KR100727810B1 - 이동통신 단말기에서 안테나의 패턴 변형 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에서 서로 다른 두 개 안테나를 이용하여 방사패턴을 변형시켜 수신 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법 관한 것으로서, 적어도 하나의 주파수 대역을 공용하는 제 1안테나 및 제 2안테나와, 상기 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하기 위한 제어신호를 발생하여 조절된 각 위상차에 따른 신호대 잡음비 값을 측정하고, 가장 큰 값을 갖는 위상차로 방사패턴을 형성할 것을 결정하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하는 위상변위기를 포함하여 수신 신호의 안정성을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.

안테나, 위상차 조절, 방사패턴 변형, 이동통신 단말기

Description

이동통신 단말기에서 안테나의 패턴 변형 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROL PATTERN OF ANTENA IN MOBILE COMMUNICATION}

도 1은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 위상차를 조절하여 방사패턴을 변형시키기 위한 구성을 도시하는 블록도,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 위상차를 조절하여 방사패턴을 변형시키기 위한 절차를 도시하는 흐름도, 및

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 위상차 조절에 따른 방사패턴 변형의 실험 결과를 도시하는 도면.

본 발명은 이동통신 단말기에서 안테나의 패턴 변형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 상기 이동통신 단말기에서 서로 다른 두 개 안테나의 위상차를 조절하여 상기 두 개 안테나의 결합된 방사패턴을 변형시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 이동통신단말기는 휴대의 편리성 때문에 사용이 급격히 확산되고 있는 추세이다. 따라서, 서비스 제공자(단말기 제조자)들은 많은 사용자를 확보하기 위해 더욱 편리한 기능을 갖는 단말기를 경쟁적으로 개발하여 최근 이동통신 단말기에서는 음성 통화 기능 이외에 블루투스, DMB(Digital Multimedia Broadcasting), WLAN(Wireless Local Area Network)등과 같은 다양한 서비스를 지원하고 있다. 이로 인해, 상기 이동통신 단말기는 두 개의 서비스를 동시에 지원하기 위해 서로 다른 주파수 대역을 지원하는 두 개 이상의 안테나를 탑재하여 사용하는 경우가 늘어나고 있다.

상기 이동통신 단말기에 탑재된 두 개 이상의 안테나는 다이버시티 기법을 사용할 수 있다. 상기 다이버시티 기법은 상기 두 개 이상의 안테나들 간에 상호 연관성이 적도록 0.5파장 이상의 공간적인 차이를 두어 페이딩 채널 환경과 같은 열악한 환경에서도 안정된 수신 레벨을 확보할 수 있다.

하지만, 최근 이동통신 단말기는 소형화되면서, 상기 이동통신 단말기에 탑재되는 두 개 안테나는 0.5 파장 이상의 거리를 얻을 수 없게 되었다. 따라서, 두 개의 안테나에 다이버시티 기법을 적용할 경우 두 개 안테나 사이에는 커플링(coupling)이 존재하게 되어 상기 다이버시티 기법의 특성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로 알려진 안테나 배열 이론에 의하면 동일한 다수 개의 안테나의 간격과 위상차를 이용하여 안테나의 방사패턴을 조절할 수 있지만, 서로 다른 두 개의 안테나를 이용하는 경우 일반적인 배열 안테나의 배열 이론을 이용하여 방사패턴을 예측할 수 없는 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 단말기에서 서로 다른 두 안테나를 이용하여 한 대역에서 결합된 방사패턴을 변형시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 단말기에서 두 개 안테나 사이의 위상차를 조절하여 방사패턴을 변형시키기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 방사패턴을 변형시키기 위한 장치는, 적어도 하나의 주파수 대역을 공용하는 제 1안테나 및 제 2안테나와, 상기 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하기 위한 제어신호를 발생하여 조절된 각 위상차에 따른 신호대 잡음비 값을 측정하고, 가장 큰 값을 갖는 위상차로 방사패턴을 형성할 것을 결정하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하는 위상변위기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 방사패턴을 변형시키기 위한 방법은, 미리 정해진 소정 개수의 위상 값들 각각에 대해 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하여 신호대 잡음비를 측정하는 과정과, 상기 측정된 각 위상 값에 따른 신호대 잡음비들 중 가장 크게 측정된 신호대 잡음비에 해당하는 위상 값을 선택하여 상기 제 1안테나와 제 2안테나의 결합된 방사패턴을 변형시키는 과정을 포함하는 것을 특징 으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명은, 이동통신 단말기에서 서로 다른 특성을 가진 두 개 안테나의 위상차를 조절하여 상기 두 개 안테나의 결합된 방사패턴을 변형시키기 위한 방법에 관해 설명할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에서 안테나의 위상차를 조절하여 방사패턴을 변형시키기 위한 구성을 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, 제어부(MPU: Micro-Processor Unit)(100)는 상기 이동통신 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 음성통화 및 데이터통신을 위한 처리 및 제어를 수행하고, 통상적인 기능에 더하여 본 발명에 따라 미리 설정된 주파수에서 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112) 사이의 위상차를 조절하여 상기 두 개 안테나의 결합된 방사패턴을 변형시키기 위한 기능을 제어한다.

