KR101209621B1

KR101209621B1 - 다중 안테나

Info

Publication number: KR101209621B1
Application number: KR1020110053811A
Authority: KR
Inventors: 류병훈; 성원모; 유연식; 지정근
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-12-07

Abstract

다중 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나는, 제1 안테나 및 제2 안테나가 상호 이격하여 형성되고, 제1 안테나와 제2 안테나를 연결하며 디커플링 회로가 형성된다. 또한, 제1 안테나에는 제1 안테나의 공진 주파수를 조정하는 제1 주파수 조정 회로가 연결되고, 제2 안테나에는 제2 안테나의 공진 주파수를 조정하는 제2 주파수 조정 회로가 연결된다.

Description

다중 안테나{MULTI ANTENNA}

본 발명의 실시예는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 안테나에 관한 것이다.

최근, 이동통신 단말기는 음성 통화 기능 이외에 GPS(Global Positioning System), DMB(Digital Multimedia Broadcasting), 데이터 통신, 인터넷, 인증, 결제, 근거리 무선 통신 등 다양한 기능을 수행하도록 제조되고 있으며, 이렇게 다양한 기능을 원활히 수행하도록 하기 위해 이동통신 단말기에 복수 개의 안테나를 장착하여 사용하는 기술이 주목 받고 있다.

특히 이동통신 단말기의 안테나 성능 향상을 위해 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 기술이 주목 받고 있으며, 4세대 이동 통신에서는 통신 속도의 향상 및 데이터의 용량 증대 등의 목적으로 MIMO 안테나 기술을 채택하였다.

MIMO 안테나는 다수의 안테나를 구비하는데, 다수의 안테나를 통해 신호를 수신함으로써 데이터 트래픽를 분산시킬 수 있고, 그로 인해 대용량의 데이터를 빠른 시간에 수신할 수 있게 된다.

그러나, 이동통신 단말기의 좁은 공간 내에서 MIMO 안테나를 사용하면, 공간적인 제약 때문에 안테나들 간에 상호 간섭(Mutual Coupling)이 발생하여 격리도(Isolation)가 저하되며, 그로 인해 안테나 성능이 저하되는 문제점이 있다. 즉, MIMO 안테나에서 안테나 상호 간의 성능 저하를 막기 위해서는 0.5λ 이상의 이격된 공간이 필요한데, 이동통신 단말기에서는 공간적 제약으로 인해 안테나들 간에 상호 간섭이 발생하여 격리도가 저하되고, MIMO 안테나의 데이터 수신 용량 효율이 감소하는 문제가 발생한다.

한편, MIMO 안테나가 고정된 주파수 대역만을 송수신하는 경우, 이동통신 단말기에서 주파수 대역이 서로 다른 다양한 서비스를 제공하기 어렵다는 문제가 있다.

따라서, MIMO 안테나와 같은 다중 안테나에서 안테나들 상호 간의 간섭을 줄여 격리도를 개선하고, 다중 안테나의 공진 주파수를 조정하여 서로 다른 주파수 대역의 다양한 서비스를 제공하기 위한 방안이 요구된다.

