KR100793646B1 - Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures - Google Patents

Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures Download PDF

Info

Publication number
KR100793646B1
KR100793646B1 KR1020050067681A KR20050067681A KR100793646B1 KR 100793646 B1 KR100793646 B1 KR 100793646B1 KR 1020050067681 A KR1020050067681 A KR 1020050067681A KR 20050067681 A KR20050067681 A KR 20050067681A KR 100793646 B1 KR100793646 B1 KR 100793646B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
conductive
pilers
finger
impedance matching
Prior art date
Application number
KR1020050067681A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060059162A (en
Inventor
조영민
이준완
김기출
그레고리 에이. 주니어. 오'네일
폴 에이. 주니어. 토나타
존 찰스 파라
머레이 푸게이트
Original Assignee
스카이크로스 인코포레이티드
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
Priority claimed from US10/998,301 external-priority patent/US7245268B2/en
Priority claimed from US11/130,035 external-priority patent/US7173576B2/en
Application filed by 스카이크로스 인코포레이티드 filed Critical 스카이크로스 인코포레이티드
Publication of KR20060059162A publication Critical patent/KR20060059162A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100793646B1 publication Critical patent/KR100793646B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08Helical antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

쿼드리파일러 나선형 안테나(quadrifilar helical antenna)는, 길이가 동일하지 않고 직교 위상신호들이 전파되는 2쌍의 파일러들을 포함한다. 안테나의 하단에 배치된 디스크형 임피던스 정합 소자는 소스 임피던스를 안테나 임피던스에 정합시킨다. 특정 실시예들에서, 안테나의 상단에 배치된 기판 상의 제1 크로스바 커넥터는 2개의 나선형 파일러들을 전기 접속시켜 제1 파일러 쌍을 형성하고, 기판 상에 배치된 제2 크로스바 커넥터는 2개의 파일러들을 접속시켜 제2 파일러 쌍을 형성한다. A quadrifilar helical antenna includes two pairs of filers that are not equal in length and to which quadrature phase signals propagate. The disc-shaped impedance matching element disposed at the bottom of the antenna matches the source impedance to the antenna impedance. In certain embodiments, a first crossbar connector on a substrate disposed on top of the antenna electrically connects two helical pilers to form a first piler pair, and a second crossbar connector disposed on the substrate connects two pilers. To form a second pile pair.

원편파, 위성 DMB, 파일러, 임피던스 정합 소자, 크로스바 커넥터, 레이돔, 납땜 필렛 Circularly Polarized, Satellite DMB, Filer, Impedance Matching Device, Crossbar Connector, Radome, Solder Fillet

Description

핸드셋 쿼드리파일러 나선형 안테나 기계적 구조들{Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures}Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures

도1 및 도2는 본 발명의 사상에 따른 QHA를 다양하게 도시한 도면.1 and 2 are various views of the QHA according to the spirit of the present invention.

도3은 도1 및 도2의 QHA에 사용하기 위하여 본 발명의 사상에 따른 임피던스 정합 소자를 도시한 도면. Figure 3 shows an impedance matching element in accordance with the teachings of the present invention for use in the QHA of Figures 1 and 2;

도4는 본 발명의 사상에 따른 임피던스 정합 소자의 또 다른 실시예를 도시한 도면.4 illustrates another embodiment of an impedance matching element in accordance with the teachings of the present invention.

도5는 레이돔(radome)을 포함하는 본 발명에 따른 QHA를 도시한 도면.5 shows a QHA in accordance with the present invention comprising a radome.

도6-8은 본 발명에 따른 QHA의 다른 실시예들을 도시한 도면.6-8 illustrate other embodiments of QHA in accordance with the present invention.

도9은 임피던스 정합 소자 및 QHA를 접속시키는 납땜 필렛들(solder filets)을 도시한 도면.Figure 9 shows solder filets connecting the impedance matching element and QHA.

도10은 본 발명에 따른 QHA 의 파일러 (Filar) 부위를 유연한 (Flexible) 물질위에 구현한 예를 도시한 도면.FIG. 10 is a view showing an example of implementing a filar portion of a QHA according to the present invention on a flexible material; FIG.

도11은 맨드릴(mandrel)을 포함하는 본 발명의 QHA의 또 다른 실시예를 도시한 도면.FIG. 11 illustrates another embodiment of the QHA of the present invention including a mandrel. FIG.

도12 내지 도14는 QHA에 사용하기 위한 임피던스 정합 소자의 실시예를 도시한 도면.12-14 illustrate embodiments of impedance matching elements for use in QHA.

도15 내지 도17은 본 발명의 QHA에 사용하기 위한 도전성 브리지들의 각종 실시예들을 도시한 도면.15-17 illustrate various embodiments of conductive bridges for use in the QHA of the present invention.

도18 및 도19는 피벗(pivot) 또는 힌지 구조 (hinge member)를 갖는 본 발명의 QHA의 또 다른 실시예를 도시한 도면.18 and 19 illustrate another embodiment of the QHA of the present invention having a pivot or hinge member.

도20은 디스플레이를 더 포함하는 핸드셋 통신 장치에 사용하기 위한 본 발명의 QHA를 도시한 도면.20 illustrates a QHA of the present invention for use in a handset communication device further including a display.

도21 및 도22는 본 발명의 QHA에 사용하기 위한 맨드릴의 실시예들을 도시한 도면.21 and 22 illustrate embodiments of a mandrel for use in the QHA of the present invention.

도23 내지 도25는 본 발명의 QHA의 맨드릴 및 기판의 정렬과 연관된 구조들을 도시한 도면.23-25 illustrate structures associated with the alignment of the mandrel and substrate of the QHA of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: QHA10: QHA

12, 14, 16, 18: 파일러12, 14, 16, 18: filer

20: 하부 영역20: lower region

22: 상부 영역22: upper region

23: 도전성 브리지23: conductive bridge

관련 출원들에 대한 교차 참조Cross Reference to Related Applications

본 특허 출원은 2004년 7월 28일에 출원된 가 특허 출원 번호 제 60/592,011 호의 우선권을 주장하는 2004년 11월 26일에 출원된 발명의 명칭이 " Quadrifilar Helical Antenna"인 특허 출원 번호 제 10/998,301 호의 우선권을 주장하는 부분 계속 출원이다. This patent application is filed on July 28, 2004 and is filed on November 26, 2004, which claims priority to Patent Application No. 60 / 592,011, entitled Patent Application No. 10 entitled " Quadrifilar Helical Antenna. &Quot; / 998,301 is a partial continuing claim.

기술 분야Technical field

본 발명은 위성 통신 링크에 사용하기 위한 안테나에 관한 것이며, 특히 위성 통신 링크에 사용하기 위한 쿼드리파일러 나선형 안테나(QHA: Quadrifilar Helical Antenna)에 관한 것이다. The present invention relates to an antenna for use in a satellite communication link, and more particularly to a quadrifilar spiral antenna (QHA) for use in a satellite communication link.

배경 기술Background technology

나선형 안테나는 나사산(screw thread) 형태로 감겨져 헬릭스(helix)를 형성하는 하나 이상의 신장된 도전성 소자들을 포함한다. 기하학 나선형 형상은 직경(D)의 실린더 주위에 피치각(P)으로 배치된 길이(L)의 도전성 소자들을 포함한다. 피치각은 나선형 도체와 접하는 선 및 나선형 축에 수직한 평면으로 형성된 각도로 정의된다. 안테나 동작 특성들은 헬릭스 기하학적 속성들, 도전성 소자들의 수 및 이들 간의 상호접속들, 및 피드 배열(feed arrangement)에 의해 결정된다. 엔드 파이어(end fire) 또는 전방향 방사 축 모드(forward radiating axial mode)로 동작시, 방사 패턴은 단일의 주 패턴 로브(lobe)를 포함한다. 피치각은 이 로브 내의 최대 강도 위치를 결정한다. 저 피치각 나선형 안테나들은 축을 따라서 최대 강도 영역을 갖는 경향이 있으며, 보다 높은 피치각들의 경우에, 최대 강도 영역은 축을 벗어난다.The spiral antenna includes one or more elongated conductive elements wound in the form of a screw thread to form a helix. The geometric helical shape comprises conductive elements of length L arranged at a pitch angle P around a cylinder of diameter D. Pitch angle is defined as the angle formed by a line perpendicular to the spiral conductor and a plane perpendicular to the spiral axis. Antenna operating characteristics are determined by the helix geometric properties, the number of conductive elements and their interconnections, and the feed arrangement. When operating in end fire or forward radiating axial mode, the radiation pattern includes a single main pattern lobe. The pitch angle determines the maximum intensity position in this lobe. Low pitch angle helical antennas tend to have a maximum intensity region along the axis, and in the case of higher pitch angles, the maximum intensity region is off axis.

쿼드리파일러 나선형 안테나들(QHA)은 UHF, L 및 S 주파수 대역들에서 동작하는 통신 및 항법 수신기들에 사용된다. 제한된 대역폭을 갖는 공진 QHA는 또한, GPS 신호들을 수신하는데 사용된다. QHA는 상대적으로 작은 크기, 우수한 원편파 커버리지 및 상반구 시야(upper hemisphere field of view)의 대부분에 걸쳐서 낮은 축비(axial ratio)를 갖는다. QHA가 공진 안테나이기 때문에, 이의 크기들은 통상, 협대역 주파수에 대해 최적의 성능을 제공하도록 선택된다. C.C. Kilgus는 IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol.AP-17, May 1969, pp. 349-351에 발표한 "Resonant Qudarifilar Helix"에서 최초로 QHA를 설명하였다. Quadreplier spiral antennas (QHA) are used in communication and navigation receivers operating in UHF, L and S frequency bands. Resonant QHA with limited bandwidth is also used to receive GPS signals. QHA has a relatively small size, good circular polarization coverage and low axial ratio over most of the upper hemisphere field of view. Since QHA is a resonant antenna, its magnitudes are typically chosen to provide optimal performance for narrowband frequencies. C.C. Kilgus, IEEE Transactions on Antenna and Propagation, Vol. AP-17, May 1969, pp. QHA was first described in "Resonant Qudarifilar Helix," published in 349-351.

종래 기술의 쿼드리파일러 나선형 안테나는, 약 1575MHz에서 동작하기 위하여 약 30mm의 직경을 갖는 헬릭스상에 설치된 4개의 동일한 길이의 파일러들을 포함한다. 이들 기하학적 특징들이 주어지면, 안테나는 약 50ohms의 구동점 임피던스를 제공하는데, 이는 통상적인 50ohm 특성 임피던스 동축 케이블에 정합하는데 적합하다. QHA의 4개의 파일러들은 위상 직교, 즉 인접 파일러들 간에 90°위상 관계로 급전된다. 4개의 동일한 길이의 QHA 파일러들을 직교 급전하기 위한 적어도 2가지 공지된 종래 기술들이 있다. 한 가지 이와 같은 직교 정합 구조는 2개의 집중된 또는 분포된 발룬들(baluns)과 함께, 집중된 또는 분포된 분기선 하이브리드 커플러(Branch Line Hybrid Coupler; BLHC) 및 종단 부하(terminating load)를 사용한다. 다소 넓은 대역폭을 제공하는 또 다른 기술은 종단 부하와 함께 각각 동작하는 3개의 분기선 하이브리드 커플러들(제1 입력 BLHC는 입력 신호를 수신하고 출력 신호를 2개의 병렬 BLHC에 제공한다)을 사용한다. 1/4파 위상 시프터는 병렬-접속된 BLHC들 중 한 BLHC 와 제1 BLHC 간에 90°위상 시프트를 제공한다. Prior art quadreplier spiral antennas include four equal length pilers mounted on a helix having a diameter of about 30 mm to operate at about 1575 MHz. Given these geometric features, the antenna provides a drive point impedance of about 50 ohms, which is suitable for matching conventional 50 ohm characteristic impedance coaxial cables. The four pilers of QHA are fed in a phase orthogonal, ie 90 ° phase relationship between adjacent pilers. There are at least two known prior art techniques for orthogonally feeding four equal length QHA pilers. One such orthogonal matched structure uses a concentrated or distributed Branch Line Hybrid Coupler (BLHC) and a terminating load, with two concentrated or distributed baluns. Another technique that provides a rather wide bandwidth uses three branch line hybrid couplers, each operating with a termination load, where the first input BLHC receives the input signal and provides the output signal to two parallel BLHCs. The quarter wave phase shifter provides a 90 ° phase shift between one of the parallel-connected BLHCs and the first BLHC.

하이브리드 커플러들 및 발룬들과 같은 직교 정합 기술들은 안테나가 설치되는 인쇄 회로 기판의 크기를 증가시키는 단점이 있다는 것이 공지되어 있다. 커플러들 및 발룬들은 또한 안테나 비용을 증가시키고, 안테나와 함께 동작하는 각 부가적인 구성요소는 손실 및 대역폭 제한들을 부과한다. It is known that orthogonal matching techniques such as hybrid couplers and baluns have the disadvantage of increasing the size of the printed circuit board on which the antenna is installed. Couplers and baluns also increase antenna cost, and each additional component operating with the antenna imposes loss and bandwidth limitations.

전형적으로, QHA는 접지면 또는 매설지선(counterpoise) 없이 동작하는 자력식 방사 구조(self-sufficient radiating structure)이다. 그러나, QHA가 무선 송수신기 핸드셋에 매우 인접하여 설치될 때, 핸드셋 구조는 접지면과 매우 유사하게, QHA 의 방사 패턴 및 임피던스에 영향을 미치는 전자파 반사들을 야기시킬 수 있다. 예를 들어, QHA가 우 원편파 신호를 방출하면, 도전성 표면으로부터 반사시에, 이 신호는 좌 원편파 신호로 변환된다. 이와 같은 영향들은 안테나의 성능에 부정적인 영향을 미치고, 통신 시스템이 이중 신호 편파들을 사용하는 경우 특히 문제가 될 수 있다는 것이 명백하다. Typically, QHA is a self-sufficient radiating structure that operates without a ground plane or counterpoise. However, when the QHA is installed very close to the radio transceiver handset, the handset structure can cause electromagnetic reflections that affect the radiation pattern and impedance of the QHA, much like the ground plane. For example, if QHA emits a right circularly polarized signal, upon reflection from the conductive surface, the signal is converted to a left circularly polarized signal. It is clear that such effects negatively affect the performance of the antenna and can be particularly problematic when the communication system uses dual signal polarizations.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 쿼드리파일러 나선형 안테나는: 실질적으로 실린더형인 기판; 제1 길이를 갖고 상기 기판 상에 배치되며, 제1 및 제2 단부를 갖는 제1 쌍의 직렬 접속된 나선형 파일러들; 상기 제1 길이와 상이한 제2 길이를 갖고 상기 기판 상에 배치되며, 제3 및 제4 단부를 갖는 제2 쌍의 직렬 접속된 나선형 파일러들; 및, 안테나 임피던스를 소스 임피던스에 정합시키기 위해 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 단부들에 도전적으로 접속된 임피던스 정합 소자를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, a quadrature spiral antenna includes: a substantially cylindrical substrate; A first pair of serially connected helical pilers having a first length and disposed on the substrate, the first pair having series and first ends; A second pair of series connected helical pilers having a second length different from said first length, said second pair of series connected spiral pilers having third and fourth ends; And an impedance matching element conductively connected to the first, second, third and fourth ends to match the antenna impedance to the source impedance.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 핸드셋 통신 장치는: 베이스; 상기 베이스에 대해서 여러 배향들로 조정하기 위하여 상기 베이스와 이동 가능하게 맞물리는 커버; 상기 베이스 내에 배치된 쿼드리파일러 나선형 안테나를 포함하고, 상기 안테나는: 실질적으로 실린더형인 기판; 상기 기판 상에 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 나선형 파일러로서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 파일러들 중 적어도 2개의 파일러들은 서로 다른 길이를 갖는, 상기 나선형 파일러; 안테나 임피던스를 소스 임피던스에 정합시키기 위해 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 파일러들에 도전적으로 접속된 임피던스 정합 소자; 및, 상기 임피던스 정합 소자 및 상기 베이스 간에 배치된 커넥터를 포함한다. According to yet another embodiment of the present invention, a handset communication device comprises: a base; A cover movably engaged with the base to adjust in various orientations with respect to the base; A quadriple helical antenna disposed within the base, the antenna comprising: a substantially cylindrical substrate; First, second, third and fourth spiral pilers disposed on the substrate, wherein at least two of the first, second, third and fourth pilers have different lengths; ; An impedance matching element conductively connected to the first, second, third, and fourth pilers to match antenna impedance to source impedance; And a connector disposed between the impedance matching element and the base.

