KR20130098414A - 개선된 안테나 성능을 가진 모바일 통신장치 - Google Patents

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KR20130098414A
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Abstract

본 발명은 모바일 통신장치에 관한 것으로서, 접지평면과, 접지평면에 그리고 제1신호경로(SPm)에 전자기적으로 결합할 수 있는 메인 방사기(MRAD)를 포함하는 메인 안테나와, 다이버시티 방사기(DRAD)를 포함한 다이버시티 안테나와, 접지평면에, 그리고 제2신호경로(SPd)에 다이버시티 방사기(DRAD)를 결합하는 재구성가능한 입력정합회로와, 재구성가능한 입력정합회로에 결합되고, 동작 중에 접지평면에 대한 다이버시티 방사기(DRAD)의 결합을 변경하도록 구성된 제어유닛(CU)을 포함한다. 본 발명은 또한, 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

개선된 안테나 성능을 가진 모바일 통신장치{MOBILE COMMUNICATION DEVICE WITH IMPROVED ANTENNA PERFORMANCE}
본 발명은 개선된 안테나 성능을 제공하는 모바일 통신장치 및 모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법에 관한 것이다.
현대 모바일 통신장치는 소형이고 경량이 필요하지만, 다중 주파수 대역을 지원하고, 또한 GSM(Global System for Mobile Communication), (W)CDMA[(Wideband) Code Division Multiple Access], 또는 LTE(Long-Term Evolution)과 같은 다중 통신표준을 지원해야 한다. LET, 4세대 통신 표준, 4G는 동시에 작동하는 2개의 안테나를 근본적으로 필요로 한다. LTE 시스템에서 다중 안테나 송신 모드는 통신장치의 서비스 능력을 개선할 수 있다. 따라서, 모바일 통신장치는 메인 안테나 및 다이버시티(diversity) 안테나를 포함한다.
그러나, 개선된 안테나 성능을 가진 통신장치가 필요함에도 불구하고, 보다 소형 통신장치에 대한 현재의 수요로 인하여 현대 통신장치의 설계자들은 현대 통신장치 내에 부가적인 안테나 부품을 포함시키는 것을 금기시하고 있다. 개선된 안테나 성능은 예를 들면 배터리 전력을 절약하는데 도움을 준다.
미국특허 제7,505,006호 B2에 따르면, 커플링(결합형) 안테나 부재 및 확장 부재를 포함하는 안테나 구조가 공지되어 있다. 안테나 부재는 제1공명주파수 및 제1대역폭을 가지고, 도전성 확장 부재는 제2공명주파수 및 제2대역폭을 가진다. 따라서, 안테나 구조는 광범위한 주파수를 커버할 수 있도록 제공된다.
PCT/EP2009/064094호는 적어도 2개의 안테나를 포함하는 모바일 통신장치를 기재하고 있다. 소정의 시간에, 불활성 안테나는 전단회로(front-end circuit)에 의해 종료되어 활성 안테나와 불활성 안테나 간의 해로운 상호작용을 감소시킬 수 있다. 따라서, 불활성 안테나는 활성 안테나에 대해 전기적 불가시성을 가진다.
본 발명의 목적은 다중 주파수 대역 및 다중 통신표준을 지지하고, 소형 하우징에 일체로 결합될 수 있으며, 보다 양호한 안테나 성능을 구비한 모바일 통신장치를 제공하는 것이다.
청구항 제1항에 따른 모바일 통신장치 및 청구항 제13항에 따른 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법을 통해 상기 목적을 위한 수단을 제공한다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 개시한다.
본 발명은 모바일 통신장치에 관한 것으로서, 접지평면과, 상기 접지평면에 그리고 제1신호경로에 전자기적으로 결합할 수 있는 메인 방사기를 포함하는 메인 안테나와, 다이버시티 방사기를 포함한 다이버시티 안테나와, 상기 접지평면에, 그리고 상기 제2신호경로에 상기 다이버시티 방사기를 결합하는 재구성가능한 입력정합회로를 포함한다. 또한, 제어유닛이 상기 재구성가능한 입력정합회로에 결합되어, 통신장치의 동작 중에 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기의 결합을 변경하도록 구성된다.
