KR102241668B1 - 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

송신된 RF 신호들의 강도가 최대화되도록, 송신된 RF 신호들의 근접장 RF 신호들을 감지하고 안테나를 튜닝하거나 다수의 안테나들 사이에서 스위칭하기 위한 폐루프 시스템을 포함하는 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템들 및 방법들이 제공된다. 감지 안테나가 근접장 RF 신호를 검출하는데, 이 신호는 필터링되고, 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키기 위해 사용될 수 있는 RF 강도 제어 신호로 변환된다. 안테나 튜너는 방사된 RF 신호의 강도를 최대화하기 위해 안테나의 전기적 길이를 동적으로 변경하거나 다수의 안테나들 사이에서 스위칭함으로써 안테나를 공진에 유지하기 위해 안테나 튜닝 제어 신호를 사용한다. 그러한 안테나들은 인체들 또는 다른 객체들과의 상호작용으로 인한 디튜닝에 덜 취약할 수 있다. 안테나들을 RF 전력 증폭기 및 저잡음 증폭기에 동적으로 정합하는 것은 안정성, 전력 효율, 이득, 잡음 지수, 및 수신기 감도를 개선할 수 있다.

Description

적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템 및 방법{ADAPTIVE SELF-TUNABLE ANTENNA SYSTEM AND METHOD}
본 출원은 일반적으로 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 출원은, 감지 안테나, RF 검출기, 프로세서 및 안테나 튜너를 포함하는 폐루프 시스템으로 안테나를 적응적으로 튜닝하기 위한; 그리고 튜닝가능 안테나를 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
오디오 제작은 텔레비전 프로그램들, 뉴스캐스트들, 영화들, 라이브 이벤트들, 및 다른 타입들의 제작물들과 같은 제작물들의 사운드를 캡처하고 기록하는 마이크로폰들, 무선 오디오 송신기들, 무선 오디오 수신기들, 레코더들, 및/또는 믹서들을 포함하는 많은 컴포넌트들의 사용을 수반할 수 있다. 마이크로폰들은 전형적으로 마이크로폰들 및/또는 무선 오디오 송신기들로부터 무선 오디오 수신기들로 무선 송신되는 제작물의 사운을 캡처한다. 무선 오디오 수신기들은 승무원에 의해 사운드를 기록하고/하거나 믹싱하는 레코더 및/또는 믹서, 예컨대 제작물 사운드 믹서에 연결될 수 있다. 컴퓨터들 및 스마트폰들과 같은 전자 디바이스들은 승무원이 오디오 레벨들 및 타임코드들을 모니터링하는 것을 허용하기 위해 레코더 및/또는 믹서에 연결될 수 있다.
무선 오디오 송신기들, 무선 오디오 수신기들, 및 다른 휴대용 무선 통신 디바이스들은 변조된 오디오 신호들, 데이터 신호들, 및/또는 제어 신호들과 같은 디지털 또는 아날로그 신호들을 포함하는 무선 주파수(radio frequency)(RF) 신호들을 송신하는 안테나들을 포함한다. 휴대용 무선 통신 디바이스들의 사용자들은 무대 연기자들, 가수들, 배우들, 뉴스 기자들 등을 포함한다. 하나의 공통 타입의 휴대용 무선 통신 디바이스는 벨트 클립들, 스트랩들, 테이프 등에 의해 사용자의 신체 상에 전형적으로 고정되는 무선 바디팩 송신기이다.
휴대용 무선 통신 디바이스들 상에 포함되는 전기적 소형 안테나들은 디바이스들의 크기가 감소되고, 안테나들과의 물리적 상호작용이 최소화되고, 청중으로부터 디바이스들을 숨기는 것을 돕도록 전형적으로 낮은 프로파일이고 소형이다. 안테나들은 이용되는 안테나의 타입에 따라, 디바이스로부터 연장되거나 디바이스 내에 포함될 수 있다. 그러나, 안테나의 사용가능 대역폭 및 효율은 기본 물리 제한들로 인해, 안테나의 크기가 감소됨에 따라 감소된다. 더욱이, 전기적 소형 안테나들은 인체에 가까워지는 디튜닝 효과들(detuning effects)에 영향을 받을 가능성이 더 많다. 예를 들어, RF 신호 송신은 안테나에 근접한 인체의 근접성 때문에 일부 상황들에서 20 dB만큼 저하될 수 있다.
휴대용 무선 통신 디바이스들에 사용되는 전형적인 안테나 타입들은 1/4 파장 휩 안테나들, 부분 또는 완전 헬리컬 안테나들, 세라믹 칩 안테나들, 및 다른 타입들의 안테나들을 포함한다. 이러한 안테나 타입들 각각은 결점들을 갖는다. 1/4 파장 휩 안테나는 디바이스로부터 연장되고 따라서 과도하게 길고, 숨기기 어렵고, 손상에 취약할 수 있다. 부분 또는 완전 헬리컬 안테나는 또한 디바이스로부터 연장되고 제한된 동작 대역폭, 저하된 방사 효율, 및 인체에 가까울 때 디튜닝에 취약할 수 있다. 디바이스 내에 포함될 수 있고 다른 안테나 타입들보다 물리적으로 더 작지만, 세라믹 칩 안테나는 매우 낮은 방사 효율, 극히 제한된 동작 대역폭을 갖고, 또한 인체에 가까울 때 디튜닝에 취약할 수 있다.
따라서, 이러한 걱정들을 처리하는 시스템들 및 방법들에 대한 기회가 있다. 보다 구체적으로는, 안테나가 개선된 자동 튜닝가능 동작 주파수, 디튜닝에 대한 더 적은 감도, 및 디바이스 내에 통합되는 능력을 위해 증가된 방사 저항, 개선된 방사 효율, 최대화된 원접장 강도를 갖게 할 수 있는 폐루프 시스템으로 안테나를 튜닝하기 위한 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템들 및 방법들에 대한 기회가 있다.
본 발명은 다른 것들 중에서, (1) 안테나로부터 송신되는 RF 신호로부터 근접장 무선 주파수(RF) 신호를 검출하기 위한 감지 안테나를 이용하고; (2) 근접장 RF 신호의 강도에 기초하여 근접장 RF 신호를 RF 강도 제어 신호로 변환하고; (3) RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키고; (4) 안테나로부터 송신되는 RF 신호의 강도가 최대화되도록, 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여, 안테나 튜너에 의해 안테나의 전기적 길이를 제어하고; (5) 개선된 방사 저항 및 방사 효율을 위해 튜닝 네트워크와 통신하는 전기적 소형 안테나를 제공하도록 설계되는 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템 및 방법을 제공함으로써 상기 언급된 문제들을 해결하도록 의도된다. 안테나는 전자적 튜닝가능 안테나일 수 있고, 임의의 타입의 물리 구성을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템은 송신 안테나로부터 송신되는 RF 신호의 근접장 RF 신호를 검출하기 위한 감지 안테나를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 근접장 RF 신호로부터 필터링된 근접장 RF 신호를 발생시키는 대역 통과 필터, 및 필터링된 근접장 RF 신호를 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호로 변환하는 RF 검출기를 포함할 수 있다. 프로세서는 RF 강도 제어 신호를 수신하고, RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 안테나 튜너는 송신 안테나에 의해 송신되는 RF 신호의 강도가 최대화되기 위해 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 송신 안테나를 적응적으로 자체-튜닝하기 위한 방법은 송신 안테나로부터 송신되는 RF 신호의 근접장 RF 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 근접장 RF 신호는 필터링된 근접장 RF 신호를 발생시키기 위해 대역 통과 필터링될 수 있다. 필터링된 근접장 RF 신호는 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호로 변환될 수 있고, 안테나 튜닝 제어 신호는 RF 강도 제어 신호에 기초하여 발생될 수 있다. 송신 안테나의 전기적 길이는 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 제어될 수 있어, 송신 안테나에 의해 송신되는 RF 신호의 강도는 최대화된다.
추가 실시예에서, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템은 제1 주파수에서 제1 RF 신호의 제1 근접장 RF 신호를 검출하고, 제1 주파수와 상이한 제2 주파수에서 제2 RF 신호의 제2 근접장 RF 신호를 검출하기 위한 감지 안테나를 포함할 수 있다. 제1 RF 신호는 제1 송신 안테나로부터 송신될 수 있었고 제2 RF 신호는 제2 송신 안테나로부터 송신될 수 있었다. 제1 RF 스위치는 제1 또는 제2 RF 신호가 송신되고 있는지에 기초하여, 제1 또는 제2 근접장 RF 신호들로부터 선택된 근접장 RF 신호를 전달할 수 있다. 제1 및 제2 대역 통과 필터들은 제1 및 제2 근접장 RF 신호들 각각으로부터 제1 및 제2 필터링된 근접장 RF 신호들을 발생시킬 수 있다. 제2 RF 스위치는 제1 또는 제2 RF 신호가 송신되고 있는지에 기초하여, 제1 또는 제2 필터링된 근접장 RF 신호들로부터 선택된 필터링된 근접장 RF 신호를 전달할 수 있다. RF 검출기는 선택된 필터링된 근접장 RF 신호를 선택된 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호로 변환할 수 있다. 프로세서는 RF 강도 제어 신호를 수신하고, RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 제1 안테나 튜너는 제1 송신 안테나에 의해 송신되는 제1 RF 신호의 강도가 최대화되기 위해 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 제1 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 구성될 수 있다. 제2 안테나 튜너는 제2 송신 안테나에 의해 송신되는 제2 RF 신호의 강도가 최대화되도록 튜닝 제어 신호에 기초하여 제2 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 송신 안테나는 예를 들어 다이버시티 구성에서와 같이, 다수의 송신 안테나들을 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 제2 안테나 튜너는 RF 신호의 송신을 위해 주어진 시간 인스턴스에 가장 효율적인 송신 안테나를 선택하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, RF 신호를 송신하는 안테나 구조체는 기판 상에 배치되는 제1 헬리컬 브랜치 및 제2 헬리컬 브랜치를 포함한다. 제1 헬리컬 브랜치 및 제2 헬리컬 브랜치는 서로 병렬로 배치되고, 서로 전기적으로 연결되지 않는다. 안테나는 또한 제1 및 제2 헬리컬 브랜치들과 통신하는 튜닝 네트워크를 포함하고, 안테나의 방사 저항이 최대화되도록 제1 헬리컬 브랜치의 제1 전기적 길이 및 제2 헬리컬 브랜치의 제2 전기적 길이를 제어하도록 구성될 수 있다. 안테나의 제1 및 제2 헬리컬 브랜치들 각각은 RF 신호를 송신한다.
