KR100945124B1 - 자기 다이폴 및 차폐된 나선형 시트 안테나 구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

나선형 시트 안테나(10)는 전자기 파장보다 훨씬 작은 소형의 효율적인 안테나 구조이다. 이러한 소형화는 특별한 고 유전율 재료에 의해서라기 보다는 기하학적 모양에 의해 고효율의 유전율을 가지게 함으로써 달성될 수 있다. 이 안테나는 시임을 갖는 직사각형 기둥 형상을 포함한다. 시임의 에지가 중첩하여 고용량화될 수 있고 또는, 간단히 시임 에지 각각이 서로 근접하게 형성됨으로써 고용량화될 수 있다. 고용량화는 종래의 소형 안테나에서의 고 유전율 재료와 동일한 역할을 한다.

나선형 시트 안테나, 원통형 전류, 용량성 시임, 전-후 차폐 비율

Description

자기 다이폴 및 차폐된 나선형 시트 안테나 구조 및 방법{MAGNETIC DIPOLE AND SHIELDED SPIRAL SHEET ANTENNAS STRUCTURES AND METHOD}

<관련 출원의 기재>
본 출원은, 2001년 2월 12일 Eli Yablonovitch et al에 의해 출원된 발명의 명칭이 "Magnetic Dipole Antenna Structure and Method"인 동시 계류중인 출원 U.S. 특허출원 제09/781,720호와 관련되어 있으며, 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 출원은, 2001년 2월 12일 Eli Yablonovitch et al에 의해 출원된 발명의 명칭이 "Spiral Sheet Antenna Structure and Method"인 동시 계류중인 출원 U.S. 특허출원 제09/781,779호와 관련되어 있으며, 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 출원은, 2001년 2월 12일 Eli Yablonovitch et al에 의해 출원된 발명의 명칭이 "Shielded Spiral Sheet Antenna Structure and Method"인 동시 계류중인 출원 U.S. 특허출원 제09/781,780호와 관련되어 있으며, 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 출원은, 2001년 2월 12일 Eli Yablonovitch et al에 의해 출원된 발명의 명칭이 "Internal Circuit Board in an Antenna Structure and Method Thereof"인 동시 계류중인 출원 U.S. 특허출원 제09/781,723호와 관련되어 있으며, 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 분야에 관한 것으로, 특히 안테나의 설계에 관한 것이다.

휴대용 무선 통신을 위해서는 작은 안테나들이 필요하다. 어떤 고주파에서 공진하는 안테나 구조를 형성하기 위해서는, 그 구조가 전자기 파장의 1/2 크기이거나, 또는 어떤 설계에서는 전자기 파장의 1/4 크기일 필요가 있다. 그러나 이것도 아직 너무 크다.

종래에는, 그 크기를 좀 더 감소시키기 위해, 고 유전율 재료를 삽입함으로써 전자기파들의 실효 파장을 감소시키는 방안이 있었다. 그러면, 내부 파장은 유전율의 제곱근만큼 감소된다. 이러한 방법은 비용, 무게가 증가하는 특별한 고 유전율 재료를 필요로 하게 되고 효율적인 면에서 불리하다. 따라서, 본 발명은 이러한 요구를 만족시키기 위해 안출된 것이다.

