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KR101570013B1 - 폴디드 모노폴 모드 및 루프 모드를 갖는 안테나 - Google Patents

폴디드 모노폴 모드 및 루프 모드를 갖는 안테나 Download PDF

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KR101570013B1
KR101570013B1 KR1020147013366A KR20147013366A KR101570013B1 KR 101570013 B1 KR101570013 B1 KR 101570013B1 KR 1020147013366 A KR1020147013366 A KR 1020147013366A KR 20147013366 A KR20147013366 A KR 20147013366A KR 101570013 B1 KR101570013 B1 KR 101570013B1
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KR
South Korea
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antenna
conductive
resonant element
monopole
ground
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KR1020147013366A
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지앙 주
칭시앙 리
로드니 에이. 고메즈 앙굴로
로버트 더블유. 슐러브
루벤 카발레로
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애플 인크.
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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Abstract

무선 통신 회로를 포함하는 전자 장치가 제공될 수 있다. 무선 통신 회로는 무선 주파수 송수신기 회로와 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(40)는 안테나를 위한 공동을 형성하도록 구성된 안테나 접지(68)를 가질 수 있다. 안테나 접지는 지지 구조물(78) 상에 형성될 수 있다. 안테나 접지는 개구부를 가질 수 있다. 지지 구조물은 개구부가 형성된 평탄 표면(54)을 가질 수 있다. 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66) 및 L자형 도전성 안테나 요소(74)는 개구부 내에 형성되고 용량 결합될 수 있다. 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소는 양극 안테나 급전 단자(60)가 형성된 단부를 가질 수 있다. 접지 안테나 급전 단자(62)는 안테나 접지 상에 형성될 수 있다. 접지 안테나 급전 단자와 L자형 도전성 안테나 요소의 단부 사이에서 안테나 접지의 일 세그먼트가 연장될 수 있다.

Description

폴디드 모노폴 모드 및 루프 모드를 갖는 안테나{ANTENNA WITH FOLDED MONOPOLE AND LOOP MODES}
본 출원은, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된, 2012년 2월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/402,831호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 전자 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 전자 장치용 안테나에 관한 것이다.
휴대용 컴퓨터와 이동 전화기와 같은 전자 장치는 흔히 무선 통신 능력을 구비한다. 예를 들어, 전자 장치는 이동 전화 대역을 사용하여 통신하기 위하여 이동 전화 회로와 같은 장거리 무선 통신 회로를 사용할 수 있다. 전자 장치는 인근 장비와의 통신을 다루기 위하여 무선 근거리 통신망 회로와 같은 단거리 무선 통신 회로를 사용할 수 있다. 전자 장치는 또한 위성 네비게이션 시스템 수신기 및 다른 무선 회로를 구비할 수 있다.
소형 폼 팩터(form factor) 무선 장치에 대한 소비자의 요구를 만족시키기 위하여, 제조자는 소형 구조물을 사용하는 안테나 컴포넌트와 같은 무선 통신 회로를 구현하기 위하여 지속적으로 노력하고 있다. 동시에, 금속 장치 하우징 컴포넌트와 전자 컴포넌트와 같은 도전성 구조물을 전자 장치에 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 도전성 컴포넌트는 무선 주파수 성능에 영향을 미칠 수 있으므로, 도전성 구조물을 포함하는 전자 장치에 안테나를 포함시킬 때 주의해야 한다. 예를 들어, 장치 내의 안테나와 무선 회로가 동작 주파수 범위에 걸쳐서 만족할만한 성능을 나타낼 수 있는 것을 보장하기 위하여 주의해야 한다.
따라서, 개선된 안테나 구조물을 갖는 무선 전자 장치를 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
무선 통신 회로를 포함하는 전자 장치가 제공될 수 있다. 무선 통신 회로는 무선 주파수 송수신기 회로와 안테나를 포함할 수 있다.
안테나는 안테나 접지를 가질 수 있다. 안테나 접지는 안테나를 위한 공동(cavity)을 형성하도록 구성될 수 있다. 안테나 접지는 유전체 지지 구조물에 의하여 지지될 수 있다. 안테나 접지는 직사각형 개구부와 같은 개구부를 가질 수 있다. 지지 구조물은 개구부가 형성된 표면을 가질 수 있다.
폴디드(folded) 모노폴 안테나 공진 요소 및 절곡된 도전체 스트립과 같은 L자형 도전성 안테나 요소는 개구부 내에 형성될 수 있다. 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소 및 도전성 안테나 요소는 인쇄 회로 또는 다른 기판 상에서 도전성 트레이스(trace)로부터 형성될 수 있고, 서로 평행하게 이어지는(run) 세그먼트들을 가질 수 있다. 평행 세그먼트들은 커패시턴스(capacitance)를 발생시키기 위하여 소정 간극만큼 분리될 수 있다. 커패시턴스는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소와 도전성 안테나 요소를 용량 결합시킬 수 있다.
폴디드 모노폴 안테나 공진 요소는 양극(positive) 안테나 급전 단자가 형성된 단부를 가질 수 있다. 접지 안테나 급전 단자는 양극 안테나 급전 단자에 인접한 안테나 접지에 형성될 수 있다. 접지 안테나 급전 단자와 안테나 접지에서 종료되는 L자형 도전성 안테나 요소의 단부 사이에서 안테나 접지의 일 세그먼트가 연장될 수 있다.
모노폴 안테나 공진 요소와 도전성 안테나 구조물은 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소와 관련되는 적어도 하나의 모노폴 안테나 공진 및 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소, 용량 결합된 절곡된 금속 스트립 및 안테나 접지의 세그먼트로부터 형성되는 루프와 관련되는 적어도 하나의 루프 안테나 공진을 나타내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나는 저주파 통신 대역에서 모노폴 안테나 공진을 나타낼 수 있고, 고주파 통신 대역에서 모노폴 안테나 공진 및 고조파 루프 안테나 모드와 관련되는 공진을 나타낼 수 있다.
본 발명의 추가의 특징들, 그 특성 및 다양한 이점들이 첨부 도면 및 바람직한 실시예들의 하기의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 회로를 갖는 예시적인 전자 장치의 사시도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 통신 회로를 갖는 예시적인 전자 장치의 개략적인 다이어그램.
<도 3>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나가 전자 장치에 어떻게 제공될 수 있는지를 도시하는, 전자 장치의 일부분의 측단면도.
<도 4>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 주파수 송수신기에 결합된 예시적인 안테나의 다이어그램.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 모노폴 안테나의 다이어그램.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 폴디드 모노폴 안테나의 다이어그램.
<도 7>
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 루프 안테나의 다이어그램.
<도 8>
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 커패시터가 내부에 개재된 도전성 루프를 갖는 예시적인 루프 안테나의 다이어그램.
<도 9>
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 폴디드 모노폴 구조물 및 폴디드 모노폴 구조물에 용량 결합된 L자형 도전성 요소를 갖는 예시적인 안테나의 전방 사시도.
<도 10>
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 9에 도시된 유형의 예시적인 안테나의 후방 사시도.
<도 11>
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 10에 도시된 유형의 예시적인 안테나의 평면도.
<도 12>
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 9 및 도 10에 도시된 유형의 안테나의 안테나 성능(정재파 비(standing-wave ratio))이 동작 주파수의 함수로서 플로팅(plotting)된 그래프.
