KR20110099807A - 핸드헬드 전자장치용 안테나 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 안테나를 갖는 무선 통신 회로를 포함하는 핸드헬드 전자장치가 제공된다. 안테나는 평면 접지 소자와 평면 공진 소자를 가질 수 있다. 평면 접지 소자는 핸드헬드 전자장치의 직사각형 하우징 모양과 일치하는 직사각형 모양을 가질 수 있다. 평면 접지 소자의 일단에 유전체로 채워진 슬롯이 형성될 수 있다. 평면 공진 소자가 슬롯 위에 위치될 수 있다. 안테나는 슬롯으로부터 형성되는 슬롯 안테나 구조 및 평면 공진 소자와 평면 접지 소자로부터 형성되는 평면 역-F 구조 양측 모두를 포함하는 하이브리드 안테나일 수 있다. 안테나는 단일 전송 선로 또는 2개의 전송 선로를 이용하여 급전될 수 있다. 2개의 전송 선로에 있어서, 하나의 전송 선로는 슬롯 안테나 구조에 연관되고, 하나의 전송 선로는 평면 역-F 안테나 구조에 연관될 수 있다.

Description

핸드헬드 전자장치용 안테나{ANTENNAS FOR HANDHELD ELECTRONIC DEVICES}
본 출원은 2007년 1월 4일에 출원한 미국 특허 출원번호 11/650,187의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 회로에 관한 것으로서, 특히, 핸드헬드 전자장치용 무선 통신 회로에 관한 것이다.
핸드헬드 전자장치가 점차 대중화되고 있다. 핸드헬드 전자장치의 예로서는, 핸드헬드 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 및 이러한 타입의 다수의 장치의 기능을 포함하는 하이브리드 장치를 포함한다.
부분적으로는 이들의 이동 특성(mobile nature)으로 인하여, 핸드헬드 전자장치에는 때로는 무선 통신 능력이 제공되고 있다. 핸드헬드 전자장치는 긴 범위의 무선 통신을 사용하여 무선 기지국과 통신할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 전화는 850MHz, 900MHz, 1800MHz, 및 1900MHz(예컨대, 주요 GSM(Global System for Mobile Communications) 셀룰러 전화 대역)에서의 셀룰러 전화 대역을 사용하여 통신할 수 있다. 핸드헬드 전자장치는 또한 짧은 범위의 무선 통신 링크를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 핸드헬드 전자장치는 2.4GHz에서의 WiFi® (IEEE 802.11) 대역 및 2.4GHz에서의 Bluetooth® 대역을 이용하여 통신할 수도 있다.
작은 폼 팩터 무선 장치들에 대한 소비자 요구를 충족시키기 위해서, 제조사들은 이러한 장치들에서 사용되는 컴포넌트들의 크기를 감소시키기 위하여 지속적으로 노력하고 있다. 예를 들어, 제조사들은 핸드헬드 전자장치에서 사용되는 안테나를 초소형화하도록 시도하였다.
전형적인 안테나는 회로 보드 기판상에 금속층을 패턴닝함으로써 제조되거나, 호일 스탬핑(foil stamping) 프로세스를 사용하여 박막의 시트로부터 형성될 수 있다. 많은 장치에서 평면 역-F 안테나(PIFA)를 이용한다. 평면 역-F 안테나는 접지 평면(ground plane) 위에 평면 공진 소자를 위치시킴으로써 형성된다. 이러한 기법들은 콤팩트한 핸드헬드 장치의 밀집 영역 내에 들어맞는 안테나를 생성하기 위하여 사용될 수 있다.
현대의 핸드헬드 전자장치는 때로는 다수의 상이한 통신 대역에 걸쳐 기능할 필요가 있지만, 광범위한 주파수 범위에서 만족스러운 성능 레벨로 만족스럽게 기능하는 콤팩트한 안테나를 설계하는 것은 어렵다. 예를 들어, 종래의 평면 역-F 안테나의 수직 크기가 안테나 크기를 최소화하기 위한 시도로서 매우 작게 만들어지는 경우, 안테나의 대역폭과 이득에 역효과가 생긴다.
따라서, 개선된 안테나 및 무선 핸드헬드 전자장치를 제공할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 회로를 갖는 핸드헬드 전자장치가 제공된다. 핸드헬드 전자장치는 셀룰러 전화, 뮤직 플레이어, 또는 핸드헬드 컴퓨터 기능을 가질 수 있다. 무선 통신 회로는 적어도 하나의 안테나를 가질 수 있다.
핸드헬드 전자장치는 직사각형 하우징을 정의하는 측방향 치수들을 가질 수 있다. 안테나는 접지 평면 소자와 공진 소자를 가질 수 있다. 안테나의 접지 평면 소자는 직사각형일 수 있으며, 핸드헬드 전자장치의 측방향 치수와 일치하는 측방향 치수들을 가질 수 있다. 접지 평면 소자의 일단부에 직사각형 슬롯이 형성될 수 있다. 슬롯 바로 위에 공진 소자가 위치될 수 있다. 슬롯은 공진 소자와 접지 평면 사이의 전자기적인 근접장 결합을 감소시키기 때문에, 안테나 성능에 역효과를 내지 않으면서 접지 평면 위의 안테나의 높이가 감소될 수 있으므로, 핸드헬드 전자장치의 두께가 최소화되도록 한다.
안테나가 슬롯 안테나와 평면 역-F 안테나 양측 모두의 특성을 디스플레이하는 하이브리드 모드에서 안테나가 동작할 수 있다. 안테나의 평면 역-F 안테나 특성은 안테나 접지 단자가 접지 평면에 연결되고 안테나 신호 단자가 급전 도전체 또는 기타의 적합한 급전 경로를 통해 공진 소자에 연결되는 안테나 급전 배치를 이용하여 얻을 수 있다. 안테나의 슬롯 안테나 특성은 슬롯 근처의 접지 평면에 연결되는 접지 단자 및 슬롯 근처의 접지 평면에 연결되는 신호 단자를 갖는 안테나 급전 배치를 이용하여 얻을 수 있다. 평면 역-F 안테나 특성을 시현하도록 안테나를 구동하기 위하여 사용되는 접지 단자는 슬롯 안테나 특성을 시현하도록 안테나를 구동하기 위하여 사용되는 접지 단자와 동일할 필요가 없다.
한 급전 배치에 있어서, 안테나의 슬롯 안테나부와 평면 역-F 안테나부에 신호들을 전달하기 위하여 별도의 동축 케이블 또는 기타의 적합한 전송 선로가 사용된다. 이러한 형태의 배치에 있어서, 제1 전송 선로는 접지 평면과 공진 소자 각각에 연결되는 접지 도전체 및 신호 도전체를 갖는다. 제1 전송 선로는 안테나의 평면 역-F 안테나 동작 특성과 연관된다. 제2 전송 선로는 제1 전송 선로의 접지 도전체가 연결되는 위치와는 상이한 위치에서 접지 평면에 연결되는 접지 도전체를 갖는다. 제2 전송 선로는 또한 접지 평면에 연결되는 신호 도전체를 갖는다. 제2 전송 선로는 안테나의 슬롯 안테나 동작 특성과 연관된다.
또 다른 급전 배치에 있어서, 안테나의 슬롯 안테나부와 평면 역-F 안테나부에 동시에 신호들을 전달하기 위하여 하나의 동축 케이블 또는 기타의 적합한 전송 선로가 사용된다. 이러한 형태의 배치에 있어서, 전송 선로는 접지 평면과 공진 소자에 각각 연결되는 접지 도전체 및 신호 도전체를 갖는다. 도전성 경로는 접지 도전체가 접지 평면에 연결되는 위치와는 상이한 위치에서 신호 도전체를 접지 평면에 연결한다.
본 발명의 또 다른 특징들, 그 특성과 다양한 장점들은 첨부 도면들과 이하의 바람직한 실시예들의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 갖는 예시적인 핸드헬드 전자장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 갖는 예시적인 핸드헬드 전자장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 갖는 예시적인 핸드헬드 전자장치의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 평면 역-F 안테나의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 평면 역-F 안테나(PIFA)의 측단면도이다.
도 6은 동작 주파수의 함수로서 정재파비 값이 플롯팅된 도 4 및 도 5에 도시된 종류의 안테나에 대한 예시적인 안테나 성능 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 안테나의 공진 소자 아래에 안테나의 접지 평면의 일부가 제거된 예시적인 평면 역-F 안테나의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 슬롯 안테나의 상면도이다.
도 9는 동작 주파수의 함수로서 정재파비 값이 플롯팅된 도 8에 도시된 종류의 안테나에 대한 예시적인 안테나 성능 그래프이다.
도 10은 안테나의 공진 소자 아래에 안테나의 접지 평면 일부가 제거되었으며, 본 발명의 일 실시예에 따라 안테나가 2개의 동축 케이블 급전선에 의해 급전되는 것으로 도시된 예시적인 평면 역-F 안테나의 사시도이다.
도 11은 동작 주파수의 함수로서 정재파비 값이 플롯팅된 도 10에 도시된 종류의 안테나에 대한 예시적인 안테나 성능 그래프의 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIFA 안테나 성능 및 슬롯 안테나 성능 양측 모두를 갖는 예시적인 안테나의 사시도이다.
