KR20110113222A - 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나 - Google Patents

평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나 Download PDF

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로랑 데클로
그레고리 쁘아라스
제프 샴블린
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이더트로닉스, 인코포레이티드
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Abstract

다중 공진 안테나 구조의 다양한 공진 모드가 구조 부피의 적어도 일부를 공유한다. 기본 안테나 요소는 평면 도체 및 평면 도체에 전기적으로 접속되는 제1 단부를 각각 갖는 평행 연장형 도체들의 쌍을 포함하는 실질적인 평면 구조를 갖는다. 추가 요소들이 어레이 내의 기본 요소에 연결될 수 있다. 이러한 방식에서, 개별적인 안테나 구조는 공통 요소 및 부피를 공유하여 부피에 대한 상대적 대역폭의 비율을 증가시킨다.

Description

평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나{PLANAR CAPACITIVELY LOADED MAGNETIC DIPOLE ANTENNA}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 분야에 관한 것이며, 구체적으로는 안테나의 설계에 관한 것이다.
안테나는 전자기파를 방사하는(송신 및/또는 수신하는) 전기 도체 또는 도체들의 어레이이다. 전자기파는 종종 무선파로 불리운다. 대부분의 안테나들은, 비교적 좁은 주파수 대역 상에서 효율적으로 동작하는 공진 장치이다. 안테나는, 무선 시스템이 동작하는 것과 동일한 주파수 대역으로 동조되어야 하며, 그렇지 않으면 수신 및/또는 송신이 손상될 것이다. 휴대용 무선 통신에 대해서는 작은 안테나들이 요구된다. 종래의 안테나 구조에서는, 특정 무선 주파수에서 특정 대역폭을 갖는 공진 안테나 구조를 생성하는데 소정의 물리적 부피가 요구된다. 따라서, 전통적으로 대역폭 및 주파수 요구조건은 안테나의 부피에 영향을 미친다.
안테나의 대역폭은, 안테나가 만족스럽게 동작할 수 있는 주파수 범위를 나타낸다. 일반적으로 대역폭은 임피던스 부정합에 의해 정의되나, 이득, 빔폭(beamwidth) 등과 같은 패턴 특징에 의해 정의될 수도 있다. 안테나 설계자들은, 요구되는 대역폭을 대역의 중심 주파수의 백분율로서 표현함으로써 안테나 요구조건의 실현가능성을 신속하게 평가한다. 서로 다른 유형의 안테나들은 서로 다른 대역폭 제한들을 가진다. 통상, 큰 대역폭을 원할 경우 상당히 큰 부피가 요구된다. 따라서, 본 발명은 넓은 대역폭을 갖는 작은 소형 안테나에 대한 필요성을 해결한다. 본 발명은, 다중 공진(multiresonant)인, 하나 이상의 주파수에서 공진하고, 다양한 패키징 구성에 적응될 수 있는 다양한 안테나 설계를 제공한다.
자기 2극 안테나는 루프를 통해 순환하는 전류에 응답하여 전자기파를 방사하는 루프 안테나이다. 안테나는 하나 이상의 요소를 포함한다. 요소는 안테나의 전자기적 특성을 결정하는 안테나 시스템의 도전성 부분들이다. 자기 2극 안테나의 요소는, 사용되고 있는 적용예에서 요구되는 소정의 주파수에서 공진하도록 설계된다. 안테나의 공진 주파수는 안테나 요소들의 용량성 및 유도성 속성에 따라 달라진다. 안테나 요소의 용량성 및 유도성 속성은 안테나 요소의 치수 범위 및 그들의 상호관계에 의해 영향을 받는다.
