KR100299026B1

KR100299026B1 - 신장가능한소형안테나

Info

Publication number: KR100299026B1
Application number: KR1019980037517A
Authority: KR
Inventors: 하동인; 김성중; 김동환; 케이 에스 크릴로브
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2001-09-22
Also published as: KR20000019425A; EP0986131A2; JP2000101317A; CN1251948A; EP0986131A3

Abstract

본 발명은 신장가능한 소형 안테나에 관한 것으로서, 개시된 안테나는 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 안테나와, 상기 안테나 하우징에서 수납가능한 로드 안테나로 구성되는 송수신기의 안테나 장치에 있어서, 본체 하우징의 상단에 설치되는 안테나 하우징; 상기 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 안테나; 및 상기 안테나 하우징에서 신장 또는 잠입되며, 신장상태에서 유효 안테나로 작동하는 휩 부분의 소정의 길이에 도전성 심선이 설치되고, 상기 도전성 심선의 하단에 연결되어 상기 헬리컬 안테나에서 신장 또는 잠입되는 금속성 파이프를 포함하는 로드 안테나로 구성되어 짐으로서, 신장상태에서는 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 신장방향으로 신장되며, 잠입상태에서는 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 수축방향으로 이동되는 구성이다.

Description

신장가능한 소형 안테나{THE EXTENDABLE SMALL ANTENNA}

본 발명은 휴대용 단말기의 안테나에 관한 것으로서, 특히 신장가능한 소형안테나(the extendable small antenna)에 관한 것이다.

통상적으로 셀룰라 폰(cellular phone)이나 피씨에스 폰(PCS phone)과 같은휴대용 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 설계되는 게 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 좋지 않은 단점이 있다. 더욱이, 토킹 포지션의 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 제5,479,178호는 휩 안테나와 헬리컬 안테나가 결합된 리트랙터블 안테나의 일례를 잘 보여준다.

미국특허번호 제5,479,178에 개시된 리트랙터블 안테나는 단말기가 수신 대기 상태에 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 수납공간이점점 좁아지고 있는 추세이다. 리트랙터블 안테나의 경우, 수납상태에서는 휩 안테나를 단말기 내부로 삽입시켜서 피딩점으로부터 디커플링시켜야 되는데, 수납공간이 부족한 경우, 디커플링을 제대로 시킬 수가 없게 된다. 이는 곧 안테나 설계에 제한요소로 작용을 하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 리트랙터블 안테나의 휩 부분이 전화기의 본체로 수납되는 과정에서 휩 부분이 2번 수납되도록 구성함으로서, 전화기의 본체의 길이보다 더 긴 휩 안테나의 수납사용을 가능하게 하는 신장가능한 소형 안테나를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 안테나와, 상기 안테나 하우징에서 수납가능한 로드 안테나로 구성되는 송수신기의 안테나 장치에 있어서,

본체 하우징의 상단에 설치되는 안테나 하우징;

상기 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 안테나; 및

상기 안테나 하우징에서 신장 또는 잠입되며, 신장상태에서 유효 안테나로 작동하는 휩 부분의 소정의 길이에 도전성 심선이 설치되고, 상기 도전성 심선의 하단에 연결되어 상기 헬리컬 안테나에서 신장 또는 잠입되는 금속성 파이프를 포함하는 로드 안테나로 구성되어 짐으로서, 신장상태에서는 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 신장방향으로 신장되며, 잠입상태에서는 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 수축방향으로 이동되는 구성이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수납상태의 안테나를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 신장상태의 안테나를 나타내는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:헬리컬 안테나 20:휩 안테나

30:금속성 파이프 40:금속성 고정부

300:본체 하우징

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 수납상태의 안테나를 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 신장상태의 안테나를 나타내는 단면도이다. 상기 도면을 참조하면, 본 발명의 신장 가능한 소형 안테나는 휩 부분(210)이 전화기의 본체 하우징(300)으로 수납되는 과정에서, 휩 부분(210)이 2번 수납되도록 구성함으로서, 전화기의 본체 길이보다 긴 휩 부분(210)의 수납을 가능하게 한다.

따라서, 비록 대기상태 시, 휩 부분(210)을 내부에 수용하는 단말기 본체의 길이는 작지만, 이 길이보다 더 긴 휩 부분(210)을 사용하는 것이 가능해진다. 이것은 단말기의 소형화추세에도 불구하고 안테나를 다지인을 할 때, 단말기 본체의 길이에 그다지 큰 제약을 받지 않고 설계가 가능하게 된다.

