KR100236436B1 - 안테나 동작형 스위치를 갖는 무선 통신 장치(Wireless Communication Device with Antenna-Activated Switch) - Google Patents

안테나 동작형 스위치를 갖는 무선 통신 장치(Wireless Communication Device with Antenna-Activated Switch) Download PDF

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그레고리 알. 블랙
제이슨 디. 밀러드
리처드 제이. 돔브로우스케
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비센트 비.인그라시아
모토로라 인코포레이티드
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Abstract

무선 통신 장치(20)은 접힌 위치 및 펴진 위치 모두에서 무선 회로(28)과 안테나 조립체(26) 사이에 매칭 상태를 제공하며 소자들의 갯수 및 복잡성을 감소시키며 기계적 부품을 이동시킴으로써 신뢰성 및 제조능을 향상시키는 멋진 디자인으로 이루어지는 무선 통신 장치가 기술되었다. 안테나의 위치에 대응하는 스위치(32)에 따라 재구성되는 매칭 회로(30)은 매칭 상태를 제공한다. 더우기, 스위치(32)는 피드 단자(36)의 일부로서 일체적으로 형성될 수 있으며, 피드 단자(36) 및 접지 단자(38)은 안테나를 적절한 위치에 지지시킬 수 있다. 대안적으로, 스위치(32)는 다이오드(102) 및 센서를 포함할 수 있다. 센서는 다이오드의 상태를 변화시키기 위해 피드 단자와 접지 단자 사이의 전기적 경로를 형성하고 차단시키는 안테나 조립체의 로드(46)이다.

Description

안테나 동작형 스위치를 갖는 무선 통신 장치(Wireless Communication Device with Antenna-Activated Switch)
본 발명은 일반적으로 무선 통신 분야에 관한 것으로, 특히 무선 통신 장치에 관한 것이다. 본 발명의 광범위하게 응용이 되더라도, 휴대용(handheld) 무선 전화에서 사용하기에 특히 적합하며, 특히 그 점에 관해 기술하겠다.
접을 수 있는(retactable) 복합 안테나를 갖는 무선 전화가 본 기술 분야에 공지되어 있다. 캐나다 특허 공보 제2,036,677호에는 펴진(extenden) 위치 및 접힌 위치 모두에서 신호를 수신할 수 있는 펼 수 있는 안테나를 갖는 무선 전화가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 응용은 각각의 펴진 위치 및 접힌 위치에서 안테나의 임피던스 불균형 또는 무선 송수신기와 안테나 사이에 매칭 상태를 제공하기 위한 해결 방안을 제시하지 못한다.
미국 특허 제5,177,492호 뿐만 아니라, 이러한 특허 공보에는 무선 전화의 케이싱에 부착된 로드 안테나 장착 메카니즘이 기술되어 있으며, 이러한 메카니즘은 로드 안테나를 죄어 그것을 펴진 위치 또는 접힌 위치에서 지지한다. 이 메카니즘에서 사용되는 복합 안테나는 로드 및 나선의 접속부가 또한 안테나가 접힌 위치에 있을 때 무선 피드 단자에 전기적으로 결합되는 지점이기 때문에 나선과 로드가 결합되는 곳은 비교적 단단하다. 그 결과, 무선 전화를 떨어뜨렸을 경우 그 접속부가 쉽게 손상되는 문제점을 갖는다.
접을 수 있는 복합 안테나는 통상 긴 가요성의 선형 안테나 소자를 가지기 때문에, 이러한 소자는 무선 전화내로 도입될 필요가 있다. 미국 특허 제5,177,492호에 기술된 바와 같이, 선형 안테나 소자를 도입하는 데에 케이싱 외부에 형성된 웰을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 기술은 무선 전화의 크기 및 무게를 증가시킨다는 단점이 있다. 공지된 다른기술은 케이시에 스트로형 튜브를 부착하는 것이다. 이러한 기술은 다른 방식에서는 필요치 않은 특유의 조립 단계가 케이싱에 필요하다는 단점이 있다. 공지된 또 다른 기술은 그것과 관련된 여러 조립 단계를 이미 가진 회로 보드에 스트로형 튜브를 부착하는 것이다. 이러한 기술은 이미 혼잡한 회로 보드에 스트로를 지지하기 위해 회로 보드에 추가 고착 소자가 추가되고 조립될 필요가 있다는 단점이 있다.
미국 특허 제5,374,937호에 개시된 바와 같이, 단일 매칭 회로를 시용하는 펼 수 있는 안테나 및 펴진 위치에서 내부 회로를 안테나에 결합하기 위한 제1 피드 단자를 가지며, 제1 피드 단자로부터 떨어져 배치된 제2 피드 단자를 경유하여 접힌 위치에서 내부 회로를 안테나에 결합하여 접힌 위치에서 매칭 회로를 바이패스하는 공지된 무선 전화가 또한 존재한다. 이러한 기술은 2개의 피드 단자가 필요하다는 단점이 있다. 또한, 2개의 피드 단자 사이의 안테나부가 하우징 내부에 발산하여 하우징 내부에 배치된 민감한 전기적 소자를 간섭할 수도 있다는 단점이 있다.
접을 수 있는 복합 안테나, 가변 임피던스 매칭 회로 및 단일 피드 단자를 갖는 무선 전화가 본 기술 분야에 공지되어 있다. 미국 특허 제 5,335,368호 및 다른 것에 개시된 그러한 공지된 무선 전화의 한 예는 NEC에 의해 제공된 모델 넘버 TZ-820B에서 구현된다. 이러한 후자의 무선 전화는 안테나와 결합된 가변 임피던스 매칭 회로를 가지며, 매칭 회로는 각각 고유 리액턴스를 갖는 2개의 병렬 회로 경로로 이루어진다. 이들 회로 구성은 도1에 도시되어 있다. 무효분(reactive component) L1,L2및 C를 갖는 매칭 회로(10)의 병렬 회로 경로는 안테나(12)의 임피던스가 동축 컨넥터(14)의 임피던스가 매치되도록 안테나(12)의 위치에 응해 선택된다. 실선으로 나타낸 펴진 위치로부터 점선으로 나타낸 접힌 위치로 안테나(12)가 이동될 때, 기계적 접촉부 S을 정상 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 되게 하여 안테나(12)의 하단에 의해 스위치가 동작되도록 배열된 쌍극의 쌍투 스위치(16:double-throw switch)에 의해 이러한 선택이 이루어진다. 안테나(12)는 무선 전화의 하우징(24)에 부착된 지지 부재(22)에 의해 각 위치에 배치되며 도전성 튜브(20)에 의해 도입된다. 지지 부재(22)는 또한 스위치를 안테나에 전기적으로 결합하는 기능을 한다. 스위치 및 다경로 매칭 회로가 필요할 뿐 아니라, 접지와 안테나(12)의 한 단자 사이에 결합된 종단 임피던스(termination imednace ;18) 및 접지 결합 도전성 튜브(20)이 접힌 위치에서 매칭을 제공하기 위해 필요하다 .
