KR100346990B1

KR100346990B1 - 휴대무선기의안테나장치

Info

Publication number: KR100346990B1
Application number: KR1019980041265A
Authority: KR
Inventors: 노부야 하라노
Original assignee: 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2002-09-18
Also published as: CN1114966C; CN1213191A; US6040804A; JP3037226B2; KR19990030323A; JPH11112222A

Abstract

유전체를 사이에 두고 도체판에 대해 대향 배치되어 있는 금속 커버(metal covering)를 갖는 전지를 포함하는 휴대 무선기의 안테나 장치가 개시된다.

Description

휴대 무선기의 안테나 장치{ANTENNA UNIT FOR PORTABLE RADIO UNIT}

본 발명은 휴대 무선기의 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 소형화된 휴대 무선기의 안테나 장치에 관한 것이다.

최근, 이동 단말 장치의 고기능화 및 소형화에 대한 기술은 눈부실만한 진보를 이룩하였다. 그러나, 이동 단말 장치의 주요 구성 요소인 안테나 장치의 성능을 향상시키는 것과 이를 소형화하는 것은 다른 회로 기술 또는 장치 기술에 비하여 어렵다. 이는 전체 이동 단말 장치의 소형화를 추진하는 데에 있어서 문제가 된다. 현재 이동 단말 장치 중에서 가장 작은 이동 단말 장치로는 인체에 부착하고 다니는 것으로서 호출기가 가장 빈번하게 사용된다. 따라서, 인체에 부착하였을 때에도 고이득을 얻을 수 있는 안테나가 요구된다. 이러한 이유로, 많은 호출기들은 인체에 부착하였을 때에도 안테나 이득이 열화되지 않는 자계형(magnetic-field type) 안테나들 중의 하나인 루프(loop) 안테나를 사용한다.

그러나, 루프 안테나의 이득은 루프의 개구 면적에 비례하여 변화하기 때문에, 호출기의 소형화의 요구가 있는 경우에, 큰 호출기의 이득과 동등한 이득을 확보하기 위해 필요한 루프 개구 면적을 얻는 것이 어렵다. 또한, 호출기의 소형화로 인해, 루프 안테나와 다른 부품들 간의 거리가 짧아진다. 따라서, 루프 안테나의 안테나 이득이 인접한 금속 부품에 의해 영향을 받기 쉽기 때문에 종종 열화된다는 또 다른 문제가 있다.

"Built-in Antenna for Radio Unit"이라는 명칭의 일본 특허 출원 제 7-3211688(1995) 호 공보 및 "Antenna for Miniature Radio Unit"이라는 명칭의 일본 특허 출원 제61-123303(1986) 호 공보는 이동 단말 장치인 휴대 무선기의 안테나 장치의 소형화를 위해 전지 수용부(cell-encasing part) 또는 전지 자체를 활용하는 기술을 개시하고 있다. 전자는 전지 수용부의 전지 부착 부품의 일부를 루프 안테나로서 활용하는 발명이다. 한편, 후자는 휴대 무선기의 무선부의 차폐 케이스(shielding case)를 접지판(earth plate)으로 하고 무선부로부터 차폐되는 전지 수용부 내의 전원 공급용의 전지를 안테나 소자로서 활용하는 발명이다.

상술한 안테나들은 전지 수용부의 스페이스를 이용하여 안테나의 소형화를 도모한다. 그러나, 최근의 이동 단말 장치 또는 휴대 무선기에는 소형화 및 고성능화의 요구가 높아지고, 상술한 기술로는 이에 대응할 수 없는 상태이다.

따라서, 본 발명의 목적은 다양한 휴대 무선기에 활용될 수 있는 소형화 및 고성능을 갖춘 휴대 무선기의 안테나 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 휴대 무선기의 안테나 장치는 유전체를 사이에 두고 도체판에 대해 대향 배치되어 있는 금속 커버를 갖는 전지를 포함한다.

