KR100783634B1 - Ｒｆ파를 송신, 수신 또는 송수신하기 위한 안테나 장치, 이를 포함하는 무선 통신 장치 및 ｒｆ파를 송신, 수신 또는 송수신하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RF파를 송신 및/또는 수신하고 무선 통신 장치에 접속가능하며, 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7)을 포함하는 방사 구조(2)를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다. 안테나 장치는 중앙 스위칭 유닛(4)에 배열된 상기 안테나 소자를 선택적으로 접속 및 비접속하는 스위칭 수단을 포함한다. 더욱이, 적어도 2개 이상의 안테나 소자(5, 6, 7)는 다른 접속 상태들간에 개별적으로 스위칭될 수 있도록 상기 중앙 스위칭 유닛(4)에 접속된다. 중앙 스위칭 유닛(4)은 이것이 안테나 소자의 스위칭을 집중하게 하는 제어 신호를 수신하기 위한 제어 포트를 가진다. 본 발명은 또한 이런 종류의 하나 이상의 안테나 장치를 포함하는 무선 통신 장치와, RF파를 송수신하는 방법에 관한 것이다.
안테나 장치, 무선 통신 장치, 방사 구조, 중앙 스위칭 유닛, 무선파, 주파수 대역

Description

ＲＦ파를 송신, 수신 또는 송수신하기 위한 안테나 장치, 이를 포함하는 무선 통신 장치 및 ＲＦ파를 송신, 수신 또는 송수신하기 위한 방법{AN ANTENNA DEVICE AND METHOD FOR TRANSMITTING AND/OR RECEIVING RF WAVES, AND RADIO COMMUNICATION DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 RF파를 송신 및/또는 수신하고 무선 통신 장치에 접속가능한 안테나 장치, 이런 종류의 안테나 장치를 하나 이상 포함하는 무선 통신 장치, 및 RF파를 송수신하는 방법에 관한 것이다.
현대의 무선 통신 산업에서는, 사용자의 장치를 보다 소형화하고자 하는 요구가 점점 증가하고 있다. 이는 이동 전화와 같은 휴대용 단말기기에서 특히 중요하다. 휴대용 단말기기의 설계는 이 단말기기가 저 비용으로 용이하고 빠르게 제조되도록 해야만 한다. 따라서 단말기기는 그 사용에 대한 신뢰성 및 양호한 성능을 나타내야만 한다.
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.
이는 콤팩트하고 다기능이며 양호한 안테나 성능을 나타내는 안테나 장치에 대한 요구로 나타난다. 그러나, 그 성능은 사용하고자 하는 단말기기의 설계 및 장치의 인접 환경에서의 객체에 따라서 변동되었다.
오늘날 휴대용 전화기의 제조시, 안테나는 이런 특정 전화기의 특성에 적응되며 "통상(normal)" 환경에서 "통상" 사용 시에 적합하게 된다. 이는 어느 특정 전화기가 사용되거나 또는 어느 특정 전화기가 다른 전화기에 적합하게 되는 어느 특정 조건하에서 안테나가 나중에 적응될 수 없음을 의미한다. 따라서, 각각의 모델의 휴대용 전화기는 특정 설계 안테나가 구비되어야만 하는 바, 이는 통상 어떤 다른 전화기 모델에 최적으로 사용될 수 없음을 의미한다.
소형 구조용 안테나 장치, 예컨대 휴대용 전화기와 같은 휴대용 단말기기의 방사 속성은 전화기의 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 지지 구조 및 전화기 케이싱의 형상 및 크기에 크게 의존된다. 모든 방사 속성들, 예컨대 공진 주파수, 입력 임피던스, 방사 패턴, 대역폭, 편향, 이득 및 근필드 패턴은 PCB 및 전화기 케이싱과의 상호작용과 안테나 장치 자체의 프로덕트(product)이다. 인접한 환경에서의 객체는 방사 속성에 영향을 미친다. 따라서, 안테나가 합체되는 전체(total) 장치에 대해서 아래에서 만들어진 방사 속성에 관한 모든 참조가 있어야 한다.
상술한 내용은 다른 무선 통신 장치, 예컨대 무선 전화기, 원격 시스템, 무선 데이터 단말기 등에 대해서도 적용된다. 따라서, 본 발명의 안테나 장치가 휴대용 전화기에 관해 설명된다 할지라도 다양한 통신 장치에서 폭넓게 응용될 수 있다.
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 안테나가 개시된다. 안테나 시스템의 일부 특성은 예컨대 더 길게 또는 짧게 하기 위하여 다이폴 암의 세그먼트를 연결/비연결시킴에 의해 변동될 수 있다.
이런 종래의 안테나 시스템은 안테나 기능과의 바람직하지 않은 상호작용의 위험을 증가시키며, 장치의 제조를 복잡하게 하는 4개의 피드선을 요구한다. 더욱이, 사용되는 MEMS 스위치는 안테나 세그먼트의 패턴에 분포되어, 예컨대, 개별적으로 제어가능하도록 모든 스위치가 분리된 제어선을 구비해야 하기 때문에 제조를 보다 어렵게 한다.
WO 99/44307에는 안테나 이득 다이버서티(diversity)를 갖는 무선 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.
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-A2-0,840,394에는 위상 어레이 레이더 시스템이 개시된다. 이 시스템은 시간 지연 또는 위상 시프트를 제공하여 어레이 빔을 조정하기 위하여 프로그램가능한 MEMS 스위치 및 송신선을 채용한다.
그러나, 이들 종래의 장치 모두는 넓은 범위의 조건, 특히 중앙 스위칭 유닛 에 의해 장치에 인접한 환경에서의 조건에 적응될 수 있는 소정의 다기능 안테나 장치를 개시하고 있지 않다.
본 명세서에서, 본 발명의 안테나 장치가 RF 신호를 송신 및/또는 수신하도록 동작가능한 것을 이해해야 한다. 비록 용어가 하나의 특정 신호 방향을 제안하는데 사용된다 할지라도, 이런 상황이 그 신호 방향 및/또는 그 역방향을 포괄할 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 주된 목적은 안테나 장치가 여러 조건들에 적응가능하며 소정의 기능을 달성하는 무선 통신 장치용 다기능 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 안테나 장치가 통신 장치에 장착된 후 예컨대 다른 모델의 휴대용 전화기와 같은 다른 통신 장치에 적합하게 하기 위하여 적응될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 소정의 특성, 예컨대 방사 패턴, 동조, 편향, 공진 주파수, 대역폭, 입력 임피던스, 다이버서티 기능, 및 근필드 패턴이 용이하게 제어가능하며, 송수신 소자로서 안테나 소자의 접속이 용이하게 제어가능한 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 스위칭가능한 안테나 소자를 포함하며 제조가 용이하고 스위칭 수단과 안테나 소자간에 제어가능한 상호작용을 나타내는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 무선 통신 장치의 통합된 부분으로서 사용 되는데 적합한 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특정 목적은 바람직하게 무선파를 수신하며 적어도 2개 이상의 다른 주파수 대역들간에 스위칭가능한 패치 안테나를 포함하는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 이들 목적 및 다른 목적은 첨부된 청구범위 제1항, 제29항 및 61항의 안테나 장치, 청구범위 제33항의 무선 통신 장치, 및 청구범위 제34항, 제45항 및 제62항의 방법에 의해 각각 달성된다.
청구범위에서 "안테나 구조"는 RF 피드 장치에 접속된 안테나 소자를 포함하며, RF 접지 되거나 또는 비접속된다.
본 발명은 첨부된 도면에 예시된 실시예를 참고로 이하 보다 상세히 설명된다. 그러나, 특정 예의 상세한 설명이 본 발명의 바람직한 실시예를 포함한다 할지라도 단지 예시적이며, 후술되는 본 기술 분야의 전문가에 의해 다음의 상세한 설명으로부터 자명한 청구범위의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 안테나 장치의 일 실시예를 포함하는 휴대 전화기의 2개의 케이싱을 도시한 사시도.
도 2-14는 본 발명에 따르는 안테나 장치의 부가 실시예를 도시한 개요도.
도 15는 본 발명의 안테나 장치의 중앙 스위칭 장치를 제어하는 스위치-스테이(switch-and-stay) 알고리즘의 일 예를 도시한 흐름도.
도 16은 본 발명의 안테나 장치의 중앙 스위칭 장치를 제어하는 알고리즘의 다른 예를 도시한 흐름도.
도 17은 본 발명의 안테나 장치의 중앙 스위칭 장치를 제어하는 알고리즘의 또 다른 예를 도시한 흐름도.
도 18은 본 발명의 안테나 장치의 다른 실시예를 도시한 개요 정면도.
도 19는 도 18의 실시예의 개요 평면도.
