KR101098840B1 - 내부 안테나 시스템을 구비한 통신 장치 - Google Patents

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사라 마르티네즈
크리스토스 콘토게오르가키스
드 레옹 로렌조 에이. 퐁스
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모토로라 모빌리티, 인크.
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Abstract

통신 장치(100, 500, 800)는 하우징(115) 및 안테나 시스템을 구비한다. 하우징(115)은 적어도 하나의 금속 부분(110)과 적어도 하나의 비금속 부분(105)을 포함한다. 안테나 시스템은 통신 장치(100, 500, 800)를 하나 이상의 주파수에서 방사하도록 튜닝하기 위한 것이다. 안테나 시스템은 하우징(115)의 비금속 부분(105) 내에 배치된다.
하우징, 안테나 시스템, 공진기, 주파수 대역, 통신 프로토콜

Description

내부 안테나 시스템을 구비한 통신 장치{COMMUNICATION DEVICE WITH INTERNAL ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 통신 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내부 안테나 시스템을 구비한 통신 장치에 관한 것이다.
무선전화기와 같은 통신 장치는 그 시장에서 갈수록 소형화를 향해 치닫고 있다. 소비자 및 사용자의 요구는 그러한 통신 장치의 크기의 현저한 감소를 계속 촉구하고 있다. 소비자는 또한 옷이나 기타 물체에 걸려 쉽게 손상을 입지 않는 은폐된 (내부) 안테나를 구비한 소형 폰에 상당한 관심을 갖고 있다. 내부 안테나의 크기 감소 및 내부 안테나의 필요성은 장치 설계자에게 적절한 안테나 전기적 성능을 달성하기 위해서 추가적인 도전을 제공한다.
무선 통신 장치의 사용이 증가함에 따라, 통신 신호를 운반하기 위한 이용가능한 주파수대역이 제한된다. 많은 경우에, 네트워크 오퍼레이터는 그 고객을 수용하기 위해 다중 주파수 대역에서의 서비스를 제공하고 있다. 예를 들어, 850 MHz(메가헤르츠) 또는 900 MHz 주파수 대역의 GSM(Global System of Mobile) 통신 시스템에 따른 서비스를 제공하는 네트워크 오퍼레이터는 1800 MHz 주파수 대역의 DCS(Digital Communication System) 또는 1900 MHz 주파수 대역의 PCS(Personal Communication System)에 대한 서비스도 제공할 수 있다. 네트워크 오퍼레이터는 1.575 GHz에서 작동하는 위성 위치확인 시스템(Global Positioning System:GPS), 2.4 GHz에서의 블루투스(Bluetooth) 작동, 및 송신을 위해서는 1.92 GHz 내지 1.98 GHz의 주파수대역을 사용하고 수신을 위해서는 2.11 GHz 내지 2.17 GHz의 주파수대역을 사용하는 범용 이동통신 서비스(Universal Mobile Telecommunication Service:UMTS)에 대한 액세스와 같은 다른 서비스를 추가로 제공한다. 또한, 다양한 서비스에 대한 요구를 충족시키기 위하여, 장치 제조자들은 다중 주파수대역 및 통신 프로토콜에 대한 유사한 통신 장치를 설계하고 있다. 따라서, 휴대폰과 같은 통신 장치가 콤팩트한 크기에서 다중 통신 프로토콜을 사용하면서 다중 주파수에서 통신할 수 있는 것이 바람직하다.
개별 도면 전체에 걸쳐서 유사한 도면부호가 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지칭하고, 명세서에 포함되어 명세서의 일부를 구성하는 후술하는 상세한 설명과 더불어 첨부 도면은 다양한 실시예를 더 도시하고 본 발명에 따른 다양한 원리와 장점을 모두 설명하기 위한 것이다.
도1은 통신 장치의 일 실시예의 사시도이다.
도2는 도1의 통신 장치의 단면도이다.
도3은 통신 장치에 사용하기 위한 전자 시스템의 도시도이다.
도4는 내부 안테나 시스템을 갖는 통신 장치의 부분 도시도이다.
도5는 통신 장치의 제2 실시예의 사시도로서, 이동식 하우징이 개방된 위치 에 있는 상태의 사시도이다.
도6은 도5의 통신 장치의 사시도로서, 이동식 하우징이 폐쇄된 위치에 있는 상태의 사시도이다.
도7은 도6의 통신 장치의 단면도이다.
도8은 통신 장치의 제3 실시예의 사시도로서, 이동식 하우징이 개방된 위치에 있는 상태의 사시도이다.
도9는 도8의 통신 장치의 사시도로서, 이동식 하우징이 폐쇄된 위치에 있는 상태의 사시도이다.
도10은 도9의 통신 장치의 단면도이다.