도 13, 도 14, 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 PIFA-슬롯 안테나에 대한 예시적인 멀티-암 PIFA 공진 요소 부분을 나타낸 상면도이다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로서, 특히, 무선 전자장치 및 무선 전자장치용 안테나에 관한 것이다.
안테나는 넓은 대역폭과 큰 이득을 시현하는 소형 폼 팩터 안테나일 수 있다.
무선 전자장치는 랩톱 컴퓨터 등의 포터블 전자장치 또는 때로는 울트라포터블(ultraportables)이라고 하는 형태의 소형 포터블 컴퓨터일 수 있다. 포터블 전자장치는 더 작은 장치일 수도 있다. 더 작은 포터블 전자장치의 예로서는, 손목시계 장치, 펜던트 장치, 헤드폰 및 이어피스 장치, 및 기타 착용가능한 소형 장치를 포함한다.
하나의 적절한 배치로서, 포터블 전자장치는 핸드헬드 전자장치이다. 핸드헬드 전자장치에는 공간이 부족하기 때문에, 이러한 장치에는 고성능 콤팩트 안테나가 특히 유익할 수 있다. 본 명세서에서 핸드헬드 장치의 사용이 일례로서 대략적으로 기술되어 있지만, 원한다면 임의의 적합한 전자장치가 본 발명의 고성능 콤팩트 안테나와 함께 사용될 수 있다.
예를 들어, 핸드헬드 장치는 셀룰러 전화, 무선 통신 기능을 갖는 미디어 플레이어, 핸드헬드 컴퓨터(또한, 개인 휴대용 정보 단말기라고도 함), 리모트 컨트롤러, GPS(Global Positioning System) 장치, 및 핸드헬드 게임장치일 수 있다. 핸드헬드 장치는 종래의 장치의 다수 기능을 조합한 하이브리드 장치일 수도 있다. 하이브리드 핸드헬드 장치의 예로서는, 미디어 플레이어 기능을 포함하는 셀룰러 전화, 무선 통신 기능을 포함하는 게임 장치, 게임 및 이메일 기능을 포함하는 셀룰러 전화, 및 이메일을 수신하고, 이동 전화 통화를 지원하며, 웹 브라우징을 지원하는 핸드헬드 장치를 포함한다. 이러한 것들은 단지 예시적인 예들일 뿐이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 핸드헬드 전자장치가 도 1에 도시되어 있다. 장치(10)는 임의의 적합한 포터블 또는 핸드헬드 전자장치일 수 있다.
장치(10)는 하우징(12)과 무선 통신을 조절하기 위한 적어도 하나의 안테나를 포함한다. 케이스라고도 하는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 금속, 또는 기타의 적합한 재료, 또는 이 재료들의 조합을 포함하는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부의 경우, 케이스(12)는 케이스(12)에 근접하여 위치되는 도전성 안테나 소자의 동작이 방해되지 않도록 유전성 또는 낮은 도전성의 재료로 이루어진다. 다른 경우에 있어서, 케이스(12)는 금속 소자로 이루어질 수 있다. 케이스(12)가 금속 소자로 이루어지는 경우, 금속 소자 중 하나 이상은 장치(10) 내에서 안테나(들)의 일부로 사용될 수 있다. 예를 들어, 케이스(12)의 배면이 장치(10) 내에의 내부 접지 평면과 단락되어, 그 장치(10)에 대하여 효과적으로 더 큰 접지 평면 소자를 생성할 수 있다.
핸드헬드 전자장치(10)는 디스플레이 화면(16), 버튼(23)과 같은 버튼, 버튼(19)과 같은 사용자 입력 제어 장치(18), 및 포트(20)와 같은 입출력 컴포넌트 등의 입출력 장치 및 입출력 잭(21)을 가질 수 있다. 디스플레이 화면(16)은, 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light-emitting Diode) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 또는 하나 이상의 상이한 디스플레이 기술을 사용하는 다중 디스플레이일 수 있다. 도 1의 예에 도시된 바와 같이, 디스플레이 화면(16)과 같은 디스플레이 화면은 핸드헬드 전자장치(10)의 전면(22)에 장착될 수 있다. 원한다면, 디스플레이(16)와 같은 디스플레이는 핸드헬드 전자장치(10)의 배면에, 장치(10)의 측부에, 장치(10)의 본체부에 힌지(hinge)(예를 들어)에 의해 부착되는 장치(10)의 플립-업 부에, 또는 임의의 기타 적합한 장착 배치를 이용하여 장착될 수 있다.
핸드헬드 장치(10)의 사용자는 사용자 입력 인터페이스(18)를 이용하여 입력 커맨드를 공급할 수 있다. 사용자 입력 인터페이스(18)는 버튼(예컨대, 알파벳-숫자 키, 파워 온-오프, 파워-온, 파워-오프, 및 기타 특수 버튼, 등), 터치 패드, 포인팅 스틱, 또는 기타 커서 제어 장치, 터치 스크린(예컨대, 화면(16)의 일부로서 구현되는 터치 스크린), 또는 장치(10)를 제어하기 위한 임의의 기타 적합한 인터페이스를 포함할 수 있다. 도 1의 예에 있어서 핸드헬드 전자장치(10)의 상면(22)에 형성되는 것으로 개략적으로 도시되어 있지만, 사용자 입력 인터페이스(18)는 핸드헬드 전자장치(10)의 임의의 적합한 부분에 대략적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버튼(23)과 같은 버튼(입력 인터페이스(18)의 일부로 간주될 수 있음) 또는 기타 사용자 인터페이스 컨트롤이 핸드헬드 전자장치(10)의 측부에 형성될 수 있다. 버튼들 및 기타의 사용자 인터페이스 컨트롤들은 상면, 배면, 또는 장치(10)의 다른 부분에 위치될 수도 있다. 원한다면, 장치(10)는 원격으로 제어될 수 있다(예컨대, 적외선 리모트 컨트롤, Bluetooth 리모트 컨트롤과 같은 RF 리모트 컨트롤 등).
핸드헬드 장치(10)는 장치(10)가 외부 컴포넌트들과 인터페이스할 수 있도록 하는 버스 커넥터(20)와 잭(21) 등의 포트들을 가질 수 있다. 전형적인 포트로서는, 장치(10) 내부의 배터리를 충전시키거나 직류(DC) 전원으로부터 장치(10)를 동작시키기 위한 파워 잭, 퍼스널 컴퓨터 또는 주변장치와 같은 외부 컴포넌트들과 데이터를 교환하기 위한 데이터 포트, 헤드폰, 모니터, 또는 기타 외부 오디오-비디오 장비를 구동하기 위한 오디오-비주얼 잭 등을 포함한다. 이들 장치들의 전부 또는 일부의 기능과 핸드헬드 전자장치(10)의 내부 회로는 입력 인터페이스(18)를 사용하여 제어될 수 있다.
디스플레이(16) 및 사용자 입력 인터페이스(18) 등의 컴포넌트들은 (도 1의 예에 도시된 바와 같이) 장치(10)의 전면(22) 상의 활용가능한 표면적 대부분을 덮을 수 있다. 디스플레이(16)와 같은 전자 컴포넌트들은 때로는 많은 양의 금속을 포함하므로(예컨대, RF 차폐와 같이), 장치(10) 내의 안테나 소자들에 대한 이 소자들의 위치가 일반적으로 고려되어야 한다. 안테나 소자와 장치의 전자 컴포넌트들에 대하여 적절하게 선택된 위치는 핸드헬드 전자장치(10)의 안테나가 전자 컴포넌트들에 의해 방해됨이 없이 잘 기능하도록 하게 된다. 하나의 적절한 배치로서, 장치(10)의 안테나가 장치(10)의 하단에서 포트(20)의 근처에 위치된다. 하우징(12) 및 장치(10)의 하부에 안테나를 위치시키는 것의 장점은, 장치(10)가 머리에 유지되는 때에 안테나를 사용자의 머리로부터 멀리 두도록 하는 것이다(예컨대, 셀룰러 전화에서와 같이 핸드헬드 장치의 마이크로폰에 말하고 스피커를 통해 듣는 경우). 이는 사용자 근처에서 방사되는 RF 방출량을 감소시키고, 근접 효과를 최소화시킨다.
예시적인 핸드헬드 전자장치의 일 실시예의 개략도가 도 2에 도시되어 있다. 핸드헬드 장치(10)는 모바일 전화, 미디어 플레이어 기능을 갖는 모바일 전화, 핸드헬드 컴퓨터, 원격 컨트롤, 게임 플레이어, GPS 장치, 이들 장치의 조합, 또는 기타 임의의 적합한 포터블 전자장치일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 핸드헬드 장치(10)는 저장장치(34)를 포함할 수 있다. 저장장치(34)는 하드 디스크 드라이브 저장장치, 불휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리 또는 기타 EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)), 휘발성 메모리(예컨대, 배터리 기반의 SRAM 또는 DRAM) 등의 하나 이상의 상이한 종류의 저장장치를 포함할 수 있다.