매칭 기술은 모든 휴대용 무선 전화에 적합한 것은 아니다. 예를 들어, 그것은 매칭 회로에서 추가 소자가 매칭을 위한 2가지 접속 상태를 제공할 필요가 있으며, 비교적 대용량의 스위치가 접속 상태를 만들 필요가 있다. 이들 추가 소자들은 무선 전화의 규모를 증가시키며, 무선 전화가 작아지면 곤란 해질 수 있다. 더우기, 스위치는 민감한 송신 및 수신 신호 경로에서 결함 있는 접속의 가능성을 증가시킨다. 또한, 추가적 종단 임피던스 및 도전성 튜브가 필요하다는 단점이 있다.
그러므로, 양 위치 모두에서 송수신기와 접을 수 있는 복합 안테나 사이에 매칭 상태를 제공하며 소자들의 갯수 및 복잡성을 감소시키며 기계적 부분을 이동시킴으로써 신뢰성 및 제조능을 향상시키는 멋진 디자인으로 이루어지는 휴대용 무선 전화에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 떨어뜨렸을 때, 로드가 나선에 결합되는 지점이 쉽게 손상되지 않는 휴대용 무선 전화에 대한 필요성이 존재한다.
더우기, 무선 전화의 접을 수 있는 안테나의 위치에 의해 동작될 수 있으며 안테나로부터 송수신기로의 신호 경로 내의 기계적 스위칭 부분의 추가를 최소화하는 스위치를 갖는 무선 전화에 대한 필요성이 존재한다.
도1은 종래의 매칭 회로 구성의 일반 전기적 개략도.
도2는 본 발명에 따라 구성된 무선 전화의 제1실시예의 일반 전기적 개략도.
도3은 무선 전화의 소정 내부 소자를 도시한 부분 단면도에 대해, 본 발명에 따라 구성된 무선 전화의 제2 실시예의 우측 정면도.
도4는 도3에 도시된 무선 전화의 회로 보드, 단자 및 안테나 조립체의 정면 저부 우측 사시도.
도5는 도4에 도시된 안테나 및 부싱의 단면도.
도6은 안테나가 펴진 위치에 있을 때 도4에 도시된 회로 보드, 피드 단자 및 안테나 조립체의 일부의 부분적 정면도.
도7은 안테나가 접힌 위치에 있을 때 도4에 도시된 회로 보드, 접지 단자 및 안테나 조립체의 일부의 부분적 단면도.
도8 및 도9는 각각 안테나가 펴진 위치 또는 접힌 위치에 있을 때 도3 및 도4에 도시된 회로 보드, 피드 단자 및 안테나 조립체의 일부의 부분적 단면도.
도10은 본 발명에 따라 구성된 무선 전화의 제3 실시예의 일반 전기적 개략도.
도11은 본 발명에 따라 구성된 무선 전화의 제4 실시예의 일반 전기적 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 무선 전화 22 : 하우징
24 : 회로 보드 26 : 안테나 조립체
28 : 무선 회로 30 : 매칭 회로
32 : 스위치 34 : 접지면
38 : 접지 단자 40 : 부싱
42 : 복합 안테나 44 : 나선 코일
48 :센서
본 명세서에 기술된 무선 통신 장치는 펴진 위치 및 접힌 위치 모두에서 무선 회로와 접을 수 있는 복합 안테나 사이에 매칭 상태를 제공하는 공지된 휴대용 무선 전화 이상의 장점을 제공한다.
종래의 무선 전화에 대한 이들 장점은 매칭 회로, 단일 피드 단자 및 매칭회로를 바이패스하거나 단락시키는(short out) 스위치에 의해 우선적으로 제공된다.
일반적 조건에서, 안테나가 펴진 위치에 있게 되면, 스위치가 개방되므로, 매칭 회로가 안테나 조립체와 무선 회로 사이에 직렬로 결합된다. 이러한 구성에서, 매칭 회로는 안테나 조립체의 임피던스(대략 400 내지 600 옴)을 무선 회로의 임피던스(대략 50 옴)와 매치시키는 기능을 한다. 반대로, 안테나가 접힌 위치에 있게되면, 스위치가 폐쇄되므로, 매칭 회로가 바이패스되어 매칭 기능을 수행하지 않거나, 바이패스되고 안테나와 병렬로 재접속되어 매칭 기능을 제공하는 것을 원조한다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 구성된 한 실시예에서, 무선 통신 장치, 예를 들어, 무선 전화(20)은 하우징(22), 회로 보드(24), 안테나 조립체(26), 무선 회로(28), 매칭 회로(30), 스위치(32), 접지면(34), 피드 단자(36) 및 접지에 결합된 접지 단자(38)을 포함한다. 회로 보드(24)는 하우징(22) 내에 배치되며, 무선 회로 접지 단자(38)을 포함한다. 회로 보드(24)는 하우징(22) 내에 배치되며, 무선 회로(28), 매칭 회로(30), 스위치(32), 접지면(34), 피드 단자(36) 및 접지 단자(38)은 회로 보드(24) 상에 배치될 수 있다.
