KR100355263B1 - 동축공진형슬롯안테나와그제조방법및휴대무선단말 - Google Patents

Abstract

휴대무선단말에 적용해서 적합한 안테나에 관한 것으로서, 휴대무선단말기를 더욱 소형화할 수 있는 새로운 구조의 동축공진형 슬롯안테나를 제공하고, 이와 같은 동축공진형 슬롯 안테나를 제조하기 위한 새로운 방법 및 이와 같은 동축공진형 슬롯 안테나를 채용한 새로운 구조의 휴대무선단말을 제공하기 위해, 띠형상도체의 전체를 편평한 도체상자와 절연해서 이 도체상자의 내부공간에 배치하고 띠형상도체의 한쪽끝에서 대략 1/4파장인 위치에 도체와 고주파신호 전송경로의 결합부를 마련하고, 슬롯의 형상은 가늘고 긴 장방형, ㄷ자형 또는 이 ㄷ자형의 양끝에 또 슬롯을 부가한 형상 중 어느 것인가이고, 그 중앙의 슬롯이 긴쪽방향에 있어서 띠형상도체와 높이방향에서 교차하고, 그 끝에서 끝까지의 길이가 대략 1/2파장인 것이 바람직하고, 휴대무선단말은 본 발명에 관한 안테나의 여러개가 여러개의 표면에 배치되고 통화시와 대기시에 사용하는 안테나의 개수를 변화시키는 접속기구를 갖는 구조로 하였다.

이러한 구조에 의해 한쪽 지향성을 갖는 편평구조의 슬롯안테나를 종래에 비해 대폭으로 소형화할 수 있다.

Description

동축공진형 슬롯 안테나와 그 제조방법 및 휴대무선단말

본 발명은 휴대무선단말에 적용해서 적합한 안테나에 관한 것으로서, 특히 동축공진기를 이용한 슬롯 안테나와 그 제조방법 및 안테나를 내장한 휴대무선단말에 관한 것이다.

Personal Handyphone System(PHS) 등의 휴대무선단말에서는 휴대성을 향상시키는 관점으로부터 안테나의 내장화가 진행되고 있다. 종래, 휴대무선단말에 내장할 수 있는 안테나로서는 일본국 특허공개공보 평성6-177629호에 개시된 역F형 안테나와 일본국 특허공개공보 평성5-327331호에 개시된 마이크로 슬롯 안테나 등이 있지만, 충분한 대역을 확보하기 위해서는 안테나자체의 치수를 크게 하는 것이 필요하여 소형의 휴대무선단말에 안테나를 내장시키는 것이 곤란하였다. 또, 안테나를 내장하면, 안테나로부터의 전자파의 방사에 수반하는 유기전류가 휴대무선단말의 케이스에 발생하고 그 일부가 손등에 흘러 들어가는 등의 불합리가 있었다.

이들의 문제를 해결하기 위해 TEM(Transverge Electromagnetic)형태로 동작하는 동축형 공진기를 이용한 슬롯 안테나가 제안되고 있다(예를 들면 일본국 특허공개공보 평성5-14047호 참조). 이러한 종래의 동축공진형 슬롯 안테나를 도 27에 도시한다. 도 27(A)는 사시도, 도 27(B)는 도 27(A)의 B-B단면도이다. 종래의 동축공진형 슬롯 안테나는 전체로서 직방체인 도체상자(51)의 내부공간에 가늘고 긴 띠형상도체(53)을 공진축방향에 따라서 배치하고, 그 양끝부(57)을 도체상자(51)의 끝벽(54)에 전기적으로 접촉시켜서 고정한 것이다(도 34(B)의 단면도 참조). 도체상자(51)의 표면(전파방사면)에는 띠형상도체(53)의 한쪽끝과 교차하는 형태로 슬롯(52)가 형성되어 있고, 또한 띠형상도체(53)의 다른쪽끝에 위치하는 도체상자 (51)의 내벽에는 띠형상도체(53)의 긴쪽방향(공진축방향)에 따라서 동축선로의 중심도체의 연장도체(55)가 배치되어 있다. 또한, 도체상자(51)은 동축선로의 외부도체(56)에 의해 접지전위로 유지되어 있다.

도체상자(51) 및 띠형상도체(53)은 서로 협동해서 TEM형태의 동축공진회로를 형성한다. 따라서, 연장도체(55)를 거쳐서 도체상자(51)내에 공급된 전자파(송신신호)는 띠형상도체(53)을 따라서 진행하고, 슬롯(52)를 거쳐서 외부공간으로 방사된다. 한편, 외부공간에서 슬롯(52)를 거쳐서 도체상자(51)내에 입사한 전자파(수신신호)는 띠형상도체(53)올 따라서 역방향으로 진행하고, 연장도체(55)에 의해서 픽업된다.

종래의 동축공진형 슬롯 안테나는 띠형상도체(53)의 양끝부(57)이 도체상자 (51)에 전기적으로 접속되어 있는 것이므로, 안테나의 전체길이를 사용파장의 1/2로 설정하는 것이 필요하다. 그리고, 이와같이 설정한 경우에 한해 도체상자(51)의 길이(또는 띠형상도체(53)의 길이)의 2배가 TEM형태의 공진파장으로 되므로, 도체상자(51)내를 진행하는 전자파의 전계강도(진폭)은 띠형상도체(53)의 양끝부(57)에서 0으로 되고, 띠형상도체(53)의 중앙부에서 최대로 된다. 이것은 공진축방향에 있어서의 길이가 사용파장의 1/2이하인 휴대무선단말에 대해서 종래의 동축공진형 슬롯 안테나를 내장시키는 것이 원리적으로 불가능한 것을 의미한다. 예를 들면, PHS에서 채용되어 있는 1. 9GHz의 주파수에서는 1/2파장이 대략 80mm으로 되어 휴대무선단말의 길이를 80mm이하로 하는 것은 불가능하다. 즉, 도 34에 도시한 종래의 동축공진형 슬롯 안테나를 내장하는 경우에는 휴대무선단말의 길이를 사용파장의 1/2이하로 할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명의 주된 목적은 종래기술의 상술한 문제점을 해결하고, 휴대무선단말을 더욱 소형화할 수 있는 새로운 구조의 동축공진형 슬롯 안테나를 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 다른 목적은 본 발명에 의한 동축공진형 슬롯 안테나를 제조하기 위한 새로운 방법 및 본 발명에 의한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 새로운 구조의 휴대무선단말을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제1 실시예를 설명하기 위한 사시도 및 단면도,

도 2는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도,

도 3은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도,

도 4는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도,

도 5는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도,

도 6은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도,

도 7은 도 3에 도시 한 슬롯 안테나의 전계분포를 설명하기 위한 곡선도,

도 8은 도 5에 도시한 슬롯 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 곡선도,

도 9는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제3 실시예를 설명하기 위한 평면도,

도 10은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제4 실시예를 설명하기 위한 사시도 및 단면도,

도 11은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제 5실시예를 설명하기 위한 사시도 및 단면도,

도 12는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제조방법의 제1 실시예를 설명하기 위한 사시도,

도 13은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제조방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도,

도 14는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제1 실시예를 설명하기 위한 사시도 및 단면도,

도 15는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제2 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 단면도 및 회로블럭도,

도 16은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제2 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 단면도 및 고주파회로기판부분의 사시도,

도 17은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제2 실시예에 있어서의 고주파회로기판의 각층의 구성의 사시도,

도 18은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제2 실시예에 있어서의 고주파회로기판의 각층의 구성의 사시도,

도 19는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 1∼4개 배치한 경우의 열화도를 설명하기 위한 도,

도 20은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 1∼ 3개 배치한 경우의 지향성을 도시한 곡선도,

도 21은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 구조를 설명하기 위한 개념도,

도 22는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예에 있어서의 안테나접속을 설명하기 위한 회로도,

도 23은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 구조를 설명하기 위한 개념도,

도 24는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 다른 구조를 설명하기 위한 개념도,

도 25는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예에 있어서의 다른 안테나접속을 설명하기 위한 회로도,

도 26은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 다른 구조를 설명하기 위한 개념도,

도 27은 종래의 동축공진형 슬롯 안테나를 설명하기 위한 사시도 및 단면도.

