KR20140091757A - 튜닝가능 안테나 시스템을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 장치는 조정가능 전원, 적어도 하나의 안테나, 및 연관된 안테나 튜닝 회로를 포함할 수 있다. 안테나 튜닝 회로는 안테나의 일체로 된 부품일 수 있고, 제어 회로 및 적어도 하나의 튜닝가능 요소를 포함할 수 있다. 튜닝가능 요소는 무선 주파수 스위치, 튜닝가능 저항기, 인덕터, 및 커패시터와 같은 연속/반연속 조정가능 구성요소, 및 원하는 임피던스 특성을 제공하는 다른 부하 회로를 포함할 수 있다. 전원은 전원 전압 신호를 유도성 결합을 통해 안테나 튜닝 회로에 제공할 수 있다. 제어 회로가 원하는 제어 신호를 발생시키게 구성되도록, 전원 전압 신호는 장치 기동 동안 미리 결정된 룩업 테이블에 따라 변조될 수 있다. 안테나가 원하는 주파수 대역에서 무선 동작을 지원할 수 있도록 이들 제어 신호는 튜닝가능 요소를 조정한다.

Description

튜닝가능 안테나 시스템을 제어하는 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR CONTROLLING TUNABLE ANTENNA SYSTEMS}
본 출원은 2011년 12월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/332,193호를 기초로 우선권을 주장하며, 이 미국 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무선 통신 회로를 갖는 전자 장치에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터 및 셀룰러 전화와 같은 전자 장치는 종종 무선 통신 기능을 구비하고 있다. 예를 들어, 전자 장치는 셀룰러 전화 대역을 사용하여 통신하기 위해 셀룰러 전화 회로와 같은 장거리 무선 통신 회로를 사용할 수 있다. 전자 장치는 근방의 장비와의 통신을 처리하기 위해 무선 근거리 네트워크 통신 회로와 같은 단거리 무선 통신 회로를 사용할 수 있다. 전자 장치는 또한 위성 내비게이션 시스템 수신기 및 다른 무선 회로를 구비할 수 있다.
작은 폼 팩터(form factor)의 무선 장치에 대한 소비자 수요를 만족시키기 위해, 제조업체는 콤팩트한 구조를 사용하는 안테나 구성요소와 같은 무선 통신 회로를 구현하기 위해 계속 노력하고 있다. 그러나, 종래의 안테나 구조를 소형 장치에 설치하기가 어려울 수 있다. 예를 들어, 작은 체적으로 한정되는 안테나는 종종 보다 큰 체적으로 구현되는 안테나보다 더 좁은 동작 대역폭을 나타낸다. 안테나의 대역폭이 너무 작게 되면, 안테나가 관심 대상의 통신 대역들 모두를 커버하지는 못할 것이다.
이들 고려사항을 바탕으로, 전자 장치에 개선된 무선 회로를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
무선 전자 장치는 저장 및 처리 회로와 무선 통신 회로를 포함할 수 있다. 무선 통신 회로는 기저대역 프로세서, 송수신기 회로, 및 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 송수신기 회로는 신호 경로 및 접지 경로를 가지는 송전선을 통해 안테나에 결합될 수 있다. 신호 경로는 플러스 안테나 피드 단자에 결합되어 있을 수 있는 반면, 접지 경로는 접지 안테나 피드 단자에 결합될 수 있다.
안테나는 안테나 공진 요소 및 적어도 하나의 안테나 튜닝 회로를 포함할 수 있다. 안테나 공진 요소는 커패시터를 통해 신호 경로에 결합될 수 있는 반면, 안테나 튜닝 회로는 인덕터를 통해 신호 경로에 결합될 수 있다. 저장 및 처리 회로는 장치 전원 전압을 유도성 회로를 통해 신호 및 접지 경로에 결합시킬 수 있다. 이러한 방식으로 구성되는 경우, 장치 전원 전압 신호가 안테나 튜닝 회로로 전달될 수 있는 동안 무선 주파수 신호가 송수신기 회로와 안테나 공진 요소 사이에서 전달될 수 있다.
안테나 튜닝 회로는 제어 회로 및 튜닝가능 요소를 포함할 수 있다. 안테나 튜닝 회로는 전압 조절기, 비교기, 저역 통과 필터, 및 카운터를 포함할 수 있다. 전압 조절기는 장치 전원 전압 신호와 비교하여 더 낮은 크기의 제1 고정 전압 신호, 장치 전원 전압 신호의 스케일 다운 버전인 제2 전압 신호, 및 제1 전압 신호와 비교하여 더 낮은 크기의 제3 참조 전압 신호를 발생시킬 수 있다. 제2 및 제3 전압 신호는, 각각, 비교기의 제1 및 제2 입력에 피드될 수 있다. 비교기는 제2 전압 신호가 제3 전압 신호를 초과할 때 그의 출력을 하이(high)로 구동하도록 구성될 수 있고, 제3 전압 신호가 제2 전압 신호를 초과할 때 그의 출력을 로우(low)로 구동하도록 구성될 수 있다.
비교기의 출력은 카운터의 제어 입력에 결합될 수 있다. 카운터는 (한 예로서) 그의 제어 입력에서 상승 천이(rising transition)를 검출한 것에 응답하여 카운트업(count up)할 수 있다. 카운터는 또한 제1 전압 신호의 저역 통과 필터링된 버전을 수신하도록 동작가능한 리셋 입력을 가질 수 있다(예컨대, 카운터의 리셋 입력은 제1 전압 신호를 저역 통과 필터를 통해 수신할 수 있다). 카운터는 그의 현재 카운트 값(count value)을 반영하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이 제어 신호는 튜닝가능 요소를 조정하는 데 직접 사용될 수 있다. 튜닝가능 요소는 무선 주파수 스위치, 집적 회로를 사용하여 형성하는 연속 또는 반연속 튜닝가능 저항성/유도성/용량성 구성요소, 개별 표면 실장 구성요소, 또는 다른 적합한 전도성 구조물, 및 선택된 주파수에서 안테나에 원하는 임피던스 특성을 제공하도록 구성된 다른 부하 회로를 포함할 수 있다.
제어 회로는 기동 동안(예컨대, 파워 온 리셋(power-on-reset) 동작 동안) 미리 결정된 방식에 따라 전원 전압 신호를 변조하는 것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전원 전압 신호가, 카운터를 원하는 수까지 카운트업하도록 트리거하기 위해, 제1 플러스 전압 레벨과 제2 플러스 전압 레벨 사이에서 주어진 횟수만큼 토글(toggle)될 수 있다. 카운터가 증가하는 횟수는 무선 장치의 원하는 동작 주파수 대역에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 카운터는 안테나가 제1 주파수 대역 세트에서 무선 동작을 지원할 수 있도록 4의 카운트를 나타내도록 구성될 수 있거나, 안테나가 제1 주파수 대역 세트와 상이한 제2 주파수 대역 세트에서 무선 동작을 지원할 수 있도록 6의 카운트를 나타내도록 구성될 수 있다. 상이한 주파수 대역에 대응하는 요구된 카운트 수는 장치의 저장 및 처리 회로에 저장된 사전 계산된 목록에 표로 작성될 수 있다. 이러한 유형의 안테나 튜닝 방식을 사용함으로써, 안테나는 그렇지 않은 경우에 가능한 것보다 더 넓은 통신 주파수 범위를 커버할 수 있을 것이다.
본 발명의 추가의 특징, 그의 성질 및 다양한 장점이 첨부 도면 및 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 회로를 갖는 예시적인 전자 장치의 개략도이다.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 유형의 전자 장치 내에서 무선 주파수 송수신기 회로가 하나 이상의 안테나에 어떻게 결합될 수 있는지를 도시하는 도면이다.
<도 3>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치 내의 안테나가 무선 주파수 송수신기 회로에 어떻게 결합될 수 있는지를 도시하는 회로도이다.
<도 4>
도 4는 주어진 안테나 체적에 대한 안테나 이득과 안테나 대역폭 간의 상반 관계를 도시하는 도표이다.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 장치에서 사용될 수 있는 예시적인 직렬 피드형 루프 안테나(series-fed loop antenna)의 개략도이다.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나 튜닝 회로를 포함하는 예시적인 병렬 피드형 루프 안테나(parallel-fed loop antenna)의 개략도이다.
<도 7a>
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 장치에서 사용될 수 있는 예시적인 역F 안테나(inverted-F antenna)의 개략도이다.
<도 7b 및 도 7c>
도 7b 및 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나 튜닝 회로를 포함하는 예시적인 역F 안테나의 개략도이다.
<도 8>
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나 튜닝 회로를 포함하는 예시적인 역F 안테나의 개략도이다.
<도 9 및 도 10>
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 튜닝 회로를 포함하는 안테나가 다수의 관심 대상의 통신 대역들을 커버하기 위해 어떻게 사용될 수 있는지를 도시하는 도표이다.
<도 11>
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나 튜닝 회로를 포함하는 안테나가 무선 주파수 송수신기 회로에 어떻게 결합될 수 있는지를 도시하는 도면이다.
<도 12>
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제어 회로 및 튜닝가능 요소를 포함하는 예시적인 안테나 튜닝 회로의 회로도이다.
<도 13>
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 12에 도시된 유형의 안테나 튜닝 회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
<도 14>
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상이한 동작 주파수들에 대응하는 미리 결정된 제어 정보를 포함하는 예시적인 룩업 테이블이다.
<도 15 및 도 16>
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 12의 안테나 튜닝 회로에서 튜닝가능 요소로서 사용될 수 있는 예시적인 스위칭가능 부하 회로(switchable load circuit)의 회로도이다.
