KR100738265B1 - Substrate antenna - Google Patents
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Abstract
소정 두께를 갖는 절연 기판 (404) 위에 지지되는 한 개 이상의 도전성 트레이스 (402) 를 포함하는 기판 안테나 (400) 에 관한 것이다. 관심 파장, 연결 소자, 및 할당된 공간에 의거하여 적절한 치수가 트레이스의 길이 및 폭에 대하여 선택된다. 지지 기판 (404) 은 일반적으로 안테나가 사용되는 장치와 관련된 접지면 (502) 과 수직이며 오프셋되어 장착된다. 트레이스는 한 끝단에서 도전성 패드 (408) 에 전기적으로 접속된다. 안테나용 신호 피드 (410) 는 도전성 패드 (408) 에 접속된다. 기판 안테나는 적절한 대역을 제공하는 매우 얇고 컴팩트한 구조를 이용한다. 안테나의 컴팩트 정도 및 보다 다양하고 유용한 형태로 인해 기판 안테나는 무선 장치용 내부 안테나로서 매우 효율적으로 사용될 수 있다.A substrate antenna 400 comprising one or more conductive traces 402 supported over an insulating substrate 404 having a predetermined thickness. Based on the wavelength of interest, the connecting elements, and the space allocated, appropriate dimensions are selected for the length and width of the trace. The support substrate 404 is mounted perpendicular to and offset from the ground plane 502 generally associated with the device in which the antenna is used. The trace is electrically connected to conductive pad 408 at one end. The signal feed 410 for the antenna is connected to the conductive pad 408. The substrate antenna uses a very thin and compact structure that provides the appropriate band. Due to the compactness and more versatile and useful form of the antenna, the substrate antenna can be used very efficiently as an internal antenna for a wireless device.
Description
기술분야Field of technology
본 발명은 일반적으로 무선 장치용 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판 장착 안테나에 관한 것이다. 본 발명은, 또한 향상된 치수, 커플링, 대역, 및 방사 특성들을 갖는 무선 장치용 내부 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention generally relates to antennas for wireless devices, and more particularly, to a board mounted antenna. The present invention also relates to an internal antenna for a wireless device having improved dimensions, coupling, band, and radiation characteristics.
관련 기술의 설명Description of the related technology
안테나는 무선 통신 장치 및 시스템의 중요한 구성요소이다. 안테나는 여러가지 형태 및 크기로 이용가능하지만, 각각은 동일한 기본적인 전자기 원리에 따라 동작한다. 안테나는 유도파 (guided wave) 와 자유 공간파 간의 또는 그 반대 간의 천이 영역 (region of transition) 과 연관된 구조를 갖는다. 일반적인 원리로서, 개방된 전송 라인을 따라 이동하는 유도파는, 전자기파로도 알려진 자유 공간파로서 방사하게 된다.Antennas are an important component of wireless communication devices and systems. Antennas are available in many shapes and sizes, but each operates according to the same basic electromagnetic principles. The antenna has a structure associated with a region of transition between a guided wave and a free space wave or vice versa. As a general principle, guided waves traveling along an open transmission line radiate as free space waves, also known as electromagnetic waves.
최근에, 핸드-헬드 (hand-held) 와 이동 셀룰러 및 개인 통신 서비스 (PCS) 전화기와 같은 개인용 무선 통신 장치의 사용이 증가함에 따라, 이러한 통신 장치를 위한 적절한 소형 안테나의 필요성이 증가되었다. 최근의 집적회로 및 배터리 기술 발전으로 인해 통신 장치의 크기 및 무게가 과거 수년에 비하여 급격히 감소될 수 있었다. 크기 감소가 여전히 요구되는 것은 통신 장치의 안테나 영역이다. 이것은 안테나의 크기가 장치 크기를 줄이는데 있어서 중요한 역할을 할 수 있기 때문이라는 사실에 기인한다. 또한, 안테나 크기 및 형태는 장치 미학 및 제조 비용에 영향을 준다.Recently, as the use of personal wireless communication devices such as hand-held and mobile cellular and personal communication service (PCS) telephones has increased, the need for suitable small antennas for such communication devices has increased. Recent advances in integrated circuit and battery technologies have allowed the size and weight of communication devices to be drastically reduced over the past few years. Still required to reduce size is the antenna area of the communication device. This is due to the fact that the size of the antenna can play an important role in reducing the device size. In addition, antenna size and shape affects device aesthetics and manufacturing costs.
무선 통신 장치용 안테나를 설계하는데 있어서 중요한 팩터는 안테나 방사 패턴이다. 전형적인 응용에서, 통신 장치는 상기 장치로부터 여러 방향으로 위치할 수 있는 또 다른 장치 또는 기지국, 허브, 또는 위성과 통신할 수 있어야 한다. 결국, 이러한 무선 통신 장치용 안테나는 적절한 전방향성 방사 패턴, 또는 국부적 수평 (local horizon) 으로부터 위쪽으로 연장하는 패턴을 가질 필요가 있다.An important factor in designing an antenna for a wireless communication device is the antenna radiation pattern. In a typical application, a communication device should be able to communicate with another device or base station, hub, or satellite, which may be located in various directions from the device. In turn, such antennas for wireless communication devices need to have a suitable omnidirectional radiation pattern, or pattern extending upward from the local horizon.
무선 통신 장치용 안테나를 설계하는데 있어서 또 다른 중요한 팩터는 안테나의 대역이다. 예를 들어, PCS 통신 시스템에 사용되는 전화기와 같은 무선 장치는 1.85 내지 1.99 GHz 의 주파수에서 동작하고, 따라서 7.29 퍼센트의 유용한 대역을 필요로 한다. 전형적인 셀룰러 통신 시스템에 사용되는 전화기는 824 내지 894 MHz 의 주파수에서 동작하며, 이것은 8.14 퍼센트의 대역을 요한다. 따라서, 이러한 종류의 무선 통신 장치에 사용하기 위한 안테나는 적절한 대역 요구사항을 충족시키도록 설계되어야 하며, 그렇지 않으면, 통신 신호가 상당히 감쇠된다.Another important factor in designing an antenna for a wireless communication device is the band of the antenna. For example, wireless devices such as telephones used in PCS communication systems operate at frequencies between 1.85 and 1.99 GHz and thus require 7.29 percent useful band. Telephones used in typical cellular communication systems operate at frequencies between 824 and 894 MHz, which requires 8.14 percent of the band. Thus, antennas for use in this type of wireless communication device must be designed to meet the appropriate bandwidth requirements, otherwise the communication signal will be significantly attenuated.
무선 통신 장치에 흔히 사용되는 한 종류의 안테나는 휩 안테나 (whip antenna) 인데, 이것은 사용되지 않을 때 장치 내로 쉽게 들어간다. 그러나, 휩 안테나에는 여러가지 단점이 있다. 흔히, 휩 안테나는 장치 내로 들어갈 때 또는 사용하기 위해 꺼낼 때 물체, 사람들과 접촉함으로써 손상을 받기 쉽다. 이러한 손상을 최소화하기 위해, 휩 안테나가 접어질 수 있게 (retractable) 설계되더라도, 장치의 전차원을 통해 돌출할 수 있고 장치의 일부 영역내에서는 향상된 피처 (features) 및 회로의 배치에 방해가 될 수 있다. 또한 장치 내로 들어갈 때 필요 이상으로 큰 최소한의 장치 수용 면적을 요할 수도 있다.One type of antenna commonly used in wireless communication devices is a whip antenna, which easily enters the device when not in use. However, whip antennas have several disadvantages. Often, whip antennas are susceptible to damage by contact with objects, people, when entering a device or taken out for use. To minimize this damage, even if the whip antenna is designed to be retractable, it can protrude through the entire dimension of the device and interfere with the placement of enhanced features and circuitry within some areas of the device. have. It may also require a minimum device receiving area that is larger than necessary when entering the device.
휩 안테나는 대개, 휩 안테나가 전화기로 들어갈 때 활성화되는 짧은 나선형 안테나와 함께 사용된다. 나선형 안테나는 적절한 방사 커플링 특성을 유지하기 위한 동일한 방사기 길이를 보다 컴팩트한 공간으로 제공한다. 나선형 안테나가 더 짧긴 하지만, 미학에 영향을 주고 다른 물체에 부딪히며, 무선 장치의 표면으로부터 상당한 길이로 여전히 돌출된다. 이러한 안테나를 무선 장치 내에 위치시키기 위해서는 상당한 체적이 필요하며, 이것은 바람직하지 못하다.A whip antenna is usually used with a short spiral antenna that is activated when the whip antenna enters the phone. The helical antenna provides the same radiator length in a more compact space to maintain proper radiation coupling characteristics. Although the helical antenna is shorter, it affects aesthetics and hits other objects and still protrudes a considerable length from the surface of the wireless device. Significant volume is required to place such an antenna within a wireless device, which is undesirable.
무선 통신 장치에 사용하기에 적절할 수 있는 또 다른 형태의 안테나는 순응적 안테나 (conformal antenna) 이다. 일반적으로, 순응적 안테나는 이들이 장착되는 표면의 형태를 따르며 일반적으로 매우 낮은 프로파일을 나타낸다. 패치, 마이크로스트립, 및 스트립라인 안테나와 같이 여러 종류의 상이한 순응적 안테나가 있다. 특히, 마이크로스트립은 최근에 개인용 통신 장치에 사용되고 있다.Another type of antenna that may be suitable for use in a wireless communication device is a conformal antenna. In general, compliant antennas follow the shape of the surface on which they are mounted and generally exhibit very low profiles. There are many different kinds of compliant antennas, such as patch, microstrip, and stripline antennas. In particular, microstrips have recently been used in personal communication devices.
예를 들어, 무선 통신 장치에 사용하기에 적절할 수 있는 한 종류의 안테나는 반전된 F 모양의 안테나 ("inverted F" antenna) 이다. 그러나, 이러한 안테나는 여러가지 단점을 갖는다. 이것은 필요 이상으로 커지는 경향이 있으며, 보다 낮은 대역의 단점을 가지며, 바람직한 전방향성 방사 패턴이 부족하다.For example, one type of antenna that may be suitable for use in a wireless communication device is an "inverted F" antenna. However, such antennas have several disadvantages. This tends to be larger than necessary, has the disadvantage of lower bands, and lacks a desirable omnidirectional radiation pattern.