본 발명의 상기 목적은 띠형상도체의 전체를 도체상자와 전기적으로 절연해서 도체상자의 내부공간에 배치하고, 띠형상도체의 한쪽끝에서 사용파장의 대략 1/4파장의 위치에 띠형상도체와 고주파신호의 전송선로의 전기적인 결합부를 마련하는 것에 의해서 효과적으로 달성할 수 있다. 띠형상도체와 도체상자의 사이는 적당한 수단에 의해서 절연하는 것이 필요하지만, 일반적으로는 편평한 도체상자의 내부공간에 절연재료를 충전하는 것에 의해서 띠형상도체를 지지하는 것이 바람직하다. 도체상자의 내부공간에 충전하는 절연재료로서는 적당한 유전률(예를 들면 외부공간과 거의 동일한 유전률)을 갖는 합성수지재료를 사용하는 것이 가능하지만, 양호한 공진특성을 얻고 또 안테나치수를 단축하기 위해서는 유전률이 높고 또한 고주파특성이 양호한 유전재료(예를 들면 세라믹스)를 사용하거나 또는 자성재료를 적당한 비율로 포함된 합성수지재료를 사용하거나 양호한 절연성(저유전률)을 갖는 자성재료(예를 들면 산화물 자성재료)를 사용하는 것이 바람직하다. 안테나의 치수를 대략 유전률의 제곱근 또는 유전률의 제곱근으로 나눈 값으로 단축할 수 있다.

본 발명의 동축공진형 슬롯 안테나는 금속판을 중공의 직방체로 성형하는 것에 의해서 구성한 도체상자의 내부공간에 띠형상도체를 배치하는 것에 의해서 용이하게 제조할 수 있다. 그러나, 대량생산을 고려한 경우에는 후에 구체적으로 예시하는 바와 같이 2층구조로 형성된 절연기판을 사용하고 상층 절연기판의 표면에 제1 금속막을 형성하고, 하층 절연기판의 이면에 제2 금속막을 형성하고, 제1 금속막 또는 제2 금속막 중 적어도 한쪽에 슬롯을 형성하고, 상층 절연기판과 하층 절연기판 사이에 제3 금속막을 형성하고 또한 상층 절연기판 및 하층 절연기판의 둘레가장자리를 관통해서 여러개의 도금스루홀을 형성하는 것에 의해 본 발명의 동축공진형 슬롯 안테나를 제조하는 것이 바람직하다. 이 경우는 제1 금속막 및 제2 금속막과 여러개의 도금스루홀에 의해서 도체상자가 구성되고, 제3 금속막에 의해서 띠형상도체가 구성된다.

상술한 본 발명의 동축공진형 슬롯 안테나에 있어서, 도체상자가 외부도체, 띠형상도체가 내부도체로 되는 동축선로가 형성되고, 결합부에서 띠형상도체로 신호를 공급하면 전자파가 띠형상도체의 긴쪽방향을 따라서 TEM형태로 전파한다. 그리고, 신호가 사용파장일 때에 전계강도가 띠형상도체의 상기 한쪽끝에서 최대로 되고, 결합부에서 최소로되는 1/4파장의 공진을 일으키는 것이 가능하게 된다. 공진을 형성한 전자파에 의해서 전파가 슬롯에서 외부공간으로 방사된다.

또, 수신안테나로서 사용하는 경우에는 슬롯에서 흡수되어 도체상자내를 공진을 형성해서 결합부를 향해 진행해 온 전자파를 결합부에서 픽업한다.

또한, 띠형상도체상의 결합부에서 상기 한쪽끝과는 반대측의 다른쪽 끝까지의 띠형상도체를 포함하는 상자공간은 필요에 따라서 일종의 스터브(정합용 회로)로서 이용하는 것이 가능하다. 다른쪽끝에서 결합부까지의 길이를 변경하는 것에 의해서 공진기의 임피던스정합을 조정하고 양호한 임피던스정합조건을 실현할 수 있다. 조정은 임피던스를 약간 보정하는 정도이므로, 그 길이는 일반적으로 사용파장의 1/4에 비해 매우 짧다. 따라서, 도체상자의 깊이를 1/4파장을 약간 초과하는 정도로 설정할 수 있어 1/2파장이었던 종래의 안테나의 치수를 대략 1/2로 줄일 수 있다.

또, 슬롯을 전자파의 진행방향과 교차시키도록 배치하면, 도체상자내를 전파하는 TEM형태의 전자파가 전파로 되어 슬롯에서 강하게 방사되고, 또 외부공간의 전파가 강하게 흡수된다. 특히, 슬롯의 전체길이가 사용파장의 1/2에 가까울 때에 내부공간의 전자파 및 외부공간의 전파는 슬롯과 강하게 결합한다. 그리고, 슬롯을 도중에서 구부리는 형상으로 하면, 그 전체 길이(구부린 것을 편 길이)가 효율을 결정하는 길이로 된다. 따라서, 그와 같은 형상으로 하는 것에 의해서 후에 상세하게 기술하지만, 상자의 폭(상자표면의 길이에 대한 다른쪽의 변)을 단축하는 것이 가능하게 된다. 실제로 상자의 폭으로서 사용파장의 대략 1/4에서 1/8을 선택하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 해서 도체상자의 폭에 대해서도 필요에 따라서 1/2파장이었던 종래의 치수를 1/2 내지는 1/4로 줄이는 것이 가능하게 된다.

또, 상기의 제조방법을 응용해서 휴대무선단말내의 고주파회로소자가 실장된 다층기판에 본 발명의 동축공진형 슬롯 안테나를 매립하는 것에 의해 휴대무선단말의 저가격화, 소형화를 실현할 수 있다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 첨부 도면으로부터 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나와 그 제조방법 및 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말을 도면에 도시한 몇개의 실시예를 참조해서 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제1 실시예를 도시한 도이고, 도 1(A)는 사시도, 도 1(B)는 도 1(A)의 A-A단면도, 도 1(C)는 도 1(A)의 B-B단면도이다.

도 1에 있어서, (1)은 직방체의 도체상자, (1d)는 도체상자(1)의 끝벽, (1e)는 고주파전송선로의 도체상자(1)의 이면(1b)로의 접지점, (2-1)은 도체상자(1)의 표면(1a)에 뚫은 슬롯, (3)은 도체상자(1)의 내부에 표면(1a) 및 이면(1b)와 평행하게 되도록 설치한 띠형상도체, (3a), (3b)는 띠형상도체(3)의 끝, (3c)는 띠형상도체(3)상의 고주파전송선로와의 결합부, (4)는 도체상자(1)의 내부에 충전한 절연재료로 이루어지는 띠형상도체(3)의 지지체, (5)는 도체상자(1)의 이면(1b)에 뚫은 작은 구멍, (6)은 도체상자(1)의 외부에서 작은 구멍(5)를 통해서 결합부(3c)에 접속되는 선도체, (7)은 송신신호를 생성하고 또한 수신신호를 처리하는 고주파회로를 나타낸다.

