KR20030032001A - 이동 통신 안테나의 저주파 동작을 향상시키기 위한 장치및 방법 - Google Patents

이동 통신 안테나의 저주파 동작을 향상시키기 위한 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

이동 통신 장치에서, 전기 도전성 반사기를 통신 회로를 갖는 인쇄 배선판(PWB)의 전기 도전성 접지로 접속시킴으로서 반사기가 PWB의 접지를 확장시키며 따라서 안테나를 그 무선 주파수 대역의 낮은 부분에 적재시키게 되며, 이와같이 하여 그 대역폭의 낮은 주파수 부분에서 동작이 향상된다. 이 반사기는, 바람직하게는 안테나에 접속되는 것의 반대편의 PWB의 단부에서, PWB 위에 통합되어 형성되거나 또는 그것에 접속되는 스텁 반사기를 포함할 수 있다. 이 안테나는 내장 안테나 또는 외부 안테나가 될 수 있다.

Description

이동 통신 안테나의 저주파 동작을 향상시키기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENHANCING LOW-FREQUENCY OPERATION OF MOBILE COMMUNICATION ANTENNAS}
안테나를 포함하여, 이동 통신 기기는 기술이 개발됨에 따라서 크기가 더 작아지고 있다. 적절하게 동작되는 안테나는, 사분의 일 파장이 요구되는 모노폴과 같은 안테나 (보통은 지면상에서 동작함)를 제외하고는, 보통은 약 이분의 일 크기의 파장이 되어야 한다. 예를들어 셀룰러 전화 핸드셋과 같은, 고급 이동 통신 장치에서, 그러한 크기는 실용적인 아닌데 그 이유는 전제 핸드셋 크기가 적합한 주파수의 반파장보다 작기 때문이다.
그러므로 작은 안테나를 사용하는 것은 그 효율을 감소시키며, 따라서 더 높은 전력이 공급될 것을 요구한다. 더 높은 요구 전력으로 인해서 배터리 재충전을자주해야 하며, 사용자의 머리/몸체로 향하는 방사(radiation)를 증가시킨다. 특히 사람의 머리로 방사되는 전력 레벨이 심각하며, 사용자에게 가능성있는 이러한 위험을 줄이기 위해서 엄격한 제한 및 사양이 규정되어 있다.
또한 그러한 장치가 인체에 근접하여 동작하는 것은 안테나를 따라서 작용하는 장(field) 및/또는 전류 분배를 변화시킬 수 있어서, 방사 효율은 물론이고 그 방사 패턴을 변화시킨다. 실제적으로는, 효율의 감소가 10 - 20 dB 또는 그 이상의 범위가 될 수 있다. 안테나 효율을 높이기 위해서 보통은 "STUBBY" 또는 축퇴식 안테나와 같은, 외부 휩(whip) 안테나가 사용된다. 그러나, 그러한 안테나를 사용하는 것은 가끔 안테나가 주머니안에서 방해가 되어 불편하기도 하다. 이러한 안테나는 또한 이동 통신 장치의 미적인 외관을 해치기도 한다. 더욱이, 그들의 방사 패턴은 준-전방향이어서 과도한 방사에 대해서 사용자의 머리/몸체를 거의 보호하지 못한다.
여러 회사에서 공급되는 내장 안테나는 외부 안테나에 비해서 효율적이지 못하다. 더욱이, 이러한 공지된 내장 안테나는 일반적으로 사용자의 머리/몸체로 향하는 방사를 줄이지 못하며, 심지어 많은 경우에는 그러한 방사를 증가시키기도 한다. 또한 안테나 이득이 일반적으로 낮으며 (특히 머리/몸체에 근접하여 사용될 때), SAR(특정 흡수비) 결과가 일반적으로 높다.
공지된 내장 안테나에서 특별한 문제는 동작 대역폭이 좁다는 것이다. 그에 더해서, 입력 임피던스가 정합되지 않을 때, 방사 효율은 훨씬 더 감소된다. 후자의 경우는, GSM 900/1800, 900/1900, 900/1800/1900 MHz 등과 같은 이중-주파수 대역, 삼중-주파수 대역 또는 다른 다중-대역 동작 이동 통신 장치가 요구될 때, 또는 대역폭이 동작에서 핵심이 되는 GPRS (2.5G) 및 UMTS(3G) 응용에서 훨씬 더 어려운 문제로 여겨진다. 더욱이, 대역폭은 일반적으로 전체 이동 통신 응용에서 중요한데, 전체 시스템 용량을 최대화하는데 중요하다.
이동 통신 장치의 내장 안테나가 공지되어 있는데, 이는 예를들면 패치 및 슬롯과 같은 인쇄된 구조을 이용한다. 이들은 제조의 용이성, 낮은 프로파일, 및 낮은 생산 비용으로 인해서 매우 편리하게 사용된다. 공지된 내장 안테나 구조의 예들이 미합중국 특허 제5,068,670호, 제5,929,813호, 제5,945,954호, 제6,002,367호 및 제6,025,802호와, 유럽 특허 EP 0924797호에 기술되어 있다. 그러한 인쇄된 소자가 효율, 이득, 임피던스 정합 및 재현성을 위해서 이동 통신 장치에서 사용될 수 있다면, 최상의 선택일 것이다. 유감스럽게도, 그러한 소자들은, 이동 통신 장치의 크기가 작으므로, 효율이 매우 낮고 그에 따라서 이득이 낮으며, 더욱이 그 임피던스를 이동 통신 장치의 임피던스에 정합시키는 것이 어렵다.
