KR101192054B1

KR101192054B1 - 이중 급전 이중 대역 안테나 어셈블리 및 연관 방법

Info

Publication number: KR101192054B1
Application number: KR1020110001441A
Authority: KR
Inventors: 동 왕; 퀸지앙 라오
Original assignee: 리서치 인 모션 리미티드
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2012-10-17
Also published as: CA2727102C; US20130135153A1; EP2346113A3; JP2011142634A; KR20120024908A; KR101696953B1; CA2727102A1; JP4934225B2; US8390519B2; EP2346113A2; EP2346113B1; KR20110081094A; US20110163922A1; CN102130383A

Abstract

제1 평면에 배치된 제1 안테나 소자: 제2 평면에 배치된 제2 안테나 소자: 및 제3 평면에 배치된 제3 안테나 소자를 포함하고, 두 개의 포트가 서로에 대해 실질적으로 직교하도록 상기 제1, 제2 및 제3 평면이 서로에 대해 실질적으로 직교하는 DFDB(dual-feed dual band) 안테나 모듈.

Description

이중 급전 이중 대역 안테나 어셈블리 및 연관 방법{DUAL-FEED DUAL BAND ANTENNA ASSEMBLY AND ASSOCIATED METHOD}

본 발명은 일반적으로 안테나에 관한 것으로, 상세하게는, 그리고 임의의 제한적이지 않은 것으로, 이중 급전 이중 대역(DFDB: dual-feed dual band) 안테나 어셈블리 및 그와 연관된 방법에 관한 것이다.

최근에, 무선 통신 디바이스의 내부 안테나에 대한 응용분야의 추진이 증가되어왔다. 내부 안테나의 개념은 안테나를 통신 디바이스 속에 통합시키는 것을 통해 외부 방사 소자의 사용을 회피하는 것으로부터 생겨난다. 내부 안테나는 외부 충격에 영향을 받기 쉽지 않음, 최적화에 따른 통신 디바이스의 크기의 감소, 휴대 용이성등과 같은 여러 유익한 특징들을 갖는다. 대부분의 내부 안테나의 경우에, 통신 디바이스의 인쇄 회로기판은 내부 안테나의 접지면으로서의 역할을 한다.

하나 이상의 대역에서 동작할 수 있는 모바일 통신 디바이스의 출현으로, 설계자들은 스위칭 유닛과 공동으로 각각의 안테나가 개별 주파수 대역에서 동작하는 별개의 안테나들을 사용하기 시작하였다. 스위칭 유닛은 통신 디바이스의 트랜시버를 안테나들 중의 하나에 선택적으로 연결시킨다. 그러나, 종래의 이중 대역 안테나는 대량의 전력을 소비하고 제작 비용이 높은 것으로 알려져 있다.

상기한 바와 같은 관심사항들은 통신 디바이스가 예를 들어, 와이파이(WiFi, ), 블루투쓰(Bluetooth) 및 GPS 애플리케이션과 같은 다수의 무선 응용분야에서 동작될 것이 요구되는 경우엔 더욱 뚜렷해 진다. 특히 이중급전(dual-feed) 안테나는 엄격한 폼팩터와 풋프린트 필요요건이 표준인 모바일 통신 디바이스와 같은 컴팩트한 디바이스에서 동일 주파수 대역에서 동작하도록 구현되는 경우에 높은 결합도의 관점에서 상당한 난제가 발생한다. 이와 관련하여, 급전 포트간의 높은 결합도는 마찬가지로 안테나의 방사 효율을 감소시킬 수 있다.

또한, 다중입력 다중출력(MIMO: Multiple Input Multiple Output) 응용분야에 대한 현재 안테나 기술의 해결책은 다수의 안테나를 필요로 하는 데, 이는 통신 디바이스를 제작하는 데 있어서 소정 부품의 중복을 초래할 수 있어서, 일반적으로 디바이스 사이즈와 성능간에 적합하지 않은 상충관계가 필요오 되도록 한다. 그러한 상충관계는 소형 디바이스일 수록 배터리 수명 단축 및 보다 빈번한 호 끊김 현상 발생가능성과 같은 성능 문제점들을 겪을 수 있는 반면에 더욱 양호한 성능을 갖는 디바이스들은 보다 큰 하우징을 필요로 할 수 있다. 일반적으로, 이러한 상충관계의 유발자는 안테나들간의 상호 결합이고, 이 상호 결합은 송신시 전력을 낭비할 수 있고 인입 신호로부터 수신 전력의 저하를 초래할 수 있다. 두 개의 수신 안테나를 필요로 하는, LTE(Long Term Evolution)과 같은 MIMO 기술에서, 그러한 상호 교차 결합 효과는 매우 바람직하지 못한데 이는 유효한 MIMO 성능은 다중 안테나의 각각의 수신신호들 간에 상대적으로 낮은 상관관계를 필요로 하기 때문이다. 현재 기술에서, 이러한 상관관계는 공간 다이버시티(안테나간의 차이), 패턴 다이버시티(안테나 지향 방향간의 차이), 및 편파 다이버시티 중의 하나 이상을 사용하여 대형 디바이스에서 달성될 수 있다. 불행히도, 다중 안테나가 모바일 휴대형 디바이스내에 사용되는 경우, 각각의 안테나에 의해 수신된 신호는 소비자가 선호하는 컴팩트한 디바이스에 전형적인 엄격한 한계로 인해, 바람직하지 못한 상관관계를 이루게 된다. 이것은 두드러지게 MIMO 성능을 열화시킨다. 상충관계는 그러면 소비자에 의해 환영받지 못할 수도 있도록 디바이스를 확대하거나 성능 감소를 허용하도록 한다.