도 1에서 도면 번호 20, 21은 휴대 전화 케이싱의 전면부 및 배면부를 각각 나타낸다. 전화기의 주 인쇄 회로 기판 PCB는 케이싱의 전면부에서의 공간(1)에 장착된다. 본 발명의 안테나 장치(2)는 본 실시예에서 별도의 지지 장치(22) 상에 인쇄된다. 이러한 지지체는 플렉서블 기판, MID(Molded Interconnection Device) 또는 PCB일 수 있다. 그러나, 안테나는 물론 하부 케이싱의 길이를 따라 연장될 수 있는 주 PCB상에 장착될 수도 있다. PCB상의 전화 회로와 그 안테나 장치간에는 RF 피드선과 스위칭 장치용 제어선(도시 안됨)이 있다.
안테나 장치(2)는 중앙 스위칭 유닛(4)을 포함한다. 유닛(4)은 전기적으로 제어가능한 스위칭 소자의 매트릭스를 포함한다. 스위칭 소자는 마이크로전자기계 시스템 스위치(MEMS), PIN 다이오드 스위칭, 또는 GaAs 전계 효과 트랜지스터, FET를 포함할 수 있다.
중앙 스위칭 유닛(4)은 안테나 소자의 패턴에 의해 둘러싸여 있다. 각각의 안테나 소자는 안테나 소자를 접속 및 비접속시키도록 배열된 중앙 스위칭 유닛에서의 각각의 스위치에 접속된다. 본 실시예에서, 방사 구조는 4개의 루프형 안테나 소자들(5)을 포함한다. 각각의 루프(5)내에서, 루프형 기생 소자(6)가 형성된다. 루프형 소자들(5, 6) 쌍 사이에는 멘더형(meander-shaped) 안테나 소자(7)가 배열된다. 안테나 소자는 중앙 스위칭 유닛(4) 주위에서 대칭적 패턴을 형성한다. 그러나, 소정의 어플리케이션에서, 안테나 소자는 다른 방향에서의 다른 안테나 특성을 구축하기 위하여 비대칭적 패턴을 형성할 수 있다. 더욱이, 방사 구조는 중앙 스위칭 유닛에 접속되지 않는 부가 안테나 소자를 포함할 수 있다.
중앙 스위칭 유닛(4)에 의해 루프형 안테나 소자는 서로 병렬 또는 직렬로 접속될 수 있거나, 또는 몇몇 소자는 직렬로 몇몇은 병렬로 접속될 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 소자는 RF 접지에 완전히 비접속 또는 접속될 수 있다. 하나 이상의 멘더형 안테나 소자(7)는 루프형 안테나 소자와 분리되거나 또는 임의로 조합하여 사용될 수 있다. 멘더 소자는 그 하나 이상의 선택된 부분만이 원한다면 접속될 수 있도록 또한 세그먼트될 수 있다.
도 1에 비록 도시되지는 않았지만, 패치 안테나, 슬롯 안테나, 휩 안테나, 헬리컬형 안테나, 지그재그형 안테나, 및 차원분열형 안테나와 같은 다른 타입의 안테나 소자들이 이하 설명된다. 모든 경우에, 중앙 스위칭 유닛은 안테나 소자에 의해 둘러싸일 수도 있고 또는 둘러싸이지 않을 수도 있으며, 중앙 스위칭 유닛은 일측상에 또한 위치될 수 있다.
안테나 소자의 모든 스위칭은 안테나 기능과의 제어가능한 상호작용으로 매우 작을 수 있는 중앙 스위칭 유닛(4)에 집중된다. 더욱이, 모든 스위칭이 중앙 스위칭 유닛(4)에 집중되기 때문에, 스위치 제어 신호는 다른 것들 중에서 전체 안테나(total antenna) 구조를 단순화하는 유닛에만 제공될 필요가 있다. 이는 종래 기술에 대한 본 발명의 중요한 이점이다.
"중앙 스위칭 유닛(4)"에 의하여, 안테나 소자들의 접속/비접속이 용이하게 제어될 수 있다. RF 피드 수단에 접속되는 안테나 소자들(antenna elements)의 조합을 적절하게 선택하여, 즉 안테나 구성 상태를 적절하에 선택하여, 이산 소자들을 별도로 접속 또는 비접속시킬 필요 없이, 안테나 장치의 임피던스 및/또는 공진 주파수가 조절될 수 있다. 동일한 효과가, RF 피드에 접속되지 않고 RF 접지에 접속 또는 비접속되는 기생 소자들을 사용하여, 달성될 수 있다. 상기 기생 소자들은 상기 "중앙 스위칭 유닛"에 또한 접속될 수 있다. 이 경우, 어떤 응용에 있어 이산 소자들(discrete components)을 사용하는 것이 또한 요망되는 바, 이들 이산 소자들은, 다른 안테나 소자들처럼 상기 "중앙 스위칭 유닛"에 의해 용이하게 접속 또는 비접속될 수 있어야 한다.
더욱이, 안테나의 방사 패턴은 안테나 소자의 적절한 선택에 의한 요구에 따라 형성될 수 있다. 이런 방식으로, 안테나 장치에 인접한 환경에서의 객체, 예컨대 휴대용 전화기의 사용자에 기인한 영향은 다른 것들 사이에서 최소화될 수 있다. 또한, 다이버서티 기능을 포함하며 안테나 소자를 송신기 회로에 접속된 소자로부터 무선 통신 장치의 수신기 회로에 접속된 소자로 변경하기 위하여, 안테나 장치의 동조, 편향, 대역폭, 공진 주파수, 방사 패턴, 이득, 입력 임피던스, 근필드를 제어하는 것이 가능하다.
상술한 소형 무선 통신 장치의 파라미터는 장치의 인접한 객체에 의해 영향을 받는다. 근접 또는 인접 환경은 여기서 안테나 파라이터의 영향이 현저한 거리 내에 있는 것을 의미한다. 이런 거리는 장치로부터 약 1 파장 연장된다. 중앙 스위칭 유닛(4)에 의해 안테나 구성을 변경함에 의해, 외부 객체에 의한 안테나 파라미터의 영향은 변하지만 현저한 정도로 감소될 수 있다.
다음은, 본 발명에 따르는 안테나 소자의 기본 패턴을 개요적으로 예시한 도 2-12를 참고로 본 발명이 설명된다.
도 2는 도 1과 같이 복수의 루프 안테나 소자(5, 6)를 포함하는 안테나 장치의 예를 도시한다. 루프 안테나 소자는 중앙 스위칭 유닛(4)에서 시작하고 종료되도록 배열된다. 중앙 스위칭 유닛에 의하여, 루프 소자들은 RF 피드선에 접속되고, 서로 직렬 또는 병렬로 접속되는 단락 회로에 접속될 수 있다. 각각의 소자(element)는 따라서 중앙 스위칭 유닛(4)의 상태에 의해 속성이 결정되는 소위 "전체 안테나(total antenna)"로부터 전체 안테나 구조의 일부로서 보여질 수 있다. 즉, 중앙 스위칭 유닛은 루프 소자부가 접속되며 전기적으로 배열되는 방법을 결정한다. 소자들(5)의 적어도 몇몇은 RF 피드와의 직접 접속을 통해 여기(excitation)되는 활성 방사 소자로서 작용할 수 있다. 가능하게는, 소자들(6)중 몇몇은 다른 안테나 소자들과의 기생 커플링을 통해 소자의 여기가 달성되는 기생 소자로서 작용할 수 있다.
루프 안테나 소자는 3차원 구조로서 형성될 수 있다. 구조의 일부 또는 전부는 PCB 상부에 위치될 수 있다. 패턴은 접지 또는 PCB를 통과하여, 패턴의 일부가 PCB의 다른 측면 상에 있게 한다. 패턴의 몇몇 또는 모든 부분들은 PCB에 수직하게 연장된다.
스위칭 장치의 안테나 소자 외부에 부착되는 영구 단락 핀 및/또는 소자들이 있을 수 있다. 안테나 소자의 피딩은 스위칭 장치의 외부에서 또한 일어날 수 있다.
안테나 구성 상태를 변경하는 목적은 안테나를 소정의 임피던스에 정합시키는데 있다. 이는 전기 길이(electrical length) 가 소정 주파수에 대해 적절하도록 여러 루프 소자들을 직렬로 접속시킴으로써 이루어질 수 있다.
다른 목적은 전체 안테나의 방사 패턴을 변경시키는데 있다. 이는 방사 전류가 변경되도록 안테나부의 접속을 변경시킴에 의해 이루어질 수 있다. 이는 또한 인/아웃 기생 소자들을 스위칭함에 의해 이루어질 수 있어, 소정 방향으로 방사를 향하게 하거나 또는 반사시킨다.