용어 "방사기"는 방사하는 부재를 의미한다. 용어 "안테나"는 예를 들면 방사기와 여기(勵起)의 배경이 되는 접지평면과 같은 안테나 조립체의 모든 구성부재를 집합한 것이다. 통신장치는 메인 안테나를 포함하고, 메인 안테나는 메인 방사기를 포함한다. 또한, 통신장치는 다이버시티 안테나를 포함하고, 다이버시티 안테나는 다이버시티 방사기를 포함한다.
특히, 900MHz에 근접한 저역 주파수에서 순시 광대역 임피던스 정합을 달성하는 것이 과제가 된다. 용어 "임피던스 대역폭"은 방사기가 전형적으로는 50Ω이 되는 시스템 임피던스에 적절히 정합될 수 있는 주파수의 범위를 의미한다. 좁은 임피던스 대역폭은 저대역단(low-band edge)에서 높은 전체 효율을 획득하기 위한 과제와 관련이 있다. 1000MHz에 근접한 주파수에서, 인쇄배선기판(PWB: Printed Wiring Board)은 방사와 임피던스 대역폭에 큰 이점을 준다. 전형적인 핸드세트(handset) 치수를 가진 PWB의 제1공명은 대략 1100-1200 MHz에 존재한다. 따라서, 1000MHz 미만에서는, 전형적인 PWB는 공명하기에는 근본적으로 그리고 전기적으로 너무 짧아서 최대 넓은 임피던스 대역폭을 획득하기에는 최적으로 작용하지 않는다. 따라서, 본 발명은 PWB를 전기적으로 확장하는 기술을 제공한다. 이것은 저역 임피던스 대역폭을 최대화하는 한편, 대역단(band edge)에서의 전체 효율을 최대화하는 작용을 한다.
제어유닛은 다이버시티 방사기를 일 모드에서 주로 접지평면에 결합할 수 있다. 이러한 모드에서, 다이버시티 방사기는 PWB 확장부로서 이용된다. 제어유닛은 입력정합회로를 재구성하여 특정 결합(coupling)을 설정하며, 이 특정 결합을 통해 다이버시티 방사기의 적응형 임피던스를 제공하여 대응 통신채널의 공명주파수에 PWB를 전기적으로 확장한다. 다이버시티 방사기를 단지 접지평면에만 결합하거나, 신호경로에만 결합하는 단순 스위치 대신에, 정합회로가 사용된다. 정합회로의 사용을 통해 동작 중에 접지평면에 대한 다이버시티 방사기의 결합을 조절하는데 있어 보다 높은 자유도를 제공하게 된다.
불활성 다이버시티 방사기를 적절히 종료시키는 작용을 하고, 제안된(개시된) 방식으로 구현되는 재구성가능한 입력정합회로의 구성은 활성 사용 안테나의 임피던스 대역폭을 현저히 확대하며, 이에 따라서 대역단(band edges)에서의 전체 효율을 향상시킨다.
아무튼, 다중 안테나 송신 모드용 통신장치에는 다이버시티 방사기가 필요하며, 따라서, 이 다이버시티 방사기는 통신장치에 이미 존재한다. 그러나, 다이버시티 방사기에 접지평면을 전자기적으로 결합하는 것은 통신장치에 추가의 방사 부재(구성요소)를 부가할 필요없이도 메인 안테나에 관한 보다 양호한 안테나 성능을 제공한다.
본 발명에 따른 모바일 통신장치에 있어서, 메인 방사기, 접지평면, 및 다이버시티 방사기는 함께 작동하고, 메인 방사기와 접지평면 만을 포함하는 안테나 조립체와 비교할 때, 보다 양호한 성능을 가진 방사부재로서 작용한다.
실용적으로는, 다이버시티 방사기가 접지평면의 방사부가 되어 접지평면의 전기적인 길이를 증가시킨다.
