KR102145399B1

KR102145399B1 - 무선 시스템용 안테나

Info

Publication number: KR102145399B1
Application number: KR1020197018236A
Authority: KR
Inventors: 재커리 루빈; 마이클 르; 폴 마크 제이콥스
Original assignee: 슈어 애쿼지션 홀딩스, 인코포레이티드
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2020-08-18
Also published as: WO2018102105A1; US10283841B2; TW201828534A; EP3549194A1; CN110100352A; CN110100352B; TWI669854B; KR20190085111A; US20180151944A1

Abstract

두 개의 공업용, 과학용 및 의학용("ISM", Industrial, scientific and medical) 대역에서 동작 가능한 일례일 수 있는 무선 시스템을 지원하기 위한 안테나는 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터, 및 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터에 결합되는 단일 급전 송신 섹션을 포함할 수 있다. 상기 안테나는 예를 들어, 단일 평면 구조로 형성될 수 있다. 상기 안테나는 일례로, 마이크에서의 무선 수신기용 섀시일 수 있는 섀시 내에 맞도록 구성될 수 있다.

Description

무선 시스템용 안테나

관련 출원

본 출원은 2016년 11월 29일에 출원된 미국 특허 출원 번호 15/363,897의 우선권을 주장하고; 본원 발명은 2008년 8월 19일에 공고된 미국 특허 번호 7,414,587에 관한 것이다. 이들은 모두 임의의 그리고 모든 비제한적인 목적으로 전체가 본원에 참고로 통합된다.

기술분야

본원 발명은 무선 마이크를 비롯한 무선 수신 또는 송신 시스템에 사용하기 위한 안테나에 관한 것이다.

무선 마이크에서, 하나 이상의 안테나는 마이크의 섀시 외측에 장착될 수 있고/거나 외부 안테나들이 직접 또는 RF(라디오 주파수) 차폐 케이블에 의해 연결될 수 있는 포트들을 가질 수 있다. 다양한 송신기 편파 방향 및 환경 조건에 최적으로 맞추기 위해, 수신기 섀시에 회전식으로 부착되는 외부 안테나들을 사용할 수 있으므로, 사용자가 최적의 수신을 위해 안테나들의 방향을 맞출 수 있다. 그러나, 어떤 경우에는 이러한 접근법이 비용이 많이 들 수 있고 기계적 복잡성과 신뢰성 문제둘울 야기할 수 있다. 또한, 어떤 경우에, 사용자는 통상적으로 안테나들의 방향을 적절하게 맞추는 방법을 알지 못할 수도 있고 사용자가 열악한 방향을 선택할 경우 실제로 수신을 저하시킬 수 있다. 또한, 어떤 경우에는, 외부에 장착된 안테나가 원하는 위치에서 방해 받기 쉽거나 손상될 수도 있다. 또한, 어떤 예에서는, 하나보다 많은 주파수 대역에서 안테나를 작동하는 것이 바람직할 수 있다.

이 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 더 후술될 본 발명과 관련된 일부 일반 개념을 간략화된 형태로 소개할 수 있다. 이 발명의 내용은 본 발명의 주요한 또는 본질적인 특징들을 식별하기 위한 것이 아니다.

본 발명의 양태들은 두 개의 공업용, 과학용 및 의학용("ISM", Industrial, scientific and medical) 대역에서 동작 가능한 무선 시스템을 지원하기 위한 안테나에 관한 것이다. 상기 안테나는 제1 ISM 대역에서 동작하도록 구성된 제1 라디에이터 및 제2 ISM 대역에서 동작하도록 구성된 제2 라디에이터, 및 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터에 결합되는 단일 급전 송신 섹션을 포함할 수 있다. 상기 안테나는 일례로, 마이크에서의 무선 수신기용 섀시일 수 있는 섀시 내에 맞도록 구성될 수 있다.

전술한 발명의 내용, 뿐만 아니라 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부 도면들과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이며, 이 도면들에서 동일한 참조 부호들은 그 참조 부호가 나타나는 다양한 도면 모두에서 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다. 도면들은 청구된 발명과 관련하여 제한이 아닌 예로서 포함된다.
도 1a는 본 발명의 일 양태에 따른 예시적인 안테나의 사시도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 예시적인 안테나의 측면도를 도시한다.
도 1c는 도 1a의 예시적인 안테나의 상면도를 도시한다.
도 1d는 도 1a의 예시적인 안테나의 정면도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 양태에 따른 다른 예시적인 안테나의 측면도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 예시적인 안테나의 상면도를 도시한다.
도 2c는 도 2a의 예시적인 안테나의 정면도를 도시한다.
도 3은 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2c의 예시적인 안테나들을 일부로 포함하는 마이크의 일 부분을 도시한다.
도 3a는 예시적인 안테나의 장착 위치를 도시하는 예시적인 회로 기판의 확장 섹션을 도시한다.
도 3b는 예시적인 안테나의 장착을 도시하는 예시적인 회로 기판의 다른 확장 섹션을 도시한다.
도 4는 도 1a의 예시적인 안테나의 응답 그래프를 도시한다.
도 5a는 915 MHz에서의 도 1a의 예시적인 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 5b는 2450 MHz에서의 도 1a의 예시적인 안테나의 방사 패턴을 도시한다.
도 6a는 915 MHz에서의 도 1a 및 도 2a 예시적인 안테나들의 편파 특성들을 도시한다.
도 6b는 2450 MHz에서의 도 1a 및 도 2a 예시적인 안테나의 편파 특성들을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 양태에 따른 다른 예시적인 안테나의 측면도를 도시한다.