본 발명은 특히, 통신 회로가 놓이며 신호단자 및 이러한 통신 회로용 전기 도전성 접지가 형성되는 인쇄 회로 기판 또는 PCB (현재는 일반적으로 인쇄 배선판 또는 PWB로 일컬어지는데, 이하 이 용어가 사용됨)를 구비하는 하우징을 포함하는 이동 통신 장치에 관한 것이다. 그러한 장치는 또한, 하우징 내에 내장되거나, 또는 하우징의 외부에 놓이며, 신호 단자로 전기적으로 접속되며, 선택적으로는 하우징내의 PWB상의 통신 회로의 접지로 접속되는 안테나를 포함한다. 그러한 안테나가 비교적 높은 무선 주파수 대역에 대해서 비교적 작고 콤팩트한 형태로 설계될 수있지만, 낮은 무선 주파수 대역에서의 동작은 비교적 비효율적이다. 안테나가 매우 작을 때, 이동 통신 장치의 통신 회로를 갖는 인쇄 배선판(PWB)은 실제로 안테나의 연장으로서 사용되며, 그 효율 및 대역폭을 향상시킨다. 그러나, 이동 통신 장치의 크기가 작아지고 있으므로, 안테나 성능에 PWB가 이처럼 기여하는 것은 제한된다. 이러한 제한은 그러한 이동 통신 장치에 사용되는 모든 종류의 안테나, 즉 외부 안테나는 물론이고 내장 안테나에도 적용된다.
본 발명은 이동 통신 안테나의 동작을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 이러한 장치가 설계되는 대역폭 또는 대역폭들의 저주파부에서 이동 통신 안테나의 동작을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 내장 안테나 또는 외부 안테나를 갖는 (이동 전화 핸드셋과 같은) 이동 통신 장치에서 특히 유용하며, 따라서 이하 특히 그러한 응용에 대해서 기술된다.
이하 본 발명은 다음의 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명된다. 즉,
도 1은 본 발명에 따라 구성된 이동 통신 장치의 한가지 형태를 예시하는 분해도이며;
도 2는 도 1의 장치에서 사용될 수 있는 내장 안테나의 예를 도시한 도면;
도 3은 낮은 무선 주파수 대역에서 도 1 및 도 2의 장치의 안테나의 동작 효율을 향상시키기 위한 본 발명에 따른 하나의 장치를 도시하며, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 3(C)은 반사기의 가능한 위치를 도시하는 측면도이며;
도 4, 도 4(A), 도 4(B) 및 도 4(C)는, 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나의 동작 효율을 향상시키기 위한 본 발명에 따른 또 다른 장치를 도시하는, 도 3, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 3(C)와 대응하는 도면이며;
도 5(A) 및 도 5(B)는, 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나의 동작 효율을 향상시키기 위해서 본 발명에 따른 또 다른 장치를 도시하는 도 1 및 도 2의 장치에서 PWB의 반대편 면을 도시하는 도면이며;
도 6(A), 도 6(B), 도 7(A), 도 7(B) 및 도 8(A), 도 8(B)는 본 발명에 따라서 사용될 수 있는 세개의 다른 장치들을 도시하는, 도 5(A) 및 도 5(B)에 대응하는 도면이며;
도 9는 전기 도전성 반사기가 하나 이상의 전기 도전성 면을 갖는 박스의 형태인 또 다른 장치이며, 도 9(A)는 그러한 박스 구성의 일례를 도시하며, 도 9(B) 및 도 9(C)는 PWB에 대해서 박스의 다른 배치를 도시하는 도면이며;
도 10, 도 10(A), 도 10(B) 및 도 10(C)는, 도 3, 도 3(A), 도 3(B) 및 도 3(C)에 대응하는 것으로서, 도 3의 장치와 유사한 장치를 도시하지만, 안테나가 내장 안테나가 아니라 외부 안테나인 장치를 도시하며;
도 11(A) 및 11(B)는 외부 안테나를 갖는 이동 전화 핸드셋에서 실행되는 본 발명을 도시하며, 도 11(A)는 핸드셋이 닫힌 위치를 도시하며, 도 11(B)는 핸드셋이 개방된 위치를 도시한다.
본 발명의 한가지 목적은 안테나의 동작 효율 및 대역폭이 향상되는, 작고 콤팩트한 안테나를 구비하는 이동 통신 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 그러한 안테나의 동작 효율을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한가지 특징에 따라서, 이동 통신 장치가 제공되는데, 이 이동 통신 장치는, 통신 회로, 및 안테나를 위한 신호 단자와, 통신 회로를 위한 전기-도전성 접지로 형성되는 인쇄 배선판(PWB)를 포함하는 하우징; 이 하우징에 놓이며 PWB의 통신 회로의 신호 단자( 및 선택적으로는 접지)로 전기 접속되며, 적어도 하나의 무선 주파수 대역에서 동작하도록 설계되는 안테나; PWB에 놓이며 PWB의 전기 도전성 접지에 전기적으로 접속되는 도전성 반사기로서, 이 반사기는 PWB의 접지를 효과적으로 확장시켜서 안테나를 상기 무선 주파수 대역에 적재하며 따라서 상기 무선 주파수 대역의 특히 낮은 부분에서 안테나의 동작 효율을 향상시키며, 또는 상기 무선 주파수 대역을 확장시키게 되는, 도전성 반사기를 포함한다.
