KR101822087B1 - 무선 이어폰들에 적합한 안테나들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 바람직한 방향으로 착용자의 머리 둘레에 크리핑 파(creeping wave)를 지향시키도록 설계된 무선 이어폰에 관한 것이다.

Description

무선 이어폰들에 적합한 안테나들{ANTENNAS SUITABLE FOR WIRELESS EARPHONES}
본 발명은 무선 이어폰들에 관한 것이다.
음악 등을 즐기기 위해 사람의 귀들 가까이 휴대가능 스피커들을 로케이팅하기 위한 헤드폰들은 잘 알려져 있다. 재생될 사운드들을 전달하는 무선 신호들을 수신하는 헤드폰들이 또한 알려져 있다. 무선 인-이어 디바이스(wireless in-ear device)는 피트니스 트래커(fitness tracker)들 및 심장-박동 모니터들과 같이 신체 기능들의 모니터링을 허용하기 위해 가능한 기술이다. 이러한 데이터는 통상적으로 스마트폰과 같은 다른 라디오 디바이스에 의해 요청 및 디스플레이될 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 특허공개공보 및 특허등록공보에 개시되어 있다.
[문헌 1] US 2008/0056526 A1 (Dunn; William F. 외) 2008.03.06.
[문헌 2] US 7,342,539 B2 (Rosenberg; Hans 외) 2008.03.11.
[문헌 3] US 7,652,628 B2 (Zweers; Jan-Willem) 2010.01.26.
본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의되며, 이제 이에 대한 참조가 이루어질 것이다.
단지 예로서, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 특정 실시예들이 이제 설명될 것이며, 도면들에서:
도 1은 한 쌍의 인-이어 이어폰들을 착용하고 있는 사람의 머리의 단면도이고;
도 2는 도 1의 영역의 확대이고;
도 3은 도 1 및 도 2로부터의 무선 이어폰의 일부 컴포넌트들의 어레인지먼트의 사시도이고;
도 4는 도 3의 어레인지먼트를 다시, 그러나 도 3에서 사용된 것과는 상이한 관점에서 도시하고;
도 5는 명확성을 위해 인쇄 회로 기판이 생략된, 도 3의 추가의 버전이고;
도 6은 도 1 및 도 2로부터의 무선 이어폰 내의 회로의 일부의 개략도이고;
도 7은 안테나 루프의 기하학적 구조가 변경된, 도 6의 회로의 변형의 개략도이고;
도 8은 안테나 루프의 기하학적 구조가 상이한 방식으로 변경된, 도 6의 회로의 다른 변형의 개략도이고;
도 9는 안테나 루프의 기하학적 구조가 또한 상이한 방식으로 변경된, 도 6의 회로의 추가의 변형의 개략도이고;
도 10은 도 1 및 도 2로부터의 무선 이어폰의 다른 실시예의 일부 컴포넌트들의 어레인지먼트의 사시도이고; 그리고
도 11은 도 10의 어레인지먼트를 다시, 그러나 도 10에서 사용된 것과는 상이한 관점에서 도시한다.
도 1은 한 쌍의 인-이어 이어폰들(12, 14)을 착용하고 있는 사람의 머리(10)의 단면도를 도시한다. 도 1은 귀들의 외이도(external auditory canal)들 및 눈들을 포함하는 평면의 단면도이며 머리 위에서 본 것이다. 인-이어 이어폰(12)은 사람의 좌측 귀의 외이도에 삽입되고, 인-이어 이어폰(14)은 사람의 우측 귀의 외이도에 삽입된다.
인-이어 이어폰들(12 및 14)은 무선 이어폰들이다. 이어폰들(12 및 14)의 컴포넌트들이 도 1에 도시되지 않지만, 이어폰들(12 및 14) 각각은 송신기, 수신기 및 안테나를 포함하여서, 라디오 신호들을 다른 이어폰에 송신하고 라디오 신호들을 다른 이어폰으로부터 수신할 수 있다. 이러한 라디오 신호들은 2.4-2.5 GHz 대역에서 이어폰들(12 및 14) 사이에 양방향 Bluetooth® 데이터 링크를 설정하는 데 사용된다. 이러한 데이터 링크가 특히, 이어폰들(12 및 14)에 의해 방출되는 사운드 신호들의 타이밍을 조정하는 데 사용될 수 있어서, 이어폰들(12 및 14)은 함께 동작하여 착용자를 위해 원하는 스테레오 효과를 생성한다. 이어폰들(12 및 14) 중 하나는 마스터 디바이스로서의 역할을 하고 다른 이어폰과의 데이터 링크를 제어할 것이지만, 이러한 논의의 목적들을 위해서는 어느 이어폰이 마스터인지는 중요하지 않다.
