KR20100080931A - 안테나의 방사 엘리먼트를 포함하는 하우징을 포함하는 장치 - Google Patents

안테나의 방사 엘리먼트를 포함하는 하우징을 포함하는 장치 Download PDF

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Abstract

무선 통신용 안테나를 포함하는 장치가 개시된다. 상기 장치는 제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들을 포함하는 안테나, 상기 안테나로부터 수신되거나 상기 안테나로 제공될 신호를 처리하도록 적응되는 회로, 및 상기 회로의 적어도 일부분을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 제 2 방사 엘리먼트는 상기 하우징의 베이스를 형성한다. 추가적으로, 상기 제 2 방사 엘리먼트는 접지 전위에 전기적으로 커플링된다. 또한, 상기 제 1 엘리먼트는 하우징 내에 전체가, 하우징 내에 부분적으로, 또는 하우징 외부에 전체가 위치될 수 있다.

Description

안테나의 방사 엘리먼트를 포함하는 하우징을 포함하는 장치{APPARATUS INCLUDING HOUSING INCORPORATING A RADIATING ELEMENT OF AN ANTENNA}
본 발명은 일반적으로 통신 시스템들에 관한 것이며, 구체적으로는 실질적으로 동일한 특징들을 가지는 제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들을 포함하는 안테나에 관한 것이다.
배터리와 같은 제한된 전원 상에서 동작하는 통신 디바이스들은 통상적으로는 의도된 기능성을 제공하면서 비교적 소량의 전력을 소모하는 기법들을 사용한다. 인기 있는 한가지 기법은 펄스 변조 기법들을 사용하여 신호들을 전송하는 것에 관한 것이다. 이러한 기법은 일반적으로는 낮은 듀티 사이클 펄스들을 사용하고 상기 펄스들을 전송하지 않는 시간 동안 저전력 모드로 동작하여 정보를 전송하는 것을 수반한다. 따라서, 이들 디바이스들에서, 효율성은 계속 송신기를 동작시키는 통신 디바이스들보다 통상적으로 더 양호하다.
몇몇 애플리케이션들에서, 펄스들이 비교적 작은 듀티 사이클을 가질 수 있으므로, 상기 펄스들을 전송하거나 수신하기 위해 사용되는 안테나는 그것이 펄스들의 형상 또는 주파수 컨텐츠에 대해 가지는 영향들을 최소화해야 한다. 따라서, 안테나는 비교적 큰 대역폭을 가져야 한다. 또한, 안테나가 배터리와 같은 제한된 전원이 사용되는 낮은 전력 애플리케이션들에서 사용될 수 있으므로, 상기 안테나는 무선 매체로 신호들을 전송하거나 무선 매체로부터 신호들을 수신할 때 비교적 높은 효율성을 가져야 한다. 따라서, 의도된 대역폭에 걸친 리턴 손실이 비교적 높아야 한다. 또한, 상기 안테나가 그것이 비교적 작은 하우징 내에 포함될 필요가 있는 애플리케이션들에서 사용될 수 있으므로, 상기 안테나는 또한 비교적 컴팩트한 구성을 가져야 한다.
본 발명의 양상들은 무선 통신용 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 제 1 및 제 2 방사(radiating) 엘리먼트들을 포함하는 안테나, 상기 안테나로부터 수신되거나 상기 안테나에 제공될 신호를 처리하도록 적응된 회로, 및 상기 회로의 적어도 일부분을 둘러싸는(enclosing) 하우징을 포함하며, 상기 하우징의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함한다. 다른 양상에서, 상기 제 2 방사 엘리먼트는 하우징의 베이스를 형성한다. 또다른 양상에서, 상기 제 2 방사 엘리먼트는 접지 전위에 전기적으로 커플링된다.
또다른 양상에서, 상기 제 1 방사 엘리먼트는 상기 하우징 내에 전체가 위치된다. 또다른 양상에서, 상기 제 1 방사 엘리먼트는 상기 하우징 내에 부분적으로 위치된다. 또다른 양상에서, 상기 제 1 방사 엘리먼트는 또는 상기 하우징의 외부에 전체가 위치된다.
또다른 양상에서, 상기 제 1 방사 엘리먼트는 절연 기판 상에 배치되는 금속화 트레이스를 포함한다. 상기 금속화 트레이스의 길이는 정의된 대역폭의 중심 주파수에서의 파장의 대략 4분의 1일 수 있다. 또다른 양상에서, 상기 제 1 방사 엘리먼트는 모노폴(monopole)을 포함한다. 상기 모노폴은 실질적으로 평면 금속화 층으로서 구성될 수 있다.
또다른 양상에서, 장치는 시계로서 구성된다. 또다른 양상에서, 장치는 상기 시계에 연결되는 손목 밴드를 더 포함할 수 있는데, 상기 제 1 방사 엘리먼트는 상기 상기 손목 밴드의 전기적으로 도전성이 있는(conductive) 부분 위에 적어도 부분적으로 배치된다.
