KR100995799B1 - 디지털 방식으로 제어되는 안테나 동조 회로부를 갖는 ｆｍ수신기 - Google Patents

디지털 방식으로 제어되는 안테나 동조 회로부를 갖는 ｆｍ수신기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따라 연속적 파형 신호들을 수신하는 FM 안테나를 포함하는 FM 수신기가 제공되며, 상기 FM 수신기는 상기 FM 안테나에 결합되고, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일(gain profile)의 중심 주파수(center frequency)를 변경하도록 동작가능하다. FM 수신기는 연속적 파형 신호로부터 증폭된 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 연속적 파형 신호를 증폭하도록 결합된 저잡음(low noise) 증폭기 모듈을 포함한다. 하향 변환(down conversion) 모듈은 정보 신호를 생성하기 위해, 상기 증폭된 RF 신호와 국부 공진(local oscillation)을 믹스(mix)하도록 결합된다. 필터 모듈은 필터링된(filtered) 정보 신호를 생성하기 위해, 상기 정보 신호를 필터링하도록 결합된다. 복조 모듈은 상기 필터링된 정보 신호로부터 오디오 정보를 포착하기 위해 결합된다. 신호 감시 모듈은 수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시(monitor)하도록 결합된다. 신호 감시 모듈은 수신된 연속적 파형 신호로부터 신호 품질 지시를 생성한다. 안테나 제어 모듈은 상기 신호 품질 지시에 기초하여 신호값을 생성하고, 상기 신호값은 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작한다.

Description

디지털 방식으로 제어되는 안테나 동조 회로부를 갖는 ＦＭ 수신기{FM RECEIVER WITH DIGITALLY CONTROLLED ANTENNA TUNING CIRCUITRY}
본 발명은 무선 통신에 관련된 것이고, 더 상세하게는, 이동 무선 통신에서 신호의 수신과 송신에 관련된 것이다.
통신 시스템은 무선 내지 유선 통신 장치들 사이의 무선 및 유선 통신을 지원하는 것으로 알려져 있다. 이러한 통신 시스템들은 국내의 내지 국가간의 셀룰러 전화 통신 시스템으로부터 인터넷이나, 점대점 가정용 무선 네트워크(point-to-point in-home wireless networks)에 이른다. 각 형태의 통신 시스템은 하나 또는 그 이상의 통신 표준들을 준수하여 제조되고 또한 그렇게 운용된다. 예를 들어, 무선 통신 시스템들은 IEEE 802.11, 블루투스(Bluetooth), AMPS(advanced mobile phone services), 디지털 AMPS, GSM(global system for mobile communications), CDMA(code division multiple access), LMDS(local multi-point distribution systems), MMDS(multi-channel-multi-point distribution systems), 내지 각각의 파생형들을 포함하는 하나 또는 그 이상의 표준들을 준수하여 동작할 수 있으며, 위 표준들은 위 예에 제한되는 것은 아니다.
무선 통신 시스템의 형태에 따라서, 무선 통신 장치, 예를 들어, 셀룰러 전화(cellular telephone), 양방향 무전기(two-way radio), 개인 디지털 보조기기(PDA: personal digital assistant), 개인용 컴퓨터(PC), 랩톱 컴퓨터, 가정용 오락기기, 기타 등등은 직접적으로 또는 간접적으로 다른 무선 통신 장치들과 통신한다. 직접 통신(이는 점대점 통신(point-to-point communications)이라고도 알려짐)의 경우에, 통신에 참여하는 무선 통신 장치들은 자체 수신기 및 송신기들을 동일한 채널 또는 채널들(예를 들어, 무선 통신 장치의 여러 고주파(RF: radio frequency) 반송파들 중의 하나)로 동조(tuning)시키며, 그 채널(들)을 통해 교신한다. 간접 무선 통신의 경우에는, 각 무선 통신 장치는 할당된 채널을 통해 어떤 연계된 기지국(예를 들어, 셀룰러 관련 서비스들의 경우)이나, 또는 연계된 액세스 포인트(access point)(예를 들어, 가정용 또는 실내용 무선 네트워크의 경우)와 직접적으로 통신을 한다. 이러한 무선 통신 장치들 사이의 통신 연결을 완성할 수 있도록, 상기 연계된 기지국들 내지 연계된 액세스 포인트들은 서로 간에, 시스템 제어장치를 통한다거나, 공중전화망(public switched telephone network, PSTN)을 통한다거나, 인터넷을 통한다거나, 또는 그 밖의 다른 광역 네트워크를 통해 직접적으로 교신한다.
각각의 무선 통신 장치는 내장형 무선 송수신기(built-in radio transceiver)(즉, 수신기 및 송신기)를 포함하거나, 또는 연계된 무선 송수신기(예를 들어, 가정용 내지 실내용 무선 통신 네트워크를 위한 기지국이나 RF 모뎀 등등)에 결합되어 있다. 알려진 바와 같이, 상기 송신기는 데이터 변조단(data modulation stage), 하나 또는 그 이상의 중간 주파수단(intermediate frequency stages) 및 전력 증폭기(power amplifier)를 포함한다. 상기 데이터 변조단은 비가공 데이터(raw data)를 특정한 무선 통신 표준을 준수하여 기저대역 신호(baseband signals)로 변환한다. 하나 또는 그 이상의 상기 중간 주파수단은 상기 기저대역 신호를 하나 또는 그 이상의 국부 발진 신호들과 혼합하여 RF 신호들을 생성한다. 상기 전력 증폭기는 안테나를 통해 송신하기에 앞서, 상기 RF 신호들을 증폭한다.
안테나는 무선 통신 장치에 있어 필수적인 요소이다. 안테나는 무전기, 이동 전화기, 무선 호출기, 기지국(무선 근거리 통신망, 무선 인터넷 등등을 위한 것)이 그 예가 될 수 있는 무선 통신 장치에 무선 인터페이스를 제공한다. 특정 종류의 무선 통신 시스템은, 송신 주파수, 수신 주파수 및 출력 레벨들이 미리 지정되어 있는데, 안테나에 관한 성능 요구 조건들도 지정하게 된다.
대부분의 무선 통신 장치들이 핸드헬드(handheld)이거나 휴대용 장치들이기 때문에, 이러한 장치들 내에 포함되는 각 구성요소들은 반드시 작고, 효율적이며, 경제적이고 경량이어야 한다. 일반적으로 이러한 구성품들은 시스템 온 칩의 형태이거나 또는 그 밖의 집적 회로의 형태로 제공된다. 안테나도 예외는 아니다. 이것도 역시 작고, 효율적이며, 경제적이고 또한 경량이어야 한다. 이러한 요구 조건들을 달성하고자, 모노폴(monopole), 다이폴(dipole) 등등을 포함한 다양한 구조들을 갖는 많은 안테나들이 개발되어 왔다.
그러나, 안테나의 축소 지향적인 크기 문제는 신호를 신뢰성있게 수신 또는 송신하기 위한 안테나의 능력에 상당한 영향을 미치는 동작 환경의 변화에 스스로를 더욱 취약하게 한다. 예를 들어, 이동 전화기들은 언제라도 사용자의 손에 쥐어져 있거나, 또는 주머니 속에 있게 되거나 할 수 있다. 동작 환경 조건들이 변화하게 되면, 안테나의 임피던스가, 그리고 그 결과로 안테나의 성능이 좋지 않은 쪽으로 영향을 받게 되고, 안테나의 신호 대 잡음 비 성능을 감소시킨다.
비록 바람직한 동작 환경 조건들로 되돌아 갈 수도 있겠지만,사용자는 자신의 이동 전화기 내지 이동형 장치에 대하여 서비스가 꾸준하지 못하다는 점에 실망하게 될 것이다. 또한, 이동형 무선 장치들이 소형이라는 점은 다른 장치 구성품들과 사이에서 EM 간섭을 일으킬 수 있고, 추가적으로 안테나 성능을 악화시킨다. 다양한 종류의 안테나들 및 그에 상응하는 형상들은 적절한 안테나 성능을 제공할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이들 안테나들은 또한 동작 환경 변화 및 다른 장치 구성품들로부터의 간섭에 점점 더 민감하게 되고 있다. 따라서, 경박단소화되는 집적 회로 시스템들에 대하여 이러한 동작 환경 변화들 및 구성품간 간섭 현상을 보상할 수 있도록 신속하게 FM 안테나를 동조할 수 있어야 한다는 요구가 존재한다.
본 발명은 다음에 이어지는 도면의 간단한 설명, 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 더욱 상세하게 설명되는 장치 및 동작 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, FM 수신기는 연속적 파형 신호들을 수신하는 FM 안테나를 포함하고, 상기 FM 수신기는 상기 FM 안테나에 결합되고, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일(gain profile)의 중심 주파수(center frequency)를 변경하도록 동작가능하며, 상기 FM 수신기는,
연속적 파형 신호로부터 증폭된 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 연속적 파형 신호를 증폭하도록 결합된 저잡음(low noise) 증폭기 모듈;
정보 신호를 생성하기 위해, 상기 증폭된 RF 신호와 국부 공진(local oscillation)을 믹스(mix)하도록 결합된 하향 변환(down conversion) 모듈;
필터링된(filtered) 정보 신호를 생성하기 위해, 상기 정보 신호를 필터링하도록 결합된 필터 모듈;
상기 필터링된 정보 신호로부터 오디오 정보를 포착하기 위해 결합된 복조 모듈;
수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시(monitor)하도록 결합된 신 호 감시(monitoring) 모듈로서, 상기 수신된 연속적 파형 신호로부터 신호 품질 지시(signal quality indication)를 생성하는, 상기 신호 감시 모듈; 및
상기 신호 품질 지시에 기초하여 신호값을 생성하기 위한 안테나 제어 모듈로서, 상기 신호값은 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작하는, 상기 안테나 제어 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호 감시 모듈은 수신된 신호 강도 및 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio; SNR) 중 적어도 하나를 감시하도록 동작가능하다.
바람직하게는, 상기 신호 감시 모듈은 상기 증폭된 RF 신호, 상기 정보 신호, 및 상기 필터링된 정보 신호 중 적어도 하나로부터 상기 수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시한다.
