KR20040079422A - 백플레인 및 수동 안테나 엘리먼트를 사용하는 빔형성방법 및 장치 - Google Patents

백플레인 및 수동 안테나 엘리먼트를 사용하는 빔형성방법 및 장치 Download PDF

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KR20040079422A
KR20040079422A KR10-2004-7011455A KR20047011455A KR20040079422A KR 20040079422 A KR20040079422 A KR 20040079422A KR 20047011455 A KR20047011455 A KR 20047011455A KR 20040079422 A KR20040079422 A KR 20040079422A
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그리핀 케이. 고타드
케네스 엠. 게이니
빙 치양
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탠티비 커뮤니케이션즈, 인코포레이티드
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Abstract

RF(Radio Frequency) 신호들을 전송 및/또는 수신기하기 위한 능동 안테나 엘리먼트(120)는 RF 신호들을 반사하는 백플레인(130)에 관련하여 위치된다. 하나 이상의 수동 안테나 엘리먼트(110, 112)는 능동 안테나 엘리먼트와 백플레인의 유사한 사이에 배치될 수 있다. 하나 이상의 수동 안테나 엘리먼트를 세팅하는 것은 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트가 반사성인지 투과성인지 여부에 따라 변하는 입/출력 빔 패턴을 생성하도록 조정된다. 이러한 기술에 기초하여, 백플레인, 능동 안테나 엘리먼트 및 수동 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어셈블리의 RF 입력 출력 패턴은 RF 신호들의 보다 나은 수신 및 전송을 위해 제어될 수 있다.

Description

백플레인 및 수동 안테나 엘리먼트를 사용하는 빔형성 방법 및 장치{BEAMFORMING USING A BACKPLANE AND PASSIVE ANTENNA ELEMENT}
셀룰러 전화기는 휴대성을 강화시키기 위하여 계속적으로 크기가 감소되었다. 예컨대, 오늘날의 보다 작은 이용가능한 셀룰러 전화 장치는 사람의 주머니에 집어넣거나 또는 벨트에 클립으로 용이하게 고정할 수 있다. 지갑에 끼워넣을 수 있도록 신용카드의 크기보다 작거나 또는 훨씬 작은 크기를 가진 셀룰러 전화가 출현하였다.
크기가 감소한 셀룰러 전화기에서는 대응 셀룰러 전화기 안테나들의 안테나 이득들이 약해지는 것이 문제가 되었다. 전형적으로, 작은 셀룰러 전화기들의 안테나 이득은 -3dBi 또는 이 이하이다. 따라서, 이들 전화기들에 사용된 안테나는 일반적으로 간섭현상을 억제하거나 또는 페이딩을 감소시키는 능력을 가지지 않았다. 결과적으로, 셀 전화 크기의 감소결과로 인하여 통신품질이 저하될 수 있다.
미국특허 제5,905,473호는 RF 에너지를 반사하는 능동 안테나 엘리먼트 및 다중 수동 안테나 엘리먼트를 가진 조절가능한 안테나를 개시하고 있다. 수동 안테나는 스위치들 및 다양하게 선택가능한 임피던스 엘리먼트들을 사용하여 제어된다. 수동 엘리먼트들로부터 재방사된 에너지의 일부는 능동 안테나에 의하여 픽업되며, 재방사된 에너지가 능동 안테나에 의하여 수신되는 위상은 제어가능하다.
본 발명은 백플레인 및 수동 안테나 엘리먼트를 사용하는 빔형성 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 안테나 장치의 블록도 및 부분 투시도.
도 2A는 휴대형 장치에 통합된 안테나 장치의 투시도.
도 2B는 휴대형 장치에 통합된 안테나 장치의 측면도.
도 3은 안테나 장치의 양 수동 안테나 엘리먼트들이 반사성 모드로 세팅될때 형성된 입/출력 빔 패턴의 평면도.
도 4는 안테나 장치의 양 수동 안테나 엘리먼트들이 투과성 모드로 세팅될때 형성된 입/출력 빔 패턴의 평면도.
도 5는 하나의 수동 안테나 장치가 반사성 모드로 세팅되고 하나의 수동 안테나 엘리먼트가 투과성 모드로 세팅될때 형성된 입/출력 빔 패턴의 평면도.
도 6은 더 상세히 기술된 안테나 장치의 블록도 및 부분 사시도.
도 7은 선택적으로 제어된 임피던스 부품의 블록도.
도 8은 선택적으로 제어된 임피던스 부품의 블록도.
도 9는 선택적으로 제어된 임피던스 부품의 블록도.
본 발명의 일 특징은 무선 전자장치들의 전송 및 수신 특성들을 강화하는 것이다. 본 발명의 임의의 원리들에 따르면, 무선 트랜시버 어셈블리는 RF(무선 주파수) 신호들의 지향성 전송 및 수신을 강화하기 위하여 선택적 백플레인과 관련하여 배치된 수동 및 능동 엘리먼트를 포함할 수 있다.
특히, 무선 신호들을 전송 및/또는 수신하기 위한 트랜시버 어셈블리는 휴대용 셀룰러 장치의 신뢰성을 강화시키기 위하여 빔형성 기술들을 지원할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 어셈블리는 백플레인에 관련하여 배치된 능동 안테나 엘리먼트를 포함한다. 능동 안테나는 RF(무선주파수) 신호들을 전송 및/또는 수신한다. 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 무선 신호들을 전송 또는 수신하는 백플레인 및 능동 안테나 엘리먼트에 관련하여 배치될 수 있다. 적어도 하나의 수동 안테나의 특성들은 RF 신호들을 반사하기 위하여 조절될 수 있다. 결과적으로, 트랜시버 어셈블리의 입력/출력 빔 패턴은 전자적으로 제어될 수 있다.
특정 실시예에서, 능동 안테나 엘리먼트는 거의 평행하게 배치되거나 또는 RF 신호들을 반사하는 백플레인에 대하여 최대 60도로 배치된다.
적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트의 세팅은 백플레인, 능동 안테나 엘리먼트 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트의 결합에 의하여 발생된 입/출력 빔패턴을 변경시키기 위하여 조절될 수 있다. 특히, 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 트랜시버 어셈블리의 입/출력 빔패턴의 지향성 및 각도 빔폭과 같은 특성들을 변화시키기 위하여 반사 또는 투과모드로 세팅될 수 있다. 결과적으로, 셀룰러 장치의 입/출력 빔 패턴은 기지국과 같은 특정 목표 수신기쪽으로 향할 수 있으며, 이에 따라 신호대 간섭 레벨을 감소시키고 대응 안테나 장치의 이득을 증가시킨다.
