KR100274949B1

KR100274949B1 - 이동통신단말기의 다중밴드 자동 안테나 장치

Info

Publication number: KR100274949B1
Application number: KR1019980048950A
Authority: KR
Inventors: 김동환
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-11-14
Filing date: 1998-11-14
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR20000032484A; US6195050B1

Abstract

본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 특히, 이동통신단말기에서 밴드에 따라 로드 안테나의 신장 길이를 자동으로 조절하는 다중밴드 안테나 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 이동통신단말기의 다중밴드 안테나 장치에 있어서, 톱니기어에 회전력을 전달하는 모터와, 신장된 길이에 해당하는 주파수 신호를 송신하며, 상기 톱니기어의 회전에 따라 신장 잠입을 수행하는 휩안테나와, 적어도 한 종류 이상의 주파수 신호를 수신하는 마이크로스트립안테나와, 플립의 얼림/닫힘 여부를 감지하는 플립감지부와, 플립의 열림이 감지되면, 상기 마이크로스트립안테나로 수신되는 주파수 신호의 종류에 대응하여 미리 정해진 길이로 상기 휩안테나의 신장이 이루어지도록 상기 모터의 동작을 제어하는 제어부로 이루어지는 다중밴드 자동 안테나 장치를 특징으로 한다.

Description

이동통신단말기의 다중밴드 자동 안테나 장치

본 발명은 이동통신단말기에 관한 것으로, 특히, 이동통신단말기에서 밴드에 따라 로드 안테나의 신장 길이를 자동으로 조절하는 다중밴드 안테나 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

이동통신의 급속한 발달과 더불어 기존에 사용한 시스템과 별도로 새로운 방식의 시스템이 개발되어 설치되고 있으며, 이동통신단말기에 있어서도 기존 시스템과 신규 시스템을 연동하여 사용하는 장치가 제안되고 있다.

실 예로서 기존 CDMA(Code Division Multiple Access)방식과 신규 PCS(Personal Communication System)방식과의 연동, 혹은, 기존 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)방식과 US(United States) PCS방식의 연동, 유럽의 경우에 있어서는 기존 GSM(Groupe Special Mobile)방식과 신규 DECT(Digital European Cordless Telephone)방식 혹은 상기 GSM을 1,800MHz 대역에 적용한 DCS(Digital Communication System) 1800방식과의 연동, 그 외에도 서로 다른 세가지 시스템 이상의 연동을 필요로 하고 있으며, 이러한 연동을 만족할 수 있도록 제안된 이동통신단말기가 제안되고 있으며, 이를 듀얼밴드(dual band)방식, 혹은 다중밴드 방식 이동통신단말기라 칭하고 있다. 참고로, 듀얼밴드방식의 경우는 서로 다른 두 시스템을 연동시키는 경우에 있어서의 명칭이 되며, 다중밴드방식은 그 이상의 시스템을 연동시키는 경우에 있어서의 명칭이 된다.

그런데 지금까지는 듀얼밴드, 혹은 다중밴드 시스템에 사용될 수 있는 단말기를 구현함에 있어 각각 대역별에 따른 다수개의 안테나들을 구비한 안테나 장치를 구현하여 연동을 이룰 수 있도록 하고 있거나, 혹은 하나의 안테나를 사용함에 있어 다중밴드를 만족하도록 하는 안테나 정합회로를 새로이 구현하여 이루게 되는데, 전자의 경우 단말기의 크기 증가 및 재료비의 상승이 발생하고, 후자의 경우 단말기 제조에 있어 별도의 부가적인 회로가 필요함으로 복잡도 증가를 발생 시켰다.

따라서 본 발명의 목적은 각 밴드를 만족하도록 하는 별도의 추가 정합회로가 없으며, 다수개의 안테나를 구비하지 않은 이동통신단말기의 다중밴드 안테나 장치 및 이를 구동하는 방법을 제공함에 있다 .