본 발명의 다양한 예 및 구성요소에 대한 이하의 설명에서, 본원의 일부를 형성하고 본 발명의 양태들이 실시될 수 있는 다양한 예시적인 구조 및 환경의 예로서 도시되는 첨부 도면들이 참조된다. 그 외 다른 구조들 및 환경들이 이용될 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구체적으로 설명된 구조들 및 방법들로부터 구조적 및 기능적 변형이 이루어질 수 있는 것으로 이해해야 한다.

또한, 용어들 "우측", "좌측", "전면", "후면", "상부", "베이스", "하부", "측면", "전방" 및 "후방" 등은 본 명세서에서 다양한 예시적인 특징 및 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 용어들은 본원에서 편의상, 예를 들어, 도면들에 도시된 예시적인 배향들 및/또는 통상적인 사용의 배향들에 기초하여 사용된다. 본 명세서의 어떠한 부분도 청구범위의 위주 내에 속하기 위해 구조들의 특정 3차원 또는 공간 배향을 요구하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 1a 내지 도 1d는 예시적인 안테나(101)의 다양한 도면을 도시하며, 도 1a는 예시적인 안테나(101)의 사시도를 도시하고,도 1b는 측면도를 도시하고, 도 1c는 상면도를 도시하며, 도 1d는 정면도를 도시한다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 안테나(101)는 공통의 단일 급전 포스트(급전 송신선)(107) 및 후술될 회로 기판(109)에 대한 전도성 접속부(111)를 형성하는 단일 급전 포인트(115)에 연결되는 두 개의 별개의 안테나 또는 제1 라디에이터(103) 및 제2 라디에이터(105)를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 제1 라디에이터(103) 및 제2 라디에이터(105)는 상이한 대역폭 영역들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 라디에이터(103)는 900-928 MHz 영역에서 동작하도록 구성될 수 있고, 제2 라디에이터(105)는 2400-2485 MHz 영역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일례로, 제1 라디에이터(103)는 제2 라디에이터보다 더 큰 표면적을 가질 수 있다.

단일 급전 포인트(115) 및 단일 급전 포스트(107)는 제1 라디에이터(103) 및 제2 라디에이터(105)에 전기적으로 결합되며 여기서 급전 포스트(107)는 회로 기판(109)에 대한 안테나의 전기적 결합을 지원할 뿐만 아니라 제2 라디에이터의 일부이기도 하다. 라디에이터들(103, 105)을 급전 포인트(115)의 대향 측면들 상에 위치시키면 각 라디에이터(103, 105)가 특정 대역을 이루도록 조정될 수 있고 서로 간섭 영향을 최소화하도록 라디에이터들을 분리시키도록 돕는다. 따라서, 안테나(101)는 각 라디에이터(103, 105)에 대한 단일 급전 포스트(107)를 갖고 902-928 MHz 및 2400-2485 MHz의 듀얼 ISM 라디오 대역들에서 동작하기 위해 수신기 상에서 다이버시티 안테나들(103, 105)의 쌍으로 효과적으로 동작할 수 있다. 각 라디에이터(103, 105)는 급전 포스트(107)로부터 연장되는 넓은 전도성 물질의 판을 이용하며, 이는 안테나(101)가 높이 제한을 갖는 마이크의 외장에서 그것의 동작 주파수 및 넓은 대역폭을 달성할 수 있게 한다. 이러한 예에서, 안테나(101)의 수직 높이는 여전히 ISM 밴드들에서의 동작을 달성하나, 충분히 적합하도록 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 대표적인 안테나(101)는 인쇄 회로 기판들 상의 소형 인수 수직 장착을 위해 부합하는 듀얼 대역 평면 역 모노폴로 구성될 수 있으며, 이는 무선 마이크 시스템의 듀얼 편파 광대역 성능을 제공할 수 있다.

다시 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 902-928 MHz의 신호들을 수신하도록 구성된 제1 라디에이터(103)는 도 1c의 상면도에서 대체로 "L" 형상을 형성하는 다수의 탭(103A, 103B, 103C)을 포함할 수 있다. 탭(103A)은 가늘고 긴 직사각형 부분으로 이루어질 수 있다. 탭(103B)은 정사각형 부분으로 이루어질 수 있다. 또한, 탭(103C)은 측면들을 연결하는 각도들 중 하나가 90°보다 더 클 수 있는 사변형 형상일 수 있다. 탭(103C)은 탭들(103A 및 103B)보다 더 큰 영역을 포함할 수 있다.

제1 라디에이터(103)의 형상 및 낮은 높이는 "L" 형상의 제1 라디에이터(103)를 역전시키고 탭들(103A 및 103B)보다 더 큰 영역의 탭(103C)을 형성함으로써 이루어질 수 있다.. 어떤 예에서는, 기준 평면이 밑에 요구되지 않고 제1 라디에이터(저 주파수 대역에 대응함)의 성능을 저하시킬 수 있는 한편 기준 평면은 제2 라디에이터(고 주파수 대역에 대응함)의 성능은 향상시킨다. 이러한 특성은 금속판이 도 3에 도시된 바와 같이 섀시의 코너 주변에 구부러져 있는 일부 실시 예에서 바람직할 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 탭(103A)은 길이(d)를 가질 수 있고, 탭(103C)은 길이(e)를 가질 수 있으며, 탭(103C)은 길이(f)를 가질 수 있다. 일례로, 탭(103A)의 길이(d)는 15.1 mm일 수 있다. 그러나, 양 주파수 대역에서 주파수 응답을 위로 이동시키기 위해 길이(d)는 더 짧게 형성될 수 있다. 일례로, 길이(d)는 범위가 10 mm에서 20 mm에 이를 수 있다. 일례로, 탭(103AC의 길이(e)는 34 mm일 수 있다. 그러나, 길이(e)는 범위가 30 mm에서 40 mm에 이를 수 있고, 일례로, 길이(e)를 짧게 하면 주파수 응답이 증가하게 될 수 있다. 또한 탭(103C)의 높이(f)는 일례로, 25 mm 일 수 있고, 길이(f)를 짧게 하면 주파수 응답이 증가하게 될 수 있다.