예를 들면 다중 안테나 송신 모드를 요하지 않는 통신표준 중에, 접지평면에 다이버시티 방사기를 전자기적으로 연결하는 것은 사소한 일이 아니다: 경량성 모바일 통신장치를 획득하는 일 양태는 장치의 배터리 중량을 경감시키는 것이다. 그러나, 이 경우, 충분한 동작시간을 가능하게 하기 위해 모바일 통신장치의 전력소모를 감소시켜야 한다. 모바일 통신장치의 전력소모를 감소시키는 가장 중요한 공정(단계)은 현재의 동작 모드 중에 필요하지 않은 모든 부품을 불활성화 시키는 것이다. 다중 안테나 송신 모드에서, 다이버시티 수신기 및, 따라서 또한 다이버시티 방사기는 불활성화시킬 수 없다. 예를 들면, GSM 통신 모드에서, 다이버시티 방사기는 통신용으로 사용되지 않고 일반적으로 모든 다이버시티 수신관련 전자제품과 함께 불활성이 된다. WCDMA에서는, 다이버시티 안테나의 사용은 옵션 사항이다; 여기서 다이버시티 안테나 역시 불활성이거나, 다른 목적으로 사용될 수 있다. 배터리 전력을 절약하는 것이 중요할 경우 다이버시티 안테나와 그 관련 전자부품이 불활성화되는 것은 자명한 것이다.
그러나, 안테나 성능을 개선하면, 역시 배터리 전력소모를 감소시킬 수 있다. 그 이유는 양호한 안테나 입력정합을 가진 전력증폭기로부터 보다 적은 전력이 도출되어야 하기 때문이다.
따라서, 다이버시티 방사기가 다중 안테나 송신 모드용으로 사용되지 않음에도 불구하고 이 다이버시티 방사기를 활성으로 유지하여 모바일 통신장치의 전력소모를 감소시킬 수 있다.
메인 방사기로서, 접지평면과 다이버시티 방사기가 방사부재로서 작용하고, 접지평면을 엄격한 접지전위로서 간주할 수 없음은 자명한 것이다. 접지평면은 접지접속부에 전기적으로 접속될 수 있지만, 접지평면의 전자기적 전위는 종래 접지의 전자기적 전위가 되지 않을 수도 있다.
일실시예로서, 상기 재구성가능한 입력정합회로는 동조(tunable) 캐패시터를 포함한다. 상기 다이버시티 방사기는 동조 캐패시터를 포함하는 경로를 통해 상기 접지평면에 접속될 수 있다. 동조 캐패시터의 캐패시턴스가 최대값으로 설정될 경우, 캐패시터의 리액턴스와 저항은 오히려 낮아진다. 따라서, 다이버시티 방사기는 주로 매우 낮은 저항 경로를 통해 접지에 연결된다. 이러한 설정은 다이버시티 방사기가 불활성일 경우 선택되는 것이 바람직하다.
그러나, 동조 캐패시터의 캐패시턴스는 다이버시티 안테나가 활성일 경우 최대값 미만의 값으로 설정될 수 있다. 캐패시턴스가 다소 작은 값으로 설정되면, 동조 캐패시터를 포함하는 경로는 개방접속부와 유사하게 된다. 따라서, 다이버시티 방사기가 캐패시터와 작용하지 않고 방사기에 의해 수신된 신호는 캐패시터를 통해 접지로 흐르지 않는다.
재구성가능한 입력정합회로는 제2동조 캐패시터 및 감지코일을 더 포함한다. 또한, 재구성가능한 입력정합회로는 임의 개수의 동조 캐패시터 및 감지코일을 포함할 수 있다.
또한, 접지평면 확장부로서 동작하는 다이버시티 방사기로부터 최대 이점을 획득하기 위해, 다이버시티 방사기는 메인 방사기로부터 가능한 멀리 위치해야 한다. 따라서, 최적의 성능을 얻기 위해 대응 모바일 통신장치의 양단 또는 측면에 다이버시티 방사기 및 메인 방사기를 위치시키는 것이 가능하다.
접지평면의 기하학적 치수 역시 양호한 안테나 특성을 획득하는데 중요하다. 또한, 제어유닛 및 재구성가능한 입력정합회로를 PWB 상에 또한 배치할 수 있다.
일실시예로서, 다이버시티 방사기를 접지평면에 결합하는 것에 의해 GSM 동작 모드, WCDMA 동작 모드, 또는 LTE TDD(TDD = Time Division Duplexing) 동작 모드에서 메인 안테나의 성능을 강화한다.