안테나 조립체(26)은 부싱(40:bushing) 및 안테나, 예를 들어, 적어도 나선 코일(44;helicoil)인 제1 안테나부 및 예를 들어, 적어도 로드(46)의 일부인 제2 안테나부를 갖는 복합 안테나(42)를 포함한다. 제1 안테나부는 제2 안테나부에 의해 이동되며, 예를 들어, 직접 전기 접촉에 의해 제2 안테나부에 전기적으로 결합될 수 있다. 부싱(40)은 하우징(22)에 부착될 수 있으며, 복합 안테나(42)는 도 2에 도시된 접힌 위치로부터 펴진 위치로 부싱(40) 내로 이동 가능하다.
펴진 위치에서, 제1 안테나부는 하우징의 외부에 위치되며, 제2 안테나부는 대체로 하우징의 외부에 위치된다. 더우기, 안테나의 제1 결합 위치(45), 예를 들어, 제2 안테나부의 하단은 예를 들어, 직접 전기 접촉으로 피드 단자(36)과 전기적으로 결합된다. 접힌 위치에서, 제1 안테나부는 대체로 하우징(22)의 외부에 위치되며, 제2 안테나부는 하우징(22) 내부에 접지면(34)와 아주 근접하여 위치된다. 더우기, 피드 단자(36)은 예를 들어, 직접 전기 접촉으로 안테나의 제2 결합 위치(47), 예를 들어, 제1 안테나부의 하단에 전기적으로 결합되며, 접지 단자(38)은 예를 들어, 직접 전기 접촉으로 제1 결합 위치(45)에 전기적으로 결합된다.
복합 안테나(42)는 그것의 위치를 나타내는 많은 파라메터를 갖고 있다. 예를 들어, 하우징(22) 또는 피드 단자(36)와 관련된 복합 안테나(42)의 물리적 위치, 복합 안테나(42)의 전기적 임피던스 또는 복합 안테나(42)가 수신하는 전기 신호의 강도이다.
무선 회로(28)은 예를 들어, 듀플렉서, 송신기, 수신기, 변조기, 복조기 또는 무선 회로(28)의 성분들을 접속하는 트래이스(trace) 또는 이들 성분들과 트래이스의 소정의 조합일 수 있다.
매칭 회로(30)은 피드 단자(36)과 무선 회로(28) 사이에 결합된다. 매칭 회로(30)은 예를 들어, 한쪽 암(arm)에 캐패시터 C, 다른 쪽 암에 인덕터 L1및 레그(leg)에 접지 종단 인덕터 L2가 있는 T형 접속 회로일 수 있다.
스위치(32)는 피드 단자(36)과 무선 회로(28) 사이에서 매칭 회로(30)에 병렬 구조로 전기적으로 결합된다. 스위치(32)는 안테나의 파라메타의 소정 변화에 응답 하여 상태를 변화시키도록 동작되므로, 스위치(32)는 상태를 변화시키면 매칭 회로(30)을 재설정하거나 재배열할 수 있다. 스위치(32)가 한 상태에 있는 경우, 무선 회로(28)은 다른 상태에 있는 경우, 무선 회로(28)은 매칭 회로(30)을 통해 피드 단자(36)과 결합된다.
스위치(32) 및 매칭 회로(30)이 도 2에서 분리 성분으로서 도시되었지만, 스위치(32)는 매칭 회로(30)의 부성분 또는 무선 전화(20)의 다른 성분들의 부성분일 수 있다.
스위치(32)는 예를 들어, 단극인 단투 스위치(single-throw swtich)를 포함할 수 있다. 또한 스위치(32)가 센서(48)을 포함할 수도 있거나, 센서가 스위치(32) 외부에 있을 수 있다. 센서(48)은 안테나의 파라메타의 소정 변화를 검출한다. 센서(48)은 예를 들어, 안테나가 펴질 때 정상적으로 개방되며 제2 안테나부의 하단과 물리적 접촉에 의해 폐쇄 위치로 기계적으로 이동되는 단극의 단투 스위치의 암(arm)일 수 있다. 따라서, 파라메타는 하우징(22) 또는 피드 단자(36)와 관련된 접음가능한 안테나의 위치이며, 소정의 변화는 스위치를 폐쇄 위치로 이동하는 위치로의 이동이다. 대안으로, 그것은 예를 들어, 안테나 위치를 측정하는 근접 센서, 복합 안테나(42)에 의해 수신된 신호의 강도를 측정하는 비교 강도 신호 표시기 또는 복합 안테나(42)의 임피던스를 측정하는 임피던스 브리지일 수 있다. 각각의 경우에, 센서는 제어 신호를 스위치(32)로 전송하며, 스위치(32)는 제어 신호에 응답하여 상태를 변화시킬 수 있다.
안테나의 전기적 특성을 고려하면, 펴진 위치에서의 안테나의 임피던스는 피드 단자(36)에서 볼 때 제1 임피더스를 갖는다. 접힌 위치에서, 안테나는 제1 안테나부와 제2 안테나부의 임피던스의 병렬 조합인 피드 단자(36)에서 볼 때 제2 임피던스를 갖는다. 더우기, 스위치는 접힌 위치에서 폐쇄되기 때문에, 매칭 회로는 제1 안테나부 및 제2 안테나부와 병렬 접속으로 배치되어 피드 단자(36)과 접지 사이에 재접속 및 결합된다. 그 결과, 매칭 회로(30)은 펴진 위치에서 안테나의 제1 임피던스를 무선 회로(28)의 임피던스(매칭 회로(30)이 피드 단자(36) 및 무선 회로(28)과 직렬일 때)와 실질적으로 매칭시킬 뿐 아니라, 접힌 위치에서 안테나의 제2 임피던스를 무선 회로(28)의 임피던스와 매칭시키는 것을 원조하는데 선택될 수 있다.
더욱이, 본 기술 분야의 숙련자에게는 스위치는 안테나가 제1 위치, 예를 들어 펴진 상태에 있을 때, 폐쇄 상태이며, 안테나가 제2 위치, 예를 들어 접힌 상태에 있을 때 개방 상태이며, 그 결과, 안테나가 펴지면 매칭 회로와 병렬 상태이며 안테나가 접히면 직렬 상태라는 것을 이해할 수 있을 것이다
안테나의 제1 임피던스, 안테나의 제2 임피던스 및 안테나의 제1 임피던스를 실질적으로 매칭시키는 매칭 회로를 선택하는 기술 및 재접속되었을 때 안테나의 제2 임피던스를 매칭하는 것을 원조하는 기술은 본 기술 분야의 숙련자가 쉽게 이해할 것이다.