특정 응용에서, 백플레인은 휴대가능한 셀룰러 전화장치의 플립-톱 타입 이어피스(flip-top type earpiece)에 배치된다. 다른 응용에서, 셀룰러 전화기 상에 백플레인을 사용하는 것이 선택된다. 예컨대, 안테나 어셈블리는 반사성 백플레인없이 능동 안테나 엘리먼트 및 수동 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
수동 안테나 장치가 반사성 모드로 세팅될때, 입사 RF 신호들은 일반적으로 반사된다. 역으로, 투과성 모드에 있을때, 수동 안테나 엘리먼트는 RF 신호들이 감쇄되지 않도록 한다. 투과성 모드에서, RF 신호들은 최소로 다시 방향을 잡거나 또는 수동 안테나 엘리먼트에 의하여 반사된다.
백플레인의 위치에 기초하여, 기지국으로부터 수신된 RF 신호는 백플레인으로부터 능동 안테나로 반사될 수 있으며, 능동 안테나는 신호를 수신한다. 전술한 바와 같이, 수동 안테나 엘리먼트들은 그들이 반사성 모드로 세팅될때 보다 양호한 수신을 위하여 능동 안테나로 수신된 신호를 반사시킬 수 있다. 능동 안테나 엘리먼트에서 수신된 신호의 강도는 실제 수신된 RF 신호가 백플레인 및 수동 안테나 엘리먼트들로부터 직접 수신된 RF 에너지 및 반사된 RF 에너지의 합이기 때문에 강화된다.
따라서, 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트의 세팅 및 입/출력 빔 패턴은 대응 이동 또는 셀룰러 전화 장치를 사용하여 사람방향의 변화를 고려하여 조절될 수 있다.
하나 이상의 수동 엘리먼트의 특성들은 가중된 제어 신호들을 사용하여 조절될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 대응 수동 안테나 엘리먼트를 구동하는 가중된 제어신호에 따라 반사 또는 투과되도록 제어될 수 있다. 따라서, 트랜시버 어셈블리의 입/출력 빔은 거의 임의의 방향에서 빔조정을 지원하기 위하여 선택적으로 다중화되거나 또는 제어될 수 있다. 입/출력 빔 패턴은 사용자에 대하여 특정 방향으로 배치된 트랜시버 장치로 전송하거나 또는 상기 트랜시버 장치로부터 수신하는 최적의 세팅을 발견하도록 스캐닝될 수 있다.
일 응용에서, 적어도 하나의 수동 안테나는 두 개의 수동 안테나 엘리먼트를 포함하며, 이들 두 개의 수동 안테나 엘리먼트의 각각은 투과성 또는 반사성 모드로 선택적으로 세팅될 수 있다. 수동 안테나 엘리먼트들의 수는 응용에 따라 변화할 수 있다. 능동 안테나 엘리먼트는 두 개 이상의 수동 안테나 엘리먼트와 동일선상에 또는 시프트되어 배치될 수 있다. 부가적으로, 수동 안테나 엘리먼트의 길이방향 부분은 안테나 엘리먼트들의 결합이 백플레이인에 대하여 거의 60도 보다 작은 각도로 또는 그와 평행하게 배치되도록 서로에 대하여 거의 평행하게 배치될 수 있다. 일 응용에서, 백플레인은 능동 안테나 엘리먼트에 대하여 10 내지 60도로 배치된다.
전형적으로, 적어도 하나의 수동 안테나 및 능동 안테나 엘리먼트는 백플레인에 대하여 45도 또는 60도 이하의 각도로 배치되거나 또는 그 자체가 평행한 공통 평면에 놓이도록 배치된다. 그러나, 수동 및 능동 안테나가 공통 평면에 놓이는 각도는 응용에 따라 변화할 수 있다.
능동 안테나 엘리먼트 및 적어도 하나의 수동 안테나간의 이격은 응용에 따라 변화할 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 빔조정 능력을 강화하기 위하여 능동 안테나 엘리먼트로부터 약 1/4 파장에 배치될 수 있다. 능동 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트간의 이격거리는 전송된 및 수신된 RF 신호들의 대응 캐리어 주파수의 1/4 파장보다 크거나 작을지라도 소형의 휴대 셀룰러 장치들에 사용하기 위하여 대략 0.5 및 1.5인치일 수 있다.
일 응용에서, 수동 안테나 엘리먼트 및 능동 안테나 엘리먼트간의 이격거리는 2인치 이하이다. 전형적으로, 보다 작은 이격거리가 높은 동작주파수와 관련하여 사용된다.
본 발명의 기술들은 종래에 비하여 장점을 제공한다. 예컨대, 능동 안테나 엘리먼트 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트의 결합은 입/출력 빔 패턴의 지향성, 이득 및 각도 빔폭을 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 몇몇 소자들은 휴대 전화기와 같은 소형 셀룰러 전화기 내에 용이하게 조립될 수 있다. 결과적으로, 트랜시버 어셈블리를 포함하는 소형 셀룰러 전화기는 다른 안테나 장치들을 제조할 때보다 비용이 덜 들며, RF 신호들을 전송 및 수신하기 위한 표준 능동 엘리먼트만을 사용하여 달성되지 않은 감소된 간섭 및 페이딩의 장점을 제공한다. 능동 안테나 엘리먼트와 관련하여 백플레인을 사용하면 지향성이 강화될 수 있다.
본 발명의 원리들에 따라 빔형성을 지원하는 다른 장점은 기지국과 같은 목표물과 최적으로 통신할 수 있는 능력이다. 휴대 장치의 입/출력 패턴의 지향성 및 이득제어가 전력 출력을 감소시키기 때문에, 백플레인 후방에 배치된 사용자는 높은 전력 출력 레벨들이 목표 기지국에 동일한 정보를 전송하기 위하여 사용되는 경우보다 더 적은 방사에 노출될 수 있다. 전체 전력 소비는 목표 수신기에 전송하는데 낮은 전력빔이 필요하기 때문에 감소된다.
능동 및 수동 안테나 엘리먼트들에 대하여 이동가능한 백플레인을 사용하면, 제조업자로 하여금 RF 신호들을 전송 및 수신하기 위한 안테나 장치들의 크기를 감소시킬 수 있도록 한다. 예컨대, 이동 전화 장치 또는 휴대형 무선 장치의 안테나 어셈블리와 연관된 형성인자는 비록 트랜시버 어셈블리가 강화된 전송 및 수신 능력들을 제공할지라도 감소될 수 있다.