이어폰들(12 및 14)은, 데이터 링크를 생성하기 위하여 이어폰들(12 및 14)이 발생시키는 라디오 신호들이, 이어폰들(12 및 14)을 상호연결하도록 착용자의 머리(10)의 굴곡된 표면에 걸쳐 소위 "크리핑 파(creeping wave)들"로서 회절되도록 설계된다. 더욱이, 착용자의 머리의 뒷부분(back)에 걸쳐 이어폰들(12 및 14)을 연결하는 경로를 따라 이어폰들(12 및 14)이 크리핑 파들의 신호 전력을 포커싱하도록, 이어폰들(12 및 14)이 설계된다. 이러한 경로는 도 1에서 16으로 지정된다. 이러한 특정 모드의 라디오 연결이 달성되도록 허용하는 이어폰들(12 및 14)의 양상들이 이제 논의될 것이다. 이러한 실시예에서, 이어폰들(12 및 14)은 동일한 설계를 가지므로, 간결성을 위해, 이어폰(14)의 구조 및 동작만이 이제 논의될 것이며, 동일한 설명이 이어폰(12)에도 적용된다는 것이 이해된다.
도 2는 도 1의 점선 링(18) 내의 구역의 확대이며, 여전히 개략적이지만 이어폰(14)의 단면을 더 상세하게 도시한다. 이어폰(14)은 도 2에서 음영으로 도시되는 외측 케이싱(20)을 갖는다. 케이싱(20)의 외부 표면은, 외이도(22)의 윤곽들에 피팅되도록 설계된 특별한 윤곽들을 갖는다. 케이싱(20)의 윤곽들은, 이어폰(14)이 일 특정 배향에서만 외이도(22)(의 외측 부분)에 피팅되도록, 설계된다. 케이싱(20) 내에 로케이팅된 컴포넌트들은 케이싱(20)에 대해 미리 결정된 배향을 가지며, 따라서 케이싱(20)의 윤곽들은, 이어폰(14)이 외이도(22)에 피팅될 때, 케이싱(20) 내의 컴포넌트들이 착용자의 머리(10)에 대해 특정 배향을 취하는 것을 보장한다. 그러므로, 케이싱(20)의 외측 상에 제공된 윤곽들은, 이어폰(14) 내의 컴포넌트들을 올바르게 배향시키기 위해 의도된 것이어서, 이어폰(14)으로부터 론칭되는 크리핑 파들은 착용자의 머리의 뒷부분에 걸쳐 포커싱된다. 이러한 배향 양상에 대해서는 나중에 더 언급될 것이다.
도 2는 또한, 케이싱(20) 내의 일부 컴포넌트들을 다소 개략적으로 도시한다. 이러한 컴포넌트들은 라우드스피커(30), 마이크로칩(32), 인쇄 회로 기판(34) 및 버튼 배터리(36)이다. 라우드스피커(30)는 마이크로칩(32)에 의해 제공되는 전기 신호들을 사운드로 변환한다. 인쇄 회로 기판(34)은 특히 마이크로칩(32) 및 라우드스피커(30)를 위한 지지 구조를 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(34)은, 이어폰(14)을 위한 전력을 제공하는 버튼 배터리(36)에 맞춰지거나 또는 버튼 배터리(36) 둘레에 폴딩된다. 일반적인 바와 같이, 버튼 배터리(36)는 일반적으로 원통형이고, 버튼 배터리(36)의 외부는 대부분 금속으로 이루어진다(그렇지만, 또한 정상적으로, 버튼 배터리(36)의 외부에는 절연 재료가 삽입됨).
