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KR102377208B1 - 안테나 시스템 및 단말기 - Google Patents

안테나 시스템 및 단말기 Download PDF

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KR102377208B1
KR102377208B1 KR1020217012747A KR20217012747A KR102377208B1 KR 102377208 B1 KR102377208 B1 KR 102377208B1 KR 1020217012747 A KR1020217012747 A KR 1020217012747A KR 20217012747 A KR20217012747 A KR 20217012747A KR 102377208 B1 KR102377208 B1 KR 102377208B1
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metal
antenna system
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KR1020217012747A
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지아롱 리우
한 루
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베이징 시아오미 모바일 소프트웨어 컴퍼니 리미티드
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Publication date
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Abstract

본 개시의 실시예는 안테나 시스템 및 단말기에 관한 것으로, 상기 안테나 시스템은 제1 금속 방사체, 제2 금속 방사체, 제1 매칭 네트워크, 제2 매칭 네트워크, 제1 무선주파수 경로 및 제2 무선주파수 경로를 포함하고, 상기 제1 금속 방사체의 말단은 상기 안테나 시스템의 제1 급전점에 연결되며, 상기 제1 급전점은 제1 매칭 네트워크를 통해 상기 제1 무선주파수 경로에 연결되고, 상기 제2 금속 방사체의 말단은 상기 안테나 시스템의 제2 급전점에 연결되며, 상기 제2 급전점은 제2 매칭 네트워크를 통해 상기 제2 무선주파수 경로에 연결되며, 상기 제1 금속 방사체는 위성항법시스템(GPS) L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi의 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성되며, 상기 제1 매칭 네트워크의 커패시턴스 인덕턴스 값은 조절 가능하여, GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi의 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 실현하며, 상기 제2 금속 방사체는 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성되며, 상기 제2 매칭 네트워크는 상기 제1 금속 방사체의 신호를 격리시키기 위해 저주파통과여과기로 작용하며, 상기 제1 금속 방사체는 단말기의 제1 금속 프레임이고, 상기 제2 금속 방사체는 상기 단말기의 제2 금속 프레임이며, 상기 제1 금속 프레임의 말단과 상기 제2 금속 프레임의 말단은 인접하고, 상기 제1 금속 프레임의 말단과 상기 제2 금속 프레임의 말단 사이에는 갭이 구비되며, 상기 제1 금속 방사체의 헤드 엔드는 상기 안테나 시스템의 메인 그라운드에 연결되고, 상기 제2 금속 방사체의 헤드 엔드는 상기 메인 그라운드에 연결되고, 상기 메인 그라운드는 상기 단말기의 부분 금속 후측 하우징 및 상기 단말기의 금속 미들 프레임이다.

Description

안테나 시스템 및 단말기{ANTENNA SYSTEM AND TERMINAL}
본원 발명은 출원번호가 201811014066.0이고 출원일자가 2018년 8월 31일인 중국 특허 출원에 기반하여 제출하였고 상기 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 상기 중국 특허 출원의 모든 내용은 참조로서 본원 발명에 인용된다.
나아가, 본원 발명은 출원번호가 제10-2019-7027116호이고, 출원일자가 2019년 9월 17일인 한국 특허 출원의 분할출원인 바, 상기 한국 특허 출원의 모든 내용은 참조로서 본원 발명에 인용된다.
본 개시의 실시예는 통신 기술 분야에 관한 것으로, 특히 안테나 시스템 및 단말기에 관한 것이다.
관련 기술에서, 보다 많은 기능을 실현하기 위하여, 단말기에 보다 많은 주파수 대역의 무선주파수 신호를 전송할 수 있는 안테나를 추가해야 한다. 예를 들면, 위성 항법의 측위 정밀도를 향상시키기 위하여, 현재 세번째 민간용 신호로서 1176.45 MHz 추가하였으므로, 단말기에도 해당 주파수 대역의 주파수 신호를 전송할 수 있는 안테나를 추가해야 한다. 하지만, 단말기에 이미 존재하는 원래의 안테나에 영향주지 않고 이미 안테나가 충족하게 배치된 단말기에 안테나를 어떻게 추가할 것인가 하는 것은 현재 시급히 해결해야 할 문제이다.
관련 기술에 존재하는 문제점을 해결하기 위하여, 본 개시의 실시예는 안테나 시스템 및 단말기를 제공한다.