또다른 양상에서, 상기 장치의 제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들은 20% 이상의 부분 대역폭(fractional bandwidth)를 가지거나, 500 MHz 이상의 대역폭을 가지거나, 또는 20% 이상의 부분 대역폭을 가지면서 500 MHz 이상의 대역폭을 가지는 정의된 초광대역 채널 내에서 상기 신호를 전송하거나 수신하도록 적응된다.
본 발명의 다른 양상들, 이점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련하여 고려될 때 후속하는 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1A-D는 본 발명의 양상에 따른 예시적인 시계의 전면, 측면, 확대된 측면, 확대된 전면 내부 뷰들을 예시한다.
도 2A-D는 본 발명의 양상에 따른 예시적인 시계의 전면, 측면, 확대된 측면, 확대된 전면 내부 뷰들을 예시한다.
도 3은 본 발명의 또다른 양상에 따른 예시적인 장치의 측면 뷰를 예시한다.
도 4는 본 발명의 다른 양상에 따라 또다른 예시적인 장치의 측면 뷰를 예시한다.
도 5는 본 발명의 또다른 양상에 따른 또다른 예시적인 장치의 측면 뷰를 예시한다.
도 6은 본 발명의 또다른 양상에 따른 예시적인 통신 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 7은 본 발명의 또다른 양상에 따른 또다른 예시적인 통신 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 8은 본 발명의 또다른 양상에 따른 또다른 예시적인 통신 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 9A-D는 본 발명의 또다른 양상들에 따른 다양한 펄스 변조 기법들의 타이밍도들을 예시한다.
도 10은 본 발명의 또다른 양상들에 따라 다양한 채널들을 통해 서로 통신하는 다양한 통신 디바이스들의 블록도를 예시한다.
본 발명의 다양한 양상들이 아래에 설명된다. 여기서의 교지들이 매우 다양한 형태들로 구현될 수 있으며 여기서 개시되는 임의의 구조, 기능, 또는 이들 모두가 단지 대표적이라는 점이 명백해야 한다. 여기서의 교지들에 기초하여, 당업자는 여기서 개시된 양상이 임의의 다른 양상들과는 독립적으로 구현될 수 있으며, 이들 양상들 중 둘 이상이 다양한 방식들로 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 여기서 설명된 양상들 중 임의의 개수의 양상들을 사용하여 장치가 구현될 수 있거나 방법이 수행될 수 있다. 또한, 다른 구조, 기능, 또는 여기서 설명된 양상들 중 하나 이상에 추가하여 또는 이들을 제외한 구조 및 기능을 사용하여 이러한 장치가 구현될 수 있거나 이러한 방법이 수행될 수 있다. 추가적으로, 일 양상은 청구항의 적어도 하나의 엘리먼트를 포함할 수 있다.
위의 개념들 중 일부의 예로서, 몇몇 양상들에서, 무선 통신을 위해 안테나를 포함하는 장치가 개시된다. 상기 장치는 제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들을 포함하는 안테나, 상기 안테나로부터 수신하거나 상기 안테나로 제공되는 신호를 처리하도록 적응되는 회로, 및 상기 회로의 적어도 일부분을 둘러싸는 하우징을 포함하며, 여기서 상기 하우징의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함한다. 상기 제 2 방사 엘리먼트는 상기 하우징의 베이스를 형성할 수 있다. 추가적으로, 상기 제 2 방사 엘리먼트는 접지 전위에 전기적으로 커플링될 수 있다. 또한, 제 1 방사 엘리먼트는 상기 하우징 내에 전체가, 상기 하우징 내에 부분적으로, 또는 상기 하우징의 외부에 전체가 위치될 수 있다.
도 1A-B는 본 발명의 양상에 따른 예시적인 시계(100)의 전면 및 측면 뷰들을 예시한다. 아래에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 시계는 하우징을 포함하는데, 여기서, 상기 하우징의 적어도 일부분은 안테나의 방사 엘리먼트로서 구성된다. 특히, 시계(100)는 하우징(110), 디스플레이(122) 및 제어 버튼들(124)을 포함하는 사용자 인터페이스(120), 안테나의 제 1 방사 엘리먼트(130), 및 손목 밴드(150)를 포함한다. 손목 밴드(150)는 버클 부분(152) 및 인덱스-홀(indexed-hole) 부분(154)을 포함한다.
손목 밴드 부분들(152 및 154)은 가죽과 같은 비-전기적 도전체로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 각각의 손목 밴드 부분(152 또는 154)은, 비-전기적 도전 부분(152a 또는 152b), 및 스테인리스 철과 같은 전기적-도전 부분(154a 또는 154b)을 포함할 수 있다. 그 이유는 안테나의 제 1 방사 엘리먼트(130)가 손목 밴드(150)의 비-전기적 도전 부분 위에 배치되어야 하기 때문이다.
