KR101964299B1 - 간섭 억제를 위한 안테나 시스템 - Google Patents

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Abstract

안테나 시스템은 하나 또는 다수의 간섭 소스들을 억제하면서 하나 또는 다수의 송수신기들과의 통신 링크 품질을 최적화할 수 있다. 안테나는 이동 디바이스들로 통합되고 원하지 않는 간섭자들로부터의 간섭을 감소시키기 위해 방사 패턴에서 널들을 형성하도록 설계될 수 있는 저가의, 물리적으로 작은 다중 요소 안테나 시스템을 제공한다. 안테나 시스템은 원하는 소스들로부터의 수신 신호 강도를 모니터링하고 최적화하면서 간섭자들로부터의 신호 레벨들을 감소시키기 위해 방사 패턴을 조정하고 수신된 신호 강도를 샘플링함으로써 경미한 다중 경로 환경 및 고도의 다중 경로 환경 양 라인에서 작동한다.

Description

간섭 억제를 위한 안테나 시스템{Antenna system for interference suppression}
본 발명은 일반적으로 무선 통신의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 의도된 송수신기와의 통신 링크 품질을 최적화하는 안테나 시스템 및 방법에 관한 것이다.
새로운 세대의 핸드셋, 게이트웨이, 및 다른 무선 통신 디바이스가 더 많은 애플리케이션에 내장되고 대역폭에 대한 요구가 증가함에 따라, 새로운 안테나 시스템은 링크 품질을 최적화하도록 요구될 것이다. 상세하게는, 방사 영역의 더 양호한 제어는 바람직하지 않은 송수신기로부터의 신호를 억제하면서 의도된 송수신기와의 더 양호한 통신 링크 품질을 제공하도록 요구될 것이다.
더욱이, 이러한 새로운 핸드셋 및 다른 무선 통신 디바이스가 더 작아지고 점점 더 많은 애플리케이션에 내장됨에 따라, 새로운 안테나 설계는 이러한 디바이스의 고유의 한계에 대처하고 새로운 능력을 가능하게 해야 한다. 통상적 안테나 구조체들에 대하여, 일정 물리적 체적이 특정 주파수에서의 그리고 특정 대역폭을 갖는 공진 안테나 구조체를 만들어 내기 위해 필요하다. 다중 대역 애플리케이션들에서, 하나보다 더 많은 그러한 공진 안테나 구조체가 필요할 수 있다. 그러나, 그러한 복합 안테나 어레이의 효과적인 구현은 이동 디바이스와 연관되는 크기 제약으로 인해 고가일 수 있다. 게다가, 다수의 안테나들을 여기하는 데 필요한 다수의 전력 증폭기 또는 공급 네트워크를 제공하는 것이 많은 애플리케이션들에서 비용 고가적이다.
실질적인 이익이 간섭원들의 방향으로 안테나 이득을 무효화하거나 감소시킴으로써 실현될 수 있다. 통상의 기법은 개별 안테나 요소들에 의해 송신되거나 수신되는 RF 신호의 진폭 및 위상의 제어를 갖는 안테나 어레이를 구현하는 것이며; 하나 또는 다수의 간섭자들의 방향으로 감소된 이득, 또는 널(null)들을 형성할, 요소들에 가해지거나 요소들에 의해 수신되는 신호의 가중치가 적용될 수 있다.
이러한 적응형 안테나 설계의 목적은 원하는 연결들에 상응하고 전방향성 패턴과 비교할 때 원하지 않는 소스들로부터의 간섭을 감소시키는 개선된 링크 버짓(budget)을 야기하는 방향으로 이득을 증가시키는 것이다. 통상적으로, 다수의 안테나들은 어레이 구성으로 조립되고 개별 안테나들의 진폭 및 위상을 바꿀 수 있는 공급 네트워크가 안테나들에 연결된다. 알고리즘은 원하는 수신 또는 송신의 방향으로 이득을 증가시키고 간섭원들의 방향으로 안테나 이득을 감소시키는 안테나 빔을 형상화하기 위해 안테나 어레이의 합성 방사 패턴을 변경하도록 개발된다.
이러한 접근법의 어려움은 RF 신호들을 다수의 안테나 요소들에 분배하는 공급 네트워크를 설계하고 구현하는 복잡성과 함께 다수의 안테나들을 하나의 무선 디바이스에 통합시키는데 필요한 체적이다. 간섭원들의 방향으로 널들을 형성하는 능력을 제공할 수 있는 단일 구동 안테나 요소의 사용에 의해 큰 이익이 실현될 것이다.
