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KR20100063414A - 다중 대역 안테나 장치 - Google Patents

다중 대역 안테나 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20100063414A
KR20100063414A KR1020080121927A KR20080121927A KR20100063414A KR 20100063414 A KR20100063414 A KR 20100063414A KR 1020080121927 A KR1020080121927 A KR 1020080121927A KR 20080121927 A KR20080121927 A KR 20080121927A KR 20100063414 A KR20100063414 A KR 20100063414A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna element
antenna
band
communication mode
antenna device
Prior art date
Application number
KR1020080121927A
Other languages
English (en)
Inventor
김동진
박세현
이희준
변준호
김석호
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020080121927A priority Critical patent/KR20100063414A/ko
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
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    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
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    • H01Q15/002—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective said selective devices being reconfigurable or tunable, e.g. using switches or diodes
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Abstract

본 발명은 다중 대역 안테나 장치에 관한 것으로, 급전을 위한 급전부와,급전부에 접촉하고 있으며, 제 1 통신 모드에서 급전 시, 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 1 안테나 소자와, 급전부에 접촉하고 있고, 제 1 안테나 소자로부터 이격되어 배열되며, 제 1 통신 모드에서 급전 시, 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 2 안테나 소자와, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 제 1 통신 모드 시, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 각각 제 1 주파수 대역에서 공진하도록 격리시키며, 제 2 통신 모드 시, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 결합되어 제 2 주파수 대역에서 공진하도록 연결하는 스위치 소자와, 급전부 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 제 1 통신 모드 시, 급전부 및 제 2 안테나 소자를 연결하고, 제 2 통신 모드 시, 급전부로부터 제 2 안테나 소자를 격리시키는 제 2 스위치 소자를 포함한다. 본 발명에 따르면, 다중 대역 안테나 장치에서 각각의 통신 모드를 위해 제공되는 안테나 소자들 간 간섭의 발생을 방지할 수 있으며, 다중 대역 안테나 장치의 소형화를 구현할 수 있다.
미모, 안테나, 스위치, 격리, 연결

Description

다중 대역 안테나 장치{MULTIBAND ANTENNA APPARATUS}
본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 다수개의 안테나 소자들을 구비하는 다중 대역 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템에서 음성 서비스 뿐만 아니라 각종 멀티미디어(multimedia) 서비스 등의 다양한 무선 통신 서비스들을 제공하고 있다. 이 때 무선 통신 시스템은 각각의 무선 통신 서비스를 각기 다른 주파수 대역을 통해 제공한다. 이로 인하여, 무선 통신 시스템에서 통신 단말기에 장착되는 안테나 장치로 다중 대역 안테나 장치가 제안되고 있다. 이 때 다중 대역 안테나 장치는 다수개의 안테나 소자들을 구비한다. 이러한 다중 대역 안테나 장치에서 각각의 안테나 소자가 각기 다른 주파수 대역에서 동작함으로써, 통신 단말기에서 다양한 무선 통신 서비스의 이용이 가능하다.
한편, 무선 통신 시스템에서 멀티미디어 서비스를 원활하게 제공하기 위하여, 방대한 용량의 멀티미디어 데이터에 대한 고속의 데이터 전송률이 보장되어야 한다. 이를 위해, 무선 통신 시스템에서 통신 단말기에 장착되는 안테나 장치로, 미모(MIMO; Multiple-Input Multiple-Output) 안테나 장치가 제안되고 있다. 이 때 미모 안테나 장치는 다수개의 안테나 소자들을 구비한다. 이러한 미모 안테나 장치에서 안테나 소자들이 일정 주파수 대역에서 동작함으로써, 통신 단말기에서 고속의 데이터 수신이 가능하다.
이에 따라, 다중 대역 안테나 장치에서 특정 안테나 소자로 미모 안테나 장치를 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 즉 통신 단말기에서 다양한 무선 통신 서비스의 이용이 가능하며, 고속의 데이터 수신이 가능하게 하기 위한 연구가 진행되고 있다.
