KR100967851B1 - 무선 통신 단말기용 동조가능 안테나 - Google Patents

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Abstract

공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 방사 요소에 연결된, 전송 선로와 같은 동조 구성 요소 및 상기 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위한 조정 메커니즘을 포함하는 무선 안테나가 제공된다. 상기 조정 메커니즘은 하나 이상의 확장 선로들 및 상기 하나 이상의 확장 선로들을 상기 전송 선로에 연결시키기 위해 닫혀질 수 있는 스위칭 메커니즘을 포함한다. 상기 동조 구성 요소는 또한 하나 이상의 집중 리액턴스 요소들일 수 있다.
무선, 통신, 단말기, 동조, 안테나

Description

무선 통신 단말기용 동조가능 안테나{Tunable antenna for wireless communication terminals}
본 발명은 일반적으로 무선 안테나에 관한 것으로, 특히 개인 이동 통신 단말기(PMCT: Personal Mobile Communication Terminal)와 같은, 핸드헬드 통신 장치용 내부 다중-대역 안테나에 관한 것이다.
PMCT용 소형 안테나의 개발은 핸드셋들의 크기 감소, 상기 핸드셋 크기에 상관없이 어떤 레벨 미만에서 사용자에 의해 흡수되는 무선 주파수(RF) 전력의 양을 유지하기 위한 요건들 및 다중-모드 전화기들의 도입으로 인하여, 최근에 많은 관심을 받고 있다. 핸드셋 본체 내부에 배치될 내부 다중-대역 안테나들을 제공하는 것이 유리하고, 바람직하며 심지어 필요할 것이고, 이들 안테나들은 E-GSM900(880 MHz - 960 MHz), GSM1800(1710 MHz - 1880 MHz) 및 PCS1900(1850 MHz - 1990 MHz)과 같은 다중 시스템들에서 동작할 수 있어야 한다. 단락 패치 안테나들 또는 평면 역-F형 안테나들(PIFAs: Planar Inverted-F Antennas)은 두개 이상의 공진 주파수들을 제공하는데 사용된다. 예를 들어, 리우 등(Liu et al.)(이중-주파수 평면 역-F형 안테나, 1997년 10월, 볼륨 45, 번호 10, 안테나들 및 전파에 관한 IEEE 회보, 1451-1458 페이지)은 이중-대역 PIFA를 개시한다; 판키나호(Pankinaho)(미국 특허 번호 6,140,966)는 이동 전화용 내부 안테나로서 사용될 수 있는, 몇몇 주파수 범위를 위한 이중-공진 안테나 구조를 개시한다; 아이소하탈라 등(Isohatala et al.)(EP 0997 974 A1)은 비교적 낮은 특정 흡수율(SAR: Specific Absorption Rate) 값을 갖는 평면 안테나를 개시한다; 리우 등(Liu et al.)(이중-주파수 평면 역-F형 안테나, 1997년 10월, 볼륨 45, 번호 10, 안테나들 및 전파에 관한 IEEE 회보, 1451-1458 페이지)은 두개의 연결된 단락 패치들 및 단일 급전을 갖는 이중-대역 안테나 요소를 개시한다; 파야즈 등(Fayyaz et al.)(1998년, 왈담, 엠에이, 무선 통신용 안테나 및 전파에 관한 IEEE-APS 회의 회보, GSM용 신규 이중 대역 패치 안테나, 156-159 페이지)은 단락 패치 안테나를 개시하는데, 어떤 길이의 전송 선로가 두개의 공진 주파수들을 생성하기 위하여 상기 패치의 한 에지에 부가된다; 그리고 송 등(Song et al.)(1999년, 7월 11-16, 플로리다, 올란도, IEEE 안테나 및 전파 국제 심포지움 다이제스트, 볼륨 2, 삼중-대역 평면 역-F형 안테나, 908-911 페이지)은 삼중-대역 PIFA를 개시한다.
