KR20060106628A - 안테나 장치, 무선 장치 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
안테나 장치(2)는, 분리부(23), 상기 분리부(23)의 양쪽에 형성된 고체 전해질층(24a, 24b), 및 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 각각 형성된, 도전성 고분자로 구성되는 선형 안테나(22a, 22b)를 구비한다. 안테나 패턴(22a, 22b) 사이에 직류 전압을 인가하면, 안테나 패턴(22a, 22b) 중 한쪽에 이온을 도핑하고, 다른 쪽으로부터 이온을 탈 도핑할 수 있다. 즉, 안테나 패턴(22a, 22b) 중 한쪽을 도전체로 하고, 다른 쪽을 절연체로 할 수 있다.
선형 안테나, 슬롯 안테나, 젭 안테나, 안테나 패턴, 도전체, 절연체, 고체 전해질층, 분리부, 슬롯, 전극, 회로부, 스위치, 베이스 부재,
Description
본 발명은, 복수개의 안테나를 구비한 안테나 장치, 무선 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
최근, 무선 통신 기능은, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 기기나, 휴대 전화기 및 PDA(Personal Digital Assistance) 등의 통신 단말기뿐만 아니라, 오디오 기기, 비디오 기기, 카메라 기기, 프린터 및 오락용 로봇 등, 각종의 민생용 전자 기기에도 탑재되어 있다. 또한, 무선 통신 기능은, 무선 LAN(Local Area Network)용 액세스 포인트, 소형의 액세서리 카드 등에도 탑재된다. 액세서리 카드는, 저장 기능과 무선 통신 기능을 구비한 무선 카드 모듈이며, 이 무선 카드 모듈로서, 예를 들면, PCMCIA 사양(Personal Computer Memory Card International Association) 카드, 컴팩트 플래시 카드(등록상표), 미니 PCI(Peripheral Component Interconnection) 카드 등이 알려져 있다.
이와 같이 무선 통신 기능이 다양한 기기에 탑재됨에 따라, 전파를 송수신하는 안테나에 관해서도, 다양한 형태 및 특성을 가질 것이 요청되고 있다. 이러한 요청 중 하나는 방사하는 편파(偏波)의 전환에 대응해야 한다는 것이다.
무선 기기의 실제 이용 환경에서, 건물이나 물체에 의해 전파가 반사되므로, 전파는 다양한 편파면에서 전파(傳播)된다. 따라서, 데이터 전송 속도 및 처리량으로서 가장 양호한 값을 얻을 수 있도록, 안테나의 편파를 전환하여 송수신하는, 소위 편파 다이버시티(diversity)가 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특개 2002-92576호 공보 참조).
도 13은, 2개의 다이폴 안테나를 이용하는 편파 다이버시티 무선 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 기판(101a, 101b)에는 각각, 다이폴 안테나(102a, 102b)가 설치되어 있다. 이들 기판(101a, 101b)은, 다이폴 안테나(102a, 102b)가 서로 직교하도록, 기기 내에 설치되어 있다. 다이폴 안테나(102a)는, 평형 불평형 변환기(balun)(103a)를 통하여 스위치(104)의 단자(104c)에 접속된다. 다이폴 안테나(102b)는, 평형 불평형 변환기(balun)(103b)를 통하여 스위치(104)의 단자(104b)에 접속된다. 스위치(104)의 단자(104a)에 대하여 고주파가 공급된다.
도 14는, 2개의 젭 안테나를 이용한 편파 다이버시티 무선 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 기판(111a, 111b)에는 각각, 젭 안테나(112a, 112b)가 형성되어 있다. 이들 기판(11la, 11lb)은, 젭 안테나(112a, 1l2b)가 서로 직교하도록 기기 내에 설치되어 있다. 젭 안테나(1l2a)가, 스위치(113)의 단자(113c)에 접속된다. 다이폴 안테나(112b)가, 스위치(113)의 단자(1l3b)에 접속된다. 스위치(l13)의 단자(113a)에 대하여 고주파가 공급된다.
도 15는, 2개의 모노폴 안테나를 이용한 편파 다이버시티 무선 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 기판(121a, 121b)에는 각각, 모노폴 안테나(122a, 122b), 접지판(123a, 123b)이 설치되어 있다. 이들 기판(121a, 121b)은, 모노폴 안테나(122a, 122b)가 서로 직교하도록, 기기 내에 설치되어 있다. 모노폴 안테나(122a)는, 스위치(124)의 단자(124c)에 접속된다. 모노폴 안테나(122b)가, 스위치(124)의 단자(124b)에 접속된다. 접지판(123a, 123b)이 접지된다. 스위치(124)의 단자(124a)에 대하여 고주파가 공급된다.
도 13~도 15에 나타낸 편파 다이버시티 무선 장치에서, 한쪽의 안테나의 수신 레벨이 떨어지고 있는 경우에는, 스위치(104, 113, 124)를 전환하여, 다른 쪽의 안테나를 선택함으로써, 수신 신호의 품질의 열화를 피할 수 있다.
전술한 바와 같이, 다양한 편파에서의 전파(傳播)에 대응하는 이상적인 방법은, 여러 가지 편파 방향에 대응한 복수개의 안테나를 1개의 기기에 탑재하는 것이다. 그러나, 그 방법에서는, 복수개의 안테나를 직교하도록 설치할 필요가 있으므로, 안테나의 점유 영역이 커지고, 그 결과로서, 기기가 대형화한다. 따라서, 가능한 한 점유 영역을 작게 하고자, 각각의 안테나를 근접하여 설치하면, 안테나가 서로 간섭하여 방사 패턴을 교란시킨다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 직선 편파의 안테나를 직교하도록 설치하지 않고, 원편파(圓偏波)의 마이크로 스트립 안테나를 이용하는 것이 고려되었다. 이 방법에서는, 하나의 안테나로 편파를 변경하여 방사를 행할 수 있다. 그런데, 일반적으로 마이크로 스트립 안테나의 주파수 대역은 좁다는 문제가 있다. 예를 들면, 다이폴 안테나의 대역이 10% 정도인데 대하여, 마이크로 스트립 안테나의 대역은 수% 이하이다. 무급전 소자를 추가함으로써 주파수대역을 넓히는 방법이 고려 되고 있지만, 이 방법에서는, 소자를 추가한 만큼, 기기가 대형화되는 문제가 있다.
전술한 바와 같이, 복수개의 안테나를 이용하는 편파 다이버시티 무선 장치에서는, 안테나를 설치하는 부분의 면적을 작게 하고, 또한 안테나 사이의 간섭에 의한 특성의 열화를 억제하는 것은 어렵다. 따라서, 편파 다이버시티 무선 장치는, 무선 장치를 소형화하여 무선 통신 기능을 다양한 소비자(consumer) 기기에 탑재하는 현재의 기술 경향과의 호환성이 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 설치된 복수개의 안테나를 구비하는 안테나 장치에 있어서, 복수개의 안테나를 근접하여 설치할 수 있고, 또한 안테나 사이의 간섭에 의한 특성의 열화를 억제할 수 있는 안테나 장치, 이 안테나 장치를 구비한 무선 장치 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 제1 발명은,
베이스 부재, 및
서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 상기 베이스 부재 상에 설치된 복수개의 안테나 패턴
을 구비하고,
상기 베이스 부재가 고체 전해질로 구성되고,
상기 안테나 패턴이 도전성 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치이다.