본 발명은 광범위하게는 다수 응용분야를 위한 이중 급전 이중 대역(DFDB: dual-feed dual band) 안테나에 대해 설명하는 데 본 발명에선 엄격한 폼팩터를 유지하면서 높은 교차 포트 분리가 달성된다(즉, 결합이 감소됨). 또한, 스위칭 유닛의 필요성도 제거된다.

본 발명의 한 양상에서, 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로에 연결된 제1 급전 포트: 및 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로에 연결되고 제2 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로에 연결된 제2 급전 포트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 급전 포트는 서로에 대해 실질적으로 직교하는 각각의 평면에 위치되는, DFDB 안테나 모듈의 한 실시예가 개시된다.

다른 실시예에서, 본 발명의 DFDB 안테나 모듈은, 제1 평면에 배치된 제1 안테나 소자: 제2 평면에 배치된 제2 안테나 소자: 및 제3 평면에 배치된 제3 안테나 소자를 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 평면은 서로에 대해 실질적으로 직교하고상기 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자는 이들 사이의 제1 공통 에지에서 전기적으로 접촉하고 제1 안테나 소자와 제3 안테나 소자는 이들 사이의 제2 공통 에지에서 전기적으로 접촉하고 제2 안테나 소자와 제3 안테나 소자는 이들 사이의 제3 공통 에지에서 전기적으로 접촉하고, 또한 제1 안테나 소자는 단거리 무선 통신 대역에서 동작하도록 적응된 한 타입의 트랜시버 회로에 연결하기 위한 급전 포트를 포함하고 제2 안테나 소자는 단거리 무선 통신 대역에서 동작하도록 적응된 또 다른 타입의 트랜시버 회로에 연결하기 위한 또 다른 급전 포트를 포함하고 이에 따라 급전 포트들은 서로에 대해 실질적으로 직교하고 어느 한 급전 포트는 또한 GPS 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로에 연결되도록 구성된다.

본 발명의 다른 양상에서, DFDB 안테나 모듈의 조립 방법이 개시된다. 이 방법은, 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로와 동작할 수 있는 제1 방사 요소를 제공하는 단계: 제2 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로와 동작할 수 있는 제2 방사 요소를 제공하는 단계: 및 제3 대역에서 동작하도록 적응된 제3 트랜시버 회로와 동작할 수 있는 제3 방사 요소를 제공하는 단계: 중 하나 이상을 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 방사 요소들은 실질적으로 서로에 대해 직교하는 제1, 제2 및 제3 평면의 각각에 배치되고 제2 및 제3 방사 요소는 각각 실질적으로 서로에 대해 직교하는 급전 포트를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 무선 UE 디바이스의 실시태양이 개시된다. 이 디바이스는 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로: 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로: 제2 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로: 및 제1 급전 포트 및 제2 급전 포트를 갖는 DFDB 안테나 모듈중 하나 이상을 포함하고, 제1 및 제2 급전 포트는 각각 제1 및 제2 트랜시버 회로에 연결되고, 또한 상기 수신기 회로는 제1 및 제2 급전 포트중의 하나에 연결되도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 고효율 안테나를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예는 첨부 도면과 연계하여 하기의 발명의 상세한 설명을 참조하여 더욱 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 이중 급전 이중대역(DFDB: dual-feed dual band) 안테나 어셈블리의 실시예를 갖는 예시적인 무선 사용자 장비(UE: user equipment)의 기능 블록도를 나타낸다.
도 2는 DFDB 안테나 모듈 또는 어셈블리의 예시적인 실시예를 등측도법으로 나타낸 도면이다.
도 3A는 도 2의 DFDB 안테나 모듈의 XOY 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3B는 도 2의 DFDB 안테나 모듈의 YOZ 측면도를 나타낸 도면이다.
도 3C는 도 2의 DFDB 안테나 모듈의 XOZ 측면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5A는 본 발명의 DFDB 안테나 모듈의 실시예와 연관된 시뮬레이트된 산란(S) 파라미터의 예시적인 그래프를 나타낸 도면이다.
도 5B는 본 발명의 DFDB 안테나 모듈의 실시예와 연관된 측정된 S 파라미터의 예시적인 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6A 및 6B는 본 발명의 DFDB 안테나 모듈의 실시예의 두 개의 포트와 연관된 측정 효율에 대한 예시적인 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 DFDB 안테나 모듈의 실시예의 두 개의 포트와 연관된 예시적인 측정된 방사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 예시적인 모바일 통신 디바이스의 블록도를 나타낸 도면이다.