프로세싱 회로(36)는 장치(10)의 동작을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 프로세싱 회로(36)는 마이크로프로세서 등의 프로세서 및 기타 적합한 집적 회로에 기초할 수 있다. 하나의 적합한 배치로서, 프로세싱 회로(36) 및 저장장치(34)는 장치(10)상에서 인터넷 브라우징 애플리케이션, VOIP(Voice Over Internet Protocol) 전화 통화 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 체제 기능 등의 소프트웨어를 구동하기 위하여 사용된다. 프로세싱 회로(36) 및 저장장치(34)는 적절한 통신 프로토콜을 구현하는 데 사용될 수 있다. 프로세싱 회로(36) 및 저장장치(34)를 사용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜로서는 인터넷 프로토콜, 무선 LAN 프로토콜(예컨대, IEEE 802.11 프로토콜 - 때로는 WiFi® 라고도 함), Bluetooth® 프로토콜 등의 기타 단거리 무선 통신 링크의 프로토콜을 포함한다.
입출력 장치(38)는 장치(10)에 데이터가 공급되도록 하고 장치(10)로부터 외부 장치들에 데이터가 제공될 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있다. 도 1의 디스플레이 화면(16) 및 사용자 입력 인터페이스(18)는 입출력 장치(38)의 예이다.
입출력 장치(38)는 버튼, 터치 스크린, 조이스틱, 클릭 휠, 스크롤링 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크로폰, 카메라 등의 사용자 입력 장치(40)를 포함할 수 있다. 사용자는 사용자 입력 장치(40)를 통해 커맨드를 공급함으로써 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다. 디스플레이 및 오디오 장치(42)로서는, LCD 화면, LED, 및 시각적 정보와 상태 데이터를 제공하는 기타의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 디스플레이 및 오디오 장치(42)는 또한 스피커와 같은 오디오 장비 및 소리를 만들어내기 위한 기타의 장치들을 포함할 수도 있다. 디스플레이 및 오디오 장치(42)는 외부 헤드폰 및 모니터용의 잭 및 기타의 커넥터들과 같은 오디오-비디오 인터페이스 장비를 포함할 수 있다.
무선 통신 장치(44)는 하나 이상의 집적 회로로 구성되는 RF 송수신기 회로와 같은 통신 회로, 전력 증폭기 회로, 수동 RF 컴포넌트들, 하나 이상의 안테나, 및 기타 RF 무선 신호를 조절할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호는 광을 사용하여 보내질 수도 있다(예컨대, 적외선 통신을 사용하여).
장치(10)는 경로(50)로 도시된 바와 같이 액세서리(46) 등의 외부 장치들 및 컴퓨팅 장비(48)와 통신할 수 있다. 경로(50)는 유선 및 무선 경로를 포함할 수 있다. 액세서리(46)는 헤드폰(예컨대, 무선 셀룰러 헤드셋 또는 오디오 헤드폰) 및 오디오 장비(예컨대, 무선 스피커, 게임 컨트롤러, 또는 오디오 및 비디오 콘텐츠를 수신하여 재생하는 기타의 장비)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장비(48)는 임의의 적합한 컴퓨터일 수 있다. 하나의 적합한 배치로서, 컴퓨팅 장비(48)는 장치(10)와의 무선 연결을 설정하는 관련 무선 액세스 포인트(라우터) 또는 내외부 무선 카드를 갖는 컴퓨터이다. 컴퓨터는 서버(예컨대, 인터넷 서버), 인터넷 액세스가 있거나 없는 LAN 컴퓨터, 사용자 자신의 퍼스널 컴퓨터, 피어 장치(예컨대, 또 다른 핸드헬드 전자장치(10)), 또는 임의의 다른 적합한 컴퓨팅 장비일 수 있다.
장치(10)의 안테나(들) 및 무선 통신 장치는 임의의 적합한 무선 통신 대역을 통한 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치(44)는 850MHz, 900MHz, 1800MHz, 및 1900MHz의 셀룰러 전화 대역, 2170MHz 대역의 3G 데이터 통신 대역(통상, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)라 함)과 같은 데이터 서비스 대역, 2.4GHz 및 5.0GHz의 WiFi® (IEEE 802.11) 대역, 2.4GHz의 Bluetooth® 대역, 및 1550MHz의 GPS 대역과 같은 통신 주파수 대역을 커버하도록 사용될 수 있다. 이들은 단지 장치(44)가 동작할 수 있는 예시적인 통신 대역들이다. 향후에는 새로운 무선 서비스가 상용화됨에 따라 추가의 로컬 및 원격 통신 대역이 채용될 것으로 기대된다. 무선 장치(44)는 임의의 기존 또는 새로운 관심의 서비스들을 커버하도록 임의의 적합한 대역 또는 대역들을 통해 동작하도록 구성될 수 있다. 원한다면, 더 많은 대역의 커버리지를 허용하도록 무선 장치(44)에 다수의 안테나 및/또는 브로드밴드 안테나가 제공될 수 있다.
예시적인 핸드헬드 전자장치의 단면도가 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 예에 있어서, 장치(10)는 도전부(12-1) 및 플라스틱부(12-2)로 이루어지는 하우징을 갖는다. 도전부(12-1)는 임의의 적합한 도전체일 수 있다. 하나의 적합한 배치로서, 케이스부(12-1)는 스탬핑된 304 스테인리스 스틸로 이루어진다. 스테인리스 스틸은 높은 도전성을 가지며, 수려한 외양을 갖도록 고광택 마무리로 폴리싱될 수 있다. 원한다면, 알루미늄, 마그네슘, 이들 금속의 합금, 및 기타의 금속 등의 다른 금속이 케이스부(12-1)에 사용될 수 있다.
하우징부(12-2)는 유전체로 이루어질 수도 있다. 하우징부(12-2)에 유전체를 사용하는 장점은, 장치(10)의 안테나(54)의 공진 소자부(54-1)가 하우징(12)의 금속 측벽으로부터의 간섭없이 동작하도록 한다는 것에 있다. 하나의 적합한 배치로서, 하우징부(12-2)는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(때로는 ABS 플라스틱이라 함)로 이루어지는 플라스틱 캡이다. 이들은 단지 장치(10)를 위한 예시적인 하우징 재료들이다. 예를 들어, 장치(10)의 하우징은 실질적으로 플라스틱 또는 기타의 유전체, 실질적으로 금속 또는 기타의 도전체, 또는 임의의 기타 적합한 재료들 또는 재료들의 조합으로 이루어질 수 있다.
컴포넌트(52)와 같은 컴포넌트가 장치(10)의 하나 이상의 회로 기판상에 장착될 수 있다. 전형적인 컴포넌트로서는, 집적 회로, LCD 화면, 및 사용자 입력 인터페이스 버튼을 포함한다. 장치(10)는 또한 통상 (일례로서) 하우징(12)의 배면을 따라 장착될 수 있는 배터리를 포함한다.
장치(10)의 회로 기판(들)은 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 하나의 적합한 배치로서, 장치(10)에는 다층 인쇄 회로 기판이 제공된다. 이 층들 중 적어도 하나는 접지 평면(54-2)을 형성하는 대형의 무단절 평면인 도전체 영역을 갖는다. 전형적인 시나리오로서, 접지 평면(54-2)은 일반적으로 직사각형의 하우징(12) 및 장치(10)에 꼭 들어맞고 하우징(12)의 직사각형 측방향 치수와 일치하는 직사각형이다. 접지 평면(54-2)은 원한다면 도전성 하우징부(12-1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 다층 인쇄 회로 기판에 적합한 회로 기판 재료로서는 페놀 수지가 함침된 페이퍼, 에폭시 수지(종종 FR-4라고 함)가 함침된 화이버글래스 매트 등의 유리 섬유로 강화된 수지, 플라스틱, 폴리테트라플로로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리이미드, 및 세라믹을 포함한다. FR-4와 같은 재료로 제조된 회로 기판은 상용에 활용가능하며, 비용이 비싸지 않은 것으로, 다수 층의 금속(예컨대, 4개의 층)으로 제조될 수 있다. 폴리이미드와 같은 플렉시블 회로 기판 재료인 소위 플렉스 회로(flex circuits) 또한 장치(10)에서 사용될 수 있다.
접지 평면 소자(54-2) 및 안테나 공진 소자(54-1)는 장치(10)에 있어서 안테나(54)를 형성한다. 원한다면, 안테나(54)에 더하여 다른 안테나들이 장치(10)에 제공될 수 있다. 이러한 추가의 안테나는 원한다면 관심의 중첩하는 주파수 대역(즉, 안테나(54)가 동작하고 있는 대역)에 대한 추가의 이득을 제공하도록 구성되거나, 관심의 상이한 주파수 대역(즉, 안테나(54)의 범위 밖의 대역)에서 커버리지를 제공하도록 사용될 수 있다.
안테나(54)에서 접지 평면 소자(54-2) 및 공진 소자(54-1)를 형성하도록 임의의 적합한 도전성 재료들이 사용될 수 있다. 안테나(54)에 있어서 적합한 도전성 재료의 예로서는 구리, 황동, 은, 및 금과 같은 금속을 포함한다. 원한다면 금속 이외의 도전체 또한 사용될 수 있다. 안테나(54)의 도전성 소자들은 통상 얇다(예컨대, 약 0.2mm).