예를 들면, 휴대 무선기의 안테나 장치는 유전체를 사이에 두고 도체판 (통상, 금속판임)에 대해 대향 배치되어 있는 원통형 금속 커버를 갖는 전지를 포함한다. 이러한 안테나 장치는 플라스틱 케이스를 이용하여 경량화되고, 더욱더 소형화된 휴대 무선기에 사용될 수 있다. 전지 수용부(전지 케이스)는 통상적으로는 케이스 부근에 배치된 도체판과 유전체로 구성된다. 휴대 무선기에 전원을 공급하는 전지는 유전체와 접촉하는 상태에 있다. 전지를 상술한 배치로 하여, 도체판 및 전지가 안테나 소자 (방사 소자)로서 동작한다.

즉, 이 휴대 무선기에서는, 안테나를 전지 수용부에 전지와 동시에 수용함으로써 안테나의 실장 부분을 생략 (절약)할 수 있다. 따라서, 장치의 소형화를 크게 달성할 수 있다. 또한, 유전체는 유전율에 따라 동작 주파수 (공진 주파수)를 변화 및 조정시키는 효과가 있다. 도체판과 전지 사이에 유전체를 배치함에 따른 동작 주파수의 저하는 안테나 장치의 소형화를 향상시킨다.

도 1a는 본 발명에 따른 제1의 양호한 실시예의 휴대 무선기의 안테나 장치를 도시하는 분해 사시도.

도 1b는 도 1a의 라인 A1-A2를 따라 절취한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 제2의 양호한 실시예의 휴대 무선기의 안테나 장치를 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 제3의 양호한 실시예의 휴대 무선기의 안테나 장치를 도시하는 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 제4의 양호한 실시예의 휴대 무선기의 안테나 장치를 도시하는 단면도.

도 5a는 본 발명에 따른 제5의 양호한 실시예의 휴대 무선기의 안테나 장치를 도시하는 분해 사시도.

도 5b는 도 5a의 라인 B1-B2를 따라 절취한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 휴대 무선기의 안테나 장치의 점유 체적에 대한 안테나 이득 대역폭을 도시하는 다이어그램.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 케이스

2 : 전지

3 : 유전체

4 : 전극 단자

5 : 금속판

6 : 금속 스트립

7 : 프린트 배선판

9 : 금속 포일

11, 12 : 접속 단자

다음으로, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하겠다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 제1 실시예를 도시하는 구조도이다. 도 1a는 분해 사시도이고, 도 1b는 전지(2)가 수용되어 있는 상태의 도 1a의 라인 A1-A2를 따라 절취한 단면도이다. 한편, 도 1a 및 도 1b에서는, 전지(2)를 보호하기 위해 케이스(1)에 부착되는 전지 리드(cell lid)를 제거하고 있다.

도 1a 및 도 1b의 실시예에 따른 휴대 무선기로서 호출기를 사용한다. 이는 제2 실시예 및 다른 실시예에도 또한 적용된다. 케이스(1)는 무선부를 포함하는 본체 회로를 수용하는 본체 수용부와, 건전지 ("dry element battery", 이하에서는 단순히 "전지"라고 부름)를 수용하는 전지 수용부를 분리시키고, 이들 회로들을 수용한다. 전지(2)는 외형이 거의 원통형이고, + 전극을 절연시키도록 형성된 금속 커버로 덮여진다. 한편, 전지(2)로서, 사각형 칼럼 모양의 전지를 또한 사용할 수 있다. 전지 수용부의 케이스(1)에 연하는 저면, 및 전지 수용부의 파티션 보드(partition board) 방향의 일부 (측벽)에는 전지(2)와 거의 동일한 길이를 갖는 도체판인 금속판(5)을 부착하고 있다. 금속판(5)의 저면부 상에는 전지(2)를 지지하는 유전체(3)를 배치하고 있다. 즉, 금속 커버를 갖는 전지(2)는 유전체(3)를 사이에 두고 도체판인 금속판(5)에 대해 대향 배치되어 있다. 한편, 유전체(3)는 유전체 효과를 가능한 한 많이 발현시키기 위해, 전지(2)와의 사이에 스페이스를 가능한 한 좁게한 형상으로 가공한다. 이러한 구성에서는, 전지(2)가 원통형이기 때문에 유전체(3)가 전지(2)와 접촉하는 부분도 오목 아크(concave arc)의 형상을 갖도록 가공한다.

