KR920005099B1 - 호모트로픽 안테나 시스템 - Google Patents

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프레드릭 네이셀 토마스
발자노 퀴어리노
아더 프리버그 토마스
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모토로라 인코포레이티드
빈센트 죠셉 로너
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Abstract

내용 없음.

Description

호모트로픽 안테나 시스템
제1도는 본 발명의 양호한 실시예를 구체화한 것과 같은 휴대용 데이타 수신기에 대한 투시도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 대한 전기적 개략도.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 대한 전기적 개략도.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 대한 전기적 개략도.
제5도는 본 발명의 안테나 시스템에 이용될 수 있는 안테나 구조에 대한 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
13, 14 : 안테나 21, 22, 23 : PIN 다이오드
28 : 수신기 30 : 비트질 검출기
31 : 마이크로 프로세서
본 발명은 휴대용 통신 송수신기의 분야에 관한 것으로서, 특히 송수신기가 이용되는 변화하는 환경에 응답하여 안테나/수신기 특성을 전자적으로 바꾸기 위해 채용된 휴대용 송수신기 안테나 시스템에 관한 것이다.
휴대용 무선 송수신기는 통신 기술의 여러 분야에 이용된다. 휴대용 송수신기는 경찰이나 다른 공무원들에 의해서 사용된 것과 같은 송수신 겸용의 통신 시스템인 페이징(paging)시스템에서 볼수 있으며 보다 최근에 휴대용 수신기는 무선 링크(link)를 통해 호스트 컴퓨터와 통신하는데 이용된 휴대용 데이타 단말기에서 이용되는 것으로 알려져 있다. 휴대용 데이타 단말기는 컴퓨터 진단 및 휴대용 단말기에 확장된 컴퓨터 전력을 제공한다.
과거의 전형적인 페이징 수신기는 전송된 RF신호의 자계 성분에 전형적으로 응답하는 루프형 안테나가 내장되어 있다. 이러한 형태의 안테나 시스템은 한계 성능을 제공하지만, 루프 안테나가 무선 하우징내에 은폐될 수 있고 수신기가 인체에 매우 접근하여 있을때 잘 응답하기 때문에 바람직하다. 그러나, 안테나/수신기 결합의 전체적 감도는 수신기가 인체에 매우 접근하여 있지 않을 경우에 다소 저하된다. 더우기, 루프형 안테나는 송신기를 또한 이용하는 휴대용 장치에 이용하기에 부적합하게 하는 어떤 문제점을 보인다.
수신기 및 송신기를 모두 포함하는 휴대용 유니트는 다수의 유니트 사이의 통신이 바람직한 공무 및 개인사업에 이용된다. 전형적으로 상기 유니트들은 외부 나선형(helical), 단극(monopole) 또는 쌍극(dipole)안테나와 결합하여 사용된 수신기 및 송신기를 포함한다. 이들 안테나는 RF신호의 전계에 응답하고 안테나 휴대용 장치의 하우징 외부에 배치될때 더 양호한 송수신 특성을 제공한다. 또한 나선형 및 단극 안테나 성능은 안테나가 인체에 매우 접근하여 작동될때 실제로 저하된다.
페이징 수신기는 사용시에 보통 인체에 착용된다. 페이저(pager)와는 달리 휴대용 송수신기는 여러 다른 환경에서 이용된다. 휴대용 송수신기는 얼굴의 앞면에서 손으로 받쳐들고 사용하거나, 허리에 착용되거나 또는 전도 비전도 표면상에 놓여질 수 있다.
데이타 처리 및 데이타 통신 기술의 장점을 갖기 때문에, 호스터 컴퓨터와 협력하여 데이타를 송수신할 수 있는 휴대용 통신 장치를 제조하는 것이 바람직하다. 이들 장치는 가령, 현장의 컴퓨터 시험 및 진단을 수행하고 그에 대한 기록을 보존하기 위해 휴대용 말단기를 사용하는 수리공에게 유용하다. 상기 단말기는 간편하게 갖고 다닐 수 있도록 되도록 작게 휴대용 단말기를 제조하는 것이 바람직하다. 더우기, 단말기 하우징내에 완전히 봉입된 안테나 시스템을 구비한 휴대용 데이타 단말기를 제공하는 것도 바람직하다. 이러한 특징은 단말기 안테나 시스템을 보호할 뿐만 아니라 데이타 단말기의 휴대의 편리성을 증가시킨다.
