KR20020080464A - 무선 정보 가전 장치 - Google Patents

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KR20020080464A
KR20020080464A KR1020027011520A KR20027011520A KR20020080464A KR 20020080464 A KR20020080464 A KR 20020080464A KR 1020027011520 A KR1020027011520 A KR 1020027011520A KR 20027011520 A KR20027011520 A KR 20027011520A KR 20020080464 A KR20020080464 A KR 20020080464A
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KR1020027011520A
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히데키 키리노
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 명세서에서 기술된 무선 정보 가전 장치에서는 안테나의 설치 위치의 제한이 적게 되고, 더욱이 장치의 설치 장소의 제한이 적게 된다. 더욱이, 셋탑 박스와 같은 복수의 정보 가전 장치를 쌓아 올려 설치하는 경우, 상기 장치에서는 통신 영역의 제한과 통신 거리의 저하가 적게 된다. 금속 케이싱(101)은 공진 안테나로서 이용된다. 전류는 설치 나사(104), 직류로 접속된 접지선(109), 또는 전자기적으로 결합된 여진 패치(113)를 통해 공급된다. 또한, 복수의 여진 모드의 다이버시티 동작이 가능하게 된다. 상기 안테나는 버랙터 다이오드 또는 강유전 커패시터를 이용함으로써 자동으로 정합될 수 있다.

Description

무선 정보 가전 장치{Wireless Information Consumer Electronics Apparatus}
최근, 셋탑 박스와 같은 정보 가전 장치를 무선 수단에 의해 네트워크에 접속하여 이용하는 것이 시도되고 있다.
무선 정보 가전 장치의 종래예가 도 13 및 도 14에 도시된다. 도 13에 나타낸 종래 무선 정보 가전 장치에서, 안테나(301)는 별개의 부품으로서 사용된다. 안테나(301)는 공간에 접근하기 용이하고, 무선 정보 가전 장치의 조작에 방해되지 않는 장소에 설치되어야 하기 때문에, 예를 들어 상기 장치의 배면(302) 또는 금속 케이싱(303)의 상면(304)에 통상 설치된다.
그러나, 종래의 방법에서는 안테나가 상기 장치의 배면(302) 또는 금속 케이싱(303)의 상면(304) 이외의 장소에 설치되면, 통신하고자 하는 상기 장치의 설치 방향에 따라, 다음 문제점이 발생된다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 2개의 장치의 송수신파가 동일한 편파 평면에 있을 때 조차도, 수신 전력이 저하되고, 상기 안테나 설치 위치가 제한된다.
더욱이, 종래의 방법에서는 상기 안테나가 도 13에 나타낸 바와 같이 상기 장치의 상면(304) 위치에 설치되는 경우, 상기 안테나의 방사 지향 특성은 도 14의 방향(305, 306 및 307)으로 나타낸 바와 같이 된다. 따라서, 도면 부호 308의 방향에서는 감도가 부족하게 되어, 통신 거리가 짧아지게 된다. 결과적으로, 상기 장치의 설치 위치가 제한된다.
더욱이, 종래의 방법에서는 셋탑 박스와 같은 정보 가전 장치를 복수대 쌓아 올려 설치하는 경우, 각 셋탑 박스의 금속 케이싱은 다른 셋탑 박스의 안테나 특성을 손상시킬 수 있어, 통신 영역이 제한되거나, 통신 거리가 짧아지게 된다.
본 발명은 무선 수단에 의해 정보를 전송하는 가전 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 금속 케이싱을 안테나로서 이용하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 금속 케이싱 외면에서의 고주파 전류의 흐름을 보여주는 단면도.
도 3은 도 1에 나타낸 바와 같이 금속 케이싱의 중앙 위치에서 전류를 급전하고, 금속 케이싱의 크기가 3λ/4의 폭, 3λ/4의 깊이 및 λ/4의 높이인 경우에 금속 케이싱 외면 전류의 방향, 편파 및 지향 특성을 보여주는 사시도.
도 4는 도 3에서와 같이 동일한 케이싱 크기이고, 케이싱 종단 위치에서 전류를 급전하는 경우에 케이싱 외면 전류와 지향 특성을 보여주는 측단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 2에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예 3에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치의 사시도.
도 7은 실시예 3에서 케이싱 외면에서의 고주파 전류의 흐름을 보여주는 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예 4에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치의 사시도.
도 9는 실시예 4에서 케이싱 외면에서의 고주파 전류의 흐름을 보여주는 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 블록도.
도 11은 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 안테나 정합 방법을 보여주는 도면.
도 12a 및 12b는 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 정합 소자의 구성을 보여주는 회로도.
도 12c는 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 정합 소자의 리액턴스 특성을 보여주는 도면.
도 13은 종래의 무선 정보 가전 장치를 보여주는 도면.
