KR20100055742A - Multi antenna and communication apparatus using the same - Google Patents

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KR20100055742A
KR20100055742A KR1020080114608A KR20080114608A KR20100055742A KR 20100055742 A KR20100055742 A KR 20100055742A KR 1020080114608 A KR1020080114608 A KR 1020080114608A KR 20080114608 A KR20080114608 A KR 20080114608A KR 20100055742 A KR20100055742 A KR 20100055742A
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유병훈
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이윤복
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Abstract

PURPOSE: The multiple antenna and communications device using the same applies the antenna classified into a plurality of sectors. The mutual isolation is secured and the radio frequency interference is minimized. CONSTITUTION: The radiator(210) is classified into a plurality of sectors. Radiator is formed in order to especially have the different beam direction the angular sector. Radiator has the same beam width going sector. Radiator comprises the radiation line and the balune line(313) serving as the resonance. The radiation furnace is composed of the first line(311) connected to the earth part and the second line connected to the power feed part.

Description

다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치{MULTI ANTENNA AND COMMUNICATION APPARATUS USING THE SAME}MULTI ANTENNA AND COMMUNICATION APPARATUS USING THE SAME

본 발명은 안테나 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상호 간의 간섭을 최소화하고 전파 특성을 향상시키기 위한 다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna system, and more particularly, to a multi-antenna and a communication apparatus using the same for minimizing mutual interference and improving propagation characteristics.

중계기는 무선 통신 시스템에 있어 음영 지역 해소를 위해 제공되는 장치이다. 공기 매질 (air interface)에서의 감쇄, 지형 지물에 의한 산란 등에 의하여 전달 과정에서 무선 신호의 세기가 약화되거나 특정 지역에 신호가 도달하지 않아 음영 지역이 발생할 수 있다. 일반적으로 데이터 전송 속도가 커지게 되면 신호 대비 잡음 비가 낮아지므로 전송 거리가 감소되고 신호의 주파수가 높아질수록 신호의 산란이 강해진다.A repeater is a device provided for eliminating shadow areas in a wireless communication system. Due to attenuation in an air interface, scattering by terrain, etc., the intensity of a wireless signal may be weakened during transmission, or a shaded area may occur because a signal does not reach a specific area. In general, the higher the data transmission rate, the lower the noise-to-signal ratio, and thus the shorter the transmission distance and the higher the frequency of the signal, the stronger the signal scattering.

따라서, 높은 데이터 속도를 요구하고 고주파 신호를 사용하는 최근의 기술 동향에 의하면 음영 지역이, 특히 도심에서 증가하고 있다. 중계기는 이러한 음영 지역에서도 신호의 송수신이 가능하도록 약화된 신호를 수신하여 증폭 후 재 송신하는 기능을 한다.Therefore, recent technological trends requiring high data rates and using high frequency signals have increased shaded areas, particularly in urban areas. The repeater functions to receive, amplify and retransmit the weakened signal so that the signal can be transmitted and received even in the shadowed area.

최근 사무실, 영화관 등 실내 공간에서 무선 통신의 서비스 품질을 위하여 하나의 중계기에 두 개 이상의 안테나를 설치하여 사용하거나 두 개 이상의 중계기를 사용할 수 있다. 그러나, 한정된 공간에서 안테나 또는 중계기를 여러 개 사용할 경우 상호 간의 이격 거리를 충분히 확보하지 못하거나 상호 간의 간섭이 발생하여 통화 절단 또는 통화 품질 저하 등을 초래할 수 있다.Recently, two or more antennas may be installed in one repeater or two or more repeaters may be used for the quality of service of wireless communication in an indoor space such as an office or a movie theater. However, when a plurality of antennas or repeaters are used in a limited space, the separation distance between the antennas may not be sufficiently secured, or interference may occur, resulting in call disconnection or call quality degradation.

본 발명은 상호 간의 격리도를 확보하고 전파 간섭을 최소화 할 수 있는 다중 안테나 구조를 가진 안테나 및 이를 이용한 통신 장치를 제공한다.The present invention provides an antenna having a multi-antenna structure that can secure isolation between each other and minimize radio interference and a communication device using the same.

본 발명은 안테나 및 중계기의 크기를 보다 소형화할 수 있는 다중 안테나 및 이를 이용한 통신 장치를 제공한다.The present invention provides a multi-antenna and a communication device using the same that can further reduce the size of the antenna and repeater.