제1 발명에서, 베이스 부재는, 전형적으로는, 평판형의 형상을 가진 기판이며, 복수개의 안테나는 기판의 양쪽 주면에 형성되어 있다. 복수개의 안테나는, 전형적으로는, 기판을 협지하여 중첩되도록 형성되어 있다.
제1 발명에서, 안테나 패턴이, 전형적으로는, 선형 안테나이다. 이 선형 안테나는, 전형적으로는, 젭 안테나이다. 또, 제1 발명에 있어서, 복수개의 안테나 패턴이, 전형적으로는, 선형 안테나 및 슬롯 안테나이다. 이 선형 안테나는, 전형적으로는, 젭 안테나이다. 선형 안테나는, 전형적으로는, 슬롯 안테나의 슬롯 내에 설치되어 있다. 또, 제1 발명에 있어서, 복수개의 안테나 패턴은, 전형적으로는, 2개의 선형 안테나와 1개의 슬롯 안테나이다.
제1 발명에 의하면, 서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록, 도전성 플라스틱으로 구성되는 복수개의 안테나 패턴이 고체 전해질 상에 설치되어 있으므로, 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가함으로써, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴에 베이스 부재로부터 이온을 도핑하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴으로부터 베이스 부재로 이온을 탈 도핑할 수 있다. 즉, 안테나 패턴 사이의 전위차를 이용하여, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 도전체로 하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 절연체로 할 수 있다.
제2 발명은, 기기 본체에 접속함으로써, 기기 본체에 무선 기능을 부가하는 무선 장치에 있어서,
베이스 부재,
서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 상기 베이스 부재 상에 설치된 복수개의 안테나 패턴, 및
상기 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가할 때, 직류 전압의 한쪽의 전위로 되는 안테나 패턴과, 다른 쪽의 전위로 되는 안테나 패턴을 선택하는 스위치
를 구비하고,
상기 안테나 패턴이 도전성 플라스틱으로 구성되며,
상기 베이스 부재가 고체 전해질로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 장치이다.
제2 발명에서는, 베이스 부재는, 전형적으로는, 평판형의 형상을 가진 기판이며, 복수개의 안테나는, 기판의 양쪽 주면에 형성되어 있다. 복수개의 안테나는, 전형적으로는, 기판을 협지하여 중첩되도록 형성되어 있다.
제2 발명에서는, 안테나 패턴은, 전형적으로는, 선형 안테나이다. 이 선형 안테나는, 전형적으로는, 젭 안테나이다. 또, 제1 발명에 있어서, 복수개의 안테나 패턴은, 전형적으로는, 선형 안테나 및 슬롯 안테나이다. 이 선형 안테나는, 전형적으로는, 젭 안테나이다. 선형 안테나는, 전형적으로는, 슬롯 안테나의 슬롯 내에 형성되어 있다. 또, 제1 발명에 있어서, 복수개의 안테나 패턴은, 전형적으로는, 2개의 선형 안테나와 1개의 슬롯 안테나이다.
제2 발명에 의하면, 서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록, 도전성 플라스틱으로 구성되는 복수개의 안테나 패턴이 고체 전해질 상에 설치되어 있으므로, 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가함으로써, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴에 베이스 부재로부터 이온을 도핑하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴으로부터 베이스 부재로 이온을 탈 도핑할 수 있다. 즉, 안테나 패턴 사이의 전위차를 이용하여, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 도전체로 하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 절연체로 할 수 있다.
제3 발명은, 정보를 송수신하기 위한 무선 통신 기능을 가진 전자 기기에 있어서,
베이스 부재,
서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 상기 베이스 부재 상에 설치된 복수개의 안테나 패턴,
상기 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가하기 위한 전압원, 및
상기 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가할 때, 직류 전압의 한쪽의 전위로 되는 안테나 패턴과, 다른 쪽의 전위로 되는 안테나 패턴을 선택하는 스위치
를 구비하고,
상기 안테나 패턴이 도전성 플라스틱으로 구성되며,
상기 베이스 부재가 고체 전해질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기이다.
제3 발명에서는, 베이스 부재는, 전형적으로는, 평판형의 형상을 가진 기판이며, 복수개의 안테나는, 기판의 양쪽 주면에 형성되어 있다. 복수개의 안테나는, 전형적으로는, 기판을 협지하여 중첩되도록 형성되어 있다.
제3 발명에서는, 안테나 패턴은, 전형적으로는, 선형 안테나이다. 이 선형 안테나는, 전형적으로는, 젭 안테나이다. 또, 제1 발명에 있어서, 복수개의 안테나 패턴은, 전형적으로는, 선형 안테나 및 슬롯 안테나이다. 이 선형 안테나는, 전형적으로는, 젭 안테나이다. 선형 안테나는, 전형적으로는, 슬롯 안테나의 슬롯 내에 형성되어 있다. 또, 제1의 발명에 있어서, 복수개의 안테나 패턴은, 전형적으로는, 2개의 선형 안테나와 1개의 슬롯 안테나이다.
제3 발명에 의하면, 서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록, 도전성 플라스틱으로 구성되는 복수개의 안테나 패턴이 고체 전해질 상에 설치되어 있으므로, 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가함으로써, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴에 베이스 부재로부터 이온을 도핑하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴으로부터 베이스 부재로 이온을 탈 도핑할 수 있다. 즉, 안테나 패턴 사이의 전위차를 이용하여, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 도전체로 하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 절연체로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가함으로써, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴에 베이스 부재로부터 이온을 도핑하고, 다른 쪽의 전위의 측에 있는 안테나 패턴으로부터 베이스 부재로 이온을 탈 도핑할 수 있다. 즉, 안테나 패턴 사이의 전위차를 이용하여, 한쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 도전체로 하고, 다른 쪽의 전위에 있는 안테나 패턴을 절연체로 할 수 있다. 이로써, 서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하는 복수개의 안테나를 근접하여 설치하고, 또한 안테나 사이의 간섭에 의한 특성의 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 장치를 장착한 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는 상자 모양의 부재 내에 구비된 무선 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치의 구조의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치를 제어하는 안테나 장치 제어 회로의 구조의 일예를 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 장치의 동작의 일례를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 장치의 동작의 일례를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 하나의 주면을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치를 제어하는 안테나 장치 제어 회로의 구조의 일예를 나타낸 회로도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 전계의 방향(편파 방향)을 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 장치 및 이 안테나 장치를 제어하는 안테나 장치 제어 회로의 구조의 일예를 나타낸 회로도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 장치의 동작의 일례를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 다이폴 안테나를 이용하는 다이버시티 무선 장치의 평면도이다.