용어에서 제시하는 바와 같이, 마이크로스트립 안테나는, 흔히 방사기 패치라 하는 패치 또는 마이크로스트립 소자를 포함한다. 마이크로스트립 소자의 길이는 공명 주파수 (f0) 및 관련된 파장 (λ0) 과 비례하여 설정되고, 이것은 800 MHz 또는 1900 MHz 와 같은 관심 주파수 (frequency of interest) 와 정합하도록 선택된다. 흔히 사용되는 마이크로스트립 소자의 길이는 반파장 (λ0/2) 및 1/4 파장 (λ0/4) 이다. 몇몇 종류의 마이크로스트립 안테나가 최근에 무선 통신 장치에 사용되고 있지만, 여러 영역에서 추가적인 개선이 필요하다. 개선이 필요한 또 다른 영역은 전체적인 크기 감소이다. 특정한 개선이 필요한 또 다른 영역은 대역이다. 현재의 패치 또는 마이크로스트립 설계는 실질적인 크기에 있어서 대부분의 통신 시스템에 사용하기에 필요한 7.29 내지 8.14 퍼센트 이상의 대역 특성을 얻지 못하는 것으로 보인다.As the term suggests, microstrip antennas include patches or microstrip elements, commonly referred to as radiator patches. The length of the microstrip element is set in proportion to the resonance frequency f 0 and the associated wavelength λ 0 , which is selected to match a frequency of interest, such as 800 MHz or 1900 MHz. The length of the microstrip element commonly used is a half-wavelength (λ 0/2) and quarter wavelength (λ 0/4). Several types of microstrip antennas have been used in wireless communication devices recently, but further improvements are needed in many areas. Another area that needs improvement is the overall size reduction. Another area where specific improvements are needed is the band. Current patch or microstrip designs do not appear to achieve a band size greater than 7.29 to 8.14 percent needed for use in most communication systems in substantial size.
종래의 패치 및 스트립 안테나는 대부분의 무선 장치 내에서 발견되는 광범위한 접지면 근처에 배치될 경우, 추가적인 문제점을 갖는다. 접지면은 공명 주파수를 변경시켜, 반복이 불가능한 제조 설계를 발생시킬 수 있다. 또한, 핸드 로딩, 즉, 안테나 근처의 사용자 손 위치가 안테나의 성능 및 공명 주파수를 급격히 전환시킨다.Conventional patch and strip antennas have additional problems when placed near the broad ground plane found in most wireless devices. Ground planes can change the resonant frequency, resulting in a non-repeatable manufacturing design. In addition, hand loading, i.e., the position of the user's hand near the antenna, sharply switches the antenna's performance and resonance frequency.
방사 패턴은 상기한 바와 같이 통신 링크를 설정하는데 있어서 뿐만 아니라 무선 장치 사용자에 대한 정부 방사 표준과 관련해서도 매우 중요하다. 방사 패턴은 장치 사용자에 의해 최소량의 방사가 흡수될 수 있도록 제어 또는 조절되어야 한다. 무선 장치 사용자 근처에서 허용가능한 방사량에 대하여 여러가지 정부 표준이 설립되어 있다. 이러한 규제들 중 하나의 영향은 사용자에 대한 이론적 방사 노출 때문에 내부 안테나가 무선 장치 내의 많은 위치에 배치될 수 없다는 것이다. 그러나, 상기한 바와 같이, 현재의 안테나를 다른 위치에서 사용할 경우, 접지면 및 다른 구조가 흔히 이들의 효과적인 사용을 방해할 수 있다. Radiation patterns are very important not only in establishing a communication link as described above, but also in relation to governmental radiation standards for wireless device users. The radiation pattern must be controlled or adjusted so that the minimum amount of radiation can be absorbed by the device user. Various government standards have been established for allowable radiation in the vicinity of wireless device users. One effect of these regulations is that internal antennas cannot be located in many locations within a wireless device because of theoretical radiation exposure to the user. However, as noted above, when current antennas are used in other locations, ground planes and other structures can often prevent their effective use.
따라서, 최종 사용자를 위한 진보된 방사 요구사항 및 보다 상응하는 방사 패턴을 갖는 내부 무선 장치 안테나 구조를 얻기 위해, 안테나를 제조하는 새로운 안테나 구조 및 기술이 필요하다. 동시에, 안테나는 대역 및 커플링 효율을 위해 진보된 통신 시스템 요구를 충족시킬 필요가 있으며, 무선 장치 내에서의 보다 융통성있는 컴포넌트 배치, 크게 향상된 미학, 및 감소된 안테나 손상을 제공할 수 있도록 내부 장착인 것이 더 유용하다.Accordingly, new antenna structures and techniques are needed to fabricate antennas in order to obtain internal radio device antenna structures with advanced radiation requirements and more corresponding radiation patterns for end users. At the same time, the antennas need to meet advanced communication system requirements for band and coupling efficiency, and are internally mounted to provide more flexible component placement, significantly improved aesthetics, and reduced antenna damage within wireless devices. Is more useful.
발명의 개요Summary of the Invention
무선 장치용 내부 안테나를 제조하는 관련 기술에서 발견되는 상기 및 다른 문제점들의 관점에서, 본 발명의 한가지 목적은 무선 장치 내부에 장착시 안테나에 감소된 크기 및 증가된 유연성을 제공하는 것이다.In view of the above and other problems found in the related art of manufacturing internal antennas for wireless devices, one object of the present invention is to provide the antennas with reduced size and increased flexibility when mounted inside a wireless device.
본 발명의 제 2 목적은 성능을 열화시킬 수 있는, 무선 장치 사용자와 안테나 간의 상호작용을 감소시키는 것이다.A second object of the present invention is to reduce the interaction between the wireless device user and the antenna, which can degrade performance.
본 발명의 한가지 장점은, 무선 장치 내에 순응적 장착 (conformal mounting) 가능한, 물리적으로 변형가능한 지지 기판을 제공한다는 것이다.One advantage of the present invention is that it provides a physically deformable support substrate capable of conformal mounting in a wireless device.
다른 장점으로는 무선 장치 내에 안테나를 연결 및 설치하는 수동적인 노동과 시간의 감소, 및 이러한 목적을 위해 필요한 케이블 및 커넥터 수의 감소를 들 수 있다. Other advantages include reduced manual labor and time for connecting and installing antennas in wireless devices, and a reduction in the number of cables and connectors required for this purpose.
이러한 목적과 다른 목적들, 및 장점들은 소정 두께를 가진 절연 기판 위에 지지되어 있는 한 개 이상의 도전성 트레이스를 포함하는, 무선 장치에 사용하기 위한 기판 안테나에서 실현된다. 무선 장치에 대한 관심 파장 및 할당된 공간에 기초하여, 트레이스 길이 및 폭에 대한 적절한 치수가 선택된다. 지지 기판은 장치 내의 회로 및 구성요소와 관련된 접지면으로부터 오프셋되며, 일반적으로 접지면에 수직으로 장착되고, 안테나가 함께 사용된다. 즉, 기판은 접지면의 에지 (edge) 에 인접하여 장착되고 90도 미만의 각도로 접지면의 면으로부터 오프셋된 면을 갖는다. 기판은 접지면의 바로 아래 또는 위에 위치하지 않는다.These and other objects, and advantages, are realized in a substrate antenna for use in a wireless device that includes one or more conductive traces supported over an insulating substrate having a predetermined thickness. Based on the wavelength of interest and the allocated space for the wireless device, appropriate dimensions for the trace length and width are selected. The support substrate is offset from the ground plane associated with the circuits and components in the device, and is generally mounted perpendicular to the ground plane, with the antenna being used together. That is, the substrate is mounted adjacent to the edge of the ground plane and has a surface offset from the plane of the ground plane at an angle of less than 90 degrees. The substrate is not located directly below or above the ground plane.
트레이스는 안테나용 신호 피드 (signal feed) 와 인터페이스하는 일단상의 도전성 패드에 전기적으로 연결된다. 도전성 패드가 사용되기 때문에, 신호 피드는 도전성 패드에 대하여 압력을 통해 전기적으로 접촉하는 로딩된 도전성 스프링 (conductive spring loaded), 스프링, 또는 클립형 장치를 포함한다. 이것은 보드가 무선 장치 내에 설치될 때, 케이블 또는 커넥터 등을 수동적으로 설치할 필요없이, 안테나로의 자동 접속을 가능하게 한다.The trace is electrically connected to a conductive pad on one end that interfaces with a signal feed for the antenna. Since conductive pads are used, the signal feed includes a conductive spring loaded, spring, or clipped device in electrical contact with the conductive pads through pressure. This enables automatic connection to the antenna when the board is installed in a wireless device, without the need to manually install cables or connectors or the like.
기판 안테나는 적절한 대역을 제공하는 매우 얇고도 컴팩트한 구조를 사용한다. 안테나의 컴팩트 정도 (compactness) 및 보다 다양하고 유용한 형태로 인하여, 기판 안테나는 무선 장치용 내부 안테나로서 매우 효율적으로 사용될 수 있다. 기판 안테나는, 하우징내의 가능한 많은 방해 피처 또는 구조에도 불구하고 이용가능한 공간을 활용하도록, 장치 하우징내에 배치될 수 있다. The substrate antenna uses a very thin and compact structure that provides the appropriate band. Due to the compactness and more versatile and useful form of the antenna, the substrate antenna can be used very efficiently as an internal antenna for a wireless device. The substrate antenna may be placed in the device housing to utilize the available space despite the many possible interference features or structures within the housing.