전지(2)의 일단면 부근의 케이스(1)에 가장 가까운 부분(전지 수용부의 측면)에는 도체인 전극 단자(4)가 케이스(1)의 일부로서 형성되어 있다. 전지(2)의 외부 튜브(금속 커버)는 통상 페인트 코트와 같은 얇은 절연물(유전체)로 덮여지고, 전지(2)의 금속 커버는 전극 단자(4)와 용량성 리액턴스에 의해 고주파 결합된다. 금속판(5)과 전극 단자(4)는 무선부와 안테나 장치와의 접속 인터페이스를 구성한다.

도 1a 및 도 1b의 구성에서, 금속판(5)과 전극 단자(4)에 접속된 전지(2)의 원통형 부분 (금속 커버 부분)이 공진 회로를 구성하고, 이 회로는 공진 주파수에서 안테나로서 동작한다. 안테나의 공진 주파수는 유전체(3)의 유전율, 금속판(5)과 전지(2) 사이의 클리어런스(clearance), 즉, 유전체(3)의 두께에 의해 변화한다. 예를 들면, 유전체(3)의 유전율을 높게하면, 공진 주파수는 저하하고, 이에 따라 동일 주파수에서 안테나 장치를 소형화할 수 있다. 한편, 이러한 구성에 따르면, 공진 주파수는 부근의 금속의 영향을 받기가 어렵다. 따라서, 안테나의 위치를 비교적 자유롭게 택할 수 있는 이점이 있다. 또한, 금속판(5)의 형태를 변화시킴으로써, 안테나의 방사 지향성 특성도 변화시킬 수 있어서, 필요한 안테나 특성을 얻는 것이 가능하다.

도 1의 제1 실시예에 따른 안테나는 전지 수용부로 밖에만 사용되지 않았던 부품을 안테나의 일부로서 사용한다. 더우기, 전지(2) 자체를 안테나의 일부로서도 만든다. 이에 따라, 휴대 무선기 전체의 체적에 대한 안테나의 비율을 증가시킬 수 있다. 그 결과로서, 안테나의 효율 또는 이득을 향상시킬 수 있다. 또한, 안테나의 스페이스를 실질적인 몸체가 거의 관찰되지 않을 정도로 작게 할 수 있다. 따라서, 더 작은 휴대 무선기를 생산할 수 있다는 효과가 있다. 이러한 효과는 유전체(3)를 데드 스페이스(dead space)에 충진함으로써 더욱 더 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시하는 단면도이다.

제2 실시예에 따른 안테나 장치는 도 1b의 금속판(5)을 케이스(1)의 저면상으로만 부착되는 금속 스트립(6)으로 변화시킨 구조로 되어 있다. 금속 스트립(6)의 길이는 금속판(5)의 길이와 거의 동일할 수 있다. 이러한 구성은 전지(2)를 접지 단자(접지 도체), 금속 스트립(6)을 방사 소자로 하는 유전체 스트립 안테나로서 간주할 수 있다. 전지(2)의 외측 및 케이스(1)의 일부를 차폐판 등으로 덮고, 전지(2)에 금속판 등을 부착하여 접지 도체를 크게 함으로써, 안테나를 고이득으로 하는 것이 가능하다. 또한, 금속 스트립(6)의 크기(도 2의 폭) 또는 위치(도 2의 우측 또는 좌측)를 변화시킴으로써, 방사 지향성 특성 등을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 금속 스트립의 폭을 좁게하고 이를 전지 수용부의 모서리에 배치시킴으로써, 공진 주파수를 저하시키는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시하는 단면도이다.

제3 실시예에 따른 안테나 장치는 도 1b의 금속판(5)을 케이스(1)의 저면에만 부착되는 무선부용의 부품을 탑재한 프린트 배선판(7)으로 변화시킨 구조로 되어 있다. 무선부(5)에 있어서 프린트 배선판(7)의 도체면은 케이스(1)의 저면에 거의 펼쳐져 있지만, 전지 수용부에 있어서는, 유전체(3)와 케이스(1) 사이에만 위치하도록 배치된다. 이러한 구성에서는, 안테나 도체를 무선부용의 프린트 배선판(7)에 직접 접속시킬 수 있기 때문에, 안테나 장치와 무선부와의 사이의 결합 손실을 작게 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 안테나 도체를 보다 정밀하고 저렴하게 생산할 수 있는 효과가 있다. 또한, 프린트 배선판(7)의 도체면상에 안테나 도체로서, 나선형 등과 같은 다양한 패턴을 형성할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 제4 실시예를 도시하는 단면도이다.