다양한 실시예들에서, 능동 조절 가능 안테나는 의도된 통신의 방향으로 이득 최대치들 및 하나 또는 다수의 간섭자들의 방향으로 이득 최소치들을 제공하는 안테나 방사 패턴을 구성하는 능동 빔 조정이 가능하다. 이러한 능동 조절은 의도된 신호를 증가시키고 바람직하지 않은 신호들을 감소시킴으로써 링크 버짓을 개선하도록 이루어져, 개선된 신호 대 잡음 비(SNR) 성능을 제공한다.
도 1은 의도된 통신의 방향으로 이득 최대치들 및 하나 또는 다수의 간섭자들의 방향으로 이득 최소치들을 제공하는 안테나 방사 패턴을 구성할 수 있는 능동 모달 안테나를 도시한다.
도 2는 능동 모달 안테나의 사용 경우를 도시하며, 방사 패턴은 제2 기지국으로부터의 간섭을 감소시키면서 제1 기지국에 대한 링크 품질을 최적화하도록 회전되거나 변경된다.
도 3은 다수의 소스들로부터의 간섭을 최소화하면서 다수의 송수신기들에 대한 링크 품질을 최적화하도록 이동 안테나의 방사 패턴을 변경하는 능력을 제공하는 보다 유능한 적응형 안테나 시스템에 대한 요구를 추가로 도시한다.
도 4는 능동 모달 안테나 및 링크 버짓 품질을 향상시키는 빔 조향 및/또는 널 조향을 이루기 위해 방사 구조체 주변에 위치되는 기생 요소들을 작동시킴으로써 달성되는 다양한 안테나 방사 패턴들을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 수많은 기생 요소들 및 연관된 능동 조절 요소들에 의해 둘러싸여 있는 단일 구동 안테나 요소를 갖는 능동 모달 안테나를 도시하며; 안테나 조절 모듈(ATM)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들을 능동 조절 요소들에 제공한다.
도 6은 일 실시예에 따른 구동 안테나 구조체 주변에 2차원으로 위치되는 기생 요소들 및 연관된 능동 조절 요소들을 갖는 능동 모달 안테나를 도시하며; 기생 요소들은 안테나 조절 모듈에 의해 제어된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 모달 안테나를 도시한다.
도 8은 방사 패턴 제어 면에서 부가 능력을 제공하는 일 실시예에 따른 구동 안테나 요소 주변에 3차원으로 위치되는 기생 요소들 및 연관된 능동 조절 요소들을 갖는 능동 모달 안테나를 도시한다.
도 9는 방사 패턴 제어 면에서 부가 능력을 제공하는 일 실시예에 따른 구동 안테나 주변에 3차원으로 위치되는 기생 요소들 및 연관된 능동 조절 요소들을 갖는 능동 모달 안테나를 도시한다.
도 10은 방사 패턴 제어를 위해 기생 요소들 및 연관된 능동 조절 요소들을 활용하도록 구성되는 능동 모달 안테나를 도시하며; 적응형 프로세서는 최적의 안테나 방사 패턴을 제공하기 위해 다수의 소스들로부터의 신호들을 분석하고 제어 신호들을 개별 능동 요소들에 송신한다.
도 11은 능동 모달 안테나가 예를 들어, WLAN 애플리케이션과 같은 다중 사용자 환경에서 사용되는 다른 실시예를 도시하며; 능동 모달 안테나는 의도되지 않은 송수신기들로부터의 간섭을 최소화하면서 의도된 송수신기들에 대한 링크 품질을 최대화하는 방사 패턴을 형상화할 수 있다.
도 12는 모든 사용자들이 능동 모달 안테나들이 구비되는 보다 견고한 통신 시스템을 도시하며; 능동 모달 안테나들의 네트워크는 개선된 간섭 억제 및 증가된 통신 링크 품질을 제공한다.
도 13은 기생 요소들 및 연관된 능동 조절 요소들에 의해 둘러싸여 있는 제1 신호원에 연결되는 제1 구동 안테나를 갖는 능동 모달 안테나를 도시하며; 제2 구동 안테나는 제2 신호원에 제공되고 연결되고; 안테나 조절 모듈(ATM)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들을 능동 조절 요소들에 제공한다.
