KR20050084814A - 결합 다중대역 안테나 - Google Patents

Abstract

상기 발명은 2개 이상의 방사 구조(110,111)(100,113)를 포함하는 안테나로 구성되고, 상기 방사 구조는 2개 암의 형태를 취하고 있으며, 상기 암은 도체, 초전도체 또는 반도체 물질로 만들어지거나 또는 한정되고, 상기 2개의 암은 제1 및 제2 초전도체 암 상의 영역(200, 201)을 통해 서로 결합되며, 상기 결합된 2개 암의 조합된 구조가 광대역 성향, 다중대역 성향 또는 두 가지 효과의 조합을 가지는 작은 안테나를 형성한다. 본 발명에 의하면, 상기 2개의 방사 암 사이의 결합은 상기 2개 암의 형상 및 공간 배열에 의해 얻어지며, 각각의 암(108, 109) 상의 하나 이상의 부분이 서로에게 밀접한 근접 상태(예를 들면, 가장 긴 자유-공간 동작 파장의 1/10보다 작은 거리)에 놓이게 되어, 하나의 암에서의 전자기장이 상기 특정의 밀접한 근접 영역을 통해 다른 쪽으로 전달될 수 있게 한다. 상기 근접 영역은 상기 안테나의 공급 포트로부터 먼 거리(예를 들면 상기 가장 긴 자유-공간 동작 파장의 1/40보다 더 먼 거리)에 위치하며, 상기 안테나의 상기 공급 포트는 특정적으로 배제된다.

Description

결합 다중대역 안테나{COUPLED MULTIBAND ANTENNAS}

일반적으로 본 발명은 새로운 계열의 특징적인 축소 사이즈 안테나 구조에 관한 것으로서, 광대역 성향, 다중대역 성향 및 두 가지 효과의 결합을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 상기 안테나는 2개 이상의 방사구조(radiating structure) 또는 암(arms)을 포함하고, 상기 2개의 암은 근접 영역(proximity region) 또는 밀접한 근접 영역(close proximity region)이라 불리는 상기 암 중 하나 또는 두 개의 특정한 영역을 통해 결합한다.

하나 이상의 방사 구조, 즉 단일한 방사 디바이스를 형성하기 위해 전자기적으로 결합된 구조들로 형성되는 안테나의 몇몇 예들이 종래기술상에 존재한다. 상기 예들 중 하나는 Yagi-Uda 안테나(도1 그림 3 참조)가 될 것이다. 상기 안테나는 활성 쌍극자 구조(active dipole structure)로 구성되며, 상기 활성 쌍극자 구조는 그것의 중앙 지점에 전형적으로 연결되는 통상적인 공급 네트워크(feeding network) 를 통해 공급되고, 상기 쌍극자는 서로 다른 길이를 가진 일련의 비여진 쌍극자(parasitic dipoles)에 결합되며, 상기 비여진 쌍극자는 상기 활성 쌍극자에 평행하다. 당업자는 본 발명이 여러 가지 이유로 Yagi-Uda 안테나와 본질적으로 다르다는 것을 인식할 것이다. 무엇보다도, Yagi-Uda 안테나에서는 임의의 쌍극자 쌍 사이의 거리가 일반적으로 일정하기 때문에, 모든 쌍극자들이 평행하고, 임의의 근접 영역도 쌍극자 사이의 결합을 강화하기 위하여 포함되지 않는다. Yagi-Uda 안테나에서 그와 같은 결합된 평행 쌍극자 배열의 목적은 세로 배열(end-fire), 방향성 방사 패턴(directive radiation pattern)을 제공하기 위한 것이며, 반면에 본 발명에서 방사 암은 안테나 사이즈를 줄이기 위해, 그러나 광대역 또는 다중대역 성향을 제공하도록 근접 밀접 영역과 함께 배열된다.

함께 결합된 두 개의 방사 구조를 포함하는 안테나에 대한 또 다른 종래 기술은 적층 마이크로스트립 패치 안테나(stacked microstrip patch antennas) 이다("Miniature Wideband Stacked Microstrip Patch Antenna Based on the Sierpinski Fractal Geometry", by Anguera, Puente, Borja, and Romeu. Salt Lakee City, USA, July 2000년). 그와 같은 배열에서, 접지면(ground-plane) 위에 있는 임의 형상의 활성 마이크로스트립 패치는 상기 활성 패치의 상단 위에 있는 수동 비여진 패치에 결합된다. 상기 활성 및 비여진 패치들은 그들 사이에 일정한 거리를 유지하며, 인접한 패치에 보다 근접한 상기 두 개의 패치 중 임의의 것 위의 특정한 근접 영역을 통해 특정적으로 결합하지 않는다는 것을 알게 될 것이다. 그와 같은 적층 마이크로스트립 패치 안테나 구성은 광대역 성향을 제공하지만, 그것은 본 발명에서 기술한 것처럼 밀접한 근접 영역을 특징으로 하지 않으며, 상기 패치들이 상기 패치의 유전성 기판 내부의 반-파장과 매치(match)되도록 전형적인 사이즈가 되기 때문에 그것은 매우 축소된 사이즈를 특징으로 하지 않으나, 반면에 본 발명에서는 상기 안테나는 1/4 파장 아래의 특징적인 작은 사이즈를 특징으로 한다.

단극(monopole) 안테나에 대한 종래 기술 예 및 광대역 성향을 특징으로 하도록 함께 결합된 PIFA 안테나가 "Realization of Dual-Frequency and a Wide-Band VSWR Performances Using Normal-Mode Helical and Inverted-F Antennas", by Nakano, Ikeda, Suzuki, Mimaki, and Yamauchi, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.46, No 6, June 1998 에 기술되어 있다. 또한, 상기 종래 기술 배열의 모든 점에서, 상기 활성 소자 및 비여진 소자들은 서로 평행하고, 본 발명에서 공개된 것처럼, 안테나 축소화에 기여하며 광대역 성향을 증가시키는, 밀접한 근접 영역의 장점을 갖지 못하기 때문에 그런 예들은 본 발명에서 기술된 안테나와 명확히 다르다.

종래 발명에 서로 평행하지 않은 몇 개의 방사 구조를 포함하는 구조에 관한 예들이 있다. 하나의 예는 V-쌍극자(예를 들면 "Antenna Theory, Analysis and Design", by Constantine Balanis, second edition 참조)인데, 상기 V-쌍극자에서 V-형상 정점(vertex)에 있는 두 개의 암 사이의 거리가 최소이나, 그와 같은 정점은 상기 구조의 공급 지점이며, 본 발명에서 공개한 것처럼 상기 암 사이의 결합된 근접 영역을 형성하지 못한다는 것을 알아야 한다. 본 발명에서, 상기 공급 지점은 그것이 이곳에서 의도하는 것처럼 사이즈 축소 및/또는 다중대역 또는 광대역 성향에 기여하지 못하므로 상기 밀접한 근접 영역으로부터 특정적으로 제외된다. 본 발명에 따른 쌍극자를 형성하기 위하여, 상기 쌍극자의 하나 이상의 암은 접혀질 필요가 있으며, 상기 접혀진 암은 상기 밀접한 근접 영역을 형성하기위해 다른 암으로 접근한다.

