KR101238938B1 - 도전성 베젤을 갖는 핸드헬드 전자 장치용 안테나 - Google Patents

도전성 베젤을 갖는 핸드헬드 전자 장치용 안테나 Download PDF

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Abstract

무선 통신 회로를 포함하는 핸드헬드 전자 장치가 제공될 수 있다. 핸드헬드 전자 장치는 하우징 및 디스플레이를 가질 수 있다. 디스플레이는 도전성 베젤을 이용하여 하우징에 부착될 수 있다. 핸드헬드 전자 장치는 무선 통신을 지원하기 위한 하나 이상의 안테나를 가질 수 있다. 핸드헬드 전자 장치 내의 접지면은 안테나들 중 하나 이상에 대한 접지로서 기능할 수 있다. 접지면 및 베젤은 개구를 정의할 수 있다. 그 개구로부터 또는 그 개구 내에 직사각형 슬롯 안테나 또는 다른 적합한 슬롯 안테나가 형성될 수 있다. 슬롯의 위쪽에 하나 이상의 안테나 공진 엘리먼트가 형성될 수 있다. 슬롯을 브리지하는 전기 스위치는 핸드헬드 전자 장치의 통신 대역들을 튜닝하도록 슬롯의 둘레를 변경하기 위해 이용될 수 있다.
핸드헬드 전자 장치, 하우징, 디스플레이, 베젤, 안테나

Description

도전성 베젤을 갖는 핸드헬드 전자 장치용 안테나{ANTENNAS FOR HANDHELD ELECTRONIC DEVICES WITH CONDUCTIVE BEZELS}
본 출원은 2007년 6월 21일에 출원된 미국특허출원 11/821,192호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 회로에 관한 것으로, 특히, 도전성 베젤(conductive bezels)을 갖는 핸드헬드 전자 장치용 무선 통신 회로에 관한 것이다.
핸드헬드 전자 장치는 점점 더 대중화되고 있다. 핸드헬드 장치의 예들은, 핸드헬드 컴퓨터, 셀룰러 폰, 미디어 플레이어, 및 이러한 유형의 다수의 장치들의 기능을 포함하는 하이브리드 장치를 포함한다.
부분적으로 그들의 이동 가능한 특성 때문에, 핸드헬드 전자 장치들은 종종 무선 통신 능력을 구비하고 있다. 핸드헬드 전자 장치들은 무선 통신을 이용하여 무선 기지국들과 통신할 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 폰은 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 및 1900 MHz의 셀룰러 폰 대역들(cellular telephone bands)(예를 들면, 주요 글로벌 이동 통신 시스템(Global System for Mobile Communications) 또는 GSM 셀룰러 폰 대역들)을 이용하여 통신할 수 있다. 핸드헬드 전자 장치들은 또한 다른 유형의 통신 링크들을 이용할 수 있다. 예를 들면, 핸드헬드 전자 장치들은 2.4 GHz의 WiFi?(IEEE 802.11) 대역 및 2.4 GHz의 Bloothtooth? 대역을 이용하여 통신할 수 있다. 또한 2170 MHz 대역의 3G 데이터 통신 대역(통상적으로 UMTS 또는 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)이라고 불림)과 같은 데이터 서비스 대역들에서도 통신이 가능하다.
소형 폼 팩터(small form factor) 무선 장치들에 대한 소비자 요구를 만족시키기 위해, 제조업체들은 이들 장치에서 사용되는 컴포넌트들의 크기를 줄이기 위해 계속 노력하고 있다. 예를 들면, 제조업체들은 핸드헬드 전자 장치들에서 사용되는 안테나를 소형화하려고 시도하였다.
전형적인 안테나는 회로 보드 기판 상에 금속 층을 패터닝함으로써 제조될 수 있고 또는 포일 스탬핑 프로세서(foil stamping process)를 이용하여 얇은 금속의 시트로부터 형성될 수 있다. 많은 장치들은 PIFA(planar inverted-F antenna)를 이용한다. PIFA는 접지면 위쪽에 평면 공진 엘리먼트(planar resonating element)를 배치함으로써 형성될 수 있다. 이들 기법들은 콤팩트 핸드헬드 장치의 타이트한 경계(tight confines) 내에 맞는(fit) 안테나를 제조하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, 종래의 핸드헬드 전자 장치들에서는, 콤팩트 안테나를 수용하기 위해 디자인 절충들(design compromises)이 이루어진다. 이들 디자인 절충들은, 예를 들면, 접지면 위쪽의 안테나 높이, 안테나 효율, 및 안테나 대역폭에 관한 절충들을 포함할 수 있다. 더욱이, 종종 핸드헬드 장치에서 사용될 수 있는 금속의 양 및 금속 부분들의 위치에 제약이 가해진다. 이들 제약은 장치 동작 및 장치 외관에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
그러므로 핸드헬드 전자 장치용의 개선된 안테나를 제공할 수 있다면 바람직할 것이다.
<발명의 요약>
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 회로를 갖는 핸드헬드 전자 장치가 제공된다. 이 핸드헬드 전자 장치는 셀룰러 폰, 음악 플레이어, 또는 핸드헬드 컴퓨터 기능을 가질 수 있다. 무선 통신 회로는 하나 이상의 안테나를 가질 수 있다. 안테나는 데이터 통신 대역 및 셀룰러 폰 통신 대역을 통한 무선 통신을 지원하기 위해 이용될 수 있다.
핸드헬드 전자 장치는 하우징을 가질 수 있다. 하우징의 정면(front face)은 디스플레이를 가질 수 있다. 디스플레이는 LCD(liquid crystal diode) 디스플레이 또는 다른 적합한 디스플레이일 수 있다. 디스플레이를 터치 감응식(touch sensitive)으로 만들기 위해 터치 센서가 디스플레이와 통합될 수 있다.
디스플레이를 하우징에 부착하기 위해 베젤(bezel)이 이용될 수 있다. 베젤은 하우징의 정면의 주변부를 둘러싸고 하우징에 대하여 디스플레이를 유지한다. 베젤과 하우징 사이에 개스킷(gasket)이 개재(interpose)될 수 있다.
베젤은 스테인리스강 또는 다른 적합한 도전성 재료로 형성될 수 있다. 하우징 내의 접지면은 안테나 접지로서 기능할 수 있다. 접지면 엘리먼트는 슬롯(slot)을 가질 수 있다. 슬롯은 슬롯 안테나 또는 하이브리드 안테나를 형성하 기 위해 이용될 수 있다. 하이브리드 안테나 구성에서는, PIFA(planar inverted-F antenna) 공진 엘리먼트들과 같은 하나 이상의 안테나 공진 엘리먼트들이 슬롯 위쪽에 배치될 수 있다. 베젤은 접지면 엘리먼트에 전기적으로 접속될 수 있다. 베젤은 안테나들을 수용하면서 슬롯을 둘러쌀 수 있다. 이는 베젤이 구조적 지지를 제공하고 핸드헬드 전자 장치의 외관 및 내구성을 강화할 수 있게 한다. 베젤이 슬롯을 둘러싸고 있더라도, 슬롯 위쪽에 형성되는 안테나 공진 엘리먼트들의 적절한 동작은 중단(disrupt)되지 않는다.
슬롯은 핸드헬드 전자 장치의 중심에 또는 핸드헬드 전자 장치의 하나의 단부에 배치될 수 있다. 슬롯을 브리지(bridge)하는 스위치가 슬롯의 둘레를 조정하고 그것에 의해 안테나들을 튜닝하기 위해 열린 또는 닫힌 위치에 놓일 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징들, 그의 특성 및 다양한 이점들은 첨부 도면들 및 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 갖는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 갖는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 갖는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 측단면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 각각의 송신 라인들에 의해 2개의 관련된 안테나 공진 엘리먼트들에 연결되는 2개의 라디오 주파수 송수신기들을 포함하는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 부분 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 PIFA(planar inverted-F antenna)의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4에 도시된 유형의 예시적인 PIFA의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 동작 주파수의 함수로서 정재파비(SWR: standing-wave-ratio) 값들이 플롯(plot)되어 있는 도 4 및 5에 도시된 유형의 안테나에 대한 예시적인 안테나 성능 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 슬롯을 형성하기 위해 안테나의 공진 엘리먼트의 바로 밑에 있는 안테나의 접지면의 일부가 제거된 예시적인 PIFA의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 슬롯 안테나의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 동작 주파수의 함수로서 정재파비(SWR) 값들이 플롯되어 있는 도 8에 도시된 유형의 안테나에 대한 예시적인 안테나 성능 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 슬롯 안테나와 PIFA를 조합하여 형성되고 안테나가 2개의 동축 케이블 피드들(coaxial cable feeds)에 의해 공급받는(fed) 예시적인 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나 및 스트립 안테나를 포함하는 핸드헬드 장치에 대한 동작 주파수의 함수로서 안테나 정재파 비(SWR) 값들이 플롯되어 있는 예시적인 무선 커버리지(wireless coverage) 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 2개의 핸드헬드 전자 장치 안테나들 중 제1 안테나가 그 2개의 핸드헬드 전자 장치 안테나들 중 제2 안테나로부터의 간섭을 줄이도록 기능하는 관련된 분리 엘리먼트(isolation element)를 갖는 예시적인 전자 장치 안테나 배열의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 도전성 베젤을 갖는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 도전성 베젤을 갖는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 측단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 도전성 베젤을 갖는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 다소 단순화된 내부 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 도전성 베젤을 포함하는 핸드헬드 전자 장치에서 사용될 수 있는 예시적인 슬롯 안테나의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따라 도전성 베젤을 포함하는 핸드헬드 전자 장치에서 사용될 수 있는 예시적인 하이브리드 안테나의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따라 접지면의 내부 부분에 슬롯이 배치되고 도전성 베젤이 접지면의 주변을 둘러싸는 예시적인 핸드헬드 전자 장치 슬롯 안테나의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따라 접지면의 내부 부분에 슬롯이 배치되고 도전성 베젤이 접지면의 주변을 둘러싸는 예시적인 핸드헬드 전자 장치 하이브리드 안테나의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따라 슬롯이 굴곡된 경로(meandering path)를 따르고 도전성 베젤이 접지면의 주변을 둘러싸는 예시적인 핸드헬드 전자 장치 슬롯 안테나의 상면도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따라 슬롯이 굴곡된 경계(meandering border)를 따르고 도전성 베젤이 접지면의 주변을 둘러싸는 예시적인 핸드헬드 전자 장치 슬롯 안테나의 상면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따라 슬롯이 선택적으로 쇼트(short)되고 그에 의해 튜닝되게 허용하는 스위치에 의해 슬롯이 브리지되는 예시적인 핸드헬드 전자 장치 슬롯 안테나 구조의 평면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따라 슬롯의 일부를 선택적으로 브리지함으로써 도 22에 도시된 유형의 튜닝 가능한 안테나의 공진 피크가 어떻게 조정될 수 있는지를 나타내는 안테나 성능 그래프이다.
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히, 무선 전자 장치 및 무선 전자 장치용 안테나에 관한 것이다.
안테나들은 넓은 대역폭 및 큰 이득을 나타내는 소형 폼 팩터 안테나들일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 안테나들은 무선 전자 장치 상에 도전성 베젤을 수용하도록 구성된다. 베젤은 안테나의 일부로서 기능할 수 있다. 예를 들면, 베젤은 안테나에 대한 접지의 일부를 형성할 수 있다. 베젤은 또한 무선 전자 장치에 구조적 강도를 제공하는 것과 같은 기계적 기능을 수행할 수도 있다. 여기에서 예로서 설명되는, 하나의 적합한 배열에 의하면, 베젤은 무선 전자 장치의 표면에 LCD(liquid crystal diode) 디스플레이 또는 다른 디스플레이를 유지(hold)할 수 있다.
무선 전자 장치들은 때때로 울트라포터블(ultraportables)이라고 불리는 유형의 랩톱 컴퓨터 또는 소형 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 장치들일 수 있다. 휴대용 전자 장치들은 또한 얼마간 더 작은 장치들일 수 있다. 더 작은 휴대용 전자 장치들의 예들은 손목시계(wrist-watch) 장치, 펜던트(pendant) 장치, 헤드폰 및 이어피스(earpiece) 장치, 및 기타 착용가능한 소형 장치들을 포함한다.
하나의 적합한 배열에 의하면, 휴대용 전자 장치들은 핸드헬드 전자 장치들이다. 핸드헬드 전자 장치들에서는 공간이 부족하고(at a premium), 따라서 고성능 콤팩트 안테나는 그러한 장치들에서 특히 유리할 수 있다. 핸드헬드 전자 장치들은 또한 베젤의 사용으로부터 이익을 얻을 수 있다. 예를 들면, 핸드헬드 전자 장치의 주변을 둘러싸는 스테인리스강 베젤은 장치 강도를 증가시키고, 디스플레이용 유리 또는 플라스틱 면판(faceplate)을 적소에 유지하고, 시각적으로 매력적인 디자인 요소로 기능함으로써 장치의 미적인 외관을 강화하고, 보호 구조로서 기능함으로써(예를 들면, 핸드헬드 전자 장치가 부주의로 떨어지는 경우 플라스틱 또는 유리 디스플레이와 같은 잠재적으로 부서지기 쉬운 컴포넌트가 손상을 입는 것을 막기 위해) 몇 가지 유익한 기능들을 만족시킬 수 있다. 그러므로 여기서는 일반적으로 핸드헬드 장치의 사용이 예로서 설명되지만, 원한다면 임의의 적합한 전자 장치가 본 발명의 안테나들 및 베젤들과 함께 이용될 수 있다.