도 14는 능동 모달 안테나 및 수동 구조체 둘 다가 공유 신호원에 결합되는 도 13의 안테나 시스템을 도시한다.
이하의 설명에서, 제한이 아닌 설명의 목적으로, 상세들 및 설명들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 발명이 이러한 상세들 및 설명들로부터 벗어나는 다른 실시예들에서 실행될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다.
본원에 설명되는 안테나 시스템들은 하나 또는 다수의 소스들로부터의 간섭을 감소시키기 위해 빔 조향 기법을 활용한다. 플랫폼은 안테나 방사 패턴의 변경에 기반하여 링크 버짓을 증가시키도록 도출되었고, "안테나 및 안테나 빔 방향을 조향하는 방법" 이라는 명칭으로 2008년 3월 5일자로 출원된 미국 제 12/043,090호(이는 2011년 3월 22일자로 이하에 "'402특허" 인, 미국 특허 제 7,911,402로 등록되며; 그 내용이 참조로 본원에 포함됨)에 부분적으로 기반한다. '402 특허는 본원에 설명되는 실시예들에서 의도된 통신의 방향으로 이득 최대치들 및 하나 또는 다수의 간섭자들의 방향으로 이득 최소치들를 제공하는데 사용될 수 있는 안테나 방사 패턴을 변경할 수 있는 구조체를 설명한다. 이는 의도된 신호를 증가시키고 바람직하지 않은 신호들을 감소시킴으로써 링크 버짓을 개선시켜, 개선된 신호 대 잡음 비(SNR) 성능을 제공할 것이다.
일 실시예에서, 안테나 시스템은 절연된 자기 쌍극자(IMD) 안테나 요소, 제1 기생 요소 및 제1 기생 요소와 연관되는 제1 능동 조절 요소, 및 IMD 요소의 방사 모드를 제어하기 위해 제어 신호들을 능동 조절 요소에 제공하는 안테나 조절 모듈(ATM)을 포함한다. ATM은 간섭 신호의 존재 시에 의도된 송수신기와의 통신 링크 품질을 증가시키도록 안테나 시스템의 방사 패턴을 변경하는 프로세서 및 알고리즘을 포함할 수 있다. 수신 신호 강도 표시기(RSSI) 또는 다른 시스템 메트릭(metric)은 관심 있는 신호원 및 제1 간섭자로부터 샘플링되고 안테나 모드는 간섭자의 신호 레벨을 감소시키기 위해 바뀐다.
다른 실시예에서, 안테나는 2개 이상의 기생 요소들, 각각의 기생 요소와 연관되는 능동 조절 요소, 및 IMD 요소의 방사 모드를 바꾸기 위해 제어 신호들을 능동 조절 요소들에 제공하는 안테나 조절 모듈(ATM)을 포함한다. ATM은 하나 또는 다수의 간섭 신호들의 존재 시에 의도된 송수신기와의 통신 링크 품질을 증가시키기 위해 안테나 시스템의 방사 패턴을 바꾸도록 구성되는 프로세서 및 알고리즘을 포함한다. RSSI 또는 다른 시스템 메트릭은 관심 있는 신호원 및 간섭자들로부터 샘플링되고 안테나 모드는 간섭자들의 신호 레벨을 감소시키기 위해 바뀐다.
다른 실시예에서, 안테나 시스템을 제어하는데 사용되는 알고리즘 및 소프트웨어는 안테나 조절 모듈(ATM)에 상주한다.
또 다른 실시예에서, 안테나 시스템을 제어하는 알고리즘 및 소프트웨어는 기저 대역 프로세서 또는 통신과 연관되는 다른 프로세서 또는 무선 디바이스에 상주할 수 있다.
특정 실시예들에서, 능동 조절 요소는 예를 들어, 연관된 기생 요소를 접지에 단락시킴으로써 안테나와 연관되는 분할 공진 주파수 특성을 제공하도록 구성된다. 능동 조절 요소는 안테나와 연관되는 방사 패턴을 회전시키도록 구성될 수 있다. 이러한 회전은 기생 요소를 통한 전류 흐름을 제어함으로써 영향을 받을 수 있다. 일 실시예에서, 기생 요소는 기판 상에 위치된다. 이러한 구성은 공간이 결정적인 제약인 애플리케이션들에서 특히 중요해질 수 있다. 일 실시예에서, 기생 요소는 IMD 구동 요소에 대하여 미리 결정된 각도로 위치된다. 예를 들어, 기생 요소는 IMD와 평행하게 위치될 수 있거나, IMD와 수직으로, 또는 IMD 구동 요소와 비스듬히 위치될 수 있다. 기생 요소는 다수의 기생 구획들을 더 포함할 수 있다. PIFA 및 단극 타입 구동 요소들을 포함하는 다른 구동 요소들이 활용될 수 있지만, IMD 요소가 본원의 실시예들에 바람직한 것으로 판단되어졌다.