<도 17>
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 12의 안테나 튜닝 회로에서 튜닝가능 요소로서 사용될 수 있는 예시적인 가변 커패시터 회로(variable capacitor circuit)의 회로도이다.
<도 18>
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 다수의 관심 대상의 통신 대역들을 커버하기 위해 도 12와 관련하여 도시된 유형의 안테나 튜닝 회로를 사용하는 예시적인 단계들의 플로우차트이다.
도 1의 장치(10)와 같은 전자 장치는 무선 통신 회로를 구비할 수 있다. 무선 통신 회로는 셀룰러 전화 대역에서의 통신과 같은 장거리 무선 통신을 지원하기 위해 사용될 수 있다. 장치(10)에 의해 처리될 수 있는 장거리(셀룰러 전화) 대역의 예는 800 M㎐ 대역, 850 M㎐ 대역, 900 M㎐ 대역, 1800 M㎐ 대역, 1900 M㎐ 대역, 2100 M㎐ 대역, 700 M㎐ 대역, 및 다른 대역을 포함한다. 장치(10)에 의해 사용되는 장거리 대역은 소위 LTE(롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution)) 대역을 포함할 수 있다. LTE 대역은 번호(예컨대, 1, 2, 3, 등)가 매겨져 있으며, 때로는 E-UTRA 동작 대역이라고 한다. 위성 내비게이션 대역과 연관된 신호와 같은 장거리 신호가 장치(10)의 무선 통신 회로에 의해 수신될 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 위성 위치확인 시스템(Global Positioning System, GPS) 통신과 연관된 1575 M㎐ 대역에서 신호를 수신하기 위해 무선 회로를 사용할 수 있다. 단거리 무선 통신도 또한 장치(10)의 무선 회로에 의해 지원될 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 2.4 G㎐ 및 5 G㎐에서의 와이파이(WiFi)? 링크, 2.4 G㎐에서의 블루투스(Bluetooth)? 링크 등과 같은 근거리 네트워크 링크를 처리하는 무선 회로를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 저장 및 처리 회로(28)를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)는 하드 디스크 드라이브 저장 장치, 비휘발성 메모리(예컨대, 고상 드라이브를 형성하도록 구성된 플래시 메모리 또는 다른 전기적 프로그램가능 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예컨대, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리), 등과 같은 저장 장치를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28) 내의 처리 회로는 장치(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 이 처리 회로는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 처리기, 응용 주문형 집적회로(Applications Specific Integrated Circuit, ASIC) 등에 기초할 수 있다.
저장 및 처리 회로(28)는 인터넷 브라우징 응용 프로그램, 인터넷 전화 통화 규약(voice-over-internet-protocol, VOIP) 전화 통화 응용 프로그램, 이메일 응용 프로그램, 미디어 재생 응용 프로그램, 운영 체제 기능, 무선 주파수 송신 및 수신 동작 동안의 통신 대역 선택에 관계된 기능, 등과 같은 소프트웨어를 장치(10) 상에서 실행시키는 데 사용될 수 있다. 기지국(21)과 같은 외부 장비와의 상호작용을 지원하기 위해, 저장 및 처리 회로(28)가 통신 프로토콜을 구현하는 데 사용될 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)를 사용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜은 인터넷 프로토콜, 무선 근거리 네트워크 프로토콜(예컨대, IEEE 802.11 프로토콜 -- 때로는 와이파이?라고 함), 블루투스? 프로토콜과 같은 다른 근거리 무선 통신 링크에 대한 프로토콜, IEEE 802.16(WiMax) 프로토콜, "2G" 이동 통신 세계화 시스템(Global System for Mobile Communications, GSM) 프로토콜, "2G" 코드 분할 다중 액세스(Code Division Multiple Access, CDMA) 프로토콜, "3G" 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS) 프로토콜, 및 "4G" 롱 텀 에볼루션(LTE) 프로토콜과 같은 셀룰러 전화 프로토콜, 다중입출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 프로토콜, 안테나 다이버시티 프로토콜 등을 포함한다. 통신 대역 선택 동작과 같은 무선 통신 동작이 장치(10) 상에 저장되어 실행되는 (즉, 저장 및 처리 회로(28) 및/또는 입출력 회로(30) 상에 저장되어 실행되는) 소프트웨어를 사용하여 제어될 수 있다.
입출력 회로(30)는 입출력 장치들(32)을 포함할 수 있다. 데이터가 장치(10)에 공급될 수 있도록 하기 위해 그리고 데이터가 장치(10)로부터 외부 장치들에 제공될 수 있도록 하기 위해, 입출력 장치(32)들이 사용될 수 있다. 입출력 장치(32)들은 사용자 인터페이스 장치, 데이터 포트 장치, 및 다른 입출력 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 장치들은 터치 스크린, 터치 센서 기능을 갖지 않는 디스플레이, 버튼, 조이스틱, 클릭 휘일, 스크롤 휘일, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크, 카메라, 버튼, 스피커, 상태 표시자, 광원, 오디오 잭 및 다른 오디오 포트 구성요소, 디지털 데이터 포트 장치, 광 센서, 모션 센서(가속도계), 커패시턴스 센서, 근접 센서 등을 포함할 수 있다.
입출력 회로(30)는 외부 장비와 무선으로 통신하기 위한 무선 통신 회로(34)를 포함할 수 있다. 무선 통신 회로(34)는 하나 이상의 집적 회로로 형성된 무선 주파수(Radio-Frequency, RF) 송수신기 회로, 전력 증폭기 회로, 저잡음 입력 증폭기, 수동 RF 구성요소, 하나 이상의 안테나, 송전선, 및 RF 무선 신호를 처리하는 다른 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호는 또한 광을 사용하여(예컨대, 적외선 통신을 사용하여) 송신될 수 있다.
무선 통신 회로(34)는 다양한 무선 주파수 통신 대역을 처리하는 무선 주파수 송수신기 회로(90)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로(90)는 송수신기 회로(36, 38 및 42)를 포함할 수 있다. 송수신기 회로(36)는 와이파이?(IEEE 802.11) 통신을 위한 2.4 G㎐ 및 5 G㎐ 대역을 처리할 수 있고 2.4 G㎐ 블루투스? 통신 대역을 처리할 수 있다. 회로(34)는 850 M㎐, 900 M㎐, 1800 M㎐, 1900 M㎐, 및 2100 M㎐와 같은 셀룰러 전화 대역, 및/또는 (예로서) LTE 대역 및 다른 대역에서의 무선 통신을 처리하기 위해 셀룰러 전화 송수신기 회로(38)를 사용할 수 있다. 회로(38)는 음성 데이터 및 비음성 데이터 트래픽을 처리할 수 있다.
송수신기 회로(90)는 1575 M㎐의 위성 위치확인 시스템(GPS) 신호를 수신하기 위한 또는 다른 위성 위치확인 데이터를 처리하기 위한 GPS 수신기 회로(42)와 같은 GPS 수신기 장비를 포함할 수 있다. 와이파이? 및 블루투스? 링크 및 다른 단거리 무선 링크에서, 무선 신호는 전형적으로 수십 또는 수백 피트에 걸쳐 데이터를 전달하는 데 사용된다. 셀룰러 전화 링크 및 다른 장거리 링크에서, 무선 신호는 전형적으로 수천 피트 또는 마일에 걸쳐 데이터를 전달하는 데 사용된다.
무선 통신 회로(34)는 하나 이상의 안테나(40)를 포함할 수 있다. 안테나(40)는 임의의 적합한 안테나 유형을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(40)는 루프 안테나 구조물, 패치 안테나 구조물, 역F 안테나 구조물, 슬롯 안테나 구조물, 평면 역F 안테나 구조물, 나선형 안테나 구조물, 이들 설계의 혼성체 등으로 형성된 공진 요소를 갖는 안테나를 포함할 수 있다. 상이한 대역 및 대역들의 조합에 대해 상이한 유형의 안테나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 유형의 안테나는 로컬 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있고, 다른 유형의 안테나는 원격 무선 링크 안테나를 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신 회로(34)는 또한 기저대역 프로세서(88)를 포함할 수 있다. 기저대역 프로세서는 메모리 및 처리 회로를 포함할 수 있고, 또한 장치(10)의 저장 및 처리 회로(28)의 일부를 형성하는 것으로 생각될 수 있다.
기저대역 프로세서(88)는 데이터를 경로(87)를 통해 저장 및 처리 회로(28)에 제공할 수 있다. 경로(87) 상의 데이터는 수신 전력, 송전 전력, 프레임 에러율, 비트 에러율, 수신 신호 강도 지시기(Received Signal Strength Indicator, RSSI) 정보에 기초한 채널 품질 측정치, 수신 신호 코드 전력(Received Signal Code Power, RSCP) 정보에 기초한 채널 품질 측정치, 기준 부호 수신 전력(Reference Symbol Received Power, RSRP) 정보에 기초한 채널 품질 측정치, 신호 대 간섭비(Signal-to-Interference Ratio, SINR) 및 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR) 정보에 기초한 채널 품질 측정치, Ec/Io 또는 Ec/No 데이터와 같은 신호 품질 데이터에 기초한 채널 품질 측정치, 응답(확인 응답)이 전자 장치로부터의 요청에 대응하는 셀룰러 전화 타워(cellular telephone tower)로부터 수신되고 있는지에 관한 정보, 네트워크 액세스 절차가 성공했는지에 관한 정보, 전자 장치와 셀룰러 타워 사이의 셀룰러 링크(cellular link)를 걸쳐 몇번의 재송전이 요청되고 있는지에 관한 정보, 시그널링 메시지의 손실이 수신되었는지에 관한 정보, 페이징 신호가 성공적으로 수신되었는지에 관한 정보, 및 무선 회로(34)의 성능을 반영하는 다른 정보와 같은 수신 신호에 대한 무선 (안테나) 성능 메트릭과 연관된 원시 및 처리된 데이터를 포함할 수 있다. 이 정보는 저장 및 처리 회로(28) 및/또는 프로세서(88)에 의해 분석될 수 있고, 그에 응답하여, 저장 및 처리 회로(28)(또는, 원하는 경우, 기저대역 프로세서(58))는 무선 회로(34)를 제어하기 위한 제어 명령을 발행할 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(88)는 원하는 송신기/수신기 및 안테나를 사용으로 전환하라고 송수신기 회로(90)에 지시하는 명령을 경로(89) 상에 발행할 수 있다.