핸드헬드 장치들은, 예를 들면, 셀룰러 폰, 무선 통신 능력을 갖는 미디어 플레이어, 핸드헬드 컴퓨터(때때로 PDA(personal digital assistants)라고도 불림), 리모트 컨트롤러, GPS(global positioning system) 장치, 및 핸드헬드 게임 장치일 수 있다. 핸드헬드 장치들은 또한 다수의 종래의 장치들의 기능을 조합하는 하이브리드 장치일 수 있다. 하이브리드 핸드헬드 장치의 예들은 미디어 플레이어 기능을 포함하는 셀룰러 폰, 무선 통신 능력을 갖는 게임 장치, 게임 및 이메일 기능을 포함하는 셀룰러 폰, 및 이메일을 수신하고 이동 전화 통화를 지원하고 웹 브라우징을 지원하는 핸드헬드 장치를 포함한다. 이들은 예시를 위한 예들에 불과하다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 핸드헬드 전자 장치가 도시되어 있다. 장치(10)는 임의의 적합한 휴대용 또는 핸드헬드 전자 장치일 수 있다.
장치(10)는 하우징(12)을 가질 수 있다. 장치(10)는 무선 통신을 처리하기 위한 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 하나의 안테나를 포함하는 장치(10)의 실시예들 및 2개의 안테나를 포함하는 장치(10)의 실시예들이 때때로 본 명세서에서 예로서 설명된다.
장치(10)는 하나 이상의 통신 대역을 통한 통신들을 처리할 수 있다. 예를 들면, 2개의 안테나를 갖는 장치(10)에서는, 그 2개의 안테나 중 제1 안테나는 하나 이상의 주파수 대역에서 셀룰러 폰 통신을 처리하기 위해 이용될 수 있는 반면, 그 2개의 안테나 중 제2 안테나는 개별 통신 대역에서 데이터 통신을 처리하기 위해 이용될 수 있다. 때때로 본 명세서에서 예로서 설명되는, 하나의 적합한 배열에 의하면, 제2 안테나는 2.4 GHz를 중심으로 하는 통신 대역(예를 들면, WiFi 및/또는 Bluetooth 주파수들)에서 데이터 통신을 처리하도록 구성된다. 다수의 안테나를 갖는 구성에서는, 안테나들은 2개의 안테나가 서로 비교적 근접하여 동작할 수 있게끔 간섭을 감소시키도록 디자인될 수 있다.
때때로 케이스라고 불리는, 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 금속, 또는 다른 적합한 재료, 또는 이들 재료의 조합을 포함하는, 임의의 적합한 재료들로 형성될 수 있다. 일부 경우에, 하우징(12) 또는 하우징(12)의 부분들은, 하우징(12)에 근접하여 위치하는 도전성 안테나 엘리먼트들의 동작이 중단되지 않도록, 유전체 또는 다른 저도전율 재료로 형성될 수 있다. 다른 경우에, 하우징(12) 또는 하우징(12)의 부분들은 금속 엘리먼트들로 형성될 수 있다. 하우징(12)이 금속 엘리먼트들로 형성되는 경우에, 그 금속 엘리먼트들 중 하나 이상이 장치(10) 내의 안테나의 일부로서 이용될 수 있다. 예를 들면, 하우징(12)의 금속 부분들은 장치(10)에 대한 보다 큰 접지면 엘리먼트를 생성하기 위해 장치(10) 내의 내부 접지면에 쇼트될 수 있다.
하우징(12)은 베젤(14)을 가질 수 있다. 베젤(14)은 도전성 재료로 형성될 수 있다. 도전성 재료는 금속(예를 들면, 원소 금속 또는 합금) 또는 다른 적합한 도전성 재료들일 수 있다. 때때로 본 명세서에서 예로서 설명되는, 하나의 적합한 배열에 의하면, 베젤(14)은 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 스테인리스강은 매력적인 번쩍이는 외관을 갖고, 구조적으로 강하고, 쉽게 부식하지 않도록 제조될 수 있다. 원한다면, 베젤(14)을 형성하기 위해 다른 구조들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 베젤(14)은 금속 또는 다른 적합한 물질의 번쩍이는 코팅으로 코팅되는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 베젤(14)이 스테인리스강과 같은 도전성 금속으로 형성되는 배열들이 종종 본 명세서에서 예로서 설명된다.
베젤(14)은 평면 표면을 갖는 디스플레이 또는 다른 장치를 장치(10) 상에 적소에 유지하도록 기능할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 베젤(14)은 디스플레이(16)를 하우징(12)에 부착함으로써 디스플레이(16)를 적소에 유지하기 위해 이용될 수 있다. 장치는 정면 및 배면 평면 표면들을 가질 수 있다. 도 1의 예에서, 디스플레이(16)는 장치(10)의 평면 정면 표면의 일부로서 형성되어 있는 것으로 도시되어 있다. 정면 표면의 주변은 베젤(14)과 같은 베젤에 의해 둘러싸일 수 있다. 원한다면, 배면 표면의 주변이 베젤에 의해 둘러싸일 수 있다(예를 들면, 정면 및 배면 디스플레이 양쪽 모두를 갖는 장치에서).
디스플레이(16)는 LCD(liquid crystal diod) 디스플레이, 또는 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이, 또는 임의의 다른 적합한 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(16)의 가장 바깥쪽 표면은 하나 이상의 플라스틱 또는 유리 층으로 형성될 수 있다. 원한다면, 터치 스크린 기능이 디스플레이(16) 내에 통합될 수 있고 또는 개별 터치 패드 장치를 이용하여 제공될 수 있다. 디스플레이(16)를 터치 감응식으로 만들기 위해 터치 스크린을 디스플레이(16)에 통합하는 것의 이점은 이러한 유형의 배열은 공간을 절약하고 시각적 혼란(visual clutter)을 감소시킬 수 있다는 점이다.
전형적인 배열에서, 베젤(15)은 베젤(14)을 하우징에 고정하기 위해 이용되고 베젤(14)을 하우징(12) 또는 장치(10) 내의 다른 도전성 엘리먼트들에 전기적으로 접속하기 위해 이용되는 갈퀴들(prongs)(예를 들면, 나사산을 낸(threaded) 및/또는 나사산을 내지 않은(unthreaded) 나사 구멍들이 통합된 갈퀴들)을 가질 수 있다. 하우징 및 다른 도전성 엘리먼트들은 핸드헬드 전자 장치 내의 안테나(들)에 대한 접지면을 형성한다. 개스킷(gasket)(예를 들면, 실리콘 또는 다른 유연 재료(compliant material)로 형성된 패킹용 오-링(o-ring), 폴리에스테르 필름 개스킷 등)이 베젤(14)의 밑면과 디스플레이(16)의 가장 바깥쪽 표면의 사이에 배치될 수 있다. 개스킷은 그것이 없다면 디스플레이(16)의 유리 또는 플라스틱 커버에 압력을 가할 수도 있는 국부적인 압력점들로부터의 압력을 경감하는 데 도움이 될 수 있다. 개스킷은 또한 장치(10)의 내부의 부분들을 시각적으로 감추는 데 도움이 될 수 있다.
디스플레이(16)를 보유하는 보유 구조(a retaining structure)로서 기능하는 것 외에도, 베젤(14)은 장치(10)에 대한 단단한 프레임으로서 기능할 수 있다. 이러한 능력으로, 베젤(14)은 장치(10)의 구조적 완전성(structural integrity)을 강화할 수 있다. 예를 들면, 베젤(14)은 베젤이 사용되지 않았을 경우 가능한 것보다 장치(10)를 그의 길이를 따라서 더 단단하게 만들 수 있다. 베젤(14)은 또한 장치(10)의 외관을 개선하기 위해 이용될 수 있다. 베젤(14)이 장치(10)의 표면의 주변(예를 들면, 장치(10)의 정면의 주변)을 따라서 형성되어 있는 도 1에 도시된 것과 같은 구성들에서, 베젤(14)은 장치(16)에 대한 손상을 막는 데에 도움이 될 수 있다(예를 들면, 장치(10)가 떨어지는 등의 경우에 장치(16)를 충격으로부터 보호하는 것에 의해).
디스플레이 스크린(16)(예를 들면, 터치 스크린)은 핸드헬드 전자 장치(10)와 함께 사용될 수 있는 입력-출력 장치의 일례에 불과하다. 원한다면, 핸드헬드 전자 장치(10)는 다른 입력-출력 장치들을 가질 수 있다. 예를 들면, 핸드헬드 전자 장치(10)는 버튼(19)과 같은 사용자 입력 제어 장치들, 및 포트(20) 및 하나 이상의 입력-출력 잭들(예를 들면, 오디오 및/또는 비디오용)과 같은 입력-출력 컴포넌트들을 가질 수 있다. 디스플레이 스크린(16)은, 예를 들면, LCD(liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 또는 하나 이상의 상이한 디스플레이 기술을 이용하는 멀티플 디스플레이일 수 있다. 도 1의 예에서, 디스플레이 스크린(16)은 핸드헬드 전자 장치(10)의 정면에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 디스플레이 스크린(16)은, 원한다면, 핸드헬드 전자 장치(10)의 배면 상에, 장치(10)의 측면 상에, (예를 들면) 경첩(hinge)에 의해 장치(10)의 본체(main body) 부분에 부착되어 있는 장치(10)의 플립-업(flip-up) 부분 상에, 또는 임의의 다른 적합한 설치 배열을 이용하여 설치될 수 있다. 도 1의 베젤(14)과 같은 베젤들은 디스플레이(16) 또는 평면 표면을 갖는 임의의 다른 장치를, 이들 위치들 중 임의의 위치에서 하우징(12)에 설치하기 위해 이용될 수 있다.
핸드헬드 장치(10)의 사용자는 버튼(19) 및 터치 스크린(16)과 같은 사용자 입력 인터페이스 장치들을 이용하여 입력 명령들을 공급할 수 있다. 핸드헬드 전자 장치(10)에 대한 적합한 사용자 입력 인터페이스 장치들은 버튼들(예를 들면, 알파뉴메릭 키, 전원 온-오프, 전원-온, 전원-오프, 및 기타 전문화된 버튼 등), 터치 패드, 포인팅 스틱, 또는 기타 커서 제어 장치, 음성 명령을 공급하기 위한 마이크, 또는 장치(10)를 제어하기 위한 임의의 다른 적합한 인터페이스를 포함한다. 도 1의 예에서는 핸드헬드 전자 장치(10)의 상부면 상에 형성되어 있는 것으로 개략적으로 도시되어 있지만, 버튼(19)과 같은 버튼들 및 기타 사용자 입력 인터페이스 장치들은 일반적으로 핸드헬드 전자 장치(10)의 임의의 적합한 부분 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 버튼(19)과 같은 버튼 및 기타 사용자 인터페이스 컨트롤은 핸드헬드 전자 장치(10)의 측면 상에 형성될 수 있다. 버튼들 및 기타 사용자 인터페이스 컨트롤들은 또한 장치(10)의 상부면, 배면, 또는 다른 부분 상에 위치할 수 있다. 원한다면, 장치(10)는 원격으로 제어될 수 있다(예를 들면, 적외선 원격 제어, 블루투스 원격 제어와 같은 라디오-주파수 원격 제어 등을 이용하여).
핸드헬드 장치(10)는 장치(10)가 외부 컴포넌트들과 인터페이스할 수 있게 하는 버스 커넥터(20) 및 오디오 및 비디오 잭들과 같은 포트들을 가질 수 있다. 전형적인 포트들은 장치(10) 내의 배터리를 재충전하거나 또는 장치(10)를 직류(DC) 전원으로부터 동작시키기 위한 전원 잭들, 퍼스널 컴퓨터 또는 주변 장치와 같은 외부 컴포넌트들과 데이터를 교환하기 위한 데이터 포트들, 헤드폰, 모니터, 또는 기타 외부 오디오-비디오 장비 등을 구동하기 위한 오디오-비주얼 잭들을 포함한다. 이들 장치들의 일부 또는 전부 및 핸드헬드 전자 장치(10)의 내부 회로의 기능들은 터치 스크린 디스플레이(16)와 같은 입력 인터페이스 장치들을 이용하여 제어될 수 있다.
디스플레이(16)와 같은 컴포넌트들 및 기타 사용자 입력 인터페이스 장치들은 (도 1의 예에서 도시된 바와 같이) 장치(10)의 정면 상의 이용 가능한 표면 영역의 대부분을 커버할 수도 있고 또는 장치(10)의 정면의 작은 부분만을 차지할 수도 있다. 디스플레이(16)와 같은 전자 컴포넌트들은 종종 많은 양의 금속(예를 들면, 라디오-주파수 차폐물로서)을 포함하기 때문에, 장치(10) 내의 안테나 엘리먼트들에 관한 이들 컴포넌트들의 위치는 일반적으로 고려되어야 한다. 장치의 안테나 엘리먼트들 및 전자 컴포넌트들에 대한 적합하게 선택된 위치들은 핸드헬드 전자 장치(10)의 안테나들이 전자 컴포넌트들에 의해 중단되지 않고 적절히 기능하게 할 것이다.