다른 실시예에서, 능동 조절 요소들은 전압 제어 조절 가능 커패시터들, 전압 제어 조절 가능 위상 편이기들, FET들, 및 스위치들 중 적어도 하나를 개별적으로 포함한다. 다른 실시예들에서, 기생 요소들을 제어하는 유사한 구성 요소들이 당업자에 의해 이해될 것인 바와 같이 활용될 수 있다.
다른 실시예에서, 안테나는 IMD 요소와 연관되는 제3 능동 조절 요소를 더 포함한다. 이러한 제3 능동 조절 요소는 안테나와 연관되는 주파수 특성들을 조절하도록 구성된다. 이러한 제3 능동 요소는 또한 ATM에 의해 제어되고 안테나 시스템 성능을 최적화하기 위해 기생물 또는 기생물들과 조화하여 조정된다.
특정 실시예들에서, 호스트 디바이스는 기저 대역 프로세서 또는 애플리케이션 프로세서와 같은 프로세서를 포함할 수 있으며, 이 프로세서는 최적의 링크 품질을 갖기 위해 통신 링크를 샘플링하고 모달 안테나의 하나 이상의 모드를 결정하도록 구성된다. 프로세서는 제어 신호들을 모달 안테나의 하나 이상의 능동 요소들에 송신하거나, 대안적으로 제어 신호들을 모달 안테나의 하나 이상의 능동 요소들과 통신하는 ATM에 송신하도록 구성될 수 있다.
당업자는 앞서 논의된 다양한 실시예들, 또는 그것의 부분들이 본 발명에 포함되는 추가의 실시예들을 창안하기 위해 다양한 방식들로 조합될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
앞서 참조된 '402 특허가 이제 일정 도면들을 참조하여 보다 상세히 논의될 것이다. 요컨대, 빔 조향 기법은 기생물 상의 무효 부하가 달라짐에 따라 구동 안테나 상의 전류 분포를 바꾸는 구동 안테나 요소 및 하나 이상의 오프셋 기생 요소들의 사용으로 달성된다. 보다 상세하게는, 기생 요소들 중 하나 이상은 즉, 구동 요소 및 회로 보드에 의해 생성되는 안테나 체적 내에 대역 스위칭을 위해 위치될 수 있고, 하나 이상의 부가 기생 요소는 안테나 방사 패턴에서의 위상 편이를 달성하도록 안테나 체적 외측에 그리고 구동 요소에 인접하게 위치될 수 있다. 다수의 모드가 생성되며, 각각의 모드가 리액턴스 또는 기생 요소들의 스위칭에 의해 특성화되고, 따라서 이러한 기법은 "모달 안테나 기법" 으로 지칭될 수 있고, 이러한 방식으로 방사 모드들을 바꾸도록 구성되는 안테나는 "능동 다중 모드 안테나" 또는 “능동 모달 안테나”로 지칭될 수 있다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1a 내지 도 1c는 '402 특허에 따른 능동 모달 안테나의 일 예를 도시하며, 도1a는 회로 보드(11) 및 회로 보드(11) 위에 배치되는 구동 안테나 요소(10)를 도시하며, 회로 보드와 구동 안테나 요소 사이의 체적은 안테나 체적을 형성한다. 제1 기생 요소(12)는 안테나 체적 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 제1 기생 요소(12)에 결합되는 제1 능동 조절 요소(14)를 더 포함한다. 제1 능동 조절 요소(14)는 수동 또는 능동 구성 요소 또는 일련의 구성 요소들이고, 가변 리액턴스 또는 접지에의 단락을 통해 제1 기생 요소 상의 리액턴스를 바꾸도록 구성되어, 안테나의 주파수 편이를 야기한다. 제2 기생 요소(13)는 회로 보드 주변에 배치되고 안테나 체적의 외측에 위치된다. 제2 기생 요소(13)는 하나 이상의 능동 및 수동 구성 요소를 개별적으로 포함하는 제2 능동 조절 요소(15)를 더 포함한다. 제2 기생 요소는 구동 요소에 인접하게 그리고 또한 안테나 체적의 외측에 위치되어, 제2 기생 요소 위에 전류 흐름을 바꿈으로써 구동 안테나 요소의 방사 패턴을 조향하는 능력을 야기한다. 