본 발명의 여러 실시예들이 예로서 후술된다.
기술된 바람직한 실시예의 또 다른 특징들에 따라서, 이 안테나는 PWB의 한쪽 단부에서 통신 회로의 신호 단자에 접속되며, 전기 도전성 반사기는 PWB의 반대편 단부에서 통신 회로의 접지에 접속된다. 이 반사기는 PWB와는 별도의 기판에 놓일 수 있으며 PWB의 다른편 단부에서 통신 회로의 접지에 전기 접속될 수 있다. 전기 도전성 반사기가 PWB의 물리적인 크기를 확장시키지 않고도 부가될 수 있으므로, 이동 통신 장치의 이러한 동작의 향상 및/또는 대역폭의 확장은 전체 장치의 물리적인 크기를 당상히 크게 하지 않고도 달성될 수 있다.
전술된 일부 바람직한 실시예의 또 다른 특징들에 따라서, 이 반사기는 PWB의 다른편 단부에 PWB의 전기 도전성 접지에 형성되는 한쌍의 스텁 반사기(stub reflector)를 포함한다. 전술된 일부 바람직한 실시예들에서, PWB의 반대편 단부는 PWB의 하나의 층 위에 전기 도전성 접지를 포함하며, 이 스텁 반사기는 하나의 층 위에서 전기 도전성 접지에 형성된 슬롯에 의해서 정의된다. 이 스텁 반사기는 대칭적 또는 비대칭적이 될 수 있으며 특정 응용에 따라서 개방 또는 쇼트된 단부를 갖을 수 있다.
또 다른 실시예가 기술되는데 여기서 통신 회로의 접지는 PWB의 하나의 층에 놓이며, 이 반사기는 PWB의 다른 층에 놓인다.
후술되는 또 다른 실시예에 따라서, 전기 도전성 반사기는 PWB의 하나의 단부를 덮는 복수의, 예를들면 6개의 측면을 갖는 박스에 포함되며, 박스의 측면중 적어도 하나는 전기 도전성이며 PWB의 접지로 전기 접속되는 반사기로서 사용된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 적어도 하나의 무선 주파수 대역에서 이동 통신 장치의 동작 효율을 향상시키거나, 또는 무선 주파수 대역을 확장시키기 위한 방법이 제공되는데, 이 장치는 통신 회로, 및 안테나용 신호 단자와 이 통신 회로를 위한 전기 도전성 접지가 형성된 인쇄 배선판(PWB)을 포함하는 하우징과, 하우징에 놓이며 PWB내의 통신 회로의 신호 단자에 전기 접속되는 안테나를 포함하는 것으로서, 안테나의 동작 주파수는 무선 주파수 대역의 특히 낮은 부분에서 향상되거나, 또는 그 무선 주파수 대역이 전기 도전성 반사기를 PWB의 전기 도전성 접지에 접속시킴으로서 확장되어 전기 도전성 반사기가 PWB의 접지를 효과적으로 확장시켜서 안테나를 무선 주파수 대역에 적재시키게 되는 것을 특징으로 한다.
둘 이상의 동작 주파수 대역의 경우에, 낮은 대역에 성능 향상 (즉, 안테나 이득)이 실제로 적용될 수 있다. 즉, 더 높은 주파수 대역 (예를들면, 1800 또는 1900 MHz)은 항상 정상 동작을 위한 이러한 확장을 필요로 하는 것은 아니며, 단지 더 낮은 대역(예를들면, 800 또는 900 MHz)이 향상되게 된다. 그러나, 반사기 또는 스텁 반사기의 추가는 또한, 안테나 동작 주파수를 요구된 낮은 주파수 대역으로 다운 조정하는 면에서 전체 동작 대역의 대역폭을 향상시킬 수 있다.
전술된 바와같이, 본 발명의 장치 및 방법은 외부 안테나는 물론이고 내장 안테나에도 적용된다.
본 발명의 또 다른 특징들 및 장점들은 이하 설명으로 부터 명백해 지게 된다.
먼저 도 1을 참조하면, 일반적으로는 2로 표시되며, 전방 커버(3) 및 후방 커버(5)로 구성되는 하우징을 포함하는, 본 발명에 따라 구성되는 이동 통신 장치의 한가지 형태가 도시된다. 하우징(2) 내에는, 때로는 인쇄 회로 기판(PCB)로 일컬어지는 인쇄 배선판(PWB)(4)이 놓이는데, 이는 본 장치의 전부 또는 일부 통신 회로를 포함하는 것으로서 일반적으로 6으로 표시된다. PWB(4)는 7로 표시되는 신호 단자와, 통신 회로를 위한 접지 단자(8 및 9)에 접속되는 전기 도전성 접지로 형성된다. 접지는 접지 평면으로서 사용되는 연속되는 도전층이 될 수 있거나, 또는 통신 회로의 개별 성분들에 대한 접지로서 사용되는 하나 이상의 도전성 스트립이 될 수 있다.