그런데, 상기와 같은 통신 단말기에서 다중 대역 안테나 장치를 구현하는데 공간 상의 제약이 따른다. 즉 다중 대역 안테나 장치에서 안테나 소자들 사이에 전자기적 결합에 의한 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 통신 단말기의 소형화를 구현하기 위한 다중 대역 안테나 장치의 소형화에 따라 더욱 심각해질 수 있다. 이로 인하여, 다중 대역 안테나 장치에서 안테나 소자들 사이의 전자기적 분리(isolation)를 확보할 뿐만 아니라 다중 대역 안테나 장치의 소형화를 구현하는데 어려움이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 대역 안테나 장치는, 급전을 위한 급전부와, 상기 급전부에 접촉하고 있으며, 제 1 통신 모드에서 급전 시, 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 1 안테나 소자와, 상기 급전부에 접촉하고 있고, 상기 제 1 안테나 소자로부터 이격되어 배열되며, 상기 제 1 통신 모드에서 급전 시, 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 2 안테나 소자와, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 각각 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하도록 격리시키며, 제 2 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 결합되어 제 2 주파수 대역에서 공진하도록 연결하는 스위치 소자와, 상기 급전부 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 급전부 및 상기 제 2 안테나 소자를 연결하고, 상기 제 2 통신 모드 시, 상기 급전부로부터 상기 제 2 안테나 소자를 격리시키는 제 2 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 대역 안테나 장치는,제 1 통신 모드 시, 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 1 안테나 소자와, 상기 제 1 안테나 소자로부터 이격되어 배열되며, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 2 안테나 소자와, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 각각 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하도록 격리시키며, 제 2 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 결합되어 제 2 주파수 대역에서 공진하도록 연결하는 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 다중 대역 안테나 장치는, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 각각의 일단에 접촉하여, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 각각에 전압을 인가하는 급전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 다중 대역 안테나 장치는, 상기 급전부 및 상기 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 급전부 및 상기 제 2 안테나 소자를 연결하고, 상기 제 2 통신 모드 시, 상기 급전부로부터 상기 제 2 안테나 소자를 격리시키는 다른 스위치 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 다중 대역 안테나 장치는, 안테나 소자들이 특정 통신 모드에 대응하여 개별적으로 동작하는 것이 아니라, 다수개의 통신 모드들에서 병행하여 동작한다. 이로 인하여, 다중 대역 안테나 장치에서 각각의 통신 모드를 위해 제공되는 안테나 소자들 간 간섭의 발생을 방지할 수 있다. 즉 다중 대역 안테나 장치에서 안테나 소자들 사이의 전자기적 분리 확보 성능을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 다중 대역 안테나 장치에 배치되어야 하는 안테나 소자의 수를 줄일 수 있다. 이에 따라, 다중 대역 안테나 장치의 소형화를 구현할 수 있다. 나아가, 다중 대역 안테나 장치가 장착되는 통신 단말기의 소형화를 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 이 때 본 실시예에서 다중 대역 안테나 장치는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(100)는 기판 몸체(board body; 110), 기판 그라운드층(board ground layer; 120), 제 1 안테나 소자(first antenna device; 130), 제 2 안테나 소자(second antenna device; 140), 급전부(feed part; 150), 제 1 스위치 소자(first switch device; 160) 및 제 2 스위치 소자(second switch device; 170)를 포함한다.
기판 몸체(110)는 다중 대역 안테나 장치(100)의 지지체로서 제공된다. 이러한 기판 몸체(110)는 적어도 네 개의 모서리들로 구성된 평판 구조를 갖는다. 그리고 기판 몸체(110)는 유전체로 이루어진다. 또한 기판 몸체(110)의 일 면은 그라운드 영역(111)과 소자 영역(113)으로 구분된다. 이 때 소자 영역(113)은 기판 몸체(110)의 모서리들 중 어느 두 개를 포함하도록 배치될 수 있다. 게다가 기판 몸체(110)는 일 면에 반대되는 타면에 급전 영역을 포함할 수 있다.
기판 그라운드층(120)은 다중 대역 안테나 장치(100)의 접지를 위해 제공된다. 이러한 기판 그라운드층(120)은 기판 몸체(110)의 그라운드 영역(111)에 형성된다. 이 때 기판 그라운드층(120)은 그라운드 영역(111)을 덮도록 형성된다.