본 발명의 DFDB 안테나 모듈 또는 그것의 어셈블리에 관한 장치 및 이와 연관된 방법의 실시예들은 이제 이들 실시예가 가장 양호하게 구현되고 이용되는 법에 대한 다양한 예를 참조하여 설명된다. 유사한 도면 참조부호는 실행될 수 있는 실시예의 범위에 대한 유사하거나 대응하는 부분을 지시하기 위해 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면 전체에서 사용되는 데, 여러 구성요소들은 반드시 동일한 축척비율로 나타낸 것은 아니다. 이제 도면에 대해, 특히 도 1을 참조하면, 본 발명의 DFDB 안테나 어셈블리(102)의 실시태양을 갖는 예시적인 무선 UE 디바이스(100)의 기능 블록도가 도시되어 있다. 어떠한 제한없이, UE(100)는, 예를 들어, 패킷 교환망 도메인, 회선 교환망 도메인 또는 양자 모두에서, 단거리 통신 뿐만 아니라 광역 셀룰러 전화 통신 모두를 실행하는, 다중 대역 및/또는 액세스 기술로 무선 통신을 할 수 있는 임의의 모바일 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 예시적인 것으로서, 본 발명의 안테나 어셈블리 실시태양을 갖는 UE(100)는 LTE(Long Term Evolution) 망의 MIMO 안테나와 연관된 임의의 주파수 범위 또는 주파수 범위들에서 동작할 수 있다. 또한, UE(100)는 예를 들어, IEEE 802.11a/b/g/n 표준과 같은, 공지된 IEEE(Institute od Electrical and Electronics Engineers) 표준과 같은 표준 또는 하이퍼랜(HiperLan) 표준, 하이퍼랜 II(HiperLan II) 표준, 와이맥스(Wi-Max) 표준, 오픈 에어(OpenAir) 표준, 및 블루투쓰 표준과 같은 기타 관련 표준에 따른 주파수 범위 또는 범위들에서 동작할 수 있다.

상기 설명한 기술 및/또는 대역과 무관하게, 본 발명의 안테나 어셈블리 실시태양이 특히 LTE를 위한 MIMO 안테나와 같은 장거리 무선 통신 기술 및 적용가능한 대역에서 동작할 수 있는 GPS와 같은 위성기반 통신 기술뿐만 아니라 블루투쓰 및 WiFi 기술과 같은 두 개의 단거리 무선 통신에 대해 하기에 예를 들어 설명된다. 따라서, 당업자는 2.0GHz 내지 2.8GHz의 범위에 이르는 LTE 대역이 UE(100)의 안테나 동작과 공동으로 이용될 수 있다. 마찬가지로, 블루투쓰 및 WiFi 대역은 2.4GHz와 같은 주파수 범위를 포함할 수 있다. 도 1의 기능 블록도에 나타낸 바와 같이, DFDB 안테나 어셈블리(102)는 제1 대역에서 동작하는 제1 트랜시버 회로(106-1)에 연결된 제1 급전 포트 또는 포인트(104A)를 포함한다. 제2 급전 포트 또는 포인트(104B)는 동일한 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로에 연결된다. 하기에 더욱 상세히 설명되는 본 발명의 기술사상에 따라, 제2 대역에서 동작할 수 있는 수신기 회로(106-3)는, 제1 급전 포트(104A) 또는 제2 급전 포트(104B)가 실질적으로 서로가 직교하는 각각의 평면에 적어도 위치되는 한 제1 급전 포트(104A) 또는 제2 급전 포트(104B)에 연결될 수 있다. 예시적인 것으로서, 제1 트랜시버 회로(106-1)는 2.4GHz 대역에서 동작하도록 적응된 블루투쓰에 적합한 회로를 포함할 수 있고, 제2 트랜시버 회로(106-2)는 2.4GHz 대역에서 동작하도록 적응된 WiFi에 맞는 회로를 포함할 수 있고, 수신기 회로(106-3)는 제2 급전 포트(104B)에 연결된 GPS 회로를 포함할 수 있다. 추가의 변형예에서, 제1 및 제2 트랜시버 회로는 두 개의 급전 포트사이에서 상호 교체될 수 있다. 즉, 제2 트랜시버 회로(106-2)는 급전 포트(104A)에 연결될 수 있는 반면에 제1 트랜시버 회로(106-1)는 급전 포트(104B)에 연결될 수 있다. 또한, 상기한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 대역 회로 즉 GPS 회로(106-3)는 두 개의 단거리 트랜시버 회로의 급전 연결과 무관하게 급전 포트(104A) 또는 급전 포트(104B)에 연결될 수 있다. 따라서, 당업자는 상이한 대역의 다양한 트랜시버 회로 또는 수신기 회로, 또는 연관된 구조적 컴포넌트 또는 안테나 소자를 참조하는 본 발명에서 "제1", "제2" 또는 "제3"등의 용어의 사용은, 어느 정도는 가변적일 수 있거나 예시하는 특정한 양상 또는 실시예에 좌우되어, 특정 요소에 반드시 한정될 필요는 없다는 것을 알 것이다.

