KR20000076272A - 통신 장치용 안테나 어셈블리 - Google Patents

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KR20000076272A
KR20000076272A KR1019997008368A KR19997008368A KR20000076272A KR 20000076272 A KR20000076272 A KR 20000076272A KR 1019997008368 A KR1019997008368 A KR 1019997008368A KR 19997008368 A KR19997008368 A KR 19997008368A KR 20000076272 A KR20000076272 A KR 20000076272A
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레인지스타 인터내셔널 코포레이션
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Abstract

본 발명은 도전성 방출 엘리먼트를 구비하는 휴대용 전화기 또는 PCS 장치와 같은 무선-주파수 통신 송수신기용 안테나 어셈블리에 관한 것이다. 방출 엘리먼트는 중앙부와 한 쌍의 다리부로 한정된다. 도전성 방출 엘리먼트는 상부에 가늘고 긴 개구부를 가진다. 도전성 방출 엘리먼트의 한 쌍의 다리부는 중앙부로부터 제 1 방향으로 연장한다. 안테나 어셈블리는 제 1 방향으로 도전성 방출 엘리먼트로부터 이격하는 도전성 기저 평면 부재를 더 포함한다. 추가적으로, 유전체 부재의 적어도 일부가 도전성 방출 엘리먼트와 도전성 기저 평면 부재 사이에 위치한다.

Description

통신 장치용 안테나 어셈블리 {ANTENNA ASSEMBLY FOR TELECOMMUNICATION DEVICES}
셀룰러 전화기, PCS 장치 및 유사 장치와 같은 무선 주파수 송수신기에 대해 여러 안테나가 고안되고 장착되어 왔다. 다른 목적을 위한 안테나가 고안되었고 개발되어 왔고, 예를 들면 미국 특허번호 제 5,677,698호는 휴대용 개인 컴퓨터용 슬롯 안테나 배치에 관해 개시하고 있다.
하지만, 셀룰러 전화기와 PCS 장치와 같은 통신 장치용 무선 주파수 송수신기에 사용되는 종래의 안테나는 제한된 신호 범위, 제한된 방향성, 사용자에 대한 특정 무선 주파수 지연 출력, 다중경로 인터페이스에 대한 특정 감수율 및 다른 관련 성능 제한으로 인해 상당히 제한된다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 방향성, 광대역 입력 임피던스, 증가된 신호 강도 및 증가된 배터리 수명을 가진 셀룰러 전화기와 PCS 장치와 같은 휴대용 무선 주파수 송수신기를 포함하는 통신 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 사용자 몸으로 입사하는 무선 주파수 지연을 감소시키고 통신 장치에서 사용하기 위한 방향성 안테나의 물리적 크기를 감소시킨다. 다른 장점은 다중경로 인터페이스 감수율의 감소, 증가된 프론트-투-백(font-to-back) 비율 및 개선된 최대 이득을 포함하는 반면 사용자의 상체를 향하는 지연을 감소시킨다. 본 발명의 안테나 어셈블리는 예를 들면, 셀룰러 송수신기의 "플립"부 또는 후면 패널에 통합될 수 있고, 이에 따라 정상 동작시 휘어짐 또는 파손을 덜 받게 된다.
본 발명의 추가의 목적 및 장점은 이하의 설명을 통해 개시되고, 일부는 상세한 설명을 통해 이해될 수 있거나 또는 본 발명의 실행을 통해 알 수 있을 것이다. 본 발명의 이러한 목적 및 장점은 첨부된 명세서, 청구항 및 도면에 기재된 바와 같이 실현 및 달성될 것이다.
본 발명은 휴대용 무선 주파수 송수신기용 안테나 어셈블리 특히, 셀룰러 전화기, PCS 장치 또는 유사 장치와 같은 통신 장치용 안테나 어셈블리에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 하부 힌지(hinged) 패널에 위치하는 본 발명의 방향성 안테나를 가진 전화기 핸드세트의 투시도.
도 2는 상부 힌지 패널에 위치하는 본 발명의 방향성 안테나를 가진 전화기 핸드세트의 투시도.
도 3은 본 발명의 안테나가 후면 최상부에 위치하는 셀룰러 핸드세트를 도시하는 도면.
도 4a와 도 4b는 안테나 어셈블리의 평면도 및 입면도.
도 4c는 안테나 엘리먼트의 크기를 나타내는 표 1.
