KR100459615B1 - 휴대폰의 안테나 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰에 복수개의 안테나를 구성하여 그 중 수신감도가 가장 좋은 안테나를 연결할 수 있는 휴대폰의 안테나 시스템을 구성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 휴대폰의 안테나 시스템은 듀플랙서(2)를 거쳐 수신부(3)와 송신부(4)에 회로적으로 연결된 제1안테나(1a)와, 상기 듀플랙서(2)와 수신부(3) 사이에 설치되는 스위칭수단(16)을 통하여 수신부(3)에 회로적으로 연결되는 제2안테나(1b)를 구성하고, 상기 제1안테나와 제2안테나는 스위칭소자의 컨트롤에 의하여 수신부(3)에 선택적으로 연결되는 구조로 이루어진다.

Description

휴대폰의 안테나 시스템{A diversity antenna system of the portable phone}

본 발명은 휴대폰의 다이버시티(diversity) 안테나 시스템에 관련된 것으로써, 더 상세히는 휴대폰에 복수개의 안테나를 구성하여 그 중 수신감도가 가장 좋은 안테나를 연결할 수 있는 안테나 시스템을 구성하는 것에 관련된 것이다.

일반적으로 휴대폰에는 도 1과 같이 저잡음증폭기(LNA), 믹서, 중간주파수처리부(IF) 등으로 구성되는 수신부(3)와, 고주파증폭기(PA), 구동증폭기(DA), 전압제어발진기(VCO) 등으로 구성되는 송신부(4)는 듀플랙서(2)를 사이에 두고 안테나(1)와 연결되도록 구성된다. 또, 상기 수신부(3)와 송신부(4)는 신호처리부(5)와 연결되도록 구성된다.

상기 안테나와 송,수신부 사이에 구성되는 듀플랙서(duplxer)는 송신 RF주파수와 수신RF주파수가 서로 다르기 때문에 상기 송수신 RF주파수를 분리하여 송수신할 수 있도록 필터링하고 노이즈 신호를 제거하여 주는 역할을 한다.

근래에는 800MHz대의 셀룰러(cellular)와 1.8GHz대의 PCS(personal communication service)밴드가 동시에 서비스되면서 2종류의 주파수 대역에서 송수신이 가능하도록 휴대폰이 구성되고 있다.

그러나, 도 1과 같이 송수신부가 안테나(1)를 공유하는 경우에는 안테나가 충분한 성능을 발휘하기 위하여 모든 주파수 대역을 커버할 수 있어야 하나 휴대폰의 특성상 안테나의 크기 및 형태에 한계가 있을 뿐만 아니라 셀룰러밴드와 PCS밴드를 송수신하는 안테나의 구조가 달라 휴대폰의 송수신감도를 저해하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 커버하는 대안으로써, 도 2와 같이 복수개의 안테나 즉 , 다이버시티 안테나 시스템을 구성하여 감도가 좋은 안테나를 스위칭하여 연결하는 기술이 공지되어 있다.

안테나(1a),(1b)와 듀플랙서(2) 사이에 스위치(6)를 구성하고, 신호처리부(5)에서 감도가 좋은 안테나를 연결할 수 있도록 스위치(6)를 컨트롤한다.

그러나, 상기 도 1 및 도 2 구조의 휴대폰에서는 스위치(6)가 듀플랙서(2)와 안테나 사이에 구성되기 때문에 송수신되는 RF주파수가 반드시 듀플랙서(2)를 거처야 한다. 즉, 기지국이 가깝고 신호간섭이 없는 지역이나, 송수신의 RF주파수 분리가 크게 중용하지 않은 경우에는 듀플랙서를 거치지 않고 RF주파수를 송수신하는 것이 휴대폰의 감도면에서 유리할 수 있으나, 이 경우에도 반드시 듀플랙서(2)를 거쳐 RF주파수가 송수신되기 때문에 감도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 복수개의 안테나를 휴대폰에 구성하되, 상기 안테나 중 선택되는 적어도 1개 이상의 안테나는 듀플랙서와 안테나 사이에 설치되는 스위칭소자에 의하여 그 듀플랙서를 거치지 않고 바로 수신부와 연결될 수 있도록 구성한다.

