KR20020008075A - 다이버시티 안테나 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

통신 설비와 함께 사용될 수 있는 다이버시티 안테나 장치 및 방법은 세 개의 주요 차원(X,Y,Z) 방향에서 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건을 확보할 수 있도록 제공된다. 다이버시티 안테나 장치는, 원형편광파를 송신 및/혹은 수신하는 복수의 안테나, 및 안테나의 수신 레벨을 나타내는 정보에 기초하여 송신 및/혹은 수신을 위해 안테나 중 하나를 선택하는 안테나 선택 회로를 포함할 수 있다. 안테나의 제1 그룹이 실질적으로 제1 반구형 방사 패턴을 제공하고 안테나의 제2 그룹이 실질적으로 제2 반구형 방사 패턴을 제공하여, 안테나의 제1 및 제2 그룹 전체는 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공할 수 있다.

Description

다이버시티 안테나 장치 및 방법{DIVERSITY ANTENNA APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 편광파형을 갖는 신호의 송신 및/혹은 수신을 가능하게 하기 위해, 다양한 통신 장치와 함께 사용 가능한 다이버시티 안테나 장치에 관한 것이다.
휴대용 전화 세트 및 다른 휴대형 디바이스와 같은 통신 디바이스는 높은 안티-다중-경로 특성(anti-multi-path characterisitc) 혹은 다중-경로 저항 특성 (multi-path resisting property)을 확보하기 위해 선택적으로 사용되는 복수의 안테나를 갖는 다이버시티 안테나 장치를 이용할 수 있다. 그러한 휴대용 통신 디바이스의 일례는 도 1에 기술된다. 여기서 도시되는 바와 같이, 휴대용 통신 장치(100)는 λ/4 이상인 거리만큼 서로 이격되는 두 개의 안테나(101, 102)를 포함하는데, 여기서 λ는 안테나(101, 102)에 의해 송신 및/혹은 수신될 수 있는 전자파의 파장이다. 휴대용 통신 장치(100)는 보다 유리한 조건을 제공하는 안테나(101, 102) 중 하나를 사용하여 신호를 송신 및/혹은 수신한다.
휴대용 통신 장치(100)는 두 개의 안테나 중 하나를 선택하기 위해 도 2에서 기술하는 것과 같은 회로를 사용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나(101, 102)는 수신기(103, 104)에 각각 연결된다. 수신기(103, 104)의 출력이 수신 레벨 비교기(105)에 공급되고 거기에서 서로 비교되어, 보다 유리한 출력 특성을 나타내는 안테나(101, 102) 중 하나를 결정하고 그로 부터 비교 신호를 형성한다. 그러한 비교 신호가 수신 레벨 비교기(105)에서 안테나 전환 스위치(106)로 공급되고 그에 응답하여, 보다 유리한 출력 특성을 나타내는 안테나(101 혹은 102)에 대응하는 수신기(103 혹은 104)로부터 적절한 출력 신호를 변경 가능하게 (switchably) 선택한다.
휴대용 통신 장치(100)에 있어서, 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 확보하기 위해, 두 개의 안테나(101, 102)가 소정의 거리(λ/4 이상의 거리와 같은)만큼 서로 떨어져 배치되어, 이른바 공간 다이버시티 효과를 이용할 수 있다. 다시 말해, 각각의 안테나는 페이딩 변화(fading varies)를 독립적으로 겪도록, 서로 충분히 이격된다. 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태는 두 개의 안테나(101, 102) 고장(fall) 둘 다와 관련된 페이딩이 현저하지 않을 때 제공된다.
도 3은 다이버시티 안테나 장치를 이용하는 휴대용 통신 장치(110)를 기술한다. 이에 도시된 바와 같이, 휴대용 통신 장치(110)는 그 서로 다른 면 상에 배치되는 두 개의 안테나(111, 112)를 포함한다. 휴대용 통신 장치(110)는 보다 유리한 상태를 나타내는 안테나(111, 112) 중 하나를 사용하여 신호를 송신 및/혹은 수신한다. 그러한 안테나는 휴대용 통신 장치(100)의 것과 유사한 방식으로 선택될 수 있다.
휴대용 통신 장치(110)에 있어서, 안테나(112)는 예리한 지향성(sharp directivity)을 갖도록 설정되어 높은 이득을 확보하게 되고, 이로써 송신 및/혹은수신에 사용되는 전자파가 상대적으로 먼 거리에 걸쳐 도달하게 되어 우수한 안티-다중-경로 특성을 확보하게 된다. 휴대용 통신 장치(110)는 보다 유리한 상태를 나타내는 안테나(111, 112) 중 하나를 사용하여 신호를 송신 및/혹은 수신하기 때문에, 우수한 송신 및/혹은 수신 상태는 방사 패턴 다이버시티 효과를 사용하여 확보될 수 있다.