이들 및 다른 실시예들, 및 다양한 순열들 및 양태들은 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 다양한 방법들을 나타내는 예시적인 실시예들을 진술하는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 분명해지고 더 완전히 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 일부 실시예들에 따른 단일-대역 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템의 블록도들이다.
도 2a 및 도 2b는 일부 실시예들에 따른 이중-대역 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템의 블록도들이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 도 1a 및 도 1b의 시스템을 사용하여 RF 강도 제어 신호 및 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하기 위한 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예들에 따른 도 2a 및 도 2b의 시스템들 각각을 사용하여 RF 강도 제어 신호 및 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 송신 안테나들의 전기적 길이들을 제어하기 위한 동작들을 예시하는 흐름도들이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 도 3, 도 4a 및 도 4b의 동작과 함께 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키기 위한 동작들을 예시하는 흐름도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 안테나 튜너의 예시적인 개략도이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 안테나 튜너의 예시적인 대안의 개략도이다.
도 8은 안테나들의 예시적인 표현들을 도시한다.
이하의 설명은 본 발명의 원리들에 따라 본 발명의 하나 이상의 특정 실시예들을 설명하고, 예시하고 예증한다. 이러한 설명은 본 발명을 본원에 설명되는 실시예들에 제한하도록 제공되는 것이 아니라, 오히려 본 기술분야의 통상의 기술자가 이러한 원리들을 이해할 수 있게 하고, 그러한 이해에 의해, 본원에 설명되는 실시예들뿐만 아니라, 이러한 원리들에 따라 생각날 수 있는 다른 실시예들을 실시하기 위해 원리들을 적용할 수 있는 그러한 방식으로 본 발명의 원리들을 설명하고 교시하도록 제공된다. 본 발명의 범위는 문자 그대로 또는 균등물들의 원칙 하에, 첨부된 청구항들의 범위 내에 있을 수 있는 모든 그러한 실시예들을 망라하도록 의도된다.
본 설명 및 도면들에서, 유사하거나 실질적으로 유사한 요소들은 동일한 참조 숫자들로 라벨링될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 그러나, 때때로 이러한 요소들은 예를 들어 그러한 라벨링이 더 분명한 설명을 용이하게 하는 경우들과 같이, 다른 숫자들로 라벨링될 수 있다. 부가적으로, 본원에 진술되는 도면들은 반드시 축척에 따라 도시되는 것이 아니고, 일부 사례들에서 비율들은 특정 특징들을 더 분명히 묘사하기 위해 과장될 수 있었다. 그러한 라벨링 및 도면 실시들은 반드시 기본적으로 실질적인 목적을 시사하는 것은 아니다. 상기 명시된 바와 같이, 명세서는 본원에 교시되고 본 기술분야의 통상의 기술자에 이해되는 바와 같이 전체로서 취해지고 본 발명의 원리들에 따라 해석되도록 의도된다.
아래에 설명되는 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템들 및 방법들은 안테나가 다른 타입들의 안테나들, 및 특히 전기적 소형 컨포멀 안테나들에 비해 개선된 성능을 가질 수 있는 것을 가능하게 한다. 시스템들 및 방법들의 폐루프 튜닝은 대역폭 제한된 전기적 소형 안테나들이 1/4 파장 안테나들의 대역폭에 접근하는 동작 대역폭을 효과적으로 갖지만, 안테나의 컨포멀 양태로 인해 물리적으로 더 작고 디바이스 내에 둘러싸여지는 것을 허용한다. 더욱이, 안테나는 증가된 방사 저항 및 개선된 방사 효율을 갖고, 적응적 폐루프 안테나 튜닝 시스템은 인체 또는 다른 간섭 객체들과의 상호작용으로 인해 안테나 디튜닝을 동적으로 보상하고 최소화할 수 있다. 특히, 인체, 예를 들어 디바이스를 유지하는 사람으로 인한 안테나 디튜닝 효과들은 안테나의 전도체 전류들을 변경하는 것을 포함할 수 있고, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템들 및 방법들에 의해 보상될 수 있다.
도 1a는 무선 주파수(RF) 신호를 최적으로 송신하는 단일-대역 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템(100)의 일 실시예의 블록도를 예시한다. 시스템(100)은 안테나(102)가 근접장 감지 안테나(104), 대역 통과 필터(106), RF 검출기(108), 프로세서(110), 및 안테나 튜너(112)의 사용을 통해 RF 신호를 최대화된 강도 및 더 높은 방사 효율로 송신할 수 있게 하는 폐루프 시스템일 수 있다. 시스템(100)을 사용함으로써, 대역폭 제한된 튜닝가능 안테나(102)는 최대 방사된 전력으로, UHF/VHF 대역 또는 다른 주파수 대역에서와 같이, 특정 주파수에서 RF 신호를 송신할 수 있다. 안테나(102)는 예를 들어 아래에 설명되는 바와 같이, 이중 병렬 헬리컬 브랜치들(dual parallel helical branches)을 포함할 수 있거나, 다른 구성일 수 있다. 안테나(102)에 의해 송신되는 RF 신호는 예를 들어 아날로그 및/또는 디지털 변조 방식들에 의해 변조되는 오디오 신호들 또는 데이터 신호들을 포함할 수 있다. 신호들은 아날로그 또는 디지털 RF 송수신기/송신기(116)에 의해 변조되고 (RF 송수신기/송신기(116)가 송신기 구성에 있을 때) 적절히 정합된 전력 증폭기(114)에 의해 증폭되거나, (RF 송수신기/송신기(116)가 송수신기 구성에 있을 때) 전력 증폭기/저잡음 증폭기(114)에 의해 증폭될 수 있었다. RF 송수신기/송신기(116)는 디지털 데이터 신호들, 제어 신호들 등에 의해, 마이크로폰 또는 재생 디바이스와 같은 다른 컴포넌트들(도시되지 않음)과 통신할 수 있다. 시스템(100)은 예를 들어 무선 오디오 송신기 내에 포함될 수 있고, RF 신호는 추가 처리를 위해 무선 오디오 수신기, 레코더, 및/또는 다른 컴포넌트에 의해 수신되도록 안테나(102)로부터 송신될 수 있다.
시스템(100)은 또한 전력 증폭기(114)의 출력에 안테나(102)의 정합을 동적으로 개선할 수 있다. 그러한 정합은 인체 또는 다른 객체들과의 상호작용에 의해 야기되는 안테나 임피던스의 변화들로 인해 휴대용 무선 시스템 맥락에서 전형적으로 저하된다. 그와 같이, 시스템(100)에 의해 가능하게 되는 자체-튜닝 및 정합은 전력 증폭기(114)에 대한 설계 제약들을 감소시키고, 안정성 및 전력 효율을 개선하고, 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 전력 증폭기(114) 및/또는 RF 송수신기/송신기(116)와 같은 시스템(100)의 컴포넌트들의 전체 복잡성 및 비용은 또한 현재 시스템들과 비교하여 감소될 수 있다.
감지 안테나(104)는 안테나(102)로부터 송신되는 RF 신호의 근접장 RF 신호를 검출할 수 있다. 방사성 근접장 RF 신호는 안테나(102)에 물리적으로 가장 가깝고 일반적으로 안테나로부터의 RF 신호의 파장의 일부 내에 있는 RF 신호이다. 감지 안테나(104)에 의해 근접장 RF 신호를 검출하는 것은 근접장 RF 신호의 강도와 그것의 연관된 원접장 RF 신호의 강도 사이에 강한 상관이 있기 때문에 시스템(100)이 안테나(102)의 튜닝을 결정할 수 있게 한다. 원접장 RF 신호는 안테나에서 더 멀리 떨어진 곳에 위치되는 수신기에 의해 수신되는 "실제 방사된 전력" 신호인 RF 신호이다. 따라서, 근접장 RF 신호를 감지한 후에, 시스템(100)은 안테나(102)에 의해 송신되는 RF 신호의 강도를 최대화하기 위해 안테나 튜너(112)를 제어할 수 있다. 감지 안테나(104)는 예를 들어 인쇄 회로 보드 상의 트레이스, 와이어, 또는 광대역 안테나일 수 있고, 근접장 로딩 효과들이 최소화되도록 고입력 임피던스를 RF 검출기(108)에 제공할 수 있다.