예시적인 시계(100)의 확대된 측면 및 전면 내부 뷰들을 예시하는 도 1C-D를 참조하면, 하우징(110)은 인클로저(enclosure)를 형성하기 위한 베이스(112) 및 커버(114)로 형성된다. 하우징(110)은 배터리(114), 회로(116), 디스플레이(122)를 포함하는 사용자 인터페이스(120), 및 제 1 방사 엘리먼트(130)의 일부분을 둘러쌀 수 있다. 제 1 방사 엘리먼트(130)는, 차례로, 하우징(110) 내에 위치되는 칩 안테나(132), 하우징의 외부에 위치되는 외부 방사 소스(136), 및 칩 안테나(132)를 방사 소스(136)에 전기적으로 연결시키기 위한 커넥션(connection)(134)을 포함한다. 칩 안테나(132)는 절연 기판 상에 배치되는 금속화 트레이스로서 구성될 수 있으며, 여기서 상기 금속화 트레이스의 길이는 정의된 대역폭의 중심 주파수에서의 파장의 대략 4분의 1이다. 방사 소스(136)는 손목 밴드(150)의 비-전도 부분 상에 배치될 수 있다.
배터리(114)의 음극 단자는 하우징(110)의 베이스(112)에 전기적으로 커플링된다. 상기 베이스(112)는 스테인리스 철과 같은 전기적 도전체 외부에 만들어질 수 있다. 이러한 구성에서, 베이스(112)는 제 1 방사 엘리먼트(130)에 전자기적으로 커플링되며, 따라서, 안테나의 제 2 방사 엘리먼트로서의 역할을 한다. 배터리(114)의 양극 단자는 전력을 공급하기 위해 회로(116) 및 사용자 인터페이스(120)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 회로(116)는 무선 매체로부터 제 1 방사 엘리먼트(130)에 의해 픽업되는 신호들을 처리하기 위한 제 1 방사 엘리먼트(130)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 회로(116)는 또한 제 1 방사 엘리먼트(130)에 의한 무선 매체로의 전송을 위한 신호들을 처리할 수도 있다. 회로(116)는 제 1 방사 엘리먼트(130)에 의해 픽업되는 신호들 및 제 1 방사 엘리먼트(130)에 의한 무선 매체로의 전송을 위한 신호들을 처리할 수 있다. 따라서, 시계(100)는 상기 하우징의 일부분을 상기 안테나의 방사 엘리먼트로서의 역할을 하도록 사용하는 컴팩트한 방식으로 안테나를 포함한다. 상기 안테나는 다른 통신 디바이스들과 통신하기 위해 시계(100)에 의해 사용될 수 있다.
일부 샘플 양상들에서, 베이스 또는 제 2 방사 엘리먼트(112)의 직경은 대략 29 mm 내지 42 mm가 되도록 구성될 수 있다. 하우징(110)의 높이는 대략 9 mm 내지 13 mm가 되도록 구성될 수 있다. 칩 안테나(130)의 절연부(132)는 대략 5 mm 내지 7 mm의 길이, 대략 1.5 mm 내지 3 mm의 폭, 및 대략 40 내지 60 밀(천분의 1인치)의 높이를 포함한다. 외부 방사 소스(136)의 직경은 대략 2 mm 내지 3.1mm가 되도록 구성될 수 있다. 이들 파라미터들을 가지고, 이러한 안테나는 예컨대 6 GHz - 10 GHz 및 바람직하게는 7 GHz - 9 GHz 사이에서와 같이 본 발명에서 정의된 UWB 내에서 적절하게 동작할 수 있다.
도 2A-D는 본 발명의 양상들에 따른 예시적인 시계(200)의 전면, 측면, 확대된 측면, 및 확대된 전면 내부 뷰들을 예시한다. 시계(200)는 시계(100)와 유사하며, 동일한 참조 번호로 지정되지만 최상위 디지트가 "1" 대신 "2"로 지정되는 동일한 엘리먼트들 중 많은 엘리먼트들을 포함한다. 그 차이는 시계(200)가 제 1 방사 엘리먼트에 대해 상이한 구조를 포함하는 것이다.
특히, 시계(200)의 제 1 방사 엘리먼트(240)는 평면 모노폴로서 구성된다. 평면 모노폴(240)은 시계(200)의 하우징(210)에 대해 외부에 위치될 수 있으며, 손목 밴드(250)의 비-전기적 전도 부분 위에 배치될 수 있다. 평면 모노폴(240)을 신호 처리 목적용 회로(216)에 전기적으로 커플링시키기 위해 커넥션(234)이 제공된다. 전술된 바와 같이, 하우징(110)의 일부분, 이 예에서는 베이스(212)는 제 1 방사 엘리먼트(240)에 전자기적으로 커플링되며, 안테나의 제 2 방사 엘리먼트로서의 역할을 한다. 전술된 바와 같이, 시계(200)는 상기 하우징의 일부분을 상기 안테나의 방사 엘리먼트로서의 역할을 하도록 사용하는 컴팩트한 방식으로 안테나를 포함한다.