특정의 관심 대상의 대역 또는 대역들에 대한 통신을 처리하는 데 다수의 중복 안테나가 사용되는 안테나 다이버시티 방식이 구현될 수 있다. 안테나 다이버시티 방식에서, 저장 및 처리 회로(28)는 신호 강도 측정치 또는 다른 데이터에 기초하여 어느 안테나를 사용할지를 실시간으로 선택할 수 있다. 다중입출력(MIMO) 방식에서, 다수의 데이터 스트림을 송신 및 수신하는 데 다수의 안테나가 사용될 수 있고, 그로써 데이터 처리율을 향상시킨다.
장치(10)에서 안테나(40)가 형성될 수 있는 예시적인 위치가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 장치(10)는 하우징(12)과 같은 하우징을 가질 수 있다. 하우징(12)은 플라스틱 벽, 금속 하우징 구조물, 탄소 섬유 재료 또는 다른 복합물, 유리, 세라믹, 또는 다른 적합한 재료로 형성된 구조물을 포함할 수 있다. 하우징(12)은 단일의 재료를 사용하여 (예컨대, 단일체 구성을 사용하여) 형성될 수 있거나, 완성된 하우징 구조물을 형성하기 위해 조립되는 프레임, 하우징 벽, 및 다른 개별 부품으로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 장치(10)의 구성요소들이 하우징(12) 내에 장착될 수 있다. 안테나 구조물(40)이 하우징(12) 내에 장착될 수 있고, 원하는 경우, 하우징(12)의 부품들을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 금속 하우징 측벽, (유전체 간극을 갖거나 갖지 않는) 밴드 형상의 부재와 같은 주변 전도성 부재, 전도성 베젤, 및 안테나 구조물(40)을 형성하는 데 사용될 수 있는 다른 전도성 구조물을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 구조물(40)은 경로(45)와 같은 경로에 의해 송수신기 회로(90)에 결합될 수 있다. 경로(45)는 동축 케이블, 마이크로스트립 송전선, 스트립라인 송전선 등과 같은 송전선 구조물을 포함할 수 있다. 임피던스 정합 회로, 필터 회로, 및 스위칭 회로가 (예로서) 경로(45) 내에 개재될 수 있다. 안테나(40)가 원하는 관심 대상의 주파수 대역에서 송수신기 회로(90)에 효율적으로 결합되는 것을 보장하기 위해 임피던스 정합 회로가 사용될 수 있다. 다이플렉서(diplexer), 듀플렉서(duplexer), 및 트리플렉서(triplexer)와 같은 주파수 기반 다중화 회로를 구현하기 위해 필터 회로가 사용될 수 있다. 안테나(40)를 송수신기 회로(90)의 원하는 포트에 선택적으로 결합하기 위해 스위칭 회로가 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위치가 하나의 동작 모드에서 경로(45)들 중 하나를 주어진 안테나로 라우팅하도록 구성될 수 있다. 다른 동작 모드에서, 스위치가 경로(45)들 중 다른 하나를 주어진 안테나로 라우팅하도록 구성될 수 있다. 송수신기 회로(90)와 안테나(40) 사이에서의 스위칭 회로의 사용은 장치(10)가 안테나 각각과 연관된 현재의 성능에 따라 특정 안테나(40)가 사용되도록 그리고 사용되지 않도록 스위칭할 수 있게 한다.
긴 직사각형 윤곽을 가지는 셀룰러 전화와 같은 장치에서, 안테나(40)를 장치의 일 단부 또는 양 단부에 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 안테나(40)들 중 일부는 하우징(12)의 상단 영역(42)에 배치될 수 있고, 안테나(40)들 중 일부는 하우징(12)의 하단 영역(44)에 배치될 수 있다. 장치(10)에서의 안테나 구조물은 영역(42)에 단일의 안테나를, 영역(44)에 단일의 안테나를, 영역(42)에 다수의 안테나를, 영역(44)에 다수의 안테나를 포함할 수 있거나, 하우징(12)의 다른 곳에 위치된 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
안테나 구조물(40)은 영역(42, 44)들과 같은 영역들 중 일부 또는 전부 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(40T-1)와 같은 안테나가 영역(42-1) 내에 위치될 수 있거나, 영역(42-2)의 일부 또는 전부를 채우는 안테나(40T-2)와 같은 안테나가 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 안테나(40B-1)와 같은 안테나는 영역(44-2)의 일부 또는 전부를 채울 수 있거나, 안테나(40B-2)와 같은 안테나가 영역(44-1)에 형성될 수 있다. 이러한 유형의 배열들이 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 영역(44)은 안테나(40B-1)와 같은 제1 안테나 및 안테나(40B-2)와 같은 제2 안테나를 포함할 수 있다.
송수신기 회로(90)는 무선 주파수 송신기(48)와 같은 송신기 및 무선 주파수 수신기(50)와 같은 수신기를 포함할 수 있다. 송신기(48) 및 수신기(50)는 하나 이상의 집적 회로(예컨대, 셀룰러 전화 통신 회로, 무선 근거리 네트워크 통신 회로, 블루투스? 통신 회로, 위성 내비게이션 시스템 신호를 수신하는 회로, 송전 신호 전력을 증가시키는 전력 증폭기 회로, 수신 신호에서의 신호 전력을 증가시키는 저잡음 증폭기 회로, 다른 적합한 무선 통신 회로, 및 이들 회로의 조합)를 사용하여 구현될 수 있다.
도 3은 안테나(40)와 무선 주파수 송수신기(91) 사이에서 무선 주파수 신호를 전달하기 위해 무선 주파수 경로(45)가 어떻게 사용될 수 있는지를 도시하는 도면이다. 안테나(40)는 도 2의 안테나들(예컨대, 안테나(40T-1, 40T-2, 40B-1, 40B-2) 또는 다른 안테나들) 중 하나일 수 있다. 무선 주파수 송수신기(91)는 송수신기 회로(90), 무선 근거리 네트워크 송수신기(36)(예컨대, 2.4 G㎐, 5 G㎐, 60 G㎐, 또는 다른 적합한 주파수에서 동작하는 송수신기), 셀룰러 전화 송수신기(38), 또는 무선 주파수 신호를 수신 및/또는 송신하는 다른 무선 주파수 송수신기 회로 내의 수신기 및/또는 송신기일 수 있다.
전도성 경로(45)는 동축 케이블의 하나 이상의 세그먼트, 마이크로스트립 송전선의 하나 이상의 세그먼트, 스트립라인 송전선의 하나 이상의 세그먼트, 또는 다른 송전선 구조물과 같은 하나 이상의 송전선을 포함할 수 있다. 경로(45)는 신호선(45A)과 같은 제1 전도체를 포함할 수 있고, 접지선(45B)과 같은 제2 전도체를 포함할 수 있다. 안테나(40)는 신호 경로(45A)에 결합된 플러스 안테나 피드 단자(58)(+) 및 접지 경로(45B)에 결합된 접지 안테나 피드 단자(54)(-)를 갖는 안테나 피드를 가질 수 있다. 원하는 경우, 필터, 임피던스 정합 회로, 스위치, 증폭기, 및 다른 무선 주파수 회로와 같은 회로는 경로(45) 내에 개재될 수 있다.
도 3의 안테나(40)는 제1 무선 주파수 대역 세트에서 무선 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 안테나(40)는 850 M㎐ 및 900 M㎐의 GSM 서브대역을 커버하는 하위 주파수 대역 및 1800 M㎐ 및 1900 M㎐의 GSM 서브대역 및 2100 M㎐의 데이터 서브대역을 커버하는 상위 주파수 대역에서 동작가능할 수 있다.
장치(10)가 제1 무선 주파수 대역 세트에 더하여 다른 무선 통신 대역을 지원할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 안테나(40)가 1800 M㎐ 및 1900 MH의 GSM 서브대역 및 2100 M㎐의 데이터 서브대역을 커버하는 상위 주파수 대역, 850 M㎐ 및 900 M㎐의 GSM 서브대역을 커버하는 제1 하위 주파수 대역, 그리고 700 M㎐의 LTE 대역, 710 M㎐ 및 750 M㎐의 GSM 서브대역, 700 M㎐의 UMTS 서브대역, 및 다른 원하는 무선 통신 대역을 커버하는 제2 하위 주파수 대역에서 동작할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
안테나(40)의 대역 커버리지(band coverage)는 그의 체적(즉, 하우징(12) 내에서 안테나(40)가 차지하는 공간의 크기)에 의해 제한될 수 있다. 일반적으로, 주어진 체적을 가지는 안테나에 대해, 상위 대역 커버리지(또는 대역폭)는 이득의 감소를 가져온다(예컨대, 최대 이득과 대역폭의 곱이 일정함).
