KR20080089658A - 안테나 장치 - Google Patents

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KR20080089658A
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노키아 코포레이션
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Abstract

제1 안테나 요소; 제2 안테나 요소; 제1 안테나 요소 및 제2 안테나 요소로 전자기적으로 연결되기 위한 연결 요소; 및 제1 전기적 구성 및 제2 전기적 구성 사이의 스위칭을 위하여 연결 요소에 연결된 스위칭 메커니즘을 포함하는 안테나 장치가 제공되는데, 스위칭 메커니즘이 제1 전기적 구성을 가지면 연결 요소는 제1 임피던스를 가지고, 스위칭 메커니즘이 제2 전기적 구성을 가지면 연결 요소는 제2 임피던스를 가진다.

Description

안테나 장치{An antenna arrangement}
본 발명의 실시예들은 안테나 장치에 관련된다. 특히, 본 발명의 실시예들은 무선 송수신기 장치용 안테나 장치에 관련된다.
최근에, 라디오 송수신기 장치, 예컨대 셀룰러 전화기로 하여금 전자기 스펙트럼의 무선 부분의 다중 대역을 통하여 통신하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 필요성은, 상이한 나라들이 셀룰러 네트워크에 대하여 상이한 주파수 대역을 이용하는 경향이 있기 때문에 대두되었다. 예를 들어, US WCDMA는 850 MHz에서 동작하지만, EU WCDMA는 2100 MHz에서 동작한다. 또한, 어느 한 나라에서도 상이한 서비스들이 상이한 주파수 대역에서 제공될 수 있는데, 예를 들어, PCS는 1900 MHz에서 동작하지만, PCN은 1800 MHz에서 동작한다. 결과적으로, 셀룰러 전화기들은, 그들을 전자기 스펙트럼의 무선 부분의 다중 주파수 대역을 통하여 통신할 수 있도록 허용할 수 있는 다중-대역 안테나 장치가 필요하다.
다중-대역 안테나 장치는 전자기파를 송신 및 수신하기 위하여 하나 이상의 안테나 요소를 이용하는 경우가 점점 증가한다. 최근에는, 이러한 안테나 장치 내의 각각의 '활성' 안테나 요소에는 그 동조 회로가 필요하며, 따라서 동작 주파수 대역의 바람직한 집합 내에 동작할 수 있다. 그러나, 각각의 동조 회로는 무선 송 수신기 장치 내의 공간을 요구하며 이와 관련된 재정적 비용이 발생한다. 결과적으로, 다중-대역 안테나 장치들은 점점 크기가 커지고 고비용화되어 가고 있다.
따라서, 대안적인 안테나 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 안테나 요소; 제2 안테나 요소; 상기 제1 안테나 요소 및 상기 제2 안테나 요소로 전자기적으로 연결되기 위한 연결 요소; 및 제1 전기적 구성(electrical configuration) 및 제2 전기적 구성 사이의 스위칭을 위하여 상기 연결 요소에 연결된 스위칭 메커니즘을 포함하는 안테나 장치가 제공되는데, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면 상기 연결 요소는 제1 임피던스를 가지고, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면 상기 연결 요소는 제2 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치가 제공된다.
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면, 상기 제1 안테나 요소는 제1 동작 주파수 대역에서 동작할 수 있으며, 상기 제2 안테나 요소는 제2 동작 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면, 상기 제1 안테나 요소는 제2 동작 주파수 대역에서 동작할 수 있으며, 상기 제2 안테나 요소는 제4 동작 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
상기 스위칭 메커니즘은 제1 임피던스 정합 회로, 제2 임피던스 정합 회로 및 스위치를 포함한다. 상기 스위치는 상기 연결 요소를 상기 제1 임피던스 정합 회로 또는 제2 임피던스 정합 회로로 연결시키기 위한 것일 수 있다.
상기 스위치가 상기 제1 임피던스 정합 회로를 상기 연결 요소로 연결시키면, 상기 스위칭 메커니즘은 상기 제1 전기적 구성을 가질 수 있다.