도 2는 본 발명을 위해 상기 설명한 UE(100)에 채용될 수 있는, DFDB(dual-feed dual band) 안테나 모듈 또는 어셈블리(200)의 예시적인 실시예를 등측도법으로 나타낸다. 적합한 필수적인 특징을 갖춘 적합한 기판(201)이 도전성 안테나 부분들 또는 요소의 지원을 위해서 뿐만 아니라 접지를 위해서도 제공된다. 예시한 바와 같이, 기판(201)은 부분(202) 및 부분(204)으로 이루어 지고, 부분(204)은 부분(202) 보다 더 두꺼울 수 있는 데, 이것들의 사이즈 및 측정값은 예시적인 실시예에 대해 하기에 추가적으로 상세히 설명될 것이다. 3개의 안테나 소자는 (i) 각각의 안테나 소자가 적합한 트랜시버 회로 또는 수신기 회로와 공동으로 동작하도록 구성되고: 그리고 (ii) 각각의 안테나 소자가 실질적으로 직교하는 배열로 서로에 대해 보다 두꺼운 부분(204)의 평면에 배치되도록 기판(201)의 보다 두꺼운 부분(204)과 연계하여 제공된다. 도 2의 예시된 실시예에서, 도면 참조 부호(206, 208 및 210)은 XOY, YOZ, 및 XOZ 평면들인 3개의 평면들을 지시하고, YOZ, 및 XOZ 평면은 예시적인 DFDB 안테나 모듈의 (측면을 나타내는)수직 평면인 것으로 볼 수 있고 XOY 평면은 DFDB 안테나 모듈의 상부면을 나타내는 수평 평면인 것으로 볼 수 있다. 안테나 또는 방사 요소(212)는 XOY 평면(206)에 배치되고, 안테나 또는 방사 요소(214)는 YOZ 평면(208)에 배치되고, 또다른 안테나 또는 방사 요소(216)는 XOZ 평면(210)에 배치된다. 예시적인 명명법에서, 안테나 요소(216)는 제1 요소로 지칭될 수 있고, 안테나 요소(214)는 제2 요소로 지칭될 수 있고, 안테나 요소(212)는 제3 요소로 지칭될 수 있다. 또한, XOZ 평면(210), YOZ 평면(208) 및 XOY 평면(206)은, 본 발명의 가변적인 명명법에 종속되어, 각각 예시적으로 제1, 제2 및 제3 평면으로 지칭될 수 있다.

도 2의 예시적인 배열에서, 제1, 제2 및 제3 평면은 서로에 대해 적어도 실질적으로 직교하는 것이 명백하다. 또한, 제3 및 제2 안테나 소자(212 및 214)는 이들 사이의 공통 연결 에지(222)에서 전기적으로 접촉한다. 마찬가지로, 제3 및 제1 안테나 소자(212 및 216)와 제2 및 제1 안테나 소자(214 및 216)는 이들 사이의 각각의 공통 연결 에지(224 및 226)에서 전기적으로 접촉한다. 예시적인 것으로서, 제3 안테나 소자(214)는 수정된 반전 F 안테나(MIFA: modified inverted F antenna) 스트립 요소로서 제공되고 제1 안테나 소자(216)는 반전 F 안테나(IFA: inverted F antenna) 스트립 요소로서 제공되며, 이들 안테나 소자의 각각의 예시적인 물리적 치수는 하기에 상세히 설명한다.

안테나 소자(214 및 216)는 각각 급전 포트부와 접촉부를 포함함으로써, 두 개의 급전 포트는 각각, 상기 설명한 바와 같이 동일한 단거리 무선 통신 대역에서 동작하는 두 개의 상이한 트랜시버 회로들, 예를 들어, 블루투쓰 및 WiFi 트랜시버 회로와 연결되도록 형성된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 급전 포트부(218A)는 MIFA 요소(214)의 일부분으로서 제공되고 급전 포트부(218B)는 IFA 요소(216)의 일부분으로서 제공된다. 연결 에지(226)에서 연결된 각각의 접촉부(220A 및 220B)는 접지점 또는 핀으로서 동작가능하도록 적응된다. 패치 안테나 소자(212)는 GPS 주파수 대역에서 동작하도록 적응된다. 예시적인 안테나 소자의 공간 방향으로 인해, 급전 포트는 또한 서로에 대해 적어도 실질적으로 직교하고, 한 예시적인 실시예에서, 상기 두 포트들간에 충분한 방사 고립을 달성하면서 단지 약 15mm의 거리만큼 분리된다.

하기에 도 2의 예시적인 DFDB 안테나 모듈(200)의 평면도 및 측면도 모습이 설명되는 데, 여러 예 및/또는 근사한 치수를 밀리미터 크기로 나타나 있다. 도 3A는 DFDB 안테나 모듈 어셈블리(200)의 XOY 평면도(300A) 모습인 데, 예시한 바와 같이, 기판(201)은 약 95mm의 길이 및 약 55mm의 폭을 갖는다. 부분(204)의 수평면에 배치된 패티 안테나 소자(212)는 네크 또는 노치부(302)를 통해 연결된 제1 장방형부(300A) 및 제2 장방형부(300B)로 구성된다. 각각의 장방형부는 약 15mm x 10mm일 수 있고 약 5mm x 2mm로 되는 네크 또는 노치에 대해 실질적으로 직각으로 즉, "L" 형태로 배열될 수 있다.

