KR20170068611A

KR20170068611A - 복합 루프 안테나

Info

Publication number: KR20170068611A
Application number: KR1020177015196A
Authority: KR
Inventors: 포레스트 제임스 브라운
Original assignee: 도콘 아게; 포레스트 제임스 브라운
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2017-06-19
Also published as: WO2011100618A1; IL248674A; JP2015057906A; JP2017063513A; CN103004022A; CN105789902B; KR20150031501A; JP6449352B2; JP5916019B2; KR20120139737A; EP2534731A1; JP2013520104A; IL221376A; BR112012020243A2; IL248674A0; KR102057880B1; CN105789902A; IL221376A0

Abstract

본 발명의 실시예들은 평면(양면형) 및 인쇄(단면형) 복합 전계 안테나에 관한 것이다. 본 실시예들은 개량들에 관련되며, 특히, 배타적이지는 않으나, 동일 평면 상의 전기장 라디에이터들 및 높은 대역폭(낮은 Q)에서의 성능 이득들, 큰 방사선 강도/전력/게인, 및 높은 효율을 성취하는 자기장들에 직교하는 전기장을 갖는 마그네틱 루프들을 갖는 복합 루프 안테나에 관한 것이다. 또한, 실시예들은 상기 마그네틱 루프 상에 형성되고 또한 상기 마그네틱 루프의 폭보다 큰 전이 폭을 갖는 전이부를 포함하는 자납형 카운터포이즈 복합 전계 안테나(self-contained counterpoise compound field antenna)에 관한 것이다. 상기 전이부는 대체로 상기 전기장 라디에이터와 대향하는 또는 그와 인접하는 상기 마그네틱 루프 상에 형성된 카운터포이즈를 절연시킨다.

Description

복합 루프 안테나{COMPOUND LOOP ANTENNA}

관련 용례들에 대한 전후 참고 사항

본 출원은 2010년 2월 11일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/303,594호로부터 우선권을 취하여, 2010년 9월 8일자로 정규 출원된 미국 출원번호 제12/878,016호, 제12/878,018호 및 제12/878,020호로부터 우선권을 주장한다.

본 발명의 실시예들은 평면(양면형) 및 인쇄(단면형) 복합 전계 안테나에 관한 것이며, 특히, 배타적이지는 않으나, 동일 평면 상의 전기장 라디에이터들 및 높은 대역폭(낮은 Q)에서의 성능 이득들, 큰 방사선 강도/전력/게인, 및 높은 효율을 성취하는 자기장들에 직교하는 전기장을 갖는 마그네틱 루프들을 갖는 복합 루프 안테나에 관한 것이다. 또한 실시예들은 상기 마그네틱 루프 상에 형성되고 또한 상기 마그네틱 루프의 폭보다 큰 전이 폭을 갖는 전이부를 포함하는 자납형 카운터포이즈 복합 전계 안테나(self-contained counterpoise compound field antenna)에 관한 것이다. 상기 전이부는 대체로 상기 전기장 라디에이터와 반대쪽 또는 그와 인접한 상기 마그네틱 루프 상에 형성된 카운터포이즈를 절연시킨다.

현대의 전기 통신 디바이스의 지속적으로 감소하는 크기는 개량된 안테나 디자인에 대한 필요성을 대두시킨다. 모바일/셀룰러 전화기와 같은 디바이스에서의 공지된 안테나들은 성능면에서 심각한 제한들 중 하나를 나타내며, 거의 예외없이 어떠한 방식으로든 포함된다.

특히, 안테나의 효율은 디바이스의 성능에 심각한 영향을 줄 수 있다. 안테나가 효율적이면 효율적일수록, 송신기로부터 공급되는 더 높은 비율의 에너지가 방출된다. 유사하게, 안테나의 내재하는 호환성으로 인해, 안테나가 더 효율적일수록 더 많은 수신 신호가 수신기로 처리하기 위한 전기 에너지로 전환된다.

트랜스시버(송신기와 수신기 모두로서 작동하는 장치)와 안테나 사이의 최대 에너지 전달(수신 및 송신 모드 모두에 있어서)을 확고히 하기 위해, 양자의 임피던스는 서로 규모 상으로 매칭되어야 한다. 양자 사이에 어떠한 오매칭이 발생할 경우, 송신의 경우, 에너지가 안테나로부터 송신기 내로 반사되는 차선의 성능이 발휘된다. 수신기로서 작동할 때, 상기 안테나의 차선의 성능은 그 밖의 가능한 경우보다 더 낮은 수신력을 초래하게 된다.

공지된 단순한 루프 안테나들은 일반적으로 전류 공급 디바이스들이며, 이들은 일차적으로 자기(H)장을 생성한다. 그와 같이 그들은 일반적으로 송신기로서 적합하지 않다. 이는 특히 소형 루프 안테나(즉, 한파장보다 작은 직경을 갖는 보다 소형의)의 경우 두드러진다. 반대로, 쌍극자와 같은 전압 공급 안테나들은 전기(E)장 및 자기(H)장 모두를 생성하며, 수신 및 송신 모드들 모두에서 사용될 수 있다.

루프 안테나에 의해 수신된, 또는 루프 안테나로부터 송신된, 에너지의 양은 부분적으로는 그의 영역에 의해 결정된다. 일반적으로, 상기 루프의 영역이 매번 반감될 때, 수신/송신될 수 있는 에너지의 양은, 최초 크기, 주파수 등과 같은, 적용 파라미터들에 기초하여 약 3dB만큼 감소된다. 이와 같은 물리적 제약은 매우 작은 루프 안테나가 실제로 사용될 수 없다는 사실을 의미하는 것으로 추정된다.

복합 안테나들은 횡전자기(transverse-electromagnetic)(TM) 및 횡전기(transverse electric)(TE) 모드들 모두가 높은 대역폭(낮은 Q)과 같은 높은 성능 이득, 큰 방사선 강도/전력/게인, 및 높은 효율을 성취하기 위해 여자되는 안테나들이다.

1940년대 말에, 휠러 및 추(Wheeler and Chu)는 처음으로 전기적 근거리(ELS) 안테나의 특성을 시험하였다. 그의 작업을 통해, 물리적 크기가 감소됨에 따른 안테나들의 제한을 설명하는 일부 수치적 공식들이 형성되었다. 휠러 및 추에 의해 언급된 ELS 안테나들의 제한들 중 특히 중요한 하나는 큰 방사 선질 계수(radiation quality factors; Q)를 가지며, 그들이 방사하는 것보다 더 많은 에너지를 시간 평균에 저장한다는 점에 있다. 휠러 및 추에 따르면, ELS 안테나들은 높은 방사 선질 계수(Q)를 가짐으로써, 상기 안테나 또는 정합 회로망에 최소한의 저항 손실을 초래하고, 또한 일반적으로 1-50% 사이의 매우 낮은 방사 효율이 초래된다. 결과적으로, 1940년대 이후, ELS 안테나들은 좁은 대역폭 및 열악한 방사 효율을 갖는다는 사실이 사이언스 월드에 의해 수용되어 왔다. 현대의 ELS 안테나를 사용하는 무선 통신 시스템에 있어서의 대부분의 업적은 변조 방식(modulation schemes)과 온 에어 프로토콜(on air protocols)의 철저한 실험 및 최적화로부터 발생되어 왔으나, 오늘날 상업적으로 사용되는 ELS 안테나는 여전히 휠러 및 추가 수립한 좁은 대역폭, 낮은 효율 특성을 반영한다.

1990년대 초에, 그림스 데일 엠. 및 그림스 크레이그 에이.(Dale M. Grimes and Craig A. Grimes)는 휠러 및 추의 이론에 의해 형성된 낮은 방사 Q 한계를 능가하는 ELS 안테나들에서 함께 동작하는 TM 및 TE 모드의 특정 결합을 수학적으로 발견할 것을 주장하였다. 그들은, 1995년 5월, 전자환경 접합성에 대한 IEEE 저널(IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility)에 공개된 "TE 및 TM 모드를 방사하는 안테나의 Q 및 대역폭"이라는 제목의 간행물에서 그들의 작업을 설명하였다. 이와 같은 주장은 많은 논쟁을 촉발시켰고, TM 또는 TE 모드가 단독으로 여자되는 "단순 전계 안테나"와는 아주 다른, TE 및 TM 모드들 모두가 여자되는 "복합 전계 안테나"라는 개념을 이끌어 냈다. 복합 전계 안테나의 이득은, 휠러 및 추가 제한시킨 것보다 낮은 방사 Q, 증가된 방사 강도, 지향형 (게인). 방사력, 및 방사 효율의 증거를 입증한, U.S. Naval Air Warfare Center Weapons Division에 의해 고용된 그룹을 포함하는, 유명한 RF 전문가들에 의해 수학적으로 입증되었다[P. L. Overfelft, D. R. Bowling, D. J. White, "같은 장소에 배치된 마그네틱 루프, 전자 쌍극자 어레이 안테나(예비 결과)," Interim rept. 1994년 9월].

복합 전계 안테나는, 바람직하지 않은 소자 커플링 효과 및 전기 및 마그네틱 라디에이터들을 결합하기 위한 저 손실 수동 회로망을 디자인하는 것과 관련된 어려움으로 인해, 물리적으로 실행하기가 복잡하고 어려운 것으로 판명되었다.

회로 보드 상의 일반적으로 인쇄된 금속 스트립으로 구성되는 2차원 비-복합 안테나에 대한 많은 예들이 존재한다. 그러나 그와 같은 안테나들은 전압이 공급된다. 그와 같은 안테나의 한 예로는 평면 역F 안테나(PIFA)가 있다. 대부분의 유사한 안테나 디자인들이 또한 주로 1/4 파장(또는 1/4 파장의 일정 배수), 공급 전압, 쌍극자 안테나로 구성된다.

평면 안테나들도 또한 기술적으로 공지되어 있다. 예를 들어, 잔(Zahn) 등에게 허여된 미국특허 제5,061,938호는 안테나를 작동시키기 위해 값비싼 테프론 기판 또는 유사한 재료를 필요로 한다. 시가(Shiga)에게 허여된 미국특허 제5,376,942호는 마이크로파 신호를 수신할 수는 있으나 송신할 수는 없는 평면 안테나를 개시하고 있다. 상기 시가의 안테나도 또한 고가의 반도체 기판을 필요로 한다. 날반디안(Nalbandian)에게 허여된 미국특허 제6,677,901호는 1:1 내지 1:3의 유전율 대 투자율(permittivity to permeability)비를 갖는 기판을 요하는 평면 안테나에 관한 것으로, 이는 오직 HF 및 VHF 주파수 범위(3 내지 30 MHz 및 30 내지 300 MHz)에서 작동할 수 있다. 일반적으로 통상의 인쇄 회로 보드들을 위해 사용되는, FR-4와 같은 고가의 유리 강화 에폭시 적층 시트 상에 다소 낮은 주파수 디바이스들을 인쇄하는 기술이 공지되어 있으나, FR-4에서의 유전체 손실은 너무 높게 되며 또한 마이크로파 주파수에 사용될 그와 같은 기판을 충분히 확고하게 제어할 수 없는 유전 상수를 갖는 것으로 고려된다. 이와 같은 이유들로 인해, 일반적으로 알루미나 기판이 더 많이 사용된다. 또한, 이들 평면 안테나들 중 어느 것도 복합 루프 안테나가 아니다.

대역폭, 효율, 게인 및 방사 강도의 관점에서, 복합 전계 안테나들의 증가된 성능에 대한 기본은 안테나의 근접 전계에 저장된 에너지 효과로부터 형성된다. RF 안테나 디자인에 있어서는, 안테나에 존재하는 많은 에너지를 가능하면 방사 전력으로 전송시킬 것이 요망된다. 상기 안테나 근접 전계에 저장된 에너지는 역사적으로 반응력으로서 언급되어 왔으며 또한 방사될 수 있는 전력의 양을 제한하도록 작용한다. 복소 전력(complex power)을 논할 때, 실제 및 가상(가끔 "무효(reactive)"로 언급됨) 부분이 존재한다. 실제 전력은 소스를 떠나 결코 복귀하지 않으나, 반면 상기 가상 또는 무효 전력은 소스의 (반 파장 내의) 고정부에 대해 발진하고 또한 상기 소스와 상호 작용하는 경향을 가짐으로써, 안테나의 작동에 영향을 미친다. 실제 전력의 존재는 다중 소스들로부터 직접 첨가되나, 가상 전력의 다중 소스들은 첨부되거나 또는 공제(소거)될 수 있다. 복합 안테나의 이득은, TM 및 TE 소스들 모두에 의해 구동되어, 엔지니어들이 이전에는 단순 자계 안테나에서 얻을 수 없었던 무효 전력 소거를 이용하는 디자인을 얻을 수 있게 되며, 따라서 안테나의 실제 전력 송신 특성이 개선된다는 점에 있다.

복합 안테나에서의 무효 전력을 소거할 수 있도록 하기 위해, 전기장 및 자기장은 서로 직각으로 작동해야 한다. 상기 전기장을 방출하기 위해 필요한 전기장 라디에이터(들), 및 상기 자기장을 발생시키기 위해 필요한 마그네틱 루프의 많은 배열들이 제안되어 왔으나, 그와 같은 모든 디자인들은 3-차원 안테나에 기초하여 변함없이 정착되었다. 예를 들어, 맥린(McLean)에게 허여된 미국특허 제7,215,292호는 한쌍의 마그네틱 루프들 사이에 위치되는 제 3의 평행한 평면 상에 전기 쌍극자를 갖는 평행한 평면들에서의 한쌍의 마그네틱 루프들을 요한다. 그림스(Grimes) 등에게 허여된 미국특허 제6,437,750호는 물리적으로 서로 직각으로 배열될 전기 쌍극자들과 2쌍의 마그네틱 루프들을 요한다. 맥린(McLean)에 의해 출원된 미국출원 US2007/0080878은 상기 마그네틱 쌍극자 및 전기 쌍극자가 직각 평면들에 위치되는 배열을 개시하고 있다.

도 1은 실시예의 평면 실현을 나타내는 도면.
도 2는 4개의 별개의 안테나 소자들을 합체하는 실시예의 회로 레이아웃을 나타내는 도면.
도 3a는 위상 추적기(phase tracker)를 포함하는 도 2의 안테나 소자들 중 하나에 대한 상세도.
도 3b는 위상 추적기를 포함하지 않는 도 2의 안테나 소자들 중 하나에 대한 상세도.
도 4a는 소형의 단면형 복합 안테나의 실시예를 나타내는 도면.
도 4b는 코너들이 약 45도 각도로 절삭되는 마그네틱 루프를 갖는 소형의 단면형 복합 안테나의 실시예를 나타내는 도면.
도 4c는 2개의 대칭적인 광-협-광 전이부(wide-narrow-wide transition)들을 갖는 마그네틱 루프를 구비한 소형의 단면형 복합 안테나의 실시예를 나타내는 도면.
도 5는 소형 양면형 복합 안테나의 실시예를 설명하는 도면.
도 6은 4개의 복합 안테나 소자들로 구성되는 대형 복합 안테나 어레이의 실시예를 설명하는 도면.
도 7은 상기 위상 추적기의 차원이 어떻게 유도성 및 용량성(inductance and capacitance)에 영향을 미치는지를 나타내는 도면.
도 8은 도 6의 안테나 실시예의 접지면(ground plane)을 설명하는 도면.
도 9a는 발룬(balun)을 갖는 자납형 카운터포이즈 안테나의 실시예를 설명하는 도면.
도 9b는 발룬이 제거된 도 9a에 따른 안테나의 다른 실시예를 설명하는 도면.
도 10a는 전기장 라디에이터들의 어레이 및 전기장 라디에이터들 사이의 곡선 트레이스(curved trace)를 갖는 자납형 카운터포이즈 안테나의 실시예를 설명하는 도면.
도 10b는 전기장 라디에이터의 어레이는 구비하나 상기 곡선 트레이스는 갖지 않는 자납형 카운터포이즈 안테나의 실시예를 설명하는 도면.
도 11a 내지 도 11c는 도 9에 따른 안테나에 대한 2D 방사 패턴들을 설명하는 개략도.
도 12a 내지 도 12c는 도 10a에 따른 안테나에 대한 2D 방사 패턴들을 설명하는 개략도.
도 13a는 도 9에 따른 안테나에 대한 전압 정재파 비(voltage standing wave ratio)의 도표를 설명하는 개략도.
도 13b는 도 9에 따른 안테나에 대한 측정된 반사 손실의 도표를 설명하는 개략도.
도 14a는 도 10에 따른 안테나에 대한 전압 정재파 비의 도표를 설명하는 개략도.
도 14b는 도 10에 따른 안테나에 대한 측정된 반사 손실의 도표를 설명하는 개략도.
도 15는 테이퍼진 전이부를 갖는 자납형 카운터포이즈 안테나의 실시예를 설명하는 개략도.

실시예들은, 송신 및 수신 모드 모두에서 작동할 수 있고 또한 공지된 루프 안테나들보다 훨씬 좋은 성능을 부여할 수 있는, 개량된 평면의 복합 루프(CPL) 안테나를 제공한다. CPL 안테나의 2개의 주요 요소들은 자기장(H장)을 발생시키는 마그네틱 루프 및 전기장(E장)을 방출하는 전기장 라디에이터이다.

상기 전기장 라디에이터는 물리적으로 상기 루프 내측 또는 상기 루프 외측에 위치될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 전기 트레이스에 의해 결합된 루프 내측 상에 위치된 전기장 라디에이터를 구비한 단일 CPL 안테나 소자의 실시예를 도시하며, 반면 도 3a 및 도 3b는 상기 루프의 외측 상에 위치되는 전기장 라디에이터를 구비한 단일 CPL 안테나 소자의 2개의 실시예들을 도시한다. 도 3a는 아래에서 추가로 설명하고 있는 바와 같이, 광대역 용례를 위한 위상 추적기를 포함하며, 반면 도 3b는 위상 추적기를 포함하지 않으며 또한 덜 광대역 용례들에 더 적합하다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 전기장 라디에이터(들)가 상기 마그네틱 루프 내에 위치되는 소형 단면형 안테나의 다른 실시예들을 설명한다. 이와 같은 어떠한 기술들을 사용하여 형성된 안테나의 실시예는 예를 들면, 전화기, PDA, 랩탑과 같은 이동 가능한 휴대용 디바이스 내에 용이하게 조립될 수 있으며 또한 분리된 안테나로서 조립될 수도 있다. 도 2 및 다른 도면들은 마이크로스트립 형성 기술을 사용하는 CPL 안테나 어레이의 실시예를 도시한다. 그와 같은 인쇄 기술은 디자인되거나 또는 제조될 안테나가 콤팩트하고 일관되게한다.