상기 스위칭소자는 신호처리부(5)에 의하여 컨트롤되도록 구성한다.

특히, 본 발명은 송신부 및 수신부와 연결된 듀플랙서에 제1안테나가 연결되도록 구성하고, 듀플랙서와 수신부 사이에 스위칭소자를 구성한 후 그 스위칭 수단에 제2안테나를 연결한다. 상기 스위칭소자가 듀플랙서에 연결된 제1안테나와 듀플랙서에 연결되지 않은 제2안테나 중 수신 감도가 좋은 안테나를 선택하여 수신부(3)에 연결할 수 있도록 스위칭소자를 구성한다.

따라서, 본 발명의 목적은 다이버시티 안테나 시스템을 구성하여 통신 중 수신감도가 가장 양호한 안테나를 선택하여 휴대폰의 수신부에 연결할 수 있도록 하는 안테나 스위칭 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 휴대폰의 한 예를 나타내는 블록도이고,

도 2는 종래의 휴대폰의 다른 예를 나타내는 블록도이고,

도 3은 본 발명의 휴대폰의 한 예를 나타내는 블록도이고,

도 4는 본 발명의 휴대폰의 안테나 시스템에 있어서 스위칭부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1a - 제1안테나 1b - 제2안테나

2 - 듀플랙서 3 - 수신부

4 - 송신부 5 - 신호처리부

6, 16 - 스위칭소자 7 - 다이버시티컨트롤러

8, 9 - 다이오드 10 - 임피던스소자

본 발명은 상기 목적 달성을 위하여 안테나(1a)(1b)와, 상기 안테나를 통하여 송수신되는 RF주파수를 필터링하는 듀플랙서(2)와, 상기 듀플랙서와 연결되어 RF주파수를 수신하는 수신부(3) 및 RF주파수를 송신하는 송신부(4)와, 상기 송신부 및 수신부의 신호를 처리하는 신호처리부(5)를 구비하고, 상기 신호처리부의 신호에 따라 상기 안테나를 선택적으로 연결하는 스위칭소자를 포함하여 구비하는 휴대폰의 안테나 시스템에 있어서,

상기 스위칭소자는 상기 듀플랙서(2)와 상기 수신부(3) 사이에 구성되고, 상기 복수개의 안테나 중 선택되는 하나의 안테나를 상기 듀플랙서와 연결이 오프된 상태에서 상기 수신부(3)에 연결되도록 스위칭하는 것을 특징으로 한다.

상기 안테나는 상기 듀플랙서에 연결되어 송신부로부터 출력되는 RF주파수를 발산하고, 상기 스위칭소자의 스위칭에 따라 상기 수신부와 선택적으로 연결되어 상기 수신부로 RT주파수를 전송하는 제1안테나와,

상기 스위칭소자의 스위칭에 따라 상기 듀플랙서를 거치지 않고 상기 수신부와 선택적으로 연결되는 제2안테나로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 휴대폰의 안테나 시스템의 기술적 구성 및 작용은 도 3내지 도 4를 참고하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 3을 참고하여 본 발명의 안테나 시스템에 대하여 설명한다.

휴대폰의 다이버시티 안테나의 스위칭소자를 컨트롤하는 신호를 발생시키는 신호처리부의 구성 및 시스템은 공지된 기술로써 본 발명에도 당연히 적용할 수 있으므로 반복설명을 생략하고 본 발명이 특징으로 하는 안테나 스위칭수단의 기술 구성에 한하여 구체적으로 설명한다.

본 발명은 듀플랙서(2)와 수신부(3) 사이에 스위칭소자(16)가 구성되고, 상기 스위칭소자에 제2안테나(1b)가 연결된다.

한편, 상기 듀플랙서(2)에는 제1안테나(1a)가 연결되고, 상기 제1안테나는 듀플랙서(2)를 통하여 회로적으로 수신부(3) 및 송신부(4)에 연결된다.