필요에 따라, 본 발명의 상세한 설명을 설명하지만, 본원에 개시되는 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐이며, 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 본원에 개시되는 특정 구조적 및 기능적 상세 내용은 제한적인 것으로 해석될 것이 아니라, 단지 청구범위에 대한 기초로서 또한 당업자가 본 발명을 임의의 적절하게 상세한 구조로 다양하게 실시하기 위한 대표적인 교시의 기초로서 해석되어야 한다. 또한, 본원에서 사용되는 단어와 구절은 제한적인 것이기보다는, 본 발명에 대한 이해가능한 설명을 제공하기 위한 것이다.
본원에 사용되는 부정관사는"a" 또는 "an"은 하나 또는 하나 이상으로서 정의된다. 본원에 사용되는 '복수(plurality)'라는 표현은 둘 또는 둘 이상으로서 정의된다. 본원에 사용되는 '또다른(another)'이라는 표현은 적어도 제2 이상으로 서 정의된다. 본원에 사용되는 '구비하는' 및/또는 '갖는'이라는 표현은 '포함하는'(즉, 개방형 언어)으로서 정의된다. 본원에 사용되는 '결합되는(coupled)'이라는 표현은, 반드시 직접적으로는 아니지만 또한 반드시 기계적으로는 아니지만 '연결되는(connected)'이라고 정의된다. 본원에 사용되는 '프로그램, 소프트웨어 애플리케이션 등'의 표현은 컴퓨터 시스템에서 실행되도록 설계된 지령 시퀀스(a sequence of instructions)로서 정의된다. 프로그램, 컴퓨터 프로그램, 또는 소프트웨어 애플리케이션은 컴퓨터 시스템에서 실행되도록 설계된 서브루틴, 함수, 처리, 객체 메소드(object method), 객체 구현, 실행가능한 애플리케이션, 애플릿, 서블릿(servlet), 소스 코드, 객체 코드, 공유 라이브러리/동적 로드 라이브러리 및/또는 다른 지령 시퀀스를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념은 RF(radio frequency: 고주파) 신호의 송수신을 요하는 임의의 전자 제품에 유리하게 사용될 수 있다. 무선전화기 부분은 아날로그 통신 표준 또는 디지털 통신 표준에 따라서 구성될 수 있다. 무선전화기 부분은 일반적으로 RF 송신기, RF 수신기, 콘트롤러, 안테나, 배터리, 양방향(duplex) 필터, 주파수 합성기, 신호 처리기, 및 키패드, 디스플레이, 제어 스위치, 및 마이크 중 적어도 하나를 포함하는 사용자 인터페이스를 구비한다. 무선전화기 부분은 또한 메시징 수신기를 구비할 수도 있다. 휴대폰, 양방향 무선 또는 선택적 무선 송수신기 등에 내장되는 전자부품은 당업계에 공지되어 있으며, 본 발명의 통신 장치에 내장될 수 있다.
통신 장치(100)는 ,단지 예시의 수단으로서, 당업계에 공지되어 있는 바와 같이 종래의 셀룰러 무선 송수신 회로를 갖는 휴대폰으로 구현되며, 본원에서는 간명함을 위해 설명되지 않을 것이다. 본 발명은 본원에서 휴대폰을 참조하여 설명되지만, 대안적으로는 예를 들면, 메시징 장치, 통신 기능을 갖춘 PDA 및 PC, 모바일 무선 핸드셋, 무선 전화기 등과 같은 다른 통신 장치에 적용된다.
휴대폰은 콤팩트 하우징에 통합되는 사용자 인터페이스와 같은 종래의 휴대폰 하드웨어(역시 간명함을 위해 도시되지 않음)를 구비하며, 추가로 본 발명에 따른 안테나 시스템을 구비한다. 각각의 특정 무선 단말기는 이 개념을 실시하기 위한 기회와, 각각의 적용을 위해 선택된 수단을 제공할 것이다.