도 14는 선형 안테나를 이용한 다이버시티 무선 장치의 평면도이다.
도 15는 모노폴 안테나를 이용한 다이버시티 무선 장치의 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시예의 모든 도면에 있어서, 동일하거나 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 장치를 장착한 전자 기기의 일례를 나타낸다. 무선 장치(l)는, 무선 장치 본체(3)와, 이 무선 장치 본체(3)의 일단에 구비된 안테나 장치(2)로 구성된다. 이 무선 장치(1)는, 예를 들면, 저장 기능과 무선 통신 기능을 구비한 무선 카드 모듈이다. 이 무선 카드 모듈로서, 예를 들면, PCMCIA 사양 카드, 컴팩트 플래시 카드(등록상표), 미니 PCI 카드 등을 들 수 있다. 본 발명은, 편파 다이버시티 또는 MIMO(Multi Input Multi Output) 전송을 행하는 안테나 장치, 무선 장치 및 전자 기기에 적용하기에 바람직한 것이다.
이 무선 장치(1)는, 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기(11)에 설치된 슬롯(12)에 착탈 가능한 구성을 가진다. 구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 무선 장치(1)는, 안테나 장치(2)를 탑재한 무선 장치 본체(3)의 일단부가 외부로 돌출되도록, 슬롯(12)에 장착된다. 따라서, 전자 기기(11)에 소정의 확장 기능이나 무선 통신 기능이 부가되고. 또, 무선 장치(1)는 저장 기능을 갖고, 전자 기기(11)와의 사이에서 데이터 등의 송수신 행해진다.
도 2는, 상자 모양의 부재 내에 구비된 무선 장치(1)의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 무선 장치 본체(3)는, 주로, 면 방향으로부터 보면 직사각형을 가진 본체 기판(31)과, 이 직사각형의 한쪽에 구비된 접속 단자(32)와, 중앙부에 구비된 회로부(33)로 구성된다. 접속 단자(32)는, 예를 들면, PCMCIA 규격에 기초한 커넥터부이다. 이 접속 단자(32)를 장착 측으로 하여 무선 장치(1)를 전자 기기(11)의 슬롯(12)에 삽입함으로써, 접속 단자(32)와 슬롯(12)의 내부에 설치한 접속 단자가 접속되어, 전자 기기(11)에 무선 기능이 부가된다. 회로부(33)에, 예를 들면, 안테나 제어 회로, 신호 처리 회로, 저장 기능용 메모리 소자 등이 구비되어 있다.
안테나 장치(2)는, 주로, 평판형의 안테나 기판(21)과, 이 안테나 기판(2l)의 양쪽 주면에 설치된 복수개의 선형 안테나(22)를 구비한다. 안테나 장치(2)는, 접속 단자(32)와는 반대쪽에 구비되어 있다. 이 안테나 장치(2)는 대략 정방형의 형상을 갖고, 이 정방형은 본체 기판(31)의 폭보다 짧으며, 전자 기기(11)의 슬롯 (12)의 개구 형상보다 약간 큰 치수로 된다. 또, 안테나 장치(2)는, 본체 기판(31)과 접합하기 위한 접합부를 가진다.
도 3a는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치(2)의 한 주면의 일례를 나타낸 평면도이다. 도 3b는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치(2)의 다른 주면의 일례를 나타낸 평면도이다. 안테나 장치(2)의 한 주면(S1)에는 선형 안테나(22a)가 형성되어 있다. 안테나 장치(2)의 다른 주면(S2)에는, 선형 안테나(22a)와 직교하고, 안테나 기판(21)을 협지하여 중첩되도록 하여 선형 안테나(22b)가 설치되어 있다. 따라서, 선형 안테나(22a)와 선형 안테나(22b)의 전계의 방향(편파 방향)은 직교한다. 또, 선형 안테나(22a, 22b)는 동일한 형상을 갖고, 그 안테나 길이는, 예를 들면 대략 λ/2이다. 선형 안테나(22a, 22b)의 일단에는 각각, 구리 등으로 된 전극(25a, 25b)이 형성되고, 이 전극(25a, 25b)이, 회로부(33)에 전기 접속된다.
선형 안테나(22a, 22b)는 각각, 상이한 주파수 대역에 대응하고 있다. 이 주파수 대역으로서는, 예를 들면, 5GHz대, 2.4GHz대, 밀리파대, 마이크로파대 및 UHF(Ultra High Frequency)파대 등을 들 수 있다. 이 선형 안테나(22a, 22b)는, 예를 들면 젭 안테나이다.
도 4는, 안테나 기판(21)의 구조의 일예를 나타낸 단면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 안테나 기판(21)은, 고체 전해질(24b) 상에, 분리부(23), 고체 전해질(24a)을 차례로 적층한 구조를 가진다. 고체 전해질층(24a, 24b) 상에는 각각, 선형 안테나(22a, 22b)가 설치된다.
선형 안테나(22a, 22b)는, 도전성 플라스틱으로 구성된다. 도전성 플라스틱은, 이온의 도핑에 의해 금속과 같은 도전성을 나타낸 수지로 구성되고, 이온의 탈(脫) 도핑에 의해 절연성을 나타내는 수지로 구성되는 플라스틱이다. 이 도전성 플라스틱으로서는, 종래 공지의 것을 이용할 수 있고, 예를 들면, 폴리아세틸렌, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리아줄렌(polyazulene) 등을 들 수 있다.
이 선형 안테나(22a, 22b)의 형성 방법으로서는, 예를 들면 아래의 방법을 들 수 있다. 용해된 도전성 플라스틱을 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 원하는 선형 안테나로 되도록 도포하여 경화시키는 방법, 용해된 도전성 플라스틱을 원하는 안테나 패턴으로 성형하여 경화시킨 후, 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 설치하는 방법, 전해 중합에 의해 박막 상태의 도전성 플라스틱을 형성하고, 원하는 형상으로 잘라내는, 또는 뚫어 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 설치하는 방법 등을 들 수 있다.