도 3B는 DFDB 안테나 모듈 어셈블리(200)의 YOZ 측면도(300B) 모습이다. 기판(201)의 부분(202)은 두께가 약 1.5mm이고 기판(201)의 부분(204)은 두께가 약 9mm이다. MIFA 요소(214)는 길이가 약 26mm인데, 두께가 약 2mm인 급전 포트부(218A)를 갖는다. 도 3C는 DFDB 안테나 모듈 어셈블리(200)의 XOZ 측면도(300C) 모습이고 여기서 폭은 약 55mm이고 두께는 약 9mm인 부분(204)이 예시되어 있다. IFA 요소(216)는 길이가 약 26mm인데, 접촉부(220b)로부터 약 6-8mm 이격된 급전부(218B)를 갖고 있다.

도 4는 한 실시예에서 DFDB 안테나 모듈의 조립에 관한 본 발명의 예시적인 방법(400)의 흐름도이다. 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로에서 동작가능한 제1 방사 요소는 적합한 형태, 기학학적 구조, 측정치등을 갖춘 적합한 기판에 제공된다(블록 402). 제2 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로에서 동작가능한 제2 방사 요소는 기판에 제공된다(블록 404). 동일한 제2 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로에서 동작가능한 제3 방사 요소도 기판에 제공되는 데(블록 406), 여기서 상기 제1, 제2 및 제3 방사 요소는 서로에 대해 실질적으로 직교하는 기판의 각각의 제1, 제2 및 제3 평면에 배치된다. 상기 설명에서 추가적으로 상세히 설명한 바와 같이, 제2 및 제3 방사 요소는 서로에 대해 실질적으로 직교하는 급전 포트를 각각 포함한다.

도 5A 및 5B는 각각 본 발명의 DFDB 안테나 모듈의 실시예와 연관된 시뮬레이트되고 측정된 산란(S) 파라미터에 대한 예시적인 그래프를 나타낸다. 당업자는 알 수 있는 바와 같이, S 파라미터는 전자기(EM: electromagnetic) 방사선(예로서, RF 에너지)이 하나 이상의 포트를 갖는 네트워크를 통해 전파하는 법을 정량화하는 산란 행렬인 수학적 구조로서 알려진 것의 요소들을 지칭한다. 한 포트에 입사하는 RF 신호에 대해, 이 신호의 일부분은 그 포트로부터 충돌하여 나오고, 신호의 일부분은 산란하여 다른 포트로부터 빠져나오고(즉, 포트간 결합), 신호의 일부분은 열 또는 심지어 EM 방사선으로서 사라질 수 있다. 따라서, N-포트 네트워크에 대한 S 행렬은 N² 개의 계수(N x N 행렬에서)를 포함한다.

기본적인 의미에서, S 파라미터는 포트의 RF "출력 전압 대 입력 전압" 관계를 지칭한다. 따라서, 파라미터 S_ij는 입력/출력 관계를 지칭하는 데 여기서 "j"는 여기된 포트(즉, EM 방사선이 입사하는 입력 포트)를 지칭하고 "i"는 출력 포트를 지칭한다. S 파라미터는 복소 변수(진폭 및 위상 각을 갖는)들인 반면에, 흔히 진폭만이 측정되는 데 이는 얼마나 많은 상호교차 포트 이득(또는 손실)이 설계에 따라 발생되는 지를 결정하는 데에 더욱 관련이 있기 때문이다. S 파라미터는 일반적으로 수정 주파수 및 시스템 임피던스에 대해 정의되는 반면에, 이들은 임의의 비이상적인 네트워크에 대한 주파수의 함수로서 변동한다.

본 발명의 예시적인 DFDB 안테나 어셈블리 모듈에 적용할 수 있는 2포트 시나리오에서, 두 개의 급전 포트가 있으며, 이에 의해 4개의 S 파라미터를 갖는 2x2 행렬이 있을 수 있도록 한다. 2포트 DFDB 안테나 어셈블리에서, S 행렬은 4개의 요소{S₁₁, S₁₂, S₂₁, S₂₂}를 포함하고,여기서 대각요소(즉, S₁₁ 및 S₂₂)는 반사 계수로 지칭되는 데 이는 이 요소들은 단일 포트(포트1 또는 포트 2)에서 발생하는 현상을 기술하기 때문이다. 비대각 요소(즉, S₁₂ 및 S₂₁)는 송신계수로 지칭되는 데 이는 이 요소들은 상호 교차 포트 현상을 설명하기 하기 때문이다. 도 5A에 예시한 바와 같이, 도면 참조 부호(502, 504 및 506)는 예시적인 DFDB 안테나 어셈블리 모듈을 위해 유도된 모델을 기초로 dB 대 주파수의 선도로 나타낸 시뮬레이트된 S₁₂, S₂₁ 및 S₂₂함수를 지칭한다. 각각의 시뮬레이트된 S 파라미터는 약 2.4 GHz 내지 2.5 GHz에서 바람직한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 특히, -20dB를 넘는 상호교차 포트 고립은 파라미터 시뮬레이션을 기초로 함을 알 수 있다. 이에 대응하는 결과들도 도 5B에서 알 수 있는 데, 도 5B에서 S₁₁, S₂₁및 S₂₂파라미터가 DFDB 안테나 어셈블리 모듈의 실시예를 이용하는 예시적인 테스트 셋업에서 측정되고 dB 대 주파수의 선도로 나타나 있다.

