KR101054713B1 - 다중대역 다중모드 콤팩트 안테나 시스템 - Google Patents

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Abstract

이동 전화기와 같은, 통신 장치에서 이용되기 위한 안테나 시스템이 개시된다. 안테나 시스템은 분리된 UMTS 안테나와 UMTS 수신 다이버시티 안테나 사이에 위치된 단락 섹션을 가진, GSM850, GSM900, GSM1800 및 GSM1900에서 작동되는 다중 대역 GMS 안테나이다. 그와 같은 것에 의해, 2 개의 UMTS 사이의 커다란 전기적 격리가 달성될 수 있다. UMTS 안테나는 단락 회로 마이크로스트립 루프 안테나, IFA, PIFA, ILA 또는 PILA 안테나일 수 있다. 그와 같은 것으로써, 다이버시티 안테나는 주 안테나에 근접해 있음에도 불구하고 주 안테나로부터 잘 격리된다. 잘 격리된 안테나들은 상호 결합을 거의 가지지 않으며, 따라서, 결합된 안테나보다 설계하기 용이하며, 이는 격리된 안테나들이 서로 독립적으로 튜닝될 수 있기 때문이다.

Description

다중대역 다중모드 콤팩트 안테나 시스템{Multiband multimode compact antenna system}
본 발명은 전체적으로 RF 안테나 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 단말기와 같은 휴대용 전자 장치에서 이용되기 위한 내부 다중대역, 다중모드(internal multiband, multimode) 안테나 시스템에 관한 것이다.
안테나 다이버시티(antenna diversity)는 다중 경로 전달 환경에서 RF 통신 장치들의 성능을 향상시키기 위한 공지의 방법이다. 안테나 다이버시티에서는, 같은 주파수 대역에서 작동하는 2 개 또는 그 이상의 안테나들이 독립적으로 페이딩(fading)하는 라디오 채널들에 걸쳐 같은 정보를 수신하도록 이용된다. 1 개 채널의 신호가 페이딩될 때, 수신기는 보다 낳은 신호 레벨을 제공하도록 하나 또는 그 이상의 다른 안테나들에 의존할 수 있다. 이상적으로는, 2 개 또는 그 이상의 안테나들이 상호 관련되지 않은 신호들을 제공하도록 위치된다. 이들 신호들은 전환 다이버시티, 선택 다이버시티, 동등 이득(eqal gain) 및 최대 비율 조합과 같은 다이버시티 기술들중 하나에 따라서 조합된다. 다양한 간섭 거부 조합(interference rejection combining) 및 간섭 억제(interference suppresion) 기술들을 이용할 수 있다. 일반적으로, 다이버시티 해법들은 복잡성이 증가하는 것을 비용으로 하여 페이딩 및 간섭의 효과들을 감소시킬 수 있다. 그럼에도 불구하고, 다이버시티는 예를 들면 가외의 주파수 스펙트럼을 사용하지 않으면서 예를 들면 우수한 전화 통화 품질, 향상된 데이터 비율 및 증가된 네트워크 용량을 제공할 수 있다. 안테나 다이버시티의 장점은 이동 단말기들에서 이루어졌을 때 네트워크 인프라 구조의 투자 없이 달성될 수 있다는 것이다.