도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부한 도면과 함께 설명되며, 유사한 부재번호는 일반적으로 동일한 기능을 갖거나 그리고/또는 구조적으로 유사한 소자를 지정하며, 소자가 처음으로 나타나는 도면은 부재 번호의 제일 좌측 디지트(들)로 표시된다. Brief description of the drawings
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is described in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals generally designate elements that have the same function and / or are structurally similar, and the drawing in which the element first appears is the leftmost digit (s) of the part number. Is displayed.
도 1a 및 도 1b 는 휩 및 외부 나선형 안테나를 갖는 휴대용 무선 전화기의 투시도 및 측면도.1A and 1B are perspective and side views of a portable cordless phone with a whip and an external spiral antenna.
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도 2a 및 도 2b 는 힙 및 외부 나선형 안테나를 갖는 또 다른 휴대용 무선 전화기의 투시도 및 측면도.2A and 2B are perspective and side views of yet another portable cordless phone having a hip and an external spiral antenna;
도 3a 및 도 3b 는 도 1b 전화기의 단면도 및 측면도를 내부 회로와 함께 도시한 도.3A and 3B illustrate a cross-sectional and side view of the FIG. 1B telephone, with internal circuitry;
도 3c 는 도 2b 전화기의 측단면을 내부 회로와 함께 도시한 도.3C is a side cross-sectional view of the phone of FIG. 2B with an internal circuit;
도 4a 내지 4c 는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 안테나를 도시한 도.4A-4C illustrate a substrate antenna in accordance with one embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명을 이용하는 도 1b 전화기의 측단면도 및 후면도.5A and 5B are side cross-sectional and back views of the FIG. 1B telephone utilizing the present invention.
도 5c 는 본 발명을 이용하는 도 1b 전화기의 측평면도.5C is a side plan view of the FIG. 1B telephone employing the present invention.
도 6 은 도 5a 전화기의 측단면도를 본 발명의 다른 실시예와 함께 도시하는 도.FIG. 6 is a side cross-sectional view of the telephone of FIG. 5A in conjunction with another embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7h 는 본 발명의 여러가지 다른 실시예를 도시하는 도.7A-7H illustrate various other embodiments of the present invention.
바람직한 실시예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment
반전된 F 형 안테나와 같은 종래의 마이크로스트립 안테나는 개인 통신 장치에서 잠재적으로 사용가능한 몇가지 특성을 가지며, 셀룰러 및 PCS 전화기와 같은 무선 통신 장치에서 이러한 종류의 안테나가 유용해지기 위해서는 다른 분야에서의 추가적인 개선이 또한 필요하다. 개선이 필요한 또 한가지 분야는 대역폭이다. 일반적으로, PCS 및 셀룰러 전화기는 안정적으로 동작하기 위해, 실질적인 크기의 마이크로스트립 안테나로 현재 이용가능한 것보다 넓은 대역폭을 요한다.Conventional microstrip antennas, such as inverted F-type antennas, have some properties that are potentially available in personal communication devices, and are useful in other areas to make these types of antennas useful in wireless communication devices such as cellular and PCS telephones. Improvement is also needed. Another area that needs improvement is bandwidth. In general, PCS and cellular telephones require wider bandwidths than are currently available with microsized antennas of substantial size in order to operate reliably.
개선이 필요한 또 다른 분야는 마이크로스트립 안테나의 크기이다. 예를 들어, 마이크로스트립 안테나의 크기 감소로 인해 무선 통신 장치는 보다 컴팩트해지고 미학적이 될 수 있다. 실제로, 이것이, 이러한 안테나가 무선 통신 장치에 사용될 수 있을지의 여부를 결정할 수도 있다. 종래의 마이크로스트립 안테나의 크기 감소는 사용되는 절연 기판의 두께를 줄이거나 절연 상수값을 증가시키는 것에 의해 가능하며, 그에 의해, 필요한 길이가 짧아진다. 그러나, 이것은 안테나 대역을 감소시키는 바람직하지 못한 영향이 있으며, 이에 따라, 무선 통신 장치용으로 적절하지 못하게 된다.Another area that needs improvement is the size of the microstrip antenna. For example, the reduced size of the microstrip antenna can make the wireless communication device more compact and aesthetic. Indeed, this may determine whether such an antenna can be used in a wireless communication device. The size reduction of conventional microstrip antennas is possible by reducing the thickness of the insulating substrate used or by increasing the insulation constant value, whereby the required length is shortened. However, this has the undesirable effect of reducing the antenna band, thus making it unsuitable for wireless communication devices.
게다가, 패치 방사기와 같은 종래의 마이크로스트립 안테나의 필드 패턴은 통상적으로 방향성을 갖는다. 대부분의 패치 방사기는 안테나에 대한 국부적 수평에 대하여 상부 반구쪽에서만 방사한다. 이 패턴은 장치의 이동에 따라 이동하거나 회전하며 커버리지 (coverage) 에 바람직하지 못한 널 (null) 을 발생시킬 수 있다. 따라서, 마이크로스트립 안테나는 많은 무선 통신 장치에 사용하기에 그다지 적절하지 않았다.In addition, field patterns of conventional microstrip antennas, such as patch emitters, are typically directional. Most patch emitters emit only from the upper hemisphere with respect to the local horizontal to the antenna. This pattern moves or rotates as the device moves and can cause undesirable nulls in coverage. Thus, microstrip antennas were not very suitable for use in many wireless communication devices.
본 발명은 상기한 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 본 발명은 무선 통신 장치에 사용하기에 바람직한 다른 특성을 유지하는 한편 안테나 설계에 적절한 대역 및 감소된 크기를 제공하는 기판 안테나에 관한 것이다. 본 발명의 기판 안테나는 휴대용 전화기와 같은 무선 또는 개인용 통신 장치의 최상위면 근처에 형성되거나, 지지 포스트, I/O 회로, 키패드 등과 같은 무선 장치의 다른 소자에 인접하여 또는 그 뒤에 장착될 수 있다. 기판 안테나는 또한 무선 장치의 표면상에 또는 하우징을 형성하는 플라스틱내에 내장되는 것과 같이, 직접적으로 형성될 수 있다.The present invention provides a solution to the above problem. The present invention relates to a substrate antenna that provides a band and reduced size suitable for antenna design while maintaining other desirable characteristics for use in a wireless communication device. The substrate antenna of the present invention may be formed near the top surface of a wireless or personal communication device such as a portable telephone, or may be mounted adjacent to or behind other elements of the wireless device such as support posts, I / O circuits, keypads, and the like. The substrate antenna may also be formed directly, such as embedded in the plastic forming the housing or on the surface of the wireless device.
무선 또는 외부 나선형 안테나와 달리, 본 발명의 기판 안테나는 물체 또는 표면과의 접촉에 의한 손상에 민감하지 않다. 이 안테나는 또한 진보된 피처 및 회로에 필요한 내부 공간을 소모하지 않으며 장치 내로 들어갈 때 넓은 수용 체적을 요하지 않는다. 본 발명의 기판 안테나는 자동화 및 최소의 수동적인 노동을 이용하여 제조될 수 있는데, 이것은 비용을 감소시키고 신뢰성을 향상시킨다. 게다가, 기판 안테나는 거의 전방향성 패턴을 방사하는데, 이로 인해, 기판 안테나가 많은 무선 통신 장치에서 적절해진다.Unlike wireless or external spiral antennas, the substrate antennas of the present invention are not sensitive to damage by contact with objects or surfaces. This antenna also does not consume the internal space needed for advanced features and circuits and does not require a large receiving volume when entering the device. The substrate antenna of the present invention can be manufactured using automation and minimal manual labor, which reduces costs and improves reliability. In addition, the substrate antenna emits an almost omni-directional pattern, which makes the substrate antenna suitable for many wireless communication devices.
넓은 의미에서, 본 발명은 개인용 통신 장치, 무선 전화기, 무선 모뎀, 팩스 장치, 휴대용 전화기, 호출기, 메시지 방송 수신기 등과 같은 어떠한 무선 장치에도 실현될 수 있다. 이러한 환경으로는 셀룰러, PCS 또는 다른 상업용 통신 서비스에 사용되는 바와 같은 휴대용 또는 핸드 헬드 무선 전화기가 있다. 상응하는 상이한 수용 형태 및 스타일을 갖는 다양한 무선 전화기가 업계에 공지되어 있다.In a broad sense, the present invention can be realized in any wireless device such as a personal communication device, a wireless telephone, a wireless modem, a fax device, a portable telephone, a pager, a message broadcast receiver and the like. Such environments include portable or handheld cordless telephones, such as those used in cellular, PCS or other commercial communications services. Various cordless telephones with corresponding different receiving forms and styles are known in the art.
도 1 및 도 2 는 상기한 셀룰러 및 PCS 시스템과 같은 전형적인 무선 전화기를 도시한다. 도 1 (도 1a 및 1b) 에 도시된 전화기는 "clam shell" 형 또는 폴더형 전화기이고, 도 2 (도 2a 및 2b) 에 도시된 전화기는 전형적인 직각형 또는 "bar" 형 전화기이다. 이들 전화기는 상기한 셀룰러 및 PCS 시스템과 같은 무선 통신 시스템에 사용되는 전형적인 무선 전화기이다. 이하의 설명에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명이 사용될 수 있는 다양한 무선 장치와 전화기 및 다른 형태 또는 스타일을 포함하는 관련 물리 구성이 존재하므로, 이들 전화기는 단지 일례로서만 사용된다.1 and 2 show a typical wireless telephone such as the cellular and PCS system described above. The telephone shown in Fig. 1 (Figs. 1A and 1B) is a "clam shell" type or a clamshell type telephone, and the telephone shown in Fig. 2 (Figs. 2A and 2B) is a typical rectangular or "bar" type telephone. These telephones are typical wireless telephones used in wireless communication systems such as the cellular and PCS systems described above. As will be apparent from the description below, there are various wireless devices and telephones and related physical configurations, including other forms or styles, in which the present invention may be used, and therefore these telephones are used only as examples.