각각의 탭들(103A, 103B, 103C)은 도 1c에 도시된 바와 같이 단일 급전 포스트(107)에 관해 그리고 서로에 관해 각을 이루거나 구부러져 있을 수 있다. 하나의 구체적인 예로, 각도(α)는 대략 114°일 수 있다. 그 외 다른 예들에서, 각도(α)는 섀시 내 다양한 공간에 적합하도록 100° 내지 135°일 수 있다. 어떤 예에서는, 각도(α)를 바꾸는 것이 안테나의 이득 특성들에 유의하게 영향을 미치지 않는다. 또한, 하나의 구체적인 예로, 제1 라디에이터(103)의 탭(103A) 대 제2 라디에이터(105) 사이의 각도인 각도(β)는 160°일 수 있다. 다른 예에서, 각도(β)는 140° 내지 180°일 수 있다. 어떤 예에서는, 각도(β)를 바꾸는 것이 안테나의 이득 특성들에 유의하게 영향을 미치지 않는다.

2400-2485 MHz 범위의 신호들을 수신하도록 구성된 제2 라디에이터(105)는 높이(c)가 너비(b)와 유사한 정사각형 형상에 근사할 수 있다. 하나의 특정 예로, 너비는 19 mm일 수 있고, 높이(c)는 16 mm일 수 있다. 그러나, 너비는 범위가 15 mm에서 25 mm에 이를 수 있고, 높이는 범위가 10 mm에서 20 mm에 이를 수 있는 것으로 고려된다. 이러한 예에서, 너비(b) 또는 높이(c)를 짧게 하면 안테나(101)의 주파수 응답을 증가시킬 수 있다.

일례로, 급전 포스트는 절취 또는 절단 영역으로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 급전 포스트(107)는 직사각형 탭 부분으로 형성될 수 있고, 일례로, 8 mm의 높이(a)를 가질 수 있다. 그러나, 급전 포스트(107)의 높이는 범이가 3 mm와 15 mm 사이에 있을 수 있다. 또한, 어떤 예에서, 급전 포스트(107)의 높이는 짧게 하면 안테나의 주파수 응답이 증가된다.

대표적인 안테나(101)는 홑조각 스탬프 판금으로 형성될 수 있으며, 이는 어떤 예에서 제조 비용을 줄이고 제조를 쉽게 할 수 있다. 일례로, 판금은 0.5 mm 두께 냉간 압연강 또는 그 외 다른 적합한 판금으로 형성될 수 있다. 마감은 1 마이크론 - 2.5 마이크론 두께의 구리 플래시, 무전해 니켈 도금을 포함할 수 있다. 판금으로 안테나(101)를 형성하면 도 1a 내지 도 3b에 도시된 바와 같은 단일 평면 구조를 제공할 수 있다.

대안적인 예들에서, 다양한 탭(103A, 103B, 103C)의 코너들을 비롯한 제1 라디에이터(103) 및 제2 라디에이터(105)의 코너들은 정사각형이 아니라 둥글게 형성될 수도 있다. 또한 다양한 절취부 또는 절단부가 안테나(101)에 포함되어 안테나(101)를 형성할 때 판금의 굽힘 및/또는 압연을 용이하게 할 수 있다.

판금으로 안테나를 형성하면 넓은 시트 도전체가 광대역 성능을 제공하게 한다. 그러나, 그 외 다른 예들에서, 안테나는 와이어로 형성될 수 있는 것으로도 고려된다. 예를 들어, 안테나는 닫힌 형상의 와이어, 예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형, 마름모, 부등변 사각형 기타 같은 종류의 것 또는 그 외 다른 닫힌 형상으로 형성될 수 있다. 일례로, 닫힌 형상은 와이어의 일 부분을 구부리고 와이어의 종단을 와이어의 종단들 간 전도성 접속부와 같은 포인트에 연결함으로써 형성될 수 있다. 이는, 일례로, 납땜 연결, 나사 연결 또는 접착제 연결일 수 있다. 그러나, 전기 접속성을 제공하기 위한 그 외 다른 연결 유형들도 사용될 수 있다.

도 1a 내지 도 1d에 도시된 실시 예들이 외부 디바이스(예를 들어, 무선 마이크)로부터 무선 신호를 수신하는 것을 지원하지만, 송수신 안테나 특성들이 소정의 주파수 값에 대해 대략 동일할 경우, 실시 예들은 무선 신호들을 외부 디바이스로 송신하는 것을 지원할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 다른 예시적인 안테나(201)를 도시한다. 안테나(201)는 안테나(101)와 치수 및 기능이 동일할 수 있으며, 여기서 동일한 참조 부호들은 그 참조 부호가 나타나는 다양한 도면 모두에서 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다. 그러나, 안테나(201)는 안테나(101)가 우측 지향 안테나일 경우 예시적인 안테나(101)의 경상(mirror image)이고, 안테나(201)는 좌측 지향 안테나이다.