근접장 RF 신호는 감지 안테나(104)로부터 대역 통과 필터(106)로 제공될 수 있다. 대역 통과 필터(106)는 안테나 튜닝 왜곡을 회피하기 위해 안테나(102)에 의해 송신되는 주파수 대역 외에 있는 감지 안테나(104)에 의해 검출되는 RF 신호들을 거부한다. 예를 들어, 감지 안테나(104)가 시스템(100)에 물리적으로 가까운 디바이스들로부터 인근 주파수들에서 RF 신호들을 검출하면, 대역 통과 필터(106)는 안테나(102)에 의해 송신되는 RF 신호가 더 처리되도록 다른 RF 신호들을 필터링할 수 있다. 대역 통과 필터(106)는 이산 대역 통과 필터, 마이크로파 대역 통과 필터, SAW 대역 통과 필터, 헬리컬 대역 통과 필터, 유전체 대역 통과 필터, 또는 다른 타입의 필터일 수 있다. 특정 타입의 대역 통과 필터(106)는 대역외 거부 요건들에 의존할 수 있다. RF 검출기(108)는 대역 통과 필터(106)로부터의 필터링된 근접장 RF 신호를 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호로 변환할 수 있다. RF 강도 제어 신호는 예를 들어 DC 전압 또는 디지털 신호(예를 들어, SPI, I2C 등)일 수 있다. RF 검출기(108)는 그것이 안테나(102)의 최소 요구된 동적 튜닝 범위에만 민감하도록, 예를 들어 5 내지 15 dB에만 제한되도록 교정될 수 있다. 이러한 방식으로, 주파수 대역 내에서 고전력 신호들에 의해 야기되는 간섭이 최소화될 수 있다. RF 검출기(108)는 예를 들어 Analog Devices, Inc.로부터의 AD8361 집적 회로일 수 있다.
프로세서(110)는 RF 검출기(108)로부터 RF 강도 제어 신호를 수신하고, RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 프로세서(110)는 시스템(100)에 포함되고 다른 기능성을 수행할 수 있거나, 개별 컴포넌트일 수 있다. 프로세서(110) 상에서 실행하는 루틴들은 안테나 튜너(112)에 안테나 튜닝 제어 신호의 발생을 통해 안테나(102)의 튜닝을 야기할 수 있다. 특히, 안테나 튜너(102)는 송신된 RF 신호의 강도가 최대화되도록 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 안테나(102)의 전기적 길이를 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 현재 주파수에서, 현재 주파수보다 더 높은 하나의 튜닝 상태인 주파수에서, 및 현재 주파수보다 더 낮은 하나의 튜닝 상태인 주파수에서, 근접장 RF 신호의 강도들을 주기적으로 샘플링할 수 있다. 그 다음, 튜닝 제어 신호는 안테나(102)가 근접장 RF 신호의 최고 측정된 강도를 갖는 튜닝 상태로 튜닝되도록 발생될 수 있다. 튜닝 제어 신호를 발생시키는 방법의 일 실시예는 도 5를 참조하여 아래에 설명된다.
안테나 튜너(112)는 송신된 RF 신호의 강도가 최대화되도록 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 안테나(102)의 전기적 길이를 제어할 수 있는 평형 위상 시프터일 수 있다. 특히, 안테나 튜너(112)의 네트 리액턴스는 송신되는 특정 주파수에서 안테나 공진을 갖기 위해 안테나(102)를 튜닝하도록 안테나 튜닝 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 도 6에 도시된 일 실시예에서, 안테나(601)의 2개의 브랜치들은 직렬로 연결되는 인덕터(602) 및 커패시터(604)를 포함하는 튜닝 네트워크(600)에 각각 연결된다. 튜닝 네트워크(600) 내의 인덕터들(602)은 신호 손실들이 튜닝 네트워크(600)에서 최소화되도록 높은 품질 계수(Q)(및 커패시터들(604)을 포함하는 대응하는 낮은 직렬 저항 값)를 가질 수 있다. 낮은 대역 에지 주파수에서의 안테나 공진에 대해, 커패시터들(604)는 인덕터들(602)의 적절히 선택된 인덕턴스와 함께, 특정 대역(예를 들어, VHF, UHF, L 대역, S 대역, C 대역 등) 내의 동작 주파수에 따라, 높은 값, 예를 들어 10-1000 pF로 조정될 수 있다. 커패시터들(604)의 값은 안테나 공진을 요구된 동작 주파수로 이동시키기 위해 감소될 수 있다. 커패시터들(604)의 최소 값은 안테나 공진의 높은 대역 에지 주파수에서 발생한다. 도 6은 또한 직렬로 연결되는 단일 전도체 헬리컬 안테나(603), 인덕터(602), 및 커패시터(604)를 갖는 일 실시예를 포함한다. 적응적 자체-튜닝 시스템(100)의 사용은 사용자 처리 및 인체 및 다른 객체들에의 근접성으로 인해 안테나 상에서 동적으로 변하는 로딩 효과들을 연속적으로 보상할 수 있다. 커패시터들(604)은 예를 들어 디지털 튜닝가능 커패시터들(digitally tunable capacitors)(DTC), 마이크로전자기계(microelectromechanical)(MEMS) 커패시터들, 또는 버랙터 다이오드들일 수 있다. 특히, 튜닝 제어 신호는 안테나(601)의 전기적 길이가 적절히 제어되도록 커패시터들 또는 버랙터 다이오드들의 커패시턴스 값들을 제어할 수 있다.
도 7에 도시된 다른 실시예에서, 안테나(102)의 2개의 브랜치들은 PIN 다이오드들로 구성되는 평형 튜닝 네트워크(700)에 연결된다. PIN 다이오드들은 입력 포트들(702) 상에서 네트워크(700)에 제공되는 튜닝 제어 신호에 기초하여, 튜닝 네트워크(700)에서 특정 세그먼트들을 단락 또는 개방하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 적절한 PIN 다이오드들은 안테나(102)가 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여, 원하는 주파수에서 공진하게 하기 위해 안테나(102)의 전기적 길이가 제어되도록 바이어싱될 수 있다. 평형 튜닝 네트워크(700)의 동작은 도 6에 도시된 튜닝 네트워크(600)와 일부 유사성들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 입력 포트들(702) 상의 PIN 다이오드들에 대한 튜닝 제어 신호들은 마이크로컨트롤러 또는 프로세서의 범용 입력/출력 포트들에 연결될 수 있다. 이러한 구성에서, 마이크로컨트롤러 또는 프로세서는 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 알고리즘에 기초하여, 적절한 PIN 다이오드들을 턴 온 및 오프할 수 있다. 이중 헬리컬 브랜치들을 포함하는 안테나 구성은 평형 튜닝 네트워크(700)로부터 최적 이득들을 수신할 수 있는 반면에, 단일 전도체를 포함하는 안테나 구성은 튜닝 네트워크(600)로부터 최적 이득들을 수신할 수 있다.
도 1b는 무선 주파수(RF) 신호를 최적으로 송신하는 단일-대역 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템(150)의 다른 실시예의 블록도를 예시한다. 시스템(150)은 안테나들(151, 152)이 근접장 감지 안테나(104), 대역 통과 필터(106), RF 검출기(108), 프로세서(110), 및 RF 스위치(162)의 사용을 통해 RF 신호를 최대화된 강도 및 더 높은 방사 효율로 송신할 수 있게 하는 폐루프 시스템일 수 있다. 안테나들(151, 152)은 고정 다이버시티 안테나들일 수 있고, RF 스위치(162)는 RF 신호를 송신하기 위해 안테나들(151, 152)의 최상의 안테나를 선택할 수 있다. 안테나들(151, 152)에 의해 송신되는 RF 신호는 예를 들어 아날로그 및/또는 디지털 변조 방식들에 의해 변조되는 오디오 신호들 또는 데이터 신호들을 포함할 수 있다. 시스템(150) 내의 근접장 감지 안테나(104), 대역 통과 필터(106), RF 검출기(108), 및 프로세서(110)는 도 1a의 시스템(100)에 대해 상기 설명된 것과 동일한 기능성을 각각 가질 수 있다. 프로세서(110)는 또한 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 RF 스위치(162)를 제어할 수 있으므로, 인체의 안테나 디튜닝 효과들을 고려하여, 최고 전력을 방사하고 있는 특정 안테나(151, 152)는 송신을 위해 선택된다.
도 2a는 RF 신호들을 최적으로 송신하는 이중-대역 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템(200)의 블록도를 예시한다. 시스템(200)은 안테나들(202 및 252)이 감지 안테나(204), RF 스위치들(205 및 207), 대역 통과 필터들(206 및 256), RF 검출기(208), 프로세서(210), 및 안테나 튜너들(212 및 262)의 사용을 통해 RF 신호들을 최대화된 강도 및 더 높은 방사 효율로 송신할 수 있게 하는 폐루프 시스템일 수 있다. 시스템(200)을 사용함으로써, 안테나(202)는 고주파수 대역(예를 들어, 2.4 GHz 또는 5.7 GHz)에서와 같이, 특정 주파수에서 RF 신호를 송신할 수 있고, 안테나(252)는 최대 방사된 전력으로, 저주파수 대역(예를 들어, UHF/VHF)에서와 같이, 다른 주파수에서 RF 신호를 송신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나(202)는 디지털 송신 패킷의 프리앰블 기간 동안에 그것의 RF 신호를 송신하기 위해 튜닝될 수 있고, 안테나(252)는 송신되는 디지털 송신 패킷의 프리앰블 기간 동안을 제외하고 그것의 RF 신호(예를 들어, 아날로그 변조 RF 신호)를 송신하기 위해 연속적으로 튜닝될 수 있다.