본 발명의 상술된 특징들 및 이외 다른 특징들은 전체 도면들에 걸쳐서 동일한 부품들에 동일한 참조 문자들이 병기된 첨부한 도면들에 도시된 바와 같은 본 발명에 대한 이하의 보다 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 전체 도면들은 원래 크기로 도시할 필요는 없지만, 대신, 본 발명의 원리들을 설명시에는 강조되어 있다. The above and other features of the present invention will become apparent from the following more detailed description of the invention as shown in the accompanying drawings, in which like reference characters designate like parts throughout the figures. The entire drawings need not be drawn in their original size, but instead are highlighted in describing the principles of the invention.

본 발명에 따라 특정 안테나 장치 및 안테나를 제조하는 방법을 상세히 설명하기 전, 본 발명은 하드웨어 소자들 및 공정 단계들의 신규하면서 자명하지 않은 조합을 기반으로 한다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 이들 소자들은 전체 도면들 및 명세서에서 종래 소자들로 표시되는데, 종래 기술에 이미 공지된 소자들 및 방법 단계들에 대해서 덜 상세히 설명하였고, 본 발명의 이해와 관련된 소자들 및 단계들에 대해선 보다 상세하게 설명하였다. Before describing in detail the specific antenna device and method of manufacturing the antenna in accordance with the present invention, it should be noted that the present invention is based on a novel and non-obvious combination of hardware elements and process steps. Accordingly, these elements are represented by conventional elements in the entire drawing and in the specification, which have been described in less detail with respect to the elements and method steps already known in the prior art, and with respect to the elements and steps related to the understanding of the present invention. It was explained in more detail.

본 발명은 직교 관계의 전류들을, 짧은 파일러들의 쌍 및 긴 파일러들의 쌍을 포함하는 4개의 파일러들 각각에 공급하는 신호원에 응답하는 안테나에 관한 것이다. 안테나는 안테나 파일러들에 의해 제공되는 원편파 이득을 이용하는 간단하며, 저비용, 저손실 정합 소자를 사용한다. 일 실시예에서, 안테나는 상대적으로 작은 물리적 패키지에서 유용한 이득을 제공하며, 이 패키지는 다른 공지된 안테나들과 비교시 이득 및 크기 면에서 거의 최적이다. 한 가지 애플리케이션에서, 안테나는 위성과 통신하기 위한 지상-기반 통신 핸드셋에 소망하는 성능 특징들을 제공한다. The present invention relates to an antenna responsive to a signal source for supplying orthogonal currents to each of four pilers including a pair of short pilers and a pair of long pilers. The antenna uses a simple, low cost, low loss matching element that utilizes the circularly polarized gain provided by the antenna pilers. In one embodiment, the antenna provides a useful gain in a relatively small physical package, which package is nearly optimal in terms of gain and size compared to other known antennas. In one application, the antenna provides the desired performance features for a ground-based communication handset for communicating with a satellite.

일 실시예에서, 본 발명의 QHA는 2630 내지 2655MHz의 주파수 대역(즉, 대략 1%의 대역폭) 상에서 동작한다. 방사 패턴은 우 원편파(RHCP)를 선호한다. 정점(zenith)으로부터 약 45°의 입체각(solid angle) 내에서, 이득은 약 2.5 dBic 인데, 즉 우 원편파 등방성 안테나에 대해서 2.5 dBic 보다 크다. 정점에서 이득은 4.0 dBic 에 근접한다. 정재파 비(SWR)는 2630 내지 2655MHz의 주파수 범위에 걸쳐서 약 1.5:1이다. 본 발명 또는 이의 파생적인 실시예들의 QHA XM Radio and Sirius에 의해 운영되는 위성 상업용 무선 시스템들 또는 GPS 위성과 같은 위성으로부터의 신호들을 전송 및/또는 수신하는 지상-기반 통신 장치들에 사용하기 위한 요구조건들을 충족시킬 수 있다. In one embodiment, the QHA of the present invention operates on a frequency band of 2630 to 2655 MHz (ie, approximately 1% bandwidth). The radiation pattern prefers right circular polarization (RHCP). Within a solid angle of about 45 ° from the zenith, the gain is about 2.5 dBic, ie greater than 2.5 dBic for a right circularly polarized isotropic antenna. At the peak, the gain is close to 4.0 dBic. The standing wave ratio (SWR) is about 1.5: 1 over the frequency range of 2630 to 2655 MHz. Demand for use in satellite commercial wireless systems operated by QHA XM Radio and Sirius or ground-based communication devices transmitting and / or receiving signals from satellites such as GPS satellites of the present invention or derivative embodiments thereof. Conditions can be met.

도1 및 도2는 본 발명의 사상들에 따른 QHA(10)를 도시하는데, QHA는 일반적으로 실린더 형상인 QHA(10)의 하부 영역(20)으로부터 상부 영역(22)으로 신장하는 파일러 권선들(12, 14, 16 및 18)을 포함한다. 도1은 대향 배치된 파일러들(12 및 16)이 도전성 브리지(23)에 의해 도전적으로 접속되고 파일러들(14 및 18)이 도전성 브리지(24)에 의해 도전적으로 접속되는 QHA를 도시한다. 파일러들(12/16) 상에 전파하는 신호들은 파일러들(14/18)상에 전파하는 신호들과 위상 직교되어 원하는 원형 신호 편파를 발생시킨다. 바람직한 실시예에서, 파일러들(12, 14, 16 및 18) 각각은 단면이 원형 또는 직사각형인 와이어 또는 도전성 라인 또는 트레이스와 같은 도전성 소자를 유전체 기판 상에서 포함한다. 1 and 2 illustrate a QHA 10 in accordance with the teachings of the present invention, wherein the QHA extends from the lower region 20 to the upper region 22 of the QHA 10, which is generally cylindrical in shape. (12, 14, 16 and 18). 1 shows a QHA in which opposingly arranged pilers 12 and 16 are conductively connected by a conductive bridge 23 and pilers 14 and 18 are conductively connected by a conductive bridge 24. The signals propagating on the pilers 12/16 are phase orthogonal to the signals propagating on the pilers 14/18 to generate the desired circular signal polarization. In a preferred embodiment, each of the pilers 12, 14, 16, and 18 comprises a conductive element, such as a wire or conductive line or trace, of circular or rectangular cross section on the dielectric substrate.

당분야에 공지된 바와 같이, 도전성 브리지들은 동작 주파수에서 1/4 파장들의 짝수와 동일한 파일러 길이를 갖는 QHA들에 사용되지만, 파일러 길이들이 1/4 파장들의 홀수를 포함할 때 통상적으로 사용되지 않는다. 일 실시예에서, 각 도전성 브리지들(23 및 24)(또한, 크로스바(crossbar)라 칭한다)은 도전성 테이프 스트립을 포함한다.As is known in the art, conductive bridges are used for QHAs having a piler length equal to an even number of quarter wavelengths at an operating frequency, but are not typically used when the piler lengths include odd numbers of quarter wavelengths. . In one embodiment, each of the conductive bridges 23 and 24 (also referred to as a crossbar) comprises a strip of conductive tape.

도1 및 도2의 실시예에서, 4개의 파일러 도체들(12, 14, 16 및 18)은 가공 실린더의 하부 영역(20)으로부터 상부 영역(22)으로 실질적으로 균일한 나선형 패턴으로 신장된다. 또 다른 실시예에서, 도시되지 않았지만, 하나 이상의 파일러들이 하부 영역(20)으로부터 상부 영역(22)으로 지그재그 또는 뱀 모양 패턴으로 실린더 주위에 배치된다. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the four piler conductors 12, 14, 16 and 18 extend in a substantially uniform spiral pattern from the lower region 20 to the upper region 22 of the processing cylinder. In another embodiment, although not shown, one or more pilers are disposed around the cylinder in a zigzag or serpentine pattern from the lower region 20 to the upper region 22.

도1 및 도2의 구조를 구현하고 2630 내지 2655MHz의 대역에서 사용하기 위한 실시예들에서, 실린더 직경 범위는 약 8mm 내지 약 10mm 이다. 본 발명에 따라서 구성된 안테나는 약 3.5 dBic 를 초과하는 피크 이득을 제공한다. 정점에서의 최대 이득은 약 45°의 파일러 피치각에서 발생된다. 정점으로부터 45°입체각 내에서 증가되는 이득은 약 60°의 피치각을 사용함으로써 성취될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 피치각은 약 75°이지만, 60°피치각이 의도한 애플리케이션을 위하여 45°입체각 내에서 적절한 이득을 제공한다는 것이 관찰되었다. 일반적으로, 피치각을 낮추면 정점에서의 이득은 증가된다. 60°피치각으로 구성된 안테나는 75°의 피치각을 갖는 안테나 보다 짧은 축 높이를 나타내는데, 이는 또한 어떤 애플리케이션들에 유용할 수 있다. 피치각들을 높게 하면 모든 방위각들에 대해서 빔 피크가 유지되나 보다 낮은 앙각들(elevation angle)에서 빔 피크가 발생되는 경향이 있다. 또한, 높은 피치각을 사용하면 대역폭이 넓어지고 SWR이 낮아지는 경향이 있다. 약 45°의 피치각으로 구성된 안테나는 60°피치각을 갖는 QHA 보다 대역폭이 좁고 SWR이 높다. 만족할 만한 원편파를 성취하기 위한 평형화 및 필수 공진 조건들은 일반적으로 협대역 안테나들을 제안한다. In embodiments for implementing the structure of FIGS. 1 and 2 and for use in the band 2630-2655 MHz, the cylinder diameter range is from about 8 mm to about 10 mm. Antennas constructed in accordance with the present invention provide peak gains in excess of about 3.5 dBic. The maximum gain at the vertex is generated at a piler pitch angle of about 45 °. The gain increased within a 45 ° stereoscopic angle from the vertex can be achieved by using a pitch angle of about 60 °. In another embodiment, the pitch angle is about 75 °, but it has been observed that 60 ° pitch angle provides adequate gain within 45 ° stereoscopic angle for the intended application. In general, lowering the pitch angle increases the gain at the vertex. Antennas configured with a 60 ° pitch angle exhibit shorter axial heights than antennas with a pitch angle of 75 °, which may also be useful for certain applications. Higher pitch angles maintain beam peaks for all azimuth angles, but tend to generate beam peaks at lower elevation angles. In addition, the use of high pitch angles tends to increase bandwidth and lower SWR. An antenna with a pitch angle of about 45 ° has a narrower bandwidth and higher SWR than a QHA with a 60 ° pitch angle. Equilibrium and necessary resonance conditions to achieve satisfactory circular polarization generally suggest narrowband antennas.

각 파일러(12, 14, 16 및 18)의 공칭 길이는 약 2642.5MHz에서 동작하는 대략 1/4 파장 안테나 구조에 대해선 약 25mm이다. 공칭 파일러 길이는 1/2 파장 QHA에 대해선 약 46mm이다. 이들 파일러 길이들 및 약 60°의 피치각을 토대로, 안테나 축 높이는 1/4 파장 QHA에 대해선 약 18mm이고, 1/2 파장 QHA에 대해선 약 39mm이다. 1/4 파장 QHA의 일 실시예에서, 안테나는 약 16mm의 직경을 포함한다. 1/2 파장의 일 실시예에서, 파일러 구조 직경은 약 8.5mm이다. 무선 주파수 커넥터, 레이돔(radome) 하우징, 및 안테나와 커넥터 간에 배치된 짧은 케이블(short cable)과 함께 완전하게 조립될 때, 전체 크기들은 68mm 높이 및 12mm 직경으로 된다. The nominal length of each piler 12, 14, 16 and 18 is about 25 mm for an approximately quarter-wave antenna structure operating at about 2642.5 MHz. The nominal piler length is about 46 mm for half wavelength QHA. Based on these piler lengths and a pitch angle of about 60 °, the antenna axis height is about 18 mm for quarter wavelength QHA and about 39 mm for half wavelength QHA. In one embodiment of the quarter wavelength QHA, the antenna comprises a diameter of about 16 mm. In one embodiment of the half wavelength, the piler structure diameter is about 8.5 mm. When fully assembled with a radio frequency connector, a radome housing, and a short cable disposed between the antenna and the connector, the overall dimensions are 68 mm high and 12 mm diameter.

1/2 파장 QHA 방사 패턴은 1/4 파장 QHA 보다 방사 패턴 면에서 양호한 전방향 이득(forward gain) 및 작은 백 로브를 나타낸다. 다른 실시예들에서, 3/4, 5/4 등의 파장 QHA들이 본 발명의 사상에 따라서 사용될 수 있다. 1/4 파장의 비율이 높은 실시예들은 빔의 피크에서 보다 높은 이득을 제공하는데, 즉 보다 좁은 방사 패턴, 확장된 대역폭 및 보다 높은 전면 반구-대-후면 반구 비(front hemisphere-to-back hemisphere ratio)를 제공한다는 것이 공지되어 있다.The half wavelength QHA radiation pattern exhibits better forward gain and smaller back lobe in terms of radiation pattern than quarter wavelength QHA. In other embodiments, wavelength QHAs such as 3/4, 5/4, etc. may be used in accordance with the spirit of the present invention. Embodiments with a high quarter-wave ratio provide higher gain at the peak of the beam, i.e. narrower radiation pattern, extended bandwidth and higher front hemisphere-to-back hemisphere. It is known to provide ratio.

본 발명의 바람직한 실시예에서, QHA 파일러들의 길이들은 공칭 길이로부터 수정된다. 즉, 파일러들(12, 14, 16 및 18)은 긴 파일러들(예를 들어, 파일러들(12 및 16))의 제1 쌍 또는 루프, 및 짧은 파일러들(예를 들어, 14 및 18)의 제2 쌍 또는 루프를 포함하며, 여기서, 길고 짧음은, 전체 길이가 도전성 루프를 둘러싸도록 도전성 브리지(23/24)의 길이 및 안테나 임피던스를 후술되는 피드 구조 임피던스에 정합시키는 피드 구조의 세그먼트의 길이를 포함하며 약 2642.5MHz에서 동작하는 1/4 파장 안테나에 대해서 약 25mm인 공칭 길이에 대해 판정된다. 2개의 파일러 쌍들 간의 길이 차는 4개의 파일러들 상에 전파하는 신호들에 대한 직교 위상관계를 유지시킨다. In a preferred embodiment of the invention, the lengths of the QHA pilers are modified from the nominal length. That is, the pilers 12, 14, 16, and 18 may comprise a first pair or loop of long pilers (eg, pilers 12 and 16), and short pilers (eg, 14 and 18). And a second pair of loops, wherein the long and short of the segment of the feed structure that matches the length of the conductive bridge 23/24 and the antenna impedance to the feed structure impedance described below so that the entire length surrounds the conductive loop. It is determined for a nominal length of about 25 mm for a quarter wave antenna that includes a length and operates at about 2642.5 MHz. The difference in length between the two piler pairs maintains an orthogonal phase relationship for the signals propagating on the four pilers.

1/2 파장 실시예에서, 긴 파일러들 각각의 길이는 약 46mm이고 짧은 파일러들 각각의 길이는 약 44.5mm이며, 두 길이들은, 전체 길이가 도전성 루프를 둘러싸도록 각 파일러 쌍의 도전성 브리지의 길이 및 후술되는 (안테나 임피던스를 피드 구조 임피던스에 정합시키는) 피드 구조의 도전성 세그먼트의 길이를 포함한다.In a half wavelength embodiment, each of the long piles is about 46 mm long and each of the short piles is about 44.5 mm, the two lengths being the length of the conductive bridge of each pile pair so that the entire length surrounds the conductive loop. And the length of the conductive segment of the feed structure described below (matching the antenna impedance to the feed structure impedance).

