(104) 상의 RF 회로 사이에 고정된 전기 접속을 형성하는 마주보는 단부를 포함한다. 탄성있는 스프링 클립으로 형성된 제2 전기 전도성 커넥터(114)는 패드(136)에 고정된 제1 단부(114a) 및 휩 안테나(108)와의 접촉되도록 바이어스된 제2 재배치가능한 단부(114b)를 포함한다. 도1a를 참조하여, 휩 안테나가 펴져 있고 동작 상태에 있으면, 클립 단부(114b)는 휩 안테나(108)의 전도성 단부(116b)와 접촉되어 휩 안테나를 내부 안테나(110)와 병렬로 RF 회로에 전기적으로 접속시킨다.First electrically conductive connectors 112 formed of resilient spring clips are coupled to pads 128 and 136, respectively, with opposite ends forming fixed electrical connections between the internal antenna 110 and the RF circuits on the PCB 104. It includes. The second electrically conductive connector 114 formed of an elastic spring clip includes a first end 114a secured to the pad 136 and a second repositionable end 114b biased to be in contact with the whip antenna 108. . Referring to FIG. 1A, when the whip antenna is extended and in operation, the clip end 114b is in contact with the conductive end 116b of the whip antenna 108 to bring the whip antenna in parallel with the internal antenna 110 to the RF circuit. Electrically connected

도1b를 참조하면, 휩 안테나가 들어가 있고, 비동작 상태에 있을때, 클립단부(114b)는 도전체(116b) 대신에 절연 외장(118)과 접촉되어, 휩 안테나를 RF 회로와 차단(즉, 전기적으로 절연)시키고, 내부 안테나(110) 만이 RF와 전기적으로 접속된 상태로 남게 된다. RF 회로로 및 RF 회로로부터 휩 안테나를 접속 및 차단시키기 위해 공지된 선택적인 휩 안테나 구성 및 메커니즘이 본 발명에서 사용가능하다는 점이 이해될 것이다.Referring to FIG. 1B, when the whip antenna is in and in an inoperative state, the clip end 114b is in contact with the insulating sheath 118 instead of the conductor 116b, so as to isolate the whip antenna from the RF circuit (i.e., Electrically insulated), and only the internal antenna 110 remains in electrical connection with the RF. It will be appreciated that optional whip antenna configurations and mechanisms known for connecting and disconnecting the whip antenna to and from the RF circuitry may be used in the present invention.

WCD(100)의 사용 중에, WCD에서의 통신 신호 강도가 상대적으로 높거나 평균 레벨에 있는 경우에 사용자는 휩 안테나(108)를 케이스(102) 내에 들여보내 비동작 위치에 놓고, 이에 의해 내부 안테나(110) 만이 신호를 수신 및 전송한다. 그러나, 불량 신호 커버리지에 대처하기 위해 추가적인 안테나 성능이 필요하면, 즉 WCD에서의 신호 강도가 교외 또는 가장 자리의 신호 커버리지 영역에서 상대적으로 낮을때, 사용자는 휩 안테나(108)를 펴진 동작 위치에 위치시키고, 이에 의해 휩 안테나(108) 및 내부 안테나(110) 모두 신호를 수신 및 전송한다.During the use of the WCD 100, the user injects the whip antenna 108 into the case 102 and places it in an inoperative position when the communication signal strength in the WCD is at a relatively high or average level, thereby allowing the internal antenna Only 110 receives and transmits the signal. However, if additional antenna performance is needed to cope with bad signal coverage, i.e., when the signal strength in the WCD is relatively low in the suburban or edge signal coverage area, the user is placed in the extended operating position of the whip antenna 108 This causes both the whip antenna 108 and the internal antenna 110 to receive and transmit signals.

