KR20120115551A

KR20120115551A - A dielectrically loaded antenna and radio communication apparatus

Info

Publication number: KR20120115551A
Application number: KR1020127022231A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 로버트 크리스티; 데이비드 마이클 위더; 마틴 레슬리 텅; 프랭크 콰시 프림퐁
Original assignee: 사란텔 리미티드
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-10-18
Also published as: WO2011092499A1; BR112012018858A2; KR101537648B1; GB2477290B; GB2477290A; TW201145673A; JP2013518499A; JP5757960B2; GB201001331D0; CN102812595A; TWI532254B

Abstract

무선 통신 장치는; (a) 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 적어도 상기 말단 코어 표면부에서 상기 기부 코어 표면부까지 상기 코어의 통로를 통해 연장되는 피드 라인으로서 동작하는 송신 라인부를 포함하는 피드 구조;를 포함하며, 상기 안테나는 상기 코어 기부 표면부에 또는 인접하여 노출된 컨택 영역을 구비하는 200MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 백파이어 유전체 로드 안테나; 및 (b) 적어도 한 개의 전도성 레이어를 갖는 장비 회로 기판을 구비하며, 상기 전도성 레이어 또는 레이어들은 안테나의 노출된 컨택 영역의 각각을 탄성적으로 지지하도록 위치된 스프링 컨택이 전도성 있게 접착되는 복수 개의 컨택 단자 지지 영역(contact terminal support areas)을 가지는 무선 통신 회로 수단;을 포함한다. The wireless communication device; (a) a solid having a relative dielectric constant of at least 5 and having a lateral surface portion extending between the outer surface including opposite ends and base surface portions extending in the transverse direction of the axis of the antenna and the transversely extending surface portion; An electrically insulated dielectric core of material, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core comprises a dielectric core occupying most of the interior volume; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; A feed structure comprising a transmission line portion operating as a feed line extending through a passage of the core at least from the distal core surface portion to the base core surface portion, wherein the antenna is located at or adjacent to the core base surface portion; A backfire dielectric load antenna operating at a frequency in excess of 200 MHz with an exposed contact area; And (b) an equipment circuit board having at least one conductive layer, the conductive layer or layers having a plurality of contacts conductively bonded to a spring contact positioned to elastically support each of the exposed contact regions of the antenna. Wireless communication circuit means having contact terminal support areas.

Description

A dielectrically loaded antenna and radio communication apparatus

본 발명은 200MHz를 초과하는 주파수에서 동작하며 고체 물질(solid material)로 된 전기적 절연 코어(electrically insulative core)를 갖는 유전체 로드 안테나와 유전체 로드 안테나를 포함하는 무선 통신 장치에 관련된다.The present invention relates to a wireless communication device comprising a dielectric load antenna and a dielectric load antenna operating at a frequency in excess of 200 MHz and having an electrically insulative core of solid material.

UHF 주파수에서 작동하는 유전체 로드 헬리컬 안테나(dielectrically loaded helical antenna), 특히 휴대폰(cellphones), 위성전화(satellite telephones), 휴대용 위치결정 유닛(handheld positioning units), 모바일 위치결정 유닛(mobile positioning units)과 같은 휴대용 무선 통신 장치(portable radio communication devices)용 소형 안테나는 알려져 있다. 본 발명은 이들 및 WiFi, 즉 무선 지역 네트워크(wireless local area network), 장치, MINO, 즉, 멀티 입력/멀티 출력 시스템(multiple-input/multiple-output system) 및 다른 무선 송수신 시스템과 같은 다른 분야에 적용할 수 있다. Dielectrically loaded helical antennas operating at the UHF frequency, in particular mobile phones, satellite telephones, handheld positioning units, mobile positioning units Miniature antennas for portable radio communication devices are known. The present invention relates to these and other fields such as WiFi, i.e. wireless local area network, device, MINO, i.e. multiple-input / multiple-output system and other wireless transmit / receive systems. Applicable

일반적으로, 그러한 안테나는 5 이상의 상대 유전 상수(relative dielectric constant)를 갖는 원통형 세라믹 코어(ceramic core)를 포함한다. 상기 코어의 외부 표면은 헬리컬 전도성 트랙(helical conductive tracks) 형태로 형성된 안테나 요소 구조(antenna element structure)를 갖고 있다. 소위 "백파이어(backfire)" 안테나의 경우에, 축 방향 피더(axial feeder)는 코어의 기부 및 말단 횡 방향 외부 표면부(proximal and distal tranverse outer surface portions) 사이의 상기 코어를 관통해 연장된 구멍(bore)에 수용되어 있으며, 상기 피더의 컨덕터들(conductors)은 상기 코어의 말단 횡 방향 표면부(distal tranverse outer surface portion)에 있는 전도성 표면 연결 요소(conductive surface connection elements)를 통해 헬리컬 트랙과 연결된다. 그러한 안테나는 공개 영국 특허 출원 GB2292638, GB2309592, GB2399948, GB2441566, GB2445478, 국제출원 WO2006/136809 및 미국 공개 특허 US2008-0174512A1에 개시된다. 이 공개 자료들은 한쌍, 두쌍, 세쌍 또는 네쌍의 헬리컬 안테나 요소들 또는 헬리컬 안테나 요소 그룹들을 갖는 안테나를 개시한다. WO2006/136809, GB2399948, GB2441566, 및 US2008-0174512A1는 각각 코어의 말단 외부 표면부(distal outer surface portion)에 고정된 인쇄회로 라미네이트 기판(printed circuit laminate board), 상기 피더와 헬리컬 요소 사이를 연결하는 네트워크 형성부(network forming portion)를 포함하는 임피던스 매칭 네트워크(impedence matching network)를 가진 안테나를 개시한다. 각각의 경우에, 상기 피더(feeder)는 동축 송신 라인(coaxial transmission line)이며, 그 외부 실드 컨덕터(outer shield conductor)는 상기 라미네이트 기판의 비아들(vias)을 통해 상기 축에 평행하게 연장된 연결 탭(connection tabs)을 가지며, 그 내부 컨덕터(inner conductor)는 각각의 비아를 통해 유사하게 연장된다. 안테나는 먼저 동축 피더(coaxial feeder)의 말단부(distal end portion)를 상기 라미네이트 기판의 비아에 삽입하여 단일 피더 구조(unitary feeder structure)를 형성하고, 라미네이트 기판이 부착된 상기 피더를 상기 통로(passage)의 말단(distal end)으로부터 상기 코어의 상기 통로에 삽입하여 조립함으로써 상기 피더가 상기 통로의 기부 단(proximal end)에서 돌출되고 상기 라미네이트 기판은 상기 코어의 말단 외부 표면부에 인접하도록 한다. 다음으로, 납 도포 와셔(solder-coated washer) 또는 페룰(ferrule)이 상기 피더의 기부 단부의 둘레에 위치하여 상기 피더의 외부 컨덕터와 상기 코어의 기부 외부 표면부의 전도성 코팅(conductive coating) 사이에 환형 브리지(annular bridge)를 형성한다. 이어서 이러한 조립체가 오븐을 통과하면, 상술한 와셔 또는 페룰에 있는 납(solder) 뿐만 아니라 상기 라미네이트 기판의 기부 및 말단 면(proximal and distal faces)의 일정 위치에 미리 도포된 납 페이스트(solder paste)가 녹아 (a) 상기 피더와 매칭 네트워크 사이, (b) 상기 매칭 네트워크와 상기 코어의 말단 외부 표면부의 표면 연결 요소 사이, 및 (c) 상기 피더와 상기 코어의 기부 외부 표면부의 전도성 레이어(conductive layer) 사이의 연결을 형성한다. In general, such antennas comprise a cylindrical ceramic core having a relative dielectric constant of 5 or more. The outer surface of the core has an antenna element structure formed in the form of helical conductive tracks. In the case of a so-called "backfire" antenna, an axial feeder extends through the core between the proximal and distal tranverse outer surface portions of the core. housed in a bore, the conductors of the feeder are connected to the helical track via conductive surface connection elements in a distal tranverse outer surface portion of the core. do. Such antennas are disclosed in published British patent applications GB2292638, GB2309592, GB2399948, GB2441566, GB2445478, international application WO2006 / 136809 and US published patent US2008-0174512A1. These publications disclose an antenna having one, two, three, or four pairs of helical antenna elements or helical antenna element groups. WO2006 / 136809, GB2399948, GB2441566, and US2008-0174512A1 are each a printed circuit laminate board fixed to a distal outer surface portion of a core, a network connecting between the feeder and the helical element. An antenna having an impedance matching network including a network forming portion is disclosed. In each case, the feeder is a coaxial transmission line, the outer shield conductor of which is connected in parallel with the axis through vias of the laminate substrate. With connection tabs, the inner conductor extends similarly through each via. The antenna first inserts a distal end portion of a coaxial feeder into a via of the laminate substrate to form a unitary feeder structure, and the feeder to which the laminate substrate is attached passes through the feeder. Insertion and assembly into the passageway of the core from the distal end of the feeder causes the feeder to protrude at the proximal end of the passageway and the laminate substrate adjacent the distal outer surface of the core. Next, a solder-coated washer or ferrule is positioned around the base end of the feeder to annular between the outer conductor of the feeder and the conductive coating of the base outer surface of the core. It forms an annular bridge. Subsequently, when the assembly passes through the oven, not only the solder in the washer or ferrule described above, but also the solder paste pre-coated in a predetermined position on the proximal and distal faces of the laminate substrate is applied. Melt (a) between the feeder and the matching network, (b) between the matching network and the surface connecting element of the distal outer surface portion of the core, and (c) the conductive layer of the base outer surface portion of the feeder and the core. To form a connection between them.

그러므로, 상기 코어의 피더 구조의 조립과 고정은 삼 단계 공정, 즉 삽입(insertion), 와셔 또는 페룰을 놓기(placing) 및 가열(heating)이다. Therefore, the assembly and fastening of the feeder structure of the core is a three step process, ie insertion, washer or ferrule laying and heating.

본 발명의 목적은 조립이 보다 간단한 안테나를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an antenna that is simpler to assemble.

본 발명의 일 측면에 따르면, 200 MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 백파이어 유전체 로드 안테나(backfire dielectrically loaded antenna)가 제공된다. 상기 안테나는 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 적어도 상기 말단 코어 표면부에서 상기 기부 코어 표면부까지 상기 코어의 통로를 통해 연장되는 피드 라인으로서 동작하는 송신 라인부와 상기 송신 라인부의 일체로 형성된 기부 연장의 형태로 형성된 안테나 연결부를 포함하는 축 방향으로 연장되는 긴 라미네이트 기판의 형상으로 형성되며, 상기 안테나 연결부의 폭이 상기 라미네이트 기판의 평면에서 상기 통로의 폭보다 큰 피드 구조; 및 상기 안테나 요소를 상기 피드 라인에 연결하는 임피던스 매칭 부분;을 포함한다. According to one aspect of the invention, a backfire dielectrically loaded antenna is provided that operates at a frequency in excess of 200 MHz. The antenna has a relative dielectric constant of at least 5, and has a solid with a side surface portion extending between the outer surface including opposite ends and base surface portions extending in the transverse direction of the axis and the transversely extending surface portion. An electrically insulated dielectric core of material, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core comprises a dielectric core occupying most of the interior volume; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; An axial direction comprising a transmission line portion acting as a feed line extending through the passage of the core from at least the distal core surface portion to the base core surface portion and an antenna connection formed in the form of a base extension integrally formed with the transmission line portion A feed structure formed in the shape of an elongate laminate substrate extending in a direction, wherein a width of the antenna connection portion is larger than a width of the passage in the plane of the laminate substrate; And an impedance matching portion connecting the antenna element to the feed line.

축 방향으로 연장된 긴 라미네이트 기판을 피드 구조로서 사용하는 것은 견고한 금속의 외부 컨덕터를 갖는 동축 피더와 비교하여 강성이 상당히 결여된 이점을 갖는다. 송신 라인 부의 기부 연장의 증가된 폭은 여러 연결 요소들을 위한 추가적인 면적을 제공하며, 이하에서 설명될 것이다. 특히, 요구된다면, 특별한 소형 커넥터 조립이 적용될 수 있다. 바람직한 라미네이트 기판은 제1, 제2, 및 제3 전도성 레이어를 구비하며, 상기 제2전도성 레이어는 상기 제1 및 제3레이어 사이의 중간 레이어이다. 이러한 방법으로, 상기 피드 라인은 상기 제2레이어에 의해 형성된 긴 내부 컨덕터와, 상기 제1 및 제3레이어에 의해 형성되며 상기 내부 컨덕터 위와 아래에서 상기 내부 컨덕터를 덮는 외부 실드 컨덕터를 구비하도록 상기 피드 라인을 구성하는 것이 가능하다. 상기 실드 컨덕터는 상기 내부 컨덕터의 양 측면에 상기 내부 컨덕터에 평행한 선들을 따라 위치하는 상호 연결부(interconnections)에 의해 상호 연결되며, 상기 상호 연결부는 상기 제1 및 제3레이어 사이의 전도성 비아(conductive vias)의 열(row)에 의해 형성될 수 있다. 이것은 내부 컨덕터를 둘러싸는 효과를 갖으므로, 송신 라인 부는 동축 라인(coaxial line)의 특징을 갖는다.The use of long laminate substrates extending in the axial direction as the feed structure has the advantage of a significant lack of rigidity compared to coaxial feeders with a solid metal outer conductor. The increased width of the base extension of the transmission line portion provides additional area for various connection elements and will be described below. In particular, if required, special miniature connector assemblies may be applied. Preferred laminate substrates have first, second, and third conductive layers, wherein the second conductive layer is an intermediate layer between the first and third layers. In this way, the feed line includes the long inner conductor formed by the second layer and the outer shield conductor formed by the first and third layers and covering the inner conductor above and below the inner conductor. It is possible to construct a line. The shield conductors are interconnected by interconnections located along the lines parallel to the inner conductors on both sides of the inner conductor, the interconnects being conductive vias between the first and third layers. formed by a row of vias. Since this has the effect of enclosing the inner conductor, the transmission line portion is characterized by a coaxial line.

