KR20040099310A

KR20040099310A - Ｇｐｓ 가능 안테나를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20040099310A
Application number: KR10-2004-7014049A
Authority: KR
Inventors: 티모시 포레스터
Original assignee: 키오세라 와이어리스 코포레이션
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-11-26
Also published as: CN100391111C; US6667723B2; EP1483836A1; AU2002314441A1; JP2005519310A; WO2003077436A1; ATE408932T1; KR100876524B1; DE60229001D1; ES2314068T3; EP1483836B1; CN1672332A; WO2003077436A9; US20030008667A1

Abstract

GPS 가능 안테나 시스템을 제공하는 시스템 및 방법에 대해 제공되었다. GPS 가능 안테나는 예를 들어 무선 핸드셋과 같은 무선 통신 장치에서 사용된다. 상기 무선 통신 장치는 안테나와 다수의 통신 밴드 회로들 중의 하나 간에서 선택적으로 통신 신호들을 스위치 할 수 있는 스위칭 모듈을 포함한다. 각각의 임피던스 매칭 회로는 특정 통신 밴드 회로에 안테나를 매치하거나 또는 조율하기 위해 상기 스위칭 모듈 그리고 특정 통신 밴드 회로 간에서 제공된다.

Description

ＧＰＳ 가능 안테나를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR A GPS ENABLED ANTENNA}

종래의 핸드-헬드 위성 위치 확인 시스템( GPS)장치는 위성과 기지국을 포함하는 GPS 시스템으로부터 GPS 밴드 신호를 수신하고 처리함으로써 GPS 장치의 위치에 관한 위치 정보를 제공한다. 그러한 위치 정보가 상당히 유용함에도 불구하고, 랩톱, 모바일 폰, PDA, 또는 사용자들이 현제 의존하고 있는 곳에서 다른 이동 장치들과 같은 다수의 이동 무선 통신 장치들을 따라 종래의 GPS 장치를 수행하는 것이 편리하지 않다. 게다가, GPS 위치 함수는 무선 이동 핸드셋과 같은 또 다른 장치와 함께 포함되는 것이 바람직하다.

불행하게도, 예를 들어, 셀룰러 또는 개인용 통신 서비스(PCS) 폰과 같은 다른 이동 무선 통신 장치들과 GPS 기술의 집적은 증명된 어려움을 지닌다. 특히, 3개의 대안 책들은 무선 장치 또는 핸드셋으로 GPS 가능성을 부가하기 위해 확인되어 왔으나, 사용에 있어 증명된 불만족을 지닌다.

제 1 선택은 GPS 수취를 위해 분리된 안테나를 부가함으로써 무선 핸드셋 내의 GPS 가능성을 부가하는 것이다. 상기 무선 네트워크 안테나가 수정되지 않기 때문에, 네트워크 통신 특성은 역으로 영향을 받지 않는다. 그러나 무선 네트워크를 위한 이동 핸드셋이 훨씬 더 작아짐에 따라, 더 적은 공간이 분리, 커스텀-디자인 된 GPS 안테나를 조절하기 위해 핸드셋 하우징(housing)에서 이용할 수 있다. 그 위에, 핸드셋 하우징 이내에 배치된 GPS 안테나는 다수의 수신 문제로부터 특히 문제된다. 예를 들어, 열악한 수신은 핸드셋 하우징 그 자체에 의해 그리고 핸드셋 하우징 이내의 전자기 실드에 의해 발생될 수 있다. GPS 안테나를 조절하기 위해 전자기 실드를 조정하는 것은 실질적인 재디자인과 핸드셋의 테스팅을 일으킨다. 심지어 무선 핸드셋의 사용자의 손은 사용자가 핸드셋 하우징을 쥐는 것과 같이 내부 GPS 안테나에 의하여 수신과 함께 방해된다. 또한, 무선 핸드셋으로 분리된 안테나와 그것과 관련된 회로를 부가하는 것은 비용과 디자인 복잡성을 부가한다.

제 2 선택은 GPS 밴드 신호를 충분히 수신하기 위해 무선 핸드셋 상에 존재하는 네트워크 안테나를 강제함으로써 무선 핸드셋에 GPS 능력을 부가하는 것이다. 예를 들어, 특정 이중-밴드 안테나는 약 1900MHz에서 PCS 신호를 그리고 약 800MHz에서 셀룰러 신호를 수신하기 위해 구성된다. 그것은 게다가 상기 존재하는 이중-밴드 안테나가 약 1575MHz에서 GPS 신호를 수신할 수 있다. 그러나 상기 GPS 신호는 이중-밴드 안테나를 위한 비-공명 주파수에서 이며, 따라서 상기 수신된 GPS 신호는 강하된 신호 전송에서 최적 결과보다 더 작게 된다. 이런 점에서, 알려진 이중-밴드 안테나 시스템들은 무선 핸드셋에서 강건한 GPS 위치 기능을 수행하기 위해 충분한 강도 및 퀄리티와 함께 GPS 신호를 수신할 수 없다.

제 3 선택은 3개의-밴드 안테나를 이용함으로써 무선 핸드셋에 GPS 가능성을 부가하는 것이다. 3개-밴드 안테나는 셀룰러, PCS 그리고 GPS 주파수들을 수신함으로써 구성된다. 그러한 안테나가 GPS 신호가 수신되는 것을 가능하게 함에도 불구하고, 안테나가 정상적으로 셀룰러나 PCS 수행을 또는 모두를 포함하는 안테나 디자인의 제약 된다.

