KR20130040203A - 보청기 컴플라이언트 전자기 방출을 위한 기생 소자를 구비하는 안테나 시스템 - Google Patents

보청기 컴플라이언트 전자기 방출을 위한 기생 소자를 구비하는 안테나 시스템 Download PDF

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Abstract

전자기(EM) 필드 완화 시스템은 그라운드 플레인(510), 안테나 소자(502), 및 기생 공진기 소자(504)를 포함한다. 안테나 소자는 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 소정 주파수 대역 내에서 공진하여 적어도 제1 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조되는 무선 주파수(RF) 신호들을 송신 및 수신한다. 기생 공진기 소자는 HAC 측정 플레인 내의 하나 이상의 소정 위치들에서 안테나 소자의 EM 방출들을 완화시키기 위해 그라운드 플레인에 접속되고 안테나 소자로부터 소정 거리(514)에 위치한 적어도 제1 레그(506) 및 제2 레그(508)를 포함한다. 기생 공진기 소자의 제1 레그는 그라운드 플레인을 횡방향으로 분할하는 유효 전계 중간-선(512)의 제1 사이드 상에서 그라운드 플레인에 접속되고, 기생 안테나 소자의 제2 레그는 유효 전계 중간-선의 제2 사이드 상에서 그라운드 플레인에 접속된다.

Description

보청기 컴플라이언트 전자기 방출을 위한 기생 소자를 구비하는 안테나 시스템{ANTENNA SYSTEM WITH PARASITIC ELEMENT FOR HEARING AID COMPLIANT ELECTROMAGNETIC EMISSION}
본 발명은 일반적으로는 무선 주파수(RF) 안테나 시스템들에 관한 것으로, 특히 보청기 컴플라이언트 전자기 방출을 위한 기생 소자를 포함하는 휴대용 통신 디바이스들에 대한 RF 안테나 시스템들에 관한 것이다.
일부 셀룰러 전화기들과 같은 일부 휴대용 통신 디바이스들의 무선 주파수(RF) 송신들은 사용자의 보청기와 간섭될 수 있다. 그러한 간섭은 짜증스럽고/짜증스럽거나 고통스러운 버징(buzzing) 잡음을 유발할 수 있다. 일부 국가들에서, 그러한 간섭을 제한하기 위해 휴대용 통신 디바이스의 이어피스 근처에서 휴대용 통신 디바이스들의 RF 송신들이 특정 전계 및 자계 행태(behavior)를 나타내도록 하는 정부 설계 제한들이 제안되어 왔거나 제안되고 있다.
미합중국에서, 예를 들면 전자환경 적합성(Electromagnetic Compatibility)에 관한 미국 국내표준 협회(ANSI) 공인 표준 위원회 C63은 보청기와, 셀룰러 전화기들과 같은 휴대용 통신 디바이스들 사이의 적합성(compatibility)을 확립하는 표준 ANSI C63.19를 정의하였다. ANSI C63.19는 휴대용 통신 디바이스의 RF 송신들이 휴대용 통신 디바이스의 이어피스의 영역(즉, 대략적으로 통신 디바이스와 함께 사용하는 동안에 사람의 보청기가 위치하게 될 장소)에서 특정 특성들을 가지고 있어야 한다는 것을 지정하고 있다. 더 구체적으로는, ANSI C63.19는 휴대용 통신 디바이스 RF 송신에 의해 생성된 전계 및 자계가 휴대용 통신 디바이스의 이어피스에 근접하여 소정 임계들보다 낮아야 한다는 것을 지정하고 있다. 휴대용 통신 디바이스의 이어피스에 근접한 전계 및 자계가 RF 송신 전계 및 자계들의 전체 감소에 의해 감소될 수 있지만, 그러한 감소된 전계 및 자계를 유지하는 것은 휴대용 통신 디바이스의 송신 및 수신 효율에 크게 영향을 미친다.
그러므로, 휴대용 통신 디바이스의 송신 및 수신 효율에 크게 영향을 미치지 않으면서도 그 이어피스 근처에서 제한된 전계 및 자계 행태를 생성하는 휴대용 통신 디바이스에 대한 RF 안테나 시스템을 개발할 기회가 존재한다. 또한, 다른 바람직한 특징들 및 특성들은 첨부된 도면들 및 본 개시의 이러한 배경과 함께 고려되는 후속되는 상세한 설명 및 첨부된 청구항들로부터 명백하게 될 것이다.
첨부된 도면들에서, 참조번호들은 분리된 도면들 전체에 걸쳐 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소들을 지칭하고, 이하의 상세한 설명과 함께 명세서에 포함되며 그 일부를 형성하고, 본 발명에 따른 다양한 실시예들을 예시하며 다양한 원리들 및 장점들을 설명하는 데 도움이 된다.
도 1a는 휴대용 통신 디바이스의 이어피스 스피커 위의 미국국내 표준 협회(ANSI) C63.19 측정 플레인의 공간 위치를 나타내는 종래 휴대용 통신 디바이스의 우측 평면도이다.
도 1b는 휴대용 통신 디바이스의 이어피스 스피커 위에 ANSI C63.19 측정 플레인의 오버레이(overlay)를 가지는 도 1a의 종래 휴대용 통신 디바이스의 전방 평면도이다.
도 2는 실시예들에 따른 전자기(EM) 필드 완화 시스템을 포함하는 휴대용 통신 디바이스의 블록도이다.
도 3은 제1 실시예에 따라 활용 동안에 홀딩되는 제1 휴대용 통신 디바이스의 전방 상부 우측 투시도이다.
도 4는 제1 실시예에 따라 활용 동안에 홀딩되는 제2 휴대용 통신 디바이스의 전방 상부 우측 투시도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템을 도시하는 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 내부 구조의 일부의 후방 기저부 우측 투시도이다.
도 6a, 6b 및 6c는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템의 수 개의 변동들을 도시하는 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 내부 구조의 일부의 후방 평면도들이다.
도 7은 안테나 시스템의 그라운드 플레인이 비대칭인 경우에 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템을 도시하는 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 내부 구조의 일부의 후방 평면도이다.
도 8a는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템을 도시하는 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 내부 구조의 일부의 전방 상부 좌측 투시도로서, EM 필드 완화 시스템의 기생 공진기 소자는 그라운드 플레인의 배터리 측 상에 마운팅되고, 배터리는 부분 컷어웨이(cutaway)로 도시되어 있다.
도 8b는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템을 도시하는 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 내부 구조의 일부의 전방 상부 좌측 투시도로서, EM 필드 완화 시스템의 기생 공진기 소자는 그라운드 플레인의 키패드 측 상에 마운팅되고, 키패드는 부분 컷어웨이로 도시되어 있다.
도 9는 제1 실시예에 따른 도 5의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 안테나 소자의 자유공간 리턴 손실의 그래프이다.
도 10은 제1 실시예에 따라 기생 공진기 소자를 가지는 경우 및 그렇지 않은 경우에 도 5의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 입력 임피던스의 스미스(Smith) 차트 플롯이다.
도 11a는 제1 실시예에 따른 도 5의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 전계 플롯의 그래프이다.
도 11b는 제1 실시예에 따른 도 5의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 자계 플롯의 그래프이다.
도 12a는 제1 실시예(기생 공진기 소자를 포함함)에 따른 도 5의 EM 필드 완화 시스템의 보청기 컴플라이언트(Hearing Aid Compliant; HAC) 측정 플레인에서의 전계 그래디언트 다이어그램이다.
도 12b는 제1 실시예(기생 공진기 소자를 포함함)에 따른 도 5의 EM 필드 완화 시스템의 HAC 측정 플레인에서의 자계 그래디언트 다이어그램이다.
도 13a는 제1 실시예에 따른 도 5의 EM 필드 완화 시스템의 기생 공진기 소자를 가지지 않는 안테나 시스템의 HAC 측정 플레인에서의 전계 그래디언트 다이어그램이다.
도 13b는 제1 실시예에 따른 도 5의 EM 필드 완화 시스템의 기생 공진기 소자를 가지지 않는 안테나 시스템의 HAC 측정 플레인에서의 자계 그래디언트 다이어그램이다.
도 14는 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템을 도시하는 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 내부 구조의 일부의 후방 기저부 우측 투시도이다.
도 15는 제2 실시예에 따른 도 14의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 안테나 소자의 자유공간 리턴 손실의 그래프이다.
도 16은 제2 실시예에 따라 기생 공진기를 가지는 경우 및 그렇지 않은 경우에 도 14의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 입력 임피던스의 스미스 차트 플롯이다.
도 17은 제2 실시예에 따른 도 14의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 전계 플롯의 그래프이다.
도 18은 제2 실시예에 따른 도 14의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 자계 플롯의 그래프이다.
도 19는 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 기저부 우측 투시도이다.
도 20은 도 19에 도시된 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 안테나 소자의 자유공간 리턴 손실의 그래프이다.
도 21은 도 19에 도시된 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 입력 임피던스의 스미스 차트 플롯이다.
도 22a는 도 19에 도시된 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 전계 플롯의 그래프이다.
도 22b는 도 19에 도시된 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 자계 플롯의 그래프이다.
도 23a는 제4 실시예의 제1 대안에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 평면도이다.
도 23b는 제4 실시예의 제2 대안에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 평면도이다.
도 23c는 제4 실시예의 제3 대안에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 평면도이다.
도 24a는 도 23a, 23b 및 23c에 도시된 제4 실시예의 대안들에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 전계 플롯의 그래프이다.
도 24b는 도 23a, 23b 및 23c에 도시된 제4 실시예의 대안들에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 자계 플롯의 그래프이다.
도 25는 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 평면도이다.
도 26a는 도 25에 도시된 기생 공진기 소자의 다양한 위치들에서 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 전계 플롯의 그래프이다.