제4 실시예에 따른 안테나 장치는 도 2의 구성에 금속 포일(metal foil; 9)을 부가한 것이다. 금속 포일(9)은 전지(2)와 유전체(3)가 접촉하는 부분에 배치되는 것이 가장 안정적이다. 또한, 금속 포일(9)은 전극 단자(4)와 접속된다. 금속 포일(9)은 전체 면적에 걸쳐서 전지(2)의 금속 커버와의 큰 용량성 리액턴스를 안정적으로 형성한다. 이 구성은 전지(2)의 외형의 고르지 않음(dispersion)에 따른 안테나 특성의 변동 흡수에 특히 효과적이다. 또한, 금속 포일(9)이 전극 단자(4)와 직접 접속됨에 의해, 안테나 장치와 무선부와의 사이의 고주파 접속은 용량성 결합으로부터 직접 결합으로 바뀐다. 이에 의해, 양자의 접속은 저손실로 제공되고 안정적이 된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 제5 실시예의 구조도이다. 도 5a는 분해 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 전지(2)가 수용되어 있는 상태의 라인 B1-B2를 따라 절취한 단면도이다. 한편, 도 5a 및 도 5b에서는, 전지(2)를 보호하기 위해 케이스(1)에 부착되는 전지 리드를 제거하고 있다.

제5 실시예에 따른 안테나 장치는 도 2의 제2 실시예에 따른 전지(2)와 금속 스트립(6)을 접속 단자(11 및 12)를 통해 접속한 구조이다. 전지(2)의 일단면 부근에 금속 스트립(6)과 접속하는 금속판의 접속 단자(11)를 설치한다. 전지(2)의 다른 단면 부근에 금속 스트립(6)과 접속하는 금속판의 접속 단자(12)를 설치한다.접속 단자(11 및 12)에 의해 전지(2)의 금속 커버와 금속 스트립(6)을 유전체(3)를 관통시켜 접속함으로써, 루프 안테나가 형성된다. 루프 안테나와 무선부와의 접속은 도 2의 제2 실시예와 마찬가지이고, 전극 단자(4)와 금속 스트립(6)으로서 이루어진다.

도 6은 본 발명에 따른 휴대 무선기의 안테나 장치의 점유 체적에 대한 안테나 이득 대역폭을 도시하는 도면이다.

도시한 바와 같이, 안테나 장치의 안테나 이득(dB) × 대역(Hz)은 안테나 점유 체적(평방 미터)에 비례한다.

상술한 바와 같이, 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 안테나 장치는 지금까지 전지 수용부 (케이스)로서 밖에 사용되지 않았던 부분을 안테나로서 이용한다. 이에 의해, 안테나 장치로서 특별한 장소 (체적)를 필요로 하지 않는다. 휴대 무선기에서는 상당히 큰 체적을 점유하는 전지 수용부에 전지(2) 자체도 안테나 소자로서 이용한다. 따라서, 큰 점유 체적을 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명은 안테나 장치의 크기를 의식하지 않고 소형화 및 고성능화를 달성할 수 있는 효과를 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대 무선기의 안테나 장치는 금속 커버를 갖는 전지를 유전체를 사이에 두고 도체판에 대해 대향 배치시킴으로써, 상기 전지를 수용하는 전지 수용부의 일부 및 상기 전지 자체를 안테나 장치로서 사용한다. 그 결과, 본 발명에 따른 휴대 무선기의 안테나 장치의 크기가 전지 수용부내에 거의 한정된다. 휴대 무선기의 설계시에는, 안테나 장치의 크기를 의식하지 않고 소형화 및 고성능화를 달성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이 안테나 장치에는 각 부를 차폐하는 접지판이 있고, 지금까지의 루프 안테나와 비교했을 때 증가하기 어려운 안테나 이득이 얻어진다. 따라서, 금속 차폐는 종종 각 회로들의 고주파 잡음을 방지하는데 사용될 수 있다. 따라서, 휴대 무선기의 설계시에 어느 정도의 자유도가 있다.