도체상자(1), 슬롯(2-1), 띠형상도체(3)의 위치관계를 도 1(A)에 있어서의 선분A-A에 따른 단면도(도 1(B)) 및 선분B-B에 따른 단면도(도 1(C))에 나타내었다. 도체상자(1)의 내부에 자유공간과 대략 동일한 유전률을 갖고 양호한 절연성과고주파특성을 갖는 절연재료를 충전하였다. 이러한 절연재료를 지지체(4)로서 띠형상도체(3)의 끝(3a), (3b)가 끝벽(1d)에서 약간 떨어지고, 띠형상도체(3)이 도체상자(1)의 어느 면과도 전기적으로 접촉하지 않고 배치되도록 하였다. 또, 띠형상도체(3)의 한쪽끝(3a)와 결합부(3c) 사이의 길이를 사용파장의 1/4로 하였다. 또, 슬롯(2-1)은 띠형상도체(3)과 교차시켜서 끝(3a) 가까이에 배치하였다. 이와 같은 구조를 채용하는 것에 의해서 띠형상도체(3)을 중심도체로 하고 도체상자(1)을 외부도체로 하는 TEM형태의 동축공진기를 형성할 수 있다. 공진주파수를 1. 9GHz로 설정하고, 도체상자(1)의 길이(깊이)를 사용파장의 1/4를 약간 초과하는 치수(대략 40mm)로 하였다.

본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나의 급전 및 수전(受電)은 고주파 전송선로를 거쳐서 선도체(6)을 접속한 띠형상도체(3)상의 결합부(3c)와 도체상자(1)의 이면의 접지점(1e) 사이에서 실행된다. 고주파전송선로에 접속하는 고주파회로(7)의 송신회로출력 임피던스 및 수신회로입력 임피던스를 모두 낮게 (50Ω) 설정하였다. 고주파회로(7)의 접지전위는 도체상자(1)과 동일하고, 고주파회로(7)로부터의 송신신호가 선도체(6)을 통해서 띠형상도체(3)으로 공급되고, 띠형상도체(3)으로부터의 수신신호가 고주파회로(7)로 전송된다. 공급된 송신신호는 고주파에너지를 갖는 전자파로 되어 TEM형태로 띠형상도체(3)의 긴쪽방향을 슬롯쪽으로 진행한다. 또, 슬롯에서 흡수되는 전자파도 TEM형태로 띠형상도체(3)의 긴쪽방향을 접합부의 쪽으로 진행한다.

전자파가 TEM형태이므로, 띠형상도체(3)과 긴쪽방향에서 직교하는 면에 차단주파수의 하한이 없다. 따라서, 도체상자(1)의 높이(도체상자(1)의 표면과 수직방향의 상자치수)를 감소시켜도 띠형상도체(3)과 도체상자(1) 사이에서 절연파괴가 발생하지 않는 한 고주파에너지의 전송에 지장을 주는 일은 없다. 도체상자(1)의 높이의 제약은 절연파괴와 또 기계강도에 의해서 결정되고 실제상, 사용파장의 1/100정도가 가능하다. 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나에서는 도체상자(1)의 높이를 사용파장의 약 1/75(대략 2mm)로 설정하였다.

고주파에너지가 TEM형태의 전자파로서 진행하고 띠형상도체(3)상에 전류가 유기되면, 도체상자(1)의 표면에 역방향의 전류가 흐른다. 역방향의 전류는 띠형상도체(3)과 가장 근접하는 부분에 집중한다. 따라서, 띠형상도체(3)이 슬롯(2-1)의 바로 아래에서 슬롯(2-1)과 교차하는 경우에 띠형상도체(3)의 결합부(3c)에서 공급된 고주파에너지는 슬롯(2-1)에 집중하고, 슬롯(2-1)과 결합해서 외부공간으로 방사된다. 이 때문에, 슬롯(2-1)을 띠형상도체(3)의 바로 위에 띠형상도체(3)의 긴쪽방향(도 1(A)의 선분B-B의 방향)과 교차시키고 또 도체상자(1)의 내부에서 전계의 진폭이 크게 되는 끝(3a)에 가까운 위치에 배치하였다. 또한, 띠형상도체(3)에 유기되는 전류는 끝(3a)에서는 띠형상도체(3)이 개방상태이므로 0이 된다. 따라서, 슬롯(2-1)의 바로 아래에 끝(3a)에서 앞의 벽면(1d)까지의 부분이 포함되면, 슬롯 (2-1)은 충분히 여진되지 않아 고주파에너지가 외부공간으로 효율좋게 방사되지 않는다. 따라서, 슬롯(2-1)의 바로 아래에서 띠형상도체(3)이 슬롯(2-1)과 간극없이 교차하도록 슬롯(2-1)을 배치하였다.

도체상자(1)의 표면은 접지전위이고, 도체상자(1)의 각 면은 슬롯(2-1)에 집중한 에너지에 대해 반사판으로서 동작하므로, 슬롯(2-1)을 표면과 수직인 한쪽방향으로 집중해서 전파를 방사할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나를 휴대무선단말에 내장하는 경우, 전파의 방사방향이 통화시의 사용자와 반대방향으로 되도록 배치하고, 전파를 신체와 대향하지 않는 방향으로 집중해서 방사시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 전파가 사용자의 신체에 흡수되는 불합리를 회피할 수 있어 통화시의 휴대무선단말의 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나에 있어서는 띠형상도체(3)의 지지를 도체상자(1)의 내부에 충전한 지지체(4)로 실행하였지만, 띠형상도체(3)의 강성에 의해서 여러개의 작은 지지블럭을 사용해서 띠형상도체(3)을 부분적으로 지지하도록 하는 것이 가능하다.

또, 슬롯을 도체상자(1)의 이면에도 마련하는 것이 가능하다. 2개의 슬롯을 사용해서 양면에서 전파를 방사시킬 수 있다.

다음에, 슬롯의 형상을 변경한 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제2 실시예를 도 2∼도 6을 사용해서 설명한다.

도 2는 슬롯의 형상을 ㄷ자형의 슬롯(2-2)로 한 예이다. 도 2에 도시한 바와 같이 ㄷ자형의 슬롯(2-2)를 형성하는 3개의 가늘고 긴 슬롯요소 중, 끝부를 갖지 않는 중앙의 슬롯요소가 긴쪽방향에서 띠형상도체(3)과 교차하도록 하였다. 결합부 (3c)에서 띠형상도체(3)을 전파해 온 고주파에너지는 슬롯(2-2)와 결합해서 외부공간으로 방사된다. 방사효율을 향상시키기 위해 슬롯(2-2)의 전체 길이를 사용파장의 1/2로 설정하였다. 슬롯을 구부리는 것에 의해서 도체상자(1)의 폭을 단축해서1/4파장∼1/8파장으로 할 수 있어(본 실시예에서는 40mm∼20mm) 동축공진형 슬롯 안테나의 치수를 저감하는 것이 가능하게 된다.