컴포넌트(52)는 송수신기 회로(예컨대, 도 2의 장치(44) 참조)를 포함한다. 송수신기 회로는 하나 이상의 집적 회로 및 관련 이산 컴포넌트들(예컨대, 필터링 컴포넌트)에 제공될 수 있다. 송수신기 회로는 하나 이상의 송신기 집적회로, 하나 이상의 수신기 집적회로, 스위칭 회로, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 전형적인 시나리오에 있어서, 송수신기 회로는 각각 관련 동축 케이블 또는 안테나(54)에 대하여 RF 신호가 전달되는 기타의 전송 선로를 갖는 하나 또는 두 개의 송수신기를 포함한다. 도 3의 예에 있어서, 이러한 전송 선로는 점선(56)으로 표시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전송 선로(56)는 송신기 집적회로(52) 또는 기타의 송수신기 회로로부터 안테나(54)까지 안테나를 통해 송신되어야 하는 RF 신호들을 분배시키기 위해 사용될 수 있다. 경로(56)는 또한 안테나(54)가 수신한 RF 신호를 컴포넌트(52)에 전달하기 위해 사용된다. 수신기 집적회로 또는 기타의 송수신기 회로는 하나 이상의 전송 선로(56)를 통해 안테나(54)로부터 전달된 인입 RF 신호들을 처리하기 위해 사용될 수도 있다.
안테나(54)는 임의의 적합한 형태로 형성될 수 있다. 하나의 적합한 배치로서, 안테나(54)는 적어도 부분적으로 평면 역-F 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna) 구조에 기초할 수 있다. 안테나(54)에 대하여 사용될 수 있는 예시적인 PIFA 구조가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, PIFA 구조(54)는 접지 평면부(54-2) 및 평면 공진 소자부(54-1)를 갖는다. 안테나에는 정극성(positive) 신호들과 접지 신호들을 이용하여 급전(feeding)된다. 정극성 신호가 제공되는 안테나의 부분을 종종 안테나의 정극성 단자 또는 급전 단자라고 한다. 이러한 단자는 또한 종종 신호 단자 또는 중앙 도전체 단자라고도 한다. 접지 신호가 제공되는 안테나의 부분은 안테나의 접지, 안테나의 접지 단자, 안테나의 접지 평면 등으로 지칭할 수 있다. 도 4의 안테나(54)에 있어서, 정극성 안테나 신호들을 신호 단자(60)에서 안테나 공진 소자(54-1)로 보내기 위하여 급전 도전체(58)가 사용된다. 접지 단자(62)는 안테나의 접지를 형성하는 접지 평면(54-2)에 단락된다.
안테나(54)의 치수는 일반적으로 장치(10)의 하우징(12)에 허용되는 최대 크기에 맞도록 설정된다. 안테나 접지 평면(54-2)은 측방향 치수(68)로서 폭(W)과 측방향 치수(66)로서의 길이(L)을 갖는 직사각 형태일 수 있다. 치수(66)에 있어서 안테나(54)의 길이는 자신의 동작 주파수에 영향을 미친다. 치수(68 및 66)를 때로는 수평적 치수라 한다. 공진 소자(54-1)는 통상 수직 치수(64)를 따라 접지 평면(54-2)으로부터 수 밀리미터의 공간을 갖는다. 치수(64)에 있어서 안테나(54)의 크기를 때로는 안테나(54)의 높이(H)라 한다.
안테나(54)의 단면이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, RF 신호는 (송신시) 안테나(54)에 급전될 수 있으며, (수신시) 신호 단자(60) 및 접지 단자(62)를 이용하여 안테나(54)로부터 수신될 수 있다. 통상적인 배치에 있어서, 동축 도전체 또는 기타의 전송 선로는 포인트(60)에 전기적으로 연결되는 자신의 중심 도전체 및 포인트(62)에 전기적으로 연결되는 자신의 접지 도전체를 갖는다.
도 4 및 도 5의 안테나(54)의 기대 성능의 그래프가 도 6에 도시되어 있다. 정재파비(SWR: Standing Wave Ratio)의 기대치가 주파수의 함수로 플롯팅되어 있다. 도시된 바와 같이, 주파수 f1에서 SWR 값이 감소되어 있으며, 이는 주파수 f1에 중심을 맞춘 주파수 대역에서 안테나가 잘 동작한다는 것을 나타낸다. 안테나(54)는 또한 주파수 2f1과 같은 고조파(Harmonic Frequency)에서도 동작한다. 안테나(54)의 치수는 주파수 f1 및 주파수 2f1이 관심의 통신 대역과 정렬되도록 선택될 수도 있다. 주파수 f1 (및 고조파 2f1)은 치수(66)에 있어서 안테나(54)의 길이(L)와 상관있다(L은 대략적으로 주파수 f1의 파장의 1/4과 같다).
치수(64)에 있어서 도 4 및 도 5의 안테나(54)의 높이(H)는 공진 소자(54-1)와 접지 평면(54-2) 사이의 근접장 결합(near-field coupling)의 양에 의해 제한된다. 특정 안테나 대역폭 및 이득에 있어서, 성능에 악영향을 미치지 않고서는 높이(H)를 줄이는 것이 불가능하다. 모든 다른 변수들이 동일하다고 할 때, 높이(H)를 줄이면, 안테나(54)의 대역폭과 이득은 줄어들게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 안테나 공진 소자부(54-1) 아래의 영역에 유전체 영역(70)을 도입함으로써 최소 대역폭 및 이득 제한을 만족하면서도 안테나(54)의 최소 수직 치수가 감소될 수 있다. 유전체 영역(70)은 공기, 플라스틱, 또는 임의의 다른 적합한 유전체로 채워질 수 있으며, 접지 평면(54-2)의 단면 또는 제거 부분을 나타내고 있다. 제거된 또는 비어 있는 영역(70)은 접지 평면(54-2) 내의 하나 이상의 홀(hole)로 이루어질 수도 있다. 이러한 홀은 직사각형, 원형, 타원형, 다각형 등일 수 있으며, 접지 평면(54-2) 근처의 인접 도전성 구조를 통해 연장될 수 있다. 하나의 적합한 배치로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제거된 영역(70)은 직사각형으로서 슬롯을 형성한다. 슬롯은 임의의 적합한 크기일 수 있다. 예를 들어, 슬롯은 공진 소자(54-1)의 최외각 직사각 윤곽선보다 다소 작을 수 있다. 통상의 공진 소자의 측방향 치수는 0.5cm 내지 10cm의 차원이다.
슬롯(70)이 있음으로 해서 공진 소자(54-1)와 접지 평면(54-2) 사이의 근접장 전자기 결합을 줄이며, 수직 치수(64)의 높이(H)가 주어진 대역폭 및 이득 제한의 세트를 충족하면서도 가능한 것 보다 더 작게 되도록 한다. 예를 들어, 높이(H)는 1 내지 5mm의 범위일 수 있으며, 2 내지 5mm의 범위일 수 있으며, 2 내지 4mm의 범위일 수 있으며, 1 내지 3mm의 범위일 수 있으며, 1 내지 4mm의 범위일 수 있으며, 1 내지 10mm의 범위일 수 있으며, 10mm보다 작을 수도 있고, 4mm보다 작을 수도 있고, 3mm보다 작을 수도 있고, 2mm보다 작을 수도 있으며, 또는 접지 평면 소자(54-2) 위의 수직 변위의 임의의 다른 적합한 범위 내일 수도 있다.
원한다면, 슬롯(70)을 포함하는 안테나(54)의 부분은 슬롯 안테나를 형성하도록 사용될 수 있다. 안테나(54)의 슬롯 안테나 구조는 PIFA 구조와 동시에 사용될 수 있다. 안테나의 성능은 그 PIFA 동작 특성과 그 슬롯 안테나 동작 특성 양측 모두가 성취되도록 안테나(54)를 동작시킬 때 향상될 수 있다.
슬롯 안테나(72)의 상면도가 도 8에 도시되어 있다. 도 8의 안테나(72)는 통상 페이지 방향으로의 치수에 있어서 얇다(즉, 안테나(72)는 페이지에 놓여져 있는 그 평면과 평탄하다). 슬롯(70)이 안테나(72)의 중앙에 형성된다. 안테나(72)에 급전하기 위하여 동축 케이블(56) 또는 기타 전송 선로 경로가 사용될 수 있다. 도 8의 예에 있어서, 안테나(72)에는 동축 케이블(56)의 중앙 도전체(82)가 신호 단자(80)(즉, 안테나(72)의 정극성 또는 급전 단자)에 연결되고, 케이블(56)에 대한 접지 도전체를 형성하는 동축 케이블(56)의 외측 꼬임선이 접지 단자(78)에 연결되도록 급전된다.
도 8의 배치를 이용하여 안테나(72)에 급전되는 경우, 안테나의 성능은 도 9의 그래프에 의해 주어진다. 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나(72)는 중심 주파수(fr)를 중심으로 맞추어진 주파수 대역에서 동작한다. 중심 주파수(fr)는 슬롯(70)의 치수에 의해 결정된다. 슬롯(70)은 치수 X의 2배에 치수 Y의 2배를 더한 것과 동일한 내주(P)를 갖는다(즉, P = 2X + 2Y). 중심 주파수(fr)에서, 내주(P)는 하나의 파장과 같다. 단자(80 및 78)의 위치는 임피던스 매칭을 위해 선택된다. 원한다면, 슬롯(70)의 모서리 중 하나의 주위에 연장되는 단자 84 및 86 등의 단자들은, 단자 84와 단자 86과의 사이의 거리가 안테나(72)의 임피던스를 적절하게 조절하도록 선택된다고 가정하면, 안테나(72)에 급전하기 위하여 사용될 수 있다. 도 8의 예시된 배치에 있어서, 단자(84 및 86)는 일례로서 슬롯 안테나 접지 단자 및 슬롯 안테나 신호 단자로서 각각 구성되는 것으로 도시되어 있다. 원한다면, 단자 84가 접지 단자로서 단자 86이 신호 단자로서 사용될 수 있다. 슬롯(70)은 통상 공기로 충진되지만, 일반적으로 임의의 적합한 유전체로 충진될 수도 있다.
