KR20130079236A - 다중 안테나 디바이스 및 통신 장치 - Google Patents

다중 안테나 디바이스 및 통신 장치 Download PDF

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KR20130079236A
KR20130079236A KR1020120152402A KR20120152402A KR20130079236A KR 20130079236 A KR20130079236 A KR 20130079236A KR 1020120152402 A KR1020120152402 A KR 1020120152402A KR 20120152402 A KR20120152402 A KR 20120152402A KR 20130079236 A KR20130079236 A KR 20130079236A
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나오유끼 와까바야시
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푸나이덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

다중 안테나 디바이스는 급전 소자 및 수동 소자를 포함한다. 상기 급전 소자는 제1 및 제2 안테나 소자들을 갖는다. 상기 수동 소자는 상기 제1 및 제2 안테나 소자 사이에 배치된다. 상기 수동 소자는 일 단이 접지된 제1 부분, 일 단이 접지된 제2 부분 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지된 제3 부분을 갖는다. 상기 제3 부분은 타 단이 상기 제1 및 제2 부분들의 타 단들에 연결된다.

Description

다중 안테나 디바이스 및 통신 장치{MULTI-ANTENNA DEVICE AND COMMUNICATION APPARATUS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2011년 12월 26일 출원된 일본 특허 출원 제2011-282843호의 우선권을 주장한다. 이 일본 특허 출원 제2011-282843호의 전체 개시 내용은 본 명세서에서 참조 문헌으로 인용된다.
본 발명은 일반적으로 다중 안테나 디바이스 및 통신 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 복수의 안테나 소자를 갖는 다중 안테나 디바이스 및 통신 장치에 관한 것이다.
종래에는, 복수의 안테나 소자를 갖는 다중 안테나 디바이스가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허 제4,267,003호(특허 인용 1) 참조).
종래의 다중 안테나 디바이스는 한 쌍의 안테나 소자들과 절연체(isolator)(예컨대, 수동(passive) 소자)를 갖는 MIMO 어레이 안테나를 포함한다. 안테나 소자들은 대응하는 전자파의 파장 λ의 1/2에 해당하는 거리만큼 이격되어 배치된다. 절연체는 두 안테나 소자들 사이에 배치되어 두 안테나 소자들 간의 교차 결합(cross coupling)을 억제하는 절연 소자를 포함한다. 절연 소자는 파장 λ의 1/4에 해당하는 길이를 갖는다. 절연 소자는 두 안테나 소자들이 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성된다.
전술한 특허 인용 1의 다중 안테나 디바이스의 MIMO 어레이 안테나에 따르면, 비록 절연 소자를 갖는 절연체를 제공함으로써 안테나 소자들 간의 교차 결합이 억제될 수 있지만, 파장 λ의 1/4에 해당하는 길이를 갖는 절연 소자는 두 안테나 소자들이 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 배치되어야 한다. 따라서, 안테나 소자들 간의 거리를 충분히 짧게 하는 것이 어렵다는 것을 알게 되었다. 그래서, 다중 안테나 디바이스의 MIMO 어레이 안테나의 크기를 감소시키는 것이 어렵다는 것을 알게 되었다.
본 발명의 일 목적은 안테나 소자들 간의 교차 결합을 감소시킬 수 있고, 또한 크기를 더 소형화할 수 있는 다중 안테나 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 다중 안테나 디바이스를 갖는 통신 장치를 제공하는 것이다.
알려진 기술 상황에 비추어, 다중 안테나 디바이스는 급전(feeding) 소자 및 수동 소자를 포함한다. 상기 급전 소자는 제1 및 제2 안테나 소자를 갖는다. 상기 수동 소자는 상기 제1 및 제2 안테나 소자들 사이에 배치된다. 상기 수동 소자는 일 단이 접지된 제1 부분, 일 단이 접지된 제2 부분 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지된 제3 부분을 갖는다. 상기 제3 부분은 타 단이 상기 제1 및 제2 부분들의 타 단들에 연결된다.
본 발명의 다른 목적, 특징, 양태 및 장점은 첨부의 도면과 함께 설명된, 다중 안테나 디바이스 및 통신 장치의 바람직한 실시예를 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
이제, 본 원문 명세서의 일부를 구성하는 첨부의 도면을 참조하면,
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 휴대 전화기의 정면도이다.
도 2는 도 1에 예시된 휴대 전화기의 다중 안테나 디바이스의 간략한 사시도이다.
도 3은 도 1에 예시된 휴대 전화기의 다중 안테나 디바이스의 기판의 정면도이다.
도 4는 도 1에 예시된 휴대 전화기의 다중 안테나 디바이스의 기판의 배면도이다.
도 5는 도 1에 예시된 휴대 전화기의 다중 안테나 디바이스의 π형 정합(matching) 회로의 간략한 회로도이다.
도 6은 비교예의 다중 안테나 디바이스의 정면도이다.
도 7은 비교예의 다중 안테나 디바이스의 시뮬레이션에서 주파수와 S 파라미터 간의 관계를 예시하는 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 다중 안테나 디바이스의 시뮬레이션에서 주파수와 S 파라미터 간의 관계를 예시하는 그래프이다.
도 9는 본원의 변형 실시예에서 사용된 T형 정합 회로의 간략한 회로도이다.
도 10은 본원의 변형 실시예에서 사용된 L형 정합 회로의 간략한 회로도이다.
도 11은 본원의 변형 실시예에 따른 다중 안테나 디바이스의 정면도이다.
도 12는 본원의 변형 실시예에 따른 다중 안테나 디바이스의 정면도이다.
