KR20110087892A - Ｕｓｂ타입의 무선 데이터 카드 - Google Patents

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Abstract

MIMO 환경에서 무선 통신을 위해 사용되는 USB 타입의 무선 데이터 카드를 개시한다. USB 타입의 무선 데이터 카드는 카드 본체를 구비한다. USB 커넥터는 카드 본체의 일단에 설치되고, 전자기기의 USB 포트에 접속된다. 안테나부는 사용시 제1 안테나와 제2 안테나가 서로의 상대적 위치를 멀리하면서 카드 본체에 대해 회전하여 전자기기로부터 이격된다. 이에 따라, 안테나 효율이 향상되고, 최적의 아이솔레이션이 확보되어, 페이딩 현상이 개선되고, 음영 지역에서의 성능이 개선될 수 있다.

Description

ＵＳＢ타입의 무선 데이터 카드{USB type wireless data card}
본 발명은 무선 데이터 카드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MIMO 환경에서 무선 통신을 위해 사용되는 USB 타입의 무선 데이터 카드에 관한 것이다.
일반적으로, 모뎀이란 무선 네트워크 기술의 핵심 장치 중 하나로서, 음성 신호 또는 디지털 신호를 RF 대역의 신호로 변복조하여 송수신하는 장치를 가리킨다. 이러한 모뎀이 내장된 무선 데이터 통신 장치를 무선 데이터 카드라고 일컫는다.
무선 데이터 카드는 휴대폰과 같이 WCDMA 또는 CDMA 이동통신망을 통해 인터넷에 접속할 수 있게 한다. 따라서, 무선 데이터 카드는 휴대폰 사용이 가능한 곳에서는 어디든지 인터넷에 접속할 수 있게 해준다.
무선 데이터 카드는 노트북 등과의 인터페이스 방식에 따라 USB 타입의 카드, Express 카드, PCMCIA 카드 및 MiniPCI 카드로 나눠진다. 무선 데이터 카드는 처음에는 PCMCIA 카드로 개발되었다. 하지만, PCMCIA 카드는 사이즈가 큰데다 노트북 슬롯에 꽂아 쓰기도 번거롭고, 휴대하기도 불편했다. 최근에는, 노트북의 경량화 및 소형화 추세에 따라, USB 포트에 언제든지 꽂아 쉽게 사용할 수 있고, 사이즈도 작고 가벼워서 휴대하기도 용이한 USB 타입의 무선 데이터 카드가 주류를 이루고 있다.
한편, 무선 통신의 용량을 높이기 위해, MIMO(multi-in multi-out: 다중입출력) 기술이 활용되고 있다. MIMO는 기지국과 단말기에 다수의 안테나를 사용하여, 사용된 안테나 수에 비례하여 용량을 높이는 기술이다. 이러한 MIMO 환경에서, 무선 데이터 카드의 구현이 가능하도록, 무선 데이터 카드도 다수의 안테나를 갖도록 구성된다.
그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 무선 데이터 카드(10)는, 노트북(1)의 USB 포트(2)에 접속되는 USB 커넥터(11)에 가까운 쪽에 제1 안테나(12)가 고정되고, USB 커넥터(11)로부터 먼 쪽에 제2 안테나(13)가 고정된 구조를 갖는 예가 있다. 이에 따라, 무선 데이터 카드(10)가 노트북(1)에 장착된 상태에서, 노트북(1)에 가깝게 위치하는 제1 안테나(12)의 방사 효율이 저하되는 문제점을 갖는다. 이러한 문제점을 해결하고자, 제1 안테나(12)를 제2 안테나(13) 쪽으로 가깝게 위치시킬 수 있지만, 제1 안테나(12)가 제2 안테나(13) 쪽으로 가까워질수록 아이솔레이션(isolation)이 저하될 수 있다. 이는 무선 데이터 카드(10)의 성능 저하로 이어질 수 있다.
