KR20120133368A - 복수의 안테나 모드를 지원하는 동적으로 조절가능한 안테나 - Google Patents

복수의 안테나 모드를 지원하는 동적으로 조절가능한 안테나 Download PDF

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Abstract

무선 통신 회로망을 포함하는 전자 장치들이 제공될 수 있다. 무선 통신 회로망은 조절가능한 안테나에 연결된 무선 주파수 송수신기 회로망을 포함할 수 있다. 조절가능한 안테나는 도전성 전자 장치 하우징 구조물들과 같은 도전성 안테나 구조물을 포함할 수 있다. 스위치들 및 공진 회로들과 같은 전기 컴포넌트들은 상이한 개별 통신 대역들에서 둘 이상의 상이한 안테나 모드로 동작하도록 안테나를 구성하는 데에 이용될 수 있다. 제어 회로망은 스위치들을 제어하는 데에 이용될 수 있다. 안테나는 한 동작 모드에서 역 F형 안테나로서 동작하고, 제2 동작 모드에서 슬롯 안테나로서 동작하도록 구성될 수 있다.

Description

복수의 안테나 모드를 지원하는 동적으로 조절가능한 안테나{DYNAMICALLY ADJUSTABLE ANTENNA SUPPORTING MULTIPLE ANTENNA MODES}
본 출원은 그 전체가 여기에 참조에 의해 포함되는, 2011년 5월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/118,276호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 전자 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 전자 장치를 위한 무선 통신 회로망 및 안테나에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터 및 셀룰러 전화와 같은 전자 장치들은 종종 무선 통신 기능을 구비한다. 예를 들어, 전자 장치는 셀룰러 전화 회로망 및 WiMax(IEEE 802.16) 회로망과 같은 장거리 무선 통신 회로망을 이용할 수 있다. 전자 장치는 또한 WiFi®(IEEE 802.11) 회로망 및 블루투스® 회로망과 같은 단거리 무선 통신 회로망을 이용할 수 있다.
무선 전자 장치 내에 안테나 구조물들을 구현하는 것은 힘이 들 수 있다. 예를 들어, 휴대용 전자 장치들은 종종 크기에 있어서 제한되고, 이것은 안테나 구조물을 구현하는 데에 이용가능한 공간의 양을 제한할 수 있다. 일부 휴대용 전자 장치들은 도전성 하우징 구조물, 디스플레이 구조물 및 인쇄 회로 보드와 같은 도전성 구조물들을 포함한다. 다양한 통신 대역을 커버하는 안테나를 제공하는 것이 요구되는 경우가 많지만, 이것은 공간이 제한되고 안테나 구조물이 도전성 구조물의 근처에 위치되어야 하는 환경에서는 어려울 수 있다.
그러므로, 무선 전자 장치를 위한 개선된 안테나 구조물을 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
무선 통신 회로망을 포함하는 전자 장치들이 제공될 수 있다. 무선 통신 회로망은 조절가능한 안테나에 연결된 무선 주파수 송수신기 회로망을 포함할 수 있다. 무선 주파수 송수신기 회로망은 조절가능한 안테나를 통해 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 데에 이용될 수 있다.
전자 장치 내의 제어 회로는 상이한 안테나 모드들로의 동작을 지원하도록 안테나를 동적으로 조절하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로는 무선 주파수 송수신기 회로망에 의해 어느 통신 대역이 이용되고 있는지의 함수로서 안테나를 튜닝하기 위해, 안테나 내의 스위치들을 선택적으로 개방 및 폐쇄하기 위해 이용될 수 있다. 원한다면, 안테나 튜닝 구성은 수동 회로들을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 조절가능한 안테나는 상이한 동작 주파수들에서 임피던스를 변경하는 공진 회로들과 같은 수동 회로들을 포함할 수 있고, 그에 의해 상이한 동작 주파수들에서 상이한 안테나 모드들을 지원하도록 안테나를 재구성할 수 있다.
조절가능한 안테나는 도전성 전자 장치 하우징 구조물들과 같은 도전성 안테나 구조물들을 포함할 수 있다. 도전성 안테나 구조물들은 주변 도전성 하우징 부재, 내부 하우징 구조물들, 커넥터, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰과 같은 전기 컴포넌트들의 도전성 부분, 인쇄 회로 보드의 부분들, 또는 다른 도전성 구조물들을 포함할 수 있다. 스위치 및 공진 회로와 같은 전기 컴포넌트들은 조절가능한 안테나의 도전성 구조물들이 상이한 안테나 모드들에서 상이한 유형의 안테나들로서 동작하도록 그들을 구성하는 데에 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들, 그것의 본질 및 다양한 이점들은 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 더 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 조절가능한 안테나 구조물들을 갖는 무선 통신 회로망을 구비하는 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 조절가능한 안테나 구조물들을 구비할 수 있는 유형의 전자 장치를 포함하는 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 조절가능한 안테나에 연결된 전자 장치 내의 저장 및 처리 회로망의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 공진 회로 또는 스위치와 같은 전기 컴포넌트가 도전성 안테나 구조물들을 상호접속하도록 주변 도전성 하우징 부재 내의 유전체 충전 갭을 브리지하기 위해 어떻게 이용될 수 있는지를 보여주는 전자 장치의 내부 부분의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 조절가능한 안테나가 상이한 개별 무선 통신 대역들에서 상이한 안테나 모드들로 동작하도록 그 안테나를 조절하기 위해 제어 회로망에 의해 개방 및 폐쇄될 수 있는 유형의 예시적인 스위치의 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라, 조절가능한 안테나 내에서 사용될 때, 그 안테나가 상이한 개별 무선 통신 대역들에서 상이한 안테나 모드들로 동작하도록 상이한 동작 주파수들에서 상이한 임피던스들을 나타낼 수 있는 유형의 예시적인 공진 회로의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라, 도 6에 도시된 유형의 공진 회로가 조절가능한 안테나 내에서 이용될 때 상이한 동작 주파수들에서 상이한 임피던스들을 나타내도록, 그 회로의 임피던스가 주파수의 함수로서 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 조절가능한 안테나의 부분을 형성하는 데에 이용될 수 있는 유형의 예시적인 역 F형 안테나의 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라, 조절가능한 안테나의 부분을 형성하는 데에 이용될 수 있는 유형의 다른 예시적인 역 F형 안테나의 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라, 조절가능한 안테나의 부분을 형성하는 데에 이용될 수 있는 유형의 예시적인 슬롯 안테나의 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라, 조절가능한 안테나가 저주파수들에서는 역 F형 안테나로서 동작하고 고주파수들에서는 슬롯 안테나로서 동작하는 것을 허용하는 능동 제어 스위치 또는 수동 공진 회로와 같이, 주파수 의존 임피던스를 갖는 전자 컴포넌트 및 도전성 안테나 구조물들을 갖는 예시적인 조절가능한 안테나의 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 유형의 조절가능한 안테나가 어떻게 제1 (저) 주파수에 중심을 갖는 제1 통신 대역에서 동작하도록 구성되고 제2 (고) 주파수에 중심을 갖는 제2 통신 대역에서 동작하도록 구성될 수 있는지를 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라, 역 F형 및 슬롯 안테나 동작 모드를 갖는 조절가능한 안테나와 같은 안테나들을 포함하는 예시적인 전자 장치의 상면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따라, 도 13에 도시된 유형의 조절가능한 안테나를 이용하여 커버될 수 있는 예시적인 통신 대역들을 보여주는 그래프이다.
전자 장치들은 무선 통신 회로망을 구비할 수 있다. 무선 통신 회로망은 조절가능한 안테나 구조물들을 포함할 수 있다. 조절가능한 안테나 구조물들은 하나 이상의 조절가능한 안테나를 구현하기 위해 이용될 수 있다. 조절가능한 안테나 구조물들은 임의의 적절한 전자 장비에서 이용될 수 있다. 조절가능한 안테나들을 휴대용 전자 장치들과 같은 전자 장치들 내에서 이용하는 것이 여기에서 때때로 실례가 되는 예로서 설명된다. 원한다면, 조절가능한 안테나 구조물들은 다른 전자 장비 내에서 구현될 수 있다.
조절가능한 안테나 구조물들은 스위치들과 같은 능동적으로 구성되는 컴포넌트들을 이용하여 조절될 수 있다. 이러한 유형의 구성을 이용하면, 전자 장치 내의 제어 회로망은 어느 동작 모드가 요구되는지에 따라 제어 신호들을 발행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치 내의 기저대역 프로세서, 마이크로프로세서 또는 다른 제어 회로망이, 장치를 제1 주파수 범위 내에서 무선 신호들이 다루어질 수 있는 모드로 하기를 원하는 경우, 제어 회로망은 하나 이상의 스위치를 제1 상태로 하는 제어 커맨드를 발행할 수 있다. 제2 주파수 범위에서 무선 신호들을 송신 및 수신하기를 원하는 경우, 제어 회로망은 하나 이상의 스위치를 제2 상태로 하는 제어 커맨드를 발행할 수 있다. 스위치들의 상태들은 도전성 안테나 구조물들의 어느 부분들이 서로 전기 접속되는지를 결정하고, 그에 의해 상이한 주파수 범위들에서 상이한 안테나 모드들로 동작하도록 도전성 안테나 구조물들을 구성한다. 원한다면, 전자 장치 내의 안테나 구조물들의 일부 또는 전부는 주파수 의존 임피던스를 나타내는 회로망을 이용하여 구성될 수 있다. 때때로 공진 회로망 또는 필터 회로망이라고 지칭되는 주파수 의존 임피던스 회로망은 안테나 구조물들을 형성하는 하나 이상의 도전성 구조물 사이에 연결될 수 있다. 일부 주파수들에서 동작할 때, 공진 회로는 비교적 낮은 임피던스를 나타낼 수 있고, 소정의 안테나 구조물들을 함께 연결할 수 있다. 다른 주파수들에서 동작할 때, 공진 회로는 비교적 높은 임피던스를 나타낼 수 있고, 그러한 안테나 구조물들을 전기적으로 고립시킬 수 있다. 공진 회로들이 높은 임피던스 및 낮은 임피던스를 나타내는 동작 주파수들은 조절가능한 안테나가 상이한 소기의 통신 대역들에서 상이한 안테나 모드들로 동작하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성들의 조합도 이용될 수 있다. 예를 들어, 능동적으로 조절되는 스위치들 및 수동적으로 조절되는 공진 회로들을 포함하는 안테나 구조물들이 형성될 수 있다. 상이한 동작 주파수들에서, 공진 회로들은 상이한 임피던스들을 나타낼 것이고, 그에 의해 도전성 안테나 구조물들을 선택적으로 접속 및 분리할 수 있다. 동시에, 제어 회로망은 도전성 안테나 구조물들을 서로로부터 선택적으로 접속 및 분리하는 스위치들을 위한 제어 신호들을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 그러므로, 장치(10) 내의 안테나 구조물들은 수동 안테나 조절(예를 들어, 도전성 안테나 구조물들 사이에 주파수 의존 임피던스 회로망을 포함하는 것에 의한 안테나에 대한 주파수 의존 조절)을 이용하여, 및/또는 도전성 안테나 구조물들 사이에 연결된 스위칭 회로망에 대한 능동 조절을 이용하여, 소기의 주파수 대역 집합을 커버하도록 조절될 수 있다.