도 5는 핸드세트 기저 평면에 대한 안테나 어셈블리의 위치를 도시하는 도면.
도 6은 셀룰러 핸드세트의 후면부상에 위치하는 본 발명의 안테나를 도시하는 도면.
도 7a와 도 7b는 셀룰러 핸드세트의 후면부상에 위치하는 본 발명의 안테나의 정면도 및 입면도.
도 8a와 도 8b는 방출 도전체 엘리먼트로부터의 동축 공급라인의 바람직한 방향설정을 도시하는 도면.
이상의 목적을 이루기 위해 그리고 본 발명에 따라 구체화되고 광범위하게 설명된 바와 같이, 셀룰러 전화기 또는 PCS 장치와 같은 휴대용 무선 주파수 송수신기용 다중-엘리먼트 방향성 안테나가 제공되고 활성 방출 도전체 엘리먼트, 중간 유전체 부재 및 도전성 기저 평면 엘리먼트를 포함한다. 유전체 이격 부재는 활성 방출 도전체 엘리먼트 및 기저 평면에 비해 유지(maintain)된다. 도전성 기저 평면 부재는 휴대용 무선 주파수 송수신기의 인쇄 회로 기판 또는 다른 도전성 표면에 의해 제공된다. 다중-엘리먼트 방향성 안테나는 개선된 방향성을 제공하고 무선 주파수 방출에 대한 사용자 노출을 감소시킨다.
안테나 어셈블리는 작은 물리적 크기의 안테나가 필요한 셀룰러 전화기, PCS 장치 또는 LAN 장치와 같은 무선 통신 장치에서 사용된다. 본 발명의 안테나는 특히 1850-1990MHz 대역에서 전자기 에너지를 수신 및 방출하기에 적합하다. 설명된 안테나는 단단하고, 간단히 디자인되며, 비용이 적게 들고, 작은 물리적 크기를 가지며 그리고 무선 통신 장치의 핸드세트(handset) 섀시에 대해 우수한 공형성(conformal capability)을 제공한다. 본 발명의 안테나의 두께는 최소로 유지될 수 있다. 이들의 상대적인 크기와 공형성 때문에, 이러한 안테나는 바람직하게는 송수신기 장치의 피봇팅(pivoting) 혹은 "플립" 패널부 내에 하우징되거나 또는 장치의 후면 섀시 표면상에 하우징된다.
명세서에서 설명되는 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 이상에서 주어진 일반적인 설명 및 이하에서 주어지는 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 발명은 이하에서 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이고, 유사 엘리먼트에 대해 유사 참조부호가 부여된다.
본 발명에 따르면, 셀룰러 또는 PCS 통신 장치와 같은 무선 주파수 송수신기용 안테나 어셈블리의 바람직한 실시예와 도면이 제공된다. 안테나 어셈블리는 유전체 기판의 주 표면에 위치하며 기저 평면 부재와 이격하여 위치하는 방출 도전체 엘리먼트를 포함한다. 기저 평면 부재는 방출 도전체 엘리먼트의 반대쪽 유전체 기판의 주 표면에 위치하고 송수신기 장치의 인쇄 회로 기판의 기저 평면 또는 일부, 장치 섀시 또는 하우징의 도전부, 장치의 배터리 팩 또는 분리된 도전성 표면 혹은 패널로 구성된다.
설명된 실시예에서, 본 발명의 방출 도전체 엘리먼트는 전체적으로 평면 형태이거나 또는 선택적으로 축을 따라 약간 오목하다. 방출 도전체 엘리먼트는 자신의 경계내에 가늘고 긴 슬롯 개구부를 가진다. 슬롯 개구부는 실질적으로 직사각형이고 방출 도전체 엘리먼트의 오목한 축에 평행하거나 수직인 방향으로 연장한다. 동축 공급 라인은 일반적으로 슬롯의 축에 수직하여 연장하거나 또는 슬롯에 평행하게 멀어진다. 안테나 어셈블리의 공급 포인트는 슬롯 개구부 주변의 포인트에 형성된다.
