KR20080112952A - 안테나 장치 및 무선통신 단말 - Google Patents

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Abstract

복수의 복사 소자의 지향성을 하나의 기생 소자에 의해 제어하는 것이 가능한 안테나 장치를 제공한다. 본 발명은, 지판(102) 상에 나란히 설치된 2개의 복사 소자(104)와, 상기 2개의 복사 소자(104)의 사이에 설치된 하나의 기생 소자(114)를 구비하고, 상기 기생 소자(114)의 길이에 따라서 방사 지향성이 제어되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치(100)를 제공한다. 이러한 구성에 의해, 원하는 지향성을 가지는 복수의 방사기를 구비한 소형 안테나 장치를 실현할 수 있다.
안테나, 복사, 기생, 방사 지향성

Description

안테나 장치 및 무선통신 단말{ANTENNA APPARATUS AND WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL}
본 발명은 안테나 장치 및 무선통신 단말에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화나 PDA(personal digital assistant) 등의 휴대 단말을 이용하여 고속 통신을 실현하기 위한 통신기 술에 주목이 집중되고 있다. 그 중에서도, 송신 장치 및 수신 장치 양쪽에 복수의 안테나를 구비하고, 각각이 복수의 안테나를 통하여 신호를 송수신하는 기술(예를 들어, MIMO(Multiple Input Multiple Output))이 실용화되고 있다. 이 기술을 이용하면, 신호분리 처리 등에 걸리는 오버헤드가 있기는 하지만, 복수의 안테나 개수분의 정보를 동시에 송수신할 수 있기 때문에, 매우 고속의 통신이 가능하게 된다. 그러나, MIMO방식의 기술을 적용할 경우, 적당한 지향성을 가지는 복수의 안테나를 휴대단말의 소형 박스체에 탑재할 필요가 있다. 그 때문에, 원하는 지향성을 가지는 소형의 안테나를 실현하는 기술이 요구되고 있다. 특히, 복수 안테나의 지향성을 보다 간단하게 제어하는 기구의 개발이 요구되고 있다.
안테나의 지향성을 제어하는 기술로서, 무급전 소자를 복사(radiation) 소자 의 전후에 배치하는 방법이 잘 알려져 있다. 그 대표적인 예로서, 야기·우다(八木·宇多) 안테나가 있다. 야기·우다 안테나는, 이미 아나로그 TV용의 수신 안테나로서 실용화되어, 널리 일반에게도 보급되어 있다. 그 응용예로서, 일본 특허공개공보 제2005-210521호에는, 슬롯 야기 안테나의 주변에 무급전 소자를 배치하고, 그 무급전 소자의 전기장을 전환함으로써, 지향성을 제어하는 평면판 안테나의 기술이 개시되어 있다. 이 안테나는, 그 무급전 소자의 길이를 공진 주파수에 대하여 길게 설정함으로써 반사기로서 동작시키거나, 그 무급전 소자의 길이를 공진 주파수에 대하여 짧게 설정함으로써 도파기로서 동작시킬 수 있다. 그 때문에, 이 안테나는 무급전 소자의 길이에 따라서 지향성을 전환할 수 있는 것이다.
그러나, 수직 편파의 복사를 가능하게 하고자 하면, 상기의 특허공개공보 제2005-210521호에 개시된 안테나는, 그 구조상, 횡방향으로 사이즈가 크게 되어 있다. 그 때문에, 그 안테나를 휴대 단말에 복수 탑재하는 것이 어렵다. 또, 사용자는 휴대 단말을 사용할 때, 그 휴대 단말을 비스듬하게 들고, 몸의 정면에서 조작하는 경우가 많다. 그 때문에, 상기의 안테나를 이용하면, 전파를 차단하는 인체나 지면의 방향으로 지향성 피크가 향하게 되고, MIMO 방식 등으로 고속 통신을 실현할 수 있는 정도의 양호한 통신 품질을 얻기는 힘들다.