가정, 사무실 등에서 다양한 장치들 사이의 유선 통신이 이루어질 수 있다. 그러한 무선 통신에 있어서, 건물의 층들 간의 신호 송신 및 수신을 필수적이다. 또한, 통신 장치(휴대형 통신 장치 등)는 사용되는 동안 지상에 대하여 임의의 각도로 경사질 수 있다. 이러한 상황에서, 안테나가 휴대용 통신 장치의 본체에 고정되면, 그 때 안테나의 방위(orientation)는 장치 본체의 경사에 대응하여 변화할 것이다.
상술된 다이버시티 안테나 장치는 야외용 혹은 건물 내에서 같은 층에서 사용하기 위한 것이다. 이러한 장치는 지상에 평행한 방향에서 유리한 이득을 제공하는, 그와 관련된 방사 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 휴대용 통신 장치(100, 110)의 각 안테나는 도 4a, 도 4b 혹은 도 5a, 도 5b에 도시되는 바와 같이 방사 패턴을 가질 수 있다. 즉, 안테나(101, 102, 111)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 방사 패턴을 가질 수 있고, 안테나(112)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 방사 패턴을 가질 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 5a, 도 5b로부터 명백하듯이, 상술한 다이버시티 안테나가 z 축 방향을 따라, 즉 상향 혹은 하향 방향으로 전자파를 송신 및/혹은 수신하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 그러한 다이버시티 안테나 장치는 동일한 평면에서는 다중-경로 간섭을 적절히 방지할 수 있지만, 세 개의 주요 차원 방향 전체에 있어서는 송신 및/혹은 수신에 적합하지 않을 수도 있다. 또한, 그러한 다이버시티 안테나 장치는 선형편광파(수평 편광파 혹은 수직 편광파 등)와 함께 사용될 수 있기 때문에, 송신 및/혹은 수신 조건이 지상에 대한 안테나의 각도로 인해 상당히 변할 수 있다.
따라서, 신호의 편광면이 통신 장치의 위치 및/혹은 방위에 따라 변할 수 있으므로, 상술한 다이버시티 안테나 장치는 가정, 사무실 등에서 무선 통신을 위해 사용되거나 다양한 휴대용 통신 장치에 적용될 때, 허용 가능한 혹은 안정된 송신 및/혹은 수신 조건을 확보할 수 없을 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 다이버시티 안테나 장치는, a) 원형편광파를 송신 및/혹은 수신하는 복수의 안테나, 및 b) 안테나의 수신 레벨을 나타내는 정보에 기초하여 송신 및/혹은 수신하기 위해 안테나 중 하나를 선택하는 안테나 선택 회로를 포함하며, 여기서 안테나의 제1 그룹이 실질적으로 제1 반구형 방사 패턴을 제공하고 안테나의 제2 그룹이 실질적으로 제2 반구형 방사 패턴을 제공하여, 안테나의 제1 그룹 및 제2 그룹 전체는 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공한다.
연관된 실질적으로 구형의 방사 패턴을 갖는 복수의 안테나를 구비하는 다이버시티 안테나 장치를 이용함으로써, 허용 가능 송신 및/혹은 수신 상태는 모든 방향에서 제공될 수 있다. 그와 같이, 송신 및/혹은 수신 상태가 지상에 대한 안테나 각도의 변화로 인해 두드러지게 변경되지 않을 수 있다. 또한, 원형편광파가 송신 및/혹은 수신을 위해 사용될 수 있다. 그 결과, 증가된 안티-다중-경로 특성이 달성될 수 있다. 따라서, 그러한 다이버시티 안테나 장치는 다양한 휴대용 통신 장치와 함께, 가정, 사무실 등에서 사용하도록 적절하게 채택될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점들은 동일한 구성 요소에 동일한 참조 번호를 부여한 첨부된 도면과 관련하여, 다음 기술된 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1은 휴대용 통신 장치의 투시도.
도 2는 도 1의 휴대용 통신 장치 내에 제공된 수신 회로의 다이어그램.
도 3은 다른 휴대용 통신 장치의 투시도.
도 4a 및 도 4b는 휴대용 통신 장치와 함께 사용하기 위한 안테나의 방사 패턴의 다이어그램.
도 5a 및 도 5b는 휴대용 통신 장치와 함께 사용하기 위한 다른 안테나의 다른 방사 패턴의 다이어그램.
도 6은 다른 휴대용 통신 장치의 투시도.
도 7은 도 6의 휴대용 통신 장치의 수신 회로의 다이어그램.
도 8a 및 도 8b는 도 6의 휴대용 통신 장치의 제1 및 제4 안테나의 방사 패턴의 다이어그램.
도 9a 및 도 9b는 도 6의 휴대용 통신 장치의 제2 및 제3 안테나의 방사 패턴의 다이어그램.