일실시예에서, 방출 도전체 엘리먼트는 "C" 또는 채널형이고 중앙 패널부와 두 개의 연장하는 다리부를 가진다. 방출 도전체 엘리먼트는 도전성 재료로 구성되고 유전체 기판 부재의 최상부 표면에 위치한다. 방출 도전체 엘리먼트, 유전체 기판 부재 및 기저 평면 부재는 일반적으로 서로에 대해 인접하여 위치하거나 또는 "라미네이팅"된다. 방출 도전체와 기저 평면 사이의 이격 또는 상대 위치는 안테나 어셈블리의 전기 성능에 중요한 파라미터이다. 기저 평면은 도전성 기저 평면에 원하는 성능 이득을 얻기 위해 직접 또는 용량적으로 결합되거나 또는 무선 주파수 송수신기 장치의 내부에 결합된다. 이러한 방식으로 송수신기의 고유 기저 평면에 결합함으로써 전기 성능을 개선시켜 송수신기 설계로부터 독립적으로 될 수 있도록 한다.
도 1과 도 2에서, 통신 장치용 안테나 어셈블리(10)가 본 발명에 따라 휴대용 전화기 핸드세트(12)상에 위치하는 것이 도시된다. 도 1에서, 안테나 어셈블리는 하부 힌지 "플립" 또는 패널부의 외부상에 위치한다. 도 2에서, 안테나 어셈블리는 하부 힌지 "플립" 또는 패널부의 외부상에 위치한다. 도 2에서, 안테나 어셈블리는 상부 힌지 "플립" 또는 패널부의 외부상에 위치한다. 핸드세트는 주몸체부(13)와 힌지 "플립" 도는 패널부(14)를 포함하고, 이는 도 1과 도 2에서 열려진 동작 상태를 도시한다. 전화기 핸드세트(12)는 바람직하게는 스피커와 마이크(도시 안됨)를 가진 정면(15)과 후면(16)을 포함한다. 핸드세트(12)내에 위치하는 도전성 기저 평면(17)은 플립부(14) 내부에 위치하는 도전성 기저 평면(18)에 전기적으로 결합된다. 이는 금속 힌지(19) 등에 의해 달성된다. 안테나 어셈블리(10)와 기저 평면 확장부(18)는 바람직하게는 플라스틱 플립부(14)내에 은폐 또는 수용된다. 안테나 어셈블리(10)는 바람직하게는 일반적으로 중간 유전체 재료에 의해 넓은 기저 평면으로부터 분리되는 평탄한 또는 오목한 방출 도전체 엘리먼트에 의해 형성된다. 방출 도전체 엘리먼트는 도 4와 도 5에서 방출 도전체 엘리먼트의 중앙 패널부상에 한정되는 것으로 도시된 바와 같이 가늘고 긴 슬롯 개구부를 가진다. 유전체 재료(22)는 예를 들면, 셀룰러 전화기의 케이스이고, 기저 평면은 셀룰러 전화기내의 고유 기저 평면이다.
도 3을 참조하면, 셀룰러 전화기 핸드세트(12)와 안테나 어셈블리(10)가 안테나 어셈블리가 송수신기의 하우징내에 은폐 또는 수용되는 것으로 도시된다. 도시된 안테나 위치는 사용자 손에 의한 접촉에 대한 포텐셜을 최소화하기에 바람직하다. 안테나 어셈블리(10)는 PCS 장치와 LAN 장치 등과 같은 다른 형태의 송수신기 장치에도 사용된다.