본 발명의 실시예는 이동통신 단말기 내의 안테나들 상호 간에 간섭을 최소화 할 수 있는 다중 안테나를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 공진 주파수를 조정하여 다양한 서비스를 제공할 수 있는 다중 안테나를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나는, 일정 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 방사체 및 상기 제1 방사체와 연결되어 상기 제1 방사체의 공진 주파수를 조정하는 제1 주파수 조정 회로를 포함하는 제1 안테나; 상기 제1 안테나와 상호 이격하여 형성되고, 일정 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 방사체 및 상기 제2 방사체와 연결되어 상기 제2 방사체의 공진 주파수를 조정하는 제2 주파수 조정 회로를 포함하는 제2 안테나; 및 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나를 연결하며 형성되고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 간의 간섭을 줄여주는 디커플링 회로를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 주파수 조정 회로를 통해 각 안테나의 공진 주파수를 조정함과 동시에 디커플링 회로를 통해 안테나들 상호 간의 격리도 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 그로 인해, 다중 안테나를 통해 주파수 대역이 서로 다른 다양한 서비스를 제공할 수 있으며, 다중 안테나의 안테나 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 등가 회로를 나타낸 도면.
도 3은 기존의 다중 안테나의 S 파라미터를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 S 파라미터를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나에서, 제1 스위치 및 제2 스위치가 각각 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인을 직접 제1 방사체 및 제2 방사체와 전기적으로 연결시켰을 때의 S 파라미터를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나에서, 제1 스위치 및 제2 스위치가 각각 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인을 제1 주파수 조정 소자 및 제2 주파수 조정 소자를 통해 제1 방사체 및 제2 방사체와 전기적으로 연결시켰을 때의 S 파라미터를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 안테나를 나타낸 도면.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다중 안테나의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 등가 회로를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 다중 안테나(100)는 기판(102), 그라운드(104), 제1 안테나(106), 제2 안테나(108), 디커플링 회로(110), 및 주파수 조정 회로(112)를 포함한다. 여기서, 그라운드(104)는 기판(102) 상에 일정 면적을 가지고 형성되고, 제1 안테나(106), 제2 안테나(108), 디커플링(Decoupling) 회로(110), 및 주파수 조정 회로(112)는 기판(102) 상에서 그라운드(104)가 형성되지 않은 영역에 형성된다. 한편, 여기서는 제1 안테나(106), 제2 안테나(108), 디커플링 회로(110), 및 주파수 조정 회로(112)가 기판(102) 상에 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 무선 단말기 내의 다른 위치 예를 들어, 무선 단말기의 케이스 또는 배터리 케이스 등에 형성될 수도 있다.

제1 안테나(106)는 안테나 캐리어(114), 제1 방사체(121), 및 제1 급전 라인(124)을 포함한다. 안테나 캐리어(114)는 기판(102)의 일단에 형성되고, 제1 방사체(121)는 안테나 캐리어(114)의 일측에 형성된다. 제1 방사체(121)는 예를 들어, 안테나 캐리어(114)의 일측에 헬리컬(Helical) 형태로 형성될 수 있으며, 이때 제1 방사체(121)의 감겨진 턴 수에 따라 제1 안테나(106)의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 제1 급전 라인(124)의 일단은 제1 주파수 조정 회로(151)를 통해 제1 방사체(121)와 연결되고, 제1 급전 라인(124)의 타단은 그라운드(104)와 일정 간격 이격된다. 제1 급전 라인(124)의 타단에는 제1 피딩 포인트(Feeding Point)(127)가 형성되며, 제1 피딩 포인트(127)를 통해 전력을 공급받는다.

제2 안테나(108)는 안테나 캐리어(114), 제2 방사체(131), 및 제2 급전 라인(134)을 포함한다. 제2 방사체(131)는 안테나 캐리어(114)의 타측에 형성된다. 이때, 제2 방사체(131)는 제1 방사체(121)와의 간섭을 최소화하기 위해 제1 방사체(121)와 최대 이격 거리를 갖도록 형성할 수 있다. 제2 방사체(131)는 예를 들어, 안테나 캐리어(114)의 타측에 헬리컬(Helical) 형태로 형성될 수 있으며, 이때 제2 방사체(131)의 감겨진 턴 수에 따라 제2 안테나(108)의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 제2 급전 라인(134)의 일단은 제2 주파수 조정 회로(161)를 통해 제2 방사체(131)와 연결되고, 제2 급전 라인(134)의 타단은 그라운드(104)와 일정 간격 이격된다. 제2 급전 라인(134)의 타단에는 제2 피딩 포인트(Feeding Point)(137)가 형성되며, 제2 피딩 포인트(137)를 통해 전력을 공급받는다.

여기서, 안테나 캐리어(114)는 제1 방사체(121) 및 제2 방사체(131)를 기구적으로 지지해주는 역할을 한다. 안테나 캐리어(114)는 예를 들어, 유전체 또는 자성체로 이루어질 수 있다. 한편, 여기서는 제1 안테나(106) 및 제2 안테나(108)가 동일한 안테나 캐리어 상에 형성된 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 안테나(106) 및 제2 안테나(108)가 별개의 안테나 캐리어 상에 형성될 수도 있다.

제1 안테나(106)와 제2 안테나(108)는 MIMO 안테나와 같이 동일한 주파수 대역 예를 들어, LTE(Long Term Evolution), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), HSPA(High Speed Packet Access)에 해당하는 신호를 송수신할 수도 있고, 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신할 수도 있다.