제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 다중 대역 안테나 장치(100)에서 미리 정해진 주파수 대역의 신호 송수신을 위해 제공된다. 즉 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 일정 주파수 대역에서 공진하여, 신호를 통과시킬 수 있다. 이러한 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 기판 몸체(110)의 소자 영역(113)에 상호 이격되어 배열된다. 그리고 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 기판 몸체(110)의 표면에서 금속 물질의 패터닝(patterning)을 통해 형성된다.
이 때 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 각각 다수개의 곡절(曲折)부에 의해 구분되는 다수개의 수평 성분 회로들과 수직 성분 회로들로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 각각 미앤더(meander) 타입, 스파이럴(spiral) 타입, 스텝(step) 타입, 루프(loop) 타입 등 중 적어도 어느 하나의 전송 회로로 형성될 수 있다. 그리고 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 상이한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1 안테나 소자(130)는 역 F 안테나(Inverted F Antenna; IFA) 구조로 이루어지고, 제 2 안테나 소자(140)는 모노폴 안테나(monopole antenna) 구조로 이루어질 수 있다.
급전부(150)는 다중 대역 안테나 장치(100)에서 급전(急電)을 위해 제공된다. 이러한 급전부(150)는 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)의 일 단에 각각 접촉하여, 전류를 공급하는 역할을 수행한다. 이 때 급전부(150)는 제 1 안테나 소자(130)에 접촉되는 제 1 급전부(151) 및 제 2 안테나 소자(140)에 접촉되는 제 2 급전부(153)로 이루어진다. 그리고 제 1 급전부(151)는 제 1 안테나 소자(130)에 전압을 인가하고, 제 2 급전부(153)는 제 2 안테나 소자(140)에 전압을 인가한다.
이 때 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)는 기판 몸체(110)의 급전 영역에 형성될 수 있다. 또한 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)는 기판 몸체(110)의 표면에서 금속 물질의 패터닝을 통해 형성될 수 있다. 게다가, 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)는 기판 몸체(110)를 관통하여, 소자 영역(113)으로 연장될 수 있다. 이 때 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)는 기판 그라운드층(120)에 인접하도록 연장될 수 있다. 다시 말해, 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)는 각각 기판 그라운드층(120)에 인접한 소자 영역(113)에서, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)의 일 단에 접촉할 수 있다.
제 1 스위치 소자(160)는 다중 대역 안테나 장치(100)에서 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)의 전기적 연결을 제어하기 위해 제공된다. 이러한 제 1 스위치 소자(160)는 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140) 사이에 배치된다. 즉 제 1 스위치 소자(160)는 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)를 전기적으로 연결하거나, 전기적으로 격리시킨다.
이 때 제 1 스위치 소자(160)는 핀 다이오드(PIN diode), 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET) 또는 멤스 스위치(MEMS switch; Micro Electro Mechanical Systems switch) 등 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 제 1 스위치 소자(160)는 개별적으로 인가되는 전압에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다. 다시 말해, 제 1 스위치 소자(160)는 온되어, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그리고 제 1 스위치 소자(160)는 오프되어, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)를 전기적으로 격리시킬 수 있다.
제 2 스위치 소자(170)는 다중 대역 안테나 장치(100)에서 제 2 안테나 소자(140) 및 급전부(150)의 전기적 연결을 제어하기 위해 제공된다. 이러한 제 2 스위치 소자(170)는 제 2 안테나 소자(140) 및 제 2 급전부(153) 사이에 배치된다. 즉 제 2 스위치 소자(170)는 제 2 안테나 소자(140) 및 제 2 급전부(153)를 전기적으로 연결하거나, 제 2 안테나 소자(140)를 제 2 급전부(153)로부터 전기적으로 격리시킨다.
이 때 제 2 스위치 소자(170)는 핀 다이오드, 전계 효과 트랜지스터 또는 멤 스 스위치 등 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 제 2 스위치 소자(170)는 개별적으로 인가되는 전압에 따라 온 또는 오프될 수 있다. 다시 말해, 제 2 스위치 소자(170)는 온되어, 제 2 안테나 소자(140) 및 제 2 급전부(153)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그리고 제 2 스위치 소자(170)는 오프되어, 제 2 급전부(153)로부터 제 2 안테나 소자(140)를 전기적으로 격리시킬 수 있다.