즉, 상기 제1안테나(1a)는 듀플랙서(2)를 통하여 송신부(4)와 연결되고, 수신부(3)와는 듀플랙서(2) 및 스위칭소자(16)를 통하여 연결된다.

또, 수신부 및 송신부와 회로적로 연결된 상기 신호처리부(5)는 스위칭소자(16)의 다이버시티 컨트롤러(7)를 컨트롤할 수 있도록 제어한다.상기 신호처리부가 다이버시트 컨트롤러(7)를 콘트롤하는 과정을 더 구체적으로 설명한다. 한 예로 기지국의 섹터파워가 -100dBm이고, 파일롯 체널Ec/Io이 -7dB이고, 트레픽 체널Ec/Io가 -15dB로 설정되어 있다고 가정하면, 파일로트 Ec/Io는 -107dBm이고, 트레픽 Ec/Io는 -115dBm로 송신된다.상기와 같은 조건에서 휴대폰을 전원을 켰을 때 휴대폰의 동기화를 위해 신호처리부(5)는 파일롯 체널을 서치한다. 서치 결과 휴대폰의 파일롯 Ec/Io가 한 예로 -7dB에서 -3dB(즉, -10dB)을 벗어 나는 경우에는 주위에 방해 전파가 있거나, 수신 감도가 불량한 것으로 간주하여 신호처리부(5)는 RF수신 전계의 로스(Loss), 신호 지연, 전력소모가 없는 없는 제2안테나(1b) 즉, 듀플랙서를 거치는 안테나와 수신부(3)가 연결되도록 다이버시티 컨트롤러를 제어한다.만약, 파일롯 체널의 서치 결과 휴대폰의 파일롯 Ec/Io가 -7dB를 유지하는 것으로 판단되면 주위에 방해 전파(잡음)이 없고, 수신 감도가 양호한 것으로 간주하여 신호처리부(5)는 듀플렉서를 거치는 제1안테나(1a)가 수신부(3)와 연결되도록 다이버시티 컨트롤러를 제어한다.이 경우에는 수신 감도가 좋기 때문에 듀풀랙서를 거치는 과정에서 약간의 RF수신 전계의 로스 등이 발생하더라도 큰 영향을 미치지 않는다. 즉, 신호처리부(5)는 한 예로 수신전계강도(RSSI)가 -25dBm에서 -90dBm 사이의 강전계를 검출하면 종래와 같이 듀플렉서를 거치는 제1안테나(1a)가 수신부(3)와 연결되도록 다이버시티 컨트롤러를 제어하고, 수신전계강도가 -90dBm을 넘는 약전계인 것으로 판단하면 신호처리부(5)는 수신전계강도와 파일롯 Ec/Io를 동시에 모니터링 하면서 듀플렉서를 거치지 않는 제1안테나(1a)가 수신부와 연결되도록 다이버시티 컨트롤러(7)를 제어한다.

상기와 같이 스위칭소자(16)를 구성함으로써, 수신부(3)에는 제1안테나(1a)와 제2안테나(1b)중 수신 감도가 좋은 안테나를 선택적으로 스위칭하여 연결할 수 있고, 송신부에는 제1안테나가 연결되어 송신부의 RF주파수를 발산하도록 구성된다.

상기 스위칭소자의 온/오프 컨트롤은 신호처리부(5)의 수신전계강도(RSSI) 신호 및 파일롯 Ec/Io(수신대역에서 총전계 스팩트럼밀도에 대한 하나의 PN칩기간 동안 누적된 파일롯에너지 비율)가 소정의 기준 값 이상인가를 판단하여 신호처리부가 결정한다.

상기 스위칭소자(16)의 회로구성은 도 4와 같이 임피던스소자(micro strip lamda/4 50ohm)(10)와, 상기 인피던스소자의 양단에 각각 직렬 연결되는 다이오드(8),(9)와, 상기 다이오드(8)와 직렬 연결되는 다이버시티 컨트롤러(7)를 포함한다.