본 발명의 일실시예에 따른 다중 안테나는 복수의 섹터로 구분되어 각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖도록 형성된 방사체로 구성될 수 있다.The multi-antenna according to an embodiment of the present invention may be composed of a radiator which is divided into a plurality of sectors and has a different beam direction for each sector.

이때, 상기 방사체는, 공진 역할을 하는 방사 선로와, 상기 방사 선로의 전류 분포를 평형화하는 발룬(BALUN) 선로를 포함할 수 있다.In this case, the radiator may include a radiation line serving as a resonance and a balun line balancing a current distribution of the radiation line.

또한, 상기 방사 선로는, 다이폴(dipole) 구조로 형성될 수 있다.In addition, the radiation line may be formed in a dipole structure.

또한, 상기 방사 선로는, 접지(ground) 부분에 연결되는 제1 선로와, 급전(feed) 부분에 연결되는 제2 선로로 구성될 수 있다.The radiation line may include a first line connected to a ground portion and a second line connected to a feed portion.

또한, 상기 발룬 선로는, 상기 제1 선로와 제2 선로 간 전류 분포의 불평형을 평형화 하기 위해 일단이 상기 제2 선로에 연결되고 타단이 상기 접지 부분에 연결될 수 있다.In addition, the balun line, one end may be connected to the second line and the other end may be connected to the ground portion to balance the unbalance of the current distribution between the first line and the second line.

또한, 상기 접지 부분은 인쇄회로기판의 접지 부분을 이용하고, 상기 급전 부분은 인쇄회로기판 상에 형성하여 이용할 수 있다.In addition, the ground portion may use a ground portion of the printed circuit board, and the feed portion may be formed on the printed circuit board.

본 발명에 따르면, 복수의 섹터로 구분된 안테나를 적용함으로써 안테나 및 중계기를 더욱 소형으로 제조할 수 있으며, 각 섹터의 안테나 별로 독립적인 서비스 제어를 제공하거나 상호 간의 연계된 서비스 제어를 제공할 수 있다.According to the present invention, by applying an antenna divided into a plurality of sectors, the antenna and the repeater can be manufactured more compactly, and independent service control can be provided for each antenna of each sector or linked service control can be provided. .

본 발명에 따르면, 복수의 섹터로 구분된 안테나를 적용함으로써 상호 간의 격리도를 확보하고 전파 간섭을 최소화할 수 있으며, 각 섹터의 안테나 별로 전원 제어(power control)가 가능하여 전력 소모를 최소화할 수 있다.According to the present invention, by applying antennas divided into a plurality of sectors, it is possible to secure isolation between each other and minimize radio wave interference, and to control power for each antenna of each sector, thereby minimizing power consumption. .

본 발명에 따르면, 안테나와 인쇄회로기판에 대한 접지 면을 동일한 면으로 설계함으로써 안테나 및 중계기의 제작 높이를 최소화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to minimize the manufacturing height of the antenna and the repeater by designing the same ground plane for the antenna and the printed circuit board.

본 발명에 따르면, 안테나의 급전 부분을 인쇄회로기판 상에 형성함으로써 안테나 및 중계기의 제작 면적 및 단가를 최소화할 수 있다.According to the present invention, the manufacturing area and the unit cost of the antenna and the repeater can be minimized by forming the feed portion of the antenna on the printed circuit board.

본 발명에 따르면, 안테나에 접지 부분과 연결된 발룬(BALUN)을 형성함으로써 안테나의 불평형 전류 분포를 평형화하여 원하는 빔(beam) 방향을 형성할 수 있다.According to the present invention, by forming a balun (BALUN) connected to the ground portion in the antenna it is possible to balance the unbalanced current distribution of the antenna to form a desired beam (beam) direction.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 섹터로 구성된 다중 안테나를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-antenna consisting of a plurality of sectors according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다중 안테나(120)는 복수의 섹터로 구분 되어 각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖는 방사체를 구성할 수 있다.Referring to FIG. 1, the multi-antenna 120 according to the present invention may be divided into a plurality of sectors to form a radiator having a different beam direction for each sector.

여기서, 상기 다중 안테나(120)는 인쇄회로기판(printed circuit board)(110)의 일 면에 복수의 섹터를 구획한 후 각 섹터에 방사체를 형성할 수 있다.Here, the multiple antenna 120 may partition a plurality of sectors on one surface of a printed circuit board 110 and form a radiator in each sector.

이때, 상기 인쇄회로기판(110)은 상기 다중 안테나(120)를 적용할 수 있는 통신장치(예를 들어, 통신 중계기)의 회로 부분을 의미할 수 있다.In this case, the printed circuit board 110 may mean a circuit portion of a communication device (for example, a communication repeater) to which the multiple antennas 120 can be applied.