바람직하게는, 상기 FM 수신기는
복수의 집중 동조 요소들(lumped tuning elements); 및
상기 복수의 집중 동조 요소들에 결합된 복수의 스위치들을 포함하고,
상기 신호값에 기초하여 상기 복수의 스위치들의 위치들은, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위하여 상기 신호값에 대응하는 임피던스 조정값(impedance adjustment value)을 생성하기 위해, 상기 복수의 집중 동조 요소들의 임피던스에 영향을 주도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 안테나 제어 모듈은 상기 신호 품질 지시를 상기 복수의 스위치들 각각의 스위치 위치와 상관(correlate)시킨다.
바람직하게는, 별도로 구성된 집적 회로는 상기 복수의 스위치들, 및 상기 복수의 집중 동조 요소들을 포함한다.
바람직하게는, 별도로 구성된 집적 회로는 상기 복수의 집중 동조 요소들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수의 스위치들은 제어 신호들을 생성하고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제어 신호들에 기초하여, 상기 별도로 구성된 집적 회로의 복수의 집중 동조 요소들의 임피던스를 변경한다.
바람직하게는, 상기 FM 안테나는 FM 대역의 부분인 적절한 이득 대역폭을 갖는다.
본 발명의 일 측면에 따라, 연속적 파형 신호들을 수신하는 FM 안테나에 결합된 집중 동조 회로부(lumped tuning circuitry)를 포함하는 FM 수신기 회로부의 수신 향상 방법이 제공되며, 상기 방법은,
인입(incoming) 연속적 파형 신호를 수신하는 단계;
오디오 정보를 생성하기 위해 상기 수신된 인입 연속적 파형 신호를 하향 변환(downconverting)하는 단계;
상기 오디오 정보의 신호 품질 정보를 판단하는 단계; 및
상기 신호 품질 정보에 기초하여 상기 FM 안테나의 이득 프로파일(gain profile)의 중심 주파수(center frequency)를 변경하는 단계를 포함하고,
상기 집중 동조 회로부는 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하는 단계는,
신호 품질 지시(signal quality indication)가 사전에 판단된 임계값(threshold) 내에 있는지 판단하는 단계; 및
상기 신호 품질 지시가 상기 사전에 판단된 임계값을 벗어날 때, 상기 신호 품질 지시가 상기 사전에 판단된 임계값 내에 있을 때까지 상기 FM 안테나의 중심 주파수를 변경하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호 품질 지시는 측정된 수신된 신호 품질 강도, 및 측정된 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio; SNR) 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은, 착신(inbound) 연속적 파형을 감시하는 단계를 포함하고, 상기 감시하는 단계는,
증폭된 RF 신호, 로우(low) IF 신호, 및 필터링된 로우 IF 신호 중 적어도 하나를 감시하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하는 단계는,
FM 안테나에 대한 수용가능한 이득 대역폭의 중심 주파수로 FM 안테나를 실질적으로 동조하도록 상기 FM 안테나의 임피던스에 영향을 주는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하는 단계는,
신호 품질 지시에 기초하여 복수의 스위치들 각각의 스위치 위치들을 설정하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 스위치들은 임피던스 조정값을 FM 안테나로 생성하기 위해 복수의 집중 동조 요소들에 결합된다.
본 발명의 일 측면에 따라, 무선 핸드헬드(handheld) 장치는,
착신 RF 신호를 착신 데이터 신호로 변환하고, 발신 데이터 신호를 발신 RF 신호로 변환하도록 결합된 무선 통신 회로부; 및
연속적 파형 신호를 수신하는 FM 안테나를 포함하는 FM 수신기 회로부로서, 상기 연속적 파형 신호를 오디오 정보로 변환하도록 결합된, 상기 FM 수신기 회로 부를 포함하고,
상기 FM 수신기 회로부는,
상기 연속적 파형 신호로부터 증폭된 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 연속적 파형 신호를 증폭하도록 결합된 저잡음(low noise) 증폭기 모듈;
정보 신호를 생성하기 위해, 상기 증폭된 RF 신호와 국부 공진(local oscillation)을 믹스(mix)하도록 결합된 하향 변환(down conversion) 모듈;
필터링된(filtered) 정보 신호를 생성하기 위해, 상기 정보 신호를 필터링하도록 결합된 필터 모듈;
상기 필터링된 정보 신호로부터 오디오 정보를 포착하기 위해 결합된 복조 모듈;
수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시(monitor)하도록 결합된 신호 감시(monitoring) 모듈로서, 상기 수신된 연속적 파형 신호로부터 신호 품질 지시(signal quality indication)를 생성하는, 상기 신호 감시 모듈, 및
상기 신호 품질 지시에 기초하여 신호값을 생성하기 위한 안테나 제어 모듈로서, 상기 신호값은 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작하는, 상기 안테나 제어 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호 감시 모듈은 수신된 신호 강도 및 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio; SNR) 중 적어도 하나를 감시하도록 동작가능하다.
바람직하게는, 상기 신호 감시 모듈은 상기 증폭된 RF 신호, 상기 정보 신호, 및 상기 필터링된 정보 신호 중 적어도 하나로부터 상기 수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시한다.
바람직하게는, 상기 무선 핸드헬드 장치는,
복수의 집중 동조 요소들(lumped tuning elements); 및
상기 복수의 집중 동조 요소들에 결합된 복수의 스위치들을 포함하고,
상기 신호값에 기초하여 상기 복수의 스위치들의 위치들은, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위하여 상기 신호값에 대응하는 임피던스 조정값(impedance adjustment value)을 생성하기 위해, 상기 복수의 집중 동조 요소들의 임피던스에 영향을 주도록 동작한다.
바람직하게는, 상기 안테나 제어 모듈은 상기 신호 품질 지시를 상기 복수의 스위치들 각각의 스위치 위치와 상관(correlate)시킨다.
바람직하게는, 별도로 구성된 집적 회로는 상기 복수의 스위치들, 및 상기 복수의 집중 동조 요소들을 포함한다.
바람직하게는, 별도로 구성된 집적 회로는 상기 복수의 집중 동조 요소들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 복수의 스위치들은 제어 신호들을 생성하고, 상기 복수의 스위치들은 상기 제어 신호들에 기초하여, 상기 별도로 구성된 집적 회로의 복수의 집중 동조 요소들의 임피던스를 변경한다.
바람직하게는, 상기 FM 안테나는 FM 대역의 부분인 적절한 이득 대역폭을 갖는다.
본 발명에 관한 이러한 장점들 그리고 그 밖의 장점들, 측면들 및 신규한 특징들은 이와 관련하여 예시된 실시예들의 세부사항들과 더불어, 다음의 상세한 설명 및 도면들로부터 더 완벽하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 회로 장치들 및 네트워크 요소들과 각자의 동작을 포함하는 통신 시스템을 예시한 기능 블록도이다. 좀더 상세하게는, 복수의 네트워크 서비스 영역들(04, 06, 08)은 네트워크(10)의 각 부분들이다. 네트워크(10)는 복수의 기지국들(base stations) 또는 액세스 포인트들(AP: access points)(12 내지 16), 복수의 무선 통신 장치들(18 내지 32) 및 네트워크 하드웨어 구성요소(34)를 포함한다. 상기 무선 통신 장치들(18 내지 32)은 랩톱 컴퓨터들(18, 26), 개인 디지털 보조기기들(22, 30), 개인용 컴퓨터들(24, 32) 내지 이동 전화기들(22, 28)이 될 수 있다.
상기 기지국들 또는 AP들(12 내지 16)은 근거리 통신망(LAN: local area network) 연결들(36, 38, 40)을 통해 네트워크 하드웨어 구성요소(34)에 동작가능하게 결합된다. 라우터(router), 스위치, 브리지(bridge), 모뎀, 시스템 제어기 등등일 수 있는 네트워크 하드웨어 구성요소(34)는 통신 시스템(10)을 위해 광역 네트워크 연결(42)을 외부 네트워크 요소에 제공한다. 각각의 기지국 또는 AP들(12 내지 16)은 자신의 영역에서 무선 통신 장치들로 통신하기 위해 관련된 안테나 또는 안테나 배열을 갖는다. 통상적으로, 무선 통신 장치들(18-32)은 통신 시스템(10)으로부터 서비스를 수신하기 위해 특정 기지국 또는 AP들(12-16)을 등록한다. 직접적 연결(즉, 점 대 점(point-to-point) 통신)을 위해, 무선 통신 장치들은 할당된 채널상에서 직접적으로 통신한다.
무선 통신 장치들(18-32) 중 일부 또는 모두는 미국에서는 87.9 내지 107.9 MHz인 FM 주파수 방송 대역에서 연속적인 파형 신호를 수신 및/또는 송신하기 위해 FM 송수신기를 포함할 수 있다. 그러나, FM 신호는 임의의 주파수상에서 송신될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 현재의 예시에서, 무선 통신 장치들(22, 24, 28, 30, 32)은 각각 FM 송수신기들(23, 25, 31, 33, 35)을 포함한다. 이러한 방식으로, 무선 통신 장치들은 FM 주파수 송신 기술을 통해 매체 콘텐트(media content)를 수신 및/또는 송신할 수 있다.
매체 콘텐트(즉 오디오, 비디오 등)에 부가하여, 무선 통신 장치는 라디오 데이터 시스템(Radio Data System; RDS) 정보와 같은 부가적인 정보를 수신 및/또는 송신할 수 있고, 상기 RDS 정보는 FM 라디오 방송과 관련한 디지털 정보를 제고한다. 이 정보는 시간, 트랙/음악가 정보, 방송국 식별 등과 같은 항목을 포함할 수 있다.
FM 방송국들(04, 06)은 FM 대역의 연속적 파형상에서 매체 콘텐트를 송신하고, 상기 FM 대역에서 FM 송수신기들(23-33)은 각각의 FM 안테나를 통해 수신한다. 이후에 FM 송수신기는 매체 콘텐트의 재생을 위해 신호를 사용자 장치로 처리한다. 또한, 무선 통신 장치는 개인용 스테레오(stereo), 자동차용 FM 라디오 등과 같은 FM 송수신기를 갖는 오디오 장치들 근처로 지역 방송국으로서 FM 신호를 송신할 수 있다.
소형 무선 장치는 소형 무선 장치를 위해 이상적이지 않은 동작 환경을 넘어서 안테나 성능을 향상하기 위해 디지털 방식으로 제어되는 동조 회로부(circuitry)를 갖는 FM 송수신기들을 포함한다. 안테나 성능은 FM 안테나 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하여 향상된다.