또, 선형 안테나(22a, 22b)를 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 안정적으로 고정시키는 것이 바람직하다. 안정적으로 고정시키는 방법으로서는, 선형 안테나(22a, 22b)를 접착제에 의해 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 접합시키는 방법, 선형 안테나(22a, 22b)를 시트로 덮는 방법, 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 미리 선형 안테나(22a, 22b)의 형상에 따른 오목부를 형성하고, 이 오목부에 선형 안테나(22a, 22b)를 삽입시키는 방법, 선형 안테나(22a, 22b)의 몇개의 점을 부재 등에 의해 고체 전해질층(24a, 24b)에 고정시키는 방법, 또는 이들을 조합한 방법 등을 들 수 있다. 그리고, 선형 안테나(22a, 22b)를 접착제에 의해 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 접합시키는 경우에는, 이온의 투과가 용이하도록 접착제의 두께를 얇게 하거나, 접착제에 의해 고체 전해질(24a, 24b)과 선형 안테나(22a, 22b) 사이에서 이온의 이동이 방해되지 않게, 선형 안테나(22a, 22b)와 고체 전해질층(24a, 24b)을 몇개의 점에서 접착하는 것이 바람직하다. 또, 부재 등에 의해 선형 안테나(22a, 22b)를 고정시키는 경우에는, 안테나 패턴(22a, 22b)이 박리하기 쉬운 부분을 고정시키는 것이 바람직하다. 또, 선형 안테나(22a, 22b)를 덮는 시트의 재료로서는, 선형 안테나(22a, 22b)의 전파 특성의 열화를 초래하는 일이 없고, 또한 유연성을 가진 재료를 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 아크릴니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리이미드 등을 들 수 있다.
고체 전해질층(24a, 24b)은 대략 정방형을 가진다. 고체 전해질층(254a, 24b)을 구성하는 고체 전해질은, 도전성 플라스틱에 도핑하는 이온(불순물)을 함유하고 있다. 이 이온은 양이온 또는 음이온이다. 고체 전해질층(24a, 24b)을 구성하는 고체 전해질로서는, 예를 들면, 리튬 이온 전지(리튬폴리머 전지) 및 연료 전지 등의 전지에 있어서 이용되고 있는 고체 전해질을 이용할 수 있다.
구체적으로는, 고체 전해질층(24a, 24b)을 구성하는 고체 전해질로서는, 예를 들면, 무기 전해질, 고분자 전해질 또는 고분자 화합물에 전해질을 혼합하여 용해시킨 겔상 전해질을 이용할 수 있다. 겔상 전해질은, 예를 들면, 리튬염을 포함하는 가소제와 2중량% 이상~ 30중량% 이하의 매트릭스 고분자로 구성된다. 이때, 에스테르류, 에에테르류, 탄산 에스테르류 등을 단독 또는 가소제의 한 성분으로서 이용할 수 있다.
고체 전해질에 이용하는 고분자 재료로서는, 예를 들면, 실리콘 겔, 아크릴 겔, 다당류 고분자 폴리머, 아크릴로니트릴겔, 포리포스파젠 변성 폴리머, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 및 이들의 복합 폴리머나 가교 폴리머, 변성 폴리머 등 또는 불소계 폴리머로서, 예를 들면 폴리(비닐리덴플루오라이드)나 폴리(비닐리덴플루오라이드-co-헥사플루오로프로필렌), 폴리(비닐리덴플루오라이드-co-테트라플루오로에틸렌), 폴리(비닐리덴플루오라이드-co-트리플루오로에틸렌) 등 및 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
전해염으로서는, 예를 들면, 리튬염 및 나트륨염 등을 들 수 있다. 리튬염으로서는, 예를 들면, 통상적인 전지 전해액에 이용되는 리튬염을 이용할 수 있고, 예를 들면 이하의 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 염화 리튬, 브롬화 리튬, 옥화 리튬, 염소산리튬, 과염소산 리튬, 브롬산 리튬, 옥소산 리튬, 질산 리튬, 테트라 플루오르 붕산 리튬, 헥사 플루오르 인산 리튬, 아세트산 리튬, 나사 (트리플루오르메탄설포닐) 이미드 리튬, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(SO2CF3)3, LiAlCl4, LiSiF6 등을 들 수 있다. 또, 이들 리튬 화합물은 단독으로 이용해도 되고 둘 이상 혼합하여 이용해도 된다.
분리부(23)는, 고체 전해질층(24a, 24b)과 마찬가지로 대략 정방형을 가진다. 이 분리부(23)는, 고체 전해질층(24a, 24b)을 분리하기 위한 것이며, 예를 들 면, 전지에 있어서 공지의 것을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 이 분리부(23)로서는, 예를 들면 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀 계의 재료로 구성되는 다공질막, 세라믹으로 된 재료의 부직물 등의 무기 재료로 구성되는 다공질막, 또는 이들 2종 이상의 다공질막을 적층한 막을 들 수 있다. 그리고, 안테나 기판(21)의 강도를 고려하면 분리부(23)를 설치하는 것이 바람직하지만, 생략하는 것도 가능하다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 장치(2)를 제어하는 안테나 장치 제어 회로의 구조의 일예를 나타낸 회로도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 이 안테나 장치 제어 회로는, 주로, 스위치 소자(42, 43, 44) 및 바이어스 회로(46)를 구비한다.
평판 모양을 가진 안테나 기판(21)의 한 주면(S1)에는 선형 안테나(22a)가 설치되고, 다른 주면(S2)에는 선형 안테나(22b)가 설치되어 있다. 한 주면(S1)에 설치된 선형 안테나(22a)가, 전극(25a)을 통하여 스위치 소자(44)의 단자(44a)에 접속된다. 스위치 소자(44)의 단자(44c)는 접지되고, 44b는 스위치 소자(43)의 단자(43c)에 접속된다. 다른 주면(S2)에 설치된 선형 안테나(22b)가, 전극(25b)을 통하여 스위치 소자(42)의 단자(42a)에 접속된다. 스위치 소자(42)의 단자(42c)는 접지되고, 42b는 스위치 소자(43)의 단자(43b)에 접속된다. 스위치 소자(43)의 단자(43a)는 바이어스 회로(46)을 통하여 도시하지 않은 전압원에 접속된다. 또, 단자(43a)는 고주파 회로 블록(41)에 접속되어, 고주파 신호가 공급된다.
바이어스 회로(46)는, 안테나 장치(2)에 대하여 안정적으로 전압을 인가하기 위한 것이다. 스위치 소자(42, 43, 44)는, 선형 안테나(22a 및 22b) 중, 어느 쪽을 안테나로서 작용시켜 전파의 송수신을 행할 것인지를 선택하기 위한 것이다. 구체적으로는ㅡ 예를 들면, 이 스위치 소자(42, 43, 44)의 조작에 의하여, 선형 안테나(22a, 22b) 중 어느 쪽을 고전위측으로 하여, 선형 안테나(22a, 22b) 사이에 직류 전압 Vdc를 인가할 것인지 선택된다. 또, 선형 안테나(22a, 22b) 중 어느 쪽에 고주파를 공급할 것인지가 선택된다. 이들 스위치 소자(42, 43, 44)는, 예를 들면 전자 기기(11)로부터 공급되는 제어 신호에 따라 제어된다. 그리고, 스위치 소자(42, 43, 44)를 포함하는 장치 전체를 소형화하는 것을 고려하면, 스위치 소자(42, 43, 44)로서는, 반도체 스위치(스위치 IC(Integrated Circuit)), RF-MEMS(Micro Electro Mechanica1 Systems) 스위치를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 장치(1)의 동작의 일례를 설명하기 위한 단면도이다. 이하, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면서 무선 장치(1)의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 그리고, 여기서는, 선형 안테나(22a, 22b)에 도핑하는 이온이 음이온인 경우를 일례로서 나타낸다.