도 1에 도시된 안테나(100)는 인쇄 회로 보드(101)의 섹션 상에 배열 및 인쇄된다. 상기 안테나는 마그테틱 루프(110)를 포함하며, 이 경우 상기 루프는 반드시 장방형이며, 일반적으로 개방 베이스부를 갖는다. 상기 개방 베이스부의 2개의 단부들은 일반적으로 공지된 방식으로 구동 지점에 동축 케이블(130)로부터 공급된다.

전기장 라디에이터 또는 일련의 공진 회로(120)가 상기 루프(110) 내부에 위치된다. 상기 일련의 공진 회로(120)는, 인덕턴스 또는 유도 리액턴스를 갖는 것을 의미하는, 유도자로서 작동하는 사형 트레이스(124)에 의해 상기 루프(100)에 결합되는 상기 회로 보드(101) 상의 J-형 트레이스(122) 형태를 취한다. 상기 J-형 트레이스(122)는 반드시 그의 치수 및 상기 안테나를 위해 사용되는 재료들에 의해 지시되는 용량성 리액턴스 특성들을 갖는다. 트레이스(122)는 상기 사형 트레이스(124)와 함께 일련의 공진 회로로서 기능한다.

여기서, 상기 안테나(100)는 용이하게 이해될 수 있도록 나타내었다. 실제 실시예는 도시된 안테나와 물리적으로 닮지 않을 수 있다. 이 경우에, 동축 케이블(130)로부터 공급되는 것이 도시되었으며, 즉 상기 루프(132)의 한 단부는 상기 케이블(130)의 중심 전도체에 연결되며, 반면 상기 루프(134)의 다른 단부는 상기 케이블(130)의 외부 차폐부에 연결된다. 상기 루프 안테나(100)는 상기 일련의 공진 회로(120)가 루프 둘레의 도중에 상기 루프(134)에 결합된다는 점에서 공지된 루프 안테나들과 다르다. 이와 같은 결합 위치는 아래에서 설명한 바와 같이, 안테나의 작동에 있어서 중요한 부분으로서 역할을 한다.

상기 일련의 공진 회로(120)와 상기 사형 트레이스(124)가 상기 마그네틱 루프(110)에 대해 주의 깊게 위치됨으로써, 상기 안테나(100)에 의해 발생/수신되는 전기장 및 자기장들은, 전기장 라디에이터를 상기 마그네틱 루프(110)과 물리적으로 직교하도록 배열시킬 필요없이, 서로 직각이 되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 수직 관계(orthogonal relationship)는 상기 안테나(100)에 의해 방사되는 전자기파가 공간을 통해 효과적으로 전파하는 것을 가능하게 하는 효과를 갖는다. 이와 같은 효과를 성취하기 위해, 상기 일련의 공진 회로(120) 및 상기 사형 트레이스(124)는 상기 마그네틱 루프(110)를 따라 약 90도 또는 약 270도 전기적 위치에 위치된다. 대안적 실시예에 있어서, 상기 사형 트레이스(124)는, 마그네틱 루프(110)를 따라 있는, 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈(reflective minimum)인 지점에 위치될 수 있다. 따라서, 상기 사형 트레이스(124)는 약 90도 또는 270도 전기 지점에 위치할 수도 있고 위치하지 않을 수도 있다. 전류가 반사 미니멈인 상기 마그네틱 루프(110)의 지점은 상기 마그네틱 루프(110)의 기하학적 구조에 의존한다. 예를 들어, 전류가 반사 미니멈인 지점은 최초 상기 마그네틱 루프의 제 1 영역으로서 인식될 수 있다. 임피던스 매칭을 성취하기 위해 금속을 상기 마그네틱 루프에 추가하거나 또는 제거한 후에, 전류가 반사 미니멈인 지점은 제 1 영역으로부터 제 2 영역으로 변할 수 있다.

상기 마그네틱 루프(110)는 많은 다른 전기적 및 물리적 길이들을 가질 수 있다; 그러나, 소정의 주파수 대역(들)과 관련하여, 안테나의 더욱 효율적인 작업을 위해, 파장, 1/4 파장 및 1/8 파장의 배수인 전기적 길이들이 제공된다. 상기 마그네틱 루프에 인덕턴스를 추가함으로써, 상기 마그네틱 루프의 전기적 길이가 증가한다. 상기 마그네틱 루프에 커패시턴스를 추가함으로써, 상기 마그네틱 루프의 전기적 길이는 감소된다.

상기 자기장과 전기장 사이의 수직 관계는, 물리적 위치가 안테나에 의해 송신/수신된 신호들의 주파수에 기초하여 변화하는, 구동 지점으로부터 상기 마그네틱 루프 둘레의 90도 또는 270도인 물리적 위치에 상기 일련의 공진 회로(120) 및 상기 사형 트레이스(124)를 위치시킴으로써 성취될 수 있다. 언급된 바와 같이, 이와 같은 위치는 각각, 단부들(132, 134)에 의해 결정되는, 상기 마그네틱 루프(110)의 구동 지점(들)으로부터 90도 또는 270도에 있을 수 있다. 따라서, 만약, 단부(132)가 상기 케이블(130)의 중심 전도체에 연결되면, 상기 사형 트레이스(124)는 도 1에 도시된 바와 같이 90도 지점에 위치될 수 있거나, 또는 270도 지점에 위치될 수 있다(도 1에 도시되지 않음).

상기 자기장과 전기장 사이의 수직 관계는 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 상기 마그네틱 루프 둘레의 물리적 위치에 상기 일련의 공진 회로(120)와 상기 사형 트레이스(124)를 위치시킴으로써 또한 성취될 수 있다. 상술된 바와 같이, 전류가 반사 미니멈에 이르는 위치는 상기 마그네틱 루프(110)의 기하학에 의존한다.

소자들 사이의 위상 관계가 90도로 존재하도록, 이와 같은 방식으로 상기 회로 소자들을 배열시킴으로써, 상기 안테나(100)가 더욱 효과적으로 수신 및 송신 안테나 모두로서 기능하도록 하는, 상기 전기장과 자기장 사이의 수직 관계가 형성된다. 상기 자기장은 상기 마그네틱 루프(110)에 의해 단독으로(또는 반드시 단독으로) 발생되며, 반면 전기장은, 상기 안테나로부터 전달된 에너지가 훨씬 먼 거리로 송신하기에 적합한 형태로 제공되는, 상기 일련의 공진 회로(120)에 의해 방출된다.

상기 일련의 공진 회로(120)는 유도성(L) 소자 및 용량성(C) 소자(들), 안테나(100)의 작동 주파수에서 공진하도록 또한 상기 유도 리액턴스가 상기 용량성 리액턴스와 매칭하도록 선택된 값들을 포함한다. 이는 상기 용량성 소자의 리액턴스가 상기 유도성 소자의 리액턴스와 동일할 때, 즉 X_L = X_C일 때, 공진이 최상의 효율을 발생시키기 때문이다. 따라서, 상기 L 및 C의 값은 소정의 작동 범위를 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 수정 발진기(crystal oscillator)를 사용하는 다른 형태의 일련의 공진 회로들이 다른 작동 특성들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 만약 수정 발진기가 사용될 경우, 그와 같은 회로의 Q-값은 도시된 단순 L-C 회로의 경우보다 훨씬 크게 되며, 따라서 상기 안테나의 대역폭 특성들을 제한하게 된다.

상술된 바와 같이, 상기 일련의 공진 회로(120)는 효과적으로 (안테나에 내재하는 호혜성 덕분에 또한 전기장 수신기로서를 의미하는) 전기장 라디에이터로서 작동한다. 도시된 바와 같이, 상기 일련의 공진 회로(120)는 1/4 파장 안테나이나, 상기 일련의 공진 회로는 또한 전 파장 안테나의 배수, 1/4 파장 안테나의 배수 또는 1/8 파장 안테나의 배수로서 작동할 수 있다. 만약 특정 제한이 트레이스(122)로서 사용될 재료의 소정의 파장을 방해한다면, 전기적으로 전체, 1/4 또는 1/8 파장에 상당하는 일련의 공진 회로(120)를 성취하기 위해 전파 지연(propagation delay)을 증가시키는 것을 의미하는 것으로서 사형 트레이스(124)를 사용하는 것이 가능하다. 그것은 이론적으로 가능할 수 있으나, 실제로는, 상기 일련의 공진 회로 대신, 단순히 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점 또는 90/270도 지점에서 상기 루프에 물리적으로 연결되는 것과 또한 X_L = X_C의 요구 조건에 따르는, 소정 파장의 로드 안테나(rod antenna)를 사용하는 것은 일반적인 경우는 아니다.

상술된 바와 같이, 일련의 공진 회로(120)의 위치는 중요하다: 그것은 전기장과 자기장 사이의 위상 차이가 90도 또는 270도인 위치 또는 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점에서 상기 루프에 위치 및 결합될 수 있다. 그로부터, 상기 일련의 공진 회로(120)가 상기 마그네틱 루프(110)에 결합되는 지점은 "연결 지점"으로 언급되고, 상기 마그네틱 루프를 따라 90도 또는 270도 전기 지점에서의 연결 지점은 "90/270 연결 지점"으로 언급되고, 또한 전류가 반사 미니멈에 위치하는 연결 지점은 "반사 미니멈 연결 지점"으로 언급된다.

상기 연결 지점의 위치 변화량은 어느 정도 상기 안테나의 의도된 사용과 상기 마그네틱 루프 기하학에 의존한다. 예를 들어, 최적의 연결 지점은 90/270 연결 지점을 사용하는 안테나의 성능 대 반사 미니멈 연결 지점을 사용하는 안테나의 성능을 비교함으로써 발견될 수 있다. 그 때 상기 안테나의 의도된 사용에 대한 최고 효율을 야기하는 연결 지점이 선택될 수 있다. 상기 90/270 연결 지점은 상기 반사 미니멈 연결 지점과 다르지 않을 수 있다. 예를 들어, 안테나의 실시예는 90/270도 지점의 또는 90/270도 지점과 근접하는 반사 미니멈에서 전류를 가질 수 있다. 만약 90/270도 연결 지점을 사용할 경우, 정확한 90/270도로부터의 변화량은 어느 정도 상기 안테나의 의도된 사용에 기초하나, 일반적으로는 90/270도에 근접하여 위치되고, 상기 안테나의 성능은 좋아진다. 상기 전기장과 자기장의 크기는 또한 이상적으로 대체로 동일하거나 유사해야 한다.

실제로, 상기 일련의 공진 소자(120)가 루프(110)에 결합되는 지점은 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점 또는 90/270도 위치를 규정하는 전기장 및 자기장 프로브들의 사용을 통해 경험적으로 발견될 수 있다. 상기 사형 트레이스(124)가 상기 루프(110)에 결합될 수 있는 지점은 소정의 90/270도 차이가 관찰될 때까지 상기 트레이스(124)를 이동시킴으로써 결정될 수 있다. 상기 루프(110)를 따라 반사 미니멈 연결 지점과 90/270 연결 지점을 결정하기 위한 다른 방법으로는, 상기 루프(110)를 따르는 최상의 연결 지점이 최소 표면 전류 크기(들)의 영역(들)으로서 가시화될, 전자기 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램(simulation program)의 표면 전류를 가시화하는 방법이 있다.

따라서, 경험적 측정, 시행 착오의 정도는, 비록 상기 소자들의 배열 하에 있는 원리들이 잘 이해될지라도, 상기 안테나의 죄적 성능을 보증할 것을 요구한다. 이는 단순히, 종종 소정의 성능이 성취되기 전의 '튜닝'의 정도를 요구하는, 인쇄 회로들의 성질에 기인한다.

공지된 단순 루프 안테나는 매우 넓은 대역폭, 일반적으로 한 옥타브를 제안하는 반면, 쌍극자와 같은 공지된 안테나들은 매우 협소한 대역폭-일반적으로 (작동 중심 주파수의 20%와 같은) 작동 주파수의 훨씬 작은 분율-을 갖는다.

인쇄 회로 기술은 널리 공지된 바 있으며, 본원에서는 상세히 설명하지 않는다. 그것은 구리 트레이스가 특별한 유전 효과를 갖는 적합한 기판 상에 (일반적으로 에칭 또는 레이저 트리밍을 통해) 배열 및 인쇄된다는 사실만으로 충분하다. 재료 및 치수의 주의깊은 선택으로, 분리된 별개의 소자들을 요구하는 일 없이도 커패시턴스 및 인덕턴스의 특정값이 성취될 수 있다. 그러나, 이하에서 추가로 설명되겠지만, 본 실시예의 디자인은 이전의 높은 주파수 평면 안테나의 기판 제한 사항을 완화시킨다.

상술된 바와 같이, 본 실시예들은, 특정량의 수동 교정의 결과로서 최종 디자인에 도달되고 그에 따라 상기 기판 상의 물리적 트레이스들이 조절되는, 공지된 마이크로스트립 기술들을 사용하여 배열 및 제조된다. 실제로, 교정된 커패시턴스 스틱들이 사용되며, 예를 들면 2 피코패러드(picoFarad)의 공지된 커패시턴스 소자들을 갖는 금속 소자들을 포함한다. 예를 들어, 커패시턴스 스틱은 상기 안테나 트레이스의 다양한 위치들과 접촉 위치될 수 있으며, 이때 상기 안테나의 성능이 측정된다.

숙련된 기술자 또는 디자이너들의 관리하에, 이와 같은 기술은 안테나를 구성하는 트레이스가 상기 커패시턴스 및/또는 인덕턴스를 조절하는 것과 같이 크기 조절될 수 있다는 사실을 나타낸다. 다수의 반복 후에, 소정의 성능을 갖는 안테나가 성취될 수 있다.

상기 일련의 공진 소자 및 루프 사이의 연결 지점은 다시 전기장 및 자기장 프로브들을 사용하여 경험적으로 결정된다. 일단 적절한 연결 위치가 결정되면, 논의된 주파수에 있어서 테스트 장비로부터 최소의 개입이 큰 실제 효과를 가질 수 있다는 사실에 유념하여, 원위치의 트레이스를 레이저 트리밍함으로써 L 및 C값 및/또는 연결부에 미세 조절을 행할 수 있다. 일단 최종 디자인이 형성되면, 그것은 반복적으로 상품과 함께 재생될 수 있다. 대안적으로, 상기 일련의 공진 소자와 루프 사이의 연결 지점은 표면 전류를 가시화하기 위한 전자기 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램을 사용하고, 또한 표면 전류가 미니멈에 위치하는 영역 또는 영역들을 선택하여 결정될 수 있다.

상술된 실시예에 따라 형성된 안테나는 대체로 공지된 유사한 체적 이상의 안테나의 효율성 개선을 제공한다.

추가의 실시예에서, 복수의 별개의 안테나 소자들은 단일 소자의 사용에 의해 성취되는 경우보다 더 큰 성능을 제공하도록 결합될 수 있다.

도 2는 공지된 방식으로 회로 보드(205)의 섹션 상에 배열 및 인쇄된 안테나(200)를 도시한다. 비록 상기 회로 보드(205)가 평면으로 설명되었지만, 상기 회로 보드를 구성하는 기판에 특정량의 두께가 존재하며, 접지면(도시되지 않음)이 도 6 및 도 8에 도시된 접지면 영역(624)과 유사한 방식으로 상기 회로 보드 (205)의 후면 상에 인쇄된다. 도 2에서, 상기 안테나(200)는 각각 평행하게 구동되는 2개의 세트로서 배열되는 기능적으로 동일한 4개의 별개의 안테나 소자들(210)을 포함한다.

상기 기본 안테나 소자(210)의 많은 사례들을 제공하는 효과는 상기 안테나(200)의 전체 성능을 개선한다는 점이다. 상기 안테나의 구성과 관련된 손실이 없는 경우, 이론적으로 기본 안테나 소자들(210)의 매우 많은 개별 사례들을 포함하는 안테나를 구성하는 것이 가능할 수 있으며, 각각 상기 안테나에 3dB의 게인을 첨가하는 소자들의 수를 이중화한다. 그러나 실제로 손실-특히 유전체 가열 효과-은 여분의 소자들을 무기한으로 첨가하는 것은 가능하지 않다는 것을 의미한다. 도 2에서 4-소자 안테나로 도시된 예가 물리적으로 가능한 범위로 충분하며, 단일 소자로 구성된 안테나 이상의 (어떠한 유전체 가열 손실이 적은) 6dB의 게인을 첨가한다.

도 2의 안테나(200)는 마이크로-셀룰러 기지국 또는 기타 고정 무선 기반시설의 물품에 사용하기에 적합하며, 반면 단일 소자(210)는 셀룰러 또는 이동통신 단말기(mobile handset), 무선 호출기, PDA 또는 랩탑 컴퓨터와 같은 모바일 디바이스에 사용하기에 적합하다. 유일한 실제 결정 쟁점은 크기이다. 상기 소자들(210)의 구성 요소들 및 작동은 각각 안테나들(310 및 370)에 대한 도 3a 및 도 3b에 추가로 설명 및 도시되어 있다.

도 3a는, 도 1의 좁은 대역폭 안테나(100)보다 큰 작동 대역폭(광 대역폭)을 제공하도록 특별히 적응된, 상기 위상 추적 안테나 소자(300)의 포함을 통해, 아래에서 설명되는 바와 같이, 1 또는 1/2 옥타브까지 큰 대역폭을 성취할 수 있는 단일 안테나(310)[도 2의 소자들(210) 중 하나의 실시예]를 설명한다. 특히 이와 같은 광 대역폭은 위상 추적기(330)를 장방형 전기장 라디에이터(320) 및 루프 소자(350)와 결합시킴으로써 성취된다. 상기 장방형 전기장 라디에이터(320)는 도 1에 도시된 일련의 공진 회로(120)를 대체한다. 그러나, 상기 장방형 전기장 라디에이터(320)의 작동 대역폭은 또한 아래에서 설명하게 되는 바와 같이 상기 위상 추적기(330)의 작동으로 인한 튜닝 회로(120)의 것보다 넓다.