도 3은 2개의 멘더링 안테나 소자들(7)이 중앙 스위칭 유닛(4)에 접속되는 안테나 장치의 일 예를 도시한다. "멘더링" 소자는 또한 유사한 형상 및 기능, 예컨대 지그재그 형상, 뱀 형상, 차원분열 형상 등으로 다른 소자들을 커버하는 것을 의미한다. 도 2의 루프 안테나 소자에 관해 상술한 내용은 본 기술 분야의 전문가에 의해 구현되는 도 3의 멘더형 소자에 또한 관련되어 적용될 수 있다. 이들 2가지 타입의 안테나 소자들간에 방사 특성에서의 고유한 차이인 유일한 차이는 물론 알려져 있다.
도 3에서, 참조번호 8은 멘더 소자의 RF 피드 및/또는 RF 접지용 접속 포인트가 소자에 따르는 다른 위치들간에 스위칭될 수 있는 수단에 의한 접속선을 나타낸다. 이 목적은 정합 목적으로 입력 임피던스를 변화시키거나, 또는 방사 패턴 제어에 대한 전류 흐름을 변화시키데 있을 수 있다.
도 4는 슬롯 안테나 소자(9)가 중앙 스위칭 유닛(4)에 접속되는 안테나 장치의 일 예를 도시한다. 슬롯 안테나 소자들은 접속선(10)을 통해 스위칭 장치에 접속된다. 선(10)은 다른 안테나 소자에 직렬 또는 병렬로 선으로 단락되어 접속되는 RF 피드 장치에 직접 접속될 수 있다. 각각의 접속선은 활성 피드선으로서 작용하며, RF 피드 장치에 직접 접속될 수 있다. 이들중 하나는 소정의 RF 피드와의 직접 접속이 없는 기생 커플링을 또한 사용할 수 있다.
안테나 장치중 적어도 하나 이상의 슬롯 소자(9)는 적어도 하나 이상의 접속선(10)에 의해 피딩되고, 다른 선에 의해 여러 방식으로 동조된다. 예컨대, 다른 선은 슬롯 안테나 소자 및 유효한 전체 안테나 장치가 소정의 주파수 대역에서 동조되도록 단락 또는 개방된다. 동일한 기술은 안테나 장치가 접속되는 무선 단말기의 방사 패턴과 패턴 형상을 변경시키는데 사용된다. 더욱이, 다른 슬롯 소자들의 접속, 비접속 또는 동조는 동조 또는 패턴 형상을 제공할 수 있다.
도 5는 도 4의 안테나 장치와 유사한 장치를 도시하나, 2개의 패치 안테나 소자(11)가 접속선(12)을 통해 중앙 스위칭 유닛(4)에 접속되는 것이 다르다. 패치 안테나 소자는 중앙 스위칭 장치에 인접해서 또는 접속되어 배치된다. 도 4에 관해 상술한 내용은 도 5의 실시예에도 관련된다.
스위칭 상태를 변경하는 목적은 소정 주파수로 전체 안테나를 동조하고자 하는데 있다. 이는 최종 안테나의 전기 길이가 소정 주파수에 적절하도록 여러 패치 안테나 소자를 직렬로 접속시킴에 의해 달성된다.
다른 하나의 목적은 안테나를 소정 임피던스에 정합시키는데 있다. 이는 RF 피드에 접속되지 않는 몇몇 접속 포인트에서 인/아웃 RF 접지를 스위칭하거나, 또는 RF 피드에 접속되는 접속 포인트를 변경함에 의해 달성될 수 있다. 이는 인/아웃 기생 소자를 스위칭함에 의해 달성될 수 있다. 소자들간의 상호 커플링은 활성 소자의 입력 임피던스에 기여하여 소정 방식으로 최종 입력 임피던스를 변경시킨다.
또 다른 하나의 목적은 전체 안테나의 방사 패턴을 변경시키는데 있다. 이는 방사 전류가 변경되도록 안테나부의 접속을 변경시킴에 의해 달성될 수 있다. 이는 인/아웃 기생 소자들(in/out parasitic elements)을 스위칭하여, 소정 방향으로 방사를 향하게 하거나 반사시킴에 의해 달성될 수 있다.
도 6은 멘더 소자(7)가 휩 안테나 소자(13)와 함께 중앙 스위칭 유닛(4)에 접속되는 안테나 장치의 일 예를 도시한다.
휩 및 멘더 소자는 RF 피드 장치에 직접 접속되며, 단락 또는 직병렬로 접속된다. 각각의 소자는 활성 방사 소자로서 작용하며, 즉 RF 피드 장치에 직접 접속되거나, 또는 RF 피드 장치와의 갈바닉(galvanic) 접속이 없는 기생 소자로서 작용한다.
예컨대, 휩(13) 및/또는 멘더(7)의 전기 길이는 공진 주파수를 동조하는데 변경될 수 있다. 방사 패턴을 동조 및/또는 변경시키기 위해 휩 및/또는 멘더에 인접한 도시되지 않은 다른 기생 소자가 있을 수 있다. 이런 방식으로, 방사 패턴은 소정 방향을 향해 주로 지향된다. 휩 소자는 헬리컬 안테나 소자에 의해 대체되거나 이와 조합될 수 있다.
물론, 안테나 장치는 스위칭 장치와, 방사 소자의 대칭 또는 비대칭 패턴을 형성하는 상술한 안테나 소자의 어느 조합을 포함한다. 도 1-6에 도시된 동일 소자의 참조번호가 유지되는 도 7-12에는 몇 가지 예가 도시된다. 각각의 안테나 소자는 다른 소자와 분리되거나 또는 어느 조합으로 사용될 수 있다. 소자들 자신은 멘더형 루프 패턴, 조합 패치, 멘더 패턴 등과 같은 여러 안테나 타입들의 조합일 수 있다.
더욱이, 몇몇 안테나 소자는 수신 안테나로서, 몇몇 소자는 송신 안테나로서 사용될 수 있다. 안테나 장치는 여러 주파수 대역에서의 동작에 적응되며, 다른 편향의 방사를 수신 및 송신하는데 적응될 수 있다. 또한, 중앙 스위칭 유닛(4)은 이산 정합 소자를 접속 또는 비접속시키는데 사용될 수 있다. 본 발명은 소정 기능에 따라 형상이 선택될 수 있기 때문에 개별 안테나 소자들의 소정의 특정 형상으로 제한되지 않는다.
소형 무선 통신 장치, 예컨대 이동 전화기는 많은 다른 방식에서 사용될 수 있다. 전화기로서 귀에 걸릴 수 있으며, 주머니에 넣을 수 있고, 허리의 벨트에 부착될 수 있거나, 또는 손에 휴대되거나, 금속 표면상에 놓일 수 있다. 수많은 시나리오들이 열거될 수 있으며, 이들은 다른 사용 시나리오로서 언급될 수 있다. 모든 시나리오에 공통적인 것은, 장치에 인접한 객체가 있다는 것이며, 이로 인해 장치의 안테나 파라미터에 영향을 미친다는 것이다. 장치에 인접한 다른 객체를 갖는 사용 시나리오는 안테나 파라미터에서 다른 영향을 미친다.
2개의 특정 사용 시나리오들이 이하 후술된다.
자유 공간 시나리오(FS) : 상기 장치가 자유 공간에 놓여진다. 즉 장치에 인접한 객체가 없다. 장치를 둘러싸는 대기는 여기서 자유 공간으로 여겨진다. 많은 사용 시나리오는 자유 공간 환경에 의해 근사화된다. 일반적으로, 시나리오가 안테나 파라미터에 영향을 거의 미치지 않는 경우를 자유 공간으로 언급할 수 있다.
통화 위치 시나리오(TP) : 상기 장치가, 전화기로서 사람의 귀에 위치되어 진다. 안테나 파라미터 상의 영향은, 장치를 어떤 사람이 휴대하는가에 따라, 그리고 장치를 어떻게 유지하고 있는가에 따라서, 변동된다. 여기서, TP 시나리오는 일반적인 경우, 즉 상술한 모든 각각의 변화를 망라하는 것으로 간주된다.
본 발명에 따르는 안테나 장치에 의해 제어되는 여러 방사 관련 파라미터는, 이하 도 13 및 14를 참고하고, 보다 상세히 설명된다.
공진 주파수(도 13)
무선 통신 장치용 안테나는 사용자의 존재에 의해서도 동조가 되지 않을 수 있다. 많은 안테나 타입에 있어서, 장치가 자유 공간(FS)에 위치할 때와 비교하여 사용자가 존재할 때(TP), 공진 주파수는 상당히 떨어진다. 자유 공간(FS)과 통화 위치(TP)간의 적응성 동조(adaptive tuning)는 이러한 문제를 크게 감소시킬 수 있다.
안테나를 동조시키기 위한 간단한 방법은 그 전기 길이(electric length)를 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.