본 발명의 전술한 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 동일부재에 동일부호를 붙인 첨부도면들에 기술된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예들의 이하의 특정 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면들은 반드시 실제대로 도시되지 않으며, 본 발명의 원리들을 기술할 때 참조된다.
본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 이하에 기재된다.
도 1은 바람직한 실시예의 임의의 원리에 따라 안테나 장치(100)의 블록도 및 부분 투시도이다. 도시된 바와 같이, 능동 안테나 엘리먼트(120)는 수동 안테나 엘리먼트(110) 및 수동 안테나 엘리먼트(112)사이에 배치된다. 능동 안테나 엘리먼트(120) 및 수동 안테나 엘리먼트(110, 112) 양쪽 모두는 백플레인(130)의 유사한 사이드에 배치된다. 이러한 실시예에서, 능동 안테나 엘리먼트(120) 및 수동 안테나 엘리먼트(110, 112) 양쪽 모두는 기반면(140)에 고정된다.
그러나, 안테나 장치(100)는 안테나 엘리먼트들의 일부 또는 모두가 용이한 격납을 위하여 인입가능하거나 또는 접을 수 있도록 제조될 수 있다. 예컨대, 안테나 엘리먼트들의 일부 또는 모두는 안테나 장치(100)를 포함하는 대응 장치가 사용 중이지 않을 때 소형화되고 열려서 사용 중 일 때는 기능을 유지하도록 자동으로, 수동으로, 전기적으로 그리고 기계적으로 조절될 수 있다. 결과적으로, 안테나 엘리먼트들은 사용 중이지 않은 동안에는 손상으로부터 보호될 수 있다. 부가적으로, 안테나 엘리먼트들은 서로에 대하여 선택적으로 이동가능하며, 이에 따라 더 효율적으로 통신을 지원하도록 조절될 수 있다.
비록 안테나 엘리먼트들 모두, 즉 능동 안테나 엘리먼트(120) 및 수동 안테나 엘리먼트(110, 112)가 백플레인(130)에 평행한 공통 평면에 배치될지라도, 이들 엘리먼트들의 실제 위치는 응용에 따라 변화할 수 있다. 예컨대, 능동 엘리먼트(120) 및 수동 엘리먼트(110, 112)는 공통 평면에 배치될 필요가 없다.
또한, 다중 능동 안테나들이 단일 능동 안테나 대신에 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
안테나 엘리먼트들은 바람직하게 서로로부터 1/4 파장만큼 이격되어 배치된다. 특히, 수동 안테나 엘리먼트(110)는 능동 안테나 엘리먼트(120)로부터 1/4 파장만큼 이격될 수 있다. 유사하게, 수동 안테나 엘리먼트(112)는 능동 안테나 엘리먼트9120)로부터 1/4 파장만큼 이격될 수 있다. 이러한 이격거리는 능동 안테나 엘리먼트(120)에서의 RF 신호들의 수신 및 전송을 강화할 수 있다. 수동 안테나 엘리먼트(110 또는 112)사이에서 능동 안테나 엘리먼트(120)를 배치하면, 능동 안테나 엘리먼트(120)가 대응 입/출력 빔 패턴을 제어할 때 융통성을 가지기 때문에 유리하다.
백플레인(130)은 그것이 반드시 평면이 아니도록 평면과 다른 외형 및 형상을 가질 수 있다. 결과적으로, 능동 안테나 엘리먼트(120) 및 수동 안테나 엘리먼트(110, 112)는 반드시 공통 평면에 놓이는 것이 아니고 또한 백플레인(130)에 반드시 수직하지 않는다.
수동 안테나 엘리먼트(110, 112)는 선택적으로 능동 안테나 엘리먼트(120)로부터 거의 1/4 파장 이격된다. 예컨대, 수동 안테나 엘리먼트(110)는 대략 2.4MHz(메가헤르츠)에서 동작하는 셀룰러 전화 응용에서 능동 안테나 엘리먼트(120)로부터 0.5 내지 1.5 인치 이격될 수 있다. 마찬가지로, 수동 안테나 엘리먼트(112)는 능동 안테나 엘리먼트(120)로부터 0.5 내지 1.5 인치 이격될 수 있다. 비록 안테나 장치(100)가 RF 신호들을 전송 및 수신하는 캐리어 주파수의 1/4 파장보다 안테나 엘리먼트들의 이격거리가 짧을지라도, 안테나 장치(100)는 무선 디지털 통신들을 지원하는 기지국과 같은 목표 트랜시버와 효율적으로 계속해서 통신할 수 있다. 예컨대, 이격거리는 높은 동작주파수를 지원할때 2인치 이하일 수 있다.
능동 안테나 엘리먼트(120)는 백플레인(130)으로부터 1/4 파장 이격될 수 있다. 유사하게, 수동 안테나 엘리먼트(130)는 백플레인(130)으로부터 1/4 파장 이격될 수 있다. 그러나, 수동 안테나 엘리먼트들(110, 112)의 이격거리는 응용에 따라 변화할 수 있다.
능동 안테나 엘리먼트(120)는 선택적으로 전방향으로 축으로 RF(무선주파수) 신호를 발생시키는 절반 바이폴 안테나 또는 다른 무지향성 안테나 장치이다. 그러나, 동작동안, 능동 안테나 엘리먼트(120)에 의하여 발생되는 RF 신호의 일부는다수의 입사 신호가 백플레인(130)으로부터 반대방향으로 재전송 또는 반사되도록 백플레인(130)으로부터 반사한다. 따라서, 안테나 장치(100)로부터 전송된 전체 RF 신호는 백플레인(130)으로부터 반사하는 RF 에너지가 백플레인(130)으로부터 이격된 능동 안테나 엘리먼트(120)로부터 외부로 원래 전송된 RF 에너지와 중첩되기 때문에 특정 방향에서 강해진다. 그러므로, 안테나 장치(100)는 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)이 없는 경우에도 다소 지향적이다. 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)을 추가함으로써 입/출력 빔 패턴의 제어를 향상시킨다.
역으로, 안테나 장치(100)에서 수신되는 RF 신호의 강도는 증폭될 수 있다. 일예로, 안테나 장치(100)로 향하는 입사 RF 파의 일부는 능동 안테나 엘리먼트(120)에 의해 직접 수신될 것이다. 입사 RF 신호의 추가적인 부분들은 백플레인(130) 및 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)로부터 능동 안테나 엘리먼트(120)로 반사될 수 있음으로써 더 강한 신호가 수신되게 한다. 그 결과 데이터 정보의 더 나은 수신 및 신뢰적인 통신이 이루어진다. 백플레인(130)은 RF 신호의 동일하게 강화된 수신 또는 전송을 유도하는 하나 이상의 다중 수동 안테나 엘리먼트들에 의해서 선택적으로 대체된다.