다른 예로서, 모노폴 타입의 안테나를 휴대 단말의 선단 부분에 탑재할 경우를 생각할 수 있는데, 안테나로부터 복사되는 전파의 지향성 피크가 지면 방향을 향하기 때문에, 상기의 안테나와 같이 양호한 통신 품질을 얻기 힘들다. 반대로, 휴대 단말의 종단 방향으로 모노폴 타입의 안테나를 탑재하는 것도 가능한데, 지판 의 영향을 받아서 전파의 지향성 피크가 인체의 방향을 향하고, 인체에서 전파가 차단되어 전파의 감도가 저하된다.
그래서, 본 발명은, 상기의 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 비교적 간단한 구조로 복수의 복사 소자의 지향성을 제어하는 것이 가능한 신규의 개량된 안테나 장치 및 무선통신 단말을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 관점에 의하면, 지판 상에 나란히 설치된 2개의 복사 소자와, 상기 2개의 복사 소자 간에 설치된 하나의 기생 소자를 구비하고, 상기 기생 소자의 길이에 따라서 상기 2개의 복사 소자의 방사 지향성이 제어되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치가 제공된다.
또, 상기 기생 소자는, 상기 복사 소자보다도 짧은 경우에 도파기로서 기능하고, 상기 기생 소자의 방향으로 지향성 피크를 틸트(tilt)시키는 것이 바람직하다.
또, 상기 기생 소자는 상기 복사 소자보다도 긴 경우에 반사기로서 기능하고, 상기 복사 소자의 방향으로 지향성 피크를 틸트시키는 것이 바람직하다.
또, 상기 복사 소자는 λ/4 단락형 패치 안테나에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 복사 소자 및 상기 기생 소자는, 상기 지판에 대하여 거의 평행하게 형성된 평판 부분과, 상기 평판 부분의 일단에 형성되어 상기 지판에 단락되는 단락 부분과, 상기 단락 부분에 마주하는 상기 평판 부분의 타단에 형성되어 상기 지판으로부터 개방되는 개구 부분을 가지며, 상기 2개의 복사 소자의 개구 부분이 모두 소정의 제1 방향을 향하여 형성되고, 상기 기생 소자의 개구 부분이 상기 소정의 제1 방향과 역방향을 향하여 형성되는 것이 바람직하다.
또, 상기 기생소자의 길이 및 복사 소자의 길이는, 상기 소정의 제1 방향을 따라 상기 단락 부분과 상기 개구 부분 사이의 길이인 것이 바람직하다.
또, 상기 지판의 일면 상에 설치된 상기 2개의 복사 소자 및 기생 소자에 더하여, 상기 지판의 타면 상에 나란히 설치된 2개의 다른 복사 소자와, 상기 2개의 다른 복사 소자 사이에 설치된 하나의 다른 기생 소자를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또, 상기 다른 기생 소자는, 상기 다른 복사 소자보다도 짧은 경우에 도파기로서 기능하고, 상기 다른 기생 소자 방향으로 지향성 피크를 틸트시키는 것이 바람직하다.
또, 상기 다른 기생 소자는, 상기 다른 복사 소자보다도 긴 경우에 반사기로서 기능하고, 상기 다른 복사 소자 방향으로 지향성 피크를 틸트시키는 것이 바람직하다.
또, 상기 다른 복사 소자는, λ/4 단락형 패치 안테나에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또, 상기 다른 복사 소자 및 상기 다른 기생 소자는, 상기 지판에 대하여 거의 평행하게 형성된 평판 부분과, 상기 평판 부분의 일단에 형성되어 상기 지판에 단락되는 단락 부분과, 상기 단락 부분에 마주하는 상기 평판 부분의 타단에 형성 되어 상기 지판으로부터 개방되는 개구 부분을 가지며, 상기 2개의 다른 복사 소자의 개구 부분이 모두 소정의 방향을 향하여 형성되고, 상기 다른 기생소자의 개구부분이 상기 소정의 제2 방향과 역방향을 향하여 형성되는 것이 바람직하다.
또, 상기 다른 기생 소자의 길이 및 상기 다른 복사 소자의 길이는, 상기 소정의 제2 방향에 따른 상기 단락 부분과 상기 개구 부분 사이의 길이인 것이 바람직하다.