도 1의 전자 장치(10)와 같은 전자 장치는 무선 통신 회로를 구비할 수 있다. 무선 통신 회로는 다수의 무선 통신 대역들에서 무선 통신을 지원하기 위하여 사용될 수 있다. 무선 통신 회로는 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다.
안테나는 인쇄 회로 보드 또는 다른 유전체 기판 상의 도전성 구조물로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 안테나를 위한 도전성 구조물은 도전성 하우징 구조물의 일부분과 같은 도전성 전자 장치 구조물로부터 형성될 수 있다. 안테나를 형성함에 있어서 사용될 수 있는 도전성 하우징 구조물의 예는 시트 금속 구조물 및 다른 평탄 도전성 부재와 같은 도전성 내부 지지 구조물; 도전성 하우징 벽; 디스플레이 베젤과 같은 주변 도전성 하우징 부재; 도전성 하우징 측벽, 도전성 평탄 후방 하우징 벽 및 다른 도전성 하우징 벽과 같은 주변 도전성 하우징 구조물; 또는 다른 도전성 구조물을 포함한다. 안테나용 도전성 구조물은 또한 스위치, 집적 회로, 디스플레이 모듈 구조물 등과 같은 전자 컴포넌트의 일부로부터 형성될 수 있다. 전자 장치 내의 차폐 테이프, 차폐 캔(can), 도전성 폼(foam) 및 다른 도전성 재료들이 또한 안테나 구조물을 형성함에 있어서 사용될 수 있다.
안테나 구조물은 패턴화된 금속 포일(foil) 또는 다른 금속 구조물로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 안테나 구조물은 기판 상의 금속 트레이스와 같은 도전성 트레이스로부터 형성될 수 있다. 기판은 플라스틱 지지 구조물 또는 다른 유전체 구조물, 섬유 유리-충전된 에폭시 기판(예를 들어, FR4)과 같은 강성 인쇄 회로 기판, 폴리이미드 또는 다른 가요성 중합체의 시트로부터 형성된 가요성 인쇄 회로("플렉스 회로"), 또는 다른 기판 재료일 수 있다. 원한다면, 안테나 구조물은 이러한 접근법들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나는 부분적으로는 플라스틱 지지 구조물 상의 금속 트레이스(예컨대, 접지 도전체)로, 그리고 부분적으로는 인쇄 회로 상의 금속 트레이스(예컨대, 안테나 공진 요소 구조물을 형성하기 위한 패턴화된 트레이스)로부터 형성될 수 있다.
전자 장치(10)를 위한 하우징은 도전성 구조물(예컨대, 금속)로부터 형성될 수 있거나, 유전체 구조물(예컨대, 유리, 플라스틱, 세라믹 등)로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 플라스틱 또는 다른 유전체 재료로부터 형성된 안테나 윈도우가 도전성 하우징 구조물 내에 형성될 수 있다. 장치(10)를 위한 안테나는 안테나 윈도우 구조물이 안테나와 중첩하도록 장착될 수 있다. 동작 동안, 무선 주파수 안테나 신호는 장치(10) 내의 유전체 안테나 윈도우 및 다른 유전체 구조물을 통과할 수 있다. 원한다면, 장치(10)는 커버 층을 갖는 디스플레이를 구비할 수 있다. 장치(10)를 위한 안테나는 안테나 신호가 디스플레이 커버 층을 통과하도록 장착될 수 있다.
전자 장치(10)는 휴대용 전자 장치 또는 다른 적합한 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)는 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 다소 더 소형인 장치, 예를 들어 손목 시계형 장치, 펜던트 장치, 헤드폰 장치, 이어피스(earpiece) 장치, 또는 다른 착용가능한 장치 또는 소형 장치, 이동 전화기, 또는 미디어 플레이어일 수 있다. 장치(10)는 또한 텔레비전, 셋톱 박스, 데스크탑 컴퓨터, 컴퓨터가 통합된 컴퓨터 모니터, 또는 다른 적합한 전자 장비일 수 있다.
장치(10)는 하우징(12)과 같은 하우징에 장착되는 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 예를 들어 정전용량식 터치 전극을 포함하는 터치 스크린이거나, 터치에 감응하지 않을 수 있다. 디스플레이(14)를 위한 터치 센서는 정전용량식 터치 센서 전극, 저항식 터치 어레이, 음향 터치, 광 터치 또는 힘-기반 터치 기술에 기초한 터치 센서 구조물, 또는 다른 적합한 터치 센서로부터 형성될 수 있다.
디스플레이(14)는 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 플라즈마 셀, 전기 습윤(electrowetting) 픽셀, 전기 영동(electrophoretic) 픽셀, 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트, 또는 다른 적합한 이미지 픽셀 구조물로부터 형성되는 이미지 픽셀을 포함할 수 있다. 커버 층은 디스플레이(14)의 표면을 덮을 수 있다. 커버 층은 투과성 유리 층, 투명 플라스틱 층, 또는 다른 투과성 부재로부터 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 버튼(16)과 같은 컴포넌트를 수용하기 위하여 개구부가 커버 층에 형성될 수 있다.
디스플레이(14)는 활성 부분을 가질 수 있고, 원한다면 비활성 부분을 가질 수 있다. 디스플레이(14)의 활성 부분은 이미지를 장치(10)의 사용자에게 표시하기 위한 활성 이미지 픽셀을 포함할 수 있다. 디스플레이(14)의 비활성 부분에는 활성 픽셀이 없을 수 있다. 디스플레이(14)의 활성 부분은 (직사각형 윤곽선(18)으로 경계가 이루어진) 중앙의 직사각형 영역(22)과 같은 영역 내에 놓일 수 있다. 디스플레이(14)의 비활성 부분(20)은 활성 영역(22)의 에지(edge)를 사각 링 형상으로 둘러쌀 수 있다.
비활성 영역(20)에서, 디스플레이(14)를 위한 디스플레이 커버 층의 밑면은 불투명 마스킹 층으로 코팅될 수 있다. 불투명 마스킹 층은 불투명 중합체(예컨대, 흑색 잉크, 백색 잉크, 다른 색상의 코팅 등)와 같은 불투명 재료로부터 형성될 수 있다. 불투명 마스킹 층은 장치(10)의 사용자가 내부 장치 컴포넌트를 보는 것을 차단하는 데 사용될 수 있다. 원한다면, 불투명 마스킹 층은 충분히 얇을 수 있고/있거나 방사선 투과성이도록 충분히 비도전성인 재료로부터 형성될 수 있다. 이러한 유형의 구성은 안테나 구조물이 비활성 영역(20) 아래에 형성되는 구성에서 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 비활성 영역(20)이 안테나 구조물과 중첩되도록, 하나 이상의 안테나(40)와 같은 안테나 구조물이 하우징(12) 내에 장착될 수 있다.
때때로 케이스로 불릴 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재, 금속(예컨대, 스테인레스강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료, 또는 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 상황에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)의 일부분은 유전체 또는 다른 저-도전성 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 상황에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)을 구성하는 구조물의 적어도 일부는 금속 요소로부터 형성될 수 있다.