이로써 단말기가 수신 대기 상태에 있는 경우는 헬리컬 안테나(10)만이 밖으로 돌출되어 있어 휴대폰의 소형화에 부응할 수 있고, 통화상태에서는 2단 수납 동작을 갖는 휩 안테나(20)를 사용하면 소형 단말기에 의해 제한된 휩 안테나(20)의 물리적인 길이를 보다 길게 이용할 수 있게 된다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 신장가능한 소형 안테나는 안테나 수납상태에서 유효 안테나로 동작하는 헬리컬 안테나 부분(10)과, 안테나가 신장된 상태에서 유효 안테나로 동작하는 휩 안테나 부분(20)과, 안테나 수납상태에서 휩 안테나의 길이를 수축시킬 수 있도록 하는 금속성 파이프(30)와, 상기 휩 안테나의 도전성 심선(201) 단에 연결되어 내부의 도전성 심선의 신장을 지지해주는 스토퍼(220)와, 상기 휩 안테나(20)의 금속성 파이프(30)의 단에 장착되어 금속성 파이프의 신장을 지지해주는 스토퍼(301)와, 상기 헬리컬 안테나(10)와 휩 안테나(20)의 급전부 역할을 하면서 상기 휩 안테나(20)의 수납통로가 되는 금속 고정부(40)로 구성된다. 이때, 상기 금속 고정부(40)는 고정용 부싱(50)에 의해 본체 하우징(300)에 장착되는 구성을 갖는다.

참고로, 도면에서 도시된 L1은 안테나가 신장상태에 있는 경우, 절열물(202)을 포함하는 전체 휩 안테나 부분(20)의 길이를 의미한다. L2는 전체 절연물 중에 도전성 심선(201)이 없는 절연물(202)만 나타내는 길이를 의미한다. L3은 안테나가 신장상태에 있는 경우, 휩 부분(210)의 도전성 길이를 의미한다. L4는 고정부(40)를 포함하는 헬리컬 안테나(10)의 물리적 길이를 의미한다. L5는 상기 휩 안테나(20)가 단말기 본체 하우징(300)에 수납상태에 있는 경우 휩 부분(210) 자체의 수축길이를 의미한다. L6은 안테나가 수납상태에 있는 경우 휩 부분(210)의 도전성 길이를 의미한다.

본 발명은 리트랙터블 안테나로서, 헬리컬 안테나 부분(10)과, 휩 안테나 부분(20)으로 구분할 수 있다. 상기 헬리컬 안테나 부분(10)은 안테나 고정부(40)에 연결되어 항상 외부로 돌출되어 안테나 하우징(310)에 보호되며, 단말기가 통화 대기 상태에 있는 경우, 독립적인 안테나로 동작한다.

한편, 휩 안테나(20)는 통화대기상태에서는 단말기 본체 하우징(300)속에 수납, 수축되어 되어 있다가 통화상태에서 본체 밖으로 신장된다. 이러한 신장된 휩 안테나(20)의 길이는 헬리컬 안테나(10)의 길이보다 훨씬 길어서 통화상태에서 유효 안테나로 동작하며, 이와 같은 유효 안테나 길이의 증가는 토킹(talking)상태에서 안테나 특성의 저하를 줄일 수 있다. 이하에서는 본 발명의 안테나장치의 동작에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 휩 부분이 단말기 본체 내부로 잠입되어 있는 경우를 나타낸다. 이러한 상태에서는 휩 부분(210)의 내부 도전성 심선(201)이 단말기 하우징(300)내부로 완전히 삽입되고, 휩 안테나(20)의 윗 부분에 위치하고 있는 절연물(202)가 안테나 고정부40에 위치하면서 휩 안테나(20)는 안테나 고정부(40)로부터 완전히 디커플링(decoupling)되고, 안테나장치는 헬리컬 안테나(10)만이 단독으로 동작하게 된다.

본 발명은 기본적으로 휩 부분(210)의 길이가 단말기 본체보다 크다는 점을 가정으로 한다. 따라서, 본체보다 긴 휩 부분(210) 자체가 아무런 변화 없이 단말기 내부로 수납, 격리되는 것은 불가능하다. 본 발명은 휩 부분(210)이 내부로 수납되는 과정에서 휩 부분(210)이 수축되도록 하였다. 상기 휩 부분(210)을 단말기 내부로 넣게 되면, 휩 부분의 단 즉, 금속성 파이프(30)가 먼저 단말기 하우징(300)의 끝에 닿게된다. 이때, 상기 휩 안테나의 도전성 심선(201)이 금속성 파이프(30)의 안쪽으로 밀려 들어 간다. 이렇게 해서 결국 휩 부분의 스토퍼(220)는 단말기 하우징(300) 끝에 닿을 때까지 금속 파이프 안쪽으로 삽입되게 된다. 여기서 금속성 파이프(30)의 응용에 따라서 여러 가지 형태가 가능하다.

상기 금속성 파이프(30)는 탄력이 좋은 스프링을 촘촘하게 감은 코일 형태의 금속 튜브일 수도 있고, 혹은 탄력이 좋은 금속관의 형태도 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 수납과정에서 휩 부분(210)의 수축을 거치는 본 발명의 안테나는 휩 안테나(20)가 단말기 하우징(300) 밖으로 신장되는 과정에서도 휩 안테나 자체길이의 신장과정을 수반하게 된다. 따라서, 본 발명의 안테나의 신장과정은 안테나 자체의 길이신장과 안테나 단말기 밖으로 신장되는 것, 두 가지로 나누어서 생각할 수 있다.