이동 단말기 안테나용으로 이용될 수 있는 작은 체적 때문에, 다중 통신 시스템 대역에서 효율적으로 작동하는 콤팩트 안테나들을 설계하는 것은 어려운 일이며, 상기 다중 통신 시스템 대역은 GSM850/(W)CDMA850(824-894 MHz), GSM900(880-960MHz), GSM1800(1710-1880 MHz), GSM1900/(W)CDMA (1850-1990MHz) 및 UMTS(1920-2170MHz)와 같은 것이다. 이들 시스템 대역들중 하나 또는 그 이상에서 작동하는 추가적인 다이버시티 안테나들이 이동 전화기의 같은 작은 체적 안에 포함되어야 할 때 설계는 훨씬 더 어려워진다. 통화 위치에서, 이동 전화기의 일 측면은 통상적으로 사용자의 머리에 의해 덮이며, 이에 반해 다른 측면은 사용자의 손에 의해 대부분 덮힌다. 따라서, 상대적으로 작은 부위 및 체적만이 내부 안테나 시스템을 위해서 이용될 수 있다. 사용자의 머리 및 손에 있는 손실 조직(lossy tissue)에 의해 덮히는 것을 회피하기 위하여, 모든 안테나들은 이용 가능한 작은 영역 및 체적 안에, 통상적으로 이동 전화기의 상부 부분에 배치되어야 한다. 이것은 안테나 사이의 전기적 분리가 작아지게 한다. 일반적으로, 근접하게 간격을 둔 안테나 사이에서 낮은 상호 관계를 달성하는 것은 곤란할 수 있다. 통상적으로, 같은 주파수 대역들에서 작동하는, 근접하게 간격을 둔 안테나는 서로 강하게 커플링(coupling) 된다. 결국, 노이즈가 제한된 환경에서 안테나 다이버시티로써 얻을 수 있는 향상이라는 것은 역으로 영향을 미친다.
따라서 콤팩트 다중 모드, 다중 대역 안테나 시스템을 제공하는 것이 유리하고 소망되는 것이며, 다이버시티 안테나 요소는 다이버시티 수신 또는 송신 또는 그 양쪽 모두(MIMO-다중 입력 다중 출력)를 위하여 이용된다.
본 발명은, 분리된 UMTS(Universal mobile telecommunication system) 안테나 및 UMTS 수신 다이버시티 안테나 사이에 위치된 단락 섹션을 가진, GSM850, GSM900, GSM1800 및 GSM1900에서 작동하는 다중 대역 GSM(Global system for mobile communication) 안테나를 이용한다. 그와 같은 것으로서, 2 개의 UMTS 안테나 사이의 커다란 전기적 격리가 달성될 수 있다. 특히, 본 발명은 커플링된 안테나 대신에 잘 격리된 안테나를 이용한다. 그와 같은 것에 의해, 다이버시티 안테나는 주 안테나와 근접하고 있음에도 불구하고 주 안테나로부터 잘 격리된다. 잘 격리된 안테나들은 상호 커플링(mutual coupling)을 거의 가지지 않으며, 따라서 커플링된 안테나들보다 설계가 용이하다. 이는 격리된 안테나들이 서로로부터 독립적으로 튜닝될 수 있기 때문이다. 더욱이, 본 발명은 WLAN(wireless local area network) 및 블루투스(Bluetooth)와 같은, 셀 방식이 아닌 프로토콜과 CDMA 에 적용될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 특징은:
제 1 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점(feed point)을 가진, 제 1 안테나;
제 2 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및, 급전 지점을 가지는 제 2 안테나로서, 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위는 적어도 중첩되는 주파수 범위들을 가지는, 제 2 안테나; 및
제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위 보다 낮은 주파수들을 가진 제 3 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지는 제 3 안테나;를 포함하는 안테나 시스템에 관한 것으로서, 제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이에 위치된다.
본 발명의 일 구현예에서, 방사부의 제 1 섹션은 제 3 안테나의 급전 지점에 연결되고, 방사부의 제 2 섹션은 제 3 안테나의 접지 지점에 연결된다.
본 발명의 다른 구현예에서, 방사부의 제 1 섹션은 제 3 안테나의 접지 지점에 연결되고, 방사부의 제 2 섹션은 제 3 안테나의 급전 지점에 연결된다.