또, 상기 기생 소자는, 상기 복사 소자보다도 길게 형성되고, 상기 다른 기생 소자는 상기 다른 복사 소자보다도 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
또, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 거의 동일하며, 상기 복사 소자의 길이와 상기 다른 복사 소자의 길이가 거의 동일하며, 상기 기생 소자의 길이와 상기 다른 기생 소자의 길이가 거의 동일하며, 상기 복사 소자와 상기 다른 복사 소자를 동기하여 다입력·다출력 방식의 변조 신호를 송수신하도록 급전 제어하는 급전부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 안테나 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말이 제공된다. 아울러, 이 무선통신 단말은 상기 급전 제어가 가능한 급전 제어 수단을 갖는 것이 바람직하다.
상기 장치를 이용하면, 복사 소자의 방사 지향성을 제어하기 위하여 2개의 복사 소자에 대하여 하나의 기생 소자 밖에 필요로 하지 않기 때문에, 복수의 복사 소자를 가지는 지향성 안테나 장치의 구조를 단순화하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 안테나 장치의 크기를 소형화하는 것이 가능하게 되며, MIMO 방식 등에 대응하기 위하여 다수의 복사 소자를 필요로 하는 안테나 장치의 지향성을 비교적 단순한 기구로 실현할 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비교적 간단한 구조로 복수의 복사 소자의 지향성을 제어할 수 있게 되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.
[안테나 장치(10)의 지향 특성]
본 발명의 실시예에 관한 안테나 장치에 대하여 상세한 설명을 하기에 앞서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 복수의 λ/4 단락형 패치 안테나를 구비한 안테나 장치(10)의 지향 특성에 대하여 간단히 설명한다. 도 1은, 안테나 장치(10)의 구조를 나타내는 설명도이다. 도 2는, 안테나 장치(10)의 지향 특성을 나타내는 설명도이다.
(안테나 장치(10)의 구성)
도 1(A)는, 안테나 장치(10)의 입체적인 구조를 나타내는 사시도이다. 도 1(B)는, 도 1(A)에 나타낸 안테나 장치(10)를 I-I면으로 절단하여 x방향에서 본 경우의 횡단면도이다.
도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 안테나 장치(10)는, 주로 기판(12)과, 2개의 복사 소자(14)와, 급전부(16)로 구성된다. 복사 소자(14)는, 예를 들어 λ/4　단락형 패치 안테나(혹은, λ/4 단락형 마이크로스트립 안테나(MSA))로 구성되어 방사기로서 기능한다. 또, 2개의 복사 소자(14)는, x방향에 나란히 위치되고, 각각 z방향의 일단에 개구 부분이 형성되고, 타단에 단락 부분이 형성된 구조를 가진다. 아울러, 복사 소자(14)는 급전부(16)가 접속된 급전 소자이다.
(안테나 장치(10)의 지향성)
도 2(A)는, 안테나 장치(10)의 x-y면에 있어서의 수평 편파 E(φ) 및 수직 편파 E(θ)의 지향 특성을 나타내는 설명도이다. 도 2(B)는, 안테나 장치(10)의 z-y면에 있어서의 수평 편파 E(φ) 및 수직 편파 E(θ)의 지향 특성을 나타낸 설명도이다.
도 2(A)를 참조하면, x-y면에서의 수평 편파 E(φ)는, 210도 부근에 깊은 절단부의 널(null)이 위치하고, 동시에 120도 부근 또는 270도 부근에 최대 방사 강도가 위치하는 지향 특성을 가진다. 한편, x-y면에 있어서의 수직 편파 E(θ)는 70도 부근에 최대 방사 강도가 위치하는 지향 특성을 가지고 있다. 또, 도 2(B)를 참조하면, z-y면에서의 수평 편파 E(φ)는, 30도 부근 및 330도 부근에 최대 방사 강도가 위치하는 지향 특성을 가지고 있다. 한편, z-y면에 있어서의 수직 편파 E(θ)는 45도 부근에 최대 방사 강도가 위치하는 지향특성을 가지고 있다.
