KR100299299B1 - 휴대 통신장비용 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 안테나 장치는 무선신호를 송수신하는 휴대통신장비용 안테나 장치에 관한 것이다.

상기 안테나 장치는 반파장 안테나의 특성을 가진 나선형 안테나(6)와, 반파장 안테나(1) 및 임피던스 변환기(8)로 이루어져 있다. 상기 나선형 안테나(6)와, 반파장 안테나(1) 및 임피던스 변환기(8)는 상호 결합 가능하므로, 두 개의 상이한 작용의 안테나 기능을 형성하기 위하여, 상기 나선형 안테나가 단독으로 임피던스 변환기(8)에 결합되거나, 나선형 안테나(6)와 반파장 안테나(1)가 임피던스 변환기(8)에 병렬로 결합되기도 한다.

Description

휴대 통신장비용 안테나 장치

이동전화기용 안테나는 주로 두 개의 메인 그룹 즉 1/4파장 안테나 및 반파장(2/1 파장) 안테나로 나눌 수 있으며, 어떤 유형의 것들은 상기 그룹들 사이 또는 상기 그룹의 밖에 위치할 수 있다.

1/4파장 안테나의 특성을 설명하면 다음과 같다.

1) 전파 방사가 유효한 방사부(actively radiating portion)의 길이는 1파장의 1/4이다. (900㎒ 대역에서 방사부의 길이는 약 8㎝이다.)

2) 급전 접속 임피던스(feeding connnection impedance)가 낮기 때문에 임피던스를 변환하지 않고 50옴(Ohm)의 전화기에 직접 접속하는 것이 가능하다.

3) 안테나의 길이가 짧아서 900㎒의 전화기에서는 사용자에게 방해가 된다고 여겨지지 않는다.

4) 안테나 기능이 접지판(ground plance)에 의존한다.

반파장 안테나의 특성을 설명하면 다음과 같다.

1) 방사가 유효한 방사부의 길이는 1파장의 절반이다.(900㎒ 대역에서 방사부의 길이는 약 16㎝이다.)

2) 급전 접속 임피던스가 높기 때문에 50옴(Ohm)의 전화기에 접속시에 임피던스를 변환하여야 한다.

3) 커넥터를 포함하는 안테나의 총 길이가 18-20㎝이므로 소형 전화기에 적합하지 않다.

4) 안테나 기능이 접지판의 영향을 받지 않고 독립적이다.

후술하는 본 명세서 및 특허청구범위에 있어서 "반파장 안테나" 및 "1/4 파장 안테나"라는 용어는 실질적으로 상기의 특성을 가지는 안테나를 각각 의미하는 것으로 한다.

접지판에 그 성능을 의존하는 1/4파장 안테나를 사용하는 경우에, 휴대용 전화기에 사용할 수 있는 접지판은 대개의 경우 안테나의 급전점(feeding point)에서 반경방향의 1파장보다 작다는 단점이 있다. 그 결과, 접지판이 공명하므로, 최적 성능을 위해서는 접지판을 동조시켜야만 한다. 더구나 접지판의 특성은(따라서 안테나의 성능도) 전화기가 자유로운 상태로 놓이는지의 여부, 전화기(접지판)를 손으로 잡았는지 여부, 사용자가 땀을 흘리는지 여부 및 전화기가 귀로 이동되는 지 여부 등에 의해서 변화한다.

휴대용 전화기에 1/4파장 안테나를 사용하는 것은 실제로 안테나 길리가 짧다는 점이 또 다른 단점이다. 안테나의 길이가 짧은 것은 통화중에 사용자의 머리에 의해서 실질적으로 가려지는 영역에서 안테나가 강하게 차단되는 것을 야기한다.

상술한 단점에도 불구하고 휴대용 전화기에서 사용되는 대부분의 안테나는 1/4파장 안테나이다. 왜냐하면, 손에 들 수 있는 전화기 또는 포켓용 전화기로 사용되는 전화기에서는 작은 안테나가 요구되기 때문이다. 최근에는 연신가능한 반파장 안테나를 구비한 형식의 휴대 전화기가 등장하고 있다. 이러한 방안은 안테나가 후퇴된 위치에서는 적은 장소를 차지하므로 선택가능한 해결방안이다. 그러나, 안테나가 후퇴한 위치에서는 안테나의 성능이 좋지 않아서 걸려오는 전화를 수신하기가 어려운 경우도 있다고 하는 문제점이 있다.

다른 공지의 이동전화기에서는 수신용 안테나로서 1/4파장 형식의 상당히 소형의 나선형 안테나(helical antenna)와 통화중에 연신하여 사용하는 반파장 안테나를 조합한 것을 채용하고 있다. 그러나, 이와 같은 구성은 나선형 안테나의 성능이 접지판 특성에 의존한다는 점에서 만족스럽지 못하며, 또한 어느 순간에 두 개의 안테나중의 하나만이 접속되므로 나선형 안테나와 반파장 안테나 사이에서 절환하는 것이 복잡하다는 점에서 만족스럽지 못하다. 또한 나선형 안테나는 예를 들어 로드 안테나보다 낮은 효율을 가지게 된다.