도 14는 종래의 무선 정보 가전 장치의 안테나 지향 특성을 보여주는 도면.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 무선 정보 가전 장치는
a) 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상이고, 안테나로서 이용되는 금속 케이싱;
b) 상기 금속 케이싱의 외면에 설치되고, 고주파 신호를 송신하거나 고주파 신호를 수신하기 위한 급전(給電) 터미널을 갖는 고주파 모듈;
c) 상기 고주파 모듈의 설치 나사를 통해 상기 급전 터미널로부터 상기 금속 케이싱의 외면으로 고주파 전류를 급전하고, 고주파 모듈을 금속 케이싱에 기계적으로 결합하기 위한 급전 결합 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서의 무선 정보 가전 장치는
a) 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상이고, 안테나로서 이용되는 금속 케이싱;
b) 상기 금속 케이싱 내부에 설치된 고주파 모듈; 및
c) 상기 금속 케이싱에 직류로 접속된 상기 고주파 모듈의 접지선과, 상기 금속 케이싱에 제공된 전류 도출 노치를 통해 상기 금속 케이싱의 외면으로 고주파 전류를 급전하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서의 무선 정보 가전 장치는
a) 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상이고, 안테나로서 이용되는 금속 케이싱;
b) 상기 금속 케이싱 내부에 설치된 고주파 무선 모듈; 및
c) 상기 금속 케이싱에 전자기적으로 접속된 상기 고주파 모듈의 여진(excitation) 패치와, 상기 금속 케이싱에 제공된 전류 도출 창을 통해 상기 금속 케이싱의 외면으로 고주파 전류를 급전하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에서의 무선 정보 가전 장치는
a) 사용되고 있는 주파수에서 복수의 모드로 공진하는 형상의 금속 케이싱;
b) 복수의 여진 모드로 상기 금속 케이싱으로 고주파 전류를 급전하기 위한 수단을 포함하여, 상기 금속 케이싱이 편파 및 지향성 다이버시티 동작을 행할 수 있다.
본 발명의 무선 정보 가전 장치는 적어도 3개 이상의 접지선으로부터 2개 이상의 접지선을 선택함으로써, 상기 복수의 여진 모드를 발생시키기 위한 수단을 더 포함한다.
본 발명의 무선 정보 가전 장치는 상기 여진 패치의 복수의 공진 모드를 이용하여 상기 복수의 여진 모드를 발생하기 위한 수단을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에서의 무선 정보 가전 장치는
a) 안테나로서 이용되는 금속 케이싱;
b) 상기 안테나의 정합 상태를 감시함으로써, 주위의 금속 유무 또는 금속 접근 상태를 자동으로 검출하고, 상기 정합 상태의 검출 신호에 의해 자동으로 안테나 정합 소자의 임피던스를 변화시킴으로써, 상기 안테나를 정합시키기 위한 안테나 자동 정합 장치를 포함한다.
본 발명의 무선 정보 가전 장치에서는 버랙터 다이오드가 상기 안테나 정합 소자로서 이용된다.
본 발명의 무선 정보 가전 장치에서는 강유전 커패시터가 상기 안테나 정합 소자로서 이용된다.
본 발명에 의하면, 안테나로서 금속 케이싱을 이용함으로써, 안테나로서 별개의 부품이 이용되지 않아, 안테나의 설치 위치의 제한이 없는 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
본 발명에 의하면, 상기 장치의 설치 위치의 제한이 적은 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
본 발명에 의하면, 예를 들어 셋탑 박스와 같은 정보 가전 장치를 복수대 쌓아 올려 설치하는 경우에서도, 무선 정보 가전 장치는 통신 영역의 제한이 보다 적고, 통신 거리의 저하가 보다 적게 된다.
(실시예 1)
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 본 발명의 실시예 1을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예 1에서 케이싱 외면에서의 고주파 전류의 흐름을 보여주는 단면도이다. 도 3은 도 1에 나타낸 바와 같이 금속 케이싱의 중앙 위치에서 전류를 공급하고, 금속 케이싱의 크기가 3λ/4의 폭, 3λ/4의 깊이 및 λ/4의 높이인 경우의 금속 케이싱 외면 전류의 방향, 편파 및 지향 특성을 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3에서와 같이 동일한 케이싱 크기에서 케이싱 종단 위치에서 전류를 급전하는 경우의 케이싱 외면 전류와 지향 특성을 보여주는 측단면도이다.
도 1에서, 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치(100a)는 금속 케이싱(101a)을 갖는다. 금속 케이싱(101a)은 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상을 가지며, 안테나로서 사용되도록 설계된다. 도 1a에서, 고주파 모듈(102)은 급전겸 설치 나사(104)에 의해 금속 케이싱(101a)의 2개의 나사 구멍(105)내에 설치된 급전 터미널(103)과 함께, 금속 케이싱(101a)의 상면 중앙에 설치된다. 급전 터미널(103)과 금속 케이싱(101a)은 전기적으로 접속되고, 더욱이 고주파 모듈(102)은 급전겸 설치 나사(104)에 의해 금속 케이싱(101a)에 기계적으로 결합된다. 또한, 이것은 청구범위에서 급전 결합 수단으로 불린다.
신호원(106)은 고주파 모듈(102)에 장착되고, 고주파 전류는 급전 터미널(103)로부터 금속 케이싱(101a)에 인가된다.
슬릿(107a)은 2개의 나사 구멍을 이격하도록 2개의 나사 구멍(105) 사이에서 개방된다. 슬릿(107a)은 급전 터미널(103) 사이의 거리가 고주파 전류의 파장과 비교하여 전기적으로 단락된 거리에 근접하여, 안테나 방사 효율이 충분하지 않는 경우에 제공된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 무선 정보 가전 장치에서는 고주파 신호가 전자파로서 방사되는 경우, 고주파 신호는 고주파 모듈(102)의 신호원(106)에서 발생된다. 발생된 고주파 신호는 전류로서 고주파 모듈(102)의 급전 터미널(103)로부터 급전겸 설치 나사(104)를 통해 금속 케이싱(101a)의 외면으로 흐른다.