상기 지향 특성은, 도 1(A)의 좌측에 위치하는 복사 소자(14)의 지향 특성을 나타낸 것으로, 도 1(A)의 우측에 위치하는 복사 소자(14)의 지향 특성은, 도 2에 나타낸 x-y면에 있어서의 지향 특성에 대하여 y축에 대칭인 형상을 가진다. 또, z-y면에 있어서의 지향 특성이 좌우의 복사 소자(14)에서 같기 때문에, 안테나 장치(10)의 z-y면의 지향 특성은, 45도 부근에 최대 방사 강도가 위치하는 형상임을 알 수 있다. 그 때문에, 복사 소자(14)가 자기 앞을 향하도록 사용자가 휴대 단말을 유지하는 경우, 안테나 장치(10)가 y방향으로 경사지는 것에 의해, 방사 피크가 사용자 자신의 방향을 향하게 된다. 그 때문에, x-y면의 방사 피크가 y방향을 향하고 있으면, 전파가 일부 차단된다.
그래서, 본 실시예는, 기생 소자를 이용하여 복수의 복사 소자를 가지는 방사 지향성을 제어하고, 방사 피크를 소망하는 방향으로 틸트시키는 것을 하나의 목적으로 한다. 또한 2개의 복사 소자의 지향 특성을 하나의 기생 소자에 의해 제어하는 것에 의해, 원하는 지향성을 가지는 안테나 장치의 소형화를 실현하는 것을 다른 목적으로 한다. 이하, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)에 대하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시예>
이하, 본 발명의 제1 실시예에 관련된 안테나 장치(100)에 대하여 설명한다. 본 실시예의 목적은, 복수의 λ/4 단락형 패치 안테나를 이용하여 고속 통신을 실현시키기 위한 안테나 패턴을 형성하는 것이 가능한 안테나 장치를 제공함에 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 2개의 복사 소자의 방사 지향성을 동시에 제어하는 것이 가능한 하나의 무급전 소자를 설치하고, 그 무급전 소자를 반사기 또는 도파기로서 기능시키는 것에 의해 원하는 안테나 패턴을 형성하는 점에 특징이 있다.
[안테나 장치(100)의 구성(1)]
우선, 도 3을 참조하면서, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)의 일구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)의 구성을 나타낸 설명도이다. 단, 도 3(A)는, 안테나 장치(100)의 전체 구조를 나타내는 사시도이다. 또, 도 3(B)는 도 3(A)의 안테나장치 100을 I-I면으로 절단하여 x방향으로 본 경우의 횡단면도이다.
도 3(A)를 참조하면, 안테나 장치(100)는 주로 지판(102)과, 2개의 복사 소자(104)와, 급전부(106)과, 기생 소자(114)로 구성된다.
(복사 소자(104))
2개의 복사 소자(104)는, x방향을 따라 나란히 배치되며, 각각 급전부(106)으로부터 전력이 공급되는 급전 소자이다. 또, 복사 소자(104)는, 지판(102)에 거의 평행(z-x면)인 평판 부분과, 이 평판 부분의 일단에 형성되고, y방향으로 신장하여 지판(102)에 단락되는 단락 부분을 가진다. 그리고, 복사 소자(104)는 단락 부분과 마주하는 위치에, 지판(102)와 평판 부분의 단부가 이격되어 배치되는 개구 부분을 가진다. 또한, 2개의 복사 소자(104)는 z방향과 같은 방향으로 개구 부분을 가지고 나란히 배치되어 있다.
(기생 소자(114))
기생 소자(114)는, x방향을 따라서 나란히 배치된 2개의 복사 소자(104) 사이에 설치된다. 또, 기생 소자(114)는 무급전 소자이다. 도 3(A)의 예에서, 기생 소자(114)는, z방향으로 길이 z1을 가지고 있다. 그리고, 기생소자 114의 길이 z1은, z방향에 따른 복사 소자(104)의 길이 λ/4보다도 짧다. 그 때문에, 기생 소자(114)는, 도파기로서 기능하기 때문에, 복사 소자(104)의 지향성 피크를 복사 소자(104) 측으로 틸트시킨다. 예를 들면, 지면 좌측의 복사 소자(104)에서 방사된 수직 편파의 지향성 피크는 x-y면 내에서 0도 방향으로 틸트된다.