하우징(12)이 금속과 같은 도전성 재료로부터 형성되는 장치(10)를 위한 구성에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 디스플레이(14)를 위한 디스플레이 커버 층 아래(예컨대, 비활성 영역(20) 아래)에 장착될 수 있고/있거나 안테나(40)는 하우징(12) 내의 하나 이상의 유전체 안테나 윈도우에 인접하게 장착될 수 있다. 동작 동안에, 무선 주파수 안테나 신호는 안테나(40)와 중첩되는 디스플레이 커버 층의 비활성 영역(20)의 일부분을 통과할 수 있고/있거나 무선 주파수 안테나 신호는 안테나 윈도우 구조물과 같은 장치(10) 내의 다른 유전체 구조물을 통과할 수 있다. 일반적으로, 안테나(40)는 장치 하우징(12) 내의 임의의 적합한 위치에(예컨대, 디스플레이(14)의 에지를 따라, 장치(10)의 코너에, 안테나 윈도우 아래에, 또는 하우징(12)의 후방 표면 상의 다른 유전체 구조물에) 정위될 수 있다.
장치(10)는 단일 안테나 또는 다수의 안테나들을 가질 수 있다. 다수의 안테나들이 존재하는 구성에서, 안테나들은 신호 품질을 개선하기 위하여 다수의 동일한 데이터 스트림들(예컨대, 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access) 데이터 스트림들)을 위한 신호들을 조합시키는 안테나 어레이를 구현하기 위하여 사용될 수 있거나, 다수의 독립적인 데이터 스트림들(예컨대, 독립적인 LTE(Long Term Evolution) 데이터 스트림들)을 다룸으로써 성능을 향상시키는 다중 입력 다중 출력(multiple-input-multiple-output, MIMO) 안테나 구조물을 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 다수의 안테나들은 또한 안테나의 실시간 성능에 기초하여(예컨대, 수신 신호 품질 측정에 기초하여) 장치(10)가 각각의 안테나를 활성화 또는 비활성화시키는 안테나 다이버시티 기법(diversity scheme)을 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 무선 근거리망 무선 회로를 갖는 장치에서, 장치는 무선 근거리망 신호(예컨대, IEEE 802.11n 트래픽)를 송신 및 수신하기 위하여 안테나(40)들의 어레이를 사용할 수 있다. 다수의 안테나들은 동작의 송신 및 수신 모드들 둘 모두에서 함께 사용될 수 있거나, 단지 신호 수신 동작 동안에만 또는 신호 송신 동작 동안에만 함께 사용될 수 있다.
장치(10) 내의 안테나들은 관심대상의 어떠한 통신 대역도 지원하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 IEEE 802.11 통신 또는 블루투스(등록상표) 통신과 같은 무선 근거리망 통신, 음성 및 데이터 이동 전화 통신, GPS( global positioning system) 통신, 기타 위성 내비게이션 시스템 통신 등을 지원하기 위한 안테나 구조물들을 포함할 수 있다.
전자 장치(10)를 위하여 사용될 수 있는 예시적인 구성의 개략적인 다이어그램이 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전자 장치(10)는 저장 및 처리 회로(28)와 같은 제어 회로를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)는 하드 디스크 드라이브 스토리지, 비휘발성 메모리(예컨대, 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive, SSD)를 형성하도록 구성되는 플래시 메모리 또는 기타 EPROM(electrically-programmable-read-only memory)), 휘발성 메모리(예컨대, 정적 또는 동적 RAM(random-access-memory)) 등과 같은 스토리지를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)에서의 처리 회로는 장치(10)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 처리 회로는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 기저대역 프로세서, 전력 관리 유닛, 음성 코덱 칩, ASIC(application specific integrated circuit) 등에 기반할 수 있다.
저장 및 처리 회로(28)는 인터넷 브라우징 애플리케이션, VoIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 체제 기능 등과 같은 소프트웨어를 장치(10)에서 실행시키기 위하여 사용될 수 있다. 외부 장비와의 상호작용을 지원하기 위하여, 저장 및 처리 회로(28)는 통신 프로토콜을 구현하는 데 사용될 수 있다. 저장 및 처리 회로(28)를 사용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜은 인터넷 프로토콜, IEEE 802.11 프로토콜 - 때때로, 와이파이(WiFi)(등록상표)로 지칭됨 - 과 같은 무선 근거리망 프로토콜, 블루투스(등록상표) 프로토콜과 같은 기타 단거리 무선 통신 링크를 위한 프로토콜, 이동 전화 프로토콜 등을 포함한다.
입력-출력 회로(30)는 데이터가 장치(10)에 공급되게 하고 데이터가 장치(10)로부터 외부 장치로 제공되게 하기 위하여 사용될 수 있다. 입력-출력 회로(30)는 입력-출력 장치(32)를 포함할 수 있다. 입력-출력 장치(32)는 터치 스크린, 버튼, 조이스틱, 클릭 휠, 스크롤 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크, 스피커, 음원(tone generator), 진동기, 카메라, 센서, 발광 다이오드 및 기타 상태 표시기, 데이터 포트 등을 포함할 수 있다. 사용자는 입력-출력 장치(32)를 통하여 명령을 공급함으로써 장치(10)의 동작을 제어할 수 있고, 입력-출력 장치(32)의 출력 자원을 사용하여 상태 정보 및 기타 출력을 장치(10)로부터 받을 수 있다.
무선 통신 회로(34)는 하나 이상의 집적 회로들로부터 형성되는 무선 주파수(RF) 송수신기 회로, 전력 증폭기 회로, 저-잡음 입력 증폭기, 수동 RF 컴포넌트, 하나 이상의 안테나들, 및 RF 무선 신호를 다루기 위한 기타 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호는 또한 광을 사용하여(예컨대, 적외선 통신을 사용하여) 전송될 수 있다.
무선 통신 회로(34)는 (예컨대, 1575 MHz의 위성 위치확인 신호를 수신하기 위한) GPS 수신기 회로(35)와 같은 위성 네비게이션 시스템 수신기 회로, 또는 기타 위성 네비게이션 시스템과 관련되는 위성 네비게이션 시스템 수신기 회로를 포함할 수 있다. 송수신기 회로(36)는 와이파이(등록상표)(IEEE 802.11) 통신을 위하여 2.4 GHz 및 5 GHz 대역을 다룰 수 있고, 2.4 GHz 블루투스(등록상표) 통신 대역을 다룰 수 있다. 회로(34)는 약 700 ㎒ 내지 약 2200 ㎒ 주파수 범위의 대역 또는 그 이상 또는 이하의 주파수 대역과 같은 이동 전화 대역에서 무선 통신을 다루기 위한 이동 전화 송수신기 회로(38)를 사용할 수 있다. 원한다면, 무선 통신 회로(34)는 기타 단거리 및 장거리 무선 링크를 위한 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 회로(34)는 라디오 및 텔레비전 신호를 수신하기 위한 무선 회로, 페이징(paging) 회로, 근거리 무선 통신(near field communications) 회로 등을 포함할 수 있다. 와이파이(등록상표) 및 블루투스(등록상표) 링크 및 기타 근거리 무선 링크에서, 무선 신호는 전형적으로 데이터를 수십 또는 수백 피트(feet) 전달하는 데 사용된다. 이동 전화 링크 및 기타 장거리 링크에서, 무선 신호는 전형적으로 데이터를 수천 피트 또는 마일 전송하는 데 사용된다.
무선 통신 회로(34)는 하나 이상의 안테나(40)들을 포함할 수 있다. 원한다면, 안테나(40)는 도전성 공동을 형성하는 접지면 구조물과 같은 도전성 구조물을 가질 수 있고, 따라서 때때로 캐비티백드(cavity-backed) 안테나 또는 공동 안테나로 불릴 수 있다. 공동은 직사각형 박스 형상의 도전성 구조물, 직선형 및 곡선형 도전성 측벽들의 조합을 갖는 공동 구조물, 또는 다른 적합한 형상들의 공동 구조물을 사용하여 형성될 수 있다.