도 13에서는 복수의 스위치들(37-49)을 포함하는 중앙 스위칭 유닛(36)과 함께 배열되는 멘더형(meander-like) 안테나 구조(35)를 도시한다. 안테나 구조(35)는, 중앙 스위칭 유닛(36) 및 피드선(56)을 통해 피드용 접속 포인트(55)에 접속가능한 복수의 정렬된 개별 접속가능한 안테나 소자들(50-54)로서 나타내어질 수 있다. 피드용 접속 포인트(55)는 더욱이 무선 통신 장치의 수신기 회로(도시 안됨)의 저잡음 증폭기에 접속되며, 그 결과 안테나 구조(35)는 수신 안테나로서 동작한다. 선택적으로, 피드용 접속 포인트(55)는 RF 전력 신호를 수신하는 무선 통신 송신기의 전력 증폭기에 접속되며, 그 결과 안테나 구조(35)는 송신 안테나로서 동작한다.
전형적인 동작의 예는 다음과 같다. 스위치들 37 및 46-49가 폐쇄되고 나머지 스위치들이 개방되며, 자유 공간에 위치한 휴대용 전화기에 안테나 장치가 배열될 때, 이런 안테나 구성 상태가 최적의 성능에 적응된다고 가정하자. 전화기가 통화 위치로 이동될 때, 사용자의 영향으로 공진 주파수가 낮아질 것이며, 그 결과 사용자의 존재를 보상하기 위하여 스위치 49가 개방되면, 접속된 안테나 구조의 전기 길이가 감소되고 이에 따라 공진 주파수가 증가하게 된다. 안테나 장치(35) 및 중앙 스위칭 유닛(36)을 적당히 설계하게 되면, 이러한 증가는 전화기가 자유 공간에서 통화 위치로 이동될 때 도입되는 감소를, 이상의 공진 주파수 증가가 보상하게 된다.
동일한 안테나 구조(35) 및 스위칭 수단(36)은 예컨대 GSM900 및 GSM1800과 같은 2개의 다른 주파수 대역들간에 스위칭을 위해 또한 사용될 수 있다.
예컨대, 안테나 소자들 50-53이 피드용 접속 포인트(55)에 접속되는 (스위치 37 및 46-48이 폐쇄되고 나머지 스위치들이 개방되는) 구성을 포함하는 안테나 구성 상태가 GSM900 주파수 대역에 적합하도록 적응(최적화)된다면, GSM1800 주파수 대역으로의 스위칭은 단순히 스위치 47을 개방함에 의해 달성되며, 이로 인해 현재 접속된 안테나 구조(소자 50 및 51)의 전기 길이는 이전의 전기 길이의 거의 절반으로 감소되는 바, 이로서 공진 주파수가 거의 2배로 되며, 이는 GSM1800 주파수 대역에 적합한 것이다.
본 발명에 따르면, 다른 목적에 요구되는 모든 소자(50-54)의 스위칭은 단일 피드선을 구비한 중앙 스위칭 유닛(36)에 집중된다.
임피던스(도 14)
비동조 안테나를 동조하는 대신에, 공진 주파수가 조금 시프트되며 정합에 의해 이런 비동조를 보상하게 하는 것과 관련된 적응성 임피던스 정합을 수행한다.
안테나 구조는 다른 위치들에서 피드용 접속 포인트들을 가진다. 각각의 위치는 E 및 H 필드 사이에 다른 비율을 가져서 다른 입력 임피던스를 가져온다. 이런 현상은 피드용 접속 포인트 스위칭이 나머지 안테나 구조에 영향을 거의 미치지 않는다면 피드용 접속 포인트를 스위칭함에 의해 이용될 수 있다. 안테나가 사용자(또는 다른 객체)의 존재로 인해 비동조될 때, 안테나는 예컨대 안테나 구조의 피드용 접속 포인트를 변경함에 의해 피드선 임피던스에 정합될 수 있다. 유사한 방식으로, RF 접지용 접속 포인트들이 변경될 수 있다.
도 14는 서로 이격된 많은 다른 포인트들에서 선택적으로 RF 접지될 수 있는 안테나 구조(61)의 구현예를 도시한 개요도이다. 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 변경된 다.
상술한 바와 같이, 모든 스위칭 기능들은 중앙 스위칭 유닛(60)에 집중된다.
더욱이, 스위칭 인/아웃 기생 안테나는 기생 안테나 소자로부터 활성 안테나 소자로의 상호 커플링이 활성 안테나 소자의 입력 임피던스에 부가되는 상호 임피던스를 생성하기 때문에, 임피던스 정합을 생성할 수 있다.
FS 및 TP와 다른 전형적인 사용 위치는 예컨대 허리 위치, 주머니 위치, 및 전기 전도면상에서 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.
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.
방사 패턴
무선 단말기의 방사 패턴은 근필드 영역에서 사용자 또는 다른 객체의 존재에 의해 영향을 받는다. 손실 유입 물질은 방사 패턴을 변화시킬뿐아니라 흡수에 기인한 방사 전력에 손실을 가져온다.
이런 문제는 단말기의 방사 패턴이 적응적으로 제어되는 경우 감소될 수 있다. 방사 패턴(근필드)은 전반적인 손실을 감소시키는 손실 도입 객체로부터 주로 떨어지게 할 수 있다.
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.
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.
알고리즘(도 15-17)
장치의 근필드(near-field) 영역에 객체(object)가 있으면, 안테나 입력 임피던스가 변경될 것이다. 따라서, 송신기측의 반사 계수의 측정치, 예컨대 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio: 전압 정재파비)는, 손실이 작을 때, 좋은 지시자(indicator)가 된다. 자유 공간의 VSWR과 비교하여 VSWR에서 변화가 작으면, 인접 객체에 기인한 손실이 작음을 암시한다. 그러나, 수신된 신호 품질의 측정치와 같은, VSWR이 아닌 다른 최적화 파라미터들이 사용될 수 있는 바, 예컨대 BER(Bit Error Rate), 캐리어-대-노이즈(Carrier-to-Noise)비 (C/N), 캐리어-대-간섭(Carrier-to-Interference)비 (C/I), 수신 신호 강도, 또는 2개 이상의 측정가능한 값들의 조합된 값이 사용될 수 있다. 또한 수신 신호 강도 및 수신 신호들간의 낮은 코릴레이션(correlation)과 같은 다이버서티 성능의 측정치가 사용될 수 있다. 바람직하기는, 2개의 안테나 소자 또는 2그룹의 안테나 소자들은, 다이버서티 성능을 획득하기 위해 상기 무선 통신 장치에 낮은 코릴레이션의 수신 신호를 제공하는 것이 좋다. 송신기 및 수신기 안테나가 분리된다면, 알고리즘은 송신기 안테나로부터의 정보(예컨대, VSWR)를 취해 수신기 안테나를 동조시킬 수 있으며, 기타 다른 방식으로도 동조시킬 수 있다. 중앙 스위칭 유닛에서 스위치들의 상태를 결정하기 위하여, 최적화 파라미터들이 몇몇 종류의 알고리즘에서 취급되어진다.
상술한 내용은 안테나 근필드와 이 근필드에서의 객체로부터의 손실에 관한 것이다. 그러나, 본 발명에 따르는 안테나에 의해 양호한 신호 조건을 생성하는 바람직한 방향에서 원필드(far-field) 영역으로 주 관심사를 돌릴 수 있는 것이 가능하다. 유사하게, 편향(polarization)이 소정 방식으로 변경될 수 있다.
본 발명은 최적화 알고리즘으로서 반사 계수를 사용하는 몇몇 알고리즘에 의해 이하 예시된다. 다음의 예에서, VSWR이 반사 계수의 측정치로서 사용된다. 그러나 알고리즘은 소정의 다른 동작 파라미터의 측정치로 구현될 수 있다.
모든 설명된 알고리즘은 도달할 때까지는 새로운 상태를 알 수 없기 때문에, 시도-에러(trial-and-error) 타입일 것이다.
이하에서는 도 15-17을 참고하여, 안테나를 제어하는 몇 가지 알고리즘 예를 예시한다.
가장 간단한 알고리즘은 도 15에 도시된 흐름도에 도시된 스위치-스테이(switch-and-stay) 알고리즘이다. 여기서, 미리 정의된 상태들 i=1, ..., N (예컨대, N=2에서, 하나의 상태가 FS에 대해 최적화되며, 다른 상태는 TP에 대해 최적화된다) 사이에서 스위칭이 수행된다. 상태 i=1이 초기에 선택되며, 이후 단계 65에서 VSWR이 측정된다. 측정된 VSWR은 단계 66에서 미리 정의된 리미트(임계값)와 비교된다. 이 임계값을 초과하지 않으면, 알고리즘은 단계 65로 복귀하며, 임계값을 초과하면, 스위칭이 존재하여, 새로운 상태 i=i+1이 수행되어 진다. i+1이 N을 초과하면, 처음 상태 1로의 스위칭이 수행된다. 이 단계 이후, 알고리즘은 단계 65로 복귀한다.