도 26b는 도 25에 도시된 제2 소자의 다양한 위치들에서 제4 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 자계 플롯의 그래프이다.
도 27은 제5 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 기저부 우측 투시도이다.
도 28은 제6 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 기저부 우측 투시도이다.
도 29a는 도 27 및 28에 도시된 제5 및 제6 실시예들에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 전계 플롯의 그래프이다.
도 29b는 도 27 및 28에 도시된 제5 및 제6 실시예들에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 자유공간 자계 플롯의 그래프이다.
도 30은 제7 실시예에 따른 도 2의 휴대용 통신 디바이스의 EM 필드 완화 시스템의 후방 기저부 우측 투시도이다.
숙련자들이라면 도면들의 구성요소들이 단순성 및 명백성을 위해 예시되어 있고 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아닐 수 있다는 것을 잘 알고 있을 것이다. 예를 들면, 도면들의 일부 구성요소들의 치수들은 다른 구성요소들에 비해 과장되어 본 발명의 실시예들의 이해를 개선하는데 도움을 준다.
본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명하기에 앞서서, 실시예들은 주로 안테나 시스템들에 관련된 장치 컴포넌트들의 조합에 대한 것임을 알아야 한다. 따라서, 장치 컴포넌트들은 적절한 경우에 도면들에서 종래의 심볼들에 의해 표현되어 있고, 본 상세한 설명의 이점을 가지는 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 용이하게 명백한 세부사항들로 본 개시를 모호하게 하지 않도록 하기 위해 본 발명의 실시예들을 이해하는 것에 관련된 일부 특정 세부사항들만을 도시하고 있다.
보청기 컴플라이언트(HAC) 측정 플레인(즉, EM 필드 완화 시스템) 내의 하나 이상의 소정 위치들에서 완화된 EM 방출들을 가지는 EM 필드의 생성을 위한 시스템은 그라운드 플레인, 안테나 소자, 및 기생 공진기 소자를 포함한다. 그라운드 플레인은 그라운드 플레인을 제1 사이드 및 제2 사이드로 횡방향으로 분할하는 유효 전계 중간-선을 포함한다. 안테나 소자는 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 소정 주파수 대역 내에서 공진하여 상기 적어도 하나의 소정 제1 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조된 무선 주파수(RF) 신호들을 송신 및 수신하기 위한 EM 필드 방출들을 생성한다. 기생 공진기 소자는 또한 그라운드 플레인에 결합되고, 제1 안테나 소자로부터 소정 거리에 위치한다. 기생 공진기 소자의 제1 레그(leg)는 그라운드 플레인의 제1 사이드에 접속되고 기생 공진기 소자의 제2 레그는 그라운드 플레인의 제2 사이드에 접속된다.
또한, RF 신호들의 송신 및 수신을 위한 휴대용 통신 디바이스가 제공된다. 휴대용 전자 디바이스는 이어피스 스피커, 인쇄회로기판(PCB), 안테나 소자, 기생 공진기 소자, 트랜시버 회로, 및 컨트롤러를 포함한다. 이어피스 스피커는 오디오 신호들을 생성하고 오디오 신호들을 가청 출력으로서 제공한다. PCB는 휴대용 통신 디바이스의 소자들에 대한 상호접속을 제공한다. PCB는 또한 휴대용 전자 디바이스에 대한 그라운드 플레인을 확립한다. 안테나 소자는 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 소정 주파수 대역 내에서 액티브하게 공진하여 이 적어도 하나의 소정 제1 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조된 RF 신호들을 송신 및 수신한다. 기생 공진기 소자는 그라운드 플레인의 유효 전계 중간-선의 어느 하나의 횡방향 사이드 상의 그라운드 플레인에 접속되는 적어도 제1 레그 및 제2 레그를 가지고 있고, 제1 안테나 소자로부터 소정 거리에 위치한다. 기생 안테나 소자는 이어피스 스피커 위의 보청기 컴플라이언트(HAC) 측정 플레인의 위치들에서 전자기 방출들을 완화시키도록 추가적인 공진을 생성한다. 트랜시버 회로는 안테나 소자 및 PCB의 그라운드 플레인에 결합되고, 안테나 소자로부터의 송신을 위한 신호들을 RF 신호들로서 변조하기 위한 송신기 회로 및 안테나 소자에 의해 수신된 RF 신호들을 복조하여 복조된 신호들을 생성하기 위한 수신기 회로를 포함한다. 컨트롤러는 변조를 위해 신호들을 송신기 회로에 제공하고 수신기 회로로부터 복조된 신호들을 수신하기 위해 트랜시버 회로에 결합된다. 컨트롤러는 또한 이어피스 스피커로부터 제공되는 오디오 신호들의 생성을 위해 신호들을 이어피스 스피커에 제공하기 위해 이어피스 스피커에 결합된다.
뿐만 아니라, RF 신호들의 송신 및 수신을 위한 또 하나의 휴대용 통신 디바이스가 제공된다. 이러한 휴대용 통신 디바이스는 그라운드 플레인 및 전자기(EM) 필드 완화 구성을 포함한다. EM 필드 완화 구성은 액티브 안테나 소자 및 패시브 기생 공진기 소자를 포함한다. 액티브 안테나 소자는 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 소정 주파수 대역 내에서 공진하여 이 적어도 하나의 소정 제1 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조된 RF 신호들을 송신하고 수신한다. 패시브 기생 공진기 소자는 또한 그라운드 플레인에 결합된다. 패시브 기생 공진기는 제1 안테나 소자로부터 소정 거리에 위치하고, 제1 안테나 소자의 원계(far-field) 공진 패턴에 크게 영향을 미치지 않고 휴대용 통신 디바이스의 이어피스 스피커 위의 안테나 소자의 근계(near-field) 공진 패턴을 완화시킨다.
이러한 상세한 설명은 사실상 단지 예에 불과하고 본 발명 또는 본 발명의 어플리케이션 및 이용들을 제한하려는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 상기 배경 또는 상세한 설명에 제시된 임의의 이론에 의해 제한되려는 것은 아니다.
미합중국에서, 전자환경 적합성에 대한 미국 국내표준 협회(ANSI) 공인 표준 위원회 C63은 보청기들과 셀룰러 전화기들과 같은 휴대용 통신 디바이스들 사이의 적합성을 확립하는 표준 ANSI C63.19를 정의했다. ANSI C63.19는, 휴대용 통신 디바이스의 RF 송신들과 같은 휴대용 통신 디바이스의 전자기(EM) 방출들이 휴대용 통신 디바이스의 이어피스의 영역 위에서(즉, 휴대용 통신 디바이스의 이용 동안에 사람의 보청기가 위치하게 될 근접한 영역 위에서) 특정 특성들을 가져야 하는 것을 지정하고 있다. 더 구체적으로는, ANSI C63.19는, 휴대용 통신 디바이스 RF 송신들에 의해 생성된 전계 및 자계가 휴대용 통신 디바이스의 이어피스 위의 위치들에서 소정 특성들에 따라야 하는 것을 지정하고 있다. 도 1a 및 1b를 참조하면, ANSI C63.19의 스펙들이 그래픽적으로 도시되어 있고, 도 1a는 셀룰러 폰의 측면 평면도를 도시하고 있으며 도 1b는 셀룰러 폰의 전방 평면도를 도시하고 있다.
도 1a를 참조하면, 측면 평면도(100)는 하우징(106)을 가지는 셀룰러 전화기(104) 또는 다른 휴대용 통신 디바이스의 이어피스 부분(102)을 도시하고 있다. 디스플레이(107), 키패드(108)의 키들 및 셀룰러 전화기(104)의 마이크로폰 부분(109)도 하우징(106) 상에 장착되어 있다. 기준 플레인(110)이 이어피스 부분(102)에 평행하게, 그리고 그 위에 도시되어 있다. 플레인(120)이 기준 플레인(110)의 15 밀리미터 위에(즉, 도 1a에 도시된 바와 같이 이어피스 부분(102) 위에 및 z-축을 따라) 정의되어 있다. 셀룰러 전화기(104)의 RF 송신들의 전계 및 자계의 측정이 플레인(120)에서 수행되어, ANSI C63.19에 따른 보청기 적합성을 결정한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 셀룰러 폰(104)의 전방 평면도(150), 및 이어피스 부분(102)의 15 밀리미터 위의 플레인(120)에서 5 센티미터 x 5 센티미터 측정 플레인(155)을 도시하고 있다. 측정 플레인(155)은, 측정 플레인(155)의 중앙선(160)이 이어피스 부분(102)의 중앙선 위에 위치하도록, 이어피스 부분(102)의 하우징 개구 뒤에 위치한 이어피스 스피커 위에 중심을 두고 있다. 측정 플레인(155)은 8개의 외부 컴플라이언스 그리드들(165) 및 하나의 중앙 컴플라이언스 그리드(175)를 포함하는 9개의 컴플라이언스 그리드들로 분할된다. 셀룰러 전화기(104)의 컴플라이언스는 셀룰러 전화기(104)가 송신하고 있는 경우에, 컴플라이언스 그리드들(165, 175)의 각각에서 RF 방출들의 전계 및 자계들(즉, RF 송신들의 전계 및 자계들)을 측정함으로써 결정된다. ANSI C63.19 표준 측정 스킴에 따라, 이하의 제한들을 가지고서 전계 및 자계 측정들의 각각에 대해 3개까지의 배제 그리드들이 허용된다: (1) 중앙 컴플라이언스 그리드(175)는 배제불가능하고, (2) 전계 측정들을 위한 6개의 비-배제되는 그리드들의 적어도 4개는 자계 측정들을 위한 6개의 비-배제 그리드들과 공통되어야 하며, (3) 배제된 그리드들의 각각은 배제된 그리드들의 또 하나에 접속되어야 된다. 그러므로, 이전에 제시된 3개의 HAC 제한들에 따라 선택된 바와 같은 9개의 컴플라이언스 그리드들(165, 175) 중 적어도 6개가 전계 및 자계 측정들에 대해 컴플라이언스 상태에 있다면, 셀룰러 전화기(104)는 ANSI C63.19 표준에 따르는 것으로 결정된다. 추가적으로, 무선 디바이스 제조자들과 같은 휴대용 통신 디바이스 제조자들은 ANSI C63.19 표준에 대한 특정 셀룰러 전화기의 컴플라이언스를 그들의 라벨링에 표시할 수 있다. 무선 디바이스의 라벨 상에 나타나는 'M' 레이팅 번호(예를 들면, 'M3', 'M4')는 무선 디바이스의 RF 방출 레벨을 지칭하고, 디바이스가 그 마이크로폰 모드에서 보청기와 함께 이용하기 위해 의도되어 있다는 것을 의미한다. 디바이스 상의 'M' 레이팅 번호가 높을수록, 디바이스를 보청기와 함께 이용할 수 있을 가능성이 높고, 여기에서 'M3'은 보청기 컴플라이언스에 대한 임계이다(즉, 'M1' 또는 'M2' 레이팅을 가지는 무선 디바이스는 보청기들과 함께 이용하기에 충분히 컴플라이언트하지 않은 것으로 간주된다).