능동 안테나 엘리먼트(120)는 또한 애플리케이션에 따라 지향성 안테나 장치일 수 있다는 것을 알아야 한다. 일예로, 안테나 엘리먼트(120)는 백플레인(120)의 반대 방향으로 RF 에너지를 전송하는 제 1 로브 패턴을 가질 수 있다. 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 120)은 또한 입/출력 빔 패턴을 조정할 목적으로 RF 에너지를 반사하기 위해서 사용될 수 있다.
일반적으로, 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 120)의 특징들은 생성된 RF 신호의 지향성을 또한 제어하기 위해서 제어 유닛(150)에 의해 조정된다. 일예로, 제어 유닛(150)은 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112) 각각에 가중 인자들을 선택적으로 제공할 수 있음으로써, 그들이 반사성이나 투과성이 되는 정도를 조정한다. 선택된 가중에 기초하여, 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)의 상응하는 특징들은 개별적으로 조정될 수 있고, 따라서 그것들은 다소 반사적이다.
수동 안테나의 반사성의 분해도는 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)을 동조시키는데 사용되는 회로에 의존한다. 이는 본 설명의 나중에 더 상세히 설명될 것이다.
처리 장치(170)는 RF 업/다운 컨버터(160)에 연결되는데, 상기 RF 업/다운 컨버터는 능동 안테나 엘리먼트(120)를 통해 RF 신호들을 차례로 전송 및 수신한다. 안테나 장치(100)는 양방향성인 대신에 선택적으로 단방향성이다.
인코딩된 디지털 패킷들과 같은 신호들을 안테나 장치(100)를 통해 전송 및 수신하기 위한 최적의 방향 및 각도 빔폭을 결정하기 위한 기술이 이용될 수 있다. 특정 애플리케이션에서는, 기지국과 같은 목표 장치에 대해 안테나 장치(100)의 상대적인 위치지정이 결정될 수 있다. 입/출력 빔 패턴이 생성될 원하는 세팅 및 방향에 기초하여, 제어유닛(150)과 인터페이싱된 처리 장치(170)는 특정 방향으로 목표 장치에 전송하거나 또는 그로부터 수신하기 위해서 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)의 특징들을 선택적으로 조정한다. 안테나 장치(100)의 방향과 그것의 위치는 RF 신호를 전송하거나 수신할 때 고려될 수 있다.
앞서 언급된 백플레인(130)에 대한 그것의 상대적인 위치지정 이외에, 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)는 안테나 장치(100)의 입/출력 빔 패턴을 조정하기 위해 세팅될 수 있다. 일예로, 수동 안테나 엘리먼트가 반사성 모드로 설정될 때, 상응하는 수동 안테나 엘리먼트로의 입사 RF 신호들은 반대 방향으로 산란되거나 반사된다. 역으로, RF 신호들은 상응하는 수동 안테나 엘리먼트가 투과성 모드로 세팅될 때 수동 엘리먼트(110 또는 112)를 통해 전파한다. 따라서, 입/출력 빔 패턴의 특징들은 RF 신호들을 더욱 최적으로 수신 또는 전송하기 위해 동적으로 조정될 수 있다.
도 2A는 본 발명의 특정 원리들에 따른 조정가능한 안테나 장치를 포함하는 셀룰러 전화기의 투시도이다. 도시된 바와 같이, 능동 안테나 엘리먼트(120)는 셀룰러 전화기 장치(220)의 종단에 위치된다. 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)는 하나의 수동 안테나 엘리먼트가 능동 안테나 엘리먼트(120)의 각 사이드 상에 위치되도록 배치될 수 있다.
힌지(230) 상에 배치되는 플립-톱 스피커(210)는 사용자로 하여금 셀룰러 전화기(220)를 열고 전화 통화로 하도록 한다. 따라서, 플립-톱 스피커는 접지에 연결되는 이동가능 백플레인(130)을 포함함으로써 그것은 RF 신호들을 반사한다.
전화기(220)가 사용 중이지 않을 때는, 플립-톱 스피커(210)는 닫힐 수 있고, 따라서 플립-톱 스피커(210)는 전화기(220)의 본체와 맞닿아 휴대하기에 더욱 간결하다. 심지어 닫힌 위치에서도, 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)의 설정은 절박한 전화 통화의 표시와 같은 RF 신호를 수신하도록 조정될 수 있다.
사용 중인 동안에, 셀룰러 전화기(220) 및 더 상세하게는 플립-톱 귀 스피커(210)는 사용자들 머리로부터 떨어져서 RF 방사를 반사한다. 백플레인(130)에서 귀 스피커(210)의 각도 위치는 통상적으로 0도와 60도 사이에서 변할 수 있다. 즉, 능동 안테나 엘리먼트(120) 및 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)는 백플레인(130)에 대해서 평행하게 위치되거나 최대 60도까지 각도를 이룰 수 있다. 특정 애플리케이션들에서, 능동 안테나 엘리먼트(120) 및 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)은 백플레인(130)에 대해서 60도 이상이도록 배치될 수 있다. 안테나 엘리먼트들과 백플레인(130) 사이의 각도 α는 도2B에 더욱 상세히 도시되어 있으며, 도 2B는 셀룰러 전화기(220)의 측면도를 나타낸다.
설명된 일실시예에서, 셀룰러 전화기(220)는 백플레인을 구비하지 않는다. 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)은 입/출력 빔 패턴을 변경하도록 조정된다. 추가적인 수동 안테나 엘리먼트들이 추가적인 지향성을 지원하기 위해서 전화기(220)에 배치될 수 있다. 더 상세히 설명하자면, 하나 이상의 수동 안테나 엘리먼트들이 앞서 논의된 백플레인(130)의 적소에 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에는, 상기 추가적인 수동 안테나의 반사가 전자적으로 제어가능하다. 백플레인(130)의 사용과 마찬가지로, 하나 이상의 수동 안테나 엘리먼트들은 사용자들 머리로부터 떨어져서 RF 빔을 조정하거나 반사하기 위해 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 특정 원리들에 따라 RF 신호들을 수신하거나 전송하기 위한 입/출력 빔 패턴(330)을 도시하는 안테나 엘리먼트들 상에 축을 따라 아래로 보이는 정면도이다. 도시된 바와 같이, 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)은 반사성 모드로 세팅된다. 그 결과, 안테나 장치(100)는 RF 신호들을 전송 또는 수신하기 위해 축(400)을 따라 거의 중심을 이룬 좁은 로브 패턴을 생성한다.