〈발명의 요약〉

본 발명은 기하학으로 순수하게 나선형 시트 구조를 사용하여 유전율을 효율적으로 증가시키는 기술을 제공한다. 유전 재료는 1보다 큰 유전율을 갖거나 또 는, 유전율이 1인 공기일 수 있다. 따라서, 더 싼 유전 재료를 사용할 수 있다. 실제 공기보다 더 싼 것은 없다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 안테나는 제1 플레이트와, 제2 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플레이트와 제2 플레이트의 조합이 용량성 구조로 동작하며, 상기 제1 플레이트 및 제2 플레이트에 접속된 제3 금속 구조를 포함함으로써, 원통형 또는 거의 원통형 전류 분포를 갖고, 이 원통 형상의 양 끝에 두개의 개구 또는 홀을 갖는다. 원통형 전류 분포를 설명하였지만, 두개의 개구 또는 홀 둘레에 전류가 분포되는 다른 형상의 전류 분포를 갖는 안테나를 발명의 범위를 벗어나지 않고 구성할 수 있다. 사실상, 실린더 에지 상의 제1 플레이트와 제2 플레이트와의 사이에 중첩하고 있는 부분은 실리던 형상 구조의 끝에 두개의 홀 사이에 시임을 형성한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 제1 플레이트가 제2 플레이트를 중첩하고, 제2 플레이트가 제3 플레이트를 중첩하며 또는 이들의 어떤 조합으로 된 3개의 플레이트를 형성함으로써 나선형 전류 분포를 형성하는 안테나 구조를 제공한다. 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 중첩 영역, 및 제2 플레이트와 제3 플레이트 사이의 중첩 영역은 나선형 전류 분포를 갖게 되는 두개의 홀을 형성한다. 두개의 홀은 자기장의 유입 및 유출에 중요하게 동작한다. 이러한 구조에서 3개의 플레이트는 나선형 전류 분포를 형성하는 젤리-롤 구조(jelly-roll configuration)를 나타낸다. 나선형 전류 분포를 설명하였지만 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위에서 안테나를 구성하는 데 있어 두 개의 홀을 사용하여 원형 등의 다른 형상의 전류 분포도 실행될 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 따르면, 효율적인 차폐를 제공하는 나선형 시트 안테나의 두께와 비슷한 폭을 갖는 금속 경계를 전-후 방사 비율로 측정한다. 나선형 시트 안테나의 일면에 비대칭적으로 금속 경계를 구비함으로써 한 쪽에 있는 흡수관으로부터 나선형 안테나 구조를 용이하게 보호된다. 이러한 비대칭 차폐 구조에 의해 예를들어 5 ㏈의 전-후 비를 달성할 수 있다. 비대칭 구조의 형상은 기하학적 프로시져에 의해 수학적 및 기하학적으로 규정된다. 중요한 것은, 두 개의 홀이나 개구가 비대칭적으로 위치됨으로써 같은 방향으로 향하고, 흡수관으로부터 떨어진다. 일 실시예에서, 두개의 개구는 같은 방향으로 향하고 있다.

본 발명의 제4 양태에 따르면, 나선형 시트 안테나는 셀룰라 폰과 같은 시스템의 외장을 형성한다. 안테나는 고주파 자기장이 유입하고 유출될 적어도 두개의 홀 또는 개구로 설계된다. 시스템 부품은 양면 회로 기판(double sided circuit board) 형태이지만 무선 시스템의 안테나 체적 내에 완전히 일체화된 시스템이 존재할 수 있다. 안테나는 두 개 이상의 개구를 갖는 금속 구조, 두 개 이상의 개구 사이에 접속하는 적어도 하나의 시임, 및 금속 구조에 접속되어 무선 차폐를 제공하는 하나 이상의 금속 시트, 및 안테나 구조 내부의 회로 기판 또는 다른 전자 소자들을 포함한다.

본 발명은 무선 디바이스의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있는 좀 더 소형화된안테나 구조를 제공하는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 공기를 유전체로 사용함으로써 안테나 설치 비용을 감소시키는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 인체에 잠재적으로 해로울 수 있는 고주파 에너지가 바디에 흡수되는 것을 차단하기 위한 실드를 구비한다. 본 발명은 또한 고주파 에너지가 사람과 떨어져 흐르게 하는 안테나 구조를 설계한다. 더욱이, 본 발명은 안테나의 이용가능한 내부 공간을 효율적으로 사용하여 안테나 및 셀룰라 폰에서의 공간 이용도를 최대화시킨다. 따라서, 셀룰라 폰의 크기는 훨씬 소형화된다.

이하에서는 다른 구조 및 방법을 좀 더 상세히 기술하기로 한다. 이러한 요약이 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 정의된다.

도 1은 본 발명에 따른 나선형 시트 전류 분포를 형성하기 위한 나선형 시트 안테나의 단면도. 중첩하는 플레이트(11 및 12)는 끝에 있는 두 개의 개구 사이에 시임을 형성한다.

도 2A∼2B는 본 발명에 따른 나선형 시트 전류 분포를 형성하는 나선형 시트 안테나의 길이 및 폭의 종횡비가 각각 다른 두개의 유사 안테나 구조의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 나선형 시트 안테나에 대한 제1 가능 구동 구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 나선형 시트 안테나에 대한 제2 가능 구동 구성을 도시하는 도면.