이들 단말기는 손에 쥐거나, 허리에 착용되거나, 외투 호주머니에 넣거나, 책상 위에서 사용되거나 혹은 수리 연장통에 넣어서 갖고 다닐 수 있다. 단말기의 물리적 환경 뿐만 아니라 장치의 방향은 단말기가 한번 이용되고 다음에 이용됨에 따라 계속해서 변화한다.
휴대용 데이타 단말기가 다수의 뚜렷한 환경 및 방위에서 작동되므로 변화하는 환경에 쉽게 적응한 안테나 시스템을 제공할 필요가 있다. 이 적응성은 휴대용 데이타 단말기가 인체에 매우 접근하여 사용될때 특히 유용하다.
적응할 수 있는 안테나 시스템은 종래의 기술에 존재하지만, 이동 또는 고정 통신 시스템에 사용되어 있는 안테나 시스템에 대하여 주로 집종되어 왔다. 이들 시스템은 전형적으로 자동차에 토대를 둔 환경에 충족되고, 서로 1/4파장이 이상이 되도록 배치된 2개의 동일 안테나를 이용한다. 안테나 시스템이 건물을 통과하는 자동차와 같은 변화하는 환경을 통과할때 한 안테나의 다중선로의 혼신으로 인해 RF에너지가 낮은 공간의 한점이나 또는 널(null)에 직면할 수 있고, 무선 수신기는 교번 안테나를 선택한다.
이들의 적응할 수 있는 안테나 시스템은 모빌 다이버시티 시스템(mobile diversity systems)으로서 알려져 있고, 널이 공간의 한점에서 일어날 때, 전형적으로 1/4 파장인 널에서 얼마간 떨어져 있는 한점에서 일어나는 널의 가능성은 낮다는 조건인 원리에 따라 작동한다. 간단히 말해서 모빌 다이버시티 시스템내의 한 안테나가 널에 있다면, 다른 안테나는 대체로 널에 있지 않는다.
더우기, 모빌 다이버시티 시스템은 동일 평면으로 향해지고 동일한 수신 특성을 나타내는 동일한 안테나를 이용한다. 모빌 다이버시티 시스템내의 안테나는 자동차의 외부에 배치되고 전형적으로 단극, 쌍극 또는 나선형 안테나를 이용한다.
상기 형의 안테나 시스템은 전자파가 377Ω의 임피던스를 나타내고, 안테나의 직접적인 물리적 환경은 변화하지 않는 자유 공간 환경내에서 작동하도록 설계되어 있다. 이러한 안테나 시스템은 환경이 변할때 예를들면, 인체에 매우 접근하여 있을 때 휴대용 송수신기에 특히 불합리하게 된다.
적응할 수 있는 안테나 시스템은 휴대용 통신 장치내에 보통 가능하지가 않은, 적어도 1/4파장 떨어져 배치된 안테나를 다이버시티형 안테나 시스템이 필요로 한다는 것을 예시하는 종래의 기술로 인해 어느 정도 휴대용 통신 장치용으로 개발되어 오지 못했다. 또한, 공간 제한 및 미관상 때문에 다수의 단극형 안테나가 무선 하우징 외부에 배치하는 것은 실용적이지도 않고 바람직하지도 않다.
상술한 것과 다른 단점들에 대해서는 안테나 시스템이 동시에 무선 하우징내에 완전히 수용되는 동안에 극도의 페이딩(fading)에 빠지기 쉬운 신호를 송신하거나 또는 확실히 수신하도록 안테나 시스템이 사용될 수 있는 휴대용 송수신기를 사용하기 위해 개선된 적응 안테나 시스템을 필요로 하는 점이다.
본 발명은 서로 1/4파장만큼 떨어져 배치될 수도 있고 배치되지 않을 수도 있는 다수의 안테나를 무선 하우징내에 내장함으로써, 그리고 시스템내에 각종 안테나 선택을 제공하는 안테나 특성 및 배치에 의존함으로써 휴대용 수신기에 있어서의 상술한 문제점을 극복한다. 특히, 다수의 안테나는 서로 다른 형태의 물리적 환경에서 최상으로 응답하도록 각각 설계된다. 안테나는 전형적으로 휴대용 수신기의 이용 기간 동안 동시에 저하되어지는 모든 가능성을 최소화시키도록 설계되고 배치된다.