예를 들어, 복합 안테나가 반파장의 전기적 길이를 갖도록 선택되면, 펴진 상태에서 제1 임피던스는 동작 주파수에서 약 400 옴 내지 약 600 옴의 범위를 가질 수 있다. 무선 회로(28)이 대략 50 옴의 임피던스 또는 무선 회로(28)의 다른 값 특성을 가지면, 안테나의 제1 임피던스를 무선 회로(28)의 임피던스와 실질적으로 매칭시키는 매칭 회로(30)이 선택될 수 있다.
더욱이, 제1 안테나가 위치가 예를 들어, 1/4 파장의 전기적 길이를 가지도록 선택된 나선 코일(44) 및 로드(46)의 작은 부분일 경우, 제1 안테나부는 접힌 상태에서 피드 단자(36)에서 볼 때 약 50 옴의 제1 임피던스를 가진다. 더욱이, 제2 안테나부가 예를 들어, 1/4 파장의 전기적 길이를 가지도록 선택된 로드(46)의 나머지 부분이고 접지 단자(38)을 통해 접지 종단되며 접지면(34)에 아주 근접하여 배치되면, 제2 안테나부는 적어도 제1 안테나부의 임피던스보다 한 자릿수 큰 임피던스를 갖는 실질적으로 개방 회로로서 나타난다. 결과적으로, 접힌 상태에서 안테나의 제2 임피던스는 실질적으로 제1 안테나부 자체의 임피던스, 즉, 약 50 옴이다. 무선 회로(28)의 50 옴의 임피던스는 실질적으로 안테나의 50 옴 제2 임피던스와 매칭된다.
따라서, 재접속된 매칭 회로(30)은 예를 들어, 재접속된 매칭 회로의 임피던스가 제2 임피던스보다 한 자릿수 큰 임피던스를 가질 수 있는 매칭에 그다지 기여하지 않도록 선택된다.
본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어남 없이 본 발명의 무선 전화 및 이 무선 전화의 구조에서 이미 기술된 것 이외에 다양한 변형 및 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예로서, 제1 안테나부와 제2 안테나부 사이의 구분은 접힌 위치에서 피드 단자(36)이 안테나와 결합되는 영역에 의해 규정될 수 있다. 따라서, 제1 안테나부는 로드(46)의 소정 부분 또는 로드(46) 전체 및 나선 코일(44)의 부분일 수 있다. 더욱이, 제1 안테나부 및 제2 안테나부는 상이한 형태의 발산 소자일 수 있다. 또한, 한 구성에서 무선 회로 및 피드 단자와 직렬 구성으로 매칭 회로를 배치하며, 다른 구성에서는 안테나와 병렬로 매칭 회로를 배치한 다른 구성의 스위치 및 매칭 회로가 사용될 수 있다. 그리고, 1/4 파장이며 접지 종단되고 접지면에 인접한 제2 안테나부 대신에, 상이한 파장이며 임피던스로 종단되거나 접지된 도전성 튜브에 의해 둘러싸일 수 있다. 또한, 피드 접촉 및 부싱은 동일 성분 및 피드 접촉일 수 있거나, 접지 접촉 또는 스위치는 예를 들어 하우징 또는 하우징 내부의 성분 상에 배치될 수 있다.
이제, 본 발명에 따라 구성된 무선 전화의 제2 실시예를 상세히 참조하기로 한다. 이미 참조하여 상술된 유사한 소자의 불필요한 중복 및 설명을 피하기 위해 적당한 곳에 동일한 참조 번호가 사용되었다.
도 3은 무선 전화의 소정의 내부 소자를 도시한 부분 단면도가 있는 본 발명에 따라 구성된 무선 전화(20)의 우측 정면도이다. 이 도면은 특히 하우징(22) 및 하우징(22) 내에 배치된 회로 보드(24)와 관련된 펴진 위치에서의 안테나 조립체(26)의 물리적 관계를 도시한다. 이 실시예에서, 안테나 조립체(26)의 안테나는 선형 발산 소자(58) 및 선형 발산 소자(58)의 단부에 의해 이동되는 나선형 발산 소자(56)를 포함한다. 펴진 위치에서, 나선형 발산 소자(56)은 하우징(22)의 외부에 완전히 위치되며, 선형 발산 소자(58)은 하우징(22)의 외부에 대략적으로 위치된다.
도 4는 접힌 위치에서 안테나 조립체(26)의 사시도이며, 회로 보드(24), 피드 단자(36), 접지 단자(38)와의 관련하여 안테나 조립체(26)의 물리적 구성을 강조한다. 또한, 안테나 조립체(26)의 선택적인 구성요소로서, 튜브(52), 및 회로 보드(24)에 부착되어 고정된 위치에서 튜브(52)의 한 단부를 지지하는 튜브 지지대(54)가 도시되어 있다. 튜브(52)의 다른 단부는 접지 단자(38)에 의해 고정 위치에 지지된다. 도면에 도시된 바와 같이, 접지 단자(38) 및 피드 단자(36)은 회로 보드(24)의 한 측가까이, 그측의 반대측 단부에 부착된다. 접힌 위치에서, 접지 단자(38)은 안테나의 제2 부분의 제1 부분과 직접 물리적이며 전기적으로 접촉하며, 피드 단자(36)은 안테나의 제2 부분의 제2 부분과 직접 물리적이며 전기적으로 접촉한다. 또한, 본 실시예에서, 하우징(22)에 부착된 부싱(40)은 피드 단자(36)에 인접 배치되어 도시된다.
튜브(52)는 비도전성 물질, 예를 들어 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 튜브(52)의 내부를 통해 안테나가 이동할 때, 안테나를 펴진 위치에서 접힌 위치로 도입하도록 작용한다. 더우기, 튜브(52)는 도전성 물질로 피복되거나 완전히 도전성 물질로 구성되어 접지에 결합될 수 있다. 이러한 구성에서, 튜브(52)는 이것이 안테나의 제2 안테나부의 임피던스에 비해 상대적으로 높은 임피던스로 나타나도록 피드 단자(36)에서 볼 때 안테나의 제1 부분에서 동작하도록 사용될 수 있다.