도 1b에서, 나사 구멍(105)의 위치는 도 1a와 비교하여, 고주파 모듈(102)을 금속 케이싱(101b)에 장착할 때, 2개의 급전 터미널(103)을 연결하는 직선의 방향을 90°만큼 바꾸도록 변경된다. 또한, 그에 따라 슬릿(107b)의 방향도 90°만큼 바뀐다.
도 2에서, 고주파 신호는 신호원(106)에서 발생되고, 고주파 전류(119)는 급전 터미널(103), 급전겸 설치 나사(104) 및 금속 케이싱의 나사 구멍(105)을 통해 금속 케이싱(101a, 101b)의 외면으로 흐른다.
금속 케이싱(101a, 101b)은 고주파 전류가 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이 3λ/4의 폭, 3λ/4의 깊이 및 λ/4의 높이의 크기인 케이싱 외면으로 흐를 때, 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 설계된다. 도 1a에 나타낸 바와 같이 구성된 금속 케이싱(101a)의 외면을 흐르는 고주파 전류(119)의 작용이 도 3a에 도시된다. 도 3a에서, 고주파 전류(119)는 금속 케이싱(101a)의 표면에 공진하고, 도 3a에서 화살표로 표시되고, 또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 케이싱 외면에 공진 전류(120)를 발생시킨다. 도 3에서, 하나의 화살표는 케이싱의 전류의 반파장을 표시하고, 케이싱 외주 전체는 2파장이다. 따라서, 이것은 공진 전류가 케이싱 전체 주위를 균일하게 흐르는 것을 나타낸다.
구성이 도 1b에 나타낸 바와 같은 경우에, 고주파 전류는 도 3b에 나타낸 바와 같이 흐른다.
케이싱 외면을 흐르는 고주파 전류(119)와 케이싱 공진에 의해 발생된 공진 전류(120)는 이격되어 결합되기 때문에, 전파를 방사하여, 케이싱은 안테나로서 기능한다.
여기서, 케이싱 크기는 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 설계된다. 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전류가 케이싱의 위치(122)로부터 급전되어도, 공진에 의한 공진 전류로서, 급전 위치에 보다 근접한 공진 전류(124)와 급전 위치로부터 보다 떨어진 급전 전류(123)는 크기가 동일하게 된다. 따라서, 급전 위치는 도면에 나타낸 바와 같이 일측으로 벗어나지만, 안테나로서의 방사 지향 특성은 양측에서 동일하게 된다.
도 1c는 도 1a의 구성과 도 1b의 구성의 결합을 나타내고, 여기서, 제 1 신호원(106a)과 제 2 신호원(106b)은 고주파 모듈(102c)에 장착된다. 2개의 신호원(106a, 106b)은 도면에 나타낸 바와 같이 교차 슬릿(107c)의 각 분기를 가로질러서 배치된 3개의 나사 구멍에 대응하여 제공된 3개의 급전 터미널(103)에 접속된다.
따라서, 2개의 신호원(106a, 106b)을 전환함으로써, 고주파 전류는 도 3a 또는 도 3b에 나타낸 바와 같이 개별적으로 발생될 수 있다. 따라서, 전파의 편파 평면을 전환함으로써, 전파는 다른 모드(예를 들어, 다른 방향 또는 수직 편파, 수평 편파, 사교 편파, 우측 타원 편파 또는 좌측 타원 편파와 같은 다른 편파)로 발생될 수 있다. 결과적으로, 통신 목적지에 대한 강한 수신 전력을 초래하는 편파 및 지향 특성이 선택될 수 있다. 이러한 전환의 경우에 2개의 신호원 대신에 하나의 신호원만이 사용될 수 있고, 급전 터미널(103)에 대한 그 접속이 전환될 수 있다.
더욱이, 2개의 신호원(106a, 106b)을 동시에 동작시킴으로써, 다른 모드의 전파가 동시에 발생될 수 있다. 따라서, 전파는 통신 파트너에 쉽게 적용될 수 있다. 하나의 신호원이 사용되는 경우에도, 출력은 고주파 스위치에 의해 2개로 분할될 수 있어, 출력은 2개의 신호원으로서 동일한 방법으로 사용될 수 있다. 따라서, 이것은 설치될 장치에 대한 장소의 제한이 적은 무선 정보 가전 장치를 실현한다.
본 실시예에 의하면, 금속 케이싱을 안테나로서 이용하기 위해, 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상으로 된다. 그리고, 고주파 모듈은 금속 케이싱의 외면에 설치되어, 고주파 전류가 모듈 설치 나사를 통해 케이싱 외면으로 공급될 수 있다. 이러한 구성에서, 고주파 전류는 금속 케이싱 외면에 공급될 수 있다. 더욱이, 금속 케이싱의 공진에 의해, 금속 케이싱은 동일측 뿐만 아니라 급전 위치의 반대측에서 양호한 방사 특성을 갖는 안테나로서 사용될 수 있다. 안테나로서 별개의 부품을 사용하지 않기 때문에, 이것은 안테나 장착 위치의 제한이 없는 무선 정보 가전 장치를 실현한다.