따라서 강한, 경제적 방법으로 무선 핸드셋에서 GPS 위치 선정 능력을 부가할 필요가 존재한다. 그 위에, 상기 GPS 위치 선정 능력은 편리하고, 심미적인 방법으로 제공되는 것이 바람직하다.

관련 출원

이는 "System and Method for Providing a GPS Enavled Antenna" 제목으로 2001년 7월 3일 출원된 미국 특허 출원 번호 09/898,269 와 함께 중이다. 우선권은 여기서 통합된 위에서-확인된 함께 계류 중인 미국 특허 출원에 주장된다.

당해 발명은 일반적으로 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1 은 당해 발명에 따른 무선 통신 시스템의 전형적인 실시예를 설명하는 설명이다.

도 2 는 당해 발명에 따른 무선 통신 장치의 전형적인 실시예의 선택된 성분을 설명한다.

도 2B는 당해 발명에 따른 무선 통신 장치의 또 다른 전형적인 실시예의 선택된 성분을 도시한다.

도 3A는 당해 발명의 전형적인 실시예에 따른 주파수 응답의 구상이다.

도 3B는 당해 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 따른 주파수 응답의 구상이다.

도 4는 당해 발명에 따른 무선 통신 장치의 또 다른 전형적인 실시예의 일부 성분을 도시한다.

도 5 는 당해 발명의 또 다른 전형적인 실시예에 따른 주파수 응답의 구상이다.

도 6 은 종래의 매칭 네트워크의 예를 도시한다.

도 7 은 종래의 스위칭 회로의 예를 도시한다.

도 8 은 당해 발명에 따른 무선 통신 장치의 또 다른 전형적인 실시예의 일부 성분을 도시한다.

도 9 는 당해 발명에 따른 지금까지의 무선 통신 장치의 또 다른 실시에의 일부 성분을 도시한다.

도 10 은 당해 발명에 따른 무선 통신 장치의 지금까지의 또 다른 전형적인 실시예의 일부 성분을 도시한다.

도 11은 당해 발명에 따른 무선 통신 장치의 지금까지의 또 다른 전형적인 실시예의 일부 성분을 도시한다.

당해 발명은 무선 통신 장치 내에서 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능한 안테나를 제공하는 종래의 시스템 및 방법의 불 이점을 상당히 경감한다.

전형적인 실시예로서, 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능한 안테나를 제공하기 위한 시스템 및 방법이 제공되었다. 상기 GPS 가능한 안테나는 예를 들어, 무선 핸드셋과 같은 무선 통신 상에서 사용된다. 상기 무선 통신 장치는 다수의 통신 밴드 회로중의 하나와 안테나 간의 통신 신호들을 선택적으로 스위치 할 수 있는 스위칭 모듈을 포함한다. 각각의 임피던스 매칭 회로는 특정 통신 밴드 회로로 안테나를 조율하거나 또는 매치하기 위해 특정 통신 밴드 회로 및 스위칭 모듈 간에서 제공된다.

유리하게, 당해 발명은 무선 통신 장치에서 존재하는 안테나가 강하게 GPS 밴드 신호를 수신하도록 적합화 되는 것을 가능하게 한다. GPS 신호를 제공하기 위해 존재하는 통신 안테나를 이용하는 것은 가격 면에서 효율적이고 그리고 무선 통신 장치 내의 GPS 위치 선정 기능을 제공하기 위한 효율적 방법이다. 게다가, 폰 미학은 어떠한 분리된 GPS 안테나가 요구되지 않는 것과 같이 영향을 미치지 않는다. 존재하는 안테나를 조절하는 것은 그렇지 않으면 분리된 그리고 내부 GPS 안테나를 위해 예정되는 무선 통신 장치 내의 공간을 자유롭게 한다. 게다가, 상기 존재하는 안테나는 무선 통신 장치로부터 확장하기 때문에, 당해 발명은 GPS 밴드 신호의 개선된 수신으로부터 이점이 있다.

도 1 은 당해 발명에 따른 무선 통신 장치(100)를 포함하는 무선 통신 시스템의 전형적인 실시예를 도시한다. 상기 무선 통신 장치(100)는 , 예를 들어, 핸드 헬드 무선 통신 장치, 모발일 폰, 카 폰, 셀룰러 또는 개인용 통신 서비스(PCS) 폰, 무선 전화기, 랩톱 컴퓨터 또는 무선 모뎀을 지닌 다른 계산 장치, 페이저, EH는개인용 디지털 어시스턴트(PDA)를 포함한다. 상기 무선 장치(100)는 디지털 또는 아날로그 또는 그것의 어떤 결합이 된다. 따라서 당해 발명은 당업자에게 알려진 무선 통신 장치들의 다른 형태들을 숙고한다.

상기 무선 통신 장치(100)는 안테나(110)를 포함한다. 상기 안테나(110)는 무선 통신 신호를 전송하고 수신하기 위해 구성된다. 도 1에서, 상기 안테나(110)는 기지국(!20)과 두-방향 통신 내에 있다. 기지국(120)은, 예를 들어 무선 통신 네트워크 내의 다수의 기지국(120)들 중의 하나가 된다. 상기 안테나(110)는 위성(130)과 같은 하나 이상의 위성과 함께 한-방향 통신에 있다. 상기 위성(130)은, 예를 들어, 위성 위치 확인 시스템(GPS) 위성 및 그들의 땅 기지국의 배열에서와 같은 다수의 위성들 중의 하나가 된다.