안테나(202)는 예를 들어 더 큰 시스템 내에서 컴포넌트들의 관리를 가능하게 할 수 있는 모니터링 및 제어 신호들을 포함하는 고주파수 대역에서 RF 신호들을 송신할 수 있다. 모니터링 및 제어 신호들은 무선 오디오 송신기들의 이득의 조정, 오디오 레벨들의 모니터링, 및/또는 더 큰 시스템의 무선 양태들의 모니터링 및 제어, 예컨대 RF 성능, 통계 등을 포함할 수 있다. 무선 링크(예를 들어, Shure Inc.로부터 입수가능한 ShowLink Remote Control과 같은 IEEE 802.15.4/지그비 기반 프로토콜을 통함)는 모니터링 및 제어 신호들을 위해 이용될 수 있다. 모니터링 및 제어 신호들은 RF 송수신기/송신기(216)에 발생되고 (RF 송수신기/송신기(216)가 송신기 구성에 있을 때) 적절히 정합된 전력 증폭기(214)에 의해 증폭되거나, (RF 송수신기/송신기(216)가 송수신기 구성에 있을 때) 전력 증폭기/저잡음 증폭기(214)에 의해 증폭될 수 있었다. RF 송수신기/송신기(216)는 다른 컴포넌트들(도시되지 않음)과 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나(202)는 2.4 GHz에서 송신할 때 공간 다이버시티 구성에서 2개의 칩 안테나들을 포함한다. 2.4 GHz에서 송신할 때, 감지 안테나(204)는 디지털 송신 패킷의 프리앰블 기간 동안에 칩 안테나들 둘 다로부터 근접장 RF 신호들의 강도들을 모니터링하고 그 다음 디지털 송신 패킷의 나머지 기간(예를 들어, 페이로드 기간) 동안에 더 많은 RF 전력을 방사하고 있는 칩 안테나로 스위칭할 수 있다.
안테나(252)는 예를 들어 아래에 설명되는 바와 같이, 이중 병렬 헬리컬 브랜치들을 포함할 수 있거나, 다른 구성일 수 있다. 안테나(252)에 의해 송신되는 RF 신호는 예를 들어 아날로그 및/또는 디지털 변조 방식들에 의해 변조되는 오디오 신호들 또는 데이터 신호들을 포함할 수 있다. 신호들은 아날로그 또는 디지털 RF 송수신기/송신기(266)에 의해 변조되고 (RF 송수신기/송신기(266)가 송신기 구성에 있을 때) 적절히 정합된 전력 증폭기(264)에 의해 증폭되거나, (RF 송수신기/송신기(266)가 송신기 구성에 있을 때) 전력 증폭기/저잡음 증폭기(264)에 의해 증폭될 수 있었다. RF 송수신기/송신기(266)는 디지털 데이터 신호, 제어 신호들 등에 의해, 마이크로폰 또는 재생 디바이스와 같은 다른 컴포넌트들(도시되지 않음)과 통신할 수 있다. 시스템(200)은 예를 들어 무선 오디오 송신기 내에 포함될 수 있고, RF 신호들은 추가 처리를 위해 무선 오디오 수신기, 레코더, 및/또는 다른 컴포넌트에 의해 수신되도록 안테나들(202 및 252)에 의해 송신될 수 있다.
감지 안테나(204)는 안테나들(202 및 252)로부터 송신되는 RF 신호들의 근접장 RF 신호들을 검출할 수 있다. 감지 안테나(204)에 의해 근접장 RF 신호들을 검출하는 것은 근접장 RF 신호의 강도와 그것의 연관된 원접장 RF 신호의 강도 사이에 강한 상관이 있기 때문에 시스템(200)이 안테나들(202 및 252)의 튜닝을 결정할 수 있게 한다. 근접장 RF 신호들을 감지한 후에, 시스템(200)은 안테나들(202 및 252)에 의해 송신되는 RF 신호들의 강도들을 최대화하기 위해 안테나 튜너들(212 및 262)을 제어할 수 있다. 감지 안테나(204)는 예를 들어 인쇄 회로 보드 상의 트레이스, 와이어, 또는 광대역 안테나일 수 있고, 근접장 로딩 효과들이 최소화되도록 고입력 임피던스를 RF 검출기(208)에 제공할 수 있다.
검출된 근접장 RF 신호들은 감지 안테나(204)로부터 RF 스위치(205)로 제공될 수 있다. RF 스위치(205)는 고주파수 대역 RF 신호 또는 저주파수 대역 RF 신호가 송신되고 있는지를 나타내는 선택 신호에 따라, 검출된 근접장 RF 신호들을 대역 통과 필터들(206 및 256) 중 하나에 라우팅할 수 있다. 예를 들어, 고주파수 대역 RF 신호 내의 송신 패킷의 프리앰블 부분이 송신되고 있으면, RF 스위치(205)는 근접장 RF 신호들을 고주파수 대역 대역 통과 필터(206)에 라우팅할 수 있다. 고주파수 대역 RF 신호 내의 송신 패킷의 프리앰블 부분이 송신되고 있지 않으면, RF 스위치(205)는 근접장 RF 신호들을 저주파수 대역 대역 통과 필터(256)에 라우팅할 수 있다. 선택 신호는 예를 들어 송신 패킷의 프리앰블 부분의 시작에서 트리거링될 수 있다.
대역 통과 필터들(206 및 256)은 안테나 튜닝 왜곡을 회피하기 위해, 안테나들(202 및 252)에 의해 송신되는 주파수 대역 외에 있는 감지 안테나(204)에 의해 검출되는 RF 신호들을 각각 거부할 수 있다. 예를 들어, 감지 안테나(204)가 시스템(200)에 물리적으로 가까운 디바이스들로부터 인근 주파수들에서 RF 신호들을 검출하면, 대역 통과 필터들(206 및 256)은 안테나들(202 또는 252)에 의해 송신되는 RF 신호들이 더 처리되도록 다른 RF 신호들을 필터링할 수 있다. 특히, 안테나들(202 및 252) 둘 다가 각각의 RF 신호들을 동시에 송신할 수 있으므로, 대역 통과 필터들(206 및 256)은 다른 주파수 대역 상에 송신된 RF 신호, 또는 존재할 수 있는 다른 간섭 신호들을 각각 거부할 것이다. 대역 통과 필터들(206 및 256)은 이산 대역 통과 필터, 마이크로파 대역 통과 필터, SAW 대역 통과 필터, 헬리컬 대역 통과 필터, 유전체 대역 통과 필터, 또는 다른 타입의 필터일 수 있다. 특정 타입의 대역 통과 필터(106)는 대역외 거부 요건들에 의존할 수 있다.
RF 스위치들(205 및 207)은 선택 신호에 따라, 필터링된 근접장 RF 신호들을 대역 통과 필터들(206 및 256)로부터 RF 검출기(208)로 라우팅할 수 있다. 고주파수 대역 RF 신호 내의 송신 패킷의 프리앰블 부분이 송신되고 있으면, RF 스위치(207)는 필터링된 근접장 RF 신호들을 고주파수 대역 대역 통과 필터(206)로부터 RF 검출기(208)로 라우팅할 수 있다. 고주파수 대역 RF 신호 내의 송신 패킷의 프리앰블 부분이 송신되고 있지 않으면, RF 스위치(207)는 필터링된 근접장 RF 신호들을 저주파수 대역 대역 통과 필터(256)로부터 RF 검출기(208)로 라우팅할 수 있다.
RF 검출기(208)는 대역 통과 필터들(206 또는 256)로부터의 선택된 필터링된 근접장 RF 신호를 선택된 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호로 변환할 수 있다. RF 강도 제어 신호는 예를 들어 DC 전압 또는 디지털 신호(예를 들어, SPI, I2C 등)일 수 있다. RF 검출기(208)는 그것이 안테나들(202 및 252)에 요구되는 최소 동적 튜닝 범위, 예를 들어 15 내지 25 dB에 민감하도록 교정될 수 있다. 이러한 방식으로, 주파수 대역 내에서 고전력 신호들에 의해 야기되는 간섭이 최소화될 수 있다. RF 검출기(208)는 예를 들어 Analog Devices, Inc.로부터의 AD8361 집적 회로일 수 있다.