이러한 다중 대역 안테나 장치(100)에서 제 1 안테나 소자(130), 제 2 안테나 소자(140)는 각각의 역할을 수행하기 위하여, 각기 다른 인덕턴스(inductance), 커패시턴스(capacitance) 등을 갖도록 설계된다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치(100)의 등가 회로를 도시하는 회로도이다. 이 때 본 실시예에서 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)가 단일 셀(cell)로 이루어진 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 제 1 안테나 소자(130), 제 2 안테나 소자(140)는 각각 다수개의 셀들의 조합으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제 1 안테나 소자(130)는 역 F 안테나 구조로 이루어지고, 제 2 안테나 소자(140)는 모노폴 안테나 구조로 이루어지는 예를 가정하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 제 1 안테나 소자(130)는 제 1 급전부(151) 및 제 1 스위치 소자(160)에 접촉한다. 이 때 제 1 안테나 소자(130)는 제 1 주파수 대역에서 공진하기 위한 인덕턴스 및 커패시턴스를 갖도록 구성된다. 즉 제 1 안테나 소자(130)는 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 1 커패시터(C1)로 이루어진다. 그리고 제 2 안테나 소자(140)는 제 1 스위치 소자(160) 및 제 2 스위치 소자(170) 에 접촉한다. 이 때 제 2 안테나 소자(140)는 제 1 주파수 대역에서 공진하기 위한 인덕턴스 및 커패시턴스를 갖도록 구성된다. 즉 제 2 안테나 소자(140)는 제 3 인덕터(L3) 및 제 2 커패시터(C2)로 이루어진다. 또한 제 2 스위치 소자(170)는 제 2 급전부(153)에 접촉한다. 여기서, 제 1 안테나 소자(130)의 인덕턴스 및 커패시턴스와 제 2 안테나 소자(140)의 인덕턴스 및 커패시턴스의 조합에 따라 제 2 주파수 대역이 결정된다.
그리고 제 1 스위치 소자(160) 및 제 2 스위치 소자(170)는 각각 DC 바이어스(bias) 회로부(190)에 접촉하며, DC 바이어스(bias) 회로부(190)의 DC 전원(battery; 191)에 연결된다. 즉 제 1 스위치 소자(160) 및 제 2 스위치 소자(170)는 DC 전원(191)을 통해 인가되는 전압에 따라 구동한다. 여기서, 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)는 DC 전원(191)과 별도의 구성으로서, DC 전원(191)으로부터 독립적으로 전압을 인가한다.
이 때 제 1 안테나 소자(130), 제 2 안테나 소자(140)는 각각의 구조 또는 형상에 따라 해당 등가 회로의 구성과 같은 특성을 나타낸다. 예를 들면, 제 1 안테나 소자(130)의 수평 성분 회로들 및 수직 성분 회로들 각각의 길이, 폭, 간격 및 기판 그라운드층(120)과의 간격 등에 따라, 제 1 안테나 소자(130)의 인덕턴스 및 커패시턴스가 결정될 수 있다. 그리고 제 2 안테나 소자(140)의 수평 성분 회로들 및 수직 성분 회로들 각각의 길이, 폭, 간격 및 기판 그라운드층(120)과의 간격 등에 따라, 제 2 안테나 소자(140)의 인덕턴스 및 커패시턴스가 결정될 수 있다.