특정 실시예에서, 상기 무선 통신 장치(100)는 두 개 이상의 다른 통신 밴드에 대한 무선 통신 신호를 수신하고 전송하기위해 적합 화된 안테나(110)를 지닌 무선 핸드셋이다. 상기 두 개의 밴드들은, 예를 들어, 셀룰러 밴드, 약 8800MHz에서 밴드, 그리고 PCS 밴드, 약 1900MHz에서 밴드를 포함한다. 이 전형적인 실시예에서, 상기 안테나(110)는 PCS 그리고 셀룰러 밴드 모두에서 무선 신호를 수신하고 전송하기 위해 설립된 존재하는 이중-밴드 안테나이다. 더 많거나 또는 더 적은 통신 밴드들이 알려진 안테나 및 관련 회로의 적합한 선택에 의해 조절된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 무선 장치는 단지 PCS 밴드를 이용하기 위해 구성되거나 또는 3개 이상의 통신 밴드에서 수신하고 전송하기 위해 구성된다. 당해 발명은 또한 당업자에게 잘 알려진 다른 무선 통신 밴드를 이용하는 것을 숙고한다.

무선 통신 장치(100)에서 안테나(110)는 위성(130)으로부터 GPS 신호와 같은 위치 선정 신호들을 강하게 수신하기 위해 구성된다. 유리하게, 안테나(110)는 표준 이중-밴드 안테나와 같은 종래의 안테나로서 알려진다. 그러한 방법으로, GPS 위치 선정 기능은 무선 통신 장치에 경제적으로 그리고 편리하게 부가된다.

도 2A는 종래의 통신 안테나(110)를 이용하는 GPS 신호를 강하게 수신하기위한 회로를 도시한다. 상기 무선 통신 장치(100)는, 예를 들어, 안테나(110), 이중 급전 장치(diplexer)(140), 제 1 밴드(예를 들어, 셀룰러 밴드) 송수 전환기(150), 제 2 밴드(예를 들어, PCS 밴드)송수 전환기(160), GPS 스위칭 모듈(170) 및 GPS 모듈(175)을 포함한다. 상기 이중 급전장치(140)에 대한 대안 책으로서, 투-웨이(two-way) 스위치(도 9에 설명된 것과 같은)가 사용된다. 도 2A에 설명된 것과 같이, 상기 스위칭 모듈(170)은 예를 들어, 스위치(165)를 포함한다. 상기 GPS 모듈(175)은 예를 들어, GPS 저 잡음 확장기(LNA)(190)에 결합된 임피던스 매칭 모듈(180)을 포함한다. 도 2A에 설명된 상기 회로는 설명을 위해 그리고 부가적으로 잘-알려진 회로는 워킹 통신 장치를 구성하기위해 부가되어야만 하는 것이 이해될 것이다.

도 2A에 설명된 것과 같이, 안테나(110)는 이중급전장치(140)에 결합되어 있다. 상기 이중 급전 장치(140)는 상기 제 1 밴드 송수 전환기(150)에 결합한다. 상기 이중 급전장치(140)는 또한 상기 스위칭 모듈(170)에 결합한다. 상기 스위칭 모듈(170)은 상기 제 2 밴드 송수 전환기(160)에 결합한다. 상기 스위칭 모듈(170)은 또한 상기 GPS 모듈(175)에 결합한다. 전형적인 실시예에서, 상기 스위칭 모듈(170)은 차례로 GPS LNA(190)에 결합되는 임피던스 매칭 모듈(180)에 결합한다.

보이지 않지만, 당해 발명은 또한 부가적 성분이 무선 통신 장치(100) 내에 포함되어 있음을 숙고한다. 예를 들어, GPS 신호 프로세서는 GPS LNA(190)에 결합된다. 또 다른 실시예에서, 송신기 그리고/또는 수신기들은 송수 전환기(150,160)에 결합되었다. 그러한 부가적 성분들은 명백하지 않으므로 보다 상세히 여기에 설명하지 않는다.

이중 급전 장치는 주로 사용되고 있는 특정 통신 밴드에 대응하는 직접적인 통신 신호에 사용된다. 예를 들어, 상기 이중 급전장치(140)는 PCS 경로 또는 셀룰러 경로로 안테나(110) 상에서 수신되는 신호를 분리한다. 도 3A는 이중 급전장치(140)를 위한 전형적인 혼성 주파수 응답(200)을 도시한다. 상기 주파수 응답(200)은 로우 패스 필터의 로우 패스 필터 특징(210) 그리고 상기 이중 급전장치(210)의 하이 패스 필터의 하이 패스 필터 특징(220)을 포함한다. 로우 패스 필터 특징(210)은 약 1000MHz의 컷오프 주파수와 함께 설명되고 그리고 셀룰러 밴드를 패스하기 위해 디자인된다. 상기 하이 패스 필터 특징(220)은 약 1600MHz의 컷오프 주파수와 함께 설명되고 그리고 PCS 밴드를 패스하기 위해 디자인된다. 상기 컷오프 주파수들은 특정 응용에 적합하기 위해 조절되고 그리고 다른 컷오프 주파수들은 다른 통신 밴드를 위해 선택되는 것이 이해될 것이다. 상기 하이 패스 필터 특징(220)은 GPS 밴드 내의 신호, 일부 허용할 수 있는 입증 레벨과 함께 패스하기 위해 디자인된다.