상기 스위치가 상기 제2 임피던스 정합 회로를 상기 연결 요소로 연결시키면, 상기 스위칭 메커니즘은 상기 제2 전기적 구성을 가질 수 있다.
상기 연결 요소는 제1 부분 및 제2 부분을 가질 수 있다. 상기 제1 부분은 상기 제1 안테나 요소와 전자기적으로 연결되도록 구현될 수 있다. 상기 제2 부분은 상기 제2 안테나 요소와 전자기적으로 연결되도록 구현될 수 있다.
본 발명에 따르는 안테나 장치는 복수 개의 안테나 요소를 포함할 수 있다. 상기 연결 요소는 복수 개의 안테나들 각각과 전자기적으로 연결되도록 구현될 수 있다.
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면, 복수 개의 안테나 요소들은 동작 주파수 대역들의 제1 집합에서 동작할 수 있다.
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면, 복수 개의 안테나 요소들은 동작 주파수 대역들의 제2 집합에서 동작할 수 있다.
각각의 안테나 요소는 급전점을 통하여 급전부(feed)로 연결될 수 있다. 각각의 안테나 요소는 접지점을 통하여 접지면(ground plane)으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 동작 주파수 대역들의 동조를 위한 동조 장치가 제공되는데, 동조 장치는 제1 안테나 요소 및 제2 안테나 요소로 전자기적으로 연결되기 위한 연결 요소; 및 제1 전기적 구성 및 제2 전기적 구성 사이의 스위칭을 위하여 상기 연결 요소에 연결된 스위칭 메커니즘을 포함하며, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면, 상기 연결 요소는 제1 임피던스를 가지고, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면, 상기 연결 요소는 제2 임피던스를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술된 바와 같은 안테나 장치를 포함하는 모듈이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술된 바와 같은 동조 장치를 포함하는 모듈이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술된 바와 같은 안테나 장치를 포함하는 휴대용 전자 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술된 바와 같은 동조 장치를 포함하는 휴대용 전자 장치가 제공된다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 다음과 같은 첨부 도면들이 예로서 참조될 것이다.
도 1은 안테나 장치를 포함하는 무선 송수신기 장치의 개념적 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 안테나 장치의 개념적 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따르는 안테나 장치의 상부에서 내려다본 개 념적 도면을 도시한다.
도 4는 도 3에서 설명된 안테나 장치의 개념적인 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스위칭 메커니즘의 개념적 블록도를 도시한다.
도 6a는 도 3 및 도 4에서 설명된 제1 안테나 요소(28)의 제1 및 제3 동작 주파수 대역의 그래프를 도시한다.
도 6b는 도 3 및 도 4에서 설명된 제2 안테나 요소(30)의 제2 및 제4 동작 주파수 대역의 그래프를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 스위칭 메커니즘의 개념적 블록도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 스위칭 메커니즘의 개념적 블록도를 도시한다.
도면들은 제1 안테나 요소(28); 제2 안테나 요소(30); 제1 안테나 요소(28) 및 제2 안테나 요소(30)로 전자기적으로 연결되기 위한 연결 요소(20, 32); 및 제1 전기적 구성(electrical configuration) 및 제2 전기적 구성 사이의 스위칭을 위하여 연결 요소(20, 32)에 연결된 스위칭 메커니즘(22)을 포함하는 안테나 장치(12)를 도시하는데, 여기서, 스위칭 메커니즘(22)이 제1 전기적 구성을 가지면 연결 요소(20, 32)는 제1 임피던스를 가지고, 스위칭 메커니즘(22)이 전기적 구성을 가지면 상기 연결 요소(20, 32)는 제2 임피던스를 가진다.