비이상적인 동작 환경 조건이 일어날 수 있는 예는 장치의 FM 안테나에 대한 인간 신체의 위치에 있으며, 일반적으로, 사용자의 근접 위치는 FM 안테나의 임피던스(impedance)에 영향을 미치고 및/또는 변경한다(예컨대, 무선 장치가 사용자의 손에 쥐어져 있을 때, 주머니, 노트북 등에 보관되어 있을 때의 경우임). 사용자가 장치의 안테나에 접근하거나 멀어지면, 안테나의 임피던스가 변하고, FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수에 영향을 미친다. FM 안테나는 더 소형의 무선 장치내에 맞추어지도록 감소되기 때문에, 안테나 임피던스는 변화하는 환경 조건에 더욱 민감하게 된다.
결과적으로, 비이상적인 동작 환경 조건들로부터 결과하는 변화하는 안테나 임피던스는 사용자에게 신호 프로세싱 및 매체 콘텐트 재생에 영향을 준다. 예를 들면, 수신 조건이 이상적인 경우보다 좋지 않다면(즉, 신호 대 잡음 비가 더 나쁘거나 및/또는 신호 강도가 약한 것), 모노(mono) 또는 FM 신호의 스테레오 FM 방송 송신은 함께 떨어질 것이다. 항상 변화하는 환경 조건에서, 변화하고 및/또는 불일치하는 재생은 사용자들을 성가시게 한다. FM 동조 회로부 및 FM 안테나 구조는 도 2 내지 14를 참조하여 더 자세히 기술된다.
도 2는 무선 통신 장치(22-32)를 도시한 개략적 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 무선 통신 장치(22-32)는 디지털 프로세싱 모듈(54), 메모리(56), 사용자 인터페이스(들)(52), 송수신기들(58-66), FM 안테나 제어 회로부(68), FM 안테나(70), 및 안테나 스위치(72)를 포함한다. 디지털 프로세싱 모듈(54) 및 메모리(56)는 명령들을 실행하고 특정 모바일(mobile) 및/또는 셀룰러(cellular) 전화 표준에 따라 대응하는 통신 기능을 수행한다.
사용자 인터페이스(들)(52)는 데이터가 수신되도록 허용하고, 디스플레이, 모니터, 스피커, 마이크로폰(microphone) 등과 같은 출력 장치로 연결을 제공하며, 이에 따라 수신된 데이터는 디스플레이 및/또는 표현될 수 있다. 디지털 프로세싱 모듈(54)은 또한 사용자 인터페이스(들)(52)을 통해 키보드, 키패드, 마이크로폰 등과 같은 입력 장치로부터 발신 데이터를 수신하거나, 데이터를 스스로 생성할 수 있다. 사용자 인터페이스는 송수신기들(58-66) 중 하나를 통해 송신하기 위해 디지털 프로세싱 모듈(54)로 발신 데이터(76)를 제공한다. 사용자 인터페이스는 또한 사용자를 위해 착신 데이터(74)를 수신한다.
무선 통신 장치(22-32)는 다른 통신 및/또는 데이터 세션(session)들을 수용하기 위해 여러 송수신기들(즉, 수신기 및 송신기)을 포함한다. 무선 통신 장치(22-32)는 셀룰러 송수신기(58)(예컨대, PCS(Personal Communicaion System), GSM(Global System for Mobile Communication), WCDMA(Wideband CDMA), 기타 등등), 무선 WAN(Wide Area Network) 송수신기(60)(예컨대, WiMAX, HSDPA 등), WLAN(Wireless LAN) 송수신기(62)(예컨대, IEEE 802.11), 무선 개인용 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network; WPAN) 송수신기(예컨대, 블루투스, IEEE 802.15 등), 및 FM 송수신기(66)를 포함한다.
송수신기의 송신부는 일반적으로 데이터 변조 스테이지(stage), 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지, 및 전력 증폭 스테이지를 포함한다. 데이터 변조 스테이지는 비가공(raw) 데이터를 특정 통신 표준 사항에 따라 기저대역 신호로 변환한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지는 기저대역 신호를 RF 신호를 생성하기 위해 하나 또는 그 이상의 국부 공진(local oscillation)과 혼합한다. 전력 증폭기 스테이지는 안테나를 통해 송신하기 전에 RF 신호를 증폭한다.
송수신기의 수신기 부분은 일반적으로 저잡음 증폭기(low noise amplifier; LNA) 스테이지, 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지, 및 데이터 복조 스테이지를 포함한다. LNA 스테이지는 차후의 처리를 위해 더 강한 신호를 제공하기 위해 수신된 RF 신호를 증폭한다. 하나 또는 그 이상의 중간 주파수 스테이지는 특정 무선 통신 표준 사항에 따라 기저대역 신호를 생성하기 위해 RF 신호를 하나 또는 그 이상의 국부 공진과 혼합한다. 그 밖의 송수신기 구성에서, 수신된 FM 신호는 기저대역 신호로 직접 변환될 수 있다. 데이터 복조 스테이지는 기저대역 신호를 비가공 데이터로 변환하도록 동작한다.
송수신기들(58-64)은 안테나 스위치(72)를 통해 RF 신호를 수신 및 송신하고, 상기 안테나 스위치(72)는 수신 모드에서 수신기를 안테나(86)에 결합하고, 송신모드에서 송신기를 안테나에 결합하도록 동작한다. 안테나 스위치(72)는 안테나 리소스(resource)들의 효율적인 사용을 제공하기 위해 안테나(86)로 다 대 일(many-to-one) 접속을 제공한다. 안테나 스위치의 예시들은 본원에 참조로 통합된, 미국 특허 제 7,079,816호(제목: "On Chip Diversity Antenna Switch", 등록일: 2006년 7월 18일)에서 더 상세히 기재된다.
FM 송수신기(66)는 FM 안테나(70)를 통해 FM 방송국(54, 56)(도 1 참조)과 같은 FM 송신기로부터 연속적인 파형 신호(89)를 수신한다. 또한, FM 송수신기(66)는 FM 대역의 연속적 파형 신호(89)를 로컬(local) 수신기(예컨대, 개인용 스테레오, 자동차용 FM 라디오 등)로 송신할 수 있다.
집중(lumped) 동조 요소(69)를 포함하는 FM 안테나 동조 모듈(68)은 FM 안테나(70)와 임피던스 매치(match)를 임피던스 조정값(71)으로 조정하도록 동작한다. 일반적으로, FM 안테나의 "차지하는 공간(footprint)"을 더 작게 하면, FM 안테나의 성능은 다른 구성요소와 관련하여 무선 통신 장치내의 배치로 인해 더 취약해 지고, 안테나(70)의 동조에 악영향을 주는 동작 환경의 변화에 더 민감하게 된다(예컨대, 무선 통신 장치로의 사용자의 근접성의 변화에 의함).
모노폴 안테나, 다이폴 안테나(예컨대, 다이폴 안테나는 본원에 참조로 통합 된 미국 특허 제 7,034,770호(제목: "Printed Dipole Antenna", 등록일: 2006년 4월 25일)에 도시되어 있음), 편심 나선형 안테나(eccentric spiral antenna)(예컨대, 편심 나선형 안테나는 미국 특허 제 6,947,010호(제목: "Eccentric Spiral Antenna", 등록일: 2000년 4월 4일)에 도시되어 있음), 프랙털 요소 안테나(fractal element antenna) 등과 같은 다양한 구성들 하에서 제공될 수 있다. 각각의 구성은 다른 설계 고려 사항들을 가질 수 있다.
예시로서, 모노폴 안테나는 안테나 트레이스(trace)들의 낮은 오믹(ohmic) 손실로 인해 다이폴 안테나 구조상에서 향상된 성능을 가질 수 있다(즉, 더 작은 안테나 트레이스들이 모노폴 구조로 사용될 수 있다). 일반적으로, 낮은 오믹 손실은 더 높은 안테나 효율을 FM 안테나(70)에 제공한다.
모노폴 구조는 "미싱(missing)" 부분(즉, 모노폴 안테나에 대한 "다이폴" 부분)의 영상(image)을 생성하기 위해 이동 전화에 존재하는 그라운드(ground)에 의존한다. 무선 장치는 모노폴 안테나 구조의 부착을 위해 이용가능한 완벽한 그라운드를 가질 수 없기 때문에, 임피던스 매칭(matching)은 예측할 수 없다. 그러나 모노폴 안테나의 전체적인 성능은 소형 안테나의 "차지하는 공간"에 관련된 안테나 트레이스(218)의 낮은 오믹 손실을 통해 개선될 수 있다.
안테나에 대한 낮은 오믹 손실은 또한 높은 공진 주파수 fc에서 안테나를 동작하는 것에 의해 인정될 수 있다. 예를 들면, FM 안테나(70)는 의도된 동작 주파수(본 예시에서는 FM 주파수 대역)보다 높은 공진 주파수(2 내지 3배 더 높음)를 갖는다. 더 높은 공진 주파수는 안테나의 전기적 강도가 감소되는 것을 허용하고, 이에 따라 그 공간의 양이 안테나 트레이스를 위해 할당된다. 즉, 더 작은 전기 강도는 주어진 안테나 영역에서 더 큰 트레이스 표면을 가질 수 있는 더 적은 트레이스 와인딩(winding)들을 가지며, 그 결과는 더 작은 오믹 손실이다. FM 송수신기(66)의 동작에 있어서, 수신기는 FM 안테나(70)의 공진 주파수를 집중 동조 요소(69)와 같은 개별(또는 집중) 저손실 안테나 매칭 구성요소들을 사용하여 의도된 주파수 공진으로 감소시킨다.
그러나, 원하는 동작 주파수 내에 공진 주파수를 두기 위해 안테나가 동조되는 가장 높은 공진 주파수와 임피던스 매칭의 양(FM 안테나 제어 회로부(68)를 통함) 사이에 조절(trade off)이 존재한다. 예를 들면, 안테나가 매우 높은 주파수에서 공진할 때, 임피던스 매칭의 요구되는 양은 초과될 수 있고, 결과적으로 초과적인 안테나 손실을 생성할 수 있다. 다른 말로 하면, 낮은 오믹 손실과 높은 안테나 효율을 갖는 장점이 손실된다. 반면에, 안테나가 실질적으로 원하는 공진 주파수에 가깝게 공진할 때, 더 적은 매칭 구성요소들이 필요할 수 있다. 그러나, 결과적인 FM 안테나 트레이스의 결과적인 오믹 손실은 FM 안테나(70)에 대한 복사 저항(radiation resistance)에 필적하거나 더 클 수 있다.