본 발명의 다른 구현예에서, 제 3 안테나의 방사부는 제 2 섹션에 전기적으로 연결된 제 3 섹션을 더 포함하고, 제 3 섹션은 제 2 안테나의 방사부와 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션 사이에 위치된다. 제 3 안테나의 방사부는 제 2 섹션에 전기적으로 연결된 제 3 섹션을 더 포함하고, 제 2 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 3 섹션 사이에 위치된다. 제 1 안테나의 평탄한 방사부, 제 2 안테나의 평탄한 방사부 및 제 3 안테나의 평탄한 방사부는 실질적으로 같은 평면상에 위치된다.
제 1 안테나 및 제 2 안테나는 단락 마이크로스트립 루프 안테나(short-circuited microstrip loop antenna), 인버티드-F 안테나(inverted-F antenna), 또는 인버티드-L 안테나(inverted-L antenna)를 포함한다.
제 2 주파수 범위는 실질적으로 1920 MHz 내지 2170 MHz 사이이고, 제 1 주파수 범위는 실질적으로 2110 MHz 내지 2170 MHz 사이일 수 있다. 대안으로서, 제 2 주파수 범위는 실질적으로 UMTS 모드에서 1920 MHz 내지 2170 MHz 사이이고, 제 1 주파수 범위는 실질적으로 1850 MHz 내지 1990 MHz 사이이다.
제 3 안테나는 실질적으로 824 MHz 내지 960 MHz 사이의 주파수 범위 및, 실질적으로 1710 MHz 와 1990 MHz 사이의 다른 주파수 범위에서 작동 가능하다. 대안으로서, 제 3 안테나는 실질적으로 824 MHz 내지 960 MHz 사이의 주파수 범위 및, 실질적으로 1710 MHz 와 1990 MHz 사이의 다른 주파수 범위에서 작동 가능하다.
바람직스럽게는, 제 1 안테나, 제 2 안테나 및 제 3 안테나의 하나 또는 그 이상은 전자적으로 주파수 튜닝 가능하다.
본 발명의 제 2 특징은 통신 장치에 관한 것으로서, 통신 장치는 회로 기판의 적어도 일부에 배치된 안테나 시스템을 포함하고, 상기 안테나 시스템은:
제 1 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점을 가지는 제 1 안테나;
제 2 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점을 가지며, 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위가 적어도 중첩되는 주파수들을 가지는, 제 2 안테나; 및
제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 가진 제 3 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가진 제 3 안테나;를 포함하고, 제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및, 제 2 섹션에 제 1 섹션을 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이에 위치된다.
통신 장치는 이동 단말기, 코뮤니케이터(communicator) 장치등과 같은 것일 수 있다.
본 발명의 제 3 특징은 통신에서의 이용 방법을 제공한다. 상기 방법은:
제 1 안테나를 제 2 안테나에 근접하게 배치하는 것으로서, 제 1 안테나는 제 1 주파수 범위에서 작동되도록 구성되고, 제 1 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점을 가지고, 제 2 안테나는 제 1 주파수 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 제 2 주파수 범위에서 작동하도록 구성되고;
제 2 주파수 범위 및 제 1 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 가지는 제 3 주파수 범위에서 작동하는 제 3 안테나를 배치하는 것으로서, 제 3 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지고, 제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이에 위치된다. 상기 방법은 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션에 제 3 방사부 섹션을 전기적으로 연결하는 것을 더 포함하고, 제 3 방사부 섹션은 제 1 섹션으로부터 더 떨어져서 제 2 안테나에 근접하게 위치되고, 제 1 안테나의 평탄한 방사부, 제 2 안테나의 평탄한 방사부 및 제 3 안테나의 평탄한 방사부는 실질적으로 같은 평면상에 함께 위치된다.
본 발명은 도 1 내지 도 6 에 도시된 예시적인 예들에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른, 콤팩트 다중 대역 안테나 시스템의 구현예를 도시하는 평면도이다.
도 2 는 기판 또는 인쇄 와이어 기판상에 배치된 도 1 의 콤팩트 다중 대역 안테나 시스템을 도시하는 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른, 콤팩트 다중 대역 안테나 시스템의 다른 구현예를 도시하는 평면도이다.