또한, 본 발명의 목적은 다중밴드 안테나 장치에 자동 안테나 신장 장치를 부가하여, 각 시스템에 해당하는 밴드로 적정한 안테나 로드의 신장을 자동으로 이룰 수 있도록 하여 사용자가 보다 편리하게 다중밴드 이동통신단말기를 사용할 수 있도록 하는 다중밴드 자동 안테나 장치 및 그의 구동 방법을 구현함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은, 이동통신단말기의 다중밴드 안테나 장치에 있어서, 톱니기어에 회전력을 전달하는 모터와, 신장된 길이에 해당하는 주파수 신호를 송신하며, 상기 톱니기어의 회전에 따라 신장 잠입을 수행하는 휩안테나와, 적어도 한 종류 이상의 주파수 신호를 수신하는 마이크로스트립안테나와, 플립의 얼림/닫힘 여부를 감지하는 플립감지부와, 플립의 열림이 감지되면, 상기 마이크로스트립안테나로 수신되는 주파수 신호의 종류에 대응하여 미리 정해진 길이로 상기 휩안테나의 신장이 이루어지도록 상기 모터의 동작을 제어하는 제어부로 이루어지는 다중밴드 자동 안테나 장치를 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중밴드 자동 안테나 장치가 구현된 이동통신단말기의 블록 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 다중밴드 자동 안테나 장치의 동작을 나타낸 흐름도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 안테나 장치의 내부 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동 안테나 장치의 평면 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중밴드 자동 안테나 장치가 구현된 이동통신단말기의 개략적 블록 구성도이다.

상기 도 1을 참조하면, 제어부(100)는 이동통신단말기의 전반적인 동작을 제어하며, 미리 등록된 제어프로그램의 제어 흐름에 따른 해당 동작을 수행한다. 상기 제어부(100)는 통상 원칩 마이크로프로세서(Onechip Microproccessor)로 구현되어 진다. 메모리(130)는 이동통신단말기의 초기 시스템 데이터 및 상기 제어부(100)의 제어프로그램을 저장하며, 상기 제어프로그램의 동작에 따른 데이터 및 각 기능에 따른 필요 데이터를 저장한다. 또한 상기 메모리(130)에는 본 발명을 실시함에 따른 각 이동통신 시스템들의 정보가 등록되고, 각 시스템들의 주파수 밴드 및 밴드에 따른 서비스 정보가 등록된다. 플립오픈감지부(150)는 플립형 단말기에 한해서 구비되는 장치로, 플립의 닫힘/열림 상태를 감지하며 감지 결과를 상기 제어부(100)로 전달하는 동작을 수행한다. RF부(110)는 송수신되는 무선전파를 소정 변화 및 해당 처리를 수행하는 장치로서, 휩(Whip)안테나(112) 및 마이크로스트립(Micro Stip)안테나(122)를 통해 송수신되는 무선전파를 변환 및 처리한다. 한편, 통상의 이동통신단말기는 휩안테나와 권선구조로 이루어진 헤리컬(Herical)안테나를 구비하여 사용하지만, 본 발명에 따른 이동통신단말기는 휩안테나(112)와 마이크로스트립(122)안테나를 적용하여 사용한다. 특히, 본 발명에서는 상기 휩안테나(112)는 모터구동부(140)의 제어하에 자동으로 신장 잠입되는 송신 전용 안테나로서 사용되며, 상기 마이크로스트립안테나(122)는 이동통신단말기 본체 상단 일측에 내장된 형태의 안테나로 수신전용 안테나로 사용된다. CDMA/PCS 주파수 검출부(120)는 상기 마이크로스트립안테나(122)를 통해 상대적으로 강한 수신감도를 가지고 수신된 무선신호의 주파수 대역이 CDMA 주파수 대역인지 혹은 PCS 주파수 대역인지를 검출한다. 상기 CDMA/PCS주파수 검출부(120)에서 검출된 대역의 주파수 신호에 따라 상기 제어부(100)는 어떠한 밴드의 통화 서비스를 수행할 것인지 여부를 결정하며, 이에 따라 상기 휩안테나(112)의 신장 길이가 결정된다. 참고로, 상기 도 1에 도시된 이동통신단말기의 구성에서는 CDMA/PCS 두 밴드를 검출하는 것으로 하여 설명하였지만, 그 외에도 이동통신단말기가 사용되는 무선서비스환경 및 실시자의 응용에 따라 GSM/DCS, AMPS/USPCS, GSM/DECT 등 시스템 서비스에서도 해당 밴드의 주파수를 검출할 수 있을 것이다. 또한, 필요에 의해 두 개의 밴드가 아니라 그 이상의 주파수 밴드를 지원하도록 하는 경우도 가능할 것이다. 모터구동부(140)는 상기 제어부(100)의 제어하에 소정 모터를 구동하여 상기 휩(112)안테나의 신장길이를 컨트롤 하며 통화 종료시 상시 휩안테나(112)를 자동으로 잠입시키는 동작을 수행한다.