LTE TDD 동작 모드는 또한 접지평면에 결합된 다이버시티 방사기로부터 이점을 얻을 수 있다. 다이버시티 안테나 - 이것은 MIMO 안테나가 될 수도 있다(MIMO = Multiple-Input Multiple-Output) - 는 TX 슬롯 동안 메인 안테나 성능을 개선하는데 사용될 수도 있고, RX 슬롯 동안 MIMO 또는 다이버시티 안테나로서 사용될 수도 있다. LTE TDD는 시분할된 TX 및 RX 슬롯을 가진다는 점에서 GSM과 유사하다.
원칙적으로, 활성 다이버시티 수신기 및 대응 방사기가 필수적으로 필요하지 않은 어느 모드에서도 메인 안테나의 성능을 강화하는 것이 가능하다.
일실시예로서, 모바일 통신장치는 2개 이상의 메인 안테나를 포함한다. 또한, 모바일 통신장치는 2개 이상의 다이버시티 안테나를 포함할 수 있고, 각 다이버시티 안테나는 재구성가능한 입력정합회로에 접속되고, 재구성가능한 입력정합회로는 각각의 다이버시티 방사기를 접지평면에, 그리고 다이버시티 신호경로에 결합한다. 이 경우, 제어유닛은 통신장치의 동작 중에 접지평면에 대한 각 다이버시티 방사기의 개별적 결합을 변경할 수 있다.
또한, 본 발명은 모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법을 개시한다. 통신장치는 접지평면과, 상기 접지평면에 그리고 제1신호경로에 전자기적으로 결합할 수 있는 메인 방사기를 포함하는 메인 안테나와, 다이버시티 방사기를 포함한 다이버시티 안테나와, 상기 접지평면에, 그리고 상기 제2신호경로에 상기 다이버시티 방사기를 결합하는 재구성가능한 입력정합회로를 포함한다. 모바일 통신장치는 상기 재구성가능한 입력정합회로에 결합되어, 동작 중에 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기의 결합을 변경하도록 구성된 제어유닛을 더 포함한다. 일실시예로서, 상기 제어유닛은 상기 통신장치의 동작 중에 상기 재구성가능한 입력정합회로를 재구성하여 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기의 결합을 변경하고 상기 메인 안테나의 성능을 강화한다.
또한, 불활성 다이버시티 안테나를 가진 메인 안테나의 동작 중에, 상기 제어유닛은 재구성가능한 입력정합회로를 재구성하여 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기의 결합을 제공할 수 있으며, 상기 결합은 상기 제2신호경로에 대한 다이버시티 방사기의 결합과 비교할 때 보다 낮은 저항(ohmic)이 된다. 상기 메인과 상기 다이버시티의 동시적 동작 중에, 상기 제어유닛은 상기 재구성가능한 입력정합회로를 재구성하여 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기의 결합을 제공하며, 상기 결합은 상기 제2신호경로에 대한 다이버시티 방사기의 결합과 비교할 때 보다 높은 저항(ohmic)이 된다.
또한, 상기 재구성가능한 입력정합회로는 동조 캐패시터를 포함하고, 상기 다이버시티 방사기는 동조 캐패시터를 포함하는 경로를 통해 상기 접지평면에 접속된다. 상기 제어유닛은 상기 다이버시티 방사기가 불활성일 때 상기 동조 캐패시터의 캐패시턴스를 최대값으로 설정할 수 있고, 상기 다이버시티 방사기가 활성일 때 최대값 미만의 값으로 설정할 수 있다.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 첨부도면을 통해 완전히 이해할 수 있으며, 그 첨부도면은 다음과 같다:
도 1은 메인 방사기 및 다이버시티 방사기를 포함하는 방사기 구성의 일예를 도시한 도면이다.
도 2a는 메인 안테나에 접속된 재구성가능한 입력정합회로를 도시한 도면이다.
도 2b는 다이버시티 안테나에 접속된 재구성가능한 입력정합회로를 도시한 도면이다.
도 3은 양쪽 방사기가 대역 8에 걸쳐 동시에 정합될 경우 장치의 주파수 특성을 도시한 도면이다.
도 4는 동조 션트 캐패시터의 다른 설정을 위한 다이버시티 RF 전단 모듈에 대하여 다이버시티 방사기 급전점(feed point)에서 볼 때의 임피던스를 도시한다.
도 5는 동조 션트 캐패시터의 다른 설정을 위한 활성 방사기의 임피던스 정합을 도시한 도면이다.