하나의 적합한 배열에 의하면, 장치(10)의 안테나들은 장치(10)의 하부 단부(18)에, 포트(20)의 부근에 위치한다. 안테나들을 하우징(12) 및 장치(10)의 하부 부분에 배치하는 것의 이점은 이에 따라 장치(10)를 머리에 댈 때(예를 들면, 셀룰러 폰에서와 같이 핸드헬드 장치에서 마이크에 말하고 스피커를 청취할 때) 안테나들은 사용자의 머리로부터 떨어져서 배치된다는 점이다. 이것은 사용자의 부근에서 방사되는 라디오-주파수 방사의 양을 감소시키고 근접 효과를 최소화한다.
도 2에는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 핸드헬드 장치(10)는 이동 전화, 미디어 플레이어 능력을 갖는 이동 전화, 핸드헬드 컴퓨터, 리모트 컨트롤, 게임 플레이어, GPS(global positioning system) 장치, 그러한 장치들의 조합, 또는 임의의 다른 적합한 휴대용 전자 장치일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 핸드헬드 장치(10)는 저장 장치(34)를 포함할 수 있다. 저장 장치(34)는 하드 디스크 드라이브 저장 장치, 비휘발성 메모리(예를 들면, 플래시 메모리 또는 기타 EEPROM), 휘발성 메모리(예를 들면, 배터리 기반 SDRAM 또는 DRAM) 등과 같은 하나 이상의 상이한 유형의 저장 장치를 포함할 수 있다.
프로세싱 회로(36)는 장치(10)의 동작을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 프로세싱 회로(36)는 마이크로프로세서와 같은 프로세서 및 기타 적합한 집적 회로들에 기초할 수 있다. 하나의 적합한 배열에 의하면, 프로세싱 회로(36) 및 저장 장치(34)는 장치(10) 상에서, 인터넷 브라우징 애플리케이션, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 시스템 기능 등과 같은 소프트웨어를 실행하기 위해 이용된다. 프로세싱 회로(36) 및 저장 장치(34)는 적합한 통신 프로토콜들을 구현하는 데에 이용될 수도 있다. 프로세싱 회로(36) 및 저장 장치(34)를 이용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜들은 인터넷 프로토콜, 무선 LAN(wireless local area network) 프로토콜(예를 들면, IEEE 802.11 프로토콜 - 때때로 WiFi?라고 불림-, Bluetooth? 프로토콜과 같은 다른 단거리(short-range) 무선 통신 링크를 위한 프로토콜 등)을 포함한다.
입력-출력 장치들(38)은 장치(10)에 데이터가 공급되게 하고 장치(10)로부터 외부 장치들로 데이터가 제공되게 하기 위해 이용될 수 있다. 디스플레이 스크린(16), 버튼(19), 및 포트(20)는 입력-출력 장치들(38)의 예들이다.
입력-출력 장치들(38)은 버튼, 터치 스크린, 조이스틱, 클릭 휠, 스크롤링 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크, 카메라 등과 같은 사용자 입력-출력 장치들(40)을 포함할 수 있다. 사용자는 사용자 입력 장치들(40)을 통하여 명령들을 공급함으로써 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다. 디스플레이 및 오디오 장치들(42)은 LCD(liquid-crystal display) 스크린 또는 기타 스크린, LED(light-emitting diodes), 및 시각적 정보 및 상태 데이터를 제공하는 기타 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 디스플레이 및 오디오 장치들(42)은 또한 스피커와 같은 오디오 장비 및 소리를 생성하기 위한 기타 장치들을 포함할 수 있다. 디스플레이 및 오디오 장치들(42)은 외부 헤드폰 및 모니터에 대한 잭들 및 커넥터들과 같은 오디오-비디오 인터페이스 장비를 포함할 수 있다.
무선 통신 장치들(44)은 하나 이상의 집적 회로, 전력 증폭기 회로, 수동 RF 컴포넌트, 하나 이상의 안테나, 및 RF 무선 신호를 처리하기 위한 기타 회로로 형성되는 라디오-주파수(RF) 송수신기 회로와 같은 통신 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호들은 또한 광을 이용하여(예를 들면, 적외선 통신을 이용하여) 송신될 수 있다.
장치(10)는, 경로들(50)에 의해 도시된 바와 같이, 액세서리들(46) 및 컴퓨팅 장비(48)와 같은 외부 장치들과 통신할 수 있다. 경로들(50)은 유선 및 무선 경로들을 포함할 수 있다. 액세서리들(46)은 헤드폰(예를 들면, 무선 셀룰러 헤드세트 또는 오디오 헤드폰) 및 오디오-비디오 장비(예를 들면, 무선 스피커, 게임 컨트롤러, 또는 오디오 및 비디오 콘텐트를 수신하고 재생하는 기타 장비)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장비(48)는 임의의 적합한 컴퓨터일 수 있다. 하나의 적합한 배열에 의하면, 컴퓨팅 장비(48)는 관련된 무선 액세스 포인트(라우터) 또는 장치(10)와의 무선 접속을 확립하는 내부 또는 외부 무선 카드를 갖는 컴퓨터이다. 컴퓨터는 서버(예를 들면, 인터넷 서버), 인터넷 액세스를 갖거나 갖지 않는 LAN 컴퓨터, 사용자 자신의 퍼스널 컴퓨터, 피어 장치(예를 들면, 다른 핸드헬드 전자 장치(10)), 또는 임의의 다른 적합한 컴퓨팅 장비일 수 있다.
장치(10)의 안테나들 및 무선 통신 장치들은 임의의 적합한 무선 통신 대역들을 통한 통신을 지원할 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 장치들(44)은 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 및 1900 MHz의 셀룰러 폰 대역들(cellular telephone bands), 2170 MHz 대역의 3G 데이터 통신 대역(통상적으로 UMTS 또는 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunlcations System)이라고 불림)과 같은 데이터 서비스 대역들, 2.4 GHz 및 5.0 GHz의 WiFi?(IEEE 802.11) 대역들, 2.4 GHz의 Bloothtooth? 대역, 및 1550 MHz의 GPS(global positioning system) 대역과 같은 통신 주파수 대역들을 커버하기 위해 이용될 수 있다. 이들은 장치들(44)이 동작할 수 있는 예시적인 통신 대역들에 불과하다. 장차 새로운 무선 서비스들이 이용 가능하게 될 때 추가적인 로컬 및 원격 통신 대역들이 전개될 것으로 기대된다. 무선 장치들(44)은 임의의 기존의 또는 새로운 관심 있는 서비스들을 커버하기 위해 임의의 적합한 대역 또는 대역들을 통하여 동작하도록 구성될 수 있다. 장치(10)는 관심 있는 모든 통신 대역들을 통한 무선 커버리지를 제공하기 위해 하나의 안테나, 2개의 안테나, 또는 3개 이상의 안테나를 이용할 수 있다.
도 3a에는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 단면도가 도시되어 있다. 도 3a의 예에서, 장치(10)는 도전성 부분(12-1) 및 플라스틱 부분(12-2)으로 형성되는 하우징을 갖는다. 도전성 부분(12-1)은 임의의 적합한 도체일 수 있다. 하나의 적합한 배열에 의하면, 부분(12-1)은 스탬프된(stamped)(304) 스테인리스강과 같은 금속으로 형성된다. 스테인리스강은 높은 도전율을 갖고 매력적인 외관을 갖도록 고광택 마무리로 연마될 수 있다. 원한다면, 부분(12-1)을 위해 알루미늄, 마그네슘, 티탄, 이들 금속들의 합금 및 기타 금속 등과 같은 다른 금속들이 이용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이(16)는 장치(10)의 정면 상에 형성될 수 있다. 디스플레이(16)를 수용하기 위해, 하우징 부분(12-1)(도 3a의 방위에서 케이스의 하부 부분)은 베젤(14)에 의해 둘러싸이는 잘라내어진(cut out) 부분을 가질 수 있다.
도 3a의 예시적인 실시예에서, 하우징 부분(12-2)은 유전체로 형성될 수 있다. 하우징 부분(12-2)에 유전체를 이용하는 것의 이점은 이에 따라 장치(10) 내의 안테나(54)의 안테나 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)과 같은 하나 이상의 공진 엘리먼트들이 하우징(12)의 금속 측벽들로부터의 간섭 없이 동작할 수 있다는 점이다. 하나의 적합한 배열에 의하면, 하우징 부분(12-2)은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(acrylonitrile-butadiene-styrene) 공중합체에 기초한 플라스틱(때때로 ABS 플라스틱이라 불림)으로 형성된 플라스틱 캡이다. 이들은 장치(10)에 대한 예시적인 하우징 재료들에 불과하다. 예를 들면, 장치(10)의 하우징은 실질적으로 플라스틱 또는 기타 유전체로, 실질적으로 금속 또는 기타 도체로, 또는 임의의 적합한 재료들 또는 재료들의 조합들로 형성될 수 있다.
컴포넌트들(52)과 같은 컴포넌트들은 장치(10) 내의 하나 이상의 회로 보드들 상에 설치될 수 있다. 전형적인 컴포넌트들(52)은 집적 회로, LCD 스크린, 및 사용자 입력 인터페이스 버튼들을 포함한다. 장치(10)는 또한 전형적으로 (예로서) 하우징(12)의 배면을 따라서 설치될 수 있는 배터리를 포함한다. 송수신기 회로들(52A 및 52B)과 같은 하나 이상의 송수신기 회로들이 장치(10) 내의 하나 이상의 회로 보드들에 설치될 수 있다. 2개의 안테나 공진 엘리먼트 및 2개의 송수신기가 있는 장치(10)에 대한 구성에서, 각 송수신기는 2개의 각각의 안테나 공진 엘리먼트들 중 각각의 안테나 공진 엘리먼트를 통하여 라디오-주파수 신호들을 송신하기 위해 이용될 수 있고 2개의 안테나 공진 엘리먼트들 중 각각의 안테나 공진 엘리먼트를 통하여 라디오-주파수 신호들을 수신하기 위해 이용될 수 있다. 2개의 안테나 공진 엘리먼트들 각각에서 공통의 접지가 이용될 수 있다.
하나의 예시적인 배열에 의하면, 송수신기(52A)는 셀룰러 폰 라디오-주파수 신호들을 송신 및 수신하기 위해 이용될 수 있고, 송수신기(52B)는 2170 MHz 대역의 3G 데이터 통신 대역(통상적으로 UMTS 또는 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)이라고 불림), 2.4 GHz 및 5.0 GHz의 WiFi?(IEEE 802.11) 대역들, 2.4 GHz의 Bloothtooth? 대역, 및 1550 MHz의 GPS(globa1 positioning system) 대역과 같은 통신 대역에서 신호들을 송신하기 위해 이용될 수 있다.
장치(10) 내의 회로 보드(들)는 임의의 적합한 재료들로 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 배열에 의하면, 장치(10)는 다층 인쇄 회로 보드를 구비한다. 그 층들 중 적어도 하나는 접지면(54-2)과 같은 접지면을 형성하는 도체의 큰 평면 영역들을 가질 수 있다. 전형적인 시나리오에서, 접지면(54-2)은 하우징(12) 및 장치(10)의 일반적으로 직사각형인 형상에 맞추어지고 하우징(12)의 직사각형 횡방향 치수들(lateral dimensions)과 매칭되는 직사각형 형태를 갖는다. 접지면(54-2)은, 원한다면, 도전성 하우징 부분(12-1)에 전기적으로 접속될 수 있다. 접지면(54-2)은 안테나(54)의 부근에 슬롯 형태의 개구(opening)를 가질 수 있다. 개구는 인쇄 회로 보드, 배터리, 집적 회로, 및 접지면을 구성하는 다른 도전성 컴포넌트들의 형상 및 상대적인 배치에 의해 형성될 수 있고 및/또는 베젤(14)에 관한 이들 접지면 컴포넌트들의 형상 및 상대적인 배치에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 접지면(54-2)은 공진 엘리먼트들(54-1B 및 54-1A)의 바로 밑에 있는 영역(53) 내의 슬롯(예를 들면, 인쇄 회로 보드 내의 슬롯)을 가질 수 있다. 직사각형 슬롯(또는 다른 적합한 형상의 개구)이 또한 베젤(14)과 접지면(54-2) 사이의 공간에 형성될 수 있다. 슬롯은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 예시적인 슬롯 형상들은 직사각형, 정사각형, 타원형, 평평한 측면 및 만곡 측면 둘 다를 갖는 형상 등을 포함한다.
다층 인쇄 회로 보드에 대한 적합한 회로 보드 재료들은 페놀 수지가 함유된 종이, 에폭시 수지(때때로 FR-4라고 불림)가 함유된 섬유 유리 매트와 같은 유리 섬유로 보강된 수지, 플라스틱, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리이미드, 및 세라믹을 포함한다. FR-4와 같은 재료로 제조된 회로 보드들은 통상적으로 이용 가능하고, 비싸지 않고, 다수의 금속 층(예를 들면, 4개의 층)을 갖도록 제조될 수 있다. 폴리이미드와 같은 구부리기 쉬운(flexible) 회로 보드 재료들을 이용하여 형성되는 소위 플렉스 회로들(flex circuits)도 장치(10)에서 이용될 수 있다. 예를 들면, 플렉스 회로들은 안테나(들)(54)에 대한 안테나 공진 엘리먼트들을 형성하기 위해 이용될 수 있다.