도 1에 도시된 장치에서, 단자(7-9)는 PWB(4)의 하부 표면에 놓이며 PWB(4)의 일부를 에워싸며 일반적으로 10으로 표시되는 내장 안테나를 바라본다. 내장 안테나(10)는 소정의 구성으로 될 수 있다. 도 2는 본 출원인의 2001년 7월 9일자 출원된 국제특허 출원 PCT IL/01/00626호에 기술된 것 중 하나와 유사한 것으로서, 예로서 주어진 하나의 구성이다.
따라서, 도 2에 더 상세하게 도시된 바와 같이, 내장 안테나(10)는 한쪽 면위에 전기 도전층(13)을 갖는 유전체 기판으로 구성되는 PWB를 포함하는데, 이는 접지 평면으로서 사용되며 방사 슬롯(14)으로 절단된다. 슬롯(14)은 굴곡된 U-자형 구성으로서, 그 양쪽 단부가 폐쇄되어 브리지(14c)에 의해서 결합되는 두 개의 폐쇄된 측면 암(14a 및 14b)을 정의한다. 방사 슬롯(14)은, 전기 패널의 반대 면에 놓여서 도 2에서는 파선으로 표시되는 전기 도전성 공급 라인(15)에 의해서 여기된다.
도 2에 도시된 안테나는 대칭 구성으로 되어 있으며, 여기서 두개의 측면 암(14a 및 14b)은 대체로 평행하며 대체로 동일한 길이 및 폭을 갖으며, 공통 여기 점에 의해서 여기되는데, 말하자면 공급 라인(15)이 슬롯(14)을 교차하는 점에 의해서 여기된다.
도시된 안테나는 PWB(4)(도 1)의 신호 단자(7)에 전기 접속되는 신호 입력 단자(17)와, PWB(4)의 두개의 접지 단자(8 및 9)에 전기 접속되는 두개의 접지 단자(18 및 19)를 갖는다. 이러한 전기 접속은 도금된 스루 홀(PTH들)과 같은 것을 통과하는 핀에 의해서 될 수 있다. 공급 라인(15) (안테나의 반대 면에 있으므로 도 2에서 파선으로 도시됨)은 입력 신호 단자(17)에 접속된 주 공급 라인 암(15a)을 포함한다. 공급 라인 암(15a)은 전력을 두개의 공급 라인 변환기부(15b 및 15c)로 분할하여, 두개의 점에서 슬롯(14)을 여기시킨다. 이러한 변환기부(15b 및 15c)는 슬롯 하부의 여기 점들로 부터 연속되며 16a 및 16b에 도시된 바와같이, 접지(13)에 쇼트되는 반응성 부하(reactive loads)의 기능을 수행한다. 이러한 반응성 부하는 슬롯 임피던스의 정합을 향상 및 개선하는데, 즉, 반응성 부하는 슬롯임피던스의 반응성 부분을 넓은 주파수 범위에서 제로 수준으로 감소시킨다.
사용될 수 있는 대체 구성은 물론이고, 도 1 및 도 2에 도시된 내장 안테나(10)의 구성 및 동작의 또 다른 특징들이 2001년 7월 9일자 출원되었으며 본원에 그 내용이 참고로서 통합되어 있는 전술된 PCT 출원 PCT/IL01/00626호에 기술되어 있다.
전술된 PCT 출원에는, 안테나가 슬롯(14), 공급 라인(15) 및 반응성 부하의 파라메터에 의해서 결정된 바와같이 소정의 고주파에서뿐 아니라, 저주파 대역에서도 공진 및 방사되어 다중-대역 초고주파 안테나로서 사용가능하게 된다. 전술된 PCT 출원에서, 이것은 스텁 반사기들의 형태로서 확장을 제공함으로서, 또는 슬롯(14)의 부하 측에서 접지 평면(13)의 연속으로서 사용되는 패널을 더 제공함으로서 수행되며, 따라서 더 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나의 동작 효율을 확장시키는 것과 같이 더 낮은 무선 주파수 대역에 안테나를 적재하기 위해서 접지 평면을 확장시킨다.
본 출원에서, 유사한 기술이 사용되되 핸드셋(2)의 주 PWB(4)에 대해서만 사용된다. 이것은, 그러한 접지를 효과적으로 확장시키기 위해서, 외부 패널 또는 그 접지에 전기 접속되는 스텁-반사기를 가지고서, 통신 회로(6)를 포함하는 인쇄 배선판(PWB)(4)의 전기 도전성 접지를 확장시킴으로서 수행된다. 이것은 안테나를 낮은 무선 주파수 대역에 효과적으로 적재시키며, 따라서 낮은 무선 주파수 대역의 동작 효율을 향상 및/또는 그 대역을 확장시킨다.
도 3은, 일반적으로 30으로 표시되는 전기 도전성 반사기가 내장 안테나(10)가 놓이는 PWB(4)에 부착되는 장치를 도시한다. 반사기(30)는 한쪽 면에 전기 도전층(31)을 갖는 절연 패널의 형태이다. 그것은, 내장 안테나(10) 및 내장 안테나의 신호 단자(17)에 접속되는 PWB의 신호 단자(7)가 놓이는 것에 대향하는 PWB의 단부에서 단자(32)에 의해서 PWB(4)의 단자(33)로 전기 접속된다. 단자(32 및 33) 사이의 접속은 핀(34)(도 3(B) 및 3(C))에 의해서 될 수 있으며, PWB(4)의 단자(7-9) 및 내장 안테나(10)의 단자(17-19) 사이의 접속은 핀(35)에 의해서 될 수 있다.