이런 알고리즘을 사용하여, 각각의 상태 1, ..., N은 검출된 VSWR이 미리 정의된 리미트를 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.
다른 예는 도 16의 흐름도에 도시된 더욱 진보된 스위치-스테이 알고리즘이다. 이전 알고리즘과 동일한 방식으로, N 상태는 미리 정의되며, 상태 i=1이 초기에 선택되고, 이후 단계 68에서 VSWR이 측정되며, 단계 69에서 임계값과 비교된다. 임계값을 초과하지 않다면, 알고리즘은 단계 68로 복귀하며, 초과한다면 단계 69로 진행하여, 모든 상태들로 스위칭되고, 각각의 상태에 대해 VSWR이 측정된다. 모든 VSWR 들이 비교되고 가장 낮은 VSWR을 갖는 상태가 선택된다.
단계 70은 다음과 같을 수 있다:
for i=1 to N (i=1:N에서)
switch to State i (상태 i로 스위칭)
measure VSWR(i) (i상태의 VSWR(i) 측정)
store VSWR(i) (VSWR(i) 저장)
switch to State of lowest VSWR (가장 낮은 VSWR의 상태로 스위칭)
마지막에, 알고리즘은 단계 68로 복귀한다. 이런 알고리즘은 모든 상태들이 단계 70에서 스위칭되야만하기 때문에 매우 빠른 스위칭 및 VSWR의 측정을 요구하는 것에 유의해야 한다.
또 다른 알고리즘은, 여러 미리 정의된 안테나 구성 상태들을 갖는 안테나 구조에 적합한데, 여기서의 안테나 구성 상태들은, 2개의 인접한 상태들이 단지 약간만 다른 방사 특성을 갖도록 배열되어 진다. 도 17은 이런 다른 알고리즘의 흐름도를 도시한다.
N 상태가 미리 정의되며, 초기에 i=1이 선택되고, 파라미터 VSWRold은 0으로 설정되고, 변수 "change"는 +1로 초기 설정된다. 제1 단계 71에서, VSWRi(상태 i의 VSWR)가 측정되어 저장되고, 이후 단계 72에서 VSWRi는 VSWRold와 비교된다. 한편, VSWRi〈 VSWRold 이면, 단계 73으로 진행하여, "change"가 +"change"로 설정된다(이 단계는 실질적으로는 필요치 않다). 단계 74 및 75로 진행하여, VSWRold가 현재의 VSWR, 즉 VSWRi로 설정되고, 안테나 구성 상태는 i+"change", 즉 i=i+"change"로 변경된다. 이후, 알고리즘은 단계 71로 복귀한다. 한편, VSWRi 〉VSWRold 이면, 단계 76으로 진행하여, 변수 "change"가 -"change"로 설정된다. 다음에, 알고리즘은 단계 74 및 75로 진행한다. 이 경우 알고리즘이 "direction"을 변경시킴에 유의해야 한다.
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 "direction"에서의 상태의 추가 변경이 수행된다. 최적 상태에 도달할 때, 사용된 안테나 구성 상태는 매 시간 단계에서 2개의 인접한 상태들 사이를 왔다갔다 한다. 최종 단계 1 및 N에 각각 도달할 때, 알고리즘은 상태 N 및 1로 각각 추가 스위칭되지 않고, 상태 2 및 N-1 각각으로 스위칭될 때까지 최종 상태에 바람직하게 머무른다.
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 14를 참조하면 PIFA 안테나 구조에서 피드와 RF 접지 접속들간의 분리에서의 작은 변화는 이런 알고리즘이 완전히 적합하게 한다.
상술한 모든 알고리즘에서는 무선 통신 장치의 동작에 적응되는 특정 시간 간격에서만 스위칭이 수행될 필요가 있다.
다른 대안(도면에는 도시 안됨)으로서, 안테나 장치의 제어 수단은 각각의 안테나 구성 상태와 각각 연관되는 절대 또는 상대 VSWR 범위를 갖는 룩업(look-up)테이블을 유지한다. 이런 제공은 제어 수단으로 하여금 측정된 VSWR값이 주어진 적당한 안테나 구성 상태를 찾으며 중앙 스위칭 유닛을 적당한 안테나 구성 상태로 조정하는 룩업 테이블을 참조하게 한다.
안테나 성능을 최적화하기 위해 중앙 스위칭 유닛의 상태들을 제어하는 수단 및 방법은 여기서 일체화된 공동출원중인 스웨덴 특허출원 제9903944-8호 및 제9903943-0호의 "무선파를 송수신하는 안테나 장치 및 방법"(1999.10.29자 출원)에서 보다 상세히 설명된다.
도 18 및 19의 실시예
도 18 및 19를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예로서 안테나 장치의 평면 입면 개요도가 설명된다.
안테나 장치는 3개의 다른 슬롯(83, 85, 87)과, 이에 인접하며 전기적으로 제어가능한 스위칭 소자(예시 안됨)의 어레이 또는 매트릭스를 전형적으로 포함하는 스위칭 박스(89)를 구비한 단일, 특히 평면 패치 안테나 소자(81)를 포함한다. 이런 스위칭 소자는 PIN 다이오드, 스위치들 또는 GaAs 전계 효과 트랜지스터들, FET일 수 있으나, 바람직하게는 MEMS(Microelectro-mechanical system switches)일 수 있다.
패치 안테나 소자(81)는 각각의 RF 피드 또는 접지 커넥터(101, 103, 105, 107)가 각각 접속되는 많은 수의 RF 피드 및 접지용 접속 포인트들(91, 93, 95, 97)을 구비한다. 이들 커넥터들(101, 103, 105, 107) 각각은 스위치가 번갈아서 RF 피드선 또는 접지(예시 안됨)에 접속되는 스위칭 박스(89)에서 각각의 스위칭에 또한 접속된다.
스위칭 박스는 이것이 여러 RF 피드 및 접지 커넥터(101, 103, 105, 107)를 접속 또는 비접속하도록 하나 이상의 제어선들(예시 안됨)을 통해 제공되는 제어 신호에 의해 제어된다.
안테나 소자(81)는 무선 통신 장치, 예컨대 이동 전화(예시 안됨)의 PCB(111)상에 번갈아 장착되는 유전 지지체(109)상에 배열된다. 스위칭 박스(89)는 PCB(111)상에 장착되는 지지체(113)상에 배열된다.
지지체(113)는 스위칭 박스와 PCB간에 상호접속되는 커넥터, RF 피드 및 제어선들을 하우징 또는 수용하도록 배열된다. 바람직하게는, PCB는 안테나 장치용 접지면 또는 유사한 것으로서 동작한다.
이런 특정 실시예에서, 안테나 장치는 3중 대역 스위칭을 위해 배열되는 수신기(RX) 안테나 장치이다. 따라서, 슬롯(83, 85, 87) 및 스위칭가능한 RF 피드 및 접지 커넥터(101, 103, 105, 107)는 3개의 다른 주파수 대역에서 무선 신호를 수신하도록 최적화 되는 3개의 다른 스위칭 상태들로 배열된다.
이들 스위칭된 상태들중 제1의 커넥터(101)는 접지 커넥터로서 접지에 접속되며, 커넥터(103)는 RF 피드 커넥터로서 RF 피드선에 접속되고, 다른 커넥터(105 및 107)는 비접속된다. 따라서, 슬롯(83)의 대향 측들은 RF 피드선 및 접지에 각각 접속되고, 슬롯 안테나는 슬롯 내부 치수 및 형상에 의해 얻어지며, RF 피드용 접속 포인트(93) 및 접지용 접속 포인트(91)의 위치는 예컨대 아래 표 1에 개시된 바와 같이 881.5MHz의 중심 주파수를 갖는 CDMA800/DAMPS800 대역에서 무선 신호를 수신하도록 최적화 된다. 자명하게, 내부의 치수, 형상, 및 위치는 패치 안테나 소자(81)로 불리며, 유전 지지체(109) 및 PCB(111)의 다른 슬롯(85 및 87)은 제1 스위칭 안테나 상태의 공진 주파수 및 입력 임피던스에 영향을 미친다.
대역 주파수 BW Tx Rx
CDMA 800/DAMPS 800 824-894 70 824-849(BW=25, f0=836.5) 869-894(BW=25, f0=881.5)
GSM 900 890-960 70 890-915(BW=25, f0=902.5) 935-960(BW=25, f0=947.5)
DSC 1800/PCN 1710-1880 170 1710-1785(BW=75, f0=1747.5) 1805-1880(BW=75, f0=1842.5)
CDMA 1900/PCS 1900 1850-1990 140 1850-1910(BW=60, f0=1880) 1930-1990(BW=60, f0=1960)
CDMA 2000/UMTS 1920-2170 250 1920-1980(BW=60, f0=1950) 2110-2170(BW=60, f0=2140)
표 1은 여러 무선 통신 주파수 대역의 주파수 범위, 대역폭(BW) 및 중심 주파수(f0)에 관한 것이며, 모든 단위는 MHz이다.
