KR100270709B1 - 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치 - Google Patents

메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.
메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.
소형 단말기에 적용할 수 있는 메탈 튜브를 이용한 안테나 장치를 제공함에 있다.
다. 발명의 해결방법의 요지.
본체; 상기 본체의 소정위치에 장착되는 안테나 하우징; 상기 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 부분; 단에 스토퍼를 가지며, 상기 스토퍼에 제1급전부를 구비하며, 상부에 절연체인 안테나 노브가 위치되는 휩 안테나; 상기 휩 안테나 인출시, 상기 휩 안테나의 물리적인 작동길이를 늘려주게 되어 상기 휩 안테나로 작동되며, 상기 휩 안테나 인입시, 상기 헬리컬 부분과 함께 헬리컬 안테나로 작동되며, 상기 휩 안테나 인출시에 상기 휩 안테나의 급전위치를 상부로 연장시키는 메탈 튜브로 구성된다.
라. 발명의 중요한 용도.
소형 단말기의 안테나 장치.

Description

메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나장치
본 발명은 소형 휴대폰을 포함하는 이동통신 단말기에 관한 것으로서, 특히 저주파 대역을 사용하는 소형 단말기에서 메탈 튜브(metal tube)를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치에 관한 것이다.
통상적으로 셀룰라 폰(cellular phone)이나 피씨에스 폰(PCS phone)과 같은 휴대용 단말기에 사용되는 안테나는 휩 안테나(whip antenna)나 헬리컬 안테나(helical antenna)의 형태가 주로 사용된다. 그리고, 이러한 안테나의 길이는 동작주파수의 λ/4 또는 3λ/4정도로 설계되는게 일반적이다.
현재 상용서비스가 되고 있는 셀룰라 시스템이나 피씨에스 시스템의 경우, λ/4의 길이는 약 90mm, 40mm정도인데, 만약 이 길이의 안테나가 항상 외부에 돌출되어 있다면, 다소 휴대에 불편함을 초래할 것이다. 안테나의 실장높이를 낮추기 위해 헬리컬이 사용될 수 있다. 이 경우, 휴대상의 불편함이 없어지겠지만, 헬리컬 안테나의 경우, 휩 안테나에 비해 물리적인 길이가 짧기 때문에 효율이 좋지않은 단점이 있다.
더욱이, 토킹 포지션(talking position)의 경우, 헬리컬 안테나는 휩 안테나에 비해 성능저하가 커서, 이러한 관점에서 휩 안테나와 같은 상대적으로 물리적인 길이가 긴 안테나가 요구된다. 따라서 휩 안테나와 헬리컬 안테나를 결합해서 각각의 장점을 활용하는 안테나가 개발되었는데, 이것이 가장 많이 사용되는 리트랙터블 타입(retractable type)이다. 미국특허번호 제 5,479,178 호은 휩 안테나와 헬리컬 안테나가 결합된 리트랙터블 안테나의 일례를 잘 보여준다.
미국특허번호 제 5,479,178에 개시된 리트랙터블 안테나는 단말기가 수신대기상태에에 있는 경우, 휩 안테나는 단말기 내부에 인입된 상태 즉, 헬리컬 안테나만 동작하고, 통화상태인 경우는 필요에 따라 외부로 신장될 수 있는 구조를 하고 있다. 따라서 단말기 본체의 크기가 휩 안테나를 내부에 수용할 수 있을 만큼 충분히 길다면 잘 활용될 수 있다.
그런데 요즘은 회로의 고직접 기술의 발달과 함께 단말기 본체가 점점 작아지면서 휩 안테나의 수납에 필요한 단말기의 수납공간이 점점 좁아지고 있는 추세이다. 리트랙터블 안테나의 경우, 수납상태에서는 휩 안테나를 단말기 내부로 삽입시켜서 피딩점으로서부터 디커플링(decoupling)시켜야 되는데, 수납공간이 부족한 경우 디커플링을 제대로 시킬수가 없게 된다. 이는 곧 안테나 설계에 제한요소로 작용을 하게 된다.