도 10은 도 6의 휴대용 통신 장치 및 도 8a, 도 8b 및 도 9a, 도 9b의 방사 패턴에 대한 좌표 시스템의 도면.
도 11a 및 도 11b는 건물의 같은 층에서의 송신 및/혹은 수신을 위해 사용되는 휴대용 통신 장치와, 건물의 다른 층에서의 송신 및/혹은 수신을 위해 사용되는 휴대용 통신 장치를 각각 기술하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 안테나의 도면.
다이버시티 안테나 장치를 갖는 휴대용 통신 장치(1)는 도 6 및 도 7에서 도시된다. 휴대용 통신 장치(1)는 무선 통신에 의해 다양한 정보 신호를 송신 및/혹은 수신하기 위해 채택된다. 또한, 그러한 통신 장치는 비교적 작은 사이즈와 비교적 작은 무게를 가질 수 있다. 본 발명은 그러한 휴대용 통신 장치와 함께 사용하는 것으로 한정되지 않으며, 무선 통신에 의해 다양한 종류의 정보를 송신 및/혹은 수신하는 다른 장치에 적용될 수도 있음을 주목해야 한다.
휴대용 통신 장치(1)는 휴대용 통신 장치의 장치 본체(2)의 하나 이상의 면(face)에 설치될 수 있는 제1 내지 제4 안테나(10, 11, 12, 13)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나(10, 13)는 본체(2)의 한 면에 설치될 수 있고, 안테나(11, 12)는 그것의 반대 면 등 다른 면에 설치될 수 있다. 휴대용 통신 장치(1)는 장치 본체(2)의 안쪽에 배치될 수 있는 수신 회로(3; 도 7)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 안테나(10, 11, 12, 13)와 수신 회로(3)는 휴대용 통신 장치(1)에 의해 무선 통신을 달성하도록 이용될 수 있는 다이버시티 안테나 장치로서 작용할 수도 있다. 휴대용 통신 장치(1)는 디스플레이 디바이스(14; 액정 디스플레이 장치 등), 입력 디바이스(15; 다수의 입력 버튼 및/혹은 키보드 등을 포함할 수 있음), 및 정보 및 다른 종류의 디바이스(16)를 더 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 안테나(10, 11, 12, 13)는 각각 패치 안테나일 수 있고, 원형편광파를 송신 및/혹은 수신하는데 사용될 수 있다. 패치 안테나는 소정의 형태를 갖고, 소정의 물질(금속 기판 등)로 제작된 베이스 플레이트에 평행하고 그로부터 소정의 거리만큼 떨어져 배치된 소정의 물질(스퀘어 금속 엘리먼트)로 제작되었으며, 스퀘어 금속 엘리먼트의 두 개의 인접 측면 상에 급송점(feeding point)을 갖는 엘리먼트를 포함할 수 있다. 안테나(10-13)가 패치 안테나인 것으로 기술되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또한, 원형편광파를 송신 및/혹은 수신하는 다른 형태의 안테나 역시 이용될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수신 회로(3)는 제1 내지 제4 안테나(10-13), 레벨 비교기(24) 및 안테나 전환 스위치(25)에 각각 연결된 제1 내지 제4 수신기(20, 21, 22, 23)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 수신기(20-23)는 제1 내지 제4 안테나(10-13)로부터 전자파를 각각 수신할 수 있고, 그로부터 신호 구성 요소를 추출할 수 있으며, 추출된 신호 구성 요소를 수신 신호로서 출력할 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 수신기(20-23)는 수신 신호의 레벨을 나타내는 신호를 레벨 비교기(24)에 출력할 수 있다.
레벨 비교기(24)는 제1 내지 제4 수신기(20-23)로부터 수신 레벨 신호를 수신할 수 있고, 제1 내지 제4 안테나(10, 11, 12, 13) 중 최고의 수신 상태를 제공하는 것을 결정하기 위해 수신 레벨의 크기를 서로 비교할 수 있다. 그로부터, 레벨 비교기(24)는 그러한 결정 결과를 지시하는 비교 신호를 안테나 전환 스위치(25)에 출력할 수 있다.
안테나 전환 스위치(25)는 레벨 비교기(24)로부터 비교 신호에 응답하여 최고의 수신 조건을 나타내는 제1 내지 제4 안테나(10-13) 중 하나로부터 수신 신호를 선택할 수 있다. 안테나 전환 스위치(25)는 다른 전자 회로 및/혹은 정보 디바이스(16)와 같은 휴대용 통신 장치(1)에 포함된 정보 처리 장치에 선택된 수신 신호를 출력할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 있어서, 제1 내지 제4 수신기(20-23)로부터 출력된 수신 레벨 신호는 각각의 안테나의 수신 레벨을 지시하고, 따라서 수신 레벨 정보를 제공한다. 수신 회로(3)는 최고 수신 레벨을 나타내는 안테나, 즉, 최고 수신 조건을 제공하는 안테나로부터 출력된 수신 신호를 선택할 수 있다. 또한, 레벨 비교기(24) 및 안테나 전환 스위치(25)는 수신 레벨 정보에 기초하여 안테나를 선택하도록 동작할 수 있다.