본 개시의 실시예에 따른 첫 번째 양태에서, 제1 금속 방사체, 제2 금속 방사체, 제1 매칭 네트워크, 제2 매칭 네트워크, 제1 무선주파수 경로 및 제2 무선주파수 경로를 포함하고, 상기 제1 금속 방사체의 말단은 상기 안테나 시스템의 제1 급전점에 연결되며, 상기 제1 급전점은 제1 매칭 네트워크를 통해 상기 제1 무선주파수 경로에 연결되고, 상기 제2 금속 방사체의 말단은 상기 안테나 시스템의 제2 급전점에 연결되며, 상기 제2 급전점은 제2 매칭 네트워크를 통해 상기 제2 무선주파수 경로에 연결되며, 상기 제1 금속 방사체는 위성항법시스템(GPS) L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi의 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성되며, 상기 제1 매칭 네트워크의 커패시턴스 인덕턴스 값은 조절 가능하여, GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi의 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 실현하며, 상기 제2 금속 방사체는 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성되며, 상기 제2 매칭 네트워크는 상기 제1 금속 방사체의 신호를 격리시키기 위해 저주파통과여과기로 작용하며, 상기 제1 금속 방사체는 단말기의 제1 금속 프레임이고, 상기 제2 금속 방사체는 상기 단말기의 제2 금속 프레임이며, 상기 제1 금속 프레임의 말단과 상기 제2 금속 프레임의 말단은 인접하고, 상기 제1 금속 프레임의 말단과 상기 제2 금속 프레임의 말단 사이에는 갭이 구비되며, 상기 제1 금속 방사체의 헤드 엔드는 상기 안테나 시스템의 메인 그라운드에 연결되고, 상기 제2 금속 방사체의 헤드 엔드는 상기 메인 그라운드에 연결되고, 상기 메인 그라운드는 상기 단말기의 부분 금속 후측 하우징 및 상기 단말기의 금속 미들 프레임인 안테나 시스템을 제공한다.
선택 가능하게, 상기 갭의 폭은 0.5 mm 내지 3 mm이다.
선택 가능하게, 상기 제1 금속 프레임은 횡방향 연장 부분 및 종방향 연장 부분을 포함하고, 상기 횡방향 연장 부분 및 상기 종방향 연장 부분의 전체 길이는 10 mm 내지 30 mm이며, 상기 제2 금속 프레임의 길이는 30 mm보다 작다.
선택 가능하게, 상기 제1 매칭 네트워크는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함하고, 상기 제1 커패시터의 제1 단은 상기 제1 급전점에 연결되며, 상기 제1 커패시터의 제2 단은 상기 제2 커패시터의 제1 단 및 상기 제1 인덕터의 제1 단에 연결되고, 상기 제1 인덕터의 제2 단은 상기 제2 커패시터의 제2 단, 상기 제2 인덕터의 제1 단 및 상기 제1 무선주파수 경로에 연결되며, 상기 제2 인덕터의 제2 단은 접지된다.
선택 가능하게, 상기 제2 매칭 네트워크는 제3 커패시터 및 제3 인덕터를 포함하고, 상기 제3 커패시터의 제1 단은 상기 제2 급전점 및 상기 제3 인덕터의 제1 단에 연결되며, 상기 제3 커패시터의 제2 단은 접지되고, 상기 제3 인덕터의 제2 단은 상기 제2 무선주파수 경로에 연결된다.
선택 가능하게, 상기 제1 금속 방사체가 형성한 공진 주파수는 상기 제2 금속 방사체가 형성한 공진 주파수보다 크다.
본 개시의 실시예에 따른 두 번째 양태에서, 본 개시의 실시예의 첫 번째 양태에 따른 어느 하나의 안테나 시스템을 포함하는 단말기를 제공한다.
본 개시의 실시예가 제공하는 기술적 해결수단은 하기와 같은 유익한 효과를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예의 안테나 시스템은 2개의 매칭 네트워크 및 2개의 무선주파수 경로를 사용하여 각각 제1 금속 방사체 및 제2 금속 방사체에 연결시켜 두 세트의 안테나 시스템을 형성하고, 상기 두 세트의 안테나 시스템 사이는 서로의 무선주파수 신호를 효과적으로 격리(isolate)시킴으로써, 양자 사이의 서로 간의 영향을 방지하고, 안테나 시스템의 방사 효율을 향상시킨다.
이상의 일반적인 설명과 후술되는 세부적인 설명은 단지 예시적이고 해석적인 것으로, 본 개시를 한정할 수 없음을 이해해야 할 것이다.
여기서의 도면은 명세서에 병합되어 본 명세서의 일부분을 구성하고, 본 개시에 부합되는 실시예를 나타내며, 명세서와 함께 본 개시의 원리를 해석하기 위한 것이다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템의 개략도이다.
도 2는 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 제1 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 3은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 제2 매칭 네트워크의 개략도이다.
도 4는 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템 1의 스미스 차트(Smith chart)에서의 궤적 개략도이다.
도 5는 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 제2 매칭 네트워크의 방향 전송 계수 개략도이다.
도 6은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템 1의 반사 손실(return loss) 성능 곡선 차트이다.
도 7은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템 2의 반사 손실 성능 곡선 차트이다.
도 8은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸, 제1 매칭 네트워크 및 제2 매칭 네트워크를 통해 매칭하기 전의 안테나 시스템 1과 안테나 시스템 2 사이의 격리도가 주파수에 따라 변화되는 곡선 차트이다.