본 실시예에서 예시된 바와 같이, 전파는 신호원으로부터 발생된다. 그러나, 동일한 구조에서 신호 수신부를 신호원 대신에 급전 터미널에 접속함으로써, 안테나로서의 금속 케이싱은 또한 상반 정리(creciprocity theorem)로 인해 다른 장치로부터 전송된 전파에 의해 공진되어, 전파가 또한 양호하게 수신된다. 따라서, 본 발명에서의 급전 터미널은 전파를 외부로 공급하는 터미널, 및 고주파 전류를 또한 외부로부터 내부로 공급하는 터미털인 것으로 정의된다. 고주파 모듈은 고주파 신호를 발생시키는 장치, 및 고주파 신호를 수신하는 장치 모두를 포함한다.
(실시예 2)
도 5는 본 발명의 실시예 2에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전장치(100d)를 보여주는 사시도이다. 실시예 1의 도 1c와 다른 것은 신호원(106a, 106b)을 고주파 모듈(102d)의 급전 터미널(103)에 접속하는 방향이다. 신호원(106a, 106b)은 교차 슬릿(107c) 주위의 4개의 나사 구멍(105)중 각 하나에 대해 대각선 방향으로 접속된다.
이러한 구성에서, 2개의 신호원이 동시에 동작할 경우, 고주파 전류는 금속 케이싱(101d)에 대각선 방향으로 X 형상으로서 흐른다. 따라서, 방사된 전파의 편파 평면이 또한 이 구성에 해당된다. 이와 같은 고주파 전류의 흐름 변화로 인하여, 금속 케이싱의 치수가 그에 따라 변화된다.
실시예 1 및 2에서, 고주파 모듈이 금속 케이싱에 장착되기 때문에, 또 다른 케이싱 또는 다른 대상물을 직접 쌓아 올려 설치하는데 불편할 수 있다. 이것을 회피하기 위해, 금속 케이싱의 전파 모듈 설치 위치와 그들 주위 부분을 포함하는 홈을 형성함으로써, 전파 모듈이 홈에 장착될 수 있다. 더욱이, 고주파 모듈의 상위면이 플라스틱 물질과 같은 비도전성 물질로 덮혀진 경우, 고주파 모듈이 보호될 수 있고, 먼지의 침입이 동시에 방지될 수 있다.
(실시예 3)
도 6은 본 발명의 실시예 3에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치(100e)를 보여주는 사시도이다. 도 7은 케이싱 외면의 고주파 전류의 흐름을 보여주는 단면도이다. 도 6에서, 장치(100e)는 금속 케이싱(101e)의 측면 슬롯(108)에 삽입되는 카드형 고주파 모듈(102)을 갖고, 컨넥터에 접속된다. 고주파 모듈(102e)에서는 3개의 접지선(109)이 제공된다. 제 1 신호원(111a)과 제 2 신호원(111b)은 커패시터(110)에 의해 3개의 접지선(109)에 교류로 접속된다. 접지선(109)은 고주파 전류를 직접 또는 컨넥터 등에 의해 금속 케이싱 외면으로 도출하기 위한 고주파 전류 도출 노치(112a 내지 112c)에 직류로 접속된다.
도 6에서, 제 1 신호원(111a)은 커패시터(110) 및 접지선(109)을 통해 고주파 전류 도출 노치(112a)에 접속된다. 제 2 신호원(112b)은 커패시터(110) 및 접지선(109)을 통해 고주파 전류 도출 노치(112b)에 접속된다. 2개의 신호원의 공통 출력은 커패시터(110) 및 접지선(109)을 통해 고주파 전류 도출 노치(112c)에 접속된다.
이와 같은 구성을 갖는 무선 정보 가전 장치에서, 고주파 신호를 전자파로서 방사하는 경우, 고주파 신호는 카드형 고주파 모듈(102e)의 제 1 신호원(111a) 및 제 2 신호원(111b)에서 발생된다. 발생된 고주파 신호는 금속 케이싱과 고주파 전류 도출 노치(112a 내지 112c)에 직류로 접속된 접지선(109)을 통해 금속 케이싱(101e) 외면으로 전류로서 흐른다. 그리고, 카드형 고주파 모듈(102e)은 무선 정보 가전 장치내에 삽입된다.
도 7은 케이싱 외면에 흐르는 고주파 전류의 모드를 나타낸다. 도 7에서, 제 1 및 제 2 신호원(111a, 111b)에서 발생된 고주파 신호는 금속 케이싱(101e)에 고주파 전류(119)로서 흐른다. 그리고, 고주파 전류(119)는 금속 케이싱 및 고주파 전류 도출 노치(112a 내지 112c)에 직류로 접속된 접지선(109)을 통해 흐른다.
이번에는 고주파 전류 도출 노치(112a 및 112c)에 의해, 도 3a에 나타낸 바와 같은 고주파 전류가 금속 케이싱에 흐른다. 고주파 전류 도출 노치(112b 및 112c)에 의해, 도 3b에 나타낸 바와 같은 고주파 전류가 금속 케이싱에 흐른다.
한편, 본 실시예에서는 고주파 전류 도출 노치(112)의 개구부로부터의 먼지 유입을 방지하기 위해, 개구부는 플라스틱 물질과 같은 비도전성 물질의 리드로 덮혀질 수 있다.