더 상세히 설명하면, 도 1은 이동 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 다른 무선 통신 장치 또는 이러한 장치의 모듈과 같은 무선 송수신기 장치(10)의 개념적 블록도를 도시한다. 무선 송수신기 장치(10)는 안테나 장치(12), 안테나 장치(12)에 연결된 무선 송수신기 회로부(14) 및 무선 송수신기 회로부(14)에 연결된 기능 회로부(functional circuitry, 16)를 포함한다. 무선 송수신기 장치(10)가 이동 셀룰러 전화기인 일 실시예에서 기능 회로부(16)는 프로세서, 메모리, 및 마이크, 라우드스피커, 및 디스플레이와 같은 입력/출력 장치를 포함한다. 전형적으로 무선 송수신기 회로부(14) 및 기능 회로부(16)를 제공하는 전자 성분들은 인쇄 배선 기판(printed wiring board, PWB)(17)을 통하여 서로 연결된다. PWB(17)는 안테나 장치(12) 용 접지면으로도 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따르는 안테나 장치(12)의 매우 개념적인 블록도를 도시한다. 안테나 장치(12)는 복수 개의 안테나 요소(18), 연결 요소(20), 및 스위칭 메커니즘(22)을 포함한다. 연결 요소(20)는 전기적 커넥터(24)를 통하여 스위칭 메커니즘(22)으로 전기적으로 연결되고, 복수 개의 안테나 요소(18)들 중 두 개 또는 그 이상과 전자기적으로 연결된다.
복수 개의 안테나 요소(18)들 각각은 급전점(미도시)을 통하여 급전부(feed, 미도시)에 연결되고, 접지점(미도시)을 통하여 접지면(17)에 연결될 수 있다. 복수 개의 안테나 요소(18)들 각각은 소정 높이만큼 접지면 상부에 위치하고, 복수 개의 안테나 요소(18)들은 평면 역 F 안테나(planar inverted F antenna, PIFA), 루프 안테나, 헬릭스 안테나, 모노폴 안테나, 및 복수 개의 역 L 안테나(planar inverted L antenna, PILA)들의 조합일 수 있다. 복수 개의 안테나 요소(18)들은 무선 송수신기 회로부(14)에 전기적으로 연결되고 다른 무선 송수신기 장치로 전자기파를 송신하거나 및/또는 다른 무선 송수신기 장치로부터 전자기파를 수신하도록 구현된다.
전술된 바와 같이, 연결 요소(20)는 복수 개의 안테나 요소(18)들 중 두 개 또는 그 이상과 전자기적으로 연결되도록 구현된다. 연결 요소(20)는 단일 요소일 수 있으며, 또는 연결 요소(20)는 스위칭 메커니즘(22)에 모두 연결된 복수 개의 요소들을 포함할 수 있다. 연결 요소(20)는 모든 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 일 실시예에서는 구리를 포함할 수 있다. 연결 요소(20)의 배치 및 크기는 복수 개의 안테나 요소(18)의 배치 및 이들 사이에서의 바람직한 전자기적 커플링에 기반한다.
스위칭 메커니즘(22)은 적어도 두 가지 전기적 구성에서 동작 가능하며, 전기적 구성들의 선택은 도시된 실시예에서는 신호(26)를 통하여 기능 회로부(16)의 프로세서에 의하여 제어된다. 스위칭 메커니즘(22)의 각각의 전기적 구성에서, 22 및 연결 요소(20) 간의 인터페이스는 실질적으로 반사형(reflective)이며, 즉, 해당 인터페이스에서의 반사 계수의 모듈러스(modulus)는 실질적으로 1이다. 그러나, 인터페이스에서의 반사 계수의 페이즈(phase)는 개방 회로(실질적으로 무한대의 임피던스)를 나타내는 +1에서부터 단락 회로(대략 0의 임피던스)를 나타내는 -1의 값까지 각각의 전기적 구성에 대해서 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 메커니즘이 제1 전기적 구성을 가지면, 인터페이스의 반사 계수의 페이지는 실질적으로 +1과 같을 수 있다(연결 요소(20)는 실질적으로 무한대의 임피던스를 가지는 개방 회로에 실효적으로 연결된다). 결과적으로, 안테나 요소(18) 및 연결 요소(20) 사이의 전자기적 커플링은 약하거나 존재하지 않으며, 안테나 요소들의 동작 주파수 대역들은 상대적으로 영향 받지 않는데, 즉, 스위칭 메커니즘(22)이 제1 전기적 구성을 가지면 안테나 요소(18)들은 동작 주파수 대역들의 제 1 집합 내에서 동작 가능할 수 있다.