도 3은 장치(10)의 일부분의 측단면도이다. 도 3의 예시적인 구성에서, 안테나(40)는 디스플레이(14)의 비활성 부분(20) 아래에서 장치 하우징(12)의 에지들 중 하나를 따라 형성되어 있다. 디스플레이 구조물(52)(예컨대, 장치(10)의 사용자를 위하여 이미지를 표시하기 위한 이미지 픽셀들의 어레이)은 장치 하우징(12)의 중심에서 디스플레이(14)의 디스플레이 커버 층(42) 아래에(즉, 디스플레이(14)의 활성 영역(22) 아래에) 장착될 수 있다. 비활성 디스플레이 영역(20)에서, 디스플레이 커버 층(42)의 내부 표면은 안테나(40)와 같은 내부 구조물을 장치(10)의 사용자가 보는 것을 차단하도록 불투명 마스킹 재료(44)로 덮일 수 있다. 하우징(12)은 평탄 후방 하우징 벽을 가질 수 있다. 하우징(12)은 평탄 후방 하우징 벽에 수직으로 이어지는 수직 측벽들을 가질 수 있거나, 도 3에 도시된 바와 같이 평탄 후방 하우징 벽으로부터 수직 상향으로 연장되는 곡선형 측벽들을 가질 수 있다.
장치(10)는 전기 컴포넌트(50)들이 장착되는 기판(48)과 같은 하나 이상의 기판들을 포함할 수 있다. 전기 컴포넌트(50)들은 도 2의 저장 및 처리 회로(28) 및 입력-출력 회로(30)와 같은 회로를 형성하기 위한, 집적 회로, 개별 컴포넌트, 예를 들어 저항기, 인덕터 및 커패시터, 스위치, 커넥터, 발광 다이오드 및 기타 전기 장치들을 포함할 수 있다.
기판(48)은 플라스틱과 같은 유전체로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 기판(48)은 하나 이상의 인쇄 회로들을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(48)은 폴리이미드의 가요성 시트 또는 다른 중합체 층으로부터 형성된 가요성 인쇄 회로("플렉스 회로")일 수 있거나, 강성 인쇄 회로 보드(예컨대, 섬유 유리로 채워진 에폭시로부터 형성된 인쇄 회로 보드)일 수 있다. 기판(48)은 컴포넌트(50), 안테나(40)와 같은 안테나, 및 장치(10) 내의 다른 회로 사이에서 신호를 라우팅하기 위한 패턴화된 금속 트레이스들의 하나 이상의 층들과 같은 도전성 상호연결 경로를 포함할 수 있다.
안테나(40)의 상부 표면(54)은 인쇄 회로 또는 플라스틱 캐리어 상의 패턴화된 금속 트레이스와 같은 패턴화된 도전성 구조물을 포함할 수 있다. 도전성 측벽 및 후면 벽 구조물은 안테나(40)를 위한 도전성 공동을 형성함에 있어서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상부 표면(54) 이외의 플라스틱 캐리어의 표면은 금속 접지면 구조물(예컨대, 공동 벽)로 덮일 수 있다. 원한다면, 도전성 공동 벽은 또한 강성 또는 가요성 인쇄 회로 보드 구조물, 금속 호일 또는 기타 도전성 구조물로부터 형성될 수 있다. 안테나(40)의 후방에 도전성 공동이 있는 구성에서, 도전성 공동 벽은 안테나(40)(표면(54) 상의 패턴화된 도전성 트레이스)와 장치(10) 내의 인접 도전성 구조물 사이의 거리의 변동으로 인한 성능의 변동으로부터 안테나(40)를 절연시키는 것을 돕는 접지면을 형성할 수 있다.
원한다면, 안테나(40)를 위한 도전성 측벽 및 후방 벽 구조물은 인접한 구조물들, 예를 들어 도전성 하우징 벽 부분(12'), 도전성 차폐 구조물(46)(예컨대, 금속 테이프 및 기타 차폐 구조물), 및 도전성 컴포넌트, 예를 들어 디스플레이 구조물(52), 컴포넌트(50), 인쇄 회로(48) 등으로부터 형성될 수 있다. 일반적으로, 안테나(40)는 유전체 지지 구조물(예컨대, 플라스틱 캐리어, 유리 캐리어, 세라믹 캐리어 등) 상의 금속 트레이스를 사용하는 접지면 구조물, 인쇄 회로 상의 금속 트레이스, 시트 금속 구조물과 같은 금속 구조물, 와이어 구조물, 컴포넌트(50) 및 디스플레이 구조물(52)과 같은 도전성 컴포넌트, 하우징(12)과 같은 하우징 구조물 등을 구비할 수 있다.
도 4는 전송 라인 경로(58)와 같은 전송 라인 구조물을 사용하여 안테나(40)가 무선 주파수 송수신기 회로(56)와 어떻게 결합하는지를 도시하는 다이어그램이다. 무선 주파수 송수신기 회로(56)는 위성 네비게이션 시스템 수신기 회로(35), 무선 근거리망 송수신기 회로(36), 및 이동 전화 송수신기 회로(38)와 같은 송수신기 회로를 포함할 수 있다. 안테나(40)는 전송 라인(58)이 결합되는 안테나 급전부(64)와 같은 안테나 급전부를 가질 수 있다. 안테나 급전부(64)는 전송 라인(58)에서 양극 전송 라인 도전체(58P)에 결합되는 양극 안테나 급전 단자(60)와 같은 양극 안테나 급전 단자를 가질 수 있다. 안테나 급전부(64)는 또한 전송 라인(58)에서 접지 전송 라인 도전체(58G)에 결합되는 접지 안테나 급전 단자(62)와 같은 접지 안테나 급전 단자를 가질 수 있다.
전송 라인(58)은 동축 케이블, 마이크로스트립(microstrip) 전송 라인 구조물, 스트립라인(stripline) 전송 라인 구조물, 강성 인쇄 회로 보드 또는 가요성 인쇄 회로 보드 상에 형성되는 전송 라인 구조물, 유전체 재료의 가요성 스트립 상의 도전성 라인으로부터 형성되는 전송 라인 구조물, 또는 다른 전송 라인 구조물로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 컴포넌트(60)와 같은 하나 이상의 전기 컴포넌트들이 전송 라인(58) 내에 개재될 수 있다(즉, 전송 라인(58)은 2개 이상의 세그먼트들을 가질 수 있다). 컴포넌트(60)는 무선 주파수 필터 회로, 임피던스 정합 회로(예를 들어, 안테나(40)의 임피던스를 전송 라인(58)의 임피던스와 정합시키는 것을 돕는 회로), 스위치, 및 기타 회로를 포함할 수 있다.
집약적인 레이아웃을 갖는 장치와 같은 전자 장치에서, 안테나 설계 요건을 만족시키는 것이 난제일 수 있다. 안테나 구조물을 형성하기 위하여 때때로 이용가능한 비교적 작은 양의 공간은 접지면 구조물을 안테나 공진 요소 구조물과 매우 근접하게 배치하는 것을 바람직하게 할 수 있다. 그러나, 안테나 공진 요소 구조물과 매우 근접하게 접지 구조물이 존재하는 것은 안테나 대역폭을 줄이는 경향이 있으며 원하는 안테나 대역폭 목표를 성취하는 것을 어렵게 할 수 있다.