도 1a 및 도 1b 에서, 전화기 (100) 는 휩 안테나 (104) 및 나선형 안테나 (106) 를 지지하는 메인 하우징 또는 본체 (102) 를 갖는 것으로 도시된다. 안테나 (104) 는 일반적으로 안테나 (106) 와 공통 중심 축을 공유하도록 장착되고, 따라서 연장될 때 나선형 안테나 (106) 의 중심을 통해 연장되거나 돌출되지만, 이것이 적절한 동작을 위해 필요한 것은 아니다. 이러한 안테나는 관심 주파수 또는 이들이 사용되는 특정한 무선 장치에 사용하기 위한 주파수에 적절한 길이로 제조된다. 이들의 구체적인 설계는 관련 업계에 널리 공지되어 있으며, 알 수 있다.1A and 1B,
하우징 (102) 의 앞면은 또한 스피커 (110), 디스플레이 패널 또는 스크린 (112), 키패드 (114), 마이크로폰 또는 마이크로폰 개구 (116), 및 커넥터 (118) 를 지지하도록 도시되어 있다. 도 1b 에서, 안테나 (104) 는 무선 장치가 사용되는 동안에 흔히 접하는 연장된 위치에 있지만, 도 1a 에서, 안테나 (104) 는 하우징 (102) 내로 들어가 있는 것으로 도시되어 있다.The front side of the
도 2a 및 도 2b 에서, 전화기 (200) 는 전화기 (100) 용으로 도시된 바와 동일한 방식으로 휩 안테나 (204) 및 나선형 안테나 (206) 를 지지하는 메인 하우징 또는 본체 (202) 를 갖는다. 하우징 (200) 의 앞면은 또한 스피커 (210), 디스플레이 패널 또는 스크린 (212), 키패드 (214), 및 마이크로폰 또는 마이크로폰 개구 (216) 를 지지한다. 도 2a 에서, 안테나 (204) 는 연장된 위치로 도시되는 한편, 도 2b 에서, 안테나 (204) 는 하우징 (202) 내로 들어가 있는 것으로 도시되어 있다.2A and 2B,
상술한 바와 같이, 휩 안테나 (104 및 204) 는 여러가지 단점을 가진다. 한가지는, 사용시 연장될 때 표면 또는 다른 아이템에 접촉함으로써, 손상을 받기 쉽다는 것이다. 안테나 (104 및 204) 는 또한, 배터리와 같은 전원을 포함하여, 진보된 피처 및 회로를 위한 구성요소의 배치가 보다 제한되고 덜 유연성 있게 되는 방식으로 전화기의 내부 공간을 소모한다. 또한, 안테나 (104 및 204) 는 접어질 때 수용불가능하게 큰 최소 하우징 면적을 요할 수도 있다. 다른 방법으로, 안테나 (104 및 204) 는 접어질 때 크기를 감소시키기 위해 추가적인 망원부와 함께 구성될 수 있지만, 일반적으로 미관이 떨어지며, 취약하고 불안정하며 소비자에 의한 조작성이 떨어지는 것으로 인식될 것이다. 안테나 (106 및 206) 또한 사용시 다른 아이템 또는 표면과 접촉하는 단점이 있으며, 전화기 하우징 (102 및 202) 내로 각각 접어질 수 없다.As noted above,
명료성과 편의성을 위해, 이들 예시적 무선 전화기에 대해 본 발명의 이용을 설명한다. 그렇다고 해서, 본 발명이 이러한 예시적 환경의 애플리케이션에 한정되는 것은 아니다. 다음의 설명을 읽고나면, 당업자는 다른 환경에 본 발명을 구현하는 방법을 알 수 있다. 실제로, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 무선 통신 기능을 가진 호출기, 휴대용 팩스기, 휴대용 컴퓨터와 같은 무선 통신 장치에 본 발명이 이용될 수 있다는 것은 명백하다.For clarity and convenience, the use of the present invention is described for these exemplary wireless telephones. Nevertheless, the invention is not limited to applications in this exemplary environment. After reading the following description, those skilled in the art will know how to implement the invention in other environments. Indeed, it is clear that the present invention can be used in wireless communication devices such as, but not limited to, pagers with a wireless communication function, portable fax machines, portable computers.
이러한 각 전화기는 일반적으로 필요한 여러 기능을 수행하기 위해 한 개 이상의 회로 보드 위에 지지되는 다양한 내부 구성요소를 갖는다. 도 3a, 3b, 및 3c 는 전형적인 무선 전화기의 일반적인 내부 구조를 도시하는데 사용된다. 도 3a 는 하우징 (102) 내에 회로 또는 구성요소가 어떻게 지지되는지를 보기 위해, 도 1b 에 도시된 전화기를 한 쪽에서 볼 때의 단면을 나타낸다. 도 3b 는 하우징 (102) 내에 전형적으로 설치되는 회로 또는 구성요소의 관계를 보기 위해, 동일한 전화기를 키보드로부터 반대쪽인 뒤에서 볼 때의 단면을 나타낸다. 도 3c 는 도 2b 에 도시된 전화기를 한 쪽에서 볼 때의 단면부를 도시한다.Each of these phones typically has various internal components supported on one or more circuit boards to perform the various functions required. 3A, 3B, and 3C are used to show the general internal structure of a typical wireless telephone. FIG. 3A shows a cross section when the telephone shown in FIG. 1B is viewed from one side to see how a circuit or component is supported within the
도 3a 및 도 3b 에서, 회로 보드 (302) 는 집적회로 또는 칩 (304), 저항기 및 커패시터와 같은 개별적인 구성요소 (306), 및 여러가지 커넥터 (308) 와 같은 여러 구성요소를 지지하는 하우징 (102) 의 내부에 도시된다. 통상적으로, 패널 디스플레이 및 키보드는 보드 (302) 의 뒤쪽에 장착되고, 그 (도시되지 않은) 전선 및 커넥터는 스피커, 마이크로폰, 또는 다른 유사한 소자를 보드 (302) 상의 회로와 인터페이스한다. 안테나 (104 및 106) 는 한 쪽에 위치하며 특별한 전선 커넥터 및 클립을 이용하여 회로 보드 (302) 에 연결된다.In FIGS. 3A and 3B, the
특히, 회로 보드 또는 다른 구성요소를 하우징 내에 장착하기 위해, 소정 수의 지지 포스트 또는 스탠드 (310) 가 하우징 (102) 내에 사용된다. 한 개 이상의 지지 리지 (ridge) 또는 레지 (ledge; 311) 가 회로 보드를 지지하는데 사용될 수도 있다. 이들 포스트는, 주조 플라스틱의 주입 (injection molding plastic) 에 의해 형성되는 경우 또는 부착제나 공지되어 있는 다른 메커니즘을 이용해 제 위치에 고정되는 경우와 같이, 하우징의 일부로서 형성될 수 있다. 또한, 특히 하우징 (102) 의 일부를 고착시키기 위한 스크류, 볼트, 또는 유사한 패스너 (313; fasteners) 를 수용하는 하나 이상의 추가적 패스너 포스트 (312) 가 있다. 즉, 하우징 (102) 은 다중 부분 또는 메인 본체 부분 및 전자부품에 대한 커버를 사용하여 제조된다. 이후 패스너 포스트 (312) 는 하우징 부분을 함께 고착시키기 위한 소자 (313) 를 수용하는데 사용된다. 본 발명은 매우 효율적인 내부 안테나 설계를 제공하는 한편, 다양한 포스트 (310 또는 312) 에 용이하게 적응한다.In particular, a number of support posts or stands 310 are used in the
도 3b 의 확대도에 도시된 바와 같이, 회로 보드 (302) 는 일반적으로 상당히 복잡한 회로 상호접속 구조를 형성하기 위해 함께 결합된 도전체와 절연 기판의 수 개 교대층을 갖는 다중층 회로 보드로서 제작된다. 이러한 보드는 공지되어 있으며 당해 기술에서 이해된다. 전체 구조의 일부로서, 보드 (302) 는 중간 위치에서 보드내에 내장되거나 대부분 밑면상에 한 개 이상의 접지층 또는 접지면을 가진다.As shown in the enlarged view of FIG. 3B, the
무선 장치용 방사 패턴을 형성하는 것이 접지면과 안테나 (104, 106, 204, 206) 의 상호작용임을 출원인은 인식하였다. 안테나는 접지면을 효과적으로 여기시킨다. 즉, 휩 또는 나선형 안테나에서의 도전성 물질과 접지면간에는 공중으로 방사되어 통신 신호를 형성하는 전자기파를 발생시키는 전류가 존재한다. 또한 무선 장치에 의해 수신되는 입력 신호를 수신하는 것도 상기 조합이다. 이러한 이유와 다른 이유에서 출원인은, 무선 장치의 접지면에 대하여 적절히 배치된다면, 크고 덜 유용한 안테나가 더 작고 더 컴팩트한 안테나 소자로 대체될 수 있다는 것을 인식하였다.Applicants have recognized that forming a radiation pattern for a wireless device is the interaction of the ground plane with the
접지면에 대하여, 특히 소정량의 방사 실드 (radiaton shielding) 가 필요한 곳에 내부 안테나 위치를 생성하는 다른 시도가 있음에 또한 주의한다. 불행하게도, 이것은 보통의 셀룰러 및 PCS 에 사용하기 위해 충분한 동작 대역을 갖는 안테나에 저손실 정합을 생성하는 것을 불가능하게 한다. 그 결과 이러한 안테나는 덜 효율적이며 보다 낮은 이득을 갖고, 대개는 약 6 dB 정도로 이득이 감소된다.Note also that with respect to the ground plane there are other attempts to create internal antenna positions, particularly where a certain amount of radiation shielding is required. Unfortunately, this makes it impossible to create a low loss match in an antenna with sufficient operating band for use with normal cellular and PCS. As a result, these antennas are less efficient and have a lower gain, which is typically reduced by about 6 dB.
