KR20090068296A

KR20090068296A - 슬롯화된 다중 대역 안테나

Info

Publication number: KR20090068296A
Application number: KR1020097010615A
Authority: KR
Inventors: 우메쉬 디. 나브라시월라; 니콜라스 이. 부리스
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2009-06-25
Also published as: CN1918920A; CA2553439A1; WO2005076933A2; US7317901B2; BRPI0507290B1; CA2553439C; KR20120025007A; EP1716711A4; KR101285693B1; EP1716711A2; KR20060109986A; WO2005076933A3; US20050176390A1; CN100571420C; KR101205196B1; BRPI0507290A; EP1716711B1

Abstract

다중 안테나는 RF 결합 구조(110) 및 공진 RF 구조(102)를 가진다. RF 결합 구조(110)는 RF 접속부(116,118) 및 RF 결합 단부(112,114)를 가진다. 공진 RF 구조(108)는 RF 결합 단부(112,114)와 리액티브적으로 결합된다. 공진 RF 구조(102)는 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)를 가지며 공진 RF 구조(102)에 대한 부가적인 공진 RF 대역을 유도하도록 구성된 적어도 하나의 슬롯 영역(104)을 둘러싸는 도전성 주변부(102)를 가진다. 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)는 보다 긴 파장 동작을 촉진하기 위하여 접지 평면(124,120)에 리액티브적으로 결합된다. 셀방식 전화들(800) 및 상기 안테나들을 통합하는 무선 통신 섹션들은 또한 제공된다.

다중 안테나, RF 결합 구조, 공진 RF 구조, 접지 평면, 무선 통신 섹션

Description

슬롯화된 다중 대역 안테나{Slotted multiple band antenna}

본 발명은 일반적으로 무선 주파수 안테나들, 특히 컴팩트하고 다중 대역의 안테나들 분야에 관한 것이다.

셀방식 전화들, 페이저들, 원격 제어 장치들 등과 같은 많은 무선 장치들은 다중 RF 대역들에서 동작하도록 요구받는다. 다중 RF 대역들에서 동작하도록 요구받는 무선 장치들의 예들은 802.11b/g 및 802.11a 표준들을 통하여 통신하는 무선 장치들을 포함하고, 이것은 2.4 GHz 대역 및 5.2 및 5.8GHz 대역들에서 통신을 요구한다. 무선 장치들, 특히 셀방식 전화들, 페이저들, 원격 제어기들 등과 같은 휴대용 무선 장치들은 다중 RF 대역들에서 동작하고 또한 물리적 크기 및 제조 비용을 최소화하는 안테나들을 원하고 심지어 요구한다. 몇몇 형태의 안테나들은 밸런스 안테나들 및 언밸런스 안테나들을 포함하는 무선 통신 장치들에 통합된다.

이극 또는 루프 같은 통상적인 밸런스 안테나는 일반적으로 무선 장치 내에 상당한 크기 또는 체적을 요구한다. 상기 안테나들은 무선 장치의 인쇄 회로 기판(PCB) 내에 통합될 수 있지만, 그 크기는 사용하기에 바람직하지 않거나 비실용적이기도 하다.

인버트된 F 안테나 같은 언밸런스 안테나들은 일반적으로 종래 밸런스 안테나 구조들보다 작다. 그러나, 언밸런스 안테나들은 무선 장치의 접지 평면을 통하여 상당 양의 방사 전류들이 흐르고, 그러므로 무선 장치의 접지 평면 혼란에 민감하다. 이 효과는 일반적으로, 사용자 측에서 가진 셀 전화들 같은 개인용 무선 장치들에 특히 중요하지만, 항상 그런 것은 아니다. 셀 전화 같은 개인용 무선 장치는 사용자에 의한 사람과 밀접하게 유지될 때보다 사람으로부터 멀리 있을 때 매우 다른 접지 평면 특성을 가진다. 언밸런스 안테나들 사용시 다른 문제점은 많은 RF 회로들이 안테나에 대한 밸런스 인터페이스들로 인해 보다 우수한 안테나 성능을 의도하기 위하여 사용된다는 것이다. 그와 같은 우수한 성능의 예는 밸런스 로드를 구동하는 전력 증폭기들에서 짝수 차수 고조파들의 억제를 포함한다.

그러므로, 다중 RF 대역들을 통하여 동작하고 휴대용 무선 장치들에 사용하기에 특히 적당한 안테나를 개발할 필요성이 존재한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 다중 대역 안테나는 RF 구동 단부 및 RF 결합 단부를 가진 RF 결합 구조를 구비한다. 다중 대역 안테나는 RF 결합 단부에 결합된 공진 RF 구조를 더 가진다. 공진 RF 구조는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며 또한 적어도 하나의 슬롯 영역을 둘러싸는 도전성 주변부를 가진다. 도전성 주변부 및 적어도 하나의 슬롯 영역은 공진 RF 구조에 대한 부가적인 공진 RF 대역을 유도하도록 구성된다.