도 4 는 기판 또는 인쇄 와이어 기판상에 배치된 도 3 의 콤팩트 다중 대역 안테나 시스템을 도시하는 사시도이다.
도 5 는 본 발명에 따른, 콤팩트 다중 대역 안테나 시스템의 다른 구현예를 도시하는 평면도이다.
도 6 은 본 발명의 다양한 구현예들을 도시하는, 콤팩트 다중 대역 안테나 시스템을 이용하는 이동 단말기를 도시하는 개략적인 도면이다.
본 발명에 따른 다중 대역 안테나 시스템의 구현예는 도 1 에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 안테나 시스템(10)은 3 개의 분리된 안테나들을 포함하는데: 이것은 GSM 안테나(100), 분리 UMTS 안테나(200) 및 UMTS 수신 다이버시티 안테나(UMTS receive diversity antenna, 300)이다. 3 개의 모든 안테나들은 실질적으로 같은 평면상에 위치된 평탄한 방사부를 가진다. UMTS 안테나(200)는 1920-2170 MHz 의 주파수 범위에서 작동되고, 급전 지점(feed point, 210) 및 접지 지점(220)을 가진다. UMTS 수신 다이버시티 안테나(300)는 2110-2170 MHz 의 주파수에서 작동되고, 급전 지점(310) 및 접지 지점(320)을 가진다. 도시된 바와 같이, 각각의 UMTS 안테나(200, 300)는 단락된 마이크로스트립 루프(short circuited microstrip loop) 안테나 요소이다. 통상적으로 단락된 마이크로스트립 루프 안테나는 마이크로스트립 라인의 대략 반파동 섹션(half-wave section)에 의해 급전부에 연결된 단락 회로를 포함한다. UMTS 안테나(200, 300)의 하나 또는 양쪽 모두는 인버티드-F 안테나(inverted-F antenna, IFA), 평탄 인버티드-F 안테나(PIFA), 인버티드-L 안테나(ILA), 또는 평탄 인버티드-L 안테나(PILA)에 의해 대체될 수 있다. IFA 및 PIFA 는 통상적으로 자체 공진형이다. ILA 및 PILA 는 자체 공진되거나 또는 추가적인 정합 회로(matching circuit)에 의해 공진된다. 추가적인 공진기들은 작동 대역폭을 증가시키도록 모든 안테나들에 추가될 수 있다. PIFA(400)는 도 5 에 도시되어 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, GSM 안테나(100)는 급전 지점(110)에 연결된 적어도 제 1 평탄 방사부 섹션(102), 접지 지점(120)에 연결된 제 2 평탄 방사부 섹션(104) 및, 제 1 평탄 방사부 섹션(102)과 제 2 평탄 방사부 섹션(104)을 연결하는 평탄 방사부 섹션(106)을 포함한다. 이로써, 상기 3 개의 평탄 섹션들은 실질적으로 UMTS 수신 다이버시티 안테나(300)를 둘러싸는 루프를 형성한다. 본 발명에 따라서, 단락 섹션(104)이 분리 UMTS 안테나(200)와 UMTS 수신 다이버시티 안테나(300) 사이에 위치된다. 그러한 배치를 가지고, 단락 섹션(104)은 2 개의 UMTS 안테나(200,300) 사이에 전자적인 격리를 제공하고, 그에 의해서 우수한 다이버시티 성능 및 10dB 이상의 격리에서의 향상을 위하여, 충분히 낮은 엔벨로프 상관 관계(envelope correlation)(ρe)를 달성하며, 예를 들면 <0.7 이다. 예를 들면, 측정 결과는 20 dB 인 2 개 UMTS 안테나 사이의 전기적인 격리가 달성될 수 있다는 점을 나타낸다.