통신 장치(100)는 도시된 바와 같이, 그 안에 수납된 내부 부품들을 커버, 보호 및 지지하기 위한 하우징(115)을 구비한다. 예로서, 본 발명의 바람직한 실시예는 도1의 하우징(115)과 같은 고정 하우징에 관하여 설명되지만, 당업자라면 본 발명이, 1999년 3월 23일자로 플로이드 등(Floyd et al.)에게 허여되고 본 발명의 출원인에게 양도되었으며 발명의 명칭이 "멀티 유저 인터페이스 구조를 갖는 전자 기기"이고 그 내용이 본원에 참조로서 합체되는 미국 특허 제5,884,772호에 개시된 착탈형 페이스플레이트(faceplate)와 같은 착탈형 하우징 액세서리에도 마찬가지로 적용될 수 있음을 알 것이다. 마찬가지로, 본 발명은 1998년 4월 28일자로 페트렐라 등(Petrella et al.)에게 허여되고 본 발명의 출원인에게 양도되었으며 발명의 명칭이 "착탈형 에스쿠첸(Escutcheon) 요소를 갖는 휴대용 통신 장치"이고 그 내용이 본원에 참조로서 합체되는 미국 특허 제5,745,566호에 개시된 하우징용 교체가능한 커버에 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 하우징(115)은 적어도 하나의 비금속 부분(105)과 적어도 하나의 금속 부분(110)을 포함한다. 상기 적어도 하나의 비금속 부분(105)은, 예를 들면, 당업계에 공지되어 있는 플라스틱 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 상기 적어도 하나의 금속 부분(110)은 보다 콤팩트한 사이즈에서 장치 사용자에게, 전체가 비금속 재료로 구성된 하우징보다 어필하는 외관을 제공한다. 상기 적어도 하나의 금속 부분(110)은 예를 들면, 전기적 관점에서 매우 높은 전기 전도성을 나타내는 임의의 물리적 요소인 임의의 금속 재료를 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 재료는 금, 은, 구리, 및 철 내지 마그네슘 합금을 구비하며, 관심 주파수에서 전자의 흐름에 대해 매우 낮은 저항을 갖는 패브릭을 구비할 수 있다. 상기 적어도 하나의 금속 부분(110)은 플라스틱 또는 기타 비금속 재료와 같은 다른 보다 가볍고 얇은 재료에 비해 강도, 강성, 및 내구성을 제공한다.
도2는 도1의 통신 장치(100)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 통신 장치(100)는 하우징(115) 및 복수의 내부 부품을 구비한다. 하우징(115)은 복수의 내부 부품을 둘러쌈으로써 커버, 보호 및 구조적 지지를 제공한다. 복수의 내부 부품에는, 예를 들어, RF 송수신기(210)(또는 대안적으로 별도의 RF 송신기 및 RF 수신기(도시되지 않음)), RF 테스트 포트(213), 배터리(215), SIM(Subscriber Identity Module: 가입자 식별 모듈) 카드(220), 오디오 잭(225), 스피커(240), 디스플레이(230) 등이 포함된다. 복수의 내부 부품은, 본 발명에 따르면, 공진기(200), 안테나 샤프트(205), 및 안테나 포크(fork)(245)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 내부 부품은 추가로, 전술했듯이, 콘트롤러, 하나 이상의 필 터, 주파수 합성기, 신호 처리기 등의 기능을 제공하는 다양한 부품을 포함한다. 인쇄 회로판(235)은 도시된 바와 같이 통신 장치(100)내의 복수의 내부 부품 사이에 전기적 연결과 기계적 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면, 통신 장치(100)용 안테나 시스템은 공진기(200), 안테나 샤프트(205), 및 안테나 포크(245)를 구비한다. 상기 공진기(200)는 당업계에 공지되어 있는 여러가지 기술을 사용하여 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 공진기(200)는 헬릭스-휩(helix-whip), 사행 봉입 플렉스(meandered encapsulated flex), 사행 비봉입 유연성 회로, 하나 이상의 사행 와이어, 능동형 및 기생성(parasitic) 라디에이터의 임의의 조합 등일 수 있다. 안테나 시스템은, RF 신호를 인쇄 회로판(PCB)(235)에 대해 송수신하는데 필요한 안테나 시스템 및 그 기계적 접점을 구성하는, 공진기(200), 공진기(200)와 안테나 포크(245) 사이에 결합되는 안테나 샤프트(205), 및 안테나 샤프트(205)와 인쇄 회로판(235) 사이에 결합되는 안테나 포크(245)를 포함하는 기계 부품 전체의 조합을 사용하여 기능한다. 도시된 바와 같이, 안테나 포크(245)는 인쇄 회로판(235)과 접촉한다. 당업자라면 인쇄 회로판과 접촉하는 기구가 본 발명에 따라 대안적으로 스프링, 클립 또는 임의의 다른 전도성 구조물이 될 수 있음을 알 것이다. 안테나 시스템은 상기 구조물이 적절한 주파수로 방사(radiate)하도록 튜닝한다. 안테나 시스템은 당업계에 공지되어 있는 RF 송수신기(210)와 같은 복수의 내부 부품 내의 회로에 결합 및 매칭된다.
도시된 바와 같이, 통신용으로 사용되는 안테나 시스템의 안테나 요소들은 본 발명에 따라 하우징(115)의 비금속 부분(105)에 배치된다. 공진기(200), 안테나 샤프트(205), 및 안테나 포크(245)를 비금속 부분(105)에 배치하면 안테나 시스템이 관심 주파수로부터 디튜닝(detune)되거나 차단될 가능성이 감소되고, 따라서 일관성있는 전체 방사 효율이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에서, 통신 장치(100)의 안테나 시스템은 추가로 하우징(115)의 금속 부분(110)에 전자기적으로 결합된다. 금속 부분(110)을 내부 안테나(200)와 안테나 포크(205)에 결합하면 유효 안테나 표면적이 증가되고 따라서 전체 안테나 시스템의 송수신 성능이 향상된다. 이런 식으로, 금속 부분(110)은 안테나 시스템용 제2 공진기로서 작용한다.