스위칭 메커니즘(22)이 제2 전기적 구성을 가지면, 인터페이스에서의 반사 계수의 페이즈는 실질적으로 -1과 같을 수 있다(연결 요소(20)는 실질적으로 0의 임피던스를 가지는 단락 회로에 실효적으로 연결된다). 결과적으로, 안테나 요소(18) 및 연결 요소(20) 사이의 전자기적 커플링은 최대값이 되고 안테나 요소(18)들의 동작 주파수는 주파수 측면에서 하향 천이되는데, 즉, 스위칭 메커니즘(22)이 제2 전기적 구성을 가지면 안테나 요소(18)들은 동작 주파수 대역들의 제2 집합에서 동작 가능하다(동작 주파수 대역들의 제2 집합은 동작 주파수 대역들의 제1 집합과 상이하다).
동작 주파수 대역들의 제1 및 제2 집합들은 다음과 같은 동작 주파수 대역들 중 어느 하나를 포함할 수 있다: US-GSM 850 (824-894 MHz), WCDMA 850, EGSM 900 (880-960MHz), PCN/DCS1800 (1710-1880 MHz), GSM 1800, PCS1900 (1850-1990 MHz), US-WCDMA1900 (1850-1990), GSM 1900, WCDMA21000 대역(송신: 1920-1980, 수신: 2110-2170), 및 WLAN\블루투스 (2400 MHz).
연결 요소(20) 및 스위칭 메커니즘(22)은 통합되어 동조 장치(27)라고 불릴 수 있으며, 이들은 이들이 복수 개의 안테나 요소(18)들 각각으로 하여금 두 개 또는 그 이상의 상이한 동작 주파수 대역에서 동작하도록 허용한다는 점에서 장점을 가진다. 단일 스위칭 메커니즘(22)이 복수 개의 안테나 요소(20)들을 동조하는데 이용되기 때문에, 무선 송수신기 장치(10) 내의 공간이 절약될 수 있고, 이것은 무선 송수신기 장치(10)의 크기를 줄이는 결과로 이어질 수 있다. 더 나아가, 단일 스위칭 메커니즘(22)은 무선 송수신기 장치(10) 내의 성분들의 개수를 감소시킬 수 있으며, 따라서 무선 송수신기 장치(10)의 비용을 감소시키고 무선 송수신기 장치(10)의 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따르는 안테나 장치의 더욱 상세한 실시예를 도시한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 안테나 장치(12)의 상부에서 바라본 개념적인 도면을 도시한다. 안테나 장치(12)는 제1 안테나 요소(28), 제2 안테나 요소(30), 및 연결 요소(32)를 포함한다.
제1 안테나 요소(28)는 PIFA이고 접지점(34)을 통하여 접지면(17)에 연결되고 급전점(36)을 통하여 급전부(미도시)로 연결된다. 제2 안테나 요소(30)는 PIFA이고 접지점(38)을 통하여 접지면(17)에 연결되고 급전점(40)을 통하여 급전부(미도시)에 연결된다. 연결 요소(32)는 커넥터(42)를 통하여 스위칭 메커니즘(미도시)에 연결된다.
제1 안테나 요소(28)의 구조에 대한 설명을 용이하게 하기 위하여, 이것은 제1 부분(44), 제2 부분(46), 제3 부분(48), 및 제4 부분(50)으로 나뉘는 것으로 도시된다. 제1 안테나 요소(28)가 이러한 부분들로 물리적으로 분할되는 것이 아 니며 이들은 오직 제1 안테나 요소(28)에 대한 설명을 돕기 위하여 제공된 것이라는 점이 이해되어야 한다.
제1 부분(44)은 접지점(34) 및 급전점(36)으로부터 상향으로 연장되고, 길이가 너비보다 더 큰 사각형 형상을 가진다. 제2 부분(46)은 제1 부분(44)의 우측 측부의 상부로부터 수직으로 연장되고, 그 너비가 길이보다 더 큰 사각형 형상을 가진다. 제3 부분(48)은 제2 부분(46)의 하부의 우측 측부로부터 수직으로 연장되고, 그 길이가 너비보다 큰 사각형 형상을 가진다. 제4 부분(50)은 제3 부분(48)의 우측 측부의 하부로부터 수직으로 연장되고, 그 너비가 길이보다 더 큰 사각형 형상을 가진다.