또한, 상기 제어부(100)는 모뎀(102)을 구비한다. 상기 모뎀(102)은 상기 제어부(100)의 제어에 따라 메모리(114)에 저장된 소정 개수의 위상 값들을 확인하여 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112) 사이의 위상차를 조절하기 위한 신호를 위상변위기(108)에 제공하는 역할을 수행한다.

위상변위기(108)는 상기 모뎀(102)으로부터 위상차를 조절하기 위한 신호를 제공받아 상기 제 2안테나(112)의 위상을 변경시켜 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112) 사이에 위상차를 조절하는 역할을 수행한다.

메모리는 롬(ROM: Read Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory), (flash ROM)으로 이루어진다. 상기 롬은 상기 제어부(100)의 처리 및 제어를 위한 프로그램의 마이크로코드와 각종 참조 데이터를 저장한다. 특히, 본 발명에 따라 미리 설정된 주파수 대역에서 하기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)를 사용하기 위한 프로그램, 하기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112) 사이의 위상차를 조절하여 방사패턴을 변형시키기 위한 프로그램, 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)가 커지는 방향으로 방사패턴을 변형시키기 위한 프로그램을 저장한다.

상기 램은 각종 프로그램 수행중에 발생하는 일시적인 데이터를 저장한다. 상기 플래쉬 롬은 갱신 가능한 각종 보관용 데이터를 저장한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)에 의해 형성된 결합된 방사패턴을 변형시키기 위한 미리 정한 소정 개수의 위상 값들을 저장한다. 여기서, 상기 저장된 위상 값들은, 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)의 특성에 따라 다른값들을 가질 수 있다.

통신모듈(104)은 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)를 통해 입출력되는 데이터의 무선신호를 송수신 처리하는 기능을 수행한다. 특히, 본 발명에 따라 두 개의 안테나를 모두 사용하기 위해 미리 설정된 특정 주파수에서 상기 제 1안테 나(110)와 제 2안테나(112)를 통해 입출력되는 데이터의 무선신호를 송수신처리하는 기능을 수행한다.

듀플렉서(Duplexer)(106)는 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)들 중 하나의 안테나를 수신 전용으로 사용하기 위해 적용하였으며, 두 안테나가 모두 송수신 기능을 수행하고자 할 경우에 상기 듀플렉서(106)는 통신모듈에 포함될 수 있다.

상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)는 신호를 송수신하기 위한 장치로서, 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)는 서로 다른 특성(예:안테나 크기, 모양, 극성 및 전류 분포)을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)의 특성은 서로 상이할수록 상기 위상차 조절에 대한 방사패턴의 변형은 적어지고, 서로 비슷할수록 상기 위상차 조절에 대한 방사패턴의 변형은 이상적인 배열 안테나와 같은 효과를 가질 수 있게 된다.

상기 제 1안테나(110)는 여러 개의 주파수 대역을 지원하며, 상기 제 2안테나(112)는 상기 여러 개의 주파수 대역 중 미리 설정된 하나의 공통된 주파수 대역을 지원한다. 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)는 상기 미리 설정된 하나의 공통된 주파수 대역에서 다이버시티 안테나로 사용되어 하나의 결합된 방사패턴을 형성시킬 수 있으며, 상기 결합된 방사패턴은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모뎀(102)의 출력 신호에 의해 조절되는 위상차에 따라 변형된다.

상술한 설명에서는 상기 제 2안테나(110)의 위상을 변경시켜 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112) 사이의 위상차를 조절하였지만, 상기 두 개 안테나 (110, 112) 각각의 위상을 변경시켜 상기 두 개 안테나 사이의 위상차를 변경시킬 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 안테나의 위상차를 조절하여 방사패턴을 변형하기 위한 절차를 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, 먼저 상기 제어부(100)는 201단계에서 다이버시티 효과를 얻기 위해 서로 다른 특성을 가진 두 개의 안테나를 사용하는 모드인지 확인한다. 여기서, 상기 두 개의 안테나 중 제 1 안테나는 여러 주파수 대역을 지원하는 안테나이고, 제 2 안테나는 상기 여러 주파수 대역 중 하나의 주파수 대역을 지원하는 안테나이다.