도3은 본 발명에 따른 통신 장치에 사용하기 위한 전자(electronics) 시스템(300)의 일 실시예를 도시한다. 도3은 또한, 하우징(115)의 다양한 부분들과 전자 시스템(300)의 다양한 부분들의 관계를 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 시스템(300)은 전술한 인쇄 회로판(235)과 유사한 인쇄 회로판(305)을 포함한다. 인쇄 회로판(235) 및 그 내부에 연결되는 관련 내부 부품들은 전술했듯이 하우징(115)의 금속 부분(110)에 수용되는 것이 바람직하다. 전자 시스템(300)은 추가로, 하우징(115)의 비금속 부분(105)에 수용되는 복수의 안테나(310)를 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 안테나(310)는, 예를 들어 800 및/또는 1800 MHz 주파수 대역에서 작동하도록 튜닝된 제1 안테나(315), GPS 및/또는 블루투스 주파수 대역에서 작동하도록 튜닝된 제2 안테나(320), UMTS 주파수 대역에서 작동하도록 튜닝된 제3 안테나(325), 및/또는 900 및/또는 1900 MHz 주파수 대역에서 작동하도록 튜닝된 제4 안테나(330)를 구비할 수 있다. 당업자라면 복수의 안테나(310)가 본 발명에 따라서 필요에 따라 임의의 주파수 대역 조합으로 튜닝된 임의 조합의 안테나 시스템을 구비할 수 있음을 알 것이다. 다중-대역 응답(multi-band response)은 예를 들어, 800 MHz, 900 MHz, 1575 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz, 2400 MHz 등에서의 작동을 포함할 수 있다. 당업자라면 또한, 복수의 안테나(310)는 WLAN(Wireless Local Area Network), AMPS(Advanced Mobile Phone Service), DAMPS(Digital-Advanced Mobile Phone Service), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communication), 블루투스(전자 기기들을 단거리 내에서 상호 연결하는 기술), GPS, UMTS 등과 같은 모든 통신 프로토콜에 대해 사용될 수 있음을 알 것이다. 또한, 복수의 안테나(310)는 예를 들어 GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(데이터 링크 층 및 네트워크 층 정보를 사용하여 패킷을 이더넷 네트워크와 같은 레거시(legacy) 타입 네트워크와 ATM 네트워크 사이에서 이동시킬 수 있는 물리적 장치), 무선 디지털 카메라의 사용을 용이하게 하기 위한 3G(third-generation) 와이어리스, 인터넷 액세스 등에 의해 작동하는 데이터 송수신을 위해 사용될 수 있음을 알 것이다.
복수의 안테나(310) 각각은 PCB(305)에 연결되는 다중 출력을 갖는 것이 바람직하며, 그 신호는 도3에 도시되어 있듯이 멀티-포트 안테나 스위치(345)와 같은 하나 이상의 멀티-포트 안테나 스위치를 사용함으로써 적절한 회로에 분배된다. 복수의 안테나(310) 각각과 멀티-포트 안테나 스위치(345) 사이에는 하나 이상의 매칭 회로/RF 포트가 결합되는 바, 예를 들면 도3에 도시된 바와 같은, 제1 매칭 회로와 RF 포트(335) 및 제2 매칭 회로와 RF 포트(340)가 결합된다.
본원에 개시 및 도시된 전자 시스템(300)은 다중 주파수 대역과 작동 프로토콜 능력을 갖는 통신 장치에 유효 콤팩트 공간을 제공하는 동시에, 고객의 기대를 충족하는 전자적 성능을 보장한다.
도4는 본 발명에 따른 내부 안테나 시스템을 구비한 통신 장치(400)의 부분 도시도이다. 도시되어 있듯이, 도3에 대해 전술한 복수의 안테나(310)와 같은 내부 안테나(공진기)의 클러스터는 하나의 안테나 클러스터(405)를 형성하기 위해 유연성 봉입물을 사용하여 함께 봉입될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(315), 제2 안테나(320), 제3 안테나(325), 및 제4 안테나(330)가 함께 안테나 클러스터(405)에 봉입될 수 있다. 안테나 클러스터(405)는 도3에 대해 전술한 인쇄 회로판(305)에 결합된다. 인쇄 회로판(305)은 도3에 대해 전술한 통신 장치의 금속 부분(110) 내에 수용된다.