디커플링(Decoupling) 회로(110)는 제1 디커플링 라인(141), 제2 디커플링 라인(144), 및 매칭 소자(147)를 포함한다. 도 1에서는 제1 디커플링 라인(141)이 제1 급전 라인(124)과 제2 급전 라인(134)을 연결하며 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 디커플링 라인(141)이 안테나 캐리어(114) 상에서 제1 방사체(121)와 제2 방사체(131)를 연결하며 형성될 수도 있다.

제1 디커플링 라인(141)은 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108)의 리액티브 커플링(Reactive Coupling) 성분을 제거해줌으로써, 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 간섭을 줄여주는 역할을 한다. 즉, 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108)의 리액티브 커플링 성분은 그라운드(104)를 통해 상대방 안테나에 영향을 주게 되는데, 이때 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108)를 연결하는 제1 디커플링 라인(141)을 통해 이러한 리액티브 커플링 성분을 제거해줌으로써, 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 상호 간의 간섭을 줄여준다.

제2 디커플링 라인(144)은 제1 급전 라인(124)과 제2 급전 라인(134) 사이에서 제1 급전 라인(124) 및 제2 급전 라인(134)과 각각 상호 이격하여 형성된다. 이때, 매칭 소자(147)가 제1 급전 라인(124) 및 제2 급전 라인(134)과 제2 디커플링 라인(144)을 각각 연결하며 형성된다. 매칭 소자(147)로는 예를 들어, 커패시터를 사용할 수 있다.

여기서, 제2 디커플링 라인(144) 및 매칭 소자(147)는 격리도 매칭 회로로 동작하여 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 격리도 대역폭(Isolation Bandwidth)을 향상시키는 역할을 한다. 격리도 대역폭(Isolation Bandwidth)이란 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 격리도를 S 파라미터(즉, S 21)로 나타내었을 때, 각 안테나의 공진 주파수에서의 격리도의 대역폭을 말한다.

이와 같이, 디커플링 회로(110)는 제1 디커플링 라인(141)을 통해 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 간섭을 줄여 격리도를 향상시켜 주고, 제2 디커플링 라인(144) 및 매칭 소자(147)를 통해 격리도 매칭을 이루어 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 격리도 대역폭을 향상시켜 준다.

여기서, 도 3 및 도 4를 참조하여 기존의 다중 안테나와 본 발명의 다중 안테나 간의 격리도에 대해 비교해보기로 한다. 도 3은 기존의 다중 안테나의 S 파라미터를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 S 파라미터를 나타낸 그래프이다. 여기서는 다중 안테나가 MIMO 안테나인 경우를 일 예로 나타내었으며, 이때 제1 안테나(106) 및 제2 안테나(108)의 공진 주파수는 LTE(Long Term Evolution) 대역인 746 ~ 794 MHz 으로 하였다.

도 3을 참조하면, 기존의 다중 안테나는 해당 공진 주파수 대역(746 ~ 794 MHz)에서 반사 계수(S 11, S 22)가 약 -8 ~ -12 dB 이고, 격리도(S 21)가 약 -5 ~ -6 dB 인 것을 알 수 있다.

반면에 도 4를 참조하면, 본 발명의 다중 안테나는 해당 공진 주파수 대역(746 ~ 794 MHz )에서 반사 계수(S 11, S 22)가 약 -10 ~ -21 dB 이고, 격리도(S 21)가 -15 ~ -18 dB 인 것을 알 수 있다. 이와 같이, 기존의 다중 안테나에 비하여 격리도가 상당히 향상된 것을 볼 수 있으며, 격리도 대역폭도 공진 주파수 대역폭을 만족시키는 것을 볼 수 있다. 즉, 공진 주파수 전 대역에 걸쳐 15 ~ 18 dB의 우수한 격리도를 나타내는 것을 볼 수 있다.

한편, 디커플링 회로(110)를 통해 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 격리도 및 격리도 대역폭을 향상시켜 줌으로써, 다중 안테나(100)는 ADG(Actual Diversity Gain), ECC(Envelope Correlation Coefficient), 및 CC(Channel Capacity) 등 MIMO 안테나의 성능을 평가하는 지표들이 기존의 다중 안테나보다 향상된 값을 갖게 된다. 이하에서는 표 1을 참조하여 이에 대해 상세히 살펴보기로 한다.