이러한 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(100)는 적어도 두 개의 통신 모드로 동작할 수 있다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치(100)의 동작 절차를 도시하는 순서도이다. 본 실시예에서 다중 대역 안테나 장치(100)는 제 1 통신 모드 및 제 2 통신 모드에서 동작하는 것으로 가정하여 설명한다. 여기서, 제 1 통신 모드는, 예컨대 멀티미디어 서비스를 위한 통신 모드이고, 제 2 통신 모드는, 예컨대 음성 서비스를 위한 통신 모드일 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예는, 제 1 통신 모드 시, 다중 대역 안테나 장치(100)가 311단계에서 이를 감지하는 것으로부터 출발한다. 이 후 다중 대역 안테나 장치(100)에 있어서, 제 1 스위치 소자(160)가 313단계에서 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)를 각각 격리시키고, 제 2 스위치 소자(170)가 315단계에서 제 2 안테나 소자(140) 및 제 2 급전부(153)를 연결한다. 즉 제 1 통신 모드에서, 제 1 스위치 소자(160)는 오프되고, 제 2 스위치 소자(170)는 온된다. 이 때 제 1 급전부(151) 및 제 2 급전부(153)를 통해 전압 인가 시, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)가 317단계에서 이를 감지하고, 319단계에서 제 1 주파수 대역에서 개별적으로 공진한다. 즉 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 미모 안테나 장치로 동작한다.
한편, 311단계의 제 1 통신 모드가 아니라, 제 2 통신 모드 시, 다중 대역 안테나 장치(100)가 321단계에서 이를 감지한다. 이 후 다중 대역 안테나 장치(100)에 있어서, 제 1 스위치 소자(160)가 323단계에서 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)를 상호 연결하고, 제 2 스위치 소자(170)가 325단계에서 제 2 급전부(153)로부터 제 2 안테나 소자(140)를 격리시킨다. 즉 제 2 통신 모드에서, 제 1 스위치 소자(160)는 온되고, 제 2 스위치 소자(170)는 오프된다. 이 때 제 1 급전부(151)를 통해 전압 인가 시, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)가 327단계에서 이를 감지하고, 329단계에서 상호 결합을 통해 제 2 주파수 대역에서 공진한다. 즉 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 단일(single) 안테나 소자로 동작한다. 예를 들면, 제 2 주파수 대역은 제 1 주파수 대역의 배수에 해당하는 주파수 대역일 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
다음으로, 다중 대역 안테나 장치(100)는 331단계에서 동작 절차를 종료할 지의 여부를 판단한다. 이 때 331단계에서 동작 절차를 종료해야 하느 것으로 판단되면, 다중 대역 안테나 장치(100)는 동작 절차를 종료하고, 그렇지 않으면, 311단계 내지 331단계를 반복하여 수행할 수 있다.
즉 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(100)는 다수개의 주파수 대역에서 공진함으로써, 다양한 무선 통신 서비스를 위한 신호를 통과시킬 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치(100)의 동작 결과를 설명하기 위한 그래프들이다. 이 때 도 4a는 제 1 통신 모드의 예이며, 도 4b는 제 2 통신 모드의 예를 나타내고 있다. 여기서, 도 4a 및 도 4b는 고주파 특성 그래프로서, 주파수 대역에 따른 S 파라미터(S parameter)의 변화를 나타낸다. S 파라미터는 특정 주파수 대역에서 입출력 간 전압비(출력 전압/입력 전압)를 의미하는 지표로서, dB 스케일로 나타낸다. 여기서, S11은 제 1 통신 모드에서 제 1 안테나 소 자(130)에 대한 S 파라미터의 변화를 나타내고, S22는 제 1 통신 모드에서 제 2 안테나 소자(140)에 대한 S 파라미터의 변화를 나타내며, S12는 제 2 통신 모드에서 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)로 이루어지는 단일 안테나 소자의 S 파라미터의 변화를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, S11 및 S22가 대략 2㎓에서 급격히 낮아진다. 즉 제 1 통신 모드 시, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)는 각각 대략 2㎓에서 공진을 일으킨다. 그리고 S12가 대략 1㎓에서 급격히 낮아진다. 즉 제 2 통신 모드 시, 제 1 안테나 소자(130) 및 제 2 안테나 소자(140)로 이루어지는 단일 안테나 소자는 대략 1㎓에서 공진을 일으킨다. 다시 말해, 다중 대역 안테나 장치(100)는 두 개의 주파수 대역에서 공진을 일으킨다. 이 때 제 1 주파수 대역은 제 2 주파수 대역 보다 상대적으로 높을 수 있다. 이를 통해, 다중 대역 안테나 장치(100)가 장착된 통신 단말기는 통신 시스템에서 두 개의 무선 통신 서비스를 이용할 수 있다.