따라서, 본 발명의 목적은 휴대용 송수신기에 내장될 수 있고 변화하는 환경에서 최적 상태로 수신되는 개선된 안테나 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 휴대용 무선 하우징에 완전히 봉입될 수 있는 적절한 안테나 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 인체에서 떨어져 있을때 뿐만 아니라 인체 가까이에 있는 동안 최대 수신기의 감도를 유지하는 휴대용 무선 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 휴대용 안테나가 이용되리라 예상되는 다수의 어떤 다른 환경에서도 양호한 수신기의 감도를 유지하는 휴대용 무선 안테나 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 또 다른 목적은 휴대용 유니트의 방위가 변경됨에 따라 안테나/수신기의 감도를 최적화하는 것이다.
간단히 설명하면, 본 발명은 다수의 안테나가 휴대용 송수신기의 하우징내에 내장되는 안테나 시스템을 연구한 것이다. 상기 시스템내에 내장된 각각의 안테나는 뚜렷한 수신 특성을 나타내도록, 또는 대안에서, 시스템에 이용되는 다른 안테나와 관련하여 서로 다른 방위로 배치되도록 설계된다. 수신기는 특정 환경에서 각각의 안테나에 대한 상대 감도를 결정하고, 무선 수신기를 최적 수신 특성을 갖는 안테나에 연결한다.
본 발명에 대한 한 실시예는 구조상 유사하고 서로 수직 관계에 있는 2개의 안테나를 제공하고 있다. 이러한 안테나의 배열은 안테나 수신 패턴의 전계 벡터가 서로 다른 방향으로 향해진 2개의 안테나를 제공한다.
다중 통로 신호 반사가 비교적 없는 영역에서 휴대용 안테나가 사용될때, 원격 무선 송수신기로부터의 착신 신호는 주로 선형으로 분국화되고, 송신 안테나가 수직으로 분극화될 경우 전계 벡터는 수직으로 향하게 된다. 수신율을 최대로 하기 위하여 수신 안테나는 분극 향상과 매칭되어야 하며 즉, 수직으로 되어야 한다. 수평 수신 안테나는 거의 또는 전혀 신호 파워(singal power)를 수신하지 않는다. 그러므로, 2개의 휴대용 안테나중 하나는 유니트가 직립 위치로 손에 받쳐들거나 이용되는 동안 수직 분극을 수신하도록 향해지는 반면에 다른 안테나는 유니트가 예컨대 책상 위에 평평하게 놓여지는 동안 수직 분극을 수신하도록 행해진다.
본 발명의 또 다른 실시예는 가령, 유니트의 대량 단부에서 서로 물리적으로 분리된 어떤 구조로든 2개의 안테나를 내장한다. 위치는 양쪽의 안테나가 몇몇 사용자의 행동에 의해 동시에 질이 저하될 가능성이 최소로 되도록 선택된다. 예컨대, 휴대용 데이타 단말기는 손에 쥐어질 수도 있으며, 상기 손은 2개의 내부 안테나중 하나를 에워싸서 성능을 저하시키기도 한다. 나머지 안테나는 어쩌면, 에워싸지 않아서 적절하게 성능을 발휘할 것이다. 왼손잡이인가 혹은 오른손잡이인가에 따라서 그리고 유니트를 어떻게 쥐었는가에 따라서 상황이 역전될 수도 있다.
본 발명의 또다른 실시예는 달리 취하고 뚜렷한 수신특성을 제공하는 안테나 구조를 구체화한다. 한 안테나는 유니트 외부에 있는 쌍극 안테나이며, 이는 유니트가 인체에서 다소 떨어져 쥐어여 있을때에도 잘 실행된다. 다른 안테나는 유니트가 벨트에 착용될때 잘 실행되도록 동조되는 루프 안테나이다.