셀룰러 전화기들과 같은 휴대용 통신 디바이스들은 다양한 RF 대역들에서 무선 주파수(RF) 신호들을 수신하고 송신하기 위해 안테나 시스템들을 활용한다. 종래의 다이폴 및 루프 안테나들은 휴대용 통신 디바이스의 섀시에 최소의 커플링을 가지고 있고 밸런싱된 RF 구동을 제공한다. 여기에 기재된 실시예들에서, 차동 다이폴은 주 방사기로서 채용되고, 그라운드 플레인의 에지들을 따라 전계의 집중을 야기하는 그라운드 플레인 상의 전류 분포를 가지고 있다. 이러한 효과는 HAC 컴플라이언스를 보장하지 못하지만, HAC 그리드 배제의 이용 및 이들 필드들의 비대칭을 야기하는 섭동(perturbation)을 통해 HAC 컴플라이언스를 달성하는데 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 블록도는 고유 전류 및 필드 분포에 의해 넓은 대역폭 응답 및 보청기 컴플라이언스 양쪽 모두를 제공하는 차동 구동형 액티브 안테나를 포함하는 전자기(EM) 필드 완화 시스템(202)을 활용하는 제1 실시예에 따른, 셀룰러 전화기와 같은 휴대용 통신 디바이스(200)를 도시하고 있다. EM 필드 완화 시스템(202)의 액티브 안테나는 셀룰러, WiFi 또는 WiMAX 신호들과 같은 무선 주파수(RF) 신호들을 수신 및 송신하기 위해 휴대용 통신 디바이스(200)에 의해 활용된다. 트랜시버 회로(204)는 본 기술분야의 숙련자들에 익숙한 방식으로 수신기 회로 및 송신기 회로를 포함한다. 수신기 회로는 EM 필드 완화 시스템(202)의 액티브 안테나에 의해 수신된 RF 신호들을 복조하여 디코딩함으로써 정보를 도출하고, 휴대용 통신 디바이스(200)의 기능(들)에 따른 이용을 위해 컨트롤러(206)에 결합된다. 휴대용 통신 디바이스(200)는 셀룰러 전화기로서 도시되어 있지만, 휴대용 통신 디바이스는 임의의 통신 디바이스로서 구현될 수 있고, 여기에서 디바이스의 이어피스는 휴대용 통신 디바이스(200)의 하나 이상의 동작 모드들 동안에 사용자의 귀 근처에 놓여진다.
컨트롤러(206)는 또한 EM 필드 완화 시스템(202)의 액티브 안테나로부터의 송신을 위해 정보를 인코딩하여 RF 신호들로 변조하기 위한 트랜시버 회로(204)의 송신기 회로에 정보를 제공한다. 본 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(206)는 통상적으로 메모리 디바이스(208) 및 사용자 인터페이스(210)에 결합되어, 휴대용 통신 디바이스(200)의 기능들을 수행한다. 전력 제어 회로(212)는 배터리(213)에 결합되고, 적절한 동작 전압 및 전류를 생성하여 컨트롤러(206), 트랜시버 회로(204) 및/또는 사용자 인터페이스(210)와 같은 휴대용 통신 디바이스(200)의 컴포넌트들에게 제공한다. 이러한 실시예에서, 사용자 인터페이스(210)는 마이크로폰(216), 이어피스 스피커(218), 핸즈프리 스피커(220), 디스플레이(107), 및 예를 들면 키패드(108)를 포함하는 하나 이상의 키 입력들(224)을 포함한다.
본 실시예에 따르면, 이어피스 스피커(218)는 전형적인 동작 동안에 휴대용 통신 디바이스(200)의 동작을 위해 오디오 출력을 제공한다. 제1 실시예에 따르면, 휴대용 통신 디바이스(200)의 EM 필드 완화 시스템(202)은 휴대용 통신 디바이스(200)의 동작 동안에 보청기 컴플라이언트 전자기 방출들을 제공한다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 통상적인 동작 동안의 휴대용 통신 디바이스(200)의 배향은 휴대용 통신 디바이스(200)의 "캔디 바" 언힌지형(unhinged) 하우징(304) 내의 개구(302)를 사용자의 귀(306)에 근접하여 배치하고, 개구(302)는 개구(302) 뒤에 위치한 이어피스 스피커(218)로부터의 오디오 출력을 사용자의 귀(306)에 제공한다. 유사하게, 하우징(304) 내의 개구(308)는 하우징(304)의 기저부 부분(310)에 위치한 개구(308) 뒤에 위치한 마이크로폰(216)에 사용자의 스피치를 오디오 입력으로서 제공한다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 통상적인 동작 동안에 힌지형(hinged) "클램셸" 하우징(400) 내에 엔클로징된 휴대용 통신 디바이스(200)의 배향은 하우징(400) 내의 개구(402)를 사용자의 귀(406)에 근접하여 배치하고, 개구(402)는 개구(402) 뒤에 위치한 이어피스 스피커(218)로부터의 오디오 출력을 사용자의 귀(406)에 제공한다. 제1 실시예에 따르면, 하우징(400) 내에 위치한 EM 필드 완화 시스템(202)은 또한 휴대용 통신 디바이스(200)의 동작 동안에 보청기 컴플라이언트 전자기 방출들을 제공한다. 뿐만 아니라, 하우징(400) 내의 개구(408)는 하우징(400)의 기저부 부분(410) 내의 개구(408) 뒤에 위치한 마이크로폰(216)에 사용자의 스피치를 오디오 입력으로서 제공한다.
휴대용 통신 디바이스(200)의 주 안테나(즉, 액티브 안테나 소자)가 하우징(304, 400)의 기저부 부분(310, 410) 내에 위치하지만, 액티브 안테나 소자를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)은 휴대용 통신 디바이스(200)가 보청기 컴플라이언트가 되도록 하기 위해, 이어피스 스피커(218)를 위한 개구(302, 402)에 근접한 전자기 방출들을 완화시킬 수 있어야 한다. 액티브 안테나 소자로부터 먼(즉, 하우징(304, 400)내의 개구(302, 402)에 근접한) 소정 위치에서 액티브 안테나 소자의 전자기 방출들을 감소시키도록 활용될 수 있는 액티브 안테나 소자를 활용하는 3가지 종류의 설계 기술들이 있다. 제1 기술은 휴대용 통신 디바이스(200)의 액티브 안테나 소자에 의해 생성된 전자기 방출들을 차단시키도록(disrupt) 그 소정 위치에 또는 그 근처에 액티브 소자를 제공하는 액티브 제거 기술이다. 제2 기술은 감소된 전자기 방출들이 안테나 설계의 결과인 안테나 시스템 설계 기술이다. 제3 기술은 액티브 안테나 소자에 응답하여 결정되는 하우징 크기 및/또는 EM 필드 완화 시스템을 제공하는 섀시 기술이다(즉, 여기에서 EM 필드 완화 시스템의 기생 공진기 소자의 위치 및/또는 하우징 크기는 액티브 안테나 소자의 EM 방출들에 응답하여 결정된다). 기생 공진기 소자로부터 그 소정 위치까지의 거리는 액티브 안테나 소자의 송신 파장 및 액티브 안테나 소자로부터의 기생 공진기 소자의 거리(예를 들면, 파장의 1/4)에 응답하여 결정되어, 그 소정 위치에서 완화된 전자기 방출들을 제공한다.
도 5를 참조하면, 휴대용 통신 디바이스(200)의 후방 기저부 우측 투시도(500)는 이러한 제3 기술을 활용하는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)을 도시하고 있다. 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(504)를 포함한다. 안테나 소자(502)는 하우징(304, 400, 도 3 및 4)의 기저부 부분(310, 410) 내에 마운팅된다. 안테나 소자(502)는 하나 이상의 소정 주파수 대역들 내에서 공진하도록 구동되어 그 소정 주파수 대역(들) 내에서 RF 신호들을 송신하고 수신하는 차동 구동형 액티브 다이폴 안테나 소자이다. 휴대용 통신 디바이스(200)가 셀룰러 주파수들 상에서 동작하는 경우에, 소정 주파수 대역들 중 하나는 1900MHz에 또는 그 근처에 있을 수 있다(예를 들면, 미합중국에서의 셀룰러 주파수들은 800MHz, 1700MHz 및 1900MHz이다).