먼저, 안테나 길이의 신장은 금속성 파이프(30)내에 수납되어 있었던 휩 안테나(20)의 도전성 심선(201)이 금속성 파이프(30) 밖으로 신장되는 것을 나타낸다. 이때, 상기 신장된 도전성 심선(201)은 단에 위치한 스토퍼(220)에 의해서 금속성 파이프(30)와의 연결상태를 유지한다. 상기 휩 안테나(20)가 단말기 하우징(300) 밖으로 신장되는 것은 수납 상태 시, 단말기 하우징(300) 안쪽에 위치해있던 상기 휩 안테나(20)가 단말기 하우징(300) 외부로 돌출되는 것으로, 이러한 경우 상기 휩 안테나(20) 역시 헬리컬 안테나(10)와 함께 안테나 고정부(40)에 연결된다.

그러나, 상기 헬리컬 안테나(10)가 상기 휩 안테나(20)에 의해 물리적인 길이가 상대적으로 짧고, 헬리컬 부분(11)이 휩 안테나(20)에 밀착되어 있기 때문에 전기적인 관점에서 보면, 상기 헬리컬 안테나(10)는 무시한 채, 상기 휩 안테나(20)만 존재한다고 할 수 있다. 상기 휩 안테나(20)의 외부로의 신장은 금속성 파이프(30)의 스토퍼(301)에 의해 지지된다.

결과적으로, 본 발명은 기본적으로 리트랙터블 안테나로 헬리컬 안테나 부분(10)과, 휩 안테나 부분(20)으로 구분할 수 있다. 헬리컬 안테나(10)는 안테나 고정부(40)에 연결되어 항상 외부에 돌출되어 있으며, 단말기가 통화대기상태에 있는 경우 독립적인 안테나로 동작한다. 상기 휩 안테나 부분(20)은 통화대기상태에서는 단말기 본체속에 수납, 수축되어 있다가 통화상태에서 본체 하우징(300) 밖으로 신장된다. 이러한 신장된 휩 안테나(20)의 길이는 헬리컬 안테나(10)의 길이보다 훨씬 길어서 통화상태에서 유효 안테나로 동작하며, 이와 같은 유효 안테나 길이의 증가는 토킹 상태에서 안테나 특성의 저하를 줄일 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명할 것이다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 안테나의 휩 부분이 단말기 본체 하우징으로 수납되는 과정에서 휩 부분이 2번 수납되도록 구성함으로서, 단말기 본체의 길이보다 더 긴 휩 부분의 수납을 가능하게 함으로서, 본체의 소형화에 유리하다. 비록, 통화대기상태 시 휩 부분을 내부에 수용하는 단말기 본체의 길이는 작지만, 이 길이보다 더 긴 휩 부분을 사용할 수 있는 구성이다. 따라서 안테나를 디자인할 때, 단말기 본체의 길이에 그다지 큰 제약을 받지 않고 설계가 가능하다. 결과적으로, 통화대기상태일 경우, 헬리컬 안테나만이 밖으로 돌출되어 있어 휴대폰의 소형화에 유리하고, 통화상태일 경우, 2단 수납동작을 갖는 휩 안테나를 사용함으로서, 소형 단말기에 제한된 휩 안테나의 물리적인 길이를 보다 길게 이용할 수 있다.

Claims

안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 안테나와, 상기 안테나 하우징에서 수납가능한 로드 안테나로 구성되는 송수신기의 안테나 장치에 있어서,

본체 하우징의 상단에 설치되는 안테나 하우징;

상기 안테나 하우징에 내장되는 헬리컬 안테나; 및

상기 안테나 하우징에서 신장 또는 잠입되며, 신장상태에서 유효 안테나로 작동하는 휩 부분의 소정의 길이에 도전성 심선이 설치되고, 상기 도전성 심선의 하단에 연결되어 상기 헬리컬 안테나에서 신장 또는 잠입되는 금속성 파이프를 포함하는 로드 안테나로 구성되어 짐으로서, 신장상태에서는 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 신장방향으로 신장되며, 잠입상태에서는 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 수축방향으로 이동되는 구성임을 특징으로 하는 신장가능한 소형 안테나.
제1항에 있어서,

상기 금속성 파이프가 촘촘히 감긴 스프링형태의 금속성 튜브 또는 탄성을 가진 파이프임을 특징으로 하는 신장가능한 소형 안테나.
제1항에 있어서,

상기 휩 안테나가 신장상태인 경우, 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프내에서 신장방향으로 신장되어 있을 수 있도록 상기 도전성 심선의 하단에 스토퍼를 가지는 구성임을 특징으로 하는 신장가능한 소형 안테나.
제1항에 있어서,

상기 휩 안테나가 신장상태인 경우, 상기 도전성 심선이 상기 금속성 파이프 내에서 신장방향으로 신장되어 있을 수 있도록 상기 금속성 파이프의 하단에 스토퍼를 가지는 구성임을 특징으로 하는 신장가능한 소형 안테나.