달리 설명하면, 헬리컬 안테나는 단말기 외부로 돌출되기 때문에 그 길이에 큰 영향을 받지 않으나, 휩 안테나는 단말기 안으로 수납가능한 길이가 한정되어 있기 때문이다. 이에 따라서 소형 단말기에 적용될 수 있는 연장수납가능한 안테나장치를 구현하게 되었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 메탈 튜브를 이용한 안테나장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 특히, 저주파 대역을 사용하는 소형 단말기에서 메탈 튜브를 이용하여 안테나의 물리적 길이(안테나 특성을 구비하여 작동할 수 있는 길이)를 늘일 수 있는 안테나 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소형화에 유리한 안테나 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명은 본체;
상기 본체의 소정위치에 장착되는 안테나 하우징;
상기 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 부분;
단에 스토퍼를 가지며, 상기 스토퍼에 제1급전부를 구비하며, 상부에 절연체인 안테나 노브가 위치되는 휩 안테나;
상기 휩 안테나 인출시, 상기 휩 안테나의 물리적인 작동길이를 늘려주게 되어 상기 휩 안테나로 작동되며, 상기 휩 안테나 인입시, 상기 헬리컬 부분과 함께 헬리컬 안테나로 작동되며, 상기 휩 안테나 인출시에 상기 휩 안테나의 급전위치를 상부로 연장시키는 메탈 튜브로 구성된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 폴더 타입 휴대폰을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로드 안테나가 인입된 구성상태를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로드 안테나가 인출된 구성상태를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치를 나타내는 사시도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10:헬리컬 안테나 20:휩 안테나
30:메탈 튜브 40:안테나 피팅
101:헬리컬 202:안테나 노브
204:스토퍼
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있0어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명의 발람직한 일실시예에 따른 폴더 타입 휴대폰을 나타내는 사시도이다. 상기 도면을 참조하면,
본 발명의 안테나 장치는 폴더 타입(holder-type) 휴대폰에 적용시키는 것을 예로 들었으나, 본 발명의 안테나 장치는 폴더 타입의 휴대폰에 한정될 필요는 없으며, 휴대가능한 이동통신 단말기에 모두 적용가능하다. 즉, 본 발명의 안테나 장치는 플립 타입 휴대폰에 동일하게 적용가능하며, 플립 업 타입 휴대폰에도 적용가능하다.
홀더 타입 휴대폰은 본체(300)와, 폴더(350)와, 상기 본체(300)와 폴더(350)를 기계적으로 연결시키는 힌지장치(도면에 도시되지 않음)로 구성된다. 힌지 장치를 중심으로 폴더(350)는 본체(300)에서 회전중심축(A1)을 중심으로 개폐된다.
상기 본체(300)는 최상단에 안테나 장치(200)가 설치되고, 상기 안테나 장치(200) 하측으로 다수개의 기능키나 번호키등을 포함하는 키패드(도면에 도시되지 않음)가 장착되며, 상기 키 패드 하측으로 마이크장치(312)가 위치한다. 또한, 상기 본체에 힌지장치에 의해 개폐되는 홀더(350)의 상부에는 스피커를 포함하는 이어 피스(도면에 도시되지 않음)가 위치하고, 이어 피스 하측으로 엘씨디부(도면에 도시되지 않음)가 장착된다. 이때, 상기 키패드는 키입력동작에 따른 데이터 입력수단이고, 상기 엘씨디부는 키입력동작에 따른 데이터 출력수단이다.
이때, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 소형 단말기에 적용되는 안테나 장치를 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 설명하기 이전에 본 발명의 안테나 장치의 적용개념을 설명하면 다음과 같다.
휴대용 단말기의 소형화에 따라서 휩 안테나(whip antenna)의 길이를 짧게 하면, 그 만큼 안테나 성능이 저하된다. 따라서, 본 발명의 안테나 장치는 기존의 안테나 성능을 유지하면서 소형 단말기안에 수납시킬 수 있게 하기 위하여 메탈 튜브(30) 구조를 이용한다.
즉, 본 발명의 안테나 장치는 헬리컬 부분(101)에 이용하여 휩 안테나(20)를 연장시킬 때 위로 급전위치를 상부로 이동시켜 메탈 튜브(30)만큼 헬리컬 안테나(10) 작동길이를 보상할 수 있다. 또한, 본 발명의 안테나 장치는 휩 안테나(20)에 이용하여 휩 안테나(20)를 인출시킬 때, 급전위치를 상부로이동시켜 메탈 튜브(30)만큼 휩 안테나(20)의 작동길이를 보상할 수 있는 구성이다.
따라서 기존의 헬리컬 부분(101)만을 사용하는 구조가 아닌 헬리컬 부분(101)과 메탈 튜브(30)가 결합되어 헬리컬 안테나(10)로 동작되고, 휩 부분(203)과 메탈 튜브(30)가 하나의 휩 안테나(20)로 동작한다. 결국 상기 메탈 튜브(30)와 헬리컬 부분(101)의 길이를 조절함으로서, 소형 단말기에 적용할 수 있는 연장수납가능한 안테나를 구현할 수 있다.