먼저, 도 5에 나타낸 안테나 장치 제어 회로에 있어서, 단자(42a, 43a, 44a)를 각각 단자(42b, 43b, 44c)에 접속한다. 이것에 의하여, 한 주면(S1)에 설치된 선형 안테나(22a)가 저전위, 다른 주면(S2)에 설치된 선형 안테나(22b)가 고전위로 되도록, 안테나 장치(2)에 직류 전압 Vdc가 인가된다.
이 전압 인가에 의하여, 도 6에 나타낸 바와 같이, 선형 안테나(22a)의 이온이 고체 전해질층(24a)로 이동하여, 고체 전해질층(24b)의 이온이 선형 안테나(22b)로 이동한다. 이로써, 선형 안테나(22a)가 절연체가 되는 것에 대하여, 선형 안테나(22b)가 도전체로 된다. 즉, 이온이 도핑된 선형 안테나(22b)만 안테나로서 작용하게 된다. 또, 다른 주면(S2)에 설치된 선형 안테나(22b)에 대하여, 도시하지 않은 고주파 회로 블록으로부터 고주파가 공급된다.
다음에, 도 5에 나타낸 안테나 장치 제어 회로에 있어서, 단자(42a, 43a, 44a)를 각각 단자(42c, 43c, 44b)에 접속한다. 이것에 의하여, 한 주면(S1)에 설치된 선형 안테나(22a)가 고전위, 다른 주면(S2)에 설치된 선형 안테나(22b)가 저전위로 되도록, 안테나 장치(2)에 직류 전압 Vdc가 인가된다.
이 전압 인가에 의하여, 도 7에 나타낸 바와 같이, 선형 안테나(22b)의 이온이 고체 전해질층(24b)으로 이동하여, 고체 전해질층(24a)의 이온이 선형 안테나(22a)로 이동한다. 이로써, 선형 안테나(22b)가 절연체로 되는데 대하여, 선형 안테나(22a)가 도전체로 된다. 즉, 이온이 도핑된 선형 안테나(22a)만 안테나로서 작용한다. 또, 한 주면(S1)에 설치된 선형 안테나(22a)에 대하여, 도시하지 않은 고주파 회로 블록으로부터 고주파가 공급된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면 이하의 효과를 얻을 수 있다.
안테나 장치(2)는, 분리부(23)와, 이 분리부(23)의 양쪽에 형성된 고체 전해질층(24a, 24b)과, 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 각각 형성된, 도전성 고분자로 구성되는 선형 안테나(22a, 22b)를 구비한다. 선형 안테나(22a, 22b) 사이에 직류 전압 Vdc를 인가하면, 선형 안테나(22a, 22b) 중 한쪽에 이온을 도핑하고, 다른 쪽으로부터 이온을 탈도핑할 수 있다.
즉, 선형 안테나(22a, 22b) 사이의 전위차를 이용하여, 선형 안테나(22a, 22b) 중 한쪽을 도전체로 하고, 다른 쪽을 절연체로 할 수 있다. 이로써, 2개의 선형 안테나(22a, 22b)가 근접하여 설치되어 있는 안테나 장치(2)에 있어서, 즉, 전파 실드 특성이 없고 극히 얇은 안테나 기판(21)의 양쪽에 선형 안테나(22a, 22b)가 설치된 안테나 장치(2)에 있어서, 선형 안테나(22a, 22b)의 간섭에 의한 특성의 열화를 억제할 수 있다. 따라서, 선형 안테나(22a, 22b)를 설치하는 부분의 면적을 대폭 축소할 수 있고, 또한 설계의 자유도를 대폭 높일 수 있다. 즉, 편파 전환 가능하고 소형인 안테나 장치를 제공할 수 있다.
또, 고체 전해질층(24a, 24b) 상에 도전성 플라스틱으로 구성되는 선형 안테나(22a, 22b)를 형성하고, 이 선형 안테나(22a, 22b)를 직류 전류로 능동적으로 전환하기 때문에, 복수개의 선형 안테나를 금속으로 형성한 경우와 다르게, 복수개의 선형 안테나(22a, 22b)를 근접하여 설치한 경우에도, 선형 안테나(22a, 22b) 사이의 간섭에 의한 특성 열화를 피할 수 있다.
또, 주파수 대역이 상이한 복수개의 선형 안테나(22a, 22b), 예를 들면 밀리파대, IEEE 802.11a/b/g, DTV(Digital Television) 튜너 등에 대응한 복수개의 선형 안테나(22a, 22b)를 근접해 설치할 수 있다. 따라서, 다주파수대에 대응하면섣도 소형인 안테나 장치(2), 무선 장치(1) 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
또, 선형 안테나(22a, 22b)는, 폴리머로 형성되어 있으므로, 딱딱한 금속으로 구성되는 선형 안테나와는 달리, 유연성을 가진다. 따라서, 선형 안테나(22a, 22b)를 착복식(wearable)(웨어러블) 장치에 장착할 수 있어, 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또, 스위치 소자(42, 43, 44)의 전환에 의하여, 선형 안테나(22a 및 22b) 중 어느 쪽을 작용시킬 것인지 선택할 수 있다. 또, 원하는 주파수 특성에 따라, 안테나 기판(21) 상에 설치된 복수개의 선형 안테나(22a, 22b)를 자유롭게 컨트롤할 수 있다.
또, 편파 다이버시티나, MIM0(Multi Input Multi 0utput) 전송에 있어서, 공간에서의 전파(傳播) 채널을 선택할 수 있어, 통신의 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 동일 기판(21)에 편파를 바꾼 안테나(22a, 22b)를 근접하여 형성할 수 있어, 점유 영역을 작게 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 전술한 제1 실시예에서는, 안테나 장치(2)의 양쪽 주면에 선형 안테나(22a, 22b)가 형성되어 있는 예에 대하여 나타냈으나, 본 발명의 제2 실시예에서는, 안테나 장치(2)의 한 주면에 선형 안테나와 슬롯 안테나가 설치되어 있는 경우에 대하여 설명한다.
도 8a는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 한 주면의 일례를 나타낸 평면도이다. 도 8b는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치의 다른 주면의 일례를 나타낸 평면도이다. 안테나 장치(2)의 한 주면(S1)에는 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27)가 설치되고, 안테나 장치(2)의 다른 주면(S2)에는, 급전선(마이크로 스트립 라인)(28)이 설치되어 있다.
슬롯 안테나(26)는, 안테나 기판(21)과 마찬가지로 대략 정방형을 가지고 있다. 이 슬롯 안테나(26)는, 중심 부분에 대략 직사각형의 형상을 가진 슬롯(26a)을 가진다. 이 슬롯(26a)의 폭은, 예를 들면 대략 λ/2이다. 또, 슬롯(26a)의 길이 방향의 일단에는, 외주를 향해 슬롯 안테나(26)를 직선형으로 절취한 형상을 가진 노치부(26b)가 형성되어 있다. 이 노치부(26b)의 폭은, O.1mm 이하로 선택하는 것이 바람직하다.