제1도는 본 발명와 함께 이용되는 것과 같은 휴대용 송수신기(10)에 대한 투시도이다. 휴대용 송수신기(10)는 표시기(12) 및 키보드(11)를 내장하여 호스트 컴퓨터와 통신하도록 이용된다. 휴대용 송수신기(10)는 데이타를 송수신하며, 현장의 컴퓨터를 를 진단하도록 이용될 수 있다. 휴대용 송수신기(10)는 서로 다른 방위로 배치된 다수의 안테나(13, 14)를 포함하는 개선된 호모트로픽(homotropic)안테나 시스템 뿐만 아니라 단말기 및 무선 전화 회로를 내장하는 플라스틱 하우징으로 구성된다. 이들 안테나(13, 14)는 뚜렷한 수신 특성을 나타낼 수도 있으며, 되도록 2개의 안테나가 플라스틱 하우징내에 있지만, 그 안테나중 하나는 휴대용 송수신기(10)의 외부에 있을 수도 있다. 개선된 호모트로픽 안테나 시스템에 내장되는 2개의 안테나는 1983년 4월 29일자로 출원되고 각각 카지미어즈 시위악(Kazimierz Siwiak)에 의해 발명의 명칭이 "3소자 로우 프로파일 안테나(Three Element Low Profile Antenna)"로 불리고 오스카 엠. 거레이(Oscar M. Garay)에 의해 "2 소자 로우 프로파일 와이어 안테나(Two Element Low Profile Wire Antenna)"로 불려진 계류중인 미합중국 특허원 489,893호와 제 489,984호에 설명되어 있다. 이들 발명은 본 발명의 양수인에게 양도되었다.
이들의 특허 출원서에 설명된 안테나는 전체 및 자계 벡터가 각각의 안테나에서 상이한 방식으로 향해진 수신 특성을 제공한다. 이들 안테나가 제1도에서 안테나(13, 14)와 같이, 서로 수직 관계로 배치될때 안테나 시스템은 각각의 안테나의 전계 및 자계 벡터가 서로에 관하여 직교하는 수신 패턴을 제공한다. 그러므로, 호모트로픽 안테나 시스템에서의 안테나의 본질적인 특징은 나의 안테나에 악영향을 미치는 환경 상태가 동일한 방법으로 대안 안테나에 영향을 미치지 않도록 각 안테나의 수신 특성이 충분히 서로 관련되지 않게 된다는 점이다.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 대한 상세한 전기적 개략도를 도시한 것이다. 본 발명은 신호질에 따라 각각의 안테나로부터 선택된 다수의 안테나(13, 14)와 결합하여 사용된 수신기(28)를 연구한 것이다. 제1안테나(14)는 PIN다이오드(21)에 결합된다. PIN다이오드는 인덕터(22) 및 커패시터(23)에도 결합된다. 제2안테나(13)는 커패시터(24) 및 인덕터(27)에 결합되는 PIN다이오드(26)에 결합된다. 커패시터(23, 24)의 접합부는 수신기(28)에 접속된다.
작동시, 안테나는 점 A 또는 점 B에 바이어스 전압을 걸므로써 활성화된다. 상기 바이어스 전압은 PIN다이오드(26 또는 21)를 안테나(13 또는 14)에서 커패시터(24 또는 23)를 통해 수신기(28)에 접속을 제공하는 도통 상태로 놓는다.
수신기(28)는 수신된 RF신호를 비트질 검출기(30)에 연결되어지는 저주파수 신호로 변환한다. 상기 비트질 검출기(30)는 수신기(28)의 출력 신호의 신호/질에 관련된 출력을 제공한다. 수신기(28)는 수신된 신호를 처리하고 이 신호를 소정의 형태의 저주파수 신호(이 경우에서는 약 4800비트/초의 2진 데이타)로 변환한다. 수신기의 데이타 출력은 수신된 비트의 질을 나타내는 플랙(flag)을 제공하는 2진 데이타 신호에 대응하는 2진 신호를 발생하는 비트질 검출기(30)에 결합된다. 비트질 검출기(30)는 본 발명에 따라 인입 데이타 및 비트질 정보를 처리하는 마이크로 프로세서에 결합된다. 마이크로 프로세서는 선택적으로 개별 안테나에 의해 발생되어지는 인입 신호의 질에 따라 안테나(13 또는 14)를 활성화시킨다.
적절한 비트질 검출기(30) 및 안테나 제어도식은 유진 제이. 브룩커트 등에 의해 발명되어 본 발명의 양수인에게 양도된 본 발명의 명칭이 "신호질 조절된 다이버트(Signal Quality Steered Diversity)"인 계류중인 미합중국 특허출원 대리인의 도키트 번호 CM-0218J에 도시되어 설명되어 있다.