안테나로부터 방사된 전자기파는, E가 전계이고 H가 자계인 복소 벡터 E x H에 의해 특징지워진다. 편파(polarization)는 방사된 파의 전계의 방위를 기술한다. 최대 성능을 위해, 편파는 방사된 필드의 방위에 정합되어 최대 필드 세기의 전자기파를 수신하여야 한다. 적절한 방위로 향하지 않으면, 신호의 일부가 손실되는데, 이는 편파 손실로 알려져 있다. 안테나 유형에 따라, 선형, 타원형 및 원형 신호들을 방사하는 것이 가능하다. 선형 편파에서, 전계 벡터는 수직(수직 편파), 수평(수평 편파) 또는 45도 각도(경사 편파) 중 어느 하나인 직선 상에 놓인다. 방사 요소들이 2극(dipole)이면, 편파는 간단하게 요소들이 어떤 방위를 향하거나 어떻게 배치되는지를 나타낸다. 방사 요소들이 수직이면, 그 후 안테나는 수직 편파를 갖고 수평이면 수평 편파를 갖는다. 원형 편파에서, 동일한 진폭을 갖고 90도로 위상이 어긋나는 2개의 직교하는 선형 편파된 파들이 동시에 방사된다.
자기 2극 안테나는 하나 이상의 안테나 요소를 사용하여 설계될 수 있다. 종종 안테나가 한 주파수 이상에서 공진하는 것이 바람직할 수 있다. 각각의 원하는 주파수에 대해, 안테나 요소가 요구될 것이다. 상이한 연속 공진이 주파수 f1, f2, fi, ..., fn에서 발생한다. 이러한 피크들은 구조 내에서 여기된 상이한 전자기 모드에 대응한다. 중첩하거나 또는 거의 중첩하는 주파수들을 사용함으로써 주파수들이 넓은 대역폭 범위를 안테나에 제공하도록 안테나가 설계된다. 그러나, 단일 공진 안테나보다 넓은 대역폭을 갖는 안테나는 종종 대응하는 증가된 크기를 가진다. 따라서, 본 기술 분야에서는 개별적인 안테나 요소들이 안테나 구조 내에서 일정 부피(volume)를 공유하는 다중 공진 안테나에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 유사한 대역폭 및 유형을 갖는 종래의 안테나들에 비해 작은 부피를 갖는 안테나들에 관한 것이다. 본 발명에서, 안테나 요소들은 용량성 및 유도성 부분들을 모두 포함한다. 각 요소는 안테나에 주파수 또는 주파수들의 대역을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 기본 안테나 요소는 평면 도체 및 평행 연장형(parallel elongated) 도체들의 쌍을 구비하고 이들 각각이 평면 도체에 전기적으로 접속된 제1 단부를 갖는 실질적으로 평면 구조를 포함한다. 추가 요소들이 어레이 내의 기본 요소에 연결될 수 있다. 이러한 방식에서, 개별적인 안테나 구조들은 공통 요소 및 부피를 공유하여, 부피에 대한 상대적 대역폭의 비율을 증가시킨다.
본 발명에 따르면, 안테나의 부피를 최소화하면서 모드의 수를 최대화시킴으로써 단일 공진 안테나보다 상당히 크지 않은 다중 공진 안테나들을 만들 수 있다.
도1은 본 발명의 안테나 설계를 개념적으로 예시한다.
도2는 다중 공진 안테나 설계를 이용하여 달성되는 증가된 전체 대역폭을 예시한다.
도3은 방사 구조에 대한 등가 회로이다.
도4는 다중 공진 안테나 구조에 대한 등가 회로이다.
도5는 본 발명의 실시예에서 사용되는 기본 방사 구조를 예시한다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 모드 안테나를 예시한다.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 모드 안테나를 예시한다.
도8은 기판 상에 편평하게 형성되는, 본 발명에 따른 안테나를 예시한다.
도9는 접지에 대한 귀로(returns for ground) 및 피드(feed)를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 예시한다.
도10a 내지 도10c는 본 발명의 실시예에 따른 안테나에 대한 피드 및 단락(short)을 제공하기 위한 비아(via)의 사용을 예시한다.
도11a 내지 도11c는 나란히 서 있는 요소들을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 주파수 안테나를 예시한다.