도 5는 끝에 두개의 홀을 갖고, 이 두개의 홀 사이에 시임이 있어 원형의 전류 분포를 형성하는 본 발명에 따른 더블 패러랠 플레이트를 갖는 원통형 안테나의 제1 실시예를 도시하는 도면.

도 6은 끝에 두개의 홀을 갖고, 이 두개의 홀 사이에 시임이 있어 원형의 전류 분포를 형성하는 본 발명에 따른 더블 패러랠 플레이트를 갖는 원통형 안테나의 사시도.

도 7A∼7B는 본 발명에 따른 더블 패러랠 플레이트 시임을 갖는 원형 전류 분포를 여기시키는 도 6에 도시된 원통형 안테나의 제3 구동 구성으로 각각 그 사시도 및 단면도.

도 8은 끝에 두개의 홀이 있고, 그 두개의 홀 사이에 슬롯 시임이 있어 본 발명에 따른 원형 전류 분포를 허가하는 자기 다이폴 시트 안테나의 제3 실시예를 도시하는 도.

도 9A∼9B는 끝에 두개의 홀이 있고, 그 홀 사이에 중첩하는 시임이 있어 인접한 흡수관으로부터 보호하는 차폐된 나선형 시트 안테나의 제1 실시예의 각각의 사시도 및 측단면도.

도 10A∼10B는 본 발명에 따른 차폐된 나선형 시트 안테나의 차폐 효율을 결정하기 위한 동작 수학적 테크닉의 측면도.

도 11은 본 발명에 따른 차폐된 나선형 시트 안테나의 홀의 중심을 결정하기 위한 동작 처리를 도시하는 도.

도 12A∼12B는 본 발명에 따른 중첩하는 용량성 시임 구조를 갖는 차폐된 나선형 시트 안테나의 제2 실시예를 도시하는 도. 도 12b는 자기장 선 B로 이어지는 경로(128-129)를 도시하는 측단면도.

도 13은 본 발명에 따른 다중 주파수, 스프링 컨택트 W1 및 W2를 갖는 다중-탭 안테나를 도시하는 도.

도 14는 본 발명에 따른 안테나 내의 내부 회로 기판의 배치를 도시하는 도.

도 1은 원통형 전류 분포를 생성하기 위한, 선단들에 배치된 두개의 홀들과 이 두개의 홀들을 연결하는 용량성 시임(capacitive seam)을 갖는, 직사각 기둥 모양을 닮은 나선형 시트 안테나(10)의 단면을 나타내는 도면이다. 나선형 시트 안테나(10)는 세개의 플레이트들, 즉 제1 플레이트(11), 제2 플레이트(12), 및 제3 플레이트(13)로 구성된다. 변수 d(14)는 제1 플레이트(11)와 제2 플레이트(12) 사이의 간격을 나타내고, 변수 t(15)는 세층 모두의 두께를 나타낸다. 수직 연결부(16)는 제3 플레이트(13)와 제1 플레이트(11)를 연결하고, 제3 플레이트(13)는 수직 연결부(17)를 통해 제2 플레이트(12)에 연결된다. 수직 연결부들(16, 17) 사이의 제3 플레이트(13)의 길이는 1/4 파장,

,보다 작게 선택되는데, 여기서 n은 유전율의 이제곱근이다.

나선형 시트 안테나(10)의 구조는 유효 유전 상수를 t/d만큼 증가시킨다. 캐패시턴스에 있어서의 유효 증가는 플레이트(11)와 플레이트(12) 간의 중첩 플레이트들에 기인한다. 나선형 시트 안테나(10)는, 높은 유전 상수의 물질이 필요없이, 전극의 기하학적 모양에 의해, 큰 유전 상수, 즉

를 생성한다. 유효하게, 나선형 시트 안테나를 패치(patch) 타입 안테나로서 이용하면, 요구되는 패치의 길이 a는

으로 되는데, 여기서

은 캐패시터 유전체의 유전율이다.

도 2A는 원통형 전류 분포를 생성하기 위한 나선형 시트 안테나(20)의 사시도를 예시한 도면이다. 나선형 시트 안테나(20)는 선단들에 있는 제1 홀(21)과 제2 홀(22), 및 두 홀들을 연결하는 용량성 시임을 갖는다. 교류(AC) 자기장 벡터

는 홀(21)에 들어가고 홀(22)에서 나가는 것으로 도시된다.