다른 서브시스템들 중에서도, 마이크로칩(32)이 송신기 및 수신기 아키텍처들을 포함하지만, 이들은 도 2에 도시되지 않는다. 수신기 아키텍처는 주로, 라우드스피커(30)가 재생하려고 하는 사운드들을 포함하는 무선 신호들을 수신 및 디코딩하는 목적을 위한 것이다. 송신기 아키텍처의 주요 목적들 중 하나는, 스테레오 동작을 위해 필요한 이어폰들(12 및 14) 사이의 데이터 링크를 확립하기 위해 크리핑 파들로의 송신을 위한 신호를 생성하는 것이다. 착용자의 머리(10)의 뒷부분에 걸쳐 크리핑 파들을 론칭하는 안테나는 도 2에 도시되지 않지만, 이는 이후의 도면들에서 도시되며, 적절할 때 상세하게 설명될 것이다.
도 2의 화살표(38)는 외이도(22)의 위치에서 머리(10)의 표면에 수직하는 방향을 표시한다. 화살표(38)가 수직 방향을 표시하는 대상인 표면이, 외측 귓바퀴(external pinna)(26)를 무시한 머리의 표면이라는 것은 말할 필요가 없다. 화살표(38)의 관련성은 나중에 명백해질 것이다.
도 3은, 명확성을 위해 인쇄 회로 기판(34) 및 배터리(36) 이외의 이어폰(14)의 컴포넌트들이 생략된, 이어폰(14)의 사시도이다. 버튼 배터리(36)의 원통형 특성은 도 3에서 명백하다. 인쇄 회로 기판(34)은 브리지(44)에 의해 상호연결되는 2개의 직사각형 부분들(40 및 42)을 갖는다. 직사각형 부분(40)은 배터리(36)의 일 원형 단부면 상에 동일 높이로 놓이고, 직사각형 부분(42)은 배터리(36)의 대향 원형 단부면 상에 동일 높이로 놓인다. 브리지(44)는 원통형 배터리(36)의 굴곡된 표면과 동일 높이로 접촉되어 연장된다.
인쇄 회로 기판(34)은 적어도 2개의 구역들에서 유연한데, 제 1 구역은 직사각형 섹션(42)과 브리지(44) 사이의 경계이고, 제 2 구역은 브리지(44)와 직사각형 섹션(40) 사이의 경계이다. 이어폰(14)을 어셈블링하는 프로세스 동안, 인쇄 회로 기판(34)은 평평하게 제공되는데, 즉, 직사각형 섹션들(40 및 42) 및 브리지(44) 모두가 동일한 평면에서 연장되는 배향으로 제공된다. 이어폰(14)을 어셈블링하는 프로세스 동안, 인쇄 회로 기판(34)은, 도 3에 도시된 컴팩트하고 공간-효율적인 구조를 생성하기 위해 배터리(36) 둘레에 폴딩된다.
도 3은 또한, 착용자의 머리(10)의 뒷부분 둘레에 크리핑 파들을 포커싱하는 것을 담당하는 안테나의 부분을 도시한다. 도 3에서 가시적인 안테나의 부분은 인쇄 회로 기판(34)의 직사각형 부분(40) 상에 인쇄되는 전도성 루프(46)이다. 루프(46)의 세장형 단부들(48 및 50)은 인쇄된, 전도성의, 직선의, 병렬 트랙들로서 브리지(44) 상으로 이어지며, 그 후에 이는 직사각형 섹션(42)의 하부측 상에 인쇄된 접지면에 연결된다.
도 4는 인쇄 회로 기판(34)과 배터리(36)의 조합의 상이한 사시도를 도시하며, 여기서 직사각형 부분(42)의 하부측이 확인될 수 있다. 도 4에서, 실제로는 전도성 루프(46)의 단부들의 연장부들인 세장형 단부들(48 및 50)의 병렬 전도성 트랙들이 직사각형 부분(42)의 하부측 상의 접지면(52)에 도달하여 연결되는 것이 확인될 수 있다. 접지면(52), 및 세장형 단부들(48 및 50)을 갖는 전도성 루프(46)는 함께, 착용자의 머리(10)의 뒷부분에 걸쳐 크리핑 파들을 포커싱하는 것을 담당하는 안테나를 구성한다.