다중 방사 암을 가지는 안테나에 대한 다른 종래 기술의 예는 다중브랜치 구조(multibranch structure)이다( 예를 들면, "Multiband Properties of a Fractal Tree Antenna Generated by Electrochemical Deposition", by Puente, Claret, Sagues, Romeu, Lopezz-Salvans, and Pous. IEE Electronics Letters, Vol. 32, NO. 5, pp. 2298-2299, december 1996 참조). 또한, 그런 예들은 모든 방사 암들이 공통의 도전 구조(conducting structure)에 직접적인 옴 접촉부(ohmic contact)를 통해 상호 연결된다는 점에서 본 발명과 본질적으로 다른데, 반면에 본 발명에서는 상기 안테나의 두 개 이상의 방사 암은 상기 밀접한 근접 영역을 통해서만 끊어지고, 연결되어야 한다.

당업자는 본 발명이 향상된 특징을 가진 새로운 안테나 배열을 제공하도록 많은 종래 기술 안테나 구조와 결합될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 특히, 상기 방사 암의 형상은, 만약 두 개 이상의 암이 포함되고, 상기 암이 그들 사이의 상기 밀접한 영역을 포함한다면, 많은 형태를 취할 수 있을 것이다. 특히, 몇몇 실시 예에서, 본 발명에 따른 하나 또는 몇 개의 상기 암들은 특허 공개 번호 WO 01/22528에서 기술된 다중레벨 안테나, 특허 공개 번호 WO 01/54225에서 기술된 공간-충전 안테나(Space-Filling antenna) 또는 꼬불꼬불(meander) 및 지그재그 곡선 같은 다른 복잡한 형태를 취한다. 또한, 몇몇 실시 예에서, 하나 이상의 상기 암이 이상적인 프렉탈 곡선에 다가가는데, 이는 상기 프렉탈을 한정된 수의 반복으로 잘라버림으로써 이루어진다.

도 1은 서로 다른 종래 기술 구조를 도시한다. 그림 1은 평행한 비여진 소자를 가진 통상적인 활성 단극(공급 지점에 연결된 불균형 안테나) 을 도시하고, 반면에 그림 2는 4개의 통상적인 직선 비여진 소자들을 가지며, 그들 모두가 활성 단극에 평행한 통상적인 활성 단극(공급 지점에 연결된 불균형 안테나) 을 도시한다. 그림 3은 육상의 통신을 위해 주로 이용되는, Yagi-Uda로 알려진 매우 유명한 종래 기술 구조를 도시한다. 이 Yagi-Uda 구조에서, 몇 개의 비여진 소자들이 서로 같은 거리에서 상기 활성 소자에 평행하게 놓인다.

도 2는 본 발명에 포함되는 2개의 기초적인 구조를 도시한다. 그림 4는 2개의 암을 도시하며, 그들 중 하나는 공급되고, 다른 하나는 직접 접지(ground)에 연결된다. 그들 사이에 밀접한 근접 영역이 있다는 것을 볼 수 있다. 2개의 암은 이 예에서 접혀진다. 그림 5는 상기 2개의 암에 대한 또 다른 구조를 도시하는데, 이때 공급되는 상기 암은 직선이고, 반면에 비여진 암은 상기 제1 암과 밀접한 근접 영역을 형성하도록 접혀진다.

도 3은 결합된 안테나에 대한 서로 다른 구조의 몇몇 기본적인 예를 도시하는데, 여기서 상기 공급 지점에 연결되는 암(활성 암)은 직선이며, 반면에 상기 비여진 암은 상기 활성 암과 밀접한 근접 영역을 형성하도록 접혀진다.

도 4는 결합된 안테나에 대한 일련의 좀 더 복잡한 예들을 도시하는데, 여기서 상기 공급 지점에 연결되는 암(활성 암)은 직선이며, 반면에 상기 비여진 암은 공간-충전 곡선(space-filling curves)으로 접혀질 수 있다.

도 5는 상기 비여진 암뿐만 아니라 상기 활성 암, 즉 접지면(ground-plane)에 연결되는 암도 밀접한 근접 영역을 형성하도록 접혀질 수 있다는 것을 도시한다. 기본적인 구조들이 이 도에서 도시된다.

도 6은 결합된 안테나의 택일적인 구성을 도시한다. 그림 24, 25 및 26은 상기 안테나의 성능이 요구되는 사양에 더 잘 매치되도록 2개 암 중 하나가 스터브(stubs)로서 작용하는 부분을 가지는 결합된 안테나의 예를 도시한다. 그림 27, 28 및 29는 결합된-루프 구조가 본 발명을 이용하여 어떻게 이루어질 수 있는지에 대한 예를 도시한다.

도 7은 몇 개의 비여진 암이, 상기 발명의 목적에서 규정된 것처럼 밀접한 근접 영역이 있는 한, 같은 구조 내에서 위치할 수 있다는 것을 도시한다.

도 8은 공간-충전 곡선에 의해 형성되는 서로 다른 암의 구조를 도시한다. 이전의 예에서처럼, 상기 암이 어떻게 만들어지는가에 관계없이, 상기 밀접한 근접 영역이 잘 규정된다.

도 9는 상기 안테나의 전기적 특성이 특정한 요구사항에 더 잘 매치되도록, 암이 그들의 구조에 하나 또는 몇 개의 하부-브랜치를 포함하는 또 다른 세트의 예를 도시한다.

도 10은 도 1~9에서 이전에 나타난 구조의 조합을 가지는, 결합된 안테나에 대한 몇 개의 복잡한 구조를 도시한다.

도 11은 상기 결합된 안테나가 밀접한 근접 영역을 통해 연결되는 한, 상기 암의 임의의 형상도 이용될 수 있다는 것을 도시한다.

도 12는 결합된 안테나에 대한 일련의 복잡한 예를 도시한다. 그림 60 및 61은 암이 평면 구조에 의해서 또한 형성될 수 있다는 것을 도시한다. 그림 62는 다중레벨 구조에 의해 형성되는 활성 암을 도시한다. 그림 63은 비여진 암 주위에 있는 나선형 활성 암을 도시한다. 그림 64는 접혀진 평면 암의 또 다른 예를 도시한다. 본 발명의 영역 내에 선형 또는 평면 구조만이 포함되는 것은 아니다. 그림 65에 도시된 것처럼, 2개의 3D 암이 밀접한 근접 영역을 형성하도록 놓여질 수 있다.

도 13은 단극뿐만 아니라, 그림 66 및 67에서 도시된 것처럼, 홈(slot) 안테나 또한 밀접한 근접 영역을 특징으로 할 수 있다는 것을 도시한다.