또한, 상기 다중 안테나(120)는 상기 인쇄회로기판(110) 상에 부품 소자 형태로 실장하거나, 스트립 라인(strip line)으로 패턴을 형성하여 구성할 수 있다.In addition, the multiple antenna 120 may be mounted on the printed circuit board 110 in the form of a component element, or may be configured by forming a pattern in a strip line.

본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 인쇄회로기판(110)의 일 면 즉, 동일 면에 복수의 방사체를 형성하므로 작은 크기의 안테나를 구현할 수 있다.Since the multiple antenna 120 of the present invention forms a plurality of radiators on one surface, that is, the same surface of the printed circuit board 110 can implement a small size antenna.

본 실시예에서 상기 다중 안테나(120)는 동일 면에 세 개의 섹터를 구분하여 각 섹터 별 방사체가 α, β, γ 방향으로 방사하는 형태로 이루어지도록 구성한다.In the present exemplary embodiment, the multiple antennas 120 are configured such that the radiators for each sector emit in the α, β, and γ directions by dividing three sectors on the same surface.

이때, 상기 다중 안테나(120)는 방사체 간 격리도 특성과 전파 특성을 위하여 섹터 간 방사체의 빔 폭(beam width)을 일정 각도(예를 들어, 120도) 유지하도록 구성한다.In this case, the multiple antenna 120 is configured to maintain the beam width of the inter-sector radiator at an angle (for example, 120 degrees) for isolation characteristics and propagation characteristics between radiators.

또한, 상기 다중 안테나(120)는 다이폴(dipole) 구조를 이용하여 각 섹터 별로 방사체를 구성할 수 있다.In addition, the multiple antenna 120 may configure a radiator for each sector using a dipole structure.

도 2는 다이폴 안테나의 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 다이폴 안 테나의 단면을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of a dipole antenna, and FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section of the dipole antenna of FIG. 2.

도 2를 참조하면, 상기 다중 안테나(120)는 소정의 연결 부재(예를 들어, C-clip contact)(220)를 이용하여 상기 인쇄회로기판(110)의 일 면에 상기 방사체(210)를 실장한다.Referring to FIG. 2, the multiple antenna 120 uses the predetermined connection member (eg, C-clip contact) 220 to place the radiator 210 on one surface of the printed circuit board 110. Mount it.

도 3을 참조하면, 상기 방사체(210)는 공진 역할을 하는 방사 선로와, 상기 방사 선로의 전류 분포를 평형화 하는 발룬(BALUN, balance to unbalance) 선로(313)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the radiator 210 may include a radiation line serving as a resonance and a balance to unbalance (BALUN) line 313 for balancing a current distribution of the radiation line.

이때, 상기 방사 선로는 다이폴 부분에 해당하는 것으로, 접지(ground) 부분(111)에 연결되는 제1 선로(311)와, 급전(feed) 부분에 연결되는 제2 선로(312)로 구성될 수 있다.In this case, the radiation line corresponds to a dipole portion, and may include a first line 311 connected to a ground portion 111 and a second line 312 connected to a feed portion. have.

또한, 상기 발룬 선로(313)는 상기 제1 선로(311)와 제2 선로(312) 간 전류 분포의 불균형을 평형이 되도록 하는 것으로, 일단을 상기 제2 선로(312)에 연결하고 타단을 상기 접지 부분(111)에 연결하여 형성할 수 있다.In addition, the balun line 313 is to balance the unbalance of current distribution between the first line 311 and the second line 312, and connects one end to the second line 312 and the other end to the It may be formed by connecting to the ground portion 111.

본 발명의 다중 안테나(120)는 다이폴 부분에 상기 접지 부분(111)과 연결된 발룬 선로(313)를 형성하므로 다이폴 부분의 불평형 전류 분포에서 발생할 수 있는 빔 틸팅(tilting) 부분을 제거할 수 있으며 이를 통해 원하는 빔 방향을 형성할 수 있다.Since the multi-antenna 120 of the present invention forms a balun line 313 connected to the ground portion 111 in the dipole portion, it is possible to eliminate the beam tilting portion that may occur in the unbalanced current distribution of the dipole portion. Through the desired beam direction can be formed.

여기서, 상기 방사 선로는 폴디드 다이폴(folded dipole), 보-타이 다이폴(bow-tie dipole) 등의 형태로 구성할 수 있다.Here, the radiation line may be configured in the form of a folded dipole, bow-tie dipole, and the like.