제2 안테나 요소(30)는 사각형 형상을 가지고 접지점(38) 및 급전점(40)은 제2 안테나 요소(30)의 하부 좌측 모서리에 배치된다. 제2 안테나 요소(30)는 제2 안테나 요소(28)의 제4 부분(50)에 인접하여 상부에 배치된다. 제2 안테나 요소(30)의 우측 측부는 실질적으로 제1 안테나 요소(28)의 제4 부분(50)의 우측 측부와 나란하게 배치된다.
연결 요소(32)는 커넥터(42)로부터 수평으로 연장되는 제1 부분(52) 및 커넥터(42)로부터 수직으로 연장되는 제2 부분(54)을 포함한다. 연결 요소(32)의 제1 부분(52)은 제1 안테나 요소(28)의 제4 부분(50)과 인접하도록 근접하여 배치되고, 연결 요소(32)의 제2 부분(54)은 제2 안테나 요소(30)의 우측 측부에 인접하여 근접하도록 배치된다. 연결 요소(32)의 제1 부분(52)은 제1 안테나 요소(28)와 용량적으로 연결되고, 연결 요소(32)의 제2 부분(54)은 제2 안테나 요소(30)와 용량적 으로 연결된다.
안테나 장치(12)의 시각적 설명을 돕기 위하여, 도 4는 도 3에 도시된 안테나 장치(12)의 사시도를 도시한다. 도 4에 도시된 특징들이 도 3에 도시된 특징과 일치하거나 유사하면 동일한 부재 번호가 이용되었다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따르는 스위칭 메커니즘(22)의 개요도를 도시한다. 스위칭 메커니즘(22)은 ESD 필터(58)에 연결된 인터페이스(56)를 포함하는데, ESD 필터(58)는 또한 스위치(60)에 연결된다. 스위치(60)는 전기적으로 제1 임피던스 정합 회로(62) 또는 제2 임피던스 정합 회로(64)에 연결될 수 있다. 스위칭 메커니즘(22)은 인터페이스(56)에서 전기적 커넥터(42)를 통하여 도 3 및 4에 도시된 연결 요소(32)로 연결된다.
ESD 필터(58)는 공지된 전자 부품이며 따라서 결과적으로 본 명세서에서 상세히 설명되지 않는다. 간략하게 말하면, ESD 필터(58)는 연결 요소(20)로부터의 정전 방전 잡음(electro-static discharge noise)을 감소시키고 스위치(60)에 의하여 생성되는 고조파(harmonic)들을 필터링하기 위한 것이다.
도시된 실시예에서, 스위치(60)는 단일 극, 이중 쓰로우(single pole double throw, SPDT) 타입이지만, 다른 실시예에서는 임피던스 정합 회로의 개수에 따라서 다중-웨이 스위치일 수 있다. SPDT 스위치 및 다중-웨이 스위치들은 당업계에는 공지된 것이며, 결과적으로 본 명세서에서는 상세하게 설명되지 않는다. SPDT 스위치(60)는 제1 임피던스 정합 회로(62)가 연결 요소(32)에 연결되는 제1 전기적 구성(도 5에 도시됨) 및 제2 임피던스 정합 회로(64)가 연결 요소(32)에 연결되는 제2 전기적 구성 사이에서 스위칭될 수 있다.
제1 임피던스 정합 회로(62)는 연결 요소(32)에 비하여 더 큰 임피던스를 가진다. 결과적으로, 스위치(60)가 제1 전기적 구성을 가지면, 인터페이스(56)의 반사 계수는 실질적으로 +1과 같다. 연결 요소(32)는 실효적으로 개방 회로에 연결되며, 따라서 실질적으로 제1 안테나 요소(28) 또는 제2 안테나 요소(30)와 용량성 결합하지 않는다. 이러한 구성에서, 제1 안테나 요소(28)는 제1 동작 주파수 대역(66)(도 6a의 GSM 900)에서 동작하며, 제2 안테나 요소(30)는 제2 동작 주파수 대역(68)(도 6b의 WCDMA 2100)에서 동작한다.