도 9는 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸, 제1 매칭 네트워크 및 제2 매칭 네트워크를 통해 매칭한 후의 안테나 시스템 1과 안테나 시스템 2 사이의 격리도가 주파수에 따라 변화되는 곡선 차트이다.
도 10은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템의 효율 곡선 차트이다.
도 11은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 단말기의 블록도이다.
여기서, 예시적 실시예에 대해 상세하게 설명하고, 이를 첨부되는 도면에 예시적으로 나타냈다. 하기에서 첨부되는 도면에 대해 설명할 때 별도로 표시하지 않는 한, 다른 도면의 동일한 숫자는 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 하기의 예시적 실시예에서 설명한 실시형태는 본 개시와 일치한 모든 실시형태를 의미하는 것은 아니다. 반대로, 이들은 첨부된 특허청구범위에서 설명한, 본 개시의 일부 양태와 일치한 장치와 방법에 대한 예일 뿐이다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 시스템은 제1 금속 방사체(11), 제2 금속 방사체(12), 제1 매칭 네트워크, 제2 매칭 네트워크, 제1 무선주파수 경로 및 제2 무선주파수 경로를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 금속 방사체(11)의 말단은 안테나 시스템의 제1 급전(13)에 연결되고, 제1 급전(13)은 제1 매칭 네트워크를 통해 제1 무선주파수 경로에 연결된다.
제2 금속 방사체(12)의 말단은 안테나 시스템의 제2 급전(14)에 연결되고, 제2 급전(14)은 제2 매칭 네트워크를 통해 제2 무선주파수 경로에 연결된다.
하나의 가능한 실시형태에서, 상기 안테나 시스템은 단말기에 설치될 수 있고, 단말기의 금속 프레임의 양호한 방사 능력을 충분히 이용하기 위하여, 단말기의 부분 금속 프레임을 상기 제1 금속 방사체 및 제2 금속 방사체로 이용할 수 있다.
상기 안테나 시스템은 안테나 시스템 1 및 안테나 시스템 2인 두 세트의 안테나 시스템으로 나뉠 수 있고, 여기서, 안테나 시스템 1은 제1 금속 방사체 및 상기 안테나 시스템의 메인 그라운드를 포함할 수 있으며, 제1 방사체의 헤드 엔드(말단과 반대되는 타단)는 안테나 시스템 1의 메인 그라운드에 연결되고, 안테나 시스템 2는 제2 금속 방사체 및 상기 안테나 시스템의 메인 그라운드를 포함할 수 있으며, 제2 방사체의 헤드 엔드(말단과 반대되는 타단)는 안테나 시스템 2의 메인 그라운드에 연결되고, 여기서, 안테나 시스템의 메인 그라운드는 단말기의 부분 금속 후측 하우징 및 단말기의 금속 미들 프레임 등을 포함할 수 있으며, 안테나 시스템 1 및 안테나 시스템 2은 동일한 메인 그라운드를 공용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 여기서, 영역(15)는 안테나 시스템 중의 비금속 재질의 갭 및/또는 중단점(breakpoint)이고, 상기 갭 또는 중단점은 예를 들어 1.5 mm일 수 있다. 상기 제1 무선주파수 경로 및 제2 무선주파수 경로는 무선주파수 신호 처리 및 신호 전송의 진행을 위한 링크일 수 있고, 상기 링크는 다수의 전자 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 저잡음 증폭기, 선택 스위스, 전력 증폭기 및 무선주파수 송수신기 등 중 한 가지 또는 여러 가지를 포함할 수 있다.
하나의 가능한 실시형태에서, 제1 매칭 네트워크와 제2 매칭 네트워크는 안테나 시스템 1 및 안테나 시스템 2가 각각 상이한 주파수 대역을 커버리징할 수 있도록 상이한 구조를 구비하는 LC 회로일 수 있다.
본 개시의 실시예의 안테나 시스템은 2개의 매칭 네트워크 및 2개의 무선주파수 경로를 사용하여 각각 제1 금속 방사체 및 제2 금속 방사체에 연결시켜 두 세트의 안테나 시스템을 형성하고, 상기 두 세트의 안테나 시스템 사이는 서로의 무선주파수 신호를 효과적으로 격리시킴으로써, 양자 사이의 서로간의 영향을 방지하고, 안테나 시스템의 방사 효율을 향상시킨다.
하나의 가능한 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 시스템은 단말기에 응용될 수 있고, 이에 기반해보면, 제1 금속 방사체는 단말기의 제1 금속 프레임일 수 있으며, 제2 금속 방사체는 단말기의 제2 금속 프레임일 수 있고, 제1 금속 프레임의 말단과 제2 금속 프레임의 말단은 인접하며, 제1 금속 프레임의 말단과 제2 금속 프레임의 말단 사이에는 갭이 구비되고, 제1 급전점이 제1 금속 방사체의 말단에 연결되고, 제2 급전점이 제2 금속 방사체의 말단에 연결되므로, 본 실시예에서, 제1 급전점과 제2 급전점 사이의 거리는 비교적 가깝기에, 제1 급전점이 속하는 안테나 시스템 1과 제2 급전점이 속하는 안테나 시스템 2 사이의 격리도를 향상시켜, 양자 사이의 상호간의 영향을 최대한 감소시킬 수 있다.