본 발명의 주요 특징에 따라서, 신호는 수신기(28) 비트질 검출기(30)에 의해 처리되고, 마이크로 프로세서(31)는 수신된 질에 근거를 두고 판단을 내린다. 신호의 질이 예정된 임계 레벨 이하이면, 마이크로프로세서(31)는 대안 안테나를 선택한다. 대안 안테나도 받아들일 수 없는 질의 출력 신호를 발생한다면, 마이크로 프로세서(31)는 한 안테나가 만족스러운 레벨의 신호를 발생할때까지 번갈아 안테나를 선택한다. 특정 안테나는 신호가 받아들일 수 없는 질로 떨어질때까지 선택된 채로 유지한다.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 대한 상세한 전기적 도해를 도시한 것이다. 본 발명은 각각의 안테나로 부터의 신호 강도에 따라 선택되는 다수의 안테나(13, 14)와 결합하여 사용된 수신기(28)를 연구한 것이다. 제1안테나(14)는 PIN다이오드(23)에 결합된다. PIN다이오드는 역시 인덕터(22) 및 커패시터(23)에 결합된다. 제2안테나(13)는 커패시터(24) 및 인덕터(27)에 결합되어 있는 PIN다이오드(26)에 결합된다. 커패시터(23, 24)의 접합부는 수신기(28)에 접속된다.
작동시, 한 안테나는 바이어스전압을 점 A나 B에 걸므로서 활성화된다. 상기 바이어스 전압은 PIN다이오드(26 또는 21)를 안테나(13 또는 14)로부터 커패시터(24 또는 23)를 통해 수신기(28)까지 접속을 제공하는 전도 상태로 놓는다.
수신기(28)는 수신된 RF신호를 저주파수 신호로 변환하고 이 신호는 신호 강도 측정기(32)에 결합된다. 신호 강도 측정기(32)는 수신기(28)의 출력 신호의 신호 강도와 관련된 출력을 제공한다. 신호 강도 측정기(32)는 2상태의 2진 출력을 발생한다. 수신기 출력 신호의 신호대 잡음비가 예정된 레벨 이하일때 측정기(32)의 출력은 저상태이거나 또는 논리 "0"의 등가를 유지할 것이다.
역으로, 수신기 출력 신호의 신호대 잡음비가 예정된 레벨 이상으로 상승되면, 신호 강도 측정기(32)의 출력은 고상태이거나 또는 논리 "1"의 등가를 유지할 것이다.
신호 강도 측정기(32)는 AND게이트(33)에 결합된다. AND게이트(33)는 역시 멀티바이브레이터(34)로부터의 출력을 수신한다. 멀티바이브레이터(34)는 예정된 동작 주파수에서 논리 1 및 논리 0의 연속 스트림이나 또는 구형파 신호의 등가의 연속 스트림을 발생한다.
신호 강도 측정기(32)의 출력이 논리 0출력을 발생한다면, 멀티바이브레이터의 출력은 AND게이트(33)를 통해 플립플롭(55)에 결합된다. 플립플롭(35)이 멀티바이브레이터(34)로부터의 신호를 수신할때, 플립플롭(35)은 상태를 변경하여 이전의 펄스 주기로부터의 출력을 수신한다.
플립플롭(35)의 출력은 버퍼(37)에 의해 단자 A에 결합되고 인버터(36)에 의해 단자 B에 결합된다. 인버터(36)의 출력은 단자 B에 결합된다. 단자(A 및 B)는 PIN다이오드 안테나 스위치(21, 26)를 제어하기 위해 바이어스 전압을 제공한다. 그러므로, 신호는 각각의 안테나에서 인입 신호의 신호 강도에 따라 안테나(14)나 안테나(13)에 의해 수신된다. 본 발명의 주요 특징에 따라서, 신호는 수신기(28)에 의해 처리되고, 신호 강도 측정기(32)는 수신된 신호의 질에 근거를 두고 판정을 한다. 신호가 예정된(임계) 레벨이하이면, 시스템은 대안 안테나를 선택한다. 대안 안테나도 받아들 일 수 없는 레벨의 출력 신호를 발생하면, 안테나 시스템은 한 안테나가 만족스러운 레벨의 신호를 발생할때까지 안테나 간을 토글(toggle)할 것이다. 특정 안테나는 신호가 받아들일 수 없는 레벨로 떨어질 때까지 선택된 채로 유지할 것이다.