여기서 기술된 수신 회로(3)는 복수의 수신기(20-23), 레벨 비교기(24) 및 안테나 전환 스위치(25)를 포함하여, 신호를 수신하기 위해 복수의 안테나(10-13)와 함께 동작하도록 기술되지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니다. 대신, 다른 구성 역시 채택될 수 있다. 예를 들어, 다이버시티 안테나를 구비하는 휴대용 통신 장치(1)는 수신기(20-23) 뿐만 아니라, 안테나(10-13)에 결합된 송신기 등으로 배열되어, 송신 및 수신 모두가 안테나(10-13)에 의해 수행될 수 있다. 그러한 상태에서 송신하는 동안, 수신을 위해 선택된 안테나를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
휴대용 통신 장치(1)에 있어서, 제1 안테나(10)와 제4 안테나(13)가 서로 한 쌍이 되고, 제2 안테나(11)와 제3 안테나(12)가 서로 한 쌍이 될 수 있으며, 각 쌍에서 안테나는 λ/4 이상 거리 만큼 이격될 수 있는데, 여기서 λ는 전자파의 파장이다. 그 결과, 각 쌍에서 두 안테나는 페이딩으로부터 충분히 보호될 수 있다.
휴대용 통신 장치(1)에 있어서, 제1 내지 제4 안테나(10-13)는, 안테나들이 서로 충분히 이격되어 개별 안테나의 페이딩이 상술한 바와 같이 서로 독립적으로 변할 수 있고(공간 다이버시티 효과를 채택하도록), 송신 및/혹은 수신을 위해 선택적으로 사용될 수 있는, 쌍으로 된 관계로 배치될 수 있기 때문에, 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건이 제공될 수 있다.
휴대용 통신 장치(1)에 있어서, 제1 안테나(10)와 제4 안테나(13), 제2 안테나(11)와 제3 안테나(12)는 도 8a/8b 및 도 9a/9b에서 도시된 바와 같은 방사 패턴을 각각 가질 수 있다. 그러한 방사 패턴은 도 10에서 도시된 바와 같은 직각 좌표 시스템의 소정이 방위로 배치된 휴대용 통신 장치(1)를 구비함으로써 얻어진다(즉, 방위에 있어서, 제1 내지 제4 안테나가 보여지는 휴대용 통신 장치(1)의 면은 x축의 포지티브 방향과 대체로 평행한 방향으로 향해 있음). 또한, 도 8a, 도 8b 및 도 9a, 도 9b에 도시된 방사 패턴을 전개시키는데 있어서, 각 안테나는 좌표 시스템의 원점에 위치되어 있다.
도 8a, 도 8b 및 도 9a, 도 9b로부터 도시된 바와 같이, 제1, 제4 안테나(10, 13) 및 제2, 제3 안테나(11, 12)는 그것의 다이버시티가 x축의 포지티브 방향 및 네거티브 방향을 따라 각각 향해 있는 방사 패턴을 갖는다. 그 결과, 휴대용 통신 장치(1)에 있어서, 송신 및/혹은 수신 동작 동안 사용되기 위한 것으로, 제1, 제4 안테나(10, 13)(x축의 포지티브 방향으로 향한 다이버시티를 가짐)와 제2, 제3 안테나(11, 12)(x축의 네거티브 방향으로 향한 다이버시티를 가짐) 중에서 더 나은 수신 상태를 나타내는 것이 선택될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 소위 지향성(directive) 다이버시티 효과를 이용함으로써, 휴대용 통신 장치(1)가 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 제공할 수 있다.
또한, 휴대용 통신 장치(1)에 있어서, 제1, 제4 안테나(10, 13)와 제2, 제3 안테나(11, 12)는 도 8a, 도 8b 및 도 9a, 도 9b에 도시되는 바와 같이, 반구형 방사 패턴과 서로 반대인 지향성을 가질 수 있다. 그로 인해, 제1 내지 제4 안테나(10-13) 전체는 실질적으로 구형 방사 패턴을 가질 수 있다. 그러한 구형 방사 패턴을 제공하는 안테나 장치를 채택함으로써, 휴대용 통신 장치(1)는 세 개의 주요 차원(X,Y,Z) 방향 모두를 따라 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건을 제공할 수 있다.