(실시예 4)
도 8은 본 발명의 실시예 4에서의 셋탑 박스와 같은 무선 정보 가전 장치(100f)를 보여주는 사시도이다. 도 9는 케이싱 외면의 고주파 전류의 흐름을 보여주는 단면도이다. 도 8에서, 장치(100f)는 금속 케이싱(101f) 측면에 삽입되는 카드형 고주파 모듈(102f)을 갖고, 컨넥터 등에 접속된다. 여진 패치(113)는 고주파 모듈(102f)에 장착되고, 제 1 신호원(114) 및 제 2 신호원(115)은 여진 패치(113)에 접속된다. 금속 케이싱(101f)은 고주파 전류를 금속 케이싱의 외면으로 도출하기 위한 도출 창(118)을 포함한다.
이와 같은 구성을 갖는 무선 정보 가전 장치에서, 고주파 신호를 전자파로서 방사하는 경우, 고주파 신호는 카드형 고주파 모듈(102f)의 제 1 신호원(114) 및 제 2 신호원(115)에서 발생된다. 발생된 고주파 신호는 여진 패치(113)에서 직각으로 교차되는 제 1 공진 모드 전류(116)와 제 2 공진 모드 전류(117)를 발생시키도록 한다. 고주파 전류는 카드형 고주파 모듈(102f)의 여진 패치(113)와 금속 케이싱(101f)이 전자기적으로 결합될 때 금속 케이싱 외면으로 흐른다. 그리고, 카드형고주파 모듈(102f)은 장치(100f)내에 삽입된다. 흐르고 있는 고주파 전류는 고주파 전류 도출 창(118)을 통해 케이싱 외면으로 유출된다.
도 9는 케이싱 외면의 고주파 전류의 흐름 모드를 나타낸다. 도 9에서, 제 1 및 제 2 신호원(114, 115)에서 발생된 고주파 신호는 복수의 공진 모드를 갖는 여진 패치(113)에 직각으로 인가된다. 금속 케이싱(101f)에 전자기적으로 결합된 여진 패치(113)으로부터의 방사(121)는 복수의 여진 모드로 고주파 전류 도출 창(118)을 통과한다. 따라서, 고주파 전류(119)는 금속 케이싱(101)의 외면을 흐른다.
고주파 전류가 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이 3λ/4의 폭, 3λ/4의 깊이 및 λ/4의 높이의 크기인 케이싱 외면을 흐르는 경우, 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱(101f)이 설계된다. 이와 같은 구조를 갖는 금속 케이싱(101f)의 외면을 흐르는 고주파 전류(119)는 케이싱 표면에서 공진된다. 전류(119)는 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같은 동일한 방식으로 도 9에 나타낸 케이싱 외면에 공진 전류(120)를 발생시킨다. 도 3에서, 하나의 화살표는 케이싱의 전류의 반파장을 나타내고, 케이싱 전체 외주는 2파장이며, 이것은 공진 전류가 케이싱 전체 주위 전체에 균일하게 흐르는 것을 나타낸다.
케이싱 외면에 흐르는 고주파 전류(119)와 케이싱 공진에 의해 발생된 공진 전류(120)는 이격되어 결합됨으로써 전파를 방사하여, 케이싱은 안테나로서 기능한다.
한편, 본 실시예에서는 고주파 전류 도출 창(118)의 개구부로부터의 먼지 유입을 방지하기 위해, 개구부는 플라스틱 물질과 같은 비도전성 물질의 리드로 덮혀질 수 있다.
상기 실시예 3 및 4에서, 금속 케이싱에 대한 고주파 전류 도출 노치 및 고주파 전류 도출 창의 위치와 금속 케이싱의 치수는 적절히 변경될 수 있다. 이들을 변경시킴으로써, 공진 상태는 실시예 2에서 나타낸 바와 같이 금속 케이싱의 대각선 방향으로 고주파 전류를 전달함으로써 달성될 수 있다.
실시예 3 및 4에서, 고주파 모듈은 금속 케이싱에 착탈 가능한 카드이지만, 고주파 모듈은 또한 금속 케이싱에 고정될 수 있다.
실시예 2, 3 및 4에서, 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 금속 케이싱은 공진하도록 형상화되고, 안테나로서 별개의 부품을 사용하지 않아, 안테나의 설치 위치에 제한이 없는 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
실시예 2, 3 및 4에서, 실시예 1에서 설명된 바와 같이, 전류를 안테나로서 사용되는 금속 케이싱에 급전하기 위한 방향으로 신호원을 변경함으로써, 편파 및 지향 특성이 도 3a 및 3b에서 나타낸 바와 같이 변경될 수 있다. 이것은 제 1 신호원(106a, 111a, 114) 또는 제 2 신호원(106b, 111b, 115)중 어느 쪽이든 동작하도록 변경하는 경우와 동일한 방법으로 된다. 따라서, 장치에 따라서 수신 전력에 있어서 강한 편파 및 지향 특성이 선택될 수 있다. 따라서, 장치 설치 장소의 제한이 적은 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
따라서, 본 발명에 의하면 금속 케이싱을 안테나로서 사용하는 구조에서 하나의 방법으로서 다음 구성이 이용된다.
