KR20020010905A

KR20020010905A - 능동 요소 및 반사기를 갖는 안테나 어셈블리

Info

Publication number: KR20020010905A
Application number: KR1020017013912A
Authority: KR
Inventors: 에글레스톤스티브
Original assignee: 다니엘 태그리아페리, 라이조 캐르키, 모링 헬레나; 노키아 모빌 폰즈 리미티드
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2002-02-06
Also published as: EP1222712A1; WO2000067341A1; AU6585800A; US6249255B1; DE60017169T2; CN1213507C; CN1358340A; EP1222712B1; KR100602565B1; DE60017169D1

Abstract

본 발명은 셀룰러 또는 다른 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 이동전화를 위한 안테나 어셈블리 및 관련 방법에 관한 것이다. 안테나 어셈블리는 안테나 변환기에 의해 표현되는 안테나 빔 패턴을 이동시켜 이동전화와 통신 수행을 촉진하는데 보다 좋은 구성이 되도록 결과 안테나 빔 패턴을 형성하게 한다. 안테나 어셈블리는 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소 및 디렉터 요소(68)를 포함한다. 안테나 변환기(54)는 실린더(82)의 원주 부분을 둘러싸는 유연하고 부-전도의 기판(78)상에 프린트된 경로를 갖는 꼬불꼬불한(meandering) 선 안테나로 형성된다.

Description

능동 요소 및 반사기를 갖는 안테나 어셈블리{Antenna assembly with active element and reflector}

통신 기술에서의 진보는 다중-사용자 무선 통신 시스템의 구현 및 광범위한 사용을 허용해왔다. 셀룰러 통신 시스템은 그러한 무선 통신 시스템의 예이다. 무선 통신 시스템의 동작 중에 생성된 정보 신호들은 전자기 스펙트럼의 부분들로 정해지는 무선 통신 채널들 상에서 전송된다. 조절 장치들(regulatory bodies)은 다양한 통신 시스템에서의 통신을 위해 전자기 스펙트럼의 부분들을 할당한다.

정보 신호를 무선 통신 시스템에서 정해지는 통신 채널 상에서의 통신을 허용하는 형태로 변환하기 위하여, 송신국은 적어도 부분적으로, 상기 통신 채널을정하는 주파수 범위 내에서 반송주파수의 반송파 상에서 상기 정보 신호를 변조한다. 그러한 변조 과정을 통해, 형성되는 정보 신호의 기저 대역-레벨 신호는 바람직한(desired) 주파수 특성의 무선 주파수 신호로 변환된다.

무선 채널 상에서 무선 주파수 신호들을 전송하도록 동작 가능한 송신기는 전형적으로 하나 이상의 업-믹싱(up-mixing) 스테이지(stages)를 포함하고, 상기 업-믹싱 스테이지에서 기저 대역 정보 신호는 선택된 무선 주파수가 되도록 하는 주파수로 업-컨버팅(up-converted)된다. 상기 믹싱 스테이지는 상기 정보 신호 및 업-믹싱 신호를 수신하도록 접속되는 믹서 회로들을 포함하고, 상기 업-믹싱 신호를 가지고 정보 신호는 곱해지거나(multiplied), 그렇지 않으면, 업-컨버팅된 신호를 형성하기 위해 결합된다. 다중 믹싱 스테이지가 이용되는 경우, 중간 주파수(IF; intermediate frequency) 신호가 제1 또는 제1 시리즈의 믹서 스테이지에서 형성된다. 무선 주파수 신호는 최종 믹싱 스테이지에서 형성된다.

무선 통신 채널 상에서 전송된 무선-주파수 통신 신호를 수신하는 수신기는 유사하게 무선 주파수 신호를 기저 대역 레벨로 변환해야 한다. 하나 이상의 다운-컨버젼(down-conversion) 스테이지가 상기 무선 주파수 신호를 기저 대역 레벨로 다운-컨버팅하기 위해 이용된다.

상기 송신기 및 수신기 둘 다는 전형적으로 안테나 변환기를 포함한다. 안테나 변환기가 송신기의 일부분을 형성하도록 송신기에 접속되는 경우, 안테나 변환기는 송신기에서 생성된 무선 주파수 신호를 무선 채널 상에서 전송하기 위해 전기적인 형태에서 전자기 형태로 변환한다. 안테나 변환기가 수신기의 일부분을 형성하도록 수신기에 접속되는 경우, 안테나 변환기는 반대로 무선 주파수 신호들을 수신기의 회로에 의해 처리하기 위해 전자기 형태에서 전기적인 형태로 변환한다.

양-방향 통신을 허용하기 위해 송신기 및 수신기 둘 다를 갖는 무선 송수신기는, 때때로 송수신기의 수신기 및 송신기 부분 둘 다에 의해 공유되는 안테나 변환기를 이용한다. 무선 송수신기가 분리된 송신 및 수신 통과 대역을 갖는 주파수 분할 다중 구조에 따라 동작 가능한 경우 필터 듀플렉서(filter duplexer)가 때때로 이용된다.