도12는 내포된(nested) 요소들을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 주파수 안테나를 예시한다.
도13은 추가 공진 주파수를 제공하기 위해 추가 용량성 요소를 구비한 도12의 실시예와 유사한 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 예시한다.
도14a 및 도14b는 기판의 한면에 3개의 주파수들을 구비하고 다른면에 단일 주파수를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 양측 안테나(two-sided antenna)를 예시한다.
도15a 및 도15b는 기판의 표면뿐 아니라 에지에 형성된 도체들을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 예시한다.
도16a 및 도16b는 수직 보조 기판 상에 추가의 방사 구성요소를 구비한 주 기판 상의 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 평면 안테나를 예시한다.
도17a 및 도17b는 다수의 보조 기판들을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 안테나들을 예시한다.
도18은 연장형 방사 요소를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 예시한다.
도19는 연장형 방사 요소들의 쌍을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 예시한다.
도20은 본 발명의 실시예에 따른 수납부(enclosure) 내의 도19의 안테나를 도시한다.
도21은 본 발명의 실시예에 따른 수직 보조 기판들 상의 추가 방사 요소들을 구비한 도19의 안테나와 유사한 안테나를 예시한다.
도22는 본 발명의 실시예에 따른 수납부 내의 도21의 안테나를 도시한다.
도23은 기판의 대향 단부들에 2개의 방사 요소를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조를 예시한다.
도24는 다수의 방사 요소들을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 랩톱 컴퓨터를 예시한다.
도25는 도체들 간의 밀링된 홈(milled groove)를 구비한 기판 상에 인쇄된 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 예시한다.
도26은 다수의 밀링된 홈을 구비한 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 안테나를 예시한다.
부피 대 대역폭 비율은 현대의 안테나 설계에서 가장 중요한 제약중 하나이다. 안테나의 물리적 부피는 작은 전자 장치의 설계에 가혹한 제약을 가한다. 이러한 비율을 증가시키는 한가지 접근법은, 서로 다른 모드에 대한 부피를 재사용하는 것이다. 설계가 부피 대 대역폭 비율을 최적화하지 못하더라도, 소정의 설계는 이미 이러한 접근법을 사용한다. 이러한 설계에서, 모드가 정확하게 동일한 부피를 사용하지 않더라도, 동일한 물리적 구조를 사용하여 2개의 모드가 생성된다. 2개 모드의 전류 재분할이 상이하나, 그럼에도 불구하고 양쪽 모드들은 안테나의 가용한 전체 부피의 공통 부분을 사용한다. 다수의 안테나 모드에 대해 안테나의 물리적 부피를 사용하는 이러한 개념은 도1의 벤다이아그램에 의해 일반적으로 예시된다. 안테나의 물리적 부피("V")는 2개의 방사 모드를 가진다. 제1 모드와 연관된 물리적 부피는 'V1'로 표시되며, 제2 모드와 연관된 부피는 'V2'로 표시된다. 'V1,2'로 표시되는 물리적 부피의 일부는 양쪽 모드에 공통이다.
부피 재사용의 개념 및 그 주파수 의존성은 "K 법칙"을 참조하여 표현된다. 일반적인 K 법칙은 하기에 의해 정의된다:
Δf/f = K · V/λ 3
여기서, Δf/f는 정규화된 주파수 대역폭이고, λ는 파장, V는 안테나를 둘러싸는 물리적 부피를 표현한다. 이러한 부피는 지금까지 최적화되지 않았고 이러한 부피의 실제 정의 및 K 인자에 대한 관계에 대해 어떠한 설명도 없었다.
K 법칙을 보다 잘 이해하기 위해, 상이한 K 인자들이 정의된다.
Kmodal은 모드 부피 Vi 및 대응 모드 대역폭에 의해 정의된다:
Δ f i / f i = K modal · V i /λ 3 i
여기서, i는 모드 인덱스이다.