즉, 기존의 헬리컬 안테나(10)에 적절한 길이의 상기 메탈 튜브(30)를 사용하여 휩 안테나(20)의 길이를 물리적으로 좀 더 늘려줌으로서, 특히 저주파 대역을 사용하는 소형 단말기에서 문제가 되는 안테나 길이 적용에 관한 해결책을 제시한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로드 안테나가 인입된 구성상태를 나타내는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 로드 안테나가 인출된 구성상태를 나타내는 단면도이다. 상기 도면을 참조하면,
본 발명의 안테나 장치(200)는 메탈 튜브(30)를 사용한 점에 가장 큰 특징이 있다.
소형 단말기에서는 단말기 기구의 물리적인 길이가 작아져서 저주파 대역(CDMA, GSM)에서의 0.25λ 휩 안테나 구현이 어렵게 된다. 이에 대한 해결방법으로 헬리컬 길이의 일부를 메탈 튜브(30)로 대체하여 헬리컬 부분(101)과 메탈 튜브(30) 및 휩 부분(203)과 메탈 튜브(30)가 결합되어 각각 하나의 헬리컬 안테나(10)와 휩 안테나(20)로 동작하도록 한다. 따라서, 본 발명의 휩 안테나(20)이 경우, 휩 부분(203)와 메탈 튜브(30)가 결합된 길이가 전기적으로 0.25λ구조로 되도록 하여 충분한 방상성능이 발휘되도록 한다. 또한, 본 발명의 헬리컬 안테(10)의 경우, 상기와 마찬가지로 0.25λ구조로 결합되는 구성을 갖는다.
도 2를 참조하면, 상기 휩 안테나(20)가 수납되었을 때, 즉, 상기 휩 안테나(20)가 리트랙터블된 상태에서는 헬리컬 부분(101)과 상기 메탈 튜브(30)가 전체적인 헬리컬 안테나(10)로 동작한다.
이때, 상기 메탈 튜브(30)와 안테나 피팅(40)은 구조적으로 일체형으로 이루어져 있고, 상기 메탈 튜브(30)는 안테나 하우징(400)에 설치되고, 상기 안테나 하우징(400)은 안테나 피팅(40)에 의해 본체(300)에 장착되는 구성이다.
상기 안테나 노브(202)는 안테나 피팅(40)과 헬리컬 부분(101)과의 커플링(coupling)을 방지하기 위하여 충분한 길이의 절연체 물질을 필수적으로 가져야 한다. 따라서 완전히 상기 휩 안테나가 인입된 상태일 경우, 상기 휩 안테나의 안테나 노브(202)는 헬리컬 안테나(101)와 메탈 튜브(30) 및 안테나 피팅(40)에 걸쳐서 위치한다.
도면에서, L1은 헬리컬 부분(101)의 물리적인 작동길이를 의미하고, L2는 상기 메탈 튜브(30)의 물리적인 길이를 의미하며, L3는 상기 휩 안테나(20)가 인입되었을 때, 상기 헬리컬 안테나(10)가 작동하는 물리적인 길이(L1+L2)를 의미한다. 즉, 상기 휩 안테나(20)가 인입된 경우, 상기 헬리컬 안테나(10)의 물리적 작동길이는 L3가 된다.
도 3을 참조하면, 상기 휩 안테나(20)가 인출된 상태일 때, 상기 휩 안테나의 스토퍼(205)가 기존처럼 안테나 피팅(antenna fitting)하측에 접점위치를 갖는 것이 아니고, 상기 스토퍼(205)는 메탈 튜브(30)의 상단에 접속되어 짐으로서, 전체적인 휩 안테나(20)의 길이는 상기 메탈 튜브길이(L2)만큼 연장되는 효과를 갖게 된다.
도면에서 L2는 상기 메탈 튜브(30)의 상하길이(메탈 튜브가 본체에서 돌출된 길이 즉, 물리적인 작동길이)를 의미하고, L4는 상기 휩 안테나(20)로 작동하는 휩 부분(203)의 길이를 의미하며, L5는 상기 휩 안테나(20)로 작동하는 길이(L2+L4)를 의미한다. 즉, 상기 휩 안테나(20)가 완전히 인출된 경우, 상기 L5는 상기 휩 안테나의 물리적인 작동길이를 의미한다.