제4도는 본 발명의 제3실시예를 도시한 것이다. 제3실시예는 RF신호를 수신하는데 사용될 수 있는 2 이상의 안테나를 제공할 뿐만 아니라 송신기와 함께 사용될 수 있는 적응 안테나 시스템을 연구한 것이다.
제4도의 확대된 호모트로픽 안테나 시스템은 전기 공진소자(42)에 접속된 안테나(13)를 포함한다. 안테나(13)는 또한 PIN다이오드(44)에 결합된다. PIN다이오드(44)는 인덕터(46)에 결합된다. PIN다이오드(44) 및 인덕터(46)는 미합중국 특허 제 4,367,443호에 도시된 것과 같은 종래의 전력 증폭기일 수 있는 송신기 전력 증폭기(80)에 결합된다. 인덕터(46)는 또한 단자 T에 결합된다. 공진 소자(42)는 핀 다이오드(48)에 접속되며, 이 핀 다이오드는 이어서 커패시터(49)에 접속된다. 공진소자(42) 및 핀 다이오드(48)는 또한 제2공진 소자(50)에 접속된다.
제2공진 소자(50)는 핀 다이오드(64)및 인덕터(62)에 접속되어 있는 커패시터(60)에 접속된다. 핀 다이오드(64)는 제2안테나(14)에 접속된다.
작동시 제어신호는 점 A 및 점 B에 인가된다. 전압이 노드 A 및 노드 B에 있으면, 핀 다이오드(48)는 순방향 바이어스되고, 제1공진 소자(42)와 제2공진 소자(50)사이의 접합부는 전기적으로 접지된다. 안테나(13)에 나타나는 어떤 신호는 안테나(14)로부터 격리된다.
또한, 제어 전압은 핀 다이오드(64)를 순방향 바이어스시키는 점 B에 인가된다. 이때 안테나(14)는 안테나(13)로부터 격리되는 동안 다이오드(64) 및 커패시터(60)를 통해 수신기(28)에 접속된다.
역으로, 제어신호가 A 또는 B에 없을 경우, 다이오드(64)는 비반전 상태로 있고 그로써 무선 수신기에서 안테나(14)를 격리한다. 또한, 다이오드(48)에 인가된 제어 신호가 없으므로, 제1 및 제2공진 소자는 안테나(13)에서 수신기(28)에 전기적 접속을 제공한다.
마찬가지로, 안테나(14 또는 56)로 도시된 동일 회로를 이용함으로써 단자 "C"에 도시된 바와 같이 호모트로픽 안테나 시스템에 얼마든지 수신 안테나가 부바될 수 있다. 가령, 또 다른 안테나(56)는 인덕터(58), PIN다이오드(54) 및 커패시터(52)와 함께 안테나를 결합함으로써 부가될 수 있다. 안테나(56)는 단자 바이어스 "A" 및 바이어스 "N"에 바이어스 전압을 인가함으로써 선택될 수 있다.
상술된 바와 같이, 안테나(13 및 14)는 점 A 및 B에 인가된 제어 신호에 응답하여 수신기(28)에 선택적으로 접속된다. 수신기(28)는 무선 판별기에 접속되어지는 출력을 제공하고, 또한 신호 강도 측정기(29)에 분리 접속을 제공한다. 신호 강도 측정기는 수신기(28)의 출력에서 발생된 신호의 신호질에 관하여 이중 상태 출력을 제공한다. 신호 강도 측정기(29)는 이진 출력을 제공하기에 적합한 스켈치(squelch)형 회로일 수도 있다. 적절한 켈치 회로는 1975년판의 명칭이 "지방 전화 시스템(Rural Telephone System)"인 모토로라 교육 입문서 제 68 P81023E30호에서 설명되어 있다. 상기 교육 입문서는 미합중국 일리노이, 샤윰버그, 이스트 앨공킨 로드 1301 소재의 모토로라 인코포레이티드의 서비스 출판부나 또는 일리노이, 샤움버그, 이스트 앨골킨 로드 1313소재의 모토로라의 통신 전기부서에서 입수할 수 있다. 수신기의 출력 신호의 신호강도가 예정된 레벨 이하일 경우, 신호 강도 측정기(29)는 논리 "0"과 대응한 출력 신호를 발생한다. 역으로, 수신기의 출력 신호의 신호대 잡음비가 만족스러운 질이라면, 신호 강도 측정기의 출력은 논리 "1"의 등가를 유지한다. 신호 강도 측정기는 제2도에 관하여 이미 설명한 형태로 이루어져 있다.