도 3(A)는 반사기(30)를 준비할 때 초기 단계를 도시하며, 도 3(B)는 PWB(4)의 각각의 단부의 하부에 놓이는 반사기의 응용예를 도시하며, 도 3(C)는 PWB(4)의 각각의 단부의 상부에 놓이는 반사기의 응용예를 도시한다.
반사기(30)는, 주 PWB(4)의 (그리고 안테나(10)의) 접지 평면을 확장함으로서, 낮은 동작 대역에서 안테나에 대한 부하로서 작용함을 알 수 있다. 전술된 바와같이, 이것은 안테나 정합을 개선하며 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나의 동작 주파수를 향상시킨다. PWB(4)로 부터의 거리는 물론이고, 반사기(30)의 규격 및 형상은 변동될 수 있다. 반사기가 주 PWB(4)에 대응하는 것으로서 도 3B 및 3C에 도시되었지만, 반사기는 PWB에 소정의 각으로 장착될 수 있다. 반사기는, 절연 기판상에 도전층을 제공함으로서, 금속 판, 금속 페인트, 금속 도금 플라스틱 등을 사용하는 등의 임의의 적당한 방식으로 형성될 수 있다. 그것은 또한 배터리의 일부, 하우징 커버, 키보드 등과 같은 장치의 독립된 부분이 될 수 있다.
안테나(10)는, PWB(4)의 신호 단자(17)에 접속되는 것에 더해서, PWB(4)의 접지에 접속될 수도 있음을 알 수 있다.
도 4는 일반적으로 40으로 표시되는 반사기를 도시하는데, 이는 PWB(4)의 내장 안테나(10) 및 입력 신호 단자(7), 및 내장 안테나의 대응하는 단자(17)가 놓이는 반대 단부에서, PWB(4) 또는 그 기판의 도전층의 가요성 부분으로서 구성된다. 도 4에 도시된 반사기(40)는 또한 PWB(4)의 도전층에 가요성 스트립(42)에 의해서 접속되는 도전층(41)을 포함한다. 바람직하게는, 반사기(40)는 PWB(4)(도 4(B))의 각각의 단부 하부로 또는 PWB(4)(도 4(C))의 각각의 단부 상부로 임의의 각으로 굴곡되어, 전술된 바와같이 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나의 동작 효율을 향상시키는 PWB(4)에 대한 간결한 장치를 제공한다. 안테나(10)는 안테나 내의 신호 단자(17) 및 접지 단자(18 및 19) 및 PWB(4)에서 대응하는 단자(7-9)(도 1)를 통과하는 핀(45)에 의해서와 같이, 임의의 적당한 방법으로 PWB(4)에 접속된다.
도 5(A) 및 도 5(B)는 전기 도전성 반사기가 내장 안테나 및 안테나의 신호 입력 단자(17)가 놓인 반대편에 PWB(4)의 단부에 형성된 스텁 반사기의 형태인 구성을 도시한다. 이 경우에, PWB(4)에는 도 5(A)의 51 및 도 5(B)의 52에 도시된 바와같이, 그 반대편 양면에 전기 도전층이 제공된다. 내장 안테나(10)가 놓인 도 5(A)에 도시된 면(51)은, 한쌍의 슬롯(53a 및 53b)를 갖으며, 접지 평면을 정의하는 도전성 층(51)에서 절단되는, 내장 안테나(10)가 놓이는 것의 반대편 단부에 형성된다. 각각의 슬롯(53a 및 53b)은 한쪽 단부에서 폐쇄되며 반대편 단부에서 개방되어 접지 평면(51)에서 두개의 스텁 반사기(54a 및 54b) 및 전기 접속기(55a 및 55b)를 정의한다. PWB(4)(도 5(B)에 도시됨)의 반대편 면의 전기 도전층(52)에는 두개의 차단부(interruption)(56a 및 56b)가 형성되는데, 즉, 스텁 반사기(54a 및54b)와 정렬된 접지 평면(52)에서, 도체가 없는 영역으로 형성된다.
스텁 반사기(54a 및 54b)는 도 3의 반사기(30)와 유사하게 동작하여, PWB(4)의 접지 평면(51)을 효과적으로 확장하지만, 더 양호하게 튜닝시켜서 낮은 무선 주파수 대역내에서 안테나의 동작 효율을 향상시킨다.
도 6(A) 및 도 6(B)는 스텁 반사기 및 장해가 PWB(4)의 반대편 면에 대해서 바뀌는 것을 제외하고는, 도 5(A) 및 도 5(B)의 구성과 유사한 구성을 도시한다. 따라서, 도 6(A)에 도시된 바와같이, 내장 안테나(10)가 놓이는 PWB(4)의 측면의 전기 도전층(61)에는 차단부(66a 및 66b)가 형성되는데, 도전층(62)이 놓이는 PWB(4)의 반대편 면에는 슬롯(63a 및 63b)이 형성되어, 스텁 반사기(64a 및 64b)를 정의한다. 스텁 반사기(64a 및 64b)를 여기시키기 위한 전기 접속은 PTH들(65a 및 65b)의 형태이며, 층(62)의 도전부(67a 및 67b)는 도전층(61)을 스텁 반사기(64a 및 64b)로 전기 접속시키며, 슬롯(53a 및 63b)은 스텁 반사기를 전기 도전층(62)로부터 절연시킨다.