도 3a의 예시적인 구성에서 도시된 바와 같이, 접지면 엘리먼트(54-2) 및 안테나 공진 엘리먼트(54-1A)는 장치(10)에 대한 제1 안테나를 형성할 수 있다. 접지면 엘리먼트(54-2) 및 안테나 공진 엘리먼트(54-1B)는 장치(10)에 대한 제2 안테나를 형성할 수 있다. 이들 2개의 안테나는 다수의 공진 엘리먼트들을 갖는 다중 대역 안테나를 형성한다. 원한다면, 다른 안테나 구조들이 제공될 수 있다. 예를 들면, 추가의 공진 엘리먼트들이 관심 있는 오버랩핑하는 주파수 대역(즉, 이들 안테나들(54) 중 하나가 동작하고 있는 대역)에 대한 추가의 이득(gain)을 제공하기 위해 이용될 수 있고 또는 관심 있는 상이한 주파수 대역(즉, 안테나들(54)의 범위 밖의 대역)에서 커버리지를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
베젤(14)은 도전성 재료로 형성될 수 있고 장치(10) 상에 접지면 엘리먼트(54-2)와 같은 접지 엘리먼트들의 부근에 설치될 수 있다. 베젤(14)은 안테나 접지에(예를 들면, 접지면 엘리먼트(54-2)에) 전기적으로 접속될 수 있다. 베젤(14)이 안테나 접지에 접속될 때, 베젤(14)은 접지의 일부를 형성하고 이로써 안테나(54)의 일부로서 기능한다.
베젤(14), 접지면 엘리먼트(54-2), 및 공진 엘리먼트(54-1A 및 54-1B)와 같은 공진 엘리먼트들을 형성하기 위해 임의의 적합한 도전성 재료들이 이용될 수 있다. 적합한 도전성 안테나 재료들의 예들은, 구리, 황동(brass), 은, 금, 및 스테인리스강(예를 들면, 베젤(14)을 위한 것)과 같은 금속들을 포함한다. 원한다면, 금속들 이외의 도체들이 이용될 수도 있다. 안테나들(54) 내의 평면 도전성 엘리먼트들은 전형적으로 얇다(예를 들면, 약 0.2 mm).
송수신기 회로들(52A 및 52B)(즉, 도 2의 송수신기 회로(44))은 하나 이상의 집적 회로 및 관련 개별 컴포넌트들(discrete components)(예를 들면, 필터링 컴포넌트들)의 형태로 제공될 수 있다. 이들 송수신기 회로들은 하나 이상의 송신기 집적 회로, 하나 이상의 수신기 집적 회로, 스위칭 회로, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 송수신기 회로들(52A 및 52B)은 동시에 동작할 수 있다(예를 들면, 하나는 송신하는 동안 다른 하나가 수신할 수 있고, 양쪽 모두 동시에 송신할 수 있고, 또는 양쪽 모두 동시에 수신할 수 있다).
각 송수신기는 송신 및 수신되는 라디오 주파수 신호들을 나르는 관련 동축 케이블 또는 기타 송신 라인을 가질 수 있다. 도 3a의 예에서 도시된 바와 같이, 송신 라인(56A)(예를 들면, 동축 케이블)은 송수신기(52A)와 안테나 공진 엘리먼트(54-1A)를 상호접속(interconnect)하기 위해 이용될 수 있고 송신 라인(56B)(예를 들면, 동축 케이블)은 송수신기(52B)와 안테나 공진 엘리먼트(54-1B)를 상호접속하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 유형의 구성에 의하면, 송수신기(52B)는 공진 엘리먼트(54-1B) 및 접지면(54-2)으로 형성된 안테나를 통하여 WiFi 송신들을 처리할 수 있는 반면, 송수신기(52A)는 공진 엘리먼트(54-1A) 및 접지면(54-2)으로 형성된 안테나를 통하여 셀룰러 폰 송신을 처리할 수 있다.
도 3b에는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 장치(10)의 평면도가 도시되어 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 송수신기(52A) 및 송수신기(52B)와 같은 송수신기 회로는 각각의 송신 라인들(56A 및 56B)을 통하여 안테나 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)과 상호접속될 수 있다. 접지면(54-2)은 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있고(즉, 접지면(54-2)의 횡방향 치수들은 장치(10)의 횡방향 치수들에 매칭할 수 있다) 적어도 하나의 슬롯(예를 들면, 안테나 공진 엘리먼트들 아래의 슬롯)을 포함할 수 있다. 접지면 엘리먼트(54-2)는 하나 이상의 인쇄 회로 보드 도체들, 도전성 하우징 부분들(예를 들면, 도 3a의 하우징 부분(12-1)), 디스플레이(16)와 같은 도전성 컴포넌트들, 배터리들, 또는 임의의 다른 적합한 도전성 구조로 형성될 수 있다. 베젤(14)은 접지면(54-2)에 전기적으로 접속될 수 있고 따라서 때때로 안테나 접지면의 일부를 형성하는 것으로 간주될 수 있다.
공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)과 같은 안테나 공진 엘리먼트들 및 접지면(54-2)은 임의의 적합한 형상으로 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 배열에 의하면, 안테나들(54) 중 하나(즉, 공진 엘리먼트(54-1A)로 형성된 안테나)는 적어도 부분적으로 PIFA(planar inverted-F antenna) 구조에 기초하고, 다른 하나의 안테나(즉, 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성된 안테나)는 평면 스트립 구성에 기초한다. 비록 본 명세서에서는 이 실시예가 예로서 설명되어 있지만, 원한다면 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)에 대하여 다른 적합한 형상들이 이용될 수 있다.
도 4에는 예시적인 PIFA 구조가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, PIFA 구조(54)는 접지면 부분(54-2) 및 평면 공진 엘리먼트 부분(54-1A)을 가질 수 있다. 안테나들은 포지티브(positive) 신호들 및 접지 신호들이 이용되어 공급받는다(fed). 포지티브 신호가 제공되는 안테나의 부분은 때때로 안테나의 포지티브 단자(positive terminal) 또는 피드 단자(feed terminal)라고 불린다. 이 단자는 또한 때때로 안테나의 신호 단자 또는 중심-도체 단자(center-conductor terminal)라고 불린다. 접지 신호가 제공되는 안테나의 부분은 안테나의 접지, 안테나의 접지 단자, 안테나의 접지면 등으로 불릴 수 있다. 도 4의 안테나(54)에서, 피드 도체(58)는 신호 단자(60)로부터의 포지티브 안테나 신호들을 안테나 공진 엘리먼트(54-1A)로 라우팅하기 위해 이용된다. 접지 단자(62)는 안테나의 접지를 형성하는 접지면(54-2)에 쇼트된다.
도 4의 안테나(54)와 같은 PIFA 안테나에서의 접지면의 치수들은 일반적으로 장치(10)의 하우징(12)에 의해 허용되는 최대 사이즈에 적합한 사이즈로 만들어진다. 안테나 접지면(54-2)은 횡방향 치수(68)에서 폭 W 및 측방 치수(66)에서 길이 L을 갖는 형상의 직사각형일 수 있다. 치수(66)에서의 안테나(54)의 길이는 그의 동작 주파수에 영향을 미친다. 치수들(68 및 66)은 때때로 수평 치수들(horizontal dimensions)이라고 불린다. 공진 엘리먼트(54-1A)는 전형적으로 수직 치수(64)를 따라서 접지면(54-2) 위쪽에 수 밀리미터 이격되어 있다. 치수(64)에서의 안테나(54)의 사이즈는 때때로 안테나(54)의 높이 H라고 불린다.
도 5에는 도 4의 PIFA 안테나(54)의 단면도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 라디오-주파수 신호들이 신호 단자(60) 및 접지 단자(62)를 이용하여 (송신중일 때) 안테나(54)에 공급될 수 있고 (수신중일 때) 안테나(54)로부터 수신될 수 있다. 전형적인 배열에서, 동축 커넥터 또는 다른 송신 라인은 포인트(60)에 전기적으로 접속된 그의 중심 도체 및 포인트(62)에 전기적으로 접속된 그의 접지 도체를 갖는다.
도 6에는 도 4 및 5의 예시적인 안테나(54)에 의해 나타내어지는 유형의 안테나의 기대 성능의 그래프가 도시되어 있다. 기대 정재파비(SWR: standing wave ratio) 값들이 주파수의 함수로서 플롯(plot)되어 있다. 도 4 및 5의 안테나(54)의 성능은 실선(63)에 의해 주어진다. 도시된 바와 같이, 주파수 f1에서는 감소된 SWR 값이 있고, 이는 주파수 f1을 중심으로 한 주파수 대역에서 안테나의 성능이 좋다는 것을 나타낸다. PIFA 안테나(54)는 또한 주파수 f2와 같은 고조파 주파수들(harmonic frequencies)에서도 동작한다. 주파수 f2는 PIFA 안테나(54)의 제2 고조파를 나타낸다(즉, f2 = 2f1). 안테나(54)의 치수들은 주파수들 f1 및 f2가 관심 있는 통신 대역들과 맞추어지도록(align) 선택될 수 있다. 주파수 f1(및 고조파 주파수 2f1)은 치수(66)에서의 안테나(54)의 길이 L에 관련된다(L은 주파수 f1에서의 파장의 1/4과 대략 같다).
일부 구성들에서, 치수(64)에서의 도 4 및 5의 안테나(54)의 높이 H는 공진 엘리먼트(54-1A)와 접지면(54-2) 사이의 근접장 결합(near-field coupling) 정도에 의해 제한될 수 있다. 지정된 안테나 대역폭 및 이득에 대하여, 성능에 악영향을 미치지 않고 높이 H를 감소시키는 것은 가능하지 않을 수 있다. 모든 다른 변수들이 같을 때, 높이 H를 감소시키는 것은 일반적으로 안테나(54)의 대역폭 및 이득이 감소되게 할 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 안테나 공진 엘리먼트(54-1A)의 아래에 슬롯의 형태로 유전체 영역(70)을 도입함으로써 대역폭 및 이득 제약이 여전히 최소가 되도록 하면서도 PIFA 안테나의 최소 수직 치수가 감소될 수 있다. 슬롯(70)은 공기, 플라스틱, 또는 임의의 다른 적합한 유전체로 채워질 수 있고 접지면(54-2)의 잘라내어진(cut-away) 또는 제거된 부분을 나타낸다. 제거된 또는 빈(empty) 영역(70)은 접지면(54-2) 내의 하나 이상의 구멍(hole)들로 형성될 수 있다. 때때로 슬롯들 또는 개구들이라고 불리는 이들 구멍들은 정사각형, 원형, 타원형, 다각형 등일 수 있고 접지면(54-2) 부근의 인접한 도전성 구조들을 통하여 연장할 수 있다. 도 7에 도시되어 있는, 하나의 적합한 배열에 의하면, 제거된 부분(70)은 직사각형 슬롯을 형성한다. 다른 형상(타원형, 구불구불한 형상, 곡선 모양 변들, 곧은 변들 등)의 슬롯들 또는 구멍들이 형성될 수도 있다.
접지면(54-2) 내의 슬롯은 임의의 적합한 사이즈일 수 있다. 예를 들면, 슬롯은 도 3b의 평면도 방향에서 볼 때 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)의 가장 바깥쪽 직사각형 윤곽보다 약간 작을 수 있다. 전형적인 공진 엘리먼트 횡방향 치수들은 0.5 cm 내지 10 cm 정도이다.
슬롯(70)의 존재는 공진 엘리먼트(54-1A)와 접지면(54-2) 사이의 근접장 전자기 결합을 감소시키고 대역폭 및 이득 제약들의 주어진 설정을 만족시키면서 수직 치수(64)에서의 높이 H가 슬롯이 없을 경우 가능한 것보다 더 작아지게 한다. 예를 들면, 높이 H는 1-5 mm의 범위에 있을 수 있고, 2-5 mm의 범위에 있을 수 있고, 2-4 mm의 범위에 있을 수 있고, 1-3 mm의 범위에 있을 수 있고, 1-4 mm의 범위에 있을 수 있고, 1-10 mm의 범위에 있을 수 있고, 10 mm보다 낮을 수 있고, 4 mm보다 낮을 수 있고, 3 mm보다 낮을 수 있고, 2 mm보다 낮을 수 있고, 또는 접지면 엘리먼트(54-2) 위쪽에 임의의 다른 적합한 수직 변위의 범위에 있을 수 있다.
원한다면, 슬롯(70)을 포함하는 접지면(54-2)의 부분은 슬롯 안테나를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 슬롯 안테나 구조는 장치(10)에 대한 안테나를 형성하기 위해 단독으로 이용될 수도 있고 또는 슬롯 안테나 구조는 하이브리드 안테나(54)를 형성하기 위해 하나 이상의 공진 엘리먼트들과 함께 이용될 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 PIFA 공진 엘리먼트들이 슬롯 안테나 구조와 함께 이용되어 하이브리드 안테나를 형성할 수 있다. PIFA 동작 특성 및 슬롯 안테나 동작 특성 양쪽 모두를 나타내도록 안테나(54)를 동작시킴으로써, 안테나 성능이 개선될 수 있다.
도 8에는 예시적인 슬롯 안테나의 평면도가 도시되어 있다. 도 8의 안테나(72)는 전형적으로 페이지 안으로의 치수가 얇다(즉, 안테나(72)는 그의 면이 페이지에 놓인 상태에서 평면이다). 슬롯(70)은 안테나 도체(76)의 중심에 형성될 수 있다. 케이블(56A)과 같은 동축 케이블 또는 다른 송신 라인 경로는 안테나(72)에 공급(feed)하기 위해 이용될 수 있다. 도 8의 예에서, 안테나(72)는, 동축 케이블(56A)의 중심 도체(82)가 신호 단자(80)(즉, 안테나(72)의 포지티브 또는 피드 단자)에 접속되고, 케이블(56A)에 대한 접지 도체를 형성하는 동축 케이블(56A)의 바깥쪽 끈(outside braid)이 접지 단자(78)에 접속되도록, 공급받는다.