도 4는 (예로서) 안테나 이득이 루프 안테나에 대해 안테나 대역폭의 함수로서 어떻게 변하는지를 도시하는 그래프이다. 곡선(200)은 제1 체적을 가지는 제1 루프 안테나에 대한 이득-대역폭 특성을 나타내는 반면, 곡선(202)은 제1 체적보다 더 큰 제2 체적을 가지는 제2 루프 안테나에 대한 이득-대역폭 특성을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 루프 안테나는 이득 g0을 나타내면서 대역폭 BW1을 제공할 수 있다(지점 204). 제1 루프 안테나에서 더 큰 대역폭(즉, 대역폭 BW2)을 제공하기 위하여, 제1 루프 안테나의 이득이 이득 g1로 저하될 것이다(지점 205).
더 큰 대역 커버리지를 제공하는 한가지 방식은 루프 안테나의 체적을 증가시키는 것이다. 예를 들어, 제1 루프 안테나의 체적보다 더 큰 체적을 가지는 제2 루프 안테나는 g0을 나타내면서 대역폭 BW2를 제공할 수 있다(지점 206). 그러나, 작은 폼 팩터가 요구되는 경우, 루프 안테나의 체적을 증가시키는 것이 항상 실현가능한 것은 아닐 수 있다.
작은 폼 팩터의 무선 장치에 대한 소비자 요구를 충족시키기 위해, 안테나(40)들 중 하나 이상에는 안테나 튜닝 회로가 구비될 수 있다. 튜닝 회로는, 예를 들어, 하나 이상의 스위치 또는 연속 튜닝가능 부하 구성요소에 기초한 스위칭 회로를 포함할 수 있다. 스위칭 회로는, 예를 들어, 개로(open) 또는 폐로(closed) 위치에 놓여 있을 수 있는 스위치를 포함할 수 있다. 스위치가 그의 개로 위치에 놓여 있을 때, 안테나는 제1 주파수 응답을 나타낼 수 있다. 스위치가 그의 폐로 위치에 놓여 있을 때, 안테나는 제2 주파수 응답을 나타낼 수 있다. 이러한 유형의 안테나 튜닝 방식을 사용함으로써, 안테나(40)는 그렇지 않은 경우에 가능한 것보다 더 넓은 통신 주파수 범위를 커버할 수 있을 것이다. 안테나(40)에 대한 튜닝을 사용하는 것은, 원하는 경우, 비교적 좁은 대역폭의 (그리고 잠재적으로는 콤팩트한) 설계가 사용되도록 할 수 있다.
안테나(40)가 동작하는 방식은 안테나 튜닝 회로를 안테나(40)에 부가함으로써 도 3의 안테나(40)가 어떻게 구현될 수 있는지를 나타낸 도 5 내지 도 18을 참조하여 이해될 수 있다.
본 발명의 하나의 적합한 실시예에서, 안테나(40)는 루프 안테나일 수 있다. 도 5는 장치(10)에서 사용될 수 있는 직렬 피드형 루프 안테나의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 직렬 피드형 루프 안테나(40)는 루프(84)와 같은 루프 형상의 전도성 경로를 가질 수 있다. 송전선(TL)은 플러스 신호 전도체(45A) 및 접지 전도체(45B)를 포함할 수 있다. 경로(45A, 45B)는 동축 케이블, 연성 회로 및/또는 경성 인쇄 회로 기판 상의 마이크로스트립 송전선 등에 포함되어 있을 수 있다. 송전선(TL)은 플러스 안테나 피드 단자(58) 및 접지 안테나 피드 단자(54)를 사용하여 안테나(40)의 피드에 결합될 수 있다.
다중 대역 루프 안테나에 피드하기 위해 도 5에 도시된 유형의 직렬 피드형 피드 배열을 사용하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 루프 안테나를 850 M㎐ 및 900 M㎐의 GSM 서브대역을 커버하는 하위 주파수 대역 및 1800 M㎐ 및 1900 M㎐의 GSM 서브대역 및 2100 M㎐의 데이터 서브대역을 커버하는 상위 주파수 대역에서 동작시키는 것이 요구될 수 있다. 이 유형의 배열은 이중 대역 배열(dual band arrangement)(예컨대, 제1 대역에 대한 850/900 및 제2 대역에 대한 1800/1900/2100)인 것으로 간주될 수 있거나, 5개의 대역(850, 900, 1800, 1900, 및 2100)을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 이들과 같은 다중 대역 배열에서, 도 5의 루프 안테나(82)와 같은 직렬 피드형 안테나는 낮은 주파수의 통신 대역에서보다 높은 주파수의 통신 대역에서 실질적으로 더 나은 임피던스 정합을 나타낼 수 있다.
적절한 임피던스 정합 특징을 갖는 병렬 피드형 배열을 사용하여 더 만족스러운 성능 레벨이 획득될 수 있다. 예시적인 병렬 피드형 루프 안테나가 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 병렬 피드형 루프 안테나(40)는 루프(85)와 같은 전도체의 루프를 가질 수 있다. 도 6의 예에서의 루프(85)는 원형으로 도시되어 있다. 이것은 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 루프(85)가 다른 형상(예컨대, 직사각형 형상, 곡선부 및 직선부 둘 모두를 갖는 형상, 불규칙한 경계를 갖는 형상 등)을 가질 수 있다.
튜닝 회로(100-1)와 같은 안테나 튜닝 회로는 단자(58) 및 단자(54)를 교락(bridge)시킬 수 있고, 그로써 경로(85)에 의해 형성되는 루프를 "폐루프"로 만들 수 있다. 이러한 배열에서, 용량성 회로가 루프(85)에 개재될 수 있어서 안테나 피드 단자(58, 54)들이 낮은 주파수에서 서로 단락되지 않는다. 원하는 경우, 도 6의 병렬 피드형 루프 안테나에서 안테나 튜닝 회로(100-2, 100-3)와 같은 부가의 안테나 튜닝 회로가 루프(85)에 개재될 수 있다. 예를 들어, 튜닝 회로(100-1)는 스위칭가능 임피던스 정합 회로일 수 있는 반면, 회로(100-2)는 연속 조정가능 가변 커패시터일 수 있다. 도 6의 병렬 피드형 루프 안테나(40)의 임피던스가 회로(100)(예컨대, 안테나 튜닝 회로(100-1, 100-2, 100-3))의 적절한 튜닝/선택에 의해 조정될 수 있다. 일반적으로, 안테나(40)는 원하는 유연성/튜닝성을 제공하기 위해 임의의 수의 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 적합한 실시예에서, 안테나(40)는 역F 안테나일 수 있다. 도 7a는 장치(10)에서 사용될 수 있는 역F 안테나의 개략도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 역F 안테나(40)는 안테나 공진 요소(41)와 같은 안테나 공진 요소 및 접지(G)와 같은 접지 구조물을 가질 수 있다. 안테나 공진 요소(41)는 아암(96)과 같은 주 공진 요소 아암(main resonating element arm)을 가질 수 있다. 단락 경로(94)와 같은 단락 회로 분기는 아암(96)을 접지(G)에 결합시킬 수 있다. 안테나 피드는 플러스 안테나 피드 단자(58)(+) 및 접지 안테나 피드 단자(54)(-)를 포함할 수 있다. 플러스 안테나 피드 단자(58)는 아암(96)에 결합될 수 있는 반면, 접지 안테나 피드 단자(54)는 접지(G)에 결합될 수 있다. 도 7a의 예에서의 아암(96)은 단일의 직선 세그먼트인 것으로 도시되어 있다. 이것은 단지 예시적인 것이다. 아암(96)은, 원하는 경우, 곡선 세그먼트 및/또는 직선 세그먼트를 갖는 다수의 굴곡부를 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 적합한 배열에서, 역F 안테나(40)의 공진 요소(41)는 단락 경로(94)에 개재된 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있다(예컨대, 도 7b 참조). 도 7b의 예에서, 안테나 튜닝 회로(100)는 스위칭가능 임피던스 정합 네트워크, 스위칭가능 유도성 네트워크, 연속 튜닝가능 용량성 회로 등일 수 있다. 본 발명의 또 다른 적합한 배열에서, 역F 안테나(40)의 공진 요소(41)는 공진 아암(96)의 연장된 부분과 접지(G) 사이에 결합된 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있다. 이러한 배열에서, 안테나 튜닝 회로(100)가 낮은 주파수에서 접지에 단락되지 않도록, 커패시터(295)와 같은 용량성 구조물이 단락 경로(94)에 개재될 수 있다. 도 7c의 예에서, 안테나 튜닝 회로는 스위칭가능 인덕터, 연속 튜닝가능 용량성/저항성 회로 등일 수 있다.
일반적으로, 역F 안테나(40)는 임의의 수의 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 단락 회로 분기(94)는 아암(96)을 접지에 결합시키는 적어도 하나의 튜닝 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 튜닝 회로(100-4, 100-5)들이 단락 회로 경로(94)에 개재될 수 있다. 튜닝 회로(100-4, 100-5)들은, 한 예로서, 스위칭가능 유도성 경로일 수 있다(예컨대, 아암(96)을 접지에 단락시키기 위해 튜닝 회로(100-4, 100-5)들 중 적어도 하나가 활성화될 수 있다). 원하는 경우, 안테나 튜닝 회로(100-6)는 플러스 안테나 피드 단자(58)와 접지 피드 단자(54) 사이에서 안테나 피드와 병렬로 결합될 수 있다. 튜닝 회로(100-6)는, 한 예로서, 조정가능 임피던스 정합 네트워크 회로일 수 있다.