이제, 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 설명될 것이다. 당업자에게는 다음의 실시예의 설명이 단지 예시 목적만을 위한 것이지 첨부의 특허청구범위 및 이들의 등가물로 규정된 바와 같은 본 발명을 제한할 목적이 아니라는 것이 본 명세서로부터 명백할 것이다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 휴대 전화기(100)가 예시된다. 휴대 전화기(100)는 본원의 "통신 장치"의 예이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휴대 전화기(100)는 정면에서 보듯이 실질적으로 사각 형상을 갖는다. 휴대 전화기(100)는 디스플레이 스크린 컴포넌트(1), 번호 버튼 등을 갖는 인터페이스 컴포넌트(2), 마이크로폰(3), 스피커(4), 및 다중 안테나 디바이스(10)(예를 들어, 다중 안테나 장치)를 포함한다. 다중 안테나 디바이스(10)는 휴대 전화기(100)의 하우징 내부에 배치된다.
다중 안테나 디바이스(10)는 복수의 안테나 소자를 이용하여 특정 주파수에서 멀티플렉스 입력 및 출력을 가능하게 하는 MIMO(다중 입력 다중 출력) 통신을 위해 구성된다. 다중 안테나 디바이스(10)는 또한 2.5 GHz 대역의 고속 무선 통신 네트워크 상에서 WiMAX(worldwide interoperability for microwave access; 마이크로웨이브 액세스 전세계 상호운용)와 호환가능하다.
좀 더 구체적으로 말하면, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다중 안테나 디바이스(10)는 제1 및 제2 안테나 소자(111 및 112)를 갖는 급전(feeding) 소자(11), 수동 소자 또는 절연체(isolator)(12), 및 접지면(grounding surface)(13)을 포함한다. 수동 소자(12)는 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112) 사이에 배치된다. 다중 안테나 디바이스(10)는 제1 및 제2 급전점들(feed points)(14 및 15), 및 제1 및 제2 정합(matching) 회로들(16 및 17)을 더 포함한다. 제1 급전점(14)은 고주파 전력(예컨대, 제1 고주파 전력)을 제1 안테나 소자(111)에 공급한다. 제2 급전점(15)은 고주파 전력(예컨대, 제2 고주파 전력)을 제2 안테나 소자(112)에 공급한다. 제1 및 제2 정합 회로(16 및 17)는 임피던스 정합을 위해 배치된다.
제1 안테나 소자(111)는 다중 안테나 디바이스(10)의 X 방향을 따라 수동 소자(12)에 대해 수동 소자(12)의 X1 방향측 상에 배치된다. 제2 안테나 소자(112)는 다중 안테나 디바이스(10)의 X 방향을 따라 수동 소자(12)에 대해 수동 소자(12)의 X2 방향측 상에 배치된다. 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)는 박판 스트립(thin strip) 형태로 형성되며, 다중 안테나 디바이스(10)의 기판의 전면측(즉, Z1 방향측)의 표면 상에 제공된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)는 서로에 대해 선형 대칭이면서 제1 급전점(14)과 제2 급전점(15) 사이의 중심점을 통과하고 제1 급전점(14)과 제2 급전점(15) 사이를 연결하거나 또는 연장하는 선에 수직인 기준선에 대해 선형 대칭으로 형성된다. 또한, 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)는 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112)이 서로 대향하는 X 방향에 수직인 다중 안테나 디바이스(10)의 Y 방향으로 연장하는 선형 형상을 갖는다. 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112) 각각은 또한 다중 안테나 디바이스(10)에 해당하는 2.5 GHz의 파장 λ(예컨대, 다중 안테나 디바이스(10)가 처리하고자 하는 2.5 GHz의 파장 λ)의 대략 1/4의 전기 길이(electrical length)를 갖는 모노폴(monopole) 안테나를 포함한다. 또한, 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)는 이들이 X 방향을 따라 서로 이격된 거리 D가 λ/4보다 작도록 배치된다. 여기서, "전기 길이"는 진공에서 한파장이 아니라, 오히려 안테나를 구성하는 도체를 통과하는 신호의 한파장을 기준으로 한 길이이다. 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112)은 각각 Y1 방향측의 일 단들에서 개방되며, 반면에 Y2 방향측의 타 단들은 각각 제1 및 제2 급전점들(14 및 15)을 통하여 접지면(13)에 접지된다.
수동 소자(12)는 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)에 흐르는 전류에 의해 2.5 GHz 대역에 해당하는 주파수(즉, 2.5 GHz 근처의 주파수)에서 발진 또는 공진되도록 구성된다. 수동 소자(12)는 급전 소자(11)에 결합된 제1 부분(121), 급전 소자(11)에 결합된 제2 부분(122), 및 평면도에서 제1 부분(121)과 제2 부분(122) 사이에 배치된 제3 부분(123)을 갖는다. 본 실시예에서, "결합된(coupled)" 또는 "결합하는(coupling)"이란 용어는 정전 결합 및 자기 결합 둘 다를 포함하는 전자기 결합을 의미한다. 좀 더 구체적으로 말하면, "결합된" 또는 "결합하는"이란 용어는 유도 결합, 용량 결합 또는 전자기 유도를 이용한 다른 전자기 결합과 같은 간접 또는 비접촉 결합을 의미한다.
제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 각각 Y2 방향측의 단부에서 접지면(13)에 접지된다. 또한, 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 각각 커넥터(124)를 통하여 Y1 방향측의 제3 부분(123)의 단부에 연결된다. 제3 부분(123)은 직렬 연결된 인덕터(125)를 통하여 Y2 방향측의 그의 단부에서 접지면(13)에 접지된다. 2.5 GHz 대역에 해당하는 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 인덕터(125)는 대략 10 nH(나노 헨리)의 인덕턴스를 갖는다. 인덕터(125)는 또한 본원의 "부재"의 예이다. 제1 부분(121)은 제2 부분(122) 및 제3 부분(123)보다 제1 안테나 소자(111) 측(예컨대, X1 방향측)을 향하여 배치된다. 다시 말하면, 제1 부분(121)은 제2 및 제3 부분(122 및 123)보다 제1 안테나 소자(111)에 더 가까이 있다. 제2 부분(122)은 제1 부분(121) 및 제3 부분(123)보다 제2 안테나 소자(112) 측(예컨대, X2 방향측)을 향하여 배치된다. 다시 말하면, 제2 부분(122)은 제1 및 제3 부분들(121 및 123)보다 제2 안테나 소자(112)에 더 가까이 있다. 평면도에서, 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 각각 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)에 대향하도록 배치된다.