안테나(10-13) 각각은 도 12a 및 12b에서 도시되는 바와 같이, 유전체(204)에 의해 분리된, 스퀘어형 금속 엘리먼트 또는 패치 안테나(200)와, 금속 기판 또는 접지(202)를 포함할 수 있다. 패치 안테나(200)는 길이 차원 A를 가질 수 있는데, 여기서 A≒0.49×λ0/√εr이고, 이중 λ0는 자유 공간에서 파장을 나타내며, εr은 상대적인 유전 상수(예컨데, 세라믹의 경우 5.0)를 나타내고, 기판(202)은 길이 차원 B를 가질 수 있다. 예를 들어 도 8a, 도 8b 및 도 9a, 도 9b에서 도시하는 바와 같이, 제1 내지 제4 안테나(10-13)에 대한 반구형 방사 패턴을 제공하기 위해, 각 안테나의 A와 B 사이의 크기 비율은 소정 값으로 조정될 수도 있다. 바람직하게는, 비율 A/B가 1/(1.5) 내지 1/(1.2) 범위 내에서 값을 가질 수 있는데, 여기서 1.2는 원형편광파와 관련되는 적절한 한계이고, 1.5는 반구형 방사 패턴과 관련된 적절한 한계이다.
휴대용 통신 장치(1)에 있어서, 거기에 다이버시티 안테나 장치가 통합되어, 제1 내지 제4 안테나(10-13) 전체가 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공하고 각각은 송신 및/혹은 수신을 위해 원형편광파를 이용한다. 일반적으로, 보다 높은 안티-다중-경로 특성은 선형편광파가 송신 및/혹은 수신에 사용되는 상황에 비해, 원형편광파가 송신 및/혹은 수신에 사용될 때 달성될 수 있다. 이는 원형편광파가 물체에 부딪쳐 물체에 의해 반사될 때 원형편광파의 회전 방향이 반대 방향으로 바뀌므로, 송신된 이후의 반사의 홀수배 이후에 수신되는 원형편광파가 반대 회전 방향을 가진다는 것에 기인한다. 또한, 이상적인 우원형편광 안테나는 좌원형편광파를 수신하지 않는다. 다시 말해, 이러한 상황에서, 이상적인 우원형편광 안테나는 송신된 이후에 반사되지 않거나, 송신된 이후의 짝수배 반사되는 원형편광파를 수신할 수 있다. 따라서, 다중-경로 간섭의 영향은 이론적으로 1/2까지 감소될 수 있다.
또한, 선형편광파를 이용하는 휴대용 통신 장치는 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건을 제공하지 않을 수 있다. 즉, 그러한 휴대용 통신 장치는 송신 및/혹은 수신에 선형편광파를 사용하여, 선형편광파의 편광 방향이 접지 표면에 수직인 방향과 일치시킬 수 있다. 그 결과, 안테나의 각도가 접지 표면에 대해 변한다면, 그 때 송신 및/혹은 수신 조건은 크게 변할 수도 있고, 이는 휴대용 통신 장치가 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 제공하는 것을 어렵게 만들 수 있다.
반면에, 다이버시티 안테나 장치를 구비한 휴대용 통신 장치(1)는 그 편광 방향이 송신 및/혹은 수신에 대해 끊임없이 순환하는 원형편광파를 사용할 수 있기 때문에, 송신 및/혹은 수신 상태가 접지에 대한 안테나의 각도 변경에 따라 두드러지게 변하지 않을 수 있다. 따라서, 휴대용 통신 장치(1)는 접지에 대한 안테나의 각도 혹은 방향에 상관없이 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 제공할 수 있다.
따라서, 휴대용 통신 장치(1)의 각 안테나는 송신 및/혹은 수신을 위해 원형편광파를 사용하도록 구성될 수 있으므로, 다중-경로 간섭의 영향은 감소될 수 있고, 송신 및/혹은 수신 상태가 접지에 대한 안테나의 각도 변화에 따라 두드러지게 변하지 않을 수 있기 때문에, 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건이 제공될 수 있다.
결국, 휴대용 통신 장치(1)는 그 전체가 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공하는 다이버시티 안테나 장치를 포함하기 때문에, 세 개의 주요 차원 방향 모두에대해 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태가 제공될 수 있다. 또한, 휴대용 통신 장치(1)의 각 안테나는 송신 및/혹은 수신을 위해 원형편광파를 사용하도록 구성될 수 있기 때문에, 다중-경로 간섭의 영향은 안테나의 각도 혹은 방향에 상관없이 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 확보하도록 감소될 수 있다. 따라서, 이러한 두 특징의 시너지 효과로 인해, 휴대용 통신 장치(1)는 우수한 송신 및/혹은 수신 특성을 나타낼 수 있다.