다른 예로서, 안테나 튜닝 회로(100-7)가 안테나 공진 아암(96)에 개재될 수 있다. 튜닝 회로(100-8)와 같은 부가의 튜닝 회로가 또한 안테나 튜닝 회로(100-7)와 병렬로 결합될 수 있다. (예로서) 안테나 튜닝 회로(100-7)는 연속 조정가능 가변 커패시터일 수 있는 반면, 회로(100-8)는 스위칭가능 인덕터일 수 있다. 원하는 경우, 안테나 튜닝 회로(100-9, 100-10)와 같은 부가의 튜닝 회로(예컨대, 연속 튜닝가능 또는 반연속 튜닝가능 커패시터, 스위칭가능 인덕터 등)가 아암(96)의 연장된 부분과 접지(G) 사이에 결합될 수 있다.
도 7 및 도 8에서의 이들 튜닝 회로(100)의 배치는 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 범주를 제한하는 역할을 하지 않는다. 각각의 안테나 튜닝 회로(100)가 낮은 주파수(예컨대, 100 M㎐ 미만의 주파수)에서 접지에 단락되지 않도록 하기 위해 부가의 커패시터 및/또는 인덕터가 추가될 수 있다. 일반적으로, 안테나(40)는 루프 안테나 구조물, 패치 안테나 구조물, 역F 안테나 구조물, 슬롯 안테나 구조물, 평면 역F 안테나 구조물, 나선형 안테나 구조물, 이들 설계의 혼성체 등으로 형성된 공진 요소를 갖는 안테나를 포함할 수 있다. 장치(10) 내의 안테나(40)의 적어도 일부분은 무선 회로(34)가 원하는 통신 주파수 범위를 커버할 수 있도록 조정될 수 있는 (안테나 상의 임의의 적합한 위치에 형성되는) 적어도 하나의 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있다.
안테나 튜닝 회로(100)를 동적으로 제어함으로써, 안테나(40)는 그렇지 않은 경우에 가능한 것보다 더 넓은 통신 주파수 범위를 커버할 수 있을 것이다. 도 9의 정재파비(Standing-Wave-Ratio, SWR) 도표와 같은 SWR 대 주파수의 도표는 안테나(40)에 대한 대역 튜닝 능력을 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, SWR 주파수 특성의 실선 곡선(124)은 안테나(40)가 저대역 주파수(low-band frequency) fA(예컨대, 850 M㎐ 대역을 커버함) 및 고대역 주파수(high-band frequency) fB(예컨대, 1900 M㎐ 대역을 커버함)에서 만족스러운 공진 피크를 나타내는 제1 안테나 튜닝 모드에 대응한다. 제1 안테나 튜닝 모드에서, 안테나(40)의 안테나 튜닝 회로(100)가 제1 구성으로 배치될 수 있다(예컨대, 안테나 튜닝 회로(100)에는 제1 제어 신호 세트가 제공될 수 있다).
점선 SWR 주파수 특성 곡선(126)은 장치(10)의 안테나가 저대역 주파수 fA'(예컨대, 750 M㎐ 대역을 커버함) 및 고대역 주파수 fB'(예컨대, 2100 M㎐ 대역을 커버함)에서 만족스러운 공진 피크를 나타내는 제2 안테나 튜닝 모드에 대응한다. 제2 안테나 튜닝 모드에서, 안테나 튜닝 회로(100)는 제1 구성과 상이한 제2 구성으로 배치될 수 있다(예컨대, 안테나 튜닝 회로(100)에는 제1 제어 신호 세트와 상이한 제2 제어 신호 세트가 제공될 수 있다).
원하는 경우, SWR 특성 곡선(128)으로 나타낸 바와 같이, 안테나(40)는 안테나(40)가 저대역 주파수 fA' 및 fA(예컨대, 750 및 850 M㎐ 대역 둘 모두를 커버함) 및 고대역 주파수 fB 및 fB'(예컨대, 1900 및 2100 M㎐ 대역 둘 모두를 커버함) 둘 모두에서 만족스러운 공진 피크를 나타내는 제3 안테나 튜닝 모드에 있을 수 있다. 제3 안테나 튜닝 모드에서, 안테나 튜닝 회로(100)는 제1 및 제2 구성과 상이한 제3 구성으로 배치될 수 있다(예컨대, 안테나 튜닝 회로(100)에는 제1 및 제2 제어 신호 세트와 상이한 제3 제어 신호 세트가 제공될 수 있다). 공진 곡선(128)이 곡선(124, 126)들보다 더 넓은 주파수 범위를 나타내도록 튜닝 방법들의 조합이 사용될 수 있다.
다른 적합한 배열에서, 도 10의 SWR 특성 곡선(130)으로 나타낸 바와 같이, 안테나(40)는 안테나(40)가 중간 대역 주파수 fC 및 fD(예컨대, 저대역과 고대역 사이의 주파수를 커버함)에서 만족스러운 공진 피크를 나타내는 제4 안테나 튜닝 모드에 있을 수 있다. 제4 안테나 튜닝 모드에서, 안테나 튜닝 회로(100)는 또한 다른 상이한 구성으로 배치될 수 있다. 도 9 및 도 10의 SWR 곡선들은 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 범주를 제한하는 역할을 하지 않는다. 일반적으로, 안테나(들)(40)는 장치(10)가 임의의 적합한 수의 무선 주파수 통신 대역에서 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있게 하는 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있다.
안테나 튜닝 회로(100)는 안테나(40)의 일체로 된 부품으로서 형성될 수 있다. 이러한 배열에서, 정상 무선 동작 이전에 저장 및 처리 회로(28)가 각각의 튜닝 회로(100)를 조정하는 방식이 필요하다. 튜닝 회로(100)가 무선 주파수 스위치와 같은 능동 회로를 포함할 수 있기 때문에, 튜닝 회로(100)에는 또한 전원 전압이 제공될 필요가 있을 수 있다. 도 3과 관련하여 앞서 기술된 바와 같이, 안테나(40)는 신호 경로(45A) 및 접지 경로(45B)를 통해 무선 주파수 송수신기(91)에 결합될 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)(때로는 본 명세서에서 제어 회로라고 함)는 직류(DC) 전압 신호 V1을 인덕터(293)를 통해 경로(45)에 결합시킬 수 있다(예컨대, 도 11 참조). 신호 V1이 저장 및 처리 회로(28) 및/또는 기저대역 프로세서(88)를 사용하여 시간에 따라 변화될 수 있고 따라서 때로는 제어 신호라고 할 수 있다.
신호 경로(45A)는 용량성 회로(294)를 통해 안테나(40)의 안테나 공진 요소(41)에 결합될 수 있고, 유도성 회로(296)를 통해 안테나 튜닝 회로(100)에 결합될 수 있다. 커패시터(294)는 무선 주파수 신호(때로는 교류 "소(small)" 신호라고 함)만을 안테나 공진 요소(41)로 전달하는 역할을 하는 반면, 인덕터(296)는 저주파 신호(때로는 DC "대(large)" 신호라고 함)만을 안테나 튜닝 회로(100)로 전달하는 역할을 한다(예컨대, 커패시터(294)는 AC 결합기(AC coupler)로서 역할을 하고 인덕터(296)는 DC 결합기(DC coupler)로서 역할을 한다). 전원 전압 신호 V1이 DC 결합 경로(297)를 통해 튜닝 회로(100)로 전달될 수 있다.
본 발명의 하나의 적합한 실시예에서, 안테나 튜닝 회로(100)를 원하는 상태에 두기 위해 안테나 튜닝 회로(100)로 전달되는 전원 전압 신호 V1이 미리 결정된 패턴을 사용하여 변조(토글)될 수 있다. 전원 전압 신호 V1이 장치 기동 동안(예컨대, 파워 온 리셋 절차 동안) 안테나 튜닝 회로(100)를 구성하기 위해 사용될 수 있고, 정상 동작 동안 회로(100) 내의 스위치 및 다른 능동 구성요소에 전원을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 하나 초과의 안테나 튜닝 회로(100)가, 이러한 방식으로, 신호 경로(45A) 및 접지 경로(45B)에 결합될 수 있다. 기존의 신호 경로(45A)를 통해 안테나 튜닝 회로(100)를 제어하고 그에 전원을 공급함으로써 안테나(40)와 송수신기(91) 사이에 부가의 전원선 및 제어선이 형성될 필요가 없는 간단한 구현이 가능하다.
안테나 튜닝 회로(100)는 제어 회로(300)와 같은 제어 회로 및 튜닝가능 요소(302)와 같은 튜닝가능 요소를 포함할 수 있다. 제어 회로(300)는 튜닝가능 요소(302)를 제어하기 위해 사용되는 제어 신호 Vc를 제공할 수 있다. 일반적으로, 튜닝가능 요소(302)는 하나 이상의 조정가능 전기 구성요소로 형성될 수 있다. 회로(302)의 전부 또는 일부로서 사용될 수 있는 구성요소는 튜닝가능 저항성 회로, 연속/반연속 조정가능 유도성 회로, 연속/반연속 조정가능 용량성 회로, 무선 주파수 스위치, 및 원하는 임피던스 특성을 제공하는 데 적합한 다른 부하 회로를 포함한다. 회로(302)에 대한 원하는 저항, 인덕턴스, 및 커패시턴스는 집적 회로를 사용하여, 개별 구성요소(즉, 표면 실장 기술 구성요소)를 사용하여 그리고/또는 개별 구성요소 또는 집적 회로의 일부가 아닌 유전성 및 전도성 구조물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 저항은 저항성 금속 합금의 가는 선을 사용하여 형성될 수 있고, 커패시턴스는 유전체에 의해 분리된 2개의 전도성 패드를 서로 가까이 이격시킴으로써 형성될 수 있으며, 인덕턴스는 전도성 경로를 인쇄 회로 기판 상에 생성함으로써 형성될 수 있다.