제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 이들이 다중 안테나 디바이스(10)의 기판의 전면측(즉, Z1 방향측)의 표면 상에 제공된다는 점에서 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)와 유사하다. 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)과 달리, 제3 부분(123)은 다중 안테나 디바이스(10)의 기판의 배면측(즉, Z2 방향측)의 표면 상에 제공된다. 구체적으로, 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 Y1 방향측의 이들의 단부에서 기판의 전면 및 배면 사이에서 기판을 스트래들링(straddling)하는 커넥터(124)를 통하여 제3 부분(123)에 연결된다. 또한, 제1, 제2 및 제3 부분들(121, 122 및 123)은 각각 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)가 서로 대향하는 X 방향에 수직인 Y 방향으로 연장하는 선형 형상을 갖는다. 제1, 제2 및 제3 부분들(121, 122 및 123)은 각각 대략 λ/4의 전기 길이 L을 갖는다. 수동 소자(12)는 접지면(13)이 배치된 측의 대향측(즉, Y1 방향측)의 수동 소자(12)의 단부로부터 접지면(13)까지 Y 방향의 거리가 실질적으로 Y1 방향측의 급전 소자(11)의 단부로부터 접지면(13)까지의 Y 방향의 거리와 같다. 결과적으로, Y 방향의 공간은 급전 소자(11) 및 수동 소자(12) 둘 다를 배치하도록 확장되거나 또는 증가되지 않아도 된다. 따라서, 다중 안테나 디바이스(10)는 더 소형화될 수 있다.
제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 X 방향으로 서로 평행하면서 인접하여 배치된다. 좀 더 구체적으로 말하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 평면도에서 이들 부분들은 X2 방향측의 제1 부분(121)의 에지가 동일한 직선을 따라 X1 방향측의 제3 부분(123)의 에지와 정렬하도록 배치되고, X2 방향측의 제3 부분(123)의 에지가 동일한 직선을 따라 X1 방향측의 제2 부분(122)의 에지와 정렬하도록 배치된다. 구체적으로, 평면도에서 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 에지를 제외하고는 서로 겹치지 않는다. 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 X 방향의 제3 부분(123)의 X 방향 폭(이를 테면 1 mm)만큼 이격된다. 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)은 또한 각각 Y 방향의 다중 안테나 디바이스(10)의 기판의 Z 방향 두께(이를 테면 1 mm)만큼 제3 부분(123)과 이격된다. 본 실시예에서, 기판의 Z 방향 두께 및 제3 부분(123)의 X 방향 폭은 각각 다중 안테나 디바이스(10)에 해당하는 2.5 GHz의 파장 λ의 대략 1/10의 전기 길이보다 짧다. 따라서, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 대략 λ/10의 전기 길이보다 짧은 간격으로 서로 이격되어 배치된다.
제1 및 제2 급전점들(14 및 15)은 각각 Y2 방향측의 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112)의 단부들에 배치된다. 제1 및 제2 급전점들(14 및 15)은 또한 각각 전력선(미도시됨)을 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112)에 연결한다.
제1 정합 회로(16)는 제1 안테나 소자(111)와 제1 급전점(14) 사이에 배치되며, 반면에 제2 정합 회로(17)는 제2 안테나 소자(112)와 제2 급전점(15) 사이에 배치된다. 제1 정합 회로(16)는 고주파 전력(예컨대, 제1 고주파 전력)의 특정 주파수에서 임피던스 정합을 수행하며, 반면에 제2 정합 회로(17)는 고주파 전력(예컨대, 제2 고주파 전력)의 특정 주파수에서 임피던스 정합을 수행한다. 특히, 제1 및 제2 정합 회로들(16 및 17)은 다중 안테나 디바이스(10)에 해당하는 2.5 GHz에서 임피던스 정합을 성취하도록 구성된다. 좀 더 구체적으로 말하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 정합 회로들(16 및 17)은 인덕터(예컨대, 코일) 및 커패시터(예컨대, 콘덴서)를 갖는 π형 회로(예컨대, π 정합)를 형성한다.
본 실시예에서, 제1 안테나 소자(111)와 제2 안테나 소자(112) 사이에 배치된 수동 소자(12)는 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분(121), 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분(122), 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 인덕터(125)를 통하여 일 단이 접지되며 타 단이 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)의 타 단들에 연결된 제3 부분(123)을 포함하도록 구성된다. 따라서, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)을 포함하는 수동 소자(12)를 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)가 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성하지 않고도, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합(cross coupling)을 감소할 수 있다. 결과적으로, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합을 감소하기 위해 안테나 소자들(111 및 112) 간의 거리를 증가시킬 필요가 없다. 더욱이, 수동 소자(12)가 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)가 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성된 경우와 달리, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 거리가 단축될 수 있다. 따라서, 이러한 휴대 전화기(100)의 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합이 감소될 수 있고, 크기가 더 소형화될 수 있다. 또한, 이러한 다중 안테나 디바이스(10)를 갖춘 휴대 전화기(100) 자체는 더 소형화될 수 있다. 본원은 본 실시예의 휴대 전화기(100)와 같이 크기를 더 작게 하는 것이 바람직한 통신 장치에서 특히 효과적이다.