도 4a와 도 4b를 참조하면, 안테나 어셈블리(10)의 평면도 및 입면도가 도시되고, 안테나 어셈블리(10)는 전송면(a)과 차폐면(b)을 가진다. 송수신기 장치(12)상의 안테나 어셈블리의 위치는 동작시 차폐면(b)은 장치(12) 사용자쪽으로 향하고 전송면(a)은 일반적으로 사용자 반대쪽으로 향하도록 한다. 안테나 어셈블리(10)는 바람직하게는 가늘고 긴 슬롯(21), 유전체 기판(22) 및 도전성 기저 평면 부재(23)를 구비하는 방출 도전체 엘리먼트(20)를 포함한다. 방출 도전체 엘리먼트(20)는 (본 실시예에서는 실질적으로 평면인 것으로 도시된) 중앙 패널부 및 기저 평면 부재(23)쪽으로 연장하는 (평행하지는 않지만 본 실시예에서는 실질적으로 평면인 것으로 도시된) 한 쌍의 마주하는 다리부를 가진다. 방출 도전체 엘리먼트(20)의 중앙부와 한 쌍의 마주하는 다리부가 바람직한 실시예에서 실질적으로 평면인 것으로 도시되었지만, 다른 형태 또한 사용 가능하다. 가늘고 긴 슬롯(21)은 방출 도전체 엘리먼트(20)의 중앙 패널부와 한 쌍의 마주하는 다리부상에 한정된다. 저임피던스 동축 공급라인이 위치 x와 y에서 슬롯(21)의 에지부를 따라 결합된다. 방출 도전체(20), 슬롯(21), 공급라인 결합 포인트 위치(x, y)들의 형상과 크기 및 기저 평면(23)으로의 이격(24)은 안테나 어셈블리(10) 동작에 중요하다. 도 4c에서 표 1은 1850-1190MHz 범위에서의 크기와 전형적인 값을 나타낸다. 유전체(22) 및 기저 평면(23)은 방출 도전체(20)의 에지부 하부로 연장한다. 유전체 엘리먼트(22)는 1 또는 그 이상의 유전상수를 가진다. 안테나 어셈블리(20, 22, 23)는 라미너(lamina) 방식으로 접착되거나 또는 이와 유사하게 함께 고정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 어셈블리(10)는 송수신기(12) 전자제품 또는 플립부(14)내의 연장부(18)에 의해 한정되는 고유 기저 평면(17)상에 또는 상부에 위치한다. 이는 핸드세트없이 도시된다. 하지만, 기저 평면(17, 23)의 분리는 일반적으로 중요하지 않으며, 원하는 주파수 대역에 대한 충분한 용량적 또는 직접적(dc) 커플링이 제공된다. 안테나 어셈블리(10)의 분극은 선형적이며 슬롯(21)에 대해 90도 방향이고 슬롯(21)을 구비하는 평면에 대해 평행하다.
안테나 어셈블리(10)는 유전체 스페이서에 의해 유사 돌출 영역의 기저 평면으로부터 약간 이격된 C-형 방출 도전체 엘리먼트로서 형성된다. 방출 도전체 엘리먼트(20)는 바람직하게는 저임피던스 동축 라인(27)에 의해 공급되는 슬롯을 가진다. 기저 평면(23)은 넓은 기저 평면에 직접적으로 또는 용량적으로 커플링되고, 넓은 기저 평면은 예를 들면, 셀룰러 전화기의 고유 기저 평면이다.
도 6에서, 본 발명의 다른 실시예가 셀룰러 전화기 핸드세트(12)와 안테나(25)를 가지는 것을 도시된다. 고유 기저 평면(17)은 핸드세트(12)의 후면 하우징(16)상의 유전체 재료에 직접적으로 인접하여 장착된 안테나(25)를 가지는 것으로 도시된다. 기저 평면(17)은 송수신기 장치(12)의 배터리 팩이다. 사용자의 손과의 포텐셜 접촉을 최소화하기에 도시된 일반적인 위치가 바람직하다. 안테나(25)는 배터리 팩의 플라스틱 또는 핸드세트의 플라스틱내에 결합된다. 본 발명의 일실시예에서, 도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 안테나(25)는 방출 도전성 엘리먼트만을 포함한다. 안테나 어셈블리(10)에 대해 앞에서 설명된 크기와 설계가 본 실시예의 안테나에도 적용될 수 있다.
도 8a와 도 8b를 참조하면, 안테나 어셈블리(10) 또는 안테나(25)로부터의 동축 공급라인(27)의 바람직한 방향 설정 또는 위치가 도시된다. 바람직하게는 동축 리드 x와 y는 납땜에 의해 슬롯(21)의 주변에 결합된다. 일반적으로 직사각형인 셀룰러 전화기의 고유 기저 평면이 안테나 어셈블리(10)내에 포함됨으로써 통상적인 슬롯 안테나로부터 예상되었던 것보다 더 높은 이득을 얻을 수 있다.
동작 및 사용시 안테나 어셈블리(10)는 매우 효과적이고 효율적인 성능 특성을 가진다. 본 발명의 안테나 어셈블리는 개선된 방향성, 광대역 입력 임피던스, 증가된 신호 강도 및 증가된 배터리 수명을 제공한다. 본 발명의 안테나는 사용자 몸으로 입사하는 무선 주파수 방출을 감소시키고 셀룰러 전화기와 PCS 장치 등에서 사용되는 방향성 안테나의 물리적 크기를 감소시킨다. 설명된 안테나는 또한 프론트-투-백 비율을 증가시키고, 다중경로 인터페이스를 감소시키며 그리고 셀룰러 송수신기 장치의 "플립" 또는 후면 패널부상에 쉽게 통합됨으로써 휘어지거나 파손의 위험성을 최소화한다.