이러한 안테나가 효율적으로 송신하게 하기 위해, 안테나는 경로(16) 주위로 송신할 Bluetooth® 신호의 주파수에서 또는 그 주파수 가까이에서 공진을 갖도록 요구된다. 이러한 Bluetooth® 신호의 주파수는 2.4 GHz 내지 2.5 GHz의 주파수 대역에서 변화될 수 있다. 그러므로, 절충안으로서, 안테나는 본 실시예에서, 2.5 GHz의 주파수에서 공진하도록 설계된다. 이제, 접지면을 갖지 않는 단순한 루프 안테나의 경우를 고려하면, 공진은 루프의 길이와 동일한 파장에서 발생한다. 이때, 2.5 GHz 신호의 경우, 이는, 루프의 길이가 대략 120mm가 되어야 할 것임을 의미하며, 인-이어 사용을 위해 설계된 이어폰 내에 이러한 큰 안테나를 수용하기는 어려울 것이다.
대신에 접지면을 갖는 루프 안테나를 고려하면, 공진은 파장이 루프의 길이의 2배일 때 발생한다. 다시 말해, 접지면을 루프에 추가함으로써, 주어진 주파수에서의 공진 동작을 위해 루프가 요구하는 길이는 1/2이 된다. 본 실시예의 경우, 도 3 및 도 4에 도시된 안테나에는 접지면(52)이 제공되어서, 루프(46)의 세장형 단부들(48 및 50)을 포함해야만 하는 루프(46)의 길이는, 2.5 GHz의 원하는 공진 주파수에 대응하는 파장의 1/2과 동일하도록 선택될 수 있다. 다시 말해, 루프(46)와 세장형 단부들(48 및 50)의 결합된 길이는 대략 60mm이며, 이는 인-이어 이어폰 내에 더 용이하게 수용될 수 있는 사이즈이다. 당업자들은, 플라스틱 및 인체 조직과 같은 유전체 재료가 안테나 엘리먼트들에 근접할 때, 이러한 치수들이 단축된다는 것을 알 것이다.
인-이어 이어폰(14)의 컴팩트한 볼륨 내에 접지면(52)이 피팅되어야 하기 때문에, 접지면(52)은 매우 클 수 없다. 그러나, 접지면이 더 작을수록, 머리(10)의 존재는 점점 더 안테나의 임피던스를 증가시키고 결국 안테나의 효율성을 감소시킬 경향이 있다. 그러므로, 접지면(52)의 유효 사이즈를 증가시키는 것이 바람직하다. 이는 접지면(52) 및 안테나를 배터리(34) 가까이 장착함으로써 달성되며, 이로써 한편으로는 배터리의 금속 외부와 접지면 사이에 그리고 다른 한편으로는 안테나와 접지면 사이에 전류의 용량성 커플링이 존재한다. 이러한 용량성으로 커플링된 전류들의 특성은 이제 도 5를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 어셈블리의 추가의 사시도이다. 도 5에서, 인쇄 회로 기판(34)이 도면으로부터 생략되었으므로, 안테나가 버튼 배터리(36)로부터 약간 분리되어 떠 있는 인상을 준다(안테나가 루프(46), 루프(46)의 세장형 단부들(48 및 50), 및 접지면(52)으로 이루어진다는 것이 연상될 것임). 실제로, 배터리(36)로부터 안테나를 이격시키는 것은 물론 인쇄 회로 기판(34)이다. 인쇄 회로 기판(34)을 도 5로부터 생략한 이유는, 안테나에서의 그리고 배터리(36)의 표면에서의 전류 흐름들이 더 용이하게 예시될 수 있기 때문이다. 채워진 화살머리들을 갖는 화살표들은 접지면(52), 루프의 세장형 단부들(48 및 50), 및 루프(46) 자체에서의 전류 흐름을 나타낸다. 비어있는 화살머리들을 갖는 화살표들은 배터리(36)의 금속성 표면에서의 전류 흐름의 경로를 나타낸다.