본 발명의 실시예에서, 상기 축 방향으로 연장되는 라미네이트 기판은 기부 연장에 능동 회로 요소(active circuit element)를 수용한다. 따라서, 저-노이즈 앰프와 같은 RF 선단 회로(RF front-end circuit)가, 예컨대, 표면 실장을 사용하여 상기 라미네이트 기판에 실장될 수 있다. 상기 요소의 입력 컨덕터는 상기 피드 라인의 컨덕터에 연결된다. 다른 예로서, 상기 안테나가 송신을 위해 사용될 때, 상기 기판은 RF 파워 앰프(RF power amplifier)를 지닐 수 있다. 또는 송수신기(transceiver)로 사용될 때, 파워 앰프와 스위치를 수용할 수 있다. 또한, GPS 리시버 칩(receiver chip), 또는 다른 RF 리시버 칩(저 주파수(예를 들면, 30MHz 이하) 또는 디지털 출력을 갖는 회로의 범위까지) 또는 트래시버 칩(transceiver chip)과 같은 능동 회로 소자들을 추가로 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 특히 상기 라미네이트 기판은 추가적인 전도성 레이어를 구비할 수 있다. 이것은 무선 주파수 신호를 처리할 수 있는 특별한 커넥터를 사용하지 않고 안테나를 호스트 장비에 연결될 수 있도록 한다. 또한, 이 경우에 RF 연결에 의해 부과된 치수 한계를 피할 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 라미네이트 기판은 완전한 유닛으로서 제공된 안테나 조립체의 부분을 형성하는 회로 요소, 예를 들면, 상술한 능동 회로 요소 또는 요소들, 매칭 부품들, 등등을 위한 한 개의 캐리어(carrier)로서 동작할 수 있다. In an embodiment of the invention, the axially extending laminate substrate receives an active circuit element in the base extension. Thus, an RF front-end circuit such as a low-noise amplifier can be mounted to the laminate substrate, for example using surface mount. The input conductor of the element is connected to the conductor of the feed line. As another example, when the antenna is used for transmission, the substrate may have an RF power amplifier. Or when used as a transceiver, it can accommodate power amplifiers and switches. In addition, active circuit elements such as GPS receiver chips, or other RF receiver chips (up to a range of circuits with low frequency (eg, 30 MHz or less) or digital output) or transceiver chips may be used. It may further comprise. In such embodiments, in particular, the laminate substrate may have additional conductive layers. This allows the antenna to be connected to the host device without using a special connector to handle radio frequency signals. Also in this case, the dimensional limits imposed by the RF connection can be avoided. In this way, the laminate substrate acts as a carrier for circuit elements forming the part of the antenna assembly provided as a complete unit, for example the active circuit element or elements described above, matching components, and the like. can do.

그러나, 본 발명의 일 실시 예에서, 임피던스 매칭 부는 제2라미네이트 기판에 이루어질 수 있고, 제2라미네이트 기판의 컨덕터는 피드 라인에 연결된다. 본 실시예에서, 제2라미네이트 기판은 상기 축 방향으로 연장된 라미네이트 기판에 수직하며 후자의 말단 부를 수용하는 개구를 갖는다. 상기 임피던스 매칭 부는 내부 컨덕터와 말단에서 상기 피드 라인의 실드 컨덕터 사이에 연결된 션트 캐패시터의 형태로 적어도 한 개의 리액티브 매칭 요소를 갖는 것이 바람직하다. 상기 직렬 인덕턴스는 상기 피드 라인의 컨덕터 중의 한 개와 적어도 한 개의 긴 안테나 요소 사이에 연결될 수 있다. 상기 캐패시턴스는 분리형 표면 실장 캐패시터이고, 상기 인덕턴스는 상기 캐패시터와 각 쌍의 긴 안테나 요소의 한 개 사이에 전도성 트랙으로 형성되는 것이 바람직하다. However, in one embodiment of the present invention, the impedance matching portion may be made on the second laminate substrate, and the conductor of the second laminate substrate is connected to the feed line. In this embodiment, the second laminate substrate has an opening perpendicular to the laminate substrate extending in the axial direction and receiving the latter end portion. The impedance matching section preferably has at least one reactive matching element in the form of a shunt capacitor connected between an inner conductor and a shield conductor of the feed line at its end. The series inductance may be coupled between one of the conductors of the feed line and at least one long antenna element. Preferably, the capacitance is a separate surface mount capacitor, and the inductance is formed as a conductive track between the capacitor and one of each pair of long antenna elements.

바람직한 안테나는 이중 서비스 안테나(dual-service antenna)로 사용될 수 있다. 그래서, 본 발명에 따르는 쿼드리필러 헬리컬 안테나(quadrifilar helical antenna)의 경우에, 상기 안테나는 전형적으로 원형으로 편광된 방사(circularly polarised radiation)를 위한 안테나 방사 패턴을 생성하는 쿼드리필러 공명(quadrifilar resonance)뿐만 아니라 선형 편광 신호(linearly polarised signals)를 위한 쿼지-모노폴 공명(quasi-monopole resonance)을 구비한다. 쿼드리필러 공명은 안테나의 축에 중심을 둔 카디오이드 형상 방사 패턴(cardioid-shaped radiation pattern)을 생성하므로, 위성 신호의 송신 또는 수신에 적합하다. 반면에, 쿼지-모노폴 공명은 안테나 축에 대해 대칭인 도넛형 방사 패턴(toroidal radiation pattern)을 생성하므로 지상파 선형 편광 신호의 송수신에 적합하다. 이러한 특성을 갖는 바람직한 안테나는 GNSS 신호(예를 들면, 1575MHz, GPS-L1 주파수)와 관련된 제1주파수 밴드에서 쿼드리필러 공명을 가지며, 블루투스와 와이파이 시스템에서 사용되는 2.45GHz ISM (산업-과학-의학) 밴드에서 쿼지-모노폴 공명을 갖는다. The preferred antenna may be used as a dual-service antenna. Thus, in the case of a quadrifilar helical antenna according to the present invention, the antenna typically produces quadrifilar resonances that produce an antenna radiation pattern for circularly polarized radiation. As well as quasi-monopole resonance for linearly polarized signals. Quad refiller resonance produces a cardioid-shaped radiation pattern centered on the axis of the antenna, and is therefore suitable for the transmission or reception of satellite signals. Quasi-monopole resonances, on the other hand, are suitable for the transmission and reception of terrestrial linearly polarized signals because they produce a toroidal radiation pattern that is symmetrical about the antenna axis. Preferred antennas with this characteristic have a quad refiller resonance in the first frequency band associated with the GNSS signal (e.g. 1575 MHz, GPS-L1 frequency) and 2.45 GHz ISM used in Bluetooth and Wi-Fi systems. Medicine) has a quasi-monopole resonance in the band.

이중 서비스 동작이 고려되는 곳에서, 임피던스 매칭 부는 상기 피드 라인의 제1 컨덕터와 각 전도성 안테나 요소 쌍의 한 개의 안테나 요소 사이의 2개의 인덕턴스의 직렬 조합과 제1 및 제2 션트 캐패시턴스(shunt capacitance)를 포함하는 2극 매칭 부분(two-pole matching section)일 수 있다. 제1션트 캐퍼시턴스는 상술한 바와 같이, 상기 피드 라인의 제1 및 제2컨덕터 사이에 연결된다. 제2션트 캐퍼시턴스는 한편은 상기 피드 라인의 제2컨덕터와 다른 긴 전도성 안테나 요소 또는 요소들 사이의 링크와 다른 한편은 상기 제1 및 제2인덕턴스 사이의 연결부 사이에 연결된다. Where dual service operation is contemplated, the impedance matching section may include a series combination of two inductances and first and second shunt capacitances between the first conductor of the feed line and one antenna element of each pair of conductive antenna elements. It may be a two-pole matching section. The first shunt capacitance is connected between the first and second conductors of the feed line, as described above. The second shunt capacitance is connected between the link between the second conductor of the feed line and the other long conductive antenna element or elements on the one hand and the connection between the first and second inductances on the other hand.

이하에서 기술되는 안테나에서, 상기 피더를 위한 긴 라미네이트 기판의 사용은 안테나의 이중 서비스 동작이 요구될 때, 외부 실드 컨덕터는 쿼지-모노폴 공명의 주파수를 결정하는 전도성 루프 또는 루프들의 부분을 형성한다는 특별한 이점이 있다. 특히, 피드 라인 실드 컨덕터의 전기적 길이는 다른 매개변수들 중에서 실드 컨덕터의 폭에 의존한다. 이것은 쿼지-모노폴 공명 주파수는, 필요하다면, 원형 편광 공명 주파수에 영향을 주는 매개변수에 실질적으로 독립적으로 선택될 수 있다는 것을 의미한다. 안테나는 다른 폭의 실드 컨덕터를 갖는 긴 라미네이트 기판이 제공되는 제조 공정에 도움이 된다. 상기 공정은 각 안테나를 위해 안테나의 의도된 용도에 따라 특별한 폭을 갖는 실드 컨덕터를 구비한 긴 라미네이트 기판을 선택하는 단계를 포함한다. 동일한 선택 단계는 다른 배치(batches)의 세라믹 물질로 제조된 다른 배치의 안테나 사이에서 상대 유전 상수의 변동 때문에 발생하는 공명 주파수 변동을 줄이기 위해 사용될 수 있다. In the antennas described below, the use of a long laminate substrate for the feeder is such that when dual service operation of the antenna is required, the outer shield conductor forms a conductive loop or part of loops that determine the frequency of the quasi-monopole resonance. There is an advantage. In particular, the electrical length of the feed line shield conductor depends on the width of the shield conductor, among other parameters. This means that the quasi-monopole resonant frequency can be selected substantially independently of the parameters affecting the circularly polarized resonant frequency, if necessary. The antenna assists in the fabrication process in which long laminate substrates with shield conductors of different widths are provided. The process includes selecting for each antenna a long laminate substrate with a shield conductor having a particular width depending on the intended use of the antenna. The same selection step can be used to reduce resonance frequency variations caused by variations in relative dielectric constant between antennas of different batches made of ceramic materials of different batches.

긴 라미네이트 기판은 안테나 코어를 관통하는 통로 내에 대칭적으로 위치하는 것이 바람직하다. 그래서, 원형 단면을 갖는 통로의 경우에, 라미네이트 기판은 지름 상에 위치하는 것이 바람직하다. 이것은 쿼지-모노폴 공명 모드에서 실드 컨덕터의 대칭적 거동을 돕는다. 바람직한 안테나의 코어를 관통하는 통로는 도금되지 않는다는 것을 유념하여야 한다. 또한, 상기 피드 라인에서 비대칭적 장 집중(asymmetrical field concentrations)을 회피할 수 있도록 송신 라인부의 내부 컨덕터는 실드 컨덕터 사이의 중앙에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 라미네이트 기판과 컨덕터 영역의 좌우 대칭(lateral symmetry)도 바람직하다(예를 들면, 라미네이트 기판 전도성 레이어의 평면에서 대칭).The long laminate substrate is preferably located symmetrically in the passageway through the antenna core. Thus, in the case of a passage having a circular cross section, the laminate substrate is preferably located on the diameter. This helps the symmetrical behavior of the shield conductor in quasi-monopole resonance mode. It should be noted that the passage through the core of the preferred antenna is not plated. In addition, the inner conductor of the transmission line is preferably centered between the shield conductors so as to avoid asymmetrical field concentrations in the feed line. In addition, lateral symmetry of the laminate substrate and the conductor region is also desirable (eg, symmetric in the plane of the laminate substrate conductive layer).

본 발명의 제2측면에 따르면, 200MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 백파이어 유전체 로드 안테나(backfire dielectrically loaded antenna)는 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 및 상기 말단 코어 표면부에서 상기 기부 코어 표면부까지 상기 코어를 통해 연장된 통로에 수용되며, 상기 라미네이트 기판은 제1, 제2, 및 제3 전도성 레이어를 구비하며, 상기 제2레이어는 상기 제1 및 제3레이어 사이에 샌드위치되며, 피드 라인으로서 작동하는 송신 라인부와 상기 피드 라인을 상기 안테나 요소에 연결하는 일체형 말단 임피던스 매칭 부분을 포함하는 축 방향으로 연장된 라미네이트 기판;을 포함하며, 상기 제2 레이어는 상기 피드 라인의 긴 내부 컨덕터를 형성하고, 상기 제1 및 제3레이어는 긴 실드 컨덕터를 형성하며, 상기 실드 컨덕터는 내부 컨덕터보다 넓고, 긴 모서리부를 따라 상호 연결된다. 상기 안테나는 상기 긴 전도성 요소의 적어도 일부의 기부 단을 연결하며 상기 코어의 기부 표면부의 영역의 상기 피드 라인에 연결된 트랩 요소(trap element)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 쿼지-모노폴 공명 모드에서, 전류는 상기 긴 안테나 요소, 트랩 요소, 및 피드 라인의 실드 컨덕터의 외부 표면 또는 표면들 중 적어도 한 개에 의해 상기 피드 라인의 컨덕터들 사이에 형성된 제2전도성 루프로 흐른다. 상기 쿼지-모노폴 공명 모드는 기초적 공명이며, 이 경우에, 쿼드리필러 공명 주파수보다 공명 주파수가 더 높다. According to a second aspect of the invention, a backfire dielectrically loaded antenna operating at a frequency in excess of 200 MHz has a relative dielectric constant of at least 5, extending in the transverse direction of the axis of the antenna and opposing ends and An electrically insulated dielectric core of solid material having an outer surface comprising a base surface portion and a side surface portion extending between the laterally extending surface portion, the core outer surface defining an interior volume, The solid material may comprise a dielectric core occupying most of the internal volume; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; And a passage extending through the core from the distal core surface portion to the base core surface portion, the laminate substrate having first, second, and third conductive layers, wherein the second layer comprises the first layer; And an axially extending laminate substrate sandwiched between the first and third layers, the transmission line portion acting as a feed line and an integral end impedance matching portion connecting the feed line to the antenna element. The second layer forms an elongated inner conductor of the feed line, the first and third layers form an elongated shield conductor, and the shield conductors are wider than the inner conductor and are interconnected along the long edge. The antenna preferably includes a trap element connecting the base end of at least a portion of the elongate conductive element and connected to the feed line in the region of the base surface portion of the core. In the quasi-monopole resonance mode, current flows into the second conductive loop formed between the conductors of the feed line by at least one of the long antenna element, the trap element, and the outer surface or surfaces of the shield conductor of the feed line. Flow. The quasi-monopole resonance mode is the fundamental resonance, in which case the resonance frequency is higher than the quadrefiller resonance frequency.