본 발명은 휴대용 통신장비 특히 휴대 전화용 안테나 장치에 관한 것이다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 안테나 장치의 실시예를 도시한 도면이다.

도2는 도1의 안테나 장치의 개개의 구성 부품을 도시한 도면이다.

도3a는 도1의 안테나 장치의 절환장치의 예를 상세히 도시한 도면이다.

도3b 및 도3c는 도1의 안테나 장치의 임피던스 변환기의 예를 상세히 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 안테나 장치는 위와 같은 모든 결점을 해소할 수 있다.

본 발명에 따른 새로운 휴대 통신장비용 안테나 장치는 휴대 통신장비의 본체의 외측에 설치된 반파장형 나선형 안테나, 연신가능한 반파장 안테나 및 임피던스 변환기를 조합하여 사용한다. 따라서 안테나 기능을 위한 접지판을 필요로 하지 않는다. 또한, 반파장 안테나의 충분한 길이에 의해 사용자의 머리에 의한 안테나 특성의 방해라는 문제점도 실질적으로 감소한다. 게다가, 나선형 안테나와 반파장 안테나는 같은 임피던스 변환기를 사용할 수 있으므로 아주 간단한 절환을 얻을 수 있다. 임피던스의 차이 때문에 반파장 안테나는 사용할 때 나선형 안테나와 병렬로 접속될 수 있다. 본 발명에서는 이런 가능성이 이용되어 매우 간단한 절환장치만이 필요하다. 상기 절환장치는 안테나의 신장 및 후퇴에 의해서 동작된다.

후퇴위치에서는(도 3a 참조) 반파장 안테나는 임피던스 변환기에 도전적으로도 용량적으로도 접속되지 않는다. 이 위치에 있어서는 안테나 기능은 임피던스 변환기와 항상 접속되어 있는 나선형 안테나만으로 달성된다. 후퇴 위치에서 접속이 가능한 경우에도 안테나의 하단부는 상단부로 고 임피던스로 변환되므로 영향이 최소화된다.

연신 위치에서는 나선형 안테나와 반파장 안테나는 임피던스 변환기에 서로 병렬로 접속된다. 이 위치에서는 반파장 안테나의 임피던스는 나선형 안테나의 임피던스에 비해 작아서, 이 위치에서의 안테나의 성능은 실질적으로 반파장 안테나의 성능과 같아진다.

따라서, 상술한 본 발명에 따른 장치에서는 휴대용 전화기로서의 안테나의 크기, 통화시의 안테나 성능 및 반파장 안테나가 후퇴위치에 있을 때의 전화기의 수신 성능 등의 요구조건을 만족시킬 수 있다.

도 1, 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바람직한 실시예에 따른 안테나 장치는 세가지의 주요 구성부재로 이루어진다.

그 중 제1의 구성부재는 반파장 안테나(로드 안테나)(1)이며, 상기 반파장 안테나의 하단부(2)는 도전적 결합(conductive coupling, galvanical coupling)을 촉진시키기 위해 노출되며, 그 이외의 부분에는 절연 케이스(3)가 마련돼 있고, 상단부는 절연물질로 만들어지는 상부부재(4)에 연결된다. 반파장 안테나(1)와 상부부재(4)는 함께 안테나 로드를 형성하며, 상기 안테나 로드의 절연된 상부에는 노브(5)가 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 안테나 로드는 상측의 절연부와, 상기 절연부에 이어지고 무선 신호를 송수신하기 위한 상측의 도전성부로 이루어진다.

제2의 구성부재는 반파장형의 나선형 안테나(6)이며, 상기 나선형 안테나는 보호 절연재로 이루어지는 케이싱(7)내에 성형되고, 그의 하단부에는 도전성재료로 된 체결 슬리브(12)를 가진다. 슬리브(12)는 기계적 그리고 도전적으로 나선형 안테나(6)의 하부에 접속돼 있으며, 또한 탄성 접촉부(13)를 포함한다. 안테나 로드(1)는 나선형 안테나(6), 케이싱(7), 슬리브(12) 및 접촉부(13)를 통하여 이동가능하도록 배치된다. 위에서 설명한 각 부품들은 실질적으로 안테나 로드(1)의 중심축에 대하여 대칭으로 배치되어 있다.