도 2B는 제1 홀(26)과 제2 홀(27)을 갖고, 상이한 종횡비를 갖는 원통형 전류 분포를 생성하기 위한 나선형 시트 안테나(25)를 나타낸 도면이다. 도 2B의 구조 형태는 도 2A의 구조 형태와 같다. 그러나, 도 2B에 있어서, 종횡비는 도 2A의 종횡비와 다르다. 굴곡된 벡터 I는 AC 전류의 대체적인 방향을 나타낸다.

도 2A 및 도 2B에 도시된 나선형 안테나들(20, 25)은 단일 권선 솔레노이드처럼 작동한다. 단일 권선 솔레노이드는 원통형 전류 분포를 이룬다. 나선형 안테나들(20, 25)에 의해 생성된 전자기 방사의 대부분은 단일 권선 솔레노이드의 선단에 있는 홀들을 통해 입사하고 출사하는 교류(AC) 자기장

에 의해 유발된다.

바람직하게, 안테나들(20, 25)은 높은 유전 상수의 세라믹을 필요로 하지 않아서, 작은 디멘젼의 사이즈를 달성한다. 안테나들(20, 25)의 구조에서 고유 캐패시턴스는, 공식

에 따른 저주파수 동작을 가능하게 해주는데, 여기서

는 라디안/초의 각주파수이고, L은 도 1의 제1 플레이트(11), 제2 플레이트(12), 및 제3 플레이트(13), 수직 연결부들(16, 17)에 의해 형성된 단일 권선 솔레노이드의 인덕턴스이고, C는 t(15) 또는 d(간격)(14)로서 레이블된 얇은 중첩 영역의 캐패시턴스이다.

도 3은 원통형 전류 분포를 생성하는 나선형 시트 안테나에 대한 제1 드라이브 또는 피드 구조(first drive or feed configuration)(30)를 예시하는 도면이다. 제1 드라이브 구조(30)는 제1 플레이트(31), 제2 플레이트(32), 및 제3 플레이트(33), 제1 홀(34), 및 제2 홀(35)을 갖는다. 드라이브 케이블(36)은 나선형 시트 안테나를 부착하고 구동한다. 본 실시예에 있어서, 동축 드라이브 케이블(36)은 임의의 원하는 입력 임피던스를 정합시킨다. 옵션적인, 수직 단락 와이어(37)는 나선형 시트 안테나에 임피던스 정합 션트를 제공하는 것을 도울 수 있다.

도 4는 직사각 기둥형 전류 분포를 생성하기 위한 나선형 시트 안테나의 제2 드라이브 구조(40)를 예시하는 도면이다. 요구되는 안테나 Q-팩터에 따라, 안테나는 높은 도전성을 가질 것이며, 예를 들면 구리로 이루어질 수 있다.

도 3과 도 4는 나선형 시트 안테나(20)에 응용된 드라이브 구조의 두가지 샘플을 나타내고, 다른 예들도 많기 때문에 모두 나열할 수는 없다. 당업자는 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않고서 많은 수의 유사한, 등가적인, 또는 다른 드라이브 구조들이 있다는 것을 알 것이다. 나선형 시트 안테나(20)는 패치 안테나에 대한 전형적인 제약인,

보다 작은 구조에서 효율적으로 방사하는 AC 자기장을 생성하는데, 여기서,

는 진공에서의 전자기파 파장이고,

은 마이크로웨이브 굴절율이다.

본 명세서에서 설명되는 안테나는 2개의 개구들 (직사각의 선단들에 위치함)과 이 두개의 홀들을 연결하는 시임을 갖는 직사각형 금속 인클로져로서 여겨질 수 있다. 시임은 캐패시터로서 기능하고 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 첫째, 시임은 참조 번호 20(도 2A)으로 도시된 바와 같이 중첩 영역으로서 구성될 수 있다. 둘째, 시임은 참조 번호 50(도 5)으로 도시된 바와 같이 금속 시트들 사이의 슬롯으로서 구성될 수 있다. 셋째, 시임은 참조 번호 60(도 6)으로 도시된 추가의 저면 금속 시트가 하부에 있는 슬롯으로 구성된다.