도 3은 도 2의 ㄷ자형의 슬롯(2-2)의 끝부를 띠형상도체(3)의 긴쪽방향과 직교하는 방향에 따라서 안쪽으로 굴곡시킨 슬롯(2-3)을 마련한 실시예이다. 슬롯(2-3)의 실효적인 길이를 더욱 단축하는 것이 가능하게 되고 따라서 도체상자(1)의 폭치수를 한층 저감할 수 있어 동축공진형 슬롯 안테나의 치수를 저감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 4는 도 3의 슬롯(2-3)의 끝부를 띠형상도체의 긴쪽방향을 따라서 더욱 안쪽으로 굴곡시킨 슬롯(2-4)를 갖는 실시예이다. 도 4의 실시예에 의하면 도체상자 (1)의 폭치수를 더욱 저감할 수 있고 따라서 동축공진형 슬롯 안테나의 치수를 저감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 5, 도 6은 슬롯(2-5), (2-6)의 끝부가 모두 "파도형상"이지만, 도 5의 경우는 띠형상도체(3)이 존재하는 방향으로 연장되고, 도 6의 경우는 슬롯(2-6)이 띠형상도체(3)과 결합하는 부분을 향해서 연장하고 있는 실시예이다. 도 5, 도 6의 각 실시예에 의하면, 도체상자(1)의 폭치수를 더욱 더 저감할 수 있어 동축공진형 슬롯 안테나의 치수를 저감하는 효과를 얻을 수 있다.

도 2∼도 6의 각 실시예 중 어느 슬롯도 중앙의 부분을 기본슬롯으로 하고, 그 양끝에 도 2에서는 기본슬롯의 긴쪽방향에 대해서 수직으로 긴쪽방향을 갖는 슬롯을 부가한 구조로 되고, 도 3∼도 6에서는 기본슬롯의 긴쪽방향에 대해서 수직으로 긴쪽방향을 갖는 슬롯과 수평으로 긴쪽방향을 갖는 슬롯이 연속해서 교대로 부가한 구조로 된다. 이와 같은 구조에 있어서, 기본슬롯 이외의 슬롯이 기본슬롯의 긴쪽방향의 중심축의 중점을 통과하여 긴쪽방향과 직각인 방향의 축에 대해서 대칭인 형상을 이루도록 하고, 또 슬롯의 양끝이 서로 대향하는 형상으로 되도록 하였다. 또, 기본슬롯을 띠형상도체(3)과 교차시켰다. 이 경우, 기본슬롯 이외의 슬롯이 띠형상도체(3)과 중첩되지 않도록 하였다.

다음에, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 슬롯에 유기되는 전계의 분포와 방사되는 전자에너지의 관계에 대해서 도 4에 도시한 형상의 슬롯(2-4)를 예로 들어 설명한다. 도 7은 슬롯(2-4)에 유기되는 전계의 분포를 도시한 것이다. 도 7(B)에 도시한 바와 같이 슬롯(2-4)를 따라서 정현파형상의 전계가 유기되지만, 도 7(A)에 도시하는 바와 같이 슬롯(2-4)의 a-b와 g-h, c-d와 e-f의 부분에 발생하는 전계에서 방사되는 전자에너지는 서로 부정하여 방사에 기여하지 않는다. 슬롯 (2-4)의 b-c및 f-g의 부분에 발생하는 전계의 방향과 슬롯(2-4)의 d-e의 부분에 발생하는 전계의 방향을 서로 부정하지만, 도 7(B)에 도시되는 바와 같이 전계의 진폭이 크게 다르므로, 슬롯(2-4)의 d-e의 부분으로부터의 전자에너지는 슬롯(2-4)의 A-B의 부분을 중심 으로 방사된다.

따라서, 도 2∼도 6에 도시한 형상의 각 슬롯에 대해서는 전자에너지를 주로 방사하는 부분은 전계의 부정이 없는 띠형상도체(3)의 바로 위의 부분이라고 할 수 있다. 구부린쪽의 슬롯중에서 띠형상도체(3)과 수직을 이루고, 전자에너지를 방사하는 부분에 대해서 부정이 발생하는 부분은 짧게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 동축공진형 슬롯 안테나의 방사특성의 1예로서 도 8에 도 3에서 도시한 슬롯형상의 안테나의 지향특성(띠형상도체(3)과 긴쪽방향에서 직교하는 면내의 지향특성)을 나타내었다. 안테나의 치수는 대략 길이 1/4파장, 폭1/4파장, 높이1/75파장이다. 슬롯이 존재하는 면의 법선방향에서 바깥쪽의 방향이 도 8중의 180도와 일치한다. 도 8에서 명확한 바와 같이 슬롯이 존재하는 면과 반대측(0도 및 360도)의 면으로의 전자파의 방사에너지의 차는 8dB이고 슬롯이 존재하지 않는 면으로의 방사가 억제되어 있다. 따라서, 본 안테나를 휴대무선단말의 내장안테나로서 사용하는 것에 의해 한쪽의 지향성을 갖는 휴대무선단말을 실현할 수 있다.

다음에, 띠형상도체를 도체상자(1)의 중앙에서 어긋난 위치에 설치한 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제3 실시예를 도 9를 사용해서 설명한다.

도 9는 도 2에 도시한 슬롯형상을 갖는 동축공진형 슬롯 안테나에 있어서, 띠형상도체(3')를 도체상자(1)의 표면(1a)와 평행한 상태로 도체상자(1)의 중앙에서 어긋난 위치에 설치한 실시예이다. 단, 띠형상도체(3')는 끝부가 있는 ㄷ자형의 좌우의 슬롯과는 중첩되지 않는 범위에 설치된다. 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나에 있어서 도체상자(1)내의 띠형상도체(3')의 상부에서는 띠형상도체(3')의 긴쪽방향과 교차해서 슬롯(2-2)가 형성되어 있으므로, 고주파에너지가 효율좋게 슬롯 (2-2)에서 방사된다. 결합부(3c')를 띠형상도체(3')와 함께 어긋나게 하는 것으로 되고, 반대로 결합부(3c')의 위치를 미리 결정해서 띠형상도체(3')를 설정하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 하면, 결합부(3c')의 위치의 선택에 자유도가 생겨 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나를 휴대무선단말의 케이스내부에 실장할 때 고주파회로(7)의 위치를 어느 정도 자유롭게 설정할 수 있다.

다음에, 고주파 전송선로를 띠형상도체(3)의 끝(3b)측의 끝벽(1d)를 통해서 마련한 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제4 실시예를 도 10을 사용해서 설명한다. 도 10(A)는 제 4실시예의 사시도, 도 10(B)는 도 10(A)의 A-A단면도, 도 10(C)는 도 10(A)의 B-B단면도이다. 도 11에 있어서, (5')는 도체상자(1)의 끝벽 (1d)에 뚫은 작은 구멍, (6')는 작은구멍(5')를 통해서 띠형상도체(3)의 결합부 (3c)에 접속한 선도체를 나타낸다. 띠형상도체(3)의 결합부(3c)는 띠형상도체(3)의 끝(3b)와 일치한다. 접지점(1e)를 도체상자(1)의 이면의 1점으로 하였다. 또한, 접지점(1e)는 이면에 한정되지 않고 작은 구멍(5')의 가까운 끝벽(1d)면이라도 관계없다. 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나에 있어서는 띠형상도체(3)의 전체길이를 사용파장의 1/4로 하였다.