따라서, Kmodal은 하나의 전자기 모드에 의해 점유되는 부피에 관련된 상수이다.
Keffective는 누적 대역폭 및 모드 부피 V1 U V2 U .. Vi의 결합에 의해 정의된다. 이는 누적 K로 생각될 수 있다:
∑ i Δ f i / f i = K effective · (V i ∪V 2 ∪.. V i )/λ 3 c
여기서, λ는 중심 주파수의 파장이다.
Keffective는 모드들이 부피의 일부를 공유한다는 사실을 감안하는 상이한 여기된 모드들에 의해 점유되는 최소 부피와 연관된 상수이다. 거의 중첩하는 대역폭들을 갖기 위해 상이한 주파수들 fi은 매우 가까워야 한다.
Kphysical 또는 Kobserved는 전체 안테나 대역폭 및 안테나의 물리적 부피 'V'에 의해 정의된다:
Δf/f = K physical · V/λ 3
Kphysical 또는 Kobserved는 실제 물리적 파라미터 및 사용가능한 대역폭을 고려하기 때문에 가장 중요한 K 인자이다. Kphysical은 실험적으로 계산될 수 있는 유일한 K 인자이기 때문에 Kobserved로도 불리운다. 모드들이 안테나의 물리적 부피 내에 국한되게 하기 위해, Kphysical은 Keffective보다 낮아야만 한다. 그러나, 이러한 K 인자들은 종종 거의 동등하다. Kphysical이 Keffective와 거의 동등하고 또한 가장 작은 Kmodal과 거의 동등할 경우 최상의 이상적인 경우가 얻어진다. 주의할 점은 잘 분리된 안테나(well-isolated antenna)를 갖기 위해서는 모드를 안테나 안쪽에 국한시키는 것이 중요하다.
상기 계산으로부터의 결과중 하나는, 가능한 가장 작은 부피 내에 상이한 모드를 포함하기 위해서는 모드가 가능한 많은 양을 공유하는 것이 중요하다는 것이다. 앞서 설명된 바와 같이, 그 개념은 도1에 도시된 벤다이아그램에 예시되어 있다. 안테나의 부피를 최소화하면서 모드의 수를 최대화시킴으로써 단일 공진 안테나보다 상당히 크지 않은 다중 공진 안테나들을 만들 수 있다.
다수의 방사 모드 i에 대해, 도2는 다중 공진 구조의 관찰된 귀로 손실을 보여준다. 주파수들 f1, f2, fi, ... fn에서 상이한 연속 공진들이 발생한다. 이러한 피크는 그 구조 내부에서 여기된 상이한 전자기 모드에 대응한다. 도2는 f1 내지 fn에 걸친 대역폭과 물리적 또는 관찰된 K과의 관계를 예시한다.
f1의 공진 주파수를 갖는 특정 방사 모드에 대해, 도3에 도시된, 간략한 등가 회로 L1C1를 생각해 볼 수 있다. 그 등가 회로에서 저항을 무시함으로써, 안테나의 대역폭은 간단하게 방사 저항(radiation resistance)의 함수가 된다. 도3의 회로가 반복되어 다수의 공진 주파수에 대한 등가 회로를 생성할 수 있다.
도4는 다수의 인덕턴스(L)/캐패시턴스(C) 회로에 의해 표현된 다중 모드 안테나를 예시한다. 주파수 f1에서, 단지 회로 L1C1만이 공진하고 있다. 물리적으로, 안테나 구조의 한 부분은 해당 스펙트럼 내의 주파수 각각에서 공진한다. f1 내지 fn의 중첩 공진 주파수를 갖는 안테나 요소를 사용함으로써, 본 발명에 따른 안테나는 주파수 1 내지 n을 포함할 수 있다. 다시, 구조의 실제 저항을 무시하면, 모드 각각의 대역폭은 방사 저항의 함수가 된다.