도 5는 제1 실시예에 따른 직사각 기둥의 각 선단의 개구(혹은 홀)와 이 선단들의 홀들을 연결하는 시임(54)을 갖는 직사각 기둥형 시트 안테나를 예시한다. 시임(54)은 이중 평행 플레이트 위의 슬롯으로 이루어진다. 직사각 기둥형 전류 분포 구조(50)는 캐패시턴스를 제공하기 위해, 슬롯 혹은 시임(54)의 양측면의 제1 플레이트(51)의 두 영역들과 중첩하는 제2 플레이트(52)를 갖는다. 제3 플레이트(53)는 제1 및 제2 플레이트(51, 52)와는 이격되어 있으므로, 캐패시턴스에는 거의 기여하지 않는다. 따라서, 직사각 기둥형 전류 분포 구조(50)는 특별한 유전 물질이 필요없이, 큰 유전 상수를 갖는 이점을 얻는다. 그러나, 캐패시턴스는, 제1과 제2 플레이트들(51, 52)의 중첩으로부터 생성된 두개의 직렬의 캐패시터들에 기인하여, 두개의 플레이트들이 평행한 것에 비해, 4배 만큼 감소된다.

도 6은 직사각 기둥형 시트 안테나 내의 시임 구조의 제2 실시예를 예시한 사시도를 나타낸 도면(60)이다. 제1 홀(61)은 도면(60)의 정면에 위치하고, 제2 홀(62)은 도면(60)의 뒤쪽에 위치한다. 직사각 기둥형 시트 안테나는 다양한 방법들에 의해 구동될 수 있다. 그중 가능한 한가지 방법은 슬롯을 가로지르는 전류를 구동하기 위해 중심으로부터 벗어나지만 장축에 평행한 와이어를 배치하는 것이다. 도 7A는 직사각 기둥형 시트 안테나에 대한 (도 6의 제3 시임의 예인) 제2 타입의 드라이브 구조를 나타낸 도면(70)이다. 동축 피드 케이블(74)은, 제3 플레이트(73), 제2 플레이트(72), 및 제1 플레이트(71)를 통해, 중심에서 벗어나 배치된 드라이브 와이어(75)에 연장되어 접속된다. 도 7B는 이러한 제2 타입의 드라이브 구조의 측면도를 나타낸 도면(76)이다. 드라이브 와이어(75)는 도 7B의 단면에 도시된다.

도 8은 자기 다이폴 전류 분포를 생성하기 위해서 슬롯 시임을 갖는 직사각의 원통형 시트 안테나의 제3 실시예를 도시하는 도면(80)이다. 도면(80)의 구조는 나선형 시트 구조로서 낮은 주파수에서 동작하지 않을 것이고, 모든 다른 요소들도 이와 같이 되는데, 이는 슬롯 시임의 용량이 나선형 시트 구조에서 중첩되는 시트들의 용량보다 작기 때문이다.

도 9A는 투시적으로 도시한 도면이고, 도 9B는 원통형의 전류 분포를 생성하는 차폐된 나선형 시트 안테나(90)의 제1 실시예의 측면을 도시한다. 차폐된 나선형 시트 안테나(90)의 구조는 나선형 시트 안테나(20)의 구조와 유사하다. 제1 홀(91)은 직사각형의 한 단부이고, 제2 홀(92)은 직사각형의 또 다른 한 단부이다. 중첩하는 시임(93)은 2개의 홀을 함께 연결한다. 셀 폰의 경우에서, 한 쌍의 홀(91 및 92)은 사용자의 귀로부터 떨어져서 향하도록 위치한다. 차폐된 나선형 시트 안테나(90)의 기판(94)은 인간 신체에 향하도록 위치하고, 일 단에서 제3 판(13)을 넘어서 확장(94a)되고, 또 다른 일단에서 제3 판(13)을 넘어서 확장(94b)된다. 따라서, 차폐된 나선형 시트 안테나(90)는 인간 신체로부터 떨어져서 위치한다. 가장자리의 폭 w 및 w'은 전-후 차폐 비율의 정도를 결정한다. w

t 이고 w'

t이면, 3dB 또는 더 큰 차폐 비율을 얻을 수 있다.