프로세서(210)는 RF 검출기(208)로부터 RF 강도 제어 신호를 수신하고, RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 프로세서(210)는 시스템(200)에 포함되고 다른 기능성을 수행할 수 있거나, 개별 컴포넌트일 수 있다. 프로세서(210) 상에서 실행하는 루틴들은 안테나(202 또는 252)가 튜닝되고 있는지에 따라, 안테나 튜너들(212 또는 262)에 안테나 튜닝 제어 신호의 발생을 통해 안테나들(202 및 252)의 튜닝을 야기할 수 있다. 특히, 안테나 튜너들(212 및 262)은 송신된 RF 신호들의 강도들이 최대화되도록 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여, 각각 안테나들(202 및 252)의 전기적 길이를 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 현재 주파수에서, 현재 주파수보다 더 높은 하나의 튜닝 상태인 주파수에서, 및 현재 주파수보다 더 낮은 하나의 튜닝 상태인 주파수에서 근접장 RF 신호들의 강도들을 주기적으로 샘플링할 수 있다. 그 다음, 안테나 튜닝 제어 신호는 튜닝되는 안테나(202 또는 252)가 근접장 RF 신호의 최고 측정된 강도를 갖는 튜닝 상태로 튜닝되도록 발생될 수 있다. 튜닝 제어 신호를 발생시키는 방법의 일 실시예는 도 5를 참조하여 아래에 설명된다.
안테나 튜너(262)는 송신된 RF 신호의 강도가 최대화되도록 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 안테나(252)의 전기적 길이를 제어할 수 있는 평형 위상 시프터일 수 있다. 특히, 안테나 튜너(262)의 네트 리액턴스는 송신되는 특정 주파수에서 안테나 공진을 갖기 위해 안테나(252)를 튜닝하도록 안테나 튜닝 제어 신호를 사용하여 제어될 수 있다. 도 1a를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 도 6 및 도 7에 설명되고 도시된 것처럼 안테나 튜너(262)의 다양한 실시예들이 있을 수 있다.
도 2b는 RF 신호들을 최적으로 송신하는 이중-대역 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템(270)의 블록도를 예시한다. 시스템(270)은 안테나들(252 및 271, 272)이 감지 안테나(204), RF 스위치들(205 및 207), 대역 통과 필터들(206 및 256), RF 검출기(208), 프로세서(210), 안테나 튜너(262), 및 RF 스위치(282)의 사용을 통해 RF 신호들을 최대화된 강도 및 더 높은 방사 효율로 송신할 수 있게 하는 폐루프 시스템일 수 있다. 안테나들(271, 272)은 고주파수 대역(예를 들어, 2.4 GHz 또는 5.7 GHz)에서와 같이, 특정 주파수에서 RF 신호를 송신할 수 있다. 안테나들(271, 272)은 고정 다이버시티 안테나들일 수 있고, RF 스위치(282)는 고주파수 RF 신호를 송신하기 위해 안테나들(271, 272)의 최상의 안테나를 선택할 수 있다. 안테나들(271, 272)에 의해 송신되는 RF 신호들은 예를 들어 더 큰 시스템 내에서 컴포넌트들의 관리를 가능하게 할 수 있는 모니터링 및 제어 신호들을 포함할 수 있다. 감지 안테나(204), RF 스위치들(205 및 207), 대역 통과 필터들(206 및 256), RF 검출기(208), 프로세서(210), 및 안테나 튜너(262)는 도 2a의 시스템(200)에 대해 상기 설명된 것과 동일한 기능성을 각각 가질 수 있다. 프로세서(210)는 또한 최고 전력을 방사하고 있는 특정 안테나(271, 272)가 고주파수 RF 신호의 송신을 위해 선택되도록 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 RF 스위치(282)를 제어할 수 있다.
안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 안테나의 전기적 길이를 제어하는 프로세스(300)의 일 실시예는 도 3에 도시된다. 프로세스(300)는 RF 신호가 최대화된 강도 및 더 높은 방사 효율로 송신되도록 안테나의 전기적 길이를 제어하는 안테나 튜닝 제어 신호의 발생을 야기할 수 있다. 단계(302)에서, 초기 RF 신호는 예컨대 RF 송수신기 또는 송신기에 의해 발생될 수 있다. 초기 RF 신호는 예를 들어 아날로그 및/또는 디지털 변조 방식들에 의해 변조되는 오디오 또는 데이터 신호들을 포함할 수 있다. 초기 RF 신호는 예컨대 전력 증폭기에 의해, RF 신호로 단계(304)에서 증폭될 수 있다. RF 신호는 RF 신호가 수신기 컴포넌트에 의해 수신될 수 있도록 단계(306)에서 안테나로부터 송신될 수 있다.
단계(308)에서, 송신된 RF 신호의 근접장 RF 신호는 예컨대 감지 안테나에 의해 검출될 수 있다. 근접장 RF 신호는 안테나에 물리적으로 가장 가깝고 일반적으로 안테나로부터의 RF 신호의 파장의 일부 내에 있는 RF 신호이다. 근접장 RF 신호를 검출하는 것은 근접장 RF 신호의 강도와 그것의 연관된 원접장 RF 신호의 강도 사이에 강한 상관이 있기 때문에 안테나의 튜닝을 결정하는데 도움이 된다. 원접장 RF 신호는 안테나에서 더 멀리 떨어진 곳에 위치되는 수신기에 의해 수신되는 "실제 방사된 전력" 신호인 RF 신호이다.
필터링된 근접장 RF 신호는 단계(308)에서 검출되는 근접장 RF 신호로부터 단계(310)에서 발생될 수 있다. 필터링된 근접장 RF 신호는 예를 들어 송신되는 주파수 대역 외의 RF 신호들이 거부될 수 있도록 대역 통과 필터에 의해 발생될 수 있다. 단계(312)에서, 필터링된 근접장 RF 신호는 예컨대 RF 검출기에 의해, RF 강도 제어 신호로 변환될 수 있다. RF 강도 제어 신호는 예를 들어 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타낼 수 있고 DC 전압 또는 디지털 신호(예를 들어, SPI, I2C 등)일 수 있다. 단계(314)에서, 안테나 튜닝 제어 신호는 RF 강도 제어 신호에 기초하여 발생될 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호는 예를 들어 프로세서 상에서 실행하는 루틴들에 의해 발생될 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호는 송신된 RF 신호의 강도를 최대화하기 위해 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 단계(316)에서 안테나 튜너를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계(316)에서, 안테나 튜닝 제어 신호는 예컨대 튜닝되는 안테나가 다수의 칩 구성을 가질 때 최대 방사된 전력을 위해 최상의 안테나를 선택하기 위해 안테나 튜너를 제어할 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 추가 설명은 도 5를 참조하여 아래에서 논의된다.
안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 안테나들의 전기적 길이들을 제어하는 프로세스들(400 및 450)의 실시예들은 각각 도 4a 및 도 4b에 도시된다. 프로세스들(400 및 450)은 RF 신호들이 최대화된 강도 및 더 높은 방사 효율로 송신되도록 상이한 주파수들에서 송신하는 안테나들의 전기적 길이를 제어하는 안테나 튜닝 제어 신호의 발생을 야기할 수 있다. 예를 들어, 프로세스(400)는 도 2a의 시스템(200)과 함께 이용될 수 있고, 프로세스(450)는 도 2b의 시스템(270)과 함께 이용될 수 있다. 프로세스들(400 및 450)을 사용함으로써, 하나의 안테나는 고주파수 대역(예를 들어, 2.4 GHz)에서와 같이, 특정 주파수에서 RF 신호를 송신할 수 있고, 다른 안테나는 최대 방사된 전력으로, 저주파수 대역(예를 들어, UHF/VHF)에서와 같이, 다른 주파수에서 RF 신호를 송신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 고주파수 대역 RF 신호를 송신하는 안테나는 디지털 송신 패킷의 프리앰블 기간 동안에 그것의 RF 신호를 송신하기 위해 튜닝될 수 있고, 저주파수 대역 RF 신호를 송신하는 안테나는 디지털 송신 패킷의 프리앰블 기간 동안을 제외하고 그것의 RF 신호(예를 들어, 아날로그 변조 RF 신호)를 송신하기 위해 튜닝될 수 있다. 다른 실시예들에서, 저주파수 대역 안테나는 디지털 변조 RF 신호인 RF 신호를 송신할 수 있고, 고주파수 대역 안테나는 또한 디지털 변조 RF 신호인 RF 신호를 송신할 수 있다. 이러한 경우에, 저주파수 대역 RF 신호는 고주파수 대역 RF 신호의 디지털 변조 RF 신호의 프리앰블 기간과 동기화되는 그것의 디지털 변조 RF 신호의 프리앰블 기간 동안에 튜닝될 수 있다.
단계(402)에서, 초기 고주파수 대역 RF 신호는 예컨대 RF 송수신기 또는 송신기에 의해 발생될 수 있다. 초기 고주파수 대역 RF 신호는 예를 들어 모니터링 및 제어 신호들을 포함할 수 있다. 초기 고주파수 대역 RF 신호는 예컨대 전력 증폭기에 의해, 고주파수 대역 RF 신호로 단계(404)에서 증폭될 수 있다. 고주파수 대역 RF 신호는 고주파수 대역 RF 신호가 수신기 컴포넌트에 의해 수신될 수 있도록 단계(406)에서 안테나로부터 송신될 수 있다. 단계들(402 내지 406)과 동일한 시간에 또는 상이한 시간에, 초기 저주파수 대역 RF 신호는 예컨대 RF 송수신기 또는 송신기에 의해, 단계(408)에서 발생될 수 있다. 초기 저주파수 대역 RF 신호는 예를 들어 아날로그 및/또는 디지털 변조 방식들에 의해 변조되는 오디오 또는 데이터 신호들을 포함할 수 있다. 초기 저주파수 대역 RF 신호는 예컨대 전력 증폭기에 의해, 저주파수 대역 RF 신호로 단계(410)에서 증폭될 수 있다. 저주파수 대역 RF 신호는 저주파수 대역 RF 신호가 수신기 컴포넌트에 의해 수신될 수 있도록 단계(412)에서 안테나로부터 송신될 수 있다.