상술한 바와 같이, K 인자를 최적화하기 위해, 상이한 공진 모드에 대해 안테나 부피가 재사용된다. 본 발명의 일 실시예는 기본 방사 구조로서 용량성 부하가 걸린 마이크로스트립 유형을 사용한다. 이러한 기본 구조의 수정이 이어서 설명될 것이다. 매우 바람직한 실시예의 경우, 다중 모드 안테나 구조의 요소는 가깝게 이격된 공진 주파수를 갖는다.
도5는 용량성 부하가 걸린 단일 모드 안테나(single-mode capacitively loaded antenna)를 예시한다. 도5의 구조가 L1C1 회로로서 모델링될 수 있다고 가정하면, 그 후, C1는 갭 g에 걸친 캐패시턴스이다. 참조번호 2로 표시된 루프가 인덕턴스 L1에 주로 기여한다. 갭 g는 안테나의 전체 두께보다 상당히 작다. 단지 하나의 LC 회로의 존재에 의해, 이러한 안테나 설계는 단일 주파수에서 동작하는 것으로 제한된다.
도6은 도5에 도시된 안테나와 동일한 원리에 기초한 듀얼 모드 안테나를 예시한다. 여기서, 제2 안테나 요소는 상술한 제1 안테나 요소 내부에 위치된다. 이로 인해, 하나를 소정의 주파수 f1으로 동조시키고 다른 요소를 또 다른 주파수 f2로 동조시킬 수 있다. 2개의 안테나들은 공통 접지를 가지나, 상이한 용량성 및 유도성 요소를 가진다.
도7은 공유 인덕턴스 L1 및 L2과 개별적인 캐패시턴스 C1, C2 및 C3를 구비한 다중 모드 안테나를 예시한다. 안테나는 몇몇 안테나 요소를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 실질적으로 동일한 평면에 놓인 도체와 방사 요소를 구비한 안테나와 관련 있다. 방사 요소 및 평면 요소는 그들의 길이나 폭보다 휠씬 적은 두께는 가져서, 본질적으로 2차원이 된다. 바람직하게는, 안테나 구조는 기판에 부착되어 있다. 도8은 기판(12) 상에 편평하게 형성된, 본 발명의 원리에 따른 안테나(10)를 예시한다. 안테나는 본질적으로 2차원이다. 안테나는 평면 도체(14), 제1 평행 연장형(parallel elongated) 도체(16), 및 제2 평행 연장형 도체(18)를 포함한다. 평면 도체는 E-평면으로 알려진 전계와 동일한 평면에 위치된다. 선형으로 편파된 안테나의 E-평면은 안테나의 전계 벡터와 최대 방사 방향을 포함한다. E-평면은, 자계를 포함하는 H-평면에 직교한다. 선형으로 편파된 안테나에 대해, H-평면은 자계 벡터와 최대 방사 방향을 포함한다. 연장형 도체 각각(16, 18)은 각각의 접속 도체들(20, 22)에 의해 평면 도체(14)에 전기적으로 접속된다. 안테나(10)는 평면 도체(14)와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 평면에 있는 연장형 도체들(16, 18)을 포함한다. 연장형 도체(16)와 연장형 도체(18) 간의 갭은 캐패시턴스의 영역이다. 연장형 도체(16)와 평면 도체(14) 간의 갭은 인덕턴스의 영역이다. 바람직한 실시예에서, 제1 연장형 도체(16)와 제2 연장형 도체(18) 간의 공간은 제1 연장형 도체(16)와 평면 도체(14) 간의 공간보다 훨씬 적다.