도5는 도 4에 도시된 안테나 및 부싱의 단면도이며 이 실시예의 복합 안테나(42)를 상세히 설명한다. 나선형 발산 소자(56)은 나선 코일(44)를 포함할 수 있다. 선형 발산 소자(58)은 로드(46)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 나선형 발산 소자(56) 및 선형 발산 소자(58)은 코일과 로드 안테나 소자의 조합일 수 있다. 나선 코일(44)는 적절한 수단, 예를 들어, 본 실시예에서와 같이 로드(46) 상에 크림프되어(crimped) 나선 코일(44)의 단부에 납땜된 상부 페룰(64 ; ferrule)에 의해 로드(46)의 단부에 고착된다. 예를 들어, 코일을 로드에 스폿 용접(spot welding) 또는 납땜하거나, 코일의 단부를 로드의 단부에 형성된 웰 또는 로드의 측면에 형성된 홀 내로 프레스 피팅(press fitting) 하거나 삽입하거나, 또는 나선 코일(44)로 둘러싸인 비도전성 물질을 사용하여 나선 코일(44)를 로드(46)에 고착시키는데 다른 적당한 동등한 수단이 사용될 수도 있다.
하부 페롤(70)은 로드(46)의 근처 또는 단부에 부착되며, 칼라(66 ; collar)은 나선 코일(44)의 하부 위치에서 로드(46)의 다른 단부의 근처에 부착된다. 페룰 및 칼라는 크림프 또는 몇몇 다른 적절한 수단에 의해 로드에 단단히 부착될 수 있다. 이러한 물리적 부착은 하부 페룰(70) 및 칼라(66)을 로드(46)에 직접 전기적 결합시킨다. 따라서, 하부 페룰(70)은 안테나 상의 제1 결합 위치로서 작용하며, 칼라(66)은 안테나 상의 제1 결합 위치로서 가능하다. 더우기, 이러한 특정 실시예에서, 제1 안테나부는 칼라(66)으로부터 나선 코일(44)를 포함하도록 펴지며, 제2 안테나부는 칼라(66)으로부터 로드(46)의 단부까지 펴진다
이러한 특정 구조적 구성은 비도전성 물질을 노출될 예정이 없는 안테나의 금속 부분, 즉, 하부 페룰(70) 및 칼라(66)의 적어도 일부에 도포시 유용하다. 예를들어, 제2 결합 위치, 즉 칼라(66)을 나선 코일(44) 및 로드(46)를 접속하는 수단, 즉 상부 페룰(64)로부터 분리하면, 나선 코일(44), 칼라(66)과 상부 페룰(64) 사이의 로드(46) 부분, 칼라(66)의 일부에 예컨대, 주입 몰딩 공정에 의해서 코팅(62)를 쉽게 도포할 수 있다. 더우기, 슬리브(68)은 또한 주입 몰딩에 의해 로드(46)의 나머지 부분에 도포될 수 있다.
이러한 특정 실시예에서 로드(46)과 직접 물리적이며 전기적으로 접촉한 칼라(66) 및 하부 페룰(70)을 나타내었지만, 비도전성 물질 또는 유전 물질은 로드(46)으로부터 페룰 및/또는 칼라를 분리할 수 있으므로, 로드(46)과 용량적으로 결합되어 그 결합 위치 부분을 형성할 수 있다. 더우기, 이러한 용량성 결합의 리액턴스는 피드 접촉에서 볼 때 안테나의 임피던스의 부분으로 고려될 수 있다.
더우기, 제2 결합 위치를 접속 수단으로부터 소정 거리, 예를 들어 부싱(40)의 길이만큼 분리하면, 접속 수단과 동일한 지점에 제2 결합 위치에 의해 야기되는 추가 강도를 제거하는 이점을 또한 제공한다. 이것은 복합 안테나를 사용하는 공지된 무선 전화의 경우 안테나를 접는 경우 접속 수단이 구부려지므로 예를 들어, 무선 전화를 떨어뜨렸을 경우 바닥판이 나선형 발산 소자(56)에 부딪쳐 접속 수단에 토크를 가하는 경우, 접합부에 기계적 손상을 방지하는 이점을 제공한다.
도 6은 회로 보드(24), 피드 단자(36) 및 안테나가 펴진 위치에 있을 때의 도 4에 도시된 안테나 조립체(26) 부분의 부분적 상부 정면도이다. 이 도면은 특히 제1 결합 위치에서 안테나와 전기적으로 결합될 뿐만 아니라, 펴진 위치에서 안테나를 지지하는 피드 단자(36)의 특성을 도시한다.
특히, 제1 결합 위치, 예를 들어 하부 페룰(70)은 제1 두께를 갖는 제1 부분 및 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 갖는 제2 부분을 갖는다. 이 특정 실시예에서, 제1 두께는 하부 페룰(70)의 원통형의 팁(78)의 제1 직경이며, 제2 두께는 하부 페룰(70) 상에 또는 외부에 형성된 링(72)의 제2 직경이다(도 5 참조). 링(72)가 하부 페룰(70)를 둘러싸더라도, 제1 부분은 하부 페룰(70)은 주변에만 부분적으로 퍼지거나 링(72)처럼 주변에 완전히 퍼지는 벌지(bulge)일 수 있다.
피드 단자(36)은 적어도 하나의 가요성 부재, 예를 들어 판 스프링(leaf spring)으로 작용하는 윙(74)과 같은 2개의 대향하는 가요성 부재를 포함한다. 적어도 하나의 가요성 부재는 스프링 로드형 장치일 수도 있다. 안테나는 펴진 위치로 부터 접힌 위치로 가요성 부재를 이동할 수 있으며, 가요성 부재는 안테나 형태의 불규칙에 기인하여 안테나의 이동과 실질적으로 직교 방향으로 이동한다. 윙(74)가 안테나로부터 바깥쪽으로 눌러지고 복귀되면, 윙(74)는 증가력을 인가하며 휴지 위치로 복귀되도록 동작한다. 원통형으로 형성될 수 있는 부싱(40)의 하단(76)은 제2 직경보다 작은 직경을 가지므로, 접힌 위치로부터 펴진 위치로의 안테나 동작을 한정한다.