무선 송신기들, 수신기들 또는 송수신기들에 접속되는 안테나 변환기들은 안테나 이득 특성을 대표하는 선택된 안테나 패턴들을 나타내도록 구성된다. 그러한 안테나 패턴들은 전형적으로 무지향성(omnidirectional) 또는 고-지향성(highly-directional) 안테나 패턴들을 형성하는 하나 이상의 안테나 로브(lobes)를 포함한다. 하나 이상의 안테나 로브의 구성은 적절한 경우 안테나 변환기가 접속된 장치의 동작 중에 통신된 무선 주파수 신호들의 송신 또는 수신을 가장 잘 촉진시키도록 선택된다.

휴대용 이동전화가 사용자에 의해 전화 통신을 수행하도록 이용되는 셀룰러 통신 시스템에 있어서, 전력(power) 및 크기 고려사항 둘 다는 그러한 이동전화의 안테나 설계를 어렵게 만드는 중요한 요소이다. 그리고, 이동전화가 전형적으로 종래 전화 핸드셋(handset)이 배치되는 방식에 유사한 방식으로 동작되도록 구성되기 때문에, 이동전화의 안테나 변환기에 의해 표현되는 안테나 패턴의 부분들은 사용자의 신체의 일부분 상에 위치한다. 그러한 중첩(overlapping)은 안테나 패턴을 정하는 에너지의 비생산적인 사용이다.

안테나 패턴을 정하는 에너지의 증가된 부분이 통신 신호들을 송수신하기 위해 이용되어지도록 안테나 변환기에 의해 표현되는 안테나 패턴을 이동시키는 방식이 제공될 수 있는 경우, 무선 성능이 개선될 것이다.

본 발명의 상당한 개선이 이루어진 것은 안테나 장치에 관련된 이러한 배경 정보에 비추어진 것이다.

본 발명은 일반적으로 셀룰러 또는 다른 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 이동전화에 의해 생성되거나 수신되는 무선 주파수 신호들과 같은 무선 주파수 신호들을 변환하는데 사용되는 안테나 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 안테나 요소(element)의 안테나 패턴을 이동(shift)시키도록 동작 가능한 디렉터(director)를 이용하는 안테나 어셈블리 및 관련 방법에 관한 것이다. 안테나 변환기에 관하여 상기 디렉터의 적절한 배치를 통해, 원격지와 무선 신호들을 보다 좋게 및 보다 효율적으로 송신하고 수신하는 것이 촉진된다.

도 1은 본 발명의 실시예가 동작 가능한 셀룰러 통신 시스템의 일부를 도시한다.

도 2는 도 1에 도시된 셀룰러 통신 시스템 내에서 동작 가능하고 이동전화의 부분으로서 본 발명의 실시예를 포함하는 이동전화의 기능 블록도를 도시한다.

도 3은 도 2에 도시되고 이동전화 사용자에 인접한 이동전화의 부분 개략도 및 부분 블록도를 도시한다.

도 4는 본 발명의 실시예의 안테나 어셈블리를 독립하여 도시한다.

도 5는 도 4에 도시된 안테나 어셈블리의 부분을 도시한다.

도 6은 본 발명의 실시예의 동작 중에 형성된 예시적인 결과 안테나 패턴을 종래 구성의 대응하는 안테나 패턴과 함께 도시한다.

도 7은 본 발명의 실시예의 동작 방법의 단계를 열거하는 방법 흐름도를 도시한다.

따라서, 본 발명은 바람직하게는 무선 통신 시스템의 동작 중에 생성된 무선 신호들의 보다 좋고 보다 효율적인 통신을 촉진시키는 결과 안테나 패턴을 형성하는 안테나 어셈블리 및 관련 방법을 제공한다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 안테나 어셈블리가 셀룰러 또는 다른 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 이동전화를 위해 제공된다. 상기 안테나 어셈블리는 안테나 능동 요소 및 디렉터 요소(기생 요소)를 포함하고, 상기 디렉터 요소는 안테나 어셈블리로 하여금 결과 안테나 패턴을 나타내게 하기 위하여 상기 안테나 능동 요소의 안테나 패턴을 이동시킨다. 안테나 능동 요소에 의해 표현되는 안테나 패턴이 바람직한 방식으로 이동하도록 하기 위하여 디렉터 요소는 안테나 능동 요소에 관하여 바람직한 방위(orientation)로 안테나(안테나 어셈블리 내의)로부터 이격된(spaced-apart) 위치에 배치된다. 안테나 패턴을 적절하게 이동하게 함으로써, 이동전화의 무선 성능의 개선이 촉진된다.