도 4는 본 발명의 특정 원리들에 따라 RF 신호들을 수신하거나 전송하기 위한 입/출력 빔 패턴(330)을 도시하는 안테나 엘리먼트들 상의 축을 따라 아래로 보이는 정면도이다. 도시된 바와 같이, 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)는 투과성 모드로 세팅된다. 그 결과, 안테나 장치(100)는 수동 엘리먼트들(110 및 112)이 반사성 모드로 세팅되었을 경우 보다 RF 신호들을 전송하거나 수신하기 위해 축(400)을 다라 중심을 이룬 더 넓은 로브 패턴을 생성한다.
도 5는 본 발명의 일정 원리들에 따라 RF 신호들을 수신하거나 전송하기 위한 입/출력 빔 패턴(330)을 나타내는 안테나 엘리먼트 상의 축을 따라 아래로 보이는 평면도이다. 도시된 바와 같이, 수동 안테나 엘리먼트(110)는 투과성 모드로 세팅되고 수동 안테나 엘리먼트(112)는 반사성 모드로 세팅된다. 그 결과, 안테나 장치(100)는 RF 신호들을 전송 또는 수신하기 위해서 축(400)에 대하여 대략 45도의 각을 이루는 입/출력 빔(330) 또는 로브 패턴을 생성한다. 일련의 도 3, 4 및 5는 안테나 장치(100)로부터의 입/출력 빔 패턴이 기지국과 같은 목표 트랜시버에 어떻게 향해질 수 있는지를 도시한다. 또한, 상기 도면들은 입/출력 빔(330)이 어떻게 그 폭이 좁아지거나 넓어질 수 있는지를 도시한다.
도 6은 일실시예에 따른 더 상세한 안테나 장치의 블록도 및 부분 투시도이다.
언급한 바와 같이, 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)은 선택적으로 두 가지 모드, 즉 반사성 모드와 투과성 모드 중 하나로 동작된다. 프로세서(170) 및 제어 유닛(150)은 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)을 세팅하기 위해 제어 신호를 제공한다. 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)이 반사성으로 되거나 투과성으로 되는 각도가 또한 변할 수 있음으로써, 입/출력 빔은 많은 다른 방향들로 정확하게 조종될 수 있다.
반사성 모드에서는, 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)은 접지에 유도적으로(inductively) 연결됨으로써 효과적으로 연장된다. 투과성 모드에서는, 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)이 접지에 용량적으로(capacitively) 연결됨으로써 효과적으로 단축된다. 그러므로, 안테나 장치(100)에 의해 조종되는 빔의 방향은 수동 안테나 엘리먼트들이 반사성 모드에 있는지 및 투과성 모드에 있는지를 인지함으로써 결정될 수 있다. 일반적으로, 입/출력 빔 패턴의 방향은 능동 안테나 엘리먼트(120)로/로부터 연장함으로써, 투과성 모드에서는 수동 안테나 엘리먼트들을 투과하여 지나가고 반사성 모드에서는 수동 안테나 엘리먼트들로부터 멀어진다.
안테나 장치(100)는 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)과 능동 안테나 엘리먼트(120)가 장착되는 기반면을 구비할 수 있다. 기반면(140)은 또한 조정가능한 임피던스 부품들(601 및 602)을 구비할 수 있다.
안테나 장치(100)의 동작 동안에, 상응하는 수동 안테나 엘리먼트와 연관이 있는 선택가능한 임피던스 부품들(601 및 602)은 트랜시버 장치(650)로 또는 그로부터 전송 및/또는 수신되도록 신호의 지향성을 실행하기 위해서 독립적으로 조정된다. 능동 안테나 엘리먼트(120)로부터의 신호 전송 동안에 각각의 수동 안테나엘리먼트에 대한 위상을 적절히 조정함으로써, 목표를 향해 위치적으로 향할 수 있는 복합 빔들이 형성된다. 즉, 안테나 장치(100)로부터 CDMA(Code Division Multiple Access)와 같은 무선 신호를 전송하기 위한 최적의 위상 세팅이 지향성 역방향 링크 신호를 생성하기 위해 RF 에너지를 재방사하는 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)에 대한 적합한 위상 세팅을 사용하여 이루어진다. 그 결과 안테나(100)는 기지국 수신기와 같은 예정된 목표의 방향으로 더욱 강한 역방향 링크 신호 패턴을 지향시킨다.
전송 신호들의 RF 에너지를 재방사하기 위해 사용되는 위상 세팅들은 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112) 및 능동 안테나 엘리먼트(120)로 하여금 기지국으로부터 전송되는 순방향 링크 신호들을 최적으로 수신할 수 있게 한다. 프로그램가능한 특성 및 각 수동 안테나 엘리먼트의 독립적인 위상 세팅으로 인해, 기지국의 위치에서 보다 많거나 보다 적게 임의의 방향으로부터 도착하는 순방향 링크 신호들만이 최적으로 수신된다. 수동 안테나 엘리먼트들은 순방향 링크 신호들과 유사한 위치로부터 전송되지 않는 다른 신호들은 자연히 거절한다. 즉, 지향성 안테나 빔은 각각의 수동 안테나 엘리먼트의 위상을 독립적으로 조정함으로써 형성된다. 이러한 분리 형태는 제한된 무선 대역폭을 공유하는 다중 사용자들간의 간섭을 감소시킬 수 있다. 다중경로 페이딩도 또한 이러한 기술을 이용함으로써 감소될 수 있다.
선택가능한 임피던스 부품들은, 임피던스 제어 입력(630)에 의해 세팅될 때, 특정 선택가능 임피던스 부품과 연관된 임피던스 세팅을 통해서 재방사 RF 에너지와 일치되는 방식으로 역방향 링크 신호의 위상을 시프트시킨다. 일실시예에서, 임피던스 제어 입력(730)은 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602) 각각에 대해서 임피던스 상태 수와 1을 뺀 값에 5를 곱한 것과 같은 수동 안테나 엘리먼트들의 수와 동일한 다수의 라인을 통해 제공된다. 일예로, 만약 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602)이 두 가지 상태를 갖는다면, 두개의 라인이 존재한다. 대안적으로, 상기 상태들의 연속 인코딩 방법이 제어 라인의 수를 감소시키기 위해서 이용될 수 있다. 기반면(140) 상에 배치되는 디코드 회로가 제어 명령들을 디코딩하기 위해 사용될 수 있다.