상기 서로 다른 특성을 가진 두 개의 안테나를 사용하는 모드이면, 상기 제어부(100)는 203단계로 진행하여 상기 메모리(114)에 미리 저장된 소정 개수의 위상 값들을 확인한다.

상기 미리 저장된 소정 개수의 위상 값들을 확인한 후, 상기 제어부(100)는 205단계로 진행하여 상기 확인된 위상 값들을 이용하여 제 1 안테나(110)와 제 2 안테나(112) 사이의 위상차를 조절하여 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)의 결합된 방사패턴을 변형시킨다.

이후, 상기 제어부(100)는 207단계로 진행하여 각 위상 값에 따라 변형된 방사패턴으로 수신되는 신호의 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 측정한다.

상기 각 위상 값에 따른 신호대 잡음비가 측정되면, 상기 제어부(100)는 209 단계로 진행하여 상기 위상 값들 중 상기 신호대 잡음비가 가장 크게 측정된 방사패턴에 해당하는 위상 값을 선택하여 상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112) 사이에 위상차를 조절한다.

상기 제 1안테나(110)와 제 2안테나(112)사이의 위상차를 조절한 후, 상기 제어부(100)는 211단계로 진행하여 상기 조절된 위상차에 따라 변형된 방사패턴으로 신호를 송수신한 후, 상기 제어부(100)는 본 알고리즘을 종료한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 위상차 조절에 따른 방사패턴 변형의 실험 결과를 도시하고 있다.

상기 도 3은 일반적인 셀룰러 대역과 GPS(Global Positioning System: 위성 위치 확인 시스템)를 함께 사용할 수 있는 FIPA(Foundation for Intelligent Physical Agent) 안테나와 상기 GPS와 WLAN(Wireless Local Area Network)을 사용하는 멀티 밴드 안테나를 이용하여 실험한 결과이다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 FIPA안테나와 상기 멀티 밴드 안테나가 같이 사용될 수 있는 상기 GPS사용 대역에서 상기 두 안테나 사이에 위상차를 0, 45, 60, -45과 같이 조절했을 경우, 상기 두 안테나가 형성시킨 결합된 방사패턴이 상기 각 위상차에 따라 변형되는 것을 알 수 있다. 물론 결합되지 않는 셀룰러 대역과 WLAN대역에서는 두 개의 안테나가 각각 독립적으로 동작한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 단말기에서 서로 다른 특성을 갖는 두 개의 안테나의 위상차를 조절하여 수신되는 신호의 신호대 잡음비가 가장 큰 방향으로 방사패턴을 변형시킴으로써, 상기 이동통신 단말기의 크기에 따른 공간적인 제약을 받지 않고 다이버시티 기법을 사용하여 송수신 신호의 안정성을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 방사패턴을 변형시키기 위한 장치에 있어서,

   적어도 하나의 주파수 대역을 공용하는 제 1안테나 및 제 2안테나와;

   상기 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하기 위한 제어신호를 발생하여 조절된 각 위상차에 따른 신호대 잡음비 값을 측정하고, 가장 큰 값을 갖는 위상차로 방사패턴을 형성할 것을 결정하는 제어부와;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하는 위상변위기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1안테나와 제 2안테나는,

   안테나의 모양, 크기, 극성 전류 분포 중 적어도 하나의 특성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1안테나와 제 2안테나에 따른 방사패턴을 형성하기 위한 소정 개수의 위상 값들을 저장하는 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 삭제
6. 이동통신 단말기에서 두 개 안테나의 방사패턴을 변형시키기 위한 방법에 있어서,

   미리 정해진 소정 개수의 위상 값들 각각에 대해 제 1안테나와 제 2안테나 사이의 위상차를 조절하여 신호대 잡음비를 측정하는 과정과;

   상기 측정된 각 위상 값에 따른 신호대 잡음비들 중 가장 크게 측정된 신호 대 잡음비에 해당하는 위상 값을 선택하는 과정과;

   상기 선택된 위상 값을 이용하여 상기 제 1안테나와 제 2안테나의 결합된 방사패턴을 변형시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1안테나와 제 2안테나는,

   안테나의 모양, 크기, 극성 전류 분포 중 적어도 하나의 특성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 방법.
8. 삭제
9. 제 7항에 있어서,

   상기 제 1안테나는,

   적어도 하나의 주파수 대역을 지원하는 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 제 2안테나는,

    상기 제 1안테나가 지원하는 주파수 대역 중 미리 설정된 하나의 주파수 대역을 지원하는 안테나인 것을 특징으로 하는 방법.

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