그러한 구현에 있어서, 동작 환경의 범위에 걸쳐 이동전화의 동작을 허용하는 안테나 이득 특성을 나타내는 안테나 어셈블리를 갖는 이동전화가 제공된다. 이동전화의 사용 중에 전화가 다양한 위치에 놓여지는 경우 안테나 어셈블리는 현저한 신호 페이딩(fading)을 방지하기 위해 충분한 안테나 성능을 제공한다. 그리고, 안테나 어셈블리는 크기가 작고 무게가 가벼우며 제조가 쉽다. 그것에 의해, 안테나 어셈블리는 특히 점점 증가하는 휴대용 크기(dimensions) 및 점점 증가하는 저 비용 구성이 되어야 하는 휴대용 이동전화의 부분들을 형성할 수 있다.

일 구현에 있어서, 안테나 능동 요소는 꼬불꼬불한(meander) 선 안테나 장치로 형성되고 이동전화의 무선 송수신기 회로에 접속된다. 안테나 능동 요소를 형성하는 꼬불꼬불한 선들은 일 구현에 있어서 유연하고 부-전도성 물질로 형성되는 기판상에 프린트된다. 이동전화가 듀얼-모드(dual-mode) 장치를 형성하는 구현에 있어서, 이동전화가 동작 가능한 별개의 통신 시스템에 적합한 크기의 분리된 꼬불꼬불한 선들이 기판상에 프린트된다.

일 구현에 있어서, 디렉터 요소는 안테나 패턴이 이동되어질 방향으로 꼬불꼬불한 선으로부터 이격된 세로로-연장한(longitudinally-extending) 로드(rod) 부재로 형성된다. 꼬불꼬불한 선 안테나 능동 요소로부터 선택된 거리에 로드 부재의 적절한 배치 및 꼬불꼬불한 선 안테나 능동 요소에 관하여 바람직한 방위로 로드 부재의 적절한 배치는 안테나 능동 요소 및 디렉터 요소로 형성되는 안테나 어셈블리에 의해 표현되는 결과적인 안테나 패턴을 야기한다.

안테나 패턴을 이동시킴으로써, 안테나 패턴의 증가된 부분들은 사용자의 머리로부터 간섭받지 않고 이동전화 및 무선 통신 시스템의 네트워크 하부구조간의통신 수행을 촉진하는데 사용될 수 있다.

일 구현에 있어서, 꼬불꼬불한 선이 유연한 기판상에 프린트된 후에, 상기 기판은 원통형 부재의 원주 부분을 둘러싸도록 원통형 부재상에 장착된다. 디렉터 요소를 형성하는 로드 부재도 또한 원통형 부재에 부착된다. 로드 부재는 꼬불꼬불한 선들이 프린트된 기판이 원통형 부재에 부착되는 위치로부터 이격되지만, 여전히 원통형 부재의 경계내에 있다. 원통형 부재의 크기의 적절한 선택은 안테나 능동 요소의 로드 부재 및 꼬불꼬불한 선들간에 바람직한 관계가 쉽사리 유지되는 것을 보증한다. 또한, 안테나 어셈블리의 제조능력(manufactureability)이 간소해지고 자동화된 조립을 허용한다. 디렉터 요소가 안테나 능동 요소에 가까이 인접해있기 때문에, 휴대용 이동전화의 소형 크기로 인한 안테나 어셈블리 상에 부과된 크기 제한도 또한 달성된다.

따라서, 이 태양 및 다른 태양에 있어서, 안테나 어셈블리 및 관련 방법은 사용자에 의해 신호들을 통신하도록 동작 가능한 무선 회로를 갖는 무선 장치에서 무선 신호들을 변환하기 위해 제공된다. 제1 안테나 요소가 무선 하우징(housing)에 배치되고 무선 회로에 접속된다. 제1 안테나 요소는 독립하여 제1 안테나 패턴을 나타내고, 무선 신호들을 변환하도록 동작 가능하다. 제2 안테나 요소는 무선 하우징에 배치되고, 제1 안테나 요소와 선택된 관계로 배치되도록 제1 안테나 요소로부터 이격된다. 제2 안테나 요소는 제1 안테나 요소와 선택된 관계로 제2 안테나 요소의 배치에 응답하는 방식으로 제1 안테나 패턴을 변경시킨다. 그것에 의해, 제2 안테나 요소는 제1 안테나 요소로 하여금 제1 안테나 패턴과 동일하지 않은 결과 안테나 패턴을 나타내게 한다.

본 발명 및 본 발명의 범위에 대한 보다 완벽한 이해는 이하 간단하게 설명된 첨부한 도면, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 얻어질 수 있다.