특히, 파야즈 등에 개시된 바와 같은 안테나는 한 종단이 단락되어 있고 공진 주파수(f1)를 갖는 1/4 파장 직사각형 패치 안테나를 구비한다. 전송 선로는 상기 공진 주파수(f1)를 동시에 제거하면서, f1의 어느 한측에서 두개의 공진 주파수들을 생성하기 위하여 상기 패치의 단락 종단에 평행하지 않은 상기 패치의 한 에지에 부가된다. 이러한 점에서, 파야즈 등의 안테나는 동조가능하지 않다.
오늘날의 표준 PMCT들은 두개의 주파수 대역들(예를 들어 유럽에서 E-GSM900/1800)에서 동작한다. 세계 도처의 다중 시스템들에서 사용될 수 있는 더 범 용적인 PMCT들을 갖는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 미국 셀룰러 시스템들은 850 MHz 주파수 범위(824 - 894 MHz)에서 동작한다. 유럽 및 미국 셀룰러 시스템들 양자의 시스템 대역들을 커버하도록 동조가능한 PMCT용 다중-대역 내부 무선 안테나를 제공하는 것이 유리하고 바람직하다.
본 발명의 주된 목적은 하나 이상의 무선 주파수 대역들에서 동작하는, 동조가능 패치 안테나와 같은, 동조가능 안테나를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 하나 이상의 주파수 대역들의 대역폭이 다른 주파수 대역들에서 안테나의 성능을 저하시킴없이 증가될 수 있는, 동조가능 안테나를 제공하는 것이다. 상기 목적들은 안테나의 공진 주파수 또는 공진 주파수들을 동조시키기 위하여, 패치 안테나와 같은 공진형 안테나에 하나 이상의 리액턴스 동조 구성 요소들을 제공함으로써 달성될 수 있다. 바람직하기로는, 상기 동조 구성 요소들은 적합한 길이 및 종단을 갖는 하나 이상의 저손실 전송 선로 부분들을 포함한다. 대안적으로, 상기 동조 구성 요소들은 하나 이상의 집중 리액턴스 요소들을 포함한다.
본 발명의 제1 태양에 의하면, 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나는 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 접지점 및 급전점을 구비한다. 상기 안테나는,
제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 전송 선로로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 전송 선로; 및
상기 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조 정하기 위하여, 상기 전송 선로의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 조정 수단은,
확장 선로, 및
제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함할 수 있고,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로는 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 전송 선로의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 전송 선로 및 상기 확장 선로는 전기적으로 분리된다.
본 발명에 의하면, 상기 조정 수단은,
각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들, 및
제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함할 수 있고,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 전송 선로의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 전송 선로 및 상기 복수의 확장 선로들은 전기적으로 분리된다.
본 발명에 의하면 상기 안테나는 추가 공진 주파수를 갖는 추가 방사 요소를 구비할 수 있다. 상기 안테나는,
제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 추가 전송 선로로서 상기 제2 종단이 상기 추가 공진 주파수로부터 추가 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 추가 전송 선로를 더 포함할 수 있고,
상기 조정 수단은 상기 추가 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 추가 주파수 편이를 조정하도록 더 적합화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 조정 수단은 또한,
하나 이상의 추가 확장 선로들, 및
제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능한 추가 스위칭 메커니즘을 더 포함할 수 있고,
상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 추가 확장 선로들 중 하나는 상기 추가 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 추가 전송 선로의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 추가 전송 선로 및 상기 추가 확장 선로들은 전기적으로 분리된다.
본 발명의 제2 태양에 의하면, 핸드헬드 통신 장치는 다른 통신 장치들과 통신하기 위한 공진 주파수를 갖는 무선 안테나 및 상기 무선 안테나를 배치하기 위한 섀시 접지를 갖는 섀시를 구비한다. 상기 안테나는,
방사 요소,
급전점,
상기 섀시 접지에 연결된 접지점,
제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 전송 선로로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 전송 선로, 및
상기 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위하여 상기 전송 선로의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 조정 수단은,
각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들; 및
제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함할 수 있고,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 전송 선로의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 전송 선로 및 상기 확장 선로들은 전기적으로 분리된다.