또, 본 실시예에서는 도체상자(1)의 내부에 유전률이 제1 실시예보다 높고 고주파손실이 적은 유전체(4')를 충전한 동축공진형 슬롯 안테나를 실시하였다. 유전체(4')는 실시예1의 경우와 마찬가지로 띠형상도체(3)을 지지하는 지지체로 된다. 도체상자(1)의 내부의 전자계는 유전체(4')의 유전률의 제곱근으로 단축되므로 동일 치수로 공진주파수가 유전율의 제곱근으로 나눈 값으로 하강되고, 따라서 동일 공명주파수에 대해서 도체상자(1)을 유전률의 제곱근으로 나눈 치수로 작게 설정할 수 있다.

또한, 슬롯(2-1)의 면을 경계로 해서 외부공간과 도체상자(1)내의 공간에서는 유전률의 불연속이 발생하므로, 슬롯(2-1)에서 방사되는 고주파에너지의 반사가슬롯(2-1)의 공진주파수외의 주파수대역에서 증대한다. 따라서, 본 실시예의 동축공진형 슬롯 안테나는 주파수대역폭이 좁아지는 특성이 있어 그와 같은 제한이 허용되는 용도에 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 충전물을 유전체(4') 대신에 도체상자(1)의 내부의 공진의 Q의 감소를 경미하게 하는 정도로 작은 도전률을 갖는 자성체로 하는 것이 가능하다. 이 경우에 있어서도 도체상자(1)의 치수는 충전물이 없는 경우의 치수를 유전률의 제곱근으로 나눈 값으로 된다.

다음에, 도체상자(1)의 내부의 바닥면과 띠형상도체(3)의 평면이 이루는 면의 사이에만 유전체를 충전한 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제5 실시예를 도 11을 사용해서 설명한다. 도 11(A)는 제5 실시예의 사시도, 도 11(B)는 도 11(A)의 A-A단면도, 도 11(C)는 도 11(A)의 B-B단면도이다. 도 11에서는 작은 구멍 (5), (5'), 선도체(6), (6'), 고주파회로(7)의 도시를 생략하고 있다. 도 11에 있어서, (4b)는 충전한 유전체를 나타낸다. 띠형상도체(3)을 유전체(4b)의 상면에 배치하였다. 본 실시예에 의해서 동축공진형 슬롯 안테나의 치수단축효과는 제4 실시예보다 저감되지만, 외부공간과 도체상자(1)내의 공간(4a) 사이에서 유전률의 불연속이 발생하지 않으므로, 슬롯(2-1)에서 방사되는 고주파에너지의 반사가 일어나지 않아 고주파대역폭의 감소가 억제된다.

또, 본 실시예에 있어서도 충전물을 유전체(4b) 대신에 도체상자(1)내부의 공진의 Q의 감소를 경미하게 하는 정도로 작은 도전률을 갖는 자성체로 하는 것이 가능하다. 유전체(4b)의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 띠형상도체(3)과 도체상자(1)내부의 상면의 공간(4a)를 유전체(4b)의 유전률보다 낮은 유전류의 재료로 충전하는 것이 가능하다. 제5 실시예와 제4 실시예의 중간특성인 동축공진형 슬롯 안테나를 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제조방법의 제1 실시예를 도 12를 사용해서 설명한다. 2개의 절연기판(4a), (4b)를 사용하였다. 절연기판 (4a)는 표면에만 도체막(1a)가 형성되어 있는 것으로서, 에칭에 의해 패턴가공을 실행하여 슬롯(2-2)를 뚫고 도체상자(1)의 표면으로 되는 패턴을 형성하였다(도 12(A)의 좌측). 절연기판(4b)는 양면에 도체막(3), (1b)가 형성되어 있는 것으로서 표면에 에칭에 의한 패턴가공을 실행해서 띠형상도체(3)으로 되는 패턴을 형성하고 (도 12(A)의 우측), 이면에 에칭에 의해 결합부용의 작은 구멍(5)를 뚫고 도체상자 (1)의 이면으로 되는 패턴을 형성하였다. 또, 작은구멍(5)의 안쪽에 띠형상도체(3)에 관통하는 도금스루홀을 형성하고, 결합부로 하였다. 절연기판(4a)의 이면과 절연기판(4b)의 표면을 맞춰서 접착하였다(도 12(B)). 다음에, 접착해서 2층으로 한 기판의 주위의 벽면을 도체막(1d), (1c)로 피복하고, 도체막(1d), (1c)를 2층기판의 표면의 금속막(1a)와 이면의 금속막(1b)에 전기적으로 접촉하도록 해서 고정하고 도체상자(1)의 벽면으로 하였다(도 12(C)). 본 제조방법에 의하면, 절연기판 (4a), (4b)에 프린트기판을 사용하는 것이 가능하여 제조비용을 저감시킬 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 제조방법의 제2 실시예를 도 13을 사용해서 설명한다. 도 13에 있어서, (8)은 2층 절연기판을 나타내고, 도 13(A)는 2층 절연기판(8)의 상층기판의 상면도, 도 13(B)는 도 13(A)의 A-A단면도이다. 2층 절연기판(8)의 하층절연기판의 이면에 접지기판으로 되는 도체막(1b)가 전면에 형성되어 있다. 상층 절연기판과 하층 절연기판 사이에 띠형상도체(3)을 패턴가공에 의해 형성하고, 상층 절연기판의 표면에 슬롯(2)를 갖는 도체막(1a)를 마찬가지로 패턴가공에 의해 형성하였다. 또, 상층 절연기판과 하층 절연기판의 둘레가장자리를 관통하는 여러개의 구멍을 뚫고, 이러한 구멍에 스루홀도금을 실시해서 여러개의 도금스루홀(9)를 형성하였다. 도금스루홀(9)는 상층 절연기판 표면의 도체막(1a)와 하층 절연기판 이면의 도체막(1b)를 전기적으로 접속하기 위한 것이다. 인접하는 각 도금스루홀(9)의 간격은 여러개의 도금스루홀(9)로 둘러싸인 공간으로부터의 전자파의 삼출을 억제 할 수 있도록 사용파장의 1/100에 미치지 않는 간격으로 배치하였다.

이상의 구조에 의해서 2층 절연기판(8)의 이면의 도체막(1b)가 도체상자(1)의 이면, 2층 절연기판(8)의 표면의 도체막(1a)가 도체상자(1)의 표면, 여러개의 도금스루홀(9)가 도체상자(1)의 벽면(1c), (1d)로 되고 안테나동작을 실행하는 구조를 형성할 수 있었다.

또한, 결합부는 도시를 생략하였지만, 띠형상도체(3)의 결합부의 바로 아래의 도체막(1b)에 도금스루홀의 직경보다 약간 큰 작은 구멍을 뚫고, 이러한 작은 구멍의 안쪽에 띠형상도체(3)에만 도달하는 도금스루홀을 형성해서 구성하였다.

본 제조방법에 의하면, 3차원적인 제조공정이 없어 통상의 2차원적인 프린트기판제판을 적용할 수 있으므로 제조비용의 저감이 가능하게 된다.