도 6A 및 도 6B는 본 발명의 DFDB 안테나 모듈의 실시예의 두 포트와 연관된 측정된 효율에 대한 예시적인 그래프(600A, 600B)를 나타낸다. 도 6A의 도면 참조 부호(602)는 주파수 범위에 대한 급전 포트 1의 측정된 효율 즉, 실질적으로 방사된 RF 전력 대 안테나 모듈의 급전 포트 1에 공급된 RF 전력의 비율을 지칭한다. 마찬가지로, 도 6B의 도면 참조 부호(622)는 주파수 범위에 대한 급전 포트 2의 측정된 효율을 지칭한다. 두 개의 급전 포트 양자 모두는 약 2.4 GHz 내지 2.5 GHz에서 상대적으로 고효율을 가짐을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 DFDB 안테나 어셈블리 모듈의 실시예의 두 포트와 연관된 측정된 방사 패턴의 예를 나타낸다. 당업계에서 알 수 있는 바와 같이, 안테나의 방사 패턴은 안테나로부터 송신되거나 안테나가 수신한 상대 전계 강도를 그래픽으로 표현한 것이다. 안테나는 공간에 방사하므로, 안테나를 설명하는 데에는 흔히 여러 곡선이 필요로 된다. 안테나의 방사 패턴이 축에 대해 대칭이면(예로서, 다이폴 또는 나선형 안테나의 경우에서와 같이)일반적으로 단 하나의 그래프이면 충분하다. 안테나의 방사 패턴은 단위 표면 당 방사 전력이 동일한 모든 지점의 궤적으로서 정의될 수 있다. 단위 면적 당 방사 전력은 전자기파의 전기장의 제곱에 비례한다. 그러므로, 방사 패턴은 동일 전기장에서의 포인트들의 궤적이다. 다중 포트 안테나 어셈블리에서, 일반적으로 방사는 대부분 한 포트와 연관된 축을 따라서 지향되는 것이 바람직하다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 도면 참조 부호(700A 및 700B)는 DFDB 안테나 모듈의 두 포트와 연관된 측정된 2.45GHz에서의 방사 패턴을 지칭한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 DFDB 안테나 모듈을 갖는 예시적인 모바일 통신 디바이스(MCD: mobile communication device)(800)의 블록도이다. 당업자는도 8에 도시된 모바일 통신 디바이스가 도 1에 도시된 UE 디바이스(100)의 더욱 정교하고 대표적인 구현임을 인식할 것이다. MCD(800)를 전체적으로 제어하는 마이크로프로세서(802)는 상기 설명한 DFDB 안테나 모듈을 예시하거나 대표할 수 있는 안테나 소자(806,816)와 같은 연관된 컴포넌트 뿐만 아니라 적합한 수신기(808) 및 송신기(814)를 포함하는, 멀티모드 통신 서브시스템(804)에 동작적으로 연결된다. 적합한 GPS 수신기 회로도 통신 서비스시템의 일부로서 제공될 수 있음을 알 것이다. 또한, 멀티모드 통신 서브시스템(804)은 상이한 대역의 다중 액세스 기술에서 동작하기 위한, 디지털 신호 처리기(DSP: digital signal processor)(812)와 같은 처리 모듈 및 하나 이상의 국부 발진기(LO: local oscillator) 모듈(810)을 포함할 수 있다. 통신 분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 통신 모듈(804)의 특정한 설계는 통신 네트워크에 좌우될 수 있고 인프라구조 요소(899 및 887)로 예시한 바와 같은, 상기 디바이스는 상기 통신 네트워크에서 동작하는 것으로 의도된다.

마이크로프로세서(802)는 또한 보조 입력/출력(I/O)(818), 직렬 포트(820), 디스플레이(822), 키보드(824), 스피커(826), 마이크로폰(828), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(830), 예로서 단거리 통신 서브시스템을 포함할 수 있는 기타 통신 설비(832)와 같은 디바이스 서브시스템, 및 도면 참조부호(833)로서 표기된 임의의 기타 디바이스 서브시스템과 인터페이스할 수 있다. 인증 및 키 생성 뿐만 아니라 액세스를 지원하기 위해, SIM/USIM 인터페이스(834)(RUIM(Removable User Isentity Module)인터페이스로도 일반화됨)도 적합한 SIM/USIM 애플리케이션을 갖는 UICC(831) 및 마이크로프로세서(802)와 통신한다.