각각의 수동 엘리먼트(110 및 112)로부터의 전송 신호의 재방사된 RF 에너지 위상을 시프트시킴으로써, 상기 전송 신호의 특정 부분은 상기 전송 신호의 다른 부분들과 더욱 위상이 같아질 것이다. 이러한 방식으로, 서로간에 더욱 위상이 같은 신호들의 부분들은 더 강한 복합 빔을 형성하기 위해 결합할 것이다. 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602)을 사용함으로써 각각의 안테나 엘리먼트(110 및 112)에 제공되는 위상 시프트의 크기는 반사 및 투과를 통해 위에서 설명된 바와 같이 더 강한 복합 빔이 전송될 방향을 결정한다.
위에 설명된 바와 같이 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)로부터 RF 신호들을 재방사하기 위해 사용되는 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602)에 의해 제공된 위상 세팅들은 기지국이나 다른 전송 장치로부터 수신되는 순방향 링크 주파수 신호에 유사한 물리적인 효과를 제공한다. 즉, 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)가 기지국으로부터 수신되는 신호의 RF 에너지를 능동 안테나 엘리먼트(120)에 재방사한다. 각각의 수신된 신호들은 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)의 위치와 기반면(140)으로 인해서 초기에 서로 위상차가 있을 것이다. 그러나, 각각의 수신된 신호는 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602)에 의해서 위상-조정된다. 상기 조정은 각각의 신호가 다른 재방사된 신호들과 동위상이 되도록 한다. 따라서, 각각의 신호가 능동 안테나 엘리먼트(120)에 의해 수신될 때, 능동 안테나 엘리먼트(120)에서의 복잡 수신 신호는 기지국 방향으로 더욱 정확해지고 강해질 것이다.
선택가능 임피던스 부품들(601 및 602) 제어 값들은 안테나 장치(100)에서 각각의 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602)에 대한 임피던스를 최적으로 세팅하도록 제어기(150)(도 1)에 의해 제공된다. 일반적으로, 바람직한 실시예에서는, 트랜시버 장치(650)가 안테나 장치(100)를 통해 데이터를 전송하거나 수신하지 않고 있는 유휴 기간 동안에, 제어 유닛(150)은 이러한 최적의 임피던스 세팅들을 결정한다. 이 시간 동안에, 기지국으로부터 계속해 전송되고 있는 순방향 링크 파일럿 신호와 같은 수신된 신호는 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112) 및 능동 안테나 엘리먼트(120) 상에 수신된다. 유휴 기간 동안에, 선택가능 임피던스 부품들은 수신된 신호 에너지나 다른 링크 품질 메트릭(metric)을 최대화함으로써 기지국으로부터의 파일럿 신호의 수신을 최적화하기 위해 조정될 수 있다.
프로세서(170)는 현재 파일럿 신호의 수신에 기초하여 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)를 위한 최적의 위상 세팅을 결정한다. 다음으로, 프로세서(170)는 각각의 선택가능 임피던스 부품(601 및 602)에 대한 최적의 임피던스를 제공하며 세팅한다. 안테나 장치(100)가 기지국과 트랜시버 장치(650)간의 신호 전송 또는 수신을 위해 활성 모드로 들어가면, 조정가능한 임피던스 부품들(601 및 602)의 임피던스 세팅들은 이전의 유휴 시간기간동안 세팅된 것으로 유지된다.
프로세서(170)에 의해 수행되는 위상(즉, 임피던스) 세팅 계산의 상세한 설명이 제공되기에 앞서서, 본 발명의 원리들은 임의의 한 이동 가입자 유닛(즉, 트랜시버 장치(650))에 관련하여 기지국의 위치가 사실상 거의 원주형이라는 관측에 부분적으로 기초한다는 것을 다시 한번 알아야 한다. 즉, 만약 원이 이동 가입자 주위에 도시되었고 상이한 지점들이 임의의 두 지점들간의 1도의 최소 입도(granularity)를 갖도록 가정되면, 기지국은 다수의 상이한 가능 각도 지점들 중 임의의 각도 지점에 위치될 수 있다. 일예로 1도까지의 정확도를 가정하면, 안테나 장치(100)를 위해 존재하는 360개의 상이한 가능 위상 세팅 결합들이 있다. 각각의 위상 세팅 결합은 두 개의 임피던스 값들의 세트로 간주될 수 있는데, 각각의 값은 각각의 수동 안테나 엘리먼트들(110 및 112)에 전기적으로 접속되는 각각의 선택가능 임피던스 부품(601 및 602)에 대한 값이다.
일반적으로는, 최적화된 임피던스 값들을 찾기 위해서 적어도 두 가지의 상이한 해결방법이 존재한다. 첫 번째 방법에서는, 제어 유닛(150)이 모든 가능한 임피던스 세팅 결합들이 테스트되는 최적화된 탐색 타입을 수행한다. 각각의 임피던스 세팅을 위해서(이 경우에는, 다수의 각도 세팅들의 각각을 위해서), 제어 유닛(150)에서의 메모리 저장 지점들로부터 두개의 미리 계산된 임피던스가 판독되고, 이어서 각각의 선택가능 임피던스 부품들(601 및 602)에 인가된다. 다음으로,수신기에서의 응답이 제어 유닛(150)에 의해 검출된다. 모든 가능한 각도들을 테스팅한 후에는, 최대의 신호-대-잡음비(일예로, 비트당 에너지Eb또는 칩당 에너지Ec대 총 간섭 Io의 비율)를 통해 측정되는 최상의 수신기 응답을 갖는 각도가 RF 신호를 전송 또는 수신하기 위해 사용될 수 있다.
두 번째 방법에서는, 각각의 임피던스 값이 개별적으로 결정되는데, 이는 상기 임피던스 값으로 하여금 다른 임피던스 값들이 일정하게 유지되는 동안에 가변되도록 함으로써 이루어진다. 이러한 섭동적인 해결방법은 두 임피던스 세팅들 각각에 대한 최적의 값을 반복적으로 유도한다.
도 7은 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110)에 연결되는 선택성 임피던스 부품(601)의 실시예이다. 상기 선택가능 임피던스 부품(601)은 스위치(801a), 용량성 로드(805a), 및 유도성 로드(810a)를 구비한다. 용량성 로드(805a) 및 유도성 로드(810a) 양쪽 모두는 도시된 바와 같이 접지면에 접속된다.