제2의 이들 스위칭된 상태에서 커넥터(105)는 접지 커넥터로서 접지에 접속되며, 커넥터(107)는 RF 피드 커넥터로서 RF 피드선에 접속되고, 다른 커넥터(101 및 103)는 접속되지 않는다. 따라서, 슬롯(85)의 대향 측들은 RF 피드선 및 접지에 각각 접속되고, 슬롯 안테나는 슬롯 내부 치수 및 형상에 의해 얻어지며, RF 피드용 접속 포인트(97) 및 접지용 접속 포인트(95)의 위치는 예컨대 표 1에 개시된 바와 같이 947.5MHz의 중심 주파수를 갖는 CDMA900 대역에서 무선 신호를 수신하도록 최적화 된다.
제3의 이들 스위칭된 상태에서 커넥터(107)는 RF 피드 커넥터로서 RF 피드선에 접속되며, 다른 커넥터(101, 103, 105)는 접속되지 않는다. 따라서, 접속된 접지 커넥터가 필요치 않다. 여기서, 슬롯(87)은 내부 치수 및 형상에 의해 얻어지며, RF 피드용 접속 포인트(97)의 위치는 예컨대 표 1에 개시된 바와 같이 2140MHz의 중심 주파수를 갖는 CDMA2000/UMTS에서 무선 신호를 수신하도록 최적화 된다.
모든 안테나 스위칭 상태들은 예컨대 50-400Ω, 100-300Ω, 또는 약 200Ω의 비교적 높은 입력 임피던스가 얻어지도록 바람직하게 최적화 된다. 안테나 기능의 Rx 및 Tx 분기들을 분리함에 의해, 각각의 분기는 보다 더 용이하게 최적화 된다. Tx 안테나 장치는 예컨대 5-30Ω의 비교적 낮은 임피던스가 얻어지도록 최적화 된다.
RF 피드 커넥터는 와이어, 케이블 등이며, 반면에 접지 커넥터는 바람직하게 스트라이프, 핀, 블럭 등이다.
본 발명의 본 실시예가 이중 대역 스위칭(단지 2개의 슬롯이 요구되는 경우)을 달성하며 3개 이상의 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 달성하기 위하여 변형될 수 있음을 이해해야 한다.
본 실시예가 무선 주파수 파를 송신하는 안테나 장치를 달성하거나, 또는 무선 주파수 파를 송수신하는 안테나 장치를 달성하기 위하여 변형될 수 있음을 이해해야 한다.
본 실시예가 안테나 장치의 공진 주파수, 입력 및 방사 패턴과 같은 성능을 변경하기 위하여 RF 피드선 또는 접지 커넥터가 각각 스위칭 박스에 의해 접속되고 비접속되는 보다 많은 RF 피드 및/또는 접지 커넥터 포인트를 포함함을 이해해야 한다. 본 설명은 상술한 실시예들을 참고로 이루어진다.
본 실시예가 하나 이상의 안테나 소자를 포함하며, 이들 소자 각각이 스위칭 박스에 의해서 선택적으로 접속 및 비접속되는 것을 이해해야 한다.
본 실시예가 안테나 장치의 소정의 슬롯의 대향측면들간에 접속가능한 활성 및 수동 전기 소자를 포함하는 것을 이해해야 한다.
본 발명이 여러 방식으로 변동될 수 있음은 자명하다. 이런 변동은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것으로 여겨지지 않는다. 이런 모든 변동은 본 기술분야의 전문가에게는 자명한 것으로 첨부된 청구항의 범위 내에 포함된다.
본 명세서에서 예시된 여러 실시예가 본 발명의 또 다른 실시예를 얻기 위하여 소정의 적당한 방식으로 조합될 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (64)

  1. RF파를 송신, 수신, 또는 송수신하고,
    무선 통신 장치에 접속가능하며, 그리고
    적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)을 포함하는 방사 구조(2, 35)와 그리고 상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)을 선택적으로 접속 및 비접속하는 스위칭 수단(37-49)을 포함하고 있는 안테나 장치로서,
    상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)이 함께 단일의 전체 안테나(total antenna)를 형성하며,
    상기 스위칭 수단은 중앙 스위칭 유닛(4, 36) 내에 배열되고,
    상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)은 상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)에 접속되어, 상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)이 다른 접속 상태들간에 개별적으로 스위칭될 수 있게 되며,
    상기 접속 상태들은, 상기 전체 안테나가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제1 접속상태 및 상기 전체 안테나가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제2 접속상태를 포함하며,
    상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)은, 상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)으로 하여금 상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)의 중앙집중식 스위칭을 수행하게 하는 제어 신호를 수신하기 위한 제어 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    RF 신호 피드 장치가 상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)에 접속되어, 상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)이 상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)을 통해 RF 신호로 피딩될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    RF 접지 장치가 상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)에 접속되어, 상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13, 50-54)이 상기 중앙 스위칭 유닛을 통해 RF 접지될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 안테나 소자(61)는 RF 피드 수단 또는 RF 접지에 접속가능하도록 적응되는 복수의 이격된 접속 포인트들(63, 64)을 구비하며,
    상기 접속 포인트들(63, 64)이 상기 중앙 스위칭 유닛에 접속되어, 상기 중앙 스위칭 유닛이, RF 피드용 접속 포인트(63)를, RF 접지용 접속 포인트(64)를, 또는 상기 RF 피드용 및 접지용 접속 포인트(63, 64) 모두를, 상기 안테나 소자(61)의 다른 위치들간에 스위칭할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)은, 어느 안테나 소자를 RF 장치에 접속시키되 어느 다른 안테나 소자와 직렬 또는 병렬이 되게 접속시키는 방식, 어느 안테나 소자를 기생 소자로서 접속시키는 방식, 어느 안테나 소자를 단락시키는 방식, 및 어느 안테나 소자를 완전히 비접속시키는 방식 만으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 한 방식으로, 상기 방사 구조(2)의 각각의 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13)을 스위칭할 수 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방사 구조(2)는 적어도 하나 이상의 영구적이고 기생적으로 접속된 안테나 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)이 상기 안테나 성능의 하나 이상의 측정가능한 최적화 파라미터들에 따라서 제어되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 최적화 파라미터 또는 파라미터들은, VSWR과 같은 송신기 반사 계수의 측정치; 캐리어-대-노이즈비(C/N), 캐리어-대-간섭비(C/I) 및 비트 에러비(BER)와 같은 수신된 신호 품질의 측정치; 수신된 신호 강도; 및 신호들간의 코릴레이션과 같은 다이버서티 성능의 측정치 만으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)은, 각각의 미리 정의된 동작 환경에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 각각 적응되는 복수의 안테나 구성 상태들간에 안테나 소자들의 방사 구조를 스위칭하기 위해 제어되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 구성 상태들중 제1 안테나 구성 상태는 자유 공간에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 적응되며, 상기 복수의 안테나 구성 상태들중 제2 안테나 구성 상태는 통화 위치에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 적응되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 구성 상태들중 제3 안테나 구성 상태는 허리 위치에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 적응되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 구성 상태들중 제4 안테나 구성 상태는 주머니 위치에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 적응되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛(4, 36)은 전기적으로 스위칭가능한 스위칭 소자들의 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛은 MEMS 스위치들을 포함하는 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛은 PIN 다이오드 스위치들을 포함하는 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛은 GaAS FET 스위치들을 포함하는 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭가능한 안테나 소자는, 루프 소자, 멘더 소자, 슬롯 소자, 패치 소자, 휩 소자, 나선형 소자, 및 헬리컬형 소자 만으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방사 구조(2)의 상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들 중의 일부 안테나 소자들(5, 6, 7)은 상기 중앙 스위칭 유닛(4) 주위에서 대칭 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방사 구조(2)의 상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들 중의 일부 안테나 소자들(5, 6, 7) 및 상기 중앙 스위칭 유닛(4)은 캐리어 기판 상에서 공통 면에 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들 중의 일부 안테나 소자들(5, 6, 7) 및 상기 중앙 스위칭 유닛(4)은 상기 안테나 장치에 접속되는 상기 무선 통신 장치의 인쇄 회로 기판(1, 3)상에 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛은 상기 방사 구조의 면으로부터 이격된 한 면에 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방사 구조 또는 그 일부는 3차원 구조로서 형성되며,
    상기 구조의 일부가 상기 안테나 장치에 접속된 상기 무선 통신 장치의 인쇄 회로 기판의 에지 주위를 지나가거나, 상기 인쇄 회로 기판을 통과하거나, 또는 상기 인쇄 회로 기판의 에지 주위를 지나가서 상기 인쇄 회로 기판을 통과하거나 하여, 상기 인쇄 회로 기판의 2개의 주면들 각각에 상기 방사 구조의 일부가 있게 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방사 구조 또는 그 일부는 상기 무선 통신 장치의 인쇄 회로 기판의 주면에 수직하게 연장되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들 및 상기 중앙 스위칭 유닛은 캐리어 기판의 제1 면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  25. 제 2 항에 있어서,
    상기 RF 신호 피드 장치는 스트립 선을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  26. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    공동으로 동작하여 송신 안테나로서 동작하는 적어도 2개 이상의 안테나 소자들은 상기 무선 통신 장치의 송신 회로에 접속가능하며,