도 1 에 도시된 바와 같이, GSM 안테나(100)는 다른 방사부 섹션(108)을 더 구비함으로써, UMTS 안테나(200)의 2 개 측부들은 GSM 안테나(100)의 부분에 의해 실질적으로 둘러싸인다. 방사부 섹션(108)을 가지고, GSM 안테나(100)는 GSM850, GSM900, GSM1800 및 GSM1900 주파수 대역에서 작동될 수 있는, 다중 대역 GSM 안테나로서 작동될 수 있다.
통합 안테나 시스템(10)은 예를 들면 기판, 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 인쇄 와이어 기판(PWB)(20)상에서 이루어질 수 있다. PWB(20)는 도 2 에 도시된 바와 같 이 접지 지점(120,220,320)들에 연결된 접지 평면(30)을 가진다. 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 통합 안테나 시스템(10)의 전체 크기를 증가시키지 않으면서, 안테나 요소들의 공진 주파수들을 감소시키기 위하여, 접지 평면을 향하여 안테나들의 부분들을 굽히거나 또는 방사부 섹션들에 작동 가능하게 연결된 용량성 부하부(capacitive loads, 130,132)를 제공하는 것이 가능하다. 유전체(예를 들면 저손실 플라스틱 또는 세라믹)를 이용함으로써 유사한 효과가 달성될 수도 있다. 대안의 구성(미도시)에서, 통합 안테나 시스템(10)이 대역폭 성능을 향상시키기 위하여 접지 평면(30)에 부분적으로 중첩될(overlap) 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 도 3 및 도 4 에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 방사부 섹션(108')은 이제 상이하게 형상화된다. UMTS 안테나(200)의 오직 2 개 측부들만이 GSM 안테나(100)의 일부에 의해 실질적으로 둘러싸인다. 이러한 구현예를 가지고, 주 UMTS 안테나(200)는 안테나의 체적을 현저하게 증가시키지 않으면서 UMTS 수신 다이버시티 안테나(300)로부터 더 멀리 움직인다. 그러한 구성은 더 큰 대역폭 및 전체 효율의 향상을 가져올 수 있다. 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 주 UMTS 안테나(200)의 공진 주파수를 감소시키도록 추가적인 용량성 부하부(230)가 이용된다.
단락 마이크로스트립 루프 UMTS 안테나(200,300)의 한쪽 또는 양쪽이 예를 들면 IFA, PIFA, ILA, 또는 PILA 에 의해 대체될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 급전 지점(410) 및 접지 지점(420)을 가진 PIFA(400)는 UMTS 수신 다이버시티 안테나(300)를 대체하는데 이용된다.
요약하면, 본 발명의 통합 다중대역 안테나 시스템은 2 개의 UMTS 안테나 및 하나의 GSM 안테나를 포함한다. GSM 안테나는 2 개의 UMTS 안테나들 사이의 효율적인 격리를 달성하기 위하여 2 개의 UMTS 안테나 사이에 위치된 단락 방사부 섹션(short circuited radiator section)을 가진 마이크로스트립 안테나이다. 본 발명의 장점은 다음과 같은 것을 포함한다:
- 다중대역 GSM 안테나, UMTS 안테나 및 UMTS 수신 다이버시티 안테나를 가지는 집약적인 안테나가 구현된다.
- 제조 비용을 감소시기키 위하여 모든 안테나(GSM850/900/1800/1900, UMTS 및 UMTS 다이버시티)들이 하나의 안테나 모듈로 조합될 수 있고 동시에 제조될 수 있다.
-다이버시티 안테나는 전체 안테나 체적을 현저하게 증가시키지 않으면서 이루어질 수 있다.
-모든 GSM 수신부, 주 UMTS 수신부 및 UMTS 다이버시티 수신부는 서로 근접하게 위치될 수 있어서, RF 라인들이 길어질 필요가 없다.
-주 UMTS 안테나와 UMTS 수신 다이버시티 안테나 사이에서 충분히 커다란 격리가 달성될 수 있어서, UMTS 수신(Rx) 대역에서의 효율이 상호 커플링(mutual coupling)에 의해 감소되지 않는 것이 보장된다.