안테나(72)가 도 8의 배열을 이용하여 공급받는 경우, 안테나의 성능은 도 9의 그래프에 의해 주어진다. 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나(72)는 중심 주파수 f2를 중심으로 하는 주파수 대역에서 동작한다. 중심 주파수 f2는 슬롯(70)의 치수들에 의해 결정된다. 슬롯(70)은 2 곱하기 치수 X에 2 곱하기 치수 Y를 더한 것과 같은 내부 둘레 P를 갖는다(즉, P = 2X + 2Y). 중심 주파수 f2에서, 둘레 P는 하나의 파장과 같다.
중심 주파수 f2는 둘레 P의 적당한 선택에 의해 튜닝될 수 있기 때문에, 도 8의 슬롯 안테나는 도 9의 그래프의 주파수 f2가 도 6의 그래프의 주파수 f2와 일치하도록 구성될 수 있다. 슬롯(70)이 PIFA 구조와 조합되는 이러한 유형의 안테나 디자인에서, 슬롯(70)의 존재는 주파수 f2에서 안테나의 이득을 증가시킨다. 주파수 f2의 부근에서, 슬롯(70)을 이용하는 것에 의한 성능의 증가는 도 6의 점선(79)에 의해 주어지는 안테나 성능 플롯을 초래한다.
원한다면, 둘레 P의 값은 주파수 f2와 다른 주파수(즉, 대역외)에서 공진하도록 선택될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 슬롯(70)의 존재는 공진 주파수 f2에서 안테나의 성능을 증가시키지 않는다. 그럼에도 불구하고, 슬롯(70)의 영역으로부터 도전성 재료를 제거하는 것은 공진 엘리먼트(54-1A)와 같은 공진 엘리먼트들과 접지면(54-2) 사이의 근접장 전자기 결합을 감소시키고 대역폭 및 이득 제약들의 주어진 설정을 만족시키면서 수직 치수(64)에서의 높이 H가 도전성 재료가 제거되지 않았을 경우 가능한 것보다 더 작아지게 한다.
단자들(80 및 78)의 위치는 임피던스 정합을 위해 선택될 수 있다. 원한다면, 슬롯(70)의 코너들 중 하나의 주위에 연장하는, 단자들(84 및 86)과 같은 단자들이 안테나(72)에 공급(feed)하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 단자들(84 및 86) 사이의 거리는 안테나(72)의 임피던스를 적당히 조정하도록 선택될 수 있다. 도 8의 예시적인 배열에서, 단자들(84 및 86)은, 예로서, 각각 슬롯 안테나 접지 단자 및 슬롯 안테나 신호 단자로서 구성되어 있는 것으로 도시되어 있다. 원한다면, 단자(84)는 접지 단자로서 이용될 수 있고 단자(86)는 신호 단자로서 이용될 수 있다. 슬롯(70)은 전형적으로 공기로 채워지지만, 일반적으로, 임의의 적합한 유전체로 채워질 수 있다.
슬롯(70)을 공진 엘리먼트(54-1A)와 같은 PIFA-유형 공진 엘리먼트와 조합하여 이용함으로써, 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나가 형성될 수 있다(때때로 본 명세서에서 하이브리드 안테나라고 불림). 핸드헬드 전자 장치(10)는, 원한다면, 이러한 유형의 PIFA/슬롯 하이브리드 안테나(예를 들면, 셀룰러 폰 통신을 위한 것) 및 스트립 안테나(예를 들면, WiFi/Bluetooth 통신을 위한 것)를 가질 수 있다.
도 10에는 공진 엘리먼트(54-1A), 슬롯(70), 및 접지면(54-2)에 의해 형성된 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나가 2개의 동축 케이블들(또는 다른 송신 라인들)을 이용하여 공급받는 예시적인 구성이 도시되어 있다. 안테나가 도 10에 도시된 바와 같이 공급받는 경우, 안테나의 PIFA 및 슬롯 안테나 부분들 양쪽 모두가 활성이다. 그 결과, 도 10의 안테나(54)는 하이브리드 PIFA/슬롯 모드에서 동작한다. 동축 케이블들(56A-1 및 56A-2)은 각각 내부 도체들(82-1 및 82-2)을 갖는다. 동축 케이블들(56A-1 및 56A-2)은 또한 각각 도전성 외부 끈 접지 도체(outer braid ground conductor)를 갖는다. 동축 케이블(56A-1)의 외부 끈 도체는 접지 단자(88)에서 접지면(54-2)에 전기적으로 쇼트된다. 케이블(56A-2)의 접지 부분은 접지 단자(92)에서 접지면(54-2)에 쇼트된다. 동축 케이블들(56A-1 및 56A-2)로부터의 신호 접속들은 각각 신호 단자들(90 및 94)에서 이루어진다.
도 10의 배열에 의하면, 안테나 단자들의 2개의 개별 세트들이 이용된다. 동축 케이블(56A-1)은 접지 단자(88) 및 신호 단자(90)를 이용하여 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분에 공급하고 동축 케이블(56A-2)은 접지 단자(92) 및 신호 단자(94)를 이용하여 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 슬롯 안테나 부분에 공급한다. 그러므로 안테나 단자들의 각 세트는 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나에 대한 개별 피드로서 동작한다. 신호 단자(90) 및 접지 단자(88)는 안테나의 PIFA 부분에 대한 안테나 단자들로서 기능하는 반면, 신호 단자(94) 및 접지 단자(92)는 안테나의 슬롯 부분에 대한 안테나 피드 포인트들로서 기능한다. 이들 2개의 개별 안테나 피드들은 안테나가 그의 PIFA 및 그의 슬롯 특성들 양쪽 모두를 이용하여 동시에 기능할 수 있게 한다. 원한다면, 피드들의 방위는 변경될 수 있다. 예를 들면, 동축 케이블(56A-2)은 포인트(94)를 접지 단자로서 이용하고 포인트(92)를 신호 단자로서 이용하거나 또는 슬롯(70)의 주위를 따라서 다른 포인트들에 위치하는 접지 및 신호 단자들을 이용하여 슬롯(70)에 접속될 수 있다.
송신 라인들(56A-1 및 56A-2)과 같은 다수의 송신 라인들이 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나에 이용되는 경우, 각 송신 라인은 각각의 송수신기 회로(예를 들면, 도 3a 및 3b의 송수신기 회로(52A)와 같은 2개의 대응하는 송수신기 회로들)와 관련될 수 있다.
핸드헬드 장치(10)에서의 동작에서, 도 3b의 공진 엘리먼트(54-1A) 및 접지면(54-2) 내의 엘리먼트(54-1A)의 바로 밑에 위치하는 대응하는 슬롯으로 형성된 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나는 850 및 900 MHz의 및 1800 및 1900 MHz의 GSM 셀룰러 폰 대역들(또는 다른 적합한 주파수 대역들)을 커버하기 위해 이용될 수 있는 반면, 스트립 안테나(또는 다른 적합한 안테나 구조)는 주파수 fn을 중심으로 하는 추가적인 대역(또는 다른 적합한 주파수 대역 또는 대역들)을 커버하기 위해 이용될 수 있다. 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성된 스트립 안테나 또는 다른 안테나 구조의 사이즈를 조정함으로써, 주파수 fn은 관심 있는 임의의 적합한 주파수 대역(예를 들면, Bluetooth/WiFi를 위한 2.4 GHz, UMTS를 위한 2170 MHz, 또는 GPS를 위한 1550 MHz)과 일치하도록 제어될 수 있다.
도 11에는 2개의 안테나(예를 들면, 공진 엘리먼트(54-1A) 및 대응하는 슬롯으로 형성된 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나 및 공진 엘리먼트(54-2)로 형성된 안테나)를 이용하는 경우의 장치(10)의 무선 성능을 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 도 11의 예에서, 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 동작 특성은 850/900 MHz 및 1800/1900 MHz GSM 셀룰러 폰 대역들을 커버하기 위해 이용되고, 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 슬롯 안테나 동작 특성은 1800/1900 MHz 범위에서 추가적인 이득 및 대역폭을 제공하기 위해 이용되고, 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성된 안테나는 fn(예를 들면, Bluetooth/WiFi를 위한 2.4 Gz, UMTS를 위한 2170 MHz, 또는 GPS를 위한 1550 MHz)을 중심으로 하는 주파수 대역을 커버하기 위해 이용된다. 이러한 배열은 4개의 셀룰러 폰 대역들 및 데이터 대역에 대한 커버리지를 제공한다.
원한다면, 공진 엘리먼트(54-1A) 및 슬롯(70)으로 형성된 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나는 단일 동축 케이블 또는 다른 그러한 송신 라인을 이용하여 공급받을 수 있다. 도 12에는 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분 및 슬롯 부분 양쪽 모두에 동시에 공급하기 위해 단일 송신 라인이 이용되고 장치(10)에 대한 추가적인 주파수 커버리지를 제공하기 위해 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성된 스트립 안테나가 이용되는 예시적인 구성이 도시되어 있다. 접지면(54-2)은 (예로서) 금속으로 형성될 수 있다. 접지면(54-2)의 에지들(96)은 접지면(54-2)의 금속을 (예로서) 위쪽으로 구부림으로써 형성될 수 있다. 하우징(12)(도 3a) 내에 삽입될 때, 에지들(96)은 금속 하우징 부분(12-1)의 측벽들 내에 안착(rest)할 수 있고 베젤(14)과의 전기 접촉을 형성할 수 있다. 원한다면, 접지면(54-2)은 인쇄 회로 보드 내의 하나 이상의 금속 층들, 금속 포일, 하우징(12)의 부분들, 디스플레이(16)의 부분들, 또는 다른 적합한 도전성 구조들을 이용하여 형성될 수 있다.
도 12의 실시예에서, 공진 엘리먼트(54-1B)는 도전성 브랜치(conductive branch)(122) 및 도전성 브랜치(120)로 형성된 L-형상 도전성 스트립을 갖는다. 브랜치들(120 및 122)은 유전체 지지 구조(102)에 의해 지지되는 금속으로 형성될 수 있다. 하나의 적합한 배열에 의하면, 도 12의 공진 엘리먼트 구조들은 지지 구조(102)에 부착되는(예를 들면, 접착제에 의해) 패터닝된 플렉스 회로의 일부로서 형성된다.
동축 케이블(56B) 및 다른 적합한 송신 라인은 접지 단자(132)에 접속된 접지 도체 및 신호 단자(124)에 접속된 신호 도체를 갖는다. 송신 라인을 안테나에 부착하기 위해 임의의 적합한 메커니즘이 이용될 수 있다. 도 12의 예에서, 동축 케이블(56B)의 외부 끈 접지 도체는 금속 탭(metal tab)(130)을 이용하여 접지 단자(132)에 접속된다. 금속 탭(130)은 하우징 부분(12-1)에 쇼트될 수 있다(예를 들면, 도전성 접착제를 이용하여). 송신 라인 접속 구조(126)는, 예를 들면, 미니 UFL 동축 커넥터일 수 있다. 커넥터(126)의 접지는 단자(132)에 쇼트될 수 있고 커넥터(126)의 중심 도체는 도전성 경로(124)에 쇼트될 수 있다.
안테나(54-1B)에 공급하고 있을 때, 단자(132)는 안테나의 접지 단자를 형성하는 것으로 간주될 수 있고 커넥터(126)의 중심 도체 및/또는 도전성 경로(124)는 안테나의 신호 단자를 형성하는 것으로 간주될 수 있다. 도전성 경로(124)가 도전성 스트립(120)과 만나는 치수(128)를 따른 위치는 임피던스 정합을 위해 조정될 수 있다.
도 12의 예시적인 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 평면 안테나 공진 엘리먼트(54-1A)는 짧은 아암(shorter arm)(98) 및 긴 아암(longer arm)(100)을 갖는 F-형상 구조를 가질 수 있다. 아암들(98 및 100)의 길이들 및 슬롯(70) 및 접지면(54-2)과 같은 다른 구조들의 치수들은 장치(10)의 주파수 커버리지 및 안테나 분리 특성들을 튜닝하기 위해 조정될 수 있다. 예를 들면, 접지면(54-2)의 길이 L은 공진 엘리먼트(54-1A)로 형성된 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분이 850/900 MHz GSM 대역들에서 공진함으로써, 도 11의 주파수 f1에서의 커버리지를 제공하도록 구성될 수 있다. 아암(100)의 길이는 1800/1900 MHz 대역들에서 공진함으로써, PIFA/슬롯 안테나가 도 11의 주파수 f2에서의 커버리지를 제공하는 데에 도움이 되도록 선택될 수 있다. 슬롯(70)의 둘레는 1800/1900 MHz 대역들에서 공진함으로써, 아암(100)의 공진을 보강하고 또한 PIFA/슬롯 안테나가 도 11의 주파수 f2에서의 커버리지를 제공하는 것을 돕도록 구성될 수 있다(즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 주파수 f2의 부근에서 실선(63)으로부터 점선(79)으로 성능을 개선함으로써). 원한다면, 슬롯(70)의 둘레는 1800/1900 MHz 대역들에서 떨어져서(즉, 대역외) 공진하도록 구성될 수 있다. 슬롯(70)은 또한 도 12의 PIFA 구조들 없이 이용될 수도 있다(즉, 순수한 슬롯 안테나로서).