    공동으로 동작하여 수신 안테나로서 동작하는 적어도 2개 이상의 안테나 소자는 상기 무선 통신 장치의 수신 회로에 접속가능한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  27. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나 장치는 스위칭가능한 안테나 소자의 제1 및 제2 방사 구조를 포함하며, 제1 및 제2 중앙 스위칭 유닛 각각은 상기 방사 구조들 각각에 할당되고,
    상기 제1 및 제2 방사 구조는 서로 분리되며,
    상기 제1 방사 구조의 안테나 소자는 상기 무선 통신 장치의 송신 회로에 접속가능하며, 상기 제2 방사 구조의 안테나 소자는 상기 무선 통신 장치의 수신 회로에 접속가능한 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  28. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2개의 안테나 소자 또는 2그룹의 안테나 소자들은, 다이버서티 성능을 획득하기 위해 상기 무선 통신 장치에 낮은 코릴레이션의 수신 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  29. RF파를 송신, 수신, 또는 송수신하고 무선 통신 장치에 접속가능한 안테나 장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 안테나 소자(61)를 포함하는 방사 구조, 및
    상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자에 접속되는 스위칭 수단
    을 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자(61)는 RF 신호 피드 장치 또는 접지에 접속가능하도록 적응되는 복수의 이격된 접속 포인트(63, 64)들을 구비하고,
    상기 접속 포인트들중 적어도 2개는 상기 스위칭 수단에 접속가능하며,
    상기 스위칭 수단은 중앙 스위칭 유닛(60)에 배열되고,
    상기 중앙 스위칭 유닛(60)은 이로 하여금 상기 접속 포인트(63, 64)의 중앙집중식 스위칭을 수행하게 하는 제어 신호의 수신용 제어 포트를 구비하되,
    상기 스위칭 수단은, 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자의 접속 상태가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제1 접속상태 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자의 접속 상태가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제2 접속상태 사이에서, 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자를 스위칭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 접속 포인트(63, 64)는 짧은 간격으로 배열되어, RF 피드 또는 RF 접지의 접속 포인트를 2개의 인접 접속 포인트들간에 스위칭할 때 안테나 성능의 제한된 변화만이 있게 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛(60)은 상기 RF 신호 피드 장치, 상기 RF 접지, 또는 상기 RF 신호 피드 장치 및 RF 접지가 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자(61)의 접속 포인트들(63, 64)간에 순차적으로 스위칭되도록 배열되어, 상기 안테나 성능의 하나 이상의 측정가능한 최적화 파라미터들을 최적화하게 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  32. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 RF 신호 피드 또는 RF 접지는 하나 이상의 상기 접속 포인트들(63, 64)에 동시에 접속되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  33. 제1항, 제2항, 제29항 및 제30항 중 어느 한 항에 따르는 안테나 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  34. 무선 통신 장치에 접속가능하며, 그리고 함께 단일의 전체 안테나를 형성하는 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들과 상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들을 선택적으로 접속 및 비접속시키는 스위칭 수단을 포함하는 방사 구조를 포함하는 안테나 장치를 사용하여, RF파를 송신, 수신, 또는 송수신하는 방법으로서,
    상기 스위칭 수단을 포함하며 상기 적어도 2개 이상의 안테나 소자들이 개별적으로 접속되는 중앙 스위칭 유닛으로부터 상기 적어도 2개 이상의 스위칭가능한 안테나 소자들을 중앙 집중식으로 스위칭하는 단계를 포함하며,
    상기 전체 안테나가 제1 접속상태 하에서 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖도록 하며, 제2 접속상태 하에서 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    선택된 안테나 소자에 상기 중앙 스위칭 유닛을 통해 RF 신호를 피딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서,
    선택된 안테나 소자를 상기 중앙 스위칭 유닛을 통해 RF 접지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛에 의해서, 복수의 이격된 접속 포인트들을 구비한 안테나 소자 상의 상이한 다른 위치들 사이에서, RF 피드용 접속 포인트(63)를, RF 접지용 접속 포인트(64)를, 또는 상기 RF 피드용 및 접지용 접속 포인트(63, 64) 모두를 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 중앙 스위칭 유닛에 의해서, 어느 안테나 소자를 RF 장치에 접속시키되 어느 다른 안테나 소자와 직렬 또는 병렬이 되게 접속시키는 방식, 어느 안테나 소자를 기생 소자로서 접속시키는 방식, 어느 안테나 소자를 단락시키는 방식, 및 어느 안테나 소자를 완전히 비접속시키는 방식 만으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 한 방식으로, 상기 방사 구조(2)의 각각의 안테나 소자들(5, 6, 7, 9, 11, 13)을 스위칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    상기 안테나 성능의 하나 이상의 측정가능한 최적화 파라미터들에 따라서 상기 중앙 스위칭 유닛을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    VSWR과 같은 송신기 반사 계수의 측정치; 캐리어-대-노이즈비(C/N), 캐리어-대-간섭비(C/I) 및 비트 에러비(BER)와 같은 수신된 신호 품질의 측정치; 수신된 신호 강도; 및 신호들간의 코릴레이션과 같은 다이버서티 성능의 측정치 만으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 측정가능한 최적화 파라미터들에 따라서 상기 중앙 스위칭 유닛을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    복수의 안테나 구성 상태들간에 안테나 소자의 방사 구조를 스위칭하도록 상기 중앙 스위칭 유닛을 제어하는 단계,
    자유 공간에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 복수의 상태중 제1 상태를 적응시키는 단계, 및
    통화 위치에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 복수의 상태중 제2 상태를 적응시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    주머니 위치에서 상기 무선 통신 장치에 있는 상기 안테나 장치가 사용되도록 복수의 상태중 제3 상태를 적응시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    송신 안테나로서 제1 중앙 스위칭 유닛에 접속되는 적어도 2개 이상의 안테나 소자를 포함하는 제1 방사 구조를 사용하는 단계, 및
    수신 안테나로서 제2 중앙 스위칭 유닛에 접속되는 적어도 2개 이상의 안테나 소자를 포함하는 제2 방사 구조를 사용하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,
    낮은 코릴레이션의 신호를 상기 무선 통신 장치에 제공하도록, 2개의 안테나 소자 또는 2그룹의 안테나 소자들을 제어하여, 다기능을 얻게 되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 무선 통신 장치에 접속가능하며, 그리고 적어도 하나 이상의 안테나 소자와 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자에 접속되는 스위칭 수단을 포함하는 방사 구조를 포함하는 안테나 장치를 사용하여, RF파를 송신, 수신, 또는 송수신하는 방법으로서,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자에 RF 신호 피드 장치 또는 RF 접지에 접속가능하도록 적응되는 복수의 이격된 접속 포인트들을 제공하는 단계,
    적어도 2개 이상의 상기 접속 포인트들을 중앙 스위칭 유닛에 배열된 상기 스위칭 수단에 접속시키는 단계, 및
    상기 중앙 스위칭 유닛으로부터 상기 접속 포인트들의 스위칭을 중앙 집중식으로 수행하는 단계
    를 포함하되,
    상기 스위칭 수단은, 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자의 접속 상태가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제1 접속상태 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자의 접속 상태가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제2 접속상태 사이에서, 상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자를 스위칭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 RF 신호 피드 장치를, 상기 RF 접지를, 또는 상기 RF 신호 피드 장치 및 상기 RF 접지 모두를 상기 안테나 소자의 접속 포인트들간에 순차적으로 스위칭하여, 안테나 성능의 하나 이상의 측정가능한 최적화 파라미터들을 최적화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제29항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자는 적어도 제1 및 제2 슬롯들(83, 87)을 구비한 패치 안테나 소자(81)이며,
    상기 접속 포인트들중 적어도 2개는 제1 및 제2 RF 피드용 접속 포인트들(93, 97)을 포함하고,
    상기 중앙 스위칭 유닛(89)은 상기 RF 피드용 접속 포인트를 상기 RF 신호 피드 장치에 동시에 접속시키도록 적응되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 안테나 장치는, 상기 제1 RF 피드용 접속 포인트가 접속될 때 제1 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하도록 최적화되며, 상기 제2 RF 피드용 접속 포인트가 접속될 때 제2 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하도록 최적화되고,
    상기 제1 및 제2 주파수 대역은 서로 다른 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 대역은, CDMA800/DAMPS800, GSM900, DCS1800/PCN, CDMA1900/PCS1900, 및 CDMA2000/UMTS의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  50. 제47항 내지 제49항중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개 이상의 상기 접속 포인트들은 제1 접지용 접속 포인트(91)를 더 포함하며,
    상기 중앙 스위칭 유닛은 상기 제1 RF 피드용 접속 포인트가 상기 RF 신호 피드 장치에 접속되는 것과 동시에 상기 제1 접지용 접속 포인트를 접지에 접속시키도록 적응되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  51. 제50항에 있어서,
    적어도 2개 이상의 상기 접속 포인트들은 제2 접지용 접속 포인트(95)를 더 포함하며,