우선 도 1을 참조하면, 셀룰러 통신시스템(10)의 부분은 사용자가 이동전화를 통해 전화로 통신할 수 있도록 이동전화와의 무선통신을 제공한다. 예시적인 이동전화(12)가 도면에 도시된다. 예시적인 구현에 있어서, 본 발명의 실시예는 이동전화(12)의 일부를 형성한다. 물론, 본 발명의 실시예는 유사하게 다른 무선 장치들의 부분들을 형성할 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

셀들(13, Cells)이 무선 기지국들(14, radio base stations)에 의해 셀룰러 통신 시스템내에서 정해진다. 셀은 셀룰러 무선 통신 시스템(10)에 의해 포함되는 지리적인 지역의 부분이고, 그 안에서 이동전화 및 그러한 셀을 정하는 무선 기지국간에 통신이 일반적으로 수행될 수 있다. 예시적인 시스템에 있어서, 그 시스템내에 3개의 무선 기지국의 집합이 같은 곳에 배치되고, 각 무선 기지국은 종래 방식으로 섹터 셀(sector cell)을 정한다.

본 발명의 실시예의 동작은 이동전화(12) 및 무선 기지국(14)간에 무선통신의 수행을 촉진한다. 즉, 무선 기지국(14)에 의해 이동전화(12)로 전송되는 순방향 링크 신호들 및 또한 무선 기지국(14)으로의 통신을 위해 이동전화(12)에 의해 생성되는 역방향 링크 신호들의 개선된 통신이 본 발명의 실시예에 의해 제공된다.

도 2는 본 발명의 실시예를 포함하는 이동전화(12)를 이동전화의 부분으로 다시 도시한다. 이동전화(12)는 송수신기 회로(36)를 포함하고, 송수신기 회로에 의해 이동전화 및 무선 기지국간에 양-방향 통신을 허용한다. 송수신기 회로(36)는 수신부(receiver portion)를 포함하고, 수신부는 필터 듀플렉서(40, filter duplexer)의 수신 필터부(38, receive filter portion), 예를 들어 다운-컨버젼(down-conversion) 및 복조 회로를 포함하는 수신회로(42, receiver circuitry), 및 데이터 수신장치(44, data sink)를 포함하는 수신 경로(receivepath)를 갖는다. 송수신기 회로(36)는 송신부(transmitter portion)를 더 포함하고, 송신부는 데이터 송신장치(48, data source), 예를 들어 변조 및 업-컨버젼 회로를 포함하는 송신 회로(50, transmitting circuitry) 및 필터 듀플렉서(40)의 송신 필터부(52, transmit filter portion)를 포함하는 송신 경로를 갖는다.

필터 듀플렉서(40)의 수신 필터부(38) 및 송신 필터부(52) 둘 다는 안테나 능동 요소를 형성하는 안테나 변환기(54, antenna transducer)에 접속된다. 안테나 변환기는 본 발명의 실시예의 안테나 어셈블리(56, antenna assembly)의 부분를 형성한다. 안테나 어셈블리(56)는 전자기 형태로부터 전기적인 형태로 순방향 링크 신호들(30)을 변환하고 그 신호들을 송수신기 회로(36)의 수신부에 제공하도록 동작 가능하다. 안테나 어셈블리(56)는 송수신기 회로의 송신부에 의해 생성된 무선 주파수 전기적인 신호들을 전자기 형태로 변환하여, 역방향 링크 신호들(32)을 형성하도록 더 동작 가능하다. 이하 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 안테나 어셈블리(56)는 안테나 어셈블리로 하여금 그러한 통신을 촉진하는 결과 안테나 빔(beam) 패턴을 형성하게 함으로써 통신의 수행을 촉진시킨다.

도 3은 도 1 및 도 2에서 이미 도시된 이동전화(12)를 다시 도시한다. 여기서, 이동전화가 전화로 통신하도록 사용자에 의해 동작되는 경우 이동전화(12)는 사용자에 의해 종래에 이용되는 위치로 사용자(62)에 인접하여 배치된다. 이동전화(12)는 송수신기 회로(36)를 지원하도록 송수신기 회로(36)를 수용하는 핸드셋 하우징(64, handset housing)을 포함하도록 여기에 도시된다. 별도로 도시되지는 않지만, 종래의 방식으로, 핸드셋 하우징(64)은 스피커부 및 하우징의 반대끝단에 마이크부를 지원하고, 사용자(62)가 이동전화를 통해 전화로 통신하도록 이동전화(12)를 위치시키는 경우, 스피커부는 사용자의 귀 근처에 위치하고, 마이크는 사용자의 입 근처에 위치한다.

송수신기 회로(36)는 안테나 어셈블리(56)의 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소에 접속되도록 다시 도시된다. 여기서 안테나 요소(54)는 역방향 링크 신호들이 송수신기 회로의 송신부에 의해 생성되는 경우 방사 요소(radiating element)를 형성하는 스터브 안테나(stub antenna)를 형성한다.