도 7(A) 및 도 7(B)는 도 5(A) 및 도 5(B)의 장치와 유사한 장치이지만, 두개의 스텁 반사기가 비대칭 구조인 것이 상이하다. 따라서, 도 7(A)에 도시된 바와같이, 슬롯(73a 및 73b)은 상이한 구성의 두개의 반이 폐쇄된 슬롯의 형태로서 PWB(4)의 전기 도전층(71)에서 절단되어 상이한 구성의 두개의 스텁 반사기(74a 및 74b)를 정의하게 되며 상이한 구성의 전기 접속(78a 및 78b)에 의해서 전기 도전층(71)(접지로서 사용됨)에 전기적으로 접속된다. PWB(4)의 반대편 면의 전기 도전층(72)의 차단부(75a)는 사각형 구성인 반면에, 차단부(75b)는 면(72)(도7(B))에서 반사기 확장(76)을 정의하기 위해서 L-형상의 구성으로 되어있다. 전기 접속(76)은 PWB(4)의 반대면에서 스텁 반사기(74b)에 도금된 스루 홀(77)(또는 핀 등)에 의해서 전기적으로 접속된다. 스텁 반사기에 대한 전기 접속(78a 및 78b)은 두개의 슬롯(73a,73b)에서 갭(79)에 의해서 분리된다.
갭(79)의 위치, 폭 및 길이와, 각 스텁 반사기(74a 및 74b)의 폭 및 길이를 조절함으로서, 각각의 반이 개방된 슬롯(73a 및 73b), 각각의 전기 접속(78a 및 78b), 접지 차단부(75a 및 75b), 반사기 확장(76) 및 슬롯(75b), 주 PWB(4)는 별도로 튠(tune)되어 두개의 저주파 대역에서 안테나 동작을 향상시킨다.
도시된 스텁 반사기(74a) 및 반사기 확장부(76)가 개방된 단부이지만, 그들 각각은 그 단부에서 접지될 수 있음을 알 수 있다.
도 8(A) 및 도 8(B)는 스텁 반사기가 비대칭이며, PWB(4)의 안테나(10)의 접속은 세개의 단자가 아니라 두개의 단자에 의한 것을 제외하고는 도 6(A) 및 도 6(B)의 구성과 유사한 구성을 도시한다. 따라서, PWB(4)에 놓이는 내장 안테나(10)는 신호 입력 단자(17)를 포함하지만, 후자의 단자의 한쪽 측면에는 단지 접지 단자(18)만을 갖는다. 단자(18)의 위치는 필요에 따라서 변경될 수 있다. 이에 더해서, PWB(4)의 한쪽 측면의 도전층(81)에 형성된 차단부(86a 및 86b) 및 PWB의 반대편 면의 전기 도전층(82)에 형성된 슬롯(83a 및 83b)은, 이들이 대칭인 것을 제외하면, 도 6(A), 도 6(B)의 대응하는 차단부(66a 및 66b) 및 슬롯(63a 및 63b)과 같다. PTH(85a 및 85b) 등의 형태로 스텁 반사기(84a 및 84b)를 여기시키기 위한 전기 접속, 도전층(81)을 스텁 반사기로 전기적으로 접속시키는 전기 접속(87a 및87b)은 물론 비대칭이다.
스텁 반사기에 대한 다른 구성이 사용될 수 있다. 예를들어, 스텁 반사기는 미합중국 특허 제5,068,670호에 기술된 바와같은, 불연속 반응성 소자의 형태가 되거나 또는 그와 같은 소자를 포함할 수 있다.
도 9는, 90으로 표시되는 전기 도전성 반사기가 복수의 측면에서 형성된 형태의 구성을 도시하는 것으로서, 여섯개의 측면을 갖는 박스가 그 반사기의 내장 안테나(10) 및 신호 입력 단자(17)를 갖는 것의 반대편에서 PWB(4)의 단부에 의해서 갖추어진다. 박스 반사기(90)의 여섯개의 측면은 각각 도 9(A)에서 91-96으로 도시된다. 측면(91)은 개방된 슬롯(97a) 및 폐쇄된 슬롯(97b)이 형성된 전기 도전층을 포함한다. 측면(93)은 완전히 전기적으로 도전되는 반면에, 나머지 측면들(92, 94, 95 및 96)은 전기적으로 절연된다.
반사기 박스(90)는 PWB(4)의 하부(도 9(B)) 또는 상부(도 9(C))에 장착될 수 있다. 어느 경우이든, 그 전기적 도전층(91 및 93)은, 예를들면, PWB(4)에서 도금된 스루 홀(99)을 통과하여 전기적 도전성 측면(93)을 결합시키는 스프링-적재 도전성 핀(98)에 의해서와 같이, 임의의 적당한 방식으로 PWB(4)의 전기 도전층에 전기적으로 접속된다.