운영체제 소프트웨어 및 기타 시스템 소프트웨어는 플래시 메모리 또는 기타 적합한 메모리를 이용하여 구현될 수 있는 영구 저장장치 모듈(835)(즉, 비휘발성 저장장치)로 구현될 수 있다. 한 구현예에서, 영구 저장 모듈(835)은 상이한 저장 영역들, 예로서, 전송 스택(845), 컴퓨터 프로그램을 위한 저장 영역(836), 뿐만 아니라 디바이스 상태 데이터 저장 영역(837), 주소록 데이터 저장 영역(839) 및 기타 개인 일정정보 관리자(PIM) 데이터 저장 영역(841), 일반적으로 도면 참조부호(843)로서 표기된 기타 데이터 저장 영역들로 분할될 수 있다. 또한, 영구 메모리는 마이크로프로세서(802)의 제어하에 본원에 설명된 하나 이상의 서브시스템과 공동으로 멀티모드 통신에 필요한 적합한 소프트웨어/펌웨어를 포함할 수 있다.

본원의 도면에 설명된 여러 실시예의 적어도 일부는, 일반적으로, 특정 기능을 수행하도록 구성된 컴포넌트로서, 필요로 되는 처리 시스템과 공동으로, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로, 다수의 변형예 및 수정예를 포함할 수 있음을 알아야 할 것이다. 따라서, 도면의 배열은 본 발명의 실시예에 대한 한정이라기 보단 예시적인 것으로서 간주되어야 한다.

본 발명의 실시예의 동작 및 구성은 상기 설명한 발명의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 도시되고 설명한 예시적인 실시예는 바람직한 것으로서 특징화되었지만, 다양한 변경 및 수정이 하기의 특허청구항에 나타난 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있음이 용이하게 인식될 것이다.

802: 마이크로프로세서
808:수신기
816:송신기
818: 보조 입력/출력(I/O)
820: 직렬 포트
822: 디스플레이
824: 키보드
826: 스피커
828: 마이크로폰
830: 랜덤 액세스 메모리(RAM)
832: 기타 통신 설비
833: 임의의 기타 디바이스 서브시스템
834: SIM/USIM 인터페이스
835: 플래시 메모리
845: 전송 스택
836: 컴퓨터 프로그램
837: 디바이스 상태
839: 주소록
841: 기타 PIM
843: 기타 데이터