도 3은 섀시(113) 내에 장착되는 인쇄 회로 기판(PCB)(109) 상에 위치된 예시적인 안테나들(101, 201)을 도시한다. 일례로, 섀시는 마이크용 하우징 또는 무선 수신기용 하우징의 부분을 형성할 수 있다. 일례로, 섀시는 플라스틱(또는 동등한 물질) 또는 비금속 물질일 수 있다. 이러한 예에서, 두 개의 안테나(101, 201)는 수신기 설정에서 다이버시티 수신을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 우측 지향 안테나(101) 및 좌측 지향 안테나(201)가 인쇄 회로 기판(109)과 함께 섀시(113)에 의해 형성되는 외장(121) 내에 패키징될 수 있다. 이러한 예에서 안테나들(101, 201)은 무선 수신 시스템에서 다수의 수신기를 지원하기 위해 중복된다. 그러나, 단지 하나의 안테나(101)가 사용될 수 있거나 안테나들이 송신기 또는 송수신기 설정에서 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 이러한 예에서, 각 안테나(101, 201)는 안테나들이 서로의 경상일 경우 유사한 프로파일을 포함할 수 있다. 또한 이러한 예에서, 안테나들은 수직으로 장착될 수 있다.

안테나들(101, 201)은 인쇄 회로 기판(PCB)(109)에 전기 접속될 수 있으며, 이는 예를 들어, 전도성 접속부들(111)에서의 무선 마이크 수신기에 대해 무선 수신 기능을 지원한다. 일례로, 안테나들(101, 201)의 전도성 접속부들(111, 211)은 금속 패드(123)로 형성될 수 있으며, 이는 안테나들(101, 201)에 대한 장착 패드(123)로서의 역할을 할 수 있다.

일례로, 안테나들(101, 201)은 회로 기판(109)의 코너의 나사들(117, 217)에 의해 회로 기판 상에 장착될 수 있다. 그러나, 대안적인 예들에서, 전도성 접속부들(111, 211)은 납땜 연결, 전기식 접착제 또는 그 외 다른 적합한 연결 방법으로 형성될 수 있다. 도 3a 및 도 3b는 안테나들(101, 201)과 회로 기판(109) 간 연결의 확대된 개략도들을 도시한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 회로 기판(109)은 안테나들(101, 201)을 수용하기 위한 장착 패드(123)를 포함할 수 있다. 일례로, 안테나들(101, 201)은 나사들(117, 217)과 같은 나삿니가 있는 파스너에 의해 장착 패드(123)에 고정될 수 있다. 용접, 접착, 리벳 등과 같은 그 외 다른 부착 방법들이 또한 고려된다. 장착 패드(123)는 유전체 기판(129)으로 형성될 수 있고, 전기 접지를 형성하는 금속판들(125)이 회로 기판(109)의 나머지를 채울 수 있다. 그러나, 안테나들(101, 201)이 충분히 방사하기 위해서는, 장착 패드(123)와 회로 기판(109)의 나머지 사이에 갭(127)이 형성된다. 갭(127)은 모든 레이어 상에서 회로 기판의 전도성 물질이 제거된 영역이다. 그럼에도 불구하고, 갭(127)은 그렇지 않았다면 회로 기판(109) 상에 구성요소들 배치하기 위해 사용할 수 있을 가치 있는 공간을 이용할 수 있다. 그에 따라, 어떤 예에서는, 갭(127)을 가능한 작게 만드는 것이 바람직할 수 있다. 일례로, 갭(127)은 1.27 mm일수 있고 범위가 1 mm에서 5 mm에 이를 수 있다. 동작 동안, 신호는 회로 기판(109)으로부터 장착 패드(123)로 그리고 안테나들(101, 201)로 공급된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 안테나들(101, 201)은 그것들의 기하학적 구조의 조절을 통해, 예를 들어, 마이크의 낮은 프로파일 섀시(113)에 맞도록 그리고 전체가 둘러싸이게 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 다시 판금으로 형성될 수 있는 안테나들(101, 201)은 마이크의 섀시(113)의 코너들(119) 내에 맞도록 안테나들(101, 201)의 수직축에 관해 구부러져 있다. 안테나들(101, 201)을 형성하는 판금의 다수의 만곡부는 각도들 및 만곡들이 안테나들(101, 201)이 섀시(113)의 타이트 코너들과 부합하게 한다는 점에서 안테나들(101, 201)이 마이크의 섀시(113)의 박스와 같은 형상과 부합하게 한다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 라디에이터들(103, 203)은 그것들의 더 큰 영역 및 더 낮은 동작 주파수에 기인하여 용량 결합을 줄이기 위해 일반적으로 인쇄 회로 기판(109)의 가장자리에서 떨어져 걸릴 수 있다. 이는 제1 라디에이터들(103, 203) 간 간격을 회로 기판(109) 표면에서 떨어지게 한다. 다양한 탭(103A-C, 203A-C)의 배열은 이러한 배열 뿐만 아니라 구성요소들을 안테나들(101, 201)이 회로 기판(109)으로부터 일직선이 아니라 섀시(113)의 코너들에 꼭 끼워 맞춰지게 배열시키도록 돕는다.

예를 들어, 섀시 또는 하우징(113)은 제1 벽(113a), 제2 벽(113b) 및 제3 벽(113c)을 획정할 수 있다. 제1 벽(113a)은 제2 벽(113b)에 수직하게 연장될 수 있고, 제3 벽(113c)은 제2 벽(113b)에 수직하게 연장될 수 있다. 안테나들(101, 201)의 각각에 대해, 다수의 탭(103A, 103B, 103C, 105, 203A, 203B, 203C, 205)의 제1 탭은 대체로 섀시(113)의 제1 벽(113a) 내측을 따라 연장될 수 있고 다수의 탭(103A, 103B, 103C, 105, 203A, 203B, 203C, 205)의 제2 탭은 대체로 섀시(113)의 제2 벽(113b)을 따라 연장될 수 있다. 또한, 안테나들(101, 201)은 안테나들(101, 201)에 상이한 만곡들 및 기하학적 구조들을 제공함으로써 그 외 다른 섀시 형상들에 따르도록 구성될 수 있는 것으로 고려된다.