이러한 난제를 극복하기 위하여 장치(10) 내에서 사용될 수 있는 안테나 설계는 안테나 루프를 형성하도록 도전성 구조물에 용량 결합되는 모노폴 안테나 구조물을 가질 수 있다.
도 5는 예시적인 모노폴 안테나의 다이어그램이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모노폴 안테나는 모노폴 안테나 공진 요소(66)와 같은 모노폴 안테나 공진 요소, 및 안테나 접지 구조물(68)과 같은 안테나 접지를 가질 수 있다. 도 5의 모노폴 안테나는 양극 안테나 급전 단자(+) 및 접지 안테나 급전 단자(-)로부터 형성되는 안테나 급전부를 가질 수 있다. 양극 안테나 급전부는 모노폴 안테나 공진 요소의 단부에 결합될 수 있다. 접지 안테나 급전부는 안테나 접지의 대향하는 부분에 형성될 수 있다.
원한다면, 안테나 공진 요소(66)는 하나 이상의 절곡부를 가질 수 있다. 절곡부를 갖는 모노폴 안테나가 도 6에 도시되어 있다. 도 6의 예시적 구성에서, 모노폴 안테나 공진 요소(66)는 절곡부(70)를 갖는다. 절곡부(70)는 직각 절곡부, 약 70 내지 110°의 각도를 갖는 절곡부, 또는 다른 적합한 절곡부일 수 있다. 절곡부(70)는 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 세그먼트(66-2, 66-1)들 사이에 개재될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 세그먼트(66-2)는 안테나 접지 구조물(68)의 상향으로(그에 수직으로)(예컨대, 평탄 안테나 접지 구조물에 수직으로, 또는 다른 형상의 안테나 접지 구조물의 에지에 수직으로) 연장될 수 있다. 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 세그먼트(66-1)는 안테나 접지 구조물(68)에 평행하게(예컨대, 안테나 접지 구조물(68)의 표면 또는 에지에 평행하게) 이어질 수 있다.
도 7은 예시적인 루프 안테나의 다이어그램이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 루프 안테나는 중앙의 유전체 영역을 둘러싸는 루프 도전체(70)와 같은 도전성 재료의 루프를 가질 수 있다. 도 7의 루프 안테나는 양극 안테나 급전 단자(+)와 같은 양극 안테나 급전 단자, 및 접지 안테나 급전 단자(-)와 같은 접지 안테나 급전 단자를 갖는 안테나 급전부를 가질 수 있다. 도 7의 예시적인 루프 안테나는 2개의 긴 에지들 및 2개의 수직한 보다 짧은 에지들을 갖는 직사각형 루프 형상을 갖는다. 일반적으로, 루프 안테나는 형상이 원형일 수 있거나, 형상이 타원형일 수 있거나, 직선형 변을 가질 수 있거나, 곡선형 변을 가질 수 있거나, 곡선형 및 직선형 세그먼트들 둘 모두를 포함하는 루프 형상을 가질 수 있다.
도 8의 예시적인 루프 안테나에 의해 도시된 바와 같이, 커패시터(72)와 같은 커패시터는 루프 안테나의 루프 도전체 내에 개재될 수 있다.
도 9는 안테나(40)들 중 하나 이상에 대해 사용될 수 있는 예시적인 구성을 도시하는 다이어그램이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나(40)는 L자형 구조물(74)(예컨대, 절곡부를 갖는 금속 스트립 또는 기타 도전성 스트립)과 같은 안테나 루프를 형성하는 도전성 구조물에 용량 결합되는 모노폴 안테나 공진 요소(66)와 같은 모노폴 안테나 구조물로부터 형성될 수 있다.
도 9의 안테나(40)는 유전체 지지 구조물(78)과 같은 유전체 지지 구조물을 가질 수 있다. 금속 트레이스와 같은 도전성 구조물이 유전체 지지 구조물(78) 상에 형성될 수 있다. 금속 트레이스는 예를 들어 안테나 접지 구조물(68)(예컨대, 지지 구조물(78)의 측벽과 하부벽 상의 구조물), 및 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)와 L자형 도전성 구조물(74)과 같은 유전체 지지 구조물(78)의 표면(54) 상의 패턴화된 도전성 구조물을 포함할 수 있다.
안테나(40)는 안테나 급전부(64)와 같은 안테나 급전부를 가질 수 있다. 안테나 급전부(64)는 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 일 단부에 결합되는 양극 안테나 급전 단자(60)와 같은 양극 안테나 급전 단자를 가질 수 있으며, 안테나 접지 구조물(68)의 대향하는 부분에 결합되는 접지 안테나 급전 단자(62)와 같은 접지 안테나 급전 단자를 가질 수 있다. 소정 간극이 단자(60, 62)들을 분리시킬 수 있다.
폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)는 세그먼트(66-1)와 같은 세그먼트(아암(arm)) 및 세그먼트(66-2)와 같은 세그먼트(아암)를 가질 수 있다. 세그먼트(66-2)는 안테나 접지 구조물(68)의 인접 에지 부분(68')에 수직으로 놓일 수 있다. 세그먼트(66-1)는 안테나 접지 구조물(68)의 인접 에지에 평행하게 이어질 수 있다. 요소(66)는 세그먼트(66-1, 66-2)들 사이에 개재되는 절곡부(interposed bend)(70)와 같은 절곡부를 가질 수 있다. 절곡부(70)는 직각 절곡부, 약 70 내지 110°의 각도를 갖는 절곡부, 또는 다른 적합한 절곡부일 수 있다. 요소(66)는 대향하는 단부들을 가질 수 있다. 요소(66)의 일 단부는 양극 안테나 급전 단자(60)에 결합될 수 있다. 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 대향 단부는 도전성 구조물(74)에 인접하는 세그먼트(66-1)의 단부에 위치될 수 있다.
도전성 구조물(74)은 절곡부(80)와 같은 절곡부를 가질 수 있다(예컨대, 도전성 안테나 요소 구조물(74)은 인쇄 회로 상의 트레이스와 같은 L자형의 절곡된 금속 스트립으로부터 형성될 수 있다). 절곡부(80)는 직각 절곡부, 약 70 내지 110°의 각도를 갖는 절곡부, 또는 다른 적합한 절곡부일 수 있다. 절곡부(80)는 도전성 부재(74)의 세그먼트(아암)(74-1)와 세그먼트(아암)(74-2) 사이에 개재될 수 있다. 세그먼트(74-2)는 세그먼트(74-2)가 접지(68)의 연장부를 형성하도록 접지(68)에 연결되는 일 단부(즉, 접지(68)에서 종료되는 단부)를 가질 수 있고, 요소(66)에 인접한 대향 단부를 가질 수 있다. 세그먼트(74-2)는 안테나 접지 구조물(68)의 인접 에지 부분(세그먼트)(68')에 수직으로 놓일 수 있다. 세그먼트(74-1)는 안테나 접지 구조물(68)의 인접 에지 부분(68')에 평행하게 그리고 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 세그먼트(66-1)에 평행하게 이어질 수 있다.
폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)와 도전성 안테나 구조물(74)은 간극(76)과 같은 간격만큼 분리된 대향하는 부분들을 가질 수 있다. 도 9의 구성에서, 예를 들어, 세그먼트(66-1)의 적어도 일부는 세그먼트(74-1)의 대향하는 길이부에 평행하게 이어진다. 이러한 대향하는 도전성 구조물들은 요소(66)와 구조물(74)을 용량 결합시키는 커패시턴스(C)를 발생시킨다. 특히, 세그먼트(66-1) 및 대향하는 세그먼트(74-1)는 간극(76)에 의하여 분리되는 각자의 커패시터 전극들을 형성할 수 있다. 커패시턴스(C)의 크기는 세그먼트(66-1)와 세그먼트(74-1) 사이의 중첩량(L) 및 간극(76)의 크기(즉, 중첩 길이(L)를 가로지르는 간극(76)의 폭(W))의 함수이다. L의 증가 및 간극(76)의 폭의 감소는 커패시턴스(C)의 값을 증가시키는 경향이 있을 것이다.
안테나 접지 구조물(68)은 지지 구조물(68)의 측벽들 둘레에서 연장될 수 있고 구조물(68)의 밑면을 덮을 수 있음으로써, 안테나(40)를 위한 안테나 공동을 형성할 수 있다. 원한다면, 접지(68)는 도 9에 도시된 바와 같이 (예컨대, 직사각형 개구부 또는 다른 형상의 개구부를 갖는 접지를 형성하기 위하여) 안테나(40)의 상부 표면(54)의 주변부를 따라 이어지는 부분들을 가질 수 있다. 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66) 및 L자형 도전성 요소(74)는 안테나 상부 표면(54)에 있는 접지(68)의 개구부 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 요소(66, 74)들은 구조물(78)의 상부에서 접지(68)의 일부분들에 의하여 형성되는 직사각형 개구부 또는 다른 형상의 개구부 내에 놓일 수 있다. 요소(66, 74)들은 구조물(78) 상에 직접 형성될 수 있거나 지지 구조물(78)의 평탄 상부 표면에 장착되는 인쇄 회로 또는 다른 기판 상에 형성될 수 있다. 도 10은 안테나 접지(68)가 상부 표면(54)의 개구부 이외의 안테나 지지 구조물(78)의 표면들의 실질적으로 전부를 어떻게 덮을 수 있는지를 도시하는, 안테나(40)와 지지 구조물(78)의 후방 사시도이다.
도 11은 안테나(40)의 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 세그먼트(66-1) 및 L자형 도전성 안테나 요소(74)의 세그먼트(74-1)는 길이 L의 중첩 영역을 따라 폭 W의 간극(76)만큼 분리될 수 있다. 이는 요소(66)와 요소(74) 사이에 커패시턴스(C)를 발생시킨다. 요소(66), 요소(74) 및 접지(68)의 일부분(68')은 안테나의 3개의 부분들(즉, 세그먼트들)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 요소(66)로부터 형성된 도전성 안테나 세그먼트, 요소(74)로부터 형성된 도전성 안테나 세그먼트, 및 접지 세그먼트(68')로부터 형성된 도전성 안테나 세그먼트는 도 8의 안테나와 같은 안테나에서 안테나 도전체의 3개의 길이부들을 형성할 수 있다.
도 8의 안테나의 안테나 급전부의 양극 안테나 급전 단자(+)는 안테나(40)의 양극 안테나 급전 단자(60)에 대응할 수 있고, 도 8의 안테나의 안테나 급전부의 접지 안테나 급전 단자(-)는 안테나(40)의 접지 안테나 급전 단자(62)에 대응할 수 있고, 도 8의 안테나의 도전성 루프(70)는 요소(66, 74)들과 접지 세그먼트(68')에 의하여 형성될 수 있다. 도 8의 안테나의 커패시터(72)는 요소(66)와 요소(74)의 중첩에 의하여 형성되는 커패시턴스(C)의 커패시터에 대응할 수 있다(즉, 커패시터(72)가 요소(66, 74)들 사이에 개재될 수 있다). 원한다면, 요소(66, 74)들 사이의 커패시턴스(C)는 요소(66, 74)들 사이의 커패시터와 같은 하나 이상의 개별 컴포넌트들을 부착함으로써 구현될 수 있다. 도 11에 도시된 유형의 분산된 커패시터 배열의 사용은 단지 예시적인 것이다.
폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)와 L자형 도전체(74) 사이의 용량 결합은 안테나(40)가 상이한 주파수들에서 상이한 모드들로 동작하게 한다. 일례로서, 안테나(40)를 저주파수(fL) 및 고주파수(fH)를 포함하는 주파수 범위에 걸쳐 동작시키는 것이 요구되는 시나리오를 고려해보기로 한다. 예를 들어, 주파수 fL에 중심을 두는 제1 통신 대역 및 주파수 fH에 중심을 두는 제2 통신 대역과 같은 다수의 통신 대역들에서의 동작을 위하여 안테나(40)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
저주파수 fL 부근의 주파수와 같은 저주파수에서, 요소(66)와 구조물(74) 사이의 커패시턴스(C)의 임피던스(예컨대, 도 8의 안테나의 커패시턴스(C)와 관련되는 임피던스)는 상대적으로 클 수 있다. 이러한 상대적으로 큰 임피던스는 도전성 구조물(74)을 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)로부터 효과적으로 격리시킬 수 있다. 이들 저주파에서, 안테나(40)는 따라서 도 6의 폴디드 모노폴 안테나와 같은 모노폴 안테나로서 동작할 수 있다.
고주파수 fH 부근의 주파수와 같은 고주파수에서, 요소(66)와 구조물(74) 사이의 커패시턴스(C)와 관련되는 임피던스는 상대적으로 작을 수 있다. 이러한 상황에서, 요소(66)는 구조물(74) 정도로 효과적으로 짧아질 수 있고, 안테나(40)의 성능은 2개의 동작 모드들에 의하여 영향을 받을 수 있다.
고주파수 fH 부근에서의 안테나(40)의 성능에 기여할 수 있는 2개의 고 대역 모드들 중 첫 번째는 폴디드 모노폴 모드일 수 있다. 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소(66)의 길이는 이러한 모드에서의 동작을 지원하기 위하여 주파수 fH에서 파장의 대략 1/4이 되도록 구성될 수 있다.
고주파수 fH 부근에서의 안테나(40)의 성능에 기여할 수 있는 2개의 고 대역 모드들 중 두 번째는 고조파 루프 안테나 모드일 수 있다. 이 모드에서, 도 8의 루프 안테나 구조물과 관련되는 루프 안테나 공진의 고조파(즉, 세그먼트(66, 74, 68')로부터 형성되는 도전성 안테나 루프의 고조파)는 안테나(40)의 안테나 성능에 기여할 수 있다.
도 12는 안테나 성능(즉, 정재파 비(SWR))을 도 8, 도 9, 도 10에 도시된 유형의 안테나를 위한 주파수의 함수로서 플로팅된 그래프이다. 도 12의 트레이스(81)에 의해 나타내어진 바와 같이, 안테나(40)는 (예컨대, 안테나(40)가 폴디드 모노폴 모드로 동작할 때) 주파수 fL 주위에 중심을 둔 제1 공진(공진 피크(82))을 나타낼 수 있다. 주파수 fH 주위의 주파수에서, 안테나(40)는 제2 공진(공진 피크(84))을 나타낼 수 있다. 공진 피크(84)는 피크(84-1, 84-2)들에 의해 표시되는 바와 같은 2개의 기여분(contribution)들을 가질 수 있다. 이들 기여분은 폴디드 모노폴 공진 및 고조파 루프 안테나 공진에 대응할 수 있다. 피크(84-1, 84-2)들은 (이러한 예에서) 중첩하지만 약간 상이한 주파수들에 정위되므로, 공진 피크(84)의 전체적인 대역폭은 향상될 수 있다.