이러한 안테나 방사 패턴의 편이는 “안테나 빔 조향"의 한 형태이다. 안테나 방사 패턴이 널을 포함하는 경우들에서, 유사한 작동은 널이 안테나 주변의 대안적인 위치로 조향될 수 있으므로, “널 조향”으로 지칭될 수 있다. 도시된 예에서, 제2 능동 조절 요소는 “온”될 때 제2 기생물을 접지에 단락시키고 “오프”될 때 단락을 종료하는 스위치를 포함한다. 그러나, 제1 또는 제2 기생 요소들 상의 가변 리액턴스가 예를 들어, 가변 커패시터 또는 다른 조절 가능 구성 요소를 사용함으로써 안테나 패턴 또는 주파수 응답의 가변 편이를 더 제공할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 도1c는 제1 및 제2 기생물이 스위칭 “오프”될 때의 안테나의 주파수( f 0 ); 제2 기생물이 접지에 단락될 때의 안테나의 분할 주파수 응답(f L ; f H ); 및 제1 및 제2 기생 요소들이 각각 접지에 단락될 때의 주파수들( f 4 ; f 0 )을 도시한다. 도1b는 제1 및 제2 기생 요소 둘 다가 “오프”되는 제1 모드(16); 제2 기생물만이 접지에 단락되는 제2 모드(17); 그리고 제1 및 제2 기생 요소 둘 다가 “온” 단락되는 제3 모드(18)의 안테나 방사 패턴을 도시한다. 이러한 능동 모달 안테나의 추가의 상세들은 '402 특허의 검토 시에 이해될 수 있지만; 일반적으로 하나 이상의 기생 요소가 능동 조절 요소들을 사용하여 능동적으로 제어되는 안테나 방사 패턴의 대역 스위칭(주파수 편이) 및/또는 빔 조향을 제공하기 위해 구동 요소 주변에 위치될 수 있다.
도 2는 빔 조향 기법의 통상적 사용 경우를 도시하며, 방사 패턴(22)은 제2 기지국(21a)으로부터의 간섭을 감소시키면서 제1 기지국(21b)에 대한 링크 품질을 최적화하도록 회전되거나 변경된다. 안테나 방사 패턴(22)는 최대치들(24) 및 최소치들, 또는 널(23)을 포함한다고 할 수 있다.
도 3은 다수의 소스들로부터의 간섭을 최소화하면서 다수의 송수신기들에 대한 링크 품질을 최적화하도록 이동 안테나의 방사 패턴(32)을 변경하는 능력을 제공하는 보다 유능한 적응형 안테나 시스템에 대한 요구를 도시한다. 기지국 A(31)는 신호(30)가 산란체들에서 반사되는 상태로 신호(30)를 이동 디바이스로 송신하여, 합성 신호가 환경에 의해 손상되는 것을 야기한다.
도 4a는 구동 IMD 안테나(40) 및 방사 패턴(41)을 도시한다. 도 4b는 결과로서 생기는 방사 패턴(45)과 함께 기생물(43) 및 조절 요소(44)를 갖는 구동 IMD 안테나(42)를 도시한다. 기생물의 능동 요소와의 통합은 방사 패턴의 회전을 야기한다. 도 4c는 구동 IMD 안테나(42)의 근처에 위치되는 능동 조절 회로(44b)를 갖는 제2 기생 요소(43b)를 도시한다. 능동 조절 요소들(44a; 44b)을 갖는 2개의 기생 요소(43a; 43b)는 단일 기생 요소를 활용하는 실시예와 비교하여 방사 패턴(45)을 형상화하는 면에서 부가 자유도를 제공한다.
도 5는 능동 조절 요소들(53)을 갖는 기생 요소들(52)에 의해 둘러싸여 있는 단일 구동 안테나(50)를 갖는 적응형 안테나를 도시한다. 안테나 조절 모듈(ATM)(54)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들(55)을 능동 조절 요소들에 제공한다. 다수의 기생 요소들이 안테나를 구성할 수 있는 다수의 모드들을 생성하기 위해 포함될 수 있다. 안테나는 안테나를 회로 보드에 연결시키는 피드(feed)(51)로부터 신호를 수신한다.