제2 임피던스 정합 회로(64)는 연결 요소(32)와 비하여 작은 임피던스를 가진다. 결과적으로, 스위치(60)가 제2 전기적 구성을 가지면, 인터페이스(56)의 반사 계수는 실질적으로 -1과 같다. 연결 요소(32)는 실효적으로 단락 회로에 연결되며 실질적으로 제1 안테나 요소(28) 및 제2 안테나 요소(30)와 용량성 결합한다. 더 상세히 설명하면, 연결 요소(32)의 제1 부분(52)은 제1 안테나 요소(28)와 용량성 결합하며, 연결 요소(32)의 제2 부분(54)은 제2 안테나 요소(30)와 용량성 결합한다. 용량성 결합은, 제1 안테나 요소(28) 및 제2 안테나 요소(30)의 동작 주파수 대역들을 주파수 측면에서 하향 천이시킨다. 결과적으로, 제1 안테나 요소(28)는 제3 동작 주파수 대역(70)(도 6a의 GSM 850/WCDMA 850)에서 동작하고, 제2 안테나 요소(30)는 제4 동작 주파수 대역(72)(도 6b의 GSM 1800/GSM 1900/WCDMA 1900)에서 동작한다.
도시된 실시예에서, 제1 임피던스 정합 회로(62) 및 제2 임피던스 정합 회 로(64) 각각은 송신선(미도시)을 포함한다. 송신선은 금속성 물질(예를 들어 구리)의 스트립이며 송신선의 물질, 송신선의 길이, 및 송신선의 너비에 따라서 변경되는 임피던스를 가진다. 송신선의 이러한 속성들을 변경시킴으로써, 제1 임피던스 정합 회로(62) 및 제2 임피던스 정합 회로(64)에 대한 바람직한 임피던스를 획득하는 것이 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 스위칭 메커니즘(22)의 개요도를 도시한다. 도 7에 도시된 스위칭 메커니즘(22)은 도 5에서 설명된 스위칭 메커니즘(22)과 유사하며, 유사한 특징에 대해서는 동일한 부재 번호가 이용된다. 도시된 실시예에서, ESD 필터(58)는 제1 임피던스 정합 회로(74)에 연결되는데, 그러면 제1 임피던스 정합 회로(74)는 단일 극, 단일 쓰로우(single pole, single Throw, SPST) 스위치(76)에 연결된다. SPST 스위치(76)는 제2 임피던스 정합 회로(78)에 접속 가능하다.
SPST 스위치(76)는 SPST 스위치(76)가 개방되고 연결 요소(32)가 제1 임피던스 정합 회로(74)에 연결되는 제1 전기적 구성(도 7) 및 SPST 스위치(76)가 닫히고 연결 요소(32)가 제1 임피던스 정합 회로(74) 및 제2 임피던스 정합 회로(78)( 및 따라서 접지(79))에 연결되는 제2 전기적 구성 사이에서 스위칭될 수 있다.
스위치(76)가 제1 전기적 구성을 가지면, 제1 임피던스 정합 회로(74)는 연결 요소(32)보다 더 큰 임피던스를 가진다(따라서, 제1 임피던스 정합 회로(74)는 접지에 연결되지 않는다). 결과적으로, SPST 스위치(76)가 제1 전기적 구성을 가지면, 인터페이스(56)에서의 반사 계수는 실질적으로 +1과 같다. 연결 요소(32)는 실효적으로 개방 회로에 연결되고, 제1 안테나 요소(28) 또는 제2 안테나 요소(30)와는 실질적으로 용량성 결합되지 않는다. 이러한 구성에서, 제1 안테나 요소(28)는 제1 동작 주파수 대역(66)(도 6a의 GSM 900)에서 동작하고, 제2 안테나 요소(30)는 제2 동작 주파수 대역(68)(도 6b의 WCDMA)에서 동작한다.