본 발명의 일실시예에 따라 구성되고 동작하는 기판 안테나 (400) 가 도 4a 내지 도 4c 에 도시되어 있다. 도 4a 및 4b 에서, 기판 안테나 (400) 는 스트립 또는 길게 연장된 도전체 (elongated conductor) 라고도 하는 도전성 트레이스 (402), 절연 지지 기판 (404), 및 신호 피드 영역 (406) 을 포함한다. 도전성 트레이스 (402) 는 한 개 이상의 트레이스가 서로 직렬로 전기 접속되어 원하는 안테나 방사기 구조를 형성하는 것처럼 제조되거나 관측될 수 있다. 트레이스 (402) 는 기판 (404) 한쪽 끝의 또는 끝에 인접한 신호 피드 영역 (406) 의 도전성 패드 (408) 에 전기적으로 접속된다.A
기판 (404) 은 이러한 용도를 위해 공지되어 있는 회로 보드 또는 유연성 있는 물질과 같은 절연 물질 또는 절연 기판으로부터 제조된다. 예를 들어, 작은 광섬유계 인쇄 회로 보드 (PCB) 가 사용될 수 있다. 다양한 물질이 기판 제조에 이용될 수 있다. 이용가능한 전형적인 상업용 광섬유, 페놀릭, 플라스틱, 또는 다른 인쇄 회로 보드 또는 기판 물질이 사용될 수 있다. 박판을 사용할 필요는 없지만, 변형가능하며 제 위치에 쉽게 배치될 수 있는 장점을 갖는다. 매우 얇은 광섬유 강화 테플론 시트는 상당량을 구부리거나 우회할 필요가 있는 박판용으로 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 얇은 물질은 안테나 특성이 전화기의 이동에 따라 변경되는 것을 막기 위한 강성 지지를 제공하지 못할 수도 있다. 전자공학 및 안테나 설계 기술에 숙련된 당업자는 원하는 절연 성질 또는 안테나 대역 특성에 의거하여 적절한 안테나 기판을 제조하는데 이용할 수 있는 여러 제품에 매우 친숙하다.
기판은 다른 도전성 표면으로부터 안테나 방사기 소자, 즉, 트레이스에 대한 지지 및 간격 수단 역할을 하거나 손 또는 다른 방사 흡수 또는 (티슈와 같은) 상호작용 물질로부터 최소 간격을 제공하는 역할을 한다. The substrate serves as a support and spacing means for antenna radiator elements, ie traces, from other conductive surfaces or to provide a minimum spacing from hands or other radiation absorbing or interacting materials (such as tissue).
트레이스는, 예를 들어, 안테나 소자를 제조하는데 유용한 것으로 알려진 구리, 동, 알루미늄, 은, 또는 금 또는 다른 도전성 물질 또는 화합물과 같은 도전성 물질로부터 제조된다. 이것은 플라스틱 또는 도전성 에폭시내에 내장된 도전성 물질을 포함할 수 있고, 기판 역할도 할 수 있다.Traces are made from conductive materials such as, for example, copper, copper, aluminum, silver, or gold or other conductive materials or compounds known to be useful for making antenna elements. It may comprise a conductive material embedded in plastic or conductive epoxy and may also serve as a substrate.
트레이스 또는 트레이스들은 여러 공지된 기술 즉, 도전성 물질의 표준 포토 에칭과 같은 기술, 플레이팅 그렇지 않다면 도전성 물질을 기판 위에 증착하는 기술, 또는 접착제 등을 사용하여 금속 박판과 같은 도전성 물질을 지지 기판 위에 증착하는 기술을 사용하여, 유전 또는 절연 기판상에 증착될 수도 있다. 또한, 공지되어 있는 코팅 또는 증착 기술을 이용하여, 성형가능한 플라스틱 지지 소자 또는 기판상에 금속 또는 도전성 물질을 증착할 수 있다.Traces or traces are deposited on a supporting substrate using a number of known techniques, such as standard photoetching of conductive materials, plating or otherwise depositing conductive materials on a substrate, or adhesives such as thin metal plates on a supporting substrate. Using techniques that make it possible to deposit on dielectric or insulating substrates. In addition, known coating or deposition techniques can be used to deposit metal or conductive materials onto a moldable plastic support element or substrate.
트레이스 (402) 의 길이는 우선적으로 기판 안테나 (400) 의 공진 주파수를 결정한다. 트레이스 (402), 또는 접속된 트레이스의 한 세트 또는 시리즈의 크기는 특별한 동작 주파수용에 적절하게 된다. 안테나를 구성하는데 이용되는 트레이스는, 관심 주파수에 대한 효과적인 파장 (λ) 의 약 1/4 인 도전성 소자를 제공하도록 증착된다. 당해 기술에 숙련된 당업자는 상응하는 송수신 회로에 임피던스를 정합하기 위해 그 길이를 λ/4 보다 조금 길거나 짧게 만드는 것의 이점을 알 수 있다. 또한, 아래에서 설명되는 노출된 케이블, 전선, 또는 클립과 같은 결합 소자는 안테나의 전체 길이에 기여하며, 트레이스의 치수를 선택할 때 고려된다.The length of the
기판 안테나 (400) 가 하나 이상의 주파수에서 통신할 수 있는 무선 장치와 함께 사용될 때, 트레이스 (402) 길이는 주파수 관계에 기초한다. 즉, 다중 주파수가 파장의 분수로서 관련된다면, 다중 주파수가 수용될 수 있다. 예를 들어, 한 주파수에 대한 λ/4 길이는 제 2 주파수에 대한 3λ/4 또는 λ/2 에 상응한다. 다중 주파수에 대하여 단일 방사를 이용하기 위한 이러한 관계는 당해 기술에서 잘 이해된다.When the
트레이스, 또는 트레이스들 (402) 의 두께는 횡전류 또는 모드를 방지하거나 최소화하기 위해 그리고 최소 안테나 크기 (두께) 를 유지하기 위해 파장의 작은 분수 순서로 되어 있다. 선택되는 값은 안테나 설계 기술에 공지되어 있듯이 안테나가 동작해야 하는 대역에 기초한다. 트레이스 또는 트레이스들 (402) 의 폭 또한 절연 기판 물질에서 한 파장 미만이고, 따라서 더 높은 차수의 모드가 여기되지 않을 것이다.The thickness of the trace, or traces 402, is in small fractional order of wavelength to prevent or minimize lateral current or mode and to maintain the minimum antenna size (thickness). The value chosen is based on the band within which the antenna should operate, as is known in the antenna design art. The width of the trace or traces 402 is also less than one wavelength in the insulative substrate material, and thus higher order modes will not be excited.
트레이스 (402) 의 전체 길이는 약 λ/4 지만, 트레이스는 접어지거나 구부러질 수 있고, 그렇지 않다면 이동해 온 방향으로 재설정되어 전체 안테나 구조가 λ/4 길이 미만이 될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 비교적 얇은 지지 기판과 결합된 얇은 도전체 치수 및 λ/4 미만의 전체 길이로 인해, 종래의 스트립 또는 패치 안테나에 비해 안테나의 전체 크기가 명백히 감소하고, 그에 따라, 개인용 통신 장치에 사용하기에 보다 적절해진다. 예를 들어, 이 치수를, 적절히 동작하기 위한 치수가 통상적으로 λ/4 이상인 종래의 마이크로스트립 안테나의 접지면과 비교해 본다.It should be noted that while the overall length of the
도 4a 및 도 4c 에 도시된 바와 같이, 도전성 패드 (408) 는 신호 피드 영역 (406) 내에 배치되며 트레이스 (402) 에 전기적으로 결합 또는 연결되어 있다. 일반적으로, 패드 (408) 및 트레이스 (402) 는, 필요한 것은 아니지만 동일한 제조 기술을 사용하여, 동일한 물질로 형성되고 가능한 단일체 또는 구조로서 형성된다. 패드 (408) 는 안테나 성능 또는 임피던스에 악영향을 미치지 않으면서 신호 전송의 목적을 위해 단지 트레이스 (402) 와 양호한 전기적 접촉을 형성하기만 하면 된다.As shown in FIGS. 4A and 4C, the
일부 구성에서, 트레이스는 회로 보드 및 신호원 또는 수신기를 향하게 되고, 다른 구성에서는 보드로부터 떨어져 향하게 된다. 후자의 경우에, 기판은 트레이스와 보드 사이에 배치된다. 이러한 상황에서, 도전성 패드 (408) 는, 기판 주위로 연장하는 전선 또는 다른 도전체를 필요로 하지 않으면서, 회로 보드로부터 직접적으로 용이하게 신호를 수신하도록 기판의 잘못된 위치에 배치될 수 있다. 많은 응용에 있어서, 이것은 더 복잡한 결합 및 설치 프로시저를 요구하기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 도 4c 에 도시된 바와 같이, 기판 (도 5a 에도 도시되어 있는 바와 같이) 및 기판을 통해 신호를 전송하는데 사용되는 도전성 비아의 대향측 상에, 제 2 컨택 패드 (410) 가 사용될 수도 있다.In some configurations, the traces are directed towards circuit boards and signal sources or receivers, and in other configurations, away from the boards. In the latter case, the substrate is placed between the trace and the board. In such a situation, the
신호 전송 피드는 패드 (408 및 410) 를 사용하여 기판 안테나 (400) 에 연결된다. 도전성 패드 (408 및 410) 를 사용함으로써 안테나는, 당해 기술에 공지된 스프링형, 또는 스프링 부착된 컨택트 또는 클립을 통하여 편리한 전기적 접속 및 신호 전송을 제공하는 방식으로 설치 및 동작할 수 있다. 이것은 특정한 커넥터의 수동 설치 필요성을 제거함으로써 또는 수동으로 안테나를 컨택트 구조내에 삽입함으로써 무선 장치의 구조 및 제조를 단순화한다. 이러한 형태의 전기적 접속은, 무선 장치의 또 다른 주파수로의 변경 또는 업그레이드 또는 수리를 위해 디솔더링 또는 특정한 커넥터 등으로 작업하지 않고, 필요할 때 안테나가 편리하게 대체될 수 있다는 것을 의미하기도 한다. 상기한 바와 같이, 스프링 컨택트는 안테나 또는 안테나 방사기 (트레이스) 의 전체 길이에 기여하며, 트레이스의 치수를 정할 때 고려된다.The signal transmission feed is connected to the
신호 피드는 회로 보드 (302) 위의 신호 처리 유닛 또는 (특별히 도시되지 않은) 회로로부터의 신호를 기판 안테나 (400) 에 결합한다. 여기서 회로라는 용어는, 당해 기술에 공지되어 있는 일반적 수신기, 전송기, 증폭기, 필터, 송수신기 등을 포함하는 공지된 신호 처리 회로에 의해 제공되는 기능에 관한 것임에 주의한다.The signal feed couples signals from a signal processing unit on
도 5a 및 도 5b 에서, 안테나 (104 및 106) 는 기판 안테나 (400) 로 대체되었다. 회로 보드 (302) 는, 당해 기술에서 다중층 보드 또는 인쇄 회로 보드 (PCB) 라 하는 것을 형성하도록, 구리 및 광섬유와 같은 도전성 다중층 및 절연 물질을 구비하는 것으로 도 5a 에 도시되어 있다. 이것은 금속 도전층 (508) 을 지지하거나 옆에 있는 절연물층 (506) 옆의 금속 도전층 (504) 의 윗면 또는 옆에 절연물층 (502) 으로서 도시된다. (도시되지 않은) 도전성 비아는 상이한 층 또는 레벨 위에서 다양한 도전체를 외부면위의 구성요소와 상호연결하는데 사용된다. 어떤 주어진 층 위에서의 에칭된 패턴은 그 층에 대한 상호접속 패턴을 결정한다. 이 구성에서, 층 (504 또는 508) 은, 당해 기술에 공지된 바와 같이, 보드 (302) 에 대한, 통상적으로 언급하는 바와 같은, 접지층 또는 접지면을 형성할 수 있다.5A and 5B,
안테나 (400) 는 회로 보드 (302) 에 인접하여 장착되지만, 접지면으로부터 오프셋되고 접지면에 실질적으로 수직인 기판 (404) 과 함께 배치된다. 이러한 배열은 안테나 (400) 용으로 매우 얇은 프로파일을 제공하여, 안테나가 매우 좁은 공간내에 그리고 하우징 (102) 의 표면 근처에 배치될 수 있게 된다. 예를 들어, 안테나 (400) 는 패스너 또는 장착 포스트 및 하우징 (102) 의 측면 (상위) 간에 배치될 수 있지만, 몇가지는 통상적인 마이크로스트립 안테나 설계를 이용하여 구현할 수 없다.