제3의 구성부재는 임피던스 변환기(8)이며, 상기 임피던스 변환기는 예를 들어 회로기판(11)에 설치된 유도성 부품(9)으로 이루어지고, 그의 임피던스는 상황에 따라서 조절된다. 임피던스 변환기(8)는 전화기의 송수신 회로에 접속되는 동축 케이블(14)를 구비하며, 또한 접속부(10)를 거쳐 슬리브(12)에 도전적으로 접속되어 있다. 슬리브(12)는 휴대용 전화기와 안테나 장치의 접속장치이다. 보호 절연관(16)을 슬리브(12)의 하측에 설치하는 것일 바람직하며, 안테나 로드가 슬리브(12)를 통하여 후퇴하는 때에는 상기 보호 절연관(16)의 내부로 안테나 로드가 이동한다.

한편, 상기 안테나 로드는 망원경 방식의 신축자재방식(telescopic structure)으로 구성될 수 있다.

이동전화기에서는 통화를 하고 있지 않는 경우에도 송신 및 수신은 행해지고 있다. 이러한 경우에는 안테나 로드가 완전히 후퇴위치에 있으며, 따라서 안테나 로드의 상부 즉 비도전성 부분 즉 절연부가 나선형 안테나의 내측에 위치해 있다. 결국, 반파장 안테나가 도전적으로 그리고 실질적으로 용량적으로도 나선형 안테나(6)로부터 분리된 상태로 있으므로 상기 나선형 안테나에 의하여 전체 안테나 성능을 얻게 된다.

통화중 또는 그밖에 고감도의 안테나 성능을 필요로 하는 경우, 반파장 안테나는 연신되어, 상기 반파장 안테나의 하단부분 즉 도전성부는 접촉부(13)를 통하여 나선형 안테나(6)와 임피던스 변환기(8)에 병렬로 도전적으로 접속된다. 이 경우에는 반파장 안테나(1)의 임피던스는 나선형 안테나(6)의 임피던스에 비해 낮으므로 안테나 기능을 실질적으로 반파장 안테나와 동일하다.

따라서, 상술한 바와 같이 반파장 안테나(1)의 접속 및 분리는 안테나 로드(1)의 연신 및 후퇴에 의해서 각각 이루어진다. 안테나 로드의 연신은 접촉부(13) 및 슬리브(12)에 의하여 정지되는 반파장 안테나의 하부(2)에 의해서 제한된다. 또한, 접촉부(13)는 안테나 로드를 연신 위치에서 기계적으로 고정하는 역할도 하고 있으며, 반면에, 안테나 로드의 후퇴는 예를 들어 노브(5) 또는 절연관(16)의 저부에 의해서 제한된다.

Claims (3)

1. 휴대용 통신장비의 몸체에 설치되며, 실질적으로 반파장 안테나의 특성을 가지는 나선형 안테나와;

   상측의 절연부와 상기 절연부에 이어지며 전파 방사를 위한 하측의 도전성부를 포함하여 구성되며, 상기 나선형 안테나를 통하여 신장위치 및 후퇴위치 사이에서 세로방향으로 이동하도록 설치되고, 실질적으로 반파장 안테나의 특성을 가지는 안테나 로드와;

   상기 나선형 안테나와 상기 휴대용 통신장비의 무선신호 송구신회로 사이에 연결되는 임피던스 변환기; 및

   상기 안테나 로드의 도전성부의 하부와, 상기 나선형 안테나 및 상기 임피던스 변환기에 접속되는 슬리브와, 상기 도전성부의 하부와 상기 슬리브를 상호 접속시키는 접촉부를 포함하여 구성되어, 상기 안테나 로드가 세로방향으로 신장위치 및 후퇴위치 사이에서 운동함으로써 상기 나선형 안테나를 상기 임피던스 변환기에 항상 접속시키는 반면에 상기 안테나 로드의 전도성부를 상기 임피던스 변환기에 선택적으로 접속 또는 분리시키는 변환 장치를 포함하여 구성되며,

   상기 안테나 로드가 후퇴위치에 있을 때에는 상기 안테나 로드의 절연부가 상기 나선형 안테나의 내부에 위치되어 상기 안테나 로드의 도전성부는 상기 나선형 안테나 및 상기 임피던스 변환기와 도전적으로도 실질적으로 용량적으로도 분리되며, 상기 안테나 로드가 신장위치에 있을 때에는 상기 안테나 로드의 도전성부가 상기 나선형 안테나의 내부에 위치되어 상기 안테나 로드의 도전성부 및 상기 나선형 안테나는 상기 임피던스 변환기와 도전적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 휴대장치용 안테나 장치.
2. 제2항에 있어서,

   상기 접촉부는 탄성재질로 구성되어, 상기 접촉부는 상기 안테나 로드의 신장위치에서 상기 안테나 로드를 고정하는 기계적 고정기구로 작용하는 것을 특징으로 하는 휴대장치용 안테나 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 안테나 로드는 신축자재방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대장치용 안테나 장치.