공진 회로들 및/또는 능동적으로 제어되는 스위칭 회로망을 이용하여 함께 연결되는 도전성 안테나 구조물들로 형성된 안테나를 구비할 수 있는 유형의 예시적인 전자 장치가 도 1에 도시되어 있다. 전자 장치(10)는 휴대용 전자 장치 또는 다른 적절한 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)는 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 손목 시계형 장치, 펜던트형 장치, 헤드폰 장치, 이어피스 장치 또는 다른 착용가능하거나 소규모인 장치와 같은 다소 소형인 장치, 셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 데스크탑 컴퓨터와 같은 대형 장치, 컴퓨터 모니터 내에 통합되는 컴퓨터, 또는 다른 전자 장치들일 수 있다.
장치(10)는 하우징(12)과 같은 하우징을 포함할 수 있다. 때때로 케이스라고 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합물질, 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등), 다른 적절한 물질 또는 이들 물질의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 상황들에서, 하우징(12)의 부분들은 유전체 또는 다른 저-도전율 물질로 형성될 수 있다. 다른 상황들에서, 하우징(12), 또는 하우징(12)을 형성하는 구조물들 중 적어도 일부는 금속 요소들로 형성될 수 있다.
원한다면, 장치(10)는 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 예를 들어 용량성 터치 전극들을 포함하거나, 다른 유형의 터치 센서 기술(예를 들어, 음향 터치 센서 기술, 광 기반 터치 센서 기술, 압력 센서 기반 터치 센서 기술, 저항성 터치 센서 기술 등)을 이용하여 형성된 터치 센서를 포함하는 터치 스크린일 수 있다. 디스플레이(14)는 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 플라즈마 셀, 전자 잉크 요소, 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트 또는 다른 적절한 이미지 화소 구조물들로 형성된 이미지 화소들을 포함할 수 있다. 커버 글래스의 층과 같은 커버 층이 디스플레이(14)의 표면을 커버할 수 있다. 주변 영역들(20I)과 같은 디스플레이(14)의 부분들은 비활성일 수 있고, 이미지 화소 구조물들을 전혀 갖지 않을 수 있다. (점선(20)에 의해 경계가 정해진) 직사각형의 중앙 부분(20A)과 같은 디스플레이(14)의 부분들은 디스플레이(14)의 활성 부분에 대응할 수 있다. 활성 디스플레이 영역(20A)에서, 이미지 화소들의 어레이는 사용자를 위해 이미지를 디스플레이하기 위해 이용될 수 있다.
디스플레이(14)를 커버하는 커버 글래스 층은 버튼(16)을 위한 원형 개구 및 (사용자용 이어 스피커를 위한) 스피커 포트 개구(18)와 같은 스피커 포트 개구와 같은 개구들을 가질 수 있다. 장치(10)는 또한 다른 개구들(예를 들어, 음량 버튼, 벨소리 버튼, 슬립 버튼 및 다른 버튼들을 수용하기 위한 디스플레이(14) 및/또는 하우징(12) 내의 개구들, 오디오 잭을 위한 개구들, 데이터 포트 커넥터들, 이동식 매체 슬롯들 등)을 가질 수 있다.
하우징(12)은 주변 도전성 하우징 부재(17)와 같은 주변 도전성 부재를 포함할 수 있다. 주변 도전성 부재(17)는 디스플레이(14)의 주변부의 일부 또는 전부의 둘레에서 하우징(12)의 상측 에지 둘레에 연장되는 베즐일 수 있거나 다른 형상들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도전성 부재(17)의 일부 또는 전부는 장치(10)를 위한 측벽들을 형성할 수 있다. 측벽들은 디스플레이(14)의 표면에 수직한 수직 표면들을 가질 수 있거나, 디스플레이(14)의 평면 표면에 대하여 직각이 아닌 각도로 배향된 굽은 또는 곧은 표면들을 가질 수 있다. 여기에서 때때로 예로서 기술되는 하나의 적절한 구성을 이용하면, 주변 도전성 부재(17)는 직각 디스플레이(14)의 주변부의 실질적으로 전부를 둘러싸는 금속 띠 형상의 부재로 형성될 수 있다. 주변 도전성 하우징 부재(17) 및 장치(10) 내의 다른 도전성 구조물들은 금속과 같은 도전성 물질들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전성 주변 하우징 부재(17)는 (예로서) 알루미늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주변 도전성 부재(17)는 원한다면 하나 이상의 유전체 충전 갭(19)(예를 들어, 갭(19-1, 19-2, 19-3 및 19-4)와 같은 하나 이상의 갭)을 포함할 수 있다. 갭들(19)은 공기, 플라스틱, 세라믹, 유리 또는 다른 유전 물질과 같은 유전체들로 채워질 수 있다. 주변 도전성 부재(17) 내에 하나 이상의 갭(19)이 존재하는 구성들에서, 주변 도전성 부재(17)는 개별 세그먼트들로 분할될 수 있다. 예를 들어, 주변 도전성 부재(17)는 갭들(19-1 및 19-2) 사이에서 연장되는 제1 세그먼트, 갭들(19-2 및 19-3) 사이에서 연장되는 제2 세그먼트, 갭들(19-3 및 19-4) 사이에서 연장되는 제3 세그먼트, 및 갭들(19-4 및 19-1) 사이에서 연장되는 제4 세그먼트로 분할될 수 있다. 추가의 유전체 충전 갭들을 구비하는 구성들에서, 주변 도전성 부재(17)는 추가의 도전성 세그먼트들로 분할될 수 있다. 더 적은 수의 갭(19)을 갖는 구성에서, 주변 도전성 부재(17)는 더 적은 수의 세그먼트(예를 들어, 3 이하의 세그먼트, 2 이하의 세그먼트, 또는 단 하나의 갭에 의해 분리된 단 하나의 세그먼트)로 분할될 수 있다. 원한다면, 표면적인 갭들(cosmetic gaps)(즉, 부재(17)의 표면 부분들을 따르지만 부재(17)를 완전히 관통하여 연장되지는 않는 소정의 유전체를 포함하고, 따라서 부재(17)의 개별 부분들을 전기적으로 고립시키지 않는 구조물들)이 (예를 들어, 도 2의 갭들(19)에 의해 도시된 위치들 중 하나 이상에서) 주변 도전성 부재(17) 내에 포함될 수 있다.
장치(10) 내의 도전성 안테나 구조물들(즉, 때때로 장치(10) 내의 안테나 또는 안테나들을 형성하는 것으로서 지칭되는 도전성 구조물들)은 주변 도전성 부재(17)의 하나 이상의 부분과 같은 하우징(12)의 도전성 부분들로, 내부 도전성 프레임 부재들과 같은 하나 이상의 내부 도전성 하우징 구조물들 및/또는 패턴화된 도전성 시트 금속 구조물들 및 관련 도전성 컴포넌트들과 같은 도전성 평면 구조물들(때때로 미드플레이트(midplate) 부재 또는 미드플레이트 구조물들을 형성하는 것으로서 지칭됨)로, 경성(rigid) 인쇄 회로 보드들 상의 금속 트레이스들과 같은 도전성 트레이스들로, 연성(flexible) 인쇄 회로 보드들 상의 금속 트레이스들과 같은 도전성 트레이스들(즉, 폴리이미드 시트와 같은 유연한 폴리머 시트 상의 패턴화된 금속 트레이스들로 형성된 "플렉스 회로")로, 플라스틱 캐리어 상의 도전성 트레이스들(예를 들어, 몰딩된 플라스틱 캐리어 상의 금속 트레이스들)로, 와이어들로, 패턴화된 금속 포일로, 다른 기판들 상의 도전성 구조물들로, 다른 패턴화된 금속 부재들로, 전기 컴포넌트들(예를 들어, 스위치, 디스플레이 컴포넌트, 커넥터 컴포넌트, 마이크로폰, 스피커, 카메라, 무선 주파수 쉴딩 캔, 집적 회로 또는 다른 전기 컴포넌트)의 도전성 부분들로, 다른 적절한 도전성 구조물들로, 또는 하나 이상의 그러한 도전성 구조물들의 조합으로 형성될 수 있다. 여기에서 때때로 예로서 기술되는 장치(10)를 위한 일부 예시적인 구성들에서, 안테나 구조물들을 형성하는 도전성 구조물들의 적어도 일부는 도전성 주변 하우징 부재(17)의 부분들과 같은 도전성 하우징 구조물들을 포함하고, 안테나 구조물들을 형성하는 도전성 구조물들의 일부는 도전성 하우징 미드플레이트 부재, 인쇄 회로 보드 접지 구조물 및 다른 도전성 구조물들(예를 들어, 커넥터, 마이크로폰, 스피커, 디스플레이, 카메라 등과 같은 전자 컴포넌트들의 도전성 부분들)과 같은 접지면 구조물들을 포함한다.