작동에서, 하나 이상의 무선 통신 밴드로부터 무선 통신 신호는 안테나(110)에 의해 수신된다. 상기 이중 급전 장치(140)는 제 1 신호 및 제 2 신호로 무선 통신 신호를 분리한다. 상기 제 1 신호는 이중 급전장치(140)의 로우 패스 필터에 의해 필터되고 그리고 그 후 상기 제 1 밴드 송수 전환기(150)에 결합된다. 상기 제 2 신호는 이중 급전 장치(140)의 하이 패스 필터에 의해 필터되고 그리고 그 후 스위칭 모듈(170)에 결합한다.

전형적인 실시예에서, 상기 무선 통신 신호가, 예를 들어, 셀룰러 밴드 통신 신호들을 포함하는 경우, 로우 패스 필터는 상기 제 1 밴드 송수 전환기(150)로 셀룰러 밴드 통신 신호를 패스한다. 상기 제 1 밴드 송수전환기(150)는 그 후 들어오는 셀룰러 밴드 통신 신호를 , 예를 들어, 셀룰러 수신기(도시되지 않음)로 결합한다. 부가적으로, 로우 패스 필터는 상기 제 1 밴드 송수 전환기(150)로 패스하는 것으로부터 더 높은 주파수 밴드를 막는다.

상기 무선 통신 신호가, 예를 들어, PCS 밴드 통신 신호를 포함하는 경우, 상기 이중 급전장치(140)의 하이 패스 필터는 스위칭 모듈(170)을 통해 상기 제 2 밴드 송수 전환기(160)로 PCS 밴드 통신 신호를 패스한다. 상기 무선 통신 신호가, 예를 들어, GPS 밴드 신호를 포함하는 경우, 상기 하이 패스 필터는, 약간의 작은 감쇄와 함께 스위칭 모듈(170)을 통해 상기 GPS 모듈(175)로 GPS 밴드 신호를 패스한다. 전형적인 실시예에서, 감돼는, 부분적으로, 상기 안테나(110)가 GPS 밴드에 원칙적으로는 적합하지 않는 존재하는 이중-밴드 안테나이기 때문에 발생된다.

GPS 모듈(175)에서, 상기 임피던스 매칭 모듈(180)은 GPS 밴드를 위해 조율된 임피던스 매치를 제공한다. 상기 GPS 신호는 그 후 종래의 GPS 회로(도시 안 됨)에 의해 처리되고 있기 이전에 GPS LNA(190) 내에서 확장되다. 상기 하이 패스 필터는 또한 더 낮은 주파수 밴드를 막는다.

상기 무선 통신 장치는 일반적으로 송수 전환기(160)에 이중 급전장치9140)를 결합하여 스위칭 모듈(170)과 함께 작동한다. 그러나 선택된 시간 또는 구간ㄴ에서, 위치 선정 정보를 획득하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 위치 정보는 사용자가 긴급 번호를 돌릴 때 유용하다. 상기 무선 장치는 또한 매핑 장치와 같은 응용에서 작동하고, 그곳에서 위치 선정은 주기적으로 필요하다. 또 다른 실시예에서, 사용자는 위치 선정 정보를 획득하기 위해 무선 장치를 명령한다. 위치 선정 정보가 유용한 곳에서 무선 통신 장치를 위해 많은 장치가 존재한다는 것을 이해할 것이다.

위치 선정이 필요로 될 때, 스위칭 모듈(170)은 안테나를 GPS 모듈(175)에 안테나(110)를 결합하기 위해 제어 회로(도시되지 않음)에 의해 스위치 된다. 이런 방법으로 구현될 때, 약 1575MHz에서 GPS 밴드 신호는 안테나에 의해 수신될 것이고 GPS 모듈(175)로 전송될 것이다. 상기 안테나(110)는 예를 들어, 약 1900MHz에서 그리고 약 800MHz에서 수신하기 위해 조율된 이중-밴드 안테나이다. 약 1575 MHz에서 GPS 신호는 매치되지 않는다. 따라서 매칭 모듈(180)은 GPS 모듈(175) 및 안테나(110) 간의 임피던스를 더욱 가깝게 매치하기 위해 매칭 회로를 포함한다. 그러한 방법으로, 높은 퀄리티의 GPS 신호는 GPS LNA(190)에 의해 강하게 수신된다.

또 다른 전형적인 실시예에서, 이중 급전 장치(140) 내에 존재하는 혼성 주파수 응답(200)은 적은 감쇄와 함께 GPS 밴드로 패스하기 위해 조정될 수 있다. 따라서 하이 패스 필터 특징(220)은 예를 들어, 약 1600MHz로부터 도 3의 조정된 특징(230)에 의해 설명되는 것과 같은 약 1400MHz까지 컷오프 주파수를 이동함으로써 수정될 수 있다. 상기 조정된 특징(230)은 또한 예를 들어, 다른 감쇄 기울기(235)와 같은 다른 변수들을 지닌다. 결과적으로, 상기 GPS 밴드는 하이 패스 필터 특징(220)에 의한 것보다 조정된 하이 패스 필터 특징(230)에 의하는 것이 심지어 감쇄된다. 예를 들어, 약 1600MHz(정상적 셀룰러/PCS 이중 급전장치로서)로부터 약 1400MHz까지 컷오프 주파수를 낮추는 결과로서, 약 1575MHz에서 GPS 밴드는 약 -1.3dB로부터 약 -0.3dB까지 이중 급전장치에 의해 덜 약화된다.