도1에 도시된 바와 같이, 도전성 브리지들(23 및 24) 각각은 대향 배치된 파 일러들을 접속시키는데, 이들 파일러들 간에는 파일러들의 길이 차로 인해 공극(28)이 존재한다. 따라서, 일 실시예에서 이 공극 거리는 파일러 길이 차를 조절한다. 또 다른 실시예에서, 길이 차는 가령 2개의 파일러 쌍들에 대해 서로 다른 피치각들을 사용하여 동일하지 않은 길이들의 파일러들을 형성함으로써 생성된다. 파일러 쌍들을 접속시키는 다른 도전성 구조들의 사용을 포함하는 다른 실시예들이 후술된다. As shown in Fig. 1, each of the conductive bridges 23 and 24 connects the opposingly arranged parsers, and there is a gap 28 between these pilers due to the difference in the length of the pilers. Thus, in one embodiment this void distance adjusts the piler length difference. In another embodiment, the length difference is generated by forming pilers of unequal lengths using different pitch angles, eg, for two piler pairs. Other embodiments are described below, including the use of other conductive structures for connecting piler pairs.

약 2642.5MHz에서 동작하는 본 발명의 1/4 파장 실시예에서, 긴 파일러 길이와 짧은 파일러 길이는 각각 약 23.325mm 및 약 21.075mm이다. In a quarter wavelength embodiment of the present invention operating at about 2642.5 MHz, the long and short filer lengths are about 23.325 mm and about 21.075 mm, respectively.

이 유형의 안테나들에 대한 새로운 애플리케이션들(예를 들면, 후술되는 핸드셋과 같은 소비자 전자 장치들)에 대한 소비자 시장 조사들을 고려하면, 안테나 개발자는 가능한 작은 크기의 안테나를 개발해야 한다. 본 발명의 QHA 실시예들의 특정 크기들은 소비자 요구조건들에 따른다. 이들 크기들은 바람직한 방사 패턴 및 대역폭 성능을 제공할 수 있는 최소 크기에 매우 근접하도록 제안된다. 보다 작은 크기들에서, 안테나 소자들은 방사를 자체 흡수하는 경향이 있다는 것이 관찰되었다. Considering consumer market research on new applications for these types of antennas (eg, consumer electronic devices such as handsets described below), antenna developers should develop antennas as small as possible. Certain sizes of the QHA embodiments of the present invention are in accordance with consumer requirements. These sizes are proposed to be very close to the minimum size that can provide the desired radiation pattern and bandwidth performance. At smaller sizes, it has been observed that antenna elements tend to self-absorb radiation.

QHA(10)을 위한 한가지 애플리케이션으로서 통신 핸드셋을 들 수 있다. 도1 및 도2를 참조하면, 무선 주파수 커넥터(32)는 핸드셋의 수신 및/또는 전송 소자들에 전기적으로 접속된다. 전송 모드에서, 무선 주파수 신호는 핸드셋 내의 전송 소자들로부터 커넥터(32)를 통해서 QHA(10)로 공급된다. 수신 모드에서, QHA(10)에 의해 수신된 무선 주파수 신호는 커넥터(32)를 통해서 핸드셋 수신 소자들에 공급 된다. 이하에 부가 설명되고 도시되는 바와 같이, QHA(10)는 도1 및 도2에 도시된 레이돔 베이스(33)를 갖는 레이돔을 더 포함한다. One application for the QHA 10 is a communication handset. 1 and 2, the radio frequency connector 32 is electrically connected to the receiving and / or transmitting elements of the handset. In the transmission mode, the radio frequency signal is supplied to the QHA 10 through the connector 32 from the transmission elements in the handset. In the receive mode, the radio frequency signal received by the QHA 10 is supplied to the handset receiving elements via the connector 32. As further described and shown below, the QHA 10 further includes a radome having a radome base 33 shown in FIGS. 1 and 2.

본 발명의 안테나는 상부 영역(22) 또는 하부 영역(20)에 배치된 안테나 신호 피드(가령, 후술되는 신호 피드)와 함께 구성될 수 있다. QHA(10)는 안테나가 상부 급전되는지 또는 하부 급전되는지 여부에 따라서 (방사 패턴을 포함하여) 다른 동작 특성들을 나타낸다. 그러나, 어느 경우든, 대부분의 에너지는 정점의 방향으로 방사된다. The antenna of the present invention may be configured with an antenna signal feed (eg, a signal feed described below) disposed in the upper region 22 or the lower region 20. The QHA 10 exhibits different operating characteristics (including radiation pattern) depending on whether the antenna is top fed or bottom fed. In either case, however, most of the energy is radiated in the direction of the vertex.

안테나 신호 피드가 하부 영역(20)에 배치되면, 50 ohm 동축 케이블과 같은 신호 도체에 신호 피드가 직접 접속된 상태에서 QHA는 전방향 파이어 축 모드(forward fire axial mode)로 동작한다. When the antenna signal feed is placed in the lower region 20, the QHA operates in forward fire axial mode with the signal feed directly connected to a signal conductor such as a 50 ohm coaxial cable.

안테나 신호 피드가 상부 영역(22)에 근접하여 배치되면, QHA는 후방향 파이어 축 모드로 동작한다. 후방향 파이어 축 모드 QHA의 일 실시예에서, 전송선은 상부 영역(22) 내의 신호 피드 구조에 접속되고 하부 영역(20)으로 확장(및 일 실시예에서 하부 영역(20) 아래로 확장된다)되는데, 이 전송선은 50ohm 동축 케이블에 접속된다. 전송선은 1/4 파장 전송선 변환기로서 동작하여, 신호 피드에 존재하는 안테나 임피던스(또한, 구동점 임피던스라 칭한다)를 동축 케이블의 50ohm 특성 임피던스에 정합시킬 수 있다. 특정 애플리케이션들에서, 하부 피드 구조는 상부 영역(22) 및 하부 영역(20) 간에서 확장되는 전송선(또는 전송선 변환기)에 대한 필요성을 제거하기 때문에 바람직하다. If the antenna signal feed is placed in proximity to the upper region 22, the QHA operates in the backward fire axis mode. In one embodiment of the backward fire axis mode QHA, the transmission line is connected to the signal feed structure in the upper region 22 and extends into the lower region 20 (and extends below the lower region 20 in one embodiment). This transmission line is connected to a 50 ohm coaxial cable. The transmission line operates as a quarter wave transmission line converter to match the antenna impedance (also referred to as drive point impedance) present in the signal feed to the 50 ohm characteristic impedance of the coaxial cable. In certain applications, the lower feed structure is desirable because it eliminates the need for a transmission line (or transmission line converter) that extends between the upper region 22 and the lower region 20.

본 발명의 QHA는, 모든 안테나들과 유사하게, 안테나에 급전하는 전송선에(자신의 신호 피드 단자에서) 구동점 임피던스를 제공한다. 최적의 전력 전달을 위하여, 안테나 구동점 임피던스를 소스 또는 부하 임피던스라 칭하는 전송선의 특성 임피던스에 정합시키는 것이 바람직하다. 임피던스 정합은 안테나 및 소스 임피던스의 저항성 또는 실수 성분이 동일하고, 리액티브 또는 허수 성분들이 크기가 동일하고 부호가 반대일 때 발생된다. 통상적으로 사용되는 전송선이 50ohms의 임피던스를 갖기 때문에, 본 발명의 QHA는 50ohm 전송선에 접속하기 위하여 50ohm의 임피던스를 갖거나 50ohms으로 간편하게 변환될 수 있는 임피던스를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. The QHA of the present invention, similar to all antennas, provides a drive point impedance (at its signal feed terminal) to the transmission line feeding the antenna. For optimal power transfer, it is desirable to match the antenna drive point impedance to the characteristic impedance of the transmission line, referred to as the source or load impedance. Impedance matching occurs when the resistive or real components of the antenna and source impedance are the same, and the reactive or imaginary components are the same magnitude and opposite signs. Since a commonly used transmission line has an impedance of 50 ohms, the QHA of the present invention is preferably configured to have an impedance of 50 ohms or an impedance that can be easily converted to 50 ohms in order to connect to a 50 ohm transmission line.

상술된 바와 같이, 특정 애플리케이션에 QHA를 사용하는 것은 안테나의 동작 및 물리적 특성들을 결정한다. 이들 특성들을 성취하기 위하여, QHA는 상대적으로 좁은 직경의 실린더를 제공하고, 상대적으로 좁은 직경의 실린더는 유도 성분을 포함하여 50ohms 미만의 구동점 임피던스를 발생시킨다. 특정 실시예들의 경우에, 이 임피던스 범위는 약 3 내지 15ohms이라는 것이 밝혀졌다. 모든 1/4 파장 배수들, 예를 들어 1/4, 1/2, 3/4, 5/4, 7/4, 등에 대해서 유사한 인덕턴스 값들이 제공된다. 50ohm 안테나 구동점 임피던스를 성취하기 위해선 통신 핸드셋에 사용이 허용된다고 일반적으로 고려되는 것보다 큰 실린더 직경이 필요하다.As mentioned above, using QHA for a particular application determines the operation and physical characteristics of the antenna. To achieve these characteristics, the QHA provides a relatively narrow diameter cylinder, and the relatively narrow diameter cylinder includes an inductive component to generate a drive point impedance of less than 50 ohms. In the case of certain embodiments, this impedance range has been found to be about 3 to 15 ohms. Similar inductance values are provided for all quarter wavelength multiples, for example 1/4, 1/2, 3/4, 5/4, 7/4, and the like. Achieving 50 ohm antenna drive point impedance requires a larger cylinder diameter than is generally considered acceptable for use in communication handsets.

임피던스 정합 소자(48)(도3 참조)는 본 발명의 사상들에 따라서 안테나 구동점 임피던스를 소스 임피던스에 정합시킨다. 정합 소자(48)는 유전체 기판(52) 상에 배치되는 "H-형상"의 도전성 소자(50)를 포함하는데, 예를 들어 이 도전성 소자(50) 및 유전체 기판(52)은 도전성 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판을 포함한다. 임피던스 정합 소자(48)는 신호 피드 단자(54)를 더 포함한다(상기 단자(54)는 기판(52)의 중심에 근접하여 배치되고, 상기 기판 중심에 대해서 대칭적으로 QHA의 각종 소자들이 배향됨). 중심-급전 임피던스 정합 소자(48)는 종래 기술의 발룬들(baluns)의 단점들을 극복하여, 안테나 방사 소자들과 물리적으로 통합될 수 있는 정합 구조를 제공하여, 핸드셋과 같은 통신 장치로의 합체를 위한 통합된 방사 및 임피던스 정합 구조를 제공한다. Impedance matching element 48 (see FIG. 3) matches antenna drive point impedance to source impedance in accordance with the teachings of the present invention. Matching element 48 includes " H-shaped " conductive element 50 disposed on dielectric substrate 52, for example, conductive element 50 and dielectric substrate 52 are formed with a conductive pattern. A printed circuit board. The impedance matching element 48 further includes a signal feed terminal 54 (the terminal 54 is disposed close to the center of the substrate 52 and the various elements of the QHA are symmetrically oriented with respect to the center of the substrate). being). The center-feed impedance matching element 48 overcomes the shortcomings of the prior art baluns and provides a matching structure that can be physically integrated with the antenna radiating elements, thereby integrating into a communication device such as a handset. To provide an integrated radiation and impedance matching structure.

도시된 실시예에서, QHA(10)는, 커패시터(57)의 단자(57A)에 접속되는 중심 도체(56) 및 실드(58)를 포함하는 동축 케이블(55)로부터 급전된다. 인덕터(59)는 중심 도체(56) 및 실드(58)간에 접속된다. 바람직한 실시예에서, 커패시터는 약 1.8pF의 값을 갖고 인덕터(59)는 약 2.2nH의 값을 갖는다. 커패시터 및 인덕터 값은 임피던스 정합에 또한 영향을 미치는 피드 및 안테나 소자들의 구조적 특징들과 관련하여 동작할 때 바람직한 임피던스 정합을 제공하도록 선택된다. 도시된 바와 같이 배치된 커패시터(57) 및 인덕터(59)는 동축 케이블(55)의 소스 임피던스 및 QHA(10) 간에 2-소자 임피던스 정합을 형성한다. 따라서, 안테나의 고유 구동점 임피던스는 커패시터 및 인덕터에 의해 대략 50ohms으로 변환된다.In the illustrated embodiment, the QHA 10 is fed from a coaxial cable 55 comprising a shield 58 and a center conductor 56 connected to the terminal 57A of the capacitor 57. The inductor 59 is connected between the center conductor 56 and the shield 58. In a preferred embodiment, the capacitor has a value of about 1.8 pF and the inductor 59 has a value of about 2.2 nH. The capacitor and inductor values are chosen to provide the desired impedance match when operating in conjunction with the structural features of the feed and antenna elements that also affect the impedance match. The capacitors 57 and inductors 59 arranged as shown form a two-element impedance match between the source impedance of the coaxial cable 55 and the QHA 10. Thus, the intrinsic drive point impedance of the antenna is converted to approximately 50 ohms by capacitors and inductors.

중심 도체(56)의 길이는 당업자에게 공지된 바와 같이 짧게 유지되어야 한다. 발룬이 신호 피드 단자(54)에 근접하여 접속되어 표유 무선 주파수 필드들이 실드(58) 내에서 전류를 발생시키는 것을 방지할 수 있다는 것이 종래 기술에 또한 공지되어 있다. The length of the center conductor 56 should be kept short as is known to those skilled in the art. It is also known in the art that the balun can be connected in close proximity to the signal feed terminal 54 to prevent stray radio frequency fields from generating current in the shield 58.

커패시터(57)의 단자(57B)는 도체(70)를 통해서 임피던스 정합 소자(48)의 도전성 소자(60)에 접속된다. 도전성 소자(60)는 도전성 패드들(61 및 62)과 도전적으로 연결되어 있다. 동축 케이블(55)의 실드(58)는 도전성 소자(78)를 통해서 도전성 패드들(72 및 74)에 접속된다. 일 실시예에서, 납땜 필렛(solder filet)은 실드(58)를 도전성 소자(78)에 도전적으로 접속시킨다. 파일러들((12)(김), 14(짧음), 16(김), 및 18(짧음))은 각자의 도전성 패드 내에 정의된 개구들(72A, 74A, 60A 및 62A) 내에 각각 배치되고 임피던스 정합 소자(48)의 평면으로부터 수직으로 신장된다. 도전성 패드 및 이의 각 파일러를 브리지하는 납땜 필렛(도11 참조)은 이들 간에 도전성 접속을 형성시킨다. The terminal 57B of the capacitor 57 is connected to the conductive element 60 of the impedance matching element 48 via the conductor 70. The conductive element 60 is conductively connected to the conductive pads 61 and 62. Shield 58 of coaxial cable 55 is connected to conductive pads 72 and 74 via conductive element 78. In one embodiment, a solder filet conductively connects shield 58 to conductive element 78. The pilers 12 (long), 14 (short), 16 (long), and 18 (short) are respectively disposed in the openings 72A, 74A, 60A, and 62A defined in their respective conductive pads and have impedance It extends perpendicularly from the plane of the matching element 48. Solder fillets (see Fig. 11) that bridge the conductive pads and their pilers form conductive connections therebetween.

임피던스 정합 소자(48)를 형성하기 위하여, 일 실시예에서, 도전층은 유전체 기판(52) 상에 배치되고 도전성 패드들(61, 62, 72 및 74) 및 도전성 소자(78)는 도전층을 선택적으로 서브트랙티브 에칭(subtractive etching)하여 형성된다.To form the impedance matching element 48, in one embodiment, the conductive layer is disposed on the dielectric substrate 52 and the conductive pads 61, 62, 72 and 74 and the conductive element 78 form a conductive layer. It is formed by selectively subtractive etching.

파일러들(12 및 16)(둘 다 길다)은 기판(52)의 중심에 대해서 헬릭스 상에서 대향 배치된다는 점에 유의하라. 유사하게, 파일러들(14 및 18)(둘 다 짧다)은 기판 중심에 대해서 대향 배치된다. 따라서, 임피던스 정합 구조(48)의 도전성 소자(60)는 긴 파일러(18) 및 짧은 파일러(16)를 접속시킨다. 유사하게, 도전성 소자(78)는 긴 파일러(12) 및 짧은 파일러(14)를 접속시킨다. 도전성 브리지들(23 및 24)은 상술된 바와 같이 자신들의 상단에서 파일러들을 접속시킨다.Note that the pilers 12 and 16 (both long) are disposed on the helix with respect to the center of the substrate 52. Similarly, the pilers 14 and 18 (both short) are disposed opposite the substrate center. Accordingly, the conductive element 60 of the impedance matching structure 48 connects the long piler 18 and the short piler 16. Similarly, conductive element 78 connects long pile 12 and short pile 14. Conductive bridges 23 and 24 connect the pilers on their top as described above.