또한, 수동 소자(12)는 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분(121), 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분(122), 및 직렬 연결된 인덕터(125)를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)의 타 단들에 연결된 제3 부분(123)을 포함하도록 구성된다. 따라서, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합을 효과적으로 감소시키는 주파수는 단지 수동 소자(12)의 여러 컴포넌트들(즉, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123))의 길이만을 조정함으로써 쉽게 조정될 수 있다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스(10)의 디자인을 간단하게 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 안테나 소자(111)와 제2 안테나 소자(112) 사이에 배치된 수동 소자(12)가 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분(121), 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분(122), 및 직렬 연결된 인덕터(125)를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)의 타 단들에 연결된 제3 부분(123)을 포함하도록 구성된 경우, 크기를 더 소형화하면서 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합을 감소할 수 있다는 것을 알게 되었다.
또한, 본 실시예에서, 수동 소자(12)의 제1 부분(121)은 제2 부분(122) 및 제3 부분(123)보다 제1 안테나 소자(111) 측(즉, X1 방향측)을 향하여 배치되며, 반면에 수동 소자(12)의 제2 부분(122)은 제1 부분(121) 및 제3 부분(123)보다 제2 안테나 소자(112) 측(즉, X2 방향측)을 향하여 배치된다. 따라서, 수동 소자(12)의 제1 부분(121)은 제1 안테나 소자(111)에 확실하게 결합될 수 있으며, 제2 부분(122)은 제2 안테나 소자(112)에 확실하게 결합될 수 있다. 결과적으로, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합은 더 확실하게 감소될 수 있으며, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 거리가 단축될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 수동 소자(12)의 제3 부분(123)은 제1 부분(121) 및 제2 부분(122) 둘 다의 면과 다른 면(즉, 기판의 배면측의 표면)에 배치된다. 따라서, 평면도에서 수동 소자(12)의 제3 부분(123)은 제1 부분(121) 및 제2 부분(122) 둘 다에 가까이하거나 또는 그 둘 다 위에 겹쳐 배치될 수 있다. 결과적으로, 수동 소자(12)는 더 작은 공간에 배치될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 수동 소자(12)의 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)에 의해 출력된 전파의 파장 λ의 대략 1/4에 해당하는 전기 길이를 갖도록 구성된다. 결과적으로, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)을 포함하는 수동 소자(12)는 대응하는 주파수(예컨대, 2.5 GHz) 근처에서 발진하거나 공진할 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 제1 정합 회로(16)는 고주파 전력의 특정 주파수(예컨대, 2.5 GHz)에서 임피던스 정합을 위해 제1 안테나 소자(111) 및 제1 급전점(14) 사이에 제공되며, 반면에 제2 정합 회로(17)는 고주파 전력의 특정 주파수(예컨대, 2.5 GHz)에서 임피던스 정합을 위해 제2 안테나 소자(112) 및 제2 급전점(15) 사이에 제공된다. 결과적으로, 특정 주파수에서, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합이 감소될 수 있고 임피던스 정합이 성취될 수 있다. 따라서, 안테나 소자들(111 및 112)로 전달되는 에너지의 전달 손실이 감소될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 수동 소자(12)의 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)에 의해 출력된 전파의 파장 λ의 대략 1/10의 전기 길이보다 짧은 거리만큼 서로 이격되기 위하여 배치된다. 따라서, 제2 부분(122) 및 제3 부분(123)은 이들이 서로 가까워지도록 배치될 수 있으며, 수동 소자(12)는 더 작은 공간에 배치될 수 있다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스(10)는 훨씬 더 소형화될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 수동 소자(12)의 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 서로 평행하게 배치된다. 따라서, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 서로 가까이 있으면서 옆에 나란히 배치될 수 있으며, 수동 소자(12)는 더 작은 공간에 배치될 수 있다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스(10)는 훨씬 더 소형화될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 수동 소자(12)의 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)은 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)가 서로 대향하는 X 방향에 수직인 Y 방향으로 선형으로 연장하도록 형성된다. 따라서, 수동 소자(12)의 폭이 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)가 서로 대향하는 X 방향으로 감소될 수 있다. 결과적으로, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 거리가 훨씬 짧아질 수 있다.
다음에, 본 실시예의 효과를 보여주는 시뮬레이션 결과가 설명될 것이다. 이 시뮬레이션에서, 본 실시예에 따른, 도 2 내지 도 4에 도시된 다중 안테나 디바이스(10)는 비교예인, 도 6에 도시된 다중 안테나 디바이스(110)와 비교될 것이다. 이 시뮬레이션은 다중 안테나 디바이스(10)의 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123) 각각의 전기 길이 L이 L=23 mm, L=24 mm, L=25 mm, 또는 L=27 mm로 설정되는 경우에 대해 수행되었다.
본 실시예에 해당하는 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)는 이격 거리 D가 11 mm이거나, 또는 λ/4보다 짧게 되도록 배치된다. 이 시뮬레이션에서, 제1 안테나 소자(111), 제2 안테나 소자(112), 및 수동 소자(12)는 두께가 1 mm인 유리 에폭시 기판 상에 배치되며, 이 기판은 진공 하에 놓여있다. 또한, 이 시뮬레이션에서, 제1 안테나 소자(111), 제2 안테나 소자(112), 및 수동 소자(12)는 모두 두께가 0 mm인 도체들이다. 전술한 바와 같이, 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)는 2.5 GHz에 해당하고, 2.5 GHz에 해당하는 파장 λ은 120 mm이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 비교예의 다중 안테나 디바이스(110)에 따르면, 안테나 소자들(111 및 112) 사이에는 수동 소자가 제공되지 않으며, 이는 수동 소자(12)가 제공되는 본 실시예에 관련된 다중 안테나 디바이스(10)와는 대조적이다. 비교예의 다중 안테나 디바이스(110)의 나머지 구성은 본 실시예에 해당하는 다중 안테나 디바이스(10)의 구성과 동일하다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 다중 안테나 디바이스(10) 및 다중 안테나 디바이스(110)의 S 파라미터(즉, 분산 파라미터)의 특성이 설명될 것이다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 비교예의 다중 안테나 디바이스(110)에 따르면, S 파라미터의 파라미터 S12는 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)에 해당하는 2.5 GHz에서 대략 -7 dB이다. 대조적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각의 경우에 L=23 mm로 설정된 경우, S 파라미터의 파라미터 S12는 파라미터들 S11 및 S12 둘 다가 감소한 주파수에서(예컨대, 대략 2.65 GHz에서) 대략 -34 dB이다.