도 2B는 종래의 통신 안테나(110)를 이용하는 GPS 신호를 강하게 수신하기 위한 회로의 또 다른 실시예이다. 상기 회로는 상기 이중 급전 장치(140)가 안테나(110) 상에 수신되는 신호를 PCS 경로 EH는 셀룰러/GPS 경로로 분리한다는 점을 제외하고, 도 2A 내에 설명되는 회로와 유사하다. 따라서 상기 스위칭 모듈(170)은 셀룰러/GPS 경로에 있다. 이중 급전장치(140)의 주파수 응답(220)의 또 다른 실시예가 도 3B 내에 설명되었다. 이 실시예에서, 상기 이중 급전 자치(140)의 로우 패스 필터의 로우 패스 필터 특징(210)은 약 1575MHz에서 GPS 밴드를 포함하기 위해 더 높은 주파수로 확장한다. 따라서 상기 이중 급전 장치(140)의 로우 패스 필터는 GPS 밴드 신호들을 패스하거나 또는 적은 왜곡을 갖고 GPS 밴드 신호를 셀룰러/GPS 경로로 패스한다.

도 4는 당해 발명에 따른 무선 통신 자치(100)의 또 다른 전형적인 실시예의선택된 성분을 도시한다. 상기 무선 통신 장치(100)는, 예를 들어, 안테나(110), 제 1 밴드 송수 전환기(150), 제 2 밴드 송수 전환기(160), GPS 모듈(175) 그리고 삼중 급전장치(triplexer 240)를 포함한다. 상기 삼중 급전장치(240)는 안테나(110)를 제 1 밴드 송수 전환기, 제 2 밴드 송수 전환기9160) 그리고 GPS 모듈(175)에 결합한다.

또 다른 실시예에서, 무선 통신 장치(100)는 각각의 통신 밴드에 대응하는 각각의 회로 브랜치를 위해, 임피던스 매칭 모듈(300,310)을 제공한다. 예를 들어, 도 11은 제 1 통신 밴드 회로 브랜치에 배치된 그리고 삼중 급전장치(240) 및 제 1 밴드 송수 전환기(150)에 결합된 임피던스 매칭 모듈(300)을 설명한다. 게다가, 임피던스 매칭 모듈(310)은 제 2 통신 밴드 회로 브랜치 내에 배치되고 그리고 상기 삼중 급전 장치(240) 및 제 2 밴드 송수 전환기(160)에 결합한다. 상기 임피던스 매칭 모듈(300,310)은 안테나(110)를 특정 통신 밴드 회로에 조정하거나 또는 매치하는 회로를 제공한다. 따라서 예를 들어, 임피던스 매칭 모듈(300)은 효율적으로 제 1 통신 밴드를 위해 안테나(110)를 조율하고, 그리고 임피던스 매칭 모듈(310)은 효율적으로 제 2 통신 밴드를 위해 안테나(110)를 조율한다. 또 다른 실시예에서, 상기 임피던스 매칭 모듈(300,310)은 안테나(110) 그리고 특정 통신 밴드 회로간의 복소수 컨쥬게이트 매치를 제공한다. 이제까지의 또 다른 실시예에서, 상기 임피던스 매칭 모듈들(300,310)은 안테나9110)로부터 특정 통신 밴드 회로 또는 그 역으로 최대 에너지 전송을 제공한다. 상기 임피던스 매칭 모듈(300,310)은 임피던스 매칭 모듈(300,310) 내에 포함된 상기 회로가 그들 각각의 통신 밴드 회로에 대해 최적화 되는 것을 제외하고 상기 임피던스 매칭 모듈(180)과 함께 사용에 적합하다.

삼중 급전장치(240)를 위한 전형적인 주파수 응답(200)이 로우 패스 필터의 로우 패스 필터 특징(210), 하이 패스 필터의 하이 패스 필터 특징(220)그리고 삼중 급전 장치(240)의 밴드 패스 필터를 포함하는 도 5에 설명된다. 상기 로우 패스 필터 특징(210)이 예를 들어, 약 1000MHz의 컷 오프 주파수와 함께 설명되고 그리고 예를 들어, 셀룰러 밴드를 패스하기위해 디자인된다. 상기 하이 패스 필터 특징(220)은 예를 들어, 약 1600MHz의 컷 오프 주파수와 함께 설명되고 그리고, 예를 들어, PCS 밴드를 패스하기 위해 디자인된다. 상기 밴드 패스 필터 특징(250)은 예를 들어, 약 1575 MHz에서 집중되고 그리고 예를 들어, GPS 밴드를 패스하기 위해 디자인 된다. 상기 특징(210, 220, 250)은 오버랩 되거나 또는 오버랩 되지 않는다. 당해 발명은 또한 이러한 그리고 다른 무선 통신 밴드를 위해 디자인 되는 다른 필터 특징을 이용하는 것을 숙고한다.