도 12는 안테나 튜닝 회로(100)의 하나의 적합한 회로 구현예를 나타낸 도면이다. 안테나 튜닝 회로(100)는 아암(96)에 결합될 수 있는 제1 단자(A) 및 접지(G)에 결합될 수 있는 제2 단자(B)를 가지는 2 단자 회로일 수 있다. 전압 신호 V1이 단자(A)와 단자(B) 간에 인가될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제어 회로(300)는 적어도 저 드롭아웃 전압 조절기(low-dropout voltage regulator)(310), 비교기(314), 카운터(316), 및 저역 통과 필터(318)를 포함할 수 있다. 전압 조절기(310)는 유도성 DC 결합기(296)(도 11)를 통해 회로(28)로부터 발생된 전압 신호 V1을 수신할 수 있다. 전압 조절기(310)는 V1의 공칭 플러스 전원 전압 레벨보다 낮은 일정한 전압 레벨을 가지는 전압 신호 V2, 전압 신호 V1의 스케일 다운된 버전인 전압 신호 V3(예컨대, 신호 V3은 신호 V1과 유사하지만 비교적 더 낮은 전압 크기로 거동할 것임), 및 참조 전압 신호 Vref를 발생시키도록 동작을 할 수 있다. 신호 V2는 비교기(314) 및 카운터(316)에 전원을 공급하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 전원 전압 신호 V2가 경로(312)를 통해 이들 각각의 회로에 공급될 수 있다). 회로(310, 314, 316, 318)들 모두는, 이들 각각이 접지 경로를 가지도록, 단자(B)에 결합될 수 있다. 원하는 경우, 전압 신호들 V2, V3, 및 Vref를 발생시키기 위해 다른 유형의 전압 조절기들이 사용될 수 있다.
비교기(314)는 신호 V3을 수신하도록 구성된 제1 입력, 신호 Vref를 수신하도록 구성된 제2 입력, 및 출력을 가질 수 있다. 비교기(314)는, 그의 제1 입력에서의 전압 레벨이 그의 제2 입력에서의 전압 레벨보다 클 때, 그의 출력을 하이로 구동할 수 있고(예컨대, 비교기(314)는 V3이 Vref를 초과할 때 하이 출력 신호를 발생시킬 수 있고), 그의 제2 입력에서의 전압 레벨이 그의 제1 입력에서의 전압 레벨보다 클 때, 그의 출력을 로우로 구동할 수 있다(예컨대, 비교기(314)는 V3이 Vref 아래로 떨어질 때 로우 출력 신호를 발생시킬 수 있다).
카운터(316)는 비교기(314)로부터의 출력 신호를 수신하는 제어 입력을 가질 수 있다. 카운터(316)는, 한 예로서, 포지티브 에지 트리거 방식 카운팅 회로(positive-edge-triggered counting circuit)와 같은 에지-트리거 방식 카운팅 회로일 수 있다. 본 예에서, 카운터(316)는 그의 제어 입력에서 상승 에지를 검출한 것에 응답하여 카운트업할 것이다(예컨대, 카운터(316)는 신호 V1에 존재하는 펄스들의 수를 모니터링/카운트하는 데 사용될 수 있다). 카운터(316)는 또한 리셋 신호 Vrs를 수신하기 위한 리셋 입력을 포함할 수 있다. 신호 Vrs는 신호 V2의 필터링된 버전일 수 있다(예컨대, 저역 통과 필터(318)가 신호 V2를 필터링하는 데 사용될 수 있다).
예를 들어, 장치(10)가 초기에 전원이 켜지는 시나리오를 생각해보자. 파워 온 리셋(Power-On-Reset, POR) 동작 동안, 신호 V2는 초기에 영(0) 볼트일 수 있고, 전압 조절기(310)를 사용하여 하이 전압 레벨로 구동될 수 있다(예컨대, 신호 V2가 0 볼트로부터 플러스 전압 레벨로 스텝업(step up)될 수 있다). 신호 V2가 로우일 때, Vrs가 로우이고, 카운터(316)는 0의 카운트 값을 가지는 리셋 모드에 있을 수 있다. 신호 V2가 하이로 구동될 때, Vrs는 점차적으로 하이로 충전될 것이고, Vrs 하이일 때, 카운터(315)는 더 이상 리셋 모드에 고착되지 않고, 이제 그의 제어 입력에서 상승 및/또는 하강 에지를 검출할 시에 카운트업하기 시작할 수 있다.
카운터(316)는 그의 현재 카운트 값을 반영하는 카운트 신호 Vc를 제공할 수 있다. 신호 Vc는 다중 비트 디지털 신호 또는 연속적인 아날로그 신호일 수 있다. 튜닝가능 요소(302)는 경로(320)를 통해 신호 Vc를 수신하도록 구성될 수 있다. 튜닝가능 요소(302)는 안테나 튜닝 요소(100)의 단자(A)에 단락된 제1 단자, 안테나 튜닝 요소(100)에 대한 단자(B)(예컨대, 접지된 제2 단자(B))로서 역할을 하는 제2 단자, 및 제어 신호 Vc가 수신되는 제3 단자를 가지는 3단자 구성요소일 수 있다. 튜닝가능 요소(302)는 신호 Vc의 값에 기초하여 원하는 동작 상태에 있을 수 있다. 따라서, 이러한 방식으로 구성된 제어 회로(300)는 튜닝가능 요소(302)를 조정하기 위한 원하는 Vc 값을 제공하도록 기동 동안에 구성될 수 있는 제어 논리로서 역할을 할 수 있다. 단일의 안테나(40)가 다수의 안테나 튜닝 회로(100)를 포함할 수 있고, 여기서 무선 회로(34)가 원하는 주파수 대역을 커버할 수 있도록 이들 튜닝 회로 각각이 적절히 조정될 수 있다.
안테나 튜닝 회로(100)의 동작이 도 13의 타이밍도에 의해 추가로 예시되어 있다. 시각 t0에서, 장치(10)는 전원이 켜질 수 있고, 전압 신호들 V1, V2, V3, 및 Vref가 각각의 플러스 전압 레벨로 하이로 구동될 수 있다(예컨대, 신호 V1은 전압 레벨 V11로 어써트될 수 있고, 신호 V2는 전압 레벨 V22로 어써트될 수 있으며, 신호 V3은 전압 레벨 V31로 어써트될 수 있고, 신호 Vref는 전압 레벨 Vrr로 어써트될 수 있다). 도 13에 도시된 바와 같이, 신호들 V1 및 V3은 어떤 미리 결정된 패턴에 따라 변조될 수 있는 반면, 신호들 V2 및 Vref는 고정되어 있다. 예를 들어, 신호 V1은 V11과 V12 사이에서 변하는 전압 레벨을 가질 수 있는 한편, 신호 V3은 V31과 V32 사이에서 변하는 전압 레벨을 가질 수 있다. 도 13의 예에서, 전압 레벨 V12는 V22보다 크고, 전압 레벨 V22는 V31보다 크다. 전압 레벨 Vrr은, 비교기(314)가 신호 V3의 변화에 응답하여 그의 출력을 토글하도록, V31보다 작지만 V32보다 커야 한다. 예를 들어, 비교기(314)는 신호 V3이 전압 레벨 V31에 있을 때(즉, V3이 Vref보다 클 때) 그의 출력을 하이로 구동할 것이고, V3이 전압 레벨 V32에 있을 때(즉, V3이 Vref보다 작을 때) 그의 출력을 로우로 구동할 것이다.
카운터(316)는 그의 제어 입력에서 상승 에지가 검출될 때마다 현재의 카운트 값을 추적할 수 있다(도 12). 저역 통과 필터링된 전압 신호 Vrs가 (시각 t1에서) 하이로 상승할 때까지 카운트 값은 0인 채로 유지될 것이다. Vrs가 하이일 때, 카운터(316)는 그의 카운트 값을 증가시키기 시작할 수 있다. 일반적으로, 신호 V1이 전압 레벨 V12로부터 다시 V11로 토글할 때마다 (또는 V3이 V1에 비례하기 때문에 신호 V3이 전압 레벨 V32로부터 다시 V31로 상승할 때마다) 상승 에지가 비교기 출력에서 발생될 것이다. 도 13의 예에 도시된 바와 같이, 카운터(316)는 최종 카운트 값이 4이도록 시각 t2, t3, t4, 및 t5에서 카운트업할 수 있다. 원하는 경우, 카운터(316)가 정상 동작 이전에 원하는 카운트 값을 나타내도록, 신호 V1이 임의의 원하는 신호 변조 방식을 사용하여 (예컨대, 도 13에 도시된 바와 같은 정방형파 패턴, 사인 파형, 톱니 파형, 또는 다른 유형의 파형을 사용하여) 변조될 수 있다. (최종 카운트 값에 비례하는) 얻어진 제어 신호 Vc가 튜닝가능 요소(302)를 제어하는 데 직접 사용될 수 있다.
도 14는 각각의 동작 주파수 대역에 대응하는 요구된 카운트 값을 나타내는 예시적인 룩업 테이블(400)이다. 테이블(400)은 사전 특성화된(precharacterized) 제어 값을 포함할 수 있고, 저장 및 처리 회로(28)에 저장될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 주파수 대역 1에서의 동작을 위해 2의 카운트 값이 필요하고, 주파수 대역 2에서의 동작을 위해 3의 카운트 값이 필요하고, 주파수 대역 5에서의 동작을 위해 5의 카운트 값이 필요하고, 등등이다. 안테나 튜닝 회로(100)들이 테이블(400)의 값들에 기초하여 장치 기동 동안 병렬로 조정될 수 있다. 결과적으로, 각각의 튜닝 회로(100)는 룩업 테이블(400)에서의 주어진 카운트 값이 안테나(40)가 대응하는 주파수 대역(들)에서 만족스러운 무선 성능을 나타내는 데 도움을 주는 역할을 하도록 설계되어야 한다.