슬롯(26a) 내에는, 이 슬롯(26a)에 따른 형상을 가진 선형 안테나(27)가, 슬롯 안테나(26)와 접촉하지 않게 설치되어 있다. 이 선형 안테나(27)는, 예를 들면 젭 안테나이며, 이 안테나 길이는, 예를 들면 대략 λ/2로 선택된다.
또, 선형 안테나(27)의 일단에는, 슬롯 안테나(26)와 접촉하지 않게 노치부(26b)를 통하여 외주부까지 연장되는 세선부(細線部)(27a)가 연결되어 있다. 즉, 선형 안테나(27)의 일단에는, 선형 안테나(27)의 길이 방향으로 세선(細線) 모양으로 연장되는 세선부(27a)가 연결되어, 이 세선부(27a)가, 슬롯 안테나(26)와 접촉하지 않게 노치부(26b) 내에 형성되어 있다. 이 세선부(27a)의 폭은, 0.lmm 이하 로 선택하는 것이 바람직하다. 슬롯 안테나(26) 상에는 전극(26c)이 형성되고, 선형 안테나(27) 상에는 전극(27b)이 형성되며, 이 전극(26c, 27b)이, 후술하는 안테나 장치 제어 회로에 접속된다. 전극(26c, 27b)은, 예를 들면 구리 등의 금속으로 이루어진다.
급전선(28)은, 선형 안테나(27)와 직교하고, 또한 안테나 기판(21)을 협지하여 중첩되도록 하여 다른 주면(S2) 상에 형성되어 있다. 이 급전선(28)의 일단에는, 전극(28a)이 형성되어 있다. 이 전극(28a)은, 예를 들면 구리 등의 금속으로 이루어진다.
슬롯 안테나(26), 선형 안테나(27) 및 급전선(28)은, 도전성 플라스틱으로 구성되고, 이 도전성 플라스틱으로서는, 전술한 제1 실시예와 마찬가지의 것을 이용할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치(2)를 제어하는 안테나 장치 제어 회로의 구조의 일예를 나타낸 회로도이다. 도 9에 나타내듯이, 이 안테나 장치 제어 회로는, 주로, 스위치 소자(42, 43, 44, 45) 및 바이어스 회로(46)를 구비한다.
슬롯 안테나(26)가, 전극(26c)을 통하여 스위치 소자(45)의 단자(45a)에 접속된다. 스위치 소자(45)의 단자(45c)가 접지되고, 단자(45b)가 도시하지 않은 전압원에 접속된다. 선형 안테나(27c)의 세선부(27b)가, 전극(27c)을 통하여 스위치 소자(44)의 단자(44a)에 접속된다. 스위치 소자(44)의 단자(44c)가 접지되고, 단 자(44b)가 스위치 소자(43c)에 접속된다. 급전선(28)이, 전극(28a)을 통하여 스위치 소자(42)의 단자(42a)에 접속된다. 스위치 소자(42)의 단자(42c)가 접지되고, 단자(42b)가 스위치 소자(43)의 단자(43b)에 접속된다. 스위치 소자(43)의 단자(43a)가 바이어스 회로(46)를 통하여 도시하지 않은 전압원에 접속된다. 또, 스위치 소자(43)의 단자(43a)에는, 고주파 회로 블록(41)이 접속되어, 고주파 신호가 공급된다.
다음에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 장치(2)의 전계의 방향(편파 방향)을 나타낸 개략도이다. 이하, 도 9 및 도 10을 참조하면서 무선 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 단자(42a, 43a, 44a, 45a)를 각각, 단자(42b, 43b, 44c, 45b)에 접속한다. 이로써, 슬롯 안테나(26) 및 급전선(28)이 고전위, 선형 안테나(22b)가 저전위로 되도록, 안테나 장치(2)에 직류 전압 Vdc가 인가된다.
이 전압 인가에 의하여, 선형 안테나(27)의 이온이 고체 전해질층(24a)으로 이동하고, 고체 전해질층(24a, 24b)의 이온이 각각 슬롯 안테나(26), 급전선(28)으로 이동한다. 이로써, 선형 안테나(271O)가 절연체가 되는 데 대하여, 슬롯 안테나(26) 및 급전선(28)이 도전체가 된다. 즉, 이온이 도핑된 슬롯 안테나(26)만 안테나로서 작용한다. 또, 이 도전체가 된 급전선(28)에는, 고주파 신호가 공급된 다. 이 때, 전계의 방향(편파 방향)은, 도 10a에 나타낸 바와 같이 된다.
다음에, 단자(42a, 43a, 44a, 45a)를 각각, 단자(42c, 43c, 44b, 45c)에 접속한다. 이로써, 슬롯 안테나(26) 및 급전선(28)이 저전위, 선형 안테나(22b)가 고전위로 되도록, 안테나 장치(2)에 직류 전압 Vdc가 인가된다.
이 전압 인가에 의하여, 슬롯 안테나(26) 및 급전선(28)의 이온이 각각 고체 전해질층(24a, 24b)으로 이동하고, 고체 전해질층(24a)의 이온이 선형 안테나(27)로 이동한다. 이로써, 선형 안테나(27)가 도전체가 되는 데 대하여, 슬롯 안테나(26) 및 급전선(28)이 절연체가 된다. 즉, 이온이 도핑된 선형 안테나(27)만 안테나로서 작용한다. 또, 이 도전체가 된 선형 안테나(27)에는, 고주파가 공급된다. 이때, 전계의 방향(편파 방향)은 도 10b에 나타낸 바와 같이 된다.
이외의 것은, 전술한 제1 실시예와 대략 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면 이하의 효과를 얻을 수 있다.
고체 전해질(24b)의 한 주면 상에, 분리부(23), 고체 전해질(24a), 슬롯 안테나(26)를 차례로 적층한다. 슬롯 안테나(26)와 접촉하지 않게 하여, 슬롯 안테나(26)의 슬롯(26a) 내에 선형 안테나(27)를 설치한다. 고체 전해질(24b)의 다른 주면 상에 급전선(28)을 설치한다. 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27) 사이에 직류 전압 Vdc를 인가하면, 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27) 중, 한쪽에 이온을 도핑하고, 다른 쪽으로부터 이온을 탈 도핑할 수 있다. 즉, 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27) 사이의 전위차를 이용하여, 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27) 중 한 쪽을 도전체로 하고, 다른 쪽을 절연체로 할 수 있다. 이로써, 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27)의 간섭에 의한 특성의 열화를 초래하는 일이 없고, 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27)를 설치하는 부분의 면적을 대폭 축소할 수 있다. 따라서, 슬롯 안테나(26)와 선형 안테나(27)를 더욱 용이하게 전자 기기 등에 설치할 수 있다. 이외의 효과는, 전술한 제1 실시예와 같다.