도 3은 본 발명의 또다른 양상에 따른 예시적인 장치(300)의 측면 뷰를 예시한다. 이 예에서, 장치(300)는 전술된 안테나 개념들을 포함하는 일반적인(generic) 장치로서의 역할을 한다. 특히, 장치(300)는 전자기 신호를 방사하기 위한 제 1 수단(306), 예를 들어, 모노폴 또는 칩 안테나를 포함한다. 장치(300)는 전자기 신호를 방사하기 위한 제 2 수단(302), 예를 들어, 금속 플레이트(metallic plate) 또는 베이스를 더 포함한다. 추가적으로, 장치(300)는 안테나로부터 수신되는 그리고/또는 안테나로 제공될 전자기 신호를 처리하기 위한 수단(308), 예를 들어, 송신기 또는 수신기를 포함한다. 장치(300)는 상기 프로세싱 수단(308)의 적어도 일부분을 둘러싸기 위한 수단들(302 및 304)을 더 포함한다. 상기 둘러싸기 위한 수단은 커버(304) 및 제 2 방사 수단(302)의 적어도 일부분을 포함할 수 있으며, 상기 제 2 방사 수단(302)의 적어도 일부분은 상기 예에서 인클로저에 대한 베이스로서의 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 또다른 양상에 따른 또다른 예시적인 장치의 측면 뷰를 예시한다. 이 예에서, 장치(400)는 이전에 설명된 안테나 개념들을 포함하는 일반적인 장치로서의 역할을 한다. 특히, 장치(400)는 인클로저를 형성하기 위해 베이스(402) 및 커버(404)를 포함하는 하우징을 포함한다. 이러한 경우, 하우징은 안테나의 제 1 방사 엘리먼트(406)를 부분적으로 둘러싼다. 제 1 방사 엘리먼트(406)의 다른 부분은 하우징에 대해 외부에 위치될 수 있다. 상기 하우징의 적어도 일부분, 예를 들어, 베이스(402)의 적어도 일부분 또는 커버(404)의 적어도 일부분은 안테나의 제 2 방사 엘리먼트로서의 역할을 할 수 있다. 하우징은 제 1 방사 엘리먼트(406)로부터 수신되고 그리고/또는 상기 제 1 방사 엘리먼트(406)로 제공될 신호를 처리하도록 적응되는 회로(408)를 추가적으로 둘러싼다.
도 5는 본 발명의 또다른 양상에 따른 또다른 예시적인 장치의 측면 뷰를 예시한다. 이 예에서, 장치(500)는 전술된 안테나의 개념들을 포함하는 일반적인 장치로서의 역할을 한다. 특히, 장치(500)는 인클로저를 형성하기 위해 베이스(502)와 커버(504)를 포함하는 하우징을 포함한다. 이 경우, 제 1 방사 엘리먼트(506)는 하우징의 외부에 전체가 위치된다. 장치(500)는 하우징 내에 위치된 컴포넌트들(미도시)과 제 1 방사 엘리먼트(506) 사이에 신호들을 라우팅하기 위한 피드(508)를 포함할 수 있다. 하우징의 적어도 일부분, 예를 들어, 베이스(502)의 적어도 일부분 또는 커버(504)의 적어도 일부분은 안테나의 제 2 방사 엘리먼트로서의 역할을 할 수 있다. 상기 하우징은 피드(508)를 통해 제 1 방사 엘리먼트(506)로부터 수신되고 그리고/또는 상기 제 1 방사 엘리먼트(506)로 제공될 신호를 처리하도록 적응되는 회로(508)를 추가적으로 둘러싼다.
도 6은 본 발명의 또다른 양상에 따른 예시적인 통신 디바이스(600)의 블록도를 예시한다. 통신 디바이스(600)는 다른 통신 디바이스들로 데이터를 전송하고 상기 다른 통신 디바이스들로부터 데이터를 수신하는데 특히 적합할 수 있다. 통신 디바이스(600)는 안테나(602), Tx/Rx 분리 디바이스(604), 무선 주파수(RF) 수신기(606), RF-대-베이스밴드 수신기부(608), 베이스밴드 유닛(610), 데이터 프로세서(612), 사용자 인터페이스(614), 데이터 생성기 및/또는 수신기(616), 베이스밴드-대-RF 송신기부(618), 및 RF 송신기(620)를 포함한다. 통신 디바이스(600)는 그것이 일렉트로닉의 적어도 일부분을 둘러싸기 위한 하우징을 포함하도록 구성될 수 있으며, 여기서, 상기 하우징의 적어도 일부분은 안테나(602)의 방사 엘리먼트로서의 역할을 한다.
동작시, 데이터 프로세서(612)는 통신 디바이스로부터 RF 신호를 픽업하는 안테나(602)를 통해 또다른 통신 디바이스로부터 데이터를 수신할 수 있고, Tx/Rx 분리 디바이스(604)는 상기 신호를 RF 수신기(606)로 라우팅하고, RF 수신기(606)는 수신된 신호를 증폭시키고, RF-대-베이스밴드 수신기부(608)는 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, 베이스밴드 유닛(610)은 수신된 데이터를 결정하기 위해 상기 베이스밴드 신호를 처리한다. 이후 데이터 프로세서(612)는 상기 수신된 데이터에 기초하여 하나 이상의 정의된 동작들, 예를 들어, 사용자 인터페이스(614) 또는 데이터 수신기(616)로의 데이터 전송을 수행할 수 있다.