안테나(310)에 대한 대안적 실시예에 대하여는, 동일한 장방형 전기장 라디에이터(320), 루프 소자(350), 및 구동 또는 급전 지점(feed point; 340)을 가지나 상기 위상 추적기(330)는 갖지 않음으로써 안테나(310)보다 좁은 작동 대역폭을 갖는, 도 3a의 안테나(310)와 같은 안테나(370)로서 도 3b에서 설명된다. 광 대역 작업을 합체시키기 위한 다른 방법은 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 다중 전기장 라디에이터들(404 및 408)을 합체시키는 도 4a의 CPL 안테나 소자에 의해 도시된다.

튜닝 회로(120)의 경우에, 튜닝 회로 및 루프 사이의 연결 지점은 상기 안테나(100)의 전체 성능을 결정하는데 있어 중요했다. 상기 루프(350)의 외측 상에 위치된, 도 3a 및 도 3b로부터의 안테나들(310, 370)에 있어서 전기장 라디에이터(320)의 경우에, 비록 연결 지점이 일반적으로 여전히 중심 주파수에서 상기 루프(350) 둘레의 90/270도 중간 지점에 또는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점에 배치될지라도, 상기 연결 지점은 상기 전기장 라디에이터의 한 측면의 길이를 따라 효과적으로 분배되기 때문에, 상기와 같이 정확한 위치는 덜 중요하다. 그와 같이, 상기 전기장 라디에이터(320)의 에지들이 상기 루프(350)와 만나는 단부 지점들은 상기 루프의 치수들과 함께 상기 안테나들(310, 370)의 작동 주파수 범위를 결정한다.

상기 루프(350)의 치수들은 또한 안테나들(310, 370)의 작동 주파수를 결정하는데 있어서 중요하다. 특히, 상기 루프(350)의 전체 길이는 앞서 설명된 바와 같이 핵심 치수(key dimension)이다. 넓은 작동 주파수 범위를 허용하기 위해, 삼각형 위상 추적기 소자(330)가 (도 2에 도시된 바와 같은 2개의 가능한 위치들 중 하나에 위치하는) 상기 전기장 라디에이터(320) 맞은 편에 직접 제공된다. 상기 위상 추적기(330)는 급전 또는 구동 지점(340)에서 그 안으로 공급된 RF 신호의 주파수에 기초하여 상기 루프(350)의 전기 길이를 길게 하거나 또는 짧게 하는 자동 가변 길이 추적 디바이스로서 효과적으로 작용한다.

상기 위상 추적기(330)는 L-C 소자들의 근접-무한 급수(near-infinite series)와 같으며, 오직 그의 일부만 주어진 주파수에서 공진하며, 따라서 상기 루프의 효과적 길이를 자동적으로 변화시킨다. 이와 같은 방법에서, 그와 같은 어떠한 위상 추적 소자도 갖지 않는 단순 루프를 갖는 경우보다 넓은 작동 대역폭이 성취될 수 있다.

도 2에 도시된 위상 추적기들(330)은 2개의 다른 가능한 위치들을 갖는다. 이들 위치들은 인접한 안테나 소자들(210) 사이의 상호 개입을 최소화하도록 도 2에 도시된 안테나 소자들(210)의 그룹에서 각각의 안테나 소자(210)를 위해 선택된다. 전기적 관점에서, 상기 2개의 구성들은 기능적으로 동일하다.

상기 마그네틱 루프(350)가 완전히 짧은 신호 전류이므로, 상기 안테나들(310, 370)의 큰 대역폭(1 ½ 이하의 옥타브)이 가능하다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 마그네틱 루프는 1/2 단파(wave short)이므로 완전히 짧으나, 그것은 또한 1/4 웨이브 오픈(wave open) 및 전체 단파에서 완전히 짧을 수 있다. 상기 안테나의 위상은 치수(360)에 의해 결정된다. 치수(360)는 상기 전기장 라디에이터(320)의 길이와 상기 마그네틱 루프(350)의 좌측 측면의 길이 사이에 걸쳐있게 된다. 상기 신호는 상기 신호가 위상으로부터 180도에 위치하는 지점에서 짧아진다. 가장 큰 크기를 갖는 자기장은 상기 마그네틱 루프에 의해 발생되며, 작은 크기의 자기장은 상기 전기장 라디에이터에 의해 발생된다. 또한, 상기 마그네틱 루프는 그의 길이가 매우 낮은 실제 임피던스를 갖는 RF 쇼트(RF short)로부터 매우 높은 실제 임피던스를 갖는 근접 RF 오픈(RF open)으로 변화할 수 있다. 상기 가장 큰 크기의 전기장은 하나 이상의 전기장 라디에이터 소자들에 의해 발산된다. 그러나, 상기 마그네틱 루프는 또한 상기 전기장 라디에이터에 의해 발산되는 전기장보다 크기가 작고 또한 상기 자기장과는 반대인 작은 전기장을 생성한다.

상기 안테나의 효율은 가장 높은 가능한 자기장을 발생하도록 상기 마그네틱 루프 내의 전류를 최소화함으로써 성취된다. 이는, 아래의 도 6에서 추가로 설명되는 바와 같이, 전류가 전기장 라디에이터 내로 이동하고 또한 반대 방향으로 반사되도록 안테나를 디자인함으로써 성취된다. 더 많은 전류가 송신 목적을 위해 이용될 수 있으므로, 최대 자기장은 상기 안테나로부터 상기 안테나의 효율을 최대화하는 모든 방향으로 돌출된다. 발생될 수 있는 상기 최대 자기장 에너지는 상기 마그네틱 루프가 완전 RF 쇼트일 때 또는 상기 마그네틱 루프가 매우 낮은 실제 임피던스를 가질 때 발생한다. 그러나, 정상적인 환경 하에서, RF 쇼트는 안테나를 구동하는 송신기를 고장나게 하므로 바람직하지 않다. 송신기는 설정 임피던스에서 에너지 설정량을 생산한다. 상기 전기장의 임피던스 매칭 특성을 사용함으로써, 상기 송신기를 고장나게 하는 일없이 근접 RF 쇼트 루프를 갖는 것이 가능하게 된다.

상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류는 상기 전기장 라디에이터 내로 흐른다. 다음에 상기 전류는 반대 방향을 따라 전기장 라디에이터에 의해 상기 마그네틱 루프 내로 반사되며, 그 결과 상기 전기장은 상기 전기장 라디에이터의 쇼트를 형성하기 위해 상기 자기장 내로 반사하고 또한 직교하는 전기장 및 자기장을 형성한다.

치수(365)는 상기 전기장 라디에이터(320)의 폭으로 구성된다. 상기 치수(365)는 상기 안테나의 효율에 영향을 주지는 않으나, 그의 폭은 상기 안테나가 협대역인지 또는 광대역인지를 결정한다. 상기 치수(365)는 오직 도 3a에서 설명된 안테나(310)의 대역을 넓히기 위해 큰 폭을 갖는다.

예를 들면, 도 3a에서 설명된 마그네틱 루프의 트레이스 소자들 모두는 안테나의 성능 또는 효율에 영향을 미치는 일없이 매우 얇게 제조될 수 있다. 그러나 이들 루프 트레이스 소자를 두껍게 제조함으로써, 더 큰 입력 전력을 수용할 수 있게 되거나, 아니면, 특정 주파수 범위들 내에서 작동하는 모바일폰과 같은 다른 많은 휴대용 디바이스들에 의해 요구될 수 있는 것과 같은, 소정의 공간을 정합시키도록 안테나의 물리적 크기를 변경할 수 있게 된다.

당업자라면, 전기장 라디에이터의 어떠한 형태도, 단순히 예로서만 구성된 장방형 전기장 라디에이터(320)와 함께, 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시된 다중 소자 구성에서 사용될 수 있음을 명확하게 알 수 있을 것이다. 마찬가지로, 단일 소자 실시예는 장방형 전기장 라디에이터, 튜닝 회로 또는 어떠한 다른 적합한 형태의 안테나를 사용할 수 있다. 도 2에 도시된 상기 다중 소자 버젼은 4개의 별개의 안테나들(210)을 사용하나, 이는 아래에서 설명되는 바와 같이 소자들(210)의 상부 범위 상에 일부 제한을 갖는 이용 가능한 공간 및 정확한 시스템 필요 조건들에 기초하여 상하로 변화될 수 있다.

본 설명의 실시예들은, 유사한 크기의 공지된 안테나들과 비교하여, 우수한 성능 특성을 가지며, 훨씬 증가된 대역폭 이상에서 작동 가능하며, 단일 또는 다중-소자 안테나의 사용을 허용한다. 또한, 어떠한 복잡한 구성 요소들을 필요로 하지 않으며, RF 디바이스의 넓은 범위에 적용 가능한 저비용의 디바이스를 생성한다. 본 설명의 실시예들은 모바일 통신 디바이스들에서 특별한 사용 용도를 발견하나, 효율적인 안테나가 요망되는 어떠한 디바이스에서도 사용될 수 있다.

하나의 실시예는 소형, 단면형 복합 안테나("단면형 안테나" 또는 "인쇄 안테나")로 구성된다. "단면형"이란 상기 안테나 소자들이 원하는 경우 단일 층 또는 평면 상에 위치되거나 또는 인쇄되는 것을 의미한다. 사용된 바와 같이, "인쇄 안테나"란 구절은, 상기 인쇄 안테나의 소자들이 인쇄되는지 또는 에칭, 적층, 스퍼터링, 또는 표면 상에 금속층을 제공하거나 또는 금속층 둘레에 비-금속 재료를 위치시키는 일부 다른 방법으로 형성되는지의 여부에 관계없이, 본원에서 설명된 어떠한 단면형 안테나에도 적용된다. 상기 단면형 안테나들의 다중층들은 보다 작은 물리적 체적에서 보다 넓은 대역폭 작동을 제공하도록 단일 디바이스 내에 결합될 수 있지만, 디바이스들 각각은 여전히 단면형이다. 상기 상술된 단면형 안테나는 후방 측면 또는 하부 평면 상에서 어떠한 접지면도 갖지 않고, 스스로 안테나 디자인들에 있어서 새로운 개념을 나타내는, 반드시 짧아진 디바이스이다. 상기 단면형 안테나는 균형을 이루나, 만약 중요한 접지면이 의도된 용례의 디바이스에 존재할 경우, 균형 라인 또는 불균형 라인으로 구동될 수 있다. 그와 같은 안테나의 물리적 크기는 안테나의 성능 특성들에 기초하여 크게 변할 수 있으나, 도 4a에서 설명되는 안테나(400)는 약 2 cm x 3 cm이다. 유사한 또는 더 큰 실행도 가능하다.

상기 단면형 안테나(400)는 마그네틱 루프 내측에 물리적으로 위치된 2개의 전기장 라디에이터로 구성된다. 특히, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 단면형 안테나(400)는 마그네틱 루프(402)로 구성되며, 여기서, 제 1 전기장 라디에이터(404)는 제 1 전기 트레이스(406)를 갖는 마그네틱 루프(402)에 연결되고 , 제 2 전기장 라디에이터(408)는 제 2 전기 트레이스(410)를 갖는 마그네틱 루프(402)에 연결된다. 상기 전기 트레이스들(406, 410)은, 급전 또는 구동 지점에 대해, 대응하는 90/270도 전기 위치들에서 상기 전기장 라디에이터들(404, 408)을 상기 마그네틱 루프(402)에 연결한다. 대안적으로, 상기 전기 트레이스들(406, 410)은 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 영역에서 상기 전기장 라디에이터들(404, 408)을 상기 마그네틱 루프에 연결할 수 있다. 상술된 바와 같이, 다른 주파수들에 대해, 상기 트레이스들(406, 410)의 연결 또는 접속 지점은 변화하며, 이는 왜 한 주파수에서 라디에이터(404)가 다른 주파수에 위치하는 라디에이터(408)와 다른 지점에서 상기 루프(402)에 연결되는지를 설명한다. 낮은 주파수에서, 파동이 90/270도 지점에 도달하는데는 긴 시간이 걸린다; 결론적으로 상기 90/270도 지점의 물리적 위치는 고주파와 비교하여 상기 마그네틱 루프를 따라 높아질 것이다. 고주파수에서, 90/270도 지점에 도달하는 시간은 덜 걸리며, 저주파와 비교하여 90/279도 지점의 물리적 위치가 상기 마그네틱 루프를 따라 낮아지는 결과를 초래한다. 마찬가지로, 전류가 반사 미니멈에 위치하는 마그네틱 루프를 따르는 지점들은 또한 전기장 라디에이터의 주파수에 의존할 수 있다. 마지막으로, 안테나(400)의 대안적 실시예들이 전기 트레이스 없이 상기 마그네틱 루프(402)에 직접 결합되는 하나 이상의 전기장 라디에이터들로 구성될 수 있다.

상기 전기장 라디에이터(404)는 또한 각각의 전기장 라디에이터가 다른 주파수로 파들을 방출하므로 상기 전기장 라디에이터(408)와는 다른 크기를 갖는다. 작은 전기장 라디에이터(404)는 짧은 파장 및 그에 따른 높은 주파수를 가질 수 있다. 큰 전기장 라디에이터(408)는 긴 파장 및 낮은 주파수를 가질 수 있다.

물리적으로 상기 마그네틱 루프 내측에 위치한 전기장 라디에이터(들)의 물리적 배열은 상기 전기장 라디에이터(들)의 물리적 위치 및 상기 마그네틱 루프가 서로 외부에 위치하는 다른 실시예들과 비교하여 전체 안테나의 크기를 감소시킬 수 있으며, 동시에 광대역 디바이스를 제공한다. 대안적 실시예들은, 각각 상기 루프 둘레의 다른 위치들에 배열되는, 다른 수의 전기장 라디에이터들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 실시예는 상기 마그네틱 루프의 내측에 위치한 오직 하나의 전기장 라디에이터를 가질 수 있으며, 반면 2개의 전기장 라디에이터들을 갖는 제 2 실시예는 상기 마그네틱 루프 내측 상에 하나의 전기장 라디에이터를 그리고 상기 마그네틱 루프의 외측 상에 제 2 전기장 라디에이터를 가질 수 있다. 대안적으로, 2개 초과의 전기장 라디에이터들이 물리적으로 상기 마그네틱 루프 내측에 위치할 수 있다. 위에서 설명된 다른 안테나들과 같이, 단면형 안테나(400)는 상기 전기 및 자기장 덕분에 변환기로 작용한다.

상술된 바와 같이, 다중 전기장 라디에이터들의 사용은 광대역 기능을 위해 허용된다. 각각의 전기장 라디에이터가 다른 주파수들에서 파들을 방출하도록 구성될 수 있으며, 이 경우 전기장 라디에이터들이 광대역 범위를 커버하는 결과를 갖는다. 예를 들어, 상기 단면형 안테나(400)는 2개의 주파수 범위들에서 구성된 2개의 전기장 라디에이터들의 사용으로 표준 IEEE 802.11b/g 무선 주파수 범위를 커버하도록 구성될 수 있다. 제 1 전기장 라디에이터(404)는 예를 들어 2.41 GHz 주파수를 커버하도록 구성될 수 있으며, 반면 제 2 전기장 라디에이터(408)는 예를 들어 2.485 GHz 주파수를 커버하도록 구성될 수 있다. 이는 상기 단면형 안테나(400)가 IEEE 802.11b/g 표준에 대응하는 2.41 GHz 내지 2.485 GHz의 주파수 대역을 커버하도록 허용한다. 2개 이상의 전기장 라디에이터들의 사용은, 상술된 물리적으로 대형인 안테나 실시예들과 관련하여 설명된 바와 같이, (도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은) 위상 추적기의 사용 없이도 광대역 작동을 발생시킨다. 대안적 실시예에 있어서, YAGI 안테나와 유사한, 로그 좌표계(log scale)를 사용하여 다중 전기장 라디에이터들을 테이퍼시킴으로써, 또한 광대역 안테나가 성취될 수 있다.

일반적으로 상기 전기장 라디에이터의 길이는 그들이 커버하는 주파수를 결정한다. 주파수는 파장에 반비례한다. 따라서, 소형 전기장 라디에이터는 작은 파장을 가지며, 고주파를 초래한다. 다른 한편으로, 큰 전기장 라디에이터는 긴 파장을 가지며, 저주파를 초래한다. 그러나, 이와 같은 일반화는 또한 실행상 특성화이다.

최적의 효율을 위하여, 전기장 라디에이터는 발생시키는 주파수의 약 1 파장, 1/4 파장 또는 1/8 파장의 배수의 전기 길이를 가질 수 있다. 상술된 바와 같이, 만약 이용 가능한 물리적 공간량이 소정의 파장보다 작아지도록 상기 전기장 라디에이터의 전기 길이를 제한한다면, 상기 전기장 라디에이터를 전기적으로 길게 하고 또한 전파 지연(propagation delay)을 추가하기 위해 사형 트레이스가 사용될 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 있어서, 상기 전기 트레이스(406, 410)는 유도자이고, 그들의 개별 길이 대 그들의 형태 또는 다른 특징들은 그들의 인덕턴스를 결정한다. 최적의 효율을 위하여, 상기 전기 트레이스의 유도성 리액턴스는 대응하는 전기장 라디에이터의 용량성 리액턴스와 매칭될 수 있다. 상기 전기 트레이스들(406, 410)은 상기 안테나의 전체 크기를 감소시키기 위해 절곡된다. 예를 들어, 상기 전기 트레이스(406)의 곡선은 상기 전기장 라디에이터(404)와 밀접하게 형성되는 대신 상기 마그테틱 루프(402)와 밀접하게 형성되거나, 또는 상기 트레이스(406)의 곡선은 상기 전기 트레이스(410)와 유사하게 상승하는 대신 하강될 수 있다. 상기 전기 트레이스는 그들의 길이를 연장시키기 위해 성형되나, 그것은 상기 형상이 그 문맥과는 다른 어떠한 특정한 중요성을 갖기 때문은 아니다. 예를 들어, 직선 전기 트레이스를 갖는 것 대신에, 그의 길이를 증가시키고 또한 대응적으로 그의 유도성 리액턴스를 증가시키기 위해 곡선이 상기 전기 트레이스에 추가될 수 있다. 그러나, 상기 전기 트레이스 상의 예리한 코너들 및 상기 전기 트레이스의 사인파 형태는 상기 안테나의 효율에 악 영향을 미칠 수 있다. 특히, 사인파 형태를 갖는 전기 트레이스는 상기 전기 트레이스가 상기 전기장 라디에이터를 부분적으로 아웃페이즈(outphase)시키는 작은 전기장을 방출시키도록 하며, 안테나의 효율을 감소시킨다. 따라서, 상기 안테나의 효율은 소프트하고 우아한 곡선들로 또는 가능한 한 적은 벤드(bend)로 성형된 전기 트레이스를 사용함으로써 향상될 수 있다.