배치되는 안테나 구성과 관계없이, FM 안테나(70)는 원하는 라디오 주파수 대역에 대한 이득 프로파일과 관련된 중심 주파수를 갖는다. FM 안테나 제어 회로부(68)는 원하는 동작 주파수내에서 FM 안테나(70)를 중심 맞추도록 동작한다. 수신된 연속적 파형 신호(89)의 신호 강도 지시에 기초하여 FM 안테나 제어 회로 부(68)는 집중 동조 요소(69)에 조정 제어 신호를 제공한다. 집중 동조 요소(69)는 이에 따라 임피던스 조정값(71)으로 FM 안테나(70)의 임피던스(및 공진 주파수)를 변경한다.
즉, 수신된 신호가 연속 파형 신호일지라도, 디지털 방식으로 제어되는 안테나 동조 회로는 동적(dynamic) 동작 환경에서 사용자에게 방송 콘텐트 재생을 제공하기에 충분한 레이트(rate)에서 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 조정하는 기능을 한다. 즉, 사용자는 항상 변화하는 동작 환경에 의해 일어나는 간섭(interference)을 지각 또는 감지할 수 없다.
집중 동조 요소(69)는 임피던스 조정값(71)을 생성하기 위해 전압 제어 가변 임피던스 장치(예컨대, 임피던스 장치의 뱅크(bank), 버랙터(varactor), 배리캡 다이오드(varicap diode) 등)를 포함한다. 즉, 집중 동조 요소(69)를 통해 임피던스 값을 조정하여, FM 안테나 제어 회로부(68)는 무선 통신 장치(22-32)의 동작 조건으로 FM 안테나(70)를 동조한다.
FM 안테나 제어 회로부(68) 및 집중 동조 요소(69)는 단일 집적 회로 또는 복수의 집적 회로상에 있을 수 있다. 또한, FM 안테나 동조 모두 및 집중 동조 요소(69)는 SoC의 일부로서 구현될 수 있다. 다른 구현의 예시들은 도 4 내지 14를 참조하여 상세히 기재된다.
메모리(56)에 저장된 동작 명령과 결합하여 디지털 프로세싱 모듈(54)은 디지털 수신기 및 디지털 송신기 기능을 실행한다. 디지털 프로세싱 모듈(54)은 공유형 프로세싱 장치, 개인용 프로세싱 장치, 또는 복수의 프로세싱 장치를 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 프로세싱 장치는 마이크로프로세서, 마이크로-제어기, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, FPGA(field programmable gate array), PLD(programmable logic device), 상태 기계(state machine), 논리 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 동작 명령들에 기초하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 임의의 장치일 수 있다.
메모리(56)는 단일 메모리 장치 또는 복수의 메모리 장치들일 수 있다. 이러한 메모리 장치는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 장치일 수 있다. 프로세싱 모듈(54)이 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 통해 하나 또는 그 이상의 기능들을 구현할 때, 대응하는 동작 명령들을 저장하는 메모리는 상태 기계, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 포함하는 회로로 내장된다는 것을 주목해야 한다. 메모리(56)는 본원에 도시되고 및/또는 기재된 기능들의 적어도 일부에 대응하는 동작 명령들을 저장하고, 디지털 프로세싱 모듈(54)은 이것을 실행한다.
동작에 있어서, 디지털 프로세싱 모듈(54)은 현재의 통신 세션을 위해 적절한 디지털 송신 포맷된(formatted) 데이터를 생성하기 위해 특정 무선 통신 표준(예컨대, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, 블루투스, IEEE 802.16, 등)과 관련하여 발신 데이터(76)를 프로세싱하고, 상기 통신 세션은 셀룰러 데이터(59), WLAN 데이터(61), WWAN 데이터(65), 및/또는 FM 신호 데이터(67)를 포함한다. 이 데이터는 디지털 기저대역 신호 또는 디지털 로우(low) IF 신호일 것이며, 여기서 로우 IF는 통상적으로 100 KHz 내지 수 MHz의 주파수 범위에 있을 것이다.
각각의 개별적인 송수신기들(58-66)은 디지털 영역에서 아날로그 영역으로 디지털 데이터를 변환한다. 안테나(86)가 라디오의 바디(body)의 외부에 있는 것으로 도시되었을지라도, 무선 통신 장치의 상업적 버전(version)들은 일반적으로 장치의 바디내에 안테나 요소 및 구조들을 통합한다. 또한, 무선 통신 장치는 블루투스 응용들 등과 같은 표준의 특정 응용들을 위한 부가적인 안테나들을 포함할 수 있다.
당해 발명의 통상의 기술을 가진자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 도 2의 무선 통신 장치는 하나 또는 그 이상의 집적 회로를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들면, 디지털 프로세싱 모듈(54) 및 메모리(56)는 제 2 집적 회로상에 구현될 수 있고, 안테나(86)를 제외한 무선 통신 장치(22-32)의 나머지 구성요소들은 제 3 집적 회로상에 구현될 수 있다. 대안적인 실시예로서, 무선 통신 장치(22-32)는 단일 집적 회로상에 구현될 수 있다.
도 3은 FM 신호 대역 수신에 관련된 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 또는 공진 주파수 fc에 대하여 도시하고 있고, 상기 FM 신호 대역은 수신된 신호 강도 93으로서 표현된다. 이 예시에서, 중심 주파수 fc는 값 "x"에 의해 "비동조(off-tuned)"된다. 즉, 안테나는 FM 신호의 국부 피크(peak)에 대해 중심에 있지 않다. 만일 안테나 동조가 수정되지 않는다면, 신호 데이터는 사용자에게 재생을 위해 프로세싱될 때 왜곡될 수 있고(즉, 정적이거나(static), 모노(mono) 재생, 기타 등 등), 또는 부가적인 전력 리소스들이 왜곡을 수정하기 위해 필요할 수 있다.
중심 주파수가 "비동조"인 크기는 변화하는 동작 환경에 부분적으로 상응한다. 즉, 임피던스 변화들(예컨대, 사용자의 근접성의 변화)은 안테나 중심 주파수 fc에 영향을 준다. FM 안테나 제어 회로는 안테나에 대한 동조를 변경하기 위해 임피던스 조정값(71)을 생성하도록 제어 신호들을 제공한다. 중심 주파수 fc의 변경은 도 4 내지 8을 참조하여 이하 상세하게 기재된다.
임피던스 조정값(71)이 수신된 신호 강도로 안테나 중신 주파수 fc를 중심 맞추는 것으로 도시되었을 지라도, FM 안테나 제어 회로부(68)는 또한 더 큰 대역폭을 넘어 더 평활한(smoother) 증폭기 특성을 이용하기 위해 동조 오프셋(offset)을 제공하는 제어 신호들을 제공할 수 있다.
도 4는 FM 안테나 제어 회로부(68) 및 집중 동조 요소들(69)의 분산된 구현을 포함하는 무선 통신 장치(22-32)를 도시한 개략적 블럭도이다.
도시된 것과 같이, 무선 통신 장치(22-32)는 디지털 프로세싱 모듈(54) 및 메모리(56)를 포함한다. 디지털 프로세싱 모듈(54) 및 메모리(56)는 특정 모바일 및/또는 셀룰러 전화 표준에 따라 대응하는 통신 기능들을 수행하고 명령들을 실행한다. 구성요소들 및/또는 요소들이 무선 통신 장치(22-32)의 전술된 범위 내에서, 설명은 이하 반복되지 않을 것이다.
무선 통신 장치(22-32)는 안테나 스위치(75) 및 안테나 스위치(77)를 포함한다. 안테나 스위치(75)는 안테나(86)상에서 송신 및/또는 수신 모드에 대해 셀룰러 Tx/Rx 신호(81) 및 WWAN Tx/Rx 신호(83)를 서비스한다. 안테나 스위치(77)는 안테나(86)상에서 송신 및/또는 수신 모드에 대해 WLAN Tx/Rx 신호(85) 및 WPAN Tx/Rx 신호(87)를 서비스한다. FM 송수신기(66)는 FM 안테나(70)를 통해 연속적 파형 신호(89)를 수신 및/또는 송신한다.
다중 안테나 스위치들(75, 77)은 유사한 통신 모드들의 특성을 수용하기 위해 각각의 안테나 스위치들을 허용한다. 예시적인 특성은 유사한 주파수 대역, 유사한 데이트 레이트 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나 스위치는 셀룰러 주파수 대역들(예컨대, 824-849 MHz, 869-894 MHz, 896-901 MHz, 및 935-940 MHz 주파수 대역에서 동작하는 AMPS, IS-95(CDMA), IS-136(D-AMPS), GSM에 대한 것)을 서비스할 수 있고, 다른 안테나 스위치는 PCS 주파수 대역들(예컨대, 1850-1910 MHz, 및 1930-1990 MHz 주파수 대역들에 동작하는 GSM, IS-95(CDMA), IS-136(D-AMPS)에 대한 것)을 서비스할 수 있다. 추가적인 안테나 스위치는 높은 데이터 레이트 통신(예컨대 2.4 GHz)을 서비스할 수 있다.
FM 송수신기(66)는 인쇄(printed) FM 안테나(70)를 통해 연속적 파형 신호(89)를 FM 안테나(70)로부터 수신한다. FM 안테나 제어 회로부(68)는 FM 송수신기(66)로부터 신호 강도 지시(signal strength indication; SSI)를 수신한다. 또한, FM 송수신기(66)는 수신된 FM 신호를 FM 안테나 제어 회로부(68)로 제공할 수 있고, 상기 FM 안테나 제어 회로부(68)에서 신호 강도 또는 다른 신호 특성들은 제어 신호들(73)을 생성하기 위해 평가될 수 있다. SSI가 허용가능 신호 강도 수준을 벗어나면, 집중 동조 요소(69)는 FM 안테나 제어 회로부(68)로부터의 제어 신 호(73)에 기초하여 임피던스 조정값(71)을 인쇄 FM 안테나로 제공한다.