또한, 동작시, 데이터 프로세서(612), 사용자 인터페이스(614), 및 데이터 생성기 및/또는 수신기(616)는 아웃고잉 데이터를 전송용 베이스밴드 신호로 처리하는 베이스밴드 유닛(610)을 통해 또다른 통신 디바이스로의 전송을 위한 아웃고잉 데이터를 생성할 수 있으며, 베이스밴드-대-RF 송신기부(616)는 베이스밴드 신호를 RF 신호로 변환하고, RF 송신기(618)는 무선 매체를 통한 전송을 위해 상기 RF 신호를 조정하고, Tx/Rx 분리 디바이스(604)는 상기 RF 신호를 안테나(602)로 라우팅하는 동시에 RF 수신기(606)의 입력을 분리하고, 안테나(602)는 RF 신호를 무선 매체로 방사한다.
도 7은 본 발명의 또다른 양상에 따른 예시적인 통신 디바이스(700)의 블록도를 예시한다. 통신 디바이스(700)는 다른 통신 디바이스로부터 데이터를 수신하기에 특히 적합할 수 있다. 통신 디바이스(700)는 안테나(702), RF 수신기(704), RF-대-베이스밴드 수신기부(706), 베이스밴드 유닛(708), 및 데이터 프로세서(710)를 포함한다. 통신 디바이스(700)는 그것이 일렉트로닉의 적어도 일부분을 둘러싸기 위한 하우징을 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 하우징의 적어도 일부분은 안테나(702)의 방사 엘리먼트로서의 역할을 할 수 있다.
동작시, 데이터 프로세서(710)는 통신 디바이스로부터 RF 신호를 픽업하는 안테나(702)를 통해 또다른 통신 디바이스로부터 데이터를 수신할 수 있으며, RF 수신기(704)는 수신된 신호를 증폭하고, RF-대-베이스밴드 수신기부(706)는 RF 신호를 베이스밴드 신호로 변환하고, 베이스밴드 유닛(708)은 수신된 데이터를 결정하기 위해 상기 베이스밴드 신호를 처리한다. 이후, 데이터 프로세서(710)는 수신된 데이터에 기초하여 하나 이상의 정의된 동작들을 수행하고, 그리고/또는 수신되거나 처리된 데이터를 사용자 인터페이스(712) 및/또는 데이터 수신기(714)로 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또다른 양상에 따른 예시적인 통신 디바이스(800)의 블록도를 예시한다. 통신 디바이스(800)는 다른 통신 디바이스들로 데이터를 전송하기에 특히 적합할 수 있다. 통신 디바이스(800)는 안테나(802), RF 송신기(804), 베이스밴드-대-RF 송신기부(806), 베이스밴드 유닛(808), 및 데이터 생성기(810)를 포함한다. 통신 디바이스(800)는 그것이 일렉트로닉의 적어도 일부분을 둘러싸기 위한 하우징을 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 하우징의 적어도 일부분은 안테나(802)의 방사 엘리먼트로서의 역할을 한다.
동작시, 데이터 프로세서(810), 사용자 인터페이스(812), 및/또는 데이터 생성기(814)는 아웃고잉 데이터를 전송용 베이스밴드 신호로 처리하는 베이스밴드 유닛(808)을 통해 또다른 통신 디바이스로의 전송을 위한 아웃고잉 데이터를 생성할 수 있으며, 베이스밴드-대-RF 송신기부(806)는 베이스밴드 신호를 RF 신호로 변환하고, 송신기(804)는 무선 매체를 통한 전송을 위해 RF 신호를 조정하고, 안테나(802)는 RF 신호를 무선 매체로 방사한다.
통신 디바이스들(600, 700, 및 800) 중 임의의 통신 디바이스에서, 대응하는 데이터 프로세서는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 감소된 명령 세트 컴퓨터(RISC) 프로세서 등을 포함할 수 있다. 대응하는 사용자 인터페이스는 시각, 청각 또는 열 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 대응하는 사용자 인터페이스는 디스플레이, 하나 이상의 발광 다이오드(LED)들, 오디오 디바이스, 스피커들과 같은 트랜스듀서를 포함하는 헤드셋 등을 포함할 수 있다. 대응하는 데이터 생성기는 센서 또는 데이터를 생성하는 다른 디바이스일 수 있다. 대응하는 데이터 수신기는 데이터를 수신하고 처리하기 위한 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 통신 디바이스들 중 임의의 디바이스가 임의의 애플리케이션, 예를 들어, 의료 장치, 신발, 글로벌 위치탐색 시스템(GPS), 데이터에 응답하는 로봇 장치 또는 기계 장치 등에 사용될 수 있다.
도 9A는 PDMA 변조의 예로서 상이한 펄스 반복 주파수들(PRF)로 정의된 상이한 채널들(채널들 1 및 2)을 예시한다. 구체적으로, 채널 1에 대한 펄스들은 펄스-대-펄스 지연 기간(902)에 대응하는 펄스 반복 주파수(PRF)를 가진다. 반면, 채널 2에 대한 펄스들은 펄스-대-펄스 지연 기간(904)에 대응하는 펄스 반복 주파수(PRF)를 가진다. 따라서, 이러한 기법은 2개 채널들 간의 펄스 충돌들의 비교적 낮은 확률을 가지고 의사-직교 채널들을 정의하는데 사용될 수 있다. 특히, 펄스 충돌들의 낮은 확률은 펄스들에 대한 낮은 듀티 사이클의 사용을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 펄스 반복 주파수(PRF)들의 적절한 선택을 통해, 주어진 채널에 대한 실질적으로 모든 펄스들이 임의의 다른 채널에 대한 펄스들과는 상이한 시간들에서 전송될 수 있다.