또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(101) 및 제2 안테나(201)는 섀시(113) 내에 맞도록 구성될 수 있다. 안테나들(101, 201)은 안테나들(101, 201)이 더 짧거나 더 낮은 프로파일의 섀시(113) 내에 맞게 하는 짧은 또는 낮은 프로파일을 구비한다. 구체적으로, 안테나들(101, 201)은 안테나들(101, 201)이 플라스틱(또는 동등한 물질) 또는 비금속 섀시 내에 패키징될 수 있도록 낮은 프로파일들을 갖고 광대역 주파수 응답을 갖는 크기 감소된 안테나들(101, 201)일 수 있다. 안테나들(101, 201)의 수직 치수들은 섀시(113) 내측에 내적으로 맞도록 감소된다. 안테나들(101, 201)은 예를 들어, 안테나들(101, 201)의 영역을 수평 방향으로 증가시킴으로써, 수직 성분 길이의 감소를 제공할 수 있다. 또한, 회로 기판(109)은 회로 기판 평면을 획정할 수 있고, 각각의 안테나들 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 다수의 라디에이터 평면을 획정할 수 있다. 각각의 다수의 라디에이터 평면은 회로 기판 평면에 실질적으로 또는 거의 수직하게 연장될 수 있다.

상기한 예시적인 안테나들(101, 201)은 단순한 구성 및 낮은 비용의 구조를 제공할 수 있으며, 이는 또한 기하학적 구조를 변형시킴으로써 조정의 용이함을 제공할 수 있다. 안테나들(101, 201)은 또한 원하는 구성에 따라 임의의 무선 시스템 어플리케이션용으로 각색될 수도 있다. 안테나들(101, 201)은 또한 다수의 안테나(101, 201)가 동일한 회로 기판(109) 상에 아주 근접하여 제공될 수 있다는 점에서 수신 다이버시티를 제공할 수 있다. 예시적인 안테나들(101, 201)은 또한 적절한 이득량 및 전방향과 같은 패턴 특성들을 제공할 수 있으며, 이는 사용자가 마이크를 상이한 위치들에 배향시킬 수 있는 무선 마이크 시스템들에 대해 더 이상적일 수 있다.

예를 들어, 이전 표준 재고 칩 안테나는 그것의 크기로 인해 상당한 회로 기판 영역을 차지할 수 있다. 또한 기준 평면 채움과 칩이 있는 패드/트레이스를 분리하기 위해 안테나 주위에 갭을 포함시켜, 기판 재료만 남겨둘 필요가 있다.. 회로 기판이 이미 혼잡한 레이아웃을 가질 경우, 그러한 안테나에 맞추려고 시도하는 것은 상당히 어려울 수 있다. 안테나(101, 201)의 대표적인 설계들에서, 작은 50 mil. (1.27 mm) 갭이 사용되어, 나머지 회로 기판 표면적의 효율적은 사용을 가능하게 한다. 안테나들(101, 201)을 수직으로 배향시키는 것은 또한 안테나 구조들에 의해 이용되는 회로 기판 공간을 줄인다(예를 들어, 두툼한 평면 칩에 비해).

또한, 안테나들(101, 201)의 설계는 그것들의 프로파일들에 기인하여 장착을 위해 회로 기판(109) 상의 매우 적은 표면적만을 필요로 한다. 안테나 접속부들(111, 211)은 회로 기판 (109) 상의 전도성 패드들(123)에 형성되고, 단지 작은 갭(127)만이 회로 기판(109)의 전도성 기준 평면과 패드 사이에 포함된다. 예를 들어, 안테나의 수직 구조는 갭(127)의 최소화를 가능하게 하고 회로 기판(109) 상의 추가 회로 사용을 위한 추가 영역을 만들도록 돕는다. 일례로, 전도성 접속부들(111, 211)은 제1 영역을 획정할 수 있고, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 제2 영역을 획정할 수 있으며, 제1 영역은 제2 영역보다 더 적을 수 있다. 일례로, 전도성 패드들(123)은 회로 기판(109)의 약 82 mm²(갭들을 포함하여 107 mm²)로 제1 영역을 형성할 수 있다. 일례로, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터를 포함하는 제2 영역의 근사 영역은 1260 mm²일 수 있다. 그에 따라, 이러한 예에서, 제1 영역은 제2 영역 또는 각 안테나(101, 102)에 대한 총 안테나 영역의 단지 8-9%이다. 그 외 다른 예들에서, 제1 영역은 제2 영역의 5% 내지 10%일 수 있거나 제1 영역은 제2 영역의 20% 미만일 수 있다. 이는 회로 기판(109) 상에 매우 적은 기준 평면 제거 영역을 가능하게 하며, 이는 일례로, 대략 12,400 mm²의 면적을 가질 수 있다. 따라서, 갭들을 포함하는 전도성 패드들은 회로 보드의 총 표면적의 단지 1% 미만을 차지하여 나머지 공간이 회로 사용 또는 그 외 다른 구성요소들에 사용되게 한다.