집중 동조 요소(69)는 FM 송수신기(66) 및 FM 안테나 제어 회로부(68)에 대하여 별도로 구성된 IC상에서 도시된다. 이러한 방식에서, 다른 제조 프로세스(process)들이 집중 동조 요소들(69)의 임피던스 장치를 구현하기 위해 사용될 수 있고, 무선 통신 장치(22-32)의 다른 구성요소들을 구현할 수 있다. 즉, 일부 예에서, 제조 비용 및 복잡도의 감소가 실현될 수 있다. 또한, 무선 통신 장치들은 구성요소들(예컨대, 클럭 조정(clock adjustment) 등)로 공유된 접속을 허용하기 위해 장치내에 다른 구성요소들로 접속가능한 임피던스 뱅크를 가질 수 있다. 집중 동조 요소들(69)의 임피던스 값을 조정하는 것에 의해, FM 안테나 제어 회로부(68)는 FM 안테나(70)를 통신 장치(22-32)의 임피던스로 동조한다.
도 5는 FM 무선 통신을 제공하고 FM 수신기 특성을 포함하는 집적 회로(270)의 개략적 블럭도이다. 집적 회로(270)는 FM 수신기 회로부(66) 및 FM 안테나 제어 회로부(68)를 포함한다. 무선 통신을 제공하기 위해, 집적 회로(270)는 또한 송수신기들(58, 60, 62, 64)이 있는 무선 통신 회로부(57)를 포함한다(도 2 및 4 참조).
FM 안테나 제어 회로부(68)는 FM 안테나(70)와 같은 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 제어하기 위해 제어 신호들(73)을 생성한다(도 2 및 4 참조). 외부의 집중 요소 동조 배열(array)(69)은 스위치 모듈(326) 및 집중 동조 요소(28)를 포함한다. 외부의 집중 요소 동조 배열(69)은 한정된 경계를 갖는 집적 회로의 믹스된(mixed) 반도체 구조 또는 상기 집적 회로의 일부에서와 같이 별도로 구성된 집적 회로에 의해 제공된다.
스위치 모듈(326)은 복수의 동조 요소들(C0 내지 CZ)을 포함하는 집중 동조 요소들(328)에 결합된 복수의 스위치들(S0 내지 SZ)을 포함한다. 동조 요소들은 또한 전압 제어 가변 임피던스 장치들(예컨대, 버랙터, 다이오드 등)과 같은 다른 구성들에서 구현될 수 있다. 복수의 스위치들(S0 내지 SZ)은 집중 동조 요소들(328)을 통해 임피던스 조정값(71)을 변경하기 위해 동작한다.
FM 수신기 회로는 연속적 파형 신호(89)를 수신하고, 신호값(90)을 FM 안테나 제어 회로부(68)로 제공한다. FM 수신기 회로부(66)는 또한 FM 데이터 신호(67)를 디지털 프로세싱 모듈(54)로 제공한다. 신호값(90)은 도 6 내지 8과 관련하여 더 상세히 기재된다.
신호값(90)의 특성(예컨대, 수신된 신호 강도 지시, 신호 대 잡음 비 등)에 기초하여 FM 안테나 제어 회로부(68)는 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위해 제어 신호들(73)을 생성한다. 동작에 있어서, 제어 신호들(73)은 외부의 집중 요소 동조 배열(69)의 복수의 스위치들(S0 내지 SZ)을 제어한다. 이어서, 스위치 모듈(326)은 임피던스 조정값(71)을 생성하기 위해 집중 동조 요소들(328)의 집중 요소들(C0 내지 CZ)을 제어한다. 이러한 방식으로, 제어 신호들(73)은 외부의 집중 요소 동조 배열(69)의 임피던스를 변경하도록 해준다.
특히, FM 안테나 제어 회로부(68)는 임피던스 조정값(71)의 신속한 조정을 제공하고, 이에 따라 무선 통신 장치(22-32)로 동작 조건들의 변경을 수용하도록 FM 안테나를 신속히 동조한다(도 1 참조).
도 6은 무선 통신을 제공하고 FM 수신기 특성을 포함하는 다른 집적 회로(280)의 개략적 블럭도이다. 집적 회로(270)는 FM 수신기 회로부(66) 및 FM 안테나 제어 회로부(68)를 포함한다. FM 안테나 제어 회로부(68)는 복수의 스위치들(S0 내지 SZ)가 있는 스위치 모듈(346)을 더 포함한다. 무선 통신을 제공하기 위해, 집적 회로(270)는 또한 송수신기들(58 내지 64)이 있는 무선 통신 회로부(57)를 포함한다(도 2 및 4 참조).
FM 수신기 회로는 연속적 파형 신호(89)를 수신하고, 신호값(90)을 FM 안테나 제어 회로부(68)로 제공한다. FM 수신기 회로부(66)는 또한 FM 데이터 신호(67)를 디지털 프로세싱 모듈(54)로 제공한다(도 2 및 4 참조).
FM 안테나 제어 회로부(68)는 스위치 모듈(346)의 복수의 스위치들(S0 내지 SZ)을 통해 외부의 집중 동조 요소들(348)로 제어 신호들(73)을 생성한다. 외부의 집중 동조 요소들(348)은 복수의 동조 요소들(C0 내지 CZ)을 포함하고, 상기 동조 요소들은 제어 신호들(73)에 응답하여 전압 제어 가변 임피던스 장치들(예컨대, 버랙터, 배리캡 다이오드 등)로서 구현될 수 있다.
FM 안테나 제어 회로부(68)는 신호값(90)의 특성(예컨대, 수신된 신호 강도 지시)에 기초하여, FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 제어하도록 제어 신호들(73)을 생성한다. 동작에 있어서, FM 안테나 제어 회로부(68)는 FM 안테나 이득 프로파일의 공진 주파수 fc를 변경 또는 "끌어당기기(pull)"위하여 복수의 스위치들(S0 내지 SZ)로부터 외부의 집중 동조 요소들(348)로 제어 신호들(73)을 생성한다.
FM 안테나 제어 회로부(68)는 집중 요소들(C0 내지 CZ)을 통해 임피던스 조정값(71)에 의해 생성된 임피던스값을 변경하는 것에 의해 공진 주파수를 변경한다. 이에 따라, 이후에 FM 안테나에 제공된 임피던스 조정값(71)은 FM 신호의 수신을 향상시키기 위해 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경한다.
명백하게, FM 안테나 제어 회로부(68)는 임피던스 조정값(71)의 신속한 조정을 제공하고, 이에 따라 동작 조건의 변경을 무선 통신 장치(22-32)로 적응시키도록 FM 안테나의 신속한 동조를 제공한다.
도 7은 디지털 방식으로 제어되는 안테나 동조 회로를 포함하는 FM 수신기 회로부(66)를 도시한 개략적 블럭도이다. FM 수신기 회로부(66)는 저잡음 증폭기(302), 하향 변환 모듈(down conversion module; 306), 필터 모듈(312), 아날로그 디지털 변환기(analog to digital converter(ADC); 316), 신호 감시(monitoring) 모듈(322), 및 제어 모듈(328)을 포함한다. 디지털 프로세싱 모듈(54)은 복조 모듈(318)을 제공하도록 구성된다.
동작에 있어서, FM 안테나(70)는 연속적 파형 신호(89)를 LNA(302)로 전달하고, 상기 LNA는 상기 연속적 파형 신호의 증폭된 라디오 주파수 신호들(304)을 생 성한다. 하향 변환 모듈(306)은 정보 신호(310)를 생성하기 위해 FM 대역 국부 발진기 신호(308)와 증폭된 라디오 주파수 신호들(304)을 믹스(mix)한다. FM 대역 국부 발진기 신호(308)는 라디오 국(station) 수신을 위하여 사용자에 의해 선택된 주파수에 기초한다. 증폭된 라디오 주파수 신호(304)의 하향 변환은 차후의 복조를 위해 ADC(316)를 거쳐 샘플링을 위해 기저대역 주파수로의 호모다인(homodyne)(직접적) 변환 또는 수퍼헤테로다인(superheterodyne)(다중 스테이지) 변환을 통해 구현될 수 있다.
필터 모듈(312)은 필터링된 정보 신호(314)를 생성하기 위해 정보 신호(310)를 필터링한다. 필터 모듈(312)에 의해 수행된 필터링은 저대역 통과 필터링 및/또는 대역 통과 필터링일 수 있다. 필터링 모듈(312)은 하나 또는 그 이상의 스테이지의 저항/캐패시터 회로들, 및/또는 하나 또는 그 이상의 스테이지의 인덕터/캐패시터 회로들을 포함할 수 있다.
ADC(316)는 필터링된 정보 신호(310)를 FM 신호 데이터(67)로 변환한다. 복조 모듈(318)은 FM 신호 데이터(67)를 오디오 정보(320)로 변환하고, 상기 오디오 정보는 사용자 인터페이스(52)로 제공된 착신 데이터(74)의 일부분을 형성한다(도 2 및 4 참조).
신호 감시 모듈(322)은 점선으로 지시된 것과 같이, 증폭된 RF 신호(304)뿐만 아니라 정보 신호(310), 및/또는 필터링된 정보 신호(314)로부터 신호 품질을 측정한다. 신호 품질 지시자(signal quality indicator)들은 수신된 신호 강도 지시(signal strength indication; RSSI), 신호 대 잡음 비(SNR) 등을 포함한다.
신호 감시 모듈(322)은 신호 품질 지시(326)를 제어 모듈(328)로 제공한다. 신호 품질 지시(326)는 디지털 또는 아날로그 형식일 수 있고, 이에 따라 제어 모듈(328)은 프로세싱한다. 신호값(90)은 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작하고, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일은 사용 중인 FM 대역의 일부분인 적절한 이득 대역폭을 포함한다.
신호 품질 지시(326)에 기초하여, 제어 모듈(328)은 동작 환경 조건의 변경에 의해 영향받는 안테나 성능을 계수(counter) 및/또는 보상하기 위해 동작한다. 신호 품질 지시(326)를 통해, 신호 감시 모듈(322)은 안테나 성능상의 변화들 및/또는 영향들을 제어 모듈(328)로 전달하고, 이에 따라 FM 안테나의 성능을 조정한다.
즉, 수신된 연속적 파형 신호의 품질은 향상된 신호 수신-즉, FM 안테나의 중심 주파수를 실현하기 위해 FM 안테나의 이득 프로파일 특성을 변경하는 것에 의해 감지되고 보상된다.