도 6은 메인 방사기의 입력 정합 및 정합 효율을 도시한 도면이다.
도 1은 모바일 통신장치를 도시한다. 모바일 통신장치는 메인 방사기(MRAD) 및 다이버시티 방사기(DRAD)를 포함한다. 또한, 모바일 통신장치는 인쇄배선기판(PWB) 및 플라스틱 베젤(BEZ)을 포함하며, 플라스틱 베젤(BEZ)은 현재 사용되는 핸드세트(handset)의 전형적인 치수를 가진다. 플라스틱 베젤(BEZ)은 PWB의 상부에 배치되는 지지부이다. 플라스틱 베젤(BEZ)의 상부에는 방사기(MRAD, DRAD)가 인쇄되어 있거나 플렉스 필름(flex film)으로 구현되어 있다. 따라서, 베젤(BEZ)은 방사기(MRAD, DRAD)용 하우징이고, 또한 도 1에는 도시하지 않은 장치의 다른 기계적 부품용 하우징이 된다.
도 1에 도시한 통신장치에 있어서, 2개의 방사기(MRAD, DRAD)는 듀얼 브랜치형 단자극(monopole)으로서, 플라스틱 베젤(BEZ)에서 플렉스 필름 조립체를 이용하여 구현된다. 방사기(MRAD, DRAD)는 PWB의 저부와 상부에 위치한다. 원칙적으로, 방사기(MRAD, DRAD)의 상대적 위치결정은 임의로 할 수 있다. 그러나, 방사기(MRAD, DRAD)가 PWB의 양단부에 위치할 경우 활성 방사기 저역 임피던스 대역폭에 대한 최대 임팩트가 획득된다. 예를 들면, 2000MHz 이상의 고주파수에서, 또한 상위 PWB 공명이 발생하기 시작한다. 따라서, 일부 주파수에서, 또한 다른 상대적 방사기 위치가 대역폭 개선을 가져올 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 재구성가능한 입력 정합회로를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2a는 메인 방사기(MRAD)에 접속된 재구성가능한 입력정합회로를 도시한다. 도 2b는 다이버시티 방사기(DRAD)에 접속된 재구성가능한 입력정합회로를 도시한다.
메인 방사기(MRAD)에 접속된 재구성가능한 정합회로는 메인 감지코일(SCOm) 및 동조(tunable) 캐패시터(TCAm)를 포함한다. 메인 캐패시터(MRAD)는 메인 신호경로(SPm)에 결합된다. 동조(tunable) 캐패시터(TCAm) 및 감지코일(SCOm)은 메인 신호경로(SPm)에 직렬로 연결된다. 따라서, 동조(tunable) 캐패시터(TCAm)는 이하에서는 동조 메인 직렬 캐패시터(TCAm)로 칭한다.
메인 신호경로(SPm)는 메인 전단 모듈(front-end module)(MFEM)에 접속된다. 또한, 메인 신호경로(SPm)는 ESD 코일(ESDCm)을 통해 접지에 접속된다. ESD 코일(ESDCm)은 정전방전에 대해 동조 캐패시터(TCAm) 및 메인 전단 모듈(MFEM)을 보호한다.
동조 메인 직류 캐패시터(TCAm)의 용량은 제어유닛(CU)에 의해 여러 가지 값으로 설정될 수 있다. 이에 따라서 제어유닛(CU)은 신호경로(SPm)에 대해 그리고 메인 전단 모듈(MFEM)에 대해 메인 방사기(MRAD)의 결합(coupling)을 조절(변경)할 수 있다. 제어유닛(CU)은 도 2a 및 도 2b에 표시되어 있다.
도 2b는 다이버시티 방사기(DRAD)에 접속된 재구성가능한 입력정합회로를 도시한다. 다이버시티 방사기(DRAD)는 전기적으로 다이버시티 신호경로(SPd)에 결합된다. 다이버시티 신호경로(SPd)는 다이버시티 전단모듈(DFEM)에 접속된다. 또한, 다이버시티 신호경로(SPd)는 ESD 코일(ESDCd)을 통해 접지에 접속된다.