결과적으로, 두 안테나 소자들 간의 교차 결합의 강도(또는 크기)를 나타내는 파라미터 S12의 값은 비교예의 다중 안테나 디바이스(110)에서보다 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)에서 더 작다. 따라서, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합은 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)을 갖는 수동 소자(12)를 제공함으로써 감소될 수 있다. 일반적으로 말하면, 만일 파라미터 S12의 값이 -10 dB 이하인 경우, 안테나 소자들 간의 교차 결합은 아주 작다고 간주할 수 있다.
이는 다음과 같은 이유에 기인한 것으로 믿고 있다. 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합은 수동 소자(12)에 흐르는 전류에 의해 발생되는 간접 결합 및 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)에서 다른 안테나 소자에 흐르는 전류에 의해 발생되는 간접 결합에 의해 상쇄된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 비교예의 다중 안테나 디바이스(110)에 따르면, 파라미터 S11는 대략 -15 dB이다. 대조적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=24 mm인 경우, 파라미터 S11은 파라미터들 S11 및 S12 둘 다가 감소한 주파수에서(예컨대, 대략 2.65 GHz에서) 대략 -20 dB이다.
따라서, 안테나 소자의 반사 계수를 나타내는 파라미터 S11의 값은 비교예의 다중 안테나 디바이스(110)에서보다 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)에서 더 작은 값을 갖는다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스(10)의 안테나 소자들(111 및 112)로부터 전파가 더 효과적으로 출력될 수 있음이 분명하다.
다음에, 본 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)에서 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 변화된 경우에 대해 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=23 mm로 설정된 경우, 파라미터 S12는 대략 2.8 GHz에서 대략 -26 dB이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=24 mm로 설정된 경우, 파라미터 S12는 대략 2.6 GHz에서 대략 -34 dB이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=25 mm로 설정된 경우, 파라미터 S12는 대략 2.5 GHz에서 대략 -44 dB이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=27 mm로 설정된 경우, 파라미터 S12는 대략 2.3 GHz에서 대략 -45 dB이다.
또한, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=23 mm로 설정된 경우, 파라미터 S11은 대략 2.75 GHz에서 대략 -15 dB이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=24 mm로 설정된 경우, 파라미터 S11은 대략 2.68 GHz에서 대략 -18 dB이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=25 mm로 설정된 경우, 파라미터 S11은 대략 2.65 GHz에서 대략 -23 dB이다. 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 각각에 대해 L=27 mm로 설정된 경우, 파라미터 S11은 대략 2.65 GHz에서 대략 -30 dB이다.
결과적으로, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 L=23 mm, L=24 mm, L=25 mm, 및 L=27 mm로 변화된 경우, 파라미터 S11의 값이 국부적으로 감소한 주파수에서(대략 2.65 내지 대략 2.75 GHz에서) 변화가 거의 없다. 반면에, 파라미터 S12의 값이 국부적으로 감소한 주파수에서(대략 2.3 내지 대략 2.8 GHz에서) 변화가 크다. 다중 안테나 디바이스(10)에 따르면, 수동 소자(12)는 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분(121), 급전 소자(11)에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분(122), 및 인덕턴스(예컨대, 인덕터(125))를 갖는 직렬로 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)의 타 단들에 연결된 제3 부분(123)을 포함하도록 구성된다. 이러한 배열에 따르면, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L이 변화된 경우, 파라미터 S12의 값이 국부적으로 감소하는 주파수는 파라미터 S11의 값이 국부적으로 감소하는 주파수가 거의 변화하지 않고도 크게 변화될 수 있다. 따라서, 안테나 소자들(111 및 112) 간의 교차 결합을 효과적으로 감소시킬 수 있는 주파수(예컨대, 공진 주파수)는 단지 제1 부분(121), 제2 부분(122), 및 제3 부분(123)의 전기 길이 L만을 조정(또는 변화)함으로써 쉽게 조정될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 실시예는 모든 면에서 예시적이며 본질적으로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 범주는 전술한 실시예의 설명이 아니라, 특허청구범위로 나타내며, 특허청구범위에 해당하는 의미 및 범주 내에 있는 모든 변형을 망라한다.
예시된 실시예에서, 휴대 전화기(100)는 본원의 다중 안테나 디바이스를 갖는 통신 장치의 예로서 제공된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 본원은 또한 다중 안테나 디바이스(10)를 갖춘 PDA(개인 휴대 정보 단말기), 개인용 컴퓨터, 또는 STB(셋톱 박스)와 같이, 휴대 전화기(100)와 다른 통신 장치에 적용될 수 있다.
예시된 실시예에서, MIMO 통신을 위해 사용된 다중 안테나 디바이스(10)는 본원의 다중 안테나 디바이스의 예로서 제공된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 제한되지 않는다. 다중 안테나 디바이스(10)는 다이버시티 방식과 같이, MIMO와 다른 기술과 호환가능할 수 있다.
예시된 실시예에서, 다중 안테나 디바이스(10)는 2.5 GHz 대역의 WiMAX에 부합하도록 구성된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 다중 안테나 디바이스(10)는 또한 2.5 GHz 대역 외의 주파수와 호환가능할 수 있거나, 또는 GSM(상표) 또는 3G와 같이, WiMAX와 다른 포맷과 호환가능할 수 있다.