바람직한 긴 라미네이트 기판은 실질적으로 일정한 폭의 송신 라인부를 갖는다. 즉, 일정한 폭의 스트립(strip)으로 형성된다. 코어를 관통하는 통로가 원형 단면을 가지며, 상기 단면의 지름은 상기 스트립의 폭과 대략적으로 동일하다. 그래서, 상기 스트립의 가장자리는 통로 벽 또는 통로의 지름방향으로 마주하는 길이방향 홈에 의해 지지된다. Preferred long laminate substrates have transmission lines of substantially constant width. That is, it is formed into strips of constant width. The passageway through the core has a circular cross section, the diameter of which is approximately equal to the width of the strip. Thus, the edge of the strip is supported by the longitudinal walls facing the passage wall or the radial direction of the passage.

본 발명의 제3측면에 따르면, 안테나와 상기 안테나에 연결되며 200 MHz 이상의 적어도 2개의 주파수 밴드에서 동작할 수 있는 무선 통신 회로 수단을 포함하는 무선 통신 장치가 제공된다. 여기서, 상기 안테나는, 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 말단 및 기부 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 실질적으로 상기 말단 표면부에서 상기 기부 표면부까지 상기 코어를 관통하며, 상기 코어의 외부 표면에 또는 인접하여 위치하는 피더 구조(feeder structure), 복수 개의 긴 전도성 안테나 요소와 상기 코어 기부 표면부의 영역에서 상기 피더 구조와 그라운딩 연결(grounding connection)되는 전도성 트랩 요소의 병렬 조합을 포함하며, 상기 안테나 요소는 상기 코어 말단 표면부의 영역에서 상기 피더 구조의 피드 연결(feed connection)에 연결되고, 상기 무선 통신 회로 수단은 상기 제1 및 제2주파수 밴드에서 각각 동작할 수 있는 2개의 부분을 포함하며, 각각은 상기 안테나 피더 구조의 공통 신호 라인과 상기 각각의 회로 수단 부분 사이에서 흐르는 신호를 운반하기 위한 각각의 신호 라인들과 관련되며, 상기 안테나는 제1주파수 밴드에서 제1 원형 편광 공명 모드와 제2주파수 밴드에서 제2 선형 편광 공명 모드에서 공명하며, 제2주파수 밴드는 상기 제1주파수 밴드 위에 있으며, 상기 제1 및 제2 공명 모드는 공명의 기본적 모드(fundamental mode)이다. 상기 무선 통신 회로 수단은 안테나의 원형 편광 및 선형 편광 공명 모드에서 동작할 수 있다.According to a third aspect of the invention, there is provided a wireless communication device comprising an antenna and wireless communication circuit means connected to the antenna and capable of operating in at least two frequency bands of 200 MHz or more. Here, the antenna has a relative dielectric constant of 5 or more and includes an outer surface including opposite end and base surface portions extending in the transverse direction of the axis of the antenna and a side surface portion extending between the end and base surface portions. An electrically insulated dielectric core of a solid material, a feeder structure substantially penetrating the core from the distal surface portion to the base surface portion and located at or adjacent to the outer surface of the core, the plurality of long A parallel combination of a conductive antenna element and a conductive trap element grounding connection with the feeder structure in the region of the core base surface portion, wherein the antenna element includes a feed connection of the feeder structure in the region of the core end surface portion; feed connection, said wireless communication circuit means being adapted for said first and Two portions each capable of operating in a second frequency band, each associated with a respective signal line for carrying a signal flowing between the common signal line of the antenna feeder structure and the respective circuit means portion; The antenna resonates in a first circular polarization resonance mode in a first frequency band and in a second linear polarization resonance mode in a second frequency band, and a second frequency band is above the first frequency band, wherein the first and second Resonance mode is the fundamental mode of resonance. The wireless communication circuit means can operate in circular polarization and linear polarization resonance modes of the antenna.

제1 및 제2주파수 밴드는 각각 중심 주파수를 가지며, 상기 제2주파수 밴드의 중심 주파수는 상기 제1중심 주파수보다 높으나 상기 제1 중심 주파수의 2배보다는 낮은 것이 바람직하다. Each of the first and second frequency bands has a center frequency, and the center frequency of the second frequency band is higher than the first center frequency but lower than twice the first center frequency.

본 발명의 제4측면에 따르면, 200MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 백파이어 유전체 로드 안테나가 제공된다. 상기 안테나는 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 및 상기 말단 코어 표면부에서 상기 기부 코어 표면부까지 상기 코어를 통해 연장된 통로에 수용되며, 상기 라미네이트 기판은 제1, 제2, 및 제3 전도성 레이어를 구비하며, 상기 제2레이어는 상기 제1 및 제3레이어 사이에 샌드위치되며, 피드 라인으로서 작동하는 송신 라인부와 상기 피드 라인을 상기 안테나 요소에 연결하는 일체형 말단 임피던스 매칭 부분을 포함하는 축 방향으로 연장된 라미네이트 기판;을 포함하며, 라미네이트 기판은 적어도 한 개의 제1 레이어를 구비하며, 피드 라인으로 작동하는 송신 라인부와 상기 피드 라인을 안테나 요소로 연결하는 피드 연결 요소를 포함하며, 상기 송신 라인부는 적어도 제1 및 제2 피드 라인 컨덕터를 포함하며, 상기 라미네이트 기판은 일면에 상기 피드 라인 컨덕터에 연결된 능동 회로 소자를 수용하는 상기 송신 라인부의 기부 연장을 더 포함하며, 상기 기부 연장의 다른 면은 상기 피드 라인 컨덕터 중의 한 개에 전기적으로 연결되는 그라운드 평면(ground plane)을 갖는다. According to a fourth aspect of the invention, a backfire dielectric rod antenna is provided that operates at a frequency in excess of 200 MHz. The antenna has a relative dielectric constant of at least 5, and has a solid with a side surface portion extending between the outer surface including opposite ends and base surface portions extending in the transverse direction of the axis and the transversely extending surface portion. An electrically insulated dielectric core of material, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core comprises a dielectric core occupying most of the interior volume; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; And a passage extending through the core from the distal core surface portion to the base core surface portion, the laminate substrate having first, second, and third conductive layers, wherein the second layer comprises the first layer; A laminate substrate sandwiched between the first and third layers, the axially extending laminate substrate including a transmission line portion acting as a feed line and an integral terminal impedance matching portion connecting the feed line to the antenna element; The substrate has at least one first layer and includes a transmission line portion acting as a feed line and a feed connection element connecting the feed line to the antenna element, the transmission line portion at least the first and second feed line conductors. Wherein the laminate substrate accommodates active circuit elements connected to the feed line conductors on one surface thereof. Further comprising: a base extending the transmission line portion, another side of the base extension has a ground plane (ground plane) is electrically coupled to one of said feed line conductor.

본 발명의 제5측면에 따르면, 500MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 유전체 로드 안테나는, 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 적어도 상기 말단 코어 표면부에서 상기 기부 코어 표면부까지 상기 코어의 통로를 통해 연장되는 피드 라인으로서 동작하는 적어도 한 개의 송신 라인부를 포함하는 축 방향으로 연장되는 긴 라미네이트 기판의 형상으로 형성된 피드 구조; 및 상기 피드 라인에 전기적으로 연결되며 장비 라미네이트 회로 기판이 미리 선택된 위치에서 상기 안테나와 인접하게 위치할 때, 상기 장비 라미네이트 회로 기판의 전도성 레이어 또는 레이어들로 형성된 컨택 영역에 탄성적으로 지지하도록 구성되고 배열된 상기 안테나 코어의 기부에 위치하는 복수 개의 스프링 컨택을 포함한다. 상기 스프링 컨택은 안테나의 축 방향으로 향하는 압축력에 응답하여 탄성적으로 변형되도록 형성된 금속 리프 스프링인 것이 바람직하다. 그러한 탄성 변형은 안테나가 장비 회로 기판과 나란해져, 상기 장비 회로 기판의 평면이 상기 안테나 축에 직각으로 놓일 때 발생할 수 있다. 바람직한 안테나의 코어의 기부 표면부의 베이스 도금은, 예컨대 납땜질에 의해, 스프링 컨택을 위한 금속성 고정 베이스를 제공한다. According to a fifth aspect of the invention, a dielectric rod antenna operating at a frequency in excess of 500 MHz has an relative dielectric constant of at least 5 and includes an outer surface that extends in the transverse direction of the axis of the antenna and includes opposite and base surface portions. An electrically insulated dielectric core of a solid material having a side surface portion extending between and the laterally extending surface portion, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core is formed of the interior volume. A dielectric core occupying most of it; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; A feed structure formed in the form of an axially extending elongate laminate substrate comprising at least one transmission line portion operating as a feed line extending through the passage of the core from at least the distal core surface portion to the base core surface portion; And when the equipment laminate circuit board is electrically connected to the feed line and positioned adjacent to the antenna at a preselected position, it is configured to elastically support a contact region formed of a conductive layer or layers of the equipment laminate circuit board. And a plurality of spring contacts positioned at the base of the antenna core arranged. The spring contact is preferably a metal leaf spring formed to elastically deform in response to a compressive force directed in the axial direction of the antenna. Such elastic deformation may occur when the antenna is parallel with the equipment circuit board so that the plane of the equipment circuit board is perpendicular to the antenna axis. Base plating of the base surface portion of the core of the preferred antenna provides a metallic fixed base for spring contact, for example by brazing.

다른 예로서, 금속 리프 스프링 컨택은 상기 안테나 축에 대해 횡 방향으로 향하는 압축력에 반응하여, 예를 들면, 상기 안테나가 장비 회로 기판과 나란해져 상기 장비 회로 기판의 평면이 상기 안테나 축과 평행하게 놓일 때, 변형하도록 형성될 수 있다. As another example, the metal leaf spring contact responds to a compressive force transverse to the antenna axis such that, for example, the antenna is parallel with the equipment circuit board so that the plane of the equipment circuit board is parallel to the antenna axis. When, it can be formed to deform.

상기 스프링 컨택은 상기 긴 라미네이트 기판의 베이스 컨덕터에 납땜되었을 때, 피드 라인 컨덕터에 연결된다. 라미네이트 기판 기부 연장의 표면에 나란하게 배열된 3개의 스프링 컨택이 있으며, 중간 컨택은 상기 피드 라인의 내부 컨덕터에 연결되고, 상기 제1 및 제3컨택은 상기 피드 라인의 실드 컨덕터에 연결되는 것이 바람직하다. The spring contact is connected to a feed line conductor when soldered to the base conductor of the long laminate substrate. There are three spring contacts arranged side by side on the surface of the laminate substrate base extension, the intermediate contact is connected to the inner conductor of the feed line, and the first and third contacts are connected to the shield conductor of the feed line. Do.

각 스프링 컨택은 라미네이트 기판의 도전성 베이스에 고정하기 위한 고정 레그와 안테나가 연결되는 장비 회로 기판의 컨택 영역과 맞물리는 접촉 레그를 갖도록 형성된 접혀진 금속 스프링 요소 형태인 것이 바람직하다. 상기 스프링 요소 물질의 탄성은 접촉 레그를 고정 레그를 향해 가압하는 힘의 작용에 반응하여 상기 요소의 2개의 다리의 상대적인 접근 이동에 의해 탄성 변형을 허용한다. Each spring contact is preferably in the form of a folded metal spring element formed to have a fixing leg for securing the conductive base of the laminate substrate and a contact leg that engages the contact area of the equipment circuit board to which the antenna is connected. The elasticity of the spring element material allows elastic deformation by the relative approach movement of the two legs of the element in response to the action of a force forcing the contact leg toward the stationary leg.

본 발명은 또한 장비 회로 기판, 상술한 안테나, 및 상기 회로 기판과 안테나를 위한 하우징을 포함하는 무선 통신 유닛을 제공한다. 상기 유닛은 상기 안테나와 회로 기판이 상기 하우징에 설치될 때, 스프링 컨택이 상기 안테나를 상기 장비 회로 기판에 연결하기 위해 상기 장비 회로 기판의 전도성 레이어 또는 레이어들로 형성된 컨택 영역에 대해 탄성적으로 지지한다. 상기 하우징은 2개의 부분으로 되며, 안테나용 수용부를 구비하며, 상기 수용부는 상기 안테나를 적어도 축방향으로 위치시키도록 형성되는 것이 바람직하다.The invention also provides a wireless communication unit comprising an equipment circuit board, the antenna described above, and a housing for the circuit board and antenna. The unit is elastically supported with respect to a contact area formed of conductive layers or layers of the equipment circuit board for connecting the antenna to the equipment circuit board when the antenna and the circuit board are installed in the housing. do. The housing is of two parts, preferably comprising a receiving portion for the antenna, the receiving portion being formed to position the antenna at least axially.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 무선 통신 유닛을 조립하기 위한 방법이 제공된다. 여기서, 상기 장치는 안테나와 장비 회로 기판을 위한 2개의 부분으로 된 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 상기 안테나를 수용하고 상기 회로 기판에 대해 미리 선택된 위치에 상기 안테나를 위치시키도록 형성된 수용부를 갖지며, 그 위치에서 스프링 컨택은 장비 회로 기판의 컨택 영역 각각과 정렬되어 지지한다. 상기 방법은 상기 회로 기판을 상기 하우징에 고정하는 단계, 상기 안테나를 수용부에 놓는 단계; 및 조립된 상태에서 상기 하우징의 2개의 부분이 결합되도록 하는 단계를 포함한다. 상기 2개의 부분을 결합하는 동작은 상기 장비 회로 기판의 컨택 영역 각각에 대해 스프링 컨택을 가압하여, 상기 스프링 컨택을 압축적으로 변형시킨다. 상기 하우징의 2개의 부분은 스냅 결합되는 것이 바람직하다. According to another aspect of the present invention, a method for assembling the wireless communication unit described above is provided. Here, the device comprises a two part housing for the antenna and the equipment circuit board. The housing has a receiving portion configured to receive the antenna and to position the antenna at a preselected position relative to the circuit board, where the spring contacts are aligned and supported with each of the contact regions of the equipment circuit board. The method includes securing the circuit board to the housing, placing the antenna in a receptacle; And allowing the two parts of the housing to be coupled in the assembled state. The joining of the two portions compresses the spring contacts against each of the contact regions of the equipment circuit board, thereby compressively deforming the spring contacts. The two parts of the housing are preferably snap coupled.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 무선 통신 장치는, (a) 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 적어도 상기 말단 코어 표면부에서 상기 기부 코어 표면부까지 상기 코어의 통로를 통해 연장되는 피드 라인으로서 동작하는 송신 라인부를 포함하는 피드 구조;를 포함하며, 상기 안테나는 상기 코어 기부 표면부에 또는 인접하여 노출된 컨택 영역을 구비하는 200MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 백파이어 유전체 로드 안테나; 및 (b) 적어도 한 개의 전도성 레이어를 갖는 장비 회로 기판을 구비하며, 상기 전도성 레이어 또는 레이어들은 안테나의 노출된 컨택 영역의 각각을 탄성적으로 지지하도록 위치된 스프링 컨택이 전도성 있게 접착되는 복수 개의 컨택 단자 지지 영역을 가지는 무선 통신 회로 수단을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 안테나의 노출된 컨택 영역은 장비 라미네이트 회로 기판의 평면에 평행하게 놓여 있으며, 각 스프링 컨택은 상기 장비 기판의 평면에 수직하게 작용하는 결합력을 가하도록 형성된다. 다른 실시예에서, 상기 안테나의 노출된 컨택 영역은 상기 안테나 축에 대해 수직하게 놓여 있다. 이 경우에, 상기 안테나가 상기 장비 회로 기판에 대해 터릿-설치되던가(truret-mounted) 또는 에지-설치되던지(edge-mounted), 상기 스프링 컨택은 안테나의 일반적인 축 방향을 항하는 압축력에 반응하여 탄성적으로 변형하도록 형성될 수 있다. According to another aspect of the invention, a wireless communication device comprises (a) a transverse direction with an outer surface having a relative dielectric constant of at least 5 and comprising a distal end and a base surface portion extending in the transverse direction of the axis of the antenna and facing each other. An electrically insulated dielectric core of solid material having lateral surface portions extending between elongated surface portions, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core occupies most of the interior volume core; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; A feed structure comprising a transmission line portion operating as a feed line extending through a passage of the core at least from the distal core surface portion to the base core surface portion, wherein the antenna is located at or adjacent to the core base surface portion; A backfire dielectric load antenna operating at a frequency in excess of 200 MHz with an exposed contact area; And (b) an equipment circuit board having at least one conductive layer, the conductive layer or layers having a plurality of contacts conductively bonded to a spring contact positioned to elastically support each of the exposed contact regions of the antenna. Wireless communication circuit means having a terminal support area. In one embodiment, the exposed contact area of the antenna lies parallel to the plane of the equipment laminate circuit board, and each spring contact is formed to exert a coupling force acting perpendicular to the plane of the equipment substrate. In another embodiment, the exposed contact area of the antenna lies perpendicular to the antenna axis. In this case, whether the antenna is turret-mounted or edge-mounted with respect to the equipment circuit board, the spring contact is in response to the compressive force along the general axial direction of the antenna. It may be formed to elastically deform.