신호 강도 측정기(29)의 출력은 AND게이트(30)에 접속된다. AND게이트(30)는 또한 멀티바이브레이터(31)로부터 입력을 수신한다. 멀티바이브레이터는 논리 1 및 논리 0의 진행을 포함하는 연속 출력 신호를 발생한다. 그러므로, 신호 강도 측정기의 출력이 논리 0출력을 발생하면, 멀티바이브레이터의 출력은 전자카운터(70)에 결합된다. 카운터(70)는 어떤 2진수에서도 카운팅하기 시작하도록 프로그램될 수 있는 표준 "시판품"의 2진 카운터이다. 2진 디코더(72)에 결합될때, 디코더는 단자 A, B, C 또는 N이나, 또는 차례로 다수의 출력과 연관된 버퍼 회로를 선택적으로 활성화한다. 제어신호 A, B, C 또는 N이 활성화될때, 안테나(13, 14, 56)는 수신기(28)에 선택적으로 접속된다. 하나의 안테나가 만족스러운 질의 신호를 발생할때, 주사 연속은 멈추고 시스템은 신호가 만족스러운 레벨 이하로 떨어질때까지 안테나상에 남아 있는다.
제3도의 호모트로픽 안테나 시스템이 신호를 전송하도록 이용된다면, 안테나 시스템은 송신용으로 단일 안테나를 이용하도록 배치되고 송신용으로 사용된 안테나와 수신기 사이의 격리를 제공하도록 배치된다.
송신을 시작하기 위하여, 휴대용송수신기의 이용자는 제4도에 도시된 PTT단자를 우선 활성화시킨다. PTT단자는 송수신기의 키보드상에 있는 스위치의 출력에 결합되거나 혹은, 송수신기에 있는 다른 회로에 의해 자동적으로 제어된다. 동시에, 바이어스 전압은 인덕터(46)의 단자 T에 인가된다. 바이어스 전압 T은 송신 기간 동안만 존재한다. 단자 T에 인가된 바이어스 신호는 PTT신호에 의해서 또한 활성화되는 버퍼(도시안됨)에 의해 공급된다. PTT신호는 송신기의 전력 증폭기(80) 및 OR게이트(76)에 인가된다. OR게이트의 출력은 인덕터(51)의 "A"단자에 제어 전압을 제공하여 다이오드(48)를 활성상태로 스위칭하고 공진 소자(42)와 공진 소자(50) 사이의 접합부에 AC접지를 제공한다. 그러므로, 안테나(13)에서의 RF에너지는 수신기(28)에서 격리된다. 단자 T에 인가된 바이어스 신호는 다이오드(44)를 활성화하며, 따라서, 안테나(13)와 송신기의 전력 증폭기(80)사이에 연속 선로를 제공한다.
제5도는 본 발명의 안테나 시스템에 이용되는 안테나 구조에 대한 선도이다. 상기 안테나는 제1도에 도시된 안테나(13, 14)와 실제로 동일하다. 이 안테나는 무선 하우징내에 내장된 무선 섀시(chassis)(14)상에 배치된 2개의 소자(90, 92)로 구성된다. 제1안테나소자(90)는 한단부에서 접지되고 반대 단부에서 안테나 시스템에 접속된 구동 소자이다. 제2안테나 소자(92)는 각 단부에서 접지되고, 800MHz 내지 850MHz의 동작 주파수 범위로 하는 동안 제1안테나 소자로부터 약 3cm의 거리에 위치된다. 제 2 안테나 소자는 제1소자에 해 반사소자로서 작용한다. 상기 안테나는 전계가 공중선과 섀시(94)에 의해 제공되는 접지평면 사이 뿐만 아니라 공중선 사이에 여기되는 신호 수신 패턴을 제공한다. 더우기, 상기 안테나 구조체는 인체 가까이에서 작동될때 만스러운 성능을 제공한다.
상기 안테나 구조체에 대한 보다 더 상세한 설명은 상기 계류중인 미합중국 특허원 제489,894 호에서 기술되어 있다.