더우기, 펴진 위치로이동할 때, 링(72)는 제1 부분 전의 윙(74)를 통과하며, 링이 윙(74)를 통과할 때 윙(74)에 의해 사용되는 스프링력의 증가 및 감소는 안테나가 완전히 접힌 무선 전화로 촉각(tactail) 또는 멈춤쇠(dentent) 피드백을 제공한다. 링(72)가 윙(74)를 통과한 후, 윙(74)는 접촉 팁(78) 안쪽으로 이동한다. 그 결과, 링(72)는 윙(74)에 의해 사용되는 힘에 의해 윙(74)와 부싱의 하단(76) 사이에 지지된다.
(도6에 나타난 참조 번호(86)으로 붙여진 부분은 도8에 대응하는 논리에서 설명된다.)
본 기술 분야의 숙련자는 접힌 위치로의 안테나의 이동을 한정하는 수단은 다른 수단, 예를 들어, 안테나 상에 형성된 제2 링에 의해 성취될 수 있으며, 부싱은 윙(74)가 안테나를 지지하는데 필요치 않다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를들어, 하부 페룰(70)은 그것을 둘러싸는 오목한 링에 형성되며, 오목한 링에서 휴지하는 윙(74)는 펴지 위치에서 안테나를 지지할 수 있다.
도7은 안테나가 접힌 위치에 있을 때의 도 4에 도시된 회로 보드(24), 접지 단자(38) 및 안테나 조립체(26)의 일부의 부분적 횡단면도이다. 이 도면은 특히 제2결합 위치에서 안테나와 전기적으로 결합될 뿐만 아니라, 접힌 위치에서 안테나를 지지하는 접지 단자(38) 및 지지 튜브(52)의 특성을 도시한다.
접지 단자(38)은 강성 부재(82;rigid member) 및 가요성 부재(80)을 포함한다. 이러한 2개의 부재들은 단일 금속판으로 일체적으로 형성될 수 있거나 접지 단자를 구성하는 2개의 개별 소자일 수 있다. 강성 부재(82)는 강성 부재(82)뿐만 아니라, 회로 보드(24)에 부착될 수 있으며, 강성 부재(82)는 강성 부재(82)에 상대적으로 이동할 수 있다. 가요성 부재(80)은 예를 들어, 판 스프링 또는 스프링 로드형 장치일 수 있으며, 강성 부재에 실질적으로 직교 방향으로 이동할 수 있다. 안테나가 펴진 위치에서 접힌 위치로 이동하면, 하부 페룰(70)은 접지 단자(38) 내로 이동하며, 하부 페룰(70)은 가요성 부재가 안테나의 이동에 대해 실질적으로 직교 방향으로 이동하도록 한다
하부 페룰(70)은 그 상부에 형성된 벌지 예를 들어, 링(72)을 가지며, 안테나가 접힌 위치로 이동할 때, 벌지는 가요성 부재(80)를 통해 미끄러지며, 무선 전화가 완전히 접힌 위치에 이르렀다는 것을 느끼고 인식할 수 있다는 것을 안테나에 인가된 증가된 스프링력으로 변형한다. 벌지가 가요성 부재(80)을 클리어한 후, 안테나의 힘이 감소되어 완전히 접힌 위치에 이르렀다는 것을 사용자에게 통보한다. 가요성 부재(80)은 완전히 접힌 위치에서 결합 위치에 대해 힘을 지속적으로 사용하여, 강성 부재(82)에대해 제1 결합 위치를 지지한다.
더우기, 강성 부재(82)는 튜브(52)가 조립 중에 접지 단자(38) 내로 삽입되는 경우, 튜브(52)의 단부를 접는 구부러진 단부(88)를 갖는다. 튜브(52)의 삽입된 단부를 누르는 구부러진 단부(88)은 이러한 단부를 적소에 지지한다. 따라서, 튜브의 단부를 지지하는데 분리 고착 수단이 필요치 않으므로, 회로 보드 공간을 절약하고 조립이 용이하다.
도8 및 도9는 안테나가 각각 펴진 위치 또는 접힌 위치일 때의 도3 및 도4에 도시된 회로 보드, 피드 단자 및 안테나 조립체의 일부의 부분적 횡단면도이다. 이들 도면은 특히 일체적 피드 접촉 및 도 2에 도시된 스위치(32)로서 사용될 수 있는 스위치의 특성을 도시한다.
회로 보드(24)는 그 상부에 형성된 패드(84)를 갖는다. 패드(84)는 스위치의 한 부분이다. 패드는 예를 들어 매칭 회로(30) 또는 특히 L1과 전기적으로 결합될 수 있다.
피드 단자(36)은 회로 보드(24)에 부착되며, 그 이동이 안테나의 물리적 위치, 예를 들어 판 스프링으로서 작용하는 가요성 암(86)에 동작적으로 대응하는 부재를 포함할수 있다. 가용성 암(86) 및 윙(74)는 공지된 스탬핑 기술을 사용하여 단일 금속판으로 형성될 수 있다. 가요성 암(86)은 패드(84)에 관련하여 배치되면 스위치의 다른 부분을 형성한다. 가요성 암(86) 또는 피드 단자(36)은 예를 들어, 매칭 회로(30) 또는 특히, C와 전기적으로 결합될 수 있다.
휴지 위치에서의 가요성 암(86)은 펴진 위치로부터 접힌 위치로의 이동시 안테나의 경로 내로 돌출된다. 따라서, 이 실시예에서, 스위치는 통상 개방된다. 더우기, 안테나가 수축 위치에 있을 때 스위치가 정상적으로 개방되도록, 스위치가 윙(74) 아래에 위치되어 있다. 다른 구성도 가능하다. 예를 들어, 도시된 실시예에서 접지 단자(38)이 배치되어 있는 전기적 접촉이 회로 보드의 반대쪽 단부에 위치되는 경우, 스위치는 접힌 위치에서 폐쇄된다.