탄성 스프링 컨택을 이용하여 상기 안테나를 상기 장비 회로 기판에 연결하기 위한 하나의 옵션은 절연된 컨덕터 랜드가 제공되도록 패턴화된, 즉 트랩 또는 발룬의 부분을 형성하는 기부 전도성 레이어의 나머지 부분과 절연된 전도성 레이어를 갖는 안테나 코어의 기부 단 표면부를 제공하는 것이다. 이 랜드와 상기 전도성 레이어의 나머지 부분은 각각 접혀진 탄성 컨택을 부착하기 위한 컨덕터 베이스로서, 또는 상기 장비 회로 기판의 스프링 컨택에 맞물리는 컨택 영역을 형성하는 전도성 플레이트를 위한 베이스로서 사용될 수 있다. 상기 안테나의 기부 전도성 레이어에 고정된 스프링 컨택의 경우에, 그러한 컨택은 긴 라미네이트 기판의 컨택 영역에, 특히 송신 라인부의 기부 연장의 양면에 있는 컨택 영역에 탄성 있는 비납땜 연결(resilient non-soldered connection)을 제공할 수 있다. 안테나의 터릿 마운팅 또는 스트링 컨택이 안테나의 축 방향으로 작용하는 힘을 지지하는 컨택을 가하는 다른 연결 구조의 경우에 이것은 라미네이트 기판과 장비 회로 기판 사이의 납땜 연결을 필요 없게 한다. One option for connecting the antenna to the equipment circuit board using an elastic spring contact is patterned to provide an insulated conductor land, i.e. insulated with the rest of the base conductive layer forming part of a trap or balun. It is to provide a base end surface portion of the antenna core having a conductive layer. This land and the rest of the conductive layer can each be used as a conductor base for attaching folded elastic contacts, or as a base for a conductive plate that forms a contact area for engaging a spring contact of the equipment circuit board. In the case of a spring contact fixed to the base conductive layer of the antenna, such a contact is a resilient non-soldered connection to the contact area of the long laminate substrate, in particular to the contact areas on both sides of the base extension of the transmission line part. ) Can be provided. In the case of turret mounting of the antenna or other connection structures in which the string contacts make contact for the force acting in the axial direction of the antenna, this eliminates the need for soldered connections between the laminate substrate and the equipment circuit board.

안테나에 설치된 스프링 컨택의 경우에, 안테나의 긴 라미네이트 기판의 기부 연장의 일면에 있는 이격된 대응하는 3개의 컨택 영역에 맞물리도록 상기 장비 회로 기판에 나란하게 설치된 3개의 스프링 컨택이 마련되는 것이 바람직하다. In the case of spring contacts installed in the antenna, it is preferred that three spring contacts are provided side by side on the equipment circuit board to engage the spaced corresponding three contact areas on one side of the base extension of the long laminate substrate of the antenna. .

다른 측면에 따르면, 본 발명은 무선 통신 장치는, 5 이상의 상대 유전 상수를 가지며, 상기 안테나의 축의 횡 방향으로 연장되며 마주하는 말단 및 기부 표면부를 포함하는 외부 표면과 상기 횡 방향으로 연장된 표면부 사이에서 연장되는 측면 표면부를 구비하는 고체 물질로 된 전기적으로 절연된 유전체 코어, 상기 코어 외부 표면은 내부 체적을 정의하며, 상기 코어의 고체 물질은 상기 내부 체적의 대부분을 점유하는 유전체 코어; 상기 코어의 측면 표면부에 또는 근처에 설치되며 상기 말단 코어 표면부로부터 상기 기부 코어 표면부로 연장되는 적어도 한 쌍의 긴 전도성 안테나 요소를 포함하는 3차원 안테나 요소 구조; 말단 코어 표면부에서 기부 코어 표면부까지 상기 코어의 통로를 관통하여 축 방향으로 연장된 제1 및 제2 피드 컨덕터를 포함하는 피드 구조;를 포함하는 200MHz를 초과하는 주파수에서 작동하는 백파이어 유전체 로드 안테나를 포함한다. 여기서 기부 코어 표면부는 서로 전기적으로 분리된 적어도 2개의 전도성 영역을 형성하도록 패턴화된 전도성 코팅을 가지며, 상기 안테나는 상기 통로의 기부 단에 각 피드 컨덕터와 상기 기부 코어 표면부에 있는 각 전도성 영역 사이에 전기적 연결을 더 포함한다. 이러한 배열은 상기 기부 코어 표면부에 적어도 한 쌍의 평평한 컨택 표면을 제공하여 안테나의 축이 장비 기판에 수직한 상태로 상기 안테나가 호스트 장비 기판에 설치되도록 한다. According to another aspect, the present invention provides a wireless communication device having a relative dielectric constant of 5 or more and having an outer surface extending in the transverse direction of the axis of the antenna and including opposite and base surface portions extending in the transverse direction. An electrically insulated dielectric core of a solid material having lateral surface portions extending therebetween, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core comprises a dielectric core occupying most of the interior volume; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; A backfire dielectric rod operating at a frequency above 200 MHz including; a feed structure comprising first and second feed conductors extending axially through the passage of the core from the distal core surface to the base core surface; It includes an antenna. Wherein the base core surface portion has a conductive coating patterned to form at least two conductive regions electrically isolated from each other, the antenna having between each feed conductor at each base end of the passageway and each conductive region at the base core surface portion Further comprises an electrical connection. This arrangement provides at least a pair of flat contact surfaces in the base core surface such that the antenna is installed on the host equipment substrate with the axis of the antenna perpendicular to the equipment substrate.

또한, 방법적 측면에 따르면, 본 발명은 앞의 청구항의 무선 통신 장치를 조립하는 방법을 제공한다. 상기 무선 통신 장치는, 안테나와 장비 회로 기판을 위한 2개의 부분으로 된 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 상기 안테나를 수용하고 상기 회로 기판에 대해 미리 선택된 위치에 상기 안테나를 위치시키도록 형성된 수용부를 갖지며, 그 위치에서 스프링 컨택은 안테나의 컨택 영역 각각과 정렬되며 지지한다. 상기 방법은 상기 회로 기판을 상기 하우징에 고정하는 단계, 상기 안테나를 수용부에 놓는 단계; 및 조립된 상태에서 상기 하우징의 2개의 부분이 결합되도록 하는 단계를 포함한다. 상기 2개의 부분을 결합하는 동작은 상기 안테나의 컨택 영역 각각에 대해 스프링 컨택을 가압하여, 상기 스프링 컨택을 압축적으로 변형시킨다. According to a method aspect, the present invention also provides a method of assembling the wireless communication device of the preceding claims. The wireless communication device includes a two part housing for an antenna and an equipment circuit board. The housing has a receiving portion configured to receive the antenna and to position the antenna at a preselected position relative to the circuit board, where the spring contacts are aligned and support with each of the antenna's contact regions. The method includes securing the circuit board to the housing, placing the antenna in a receptacle; And allowing the two parts of the housing to be coupled in the assembled state. Joining the two portions compresses the spring contacts against each of the contact regions of the antenna, compressively deforming the spring contacts.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명할 것이다. 첨부된 도면에서,
도 1a 및 도 1b는 각각 제1안테나의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 1c 및 도 1d는 각각 도 1a 및 도 1b의 안테나용 일극 및 이극 매칭 네트워크(single-pole and two-pole matching networks)의 회로도이며;
도 2는 도 1a 및 도 1b의 안테나를 포함하는 무선 통신 유닛의 일부의 사시도이며;
도 3a 내지 도 3f는 일련의 조립 단계를 나타내기 위한 도 2의 무선 통신 장치의 사시도들이며;
도 4a 및 도 4b는 각각 제2안테나의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 5a 및 도 5b는 각각 제1안테나 조립체의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 6a 및 도 6b는 각각 제2안테나 조립체의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 7a 및 도 7b는 각각 제3안테나의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 8a 및 도 8b는 각각 제4안테나의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 9a 내지 도 9f는 제5안테나 및 그 부품들의 도면이며;
도 10a 및 도 10b는 각각 제6안테나의 조립 사시도 및 분해 사시도이며;
도 11은 제6안테나를 포함하는 무선 통신 유닛의 일부를 나타내는 사시도이며;
도 12는 제6안테나를 포함하는 다른 예에 의한 무선 통신 유닛의 사시도이며;
도 13a 및 도 13b는 각각 제7안테나의 조립 사시도 및 분해 사시도이다.The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings,
1A and 1B are assembled and exploded perspective views of the first antenna, respectively;
1C and 1D are circuit diagrams of single-pole and two-pole matching networks for the antenna of FIGS. 1A and 1B, respectively;
2 is a perspective view of a portion of a wireless communication unit that includes the antenna of FIGS. 1A and 1B;
3A-3F are perspective views of the wireless communication device of FIG. 2 to illustrate a series of assembly steps;
4A and 4B are assembled and exploded perspective views of the second antenna, respectively;
5A and 5B are assembled and exploded perspective views of the first antenna assembly, respectively;
6A and 6B are assembled and exploded perspective views of the second antenna assembly, respectively;
7A and 7B are assembled and exploded perspective views of the third antenna, respectively;
8A and 8B are assembled and exploded perspective views of the fourth antenna, respectively;
9A-9F are views of the fifth antenna and its components;
10A and 10B are assembled and exploded perspective views of the sixth antenna, respectively;
11 is a perspective view showing a part of a wireless communication unit including a sixth antenna;
12 is a perspective view of a wireless communication unit according to another example including a sixth antenna;
13A and 13B are respectively assembled and exploded perspective views of the seventh antenna.

도 1A 및 도 1B를 참조하면, 본 발명의 제1측면에 따르는 안테나는 원통형 세라믹 코어(ceramic core)(12)의 원통형 외부 표면에 도금되거나(plated) 또는 다른 방법으로 금속으로 피복된 4개의 축방향으로 동일한 넓이를 가지는 헬리컬 트랙(helical tracks)(10A, 10B, 10C, 10D)을 가진 안테나 요소 구조(antenna element structure)를 구비한다. 상기 코어의 세라믹 물질의 상대 유전 상수(relative dielectric constant)는 일반적으로 20 이상이다. 80의 상대 유전 상수를 갖는 바륨-사마륨-티탄산염 베이스 물질(barium-samarium-titanate-based material)이 특히 적절하다.1A and 1B, an antenna according to the first aspect of the present invention is a four axis plated or otherwise metalized on the cylindrical outer surface of the cylindrical ceramic core 12 It has an antenna element structure with helical tracks 10A, 10B, 10C, 10D having the same width in the direction. The relative dielectric constant of the ceramic material of the core is generally 20 or more. Barium-samarium-titanate-based materials having a relative dielectric constant of 80 are particularly suitable.

상기 코어(12)는 말단 표면부(distal end surface portion)(12D)에서 기부단 표면부(proximal end surface portion)(12P)까지 상기 코어를 관통해 연장된 구멍(bore)(12B)의 형태로 된 축 방향 통로(axial passage)를 갖는다. 이들 표면부는 둘 다 코어의 중심 축(13)에 대해 횡 방향으로 수직하게 연장된 평평한 면이다. 이들은 서로 반대쪽을 향하고 있어 하나는 말단을 향하며, 다른 하나는 기부를 향한다. 송신 라인부(transmission line section)(14A)와, 상기 송신 라인부와 일체로 형성된 말단 연장(distal extension) 및 기부 연장(proximal entension)의 형태인 매칭 네트워크 연결부(matching network connection section)(14B) 및 안테나 연결부(14C)를 갖는 가늘고 긴 라미네이트 기판(elongate laminate board)(14)의 형태로 된 피더 구조(feeder structure)가 상기 구멍(12B)의 내에 수용된다.The core 12 is in the form of a bore 12B extending through the core from a distal end surface portion 12D to a proximal end surface portion 12P. Have an axial passage. Both of these surfaces are flat surfaces extending perpendicularly in the transverse direction with respect to the central axis 13 of the core. They face opposite one another, one towards the end and the other towards the base. A transmission line section 14A, and a matching network connection section 14B in the form of distal extensions and proximal entensions integrally formed with the transmission line sections; A feeder structure in the form of an elongate laminate board 14 having an antenna connection 14C is received in the hole 12B.