다른 적합한 배열에서, 각각의 안테나 튜닝 회로(100)가 개별적으로 조정될 수 있다. 본 구현예는 기동 동안 또는 정상 동작 동안 제어 신호가 각각의 안테나 튜닝 회로(100)로 개별적으로 라우팅될 수 있게 하는 부가의 제어 회로 및 제어 경로들을 필요로 할 수 있다. 이러한 배열에서, 각각의 안테나 튜닝 회로(100)는 원하는 주파수 대역이 커버되도록 그의 튜닝가능 요소(302)를 제어하는 데 필요한 제어 값을 나타내는 전용 룩업 테이블(400)을 가질 수 있다.
일반적으로, 요소(302)는 실시간으로 조정될 수 있는 임의의 스위칭가능 또는 튜닝가능 전기 구성요소일 수 있다. 도 15는 튜닝가능 요소(302)의 하나의 적합한 회로 구현예를 도시한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 요소(302)는 단자(A)와 단자(B) 사이에 직렬로 결합된 무선 주파수 스위치(402) 및 부하 회로(Z)를 포함할 수 있다. 스위치(402)는 p-i-n 다이오드, 갈륨 비소 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor, FET), 마이크로전기기계 시스템(Microelectromechanical System, MEMS) 스위치, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET), 고전자 이동도 트랜지스터(High-Electron Mobility Transistor, HEMT), 가상 HEMT(Pseudomorphic HEMT), 규소 절연막(Silicon-on-Insulator, SOI) 기판 상에 형성된 트랜지스터 등을 사용하여 구현될 수 있다. 스위치의 상태는 제어 회로(300)(도 11)로부터 발생된 신호 Vc를 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 하이 Vc는 스위치(402)를 턴온시키거나 닫을 것이지만, 로우 Vc는 스위치(402)를 턴오프시키거나 열 것이다.
부하 회로(Z)가 하나 이상의 전기 구성요소로 형성될 수 있다. 회로(Z)의 전부 또는 일부로서 사용될 수 있는 구성요소는 저항기, 인덕터 및 커패시터를 포함한다. 회로(Z)에 대한 원하는 저항, 인덕턴스, 및 커패시턴스는 집적 회로를 사용하여, 개별 구성요소(예컨대, 표면 실장 기술 인덕터)를 사용하여 그리고/또는 개별 구성요소 또는 집적 회로의 일부가 아닌 유전체 및 전도성 구조물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 저항은 저항성 금속 합금의 가는 선을 사용하여 형성될 수 있고, 커패시턴스는 유전체에 의해 분리된 2개의 전도성 패드를 서로 가까이 이격시킴으로써 형성될 수 있으며, 인덕턴스는 전도성 경로(예컨대, 송전선)를 인쇄 회로 기판 상에 생성함으로써 형성될 수 있다.
다른 적합한 배열에서, 튜닝가능 요소(302)는 스위치(404)(예컨대, 단극 3단(single-pole triple-throw) 무선 주파수 스위치) 및 다수의 부하 회로(Z1, Z2, Z3)를 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 스위치(404)는 포트(P1, P2, P3, P4)들을 가질 수 있다. 튜닝가능 요소(302)의 단자(B)는 포트(P1)에 결합될 수 있는 한편, 튜닝가능 요소(302)의 단자(A)는 회로(Z1)를 통해 포트(P2)에, 회로(Z2)를 통해 포트(P3)에 그리고 회로(Z3)를 통해 포트(P4)에 결합될 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 부하 회로(Z1, Z2, Z3)들은 집적 회로, 개별 구성요소, 또는 다른 적합한 전도성 구조물을 사용하여 형성되는 저항성 구성요소, 유도성 구성요소, 및 용량성 구성요소의 임의의 원하는 조합을 포함할 수 있다. 스위치(404)는 제어 회로(300)에 의해 발생되는 신호 Vc를 사용하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 스위치(404)는 Vc가 제1 값에 있을 때 포트(P1)를 포트(P2)에 결합시키도록, Vc가 제1 값과 상이한 제2 값에 있을 때 포트(P1)를 포트(P3)에 결합시키도록, 그리고 Vc가 제1 값 및 제2 값과 상이한 제3 값에 있을 때 포트(P1)를 포트(P4)에 결합시키도록 구성될 수 있다.
튜닝가능 요소(302)가 3개의 임피던스 부하 회로를 포함하는 도 16의 예는 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 범주를 제한하는 역할을 하지 않는다. 원하는 경우, 튜닝가능 요소(302)는 임의의 원하는 수의 부하 회로들 간의 스위칭을 지원하도록 구성된 임의의 수의 포트들을 가지는 무선 주파수 스위치를 포함할 수 있다.
다른 적합한 배열에서, 튜닝가능 요소(302)는 가변 커패시터 회로(406)(때로는 버랙터(varactor)라고 함)를 포함할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 버랙터는 제1 단자(A), 제2 단자(B), 및 제어 회로(300)로부터 신호 Vc를 수신하도록 동작가능한 제어 단자를 가질 수 있다. Vc가 버랙터(406)의 커패시턴스를 원하는 크기로 조정하도록 제어 회로(300)가 조정될 수 있다. 버랙터(406)는 집적 회로, 하나 이상의 개별 구성요소(예컨대, SMT 구성요소) 등을 사용하여 형성될 수 있다. 일반적으로, 버랙터(406)는 연속 가변 커패시터 또는 반연속 조정가능 커패시터일 수 있다.
도 18은 다수의 관심 대상의 통신 대역들을 커버하기 위해 도 12와 관련하여 도시된 유형의 안테나 튜닝 회로를 동작시키는 예시적인 단계들의 플로우차트이다. 단계(500)에서, 기저대역 프로세서(88)는 무선 송신/수신을 위한 원하는 주파수 대역을 선택할 수 있다. 단계(502)에서, 기저대역 프로세서(88)는 선택된 주파수 대역에 대응하는 카운트 값(M)(즉, 선택된 주파수 대역에서의 동작을 지원하기 위해 튜닝가능 요소(302)가 적절히 튜닝되도록 카운터(316)가 나타낼 필요가 있는 카운트 값)을 획득하기 위해 미리 결정된 룩업 테이블(예컨대, 회로(28)에 저장된 사전 계산된 룩업 테이블(400))을 참조할 수 있다.
단계(504)에서, 제어 회로(28)는 전압 신호 V1을 0 볼트로 구동할 수 있고, 임시 카운트 변수 K를 0으로 설정할 수 있다. 단계(506)에서, 제어 회로(28)는 신호 V1을 전압 레벨 V11로 어써트하도록 구성되어 있을 수 있다(예컨대, 도 13에서의 시각 t0 참조).
단계(508)에서, 저장 및 처리 회로(28)는 K가 M과 같은지를 검사할 수 있다. K가 M과 같지 않은 경우(즉, K가 M보다 작은 경우), 제어 회로(28)는 일시적으로 신호 V1을 전압 레벨 V12로 저하시킬 수 있고, K가 1만큼 증가될 수 있다(예컨대, 도 13에서의 신호 V1의 하강 에지를 참조). 처리는 이어서, 경로(510)로 나타낸 바와 같이, 단계(506)로 루프백할 수 있다. K가 M과 같은 경우, 안테나 튜닝 절차가 완료되고, 장치(10)는 원하는 주파수 대역(들)에서 무선 주파수 신호를 송신 및 수신하기 위해 정상 동작에 있을 수 있다.