하나의 가능한 실시형태에서, 상기 제1 금속 프레임과 상기 제2 금속 프레임 사이의 갭의 폭은 0.5 mm 내지 3 mm일 수 있다. 상기 갭이 넓을 수록, 두 안테나 시스템 사이의 격리도(isolation)이 더 좋지만, 상기 갭이 넓을 수록, 단말기의 크기도 상응하게 더 크므로, 상기 갭의 폭은 실제 수요에 따라 설정할 수 있다.
하나의 가능한 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 금속 프레임은 횡방향 연장 부분(예를 들어, 단말기의 짧은 변을 따라 연장된 부분) 및 종방향 연장 부분(예를 들어, 단말기의 긴 변을 따라 연장된 부분)을 포함할 수 있고, 상기 횡방향 연장 부분 및 종방향 연장 부분은 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 포인트 및 WIFI 5G 주파수 대역에 대응되는 주파수 포인트로 하여금 스미스 차트의 인덕티브 영역에 위치하게 하고, WIFI 2.4G주파수 대역에 대응되는 주파수 포인트로 하여금 스미스 차트의 커패시티브 영역에 위치하게 해야 한다. 이때, 제1 매칭 네트워크의 커패시턴스 인덕턴스 값에 대한 조정을 통해 3개의 주파수 대역에 대응되는 공진을 실현할 수 있다. 단말기의 실제 설계를 고려할 경우, 금속 프레임 및 비금속 재료 충진 갭의 차이는 안테나 파장 원리에 따라 상기 횡방향 연장 부분 및 상기 종방향 연장 부분의 전체 길이는 10 mm 내지 30 mm일 수 있다. 안테나 시스템 1 및 안테나 시스템 2의 2개의 급전점 거리가 비교적 가까울 경우, 두 안테나 시스템 사이의 격리도가 좋지 않은데, 이러한 상황을 방지하기 위하여, 안테나 시스템 2 중 제2 금속 프레임의 길이를 합리적으로 단축시켜, 제2 매칭 네트워크의 등가 저주파통과여과기의 작용을 결합하여 해결할 수 있다. 일반적으로, 1.2 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하려면, 금속 방사체의 유효한 길이는 1/4 파장으로, 약 60 mm이며, 본 실시예에서, 제2 금속 방사체의 길이를 30 mm보다 작게 설정하여 1.2 GHz의 주파수 포인트가 스미스 차트(반사 계수 평면에 정규화 입력 임피이던스(또는 어드미턴스) 등가 원의 패밀리(family of circles)가 표시된 계산도임)에서의 제1 상한(quadrant)에 위치하도록 할 수 있고, 마찬가지로 제2 매칭 네트워크를 통해 안테나 시스템 2를 스미스 차트에서의 50옴 부근의 영역에 매칭시킬 수 있다.
하나의 가능한 실시형태에서, GPS (Global Positioning System, 위성항법시스템) L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 실제 주파수 대역의 대역폭이 좁은 것을 고려하면, 제2 금속 프레임의 길이를 상응하게 좀 짧게 설정할 수 있는데, 예를 들어, 제2 금속 프레임의 길이를 12 mm로 설정할 수 있다.
다른 하나의 가능한 실시형태에서, 안테나 시스템의 대역폭과 안테나 전송 효율 등 성능을 고려하면, 12 mm의 기초상에서 제2 금속 프레임의 길이를 적당하게 증가할 수 있는데, 예를 들어, 제2 금속 프레임의 길이를 30 mm로 설정할 수 있다.
하나의 가능한 실시형태에서, 상기 제1 금속 방사체는 GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성될 수 있고, 상응하게, 상기 제1 무선주파수 경로는 GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역, WiFi 2.4주파수 대역 및 5 GHz 주파수 대역이 하나로 통합된 무선주파수 경로일 수 있으며, 이러한 주파수 대역의 무선주파수 신호의 처리 및 전송에 사용될 수 있다.