안테나 클러스터(405)는 그 요소들(즉, 복수의 안테나(310))이 동일한 유전체 오버-몰드(dielectric over-mold) 내부에 매립되어 있는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 안테나 클러스터 내의 복수의 안테나 각각은 개선된 RF 필터링을 위한 독립적인 주파수 출력을 갖는다. 클러스터의 개별 안테나는 2K의 상이한 조합으로 조직될 수 있으며, 여기에서 K는 안테나 클러스터(405)를 통합 구성하는 요소들의 개수이다. 안테나 클러스터(405)는 그 요소들이 단일 또는 다수의 평면에 놓인 상태로 조직될 수 있는 바, 즉 하나의 요소가 다른 요소의 아래에 놓이거나 하나의 요소가 다른 요소의 위에 놓이는 형태로 조직될 수 있다. 안테나 클러스터(405)의 여러 요소들 사이의 간격은 이들 요소의 전체 용적을 제어하는 바, 즉 개별 요소들의 근접성은 각 요소의 개별 크기를 감소시킨다. 안테나 클러스터(405)의 요소들 사이의 위치설정 및 간격은 주파수 응답 및 안테나 크기를 제어한다. 당업자라면 안테나 클러스터(405)의 개별 안테나들이 헬릭스-휩, 플렉스 인쇄된, 사행 라인, 및/또는 사행 와이어를 포함하는 하나 이상의 공지된 기술을 사용함으로써 형성될 수 있음을 알 것이다. 이들 기술을 혼합함으로써, 주파수 응답 또한 최적화된다.
안테나 클러스터의 각 안테나는 광대역 응답을 생성하기 위해 다른 요소들의 주파수와 중첩되거나 중첩되지 않는 단일 또는 다수의 공진을 가질 수 있다. 안테나 클러스터는, 관심 주파수만을 선택하고, 장치 회로에 의해 후처리될 필요가 있는 신호의 필터링 및 정화 처리를 돕기 위한 요소 또는 인위적으로 추가된 출력과 같은 여러가지 출력을 갖는다. 안테나 클러스터는 안테나 클러스터(405)의 요소 개수에 따라 여러 개의 주파수, 즉 여덟 개, 열 개 또는 그 이상의 주파수에서 작동할 수 있는 통신 장치를 만든다.
도5 내지 도7은 통신 장치의 제2 실시예를 도시한다. 구체적으로, 도5 내지 도7은 플립형 통신 장치(500)를 도시한다. 도시되어 있듯이, 플립형 통신 장치(500)는 베이스 하우징(525) 및 플립 하우징(530)을 포함한다. 플립 하우징(530)은, 플립형 통신 장치(500)를 보다 콤팩트하게 만들고 베이스 하우징(525)에 배치된 키패드 또는 다른 사용자 인터페이스(도시되지 않음)를 부주의한 침입으로부터 보호하기 위해 폐쇄되는 힌지형 커버인 것이 바람직하다. 플립 하우징(530)은 베이스 하우징(525)의 평면에 대해 수직한 평면에서 베이스 하우징(525)에 대해 회전한다. 일 예로서, 무선전화기와 같은 통신 장치는 힌지에 의해 결합되는 두 개의 편평한 요소를 포함할 수 있다. 무선전화기가 사용되지 않을 때, 두 개의 편평한 요소는 폐쇄되고 평행하게 놓여있다(도6 참조). 무선전화기가 사용될 때, 두 개의 편평한 요소는 서로에 대해 개방되어, 터치 패드, 관찰 화면, 마이크 및/또는 스피커와 같은 요소를 노출시킨다(도5 참조).
당업자라면 베이스 하우징(525)과 플립 하우징(530)이 각각, 전자 부품, 오디오 장치, 카메라, 시각 디스플레이, 금속 실드, 및 금속 새시뿐 아니라, 전기 부품을 함께 연결하여 전기 회로 등을 형성하기 위한 배선을 구비한 인쇄 회로판(PCB)을 갖거나 및/또는 수납할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따르면, 베이스 하우징(525) 및/또는 플립 하우징(530)은 도3에 대해 전술한 전자 시스템(300)의 적어도 일부를 수납할 수 있다.
도5 및 도6을 참조하면, 본 발명에 따른, 플립형 통신 장치(500)의 베이스 하우징(525)은 적어도 하나의 베이스 금속 부분(510) 및 적어도 하나의 베이스 비금속 부분(505)을 포함한다. 베이스 금속 부분(510) 및 베이스 비금속 부분(505)은 도1에 대해 전술한 금속 부분(110) 및 비금속 부분(105)과 유사하게 제조된다.
마찬가지로, 본 발명에 따른, 플립형 통신 장치(500)의 플립 하우징(530)은 적어도 하나의 플립 금속 부분(520) 및 적어도 하나의 플립 비금속 부분(515)을 포함한다. 플립 금속 부분(520) 및 플립 비금속 부분(515)은 도1에 대해 전술한 금 속 부분(110) 및 비금속 부분(105)과 유사하게 제조된다.