임피던스 정합 소자(48)는 서술된 바와 같이 QHA(10)의 근단(proximal end) 또는 원단(distal end)에 배치될 수 있다. 정합 소자(48)의 물리적 특징들(커패시터 및 인덕터의 값을 포함)은 원단에 배치될 때 상술된 것들로부터 변경될 수 있 다. Impedance matching element 48 may be disposed at the proximal or distal end of QHA 10 as described. The physical characteristics of the matching element 48 (including the values of capacitors and inductors) may vary from those described above when placed in the far end.

임피던스 정합 소자(48)에서 예시적 전류 흐름은 실드(58)로부터 도전성 소자(78)를 통해서 도전성 패드(72)로 향하는 화살표(100)로 표시된다. 전류 흐름은 긴 파일러(12), 도전성 브리지(23) 및 긴 파일러(16)(도1 참조)를 통해서 도전성 패드(61)로 지속된다. 화살표(102)는 도전성 패드(61)로부터 도전성 소자(60) 및 커패시터(57)를 통해서 중심 도체(56)로의 전류 흐름을 나타낸다.Exemplary current flow in impedance matching element 48 is indicated by arrow 100 from shield 58 to conductive pad 72 through conductive element 78. Current flow continues to the conductive pads 61 through the long piler 12, the conductive bridge 23 and the long piler 16 (see FIG. 1). Arrow 102 represents the flow of current from conductive pad 61 through center 60 and through conductive element 60 and capacitor 57.

유사하게, 전류 흐름은 실드(58)로부터 도전성 소자(78)를 통해서 도전성 패드(74)로 향하는 화살표(104)로 표시된다. 전류 흐름은 짧은 파일러(14), 도전성 브리지(24) 및 짧은 파일러(18)(도1 참조)를 통해서 도전성 패드(62)로 지속된다. 화살표(106)는 도전성 패드(62)로부터 도전성 소자(60) 및 커패시터(57)를 통해서 중심 도체(56)로의 전류 흐름을 나타낸다. Similarly, current flow is indicated by arrow 104 from shield 58 to conductive pad 74 through conductive element 78. Current flow continues to the conductive pad 62 through the short piler 14, the conductive bridge 24, and the short piler 18 (see FIG. 1). Arrow 106 represents the current flow from conductive pad 62 through conductive element 60 and capacitor 57 to central conductor 56.

각종 무선 주파수 커넥터들이 도3의 동축 케이블(55) 대신에 사용될 수 있다는 것이 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 도1, 도2 및 도5의 실시예들에서 도시된 바와 같이, 커넥터(32)는 안테나 피드 단자에 접속된다. 커넥터(32)의 단자들은 도3에 도시되지 않은 신호 케이블과 짝을 이루는데, 이 케이블은 신호 도체 및 접지 도체를 포함한다. 신호 도체는 동축 케이블(55)의 중심 도체(56)를 대체하여 동작하고, 접지 도체는 실드(58)를 대체한다. 상술된 바와 같은 동축 케이블(55)의 접속과 유사한 방식으로 신호 도체와 접지 도체가 임피던스 정합 소자(48)에 접속된다.It is known to those skilled in the art that various radio frequency connectors may be used in place of the coaxial cable 55 of FIG. For example, as shown in the embodiments of Figures 1, 2 and 5, the connector 32 is connected to the antenna feed terminal. The terminals of the connector 32 are mated with a signal cable not shown in Fig. 3, which includes a signal conductor and a ground conductor. The signal conductor operates by replacing the center conductor 56 of the coaxial cable 55, and the ground conductor replaces the shield 58. The signal conductor and the ground conductor are connected to the impedance matching element 48 in a manner similar to that of the coaxial cable 55 as described above.

약 8.5mm의 직경 및 약 60°의 피치각을 갖는 예시적인 QHA 구조에 대해서, 순리액턴스는 2642.5MHz에서 약 1.6nH(j26)이며; 저항은 약 12+j26ohms의 임피던스(Zdp)에 대해서 약 12 ohms이다. 리액티브 성분은 직렬 등가 저항의 약 2배라는 점에 유의하라. 실제 구동점 임피던스가 안테나 직경 및 파일러 피치각에 좌우되지만, 유도성 임피던스를 저항성 성분 값의 약 2배가 되게 하는 이 경향은 원편파 신호가 방사되도록 파일러들 간의 직교 관계에 대한 수용가능한 해법을 제공하면서 적절한 안테나 이득 및 SWR을 제공할 수 있다. For an exemplary QHA structure with a diameter of about 8.5 mm and a pitch angle of about 60 °, the net reactance is about 1.6 nH (j26) at 2642.5 MHz; The resistance is about 12 ohms for an impedance of about 12 + j26 ohms (Zdp). Note that the reactive component is about twice the series equivalent resistance. Although the actual drive point impedance depends on the antenna diameter and the piler pitch angle, this tendency to make the inductive impedance about twice the value of the resistive component provides an acceptable solution to the orthogonal relationship between the pilers so that the circularly polarized signal is emitted Proper antenna gain and SWR can be provided.

피크 QHA 이득은 최저 SWR이 관찰되는 주파수 보다 다소 아래의 주파수에서 발생되는 경향이 있다는 것이 또한 밝혀졌다. 따라서, 일 실시예에 따르면, QHA는 만족할 만한 SWR을 성취하는 반면 일부 이득을 희생한다. 그러나, 컴퓨터-기반 설계 반복들(design iterations)을 수행하여 파일러 길이(짧은 파일러 및 긴 파일러 둘 다 또는 어느 하나)와 같은 파일러 크기들, 파일러 단면, 실린더 반경, 파일러 피치각 및 정합 성분값들(즉, 커패시터(57) 및 인덕터(59))을 조정함으로써 보다 높은 SWR과 함께 보다 큰 피크 이득을 성취할 수 있다. 이들 파일러 크기들 및 정합 성분 값들이 결정되면, 이를 토대로 구성된 안테나는 적절한 공정 허용오차를 제공하여 원하는 성능을 성취한다. It was also found that the peak QHA gain tends to occur at frequencies slightly below the frequency at which the lowest SWR is observed. Thus, according to one embodiment, QHA achieves satisfactory SWR while sacrificing some gains. However, computer-based design iterations can be performed to obtain piler sizes such as piler length (both short and long pilers, or both), piler cross section, cylinder radius, piler pitch angle and match component values ( That is, by adjusting the capacitor 57 and the inductor 59, higher peak gain with higher SWR can be achieved. Once these piler sizes and matching component values are determined, an antenna constructed based on this provides the proper process tolerance to achieve the desired performance.

본 발명에 따른 QHA의 설계는 각종 안테나 물리적 파라미터들 및 바람직한 동작 특성들 간의 관계를 고려한다. 상술된 바와 같은 일 실시예에 따르면, 안테나 물리적 파라미터들은 최적화되어, 50 ohms 보다 적은 실수부 및 양의 리액티브 부를 갖는 안테나 구동점 임피던스(즉, 직렬 등가 임피던스)를 제공한다. 본 발명의 각종 실시예들에서, 임피던스 정합 소자(48) 내의 도전성 구조들의 인덕턴스로 인한 잔여 리액티브 성분은 이들 구조들의 길이에 비례한다. 일반적으로, 리액티브 성분은 저항성 성분의 약 2배 또는 20 내지 40ohms 리액티브 범위에 있다. 본 발명자들에 의해 수행된 조사들에 따르면, QHA는 실수 임피던스 성분 및 리액티브 임피던스 성분 간에 상기 관계가 제공될때 원하는 이득, 대역폭 등의 파라미터들을 나타낸다. The design of the QHA according to the present invention takes into account the relationship between various antenna physical parameters and desirable operating characteristics. According to one embodiment as described above, the antenna physical parameters are optimized to provide antenna drive point impedance (ie, series equivalent impedance) with less than 50 ohms real and positive reactive parts. In various embodiments of the present invention, the remaining reactive component due to the inductance of the conductive structures in the impedance matching element 48 is proportional to the length of these structures. Generally, the reactive component is about twice the resistive component or in the 20-40 ohms reactive range. According to the investigations conducted by the inventors, the QHA represents parameters such as desired gain, bandwidth, etc. when the relationship is provided between the real impedance component and the reactive impedance component.

한 가지 애플리케이션에 따르면, 핸드셋 통신 장치에 사용하기 위하여 QHA가 상대적으로 작은 실린더형 직경을 갖는 것이 바람직하다. 안테나 특성 임피던스는 안테나 직경과 직접 관계되는데, 즉 직경이 작을수록 특성 임피던스가 낮다. 직경을 감소시키면 또한, 공진 주파수가 낮아지고 대역폭이 감소된다. 동일한 길이의 제1 및 제2 파일러 쌍들을 갖는 작은 직경의 QHA는, 동일하지 않은 길이의 파일러 쌍들의 실시예와 비교할 때 다소 넓은 대역폭 및 다소 높은 피크 이득을 제공하는 경향이 있다. 그러나, 배경부에서 상술된 분기선 하이브리드 커플과 같은 정교한 직교 피드 네트워크가, 동일한 길이의 파일러들을 갖는 QHA를 구동시키는데 요구 된다. 대조적으로, 본 발명에 따르면, 적절한 대역폭 및 이득은 임피던스 정합 소자들(48)(도3과 관련하여 상술되었다) 및 (110)(도4와 관련하여 후술된다)과 같이 임피던스 정합을 위하여 직교 피드 네트워크로 동작하는 상이한 길이의 파일러 쌍들을 사용함으로써 성취될 수 있다. According to one application, it is desirable for the QHA to have a relatively small cylindrical diameter for use in a handset communication device. Antenna characteristic impedance is directly related to antenna diameter, that is, the smaller the diameter, the lower the characteristic impedance. Reducing the diameter also lowers the resonant frequency and reduces the bandwidth. Small diameter QHAs with first and second piler pairs of equal length tend to provide somewhat wider bandwidth and somewhat higher peak gain compared to embodiments of non-equal length piler pairs. However, sophisticated orthogonal feed networks, such as the branch line hybrid couple described above in the background, are required to drive QHAs with filers of the same length. In contrast, according to the present invention, suitable bandwidths and gains are orthogonal feeds for impedance matching, such as impedance matching elements 48 (described above with respect to FIG. 3) and 110 (described below with respect to FIG. 4). This can be accomplished by using different length filer pairs operating in a network.

도3의 임피던스 정합 구조(48)의 커패시터(57) 및 인덕터(59)는 QHA의 구동점 임피던스, 및 안테나 신호 피드 단자(54)에 접속되는 동축 케이블(55)의 50ohm 특성 임피던스 간에 임피던스 정합을 제공하도록 선택된다. 종래 기술에 공지된 바 와 같이, 또 다른 실시예에서, 집중된(lumped) 인덕터 및 커패시터는 분포된 성분들로 대체되어 임피던스 정합 기능을 수행할 수 있다. 분포된 성분들은, 기판(52) 상의 지간형 도전성 트레이스들(interdigital conductive traces)로 형성된 커패시터 및 하나 이상의 도전성 루프들 또는 선형 도전성 세그먼트 형태의 도전성 트레이스로 형성된 인덕터이다. 부가적인 실시예에서, 소스 특성 임피던스는 50ohms가 아니며, 따라서 커패시터 및 인덕터는 이 임피던스에 정합하도록 선택된다. The capacitor 57 and inductor 59 of the impedance matching structure 48 of FIG. 3 match the impedance matching between the drive point impedance of the QHA and the 50 ohm characteristic impedance of the coaxial cable 55 connected to the antenna signal feed terminal 54. Is selected to provide. As is known in the art, in another embodiment, a lumped inductor and capacitor may be replaced with distributed components to perform an impedance matching function. The distributed components are a capacitor formed of interdigital conductive traces on the substrate 52 and an inductor formed of conductive traces in the form of one or more conductive loops or linear conductive segments. In an additional embodiment, the source characteristic impedance is not 50 ohms, so the capacitor and inductor are selected to match this impedance.

또 다른 실시예에 따르면, 종래 기술에 공지된 각종 유형들 중 한 유형으로부터 선택된 평형 전송선(balanced transmission line)이 동축 케이블(55) 대신 사용된다. 평형 전송선의 각 도체는 도전성 패드에 부착되는데, 이 도전성 패드들은 도3의 기판(52)과 같은 인쇄 회로 기판의 대향 표면들 상에 배치된다. 각 패드는 종래의 접속 기술들을 사용하여 도3의 신호 피드 단자(54)에 또한 접속된다.According to another embodiment, a balanced transmission line selected from one of a variety of types known in the art is used in place of the coaxial cable 55. Each conductor of the balanced transmission line is attached to a conductive pad, which is disposed on opposing surfaces of a printed circuit board, such as the substrate 52 of FIG. Each pad is also connected to the signal feed terminal 54 of FIG. 3 using conventional connection techniques.

당업자가 인지하는 바와 같이, QHA(10)의 구성요소들에 대한 상이한 크기들(예를 들어, 상이한 직경, 상이한 파일러 길이들 또는 상이한 파일러 피치각)이 또 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 이들 파라미터들은 제1 및 제2 파일러 쌍들의 길이 차 및/또는 안테나 부하 임피던스를 변경시키며, 이 변경은 안테나 임피던스를 소스 임피던스로 정합시키기 위하여 인덕터 및/또는 커패시터의 값을 변경시킨다. 일 실시예에서, 임피던스 정합은 단지 하나의 성분(인덕터 또는 커패시터 중 어느 하나)을 필요로 할 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 안테나 동작 특성들을 최적화하기 위하여, 구동점 임피던스가 리액티브 성분을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. As will be appreciated by those skilled in the art, different sizes for the components of the QHA 10 (eg, different diameters, different piler lengths or different piler pitch angles) may be used in another embodiment. These parameters change the length difference and / or antenna load impedance of the first and second piler pairs, which change the value of the inductor and / or capacitor to match the antenna impedance to the source impedance. In one embodiment, impedance matching may only require one component (either an inductor or a capacitor). However, as described above, in order to optimize antenna operating characteristics, it may be desirable for the drive point impedance to include a reactive component.

최적의 대역폭, 이득 및 직교 신호 분포(이는 원편파 신호에 필요로 된다)를 성취하기 위하여, 긴 파일러 쌍들과 짧은 파일러 쌍들은 거의 등가의 직경(또는, 유전체 기판 상에 도전성 트레이스를 포함하는 파일러들과 같은 4변형 단면(즉, 길이 및 폭)을 갖는 파일러들에 대해서는 등가의 단면)을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 안테나 성능에 상당한 영향을 주지 않고 다소 발산된 직경들(divergent diameters)을 수용할 수 있다. 동일한 직경의 도체들을 사용하면 또한, 물리적 파일러 구조를 단순화하고 안테나 대칭성을 유지할 수 있다. In order to achieve optimal bandwidth, gain, and orthogonal signal distribution (which is required for circularly polarized signals), long pairs of filers and short pairs of filers may have nearly equivalent diameters (or piles containing conductive traces on a dielectric substrate). It is desirable to have an equivalent cross section for pilers having a quadrilateral cross section (i.e., length and width). However, it can accommodate somewhat divergent diameters without significantly affecting antenna performance. Using conductors of the same diameter also simplifies the physical piler structure and maintains antenna symmetry.