2개의 동축 케이블(또는 기타의 전송 선로)을 이용하여 안테나(54)에 급전하는 예시적인 구성이 도 10에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 안테나(54)에 급전되는 경우, 안테나(54)의 PIFA 안테나부와 슬롯 안테나부 모두가 활성화되어 있다. 그 결과, 도 10의 안테나(54)는 하이브리드 PIFA/슬롯 모드에서 동작한다. 동축 케이블(56-1 및 56-2)은 내부 도전체(82-1 및 82-2)를 각각 갖는다. 동축 케이블(56-1 및 56-2)은 또한 각각 도전성 외부 꼬임선 접지 도전체를 갖는다. 동축 케이블(56-1)의 외부 꼬임선 도전체는 접지 단자(88)에서 접지 평면(54-2)에 전기적으로 단락된다. 케이블(56-2)의 접지부는 접지 단자(92)에서 접지 평면(54-2)에 단락된다. 동축 케이블(56-1 및 56-2)로부터의 신호 연결은 각각 신호 단자(90 및 94)에서 이루어진다.
도 10의 배치에 있어서, 2개의 별도의 안테나 단자 세트가 사용된다. 동축 케이블(56-1)은 접지 단자(88)를 사용하여 안테나(54-1)의 PIFA부에 급전하며, 동축 케이블(56-2)은 접지 단자(92) 및 신호 단자(94)를 이용하여 안테나(54)의 슬롯 안테나부에 급전한다. 따라서, 안테나 단자의 각각의 세트는 안테나에 대한 별도의 급전체(feed)로서 동작한다. 신호 단자(90) 및 접지 단자(88)는 안테나(54)의 PIFA부에 대하여 안테나 급전 포인트로서 기능하는 반면, 신호 단자(94) 및 접지 단자(92)는 안테나(54)의 슬롯부에 대한 안테나 급전 포인트로서 기능한다. 이러한 2개의 별도의 안테나 급전체는 안테나(54)가 그 PIFA 특성과 그 슬롯 특성을 동시에 이용하여 기능할 수 있도록 한다. 원한다면, 급전체의 배향은 변경될 수 있다. 예를 들어, 동축 케이블(56-2)이 접지 단자로서 포인트(94)를 신호 단자로서 포인트(92)를 이용하여 슬롯(70)에 연결될 수 있으며, 또는 슬롯(70)의 주변부를 따르는 다른 포인트에 위치되는 접지 단자 및 신호 단자를 사용하여 연결될 수 있다.
각각의 동축 케이블 또는 기타의 전송 선로는 해당 송수신기 회로(또한 라디오(radio)라고도 함)에서 종단될 수 있으며, 또는 동축 케이블(56-1 및 56-2)(또는 기타의 전송 선로)은 스위칭 회로에 연결되어, 하나 이상의 라디오에 연결될 수 있다. 안테나(54)가 하이브리드 PIFA/슬롯 안테나 모드에서 동작하는 경우, 안테나(54)의 주파수 커버리지 및/또는 특정 주파수에서의 그 이득이 향상될 수 있다.
하나의 적합한 배치로서, 안테나(54)의 슬롯 안테나부에 의해 제공되는 추가의 응답이 하나 이상의 추가의 주파수 대역을 커버하기 위해 사용된다. 슬롯(70)의 치수 및 접지 평면(54-2)의 치수(66) 중 길이(L)를 적절히 선택함으로써, 안테나(54)는 850 및 900MHz 그리고 1800 및 1900MHz에서의 GSM 셀룰러 전화 대역을 커버할 수 있으며, (일례로서) 주파수 fn에 중심을 둔 추가의 대역을 커버할 수 있다. 도 10의 안테나(54)의 성능을 나타내는 그래프가 도 11에 도시되어 있다. 도 11의 예에 있어서, 850/900 및 1800/1900 GSM 셀룰러 전화 대역을 커버하기 위하여 안테나(54)의 PIFA 동작 특성이 사용되는 반면, fn에 중심을 둔 주파수 대역을 커버하기 위하여 안테나(54)의 슬롯 안테나 동작 특성이 사용된다. 이러한 배치는 그렇지 않았다면 가능할 수 있는 커버리지보다 더 많은 커버리지를 제공하는 한편, 안테나(54)의 크기를 최소화시킨다. 주파수 fn은 임의의 적합한 관심의 주파수 대역(예컨대, Bluetooth/WiFi에 있어서 2.5GHz, UMTS에 있어서 2170MHz, 또는 GPS에 있어서 1550MHz)에 일치하도록 조절될 수 있다.
원한다면, 안테나(54)는 하나의 동축 케이블(56)을 사용하여 또는 기타 이러한 전송 선로를 이용하여 급전될 수 있다. 안테나의 PIFA부와 슬롯부 모두에 동시에 급전하기 위하여 하나의 전송 선로가 사용되는 안테나(54)에 대한 예시적인 구성이 도 12에 도시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나(54)는 접지 평면(54-2)을 갖는다. 접지 평면(54-2)은 금속(일례로서)으로 이루어질 수 있다. 접지 평면(54-2)의 엣지(96)는 접지 평면(54-2)의 금속을 상방으로 굽혀서 이루어질 수 있다. 하우징(12)에 삽입될 때, 엣지(96)는 금속 하우징부(12-1)(도 3)의 측벽들 내에 안착될 수 있다. 원한다면, 접지 평면(54-2)은 인쇄 회로 기판에서 하나 이상의 금속층, 금속 호일, 또는 기타 적합한 도전성 구조를 사용하여 형성될 수 있다.
평면 안테나 공진 소자(54-1)는 더 짧은 암(98)과 더 긴 암(100)을 갖는 F-형태의 구조이다. 암들(98 및 100)의 길이는 안테나(54)의 주파수 커버리지를 튜닝하도록 조절될 수 있다. 원한다면, 도 12의 안테나(54)는 도 4에 도시된 종류의 평면 공진 소자 구조를 사용하거나, 기타의 적합한 공진 소자 구조를 사용할 수 있다. 2개의 암(98 및 100)으로 이루어지는 PIFA 안테나 공진 소자 구조의 사용이 일례로 도시되어 있다.
지지 구조(102)상에 암(98 및 100)이 장착된다. 지지 구조(102)는 플라스틱(예컨대, ABS 플라스틱) 또는 기타의 적합한 유전체로 이루어질 수 있다. 구조(102)의 표면은 평탄하거나 구부러질 수 있다. 암(98 및 100)은 지지 구조(102)상에 직접 형성되거나, 지지 구조(102)에 부착되는 플렉스 회로 기판(일례로서) 등의 별도의 구조상에 형성될 수도 있다.
하나의 적합한 배치로서, 공진 소자(54-1)는 지지체(102)의 상부면에 장착되는 실질적으로 평탄한 구조이다. 공진 소자(54-1)는 메탈 스탬핑, 절단, 에칭, 또는 도전성 테이프 또는 기타 플렉시블 구조의 밀링, 플라스틱 또는 기타의 적합한 기판상에 스퍼터링 퇴적된 금속을 에칭하는 것, 도전성 슬러리로부터 (예컨대, 스크린 프린팅 기법에 의해) 프린팅하는 것, 접착제, 스크류, 또는 기타의 적합한 체결 기구에 의해 지지체(102)에 부착되는 플렉스 회로 기판을 이루고 있는 구리 등의 금속을 패터닝하는 것 등의 임의의 적합한 안테나 제조 기법으로 형성될 수 있다.
공진 소자(54-1)를 단자(106)에서 접지 평면(54-2)에 전기적으로 연결하기 위하여 도전성 스트립(104)과 같은 도전체 경로가 사용될 수 있다. 스트립(104)(및 공진 소자(54-1))을 접지 평면(54-2)의 엣지(96)에 전기적 기계적으로 연결하기 위하여 단자(106)에서 스크류 또는 기타의 패스너가 사용될 수 있다. 안테나(54)의 스트립(104) 및 기타 이러한 구조와 같은 도전성 구조가 도전성 접착제를 이용하여 서로 전기적으로 연결될 수도 있다.
RF 신호들을 송수신하도록 케이블(56)과 같은 동축 케이블 또는 기타의 전송 선로가 안테나에 연결될 수 있다. 동축 케이블 또는 기타의 전송 선로는 임의의 적합한 전기적 기계적 부착 메카니즘을 이용하여 안테나(54)의 구조들에 연결될 수 있다. 도 12의 예시적인 배치에 도시된 바와 같이, 안테나 도전체(112)에 동축 케이블(56) 또는 기타의 전송 선로를 연결하기 위하여 미니 UFL 동축 커넥터(110)가 사용될 수 있다. 동축 케이블 또는 기타의 전송 선로의 중심 도전체는 커넥터(110)의 중심 도전체(108)에 연결된다. 동축 케이블의 외부 꼬임선 접지 도전체는 포인트(115)에서 커넥터(110)를 통해 접지 평면(54-2)에 전기적으로 연결된다(원한다면, 커넥터(110)의 상향부의 다른 부착 포인트에서 접지 평면(54-2)에 단락될 수 있다).