다른 관심 대상의 동작 주파수 대역들이 필요한 시나리오들에서(예컨대, 장치(10)가 다른 지리적 영역으로 이동할 때), 장치(10)는 자동으로 전원이 꺼질 수 있고, 장치(10)가 다른 관심 대상의 주파수 대역들에서 동작할 수 있도록 룩업 테이블(400)에 따라 안테나(40)들을 선택적으로 튜닝하기 위해 도 18의 단계들이 반복될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 안테나 피드 단자를 포함하는 안테나 피드, 안테나 피드로부터 제1 제어 신호를 수신하도록 구성되고 제2 제어 신호를 발생시키도록 구성된 제어 회로, 및 제1 안테나 피드 단자에 결합된 제1 단자, 제2 안테나 피드 단자에 결합된 제2 단자, 및 제2 제어 신호를 수신하도록 구성된 제3 단자를 가지는 안테나 튜닝 요소를 포함하는 전자 장치에서의 안테나가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 안테나는 적어도 커패시터를 통해 안테나 피드에 결합된 안테나 공진 구조물들을 추가로 포함하고, 안테나 튜닝 요소의 제1 및 제2 단자는 각각의 인덕터를 통해 제1 및 제2 안테나 피드 단자에 결합된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로는 제1 제어 신호를 수신하고 대응하는 제1 및 제2 전압 신호를 발생시키도록 구성된 전압 조절 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로는 제1 및 제2 전압 신호를 수신하도록 구성된 비교기 회로를 추가로 포함하고, 비교기 회로는 제1 전압 신호가 제2 전압 신호를 초과할 때 그의 출력을 하이로 구동하도록 동작가능 하고, 제2 전압 신호가 제1 전압 신호를 초과할 때 그의 출력을 로우로 구동하도록 동작가능하다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로는 비교기 회로의 출력에 결합된 제어 입력을 갖고 제2 제어 신호가 제공되는 출력을 가지는 카운터 회로를 추가로 포함하고, 카운터 회로는 그의 제어 입력에서 천이를 검출한 것에 응답하여 그의 카운트를 증가시키도록 구성되어 있으며, 비교기 회로의 출력에서의 제2 제어 신호는 카운터 회로와 연관된 카운트에 비례한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 튜닝 요소는 무선 주파수 스위칭 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 튜닝 요소는 무선 주파수 스위칭 회로의 각각의 포트에 결합된 복수의 용량성 구조물을 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 튜닝 요소는 무선 주파수 스위칭 회로의 각각의 포트에 결합된 복수의 유도성 구조물을 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 튜닝 요소는 가변 커패시터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나는 루프 안테나, 역F 안테나, 패치 안테나, 슬롯 안테나, 평면 역F 안테나, 및 나선 안테나로 이루어진 군으로부터 선택되는 안테나를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제어 회로, 송수신기 회로, 및 안테나를 가지는 전자 장치를 사용하는 방법으로서, 안테나는 안테나 피드를 통해 송수신기 회로에 결합되어 있고, 제어 회로는 안테나 피드에 결합되어 있으며, 안테나는 적어도 하나의 안테나 튜닝 회로를 포함하고, 상기 방법은, 제어 회로를 사용하여, 제어 신호를 안테나 피드를 통해 안테나 튜닝 회로에 공급함으로써 원하는 주파수 대역에서 동작하도록 안테나를 튜닝하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 신호를 안테나 피드를 통해 안테나 튜닝 회로에 공급하는 것은 파워 온 리셋 동작(power-on-reset operations) 동안 제어 신호를 안테나 피드를 통해 안테나 튜닝 회로에 공급하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 본 방법은 정상 동작 동안 제어 회로를 사용하여 전원 신호를 안테나 피드를 통해 안테나 튜닝 회로에 공급하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로는 제어 신호를 미리 결정된 횟수만큼 토글하고, 안테나 튜닝 회로는 카운터 회로를 포함하며, 상기 방법은, 카운터 회로를 사용하여, 제어 신호가 토글하는 횟수를 카운트함으로써 안테나가 튜닝되는 양을 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 튜닝 회로는 제어 회로 및 튜닝가능 요소를 포함하고, 제어 신호를 안테나 튜닝 회로에 공급하는 것은 튜닝가능 요소를 조정하는 부가의 제어 신호를 발생시키도록 제어 회로를 구성하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 직류(DC) 제어 신호를 공급하는 제어 회로, 송수신기 회로, 및 안테나를 가지는 전자 장치를 사용하는 방법으로서, 안테나는 안테나 피드를 통해 송수신기 회로에 결합되어 있고, 제어 회로는 안테나 피드에 결합되어 있으며, 안테나는 적어도 하나의 안테나 튜닝 회로를 포함하고, 상기 방법은 안테나 튜닝 회로를 조정하기 위해 DC 제어 신호를 변조함으로써 안테나를 튜닝하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, DC 제어 신호를 변조하는 것은 제어 회로를 사용하여 DC 제어 신호를 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨 사이에서 변화시키는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, DC 제어 신호를 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨 사이에서 변화시키는 것은 제어 회로를 사용하여 미리 결정된 수의 펄스를 가지는 DC 제어 신호를 발생시키는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 튜닝 회로는 카운터 회로를 포함하며, 상기 방법은, 카운터 회로를 사용하여, DC 제어 신호에서의 펄스들의 수를 카운트함으로써 안테나가 튜닝되는 양을 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 장치가 주어진 무선 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고, 상기 방법은, 제어 회로에 저장된 미리 결정된 룩업 테이블을 참조함으로써 주어진 무선 주파수 대역에 기초하여 DC 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식을 선택하는 단계를 추가로 포함한다.
이상의 내용은 본 발명의 원리를 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 수정이 행해질 수 있다. 이상의 실시예는 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에서의 안테나로서,
    제1 및 제2 안테나 피드 단자를 포함하는 안테나 피드;
    상기 안테나 피드로부터 제1 제어 신호를 수신하도록 구성되고 제2 제어 신호를 발생시키도록 구성된 제어 회로; 및
    상기 제1 안테나 피드 단자에 결합된 제1 단자, 상기 제2 안테나 피드 단자에 결합된 제2 단자, 및 상기 제2 제어 신호를 수신하도록 구성된 제3 단자를 가지는 안테나 튜닝 요소를 포함하는, 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 커패시터를 통해 상기 안테나 피드에 결합된 안테나 공진 구조물들을 추가로 포함하고, 상기 안테나 튜닝 요소의 상기 제1 및 제2 단자는 각각의 인덕터를 통해 상기 제1 및 제2 안테나 피드 단자에 결합된 것인, 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 제어 신호를 수신하고 대응하는 제1 및 제2 전압 신호를 발생시키도록 구성된 전압 조절 회로를 포함하는 것인, 안테나.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제1 및 제2 전압 신호를 수신하도록 구성된 비교기 회로를 추가로 포함하고, 상기 비교기 회로는 상기 제1 전압 신호가 상기 제2 전압 신호를 초과할 때 그의 출력을 하이(high)로 구동하도록 동작가능 하고, 상기 제2 전압 신호가 상기 제1 전압 신호를 초과할 때 그의 출력을 로우(low)로 구동하도록 동작가능한 것인, 안테나.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 비교기 회로의 상기 출력에 결합된 제어 입력을 갖고 상기 제2 제어 신호가 제공되는 출력을 가지는 카운터 회로를 추가로 포함하고, 상기 카운터 회로는 그의 제어 입력에서 천이를 검출한 것에 응답하여 그의 카운트를 증가시키도록 구성되어 있으며, 상기 비교기 회로의 상기 출력에서의 상기 제2 제어 신호는 상기 카운터 회로와 연관된 상기 카운트에 비례하는 것인, 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 요소는 무선 주파수 스위칭 회로를 포함하는 것인, 안테나.
  7. 제6항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 요소는 상기 무선 주파수 스위칭 회로의 각각의 포트에 결합된 복수의 용량성 구조물을 추가로 포함하는 것인, 안테나.
  8. 제6항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 요소는 상기 무선 주파수 스위칭 회로의 각각의 포트에 결합된 복수의 유도성 구조물을 추가로 포함하는 것인, 안테나.
  9. 제1항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 요소는 가변 커패시터를 포함하는 것인, 안테나.
  10. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 루프 안테나, 역F 안테나, 패치 안테나, 슬롯 안테나, 평면 역F 안테나, 및 나선 안테나로 이루어진 군으로부터 선택되는 안테나를 포함하는 것인, 안테나.
  11. 제어 회로, 송수신기 회로, 및 안테나를 가지는 전자 장치를 사용하는 방법으로서, 상기 안테나는 안테나 피드를 통해 상기 송수신기 회로에 결합되어 있고, 상기 제어 회로는 상기 안테나 피드에 결합되어 있으며, 상기 안테나는 적어도 하나의 안테나 튜닝 회로를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제어 회로를 사용하여, 제어 신호를 상기 안테나 피드를 통해 상기 안테나 튜닝 회로에 공급함으로써 원하는 주파수 대역에서 동작하도록 상기 안테나를 튜닝하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어 신호를 상기 안테나 피드를 통해 상기 안테나 튜닝 회로에 공급하는 것은 파워 온 리셋 동작(power-on-reset operations) 동안 상기 제어 신호를 상기 안테나 피드를 통해 상기 안테나 튜닝 회로에 공급하는 것을 포함하는 것인, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어 회로를 사용하여, 정상 동작 동안 전원 신호를 상기 안테나 피드를 통해 상기 안테나 튜닝 회로에 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제어 회로는 상기 제어 신호를 미리 결정된 횟수만큼 토글(toggle)하고, 상기 안테나 튜닝 회로는 카운터 회로를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 카운터 회로를 사용하여, 상기 제어 신호가 토글하는 횟수를 카운트함으로써 상기 안테나가 튜닝되는 양을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 청구항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 회로는 제어 회로 및 튜닝가능 요소를 포함하고, 상기 제어 신호를 상기 안테나 튜닝 회로에 공급하는 것은 상기 튜닝가능 요소를 조정하는 부가의 제어 신호를 발생시키도록 상기 제어 회로를 구성하는 것을 포함하는 것인, 방법.
  16. 직류(DC) 제어 신호를 공급하는 제어 회로, 송수신기 회로, 및 안테나를 가지는 전자 장치를 사용하는 방법으로서, 상기 안테나는 안테나 피드를 통해 상기 송수신기 회로에 결합되어 있고, 상기 제어 회로는 상기 안테나 피드에 결합되어 있으며, 상기 안테나는 적어도 하나의 안테나 튜닝 회로를 포함하고, 상기 방법은
    상기 안테나 튜닝 회로를 조정하기 위해 상기 DC 제어 신호를 변조함으로써 상기 안테나를 튜닝하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 DC 제어 신호를 변조하는 것은 상기 제어 회로를 사용하여 상기 DC 제어 신호를 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨 사이에서 변화시키는 것을 포함하는 것인, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 DC 제어 신호를 상기 제1 전압 레벨과 상기 제2 전압 레벨 사이에서 변화시키는 것은 상기 제어 회로를 사용하여 미리 결정된 수의 펄스를 가지는 DC 제어 신호를 발생시키는 것을 포함하는 것인, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 회로는 카운터 회로를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 카운터 회로를 사용하여, 상기 DC 제어 신호에서의 펄스들의 수를 카운트함으로써 상기 안테나가 튜닝되는 양을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 전자 장치는 주어진 무선 주파수 대역에서 동작하도록 구성되고, 상기 방법은,
    상기 제어 회로에 저장된 미리 결정된 룩업 테이블을 참조함으로써 상기 주어진 무선 주파수 대역에 기초하여 상기 DC 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식을 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
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