일 실시예에서, QHA 직경은 약 8.5mm이므로, 안테나 둘레는 약 25mm가 된다. 도체 저항을 낮추도록(즉, 저항성 손실들을 감소시키도록) 실용적인 한 넓은 도체를 사용하는 것이 바람직한데, 저항의 저하는 상응하여 안테나 대역폭을 (지점에 대해) 넓히는 경향이 있다. 파일러-대-파일러 커플링 및 유전체 로딩(dielectric loading)을 감소시키기 위해 파일러들이 충분한 거리로 분리되어야 한다는 것은 공지되어 있다. 일 실시예에서, 파일러 직경은 안테나 둘레를 8개로 나누고 적당한 정수값으로 반올림하여 결정된다. 따라서, 25mm 둘레는 약 3mm의 파일러 직경을 산출한다. 파일러가 평평한 도체, 1/2 도체를 포함하는 실시예에 따라서 도체 폭을 설정하도록 1/2 유전체 관계가 사용된다. 본 발명에 따른 안테나의 여러 실시예들은 상기 도체-대-절연체 비를 선호하지만, 다른 실시예들은 다른 비들을 선호할 수 있다는 것이 공지되어 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 이와 같은 QHA들의 분석들을 수행시, 평평한 도체는 둥근 도체로 표시될 수 있고, 여기서 둥근 도체의 직경은 평평한 도체 폭의 1/2이다. In one embodiment, the QHA diameter is about 8.5 mm, so the antenna perimeter is about 25 mm. It is desirable to use as wide a conductor as practical to lower the conductor resistance (ie, to reduce resistive losses), where the lowering of the resistance tends to broaden (with respect to the point) the antenna bandwidth. It is known that the pilers should be separated by sufficient distance to reduce the piler-to-piler coupling and dielectric loading. In one embodiment, the piler diameter is determined by dividing the circumference of the antenna by eight and rounding to an appropriate integer value. Thus, a 25mm circumference yields a piler diameter of about 3mm. A half dielectric relationship is used to set the conductor width according to an embodiment where the piler comprises flat, half conductors. It is known that several embodiments of the antenna according to the invention prefer the conductor-to-insulator ratio, while other embodiments may prefer other ratios. As is known to those skilled in the art, when performing such analyzes of QHAs, the flat conductor may be represented by a rounded conductor, where the diameter of the rounded conductor is half of the flat conductor width.

상기 제공된 일 실시예에서, 15+30j의 구동점 임피던스는 임피던스 정합 소자(48)(특히 커패시터(57) 및 인덕터(59))에 의해 50ohms으로 변환되어 동축 케이블(55)의 특성 임피던스와 정합한다. 본 발명의 사상들에 따른 후술되는 QHA의 1/4 파 버젼(version)과 같은 또 다른 실시예에 따르면, 커패시터 및/또는 인덕터는 3+6j의 구동점 임피던스를 약 12.5ohms으로 변환시키고 1/4 파장 변환기는 12.5ohm 임피던스를 50ohms으로 변환시킨다. 특성 임피던스(Zo)가 25ohm 인 1/4 파장 전송선은 식 Zo=sqrt[(구동점 임피던스)*(소스 임피던스)]에 따라서 12.5ohms 임피던스를 50ohms으로 변환시킨다. In one embodiment provided above, the drive point impedance of 15 + 30j is converted to 50 ohms by impedance matching element 48 (especially capacitor 57 and inductor 59) to match the characteristic impedance of coaxial cable 55. . According to another embodiment, such as the quarter wave version of QHA described below in accordance with the teachings of the present invention, the capacitor and / or inductor converts a drive point impedance of 3 + 6j to about 12.5 ohms and 1 / The four-wavelength converter converts the 12.5 ohm impedance into 50 ohms. A quarter-wave transmission line with a characteristic impedance (Z o ) of 25 ohms converts the 12.5 ohms impedance to 50 ohms according to the formula Z o = sqrt [(driving point impedance) * (source impedance)].

도4는 신호 피드 단자(54)에 접속되고 12.5ohms 임피던스를 50ohms에 정합시키는 1/4 파장 전송선 변환기(112)를 포함하는 임피던스 정합 소자(110)의 실시예를 도시한 것이다. 전송선 변환기(112)는 도전성 소자(50)의 암(arm; 120)에 접속된 도체 및 암(128)에 접속된 도체(124)를 포함한다. 4 shows an embodiment of an impedance matching element 110 that is connected to a signal feed terminal 54 and includes a quarter wave transmission line converter 112 that matches a 12.5 ohms impedance to 50 ohms. The transmission line converter 112 includes a conductor connected to an arm 120 of the conductive element 50 and a conductor 124 connected to the arm 128.

당업자가 인지할 수 있는 바와 같이, 안테나의 물리적 파라미터들이 약 12.5 ohms의 순수 저항성 구동점 임피던스를 생성하는 실시예에서, 임피던스 정합 소자(110)는 구동점 임피던스를 50ohms으로 변환시키는데 충분하다. 임피던스 정합 소자(48)는 필요하지 않는다. As will be appreciated by those skilled in the art, in embodiments where the physical parameters of the antenna produce a purely resistive drive point impedance of about 12.5 ohms, the impedance matching element 110 is sufficient to convert the drive point impedance to 50 ohms. The impedance matching element 48 is not necessary.

레이돔은 안테나가 접속되는 통신 장치의 사용자 취급 동안 안테나 손상을 피하도록 하는데 유용하다. 레이돔 재료, 두께 및 형상은 안테나의 수신 및 전송 특성들에 미치는 영향을 최소화하도록 선택된다. 즉, 안테나의 동작 주파수 범위에 걸쳐서 손실이 상대적으로 작도록 선택된다. 레이돔의 유전체 로드 효과를 QHA 설계시에 고려하여 원하는 공진 주파수 및 원하는 대역폭에서 동작을 성취할 수 있다. QHA(10)를 위한 적절한 레이돔(130)이 도5에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 레이돔(130)은 QHA(10)의 하부 영역(20)을 둘러싸는 레이돔 베이스 구성요소들(33A 및 33B)과 짝을 이룬다.Radomes are useful to avoid antenna damage during user handling of the communication device to which the antenna is connected. The radome material, thickness and shape are chosen to minimize the effect on the reception and transmission characteristics of the antenna. That is, the loss is selected so that the loss is relatively small over the operating frequency range of the antenna. The dielectric load effect of the radome can be taken into account in the QHA design to achieve operation at the desired resonant frequency and desired bandwidth. A suitable radome 130 for the QHA 10 is shown in FIG. As shown, the radome 130 is paired with radome base components 33A and 33B surrounding the lower region 20 of the QHA 10.

본 발명의 사상에 따른 또 다른 실시예는 도6에 도시된 QHA(140)로 표시되며, QHA(140)는 QHA(140)의 하부 영역(20) 내의 커넥터(32) 및 임피던스 정합 소자(48) 간에서 신장하는 도체(142)를 포함하고, 이 도체는 내부 도체 및 외부 실드를 포함하는 동축 케이블인 것이 바람직하다. 전형적으로, 도체(142)의 길이로 인해, 임피던스 정합 소자는 QHA(140)가 도5에 도시된 바와 같이 커넥터(32)에 직접 접속될 때와 다른 임피던스를 도체(142)가 위치할 때 체험한다. 따라서, QHA(140)에 대해 적절한 임피던스 정합을 제공하기 위해 임피던스 정합 소자(48)의 임피던스 정합 성분들은 수정되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 도체(142)는 견고한 물체에 대한 QHA(140)의 낙하 또는 타격에 의해 초래되는 기계적 충격 및 진동들을 흡수하여 QHA(140)의 손상 확률을 감소시킬 수 있는 가요성의 도전성 재료를 포함한다. 핸드셋 탑재 애플리케이션에서 커넥터(32)와 QHA(140)를 분리하는 것이 바람직하면, 도체(142)의 길이는 그러한 분리를 제공한다.Another embodiment according to the spirit of the present invention is represented by QHA 140 shown in FIG. 6, which QHA 140 is connector 32 and impedance matching element 48 in lower region 20 of QHA 140. ), A conductor 142 extending between the liver, which is preferably a coaxial cable including an inner conductor and an outer shield. Typically, due to the length of the conductor 142, the impedance matching element experiences a different impedance when the conductor 142 is positioned than when the QHA 140 is directly connected to the connector 32 as shown in FIG. do. Thus, the impedance matching components of impedance matching element 48 must be modified to provide proper impedance matching for QHA 140. In a preferred embodiment, the conductor 142 is a flexible conductive material that can absorb mechanical shocks and vibrations caused by the dropping or hitting of the QHA 140 against a rigid object to reduce the probability of damage to the QHA 140. Include. If it is desirable to separate connector 32 and QHA 140 in a handset mounted application, the length of conductor 142 provides such separation.

도7의 실시예에서, QHA(144)는 오버-몰딩된 변형가능한(예를 들어, 세미-플라스틱) 부재(146)를 더 포함하며, 이 부재는 도체(142)를 둘러싸고 일 실시예에서 임피던스 정합 소자(48) 및 커넥터(32)의 표면(32A)(도6 참조)에 부착된다. 이 부 재(146)는 안테나가 낙하될 때 충격을 흡수한다. QHA(144)는 레이돔 또는 커버(130)를 더 포함한다. 오버-몰딩된 부재(146)는 또한 도6의 실시예와 관련하여 사용될 수 있는데, 여기서 도체(142)의 일부는 오버-몰딩된 부재(146)에 의해 둘러싸여 진다.In the embodiment of FIG. 7, QHA 144 further includes an over-molded deformable (eg, semi-plastic) member 146, which surrounds conductor 142 and in one embodiment is impedance It is attached to the mating element 48 and the surface 32A (see Fig. 6) of the connector 32. This member 146 absorbs the impact when the antenna is dropped. The QHA 144 further includes a radome or cover 130. The over-molded member 146 may also be used in connection with the embodiment of FIG. 6, where a portion of the conductor 142 is surrounded by the over-molded member 146.

도8은 커넥터(32)와 임피던스 정합 소자(48) 사이에서 신장하고 슬리브(152) 내에 포함되는 도체를 포함하는 QHA(150)의 또한 다른 실시예를 도시한다. FIG. 8 shows another embodiment of a QHA 150 including a conductor extending between the connector 32 and the impedance matching element 48 and included in the sleeve 152.

QHA(150)의 원하는 성능 파라미터들을 보장하도록 하기 위하여, 안테나 크기들을 유지하고 동작 동안 파일러들(12, 14, 16 및 18)의 굴곡(flexing)을 제한하는 것이 바람직하다. 지속적인 안테나 성능을 제공하기 위하여, 파일러 각각을 임피던스 정합 소자(48)의 탑재 패드(72, 74, 60 및 62)(도3 참조) 각각에 도전적으로 접속시키는 납땜 필렛들(156)(도9 참조)의 형상 및 질량을 조절하는 것이 또한 요구된다. 납땜 필렛들(156) 중 하나 이상의 필렛들의 형상, 질량 및/또는 크기를 가변시키면, QHA 파일러들의 전류 경로 길이가 변화되어 안테나의 공진 주파수를 포함한 각종 성능 파라미터들이 변경될 수 있다고 공지되어 있다. QHA(10)를 제조하는 특정 제조 공정에서, 납땜 필렛들(156)은 수동 납땜 작업(hand soldering operation)에 의해 형성되어 잠재적인 성능 가변성을 초래한다. In order to ensure the desired performance parameters of the QHA 150, it is desirable to maintain antenna sizes and limit the flexing of the pilers 12, 14, 16 and 18 during operation. To provide continuous antenna performance, solder fillets 156 (see FIG. 9) conductively connecting each of the pilers to each of the mounting pads 72, 74, 60, and 62 (see FIG. 3) of the impedance matching element 48. It is also required to control the shape and mass of the c). It is known that varying the shape, mass and / or size of one or more of the fillets of soldering fillets 156 can change the current path length of the QHA pilers so that various performance parameters, including the resonant frequency of the antenna, can be changed. In certain manufacturing processes of manufacturing the QHA 10, the solder fillets 156 are formed by a hand soldering operation resulting in potential performance variability.

파일러 굴곡을 극복하기 위하여, 한 조립 공정에서, 파일러들(162)을 포함하는 기판(160)(도10 참조)은 관형 맨드릴(tubular mandrel)(163)(도11 참조) 주위에 감겨지고 이 맨드릴(163)에 의해 실린더 형상으로 유지된다. 즉 맨드릴은 QHA(10)의 제조 후 여전히 남게된다. 각종 공지된 접착제들은 기판(160)을 맨드릴(163)에 부착시키는데 적합하다. 맨드릴(163)의 재료는 기판(160)에 대한 탑재 보존성(mounting integrity) 및 안정성을 제공하면서 안테나의 동작 주파수들에서 저 손실을 나타내도록 선택된다. In order to overcome piler bending, in one assembly process, the substrate 160 including the pilers 162 (see FIG. 10) is wound around a tubular mandrel 163 (see FIG. 11) and the mandrel 163 is held in a cylindrical shape. The mandrel remains after the manufacture of the QHA 10. Various known adhesives are suitable for attaching the substrate 160 to the mandrel 163. The material of the mandrel 163 is selected to exhibit low loss at the operating frequencies of the antenna while providing mounting integrity and stability for the substrate 160.

맨드릴(163)은 QHA(10)를 유전적으로 로드하며, 이는 안테나 공진 주파수를 낮추는 경향이 있다. 따라서, 맨드릴(163)에 의해 부과되는 유전체 로드를 극복하기 위하여 안테나 크기들을 결정시 유전체 로드 효과를 고려해야 한다. 유전체 로드 효과를 감소시키는 다른 안테나 실시예들이 후술된다. Mandrel 163 dielectrically loads QHA 10, which tends to lower the antenna resonant frequency. Thus, the dielectric load effect should be taken into account when determining antenna sizes to overcome the dielectric load imposed by the mandrel 163. Other antenna embodiments that reduce the dielectric load effect are described below.

각 파일러(162)는 기판(160)의 하부 에지(160A)를 넘어서 신장하는 핑거 세그먼트(164A) 및 기판(160)의 상부 에지(160B)를 넘어서 신장하는 핑거 세그먼트(164B) 더 포함한다(도10 및 도11 참조). 상술된 바와 같이 QHA의 길이가 동일하지 않은 파일러들을 형성하기 위하여, 동일하지 않은 길이들의 핑거 세그먼트들(164B)이 도시된다. 도시되지 않은 또 다른 실시예에서, 핑거 세그먼트들(164B)의 길이는 실질적으로 동일하고 동일하지 않은 전체 파일러 도전성 길이는 도전성 브리지들(23 및 24) 또는 다른 도전성 브리지 또는 후술되는 크로스 바 실시예들의 전기 경로 길이 차이의 결과이다. Each piler 162 further includes a finger segment 164A extending beyond the lower edge 160A of the substrate 160 and a finger segment 164B extending beyond the upper edge 160B of the substrate 160 (FIG. 10 and FIG. 11). Finger segments 164B of unequal lengths are shown to form pilers with unequal lengths of QHA as described above. In another embodiment, not shown, the lengths of the finger segments 164B are substantially the same and the total piler conductive length, which is not the same, is the same as those of the conductive bridges 23 and 24 or other conductive bridges or cross bar embodiments described below. This is a result of the electrical path length difference.

도12에 도시된 바와 같이, 각 핑거 세그먼트(164A)는 기판(160)이 맨드릴(163) 주위에 배치될 때 맨드릴(163)의 탭(165) 주위를 랩핑(wrap)한다. 이 실시예에 따르면, 임피던스 정합 소자(48)와 기능면에서 유사한 임피던스 정합 소자(166)는, 도12에서 볼 수 없게 감춰진 상부 표면 상에 탑재된 임피던스 정합 성분들(도3과 관련하여 부가 설명됨)을 갖는 디스크형 구조 및 상부 표면 상의 도전성 소자들 과 각각 도전 연통(conductive communication)하는 도전성 영역들(170)을 포함하는데, 여기서 이들 도전성 소자들은 도3의 임피던스 정합 소자(48)의 도전성 패드들(61, 62, 72 및 74) 및 도전성 소자들(60 및 78)의 기능성을 제공한다. 도전성 영역들(170)은 공지된 인쇄 회로 기판 서브트랙티브 도체 에칭 기술들에 따라서 도전성 패드들 및 소자들과 동일 넓이를 갖게 형성된다. 임피던스 정합 소자(166)는 예를 들어 도6의 도체(142)에 접속하기 위한 피드 단자(171)를 더 포함한다. As shown in FIG. 12, each finger segment 164A wraps around a tab 165 of the mandrel 163 when the substrate 160 is disposed around the mandrel 163. According to this embodiment, the impedance matching element 166, which is similar in function to the impedance matching element 48, has impedance matching components mounted on the top surface hidden from view in FIG. And a conductive region 170 each in conductive communication with the conductive elements on the top surface, wherein the conductive elements are conductive pads of the impedance matching element 48 of FIG. Fields 61, 62, 72 and 74 and conductive elements 60 and 78. The conductive regions 170 are formed to have the same width as the conductive pads and elements in accordance with known printed circuit board subtractive conductor etching techniques. The impedance matching element 166 further includes a feed terminal 171 for connecting to the conductor 142 of FIG. 6, for example.