본 발명의 과제는 안테나 효율을 향상하고 최적의 아이솔레이션을 확보하여 페이딩(fading) 현상을 개선하고 음영 지역(shadow area)에서의 성능을 개선할 수 있는 USB 타입의 무선 데이터 카드를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드는, 카드 본체; 상기 카드 본체의 일단에 설치되고, 전자기기의 USB 포트에 접속되는 USB 커넥터; 및 사용시 제1 안테나와 제2 안테나가 서로의 상대적 위치를 멀리하면서 상기 카드 본체에 대해 회전하여 상기 전자기기로부터 이격되는 안테나부;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 무선 데이터 카드의 사용시 제1,2 안테나가 서로의 상대적 위치를 멀리하면서 카드 본체에 대해 회전하여 노트북 등의 전자기기로부터 이격될 수 있으므로, 노트북에서 유기되는 노이즈 또는 USB 포트에서 발생되는 노이즈로부터 최대한 회피시켜 방사 효율을 높일 수 있다. 따라서, 종래에 비해, 페이딩 현상이 개선되고, 음영 지역에서의 성능이 개선될 수 있다.
도 1은 종래에 따른 무선 데이터 카드의 일 예를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도.
도 3은 도 2에 있어서, 사용시 안테나부가 카드 본체에 대해 회전한 상태를 도시한 사시도.
도 4는 도 2에 있어서, 안테나 실장부의 변형 예를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도.
도 6은 도 5에 있어서, 제1,2 안테나가 안테나 실장부에 접철 가능하게 결합된 예를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도.
도 9는 도 1에 도시된 종래에 따른 무선 데이터 카드에 있어서, 제1,2 안테나의 리턴 로스와 아이솔레이션 수치를 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 데이터 카드에 있어서, 제1,2 안테나가 카드 본체로부터 90도 회전한 상태일 때 제1,2 안테나의 리턴 로스와 아이솔레이션 수치를 나타낸 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2에 있어서, 사용시 안테나부가 카드 본체에 대해 회전한 상태를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, USB 타입의 무선 데이터 카드(100)는, 카드 본체(110)와, USB 커넥터(120), 및 안테나부(130)를 포함한다. 카드 본체(110)는 무선 데이터 카드(100)의 전반을 제어하는 제어회로 등을 포함하는 인쇄회로기판을 내장한다.
USB 커넥터(120)는 카드 본체(110)의 일단에 설치되며, 카드 본체(110) 내의 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다. USB 커넥터(120)는 전자기기, 예컨대 노트북의 USB 포트에 접속 또는 분리될 수 있는 구조를 갖는다. USB 커넥터(120)는 노트북에 접속된 상태에서, 카드 본체(110)와 노트북 간에 전기 신호를 전달할 수 있게 한다.
안테나부(130)는 제1,2 안테나(131)(132)를 포함한다. 제1,2 안테나(131)(132)는 MIMO 환경에서의 무선 통신을 가능하게 한다. 안테나부(130)는 사용시 제1 안테나(131)와 제2 안테나(132)가 서로의 상대적 위치를 멀리하면서 카드 본체(110)에 대해 회전하여 노트북으로부터 이격된다.
예컨대, 안테나부(130)는 중앙 부위가 카드 본체(110)의 일면 중앙에 힌지 결합하는 안테나 실장부(133)를 포함할 수 있다. 그리고, 안테나 실장부(133)의 양단 인접 부위에 제1,2 안테나(131)(132)가 각각 실장되어, 제1 안테나(131)와 제2 안테나(132)가 서로의 상대적 위치를 최대한 멀리한 상태로 이격될 수 있다.
또한, 안테나 실장부(133)는 무선 데이터 카드(100)의 미사용시 도 2에 도시된 바와 같이, 카드 본체(110)에 접혀있을 수 있다. 이에 따라, 무선 데이터 카드(100) 전체가 콤팩트한 상태로 있을 수 있으므로, 사용자는 무선 데이터 카드(100)를 편리하게 휴대 또는 수납할 수 있다. 이 상태에서, 사용자가 무선 데이터 카드(100)를 사용하고자 할 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 실장부(133)를 카드 본체(110)로부터 90도 회전시킨다.
만일, 무선 데이터 카드(100)의 사용시 안테나부(130)가 카드 본체(110)에 접혀있는 상태에서, 제1,2 안테나(131)(132) 중에서 제1 안테나(131)가 제2 안테나(132)보다 노트북에 가깝게 위치한다면, 제1 안테나(131)는 안테나 실장부(133)가 90도 회전함에 따라 노트북으로부터 멀어져 위치할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(131)는 노트북에서 유기되는 노이즈(noise) 또는 노트북의 USB 포트에서 발생되는 노이즈로부터 최대한 회피되어 방사 효율을 높일 수 있다.