본 발명에 의하면, 상기 안테나는 추가 공진 주파수를 갖는 추가 방사 요소를 구비할 수 있다. 상기 안테나는,
제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 추가 전송 선로로서 상기 제2 종단이 상기 추가 공진 주파수로부터 추가 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 추가 전송 선로를 더 포함할 수 있고,
상기 조정 수단은 상기 추가 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 추가 주파수 편이를 조정하도록 더 적합화된다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 섀시 접지를 구비하는 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나를 동조시키는 방법으로서, 상기 안테나는 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 상기 섀시 접지에 연결된 접지점 및 급전점을 구비하는 방법이 제공된다. 상기 방법은,
상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 길이를 갖는 전송 선로를 제공하는 단계, 및
상기 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위한 조정 수단을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 조정 수단은,
각각 상이한 확장 길이를 갖는 하나 이상의 확장 선로들; 및
제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하며,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 전송 선로에 전기적으로 연결되며,
상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 전송 선로 및 상기 확장 선로들은 전기적으로 분리된다.
본 발명에 의하면, 상기 무선 안테나는 또한 추가 공진 주파수를 갖는 추가 방사 요소를 포함한다. 상기 방법은,
상기 추가 공진 주파수로부터 추가 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 추가 전송 선로를 제공하는 단계, 및
상기 추가 전송 선로의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 추가 주파수 편이를 조정하기 위한 추가 조정 수단을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 추가 조정 수단은,
각각 상이한 확장 길이를 갖는 하나 이상의 추가 확장 선로들, 및
제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능한 추가 스위칭 메커니즘을 포함하고,
상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 추가 확장 선로들 중 하나는 연결된 상기 추가 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 추가 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 추가 전송 선로에 전기적으로 연결되며,
상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 추가 전송 선로 및 상기 추가 확장 선로들은 전기적으로 분리된다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나로서, 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 접지점 및 급전점을 포함하는 무선 안테나가 제공된다. 상기 안테나는,
제1 종단과 반대편의 제2 종단을 구비하는 동조 구성 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 동조 구성 요소, 및
상기 주파수 편이를 조정하기 위하여 상기 동조 구성 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 동조 구성 요소는 집중 리액턴스 요소를 포함한다.
본 발명은 도 1 내지 도 7b와 함께 취해진 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 안테나를 도시한 도식적 표시이다.
도 2는 도 1의 안테나를 도시한 도식적 표시로서, 안테나는 두개의 방사 요소들을 구비한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도식적 표시이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현을 도시한 아이소메트릭뷰이다.
도 5는 본 발명에 의한, 안테나를 구비하는 핸드헬드 통신 장치의 도식적 표시이다.
도 6은 확장 선로들이 접지되지 않은, 도 2의 안테나를 도시한 도식적 표시이다.
도 7a는 확장 선로 및 스위치에 병렬로 연결된 전송 선로를 구비하는 안테나를 도시한 도식적 표시이다.