안테나들(101, 201)이 무선 수신 시스템의 전자 회로와 동일한 외장에 패킹징될 수 있지만. 또한 안테나들(101, 201)은 상이한 외장에 패키징되거나 섀시 또는 인쇄 회로 기판(109)에 외적으로 패키징 또는 장착될 수 있는 것으로 고려된다. 안테나들(101, 201)은 또한 무선 마이크 수신기들, 개인용 스테레오 모니터 수신기들, 무선 PAI/프리젠테이션 시스템들(예를 들어, 앵커 시스템들) 및 통합 무선 마이크 수신기들을 갖는 스테이지 혼합 시스템들을 비롯하여, 무선 마이크에 더하여 상이한 유형들의 무선 수신기 시스템들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 무선 휴대형 P.A. 스피커는 내장(일체) VHF 또는 UHF 무선 수신기, 오디오 증폭기, 스피커(들), 그리고 통상적으로 모든 구성요소가 단일 섀시 내에 있는 내부 전원 팩으로 구성된다.

또한, 안테나들(101, 201)이 수신기 섀시에 내적으로 구현된 경과로, 안테나들(101, 201)은 개인 상해를 초래할 수있는 돌발적인 손상 및 오용으로부터 보호될 수 있다. 또한, 섀시에 안테나들(101, 201)을 내적으로 위치시키면, 안테나 성능에 악영향을 미칠 수 있는 부식을 야기하는 환경 문제들에 덜 취약하다.

도 1a 내지 도 3b에 도시된 실시 예들이 902-928 MHz 및 2400-2485 MHz의 ISM 대역들을 지원하지만, 그 외 다른 실시 예들은 상이한 듀얼 주파수 대역을 지원할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예는 낮은 UHF 주파수 대역, 높은 UHF 주파수 대역 및/또는 셀룰러 주파수 대역(예를 들어, 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz 또는 1900 MHz)을 지원할 수 있다. 결론적으로, 일부 실시 예는 무선 마이크 이외의 무선 애플리케이션들을 지원할 수 있다. 또한, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 실시 예들이 듀얼 밴드를 지원하지만, 일부 실시 예는 둘보다 많은 주파수 대역, 예를 들어, 3중 대역 이상을 지원할 수 있다. 도 7은 안테나(101 및 202)와 치수 및 기능이 유사한 대안적인 안테나를 도시하며, 여기서 동일한 참조 부호들은 그 참조 부호가 나타나는 다양한 도면 모두에서 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다. 그러나, 이러한 예에서, 안테나(301)는 적절한 크기의 슬롯들(328, 330)을 안테나 금속 표면에 위치시키며 그에 의해 추가적인 탭(316)을 생성함으로써 3중 대역 동작을 지원할 수 있다. 추가적인 탭(316)은 안테나가 902-928 MHz 및 2400-2485 MHz의 ISM 라디오 대역들 이외에 5.8 GHz ISM의 ISM 라디오 대역에서 동작하게 하도록 구성될 수 있다.

도 4는 예시적인 안테나들(101, 201)의 VSWR 응답 그래프를 도시한다. 도 4에 도시된 응답 그래프는 예시적인 안테나들(101, 201)이 900-928 MHz 영역 및 2400-2485 MHz 영역 양자에서 사용될 수 있음을 도시한다. 이러한 두 영역 모두에서 VSWR은 3 미만이므로, 안테나가 두 영역에서 동작할 수 있음을 보여준다. 그러나, 동작 대역폭들을 결정하기 위해 상이한 VSWR 기준들이 사용될 수도 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 안테나는 예를 들어 700 MHz 내지 1000 MHz 그리고 1700 MHz 내지 2700 MHz 사이의 그 외 다른 주파수 영역들을 지원할 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 안테나들(101, 201)은 1600 MHz 내지 3500 MHz를 포함하여 추가 대역폭들을 지원하도록 더 미세 조정될 수 있는 것으로 고려된다. 이는 기존 탭들의 길이들 및 영역을 변경하거나 추가 탭들을 제공하여 실현될 수 있다. 이러한 방식으로, 어떤 예에서, 안테나들(101, 201)은 둘보다 많은 별개의 대역폭을 지원하도록 구성될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 또한 안테나들(101, 201)이 915 MHz 및 2450 MHz의 2개의 대역폭 영역에서 동작할 수 있음을 도시한다. 그래프들에 의해 도시된 바와 같이, 안테나는 모든 방향으로 신호들을 적절하게 송신할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 측정치들은 도 1a 내지 도1d 및 도 2a 내지 도 2c의 실시 예들이 사실상 전방향성인 이득 특성들을 갖는다는 것을 나타낸다. 이러한 특성은 또한 사용자가 자유롭게 이동하게 하고 듀얼 편파, 전방향과 같은 패턴 커버리지를 가능하게 하는 무선 마이크 시스템들에 유용하다. 이는 무선 수신기 시스템에서 안테나들(101, 201)의 사용을 용이하게 한다. 예를 들어, 사용자는 무선 수신기와 무선 송신기 간 통신을 수립하기 위해 수신 안테나의 위치를 잡을 필요가 없을 수 있다.

도 6 a 및 도 6b를 참조하면, 전기장(원거리 전기장)의 컴퓨터 시뮬레이션들은 도 1a 내지 도1d 및 도 2a 내지 도 2c에 도시된 실시 예들이 듀얼 편파 특성들(수직 및 수평 성분들 모두)을 갖는다는 것을 제시한다. 이러한 특성은 보통 무선 마이크 시스템들에 유익한데, 이는 송신기 편파가 통상적으로 사용자 모션에 따라 변하기 때문이며, 이때 송신 무선 마이크는 수직 또는 수평 위치 또는 그 중간에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 900MHz 편파(제1 라디에이터)는 평면 요소에 더 수직한 브로드사이드인 한편 타측 상에서, "아암(arm))"(예를 들어, 탭(103A, 203A))은 강한 수평 성분에 기여한다. 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 2450 MHz 편파(제2 라디에이터)는 원형 편파를 갖는다(결과적으로 수평 및 수직 성분들을 모두 갖는다).