PIFA/슬롯 구성에서, 아암(98)은 공진 엘리먼트(54-1A)로 형성된 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나와 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성된 L-형상 슬롯 안테나 사이의 간섭을 감소시키는 분리 엘리먼트로서 기능할 수 있다. 아암(98)의 치수들은, 그 아암이 없이는 존재하지 않는, 원하는 주파수에서 분리 최대치(isolation maximum)를 도입하도록 구성될 수 있다. 아암(98)의 치수들을 구성하는 것은 공진 엘리먼트(54-1A)로부터 접지면(54-2) 상에 유도된 전류들의 조작을 가능하게 한다고 생각된다. 이러한 조작은 공진 엘리먼트(54-1B)의 신호 및 접지 영역들 주위의 유도 전류들을 최소화할 수 있다. 이들 전류들을 최소화하는 것은 또한 2개의 안테나 피드들 사이의 신호 결합을 감소시킬 수 있다. 이러한 배열에 의하면, 아암(98)은 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성된 안테나의 피드에서(즉, 경로들(122 및 124)의 부근에서) 아암(100)에 의해 유도되는 전류들을 최소화하는 주파수에서 공진하도록 구성될 수 있다.
또한, 아암(98)은 엘리먼트(54-1A)에 대한 방사 아암(radiating arm)으로서 기능할 수 있다. 그 공진은 엘리먼트(54-1A)의 대역폭을 추가할 수 있고, 그 공진이 슬롯(70) 및 아암(100)에 의해 정의된 것과 다를 수 있다 하더라도, 대역내 효율을 개선할 수 있다. 전형적으로 엘리먼트(51-1B)로부터의 그 주파수 분리를 감소시키는 방사 엘리먼트(51-1A)의 대역폭의 증가는 분리에 해로울 것이다. 그러나, 아암(98)에 의해 제공되는 여분의 분리는 이러한 부정적인 효과를 제거하고, 더욱이, 아암(98)이 없는 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B) 사이의 분리와 비교하여 상당한 개선을 제공한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 공진 엘리먼트(54-1A) 및 공진 엘리먼트(54-1B)의 아암들(98 및 100)은 지지 구조(102)(때때로 안테나 캡이라고 불림) 상에 설치될 수 있다. 지지 구조(102)는 플라스틱(예를 들면, ABS 플라스틱) 또는 다른 적합한 유전체로 형성될 수 있다. 구조(102)의 표면들은 평평하거나 곡선 모양일 수 있다. 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)은 지지 구조(102) 상에 직접 형성될 수도 있고 또는 (예로서) 지지 구조(102)에 부착되는 플렉스 회로 기판과 같은 개별 기판 상에 형성될 수도 있다.
공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)은 도전성 테이프 또는 기타 유연성 있는 구조들의 금속 스탬핑, 컷팅, 에칭, 또는 밀링(milling)하는 것, 또는 플라스틱 또는 기타 적합한 기판 상에 스퍼터-증착된 금속을 에칭하는 것, 또는 도전성 슬러리로부터 프린팅하는 것(예를 들면, 스크린 인쇄 기법에 의해), 또는 접착제, 나사, 또는 기타 적합한 고정 메커니즘 등에 의해 지지 구조(102)에 부착되는 플렉스 회로 기판의 일부를 구성하는 구리와 같은 금속을 패터닝하는 것과 같은 임의의 적합한 안테나 제조 기법에 의해 형성될 수 있다.
도전성 스트립(104)과 같은 도전성 경로는 공진 엘리먼트(54-1A)를 단자(106)에서 접지면(54-2)에 전기적으로 접속하기 위해 이용될 수 있다. 단자(106)에서의 나사 또는 다른 패스너(fastener)는 스트립(104)을(따라서 공진 엘리먼트(54-1A)를) 접지면(54-2)의 에지(96)(베젤(14))에 전기적으로 및 기계적으로 접속하기 위해 이용될 수 있다. 스트립(104)과 같은 도전성 구조들 및 안테나들 내의 다른 그러한 구조들은 또한 도전성 접착제를 이용하여 서로 전기적으로 접속될 수 있다.
케이블(56A)과 같은 동축 케이블 또는 다른 송신 라인은 라디오-주파수 신호들을 송신 및 수신하기 위해 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나에 접속될 수 있다. 동축 케이블 또는 다른 송신 라인은 임의의 적합한 전기 및 기계적 부착 메커니즘을 이용하여 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나에 접속될 수 있다. 도 12의 예시적인 배열에서 도시된 바와 같이, 동축 케이블(56A) 또는 다른 송신 라인들을 안테나 도체(112)에 접속하기 위해 미니 UFL 동축 커넥터(110)가 이용될 수 있다. 동축 케이블 또는 다른 송신 라인의 중심 도체는 커넥터(110)의 중심 커넥터(108)에 접속된다. 동축 케이블의 외부 끈 접지 도체는 포인트(115)에서 커넥터(110)를 통하여 접지면(54-2)에 전기적으로 접속된다(그리고, 원한다면, 커넥터(110)의 상류측의 다른 부착 포인트들에서 접지면(54-2)에 쇼트될 수 있다). 접지면의 이 부분에서 커넥터(110)를 베젤(14)에 접지하기 위해 브래킷(bracket)이 이용될 수 있다.
도체(108)는 안테나 도체(112)에 전기적으로 접속될 수 있다. 도체(112)는 (예를 들면, 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)을 포함하는 플렉스 회로의 일부로서) 지지 구조(102)의 측벽 표면 상에 형성된 금속의 스트립(예를 들면, 구리 트레이스)과 같은 도전성 엘리먼트로 형성될 수 있다. 도체(112)는 공진 엘리먼트(54-1A)에(예를 들면, 부분(116)에서) 직접 전기적으로 접속될 수도 있고 또는 튜닝 커패시터(114) 또는 다른 적합한 전기 컴포넌트들을 통하여 공진 엘리먼트(54-1A)에 전기적으로 접속될 수도 있다. 튜닝 커패시터(114)의 사이즈는 안테나(54)를 튜닝하고 안테나(54)가 장치(10)에 대한 관심 있는 주파수 대역들을 커버하는 것을 보장하도록 선택될 수 있다.
슬롯(70)은 도 12의 공진 엘리먼트(54-1A)의 바로 아래에 놓일 수 있다. 중심 도체(108)로부터의 신호는 안테나 도체(112), 선택 사항인 커패시터(114) 또는 다른 그러한 튜닝 컴포넌트들, 안테나 도체(117), 및 안테나 도체(104)로 형성된 도전성 경로를 이용하여 슬롯(70) 부근의 접지면(54-2) 상의 포인트(106)로 라우팅될 수 있다.
도 12의 구성은 단일 동축 케이블 또는 다른 송신 라인 경로가 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분 및 슬롯 부분 양쪽 모두에 동시에 공급할 수 있게 한다.
접지 포인트(115)는 접지면(54-2) 내의 슬롯(70)에 의해 형성되는 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 슬롯 안테나 부분에 대한 접지 단자로서 기능한다. 포인트(106)는 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 슬롯 안테나 부분에 대한 신호 단자로서 기능한다. 신호들은 도전성 경로(112), 튜닝 엘리먼트(114), 경로(117), 및 경로(104)에 의해 형성되는 경로를 통하여 포인트(106)에 공급된다.
하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분에 대하여, 포인트(115)는 안테나 접지로서 기능한다. 중심 도체(108) 및 이것의 도체(112)에의 부착 포인트는 PIFA에 대한 신호 단자로서 기능한다. 도체(112)는 피드 도체로서 기능하고 신호 단자(108)로부터의 신호들을 PIFA 공진 엘리먼트(54-1A)에 공급한다.
동작시에는, 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분 및 슬롯 안테나 부분 양쪽 모두가 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 성능에 기여한다.
하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 기능들은 포인트(115)를 PIFA 접지 단자로서 이용하고(도 7의 단자(62)와 마찬가지로), 동축 중심 도체가 도전성 구조(112)에 접속하는 포인트(108)를 PIFA 신호 단자로서 이용하고(도 7의 단자(60)와 마찬가지로), 도전성 구조(112)를 PIFA 피드 도체로서 이용함으로써(도 7의 피드 도체(58)와 마찬가지로) 얻어진다. 동작중에, 안테나 도체(112)는 도 4 및 5에서 도체(58)가 단자(60)로부터의 라디오-주파수 신호를 공진 엘리먼트(54-1A)에 라우팅하는 것과 같은 식으로 단자(108)로부터의 라디오-주파수 신호들을 공진 엘리먼트(54-1A)에 라우팅하도록 기능하는 한편, 도전성 라인(104)은 도 4 및 5의 접지 부분(61)과 마찬가지로 공진 엘리먼트(54-1A)를 접지면(54-2)에 종단(terminate)하도록 기능한다.
하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 슬롯 안테나 기능들은 접지 포인트(115)를 슬롯 안테나 접지 단자로서 이용하고(도 8의 단자(86)와 마찬가지로), 안테나 도체(112), 튜닝 엘리먼트(114), 안테나 도체(117), 및 안테나 도체(104)로 형성되는 도전성 경로를 도 8의 도체(82) 또는 도 10의 도체(82-2)로서 이용하고, 단자(106)를 슬롯 안테나 신호 단자로서 이용함으로써(도 8의 단자(84)와 마찬가지로) 얻어진다.
도 10의 예시적인 구성은 슬롯 안테나 접지 단자(92) 및 PIFA 안테나 접지 단자(88)가 어떻게 접지면(54-2) 상의 개별 위치들에 형성될 수 있는지를 설명한다. 도 12의 구성에서는, 안테나의 PIFA 부분 및 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 슬롯 부분 양쪽 모두에 공급하기 위해 단일 동축 케이블이 이용될 수 있다. 이것은 단자(115)가 하이브리드 안테나의 PIFA 부분에 대한 PIFA 접지 단자 및 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나 부분에 대한 슬롯 안테나 접지 단자 양쪽 모두로서 기능하기 때문이다. 하이브리드 안테나의 PIFA 및 슬롯 안테나 부분들의 접지 단자들은 공통의 접지 단자 구조에 의해 제공되기 때문에 그리고 도전성 경로들(112, 117, 및 104)은 PIFA 및 슬롯 안테나 동작들을 위해 필요할 때 공진 엘리먼트(54-1A) 및 접지면(54-2)으로 및 공진 엘리먼트(54-1A) 및 접지면(54-2)으로부터 라디오-주파수 신호들을 분배하도록 기능하기 때문에, 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 및 슬롯 부분들 양쪽 모두를 이용하여 송신 및 수신되는 라디오-주파수 신호들을 송신 및 수신하도록 단일 송신 라인(예를 들면, 동축 도체(56A))이 이용될 수 있다.
원한다면, 하이브리드 PIFA/슬롯 동작을 지원하는 다른 안테나 구성들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 튜닝 커패시터(114)의 라디오-주파수 튜닝 능력은 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 저항기, 직접 쇼팅(direct shorting) 금속 스트립(들), 커패시터들, 또는 그러한 컴포넌트들의 조합들과 같은 다른 적합한 튜닝 컴포넌트들의 회로망에 의해 제공될 수 있다. 하나 이상의 튜닝 회로망들은 또한 안테나 구조 내의 상이한 위치들에서 하이브리드 안테나에 접속될 수 있다. 이들 구성들은 단일-피드(single-feed) 및 다중-피드(multiple-feed) 송신 라인 배열들과 함께 이용될 수 있다.
또한, 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나에서 신호 단자 및 접지 단자의 위치는 도 12에 도시된 것과 상이할 수 있다. 예를 들면, 단자들(l15/108) 및 단자(106)는, 접속 도체들(112, 117, 및 104)이 적합하게 변경된다면, 도 12에 도시된 위치들로부터 이동될 수 있다.
하이브리드 PIFA/슬롯 안테나의 PIFA 부분은 도 12의 아암들(98 및 100)과 같은 하나 이상의 아암들을 갖는 실질적으로 F-형상의 도전성 엘리먼트를 이용하여 또는 다른 배열들(예를 들면, 곧은, 꾸불꾸불한(serpentine), 곡선 모양인, 90° 굴곡을 갖는, 180° 굴곡을 갖는 등의 아암들)을 이용하여 제공될 수 있다. 공진 엘리먼트(54-1B)로 형성되는 스트립 안테나는 또한 다른 형상의 도체들로 형성될 수 있다. 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B)의 아암들 또는 다른 부분들에 상이한 형상을 이용하는 것은 안테나 설계자들이 안테나(54)의 주파수 응답을 그 원하는 동작 주파수에 맞추고 분리를 최대화하는 데에 도움이 된다. 공진 엘리먼트들(54-1A 및 54-1B) 내의 구조들의 사이즈들은 필요할 때(예를 들면, 특정 동작 대역에 대한 이득 및/또는 대역폭을 증가 또는 감소시키기 위해, 특정 주파수에서의 분리를 개선하기 위해, 또는 기타 목적을 위해) 조정될 수 있다.