주어진 채널에 대해 정의된 펄스 반복 주파수(PRF)는 상기 채널에 의해 지원되는 데이터 레이트 또는 레이트들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 매우 낮은 데이터 레이트들(예를 들어, 초당 수 킬로비트 또는 Kbps 정도)를 지원하는 채널은 대응하는 낮은 펄스 반복 주파수(PRF)를 사용할 수 있다. 반면, 상대적으로 높은 데이터 레이트들(예를 들어, 초당 수 메가비트 또는 Mbps 정도)를 지원하는 채널은 대응하는 더 높은 펄스 반복 주파수(PRF)를 사용할 수 있다.
도 9B는 PDMA 변조의 일 예로서 상이한 펄스 위치들 또는 오프셋들을 가지고 정의되는 상이한 채널들(채널 1 및 2)을 예시한다. 채널 1에 대한 펄스들은 (예를 들어, 주어진 시점(미도시)에 대해) 제 1 펄스 오프셋에 따라 라인(906)으로 표현되는 바와 같은 시점에서 생성된다. 반면, 채널 2에 대한 펄스들은 제 2 펄스 오프셋에 따라 라인(908)으로 표현되는 바와 같은 시점에서 생성된다. (화살표들(910)로 표현되는 바와 같은) 펄스들 간의 펄스 오프셋 차가 주어지는 경우, 이러한 기법은 상기 2개의 채널들 간의 펄스 충돌들의 확률을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. (예를 들어, 여기서 논의되는 바와 같이) 채널들에 대해 정의되는 임의의 다른 시그널링 파라미터들 및 디바이스들 간의 타이밍의 정확도(예를 들어, 상대적 클록 드리프트)에 따라, 상이한 펄스 오프셋들의 사용은 직교 또는 의사-직교 채널들을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 9C는 상이한 타이밍 홉핑 시퀀스들을 가지고 정의되는 상이한 채널들(채널들 1 및 2)을 예시한다. 예를 들어, 채널 1에 대한 펄스들(912)은 하나의 시간 홉핑 시퀀스에 따른 시간들에서 생성될 수 있는 반면, 채널 2에 대한 펄스들(914)은 또다른 시간 홉핑 시퀀스에 따른 시간들에서 생성될 수 있다. 사용되는 특정 시퀀스들 및 디바이스들 간의 타이밍의 정확도에 따라, 이러한 기법은 직교 또는 의사-직교 채널들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 시간 홉핑된 펄스 위치들은 이웃 채널들로부터 펄스 충돌들을 반복할 확률을 감소시키기 위해 주기적이지 않을 수 있다.
도 9D는 PDM 변조의 예로서 상이한 시간 슬롯들을 가지고 정의된 상이한 채널들을 예시한다. 채널에 대한 펄스들(L1)은 특정 시간 인스턴스들에서 생성된다. 유사하게, 채널에 대한 펄스들(L2)은 다른 시간 인스턴스들에서 생성된다. 동일한 방식으로, 채널에 대한 펄스들(L3)은 또다른 시간 인스턴스들에서 생성된다. 일반적으로, 상이한 채널들에 관련한 시간 인스턴스들은 일치하지 않거나, 다양한 채널들 간의 간섭을 감소시키거나 제거하기 위해 직교일 수 있다.
다른 기법들은 펄스 변조 방식들에 따라 채널들을 정의하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 채널은 상이한 확산 의사-난수 시퀀스들, 또는 일부 다른 적절한 파라미터 또는 파라미터들에 기초하여 정의될 수 있다. 또한 채널은 둘 이상의 파라미터들의 조합에 기초하여 정의될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또다른 양상에 따라 다양한 채널들을 통해 서로 통신하는 다양한 초광대역(UWB) 통신 디바이스들의 블록도를 예시한다. 예를 들어, UWB 디바이스 1(1002)는 2개의 동시적인 UWB 채널들 1 및 2를 통해 UWB 디바이스 2(1004)와 통신 중이다. UWB 디바이스(1002)는 단일 채널 3을 통해 UWB 디바이스 3(1006)와 통신 중이다. 또한, 차례로 UWB 디바이스 3(1006)은 단일 채널 4를 통해 UWB 디바이스 4(1008)와 통신 중이다. 다른 구성들이 가능하다. 상기 통신 디바이스들은 많은 상이한 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 헤드셋, 마이크로폰, 생체인식 센서, 심박수 모니터, 만보계, EKG 디바이스, 시계, 신발, 원격 제어, 스위치, 타이어 압력 모니터, 또는 다른 통신 디바이스들로 구현될 수 있다.
본 발명의 상기 양상들 중 임의의 양상은 많은 상이한 디바이스들에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 전술된 의료 애플리케이션들에 추가하여, 본 발명의 양상들은 건강 및 피트니스 애플리케이션들에 적용될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 양상들은 상이한 타입들의 애플리케이션들을 위해 신발로 구현될 수 있다. 여기서 설명된 바와 같은 본 발명의 임의의 양상을 포함할 수 있는 다른 여러가지 애플리케이션들이 존재한다.