도전체(108)는 안테나 도전체(112)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도전체(112)는 지지 구조(102)의 측벽 표면상에 형성된 금속의 스트립과 같은 도전성 소자로 형성될 수 있다. 도전체(112)는 (예컨대, 116 부분에서) 공진 소자(54-1)에 직접 전기적으로 연결되거나, 또는 튜닝 커패시터(114) 또는 기타의 적합한 전기 컴포넌트들을 통해 공진 소자(54-1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 튜닝 커패시터(114)의 크기는 안테나(54)를 튜닝하여 안테나(54)가 장치(10)의 관심의 주파수 대역들을 커버할 수 있도록 선택될 수 있다.
도 12의 공진 소자(54-1) 아래에는 슬롯(70)이 배치될 수 있다. 중심 도전체(108)로부터의 신호는 안테나 도전체(112), 옵션의 커패시터(114) 또는 기타의 이러한 튜닝 컴포넌트들, 안테나 도전체(117), 및 안테나 도전체(104)로 형성되는 도전성 경로를 이용하여 슬롯(70)의 근처에서 접지 평면(54-2)상의 포인트(106)에 라우팅될 수 있다.
도 12의 구성은 하나의 동축 케이블 또는 기타의 전송 선로 경로가 안테나의 PIFA부와 슬롯부 양측에 동시에 급전할 수 있도록 한다.
접지 포인트(115)는 접지 평면(54-2) 내의 슬롯(70)으로 형성되는 안테나(54)의 슬롯 안테나부에 대한 접지 단자로서 기능한다. 포인트(106)는 안테나(54)의 슬롯 안테나부에 대한 신호 단자로서 기능한다. 도전체 경로(112), 튜닝 소자(114), 경로(117), 및 경로(104)에 의해 형성되는 경로를 통해 포인트(106)에 신호들이 공급된다.
안테나(54)의 PIFA부에 있어서, 포인트(115)는 안테나 접지로서 기능한다. 중심 도전체(108) 및 도전체(112)에 대한 그 부착 포인트는 PIFA에 대한 신호 단자로서 기능한다. 도전체(112)는 급전(feed) 도전체로서 기능하며, 신호 단자(108)로부터 PIFA 공진 소자(54-1)까지 신호들을 공급한다.
동작에 있어서, 안테나(54)의 PIFA부 및 슬롯 안테나부 양측 모두는 안테나(54)의 성능에 기여한다.
안테나(54)의 PIFA 기능은, PIFA 접지 단자(도 7의 단자(62)와 같음)로서 포인트(115)를 이용하여, PIFA 신호 단자(도 7의 단자(60)와 같음)로서 동축 중심 도전체가 도전성 구조(112)에 연결되는 포인트(108)를 이용하여, PIFA 급전 도전체(도 7의 급전 도전체(58)와 같음)로서 도전성 구조(112)를 이용하여 성취된다. 동작 중에, 안테나 도전체(112)는 도 4 및 도 5에서 도전체(58)가 RF 신호를 단자(60)로부터 공진 소자(54-1)까지 라우팅하는 것과 동일한 방식으로 RF 신호들을 단자(108)로부터 공진 소자(54-1)까지 라우팅하는 기능을 하는 반면, 도전성 선로(104)는 도 4 및 도 5의 접지부(61)에서와 같이 공진 소자(54-1)를 접지 평면(54-2)에 종단시키는 역할을 한다.
안테나(54)의 슬롯 안테나 기능은 슬롯 안테나 접지 단자(도 8의 단자(86)와 같음)로서 접지 포인트(115)를 이용하고, 도 8의 도전체(82) 또는 도 10의 도전체(82-2)로서 안테나 도전체(112), 튜닝 소자(114), 안테나 도전체(117), 및 안테나 도전체(104)로 이루어지는 도전성 경로를 이용하고, 슬롯 안테나 신호 단자(도 8의 단자(84)와 같음)로서 단자(106)를 이용하여 성취된다.
도 10의 구성에서는 슬롯 안테나 접지 단자(92) 및 PIFA 안테나 접지 단자(88)가 접지 평면(54-2)상의 별도의 위치에 형성될 수 있다는 것을 나타낸다. 도 12의 구성에 있어서, 안테나의 PIFA부와 안테나의 슬롯부 양측 모두에 급전하기 위하여 하나의 동축 케이블이 사용될 수 있다. 왜냐하면, 단자(115)는 안테나(54)의 PIFA부에 대한 PIFA 접지 단자 및 안테나(54)의 슬롯 안테나부에 대한 슬롯 안테나 접지 단자 양측 모두로서 기능하기 때문이다. PIFA 안테나 및 슬롯 안테나의 접지 단자들은 공통 접지 단자 구조로 제공되기 때문에, 그리고 도전성 경로(112, 117, 및 104)는 PIFA 안테나 및 슬롯 안테나 동작에 필요한 만큼 공진 소자(54-1)와 접지 평면(54-2)으로부터 또한 이에 대하여 RF 신호들을 분산시키는 기능을 하기 때문에, 안테나(54)의 PIFA부 및 슬롯부 양측 모두를 이용하여 송수신되는 RF 신호들을 송수신하기 위하여 하나의 전송 선로(예컨대, 동축 케이블(56))가 사용될 수 있다.
원한다면, 하이브리드 PIFA/슬롯 동작을 지원하는 다른 안테나 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 저항기, 직접 단락 금속 스트립(들), 커패시터, 또는 이들 컴포넌트들의 조합 등의 기타의 적합한 튜닝 컴포넌트들의 네트워크에 의해 튜닝 커패시터(114)의 RF 튜닝 기능이 제공될 수 있다. 하나 이상의 튜닝 네트워크가 안테나 구조 내의 상이한 위치들에서 안테나에 연결될 수도 있다. 이러한 구성들은 단일-급전 및 다수-급전 전송 선로 배치에 사용될 수 있다.
또한, 안테나(54)의 신호 단자와 접지 단자의 위치는 도 12에 도시된 것과 다르게 될 수 있다. 예를 들어, 연결 도전체(112, 117, 및 104)가 적절히 개조된다면 단자(115/108) 및 단자(106)가 도 12에 도시된 위치에 비하여 이동될 수 있다.
안테나(54)의 PIFA부는 도 10에 도시된 바와 같이 실질적으로 직사각형의 도전체를 이용하여 제공될 수 있으며, 또는 기타의 배치를 이용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 공진 소자(54-1)는 직사각형이 아닌 평면 구조, 직사각형 외곽선 내에 하나 이상의 지그재그형의 도전성 구조를 갖는 직사각형 외곽선의 평면 구조, 또는 슬롯형의 비직사각형 또는 슬롯형의 직사각형 평면 구조로 형성될 수 있다. 원한다면, 공진 소자(54-1)에는 도 12의 암(98 및 100)과 같은 하나 이상의 암을 갖는 실질적으로 F-형태의 도전성 소자가 제공될 수 있다. 이러한 공진 소자 암은 직선형, 지그재그형, 곡선형일 수 있으며, 또는 임의의 다른 적합한 형태를 가질 수 있다. 암 또는 공진 소자(54-1)의 다른 부분들에 대하여 상이한 형태를 사용하는 것은 안테나 설계자들이 자신의 소망하는 동작 주파수에 안테나(54)의 주파수 응답을 맞추도록 하는 데 도움이 되며, 그렇지 않다면 안테나 성능을 최적화하는 데 도움이 된다. 공진 소자(54-1)의 구조들의 크기는 필요에 따라 조절될 수 있다(예컨대, 특정 동작 대역에 대하여 이득 및/또는 대역폭을 증가 또는 감소시키도록). 암들의 크기(길이)가 다르면, 상이한 주파수에서 안테나(54)의 공진 거동에 영향을 주는 경향이 있기 때문에, 다수의 관심 주파수 대역들을 튜닝하는 경우 유익할 수 있다.
폴디드-오버(folded-over) 구조로 암(98)이 형성되고, 직선형의 도전체 스트림으로 암(100)이 형성되는 예시적인 공진 소자(54-1)가 도 13에 도시되어 있다. 이러한 형태의 배치는 영역(118)에 추가의 구조들을 위치시키고자 하는 경우 유익할 수 있다.
도 14의 예에 있어서, 암(98)과 암(100) 양측 모두가 굴곡부(bend) 없이 형성된다. 이러한 형태의 구조는 암(98 및 100)을 형성하기 위한 측방향 공간이 충분한 경우에 공진 소자(54-1)에 대하여 사용될 수 있다.