도 14는 칩 구조에 장착된 결합된 안테나를 도시한다.

도 15는 결합된 안테나가 장착될 수 있는 응용에 대한 더 많은 예를 도시한다. 그림 70 및 72는 휴대용(handheld) PCBs에 장착되는 결합된 안테나의 기본적인 구조를 도시한다. 그림 71은 조개껍데기(Clamshell) 휴대용 구조(접혀진 PCB) 및 상기 결합된 안테나가 어떻게 그것 위에 장착될 수 있는지를 도시한다.

도 16은 결합된 안테나의 또 다른 구조를 도시하는데, 여기서 결합된 안테나는 자동차 환경에 연결된다.

도 17의 그림 74는 본 발명의 영역에 포함되는 PIFA 구조를 도시하는데, 그것은 상기 구조의 2개 암(이 경우, 2개의 평면 패치) 사이의 밀접한 근접 영역을 특징으로 하기 때문이다. 그림 75, 76 및 77은 밀접한 근접 영역을 특징으로 하는 일련의 쌍극자 구조(균형된 공급 구조)를 도시한다.

본 발명은 2개 이상의 방사구조를 포함하는 안테나로 구성되고, 상기 방사 구조는 2개 암의 형태를 취하며, 상기 암은 도체, 초전도체 또는 반도체 물질로 만들어지거나 한정되고, 상기 2개의 암은 제1 및 제2 암 상의 한 영역을 통해 서로 결합하고, 상기 결합한 2개-암의 조합된 구조는 광대역 성향, 다중대역 성향 또는 두 가지 효과의 결합을 가진 작은 안테나를 형성한다. 본 발명에 따르면, 상기 2개의 방사 암 사이의 결합은 상기 2개 암의 형상 및 공간 배열에 의해 얻어지며, 여기에서 각각의 암 상의 하나 이상의 부분이 서로 밀접한 근접상태(예를 들면, 가장 긴 자유-공간 동작 파장(free-space operating wavelength)의 1/10보다 더 작은 거리상태)에 놓이는데, 이는 하나의 암에서의 전자기장이 상기 밀접한 근접 영역을 통해 다른 것으로 전달하는 것을 가능하게 한다. 상기 근접 영역들은 상기 안테나의 공급 포트로부터 먼 곳(예를 들면, 상기 가장 긴 자유-공간 동작 파장의 1/40보다 더 먼 거리)에 위치하며, 상기 안테나의 상기 공급 영역을 특정적으로 배제한다.

도 2의 그림 4 및 5는 본 발명에서 기술된 안테나 디바이스의 예를 도시한다. 그림 4의 상기 특정한 예에서, 암 (110) 및 (111)은 L-형상이며, 밀접한 근접 영역(200)을 결합된다. 이 경우에, 상기 안테나는 접지면(112) 상에 장착되고, 그것은 암(110)의 하나의 팁(tip)(102)에서 공급되나, 반면에 암(111)은 직접 접지(103)에 연결된다. 비록 매우 기본적인 구조이지만, 이 예는 암(110) 및 (111)으로부터 접혀진 부분(108) 및 (109)에 의해 규정되는 상기 발명의 본질(밀접한 근접 영역(200)을 통해 결합된 상기 2개의 암 또는 방사구조)을 포함한다. 그림 5의 특별한 예에서, 상기 근접 영역(201)의 위치가 다른 위치에 놓여질 수 있다는 것을 알 수 있다. 암(100)은 직선이며, 반면에 암(113)은 접혀졌다. 상기 안테나 시스템은 접지면(112) 위에 장착되고, 그것은 상기 팁(102) 또는 암(100) 중 하나에서 공급되나, 암 (113)은 접지(103)에 연결된다. 그림 4 및 5에서 거리 Ws 가 거리 Wd 보다 더 작은 것을 알 수 있다. 바람직한 실시 예에서 기술되는 것처럼, 다른 많은 실시 예 및 구조가 본 발명의 영역 및 사상 내에서 허용된다.

본 발명에 따르면 2개의 방사 암 사이의 거리는 일정할 수 없다는 것을 인식해야 하는데, 이는 하나의 암에서 다른 것으로의 결합을 향상하기 위해 하나 이상의 근접 영역이 상기 2개의 암 부분에 형성될 필요가 있기 때문이다. 다시 말해서, 임의의 암에 수직인 방향인 상기 2개 암 사이의 거리가 모든 암을 통해 일정하지 않다. 이것은 그들 사이의 일정한 거리에서 완전히 평행하게 뻗은 2개의 방사 암으로 구성된 임의의 안테나(도 1에서 도시된 예 같은 것)를 배제한다.

본 발명의 공급 메카니즘(feeding mechanism)은 균형 또는 불균형 공급의 형태를 취할 수 있다. 불균형 실시 예에서, 공급 포트(102)는 상기 2개의 암 중 제1 암((110) 또는 (100))의 하나 이상의 부분 및 접지면(112) 또는 접지 카운터포이스(ground counterpoise) 상의 하나 이상의 지점(예를 들면 도 1에서 (102)참조) 사이에서 규정된다. 이런 불균형의 경우에, 암(111) 또는 (113)은 상기 접지면 또는 접지 카운터포이스(112)에 쇼트된다. 또한, 이 불균형 공급 방식에서 상기 근접 영역((200) 및 (201))은, 상기 근접 영역 내 암 사의의 최소거리 Ws가 상기 제1 암((110)및 (100)) 내의 공급 지점(102) 및 상기 제2 암((111) 또는 (113))에서의 접지지점(103) 사이의 거리 Wd 보다 항상 작기 때문에, 상기 구조 내에서 명확하게 구별된다.

균형 방식(예를 들면 도 17의 그림 75 참조)에서, 각각의 상기 2개의 방사 구조 또는 암에서의 한 지점이 상기 2개의 암(182, 184) 사이의 차등 입력 포트(183)를 규정한다. 이 경우에, 상기 근접 영역은 그와 같은 차등 공급 영역을 배제하고, 그것은 상기 공급 영역으로부터 자유-공간 동작 파장의 1/40 보다 큰 거리에 위치한다. 또한, 이 배열에서 상기 암(182, 184) 사이의 거리는 일정하지 않으며, 통상적으로 2개의 밀접한 영역, 즉 상기 차등 입력을 규정하는 공급 영역(183) 및 본 발명의 특징인 근접 영역을 포함할 것이라는 것을 인식해야 한다.