안테나들은 장치(10)의 에지를 따라, 장치(10)의 뒷면 또는 앞면에, 연장 요소들 또는 부착가능한 구조물들로서, 또는 장치(10) 내의 다른 곳에 위치될 수 있다. 여기에서 때때로 예로서 기술되는 하나의 적절한 구성을 이용하면, 장치(10)는 하우징(12)의 하측 단부(24)에 있는 하나 이상의 안테나, 및 하우징(12)의 상측 단부(22)에 있는 하나 이상의 안테나를 구비할 수 있다. 장치(10)의 양 단부(즉, 장치(10)가 도 1에 도시된 유형의 긴 직사각형 형상을 가질 때, 디스플레이(14)와 장치(10)의 더 좁은 단부 영역들)에 안테나들을 위치시키는 것은, 이러한 안테나들이 디스플레이(14)의 도전성 부분들(예를 들어, 디스플레이(14)의 활성 영역(20A) 내의 픽셀 어레이 및 드라이버 회로들)에 연관된 접지 구조물들로부터 적절한 거리에서 형성되는 것을 허용할 수 있다.
원한다면, 제1 셀룰러 전화 안테나(제1 셀룰러 전화 안테나 구조물들)는 영역(24) 내에 위치될 수 있고, 제2 셀룰러 전화 안테나(제2 셀룰러 전화 안테나 구조물들)는 영역(22) 내에 위치될 수 있다. GPS(Global Positioning System) 신호들과 같은 위성 항법 신호들, 또는 IEEE 802.11(WiFi®) 신호들 또는 블루투스® 신호들과 같은 무선 LAN(local area network) 신호들을 다루기 위한 안테나 구조물들도 (별개의 추가 안테나들로서, 또는 제1 및 제2 셀룰러 전화 안테나의 일부로서) 영역들(22 및 24) 내에 제공될 수 있다. 안테나 구조물들은 또한 WiMax(IEEE 802.16) 신호들을 다루기 위해 영역들(22 및/또는 24) 내에 제공될 수 있다.
영역들(22 및 24)에서, 도전성 하우징 구조물들과 인쇄 회로 보드들 및 장치(10)를 형성하는 다른 도전성 전기 컴포넌트들 사이에 개구들이 형성될 수 있다. 이러한 개구들은 공기, 플라스틱 또는 다른 유전체로 채워질 수 있다. 도전성 하우징 구조물 및 다른 도전성 구조물들은 장치(10) 내의 안테나를 위한 접지면의 역할을 할 수 있다. 영역들(22 및 24) 내의 개구들은 개방 또는 폐쇄된 슬롯 안테나 내의 슬롯들의 역할을 할 수 있고, 루프 안테나 내의 물질들의 도전 경로에 의해 둘러싸인 중앙 유전체 영역의 역할을 할 수 있고, 스트립 안테나 공진 요소와 같은 안테나 공진 요소 또는 도전성 주변 하우징 부재(17)의 부분으로 형성된 역 F형 안테나 공진 요소와 같은 역 F형 안테나 공진 요소를 접지면으로부터 분리하는 공간의 역할을 할 수 있고, (예를 들어, 상이한 주파수들에서 상이한 구성들로 동작하도록 구성된 안테나 구조물들에서) 이러한 기능들 중 둘 이상의 역할을 할 수 있고, 또는 영역들(22 및 24) 내에 형성된 안테나 구조물들의 일부분으로서 다른 역할을 할 수 있다.
동일한 안테나들이 영역들(22 및 24) 내에 형성될 수 있다 (즉, 셀룰러 전화 대역들 또는 다른 관심있는 통신 대역들의 동일한 집합을 각각 커버하는 안테나들이 영역들(22 및 24) 내에 형성될 수 있다). 레이아웃 제약 또는 다른 설계 제약으로 인해, 동일한 안테나를 이용하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 오히려, 상이한 설계들을 이용하여 영역들(22 및 24) 내에 안테나들을 구현하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 영역들(22 및 24) 내의 안테나들은 상이한 안테나 유형들을 이용하여 구현될 수 있고, 상이한 이득들을 나타내는 설계들을 이용하여 구현될 수 있고, 장치(10)의 한 단부가 고정된 안테나를 하우징하는 한편 장치(10)의 반대 단부는 조절가능한 안테나를 하우징하도록 구현될 수 있고/거나, 상이한 주파수 영역들을 커버하는 설계들을 이용하여 구현될 수 있다.
장치(10)는 임의의 적절한 수의 안테나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 하나의 안테나, 둘 이상의 안테나, 셋 이상의 안테나, 넷 이상의 안테나 또는 다섯 이상의 안테나를 가질 수 있다. 장치(10)는 예를 들어 영역(22) 내의 셀룰러 전화 안테나와 같은 제1 안테나, 및 영역(24) 내의 셀룰러 전화 안테나와 같은 제2 안테나를 적어도 포함할 수 있다. 추가의 안테나들(예를 들어, LAN(local area network) 안테나, 위성 항법 안테나 등)은 영역(22) 및/또는 영역(24), 또는 장치(10)의 다른 적절한 부분들 내에 형성될 수 있다.
전자 장치(10)가 작동할 수 있는 시스템의 개략도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(11)은 기지국(21)과 같은 무선 네트워크 장비를 포함할 수 있다. 기지국(21)과 같은 기지국들은 셀룰러 전화 네트워크 또는 다른 무선 네트워킹 장비에 연관될 수 있다. 장치(10)는 무선 링크(23)(예를 들어, 셀룰러 전화 링크 또는 다른 무선 통신 링크)를 통해 기지국(21)과 통신할 수 있다.
장치(10)는 저장 및 처리 회로망(28)과 같은 제어 회로망을 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로망(28)은 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예를 들어, 고체 상태 드라이브를 형성하도록 구성된 플래시 메모리 또는 다른 EPROM(electrically-programmable-read-only memory)), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 RAM(random-access-memory)) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로망(28) 내의 처리 회로망, 및 무선 통신 회로망(34) 내의 제어 회로와 같은 다른 제어 회로들은 장치(10)의 동작을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 처리 회로망은 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 기저대역 프로세서, 전력 관리 유닛, 오디오 코덱 칩, ASIC(application specific integrated circuits) 등에 기초할 수 있다.
저장 및 처리 회로망(28)은 인터넷 브라우징 애플리케이션, VoIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 체제 기능 등과 같은 장치(10) 상의 소프트웨어를 실행하기 위해 이용될 수 있다. 기지국(21)과 같은 외부 장비와의 상호작용을 지원하기 위해, 저장 및 처리 회로망(28)은 통신 프로토콜들을 구현하는 데에 이용될 수 있다. 저장 및 처리 회로망(28)을 이용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜은 인터넷 프로토콜, 무선 LAN 프로토콜(예를 들어, 때때로 WiFi®이라고 지칭되는 IEEE 802.11 프로토콜), 블루투스® 프로토콜과 같은 다른 단거리 무선 통신 링크를 위한 프로토콜, IEEE 802.16(WiMax) 프로토콜, LTE(Long Term Evolution) 프로토콜, GSM(Global System for Mobile Communications) 프로토콜, CDMA(Code Division Multiple Access) 프로토콜, 및 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 프로토콜과 같은 셀룰러 전화 프로토콜 등을 포함한다.
회로망(28)은 장치(10)를 위한 제어 알고리즘을 구현하도록 구성될 수 있다. 제어 알고리즘들은 무선 주파수 스위칭 회로망, 송수신기 회로망, 및 다른 장치 자원들을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 제어 알고리즘들은 송신기들 및 수신기들을 활성화 및 비활성화하는 것, 송신기들 및 수신기들을 소기의 주파수로 튜닝하는 것, 측정된 장치 동작 매개변수들을 미리 결정된 기준에 비교하는 것, 안테나 구조물들 내의 스위칭 회로망을 조절하는 것 등을 위해서도 이용될 수 있다.
일부 시나리오들에서, 회로망(28)은 센서 신호들, 및 수신 신호(예를 들어, 수신 파일럿 신호, 수신 페이징 신호, 수신 음성 통화 트래픽, 수신 제어 채널 신호, 수신 데이터 트래픽 등)의 품질을 반영하는 신호들을 수집하는 데에 이용될 수 있다. 장치(10) 내에서 이루어질 수 있는 신호 품질 측정의 예는 비트 에러율 측정, 신호-대-잡음비 측정, 인입 무선 신호에 연관된 전력량에 관한 측정, RSSI(received signal strength indicator) 정보에 기초한 채널 품질 측정(RSSI 측정), RSCP(received signal code power) 정보에 기초한 채널 품질 측정(RSCP 측정), RSRP(reference symbol received power)(RSRP 측정), SINR(signal-to-interference ratio) 및 SNR(signal-to-noise ratio) 정보에 기초한 채널 품질 측정(SINR 및 SNR 측정), Ec/lo 또는 Ec/No 데이터와 같은 신호 품질 데이터에 기초하는 채널 품질 측정(Ec/lo 및 Ec/No 측정) 등을 포함한다. 이러한 정보 및 다른 데이터는 장치(10)의 무선 회로망이 어떻게 구성되는지를 제어하는 데에 이용될 수 있고, 장치(10)를 다르게 제어하고 구성하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 신호 품질 정보, 기지국(21)으로부터 수신된 정보 및 다른 정보는 장치(10)를 위한 무선 신호들을 다루는 데에 있어서 어느 통신 대역들이 이용되어야 하는지를 결정하는 데에 이용될 수 있다. 장치(10)는 상이한 주파수들에서 통신하므로, 장치(10) 내의 안테나 구조물들은 적절한 통신 대역을 커버하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 구조물들 내의 공진 회로들은 장치(10) 내의 안테나 구조물들의 구성이 주파수의 함수로서 달라지도록 상이한 주파수들에서 상이한 임피던스들을 나타낼 수 있고/거나, 장치(10) 내의 제어 회로망은 하나 이상의 스위치를 조절하기 위해 제어 신호들을 생성하고, 그에 의해 소기의 통신 대역을 커버하도록 안테나 구조물들을 동적으로 구성할 수 있다.
입력-출력 회로망(30)은 데이터가 장치(10)에 공급되는 것을 허용하고, 데이터가 장치(10)로부터 외부 장치들로 제공되는 것을 허용하기 위해 이용될 수 있다. 입력-출력 회로망(30)은 입력-출력 장치들(32)을 포함할 수 있다. 입력-출력 장치들(32)은 터치 스크린, 버튼, 조이스틱, 클릭 휠, 스크롤 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크로폰, 스피커, 톤 발생기, 진동기, 카메라, 센서, 발광 다이오드 및 다른 상태 표시기, 데이터 포트 등을 포함할 수 있다. 사용자는 입력-출력 장치들(32)을 통해 커맨드들을 공급함으로써 장치(10)의 동작을 제어할 수 있고, 입력-출력 장치들(32)의 출력 자원들을 이용하여 장치(10)로부터 상태 정보 및 기타 출력을 수신할 수 있다.