표 1은 본 발명의 다중 안테나와 기존의 다중 안테나의 성능을 비교한 표이다. 여기서, 기존의 다중 안테나는 제1 안테나와 제2 안테나 간에 디커플링을 위한 별도의 장치를 하지 않은 다중 안테나를 말한다.

	주파수 대역(MHz)	ADG(dB)	ECC	CC(SNR 0 dB)	CC(SNR 10 dB)
기존의 MIMO 안테나	746 ~ 794	4.65	0.2415	0.802	3.59
본 발명의 MIMO 안테나	746 ~ 794	5.8	0.1513	0.889	3.89

표 1에서 다중 안테나의 성능 지표들은 LTE(Long Term Evolution) 대역인 746 ~ 794 MHz에서 측정하였다. 그리고, 다중 안테나의 성능 지표들은 반향 챔버(Reverberation Chamber)에서 측정하였다. 반향 챔버(Reverberation Chamber)는 다중 경로 페이딩(Multipath Fading) 환경을 반영할 수 있기 때문에, 다중 안테나의 성능을 측정하는데 적합하다.

ADG(Actual Diversity Gain)는 이상적인 기준 안테나(Ideal Reference Antenna)를 사용한 경우와 대비하여 다중 안테나를 사용하였을 때의 안테나 이득을 나타낸 것이다. 표 1을 참조하면, 기존의 다중 안테나는 ADG가 4.65 dB 인데 반하여, 본 발명의 다중 안테나는 5.8 dB 로 ADG가 향상된 것을 볼 수 있다.

ECC(Envelope Correlation Coefficient)는 다중 안테나에서 안테나들 상호 간의 상관도를 나타내는 값으로, ECC 값이 높을 수록 안테나들 상호 간에 간섭이 많이 일어난다는 것을 나타낸다. 표 1을 참조하면, 기존의 다중 안테나는 ECC 값이 0.2415인데 반하여, 본 발명의 다중 안테나는 ECC 값이 0.1513 인 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 다중 안테나는 기존의 다중 안테나보다 안테나들 상호 간의 간섭이 줄어든 것을 확인할 수 있다.

CC(Channel Capacity)는 채널 용량을 나타내는 것으로, CC 값이 클수록 한 번에 많은 양의 데이터를 전송할 수 있게 된다. 여기서, CC 값은 SNR(Signal to Noise Ratio)이 0 dB인 경우와 10 dB인 경우에 대해서 각각 측정하였다. 표 1을 참조하면, 기존의 다중 안테나는 CC 값이 SNR이 0 dB인 경우는 0.802, SNR이 10 dB인 경우는 3.59 인 것을 볼 수 있다. 반면에, 본 발명의 다중 안테나는 CC 값이 SNR이 0 dB인 경우는 0.889, SNR이 10 dB인 경우는 3.89 인 것을 볼 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 다중 안테나는 기존의 다중 안테나 보다 채널 용량이 더 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.

주파수 조정 회로(112)는 제1 안테나(106)의 공진 주파수를 조정하는 제1 주파수 조정 회로(151) 및 제2 안테나(108)의 공진 주파수를 조정하는 제2 주파수 조정 회로(161)를 포함한다.

제1 주파수 조정 회로(151)는 제1 스위치(154) 및 제1 주파수 조정 소자(157)를 포함한다. 제1 스위치(154)는 제1 급전 라인(124) 상에 형성되고 제1 방사체(121)와 연결된다. 제1 주파수 조정 소자(157)는 일단이 제1 스위치(154)와 연결되고, 타단이 제1 방사체(121)와 연결된다. 제1 주파수 조정 소자(157)는 인덕터 및 커패시터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 주파수 조정 소자(157)는 인덕터 또는 커패시터 중 어느 하나이거나, 인덕터 및 커패시터의 직렬 연결로 이루어진 직렬 소자 또는 인덕터 및 커패시터의 병렬 연결로 이루어진 병렬 소자일 수 있다.

제1 스위치(154)는 스위칭 제어 신호에 따라 제1 급전 라인(124)을 제1 방사체(121) 또는 제1 주파수 조정 소자(157)와 전기적으로 연결시킨다. 즉, 제1 스위치(154)는 스위칭 제어 신호에 따라 제1 급전 라인(124)을 직접 제1 방사체(121)와 전기적으로 연결시키거나 제1 주파수 조정 소자(157)를 통해 제1 방사체(121)와 전기적으로 연결시킨다.