ⅰ) 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 형상화되고,
ⅱ) 고주파 모듈은 금속 케이싱 외면에 설치되며,
ⅲ) 고주파 전류는 모듈 설치 나사를 통해 케이싱 외면으로 공급된다. 그 결과, 고주파 전류는 금속 케이싱 외면으로 공급될 수 있고, 케이싱의 공진에 의해 금속 케이싱은 금속 케시싱의 급전 위치에 관계없이 균일하고 우수한 방사 특성을 갖는 안테나로서 사용될 수 있다. 안테나로서 별도의 부품을 사용하지 않기 때문에, 안테나의 설치 위치에 제한이 없는 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
또한, 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱을 형상화하고, 금속 케이싱에 고주파 모듈을 설치하며, 케이싱에 직류로 접속된 접지선을 통해 고주파 전류를 케이싱으로 공급함으로써, 이 효과가 실현된다.
더욱이, 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱을 형상화하고, 케이싱에 고주파 모듈을 설치하며, 케이싱에 전자기적으로 접속된 여진 패치를 통해 고주파 전류를 케이싱으로 공급함으로써, 동일한 효과가 실현된다.
본 발명에 의하면, 금속 케이싱을 안테나로서 사용하는 구조에서, 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 복수의 모드로 공진하도록 형상화되고, 케이싱이 편파 및 지향성 다이버시티 동작을 행할 수 있도록, 고주파 전류가 복수의 여진 모드로 금속 케이싱에 공급될 수 있다.
적어도 3개 이상의 접지선으로부터 2개 이상의 접지선을 선택하는 것은 복수의 여진 모드를 발생시킬 수 있다.
또는, 여진 패치의 복수의 공진 모드를 사용함으로써 복수의 여진 모드가 발생될 수 있고, 다른 편파의 전자파와 다른 지향 특성의 전자파가 금속 케이싱으로부터 발생될 수 있다.
따라서, 상기 장치에서는 수신 전력에 있어서 강한 편파 및 지향 특성이 선택될 수 있어, 장치의 설치 장소의 제한이 적은 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
(실시예 5)
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하면서 본 발명의 실시예 5를 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 블록도이다. 도 11은 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 정합 방법을 보여주는 도면이다. 도 12a 및 12b는 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 정합 소자의 구성을 보여주는 회로도이다. 도 12c는 본 발명의 실시예 5에서의 무선 정보 가전 장치의 정합 소자의 리액턴스 특성을 보여주는 도면이다.
본 실시예는 실시예 1 내지 4에서 나타낸 바와 같이, 금속 케이싱을 안테나로서 이용하는 무선 정보 가전 장치에 적용된다.
도 10의 무선 정보 가전 장치(200)에서, 제 1 편파 및 지향성으로 동작하는 금속 케이싱 안테나(201)와, 제 2 편파 및 지향성으로 동작하는 금속 케이싱 안테나(202)는 안테나 스위치(203)에 의해 선택적으로 전환되고, 정합 회로(204)에 접속된다. 또한, 정합 회로(204)는 청구범위에서는 안테나 정합 상태의 검출 신호에 의해 자동으로 안테나 정합 소자의 임피던스를 변화시킴으로써 안테나를 정합시키기 위한 안테나 자동 정합 장치로서 불려진다.
정합 상태 감시 회로(205)는 청구범위에서 기술된 바와 같이, 금속 케이싱을 안테나로서 사용하는 구조에서 안테나의 정합 상태를 감시함으로써, 주위의 금속 유무 또는 금속 접근 상태를 자동으로 검출하기 위한 것이다.
송수신 전환 스위치(206)는 전송 회로(207)로부터의 송신 신호를 안테나측 회로에 접속하거나, 안테나측 회로로부터의 수신 신호를 수신 회로(208)에 접속하도록 선택적으로 전환된다. CPU(209)는 이 무선 정보 가전 장치의 동작을 제어한다.
도 10에서, 무선 정보 가전 장치는 정합 상태 감시 회로(205)에 의해 예를 들어 데이터 패킷의 전송 타이밍의 휴지에서 안테나의 정합 상태를 검출한다. 예를 들면, 검출하기 위해, 지향성 커플러 및 검출 소자가 사용되어, 정합 회로(204)쪽으로의 전송 전력과 정합 회로(204)로부터 반사된 반사 전력이 검출되며, CPU(209)로 디지털화되어 전송된다.
안테나 스위치(203), 정합 상태 감시 회로(205) 및 송수신 전환 스위치(206)의 입출력 터미널의 반사량과 전송 손실이 충분히 작은 것으로 가정한다. 그러면, 정합 회로(204)로부터 반사된 반사 전력은 안테나(201 또는 202)와 정합 회로(204)의 합성 임피던스와 전송 회로(207)의 출력 임피던스 사이의 관계에 의해 결정된다.
정합 상태 감시 회로(205)에 의해 검출된 정합 상태 데이터는 CPU(209)로 전송된다. CPU는 정합하기 위해 정합 데이터를 정합 회로(204)로 전송한다. 정합 회로(204)에서는 CPU로부터 수신된 정합 데이터로부터 정합용 제어 전압이 발생된다.
도 11은 안테나 정합 방법을 나타낸다. 도 11에서, 안테나 임피던스(Zant)는 예를 들어 병렬 어드미턴스(임피던스의 역수: jY)와 직렬 임피던스(jZ)에 의해 전송 회로(207)측의 임피던스(Zin)와 정합된다. 도 11에서, jY와 jZ에 의해 임피던스 정합되는 모드는 이미턴스 차트상에 도시된다.
도 12a 및 12b는 정합 소자의 구성을 나타낸다. 도 12c는 정합 소자의 리액턴스 특성을 나타낸다.