동작시, 경로(16)를 따라 송신될 Bluetooth® 신호는 포트(도시되지 않음)를 통해 마이크로칩(32)의 송신기 아키텍처에 의해 차동 신호로서 안테나에 인가된다. 안테나에 공급되는 차동 신호는 a.c. 신호이고, 따라서 그것의 파형은 보통 포지티브 전압 및 네거티브 전압 둘 모두를 나타낼 것이다. 도 5에 도시된 전류 흐름들은 Bluetooth® 신호의 전압이 포지티브일 때 존재하는 전류 흐름들이다. Bluetooth® 신호의 전압이 네거티브일 때, 전류 흐름들은 반대 방향으로 이어진다는 것이 이해될 것이다.
도 5에 예시된 상태에서, 전류는 접지면(52)으로부터 세장형 단부들(48 및 50) 위로 병렬로 흐른다. 세장형 단부들(48 및 50)로부터, 전류는 포인트(54)의 부근에 도달할 때까지 루프(46)의 양쪽 절반들(56 및 58)을 따라 병렬로 흐르며, 포인트(54)는 세장형 단부들(48 및 50)의 정반대쪽에 있는 루프(46) 상의 포인트이다. 포인트(54)의 부근에서, 루프(46)의 2개의 절반들(56 및 58)을 따라 병렬로 이동하는 전류들은 배터리(36)의 금속성 표면에 용량성 커플링되고, 그 전류들은 배터리(36)의 금속성 표면을 통해 접지면(52)으로의 복귀 이동을 시작한다. 도 5에서, 도면을 위해 선택된 관점 때문에, 절반(56)을 통해 이동하는 전류에 대한 복귀 경로만이 명백하게 확인될 수 있다. 절반(58)을 통해 이동하는 전류에 대한 복귀 경로는, 뷰어의 관점에서 뒷부분에 있고 시야로부터 가려진, 배터리(36)의 굴곡된 표면의 부분 위에서 이어진다. 그럼에도 불구하고, 절반(58)을 통해 이동하는 전류에 대한 배터리(36)의 표면에 걸친 복귀 경로는 실질적으로, 절반(56)을 통해 이동하는 전류에 의해 취해지는 복귀 경로의 미러 이미지라는 것이 가정될 수 있다.
도 5로부터 명백한 바와 같이, 절반(56)을 통해 이동하는 전류에 대한, 배터리(36)의 표면에 걸친 복귀 경로는, 세장형 단부(48)를 향해 배터리의 상부 원형 면의 에지를 따라, 그리고 그 다음, 배터리를 따라 아래쪽으로 접지면(52) 가까이의 포인트까지 이어진다. 배터리의 바닥부에서, 배터리(36)의 표면에 걸쳐 복귀된 전류는 접지면(52)에 용량성 커플링된다.
물론 당업자는, 실제로는, 배터리의 표면에서의 전류 흐름이 도 5에 도시된 바와 같이 정확하게 정의되지 않을 것이라는 것을 인지할 것이다. 실제로, 배터리(36)의 표면 내에는 더 넓게 확산된 전류 밀도가 존재하는데; 다시 말해, 비어있는 화살머리의 화살표들은 단지 복귀 전류의 전체적인 트랙을 도시하도록 의도된다.
이제 도 5에 2개의 전류 루프들, 즉, 루프 세장형 단부(48), 루프 절반(56), 루프 세장형 단부(48)에 인접한 배터리(36)의 측벽, 및 접지면(52)을 통해 이동하는 전류에 대한 하나의 루프, 및 루프 세장형 단부(50), 루프 절반(58), 세장형 단부(50)에 인접한 배터리(36)의 표면, 및 접지면(52)을 통해 이동하는 전류에 대한 다른 루프가 존재한다는 것이 명백해야 한다. 또한, 이러한 전류 루프들은 서로의 미러 이미지들이고 그리고 루프들 둘 모두에서의 전류 흐름의 방향은 안테나로부터 송신되는 신호의 각각의 연속적인 하프 사이클마다 스위칭된다는 것이 명백해야 한다.