또한, 2층 절연기판(8)은 유연성이 있는 재료로 형성하는 것이 가능하다. 그와 같이 해서 형성한 슬롯 안테나를 전자파가 진행하는 띠형상도체(3)의 긴쪽방향으로는 굴곡시키지 않고 이 긴쪽방향과 직교하는 방향에서 완만하게 굴곡시키면, 슬롯 안테나 내부의 전자계는 직경이 큰 동축선로와 유사하게 된다. 따라서, 전자계의 TEM형태가 유지되고 안테나동작이 유지된다.

다음에, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제1 실시예를 도 14를 사용해서 설명한다. 도 14는 휴대무선단말의 케이스내의 고주파회로부품이 탑재된 다층배선기판에 동축공진형 슬롯 안테나를 매립한 실시예를 도시하고, 도 14(A)는 다층배선기판의 각 배선층의 사시도, 도 14(B)는 도 14(A)중의 선분B-B로 절단한 다층배선기판의 단면도이다. 도 14에 있어서, 제1층은 부품실장면이고, 고주파회로소자(7a)와 각 고주파회로소자간을 결합하는 배선패턴(7b)가 실장 형성되어 있다. 제2층은 접지면이고, 도체를 삭제해서 슬롯(2-1)이 형성되고, 슬롯(2-1)을 직사각형으로 둘러싸도록 공진기벽용 스루홀(9)가 형성된다. 제3층은 예를 들면, 제어선이 형성되는 층이고, 제2층의 작은 구멍을 전기적으로 접촉하지 않고 관통하여 제1층의 회로소자에 제어신호 전송용 스루홀(10)을 통해 제어신호선 배선패턴(11)에 의해서 전송되는 제어신호를 공급한다. 제3층에는 공진기벽용 스루홀(9)에 의해서 둘러싸인 영역에 스트립도체(3)이 이 스루홀(9)와 전기적으로 접촉하지 않고 형성된다. 고주파전력이 제1층의 회로부품에서 안테나급전용 스루홀(6)에 의해서 제2층의 작은 구멍을 전기적으로 접촉하지 않고 관통하여 스트립도체(3)으로 급전된다. 스트립도체(3)에 급전된 고주파전력은 제2층에 형성된 슬롯(2-1)에서 제1층과 제2층 사이에 존재하는 유전체(4')를 거쳐서 자유공간내로 방사된다.

제4층은 예를 들면 전원공급선이 형성되는 층으로서, 제2층의 작은 구멍을 전기적으로 접촉하지 않고 관통하여 제1층의 회로소자에 전원공급선용 스루홀(12)를 통하여 전원공급선패턴(13)에 의해서 전송되는 전원전력을 공급한다. 제4층에는 스루홀(9)를 포함하는 도체패턴(1b)가 전원공급선(13)과 전기적으로 접촉하지 않고 형성되고, 제2층의 접지도체와 공진기벽용 스루홀(9)에 의해서 다층기판중에 직사각형 공진기를 실현하고 있다. 이 구조가 직사각형 공진기로서 동작하므로, 공진기벽용 스루홀(9)의 간격은 안테나의 여진파장의 1/200 이하로 한다. 본 실시예에 의하면 다층배선기판중에 동축공진형 슬롯 안테나를 구성할 수 있고, 커넥터, 동축케이블 등의 안테나 여진용의 3차원 기구부품을 삭제할 수 있으므로, 휴대무선단말의 저가격화에 효과가 있다. 또, 동축공진형 슬롯 안테나를 구성하는 구조 중 슬롯(2-1)이 구성되어 있는 도체면 중, 슬롯(2-1)이 형성되어 있는 부분의 근방을 제외한 부분이 고주파회로의 접지면으로서 사용되고 있으므로, 다층배선기판 중 안테나를 구성하고 있는 부분을 빼내어 고주파회로기판에 결합하는 경우에 비해 안테나를 포함하는 고주파부품의 실장효율이 상승하여 단말을 소형화하는 효과가 있다.

다음에, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제2 실시예를 도 15∼도 18을 사용해서 설명한다.

이하, 각 도면에 따라서 휴대무선단말의 제2 실시예를 상세하게 설명한다.

도 15(A)는 본 실시예에 있어서의 휴대무선단말의 단면도이다. 고주파회로기판(14)의 제1 주면(28)에는 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나(15), 고주파신호의 흐름에 따라서 안테나의 결합점에 가까운 고주파회로의 일부분(16)이 마련되고, 제2 주면(29)에는 고주파신호의 흐름에 따라서 안테나의 결합점에서 먼 고주파회로의 일부분(17)과 커넥터(18)이 마련되어 있다. 기저대회로기판(19)에는 기저대회로(20)과 스퍼커(21), LCD(22), 키패드(23), 마이크(24)가 마련되어 있다. 고주파회로기판(14)와 기저대회로기판(19)는 커넥터(18)에 의해서 접속되고, 전지(25)와 함께 케이스(26)내에 수납되는 것에 의해 휴대무선단말이 구성되고 있다.

도 15(B)는 휴대무선단말의 회로블럭도이다. 동축공진형 슬롯 안테나(15)에 송신회로블럭(16a)와 수신회로블럭(16b)가 병렬로 결합되고, 송신회로블럭(16a)에 계속해서 송신계 중간주파수회로블럭(17b)가 계속 결합해서 기저대회로블럭(27)에 결합하고, 수신회로블럭(16b)에 계속해서 수신계 중간주파수회로블럭(17b)가 계속 결합해서 기저대회로블럭(27)에 결합한다. 송신회로블럭(16a) 및 수신회로블럭 (16b)에는 주파수 신서사이저(17c)의 요소회로인 초단PLL회로(17c-1)이 결합하고, 송신계 중간주파수회로블럭(17a) 및 수신계 중간주파수회로블럭(17b)에는 주파수 신서사이저(17c)의 요소회로인 후단PLL회로(17c-2)가 결합한다. 주파수 신서사이저 (17c)의 요소회로인 후단PLL회로(17c-2) 및 초단PLL회로(17c-1)에는 주파수 신서사이저(17c)의 요소회로인 기준발진기(17c-3)이 결합한다. 주파수 신서사이저(17c)에는 기저대회로블럭(27)에서 제어신호가 공급된다. 현재의 휴대단말에 필요불가결한 전지의 높이는 5∼10mm이고, 고주파부품의 높이는 1∼4mm이고, 고주파 기판의 두께는 1mm정도이다. 따라서, 고주파 양면기판을 사용해서 전지와 휴대무선단말의 긴쪽방향으로 나란히 배치하면, 전지의 높이와 부품실장후의 고주파기판의 두께는 동일한 정도로 되므로, 본 실시예에 의하면 휴대무선단말 케이스내의 회로기판, 부품의배치를 고밀도로 실행할 수 있어 소형의 휴대무선단말을 실현하는 효과가 있다.