상술한 이점으로 인해, 다이버시티 안테나 장치를 구비하는 휴대용 통신 장치(1)는 도 11a 혹은 11b에서 지시되는 바와 같이, 가정, 사무실 등에서 매우 효과적일 수 있다. 즉, 휴대용 통신 장치(1)는 도 11a에서 지시된 바와 같이, 같은 층에서 송신 및/혹은 수신을 하기 위한 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 제공할 수 있고, 또한 도 11b에 지시된 바와 같이, 1층 및 2층 사이와 같은 수직 혹은 수직과 수평 방향에서의 송신 및/혹은 수신을 위한 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 제공할 수 있다. 도 11a 및 도 11b에서, 휴대용 통신 장치(1)의 구형 방사 패턴은 빗금친 원 EP에 의해 나타내 진다.
송신 및/혹은 수신이 가정, 사무실 등의 실내에서 수행될 때, 바닥, 천정 및 벽과 같은 많은 반사 물체가 존재할 수 있다. 그러한 상황에서, 반사된 파에 의한 다중-경로 간섭으로 인한 영향은 중요할 수 있다. 그러나, 다이버시티 안테나 장치를 구비하는 휴대용 통신 장치(1)는 원형편광파를 사용하므로, 반사된 파에 의한 다중-경로 간섭의 영향은 감소될 수 있고, 그 결과 만족스러운 송신 및/혹은 수신이 수행될 수 있다.
휴대용 통신 장치(1)는 공간 다이버시티 효과를 이용하기 위해, 제1, 제4 안테나(10, 13)와 제2, 제3 안테나(11, 12)가 각각 쌍인 관계로 사용되는 제1 내지 제4 안테나(10-13)를 포함하는 것으로 상술되었지만, 본 발명의 휴대용 통신 장치는 이에 한정되는 것이 아니고, 다른 구성일 수도 있다. 예를 들어, 본 휴대용 통신 장치 각각은 그와 관련된 반구형 방사 패턴을 가지며, 방사 패턴의 후방측들(즉, 그 측면들은 이득이 얻어지는 측면들과 대향함)이 서로 반대쪽에 있도록 배치되는 두 개의 안테나(제1 및 제2 안테나; 10, 11)만을 포함하도록 구성될 수 있다. 그러한 배치 결과, 단지 두 개의 안테나에 의해 실질적으로 구형 방사 패턴이 형성되고, 본 발명의 이점을 획들할 수 있으면, 구성이 단순해 질 수 있다.
또한, 본 발명의 각 안테나는 도 8a, 도 8b 혹은 도 9a, 도 9b에 도시된 바와 같은 반구형 방사 패턴을 제공하는 것에 제한되지 않는다. 대신, 하나의 안테나 혹은 다른 다양한 패턴을 제공하는 안테나들이 본 발명에 이용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 안테나 혹은 높은 이득을 얻도록 예리한 지향성을 갖는 방사 패턴을 제공하는 안테나들이 이용될 수 있다. 그러나, 이러한 상황에서, 각각의 안테나 혹은 안테나들은 넓은 범위를 커버하기 어렵기 때문에, 복수의 안테나들이 구형 혹은 원통형으로 배치되어, 그것의 전방측(즉, 최고의 이득이 얻어지는 측면)이 바깥쪽을 향하도록 하여 전체 안테나 배치가 실질적으로 구형 방사 패턴을 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 사용된 안테나 전체가 동일한 방사 패턴을 제공하지 않아도 된다. 즉, 본 발명에 사용된 제1 안테나는 제1 방사 패턴을 제공하고, 본 발명에 사용 제2 안테나는 제2 방사 패턴을 제공할 수 있고, 또한 각 방사 패턴이 서로다를 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 안테나가 많은 다른 형태의 방사 패턴을 제공할 수 있지만, 바람직하게는 전체 안테나가 실질적으로 구형 방사 패턴을 가져야 한다.
또한, 상기에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 수신기(수신기 20-30 중 임의의 것)는 안테나에 연결되고, 안테나 전환 스위치(25)는 수신기에 결합되지만, 본 발명은 이러한 특정 배치에 한정되지 않고 다른 배치가 이용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 전환 스위치(25)는 각 안테나에 결합되어(혹은 대안적으로 단일 전환 스위치(25)는 안테나 모두에 결합될 수 있음), 그로부터 신호를 수신할 수 있고, 또한 단일 수신기에 결합되어 거기에 출력을 제공할 수 있다. 이러한 상황에서, 안테나의 수신 레벨을 서로 비교하기 위해, 안테나는 안테나 전환 스위치(25)에 의해 연속적으로 스위칭되어 수신기에 연결될 수 있고, 그 결과 안테나의 수신 레벨을 지시하는 수신 레벨 신호는 시계열적으로 레벨 비교기(24)에 입력될 수 있으며, 그로인해 레벨의 비교가 수행될 수 있다. 이후에, 그러한 비교 결과에 응답하여, 안테나 전환 스위치(25)는 송신 및/혹은 수신을 위해 사용될 안테나 중 적당한 것을 선택하기 위해 스위칭될 수 있다.