하이브리드 안테나 시스템(106)은 휩 안테나(108) 및 내부 차폐된 기판형 안테나(110)의 결합된 장점들을 실현하기 위한 단순하고 저비용의 접근 방법을 제공한다. 그러나, 위에 설명된 병렬 연결된 안테나 구성에서 펴진 안테나(108)와 내부 안테나(110)를 함께 사용하면 안테나(108 및 110)가 각각 서로 간섭되는 신호를 수신하는 경우에 WCD에서 수신 신호 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 이하에서 설명될 본 발명의 실시예에서는 이러한 결점을 피하고자 한다.Hybrid antenna system 106 provides a simple and low cost approach to realizing the combined advantages of whip antenna 108 and internally shielded substrate antenna 110. However, using the extended antenna 108 and the internal antenna 110 together in the paralleled antenna configuration described above may degrade the reception signal performance in the WCD when the antennas 108 and 110 respectively receive signals that interfere with each other. Can be. Therefore, in the embodiments of the present invention to be described below, it is intended to avoid this drawback.

본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 안테나 시스템(200)은 도2a 및 도2b에 설명된다. 간명함을 위해, 케이스(102) 및 RF 회로는 도2a 및 도2b에 도시되지 않았다. 하이브리드 안테나 시스템(200)은 휩 안테나(108')(휩 안테나(108)와 유사), 내부 안테나(110), 각각 내부 안테나(110) 및 휩 안테나(108')를 RF회로에 연결하기 위한 제1 전기적 전도성의 탄성있는 커넥터(202) 및 제2 전기적 전도성의 탄성있는 커넥터(204)를 포함한다. 예컨대, 스프링 클립으로 형성된 커넥터(202 및 204) 및 휩 안테나(108')는 RF 회로로부터 각 안테나(108' 및 110)를 전기적으로 접속 및 차단시키기 위한 기계식 스위칭 메커니즘으로서 함께 동작하며, 이하 이를 설명한다. 하이브리드 안테나 시스템(200)은 유리하게는 한번에 안테나(108') 또는 내부 안테나(110) 중 하나 만을 RF 회로에 전기적으로 접속함으로써 위에 언급된 간섭 효과를 피한다.The hybrid antenna system 200 according to the second embodiment of the present invention is described in FIGS. 2A and 2B. For simplicity, the case 102 and the RF circuit are not shown in Figs. 2A and 2B. The hybrid antenna system 200 is configured to connect the whip antenna 108 '(similar to the whip antenna 108), the internal antenna 110, the internal antenna 110 and the whip antenna 108', respectively, to the RF circuit. A first electrically conductive resilient connector 202 and a second electrically conductive resilient connector 204. For example, the connectors 202 and 204 and whip antenna 108 'formed of spring clips operate together as a mechanical switching mechanism for electrically connecting and disconnecting each of the antennas 108' and 110 from the RF circuit, as described below. do. The hybrid antenna system 200 advantageously avoids the interference effects mentioned above by electrically connecting only one of the antenna 108 'or the internal antenna 110 to the RF circuit at a time.

휩 안테나(108')는 전도성의 단부(116b) 및 상기 단부(116b)로부터 떨어진 반대 단부(220)를 포함한다. 절연 외장(118')은 반대 단부(116b 및 220) 사이에서 펴진다. 외장(118')은 단부(116b 및 220)의 지름 보다 큰 지름을 갖는다. 스프링 클립(204)은 PCB(104) 상에 형성된(그러나, 설명의 간명함을 위해 PCB(104)로부터 떨어져서 제시되어 있는) 전도성 패드(206) 및 전도성 트레이스(208)를 통해 RF 회로에 전기적으로 접속된다. 스프링 클립(204)은 도2a에 도시된 바와 같이, 휩 안테나가 펴진 위치에 있을때는 휩 안테나(108')의 단부와 닿도록 크기 조절되고, 이에 의해 휩 안테나를 RF 회로에 전기적으로 접속시킨다. 반면에, 스프링 클립(204)은 도2b에 도시된 바와 같이, 휩 안테나(108')가 들어간 위치에 있을때는, 절연 외장(118')과 닿고, 이에 의해 휩 안테나를 RF 회로로부터 차단한다.The whip antenna 108 'includes a conductive end 116b and an opposite end 220 away from the end 116b. Insulating sheath 118 ′ extends between opposite ends 116b and 220. The sheath 118 ′ has a diameter larger than the diameter of the ends 116b and 220. The spring clip 204 is electrically connected to the RF circuit through the conductive pad 206 and the conductive trace 208 formed on the PCB 104 (but presented away from the PCB 104 for simplicity of description). do. The spring clip 204 is sized to contact the end of the whip antenna 108 'when the whip antenna is in the open position, as shown in FIG. 2A, thereby electrically connecting the whip antenna to the RF circuit. On the other hand, the spring clip 204 is in contact with the insulating sheath 118 'when in the position where the whip antenna 108' is in, as shown in FIG. 2B, thereby disconnecting the whip antenna from the RF circuit.