도6에 도시된 바와 같이, 플립 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때, 베이스 금속 부분(510) 및 플립 금속 부분(520)은 거의 일치하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 플립 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때, 베이스 비금속 부분(505) 및 플립 비금속 부분(515)은 거의 일치하는 것이 바람직하다.
도7은 도5 및 도6의 플립형 통신 장치(500)의 단면도를 도시한다. 구체적으로, 도7은 도6에 미리 도시한 폐쇄 위치에 있는 플립형 통신 장치(500)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 플립형 통신 장치(500)는 베이스 하우징(525), 플립 하우징(530), 및 복수의 내부 부품을 구비한다. 복수의 내부 부품은 전술한 전자 시스템(300)을 구비하는 것이 바람직하다. 당업자라면 복수의 내부 부품이 베이스 하우징(525) 내에, 플립 하우징(530) 내에, 또는 그 조합체 내에 수납될 수 있음을 알 것이다. 복수의 내부 부품에는, 예를 들어, RF 송수신기(720)(또는 대안적으로 별도의 RF 송신기 및 RF 수신기(도시되지 않음)), RF 테스트 포트(723), 배터리(725), 배터리 충전기 플러그 및 액세서리 인터페이스(735), 스피커(750), 디스플레이(745), 진동기(740) 등이 포함된다. 복수의 내부 부품은, 본 발명에 따르면, 공진기(200), 안테나 샤프트(205), 및 안테나 포크(215)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 내부 부품은 추가로, 전술했듯이, 콘트롤러, 하나 이상의 필터, 주파수 합성기, 신호 처리기 등의 기능을 제공하는 다양한 부품을 포함한다. 하나 이상의 인쇄 회로판(730)은 도시된 바와 같이 플립형 통신 장치(500) 내의 복수의 내부 부품 사이에 전기적 연결과 기계적 구조를 제공한다.
도8 내지 도10은 통신 장치의 제3 실시예를 도시한다. 구체적으로, 도8 내지 도10은 블레이드형 통신 장치(800)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 블레이드형 통신 장치(800)는 베이스 하우징(825) 및 회전 블레이드 하우징(830)을 포함한다. 회전 블레이드 하우징(830)은 블레이드형 통신 장치(800)를 개폐하기 위해 베이스 하우징(825)에 평행한 평면에서 회전하도록 베이스 하우징(825)에 기계적으로 결합되는 것이 바람직하다. 무선전화기가 사용중일 때, 두 개의 편평한 요소는 서로에 대해 개방되어, 키패드, 마이크 및/또는 스피커와 같은 요소들을 노출시킨다(도8 참조). 무선전화기가 사용되지 않을 때, 두 개의 편평한 요소는 폐쇄되어 평행하게 놓인다(도9 참조).
당업자라면 베이스 하우징(825)과 블레이드 하우징(830)이 각각, 전자 부품, 오디오 장치, 카메라, 시각 디스플레이, 금속 실드, 및 금속 새시뿐 아니라, 전기 부품을 함께 연결하여 전기 회로 등을 형성하기 위한 배선을 구비한 인쇄 회로판(PCB)을 갖거나 및/또는 수납할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따르면, 베이스 하우징(825) 및/또는 블레이드 하우징(830)은 도3에 대해 전술한 전자 시스템(300)의 적어도 일부를 수납할 수 있다.
도8 및 도9를 참조하면, 본 발명에 따른, 블레이드형 통신 장치(800)의 베이스 하우징(825)은 적어도 하나의 베이스 금속 부분(810) 및 적어도 하나의 베이스 비금속 부분(805)을 포함한다. 베이스 금속 부분(810) 및 베이스 비금속 부분(805)은 도1에 대해 전술한 금속 부분(110) 및 비금속 부분(105)과 유사하게 제조된다.
마찬가지로, 본 발명에 따른, 블레이드형 통신 장치(800)의 블레이드 하우징(830)은 적어도 하나의 블레이드 금속 부분(820) 및 적어도 하나의 블레이드 비금속 부분(815)을 포함한다. 블레이드 금속 부분(820) 및 블레이드 비금속 부분(815)은 도1에 대해 전술한 금속 부분(110) 및 비금속 부분(105)과 유사하게 제조된다.
도9에 도시된 바와 같이, 블레이드 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때, 베이스 금속 부분(810) 및 블레이드 금속 부분(820)은 거의 일치하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 블레이드 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때, 베이스 비금속 부분(805) 및 블레이드 비금속 부분(815)은 거의 일치하는 것이 바람직하다.