본 발명에 대한 하나의 중요한 태양은 어떤 접촉 지점도 상기 안테나를 규정하는 상기 2개의 방사 암 사이에 존재하지 않는다는 것이다. 즉 상기 2개의 암은 2개의 분리된 방사 소자를 형성하고, 그것은 특징적인 밀접한 근접 영역에 의해 결합되나, 상기 2개의 암 사이의 어떤 옴 접촉부(ohmic contact)도 형성되지 않는다. 이것은 단일 방사 다중브랜치 구조(single radiating multibranch structuree)에 의해 형성되는 임의의 안테나를 본 발명으로부터 특정적으로 배제하는데, 이때 상기 다중브랜치 구조상의 2개 또는 다수의 방사 암은 근접 영역을 통해 결합될 수 있다. 다중브랜치 구조에서 모든 방사 암 및 브랜치가 단일 도전구조(single conducting structure)에 직접적인 옴 접촉으로 연결되기 때문에, 본 발명 및 상기 다중브랜치 구조 사이의 차이는 명백하나, 반면에 본 발명은 그들 사이에 어떤 직접적 접촉을 가지지 않는 2개 이상의 분리된 방사 구조에 의해 특정적으로 만들어진다.

상기 안테나의 방사 암들의 형상을 고려하면, 그들이 그들 사이의 특징적인 근접 영역을 포함하는 한 그들은 임의의 형태를 취할 수 있다. 몇몇 실시 예에서, L 또는 U 형상 암이 선호된다. 다른 실시 예에서, 상기 암은 복잡한 다중레벨 및 공간-충전 구조의 형태를 취하고, 몇몇 실시 예에서는 하나 또는 2개의 상기 암이 프렉탈 형태의 형상에 접근한다. 사실, 상기 암의 형상은 상기 발명의 특이한 양상은 아니다. 본 발명의 특이한 양상은 상기 다른 독립적인 방사 암 사이에 강한 결합을 제공하는 상기 근접 영역이다.

본 발명의 영역은 2개의 방사 암에 의해 형성되는 구조에 제한되지 않는다는 것을 인식할 수 있다. 그들 중 2개 이상이 상기에서 기술된 밀접한 근접 영역을 규정하는 한 3개 이상의 방사 암이 상기 발명 내에 포함될 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 다중 암은 단일한 밀접한 근접 영역을 통해 함께 결합된다. 다른 실시 예에서, 상기 몇 개의 암 중 약간은 몇 개의 근접 영역을 통해 함께 결합된다.

다른 종래 기술 안테나에 대한 본 발명의 주요한 장점은,

(a) 다른 1/4-파장 공명 소자에 대한 축소된 사이즈 또는 높이

(b) 약 50% 이상의 통상적인 대역폭을 가지는 광대역 성향

(C) 입력 포트에서 더 좋은 귀환 손실(return-loss) 및 전압 정재파비(voltage standing wave ratio, VSWR).

(d) 같은 사이즈의 다른 안테나에 비교하여 향상된 방사 효율.

(e) 같은 사이즈의 다른 안테나에 비교하여 향상된 게인.

당업자는 분명히 그와 같은 장점들이 다른 특징, 예를 들면 다중대역 반응과 조합될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 당업자는 그와 같은 다중대역 반응이, 상기 몇몇 암 사이에서 규정되는 상기 근접 영역의 배치 및 사이즈와 함께, 상기 몇몇-결합 암의 길이 및 사이즈를 조정함으로써 본 발명 내에서 얻어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다중대역 성향과 상기 장점들을 조합하는 또 다른 방법은, 예를 들면 다중레벨 구조 또는 공간-충전 구조에 의한, 다중대역 안테나의 상기 암 중 하나 이상을 형상화함으로써 구성된다.

상기 배열 및 응용에 의존하여, 본 발명의 상기 암은 단극, 쌍극자, 평면 반전-F(PIFA) 및 반전-F(IFA) 구조, 마이크로스트립 구조 등과 같은 임의의 종래기술 안테나 형태를 취할 수 있다. 그러므로, 상기 발명은 전술한 안테나에 제한되지 않는다. 상기 안테나가 2개 이상의 방사 암 또는 구조를 포함하는 한 상기 안테나는 임의의 다른 타입이 될 수 있으며, 그 암들은 암 사이의 거리가 최소값에 도달하는 밀접한 근접 영역을 규정한다.

본 발명에 포함되는 상기 안테나의 실시 예에 의존할 때, 상기 결과로서 발생하는 안테나는 몇몇 환경에 적당하다는 것이 명확할 것이다. 특히, 상기 안테나는 휴대용 단말기(handheld terminal)(셀룰러 또는 무선 전화, PDAs, 전자식 무선호출기(pagers), 전자식 게임 또는 원격조정기(remote controls)), 셀룰러 또는 무선 접속 지점(예를 들면 AMPS, GSM850, GSM900, GSM1800, UMTS, PCS1900, DCS, DECT, WLAN,... 같은 시스템을 위한 마이크로-셀 또는 피코-셀에서의 커버리지(coverage)), 자동차 안테나, 집적회로 패키지 또는 반도체 디바이스, 다중칩 모듈 등에 일체화될 수 있다.

상기 발명의 실시 예에 따른 결합된 안테나 시스템을 만들기 위해, 적당한 안테나 디자인이 요구된다. 임의의 수의 가능한 구조들이 존재하며, 상기 안테나의 실제 선택은, 예를 들면, 다른 안테나 파라미터 중 작동 주파수 및 대역폭에 의존한다. 몇 개의 가능한 실시 예들이 여기에 실려 있다. 그러나, 전술한 설명의 견지에서, 다양한 수정이 상기 발명의 영역 내에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 특히, 상기 결합된 안테나 시스템을 생성하기 위한 서로 다른 물질 및 제조 프로세스가 선택될 수 있으며, 그것은 여전히 바람직한 결과를 달성한다.

도 1의 그림 1은 2개의 단극에 의해 형성되는 이미 잘 알려진 방식의 종래 기술 안테나 시스템을 도시하는데, 하나는 활성 단극(100)으로서 작용하고, 다른 하나는 비여진 단극(101)으로서 작용한다. 본 발명의 모든 그림에서 원으로 표현되는 공급 지점(102)은 동축(coaxial) 케이블 같은 몇 개의 방식으로 구현될 수 있는데, 상기 동축 케이블의 외장(sheath)은 접지면에 결합되고, 상기 동축 케이블의 내부 도체는 방사 도전성 소자(radiating conductive element)(100)에 결합된다. 비여진 소자(101)는 (103)을 통해 접지면에 연결된다. 이 구조에서, (100) 및 (101)이 모두 평행하기 때문에 임의의 밀접한 근접 영역을 갖지 못한다. 상기 방사 도전성 소자(100)는 일반적으로 종래기술에서 직선 도선(straight wire)과 같은 형상이지만, 몇 개의 다른 형상들이 다른 특허 또는 과학 논문에서 발견될 수 있다. 방사 소자(100) 및 비여진 소자(101)의 형상 및 차원은 상기 전체 안테나 시스템의 작동 주파수를 결정하는데 기여할 것이다.