재구성가능한 입력정합회로는 또한 다이버시티 신호경로(SPd)에서 직렬로 연결된 동조 다이버시티 직렬 캐패시터(TCAd) 및 다이버시티 감지코일을 포함한다. 또한, 다이버시티 신호경로(SPd)는 동조 션트 캐패시터(TSC)를 포함한 제2경로(SP2)를 통해 접지에 접속된다. 제어유닛(CU)은 또한 동조 션트 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스를 변경할 수 있다.
다음에, 메인 방사기(MRAD) 및 다이버시티 방사기(DRAD)가 동시에 활성인 상태로 간주한다. 880MHz 내지 960MHz의 주파수범위를 커버하는 LTE 대역 8에 걸쳐 송신과 수신이 발생한다. 따라서, 방사기(MRAD, DRAD)는 대역 8에 걸쳐 정합된다. 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이 안테나의 기하학적 구조 및 회로 토폴로지로 이러한 정합을 획득하기 위해, 감지코일(SCOm, SCOd)의 인덕턴스가 메인 감지코일(SCOm)용으로 6nH, 다이버시티 감지코일(SCOd)용으로 10nH가 선택된다. 동조 메인 직렬 캐패시터(TCAm) 및 동조 다이버시티 직렬 캐패시터(TCAd)의 캐패시턴스가 양쪽 캐패시터에 대해 5.2 pF로 설정된다. 동조 션트 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스는 2.5pF로 설정된다.
동조 션트 캐패시터(TSC)가 이러한 설정에서는 다소 작은 캐패시턴스를 가지기 때문에, 대응 경로(SP2)의 리액턴스와 저항이 오히려 커진다. 따라서, 경로(SP2)는 개방접속부(개방회로)와 유사하게 작용한다. 그러므로, 방사기(DRAD)는 동조(tunable) 션트 캐패시터(TSC)와 상호작용하지 않으며, 신호는 캐패시터(TSC)를 통해 접지로 흐르지 않는다.
GSM에서의 동작 중에, 다이버시티 방사기(DRAD)는 접지면 확장부로서 사용될 수 있다. 이러한 작용은 동조(tunable) 션트 캐패시터(TSC)의 값을 그 최대값 17.5 pF 만큼 증가하여 획득할 수 있다. 캐패시터의 리액턴스는 고정 주파수의 경우 캐패시턴스 값에 역비례한다. 동일한 것을 또한 저항에 적용할 수 있다. 따라서, 동조 션트 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스를 증가시키는 것은 다이버시티 방사기(DRAD)를 낮은 저항성 임피던스 접속부에 연결하는 것에 해당한다. 동조 션트 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스가 증가함에 따라서, 더 많은 신호가 동조 션트 캐패시터(TSC)를 통해서 접지로 침투한다. 캐패시턴스가 최대값으로 설정되면, 다이버시티 방사기(DRAD)는 기본적으로 접지된다.
상기 설명한 성분(부품) 값은 필수적으로 최적의 성분값을 나타내는 것은 아니며, 그리고 가능하다면, 여러 가지 성분값을 조합하여 대역 8에 대해 적절한 임피던스 정합을 유도할 수도 있다. 또한, 선택된 정합회로 토폴로지는 여러 가능성들 중의 일부 예시에 불과하다.
동조(tunable) 캐패시터(TCAm, TCAd, TSC)의 동조 범위는 전형적으로 1:7를 취한다. 따라서, 공차손실로 획득할 수 있는 최대 가능 캐패시턴스는 최소 가능 캐패시턴스의 7배이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b에 대하여 설명한 바와 같은 구성을 위한 메인 방사기(MRAD) 및 다이버시티 방사기(DRAD)의 주파수 특성을 도시한다. 메인 방사기(MRAD) 및 다이버시티 방사기(DRAD)는 대역 8에 걸쳐 정합된다. 따라서, 양 방사기(MRAD, DRAD)는 사용중에 있다. 곡선 C1은 메인 방사기(MRAD)용 반사 손실(return loss)을 도시한다. 곡선 C2는 다이버시티 방사기(DRAD)용 반사손실을 도시한다. 도 3을 통해, 880MHz 내지 960MHz 범위의 주파수 대역에 걸쳐 반사손실이 최소가 되는 것을 확인할 수 있다. 곡선 C3는 2개의 방사기(MRAD, DRAD)들 사이의 포트 차폐를 도시한다.