다수의 공진들을 나타내고 고대역 공진(84)에 대하여 다수의 공진 기여분들을 나타내는 안테나(40)의 능력은 비좁은 안테나 공간 및 인접한 도전성 구조물들을 갖는 전자 장치에서도 만족할만한 동작을 나타내도록 안테나(40)를 도울 수 있다. 안테나(40)는 루프 모드 동작과 관련된 루프 유형의 전류 분포로 인하여 다른 안테나로부터의 만족할만한 격리를 발휘할 수 있다(예컨대, 안테나(40)는 상대적으로 자급식(self contained)일 수 있다).
일 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소, 및 모노폴 안테나 공진 요소에 용량 결합되는 도전성 구조물을 포함하고, 모노폴 안테나 공진 요소와 도전성 구조물들은 적어도 하나의 모노폴 안테나 공진 및 적어도 하나의 루프 안테나 공진을 나타내도록 구성되는, 전자 장치용 안테나가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소는 대향하는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 안테나는 제1 단부에서 양극 안테나 급전 단자를 갖고 접지 안테나 급전 단자를 갖는 안테나 급전부을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소는 중간에 개재되는 절곡부를 갖는 제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 구조물은 L자형 도전성 요소를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, L자형 도전성 요소는 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 갖고 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이에 개재된 절곡부를 가지며, 제1 세그먼트는 모노폴 안테나 공진 요소의 적어도 일부분과 평행하게 이어진다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소에 용량 결합되는 도전성 구조물들은 도전성 구조물들과 모노폴 안테나 공진 요소 사이의 커패시턴스에 의하여 특징지어지고, 모노폴 안테나 공진 요소의 상기 일부분과 L자형 도전성 요소의 제1 세그먼트는 커패시턴스를 생성하는 간극만큼 분리된다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 구조물은 안테나 접지의 일부분을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나는 지지 구조물을 추가로 포함하고, 안테나 접지의 적어도 일부분은 지지 구조물 상에 형성된다.
다른 실시예에 따르면, 지지 구조물은 모노폴 안테나 공진 요소와 L자형 도전성 요소가 위치하는 평탄 표면을 가지며, 안테나 접지는 안테나 공동을 형성하도록 평탄 표면을 제외한 실질적으로 모든 상기 지지 구조물을 덮는 금속을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 구조물들은 절곡된 도전성 요소를 포함하고, 절곡된 도전성 요소는 모노폴 안테나 공진 요소와 절곡된 도전성 요소 사이에서 커패시턴스를 생성하는 간격만큼 모노폴 안테나 공진 요소의 일부분으로부터 분리되는 부분을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 구조물은 절곡된 도전성 요소에 결합되는 부분을 갖는 안테나 접지를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 공진 요소는 대향하는 제1 및 제2 단부들을 갖는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소를 포함하고, 안테나는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소의 제1 단부에 급전 단자를 갖는 급전부를 포함하고, 절곡된 도전성 요소는 안테나 접지의 상기 부분에서 종료되는 제1 단부 및 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소에 인접하는 제2 단부를 갖는 L자형 도전성 요소를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 개구부를 갖는 안테나 접지, 개구부 내의 모노폴 안테나 공진 요소, 및 개구부 내의 도전성 안테나 요소를 포함하고, 도전성 안테나 요소와 모노폴 안테나 공진 요소는 용량 결합되는, 전자 장치용 안테나가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소는 대향하는 제1 및 제2 단부들을 갖고, 안테나는 모노폴 안테나 공진 요소의 제1 단부에 결합되는 제1 안테나 급전 단자를 갖고 안테나 접지에 결합되는 제2 안테나 급전 단자를 갖는 안테나 급전부을 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 접지는 도전성 안테나 요소와 제2 안테나 급전 단자 사이에 결합되는 부분을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나는 개구부, 모노폴 안테나 공진 요소 및 도전성 안테나 요소가 위치되는 평탄 표면을 갖는 유전체 지지 구조물을 추가로 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 접지는 개구부를 제외한 유전체 지지 구조물을 덮도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 접지와 유전체 지지 구조물은 안테나를 위한 공동을 형성하도록 구성되고, 개구부는 유전체 지지 구조물의 표면 상의 직사각형 개구부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소 및 도전성 안테나 요소는 모노폴 안테나 공진 요소 및 도전성 안테나 요소를 용량 결합시키는 모노폴 안테나 공진 요소와 도전성 안테나 요소 사이의 커패시턴스를 생성하도록 소정 간극만큼 분리되며 서로 평행하게 이어지는 부분을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소는 제1 세그먼트, 제2 세그먼트, 및 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이에 개재되는 절곡부를 포함하고, 도전성 안테나 요소는 제1 세그먼트, 제2 세그먼트 및 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이에 개재되는 절곡부를 갖는 L자형 요소를 포함하며, 서로 평행하게 이어지는 모노폴 안테나 공진 요소의 부분 및 도전성 안테나 요소의 부분은 모노폴 안테나 공진 요소의 제2 세그먼트의 부분 및 도전성 안테나 요소의 제2 세그먼트의 부분을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 모노폴 안테나 공진 요소의 제1 세그먼트는 양극 안테나 급전 단자에 결합되고, 도전성 안테나 요소의 제1 세그먼트는 안테나 접지에서 종료되는 단부를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 약간의(some) 측벽들 및 표면을 갖는 유전체 지지 구조물; 측벽들을 덮고, 상기 표면 상에 개구부를 형성하도록 구성되는 안테나 접지; 개구부 내의 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소; 및 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소에 용량 결합되는 개구부 내의 도전성 안테나 요소를 포함하는, 안테나가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 안테나 요소는 안테나 접지에서 종료되는 제1 단부 및 폴디드 모노폴 안테나 요소로부터 소정 간극만큼 분리된 대향하는 제2 단부를 갖는 절곡된 금속 스트립을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 안테나는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소의 단부에서의 제1 안테나 급전 단자, 및 안테나 접지에서의 제2 안테나 급전 단자를 추가로 포함하고, 안테나 접지는 제2 안테나 급전 단자와 절곡된 금속 스트립의 제1 단부 사이에서 연장되는 부분을 가지며, 모노폴 안테나 공진 요소와 도전성 구조물들은 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소와 관련되는 적어도 하나의 모노폴 안테나 공진, 및 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소, 절곡된 금속 스트립 및 안테나 접지의 상기 부분으로부터 형성되는 루프와 관련되는 적어도 하나의 루프 안테나 공진을 나타내도록 구성된다.