도 7b는 확장 선로가 개회로된 도 7a의 안테나를 도시한 도식적 표시이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 안테나(10)의 개략적인 표시를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 안테나(10)는 접지 핀(32)에 의해 단락된 방사 요소(20) 및 급전선(30)을 구비한다. 바람직하기로는, 상기 안테나는 본 발명에 의한 동조 회로가 용이하게 상기 안테나에 통합될 수 있도록, 마이크로스트립 패치 안테나 또는 평면 역 F형 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)와 같은, 로-프로파일 인쇄 안테나이다. 하지만, 본 발명에 의한 동조 회로 및 동조 방법은 단순한 모노폴 휩 안테나, 유전체 공진기 안테나(DRA: Dielectric Resonator Antenna) 또는 정상-모드 나선형 안테나와 같은 어떤 다른 공진 안테나 유형에도 적용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 집중 리액턴스 요소 또는 전송 선로(40)의 섹션과 같은 동조 요소는 제1 종단(41) 및 상기 방사 요소(20)에 연결된 제2 종단(42)을 구비한다. 상기 방사 요소(20)와 상기 전송 선로(40)의 제2 종단(42)간의 연결은 예를 들어 옴 접촉(ohmic contact) 또는 용량성 연결일 수 있다. 상기 전송 선로(40)와 상기 방사 요소(20)간의 커패시턴스를 증가시키는 요소들이 또한 사용될 수 있다. 상기 전송 선로(40)는 또한 상기 방사 요소(20)의 통합 부분일 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 전송 선로(40)가 어떤 위치에서 상기 방사 요소(20)에 연결될 수 있고, 보기에 따라서는 도 4에 도시된 바와 같이, 형성될 수 있다는 것은 주목되어야 한다. 하지만, 상기 전송 선로(40)의 연결 위치 및 모양은 상기 전송 선로(40)와 상기 방사 요소(20)간의 전기적인 연결 그리고 주파수 편이를 적합하게 제어하기 위하여 변경될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조정 회로(60)는 상기 전송 선로(40)의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 안테나(10)의 공진 주파수를 동조시키는데 사용된다. 상기 조정 회로(60)는 하나 이상의 확장 선로들(80, 84) 및 상기 확장 선로들(80, 84)중 하나를 상기 전송 선로(40)의 상기 제1 종단(41)에 연결시키기 위한 스위칭 구성 요소(70)를 포함한다. 상기 스위칭 구성 요소(70)는 제1 위치 및 제2 위치에서 동작가능하고, 상기 스위칭 구성 요소(70)가 상기 제1 위 치에서 동작될 때, 그것은 상기 전송 선로(40)의 상기 제1 종단(41)과 상기 확장 선로들(80, 84)중 하나간에 전기적인 연결을 제공한다. 상기 스위칭 구성 요소(70)가 상기 제2 위치에서 동작될 때, 그것은 상기 전송 선로(40)와 상기 확장 선로들(80, 84)을 분리된 상태로 두기 위하여 개방되어 있다.
상기 스위칭 구성 요소(70)는 핀 다이오드(PIN-diode) 또는 다른 스위칭 메커니즘일 수 있다. 상기 스위칭 구성 요소(70)는 상기 방사 요소(20)에 직접 연결되지 않지만 상기 전송 선로(40)에 의해 상기 방사 요소로부터 분리되기 때문에, 상기 스위칭 구성 요소(70) 및 상기 전송 선로(40)에서의 전력 손실은 감소될 수 있다. 상기 전송 선로(40)와 조정 회로(60)를 포함하여, 상기 동조 회로에 대한 실제 성능 지수는 손실에 대한 동조 범위의 비(TRL: Tuning Range over Losses)이다. 큰 TRL 값은 주어진 주파수 편이에 대한 낮은 손실을 의미하고 상기 동조 회로는 더 나은 것으로 간주된다. 양쪽 스위칭 상태(닫힘 및 열림)에서 LT(예를 들어 도 1에서의 전송 선로(40)의 길이) 및 LE(예를 들어 도 1에서의 확장 선로들(80, 84)의 길이)의 함수로서 TRL의 도표를 그림으로써, 어떤 주파수 편이에 대한 손실을 최소화하는 LT 및 LE의 몇몇 조합들이 발견될 수 있다. 하지만, 공간이 제한된 곳에서 사용하는데 있어서, 최단의 LT 및 LE를 갖는 것을 선택하는 것이 유리하다. 이것은 또한 상기 전송 선로와 상기 확장 선로들에 의해 야기되는 손실을 최소화할 것이다.