상기 단면형 안테나(400)에서 소자들 사이의 간격은 전체 안테나에 커패시턴스를 추가한다. 예를 들어, 상기 전기장 라디에이터(404)의 상부와 상기 마그네틱 루프(402) 사이의 간격, 상기 2개의 전기장 라디에이터들(404, 408) 사이의 간격, 상기 전기장 라디에이터들(404, 408)의 좌측부 및 상기 마그네틱 루프(402) 사이의 간격, 상기 전기장 라디에이터들(404, 408)의 우측 측면과 상기 마그테닉 루프(402) 사이의 간격, 및 상기 전기장 라디에이터(408)의 저부와 상기 마그네틱 루프(402) 사이의 간격은 모두 상기 안테나(400)의 커패시턴스에 영향을 미친다. 상술된 바와 같이, 상기 안테나(400)를 최적의 효율로 공진시키기 위해, 상기 전체 안테나의 유도성 리액턴스 및 용량성 리액턴스는 소정의 주파수 대역(들)에서 매칭된다. 일단 상기 유도성 리액턴스가 결정되면, 다양한 소자들 사이의 거리가 상기 안테나를 위한 유도성 리액턴스값을 매칭시키기 위해 필요한 용량성 리액턴스값에 기초하여 결정될 수 있다.

소자들과 관련 에지 커패시턴스 사이의 공간을 발견하기 위하여 공식 세트들이 주어지며, 소자들 사이의 최적의 공간은 다중 목적 함수 최적 설계(multi-objective optimization)를 사용하여 결정될 수 있다. 요소들 사이의 또는 어떠한 2개의 인접한 안테나 소자들 사이의 최적의 공간은 선형 프로그래밍을 사용하여 최적화될 수 있다. 대안적으로, 유전적 알고리즘(genetic algorithm)과 같은 비선형 프로그래밍이 상기 공간 값들을 최적화하기 위해 사용될 수 있다.

상술된 바와 같이, 단면형 안테나(400)의 크기는 소정의 작동 주파수, 협대역 대 광대역 기능, 및 커패시턴스 및 인덕턴스의 튜닝을 포함하는 다수의 인자들에 기초한다.

도 4a의 안테나 소자(400)의 경우에 있어서, 상기 마그네틱 루프(402)의 길이는 최적의 효율로 설계된 1 파장(360도)이나, 비록 다른 파장들의 배수가 또한 사용될 수 있다. 최적의 효율로 설계될 때, 상기 마그네틱 루프의 일부는 또한 전기장 라디에이터로서 작용하고, 또한 상기 전기장 라디에이터는 상기 안테나의 지향성 및 효율에 추가하여 작은 자기장을 발생시킨다. 상기 마그네틱 루프의 길이는 임의적으로 될 수 있거나, 또는, 다른 경우보다 효율을 증가시킬 수 있는 특정 길이인, 대략 1 파장, 1/4 파장 또는 1/8 파장의 배수일 수 있다. 1 파장은 전압에 대해서는 오픈 회로이고 전류에 대하여는 쇼트 회로이다. 대안적으로, 상기 마그네틱 루프(402)의 길이는 물리적으로 1 파장보다 작을 수 있으나, 여분의 인덕턴스가 전파 지연을 증가시킴으로써 상기 루프를 전기적으로 길게 하도록 첨가될 수 있다. 상기 마그네틱 루프(402)의 폭은 주로 커패시턴스 뿐만 아니라 마그네틱 루프(402)의 인덕턴스 상의 소정의 효과에 기초한다. 예를 들면, 상기 마그네틱 루프(402)를 물리적으로 짧게 함으로써, 파장을 작게 하여 높은 주파수를 야기시킨다. 상기 마그네틱 루프(402)의 최적의 효율을 위한 디자인에 있어서, 인덕턴스 및 커페시턴스는 식 w=l/sqrt(LC)를 만족시켜야 하며, 여기서 w는 상기 루프(402)의 파장이다. 따라서, 상기 마그네틱 루프(402)는 상기 전기 길이에 영향을 미치는 인덕턴스 및 커패시턴스를 변화시킴으로써 튜닝될 수 있다. 상기 마그네틱 루프의 폭을 감소시킴으로써, 또한 인덕턴스를 추가한다. 보다 얇은 마그네틱 루프에서는, 더 많은 전자들이 작은 영역, 추가 지연을 통해 압박되야만 한다.

상기 마그네틱 루프(402)의 상부 부분(412)은 상기 마그네틱 루프(402)의 어떠한 다른 부분보다 얇다. 이로 인해 상기 마그네틱 루프의 크기가 조절될 수 있게 한다. 상기 상부 부분(412)은 90/270도 연결 지점에 최소 영향을 미치므로 감소될 수 있다. 또한, 상기 마그네틱 루프(402)의 상부 부분(412)을 다듬질하여 상기 마그네틱 루프(402)의 전기 길이를 증가시키고 또한 인덕턴스를 증가시켜, 상기 유도성 리액턴스가 상기 안테나의 전체 용량성 리액턴스와 매칭하는 것을 도울 수 있다. 대안적으로, 상기 상부 부분(412)의 높이는 커패시턴스를 증가시키기 위해(또는 동등하게 인덕턴스를 감소시키기 위해) 증가될 수 있다. 상술된 바와 같이, 반사 미니멈 연결 지점은 상기 자기 루프의 기하학에 의존한다. 따라서, 상기 상부 부분(412)을 다듬질하거나 또는 상기 상부 부분(412)을 증가시키거나 또는 상기 마그네틱 루프의 어떠한 다른 양태를 변경시킴으로써, 상기 루프를 기하학적으로 변화시켜, 상기 루프 기하학이 수정된 후 인식되도록 상기 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점을 요구하게 된다.

상기 마그네틱 루프(402)는 도 4a에 설명된 바와 같이 정방형으로 되서는 않된다. 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 루프(402)는 장방형 형태 또는 특이한 형태로 될 수 있으며, 2개의 전기장 라디에이터(404, 408)가 대응하는 90/270도 연결 지점 또는 반사 미니멈 연결 지점에 위치될 수 있다. 최적의 효율을 위하여, 상기 특이형 형태의 루프(odd shaped loop)의 전기 길이는 소정 주파수 대역(들)에서 대략 1 파장의 배수 또는 대략 1/4 또는 1/8 파장의 배수로 될 수 있다. 상기 전기장 라디에이터들은 상기 특이형 형태의 마그네틱 루프의 내측 또는 외측 상에 위치될 수 있다. 또한, 핵심은 상기 안테나의 효율을 최대화시키는 상기 마그네틱 루프를 따라 상기 연결 지점을 확인하는 것이다. 상기 연결 지점은 상기 마그네틱 루프를 따르는 90/270도 전기 지점 또는 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점으로 될 수 있다.

예를 들어, 스마트폰에 있어서, 특이형 형태의 안테나 디자인은, 모바일 디바이스의 후면 커버와 같이, 이용 가능한 특이형 형태의 공간 안에 정합될 수 있다. 상기 마그네틱 루프가 정방형 형상을 갖는 대신, 그것은 장방형 형상, 원형 형상, 타원형 형상, 대체로 E형 형상, 대체로 S형 형상 등을 가질 수 있다. 마찬가지로, 소형 특이형 형태의 안테나는 랩탑 컴퓨터 또는 다른 휴대용 전자 디바이스 상의 비-균일한 공간 내에 정합될 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 전기 트레이스의 위치는, 전기장 라디에이터에 의해 방사된 전기장이 상기 마그네틱 루프에 의해 발생된 자기장과 수직을 이루도록, 상기 마그네틱 루프를 따르는 약 90/270도 전기 지점 또는 반사 미니멈 연결 지점에 위치할 수 있다. 상기 90/270도 연결 지점 및 반사 미니멈 연결 지점은, 이들 지점들이 무효 전력(가상 전력)이 안테나로부터 떨어져 송신되어 복귀되지 않도록 하기 때문에, 중요하다. 무효 전력은 일반적으로 안테나의 근접 전계 둘레에서 발생 및 저장된다. 무효 전력은 소스 근방의 고정 위치 둘레에서 진동하며, 안테나의 작동에 영향을 미친다.

도 4a를 참고하면, 파선(414)은 에지 커패시턴스 현상의 가장 중요한 영역들이 발생하는 것을 나타낸다. 특정 거리 떨어진 위치의, 마그네틱 루프 및 전기장 라디에이터들과 같은, 상기 안테나 내의 2조각 금속이 에지 커패시턴스의 레벨을 형성할 수 있다. 에지 커패시턴스의 사용을 통해, 단면형 안테나의 실시예들은 안테나의 모든 소자들이 저렴한 유전체 물질들을 포함해서 거의 어떠한 타입의 적합한 기판 재료들의 한 측면 상에 인쇄되도록 한다. 기판으로서 사용될 수 있는 저렴한 유전체 물질의 예로서는 약 4.7±0.2의 유전 상수를 갖는 유리 강화 에폭시 래미네이트(FR-4)를 포함한다. 예를 들어 단면형 안테나(400)에 있어서는, 후면 또는 접지면에 대한 필요가 없다. 오히려, 상기 마그네틱 루프의 각 단부에는 납이 연결되며, 상기 납들 중 하나가 접지된다. 상술된 바와 같이, 이와 같이 전 파장 안테나 디자인은 최적의 효율을 갖는 단락된 복합 루프 안테나를 의미한다. 실제로, 단면형 안테나는, 안테나가 장착되는 대상물에 의해 카운터포이즈가 제공되는 매설형 안테나 디자인에서 흔히 볼 수 있는 바와 같은, 카운터포이즈 접지면의 존재하에 가장 최적으로 수행될 것이다.

상기 단면형 안테나의 실시예의 2D 디자인은 몇 가지 장점들을 갖는다. 매우 박형으로 될 수 있는 적절한 기판 또는 유전체 베이스의 사용으로, 상기 안테나의 트레이스들은 실제로 상기 표면 상에 분무되거나 또는 인쇄되고 또한 여전히 복합 루프 안테나로서 기능한다. 또한, 상기 2D 디자인은, 매우 값싼 기판들과 같이, 일반적으로 마이크로파 디바이스에 적합한 것으로 볼 수 없는 안테나 재료들의 사용을 허용한다. 또 다른 장점은 안테나가, 셀폰 케이스 커버의 후면, 램탑의 에지들 등과 같은, 특이형 형태의 표면들 상에 위치될 수 있다는 점에 있다. 상기 단면형 안테나의 실시예들은 상기 안테나의 후면 상에 위치되는 접착제로 유전체 표면 상에 인쇄될 수 있다. 다음에, 상기 안테나는 필요한 전력 및 접지를 제공하기 위해 상기 안테나에 연결된 납들로 다양한 컴퓨팅 디바이스 상에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 이와 같은 디자인으로, IEEE 802.11b/g 무선 안테나가 대략 우표 크기로 표면 상에 인쇄될 수 있다. 상기 안테나는 랩탑의 커버, 데스크탑 컴퓨터의 케이스, 또는 셀폰의 후면 커버 또는 기타 휴대용 전자 기기에 부착될 수 있다.

다양한 유전체 재료들이 단면형 안테나의 실시예로서 사용될 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같은 다른 유전체 재료 위의 기판으로서 FR-4의 장점은 낮은 비용을 갖는다는 점에 있다. 일반적으로 고주파 안테나 디자인용으로 사용된 유전체들은 FR-4보다 훨씬 낮은 손실 특성을 가지나, 그들은 대체로 FR-4보다 비용이 많이 든다.

단면형 안테나의 실시예들은 또한 협대역 용례용으로 사용될 수 있다. 협대역은 메세지의 대역폭이 채널 상관 대역폭(coherence bandwidth)을 초과하지 않는 채널에 관련된다. 광대역에 있어서, 상기 메세지 대역폭은 상기 채널 상관 대역폭을 크게 초과한다. 협대역 안테나 용례로서는 와이-파이(Wi-Fi) 및 지점-대-지점 장거리 마이크로파 링크들을 포함한다. 상술된 실시예들에 따라, 예를 들어, 협대역 안테나의 어레이는 스티커 상에 인쇄될 수 있고, 다음에 표준 와이-파이 안테나들과 비교하여 양호한 신호 강도 및 큰 거리 이상으로 와이-파이 액세스용 랩탑 상에 위치될 수 있다.

도 4b는, 약 45도 각도로 절삭되는 코너를 갖는 마그네틱 루프(422)를 구비한, 단면형 안테나(420)의 다른 실시예를 설명한다. 특정 각도로 상기 마그네틱 루프(422)의 코너들을 절삭함으로써, 안테나의 효율을 개선시킨다. 약 90도 각도로 형성되는 코너들을 갖는 마그네틱 루프를 구비함으로써, 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류의 흐름에 영향을 미친다. 상기 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 90도 각도 코너를 타격할 때, 그것은 전류를 반동되게 하고, 반사된 전류는 주 전류 흐름에 대항하여 흐르거나 또는 맴돌이 풀(eddy pool)을 형성한다. 상기 90도 코너들의 결과로서 에너지 손실은 상기 안테나, 특히 소형 안테나 실시예의 성능에 악 영향을 미칠 수 있다. 상기 마그네틱 루프의 코터들을 약 45도 각도로 절삭하는 경우 상기 마그네틱 루프의 코너들 둘레의 전류 흐름을 개선시킨다. 따라서, 각진 코너들은 전류 내 전자들이 상기 마그네틱 루프를 통해 유동함에 따라 덜 임박되도록 한다. 상기 코너들을 45도 각도로 절삭하는 것이 적합하나, 45도와는 다른 각도로 절삭하는 대안적 실시예들도 또한 가능하다.

도 4c는, 상기 마그네틱 루프(442)에 인덕턴스를 더하거나 또는 커패시턴스를 더하기 위해, 상기 마그네틱 루프(442)에서 다양한 폭들의 전이부를 사용하는 단면형 안테나(440)의 대안적 실시예를 설명한다. 상기 마그네틱 루프(442)의 코너들은 전류가 상기 마그네틱 루프(442)의 코너들 둘레를 흐름에 따라 전류의 흐름을 개선하기 위해 약 45도 각도로 절삭되었으며, 그에 따라 안테나의 효율이 증가하였다. 단일 전기장 라디에이터(444)는 상기 마그네틱 루프(442)의 내측에 물리적으로 위치된다. 상기 전기장 라디에이터(444)는 소프트 곡선 형태를 갖는 전기 트레이스(446)와 함께 상기 마그네틱 루프(442)에 연결된다. 상술된 바와 같이, 사인파 형태가 아니고 또한 트레이스 내의 벤드들의 수를 최소화시키는 소프트 곡선들을 갖는 전기 트레이스(446)를 구비함으로써 상기 안테나의 효율이 개선된다.

용어 전이는 상기 마그네틱 루프의 폭의 변화에 대해 언급하기 위해 사용된다. 도 4c에서, 상기 마그네틱 루프(442)는 대체로 장방형 형태를 취하며, 좌측 측면 상에 제 1 전이부와 우측 측면 상에 제 2 전이부를 포함한다. 도 4c에 도시된 실시예에서, 상기 제 1 전이부는 상기 제 2 전이부와 대칭을 이룬다. 상기 마그네틱 루프(442)의 상기 좌측 및 우측 측면들 모두 상의 전이부는, 상기 마그네틱 루프(442)의 잔류부보다 얇고 또한 제 1 광폭 섹션(wide section; 450) 및 제 2 광폭 섹션(452) 사이 및 그들 모두에 인접하여 위치되는, 중간 협폭 섹션(narrow section; 448) 또는 중간 협폭 세그먼트를 포함하며, 상기 제 1 광폭 섹션(450) 및 상기 제 2 광폭 섹션(452)은 상기 협폭 섹션(448)보다 큰 폭을 갖는다. 특히, 상기 마그네틱 루프는 상기 제 1 광폭 섹션(450)으로부터 상기 중간 협폭 섹션(448)으로 전이하며, 상기 중간 협폭 섹션(448)은 상기 제 2 광폭 섹션(452)으로 이행한다. 상기 마그네틱 루프에서의 광폭-협폭-광폭 전이부는 순수 인덕턴스를 생성하며, 따라서 상기 마그네틱 루프의 전기 길이를 증가시킨다. 따라서, 상기 마그네틱 루프에서의 광폭-협폭-광폭 전이부의 사용은 상기 마그네틱 루프(442)에 인덕턴스를 추가함으로써 상기 마그네틱 루프(442)의 전기 길이를 증가시키는 방법이다. 상기 중간 협폭 섹션(448)의 길이는 또한 상기 마그네틱 루프에 소정의 인덕턴스를 추가하기 위한 필요성에 따라 증가 또는 감소될 수 있다. 예를 들어, 도 4c에서, 상기 중간 협폭 섹션(448)은 상기 마그네틱 루프(442)의 우측 측면과 좌측 측면의 약 1/4에 걸치게 된다. 그러나, 상기 중간 협폭 섹션(448)은 상기 마그네틱 루프(442)의 우측 측면과 좌측 측면의 일부 다른 비율인 약 1/2에 걸치도록 증가될 수 있으며, 따라서 상기 마그네틱 루프(442)의 인덕턴스는 증가한다.