또 다른 예시적인 안테나 공진 소자(54-1)의 구성이 도 15에 도시되어 있다. 도 15의 예에 있어서, 2개의 암 중에서 더 짧은 암(98)이 굴곡부 없이 형성된다. 2개의 암 중 더 긴 암(100)은 단일 굴곡부로 형성된다. 원한다면, 암(98 및 100)은 굴곡부 없이, 단일 굴곡부로, 또는 하나 이상의 굴곡부로 형성될 수 있다. 굴곡부는 180°굴곡부(예컨대, 암이 서로에 맞대어 이중화되는 경우), 90°굴곡부일 수 있으며, 암의 길이 방향 축에 대하여 임의의 다른 적합한 각도로 굴곡 형성될 수 있다. 도전성 암 소자의 방향을 역으로 하는 암들이 굴곡부를 포함하는 도 12, 도 13, 및 도 15에 도시된 형태의 배치는 일례로서 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체로 채워진 슬롯을 포함하는 평면 접지 소자; 및 상기 슬롯 위에 위치되는 평면 공진 소자를 포함하는 핸드헬드 전자장치 안테나가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 평면 접지 소자는 실질적으로 직사각형의 평면 접지 소자를 포함하며, 상기 슬롯은 직사각형의 슬롯을 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 슬롯은 측방향 치수들을 갖는 직사각형의 슬롯을 포함하며, 상기 평면 공진 소자는 상기 슬롯의 측방향 치수들보다 큰 적어도 하나의 측방향 치수를 가지며, 상기 평면 공진 소자는 상기 슬롯 위에 10mm보다 작도록 위치된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 핸드헬드 전자장치 안테나는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 슬롯은 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 핸드헬드 전자장치 안테나는, 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 결합되는 제1 신호 단자; 상기 평면 접지 소자에 전기적으로 결합되는 제1 접지 단자 - 상기 제1 신호 단자와 상기 제1 접지 단자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능함 -; 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 제2 신호 단자; 및 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 제2 접지 단자 - 상기 제2 신호 단자는 상기 제1 신호 단자와 상이하며, 상기 제2 접지 단자는 상기 제1 접지 단자와 상이하며, 상기 제2 신호 단자 및 상기 제2 접지 단자는 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능함 - 를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 핸드헬드 전자장치 안테나는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 슬롯은 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 접지 도전체와 신호 도전체를 갖는 전송 선로가 핸드헬드 전자장치 송수신기 회로와 상기 하이브리드 안테나 사이에서 상기 하이브리드 안테나에 대하여 무선 주파수(Radio-Frquency) 신호들을 전달하며, 상기 핸드헬드 전자장치 안테나는, 상기 신호 도전체에 연결되는 제1 단자 및 상기 평면 접지 소자 및 상기 접지 도전체에 전기적으로 연결되는 접지 단자를 갖는 전송 선로 연결 구조; 상기 제1 단자 및 상기 접지 단자가 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능하도록, 상기 평면 공진 소자에 상기 신호 단자를 전기적으로 연결하며, 평면 공진 소자에 대한 급전 도전체로서 기능하는 제1 안테나 도전체; 상기 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 평면 접지 소자에 연결되는 제2 단자; 및 상기 제2 단자에 전기적으로 연결되는 제2 안테나 도전체 - 상기 제1 안테나 도전체와 상기 제2 안테나 도전체는 상기 접지 단자와 상기 제2 단자가 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능하도록 상기 신호 도전체로부터 상기 제2 단자에 신호들을 전달함 - 를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 데이터를 저장하는 저장장치; 상기 저장장치에 결합되어, 무선 송신을 위한 데이터를 생성하고, 무선으로 수신된 데이터를 처리하는 프로세싱 회로; 및 무선 통신 회로 - 상기 무선 통신 회로는 송수신기 회로, 안테나, 및 전송 선로를 포함하며, 상기 전송 선로는 접지 도전체 및 신호 도전체를 포함하여, 상기 송수신기 회로와 상기 안테나 사이에서 상기 안테나에 대한 무선 주파수 신호들을 전달하며, 상기 안테나는 유전체로 채워진 슬롯을 갖는 평면 접지 소자 및 상기 슬롯 위에 위치되는 평면 공진 소자를 포함함 - 를 포함하는 무선 핸드헬드 전자장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 평면 접지 소자의 슬롯은 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 하이브리드 안테나는, 상기 신호 도전체에 연결되는 제1 단자; 상기 평면 접지 소자와 상기 접지 도전체에 전기적으로 연결되는 접지 단자; 상기 접지 단자를 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 연결하여, 상기 제1 단자와 상기 접지 단자가 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능하도록 평면 공진 소자에 대한 급전 도전체로서 기능하는 제1 안테나 도전성 경로; 상기 제1 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 평면 접지 소자에 연결되는 제2 단자; 및 상기 제2 단자에 전기적으로 연결되는 제2 안테나 도전성 경로 - 상기 제1 안테나 도전성 경로와 상기 제2 안테나 도전성 경로는 상기 접지 단자와 상기 제2 단자가 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능하도록 상기 신호 도전체로부터 상기 제2 단자에 신호들을 전달함 - 를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 평면 공진 소자는 제1 공진 소자 암 및 제2 공진 소자 암을 포함하며, 상기 제1 공진 소자 암은 길이를 가지며, 상기 제2 공진 소자 암은 상기 제1 공진 소자 암의 길이와는 상이한 길이를 갖는다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 평면 공진 소자는 플렉스(flex) 회로 기판상에 형성된 도전체를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 무선 핸드헬드 전자장치는 상기 프로세싱 회로에 결합되는 디스플레이를 더 포함하며, 상기 무선 핸드헬드 전자장치는 뮤직 플레이어 능력을 갖는 장치를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 적어도 하나의 무선 송수신기 회로; 유전체로 채워진 슬롯을 정의하는 부분들을 갖는 평면 접지 소자 및 상기 슬롯 위에 위치되는 평면 공진 소자를 포함하는 안테나; 상기 평면 접지 소자에 연결되는 접지 단자 및 신호 단자를 갖는 커넥터; 및 상기 무선 송수신기 회로와 상기 커넥터 사이에 연결되는 적어도 하나의 동축 케이블 - 상기 동축 케이블은 상기 접지 단자에 연결되는 외부 접지 도전체 및 상기 신호 단자에 연결되는 신호 도전체를 가짐 - 을 포함하는 무선 통신 회로가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나는 상기 신호 단자 및 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 도전성 안테나 경로를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나는, 상기 신호 단자 및 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 제1 도전성 안테나 경로; 및 상기 접지 단자가 상기 평면 접지 소자에 연결되는 곳과는 상이한 상기 평면 접지 도전체상의 포인트에 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 제2 도전성 안테나 경로를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나는, 상기 평면 공진 소자의 적어도 일부분이 장착되는 표면을 갖는 유전체 안테나 지지 구조; 상기 신호 단자 및 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 제1 도전성 안테나 경로; 및 상기 접지 단자가 상기 평면 접지 소자에 연결되는 곳과는 상이한 상기 평면 접지 도전체상의 포인트에 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 제2 도전성 안테나 경로 - 상기 제1 도전성 경로와 상기 제2 도전성 경로는 상기 유전체 안테나 지지 구조에 의해 지지됨 - 를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 안테나는, 적어도 하나의 튜닝 소자; 상기 신호 단자 및 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 제1 도전성 안테나 경로; 및 상기 접지 단자가 상기 평면 접지 소자에 연결되는 곳과는 상이한 상기 평면 접지 도전체상의 포인트에 상기 평면 공진 소자를 전기적으로 연결하는 제2 도전성 안테나 경로 - 상기 슬롯은 직사각형이고, 상기 제1 도전성 안테나 경로 및 상기 제2 도전성 안테나 경로는 상기 튜닝 소자에 의해 연결되는 금속의 스트립들을 포함하며, 상기 평면 공진 소자는 2개의 암을 포함함 - 를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 직사각형을 형성하는 측방향 치수들을 가지며, 상기 측방향 치수들에 직각인 수직 치수로서 두께를 갖는 하우징; 상기 하우징의 측방향 치수들과 실질적으로 동일한 측방향 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 접지 평면 소자 - 상기 직사각형 접지 평면 소자의 부분들은 상기 직사각형 접지 평면 소자의 일단부에서 유전체로 채워진 직사각형 슬롯을 정의함 -; 및 상기 측방향 치수들보다 작은 수직 치수로서 상기 직사각형 접지 평면 소자로부터의 높이에서 상기 슬롯 위에 위치되는 평면 안테나 공진 소자 - 상기 평면 안테나 공진 소자 및 상기 직사각형 접지 평면 소자는 상기 핸드헬드 전자장치의 안테나를 형성함 - 를 포함하는 핸드헬드 전자장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자장치는 송수신기 회로를 더 포함하며, 상기 안테나와 상기 송수신기 회로는 적어도 850MHz, 900MHz, 1800MHz, 및 1900MHz의 셀룰러 전화 대역 및 2.4GHz 대역, 2170MHz 대역, 및 1550MHz 대역으로 구성되는 무선 주파수 통신 대역들의 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 추가 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 접지 평면 소자는 금속을 포함하며, 상기 평면 안테나 공진 소자는 적어도 2개의 암을 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자장치는 전송 선로를 더 포함하며, 상기 안테나는 평면 역-F부와 슬롯 안테나부가 동시에 활동하는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 핸드헬드 전자장치는, 상기 전송 선로에서의 도전체들로부터 무선 주파수 신호들을 수신하는 제1 안테나 단자 및 제2 안테나 단자; 및 상기 제1 안테나 단자로부터의 신호들이 상기 안테나를 통해 라우팅되는 제3 안테나 단자를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 핸드헬드 전자장치는 전송 선로를 더 포함하며, 상기 안테나는 평면 역-F부 및 슬롯 안테나부가 동시에 활동하는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 핸드헬드 전자장치는, 상기 전송 선로에서의 도전체들로부터 무선 주파수 신호들을 수신하는 제1 안테나 단자 및 제2 안테나 단자; 및 상기 제1 안테나 단자로부터의 신호들이 상기 안테나를 통해 라우팅되는 제3 안테나 단자 - 상기 안테나에서의 적어도 하나의 도전성 금속 스트립이 