전술된 바와같이, 반사기(90)의 전기적 도전층들의 목적은 PWB(4)의 접지 평면을 효과적으로 확장시켜서 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나(10)를 적재하며 따라서 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나의 동작 주파수를 향상시키기 위한 것이다. 그러므로 반사기 박스(90)는 PWB(4)의 접지를 효과적으로 확장시키기 위해서 여러개의 전기 도전층을 갖는 장치를 갖을 수 있다. 유사하게, 슬롯(97a 및 97b)은 정합을 개선하기 위해서 상이한 위치 및/또는 구성이 될 수 있으며, 따라서 소정의 동작 대역에서 안테나의 방사를 향상시키게 된다. 어떤 경우에는, 단지 하나의 슬롯, 또는 전혀 슬롯이 제공되지 않을 수 있다.
본 발명의 모든 전술된 실시예에서, 안테나는 내장 안테나이다. 그러나, 본 발명은 외부 안테나를 갖는 이동 통신 장치에서도 실행될 수 있음을 알 수 있다.
그러한 하나의 구성이 도 10에 도시되는데, 여기서 하우징은 102로 도시되며, 장치의 통신 회로를 포함하는 PWB는 103으로 도시되며, 외부 안테나는 104로 도시된다. 105로 도시되며, 낮은 무선 주파수 대역에서 안테나(104)를 적재하기 위해서 PWB(103)의 접지를 효과적으로 확장시키기 위한 전기 도전성 반사기는, 전술된 구성중 임의의 것이 될 수 있다. 그것은 PWB(103) 및 반사기에서 PTH(108 및 109)를 통과하는 핀(107)에 의해서 안테나에 접속되는 PWB(103)의 반대편 단부의 접지 도전층(106)에 전기적으로 접속된다. 반사기(105)는 도 10B에 도시된 바와같이 PWB(103)의 하부에 놓이도록 장착되거나, 도 10(C)에 도시된 바와같이 PWB의 상부에 놓이거나, 또는 그에 대해서 임의의 각으로 놓인다.
도 11(A) 및 11(B)는, 일반적으로 110으로 표시되며, 주 PWB(113), 외부 안테나(114) 및 핸드셋의 마이크로폰을 갖는 플립부(115)를 포함하는 주 하우징(112)을 포함하는 이동 전화 핸드셋의 형태로, 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 발명의 이러한 실시예에서, PWB(113)의 접지를 효과적으로 확장하기 위해서 제공되는 반사기는 116에 도시된 바와같이 플립부(115)에 놓인다. 반사기(116)는 예를들면, 플립부(115)를 하우징(112)에 피봇으로 결합시키는 전기 도전성 플렉시블(117)에 의해서, 임의의 적당한 방법으로 외부 안테나(114)에 접속되는 것의 반대 단부에서 PWB(113)의 접지에 전기적으로 접속된다.
이동 전화 핸드셋의 다른 구성이 공지되어 있는데, 여기서 하우징은 서로 상대적으로 이동이 가능한 두개의 섹션을 갖으며 (예를들면 상대적으로 미끄럼이 가능한 섹션), 여기서 PWB, 통신 회로 및 신호 단자는 한쪽 섹션이 된다. 본 발명은 또한 예를들면, 다른 섹션내의 전기 도전성 반사기를 포함함으로서, 그러한 구성에서 실시될 수도 있다.
본 발명은 여러 바람직한 실시예들에 대해서 기술되었지만, 이는 단지 예로서 주어진 것이며, 본 발명의 다른 많은 변형, 수정 및 응용이 가능할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (33)

  1. 이동 통신 장치에 있어서,
    통신 회로와 안테나용 신호 단자로 형성되는 인쇄 배선판(PWB), 및 상기 통신 회로를 위한 전기 도전성 접지를 구비하는 하우징;
    성기 하우징에 놓이며 PWB내에서 통신 회로의 상기 신호 단자에 전기적으로 접속되는 안테나로서, 적어도 하나의 무선 주파수 대역에서 동작하도록 설계되는, 안테나; 및
    상기 PWB에 놓이며 PWB의 상기 전기 도전성 접지에 전기적으로 접속되는 전기 도전성 반사기를 포함하며, 상기 전기 도전성 반사기는 PWB의 상기 접지를 확장하여 상기 안테나를 상기 무선 주파수 대역에 적재시키며, 따라서 상기 무선 주파수 대역중 특히 낮은 부분에서 안테나의 동작 효율을 향상시키며, 또는 상기 무선 주파수 대역을 확장시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 PWB의 한쪽 단부에서 통신 회로의 신호 단자에 접속되며, 상기 전기 도전성 반사기는 상기 PWB의 반대편 단부에서 상기 통신 회로의 접지에 접속되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 PWB와는 별도의 기판에 놓이며 상기 PWB의 상기 반대편 단부에서 통신 회로의 접지에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반사기 기판은 상기 PWB에 고정되며 상기 PWB의 반대편 단부의 하부에 놓이는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 반사기 기판은 상기 PWB에 고정되며 상기 PWB의 반대편 단부의 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 반사기 기판은 상기 반대편 단부에서 상기 PWB와 통합해서 형성되며, 상기 PWB의 상기 반대편 단부에 대해서 접히는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 회로의 상기 접지는 상기 PWB의 하나의 층 위에 놓이며, 상기 반사기는 상기 PWB의 또 다른 층 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 회로의 상기 신호 단말기는 그 한쪽 단부에서 PWB의 하나의 층 위에 놓이며, 상기 반사기는 그 반대편 단부에서 PWB의 또 다른 층 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 PWB에 놓이는 적어도 하나의 스텁 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 회로의 상기 신호 단말기는 상기 PWB의 한쪽 단부에 놓이며, 상기 반사기는 상기 PWB의 반대편 단부에서 적어도 하나의 스텁 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 PWB의 상기 반대편 단부에서 PWB의 전기 도전성 접지에 형성된 한쌍의 스텁 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 PWB의 상기 반대편 단부는 상기 PWB의 