또, 기생 소자(114)는, 복사 소자(104)와 같이, 지판(102)에 평행(z-x면)한 평판 부분과, 이 평판 부분의 일단에 형성되고, y방향으로 신장되어 지판(102)에 단락되는 단락 부분을 가진다. 그리고, 기생 소자(114)는, 단락 부분과 마주하는 위치에, 지판(102)과 평판 부분의 단부가 이격되어 배치되는 개구 부분을 가진다. 또한, 기생 소자(114)는, 복사 소자(104)의 단락 부분과 같은 방향으로 개구 부분을 가진다. 아울러, 도 3(B)의 예에서, 설명의 편의상, 기생 소자(114)의 높이 y2가 복사 소자(104)의 높이 y1보다도 크게 기재되어 있다. 그러나, 본 실시예에 관련된 기생 소자(114)는, 복사 소자(104)와 같거나, 혹은 낮아도 된다.
이상, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)의 하나의 구성예로서, 기생 소자(114)가 복사 소자(104)보다도 짧은 경우에 대하여 설명하였다. 상기 구성을 적용하면, 2개의 복사 소자(104)의 방사 지향성은, 각각 복사 소자(104)에 근접하도록 x-y면 내에서 x방향으로 틸트한다. 그 때문에, 2개의 복사 소자(104)로부터 사용자 방향으로 방사되는 전파는, 사용자의 신체를 피하는 방향으로 방사 피크를 가지기 때문에, 인체에 차단되는 비율이 감소되고, 보다 높은 감도로 통신하는 것이 가능하게 된다.
[안테나 장치(100)의 구성(2)]
다음으로, 도 4를 참조하면서, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)의 구성을 나타낸 설명도이다. 단, 도 4(A)는, 안테나 장치(100)의 전체 구조를 나타내는 사시도이다. 또, 도 4(B)는, 도 4(A)의 안테나 장치(100)을 I-I면으로 절단하여 x방향으로 본 경우의 횡단면도이다. 아울러, 도 4에 나타낸 안테나 장치(100)의 구성은, 기생 소자(114)의 구조적 특징을 제외하고, 도 3에 나타낸 안테나 장치(100)의 구성과 실질적으로 동일하다. 그 때문에, 상이점에 대해서만 상세하게 설명한다.
(기생 소자(114))
도 3에 나타낸 안테나 장치(100)과 같이, 기생 소자(114)는 x방향을 따라서 나란히 배치된 2개의 복사 소자(104) 사이에 설치된다. 또, 기생 소자(114)는 무급전 소자이다. 도 4(A)의 예에서, 기생 소자(114)는, z방향으로 길이 z2를 가진다. 그리고, 기생 소자(114)의 길이 z2는, z방향에 따른 복사 소자(104)의 길이 λ/4보다도 길다. 그 때문에, 기생 소자(114)는, 반사기로서 기능하므로 복사 소자(104)의 지향성 피크를 기생 소자(114) 측으로 틸트시킨다.
이와 같이, 도 4에 나타낸 안테나 장치(100)과 도 3에 나타낸 안테나 장치(100)의 주된 상이점은, 복사 소자(104)에 대한 기생 소자(114)의 길이 비의 차 이에 있다. 이 구성상의 상이점에 따라, 복사 소자(104)의 방사 피크가 틸트하는 방향이 다르기 때문에, 휴대 단말 등에 탑재되는 위치나 방향 등에 따라서 기생 소자(114)의 길이를 조정하는 것에 의해, 복사 소자(104)의 지향 특성을 최적으로 제어하는 것이 가능해진다.
이상, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)의 하나의 구성예로서, 기생 소자(114)가 복사 소자(104)보다도 긴 경우에 대하여 설명하였다. 상기 구성을 적용하면, 2개의 복사 소자(104)의 방사 지향성은 각각 기생 소자(114)에 근접하도록 x-y면 내에서 x방향으로 틸트한다.
[시뮬레이션 결과]
다음으로, 도 5를 참조하면서, 상기 안테나 장치(100)의 구성예를 상정하여 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 5는, 기생 소자(114)와 복사 소자(104)의 길이 비를 변경하면서 지향성 피크의 각도 변화를 시뮬레이션한 결과이다. 아울러, 도 5의 결과는, 도 3 또는 도 4의 좌측에 위치하는 복사 소자(104)의 지향 특성을 나타낸 것이다.