상기 라미네이트 기판(14)은 3개의 전도성 레이어(conductive layer)를 가지며, 이들 중의 단 한 개만 도 1B에 나타나있다. 이 제1전도성 레이어는 상기 기판(14)의 상부 표면(14U)에 노출된다. 제3전도성 레이어는 상기 라미네이트 기판(14)의 하부 표면(14L)에 유사하게 노출된다. 제2, 중간 전도성 레이어는 제1 및 제3전도성 레이어 사이 중간에 라미네이트 기판(14)의 절연 물질로 삽입된다. 상기 라미네이트 기판(14)의 송신 라인부(14A)에서, 제2, 중간 전도성 레이어는 송신 라인부(14A)를 따라 중앙에서 연장되는 좁고 긴 트랙(track)의 형태이며, 내부 피드 컨덕터(inner feed conductor)(미도시)를 형성한다. 상기 제1 및 제3전도성 레이어에 의해 각각 형성된 더 넓은 긴 전도성 트랙이 상기 내부 컨덕터의 위와 아래에 놓여 있다. 이 넓은 트랙은 내부 컨덕터를 보호하는 상부 및 하부 실드 컨덕터(shield conductor)(16U,16L)를 구성한다. The laminate substrate 14 has three conductive layers, only one of which is shown in FIG. 1B. This first conductive layer is exposed to the upper surface 14U of the substrate 14. The third conductive layer is similarly exposed to the bottom surface 14L of the laminate substrate 14. The second, intermediate conductive layer is inserted into the insulating material of the laminate substrate 14 in between the first and third conductive layers. In the transmission line portion 14A of the laminate substrate 14, the second, intermediate conductive layer is in the form of a narrow, long track extending centrally along the transmission line portion 14A, and an inner feed conductor. form a conductor (not shown). A wider elongated conductive track formed by the first and third conductive layers respectively lies above and below the inner conductor. These wide tracks make up the upper and lower shield conductors 16U and 16L to protect the inner conductors.

상기 실드 컨덕터들(16U,16L)은 내부 컨덕터의 양 측면에 상기 내부 컨덕터에 평행한 라인들을 따라 위치한 도금된 비아들(plated vias)(17)에 의해 서로 연결된다. 상기 비아들은 라미네이트 기판(14)의 절연 물질에 의해 후자로부터 떨어지도록 내부 컨덕터의 길이 방향 모서리로부터 이격된다. 송신 라인부(14A)에 있는 3개의 전도성 레이어에 의해 형성된 긴 트랙과 상호 연결 비아들(interconnecting vias)(17)의 결합은 내부 컨덕터와 외부 실드(outer shield)를 갖는 동축 피드 라인(coaxial feed line)을 형성한다. 상기 후자는 상부 및 하부 전도성 트랙(16U, 16L)과 비아들(17)에 의해 구성된다. 일반적으로, 이 동축 피드 라인의 특성 임피던스(characteristic impedance)는 50옴(ohm)이다. The shield conductors 16U and 16L are connected to each other by plated vias 17 located along lines parallel to the inner conductor on both sides of the inner conductor. The vias are spaced from the longitudinal edges of the inner conductor so as to be separated from the latter by the insulating material of the laminate substrate 14. The combination of the long track formed by the three conductive layers in the transmission line section 14A and the interconnecting vias 17 is a coaxial feed line with an inner conductor and an outer shield. ). The latter is constituted by upper and lower conductive tracks 16U and 16L and vias 17. In general, the characteristic impedance of this coaxial feed line is 50 ohms.

라미네이트 기판(14)의 말단 연장(distal extension)(14B)에서, 상기 내부 컨덕터(미도시)는 내부 컨덕터 말단 비아(inner conductor distal via)(18V)에 의해 노출 상부 컨덕터(exposed upper conductor)(18U)에 연결된다. 유사하게, 상기 말단 연장(14B)의 하부 표면에 노출 연결 컨덕터(18L)(도 1B에 도시되지 않음)가 존재한다. 이 컨덕터는 하부 실드 컨덕터(16L)의 연장이다. In the distal extension 14B of the laminate substrate 14, the inner conductor (not shown) is exposed upper conductor 18U by an inner conductor distal via 18V. ) Similarly, there is an exposed connection conductor 18L (not shown in FIG. 1B) at the bottom surface of the distal extension 14B. This conductor is an extension of the lower shield conductor 16L.

라미네이트 기판(14)의 기부 연장(14C)에서, 상기 내부 컨덕터(미도시)는 상기 라미네이트 기판(14)의 상부 표면(14U)의 노출 중심 컨택 영역(exposed central contact area)(18W)에 연결된다. 이 컨택 영역(18W)은 기부 비아(proximal via)(18X)에 의해 내부 컨덕터에 연결된다. 동일한 상부 라미네이트 기판 레이어(14U)에는 상기 중앙 컨택 영역(18W)의 양측에 배열된 2개의 외부 노출 컨택 영역(16V,16W)이 있다. 이들 3개의 나란한 컨택 영역은 조립된 안테나를, 예를 들면, 후술할 장비 마더보드(equipment mothorboard)의 스프링 컨택(spring contacts)에 연결하는 일련의 컨택을 구성한다. At the base extension 14C of the laminate substrate 14, the inner conductor (not shown) is connected to an exposed central contact area 18W of the upper surface 14U of the laminate substrate 14. . This contact region 18W is connected to the inner conductor by a proximal via 18X. In the same upper laminate substrate layer 14U there are two external exposed contact regions 16V, 16W arranged on either side of the center contact region 18W. These three side-by-side contact areas constitute a series of contacts that connect the assembled antenna to, for example, spring contacts of an equipment mothorboard, which will be described later.

상기 라미네이트 기판(14)의 안테나 연결부(antenna connection section)(14C)는 직사각형 형상이며, 상기 직사각형의 폭은 평행한 측면 송신 라인부(14A)의 폭보다 크다. 그래서, 조립하는 동안 상기 라미네이트 기판(14)이 상기 기부 단부터 상기 안테나(1)의 코어(12)에 삽입될 때, 안테나 연결부(14C)는 안테나 코어(12)의 기부 단 표면부(proximal end surface portion)(12P)에 인접하여 상기 안테나 연결부는 기부에 노출된다. The antenna connection section 14C of the laminate substrate 14 is rectangular in shape, the width of which is greater than the width of the parallel side transmission line portion 14A. Thus, when the laminate substrate 14 is inserted into the core 12 of the antenna 1 from the base end during assembly, the antenna connection 14C is provided with a proximal end of the base end of the antenna core 12. Adjacent to the surface portion 12P, the antenna connection is exposed to the base.

상기 라미네이트 기판(14)의 길이는 상기 안테나 연결부가 상기 기부 단 표면부(12P)에 인접할 때, 상기 매칭 네트워크 연결부(14B)가 말단에서 상기 구멍(12B)으로부터 짧은 거리 돌출하게 한다. 상기 송신 라인부의 폭은 일반적으로 상기 구멍(12B)(단면이 원형인)의 지름에 대응하여, 상기 외부 실드 컨덕터(16U,16L)는 상기 코어(12)의 세라믹 물질로부터 이격된다. (상기 구멍(12B)은 도금되지 않았다는 것을 유념하라.) 따라서, 상기 코어(12)의 세라믹 물질에 의해 실드 컨덕터(16U,16L)의 최소 유전체 로딩(minimal dielectric loading)이 존재한다. 상기 라미네이트 기판의 절연 물질의 상대 유전 상수는 본 실시예에서 약 4.5이다. The length of the laminate substrate 14 causes the matching network connection 14B to protrude a short distance from the hole 12B at the distal end when the antenna connection is adjacent to the base end surface portion 12P. The width of the transmission line portion generally corresponds to the diameter of the hole 12B (circular in cross section) such that the outer shield conductors 16U and 16L are spaced apart from the ceramic material of the core 12. (Note that the hole 12B is not plated.) Accordingly, there is a minimal dielectric loading of the shield conductors 16U and 16L by the ceramic material of the core 12. The relative dielectric constant of the insulating material of the laminate substrate is about 4.5 in this example.

라미네이트 기판(14)의 각 위치(angular location)는 도 1B에 도시된 것처럼, 상기 구멍(12B)에 있는 길이방향 홈(12BG)에 의해 도움을 받는다. Angular location of laminate substrate 14 is assisted by longitudinal grooves 12BG in the hole 12B, as shown in FIG. 1B.

레이디얼 트랙(radial tracks)(10AR,10BR,10CR,10DR)으로 형성된 표면 연결 요소들은 코어의 기부단 표면부(12P)에 도금된다. 각각의 표면 연결 요소는 각 헬리컬 트랙(10A-10D)의 말단에서 상기 구멍(12B)의 단부 근처 위치까지 연장된다. 상기 레이디얼 트랙(10AR-10DR)은 아치 모양의 전도성 링크(arcuate conductive links)에 의해 서로 연결되어 4개의 헬리컬 트랙들(10A-10D)이 그들의 말단에서 쌍으로 서로 연결된다.Surface connection elements formed of radial tracks 10AR, 10BR, 10CR, 10DR are plated on the proximal end surface portion 12P of the core. Each surface connection element extends from the end of each helical track 10A-10D to a position near the end of the hole 12B. The radial tracks 10AR-10DR are connected to each other by arcuate conductive links so that the four helical tracks 10A-10D are connected to each other in pairs at their ends.

상기 안테나 요소(10A-10D)의 기부 단은 상기 코어(12)의 기부 단부를 둘러싸는 도금 슬리이브(plated sleeve)(20)의 형태로 된 공통 가상 그라운드 컨덕터(common virtual ground conductor)에 연결된다. 이 슬리브(20)는 상기 코어의 기부 단 표면부(12P)의 전도성 코팅(conductive coating)(미도시)까지 연장된다. The base end of the antenna elements 10A-10D is connected to a common virtual ground conductor in the form of a plated sleeve 20 surrounding the base end of the core 12. . This sleeve 20 extends to a conductive coating (not shown) of the base end surface portion 12P of the core.

축(13)에 대해 중심에 위치한 대략 정사각형 타일(tile) 형상의 제2라미네이트 기판(laminate board)(30)이 상기 코어(12)의 말단 표면부(12D) 위에 놓인다. 그것의 횡 방향 범위는 레이디얼 트랙(10AR,10BR,10CR,10DR)들의 안쪽 단과 그들 각각의 아치형 상호 연결부 위에 놓이는 정도이다. 제2라미네이트 기판(30)은 그 아래면, 즉 코어의 말단 표면부(12D)를 마주하는 면에 한 개의 전도성 레이어(conductive layer)을 구비한다. 이 전도성 레이어는 상기 코어 표면부(12D)에 있는 전도성 표면 연결 요소(10AR-10DR)를 통해 송신 라인부(14A)의 전도성 레이어(16U, 16L, 18)를 안테나 요소(10A-10D)에 연결하기 위한 피드 연결(feed connections) 및 안테나 요소 연결(antenna element connections)을 제공한다. 또한, 상기 라미네이트 기판 전도성 레이어는 그 아래 면에 있는 표면 실장 캐퍼시터(surface mounted capacitor)(미도시)와 함께 안테나 요소 구조(antena element structure)에 의해 나타나는 임피던스를 송신 라인부(14A)의 특성 임피던스(characteristic impedance)(50 옴)에 매칭하기 위한 임피던스 매칭 네트워크(impedance matching network)를 구성한다. An approximately square tile-shaped laminate board 30 centered about the axis 13 overlies the distal surface portion 12D of the core 12. Its transverse range is such that it lies over the inner ends of the radial tracks 10AR, 10BR, 10CR, 10DR and their respective arcuate interconnects. The second laminate substrate 30 has one conductive layer on its bottom side, that is, the side facing the distal surface portion 12D of the core. This conductive layer connects the conductive layers 16U, 16L, 18 of the transmission line portion 14A to the antenna elements 10A-10D via the conductive surface connecting elements 10AR-10DR in the core surface portion 12D. Feed connections and antenna element connections are provided. In addition, the laminate substrate conductive layer has an impedance represented by an antenna element structure along with a surface mounted capacitor (not shown) on the underside thereof. configure an impedance matching network for matching characteristic impedance (50 ohms).

임피던스 매칭 네트워크의 회로도가 도 1C에 도시되어 있다. 도 1C에 도시된 바와 같이, 상기 임피던스 매칭 네트워크는 피드 라인의 컨덕터(conductors)(16,18)를 가로질러 연결된 션트 캐퍼시턴스(shunt capacitance)(C)와 피드 라인 컨덕터 중 한 개(18)와 부하(load) 또는 소스(source)(36)로 대표되는 안테나의 라디에이팅 요소(radiating elements)(10A-10D) 사이의 직렬 인덕턴스(series inductance)를 구비한다. 상기 피드 라인의 다른 컨덕터(16)는 상기 부하/소스(36)의 다른 측면에 직접 연결된다. 이 점에서, 피드 라인을 안테나 요소(10A-10D)에 상호 연결하는 것은 WO 2006/136809에 개시된 것과 전기적으로 동일하다. 상기의 내용은 여기에 참조로서 결합된다. 상기 제2라미네이트 기판(30)과 상기 코어의 기부단 표면부(12D)에 있는 컨덕터들 사이의 연결은 출원 중인 영국 특허 출원 No. 0914440.3에 기술된 볼 그리드 어레이(ball grid array)(32)로 이루어진다. 상기의 내용 또한 여기에 참조로서 결합된다.A circuit diagram of an impedance matching network is shown in FIG. 1C. As shown in FIG. 1C, the impedance matching network includes one of the feed line conductors and a shunt capacitance C connected across conductors 16 and 18 of the feed line. And a series inductance between the radiating elements 10A-10D of the antenna, represented by a load or source 36. The other conductor 16 of the feed line is directly connected to the other side of the load / source 36. In this respect, the interconnection of the feed lines to the antenna elements 10A-10D is electrically identical to that disclosed in WO 2006/136809. The foregoing is incorporated herein by reference. The connection between the second laminate substrate 30 and the conductors at the proximal end surface portion 12D of the core is described in pending patent application no. Ball grid array 32 described in 0914440.3. The foregoing is also incorporated herein by reference.