아울러, 상기 마이크로스트립안테나(122)는 PCS 주파수 대역의 해당 전파 수신 특성을 가지도록 보다 넓은 간격을 가진 스트립라인들과 CDMA 주파수 대역의 해당 주파수 수신 특성을 가지도록 모다 좁은 간격을 가진 스트립라인들이 한 안테나상에 같이 구비된다. 따라서 본 발명에 따른 마이크로스트립안테나(122)는 한 개의 안테나를 통해 CDMA/PCS 두 시스템의 무선신호를 수신할 수 있는 특성을 가진다.

도 2는 본 발명에 따른 다중밴드 자동 안테나 장치의 일 실시 예로서 CDMA/PCS 듀얼밴드 자동 안테나 장치를 구비한 이동통신단말기에서 안테나 장치 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.

상기 도 2를 참조하면, 200단계의 대기 상태 수행중, 210단계에서는 구현된 플립이 열리는지 여부를 감지한다. 상기 210단계에서 플립이 열리는 것으로 판단되면, 이는 사용자가 통화를 수행하고자 하는 것의 의미가 됨으로, 220단계에서는 현재의 수신된 무선 신호의 주파수 환경이 CDMA 주파수 환경인지 혹은 PCS주파수 환경인지 여부를 결정한다. 즉, 미리 정해진 임의의 기준 수신감도를 참조하여 현재 상기 마이크로스트립안테나(122)를 통해 수신된 무선신호들에서 상기 기준 수신감도를 만족하는 방식의 대역을 가지는 주파수가 어떠한 방식의 서비스(CDMA 혹은 PCS) 인지를 판단하는 것이다. 그러나, 필요에 의해 사용자가 서비스 방식을 밀 수동으로 셋팅한 경우에 있어서는 셋팅된 서비스를 선택하는 동작이 수행될 것이다. 상기 220단계에서 CDMA 방식의 대역을 가지는 무선신호의 수신이 기준수신감도를 만족하는 경우로 판단되면, 상기 이동통신단말기는 CDMA모드로 셋팅되고, 221단계에서 상기 모터구동부(140) 동작을 이룬다. 그리고, 223단계에서 CDMA 밴드를 만족하는 길이로 상기 휩안테나(223)의 길이를 신장시킨다. 통상 CDMA가 PCS보다 두배이상 휩안테나의 길이를 필요로 하며 이는 이미 공지되어 있는 결과이다. 상기 223단계에서 CDMA 밴드를 만족하는 길이로 상기 휩안테나(112)의 길이가 신장되면, 230단계에서 통화 수행을 이루고, 240단계에서는 상기 플립의 닫힘 여부를 판단하고, 플립이 닫힌 경우에는 250단계에서 상기 모터구동부(140)을 구동하여 상기 신장된 휩안테나(112)를 잡입하도록 한다.

그리고, 상기 220단계에서 PCS 밴드에 따른 무선신호가 기준수신감도를 만족하는 경우, 혹은 사용자가 PCS 모드를 설정하여 셋팅한 경우에는 224단계에서 상기 휩안테나(112)를 PCS 밴드를 만족하는 길이로 상기 신장시킨다. 그리고 상기 230단계를 동일하게 수행한다.

한편, 상기 동작 설명에서는 미리 서비스 모드가 셋팅된 경우 혹은 수신된 무선신호의 수신감도를 통해 해당 모드를 선택하고 그에 다른 휩안테나의 신장 동작이 이루어지는 경우에 한해서 나타내었지만, 상기 이동통신단말기가 가입된 시스템이 상호 로밍되어 있는 경우에는, 해당 시스템의 기지국으로 핸드오프 될 때마다 상기 휩안테나(112)의 신장 길이는 변경되게 된다. 일 예로, CDMA 시스템 기지국을 통해 통화 수행이 이루어지던 중, PCS 시스템 기지국으로 핸드오프가 발생하게 되면 휩안테나의 길이는 반정도 자동으로 잠입되며, 다시 CDMA 시스템 기지국으로 핸드오프가 발생하면 상기 휩안테나의 길이는 다시 원 길이대로 북원 되도록 신장된다. 즉, 이동통신단말기가 위치한 지점의 기준 수신감도를 만족하도록 휩안테나의 길이는 변화되는 것이다

상기한 본 발명의 실시에 따른 다중밴드 자동 안테나 장치의 기구적 구성은 첨부된 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중밴드 자동 안테나 장치의 내부 사시도를 나타내며, 도 4는 다중밴드 자동 안테나 장치의 평면 사시도를 나타낸다.