이전에, 이어폰(14)의 컴포넌트들에 특정 배향을 부여하는 것의 중요성이 언급되었다. 더 구체적으로, 경로(16) 상에서 이동하는 크리핑 파들의 전력을 최적화하기 위해 안테나에 특정 배향을 부여하는 것이 중요하다. 안테나로부터 방출되는 파들이 착용자의 머리(10)의 표면에 걸쳐 회절 또는 "크리핑"하게 하기 위해, 안테나에 의해 방출되는 파들은, 그들의 전계 벡터가 송신기의 사이트에서 머리의 표면에 대한 법선과 실질적으로 평행한 분극을 가질 필요가 있는데, 즉, 전계 벡터는 도 2의 화살표(38)와 평행할 필요가 있다. 이는, 비교적 높은 전류들이 이동하는 세장형 단부들(48 및 50)을, 도 2에서 화살표(38)에 의해 표시된 방향과 실질적으로 평행하게 이어지게 배열함으로써 달성된다. 머리 둘레에서 회절되는 크리핑 파들은 비교적 약하므로, 경로(16)를 따라 이동하는 크리핑 파들의 강도를 향상시키도록 안테나의 배향이 또한 선택된다. 이는 세장형 단부들(48 및 50)을 경로(16)를 따라 면하는 배터리(36)의 굴곡된 측면의 부분 상에 포지셔닝함으로써 달성된다. 부가적으로, 세장형 단부들(48 및 50)이 서로 더 가까이 놓일수록, 경로(16) 상의 크리핑 파들의 강도가 더 클 것이다. 그러므로, 세장형 단부들(48 및 50)(세장형 단부들(48 및 50)이 실질적으로 평행하다는 것이 연상될 것임) 사이의 분리는 원통형 배터리(36)의 원주의 10% 이하인 것이 바람직하다. 실제적인 측면들에 있어서, 경로(16) 상의 크리핑 파들이 충분한 강도를 갖는 것을 보장하기 위해, 세장형 단부들(48 및 50) 사이의 분리는 6mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
도 6은 안테나로부터 신호들을 송신하기 위해 사용되는 회로의 개략도이다. 도 6에서, 안테나는, 접지면(52)으로 연장되어 접지면(52)과 연결되는 세장형 단부들(48 및 50)에서 종결되는 루프(46)를 갖는 평판화된 표현으로 개략적으로 예시된다. 포트(60)가 도 6에 또한 도시되며, 송신될 신호는 포트(60)를 통해 안테나에 인가된다. 안테나에 인가되는 신호를 생성하는 신호 프로세싱 체인이 이제 설명될 것이다.
이어폰(14)의 부분을 형성하는 마이크로칩(32)이 도 6에 도시된다. 더욱이, 도 6은, 크리핑 파들로 안테나로부터 송신될 Bluetooth® 신호를 전개하는 마이크로칩(32) 내의 송신기 아키텍처(62)를 도시한다. 송신기(62)에 의해 생성된 신호는 연결(64)을 통해 밸룬(balun)(66)에 전달된다. 밸룬(66)은 송신기 아키텍처(62)로부터의 신호를, 연결들(68 및 70)을 통해 임피던스 매칭 네트워크(72)에 전달되는 차동 신호로 변환한다. 송신될 차동 신호는 임피던스 매칭 네트워크(72)로부터 연결들(78 및 80)을 통해 전달되며, 연결들(78 및 80)은 세장형 단부들(48 및 50) 각각에 연결되어 포트(60)를 생성한다.
임피던스 매칭 네트워크(72)의 목적은, 밸룬(66)이 안테나에 전송하는 차동 신호의, 안테나로부터의 바람직하지 않은 반사를 개선함으로써, 안테나의 전기적 효율성을 개선하는 것이다. 매칭 네트워크(72)에서, 커패시터들은 사용되는 유일한 반응성 컴포넌트들이다. 임피던스 매칭 네트워크(72)에서 커패시터들만을 사용함으로써, 인덕터들의 사용과 연관될 저항 손실이 회피된다. 이어폰(14)이 귀 내에 피팅되도록 컴팩트해야 하기 때문에, 영역-집약적 인쇄 구조들은 임피던스 매칭 네트워크(72)를 구현하기에 적합하지 않다. 따라서, 임피던스 매칭 네트워크(72) 내에서 사용되는 커패시터들은 개별 컴포넌트(discrete component)들이며, 이들은 다르게는 집중 컴포넌트(lumped component)들로 알려져 있다. 임피던스 매칭 네트워크(72) 내에 2개의 커패시터들(74 및 76)이 개략적으로 예시된다.