본 발명의 다양한 양상들이 전술되었다. 여기서의 교지들이 매우 다양한 형태들로 구현될 수 있으며, 여기서 개시되는 임의의 특정 구조, 기능, 또는 이들 모두는 단지 예시적이라는 점이 명백해야 한다. 여기서의 교지들에 기초하여, 당업자는 여기서 개시된 양상이 임의의 다른 양상과는 독립적으로 구현될 수 있으며, 이들 양상들 중 둘 이상이 다양한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 여기서 설명된 임의의 개수의 양상들을 사용하여 장치가 구현될 수 있거나 방법이 수행될 수 있다. 또한, 여기서 설명된 양상들 중 하나 이상에 부가하여 또는 이들을 제외한, 다른 구조, 기능성, 또는 구조 및 기능성을 사용하여 이러한 장치가 구현될 수 있거나 이러한 방법이 수행될 수 있다. 위의 개념들 중 일부의 예로서, 일부 양상들에서 동시적인 채널들이 펄스 반복 주파수들에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 양상들에서, 동시적인 채널들이 펄스 위치들 또는 오프셋들에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 양상들에서, 동시적인 채널들이 시간 홉핑 시퀀스들에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 양상들에서, 동시적인 채널들이 펄스 반복 주파수들, 펄스 위치들 및 오프셋들, 및 시간 홉핑 시퀀스들에 기초하여 설정될 수 있다.
당업자는 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 사용하여 표현될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 설명 전반에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압, 전류, 전자기파, 자기장 또는 자기 입자, 광학장 또는 광학 입자, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수 있다.
당업자는 여기서 개시된 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어(예를 들어, 소스 코딩 또는 일부 다른 기법을 사용하여 설계될 수 있는 디지털 구현, 아날로그 구현, 또는 이들의 결합), (편의상, 여기서 "소프트웨어" 또는 "소프트웨어 모듈"로서 지칭될 수 있는) 명령들을 포함하는 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드, 또는 이들 모두의 결합으로서 구현될 수 있음을 추가적으로 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 그들의 기능성의 견지에서 일반적으로 전술되었다. 이러한 기능성이 하드웨어로서 구현되는지 소프트웨어로서 구현되는지의 여부는 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 상기 설명된 기능성을 구현할 수 있지만, 이러한 구현 결정들이 본 발명의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
여기서 개시된 양상들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 집적 회로("IC"), 액세스 단말, 또는 액세스 포인트 내에서 또는 이들에 의해 구현될 수 있다. IC는 범용 프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램가능 논리 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 전기 컴포넌트들, 광학 컴포넌트들, 기계 컴포넌트들, 또는 여기서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 조합을 포함할 수 있으며, IC 내에 상주하고, IC 외부에 있고, 또는 이들 모두인 코드들 또는 명령들을 실행할 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로 프로세서는 종래기술의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.
임의의 개시된 프로세스에서의 단계들의 임의의 특정 순서 또는 계층은 샘플 방식의 일 예이다. 설계 선호도에 기초하여, 프로세스에서의 단계들의 특정 순서 또는 계층은 재배열될 수 있으면서 본 발명의 범위 내에 있음이 이해된다. 첨부되는 방법 청구항들은 샘플 순서로 상기 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하며, 제공된 상기 특정 순서 또는 계층에 제한되는 것을 의미하지 않는다.
여기서 개시된 양상들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이들 둘의 조합으로 직접 구현될 수 있다. (예를 들어, 실행가능한 명령들 및 관련 데이터를 포함하는) 소프트웨어 모듈 및 다른 데이터는 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM와 같은 데이터 메모리 또는 당해 기술분야에 알려진 임의의 다른 형태의 컴퓨터-판독가능 저장 매체에 상주할 수 있다. 샘플 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보(예를 들어, 코드)를 판독하고 상기 저장 매체로 정보를 기록할 수 있도록, 예를 들어, 컴퓨터/프로세서(편의상, 여기서 "프로세서"라고 지칭될 수 있음)와 같은 기계에 연결될 수 있다. 샘플 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수 있다. ASIC은 사용자 장비에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 장비 내에 이산 컴포넌트들로서 상주할 수 있다. 또한, 일부 양상들에서, 임의의 적절한 컴퓨터-프로그램 물건은 본 발명의 양상들 중 하나 이상에 관련한 코드들을 포함하는 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 일부 양상들에서, 컴퓨터 프로그램 물건은 패키지물들을 포함할 수 있다.
본 발명이 다양한 양상들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 추가적인 수정이 가능하다는 점이 이해될 것이다. 이 출원은 일반적으로 본 발명의 원리들에 따라 본 발명의 임의의 변경들, 사용들 또는 적응을 커버하며, 본 발명이 속하는 기술 분야 내에서 알려지고 상용화된 구현 내에 있음에 따라 이러한 본 개시물로부터의 벗어남을 포함하도록 의도된다.