스프링 클립(202)은 패드(136)에 결합되면서 PCB(104)의 전도성 트레이스(210)에 의해 RF 회로에 접속된 제1단부(202b)을 포함한다. 스프링 클립(202)은 도2b(및 도2a의 점선으로)에 도시된 바와 같이 휩 안테나(108')가 들어간 위치에 있을때 스프링 클립의 제2 재배치가능한 단부(202a)를 내부 안테나(110)의 전도성 패드(128)와 접촉되게 바이어스 시키도록 크기 조절 및 모양이 형성되고, 이에 의해 내부 안테나(110)를 RF 회로에 접속시킨다. 반면에, 휩 안테나(108')의 외장(118')은 도2a에 도시된 바와 같이, 휩 안테나가 펴진 위치에 있을때 스프링 클립(202)과 접촉되고, 이에 의해 클립단부(202a)를 패드(128)로부터 떨어지게 배치하여 휩 안테나를 RF 회로로부터 차단한다. 따라서, 휩 안테나가 펴져있거나 들어간 위치에 있을때, 휩 안테나(108') 또는 내부 안테나(110) 중 하나만이 RF 회로에 전기적으로 접속된다.The spring clip 202 includes a first end 202b coupled to the pad 136 and connected to the RF circuit by the conductive trace 210 of the PCB 104. The spring clip 202 is connected to the second repositionable end 202a of the spring clip when the whip antenna 108 'is in the position as shown in FIG. 2B (and the dotted line in FIG. 2A). Size adjustments and shapes are formed to bias the contact with the conductive pads 128, thereby connecting the internal antenna 110 to the RF circuit. On the other hand, the sheath 118 ′ of the whip antenna 108 ′ contacts the spring clip 202 when the whip antenna is in the extended position, as shown in FIG. 2A, thereby bringing the clip end 202a into a pad ( 128) to isolate the whip antenna from the RF circuitry. Thus, when the whip antenna is in the extended or retracted position, only one of the whip antenna 108 'or internal antenna 110 is electrically connected to the RF circuit.

제2 실시예에 따른 선택적인 하이브리드 안테나 시스템(300)이 도3에 도시된다. 하이브리드 안테나 시스템(300)은 휩 안테나(108) 또는 내부 안테나(11)를 RF 회로에 선택적으로 접속시키기 위해 기계식 및 전기적 스위칭 기술의 조합을 사용한다. 하이브리드 안테나 시스템(300)은 휩 안테나가 각각 펴진 위치 및 들어간 위치에 있을때, 도1a 및 1b와 함께 설명된 방식과 유사하게 휩 안테나(108)를 PCB(104) 상의 전도성 트레이스(304)에 선택적으로 전기적 접속 및 차단하기 위한 기계식 커넥터(302)를 포함한다. 내부 안테나(110)는 도1a 및 도1b와 함께 설명된 방식과 유사하게 고정된 전기 접속을 사용하여 PCB(104) 상의 전도성 트레이스(306)에 전기적으로 접속된다.An optional hybrid antenna system 300 according to the second embodiment is shown in FIG. Hybrid antenna system 300 uses a combination of mechanical and electrical switching techniques to selectively connect whip antenna 108 or internal antenna 11 to RF circuitry. Hybrid antenna system 300 selectively selects whip antenna 108 to conductive trace 304 on PCB 104 in a manner similar to that described with FIGS. 1A and 1B when the whip antenna is in the extended and retracted positions, respectively. Mechanical connectors 302 for electrical connection and disconnection. Internal antenna 110 is electrically connected to conductive trace 306 on PCB 104 using a fixed electrical connection similar to the manner described with reference to FIGS. 1A and 1B.