도 6은 능동 조절 요소들(63)을 갖는 기생 요소들(62)이 구동 안테나(61) 주변에 2차원으로 전개되는 보다 유능한 적응형 안테나 시스템을 도시한다. 안테나 조절 모듈(ATM)(66)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들(64)을 능동 조절 요소들에 제공한다. 안테나 방사기(61)는 안테나 방사기(61)와 회로 보드(65) 사이에 안테나 체적을 생성하는 방식으로 회로 보드(65) 위에 위치된다. 기생 요소들은 대역 스위칭 또는 주파수 편이 기능을 가능하게 하기 위해 안테나 체적 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 기생 요소들이 안테나의 빔 조향 기능을 가능하게 하기 위해 안테나 방사기에 인접하게 그리고 안테나 체적의 외측에 위치될 수 있다.
도 7은 능동 조절 요소들(73)을 갖는 기생 요소들(72)이 구동 안테나(71) 주변에 2차원으로 전개되는 적응형 안테나 시스템을 도시한다. 안테나 조절 모듈(ATM)(76)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들(74)을 능동 조절 요소들에 제공한다.
도 8은 능동 조절 요소들(83a 내지 83d)을 갖는 기생 요소들(82a 내지 82d)이 구동 안테나(81) 주변에 3차원으로 전개되는 적응형 안테나 시스템을 도시한다. 안테나 조절 모듈(ATM)(85)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들을 능동 조절 요소들에 제공한다. 이것은 방사 패턴 제어 면에서 부가 능력을 제공한다. 기판은 안테나 방사기 및 다수의 기생 요소들을 내장하는데 사용될 수 있고, 부가 다수의 기생 요소들이 기판의 표면 상에 위치될 수 있다.
도 9는 능동 조절 요소들(93a 내지 93g)에 결합되는 기생 요소들(92a 내지 92g)이 각각 구동 안테나(91) 주변에 3차원으로 전개되는 적응형 안테나 시스템을 도시한다. 기생 요소들 및 능동 조절 요소들은 평면 영역들로 제약되지 않고, 기판 체적(94) 상에 위치될 수 있다. 안테나 조절 모듈(ATM)(95)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들(96a 내지 96b)을 능동 조절 요소들에 제공한다. 이는 방사 패턴 제어 면에서 부가 능력을 제공한다. 대역 스위칭 기생 요소(98)는 안테나의 체적과 함께 위치되고 능동 요소(97)와 연관된다.
도 10은 각각 기생 요소들에 연결되는 능동 요소들(101, 102, 및 103)을 활용하는 적응형 안테나 시스템을 도시한다. 적응형 프로세서(104)는 최적의 안테나 방사 패턴을 제공하기 위해 다수의 소스들(107a 내지 107c)로부터의 신호들을 분석하고 제어 신호들(V1, V2, V3)을 개별 능동 요소들로 송신한다. 안테나 조절 모듈(ATM)(105)은 제어 신호들을 제공한다.
도 11은 예를 들어, WLAN 애플리케이션과 같은 다중 사용자 환경에서 사용되는 적응형 안테나 시스템을 도시한다. 적응형 안테나는 송수신기(111d)로부터의 간섭을 최소화하면서 의도된 송수신기들(111a 내지 111c)에 대한 링크 품질을 최대화하는 안테나 시스템의 방사 패턴(113)을 형상화할 수 있다. 송수신기들(111a 내지 111d)은 각각 비적응형 안테나 방사 패턴들(112a 내지 112d)을 갖는다. 적응형 안테나는 안테나 방사기(115) 및 각각의 능동 조절 요소들에 결합되는 기생 요소들(114a 내지 114c)을 포함한다. 안테나 방사 패턴은 사용자들 A, B, 및 C와의 신호 통신을 개선하기 위해 최대치들을 증가시키는 3개의 로브(113a; 113b; 및 113c)로 형성된다. 널은 사용자 D의 방향으로의 방사 패턴으로 형성된다.
도 12는 모든 사용자들이 적응형 안테나 시스템들이 구비되는 보다 견고한 통신 시스템을 도시한다. 적응형 안테나들의 시스템은 개선된 간섭 억제 및 증가된 통신 링크 품질을 제공한다. 적응형 안테나(120)는 송수신기(129)로부터의 간섭을 최소화하면서 의도된 송수신기들(126, 127, 및 128)에 대한 링크 품질을 최대화하는 안테나 시스템의 방사 패턴(121)을 형상화할 수 있다. 송수신기들(126 내지 129)은 각각 적응형 안테나 방사 패턴들(122; 123; 124; 및 125)을 갖는다.