도 5에는, 기생 소자(114)가 짧은 경우의 시뮬레이션 결과가 흰색 원으로 표시되어 있다. 또, 기생 소자(114)가 긴 경우의 시뮬레이션 결과가 흰색 사각으로 표시되어 있다. 그리고, 기생 소자(114)가 없는 경우의 시뮬레이션 결과가 검은색 원으로 표시되어 있다.
(기생 소자(114)가 짧은 경우)
우선, 기생 소자(114)가 짧은 경우에 대하여 살펴본다. 도 5를 참조하여, 복 사 소자(104)의 길이와 기생 소자(114)의 길이의 비가 1을 하회하는 영역에 기재된 복수의 흰색 원에 주목한다. 이미 설명한 바와 같이, 이 조건하에서, 기생소자 114는, 도파기로서 기능한다. 그 때문에, 지향성 피크의 각도는 기생 소자(114)가 없는 경우에 비하여 큰 값을 나타내고 있다. 또, 기생 소자(114)의 길이가 짧아짐에 따라서, 지향성 피크의 각도가 작아지는 경향도 확인된다.
(기생 소자(114)가 긴 경우)
다음으로, 기생 소자(114)가 긴 경우에 대하여 살펴본다. 도 5를 참조하여, 복사 소자(104)의 길이와 기생 소자(114)의 길이 비가 1을 상회하는 영역에 기재된 복수의 흰색 사각에 주목한다. 이미 설명한 바와 같이, 이 조건하에서, 기생 소자(114)는 반사기로서 기능한다. 그 때문에, 지향성 피크의 각도는, 기생 소자(114)가 없는 경우에 비하여 작은 값을 나타낸다. 또, 기생 소자(114)의 길이가 길어짐에 따라서 지향성 피크의 각도가 약간 커지는 경향도 확인된다.
상기한 바와 같이, 시뮬레이션 결과에 있어서도, 기생 소자(114)의 길이에 의존한 지향성의 변화가 확인된다. 따라서, 도 5에 나타낸 바와 같은 지향성 피크의 각도에 의거하여 기생 소자(114)의 길이를 설정하는 것에 의해, 보다 통신 품질이 높은 휴대 단말 등의 설계가 가능하게 된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(100)는, 하나의 무급전 소자(기생 소자(114))를 이용하여 2개의 급전 소자(복사 소자(104))의 지향 특성을 제어하는 구성에 특징이 있다. 이 특징은, 하나의 무급전 소자를 이용하여 하나의 급전 소자의 지향 특성을 제어하는 구성에 비하여 안테나 장치를 소형화하 는 것이 가능하게 되는 점에서 매우 우수하다. 특히, 복수의 안테나를 이용하는 MIMO 등의 고속 통신 기술을 소형의 휴대 단말 등에 적용하는 경우, 지향성의 제어에 관련된 부재를 포함한 안테나 장치의 사이즈가 중요하게 되기 때문에, 그와 같은 기기에 본 실시 형태를 적용하는 것은 매우 유효하다. 예를 들면, 본 실시 형태에 관련된 기술은, MIMO 통신에 이용하는 단체 안테나, APS(Antenna Pattern Selection), AS(Antenna Selection) 등에 대하여 응용되는 것이 기대된다.
<제2 실시예>
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 관한 안테나 장치(200)에 대하여 설명한다. 단, 상기 제1 실시예에 관련된 안테나 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하는 것에 의해, 상세한 설명을 생략한다.
[안테나 장치(200)의 구성]
우선, 도 6을 참조하여, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(200)의 구성에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(200)의 구성을 나타낸 설명도이다. 단, 도 6(A)는, 안테나 장치(200)의 전체 구조를 나타낸 사시도이다. 또, 도 6(B)는, 도 6(A)의 안테나 장치(200)을 I-I면에서 절단하여 x방향으로 본 경우의 횡단면도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 안테나 장치(200)는, 주로 지판(102)과, 복수의 복사 소자(104, 204)와, 급전부(106, 206)와, 복수의 기생 소자(114, 214)로 구성된다. 도 6에서도 알 수 있듯이, 안테나 장치(200)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 상기 안테나 장치(100)의 각 구성 요소를 지판(102)의 양면에 형성한 것이다.