기생 평면 역 F형 소자(parasitic planar inverted F element)(PIFA 소자와 유사함)와 같은 기생 공진기 소자(504)는 기생 공진기 소자(504)의 암(505)을 PCB, 도전성 섀시 부분들, 배터리 및 주 실드 캔들(major shield cans)에 의해 확립된 그라운드 플레인(510)에 접속하기 위해 인쇄 회로 보드(PCB)에 결합되는 제1 레그 및 제2 레그(즉, 제1 레그(506) 및 제2 레그(508))를 가지고 있다. 기생 공진기 소자(504)의 제1 레그(506)는 그라운드 플레인(510)의 유효 중간-선(512)의 제1 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속되고, 기생 공진기 소자(504)의 제2 레그(508)는 그라운드 플레인(510)의 유효 중간-선(512)의 제2 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속되며, 여기에서 제1 사이드 및 제2 사이드는 도 5에 도시된 바와 같이 x-축 방향으로 그라운드 플레인(510)에 따라 횡방향으로 측정된다.
뿐만 아니라, 기생 공진기 소자(504)는 안테나 소자(502)로부터 소정 거리(514)에 위치한다. 소정 거리(514)는 이어피스 스피커(218)(제1 실시예에 따라, 이어피스 스피커(218)가 기생 공진기 소자(504)로부터 PCB의 반대 사이드 상에 있으므로 도 5에 점선 형태로 도시됨) 근처에서 안테나 소자(502)의 근계 공진 패턴에 영향을 미치는데 필요한 안테나 소자(502)와 기생 공진기 소자(504) 사이의 거리이고, 여기에서 소정 거리(514)는 안테나 소자(502)의 유효 파장, 및 그라운드 플레인(510)과 기생 공진기 소자(504)의 커플링과 관련된다. 기생 공진기 소자(504)를 안테나 소자(502)로부터 소정 거리(514)에 배치함으로써, 기생 공진기 소자(504)는 이어피스 스피커(218)의 출력 근처에서 보청기 컴플라이언트(HAC) 측정 플레인(155) 내에서 제1 안테나 소자(502)의 전자기 방출들과의 상쇄 간섭(destructive interference)을 생성하고, 그럼으로써 이전에 제시된 전계 및 자계 배제 제한들에 따라 그리드들(165, 175) 내에서 보청기 컴플라이언스를 확립하기 위해 HAC 측정 플레인(155) 내에서 EM 필드을 완화시킨다. 이 도(500)에서, 그라운드 플레인 길이(515)는 대략 100 밀리미터이고, 소정 거리(514)는 대략 35 밀리미터이며 EM 필드 완화 시스템(202)의 기생 공진기 소자(504)에 의한 그라운드 플레인(510) 상의 유도된 전류들의 차단으로 인해 HAC 측정 플레인(155)에서 안테나 소자(502)의 EM 필드 방출들에서 섭동을 유발시키는데 필요한 기생 공진기 소자(504)의 위치에 응답하여 결정된다. 암(505)이 통상적으로 대략 1/4 파장이지만, 일부 경우들에서 기생 공진기 소자(504)의 암(505)은 관련 보청기 컴플라이언스 규정들의 준수를 위해 HAC 측정 플레인(155)에서 EM 필드들의 필요한 상쇄 간섭을 생성하기 위해 길어지거나, 구부러지거나 (집중(lumped) 인덕터 또는 나선형 코일 중 어느 하나에 의해) 유도성 부하가 주어질 필요가 있다(예를 들면 암(505)의 길이를 가변시키거나 암(505)을 구부림으로써 기생 공진기 소자(504)를 튜닝함).
도 6a, 6b 및 6c를 참조하면, 각각의 후방 평면도들(602, 622, 642)은 제1 실시예에 따라 EM 필드 완화 시스템(202)의 3개의 변동들을 가지는 인쇄 회로 보드(PCB)에 의해 확립된 그라운드 플레인(510)을 보여주는 휴대용 통신 디바이스(200)의 내부 구조의 일부를 도시하고 있다. 도 6a, 6b 및 6c의 각각에서 기생 공진기 소자(604, 624, 644)는 각각의 제1 레그(606, 626, 646)가 유효 중간-선(512)의 제1 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속하고 제2 레그(608, 628, 648)가 유효 중간-선(512)의 제2 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속하도록 그라운드 플레인(510)의 유효 중간-선(512)의 양쪽에 걸쳐 있지만, 기생 공진기 소자(604, 624, 644)는 유효 중간-선(512) 위에 중심을 둘 필요가 없다. 예를 들면, 도 6a에서, 기생 공진기 소자(604)는 유효 중간-선(512)으로부터 제2 레그(608)보다 훨씬 더 먼 제1 레그(606)를 가지고 있다. 다르게는, 도 6b의 제2 안테나 소자(624)는 제2 레그(628)보다 유효 중간-선(512)에 훨씬 더 근접한 제1 레그(626)를 가지고 있다. 도 6c에서, 기생 공진기 소자(644)는 그라운드 플레인의 유효 중간-선(512)으로부터 동일거리인 제1 레그(646) 및 제2 레그(648)를 가지고 있다. 그러므로, 제1 실시예에 따르면, 제1 레그(606, 626, 646)는 유효 중간-선(512)의 하나의 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속하는데 대해, 제2 레그(608, 628, 648)는 유효 중간-선(512)의 반대 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속된다. 그럼에도 불구하고, 기생 공진기 소자(604, 624, 644)가 제1 안테나 소자(502)로부터 소정 거리(514)에 위치하기만 한다면, 유효 중간-선(512)으로부터 제1 레그(606, 626, 646)의 거리 및 제2 레그(608, 628, 648)의 거리는 반드시 동일할 필요는 없다.
도 7을 참조하면, 휴대용 통신 디바이스(200)의 일부의 후방 평면도(700)는 비-대칭 그라운드 플레인(705)을 도시하고 있다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 유효 중간-선(710)은 그라운드 플레인의 전계의 실효 중간-선이고 반드시 평면 중간-선(715)일 필요는 없다. 기생 안테나 소자의 레그들이 그라운드 플레인(705)의 평면 중간-선(715)의 어느 하나의 사이드 상에 존재하지 않더라도, 기생 공진기 소자(720)는 유효 중간-선(710)의 양쪽에 걸쳐 있다.
다음으로, 도 8a 및 8b를 참조하면, 전방 상부 좌측 부분-컷어웨이 투시도들(802 및 804) 각각은 기생 공진기 소자(810, 820)가 PCB-확립된 그라운드 플레인(510)의 어느 하나의 사이드(즉, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이 z-축 방향으로 그라운드 플레인(510)의 어느 하나의 사이드) 상에 배치될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 그러므로, 기생 공진기 소자(810)는 도 8a에 도시된 바와 같이 배터리(213)를 향하는 그라운드 플레인(510)의 사이드 상에 위치하거나 도 8b에 도시된 바와 같이 기생 공진기 소자(820)가 키패드(108)를 향하는 그라운드 플레인(510)의 사이드 상에 위치할 수 있지만, 기생 공진기 소자(504)의 바람직한 배치는 이어피스 스피커(218)가 위치하는 그라운드 플레인(510)의 사이드(즉, 도 8b에 도시된 바와 같이 키패드(108)를 향하는 그라운드 플레인(510)의 사이드) 상이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 리턴 손실을 보여주는 그래프(900)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 902) 상에 플롯팅되고, 리턴 손실(음의 dB 단위)은 세로좌표(즉, y-축, 904) 상에 플롯팅된다. 단지 액티브 다이폴 안테나 소자(502)를 구비하는 안테나 시스템의 자유공간 리턴 손실은 라인(910) 상에 도시되어 있고 1850MHz의 주파수, 즉 다수의 셀룰러 전화기 시스템에 활용되는 주파수에서 또는 그 주위에서 양호한 응답을 가지고 있다. 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(504, 도 5)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답은 라인(920)에 의해 도시되어 있고 이 또한 1850MHz 주파수 또는 그 주위에서 양호한 응답을 가지고 있다.
도 10은 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 공진의 스미스 차트 플롯(1000)을 도시하고 있다. 스미스 차트 플롯(1000)은 단지 액티브 다이폴 안테나 소자(502)를 구비하는 안테나 시스템의 공진을 원들(1010)에 의해, 그리고 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(504)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답을 X들(1015)에 의해 도시하고 있고, 기생 공진기 소자(504)로 인해 플롯(1000) 상의 위치(1020)에서 1850MHz 주파수 또는 그 주위에서의 추가적인 공진을 더 명백하게 보여주고 있다.
도 11a는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 전계 플롯의 그래프(1100)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 1102) 상에서 플롯팅되고, 전계 세기(미터당 볼트 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 1104) 상에 플롯팅된다. 단지 액티브 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(1110) 상에 도시되어 있다. 커브(1120)는 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(504)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 커브(1120) 상의 위치(1125)에서 및 그 주위에 도시된 바와 같이 1850MHz 주파수 또는 그 주위에서 양호한 응답을 가지고 있다. 기준 라인(1130)은 보청기 컴플라이언스(HAC) 전계의 상한을 나타낸다. 그러므로, 도 11a로부터, 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 기생 공진기 소자(504)로부터의 추가 공진이 전계 방출들을 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원하기 위해 안테나 소자(502)의 전자기 방출들을 완화시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 11b는 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 자계 세기의 유사한 그래프(1150)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 1152) 상에 플롯팅되고, 자계 세기(미터당 암페어 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 1154) 상에 플롯팅된다. 단지 액티브 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(1160) 상에 도시되어 있다. 커브(1170)는 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(504)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있고, 커브(1170) 상의 위치(1175)에 또는 그 주위에 도시된 바와 같이, 1850MHz 주파수 또는 그 주위에서 양호한 응답을 가지고 있다. 기준 라인(1180)은 보청기 컴플라이언스(HAC) 자계의 상한을 나타낸다. 그래프(1100, 도 11a)와 유사하게, 자유공간 자계 플롯(1150)의 정보는 어떠한 미스매치 손실도 고려하지 않는다. 그러한 미스매치 손실이 고려되지 않더라도, HAC 자계 기준(1180) 아래인 커브(1170) 상의 자계 값들이 1850 MHz 주파수 또는 그 주위에서의 셀룰러 주파수들에 대해 얻어진다.