아울러, 제1 안테나(131)가 노트북으로부터 멀어지더라도, 제2 안테나(132)는 안테나 실장부(133)가 회전함에 따라 제1 안테나(131)와 일정 간격을 유지한 채 제1 안테나(131)와 함께 회전하게 된다. 이에 따라, 제2 안테나(132)는 제1 안테나(131)와의 아이솔레이션(isolation)이 충분히 확보될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 무선 데이터 카드(100)는, 도 1에 도시된 무선 데이터 카드(10)에 비해, 페이딩(fading) 현상이 개선되고, 음영 지역(shadow area)에서의 성능이 개선될 수 있다.
한편, USB 커넥터(120)는 카드 본체(110)의 커넥터 수용 홈(111)에 수용된 상태에서 돌출될 수 있도록 카드 본체(110)에 힌지 결합될 수 있다. 또한, USB 커넥터(120)는 커넥터 수용 홈(111)으로부터 돌출되는 방향으로 탄성 부재(미도시)에 의해 탄성력을 받도록 탄성 지지될 수 있다.
이에 따라, USB 커넥터(120)는 미사용시 커넥터 수용 홈(111)에 수용된 상태에서 안테나 실장부(133)에 의해 일부 덮여있을 수 있다. 따라서, 무선 데이터 카드(100) 전체가 보다 콤팩트한 상태로 있을 수 있으므로, 사용자는 무선 데이터 카드(100)를 편리하게 휴대 또는 수납할 수 있다. 그리고, USB 커넥터(120)는 사용자가 무선 데이터 카드(100)를 사용하고자 안테나 실장부(133)를 카드 본체(110)로부터 90도 회전시키면 자동으로 돌출되어 USB 포트에 접속될 수 있는 상태가 되므로, 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.
다른 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나 실장부(133)는 USB 커넥터(120)가 커넥터 수용 홈(111)에 수용된 상태에서 USB 커넥터(120) 전체를 덮을 수 있도록 연장된 구조로 이루어질 수도 있다.
한편, 무선 데이터 카드(100)는 별도의 전원 버튼을 누르지 않고도, 안테나 실장부(133)가 카드 본체(110)로부터 90도 회전하면 동작이 온 되고, 안테나 실장부(133)가 카드 본체(110)에 원상태로 복귀하여 접히면 동작이 오프 되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 사용 편의성이 높아질 수 있고, 무선 데이터 카드(100)의 미사용시 노트북의 절전에 기여할 수 있다.
안테나 실장부(133)의 위치에 따른 무선 데이터 카드(100)의 온 또는 오프 동작을 위해, 카드 본체(110)와 안테나 실장부(133) 사이에는 안테나 실장부(133)의 위치를 감지해서 카드 본체(110)의 제어회로로 출력하는 위치 센서가 구비될 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같은 무선 데이터 카드(100)의 온 또는 오프 동작은 후술할 실시예들에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예의 무선 데이터 카드(200)에서, USB 커넥터(220)는 카드 본체(110)의 일면과 90도 각도를 이루어 돌출되도록 설치된다. 여기서, USB 커넥터(220)는 미사용시 커넥터 수용 홈(111)에 수용되어 있다가 돌출될 수 있도록 카드 본체(110)에 힌지 결합될 수도 있다.
그리고, 안테나 실장부(233)는 카드 본체(110)에서 USB 커넥터(220)가 돌출된 쪽의 반대쪽 면에 힌지 결합될 수 있다. 이에 따라, 안테나 실장부(233)가 카드 본체(110)로부터 90도 회전한 상태에서, 제1,2 안테나(131)(132)가 USB 커넥터(220)가 접속되는 USB 포트로부터 제1 실시예의 경우보다 멀리 위치할 수 있다. 따라서, 제1 안테나(131)의 방사 효율을 높이는 효과와, 제2 안테나(132)와의 아이솔레이션을 확보하는 효과를 더욱 높일 수 있다.