예를 들어, 상기 스위치가 직렬로 연결되고, 상기 확장 선로의 한 종단이 단 락되며(도 1에서와 같이) 상기 확장 선로의 길이(LE)가 짧은 경우(<0.1λ), 상기 스위치의 닫힌 위치에서 상기 안테나의 효율(및 TRL)은 상기 전송 선로(40)의 유효 길이 LT,eff=0.25λ일 때 최대가 된다(연결 구성, 스위칭 구성 요소 및 상기 선로(40)에 부착된 어떤 다른 가능한 리액턴스 구성 요소들에 기인한 상기 리액턴스 구성 요소들의 영향을 포함하여). 하지만, 이 경우 상기 스위치의 열린 위치에서 상기 효율(및 TRL)은 최소가 된다. LT,eff가 0.25λ에서 증가하거나 감소하는 경우, 상기 효율은 상기 스위치의 닫힌 위치에서 감소하지만, 상기 스위치의 열린 위치에서 신속히 증가한다. LT,eff를 조정함으로써, 상기 스위치의 열린 위치와 닫힌 위치에서 효율의 최적 균형이 발견될 수 있다. 물론, 상기 최적 균형은 애플리케이션에 의존한다. 하나의 최적은 예를 들어 양쪽 상태에서 동일한 효율일 수 있다. LT,eff 가 0.25λ에서 감소하는 경우, 동조 방향은 상기 스위치가 닫힌 경우 상기 공진 주파수가 증가하도록 한다. 상기 스위치의 양 위치들에서 동일한 효율이 요구되는 경우, 양호한 결과는 전형적으로 전송 선로(40)의 유효 길이(LT,eff)가 그것의 공진 길이(LT,eff=0.25λ)보다 약간 더 짧은 경우, 예를 들어 LT,eff = 0.20λ...0.24λ인 경우 획득된다. LT,eff 가 0.25λ에서 증가하는 경우, 상기 동조 방향은 상기 스위치가 닫힌 경우 상기 공진 주파수가 감소하도록 한다. 상기 스위치의 양 위치들에서 동일한 효율이 요구되는 경우, 양호한 결과는 전형적으로 전송 선로(40)의 유효 길이 (LT,eff)가 그것의 공진 길이(LT,eff=0.25λ)보다 약간 더 긴 경우, 예를 들어 L T,eff = 0.26λ...0.29λ인 경우 획득된다. 상기 열린 위치 및 닫힌 위치간의 적합한 효율의 균형이 LT 및 LE의 길이를 조정함으로써 발견된 후, 원하는 주파수 편이는 상기 방사 요소 및 상기 동조 회로간의 연결을 조정함으로써 설정될 수 있다.
도 2는 각각 공진 주파수를 갖는 두개의 방사 요소들(22, 24)을 포함하는 방사부(20')를 구비하는 안테나(10)의 개략적인 표시이다. 하지만, 하나의 공진 주파수만이 동조에 종속된다. 예를 들어, 상기 방사 요소(22)의 공진 주파수가 상기 방사 요소(24)의 공진 주파수보다 더 낮고 상기 동조가 상기 하위 주파수를 조정하는데 사용되는 경우, 상기 전송 선로(40) 및 상기 확장 선로들(80, 84)의 길이는 하위 공진 주파수에 대응하는 파장(λ)에 따라 선택된다. 상기 전송 선로(40) 및 상기 조정 회로(60)를 상기 안테나에 연결하는 것은 상위 주파수 성분의 성능을 상당히 저하시키지 않는다는 것을 알 수 있다. 동조 회로가 다중-대역 안테나의 방사 요소에 연결되는 경우, 상기 안테나의 대역폭이 증가할 수 있다는 것은 주목되어야 한다. 하지만, 하위 및 상위 주파수 대역들 양자는 동조에 의해 효과적으로 확장될 수 있다.
상기 상위 주파수 대역과 상기 하위 주파수 대역을 개별적으로 동조시키는 것이 또한 가능하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 추가 전송 선로(50) 및 추가 조정 회로(62)가 상기 방사 요소(24)의 공진 주파수와 관련된 상위 주파수 대역을 동조시키기 위하여 제공된다. 도시된 바와 같이, 상기 전송 선로(50)는 제1 종단(51) 및 상기 방사부(20')에 전기적으로 연결된 제2 종단(52)을 구비한다. 상기 조정 회로(60)와 유사하게, 상기 조정 회로(62)는 스위칭 구성 요소(72) 및 하나 이상의 확장 선로들(90 및 94)을 포함한다. 상기 스위칭 구성 요소(70)와 유사하게, 상기 스위칭 구성 요소(72)는 상기 확장 선로들(90)중 하나를 상기 전송 선로(50)의 제1 종단(51)에 전기적으로 연결하기 위하여 제1 위치에서 동작가능하다.