예시된 실시예에서, 모노폴 안테나를 구성하는 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112)은 각각 본원의 제1 및 제2 안테나 소자들의 예로서 제공된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 본원은 다이폴 안테나와 같이, 모노폴 안테나와 다른 제1 및 제2 안테나 소자들에 적용될 수 있다.
예시된 실시예에서, 수동 소자(12)의 제3 부분(123)은 제1 부분(121) 및 제2 부분(122)이 배치된 면과 다른 면(예컨대, 기판의 배면측의 표면)에 배치된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 본원에 따르면, 제1 부분(121), 제2 부분(122), 또는 제3 부분(123) 중 어느 하나가 다른 면들 중 적어도 하나의 면과 다른 면에 배치될 수 있다. 또한, 본원에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 변형된 다중 안테나 디바이스(10a)는 제1, 제2 및 제3 부분들(121a, 122a 및 123a)을 갖는 변형된 수동 소자(12a)를 포함할 수 있다. 변형된 다중 안테나 디바이스(10a)는 변형된 수동 소자(12a)의 제1, 제2 및 제3 부분들(121a, 122a 및 123a)이 모두 동일한 면에 배치되는 것 외에 예시된 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)와 동일하다. 따라서, 간결함을 기하기 위하여 변형된 다중 안테나 디바이스(10a)의 상세한 설명은 생략될 것이다. 이 경우, 제1 안테나 소자(111) 및 제2 안테나 소자(112)는 제1 부분(121a), 제2 부분(122a), 및 제3 부분(123a)이 배치된 면과 동일한 면에 또한 배치될 수 있다. 결과적으로, 급전 소자(11) 및 변형된 수동 소자(12a)는 동일한 면에 배치된다. 따라서, 급전 소자(11) 및 변형된 수동 소자(12a)를 배치하기 위해 더 적은 면의 제공을 필요로 한다.
또한, 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112), 및 수동 소자(12)의 제1, 제2 및 제3 부분들(121, 122 및 123)이 제공되는 면들은 기판의 전면측 표면 및 기판의 배면측 표면으로 한정되지 않는다. 이러한 면들은 기판의 내부에 있는 면(예컨대, 중간층의 표면)일 수 있다.
예시된 실시예에서, 제1 및 제2 안테나 소자들(111 및 112) 및 수동 소자(12)의 제1, 제2 및 제3 부분들(121, 122 및 123)은 각각 선형 형상으로 형성된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 변형된 다중 안테나 디바이스(10b)는 제1 및 제2 안테나 소자들(111a 및 112a)을 갖는 변형된 급전 소자(11a), 및 제1, 제2 및 제3 부분들(121b, 122b 및 123b)을 갖는 변형된 수동 소자(12b)를 포함할 수 있다. 변형된 다중 안테나 디바이스(10b)는, 변형된 급전 소자(11a)의 제1 및 제2 안테나 소자들(111a 및 112a) 및 수동 소자(12b)의 제1, 제2 및 제3 부분들(121b, 122b 및 123b)이 각각 복수의 위치에서 휘거나 구부러지는 미앤더(meander) 또는 총안(crenellated) 형상으로 형성되는 것 외에, 예시된 실시예의 다중 안테나 디바이스(10)와 동일하다. 또한, 단지 제1 및 제2 안테나 소자들(111a 및 112a), 및 제1, 제2 및 제3 부분들(121b, 122b 및 123b) 중 일부만 복수의 위치에서 휘거나 구부러지는 총안 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 제1 안테나 소자(111a) 및 제2 안테나 소자(112a)는 제1 급전점(14)과 제2 급전점(15) 사이의 중심점을 통과하는 기준선에 대해 서로 선형 대칭이고, 제1 부분(121b) 및 제2 부분(122b) 또한 이 기준선에 대해 서로 선형 대칭인 것이 바람직하다.
예시된 실시예에서, 인덕터(125)는 본원에서 인덕턴스를 갖는 부재의 예로서 제공된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 이 부재가 인덕턴스를 갖는 한, 이 부재는 인덕터와 다른 어떤 것, 이를 테면, 기판에 제공된 패턴 (또는 배선 패턴)의 결과로서 인덕턴스를 갖는 부재일 수 있다.
예시된 실시예에서, 제1, 제2 및 제3 부분들(121, 122 및 123)은 평면도에서 서로 중첩하지 않도록 배치된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 본원에 따르면, 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 부분들(121, 122 및 123)은 평면도에서 이들이 서로 중첩하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 부분(121)은 제2 부분(122) 및 제3 부분(123)보다 제1 안테나 소자(111) 측을 향하여 배치되며, 제2 부분(122)은 제1 부분(121) 및 제3 부분(123)보다 제2 안테나 소자(112) 측을 향하여 배치된다.
예시된 실시예에서, 인덕터(예컨대, 코일) 및 커패시터로 구성된 π형 회로(예컨대, π 정합)가 본원의 제1 및 제2 정합 회로들(16 및 17)의 예로서 제공된다. 그러나, 본원은 이것으로 또는 이것에 의해 한정되지 않는다. 본원에 따르면, 예를 들어, π형 회로가 아닌 정합 회로, 이를 테면, 도 9에 도시된 바와 같이 인덕터(예컨대, 코일) 및 커패시터로 구성된 T형 회로(예컨대, T 정합) 또는 도 10에 도시된 바와 같이 인덕터(예컨대, 코일) 및 커패시터로 구성된 L형 회로(예컨대, L 정합)가 사용될 수 있다. 또한, π형 회로, T형 회로, 또는 L형 회로 등은 인덕터(예컨대, 코일) 및 커패시터 중 하나로 구성될 수 있다.