단계(414)에서, 송신된 고주파수 대역 RF 신호 및/또는 저주파수 대역 RF 신호의 근접장 RF 신호들은 예를 들어 감지 안테나에 의해 검출될 수 있다. 근접장 RF 신호들을 검출하는 것은 근접장 RF 신호의 강도와 그것의 연관된 원접장 RF 신호의 강도 사이에 강한 상관이 있기 때문에 안테나들의 튜닝을 결정하는 도움이 된다. 단계(416)에서, 디지털 송신 패킷의 프리앰블 부분이 고주파수 대역 RF 신호 상에 송신되고 있는지가 판단될 수 있다. 프리앰블 부분이 단계(416)에서 송신되고 있으면, 이때 프로세스들(400 및 450)은 단계(418)로 계속된다. 단계(418)에서, 필터링된 고주파수 대역 근접장 RF 신호는 단계(414)에서 검출되는 고주파수 대역 근접장 RF 신호로부터 발생될 수 있다. 필터링된 고주파수 대역 근접장 RF 신호는 예를 들어 송신되는 이러한 주파수 대역 외의 RF 신호들이 거부될 수 있도록 고주파수 대역 대역 통과 필터에 의해 발생될 수 있다.
단계(420)에서, 필터링된 고주파수 대역 근접장 RF 신호는 예컨대 RF 검출기에 의해 RF 강도 제어 신호로 변환될 수 있다. RF 강도 제어 신호는 예를 들어 필터링된 고주파수 대역 근접장 RF 신호의 강도를 나타낼 수 있고 DC 전압 또는 디지털 신호(예를 들어, SPI, I2C 등)일 수 있다. 단계(422)에서, 안테나 튜닝 제어 신호는 RF 강도 제어 신호에 기초하여 발생될 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호는 예를 들어 프로세서 상에서 실행하는 루틴들에 의해 발생될 수 있다. 도 4a에 도시된 프로세스(400)에서, 안테나 튜닝 제어 신호는 송신된 고주파수 대역 RF 신호의 강도를 최대화하기 위해 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 단계(424)에서 안테나 튜너를 제어할 수 있다. 이것은 고주파수 대역 안테나가 다수의 안테나 구성을 가지면 안테나 튜닝에 의해, 또는 안테나 선택에 의해 달성될 수 있다. 튜닝 제어 신호를 발생시키는 추가 설명은 도 5에 대해 아래에서 논의된다. 도 4b에 도시된 프로세스(450)에서, 단계(422) 후에, RF 스위치는 프리앰블 부분 동안에 최고 전력을 방사하고 있는 최상의 고정 안테나가 송신을 위해 선택되도록 단계(454)에서 안테나 튜닝 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
디지털 송신 패킷의 프리앰블 부분이 단계(416)에서 고주파수 대역 RF 신호 상에 송신되고 있지 않으면, 이때 프로세스들(400 및 450)은 단계(426)로 계속된다. 단계(426)에서, 필터링된 저주파수 대역 근접장 RF 신호는 단계(414)에서 검출되는 저주파수 대역 근접장 RF 신호로부터 발생될 수 있다. 필터링된 저주파수 대역 근접장 RF 신호는 예를 들어 송신되는 이러한 주파수 대역 외의 RF 신호들이 거부될 수 있도록 저주파수 대역 대역 통과 필터에 의해 발생될 수 있다. 단계(428)에서, 필터링된 저주파수 대역 근접장 RF 신호는 예컨대 RF 검출기에 의해, RF 강도 제어 신호로 변환될 수 있다. RF 강도 제어 신호는 예를 들어 필터링된 저주파수 대역 근접장 RF 신호의 강도를 나타낼 수 있고 DC 전압 또는 디지털 신호(예를 들어, SPI, I2C 등)일 수 있다. 단계(430)에서, 안테나 튜닝 제어 신호는 RF 강도 제어 신호에 기초하여 발생될 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호는 예를 들어 프로세서 상에서 실행하는 루틴들에 의해 발생될 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호는 송신된 저주파수 대역 RF 신호의 강도를 최대화하기 위해 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 단계(432)에서 안테나 튜너를 제어할 수 있다. 튜닝 제어 신호를 발생시키는 추가 설명은 도 5에 대해 아래에서 논의된다.
안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 프로세스(500)의 일 실시예는 도 5에 도시된다. 프로세스(500)는 예를 들어 상기 설명된 바와 같이, 단계들(314, 422, 및/또는 430)의 일 실시예일 수 있다. 안테나 튜닝 제어 신호는 안테나에 의해 송신되는 RF 신호의 강도를 최대화하기 위해 특정 안테나가 튜닝되도록 검출된 근접장 RF 신호의 측정된 강도에 기초하여 발생될 수 있다. 프로세스(500)는 예를 들어 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 단계(502)에서, 현재 송신된 주파수에서의 근접장 RF 신호의 강도는 예를 들어 메모리에 저장될 수 있다. 근접장 RF 신호의 강도는 예를 들어 상기 설명된 바와 같이, RF 검출기에 의해 발생되는 RF 강도 제어 신호에 기초할 수 있다. 단계(504)에서, 제1 교정 안테나 튜닝 제어 신호는 안테나가 현재 주파수보다 더 낮은 하나의 튜닝 상태인 주파수로 튜닝되도록 발생될 수 있다. 이러한 상태에서 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호는 단계(506)에서 수신될 수 있다. 제1 교정 강도는 단계(508)에서 메모리에 저장될 수 있다. 제1 교정 강도는 단계(506)에서 수신되는 RF 강도 제어 신호에 기초할 수 있다.
단계(510)에서, 제2 교정 안테나 튜닝 제어 신호는 안테나가 현재 주파수보다 더 높은 하나의 튜닝 상태인 주파수로 튜닝되도록 발생될 수 있다. 이러한 상태에서 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호는 단계(512)에서 수신될 수 있다. 제2 교정 강도는 단계(514)에서 메모리에 저장될 수 있다. 제2 교정 강도는 단계(512)에서 수신되는 RF 강도 제어 신호에 기초할 수 있다. 단계(516)에서, 안테나 튜닝 제어 신호는 안테나가 근접장 RF 신호에 대한 최고 측정된 강도를 갖는 튜닝 상태로 튜닝되도록 발생될 수 있다. 단계(502)에서 저장되는 강도, 단계(508)에서 저장되는 제1 교정 강도, 및 단계(514)에서 저장되는 제2 교정 강도는 최고 측정된 강도를 결정하기 위해 서로 비교될 수 있다. 그 다음, 최고 측정된 근접장 강도에 대응하는 안테나 교정 튜닝 상태(3개의 튜닝 상태들 외)는 단계(516)에서 튜닝될 수 있다. 이러한 방식으로, 안테나는 그것이 최대 전력으로 송신하고 있도록 연속적으로 적응되고 자체-튜닝될 수 있다. 교정 상태 반복 기간들 및 스텝 크기들은 무선 시스템의 특정 프로토콜들 및 전파 프로파일에 따라 구성되고 최적화될 수 있다.
도 8은 이중 헬리컬 브랜치들을 갖는 안테나들을 포함하는 안테나들의 예시적인 표현들을 예시한다. 도 8에 도시된 안테나들은 예를 들어 아날로그 및/또는 디지털 변조 방식들에 의해 변조되는 오디오 또는 데이터 신호들을 포함하는 RF 신호를 송신할 수 있다. 신호들은 일부 실시예들에서, RF 송수신기/송신기에 의해 변조되고 전력 증폭기에 의해 증폭될 수 있었다. RF 송수신기/송신기는 디지털 데이터 신호들, 제어 신호들 등에 의해, 마이크로폰 또는 재생 디바이스와 같은 다른 컴포넌트들(도시되지 않음)과 통신할 수 있다. 도 8에 도시된 안테나들은 상기 설명된 시스템들(100 및 200)에 사용될 수 있었던 안테나의 예시적인 실시예들이다. 안테나들의 접지 평면은 예를 들어 디바이스의 전자 및 기계 컴포넌트들(예를 들어, 인쇄 회로 보드 구리 그라운딩, RF 실딩, 배터리 등), 및/또는 디바이스를 유지하는 사람을 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 안테나들(802, 804, 806, 808, 810, 및 812)은 이중 헬리컬 브랜치들을 포함할 수 있다. 헬리컬 브랜치들은 기판 상에, 예컨대 디바이스의 플라스틱 인클로저, 예를 들어 무선 오디오 송신기 또는 다른 휴대용 무선 통신 디바이스 상에 컨포멀하게 구성될 수 있다. 사출 성형 플라스틱 제품 상의 레이저 직접 구조화는 예를 들어 플라스틱 인클로저 상에 헬리컬 브랜치들을 인쇄하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 안테나들(802, 804, 806, 808, 810, 및 812)은 디바이스 내에 통합되고 사용자 또는 다른 객체들과의 물리적 상호작용으로 인해 잠재적인 손상으로부터 보호될 수 있다.