당업자라면 추가의 장점 및 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 특정 설명, 대표하는 장치 및 도시되고 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않는 변경이 가능하다.

Claims (20)

  1. 전자 장치를 포함하는 무선 주파수 통신 송수신기용 안테나 어셈블리에 있어서,
    중앙부와 한 쌍의 다리부를 구비하며, 상부에 가늘고 긴 개구부를 가지고 상기 송수신기 전자 장치에 동작적으로 커플링되는 도전성 방출 엘리먼트를 포함하는데, 상기 한 쌍의 다리부는 상기 중앙부로부터 제 1 방향으로 연장하고;
    상기 도전성 방출 엘리먼트로부터 상기 제 1 방향으로 이격하며 상기 송수신기 전자 장치에 동작적으로 커플링되는 도전성 기저 평면 부재; 및
    적어도 일부가 상기 도전성 방출 엘리먼트와 상기 도전성 기저 평면 부재 사이에 위치하는 유전체 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 방출 엘리먼트의 상기 중앙부는 직사각형이고 평면인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 도전성 방출 엘리먼트의 상기 중앙부는 상기 기저 평면 부재에 평행한 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가늘고 긴 개구부는 상기 중앙부상에 전체적으로 위치하고 상기 도전성 방출 엘리먼트의 종축을 따라 정렬하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 다리부는 상기 종축에 정렬하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 가늘고 긴 개구부는 상기 종축 방향의 도전성 패널 부재의 길이와 같은 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 부재의 적어도 일부는 상기 도전성 방출 엘리먼트와 접촉하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기저 평면 부재는 상기 전자 장치의 기저 평면으로부터 분리된 도전성 패널 부재인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 부재는 1 또는 그이상의 유전상수를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 송수신기는 케이스 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 상기 케이스 부재의 일부인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  11. 전자 장치를 포함하는 무선 주파수 통신 송수신기용 안테나 어셈블리에 있어서,
    중앙부와 한 쌍의 다리부를 구비하며, 상기 한 쌍의 다리부 사이의 상부에 가늘고 긴 개구부를 가지고 상기 송수신기 전자 장치에 동작적으로 커플링되는 도전성 방출 엘리먼트를 포함하는데, 상기 한 쌍의 다리부는 상기 중앙부로부터 제 1 방향으로 연장하고;
    상기 도전성 방출 엘리먼트로부터 상기 제 1 방향으로 이격하며 상기 송수신기 전자 장치에 동작적으로 커플링되는 도전성 기저 평면 부재; 및
    적어도 일부가 상기 도전성 방출 엘리먼트와 상기 도전성 기저 평면 부재 사이에 위치하는 유전체 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 도전성 방출 엘리먼트의 상기 중앙부는 직사각형이고 평면인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 유전체 부재의 적어도 일부는 상기 도전성 방출 엘리먼트와 접촉하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 기저 평면 부재는 상기 전자 장치의 기저 평면으로부터 분리된 도전 패널 부재인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 송수신기는 케이스 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 상기 케이스 부재의 일부인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  16. 전자 장치를 포함하는 휴대용 무선 주파수 통신 송수신기용 안테나 어셈블리에 있어서,
    상부에 가늘고 긴 개구부를 가지고 상기 송수신기 전자 장치에 동작적으로 커플링되고 전송 방향을 가지는 도전 방출 엘리먼트;
    상기 도전 방출 엘리먼트로부터 상기 전송 방향과 반대인 제 1 방향으로 이격하며 상기 송수신기 전자 장치에 동작적으로 커플링되는 도전성 기저 평면 부재; 및
    상기 도전 방출 엘리먼트와 상기 도전성 기저 평면 부재 사이에 이격된 유전체 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 유전체 부재의 적어도 일부는 상기 도전 방출 엘리먼트와 접촉하는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 도전성 방출 엘리먼트의 상기 중앙부는 직사각형이고 평면인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 기저 평면 부재는 상기 전자 장치의 기저 평면으로부터 분리된 도전 패널 부재인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 송수신기는 케이스 부재를 더 포함하고, 상기 유전체 부재는 상기 케이스 부재의 일부인 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
KR1019997008368A 1998-01-16 1999-01-15 통신 장치용 안테나 어셈블리 KR20000076272A (ko)

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