도9에 도시된 대안적인 실시예에서, 방사 요소 및 도체는 분리될 수 있다. 도9에서, 접지된 평면 도체(32)는 에칭된 영역(34)에 의해 방사 요소(30)로부터 분리된다. 안테나 피드(feed)(36)가 공급되고 접지(38)에 대한 귀로가 공급된다. 안테나 피드(36) 또는 피드 라인은 RF 전력을 송신기로부터 안테나로, 또는 안테나로부터 수신기로 라우팅하는데 사용되는 갖가지 유형들의 전송선이다. 본 발명의 원리에 따르면, 본원에 설명된 안테나 구조중 임의의 구조는 에칭된 영역 또는 다른 수단을 활용하여 방사 요소 또는 요소를 분리시킨다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 또 다른 평면 도체와 결합하여, 본질적으로 2차원 구조를 갖는 앞서 설명된 안테나 구조의 사용에 관한 것이다. 제2 평면 도체는 기판의 대향면 상에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 2개의 평면 도체는 서로 거의 평행하다. 도10a 내지 도10c는 기판(42)의 대향 측면들 상의 평면 도체(44, 46)를 구비한 안테나(40)를 보여준다. 비아(50, 52)는 접지에 대한 단락 및 안테나 피드를 제공한다. 비아(50, 52)는 방사 요소를 평면 도체(46)에 접속시킨다.
또 다른 실시예에서, 안테나 구조는 하나 이상의 방사 요소를 사용할 수 있다. 방사 요소들은 도11a 내지 도11c에 도시된 바와 같이 나란히 배열될 수 있다. 도11a 내지 도11c는 도10a 내지 도10c의 단일 요소 구조와 유사한 듀얼 주파수 안테나 구조를 보여준다. 안테나 구조는 나란히 배열된 방사 요소(60, 62)를 갖는다. 각 방사 요소는 그 방사 요소를 기판의 대향면 상의 평면 도체에 접속시키는 비아를 갖는다. 평면 도체는 실질적으로 서로 평행하다.
대안적으로, 방사 구조는 도12에 도시된 바와 같은 내포된(nested) 구성으로 위치될 수 있다. 도12는 도8과 유사한 방식으로 기판 상에 도6의 설계를 구현하는 또 다른 듀얼 주파수 구성을 보여준다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 안테나 구조는 3개 이상의 방사 요소를 사용할 수 있다. 방사 요소들은 모두 평면 도체와 동일한 면 상에 위치될 수 있다. 도13은 도12의 안테나 구조와 유사하나, 주파수 다이버시티(diversity)를 증가시키기 위해 추가 도체(70)를 구비한 안테나 구조를 보여준다.
도14a 및 도14b는 기판(80) 상의 안테나 구조를 보여준다. 기판(80)의 표면 A는 도13에 도시된 바와 같은 3 주파수 안테나 구조를 보유한다. 기판(80)의 표면 B는, 대안적으로는 다중 주파수 구조 또는 단일 주파수 구조와 다중 주파수 구조의 임의의 조합일 수도 있으나, 도8에 도시된 바와 같은 단일 주파수 안테나 구조를 보유한다.
또 다른 실시예에서, 안테나 구조는 기판의 표면중 임의의 표면 상의 도체를 포함할 수 있다. 도체들은 평행 및 대향 구성으로 위치되거나 비대칭적으로 위치될 수 있다. 도15a 및 도15b는, 기판(92)의 정면 표면뿐 아니라 에지 상에, 종래의 인쇄 회로 방법과 같은 방법에 의해 형성된 도체를 구비한 안테나 구조(90)를 보여준다. 이로 인해, 소정의 패키징 구성에서 훨씬 더 많은 공간이 절약될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 기판이 사용될 수 있다. 도16a 및 도16b에 도시된 바와 같이, 추가 도체를 보유한 제2 기판이 사용될 수 있다. 제2 기판은 제1 기판에 수직하게 위치될 수 있다. 도16a 및 도16b에 도시된 바와 같이, 주 기판(100)은 도13에 도시된 것과 같은 다중 주파수 안테나 구조를 보유한다. 보조 기판(102)은 주 기판에 거의 수직하게 탑재된다. 기판(102)은, 대안적으로 다중 주파수 구조일 수 있지만, 단일 주파수 안테나 구조를 보유한다.