본원의 다중 안테나 디바이스에 따르면, 안테나 소자들 간의 교차 결합은 감소될 수 있으며, 크기가 더 소형화될 수 있다. 구체적으로, 이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자 사이에 배치된 수동 소자는, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함하도록 구성된다.
구체적으로, 본원의 다중 안테나 디바이스에 따르면, 급전 소자는 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자를 포함하며, 수동 소자는 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자 사이에 배치된다. 수동 소자는, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함한다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자 사이에 배치된 수동 소자는 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함하도록 구성된다. 따라서, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하는 수동 소자를 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성하지 않고도 안테나 소자들 간의 교차 결합을 감소할 수 있다. 결과적으로, 안테나 소자들 간의 교차 결합을 감소하기 위해 안테나 소자들 간의 거리를 증가시킬 필요가 없다. 또한, 수동 소자가 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성된 경우와 달리, 안테나 소자들 간의 거리는 더 단축될 수 있다. 따라서, 이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 안테나 소자들 간의 교차 결합은 감소될 수 있으며, 크기가 더 소형화될 수 있다.
또한, 수동 소자는, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함하도록 구성된다. 따라서, 안테나 소자들 간의 교차 결합을 효과적으로 감소시킬 수 있는 주파수(예컨대, 공진 주파수)는 단지 수동 소자의 여러 부품들의 길이만을 조정함으로써 쉽게 조정될 수 있다. 결과적으로, 이를 통해 다중 안테나 디바이스의 디자인이 더 간단해 진다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 수동 소자의 제1 부분은 제2 부분 및 제3 부분보다 제1 안테나 소자를 향하여 배치되며, 반면에 수동 소자의 제2 부분은 제1 부분 및 제3 부분보다 제2 안테나 소자를 향하여 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 수동 소자의 제1 부분은 제1 안테나 소자에 확실하게 결합될 수 있으며, 제2 부분은 제2 안테나 소자에 확실하게 결합될 수 있다. 결과적으로, 안테나 소자들 간의 교차 결합은 감소될 수 있으며 안테나 소자들 간의 거리는 더 확실하게 단축될 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 제3 부분의 일 단은 직렬 연결된 인덕터를 통하여 접지된다. 이러한 구성에 따르면, 다중 안테나 디바이스의 디자인은 인덕턴스의 양을 쉽게 조정할 수 있는 인덕터를 이용함으로써 더 간단해질 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 수동 소자의 제1 부분, 제2 부분, 또는 제3 부분 중 어느 하나가 다른 부분들 중 적어도 하나의 면과 다른 면에 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 수동 소자의 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분은 평면도에서 서로 가까이하거나 중첩하여 배치될 수 있다. 따라서, 수동 소자는 평면도에서 더 작은 공간에 배치될 수 있다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스가 훨씬 더 소형화될 수 있다.
이 경우, 수동 소자의 제3 부분이 제1 부분 및 제2 부분 둘 다의 면과 다른 면에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 수동 소자의 제3 부분은 평면도에서 제1 부분 및 제2 부분에 가까이하거나 중첩하여 배치될 수 있다. 따라서, 수동 소자는 평면도에서 더 작은 공간에 쉽게 배치될 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 수동 소자의 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분은 각각 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자에 의해 출력된 전파의 파장 λ의 대략 1/4의 전기 길이를 갖는다. 이러한 구성에 따르면, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하는 수동 소자는 대응하는 주파수에 가까운 곳에서 공진할 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 이 디바이스는 고주파 전력을 제1 안테나 소자에 공급하는 제1 급전점, 고주파 전력을 제2 안테나 소자에 공급하는 제2 급전점, 고주파 전력의 특정 주파수에서 임피던스 정합을 위해 제1 안테나 소자와 제1 급전점 사이에 배치된 제1 정합 회로, 및 고주파 전력의 특정 주파수에서 임피던스 정합을 위해 제2 안테나 소자와 제2 금전점 사이에 배치된 제2 정합 회로를 더 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 안테나 소자들 간의 교차 결합은 감소될 수 있으며 특정 주파수에서 임피던스 정합이 성취될 수 있다. 따라서, 안테나 소자들을 통하여 전달되는 에너지의 전달 손실이 감소될 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 수동 소자의 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분은 이들이 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자에 의해 출력된 전파의 파장 λ의 대략 1/10의 전기 길이보다 짧은 거리만큼 서로 이격되도록 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분은 이들이 더 짧은 거리에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서, 수동 소자는 더 작은 공간에 배치될 수 있다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스가 훨씬 더 소형화될 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 수동 소자의 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분은 실질적으로 서로 평행하게 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분은 나란히 배치된다. 따라서, 수동 소자는 더 작은 공간에 배치될 수 있다. 결과적으로, 다중 안테나 디바이스가 훨씬 더 소형화될 수 있다.
이 경우, 수동 소자의 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분이 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 직선으로 연장하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 수동 소자의 폭은 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향으로 더 감소될 수 있다. 따라서, 안테나 소자들 간의 거리가 더 감소될 수 있다.
이러한 다중 안테나 디바이스에 따르면, 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자는 모노폴 안테나를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 다이폴 안테나보다 더 작은 모노폴 안테나를 이용함으로써 다중 안테나 디바이스가 더 소형화될 수 있다.
본원의 통신 장치는 제1 및 제2 안테나 소자들을 갖는 급전 소자 및 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자 사이에 배치된 수동 소자를 포함하는 다중 안테나 디바이스를 포함한다. 수송 소자는, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함한다.
이러한 통신 장치에 따르면, 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자 사이에 배치된 수동 소자는, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함하도록 구성된다. 따라서, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 포함하는 수동 소자를 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성하지 않고도 안테나 소자들 간의 교차 결합을 감소할 수 있다. 결과적으로, 안테나 소자들 간의 교차 결합을 감소하기 위해 안테나 소자들 간의 거리를 증가시킬 필요가 없다. 따라서, 수동 소자가 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향으로 연장하도록 형성된 경우와 달리, 안테나 소자들 간의 교차 결합이 감소될 수 있으며 동시에 크기가 더 소형화될 수 있다. 또한, 이러한 다중 안테나 디바이스를 갖춘 통신 장치 자체는 더 소형화될 수 있다. 본원은 휴대 전화기와 같이 더 소형일 필요가 있는 통신 장치에 특히 효과적이다.