도 13은 능동 조절 요소들(133, 135, 137)을 갖는 기생 요소들(132, 136)에 의해 둘러싸여 있는 제1 신호원(200a)에 연결되는 제1 구동 안테나(131)를 갖는 적응형 안테나를 도시한다. 제2 구동 안테나(139)는 제2 신호원(200b)에 제공되고 연결된다. 안테나 조절 모듈(ATM)(138)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들(133a; 134a; 135a; 136a; 및 137a)을 능동 조절 요소들에 제공한다. 이점과 관련하여, 안테나는 능동 모달 안테나(131) 및 수동 안테나(139)를 포함한다.
도 14는 능동 조절 요소들(144; 145; 146; 147)을 갖는 기생 요소들(143)에 의해 둘러싸여 있는 신호원(200)에 둘 다 연결되는 제1 구동 안테나(141) 및 제2 구동 안테나(149)를 갖는 적응형 안테나를 도시한다. 안테나 조절 모듈(ATM)(148)은 안테나 방사 패턴을 형상화하기 위해 제어 신호들(143a; 144a; 145a; 146a; 147a)을 능동 조절 요소들에 제공한다. 이점과 관련하여, 2개의 안테나 방사기는 공통 피드를 공유한다.
본원의 다양한 실시예들에서, 안테나 시스템은 하나 이상의 능동 모달 안테나 및 다수의 수동 안테나들을 포함하며; 하나 이상의 모달 안테나들은 각각의 능동 요소들과 연관되는 하나 이상의 기생 요소들을 각각 포함한다. 안테나 조절 모듈은 기생물을 접지에 단락시키기 위해 제어 신호들을 능동 요소들로 송신하는데 사용되어 다수의 모드들을 야기하는 모달 안테나의 가변 전류 모드를 유발시키며, 안테나는 각각의 모드들 각각에서 고유 안테나 방사 패턴을 포함한다. 방사 패턴은 최대치들 또는 널을 포함할 수 있고, 최대치들은 신호를 개선하기 위해 소스로 조향될 수 있는데 반해, 널은 간섭들을 감소시키기 위해 간섭자를 향해 조향될 수 있다.

Claims (17)

  1. 하나 이상의 안테나 요소(10; 50; 61; 71; 81; 91; 131; 141)와 회로 보드(11; 65; 75; 130; 140) 사이에 안테나 체적을 형성하는 회로 보드(11; 65; 75; 130; 140) 위에 위치되는 하나 이상의 안테나 요소(10; 50; 61; 71; 81; 91; 131; 141), 상기 안테나 체적 내에 위치되는 하나 이상의 제1 기생 요소들(12; 98) 및 상기 안테나 요소에 인접하게 그리고 상기 안테나 체적의 외측에 위치되는 하나 이상의 제2 기생 요소들(13; 52; 62; 72; 82a; 82b; 82c; 82d; 92a; 92b; 92c; 92d; 92e; 92f; 92g; 132; 136; 143)을 포함하는 모달 안테나(60)로서, 상기 기생 요소들 각각은 상기 모달 안테나의 적어도 두 개의 모드들을 능동적으로 구성하기 위해 상응하는 능동 조절 요소(14; 15; 53; 63; 73; 83a; 83b; 83c; 83d; 93a; 93b; 93c; 93d; 93e; 93f; 93g; 97; 133; 134; 135; 137; 144; 145; 146; 147)에 결합되는 모달 안테나(60); 및
    상기 모달 안테나의 적어도 두 개의 모드들을 바꾸기 위해 제어 신호들(55; 64; 74; 96a; 96b; 133a; 134a; 135a; 136a; 137a; 143a; 144a; 145a; 146a; 147a)을 상기 능동 조절 요소들에 제공하도록 구성되는 안테나 조절 모듈(ATM)(54; 66; 76; 85; 95; 138; 148)로서, 상기 적어도 두 개의 모드들은 공통 주파수를 갖는, 안테나 조절 모듈(ATM)(54; 66; 76; 85; 95; 138; 148)을 포함하는, 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    송수신기들과의 통신을 개선하기 위해 안테나 방사 패턴을 조정하도록 환경에서의 송수신기들로부터의 통신 신호들이 샘플링되고 상기 제어 신호들이 상기 ATM으로부터 상기 능동 조절 요소들로 송신되는, 안테나 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방사 패턴은 간섭하는 송수신기들의 신호 레벨을 감소시키고 의도된 송수신기들로부터 수신되는 신호 레벨을 증가시키도록 조정되는, 안테나 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기생 