하나의 층에 놓인 전기 도전성 접지를 포함하며, 상기 스텁 반사기들은 상기 하나의 층 위의 전기 도전성 접지에서 형성되는 슬롯들에 의해서 정의되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 PWB는 상기 PWB의 제 2 층 위에 전기 도전성 접지를 포함하며, 상기 제 2 층에는 상기 전기 도전성 접지에서 인터럽트가 형성되며, 상기 인터럽트는 상기 하나의 층에서 상기 스텁 반사기들과 정렬되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 스텁 반사기들은 상기 스텁 반사기들이 전기 접속되는 상기 PWB의 또 다른 층 위에서 전기 도전성 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 도전성 반사기는 상기 PWB의 한쪽 단부를 덮는 복수의 측면들을 갖는 박스에 포함되며, 상기 박스의 상기 측면들중 적어도 하나는 전기 도전성이며 상기 PWB의 상기 접지에 전기적으로 접속되는 반사기로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 전기 도전성 반사기의 상기 복수의 측면들은 전기 도전성이며 상기 PWB의 상기 접지에 전기적으로 접속되는 반사기로서 사용되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 반사기 박스의 상기 적어도 하나의 전기 도전성 측면에는 상기 반사기 박스에 의해서 생성되는 부하를 수정하기 위한 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 하우징내의 내장 안테나이며 상기 하우징내의 상기 PWB에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 하우징의 외측에 놓인 외부 안테나이며 상기 하우징내의 상기 PWB에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나는, 상기 PWB의 신호 단자에 접속하는 것에 더해서, 상기 PWB의 접지에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 이동 통신 장치는 이동 전화 핸드셋이며 서로에 대해서 이동이 가능한 두개의 섹션들을 갖는 하우징을 포함하며, 상기 하우징 섹션중 하나는 상기 PWB, 통신 회로 및 안테나용 신호 단자를 포함하며, 상기 하우징 섹션중 다른 것은 상기 전기 도전성 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 다른 하우징 섹션은 상기 하나의 하우징 섹션에 대해서 선회하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  23. 적어도 하나의 무선 주파수 대역에서 이동 통신 장치의 동작 효율을 향상시키거나, 또는 그 무선 주파수 대역을 확장시키기 위한 방법으로서, 상기 장치는 통신 회로와 안테나용 신호 단자 및 상기 통신 회로를 위한 전기 도전성 접지가 형성된 인쇄 배선판(PWB)를 포함하는 하우징과, 상기 하우징에 놓이며 상기 PWB내의 통신 회로의 상기 신호 단자에 전기적으로 접속되는 안테나를 포함하는, 방법에 있어서,
    상기 안테나의 동작 효율은 상기 무선 주파수 대역중 특히 낮은 부분에서 향상되거나, 또는 그 무선 주파수 대역이 전기 도전성 반사기를 상기 PWB의 상기 전기 도전성 접지로 접속시킴으로서 확장되어 상기 전기 도전성 반사기가 상기 PWB의 접지를 확장시켜서 상기 안테나를 상기 무선 주파수 대역에 적재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 PWB의 한쪽 단부에서 통신 회로의 신호 단자에 접속되며, 상기 전기 도전성 반사기는 상기 PWB의 반대편 단부에서 통신 회로의 접지에 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 PWB와는 별도의 기판에 놓이며 상기 PWB의 상기 반대편 단부에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 통신 회로의 접지는 상기 PWB의 하나의 층 위에 놓이며, 상기 반사기는 상기 PWB의 또 다른 층 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 23 항에 있어서, 상기 통신 회로의 신호 단자는 그 한쪽 단부에서 PWB의 하나의 층 위에 놓이며, 상기 반사기는 그 반대편 단부에서 PWB의 또 다른 층 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 23 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 PWB에 놓이는 적어도 하나의 스텁 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 23 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 하우징내의 내장 안테나이며 상기 하우징내의 상기 PWB에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 방법.
  30. 제 23 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 하우징의 외측에 놓이는 외부 안테나이며 상기 하우징내의 상기 PWB에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 23 항에 있어서, 상기 안테나는, 상기 PWB의 신호 단자에 접속되는 것에 더해서, 상기 PWB의 접지에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 23 항에 있어서, 상기 이동 통신 장치는 이동 전화 핸드셋이며 서로에 대해서 이동가능한 두개의 섹션들을 갖는 하우징을 포함하며, 상기 하우징 섹션들중 하나는 상기 PWB, 통신 회로 및 안테나용 신호 단자를 포함하며, 상기 하우징 섹션들중 다른 것은 상기 전기 도전성 반사기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 23 항에 있어서, 상기 전기 도전성 반사기는 슬롯들로 형성되어 그에 따라서 생성된 부하를 수정하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
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