다음에, 본 발명의 제3 실시예에 대하여 설명한다. 전술한 제1 및 제2 실시예에서는, 안테나 장치(2)에 2개의 안테나 패턴이 형성되어 있는 경우를 예로서 나타냈으나, 이 제3 실시예에서는, 안테나 장치(2)에 3 이상의 안테나 패턴이 형성되어 있는 예에 대하여 설명한다.
도 11은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 장치(2) 및 이 안테나 장치(2)를 제어하는 안테나 장치 제어 회로의 구조의 일예를 나타낸다. 도 1l에 나타낸 바와 같이, 이 안테나 장치(2)는, 주로, 입방체 형상을 가진 베이스 부재(51)와, 이 베이스 부재(5l)의 각 면 상에 설치된 3개의 안테나 패턴(71a, 71b, 71c)으로 구성된다. 여기서는, 편의상, 3개의 안테나 패턴(71a, 71b, 71c)이 입방체 형상을 가진 베이스 부재(51) 상에 형성되어 있는 경우를 예로서 나타내지만, 안테나 패턴(71)이 4 이상의 경우에도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들면, 6개의 안테나 패턴(71)을 각각 입방체 형상을 가진 베이스 부재(51)의 각 면에 설치하도록 해도 된다.
베이스 부재(51)의 면(S11)상에는, 안테나 패턴(71a)이 형성되어 있다. 면 (S11)과는 반대쪽의 면(S12)상에 안테나 패턴(71b)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 이 안테나 패턴(71b)은, 안테나 패턴(71a)의 전계의 방향(편파 방향)과 직교하도록 형성되어 있다.
면(S11) 및 면(S12)와 접하는 면(S13)상에는, 안테나 패턴(71c)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 이 안테나 패턴(71c)은, 안테나 패턴(71a, 71b)의 양쪽의 전계의 방향(편파 방향)과 직교하도록 형성되어 있다. 즉, 안테나 패턴(71a, 71b, 71c) 각각의 전계의 방향(편파 방향)은 직교하는 관계에 있다.
베이스 부재(51)는 고체 전해질로 구성되고, 이 고체 전해질로서는 전술한 제1 실시예와 마찬가지의 것을 이용할 수 있다. 안테나 패턴(71a, 71b, 71c)으로서는, 예를 들면, 선형 안테나, 슬롯 안테나를 들 수 있다. 선형 안테나로서는, 예를 들면 젭 안테나를 들 수 있다. 안테나 패턴(71a, 71b, 71c)의 조합으로서는, 선형 안테나와 슬롯 안테나의 조합을 들 수 있다. 예를 들면, 안테나 패턴(71a, 71b, 71c) 중 2개가 선형 안테나이며, 나머지 1개가 슬롯 안테나이다.
또, 도 11에 나타낸 바와 같이, 안테나 장치 제어 회로는, 스위치 소자(61, 62, 63, 64) 및 바이어스 회로(46)를 구비한다. 면(S11)에 설치된 안테나 패턴(71a)이, 스위치 소자(64)의 단자(64a)에 접속된다. 스위치 소자(64)의 단자(64c)가 접지되고, 단자(64b)가 스위치 소자(61)의 단자(61d)에 접속된다. 면(S12)에 설치된 안테나 패턴(71b)이, 스위치 소자(62)의 단자(62a)에 접속된다. 스위치 소자(62)의 단자(62c)가 접지되고, 단자(62b)가 스위치 소자(61)의 단자(61b)에 접속된 다. 면(S13)에 설치된 안테나 패턴(7lc)이, 스위치 소자(63)의 단자(63a)에 접속된다. 스위치 소자(63)의 단자(63c)가 접지되고, 단자(63b)가 스위치 소자(61)의 단자(61b)에 접속된다. 스위치 소자(6l)의 단자(61a)가 바이어스 회로(46)를 통하여, 도시하지 않은 전압원에 접속된다. 또, 단자(61a)에는 고주파 신호 블록(41)이 접속되어, 고주파 신호가 공급된다.
스위치 소자(61, 62, 63, 64)는, 안테나 패턴(71a, 71b, 71c) 중 어떤 것을 안테나로서 작용시켜, 전파의 송수신을 행할 것인지를 선택하기 위한 것이다. 구체적으로는 예를 들면, 이 스위치 소자(61, 62, 63, 64)의 조작에 의하여, 안테나 패턴(71a, 71b, 71c) 중 어떤 것을 고전위 측으로 하여 안테나 패턴(71a, 71b, 71C) 사이에 직류 전압 Vdc를 인가할 것인지가 선택된다. 또, 안테나 패턴(71a, 71b 및 71c) 중 어느 것에 고주파 신호를 공급할 것인지가 선택된다. 이들 스위치 소자(61, 62, 63, 64)는, 예를 들면 전자 기기(11)로부터 공급되는 제어 신호에 따라 제어된다. 그리고, 스위치 소자(61, 62, 63, 64)를 포함한 장치 전체를 소형화하는 것을 고려하면, 스위치 소자(42, 43, 44)로서는, 반도체 스위치(스위치 IC(Integrated Circuit)), RF-MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 스위치를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 12는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 장치(1)의 동작의 일례를 설명하기 위한 단면도이다. 여기서는, 안테나 패턴(71a, 71b, 71c) 중, 안테나 패턴 (7la)만 안테나로서 작용하는 경우를 예로서 설명한다. 이하, 도 11 도 및 도 12를 참조하면서 무선 장치(1)의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 그리고, 여기서는, (71a, 71b, 71c)에 도핑하는 이온이 음이온인 경우를 일례로서 나타낸다.
먼저, 도 11에 나타낸 단자(61a, 62a, 63a, 64a)를, 단자(61d, 62c, 63c, 64b)에 접속한다. 이로써, 안테나 패턴(71a)이 고전위, 안테나 패턴(71b, 71c)이 저전위로 되도록, 안테나 장치(2)에 직류 전압 Vdc가 인가된다.
이 전압 인가에 의하여, 도 12에 나타낸 바와 같이, 안테나 패턴(71b, 71c)의 이온이 베이스 부재(51)로 이동하고, 베이스 부재(51)의 이온이 안테나 패턴(7la)으로 이동한다. 이로써, 안테나 패턴(71b, 71c)이 절연체가 되는 데 대하여, 안테나 패턴(71a)이 도전체로 된다. 즉, 이온이 도핑된 안테나 패턴(71a)만 안테나로서 작용한다. 또, 이 도전체가 된 안테나 패턴(71a)에는, 고주파 신호가 공급된다.
이외에는, 전술한 제1의 실시예와 대략 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면 제1 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예에 대하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상에 따른 각종의 변형이 가능하다.