다시 말해, 도 4와 같이 상기 다이폴 부분(410)을 제1 선로(411)와 제2 선 로(412)를 포함한 폴디드 형태로 구성하고 상기 다이폴 부분(410)의 일 측에 발룬 선로(413)를 형성할 수 있다.In other words, as shown in FIG. 4, the dipole portion 410 is configured in a folded form including a first line 411 and a second line 412, and a balun line 413 is formed on one side of the dipole portion 410. ) Can be formed.

또한, 도 5와 같이 상기 다이폴 부분(510)을 제1 선로(511)와 제2 선로(512)를 포함한 보-타이 형태로 구성하고 상기 다이폴 부분(510)의 일 측에 발룬 선로(513)를 형성할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5, the dipole portion 510 is configured in the form of a bow-tie including a first line 511 and a second line 512, and a balun line 513 is disposed at one side of the dipole portion 510. Can be formed.

특히, 본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 방사체(210)에 연결하고자 하는 접지 부분(111)으로 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성된 접지 부분을 이용할 수 있다. 즉, 상기 다중 안테나(120)에서 필요한 접지 부분(111)을 별도로 형성하지 않고 상기 인쇄회로기판(110)의 접지 부분을 공용으로 사용할 수 있다.In particular, the multiple antenna 120 of the present invention may use a ground portion formed on the printed circuit board 110 as a ground portion 111 to be connected to the radiator 210. That is, the ground portion 111 of the printed circuit board 110 may be used in common without separately forming the ground portion 111 necessary for the multiple antenna 120.

본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 인쇄회로기판(110)의 접지 부분(111)을 이용하므로 안테나의 간섭을 최소화할 수 있으며, 상기 접지 부분(111)을 인쇄회로기판(110)과 동일한 면으로 제작하므로 안테나의 높이를 최소화할 수 있다.Since the multi-antenna 120 of the present invention uses the ground portion 111 of the printed circuit board 110, the interference of the antenna can be minimized, and the ground portion 111 has the same surface as the printed circuit board 110. Since the height of the antenna can be minimized.

또한, 상기 방사체(210)의 급전부(feeder)를 형성하기 위해 상기 제2 선로(312)에 연결하고자 하는 급전 부분을 상기 인쇄회로기판(110) 상에 형성하여 이용할 수 있다.In addition, a feed portion to be connected to the second line 312 may be formed on the printed circuit board 110 to form a feeder of the radiator 210.

본 발명의 다중 안테나(120)는 필요한 급전 부분을 상기 인쇄회로기판(110)에 형성하므로 안테나의 제작 면적 및 단가를 줄일 수 있다.Since the multi-antenna 120 of the present invention forms the necessary feed portion on the printed circuit board 110, the manufacturing area and the unit cost of the antenna can be reduced.

그리고, 본 발명의 다중 안테나(120)는 상기 방사체(210)의 급전 부분을 각 섹터 별로 상기 인쇄회로기판(110)에 각각 형성할 경우 상기 방사체(210) 별로 전원을 분리하여 제어할 수 있다.In addition, the multi-antenna 120 of the present invention may separate and control power by the radiator 210 when the feed portion of the radiator 210 is formed on the printed circuit board 110 for each sector.

상기한 구조의 다중 안테나(120)는 무선 통신을 기반으로 한 통신 장치의 안테나로 적용할 수 있으며, 상기 통신 장치의 회로 부분인 인쇄회로기판의 일 면에 복수의 방사체(210)를 실장할 수 있다.The multi-antenna 120 having the above structure may be applied as an antenna of a communication device based on wireless communication, and a plurality of radiators 210 may be mounted on one surface of a printed circuit board which is a circuit part of the communication device. have.

도 6을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(610)에 각 방사체(210)의 빔 방향과 대응하도록 복수의 섹터를 구분하여 상기 섹터에 해당하는 안테나 영역(domain)(620)을 형성할 수 있으며, 상기 안테나 영역(620) 이외의 영역에 회로 부분인 부품 실장 영역(630)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 6, a plurality of sectors may be divided on the printed circuit board 610 to correspond to the beam direction of each radiator 210 to form an antenna domain 620 corresponding to the sector. The component mounting area 630 which is a circuit part may be formed in an area other than the antenna area 620.

즉, 상기 통신 장치 내 인쇄회로기판(610)의 일 면에 상기 부품 실장 영역(630)과 함께 상기 다중 안테나(120)를 설치하기 위한 안테나 영역(620)을 형성할 수 있다.That is, an antenna area 620 for installing the multiple antenna 120 together with the component mounting area 630 may be formed on one surface of the printed circuit board 610 in the communication device.