제2라미네이트 기판(30)은 도 1A에 도시된 바와 같이 긴 라미네이트 기판(14)의 돌출된 매칭 네트워크 연결부(14B)를 수용하는 중심 슬롯(central slot)(34)을 갖는다. 라미네이트 기판(14)에 있는 상부 전도성 영역(18U)을 포함하는 전도성 영역과 제2라미네이트 기판(30)의 아래 면에 있는 전도성 레이어(미도시)의 컨덕터 사이에는 납 연결(solder connection)이 이루어진다. The second laminate substrate 30 has a central slot 34 that receives the protruding matching network connection 14B of the long laminate substrate 14 as shown in FIG. 1A. A solder connection is made between the conductive region including the upper conductive region 18U in the laminate substrate 14 and the conductor of the conductive layer (not shown) on the underside of the second laminate substrate 30.

조립된 안테나에서, 라미네이트 기판(14)의 기부 연장(14C)은 코어의 도금된 기부 단 표면부(12P)에 인접한다. 안테나의 조립 동안 제1 및 제3노출 컨택 영역(16V, 16W)(도 1B 참조)은 상기 도금된 표면부(plated surface portion)(12P)에 전기적으로 연결된다. In the assembled antenna, the base extension 14C of the laminate substrate 14 is adjacent to the plated base end surface portion 12P of the core. During assembly of the antenna, first and third exposed contact regions 16V, 16W (see FIG. 1B) are electrically connected to the plated surface portion 12P.

상술한 구성요소와 그들의 상호 연결은 상술한 종래 공개 특허에 기술된 쿼드리필러 안테나(quadrifilar antenna)에 전기적으로 유사한 유전체 로드된 쿼드리필러 헬리컬 안테나(dielectrically-loaded quadrifilar helical antenna)를 산출한다. 그래서, 전도성 슬리브(20)와 상기 코어(12)의 기부 단 표면부(12P)의 도금 레이어(미도시)는, 실드 컨덕터(16U,16L)에 의해 형성된 피드 라인 실드(feed line shield)와 함께, 설치시에 안테나가 연결된 장비로부터 안테나 요소 구조(10A-10D)의 공통 모드 절연(common-mode isolation)을 제공하는 사분의 일 파장 밸룬(quarter-wave balun)을 형성한다. 안테나 요소(10A-10D)에 의해 형성된 메탈라이즈드 컨덕터 요소들(metallised conductor elements)과 상기 코어의 다른 메탈라이즈드 레이어들(metallised layers)은 앞 부분 체적(anterior volume)을 정의한다. 상기 앞 부분 체적의 대부분은 상기 코어의 유전체 물질(dielectric material)에 의해 점유된다. The above-described components and their interconnections yield a dielectrically-loaded quadrifilar helical antenna that is electrically similar to the quadrifilar antenna described in the aforementioned prior art. Thus, the plating layer (not shown) of the conductive sleeve 20 and the base end surface portion 12P of the core 12, together with the feed line shield formed by the shield conductors 16U and 16L. At installation, a quarter-wave balun is formed that provides common-mode isolation of the antenna element structures 10A-10D from the equipment to which the antenna is connected. Metallised conductor elements formed by the antenna elements 10A-10D and the other metallised layers of the core define an anterior volume. Most of the front portion volume is occupied by the dielectric material of the core.

상기 안테나는 1575MHz, GPS L1 주파수에서 원형 편광 공명 모드(circular polarisation resonant mode)를 갖는다. The antenna has a circular polarization resonant mode at 1575 MHz, GPS L1 frequency.

이 원형 편광 공명 모드에서, 사분의 일 파장 밸룬은 상기 코어의 기부 단 표면부(12P)에서 안테나 요소(10A-10D)로부터 실드 컨덕터(16U, 16L)로 전류가 흐르는 것을 방지하는 트랩(trap)으로서 작용하므로 안테나 요소들, 슬리브(20)의 림(rim)(20U) 및 레이디얼 트랙(10AR-10DR)은 공명 주파수(resonant frequency)를 정의하는 전도성 루프(conductive loop)를 형성한다. 따라서, 상기 원형 편광 공명 모드에서, 전류는 피드 라인 컨덕터 중의 한 개로부터 다른 피드 라인 컨덕터로, 예를 들면, 제1헬리컬 안테나 요소(10A)를 통해 슬리브(20)의 림(20U)의 둘레로 반대편에 위치한 헬리컬 안테나 요소(10C)까지 흐르며, 이 후자 요소(10C)를 보완한다. In this circular polarization resonance mode, a quarter wavelength balun prevents current from flowing from the antenna elements 10A-10D to the shield conductors 16U, 16L at the base end surface portion 12P of the core. The antenna elements, the rim 20U and the radial track 10AR-10DR of the sleeve 20 form a conductive loop that defines a resonant frequency as it acts as. Thus, in the circular polarization resonance mode, current flows from one of the feed line conductors to the other feed line conductor, for example, around the rim 20U of the sleeve 20 via the first helical antenna element 10A. Flowing up to the helical antenna element 10C located opposite, complements this latter element 10C.

또한, 상기 안테나는 선형 편광 공명 모드(linear polarisation resonance mode)를 나타낸다. 이 모드에서, 전류는 피드 라인 컨덕터와 서로 연결된 다른 도전성 루프(conductive loops)로 흐른다. 더욱 특별하게는 이 경우에, 4개의 전도성 루프가 있다. 4개의 전도성 루프는 각각 차례로 레이디얼 트랙(10AR-10DR) 중의 한 개, 관련된 헬리컬 안테나 요소(10A-10D), 슬리브(20)(축(13)에 평행한 방향으로), 기부 단 표면부(12P)의 도금 및 실드 컨덕터(16U, 16L)와 그들을 서로 연결하는 비아들(17)에 의해 형성된 피드 라인 실드(feed line shield)의 외부 표면을 포함한다. (송신 라인부(14A)에 의해 형성된 피드 라인에서 흐르는 전류는 실드 컨덕터(16U, 16L)에 의해 형성된 실드의 내부로 흐른다는 것을 유념해야 할 것이다.) 그러므로, 피드 라인의 길이 및 실드 컨덕터의 길이, 그들의 폭, 및 코어(12)의 세라믹 물질에 대한 그들의 근접성(proximity)이 이 선형 편광 공명의 주파수를 결정한다. The antenna also exhibits a linear polarization resonance mode. In this mode, current flows into other conductive loops connected to the feed line conductors. More particularly in this case, there are four conductive loops. Each of the four conductive loops is in turn one of the radial tracks 10AR-10DR, the associated helical antenna element 10A-10D, the sleeve 20 (in a direction parallel to the axis 13), and the base end surface portion ( 12P) and the outer surface of the feed line shield formed by shield conductors 16U and 16L and vias 17 connecting them to each other. (It should be noted that the current flowing in the feed line formed by the transmission line portion 14A flows into the shield formed by the shield conductors 16U and 16L.) Therefore, the length of the feed line and the length of the shield conductor , Their width, and their proximity to the ceramic material of the core 12 determine the frequency of this linear polarization resonance.

코어(12)의 세라믹 물질에 의한 실드 컨덕터(16U, 16L)의 비교적 적은 유전체 로딩(dielectric loading) 때문에, 도전성 루프의 전기적 길이(electrical length)는 원형 편광 공명 모드에서 활동적인 도전성 루프의 평균 전기적 길이보다 작다. 따라서, 선형 편광 공명 모드는 원형 편광 공명 모드보다 더 높은 주파수에 집중된다. 선형 편광 공명 모드는 안테나의 축(13)을 중심으로 한 도넛 모양(toroidal)의 관련 방사 패턴(associated radiation pattern)을 갖는다. 그러므로, 안테나가 실질적으로 수직한 축(13)으로 방향을 잡을 때, 지상에 수직하게 분극된 신호(polarised signals)를 받는데 특별히 적합하다.Because of the relatively low dielectric loading of the shield conductors 16U, 16L by the ceramic material of the core 12, the electrical length of the conductive loop is the average electrical length of the conductive loop active in the circular polarization resonance mode. Is less than Thus, the linear polarization resonance mode is concentrated at higher frequencies than the circular polarization resonance mode. The linear polarization resonance mode has a toroidal associated radiation pattern about the axis 13 of the antenna. Therefore, it is particularly suitable for receiving polarized signals perpendicular to the ground when the antenna is oriented in a substantially vertical axis 13.

선형 편광 모드의 공명 주파수의 조절은 실드 컨덕터 트랙(16U, 16L)의 폭을 변경함으로써, 원형 편광 모드의 공명 주파수에 실질적으로 독립적으로 수행될 수 있다. 본 예에서, 선형 편광 모드의 공명 주파수는 2.45GHz(즉, ISM 밴드에서)이다.The adjustment of the resonance frequency of the linear polarization mode can be performed substantially independently of the resonance frequency of the circular polarization mode by changing the width of the shield conductor tracks 16U and 16L. In this example, the resonant frequency of the linear polarization mode is 2.45 GHz (ie in the ISM band).

이중 주파수 동작(dual-frequency operation)이 요구될 때는, 매칭 네트워크는 도 1D에 도시된 바와 같은 이극 네트워크(two-pole network)가 바람직하다. When dual-frequency operation is required, the matching network is preferably a two-pole network as shown in FIG. 1D.

긴 라미네이트 기판과 같은 피더 구조(feeder structure)의 구성은 특히 안테나의 호스트 장비에의 경제적 연결을 가능하게 한다. 도 2를 참조하면, 안테나가 장비 회로 기판(equipment circuit board)(40)의 회로 요소들과 연결되는 경우에, 안테나 피드 라인과 상기 회로 기판(40) 사이의 직접적인 전기적 연결은 상기 회로 기판의 모서리(40E)에 인접하여 나란하며 상기 긴 안테나 라미네이트 기판(14)(도 1B)의 안테나 연결부(14C)의 컨택 영역(16V, 18W, 16W)의 간격에 따라 이격된 금속 스프링 컨택(metallic spring contacts)(42)을 전도성 있게 설치함으로써 달성될 수 있다. 상기 안테나가 회로 기판(40)에 관련하여 요구된 위치에 설치될 때, 상기 스프링 컨택(42)은 상기 안테나의 안테나 연결부(14C)의 위치에 따라 위치한다. The construction of a feeder structure, such as a long laminate substrate, enables particularly economical connection of the antenna to the host equipment. Referring to FIG. 2, when the antenna is connected with circuit elements of an equipment circuit board 40, the direct electrical connection between the antenna feed line and the circuit board 40 is the edge of the circuit board. Metallic spring contacts side by side adjacent to 40E and spaced apart along the spacing of the contact regions 16V, 18W, 16W of the antenna connection 14C of the long antenna laminate substrate 14 (FIG. 1B). This can be accomplished by installing 42 in a conductive manner. When the antenna is installed in the required position with respect to the circuit board 40, the spring contact 42 is located in accordance with the position of the antenna connection 14C of the antenna.

각각의 스프링 컨택은 회로 기판(40)에 있는 각각의 컨덕터(미도시)에 고정된 고정 레그(fixing leg)(42L)와 상기 고정 레그(42L) 위로 연장되나 그로부터 이격된 접촉 레그(contacting leg)(42U)를 가진 접힌 구성(folded configuration)을 갖는 금속 리프 스프링(metalic leaf spring)을 포함하므로, 상기 기판(40)의 평면에 직각인 힘이 상기 접촉 레그(42U)에 인가될 때, 그것은 고정 레그(42L)로 접근한다. 그러므로, 도시된 바와 같이, 스프링 컨택(42)과 정렬된 컨택 영역(16V, 18W, 16W)(도 1B)을 가지고 안테나(1)가 회로 기판(40)과 병렬 상태가 되었을 때, 스프링 컨택은 탄성적으로 변형되어 각각의 컨택 영역(16V, 18W, 16W)을 지지하여 안테나(1)와 회로 기판(40)의 회로 요소들 사이의 전기적 결합을 이룬다는 것이 이해될 것이다. Each spring contact is a fixing leg 42L fixed to a respective conductor (not shown) in the circuit board 40 and a contacting leg extending over and spaced apart from the fixing leg 42L. Since it includes a metal leaf spring having a folded configuration with 42U, when a force perpendicular to the plane of the substrate 40 is applied to the contact leg 42U, it is fixed. Approach to leg 42L. Therefore, as shown, when the antenna 1 is in parallel with the circuit board 40 with the contact areas 16V, 18W, 16W (FIG. 1B) aligned with the spring contact 42, the spring contact is It will be understood that the elastically deformed support each contact region 16V, 18W, 16W to form an electrical coupling between the antenna 1 and the circuit elements of the circuit board 40.

안테나(1)와 회로 기판(40)의 회로 사이에는 별도의 커넥터가 없다는 것을 알게 될 것이다. 오히려, 각 스프링 컨택(42)은 다른 표면 실장 부품들과 같은 방법으로 개별적이며 분리적으로 회로 기판(40)에 적용된다. It will be appreciated that there is no separate connector between the antenna 1 and the circuit of the circuit board 40. Rather, each spring contact 42 is applied to the circuit board 40 individually and separately in the same way as other surface mount components.

이 구성은 도 3A 내지 도 3F에 도시된 바와 같이, 장비 조립 공정을 단순화하는데 도움이 된다. 도 3A 내지 도 3F를 참조하면, 전형적인 조립 공정은 먼저 제1 장비 하우징부(equipment housing part)(50A)에 회로 기판(40)을 놓는 단계를 포함한다(도 3A 및 도 3B). 두번째로, 안테나(1)는 상기 하우징 부(50A)에 형성된 안테나 수용부(antenna receptacle)(52)에 삽입되어(도 3C 및 도 3D), 안테나의 긴 기판(14)의 안테나 결합부는 도 3D에 도시된 바와 같이 회로 기판(40)에 있는 스프링 컨택(42)을 지지하게 된다. 다음으로, 안테나(1)를 수용할 수 있도록 형성된 내부 표면을 갖는 제2 하우징부(50B)는 상기 제1하우징부(50A)와 정렬되어 안테나(1)가 하우징부(50A)의 수용부(52)에 완전히 눌리도록 하므로, 상기 스프링 컨택(42)은 이 하우징 닫기 단계에서 변형된다(도 3E). 상기 2개의 하우징 부(50A, 50B)는 스냅 특징을 갖고 있어 마지막 닫기 동작은 2개의 하우징 부가 서로 스냅 방식으로 결합되게 된다.This configuration helps to simplify the equipment assembly process, as shown in Figures 3A-3F. 3A-3F, a typical assembly process first includes placing a circuit board 40 in a first equipment housing part 50A (FIGS. 3A and 3B). Secondly, the antenna 1 is inserted into an antenna receptacle 52 formed in the housing portion 50A (FIGS. 3C and 3D) so that the antenna coupling portion of the long substrate 14 of the antenna is shown in FIG. 3D. As shown in FIG. 3, the spring contacts 42 in the circuit board 40 are supported. Next, the second housing part 50B having an inner surface formed to receive the antenna 1 is aligned with the first housing part 50A so that the antenna 1 is a receiving part of the housing part 50A. 52, the spring contact 42 is deformed in this housing closing step (FIG. 3E). The two housing parts 50A, 50B have a snap feature so that the last closing action is such that the two housing parts are snapped together.