예를 들면, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에 있어서 기재한 수치 및 구조 등은 어디까지나 예에 지나지 않고, 필요에 따라 이것과 다른 수치 및 구조 등을 이용해도 된다.
또, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에서는, 고체 전해질이 평판형 및 입방체 형상을 가진 경우를 예로서 나타냈으나, 고체 전해질의 형상은 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 고체 전해질의 형상은, 예를 들면, 구형, 타원체 또는 직육면체 등의 다면체 형상이라도 된다.
또, 전술한 제3 실시예에서는, 복수개의 안테나 패턴 중 하나에 이온을 도핑하여, 1개의 안테나 패턴만 안테나로서 작용하게 하는 예에 대하여 나타냈으나, 복수개의 안테나 패턴 중 2 이상의 안테나 패턴에 이온을 도핑하여, 2 이상의 안테나 패턴을 안테나로서 작용하도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 복수개의 안테나 패턴이 쌍을 구성하고, 각각의 쌍의 사이에서 안테나 사이의 간섭이 없게 거리를 이격시켜 안테나 패턴을 설치한다.
또, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에서는, 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기(11)에 착탈 가능하게 구성된 무선 장치(1)에 대하여 본 발명을 적용한 예에 대하여 나타냈으나, 미리 무선 통신 기능을 가진 전자 기기에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들면, 본 발명을 무선 기능을 가진 휴대형 정보 기기에 대하여 적용할 수 있다. 이 경우, 안테나 장치(2)는 장소를 선택할 필요 없이 설치할 수 있기 때문에, 휴대 정보 기기 등의 전자 기기를 더욱 소형화할 수 있다.
또, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에서의 안테나 장치(2)를, 휴대 정보 기 기 등의 전자 기기의 표면에 접합하도록 해도 된다. 이 경우, 종래, 안테나 장치의 설치에 필요로 하고 있던 스페이스를 생략할 수 있어 전자 기기를 더욱 소형화할 수 있다.
또, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에서는, 무선 장치(1)에 대하여 본 발명을 적용한 예에 대하여 나타냈으나, 착복식 장치에 대해 본 발명을 적용해도 된다.
또, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에 있어서, 안테나 장치(2) 상에 안테나 패턴을 덮는 보호층을 더 형성하도록 해도 된다. 이 보호층을 구성하는 재료로서는, 안테나 패턴의 전파 특성의 열화를 초래하지 않는 재료가 선택된다. 이 구성으로 함으로써, 안테나 장치(2)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또, 전술한 제1, 제2 및 제3 실시예에서는, 주파수 대역이 상이한 복수개의 안테나 패턴을 근접하여 설치하는 경우를 예로서 나타냈으나, 같은 주파수 대역에서, 중심 주파수를 어긋나게 한 복수개의 안테나 패턴을 근접하여 설치하여, 안테나 장치를 광대역화시켜도 된다.
본 발명의 안테나 장치, 이 안테나 장치를 구비한 무선 장치 및 전자 기기에 의하면, 서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 설치된 복수개의 안테나를 구비하는 안테나 장치에 있어서, 복수개의 안테나를 근접하여 설치할 수 있고, 또한 안테나 사이의 간섭에 의한 특성의 열화를 억제할 수 있다.
Claims (27)
- 베이스 부재, 및서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 상기 베이스 부재 상에 설치된 복수개의 안테나 패턴을 구비하고,상기 베이스 부재가 고체 전해질로 되어 있으며,상기 안테나 패턴이 도전성 플라스틱으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,상기 베이스 부재는 평판형의 형상을 가진 기판이며,상기 복수개의 안테나가, 상기 기판의 양쪽 주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제2항에 있어서,상기 복수개의 안테나가 상기 기판을 협지하여 중첩되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,상기 안테나 패턴이 선형 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제4항에 있어서,상기 선형 안테나가 젭 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,상기 복수개의 안테나 패턴이 선형 안테나 및 슬롯 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제6항에 있어서,상기 선형 안테나가 젭 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제6항에 있어서,상기 선형 안테나가 상기 슬롯 안테나의 슬롯 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,상기 복수개의 안테나 패턴이 2개의 선형 안테나와 1개의 슬롯 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 기기 본체에 접속됨으로써, 기기 본체에 무선 기능을 부가하는 무선 장치에 있어서,베이스 부재,서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 상기 베이스 부재 상에 설치된 복수개의 안테나 패턴, 및상기 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가할 때, 직류 전압의 한쪽 전위로 되는 안테나 패턴과, 다른 쪽 전위로 되는 안테나 패턴을 선택하는 스위치를 구비하고,상기 안테나 패턴이 도전성 플라스틱으로 되고,상기 베이스 부재가 고체 전해질로 되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제10항에 있어서,상기 베이스 부재는 평판형의 형상을 가진 기판이며,상기 복수개의 안테나가 상기 기판의 양쪽 주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제11항에 있어서,상기 복수개의 안테나가 상기 기판을 협지하여 중첩되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제10항에 있어서,상기 안테나 패턴이 선형 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제13항에 있어서,상기 선형 안테나가 젭 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제10항에 있어서,상기 복수개의 안테나 패턴이 선형 안테나 및 슬롯 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제15항에 있어서,상기 선형 안테나가 젭 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제15항에 있어서,상기 선형 안테나가 상기 슬롯 안테나의 슬롯 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
- 제10항에 있어서,상기 복수개의 안테나 패턴이 2개의 선형 안테나와 1개의 슬롯 안테나인 것 을 특징으로 하는 무선 장치.
- 정보를 송수신하기 위한 무선 통신 기능을 가진 전자 기기에 있어서베이스 부재,서로 직교하는 편파를 송신 및/또는 수신하도록 상기 베이스 부재 상에 설치된 복수개의 안테나 패턴,상기 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가하기 위한 전압원, 및상기 복수개의 안테나 패턴 사이에 직류 전압을 인가할 때, 직류 전압의 한쪽 전위로 되는 안테나 패턴과, 다른 쪽 전위로 되는 안테나 패턴을 선택하는 스위치를 구비하고,상기 안테나 패턴이 도전성 플라스틱으로 되어 있으며,상기 베이스 부재가 고체 전해질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제19항에 있어서,상기 베이스 부재가 평판형의 형상을 가진 기판이며,상기 복수개의 안테나가 상기 기판의 양쪽 주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 전자 기기.
- 제20항에 있어서,상기 복수개의 안테나가 상기 기판을 협지하여 중첩되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제19항에 있어서,상기 안테나 패턴이 선형 안테나인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제22항에 있어서,상기 선형 안테나가 젭 안테나인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제19항에 있어서,상기 복수개의 안테나 패턴이 선형 안테나 및 슬롯 안테나인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제24항에 있어서,상기 선형 안테나가 젭 안테나인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제24항에 있어서,상기 선형 안테나가 상기 슬롯 안테나의 슬롯 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제19항에 있어서,상기 복수개의 안테나 패턴이 2개의 선형 안테나와 l개의 슬롯 안테나인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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