도 1의 그림 2 또한 방사 소자(100) 및 몇 개의 비여진 단극(104)에 의해 형성되는 종래 기술에서 알려진 방식의 안테나 시스템을 도시한다. 이 고안에서, 상기 방사 소자(100) 및 상기 비여진 소자(104) 모두 평행하기 때문에 임의의 밀접한 근접 영역이 존재하지 않는다.

도 1의 그림 3은 Yagi-Uda로 알려진 종래 기술 구성을 도시한다. 이 구조에서 임의의 쌍극자 쌍 사이의 거리는 일반적으로 일정하다. 즉, 모든 쌍극자(105, 106, 107)는 평행하고, 쌍극자 사이의 결합을 강화하기 위해 임의의 근접 영역도 포함되지 않는다. 상기 Yagi-Uda 안테나에서 그와 같은 평행한 쌍극자 배열의 목적은 세로 배열(end-fire), 방향성 방사 패턴(directive radiation pattern)을 제공하기 위한 것이며 반면에 본 발명에서 방사 암은 안테나 사이즈를 줄이기 위해, 그러나 광대역 또는 다중대역 성향을 제공하도록 밀접한 근접 영역과 함께 배열된다.

도 1에서 도시된 종래 기술 구조와 다르게, 도 2의 그림 4에서 도시된 새롭게 공개되는 결합된 안테나 시스템은 공급 지점((102)로 표현되는)에 연결되는 방사 소자(100) 및 (103)을 통해 접지면(112)에 연결되는 비여진 소자(111)로 구성된다. 접혀진 하위부분(subpart) 암 (108) 및 (109) 사이의 상기 밀접한 근접 영역(200)이 이 구조에서 명확하게 존재한다. 즉, Ws < Wd 이다. 공급 지점(102)은 동축(coaxial) 케이블 같은 몇 개의 방식으로 구현될 수 있는데, 상기 동축 케이블의 외장(sheath)은 접지면(112)에 결합되고, 상기 동축 케이블의 내부 도체는 방사 도전성 소자(radiating conductive element)(110)에 결합된다. 방사 소자(110) 및 비여진 소자(111)의 형상 및 차원은 상기 전체 안테나 시스템의 작동 주파수를 결정하는데 기여할 것이다. 명확함을 위해 그러나 일반성을 잃지 않고, 특별한 케이스가 그림 5에서 도시된다. 그것은 공급 지점(102)에 연결되는 방사 소자(100) 및 (103)을 통해 상기 접지면(112)에 연결되는 비여진 소자(113)로 구성된다. 이 구조에서 또한 (100) 및 (113) 사이의 상기 밀접한 근접 영역(201)이 상기 안테나 시스템의 향상된 성능에 기여하고, Ws < Wd 라는 것이 명백하다. 도 2에서의 이와 같은 구조가 임의의 사이즈를 가진 임의의 다른 타입이 될 수 있으며, 다음에 오는 바람직한 실시 예에서 알게 되는 것처럼, 상기 밀접한 근접 영역이 형성되는 한 임의의 다른 방식으로 결합될 수 있다는 것이 당업자에게 명확하다. 명확함을 위해, 상기 결과로 발생하는 단극 구조는 편평한 공통 접지면에 놓이게 되나, 상기 결합된 안테나 및 상기 접지면 모두에 대한 곡선 또는 굽어진 평면상의 다른 부합적인 구조 또한 사용되었을 수 있다. 상기 그림에서 도시되고 있는 상기 접지면(112)은 단지 하나의 예이지만, 다중 레벨 또는 공간-충전 접지면, 또는 전자기 대역-갭(Band-Gap)(EBG) 접지면, 또는 광통신(photonic) 밴드-갭(PBG) 접지면, 또는 높은-임피던스(Hi-Z) 접지면 같은 상기 기술분야 또는 이전의 특허로부터 알려진 몇 개의 다른 접지면 실시 예들이 이용되었을 수 있다. 상기 접지면은 유전성 기판상에 배치될 수 있다. 이것은, 예를 들면, PCBs를 생산하기 위해 이용되는 에칭 기술 또는 도전성 잉크의 이용에 의해 달성될 수 있다.

도 3에서 도시되는 것들과 같은, 몇몇 바람직한 실시 예에서, 상기 비여진 소자(114, 115, 116, 117, 118, 119)가 방사 소자(100) 및 비여진 소자(114, 115, 116, 117, 118, 119) 사이의 밀접한 근접 영역을 형성하도록 접혀진다. 기본적인 구조(그림 6에서 11)가 이 도에서 도시되고 있으며, 여기에서 상기 비여진 소자(114, 115, 116, 117, 118, 119)의 접힘이 90-도 각으로 형성된다. 이 도의 상기 기술된 실시 예는 예로서 표현되고, 상기 발명을 제한하지 않는다. 몇 개의 바람직한 실시 예에서 상기 발명의 원리를 도시하고 기술하였듯이, 상기 발명이 상기 밀접한 근접 영역 원리로부터 멀어지지 않고 배열 및 세부사항에서 수정될 수 있는 것은 당업자에게 명확하다.

도 4에서 도시되는 것들과 같은, 공간-충전 곡선이 결합되는 몇몇 실시 예들이, 다중대역 또는 광대역 성향이 향상되어야 할 때, 선호된다. 상기 공간-충전 배열은, 그들이 적절하게 결합된다면, 분리된 대역 또는 광대역으로서 이용될 수 있는 다중 공명 주파수를 가능하게 한다. 또한, 상기 다중대역 또는 광대역 성향은 상기 구조 내의 서로 다른 길이를 가진 상기 소자들을 형상화함으로써 얻어질 수 있다. 공간-충전 곡선은 또한 상기 안테나의 사이즈를 추가로 감축하는 방법이다. 명확성을 위해 그러나 일반성을 잃지 않고, 특별한 구조가 이 도에서 도시되고 있으며, 여기에서 상기 활성 소자(즉, 방사 암)는 직선이고, 반면에 상기 공기-충전 성질이 상기 비여진 소자에서 이용되었다. 그러나, 이 문서에서 나중에 기술될 다른 바람직한 실시 예에서 도시될 것처럼, 상기와 같은 공간-충전 원리가 상기 방사 소자에 이용될 수 있다.

도 5에서 도시되는 것과 같은 몇몇 바람직한 실시 예에서, 상기 비여진 소자(121, 122, 123, 125, 127, 129) 및 상기 방사/활성 소자(120, 124, 126, 128) 모두 상기 방사 소자(120, 124, 126, 128) 및 상기 비여진 소자(121, 122, 123, 125, 127, 129) 사이에 밀접한 근접 영역을 형성하도록 접혀진다. 기본적인 구조(그림 18에서 23)가 이 도에서 도시되며, 여기서 상기 비여진 소자(121, 122, 123, 125, 127, 129) 및 방사 소자(120, 124, 126, 128)의 접힘이 90-도 각으로 형성된다. 이 도의 상기 기술된 실시 예는 예로만 표현되고, 상기 발명을 제한하지 않는다. 몇 개의 바람직한 실시 예에서 상기 발명의 원리를 도시하고 기술하였듯이, 상기 발명이 상기 밀접한 근접 영역 원리로부터 멀어지지 않고 배열 및 세부사항에서 수정될 수 있는 것은 당업자에게 명확하다.