또한, 본 발명의 원리에 따르면, 하나 이상의 보조 기판이 사용될 수 있다. 도17a 및 도17b는, 개별적인 안테나 구조를 각각 보유하는 다수의 보조 기판이 주 기판 상에 탑재되는 도16a 및 도16b와 유사한 추가 구성들을 보여준다.
더욱이, 보조 기판은 단지 수직 위치만이 아니라 임의의 구성으로 배열될 수 있다. 도18은 기판(114)에 대해 연장된 기판(112) 상의 안테나(110)를 예시한다. 이로 인해, 수납부의 측면을 따라 안테나가 형성될 수 있게 하는 형상을 갖는 수납부 내에 안테나를 설치할 수 있다.
도19는 도18의 구성과 유사하나, 주파수 다이버시티를 위한 2개의 안테나를 구비한 구성을 예시한다.
본 발명의 원리에 따른 안테나 구조가 전자 장치 내에 통합될 수 있다. 본 발명의 이전에 설명된 이점들은 그러한 안테나 구조가 작은 전자 장치, 예를 들어 이동 전화(이에 한정되지는 않음)에 사용되기에 적합하게 만든다. 도20은 이동 전화 또는 다른 전자 장치의 경우와 같은, 수납부 내에 수용된 도19의 안테나 구조를 보여준다.
도21은 도19의 구성과 유사하나, 보조 기판(120, 122) 상에 보유된 요소를 포함하는 4개의 방사 요소를 구비한 구성을 예시한다.
도22는 이동 전화 또는 다른 전자 장치의 경우와 같은, 수납부 내에 수용된 도21의 안테나 구조를 보여준다. 본 발명의 안테나의 낮은 프로파일로 인해 안테나가 구체적으로 지정된 부피를 필요로 하지 않고도 전자 장치 내에 용이하게 위치될 수 있다.
도23은 대향 단부들에 배치된 방사 요소(132, 134)를 구비한 회로 보드(130)를 예시한다. 유사하게, 도24에서, 랩톱 컴퓨터(140)와 같은 전자 장치가 다수의 방사 요소를 이용하여 구성된다. 이러한 구성으로 인해, 방사 요소는 컴퓨터 내의 공간이 가용한 곳은 어디라도 배치될 수 있다. 따라서, 컴퓨터 하우징(housing)의 설계는 안테나 요구조건에 의해 영향을 받을 필요가 없다.
또 다른 대안적인 실시예에서, 안테나 구조는 홈(groove)을 포함할 수 있다. 홈은, 방사 요소들 사이와 같이 다양한 위치에서 기판을 부분적으로 또는 완전하게 통과할 수 있다. 도25는 도9에 일반적으로 도시된 유형의 안테나를 예시한다. 기판(150) 상에 종래의 인쇄 회로 기술과 같은 기술에 의해 안테나가 형성된다. 홈(152)은 안테나의 효율성을 증가시키기 위해 안테나의 용량성 영역의 기판에 부분적으로 또는 완전히 밀링된다.
도26은 도25에 도시된 것과 동일한 개념을 예시하나, 다중 주파수 안테나의 경우이다. 여기서, 다수의 홈(162)은 방사 도체의 각 쌍 사이의 기판(160) 내로 밀링된다.
본 발명의 원리에 따른 안테나 구조들이, 종래의 회로 인쇄의 사용과 같은 본 기술 분야의 알려진 임의의 수단에 의해 만들어질 수 있다. 본 발명에 따라 안테나를 제조하는 또 다른 대안적인 방법은, 나중에 인쇄 회로 보드 상에 안테나 패턴을 에칭하기보다는 플라스틱에 성형되는 금속성 막 상에 안테나 패턴을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 결과로서 생성되는 구조는 다양한 방식으로 회로 보드 또는 장치 수납부에 부착될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들 및 구현들이 도시되고 설명되었기 때문에, 보다 많은 실시예들 및 구현들이 본 발명의 범위 내에 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위 및 그들의 등가물들을 고려하는 것을 제외하면, 제한적이라고 생각되지 않는다.