도10은 도8 및 도9의 블레이드형 통신 장치(800)의 단면도를 도시한다. 구체적으로, 도10은 도9에 미리 도시한 폐쇄 위치에 있는 블레이드형 통신 장치(800)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 블레이드형 통신 장치(800)는 베이스 하우징(825), 블레이드 하우징(830), 및 복수의 내부 부품을 구비한다. 복수의 내부 부품은 전술한 전자 시스템(300)을 구비하는 것이 바람직하다. 당업자라면 복수의 내부 부품의 적어도 일부가 베이스 하우징(825) 내에, 블레이드 하우징(830) 내에, 또는 그 조합체 내에 수납될 수 있음을 알 것이다. 복수의 내부 부품에는, 예를 들어, RF 송수신기(1020)(또는 대안적으로 별도의 RF 송신기 및 RF 수신기(도시되지 않음)), 배터리(1025), SIM(Subscriber Identity Module) 카드(1033), 스피커(1050), 디스플레이(1045), 진동기(1040), 배터리 충전기 플러그 및 액세서리 인터페이스(1035) 등이 포함된다. 복수의 내부 부품은, 본 발명에 따르면, 전술했듯 이 공진기(200), 안테나 샤프트(205), 및 안테나 포크(245)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 복수의 내부 부품은 추가로, 전술했듯이, 콘트롤러, 하나 이상의 필터, 주파수 합성기, 신호 처리기 등의 기능을 제공하는 다양한 부품을 포함한다. 하나 이상의 인쇄 회로판(1030)은 도시된 바와 같이 블레이드형 통신 장치(500) 내의 복수의 내부 부품 사이에 전기적 연결과 기계적 구조를 제공한다.
본 발명은 다양한 통신 장치용 금속 하우징의 상이한 실시예에서의 내부 안테나 클러스터 배치를 제공한다. 내부 안테나 클러스터는 도시되어 있듯이 통신 장치의 상이한 형태의 실시예의 하단부에 배치될 수 있다. 이들 실시예는 안테나 클러스터가 배치되는 용적을 제외하고 통신 장치의 전자부품을 커버하는 금속 케이스를 구비하는 것이 바람직하다. 플립형, 블레이드형 또는 U형 모바일 부품과 같은 이동식 하우징을 포함하는 실시예에서는, 금속 케이스가 키패드를 커버한다. 안테나 클러스터와 중첩되는 용적에는 금속이 존재하지 않는다. 사용자의 손에 의한 안테나 디튜닝을 감소시킬 필요가 있을 때 또는 통신 장치가 편평면 위에 놓여있을 때 안테나 클러스터는 키패드 쪽으로 경사지는 것이 바람직하다. 경사져 있을 때의 실시예 및 안테나 클러스터는 시끄러운 환경에서 사용될 때 음성 수신, 소음 차단을 도와주는 음향 공동을 장치의 마이크 주위에 생성한다.
본원에 개시된 본 발명은 내부 안테나를 구비한 고효율 전자기 장치를 제공한다. 안테나 클러스터는 전체 실시예가 (만약 있다면 플립, 블레이드, 및 U-플립을 포함하는) 전자기 신호를 방사 및 수신하게 한다. 전체 안테나는 공진기(주파수 선택기)로서 함께 작용하는 주 공진기(안테나) 및 안테나 클러스터에 의해 생성 된다. 안테나 유효 방사 영역은 그 물리적 크기에 비례한다. 따라서, 실시예 면적의 백퍼센트(100%)를 사용함으로써, 시스템은 고효율적으로 된다.
전술했듯이, 통신 장치 하우징의 비금속 부분에 배치되는 하나 이상의 안테나 공진기 및 부수적 요소들을 하우징의 통신 장치의 금속 부분과 함께 사용하는 것을 포함하는 본 발명은, GPRS 시스템과 같은 통신 시스템을 서비스하기에 적합한 다중-대역 응답을 갖는 저SAR(Specific Absorption Ratio: 전자파 인체 흡수율) 및 고효율 안테나 시스템이 제공된다. 본 발명은 추가로, 동일하거나 유사한 형상 인자(form factors)를 사용하는 WLAN, GSM, TDMA, AMPS, 3G 시스템에 대해서도 불명확하게 사용될 수 있는 안테나 시스템을 제공한다. 본원에 개시된 본 발명은 내부 안테나가 금속 하우징과 친화적일 수 있게 함으로써, 다양한 형상 인자에 대해 저 용적 해결책을 제공한다. 액세서리 및 특징부에 대한 저감도로 인해, 본 발명은 추가로, 허용가능한 고주파 성능을 유지하면서 무선 통신 장치에 비디오 카메라 및 기타 액세서리를 장착하는데 적합하다. 내부 안테나 부품을 제공함으로써, 본 발명은 사용자가 안테나를 터치할 가능성을 감소시키며, 통신 장치가 고주파 성능의 변화로 인해 분리되는 경향을 감소시킨다.