도 6의 그림 24, 25 및 26에서 도시된 바람직한 실시 예에 대하여, 상기 암은 도전성 스터브(130, 131, 132, 133, 134)에 의해 형성되고 있다. 그것의 목적은 상기 안테나 시스템의 사이즈를 더 줄이는 것이다. 상기 스터브의 위치는 상기 방사 또는 비여진 암을 따라 위치 및 분포될 수 있다.

몇몇 바람직한 실시 예에서, 상기 결합된 안테나에 대한 루프 구조는, 도 6의 그림 27, 28 및 29에서 도시되는 것과 같은, 상기 안테나 시스템의 작동 주파수를 매칭(matching)하는데 더 도움이 된다. 이 그림으로부터, 상기 안테나 시스템의 전체 형상은 개방루프를 형성하나, 여전히 상기 밀접한 근접 영역 원리에서 멀어지지 않고 본 발명의 영역 내에 있는 것을 알 수 있다.

결합된 안테나 시스템에 대한 몇 개의 수정이 본 발명과 같은 원리 및 사상에 기초를 두고 이루어질 수 있다는 것을 설명하기 위해, 다른 바람직한 실시 예들이 도 7에 도시된다. 그림 30은 2개의 비여진 소자(135, 136)가 포함되고,밀접한 근접 영역이 상기 활성 소자 및 비여진 하부시스템 사이에 형성되고 있는 구조를 도시한다. 그림 31에서 35는 서로 다른 형상을 가진 몇 개의 비여진 소자가 서로 다른 위치 및 분포로 놓여진 다른 바람직한 구조를 도시한다.

도 8에서 도시되는 것과 같은, 공간-충전 곡선이 결합되는, 몇몇 실시 예가, 다중대역 또는 광대역 성향이 향상되어야 할 때 요구된다. 상기 공간-충전 배열은, 그들이 적절하게 결합된다면, 분리된 대역 또는 광대역으로 이용될 수 있는 다중 공명 주파수를 가능하게 한다. 또한, 상기 다중대역 및 광대역 성향은 상기 구조 내의 서로 다른 길이를 가진 상기 소자들을 형상화함으로써 얻어질 수 있다. 공간-충전 곡선은 또한 상기 안테나의 사이즈를 추가로 감축하는 방법이다. 명확성을 위해 그러나 일반성을 잃지 않고, 특별한 구조가 이 도에서 도시되며, 여기서 상기 활성 소자(즉, 상기 방사 암) 및 상기 비여진 소자 모두 공간-충전 곡선에 의해 형성되고 있다.

몇몇 바람직한 실시 예에서, 상기 비여진 소자 및 상기 활성 소자의 하부-브랜치(sub-branches)들이, 상기 안테나의 주파수 반응이 요구되는 사양에 매치되도록, 부가될 필요가 있다. 도 9의 그림 42는 브랜치(137)가 상기 활성 소자에 부가되며, 그리고 또 다른 브랜치(138)가 상기 비여진 소자에 부가되는 구조를 도시한다. 상기 브랜치의 형상 및 사이즈는, 일반성을 잃지 않고, 선형, 평면 또는 용량 같은 임의의 타입이 될 수 있다. 도 9의 그림 43에서 47은 브랜치 같은 구조를 가지는 결합된 안테나의 다른 예를 도시한다.

상기 결합된 안테나 기하구조의 장점이 매우 복잡한 방식으로 상기 방사 소자 및 비여진 소자를 형상화하는데 이용될 수 있다는 것을 인식하는 것은 흥미롭다. 복잡한 구조 및 디자인을 이용하는 결합된 안테나의 특별한 예들이 도 10의 그림 48에서 53에 도시되고 있으나, 많은 다른 기하구조가 상기 발명의 같은 사상 내에서 대신 이용될 수 있다는 것이 당업자에게 명확하다.

상기 암의 형상 및 사이즈는, 일반성을 잃지 않고, 선형, 평면 또는 용량 같은 임의의 타입이 될 수 있다. 도 11의 그림 54에서 59는 방사 및 비여진 소자 모두의 형상이 같은 소자 내에서 변하는 결합된 안테나의 몇몇 예를 도시한다.

도 12는 선형 구조만이 본 발명의 영역 내에서 규정되는 상기 밀접한 근접 영역을 충족하도록 적응될 수 있는 것은 아니라는 것을 도시한다. 그림 60은 2개의 평면 소자(143, 144)의 예를 도시한다. 그림 62는 상기 방사 소자로서 작용하는 다중레벨 구조의 예를 도시한다. 그림 63은 또 다른 예의 접혀진 암을 도시한다. 그림 65에서 알 수 있는 것처럼, 선형 또는 평면 구조만이 본 발명의 영역 내에 포함되는 것은 아니며, 여기에서 2개의 3D 암이 밀접한 근접 영역을 형성하도록 위치된다.

도 13은 단극 또는 쌍극자뿐만 아니라 그림 66 및 67에서 도시되는 것과 같은 홈 안테나도 밀접한 근접 영역을 특징으로 할 수 있다는 것을 도시한다. 2개의 그림은 통상적인 단단한 표면의 접지면(151)에 의해 구성되고 있는데, 상기 접지면은 그것 위에 몇몇 홈(152, 156, 158)을 갖도록 잘려진다. 공급지점(155)은 동축 케이블 같은 몇 가지 방식에서 구현될 수 있는데, 그림 66에 도시된 것처럼, 상기 동축 케이블의 외장은 (151)의 외부 부분에 연결되고, 상기 동축 케이블의 내부 도체(154)는 상기 내부 방사 도전성 소자에 결합된다. 그림 67의 경우에, 상기 동축 케이블의 내부 도체는 (157)에 연결될 것이다.

결합된 안테나의 또 다른 바람직한 실시 예는 도 14에서 도시되고 있는 것이다. 상기 그림은 IC(또는 칩) 모듈에 위치하는 결합된 안테나를 나타내며, 상단 커버(159), 전송/수신 IC 모듈(163), 결합 도선(bond wire)(162), 상기 칩의 리드 프레임(lead frame)(164), 그리고 활성소자 및 비여진 소자(160, 161)에 의해 형성되는 결합된 안테나로 구성된다. 임의의 다른 타입의 칩 기술이 일반성을 잃지 않고 이용될 수 있다.