도 12a를 참조하면, 전계 그래디언트 다이어그램(1210)은 이어피스 스피커(218) 위의 HAC 측정 플레인(155)에서 제1 실시예(도 5)에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 유사하게, 도 12b는 HAC 측정 플레인(155)에서 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하는 자계 그래디언트 다이어그램(1250)을 도시하고 있다. EM 필드 완화 시스템은 차동 구동형 다이폴 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(504) 양쪽 모두를 포함한다. HAC 측정 플레인(155)에서 보청기 컴플라이언스를 위한 최대 전계 및 자계들을 결정하기 위해, 이전에 설명된 HAC 그리드 배체 제한들에 따라 3개의 그리드들이 배제된다(즉, 중앙 그리드(175)는 배제가능하지 않고, 각 배제된 그리드는 적어도 하나의 다른 배제된 그리드에 접속되며, 비-배제된 그리드들의 적어도 4개는 자계 비-배제된 그리드들 및 전계 비-배제된 그리드들 양쪽에 공통이다). 전계 그래디언트 다이어그램(1210) 및 자계 그래디언트 다이어그램(1250) 양쪽에서, 좌측 칼럼의 3개의 그리드들은 X들(1220)에 의해 표시된 바와 같이 배제된다. 그러므로, 이들 3개의 그리드들을 배제한 후에, 보청기 컴플라이언스 결정을 위한 최대 전계는 하위 우측 그리드(165, 도 12a)를 통과하는 그래디언트를 따르고, 보청기 컴플라이언스 결정을 위한 최대 자계는 중앙 그리드(175, 도 12b) 내에 있는 그래디언트를 따른다.
도 13a에 도시된 전계 그래디언트 다이어그램(1310)은 단지 차동 피딩된 다이폴 안테나 소자를 구비하는 안테나 시스템의 HAC 측정 플레인(155) 내의 전계를 도시하고 있다. 유사하게, 도 13b에서, 자계 그래디언트 다이어그램(1350)은 단지 차동 피딩된 다이폴 안테나 소자를 구비하는 안테나 시스템의 HAC 측정 플레인(155) 내의 자계를 도시하고 있다. HAC 배제 규칙들을 이용하여, 우측 칼럼의 3개의 그리드들은 전계 그래디언트 다이어그램(1310)으로부터 배제되고, 최상부 중앙, 최상부 우측 및 중간 우측 그리드들은 자계 그래디언트 다이어그램(1350)으로부터 배제된다. 그러므로, 보청기 컴플라이언스 결정을 위한 최대 전계는 좌측 중간 그리드(165, 도 13a)를 통과하는 그래디언트를 따르고, 보청기 컴플라이언스 결정을 위한 최대 자계는 중앙 그리드(175, 도 13b) 내에 있는 그래디언트를 따른다. 그러므로, 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 셀룰러 전화기 주파수들에서 양호한 응답을 제공한다는 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 기생 공진기 소자(504)로 인해 이어피스 스피커(218)에 근접하고 그 위의 보청기 컴플라이언스 측정 플레인(155) 내에서 컴플라이언트 전자기 방출들을 제공한다. 보청기 컴플라이언트 전자기 방출들을 위해 이어피스 스피커(218)에 근접하여, 그리고 그 위에서 EM 필드들을 완화시킬뿐만 아니라, 기생 공진기 소자(504)로 인해 1850MHz 주파수 또는 그 주위에서 제1 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)에 의해 추가적인 공진이 형성된다.
도 14를 참조하면, 휴대용 통신 디바이스(200)의 후방 기저부 우측 투시도(1400)는 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)을 도시하고 있다. 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 안테나 소자(502) 및 2-부품 기생 공진기 소자(1402)를 포함한다. 안테나 소자(502)는 이전에 설명된 바와 같이, 하나 이상의 소정 주파수 대역들 내에서 공진하도록 구동되어 그 소정 주파수 대역(들)내에서 RF 신호들을 송신하고 수신하는 차동 구동형 액티브 다이폴 안테나 소자이다. 기생 공진기 소자(1402)는 제1 기생 소자(1404) 및 제2 기생 소자(1406)를 포함하고, 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두는 기생 평면 역 F형 안테나 형상의 소자(PIFA-형상의 소자)이다. 또한, 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406)의 각각은 인쇄 회로 보드(PCB)에 의해 확립된 그라운드 플레인(510)에 접속된 제1 레그(1408, 1410) 및 제2 레그(1412, 1414)를 포함한다.
기생 공진기 소자(1402)의 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406)의 제1 레그들(1408, 1410)은 그라운드 플레인(510)의 유효 전계 중간-선(512)의 제1 사이드 상의 그라운드 플레인(510)에 접속된다. 유사하게, 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406)의 제2 레그들(1412, 1414)은 유효 중간-선(512)의 제2 사이드 상에서 그라운드 플레인(510)에 접속된다. 뿐만 아니라, 기생 공진기 소자(1402)의 횡단하는 중간-선(1416)(즉, 제1 기생 소자(1404) 및 제2 기생 소자(1406) 사이의 중간에서 측정된 횡단하는 라인)은 이어피스 스피커(218)의 출력 근처의 보청기 컴플라이언트(HAC) 측정 플레인(155) 내에서 안테나 소자(502)의 전자기 방출들을 감소시키도록 이어피스 스피커(218) 위의 안테나 소자(502)의 근계 공진 패턴에 영향을 미치기 위해, 안테나 소자(502)로부터 소정 거리(514)에 위치한다. 이 도(1400)에서도, 그라운드 플레인 길이(515)는 대략 100 밀리미터이고 소정 거리(514)는 약 35 밀리미터이다. 소정 거리(514)는, 기생 공진기 소자(1402)의 위치가 HAC 측정 플레인(155)에서 EM 필드의 상쇄 간섭을 생성하여 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406)에 의한 그라운드 플레인(510) 상의 유도된 전류들의 차단으로 인해 안테나 소자(502)에 의해 생성된 전자기 방출들을 완화시키거나 차단하도록 결정된다. 일부 경우들에서, 관련 보청기 컴플라이언스 규정들의 준수를 위해 HAC 기준 플레인(155)에서 EM 필드을 완화시키기 위해, 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406)의 길이들(1418, 1420)이 가변될 수 있거나, 제1 및 제2 기생 소자들(1404, 1406) 사이의 상대 거리(1422)가 가변될 수 있거나, 기생 공진기 소자(1402)가 그라운드 플레인(510)의 키패드 사이드 또는 배터리 사이드 중 어느 하나에 배치될 수 있다(도 8a 및 8b 참조).
다음으로, 도 15를 참조하면, 그래프(1500)는 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 리턴 손실을 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 1502) 상에 플롯팅되고, 리턴 손실(음의 dB 단위)은 세로좌표(즉, y-축, 1504) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템의 자유공간 리턴 손실은 라인(1510) 상에 도시되어 있고, 1800MHz 및 1850MHz 사이의 주파수 대역에서 또는 그 근처에서 양호한 응답을 가지고 있다. 안테나 소자(502), 및 기생 소자들(1404 및 1406)을 포함하는 2-부품 기생 공진기 소자(1402)를 포함하는 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답은 라인(1520)에 의해 도시되어 있다. 그래프(1500)로부터, 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답은 기생 소자(1402)가 여기되었다는 것을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
도 16을 참조하면, 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 공진의 스미스 차트 플롯(1600)은 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템의 공진을 원들(1610)에 의해, 안테나 소자(502) 및 듀얼 기생 소자들(1404, 1406)을 포함하는 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답을 X들(1620)에 의해 도시하고 있다. 스미스 차트 플롯(1600)은 위치(1630)에서 기생 공진기 소자(1402)의 여기로부터의 추가 공진을 도시하고 있다.
도 17a는 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 전계 플롯의 그래프(1700)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 1702) 상에 플롯팅되고, 전계 세기(미터당 볼트 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 1704) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(1710) 상에 도시되어 있다. 커브(1720)는 안테나 소자(502) 및 듀얼 기생 소자들(1404, 1406)을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 기준 라인(1730)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 전계의 상한을 나타내고 있다. 기생 공진기 소자(1402)를 포함하는 듀얼 기생 소자들(1404, 1406)의 추가는 전계 값들(1720)에서 알 수 있는 바와 같이 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계 방출들을 완화시킨다. 그래프(1700)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다. 그렇더라도, 도 17a로부터, 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 듀얼 기생 소자들(1404, 1406)로부터의 추가 공진이 전계 방출들을 완화시켜, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신에 제공되는 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원한다.
도 18은 제2 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계 세기의 유사한 그래프(1800)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 1802) 상에 플롯팅되고, 자계 세기(미터당 암페어 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 1804) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(1810) 상에 도시되어 있다. 커브(1820)는 안테나 소자(502) 및 듀얼 기생 소자들(1404, 1406)을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 기준 라인(1830)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 자계의 상한을 나타내고 있다. 상기 진술된 바와 같은 그래프(1700)와 유사하게, 그래프(1800)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다. 심지어 그러한 리턴 손실 및 소산형 손실들이 감안되지 않는 상태에서도, HAC 자계 기준(1830) 아래의 자계 값들(1820)이 1800MHz와 1850MHz 사이의 셀룰러 주파수들에 대해 얻어진다.