예를 들어, 제1 주파수 조정 소자(157)로 인덕터를 사용하는 경우, 제1 스위치(154)가 제1 급전 라인(124)을 제1 주파수 조정 소자(157)를 통해 제1 방사체(121)와 전기적으로 연결시키면, 제1 급전 라인(124)을 직접 제1 방사체(121)와 전기적으로 연결시킨 경우보다 공진 주파수를 낮게 형성 할 수 있다. 이때, 인덕터의 인덕턴스 값에 따라 조정되는 공진 주파수 정도를 조절할 수 있게 된다.

제2 주파수 조정 회로(161)는 제2 스위치(164) 및 제2 주파수 조정 소자(167)를 포함한다. 제2 스위치(164)는 제2 급전 라인(134) 상에 형성되고 제2 방사체(131)와 연결된다. 제2 주파수 조정 소자(167)는 일단이 제2 스위치(164)와 연결되고, 타단이 제2 방사체(131)와 연결된다. 제2 주파수 조정 소자(167)는 인덕터 및 커패시터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제2 주파수 조정 소자(167)는 인덕터 또는 커패시터 중 어느 하나이거나, 인덕터 및 커패시터의 직렬 연결로 이루어진 직렬 소자 또는 인덕터 및 커패시터의 병렬 연결로 이루어진 병렬 소자일 수 있다.

제2 스위치(164)는 스위칭 제어 신호에 따라 제2 급전 라인(134)을 제2 방사체(131) 또는 제2 주파수 조정 소자(167)와 전기적으로 연결시킨다. 즉, 제2 스위치(164)는 스위칭 제어 신호에 따라 제2 급전 라인(134)을 직접 제2 방사체(131)와 전기적으로 연결시키거나 제2 주파수 조정 소자(167)를 통해 제2 방사체(131)와 전기적으로 연결시킨다. 여기서, 제2 급전 라인(134)을 제2 주파수 조정 소자(167)를 통해 제2 방사체(131)와 연결시키면, 제2 주파수 조정 소자(167)의 인덕턴스 값 또는 커패시턴스 값에 따라 제2 안테나(108)의 공진 주파수를 조정할 수 있게 된다.

제1 스위치(154) 및 제2 스위치(164)로는 예를 들어, SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 스위치 소자를 이용할 수 있다.

여기서, 도 5 및 도 6을 참조하여 제1 스위치(154) 및 제2 스위치(164)의 스위칭 동작에 따른 다중 안테나(100)의 공진 주파수 조정에 대해 살펴보기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나에서, 제1 스위치 및 제2 스위치가 각각 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인을 직접 제1 방사체 및 제2 방사체와 전기적으로 연결시켰을 때의 S 파라미터를 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나에서, 제1 스위치 및 제2 스위치가 각각 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인을 제1 주파수 조정 소자 및 제2 주파수 조정 소자를 통해 제1 방사체 및 제2 방사체와 전기적으로 연결시켰을 때의 S 파라미터를 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1 주파수 조정 소자(157) 및 제2 주파수 조정 소자(167)로는 인덕턴스 값이 8.2nH인 인덕터를 사용하였고, 매칭 소자(147)로는 커패시턴스 값이 3pF인 커패시터를 사용하였다. 그리고, 제1 안테나(106) 및 제2 안테나(108)의 공진 주파수가 동일한 경우(즉, MIMO 안테나)에 대해 나타내었다.

도 5를 참조하면, 제1 스위치(154) 및 제2 스위치(164)가 각각 제1 급전 라인(124) 및 제2 급전 라인(134)을 직접 제1 방사체(121) 및 제2 방사체(131)와 연결한 경우, 다중 안테나(100)의 공진 주파수는 777 ~ 787 MHz 인 것을 확인할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 스위치(154) 및 제2 스위치(164)가 각각 제1 급전 라인(124) 및 제2 급전 라인(134)을 제1 주파수 조정 소자(157) 및 제2 주파수 조정 소자(167)를 통해 제1 방사체(121) 및 제2 방사체(131)와 연결한 경우, 다중 안테나(100)의 공진 주파수는 777 ~ 787 MHz에서 746 ~ 756 MHz로 보다 낮게 조정된 것을 볼 수 있다.