작동에서, 하나 이상의 무선 통신 밴드로부터 무선 통신 신호는 안테나(110)에 의해 수신된다. 상기 삼중 급전장치(240)는 상기 무선 통신 신호를 제 1 신호, 제 2 신호, 그리고 제 3 신호로 분리한다. 상기 제 1 신호는 삼중 급전장치(240)의 로우 패스 필터에 의해 필터되고 그리고 그 후 상기 제 1 밴드 이중 급전 장치(150)로 결합된다. 상기 제 2 신호는 삼중 급전장치(240)의 하이 패스 필터에 의해 필터되고 그 후 상기 제 2 밴드 이중 급전장치(160)에 결합된다. 상기 제 3 신호는 상기 삼중 급전장치(240)에 의해 필터되고 그리고 그 후 상기 GPS 모듈(175)에 결합된다. 이 결합 구조는 또한 최적 수행을 위한 임피던스 변환을 포함한다.

전형적인 실시예에서, 무선 통신 신호는 , 예를 들어 셀룰러 밴드 통신 신호를 포함하는 경우, 상기 삼중 급전장치(240)의 로우 패스 필터는 상기 제 1 밴드 이중 급전장치(150)로 셀룰러 밴드 통신을 패스 한다. 부가적으로, 상기 로우 패스 필터는 상기 제 1 밴드 송수전환기(150)로 패스하는 것으로부터 더 높은 주파수 밴드를 막는다.

상기 무선 통신 신호가, 예를 들어, PCS 밴드 통신 신호를 포함하는 경우, 상기 하이 패스 필터는 상기 제 2 밴드 송수 전환기(160)로 상기 PCS 밴드 통신 신호를 패스한다. 부가적으로, 상기 하이 패스 필터는 제 2 밴드 송수 전환기(160)로 패스하는 것으로부터 더 낮은 주파수 밴드를 막는다.

상기 무선 통신 신호가, 예를 들어, GPS 밴드 신호를 포함하는 경우, 상기 밴드 패스 필터는 상기 GPS 모듈(175)로 GPS 밴드 신호를 패스 한다. 전형적인 실시예에서, GPS 모듈(175)에서, 임피던스 매칭 모듈(180)은 GPS 밴드를 위채 조정된 임피던스 매치를 제공한다. 상기 GPS 신호는 그 후 종래의 GPS 회로에 의해 처리되고 있기 이전에 GPS LNA(190) 내에서 확장된다. 부가적으로, 상기 밴드 패스 필터는 GPS 모듈(175)로 패스하는 것으로부터 더 높은 그리고 더 낮은 주파수를 막는다.

도 8 은 당해 발명에 따라 스위칭 모듈(260)이 삼중 급전 장치(240) 대신에 사용되는 곳에서 또 다른 전형적인 실시예를 도시한다. 상기 안테나(110)는 스위칭 모듈(260)을 통해 제 1 밴드 송수전환기(150), 제 2 밴드 송수전환기(160) 그리고GPS 모듈(175)로 결합한다. 상기 스위칭 모듈(260)은 예를 들어, 쓰리-웨이(three-way) 스위치(270)를 포함한다. 상기 스위칭 모듈(260)은 예를 들어, 프로세서(예, 이동 기지국 모뎀(MSM))와 같은 무선 통신 장치(100)의 주된 제어기(도시 안 됨)를 통해 제어된다. 상기 스위칭 모듈(260)은 안테나(110)를 통해 수신된 신호를 스위치 한다. 따라서, 예를 들어, 셀룰러 밴드 신호는 상기 제 1 밴드 송수 전환기(150)로 스위치 된다. PCS 밴드 신호는 상기 제 2 밴드 송수 전환기(160)로 스위치 된다. 또는 GPS 신호는 상기 GPS 모듈(175)로 스위치 된다. 상기 셀룰러 통신 회로 그리고 PCS 통신 회로는 예를 들어, 각각의 밴드와 함께 사용을 위해 밴드-최적화된 신호 매칭 회로를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 무선 통신 장치(100)는 각각의 통신 모드에 대응하는 각각의 회로 브랜치를 위해 임피던스 매칭 모듈(300,310)을 제공한다. 예를 들어, 도 10은 제 1 통신 밴드 회로 브랜치 내에 배치되고 그리고 제 1 밴드 송수 전환기(150)와 상기 스위칭 모듈(260)의 쓰리-웨이 스위치(270)에 결합되는 임피던스 매칭 모듈(300)을 도시한다. 또한, 임피던스 매칭 모듈(310)은 제 1 통신 밴드 회로 브랜치 내에 배치되고 있는 것과 같이 설명되고 그리고 제 2 밴드 송수 전환기(160)와 스위칭 모듈(260)의 쓰리-웨이 스위치(270)에 결합되고 있다. 위에서 설명한 것과 같이, 상기 임피던스 매칭 모듈(300,310)은 안테나(110)가 특정 통신 밴드 회로로 조정되거나 또는 매치되는 회로를 제공한다.

도 9는 당해 발명에 따른 무선 통신 장치(100)의 지금까지의 또 다른 전형적인 실시예를 도시한다. 이 전형적인 실시예에서, 상기 무선 통신 장치(100)는 GPS신호 또는 통신 밴드 신호(예, 셀룰러 밴드 신호 또는 PCS 밴드 신호)를 수신하기 위해 구현된다. 상기 안테나(110)는 GPS 모듈(175) 및 스위칭 모듈(260)을 통해 통신 밴드 송수 전환기(290)에 결합된다. 선택적으로, 임피던스 매칭 모듈(도시 안 됨)은 상기 통신 밴드 송수 전환기(290) 및 스위칭 모듈(260)간에 제공된다. 상기 스위칭 모듈(260)은, 예를 들어, 투-웨이 스위치(280)를 포함한다. 상기 스위칭 모듈(260)은 예를 들어, 프로세서(예, 이동 기지국 모뎀(MSM))와 같은 무선 통신 장치(100)의 주된 제어기(도시 안 됨)를 통해 제어된다. 상기 스위칭 모듈(260)은 안테나(110)를 통해 수신되는 신호를 스위치 한다. 따라서 상기 무선 통신 장치(100)가 예를 들어, 셀룰러 폰인 경우, 상기 셀룰러 밴드 신호는 통신 밴드 송수 전환기(290) 에 스위치 되거나 또는 GPS 신호는 GPS 모듈(175)로 스위치 된다. 상기 통신 밴드 회로는, 예를 들어, 통신 밴드와 함께 사용을 위한 밴드-최적화된 신호 매칭 회로를 포함한다.