안테나 어셈블리(56)는 디렉터 요소(68, director element)를 더 포함하도록 여기에 도시된다. 예시적인 구현에 있어서, 디렉터 요소는 선택된 거리 및 선택된 방위로 안테나 변환기(54)로부터 이격되는 전기적-전도의 로드 부재(rod member)로 형성된다. 디렉터 요소는 기생 요소로서 기능하고 도 2의 화살표(72)에 의해 표시되는 방향으로 안테나 패턴을 이동시키도록 동작 가능하다. 즉, 독립하여, 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소는 제1 특성의 안테나 패턴을 나타내고, 도시된 바와 같은 방식으로 디렉터 요소(68)의 배치는 결과 안테나 패턴을 형성하기 위하여 화살표(72) 방향으로 안테나 빔 패턴을 이동하게 한다. 안테나 빔 패턴을 화살표(72) 방향으로 이동시킴에 의해, 송수신기 회로의 송신부에 의해 생성되는 역방향 링크 신호의 송신 에너지의 증가된 레벨은 무선 기지국으로 역방향 링크 신호의 전송을 촉진하는데 사용된다. 안테나 빔 패턴의 감소된 양이 사용자에게 중첩된다. 그것에 의해서 안테나 에너지의 증가된 부분은 무선 기지국으로 역방향 링크 신호의 통신에 기여한다.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예의 안테나 어셈블리(56)를 도시한다. 어셈블리는 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소 및 디렉터 요소(68)를 포함하는 것으로 다시 도시된다. 여기서 안테나 변환기(54)는 유연하고 부-전도의 기판(78)상에 프린트된 뱀-같은(serpentine-like) 전도성 경로(76)를 갖는 꼬불꼬불한(meandering) 선 안테나로 형성되는 것으로 도시된다. 기판(78)은 부-전도성 실린더(82, cylinder)의 원주 부분을 둘러싸고 접착 물질 또는 그 종류의 다른 것에 의해 부착된다. 디렉터 요소(68)도 또한 부-전도성 실린더(82)에 고정된다. 디렉터 요소(68)는 안테나 변환기(54)가 실린더에 부착되는 위치 반대쪽의 실린더(82) 면에 배치함으로써 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소로부터 이격된다. 그것에 의해, 실린더(82)에 능동 요소 안테나 및 디렉터 요소 둘 다를 부착함으로써, 디렉터 요소(68)는 실린더의 지름에 의해 정해지는 선택된 거리에 배치되고, 능동 안테나 요소에 관하여 바람직한 방위로 유지되도록 한다.

일 구현에 있어서, 세로로-연장된 홈(groove)이 실린더(82) 표면에 형성되고, 그 홈을 따라서 연장되도록 디렉터 요소의 배치를 촉진시킨다. 예시적인 구현에 있어서, 디렉터 요소(68)를 형성하는 로드(rod) 부재는 반파 다이폴(dipole)(예를 들어, 55에서 65mm)보다 작은 길이에 대응하는 길이이다. 이동전화의 안테나 어셈블리(56)가 일부를 형성하는 이동전화(도 1 내지 도 3에서 도시된)가 종래의, 개량된 이동전화서비스(AMPS; advanced mobile phone service) 또는 개인 통신 시스템(PCS; personal communication system) 셀룰러 시스템에서 동작 가능한 경우, 실린더(82)의 지름은 4 내지 5 밀리미터이다. 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소의 임피던스는 요소들간에 상호 접속(coupling)이 과도하지 않은 것을 나타내는 대략 50 오옴(ohms)이 되도록 용이하게 구성된다. 디렉터 요소(68)는 안테나 변환기(54)의 전기적인 축에 평행하게 연장되는 방향으로 배치된다.

도 5는 예시적인 구현에서 안테나 변환기(54)로 형성되는 능동 안테나 요소를 도시하고, 유연한 기판(78)상에 프린트된 뱀같은-모양의(serpentine-shaped) 전도성 탭(76, tab)으로 형성되도록 다시 도시된다. 도면에 도시된 구현에 있어서, 안테나 변환기(54)는 듀얼-모드, 이동전화에서 동작 가능하고, AMPS 표준에 따라 동작 가능하며, 종래 방식으로 분리된 주파수 범위에서 동작 가능한 PCS 표준에 따라 동작 가능하도록 구성된다. 제1 전도성 경로(76-1)는 기판의 좌측-면(도시된 바와 같이) 부분에 프린트되고, 제2 전도성 경로(76-2)는 기판의 우측-면(도시된 바와 같이) 부분에 프린트된다. 전도성 경로(76-1)는 AMPS 시스템에서 생성된 신호들에 대응하는 주파수의 무선 신호들의 변환을 촉진시키는 크기(dimensions)이고, 전도성 경로(76-2)는 PCS 시스템의 동작 중에 생성된 무선 신호들의 변환을 촉진시키는 길이이다. 전도성 탭(86, conductive tab)은 기판(78)상에 형성되고, 능동 안테나 요소를 이동전화의 송수신기 회로(36; 도 2 내지 도 3에 도시)에 접속하도록 커넥터(미도시)가 부착될 수 있는 접속 패드(pad)를 제공한다.