하나의 가능한 실시형태에서, 상기 제2 금속 방사체는 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성될 수 있고, 상응하게, 상기 제2 무선주파수 경로는 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 무선주파수 경로일 수 있으며, 상기 주파수 대역의 무선주파수 신호 처리 및 전송에 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 금속 프레임의 우수한 방사 능력을 충분히 이용하여, 하나의 무선주파수 경로를 단독으로 사용하여 새로 추가된 GPS L5주파수 대역의 무선주파수 신호를 전송하며, 상기 무선주파수 경로에 연결되는 제2 매칭 네트워크는 매칭 작용을 구비할 뿐만 아니라, 하나의 저주파통과여과기로서 기존의 3개가 통합된 안테나의 무선주파수 신호를 격리시켜, 두 안테나 사이의 격리도를 크게 향상시킬 수 있고, 원래의 3개의 주파수 대역 안테나 시스템의 성능이 저하되지 않도록 확보하는 기초상에서, GPS L5의 방사 효율을 향상시키고, 상이한 안테나 시스템 사이의 격리도도 확보할 수 있다.
도 2는 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 제1 매칭 네트워크의 개략도이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 매칭 네트워크는 제1 커패시터(21), 제2 커패시터(22), 제1 인덕터(23) 및 제2 인덕터(24)를 포함할 수 있다.
제1 커패시터(21)의 제1 단은 제1 급전(13)에 연결되고, 제1 커패시터(21)의 제2 단은 제2 커패시터(22)의 제1 단 및 제1 인덕터(23)의 제1 단에 연결된다.
제1인덕턴스(23)의 제2 단은 제2 커패시터(22)의 제2 단, 제2 인덕터(24)의 제1 단 및 제1 무선주파수 경로(25)에 연결된다, 제2 인덕터(24)의 제2 단은 접지된다. 상기 제1 매칭 네트워크는 안테나 시스템 1의 GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역, WiFi 2.4 GHz 및 WiFi 5 GHz를 스미스 차트 중의 50옴 영역 부근에 매칭시켜, 상기 3개의 주파수 대역의 공진 주파수를 여기(excite)시킬 수 있다.
도 3은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 제2 매칭 네트워크의 개략도이고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 매칭 네트워크는 제3 커패시터(31) 및 제3 인덕터(32)를 포함할 수 있고, 제3 커패시터(31)의 제1 단은 제2 급전(14) 및 제3 인덕터(32)의 제1 단에 연결되며, 제3 커패시터(31)의 제2 단은 접지되고, 제3 인덕터(32)의 제2 단은 제2 무선주파수 경로(33)에 연결된다. 상기 제2 매칭 네트워크는 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역을 스미스 차트 중의 50옴 영역 부근에 매칭시켜, 상기 주파수 대역의 공진 주파수를 여기시킬 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 곡선A는 안테나 시스템 1에 어떠한 매칭 네트워크도 추가하지 않을 경우의 스미스 차트에서의 궤적이고, 여기서, mark1점은 GPS L5 파장 대역의 중심 주파수이며, 곡선B는 제2 매칭 네트워크가 mark1점에 대해 일으키는 매칭 작용이다. 상기 제2 매칭 네트워크는 하나의 저주파통과여과기로 될 수도 있으며, 도 5는 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 제2 매칭 네트워크의 방향 전송 계수 개략도이며, 도 5에 도시된 바와 같이, GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 중심 주파수 포인트 부분에 16dB 이상의 삽입 소모가 발생하며, WiFi 2.4 GHz 및 WiFi 5 GHz 주파수 대역 범위 내의 삽입 소모가 더 크므로, 제2 매칭 네트워크에 기반하여, 안테나 시스템 2는 안테나 시스템 1의 무선주파수 신호를 효과적으로 격리시킬 수 있다.
상기 제2 매칭 네트워크는 보다 더 복잡한 여과 네트워크, 예를 들어, 병렬 연결 인덕터, 직렬 연결 커패시터, 병렬 연결 커패시터, 직렬 연결 인덕터의 주파수 선택기, 또는 안테나 시스템 2에 대한 웨이브 트랩(wave trap) 등 중 어느 한 가지를 사용할 수도 있다. 하나의 가능한 실시형태에서, 하나의 단말기에서, 안테나 시스템 2는 최저주파수 대역의 무선주파수 신호를 전송하도록 구성될 수 있고, 안테나 시스템 1은 나머지 고주파수 대역의 무선주파수 신호를 전송하도록 구성될 수 있는데, 예를 들어, 안테나 시스템 2는 GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역을 커버리징하고, 안테나 시스템 1은 셀룰러 이동 통신 네트워크의 중간 및 높은 공통 주파수 대역(1.71 GHz ~ 2.69 GHz)을 커버리징한다.
상기 안테나 시스템 1 및 안테나 시스템 2는 각각 도 6 및 도 7에 도시된 안테나 시스템 반사 손실 성능을 실현할 수 있다. 도 8은 제1 매칭 네트워크 및 제2 매칭 네트워크를 통해 매칭하기 전의 안테나 시스템 1과 안테나 시스템 2 사이의 격리도(isolation)가 주파수에 따라 변화되는 곡선 차트이고, 도 8에 도시된 바와 같이, 두 안테나 시스템 사이의 격리 성능이 좋지 않으며, 가장 나쁜 주파수 포인트 격리도는 -2.44 dB밖에 안된다. 도 9는 제1 매칭 네트워크 및 제2 매칭 네트워크를 통해 매칭한 후의 안테나 시스템 1과 안테나 시스템 2 사이의 격리도가 주파수에 따라 변화되는 곡선 차트이고, 도 9에 도시된 바와 같이, 매칭 후의 두 안테나 시스템 사이의 격리도는 -14.34 dB에 도달할 수 있으므로, 11.9 dB 만큼 크게 향상된다.