한편, 전술한 실시예의 다중 대역 안테나 장치에서, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 상이한 구조로 이루어지는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 다중 대역 안테나 장치에서, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는 동일한 구조로 이루어지더라도, 본 발명의 구현이 가능하다. 이 때 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는 대칭적인 구조로 이루어질 수도 있다. 아울러, 제 2 스위치 소자는 다수개의 핀 다이오드들로 이루어질 수 있다. 도 5 및 도 6은 그러 한 예들로, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 이 때 본 실시예에서 다중 대역 안테나 장치는 인쇄회로기판으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(500)는 기판 몸체(510), 기판 그라운드층(520), 제 1 안테나 소자(530), 제 2 안테나 소자(540), 급전부(550; 551, 553), 제 1 스위치 소자(560) 및 제 2 스위치 소자(570)를 포함한다. 이 때 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(500)의 기본 구성은 전술한 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 아울러, 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(500)의 동작 절차는 전술한 실시예와 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시예에서, 제 1 안테나 소자(530) 및 제 2 안테나 소자(540)는 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1 안테나 소자(530) 및 제 2 안테나 소자(540)는 평판 역 F 안테나(Planar Inverted F Antenna; PIFA) 구조, 역 L 안테나(Inverted L Antenna; ILA) 구조, 모노폴 안테나 구조, 다이폴 안테나(dipole antenna) 구조 등 중 어느 하나의 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 그리고 본 실시예에서, 제 2 스위치 소자(570)는 다수개의 핀 다이오드들로 이루어질 수 있다. 즉 제 2 안테나 소자(540)의 일 단이 다수개의 가지부들로 분할되어 있으면, 각각의 핀 다이오드가 각각의 가지부에 배치될 수 있다. 여기서, 제 2 스위치 소자(540)는 전계 효과 트랜지스터 또는 멤스 스위치일 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 이 때 본 실시예에서 다중 대역 안테나 장치는 인쇄회로기판으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(600)는 기판 몸체(610), 기판 그라운드층(620), 제 1 안테나 소자(630), 제 2 안테나 소자(640), 급전부(650; 651, 653), 제 1 스위치 소자(660) 및 제 2 스위치 소자(670)를 포함한다. 이 때 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(600)의 기본 구성은 전술한 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 아울러, 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(600)의 동작 절차는 전술한 실시예와 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시예에서, 제 1 안테나 소자(630) 및 제 2 안테나 소자(640)는 대칭 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1 안테나 소자(630)는 평판 역 F 안테나 구조, 역 L 안테나 구조, 모노폴 안테나 구조, 다이폴 안테나 구조 등 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그리고 제 2 안테나 소자(640)는 제 1 안테나 소자(630)에 대칭적인 구조로 이루어질 수 있다. 또한 본 실시예에서, 제 2 스위치 소자(670)는 다수개의 핀 다이오드들로 이루어질 수 있다. 즉 제 2 안테나 소자(640)의 일 단이 다수개의 가지부들로 분할되어 있으면, 각각의 핀 다이오드가 각각의 가지부에 배치될 수 있다. 여기서, 제 2 스위치 소자(640)는 전계 효과 트랜지스터 또는 멤스 스위치일 수도 있다.
한편, 전술한 실시예들의 다중 대역 안테나 장치들에서, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 기판 몸체에 평면적으로 형성된 예들을 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 제 1 안테나 소자 또는 제 2 안테나 소자 중 적어도 어느 하나를 기판 몸체에 입체적으로 형성하더라도, 본 발명의 구현이 가능하다. 도 7a 및 도 7b는 그러한 예들로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하고 있다.