도 15는, 본 발명에서 기술된 것처럼, 결합된 안테나가 이용될 수 있는 휴대용 응용의 서로 다른 구조를 도시한다. 그림(70)은 접지면으로 작용하는 휴대용 디바이스(예를 들면, 셀폰(cellphone))의 PCB(167)를 도시한다. 단지 명확함을 위해, 이 예의 상기 안테나 시스템은 2개의 암에 의해 형성되는데, 즉, 활성으로 작용하는 것(165)은 상기 공급 지점에 연결되고, 다른 것은 비여진(166)으로서 작용하는 것에 연결된다. 그림 71은 셀폰 디바이스를 위한 조개껍데기 구조를 도시하는데, 여기에 본 발명에서 표현되는 상기 안테나 시스템이 위치할 수 있다. 그림 72는 접지면으로 작용하는 휴대용 디바이스(예를 들면, 셀폰)의 PCB(172)를 도시한다. 이 예에서 상기 안테나 시스템은, 이런 특정한 경우에, 3D 구조가 되며, 하나는 활성 암(171)으로 작용하고 다른 하나는 비여진 암(170)으로 작용하는 2개의 암에 의해 형성된다. 여기서, 상기 안테나 시스템의 암(170, 171)은 평형육면체(parallelepipeds)로서 표현되나, 임의의 다른 구조가 분명하게 대신 취해질 수 있다.

또 다른 바람직한 실시 예가 도 16에서 도시되며, 여기서 상기 결합된 안테나 시스템(173, 174)이 자동차 위 또는 내에 장착된다.

도 17의 그림 74는 접지면(176), 요구되는 입력 임피던스에 의존하는 상기 패치(178) 상의 임의의 곳과 결합되는 공급 지점(177), 접지 또는 쇼팅 지점(grounding or shorting point) 연결(175) 및 방사기(radiator) 소자로 구성되는 PIFA 구조를 도시한다. 또한, 상기 시스템은 접지면(181)에도 연결되는 비여진 소자(179)에 의해 형성된다. 그림 74에서 상기 밀접한 근접 영역이 소자 (178) 및 (179)에 의해 형성된다는 것을 명확하게 알 수 있다. PIFA 안테나는 알려진 타입의 핸드세트 캐비넷(handset cabinets)에 그 자체로 일체화될 수 있는 형태를 가지기 때문에 최근에 주요한 토픽이 되고 있다. 바람직하게, 이런 타입의 안테나 시스템에 대하여, 상기 안테나, 상기 접지면 또는 두 개 모두가 유전성 기판상에 배치된다. 이것은, 예를 들면, PCBs를 생산하기 위해 이용되는 에칭 기술 또는 도전성 잉크를 사용하여 상기 기판상으로 상기 안테나 및 상기 접지면을 프린트함으로써 달성될 수 있다. 낮은-손실(low loss) 유전성 기판(유리섬유, Cuclad^ⓡ 같은 테플론 기판 또는 상기 발명분야에서 잘 알려진 Roger^ⓡ4003 같은 상업적 물질 같은 것)은 상기 패치와 접지면 사이에 위치할 수 있다. 유사한 성질을 갖는 다른 유전성 물질이, 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이, 상기에서 대체될 수 있다. 구리 또는 다른 금속으로 만들어진 상기 안테나 및 접지면을 에칭하는 것에 대한 택일적 방법으로서, 도전성 잉크를 이용하여 그것을 프린팅함으로써 상기 안테나 시스템을 생산하는 것이 또한 가능하다. 상기 안테나 공급 방식은 종래 기술 패치 또는 PIFA 안테나에서 이용되는 잘 알려진 방식 중 임의의 것이 되도록 취해질 수 있다. 예를 들면, 접지면에 연결되는 외부 도체 및 요구되는 입력 저항 지점에서 상기 패치에 연결되는 내부 도체를 가진 동축 케이블; 상기 패치에 용량적으로 결합되고 상기 패치 아래 먼 거리에 위치하는, 또는 또 다른 실시 예에서 상기 접지면 아래에 위치하고 홈을 통해 상기 패치에 결합되는 스트립을 가지는 안테나와 같은 접지를 공유하는 마이크로스트립 전송 라인, 그리고 상기 패치와 같은 평면의 스트립을 가지는 마이크로스트립 전송 라인이 있다. 모든 이와 같은 메카니즘은 종래 기술로부터 잘 알려졌고, 본 발명의 본질적인 부분을 대체하지 않는다. 본 발명의 본질적인 부분은 상기 밀접한 근접 영역인데, 그것은 종래 기술 구조에 비교하여 상기 사이즈를 감축하는데 기여할 뿐만 아니라, 안테나 대역폭, VSWR 및 방사 효율(radiation efficiency)을 향상시킨다.

도 17의 그림 75에서 77은 본 발명의 목적 내에서 기술되며, 균형된 공급 지점을 가지는 결합된 안테나의 구조를 도시한다.

위에서-기술된 상기 발명의 실시 예는 예로서만 표현되며, 상기 발명을 제한하지 않는다. 몇 개의 바람직한 실시 예에서 우리 발명의 원리를 설명하거나, 기술하였듯이, 상기 발명이 그와 같은 원리로부터 멀어지지 않고 배열 및 세부사항에서 수정될 수 있다는 것이 당업자에게 명확하다.

Claims (25)

1. 안테나 디바이스로서,

   상기 디바이스는 2개 이상의 방사 암을 포함하고, 이들 중 제1 방사 암은 공급지점을 포함하며, 이들 중 2개의 방사 암은 하나 이상의 밀접한 근접 영역(a close proximity region)에 의해 결합되고,

   상기 근접 영역은 상기 2개 암의 부분에 의해서 형성되는데, 이때, 상기 제1 암에서의 하나 이상의 제1 지점과 제 2 암에서의 하나 이상의 제2 지점 사이의 거리가 상기 제1 암 상의 상기 공급지점과 상기 제2 암 상의 임의의 지점 사이의 거리보다 작으며, 상기 안테나가 상기 제1 암 및 상기 제2 암 사이의 접촉 지점(contact point)을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 안테나 디바이스가 하나 이상의 제1 및 제2 방사 암을 포함하고, 상기 제1 방사 암은 공급지점을 포함하며, 이때, 상기 제1 암에서의 하나 이상의 제1 지점 및 상기 제2 암에서의 하나 이상의 제2 지점 사이의 거리가 상기 제1 암 상의 상기 공급 지점 및 상기 제2 암 상의 임의의 지점 사이의 거리보다 작고, 상기 제1 및 제2 지점 사이의 상기 거리가 보다 긴 자유-공간 동작 파장(free-space operating wavelength)의 1/10보다 짧은 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
3. 안테나 디바이스로서, 상기 안테나 디바이스는,