도 19를 참조하면, 휴대용 통신 디바이스(200)의 후방 기저부 우측 투시도(1900)는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)을 도시하고 있다. 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 안테나 소자(502) 및 기생 공진기 소자(1902)를 포함한다. 안테나 소자(502)는 이전에 설명된 바와 같이, 하나 이상의 소정 주파수 대역들 내에서 공진하도록 구동되어 그 소정 주파수 대역(들) 내에서 RF 신호들을 송신 및 수신하는 차동 구동형 액티브 다이폴 안테나 소자이다. 기생 공진기 소자(1902)는 루프 기생 공진기 소자이고 1850MHz의 주파수 또는 그 주위에서 대략적으로 전체 파장인 기생 공진기 소자(1902)의 전체 주변 길이로 인해 전체 파 공진 응답(full wave resonance response)을 제공한다. 제1 레그(1904) 및 제2 레그(1906)는 기생 공진기 소자(1902)를 그라운드 플레인(510)에 접속하기 위해 그라운드 플레인(510)의 유효 전계 중간-선(512)의 양쪽 사이드 상에서 PCB에 의해 확립된 그라운드 플레인(510)에 접속된다.
루프 기생 공진기 소자(1902)는 안테나 소자(502)와 기생 공진기 소자(1902) 사이의 소정 거리(514)(기생 공진기 소자(1902)의 중간-선(1908)까지 측정된 바와 같음)에 의해 결정된 바와 같이, 이어피스 스피커(218)의 출력 근처의 보청기 컴플라이언트(HAC) 측정 플레인(155) 내에서 안테나 소자(502)의 전자기 방출들을 차단하거나 완화시키기 위해, 이어피스 스피커(218) 위에서 안테나 소자(502)의 근계 공진 패턴에 영향을 미친다. HAC 측정 플레인(155) 내의 전자기 방출들은 루프 기생 공진기 소자(1902)에 의해 생성된 그라운드 플레인(510) 상에서 유도된 전류들을 차단하는 안테나 소자(502)로부터 발생하는 EM 필드의 상쇄 간섭으로 인해 완화된다. 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 힌지형 "클램셸" 타입 휴대용 통신 디바이스(200) 상 뿐만 아니라 언힌지형 "캔디 바" 스타일 휴대용 통신 디바이스(200) 상에서 활용될 수 있다. 뿐만 아니라, 루프 기생 공진기 소자(1902)는 배터리(213)를 향하는 그라운드 플레인(510)의 사이드 또는 키패드(108)를 향하는 그라운드 플레인(510)의 사이드 중 어느 하나 상에 마운팅될 수 있다. 루프 기생 공진기 소자(1902)의 전체 주변 길이는 파장 기반 치수이고 휴대용 통신 디바이스(200)의 그라운드 플레인(510)의 비-균일성에 적응하도록 조절될 수 있다.
다음으로, 도 20을 참조하면, 그래프(2000)는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 안테나 소자의 자유공간 리턴 손실을 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2002) 상에 플롯팅되고, 리턴 손실(음의 dB 단위)은 세로좌표(즉, y-축, 2004) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템의 자유공간 리턴 손실은 라인(2006) 상에 도시되어 있고, 1900MHz 또는 그 주위에서 양호한 응답을 가지고 있다. 안테나 소자(502), 및 기생 공진기 소자, 즉 루프 기생 공진기 소자(1902)를 포함하는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답은 라인(2008)에 의해 도시되어 있다. 그러므로, 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 루프 기생 공진기 소자(1902)가 여기되는 동안에도 셀룰러 전화기 주파수들에서 양호한 응답을 제공한다는 것을 알 수 있다.
도 21을 참조하면, 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 공진의 스미스 차트 플롯(2100)은 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템의 공진을 원들(2102)에 의해, 안테나 소자(502) 및 루프 기생 공진기 소자(1902)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 응답을 X들(2104)에 의해 도시하고 있다. 루프 기생 공진기 소자(1902)의 여기로 인한 추가 공진은 포인트(2106)에서 또는 그 주위에서 보여질 수 있다.
도 22a는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 전계 플롯의 그래프(2200)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2202) 상에 플롯팅되고, 전계 세기(미터당 볼트 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2204) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2206) 상에 도시되어 있다. 커브(2208)는 안테나 소자(502) 및 루프 기생 공진기 소자(1902)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 기준 라인(2210)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 전계의 상한을 나타내고 있다. 루프 기생 안테나 소자(1902)의 추가는 전계 값들(2208)에서 알 수 있는 바와 같이 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계 방출들을 완화시킨다. 그래프(2200)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다. 그렇더라도, 도 22a로부터, 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 기생 소자(1902)로부터의 추가 공진이 전계 방출들을 완화시켜, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신에 제공되는 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원한다는 것을 알 수 있다.
도 22b는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계 세기 플롯의 유사한 그래프(2250)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2252) 상에 플롯팅되고, 자계 세기(미터당 암페어 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2254) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2256) 상에 도시되어 있다. 커브(2258)는 안테나 소자(502) 및 루프 기생 공진기 소자(1902)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 기준 라인(2260)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 자계의 상한을 나타내고 있다. 상기 설명된 그래프(2200)와 유사하게, 그래프(2250)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다.
그라운드 플레인(510)과 관련하여 루프 기생 안테나 소자(1902)의 배치는 수개의 대안 변동들을 가지고 있고, 각 변동은 유효 전계 중간-선(512)의 어느 하나의 사이드 상에 레그를 가지고 있다. 도 23a는 제4 실시예의 제1 대안에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 평면도(2300)를 도시하고 있고, 여기에서 루프 기생 공진기 소자(2310)에 의해 형성된 루프의 폭(2305)은 그라운드 플레인(510)의 폭(2315)보다 더 넓다. 도 23b는 제4 실시예의 제2 대안에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 평면도(2320)를 도시하고 있고, 여기에서 루프 기생 공진기 소자(2330)에 의해 형성된 루프의 폭(2325)은 그라운드 플레인(510)의 폭(2315)과 동일하다. 도 23c는 제4 실시예의 제3 대안에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 평면도(2340)를 도시하고 있고, 여기에서 루프 기생 공진기 소자(2350)에 의해 형성된 루프의 폭(2345)은 그라운드 플레인(510)의 폭(2315)보다 더 작다. 각 대안 루프 기생 공진기 소자(2310, 2330, 2350)의 폭(2305, 2325, 2345)은 상이하지만, 각 대안 루프 기생 공진기 소자(2310, 2330, 2350)의 유효 전기 길이는 등가이고, 각 대안 루프 기생 공진기 소자(2310, 2330, 2350)는 유효 전계 중간-선(512) 상에 중심을 두고 있다.
이들 대안 변동들의 효과는 도 24a 및 24b에서 알 수 있다. 도 24a를 참조하면, 제4 실시예의 3개 변동들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 전계 플롯의 그래프(2400)가 도시되어 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2402) 상에 플롯팅되고 전계 세기(미터당 볼트 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2404) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 가지는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2410) 상에 도시되어 있다. 커브(2412)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예의 제1 대안에 따른 루프 기생 공진기 소자(2310)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 커브(2414)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예의 제2 대안에 따른 루프 기생 공진기 소자(2330)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 그리고 커브(2416)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예의 제3 대안에 따른 루프 기생 공진기 소자(2350)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 기준 라인(2420)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 전계의 상한을 나타낸다. 그래프(2400)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다. 그러므로, 도 23a, 23b 및 23c에 도시된 제4 실시예의 변동들에서 루프 기생 공진기 소자(2310, 2330, 2350)의 폭(2305, 2325, 2345)이 상이하지만, 라인들(2412, 2414, 및 2416)로부터, 제4 실시예의 모든 변동들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 기생 소자들(2310, 2330, 2350)로부터의 추가 공진은 전계 방출들을 완화시켜, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신들에 제공된 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원한다는 것을 알 수 있다.
도 24b는 제4 실시예의 변동들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계 세기의 유사한 그래프(2450)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2452) 상에 플롯팅되고 자계 세기(미터당 암페어 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2454) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 가지는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2460) 상에 도시되어 있다. 커브(2462)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예의 제1 대안에 따른 루프 기생 공진기 소자(2310)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 커브(2464)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예의 제2 대안에 따른 루프 기생 공진기 소자(2330)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 그리고 커브(2466)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예의 제3 대안에 따른 루프 기생 공진기 소자(2350)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 기준 라인(2470)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 자계의 상한을 나타낸다. 도 24a와 관련하여 이전에 언급된 바와 같은 그래프(2400)와 유사하게, 그래프(2450)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다. 그렇다 하더라도, 도 24b로부터, 도 23a, 23b 및 23c에 도시된 제4 실시예의 변동들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 기생 소자들(2310, 2330, 2350)로부터의 추가 공진은 전계 방출들을 완화시켜, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신들에 제공된 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원한다는 것을 알 수 있다.
안테나 소자(502)와 관련한 루프 기생 안테나 소자(2502)의 배치는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 추가적인 대안 변동들을 제공할 수 있다. 도 25는 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 평면도(2500)를 도시하고 있고, 여기에서 루프 기생 안테나 소자(2502)는 그라운드 플레인(510)의 기저부 에지(2512)로부터 거리(2510)에 위치하고, 그라운드 플레인의 기저부 에지(2512)는 안테나 시스템 측정들에 대한 기준이다. 거리(2510)를 가변시키는 효과는 도 26a 및 26b에서 알 수 있다. 도 26a를 참조하면, 루프 기생 안테나 소자(2502)의 다양한 위치들에서 제4 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 전계의 그래프(2600)가 도시되어 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2602) 상에 플롯팅되고 전계 세기(미터당 볼트 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2604) 상에 플롯팅된다.