이때, 격리도를 나타내는 파라미터인 S 21 또한, 공진 주파수의 이동과 함께 공진 주파수와 동일한 주파수 대로 이동하는 것을 볼 수 있다. 이 경우, 각 안테나의 공진 주파수를 조정하여도 디커플링 회로(110)에 따른 격리도 향상의 효과가 동일하게 유지되게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 주파수 조정 회로(112)를 통해 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 각각에 대해 공진 주파수를 조정할 수 있으므로, 다중 안테나(100)를 통해 다양한 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있어 다양한 서비스를 제공해줄 수 있게 된다. 그리고, 그와 동시에 디커플링 회로(110)를 통해 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 간섭을 줄여 격리도를 향상시킬 수 있으므로, 다중 안테나(100)의 안테나 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치의 내부 구성을 나타낸 도면이다. 여기서는 제1 스위치(154)로 SPDT(Single Pole Double Throw: 단극 쌍접점) 스위치를 사용한 경우를 일 실시예로 나타내었으나, 제1 스위치(154)가 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 스위치 소자를 이용할 수 있다. 또한, 제2 스위치(164)도 제1 스위치(154)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 스위치(154)는 1번부터 6번까지의 6개의 단자를 포함한다. 여기서, 1번 단자(즉, 제1 접점)는 제1 주파수 조정 소자(157)와 연결되고, 2번 단자는 그라운드(GND)와 연결되며, 3번 단자(즉, 제2 접점)는 제1 방사체(121)와 연결된다. 그리고, 4번 단자 및 6번 단자에는 스위칭 제어 신호가 각각 입력되고, 5번 단자(즉, 단극)는 제1 급전 라인(124)과 연결되어 급전 신호가 인가된다. 여기서, 제1 스위치(154)는 4번 단자 및 6번 단자에 입력되는 스위칭 제어 신호에 따라 5번 단자로 인가된 급전 신호를 3번 단자 또는 1번 단자로 연결시킨다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 안테나를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 다중 안테나(200)는 기판(202), 그라운드(204), 제1 안테나(206), 제2 안테나(208), 디커플링 회로(210), 및 주파수 조정 회로(212)를 포함한다. 여기서, 다중 안테나(200)는 도 1에 도시된 다중 안테나(100)와 비교하여 디커플링 회로(210)만 다를 뿐 다른 구성은 동일하므로, 이하에서는 디커플링 회로(210)에 대해서만 설명하기로 한다.

디커플링 회로(210)는 제1 디커플링 라인(241), 제2 디커플링 라인(243), 제1 매칭 소자(245), 보조 선로(247), 및 제2 매칭 소자(249)를 포함한다.

제1 디커플링 라인(241)은 기판(202) 상에서 제1 급전 라인(224)과 제2 급전 라인(234)을 연결하며 형성된다. 제1 디커플링 라인(241)은 제1 안테나(206)와 제2 안테나(208)의 리액티브 커플링(Reactive Coupling) 성분을 제거해줌으로써, 제1 안테나(206)와 제2 안테나(208) 간의 간섭을 줄여주는 역할을 한다. 이 경우, 제1 디커플링 라인(241)을 통해 제1 안테나(206)와 제2 안테나(208) 간의 격리도를 향상시킬 수 있다.

제2 디커플링 라인(243)은 제2 디커플링 라인(243)의 일단과 타단이 각각 제1 디커플링 라인(241)에서 그라운드(204) 방향으로 연결되다가 굴곡되어 일정 간격을 두고 서로 마주보며 형성된다. 이때, 제2 디커플링 라인(243)에서 일정 간격을 두고 서로 마주 보는 부분은 제1 매칭 소자(245)를 통해 서로 연결된다. 제1 매칭 소자(245)로는 예를 들어, 커패시터 또는 인덕터 등을 사용할 수 있다.

보조 선로(247)는 제2 디커플링 라인(243)에서 각각 그라운드(204) 방향으로 연장되며, 그라운드(204)와 일정 간격 이격되어 형성된다. 이때, 보조 선로(247)와 그라운드(204)는 제2 매칭 소자(249)를 통해 연결할 수 있다. 제2 매칭 소자(249)로는 예를 들어, 커패시터 또는 인덕터 등을 사용할 수 있다. 한편, 보조 선로(247) 없이 제2 디커플링 라인(243)과 그라운드(204)를 제2 매칭 소자(249)를 통해 직접 연결할 수도 있다.