일반적으로, 제어 모듈(328)은 사전에 판단된 및/또는 동적인 기준에 기초하여 중심 주파수를 변경할 수 있다. 예를 들면, 제어 모듈(328)은 처음에 신호 품질 지시가 사전에 판단된 임계값(threshold) 및/또는 허용값(tolerance)내에 있는지 여부를 판단한다. 신호 품질 지시(326)가 사전에 판단된 임계값을 벗어날 때, 제어 모듈(328)은 신호 품질 지시(326)가 사전에 판단된 임계값 내로 들어올 때까지 신호값(90)을 통해 FM 안테나(70)의 중심 주파수를 변경한다(도 2 및 4 참조).
또한, 만일 국(station) 또는 반송파 주파수가 건물, 도로 터널, 또는 기타 감쇄 요인들로 인한 심각한 신호 감쇄에 의해 가용하지 않으면, 휴면 주기(sleep period)가 장치 리소스들을 절약하기 위해 구현될 수 있고, 뿐만 아니라 헤드폰, 또는 기타 오디오 재생 장치들과 같은 사용자 인터페이스로 프로세싱 출력을 계속하지 않는다. 휴면 모드가 지나간 이후에, 신호 품질 지시(326)의 차후 프로세싱은 주기적 기초상에서 이어질 것이다.
다른 측면에 있어서, 신호 품질 지시의 사전에 판단된 임계값은 본질적으로 동적일 수 있다. 예를 들면, 사전에 판단된 임계값은 신호 품질 지시에 대한 평균값에 기초될 수 있고, 또는 원하는 허용 수준내에서 가장 큰 신호 품질 지시(예컨대, 가장 큰 신호 강도 지시 및/또는 신호 대 잡음 비)에 기초될 수 있다. 이러한 방식으로, FM 수신기 회로부(66)의 감도는 FM 수신기 회로부(66)를 위해 동작 환경에서 변경하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. FM 수신기 회로부(66)가 추적하는 레이트를 감소시키는 것은 동작 환경을 변경하고, 이에 따라 프로세싱 및/또는 전력 리소스들과 같은 장치 리소스들을 절약하게 한다.
당해 발명의 통상의 기술을 가진 자라면 이해할 수 있는 바와 같이, FM 수신기 회로를 구현한 집적 회로는 또한 도 2, 및 4-6에 도시된 것과 같이 FM 안테나 제어 회로부(68)를 통합할 수 있다. FM 안테나 제어 회로부(68)는 집중 동조 요소들(328)에 결합된 스위치 모듈(326)을 포함한다. 스위치 모듈(326)의 스위치들의 위치들은 신호값(90)에 기초하고, FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위해 신호값에 대응하는 임피던스 조정값(71)을 생성하도록 집중 동조 요소들(328)의 임피던스에 영향을 주도록 동작한다.
또한, FM 수신기 회로의 구현에 대하여, 별도로 구성된 집적 회로는 제조, 동작 및/또는 설계 고려 사항들을 수용하기 위해 다양한 집적 회로 구조들에 스위치 모듈(326) 및/또는 집중 동조 요소들(328)을 포함할 수 있다.
도 8은 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위한 방법(340)의 흐름도이다. 일반적으로, FM 수신기는 방송 콘텐트 재생을 동적인 동작 환경의 사용자에게 제공하기에 충분한 레이트에서 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작한다. 이러한 방식으로, 사용자는 동작적 환경 변화에 의해 일어나는 FM 안테나의 임피던스 변화에 의해 야기되는 간섭을 깨닫거나 감지하지 않는다.
단계(342)에서 시작하며, FM 수신기 회로는 인입(incoming) 연속적 파형 신호를 수신한다. 기재된 것과 같이, 인입 연속적 파형 신호는 FM 방송 신호 또는 기타 연속적 파형 신호일 수 있다. 단계(344)에서, FM 수신기 회로는 오디오 정보를 생성하기 위해 수신된 연속적 파형 신호를 하향 변환한다. 단계(346)에서, FM 수신기는 오디오 정보의 신호 품질 정보를 판단한다. 신호 품질 정보는 신호의 수신된 신호 강도, 또는 적절한 신호 강도 지시에 기초할 수 있다. 단계(348)에서, 신호 품질 정보에 기초하여, FM 수신기는 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경한다.
단계(348)에 대하여, FM 안테나 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하는 것은 사전에 판단된 또는 동적인 임계값들에 기초할 수 있다. 단계(350)에서, FM 수신기 회로는 신호 품질 지시가 사전에 판단된 임계값 및/또는 동적 임계값 내에 있 는지 판단한다. 단계(352)에서, 신호 품질 지시가 사전에 판단된 또는 동적 임계값을 벗어난다면, FM 수신기 회로는 신호 품질 지시가 사전에 판단된 임계값 내에 있을 때까지 FM 안테나의 중심 주파수를 변경한다.
도 9는 안테나 구조(200)를 갖는 이동 전화(22)의 전개도이다. 이동 전화(22)는 종종 "벽돌(brick)"로서 언급된 구조를 갖는다. 이동 전화(22)는 케이스 앞면 덮개(202), 케이스 뒷면 덮개(222), 및 배터리 덮개(228)를 포함한다. 케이스 앞면 덮개(202)는 디스플레이(204), 기능(function) 키패드(206), 및 숫자(numeric) 키패드(208)를 포함한다. 케이스 앞면 덮개(202)는 집적 회로(212)를 갖는 인쇄 회로 보드(21)를 수용하고, 상기 집적 회로는 안테나 구조(200)의 FM 안테나(70)에 결합된 송수신기들(58-66)을 포함한다(도 2 및 4를 참조하여 전술됨).
또한, 인쇄 회로 보드(210)는 FM 안테나(70)와 이동 전화(22)의 임피던스를 처음에 매치(match)하기 위해 집중 동조 요소들을 포함할 수 있다. 케이스 후면 덮개(222)는 제 1 측면(219) 및 제 2 측면(221)을 포함한다. 제 2 측면(221)은 배터리 덮개(228)를 수용하도록 경사진 부분(223)을 한정한다.
이동 전화(22)는 다양한 형태의 통신 및 정보, 및/또는 매체 콘텐트를 제공한다. 예를 들면, 음성 호출 제공에 부가하여, 이동 전화(22)는 또한 데이터를 송신 및 수신하고, 단문자 서비스(Short Messaging Service; SMS)를 통해 문자 메시지를 송신하고, 무선 응용 프로토콜(Wireless Application Protocol; WAP) 서비스에 접속하고, 범용 패킷 무선 서비스(General Packet Radio Service; GPRS)를 통해 인터넷 접속을 제공하고, 내장된 디지털 카메라들로 사진을 송신 및 수신하고, 비 디오 및 사운드 레코딩(rocording) 등을 제공한다. 부가적으로, 국소 형태들은 알람, 소리 제어, 사용자가 정의하고 다운로드가능한 호출 벨 및 로고(logo), 교환가능한 덮개 등과 같이 이동 전화(22)로 이용가능할 수 있다.
안테나 구조(200)는 FM 안테나(70), 그라운드 평면(ground plane; 224)을 형성하는 도전성 재료, 및 배터리(226)를 포함한다. FM 안테나(70)는 안테나 트레이스(218), 및 입력/출력 연결(216)을 포함한다. FM 안테나(70)는 배터리 덮개(228)의 평면 영역보다 작은 평면 구조를 갖고, 배터리 덮개(228)의 내부에 인접하여 위치한다. FM 안테나(70)는 다양한 기준에 따라 설계된 다양한 구성들을 가질 수 있다(도 2, 및 5-6 참조).
또한, FM 안테나(70)는 하나 또는 그 이상의 인쇄 회로 보드 층들 및/또는 하나 또는 그 이상의 인쇄 회로 층들상에서 구현될 수 있다. 집적 회로(212)의 송수신기 회로와 FM 안테나(70)의 결합은 원하는 부하 임피던스(load impedance)를 얻기 위해 FM 안테나(70)상에 위치될 수 있고, 직접적 또는 간접적일 수 있다. 예를 들면, 입력/출력 연결(216)은 동축 프로브(coaxial probe), 인쇄 마이크로스트립(printed microstrip), 도파관, 및 코플래너 송신 선(coplanar transmission line) 등일 수 있다.
배터리(226)는 평면 구조를 갖고, 그라운드 평면(224)의 제 2 측면에 인접하여 위치되고, 이에 따라 배터리 및 안테나(70)의 평면 구조는 실질적으로 평행하다. 배터리(226)와 FM 안테나(70) 사이에 위치된 그라운드 평면(224)은 FM 안테나(70)의 신호 대 잡음 성능을 향상시키기 위해 동작한다. 배터리(226)는 그라운드 평면(224)을 FM 안테나(70)에 제공하는 도전 외부 층(conductive outer layer)을 가질 수 있다. 배터리 덮개(228), 케이스 뒷면 덮개(222), 및 케이스 앞면 덮개(202)는 이동 전화(22)의 동작을 위해 전기적 및 물리적 연결을 제공하도록 결합한다.
도 10은 안테나 구조(200)를 갖는 이동 전화(28)의 전개도이다. 이동 전화(28)는 "클램셸(clamshell)" 구조로 종종 언급되는 구조를 갖는다. 이동 전화(28)는 다양한 형태의 통신 및 매체 정보 콘텐트를 제공한다. 예를 들면, 음성 호출 제공에 부가하여, 이동 전화(28)는 또한 데이터를 송신 및 수신하고, 단문자 서비스(Short Messaging Service; SMS)를 통해 문자 메시지를 송신하고, 무선 응용 프로토콜(Wireless Application Protocol; WAP) 서비스에 접속하고, 범용 패킷 무선 서비스(General Packet Radio Service; GPRS)를 통해 인터넷 접속을 제공하고, 내장된 디지털 카메라들로 사진을 송신 및 수신하고, 비디오 및 사운드 레코딩(rocording) 등을 제공한다. 부가적으로, 국소 형태들은 알람, 소리 제어, 사용자가 정의하고 다운로드가능한 호출 벨 및 로고(logo), 교환가능한 덮개 등과 같이 이동 전화(28)로 이용가능할 수 있다.