상기 수신부(3)와 연결되는 듀플랙서(2)의 단자는 인피던스소자(10)와 다이오드(9)사이에 노드 되고, 상기 수신부(3)는 인피던스소자(10)와 다이오드(8) 사이에 노드 되고, 상기 제2안테나(1b)는 다이버시티 컨트롤러(7)와 다이오드(8) 사이에 노드 된다.

상기 신호처리부(5)와 연결된 다이버시티 컨트롤러(7)가 신호처리부의 신호에 따라 하이(high)레벨이 되면 다이오드(8),(9)가 온 되고, 제2안테나(1b)의 신호패스가 열리면서 임피던스소자(10)의 듀플랙서 노드 지점이 쇼트 상태로 된다. 따라서, 수신부(3) 쪽에서 임피던스소자(10) 쪽을 보면 임피던스가 무한대가 되므로제2안테나(1b)의 신호가 수신부(3) 쪽으로 입력되고, 제1안테나(1a)의 신호는 수신부(3) 쪽으로 입력되지 못하고 소멸된다.

반대로, 다이버시티 컨트롤러(7)가 로우(low)레벨이 되면 다이오드(8),(9)가 오프 되어 제2안테나(1b)에서 입력되는 신호는 수신부(3) 쪽으로 입력되지 못하고, 제1안테나(1a)에서 입력되는 신호가 듀플랙서(2) 및 임피던스소자(10)를 거쳐 수신부(3) 쪽으로 입력된다.

본 발명은 듀플랙서(2)를 거쳐 수신부(3)와 송신부(4)에 회로적으로 연결된 제1안테나(1a)와, 상기 듀플랙서(2)와 수신부(3) 사이에 설치되는 스위칭소자(16)를 통하여 수신부(3)에 회로적으로 연결되는 제2안테나(1b)를 구성하고, 상기 제1안테나와 제2안테나는 스위칭소자의 컨트롤에 의하여 수신부(3)에 선택적으로 연결되는 구조 즉, 제1안테나와 제2안테나 중 수신감도가 좋은 쪽의 안테나를 스위칭소자의 온/오프에 의하여 수신부(3)에 연결할 수 있는 안테나 시스템을 제공함으로써, 안테나의 수신신호 감도를 향상시키고, 부품배치에 따른 공간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또, 1개의 안테나를 사용하는 경우보다 본 발명과 같이 듀얼 안테나를 사용하는 경우가 베이스밴드의 S/N비를 더 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 제1안테나(1a)및 제2안테나와(1b), 상기 제1안테나를 통하여 송수신되는 RF주파수를 필터링하는 듀플랙서(2)와, 상기 듀플랙서와 연결되어 RF주파수를 수신하는 수신부(3) 및 RF주파수를 송신하는 송신부(4)와, 상기 송신부 및 수신부의 신호를 처리하는 신호처리부(5)를 구비하고, 상기 신호처리부의 신호에 따라 상기 제1안테나 또는 제2안테나를 선택적으로 연결하는 스위칭소자를(16) 포함하여 구비하되,

   상기 제1안테나(1a)는 상기 듀플랙서에 연결되어 송신부로부터 출력되는 RF주파수를 발산하고, 상기 스위칭소자의 스위칭에 따라 상기 수신부(3)와 선택적으로 연결되어 상기 수신부로 RF주파수를 전송하고,

   상기 제2안테나(1b)는 상기 스위칭소자의 스위칭에 따라 상기 듀플랙서를 거치지 않고 상기 수신부(3)와 선택적으로 연결되어 상기 수신부로 RF주파수를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대폰의 안테나 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스위칭소자는 임피던스소자(10)의 양단에 각각 직렬 연결되는 다이오드(8),(9)와, 상기 다이오드(8)와 직렬 연결되는 다이버시티 컨트롤러(7)로 이루어지고, 상기 제1안테나와 연결된 듀플렉서(2)는 상기 임피던스소자(10)와 상기 다이오드(8) 사이에 노드되고, 상기 수신부(3)는 상기 임피던스소자(10)와 다이오드(8) 사이에 노드 되고, 상기 제2안테나(1b)는 상기 다이버시티 컨트롤러(7)와 다이오드(8) 사이에 노드 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대폰의 안테나 시스템.