헬리컬 브랜치들은 와이어들 또는 도금된 전도체들과 같은 전도체들로 구성될 수 있다. 도 8에서, 안테나들(802, 804, 806, 808, 810, 및 812) 각각의 일부는 3차원 도면으로 도시되고, 안테나들 각각의 단면은 또한 전도체들의 공간 위치결정을 나타내기 위해 각각의 안테나의 좌측에 도시된다. 특히, 안테나들(802 및 804)은 헬리컬 브랜치들이 전도체 스트립 및 와이어를 포함하는 것을 나타낸다. 안테나들(802 및 804) 내의 와이어들은 하단 배향 및 중간 배향 각각에 있다. 안테나들(806 및 808)은 헬리컬 브랜치들이 넓은 전도체 스트립 및 더 좁은 전도체 스트립을 포함하는 것을 나타낸다. 안테나들(806 및 808) 내의 더 좁은 전도체 스트립은 하단 배향 및 중간 배향 각각에 있다. 안테나(810)는 헬리컬 브랜치들이 2개의 전도체 스트립들을 포함하는 것을 나타낸다. 안테나(812)는 헬리컬 브랜치들이 2개의 와이어들을 포함하는 것을 나타낸다. 헬리컬 브랜치들은 서로 전기적으로 연결되지 않고, 상이한 기하학적 구조들 및/또는 물리 길이들을 가질 수 있다.
안테나들(814 및 816)은 전도체 스트립 또는 와이어일 수 있는 3차원 단일 나선을 포함한다. 안테나(814)에서, 단일 포트 피드는 포트 1에 공급되는 RF 신호의 수신 또는 송신을 위해 포함될 수 있다. 이중 포트 피드는 안테나(816)에 도시된 바와 같이, 접지에 연결되는 포트 1와 포트 2에 공급되는 RF 신호를 수신하거나 송신하기 위해 포함될 수 있다. 안테나들(814 및 816)는 기판 상에, 예컨대 디바이스의 플라스틱 인클로저 상에 컨포멀하게 구성되고 상이한 형상들 및 폼 팩터들을 가질 수 있다. 안테나들(814 및 816)은 디바이스 내에 통합되고 사용자 또는 다른 객체들과의 물리적 상호작용으로 인해 잠재적인 손상으로부터 보호될 수 있다.
안테나 또는 안테나의 브랜치들 각각은 안테나를 공진에 튜닝하고 안테나의 방사 효율을 개선하는 튜닝 네트워크에 연결될 수 있다. 튜닝 네트워크는 상기 설명된 바와 같이, 안테나의 튜닝이 그것의 전기적 길이를 제어하고 RF 신호의 송신 강도를 최대화하는 것을 허용하기 위해 인덕터들, 디지털 튜닝가능 커패시터들, 마이크로전자기계(MEMS) 커패시터들, 및/또는 PIN 다이오드들을 포함할 수 있다.
본 개시내용은 그것의 진정한, 의도된, 및 공정한 범위 및 사상을 제한하기보다는 오히려 기술에 따라 다양한 실시예들을 공안하고 사용하는 법을 설명하도록 의도된다. 상술한 설명은 총망라하거나 개시된 정확한 형태들에 제한되도록 의도되지 않는다. 수정들 또는 변형들은 상기 교시들을 고려하면 가능하다. 실시예(들)는 설명된 기술의 원리 및 그것의 실제 적용의 최상의 예시를 제공하고, 생각된 특정 사용에 적합해지는 바와 같이 본 기술분야의 통상의 기술자가 기술을 다양한 실시예들에서 및 다양한 수정들로 이용할 수 있게 하기 위해 선택되고 설명되었다. 모든 그러한 수정들 및 변형들은 그들이 공정하게, 법적으로 및 공평하게 권리가 있는 범위에 따라 해석될 때, 이 특허 출원의 계류 동안에 보정될 수 있으므로, 첨부된 청구항들에 의해 결정되는 바와 같은 실시예들의 범위, 및 그것의 모든 균등물들 내에 있다.

Claims (30)

  1. 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템으로서,
    송신 안테나로부터 송신되는 RF 신호의 근접장 무선 주파수(RF) 신호를 검출하기 위한 감지 안테나 - 상기 RF 신호는 아날로그 변조된 신호 또는 디지털 변조된 신호 중 하나 이상을 포함함 -;
    상기 감지 안테나와 통신하는 대역 통과 필터 - 상기 대역 통과 필터는 상기 근접장 RF 신호로부터 필터링된 근접장 RF 신호를 발생시키기 위한 것임 -;
    상기 대역 통과 필터와 통신하는 RF 검출기 - 상기 RF 검출기는 상기 필터링된 근접장 RF 신호의 전력을 검출하고, 상기 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호를 출력하기 위한 것임 -; 및
    상기 RF 검출기와 통신하는 프로세서 - 상기 프로세서는 상기 RF 강도 제어 신호를 수신하고, 상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 안테나 튜닝 제어 신호는 상기 송신 안테나에 의해 송신되는 상기 RF 신호의 강도가 최대화되도록 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하기 위한 것임 -
    를 포함하고, 상기 프로세서는,
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 현재 주파수에서의 상기 RF 신호의 강도를 저장하는 것;
    상기 송신 안테나가 상기 RF 신호의 현재 주파수보다 더 낮은 하나의 튜닝 상태인 제1 주파수로 튜닝되도록 제1 교정(calibrating) 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호를 수신하는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 상기 RF 신호의 제1 교정 강도를 저장하는 것;
    상기 송신 안테나가 상기 RF 신호의 현재 주파수보다 더 높은 하나의 튜닝 상태인 제2 주파수로 튜닝되도록 제2 교정 튜닝 제어 신호를 발생시키는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호를 수신하는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 상기 RF 신호의 제2 교정 강도를 저장하는 것; 및
    상기 송신 안테나가 상기 RF 신호의 상기 제1 교정 강도, 상기 제2 교정 강도 및 상기 강도 중 더 큰 것에 기초하여 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수 또는 상기 현재 주파수 중 하나에서 공진으로 튜닝되도록 상기 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 것
    에 의해, 상기 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키도록 구성되는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RF 신호를 송신하기 위한 상기 송신 안테나;
    상기 프로세서 및 상기 송신 안테나와 통신하는 안테나 튜너 - 상기 안테나 튜너는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하도록 구성됨 -;
    상기 아날로그 변조된 신호 또는 상기 디지털 변조된 신호 중 하나 이상을 포함하는 초기 RF 신호를 발생시키기 위한 RF 송신기; 및
    상기 RF 송신기 및 상기 안테나 튜너와 통신하는 RF 전력 증폭기 - 상기 RF 전력 증폭기는 상기 초기 RF 신호를 상기 RF 신호로 증폭하고, 상기 RF 신호를 상기 안테나 튜너에 송신하기 위한 것임 -
    를 더 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안테나 튜너는 위상 시프터를 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위상 시프터는, 적어도 하나의 커패시터 및 상기 송신 안테나와 직렬인 적어도 하나의 인덕터를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 선택되고, 상기 선택된 커패시턴스 값은 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 디지털 튜닝가능 커패시터 또는 적어도 하나의 마이크로전자기계 커패시터 중 하나 이상을 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 위상 시프터는, 적어도 하나의 버랙터(varactor) 다이오드 및 상기 송신 안테나와 직렬인 적어도 하나의 인덕터를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 버랙터 다이오드의 커패시턴스 값은 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 결정되고, 상기 선택된 커패시턴스 값은 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 위상 시프터는 상기 송신 안테나와 통신하는 적어도 하나의 PIN 다이오드를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 PIN 다이오드는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 바이어싱되고, 상기 적어도 하나의 PIN 다이오드의 바이어싱은 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 위상 시프터는 평형 위상 시프터(balanced phase shifter) 또는 싱글 엔디드 위상 시프터(single ended phase shifter) 중 하나 이상을 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 제1 헬리컬 브랜치(helical branch) 및 제2 헬리컬 브랜치를 포함하고, 상기 제1 헬리컬 브랜치 및 상기 제2 헬리컬 브랜치는 서로 병렬로 배치되며 서로 전기적으로 연결되지 않는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 헬리컬 브랜치는 제1 길이를 갖고,
    상기 제2 헬리컬 브랜치는 상기 제1 길이와 상이한 제2 길이를 갖는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 헬리컬 브랜치는 제1 기하학적 구조를 갖고,
    상기 제2 헬리컬 브랜치는 상기 제1 기하학적 구조와 상이한 제2 기하학적 구조를 갖는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 단일의 헬리컬 브랜치를 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 감지 안테나는 인쇄 회로 보드 상의 트레이스(trace) 또는 광대역 안테나 중 하나 이상을 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 RF 신호는 오디오 신호 또는 데이터 신호 중 하나 이상을 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  15. 삭제
  16. 송신 안테나를 적응적으로 자체-튜닝하기 위한 방법으로서,
    상기 송신 안테나로부터 송신되는 RF 신호의 근접장 무선 주파수(RF) 신호를 검출하는 단계 - 상기 RF 신호는 아날로그 변조된 신호 또는 디지털 변조된 신호 중 하나 이상을 포함함 -;
    상기 근접장 RF 신호로부터 필터링된 근접장 RF 신호를 발생시키기 위해 상기 근접장 RF 신호를 대역 통과 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 근접장 RF 신호의 전력을 검출하고, 상기 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 단계 - 상기 안테나 튜닝 제어 신호는 상기 송신 안테나에 의해 송신되는 상기 RF 신호의 강도가 최대화되도록 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하기 위한 것임 -