또한, 수동 소자는, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제1 부분, 급전 소자에 결합되고 일 단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일 단이 접지되고 타 단이 제1 부분 및 제2 부분의 타 단들에 연결된 제3 부분을 포함하도록 구성된다. 따라서, 안테나 소자들 간의 교차 결합을 효과적으로 감소시킬 수 있는 주파수(예컨대, 공진 주파수)는 단지 수동 소자의 여러 부품들의 길이를 조정함으로써 쉽게 조정될 수 있다. 결과적으로, 이를 통해 다중 안테나 디바이스 및 통신 장치의 디자인이 더 간단해진다.
본원에 따르면, 안테나 소자들 간의 교차 결합이 감소될 수 있으며 동시에 다중 안테나 디바이스가 더 소형화될 수 있다.
본 발명의 범주를 이해함에 있어서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 용어 "포함하는" 및 그의 파생어는 설명된 특징, 구성 요소, 컴포넌트, 그룹, 정수, 및/또는 단계의 존재를 명시하는 개방형(open-ended) 용어로 의도되며, 설명되지 않은 다른 특징, 구성 요소, 컴포넌트, 그룹, 정수, 및/또는 단계의 존재를 배제하지는 않는다. 전술한 용어는 또한 용어 "구비하는", "갖는" 및 이들의 파생어와 같은 유사한 의미를 갖는 단어들에도 적용된다. 또한, 단수로 사용된 "부품(part)", "섹션(section)", "부분(portion)", "부재(member)" 또는 "구성 요소(element)"는 단품 또는 다수의 부품의 이중적 의미를 가질 수 있다.
본 발명을 예시하기 위해 단지 바람직한 실시예만 선정되었지만, 당업자에게는 첨부의 특허청구범위에서 규정된 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 본 명세서에서 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다. 또한, 전술한 본 발명에 따른 실시예의 설명은 단지 예시 목적으로만 제공된 것이며, 첨부의 특허청구범위 및 이들의 등가물로 규정된 본 발명을 제한할 목적으로 제공된 것은 아니다.

Claims (13)

  1. 다중 안테나 디바이스로서,
    제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자를 갖는 급전(feeding) 소자; 및
    상기 제1 안테나 소자와 상기 제2 안테나 소자 사이에 배치된 수동(passive) 소자
    를 포함하고,
    상기 수동 소자는, 일단이 접지된 제1 부분, 일단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재(serially connected member)를 통하여 일단이 접지된 제3 부분을 가지며, 상기 제3 부분은 타단이 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 타단들에 연결되는 다중 안테나 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분은 상기 급전 소자에 전자기적으로 연결되고,
    상기 수동 소자의 상기 제2 부분은 상기 급전 소자에 전자기적으로 연결되는 다중 안테나 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분은 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분보다 상기 제1 안테나 소자에 더 가까이 배치되고,
    상기 수동 소자의 상기 제2 부분은 상기 제1 부분 및 상기 제3 부분보다 상기 제2 안테나 소자에 더 가까이 배치되는 다중 안테나 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 연결된 부재는 인덕터를 포함하는 다중 안테나 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분 중 하나의 부분은 상기 수동 소자의 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분 중 다른 하나의 부분의 평면(plane)과 상이한 평면에 배치되는 다중 안테나 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제3 부분은 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 평면과 상이한 평면에 배치되는 다중 안테나 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분은 상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자에 의해 출력된 전파(radio waves)의 파장의 대략 1/4의 전기 길이(electrical length)를 갖는 다중 안테나 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 소자에 제1 고주파 전력을 공급하도록 구성된 제1 급전점(feed point);
    상기 제2 안테나 소자에 제2 고주파 전력을 공급하도록 구성된 제2 급전점;
    상기 제1 안테나 소자와 상기 제1 급전점 사이에 배치된 제1 정합(matching) 회로 - 상기 제1 정합 회로는 상기 제1 고주파 전력의 특정 주파수에서 임피던스 정합을 수행하도록 구성됨 -; 및
    상기 제2 안테나 소자와 상기 제2 급전점 사이에 배치된 제2 정합 회로 - 상기 제2 정합 회로는 상기 제2 고주파 전력의 특정 주파수에서 임피던스 정합을 수행하도록 구성됨 -
    를 더 포함하는 다중 안테나 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분은 상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자에 의해 출력된 전파의 파장의 대략 1/10의 전기 길이보다 작은 사전 결정된 거리만큼 서로 이격되는 다중 안테나 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분은 실질적으로 서로 평행하게 배치되는 다중 안테나 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수동 소자의 상기 제1 부분, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분은, 상기 제1 안테나 소자와 상기 제2 안테나 소자가 서로 대향하는 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 다중 안테나 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자는 모노폴(monopole) 안테나를 포함하는 다중 안테나 디바이스.
  13. 통신 장치로서,
    다중 안테나 디바이스
    를 포함하고,
    상기 다중 안테나 디바이스는,
    제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자를 갖는 급전 소자; 및
    상기 제1 안테나 소자와 상기 제2 안테나 소자 사이에 배치된 수동 소자
    를 갖고,
    상기 수동 소자는, 일단이 접지된 제1 부분, 일단이 접지된 제2 부분, 및 인덕턴스를 갖는 직렬 연결된 부재를 통하여 일단이 접지된 제3 부분을 가지며, 상기 제3 부분은 타단이 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 타단들에 연결되는 통신 장치.
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