도 4는 본 발명에 의한 안테나(10)의 예시적인 구성을 도시한 아이소메트릭 뷰이다. 도시된 바와 같이, 상기 안테나(10)는 섀시(110)상에 배치되어 있다. 상기 섀시(110)는 상기 안테나(10)에 면하는 상부면(112) 및 상기 방사 요소들(22 및 24)이 접지 핀(32)을 통해 단락되도록 허용하기 위하여 접지면을 구비하는 하부면(114)을 구비한다. 상기 동조 회로는 유전층에 의해 상기 접지면으로부터 분리되어, 상기 섀시(110)의 상부면(112)상에 배치되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 방사부(20')를 연결하는데 사용되는 핀(34)은 상기 접지핀(32) 근처에 위치한다. 상기 방사부(20')상의 섹션들(122 및 124)은 용량성 부하들이다.
도 5는 본 발명에 의한, 안테나(10)를 구현하기 위하여 섀시(110)를 구비하는 핸드헬드 통신 장치(100)의 개략적인 표시이다. 상기 핸드헬드 장치(100)는 개인 이동 통신 단말기(PMCT: Personal Mobile Communication Terminal), 통신기 장치, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 등일 수 있다.
상기 스위칭 구성 요소들(70 및 72)은 핀 다이오들일 수 있지만, 그들이 전계 효과 트랜지스터(FET) 스위치들 및 마이크로 전자기계(MEM: microelectromechanical) 스위치들과 같은, 다른 스위칭 메커니즘들일 수 있다는 것은 주목되어야 한다. 게다가, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 두 확장 선로들(80 및 84)이 상기 방사부(20, 20')를 동조시키는데 사용될지라도, 동조를 위해 하나의 확장 선로 또는 3개 이상의 확장 선로들을 사용하는 것이 가능하다. 더욱이, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전송 선로(40)는 핀(34)을 통해 상기 방사부(20')에 연결된다. 상기 전송 선로(40)와 상기 방사부(20')간의 커패시턴스를 증가시키는 요소들이 상기 용량성 결합에서 사용될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 또는 전송 선로들(40, 50) 양자는 전체적으로 또는 부분적으로 집중 리액턴스 요소들로 대체될 수 있다. 따라서, 도 1 내지 도 3에 있는 요소(40)는 집중 리액턴스 요소 또는 전송 선로와 집중 리액턴스 요소의 결합일 수 있다. 마찬가지로, 상기 확장 선로들(80, 84, 90, 94)중 하나 이상의 확장 선로들은 집중 리액턴스 요소들로 대체될 수 있다.
더욱이, 상기 확장 선로들(80, 84, 90 및 94)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 그것의 한 종단이 단락될 필요는 없다. 상기 확장 선로들 중 몇몇 또는 모두는 도 6에 도시된 바와 같이 개회로일 수 있다. 더욱이, 상기 스위치들(70 및 72)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확장 선로들과 직렬로 연결될 필요는 없다. 상기 스위치들은 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 확장 선로들과 병렬로 연결될 수 있다. 상기 확장 선로들이 도 7b에 도시된 바와 같이 단락-회로가 아닌 경우조차, 병렬 스위치가 또한 사용될 수 있다. 도 6 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 구성의 성능은 또한 양쪽 스위칭 상태(닫힘 또는 열림)에서 LT( 예를 들어 도 6 내지 도 7b에서 전송 선로(40)의 길이) 및 LE(예를 들어 도 6 내지 도 7b에서 확장 선로(80')의 길이)의 함수로서 TRL의 도표들을 사용하여 최적화될 수 있다. 어떤 주파수 편이에 대한 손실을 최소화하는, LT 및 LE의 몇몇 조합이 발견될 수 있다.