임피던스 정합 소자(166)는 맨드릴(163) 하단의 개구(172) 내에서 캡쳐링(capture) 된다. 이로 인해, 각 핑거 세그먼트(164A)(및 대응하는 탭(165))는 도전성 영역들(170)중 한 영역과 도전 연통하도록 되어, 파일러들(162)을 임피던스 정합 소자(166)의 상부 표면 상에 탑재된 임피던스 정합 소자들에 전기적으로 접속시킨다. Impedance matching element 166 is captured in opening 172 at the bottom of mandrel 163. As a result, each finger segment 164A (and corresponding tab 165) is in conductive communication with one of the conductive regions 170, bringing the pilers 162 onto the top surface of the impedance matching element 166. It is electrically connected to the impedance matching elements mounted in the.

맨드릴(163)의 하부 에지(174)로부터 신장하는 대향-배치된 캡쳐 탭들(capture taps)(단일 캡쳐 탭(173)이 일 실시예에서 충분할 수 있다)은 임피던스 정합 소자(166)의 하부 표면(175)을 캡쳐하고 상방향 힘을 가하여, 이 소자(166)를 하부 에지(174)에 대해서 밀음(urge)으로써, 이 소자(166)를 맨드릴(163)의 개구(172) 내에 유지시킨다. 또한 도13 및 도14를 참조하라. 임피던스 정합 소자(166)를 설치하기 위하여, 맨드릴(163)의 실린더 형상을 적절한 방향의 힘을 가하여 다소 변형시켜 하부 에지(174)에 대해서 소자(166)를 삽입한다. 이 변형력의 제거시, 맨드릴(163)은 정상 형태로 복귀되고, 임피던스 정합 소자는 서술된 바와 같이 캡쳐링 된다. 임피던스 정합 소자(163)가 내부에 형성된 복수의 노치들을 포함하는 특정한 형상을 갖는 것으로서 도면들에 도시되지만, 당업자는 도시되지 않은 다른 형상들이 적합할 수 있다는 것을 인지할 것이다. Opposite-placed capture taps extending from the lower edge 174 of the mandrel 163 (single capture tab 173 may be sufficient in one embodiment) are the lower surface of the impedance matching element 166. 175 is captured and an upward force is applied to urge the device 166 against the lower edge 174 to hold the device 166 in the opening 172 of the mandrel 163. See also FIGS. 13 and 14. In order to install the impedance matching element 166, the cylinder shape of the mandrel 163 is slightly deformed by applying a force in an appropriate direction to insert the element 166 with respect to the lower edge 174. Upon removal of this strain, the mandrel 163 returns to its normal form and the impedance matching element is captured as described. Although impedance matching element 163 is shown in the figures as having a particular shape including a plurality of notches formed therein, one of ordinary skill in the art will recognize that other shapes not shown may be suitable.

또 다른 실시예에서, 가요성 필름은 강성 실린더 구조로 대체될 수 있으며, 이 구조상에는 나선형 트레이스들을 형성하는 도전성 스트림들이 예를 들어, 실린더 일부의 외부 표면상에 도전성 재료를 인쇄함으로써 또는 외부 표면 상에 형성된 도전성 시트로부터 특정 영역들을 제거하여 남아있는 도전성 영역들이 나선형 트레이스들을 형성하도록 서브트랙티브 에칭 공정을 사용함으로써 배치된다. In another embodiment, the flexible film can be replaced with a rigid cylinder structure in which the conductive streams forming helical traces are for example printed on the outer surface of a portion of the cylinder or on the outer surface. By removing certain regions from the conductive sheet formed in the substrate, remaining conductive regions are formed by using a subtractive etching process to form helical traces.

또한 다른 실시예에서, 도전성 브리지들 또는 크로스바들(23 및 24)은 통상 원형 기판(또는 인쇄 회로 기판)으로 대체되는데, 이 원형 기판은 두께 d(도15 참조)를 가지고, 기판의 대향 표면들(180A 및 180B) 상에 배치되는 도전성 크로스바 스트립들(182 및 184)을 갖는다. 일 실시예에서, 거리(d)는 약 1mm이다. 파일러들(12, 14, 16 및 18) 각각은 자신의 크로스바 단부에서 핑거 세그먼트(164B)(도10 참조)를 포함한다. 각 핑거 세그먼트(164B)는 맨드릴(163)의 상부 개구(190) 내로 신장된다. 크로스바들(182 및 184)은 기판(180)의 원주 에지 주위에서 이격된 도전성 영역들(185A-185D)(이들 영역들 중 단지 한 영역 만이 도15에 도시된다)을 통해서 파일러들(12, 14, 16, 및 18) 중 한 파일러에 전기적으로 접속됨으로써, 기판(180)이 상부 개구(190) 내에서 마찰식으로 맞물릴 때 도전성 영역들(185A-185D)은 파일러 핑거 세그먼트들(164B)과 전기 접속하여 물리적으로 짝을 이루도록 된다. 일 실시예에서, 도전성 영역들(185A-185D)은 금-도금된 도전성 재료를 포함하여 자신의 표면에서의 산화를 감소시킨다. Also in another embodiment, the conductive bridges or crossbars 23 and 24 are typically replaced by a circular substrate (or a printed circuit board), which has a thickness d (see FIG. 15) and opposing surfaces of the substrate. And conductive crossbar strips 182 and 184 disposed on 180A and 180B. In one embodiment, the distance d is about 1 mm. Each of the pilers 12, 14, 16, and 18 includes a finger segment 164B (see FIG. 10) at its crossbar end. Each finger segment 164B extends into the upper opening 190 of the mandrel 163. Crossbars 182 and 184 are piled up through conductive regions 185A-185D (only one of these regions are shown in FIG. 15) spaced around the circumferential edge of substrate 180. Electrically connected to one of the, 16, and 18 so that the conductive regions 185A- 185D are connected with the piler finger segments 164B when the substrate 180 frictionally engages in the upper opening 190. Electrical connections are made to physically mate. In one embodiment, the conductive regions 185A-185D include gold-plated conductive material to reduce oxidation at its surface.

기판(180)을 사용하면, 이 기판(180)의 크기들에 따라서 안테나의 상단에서의 파일러들 간의 거리를 조절함으로써 부가적인 크기의 안정성을 QHA(10)에 제공할 수 있다. 안테나의 상단에서 크기의 변화들은 주파수 이조(detuning) 및/또는 이득 감소를 초래할 수 있다. 상술된 바와 같이, 거리(d)는 긴 파일러들과 짧은 파일러들 사이의 길이 차에 관계된다.Using the substrate 180, it is possible to provide the QHA 10 with additional size stability by adjusting the distance between the pilers at the top of the antenna in accordance with the sizes of the substrate 180. Changes in magnitude at the top of the antenna can result in frequency detuning and / or gain reduction. As mentioned above, the distance d relates to the difference in length between the long and short piles.

도16 및 도17은 도전성 크로스바들(182)(기판(200)의 상부 표면 상에서) 및 (184)(도16 및 도17에서 볼수 없음)을 지지하는 원형 기판(200)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 파일러 핑거 세그먼트들(164B)은 탭들(210A) 및 탭들(210B)에 대해 수직으로 랩핑되며, 탭들(210B)은 탭들(210A) 보다 맨드릴(163)의 상부 에지(211)로부터 더 멀리 신장된다. 각 핑거 세그먼트(164B)의 단자 끝은 각 탭(210A 및 210B)의 내부-대향 표면 위에 배치된다. 16 and 17 illustrate another embodiment of a circular substrate 200 supporting conductive crossbars 182 (on the top surface of substrate 200) and 184 (not visible in FIGS. 16 and 17). It is shown. The piler finger segments 164B wrap vertically with respect to the tabs 210A and the tabs 210B, and the tabs 210B extend farther from the upper edge 211 of the mandrel 163 than the tabs 210A. The terminal end of each finger segment 164B is disposed above the inner-facing surface of each tab 210A and 210B.

캡쳐 탭들(216 및 217)은 상부 에지(211)로부터 신장하는데, 여기서 캡쳐 탭(216)은 탭(216)의 내부-대향 표면으로부터 안쪽으로 신장하는 돌출부(218)를 더 포함한다. 캡쳐 탭들(216 및 217) 및 돌출부(218)는 협동하여, 기판(200)을 상부 에지(211)에 대해 유지시키고 맨드릴(163)의 외부 표면과 적절하게 정렬된다. 또 다른 실시예에서, 캡쳐 탭(217)은 또한 돌출부(218)를 포함한다.Capture tabs 216 and 217 extend from upper edge 211, where capture tab 216 further includes protrusion 218 extending inwardly from the inner-facing surface of tab 216. The capture tabs 216 and 217 and the protrusion 218 cooperate to hold the substrate 200 relative to the upper edge 211 and to properly align with the outer surface of the mandrel 163. In another embodiment, capture tab 217 also includes protrusion 218.

본 발명의 QHA 실시예들은 기판(180) 및/또는 임피던스 정합 소자(166)의 전기적으로 차별화된 실시예들을 사용함으로써 동조될 수 있다. 예를 들어, 크로스바들(182 및 184) 간의 커플링으로 인해, QHA는 기판(180)의 높이(d)를 가변시킴으로써 동조될 수 있는데, 이것이 기생 용량을 변화시키고 QHA의 공진 주파수를 변화시 킨다. QHA는 또한 기판(180) 또는 임피던스 정합 소자(166)의 유전 상수를 변화시킴으로써, 즉 상이한 유전 상수를 갖는 재료로 대체함으로써 동조될 수 있다. QHA embodiments of the present invention can be tuned by using electrically differentiated embodiments of the substrate 180 and / or the impedance matching element 166. For example, due to the coupling between the crossbars 182 and 184, the QHA can be tuned by varying the height d of the substrate 180, which changes the parasitic capacitance and the resonant frequency of the QHA. . The QHA can also be tuned by changing the dielectric constant of the substrate 180 or impedance matching element 166, ie by replacing it with a material having a different dielectric constant.

안테나 제조 공정을 촉진시키기 위하여, 가변 높이의 복수의 기판들(182)이 제조된다. 각 안테나가 제조 후에 테스트 받기 때문에, 안테나를 원하는 공진 주파수에 동조시키기 위하여 적절한 높이의 기판이 선택된다. To facilitate the antenna fabrication process, a plurality of substrates 182 of varying heights are fabricated. Since each antenna is tested after manufacture, a substrate of the appropriate height is selected to tune the antenna to the desired resonant frequency.

또 다른 실시예에서, 크로스바들(182 및 184)의 상대 배향이 안테나를 동조시키기 위하여 변경된다. 도15에서, 크로스바들(182 및 184)은 약 70-80°의 각도(α) 만큼 분리된다. 각도(α)가 70-80°보다 작게 되도록 이 배향을 변경시키면 크로스바들(182 및 184) 간의 커플링이 수정되어 안테나 동조에 영향이 미친다.In yet another embodiment, the relative orientation of the crossbars 182 and 184 is changed to tune the antenna. In Fig. 15, the crossbars 182 and 184 are separated by an angle α of about 70-80 degrees. Changing this orientation so that the angle α is less than 70-80 ° modifies the coupling between the crossbars 182 and 184 to affect antenna tuning.

도18 및 도19에 도시된 또 다른 실시예에서, 안테나 어셈블리(300)는 본 발명의 QHA를 둘러싸는 실린더형 밀폐 부재(302)를 포함한다. 밀폐 부재(304)는 임피던스 정합 소자, 및 커넥터와 관련되는 특정 구성요소들을 둘러싼다. 밀폐 부재들(302 및 304)은 도시된 바와 같은 힌지 구조(310)에 의해 피벗 가능하게(pivotably) 결합된다. 18 and 19, the antenna assembly 300 includes a cylindrical sealing member 302 surrounding the QHA of the present invention. The sealing member 304 surrounds the impedance matching element and the specific components associated with the connector. The sealing members 302 and 304 are pivotally joined by a hinge structure 310 as shown.

도18에서, 밀폐 부재들(302 및 304)은 실질적으로 선형 배향된다. In Figure 18, the sealing members 302 and 304 are substantially linearly oriented.

도19에 도시된 바와 같이, 힌지 구조(310)는 안테나(314)를 커넥터(32)에 대해서 수직 배향으로 피벗시킨다. 힌지 구조(310)의 특성에 따라서, 90°보다 큰 배향이 또한 허용될 수 있다. 도19의 화살표들(315)은 힌지 구조(310)에 의해 허용된, 커넥터(32) 및 안테나(314)간의 허용 각 배향들의 범위를 나타낸다. 도19의 화살표는 커넥터(32), 따라서 안테나 어셈블리(300)가 핸드셋 또는 다른 통신 장치에 삽입될 때 360°회전될 수 있다는 것을 나타낸다. 본 발명의 회전 특징 및 피벗 특징을 조합하면, 안테나 어셈블리(300)가 접속되는 통신 장치에 대해서 이 안테나 어셈블리(300)의 위치 범위는 거의 무제한이 된다.As shown in FIG. 19, the hinge structure 310 pivots the antenna 314 in a vertical orientation with respect to the connector 32. Depending on the nature of the hinge structure 310, an orientation greater than 90 ° may also be allowed. Arrows 315 of FIG. 19 indicate the range of allowable angular orientations between the connector 32 and the antenna 314, as permitted by the hinge structure 310. Arrows in FIG. 19 indicate that the connector 32, and thus the antenna assembly 300, can be rotated 360 degrees when inserted into the handset or other communication device. Combining the rotational features and pivotal features of the present invention, the position range of the antenna assembly 300 is almost unlimited relative to the communication device to which the antenna assembly 300 is connected.

도20은 도체(354)를 통해서 핸드셋 통신 장치(352)에 접속되는 1/4 파장 쿼드리파일러 나선형 안테나(350)를 도시한다. 핸드셋 장치(352)는 고정 또는 베이스 부재(352A) 및 가동 부재(352B)를 더 포함하고, 가동 부재는 고정된 부재(352A)에 등을 맞댄 평행한 배향(parallel back-to-back orientation)의 제1 위치 및 고정 부재(352A)에 대해 수직한 배향의 제2 위치를 갖는다. 도20에 도시된 바와 같은 제2 위치는 핸드셋(352)에 의해 수신되는 멀티미디어 파일들을 보기 위하여 적절하게 배향되는 디스플레이(356)를 드러낸다. 도체(354)의 길이는 회전 가능한 부재(352B)의 제2 위치를 수용하도록 결정된다.20 shows a quarter-wavelength quadreplier spiral antenna 350 connected to handset communication device 352 via conductor 354. The handset device 352 further includes a fixed or base member 352A and a movable member 352B, wherein the movable member has a parallel back-to-back orientation back to the fixed member 352A. It has a first position and a second position in an orientation perpendicular to the fixing member 352A. The second position as shown in FIG. 20 reveals the display 356 properly oriented to view the multimedia files received by the handset 352. The length of the conductor 354 is determined to accommodate the second position of the rotatable member 352B.

예상된 바와 같이, 1/4 파장 QHA(350)는 상술된 1/2 파장 QHA(10)와 동일한 동작 특성들을 제공하지 못한다. 특히, 안테나(350)의 이득은 QHA(10)의 이득에 비해 감소된다. 일 실시예에서, 이득 감소는 약 2 데시벨이다.As expected, quarter wave QHA 350 may not provide the same operating characteristics as half wave QHA 10 described above. In particular, the gain of the antenna 350 is reduced compared to the gain of the QHA 10. In one embodiment, the gain reduction is about 2 decibels.