유사한 참조 번호들이 각각의 도면들을 통하여 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트에 관련되고 하기 상세한 설명과 함께 명세서의 부분 내에 통합되고 일부를 형성하는 첨부 도면들은 다양한 실시예들을 추가로 도시하고 다양한 원리들 및 본 발명에 따른 모든 장점들을 설명하기 위하여 사용한다.

요구된 바와같이, 본 발명의 상세한 설명은 여기에 개시되고; 그러나, 개시된 실시예들이 다양한 형태로서 구현될 수 있는 본 발명의 단순 실시예인 것이 이해된다. 그러므로, 여기에 개시된 특정 구조 및 기능 항목들은 제한하는 것으로 해석되지 않고, 청구항들에 대한 기초이고 가상적으로 임의의 적당히 상세한 구조에서 본 발명을 다양하게 구현하기 위하여 당업자 중 하나를 가르치기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다. 게다가, 여기에 사용된 용어들 및 어구들은 제한하기 보다 본 발명의 이해할 수 있는 설명을 제공하기 위한 것이다.

여기에 사용된 바와 같은 단수 표현(a 또는 an)은 하나 이상으로서 정의된다. 여기에 사용된 용어 다수는 두 개 이상으로서 정의된다. 여기에 사용된 용어 다른은 제 2 또는 그 이상 중 적어도 하나로서 정의된다. 여기에 사용된 인클루딩 및/또는 해빙은 컴프라이징으로서 정의된다(즉, 개방 언어).

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 슬롯을 가진 다중 대역 인버트 C 안테나를 포함하는 예시적인 안테나(100)의 도면은 도 1에 도시된다. 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 두 개의 측면 인쇄 회로 기판(101)상에 구성되는 것으로 도시된다. 이런 두 개의 측면 인쇄 회로 기판(101)의 유전체 기판은 다이어그램들의 명확화 및 이해도를 개선하기 위하여 다음 다이어그램들에 도시되지 않는다. 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 안테나 구조를 형성하는 양측면 인쇄 회로 기판(101)의 도전 영역들을 도시한다. 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 후면측 접지 평면 영역(124)을 도시한다. 후면측 접지 평면 영역(124)은 양측면 인쇄 회로 기판(101)의 후면, 또는 뒷면에 대해 도시된 도전성 표면이다. 이 다이어그램에서 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대해 도시된 도전성 표면들의 나머지는 이런 양측면 인쇄 회로 기판(101)의 전면측상에 있다. 이 실시예에서 인쇄 회로 기판(101)은 실질적으로 비도전성 케이스(130)에 하우징된다.

슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 전면 접지 평면(120)을 포함한다. 전면측 접지 평면(120) 및 후면측 접지 평면(124)은 양측면 인쇄 회로 기판(101)의 유전체 기판상에 배치된 비교적 큰 영역의 도전체들이다. 접지 평면들은 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 목표된 동작을 지원하기 위하여 도전성 접지 평면을 제공한다. 전면측 접지 평면(120) 및 후면측 접지 평면(124)은 양면측 인쇄 회로 기판 유전체 기판을 통하여 관통하고 두 개의 도전성 시트들 사이에서 효과적인 전기 접속을 제공하는 다수의 관통홀 바이어스들(122)에 의해 접속된다. 본 발명의 다른 실시예들이 인쇄 회로 기판에만 있거나, 다중 층 인쇄 회로 기판의 일부 또는 모든 층들에 있는 접지 평면 구조들을 통합할 수 있다는 것이 이해된다.

슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 도전성 외부 주변부가 형성된 공진 RF 구조(102)를 포함한다. 이런 예시적인 실시예의 공진 RF 구조(102)는 후면측 접지 평면(124) 및 전면측 접지 평면(120)의 상부 에지에 인접하여 형성된 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)를 가진다. 이들 접지 평면들에 대한 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)들의 근접도는 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)을 통한 공진 RF 구조(102), 및 접지 평면들 사이의 리액티브 결합을 허용한다. 이런 리액티브 결합은 공진 RF 구조(102)의 물리적 크기를 가진 분리된 구조에 의해 지원되는 것보다 큰 파장에서 공진 RF 구조(102)의 공진을 지원한다. 접지 평면들 가까이에 리액티브적으로(reactively) 결합된 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)를 가진 공진 RF 구조(102)의 동작은 물리적으로 작은 안테나가 보다 긴 파장 동작들에 대해 보다 큰 효과를 가지고 사용되게 한다. 특히 보다 낮은 주파수 대역에서 공진 주파수는 접지 평면(120 및 124)에 관련하여 RF 공진 구조(102)의 단부들(106 및 108)의 배치를 변화시킴으로써 변화된다.

슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 제 1 피드 도전체(140) 및 제 2 피드 도전체(142)를 포함하는 RF 결합 구조(110)를 포함한다. 제 1 피드 도전체(140)는 한쪽 단부에서 RF 구동 단부(116)를 가지며 반대쪽 단부에서 제 1 RF 결합 아암(112)을 가진다. 제 2 피드 도전체(142)는 한쪽 단부에 접지 평면 접속부(118)를 가지며 반대쪽 단부에서 제 2 RF 결합 아암(114)을 가진다. RF 구동 단부(116) 및 접지 평면 접속부(118)는 이런 예시적인 실시예의 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 언밸런스 RF 구동 접속부(즉, 제 1 RF 결합 단부)를 형성한다. RF 구동 단부(116) 및 접지 평면 접속부 는 밸런스 RF 신호에 대한 밸런스 단자로서 교번적으로 접속될 수 있다. 제 1 RF 결합 아암(112) 및 제 2 RF 결합 아암(114)은 RF 결합 구조(110)에 대한 RF 결합 단부(즉, 제 2 RF 결합 단부)를 형성한다. 제 1 피드 도전체(140) 및 제 2 피드 도전체(142)는 RF 구동부를 공진 방사 구조(102)에 결합하는 실질적으로 대칭적인 RF 결합으로 변환한다. 이것은 이 예시적인 실시예에서 공진 RF 구조(102)의 밸런스 또는 언밸런스 구동을 허용한다. 본 발명의 다른 실시예들은 RF 구동부로부터 공진 RF 구조로 비대칭 RF 결합들 또는 도전성 전기 접속들로 동작한다.

이 예시적인 실시예의 공진 RF 구조(102)는 RF 결합 구조(110)의 RF 결합 단부에 리액티브적으로 결합된다. 예시적인 실시예에서 제 1 RF 결합 아암(112)은 제 1 구동 갭(144)을 통하여 공진 RF 구조(102)에 용량적으로 결합된다. 제 2 RF 결합 아암(114)은 제 2 구동 갭(146)을 통하여 공진 RF 구조(102)에 유사하게 용량적으로 결합된다. RF 결합 구조(110)를 공진 RF 구조(102)에 용량 결합하는 것은 바람직하게 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 의해 나타나는 RF 회로 임피던스의 제어를 허용하고 이런 인터페이스 임피던스의 변동들을 감소시킨다. 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 공진 임피던스는 제 1 구동 갭(144) 및 제 2 구동 갭(146)의 파장 및/또는 길이를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 이들 갭들의 폭은 제 1 RF 결합 아암(112) 및 제 2 RF 결합 아암(114)의 배치에 의해 변화된다. 이들 갭들의 길이는 이들 RF 결합 아암들의 길이를 변화시킴으로써 조절된다. 본 발명의 다른 실시예들은 하기된 바와같이 공진 RF 구조를 RF 인터페이스에 직접 결합하는 것을 포함한다.

본 발명의 이런 예시적인 실시예가 안테나 구성요소들에 대한 실질적으로 대칭의 레이아웃을 사용하는 것이 주의된다. 다른 실시예들의 예에서, RF 결합 구조(110)의 제 1 RF 결합 아암(112), 제 2 RF 결합 아암(114), RF 구동 단부(116), 접지 평면 접속부(118), 제 1 피드 도전체(140) 및 제 2 피드 도전체(142) 같은 다른 부분들은 RF 공진 구조(102) 및 접지 평면들(120 및 124)이고 다른 평면들상에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, RF 결합 구조, 즉 제 1 RF 결합 아암(112), 제 2 RF 결합 아암(114), 및 제 1 피드 도전체(140)의 부분들은 RF 결합 구조(110)의 제 2 RF 결합 아암(114), 접지 평면 접속부(118) 및 제 2 피드 도전체(142)를 포함하는 하나 이상의 평면들과 다른 평면상에 있을 수 있다. RF 결합 구조(110)의 상기 설계 변경은 RF 주파수들에서 전자기 구조들의 컴퓨터 시뮬레이션을 포함하는 예를들어 안테나 설계 툴들을 사용하여 관련 기술들에서 본래 개업자들에 의해 실행될 수 있다.

이런 예시적인 실시예의 공진 RF 구조(102)의 도전성 주변부는 슬롯(104)을 둘러싼다. 공진 RF 구조(102)에서 슬롯(104)의 존재는 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 부가적인 공진 주파수들을 도입하기 위하여 유지된다. 이것은 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)가 다중 RF 대역들에서 이용할 수 있는 방사 패턴들을 나타내게 한다. 이들 다중 대역들의 주파수 특성들은 슬롯(104)의 크기들에 의해 영향을 받는다. 제 1 단부(106) 및 제 2 단부(108)를 포함하는 상기된 구조는 접지 평면들에 리액티브적으로 결합하고, 추가로 바람직하게 안테나가 효과적으로 방사하는 보다 긴 파장에 관 련하여 컴팩트한 크기들을 가진 밸런스된 다중 대역 안테나 구조를 발생시킨다.

슬롯(104)을 가진 상기된 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과들은 다중 대역들을 통하여 이런 안테나 구조의 특성을 나타낸다. 도 2는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 생성된 바와 같이, 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 낮은 대역 주파수 응답(200)을 도시한다. 보다 낮은 대역 주파수 응답(200)은 2200 MHz 및 2700 MHz의 RF 주파수들 사이에서 두 개의 안테나들, 즉 슬롯화되지 않은 인버트 C 안테나(ICA) 및 슬롯을 가진 인버트된 C 안테나(ICAWS)쪽으로의 RF 입력에 대한 입력 전력 특성들에 관한 반사된 전력을 도시한다. 입력 전력에 관련하여 반사된 전력의 크기는 크기(S₁₁)의 데시벨 값으로서 수직 스케일(204)상에 도시된다. 이런 그래프상 특정 지점에 대한 주파수는 2200MHz 내지 2700MHz에서 선형적으로 연장하는 수평 스케일(202)상에 도시된다.

두 개의 주파수 응답 곡선들은 보다 낮은 대역 주파수 응답(200)으로 도시된다. 제 1 곡선은 슬로화되지 않은 인버트 C 안테나(ICA) 곡선(208)이고 제 2 곡선은 슬롯을 가진 인버트 C 안테나(ICAWS) 곡선(206)이다. ICA 곡선(208)은 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에서 슬롯(104)의 효과를 보다 잘 도시하기 위하여 ICAWS 곡선(206)과 비교하기 위한 기준으로서 제공된다.

양쪽 ICA 곡선(208) 및 ICAWS 곡선(206)은 2400MHz 근처에서 반사된 입력 전력(210)의 제 1 로컬 최소점을 나타낸다. 이런 RF 주파수 근처에서 감소된 반사 입력 전력은 안테나로 전달된 전력의 나머지가 방사되는 것을 가리킨다. ICA 곡선(208)은 2400 MHZ 이상에서, 반사된 입력 전력이 증가하는 것을 가리키고, 보다 작은 전력이 방사되는 것을 가리킨다. 대조하여, ICAWS 곡선(206)은 2600MHz 근처에서 제 2 반사 전력 로컬 최소치(212)를 나타낸다. 이것은 유사한 크기들을 가진 슬롯화되지 않은 인버트 C 안테나와 비교할때 2600MHz의 근처에서 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 방사 효율성이 개선되었음을 가리킨다. 관련 기술들에서 이해되는 바와같이, RF 안테나들의 수신 및 전송 특성들은 필수적으로 동일하다. 그러므로, 안테나의 수신 또는 전송 특성들 중 어느 하나의 참조들 또는 설명들이 안테나의 수신 및 전송 특성들 모두에 적용할 수 있는 것이 이해된다.

도 3은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 생성된 바와 같은, 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 보다 높은 대역 주파수 응답(300)을 도시한다. 보다 높은 대역 주파수 응답(300)은 상기된 동일한 두 개의 안테나들, 5000MHz 및 6200MHz의 RF 주파수들 사이에서 슬롯화되지 않은 인버트 C 안테나(ICA) 및 슬롯을 가진 인버트된 C 안테나(ICAWS)에 대한 입력을 위하여 입력 전력 전력에 관련된 반사 전력을 도시한다. 입력 전력에 관련한 반사 전력의 크기는 크기(S₁₁)의 데시벨 값으로서 수직 스케일(304)상에 도시된다. 이런 그래프에서 특정 포인트에 대한 주파수는 5000MHz 내지 6200MHz 사이에서 선형으로 연장하는 수평 스케일(302)상에 도시된다.

두 개의 주파수 응답 곡선들은 보다 높은 대역 주파수 응답(300)에 도시된다. 제 1 곡선은 고대역 비슬롯화 인버트 C 안테나(ICA) 곡선(308)이고 제 2 곡선은 슬롯을 가진 고대역 인버트 C 안테나(ICAWS) 곡선(306)이다.

ICA 곡선(308)은 이 대역에서 안테나에 대한 빈약한 방사 특성을 가리키는 RF 대역을 가로질러 높은 레벨의 반사 입력 전력을 도시한다. 대조하여, 고대역 ICAWS 곡선(306)은 5600MHz 근처에서 제 3 반사 입력 전력 로컬 최소치(316)를 나타낸다. 이것은 유사한 크기들을 가진 비슬롯화 인버트 C 안테나와 비교할 때, 5600MHz 근처에서 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)에 대한 개선된 방사 효율성을 가리킨다. 이것은 도시된 바와같이 다중 대역들에서 RF 신호들의 효율적인 전송 및 수신을 제공하는 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 바람직한 성능을 나타낸다.

*도 4는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 생성된 바와 같은, 슬롯을 가진 인버트 C 안테나 및 인버트 C 안테나의 스미스 챠트 다이어그램(400)을 도시한다. 두 개의 궤적들은 스미스 챠트상에서 비슬롯화 ICA 곡선(402) 및 ICAWS 곡선(404)으로 도시된다. 상기 반사 전력 다이어그램들에서 도시된 로컬 최소치에 해당하는 포인트들에 대한 ICAWS 곡선상 표준화(S₁₁) 값들은 이 챠트에 특히 도시된다. 제 1 표준화(S₁₁) 값(406)은 2400MHz의 입력 RF 주파수에 대해 도시되고, 제 2 표준화(S₁₁) 값(408)은 2600MHz의 입력 RF 주파수에 대해 도시되고 제 3 표준화(S₁₁) 값(410)은 5650MHz의 입력 RF 주파수에 대해 도시된다. 이들 3개의 표준화(S₁₁) 값들은 각각의 RF 주파수 대역들에서 이들 궤적들에 동안 영에 가장 가까운 크기들을 가지는 것으로 도시되고, 추가로 이들 다중 RF 대역들 내에서 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 효율성을 도시한다.

상기된 바와같이, 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)는 각각 2.4GHz 및 5.2, 5.8 GHz의 802.11b/g 및 802.11a 표준들에 의해 요구된 RF 대역들에서 효율적으로 동작할 수 있다. 이런 다중 대역 동작은 바람직하게 컴팩트한 크기를 가진 밸런스 안테나를 구비한 예시적인 실시예들에 바람직하게 제공된다.

도 5는 상기된 시뮬레이션들에 사용되는 구조에 해당하는 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 크기들을 도시한다. 이 예시적인 실시예에서, 전체 공진 RF 구조 폭(502)은 27mm이고, 공진 RF 구조 상부 길이(504)는 16mm이고, PCB의 윤곽부를 따르는 공진 RF 구조 하강 거리(506)이고, 공진 RF 구조 수직 아암 높이(508)는 7.0mm이고, 슬롯 폭(510)은 2.0mm이고, RF 결합 단부 길이(512)는 4.0mm이고, RF 결합 단부 이격부(514)는 8mm이고, RF 결합 단부 대 공진 RF 구조 갭(516)은 0.375mm이고, RF 결합 단부 길이(512) 및 피드 도전체(142)의 폭 사이의 거리인 RF 결합 단부 연장 길이(518)는 3mm이고, RF 결합 단부 대 바닥 접지 평면 거리(520)는 3.75mm이고, RF 구동 갭(522)은 1mm이고, 접지 평면 폭(524)은 3.2mm이고, 바닥 접지 평면 연장부(526), 즉, 바닥 접지 평면(124)이 상 부 접지 평면(120)을 지나 연장하는 거리는 2.0mm이고, 제 2 단부 대 바닥 접지 평면 거리(530)는 0.5mm이다. RF 안테나 설계 기술들, 특히 안테나 구조들의 전자기 시뮬레이션을 통합한 기술들이 다양한 목표된 파라미터들로 동작하는 슬롯을 가진 유사한 다중 대역 인버트 C 안테나를 생산하기 위하여 이들 크기들을 조절하도록 관련 기술들의 참여자들에 의해 바람직하게 사용될 수 있는 것이 주의된다. 슬롯(104)을 가진 이런 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 예시적인 실시예가 실질적으로 대칭 구조이므로, 상기된 크기들이 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 한쪽 측면상 엘리먼트에 대해 도시되는 것이 이해되고, 슬롯(104)을 가진 예시적인 다중 대역 인버트 C 안테나(100)의 반대쪽 측면상 대응 엘리먼트들은 동일한 크기를 가진다.

도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 로딩 탭들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)를 도시한다. 로딩 탭들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)는 제 1 로딩 탭(602) 및 제 2 로딩 탭(604)을 나타내고, 상기 탭들은 다른 공진 RF 구조(622)의 슬롯(104) 내에 배치된다. 로딩 탭들의 크기, 수 및 위치를 포함하는 다른 공진 RF 구조(622)의 다양한 크기들의 조절은 다양한 동작 요구들 및/또는 기준을 만족시키기 위하여 로딩 탭들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)의 RF 성능을 최적화하기 위하여 변형될 수 있다. 로딩 탭들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)의 변형 설계는 예를들어 RF 주파수들에서 전자기 구조들의 컴퓨터 시뮬레이션을 포함하는 안테나 설계 툴들을 사용함으로써 관련 기술들의 당업자들에 의해 실행될 수 있다. 로딩 탭 들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)의 변형들이 슬롯(104) 내에 하나 또는 임의의 수의 로딩 탭들을 포함할 수 있는 것은 명백하다. 이들 로딩 탭들은 도 6에 도시된 바와같이, 다른 공진 RF 구조의 도전성 주변부로부터 도전적으로 절연될 수 있다, 즉 도전성을 갖지 않거나 저항 접촉일 수 있다는 것이 주의된다. 선택적으로, 또는 슬롯(104) 내의 로딩 탭들 일부 또는 심지어 모두는 다른 공진 RF 구조(622)의 도전성 주변부에 도전적으로 접속될 수 있다. 로딩 탭들은 가능한 것보다 낮은 주파수에서 슬롯이 공진하게 하는 슬롯내 리액티브 성분을 유도한다. 그러므로, 특히 높은 대역에서 슬롯의 공진 주파수를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 도전성 주변부에 다른 크기들 및 다른 접속들의 탭들을 사용하여, 다중 공진들은 생성되고 요구된 주파수 대역들, 예를들어 802.11a 프로토콜들에 대해 5.2GHz 및 5.8GHz로 안테나를 독립적으로 동조하기 위하여 제어될 수 있다.

로딩 탭들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)의 다른 공진 RF 구조(622)는 상기 엘리먼트에 대한 다른 설계를 추가로 도시한다. 하강부(506)를 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(100)의 공진 RF 구조(102)와 비교하여, 다른 공진 RF 구조(622)는 다른 공진 RF 구조(622)의 상부와 직각을 형성하는 제 1 수직 단부(610) 및 제 2 수직 단부(612)를 가진다. 다른 공진 RF 구조(622) 주변부에 대한 이런 다른 설계는 슬롯(104) 내의 로딩 탭들의 존재와 무관하다. 로딩 탭들은 제한없이 예시적인 인버트 C 안테나(100) 및 로딩 탭들(602, 604)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(600)를 포함하는 임의의 인버트 C 안테나 구조에 동일 효율성으로 통합될 수 있다. 공진 RF 구조들은 공진 RF 구조가 로딩 탭들을 포함하든 않하든, 공진 RF 구조의 중앙 부분에 실질적으로 수직인 수직 단부들 같은 수직 단부들을 통합할 수 있다.

본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라, 중앙 로딩 탭(702)을 가진 예시적인 슬롯화된 인버트 C 안테나(700)는 도 7에 도시된다. 중앙 로딩 탭(702)을 가진 예시적인 슬롯화된 인버트 C 안테나(700)는 중앙 로딩 탭(702)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(700)의 공진 RF 구조를 형성하는 도전성 주변부의 양쪽 대향 측면들에 도전적으로 접속된 중앙 로딩 탭(702)을 포함한다. 이런 예시적인 실시예의 중앙 로딩 탭(702)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(700)는 두 개의 부가적인 로딩 탭들, 즉 제 1 부가적인 로딩 탭(704) 및 제 2 부가적인 로딩 탭(706)을 가진다. 이들 부가적인 로딩 탭들은 공진 RF 구조(722)의 도전성 주변부의 한쪽 측면과 도전적으로 또한 저항적으로 접촉하고, 관심 대역들에서 중앙 로딩 탭(702)을 가진 슬롯화된 인버트 C 안테나(700)의 동작을 강화하기 위하여 배치된다.

슬롯을 가진 다중 대역 인버트 C 안테나를 통합하는 예시적인 셀방식 전화(800)는 도 8에 도시된다. 예시적인 셀방식 전화(800)는 케이스(804) 및 공진 RF 구조(102) 및 상기된 슬롯을 가진 예시적인 인버트 C 안테나(100)와 유사한 RF 결합 구조(110)를 포함한다. 전면측 접지 평면은 도시된다. 인쇄 회로 기판(802)은 안테나 구조의 도전성 엘리먼트 및 예시적인 셀방식 전화(800)에 포함된 다른 전자 부품들을 모니터링되는 것으로 도시된다. 후면측 접지 평면은 제공되지만 도시되지 않는다.

예시적인 셀방식 전화(800)는 RF 수신기(806) 및 RF 전송기(808)를 포함하도록 도시된다. RF 수신기(806) 및 RF 전송기(808)는 동시 전송 및 수신을 허용하는 RF 듀플렉싱 회로(도시되지 않음)를 포함한다. RF 수신기(806) 및 RF 전송기(808)는 다중층 인쇄 회로 기판(802)의 하부 층상에 루틴된 RF 피드 라인(810)에 접속된다. RF 수신기(805), RF 전송기(808), 접지 평면(120) 및 연관된 안테나 구조는 예시적인 실시예에서 무선 통신 섹션을 형성한다. 예시적인 셀방식 전화(800)는 RF 수신기(806) 및 RF 전송기(808)와 정보를 인터페이스하기 위하여 당업자에게 잘 공지된 방식으로, 스피커들, 카메라들 및 다른 인터페이스 회로들(모두가 도시되지 않음) 같은 사용자 인터페이스 회로와 통신할 때, 데이터, 오디오, 이미지 비디오 데이터를 처리하는 기저대역 회로(812)를 더 포함한다. 무선 장치(800) 내의 다른 회로들은 관련 기술들의 당업자에게 공지되지만, 이런 다이어그램의 명확화 및 이해를 강화하기 위하여 도시되지 않는다.

예시적인 셀방식 전화(800), 무선 장치, 및 많은 다른 본 발명의 실시예들에서, 최대 크기를 가진 공진 RF 구조(102)를 포함하는 안테나 구조를 가지는 것이 종종 바람직하다. 예시적인 셀방식 전화(800)를 위하여 도시된 구조는 케이스(804)의 상부 에지를 따라 배치된 공진 RF 구조(102)를 도시한다. 이것은 주어진 케이스 설계에 대해 최대 안테나 영역을 허용한다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 공진 RF 구조(102)의 모양은 안테나 구조를 하우징하는 케이스들의 모양 또는 다른 물리적 구성요소들에 적합하도록 조절될 수 있다. 관련 기술들의 당업자에게 공지되고, 안테나 구조들의 전자기 특성들을 모델화하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션 소프트웨어의 사용을 포함하는 설계 기술들은 매우 다양한 케이스 윤곽들 및 모양들에 적합하도록 상기 안테나 구조들을 설계할 수 있다.

셀 전화들 같은 무선 장치들은 여기에 기술된 바와같이 다수의 다중 대역 안테나들을 통합할 수 있다. 몇몇 다중 대역 안테나들은 단지 동작들을 수신하기 위하여 사용되고, 몇몇은 단지 동작들을 전송하기 위하여 사용되고, 몇몇은 전송 및 수신 동작들 모두에 사용된다. 상기된 바와 같은 다중 대역 안테나 장치들은 듀플렉싱 회로들의 복잡도를 바람직하게 감소시킬 수 있다. 다중 대역 안테나들은 무선 수신, 무선 전송, 또는 양쪽 RF 동작들에 대해 공간적 다이버서티를 제공하기 위하여 무선 장치 내, 또는 외측에 배열될 수 있다. 이들 다중 대역 안테나들은 안테나가 각각 수신 및 전송 기능들을 위해 사용되게 하는 수신기 회로들 및/또는 전송기 회로들에 선택적으로 결합될 수 있다. 선택적인 결합은 예를들어 본 발명의 다른 실시예들에 따라, 적어도 하나의 다중 대역 안테나를 가진 수신기 회로들 및/또는 전송기 회로들을 결합하기 위하여 선택적으로 인에이블될 수있는 RF 스위칭 회로들을 포함한다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 휴대용 무선 장치들에 쉽게 통합되는 컴팩트한 다중 대역 안테나 구조를 바람직하게 제공한다. 이들 실시예들은 휴대용 무선 장치가 사용자에 의해 휴대될 때 같은 접지 평면 변화들에 덜 민감한 밸런스 방사기 안테나 구조를 추가로 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 직접적으로 결합된 다중 대역 인버트 C 안테나(900)는 도 9에 도시된다. 직접적으로 결합된 다중 대역 인버트 C 안테나(900) 는 접지 평면(920) 및 슬롯(904)을 둘러싸는 직접 결합된 공진 RF 구조(902)를 포함한다. 이런 다른 실시예의 직접 결합된 공진 RF 구조(902)는 직접 결합 구조(910)에 의해 RF 입력에 직접 접속된다. 제 1 결합 아암(940) 및 제 2 결합 아암(942)은 도시된 직접 결합 구조(910)의 바닥에서의 RF 구동 입력/출력으로부터의 접속을 직접 결합된 공진 RF 구조(902)에 제공한다. 직접 결합 구조(910)는 하나 이상의 RF 대역들 내의 직접 결합 다중 대역 인버트 C 안테나(900)에 대한 공진을 유도하기 위하여 설계된다. 상기 설계들은 본 발명의 관련 기술들의 당업자에 의해 쉽게 달성될 것이다.

직접 결합 공진 RF 구조(902)는 제 1 단부(906) 및 제 2 단부(908)를 더 가진다. 직접 결합된 공진 RF 구조(902)의 제 1 단부(806) 및 제 2 단부(908)는 직접 결합된 공진 RF 구조(902)의 물리적 크기로 분리된 구조에 의해 지원되는 것보다 큰 파장들에서 직접 결합된 공진 RF 구조(902)의 공진을 지원하기 위해 접지 평면(920)에 리액티브 결합을 가진다.

본 발명의 다른 특정 실시예들이 개시되지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 특정 실시예들에 대한 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 특정 실시예들로 제한되지 않고, 첨부된 청구항들이 본 발명의 범위 내의 임의의 및 모든 애플리케이션들, 변형들 및 실시예들을 커버하는 것이 의도된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 슬롯을 가진 다중 대역 인버트 C 안테나를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 슬롯을 가지며 그리고 가지지 않는 다중 대역 인버트 C 안테나에 대한 시뮬레이션에 의해 결정된 바와 같은 보다 낮은 대역 반사 입력 전력 그래프.

도 3은 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라, 슬롯을 가지며 및 가지지 않는 다중 대역 인버트 C 안테나에 대한 시뮬레이션에 의해 결정된 바와 같은 보다 높은 대역 반사 입력 전력 그래프.

도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 슬롯을 가지며 및 가지지 않는 다중 대역 인버트 C 안테나에 대한 시뮬레이션에 의해 결정된 바와 같은 반사된 입력 전력을 도시하는 스미스 챠트를 도시한 도면.

도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 슬롯을 가진 다중 대역 인버트 C 안테나의 크기를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라, 슬롯 및 로딩 탭들을 가진 다른 다중 대역 인버트 C 안테나를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라, 중앙 로딩 탭을 가진 다른 다중 대역 인버트 C 안테나를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 다중 대역 인버트 C 안테나를 통합한 셀방식 전화 같은 무선 장치를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 슬롯을 가진 직접 결합된 다중 대역 인버트 C 안테나를 도시한 도면.

Claims

다중 대역 안테나에 있어서,

RF 구동 단부 및 RF 결합 단부를 가진 RF 결합 구조; 및

상기 RF 결합 단부에 리액티브적으로(reactively) 결합된 공진 RF 구조를 포함하고,

상기 공진 RF 구조는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 공진 RF 구조는 상기 공진 RF 구조에 대한 부가적인 공진 RF 대역을 유도하도록 구성된 적어도 하나의 슬롯 영역을 둘러싸는 도전성 주변부를 포함하고, 상기 공진 RF 구조는 상기 RF 결합 구조로부터 분리되고,

상기 공진 RF 구조의 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부에 리액티브적으로 결합된 접지 평면을 더 포함하는, 다중 대역 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 RF 결합 단부는 대칭인, 다중 대역 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 RF 결합 구조는 상기 RF 공진 구조의 평면과는 다른 평면상에 있는, 다중 대역 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 공진 RF 구조는 인쇄 회로 기판상의 도전체들로부터 형성되는, 다중 대역 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 슬롯 영역 중 하나를 양분하는 리액티브 로딩 탭(reactive loading tab)을 더 포함하고, 상기 리액티브 로딩 탭은 두 개의 물리적 포인트들에서 상기 도전성 주변부에 도전적으로 접속되고, 상기 두 개의 포인트들은 상기 공진 RF 구조의 대향 측면들상에 있는, 다중 대역 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 슬롯 영역 중 하나 내에 배치되고 상기 부가적인 공진 RF 대역 및 다른 부가적인 공진 RF 대역 중 하나에서 방사를 강화하도록 배치된 적어도 하나의 리액티브 로딩 탭을 더 포함하는, 다중 대역 안테나.
제 6 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 리액티브 로딩 탭은 적어도 하나의 포인트상에서 상기 도전성 주변부에 도전적으로 접속되는, 다중 대역 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 접지 평면은 회로 기판의 제 1 층상의 도전 영역 및 상기 회로 기판의 다른 층의 적어도 하나의 부가적인 도전 영역을 포함하는, 다중 대역 안테나.