도 16은 휴대무선단말에 내장한 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나의 지향특성을 도시한 도로서, 도 16(A)는 케이스(26), 전지(25)를 생략한 휴대무선단말의 단면도, 도 16(B)는 휴대무선단말의 고주파 회로기판부분의 사시도이다. 고주파회로기판(14)의 제1 주면(28)상에 마련된 동축공진형 슬롯 안테나(15)는 제2 주면(29)와 역방향(30)으로 단일의 지향성을 갖는다. 고주파회로기판(14)의 제1 주면 (28)상에는 동축공진형 슬롯 안테나(15)와 송신회로블럭(16a), 수신회로블럭(16b)가 마련되어 있다. 동축공진형 슬롯 안테나(15)상에는 슬롯(2-4)가 마련되고, 이 부분이 안테나로서 기능한다. 이 동축공진형 슬롯 안테나(15)는 제1 주면(28)과 수직이고 또한 제2 주면(29)와는 역방향(30)으로 단일지향성을 갖는다. 본 실시예에 의하면, 통화시에 휴대무선단말의 사용자가 존재하는 방향인 제2 주면(29)방향으로의 동축공진형 슬롯 안테나(15)에서 방사되는 전자파가 억제되므로, 동축공진형 슬롯 안테나(15)에서 방사되는 전파에 의한 제2 주면(29)에 존재하는 회로블럭으로의 전자간섭을 저감할 수 있고 또, 통화시의 사용자의 전자파흡수가 억제되므로, 휴대무선기의 감도향상에 효과가 있다. 또, 동축공진형 슬롯 안테나(15)가 고주파회로기판(14)의 일부품으로서 실장되므로, 종래의 고주파 부품 실장기술인 땜납플로 및 리플로 접착기술을 적용할 수 있으므로, 종래의 외부에 마련한 안테나에 비해 안테나의 실장공정수 저감이 가능하여 휴대무선단말의 제조비용저감의 효과가 있다.

도 17은 휴대무선단말의 제2 실시예에 있어서의 고주파회로기판(14)의 단면도이다. 고주파회로기판(14)는 4층으로 구성된다. 제1 주면(28)에는 안테나(15) 및고주파회로블럭(16)이 배치되고, 제2 주면(29)에는 중간주파수회로블럭(17) 및 주파수 신서사이저(17c)가 배치된다. 제2 주면(29)상에는 접지면(31)이 마련되고, 접지면(31)과 제1 주면(28) 사이에 제어신호선 및 전원선층(32)가 마련된다. 각 회로블럭의 접지점은 접지용 스루홀(33)에 의해서 접지면(31)에 접지된다. 각 회로블럭간의 신호의 수수는 신호선(34) 및 신호선용 스루홀(35)에 의해 실행되고, 각 회로블럭으로의 제어신호 및 전원의 수수는 제어신호선(36)과 제어신호선용 스루홀(37) 및 전원선층(32)와 전원선용 스루홀(38)에 의해 실행된다. 도 15에서 설명한 바와 같이 고주파회로기판(14)에 배치되는 회로블럭 중, 주파수 신서사이저(17c)에는 여러개의 제어신호가 공급된다. 본 실시예에 의하면, 주파수 신서사이저(17c)가 고주파회로기판(14)의 접지면(31)을 사이에 두고 안테나(15)와 대향하는 위치에 배치되므로, 주파수 신서사이저(17c)에 공급되는 제어신호선(36)은 안테나(15)의 접지도체부와 고주파회로기판(14)의 접지면(31)에 의해 전기적으로 차폐되므로, 고주파회로기판(14)의 안테나(15)의 하부를 제외하는 표면층에 형성되는 고주파신호선(34) 및 이 표면층에 배치되는 고주파 부품(16)에서 발생하는 고주파신호의 불필요한 복사의 영향이 현저히 저감되므로, 휴대무선단말의 감도향상을 실현하는 효과가 있다.

도 18은 마찬가지로 휴대무선단말의 제2 실시예에 있어서의 고주파 회로기판 (14)의 단면도이다. 고주파회로기판(14)의 제1 주면(28)상의 안테나(15)와 고주파회로블럭(16) 사이에 안테나 커넥터(39)가 배치되어 있다. 안테나 커넥터(39)를 마련한 것에 의해 검사공정의 간략화가 도모되고, 최종적인 휴대무선단말의 가격저감이 도모된다. 도 18의 예에 의하면, 도 17의 예의 효과에 부가해서 고주파회로블럭 (16)에서 안테나(15)로 공급되는 송신전력을 직접 측정할 수 있으므로, 안테나 커넥터(39)가 존재하지 않는 경우의 어떠한 RF결합기를 사용하여 그 구성값을 사용한 이 송신전력의 측정에 비해 측정공정수의 저감, 측정정밀 향상의 효과가 있어 휴대무선기의 특성조정공정 간략화에 의한 이 휴대무선기의 비용저감에 효과가 있다.

휴대무선단말의 제2 실시예에 의하면, 휴대무선단말의 안테나를 고주파회로기판상에 일부품으로서 실장하는 것에 의해 내장할 수 있고, 외부로부터의 전자파 및 다른 고주파회로부품으로부터의 전자파에 의한 고주파회로부품, 특히 주파수 신서사이저에 대한 전자간섭을 저감할 수 있으므로, 소형이고 휴대성이 우수한 감도가 높은 휴대무선단말을 저렴하게 실현할 수 있다.

다음에, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 제3 실시예를 도 19∼도 26을 사용해서 설명한다.

슬롯을 한면에만 형성한 동축공진형 슬롯 안테나를 휴대무선단말을 내장하는 것에 의해 소형이고 고성능인 휴대무선단말을 실현할 수 있다.

전파의 방사특성은 슬롯을 그 폭방향으로 횡단하는 전계 또는 도체상자상면에 있어서 이 전계와 직교하는 자계에 의해서 설명된다. 자계가 도체면에 대해서 정의 미러상을 형성하므로, 전자파는 도체면에서 보았을 때 자계가 존재하는 방향으로 지향성의 피크를 갖고, 자계가 존재하지 않는 방향으로는 거의 방사가 없다. 따라서, 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 그 이면이 휴대무선단말의 케이스표면에 접하도록 설치하면, 슬롯에서 방사되는 전자파는 케이스측으로는 거의 방사되지 않으므로, 케이스표면으로의 전자파의 에너지전이가 억제되어 케이스표면에 유기하는 전류가 억제된다.

전파가 슬롯면과 수직인 바깥쪽방향으로 강하게 방사하므로, 그 방사방향이 사용상태에서 인체, 특히 두부와 반대 방향으로 되도록 안테나를 배치하는 것에 의해 종래의 무지향성 안테나에서 보여지는 인체두부의 전자파 에너지흡수가 회피되어 통화시에 있어서의 휴대무선단말의 감도향상이 달성됨과 동시에 인체로의 불필요한 전자파복사를 저감할 수 있다.

한편, 대기시 등에 휴대무선단말을 인체에서 떨어뜨려서 사용하는 경우, 구내 또는 도시부 등의 전파에 많은 멀티패스가 존재하여 기지국으로부터의 전파가 불특정다수의 방향에서 도래하는 환경에서는 안테나가 한쪽지향성이라도 통화가 가능하다. 그러나, 기지국으로부터의 전파를 산란하는 구조가 극히 적은 환경에서는 교신할 기지국이 단말케이스에서 보아 슬롯이 존재하지 않는 방향에 있는 경우, 통화가 불가능하게 될 우려가 있다.

통화시에 사용자가 케이스에 대해서 향하는 면 또는 귀 등으로 접촉하는 면을 앞면으로 하고, 케이스의 앞면, 뒷면 및 예를 들면 측면에 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 배치하고, 대기시에는 이들 모든 안테나를 여진하고, 통화시에는 앞면에 배치한 동축공진형 슬롯 안테나로의 접속을 절단하는 방식을 채용하면, 휴대무선단말은 통화시에는 고감도특성을 유지하고, 대기시에는 안테나의 복합화에 의해 거의 일정한 지향성을 유지할 수 있다.