도 7a 및 도 7b는 제 4 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도들이다. 이 때 본 실시예에서 다중 대역 안테나 장치는 인쇄회로기판으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(700a, 700b)는 기판 몸체(710), 기판 그라운드층(720), 제 1 안테나 소자(730), 제 2 안테나 소자(740), 급전부(750; 751, 753), 제 1 스위치 소자(760) 및 제 2 스위치 소자(770)를 포함한다. 이 때 본 실시예의 다중 대역 안테나 장치(700a, 700b)의 기본 구성은 전술한 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시예에서, 제 1 안테나 소자(730) 또는 제 2 안테나 소자(740) 중 적어도 어느 하나가 서브 몸체(781, 783 또는 785)에 별도로 패터닝될 수 있다. 그리고 서브 몸체(781, 783 또는 785)는 기판 몸체(710)에 입체적으로 실장될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들의 다중 대역 안테나 장치들에서, 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 금속 물질이 패터닝된 전송 회로로 형성된 예들을 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 도시되지는 않았으나, 다중 대역 안테나 장치에서 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 고유의 인덕턴스, 커패시턴스 등을 갖기 위한 실질적인 소자 결합체로 이루어지더라도, 본 발명의 구현이 가능하다.
본 발명에 따르면, 다중 대역 안테나 장치에서 안테나 소자들이 특정 통신 모드에 대응하여 개별적으로 동작하는 것이 아니라, 다수개의 통신 모드들에서 병행하여 동작한다. 이로 인하여, 다중 대역 안테나 장치에서 각각의 통신 모드를 위해 제공되는 안테나 소자들 간 간섭의 발생을 방지할 수 있다. 즉 다중 대역 안테나 장치에서 안테나 소자들 사이의 전자기적 분리 확보 성능을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 다중 대역 안테나 장치에 배치되어야 하는 안테나 소자의 수를 줄일 수 있다. 이에 따라, 다중 대역 안테나 장치의 소형화를 구현할 수 있다. 나아가, 다중 대역 안테나 장치가 장착되는 통신 단말기의 소형화를 구현할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치의 등가 회로를 도시하는 회로도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치의 동작 절차를 도시하는 순서도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치의 동작 결과를 설명하기 위한 그래프들,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도, 그리고
도 7a 및 도 7b는 제 4 실시예에 따른 다중 대역 안테나 장치를 도시하는 사시도들이다.

Claims (13)

  1. 다수개의 안테나 소자들을 구비하는 다중 대역 안테나 장치에 있어서,
    급전을 위한 급전부와,
    상기 급전부에 접촉하고 있으며, 제 1 통신 모드에서 급전 시, 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 1 안테나 소자와,
    상기 급전부에 접촉하고 있고, 상기 제 1 안테나 소자로부터 이격되어 배열되며, 상기 제 1 통신 모드에서 급전 시, 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 2 안테나 소자와,
    상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 각각 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하도록 격리시키며, 제 2 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 결합되어 제 2 주파수 대역에서 공진하도록 연결하는 스위치 소자와,
    상기 급전부 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 급전부 및 상기 제 2 안테나 소자를 연결하고, 상기 제 2 통신 모드 시, 상기 급전부로부터 상기 제 2 안테나 소자를 격리시키는 제 2 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 급전부는,
    상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 각각의 일단에 접촉하여, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 각각에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 패터닝된 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는,
    적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는,
    상호 대칭 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는,
    동일한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  7. 다수개의 안테나 소자들을 구비하는 다중 대역 안테나 장치에 있어서,
    제 1 통신 모드 시, 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 1 안테나 소자와,
    상기 제 1 안테나 소자로부터 이격되어 배열되며, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하는 제 2 안테나 소자와,
    상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 각각 상기 제 1 주파수 대역에서 공진하도록 격리시키며, 제 2 통신 모드 시, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 결합되어 제 2 주파수 대역에서 공진하도록 연결하는 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 각각의 일단에 접촉하여, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자 각각에 전압을 인가하는 급전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 급전부 및 상기 제 2 안테나 소자 사이에 배치되고, 상기 제 1 통신 모드 시, 상기 급전부 및 상기 제 2 안테나 소자를 연결하고, 상기 제 2 통신 모드 시, 상기 급전부로부터 상기 제 2 안테나 소자를 격리시키는 다른 스위치 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자가 패터닝된 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는,
    적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 커패시터를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는,
    상호 대칭 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 안테나 소자 및 제 2 안테나 소자는,
    동일한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나 장치.
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