전이부들은 상기 마그네틱 루프(442)의 잔류부보다 작은 폭을 갖는 섹션들 또는 세그먼트들로 제한되지 않는다. 대안적 전이부가, 상기 마그네틱 루프(442)의 잔류부보다 넓고 또한 제 1 협폭 섹션과 제 2 협폭 섹션 사이 및 그들 모두에 인접해 위치되는, 중간 광폭 섹션 또는 중간 광폭 세그먼트를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 협폭 섹션과 상기 제 2 협폭 섹션은 상기 광폭 섹션보다 작은 폭을 갖는다. 특히, 그와 같은 대안적 실시예에 있어서, 상기 마그네틱 루프는 상기 제 1 협폭 섹션으로부터 상기 중간 협폭 섹션으로 전이되며, 상기 중간 광폭 섹션은 나중에 상기 제 2 협폭 섹션으로 이행한다. 상기 마그네틱 루프에서의 협폭-광폭-협폭 전이부는 커패시턴스를 생성하며, 따라서 상기 마그네틱 루프의 전기 길이는 짧아진다. 상기 중간 광폭의 길이는 상기 마그네틱 루프에 커패시턴스를 추가함으로써 증가되거나 또는 감소될 수 있다.

상기 마그네틱 루프에서 전이부를 사용함으로써, 즉 상기 마그네틱 루프의 폭을 상기 마그네틱 루프의 하나 이상의 섹션들 또는 세그먼트들 이상으로 변경시킴으로써, 임피던스 매칭을 튜닝하기 위한 방법으로 작용한다. 상기 마그네틱 루프에서 폭들을 변경하는 전이부들은 또한 상기 안테나의 모든 소자들의 반응성 인덕턴스 및 반응성 커패시턴스가 확실히 매칭되게 하기 위해 인덕턴스 또는 커패시턴스를 추가로 첨가하도록 테이퍼질 수 있다. 예를 들어, 광폭-협폭-광폭 전이부에 있어서, 상기 제 1 광폭 섹션은 그의 큰 폭에서 상기 중간 협폭 섹션의 작은 폭으로 테이퍼질 수 있다. 마찬가지로, 상기 중간 협폭 섹션은 그의 좁은 폭으로부터 상기 제 1 광폭 섹션 또는 제 2 광폭 섹션의 또는 모두의 큰 폭으로 테이퍼질 수 있다. 상기 협폭-광폭-협폭 전이부 및 광폭-협폭-광폭 전이부에서의 섹션들은 서로 독립적으로 테이퍼질 수 있다. 예를 들어, 제 1 협폭-광폭-협폭 전이부에서는, 오직 상기 중간 광폭 섹션만이 테이퍼질 수 있으며, 반면 제 2 협폭-광폭-협폭 전이부에서는, 오직 상기 제 1 협폭 섹션만이 테이퍼질 수 있다. 상기 테이퍼링은 선형, 계단형 또는 곡선형일 수 있다.

상기 마그네틱 루프의 부분들 사이에서 폭의 실제 차이는 상기 안테나의 전체 반응성 커패시턴스를 상기 안테나의 전체 반응성 인덕턴스와 확실히 매칭시키기 위해 필요한 인덕턴스 또는 커패시턴스의 양에 의존하게 된다. 도 4c에 설명된 실시예는 서로 반대쪽에 대칭적으로 위치된 2개의 광폭-협폭-광폭 전이부들을 도시한다. 그러나, 대안적 실시예들은 상기 마그네틱 루프(442)의 오직 한 측면 상에만 전이부를 가질 수 있다. 또한, 만약 상기 마그네틱 루프에 하나 초과의 전이부가 사용될 경우, 이들 전이부들은 대칭으로 될 필요가 없다. 예를 들어, 특이형 형태의 마그네틱 루프는 2개의 전이부들을 가질 수 있으며, 상기 전이부들은 다른 길이와 폭을 가진다. 또한, 다른 타입의 전이부들이 또한 단일 마그네틱 루프 상에 사용될 수 있다. 예를 들어, 마그네틱 루프는 하나 이상의 협폭-광폭-협폭 전이부들 또는 하나 이상의 광폭-협폭-광폭 전이부들 모두를 가질 수 있다.

도 5는 소형의 양면형 안테나 또는 평면 안테나(500)에 대한 실시예를 설명한다. 상기 평면 안테나(500)는, 특정 주파수를 위한 마그네틱 루프(504)의 유도성 리액턴스를 매칭시키기 위해 용량성 리액턴스를 생성하는, 파선(502)으로 나타낸 가변 패치(tunable patch)를 포함하는 배면 상에 제 2 평면을 사용한다. 상기 가변 패치(502)는 상기 안테나(500)의 다른 소자들에 대해 고정 위치를 갖는 대체로 정방형의 금속 피스이다. 한 실시예에서, 상기 가변 패치(502)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 마그네틱 루프를 따라 90/270도 전기 지점으로부터 떨어진 지점에 또는 전류가 안테나(500)의 상부 좌측 코너와 같은 반사 미니멈에 위치하는 영역으로부터 떨어진 지점에 위치될 수 있다. 전기장 라디에이터(506)는 양면형 안테나(500)의 전체 크기를 감소시키기 위해 상기 마그네틱 루프(504)의 내측에 위치된다. 최적의 효율을 위해, 상기 전기장 라디에이터(506)는 그의 대응하는 작동 주파수에서 거의 1/4 파장에 상당하는 전기 길이를 가질 수 있다. 만약 상기 전기장 라디에이터가 소형일 경우, 그것은 높은 주파수에서 더 작은 파장을 야기한다. 상기 전기장 라디에이터(506)는 상기 마그네틱 루프(504) 내측의 전체 길이를 정합시키기 위해 대체로 J 형태로 절곡된다. 대안적으로, 상기 전기장 라디에이터(506)는, J 형태 안으로 절곡되기 보다는, 직선 상에 위치하도록 또는 다른 형태 안에 절곡되도록 스트래칭될 수 있다. 그와 같은 실시예가 본원에서 고려된 바 있으나, 그것은 안테나를 더 넓게 만들고 또한 안테나의 전체 크기를 증가시키게 된다.

상기 전기 트레이스(508)는 상기 90/270도 연결 지점에서 또는 상기 미니멈 반사 연결 지점에서 상기 전기장 라디에이터(506)를 상기 마그네틱 루프(504)에 연결한다. 상기 마그네틱 루프(504)의 상부 부분(510)은 상기 마그네틱 루프(504)의 다른 측면들과 비교하여 더 작다. 이는 상기 마그네틱 루프(504)의 전자 길이를 길게 하고 또한 인덕턴스를 증가시킬 목적으로 작용한다. 인덕턴스의 증가는 또한, 상기 소형 단면형 안테나(400)의 경우와 같이, 상기 유도성 리액턴스를 상기 안테나(500)의 전체 용량성 리액턴스와 매칭시키게 하며, 또한 상술된 바와 같이 조절될 수 있다.

상기 가변 패치(502)는 또한 상기 마그네틱 루프(504)의 상부 부분(510)을 따라 어느 곳에든 위치될 수 있다. 그러나, 상기 가변 패치(502)를 상기 마그네틱 루프(504)가 상기 전기장 라디에이터(506)에 연결되는 지점으로부터 떨어진 곳에 가질 경우, 최상의 성능을 발휘한다. 상기 가변 패치(502)의 크기는 또한 그의 깊이, 길이, 및 높이를 변화시킴으로써 증가될 수 있다. 상기 가변 패치(502)의 깊이를 증가시킴으로써, 더 많은 공간을 취할 수 있는 안테나 설계가 야기된다. 대안적으로, 상기 가변 패치(502)는 매우 얇게 제조될 수 있으나, 그의 길이와 높이는 대응적으로 조절될 수 있다. 상기 안테나(500)의 상부 좌측 코너를 커버하는 상기 가변 패치(502)를 갖는 대신, 상기 안테나(500)의 좌측 반부를 커버하기 위해 길이와 높이가 증가될 수 있다. 대안적으로, 상기 가변 패치(502)의 길이는 증가될 수 있으며, 상기 안테나(500)의 상부 반부가 팽창하도록 허용된다. 유사하게도, 상기 가변 패치(502)의 높이는 증가될 수 있으며, 상기 안테나(500)의 좌측 측면이 팽창하도록 허용된다. 상기 가변 패치는 또한 작게 제조될 수 있다.

상기 단면형 안테나와 유사하게, 다양한 유전체 재료들이 상기 양면형 안테나(500)의 실시예들에 사용될 수 있다. 사용 가능한 유전체 재료들로서는 FR-4, PTFE, 교차 결합 폴리스틸렌 등을 포함한다.

도 6은 4개의 안테나 소자들(602)의 어레이로 구성되고, 하나 또는 1/2 옥타브 만큼의 대역폭을 갖는, 대형 안테나(600)의 실시예에 대해 설명한다. 각각의 안테나 소자(602)는, 상기 마그네틱 루프(604) 외부의, TE 모드(횡전기) 라디에이터, 또는 자기장(H장) 라디에이터, 또는 마그네틱 루프 쌍극자(604)[개략적으로 파선으로 나타내고 마그네틱 루프(604)로서 언급됨] 및 TM 모드(횡자기) 라디에이터, 또는 전기장(E장) 라디에이터, 또는 전기장 쌍극자(606)[장방형 형태의 영역으로 나타내며 또한 전기장 라디에이터(606)로서 언급됨]로 구성된다. 상기 마그네틱 루프(604)는 단락을 발생시키는 전기적으로 1 파장으로 되어야 한다. 반면, 상기 마그네틱 루프(604)가 물리적으로 1 파장보다 작을 수 있는 반면, 아래에서 논의되는 바와 같이 여분의 인덕턴스를 추가함으로써 상기 마그네틱 루프(604)를 전기적으로 늘어나게 한다. 상기 마그네틱 루프(604)의 물리적 폭은, 또한 소정의 주파수에서 공진할 수 있도록, 상기 마그네틱 루프(604)의 적절한 인피던스/커패시턴스를 얻기 위해 조절될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 상기 마그네틱 루프(604)의 물리적 파라미터들은 상기 안테나 소자들(602)을 위해 사용되는 유전체 재료의 양에 의존하지 않는다.

상술된 바와 같이, 상기 마그네틱 루프(604)는 상기 마그네틱 루프 내 전류량을 최대화시키고 또한 가장 높은 자기장을 발생시키도록 완전히 쇼트된다. 동시에, 임피던스는 송신기가 쇼트의 결과로서 사용 불능 상태로 되는 것을 방지하기 위해 상기 송신기로부터 부하부(load)에 매칭된다. 전류는 상기 마그네틱 루프(604)로부터 상기 전기장 라디에이터(606) 내로 화살표(607) 방향으로 이동하며, 반대 방향으로[상기 전기장 라디에이터(606)로부터 상기 마그네틱 루프(604) 내로 화살표(609) 방향으로] 복귀된다.

실시예에 있어서, 상기 안테나 소자들(602) 각각은, 도 6에서 설명하고 있는 바와 같이, 약 4.45 cm 폭 x 약 2.54 cm 높이를 갖는다. 그러나, 상술된 바와 같이, 모든 구성 요소들의 크기는 작동 주파수 또는 다른 특성들에 의해 결정된다. 예를 들어, 상기 마그네틱 루프(604)의 트레이스들이 매우 두껍게 제조됨으로써, 상기 안테나 소자(602)의 게인을 증가시키고 또한 사이 안테나 소자(602)의 물리적 크기와 그에 따른 상기 안테나(600)의 크기를 어떠한 소정의 물리적 공간과도 정합할 수 있도록 변경시킬 수 있고, 여전히 공진 상태에 있게 되고, 동일하게 증가된 게인의 일부를 지속하고 유사한 레벨의 효율을 지속하고, 이전 기술에서 가능했던 전압은 안테나로 전혀 공급되지 않는다. 변경된 디자인이 (1) 승계 밀폐형 표면 전류를 갖는 마그네틱 루프, (2) 상기 전기장 라디에이터로부터 상기 마그네틱 루프 내로의 에너지 반사, 및 (3) 상기 구성 요소들의 매칭된 임피던스를 지속하는 한, 상기 안테나는 거의 어떠한 크기로도 조절될 수 있다. 비록 게인이 상기 안테나를 위해 선택된 특정 크기와 형태에 기초하여 변할지라도, 유사한 레벨의 효율이 성취될 수 있다.

위상 추적기(608)(삼각형 형상 영역으로 나타냄)는 안테나(600)를 광대역으로 만들며, 또한 협대역 디자인을 위해 제거될 수 있다. 상기 위상 추적기(608)의 팁은 이상적으로는 상기 마그네틱 루프(604)를 따라 90/270도 전기 위치에 위치된다. 그러나, 대안적 실시예에 있어서, 상기 위상 추적기의 팁은 미니멈 반사 연결 지점에 위치될 수 있다. 상기 전기장 라디에이터(606)의 치수(610)는 상기 안테나 소자(602)의 전체 작동에 실제로 문제가 되지 않는다. 치수(610)는 오직 안테나 소자(602)를 광대역으로 만들기 위한 폭을 가질 뿐이며, 치수(610)는 만약 상기 안테나 소자(602)가 협대역 디바이스로 되는 경향을 가질 경우 감소될 수 있다. 설명된 바와 같이, 안테나 소자(602)는 그것이 위상 추적기(608)를 포함하기 때문에 광대역으로 되는 경향을 갖는다. 치수(612)는 중심 작동 주파수에 의해 결정되며, 또한 안테나 소자(602)의 위상을 결정한다. 상기 치수(612)는 상기 전기장 라디에이터(606)의 길이와 상기 마그네틱 루프(604)의 좌측 측면의 길이에 걸쳐 위치된다. 치수(612)는 일반적으로 1/4 파장일 수 있으며, 기판으로서 사용되는 유전체 재료를 위해 약간 조절된다. 상기 전기장 라디에이터(606)는 관심 주파수에서 약 1/4 파장을 나타내는 길이를 갖는다. 상기 전기장 라디에이터(606)의 길이는 또한 관심 주파수에서 1/4 파장의 배수로 되도록 크기 결정될 수 있으나, 이와 같은 변화는 안테나의 실효성을 감소시킬 수 있다.

상기 마그네틱 루프(604)의 상부 부분(614)의 폭은 상기 마그네틱 루프(604)의 어떠한 다른 부분보다 작게 되도록 의도되나, 이와 같은 차이는 도 6의 도면에는 나타나지 않을 수 있다. 이와 같은 크기의 차이는 이미 설명된 소형 안테나 실시예들과 유사하며, 상기 상부 부분(614)은 전기 길이와 가산(add) 인덕턴스를 증가시키기 위해 제거될 수 있다. 상기 마그네틱 루프(604)의 상부 부분(614)은 그것이 90/270도 전기 위치 상에서 최소 영향을 미치므로 제거될 수 있다. 상기 상부 부분(614)을 제거함으로써 인덕턴스가 가산되는 경우 상기 마그네틱 루프(604)는 전기적으로 긴 수명을 나타내게 된다.

상기 마그네틱 루프(604)의 치수들(616, 617, 618)은 모두 파장 치수에 의해 결정된다. 치수(616)는 상기 마그네틱 루프(604)의 폭으로 구성된다. 치수(617)는 상기 마그네틱 루프(604)의 저부 측면의 좌측 부분의 길이로 구성된다. 즉, 치수(617)는 상기 마그네틱 루프 개구부(619)의 좌측에 대한 상기 마그네틱 루프(604)의 저부 부분의 길이로 구성된다. 치수(618)는 상기 마그네틱 루프(604)의 전체 길이로 구성된다. 최상의 안테나 성능은 상기 치수(616)가 치수(618)와 크기가 같을 때 성취되며, 결과적으로 장방형 루프를 형성한다. 그러나, 장방형 또는 불규칙 형상을 갖는 마그네틱 루프(604)도 또한 사용될 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 위상 추적기(608)는 상기 안테나(600)의 광대역 작동을 위해 포함되며, 상기 위상 추적기(608)의 제거는 상기 안테나(600)가 덜 광대역으로 되게 한다. 상기 안테나(600)는 선택적으로 상기 위상 추적기(608)의 물리적 수직 치수와 전기장 라디에이터(606)의 치수를 감소시킴으로써 협대역으로 형성될 수 있다. 상기 위상 추적기(608) 및 안테나에서 광대역 작동의 지지부는 셀폰들과 같은 다양한 디바이스들에서 사용되는 안테나의 전체 수를 감소시킬 가능성을 갖는다. 상기 위상 추적기(608)의 치수는 또한 도 7에 설명된 바와 같이 그의 인덕턴스와 커패시턴스에 영향을 미친다. 상기 위상 추적기(608)의 커패시턴스와 인턱턴스의 범위는 상기 위상 추적기(608)의 물리적 치수를 조절함으로써 튜닝될 수 있다. 상기 위상 추적기(608)의 인덕턴스(L)는 상기 위상 추적기(608)의 높이에 기초한다. 상기 위상 추적기(608)의 커패시턴스(C)는 상기 위상 추적기(608)의 폭에 기초한다.

상기 안테나 소자들(602) 및 안테나 소자들(602)의 쌍들은 그들 사이에 형성된 한 세트의 갭들을 갖는다. 상기 안테나(600)의 좌측 측면 상에 위치된 2개의 안테나 소자들(602)은 제 1 쌍의 안테나 소자들(602)을 구성하며, 반면 안테나(600)의 우측 측면 상에 위치된 2개의 안테나 소자들(602)은 제 2 쌍의 안테나 소자들(602)을 구성한다. 각 쌍의 안테나 소자들(602) 사이에는 제 1 갭(620)이 존재하며, 각 세트 쌍들의 안테나 소자들(602) 사이에는 제 2 갭(622)이 존재한다. 상기 각 쌍의 소자들(602) 사이의 제 1 갭(620)과 각 세트 쌍들의 안테나 소자들(602) 사이의 제 2 갭(622)은, 원거리장(far-field) 방사 패턴들이 감소되기보다는 첨가되도록, 가장 효과적인 방식으로 상기 안테나 소자들(602)에 의해 발생된 원거리장 방사 패턴들을 정렬시키도록 디자인된다. 널리 공지된 위상 안테나 어레이 기술들이 다중 CPL 안테나 소자들(602) 사이의 최적의 공간을 결정하기 위해 사용될 수 있으며, 그 결과 각각의 소자들의 원거리장 방사 패턴이 첨가된다.