상기 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시에 따른 다중밴드 자동 안테나 장치를 설명하면, 휩안테나(30)는 본체 하우징(34) 상단 일측에 장착된 안테나지지대(31)의 안테나 홀을 통해 신장 잠입이 이루어진다. 상기 휩안테나는 중간 상단 부분부터 하단까지 일정 홈이 연속적으로 패어 있게 된다. 상기 홈은 제어부의 제어하에 구동하는 모터(39)의 회전심에 설치된 톱니기어(38)에 맞물려 있게 되며, 상기 모터(39)의 회전운동에 따라 상기 톱니기어(38)가 회전하면서 상기 휩안테나(30)의 신장 잠입 동작을 이룬다. 또한, 상기 홈은 상기 휩안테나(30)가 최고로 신장된 경우 상기 모터(39)가 위치하는 부분의 휩안테나 부분에서부터 패이게 되며, 실제 홈은 휩안테나(30)를 도포한 절연피복에 패이게 된다. 상기 안테나지지대(310)는 본체 하우징 상단 일측면에 설치되며, 체결용부싱(32)을 통해 본체하우징에 고정 설치된다. 급전부(33)는 상기 이동통신단말기의 RF부와 도전되어 있으며, 또한 본체 하우징 상단 적소에 설치된 마이크로스트립안테나(40)와 도전된다. 그리고, 상기 급전부(33)는 상기 휩안테나(30)와 미세한 거리를 두고 있도록 하여 별도의 안테나 정합 회로 없이 커플링에 의한 효과로 상기 휩안테나(30)와 도전된다. 상기 마이크로스트립안테나(40)와 상기 휩안테나(30)는 동일한 급전부(33)를 사용하는 것이다. 본체 하우징내의 휩안테나(30) 잠입 공간에는 절연튜브(37)가 설치되어 상기 휩안테나(30)의 잠입 부분에 의한 안테나 방사를 차단한다. 상기 전연 튜부(37)를 설치하는 것은, CDMA 모드로 서비스가 이루어질 경우에는 상기 휩안테나(30)가 모두 외부로 신장되어 상관없지만, PCS 모드로 서비스가 이루어질 경우 상기 휩안테나(30)가 반정도의 길이만 외부로 신장됨으로 본체 내부에 남아 있는 휩안테나(30) 부분의 안테나 방사에 의해 PCS 모드가 재대로 수행되지 않는 문제를 해결하도록 함에 따른 것이다. 상기 휩안테나(30) 하단 적소에는 안테나 신장시 안테나가 외부로 빠지지 않도록 하는 스토퍼(35)가 설치된다. 상기 마이크로스트립안테나(40)는 본체 하우징 상단 내부로 인입되어 설치되며, 첨부된 도 4에 도시되었듯이 고주파수 신호를 수신하도록 넓은 간격의 스트립라인을 가지는 영역과 저주파수 신호를 수신하도록 좁은 간격의 스트립라인을 가지는 영역으로 구분되어 구현된다. 그리고 상기 마이크로스트립안테나(40)의 안테나 방사가 본체 내부로 발생하지 않도록 절연부(41)를 구비한다.

부가적으로 상기 휩안테나(30)가 잠입시에 잠입을 정확히 하여 상기 휩안테나(30)가 본체로부터 인출되는 것을 방지하도록, 상기 휩안테나(30)의 최하단에 인장코일스프링(46)을 고정하여 설치하고, 설치된 인장코일스프링(46)을 본체 내부 적소로 고정하여 지지되도록 한다. 그러면, 상기 인장코일스프링(46)의 인장력에 의해 잠입된 상태의 휩안테나(30)는 외부의 힘이 가해지더라도 모터(39)의 동작이 없으면 본체 외부로 신자오디거나 인출되지 않는 상태가 된다. 그리고 상기 인장코일스프링(46)과 스토퍼(35)사이에는 상기 휩안테나(30)와 상기 인장코일스프링(46) 사이에 커플링이 발생하지 않도록 별도의 절연체를 설치한다.