매칭 모듈(180) 또는 다른 매칭 회로는 다양한 회로를 이용하여 구현되는 것이 이해될 것이다. 도 6은 매칭 회로를 구현하는 그러한 다양성을 도시한다. 도 6에서, 매칭 모듈(180)로의 입력은 제 1 인덕터 L1에 결합된다. 상기 제 1 인덕터 L1은 제 2 인덕터 L2를 통해 매칭 모듈(180)의 출력에 결합된다. 상기 제 1 인덕터 L1은 또한 커패시터 C1을 통해 전위차 V1(예, 전기적 또는 밑판(chassis) 그라운드)에 결합한다. 그러한 매칭 회로들은 당업자에게 명백하다.

스위치 모듈(170)이 다수의 회로 배열에서 구현될 것이 이해될 것이다. 도 7은 당해 발명에 따른 스위칭 모듈(170)의 그러한 배열을 도시한다. 스위칭 모듈(170)로의 입력은 제 1 커패시터 C2에 결합된다. 상기 제 1 커패시터 C2는 제 1 인덕터 L3을 통해 전위차 V2(예, 배터리 제공 전압)에 결합한다. 상기 제 1 커패시터 C2는 제 1 다이오드 D1에 결합한다. 상기 제 1 다이오드 D1은 제 2 커패시터 C3을 통해 제 1 출력에 결합한다. 상기 제 1 다이오드 D1은 또한 제 2 인덕터 L4를 통해 제 1 제어 신호에 결합한다. 회로의 제 2 브랜치에서, 상기 제 1 커패시터 C2는 제 2 다이오드 D2로 결합한다. 상기 제 2 다이오드 D2는 제 3 커패시터 C4를 통해 제 2 출력에 결합한다. 상기 제 2 다이오드 D2는 또한 제 3 인덕터 L5를 통해 제 2 제어 신호에 결합한다. 상기 제 2 다이오드 D2는 또한 제 3 인덕터 L5를 통해 제 2 제어 신호에 결합한다. 간략히, 상기 제 1 제어 신호 그리고 제 2 제어신호는 차례로 온(on) 또는 오프(off)(예, 약 쇼트 회로 또는 오픈 회로) 인 각 다이오드 D1, D2를 가로지를 원하는 전압 차이를 제공한다. 상기 스위칭 모듈(170)은 다른 변화를 구현하고 그리고 당업자에게 알려져 있다.

Claims

GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템으로서,

- 안테나,

- 상기 안테나에 결합된 스위칭 모듈,

- 상기 스위칭 모듈 그리고 제 1 통신 밴드 회로에 결합한 제 1 임피던스 매칭 회로,

- 제 2 통신 밴드 회로 그리고 상기 스위칭 모듈에 결합된 제 2 임피던스 매칭 회로, 그리고,

- 위성 위치 확인 시스템(GPS) 회로 그리고 상기 스위칭 모듈에 결합된 제 3 임피던스 매칭 회로를

포함하고, 이 때 상기 스위칭 모듈은 상기 제 1 통신 밴드 회로, 제 2 통신 밴드 회로 또는 GPS 회로에 상기 안테나를 선택적으로 결합하기에 적합한 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 1 임피던스 매칭 회로는 상기 제 1 통신 밴드 회로를 위한 상기 안테나를 효율적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 2 임피던스 매칭 회로는 상기 제 2 통신밴드 회로를 위한 상기 안테나를 효율적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1항에 있어서, 이 때 상기 제 3 임피던스 매칭 회로는 GPS 회로를 위한 상기 안테나를 효율적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 1 임피던스 매칭 회로는 복소수-컨쥬게이트 적으로(complex-conjugately) 상기 안테나 그리고 상기 제 1 통신 밴드 회로와 매치하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 2 임피던스 매칭 회로는 복소수-컨쥬게이트 적으로 상기 안테나 그리고 상기 제 2 통신 밴드 회로와 매치하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 3 임피던스 매칭 회로는 복소수-컨쥬게이트 적으로 상기 안테나 그리고 상기 GPS 회로와 매치하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 1 임피던스 매칭 회로는 안테나로부터 상기 제 1 통신 밴드 회로까지 최대 전력전송을 이용하기 위해 또는 상기 제 1 통신 밴드 회로로부터 상기 안테나까지 최대 전력 전송을 이용하기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 2 임피던스 매칭 회로는 상기 안테나로부터 상기 제 2 통신 밴드회로까지 최대 전력 전송을 이용하기 위해 또는 상기 제 2 통신밴드 회로로부터 상기 안테나까지 최대 전력 전송을 이용하기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 3 임피던스 매칭 회로는 상기 안테나로부터 상기 GPS 회로까지 최대 전력 전송을 이용하기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 1 통신 밴드 회로는 셀룰러 통신 밴드 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 제 2 통신 밴드 회로는 개인용 컴퓨터 서비스(PCS) 통신 밴드 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서, 이 때 상기 스위칭 모듈은 쓰리-웨이(three-way) 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
제 13 항에 있어서,