상기 2개의 하우징부(50A,50B)에 의한 안테나(1)의 지지와 위치 결정은 도 3F의 단면도에 도시되어 있다. 수용부(52)와, 만일 필요하다면, 상기 하우징 커버부(50B)에 있는 마주하는 수용부는 안테나 축에 수직한 방향뿐만 아니라 축 방향으로 안테나를 위치시킬 수 있는 형상으로 형성된다. 단순하고 저렴한 조립 공정을 제공할 뿐만 아니라, 안테나와 회로 기판 사이의 상호 연결 구성은 스프링 컨택(42)에 의한 연결을 파손하지 않고 안테나와 기판(40) 사이의 축 방향 이동이 허용된다는 것을 알게 될 것이다. 이것은 장비가 심한 충격을 받는 경우에, 안테나(1)와 회로 기판(40) 사이에 견고한 연결이 없으므로 납 연결부(solder joints), 예를 들면, 안테나의 긴 라미네이트 기판(14)과 매칭 네트워크를 가지고 있는 안테나의 제2라미네이트 기판(30) 사이(도 1A 및 도 1B)의 납 연결부 및 횡방향으로 설치된 라미네이트 기판(30)과 안테나 코어의 말단 표면부(12D)에 있는 도금된 컨덕터 사이의 납 연결부에 스트레인(strain)을 피한다는 이점이 있다. The support and positioning of the antenna 1 by the two housing parts 50A, 50B is shown in the cross section of FIG. 3F. The receiving portion 52 and, if necessary, the opposite receiving portion in the housing cover portion 50B are formed in a shape capable of positioning the antenna in the axial direction as well as in the direction perpendicular to the antenna axis. In addition to providing a simple and inexpensive assembly process, it will be appreciated that the interconnect configuration between the antenna and the circuit board allows axial movement between the antenna and the substrate 40 without breaking the connection by the spring contacts 42. will be. This means that in the event of a severe impact of the equipment, there is no solid connection between the antenna 1 and the circuit board 40, so that the solder joints, for example the long laminate board 14 of the antenna, have a matching network. Lead connections between the second laminate substrate 30 of the antenna (FIGS. 1A and 1B) and a lead connection between the laterally mounted laminate substrate 30 and the plated conductors at the distal surface portion 12D of the antenna core. This has the advantage of avoiding strain.

이제 도 4A 및 도 4B를 참조하면, 본 발명에 따른 제2안테나는 긴 라미네이트 기판(14)의 기부에서 돌출된 안테나 연결부(14C)에 설치된 스프링 컨택(42)을 구비한다. 도 2를 참조하여 위에서 설명한 시스템에서 처럼, 스프링 컨택은 각각이 고정 레그와 접촉 레그를 가진 금속 리프 스프링(metallic leaf springs)이다. 이 경우에, 고정 레그는 안테나 연결부(14C)의 컨택 영역(16V, 18W, 16W) 각각에 개별적으로 따로따로 납땜 된다. 장비 회로 기판(미도시)는 대응되는 이격된 컨택 영역들이 마련되어 안테나(1)가 회로 기판에 관련하여 요구되는 위치에 가압될 때, 스프링 컨택(42)은 압축된다. 이러한 구성은 도 2의 유닛과 관련하여 위에서 개략적으로 설명한 것과 동일한 이점을 갖는다.Referring now to FIGS. 4A and 4B, the second antenna according to the present invention has a spring contact 42 installed in the antenna connection 14C protruding from the base of the long laminate substrate 14. As in the system described above with reference to FIG. 2, the spring contacts are metallic leaf springs, each having a fixed leg and a contact leg. In this case, the fixing legs are individually soldered separately to each of the contact regions 16V, 18W, 16W of the antenna connection 14C. The equipment circuit board (not shown) is provided with corresponding spaced contact areas so that the spring contact 42 is compressed when the antenna 1 is pressed in the required position with respect to the circuit board. This configuration has the same advantages as outlined above with respect to the unit of FIG. 2.

도 5A 및 도 5B를 참조하면, 피드 라인의 라미네이트 기판 구조는, 또한, RF 선단 저 노이즈 앰프(RF front end low-noise amplifier)(60)와 같은 능동 회로 요소(active circuit element)에 대한 일체형 지지 가능성을 제공한다. 이 경우에, 라미네이트 기판(14)은 더 넓은 기부 연장부(14C)를 가지며, 송신 라인부(14A)의 피드 라인 컨덕터(미도시)는 저 노이즈 앰프(60)의 입력단에 직접 연결된다. 도 2를 참조하여 위에서 기술한 스프링 컨택을 사용하는 장비 회로 기판에 대한 연결을 위해, 도 5A 및 도 5B에 도시한 바와 같이, 상기 앰프의 출력단은 노출된 컨택 영역(62)에 직접적으로 결합될 수 있다. 안테나 코어(12)의 구멍(12B) 내에 있는 라미네이트 기판(14)의 위치 결정은 라미네이트 기판(14)의 양면에 있는 스프링 바이어스 요소(spring biasing element)(64)에 의해 촉진된다. 이들은 축(13)에 기판(14)을 중심 맞추는데 도움이 되도록 구멍(12B)의 벽에 대해 지지한다. 이 경우에, 피드 라인의 피드 라인 컨덕터를 기부 단 표면부(12P)에 있는 레이디얼 트랙(미도시)에 직접적으로 연결하는 것은 라미네이트 기판(14)의 말단 연장(14B)에 있는 말단 컨택 영역에 인접하며 레이디얼 트랙에 납땜질된 평평한 전도성 귀(planar conductive ears) 또는 컨택 플레이트(contact plates)(66)에 의해 완수될 수 있다. 5A and 5B, the laminate substrate structure of the feed line is also an integral support for active circuit elements, such as an RF front end low-noise amplifier 60. Offers the possibility. In this case, the laminate substrate 14 has a wider base extension 14C, and the feed line conductor (not shown) of the transmission line portion 14A is directly connected to the input terminal of the low noise amplifier 60. For connection to an equipment circuit board using the spring contacts described above with reference to FIG. 2, as shown in FIGS. 5A and 5B, the output of the amplifier may be coupled directly to the exposed contact area 62. Can be. The positioning of the laminate substrate 14 in the hole 12B of the antenna core 12 is facilitated by spring biasing elements 64 on both sides of the laminate substrate 14. They support against the wall of the hole 12B to help center the substrate 14 on the axis 13. In this case, connecting the feed line conductor of the feed line directly to the radial track (not shown) at the base end surface portion 12P is connected to the end contact area in the distal extension 14B of the laminate substrate 14. It can be accomplished by planar conductive ears or contact plates 66, which are adjacent and brazed to the radial track.

도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같이, 라미네이트 기판(14)의 추가적인 확대는 피드 라인이 직접 저 노이즈 앰프(60)를 지지하고, 다음에는 라미네이트 기판(14)의 기부 연장(14B)에 설치된 리시버 칩(receiver chip)(68)을 지지하는 안테나 조립체를 허용한다. 연결부가 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같은 별개 커넥터(70), 플렉시블 인쇄 회로 라미네이트, 또는 도 2를 참조하여 위에서 기술한 스프링 컨택 배열에 의해 만들어지든 간에, 이 경제적인 조립체는 라미네이트 기판(14)과 장비 회로 기판 사이의 상기 연결부에서 고 주파수 전류를 제거하는 잠재적인 이점이 있다. 추가적으로, 라미네이트 기판(14)에 공통의 연속적인 그라운드 평면(common continuous ground plane)에 전기 회로를 갖는 것은 장비 회로 기판에 있는 노이즈 발산 회로(noise-emitting circuitry)로부터 라미네이트 기판(14)에 있는 회로로 연결되는 공통 모드 노이즈(common-mode noise)의 기회를 줄인다. As shown in FIGS. 6A and 6B, further enlargement of the laminate substrate 14 allows the feed line to directly support the low noise amplifier 60, and then to a receiver installed in the base extension 14B of the laminate substrate 14. Allows antenna assembly for supporting chip 68. Whether the connection is made by a separate connector 70 as shown in FIGS. 6A and 6B, a flexible printed circuit laminate, or the spring contact arrangement described above with reference to FIG. 2, this economic assembly provides a laminate substrate 14 And the potential for removing high frequency currents at the connection between the circuit board and the equipment circuit board. In addition, having electrical circuits in a common continuous ground plane common to laminate substrate 14 may result from noise-emitting circuitry in the equipment circuit board to circuits in laminate substrate 14. Reduces the chance of connected common-mode noise.

피드 라인 컨덕터를 코어의 말단 표면(12P)에 있는 레이디얼 트랙에 연결하는 수단으로서, 도 5B를 참조하여 위에서 설명한 전도성 귀(conductive ears)(66)의 다른 예로서 스프링 컨택이 도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 이 스프링 컨택은 각각 말단 표면(12D)의 전도성 레이어에 납땜하기 위한 평평한 연결 베이스(planar connection base)와 긴 라미네이트 기판(14)의 양면에서 구멍(12B)을 관통하여 송신 라인부(14A)의 말단 연장(14B)에 있는 말단 컨택 영역과 접촉하는 종속적인 조그 스프링부(depending jogged spring section)를 포함한다. 이것은 피드 라인(14)과 안테나 요소(10A-10B)의 내 충격 상호 연결(shock-resistant interconnection)을 허용한다. As a means of connecting the feed line conductor to the radial track at the distal surface 12P of the core, as another example of the conductive ears 66 described above with reference to FIG. 5B, a spring contact is shown in FIGS. 7A and 7B. It can be used as shown. These spring contacts respectively penetrate through the holes 12B on both sides of the long laminate substrate 14 and the planar connection base for soldering to the conductive layer of the end surface 12D and the ends of the transmission line portion 14A. And a dependent jogged spring section in contact with the distal contact region in extension 14B. This allows for shock-resistant interconnection of feed line 14 and antenna elements 10A-10B.

귀(66)를 사용하여 피드 라인을 말단 표면부 전도성 트랙에 말단 연결하는 것은 도 8A 및 도 8B에 도시되어 있다. End connection of the feed line to the distal surface conductive track using ears 66 is shown in FIGS. 8A and 8B.

코어(12)의 도금된 기부 단 표면부(12P)와 피드 라인 실드 컨덕터(16U,16L)의 기부 단부 사이의 연결은, 도 9A, 도 9B, 도 9C, 도 9D에 도시된 것처럼, 납 도포 와셔(solder-coated washer)(76)에 의해 이루어질 수 있다. 안테나가 오븐(oven)을 통과하여 링(ring)(76)의 납이 녹아, 납이 기부 표면 도금부와 긴 라미네이트 기판(14)의 외부 전도성 레이어 위로 흐를 때, 상기 연결이 이루어진다. The connection between the plated base end surface portion 12P of the core 12 and the base ends of the feed line shield conductors 16U and 16L is lead coated, as shown in FIGS. 9A, 9B, 9C, and 9D. By a washer-coated washer 76. The connection is made when the antenna passes through an oven and the lead 76 in the ring melts and the lead flows over the base surface plating and the outer conductive layer of the long laminate substrate 14.

납 도포 와셔(76)의 내부 모서리 사이의 밀착 접촉은, 도 9E에 도시된 바와 같이, 슬롯 개구(slotted aperture)를 제공함으로써 달성된다. 이 경우에, 도 9B에 도시된 바와 같이, 긴 라미네이트 기판(14)에 직접 매칭 부품들을 좀 더 쉽게 수용하기 위해 상기 라미네이트 기판(14)의 말단 연장(14B)은 송신 라인 부(14A)보다 넓은 폭을 갖는다. Close contact between the inner edges of the lead applied washers 76 is achieved by providing a slotted aperture, as shown in FIG. 9E. In this case, as shown in FIG. 9B, the distal extension 14B of the laminate substrate 14 is wider than the transmission line portion 14A to more easily accommodate the matching components directly on the long laminate substrate 14. Has a width.

도 9A 내지 도 9D에 도시된 안테나의 라미네이트 기판(14)의 구조는 도 9F를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 상기 기판은 다음과 같은 3개의 전도성 레이어, 즉 상부 전도성 레이어(14-1), 중간 전도성 레이어(14-2) 및 하부 외측 전도성 레이어(14-3)(도 9F에서 가상선으로 도시됨)을 갖는다. 상기 내부 층은 좁고 긴 피드 라인 컨덕터(18)를 형성한다. 외부 층은 앞에서 설명한 실드 컨덕터(16U, 16L)를 형성한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 실드 컨덕터(16U, 16L)와 함께 상기 내부 컨덕터(18)를 둘러싸는 실드(shield)를 형성하는 2줄의 도금 비아들(plated vias)(17)이 실드 컨덕터(16U, 16L) 사이에서 연장된다. 상기 송신 라인 부(14A)의 기부 연장(14C)은 도 1B를 참조하여 상기에서 설명한 바와 같이, 피드 라인 컨덕터에 연결된 컨택 영역(16V, 18W, 16W)을 구비한다.The structure of the laminate substrate 14 of the antenna shown in FIGS. 9A-9D will be described in more detail with reference to FIG. 9F. The substrate comprises three conductive layers: an upper conductive layer 14-1, an intermediate conductive layer 14-2 and a lower outer conductive layer 14-3 (shown in phantom in FIG. 9F). Have The inner layer forms a narrow and long feed line conductor 18. The outer layer forms the shield conductors 16U and 16L described above. As previously described, two rows of plated vias 17 forming shields surrounding the inner conductor 18 together with the shield conductors 16U and 16L are shield conductors 16U and 16L. Extends between). The base extension 14C of the transmission line portion 14A has contact regions 16V, 18W, 16W connected to the feed line conductor, as described above with reference to FIG. 1B.