선택사항으로서, 이러한 포스트는 추가적 지지 메커니즘 또는 부착물을 필요로 하지 않으면서 자동적으로 안테나 (400) 를 위치시키고 지지하는데 사용될 수 있다. 일부 지지 수단은 기판을 제 위치에 배치하는데 필요하고, 이것은 매우 간단한 장착 메커니즘, 안테나 설치에 대한 노동 비용 감소 및 잠재적으로는 자동화된 어셈블리를 가능하게 한다. 기판이 제 위치에 장착될 수 있는 특성은 기판이 단순히 하우징에 대해 위치될 수 있게 한다. 회로 보드는 또한, 하우징의 개구 또는 패시지 (holes or passages) 를 통해 끼워지는 디스플레이 패널 또는 커넥터 (118) 의 압력 피트를 이용해 하우징에 대하여 위치될 수 있다.Optionally, such a post can be used to automatically position and support the
다른 방법으로, 기판 (404) 은 보드를 위치시키는데 사용될 수 있는 하우징 (102) 의 벽을 제조하는데 이용한 물질로 형성된 작은 브래킷, 포스트, 범프, 리지, 슬롯, 채널, 지지 압출부, 및 돌출부 등을 이용하여 무선 장치 내의 제 위치에 고착될 수 있다. 즉, 이러한 지지대는 사출 성형에 의해 제조될 때 장치 하우징의 벽에 주조되거나 형성된다. 이후 이러한 지지 소자는 상기 소자에 부착되어 있는 패스너를 이용하여 소자들 사이에 또는 소자들 내부에 기판이 삽입될 때 기판 (404) 을 제 위치에 유지할 수 있다. 하우징 (또는 지지 포스트) 의 벽에 형성된 리지 또는 탭은 보드의 에지 둘레에서 보드를 지지하는 것을 지원하기 위해 닫힐 수 있다 (snap). Alternatively, the
장착을 위한 다른 수단은 측벽 또는 무선 장치의 다른 일부 또는 소자에 대해 기판을 유지하기 위하여 부착제 또는 테이프를 이용하는 것이다.Another means for mounting is to use an adhesive or tape to hold the substrate relative to the sidewall or other portion or element of the wireless device.
도 5b 에 도시된 바와 같이, 기판 (404) 은 휘어지거나 굽어져 하우징의 형태와 거의 정합하거나 다른 소자, 피처, 또는 무선 장치 내의 구성요소를 수용할 수 있다. 기판은 설치되는 동안 이러한 형태로 제조되거나 변형될 수 있다. 박판을 사용함으로써 기판은 설치될 때 휘어지거나 굽어질 수 있으며, 이것은 인접한 표면에 대해 기판에 의한 일종의 장력 또는 압력을 발생시킬 수 있다. 이러한 압력은 일반적으로 다른 종류의 패스너 또는 스크류를 필요로 하지 않고 기판을 제 위치에 고착시키는 역할을 할 수 있다.As shown in FIG. 5B, the
그러나, 당해 기술에 숙련된 당업자는 본 발명이 적절히 동작하기 위해, 제조되거나 설치되는 동안 기판을 변형시키거나 휘게 할 필요가 없다는 것을 알 수 있다. 평면 기판 (straight planar substrate) 도 기저 구성으로서 매우 잘 기능한다. 다른 형태는 다양한 장착 조건을 수용할 수 있는 장점을 갖지만, 본 발명의 동작을 변경하지 않는다.However, those skilled in the art will appreciate that in order for the present invention to operate properly, there is no need to deform or warp the substrate during manufacture or installation. A straight planar substrate also functions very well as a base configuration. Other forms have the advantage of being able to accommodate a variety of mounting conditions, but do not alter the operation of the present invention.
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모든 것이 제 위치에 있다면, 장착용 백 커버 또는 판이 나사로 조여지거나, 볼트로 조여지거나, 그렇지 않으면, 제 위치에 고정 (fasten) 된다. 이것은 인접하는 회로 보드 및 커버 또는 고정되는 하우징의 일부를 단순히 설치하는 것에 의해, 하우징내에서 안테나 또는 기판을 붙드는 형태 (form of "capturing") 를 성취한다. 이러한 접근의 안테나에 대해 추가적인 패스너 또는 고정 소자는 불필요하다. 한 세트의 탭, 또는 유사한 돌출부가, 제 위치로 유지하는데 필요한 스크류 수를 줄이기 위해 일부 부분에서 커버와 인터페이스하는데 사용될 수 있다.If everything is in place, the mounting back cover or plate is screwed, bolted, or otherwise fastened in place. This achieves a form of "capturing" holding the antenna or substrate in the housing by simply installing a portion of the adjacent circuit board and cover or housing to which it is fixed. No additional fasteners or fixed elements are necessary for the antenna of this approach. A set of tabs, or similar protrusions, can be used to interface with the cover in some portions to reduce the number of screws needed to hold it in place.
도전성 패드 (408) 는 스프링, 스프링 컨택트 또는 클립 (510) 을 이용하여 보드 (302) 에 전기적으로 결합 또는 연결되며 인접하여 배치된다. 스프링 컨택트 또는 클립 (510) 은 솔더링 또는 도전성 부착제와 같은 공지된 기술을 이용하여 회로 보드 (302) 위에 장착된다. 클립 (510) 은 한 끝단에서 적절한 도전체 또는 도전성 비아에 전기적으로 연결되어 무선 장치 내에서 사용되는 한 개 이상의 원하는 송수신 회로와 신호를 송수신하고, 송수신 회로는 안테나 (400) 에 결합된다. 클립 (510) 의 다른 쪽 끝단은 일반적으로 자유 부동상태이며 회로 보드 (302) 로부터 안테나 (400) 가 배치되는 쪽으로 연장된다. 보다 상세하게, 클립 (510) 은 컨택트 패드 (408) 가 위치해 있는 트레이스 (402) 의 끝단에 인접하여 배치된다. 도면들에 도시된 바와 같이, 클립 (510) 은 원형으로 휘어져 안테나로부터 떨어져 있으며 이후 안테나 쪽으로 다시 향할 때까지 호의 모양을 나타낸다. 이러한 원형 호는 작업하기에 더 유연하고 단순한 구조를 제공한다. 그러나, 도 6 에 도시된 바와 같은 다른 형태의 클립 또한 유용한 것으로 알려져 있으며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 업계에 공지되어 있는 바와 같이, 스프링 컨택트 또는 클립 (510) 은 특히 구리 또는 동과 같은 금속 물질로 제조되지만, 이러한 종류의 응용을 위해 공지되어 있는 임의의 변경가능한 도전성 물질이 신호 감쇄 또는 다른 원하는 컨택트 특성에 사용될 수도 있다.The
안테나 (400) 는 층 (504) 과 같이 접지면에 바로 인접하거나 평행하게 위치하지 않기 때문에, 안테나는 충분히 큰 방사 저항을 갖거나 유지한다. 이것은, 명백한 손실없이 안테나 (400) 에 적절한 정합을 제공하는 것, 즉, 안테나가 양호한 정합 임피던스를 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 효율성은 안테나 (400) 가 회로 보드 (302) 의 한 쪽으로 오프셋된 다양한 위치로, 즉 측면으로 이동하지만 보드 (302) 에 가깝지 않게 이동하더라도 유지된다. 이러한 안테나 설계는 성능과 절충하지 않으면서, 접지면을 여기하는 매우 효율적인 수단으로서 작용한다.Since the
기판은 접지면에 수직일 필요는 없지만 본 발명의 주요한 특징은 작은 크기 및 최소 공간을 이용하는 기능이다. 기판이 동일한 평면에 위치하여 접지면에 평행하다면, 하우징 및 접지면 간의 공간을 보다 많이 차지할 것이다. 이것은 덜 바람직하다. 그러나, 기판의 이러한 배향이 안테나가 동작하지 못하도록 하지는 않는다. 종래의 패치 안테나는 이러한 상황에서 사용되는 것이 분명하며 이것이 많은 공간을 차지하는 한 이유이다. 본 발명은 무선 장치에서 적은 량의 측면 공간을 이용할 수 있다는 점에 차이가 있다.The substrate need not be perpendicular to the ground plane, but the main feature of the present invention is the ability to utilize small size and minimum space. If the substrate is located in the same plane and parallel to the ground plane, it will occupy more space between the housing and the ground plane. This is less desirable. However, this orientation of the substrate does not prevent the antenna from operating. It is clear that conventional patch antennas are used in this situation and this is one reason it takes up a lot of space. The present invention is different in that a small amount of side space can be used in a wireless device.