단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 가지는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2610) 상에 도시되어 있다. 커브(2620)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 제로이다. 환언하면, 루프 기생 공진기 소자(2502)는 안테나 소자(502)에 가장 가까운 그라운드 플레인(510)의 기저부 에지 상에 구현된다. 커브(2622)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 10 밀리미터이다. 커브(2624)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 25 밀리미터이다. 커브(2626)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 40 밀리미터이다. 그리고, 커브(2628)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 55 밀리미터이다. 기준 라인(2630)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 전계의 상한을 나타낸다. 전계 값들(2620, 2622, 2624, 2626, 2628)에서 알 수 있는 바와 같이 그라운드 플레인(510)의 기저부(2512)로부터 루프 기생 안테나 소자(2502)의 거리가 제로와 40 밀리미터 사이인 것은 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계 방출들의 완화를 제공하여 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신들에 제공된 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원하기는 하지만, 그래프(2600)로부터 거리(2510)를 가변시켜 기생 소자(2502)를 구동된 안테나(502)에 더 근접하게 또는 그로부터 더 멀게 이동시키는 효과가 전계의 완화를 가변시킨다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 관심사가 되는 주지된 주파수에 있어서, 거리는 개선된 보청기 컴플라이언스를 위한 최적 EM 필드 완화를 제공하도록 미리 결정될 수 있다.
도 26b는 제4 실시예의 변동들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계 세기의 유사한 그래프(2650)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2652) 상에 플롯팅되고 자계 세기(미터당 암페어 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2654) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 가지는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2660) 상에 도시되어 있다. 커브(2670)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 제로이다. 커브(2672)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 10 밀리미터이다. 커브(2674)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 25 밀리미터이다. 커브(2676)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 40 밀리미터이다. 그리고, 커브(2678)는 안테나 소자(502) 및 제4 실시예에 따른 루프 기생 공진기 소자(2502)를 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있고, 여기에서 거리(2510)는 55 밀리미터이다. 기준 라인(2680)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 자계의 상한을 나타낸다. 자계 값들(2670, 2672, 2674, 2676, 2678)에서 알 수 있는 바와 같이 그라운드 플레인(510)의 기저부(2512)로부터 루프 기생 안테나 소자(2502)의 거리가 제로와 40 밀리미터 사이인 것은 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계 방출들의 완화를 제공하여, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신들에 제공된 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원한다.
도 27에 도시된 바와 같이, 안테나 소자(502) 및 듀얼 기생 공진기들을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)은 전체 파 응답(예를 들면, 도 25의 기생 공진기(2502)로서) 또는 1/4 파 응답(예를 들면, 도 5의 기생 공진기(504)로서) 대신에 반파 공진 응답을 제공할 것이다. 도 27은 제5 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 기저부 우측 투시도(2700)이고, 여기에서 기생 공진기 소자(2702)는 대략 절반 파장의 암 길이를 가지는 제1 소자(2704) 및 대략 절반 파장의 암 길이를 또한 가지는 제2 소자(2706)를 포함하는 듀얼 기생 공진기 소자들을 포함한다. 소자(2704)는 레그들(2708 및 2710)을 통해 그라운드 플레인(510)에 접속되고, 하나의 레그는 x-축을 따라 횡방향으로 위치한 유효 전계 중간-선(512)의 각 사이드 상에 있다. 제2 소자(2706)는 또한 레그들(2712 및 2714)을 통해 그라운드 플레인(510)에 접속되고, 하나의 레그는 또한 유효 전계 중간-선(512)의 각 횡방향 사이드 상에 있다.
도 28은 제6 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 기저부 우측 투시도(2800)이고, 기생 공진기 소자들(2702)은 제1 소자(2704) 및 제2 소자(2706)를 포함하는 듀얼 기생 공진기 소자들이며, 제1 및 제2 소자들(2704, 2706)의 각각은 x-축 방향으로 횡방향으로 측정될 때 유효 전계 중간-선(512) 상에 중심을 두고 있고 대략 절반 파장의 길이를 가지고 있다. 이러한 제6 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)은 제1 소자(2704) 및 제2 소자(2706)가 PCB(2802) 상에 바로 놓여지고 그라운드 플레인(510)에 접속되지 않은 반파 트레이스들과 같이, 어떠한 레그들도 없이 그라운드 플레인(510) 위에 플로팅하는 트레이스들이라는 점에서, 제5 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)과 상이하다.
도 29a를 참조하면, 제5 및 제6 실시예들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자유공간 전계 플롯의 그래프(2900)가 도시되어 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2902) 상에 플롯팅되고, 전계 세기(미터당 볼트 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2904) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2910) 상에 도시되어 있다. 커브(2920)는 안테나 소자(502), 및 제5 실시예(도 27)에 따른 레그들을 구비하는 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 커브(2922)는 안테나 소자(502), 및 제6 실시예(즉, 도 28에 도시된 바와 같이 어떠한 레그들도 가지지 않음)에 따른 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 전계를 도시하고 있다. 기준 라인(2930)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 전계의 상한을 나타낸다. 그래프(2900)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않는다. 커브들(2920 및 2922)로부터, 도 27(즉, 레그들을 가짐)에 도시된 제5 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 듀얼 기생 소자들(2702) 및 도 28(즉, 레그들을 가지지 않음)에 도시된 제6 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 듀얼 기생 소자들(2702) 양쪽 모두로부터의 추가 공진은 전계 방출들을 완화시켜, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신들에 제공된 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원하는 것을 알 수 있다.
도 29b는 제5 및 제6 실시예들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계 세기의 유사한 그래프(2950)를 도시하고 있다. 주파수(MHz 단위)는 가로좌표(즉, x-축, 2952) 상에 플롯팅되고, 자계 세기(미터당 암페어 단위)는 세로좌표(즉, y-축, 2954) 상에 플롯팅된다. 단지 다이폴 안테나 소자(502)만을 구비하는 안테나 시스템에 대한 기준 커브는 라인(2960) 상에 도시되어 있다. 커브(2970)는 안테나 소자(502), 및 제5 실시예(도 27)에 따른 레그들을 구비하는 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 커브(2972)는 안테나 소자(502), 및 제6 실시예(즉, 도 28에 도시된 바와 같이 어떠한 레그들도 가지지 않음)에 따른 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)을 포함하는 EM 필드 완화 시스템(202)의 자계를 도시하고 있다. 기준 라인(2980)은 M3 보청기 컴플라이언트(HAC) 자계의 상한을 나타낸다. 그래프(2950)의 정보는 어떠한 리턴 손실도 고려하지 않고, 커브들(2970 및 2972)은, 도 27(즉, 레그들을 가짐)에 도시된 제5 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 듀얼 기생 소자들(2702) 및 도 28(즉, 레그들을 가지지 않음)에 도시된 제6 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 듀얼 기생 소자들(2702) 양쪽 모두로부터의 추가 공진은 전계 방출들을 완화시켜, 휴대용 통신 디바이스(200)로부터의 송신들에 제공된 전력을 감소시키지 않고서도 휴대용 통신 디바이스(200)를 보청기 컴플라이언스에 있게 하는 것을 지원하는 것을 증명하고 있다.
도 30은 제7 실시예에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)의 후방 기저부 우측 투시도(3000)로서, 여기에서 기생 공진기 소자(2702)는 제1 소자(3002) 및 제2 소자(3004)를 포함하는 듀얼 기생 공진기 소자들이다. 이러한 제7 실시예에 따른 EM필드 완화 시스템(202)은, 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)의 부분들 중 하나는 레그들이 유효 중간-선(512)의 양쪽에 걸쳐 있는 상태에서 그라운드 플레인(510)에 접속되는데 대해 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)의 부분들의 나머지 하나는 어떠한 레그들도 없이 그라운드 플레인(510) 위에 플로팅한다는 점에서 제5 및 제6 실시예들에 따른 EM 필드 완화 시스템(202)과 상이하다. 이 도(3000)는 어떠한 레그들도 없이 그라운드 플레인(510) 위에 플로팅하는 제1 부분(3002)(예를 들면, 그라운드 플레인(510)에 접속되지 않는 PCB 상의 트레이스) 및 레그들을 통해 그라운드 플레인(510)에 접속된 제2 부분(3004)을 도시하고 있지만, 제7 실시예에 따른 듀얼 기생 공진기 소자들(2702)은, 제1 부분(3002)은 레그들을 통해 그라운드 플레인에 접속되고 제2 부분(3004)은 그것을 그라운드 플레인(510)에 접속하는 어떠한 레그들도 없이 그라운드 플레인(510) 위에 플로팅하도록 구성될 수 있다.
그러므로, HAC를 지원하는데 이용될 수 있는 그의 이어피스 근처에서 완화된 전계 및 자계 행태를 생성하는 휴대용 통신 디바이스에 대한 EM 필드 완화를 양호하게 제공하는 방법들 및 장치들이 개시되었다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 휴대용 통신 디바이스의 안테나 시스템의 효율적인 동작에 영향을 미치지 않고 이어피스 스피커 위에서 전자기 방출들을 완화시키는 보청기 컴플라이언트 휴대용 통신 디바이스가 제공된다. 적어도 하나의 예로 든 실시예가 본 발명의 상기 상세한 설명에 제시되어 있지만, 매우 많은 개수의 변동들이 존재한다는 것은 자명하다.
뿐만 아니라, 이 문헌에서, 제1 및 제2, 상부 및 기저부, 등과 같은 관계 용어들은 하나의 실체 또는 액션을 또 하나의 실체 또는 액션과 구별하는데에만 이용되고 그러한 실체들 또는 액션들 사이에 임의의 실제적인 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 함축하는 것은 아니다. 용어들 "포함한다(includes)", "포함하는(including)", 또는 그 임의의 다른 변동은 비-배타적 포함을 커버하려는 것으로, 구성요소들의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치는 단지 이들 구성요소들만을 포함하는 것이 아니라, 명시적으로 열거되지 않은 또는 그러한 프로세스, 방법, 제품 또는 장치에 내재된 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. "...을 포함하는"에서 선행하는 구성요소는, 더 이상의 제한이 없다면, 그 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 추가적인 동일한 구성요소들의 존재를 배제하는 것은 아니다.