스위치(76)가 제2 전기적 구성을 가지면, 제1 임피던스 정합 회로(74) 및 제2 임피던스 정합 회로(78)는 연결 요소(32)보다 작은 결합 임피던스를 가진다(그 이유는 제2 임피던스 정합 회로(78)가 접지(79)에 연결되기 때문이다). 결과적으로, SPST 스위치(76)가 제2 전기적 구성을 가지면, 인터페이스(56)의 반사 계수는 실질적으로 -1과 같다. 연결 요소는 실효적으로 단락 회로에 연결되고, 실질적으로는 전술된 바와 같이 제1 안테나 요소(28) 및 제2 안테나 요소(30)와 용량성 결합한다. 결과적으로, 제1 안테나 요소(28)는 제3 동작 주파수 대역(70)(도 6a의 GSM 850/WCDMA 850)에서 동작하고, 제2 안테나 요소(30)는 제4 동작 주파수 대역(72)(도 6b의 GSM 1800/GSM 1900/WCDMA 1900)에서 동작한다.
제1 임피던스 정합 회로(74) 및 제2 임피던스 정합 회로(78)는 각각 전술된 바와 같이 송신선을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따르는 스위칭 메커니즘(22)의 개요도를 설명한다. 도 8에서 설명된 스위칭 메커니즘(22)은 도 5 및 도 7에 도시된 스위칭 메커니즘(22)과 유사하며, 이들이 유사한 특징을 가지면 동일한 부재 번호가 이용된다. 도시된 실시예에서, ESD 필터(58)는 단일 극, 단일 쓰로우(SPST) 스위치(80) 및 제1 임피던스 정합 회로(82)에 연결된다. SPST 스위치(80)는 제2 임피 던스 정합 회로(84)에 접속 가능하다.
SPST 스위치(80)는 스위치(80)가 개방되고 연결 요소(32)가 제1 임피던스 정합 회로(82)에 연결되는 제1 전기적 구성(도 8 참조) 및 스위치(80)가 닫히고 연결 요소(32)가 제2 임피던스 정합 회로(84)(따라서 접지(79))로 연결되는 제2 전기적 구성 사이에서 스위칭될 수 있다.
제1 임피던스 정합 회로(82)는 연결 요소(32)에 비하여 더 큰 임피던스를 가진다. 결과적으로, SPST 스위치(80)가 제1 전기적 구성을 가지면, 인터페이스(56)의 반사 계수는 실질적으로 +1과 같다. 연결 요소(32)는 개방 회로에 실효적으로 연결되고, 제1 안테나 요소(28) 또는 제2 안테나 요소(30)와 실질적으로 용량성 결합하지 않는다. 이러한 구성에서, 제1 안테나 요소(28)는 제1 동작 주파수 대역(66)(도 6a의 GSM 900)에서 동작하고, 제2 안테나 요소(30)는 제2 동작 주파수 대역(68)(도 6b의 WCDMA)에서 동작한다.
제2 임피던스 정합 회로(84)는 연결 요소(32)에 비하여 작은 임피던스를 가진다(따라서 제2 임피던스 정합 회로(84)는 접지(79)에 연결된다). 결과적으로, 스위치(80)는 제2 전기적 구성을 가지고, 인터페이스(56)의 반사 계수는 실질적으로 -1과 같다. 연결 요소(32)는 실효적으로는 단락 회로에 연결되고, 실질적으로 전술된 바와 같이 제1 안테나 요소(28) 및 제2 안테나 요소(30)와 용량성 결합한다. 결과적으로, 제1 안테나 요소(28)는 제3 동작 주파수 대역(70)(도 6a의 GSM 850/WCDMA 850)에서 동작하고, 제2 안테나 요소(30)는 제4 동작 주파수 대역(72)(도 6b의 GSM 1800/GSM 1900/WCDMA 1900)에서 동작한다.
제1 임피던스 정합 회로(82) 및 제2 임피던스 정합 회로(84)는 각각 전술된 바와 같이 송신선을 가질 수 있다.
도 7 및 도 8에 각각 도시된 제1 임피던스 정합 회로(74 및 82)들은, 스위치(76 및 80)가 개방 구성(제1 전기적 구성)을 가질 때 그들이 스위치(76, 80)에 의하여 도입된 위상 천이를 정정함으로써 연결 요소(32)가 실효적으로 개방 회로에 연결되도록 하도록 제공된다.