상술된 예는 단지 단일 수신기를 이용하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 대안적으로, 다른 수의 수신기들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 수는 하나 이상일 수 있고, 안테나 수 이하일 수 있다.
따라서, 상술한 방식에 있어서, 각 안테나와 수신기 사이에 배치된 안테나 전환 스위치(25)와 함께 안테나를 연결하는 것은 수신 레벨의 비교에 따라 변경될수 있다. 그러나, 수신기들의 수는 감소될 수 있기 때문에(하나까지), 비용에 있어서의 절감과 장치의 소형화를 달성할 수 있다.
또한, 상기에서는 두 개의 휴대용 통신 장치(1)가 신호를 사용하여 원형편광파를 송신 및/혹은 수신하는 것으로 기술되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 대안으로, 송신측 및/혹은 수신측 상에 하나 이상의 휴대용 통신 장치(1)가 선형편광파 등의 다른 형태의 파를 사용하여 신호를 송신 및/혹은 수신할 수도 있다. 이와 같이, 송신측 및/혹은 수신측 상에 원형편광파와 함께 사용하기 위해 채택된 휴대용 통신 장치(1)는 선형편광파와 함께 사용하기 위해 채택된 다른 안테나로/로부터(to/form) 신호를 송신 및/혹은 수신할 수도 있다.
선형편광파와 함께 사용하기 위해 채택된 안테나 장치는 원형편광파와 함께 사용하기 위해 채택된 안테나 장치에 비해, 보다 단순한 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 송신측 및 수신측 중 하나를 위한 안테나가 선형편광파와 함께 사용하도록 구성되면, 송신 및 수신 시스템에 대해, 전체 구성은 단순해질 수 있고, 비용 절감이 실현될 수 있다. 그러나, 이러한 상황에서, 안테나 송신 및/혹은 수신 효율은 줄어들 수 있고, 안티-다중 경로 특성은 원형편광파와 함께 사용하도록 채택된 안테나가 송신측 및 수신측 모두에서 사용되는 구성에 비해 감소할 수 있다. 그러나, 송신 및/혹은 수신 조건은 접지에 대한 안테나의 각도의 변화로 인해 두드러지게 변하지 않을 수 있다. 따라서, 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건은 접지에 대한 안테나의 방향에 상관 없이 획득될 수 있다.
다이버시티 안테나 장치를 구비한 휴대용 통신 장치(1)는 그 편광 방향이 송신 및/혹은 수신에 대해 끊임없이 순환하는 원형편광파를 사용할 수 있기 때문에, 송신 및/혹은 수신 상태가 접지에 대한 안테나의 각도 변경에 따라 두드러지게 변하지 않을 수 있다. 따라서, 휴대용 통신 장치(1)는 접지에 대한 안테나의 각도 혹은 방향에 상관없이 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 제공할 수 있다.
따라서, 휴대용 통신 장치(1)의 각 안테나는 송신 및/혹은 수신을 위해 원형편광파를 사용하도록 구성될 수 있으므로, 다중-경로 간섭의 영향은 감소될 수 있고, 송신 및/혹은 수신 상태가 접지에 대한 안테나의 각도 변화에 따라 두드러지게 변하지 않을 수 있기 때문에, 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 조건이 제공될 수 있다.
결국, 휴대용 통신 장치(1)는 그 전체가 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공하는 다이버시티 안테나 장치를 포함하기 때문에, 세 개의 주요 차원 방향 모두에 대해 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태가 제공될 수 있다. 또한, 휴대용 통신 장치(1)의 각 안테나는 송신 및/혹은 수신을 위해 원형편광파를 사용하도록 구성될 수 있기 때문에, 다중-경로 간섭의 영향은 안테나의 각도 혹은 방향에 상관없이 허용 가능한 송신 및/혹은 수신 상태를 확보하도록 감소될 수 있다. 따라서, 이러한 두 특징의 시너지 효과로 인해, 휴대용 통신 장치(1)는 우수한 송신 및/혹은 수신 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 그의 수정이 여기서 상세히 기술되지만, 본 발명이 이러한 실시예와 수정에 한정되지 않고, 첨부된 청구항에 의해 정의된 바와같은 본 발명의 진의 및 범주로부터 벗어나지 않는 한, 당업자에 의해 다른 수정 및 변경이 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (22)

  1. 다이버시티 안테나 장치에 있어서,
    원형편광파를 송신 및/혹은 수신하기 위한 복수의 안테나; 및
    상기 안테나의 수신 레벨을 나타내는 정보에 기초하여 송신 및/혹은 수신하기 위해, 상기 안테나 중 하나를 선택하기 위한 안테나 선택 회로
    를 포함하되,
    상기 안테나의 제1 그룹이 제1의 실질적인 반구형 방사 패턴을 제공하고 상기 안테나의 제2 그룹이 제2의 실질적인 반구형 방사 패턴을 제공하여, 안테나의 상기 제1 및 제2 그룹 전체는 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공하는 다이버시티 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서, 안테나의 상기 제1 및 제2 그룹은 상기 방사 패턴의 후방측(back sides)이 서로 마주보도록 배치되는 다이버시티 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그룹 중 적어도 하나는 λ/4 이상인 거리만큼 이격된 적어도 두 개의 안테나를 포함하며, 여기서 λ는 송신 및/혹은 수신을 위해 사용되는 전자파의 파장인 다이버시티 안테나 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 안테나는 패치 안테나인 다이버시티안테나 장치.