제어 전압에 따라 임피던스가 변화되는 정합 소자로서, 예를 들어 도 12a에서 도면 부호 CV로 나타낸 버랙터 다이오드(211)를 사용하는 회로가 사용될 수 있다. 또한, 버랙터 다이오드(211)는 청구범위에서 기술된 바와 같이, 자동 정합 장치 또는 자동 정합 소자를 구성하기 위한 버랙터 다이오드이다.
대안적으로, 도 12b에서 도면 부호 CF로 나타낸 강유전 커패시터(212)가 이용될 수 있다. 또한, 강유전 커패시터(212)는 청구범위에서 기술된 자동 정합 장치를 구성하기 위한 강유전 커패시터이다.
예를 들면, 도 12a 및 12b에 나타낸 바와 같이 R>>Re(Zant)로서 선택하면, 정합 소자 터미널들 사이의 임피던스(Z)와 어드미턴스(Y)는 VT로 표시된 제어 전압(215)에 의해 도 12c에 나타낸 바와 같이 용량 상태로부터 유도 상태로의 범위로 변화된다. 따라서, 이 정합 소자를 도 11에 나타낸 병렬 어드미턴스와 직렬 임피던스로서 안테나에 접속함으로써, 안테나 정합이 실현된다.
여기서, 안테나 정합 상태는 안테나 주위의 금속 유무 또는 금속 접근 상태에 따라 크게 변화된다. 반대로, 안테나 정합 상태를 감시함으로써, 안테나 주위의금속 유무 또는 금속 접근 상태가 자동으로 검출될 수 있다. 안테나 주위의 금속 존재 또는 금속 접근은 안테나 임피던스를 변화시키고, 방사 성능을 손상시킬 수 있다. 안테나 임피던스가 변화될 때 다시 안테나를 정합시킴으로써, 손상된 방사 성능이 회복될 수 있다.
따라서, 종래의 방법에서는 예를 들어 복수의 셋탑 박스 또는 다른 정보 가전 장치를 쌓아 올려 설치하는 경우, 각 셋탑 박스의 금속 케이싱은 다른 셋탑 박스의 안테나 방사 특성을 악화하도록 동작한다. 따라서, 통신 영역이 제한되거나, 통신 거리가 짧게 된다. 본 발명에 의하면, 안테나 정합 상태를 일단 검출한 후에 안테나 임피던스가 변화되는 경우, 다시 안테나를 정합시킴으로써, 악화된 방사 성능이 회복될 수 있다. 그 결과, 장치의 설치 장소의 제한이 완화되고, 장치를 쌓아 올려 설치할 때 조차도, 안테나 감도가 악화되지 않은 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 복수 모드의 케이싱만이 편파 다이버시티로서 사용되었지만, 또한 유전 칩 안테나와 같은 안테나로서 종래의 별개의 부품과 이들을 결합하는 것으로 예시된 방법을 사용하는 것이 가능하다.
사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱이 불가피하게 형상화될 수 없을 때 조차도, 안테나를 자동으로 정합함으로써, 안테나 효율이 향상된다. 바꿔 말하면, 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱이 미리 설계되지 않을 때 조차도, 임의의 장소에 고주파 모듈을 설치하는 것만으로도, 효과적인 안테나를 갖는 무선 정보 가전 장치가 실현될 수 있다.
본 발명의 무선 정보 가전 장치에 의하면, 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 다음 구성이 금속 케이싱을 안테나로서 사용하는데 이용된다.
a) 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상으로 되고,
b) 고주파 모듈이 케이싱 외면에 설치되어, 고주파 전류가 모듈 장착 나사를 통해 케이싱 외면에 공급될 수 있다.
그러므로, 안테나로서 별개의 부품이 사용되지 않기 때문에, 안테나 장착 위치에 제한이 없는 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
또한, 동일한 효과가 다음 구성에 의해 획득된다.
a) 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱을 형상화하고,
b) 고주파 모듈을 케이싱에 설치하며,
c) 케이싱에 직류로 접속된 접지선과 케이싱에 제공된 전류 도출 노치를 통해 고주파 전류를 케이싱 외면에 공급한다.
또한, 동일한 효과가 다음 구성에 의해 획득된다.
a) 사용되고 있는 주파수에서 공진하도록 금속 케이싱을 형상화하고,
b) 고주파 모듈을 케이싱에 설치하며,
c) 케이싱에 전자기적으로 결합된 여진 패치와 케이싱에 제공된 전류 도출 창을 통해 고주파 전류를 케이싱 외면에 공급한다.
더욱이, 본 발명의 무선 정보 가전 장치에 의하면, 금속 케이싱을 안테나로서 사용하는 구조에서, 사용되고 있는 주파수에서 복수 모드로 공진하도록 금속 케이싱을 형상화한다. 그리고, 고주파 전류는 케이싱이 편파 및 지향성 다이버시티 동작을 행할 수 있도록 복수의 여진 모드로 케이싱에 공급될 수 있다. 따라서, 장치의 설치 장소의 제한이 적은 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
복수의 여진 모드는 적어도 3개 이상의 접지선으로부터 2개 이상의 접지선을 선택함으로써 발생될 수 있다. 그리고, 동일한 효과가 또한 획득된다.
더욱이, 복수의 여진 모드는 복수의 공진 모드의 여진 패치를 사용함으로써 발생될 수 있다. 그리고, 동일한 효과가 또한 획득된다.