이어폰들(12 및 14)의 많은 변형들이 고려될 수 있지만, 특정 변형들이 이제 강조될 것이다.
도 3 및 도 4와 관련하여 논의된 실시예에서, 인쇄 회로 기판(34)은 유연하여 제조 동안 배터리(36) 둘레에 폴딩되는 것으로 언급되었다. 다른 실시예에서, 인쇄 회로 기판(34)은 단단하고, 도 3에 도시된 형상으로 제조되며, 배터리(36)는 인쇄 회로 기판의 핀서-형의 형태(pincer-like form)로 슬롯화된다. 부가적으로, 물론 부분들(40 및 42)이 직사각형일 필요는 없다. 예컨대, 이어폰들(12 및 14)의 사이즈를 감소시키기 위해, 부분들(40 및 42)이 원형이고 사이즈가 배터리(36)의 그 각각의 면들에 매칭되는 것이 유용할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 논의된 실시예에서, 루프(46)는 평활한 원형 루프이다. 그러나, 루프가 그 정확한 기하학적 구조를 가질 필요는 없다. 도 7 내지 도 9는 도 6의 변형들이며, 여기서 평활한 원형 루프(46)는 상이한 기하학적 구조를 갖는 루프로 대체되었다. 도 7에서, 현재 82로 표시된 루프는 구불구불한 경로(meandering path)를 따르는데, 그럼에도 불구하고 이는 일반적으로 원형으로 유지된다. 도 8에서, 현재 84로 표시된 루프는 불규칙한 7각형의 형상을 갖는다. 물론, 원하는 경우, 루프는 상이한 다각형의 형상을 따를 수 있다. 도 9에서, 현재 86으로 표시된 루프는 나선형의 형태를 취한다. 도 9에서, 나선형은 3개의 턴들을 갖지만, 실제로는 상이한 수의 턴들이 물론 사용될 수 있다. 효과적으로, 나선형의 턴들이 가깝게 이격되는 경우, 나선형은 단일 루프처럼 그러나 더 넓은 전도체로 동작한다. 이제 루프의 기하학적 구조 및 레이아웃의 다양한 변형이 가능하다는 것이 당업자에게 명백해야 한다.
특히 도 2 내지 도 5를 참조하여 논의된 실시예에서, 배터리(36)는 안테나의 전류 흐름에 대한 복귀 경로로서 활용되는 금속 외부를 갖는다. 그러나, 배터리의 외부가 금속성일 필요는 없으며; 배터리가 안테나 루프와 셸(shell) 사이에 그리고 셸과 접지면 사이에 용량성으로 커플링될 상당한 전류를 위해 자신의 외부에 충분히 가까운 전도성 셸을 갖는 것만으로 충분하다.
유사하게, 배터리(36)에 전기 절연 재료의 얇은 코팅이 주어질 수 있어서, 용량성으로 커플링된 전류가 배터리를 통해 흐를 때, 전류가 코팅 아래에 흐르기 때문에, 전류는 배터리의 외부를 통해 흐르지 않는다고 분명히 언급될 수 있는 것이 또한 예상된다.
전기 절연 코팅을 배터리(36)의 적어도 일부분들에 적용하는 개념의 확장은, 이제 도 10 및 도 11을 참조하여 설명될 추가의 실시예를 유발한다. 도 10은 이러한 실시예에 따른 배터리(36)의 사시도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 루프(46), 루프(46)의 연장된 세장형 단부들(48 및 50) 및 접지면(52)은 개재되는 인쇄 회로 기판의 사용 없이 배터리에 적용된다. 인쇄 회로 기판을 제거함으로써, 디바이스는 훨씬 더 공간 효율적이다. 그러나, 배터리(36)의 금속 외부와 안테나 사이의 단락을 방지하기 위해, 루프(46), 루프(46)의 세장형 단부들(48 및 50) 및 접지면(52) 아래에 놓이는, 배터리(36)의 외부의 적어도 일부분들은 전기 절연 재료로 코팅된다. 도 11은, 배터리(36)의 하부 표면 상의 접지면(52)이 확인될 수 있도록, 도 10의 실시예를 상이한 관점에서 도시한다.