가요성 암(86)이 안테나의 경로 내에 배치되기 때문에, 선형 발산 소자(58)은 접힌 위치로부터 그 이동 중에 가요성 암(86)을 접촉시키며, 가요성 암(86)을 패드(84)에 접촉시킨다. 도 9는 직접 전기 접촉을 이루도록 패드(84)를 접촉시키는 가요성 암(86)을 도시한다. 결과적으로, 안테나가 물리적 위치 중 한 위치에 있으며 가요성 암(86)은 패드(84)와 전기적으로 결합되지 않으므로 스위치를 개방 위치로 위치시키며, 안테나의 2가지 위치 중 나머지 위치에 있게 되면, 가요성 암(86)은 패드(84)와 전기적으로 결합되어 스위치를 폐쇄 위치로 위치시킨다.
더우기, 가요성 암(86) 및 칼라(66)은 안테나가 접힌 위치에 있을 때 직접 물리적 전기적으로 접촉되도록 배열된다. 따라서, 피드 단자(36)은 제2 결합 위치와 전기적으로 결합된다.
도 10에 도시된 일반적 전기적 구성을 참조하여 제3 실시예의 무선 전화를 기술하기로 한다. 이미 참조하여 상술된 유사한 소자의 불필요한 중복 및 설명을 피하기 위해 동일한 참조 번호가 적절한 곳에 사용되었다. 이후, 상술된 실시예와 비교할 때 제3 실시에의 상당한 차이가 기술될 것이다.
도 10은 특히 스위치(32)의 다른 실시예를 도시하였다. 스위치(32)는 피드 단자(36)과 무선 회로(28) 사이에 매칭 회로(30)에 병렬 구성으로 전기적으로 결합된 다이오드(102)를 포함한다. 스위치(32)는 로드(46)을 포함하는 센서(48)을 포함한다.
저항기(100)을 통해 다이오드(102)의 캐소드에 바이어스 전압 VB가 인가된다. VB는 접지 전위에 대해 음이다. 더우기, 차단 캐패시터(106 및 108)은 바이어스 전압과 무선 회로(28) 및 바이어스 전압과 복합 안테나(42) 사이에 각각 결합된다. 피드 단자(36)과 무선 회로(28) 사이에 전기적으로 결합된다. 차단 캐패시터(107)은 인덕터(104)와 직렬로 결합된다. 차단 캐패시터(107)은 병렬 인덕터(104)를 통하는 소정의 직류 없이 다이도드(102) 양단에 직류 전위가 가해진다. 특정 실시예에서, 칼라(66) 및 하부 페룰(70)은 도전성 로드(46)과 직접 물리적 전기적으로 접촉된다(도 5 참조).
이제, 스위치(32)의 동작이 기술될 것이다.
안테나가 펴지면, 피드 단자(36)은 하부 페룰(70)과 직접 물리적 전기적으로 접촉된다. 차단 캐패시터(106,107,108)은 무선 회로(28), 복합 안테나(42) 및 인덕터(104)에 직류가 유입되는 것을 방지한다. VB로부터 접지로의 완전한 전기적 경로가 없기 때문에,VB는 다이오드(102)를 순방향 바이어스시키지 않는다.
복합 안테나(42)가 완전히 접힌 위치로 이동될 때, 피드 단자(36)은 칼라(66)과 직접 물리적 전기적으로 접촉되며, 접지 단자(38)은 하부 페룰(70)과 직접 물리적 전기적으로 접촉된다. 결과적으로, 로드(46)은 접지 단자(38) 및 피드 단자(36)을 브리지시켜 VB로부터 접지로 완전한 전기적 경로를 형성한다. 직류는 접지 단자(38), 하부 페룰(70), 로드(46), 칼라(66), 피드 단자(36), 다이오드(102) 및 저항기(100)을 통해 음의 값 VB로부터 흐른다. 저항기(100)은 다이오드(102)를 통해 흐르는 직류의 크기를 결정한다.
순방향 바이어스 다이오드(102)는 인덕터(104)를 효과적으로 바이패스시키며 매칭 회로(30)을 바이패스시키는 저 저항 경로를 생성한다. 따라서, 로드(46)은 안테나의 위치를 검출하기 위한 센서로서 가능하므로, 다이오드가 검출된 위치에 대응하여 상태가 변경된다.
이제, 다이오드의 바이어싱 및 소자들의 선택시 무선 신호의 효과를 기술하겠다.
차단 캐패시터(106,107,108) 값은 캐패시터가 무선 주파수에서 본질적으로 단락 회로로서 나타나도록 선택된다.
펴진 위치에서, 역방향 바이어스 다이오드(102)는 무선 주파수에서 기생 캐패시턴스를 갖는다. 기생 캐패시터가 매칭 회로(30)의 임피던스 매칭 기능에 대한 효과를 방해하기 위해 인덕터(104)의 인덕턴스는 기생 캐피시턴스와의 병렬 조합이 매칭 회로(30)을 통하는 경로에 관련된 높은 임피던스 경로를 제공하도록 선택된다. 저항기(100)의 임피던스는 무선 주파수에서 매칭 회로(30)을 통하는 경로에 관련된 높은 임피던스 경로를 제공하도록 선택된다. 낮은 값의 저항기 임피던스가 선택되면, 높은 비교 임피던스를 제공하도록 직렬 인덕턴스 또는 전송 라인이 사용될 수도 있다.
무선 신호의 수신은 피드 단자(36)에서 수십 밀리볼트의 최대 크기를 가진 전위를 발생한다. 안테나가 접혀있을 때 다이오드가 순방향 바이어스되면, 수신된 신호의 저 전압은 VB에 제공된 바이어스를 극복하기에 충분히 크지 않다.
무선 회로(28)은 전송을 위해 무선 주파수 신호를 발생할 때 30 VPP의 범위의 전압을 발생한다. 안테나가 접힐 때 다이오드가 순방향 바이어스되면, 전송 신호의 큰 양의 스윙(swing)은 VB에 다이오드에 인가된 순방향 바이어스보다 크다. 그렇지만, PIN 다이오드는 그것이 온으로 바이어스되면 큰 전하 저장량을 가지지만, 전송 신호 스윙이 양일 때 순간적으로 역방향 바이어스가 인가되면, 다이오드는 전송 신호을 음으로 스윙시키기에 충분히 긴 짧은 시간 동안 순방향 전류를 도통시키기 시작하며 VB에 의해 제공된 순방향 바이어스를 강화한다.