Claims (26)

  1. 무선 통신용 장치로서,
    제 1 및 제 2 방사(radiating) 엘리먼트들을 포함하는 안테나;
    상기 안테나로부터 수신되거나 상기 안테나에 제공될 신호를 처리하도록 적응된 회로; 및
    상기 회로의 적어도 일부분을 둘러싸는(enclosing) 하우징을 포함하며,
    상기 하우징의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 방사 엘리먼트는 접지 전위에 전기적으로 커플링되는,
    무선 통신용 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 방사 엘리먼트는 상기 하우징 내에 전체가, 상기 하우징 내에 일부분이 또는 상기 하우징의 외부에 전체가 위치되는,
    무선 통신용 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 방사 엘리먼트는 절연 기판 상에 배치되는 금속화 트레이스를 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속화 트레이스의 길이는 정의된 대역폭의 중심 주파수에서의 파장의 대략 4분의 1인,
    무선 통신용 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 방사 엘리먼트는 모노폴(monopole)을 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모노폴은 실질적으로 평면(planar) 금속화 층을 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 20% 이상의 부분 대역폭(fractional bandwidth)을 가지거나, 500 MHz 이상의 대역폭을 가지거나, 또는 20% 이상의 부분 대역폭을 가지면서 500 MHz 이상의 대역폭을 가지는 정의된 초광대역 채널 내에서 상기 신호를 전송하거나 수신하도록 적응되는,
    무선 통신용 장치.
  9. 무선 통신 방법으로서,
    제 1 방사 엘리먼트를 제 2 방사 엘리먼트에 전자기적으로 커플링시키는 단계;
    상기 제 1 방사 엘리먼트에 회로를 전기적으로 커플링시키는 단계;
    하우징 내에 상기 회로의 적어도 일부분을 위치시키는 단계; 및
    상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함하도록 상기 하우징의 적어도 일부분을 구성하는 단계를 포함하는,
    무선 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 방사 엘리먼트를 접지 전위에 전기적으로 커플링시키는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 하우징 내에 전체가, 상기 하우징 내에 일부분이 그리고 상기 하우징의 외부에 전체가 위치되도록 상기 제 1 방사 엘리먼트를 구성하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    절연 기판 상에 배치되는 금속화 트레이스로서 상기 제 1 방사 엘리먼트를 구성하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속화 트레이스의 길이가 정의된 대역폭의 중심 주파수에서의 파장의 대략 4분의 1이 되도록 구성하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 방사 엘리먼트를 모노폴로서 구성하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    실질적으로 평면(planar) 금속화 층으로서 상기 모노폴을 구성하는 단계를 더 포함하는,
    무선 통신 방법.
  16. 무선 통신용 장치로서,
    전자기 신호를 방사하기 위한 제 1 수단;
    상기 전자기 신호를 방사하기 위한 제 2 수단;
    상기 제 1 방사 수단으로부터 수신되거나 상기 제 1 방사 수단으로 제공될 상기 전자기 신호를 처리하기 위한 수단; 및
    상기 처리 수단의 적어도 일부분을 둘러싸기 위한 수단을 포함하며,
    상기 둘러싸기 위한 수단의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 수단을 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제 2 방사 수단은 접지 전위에 전기적으로 커플링되는,
    무선 통신용 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제 1 방사 수단은 상기 하우징 내에 전체가, 상기 하우징 내에 일부분이, 그리고 상기 하우징의 외부에 전체가 위치되는,
    무선 통신용 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제 1 방사 수단은 절연 기판 상에 배치되는 금속화 트레이스를 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 금속화 트레이스의 길이는 정의된 대역폭의 중심 주파수에서의 파장의 대략 4분의 1인,
    무선 통신용 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제 1 방사 수단은 모노폴을 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 모노폴은 실질적으로 평면 금속화 층을 포함하는,
    무선 통신용 장치.
  23. 헤드셋으로서,
    제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들을 포함하는 안테나;
    상기 안테나를 통해 원격 장치로부터 오디오 데이터를 포함하는 인입 신호를 수신하도록 적응되는 수신기;
    상기 오디오 데이터로부터 오디오 출력을 생성하도록 적응되는 트랜스듀서(transducer); 및
    상기 수신기의 적어도 일부분을 둘러싸는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함하는,
    헤드셋.
  24. 시계(watch)로서,
    제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들을 포함하는 안테나;
    상기 안테나를 통해 원격 장치로부터 데이터를 포함하는 인입 신호를 수신하도록 적응되는 수신기;
    상기 수신되는 데이터에 기초하여 표시를 생성하도록 적응되는 사용자 인터페이스; 및
    상기 수신기의 적어도 일부분을 둘러싸는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함하는,
    시계.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 하우징에 연결되는 손목 밴드(band)를 더 포함하며,
    상기 제 1 방사 엘리먼트는 상기 손목 밴드의 전기적으로 도전성이 있는(conductive) 부분 위에 적어도 부분적으로 배치되는,
    시계.
  26. 위치인식(position location) 디바이스로서,
    제 1 및 제 2 방사 엘리먼트들을 포함하는 안테나;
    상기 안테나를 통해 위성으로부터 신호들을 수신하도록 적응되는 수신기; 및
    상기 수신기의 적어도 일부분을 둘러싸는 하우징을 포함하며,
    상기 하우징의 적어도 일부분은 상기 제 2 방사 엘리먼트를 포함하는,
    위치인식 디바이스.
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