안테나를 하우징에 대하여 접지면의 에지를 벗어나거나 또는 에지에 인접하고 위에 위치하게 함으로써, 안테나는 종래의 휩 안테나보다 극히 전방향성의 패턴을 제공한다. 이러한 안테나 위치는 또한, 결과적으로 발생하는 방사 패턴이 대부분의 무선 통신 장치를 위해 필요한 바와 같이, 실질적으로 수직 분극화되어 있다는 것을 의미하기도 한다.By positioning the antenna off or adjacent to and above the edge of the ground plane with respect to the housing, the antenna provides an extremely omnidirectional pattern than conventional whip antennas. This antenna position also means that the resulting radiation pattern is substantially vertically polarized, as required for most wireless communication devices.
기판은 무선 장치의 전자부품에 대해 접지면 아래에 또는 위에 위치하지 않으며, 이 위치에서는 상기한 바와 같이 성능과 함께 임피던스에 악영향이 미치기 때문이다. 안테나를 접지면 위에 위치시키지 않는 것이 중요하다. 이것은 여러가지 방식으로 표현될 수 있다. 예를 들어, (에지에 의해 경계지어진) 에지 쪽으로 전체 접지면을 차지하는 접지면의 표면 위에 위치한 체적 또는 공간이 있다. 이러한 체적은 기판에 대한 배제 구역 또는 영역이다. 이러한 체적내에 트레이스를 배치하는 것은 접지면 위에 위치되는 것을 의미한다. 다른 관점에서, 접지면의 평면과 기판 안테나 위치 간의 상승 또는 오프셋 각도는 90도가 될 수 없다. 실제로, 접지면으로부터 충분히 또는 적절히 분리되기 위해서는 실질적으로 90 도 미만이어야 한다.The substrate is not located below or above the ground plane with respect to the electronic components of the wireless device, as this position adversely affects impedance with performance as described above. It is important not to place the antenna on the ground plane. This can be expressed in several ways. For example, there is a volume or space located above the surface of the ground plane that occupies the entire ground plane towards the edge (bounded by the edge). This volume is the exclusion zone or area for the substrate. Placing the trace in this volume means placing it on the ground plane. In another aspect, the elevation or offset angle between the plane of the ground plane and the substrate antenna position cannot be 90 degrees. In fact, it must be substantially less than 90 degrees to be sufficiently or properly separated from the ground plane.
안테나를 보는 다른 방식, 그리고 그에 따른 기판 배치는 이러한 설계에 의해 발생되는 장점을 보는 것이다. 이러한 안테나는 무선 장치의 상위 부분 근처의 접지면과 측벽 (또는 보는 관점에 따라 상위 또는 밑면) 사이에 장착될 수 있다. 폴더 전화기의 경우에, 안테나는 힌지 근처 또는 2 개의 m 부분 간의 회전 또는 피봇 조인트 근처에 장착될 수 있다. 이것은 사용하는 동안 폴더 전화기가 열리는 특성으로 인해, 그 조인트가 위치하는 사용자의 머리와 같이, 사용자로부터 더 멀리 이동되는 안테나 위치를 제공한다. 이것은 헤드 흡수 (head absorption) 등의 면에서 명백한 장점을 나타낸다. 바 (bar) 형 전화기 또는 무선 장치에서, 기판 안테나는 필요한 측면 또는 상위면 근처에 장착될 수 있다.Another way of looking at the antenna, and thus the substrate placement, is to see the benefits that are caused by this design. Such an antenna may be mounted between the ground plane near the upper portion of the wireless device and the sidewall (or top or bottom, depending on the point of view). In the case of a folder telephone, the antenna can be mounted near the hinge or near a rotation or pivot joint between two m parts. This provides an antenna position that moves further away from the user, such as the user's head where the joint is located, due to the nature of the folder phone opening during use. This has obvious advantages in terms of head absorption and the like. In a bar phone or a wireless device, the substrate antenna can be mounted near the required side or top surface.
본 발명은 이러한 공간 또는 영역을 이용할 수 있는 구성을 갖는 첫번째 발명이다. 본 발명은 회로 보드에 인접하고 하우징 옆에 있으며 접지면으로부터 오프셋된 무선 장치의 공간, 체적, 또는 영역을 활용한다는 점에서 새로운 방법이다. 새로운 형태의 내부 안테나는 접지면에 측면으로 바로 인접한 영역내에 장착가능하다.The present invention is the first invention having a configuration that can use such a space or region. The present invention is a novel method in that it utilizes the space, volume, or area of the wireless device adjacent to the circuit board, next to the housing, and offset from the ground plane. The new type of internal antenna can be mounted in an area directly adjacent to the ground plane.
본 발명의 장점은 제 위치에 위치하거나 장착되는 기판의 일부를 제거할 필요가 없다는 것이다. 큰 패치 안테나 또는 소자는 많은 공간 또는 영역을 필요로 하여 장착을 위한 공간을 갖기 위해 회로 보드의 일부가 제거되거나, 또는 회로가 제거될 필요가 있다. 이러한 안테나의 또 다른 태양은 이들이 일반적으로, 둥근면의 면내에 정렬되어 장착된다는 것이다. 즉, 안테나 방사기는 (휘어져 있을지라도) 평면 구성으로 형성되고 그 평면 축은 접지면의 축과 정렬되며, 이것은 안테나에 의한 과도한 공간 사용으로 이어져, 내부 안테나를 이용하는 목적의 일부를 무효화하며, 공간이 손실된다.An advantage of the present invention is that it is not necessary to remove the portion of the substrate that is in place or mounted. Large patch antennas or devices require a large amount of space or area so that part of the circuit board needs to be removed or circuitry removed to have room for mounting. Another aspect of such antennas is that they are generally mounted aligned in plane of a rounded surface. That is, the antenna radiator is formed in a planar configuration (even if it is curved) and its planar axis is aligned with the axis of the ground plane, which leads to excessive space use by the antenna, negating part of the purpose of using the internal antenna, and losing space. do.
도 4 및 도 5 에 도시된 트레이스 (402) 부분은 효율적인 공명 길이 변화에 보다 민감한 것으로 생각된다는 것을 알 수 있다. 이 부분은 무선 장치 사용자 손 또는 머리의 존재로부터 대부분 안테나 공진 변화를 나타낼 것이다. 무선 장치에서 안테나 (400) 동작에 영향을 끼치는 3 가지 주요한 에너지 손실이 있다. 사용자 손, 사용자 머리 흡수, 및 사용자 손 흡수의 절연 로딩 (dielectric loading) 에 의해 야기되는 임피던스 부정합 손실이다. 이러한 에너지 흡수 또는 부정합 손실이 성능을 열화시킬 수 있다. 예를 들어, 손 또는 머리 흡수는 무선 장치에 의해 사용되는 신호를 명백히 감쇄시킬 수 있으며, 따라서 성능이 열화된다.It can be seen that the portion of the
이러한 효과에 가장 민감한 안테나 (400) 부분은 트레이스 (402) 의 끝이 개방되어 있고, 피드되지 않으며, 휘어진 인접 섹션이다. 안테나의 이 부분은 사용자 손이 최소한의 컨택트를 갖거나 손과 명백한 간격을 유지하도록 전화기 하우징내에 위치될 수 있다. 이러한 안테나 설계로 인하여 무선 장치 내의 배치 유연성은 손 흡수를 최소화할 수 있고, 보다 중요한 것은 (시프트가 필요할 때를 제외하고) 안테나에 인접한 손 또는 다른 아이템이 존재함으로써 생성될 수 있는 부정합 손실을 감소시킬 수 있다.The portion of
작은 안테나 크기 및 배치 유연성의 또 다른 태양은 장치 사용자 근처에 존재하는 에너지 레벨에 대한 영향이다. 보다 작은 크기 및 유연성 있는 구성의 안테나는 하우징에서의 안테나 배치에 영향을 주며, 이것은 다시 장치 외부의 특정한 위치에서 나타나는 방사 레벨에 크게 영향을 줄 수 있다.Another aspect of small antenna size and placement flexibility is the impact on energy levels present near the device user. The smaller size and flexible configuration of the antenna affects the placement of the antenna in the housing, which in turn can greatly affect the level of radiation seen at a particular location outside the device.