도 10은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 안테나 시스템의 효율 곡선 차트이고, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 시스템이 각 주파수 대역에 있어서의 효율은 모두 기존의 이동 단말기 안테나의 통상적 표준을 만족시킬 수 있다. 실제 테스트를 거친 결과, 상기 안테나 시스템은 측위 정밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있고, 특히, 다리가 있는 도시 도로와 빌딩이 늘어선 광활하지 못한 환경에서, 측위, 및 행동 궤적을 획득하는 정확성이 현저히 향상된다. 본 개시의 실시예의 안테나 시스템 중의 안테나 시스템 2의 크기는 비교적 작고, GPS L5 파장 대역에서의 효율이 비교적 높으며, 나머지 3개의 주파수 대역의 안테나에 대한 영향이 비교적 작고, 별도의 제2 매칭 네트워크 및 제2 무선주파수 경로를 사용하므로 무선주파수 경로의 소모를 더 감소시킬 수 있으며, 한편, 나머지 3개의 주파수 대역의 안테나의 디버깅(debugging)이 보다 더 독립적이고 원활하도록 함으로써, 4주파수 안테나가 어느 하나의 주파수 대역을 디버깅하여 다른 3개의 주파수 대역의 주파수 편이에 영향 주게 되는 문제를 해결할 수 있다.
본 개시의 실시예는 상기 어느 하나의 안테나 시스템을 포함할 수 있는 단말기를 더 제공하고, 상기 단말기는 예를 들어 스마트 이동 단말기이거나 위치 결정 및 WiFi 용도를 포함하는 다른 스마트 기기가 내장된다.
도 11은 예시적인 일 실시예에 따라 나타낸 단말기의 블록도이다. 예를 들어, 단말기(800)는 휴대폰, 컴퓨터, 디지털 방송 단말기, 메시지 송수신 기기, 게임 콘솔, 태블릿 기기, 의료 기기, 휘트니스 기기, 개인용 휴대 단말기 등일 수 있다.
도 11을 참조하면, 단말기(800)는 프로세싱 컴포넌트(802), 메모리(804), 전원 컴포넌트(806), 멀티미디어 컴포넌트(808), 오디오 컴포넌트(810), 입력/출력(I/O) 인터페이스(812), 센서 컴포넌트(814) 및 통신 컴포넌트(816) 중 하나 또는 다수의 컴포넌트를 포함할 수 있다.
프로세싱 컴포넌트(802)는 통상적으로 표시, 전화 호출, 데이터 통신, 카메라 조작 및 기록 조작과 관련한 단말기(800)의 전체 조작을 제어한다. 프로세싱 컴포넌트(802)는 상기 방법의 전부 또는 일부 단계를 완성하도록, 하나 또는 다수의 프로세서(820)를 포함하여 명령어를 실행할 수 있다. 이밖에, 프로세싱 컴포넌트(802)는 프로세싱 컴포넌트(802)와 다른 컴포넌트 사이의 인터랙션이 편리하도록, 하나 또는 다수의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 컴포넌트(802)는 멀티미디어 컴포넌트(808)와 프로세싱 컴포넌트(802) 사이의 인터랙션이 편리하도록 멀티미디어 모듈을 포함할 수 있다.
메모리(804)는 단말기(800)의 작동을 지원하도록 각종 타입의 데이터를 저장하도록 구성된다. 이러한 데이터의 예시는 단말기(800)에서 작동되는 임의의 응용 프로그램 또는 방법의 명령어, 연락인 데이터, 전화번호부 데이터, 메시지, 이미지, 동영상 등을 포함한다. 메모리(804)는 스태틱 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 전기적 소거 가능한 프로그램 가능 판독전용 메모리(EEPROM), 소거 및 프로그램 가능 판독전용 메모리(EPROM), 프로그램 가능 판독전용 메모리(PROM), 판독 전용 메모리(ROM), 자기 메모리, 플래시 메모리, 디스크 또는 CD와 같은 모든 타입의 휘발성 또는 비휘발성 메모리 기기 또는 그들의 조합으로 이루어질 수 있다.
전원 컴포넌트(806)는 단말기(800)의 각종 컴포넌트에 전력을 제공한다. 전원 컴포넌트(806)는 전원관리 시스템, 하나 또는 다수의 전원, 단말기(800)에 전력을 생성, 관리 및 분배하는 것과 관련되는 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다.