상기한 도면들을 참조한 본 발명의 상세한 설명에서는 별도로 설명되지 않았지만, 본 발명은 CDMA/PCS 시스템 뿐만 아니라 그 외 상호 다른 주파수대역을 가지는 시스템 간에도 실시가 가능함을 주지의 사실이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 안테나 장치는 듀얼밴드, 다중밴드인 GSM/DECT, GSM/DCS1800, AMPS 혹은 CDMA(824-894MHz)/PCS 시스템 상호간에 그 사용이 가능하고, 각 시스템에 해당하여 자동으로 안테나의 길이가 변경되어 사용자의 편리성을 증가시키는 이점을 가져다준다.

Claims

이동통신단말기의 다중밴드 안테나 장치에 있어서,

톱니기어에 회전력을 전달하는 모터와,

신장된 길이에 해당하는 주파수 신호를 송신하며, 상기 톱니기어의 회전에 따라 신장 잠입을 수행하는 휩안테나와,

적어도 한 종류 이상의 주파수 신호를 수신하는 마이크로스트립안테나와,

플립의 얼림/닫힘 여부를 감지하는 플립열림감지부와,

플립의 열림이 감지되면, 상기 마이크로스트립안테나로 수신되는 주파수 신호의 종류에 대응하여 미리 정해진 길이로 상기 휩안테나의 신장이 이루어지도록 상기 모터의 동작을 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.
제1항에 있어서,

상기 이동통신단말기로 송신 주파수 신호의 종류가 미리 셋팅된 경우, 플립의 열림이 감지되면, 상기 셋팅된 종류의 주파수 신호에 해당하여 미리 정해진 길이로 상기 휩안테나의 신장이 이루어지도록 상기 모터의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.
플립열림감지부와, 다중 주파수 신호를 수신하는 마이크로스트립안테나와, 신장된 길이에 따라 각기 다른 종류의 주파수 신호를 송신하는 휩안테나, 상기 휩안테나의 신장 잠입을 수행하는 모터를 구비한 이동통신단말기의 안테나 장치 구동 방법에 있어서,

플립열림을 감지하는 제1과정과,

상기 제1과정에서 플립열림이 감지되면, 일정 기준 수신감도에 해당하여 상기 마이크로스트립안테나로 수신되는 주파수 신호의 밴드 종류를 판단하는 제2과정과,

상기 제2과정에서 판단된 주파수 신호의 밴드에 해당하여 미리 설정된 길이로 상기 휩안테나를 신장하도록 상기 모터를 제어하는 제3과정과,

플립의 닫힘이 가지되면, 상기 신장된 휩안테나를 잠입하도록 상기 모터를 제어하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신단말기의 다중밴드 자동 안테나 장치 구동 방법.
이동통신단말기의 안테나 장치에 있어서,

적어도 한 밴드 이상의 주파수 신호 수신에 따른 스트립라인으로 이루어지며, 단말기 본체 하우징 상단 적소에 내장되는 마이크로 스트립 안테나와,

회전축에 톱니기어가 설치된 모터와

표면 절연 피복에 일정 홈이 패이며, 상기 패인 홈이 상기 톱니기어와 맞물려 상기 모터의 회전에 의해 신장 잠입이 이루어지는 휩안테나와,

본체 내부 메인보드 및 상기 마이크로스트립 안테나와 도통하고, 상기 휩안테나와 커플링을 이루는 급전부와,

절연물질로 이루어져 본체 하우징 내부 적소에 설치되어 잠입된 상기 휩안테나의 안테나 방사를 방지하는 절연튜브와,

상기 휩안테나의 지지를 이루는 안테나지지대를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.
제4항에 있어서, 상기 마이크로스트립안테나는,

상기 본체 하우징 접촉면으로 절연수단을 구비하고 있음을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.
제4항에 있어서,

상기 휩안테나의 인출을 방지하는 스토퍼 하단과 본체 하우징 적소에 양단이 고정되어 설치되는 인장코일스프링을 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.
제6항에 있어서,

상기 인장코일 스프링과 상기 스토퍼 사이에 커플링 방지를 이루는 절연체르 f더 구비하고 있음을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.
제4항에 있어서,

상기 급전부는, 상기 휩안테나와 커플링을 이루는 일정 미세 공간 거리로 분리되어 설치됨을 특징으로 하는 다중밴드 자동 안테나 장치.