무선 통신 회로망(34)은 하나 이상의 집적 회로로 형성된 무선 주파수(RF) 송수신기 회로망, 전력 증폭기 회로망, 저잡음 입력 증폭기, 수동 RF 컴포넌트, 하나 이상의 안테나, 및 RF 무선 신호들을 다루기 위한 다른 회로망을 포함할 수 있다.
무선 통신 회로망(34)은 (예를 들어, 1575㎒에서 위성 항법 시스템 신호들을 수신하기 위해) GPS(Global Positioning System) 수신기 회로망(35)과 같은 위성 항법 시스템 수신기 회로망을 포함할 수 있다. 송수신기 회로망(36)은 WiFi® (IEEE 802.11) 통신을 위한 2.4㎓ 및 5㎓ 대역을 다룰 수 있고, 2.4㎓ 블루투스® 통신 대역을 다룰 수 있다. 회로망(34)은 700㎒, 850㎒, 900㎒, 1800㎒, 1900㎒, 2100㎒, 2300㎒에서의 대역들 및 다른 관심있는 셀룰러 전화 대역과 같은 셀룰러 전화 대역들에서의 무선 통신을 다루기 위해 셀룰러 전화 송수신기 회로망(38)을 이용할 수 있다. 무선 통신 회로망(34)은 원한다면 다른 단거리 및 장거리 무선 링크를 위한 회로망(예를 들어, WiMax 회로망 등)을 포함할 수 있다. 무선 통신 회로망(34)은 예를 들어 라디오 및 텔레비전 신호, 페이징 신호 등을 수신하기 위한 무선 회로망을 포함할 수 있다. WiFi® 및 블루투스® 링크와 다른 단거리 무선 링크에서, 무선 신호들은 전형적으로 수십 또는 수백 피트에 걸쳐서 데이터를 전달하기 위해 이용된다. 셀룰러 전화 링크 및 다른 장거리 링크에서, 무선 신호들은 전형적으로 수천 피트 또는 마일에 걸쳐서 데이터를 전달하기 위해 이용된다.
무선 통신 회로망(34)은 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 송신선들(37)을 이용하여 수신기(35), 송수신기(36) 및 송수신기(38)와 같은 송수신기 회로망에 연결될 수 있다. 송신선들(37)은 동축 케이블, 마이크로스트립 송신선들, 스트립라인 송신선들 및/또는 다른 송신선 구조물들을 포함할 수 있다. (예를 들어, 송신선 임피던스를 송수신기 회로망 임피던스 및/또는 안테나 임피던스에 정합시키기 위해) 정합 회로들이 송신선들 내에 삽입될 수 있다. 안테나들(40)은 임의의 적절한 유형의 안테나를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조물들, 패치 안테나 구조물들, 역 F형 안테나 구조물들, 폐쇄 및 개방 슬롯 안테나 구조물들, 평면 역 F형 안테나 구조물들, 나선형 안테나 구조물들, 스트립 안테나들, 모노폴들, 다이폴들, 이러한 설계들의 하이브리드 등으로 형성된 공진 요소들을 구비하는 안테나들을 포함할 수 있다. 상이한 대역들 및 대역들의 조합들에 대하여, 상이한 유형의 안테나들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 한 유형의 안테나는 (예를 들어, WiFi® 트래픽 또는 다른 무선 LAN 트래픽을 다루기 위해) 로컬 무선 링크 안테나를 형성하는 데에 이용될 수 있고, 하나 이상의 다른 유형의 안테나들은 (예를 들어, 음성 통화 및 데이터 세션과 같은 셀룰러 네트워크 트래픽을 다루기 위해) 원격 무선 링크 안테나를 형성하는 데에 이용될 수 있다. 도 1에 관련하여 설명된 바와 같이, 장치(10)의 영역(24) 내의 한 셀룰러 전화 안테나 및 장치(10)의 영역(22) 내의 다른 셀룰러 전화 안테나가 존재할 수 있다. 이러한 안테나들은 고정될 수 있거나, (예를 들어, 안테나 성능을 조절하기 위해 개방 및 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 스위치를 이용하여, 및/또는 주파수의 함수로서 임피던스를 변화시키는 공진 회로들을 이용하여) 조절가능할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 구조물들(40)(예를 들어, 영역(22) 및/또는 영역(24) 내의 셀룰러 전화 안테나 또는 다른 적절한 안테나 구조물들)은 하나 이상의 전기 컴포넌트(42)를 포함할 수 있다. 전기 컴포넌트들(42)은 공진 회로들 및/또는 동적으로 조절가능한 컴포넌트들(스위치들)과 같이, 고주파수 및 저주파수에서 그들의 임피던스를 변경할 수 있는 수동 회로들일 수 있다. 컴포넌트들(42)은 경로들(46)과 같은 경로들을 이용하여 도전성 안테나 구조물들(48)의 개별 부분들 사이에 연결될 수 있다. 안테나 구조물들(48)은 플라스틱 캐리어, 연성 인쇄 회로 기판, 경성 인쇄 회로 기판과 같은 기판들 상의 패턴화된 금속 트레이스, 패턴화된 금속 포일, 도전성 하우징 구조물들과 같은 도전성 장치 구조물(예를 들어, 도 1의 도전성 주변 하우징 부재(17)의 전부 또는 일부), 와이어, 송신선 구조물, 또는 다른 도전성 구조물을 포함할 수 있다.
제어 신호들은 경로들(44)을 이용하여 저장 및 처리 회로망(28)과 같은 제어 회로망으로부터 컴포넌트들(42)에 선택적으로 제공될 수 있다. 경로들(44 및 46)은 플라스틱 캐리어, 연성 인쇄 회로 기판, 경성 인쇄 회로 기판과 같은 기판들 상의 패턴화된 트레이스, 패턴화된 금속 포일, 도전성 하우징 구조물들과 같은 도전성 장치 구조물(예를 들어, 도 1의 도전성 주변 하우징 부재(17)의 전부 또는 일부), 와이어, 송신선 구조물, 또는 다른 도전성 구조물로 형성될 수 있다. 경로들(44 및 46) 및/또는 컴포넌트들(42)은 때때로 안테나 구조물들이라고 지칭될 수 있으며, 안테나 구조물들(48)과 함께 이용되어 안테나 구조물들(40)을 형성할 수 있다. 안테나 구조물들(40)(때때로 안테나(40) 또는 조절가능한 안테나(40)라고 지칭됨)은 송신선(37)을 이용하여 무선 회로망(34) 내의 무선 주파수 송수신기 회로에 연결될 수 있다. 송신선(37)은 동축 케이블, 마이크로스트립 송신선, 스트립라인 송신선, 또는 다른 적절한 송신선과 같은 송신선 구조물로 형성될 수 있다. 원한다면, 필터, 임피던스 정합 회로망, 스위치 및 다른 회로망이 무선 주파수 송수신기와 안테나(40) 사이의 경로 내에 삽입될 수 있다. 장치(10) 내에는 안테나(40)와 같은 하나 이상의 안테나가 있을 수 있다. 예를 들어, (예로서) 하우징(12)의 영역(22) 내에 도 3의 안테나(40)와 같은 제1 안테나가 있을 수 있고, 하우징의 영역(24) 내에 도 3의 안테나(40)와 같은 제2 안테나 또는 고정된 안테나가 있을 수 있다.
컴포넌트들(42)과 같은 하나 이상의 전기 컴포넌트는 관심 동작 주파수들을 커버하기 위해 안테나 구조물들(40)을 구성하는 데에 이용될 수 있다. 컴포넌트들(42)은 수동 회로들(즉, 공진 회로들) 및/또는 스위치들을 이용하여 구현될 수 있다. 스위치들을 이용하여 구현될 때, 저장 및 처리 회로망(28)(예를 들어, 기저대역 프로세서 또는 다른 프로세서)과 같은 장치(10) 내의 제어 회로망은 경로들(44) 내의 스위치들을 위해 제어 커맨드를 발행하는 데에 이용될 수 있다. 제어 회로망은 예를 들어 제1 동작 모드를 위해 하나 이상의 스위치(42)를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 제1 집합의 하나 이상의 제어 신호를 발행할 수 있고, 제2 동작 모드를 위해 하나 이상의 스위치(42)를 개방 및/또는 폐쇄하기 위해 제2 집합의 하나 이상의 제어 신호를 발행할 수 있고, 선택적인 추가 동작 모드를 지원하기 위해 스위치들(42)을 소기의 상태로 하기 위해 추가 집합의 제어 신호들을 발행할 수 있다. 제1 동작 모드를 위해 구성될 때, 안테나 구조물들(40)은 제1 집합의 주파수들(예를 들어, 제1 집합의 셀룰러 전화 통신 대역 또는 다른 소기의 주파수 범위(들))을 커버할 수 있다. 제2 동작 모드를 위해 구성될 때, 안테나 구조물들(40)은 제2 집합의 주파수들을 커버할 수 있다. 추가의 집합의 동작 주파수들(즉, 하나 이상의 통신 대역)은 그것의 선택적인 추가 동작 모드를 위해 스위치들(42)을 구성함으로써 커버될 수 있다.
수동 회로망(즉, 스위치들을 포함하지 않는 공진 회로들)을 이용하여 컴포넌트들(42)을 구현할 때, 컴포넌트들(42)은 그들의 주파수 의존 임피던스에 의해 안테나 구조물들(40)을 재구성할 수 있다. 원한다면, 스위치들에 기초하는 컴포넌트들(42)과 수동(비-스위칭) 회로들에 기초하는 컴포넌트들(42)의 조합이 주파수들에 걸쳐서 안테나(40)를 구성하기 위해 제공될 수 있다. 안테나(40)는 동작 동안 그것의 구성을 변경할 수 있으므로, 고정된 (비-스위칭 및 주파수 독립) 안테나 구성을 이용할 때 가능한 것보다 잠재적으로 더 넓은 범위의 동작 주파수가 커버될 수 있다. 이것은 안테나(40)가 장치(10)의 비교적 컴팩트한 영역 내에 구현되는 것을 허용할 수 있고, 안테나(40)가 도전성 장치 구조물들의 근방에(예를 들어, 주변 도전성 하우징 부재(17), 장치(10)의 접지면 구조물들, 또는 다른 도전성 구조물들에 인접하여) 구현되는 것을 허용할 수 있다. 안테나(40)는 또한 부재(17)의 부분들 또는 다른 도전성 장치 구조물들(예를 들어, 접지면 구조물들, 전기 컴포넌트들 등)을 이용하여 형성될 수 있다.