결국은 상기 메탈 튜브(30)는 헬리컬 안테나(10)로 작동하거나 휩 안테나(20)로 작동하는 경우에 물리적으로 공유하게 된다.
도 4를 참조하여 본 발명의 메탈 튜브를 이용한 안테나 장치의 구성을 상세히 설명하면,
본 발명의 안테나 장치는 크게 휩 안테나(20)와 헬리컬 안테나(10)로 구성된다. 상기 휩 안테나(20)는 본체에서 인입 또는 인출되는 동작을 하고, 상기 헬리컬 안테나(10)는 안테나 하우징에 내장되어 동작을 하게 된다.
이때, 상기 휩 안테나(20)는 상단에 안테나 캡(201)이 위치하고, 하단에 금속성의 스토퍼(203)가 형성된다. 아울러 상기 스토퍼(204)에는 제1금속성 급전부(205)가 형성되고, 이러한 제1금속성 급전부(205)에 대응하는 제2금속성 급전부가 메탈 튜브(30)의 단에 위치한다. 본 발명에서는 제2금속성 급전부는 메탈 튜브(30)와 안테나 피팅(40)을 포함한다.
상기 제2금속성 급전부는 중공형으로서, 상부는 메탈 튜브(30)로 구성되고, 그의 하부는 안테나 피팅(40)이다. 상기 제2금속성 급전부의 일단은 부분적으로 개방된 단(301)을 가지며, 그의 타단은 완전히 개방된 단(도면에 도시되지 않음)을 가진다.
이러한 제2금속성 급전부의 내부 실린더형 공간은 휩 안테나(20)가 관통하면서 상하 이동을 하고, 완전히 인출된 상태에서는 상기 제1금속성 급전부(205)는 상기 메탈 튜브(30)의 상단과 접속되고, 완전히 휩 안테나(20)가 인입된 상태에서는 휩 안테나의 노브(203)가 헬리컬 안테나(10)와 제2금속성 급전부(30,40)에 위치한다.
이때, 상기 헬리컬 부분(101)의 직경이 넓은 경우, 상기 휩 안테나(20) 표면과 헬리컬(101)과의 거리가 멀어지게 되어 커플링 효과가 떨어지게 됨으로서 헬리컬의 단(101a)을 약간 구부려서 이를 보완해줄수 있다.
결과적으로, 본 발명의 안테나 장치는 소형 단말기에서 문제가 되는 휩 안테나의 길이를 적절한 길이의 메탈 튜브로 대체함으로서 기존의 헬리컬 안테나 또는 휩 안테나의 성능을 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명하다.
이상으로 살펴본 바와같이, 본 발명은 저주파 대역을 사용하는 소형 단말기의 안테나 장치에서, 메탈 튜브를 이용하여 안테나 장치를 구현함으로서, 안테나 특성을 갖는 물리적인 길이를 늘릴 수 있는 효과를 달성하게 되어 소형 단말기의 소형화에 유리한 안테나 장치이다.

Claims (5)

  1. 본체;
    상기 본체의 소정위치에 장착되는 안테나 하우징;
    상기 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 부분;
    단에 스토퍼를 가지며, 상기 스토퍼에 제1급전부를 구비하며, 상부에 절연체인 안테나 노브가 위치되는 휩 안테나;
    상기 휩 안테나 인출시, 상기 휩 안테나의 물리적인 작동길이를 늘려주게 되어 상기 휩 안테나로 작동되며, 상기 휩 안테나 인입시, 상기 헬리컬 부분과 함께 헬리컬 안테나로 작동되며, 상기 휩 안테나 인출시에 상기 휩 안테나의 급전위치를 상부로 연장시키는 메탈 튜브로 구성되어짐을 특징으로 하는 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 튜브의 하부에는, 나삿니부가 구비되어 상기 메탈 튜브를 본체에 고정시키는 통전성 안테나 피팅이 설치됨을 특징으로 하는 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 튜브와 안테나 피팅은 일체형으로 구성되어짐을 특징으로 하는 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 안테나는 상기 안테나 하우징과 상기 메탈 튜브사이에 설치되며, 상기 헬리컬 안테나의 단은 상기 메탈 튜브의 단과 긴밀하게 접촉되는 구성임을 특징으로 하는 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬 안테나와 상기 휩 안테나와의 커플링을 향상시키기 위하여 상기 헬리컬의 단은 약간 구부린 형상임을 특징으로 하는 메탈 튜브를 이용한 연장수납가능한 안테나장치.
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