비록 본 발명의 실시예들은 전술된 상세한 설명에서 다양한 실시예를 참조하여 설명되었으나, 청구의 범위에 기술된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 이러한 실시예들에는 수정이 가해질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 안테나 요소(18, 28, 30)들 중 적어도 일부는 접지면(17)의 주변 외부로 연장될 수 있다.
비록 전술된 상세한 설명이 특히 중요하다고 판단되는 본 발명의 특징을 주로 설명하기 위하여 제공되었으나, 출원인은 특별히 강조되거나 되지 않거나에 무관하게 도면을 참조하거나 및/또는 도면에 도시된 전술된 특징들의 모든 특허가능한 특징 또는 특징들의 조합에 대하여 보호를 요청한다는 점이 이해되어야 한다.
본 발명은 안테나 장치에 적용될 수 있으며, 특히, 무선 송수신기 장치용 안테나 장치에 적용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 안테나 장치에 있어서,
    제1 안테나 요소;
    제2 안테나 요소;
    상기 제1 안테나 요소 및 상기 제2 안테나 요소로 전자기적으로 연결되기 위한 연결 요소; 및
    제1 전기적 구성(electrical configuration) 및 제2 전기적 구성 사이의 스위칭을 위하여 상기 연결 요소에 연결된 스위칭 메커니즘을 포함하며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면 상기 연결 요소는 제1 임피던스를 가지고, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면 상기 연결 요소는 제2 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면, 상기 제1 안테나 요소는 제1 동작 주파수 대역에서 동작하고 상기 제2 안테나 요소는 제2 동작 주파수 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면, 상기 제1 안테나 요소는 제2 동작 주파수 대역에서 동작하고 상기 제2 안테나 요소는 제4 동작 주파수 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 메커니즘은 제1 임피던스 정합 회로, 제2 임피던스 정합 회로 및 상기 연결 요소를 상기 제1 임피던스 정합 회로 또는 제2 임피던스 정합 회로로 연결시키기 위한 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위치가 상기 제1 임피던스 정합 회로를 상기 연결 요소로 연결시키면, 상기 스위칭 메커니즘은 상기 제1 전기적 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 스위치가 상기 제2 임피던스 정합 회로를 상기 연결 요소로 연결시키면, 상기 스위칭 메커니즘은 상기 제2 전기적 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 요소는 제1 부분 및 제2 부분을 가지고,
    상기 제1 부분은 상기 제1 안테나 요소와 전자기적으로 연결되도록 구현되고, 상기 제2 부분은 상기 제2 안테나 요소와 전자기적으로 연결되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 안테나 요소를 포함하고,
    상기 연결 요소는 복수 개의 안테나들 각각과 전자기적으로 연결되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면, 복수 개의 안테나 요소들은 동작 주파수 대역들의 제1 집합에서 동작하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면, 복수 개의 안테나 요소들은 동작 주파수 대역들의 제2 집합에서 동작하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 안테나 요소는 급전점을 통하여 급전부(feed)로 연결되고 접지점을 통하여 접지면(ground plane)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 적어도 두 개의 동작 주파수 대역들의 동조를 위한 동조 장치에 있어서,
    제1 안테나 요소 및 제2 안테나 요소로 전자기적으로 연결되기 위한 연결 요소; 및
    제1 전기적 구성 및 제2 전기적 구성 사이의 스위칭을 위하여 상기 연결 요소에 연결된 스위칭 메커니즘을 포함하며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 전기적 구성을 가지면, 상기 연결 요소는 제1 임피던스를 가지고, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 전기적 구성을 가지면, 상기 연결 요소는 제2 임피던스를 가지는 것을 특징으로 하는 동조 장치.
  13. 제1항에 따르는 안테나 장치를 포함하는 모듈.
  14. 제12항에 따르는 동조 장치를 포함하는 모듈.
  15. 제1항에 따르는 안테나 장치를 포함하는 휴대용 전자 장치.
  16. 제12항에 따르는 동조 장치를 포함하는 휴대용 전자 장치.
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