상기는 본 발명의 원리를 단지 예시하는 것이며, 본 발명의 범주와 사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 수정들이 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (25)

  1. 전자 장치용 안테나로서,
    모노폴 안테나 공진 요소;
    상기 모노폴 안테나 공진 요소에 용량 결합되는 도전성 구조물들; 및
    평탄 표면을 갖는 지지 구조물
    을 포함하고,
    상기 모노폴 안테나 공진 요소와 상기 도전성 구조물들은 적어도 하나의 모노폴 안테나 공진 및 적어도 하나의 루프 안테나 공진을 나타내도록 구성되고,
    상기 도전성 구조물들은 안테나 접지의 일부분을 포함하며,
    상기 안테나 접지는 안테나 공동(cavity)을 형성하는 금속을 포함하고,
    상기 모노폴 안테나 공진 요소 및 상기 도전성 구조물들은 상기 지지 구조물의 상기 평탄 표면 상에 위치되고,
    상기 안테나 접지의 상기 금속은 상기 안테나 공동을 형성하도록 상기 평탄 표면을 덮지 않고 상기 지지 구조물의 적어도 세 면을 덮는, 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소는 폴디드(folded) 모노폴 안테나 공진 요소를 포함하는, 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소는 대향하는 제1 및 2 단부들을 가지며, 상기 안테나는, 상기 제1 단부에서 양극(positive) 안테나 급전 단자를 갖고 접지 안테나 급전 단자를 갖는 안테나 급전부를 포함하는, 안테나.
  4. 제3항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소는 중간에 개재되는 절곡부(interposed bend)를 갖는 제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소를 포함하는, 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도전성 구조물들은 L자형 도전성 요소를 포함하는, 안테나.
  6. 제5항에 있어서, 상기 L자형 도전성 요소는 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 갖고 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트 사이에 개재된 절곡부를 가지며, 상기 제1 세그먼트는 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 적어도 일부분과 평행하게 이어지는(run), 안테나.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소에 용량 결합되는 도전성 구조물들은 상기 도전성 구조물들과 상기 모노폴 안테나 공진 요소 사이의 커패시턴스에 의하여 특징지어지고, 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 상기 일부분과 상기 L자형 도전성 요소의 상기 제1 세그먼트는 상기 커패시턴스를 발생시키는 간극만큼 분리되는, 안테나.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 L자형 도전성 요소는 상기 평탄 표면 상에 위치되며, 상기 안테나 접지의 상기 금속은 상기 안테나 공동을 형성하도록 상기 평탄 표면을 제외한 모든 상기 지지 구조물을 덮는, 안테나.
  10. 제1항에 있어서, 상기 도전성 구조물들은 절곡된 도전성 요소를 포함하고, 상기 절곡된 도전성 요소는 상기 모노폴 안테나 공진 요소와 상기 절곡된 도전성 요소 사이에서 커패시턴스를 생성하는 간극만큼 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 일부분으로부터 분리되는 부분을 갖는, 안테나.
  11. 제10항에 있어서, 상기 도전성 구조물들은 상기 절곡된 도전성 요소에 결합되는 부분을 갖는 안테나 접지를 포함하는, 안테나.
  12. 제11항에 있어서, 상기 안테나 공진 요소는 대향하는 제1 및 제2 단부들을 갖는 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소를 포함하고, 상기 안테나는 상기 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소의 상기 제1 단부에 급전 단자를 갖는 급전부를 포함하고, 상기 절곡된 도전성 요소는 상기 안테나 접지의 상기 부분에서 종료되는 제1 단부 및 상기 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소에 인접하는 제2 단부를 갖는 L자형 도전성 요소를 포함하는, 안테나.
  13. 전자 장치용 안테나로서,
    개구부를 갖는 평탄 안테나 접지;
    상기 개구부 내의 모노폴 안테나 공진 요소;
    상기 개구부 내의 도전성 안테나 요소 - 상기 도전성 안테나 요소와 상기 모노폴 안테나 공진 요소는 용량 결합됨 -; 및
    상기 개구부, 상기 모노폴 안테나 공진 요소 및 상기 도전성 안테나 요소가 위치되는 평탄 표면을 갖는 유전체 지지 구조물 - 상기 평탄 안테나 접지는 상기 개구부를 제외하고 상기 유전체 지지 구조물을 덮도록 구성됨 -
    을 포함하는, 안테나.
  14. 제13항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소는 대향하는 제1 및 제2 단부들을 갖고, 상기 안테나는, 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 상기 제1 단부에 결합되는 제1 안테나 급전 단자를 갖고 상기 평탄 안테나 접지에 결합되는 제2 안테나 급전 단자를 갖는 안테나 급전부를 추가로 포함하는, 안테나.
  15. 제14항에 있어서, 상기 평탄 안테나 접지는 상기 도전성 안테나 요소와 상기 제2 안테나 급전 단자 사이에서 결합되는 부분을 포함하는, 안테나.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서, 상기 평탄 안테나 접지와 상기 유전체 지지 구조물은 상기 안테나를 위한 공동을 형성하도록 구성되고, 상기 개구부는 상기 유전체 지지 구조물의 표면 상의 직사각형 개구부를 포함하는, 안테나.
  19. 제13항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소 및 상기 도전성 안테나 요소는 상기 모노폴 안테나 공진 요소와 상기 도전성 안테나 요소를 용량 결합시키는 상기 모노폴 안테나 공진 요소와 상기 도전성 안테나 요소 사이의 커패시턴스를 생성하도록 소정 간극만큼 분리되며 서로 평행하게 이어지는 부분들을 포함하는, 안테나.
  20. 제18항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소는 제1 세그먼트, 제2 세그먼트, 및 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트 사이에 개재되는 절곡부를 포함하고, 상기 도전성 안테나 요소는 제1 세그먼트, 제2 세그먼트, 및 상기 제1 세그먼트와 상기 제2 세그먼트 사이에 개재되는 절곡부를 갖는 L자형 요소를 포함하며, 서로 평행하게 이어지는 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 부분 및 상기 도전성 안테나 요소의 부분은 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 상기 제2 세그먼트의 부분 및 상기 도전성 안테나 요소의 상기 제2 세그먼트의 부분을 포함하는, 안테나.
  21. 제20항에 있어서, 상기 모노폴 안테나 공진 요소의 상기 제1 세그먼트는 양극 안테나 급전 단자에 결합되고, 상기 도전성 안테나 요소의 상기 제1 세그먼트는 상기 평탄 안테나 접지에서 종료되는 단부를 갖는, 안테나.
  22. 안테나로서,
    적어도 두 측벽들 및 표면을 갖는 유전체 지지 구조물;
    상기 측벽들을 덮고, 상기 표면 상에 개구부를 형성하도록 구성되는 안테나 접지;
    상기 개구부 내의 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소; 및
    상기 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소에 용량 결합되는 상기 개구부 내의 도전성 안테나 요소
    를 포함하는, 안테나.
  23. 제22항에 있어서, 상기 도전성 안테나 요소는 상기 안테나 접지에서 종료되는 제1 단부 및 상기 폴디드 모노폴 안테나 요소로부터 소정 간극만큼 분리된 대향하는 제2 단부를 갖는 절곡된 금속 스트립을 포함하는, 안테나.
  24. 제23항에 있어서, 상기 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소의 단부에서의 제1 안테나 급전 단자, 및 상기 안테나 접지에서의 제2 안테나 급전 단자를 추가로 포함하고,
    상기 안테나 접지는 상기 제2 안테나 급전 단자와 상기 절곡된 금속 스트립의 상기 제1 단부 사이에서 연장되는 부분을 가지며, 상기 모노폴 안테나 공진 요소와 도전성 구조물들은 상기 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소와 관련되는 적어도 하나의 모노폴 안테나 공진, 및 상기 폴디드 모노폴 안테나 공진 요소, 상기 절곡된 금속 스트립 및 상기 안테나 접지의 상기 부분으로부터 형성되는 루프와 관련되는 적어도 하나의 루프 안테나 공진을 나타내도록 구성되는, 안테나.
  25. 삭제
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