상술된 바와 같이, 본 발명의 쿼드리파일러 나선형 안테나는 크기의 안정성을 위하여 맨드릴과 함께 동작하는데, 이 맨드릴은 안테나를 유전적으로 로딩함으로써 안테나의 성능 특성들을 변화시킨다. 일 실시예에서, 복수의 개구들(400)은 도21에 도시된 바와 같이 맨드릴(402)에 형성되어 맨드릴 유전체 로드를 감소시킨다. 또 다른 실시예에서, 맨드릴(400)(도22 참조)은 실린더형 소자(414)에 부착되거나 이 소자와 동시에 형성되는 복수의 유전체 스트립들(412)을 포함한다. 도10의 파일러 기판(160)이 맨드릴(140) 주위에 배치될 때, 인접 스트립들(412) 사이의 개방 영역(412A)은 공기 유전성을 QHA(10)에 제공함으로써 QHA(10)로의 맨드릴(410)의 유전체 로드를 낮춘다.As mentioned above, the quadriplier spiral antenna of the present invention operates with a mandrel for size stability, which changes the performance characteristics of the antenna by genetically loading the antenna. In one embodiment, a plurality of openings 400 are formed in the mandrel 402 as shown in FIG. 21 to reduce the mandrel dielectric rod. In another embodiment, the mandrel 400 (see FIG. 22) includes a plurality of dielectric strips 412 attached to or formed simultaneously with the cylindrical element 414. When the piler substrate 160 of FIG. 10 is disposed around the mandrel 140, the open area 412A between adjacent strips 412 provides the air dielectric with the QHA 10, thereby providing a mandrel to the QHA 10. Lower the dielectric load of 410.

또한 다른 실시예에서, 맨드릴 재료는 유전체를 포함하고 도전성 파일러들(12, 14, 16 및 18)은 그 위에 직접 형성된다. 예를 들어, 도전성 파일러들(12, 14, 16 및 18)은 맨드릴로의 접착성 부착을 위하여 접착 배면을 포함하는 도전성 재료로 형성된다. 또 다른 실시예에서, 파일러들(12, 14, 16 및 18)은 공지된 인쇄 기술들에 의해 맨드릴에 직접 도포되는 도전성 잉크로 형성된다.Also in another embodiment, the mandrel material comprises a dielectric and the conductive piles 12, 14, 16 and 18 are formed directly thereon. For example, the conductive piles 12, 14, 16 and 18 are formed of a conductive material that includes an adhesive backing for adhesive attachment to the mandrel. In yet another embodiment, the pilers 12, 14, 16 and 18 are formed of conductive ink applied directly to the mandrel by known printing techniques.

맨드릴(163) 및 기판(160)(도10 참조) 간을 적절하게 정렬시키기 위하여, 일 실시예에 따르면, 맨드릴은 도23에 도시된 바와 같이 자신의 외부 표면 상에서 돌출 보스들(projecting bosses)(450)을 포함한다. 이 기판(160)은 도24에 도시된 바와 같이 대응하는 홀들 또는 개구들(452)을 규정한다. 기판(160)이 맨드릴(160) 주위에 배치될 때, 보스들(450)은 개구들(452)을 통해서 돌출되어 기판(160) 및 맨드릴(163) 간을 적절하게 정렬시킨다. 도25를 참조하라.In order to properly align the mandrel 163 and the substrate 160 (see FIG. 10), according to one embodiment, the mandrel is provided with projecting bosses on its outer surface as shown in FIG. 450). This substrate 160 defines the corresponding holes or openings 452 as shown in FIG. When the substrate 160 is disposed around the mandrel 160, the bosses 450 protrude through the openings 452 to properly align the substrate 160 and the mandrel 163. See Figure 25.

본 발명이 바람직한 실시예들과 관련하여 서술되었지만, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 각종 변경들을 행할 수 있고 본 발명의 소자들을 등가의 소자들로 대체할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 본원에 서술된 각종 실시예들로부터의 소자들의 임의의 조합들을 더 포함한다. 게다가, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 사상들에 특정 상황을 적응시키도록 수 정을 행할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 서술된 특정 실시예들로 국한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함할 것이다. While the invention has been described in connection with the preferred embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalent elements may be substituted for elements of the invention without departing from the scope of the invention. The scope of the invention further includes any combination of elements from the various embodiments described herein. In addition, modifications may be made to adapt a particular situation to the spirits of the invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, it is intended that the invention not be limited to the particular embodiments described, but that the invention will include all embodiments falling within the scope of the appended claims.

본 발명은 직교 관계의 전류들을, 짧은 파일러들의 쌍 및 긴 파일러들의 쌍을 포함하는 4개의 파일러들 각각에 공급하는 신호원에 응답하는 안테나에 관한 것이다. 안테나는 안테나 파일러들에 의해 제공되는 원편파 이득을 이용하는 간단하며, 저비용, 저손실 정합 소자를 사용한다. 일 실시예에서, 안테나는 상대적으로 작은 물리적 패키지에서 유용한 이득을 제공하며, 이 패키지는 다른 공지된 안테나들과 비교시 이득 및 크기 면에서 거의 최적이다. 한 가지 애플리케이션에서, 안테나는 위성과 통신하기 위한 지상-기반 통신 핸드셋에 소망하는 성능 특징들을 제공한다. The present invention relates to an antenna responsive to a signal source for supplying orthogonal currents to each of four pilers including a pair of short pilers and a pair of long pilers. The antenna uses a simple, low cost, low loss matching element that utilizes the circularly polarized gain provided by the antenna pilers. In one embodiment, the antenna provides a useful gain in a relatively small physical package, which package is nearly optimal in terms of gain and size compared to other known antennas. In one application, the antenna provides the desired performance features for a ground-based communication handset for communicating with a satellite.

Claims (37)