본원의 개시 내용은 본 발명에 따른 다양한 실시예를 어떻게 창안하고 사용하는지를 설명하기 위한 것이며, 그 진정한 의도된 공정한 범위 및 정신을 제한하려는 것이 아니다. 전술한 내용은 포괄적이거나 본 발명을 설명한 내용으로 제한하려는 의도가 전혀 없는 것이다. 상기 내용을 참조하여 수정이나 변경이 가능할 것이다. 실시예는, 본 발명의 원리 및 그 실제 적용을 최선으로 예시하고 또한 당 업자로 하여금 본 발명을 다양한 실시예에서 또한 의도된 특정 용도에 적합한 다양한 수정예로 사용할 수 있게 하기 위해 선정되어 설명되었다. 그러한 모든 수정예 및 변형예는, 공정하고, 합법적이며, 공평하게 부여되는 폭에 따라 해석될 때, 본 특허출원의 계류 중에 보정될 수 있는 청구범위 및 그 모든 등가물에 의해 결정되는 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 통신 장치로서,
    적어도 하나의 금속 부분 및 적어도 하나의 비금속 부분을 포함하는 하우징과,
    복수의 안테나들을 구비하고, 상기 복수의 안테나들 중 제1 안테나를 사용하는 제1 주파수 대역과 상기 복수의 안테나들 중 제2 안테나를 사용하는 제2 주파수 대역에서 방사하도록 상기 통신 장치를 튜닝하기 위한 내부 다중 대역 안테나 시스템(internal multi-band antenna system)
    을 포함하고,
    상기 내부 다중 대역 안테나 시스템은 적어도 상기 제1 안테나를 포함하며 상기 적어도 하나의 금속 부분에 전자기적으로 결합되고,
    상기 내부 다중 대역 안테나 시스템은 상기 하우징의 비금속 부분 내에 배치되며,
    상기 내부 다중 대역 안테나 시스템에 중첩되는 비금속 부분의 3차원 용적에는 금속이 존재하지 않으며,
    상기 적어도 하나의 금속 부분은 상기 내부 다중 대역 안테나 시스템을 위한 제2 공진기로서 작용하는 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나들 각각은 적어도 하나의 주파수 대역에서의 작동을 제공하고, 상기 복수의 안테나들 각각은 상이한 주파수 대역들에서의 작동을 제공하는 통신 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 안테나들 각각은 적어도 하나의 통신 프로토콜을 사용하여 작동을 제공하는 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나들은 유전체 오버-몰드(over-mold) 내에 수용되는 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 안테나들 각각은 독립된 주파수 출력을 갖는 통신 장치.
  6. 통신 장치로서,
    적어도 하나의 제1 하우징 금속 부분 및 적어도 하나의 제1 하우징 비금속 부분을 구비하는 제1 하우징 부분과, 상기 제1 하우징 부분에 회전가능하게 결합되고 적어도 하나의 제2 하우징 금속 부분 및 적어도 하나의 제2 하우징 비금속 부분을 구비하는 제2 하우징 부분을 포함하는 하우징과,
    복수의 안테나들을 구비하고, 상기 복수의 안테나들 중 제1 안테나를 사용하는 제1 주파수 대역과 상기 복수의 안테나들 중 제2 안테나를 사용하는 제2 주파수 대역에서 방사하도록 상기 통신 장치를 튜닝하기 위한 내부 다중 대역 안테나 시스템
    을 포함하고,
    상기 내부 다중 대역 안테나 시스템은 상기 적어도 하나의 제1 하우징 비금속 부분 내에 배치되고, 상기 내부 다중 대역 안테나 시스템에 중첩되는 적어도 하나의 제1 하우징 비금속 부분의 3차원 용적에는 금속이 존재하지 않는 통신 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 내부 다중 대역 안테나 시스템에 중첩되는 적어도 하나의 제2 하우징 비금속 부분의 3차원 용적에는 금속이 존재하지 않는 통신 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복수의 안테나들 각각은 적어도 하나의 주파수 대역에서의 작동을 제공하고, 상기 복수의 안테나들 각각은 상이한 주파수 대역들에서의 작동을 제공하는 통신 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 내부 다중 대역 안테나 시스템의 성능은 상기 내부 다중 대역 안테나 시스템에 사용되는 요소들의 간격, 배치, 기술, 및 개수로 구성되는 특성들의 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 특성들을 사용하여 제어되는 통신 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 통신 장치는 플립형 통신 장치이고, 상기 제1 하우징 부분은 베이스 하우징 부분이며, 상기 제2 하우징 부분은 플립 하우징 부분인 통신 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 통신 장치는 블레이드형 통신 장치이고, 상기 제1 하우징 부분은 베이스 하우징 부분이며, 상기 제2 하우징 부분은 블레이드 하우징 부분인 통신 장치.
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