멀티미디어 컴포넌트(808)는 상기 단말기(800)와 사용자 사이에 하나의 출력 인터페이스를 제공하는 스크린을 포함한다. 일부 실시예에서 스크린은 액정디스플레이(LCD)와 터치패널(TP)을 포함할 수 있다. 스크린이 터치패널을 포함하면, 스크린은 사용자가 입력한 신호를 수신하도록 터치스크린으로 실현될 수 있다. 터치패널은 터치, 슬라이딩과 터치패널의 손동작을 감지하도록 하나 또는 다수의 터치센서를 포함한다. 상기 터치센서는 터치 또는 슬라이딩 조작의 경계를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 터치 또는 슬라이딩 조작과 관련한 지속 시간과 압력도 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티미디어 컴포넌트(808)는 하나의 전방 카메라 및/또는 후방 카메라를 포함한다. 단말기(800)가 작동 모드 예를 들어, 촬영 모드 또는 화상 모드일 경우, 전방 카메라 및/또는 후방 카메라는 외부의 멀티미디어 데이터를 수신할 수 있다. 전방 카메라와 후방 카메라 각각은 하나의 고정된 광학렌즈 시스템이거나 초점 거리와 광학 줌 능력을 구비할 수 있다.
오디오 컴포넌트(810)는 오디오 신호를 출력 및/또는 입력한다. 예를 들어, 오디오 컴포넌트(810)는 하나의 마이크(MIC)를 포함하는 바, 단말기(800)가 작동 모드, 예를 들어 호출 모드, 기록 모드 및 음성인식 모드일 경우, 마이크는 외부의 오디오 신호를 수신한다. 수신된 오디오 신호는 또한 메모리(804)에 저장되거나 통신 컴포넌트(816)를 거쳐 송신될 수 있다. 일부 실시예에서 오디오 컴포넌트(810)는 오디오 신호를 출력하기 위한 하나의 스피커를 더 포함한다.
입력/출력(I/O) 인터페이스(812)는 프로세싱 컴포넌트(802)와 주변 인터페이스 모듈 사이에 인터페이스를 제공하되, 상기 주변 인터페이스 모듈은 키보드, 클릭 휠, 버튼 등일 수 있다. 이러한 버튼은 홈 버튼, 음량 버튼, 작동 버튼과 잠금 버튼을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
센서 컴포넌트(814)는 하나 또는 다수의 센서를 포함하여 단말기(800)에 여러 방면의 상태 평가를 제공한다. 예를 들어, 센서 컴포넌트(814)는 단말기(800)의 온/오프 상태, 단말기(800)의 모니터, 키패드와 같은 컴포넌트의 상대 위치를 검출할 수 있고, 센서 컴포넌트(814)는 단말기(800) 또는 단말기(800)의 한 컴포넌트의 위치 변화, 사용자와 단말기(800)의 접촉 여부, 단말기(800) 방위 또는 가속/감속과 단말기(800)의 온도 변화를 검출할 수 있다. 센서 컴포넌트(814)는 아무런 물리 접촉 없이 주변 물체의 존재를 검출하도록 구성된 근접 센서를 포함할 수 있다. 센서 컴포넌트(814)는 CMOS 또는 CCD 영상 센서와 같은 광 센서를 더 포함하여 영상 애플리케이션에 사용한다. 일부 실시예에서, 상기 센서 컴포넌트(814)는 가속도 센서, 자이로 센서, 자기 센서, 압력 센서 또는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
통신 컴포넌트(816)는 단말기(800)와 다른 기기 사이의 유선 또는 무선 방식의 통신이 편리하도록 구성된다. 단말기(800)는 통신표준에 의한 무선 네트워크, 예를 들어 WiFi, 2G 또는 3G 또는 이들의 조합에 액세스할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 통신 컴포넌트(816)는 방송 신호를 거쳐 외부 방송관리 시스템의 방송 신호 또는 방송과 관련한 정보를 수신한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 상기 통신 컴포넌트(816)는 근거리 통신을 촉진하도록 근거리 자기장 통신(NFC) 모듈을 더 포함한다. 예를 들어, NFC 모듈은 무선 주파수 인식(RFID) 기술, 적외선 통신 규격(IrDA) 기술, 초광대역(UWB) 기술, 블루투스(BT) 기술과 다른 기술에 기반하여 실현할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 단말기(800)는 상기 방법을 수행하도록 하나 또는 다수의 응용 주문형 집적회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리기기(DSPD), 프로그램 가능 논리 소자(PLD), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 다른 전자부품에 의해 실현될 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자들은 명세서를 고려하여 여기서 공개한 발명을 실시한 후 본 개시의 실시예의 다른 실시형태를 용이하게 생각해낼 수 있다. 본원 발명은 본 개시의 실시예의 임의의 변형, 용도 또는 적응성 변화를 포함하고, 이러한 변형, 용도 또는 적응성 변화는 본 개시의 실시예의 일반적인 원리를 따르며 본 개시의 실시예가 공개하지 않은 본 기술분야에서의 공지된 상식 또는 통상적인 기술수단을 포함한다. 명세서와 실시예는 예시적인 것일 뿐 본 개시의 진정한 범위와 사상은 하기의 청구범위에 의해 밝혀질 것이다.