Claims

이중 급전 이중 대역 (DFDB: dual-feed dual band) 안테나 모듈에 있어서,
제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로에 연결된 제1 급전 포트: 및
제1 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로에 연결되고 제2 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로에 연결된 제2 급전 포트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 급전 포트는 서로에 대해 실질적으로 직교하는 각각의 평면에 위치되는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 급전 포트 및 제2 급전 포트는 약 15mm의 간격만큼 분리되어 있는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 트랜시버 회로는 2.4GHz 대역에서 동작하도록 적응된 블루투쓰에 적합한(Bluetooth-compatible) 트랜시버 회로를 포함하고, 상기 제2 트랜시버 회로는 2.4GHz 대역에서 동작하도록 적응된 와이파이에 적합한(WiFi-compatible) 트랜시버 회로를 포함하고 상기 수신기 회로는 GPS 주파수 범위에서 동작하도록 적응된 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 트랜시버 회로는 2.4GHz 대역에서 동작하도록 적응된 와이파이에 적합한(WiFi-compatible) 트랜시버 회로를 포함하고, 상기 제2 트랜시버 회로는 2.4GHz 대역에서 동작하도록 적응된 블루투쓰에 적합한(Bluetooth-compatible) 트랜시버 회로를 포함하고 상기 수신기 회로는 GPS 주파수 범위에서 동작하도록 적응된 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제1 항에 있어서, 상기 제1 급전 포트는 제1 평면에 배치된 반전 F 안테나(inverted F antenna) 소자에 전기적으로 연결되고 상기 제2 급전 포트는 제2 평면에 배치된 수정된 반전 F 안테나(modified inverted F antenna) 소자에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 평면 및 제2 평면은 상기 수정된 반전 F 안테나 소자 및 상기 반전 F 안테나 소자가 공통 에지에서 서로 전기적으로 접촉하도록 상기 공통 에지에서 서로에 대해 실질적으로 직교하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제5 항에 있어서, 상기 제2 급전 포트는 또한 상기 제1 평면 및 제2 평면에 실질적으로 직교하는 제3 평면에 배치된 패치 안테나 소자에 전기적으로 연결되고 이에 따라 상기 패치 안테나 소자는 상기 수정된 반전 F 안테나 소자 및 상기 반전 F 안테나 소자와 각각의 공통 에지에서 전기적으로 접촉하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
이중 급전 이중 대역(DFDB: dual-feed dual band) 안테나 모듈에 있어서,
제1 평면에 배치된 제1 안테나 소자:
제2 평면에 배치된 제2 안테나 소자: 및
제3 평면에 배치된 제3 안테나 소자를 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 평면은 서로에 대해 실질적으로 직교하고, 상기 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자는 상기 제1 안테나 소자와 제2 안테나 소자 사이의 제1 공통 에지에서 전기적으로 접촉하고 상기 제1 안테나 소자와 제3 안테나 소자는 상기 제1 안테나 소자와 제3 안테나 소자 사이의 제2 공통 에지에서 전기적으로 접촉하고 상기 제2 안테나 소자와 제3 안테나 소자는 상기 제2 안테나 소자와 제3 안테나 소자 사이의 제3 공통 에지에서 전기적으로 접촉하고, 또한 상기 제2 안테나 소자는 단거리 무선 통신 대역에서 동작하도록 적응된 한 타입의 트랜시버 회로에 연결하기 위한 급전 포트를 포함하고 상기 제3 안테나 소자는 GPS 대역에서 동작하도록 적응된 다른 타입의 수신기 회로에 연결하기 위한 또 다른 급전 포트를 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제7 항에 있어서, 상기 단거리 무선 통신 대역은 2.4GHz 대역을 포함하고 상기 한 타입의 트랜시버 회로는 블루투쓰에 적합한(Bluetooth-compatible) 회로를 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제7 항에 있어서, 상기 단거리 무선 통신 대역은 2.4GHz 대역을 포함하고 상기 한 타입의 트랜시버 회로는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11에 적합한 회로를 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제7 항에 있어서, 상기 제3 안테나 소자는 패치 안테나를 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제10 항에 있어서, 상기 패치 안테나는 네크부(neck portion)를 통해 함께 연결된 제1 장방형부 및 제2 장방형부를 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제11 항에 있어서, 상기 제1 장방형부는 치수가 약 15mm x 10mm이고 상기 제2 장방형부는 치수가 약 10mm x 15mm이고 상기 네크부는 치수가 약 2mm x 5mm인 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제7 항에 있어서, 상기 제2 안테나 소자는 수정된 반전 F 안테나 스트립을 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제13 항에 있어서, 상기 수정된 반전 F 안테나 스트립은 길이가 약 26mm인 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제7 항에 있어서, 상기 제1 안테나 소자는 반전 F 안테나 스트립을 포함하는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
제15 항에 있어서, 상기 반전 F 안테나 스트립은 길이가 약 26mm인 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈.
이중 급전 이중 대역(DFDB: dual-feed dual band) 안테나 모듈의 어셈블링 방법에 있어서,
제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로에서 동작할 수 있는 제1 방사 요소를 제공하는 단계:
제2 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로에서 동작할 수 있는 제2 방사 요소를 제공하는 단계: 및
상기 제2 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로에서 동작할 수 있는 제3 방사 요소를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 방사 요소들은 실질적으로 서로에 대해 직교하는 제1, 제2 및 제3 평면의 각각에 배치되고 상기 제1 및 제2 방사 요소는 각각 서로에 대해 실질적으로 직교하는 급전 포트를 갖는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈의 어셈블링 방법.
제17 항에 있어서, 상기 제1 방사 요소는 반전 F 안테나로서 제공되는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈의 어셈블링 방법.
제17 항에 있어서, 상기 제2 방사 요소는 수정된 반전 F 안테나 스트립으로서 제공되는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈의 어셈블링 방법.
제17 항에 있어서, 상기 제3 방사 요소는 패치 안테나로서 제공되는 것인, 이중 급전 이중 대역 안테나 모듈의 어셈블링 방법.
무선 사용자 장비(UE: user equipment) 디바이스에 있어서,
제1 대역에서 동작하도록 적응된 제1 트랜시버 회로:
상기 제1 대역에서 동작하도록 적응된 제2 트랜시버 회로:
제2 대역에서 동작하도록 적응된 수신기 회로: 및
제1 급전 포트 및 제2 급전 포트를 갖는 이중 급전 이중 대역(DFDB) 안테나 모듈을 포함하고, 상기 제1 및 제2 급전 포트는 서로에 대해 실질적으로 직교하고 각각 제1 및 제2 트랜시버 회로에 연결되며, 또한 상기 수신기 회로는 상기 제1 및 제2 급전 포트 중의 하나에 연결되도록 구성되는 것인, 무선 사용자 장비 디바이스.
제21 항에 있어서, 상기 제1 트랜시버 회로는 블루투쓰에 적합한(Bluetooth-compatible) 트랜시버 회로를 포함하는 것인, 무선 사용자 장비 디바이스.
제21 항에 있어서, 상기 제2 트랜시버 회로는 와이파이에 적합한(WiFi-compatible) 트랜시버 회로를 포함하는 것인, 무선 사용자 장비 디바이스.
제21 항에 있어서, 상기 수신기 회로는 GPS 주파수 범위에서 동작하도록 적응된 수신기 회로를 포함하는 것인, 무선 사용자 장비 디바이스.
제21 항에 있어서, 상기 이중 급전 이중 대역(DFDB) 안테나 모듈은 또한,
제1 평면에 배치된 제1 안테나 소자:
제2 평면에 배치된 제2 안테나 소자: 및
제3 평면에 배치된 제3 안테나 소자를 더 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 평면은 서로에 대해 실질적으로 직교하는 것인, 무선 사용자 장비 디바이스.