본 예에서, 확대된 말단 연장(14B)은 도 1A 및 도 1B를 참조하여 위에서 설명한 제1안테나의 제2라미네이트 기판(30)을 대체하는 매칭 부분(matching section)을 구성한다. 상기 매칭 부분은 분리된 표면 실장 캐패시터(discrete surface-mount capacitor)(80)에 의해 제공되는 션트 캐패시턴스(shunt capacitance)를 갖는다. 이 부품은 피드 라인 실드 컨덕터(16U)의 비아(18V)와 연장(extension)(81)을 통해 내부 컨덕터(18)에 각각 연결된 외부 전도성 레이어(14-1)에 형성된 패드들(pads)에 설치된다. 직렬 인덕턴스(series inductance)는 가로 요소(transverse element)(82)와 관련된 비아들에 의해 중간 층(14-2)에 형성된다. In this example, the enlarged distal extension 14B constitutes a matching section that replaces the second laminate substrate 30 of the first antenna described above with reference to FIGS. 1A and 1B. The matching portion has a shunt capacitance provided by a discrete surface-mount capacitor 80. This part is installed on pads formed in the outer conductive layer 14-1 which are connected to the inner conductor 18 via vias 18V and extensions 81 of the feed line shield conductor 16U, respectively. do. Series inductance is formed in the intermediate layer 14-2 by vias associated with the transverse element 82.

라미네이트 기판(14)의 말단 연장(14B)에 있는 매칭 네트워크의 연결은 말단 연장(14B)의 측면으로 돌출된 부분에 있는 외부 전도성 레이어와 코어의 말단 표면부에 있는 패턴 전도성 레이어에 의해 제공된 컨덕터 사이의 납 조인트(soldered joints)에 의해 이루어진다. The connection of the matching network in the distal extension 14B of the laminate substrate 14 is between the outer conductive layer in the laterally protruding portion of the distal extension 14B and the conductor provided by the pattern conductive layer in the distal surface portion of the core. By soldered joints.

안테나 피드 라인과 장비 회로 기판 사이의 연결이 안테나 축에 평행한 평면에서 연장되는 컨택 영역에 의해 이루어지도록 하는 것은 필요하지 않다. 도 10A 및 도 10B를 참조하면, 안테나 축에 직각인 방향의 컨택 영역은 상기 코어(12)의 기부 단 표면부(12P)에 마련될 수 있다. 이 경우에, 기부 단 표면부(12P)의 도금부는 패턴화되어 전도성 슬리브(20)에 연속되도록 형성된 도금부(88B)로부터 절연된 절연 "랜드"(isolated "land")(88A)를 제공할 수 있다. 코어(12)의 기부 전도성 레이어(88A, 88B)의 패터닝은, 이러한 방법으로 내부 단이 송신 라인 부(14A)의 기부 연장(14C)에 있는 컨택 영역(예를 들면, 전도성 패드 18W)(그러한 영역은 라미네이트 기판(14)의 양면에 있다)에 연결되는 형상으로 형성된 부채 형상 전도성 지지요소(fan-shaped conductive bearing elements)(90)를 부착하기 위한 전도성 베이스 영역(conductive base area)을 제공한다. 상기 지지 요소(90)는 각각 전도성 레이어부(88A, 88B)에 접합되어 안테나 축에 직각인 단단하고 내마모성이 있는 컨택 영역을 형성하며, 도 11에 도시된 바와 같이, 인접하는 스프링 컨택을 수용한다. It is not necessary for the connection between the antenna feed line and the equipment circuit board to be made by contact areas extending in a plane parallel to the antenna axis. 10A and 10B, a contact region in a direction perpendicular to the antenna axis may be provided at the base end surface portion 12P of the core 12. In this case, the plated portion of the base end surface portion 12P may provide an insulated " land " 88A insulated from the plated portion 88B formed to be patterned and continuous to the conductive sleeve 20. FIG. Can be. The patterning of the base conductive layers 88A, 88B of the core 12 is in this way a contact area (e.g., conductive pad 18W) whose inner end is at the base extension 14C of the transmission line portion 14A (such as The area provides a conductive base area for attaching fan-shaped conductive bearing elements 90 formed in a shape connected to both sides of the laminate substrate 14). The support element 90 is joined to conductive layer portions 88A and 88B, respectively, to form a rigid, wear-resistant contact region perpendicular to the antenna axis, and to receive adjacent spring contacts, as shown in FIG. .

도 11을 참조하면, 이 경우에, 장비 회로 기판(40)은 회로 기판(40)의 모서리에 인접한 구멍(미도시)에 고정되며 이격되어 안테나 코어(12)의 기부 단 표면부(12P)에 접합된 떨어진 지지 요소(90)와 맞도록 이격된 고정 레그(42F)를 갖는 수직한 금속 리프 스프링 컨택(42)을 갖는다. 각각의 스프링 컨택은 안테나의 축에 평행한 방향으로 지지 요소(90)를 탄성적으로 지지하는 접촉 레그(42U)를 갖는다. Referring to FIG. 11, in this case, the equipment circuit board 40 is secured in a hole (not shown) adjacent to the edge of the circuit board 40 and spaced apart from the base end surface portion 12P of the antenna core 12. It has a vertical metal leaf spring contact 42 with fixed legs 42F spaced to fit the joined apart support element 90. Each spring contact has a contact leg 42U that elastically supports the support element 90 in a direction parallel to the axis of the antenna.

동일한 수직한 방향의 지지요소는 도 12에 도시된 바와 같이 장비 회로 기판(40)의 면에 안테나의 소위 "터릿" 마운팅("turret" mounting)을 위해 사용될 수 있다. 이 경우에 스프링 컨택(42)은 도 12에 도시된 바와 같이 상기 보드(40)에 표면 실장된다. 도 2를 참조하여 위에서 기술한 동일한 방법으로 고정 레그의 방향으로 스프링 컨택(42)의 접촉 레그가 탄성적으로 접근 이동하는 것은 회로 기판(40)이 일 부분인 장비에 안테나를 조립하는 동안 기부 단 표면부(12P)와 회로 기판(40)의 반대 표면 사이에 소정 간격을 가지고 회로 기판(40) 위로 위치결정될 때 발생한다. Support elements in the same vertical direction may be used for the so-called "turret" mounting of the antenna on the face of the equipment circuit board 40 as shown in FIG. In this case the spring contact 42 is surface mounted to the board 40 as shown in FIG. Resilient approach movement of the contact leg of the spring contact 42 in the direction of the fixing leg in the same manner described above with reference to FIG. 2 is at the base end during assembly of the antenna to the equipment where the circuit board 40 is part. Occurs when positioning over the circuit board 40 with a predetermined distance between the surface portion 12P and the opposite surface of the circuit board 40.

터릿 마운트 구조로 안테나를 장비 회로 기판에 연결하는 다른 수단이 도 13A 및 도 13B에 도시되어 있다. 이 경우에, 안테나 코어(12)의 기부 단 표면부(12P)에 도금된 전도성 레이어는 도 10A 및 도 10B를 참조하여 위에서 기술한 바와 같이 패터닝 된다. 그러나, 이 경우에, 긴 라미네이트 기판(14)의 피드 라인에의 연결은 랜드 컨덕터 영역(88A)과 슬리브 연결 전도성 영역(88B)에 각각 정반대로 마주하도록 설치된 한 쌍의 스프링 컨택 요소들(42)에 의해 이루어진다. 각 경우에, 고정 레그(42L)는 각 전도성 영역에 납땜질되어, 접촉 레그(42U)는 안테나 코어의 기부 단 표면부(12P)에 평행하고 안테나 축(13)에 수직하게 연장되는 장비 회로 기판(미도시)의 컨택 영역을 지지하도록 지향한다. 상기 안테나는 스프링 컨택(42)의 요구되는 압축에 따라 소정 간격으로 세트되어 있다. 또한, 도 13A 및 도 13B에 도시된 바와 같이, 이러한 스프링 컨택은 고정 레그와 접촉 레그 사이의 탄성 상호 연결부(resilient interconnection)가 축을 향하여 내측을 향하며, 서로 이격되어 라미네이트 기판(14)의 송신 라인 부(14A)의 기부 연장(14B)에 있는 컨택 영역을 지지하도록 지향된다.Another means of connecting the antenna to the equipment circuit board in a turret mount structure is shown in FIGS. 13A and 13B. In this case, the conductive layer plated on the base end surface portion 12P of the antenna core 12 is patterned as described above with reference to FIGS. 10A and 10B. In this case, however, the connection of the long laminate substrate 14 to the feed line is a pair of spring contact elements 42 which are respectively installed oppositely opposite to the land conductor region 88A and the sleeve connecting conductive region 88B. Is done by. In each case, the fixing legs 42L are soldered to each conductive region so that the contact legs 42U are parallel to the base end surface portion 12P of the antenna core and extend perpendicular to the antenna axis 13. Orient to support the contact area (not shown). The antennas are set at predetermined intervals in accordance with the required compression of the spring contacts 42. In addition, as shown in FIGS. 13A and 13B, such spring contacts have a resilient interconnection between the stationary legs and the contact legs inward toward the axis, spaced apart from each other, and transmitted to the transmission line portion of the laminate substrate 14. Is oriented to support the contact area at the base extension 14B of 14A.

Claims

(a) a solid having a relative dielectric constant of at least 5 and having a lateral surface portion extending between the outer surface including opposite ends and base surface portions extending in the transverse direction of the axis of the antenna and the transversely extending surface portion; An electrically insulated dielectric core of material, the core outer surface defining an interior volume, wherein the solid material of the core comprises a dielectric core occupying most of the interior volume; A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; A feed structure comprising a transmission line portion operating as a feed line extending through a passage of the core at least from the distal core surface portion to the base core surface portion, wherein the antenna is located at or adjacent to the core base surface portion; A backfire dielectric load antenna operating at a frequency in excess of 200 MHz with an exposed contact area; And
(b) a plurality of contact terminals having an equipment circuit board having at least one conductive layer, wherein the conductive layer or layers are conductively bonded to a spring contact positioned to elastically support each of the exposed contact regions of the antenna. Wireless communication circuit means having contact terminal support areas.

The method of claim 1,
And the spring contacts each include a metallic leaf spring element attached separately to the contact terminal support area.

The method according to claim 1 or 2,
The exposed contact area of the antenna lies parallel to the plane of the equipment laminate circuit board.

The method according to any one of claims 1 to 3,
Each spring contact is configured to exert an engagement force acting perpendicular to the plane of the equipment circuit board.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The exposed contact area of the antenna lies perpendicular to the antenna axis and the spring contact is configured to elastically deform in response to a generally axially directed compression force of the antenna. Device.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The exposed contact area of the antenna lies substantially parallel to the antenna axis and the spring contact is formed to elastically deform in response to a compression force directed generally perpendicular to the antenna axis. Wireless communication device.

The method of claim 5, wherein
And wherein the exposed contact region is located at a base surface portion of the antenna core.

The method of claim 7, wherein
The base surface portion of the antenna core has a conductive layer having first and second regions electrically insulated from each other, the first conductive region is connected to the first conductor of the feed line, and the second conductive region is Is connected to a second conductor of the feed line,
The antenna is attached to each of the conductive regions and further comprises a conductive leaf member constituting a connection between the feed line conductor and the region,
And the leaf member forms the exposed contact area.

The method according to claim 6,
The long laminate substrate extending in the axial direction of the antenna has a base extension formed integrally with the transmission line portion,
The exposed contact area of the antenna comprises a conductive area in the base extension, the conductive areas respectively connected to the feed line conductors.

The method of claim 9,
Three spring contacts arranged side by side on the equipment circuit board,
An exposed contact region of the antenna is disposed on one surface of the laminate substrate base extension, each exposed contact region being aligned with each of the three spring contacts.

The method according to any one of claims 1 to 10,
The spring contact includes a folded metal spring element each having a fixed leg and a contact leg, wherein when the spring is deformed by compressive contact force, the contact leg is fixed to the fixed leg. And a wireless communication device.

In the method of assembling the wireless communication device according to any one of claims 1 to 11,
The radio communication apparatus includes:
Further comprising a two part housing for the antenna and the equipment circuit board,
The housing has a receiving portion configured to receive the antenna and to position the antenna at a preselected position relative to the circuit board, wherein the spring contact is aligned and supported with each of the contact regions of the antenna,
The method includes securing the circuit board to the housing, placing the antenna in the receptacle, and allowing the two parts of the housing to be joined in an assembled state,
Combining the two portions pressurizes the spring contacts to each of the contact regions of the antenna, thereby compressing the spring contacts compressively.

13. The method of claim 12,
And the two portions of the housing are snap coupled to each other.

In a backfire dielectrically loaded antenna operating at frequencies above 200 MHz,
A solid material having a relative dielectric constant of at least 5 and having a lateral surface portion extending between and transversely extending the transverse direction of the axis of the antenna, the outer surface comprising opposing end and base surface portions and the lateral surface portion extending; An electrically insulated dielectric core, the core outer surface defining an interior volume, the solid material of the core comprising: a dielectric core occupying most of the interior volume;
A three dimensional antenna element structure installed at or near the side surface portion of the core and including at least one pair of elongated conductive antenna elements extending from the distal core surface portion to the base core surface portion; And
A feed structure comprising first and second feed conductors extending through the passage of the core from the distal core surface portion to the base core surface portion;
The base core surface portion has a conductive coating patterned to form at least two conductive regions electrically isolated from each other,
The antenna further includes an electrical connection between each feed conductor and each conductive region at the base core surface portion at the base end of the passage, the arrangement providing at least one pair of flat contact surfaces at the base core surface portion. And the antenna is installed on the host equipment substrate with the axis of the antenna perpendicular to the equipment substrate.

15. The method of claim 14,
And said feed structure is an axially elongated laminate substrate comprising at least one transmission line portion operating as a feed line extending through a passage of said core.

The method of claim 15,
The laminate substrate includes a base end aligned with the base core surface portion,
The base end supports at least two conductive pads on both sides of the substrate, one connected to a first feed line conductor of the transmission line portion, the antenna connecting the pad to the conductive portion of the base core surface coating. A backfire dielectric rod antenna further comprising a conductive bridging element connecting to the region.

17. The method of claim 16,
The laminate substrate having first, second, and third conductive layers, the second conductive layer being an intermediate layer between the first and third layers,
The feed line includes an elongated inner conductor formed by the second layer and an outer shield conductor formed by the first and third layers and covering the inner conductor above and below the inner conductor,
One end of one of the shield conductors is less than the end of the laminate substrate and the inner feed conductor is connected to a conductive pad at the end of the laminate substrate spaced apart from the surface of the same substrate as the shield conductor Fire Dielectric Rod Antenna.

A wireless communication device according to claim 1 having the same structure and arrangement as described herein and shown in the drawings.

A method of assembling a wireless communication device according to claim 12,
A method of assembling a wireless communication device substantially described herein with reference to the drawings.