본 개시는 상기에서 설명하고 도면에 도시한 정확한 구조에 한정되는 것이 아니라 그 범위를 벗어나지 않는 한 여러 가지 수정과 변경을 진행할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 본 개시의 실시예의 범위는 첨부되는 청구범위에 의해서만 한정된다.
본 개시의 실시예가 제공하는 기술적 해결수단은 하기와 같은 유익한 효과를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예의 안테나 시스템은 2개의 매칭 네트워크 및 2개의 무선주파수 경로를 사용하여 각각 제1 금속 방사체 및 제2 금속 방사체에 연결시켜 두 세트의 안테나 시스템을 형성하고, 상기 두 세트의 안테나 시스템 사이는 서로의 무선주파수 신호를 효과적으로 격리시킴으로써, 양자 사이의 서로간의 영향을 방지하고, 안테나 시스템의 방사 효율을 향상시킨다.

Claims (7)

  1. 안테나 시스템으로서,
    제1 금속 방사체, 제2 금속 방사체, 제1 매칭 네트워크, 제2 매칭 네트워크, 제1 무선주파수 경로 및 제2 무선주파수 경로를 포함하고,
    상기 제1 금속 방사체의 말단은 상기 안테나 시스템의 제1 급전점에 연결되며, 상기 제1 급전점은 제1 매칭 네트워크를 통해 상기 제1 무선주파수 경로에 연결되고,
    상기 제2 금속 방사체의 말단은 상기 안테나 시스템의 제2 급전점에 연결되며, 상기 제2 급전점은 제2 매칭 네트워크를 통해 상기 제2 무선주파수 경로에 연결되며,
    상기 제1 금속 방사체는 위성항법시스템(GPS) L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi의 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성되며, 상기 제1 매칭 네트워크의 커패시턴스 인덕턴스 값은 조절 가능하여, GPS L1 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수, WiFi의 2.4 GHz 주파수 대역의 공진 주파수 및 5 GHz 주파수 대역의 공진 주파수를 실현하며, 상기 제2 금속 방사체는 GPS L5 파장 대역에 대응되는 주파수 대역의 공진 주파수를 형성하도록 구성되며, 상기 제2 매칭 네트워크는 상기 제1 금속 방사체의 신호를 격리시키기 위해 저주파통과여과기로 작용하며,
    상기 제1 금속 방사체는 단말기의 제1 금속 프레임이고, 상기 제2 금속 방사체는 상기 단말기의 제2 금속 프레임이며, 상기 제1 금속 프레임의 말단과 상기 제2 금속 프레임의 말단은 인접하고, 상기 제1 금속 프레임의 말단과 상기 제2 금속 프레임의 말단 사이에는 갭이 구비되며, 상기 제1 금속 방사체의 헤드 엔드는 상기 안테나 시스템의 메인 그라운드에 연결되고, 상기 제2 금속 방사체의 헤드 엔드는 상기 메인 그라운드에 연결되고, 상기 메인 그라운드는 상기 단말기의 부분 금속 후측 하우징 및 상기 단말기의 금속 미들 프레임이며,
    상기 제1 금속 프레임은 횡방향 연장 부분 및 종방향 연장 부분을 포함하고, 상기 횡방향 연장 부분 및 상기 종방향 연장 부분의 전체 길이는 10 mm 내지 30 mm이며, 상기 제2 금속 프레임의 길이는 30 mm보다 작으며,
    상기 제2 매칭 네트워크는 제3 커패시터 및 제3 인덕터를 포함하고,
    상기 제3 커패시터의 제1 단은 상기 제2 급전점 및 상기 제3 인덕터의 제1 단에 연결되며, 상기 제3 커패시터의 제2 단은 접지되고,
    상기 제3 인덕터의 제2 단은 상기 제2 무선주파수 경로에 연결되는 안테나 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 갭의 폭은 0.5 mm 내지 3 mm인 안테나 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 매칭 네트워크는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함하고,
    상기 제1 커패시터의 제1 단은 상기 제1 급전점에 연결되며, 상기 제1 커패시터의 제2 단은 상기 제2 커패시터의 제1 단 및 상기 제1 인덕터의 제1 단에 연결되고,
    상기 제1 인덕터의 제2 단은 상기 제2 커패시터의 제2 단, 상기 제2 인덕터의 제1 단 및 상기 제1 무선주파수 경로에 연결되며, 상기 제2 인덕터의 제2 단은 접지되는 안테나 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속 방사체가 형성한 공진 주파수는 상기 제2 금속 방사체가 형성한 공진 주파수보다 큰 안테나 시스템.
  7. 단말기로서,
    청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 안테나 시스템을 포함하는 단말기.

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