도 13에는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 핸드헬드 전자 장치(10)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 핸드헬드 전자 장치(10)는 디스플레이(16) 또는 다른 그러한 평면 컴포넌트들을 하부 하우징 부분(12)에 고정하기 위한 도전성 베젤(14)과 같은 도전성 베젤을 가질 수 있다. 베젤(14)과 디스플레이(16)의 노출된 표면 사이에 개스킷(150)과 같은 개스킷이 개재될 수 있다. 개스킷(150)은 (예로서) 실리콘 또는 다른 부드러운 플라스틱으로 형성될 수 있다. 개스킷(150)은 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 개스킷(150)은 원형 단면을 가질 수도 있고(즉, 개스킷(150)은 오-링(o-ring)일 수 있고), 개스킷(150)은 직사각형 단면 형상을 가질 수도 있고, 또한 기타 형상이 가능하다. 디스플레이(16)는 하나 이상의 구멍들 또는 잘라내어진 부분들을 가질 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(16)는 하부 하우징 부분(12) 상의 버튼(19)을 수용하기 위한 구멍(152)을 가질 수 있다.
원한다면, 디스플레이(16)는 터치 감응식(touch sensitive)일 수 있다. 터치 감응식 배열들에서, 디스플레이(16)는 디스플레이 스크린(16)의 활성 부분 밑에 설치되는 터치 센서(154)와 같은 터치 센서를 가질 수 있다. 하부 하우징(12)은 디스플레이(16)와 관련된 디스플레이 및 터치 센서 컴포넌트들을 수용하는 리세스(recess)(156)를 가질 수 있다. 안테나 구조들은 영역(18) 내의 플라스틱 단부 캡(end cap)의 배후에 수용(house)될 수 있다. 추가적인 컴포넌트들(예를 들면, 스피커 등)은 장치(10)의 대향측에 있는 영역(158) 내에 수용될 수 있다.
베젤(14)은 임의의 적합한 기법을 이용하여(예를 들면, 패스너를 이용하여, 스냅(snaps)을 이용하여, 접착제를 이용하여, 용접 기법을 이용하여, 이들 접근법들의 조합을 이용하여, 또는 기타 방법에 의해) 하우징(12)에 고정될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 베젤(14)은 밑으로 연장하는 부분들(160)을 가질 수 있다. 부분들(160)은 갈퀴(prongs), 가로대(rails), 및 기타 돌출하는 특징들의 형태를 취할 수 있다. 부분들(160)은 부분들(160)의 외부 둘레가 리세스(156)의 외부 둘레와 짝짓도록(mate) 구성될 수 있다. 부분들(160)은 하부 하우징 부분(12) 상의 대응하는 나사 구멍들(164)과 짝짓는 나사 구멍들(162)을 가질 수 있다. 베젤(14)을 하부 하우징 부분(12)에 부착하기 위해 나사들 또는 다른 패스너들이 이용될 수 있다. 나사들 및 다른 도전성 부착 구조들(예를 들면, 용접, 와이어 등)은 베젤(14)을 장치(10) 내의 접지 엘리먼트들에 전기적으로 접속하기 위해 이용될 수 있다. 조립의 용이함을 위하여, 하부 하우징(12)의 부분들(즉, 부분(166)과 같은, 나사 구멍들을 포함하는 하부 하우징(12)의 부분들)은 탭(taps), 스냅(snaps), 또는 다른 부착 구조들을 가질 수 있다. 조립중에, 부분(166)은 나사들을 이용하여 베젤(14)에 부착될 수 있다. 부분(166)과 베젤(14)이 서로 부착된 후에, 부분(166) 상의 부착 구조들은 부분(166), 베젤(14), 개스킷(150), 및 디스플레이(16)을 하부 하우징 부분(12)에 부착하기 위해 하부 하우징 부분(12) 상의 짝짓기 구조들(mating structures)에 삽입될 수 있다.
핸드헬드 전자 장치(10)를 위해 도 13에 도시된 유형의 배열들이 이용되는 경우, 장치(10)의 안테나 공진 엘리먼트들은 영역(18) 내에 수용될 수 있다. 도 14에는 장치(10) 및 베젤(14)의 접지된 컴포넌트들에 관하여 영역(18)의 위치가 도시되어 있는 예시적인 핸드헬드 전자 장치의 단면도가 제시되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 베젤(14)은 디스플레이(16)를 하우징(12)에 설치하기 위해 이용될 수 있다. 인쇄 회로 보드, 플렉스 회로, 집적 회로, 배터리, 및 기타 장치들과 같은 전기 컴포넌트들(168)은 장치(10)의 부분(170) 내에 설치될 수 있다. 부분(170) 내의 도전성 구조들은 장치(10) 내의 안테나(들)에 대한 접지로서 기능하도록 서로에 대해 전기적으로 접속될 수 있다. 베젤(14)은 또한 부분(170)에 전기적으로 접속될 수 있다(예를 들면, 용접, 금속 나사, 금속 클립, 인접한 금속 부분들 사이의 프레스-핏 콘택트(press-fit contact), 와이어 등을 통하여).
이들 전기 접속의 결과로, 장치(10)의 베젤(14) 및 도전성 부분(170)은 도 15에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 도전성 부분(170)은 장치(10)에 대한 안테나 접지면으로서 기능할 수 있다. 베젤(14)의 부분(172)은 개구(opening)(174)를 형성하도록 접지된 부분(170)으로부터 바깥쪽으로 연장할 수 있다. 개구(174)는 슬롯(70)과 같은 접지된 평면 개구들을 갖는 하나 이상의 안테나를 수용할 수 있다.
하나의 적합한 구성에 의하면, 개구(174)는 접지된 평면 슬롯 또는 구멍(예를 들면, 도 12의 슬롯(70))을 직접 형성하는 사이즈로 만들어질 수 있다. 이러한 유형의 배열에서, 개구(174)의 치수들은 슬롯(70)의 개구의 치수들과 일치한다. 원한다면, 개구(174)는 그의 경계들 내에 얼마간 더 작은 슬롯 개구를 수용할 만큼 클 수 있다. 이러한 유형의 배열에서, 슬롯(70)의 개구는 회로 보드 접지면 내의 개구 또는 다른 도전성 구조들 내의 개구로서 형성될 수 있다. 그러므로 슬롯은 슬롯(70)이 개구(174) 내에 완전히 포함되도록, 개구(174)보다 작은 면적을 갖는 개구를 형성할 수 있다. 다른 가능한 배열에 의하면, 슬롯(70)은 개구(174)와 오버랩할 수 있다. 이러한 유형의 배열에서, 슬롯(70)의 개구의 유효 면적은, 결과적인 안테나 개구가 슬롯과 개구(174) 사이의 오버랩의 영역에 한정되도록, 사이즈가 감소될 수 있다.
도 16은 안테나 접지면(54-2) 내의 슬롯(70)에 관한 베젤(14)의 가능한 위치를 도시한다. 도 16에서의 베젤(14)의 위치는 파선(dashed line)에 의해 나타내어져 있다. 도 16의 예에 의해 나타내어진 바와 같이, 슬롯(70)은 핸드헬드 전자 장치에 대한 슬롯 안테나를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 슬롯 안테나는 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이 동작할 수 있다. 도 16에서 파선에 의해 나타내어진 도전성 베젤(14)의 위치는 슬롯 안테나를 수용할 수 있다. 그 이유는 슬롯(70)은 영역(172) 내의 베젤(14)에 의해 형성되는 개구(174)(도 15) 내에 형성될 수 있기 때문이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 핸드헬드 전자 장치(10)는 하이브리드 안테나를 가질 수 있다. 하이브리드 안테나는, 슬롯 안테나, 및 PIFA 공진 구조들과 같은 추가적인 공진 구조들로 형성될 수 있다. 도 17의 예에서, 슬롯(70)은 하이브리드 안테나의 슬롯 부분을 형성하기 위해 이용되고 PIFA 공진 엘리먼트(176)는 하이브리드 안테나의 PIFA 부분을 형성한다. 하이브리드 안테나를 수용하는 베젤(14)에 대한 가능한 위치는 일점 쇄선(14)에 의해 도시되어 있다. 도 17의 하이브리드 안테나 내의 슬롯은 (예를 들면, 도 12의 슬롯(70)과 관련하여 설명된 바와 같이) 대역내 공진을 위해 구성될 수도 있고 또는 대역외 공진을 위해 구성될 수도 있다(이 경우 슬롯은 안테나 송신 및 수신을 위해 사용되고 있지 않은 주파수 스펙트럼의 부분에서 공진한다). 또한, PIFA 부분(176)은 슬롯(70) 위쪽에 위치하는 솔리드(solid) 공진 엘리먼트를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 슬롯(70) 위쪽에 위치하는 하나 이상의 공진 엘리먼트들이 있을 수 있고 이들 공진 엘리먼트들은 임의의 원하는 형상들(예를 들면, 곧은 또는 구불구불한 아암들, 솔리드 직사각형, 갭(gap)들을 갖는 직사각형 등)을 가질 수 있다.
베젤(14)은 핸드헬드 전자 장치(10)의 표면을 따라서 다양한 위치들에서 슬롯들을 수용할 수 있다. 예를 들면, 슬롯(70)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 접지면(54-2)의 중심에 위치할 수 있다. 도 18의 예에서, 핸드헬드 전자 장치의 베젤은 파선(14)에 의해 나타내어진 곳에 위치할 수 있다. 이 위치에서, 베젤(14)은 슬롯(70)과 같은, 중심에 위치하는 슬롯을 수용할 수 있다.
중심 위치는 하이브리드 안테나 배열들에서도 이용될 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 슬롯(70) 및 공진 엘리먼트(176)는 접지면(54-2) 내의 중심 위치에 형성될 수 있다. 이러한 유형의 예시적인 배열에서, 핸드헬드 전자 장치의 베젤은 일점 쇄선(14)에 의해 나타내어진 곳에 위치할 수 있다. 베젤(14)은 접지면(54-2)의 둘레 주위에 위치하기 때문에, 베젤(14)은 중심에 위치하는 안테나를 수용하도록 슬롯(70)의 주위로 연장할 수 있다.
주변에 위치하는 베젤들은 다양한 형상의 슬롯들과 양립할 수 있다. 도 20의 예는 슬롯(70)이 구불구불한 경로를 어떻게 따라갈 수 있는지를 도시한다. 이러한 유형의 배열은 슬롯 안테나에 대하여 또는 하이브리드 안테나의 슬롯 부분에 대하여 비교적 큰 내부 둘레 P가 요구되는 응용들에서 이용될 수 있다. 구불구불한 경로는 슬롯 면적의 증가를 최소화하면서 슬롯(70)의 내부 둘레를 증가시킨다. 베젤(14)은 슬롯(70)을 수용하기 위해 일점 쇄선(14)에 의해 도시된 바와 같이 위치할 수 있고, 원한다면, 하나 이상의 하이브리드 안테나를 형성하기 위해 슬롯(70) 위쪽에 선택적인 공진 엘리먼트들이 제공될 수 있다.
도 21은 다른 예시적인 구성을 도시한다. 도 21에 도시된 배열에서, 슬롯(70)은 구불구불한 둘레(178)를 갖는다. 둘레(178)의 길이는 비슷한 면적을 갖는 직사각형 슬롯의 둘레의 길이보다 더 길다. 그러므로 구불구불한 둘레의 사용은 슬롯 면적을 최소화하면서 안테나의 동작 주파수를 튜닝하기 위해 특정 둘레 P가 요구되는 경우에 유리할 수 있다. 도 21에 도시된 유형의 슬롯들은 슬롯 안테나에서 또는 하이브리드 안테나(예를 들면, 대역내 또는 대역외 슬롯들을 갖는 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나)에서 이용될 수 있다.
원한다면, 슬롯(70)의 둘레는 라디오-주파수 스위치를 이용하여 조정될 수 있다. 이러한 유형의 실시간 둘레 길이 조정들은 슬롯 안테나 또는 하이브리드 안테나에서 슬롯을 조정하기 위해 이용될 수 있다. 슬롯의 둘레를 조정함으로써, 슬롯이 공진하는 주파수가 비례하여 조정된다.
도 22에는 조정 가능한 둘레를 갖는 슬롯의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 베젤(14)은 슬롯(70)을 수용하기 위해 일점 쇄선(14)에 의해 정의된 경로를 따라서 위치할 수 있다. 도 22의 예에서는 형상이 직사각형인 것으로 도시되어 있지만, 슬롯(70)은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다(예를 들면, 구불구불한 둘레 및/또는 구불구불한 경로가 이용될 수 있다).