일례로, 무선 시스템을 지원하기 위한 안테나는 제1 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제1 라디에이터 및 제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제2 라디에이터, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터에 결합되는 단일 급전 송신 섹션, 및 회로 기판에 연결하도록 구성된 전도성 접속부를 포함할 수 있다. 안테나는 단일 금속판을 포함할 수 있다. 제1 주파수 대역은 제1 공업용, 과학용 및 의료용("ISM", industrial, scientific and medical) 주파수 대역을 포함할 수 있고 제2 주파수 대역은 제2 ISM 주파수 대역을 포함할 수 있다. 제1 ISM 주파수 대역은 900-928 MHz 영역에 걸쳐 있을 수 있고 제2 ISM 대역은 2400-2485 MHz 영역에 걸쳐 있을 수 있다.

제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 상이한 영역들을 갖는 다수의 탭을 포함할 수 있다. 다수의 탭 중 제1 탭은 대체로 섀시의 제1 면을 따라 연장될 수 있고 다수의 탭 중 제2 탭은 대체로 섀시의 제2 면을 따라 연장될 수 있다. 제1 라디에이터는 대체로 "L" 형상을 따를 수 있다. 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 수직축을 따라 각을 형성할 수 있다. 각도는 안테나가 섀시에 따르게 할 수 있고, 각도는 140° 내지 180°일 수 있다. 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 홑조각 판금으로 형성될 수 있다. 제1 라디에이터는 복수의 탭을 포함할 수 있고, 복수의 탭은 각각 서로에 관해 각을 이룰 수 있다. 복수의 탭의 제1 탭 및 복수의 탭의 제2 탭은 100° 내지 135°의 각도를 형성할 수 있다. 제1 라디에이터는 제2 라디에이터보다 더 큰 표면적을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 라디에이터들은 듀얼 편파 특성들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 라디에이터들은 전방향 이득 특성들을 가질 수 있다. 일례로, 안테나는 제3 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제3 라디에이터를 포함할 수 있다. 또한, 안테나는 전도성 접속부를 포함할 수 있고, 전도성 접속부는 제1 영역을 획정할 수 있다. 제1 및 제2 라디에이터들은 제2 영역을 획정할 수 있고, 제1 영역은 제2 영역의 5% 내지 10%일 수 있다.

다른 예에서, 섀시는 하우징, 제1 공업용, 과학용 및 의학용("ISM") 대역에서 동작하도록 구성된 제1 라디에이터 및 제2 ISM 대역에서 동작하도록 구성된 제2 라디에이터, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터에 결합되는 급전 송신 섹션, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터 양자에 연결되는 공통 급전선, 및 전도성 접속부를 포함하는 제1 안테나, 및 안테나를 수용하도록 구성된 회로 기판을 포함할 수 있다. 하우징은 회로 기판 및 안테나를 수용하도록 구성될 수 있고, 전도성 접속부는 회로 기판에 연결하도록 구성될 수 있다. 하우징은 제1 면 및 제2 면을 획정할 수 있으며, 제1 면은 제2 면에 수직하게 연장될 수 있다. 다수의 탭 중 제1 탭은 대체로 섀시의 제1 면을 따라 연장될 수 있고, 다수의 탭 중 제2 탭은 대체로 섀시의 제2 면을 따라 연장될 수 있다. 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 수직축을 따라 각도를 형성할 수 있고, 각도는 안테나가 섀시의 제1 벽 및 제2 벽 내에 맞게 할 수 있다. 예시적인 섀시는 제1 안테나의 경상인 제2 안테나를 포함할 수 있다. 또한 제1 안테나 및 제2 안테나의 각각은 제2 단일 스탬프 금속판으로 형성될 수 있다. 제1 안테나 및 제2 안테나는 섀시 내에 맞도록 구성될 수 있다.

또한, 회로 기판은 회로 기판 평면을 획정할 수 있고, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 다수의 라디에이터 평면을 획정할 수 있다. 또한 각각의 다수의 라디에이터 평면은 회로 기판 평면에 수직하게 연장될 수 있다. 전도성 접속부는 제1 영역을 획정할 수 있고, 제1 라디에이터 및 제2 라디에이터는 제2 영역을 획정할 수 있으며, 제1 영역은 제2 영역보다 더 적을 수 있다. 제1 영역은 제2 영역의 5% 내지 10%일 수 있다. 제1 안테나 및 제2 안테나는 각각 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 다양한 예를 참조하여 위에 그리고 첨부 도면들에 개시된다. 그러나, 본 발명이 제공하는 목적은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라, 본 발명과 관련된 다양한 특징 및 개념의 예들을 제공하는 것이다. 본 발명이 본 발명을 수행하는 현재 바람직한 모드들을 포함하는 구체적인 실시 예들에 대하여 설명되었지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자들이라면 상술된 시스템들 및 기술들의 다양한 변형 및 변경이 첨부된 청구범위에 제시된 바에 따른 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims

무선 시스템을 지원하기 위한 안테나로서,
제1 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제1 라디에이터;
제2 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제2 라디에이터;
상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터에 결합되는 단일 급전 송신 섹션; 및
회로 기판에 연결하도록 구성된 전도성 접속부를 포함하되,
상기 안테나는 단일 시트를 포함하고,
상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 각각 제1 및 제2 탭들을 포함하고,
상기 제1 및 제2 탭들은 각각 제1 및 제2 평면들을 따라 연장하며, 그리고
상기 제1 및 제2 평면들은 상기 회로 기판의 평면에 수직한, 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 주파수 대역은 제1 공업용, 과학용 및 의료용("ISM", industrial, scientific and medical) 주파수 대역을 포함하고 상기 제2 주파수 대역은 제2 ISM 주파수 대역을 포함하되, 상기 제1 주파수 대역은 900-928 MHz 영역에 걸쳐 이어지고 상기 제2 주파수 대역은 2400-2485 MHz 영역에 걸쳐 이어지는, 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 라디에이터는 상이한 영역들을 갖는 복수의 탭들을 포함하며, 그리고
상기 제1 라디에이터의 상기 제1 탭은 섀시의 제1 면에 평행한 제1 평면을 따라 연장되고 상기 제2 라디에이터의 상기 제2 탭은 상기 섀시의 제2 면에 평행한 제2 평면을 따라 연장되는, 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 라디에이터는 "L" 형상을 따르고 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 수직축을 따라 각도를 형성하는, 안테나.
청구항 4에 있어서, 상기 각도는 상기 안테나가 섀시에 따르게 하고, 상기 각도는 140° 내지 180°인, 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 홑조각 판금으로 형성되는, 안테나.
청구항 3에 있어서, 상기 복수의 탭들은 각각 서로에 관해 각을 이루는, 안테나.
청구항 7에 있어서, 상기 복수의 탭들의 제1 탭 및 상기 복수의 탭들의 제2 탭은 100° 내지 135°의 각도를 형성하는, 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 라디에이터는 상기 제2 라디에이터보다 더 큰 표면적을 포함하는, 안테나.
청구항 1에 있어서, 제3 주파수 대역에서 동작하도록 구성된 제3 라디에이터를 더 포함하는, 안테나.
청구항 1에 있어서, 전도성 접속부를 더 포함하되, 상기 전도성 접속부는 제1 영역을 획정하고 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 제2 영역을 획정하며, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 5% 내지 10%인, 안테나.
섀시로서,
하우징;
제1 라디에이터, 제2 라디에이터, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터에 결합되는 급전 송신 섹션 및 전도성 접속부를 포함하는 제1 안테나로서, 단일 평면 구조인, 상기 제1 안테나; 및
상기 제1 안테나를 수용하도록 구성된 회로 기판을 포함하되,
상기 하우징은 상기 회로 기판 및 상기 제1 안테나를 수용하도록 구성되고 상기 전도성 접속부는 상기 회로 기판에 연결하도록 구성되고,
상기 회로 기판은 회로 기판 평면을 획정하고, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 각각 제1 라디에이터 평면 및 제2 라디에이터 평면을 획정하며, 그리고
상기 제1 및 제2 라디에이터 평면들은 상기 회로 기판 평면에 수직하게 연장되는, 섀시.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 안테나는 다수의 탭들을 포함하고, 상기 하우징은 제1 면 및 제2 면을 획정하며, 상기 제1 면은 상기 제2 면에 수직하게 연장되고, 상기 다수의 탭들의 제1 탭은 상기 제1 면에 평행한 제1 평면을 따라 연장되고 상기 다수의 탭들의 제2 탭은 상기 제2 면에 평행한 제2 평면을 따라 연장되는, 섀시.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 수직축을 따라 각도를 형성하고, 상기 각도는 상기 제1 안테나가 상기 섀시의 제1 벽 및 제2 벽 내에 맞게 하며, 상기 제1 라디에이터는 상기 회로 기판의 가장자리로부터 떨어져 이격되는, 섀시.
청구항 12에 있어서, 제2 안테나를 더 포함하되, 상기 제2 안테나는 상기 제1 안테나의 경상(mirror image)이고 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 각각은 단일 스탬프 금속판을 포함하고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 상기 섀시 내에 맞도록 구성되며, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 신호를 수신하도록 구성되는, 섀시.
청구항 12에 있어서, 상기 전도성 접속부는 제1 영역을 획정하고 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 제2 영역을 획정하며 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 더 적은, 섀시.
청구항 16에 있어서, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역의 5% 내지 10%인, 섀시.
섀시로서,
제1 벽 및 제2 벽을 획정하는 하우징으로서, 상기 제1 벽이 상기 제2 벽에 수직하게 연장되는, 상기 하우징;
제1 공업용, 과학용 및 의학용("ISM") 대역에서 동작하도록 구성된 제1 라디에이터 및 제2 ISM 대역에서 동작하도록 구성된 제2 라디에이터, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터에 결합되는 급전 송신 섹션, 및 전도성 접속부를 포함하여 단일 평면 구조로 형성되는 제1 안테나로서, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 수직축을 따라 각도를 형성하고, 상기 각도는 상기 제1 안테나가 상기 섀시의 상기 제1 벽 및 상기 제2 벽 내에 맞게 하는, 상기 제1 안테나; 및
상기 제1 안테나를 수용하도록 구성된 회로 기판을 포함하되,
상기 하우징은 상기 회로 기판 및 상기 제1 안테나를 수용하도록 구성되고 상기 전도성 접속부는 상기 회로 기판에 연결하도록 구성되고,
상기 회로 기판은 회로 기판 평면을 획정하고, 상기 제1 라디에이터 및 상기 제2 라디에이터는 각각 제1 및 제2 라디에이터 평면들을 획정하며, 그리고
상기 제1 및 제2 라디에이터 평면들은 상기 회로 기판 평면에 수직하게 연장되는, 섀시.
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