이동 전화(28)는 제 1 부(242) 및 제 2 부(250)를 포함한다. 제 1 부(242)는 숫자 키패드(244), 기능 키패드(246),및 케이스 앞면 덮개(254)를 포함한다. 제 1 부(242)는 또한 FM 안테나(70), 및 배터리(226)를 수용하고, 이들 각각은 그라운드 평면(224)에 의해 분리된다. 배터리(226), 그라운드 평면(224), 및 FM 안테나(70)는 뒷면 덮개(229)로 하나의 유닛(unit)으로 형성될 수 있다. 이동 전화(28)의 제 2 부(250)는 호출 상태, 및 사용자에게 검색되고 제공될 수 있는 기타 정보를 중계하는 디스플레이(248)를 포함한다. 제 1 부(242) 및 제 2 부(250)는 닫혀진 위치에 놓여 있을 때, 실질적으로 평행인 위치로 힌지(hinge)부(251)를 따라 접힌다.
이동 전화(28)는 제 1 부(242)를 통해 집적 회로(212)를 갖는 인쇄 회로 보드(210)를 수용하고, 상기 집적 회로는 송수신기 회로(58-66)를 포함한다. FM 송수신기(66)는 FM 안테나(70)에 결합된다.
클램셸 구조의 제 1 부(242)는 FM 안테나(70)에 대해 더 작게 차지하는 공간 및/또는 면적을 제공한다. 이에 따라, 인쇄 FM 안테나의 성능은 사용자 및/또는 기타 물체에 의해 야기되는 임피던스 변화에 의한 동작 환경의 변화에 의해 더욱 눈에 띄게 영향을 받는다. 이와 관련하여, 그라운드 평면(224)은 이들의 영향을 완화시키고, 신호 수신과 관련하여 인쇄 FM 안테나의 성능을 더 향상시키게 한다. 또한, 인쇄 회로 보드는 집중 동조 요소들을 포함할 수 있고, 상기 집중 동조 요소들은 처음에 무선 통신 장치(22-32)로 FM 안테나(70)를 동조하는 이동 전화 요소들에 의해 도입된 임피던스를 보상한다.
FM 안테나(70)는 안테나 트레이스(252), 및 입력/출력 연결(258)을 포함한다. FM 안테나(70)는 전화(28)의 제 1 부(242)의 평면 영역보다 작은 평면 구조를 갖고, 그라운드 평면(224)에 인접하여 위치된다. FM 안테나(70)는 하나 또는 그 이상의 인쇄 회로 보드 층 및/또는 하나 또는 그 이상의 집적 회로 층상에서 구현될 수 있다. 집적 회로의 송수신기 회로와 FM 안테나(70)의 결합은 원하는 부하 임피던스를 얻기 위해 FM 안테나상에 위치되고, 직접적 또는 간접적일 수 있다. 예를 들면, 입력/출력 연결(216)은 동축 프로브(coaxial probe), 인쇄 마이크로스트립(printed microstrip), 도파관, 및 코플래너 송신 선(coplanar transmission line) 등일 수 있다.
FM 안테나(70)는 원하는 동작 특성에 의존하여 다양한 구성하에서 제공될 수 있다. 다양한 구성들의 예시는 도 2와 관련하여 상세히 기술된다.
배터리(226)는 그라운드 평면(224)의 제 2 측면에 인접하여 위치되고, 이에 따라 배터리(226) 및 FM 안테나(70)의 평면 구조는 FM 안테나(70)의 성능을 향상시키기 위해서 서로 떨어진 상태에서 실질적으로 평행하다. 배터리(226), 그라운드 평면(224), FM 안테나(70), 및 뒷면 덮개(229)는 이동 전화(28)의 동작을 위해 전기적 또는 물리적 연결을 제공하도록 제 1 부(242)와 탈착가능하게 결합한 모듈로 집적될 수 있다. 또한, 그라운드 평면(224)은 배터리(226)에 도전층으로서 형성될 수 있다.
도 11은 안테나 구조(200)의 횡단면도이다. 안테나 구조(200)는 층으로된 관계에서 그라운드 평면(224)이 있는 배터리(236) 및 FM 안테나(70)를 포함한다. 안테나 트레이스(218)는 보호층(225)에 의해 그라운드 평면(224)로부터 전기적으로 절연된다. FM 안테나(70)는 이동 전화 배터리 덮개(228)의 외부 주변에 의해 한정된 평면 영역보다 작은 평면 구조를 갖는다. 안테나 트레이스(218)는 그라운드 평면(224)을 향해 위치한다.
안테나 기판(219)은 배터리 덮개(288)로 형성될 수 있고, 또한 배터리 덮개(228)의 내부 표면에 결합되거나 이의 부분을 형성할 수 있다. 보호층(225) 및 안테나 기판(219)은 정전기장을 제공하는 한편, 이동 전화 구성요소들사이에 전기적 절연을 제공하는 유전체 재료로 만들어진다. 또한, 유전체 재료는 열의 형태에서 최소 에너지를 발산하는 한편 플럭스(flux)의 정전기적 선을 집중하기 위해 충분한 유전체 상수를 갖는다. 재료들의 예는 공기, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene: 폴리스티렌) 등을 포함한다. FM 안테나, 그라운드 평면(224), 및 배터리(226)의 평면 표면은 실질적으로 서로 평행하다. 샌드위치형(sandwiched) 구조는 FM 안테나(70)를 위해 향상된 FM 신호 수신을 제공한다.
도 12는 안테나 구조(239)의 횡단면도이다. 안테나 구조(239)는 이동 전화(22 및/또는 28)에서 사용될 수 있는 다른 샌드위치(sandwich) 구조를 도시한다.안테나 구조(200)는 그라운드 층으로된 관계에서 평면(224)이 있는 배터리(226) 및 FM 안테나(70)를 포함한다. 안테나 트레이스(218)는 전기적으로/기계적으로 보호층(225)에 의해 보호된다. FM 안테나(70)는 이동 전화 배터리 덮개(228)의 외부 주변에 의해 한정된 평면 영역보다 작은 평면 구조를 갖고, 이에 따라 안테나 기판(219)은 그라운드 평면(224) 근처에 위치된다. 안테나 트레이스(218)는 배터리 덮개(228)의 내부 표면에 인접한다. 이에 따라, FM 안테나의 평면 구조, 그라운드 평면(224), 및 배터리(226)의 평면 구조는 실질적으로 서로 평행하다. 샌드위치형 구조는 FM 안테나(70)에 대해 향상된 FM 신호 성능을 제공한다.
도 13은 유전체 스페이서(257)를 구현한 추가적인 안테나 구조(230)의 전개도이다. 안테나 구조(230)는 이동 전화(28)의 벽돌 구조, 및/또는 이동 전화(28)의 클램셸 구조뿐만 아니라 기타 적절한 무선 장치 구조로 사용될 수 있다.
안테나 구조(230)는 유전체 스페이서(257)를 통해 이격된 관계에서 FM 안테나(70) 및 배터리(226)를 포함한다. 유전체 스페이서(257)는 제 1 유전체부(260), 및 제 2 유전체부(262)를 포함한다. 유전체 스페이서(257)는 또한 제 1 측면(263) 및 제 2 측면(265)을 제공하는 고정된 관계에서 제 1 및 제 2 유전체 스페이서부(260, 262)를 이격하는 웹(web) 부분(261)을 포함한다. 유전체 스페이서(257)는 배터리(226)와 FM 안테나(70) 사이에 추가적인 분리를 제공하고, 이는 인쇄 FM 안테나의 E-M 플럭스 특성을 향상시키고, FM 안테나(70)의 성능을 향상시키도록 서비스한다.
유전체 스페이서(257)는 본원에서 정의된 유전체 스페이서(257) 및 공간(cavity; 259)의 구성요소들에 의해 다양한 유전체 상수를 갖고, 상기 유전체는 주변 환경으로부터 공기로 채워질 수 있다. 또한, 유전체 스페이서(257)는 유사한 재료를 통해 형성될 수 있고, 또는 다른 유전체 특성들을 가진 다중 재료들로 형성될 수 있다.
이러한 방식에서, 유전체 스페이서(257)는 FM 안테나(70)와 이동 전화 구성요소들 사이에 전기적 절연을 제공하는 한편, 또한 정전기장을 제공한다. 일반적으로, 유전체 스페이서(257)의 영역은 실질적으로 FM 안테나(70)의 표면 영역에 대응하지만, 더 작은 표면 영역을 가진 유전체 스페이서들이 또한 사용될 수 있는 한편, 인쇄 안테나(256)의 성능에 대한 원하는 향상이 실현된다.
FM 안테나(70)는 배터리 덮개(228)의 외부 주변에 의해 한정된 평면 영역보다 작은 평면 구조를 갖고, 이동 전화 배터리 덮개(228)의 내부 표면에 인접하여 위치된다. 배터리(226)는 그라운드 평면(224)에 인접하여 위치된 평면 표면을 갖고, 상기 그라운드 평면은 배터리(226)의 도전 외부 층(conductive outer layer)일 수 있다. 배터리(226)의 도전 외부 층(226)은 부분적으로 배터리(226)를 넣을 수 있고, 이에 따라 그라운드 평면(224)은 배터리(226)와 FM 안테나(70) 사이에 위치된다. 샌드위치형 안테나 구조(230)는 FM 안테나(70)를 위해 향상된 FM 신호 성능을 제공한다.
도 14는 안테나 구조(230)와 배터리 덮개(228) 사이의 간격(231) 및 유전체 스페이서(257)가 있는 도 10의 안테나 구조(230)의 횡단면도이다.
안테나 구조(230)는 유전체 스페이서(257)를 통해 이격된 관계에 있는 FM 안테나(70)와 배터리(226)를 포함한다. FM 안테나(70)는 유전체 스페이서(257)에 일반적으로 대응하는 평면 구조 및 그라운드 평면(224)을 제공하는 도전층을 갖는다. FM 안테나(70)는 유전체 스페이서(257)의 제 1 측면에 인접하여 마주하는 안테나 트레이스(218) 및 보호층(225)을 갖는다. 그라운드 평면(224)을 형성하는 도전층은 유전체 스페이서(257)의 제 2 측면에 인접하여 위치되고, 배터리(226)는 그라운드 평면(224)에 인접한다.
이러한 방식에서, FM 안테나(70)의 평면 구조 및 배터리(226)의 평면 표면은 실질적으로 서로 이격된 관계로 평행하고, 이는 FM 안테나(70)의 FM 성능을 향상시키게 한다. 또한, 간격(231)은 안테나 구조(230)에 대하여 추가적인 유전체 효과를 제공하고, 안테나 구조(231)와 케이스 덮개 사이에 전기적 절연 수준이 제공되는 한편 FM 안테나 동작에 전도성이 있는 정전기장을 제공한다.