-2 개의 UMTS 안테나 요소들 사이의 물리적인 분리가 작을지라도, 2 개의 UMTS 안테나의 신호들 사이의 충분히 낮은 상호 관계가 우수한 다이버시티 성능을 위하여 달성된다.
- 모든 안테나들은 그것이 사용자의 손으로 가장 작게 가려질 것 같은 부위에 위치될 수 있다. 사용자 손의 손실 조직에 의한 흡수 손실을 회피하는 것은 안테나의 효율을 효과적으로 최대화시키고, 동시에, 평균 신호 파워 레벨에서의 차이를 최소화시킨다.
- 낮은 GSM 대역에서 커다란 대역폭을 달성할 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 통합 다중대역 안테나 시스템(10)은 예를 들어 이동 단말기에서 이용될 수 있다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(500)는 일 단부에서 통합 안테나 시스템(10)을 가지는 PWB(20)를 하우징하기 위한 하우징(510)을 포함한다. 3 개의 안테나들에 연결된 송수신 전방 단부를 구비하는, 하나 또는 그 이상의 전자 구성체(540)들이 PWB(20) 상에 배치될 수 있다.
다이버시티가 필요하지 않다면, UMTS 수신 다이버시티 안테나(300)는 예를 들면 카메라 또는 스피커에 의해 대체될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 그렇게 함으로써, (다이버시티 안테나가 없는) 동일한 안테나 구성이 다중대역 GSM850/900/1800/1900 및 UMTS 안테나 시스템으로서 이용될 수 있다.
본 발명은 분리 UMTS 안테나와 UMTS 수신 다이버시티 안테나 사이에 위치된 단락 섹션을 가진 다중대역 GSM을 이용한다. 안테나 시스템은 GSM850/(W)CDMA850(824-894MHz), E-GSM900(880-960 MHz), GSM1800(1710-1880 MHz), GSM1900/(W)CDMA(1850-1990 MHz) 및 UMTS(1920-2170MHz)를 포괄하도록 만들어질 수 있다. GSM 은 4 중 대역(GM850/900/1800/1900) 또는 3 중 대역 안테나일 수 있으며, 안테나 시스템은 상기 언급된 대역들중 그 어떤 조합이라도 포괄할 수 있다. 통상적으로 GSM 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지며, 방사부는 급전 지점에 연결된 제 1 섹션, 접지 지점에 연결된 제 2 섹션 및, 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가진다. 제 2 섹션은 UMTS 안테나의 방사부와 UMTS 수신 다이버시티 안테나의 방사부 사이에 위치된다. 대안으로서, 제 2 섹션이 급전 지점에 전기적으로 연결되고 제 1 섹션이 접지 지점에 전기적으로 연결되도록 급전 및 단락의 위치들이 교환된다. 더욱이, 상기 언급된 안테나들중 그 어느 것이라도 전기적으로 주파수 튜닝이 가능하다. 따라서, 안테나의 공진 주파수들을 전기적으로 튜닝(tuning)시킴으로써 안테나의 전체 효율 및 작동 대역폭들을 증가시킬 수 있다. UMTS 안테나들은 단락된 마이크로스트립 루프 안테나, 인버티드-F 안테나, 평탄 인버티드 F 안테나, 인버티드-L 안테나 또는 평탄 인버티드-L 안테나들일 수 있다.
본 발명의 주된 이용이 다이버시티 안테나를 위한 것일지라도, 본 발명은 서로 매우 근접한 주파수 대역들에 대하여 이용되며 따라서 하나의 안테나(제 1 안테나)의 작동은 다른 안테나(제 2 안테나)의 장소에 의해 영향을 받을 수 있다. 더욱이, 본 발명은 CDMA 및, WLAN, 블루투스등과 같이 셀 방식이 아닌 프로토콜들에 적용될 수 있다. 본 발명은 GSM 및 UMTS를 단지 특정한 예로서 이용하여 개시되었다.