지판(102)의 일면(표면)에는, 2개의 복사 소자(104)와, 그 사이에 배치된 기생 소자(114)가 설치되어 있다. 한편, 지판(102)의 타면(배면)에는 복사 소자(104)와는 다른 2개의 복사 소자(204)와, 그 사이에 배치된 기생 소자(214)가 설치되어 있다. 단, 기생 소자(114)는, 복사 소자(104)보다도 z방향의 길이가 짧게 형성되어 있다. 그리고, 기생 소자(214)는 복사 소자(204)보다도 z방향의 길이가 길게 형성된다.
따라서, 상기 제1 실시예의 설명 중에서 살펴본 바와 같이, 지판(102)의 표면에 형성된 기생 소자(114)는 도파기로서 기능하고, 지판(102)의 배면에 형성된 기생 소자(214)는 반사기로서 기능한다. 그 때문에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 사용자가 y방향을 자기 앞으로 하여 들었을 경우, 본 실시예에 관련된 안테나 장치(200)를 탑재한 휴대 단말(1000)은, 사용자의 신체를 피하는 지향성 피크 a와, 전측 방향을 향하는 지향성 피크 b를 가지는 최적의 방사 지향성을 가지는 기기로 구성된다. 물론, 안테나를 양면에 장치하는 것에 의해 휴대 단말(1000)의 후측으로부터 수신되는 전파에 대해서도 대응할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이 예와 같이, 인체 방향으로는 두부를 피하는 복사 패턴, 타측은 지면 방향을 피하여 상측 정면을 향하는 복사 패턴을 형성할 수 있다. 아울러, 도 6에는, 4개의 복사 소자를 독립하여 이용하는 MIMO용의 구성을 예시하였는데, 양면에 형성된 2개의 복사 소자를 하나의 안테나로서 급전 제어하고, 실제로 안테나로서 이용하는 복사 소자를 스위치에 의해 전환하는 것에 의해, 3개의 패턴을 가지는 APS용의 2소자 MIMO 안테나의 구성을 실현할 수 있다.
이상, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였는데, 본 발명은 관련된 예에 한정되지 않음은 자명하다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예를 예측할 수 있음은 자명하다. 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
상기의 각 실시예의 설명에 있어서, 안테나 장치의 구체적 구성이 설명된다. 이들의 안테나 장치는, MIMO 방식 등의 고속전송이 가능한 무선통신 단말에 대하여 바람직하게 탑재될 수 있다. 예를 들면, 송신측에서, 이 무선통신 단말은, 주로 입력 신호를 직병렬 변환하는 수단과, 직병렬 변환된 신호를 변조 맵핑하는 수단을 가지며, 변조 맵핑된 복수의 변조 신호를 상기 안테나 장치가 구비한 복수의 복사 소자를 통하여 송신한다.
한편, 수신측에서 이 무선통신 단말은, 상기의 안테나 장치가 구비하는 복수의 복사 소자를 통하여 복수의 수신 신호를 수신하고, 채널 행렬을 이용하여 수신한 복수의 수신 신호로부터 원래의 복수의 변조 신호를 복원하는 수단과, 복수의 변조 신호를 복조하는 수단과, 병직렬 변환하는 수단을 이용하여 원래의 입력 신호를 추정한다. 물론, 상기 무선통신 단말은, 데이터를 부호화/복호화하는 수단, 채널 행렬을 추정하는 수단, 송신 신호를 프리코딩하는 수단, 또는 가능성을 추정하는 수단 등을 구비하여도 된다.
도 1은 복수의 패치 안테나를 가지는 안테나 장치의 일예를 나타낸 설명도,
도 2는 복수의 패치 안테나에 의한 방사 지향성을 나타내는 설명도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 관련된 안테나 장치의 구조를 나타낸 설명도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 관련된 안테나 장치의 구조를 나타낸 설명도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 관련된 안테나 장치에 의한 지향성 피크각을 나타낸 설명도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 관련된 안테나 장치의 구조를 나타낸 설명도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 관련된 안테나 장치의 효과를 설명하기 위한 설명도이다.