한편, 전술한 효과를 더욱 높이기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1,2 안테나(131)(132)는 서로의 상대적 위치를 멀리하는 방향으로 펼쳐질 수 있도록 안테나 실장부(233)에 각각 결합될 수 있다. 제1,2 안테나(131)(132)가 안테나 실장부(233)에 대해 접힌 상태에서 안테나 실장부(233)로부터 각각 펼쳐지게 되면, 서로의 상대적 위치를 더욱 멀게 할 수 있다.
제1,2 안테나(131)(132)는 안테나 실장부(233)에 대해 회전함에 따라 접히고 펼쳐질 수 있는 구조로 도시되어 있으나, 안테나 실장부(233)에 대해 슬라이드 이동함에 따라 접히고 펼쳐질 수 있는 구조로 이루어질 수 있으므로, 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한, 제1,2 안테나(131)(132)가 안테나 실장부(233)로부터 각각 펼쳐지는 구조는, 제1 실시예의 무선 데이터 카드(100)에 적용되는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예의 무선 데이터 카드(300)에서, 안테나부(330)는 제1 안테나 실장부(333a)와 제2 안테나 실장부(333b)를 포함한다. 제1 안테나 실장부(333a)는 일단이 카드 본체(110)의 일면에 힌지 결합되고, 타단 인접 부위에 제1 안테나(131)가 실장된다. 제2 안테나 실장부(333a)는 일단이 카드 본체(110)의 타면에 힌지 결합되고, 타단 인접 부위에 제2 안테나(132)가 실장된다.
제1,2 안테나 실장부(333a)(333b)는 무선 데이터 카드(300)의 미사용시 카드 본체(110)에 각각 접혀있다가, 사용시 서로 반대 방향으로 90도 각도로 각각 펼쳐져 제1,2 안테나(131)(132)가 노트북으로부터 멀어져 위치할 수 있다. 이에 따른 효과는 전술한 실시예들에서 설명한 바와 같다. 제1,2 안테나 실장부(333a)(333b)는 카드 본체(110)를 사이에 두고 비대칭 구조로 카드 본체(110)에 힌지 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 대칭 구조로 카드 본체(110)에 힌지 결합되는 것도 가능하다. 그리고, 제1,2 안테나(131)(132)는 도 5에 도시된 예와 같이, 제1,2 안테나 실장부(333a)(333b)에 대해 접힌 상태에서 서로의 상대적 위치를 멀리하는 방향으로 각각 펼쳐질 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 USB 타입의 무선 데이터 카드에 대한 사시도이다. 도 8을 참조하면, 본 실시예의 무선 데이터 카드(400)에서, 안테나부(430)의 제1 안테나 실장부(433a)와 제2 안테나 실장부(433b)는 대칭 구조로 카드 본체(110)에 힌지 결합된다. 그리고, 안테나부(430)는 제1 안테나 실장부(433a)와 제2 안테나 실장부(433b)를 연결하는 연결부(434)를 더 포함한다.
제1,2 안테나 실장부(433a)(433b)는 카드 본체(110)로부터 회전할 때 연결부(434)에 의해 동일 방향으로 함께 회전할 수 있게 된다. 연결부(434)는 양단이 제1 안테나 실장부(433a)의 자유단과 제2 안테나 실장부(433b)의 자유단에 각각 연결될 수 있다. 그리고, 연결부(434)는 제1 안테나 실장부(433a)와 제2 안테나 실장부(433b) 사이로 카드 본체(110)가 출입 가능하도록 위치된다. 이에 따라, 제1,2 안테나 실장부(433a)(433b)는 무선 데이터 카드(400)의 미사용시 카드 본체(110)에 각각 접혀있다가, 무선 데이터 카드(400)의 사용시 카드 본체(110)로부터 90도 각도로 회전하여 위치할 수 있다. 제1,2 안테나 실장부(433a)(433b)가 카드 본체(110)로부터 90도 회전하면, 제1,2 안테나(131)(132)를 노트북으로부터 멀어져 위치시킬 수 있을 뿐 아니라, 제1 안테나(131)와 제2 안테나(132) 사이에 공간을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1,2 안테나(131)(132)의 안테나 효율이 더욱 높아질 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 무선 데이터 카드가 종래의 무선 데이터 카드에 비해, 방사 효율과 아이솔레이션 특성이 개선된 효과를 설명하기 위한 그래프들이다. 여기서, 도 9는 도 1에 도시된 종래에 따른 무선 데이터 카드에 있어서, 제1,2 안테나의 리턴 로스(return loss)와 아이솔레이션 수치를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 10는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 데이터 카드에 있어서, 제1,2 안테나가 카드 본체로부터 90도 회전한 상태일 때 제1,2 안테나의 리턴 로스와 아이솔레이션 수치를 나타낸 그래프이다.