도 4는 도 1의 장치(10)와 같은 예시적인 장치의 내부의 일부분의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 주변 도전성 하우징 부재(17)는 유전체 충전 영역(78)에 의해 접지 구조물들 G로부터 분리될 수 있다. 영역(78)은 공기, 플라스틱, 유리, 세라믹 또는 다른 유전체를 포함할 수 있다. 도 4의 예에서는 영역(78)의 아웃라인이 부재(17)의 내부 형상 및 접지면 G의 대향하는 에지로 형성된 것으로서 도시되어 있지만, 영역(78)의 형상을 정의하는 데에 있어서 임의의 적절한 도전성 구조물들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 부재(17) 및/또는 접지면 G에 접속되고/거나 부재(17) 및/또는 접지면 G에 인접한 장치 하우징 내에 탑재된 전기 컴포넌트들의 그러한 도전성 구조물 부분들은 영역(78)을 둘러싸는 도전성 물질의 크기 및 형상을 실질적으로 변경할 수 있고, 따라서 영역(78)의 내부 둘레를 정의하는 역할을 할 수 있다.
접지면 G의 도전성 구조물들은 시트 금속 구조물들(예를 들어, 부재(17)의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분 사이에 용접된 선택적인 스탬핑된 특징형상들(stamped features)을 갖는 멀티파트 평면 미드플레이트 부재의 싱글파트)로, 인쇄 회로 보드 트레이스들로, 하우징 프레임 부재들로, 도전성 디스플레이 구조물들로, 부분(17G)과 같은 주변 도전성 하우징 부재(17)에 연관된 도전성 구조물들로, 접지면 G에 연결된 전자 컴포넌트들 내의 도전성 재료들로, 또는 다른 도전성 구조물들로 형성될 수 있다.
도 4의 도전성 부재(17) 내의 갭(19-1)과 같은 개별 도전성 안테나 구조물들 사이의 유전체 갭들은 플라스틱 또는 다른 유전체 물질로 채워질 수 있다. 컴포넌트(42)는 경로들(46)을 이용하여 갭(19-1)을 브리지하기 위해 부재(17)(또는 다른 도전성 안테나 구조물들)의 개별 부분들 사이에 연결될 수 있다. 컴포넌트(42)는 용접, 스프링, 나사, 땜납, 도전성 라인, 또는 다른 적절한 부착 구조물들을 포함하는 경로들(46)을 이용하여 안테나(40)의 구조물들 내에 연결될 수 있다. 경로(44)는 (예를 들어, 컴포넌트(42)가 스위치를 이용하여 구현될 때) 컴포넌트(42)에 제어 신호들을 인가하기 위해 이용될 수 있다. 원한다면, (예를 들어, 컴포넌트(42)가 공진 회로를 이용하여 구현될 때) 경로(44)는 생략될 수 있다.
유전체 충전 영역(안테나 개구)(78)은 플라스틱(예를 들어, 접지면 G 내의 패턴화된 시트 금속 구조물들 위에 인써트 몰딩된 플라스틱), 공기, 유리, 세라믹 또는 다른 유전체 물질로 채워질 수 있다. 안테나(40) 내에는 도 4의 컴포넌트(42)와 같은 하나 이상의 컴포넌트가 존재할 수 있다 (예를 들어, 도 3 참조).
컴포넌트(42)를 위한 예시적인 스위치 기반 구성의 회로도가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴포넌트(스위치)(42)는 제어 입력(44) 상에 공급되는 제어 신호들에 응답할 수 있다. 스위치(42)는 다이오드 기반 스위치, 트랜지스터 스위치, MEMS(microelectromechanical systems) 스위치 등과 같은 2단자 또는 3단자 장치로서 구현될 수 있다. 2단자 구성에서, 제어 경로(44)는 생략될 수 있다. 3단자 구성에서, 경로(44)는 디지털 (하이/로우) 제어 신호들과 같은 신호들을 스위치(42)에 공급하기 위해 이용될 수 있다. 도 5의 스위치(42)는 단자들(50 및 52)이 서로로부터 고립되는 개방 구성으로, 또는 단자들(50 및 52)이 서로에 전기 접속되는 폐쇄 상태(즉, 단자들(50 및 52)이 함께 단락되는 상태)로 될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 컴포넌트(42)는 공진 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 공진 회로는 저항기, 인덕터 및 커패시터와 같은 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 도 6의 예시적인 구성에서, 컴포넌트(42)는 인덕터(54) 및 커패시터(56)와 같은 병렬 접속된 컴포넌트들을 갖는다. 이것은 예시에 지나지 않는다. 컴포넌트들(42)을 형성하기 위한 공진 회로들은 하나 이상의 직렬 접속된 저항기, 커패시터 및/또는 인덕터, 하나 이상의 병렬 접속된 저항기, 커패시터, 인덕터, 또는 주파수의 함수로서 달라질 수 있는 임피던스 값들을 나타내는 전기 컴포넌트들의 임의의 다른 적절한 네트워크를 이용하여 형성될 수 있다. 예로서, 공진 회로(42)의 컴포넌트들은 공진 회로(42)가 다른 동작 대역(예를 들어, 고주파수 통신 대역)에서의 그것의 임피던스의 적어도 열 배인 한 동작 대역(예를 들어, 저주파수 통신 대역)에서의 임피던스를 나타내도록 선택될 수 있다.
도 6의 공진 회로(42)와 같은 공진 회로를 위한 임피던스 Z가 동작 주파수 f의 함수로서 플로팅되어 있는 그래프가 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 선(58)에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 공진 회로의 임피던스는 주파수 fb와 같이 더 높은 주파수들에서는 비교적 낮을 수 있고, (본 예에서) 회로의 공진 주파수이거나 그에 가까운 주파수 fa와 같은 더 낮은 주파수에서는 비교적 높을 수 있다. 공진 회로의 임피던스 Z의 주파수 의존적인 거동으로 인해, 도 6의 컴포넌트(42)와 같은 공진 회로 기반 컴포넌트들은 일부 안테나 동작 주파수들(예를 들어, 주파수 fb 근방의 하나 이상의 주파수 대역)에서 단락 회로(또는 거의 단락 회로)를 형성하기 위해 이용될 수 있으며, 다른 안테나 동작 주파수들(예를 들어, 주파수 fa 근방의 하나 이상의 주파수 대역)에서는 개방 회로(또는 거의 개방 회로)를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 컴포넌트(42)와 같은 공진 회로 기반 컴포넌트들의 개방/폐쇄 거동은 안테나(40) 내에서 도 5의 컴포넌트(42)와 같은 스위치 기반 컴포넌트들의 개방/폐쇄 거동을 이용하는 것을 대신하여 또는 그에 추가하여, 안테나(40) 내에 주파수 의존적인 안테나 구성 변경들을 구현하는 데에 이용될 수 있다.
안테나(40)는 패치 안테나, 역 F형 안테나, 평면 역 F형 안테나, 개방 또는 폐쇄 슬롯 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 코일 안테나, L 형상 안테나 또는 다른 적절한 안테나를 구현하기 위한 구조물들과 같은 임의의 적절한 유형의 안테나 구조물들에 기초할 수 있다.
예시적인 역 F형 안테나가 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 역 F형 안테나(60)는 안테나 공진 요소 RE와 같은 안테나 공진 요소를 포함할 수 있다. 안테나 공진 요소 RE는 유전체 충전 개구(78)에 의해 접지면 G와 같은 접지면 요소로부터 분리된 브랜치(66)와 같은 주요 도전성 브랜치를 가질 수 있다. 브랜치(66)를 형성하는 도전성 세그먼트는 공진 요소 RE의 단락 브랜치(64)를 이용하여 접지(62)에 전기 연결될 수 있다. 안테나(60)는 안테나 피드 브랜치(68) 내의 안테나 피드를 이용하여 피드될 수 있다. 안테나 피드는 포지티브 안테나 피드 단자(70) 및 접지 안테나 피드 단가(72)와 같은 안테나 피드 단자들을 포함할 수 있다.
역 F형 안테나(60)를 위해 이용될 수 있는 다른 예시적인 구성이 도 9에 도시되어 있다. 도 9의 구성에서, 단락 회로 브랜치(64) 및 피드 브랜치(68)의 위치들은 도 8에 도시된 역 F형 안테나 구성에 대해 반전되어 있다.
도 8 및 도 9의 안테나 구조물들과 같은 하나 이상의 역 F형 안테나 구성을 형성하는 안테나 구조물들은 안테나(40)를 형성하는 데에 이용될 수 있다.
원한다면, 안테나(40)는 복수의 안테나에 연관된 안테나 구조물들을 포함하는 설계를 이용하여 형성될 수 있다. 안테나(40)는 예를 들어 하나 이상의 컴포넌트(42)(예를 들어, 하나 이상의 스위치 및/또는 공진 회로)를 이용하여 함께 연결되는 제1 설계의 제1 안테나 및 제2 설계의 제2 안테나로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 안테나 설계는 패치 안테나 설계, 모노폴 설계, 다이폴 설계, 역 F형 안테나 설계, 평면 역 F형 안테나 설계, 개방 슬롯 설계, 폐쇄 슬롯 안테나 설계, 루프 안테나 설계, 또는 다른 적절한 안테나 설계와 같은 안테나 설계들로부터 선택될 수 있다.
실례가 되는 예로서, 안테나(40)는 역 F형 안테나와 같은 적어도 제1 안테나, 및 슬롯 안테나와 같은 적어도 제2 안테나로 형성될 수 있다.
실례가 되는 슬롯 안테나가 도 10에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 슬롯 안테나(74)는 유전체 개구(78)와 같은 유전체 개구를 구비하는 구조물(76)과 같은 도전성 구조물을 포함할 수 있다. 도 10의 개구(78)와 같은 개구들은 때때로 슬롯이라고 지칭된다. 도 10의 구성에서, 도전체(76)의 부분들이 개구(78)를 완전히 둘러싸고 에워싸므로, 개구(78)는 폐쇄된 슬롯이다. 또한, (예를 들어, 개구(78)가 도전체(76)를 통해 돌출하도록 도전체(76)의 좌측 또는 우측 단부에 개구를 형성함으로써) 도전체(76)와 같은 도전성 물질 내에 개방 슬롯 안테나들이 형성될 수 있다.