스위치(801a)는 제어 라인(630) 상의 신호에 의해서 제어되는 단일-폴의 이중-스로우 스위치(single-pole, double-throw switch)이다. 제어 라인(630) 상의 신호가 제 1 상태(일예로, 디지털값 '1')일 때는, 스위치(801a)는 수동 안테나 엘리먼트(110)를 용량성 로드(805a)에 전기적으로 연결한다. 용량성 로드는 수동 안테나 엘리먼트(110)를 효과적으로 더 짧게 만든다. 제어 라인(630) 상의 신호가 제 2 상태(일예로, 디지털값 '0')일 때는, 스위치(801a)는 수동 안테나 엘리먼트(110)를 유도성 로드(810a)에 전기적으로 연결하고, 이는 수동 안테나 엘리먼트(110)를 더 길게 만들며 따라서 반사성을 만든다.
도 8은 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110)에 연결되는 선택가능 임피던스 부품(601)의 대안적인 실시예이다. 이 실시예에서, 선택가능 임피던스 부품(601)은 이산적인 임피던스 부품들의 수 개의 상이한 값들에 접속되는 SPMT(Single Pole, Multiple Throw) 스위치(801b)를 구비한다.
스위치(801b)는 4개의 제어 라인들(630) 상의 이진-코딩된 데시멀(BCD) 신호들에 의해 제어되는 단일-폴의 다중-스로우 스위치이다. 4개의 제어 라인들(630) 상의 신호는 수동 안테나 엘리먼트(110)를 1 내지 최대 16개의 상이한 임피던스 부품들에 전기적으로 접속시키도록 스위치(801b)의 폴(803)에 명령한다. 도시된 바와 같이, 수동 안테나 엘리먼트(110)에 연결하기 위해 제공되는 9개의 임피던스 부품들이 존재하지만, 이는 확장될 수 있다.
선택가능 임피던스 부품들은 용량성 엘리먼트들(805a), 유도성 엘리먼트들(810b), 및 지연 라인 엘리먼트들(815)을 구비한다. 임피던스 부품들 각각은 스위치(801b)와 접지면 사이에 전기적으로 배치된다.
이 실시예에서, 용량성 엘리먼트들(805a)은 3개의 커패시터들(C1, C2, 및 C3)을 구비한다. 각각의 커패시터는 수동 안테나 엘리먼트(10)에 연결될 경우 수동 안테나 엘리먼트(110)로 하여금 상이한 투과도를 갖도록 하기 위해 상이한 커패시턴스를 갖는다. 일예로, 용량성 엘리먼트들(805b)은 서로간의 커패시턴스 값 크기 차이의 순서일 수 있다.
마찬가지로, 유도성 엘리먼트들(801b)은 3개의 엘리먼트들(L1, L2, 및 L3)을 구비할 수 있다. 유도성 엘리먼트들(810b)은 수동 엘리먼트(110)에 접속될 경우 수동 안테나 엘리먼트(110)에 대해 상이한 반사도를 제공하기 위해서 서로간의 인덕턴스 값 크기 차이의 순서일 수 있다.
지연 라인 엘리먼트들(815)은 3개의 상이한 값(D1, D2, 및 D3)을 가질 수 있다. 지연 라인 엘리먼트들(815)은 수동 안테나 엘리먼트(110)에 의해 재방사되는 신호가 일예로 30도 증가하여 위상 시프트하도록 야기하게끔 크기가 정해질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 스위치(801b)는 여러 임피던스 결합을 제공하기 위해서 수동 안테나 엘리먼트에 연결되는 상이한 임피던스 결합을 제공하도록 이중-폴의 이중-스로우 스위치이다. 이러한 방식으로, 수동 안테나 엘리먼트(110)는 여러 위상 각도들을 갖는 능동 안테나 엘리먼트에 RF 에너지를 재방사하기 위해서 사용될 수 있고, 그로 인해 안테나 장치(100)로 하여금 여러 각도로의 지향성 빔을 제공할 수 있게 한다. 한 경우에, 제어 유닛(150)은, (ⅰ) 안테나 장치(100)에 의해서 제 1 각도로 수신 빔을 제공하기 위해 제 1 임피던스 결합을 선택하고, (ⅱ) 안테나 장치(100)에 의해 제 2 각도로 전송 빔을 생성하기 위해 제 2 임피던스 부품 결합을 제공한다. 선택가능 임피던스 부품들(805b, 810b, 및 815)의 결합을 선택하는 것은 다른 선택가능 임피던스 부품들(602)이 각각 다른 수동 안테나 엘리먼트들(112)에 연결되는 것과 유사한 방식으로 이루어진다는 것을 알아야 한다.
스위치(801b)의 대안적인 기술 실시예들이 있을 수 있다. 일예로, 스위치(801b)는 여러 결합을 통해 여러 개의 단일-폴의 단일-스로우 스위치들로 구성될 수 있다. 스위치(801b)는 또한 통상적인 방식으로 제어되는 GaAs 스위치들이나 핀 다이오드들과 같은 고체상태의 스위치들로 구성될 수 있다. 이러한 스위치는 별도의 임피던스 또는 지연 라인 부품들을 제거하기 위해서 선택가능 임피던스 부품 특징들을 포함하는 것을 생각할 수 있다. 다른 실시예는 MEMS(micro-electro machined switches)를 구비하는데, 상기 MEMS는 기계적인 스위치로서 동작하지만 매우 빠른 응답 시간을 갖는다. 이러한 장치는 또한 매우 작은 프로파일을 가질 수 있다.
도 9는 수동 안테나 엘리먼트(110)에 접속된 선택가능 임피던스 부품(601)의 다른 대안적인 실시예이다. 이 실시예에서, 선택가능 임피던스 부품(601)은 버렉터(801c)로 구성된다. 버렉터(801c)는 제어 라인(630) 상의 아날로그 신호에 의해 제어된다. 대안적인 실시예에서, 버렉터(801c)는 디지털 제어 라인들 상의 BCD 신호에 의해 제어된다. 버렉터(801c)는 도시된 바와 같이 접지면에 접속된다. 버렉터(801c)는 아날로그-타입의 위상 시프트 선택성이 수동 안테나 엘리먼트(601)에 적용될 수 있게 한다. 이 실시예에서 각각의 수동 안테나 엘리먼트(110 및 112)는 버렉터들의 실질적으로 무한적인 선택가능 임피던스 값들을 통해 실질적으로 무한적인 위상 시프팅을 제공하기 위해서 각각의 버렉터들에 접속된다. 이러한 방식으로, 안테나 장치(100)는 실질적으로 임의의 방향으로 지향성 빔을 제공할 수 있는데, 일예로, 원의 180도 원호를 따라 1도 증가하는 방향으로 제공할 수 있다.
비록 본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 상세히 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구항들에 의해 포함되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 형태 및 상세사항에 있어 여러 변경이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다.