실시예에 있어서, 상기 원거리장 방사 패턴들은 상기 안테나 소자들(602)의 다른 구성 요소들의 관계에 기초하여 컴퓨터 상에서 모델화될 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나 소자들(602)의 크기, 안테나 소자들(602) 사이의 또는 안테나 소자들(602) 쌍들의 사이의 공간, 및 상기 구성 요소들의 관계는 상기 원거리장 방사 패턴들의 추가 배향 및 정력이 성취될 때까지 조절될 수 있다. 대안적으로, 상기 원거리장 방사 패턴들은 그와 같은 베이스 상에서 조절되는 구성 요소들의 관계를 갖는 전기 장비를 사용하여 측정될 수 있다.

도 6으로 돌아가면, 상기 안테나 소자들(602)이 파선(624)으로 나타낸 마이크로스트립 공급 라인에 의해 공급된다. 상기 파선(624) 내의 공급 라인은 임피던스를 구동시키도록 네트워크와 매칭되며, 사용된 유전 재료에 기초한다. 상기 공급 라인들의 대칭은 또한 첨가물 대신 제거되는 안테나 소자들에 의해 발생되는 원거리장 방사 패턴들로 귀결되는 불필요한 위상 지연을 회피하기 위해서 중요하다.

도 6과 관련하여, 실시예는 2 세트의 안테나 소자들을 공급하고 복귀 신호들을 결합하기 위해 유입 신호를 2개로 분리시키기 위한 공통 합성/분리기(626)를 사용한다. 그 후 제 2 및 제 3 합성/분리기(628)가 각 쌍의 안테나 소자들(602)을 공급하고 또한 복귀 신호들을 결합하기 위해 상기 복귀 신호들을 2개로 분리한다. 상기 합성/분리기들(626, 628)은 그들이 넓은 주파수 범위에 걸친 공급 라인들을 따라 거의 완벽한 임피던스 매칭을 형성하고 또한 전력이 상기 공급 라인을 따라 복귀되되어 성능 손실을 초래하게 되는 것을 방지하기 때문에 바람직하다.

도 8은 소자들(802, 812, 814, 816)을 포함하는 안테나(600)의 저부층(800)에 대하여 설명하고 있으며, 이들 소자들의 각각은 사다리꼴형 소자(804), 초크 접속(choke joint) 영역(806) 및 레이저(808)를 포함한다. 소자들(802, 812, 814, 816)은, 비록 소자들(812, 814)이 상기 신호 또는 RF 에너지를 브리지 소자(820)의 저부로 반사시킴으로써 상기 안테나(600)의 위상 각도를 또한 설정할지라도, 커패시터들로서 작용한다. 상기 사다리꼴형 소자들(804)의 저부로부터 상기 브리지 소자(820)의 저부까지의 거리(826)는, 만약 안테나(600)에 의해 발생되는 파생 패턴에 대한 구형 형태가 바람직할 경우, 1/4 파장보다 크게 될 수 없다. 각각의 소자들(802, 812, 814, 816)에 대한 거리(826)를 변경시킴으로써, 다른 형태의 방사 패턴이 형성될 수 있다. 마지막으로, 트레이스 재료들이 상기 소자들(802, 816)의 반사를 방지하기 위해 브리지 소자(820)의 저부 좌측 코너와 저부 우측 코너로부터 제거되는 장소에 절삭 소자들(822, 824)이 제공되어, 결과적으로 소자들(812, 814)에 의해 설정되는 위상 각도를 변경한다.

상기 사다리꼴형 소자들(804)은 각각의 사다리꼴형 소자(804)가 치수적으로 로그 구동된다는 사실로 인해 부합되는 각각의 대응하는 안테나 소자(602)의 마그네틱 루프(604)를 유지한다. 각각의 사다리꼴형 소자(804)의 기울기, 특히, 상기 사다리꼴형 소자(804)의 상부 측면의 기울기가 상기 안테나(600)의 용량성 리액턴스에 유도성 리액턴스를 매칭시키기 위해 변화되는 인덕턴스와 커패시턴스를 추가하기 위해 사용된다. 상기 사다리꼴형 소자들(804)을 통해 커패시턴스를 추가함으로써, 상기 안테나(600)의 다른 측면 상의 각각의 대응하는 마그네틱 루프(604)의 전기 길이는 조절될 수 있다. 상기 사다리꼴형 소자들(804)은 상기 안테나(600)의 다른 측면 상의 마그네틱 루프(604)의 상부 트레이스(614)와 정렬된다. 상기 초크 접속기들(806)은 접지로부터 상기 사다리꼴형 소자들(804)을 절연시키기 위해 작용하며, 따라서 파생 신호의 누설을 방지한다. 상기 사다리꼴 소자들(804)의 측면들(809, 810)은, 분극을 설정하기 위해 접지될 필요가 있는, 상기 안테나(600)의 다른 측면 상의 전기장 라디에이터들(606)에 카운터포이즈된다. 상기 측면(809)은 상기 사다리꼴 소자들(804)의 우측 측면과 상기 초크 접속기(806) 위에 놓이는 레이저(808)의 상부 우측 부분으로 구성된다. 즉, 측면(809)은 상기 초크 접속기(806) 위에 놓이는 각각의 소자(802, 812, 814, 816)의 우측 측면으로 구성된다. 측면(810)은 상기 사다리꼴 소자들(804)의 좌측 측면과 상기 레이저(808)의 좌측 측면으로 구성된다. 즉, 측면(810)은 상기 접지 평면 소자(828) 위에 놓이는 각각의 소자(802, 812, 814, 816)의 좌측 측면으로 구성된다. 상기 카운터포이즈들(809, 810)은 안테나(600)의 송신/수신 효율을 증가시킨다. 상기 접지 평면 소자(828)는, 예를 들면 4.7 유전체 상의 50 옴(Ω) 트레이스가 약 100 밀(mil)의 폭인, 마이크로 스트립 안테나 설계에 대한 표준이 된다.

상술된 바와 같이, 사다리꼴형 소자들(804)은 대응하는 마그네틱 루프의 인덕턴스를 변화시키거나 또는 커패시턴스를 변화시키기 위해 미세 튜닝될 수 있다. 상기 미세 튜닝 공정은 상기 사다리꼴형 소자들(804)의 섹션들을 축소 또는 확대시키는 공정을 포함한다. 예를 들어, 그것은 추가의 용량성 리액턴스가 상기 마그네틱 루프의 유도성 리액턴스와 매칭하기 위해 필요한지를 결정할 수 있다. 따라서, 상기 사다리꼴형 소자들(804)은 커패시턴스를 증가시키기 위해 확대될 수 있다. 대안적인 미세 튜닝 단계로는 상기 사다리꼴형 소자들(804)의 기울기를 변화시키는 방법이 있다. 예를 들어, 상기 기울기는 15도 각도에서 30도 각도까지 변화될 수 있다. 대안적으로, 만약 상기 마그네틱 루프(604)가 그의 면적을 증가시키거나 또는 상기 마그네틱 루프(604)의 상부 트레이스(614)의 폭을 감소시킴으로써 변경되는 경우, 상기 변경된 마그네틱 루프(604)에 대응하는 접지면 상의 금속도 대응하여 조절되야만 한다. 예를 들어, 상기 사다리꼴형 소자(804)의 상부 측면 또는 상기 사다리꼴형 소자(804)의 전체 길이는 상기 마그네틱 루프(604)의 상부 트레이스(614)가 감소되는지 또는 증가되는지에 기초하여 감소 또는 증가될 수 있다.

TM 및 TE 라디에이터의 동시 여자는, 상술된 바와 같이, 마이크로파 에너지를 분석하기 위해 사용될 때 시간 의존적인 포인팅 정리(Poynting theorem)에 의해 예상되는 제로 무효 전력(zero reactive power)을 야기한다. 서로 전기적으로 수직을 이루는 TE 및 TM 라디에이터들을 갖는 복합 안테나들을 구축하기 위한 이전의 시도들은 이들 소자들의 3차원 배열에 의존하였다. 그와 같은 디자인은 용이하게 상업화할 수 없다. 또한, 이전에 제안된 복합 안테나 디자인들은 각각의 루프에 2개 이상의 위치들에 위치한 분리된 동력원들을 갖도록 공급되었다. 상술된 바와 같은 다양한 안테나들에 대한 실시예들에 있어서, 상기 마그네틱 루프 및 상기 전기장 라디에이터(들)은, 여전히 동일 평면 상에 놓이고 또한 단일 위치로부터 전력과 함께 공급되어, 서로 90/270 전기 각도에 위치한다. 이로 인해 물리적 배열의 복잡성을 감소키기고 또한 상업성을 강화시킬 수 있는 2-차원 배열이 야기된다. 대안적으로, 상기 전기장 라디에이터(들)는 마그네틱 루프를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점에서 상기 마그네틱 루프 상에 위치될 수 있다.

본원에 설명되는 안테나들의 실시예들은 부분적으로 무효 전력을 소거하는 종래의 안테나들보다 더 큰 효율을 갖는다. 또한, 실시예들은 그들 각각의 물리적 크기를 위한 큰 안테나 개구를 갖는다. 예를 들어, 실시예에 따른 전 방향성 패턴을 갖는 반파장 안테나는 단순 자계 쌍극자 안테나들의 일반적인 2.11 dBi 게인보다 현저히 큰 게인을 가질 수 있다.

또 다른 실시예는 상기 전기장 라디에이터를 위한 빌트-인 카운터포이즈를 구비한 단면형 안테나로 구성된다. 도 9a는 단일 전기장 라디에이터 및 상기 전기장 라디에이터를 위한 빌트-인 카운터포이즈를 갖는 2300 내지 2700 MHz의 단면형 안테나에 대한 실시예를 설명한다. 상기 안테나(900)는, 전기 트레이스의 이득없이 상기 마그네틱 루프(902)에 직접 결합되는 전기장 라디에이터(904)를 갖는, 마그네틱 루프(902)로 구성된다. 상기 전기장 라디에이터(904)는 물리적으로 상기 마그네틱 루프(902)의 내측 상에 위치된다. 다른 실시예들에서와 같이, 상기 전기장 라디에이터(904)는 90/270 연결 지점 또는 상기 마그네틱 루프(902)를 통해 흐르는 전류가 반사 미니멈에 위치하는 지점에서 상기 마그네틱 루프(902)에 결합될 수 있다. 대안적 실시예에 있어서, 상기 전기장 라디에이터(904)는 전기 트레이스를 갖는 마그네틱 루프(902)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 안테나(900)가 하나의 전기장 라디에이터로 설명되었으나, 대안적 실시예들은 하나 이상의 전기장 라디에이터들을 포함할 수 있다. 대안적 실시예들은 또한 상기 마그네틱 루프(902)의 외측 상에 물리적으로 위치되는 하나 이상의 전기장 라디에이터들을 포함할 수 있다.

자납형 안테나의 대안적 실시예는 또한 제 1 길이를 갖는 제 1 전기장 라디에이터, 및 상기 제 1 길이와는 다른 제 2 길이를 갖는 제 2 전기장 라디에이터를 포함할 수 있다. 앞서 설명된 안테나 실시예들과 마찬가지로, 다른 길이를 갖는 하나 이상의 전기장 라디에이터들을 사용함으로써 광대역 안테나들이 가능하게 된다.

상기 안테나(900)는 전기장 라디에이터(904)에 대한 전이부(906) 및 카운터포이즈부(908)를 포함한다. 상기 전이부(906)는 상기 마그네틱 루프(902)의 폭보다 큰 폭을 갖는 상기 마그네틱 루프(902)의 부분으로 구성된다. 상기 전이부(906)는 빌트-인 카운터포이즈부(908)를 전기적으로 절연시킨다. 상기 빌트-인 카운터포이즈부(908)는 상기 안테나(900)가 안테나(900)를 사용하는 제품의 섀시 또는 어떠한 접지면과는 완전히 독립적으로 되도록 한다.

상기 카운터포이즈부(908)는 상기 카운터포이즈부가 상기 마그네틱 루프(902)로부터 형성되므로 빌트-인 되는 것으로서 언급되었다. 설명된 바와 같이, 상기 빌트-인 카운터포이즈부(908)는 상기 안테나(900)가 제품의 접지면으로부터 완전히 독립적이 되도록 한다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 단면형 안테나의 실시예들은, 오직 단일 평면 상에만 인쇄되고 또한 접지면을 포함하지 않으나, 안테나를 사용하는 디바이스에 의해 제공될 접지면을 필요로 한다. 반대로, 자납형 카운터포이즈 안테나는 안테나를 사용하는 디바이스에 의해 제공될 접지면을 필요로 하지 않는다.

상술된 단면형 실시예들에 있어서, 안테나를 사용하는 디바이스는, 상기 단면형 안테나를 위한 접지면으로서 상기 디바이스의 섀시 또는 일부 다른 금속 구성 요소를 사용함으로써, 또는 상기 단면형 안테나를 위한 접지면으로서 작용하는 상기 디바이스의 접지면과 함께, 안테나를 위한 접지면을 제공한다. 그러나, 상기 디바이스의 섀시에 대한, 또는 상기 디바이스의 접지면에 대한, 상기 디바이스의 전기 회로망에 대한 어떠한 변경도 상기 안테나의 성능에 악 영향을 미칠 수 있다. 이와 같은 현상은 본 발명에 설명된 단면형 실시예들에 특정되지 않고, 대신 연구 및 상업 분야에서 폭넓게 사용되는 안테나들에 적용된다. 따라서, 상기 안테나를 사용하는 디바이스에 형성되는 어떠한 변화들에 의해 영향을 받지 않을 접지면을 필요로 하지 않은 안테나를 구비할 것이 요망된다.

접지면을 필요로 하지 않음으로써, 상기 안테나(900)는 상기 안테나 외측의 접지면에 의존하지 않는다. 이와 같은 외부 접지면으로부터의 상기 자납형 안테나(900)의 독립성은 상기 안테나의 성능이 상기 디바이스에 형성되는 변화들에 의해 영향을 받지 않는다는 사실을 의미한다. 이는, 제조 및 디자인의 관점에서, 자납형 안테나가 특정 주파수를 위해 디자인될 수 있고 또한 성능 레벨이 상기 디바이스와는 독립적으로 안테나를 합체 및 사용하는 것을 의미한다는 사실을 나타낸다. 예를 들어, 무선 라우터 메이커(router maker)는 요구 조건 세트들에 기초하여 특정 안테나를 요청한다. 이와 같은 요구 조건들은, 여러 요구 조건들 가운데, 안테나를 이용 가능한 공간, 안테나를 위한 주파수 범위, 사용될 기판을 포함할 수 있다. 그 때, 상기 안테나의 디자인과 제조는 실제 무선 라우터의 디자인 및 제조와는 독립적으로 수행될 수 있다. 또한 상기 무선 라우터에 대한 어떠한 추가 변화들도 상기 안테나가 자납형이므로 상기 안테나의 성능 및 효율에 영향을 미치지 않으며, 또한 상기 라우터의 전기 회로망, 상기 라우터의 접지면, 또는 상기 라우터의 섀시에 대한 변화들에 의해 영향을 받지 않는다.

상기 전이부(906)의 길이는 상기 안테나의 작동 주파수에 기초하여 설정될 수 있다. 파장이 짧은 고 주파수 안테나에 대하여는, 짧은 전이부가 사용될 수 있다. 반대로, 파장이 긴 저 주파수 안테나에 대하여는, 긴 전이부(906)가 사용될 수 있다. 상기 전이부(906)는 상기 카운터포이즈부(908)와는 독립적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 5.8GHz 안테나에 대한 전이부는 오직 도 9a의 전이부(906)의 크기의 반으로 될 수 있으며, 반면 상기 카운터포이즈부(908)는 여전히 상기 마그네틱 루프(902)의 전체 좌측 측면과 같이 될 것이다.

상기 카운터포이즈부(908) 길이는 소정의 안테나 성능을 얻기 위한 필요성에 따라 조절될 수 있다. 그러나, 가능한 한 큰 카운터포이즈부(908)를 갖는 것이 좋다. 예를 들어, 대안적인 실시예에 있어서, 상기 카운터포이즈부(908)는, 상기 마그네틱 루프(902)의 좌측 측면의 약 80%만을 걸치는 것보다는, 상기 마그네틱 루프(902)의 좌측 측면의 전체 길이를 걸칠 수 있다. 그러나, 상술된 바와 상기 마그네틱 루프(902)의 트레이스의 폭은 상기 마그네틱 루프(902)의 전기 길이에 영향을 미친다. 상기 마그네틱 루프 둘레 전체에 얇은 트레이스를 갖는 마그네틱 루프는 넓은 트레이스 또는 광폭 트레이스를 갖는 상기 마그네틱 루프의 부분들을 갖는 마그네틱 루프보다 전기적으로 길다. 예를 들어, 상기 마그네틱 루프(902)는 상기 전이부(906) 및 상기 카운터포이즈부(908)를 위한 광폭 트레이스를 갖는 마그네틱 루프의 예이다. 따라서, 가능한 한 긴 카운터포이즈부를 갖는 것이 적합하나, 상기 카운터포이즈부(908)의 길이는 상기 마그네틱 루프(902)의 전기 길이에 영향을 미친다. 전기적으로 긴 마그네틱 루프는 결과적으로 주파수가 낮아진다. 반대로, 전기적으로 짧은 마그네틱 루프는 결과적으로 주파수가 높아진다. 예를 들어, 상기 마그네틱 루프의 좌측 측면의 전체 길이에 걸친 카운터포이즈를 사용하면, 상기 마그네틱 루프의 전체 폭을 증가시키게 될 것이며, 따라서 상기 마그네틱 루프는 전기적으로 짧게 되어, 예정보다 높은 주파수를 갖는 마그네틱 루프를 초래한다. 예를 들어, 5.6 GHz의 예정 목표 주파수 대신 5.8 GHz의 주파수가 형성된다.