도 10A 및 10B는 차폐된 나선형 시트 안테나를 정의하기 위한 동작적 수학적 테크닉을 도시하는 측면도이다. 차폐된 나선형 시트 안테나(100)를 정의하기 위해서, 2개의 중심점이 선택되고, 이 2개의 중심점은 상부 개구(101)의 기하학적 중심점 및 하부 개구(102)의 기하학적 중심점이다. 경로(103) L_s는 짧은 쪽에서, 상부 개구(101)의 기하학적 중심점과 하부 개구(102)의 기하학적 중심점 사이의 가장 짧은 경로를 나타낸다. 경로(104) L_e는 긴 쪽에서, 상부 개구(101)의 기하학적 중심점과 하부 개구(102)의 기하학적 중심점 사이의 가장 긴 경로를 나타낸다. 경로(103)는 사용자와 대향하는 경로(104)보다 짧다.

서로 다른 변수들 사이의 수학적 관계는, 전후로 양호한 차폐를 제공하기 위해서 다음의 부등식에 따라야 한다. α

1의 값은 어느 정도의 양호한 차폐를 제공한다.

도 11은 차폐된 나선형 안테나를 정의하기 위한 본 발명의 동작적 수학적 테크닉을 위한 홀의 중심을 결정하는 동작 과정을 도시하는 도면(110)이다. 상부 및 하부 개구의 기하학적 중심은 기하학적 "중력의 중심" 형태로서 정의될 수 있다.

는 개구의 에지에서의 위치 벡터의 세트이고,

는 수학식 2를 만족하는 중력의 중심이 되는 중심점이다.

이 방정식은 수학식 1에서의 수학적 명세에 사용되는 중심점을 정의한다. 모든 벡터의 합이 0이 되는 주변의 점은 홀 또는 개구의 중심을 정의한다. 도 9A, 9B, 10A, 및 10B에서 특정되는 금속 형태의 차폐는 사용자로부터 셀 폰 안테나를 차폐하는데 유용하다.

도 12A는 (중첩하는 용량성 구조를 갖는) 차폐된 나선형 시트 안테나의 제2 실시예를 투시하는 도면(120)이다. 제1 홀(124) 및 제2 홀(125)은 사용자로부터 떨어져 향하도록 위치한다. 실제로, 제1 및 제2 홀(124 및 125) 둘 다는 전면과 대향한다. 시임(126)은 제1 홀(124)과 제2 홀(125) 사이를 연결한다.

도 12B는 도시된 AC 자기장을 갖는, 도 12A의 측단면도를 도시하는 도면(127)이다. 이 구조도는 안테나로의 진입(128) 및 방출(129)하는 자기장을 위한 2개의 홀을 갖는다. 도시된 직사각형 개구는 직사각형의 폭보다 작을 것이다. 직사각형의 콘테이너는 도시된 것과 같다. 직사각형의 콘테이너는 셀 폰의 몸체와 유사한 형태이다.

도 13은 제1 홀(131), 제2 홀(132) 및 제3 홀(133)을 갖는, 2중 주파수의 2중-탭 안테나를 도시하는 도면(130)이다. 제1 시임(135)은 제1 홀(131)과 제3 홀(133)을 연결한다. 제2 시임(136)은 제2 홀(132)과 제3 홀(133)을 연결한다. 스프링 접속 w₁ 및 w₂는, 1900MHz의 개인용 휴대 통신 서비스(PCS;Personal Communication System) 및 1575MHz의 위성 위치 확인 시스템(GPS;Global Positioning Systems), 850MHz의 개선된 이동 전화 시스템, 및 900MHz의 셀 폰 대역을 포함하는 메인 셀 폰 대역으로 동작하는, 회로 기판상의 서로 다른 회로들에 접속할 수 있다. 스프링 접속은 하나의 예일 뿐이다. 기본 개념은 무선 시스템에서 필요한 서로 다른 주파수를 위한 다중 탭을 사용한다는 것이다. 다중-탭은 단일 안테나 구조로부터 나올 수 있다.