이 때, 상기 쓰리-웨이 스위치는 제 1 포트, 제 2 포트, 제 3 포트 그리고 제 4 포트를 포함하고,

이 때 상기 안테나는 상기 제 1 포트에 결합하며,

이 때 상기 제 1 임피던스 매칭 회로는 상기 제 2 포트에 결합하고,

이 때 상기 제 2 임피던스 매칭 회로는 상기 제 3 포트에 결합하며, 그리고

이 때 상기 제 3 임피던스 매칭 회로는 상기 제 4 포트에 결합하는

것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
무선 통신 장치로서,

- 안테나,

- 상기 안테나에 결합된 스위칭 모듈,

- 셀룰러 통신 밴드 회로 그리고 상기 스위칭 모듈에 결합하는 셀룰러 밴드 임피던스 매칭 회로,

- PCS 통신 밴드 회로 그리고 상기 스위칭 모듈에 결합하는 개인용 통신 서비스(PCS) 밴드 임피던스 매칭 회로, 그리고,

- GPS 회로 및 상기 스위칭 모듈에 결합하는 GPS 모듈

을 포함하고, 이 때 상기 스위칭 모듈은 상기 안테나를 상기 셀룰러 통신 밴드 회로, 상기 PCS 통신 밴드 회로 또는 상기 GPS 회로에 선택적으로 결합하기 위해 조정되는 것을 특징으로 하는 상기 무선 통신 장치.
제 15 항에 있어서, 이 때 상기 스위칭 모듈은 쓰리-웨이(three-way) 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 무선 통신 장치.
제 15 항에 있어서, 이 때 상기 GPS 모듈은 GPS 임피던스 매칭 회로 그리고 저 잡음 확장기(LNA)를 포함하고, 상기 임피던스 매칭 회로는 상기 스위칭 모듈 및 LNA에 결합되고 있으며, 상기 LNA는 상기 GPS 회로에 결합되고 있는 것을 특징으로 하는 상기 무선 통신 장치.
GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템으로서,

- 안테나,

- 상기 안테나에 결합된 삼중급전장치(triplexer),

- 제 1 통신 밴드 회로 및 상기 삼중급전장치에 결합된 제 1 임피던스 매칭 회로,

- 제 2 통신 밴드 회로 및 상기 삼중급전장치에 결합된 제 2 임피던스 매칭 회로, 그리고,

- 위성 위치 확인 시스템(GPS) 회로 및 상기 삼중급전장치에 결합된 제 3 임피던스 매칭 회로

를 포함하고, 이 때 상기 삼중급전장치는 상기 제 1 통신 밴드 회로, 상기 제 2 통신 밴드 회로 또는 상기 GPS 회로에 상기 안테나를 선택적으로 결합하기 위해 조절되는 것을 특징으로 하는 GPS 가능 안테나를 제공하기 위한 시스템.
위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법으로서,

- 하나 이상의 통신 밴드로부터 안테나를 통해 무선 통신 신호를 수신하고,

- (1)무선 통신 신호의 GPS 밴드 신호를 스위칭 모듈을 통해 GPS 회로에, 또는, (2) 무선 통신 신호의 제 1 통신 밴드 신호를 스위칭 모듈을 통해 제 1 통신 밴드 회로에, 또는, (3) 상기 무선 통신 신호의 제 2 통신 밴드 신호를 상기 스위칭 모듈을 통해 제 2 통신 밴드 회로에 선택적으로 결합시키며,

- 안테나를 상기 GPS 회로로 임피던스를 매칭하고,

- 안테나를 상기 제 1 통신 밴드 회로로 임피던스 매칭하며, 그리고,

- 안테나를 상기 제 2 통신 밴드 회로로 임피던스 매칭 하는

단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서, 이 때 상기 GPS 회로로 안테나를 임피던스 매칭 하는 단계는 상기 GPS 회로로 상기 안테나를 GPS 모듈을 통해 임피던스 매칭 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서, 이 때 상기 제 1 통신 밴드 회로로 상기 안테나를 임피던스 매칭 하는 단계는 상기 제 1 통신 밴드 회로로 안테나를 각각의 임피던스 매칭 회로를 통해 임피던스 매칭 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서, 이 때 상기 제 2 통신 밴드 회로로 안테나를 임피던스 매칭 하는 단계는 상기 제 2 통신 밴드 회로로 상기 안테나를 각각의 임피던스 매칭 회로를 통해 임피던스 매칭 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서, 이 때 상기 제 1 통신 밴드 회로로 상기 안테나를 임피던스 매칭 하는 단계는 상기 제 1 통신 밴드 회로로 상기 안테나를 각각 복소수 컨쥬게이트 매칭 회로를 통해 임피던스 매칭 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법.
제 19 항에 있어서, 이 때 상기 제 2 통신 밴드 회로로 안테나를 임피던스 매칭 하는 단계는 상기 제 2 통신 밴드 회로로 상기 안테나를 각각의 복소수 컨쥬게이트 매칭 회로를 통해 임피던스 매칭 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 시스템(GPS) 가능 안테나를 제공하기 위한 방법.