하우징 (102) 내의 유연성 있는 배치를 허용하는 것 또는 안테나 크기를 감소시키는 것을 더 지원하기 위해, 도전성 물질을 무선 장치 내의 하우징 또는 표면 위에 배치 또는 증착함으로써, 안테나를 형성할 수도 있다. 즉, 하우징 측벽을 따라 명백한 경로가 있을 경우, 트레이스는 벽 위에 바로 증착되거나 형성될 수 있다. 도 6 의 측단면에 이것이 도시되어 있다. 도 6 에서, 트레이스 또는 트레이스들 (402) 은 지지 기판 역할을 하는 하우징 위에 바로 배치된다. 이것은 최소량의 공간을 사용하게 한다.The antenna may be formed by placing or depositing a conductive material over the housing or surface in the wireless device to further allow for flexible placement within the
사용되는 하우징 벽의 일부가 금속코팅되거나 금속 또는 다른 도전성 물질로 제조될 때, 절연물질의 중간층이 하우징 및 트레이스 (402) 간에 사용될 수 있다. 이러한 구성에서, 원하는 트레이스 구성을 갖는 금속층은, 하우징의 측면에 대하여 간단히 압력을 가함으로써 무선 장치 내에 용이하게 배치될 수 있는 부착성 배킹 (adhesive backing) 을 가진 물질의 얇은 층 위에 형성될 수 있다. 이러한 단계는 업계에 공지되어 있는 "pick and place" 기계를 이용하여 자동화될 수 있다. 이러한 또는 임의 실시예의 트레이스가 표면 보호를 위해, 당해 기술에 알려진 바와 같이, 추가적인 코팅을 이용할 수 있다.When a portion of the housing wall used is metalcoated or made of metal or other conductive material, an intermediate layer of insulating material can be used between the housing and the
그러나, 당해 기술에 숙련된 당업자에게는, 안테나 또는 도전성 물질의 접지면에 대한 상대적인 배치가, 접지면 위에 존재하지 않는다는 관점에서, 상기한 바와 동일해야 한다는 것이 명백할 것이다.However, it will be apparent to those skilled in the art that the relative arrangement of the antenna or the conductive material with respect to the ground plane should be the same as described above in the sense that it does not exist above the ground plane.
도 7a 내지 7h 는 본 발명의 안테나를 형성하는데 사용되는 트레이스용 여러가지 대체 실시예를 도시한다. 도 7a 에서, 트레이스 (402) 는 (도시되지 않은) 기판의 길이를 따라 연장되는 한 개의 얇은 도전성 스트립으로서 도시되며, 한 끝단상의 둥근 컨택트 패드 (408) 에 연결되거나 끝단상에 둥근 컨택트 패드 (408)를 갖도록 형성된다. 도 7b 에서, 트레이스 (402) 는 컨택트 패드 (408) 에 연결된 한 개의 얇은 도전성 스트립이며, 비 (non) 컨택트 끝단에 형성된 둥근 또는 확대된 일부를 갖는다. 이러한 트레이스는 개뼈다귀 모양을 갖는다. 도 7c 에서, 트레이스 (402) 는 사각형 컨택트 패드 (408) 와 함께 형성되거나 연결된 보다 길고 얇은 도전성 스트립이다. 여기서, 스트립은 기판 (404) 의 길이를 따라 연장되고 이후 비컨택트 끝단 근처에서 접어지거나 휘어지며, 컨택트 패드 쪽으로 다시 향하게 된다. 이것은 안테나가 λ/4 길이 소자를 형성하는데 사용되는 트레이스의 길이보다 짧은 전체 길이를 가질 수 있게 한다. 아래에 언급되는 바와 같이, 상이한 방향을 따라 트레이스를 접거나 또는 다시 방향설정하는데 있어서, 다양한 패턴 또는 형태가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 교시를 벗어나지 않으면서, 이러한 기능을 위해 사각형 코너, 원형 밴드, 또는 다른 형태가 사용될 수 있다. 트레이스는 또한, 다른 부분보다 접혀진 부분에서 더 넓다. 도 4b 에 도시된 바와 같이, 증가된 폭은 안테나에 대해 상위 로딩 (top loading) 또는 향상된 대역폭을 제공하며, 이것은 일부 응용에 있어서 유용할 것이다. 그러나, 이러한 과다한 폭이 본 발명에서는 필요하지 않다.7A-7H illustrate various alternative embodiments for traces used to form the antenna of the present invention. In FIG. 7A, the
도 7d 에서도, 트레이스 (402) 는 기판 (404) 의 길이를 따라 연장되는 컨택트 패드 (408) 에 연결된 도전성 스트립으로서 도시된다. 이 실시예에서, 트레이스는 한 에지 및 대향하는 에지에서의 디프레션 (depression) 또는 상응하는 인셋 (inset) 에 따른 탭 또는 돌출부를 갖도록 제조된 기판의 에지를 따르는 보다 복잡한 형태를 가정한다. 트레이스는 컨택트 끝단 쪽으로 다시 향하는 기판의 끝단에 이르기 전에 2번의 꺾임을 갖게 된다. 접혀진 후의 트레이스의 마지막 부분도 트레이스의 초기 길이보다 약간 길다.Also in FIG. 7D, the
기판의 길이를 따른 디프레션 및 다른 각 및 탭은 무선 장치 하우징 및 다양한 지지 소자의 특징 또는 측면과 상호작용한다. 즉, 기판 (404) 의 에지는 하우징 내에 끼워지도록 다양한 형태로 형성되거나 이용될 수 있다. 에지는, 다양한 범프, 사출부, 또는 하우징 벽의 표면으로부터의 알려진 돌출부 또는 불규칙성을 회피하기 위해 또는 무선 장치 내에서 배치될 필요가 있는 전선, 도전체 및 케이블용 갭을 남기기 위해 상응하는 변형 하우징의 벽 주위에 위치하거나 형성될 수 있다. 기판의 측면 또는 에지는 이러한 목적을 위해 다양한 둥근, 사각형의 또는 다른 형태를 사용할 수 있다. 이러한 에지로 인해 마이스크스트립 안테나에 부적절한 공간에 안테나가 장착될 수 있다.Depression along the length of the substrate and other angles and tabs interact with the features or aspects of the wireless device housing and various support elements. That is, the edge of the
게다가, 트레이스 (402) 또는 기판 안테나 (400) 의 형태는 3 차원으로 변형될 수 있다. 즉, 트레이스가 일반적으로 평면으로 형성되는 한편, 기판, 또는 트레이스를 지지하는 기판 평면은 다양한 장착 구성을 수용하기 위해 휘거나 굽어질 수 있다. 즉, 기판은 일반적으로 얇지만 강한 특성 때문에 설치되는 동안 간단히 변형되거나, 또는 휘어지거나 굽어진 구조로서 제조될 수 있다. 이것은 길이를 가로지르는 기판의 최상위 에지가 휘어진 기판 (404) 을 도시하는 7e 에 도시된다. 다양한 곡선 또는 휘어짐이 이러한 차원에 사용될 수 있다는 것은 당해 기술에 숙련된 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 기판 표면은 일종의 굽어진 패턴을 형성할 수 있다.In addition, the shape of the
구성되고 테스트된 본 발명의 바람직한 실시예는 도 7f 내지 7h 의 정면 평면도에 도시된다. 여기서, 기판 (402) 은 약 1 mm 의 트레이스 폭을 갖는 전체 길이 약 52 mm 로 만들어졌다. 트레이스가 접혀진 부분 (702) 의 끝단 근처에서 넓어지는 한편, 그 폭은 1.5 mm 에 근사되었다. 컨택트 패드 (408 및 410) 는 2 개를 연결하기 위해 기판을 통해 연장되는 적절한 도전성 비아 시리즈를 갖는 약 6.75 mm 정사각형이다. 광섬유 기판은 두께가 약 1 mm 이고, 트레이스 및 패드 두께는 약 0.01 mm 이다. 접혀진 트레이스의 끝단과 기판 에지 간의 공간 (704) 에 주의한다. 에지를 갖는 이 선택적인 공간 또는 갭은 트레이스를 다시 설정하는 역할을 하며 또한 가까이 다가오거나 안테나의 에지와 접촉하는 손의 영향을 감소시킨다.Preferred embodiments of the present invention constructed and tested are shown in the front plan view of FIGS. 7F-7H. Here, the
다양한 형태, 즉, 다음과 같은 형태로 제한되지는 않지만, 원형, 타원형, 포물선, 각진형, 및 사각형 C, L, 또는 V 형 폴드, 조인트, 및 에지가 트레이스 및 기판용으로 사용될 수 있다는 것은 당해 기술에 숙련된 당업자에게는 명백할 것이다. 도전체의 폭은 외부 끝단 (비 (non) 피드 부분) 쪽이 더 넓은 폭 또는 더 좁은 폭으로 변경되거나 휘어지거나 끝이 가늘어지는 것처럼 길이를 따라 변경될 수 있다. 당해 기술에 숙련된 당업자에게 명백히 이해되듯이, 여러가지 이러한 효과 또는 형태가 한 개의 안테나 구조에 결합될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 치수를 따라 휘어진 각진 스텝 스트립 (angled stepped strip) 이 가능하다.Although not limited to various forms, ie, as follows, it is understood that round, oval, parabolic, angled, and square C, L, or V-type folds, joints, and edges can be used for traces and substrates. It will be apparent to those skilled in the art. The width of the conductor can be changed along the length as the outer end (non feed portion) is changed to a wider or narrower width, or bent or tapered. As will be apparent to those skilled in the art, various such effects or forms may be combined in one antenna structure. For example, an angled stepped strip is bent along another dimension.
휩 안테나 (104) 및 나선형 안테나 (106) 모두를 제거한 결과를, 본 발명을 사용하는 도 1b 의 전화기를 도시하는 도 5c 의 측면 평면도에서 명백히 알 수 있다.The result of removing both the
바람직한 실시예에 대한 설명이 제공되어 당해 기술에 숙련된 어떠한 당업자라도 본 발명을 이용 또는 실시할 수 있다. 사용되는 무선 장치의 종류 및 여기서 정의된 일반적인 원리가 창의력을 이용하지 않고도 다른 실시예에 적용될 수 있는 것처럼, 이러한 실시예의 다양한 변형은 당해 기술에 숙련된 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예에 제한된 것이 아니며 여기서 설명된 원리 및 신규한 특징과 부합하는 가장 넓은 범위에 따른 것이다.Description of the preferred embodiments is provided so that any person skilled in the art can use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, as the type of wireless device used and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without utilizing creativity. Thus, the present invention is not limited to the above embodiments but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features described herein.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US7561598P | 1998-02-20 | 1998-02-20 | |
US9/028,510 | 1998-02-23 | ||
US09/028,510 | 1998-02-23 | ||
US60/075,615 | 1998-02-23 | ||
US09/028,510 US6097339A (en) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | Substrate antenna |
Publications (2)
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