요소들 및 상기 능동 조절 요소들은 2차원으로 상기 안테나 요소 주변에 위치되는, 안테나 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기생 요소들 및 상기 능동 조절 요소들은 3차원으로 상기 안테나 요소 주변에 위치되는, 안테나 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 요소는 절연된 자기 쌍극자(IMD) 안테나 요소를 포함하며, 상기 IMD 안테나 요소는 상기 IMD의 유도성 영역을 형성하는 루프부 및 상기 IMD의 용량성 영역을 형성하는 중첩부를 가지며, 상기 유도성 및 용량성 영역들은 근처의 구성 요소들로부터 안테나 요소를 격리시키는데 충분한 안테나 요소의 고유의 리액턴스를 생성하는, 안테나 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 IMD 안테나 요소 및 제2 안테나 요소가 송수신기의 포트들 또는 별도의 송수신기들에 연결되는 제2 안테나 요소(139; 149)를 더 포함하고;
    상기 기생 요소들과 연관되는 상기 능동 조절 요소들은 상기 안테나 요소들의 쌍에서 성능을 개선하도록 조정되어 상기 안테나 요소들의 쌍의 통신 채널들을 등화하는, 안테나 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 시스템은 제2 안테나 요소(139; 149)를 더 포함하고; 상기 IMD 안테나 요소 및 상기 제2 안테나 요소가 조합되어 2요소 어레이를 형성하고; 상기 어레이의 안테나 방사 패턴을 조정하기 위해 환경에서의 송수신기들로부터의 신호들이 샘플링되고 상기 제어 신호들이 상기 ATM으로부터 상기 능동 조절 요소들로 통신되고; 상기 2요소 어레이의 합성 방사 패턴이 간섭하는 송수신기들의 신호 레벨을 감소시키고 의도된 송수신기들로부터 수신되는 신호 레벨을 증가시키도록 조정되는, 안테나 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 능동 조절 요소들은 스위치, FET, MEMS 디바이스, 또는 능동 용량성 또는 유도성 특성들을 보이는 구성 요소, 또는 그것의 임의의 조합 중 하나를 각각 개별적으로 포함하는, 안테나 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    각각의 IMD 안테나 요소가 송수신기의 별도의 포트 또는 별도의 송수신기들에 연결되는 2개 이상의 절연된 자기 쌍극자 안테나 요소들을 포함하며; 상기 제1 및 제2 기생 요소들에 연결되는 상기 능동 조절 요소들은 각각 상기 다수의 IMD 안테나 요소들에서 성능을 개선하도록 조정되어 통신 채널들을 등화하는, 안테나 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    2개 이상의 절연된 자기 쌍극자 안테나 요소들을 포함하고; 상기 다수의 자기 쌍극자 안테나 요소들이 조합되어 다중 요소 어레이를 형성하고; 상기 어레이의 안테나 방사 패턴을 조정하기 위해 환경에서의 송수신기들로부터의 신호들이 샘플링되고 제어 신호들이 상기 ATM으로부터 상기 능동 조절 요소들로 통신되고; 상기 다중 요소 어레이의 합성 방사 패턴이 간섭하는 송수신기들의 신호 레벨을 감소시키고 의도된 송수신기들로부터 수신되는 신호 레벨을 증가시키도록 조정되는, 안테나 시스템.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 요소들 중 하나 이상은 절연된 자기 쌍극자 안테나가 아닌, 안테나 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안테나 요소들 중 하나 이상은 단극, 쌍극자, 역 F 안테나(IFA), 평면 F 안테나(PIFA), 및 루프로 구성되는 그룹으로부터 개별적으로 선택되는, 안테나 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    신호들을 상기 ATM으로 통신하도록 구성되는 프로세서를 포함하며; 상기 ATM은 상기 제어 신호들을 상기 능동 조절 요소들에 추가로 제공하여 간섭하는 송수신기들의 신호 레벨을 감소시키고 의도된 송수신기들로부터 수신되는 신호 레벨을 증가시키기 위해 방사 패턴을 조정하는, 안테나 시스템.
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