금속 케이싱을 안테나로서 이용하는 구조를 갖는 본 발명의 무선 정보 가전 장치에서는 안테나의 정합 상태를 감시함으로써, 장치 주위의 금속 유무 또는 금속 접근 상태가 자동으로 검출될 수 있다. 더욱이, 안테나는 이 검출 신호에 의해 자동으로 안테나 정합 소자의 임피던스를 변화시킴으로써 정합된다.
따라서, 예를 들어 셋탑 박스와 같은 복수의 정보 가전 장치를 쌓아 올려 설치하는 경우 통신 영역의 제한이 적고, 통신 거리의 저하가 적은 무선 정보 가전 장치가 실현된다.
동일한 효과가 버랙터 다이오드를 안테나 정합 소자로서 사용함으로써 획득된다.
또한, 동일한 효과가 강유전 커패시터를 안테나 정합 소자로서 사용함으로써 획득된다.
부득이 사용되고 있는 주파수에서 동조하도록 금속 케이싱이 형상화될 수 없을 때조차도, 안테나를 자동으로 정합함으로써, 안테나 효율이 향상된다. 바꿔 말하면, 사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상으로 금속 케이싱이 미리 설계되지 않을 때조차도, 고주파 모듈을 임의의 장소에 설치하는 것만으로도, 효과적인 안테나를 갖는 무선 정보 가전 장치가 실현된다. 이것은 본 발명의 가장 큰 장점이다.

Claims (9)

  1. 무선 정보 가전 장치로서,
    사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상이며, 안테나로서 사용되는 금속 케이싱;
    상기 금속 케이싱의 외면에 설치된, 고주파 신호를 송신 또는 수신하기 위한 급전 터미널을 갖는 고주파 모듈; 및
    상기 고주파 모듈의 급전 터미널을 상기 금속 케이싱에 전기적으로 접속하고, 상기 고주파 모듈을 상기 금속 케이싱에 기계적으로 결합하기 위한 급전 결합 수단을 포함하며,
    고주파 전류가 상기 급전 결합 수단에 의해 상기 금속 케이싱 외면에 공급되는 무선 정보 가전 장치.
  2. 무선 정보 가전 장치로서,
    사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상이며, 안테나로서 사용되는 금속 케이싱;
    상기 금속 케이싱 내부에 설치되고, 고주파 신호를 송신 또는 수신하기 위한 급전 터미널을 가지며, 상기 금속 케이싱에 직류로 접속된 접지선에 높은 주파수로 접속되는 고주파 모듈; 및
    상기 금속 케이싱에 제공되고, 상기 고주파 모듈의 접지선에 접속되는 전류도출 노치를 포함하며,
    고주파 전류는 상기 전류 도출 노치를 통해 상기 금속 케이싱의 외면에 공급되는 무선 정보 가전 장치.
  3. 무선 정보 가전 장치로서,
    사용되고 있는 주파수에서 공진하는 형상이며, 전류 도출 창을 갖고 안테나로서 사용되고 금속 케이싱; 및
    상기 금속 케이싱 내부에 설치되고, 전송 또는 수신될 고주파 전류의 입출력으로서 상기 금속 케이싱에 전자기적으로 결합되는 여진 패치를 갖는 고주파 모듈을 포함하며,
    상기 고주파 전류가 상기 고주파 모듈의 여진 패치와 상기 금속 케이싱의 전류 도출 창을 통해 상기 금속 케이싱의 외면에 공급되는 무선 정보 가전 장치.
  4. 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 복수의 모드로 공진하는 형상으로 설계되고, 고주파 전류는 복수의 여진 모드로 상기 금속 케이싱에 공급되어, 상기 금속 케이싱이 편파 및 지향성 다이버시티 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 무선 정보 가전 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 복수의 모드로 공진하는 형상으로 설계되고, 고주파 전류는 복수의 여진 모드로 상기 금속케이싱에 공급되어, 상기 금속 케이싱은 편파 및 지향성 다이버시티 동작을 행할 수 있으며, 상기 복수의 여진 모드는 적어도 3개 이상의 접지선으로부터 2개 이상의 접지선을 선택하여 발생되는 것을 특징으로 하는 무선 정보 가전 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 금속 케이싱은 사용되고 있는 주파수에서 복수의 모드로 공진하는 형상으로 설계되고, 고주파 전류는 복수의 여진 모드로 상기 금속 케이싱에 공급되어, 상기 금속 케이싱이 편파 및 지향성 다이버시티 동작을 행할 수 있고, 복수의 여진 모드는 상기 여진 패치의 복수의 공진 모드를 사용하여 발생되는 것을 특징으로 하는 무선 정보 가전 장치.
  7. 제 1 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 케이싱은 상기 안테나의 정합 상태를 감시함으로써, 주위의 금속 유무 또는 금속 접근 상태를 자동으로 검출하고, 상기 정합 상태의 검출 신호에 의해 자동으로 안테나 정합 소자의 임피던스를 변화시킴으로써, 상기 안테나를 정합하기 위한 안테나 자동 정합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 정보 가전 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 버랙터 다이오드가 상기 안테나 정합 소자로서 이용되는 것을 특징으로 하는 무선 정보 가전 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 강유전체 커패시터가 상기 안테나 정합 소자로서 이용되는것을 특징으로 하는 무선 정보 가전 장치.
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