제5도에 도시된 안테나는 손으로 구부러지지 않는 위치에 적어도 하나의 안테나를 배치시킴으로써 유니트가 손에 쥐어질때, 최상의 성능을 제공하도록 될 수 있다. 더우기, 상기 안테나는 최상의 옥외 또는 보디수신을 제공하도록 동조될 수 있다.
본 발명에 성공적으로 이용될 수 있는 또다른 안테나는 1982년 거레이 등에 의해 "이중 모드 송수신 안테나"라는 명칭으로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국특허 제 4,313,119호에 공개되어 있다. 본 발명과 함께 이용될 수 있는 또다른 안테나는 렌넬 등에 의해 "소형 무선 수신기용 수신 안테나"라는 명칭으로 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제 3,736,591 호에 공개되어 있다. 이들 안테나중 하나는 제1도의 안테나(13, 14)대신에 이용될 수 있고 휴대용 송수신기(10)의 하우징내부나 외부에 있다.
요약하면, 송신 및 적응할 수 있는 수신 특성을 제공할 수 있는 호모트로픽 안테나 시스템이 설명되었고 이 시스템은 휴대용 송수신기 하우징내에 양호하게 완전히 배치되는 적응 안테나 시스템을 제공한다. 안테나 시스템은 신호를 송수신할 수 있고 각각의 안테나에서의 신호질을 근거로 하여 특정 안테나를 자동적으로 선택한다. 이러한 사실은 본 발명의 원리 설명을 위해 설명되었다. 따라서, 다른 변경, 이용 및 실시예는 본 발명의 원리의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 분야에 숙련된자에게는 명백하다.

Claims (10)

  1. 안테나 시스템을 내장하는 비전도 하우징을 가진 휴대용 수신기에 이용하기 위한 호모트로픽 안테나 시스템에 있어서, 서로 관계가 없는 수신 특성을 제공하도록 배치되는 다수의 안테나(13, 14)와, RF신호를 소망의 주파수로 있는 신호로 변환하기 위한 수신기(28)와, 대응하는 안테나 수단 및 특정 제어 신호에 응답하여 상기 대응하는 안테나 수단을 활성화시키기 위한 상기 수신기수단 사이에 각각 결합된 다수의 전자스위치(21, 22, 23)와, 상기 수신기수단의 출력 신호의 신호질에 근거로여 제1 및 제2상태를 구비하는 출력 신호를 제공하기 위하여 상기 수신기수단에 결합된 신호 측정기(30)와, 상기 신호 측정기의 출력 신호에 응답하여 다수의 제어 신호를 제공하며, 만약 지금 활성화된 안테나 수단이 받아들일 수 없는 질의 신호를 발생할 경우 대안 안테나 수단을 활성화시키는 제어 회로(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자 스위치는 PIN다이오드 및 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 신호 측정기는 2상태 출력을 제공하도록 채용된 스켈치형 회로인 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 안테나는 서로 예정된 간격으로 떨어진 제1 및 제2소자를 갖는 다중 전선 안테나인 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신호 측정기는 비트 천이 지터(jitter)에 근거를 둔 잡음 플랙(flag)를 발생시키는 비트질 검출기의 회로인 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 안테나는 쌍극 안테나(a dipole antenna)인 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 안테나는 루프 안테나(a loop antenna)인 것을 특징으로 하는 호모프로픽 안테나 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 서로 다른 방위로 배치되는 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 실제로 상기 무선 하우징내에 배치되는 것을 특징으로 하는 호모트로픽 안테나 시스템.
  10. 하우징내에 배치된 다수의 안테나를 갖는 비전도성 하우징을 갖고, RF신호를 저주파수 신호로 변환시키기 위한 수신기수단을 가진 휴대용 장치에 사용하기 위한 개선된 방법에 있어서, 무선 하우징내로 서로 다른 방위로 2개 이상의 안테나(13, 14)를 배치하는 단계와, 특정 안테나를 선택적으로 활성화시키는 단계와, 활성화된 안테나 수단을 수신기수단에 결합하는 단계와, 상기 휴대용 수신기의 출력 신호의 신호 강도를 측정하는 단계와, 신호 강도 측정에 근거를 둔 제1 및 제2상태를 갖는 출력신호를 발생시키는 단계와, 상기 출력 신호가 상기 제1상태에 있을 경우 또 다른 안테나를 활성화시키고, 상기 출력 신호가 상기 제2상태로 있는 경우 안테나를 활성화된 상태로 유지하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
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