도 6은 최초 안테나 빔 패턴(88) 및 결과 안테나 빔 패턴(90)을 도시한다. 88에서의 안테나 빔 패턴은 독립하여, 즉 능동 안테나 요소가 디렉터 요소(68) 없이 배치되는 경우, 도 2 내지 도 5에 도시된 안테나 변환기(54)의 안테나 이득을 나타낸다. 그리고, 결과 안테나 패턴(90)은 안테나 어셈블리(56), 즉 디렉터 요소와 함께 능동 안테나 요소로 형성되는 안테나 변환기에 의해 표현되는 안테나 패드(pad)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 안테나 패턴(88)은 감소된 크기의 로브(98, lobe)와 함께, 3개의 주요한 로브(92, 94, 96)를 포함한다. 안테나 어셈블리의 일부를 형성하는 디렉터 요소의 배치는 결과 안테나 패턴(90)을 디렉터 요소의 방향으로 이동되게 하고, 또한 안테나 패턴(88)의 로브들(92 내지 98)의 구성을 변경시킨다. 도시된 바와 같이, 로브(92 및 94)에 대응하는 로브(102 및 104)는 에너지 레벨이 감소된다. 그리고, 로브(96 및 98)에 대응하는 로브(106)는 크기가 증가하여 무선 신호들의 넓은 범위의 수신 및 송신을 촉진한다.

도 7은 본 발명의 실시예의 방법(112)의 방법 흐름도를 도시한다. 방법(112)은 사용자에 의해 동작 가능한 무선 회로를 갖는 무선 장치에서 무선 신호들을 변환한다. 무선 회로는 사용자에 의해 운반 가능한 무선 하우징에 수용된다.

우선, 제1 안테나 요소가 무선 하우징에 배치된다(단계 114). 그 다음, 제1 안테나 요소가 무선 하우징에 수용된 무선 회로에 접속된다(단계 116). 제1 안테나 요소는 독립하여 제1 안테나 패턴을 나타낸다.

그 다음, 제2 안테나 요소가 무선 하우징에 배치된다(단계 118). 제2 안테나 요소는 제1 안테나 요소와 선택된 관계가 되도록 제1 안테나 요소로부터 이격된다. 제1 안테나 요소와 선택된 관계가 되도록 제2 안테나 요소를 배치하는 것은 제1 안테나 패턴을 변경시켜 결과 안테나 패턴을 형성한다. 결과 안테나 패턴은 제1 안테나 패턴과 동일하지 않다.

안테나 변환기로 형성되는 능동 안테나 요소에 의해 표현되는 안테나 패턴을적절하게 이동시킴으로써 원격지와 무선 신호들의 보다 좋은 전송 및 수신을 촉진시키는 방법이 제공된다. 안테나 어셈블리는 안테나 변환기에 더하여 디렉터 요소를 포함한다. 디렉터 요소는 능동 안테나 요소에 관하여 안테나 이득이 증가되는 방향으로 배치된다. 결과 안테나 이득은 그 방향으로 증가되어 무선 통신의 성능을 개선하고 반면에 또한 반대 방향으로 안테나 이득을 감소시킨다. 소형 크기의 안테나 어셈블리가 제공된다. 일 구현에 있어서, 구동 요소(driven element), 즉 안테나 변환기로 형성된 능동 안테나 요소는 디렉터 요소로부터 단지 4mm, 셀룰러 주파수에서 약 0.013 파장만큼 분리된다.

상기 설명들은 본 발명을 구현하기 위한 바람직한 예들이고, 본 발명의 범위가 반드시 이 설명에 의해 제한되지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 정해진다.

Claims

무선 신호들을 통신하도록 사용자에 의해 동작 가능한 무선 회로를 갖는 무선 장치(radio device)에서, 상기 무선 회로는 사용자에 의해 운반 가능한 무선 하우징(housing)에 의해 수용(housed)되고, 상기 무선 신호들을 변환하는 개선된 안테나 어셈블리(assembly)에 있어서,

상기 무선 하우징에 배치되고 상기 무선 회로에 접속되며, 독립(isolation)하여 제1 안테나 패턴을 나타내고 상기 무선 신호들을 변환하는 제1 안테나 요소; 및