리턴 로스는 안테나에서 반사파에 의해 입사단 측으로 되돌아오는 전력으로 인한 손실을 일컫는다. 리턴 로스는 낮을수록 안테나의 방사 효율이 높아짐을 의미한다. 그리고, 아이솔레이션 수치는 제1 안테나와 제2 안테나가 상호 간에 영향을 미치는 정도를 나타내는 특성치이다. 아이솔레이션 수치는 낮을수록 제1 안테나와 제2 안테나가 상호 간에 영향이 작아짐을 의미한다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 저주파 영역과 고주파 영역 모두에서 제1,2 안테나의 리턴 로스(A)(B)의 하한치는 도 9에서보다 도 10에서 낮다. 특히, 제2 안테나보다 USB 커넥터에 가깝게 위치한 제1 안테나의 리턴 로스(A)의 하한치는 고주파 영역에서 하락 폭이 현저히 크다. 따라서, 본 발명은 종래에 비해 제1 안테나와 제2 안테나의 방사 효율이 향상됨을 확인해볼 수 있다.
그리고, 저주파 영역과 고주파 영역 모두에서 아이솔레이션 수치(C)의 상한치는 도 9에서보다 도 10에서 낮다. 특히, 저주파 영역에서 아이솔레이션 수치(C)의 상한치의 하락 폭이 크다. 따라서, 본 발명은 종래에 비해 제1 안테나와 제2 안테나 사이의 아이솔레이션을 더 확보할 수 있음을 확인해볼 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..카드 본체 120,220..USB 커넥터
130,230,330,430..안테나부 131..제1 안테나
132..제2 안테나 133,233..안테나 실장부

Claims (8)

  1. 카드 본체;
    상기 카드 본체의 일단에 설치되고, 전자기기의 USB 포트에 접속되는 USB 커넥터; 및
    사용시 제1 안테나와 제2 안테나가 서로의 상대적 위치를 멀리하면서 상기 카드 본체에 대해 회전하여 상기 전자기기로부터 이격되는 안테나부;
    를 포함하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나부는, 상기 제1 안테나와 제2 안테나가 서로의 상대적 위치를 최대한 멀리하도록 상기 제1,2 안테나를 실장하며, 상기 카드 본체의 일면에 힌지 결합되는 안테나 실장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1,2 안테나는, 상기 안테나 실장부로부터 서로의 상대적 위치를 멀리하는 방향으로 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나부는,
    일단이 상기 카드 본체의 일면에 힌지 결합되고 타단 인접 부위에 상기 제1 안테나가 실장되는 제1 안테나 실장부와,
    일단이 상기 카드 본체의 타면에 힌지 결합되고 타단 인접 부위에 상기 제2 안테나가 실장되는 제2 안테나 실장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 안테나 실장부와 상기 제2 안테나 실장부는 대칭 구조로 상기 카드 본체에 힌지 결합되며;
    상기 안테나부는,
    상기 제1,2 안테나 실장부가 함께 회전하고 상기 제1 안테나 실장부와 상기 제2 안테나 실장부 사이로 상기 카드 본체가 출입 가능하도록, 상기 제1 안테나 실장부와 상기 제2 안테나 실장부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 안테나 실장부와 상기 제2 안테나 실장부는 비대칭 구조로 상기 카드 본체에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제1,2 안테나는, 상기 제1,2 안테나 실장부로부터 서로의 상대적 위치를 멀리하는 방향으로 각각 펼쳐지는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나부가 상기 카드 본체에 대해 회전하여 상기 전자기기로부터 이격되면 동작이 온 되고, 상기 안테나부가 상기 카드 본체에 대해 원상태로 복귀하면 동작이 오프 되는 것을 특징으로 하는 USB 타입의 무선 데이터 카드.
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