   하나 이상의 제1 및 제2 방사 암을 포함하고, 상기 제1 암은 공급지점을 포함하며, 이때, 상기 제1 암에서의 하나 이상의 제1 지점 및 상기 제2 암에서의 하나 이상의 제2 지점 사이의 거리가 제1 암에서의 임의의 제3 지점 및 제2 암에서의 임의의 제4 지점 사이의 거리보다 작고, 그와 같은 제3 및 제4 지점은 상기 암의 공급 또는 접지 지점으로부터 먼 거리에 위치하며, 제3 및 제4 지점 사이의 상기 거리가 자유-공간 동작 파장의 1/40보다 길고, 그리고 이때, 상기 안테나 시스템이 상기 제1 암 및 상기 제2 암 사이의 접촉 지점을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   제1 암은 공급 포트를 포함하고, 상기 공급 포트는 상기 제1 암의 하나의 팁(tip) 내에 있는 하나 이상의 지점 및 접지면 또는 접지 카운터포이스(ground counterpoise) 상의 하나 이상의 지점에 의해 형성되며, 이때, 제2 암이 상기 접지면 또는 접지 카운터포이스에 연결된 자신의 팁 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 안테나가 제1 암 상의 제1 공급 지점 및 제2 암 상의 제2 공급 지점 사이에 차등 입력(differential input)을 갖으며, 이때, 상기 제1 및 제2 암이 쌍극자 안테나의 2개 암을 규정하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 안테나는 제1 암 상의 제1 공급지점 및 제2 암 상의 제2 공급지점 사이의 차등 입력을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 암은 각각 상기 제1 및 제2 암 상의 상기 밀접한 제1 및 제2 지점을 포함하는 2개의 밀접한 영역을 통해 결합되며, 상기 제1 암, 상기 제2 암 및 2개의 암 사이의 상기 결합 영역이 상기 안테나 구조를 통해 흐르는 전류에 대한 루프를 규정하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
7. 제 4항에 있어서,

   하나의 상기 암 내에 있는 하나 이상의 상기 팁이 하나의 암 내의 공급 지점 및 다른 암 상의 접지 지점 사이의 거리보다 제2 암 상의 하나 이상의 지점에 더 가까운 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
8. 제 4항에 있어서,

   하나 이상의 상기 암이 하나의 구부러짐(bend)을 포함하고, 상기 구부러짐은 평면에 수직인 방향에 대하여 90°보다 작은 각을 규정하고, 상기 평면은 하나의 암에서 상기 공급지점을 포함하고, 상기 공급지점에서 접지면에 수직이며, 상기 평면은 상기 안테나의 제2 암 상의 접지 지점을 배척하고, 상기 평면에 대한 상기 수직은 상기 제2 암 상의 상기 접지 지점을 포함하는 상기 평면 위의 반공간(semispace)으로의 포인팅(poynting) 벡터에 의해 기술되는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   2 내지 9의 연결된 단편들(segments) 다음에 하나 이상의 암 중 하나 이상의 부분이 형성되고, 각각의 상기 단편들은 그들의 이웃하는 연결된 단편들과 각을 형성하며, 상기 각은 180°보다 작고, 상기 단편들은 보다 긴 자유-공간 동작 파장의 1/3 보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 암 중 하나 이상의 부분이 10 또는 그 이상의 연결된 단편들을 형성하고, 각각의 상기 단편들은 그들의 이웃하는 연결된 단편들과 각을 형성하며, 상기 각은 180°보다 작고, 상기 단편들은 보다 긴 자유-공간 동작 파장의 1/8 보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 암 중 하나 이상의 부분이 도체, 초전도체 또는 반도체 다각형(polygons)의 세트를 포함하며, 모든 상기 다각형은 같은 수의 측부을 특징으로 하고, 이때 상기 다각형은 용량적 결합 또는 옴 접촉부에 의해 전자기적으로 결합되며, 직접 연결된 다각형 사이의 상기 접촉 영역은 상기 도전적 접지면을 규정하는 상기 다각형의 75% 이상에서 상기 다각형 둘레길이의 50%보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 암 중 하나 이상이 도체, 초전도체 또는 반도체 물질을 둘러싸는 다각형 표면에 의해 형성되는 것을 특징으로 안테나 디바이스.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 암의 하나 이상의 부분이 2개의 평행한 표면상에 놓이고, 상기 표면이 유전 물질에 의해 간격을 두는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
14. 제1항 내지 4항 또는 제 7항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 암의 하나 이상의 부분이 평면 형상을 가지며, 상기 부분이 상기 접지면의 짧은 측부 또는 변부(edge)로부터 상기 자유-공간 동작 파장의 1/3보다 더 작은 거리에서 직사각형 또는 연장된 접지면에 수직으로 장착되고, 상기 암의 상기 부분은 상기 접지면의 상기 변부와 평행하며, 상기 제1 암은 공급지점을 포함하고, 상기 공급지점은 상기 자유-공간 동작 파장의 1/10보다 작은 거리에서 상기 접지면의 코너 근방에 위치하며, 상기 제2 암은 상기 자유-공간 동작 파장의 1/10보다 작은 거리에서 상기 접지면의 상기와 같은 더 짧은 변부(the same shorter edge) 상의 반대 코너 근방의 상기 접지면에 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 제1 암의 상기 평면 부분이 상기 제2 암의 상기 평면보다 상기 접지면의 변부에 더 가깝고, 상기 제1 암이 상기 공급지점을 포함하며, 반면에 상기 제2 암은 상기 접지면에 쇼트되는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
16. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 암이 평면이고, 상기 접지면에 평행한 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
17. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 제13항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 암이 평면이고, 상기 접지 면에 평행하며, 단일층 또는 다층 인쇄 회로 기판(printed circuit board)의 임의의 측부 층에 프린트되고, 상기 기판이 또한 상기 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 안테나가 800MHz내지 2500MHz 주파수 범위 내에서 2 이하의 전압 정재파비(voltage standing wave ratio)를 가지고, 상기 안테나 디바이스가 휴대용 디바이스를 위한 것임을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 안테나가 집적회로 또는 칩의 패키지 속으로 일체화되며, 상기 안테나의 상기 암 중 하나 이상이 반도체 다이(die)를 지지하는 상기 기판의 한 개 층에 프린트되는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
20. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 암 및 상기 접지면이 플라스틱 또는 유전체 패키지 내에 둘러싸이고, 상기 패키지가 동력차(motor vehicle)의 유리 표면상에 장착되며, 상기 안테나가 800MHz 내지 2500MHz 주파수 범위에서 동작하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
21. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    제2 마이크로스트립 또는 패치 안테나가 상기 접지면 위에 장착되고 GPS 위성, 갈릴레오 위성, SDARS 위성으로부터의 신호 또는 상기 신호의 결합을 동시에 수신하도록 상기 접지면에 평행한 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
22. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 접지면이 PBG(광통신 대역-갭) 접지면, 또는 EBG(전자기 대역-갭) 접지, 또는 Hi-Z(높은 임피던스) 접지인 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 상기 방사 암이 하나 이상의 하부-브랜치를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
24. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

    하나 이상의 상기 방사 암이 스터브로서 작용하는 하나 이상의 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
25. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

    방사 암이 3D 구조인 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.