도 4는 다이버시티 급전점(feed point)으로부터 다이버시티 전단 모듈(DFEM)로 볼 때의 임피던스를 도시하는 스미스 도표이다. 곡선 C4는 동조(tunable) 션트 캐패시터(TSC)가 2.5pF의 낮은 캐패시턴스로 설정된 경우의 임피던스를 도시한다. 이 곡선은 활성 다이버시티 방사기(DRAD)에 해당한다. 곡선 C5의 경우, 동조 션트 캐패시터(TSC)는 17.5pF로 설정된다. 따라서, 다이버시티 방사기(DRAD)는 사용 중이 아니며, 접지평면 확장부로서 작용한다. 명백히, 동조 션트 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스가 증가할 경우 임피던스는 감소한다.
도 5는 메인 방사기(MRAD)의 반사손실을 도시한다. 곡선 C7은 메인 방사기(MRAD)의 반사손실을 도시하며, 여기서 다이버시티 안테다(DRAD)는 불활성이고, 동조 션트 캐패시터(TSC)는 17.5pF의 최대 캐패시턴스로 설정된다. 곡선 C6는 활성 다이버시티 안테나(DRAD)의 케이스를 도시하며, 이 경우 동조 션트 캐패시터(TSC)는 2.5pF의 낮은 캐패시턴스로 설정된다. 이 곡선은 도 3의 곡선 C1과 동일하다. 도 5는 명백히 -6 dB 입력 편향계수 레벨로 정의된 활성 방사기의 순시 임피던스 대역폭이 대략 14MHz의 대역폭 증가에 해당하는 대략 15% 만큼 증가한 것을 보여준다. 그 밖에도, 대역의 중앙에서 입력 정합이 현저히 개선되었다.
도 6은 양쪽의 다이버시티 방사기 정합회로를 가진 구성들의 정합효율을 도시한다. 곡선 C8은 동조 션트 캐패시터(TSC)가 2.5pF의 낮은 캐패시턴스를 가질 경우의 상황에 대응한다. 곡선 C9는 동조 션트 캐패시터(TSC)가 17.5pF의 최대 캐패시턴스를 가질 경우의 상황에 대응한다. 제안된(개시된) PWB 확장부를 통해 획득된 보다 넓은 임피던스 대역폭은 - 곡선 C9에 도시한 바와 같이 - 곡선 C8에 걸쳐 대역 8의 최저 단(edge)에서 전체 효율에 있어 대략 0.5dB 개선을 기록(획득)하고 있으며, 이것은 곡선 C8 및 C9 에 대응하는 양쪽의 케이스에 있어서 시뮬레이션이 동일한 방사 효율을 예측하고 있는 바와도 같다.
MRAD - 메인 방사기
DRAD - 다이버시티 방사기
PWB - 인쇄배선기판
BEZ - 베젤(bezel)
MFEM - 메인 전단 모듈
SPm - 메인 신호경로
SCOm - 메인 감지코일
TCAm - 동조(tunable) 메인 직렬 캐패시터
ESDCm - 메인 ESD 코일
CU - 제어 유닛
DFEM - 다이버시티 전단 모듈
SPd - 다이어시티 신호경로
SCOd - 다이버시티 감지코일
TCAd - 동조(tunable) 다이버시티 직렬 캐패시터
ESDCd - 다이버시티 ESD 코일
TSC - 동조(tunable) 션트 캐패시터
SP2 - 경로

Claims (17)

  1. 모바일 통신장치로서,
    -접지평면과,
    -상기 접지평면에, 그리고 제1신호경로(SPm)에 전자기적으로 결합할 수 있는 메인 방사기(MRAD)를 포함하는 메인 안테나와,
    -다이버시티 방사기(DRAD)를 포함한 다이버시티 안테나와,
    -상기 접지평면에, 그리고 상기 제2신호경로(SPd)에 상기 다이버시티 방사기(DRAD)를 결합하는 재구성가능한 입력정합회로와,
    -상기 재구성가능한 입력정합회로에 결합되고, 동작 중에 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기(DRAD)의 결합을 변경하도록 구성된 제어유닛(CU)을, 포함하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재구성가능한 입력정합회로는 동조(tunable) 캐패시터(TSC)를 포함하고, 상기 다이버시티 방사기(DRAD)는 상기 동조 캐패시터(TSC)를 포함하는 경로(SP2)를 통해 상기 접지평면에 접속되는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동조 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스는 상기 다이버시티 안테나(DRAD)가 불활성일 경우 최대값으로 설정되는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 동조 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스는 상기 다이버시티 안테나(DRAD)가 활성일 때 최대값 미만의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재구성가능한 입력정합회로는 제2동조 캐패시터(TCAd) 및 감지코일(SCOd)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2재구성가능한 입력정합회로를 포함하고,