따라서, 본 발명이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명되었을지라도, 본 발명의 형태 및 상세에서 상기한 변경과 다양한 다른 변경, 생략 및 변형이 본 발명의 범위를 벗어남없이 행해질 수 있다는 것은 당업자에 의해 이해될 것이다.

Claims (63)

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  3. 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나로서, 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 접지점 및 급전점을 포함하는 무선 안테나에 있어서,
    상기 안테나는,
    제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 비방사 리액턴스 동조 요소, 및
    상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위하여, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함하고,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하고,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소 및 상기 복수의 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
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  6. 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나로서, 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 접지점 및 급전점을 포함하는 무선 안테나에 있어서,
    상기 안테나는,
    제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 비방사 리액턴스 동조 요소,
    상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위하여, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단,
    추가 공진 주파수를 갖는 추가 방사 요소, 및
    제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 추가 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 추가 공진 주파수로부터 추가 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 추가 방사 요소에 연결된 추가 비방사 리액턴스 동조 요소를 포함하며,
    상기 조정 수단은 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 추가 주파수 편이를 조정하도록 더 채택되고,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 추가 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 추가 스위칭 메커니즘을 더 포함하고,
    상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 추가 확장 선로들 중 하나는 연결된 추가 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 추가 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소 및 상기 복수의 추가 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서, 상기 통신 장치는 상기 접지점을 통해 상기 안테나를 단락시키기 위한 장치 접지를 구비하고, 상기 복수의 확장 선로들 각각은 제1 선로 종단 및 상기 장치 접지에 연결된 제2 선로 종단을 구비하며, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 한 확장 선로의 상기 제1 선로 종단은 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
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  20. 제6항에 있어서, 상기 통신 장치는 상기 접지점을 통해 상기 안테나를 단락시키기 위한 장치 접지를 구비하고, 상기 복수의 추가 확장 선로들 각각은 제1 선로 종단 및 상기 장치 접지에 연결된 제2 선로 종단을 구비하며, 상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 한 추가 확장 선로의 상기 제1 선로 종단은 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 핸드헬드 통신 장치에 있어서,
    상기 핸드헬드 통신 장치는,
    다른 통신 장치들과 통신하기 위한 공진 주파수를 갖는 무선 안테나, 및
    상기 무선 안테나를 배치하기 위한 섀시 접지를 갖는 섀시를 포함하고,
    상기 안테나는,
    방사 요소,
    급전점,
    상기 섀시 접지에 연결된 접지점,
    제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 비방사 리액턴스 동조 요소, 및
    상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함하며,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하고,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소 및 상기 복수의 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 통신 장치.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 핸드헬드 통신 장치에 있어서,
    상기 핸드헬드 통신 장치는,
    다른 통신 장치들과 통신하기 위한 공진 주파수를 갖는 무선 안테나, 및
    상기 무선 안테나를 배치하기 위한 섀시 접지를 갖는 섀시를 포함하고,
    상기 안테나는,
    방사 요소,
    급전점,
    상기 섀시 접지에 연결된 접지점,
    제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 비방사 리액턴스 동조 요소,
    상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단,
    추가 공진 주파수를 갖는 추가 방사 요소, 및
    제1 종단과 반대편의 제2 종단간의 길이를 갖는 추가 비방사 리액턴스 동조 요소로서 상기 제2 종단이 상기 추가 공진 주파수로부터 추가 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 추가 방사 요소에 연결된 추가 비방사 리액턴스 동조 요소를 포함하며,
    상기 조정 수단은 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 추가 주파수 편이를 조정하도록 더 채택되고,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 추가 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 추가 스위칭 메커니즘을 더 포함하고,
    상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 추가 확장 선로들 중 하나는 연결된 추가 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 추가 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소 및 상기 복수의 추가 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 통신 장치.
  29. 삭제
  30. 제25항에 있어서, 상기 복수의 확장 선로들 각각은 제1 선로 종단 및 상기 섀시 접지에 연결된 제2 선로 종단을 구비하며, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 한 확장 선로의 상기 제1 선로 종단은 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 통신 장치.