여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "실질적으로" 및 "대략"이라는 용어들은 상응하는 항목 및/또는 항목들 사이의 관련성에 대한 공업 허용 오차(industry-accepted tolerance)를 제공한다. 그러한 공업 허용 오차는 1 퍼센트 내지 50 퍼센트보다 적은 범위에 이르고 성분 값들, 집적 회로 공정 변화들, 온도 변화들, 상승 및 하강 시간들, 및/또는 열 잡음에 상응하지만, 이에 한정되지는 않는다. 그러한 항목들 사이의 관련성은 수 퍼센트의 차이로부터 큰 차이들에 이를 수 있다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "결합된" 및/또는 "결합" 이라는 용어(들)는 항목들 간의 직접 결합 및/또는 개재 항목(예를 들면, 항목은 성분, 소자, 회로, 및/또는 모듈을 포함하나, 이에 한정되지는 않음)을 통한 항목들 간의 간접 결합을 포함할 수 있고, 여기서, 간접 결합을 위해, 개재 항목은 신호의 정보를 변경하지는 않고 신호의 전류 레벨, 전압 레벨, 및/또는 전력 레벨을 조정할 수 있다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, 추론된 결합(inferred coupling)(즉, 한 소자가 다른 소자에 추론에 의해 결합됨)은 "결합된"과 동일한 방식으로 두 항목들 간의 직접 및 간접 결합을 포함한다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, "동작하는" 이라는 용어는 항목이 하나 또는 그 이상의 전력 연결들, 입력(들), 출력(들) 등을 그의 상응하는 기능들의 하나 또는 그 이상을 수행하기 위해 포함한다는 것을 나타내고 하나 또는 그 이상의 다른 항목들에 대해 추론된 결합을 더 포함할 수 있다. 여기에서 더 사용될 수 있는 바와 같이, "관련된" 이라는 용어는 분리된 항목들의 직접 및/또는 간접 결합 및/또는 다른 항목 내에 내장된 하나의 항목을 포함한다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, "우호적으로 비교(compares favorably)"는 두 개 또는 그 이상의 항목들, 신호들 등 간의 비교가 바람직한 관계(relationship)를 제공한다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 바람직한 관계는 신호 1이 신호 2보다 더 크고, 우호적인 비교는 신호 1의 크기가 신호 2의 크기보다 더 클 때 또는 신호 2의 크기가 신호 1의 크기보다 더 작을 때 성취될 수 있다. 설명된 도면(들)에서의 트랜지스터들인 전계 효과 트랜지스터들(FETs)로서 보여지지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 트랜지스터들은 바이폴라, MOSFET, N웰 트랜지스터들, P웰 트랜지스터들, 증가형(enhancement mode), 공핍형(depletion mode), 및 영 전압 문턱치(zero voltage threshold;VT) 트랜지스터들을 포함하는 트랜지스터 구조체 중의 어떤 유형을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명이 다음의 도면들을 가지고 숙고된다면, 본 발명에 관하여 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 복수의 기지국 또는 액세스 포인트들(AP), 복수의 무선 통신 장치들 및 네트워크 하드웨어 구성요소를 포함하는 통신 시스템을 예시한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FM 송수신기와 FM 안테나 동조 모듈을 포함하는 무선 통신 장치 구조를 예시한 개략적인 블록도이다.
도 3은 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수에 관한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동조 회로가 결합된 FM 송수신기 및 FM 안테나 동조 모듈을 포함하는 무선 통신 장치 구조를 예시한 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 통신을 지원하는 집적 회로를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 무선 통신을 지원하는 또 다른 집적 회로를 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털식으로 제어되는 안테나 동조 회로부를 포함하는 FM 수신기 회로부를 예시한 개략적인 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하는 동작에 관한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조를 포함하는 막대형 구성을 갖는 이동 전화기의 분해도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조를 포함하는 폴더형 구성을 갖는 이동 전화기의 분해도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 방향(orientation)의 인쇄 FM 안테나(printed FM antenna)를 포함하는 안테나 구조의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제2 방향의 인쇄 FM 안테나를 포함하는 안테나 구조의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 유전체 스페이서(dielectric spacer)를 포함하는 안테나 구조의 단면도이다.
도 14는 도 13의 안테나 구조의 단면도이다.

Claims (10)

  1. 연속적 파형 신호들을 수신하는 FM 안테나를 포함하는 FM 수신기에 있어서,
    상기 FM 안테나에 결합되고, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일(gain profile)의 중심 주파수(center frequency)를 변경하도록 동작가능하며,
    연속적 파형 신호로부터 증폭된 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 연속적 파형 신호를 증폭하도록 결합된 저잡음(low noise) 증폭기 모듈;
    정보 신호를 생성하기 위해, 상기 증폭된 RF 신호와 국부 공진(local oscillation)을 믹스(mix)하도록 결합된 하향 변환(down conversion) 모듈;
    필터링된(filtered) 정보 신호를 생성하기 위해, 상기 정보 신호를 필터링하도록 결합된 필터 모듈;
    상기 필터링된 정보 신호로부터 오디오 정보를 포착하기 위해 결합된 복조 모듈;
    수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시(monitor)하도록 결합된 신호 감시(monitoring) 모듈로서, 상기 수신된 연속적 파형 신호로부터 신호 품질 지시(signal quality indication)를 생성하는, 상기 신호 감시 모듈; 및
    상기 신호 품질 지시에 기초하여 신호값을 생성하기 위한 안테나 제어 모듈로서, 상기 신호값은 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작하는, 상기 안테나 제어 모듈을 포함하고,
    복수의 집중 동조 요소들(lumped tuning elements); 및
    상기 복수의 집중 동조 요소들에 결합된 복수의 스위치들을 더 포함하고,
    상기 신호값에 기초한 상기 복수의 스위치들의 위치들은, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위하여 상기 신호값에 대응하는 임피던스 조정값(impedance adjustment value)을 생성하기 위해, 상기 복수의 집중 동조 요소들의 임피던스에 영향을 주도록 동작하는 것을 특징으로 하는 FM 수신기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 감시 모듈은 수신된 신호 강도 및 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio; SNR) 중 적어도 하나를 감시하도록 동작가능한 것을 특징으로 하는 FM 수신기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 감시 모듈은 상기 증폭된 RF 신호, 상기 정보 신호, 및 상기 필터링된 정보 신호 중 적어도 하나로부터 상기 수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시하는 것을 특징으로 하는 FM 수신기.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 신호 품질 지시를 상기 복수의 스위치들 각각의 스위치 위치와 상관(correlate)시키는 것을 특징으로 하는 FM 수신기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    별도로 구성된 집적 회로는 상기 복수의 스위치들, 및 상기 복수의 집중 동조 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 FM 수신기.
  7. 연속적 파형 신호들을 수신하는 FM 안테나에 결합된 집중 동조 회로부(lumped tuning circuitry)를 포함하는 FM 수신기 회로부의 수신 향상 방법에 있어서,
    인입(incoming) 연속적 파형 신호를 수신하는 단계;
    오디오 정보를 생성하기 위해 상기 수신된 인입 연속적 파형 신호를 하향 변환(downconverting)하는 단계;
    상기 오디오 정보의 신호 품질 정보를 판단하는 단계; 및
    상기 신호 품질 정보에 기초하여 상기 FM 안테나의 이득 프로파일(gain profile)의 중심 주파수(center frequency)를 변경하는 단계를 포함하고,
    상기 집중 동조 회로부는 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작하고,
    상기 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하는 단계는,
    신호 품질 지시(signal quality indication)가 사전에 판단된 임계값(threshold) 내에 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 신호 품질 지시가 상기 사전에 판단된 임계값을 벗어날 때, 상기 신호 품질 지시가 상기 사전에 판단된 임계값 내에 있을 때까지 상기 FM 안테나의 중심 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 FM 수신기 회로부의 수신 향상 방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 신호 품질 지시는 측정된 수신된 신호 품질 강도, 및 측정된 신호 대 잡음 비(signal-to-noise ratio; SNR) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 FM 수신기 회로부의 수신 향상 방법.
  10. 무선 핸드헬드(handheld) 장치에 있어서,
    착신 RF 신호를 착신 데이터 신호로 변환하고, 발신 데이터 신호를 발신 RF 신호로 변환하도록 결합된 무선 통신 회로부; 및
    연속적 파형 신호를 수신하는 FM 안테나를 포함하는 FM 수신기 회로부로서, 상기 연속적 파형 신호를 오디오 정보로 변환하도록 결합된, 상기 FM 수신기 회로부를 포함하고,
    상기 FM 수신기 회로부는,
    상기 연속적 파형 신호로부터 증폭된 RF 신호를 생성하기 위해, 상기 연속적 파형 신호를 증폭하도록 결합된 저잡음(low noise) 증폭기 모듈;
    정보 신호를 생성하기 위해, 상기 증폭된 RF 신호와 국부 공진(local oscillation)을 믹스(mix)하도록 결합된 하향 변환(down conversion) 모듈;
    필터링된(filtered) 정보 신호를 생성하기 위해, 상기 정보 신호를 필터링하도록 결합된 필터 모듈;
    상기 필터링된 정보 신호로부터 오디오 정보를 포착하기 위해 결합된 복조 모듈;
    수신된 연속적 파형 신호의 FM 신호 품질을 감시(monitor)하도록 결합된 신호 감시(monitoring) 모듈로서, 상기 수신된 연속적 파형 신호로부터 신호 품질 지시(signal quality indication)를 생성하는, 상기 신호 감시 모듈, 및
    상기 신호 품질 지시에 기초하여 신호값을 생성하기 위한 안테나 제어 모듈로서, 상기 신호값은 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하도록 동작하는, 상기 안테나 제어 모듈을 포함하고,
    복수의 집중 동조 요소들(lumped tuning elements); 및
    상기 복수의 집중 동조 요소들에 결합된 복수의 스위치들을 더 포함하고,
    상기 신호값에 기초한 상기 복수의 스위치들의 위치들은, 상기 FM 안테나의 이득 프로파일의 중심 주파수를 변경하기 위하여 상기 신호값에 대응하는 임피던스 조정값(impedance adjustment value)을 생성하기 위해, 상기 복수의 집중 동조 요소들의 임피던스에 영향을 주도록 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 핸드헬드 장치.
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