슬롯 안테나(74)를 위한 안테나 피드는 포지티브 안테나 피드 단자(70) 및 접지 안테나 피드 단자(72)를 이용하여 형성될 수 있다.
안테나의 주파수 응답은 안테나 내의 도전성 구조물들의 크기 및 형상에 관련된다. 도 8 및 도 9에 도시된 유형의 역 F형 안테나들은, 안테나 공진 요소 RE의 주요 공진 요소 브랜치(66)의 길이 L이 1/4 파장과 동일할 때 주파수 피크(피크 응답)를 나타내는 경향이 있다. 도 10에 도시된 유형의 슬롯 안테나들은 슬롯 둘레 P가 파장과 동일할 때 응답 피크를 나타내는 경향이 있다.
이러한 유형의 거동의 결과로서, 슬롯 안테나들은 주어진 동작 주파수를 위한 역 F형 안테나보다 더 컴팩트한 경향이 있다. 슬롯 길이 SL >> 슬롯 폭 SW인 전형적인 슬롯에 있어서, 슬롯 안테나의 길이는 동일 주파수에서의 신호들을 다루도록 구성되는 역 F형 안테나의 길이의 약 절반인 경향이 있을 것이다. 그러므로, 역 F형 안테나 길이 L 및 슬롯 길이 SL의 크기가 동일할 때, 슬롯 안테나는 역 F형 안테나의 주파수의 약 2배에서의 신호들을 다룰 수 있을 것이다.
역 F형 및 슬롯 안테나의 이러한 속성들은 역 F형 안테나 부분 및 슬롯 안테나 부분 둘 다를 갖는 안테나와 같은 다대역 안테나를 형성하기 위해 활용될 수 있는데, 거기에서 안테나의 역 F형 안테나 부분은 주어진 주파수에서의 저대역 신호들을 송신 및 수신하는 데에 이용되고, 안테나의 슬롯 안테나 부분은 주어진 주파수의 약 2배(또는 다른 적절한 더 높은 주파수)에서의 고대역 신호들을 송신 및 수신하는 데에 이용된다. 스위치들 및/또는 공진 회로들과 같은 컴포넌트들(42)은 다대역 안테나의 역 F형 안테나 부분 및 슬롯 안테나 부분을 형성하는 도전성 안테나 구조물들을 연결하기 위해 이용될 수 있다. 안테나 내에 포함되는 컴포넌트들(42)의 개수는 안테나가 원하는 모든 주파수 대역들에서 작동될 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 안테나가 단 하나의 저대역 및 단 하나의 고대역에서 작동되어야 하는 경우, 안테나가 저대역(역 F형) 동작 체제와 고대역(슬롯) 동작 체제 사이에서 전환하는 것을 허용하는 데에 단 하나의 컴포넌트(42)면 충분할 수 있다. 안테나가 추가의 관심 통신 대역들을 커버하기 위해 이용되는 시나리오들(예를 들어, 복수의 역 F형 모드 및/또는 복수의 슬롯 안테나 모드)에서는 더 많은 컴포넌트들(42)이 이용될 수 있다.
역 F형(예를 들어, 평면 역 F형 또는 비평면 역 F형) 및 슬롯 안테나 부분들을 포함하는 안테나(40)를 위한 예시적인 구성이 도 11에 도시되어 있다. 안테나(40)는 구조물(84)과 같은 도전성 구조물들(예를 들어, 접지면 구조물들) 및 브랜치(86)와 같은 주요 브랜치를 포함할 수 있다. 브랜치(86)는 도전성 구조물(84)의 길이의 적어도 일부에 대하여 그것에 평행하게 이어질 수 있고, 유전체 충전 영역(78)에 의해 도전성 구조물(84)로부터 분리될 수 있다. 안테나(40)의 단락 회로 브랜치(세그먼트)(64)는 브랜치(세그먼트)(86)와 구조물(세그먼트)(84) 사이에 전기 접속될 수 있다. 피드 브랜치(세그먼트)(68)는 개구(78)에 걸쳐 이어질 수 있다. 안테나 세그먼트(82)는 단락 회로 경로(64)로부터 반대쪽에 있는 개구(78)의 단부에 형성될 수 있다. 컴포넌트(42)는 높은 주파수들에서 낮은 임피던스를 나타내고 낮은 주파수들에서 높은 임피던스를 나타내는 공진 회로를 이용하여, 또는 경로(44)를 통해 장치 제어 회로망으로부터 제어 신호들을 수신하는 스위치와 같은 스위치를 이용하여 구현될 수 있다.
세그먼트들(64, 68, 86, 84 및 82)과 같은 안테나(40) 내의 도전성 구조물들(경로들)은 역 F형 안테나 및 슬롯 안테나 둘 다를 형성하는 데에 이용될 수 있다. 안테나(40)의 역 F형 특성은 저대역 동작 주파수들(즉, 세그먼트(86)의 길이가 파장의 약 1/4인 주파수들)에서 활용될 수 있다. 이러한 동작 주파수 범위에서는, 장치(10)의 제어 회로망이 스위치(42)를 능동적으로 개방하여 개구(78)의 우측 단부에서 개방 회로를 형성하거나(도 11의 안테나(40)를 역 F형 동작 모드로 함), 공진 회로 컴포넌트(42)의 고-임피던스 특성이 개방 회로를 형성할 수 있다. 슬롯 안테나 특성은 고대역 동작 주파수들(즉, 개구(슬롯)(78)의 둘레가 파장과 거의 동일한 주파수들)에서 활용될 수 있다. 이러한 동작 주파수 범위에서는, 장치(10)의 제어 회로망이 능동적으로 폐쇄되어 경로들(46) 및 컴포넌트(42)로 하여금 세그먼트(82)를 경로(86) 및 경로(84)를 전기 접속하는 단락 회로로 변환하게 할 수 있거나, 컴포넌트(42)의 공진 회로 버전이 경로들(46)을 연결하고 세그먼트(82)로 하여금 경로(86)를 경로(84)에 전기 접속하게 하는 저-임피던스(단락 회로) 요소를 형성할 수 있다.
도 12는 도 11의 안테나(40)와 같은 안테나를 위한 안테나 성능(SWR(standing wave ratio))이 동작 주파수 f의 함수로서 플로팅된 그래프이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 주파수 fa에 중심을 두는 통신 대역들에서 저대역 주파수 응답을 나타낼 수 있고, 주파수 fb에 중심을 두는 통신 대역들에서 고주파수 주파수 응답을 나타낼 수 있다. 주파수 fa에서 제공되는 커버리지는 안테나(40)의 역 F형 안테나 특성으로 인해 발생할 수 있는 반면에, 주파수 fb에서 제공되는 커버리지는 안테나(40)의 슬롯 안테나 특성을 이용하여 지원될 수 있다. 도 11의 컴포넌트(42)가 스위치를 이용하여 구현될 때, 장치(10)의 제어 회로망은 fb 통신 대역에서의 무선 신호들을 다루기 위해 장치(10)를 이용할 때마다 스위치를 패쇄할 수 있고, fa 통신 대역에서의 무선 신호들을 다루기 위해 장치(10)를 이용할 때마다 스위치를 개방할 수 있다. 도 11의 컴포넌트(42)가 공진 회로를 이용하여 구현될 때, 공진 회로 내의 회로 컴포넌트들의 값들은 공진 회로가 주파수 fa에서의 대역 내의 주파수들에서 높은 임피던스를 나타내고, 주파수 fb에 중심을 두는 통신 대역에 연관된 주파수들에서 낮은 주파수를 나타낼 것을 보장하도록 선택된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 (예로서) 영역(24) 내의 하측 안테나 및 영역(22) 내의 상측 안테나와 같은 제1 안테나를 포함하는 복수의 안테나를 가질 수 있다. 영역(24) 내의 안테나는 하우징 부재 세그먼트(17-2)의 하측 부분들과 같은 주변 도전성 하우징 부재(17) 및 접지면 G의 부분들로 형성된 루프 안테나일 수 있다. 영역(24) 내의 안테나는 송신선(37-2)을 이용하여 피드될 수 있다. 영역(22) 내의 안테나(40)는 주변 도전성 하우징 부재 세그먼트(17-1)의 부분들, 도전 경로(68), 도전 경로(64), 및 선택적인 도전 경로(92)와 같은 도전성 구조물들을 포함할 수 있다. 도전 경로(68)는 안테나(40)를 위한 안테나 피드 브랜치를 형성할 수 있다. 송신선(37-1)은 포지티브 안테나 피드 단자(70)에 연결된 포지티브 도전체 및 안테나 접지 단자(72)에 연결된 접지 도전체를 가질 수 있다.
안테나(40)는 하나 이상의 역 F형 안테나의 역할을 하는 도전성 구조물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주변 도전성 부재(17-1)의 부분 LB1은 제1의 역 F형 안테나의 주요 안테나 공진 요소 브랜치의 역할을 할 수 있고, 피드 경로(68)는 제1의 역 F형 안테나의 피드 브랜치의 역할을 할 수 있고, 경로(64)는 제1의 역 F형 안테나를 위한 단락 회로 브랜치의 역할을 할 수 있다. 주변 도전성 부재(17-1)의 부분 LB2는 제2의 역 F형 안테나의 주요 안테나 공진 요소 브랜치의 역할을 할 수 있고, 피드 경로(68)는 제2의 역 F형 안테나의 피드 브랜치의 역할을 할 수 있고, 경로(64)는 제2의 역 F형 안테나를 위한 단락 회로 브랜치의 역할을 할 수 있다. 브랜치 LB1이 브랜치 LB2보다 더 긴 구성들에서, 제1의 역 F형 안테나는 제1 통신 대역(예를 들어, 제1 저대역)에서 공진할 수 있고, 제2의 역 F형 안테나는 제2 통신 대역(예를 들어, 제2 저대역)에서 공진할 수 있다. 제2 통신 대역은 제1 통신 대역보다 더 높은 주파수들을 커버할 수 있다.