요약하면, 본 발명은:
제 1 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점을 가진, 제 1 안테나;
제 2 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및, 급전 지점을 가지는 제 2 안테나로서, 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위는 적어도 중첩(overlapping)되는 주파수들을 가지는, 제 2 안테나; 및
제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위 보다 낮은 주파수들을 가진 제 3 주파수 범위에서 작동하고, 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지는 제 3 안테나;를 포함하고, 제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이에 위치되는, 안테나 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한 통신에서 이용되는 방법을 제공하는데, 그 방법은:
제 1 안테나를 제 2 안테나에 근접하게 배치하는 것으로서, 제 1 안테나는 제 1 주파수 범위에서 작동되도록 구성되고, 제 1 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점을 가지고, 제 2 안테나는 제 1 주파수 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 제 2 주파수 범위에서 작동하도록 구성되고;
제 2 주파수 범위 및 제 1 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 가지는 제 3 주파수 범위에서 작동하는 제 3 안테나를 배치하는 것으로서, 제 3 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지고, 제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사 이에 위치된다.
청구된 방법은:
제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션에 제 3 방사부 섹션을 전기적으로 연결시키는 것으로서, 제 3 방사부 섹션은 제 1 섹션으로부터 더 멀리 제 2 안테나에 근접하게 위치되고,
제 1 안테나의 평탄 방사부, 제 2 안테나의 평탄 방사부 및 제 3 안테나의 평탄 방사부를 실질적으로 같은 평면상에 함께 위치시키는 것을 포함한다.
따라서, 비록 본 발명이 하나 이상의 구현예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 형태 및 상세한 내용중에서 상기의 변형 및 다른 다양한 변형, 생략 및 변화가 본 발명의 범위를 이탈하지 않으면서 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다.
본 발명은 이동 전화기등에서 이용될 수 있다.

Claims (31)

  1. 제 1 주파수 범위에서 작동 가능하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점(feed point)을 가진, 제 1 안테나;
    제 2 주파수 범위에서 작동 가능하고, 실질적으로 평탄한 방사부 및, 급전 지점을 가지는 제 2 안테나로서, 제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위는 적어도 중첩되는 주파수들을 가지는, 제 2 안테나; 및
    제 1 주파수 범위 및 제 2 주파수 범위 보다 낮은 주파수들을 가진 제 3 주파수 범위에서 작동 가능하고, 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지는 제 3 안테나;를 포함하고,
    제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이에 위치되는, 안테나 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 안테나, 제 2 안테나 및 제 3 안테나 각각은 분리된 안테나인, 안테나 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    방사부의 제 1 섹션은 제 3 안테나의 급전 지점에 연결되고, 방사부의 제 2 섹션은 제 3 안테나의 접지 지점에 연결되는, 안테나 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    방사부의 제 1 섹션은 제 3 안테나의 접지 지점에 연결되고, 방사부의 제 2 섹션은 제 3 안테나의 급전 지점에 연결되는, 안테나 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 3 안테나의 방사부는 제 2 섹션에 전기적으로 연결된 제 3 섹션을 더 포함하고, 제 3 섹션은 제 2 안테나의 방사부와 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션 사이에 위치되는, 안테나 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 3 안테나의 방사부는 제 2 섹션에 전기적으로 연결된 제 3 섹션을 더 포함하고, 제 2 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 3 섹션 사이에 위치되는, 안테나 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 1 안테나의 평탄한 방사부, 제 2 안테나의 평탄한 방사부 및 제 3 안테나의 평탄한 방사부는 실질적으로 같은 평면상에 위치되는, 안테나 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제 1 안테나 및 제 2 안테나중 적어도 하나는 단락 마이크로스트립 루프 안테나(short-circuited microstrip loop antenna), 인버티드-F 안테나(inverted-F antenna), 또는 인버티드-L 안테나(inverted-L antenna)를 포함하는, 안테나 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 2 주파수 범위는 실질적으로 1920 MHz 내지 2170 MHz 사이이고, 제 1 주파수 범위는 실질적으로 2110 MHz 내지 2170 MHz 사이인, 안테나 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 2 주파수 범위는 유니버설 이동 통신 시스템 모드(Universal mobile telecommunication system mode; UMTS mode)에서 실질적으로 1920 MHz 내지 2170 MHz 사이이고, 제 1 주파수 범위는 실질적으로 1850 MHz 내지 1990 MHz 사이인, 안테나 시스템.