상기 안테나(900)의 실시예들은 또한, 상기 마그네틱 루프의 전기 길이를 소정의 주파수로 튜닝하기 위해, 상기 전이부 및 카운터포이즈부와는 별도로, 앞서 설명된 바와 같은 협-광-협 전이부 및/또는 광-협-광 전이부를 포함할 수 있다. 또한, 자납형 안테나들의 실시예들은 상기 마그네틱 루프들의 코너들 둘레의 전류 흐름을 개선하기 위하여 앞서 설명된 바와 같은 각도에서 절삭된 코너들을 갖는 마그네틱 루프들을 또한 포함할 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 전기장 라디에이터(904)에 대한 카운터포이즈부(908)는 접지면 대신 사용될 수 있다. 상기 전기장 라디에이터(904)는 실질적으로 단극자 안테나이다. 단극자 안테나는 쌍극자 안테나의 한 반부로 대체됨으로써 형성되며, 상기 한 반부는 나머지 반부에 직각인 접지면을 갖는다. 상기 자납형 안테나들의 실시예들에 있어서, 상기 전기장 라디에이터는 상기 접지면 대신 사용할 수 있는 전기장 라디에이터에 전기적으로 접속된 큰 금속 피스를 구비한다. 도 4c로부터의 단면형 안테나(440)에 있어서, 상기 전기장 라디에이터(444)는 상기 안테나(440)를 위해 사용되는 접지면의 위치에 기초하여 전기장을 방사한다. 이와 같은 전기장은 상기 전기장 라디에이터의 평면과 직각으로 회전하며, 반면 상기 자기장은 상기 평면과 대체로 공동 평면 방식으로 회전한다. 이와 같은 전기장의 패턴은 거의 완전한 전방향 패턴으로 언급되는 대체로 도넛 형상을 갖는다. 앞서 논의된 바와 같이, 단면형 안테나들의 실시예들은 그들 자체의 접지면을 반드시 제공할 필요는 없다. 따라서, 만약 상기 안테나(440)가 디바이스에서 사용될 경우, 상기 디바이스는 상기 안테나(440)의 접지면으로서 작용할 것이며 또한 상기 전기장 라디에이터(444)에 의해 방사되는 방사 패턴은 상기 디바이스 내로 복귀될 것이다. 그러나, 만약 카운터포이즈부를 포함하는 단면형 자납형 안테나가 또한 접지면을 포함할 경우, 상술된 방사 패턴들은 상기 전기장 라디에이터의 평면에 대해 회전하는 전기장으로, 또는 상기 전기장 라디에이터의 평면과 동일 평면인 하나 이상의 평면들 상에서 상기 평면과 직각으로 회전하는 자기장으로, 효과적으로 전환될 수 있다.

상기 카운터포이즈부(908)는 상기 마그네틱 루프(902)의 상부 좌측 코너 상에 위치하거나 또는 그 위에서 기계가공될 필요가 없다. 대안적 실시예들에 있어서, 상기 카운터포이즈부는, 상기 마그네틱 루프(902)의 좌측 측면 상에 연속으로 위치되는 전기장 라디에이터(904)와 함께, 상부 우측 코너 상에 위치될 수 있다. 상기 카운터포이즈부(908)와 상기 전기장 라디에이터(904)(또는 하나 이상일 경우 라디에이터들)의 물리적 위치들과는 관계없이, 상기 카운터포이즈부와 상기 전기장 라디에이터(들)는 위상으로부터 180도로 위치될 필요가 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 카운터포이즈의 길이는 또한 필요에 따라 조절될 수 있다. 상기 카운터포이즈(908)는 또한 상기 마그네틱 루프(902)의 우측 측면을 따라, 상기 전기장 라디에이터(904) 바로 아래에 또는 상기 마그네틱 루프(902) 둘레의 다른 위치들에 위치될 수 있다.

상기 안테나(900)는 또한 발룬(910)을 포함한다. 발룬은 접지(차이)에 대해 균형된 전기 신호들을 불균형된(단면형) 신호들로 전환시킬 수 있는, 또는 그 반대의 전기 변압기 타입이다. 특히, 발룬은 높은 임피던스를 공통 모드 신호들로 그리고 낮은 임피던스를 다른 모드 신호들로 나타낸다. 상기 발룬(910)은 공통 모드 전류를 소거하는 기능으로 작용한다. 또한, 상기 벌룬(910)은 상기 안테나(900)를 소정의 입력 임피던스로 튜닝하고 또한 전체 마그네틱 루프(902)의 임피던스를 튜닝시킨다. 상기 발룬(910)은 대체로 삼각형 형상을 가지며, 중간 갭(912)에 의해 분할된 2 부분으로 구성된다.

상기 발룬(910)의 2개의 부분들은 자기적으로 및 전기적으로 결합된다. 상기 발룬(910)의 갭(912)은 전류가, 상기 송신기를 통해 상기 안테나(900)를 사용하는 디바이스로 역류하는 것과 같은, 한 방향으로 흐르는 것을 자기적으로 방지함으로써 공통 모드 전류를 제거한다. 이는 전류의 반사가 상기 송신기를 통해 유동하므로 중요하며, 공통 모드 전류로 인해, 상기 안테나(900)의 또는 상기 안테나(900)를 사용하는 디바이스의 성능에 악영향을 미친다. 특히, 상기 송신기를 통한 전류의 반사는 상기 안테나를 사용하는 디바이스의 전기 회로망에 전파 방해를 초래한다. 그와 같은 부정적인 성능은 또한 디바이스가 연방 통신 위원회(FCC) 규정을 충족시키기 못하게 할 수 있다. 상기 발룬(910)의 갭(912)은 공통 모드 전류를 제거하며, 따라서 전류가 상기 안테나(900)의 커넥터 내로 복귀하는 것을 방지한다.

상기 갭(912)은 안테나 디자인 및 치수에 기초하여 조절될 수 있다. 실시예에 있어서, 전자기 시뮬레이션은 상기 안테나(900)를 통해 유동하는 전류를 가시화시키기 위해 사용될 수 있다. 다음에, 상기 갭(912)은 상기 시뮬레이션이 전류가 더이상 반사되지 않고 또한 상기 송신기를 통해 복귀하는 사실을 보여줄 때까지 증가 또는 감소될 수 있다. 공통 모드 전류의 제거는, 상기 송신기 내로의, 한 방향으로 흐르는 전류가 정지하고, 또한, 상기 안테나(900) 내로 흐르는 한 방향 및 상기 안테나(900) 밖으로 흐르는 제 2 방향을 갖는, 반대 방향으로 흐르는 전류가 개시하는 지점으로서 가시화될 수 있다.

상기 발룬(910)의 테이퍼진 측면들(914)은 전기적 커플링을 목적으로 작용한다. 상기 테이퍼진 측면들(914)의 각도는 상기 안테나(900)를 임피던스 매칭시키기 위해 조절될 수 있다. 대표적으로 개별 인덕터(inductor) 및 개별 커패시터(capacitor)는 안테나(900)를 공급하는 디바이스의 임피던스를 상기 안테나(900)의 임피던스에 매칭시키기 위해 공급 라인(도시되지 않음)을 따라 상기 안테나(900)에 위치된다. 예를 들어, 만약 안테나가 50Ω의 입력을 요구하나 상기 디바이스의 전기 회로망이 상기 안테나에 150Ω을 공급하는 경우, 안테나로 공급되는 150Ω을 안테나에 의해 요구되는 50Ω으로 변형시킴으로써 그와 같은 오매칭의 문제를 균형잡기 위해 일련의 인덕터들 및 커패시터들이 사용된다. 산업 분야에서 이와 같은 공통 관습에 반하여, 자납형 안테나(900)의 실시예들은, 예를 들어 상기 안테나(900)를 공급하는 라인을 따라 일련의 인덕터들과 커패시터들을 사용함으로써, 어떠한 외부 구성 요소들을 통해 임피던스 매칭될 필요가 없다. 대신에, 상기 발룬(910)은 상기 안테나(900)의 임피던스를 안테나(900)를 공급하는 커넥터에 매칭시키고 또한 상기 마그네틱 루프(902)의 임피던스를 매칭시키기 위해 사용된다.

상기 발룬(910)의 높이는 상기 안테나(900)의 작동 주파수의 함수이다. 따라서, 큰 발룬(910)은 낮은 주파수를 필요로 하는 반면, 짧은 발룬(910)은 높은 주파수를 필요로 한다. 안테나에 큰 발룬을 사용할 때, 상기 발룬(910)을 상기 전기장 라디에이터(들)에 근접시키는 것이 중요하다. 상기 발룬(910)을 상기 전기장 라디에이터(904)에 너무 근접 위치시키면 상기 발룬(910)과 상기 전기장 라디에이터(904) 사이에 용량성 커플링을 형성할 수 있다. 따라서, 용량성 커플링이 안테나(900) 성능에 영향을 미치는 것으로부터 방지하기 위해 상기 발룬(910)이 상기 전기장 라디에이터(904)로부터 적당하게 이격되는 것이 중요하다. 만약 특정 안테나 디자인이 안테나의 작동 주파수에 따라 큰 발룬의 사용을 요구하는 경우, 안테나를 적절히 임피던스 매칭시키고 또한 공통 모드 전류를 제거하기 위해, 상기 발룬은 도 9b의 안테나(920)에서 설명된 바와 같이 아래로 이동할 수 있다. 대안적 실시예에 있어서는, 자납형 카운터포이즈 안테나(900)가 상기 발룬(910)을 포함하지 않을 수도 있다.

상기 안테나(900)는 자납형 카운터포이즈 복합 전계 안테나의 예이다. 상기 안테나(900)의 실시예들은 인쇄되거나 또는 다른 경우 약 1.6 mm FR-4 기판 상에 적층될 수 있다. 상기 안테나(900)의 특성 및 디자인은 또한, 가요성 인쇄 회로, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱 및 마이크로파 주파수에 적합한 것으로 볼 수 없는 재료까지도 포함하는, 다른 재료들에 적용시킬 수 있게 한다. 상기 안테나(900)의 작동 주파수는 약 2300 내지 2700 MHz로서, 모바일 폰들, 액세스 포인트들, PDA들, 랩탑들, PC-카드들, 센서들, 및 자동자 응용 프로그램들을 포함하는 다양한 내장 애플리케이션들에 적합하게 된다. 상기 안테나(900)의 실시예들은 약 94%의 피크 효율 및 약 +3dBi의 피크 게인을 성취하였다. 상기 안테나(900)는 약 31 mm의 폭과 약 31 mm의 길이를 갖는다. 상기 안테나(900)는 선형 편광 및 약 50Ω의 임피던스를 갖는다. 상기 안테나(900)는 또한 2 대 1보다 작은(＜2:1) 전압 정재파 비를 갖는다. 상기 안테나(900)의 크기 및 효율은 와이-파이 용례에 적합하며, 상기 와이-파이에서는 효율, 크기 및 게인이 중요하다.

빌트-인 카운터포이즈를 갖는 단면형 안테나의 다른 실시예가 도 10a에 설명되어 있다. 안테나(1000)는 선형 편광을 갖는 안테나의 하나의 예이다. 상기 안테나는 빌트-인 카운터포이즈로 인해 접지면을 요하지 않는다. 상기 안테나(1000)는 인쇄되거나 또는 다른 경우 1.6 mm 두께 FR-4 기판 상에 적층될 수 있다. 상기 안테나(900)와 마찬가지로, 상기 안테나(1000)의 특성 및 디자인도 가요성 인쇄 회로, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱 및 마이크로파 주파수에 적합한 것으로 볼 수 없는 재료까지도 포함하는, 다른 재료들에 적응시킬 수 있게 한다. 상기 안테나(1000)는 약 882MHz 내지 948 MHz의 주파수 범위에서 약 92%의 피크 효율 및 약 +3dBi의 측정 피크 게인으로 작동한다. 상기 안테나(1000)는 약 50Ω의 안테나 임피던스를 가지며, 또한 2 대 1보다 작은(＜2:1) 전압 정재파 비를 갖는다. 상기 안테나(1000)는 약 76 mm의 폭과 약 76 mm의 높이를 갖는다.

상기 안테나(1000)는, 상기 마그네틱 루프(1002)에 직접 결합되는 제 1 전기장 라디에이터(1004) 및 상기 마그네틱 루프(1002)에 직접 결합되는 제 2 전기장 라디에이터(1006)를 구비하는, 마그네틱 루프(1002)로 구성된다. 상기 전기장 라디에이터들(1004, 1006) 모두는 전기 트레이스의 이득없이 상기 마그네틱 루프(1002)에 결합된다. 상기 전기장 라디에이터들(1004, 1006)은 물리적으로 상기 마그네틱 루프(1002)의 내측 상에 위치된다. 도 9에 도시된 안테나(900)에서와 같이 하나 대신에, 2개의 전기장 라디에이터를 사용함으로써, 안테나의 게인이 증가한다. 상기 2개의 전기장 라디에이터들(1004, 1006)을 분리시키는 곡선 라인(1008)은 원거리장 패턴 어디티브(farfield patterns additive)를 형성시키기 위해 상기 2개의 전기장 라디에이터들(1004, 1006) 사이의 위상을 지연시키는 기능을 제공한다.

상기 2개의 전기장 라디에이터들(1004, 1006)은 상기 곡선 라인(1008)과 함께 위상 지연을 갖는 전기장 라디에이터 어레이(1010)를 형성한다. 특히, 상기 곡선 라인(1008)은 상기 2개의 전기장 라디에이터들(1004, 1006)이 서로 180도 다른 위상을 갖도록 보장한다. 상기 곡선 라인은 공간 절약 기술로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 만약 작은 안테나가 필요한 경우, 상기 2개의 전기장 라디에이터들은 최소 크기에 대한 필요성으로 인해 함께 근접되도록 강제되며, 이 때 상기 곡선 라인(1008)은 상기 전기장 라디에이터들이 확고히 지속적으로 서로 180도 다른 위상을 갖게 하기 위해 사용될 수 있다. 상기 곡선 라인(1008)의 트레이스의 전기 길이는 필요한 지연에 기초하여 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 트레이스는 폭이 일정하게 유지되는 동안 짧거나 길게 형성될 수 있다. 대안적으로, 상기 트레이스의 길이는 상기 트레이스의 폭이 넓거나 또는 두껍게 형성되는 동안 일정하게 유지될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 트레이스의 전기 길이는 그의 물리적 길이 및 물리적 폭에 의존한다. 도 10b는 상기 곡선 라인(1008)을 갖지 않는 자납형 안테나(1020)의 대안적 실시예에 대해 설명한다.

안테나(900)와 관련하여 설명한 바와 같이, 그에 따라 안테나 전이부(1012) 및 카운터포이즈(1014)가 복수의 인자들에 기초하여 조절될 수 있다. 상기 전이부(1012)는 작동 주파수에 기초하나, 그것은 또한 상기 카운터포이즈(1014)가 전기적으로 확실히 절연되도록 충분히 길어야 한다. 가능한 한 큰 카운터포이즈(1014)가 적합하다. 마지막으로, 상기 발룬(1016)은 공통 모드 전류를 제거하고 또한 상기 안테나(1000)의 임피던스를 공급 안테나(1000)를 공급하는 상기 송신기의 임피던스와 매칭시킨다.

상기 안테나(1000)의 대안적 실시예에 있어서, 상기 전기장 라디에이터 어레이(1010)는 우측 측면 대신에 상기 안테나(1000)의 좌측 측면 상에 배열될 수 있다. 그와 같은 대안적 실시예에 있어서, 상기 카운터포이즈(1040)는 상기 마그네틱 루프(1002)의 상부 우측 측면 상에 위치될 수 있다. 상기 카운터포이즈(1014)는 또한 상기 마그네틱 루프(1002)의 우측 측면을 따라 상기 전기장 라디에이터들(1004, 1006) 바로 아래에 위치될 수도 있다.

도 11a 내지 도 11c는 도 9의 안테나(900)에 대한 2D 방사 패턴을 설명한다. 도 11a는 XZ 평면(1100) 상의 2D 방사 패턴을 설명한다. 실선(1102)은 실제 방사 패턴을 나타내며, 파선(1104)은 3dB 빔폭을 나타내며, 점선(1106)은 한 방향을 따르는 전계의 최대 강도를 나타내고, 즉 상기 점선(1106)은 설명된 2D 방사 패턴에서 가장 강한 전계가 검출되는 장소를 나타낸다. 도 11b는 XY 평면(1110) 상의 안테나(900)에 대한 2D 방사 패턴을 설명하고, 도 11c는 YZ 평면(1120) 상의 안테나(900)에 대한 2D 방사 패턴을 설명한다.

도 12a 내지 도 12c는 도 10a의 안테나(1000)에 대한 2D 방사 패턴을 설명한다. 도 12a는 XZ 평면(1200) 상의 2D 방사 패턴을 설명한다. 실선(1202)은 실제 방사 패턴을 나타내며, 파선(1204)은 3dB 빔폭을 나타내며, 점선(1206)은 한 방향을 따르는 전계의 최대 강도를 나타내고, 즉 상기 점선(1206)은 설명된 2D 방사 패턴에서 가장 강한 전계가 검출되는 장소를 나타낸다. 도 12b는 XY 평면(1210) 상의 안테나(1000)에 대한 2D 방사 패턴을 설명하고, 도 12c는 YZ 평면(1220) 상의 안테나(1000)에 대한 2D 방사 패턴을 설명한다.

도 13a는 상기 안테나(900)에 대한 전압 정재파 비(VSWR)를 설명한다. 상기 VSWR 구성은 약 2.34 GHz 내지 약 2.69 GHz의 주파수 범위에 대해 상기 안테나(900)가 양호한 임피던스 매칭됨을 보여준다. 즉, 약 2.34 GHz 내지 2.69 GHz의 주파수 범위 이상에서, 상기 안테나(900) 내로 공급되는 대부분의 에너지는 송신기 내로 복귀하기보다는 방사된다. 특히, 2개의 중앙 수직 실선들 내측은 안테나(900)의 VSWR가 2:1 미만(<2:1)인 주파수 범위를 나타낸다. 도 13b는 안테나(900)에 대한 반사 손실을 설명한다. 반사 손실 및 VSWR는 도 13b 상의 -10.0 반사 손실이 도 13a 상의 2.0의 VSWR에 대응하도록 수학적으로 관련된다. 도 13b의 반사 손실 다이아그램은 1과 2로 분류되는 지점들 사이에서 상기 안테나(900)가 양호하게 임피던스 매칭됨을 보여준다.