안테나가 펴지면, 수신된 신호의 양의 전압 스윙 또는 전송된 신호의 음의 전압 스윙이 다이오드(102)를 제1 작은 주기 동안 도통시키지만, 반대 방향읠 전압 스윙은 차단된다. 차단된 전압은 차단 캐패시터(108) 양단의 음의 전위를 전개하며, 다이오드(102)를 신속히 역방향 바이어스시킨다.
양호한 실시예에서, 무선 주파수는 약 900 MHz, 캐패시터 C는 2 pF, L1은 10nH, L2은 15 nH, 차단 캐패시터는 100 pF, 인덕터(104)는 33 nH, 저항기(100)은 2㏀, 다이오드(102)는 약 1.2 pF의 부유 캐패시턴스 및 약 0.2 내지 0.5 오옴의 순방향 바이어스 저항을 갖는 포지티브 진성 네거티브(PIN;positive-instrinsic-negative) 다이오드이다.
본 실시예의 스위치는 안테나의 위치를 감지하기 위해 기계적 센서를 추가하지 않고, 대신에 그 자체 위치를 감지하는데 안테나 자체를 사용하며, 기계적 스위치를 단순하고 신뢰성 있는 고체 상태의 다이오드로 대체하는 공지된 안테나 동작형 스위치 이상의 장점을 제공한다.
이제, 도11에 도시된 일반적 전기적 구성을 참조하여 제4 실시예의 무선 전화가 기술될 것이다. 도 11은 스위치(32)의 대안적 실시예를 특정적으로 도시한다. 이후, 제3 실시예와 비교하여 제4 실시예와의 상당한 차이점만을 기술하겠다.
스위치(32)는 다이오드(102) 및 로드(46)뿐만 아니라, 트랜지스터(116)을 포함한다. 트랜지스터(116)의 소스는 저항(100)과 결합되며, 드레인은 VB에 결합되며, 게이트는 저항(112)를 통해 피드 단자(36)에 결합된다. 차단 캐패시터(110)은 저항(102)와 인덱터(104), 다이오드(102) 및 매칭 회로(30)에 의해 형성된 3개의 병렬 경로 사이에 결합된다. 다른 레지스터(114)는 게이트 VB사이에 결합된다. 이 실시예에서는 차단 캐패시터(108)이 필요치 않다.
안테나가 펴지면, 트랜지스터(116)은 오프되며 VB로부터 직류가 흐르는 경로가 존재하지 않는다. 안테나가 접하면, 저항(114) 양단에 양의 전위가 나타나 음의 전위 VB, 접지 단자(38), 로드(46), 피드 단자(36), 저항(112) 및 저항(114)에 의해 형성된 전기적 경로를 통해 트랜지스터(116)을 온시킨다. 저항(112,114)는 로드(46)을 통해 흐르는 전류를 규정한다.
트랜지스터(116)이 온되기 때문에, 음의 전위 VB, L1,L2, 다이오드(102), 저항(100) 및 트랜지스터(116)에 의해 전기적 경로가 형성된다. 따라서, 순방향 바이어스 다이오드(102)는 안테나가 접힐 때 매칭 회로(30)을 바이패스시킨다.
본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 제3 및 제4 실시예 및 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어남 없이 스위치 구성의 다양한 변경 및 변형을 이해할 수 있을 것이다. 예로서, VB는 접지 전위에 대해 음일 수 있으며,다이오드(102)는 역방향일 수 있으며, 스위치는 매칭 회로는 바이패싱하지 않고 무선 전화의 다른 상태를 변화시키는데 사용될 수 있으며, 피드 접촉 및 접지 접촉 이외의 전기 접촉은 칼라 및 하부 페룰 이외의 지점에서 도전성 로드와 직접 전기적으로 접촉될 수 있다.
요약하면, 접힌 위치 및 펴진 위치 모두에서 송수신기와 접을 수 있는 복합 안테나 사이에 매칭 상태를 제공하며 소자들의 갯수 및 복잡성을 감소시키며 기계적 부품을 이동시킴으로써 신뢰성 및 제조능을 향상시키는 멋진 디자인으로 이루어지는 무선 통신 장치가 기술되었다. 무선 통신 장치는 또한 떨어졌을 때 손상이 방지된다. 안테나의 위치에 대응하는 스위치에 따라 재구성되는 매칭 회로는 매칭 상태를 제공한다. 더우기, 스위치는 피드 단자 또는 무선 안테나의 일부로서 일체적으로 형성될 수 있다.

Claims (9)

  1. 무선 통신 장치(20)에 있어서, 다이오드(102), 상기 다이오드에 결합된 전압원(VB), 및 제1위치 및 제2 위치에/로부터 이동가능한 안테나(42)를 포함하되, 상기 안테나의 이동이 상기 다이오드와 상기 전압원 사이의 전기적 경로를 완성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 위치는 접힌 위치이며, 상기 접힌 위치로의 이동이 전기적 경로를 완성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압원은 상기 전기적 경로가 완성될 때 상기 다이오드를 순방향 바이어스하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전압원은 직류 전압원인 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다이오드와 상기 전압원 사이의 상기 전기적 경로는 안테나인 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 병렬 접속으로 상기 다이오드에 결합된 매칭 회로(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서, 병렬 접속으로 상기 전압원에 결합된 무선 회로(28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다이오드가 결합되는 제1 접촉부(36), 및 상기 전압원이 결합되는 제2 접촉부(38)을 더 포함하되, 상기 다이오드 및 상기 전압원은 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부 사이에 직렬 접속으로 결합되며, 상기 제1 위치는 펴진 위치이며, 상기 제2 위치는 접힌 위치이며, 상기 접힌 위치에서 안테나는 상기 제1 접촉부 및 제2 접촉부와 직접 전기적 접촉을 이루어 상기 다이오드와 상기 전압원 사이에 상기 전기적 경로를 완성하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전압원과 상기 다이오드 사이에 결합되며, 상기 제1 접촉부와 결합된 게이트를 갖는 트랜지스터(116)를 더 포함하되, 상기 접힌 위치에서 상기 안테나는 상기 트랜지스터를 온시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
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