쿼드리파일러 나선형 안테나(quadrifilar helical antenna)로서,As a quadrifilar helical antenna, 실질적으로 실린더형인 기판;A substantially cylindrical substrate; 제1 길이를 갖고 상기 기판 상에 배치되며, 제1 및 제2 단부를 갖는 제1 쌍의 직렬 접속된 나선형 파일러들; A first pair of serially connected helical pilers having a first length and disposed on the substrate, the first pair of series connected spiral pilers having first and second ends; 상기 제1 길이와 상이한 제2 길이를 갖고 상기 기판 상에 배치되며, 제3 및 제4 단부를 갖는 제2 쌍의 직렬 접속된 나선형 파일러들; 및,A second pair of series connected helical pilers having a second length different from said first length, said second pair of series connected spiral pilers having third and fourth ends; And, 안테나 임피던스를 소스 임피던스와 정합시키기 위한 임피던스 정합 소자로서, 중심 영역으로부터 확장된 레그들을 포함하고, 각 레그는 상기 제1 단부, 제2 단부, 제3 단부, 및 제4 단부 중 하나에 도전 접속되고, 상기 중심 영역에 피드 터미널을 포함하는, 상기 임피던스 정합 소자를 포함하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나. An impedance matching element for matching an antenna impedance with a source impedance, the legs including legs extending from a center region, each leg being conductively connected to one of the first end, second end, third end, and fourth end; And the impedance matching element, comprising a feed terminal in the center region. 제1항에 있어서, 실린더형 유전체 구조를 더 포함하며, 상기 기판은 상기 실린더형 구조 주위에 배치되는 가요성 유전체 필름을 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 파일러 각각은 상기 유전체 필름의 에지를 넘어서 신장하는 핑거 세그먼트들을 포함하여 상기 핑거 세그먼트들이 상기 실린더형 구조의 하부 에지를 넘어서 신장하도록 하고, 상기 임피던스 정합 소자는 그 원주 표면 주위에 배치되는 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들을 갖고 그 위에 배치되는 임피던스 정합 소자들과 전기 통신하는 디스크형 구조를 포함하고, 상기 임피던스 정합 소자는 상기 실린더형 구조와 짝을 이루어, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들 중 각각 한 패드가 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 파일러들 중 한 파일러의 핑거 세그먼트와 도전 연통하도록 하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.10. The method of claim 1, further comprising a cylindrical dielectric structure, wherein the substrate comprises a flexible dielectric film disposed around the cylindrical structure, wherein each of the first, second, third and fourth pilers is arranged in the Finger segments that extend beyond the edge of the dielectric film to cause the finger segments to extend beyond the lower edge of the cylindrical structure, and the impedance matching element is arranged around the circumferential surface thereof. And a disk-like structure having fourth conductive pads and in electrical communication with impedance matching elements disposed thereon, wherein the impedance matching element is paired with the cylindrical structure, such that the first, second, third and A quadriplier such that each one of the fourth conductive pads is in conductive communication with a finger segment of one of the first, second, third and fourth pilers Spiral antenna. 제2항에 있어서, 상기 안테나의 공진 주파수는 상기 디스크형 구조의 두께에 반응하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.3. The quadriplier spiral antenna of claim 2 wherein the resonant frequency of the antenna is responsive to the thickness of the disc-shaped structure. 제2항에 있어서, 상기 안테나의 공진 주파수는 상기 디스크형 구조의 재료의 유전 상수에 반응하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.3. The quadriplier spiral antenna of claim 2 wherein the resonant frequency of the antenna is responsive to the dielectric constant of the material of the disc-shaped structure. 제2항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들의 재료는 금-도금된 표면을 갖는 도전성 재료를 포함하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.3. The quadriplier spiral antenna of claim 2 wherein the material of the first, second, third and fourth conductive pads comprises a conductive material having a gold-plated surface. 제2항에 있어서, 상기 실린더형 구조의 상기 하부 에지로부터 신장하는 핑거 탭들을 더 포함하며, 상기 핑거 세그먼트들 각각은 상기 핑거 탭들 중 한 탭을 넘어 신장하며, 상기 핑거 각 탭들은 상기 디스크-형 구조에서 정의된 대응하는 노치 내에 수납되고, 상기 핑거 세그먼트들 중 각각 한 세그먼트 및 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들 중 한 패드 사이에 도전 연통을 용이하게 하기 위해, 상기 디스크형 구조의 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들 중 각각 한 패드는 자신들을 넘어 신장하는 상기 핑거 세그먼트를 갖는 상기 핑거 탭들 중 하나를 향해 밀어지는(urge), 쿼드리파일러 나선형 안테나.3. The apparatus of claim 2, further comprising finger tabs extending from the lower edge of the cylindrical structure, each of the finger segments extending beyond one of the finger tabs, wherein the finger angle tabs are disk-shaped. The disk is housed in a corresponding notch defined in the structure and to facilitate conductive communication between each one of the finger segments and one of the first, second, third and fourth conductive pads. Each one of the first, second, third and fourth conductive pads of the conical structure is urged toward one of the finger tabs having the finger segment extending beyond them. . 제6항에 있어서, 상기 실린더형 구조로부터 상기 실린더형 구조의 내부 방향으로 신장하는 돌출부를 더 포함하며, 상기 디스크형 구조를 상기 실린더형 구조의 하부 에지를 향해 밀기 위해, 상기 돌출부는 상기 디스크형 구조의 하부 표면과 접촉하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The disk of claim 6, further comprising a protrusion extending from the cylindrical structure in an inward direction of the cylindrical structure, wherein the protrusion is configured to push the disk structure toward the lower edge of the cylindrical structure. Quadreplier spiral antenna in contact with the lower surface of the structure. 제1항에 있어서, 상기 기판은 유전체 필름을 포함하고, 상기 제1 쌍의 파일러들은 상기 유전체 필름 상에 배치된 제1 및 제2 파일러를 포함하고, 상기 제2 쌍의 파일러들은 상기 유전체 필름 상에 배치된 제3 및 제4 파일러를 포함하며, 상기 제1, 제2 , 제3 및 제4 파일러들 중 각각 한 파일러는 상기 유전체 필름의 에지를 넘어서 신장하는 핑거 세그먼트를 포함하며, 상기 제1 및 제3 파일러들은 상기 제1 파일러의 핑거 세그먼트 및 상기 제3 파일러의 핑거 세그먼트 사이에 전기 접속된 제1 도전성 소자를 통해 직렬 접속되고, 상기 제2 및 제4 파일러들은 상기 제2 파일러의 핑거 세그먼트와 상기 제4 파일러의 핑거 세그먼트 사이에 전기 접속된 제2 도전성 소자를 통해 직렬 접속되는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.2. The substrate of claim 1, wherein the substrate comprises a dielectric film, the first pair of pilers comprises first and second pilers disposed on the dielectric film, and the second pair of pilers are mounted on the dielectric film. A third and fourth piler disposed at each one of the first, second, third, and fourth pilers, wherein the one of the first, second, third, and fourth pilers comprises a finger segment extending beyond an edge of the dielectric film; And third pilers are connected in series through a first conductive element electrically connected between a finger segment of the first piler and a finger segment of the third piler, wherein the second and fourth pilers are finger segments of the second piler. And serially connected via a second conductive element electrically connected between the finger segment of the fourth piler and the fourth segment. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제3 파일러들의 핑거 세그먼트들의 길이는 실질적으로 동일하며, 상기 제2 및 제4 파일러들의 핑거 세그먼트들의 길이와는 상이하며, 상기 제2 및 제4 파일러들의 핑거 세그먼트들의 길이는 실질적으로 동일한, 쿼드리파일러 나선형 안테나.10. The finger of claim 8, wherein the lengths of the finger segments of the first and third pilers are substantially the same, different from the length of the finger segments of the second and fourth pilers, and the fingers of the second and fourth pilers. A quadriple helical antenna, wherein the lengths of the segments are substantially the same. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 소자들은 절연 관계로 크로스바 구조 상에 배치되는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.10. The quadriplier spiral antenna of claim 8 wherein the first and second conductive elements are disposed on a crossbar structure in an insulating relationship. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 소자들 각각은 상기 크로스바 구조의 표면 내에 또는 상에 적층된 관계로 배치된 도전성 스트립을 포함하고, 상기 안테나의 공진 주파수는 상기 제1 및 제2 도전성 스트립들 사이에 형성된 각도에 반응하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.11. The method of claim 10, wherein each of the first and second conductive elements comprises conductive strips disposed in or stacked on or in a surface of the crossbar structure, wherein the resonant frequencies of the antennas are the first and second. A quadriple helical antenna responsive to an angle formed between conductive strips. 제10항에 있어서, 실린더형 유전체 구조를 더 포함하며, 상기 기판은 상기 실린더형 구조 주위에 배치된 가요성 유전체 필름을 포함하고, 상기 크로스바 구조는 자신의 원주 표면 주위에 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드를 갖는 디스크형 구조를 포함하고, 상기 제1 및 제2 도전성 소자들은 상기 크로스바 구조의 표면 상에 또는 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 도전성 패드들은 상기 제1 도전성 소자에 의해 전기 접속되고, 상기 제3 및 제4 도전성 패드들은 상기 제2 도전성 소자에 의해 전기 접속되며, 상기 크로스바 구조는 상기 실린더형 구조와 짝을 이루어, 상기 제1 및 제2 도전성 패드들이 상기 제1 파일러의 핑거 세그먼트 및 상기 제3 파일러의 핑거 세그먼트 각각과 도전 연통하도록 하고 상기 제3 및 제4 도전성 패드들이 상기 제2 파일러의 핑거 세그먼트 및 상기 제4 파일러의 핑거 세그먼트 각각과 도전 연통하도록 하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.11. The apparatus of claim 10, further comprising a cylindrical dielectric structure, wherein the substrate comprises a flexible dielectric film disposed around the cylindrical structure, the crossbar structure comprising: first, first A disk-like structure having second, third, and fourth conductive pads, wherein the first and second conductive elements are disposed on or in the surface of the crossbar structure, and the first and second conductive pads are formed of the first and second conductive pads. Electrically connected by a first conductive element, the third and fourth conductive pads are electrically connected by the second conductive element, and the crossbar structure is paired with the cylindrical structure, thereby providing the first and second conductive pads. Allow conductive communication with finger segments of the first piler and finger segments of the third piler, respectively, and the third and fourth conductive pads ping the second piler. Segment and, quad Li filer spiral antenna so as to communicate with the conductive finger segments, each of said fourth filer. 제12항에 있어서, 상기 실린더형 구조는 상기 실린더형 구조의 내부 방향으로 신장하는 돌출부를 포함하며, 상기 크로스바 구조를 상기 실린더형 구조의 하부 에지에 대해서 밀기 위해 상기 돌출부는 상기 크로스바 구조의 하부 표면과 접촉하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.13. The cylindrical structure of claim 12, wherein the cylindrical structure includes a protrusion that extends in an inward direction of the cylindrical structure, wherein the protrusion is configured to push the crossbar structure with respect to the lower edge of the cylindrical structure. In contact with, quadreplier spiral antenna. 제12항에 있어서, 상기 안테나의 공진 주파수는 상기 크로스바 구조의 두께에 반응하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.13. The quadriplier spiral antenna of claim 12 wherein the resonant frequency of the antenna is responsive to the thickness of the crossbar structure. 제12항에 있어서, 상기 안테나의 공진 주파수는 상기 크로스바 구조의 재료의 유전 상수에 반응하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.13. The quadriplier spiral antenna of claim 12 wherein the resonant frequency of the antenna is responsive to the dielectric constant of the material of the crossbar structure. 제12항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들의 재료는 금-도금된 표면을 갖는 도전성 재료를 포함하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.13. The quadreplier spiral antenna of claim 12 wherein the material of the first, second, third and fourth conductive pads comprises a conductive material having a gold-plated surface. 제12항에 있어서, 상기 실린더형 구조의 하부 에지로부터 신장하는 핑거 탭들을 더 포함하며, 상기 핑거 세그먼트들 중 각각 한 세그먼트는 상기 핑거 탭들 중 한 탭 주위를 랩핑하고, 상기 각 핑거 탭은 상기 크로스바 구조에 정의된 대응하는 노치 내에 수납되고, 각 세그먼트 및 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들 중 한 패드 간의 도전 연통을 용이하게 하기 위해, 상기 크로스바 구조의 제1, 제2, 제3 및 제4 도전성 패드들 중 각각 한 패드는 자신들 주위를 랩핑하는 상기 핑거 세그먼트를 갖는 상기 핑거 탭들 중 하나에 대해 밀어지는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.13. The apparatus of claim 12, further comprising finger tabs extending from a lower edge of the cylindrical structure, wherein each one of the finger segments wraps around one of the finger tabs, wherein each finger tab is the crossbar. The first and second of the crossbar structure are accommodated in corresponding notches defined in the structure and to facilitate conductive communication between each segment and one of the first, second, third and fourth conductive pads. And each one of the third and fourth conductive pads is pushed against one of the finger tabs with the finger segment wrapping around them. 제1항에 있어서, 실린더형 유전체 구조를 더 포함하며, 상기 기판은 상기 실린더형 구조 주위에 배치되는 가요성 유전체 필름을 포함하고, 상기 실린더형 구조는 그 내에서 복수의 개구들을 정의하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The quad of claim 1, further comprising a cylindrical dielectric structure, wherein the substrate comprises a flexible dielectric film disposed around the cylindrical structure, the cylindrical structure defining a plurality of openings therein. Replier spiral antenna. 제1항에 있어서, 실린더형 유전체 구조를 더 포함하며, 상기 기판은 가요성 유전체 필름을 포함하며, 복수의 리브들은 상기 실린더형 구조의 외부 표면 상에 배치되고, 상기 가요성 유전체 필름은 상기 복수의 축 리브들에 인접하여 상기 실린더형 구조 주위에 배치되는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The method of claim 1, further comprising a cylindrical dielectric structure, wherein the substrate comprises a flexible dielectric film, a plurality of ribs are disposed on an outer surface of the cylindrical structure, and the flexible dielectric film is formed by the plurality of ribs. And surround said cylindrical structure adjacent axial ribs of said quadriplier spiral antenna. 제1항에 있어서, 실린더형 유전체 구조를 더 포함하며, 상기 기판은 가요성 유전체 필름을 포함하며, 상기 실린더형 구조의 재료 보다 낮은 유전 상수를 갖는 재료는 상기 실린더형 구조와 상기 유전체 필름 사이에 삽입되는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The method of claim 1, further comprising a cylindrical dielectric structure, wherein the substrate comprises a flexible dielectric film, wherein a material having a lower dielectric constant than the material of the cylindrical structure is disposed between the cylindrical structure and the dielectric film. Quadreplier spiral antenna inserted. 제1항에 있어서, 실린더형 유전체 구조를 더 포함하며, 상기 기판은 가요성 유전체 필름을 포함하며, 상기 가요성 유전체 필름은 그 내에서 복수의 개구들을 정의하고, 상기 복수의 개구들 중 한 개구를 수납하기 위해 상기 실린더형 구조의 외부 표면은 복수의 대응하는 돌출부들을 포함하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The method of claim 1, further comprising a cylindrical dielectric structure, wherein the substrate comprises a flexible dielectric film, the flexible dielectric film defining a plurality of openings therein and one of the plurality of openings. The outer surface of the cylindrical structure includes a plurality of corresponding protrusions for receiving the quadriplier spiral antenna. 제1항에 있어서, 상기 임피던스 정합 소자와 전기 통신하는 커넥터를 더 포함하며, 상기 커넥터의 개방 전기 단자는 상기 쿼드리파일러 나선형 안테나와 동작하는 통신 장치에 접속하도록 적응되는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.2. The quadreplier spiral antenna of claim 1, further comprising a connector in electrical communication with the impedance matching element, wherein an open electrical terminal of the connector is adapted to connect to a communication device operating with the quadreplier spiral antenna. 제22항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 임피던스 정합 소자 밑에 놓이고 이 소자와 이격되어 배치되며, 도체의 길이는 상기 커넥터 및 상기 임피던스 정합 소자를 전기적으로 접속시키는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.23. The quadriplier spiral antenna of claim 22 wherein the connector lies below the impedance matching element and is spaced apart from the element, the length of the conductor electrically connecting the connector and the impedance matching element. 제23항에 있어서, 상기 도체는 동축 케이블을 포함하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.24. The quadriplexer spiral antenna of claim 23 wherein the conductor comprises a coaxial cable. 제23항에 있어서, 상기 도체는 도전성 재료의 충격 흡수 길이를 포함하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.24. The quadriplier spiral antenna of claim 23 wherein the conductor comprises an impact absorbing length of a conductive material. 제23항에 있어서, 상기 도체는 가요성 슬리브에 의해 실질적으로 둘러싸여지는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.24. The quadriplier spiral antenna of claim 23 wherein the conductor is substantially surrounded by a flexible sleeve. 제23항에 있어서, 상기 도체는 상기 임피던스 정합 소자와 상기 커넥터 사이에서 신장하는 오버-몰딩된 소자에 의해 실질적으로 둘러싸여지는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.24. The quadriplier spiral antenna of claim 23 wherein the conductor is substantially surrounded by an over-molded element that extends between the impedance matching element and the connector. 제23항에 있어서, 상기 도체의 길이의 일부는 오버-몰딩된 소자에 의해 실질적으로 둘러싸여지는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.24. The quadriplier spiral antenna of claim 23 wherein a portion of the length of the conductor is substantially surrounded by an over-molded element. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 쌍들의 파일러들은 커버에 의해 실질적으로 둘러싸여지며, 상기 안테나는, 상기 임피던스 정합 소자와 전기 통신하고 물리적으로 이 소자 밑에 놓이는 커넥터를 더 포함하며, 상기 커넥터의 개방 전기 단자는 상기 안테나와 동작하는 통신 장치에 접속하도록 적응되며, 상기 커버와 상기 커넥터 사이에 형성된 각도를 조정하기 위해 상기 커넥터는 상기 커버에 피벗 가능하게 결합되는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The connector of claim 1, wherein the first and second pairs of pilers are substantially surrounded by a cover, the antenna further comprising a connector in electrical communication with and physically underlying the impedance matching element, the connector The open electrical terminal of the quadreplier spiral antenna is adapted to connect to a communication device operating with the antenna, the connector pivotally coupled to the cover to adjust an angle formed between the cover and the connector. 제29항에 있어서, 상기 개방 전기 단자는 상기 통신 장치에 대해서 상기 안테나를 회전시키는 상기 통신 장치와 함께 회전 가능한 조인트를 형성하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.30. The quadriplier helical antenna of claim 29 wherein the open electrical terminals form a rotatable joint with the communication device for rotating the antenna relative to the communication device. 제1항에 있어서, 상기 제1 파일러 길이는 공진 주파수에서 공진 길이 보다 길고, 상기 제2 파일러 길이는 상기 공진 주파수에서 상기 공진 길이 보다 짧은, 쿼드리파일러 나선형 안테나.2. The quadriplier spiral antenna of claim 1 wherein the first piler length is longer than the resonant length at the resonant frequency and the second piler length is shorter than the resonant length at the resonant frequency. 제1항에 있어서, 상기 안테나가 전송 모드로 동작할 때, 원편파 신호를 발생시키기 위해, 상기 제1 길이와 상이한 상기 제2 길이는 상기 제1 및 제2 쌍들의 파일러들 상에 전파되는 신호들에 대해 직교 위상 관계를 생성하는, 쿼드리파일러 나선형 안테나.The signal of claim 1, wherein when the antenna is operating in a transmission mode, the second length different from the first length propagates on the first and second pairs of pilers to generate a circularly polarized signal. Quadrature spiral antenna, which creates an orthogonal phase relationship for the field. 핸드셋 통신 장치로서,A handset communication device, 베이스;Base; 상기 베이스에 대해서 상이한 배향들로 조정하기 위하여 상기 베이스와 이동가능하게 맞물리는 커버;A cover movably engaged with the base to adjust in different orientations with respect to the base; 상기 베이스 내에 배치된 쿼드리파일러 나선형 안테나를 포함하고, 상기 안테나는:A quadriple helical antenna disposed within the base, the antenna comprising: 실질적으로 실린더형인 기판;A substantially cylindrical substrate; 상기 기판 상에 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 나선형 파일러로서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 파일러들 중 적어도 2개의 파일러들은 상이한 길이를 갖는, 상기 나선형 파일러;First, second, third and fourth spiral pilers disposed on the substrate, wherein at least two of the first, second, third and fourth pilers have different lengths; 안테나 임피던스를 소스 임피던스와 정합시키기 위한 임피던스 정합 소자로서, 중심 영역으로부터 확장된 레그들을 포함하고, 각 레그는 상기 제1 단부, 제2 단부, 제3 단부, 및 제4 단부 중 하나에 도전 접속되고, 상기 중심 영역에 피드 터미널을 포함하는, 상기 임피던스 정합 소자; 및,An impedance matching element for matching an antenna impedance with a source impedance, the legs including legs extending from a center region, each leg being conductively connected to one of the first end, second end, third end, and fourth end; An impedance matching element comprising a feed terminal in the center region; And, 상기 임피던스 정합 소자와 상기 베이스 사이에 배치된 커넥터를 포함하는, 핸드셋 통신 장치.And a connector disposed between the impedance matching element and the base. 제33항에 있어서, 상기 커넥터와 상기 임피던스 정합 소자 사이에서 신장하고 이들 사이를 전기 접속시키는 도전성 소자를 더 포함하며, 상기 도전성 소자의 길이는 상기 베이스에 대해서 상기 커버의 상이한 배향들을 수용하도록 결정되는, 핸드셋 통신 장치.34. The apparatus of claim 33, further comprising a conductive element extending between the connector and the impedance matching element and electrically connecting therebetween, the length of the conductive element being determined to accommodate different orientations of the cover relative to the base. , Handset communication device. 제33항에 있어서, 상기 실린더형 기판을 실질적으로 둘러싸는 커버를 더 포함하며, 상기 커버와 상기 커넥터 사이에 형성된 각도를 조정하기 위해 상기 커넥터는 상기 커버와 피벗하는 조인트를 형성하는, 핸드셋 통신 장치.34. The handset communication device of claim 33, further comprising a cover substantially surrounding the cylindrical substrate, wherein the connector forms a joint pivoting with the cover to adjust an angle formed between the cover and the connector. . 제33항에 있어서, 상기 안테나를 상기 베이스에 대해서 회전시키기 위해 상기 커넥터는 상기 베이스와 회전 가능한 조인트를 형성하는, 핸드셋 통신 장치.34. The apparatus of claim 33 wherein the connector forms a rotatable joint with the base to rotate the antenna relative to the base. 제33항에 있어서, 상기 제1 및 제2 나선형 파일러들을 직렬 접속시킴으로써 제1 나선형 도체를 형성하기 위한 제1 도전성 소자, 및 상기 제3 및 제4 나선형 파일러들을 직렬 접속시킴으로써 제2 나선형 도체를 형성하기 위한 제2 도전성 소자를 더 포함하며, 상기 제1 나선형 도체의 길이는 상기 제2 나선형 도체의 길이와 상이한, 핸드셋 통신 장치.34. The device of claim 33, wherein a first conductive element for forming a first helical conductor by connecting the first and second helical pilers in series, and a second helical conductor by forming the third and fourth helical pilers in series. Further comprising a second conductive element, wherein the length of the first helical conductor is different from the length of the second helical conductor.
KR1020050067681A 2004-07-28 2005-07-26 Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures KR100793646B1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US59201104P 2004-07-28 2004-07-28
US60/592,011 2004-07-28
US10/998,301 US7245268B2 (en) 2004-07-28 2004-11-26 Quadrifilar helical antenna
US10/998,301 2004-11-26
US11/130,035 2005-05-16
US11/130,035 US7173576B2 (en) 2004-07-28 2005-05-16 Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060059162A KR20060059162A (en) 2006-06-01
KR100793646B1 true KR100793646B1 (en) 2008-01-11

Family

ID=37156461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050067681A KR100793646B1 (en) 2004-07-28 2005-07-26 Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100793646B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100646826B1 (en) * 2005-07-29 2006-11-23 케이. 에이. 이 (주) Coaxial connector for a dmb antenna of a mobile communication device
KR101700560B1 (en) * 2016-07-18 2017-01-26 주식회사 이엠따블유 A quadrifilar antenna including a reflector
WO2019216692A1 (en) * 2018-05-10 2019-11-14 주식회사 이엠따블유 Quadrifilar antenna device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6330006A (en) 1986-07-23 1988-02-08 Sony Corp Helical antenna
US5635945A (en) * 1995-05-12 1997-06-03 Magellan Corporation Quadrifilar helix antenna
EP0791978A2 (en) 1996-02-23 1997-08-27 Symmetricom, Inc. An antenna
KR20020012236A (en) * 1999-05-27 2002-02-15 추후제출 Loop antenna with at least two resonant frequencies

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6330006A (en) 1986-07-23 1988-02-08 Sony Corp Helical antenna
US5635945A (en) * 1995-05-12 1997-06-03 Magellan Corporation Quadrifilar helix antenna
EP0791978A2 (en) 1996-02-23 1997-08-27 Symmetricom, Inc. An antenna
KR20020012236A (en) * 1999-05-27 2002-02-15 추후제출 Loop antenna with at least two resonant frequencies

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060059162A (en) 2006-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7173576B2 (en) Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures
US7489281B2 (en) Quadrifilar helical antenna
US6094178A (en) Dual mode quadrifilar helix antenna and associated methods of operation
EP1652269B1 (en) Broadband multi-dipole antenna with frequency-independent radiation characteristics
US6522302B1 (en) Circularly-polarized antennas
US20060232493A1 (en) Circular-polarization dipole helical antenna
US20050237244A1 (en) Compact RF antenna
US6339405B1 (en) Dual band dipole antenna structure
US7339529B2 (en) Wide band biconical antennas with an integrated matching system
JP4101459B2 (en) Quad refiner antenna
US6064348A (en) Method and apparatus for a dual frequency band antenna
EP1032958B1 (en) Compact antenna feed circuits
JP2001518251A (en) Helical antenna with dual band coupling segment
US7190310B2 (en) Antenna apparatus
US20080186243A1 (en) VSWR improvement for bicone antennas
WO2017036117A1 (en) Multi-filar helical antenna
US9276310B1 (en) Omnidirectional helically arrayed antenna
WO2000026990A1 (en) Helical antenna
KR100793646B1 (en) Handset quadrifilar helical antenna mechanical structures
CN113169456A (en) Broadband GNSS antenna system
JP4955461B2 (en) Antenna and feeding network for antenna
WO2006011723A1 (en) Quadrifilar helical antenna
WO2003044895A1 (en) Quadrifilar helical antenna and feed network
KR100768788B1 (en) PHASE COMPENSATED QHA FEEDER USING lambda;/4 SHORT STUBS
JP2002076751A (en) Loaded spiral monopole antenna

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121226

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140103

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee