KR20090112744A - 소형 휴대용 통신 장치용 안테나 소자 - Google Patents

소형 휴대용 통신 장치용 안테나 소자 Download PDF

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KR20090112744A
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얀-빌렘 쯔비어스
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소니 에릭슨 모빌 커뮤니케이션즈 에이비
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Abstract

본 발명은 휴대용 통신 장치용 안테나뿐만 아니라 그와 같은 안테나 소자를 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것이다. 안테나 소자(18)는 무선 통신 유닛 및 접지와의 접속을 위한 제 1 및 제 2 피딩 종단(26, 28)을 갖는 전기적 도전성 재료의 와이어를 포함한다. 상기 와이어는 또한 중심축(36) 주위에 다수의 권선들(29, 30, 32)을 포함하는 권선부(22)를 갖는다. 상기 제 1 피딩 종단(26)에서 가장 멀리 제공되는, 권선부(22)의 최종 권선(30)은 바로 이전의 권선(32)과 물리적으로 접속되고 나머지 권선들(29, 32)은 서로 이격된다.
블루투스, 방향성 안테나, 피딩 종단, UWB.

Description

소형 휴대용 통신 장치용 안테나 소자{ANTENNA ELEMENT FOR A SMALL PORTABLE COMMUNICATION DEVICE}
본 발명은 소형 휴대용 통신 장치들에 관련된 분야에 관한 것이며, 특히 휴대용 통신 장치용 안테나 소자 및 그와 같은 안테나 소자를 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것이다.
휴대 전화들과 같은 더 큰 휴대용 통신 장치들의 부속품으로서 제공되는 소형 휴대용 통신 장비는 많은 경우에 이와 같은 더 큰 휴대용 통신 장치들과 무선으로 통신한다. 이와 같은 통신 기술은 다양하게 존재하는데, 여기서 하나의 주요 기술은 블루투스(BluetoothTM) 기술이다. 그러나 또한 UWB(Ultra Wide Band)와 같은 다른 기술들도 존재한다.
무선 통신 장치들의 분야에서의 안테나들은 상기 통신 장치들이 작을 경우에 매우 작은 것이 필요하다. 이는 흔히 예를 들어 BluetoothTM 통신 프로토콜에 따른, 단거리 고주파수 통신을 사용하는 많은 장치의 경우이다. 일반 BluetoothTM 장치들의 예들은 스트리밍(streaming) 오디오 헤드셋 및 보이스(voice) 헤드셋과 같은 헤드셋, 핸즈프리(handsfree) 장치들, 음악 플레이어들 및 카메라들로서, 이것들이 예를 들어 BluetoothTM을 사용하는 셀룰러 폰과 통신한다. 그러므로 상기 장치들은 종종 소형일 필요가 있지만 반면에 특정 주파수 대역 내에서 BluetoothTM 의 경우에 약 2.45 GHz 이상의 부근에서 동시에 동작할 수 있다.
이와 같은 작은 휴대용 통신 장치의 안테나는 대체로 신체 가까이에 위치된다. 인간의 신체는 매우 효율적으로 무선 에너지를 흡수하고 안테나를 디튜닝(de-tuning)한다. 그러므로, 인간의 신체 가까운 안테나의 효율은 대개 불량하다. 헤드셋들과 같은 무선 장치들에 대해서도 이는 공통의 문제이다.
상기 문제를 극복하기 위해서 이전의 해법들은 예를 들어 PIFA 안테나들과 같은 방향성 안테나(directional antenna)들을 포함하였다. 다른 해법은 EP 1 416 585에 개시된다. 여기서 회로 기판의 경계 주변에 루프 안테나(loop antenna)가 제공된다. 상기 안테나는 신체로부터 멀어지도록 자체의 에너지를 지향함으로써 효율적으로 동작할 수 있다.
이는 소형 휴대용 통신 장치가 사용자의 신체에 고정되어야만 하는 경우에도 매우 효과가 양호한데, 왜냐하면 상기의 방사는 일반적으로 사용자의 신체로부터 항상 멀어지게 방사될 것이기 때문이다.
그러나, 이와 같은 휴대용 통신 장치들은 신체에 부착되도록 설계되지 않을 수도 있지만, 사용자가 자신의 목 주위에 착용하는 스트링(string)에 관통하여 매달려 있는 것과 같이, 신체에 관하여 느슨하게 제공될 수 있다. 이와 같은 경우에, 소형 휴대용 통신 장치는 신체에 관해서 어떤 무작위적인 방향을 가질 수 있는데, 이는 휴대용 통신 장치가 안테나에 관하여 잘못 지향된 경우, 방사는 신체의 몸으로 지향되며 따라서 소모될 것이라는 것을 의미한다. 더욱이 접속하고자 했던 다른 장치와의 접속이 해제될 수도 있다.
그러므로, 소형이며 임의의 방식으로 착용될 수 있는 장치에 대해서, 안테나는 더 이상 지향 방식이 아니어야 하고 따라서 다른 해법이 제공되어야만 한다.
충분히 공지된 안테나 파라미터들을 제외하고 신체에 근접하여 무작위로 위치되는 안테나의 성능이 양호하려면 다음의 특성들을 가져야만 한다:
· 관심 주파수 범위 내에서의 충분한 것 이상의 대역폭
· 관심 주파수의 대역폭보다 더 큰 대역폭에 대한 양호한 효율
· 신체 및 안테나 자체 사이의 크고 충분한 효율적인 간격
· 필수적으로 전방향 지향의 안테나 지향성
그러므로 상술한 문제점들 중 하나 이상을 해결할 안테나 해법이 필요하다.
본 발명은 일반적으로 소형 휴대용 통신 장치 내에 개선된 내부 안테나를 제공하는 것이 가능한 것에 관한 것이다.
본 발명은, 내부 안테나들을 포함하는 소형 휴대용 통신 장치들에 대해서, 통상적으로 안테나라고 칭해지는 소자가 단지 상기 장치로부터의 방사의 일부로 기여하고, 반면에 그와 같은 방사에 영향을 주는 다른 소자들이 섀시(chassis) 및 컴포넌트들을 구비한 회로 보드와 같이, 상기 장치에 대해서 더 큰 전기적 도전성 소자들이라는 통찰을 기반으로 한다. 그때 이러한 더 큰 소자들 또는 매스 블록(mass block)들은 그와 같은 안테나 소자들과 용량성으로 그리고/또는 유도성으로 결합한다. 그러므로 통상적으로 안테나로서 고려되는 안테나 소자는 실제로 그와 같은 매스 블록들에 대해서 여자기(exciter)로서 기능한다. 그러므로 상기 문제는 이 매스 블록들이 보다 효율적으로 방사하도록 하는 방법이다.
그러므로 본 발명은 개선된 안테나를 제공할 수 있는 이와 같은 안테나 소자를 제공하는 것에 관한 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 소형 휴대용 통신 장치에서 개선된 안테나를 제공하는 것이 가능한 안테나 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 상기 목적은:
무선 통신 유닛 및 접지에 접속하기 위한 제 1 및 제 2 피딩(feeding) 종단을 갖는 전기적 도전성 재료의 와이어(wire)를 포함하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자에 의해서 달성되며,
상기 와이어는 중심 축 주위에 다수의 권선들을 포함하는 권선부를 갖고, 상기 제 1 피딩 종단에서 가장 멀리 제공되는 최종 권선은 바로 이전의 권선과 물리적으로 접속되고 나머지 권선들은 서로 이격된다.
본 발명의 제 2 양상은 상기 제 1 양상의 특징들을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 최종 권선 및 이전의 권선 간 접속 에어리어는 상기 최종 권선의 말단 종단에 제공된다.
본 발명의 제 3 양상은 제 1 양상의 특징들을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 권선부의 상기 최종 권선의 상기 말단 종단에 결합하고 상기 중심축과 평행하게 상기 제 1 권선으로 역 지향하여 통과하도록 인도하는 귀환부(return section)를 더 포함한다.
본 발명의 제 4 양상은 상기 제 3 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 귀환부는 상기 권선부의 권선들 내부에 제공된다.
본 발명의 제 5 양상은 상기 제 3 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 제 2 피딩 종단은 상기 귀환부가 상기 권선부와 결합하는 지점으로부터 가장 멀리 있는 상기 귀환부의 종단에서 상기 중심축과 수직인 피딩 평면 내에서 상기 제 1 피딩 종단에 평행하게 제공된다.
본 발명의 제 6 양상은 상기 제 1 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 제 1 피딩 종단은 상기 권선부의 상기 제 1 권선과 접속하는 입력부에 제공된다.
본 발명의 제 7 양상은 상기 제 1 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 제 1 권선은 상기 중심축의 방향으로 상기 최종 권선으로부터 제 1 간격으로 이격되고, 상기 권선부의 모든 권선들은 상기 중심축으로부터 적어도 제 2 간격으로 이격되어 적어도 상기 제 1 및 제 2 간격들에 의해서 결정되는 3차원 안테나 소자 체적을 제공한다.
본 발명의 제 8 양상은 상기 제 1 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 권선들은 원의 형상을 갖는다.
본 발명의 제 9 양상은 상기 제 1 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 권선들은 타원의 형상을 갖는다.
본 발명의 제 10 양상은 상기 제 1 양상의 특징을 포함하는 안테나 소자에 관한 것으로서, 상기 권선들은 직사각형의 형상을 갖는다.
본 발명의 다른 양상은 개선된 안테나를 제공하는 것이 가능한 안테나 소자를 포함하는 소형 휴대용 통신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 11 양상에 따르면, 상기 목적은:
무선 통신 유닛,
접지 평면,
하나 이상의 매스 블록, 및
안테나 소자를 갖는 휴대용 통신 장치에 의해 성취되고, 상기 안테나 소자는
상기 무선 통신 유닛 및 접지와 접속하기 위한 제 1 및 제 2 피딩 종단을 갖는 전기적 도전성 재료의 와이어를 포함하고,
상기 와이어는 중심축 주위에 다수의 권선들을 포함하는 권선부를 가지며,
상기 제 1 피딩 종단에서 가장 멀리 제공되는 최종 권선은 바로 이전의 권선과 물리적으로 접속되고 나머지 권선들은 서로 이격된다.
본 발명의 제 12 양상은 상기 제 11 양상의 특징을 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것으로서, 상기 권선부의 상기 최종 권선 및 바로 이전의 권선 간 접속 에어리어는 상기 최종 권선의 말단 종단에 제공된다.
본 발명의 제 13 양상은 제 11 양상의 특징들을 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것으로서, 상기 권선부의 상기 최종 권선의 상기 말단 종단에 결합하고 상기 중심축과 평행하게 상기 제 1 권선으로 역 지향하여 통과하도록 인도하는 귀환부를 더 포함한다.
본 발명의 제 14 양상은 상기 제 13 양상의 특징을 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것으로서, 상기 귀환부는 상기 권선부의 권선들 내부에 제공된다.
본 발명의 제 15 양상은 상기 제 13 양상의 특징을 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것으로서, 상기 제 2 피딩 종단은 상기 귀환부가 상기 권선부와 결합하는 지점으로부터 가장 멀리 있는 상기 귀환부의 종단에서 상기 중심축과 수직인 피딩 평면 내에서 상기 제 1 피딩 종단에 평행하게 제공된다.
본 발명의 제 16 양상은 상기 제 11 양상의 특징을 포함하는 휴대용 통신 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 무선 통신 단말기용 악세사리(accessory)이다.
본 발명은 다수의 장점들을 갖는다. 본 발명은 소형 휴대용 통신 장치에 제공되도록 충분히 작더라도 광대역 전방향 안테나를 제공하는 것이 가능하다. 게다가 이와 같은 안테나는 넓은 주파수 범위에 대해서뿐만 아니라 자유 공간이든지 신체에 근접해서이든지 이 둘 모두에서 효율적이다. 이는 더욱 단순하며 저 비용으로 생산될 수 있다.
용어 "포함한다/포함하는"이 본 명세서에서 사용될 때는 진술된 특징들, 정수들, 단계들 또는 컴포넌트들의 존재를 기술하는데 채택되지만 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 컴포넌트들 또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것이 강조되어야 한다.
본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다:
도 1은 소형 휴대용 통신 장치가 통신하는 더 큰 휴대용 통신 장치뿐만 아니라 신체에 부착하는 소형 휴대용 통신 장치를 갖는 사용자를 개략적으로 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 안테나 소자의 사시도를 도시하고,
도 3은 안테나 장치를 제공하는 소형 휴대용 통신에서의 2개의 매스 블록들과 함께 제공된 도 2의 안테나 소자들을 개략적으로 도시하고, 그리고
도 4는 본 발명의 원리에 따라 제공되는 안테나 장치의 사용자의 신체까지의 간격에 관한 효율에 대한 챠트를 도시한다.
도 1은 사용자(10)에 부착된 제 1 소형 휴대용 통신 장치(14)를 개략적으로 도시한다. 사용자(10)의 목 주위에 느슨하게 걸린 스트링(12)에 관통하여 제공되는 장치(14)는 사용자의 신체에 관하여 느슨하게 제공된다. 그것은 대안으로 클립으로 사용자에게 고정될 수 있다. 제 1 소형 휴대용 통신 장치(14)는 제 2 더 큰 휴대용 통신 장치(16)와의 통신을 위해서 제공된다. 본원에서 통신에 적절한 단거리 통신 기술들이 제공되며, 본 발명의 하나의 변형에 따르면 상기 기술은 BluetoothTM이다. 그러나 본 발명은 BluetoothTM으로 제한되지 않으므로, 다른 적절한 통신 기술들 및 통신 대역들, 예를 들어 UWB(Ultra Wide Band) 주파수 범위를 사용할 수 있다. 게다가 본 발명은 이러한 범위들에서 적용되는 것으로 제한되지 않아서, 다양한 GSM, UMTS 및 WLAN 대역들에서와 같은 다른 주파수 범위들에서 또한 사용될 수 있다.
이와 같은 제 1 소형 장치(14)는 제 2 더 큰 장치(16)에 상이한 유형들의 제 어 신호들을 제공할 뿐만 아니라 스트림드(streamed) 사운드 및 보이스(sound and voice)와 같은 데이터를 송신하고 수신하는 것이 가능하다. 이 이유로 소형 장치(14)에는 안테나가 제공된다.
제 1 장치(14)가 사용자(10)의 신체에 느슨하게 걸려 있으므로, 안테나의 방향은 변화 가능하다. 적절한 기능을 가능하게 하기 위해서, 안테나는 전방향성이어야만 하고 사용자의 신체에 의해 발생되는 방해가 제한되어야 한다. 그것은 또한 희망하는 통신 표준에 따라 통신하기 위해서 충분히 넓은 대역을 포괄하며 상기 대역들에서 효율적이어야만 한다.
소형 휴대용 통신 장치에서 필요한 안테나 소자들은 작아야만 하기 때문에 이를 행하는 것이 간단하지 않다. 본 발명은 상기 문제를 해결하는 것에 관한 것이다.
이를 해결하기 위해서, 본 발명은, 내부 안테나들을 포함하는 소형 휴대용 통신 장치들에 대해서, 통상적으로 안테나라고 칭해지는 소자가 단지 상기 장치로부터의 방사의 일부로 기여하고, 반면에 그와 같은 방사에 영향을 주는 다른 소자들이 섀시 및 컴포넌트들을 구비한 회로 보드와 같이, 상기 장치에 대해서 더 큰 전기적 도전성 소자들이라는 통찰을 기반으로 한다. 그때 이하 매스 블록들이라 명명되는 상기 더 큰 소자들은 그와 같은 안테나 소자들과 용량성으로 그리고/또는 유도성으로 결합한다. 그러므로 통상적으로 안테나로서 고려되는 안테나 소자는 실제로 그와 같은 매스 블록들에 대해서 여자기로서 기능한다. 그러므로 본 발명은 이와 같은 매스-소자들이 전방향으로 방사하고 충분히 넓은 주파수 범위에서 더욱 효율적이도록 하는 이와 같은 안테나 소자 또는 여자기를 제공하는 것에 관한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 그와 같은 소형 통신 장치 내부에 제공되도록 배열되는 본 발명에 따른 하나의 그와 같은 안테나 소자 또는 여자기의 사시도를 도시한다.
안테나 소자 또는 여자기(18)는 여기서 전기적 도전성 재료의 와이어로 구성된다. 와이어는 무선 통신 유닛 및 접지에 접속하도록 제공되는 제 1(26) 및 제 2(28) 피딩 종단을 갖는다. 여기서 제 1 피딩 종단(26)은 여자기(18)의 입력부(20)에 제공되며, 상기 입력부(20)는 직립이며 권선부(22)의 제 1 권선(29)과 결합한다. 권선부(22)는 중심축(36) 주변의 와이어의 다수의 권선들(29, 30, 31)을 포함하고 입력부(20)는 상기 중심축(36)과 평행하게 짧은 길이로 신장되어 있다. 그러므로 입력부(38)는 권선부(22)에 필수적으로 직각으로 결합한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 권선들(29, 30, 32)이 필수적으로 나선형 구조를 가지므로 권선부(22)의 구조는 중심축(36)에 따라 점차 상향하면서 이동하는 다수의 권선들을 포함한다. 도 2에서, 3 권선들(29, 30, 32)이 도시된다. 그러나 권선들의 수는 변화할 수 있음이 인식되어야 한다. 제 1 피딩 종단(26)에서 가장 멀리 제공되는 최종 권선(30)은 그 이전의 또는 그 다음의 최종 권선(32)과 물리적으로 접속된다. 그러나 나머지 권선들은 서로 갭(gap)으로 이격된다. 이 방식으로 권선부는 중심축(36) 방향으로 권선들의 수, 와이어의 단면 에어리어 및 권선들 사이의 갭들에 의해서 결정된 높이(D1)를 갖는다. 높이(D1)는 또한 권선부(22)의 제 1(29) 및 최종 권선(30) 사이의 제 1 간격을 제공한다. 게다가 최종 권선(30)의 대부분과 그 이전의 권선(32) 사이의 갭이 존재한다. 권선부(22)의 모든 권선들(29, 30 및 32)은 또한 중심축(36)으로부터 적어도 제 2 간격(D2)으로 이격된다. 도 2에 따른 실시예에서, 각 권선(29, 30, 32)의 모든 지점은 나선형 구조로 인해서 중심축(36)과 상기 간격(D2)을 갖는다. 게다가 최종 권선(30)은 자체의 말단 종단에서 귀환부(24)와 약 90도로 결합되며, 귀환부(90)는 중심축(36)에 평행하게 제 1 권선 쪽으로 곧게 역 지향되고 제 1 권선을 지나가도록 인도된다. 최종(30) 및 그 다음의 최종 권선(32) 사이의 접속(34) 에어리어 또는 지점(34)은 여기서 최종 권선(30)이 귀환부(24)에 결합된 지점에서 제공된다. 게다가, 도 2에서, 귀환부(24)는 권선부(22) 안쪽으로 진행한다. 대안으로 그것은 바깥쪽에서 진행할 수 있다. 귀환부(24)는 최종 권선(30)이 아닌 다른 권선들 중 어느 것과 접속하지 않는다.
귀환부(24)는 최종적으로 중심축(36)에 수직인 피딩 평면(38)에서 종료한다. 이 평면(38)은 귀환부(24)가 권선부(22)와 결합되는 곳으로부터 가장 멀리 제공된다. 제 1 피딩 종단(26)뿐만 아니라, 상기 귀환부(24)의 종단에 제공된 제 2 피딩 종단(28) 모두는 상기 평면(38)에 위치된다. 3차원으로 신장되는 구조에 있어서, 안테나 소자(18)는 권선부(22)의 상부로부터 축(36)의 방향으로 나가는 저 임피던스 및 또한 입력 및 귀환부들(20 및 24)로부터 중심축(36)의 반대 방향으로 저 임피던스를 가지며, 낮은 임피던스들은 통상적으로 약 50Ω이다. 그것은 또한 권선부(22)로부터 중심축(36)으로부터 바깥으로 방사형 방향으로 고 임피던스를 갖는다. 제 1 및 제 2 간격들(D1 및 D2)은 소자(18)에 대하여 실질적으로 3차원 소자 체적을 결정한다. 본 발명에 따라서 이 모든 것은 본 발명에 따른 소자(18)를 포함하는 안테나의 특성들을 강화시키는데 사용된다.
도 3은 제 1 소형 휴대용 통신 장치(14)(점선의 실린더로서 도시된) 내부에 제공된 본 발명의 원리에 따른 안테나를 개략적으로 도시한다. 장치(14)는 물론 예를 들어 박스형상과 같은 다른 형상들을 가질 수 있다. 여기서 안테나 소자 또는 여자기(18)는 장치(14)의 중앙에 제공되는 것으로 도시된다. 또한, 중심축(36)이 도시된다. 제 1 및 제 2 매스 블록(40, 42)은 중심축(36)을 따라 여자기(18)의 대향하는 측들에 제공된다. 이 매스 블록들(40 및 42)은 중심축(36)의 방향으로 여자기(18)와 정렬된다. 또한 각각의 매스 블록(40 및 42) 및 여자기(18) 사이에는 갭이 존재한다. 도 3에서, 이 갭들은 그것들의 존재를 명확하게 도시하기 위해서 상당히 큰 것으로서 도시된다. 그러나 실제로 그 갭들은 여자기(18) 및 매스 블록들(40, 42) 사이의 양호한 결합을 획득하기 위해서 통상적으로 훨씬 작다는 것이 인식될 것이다. 여기서 제 1 매스 블록(40)은 예시적인 실린더형인 반면에, 제 2 매스 블록(42)은 필수적으로 평편한 직사각형의 형상이다. 그러나, 그것들은 임의의 적절한 형상일 수 있음이 인식될 것이다. 본원에 기술된 예시적인 실시예에서 제 2 매스 블록(42)은 회로 기판으로 구성되는데, 상기 기판에는 기판 중심에 접지 평면(ground plane) 및 무선 통신 유닛(46)이 제공되고, 제 1 매스 블록(40)은 배터리로 구성된다. 그러므로 매스 블록은 전기적 도전성 재료로 구성되고 장치의 동작을 위해서 제공되는 컴포넌트들을 포함한다. 상기 기판은 무선 통신 유닛(46) 이외의 다른 여러 상이한 유닛들을 가질 수 있음이 인정될 것이다. 그러나 본 발명을 더욱 잘 설명하기 위해서 이는 생략되었다.
매스 블록(40 및 44)은 장치(14)의 동작을 위해서 통상적으로 사용되는 다양한 도전성 파트(part)들로 구성된다. 이와 같은 파트들의 예들은 내부 컴포넌트들(전자, 기계, 배터리, PCB 등)이지만, 또한 실딩(shielding)과 같은 다른 파트들에도 전기적 도전성 파트인 케이싱(casing) 및 섀시가 사용될 수 있다. 그러므로 두 매스 블록들의 내부 컴포넌트들은 모두 개별 금속 케이싱에 의해서 커버될 수 있다. 매스 블록들 중 하나 이상은 필수적으로 3차원 체적을 갖는데, 상기 체적은 중심축(36)에 수직인 평면으로 여자기(18) 측을 대면하면서 커버하는 부분을 갖는다. 여가지(18)의 제 1 및 제 2 피딩 종단들 중 하나는 무선 통신 유닛(46)에 접속되는 반면에 다른 종단은 접지(44)에 접속된다. 어느 종단이 어느 쪽으로 접속되는지는 통상적으로 무의미하다.
여자기(18)와 관한 매스 블록들(40 및 42)의 상술한 적합 방식으로, 매스 블록들은 그들 사이의 저 임피던스로 인해 여자기(18)에 의해서 쉽게 여자된다. 근접하게 제공되는 매스 블록들로의 결합은 완성된 안테나가 자체의 바람직한 임피던스를 획득할 수 있는 방식으로 행해질 수 있다. 상기 결합은 주로 권선부와 여자기의 입력 및 귀환부를 단락하는 최종 권선을 통해서 근접한 필드 영역에서 발생된다. 여자기(18) 및 하나 이상의 매스 블록들(40 및 42) 이 둘은 3차원 구조들로서 제공되기 때문에, 그 결과적인 안테나는 따라서 사용자의 신체에 근접하게 제공되는데에 매우 민감하지 않다. 게다가 상기 구조는 넓은 주파수 대역을 커버하는 안테나의 제공을 가능하게 한다. 그러므로, 상기 안테나는 완성된 소형 RF(radio frequency) 무선 장치에 사용자의 신체 근처에서 동작할 때 양호한 RF 성능이 제공되는 것을 가능하게 한다. 넓은 대역폭으로 인해서, 안테나는 또한 BluetoothTM 외에 UWB(Ultra Wide Band) 표준에 대해서도 매우 양호하다. 게다가 안테나의 방사는 전방향이다.
도 4는 신체와의 간격(D)에 관한 상기 결과적인 안테나의 효율(E)을 도시한 챠트이며, 여기서 효율(E)은 dB로 표시되고 간격(D)은 mm로 표시된다. 알 수 있는 바와 같이 안테나는 신체에 근접해서도 매우 양호한 효율을 갖는다. 안테나는 또한 양호한 자유 공간 효율을 갖는다.
게다가 이와 같은 안테나는 예를 들어 1.8 - 10.6 GHz의 주파수를 커버할 수 있는 넓은 주파수 대역폭을 가질 수 있다. 또한, 안테나의 효율은 상기 전체 대역에 걸쳐서 양호하다.
안테나 소자는 또한 단순하고 저비용으로 생산될 수 있으며 소형 휴대용 통신 장치에 안테나의 제공을 가능하게 한다.
본 발명은 많은 방식으로 변형될 수 있다. 와이어의 길이, 와이어의 단면, 권선들의 수 및 상술한 제 1 및 제 2 간격들은 필요한 주파수 및 대역폭에 따라 변형될 수 있다. 그러나, 최종 권선을 제외한 와이어의 길이는 대역폭에 대응하도록 적응되어서 상기 대역폭을 커버하는 것이 바람직하다. 기술된 실시예에서 권선부는 나선형을 가졌으므로, 즉, 권선들은 중심축 주위로 본질적으로 원형이었다. 그러나, 권선들은 또한 본질적으로 타원형 또는 본질적으로 직사각형과 같은 상이한 형 태들을 가질 수 있다. 매스 블록들은 또한 상기에 중심축을 따라 여자기와 결합되는 것으로 도시되었다. 그러나 하나 또는 둘은 권선부의 측부를 통해서 결합, 즉, 중심축에 수직인 여자기와 결합될 수 있음이 인식되어야 한다. 게다가 여자기는 단 하나의 매스 불록과 결합될 수 있다. 본 발명의 상술한 그리고 상기에 언급된 변형들의 관점에서, 본 발명은 다음의 청구항들에 의해서만 제한될 수 있음이 인식되어야 한다.

Claims (16)

  1. 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18)에 있어서:
    무선 통신 유닛 및 접지에 접속하기 위한 제 1 및 제 2 피딩 종단(26, 28)을 갖는 전기적 도전성 재료의 와이어를 포함하고,
    상기 와이어는 중심 축(36) 주위에 다수의 권선들(29, 30, 32)을 포함하는 권선부(22)를 갖고,
    상기 제 1 피딩 종단(26)에서 가장 멀리 제공되는 최종 권선(30)은 바로 이전의 권선(32)과 물리적으로 접속되고 나머지 권선들(29, 32)은 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최종 권선(30) 및 이전의 권선(32) 간 접속 에어리어(34)는 상기 최종 권선의 말단 종단에 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 권선부(22)의 상기 최종 권선(30)의 상기 말단 종단에 결합하고 상기 중심축(36)과 평행하게 상기 제 1 권선(29)으로 역 지향하여 통과하도록 인도하는 귀환부(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소 자(18).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 귀환부(24)는 상기 권선부(22)의 권선들 내부에 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 피딩 종단(28)은 상기 귀환부(24)가 상기 권선부(22)와 결합하는 지점으로부터 가장 멀리 있는 상기 귀환부(24)의 종단에서 상기 중심축과 수직인 피딩 평면(36) 내에서 상기 제 1 피딩 종단(26)에 평행하게 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 피딩 종단(26)은 상기 권선부(22)의 상기 제 1 권선(29)과 접속하는 입력부(20)에 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 권선(29)은 상기 중심축(36)의 방향으로 상기 최종 권선(30)으로부터 제 1 간격(D1)으로 이격되고, 상기 권선부(22)의 모든 권선들(29, 30, 32)은 상기 중심축(36)으로부터 적어도 제 2 간격(D2)으로 이격되어 적어도 상기 제 1 및 제 2 간격들(D1 및 D2)에 의해서 결정되는 3차원 안테나 소자 체적을 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선들은 원의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선들은 타원의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권선들은 직사각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치용 안테나 소자(18).
  11. 휴대용 통신 장치(14)에 있어서:
    무선 통신 유닛(46),
    접지 평면(44),
    하나 이상의 매스 블록(40, 42), 및
    안테나 소자(18)를 포함하고, 상기 안테나 소자는
    상기 무선 통신 유닛(46) 및 접지(44)와 접속하기 위한 제 1 및 제 2 피딩 종단(26, 28)을 갖는 전기적 도전성 재료의 와이어를 포함하고, 상기 와이어는 중심축(36) 주위에 다수의 권선들(29, 30, 32)을 포함하는 권선부를 가지며,
    상기 제 1 피딩 종단(26)에서 가장 멀리 제공되는 최종 권선(30)은 바로 이전의 권선(32)과 물리적으로 접속(34)되고 나머지 권선들(29, 32)은 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치(14).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 권선부(22)의 상기 최종 권선(30) 및 바로 이전의 권선(32) 간 접속 에어리어(34)는 상기 최종 권선의 말단 종단에 제공것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치(14).
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 권선부22)의 상기 최종 권선(30)의 상기 말단 종단에 결합하고 상기 중심축(36)과 평행하게 상기 제 1 권선(29)으로 역 지향하여 통과하도록 인도하는 귀환부(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치(14).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 귀환부(24)는 상기 권선부(22)의 권선들 내부에 제공것을 특징으로 하 는 휴대용 통신 장치(14).
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 피딩 종단(28)은 상기 귀환부(24)가 상기 권선부(22)와 결합하는 지점으로부터 가장 멀리 있는 상기 귀환부(24)의 종단에서 상기 중심축(36)과 수직인 피딩 평면(38) 내에서 상기 제 1 피딩 종단(26)에 평행하게 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치(14).
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 무선 통신 단말기(16)용 악세사리인 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장치(14).
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