상기 무선 하우징에 배치되는 제2 안테나 요소로서, 상기 제1 안테나 요소와 선택된 관계로 배치되도록 상기 제1 안테나 요소로부터 이격되고, 상기 제2 안테나 요소는 상기 제1 안테나 요소와 상기 선택된 관계로 배치되도록 상기 제2 안테나 요소의 배치에 응답하는 방식으로 상기 제1 안테나 패턴을 변경시켜, 상기 제1 안테나 요소로 하여금 상기 제1 안테나 패턴과 동일하지 않은 결과(resultant) 안테나 패턴을 나타내게 하는 제2 안테나 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소는 에너지 방사 요소를 포함하고, 상기 제1 안테나 패턴은 제1 로커스 포인트(locus point)에 의해 정해지는 방사 패턴(radiation pattern)을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소와 선택된 관계로 상기 제2 안테나 요소를 배치하는 것은 상기 제1 안테나 패턴을 상기 제1 로커스 포인트로부터 제2 로커스 포인트에 오프셋함으로써 상기 결과 안테나 패턴을 형성하게 하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제3항에 있어서, 상기 무선 장치는 음성 통신을 수행하도록 사용자에 의해 동작 가능한 무선 송수신기를 포함하고, 상기 음성 통신은 상기 무선 송수신기가 상기 사용자에게 인접하여 배치되는 경우 사용자가 입으로 말한 것을 나타내며, 상기 제1 안테나 패턴을 상기 제1 로커스 포인트로부터 상기 제2 로커스 포인트로 오프셋하도록 상기 제2 안테나 요소를 배치하는 것은 상기 결과 안테나 패턴을 상기 제1 안테나 패턴에 관하여 상기 사용자로부터 멀어지게 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 무선 장치는 셀룰러 통신 시스템에서 동작 가능한 이동전화를 포함하고 상기 제1 안테나 요소는 셀룰러 시스템 주파수들의 무선 신호들의 변환을 허용하는 타입인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소는 기판상에 프린트된 전도성 경로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제6항에 있어서, 상기 기판은 상기 무선 하우징에 지지되는 반원 플레이트(plate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제7항에 있어서, 상기 반원 플레이트는 원형 원주의 제1 부분을 정하고, 상기 제2 안테나 요소는 상기 반원 플레이트 및 그 위에 형성되는 상기 제1 안테나 요소로부터 이격되어 상기 원형 원주의 제2 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제8항에 있어서, 상기 반원 플레이트는 세로로(longitudinal) 긴(lengthwise) 크기(dimension)로 더 선택되고, 상기 제2 안테나 요소는 적어도 상기 반원 플레이트의 세로로 긴 크기만큼 크게 긴 크기인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제2 안테나 요소는 기생(parasitic) 요소를 형성하고, 상기 기생 요소는 상기 기생 요소에 반대 방향의 안테나 이득(gain)을 감소시키고 상기 기생 요소 방향의 안테나 이득을 증가시켜 상기 결과 안테나 패턴을 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소는 1/4 파장, 나선형 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소는 기판상에 프린트된 전도성 경로들을 포함하여 꼬불꼬불한(meandering) 선 안테나 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 무선 장치는 제1 주파수 범위내에서 및 적어도 하나의 제2 주파수 범위내에서 무선 신호들을 송수신하도록 동작 가능한 다중-모드 이동전화를 포함하고, 상기 제1 안테나 요소는 상기 제1 주파수 범위내에서 무선 신호들을 송수신하기 위한 안테나 특성들의 제1 요소부분 및 상기 제2 주파수 범위내에서 무선 신호들을 송수신하기 위한 안테나 특성들의 제2 요소부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 무선 장치는 셀룰러 통신 시스템에서 동작 가능한 이동전화를 포함하고, 상기 무선 회로가 수용되는 상기 무선 하우징은 제1 사이드 하우징 부분 및 제2 사이드 하우징 부분을 포함하며, 상기 제1 사이드 하우징 부분은 상기 이동전화가 상기 사용자에 의해 동작되는 경우 상기 사용자를 향하고, 상기 제2 사이드 하우징 부분은 상기 이동전화가 상기 사용자에 의해 동작되는 경우 상기 사용자로부터 멀어지게 향하며, 상기 제1 안테나 요소가 상기 제2 안테나 요소보다 상기 제1 사이드 하우징 부분에 더 가까이 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
사용자에 의해 운반 가능한 무선 하우징(housing)에 수용되고 사용자에 의해 동작 가능한 무선 회로를 갖는 무선 장치에서 무선 신호들을 변환하는 방법에 있어서,

상기 무선 하우징에 제1 안테나 요소를 배치하는 단계;

독립하여 제1 안테나 패턴을 나타내는 상기 무선 안테나 요소를 상기 무선 하우징에 수용된 상기 무선 회로에 접속하는 단계; 및

상기 제1 안테나 요소와 선택된 관계가 되도록 상기 제1 안테나로부터 이격시켜, 제2 안테나 요소를 상기 무선 하우징에 배치하는 단계로서, 상기 제1 안테나 요소와 상기 선택된 관계가 되도록 상기 제2 안테나 요소를 배치하는 것은 상기 제1 안테나 패턴을 변경시켜 상기 제1 안테나 요소가 상기 제1 안테나 패턴과 동일하지 않은 결과 안테나 패턴을 나타내게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소를 배치하는 동작 및 상기 제1 안테나 요소를 접속하는 동작동안 배치되고 접속되는 상기 제1 안테나 요소는 스터브(stub) 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 제1 안테나 패턴은 제1 로커스 포인트(locus point)에 의해 정해지는 방사 패턴을 포함하고, 상기 제2 안테나 요소를 배치하는 상기 동작은 상기 제1 안테나 패턴을 상기 제1 로커스 포인트로부터 제2 로커스 포인트에 오프셋하게 하여, 상기 결과 안테나 패턴이 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 제2 안테나 요소를 배치하는 상기 동작동안 배치되는 상기 제2 안테나 요소는 기생(parasitic) 요소를 형성하고, 상기 기생 요소는 상기 기생 요소에 반대 방향의 안테나 이득(gain)을 감소시키고 상기 기생 요소 방향의 안테나 이득을 증가시켜 상기 결과 안테나 패턴을 형성하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 제1 안테나 요소는 반원 기판상에 프린트된 전도성 선들로 형성되는 꼬불꼬불한(meandering) 선 안테나 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 동작 가능하고 사용자에 의해 운반 가능한 무선 하우징에 의해 수용되는 무선 회로를 갖는 무선 장치에서 무선 신호들을 변환하는 안테나 어셈블리에 있어서,

상기 무선 하우징에 배치되고 상기 무선 회로에 접속되며, 독립하여 제1 안테나 패턴을 나타내고 상기 무선 신호들을 변환하는 제1 안테나 요소; 및

상기 무선 하우징에 배치되는 제2 안테나 요소로서, 상기 제1 안테나 요소와 선택된 관계로 배치되도록 상기 제1 안테나 요소로부터 이격되고, 상기 제2 안테나 요소는 상기 제1 안테나 요소와 상기 선택된 관계로 배치되도록 상기 제2 안테나 요소의 배치에 응답하는 방식으로 상기 제1 안테나 패턴을 변경시켜, 상기 제1 안테나 요소로 하여금 상기 제1 안테나 패턴과 동일하지 않은 결과 안테나 패턴을 나타내게 하는 제2 안테나 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
휴대용 통신 장치내의 무선 회로를 가지고 사용하기 위한 안테나에 있어서,

적어도 하나의 제1 사이드 부분을 갖는 제1 요소로서, 상기 제1 사이드 부분은 무선 신호들을 송신하고 수신하기 위한 상기 무선 회로에 접속되고, 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분을 갖는 방사 패턴을 나타내는 제1 요소; 및

상기 제1 요소에 인접하게 배치되고 미리-선택된 길이를 갖는 제2 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
제21항에 있어서, 상기 제2 요소가 상기 제1 요소에 관하여 더 멀리(further) 배치되도록 하여 상기 방사 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분에 마주보게(opposite) 하는 것을 특징으로 하는 안테나.
제21항에 있어서, 상기 제2 요소가 상기 제1 요소에 관하여 더 멀리 배치되도록 하여 상기 제1 요소로부터 미리-선택된 분리 간격을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나.
안테나가 방사 요소 및 수동 요소를 포함하고, 상기 방사 요소는 무선 신호들을 송신하고 수신하기 위한 무선 회로에 접속되며, 상기 방사 요소는 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분을 포함하는 방사 패턴을 나타내고, 상기 안테나의 상기 방사 패턴을 조정(adjust)하기 위한 방법에 있어서,

상기 수동 요소를 상기 방사 요소에 인접하게 배치하는 단계; 및

상기 방사 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분을 줄이기 위하여 상기 수동 요소의 길이를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제24항에 있어서, 상기 배치하는 단계는 상기 수동 요소를 상기 방사 요소에 인접하게 하고 상기 방사 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분에 마주보는 위치에 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 상기 배치하는 단계는 상기 수동 요소를 상기 방사 요소에 인접하게 하고 상기 방사 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분에 마주보는 위치에 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
페이스(face) 표면을 갖는 하우징(housing);

상기 하우징내에 포함되는 무선 회로;

상기 하우징상에 배치되는 제1 요소로서, 상기 제1 요소는 무선 신호들을 전송하고 수신하기 위한 상기 무선 회로에 접속되는 사이드 부분을 가지고, 상기 하우징의 상기 페이스 표면 방향으로 연장하는 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분을 포함하는 방사 패턴을 나타내는 제1 요소; 및

상기 하우징상에 배치되고 상기 제1 요소에 인접하게 배치되며, 상기 방사 패턴의 상기 적어도 하나의 제1 방사 패턴 부분을 줄이도록 선택되는 선택된 길이를 갖는 제2 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치.