상기 제1 안테나 단자를 상기 제3 안테나 단자에 전기적으로 연결하는 데 사용됨 - 를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 측방향 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 하우징을 갖는 핸드헬드 장치에서 사용하는 안테나로서, 상기 하우징의 측방향 치수들과 실질적으로 동일한 측방향 치수들을 갖는 실질적으로 직사각형의 접지 평면 안테나 소자 - 상기 직사각형 접지 평면 안테나 소자의 부분들은 유전체로 채워진 직사각형 슬롯을 정의함 -; 및 상기 슬롯 위에 위치되는 평면 안테나 공진 소자 - 상기 평면 안테나 공진 소자는 4mm보다 작은 상기 직사각형 접지 평면 안테나 소자와 직각인 치수로서 상기 직사각형 접지 평면 안테나 소자로부터의 거리에서 상기 슬롯 위에 위치됨 - 를 포함하는 안테나가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 슬롯은 상기 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 안테나는, 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 결합되는 제1 단자; 상기 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 접지 단자 - 상기 제1 단자 및 상기 접지 단자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능함 -; 및 상기 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 제2 단자 - 상기 제2 단자 및 상기 접지 단자는 상기 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 단자들로 기능함 - 를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 슬롯은 상기 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 안테나는, 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 결합되는 제1 단자; 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 접지 단자 - 상기 제1 단자 및 상기 접지 단자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능함 -; 상기 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 제2 단자; 및 커패시터를 포함하며, 상기 제1 단자를 상기 제2 단자에 전기적으로 연결하는 안테나 도전성 경로 - 상기 제2 단자와 상기 접지 단자는 상기 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능함 - 를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 슬롯은 상기 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 안테나는, 접지 커넥터와 신호 커넥터를 갖는 동축 케이블 커넥터; 상기 신호 커넥터에 연결되며, 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 결합되는 제1 단자; 상기 접지 커넥터에 연결되며, 상기 슬롯에 인접한 상기 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 접지 단자 - 상기 제1 단자와 상기 접지 단자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능함 -; 상기 안테나에 대한 유전체 지지 구조; 상기 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 제2 단자; 및 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 전기적으로 연결하는 상기 유전체 지지 구조상의 도전성 경로 - 상기 제2 단자와 상기 접지 단자는 상기 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능함 - 를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 슬롯은 상기 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 안테나는, 접지 커넥터 및 신호 커넥터를 갖는 동축 케이블 커넥터; 상기 신호 커넥터에 연결되며, 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 결합되는 제1 단자; 상기 접지 커넥터에 연결되며, 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 접지 단자 - 상기 제1 단자와 상기 접지 단자는 상기 안테나의 평면 역-F 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능함 -; 상기 안테나에 대한 유전체 지지 구조; 상기 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 슬롯에 인접한 평면 접지 소자에 전기적으로 연결되는 제2 단자; 및 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 전기적으로 연결하는 상기 유전체 지지 구조상의 도전성 경로 - 상기 제2 단자와 상기 접지 단자는 상기 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 단자들로서 기능하며, 상기 평면 공진 소자는 상기 도전성 경로에 연결되는 제1 암 및 제2 암을 포함함 - 를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 평면 역-F 안테나 구조와 슬롯 안테나 구조 양측 모두의 특성을 갖는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나로서, 실질적으로 직사각형의 접지 평면 안테나 소자 - 상기 직사각형 접지 평면 안테나 소자의 부분들은 상기 슬롯 안테나 구조와 연관된 유전체로 채워진 직사각형 슬롯을 정의함 -; 및 상기 슬롯 위에 위치되며, 상기 평면 역-F 안테나 구조와 연관되는 평면 안테나 공진 소자를 포함하는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나는 한 전송 선로가 상기 평면 역-F 안테나 구조와 상기 슬롯 안테나 구조 양측 모두에 대하여 무선 주파수 신호들을 전달하는 안테나 단자들의 세트를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나는, 제1 전송 선로가 상기 슬롯 안테나 구조에 대하여 무선 주파수 신호들을 전달하는 안테나 단자들의 제1 세트; 및 상기 제1 전송 선로와는 상이한 제2 전송 선로가 상기 평면 역-F 안테나 구조에 대하여 무선 주파수 신호들을 전달하는 안테나 단자들의 제2 세트를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 평면 공진 소자는 적어도 2개의 암을 포함하며, 상기 암들 중 적어도 하나는 굴곡부(bend)를 갖는다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 평면 공진 소자는 2개의 암을 포함하며, 상기 2개의 암 각각은 180°의 굴곡부를 갖는다.
전술한 바는 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것으로서, 본 발명의 개념과 범주를 일탈하지 않고서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (8)

  1. 핸드헬드 전자장치 안테나로서,
    개구를 정의하는 접지 평면;
    상기 개구 위에 위치되는 평면 공진 소자 - 상기 평면 공진 소자는 플렉스 회로 기판 상에 형성된 도전체를 포함함 -
    를 포함하는 핸드헬드 전자장치 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구는 측방향 치수들을 갖는 직사각형의 개구를 포함하며, 상기 평면 공진 소자는 상기 개구의 측방향 치수들보다 큰 적어도 하나의 측방향 치수를 가지며, 상기 평면 공진 소자는 상기 개구 위에 10mm보다 작도록 위치되는 핸드헬드 전자 장치 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핸드헬드 전자장치 안테나는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 개구는 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며,
    상기 핸드헬드 전자장치 안테나는,
    상기 평면 공진 소자에 전기적으로 결합되는 제1 신호 단자;
    상기 접지 평면에 전기적으로 연결되는 제1 접지 단자 - 상기 제1 신호 단자와 상기 제1 접지 단자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능함-;
    상기 개구에 인접한 접지 평면에 전기적으로 연결되는 제2 신호 단자; 및
    상기 개구에 인접한 접지 평면에 전기적으로 연결되는 제2 접지 단자 - 상기 제2 신호 단자는 상기 제1 신호 단자와 상이하며, 상기 제2 접지 단자는 상기 제1 접지 단자와 상이하며, 상기 제2 신호 단자 및 상기 제2 접지 단자는 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능함-
    를 더 포함하는 핸드헬드 전자장치 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핸드헬드 전자장치 안테나는 하이브리드 안테나를 포함하며, 상기 개구는 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 상기 평면 공진 소자는 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 안테나부를 형성하는 데 사용되며, 접지 도전체와 신호 도전체를 갖는 전송 선로가 핸드헬드 전자 장치 송수신기 회로와 상기 하이브리드 안테나 사이에 상기 하이브리드 안테나에 대하여 무선 주파수(radio-frequency) 신호들을 전달하며,
    상기 핸드헬드 전자장치 안테나는,
    상기 신호 도전체에 연결되는 제1 단자 및 상기 접지 평면과 상기 접지 도전체에 전기적으로 연결되는 접지 단자를 갖는 전송 선로 연결 구조;
    상기 제1 단자와 상기 접지 단자가 상기 하이브리드 안테나의 평면 역-F 부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능하도록, 상기 평면 공진 소자에 상기 제1 단자를 전기적으로 연결하는 제1 안테나 경로;
    상기 접지 단자와는 상이한 위치에서 상기 접지 평면에 연결되는 제2 단자; 및
    상기 제2 단자를 상기 평면 공진 소자에 전기적으로 연결하는 제2 안테나 경로 - 상기 제1 안테나 경로와 상기 제2 안테나 경로는 상기 접지 단자와 상기 제2 단자가 상기 하이브리드 안테나의 슬롯 안테나부에 대한 안테나 급전 포인트들로서 기능하도록 상기 신호 도전체와 상기 제2 단자 사이에 신호들을 전달함 -
    를 더 포함하는 핸드헬드 전자장치 안테나.
  5. 평면 역-F 안테나 구조 및 슬롯 안테나 구조 양측 모두의 특성을 갖는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나로서,
    접지 평면 안테나 소자 - 상기 접지 평면 안테나 소자의 부분들은 상기 슬롯 안테나 구조와 연관되는 개구를 정의함 -; 및
    상기 개구 위에 위치되며, 상기 평면 역-F 안테나 구조와 연관되는 평면 안테나 공진 소자 - 상기 평면 공진 소자는 적어도 2개의 암을 포함하며, 상기 암 중 적어도 하나는 굴곡부(bend)를 갖는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    한 전송 선로가 상기 평면 역-F 안테나 구조 및 상기 슬롯 안테나 구조 양측 모두에 대하여 무선 주파수 신호들을 전달하는 한 쌍의 안테나 단자를 더 포함하는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나.
  7. 제5항에 있어서,
    제1 전송 선로가 상기 슬롯 안테나 구조에 대하여 무선 주파수 신호들을 전달하는 안테나 단자들의 제1 쌍; 및
    상기 제1 전송 선로와는 상이한 제2 전송 선로가 상기 평면 역-F 안테나 구조에 대하여 무선 주파수 신호들을 전달하는 안테나 단자들의 제2 쌍
    을 더 포함하는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 암 각각은 적어도 180°굴곡부를 갖는 하이브리드 핸드헬드 전자장치 안테나.
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