안테나가 배터리 상에 장착되고(도 10 및 도 11), 안테나가 인쇄 회로 기판 상에 장착되고, 차례로 인쇄 회로 기판이 배터리 상에 장착되는(도 3 및 도 4) 실시예들이 지금 설명되었다. 물론, 안테나가 배터리에 충분히 가까이 있어 상당한 전류를 배터리의 전도성 부분(통상적으로 외부)에 용량성으로 커플링하는 경우, 일부 다른 종류의 지지 구조 상에 안테나를 장착하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 무선 이어폰으로서,
    마운트(mount);
    접지면(ground plane)을 포함하고 그리고 루프를 포함하는 안테나 ― 상기 루프는, 상기 접지면으로 연장되고 그리고 상기 접지면에 연결되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가짐 ―; 및
    전도성 셸(conductive shell), 제 1 면, 상기 제 1 면 반대편의 제 2 면, 및 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 연결하는 측면을 포함하는 배터리를 포함하고,
    상기 루프가 상기 배터리의 상기 제 1 면 위에서 연장되고, 상기 접지면이 상기 배터리의 상기 제 2 면 위에서 연장되고, 그리고 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부가 상기 루프를 상기 접지면과 연결하기 위해 상기 배터리의 상기 측면 위에서 연장되도록, 상기 안테나가 상기 배터리 둘레에 폴딩(fold)되고, 그리고
    상기 마운트는 특정 배향으로 착용자의 머리에 상기 무선 이어폰을 로케이팅하도록 구성되고, 상기 특정 배향에서 상기 루프의 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부는 상기 착용자의 머리의 뒷부분(back)을 가로질러 상기 착용자의 다른 귀를 향하는 상기 측면의 부분 위에서 이어지는(run),
    무선 이어폰.
  2. 제 1 항에 있어서,
    회로 기판을 더 포함하고,
    상기 안테나는 상기 회로 기판 상에 유지(carry)되는,
    무선 이어폰.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 상기 루프를 지지하는 제 1 부분, 상기 접지면을 지지하는 제 2 부분, 및 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분을 연결하고 그리고 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부를 지지하는 브리지(bridge)를 포함하는,
    무선 이어폰.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 상기 제 1 부분과 상기 브리지 사이의 제 1 경계를 포함하고 그리고 상기 브리지와 상기 제 2 부분 사이의 제 2 경계를 포함하는,
    무선 이어폰.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회로 기판은 적어도 상기 제 1 경계 및 상기 제 2 경계에서 플렉시블(flexible)한,
    무선 이어폰.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 루프는 평활한(smooth) 원형 경로로 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 연장되는,
    무선 이어폰.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 루프는, 국부적으로는 굴곡을 갖지만(meander) 전체적으로는 원형인 경로로 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 연장되는,
    무선 이어폰.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 루프는 나선형 경로로 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 연장되는,
    무선 이어폰.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 셸은 상기 배터리의 외부의 일부를 형성하는,
    무선 이어폰.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나에 커플링되고 그리고 상기 안테나로부터 신호를 송신하도록 구성된 송신기를 더 포함하고,
    상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부를 포함하는 상기 루프의 길이는 상기 신호의 반송파의 파장의 1/2과 동일한,
    무선 이어폰.
  11. 제 1 항에 있어서,
    하나 또는 그 초과의 반응성 엘리먼트들을 포함하는 매칭 네트워크; 및
    상기 매칭 네트워크를 통해 상기 안테나에 커플링되고 그리고 상기 안테나로부터 신호를 송신하도록 구성된 송신기를 더 포함하는,
    무선 이어폰.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 반응성 엘리먼트들 각각은 집중 커패시터(lumped capacitor)를 포함하는,
    무선 이어폰.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 마운트는 상기 특정 배향에서만 상기 착용자의 귀에 피팅(fit)되도록 형상화되는,
    무선 이어폰.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마운트는 상기 귀 내에 피팅되도록 그리고 상기 귀의 외측 둘레에는 피팅되지 않도록 형상화되는,
    무선 이어폰.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부가 상기 배터리의 상기 측면 위에서 연장될 때, 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이의 분리(separation)는 6mm를 초과하지 않는,
    무선 이어폰.
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