    를 포함하고,
    상기 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 단계는,
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 현재 주파수에서의 상기 RF 신호의 강도를 저장하는 단계;
    상기 송신 안테나가 상기 RF 신호의 현재 주파수보다 한 튜닝 단계 낮은 제1 주파수로 튜닝되도록 제1 교정 튜닝 제어 신호를 발생시키는 단계;
    상기 RF 강도 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 상기 RF 신호의 제1 교정 강도를 저장하는 단계;
    상기 송신 안테나가 상기 RF 신호의 현재 주파수보다 한 튜닝 단계 높은 제2 주파수로 튜닝되도록 제2 교정 튜닝 제어 신호를 발생시키는 단계;
    상기 RF 강도 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 상기 RF 신호의 제2 교정 강도를 저장하는 단계; 및
    상기 송신 안테나가 상기 RF 신호의 상기 제1 교정 강도, 상기 제2 교정 강도 및 상기 강도 중 더 큰 것에 기초하여 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수 또는 상기 현재 주파수 중 하나에서 공진으로 튜닝되도록 상기 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 아날로그 변조된 신호 또는 상기 디지털 변조된 신호 중 하나 이상을 포함하는 초기 RF 신호를 발생시키는 단계;
    상기 초기 RF 신호를 상기 RF 신호로 증폭하는 단계;
    상기 송신 안테나로부터 상기 RF 신호를 송신하는 단계; 및
    상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는 단계는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 적어도 하나의 커패시터의 커패시턴스 값을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 커패시턴스 값은 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하고, 상기 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 인덕터 및 상기 송신 안테나와 직렬인 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터는 적어도 하나의 디지털 튜닝가능 커패시터 또는 적어도 하나의 마이크로전자기계 커패시터 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는 단계는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 적어도 하나의 버랙터 다이오드의 커패시턴스 값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 선택된 커패시턴스 값은 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하고, 상기 적어도 하나의 버랙터 다이오드는 적어도 하나의 인덕터 및 상기 송신 안테나와 직렬인 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하는 단계는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 적어도 하나의 PIN 다이오드를 바이어싱하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 PIN 다이오드의 바이어싱은 상기 송신 안테나의 전기적 길이를 제어하고, 상기 적어도 하나의 PIN 다이오드는 상기 송신 안테나와 통신하는 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 제1 헬리컬 브랜치 및 제2 헬리컬 브랜치를 포함하고, 상기 제1 헬리컬 브랜치 및 상기 제2 헬리컬 브랜치는 서로 병렬로 배치되며 서로 전기적으로 연결되지 않는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 헬리컬 브랜치는 제1 길이를 갖고,
    상기 제2 헬리컬 브랜치는 상기 제1 길이와 상이한 제2 길이를 갖는 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제1 헬리컬 브랜치는 제1 기하학적 구조를 갖고,
    상기 제2 헬리컬 브랜치는 상기 제1 기하학적 구조와 상이한 제2 기하학적 구조를 갖는 방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 단일의 헬리컬 브랜치를 포함하는 방법.
  26. 삭제
  27. 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템으로서,
    제1 송신 안테나로부터 송신되는 제1 RF 신호의 제1 근접장 무선 주파수(RF) 신호, 및 제2 송신 안테나로부터 송신되는 제2 RF 신호의 제2 근접장 RF 신호를 검출하기 위한 감지 안테나 - 상기 제1 RF 신호는 제1 주파수에 있고, 상기 제2 RF 신호는 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수에 있음 -;
    상기 감지 안테나와 통신하는 제1 RF 스위치 - 상기 제1 RF 스위치는, 상기 제1 RF 신호가 송신되어야 하는지 또는 상기 제2 RF 신호가 송신되어야 하는지에 기초하여, 상기 제1 근접장 RF 신호 또는 상기 제2 근접장 RF 신호로부터 선택된 근접장 RF 신호를 전달하기 위한 것임 -;
    상기 제1 RF 스위치와 통신하는 제1 대역 통과 필터 - 상기 제1 대역 통과 필터는 상기 제1 근접장 RF 신호로부터 제1 필터링된 근접장 RF 신호를 발생시키기 위한 것임 -;
    상기 제1 RF 스위치와 통신하는 제2 대역 통과 필터 - 상기 제2 대역 통과 필터는 상기 제2 근접장 RF 신호로부터 제2 필터링된 근접장 RF 신호를 발생시키기 위한 것임 -;
    상기 제1 대역 통과 필터 및 상기 제2 대역 통과 필터와 통신하는 제2 RF 스위치 - 상기 제2 RF 스위치는, 상기 제1 RF 신호가 송신되어야 하는지 또는 상기 제2 RF 신호가 송신되어야 하는지에 기초하여, 상기 제1 필터링된 근접장 RF 신호 또는 상기 제2 필터링된 근접장 RF 신호로부터 선택된 필터링된 근접장 RF 신호를 전달하기 위한 것임 -;
    상기 제2 RF 스위치와 통신하는 RF 검출기- 상기 RF 검출기는 상기 선택된 필터링된 근접장 RF 신호의 전력을 검출하고, 상기 선택된 필터링된 근접장 RF 신호의 강도를 나타내는 RF 강도 제어 신호를 출력하기 위한 것임 -; 및
    상기 RF 검출기와 통신하는 프로세서 - 상기 프로세서는 상기 RF 강도 제어 신호를 수신하고, 상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키도록 구성되고, 상기 안테나 튜닝 제어 신호는 상기 제1 송신 안테나 또는 상기 제2 송신 안테나에 의해 송신되는 상기 제1 RF 신호 또는 상기 제2 RF 신호의 강도가 최대화되도록 상기 제1 송신 안테나 또는 상기 제2 송신 안테나의 각각의 전기적 길이를 제어하기 위한 것임 -
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 현재 주파수에서의 송신된 RF 신호의 강도를 저장하는 것 - 상기 송신된 RF 신호는 (1) 상기 제1 RF 신호가 송신되어야 하는 경우에는 상기 제1 RF 신호이거나, (2) 상기 제2 RF 신호가 송신되어야 하는 경우에는 상기 제2 RF 신호임 -;
    송신 안테나가 상기 송신된 RF 신호의 현재 주파수보다 더 낮은 하나의 튜닝 상태인 제1 주파수로 튜닝되도록 제1 교정 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 것 - 상기 송신 안테나는 (1) 상기 제1 RF 신호가 송신되어야 하는 경우에는 상기 제1 송신 안테나이거나, (2) 상기 제2 RF 신호가 송신되어야 하는 경우에는 상기 제2 송신 안테나임 -;
    상기 RF 강도 제어 신호를 수신하는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 상기 송신된 RF 신호의 제1 교정 강도를 저장하는 것;
    상기 송신 안테나가 상기 송신된 RF 신호의 현재 주파수보다 더 높은 하나의 튜닝 상태인 제2 주파수로 튜닝되도록 제2 교정 튜닝 제어 신호를 발생시키는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호를 수신하는 것;
    상기 RF 강도 제어 신호에 기초하여 상기 송신된 RF 신호의 제2 교정 강도를 저장하는 것; 및
    상기 송신 안테나가 상기 송신된 RF 신호의 상기 제1 교정 강도, 상기 제2 교정 강도 및 상기 강도 중 더 큰 것에 기초하여 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수 또는 상기 현재 주파수 중 하나에서 공진으로 튜닝되도록 상기 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키는 것
    에 의해, 상기 안테나 튜닝 제어 신호를 발생시키도록 구성되는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 프로세서 및 상기 제1 송신 안테나와 통신하는 제1 안테나 튜너 - 상기 제1 안테나 튜너는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 제1 송신 안테나의 제1 전기적 길이를 제어하도록 구성됨 -; 및
    상기 프로세서 및 상기 제2 송신 안테나와 통신하는 제2 안테나 튜너 - 상기 제2 안테나 튜너는 상기 안테나 튜닝 제어 신호에 기초하여 상기 제2 송신 안테나의 제2 전기적 길이를 제어하도록 구성됨 -
    를 더 포함하는, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 고주파수 대역에 있고,
    상기 제1 RF 신호는 제1 디지털 변조된 신호이고,
    상기 제2 주파수는 저주파수 대역에 있고,
    상기 제2 RF 신호는 아날로그 변조된 신호 또는 제2 디지털 변조된 신호 중 하나 이상인, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제1 디지털 변조된 신호의 프리앰블이 송신되고 있는 경우에는,
    상기 제1 RF 스위치에 의해 전달되는 상기 선택된 근접장 RF 신호는 상기 제1 근접장 RF 신호이고,
    상기 제2 RF 스위치에 의해 전달되는 상기 선택된 필터링된 근접장 RF 신호는 상기 제1 필터링된 근접장 RF 신호이고,
    상기 제1 디지털 변조된 신호의 프리앰블이 송신되고 있지 않은 경우에는,
    상기 제1 RF 스위치에 의해 전달되는 상기 선택된 근접장 RF 신호는 상기 제2 근접장 RF 신호이고,
    상기 제2 RF 스위치에 의해 전달되는 상기 선택된 필터링된 근접장 RF 신호는 상기 제2 필터링된 근접장 RF 신호인, 적응적 자체-튜닝가능 안테나 시스템.
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