이때, 실드(shield) 기법 등을 이용하여 상기 부품 실장 영역(630)과 안테나 영역(620) 간 또는 서로 다른 위치의 안테나 영역(620) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.In this case, interference between the component mounting region 630 and the antenna region 620 or the antenna region 620 at different positions may be minimized by using a shield technique or the like.

따라서, 본 발명은 다중 안테나를 중계기에 적용함으로써 통신 단말기의 위치를 파악한 후 원하는 섹터의 안테나를 이용하거나 통신 단말기의 이동시 섹터 간 상호 제어를 통해 다른 섹터의 안테나를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a wireless communication service using the antenna of the desired sector after determining the position of the communication terminal by applying multiple antennas to the repeater or by using the antenna of another sector through mutual control between sectors when the communication terminal is moved. have.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 섹터로 구성된 다중 안테나를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-antenna consisting of a plurality of sectors according to an embodiment of the present invention.

도 2는 다이폴 안테나의 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a structure of a dipole antenna.

도 3은 도 2의 다이폴 안테나의 단면을 도시한 도면이다.3 is a cross-sectional view of the dipole antenna of FIG. 2.

도 4는 폴디드 다이폴 안테나의 단면을 도시한 도면이다.4 is a cross-sectional view of the folded dipole antenna.

도 5는 보-타이 다이폴 안테나의 안면을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a face of a bow-tie dipole antenna.

도 6은 인쇄회로기판 상의 안테나 영역과 부품 실장 영역을 도시한 도면이다.6 illustrates an antenna region and a component mounting region on a printed circuit board.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 인쇄회로기판110: printed circuit board

111: 접지 부분111: ground portion

120: 다중 안테나120: multiple antenna

210: 방사체210: radiator

311: 제1 선로311: first track

312: 제2 선로312: second track

313: 발룬 선로313: Balun Track

Claims (11)

복수의 섹터로 구분되어,Divided into a plurality of sectors, 각 섹터 별로 서로 다른 빔 방향(beam direction)을 갖도록 형성된 방사체Radiator formed to have a different beam direction for each sector 를 포함하는 다중 안테나.Multiple antenna comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사체는,The radiator is, 상기 섹터 간 동일한 빔 폭(beam width)을 갖는, 다중 안테나.And having the same beam width between the sectors. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사체는,The radiator is, 공진 역할을 하는 방사 선로와,A radiation line that acts as a resonance, 상기 방사 선로의 전류 분포를 평형화하는 발룬(BALUN) 선로Balun line to balance the current distribution of the radiation line 를 포함하는, 다중 안테나.Including, multiple antennas. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 방사체는,The radiator is, 인쇄회로기판 상에 실장하거나 스트립 라인(strip line)으로 형성하는, 다중 안테나.A multiple antenna, mounted on a printed circuit board or formed into strip lines. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 방사 선로는,The radiation line, 다이폴(dipole) 구조를 갖는, 다중 안테나.A multiple antenna having a dipole structure. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 방사 선로는,The radiation line, 폴디드 다이폴(folded dipole), 보-타이(bow-tie dipole) 중 어느 하나의 구조를 갖는, 다중 안테나.A multi-antenna having a structure of either a folded dipole or a bow-tie dipole. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 방사 선로는,The radiation line, 접지(ground) 부분에 연결되는 제1 선로와,A first line connected to a ground part, 급전(feed) 부분에 연결되는 제2 선로Second line connected to the feed part 로 구성된, 다중 안테나.Consisting of, multiple antennas. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 발룬 선로는,The balun track, 상기 제1 선로와 제2 선로 간 전류 분포의 불평형을 평형화 하기 위해 일단이 상기 제2 선로에 연결되고 타단이 상기 접지 부분에 연결되는, 다중 안테나.And one end connected to the second line and the other end connected to the ground portion to balance an unbalance of current distribution between the first line and the second line. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 접지 부분은,The ground portion is, 인쇄회로기판의 접지 부분을 이용하는, 다중 안테나.Multiple antennas, utilizing the ground portion of the printed circuit board. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 급전 부분은,The feeding part, 인쇄회로기판 상에 형성하는, 다중 안테나.Formed on a printed circuit board, multiple antennas. 제1항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 다중 안테나를 포함하는 통신 장치.A communication device comprising the multiple antenna of any one of claims 1 to 10.
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