[도면 부호의 설명]
10: 안테나 장치　　　　　　　　　　　　　　　　　　12: 지판
14: 복사 소자(급전소자)　　　　　　　　　　16: 급전부
100, 200: 안테나 장치 102: 지판
104, 204: 복사 소자(급전소자) 106, 206: 급전부
114, 214: 기생소자(무급전소자)

Claims (15)

  1. 지판 상에 나란히 설치된 2개의 복사 소자와,
    상기 2개의 복사 소자 간에 설치된 하나의 기생 소자를 구비하고, 상기 기생 소자의 길이에 따라서 상기 2개의 복사 소자의 방사 지향성이 제어되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기생 소자는, 상기 복사 소자보다도 짧은 경우에 도파기로서 기능하고, 상기 기생 소자의 방향으로 지향성 피크를 틸트(tilt)시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기생 소자는 상기 복사 소자보다도 긴 경우에 반사기로서 기능하고, 상기 복사 소자의 방향으로 지향성 피크를 틸트시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기생 소자는 λ/4 단락형 패치 안테나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복사 소자 및 상기 기생 소자는, 상기 지판에 대하여 거의 평행하게 형성된 평판 부분과, 상기 평판 부분의 일단에 형성되어 상기 지판에 단락되는 단락 부분과, 상기 단락 부분에 마주하는 상기 평판 부분의 타단에 형성되어 상기 지판으로부터 개방되는 개구 부분을 가지며,
    상기 2개의 복사 소자의 개구 부분이 모두 소정의 제1 방향을 향하여 형성되고, 상기 기생 소자의 개구 부분이 상기 소정의 제1 방향과 역방향을 향하여 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기생 소자의 길이 및 복사 소자의 길이는, 상기 소정의 제1 방향을 따라 상기 단락 부분과 상기 개구 부분 사이의 길이인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지판의 일면 상에 설치된 상기 2개의 복사 소자 및 기생 소자에 더하여,
    상기 지판의 타면 상에 나란히 설치된 2개의 다른 복사 소자와,
    상기 2개의 다른 복사 소자 사이에 설치된 하나의 다른 기생 소자를 더 구비 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다른 기생 소자는, 상기 다른 복사 소자보다도 짧은 경우에 도파기로서 기능하고, 상기 다른 기생 소자 방향으로 지향성 피크를 틸트시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 다른 기생 소자는, 상기 다른 복사 소자보다도 긴 경우에 반사기로서 기능하고, 상기 다른 복사 소자 방향으로 지향성 피크를 틸트시키는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 다른 복사 소자는 λ/4 단락형 패치 안테나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 다른 복사 소자 및 상기 다른 기생 소자는, 상기 지판에 대하여 거의 평행하게 형성된 평판 부분과, 상기 평판 부분의 일단에 형성되어 상기 지판에 단락되는 단락 부분과, 상기 단락 부분에 마주하는 상기 평판 부분의 타단에 형성되 어 상기 지판으로부터 개방되는 개구 부분을 가지며,
    상기 2개의 다른 복사 소자의 개구 부분이 모두 소정의 방향을 향하여 형성되고, 상기 다른 기생 소자의 개구 부분이 상기 소정의 제2 방향과 역방향을 향하여 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다른 기생 소자의 길이 및 상기 다른 복사 소자의 길이는, 상기 소정의 제2 방향에 따른 상기 단락 부분과 상기 개구 부분 사이의 길이인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 기생 소자는 상기 복사 소자보다도 길게 형성되고, 상기 다른 기생 소자는 상기 다른 복사 소자보다도 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 거의 동일하며,
    상기 복사 소자의 길이와 상기 다른 복사 소자의 길이가 거의 동일하며,
    상기 기생 소자의 길이와 상기 다른 기생 소자의 길이가 거의 동일하며,
    상기 복사 소자와 상기 다른 복사 소자를 동기하여 다입력·다출력 방식의 변조 신호를 송수신하도록 급전 제어하는 급전부를 더 구비하는 것을 특징으로 하 는 안테나 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서의 안테나 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말.
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