또한, 본 문헌에 기재된 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 종래 프로세서들 또는 컨트롤러들, 및 하나 이상의 컨트롤러들이 일부 비-컨트롤러 회로들과 함께, 기재된 휴대용 통신 디바이스의 기능들의 일부, 대부분 또는 모두를 구현하도록 제어하는 고유 저장된 프로그램 명령들을 포함할 수 있다는 것은 자명하다(여기에서, 비-컨트롤러 회로들은 RF 수신기 및/또는 트랜시버, 클럭 회로들, 전원 회로들, 및 사용자 입력/출력 디바이스들을 포함할 수 있음). 따라서, 이들 기능들은 휴대용 통신 디바이스의 안테나 튜닝을 수행하는 방법의 단계들로서 해석될 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 기능들은 어떠한 저장된 프로그램 명령들을 가지지 않는 상태 머신에 의해, 또는 하나 이상의 어플리케이션 특정 집적 회로들(ASICs)로 구현될 수 있고, 여기에서 각 기능 또는 일부 기능들의 일부 조합들은 관례적인 로직으로서 구현된다. 물론, 이 2개의 접근법들의 조합이 또한 이용될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예들에 따른 휴대용 통신 디바이스에 대한 EM 필드 완화 시스템들이 여기에 기재되었다. 또한, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 여기에 공개된 개념들 및 원리들에 의해 가이드되는 경우에, 예를 들면 가용 시간, 현재 기술 및 경제적 고려사항들이 동기가 된 아마도 상당한 노력 및 다수의 설계 선택들에도 불구하고, 최소의 실험으로 그러한 EM 필드 완화 시스템들, 및 그러한 EM 필드 완화 시스템들을 포함하는 휴대용 통신 디바이스들을 용이하게 생성할 수 있을 것으로 예상된다.
또한, 예로 든 실시예 또는 예로 든 실시예들은 단지 예들에 불과하고 본 발명의 범주, 응용가능성, 또는 구성을 어떤 방식으로든 제한하려는 것은 아니라는 것은 자명하다. 오히려, 상기 상세한 설명은 본 기술분야의 숙련자들에게 본 발명의 예로 든 실시예를 구현하기 위한 편리한 로드맵을 제공할 것이고, 첨부된 청구항들에 제시된 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고서도 예로 든 실시예에 기재된 구성요소들의 기능 및 배열에서 다양한 변경들이 만들어질 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (14)

  1. 전자기(EM) 필드 완화 시스템에 있어서,
    그라운드 플레인을 제1 사이드 및 제2 사이드로 횡방향으로 분할하는 유효 전계 중간-선을 구비하는 그라운드 플레인;
    상기 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 미리 결정된 주파수 대역 내에서 공진하여 상기 적어도 하나의 미리 결정된 제1 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조되는 무선 주파수(RF) 신호들을 송신하고 수신하기 위한 EM 필드 방출들을 생성하는 안테나 소자; 및
    상기 그라운드 플레인에 결합되고 상기 제1 안테나 소자로부터 미리 결정된 거리에 위치한 기생 공진기 소자 - 상기 기생 공진기 소자의 제1 레그는 상기 그라운드 플레인의 제1 사이드에 접속되고 상기 기생 공진기 소자의 제2 레그는 상기 그라운드 플레인의 제2 사이드에 접속됨 -
    를 포함하고, 상기 기생 공진기 소자는 제1 역 F형 공진기 소자(inverted F resonator element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 EM 필드 완화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나 소자는 차동 구동형(differentially driven) 안테나 소자를 포함하는 EM 필드 완화 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 차동 구동형 안테나 소자는 다이폴 차동 안테나 소자를 포함하는 EM 필드 완화 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기생 공진기 소자는 제2 역 F형 공진기 소자를 더 포함하는 EM 필드 완화 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기생 공진기 소자는 2개의 분리된 반파 기생 공진기 섹션들을 포함하고, 하나의 섹션은 레그들을 가지는 제1 부분을 가지고 있으며 또 하나의 섹션은 상기 그라운드 플레인 위에 플로팅하는 레그들이 없는 제2 부분을 가지는 EM 필드 완화 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기생 공진기 소자는 2개의 분리된 반파 기생 공진기 섹션들을 포함하고, 각 섹션은 레그들을 가지는 EM 필드 완화 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기생 공진기 소자는 하나 이상의 역 F형 공진기 소자들을 포함하고, 상기 하나 이상의 역 F형 공진기 소자들의 각각은 그의 유도성 부하가 주어진 암(inductively loaded arm)을 가지고 있으며, 상기 하나 이상의 역 F형 공진기 소자들 중 적어도 하나는 그의 암의 길이를 가변시키거나 그의 암을 구부림으로써 튜닝되는 EM 필드 완화 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 역 F형 공진기 소자들 중 적어도 하나는 그의 암에 유도성 부하를 주기 위한 나선형(helix) 코일을 포함하는 EM 필드 완화 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 플레인은 비대칭적으로 형상지어진 그라운드 플레인이고, 상기 중간-선은 상기 그라운드 플레인 위에서 측정된 전계들의 역 대칭성에 응답하여 결정되는 EM 필드 완화 시스템.
  10. 전자기(EM) 필드 완화 시스템에 있어서,
    그라운드 플레인을 제1 사이드 및 제2 사이드로 횡방향으로 분할하는 유효 전계 중간-선을 구비하는 그라운드 플레인;
    상기 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 미리 결정된 주파수 대역 내에서 공진하여 상기 적어도 하나의 미리 결정된 제1 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조되는 무선 주파수(RF) 신호들을 송신하고 수신하기 위한 EM 필드 방출들을 생성하는 안테나 소자; 및
    상기 그라운드 플레인에 결합되고 상기 제1 안테나 소자로부터 미리 결정된 거리에 위치한 기생 공진기 소자 - 상기 기생 공진기 소자의 제1 레그는 상기 그라운드 플레인의 제1 사이드에 접속되고 상기 기생 공진기 소자의 제2 레그는 상기 그라운드 플레인의 제2 사이드에 접속됨 -
    를 포함하고, 상기 기생 공진기 소자는 2개의 분리된 반파 기생 공진기 섹션들을 포함하며, 각 섹션은 레그들이 없는 부분을 가지고 있고 상기 그라운드 플레인 위에서 플로팅하는 것을 특징으로 하는 EM 필드 완화 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 그라운드 플레인은 비대칭적으로 형상지어진 그라운드 플레인이고, 상기 중간-선은 상기 그라운드 플레인 위에서 측정된 전계들의 역 대칭성에 응답하여 결정되는 EM 필드 완화 시스템.
  12. 휴대용 통신 디바이스에 있어서,
    오디오 신호들을 생성하고 상기 오디오 신호들을 그로부터의 가청 출력으로서 제공하기 위한 이어피스 스피커;
    휴대용 전자 디바이스의 구성요소들에 대한 상호접속을 제공하고 휴대용 전자 디바이스에 대한 그라운드 플레인을 확립하기 위한 인쇄 회로 보드(PCB);
    상기 그라운드 플레인에 결합되고, 적어도 하나의 미리 결정된 주파수 대역 내에서 액티브하게 공진하여 상기 적어도 하나의 미리 결정된 주파수 대역 내의 하나 이상의 주파수들에서 변조되는 무선 주파수(RF) 신호들을 송신하고 수신하는 안테나 소자 - 상기 안테나 소자는 차동 구동형 안테나 소자를 포함함 -;
    상기 안테나 소자로부터 미리 결정된 거리에 위치한 기생 공진기 소자 - 상기 기생 공진기 소자의 제1 레그 및 제2 레그는 상기 그라운드 플레인의 유효 전계 중간-선의 어느 하나의 횡방향 사이드 상에서 상기 그라운드 플레인에 접속되고 상기 기생 공진기 소자는 제1 역 F형 공진기 소자를 포함함 -;
    상기 안테나 소자, 및 상기 PCB의 상기 그라운드 플레인에 결합되고, 상기 안테나 소자로부터의 송신을 위한 신호들을 RF 신호들로서 변조하기 위한 송신기 회로 및 상기 안테나 소자에 의해 수신된 RF 신호를 복조하여 복조된 신호들을 생성하기 위한 수신기 회로를 구비하는 트랜시버 회로; 및
    상기 트랜시버 회로에 결합되고, 변조를 위해 상기 신호들을 상기 송신기 회로에 제공하고 상기 복조된 신호들을 상기 수신기 회로로부터 수신하기 위한 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는 상기 오디오 신호들의 생성을 위한 상기 이어피스 스피커에게 신호들을 제공하기 위해 상기 이어피스 스피커에 또한 결합됨 -
    을 포함하는 휴대용 통신 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 PCB의 제1 사이드 상에 위치한 키패드를 더 포함하고, 상기 기생 공진기 소자는 상기 PCB의 제1 사이드 상에 위치하며 상기 PCB에 의해 확립된 상기 그라운드 플레인에 결합하기 위해 상기 PCB의 제1 사이드에 접속되는 휴대용 통신 디바이스.
  14. 제12항에 있어서, 상기 PCB의 제2 사이드 상에 위치한 배터리를 더 포함하고, 상기 기생 공진기 소자는 상기 PCB의 제2 사이드 상에 위치하며 상기 PCB에 의해 확립된 상기 그라운드 플레인에 결합하기 위해 상기 PCB의 제2 사이드에 접속되는 휴대용 통신 디바이스.
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