    상기 메인 방사기(MRAD)는 상기 제2재구성가능한 입력정합회로를 통해 상기 제1신호경로(SPm)에 결합되고,
    상기 제어유닛(CU)은 상기 제2재구성가능한 입력정합회로에 결합되고, 동작 중에 상기 제1신호경로(SPm)에 대한 상기 메인 방사기(MRAD)의 결합을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 안테나(MRAD) 및 상기 다이버시티 안테나(DRAD)는 LTE 통신장치용으로 규격된 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 방사기(MRAD) 및 상기 다이버시티 방사기(DRAD)는 상기 접지평면의 대향 단부들에 배치된 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄배선기판(PWB)을 더 포함하고, 상기 접지평면, 상기 제어유닛(CU), 및 상기 재구성가능한 입력정합회로는 상기 인쇄배선기판(PWB)에 배치된 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이버시티 방사기(DRAD)를 상기 접지평면에 결합하는 것에 의해 GSM 동작 모드, WCDMA 동작 모드, 또는 LTE TDD 동작 모드에서 메인 안테나(MRAD)의 성능을 강화하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 메인 안테나를 포함하고, 각 메인 안테나는 메인 방사기(MRAD)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 다이버시티 안테나를 포함하고, 각 다이버시티 안테나는 다이버시티 방사기(DRAD)를 포함하고, 각 다이버시티 방사기(DRAD)는 재구성가능한 입력정합회로에 접속되고, 상기 재구성가능한 입력정합회로는 각각의 상기 다이버시티 방사기(DRAD)를 상기 접지평면에, 그리고 다이버시티 신호경로(SPd)에 결합하며,
    상기 제어유닛(CU)은 동작 중에 상기 접지평면에 대한 각 다이버시티 방사기(DRAD)의 결합을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법으로서,
    상기 제어유닛(CU)은 상기 통신장치의 동작 중에 상기 재구성가능한 입력정합회로를 재구성하여 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기(DRAD)의 결합을 변경하고 상기 메인 안테나(MRAD)의 성능을 강화하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    불활성 다이버시티 안테나를 가진 메인 안테나의 동작 중에, 상기 제어유닛(CU)은 재구성가능한 입력정합회로를 재구성하여 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기(DARAD)의 결합을 제공하며, 상기 결합은 상기 제2신호경로(SPd)에 대한 다이버시티 방사기(DRAD)의 결합과 비교할 때 보다 낮은 저항(ohmic)이 되는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 메인과 상기 다이버시티의 동시 동작 중에, 상기 제어유닛(CU)은 상기 재구성가능한 입력정합회로를 재구성하여 상기 접지평면에 대한 상기 다이버시티 방사기(DARAD)의 결합을 제공하며, 상기 결합은 상기 제2신호경로(SPd)에 대한 다이버시티 방사기(DRAD)의 결합과 비교할 때 보다 높은 저항(ohmic)이 되는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재구성가능한 입력정합회로는 동조 캐패시터(TSC)를 포함하고,
    상기 다이버시티 방사기(DRAD)는 동조 캐패시터(TSC)를 포함하는 경로(SP2)를 통해 상기 접지평면에 접속되고,
    상기 제어유닛(CU)은 상기 다이버시티 방사기(DRAD)가 불활성일 때 상기 동조 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스를 최대값으로 설정하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재구성가능한 입력정합회로는 동조 캐패시터(TSC)를 포함하고,
    상기 다이버시티 방사기(DRAD)는 동조 캐패시터(TSC)를 포함하는 경로(SP2)를 통해 상기 접지평면에 접속되고,
    상기 제어유닛(CU)은 상기 다이버시티 방사기(DRAD)가 활성일 때 상기 동조 캐패시터(TSC)의 캐패시턴스를 최대값 미만의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는
    모바일 통신장치의 성능을 강화하기 위한 방법.
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