도 14a는 도 10a의 안테나(1000)에 대한 전압 정재파 비(VSWR)를 설명한다. 상기 VSWR 구성은 약 884 MHz 내지 약 947 MHz의 주파수 범위에 대해 상기 안테나(1000)가 양호한 임피던스 매칭됨을 보여준다. 즉, 약 884 MHz 내지 947 MHz의 주파수 범위 이상에서, 상기 안테나(1000) 내로 공급되는 대부분의 에너지는 송신기 내로 복귀하기보다는 방사된다. 특히, 2개의 중앙 수직 실선들 내측은 안테나(1000)의 VSWR가 2:1 미만(<2:1)인 주파수 범위를 나타낸다. 도 14b는 안테나(1000)에 대한 반사 손실을 설명한다. 상술된 바와 같이, -10.0 반사 손실이 2.0의 VSWR에 대응한다. 도 14b의 반사 손실 다이아그램은 1과 2로 분류되는 지점들 사이에서 상기 안테나(1000)가 양호하게 임피던스 매칭됨을 보여준다.

도 15는 자납형 안테나(1500)의 또 다른 실시예를 설명한다. 상기 안테나(1500)는 5.8 GHz 안테나의 예이다. 상기 안테나(1500)의 특정 실시예의 치수는 약 15 mm의 길이 및 약 15 mm의 폭이다. 상기 안테나(1500)는, 마그네틱 루프(1502)에 직접 결합된 전기장 라디에이터(1504)를 갖는, 마그네틱 루프(1502)로 구성된다. 자납형 안테나(900, 1000)와는 대조적으로, 상기 안테나(1500)는 2개의 섹션들(1508, 1510)로 구성되는 테이퍼진 전이부(1506)을 포함한다. 상기 제 1 전이부 섹션(1508)은 마그테틱 루프의 폭이 작은 폭으로부터 큰 폭으로 변하는 곳에서 개시한다. 상기 제 1 전이부 섹션(1508)은 상기 마그네틱 루프의 폭이 상기 제 2 전이부 섹션(1510)이 개시되는 장소에서 다시 증가하기 전에 작은 폭을 향해 선형으로 테이퍼진다. 상기 제 2 전이부 섹션은 작은 폭으로부터 큰 폭으로 선형으로 증가한다. 상술된 바와 같이, 상기 마그네틱 루프의 트레이스의 폭을 조절함으로써, 상기 마그네틱 루프의 전기 길이가 조절되도록 허용된다. 또한, 사용된 상기 전이부들의 길이, 폭 및 갯수는 상기 카운터포이즈(1512)를 전기적으로 절연시킨다. 상기 전이부(1506)는 상기 카운터포이즈(1512)를 통해 흐르는 전류의 크기가 최소로 되도록 충분히 길어야 한다. 또한, 상기 카운터포이즈(1512)에 대해 상기 전이부(1506)를 테이퍼지게 함으로써, 대역폭은 임피던스 매칭의 관점에서 증가한다. 발룬(1514)은 공통 모드 전류를 제거하고 또한 상기 안테나(1500)의 임피던스를 매칭시킨다. 상기 안테나(1500)의 대안적 실시예는 상기 발룬(1514)을 포함하지 않을 수도 있다.

실시예는, 폭을 가지며, 자기장을 발생시키는 평면 상에 위치되고 또한 제 1 유도성 리액턴스를 갖는 마그네틱 루프; 전기장을 발산하는 평면 상에 위치되고 또한 제 1 용량성 리액턴스를 가지며 또한 마그네틱 루프에 직접 결합되는 전기장 라디에이터로서, 상기 전기장은 상기 자기장과 직교하고 또한 상기 전기장 라디에이터와 상기 마그네틱 루프 사이의 물리적 배열은 제 2 용량성 리액턴스를 형성하는 상기 전기장 라디에이터; 상기 마그네틱 루프 상에 형성되고 또한 상기 마그네틱 루프의 폭보다 큰 전이부 폭을 갖는 전이부; 및 상기 전기장 라디에이터에 대향 또는 인접한 마그네틱 루프를 따라 위치되는 상기 마그네틱 루프 상에 형성되는 카운터포이즈로서, 상기 전이부가 대체로 상기 카운터포이즈를 상기 마그네틱 루프로부터 전기적으로 절연시키는, 상기 카운터포이즈를 포함하는, 단면형 안테나로 구성된다.

달리 명백히 규정하지 않는 한, (첨부된 청구항, 요약서 및 도면들을 포함하는) 본 명세서에 설명된 각각의 특징은 동일하거나, 등가의 또는 유사한 목적에 제공되는 대안적 특징들로 교체될 수 있다. 따라서, 달리 명백히 규정하지 않는 한, 설명된 각각의 특징은 일련의 포괄적 등가 또는 유사한 특징들의 하나의 예에 불과하다.

본 발명은 몇몇 대안적 관점에서 본원에 설명 및 실증되었으나, 상술된 기술들은 많은 추가적인 사용 및 응용을 가질 수 있다는 사실을 이해해야만 한다. 따라서, 본 발명은 단순히 예시적 실시예들을 설명하는 본 출원서에 포함된 특정 설명, 실시예들 및 여러 도면들만으로 제한되지 아니하며, 본 발명의 원리들에 대한 대안 및 응용이 가능하다.

Claims

단면형 안테나로서,
평면 상에 위치되고 자기장을 발생시키도록 구성되는 마그네틱 루프;
상기 평면 상에 그리고 상기 마그네틱 루프 내에 위치되는 전기장 라디에이터로서, 상기 전기장 라디에이터는 상기 마그네틱 루프에 결합되고 상기 자기장에 직교하는 전기장을 방출하도록 구성되고, 상기 마그네틱 루프 상의 표면 전류의 진폭이 미니멈(amplitude minimum)인 지점에서 상기 전기장 라디에이터가 상기 마그네틱 루프에 결합되고, 상기 지점이 상기 단면형 안테나 및 상기 단면형 안테나를 위한 급전(feed) 사이의 임피던스 매칭에 기초한 상기 마그네틱 루프의 기하학적 구조의 변화에 기초하여 이동가능한, 상기 전기장 라디에이터; 및
상기 평면 상에 위치되고 공통 모드 전류를 무효화하고 원하는 입력 임피던스로 단면형 안테나를 튜닝하도록 구성된 삼각형 형상의 발룬(balun)를 포함하고,
상기 삼각형 형상의 발룬의 높이는 상기 단면형 안테나의 작동 주파수에 기초하는, 단면형 안테나.
제1항에 있어서,
상기 전기장 라디에이터를 상기 마그네틱 루프에 결합하는 전기 트레이스를 포함하는, 단면형 안테나.
제2항에 있어서,
상기 전기 트레이스는 매끄러운 곡선으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 형상 및 상기 전기 트레이스 내의 벤드(bend)들의 수를 최소화하는 형상을 가지는, 단면형 안테나.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 전기 트레이스는 마그네틱 루프의 구동 지점으로부터 전기 각도 위치 90도 또는 270도에서 상기 전기장 라디에이터를 상기 마그네틱 루프에 결합하는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기장 라디에이터는 마그네틱 루프의 구동 지점으로부터 전기 각도 위치 90도 또는 270도에서 상기 마그네틱 루프에 직접 결합되는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기장 라디에이터는 상기 마그네틱 루프에 직접 결합되는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 1 파장의 배수와 동일하고, 1/4 파장의 배수와 동일하고, 1/8 파장의 배수와 동일한 것으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 전기적 길이를 가지는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기장 라디에이터는 1 파장의 배수와 동일하고, 1/4 파장의 배수와 동일하고, 1/8 파장의 배수와 동일한 것으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 전기적 길이를 가지는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프를 통해서 흐르는 전류는 상기 전기장 라디에이터로 흐르고, 상기 전류는 상기 전기장이 자기장 안으로 반사되도록 야기하고 상기 자기장에 직교하는 상기 전기장을 생성하는 상기 마그네틱 루프로 반대 방향을 따라 반사되는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 장방형 형상을 갖는, 단면형 안테나.
제10항에 있어서,
상기 마그네틱 루프의 상기 장방형 형상은 특정 각도로 절삭된 네 개의 코너들을 가지는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 연속적으로 결합된 복수의 섹션들로부터 형성되고, 복수의 세그먼트들로부터 적어도 하나의 세그먼트는 제 1 폭을 가지는 제 1 세그먼트, 중간 폭을 가지는 중간 세그먼트, 및 제 2 폭을 가지는 제 2 세그먼트에 의해 형성되고, 상기 제 1 세그먼트의 제 1 단부는 상기 중간 세그먼트의 제 1 단부에 결합되고 인접하고, 상기 중간 세그먼트의 제 2 단부는 제 2 세그먼트의 제 1 단부에 결합되고 인접하고, 상기 제 1 폭 및 제 2 폭은 상기 중간 폭과는 상이한, 단면형 안테나.
단면형 안테나로서,
평면 상에 위치되고 자기장을 발생시키도록 구성되는 마그네틱 루프; 및
상기 평면 상에 그리고 상기 마그네틱 루프 내에 위치되는 전기장 라디에이터로서, 상기 전기장 라디에이터는 상기 마그네틱 루프에 결합되고 상기 자기장에 직교하는 전기장을 방출하도록 구성되고, 상기 마그네틱 루프 상의 표면 전류의 진폭이 미니멈(amplitude minimum)인 지점에서 상기 전기장 라디에이터가 상기 마그네틱 루프에 결합되고, 상기 지점이 상기 단면형 안테나 및 상기 단면형 안테나를 위한 급전(feed) 사이의 임피던스 매칭에 기초한 상기 마그네틱 루프의 기하학적 구조의 변화에 기초하여 이동가능한, 상기 전기장 라디에이터를 포함하고,
상기 전기장 라디에이터는 전기적 길이를 가지고 동작의 주파수에서 상기 전기장을 방출하도록 구성되고, 상기 평면 상에 그리고 상기 자기장 내에 위치하는 제 2 전기장 라디에이터를 추가로 포함하고, 상기 제 2 전기장 라디에이터는 상기 마그네틱 루프에 결합되고, 상기 제 2 전기장 라디에이터는 상기 자기장에 직교하는 제 2 전기장을 방출하도록 구성되고, 상기 제 2 전기장 라디에이터는 제 2 전기적 길이를 가지고 동작의 제 2 주파수에서 상기 제 2 전기장을 방출하도록 구성되는, 단면형 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프 상에 형성되는 전이부(transition)로서, 상기 전이부는 상기 마그네틱 루프의 폭보다 큰 폭을 가지는, 상기 전이부; 및
상기 전기장 라디에이터의 반대에 있거나 인접한 상기 마그네틱 루프를 따라 위치한 상기 마그네틱 루프 상에 형성된 카운터포이즈(counterpoise)를 추가로 포함하고,
상기 전이부는 상기 마그네틱 루프로부터 상기 카운터포이즈를 전기적으로 격리하도록 구성되는, 단면형 안테나.
제14항에 있어서,
상기 카운터포이즈는 상기 마그네틱 루프의 폭보다 큰 카운터포이즈 폭을 가지는, 단면형 안테나.
평면 안테나로서,
제 1 평면 상에 위치되고 하나 이상의 자기장들을 발생시키도록 구성되는 하나 이상의 마그네틱 루프들;
상기 하나 이상의 자기장들에 직교하는 하나 이상의 전기장들을 방출하는 상기 제 1 평면 상에 위치되는 하나 이상의 전기장 라디에이터들로서, 상기 하나 이상의 전기장 라디에이터들 가운데 각각의 전기장 라디에이터는 상기 하나 이상의 마그네틱 루프들 가운데 각각의 마그네틱 루프에 결합되는, 상기 하나 이상의 전기장 라디에이터들; 및
제 2 평면 상에 위치되고 또한 접지면을 형성하도록 구성된 광대역 소자(wideband element)로서, 상기 광대역 소자는 상기 광대역 소자에 대한 하나 이상의 물리적 조절들에 기초한 광 대역폭(wide bandwidth)에 결쳐 전체 유도성 리액턴스가 전체 용량성 리액턴스와 매칭할 수 있도록 구성되는, 상기 광대역 소자를 포함하는 평면 안테나.
제16항에 있어서,
하나 이상의 위상 추적기(phase tracker)들을 추가로 포함하며, 상기 하나 이상의 위상 추적기들 가운데 각각의 위상 추적기는 상기 하나 이상의 마그네틱 루프들 가운데 각각의 마그네틱 루프에 결합되는, 평면 안테나.
제17항에 있어서,
상기 각각의 위상 추적기는 물리적으로 각각의 마그네틱 루프 내측에 위치되거나 또는 물리적으로 상기 각각의 마그네틱 루프 외측에 위치되는, 평면 안테나.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 각각의 위상 추적기는 삼각형 형상을 가지며, 상기 각각의 마그네틱 루프는 구동 지점을 추가로 포함하며, 상기 삼각형 형상의 위상 추적기의 팁은 상기 구동 지점으로부터 90도의 전기 각도 위치, 상기 구동 지점으로부터 270도의 전기 각도 위치, 및 상기 각각의 마그네틱 루프 상의 표면 전류의 진폭이 미니멈인 진폭 미니멈 지점으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 위치와 정렬되는 평면 안테나.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광대역 소자는 하나 이상의 사다리꼴형 소자들을 포함하는, 평면 안테나.
제20항에 있어서,
상기 하나 이상의 물리적 조절들은 상기 각각의 사다리꼴형 소자의 상부측의 기울기를 변화시키는 단계를 포함하는 평면 안테나.
제20항에 있어서,
상기 광대역 소자는 하나 이상의 초크 접속기(choke joint)들 및 접지 소자(ground element)를 포함하며, 상기 하나 이상의 초크 접속기들은 상기 하나 이상의 사다리꼴형 소자들을 상기 접지 소자로부터 격리시키도록 구성되는 평면 안테나.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 마그네틱 루프들은 장방형 형상을 갖는 평면 안테나.
복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법으로서,
CPL 안테나를 형성하도록 마그네틱 루프를 따라 연결 지점에서 상기 마그네틱 루프에 적어도 하나의 전기장 라디에이터를 연결하는 단계로서, 상기 마그네틱 루프 및 상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터는 평면 상에 위치되고, 상기 연결 지점은 마그네틱 루프의 구동 지점으로부터 90 전기 각도 위치 또는 270 전기 각도 위치를 포함하는, 상기 연결 지점에서 상기 마그네틱 루프에 적어도 하나의 전기장 라디에이터를 연결하는 단계;
상기 마그네틱 루프의 구동 지점에 연결된 소스에 상기 마그네틱 루프 및 상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터를 임피던스 매칭하는 단계; 및
상기 연결지점을 상기 마그네틱 루프를 통해서 흐르는 전류가 반사 미니멈인 제 2 연결 지점에 맞추는 단계를 포함하는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 자기장을 발생하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터는 상기 자기장에 직교하는 전기장을 방출하도록 구성된, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항에 있어서,
상기 소스에 상기 마그네틱 루프 및 상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터를 임피던스 매칭하는 단계는 상기 마그네틱 루프로부터 금속을 추가하거나 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항에 있어서,
상기 마그네틱 루프를 통해 전류가 흐르는 상기 제 2 연결 지점은 상기 마그네틱 루프의 기하학적 구조에 의존하는 상기 반사 미니멈인, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항에 있어서,
상기 제 2 연결 지점은 상기 마그네틱 루프를 따라 상기 90 전기 각도 위치 또는 상기 270 전기 각도 위치에 대응하는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항에 있어서,
상기 연결지점에서 상기 마그네틱 루프에 상기 전기장 라디에이터를 연결하는 단계는 상기 전기장 라디에이터 및 상기 마그네틱 루프 사이에 전기 트레이스를 배치하는 단계를 포함하는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제29항에 있어서,
상기 전기 트레이스는 매끄러운 곡선의 형상 또는 상기 전기 트레이스에서 벤드들의 수를 최소화하는 형상을 가지는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터는 상기 마그네틱 루프에 직접 결합되는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 1 파장의 배수와 동일하거나, 1/4 파장의 배수와 동일하거나, 1/8 파장의 배수와 동일한 전기적 길이를 가지는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터는 1 파장의 배수와 동일하거나, 1/4 파장의 배수와 동일하거나, 1/8 파장의 배수와 동일한 전기적 길이를 가지는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프를 통해서 흐르는 전류는 상기 적어도 하나의 전기장 라디에이터로 흐르고, 상기 전류는 상기 전기장이 자기장 안으로 반사되도록 야기하고 상기 자기장에 직교하는 상기 전기장을 생성하는 상기 마그네틱 루프로 반대 방향을 따라 반사되는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 장방형인 형상을 갖는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제35항에 있어서,
상기 마그네틱 루프의 상기 장방형인 형상은 특정 각도로 절삭된 네 개의 코너들을 가지는, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마그네틱 루프는 연속적으로 결합된 복수의 섹션들로부터 형성되고, 복수의 세그먼트들로부터 적어도 하나의 세그먼트는 제 1 폭을 가지는 제 1 세그먼트, 중간 폭을 가지는 중간 세그먼트, 및 제 2 폭을 가지는 제 2 세그먼트에 의해 형성되고, 상기 제 1 세그먼트의 제 1 단부는 상기 중간 세그먼트의 제 1 단부에 결합되고 인접하고, 상기 중간 세그먼트의 제 2 단부는 제 2 세그먼트의 제 1 단부에 결합되고 인접하고, 상기 제 1 폭 및 제 2 폭은 상기 중간 폭과는 상이한, 복합 루프(CPL) 안테나를 튜닝하기 위한 방법.
제24항 내지 제30항 중 어느 한 항의 방법에 따라 튜닝된 CPL 안테나.