도 22에 도시된 바와 같이, 슬롯(70)은 스위치(184)에 의해 브리지(bridge)될 수 있다. 스위치(184)는 p-i-n 다이오드 또는 다른 적합한 제어 가능한 고주파 전자 컴포넌트들로 형성될 수 있다. 스위치(70)의 상태는 핸드헬드 전자 장치(10)의 송수신기들과 관련된 제어 회로에 의해 제공되는 제어 신호들에 의해 제어될 수 있다. 스위치(184)가 열리면, 슬롯(70)은 둘레 P1을 갖는다. 스위치(184)가 닫히면, 포인트(180)는 스위치(184)를 통하여 포인트(182)에 쇼트된다. 이것은 효과적으로 슬롯(70)의 둘레를 P2로 감소시킨다. 둘레 길이는 슬롯의 피크 공진 주파수에서 약 1 파장과 같다. P2는 P1보다 작기 때문에, 슬롯의 공진 주파수는 스위치(184)가 닫힐 때 증가한다. 예로서, 슬롯(70)(및 장치(10)의 관련된 안테나 또는 안테나들)의 공진 주파수는, 도 23에 도시된 바와 같이, 스위치(184)가 열린 위치로부터 닫힌 위치로 움직일 때 fa로부터 fb로 변화할 수 있다. 스위치(184)가 열리면, 슬롯(70)의 둘레는 P1이고 공진 주파수 피크는 fa이다. 스위치(184)가 닫히면, 슬롯(70)의 둘레는 P2로 감소되고, 따라서 슬롯(70)과 관련된 공진 주파수 피크는 fb로 증가한다. 슬롯(70)의 튜닝 능력은 장치(10)의 안테나(들)를 튜닝하기 위해(예를 들면, 안테나들을 관심 있는 상이한 통신 대역들 간에서 튜닝하기 위해) 이용될 수 있다. 이러한 유형의 슬롯 튜닝 배열들은 (예로서) 슬롯 안테나들 및 하이브리드 안테나들을 튜닝하기 위해 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 주변을 갖는 평면 표면을 갖는 하우징, 슬롯을 정의하는 부분들을 갖는 하우징에 설치된 접지면 엘리먼트, 하우징의 평면 표면의 주변을 둘러싸는 도전성 베젤 - 상기 도전성 베젤은 접지면 엘리먼트 내의 슬롯을 둘러싸고, 접지면 엘리먼트에 전기적으로 접속됨 -, 및 접지면 엘리먼트와 슬롯으로 형성되는 적어도 하나의 안테나를 포함하는 핸드헬드 전자 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 베젤은 스테인리스강 베젤을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고, 안테나는 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 공진 엘리먼트를 갖는 하이브리드 안테나를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 안테나 공진 엘리먼트를 더 포함하고, 안테나는 접지면 엘리먼트, 슬롯 및 공진 엘리먼트로 형성되는 하이브리드 안테나를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고, 핸드헬드 전자 장치는 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 2개의 안테나 공진 엘리먼트들을 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 슬롯을 브리지하는 스위치를 더 포함하고, 스위치는 슬롯이 제1 둘레를 갖고 안테나가 제1 주파수 피크에서 공진하는 열린 위치 및 슬롯이 제2 둘레를 갖고 안테나가 제1 주파수 피크보다 주파수가 더 높은 제2 주파수 피크에서 공진하는 닫힌 위치를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 베젤에 의해 하우징에 설치되는 평면 디스플레이를 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고, 핸드헬드 전자 장치는 베젤에 의해 하우징에 설치되는 디스플레이 - 상기 디스플레이는 평면 표면을 가짐 -, 디스플레이와 베젤 사이에 개재된 개스킷, 및 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 2개의 안테나 공진 엘리먼트들을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 주변 및 횡방향 치수들을 갖는 하우징, 하우징의 횡방향 치수들과 실질적으로 같은 횡방향 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 접지면 엘리먼트 - 상기 직사각형의 접지면 엘리먼트의 부분들은 슬롯을 정의함 -, 하우징의 주변을 둘러싸고, 슬롯을 둘러싸고, 접지면 엘리먼트에 전기적으로 접속되는 도전성 베젤, 슬롯의 위쪽에 위치하는 제1 공진 엘리먼트 - 상기 접지면 엘리먼트 및 상기 제1 공진 엘리먼트는 제1 안테나를 형성함 -, 및 슬롯의 위쪽에 위치하는 제2 공진 엘리먼트 - 상기 접지면 엘리먼트 및 상기 제2 공진 엘리먼트는 제2 안테나를 형성함 - 를 포함하는 핸드헬드 전자 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 공진 엘리먼트는 제2 안테나와 공통의 주파수에서 공진하고 제1 및 제2 안테나들의 동시의 동작 동안에 제2 안테나와 제1 안테나 사이의 간섭을 감소시키는 분리 엘리먼트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제2 공진 엘리먼트는 2.4 GHz 통신 대역에서 공진하는 도전성 스트립을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 제1 송수신기 회로 및 제2 송수신기 회로를 더 포함하고, 제1 안테나 및 제1 송수신기 회로는 적어도 850 HHz 및 900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제1 통신 주파수 범위 및 적어도 1800 MHz 및 1900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제2 통신 주파수 범위에서 동작하도록 구성되고, 제2 안테나 공진 엘리먼트는 2.4 GHz 통신 대역에서 공진하는 도전성 스트립을 포함하고, 제1 공진 엘리먼트는 제2 안테나와 공통의 주파수에서 공진하고 2.4 GHz 통신 대역에서의 제1 및 제2 안테나들의 동시의 동작 동안에 제2 안테나와 제1 안테나 사이의 간섭을 감소시키는 분리 엘리먼트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 제1 송수신기 회로 및 제2 송수신기 회로를 더 포함하고, 제1 안테나 및 제1 송수신기 회로는 적어도 850 MHz 및 900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제1 통신 주파수 범위 및 적어도 1800 MHz 및 1900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제2 통신 주파수 범위에서 동작하도록 구성되고, 제2 안테나 공진 엘리먼트는 2.4 GHz 통신 대역에서 공진하는 도전성 구조를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고, 베젤은 금속 베젤을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고, 안테나는 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 공진 엘리먼트를 갖는 하이브리드 안테나를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 베젤 내에 수용되는 평면 표면을 갖는 디스플레이를 더 포함하고, 베젤은 디스플레이를 하우징에 부착한다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 슬롯을 브리지하는 스위치를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 횡방향 치수들을 갖는 하우징, 평면 표면 및 주변을 갖는 디스플레이, 하우징의 횡방향 치수들과 실질적으로 같은 횡방향 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 접지면, 디스플레이의 주변을 둘러싸고 접지면에 전기적으로 접속되는 도전성 베젤 - 상기 도전성 베젤과 상기 접지면 사이에 개구가 형성되고, 도전성 베젤은 디스플레이를 하우징에 설치함 -, 및 개구의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 안테나 공진 엘리먼트 - 상기 접지면 및 상기 안테나 공진 엘리먼트는 핸드헬드 전자 장치에 대한 안테나를 형성함 - 를 포함하는 핸드헬드 전자 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자 장치는 디스플레이와 베젤 사이에 개재된 개스킷을 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 베젤은 나사 구멍들을 갖는 금속 베젤을 포함하고, 핸드헬드 전자 장치는 개구의 위쪽에 위치하는 추가적인 안테나 공진 엘리먼트를 더 포함하고, 추가적인 안테나 공진 엘리먼트는 핸드헬드 전자 장치에 대한 추가적인 안테나를 형성한다.
전술한 내용은 본 발명의 원리들을 예시하는 것에 불과하고 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어남이 없이 숙련된 당업자들에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 핸드헬드 전자 장치로서,
    주변부(periphery)를 갖춘 평면 표면을 구비한 하우징;
    상기 하우징내의 접지면(ground plane);
    상기 하우징의 평면 표면의 주변부를 둘러싸는 도전성 베젤(conductive bezel)
    을 포함하며,
    상기 도전성 베젤은 상기 접지면에 전기적으로 접속되고,
    슬롯은 상기 접지면의 부분들 및 상기 도전성 베젤 사이에 형성되고,
    상기 슬롯을 이용해서 안테나가 형성되는
    핸드헬드 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베젤은 스테인리스강 베젤을 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고 상기 안테나는 상기 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 공진 엘리먼트(resonating element)를 갖는 하이브리드 안테나를 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 안테나 공진 엘리먼트를 더 포함하고, 상기 안테나는 상기 접지면, 상기 슬롯 및 상기 적어도 하나의 안테나 공진 엘리먼트를 이용해서 형성되는 하이브리드 안테나를 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고 상기 핸드헬드 전자 장치는 상기 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 2개의 안테나 공진 엘리먼트들을 더 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 슬롯을 브리지(bridge)하는 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 슬롯이 제1 둘레(perimeter)를 갖고 상기 안테나가 제1 주파수 피크에서 공진하는 열린 위치 및 상기 슬롯이 제2 둘레를 갖고 상기 안테나가 상기 제1 주파수 피크보다 주파수가 더 높은 제2 주파수 피크에서 공진하는 닫힌 위치를 갖는 핸드헬드 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 베젤에 의해 상기 하우징에 설치되는 평면 디스플레이를 더 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고,
    상기 핸드헬드 전자 장치는,
    상기 베젤에 의해 상기 하우징에 설치되는 디스플레이 - 상기 디스플레이는 평면 표면을 가짐 -;
    상기 디스플레이와 상기 베젤 사이에 개재된 개스킷(gasket); 및
    상기 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 2개의 안테나 공진 엘리먼트들
    을 더 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  9. 핸드헬드 전자 장치로서,
    주변부(periphery)를 포함하고, 수평 치수들(horizontal dimensions)을 가지는 하우징;
    상기 하우징의 상기 수평 치수들과 실질적으로 같은 수평 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 접지면 엘리먼트 - 상기 직사각형의 접지면 엘리먼트의 부분들은 슬롯을 정의함 -;
    상기 하우징의 주변부를 둘러싸고, 상기 슬롯을 둘러싸고, 상기 접지면 엘리먼트에 전기적으로 접속되는 도전성 베젤;
    상기 슬롯의 위쪽에 위치하는 제1 공진 엘리먼트 - 상기 접지면 엘리먼트 및 상기 제1 공진 엘리먼트는 제1 안테나를 형성함 -; 및
    상기 슬롯의 위쪽에 위치하는 제2 공진 엘리먼트 - 상기 접지면 엘리먼트 및 상기 제2 공진 엘리먼트는 제2 안테나를 형성함 -
    를 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 공진 엘리먼트는 분리 엘리먼트(isolation element)를 포함하고, 상기 분리 엘리먼트는 상기 제2 안테나와 공통의 주파수에서 공진하고 상기 제1 및 제2 안테나들의 동시의 동작 동안에 상기 제2 안테나와 상기 제1 안테나 사이의 간섭을 감소시키는, 핸드헬드 전자 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제2 공진 엘리먼트는 2.4 GHz 통신 대역에서 공진하는 도전성 스트립(conductive strip)을 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  12. 제9항에 있어서, 제1 송수신기 회로 및 제2 송수신기 회로를 더 포함하고, 상기 제1 안테나 및 상기 제1 송수신기 회로는 적어도 850 MHz 및 900 MHz 셀룰러 폰(cellular telephone) 대역들을 포함하는 제1 통신 주파수 범위 및 적어도 1800 MHz 및 1900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제2 통신 주파수 범위에서 동작하도록 구성되고, 상기 제2 안테나 공진 엘리먼트는 2.4 GHz 통신 대역에서 공진하는 도전성 스트립을 포함하고, 상기 제1 공진 엘리먼트는 분리 엘리먼트를 포함하고, 상기 분리 엘리먼트는 상기 제2 안테나와 공통의 주파수에서 공진하고 상기 제1 및 제2 안테나들의 동시의 동작 동안에 상기 제2 안테나와 상기 제1 안테나 사이의 간섭을 감소시키는, 핸드헬드 전자 장치.
  13. 제9항에 있어서, 제1 송수신기 회로 및 제2 송수신기 회로를 더 포함하고, 상기 제1 안테나 및 상기 제1 송수신기 회로는 적어도 850 MHz 및 900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제1 통신 주파수 범위 및 적어도 1800 MHz 및 1900 MHz 셀룰러 폰 대역들을 포함하는 제2 통신 주파수 범위에서 동작하도록 구성되고, 상기 제2 안테나 공진 엘리먼트는 2.4 GHz 통신 대역에서 공진하는 도전성 구조를 포함하 는 핸드헬드 전자 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고 상기 베젤은 금속 베젤을 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 슬롯은 직사각형 슬롯을 포함하고 상기 제1 안테나는 상기 직사각형 슬롯의 위쪽에 위치하는 적어도 상기 제1 공진 엘리먼트를 갖는 하이브리드 안테나를 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 베젤 내에 수용(receive)되는 평면 표면을 갖는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 베젤은 상기 디스플레이를 상기 하우징에 부착하는 핸드헬드 전자 장치.
  17. 제9항에 있어서, 상기 슬롯을 브리지하는 스위치를 더 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  18. 핸드헬드 전자 장치로서,
    수평 치수들을 갖는 하우징;
    평면 표면을 갖고 주변부를 가지는 디스플레이;
    상기 하우징의 상기 수평 치수들과 실질적으로 같은 수평 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 접지면;
    상기 디스플레이의 주변부를 둘러싸고 상기 접지면에 전기적으로 접속되는 도전성 베젤 - 상기 도전성 베젤과 상기 접지면 사이에 개구(opening)가 형성되고, 상기 도전성 베젤은 상기 디스플레이를 상기 하우징에 설치함 -; 및
    상기 개구의 위쪽에 위치하는 적어도 하나의 안테나 공진 엘리먼트 - 상기 접지면 및 상기 안테나 공진 엘리먼트는 상기 핸드헬드 전자 장치에 대한 안테나를 형성함 -
    를 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 디스플레이와 상기 베젤 사이에 개재된 개스킷을 더 포함하는 핸드헬드 전자 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 베젤은 나사 구멍들을 갖는 금속 베젤을 포함하고, 상기 핸드헬드 전자 장치는 상기 개구의 위쪽에 위치하는 추가적인 안테나 공진 엘리먼트를 더 포함하고, 상기 추가적인 안테나 공진 엘리먼트는 상기 핸드헬드 전자 장치에 대한 추가적인 안테나를 형성하는 핸드헬드 전자 장치.
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