하이브리드 안테나 시스템(300)은 전도성 트레이스(304)에 접속된 제1 입력(320), 전도성 트레이스(306)에 접속된 제2 입력(322) 및 RF 회로(집합적으로 참조번호 330으로 표시됨)에 접속된 출력(324)을 갖는 PCB(104) 상의 전자식 스위치(310)를 포함한다. 전자식 스위치(310)는 휩 안테나가 각각 펴진 동작 위치 및 들어간 비동작 위치에 있을때, 선택적으로 제1 입력(320)을, 그에 따라 휩 안테나(108) 또는 제2 입력(322)을, 또한 그에 따라 내부 안테나(110)를 RF 회로(330)에 연결한다.Hybrid antenna system 300 includes a first input 320 connected to conductive trace 304, a second input 322 connected to conductive trace 306 and an RF circuit (collectively indicated by reference number 330). Electronic switch 310 on the PCB 104 having an output 324 connected thereto. The electronic switch 310 optionally selects the first input 320 and, accordingly, the whip antenna 108 or the second input 322 when the whip antenna is in the extended operating position and in the inactive position, respectively. The internal antenna 110 is connected to the RF circuit 330.

도4에 전자식 스위치(310)에 대한 상세도가 도시되어 있다. 전자식 스위치(310)는 도4에 기능적으로 설명된 스위칭 엘리먼트(340)를 포함한다. 스위칭 엘리먼트(340)는 선택 라인(342)을 통해 스위칭 엘리먼트(340)에 인가된 스위칭 제어 전압에 응답하여 입력(320)(실선으로 도시) 또는 입력(322)(점선으로 도시)을 출력(324)에 연결한다. 스위칭 엘리먼트(340)는 공지된 바와 같이 스위칭 제어 전압에 의해 제어되는 스위칭 핀 다이오드를 사용하여 구현될 수 있다. 전자식 스위치(310)는 또한 언제 휩 안테나(108)가 커넥터(302) 및 PCB 트레이스(304)를 통해 입력(320)에 접속되는가를 감지하고, 감지된 로드에 응답하여 스위칭 엘리먼트(340)에 인가된 스위칭 제어 전압을 유도하기 위한 안테나 로드 감지 회로(346)를 포함한다. 공급 전압 Vcc 및 접지 전위 Gnd는 전자식 스위치(310)를 구동하기 위해 스위치(310)의 단말(350 및 352)에 각각 인가된다.A detailed view of the electronic switch 310 is shown in FIG. Electronic switch 310 includes switching element 340 functionally described in FIG. Switching element 340 outputs 324 (shown in solid line) or input 322 (shown in dashed line) in response to a switching control voltage applied to switching element 340 via select line 342. ). The switching element 340 may be implemented using a switching pin diode controlled by a switching control voltage as is known in the art. Electronic switch 310 also senses when whip antenna 108 is connected to input 320 via connector 302 and PCB trace 304 and applies to switching element 340 in response to the sensed load. An antenna load sensing circuit 346 for inducing a controlled switching voltage. The supply voltage Vcc and the ground potential Gnd are applied to the terminals 350 and 352 of the switch 310 to drive the electronic switch 310, respectively.