10: 안테나
14: 평면 도체
16: 제1 연장형 도체
18: 제2 연장형 도체

Claims (16)

  1. 제1 평면 도체(14)와,
    상기 평면 도체(14)와 실질적으로 동일 평면에 각각 존재하는 제1 연장형(elongated) 도체(16) 및 제2 연장형 도체(18)와,
    상기 제1 및 제2 연장형 도체들(16, 18)과 상기 제1 평면 도체(14) 사이에 배치되는 인덕턴스(L1)의 영역을 포함하며,
    상기 제1 연장형 도체(16)는 상기 제1 평면 도체(14)에 전기적으로 접속되는 제1 단부와 제2 단부를 가지며,
    상기 제2 연장형 도체(18)는 상기 제1 연장형 도체(16)에 평행하게 연장하며 그로부터 이격되는 부분을 적어도 포함하여 캐패시턴스(C1)의 영역을 형성하며, 상기 제1 평면 도체(14)에 전기적으로 접속되는 제1 단부를 갖는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 연장형 도체(16)의 상기 제1 단부는 제1 접속 도체(20)에 의해 상기 제1 평면 도체(14)에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 연장형 도체(18)의 상기 제1 단부는 제2 접속 도체(22)에 의해 상기 제1 평면 도체(14)에 전기적으로 접속되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 접속 도체(20) 및 상기 제2 접속 도체(22)는 상기 제1 연장형 도체(16) 및 상기 제2 연장형 도체(18)에 각각 수직인, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  4. 제1항에 있어서, 기판(12)을 더 포함하며, 제1 평면 도체(14, 44), 제1 연장형 도체(16) 및 제2 연장형 도체(18)는 기판(12, 42)의 제1 면 상에 배치되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판(42)의 제2 면 상에 배치되는 제2 평면 도체(46)를 더 포함하는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 연장형 도체(16)의 상기 제1 단부 및 상기 제2 연장형 도체(18)의 상기 제1 단부는 비아(50, 52)에 의해 기판(42)을 관통하여 상기 제2 평면 도체(46)에 전기적으로 접속되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 연장형 도체(16)와 상기 제2 연장형 도체(18)는 제1 요소(60)를 포함하며, 상기 안테나는 제2 요소(62)를 포함하는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 요소(60)와 상기 제2 요소(62)는 나란히 있는 관계로 배치되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 요소는 상기 제1 요소와 상기 제1 평면 도체(14) 사이에 배치되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  10. 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 요소 및 상기 제2 요소는 내포된(nested) 구성으로 배치되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  11. 제7항에 있어서, 기판(12)을 더 포함하며, 상기 제1 요소(132)와 상기 제2 요소(134)는 기판(12)의 대향하는 에지들에 인접하여 배치되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  12. 제7항에 있어서, 상기 제1 요소가 배치되는 주 기판(100)과 상기 제2 요소가 배치되는 주 기판(100)에 부착된 제2 기판(102)을 더 포함하는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  13. 제12항에 있어서, 상기 주 기판(100)에 부착된 복수의 보조 기판들(102)을 더 포함하며, 상응하는 복수의 요소들이 그 위에 배치되는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  14. 제13항에 있어서, 복수의 보조 기판들(102)의 각각은 주 기판(100)에 수직인, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  15. 제1항에 있어서, 기판(92)과, 상기 기판(92)의 에지를 따라 적어도 하나의 도체를 더 포함하는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 연장형 도체(16)와 상기 제2 연장형 도체(18)는 제1 요소(30)를 포함하며, 상기 안테나는 에칭된(etched) 영역(34)에 의해 상기 제1 요소(30)로부터 고립된 접지된 평면 도체(32)를 포함하는, 평면의 용량성 부하가 걸린 자기 2극 안테나(10).




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