    상기 중앙 스위칭 유닛은 상기 제2 RF 피드용 접속 포인트가 상기 RF 신호 피드 장치에 접속된다면 상기 제2 접지용 접속 포인트를 접지에 접속시키도록 적응되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 패치 안테나 소자(81)는 제3 슬롯(85)을 구비하며,
    상기 안테나 장치는 상기 제2 RF 피드용 접속 포인트 및 상기 제2 접지용 접속 포인트가 접속될 때 제3 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하도록 최적화되며, 상기 제3 주파수 대역은 상기 제1 및 제2 주파수 대역과는 다른 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은 CDMA800/DAMPS800 대역이며, 상기 제2 주파수 대역은 DCS1800/PCN, CDMA1900/PCS1900, 및 CDMA2000/UMTS의 군으로부터 선택되고, 상기 제3 주파수 대역은 GSM900 대역인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  54. 제 47 항 내지 제 49 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 장치는 RF파를 수신하도록 적응되며, 고입력 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  55. 제45항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나 소자는 적어도 제1 및 제2 슬롯들(83, 87)을 구비한 패치 안테나 소자(81)이며,
    상기 스위칭 수단에 접속되는 적어도 2개 이상의 상기 접속 포인트들은 제1 및 제2 RF 피드용 접속 포인트들(93, 97)을 포함하고,
    상기 RF 피드용 접속 포인트들은 상기 스위칭 수단에 의해 상기 RF 신호 피드 장치에 한번에 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 제1 RF 피드용 접속 포인트가 접속될 때 제1 주파수 대역에서 RF파가 수신, 송신, 또는 송수신되며, 상기 제2 RF 피드용 접속 포인트가 접속될 때 제2 주파수 대역에서 RF파가 수신, 송신, 또는 송수신되고,
    상기 제1 및 제2 주파수 대역은 서로 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 대역은 CDMA800/DAMPS800, GSM900, DCS1800/PCN, CDMA1900/PCS1900, 및 CDMA2000/UMTS의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제55항 내지 제57항중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개 이상의 상기 접속 포인트들은 제1 접지용 접속 포인트(91)를 더 포함하며,
    상기 제1 접지용 접속 포인트는 상기 제1 RF 피드용 접속 포인트가 상기 RF 신호 피드 장치에 접속되는 것과 동시에 접지에 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    적어도 2개 이상의 상기 접속 포인트들은 제2 접지용 접속 포인트(95)를 더 포함하며,
    상기 제2 RF 피드용 접속 포인트가 상기 RF 신호 피드 장치에 접속된다면, 상기 제2 접지용 접속 포인트가 접지에 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 패치 안테나 소자(81)는 제3 슬롯(85)을 구비하며,
    상기 안테나 장치는 상기 제2 RF 피드용 접속 포인트 및 상기 제2 접지용 접속 포인트가 접속될 때 제3 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하도록 최적화되며, 상기 제3 주파수 대역은 상기 제1 및 제2 주파수 대역과는 다른 것을 특징으로 하는 방법.
  61. RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하며, RF 회로를 구비한 무선 통신 장치에 접속가능한 안테나 장치에 있어서,
    적어도 2개 이상의 슬롯(83, 87)과 적어도 2개 이상의 이격된 RF 피드용 접속 포인트(93, 97)를 구비하여, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 제1 포인트(93)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제1 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하도록, 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 그리고 상기 RF 피드용 접속 포인트의 다른 포인트(97)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제2 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하도록, 상기 안테나 장치가 적응되게 하는 패치 안테나 소자(81); 및
    제공되는 제어 신호에 따라서, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트 및 상기 다른 포인트를 상기 RF 회로에 접속시키거나, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트 및 상기 다른 포인트를 상기 RF 회로부터 단절시키거나, 혹은 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트나 상기 다른 포인트에 대해 접속 및 단절시키도록 적응되게 하는 제어가능한 스위칭 장치(89)
    를 포함하며,
    상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역은 상이하며,
    상기 스위칭 장치는, 상기 패치 안테나 소자가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제1 접속상태 및 상기 패치 안테나 소자가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제2 접속상태 사이에서, 상기 패치 안테나 소자를 스위칭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  62. RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하며, RF 회로를 구비한 무선 통신 장치에 접속가능하고, 그리고 적어도 2개 이상의 슬롯(83, 87)과 적어도 2개 이상의 이격된 RF 피드용 접속 포인트(93, 97)를 구비하는 패치 안테나 소자(81)를 포함하는 안테나 장치로서, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 제1 포인트(93)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제1 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신 또는 송수신하도록 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 다른 포인트(97)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제2 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신 또는 송수신하도록 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 상이한, 이상의 안테나 장치에서의, 상기 적어도 2개 이상의 주파수 대역들간에 스위칭하는 방법으로서,
    제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트를 상기 RF 회로에 접속시키는 단계;
    상기 제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 다른 포인트를 상기 RF 회로로부터 비접속시키는 단계;
    상기 제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트를 상기 RF 회로로부터 비접속시키는 단계; 및
    상기 제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 다른 포인트를 상기 RF 회로에 접속시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 스위칭 장치는, 상기 패치 안테나 소자가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제1 접속상태 및 상기 패치 안테나 소자가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제2 접속상태 사이에서, 상기 패치 안테나 소자를 스위칭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하며, RF 회로를 구비한 무선 통신 장치에 접속가능하고, 그리고 적어도 2개 이상의 슬롯(83, 87)과 적어도 2개 이상의 이격된 RF 피드용 접속 포인트(93, 97)를 구비하는 패치 안테나 소자(81)를 포함하는 안테나 장치로서, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 제1 포인트(93)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제1 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신 또는 송수신하도록 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 다른 포인트(97)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제2 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신 또는 송수신하도록 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 상이한, 이상의 안테나 장치에서의, 상기 적어도 2개 이상의 주파수 대역들간에 스위칭하는 방법으로서,
    제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트를 상기 RF 회로에 접속시키는 단계; 및
    상기 제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 다른 포인트를 상기 RF 회로로부터 비접속시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 스위칭 장치는, 상기 패치 안테나 소자가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제1 접속상태 및 상기 패치 안테나 소자가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제2 접속상태 사이에서, 상기 패치 안테나 소자를 스위칭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. RF파를 수신, 송신, 또는 송수신하며, RF 회로를 구비한 무선 통신 장치에 접속가능하고, 그리고 적어도 2개 이상의 슬롯(83, 87)과 적어도 2개 이상의 이격된 RF 피드용 접속 포인트(93, 97)를 구비하는 패치 안테나 소자(81)를 포함하는 안테나 장치로서, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 제1 포인트(93)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제1 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신 또는 송수신하도록 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 상기 RF 피드용 접속 포인트의 다른 포인트(97)가 상기 RF 회로에 접속될 때 제2 주파수 대역에서 RF파를 수신, 송신 또는 송수신하도록 상기 안테나 장치가 적응되게 하며, 상기 제1 및 제2 주파수 대역이 서로 상이한, 이상의 안테나 장치에서의, 상기 적어도 2개 이상의 주파수 대역들간에 스위칭하는 방법으로서,
    제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 제1 포인트를 상기 RF 회로로부터 비접속시키는 단계; 및
    상기 제어가능한 스위칭 장치(89)에 의해, 상기 적어도 2개 이상의 RF 피드용 접속 포인트들중 상기 다른 포인트를 상기 RF 회로에 접속시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 스위칭 장치는, 상기 패치 안테나 소자가 제1 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 제1 접속상태 및 상기 패치 안테나 소자가 제2 전기길이 혹은 임피던스를 갖는 적어도 하나 이상의 제2 접속상태 사이에서, 상기 패치 안테나 소자를 스위칭하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
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