Claims (37)

  1. 무선 주파수(RF) 신호들을 수신 또는 전송하기 위한 능동 안테나 엘리먼트 - 상기 능동 안테나 엘리먼트는 전송 또는 수신된 RF 신호들을 반사하는 백플레인(backplane)에 관련하여 위치됨 -; 및
    상기 능동 안테나 엘리먼트와 상기 백플레인의 유사한 사이드에 배치되는 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트 - 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트의 특징들은 상기 RF 신호들을 수신/전송하기 위한 입/출력 빔 패턴을 생성하도록 조정되고, 상기 입/출력 빔 패턴의 형태는 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트가 반사 상태에 있는지 또는 투과 상태에 있는지 여부에 의존함 - 을 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 백플레인은 플립-톱(flip-top) 타입의 이어피스(earpiece)에 배치되는 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트의 길이방향 부분은 상기 백플레인에 대하여 60도보다 작은 각도로 배치되는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나의 특징들은 RF 빔형성을 지원하기 위해 반사적이거나 또는 투과적이도록 선택적으로 조정되는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 각각이 선택적으로 투과적이거나 반사적인 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들을 구비하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트는 상기 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들 사이에 위치되는 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트 및 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들은 서로에 대해서 거의 평행하게 되도록 위치되는 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트들은 상기 백플레인에 거의 평행하게 위치되는 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트들은 상기 백플레인에 대해 10도와 60도 사이의 각도로 있는 공통 평면에 실질적으로 놓이도록 위치되는 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 백플레인은 사용자에 대한 RF 노출을 제한하는 장치.
  11. 제 5항에 있어서, 상기 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들의 특징들은 어떤 수동 안테나 엘리먼트들 없이도 가능한 것보다 더 좁은 RF 빔을 생성하도록 제어될 수 있는 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 상기 능동 안테나 엘리먼트로부터 최대 2인치만큼 떨어져 위치되는 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 상기 능동 안테나 엘리먼트로부터 전송 또는 수신되는 RF 신호의 대략 1/4 파장만큼 떨어져 위치되는 장치.
  14. 제 5항에 있어서, 제 1 수동 안테나 엘리먼트는 반사성이고, 제 2 수동 안테나 엘리먼트는 더 좁은 RF 빔 패턴을 생성하기 위해서 반사성인 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 상기 입/출력 빔 패턴의 좁은 폭을 조정하기 위해 선택적으로 제어되는 장치.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 상기 입/출력 빔 패턴을 방향 조정하도록 선택적으로 제어되는 장치.
  17. 무선 통신 장치의 RF(Radio Frequency) 신호들을 빔형성하는 방법으로서,
    능동 안테나 엘리먼트에 관련하여 백플레인을 위치시키는 단계 - 상기 백플레인은 전송 및 수신된 RF(무선 주파수) 신호들을 반사함 -;
    상기 능동 안테나 엘리먼트와 상기 백플레인의 유사한 사이드 상에 배치되도록 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트를 제공하는 단계; 및
    상기 RF 신호들의 수신 및 전송을 위한 입/출력 패턴을 조정하기 위해 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트들이 반사성 또는 투과성이 되도록 선택적으로 세팅하는 단계를 포함하는 빔형성 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 백플레인은 이동 전화 장치의 플립-톱 타입의 이어피스 내에 형성되는 빔형성 방법.
  19. 제 17항에 있어서, RF 신호들의 전송 및 수신을 위한 상기 능동 안테나 엘리먼트에 거의 평행하게 되도록 상기 백플레인을 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 능동 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트에 관련하여 이동가능하도록 상기 백플레인은 제공하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 이동 전화 장치의 상기 플립-톱 이어피스는 스피커를 구비하는 빔형성 방법.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 각각이 선택적으로 투과성 또는 반사성인 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들을 구비하는 빔형성 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들 사이에 배치되도록 상기 능동 안테나 엘리먼트를 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  24. 제 17항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트 및 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트들을 서로에 대해서 거의 평행하게 되도록 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트의 길이방향 축에 대해서 10도와 60도 사이의 각도가 되도록 상기 백플레인을 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  26. 제 17항에 있어서, 상기 백플레인에 대해서 거의 평행한 공통 평면에 놓이도록 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트 및 능동 안테나 엘리먼트를 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  27. 제 17항에 있어서, 상기 백플레인은 사용자에 대한 RF 노출을 제한하는 빔형성 방법.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 입/출력 빔 패턴을 조정하기 위해서 상기 두 개의 수동 안테나 엘리먼트들을 선택적으로 제어하는 빔형성 방법.
  29. 제 17항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트로부터 0.5와 1.5인치 사이에 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트를 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  30. 제 17항에 있어서, 상기 능동 안테나 엘리먼트로부터 대략 1/4 파장 떨어져서 상기 적어도 하나의 수동 안타네 엘리먼트를 위치시키는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  31. 제 22항에 있어서, 좁은 RF 입/출력 빔 패턴을 생성하기 위해 제 1 및 제 2 수동 안테나 엘리먼트 모두를 반사성 모드로 세팅하는 단계를 더 포함하는 빔형성 방법.
  32. 무선 주파수(RF) 신호들을 전송 또는 수신하기 위한 능동 엘리먼트;
    상기 능동 엘리먼트에 관련하여 위치되는 하나 이상의 수동 엘리먼트들 - 사이 하나 이상의 수동 엘리먼트들 각각은 투과 상태나 반사 상태로 세팅됨 -; 및
    상기 능동 엘리먼트 및 하나 이상의 수동 엘리먼트들에 관련하여 위치될 때, 상기 전송 또는 수신된 RF 신호들의 패턴들을 형성하는 것을 지원하는 이동가능 백플레인을 포함하는 장치.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 능동 엘리먼트 및 하나 이상의 수동 엘리먼트들은 상기 이동가능 백플레인의 유사한 사이드 상에 배치되는 장치.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 능동 엘리먼트 및 하나 이상이 수동 엘리먼트들은 이동 전화 장치 상에 배치되는 장치.
  35. 제 32항에 있어서, 상기 백플레인은 플립-톱 휴대 전화기의 이어피스 내에 구성요소로서 형성되는 장치.
  36. 제 32항에 있어서, 상기 능동 엘리먼트 및 하나 이상의 수동 엘리먼트들은 RF 신호들을 전송 또는 수신하기 위해 위치될 때와 상기 이동가능 백플레인의 유사한 사이드 상에 배치되는 장치.
  37. 제 32항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수동 안테나 엘리먼트는 안테나 빔의특징들을 조정하기 위해서 수동적이거나 투과적인 장치.
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