일반적으로, 안테나 구조는 홀 또는 개구를 갖는 금속성의 무반향실로 구성된다. 각각의 독립된 안테나 또는 각각의 주파수 대역에 대해서, 추가의 홀 또는 개구가 금속성의 무반향실에 제공되어야만 한다. 예를 들어, 도 13에서, 2개의 주파수는 3개의 홀을 요구한다. 이와 같이, n-주파수는 n개의 시임에 의해 접속되는 (n+1)개의 홀 또는 개구를 요구한다. n-주파수의 일부는 공간 또는 극성 변화의 목적을 위해 동일할 수 있다.

도 14는 안테나 내의 하나 이상의 내부 회로 기판(143)의 배치를 도시하는 도면(140)이다. 무선 주파수 자기장은 제1 홀(141)로 들어가서 제2 홀(142)로 나 온다. 안테나의 내부 용적은 사용되지 않는 어떤 빈 공간을 낭비하지 않도록 넓게 활용될 수 있다. 남은 공간은 셀 폰의 동작을 위한 하나 이상의 액티브 회로 기판(143)로 채워질 수 있다. 내부 회로 기판은 안테나 구조내의 내부 AC RF 자기장과 많이 인터페이스하지는 않는다. 이는 작은 용적의 셀 폰에서 안테나 용적이 효율적으로 사용될 수 있게 한다.

상술한 실시예들은 본 발명의 원리를 예시하는 것일 뿐이고, 본 발명이 상술한 특정 실시예로서 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 기본 원리는 적어도 2개의 홀 및 하나의 시임을 갖는 금속성 구조에 대한 것이다. 당업자는 상술한 유형의 특성을 수행하는 어떤 형태의 안테나라도 본 발명의 사상내에 포함된다는 것을 인식해야 한다. 또한, "홀"이라는 용어가 사용되었지만, 개구, 갭, 공간, 등의 이와 유사하거나 동일한 개념이 사용될 수 있다는 것이 당업자에게는 명백한 것이다. 따라서, 상술한 실시예의 다양한 특성의 다양한 변형들, 적용들, 및 조합들이, 다음에 첨부된 청구항에서 제시된 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 한 실행될 수 있다.

Claims (114)

1. 제1 플레이트(11; 31; 51), 제2 플레이트(12; 32; 52) 및 제3 플레이트(13; 33; 53)를 갖는 사각관형 금속 구조를 포함하는 안테나(130)로서,

   수직 연결부(16)는 상기 사각관형 금속 구조의 전체 길이에 걸쳐 상기 제1 플레이트(11)와 상기 제3 플레이트(13)를 연결하고,

   상기 제3 플레이트(13)는 상기 사각관형 금속 구조의 전체 길이에 걸쳐 추가의 수직 연결부(17)를 통해 상기 제2 플레이트(12)에 연결되며,

   상기 제1 내지 제3 플레이트들과 상기 연결부들은 상기 사각관형 금속 구조의 단부들에 개구들(21, 22; 26, 27; 34, 35; 91, 92; 131, 132)인 두 개의 홀을 형성하도록 배치되고,

   상기 제1 플레이트(11; 31; 51)와 상기 제2 플레이트(12; 32; 52)는 상기 사각관형 금속 구조의 전체 길이에 걸쳐 1 이상의 슬롯 시임(slot seam)(93; 126; 135, 136)에 의해 용량적으로 결합되며,

   상기 안테나는 n개의 슬롯 시임들(93; 126; 135, 136)과, 상기 두 개의 홀 사이에 형성된 n-1개의 홀(133)을 포함하며, n은 1 보다 큰 것을 특징으로 하는,

   안테나(130).
2. 제1항에 있어서, 상기 안테나의 전기적 길이는 1/4 파장 이하인 안테나(130).
3. 제1항에 있어서, 상기 안테나(130)에 결합된 한 쌍의 와이어를 더 포함하며, 상기 한 쌍의 와이어는 에너지를 상기 안테나(130)에 제공하는 안테나(130).
4. 제1항에 있어서, 와이어 및 그라운드를 더 포함하며, 상기 와이어 및 상기 그라운드는 상기 안테나(130)에 에너지를 제공하기 위해 상기 안테나(130)에 결합되는 안테나(130).
5. 제1항에 있어서, 상기 사각관형 금속 구조의 내부는, 유전 물질(dielectric material)로서의 공기로 채워지는 안테나(130).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 안테나(130) 및 상기 안테나 구조 내의 회로 기판(143)을 포함하는 시스템.
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