본 발명을 완전하고 명백한 명세 내용을 위해 특정 실시예에 대하여 설명하였지만, 첨부된 특허 청구 범위는 이에 제한되는 것이 아니고 여기서 기술한 기본 교수 내에서 당 기술에 통상의 지식을 가진 자에게 있을 수 있는 모든 변형 및 변경 구성을 구현하는 것으로서 실현되는 것이다.

Claims

금속 커버를 갖는 전지를 수용하기 위한 전지 수용부와 무선부를 갖는 휴대 무선기의 안테나 장치에 있어서,

상기 전지 수용부는 유전체와 상기 유전체를 사이에 두고 상기 전지에 대해 대향 배치되어 있는 도체판을 포함하며,

상기 도체판은 상기 무선부에 접속된 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 도체판이 상기 휴대 무선기의 전지 수용부의 일면에 배치된 금속판인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 전지의 상기 금속 커버 및 상기 도체판이 유전체 스트립 안테나의 방사 소자를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 전지의 상기 금속 커버가 상기 휴대 무선기의 무선 신호 입력 단자들 중의 하나의 입력 단자와 고주파 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 도체판이 상기 전지의 축방향으로 연장하는 금속 스트립인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 도체판이 프린트 배선판인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제6항에 있어서, 상기 프린트 배선판에는 상기 무선부의 부품이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 전지와 상기 도체판 사이에 금속 포일(metal foil)을 배치하고, 상기 금속 포일을 상기 휴대 무선기의 무선부에 직접 접속하는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 전지가 그 한 단면 및 다른 단면의 위치에서 상기 도체판과 접속되어 루프(loop) 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제9항에 있어서, 상기 전지의 상기 금속 커버 및 상기 도체판이 상기 휴대 무선기의 무선부와 고주파 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 전지의 금속 커버가 거의 원통형인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제11항에 있어서, 상기 유전체의 상기 전지와 접촉하는 부분이 오목 아크 형상인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 도체판은 상기 전지와 거의 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제1항에 있어서, 상기 전지 수용부는, 상기 무선부와 상기 전지의 금속 커버를 고주파 접속시키기 위한 전극 단자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
무선부와 전지 수용부를 포함하는 휴대 무선기의 안테나 장치에 있어서,

상기 전지 수용부는 상기 무선부에 접속된 도체판과 상기 도체판 상에 배치되고 상부에 전지 접촉부를 가진 유전체를 포함하고,

상기 전지 수용부에 금속 커버를 갖는 전지가 수용될 경우 상기 전지가 안테나의 일부로 사용되는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 도체판이 상기 전지 수용부의 일면에 배치된 금속판인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 전지의 금속 커버 및 상기 도체판이 유전체 스트립 안테나의 방사 소자를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 전지의 금속 커버가 상기 휴대 무선기의 무선 신호 입력 단자들 중의 하나의 입력 단자와 고주파 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 도체판이 상기 전지의 축방향으로 연장하는 금속 스트립인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 도체판이 프린트 배선판인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제20항에 있어서, 상기 프린트 배선판에는 상기 무선부의 부품이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 유전체의 상기 전지 접촉부상에 금속 포일(metal foil)을 배치하고, 상기 금속 포일을 상기 휴대 무선기의 무선부에 직접 접속하는것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 전지가 상기 도체판과 접속되어 루프(loop) 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제23항에 있어서, 상기 전지의 금속 커버 및 상기 도체판이 상기 휴대 무선기의 무선부와 고주파 결합되는 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 전지의 금속 커버가 거의 원통형인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제16항에 있어서, 상기 유전체의 상기 전지 접촉부가 오목 아크 형상인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 도체판은 상기 전지와 거의 동일한 길이인 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.
제15항에 있어서, 상기 전지 수용부는, 상기 전지의 금속커버와 상기 무선부를 고주파 접속시키기 위한 전극 단자를 추가로 포함 것을 특징으로 하는 휴대 무선기의 안테나 장치.