안테나(40)의 구조물들은 주파수 의존 임피던스를 나타내는 공진 회로들과 같은 컴포넌트들(42), 및/또는 장치(10) 내의 제어 회로망으로부터의 제어 신호의 인가에 의해 제어되는 스위치들과 같은 컴포넌트들(42)을 포함할 수 있다. 컴포넌트들(42)의 상태는 상이한 동작 모드들에서 상이한 유형의 안테나들로서 동작하도록 안테나(40)의 구조물들을 구성하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수 범위(즉, 더 낮은 주파수 범위)에서, 컴포넌트들(42) 중 하나 이상은 개방 회로를 형성할 수 있다 (즉, 하나 이상의 공진 회로 컴포넌트들의 임피던스가 높고/거나 하나 이상의 스위치형 컴포넌트가 개방 상태로 되어 있기 때문임). 제2 주파수 범위(즉, 더 높은 주파수 범위)에서, 컴포넌트들(42) 중 하나 이상은 폐쇄 회로를 형성할 수 있다 (즉, 하나 이상의 공진 회로 컴포넌트의 임피던스가 낮고/거나, 하나 이상의 스위치형 컴포넌트가 폐쇄 상태로 되어 있기 때문임).
도 13의 안테나(40)와 같은 안테나들은 한 개, 두 개, 세 개, 네 개 또는 네 개 초과의 컴포넌트(42)를 가질 수 있으며, 하나 이상의 역 F형 안테나 및 하나 이상의 슬롯 안테나의 특성을 나타낼 수 있다.
예로서, 컴포넌트들(42-1, 42-2 및 42-4)은 개방되고 컴포넌트(42-3)는 폐쇄되는(다르게는, 안테나(40)가 단락 경로(64)에 컴포넌트들(42)이 전혀 삽입되지 않은 구성을 이용하고 있는) 안테나(40)를 위한 구성을 고찰해보자. 이러한 구성에서, 주변 도전성 하우징 부재 내의 갭들(19-1 및 19-2)은 주변 도전성 하우징 부재(17) 내에 개방 회로를 형성하고, 주변 도전성 하우징 부재 세그먼트(17-1)를 세그먼트들(17-2 및 17-3)로부터 전기적으로 고립시킨다. 접지면 구조물들 G의 상측 부분들은 유전체 충전 개구(78)에 의해 부재(17-1)로부터 분리된다. 그러므로, 아암(arm) LB1은 제1 역 F형 안테나의 주요 브랜치를 형성하고, 아암 LB2는 안테나(40) 내의 제2 역 F형 안테나의 주요 브랜치를 형성한다. 안테나(40)의 제1 및 제2 역 F형 부분들은 각각 상이한 통신 대역에서의 안테나 커버리지에 기여할 수 있다.
안테나(40)는 상이한 동작 주파수들에서 슬롯 안테나 동작 모드로 동작할 수 있다. 예로서, 컴포넌트(42-1)가 폐쇄되어(낮은 임피던스를 나타냄) 갭(19-1)을 브리지하고, 컴포넌트(42-4)가 폐쇄되어(낮은 임피던스를 나타냄) 갭(19-2)을 브리지하고, 컴포넌트(42-3)가 개방되는(높은 임피던스를 나타냄) 시나리오를 고찰해보자. 원한다면, 선택적 경로(92)가 생략될 수 있거나, 컴포넌트(42-2)가 개방 상태로 될 수 있다 (또는 컴포넌트(42-2)가 높은 임피던스를 나타내는 주파수에서 작동될 수 있음). 이러한 동작 모드에서, 내부 둘레 HB1을 갖는 슬롯 안테나가 형성될 수 있다.
제2 슬롯 안테나 동작 모드에서, 컴포넌트들(42-1 및 42-3)은 폐쇄될 수 있다 (낮은 임피던스 상태). 컴포넌트(42-2)는 안테나의 동작 주파수로 인해 높은 임피던스 상태로 동작하거나 개방될 수 있다 (원한다면, 경로(92)도 안테나(40)로부터 생략될 수 있음). 이러한 제2 슬롯 동작 모드에서, 안테나(40)는 내부 둘레 HB2를 갖는 슬롯 안테나로서 기능한다. 둘레 HB2의 크기는 둘레 HB1의 크기보다 작고, 따라서 안테나(40)는 제1 슬롯 동작 모드에서보다 제2 슬롯 동작 모드에서 더 높은 주파수 대역에서 공진할 것이다.
안테나(40)를 훨씬 더 높은 주파수 대역에서 작동시키기를 원하는 경우, 스위치(42-2)는 (더 높은 주파수에서 안테나(40)를 동작시키는 것에 의해 수동적으로 또는 능동적으로) 폐쇄될 수 있고, 그에 의해 내부 둘레 HB3를 갖는 제3 슬롯을 형성할 수 있다. 내부 둘레 HB3의 크기는 둘레 HB2의 크기보다 작아서, 제3 슬롯이 제2 슬롯보다 더 높은 주파수 대역에서 공진하게 한다.
원한다면, 도 13에 도시된 유형의 안테나는 (예를 들어, 개구(78)에 겹치는 삽입된 컴포넌트들(42)을 갖는 추가의 도전 경로들을 추가함으로써, 또는 안테나(40) 내의 도전성 구조물들을 하나 이상의 추가 컴포넌트(42)를 이용하여 함께 다르게 접속함으로써) 추가의 동작 모드들을 나타낼 수 있다. 도 13에 도시된 일반적인 유형의 안테나는 또한 그것의 도전 경로 중 하나 이상을 제거함으로써 단순화될 수 있다. 예를 들어, 도전 경로(92)가 생략될 수 있다. 경로(64) 내의 선택적 컴포넌트(42-3)가 생략될 수 있는 등이다. 장치(10) 내에서 이용되는 컴포넌트들(42)의 개수 및 커버리지 대역의 수는 장치(10)의 설계가 과도하게 고비용으로 되거나 복잡해지지 않을 것을 보장하면서, 관심있는 소기의 통신 대역을 커버하도록 선택될 수 있다.
도 14는 안테나 성능(SWR(standing wave ratio))이 동작 주파수 f의 함수로서 플로팅된 그래프(곡선(90))이다. 도 14의 예에서, 도 13의 안테나(40)와 같은 안테나는 5개의 주파수 대역(즉, f1, f2, f3, f4 및 f5에 중심을 두는 통신 대역들)에서 공진 피크를 나타내고 있다. 주파수 f1에서의 통신 대역은 예를 들어 제1 저대역일 수 있고, 주요 안테나 브랜치 LB1에 의해 형성된 제1 역 F형 안테나가 활성인 모드에서의 안테나(40)의 동작에 대응할 수 있다. 주파수 f2에서의 통신 대역은 예를 들어 제2 저대역일 수 있고, 주요 안테나 브랜치 LB2에 의해 형성된 제2 역 F형 안테나가 활성인 모드에서의 안테나(40)의 동작에 대응할 수 있다. 주파수 f3에 중심을 두는 통신 대역을 커버하는 데에 있어서, 안테나(40)는 슬롯 둘레 HB1에 연관된 제1 슬롯 안테나가 활성인 모드에서 동작하고 있을 수 있다. 주파수 f2에 중심을 두는 통신 대역을 커버하는 데에 있어서, 안테나(40)는 슬롯 둘레 HB2에 연관된 제2 슬롯 안테나가 활성인 모드에서 동작하고 있을 수 있다. 안테나(40)가 슬롯 둘레 HB3에 연관된 제3 슬롯 안테나가 활성인 모드에서 동작할 때, 주파수 f3에 연관된 통신 대역이 커버될 수 있다.
안테나(40)의 도전성 구조물들 및 컴포넌트들(42)에 의해 2개의 역 F형 안테나 동작 모드 및 3개의 슬롯 안테나 모드가 지원되는 이러한 예는 단순히 예시적인 것이다. 원한다면, 더 적은 수의 안테나 모드 또는 더 많은 수의 안테나 모드가 안테나(40) 내에서 지원될 수 있다. 더욱이, 커버리지 주파수들은 안테나(40)의 안테나 슬롯들 및 안테나 공진 요소들의 둘레 및 주요 브랜치들에 대해 적절한 길이들을 선택함으로써 조절될 수 있다. 공진 요소 컴포넌트들과 같은 수동 컴포넌트들은 상이한 동작 주파수들에서 낮은 임피던스 및 높은 임피던스 경로를 형성하는 데에 이용될 수 있고/거나, 스위치 기반 컴포넌트들은 장치(10) 내의 제어 회로망에 의해 적절한 대로 (즉, 능동적으로, 안테나(40)를 장치의 동작 동안 어느 주파수 범위들이 커버되어야 하는지에 따른 소기의 안테나 모드들로 하기 위해) 능동적으로 개방 및 폐쇄될 수 있다.
실시예에 따르면, 안테나 구조물로서, 도전성 안테나 구조물들; 및 도전성 안테나 구조물들의 부분들 사이에 연결된 주파수 의존 임피던스를 갖는 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함하고, 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는, 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제1 통신 대역에서 제1 임피던스를 나타내어 안테나 구조물들로 하여금 제1 통신 대역을 커버하는 제1 안테나 모드로 동작할 수 있게 하고, 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제2 통신 대역에서 제1 임피던스보다 높은 제2 임피던스를 나타내어 안테나 구조물들로 하여금 제2 통신 대역을 커버하는 제2 안테나 모드로 동작할 수 있게 하도록 구성되고, 제2 안테나 모드는 제1 안테나 모드와 다른 것인 안테나 구조물이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제2 안테나 모드는 역 F형 안테나 모드를 포함하고, 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제2 임피던스를 나타낼 때 역 F형 안테나를 형성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제1 임피던스를 나타낼 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제1 임피던스를 나타낼 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 공진 회로를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 안테나 구조물들은 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물을 포함하고, 전기 컴포넌트는 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물 내의 갭을 브리지한다.
다른 실시예에 따르면, 제2 안테나 모드는 역 F형 안테나 모드를 포함하고, 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제2 임피던스를 나타낼 때 역 F형 안테나를 형성하도록 구성되고, 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 컴포넌트가 제1 임피던스를 나타낼 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성되며, 제1 임피던스는 제2 임피던스보다 낮다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 제1 안테나 모드에서는 폐쇄되고 제2 안테나 모드에서는 개방되는 스위치를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 안테나 구조물들은 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물을 포함하고, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물 내의 갭을 브리지한다.