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  40. 제28항에 있어서, 상기 복수의 추가 확장 선로들 각각은 제1 선로 종단 및 상기 섀시 접지에 연결된 제2 선로 종단을 구비하며, 상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 한 추가 확장 선로의 상기 제1 선로 종단은 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 핸드헬드 통신 장치.
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  43. 섀시 접지를 구비하는 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나를 동조시키는 방법으로서, 상기 안테나는 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 상기 섀시 접지에 연결된 접지점 및 급전점을 구비하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 길이를 갖는 비방사 리액턴스 동조 요소를 제공하는 단계; 및
    상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 길이를 효과적으로 변경시킴으로써 상기 주파수 편이를 조정하기 위한 조정 수단을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하고,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소에 전기적으로 연결되며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소 및 상기 복수의 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
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  48. 제43항에 있어서, 상기 복수의 확장 선로들 각각은 제1 선로 종단 및 상기 섀시 접지에 연결된 제2 선로 종단을 구비하며, 상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 한 확장 선로의 상기 제1 선로 종단은 상기 비방사 리액턴스 동조 요소에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
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  55. 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나로서, 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 접지점 및 급전점을 포함하는 무선 안테나에 있어서,
    상기 안테나는,
    제1 종단과 반대편의 제2 종단을 구비하는 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 비방사 리액턴스 동조 요소, 및
    상기 주파수 편이를 조정하기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함하고,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하고,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 확장 선로들 중 하나는 연결된 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소 및 상기 복수의 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
  56. 제55항에 있어서, 상기 비방사 리액턴스 동조 요소는 집중 리액턴스 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
  57. 삭제
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  62. 핸드헬드 통신 장치용 무선 안테나로서, 공진 주파수를 갖는 방사 요소, 접지점 및 급전점을 포함하는 무선 안테나에 있어서,
    상기 안테나는,
    제1 종단과 반대편의 제2 종단을 구비하는 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 공진 주파수로부터 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 방사 요소에 연결된 비방사 리액턴스 동조 요소, 및
    상기 주파수 편이를 조정하기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 상기 제1 종단에 인접하여 배치된 조정 수단을 포함하고,
    상기 조정 수단은,
    동조 요소, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 스위칭 메커니즘을 포함하고,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 동조 요소는 상기 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 비방사 리액턴스 동조 요소의 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 동조 요소 및 상기 비방사 리액턴스 동조 요소는 전기적으로 분리되고,
    상기 무선 안테나는,
    추가 공진 주파수를 갖는 추가 방사 요소, 및
    제1 종단과 반대편의 제2 종단을 구비하는 추가 비방사 리액턴스 동조 요소로서, 상기 제2 종단이 상기 추가 공진 주파수로부터 추가 주파수 편이를 제공하기 위하여 상기 추가 방사 요소에 연결된 추가 비방사 리액턴스 동조 요소를 더 포함하며,
    상기 조정 수단은 상기 추가 주파수 편이를 조정하도록 더 채택되고,
    상기 비방사 리액턴스 동조 요소는 집중 리액턴스 요소를 포함하며, 상기 추가 비방사 리액턴스 동조 요소는 추가 집중 리액턴스 요소를 포함하고,
    상기 조정 수단은,
    각각 상이한 확장 길이를 갖는 복수의 확장 선로들, 및
    제1 위치 또는 제2 위치에서 동작가능한 추가 스위칭 메커니즘을 더 포함하고,
    상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제1 위치에서 동작될 때, 상기 추가 확장 선로들 중 하나는 연결된 추가 확장 선로의 확장 길이에 상응하는 편이량 만큼 상기 추가 주파수 편이를 변경시키기 위하여 상기 추가 집중 리액턴스 요소의 제1 종단에 전기적으로 연결되며,
    상기 추가 스위칭 메커니즘이 상기 제2 위치에서 동작될 때, 상기 추가 집중 리액턴스 요소 및 상기 복수의 추가 확장 선로들은 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 무선 안테나.
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