  11. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    제 3 안테나는 실질적으로 824 MHz 내지 960 MHz 사이의 주파수 범위 및, 실질적으로 1710 MHz 와 1990 MHz 사이의 다른 주파수 범위에서 작동 가능한, 안테나 시스템.
  12. 제 7 항에 있어서,
    제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션, 연결 섹션 및 제 1 섹션은 제 1 안테나를 둘러싸는 개방 루프를 형성하는, 안테나 시스템.
  13. 제 6 항에 있어서,
    제 3 안테나의 방사부의 제 3 섹션 및 제 2 섹션은 제 2 안테나의 일부를 둘러싸는 적어도 부분적인 루프를 형성하는, 안테나 시스템.
  14. 제 7 항에 있어서,
    제 3 안테나는 제 2 섹션으로부터의 연장 섹션을 더 포함하고, 연장 섹션은 평탄한 방사부와 상이한 평면상에 위치되는, 안테나 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제 1 안테나, 제 2 안테나 및 제 3 안테나중의 하나 이상은 전자적으로 주파수 튜닝 가능한, 안테나 시스템.
  16. 제 1 항에 기재된 안테나 시스템을 포함하는, 통신 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 3 안테나의 방사부는, 제 1 섹션으로부터 더 떨어져서 위치된, 제 2 섹션에 전기적으로 연결된 제 3 섹션을 더 포함하는, 통신 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    이동 단말기를 포함하는, 통신 장치.
  19. 제 1 안테나를 제 2 안테나에 근접하게 배치하는 것으로서, 제 1 안테나는 제 1 주파수 범위에서 작동되도록 구성되고, 제 1 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부 및 급전 지점을 가지고, 제 2 안테나는 제 1 주파수 범위와 적어도 부분적으로 중첩되는 제 2 주파수 범위에서 작동되도록 구성되고;
    제 2 주파수 범위 및 제 1 주파수 범위보다 낮은 주파수들을 가지는 제 3 주파수 범위에서 작동 가능한 제 3 안테나를 배치하는 것으로서, 제 3 안테나는 실질적으로 평탄한 방사부, 급전 지점 및 접지 지점을 가지고, 제 3 안테나의 방사부는 제 1 섹션, 제 2 섹션 및 제 1 섹션을 제 2 섹션에 연결시키는 연결 섹션을 가지고, 제 1 안테나의 방사부는 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션과 제 1 섹션 사이에 위치되고, 제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션은 제 1 안테나와 제 2 안테나 사이에 위치되는, 통신에서의 이용 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    제 1 안테나, 제 2 안테나 및 제 3 안테나 각각은 분리된 안테나인, 통신에서의 이용 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    제 3 안테나의 방사부의 제 2 섹션에 제 3 방사부 섹션을 전기적으로 연결하는 것을 더 포함하고, 제 3 방사부 섹션은 제 1 섹션으로부터 더 떨어져서 제 2 안테나에 근접하게 위치되는 것을 더 포함하는, 통신에서의 이용 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    제 1 안테나의 평탄한 방사부, 제 2 안테나의 평탄한 방사부 및 제 3 안테나의 평탄한 방사부를 실질적으로 같은 평면상에 함께 위치시키는 것을 더 포함하는, 통신에서의 이용 방법.
  23. 제 19 항의 방법으로 제조된 안테나 시스템.
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