여기서, 제1 매칭 소자(245) 및 제2 매칭 소자(249)로 각각 커패시터와 인덕터를 사용하는 경우, 격리도 매칭(Isolation Matching)을 이루어 제1 안테나(206) 및 제2 안테나(208)의 공진 주파수에서 격리도 대역폭을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

102, 202 : 기판 104, 204 : 그라운드
106, 206 : 제1 안테나 108, 208 : 제2 안테나
110, 210 : 디커플링 회로 112, 212 : 주파수 조정 회로
114, 214 : 안테나 캐리어 121, 221 : 제1 방사체
124, 224 : 제1 급전 라인 131, 231 : 제2 방사체
134, 234 : 제2 급전 라인 141, 241 : 제1 디커플링 라인
144, 243 : 제2 디커플링 라인 147 : 매칭 소자
245 : 제1 매칭 소자 247 : 보조 선로
249 : 제2 매칭 소자 151, 251 : 제1 주파수 조정 회로
154, 254 : 제1 스위치 157, 257 : 제1 주파수 조정 소자
161, 261 : 제2 주파수 조정 회로 164, 264 : 제2 스위치
167, 267 : 제2 주파수 조정 소자

Claims

일정 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 방사체 및 상기 제1 방사체와 연결되어 상기 제1 방사체의 공진 주파수를 조정하는 제1 주파수 조정 회로를 포함하는 제1 안테나;
상기 제1 안테나와 상호 이격하여 형성되고, 일정 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 방사체 및 상기 제2 방사체와 연결되어 상기 제2 방사체의 공진 주파수를 조정하는 제2 주파수 조정 회로를 포함하는 제2 안테나; 및
상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나를 연결하며 형성되고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 간의 간섭을 줄여주는 디커플링 회로를 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 디커플링 회로는,
상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나를 연결하며 형성되는 제1 디커플링 라인;
상기 제1 디커플링 라인과 상호 이격하여 형성되고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 사이에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나와 각각 이격하여 형성되는 제2 디커플링 라인; 및
상기 제1 안테나와 상기 제2 디커플링 라인 및 상기 제2 안테나와 상기 제2 디커플링 라인을 각각 연결하며 형성되는 매칭 소자를 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 디커플링 회로는,
상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나를 연결하며 형성되는 제1 디커플링 라인;
일단과 타단이 각각 상기 제1 디커플링 라인의 서로 다른 위치에서 연장되며, 상기 연장되는 부분의 각 말단이 상호 이격하여 형성되는 제2 디커플링 라인; 및
상기 제2 디커플링 라인의 상호 이격된 부분을 연결하며 형성되는 제1 매칭 소자를 포함하는, 다중 안테나.
제3항에 있어서,
상기 디커플링 회로는,
상기 제2 디커플링 라인과 그라운드를 연결하며 형성되는 하나 이상의 제2 매칭 소자를 더 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 조정 회로는,
일단이 상기 제1 방사체와 연결되는 제1 주파수 조정 소자; 및
단극(Single Pole)이 제1 급전 라인과 연결되고, 제1 접점이 상기 제1 주파수 조정 소자의 타단과 연결되며, 제2 접점이 상기 제1 방사체와 연결되는 제1 스위치를 포함하며,
상기 제1 스위치는, 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제1 급전 라인을 상기 제1 방사체 또는 상기 제1 주파수 조정 소자와 전기적으로 연결하는, 다중 안테나.
제5항에 있어서,
상기 제1 주파수 조정 소자는,
인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제2 주파수 조정 회로는,
일단이 상기 제2 방사체와 연결되는 제2 주파수 조정 소자; 및
단극(Single Pole)이 제2 급전 라인과 연결되고, 제1 접점이 상기 제2 주파수 조정 소자의 타단과 연결되며, 제2 접점이 상기 제2 방사체와 연결되는 제2 스위치를 포함하며,
상기 제2 스위치는, 스위칭 제어 신호에 따라 상기 제2 급전 라인을 상기 제2 방사체 또는 상기 제2 주파수 조정 소자와 전기적으로 연결하는, 다중 안테나.
제7항에 있어서,
상기 제2 주파수 조정 소자는,
인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나를 포함하는, 다중 안테나.