다른 실시예에 따르면, 제2 안테나 모드는 역 F형 안테나 모드를 포함하고, 도전성 안테나 구조물 및 스위치는 스위치가 개방될 때 역 F형 안테나를 형성하도록 구성되고, 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 형성하고, 도전성 안테나 구조물들 및 스위치는 스위치가 폐쇄될 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성된다.
실시예에 따르면, 전자 장치로서, 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 무선 주파수 송수신기 회로망; 무선 주파수 송수신기 회로망에 연결된 안테나 구조물들; 및 안테나 구조물들에 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함하고, 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 전기 컴포넌트가 제1 임피던스를 나타내는 제1 동작 주파수에서 슬롯 안테나 모드로 동작하도록 구성되고, 전기 컴포넌트가 제1 임피던스보다 큰 제2 임피던스를 나타내는 제2 동작 주파수에서 역 F형 안테나 모드로 동작하도록 구성되는 전자 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 스위치를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 장치는 제어 회로망을 더 구비하고, 제어 회로망은 무선 주파수 송수신기 회로망이 제1 주파수에서 작동되는 동안 스위치를 폐쇄하도록 구성되고, 무선 주파수 송수신기 회로망이 제2 주파수에서 작동되는 동안 스위치를 개방하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 주파수는 제2 주파수보다 더 높고, 무선 주파수 송수신기는 셀룰러 전화 송수신기를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 장치는 무선 주파수 송수신기 회로망이 탑재되는 하우징을 더 구비하고, 하우징은 적어도 하나의 주변 도전성 하우징 부재를 포함하며, 안테나 구조물들 중 적어도 일부는 주변 도전성 하우징 부재의 적어도 일부로 형성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 장치는 역 F형 안테나의 접지면의 적어도 일부를 형성하는 도전성 내부 구조물들을 더 구비하고, 역 F형 안테나는 적어도 부분적으로 주변 도전성 하우징 부재로 형성된 주요 안테나 공진 요소 브랜치를 포함하고, 스위치는 스위치가 폐쇄될 때 도전성 내부 구조물들과 주요 안테나 공진 요소 브랜치 사이의 전기 경로를 형성한다.
실시예에 따르면, 전자 장치 내의 조절가능한 안테나에 연결된 무선 주파수 송수신기 회로망을 이용하여 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하기 위한 방법으로서, 조절가능한 안테나는 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함하고, 방법은, 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제1 통신 대역에서 제1 임피던스를 나타내어 조절가능한 안테나로 하여금 슬롯 안테나 모드로 동작하게 하는 동안, 무선 주파수 송수신기 회로망 및 조절가능한 안테나로 제1 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 단계; 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제2 통신 대역에서 제1 임피던스보다 큰 제2 임피던스를 나타내어 조절가능한 안테나로 하여금 역 F형 안테나 모드로 동작하게 하는 동안, 무선 주파수 송수신기 회로망 및 조절가능한 안테나로 제2 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 장치는 제어 회로망을 포함하고, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 제어 회로망에 연결되는 스위치를 포함하고, 방법은 제어 회로망으로, 제2 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신할 때는 스위치를 개방하고, 제1 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신할 때는 스위치를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 복수의 스위치를 포함하고, 방법은 제어 회로망으로, 안테나를 스위치들 중 하나는 개방되고 스위치들 중 하나는 폐쇄되는 적어도 제1 상태로 하는 단계; 및 제어 회로망으로, 안테나를 스위치들 중 적어도 2개가 개방되는 적어도 제2 상태로 하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 복수의 스위치를 포함하고, 방법은 제어 회로망으로, 스위치들을 제어하여 안테나를 슬롯 안테나 모드로 하고, 스위치들을 제어하여 안테나를 추가의 슬롯 안테나 모드로 하는 단계를 포함한다.
상기는 본 발명의 원리를 예시하는 것에 지나지 않으며, 본 기술분야의 숙련된 자들에 의해 본 발명의 범위 및 취지로부터 벗어나지 않는 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 상기 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 안테나 구조물로서,
    도전성 안테나 구조물들; 및
    상기 도전성 안테나 구조물들의 부분들 사이에 연결된 주파수 의존 임피던스를 갖는 적어도 하나의 전기 컴포넌트
    를 포함하고,
    상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제1 통신 대역에서 제1 임피던스를 나타내어 상기 안테나 구조물들로 하여금 상기 제1 통신 대역을 커버하는 제1 안테나 모드로 동작할 수 있게 하고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제2 통신 대역에서 상기 제1 임피던스보다 높은 제2 임피던스를 나타내어 상기 안테나 구조물들로 하여금 상기 제2 통신 대역을 커버하는 제2 안테나 모드로 동작할 수 있게 하도록 구성되고, 상기 제2 안테나 모드는 상기 제1 안테나 모드와는 상이한 안테나 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안테나 모드는 역 F형(inverted-F) 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 상기 제2 임피던스를 나타낼 때 역 F형 안테나를 형성하도록 구성되는 안테나 구조물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 상기 제1 임피던스를 나타낼 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성되는 안테나 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 상기 제1 임피던스를 나타낼 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성되는 안테나 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 공진 회로를 포함하는 안테나 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 안테나 구조물들은 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물을 포함하고, 상기 전기 컴포넌트는 상기 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물 내의 갭을 브리지하는 안테나 구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 안테나 모드는 역 F형 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 상기 제2 임피던스를 나타낼 때 역 F형 안테나를 형성하도록 구성되고, 상기 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 적어도 하나의 컴포넌트가 상기 제1 임피던스를 나타낼 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성되며, 상기 제1 임피던스는 상기 제2 임피던스보다 낮은 안테나 구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 제1 안테나 모드에서는 폐쇄되고 상기 제2 안테나 모드에서는 개방되는 스위치를 포함하는 안테나 구조물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도전성 안테나 구조물들은 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 주변 도전성 전자 장치 하우징 구조물 내의 갭을 브리지하는 안테나 구조물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 안테나 모드는 역 F형 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 스위치는 상기 스위치가 개방될 때 역 F형 안테나를 형성하도록 구성되고, 상기 제1 안테나 모드는 슬롯 안테나 모드를 포함하고, 상기 도전성 안테나 구조물들 및 상기 스위치는 상기 스위치가 폐쇄될 때 슬롯 안테나를 형성하도록 구성되는 안테나 구조물.
  11. 전자 장치로서,
    무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 무선 주파수 송수신기 회로망;
    상기 무선 주파수 송수신기 회로망에 연결된 안테나 구조물들; 및
    상기 안테나 구조물들에 연결된 적어도 하나의 전기 컴포넌트
    를 포함하고,
    상기 안테나 구조물들 및 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 전기 컴포넌트가 제1 임피던스를 나타내는 제1 동작 주파수에서 슬롯 안테나 모드로 동작하도록 구성되고, 상기 전기 컴포넌트가 상기 제1 임피던스보다 큰 제2 임피던스를 나타내는 제2 동작 주파수에서 역 F형 안테나 모드로 동작하도록 구성되는 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 스위치를 포함하는 전자 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    제어 회로망을 더 포함하고, 상기 제어 회로망은 상기 무선 주파수 송수신기 회로망이 상기 제1 주파수에서 작동되는 동안 상기 스위치를 폐쇄하도록 구성되고, 상기 무선 주파수 송수신기 회로망이 상기 제2 주파수에서 작동되는 동안 상기 스위치를 개방하도록 구성되는 전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 더 높고, 상기 무선 주파수 송수신기는 셀룰러 전화 송수신기를 포함하는 전자 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 무선 주파수 송수신기 회로망이 탑재되는 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 적어도 하나의 주변 도전성 하우징 부재를 포함하며, 상기 안테나 구조물들 중 적어도 일부는 상기 주변 도전성 하우징 부재의 적어도 일부로 형성되는 전자 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    역 F형 안테나를 위한 접지면의 적어도 일부를 형성하는 도전성 내부 구조물들을 더 포함하고, 상기 역 F형 안테나는 적어도 부분적으로 상기 주변 도전성 하우징 부재로 형성된 주요 안테나 공진 요소 브랜치를 포함하고, 상기 스위치는 상기 스위치가 폐쇄될 때 상기 도전성 내부 구조물들과 상기 주요 안테나 공진 요소 브랜치 사이의 전기 경로를 형성하는 전자 장치.
  17. 전자 장치 내의 조절가능한 안테나에 연결된 무선 주파수 송수신기 회로망을 이용하여 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하기 위한 방법으로서 - 상기 조절가능한 안테나는 도전성 안테나 구조물들 및 적어도 하나의 전기 컴포넌트를 포함함 - ,
    상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제1 통신 대역에서 제1 임피던스를 나타내어 상기 조절가능한 안테나로 하여금 슬롯 안테나 모드로 동작하게 하는 동안, 상기 무선 주파수 송수신기 회로망 및 상기 조절가능한 안테나로 상기 제1 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트가 제2 통신 대역에서 상기 제1 임피던스보다 큰 제2 임피던스를 나타내어 상기 조절가능한 안테나로 하여금 역 F형 안테나 모드로 동작하게 하는 동안, 상기 무선 주파수 송수신기 회로망 및 상기 조절가능한 안테나로 상기 제2 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전자 장치는 제어 회로망을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 상기 제어 회로망에 연결되는 스위치를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제어 회로망에 의해, 상기 제2 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신할 때는 상기 스위치를 개방하고, 상기 제1 통신 대역 내의 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신할 때는 상기 스위치를 폐쇄하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 전자 장치는 제어 회로망을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 복수의 스위치를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제어 회로망에 의해, 상기 안테나를 상기 스위치들 중 하나는 개방되고 상기 스위치들 중 하나는 폐쇄되는 적어도 제1 상태로 하는 단계; 및
    상기 제어 회로망에 의해, 상기 안테나를 상기 스위치들 중 적어도 2개가 개방되는 적어도 제2 상태로 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 전자 장치는 제어 회로망을 포함하고, 상기 적어도 하나의 전기 컴포넌트는 복수의 스위치를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제어 회로망에 의해, 상기 스위치들을 제어하여 상기 안테나를 슬롯 안테나 모드로 하고, 상기 스위치들을 제어하여 상기 안테나를 추가의 슬롯 안테나 모드로 하는 단계를 포함하는 방법.
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