  5. 제1항에 있어서, 안테나의 상기 제1 및 제2 그룹 중 적어도 하나는 λ/4 이상인 거리만큼 이격된 적어도 두 개의 안테나를 포함하며, 여기서 λ는 송신 및/혹은 수신을 위해 사용되는 전자파의 파장인 다이버시티 안테나 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 안테나는 패치 안테나인 다이버시티 안테나 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 안테나 중 적어도 하나는 길이 차원(length dimension) A를 갖는 안테나 부분과 길이 차원 B를 갖는 베이스 부분을 구비하는 패치 안테나이고, 여기서 비율 A/B는 1/(1.5) 내지 1/(1.2) 범위 내에서 값을 갖는 다이버시티 안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹으로부터의 하나의 안테나는 서포트 하우징의 제1 면 상에 위치되고, 상기 제2 그룹으로부터의 하나의 안테나는 상기 서포트 하우징의 제2 면 상에 위치되는 다이버시티 안테나 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 면은 상기 제2 면과 마주보고 있는 다이버시티 안테나 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹은 적어도 하나의 안테나를 포함하고, 상기 제2 그룹은 적어도 하나의 안테나를 포함하는 다이버시티 안테나 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 그룹이 적어도 두 개의 안테나를 포함하고, 상기 제2 그룹이 적어도 두 개의 안테나를 포함하는 다이버시티 안테나 장치.
  12. 송신 및/혹은 수신 방법에 있어서,
    복수의 안테나를 사용하여 원형편광파를 송신 및/혹은 수신하는 단계; 및
    상기 안테나의 수신 레벨을 나타내는 정보에 기초하여 송신 및/혹은 수신을 위해 상기 안테나 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하되,
    상기 안테나의 제1 그룹이 제1의 실질적인 반구형 방사 패턴을 제공하고 상기 안테나의 제2 그룹이 제2의 실질적인 반구형 방사 패턴을 제공하여, 안테나의 상기 제1 및 제2 그룹 전체는 실질적으로 구형 방사 패턴을 제공하는 송신 및/혹은 수신 방법.
  13. 제12항에 있어서, 안테나의 상기 제1 및 제2 그룹은 상기 방사 패턴의 후방측(back sides)이 서로 마주보도록 배치된 송신 및/혹은 수신 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 그룹 중 적어도 하나는 λ/4 이상인 거리만큼 이격된 적어도 두 개의 안테나를 포함하며, 여기서 λ는 송신 및/혹은 수신을 위해 사용되는 전자파의 파장인 송신 및/혹은 수신 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 안테나는 패치 안테나인 송신 및/혹은 수신 방법.
  16. 제12항에 있어서, 안테나의 상기 제1 및 제2 그룹 중 적어도 하나는 λ/4 이상인 거리만큼 이격된 적어도 두 개의 안테나를 포함하며, 여기서 λ는 송신 및/혹은 수신을 위해 사용되는 전자파의 파장인 송신 및/혹은 수신 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 안테나는 패치 안테나인 송신 및/혹은 수신 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 안테나 중 적어도 하나는 길이 차원 A를 갖는 안테나 부분과 길이 차원 B를 갖는 베이스 부분을 구비하는 패치 안테나이고, 여기서 비율 A/B는 1/(1.5) 내지 1/(1.2) 범위 내에서 값을 갖는 송신 및/혹은 수신 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 제1 그룹으로부터의 하나의 안테나는 서포트 하우징의 제1 면 상에 위치되고, 상기 제2 그룹으로부터의 하나의 안테나는 상기 서포트하우징의 제2 면 상에 위치되는 송신 및/혹은 수신 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 면은 상기 제2 면과 마주보고 있는 송신 및/혹은 수신 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 제1 그룹이 적어도 하나의 안테나를 포함하고, 상기 제2 그룹이 적어도 하나의 안테나를 포함하는 송신 및/혹은 수신 방법.
  22. 제12항에 있어서, 상기 제1 그룹은 적어도 두 개의 안테나를 포함하고, 상기 제2 그룹은 적어도 두 개의 안테나를 포함하는 송신 및/혹은 수신 방법.
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