동작에 있어서, 안테나 로드 감지 회로(346)는 휩 안테나(108)가 펴져서 커넥터(302)에 의해 입력(320)에 연결되어 동작할 때, 예컨대 50 또는 75 옴의 안테나 로드를 감지한다. 그에 응답하여, 감지 회로(346)는 적절한 제어 전압을 스위칭 엘리먼트(340)에 인가하여 휩 안테나(108)를 RF 회로(330)에 접속시킨다(도4에 실선으로 도시된 바와 같이). 반면에, 안테나 로드 감지 회로(346)는 휩 안테나(108)가 들어가서 커넥터(302)에 의해 입력(320)으로부터 차단되어 있을때는 안테나 로드의 부족을 감지한다. 이에 응답하여, 감지 회로(346)는 적절한 제어 전압을 스위칭 엘리먼트(340)에 인가하여 휩 안테나(108)를 RF 회로(330)로부터 차단하고 내부 안테나(110)를 RF 회로(330)에 접속시킨다(도4에 점선으로 도시된 바와 같이).In operation, the antenna load sensing circuit 346 senses, for example, 50 or 75 ohms of antenna load when the whip antenna 108 is extended to operate connected to the input 320 by the connector 302. In response, the sense circuit 346 applies an appropriate control voltage to the switching element 340 to connect the whip antenna 108 to the RF circuit 330 (as shown in solid line in FIG. 4). On the other hand, the antenna load sensing circuit 346 detects a lack of antenna rod when the whip antenna 108 enters and is blocked from the input 320 by the connector 302. In response, the sense circuit 346 applies an appropriate control voltage to the switching element 340 to disconnect the whip antenna 108 from the RF circuit 330 and to connect the internal antenna 110 to the RF circuit 330. (As shown by the dashed line in FIG. 4).

본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위의 해석에 의해 정해지는 범위와 일치하는 최광의 범위로 해석된다.While various embodiments of the invention have been described, it will be understood that the scope of the invention is not limited thereto. It is intended that the scope of the invention be interpreted as the broadest range consistent with the scope defined by the interpretation of the appended claims.

Claims (14)

공통 내부 RF 회로에 접속되는 재배치가능 안테나와 내부 안테나를 구비하는 휴대용 통신 장치(PCD)로서,A portable communication device (PCD) having a repositionable antenna and an internal antenna connected to a common internal RF circuit, 상기 재배치가능 안테나가 들어간(retracted) 위치에 있지 않을 때는 신호 이득을 최대화하기 위해서 상기 내부 및 재배치가능 안테나들이 상기 공통 내부 RF 회로에 동시에 동작가능하도록 병렬로 전기접속되는 반면에, 상기 재배치가능 안테나가 들어간 위치에 있을 때는 상기 내부 안테나만이 상기 공통 내부 RF 회로에 동작가능하도록 전기접속되며, When the repositionable antenna is not in the retracted position, the internal and repositionable antennas are electrically connected in parallel to be simultaneously operable to the common internal RF circuit to maximize signal gain, while the repositionable antenna is When in the retracted position only the internal antenna is electrically connected to the common internal RF circuit, 상기 재배치가능 안테나에서 미리 결정된 임피던스가 검출될 경우에는 상기 내부 안테나를 상기 공통 내부 RF 회로로부터 전기적으로 절연하기 위한 스위칭 회로를 포함하는 휴대용 통신 장치.And a switching circuit for electrically isolating said internal antenna from said common internal RF circuit if a predetermined impedance is detected at said repositionable antenna. 삭제delete 제1항에 있어서, 상부에 상기 공통 내부 RF 회로의 구성 요소들이 형성되어 있고, 상기 내부 안테나를 구비하는 인쇄 회로 기판(PCB)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치.The portable communication device of claim 1, further comprising a printed circuit board (PCB) having components on the common internal RF circuit formed thereon and having the internal antenna. 제1항에 있어서, 상기 내부 안테나는 상기 PCD의 케이스에 및 상기 PCD의 케이스 내에 고정되어 있는 인쇄 회로 기판상에 형성되는 전기 전도성 트레이스로 구성된 차폐된(shielded) 기판형 안테나인 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치.The portable antenna of claim 1, wherein the internal antenna is a shielded substrate-type antenna composed of electrically conductive traces formed on a printed circuit board secured to the case of the PCD and within the case of the PCD. Communication device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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