한쪽지향성의 본 발명에 의한 동축공진형 슬롯 안테나가 여러개 배치되어 복합지향성을 갖는 휴대무선단말과 일정지향성을 갖는 안테나를 구비하는 휴대무선단말의 감도의 비교는 본 발명의 동축공진형 슬롯 안테나를 사용하는 휴대무선단말의 방식을 평가하는 데에 중요하다. 통상, 사용자에게는 기지국의 존재방향이 미지이므로, 그와 같은 기지국과의 교신불능인 상태에는 사용자가 향하고 있는 방향과 기지국의 위치관계에 의해 결정되어 확률적으로 발생한다고 고려하는 것이 타당하다.

그와 같은 전제에서 디지탈통화를 실행하도록 해서 무지향성 안테나를 사용하는 경우와 동일한 부호에러률을 얻기 위한 전력을 게산에 의해 구하였다. 케이스에서 판정한 세로1/4파장, 가로1/2파장의 도체판의 중심에 전파방사의 전류소자가 배치되어 있는 지향성을 기준패턴으로 하고 점대칭으로 그 2, 3, 4개를 배치해서 합성한 경우에 대해서 계산하였다. 결과를 도 19에 도시한다. 전력의 증가량 즉, 필요한 이득상승을 열화량으로 하고 도 19의 종축으로 하였다. 또, 그와 같이 배치한 안테나의 지향성을 안테나가 1, 2, 3개의 경우에 대해서 도 20에 도시하였다.

도 19에 도시되는 바와 같이 안테나의 개수가 증가함에 따라 무지향성 안테나와 동일한 감도를 실현하기 위해 필요한 이득상승은 급격히 억제된다. 도 19에서는 2개의 지향성의 합성, 즉 케이스의 뒷면과 앞면에만 안테나를 배치한 경우에도 필요로 되는 이득상승은 1dB에도 미치지 않는다. 따라서, 본 발명에 의한 한쪽지향성의 안테나를 사용해서 케이스의 여러면 또는 적어도 케이스의 앞면과 뒷면에 동일 안테나를 설치하고, 대기시에는 이들의 안테나를 모두 여진하고, 통화시에는 케이스에 앞면에 설치되어 있는 안테나로의 접속을 절단하는 방식을 사용하는 것에 의해 대기시에는 인출 안테나 또는 외부에 마련한 안테나를 구비하는 단말기와 동일한 단말기감도를 실현하고, 통화시에는 상기 단말기의 감도를 능가하는 휴대무선단말기를 실현할 수 있다.

도 21에 본 발명에 관한 동축공진형 슬롯 안테나를 내장한 휴대무선단말의 구성, 도 22에 2개의 동축공진형 슬롯 안테나로의 접속회로를 도시한다. 도 21에 있어서, (40)은 휴대무선단말의 케이스, (41a)는 케이스(40)의 앞면에 배치한 슬롯 안테나, (41b)는 케이스(40)의 뒷면에 배치한 슬롯 안테나를 나타낸다. 도 22에 있어서, (42a), (42b), (42c)는 접속선, (43)은 분기기, (44a), (44b)는 전환스위치, (45)는 통화상태 감시회로, (46a), (46b)는 제어신호선, (47)은 고주파회로를 나타낸다. 앞면은 사용자가 향하는 면 또는 귀에 닿는 면으로 설정하고, 뒷면은 인체에 대해서 반대방향을 향하는 면으로 설정하였다.

안테나(41a)는 접속선(42a)를 거쳐서 분기회로(43)의 1개의 분기끝에 접속되고, 또 안테나(41b)는 접속선(42b)를 거쳐서 전환스위치(44a)의 공통접점에 접속되고, 분기회로 (43)의 다른 분기끝이 전환스위치(44a)의 1개의 전환접점에 접속되어 있다. 또, 전환스위치(44a)의 다른 전환접점에 접속선(42c)의 한쪽끝이 접속되고, 접속선(42c)의 다른쪽끝은 전환스위치(44b)의 1개의 전환접점에 접속되고, 전환스위치(44b)의 다른 전환접점은 분기회로(43)의 공통끝에 접속되고, 전환스위치(44b)의 공통접점은 고주파회로(47)에 접속되어 있다.

통화상태 감시회로(45)는 통화상태 및 대기상태에 따라서 제어신호선(46a) 및 (46b)를 거쳐서 전환스위치(44a) 및 (44b)를 제어한다. 통화상태에서는 분기회로(43)은 안테나(41b) 및 고주파회로(47)과 분리되고, 안테나(41b)만이 고주파회로(47)에 접속된다. 대기상태에서는 안테나(41a) 및 (41b)가 분기회로(43)을 거쳐서 고주파회로(47)에 접속된다.

대기시의 안테나지향성은 도 20을 참조해서 안테나수 2로 나타낸 것으로 되고, 또 무지향성 안테나에 대한 이득열화량은 도 19에서 대략 0. 6dB로 작은 값으로 억제되어 대기시에 발생하는 이득열화가 낮게 억제되는 것을 알 수 있다. 또, 통화시에는 고주파전파의 흡수체인 인체의 방향으로의 전파의 방사가 억제되므로, 휴대무선단말에 설치된 상태에서는 일정지향성을 갖는 안테나에 비해 안테나이득이 상승하여 휴대무선단말의 감도가 향상하는 효과가 얻어진다.

또한, 도 23에 실제의 휴대무선단말의 1배치예를 도시하였다. 케이스(40)의 앞면에 스피커(48) 및 마이크로폰(49)를 설치하고, 이것과 동일면에 안테나(41a)를 배치하였다. 안테나(41b)는 앞면과는 반대의 뒷면에 배치하였다. 이와 같은 배치에 의해서 통화시에 앞면이 필연적으로 사용자의 쪽을 향하고 안테나(41b)를 인체와는 반대방향을 향하게 할 수 있다.

다음에, 안테나(41a), (41b)에 부가해서 케이스(40) 상면에 또 제3 안테나 (41c)를 설치한 예를 도 24에 도시한다. 안테나(41c)는 안테나(41b)에 접속해서 사용하였다. 그 접속도를 도 25에 도시하였다. 안테나(41c)는 접속선(42d)를 거쳐서 전환스위치(44a)의 공통접점에 안테나(41b)와 함께 접속된다. 본 구성에 의하면, 대기시에는 3개의 안테나가 여진되므로 이들 3안테나의 합성지향성이 상기한 2안테나의 경우에 비해 보다 일정지향성에 가까우므로, 대기시의 안테나감도의 열화량을 더욱 저감하는 효과가 얻어진다.

또, 제3 안테나를 상면이 아닌 측면에 배치한 예를 도 26에 도시한다. 도 26에 있어서, (41d)가 그와 같이 배치한 제3 안테나이다. 2개의 안테나의 경우에 비해 케이스(40)의 긴쪽방향에 대해서 수직인 면내의 지향성의 일정성이 향상하므로, 대기시의 휴대무선단말의 감도의 열화를 더욱 저감하는 효과가 얻어진다.

본 발명에 의하면, 한쪽지향성을 갖는 편평구조의 슬롯 안테나를 종래에 비해 대폭으로 소형화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 안테나는 휴대무선단말의 내장안테나로서 사용하는 데에 적합하여 여러개를 내장시키는 것이 용이하게 된다. 본 발명의 안테나를 휴대무선단말의 여러개의 면에 배치한 경우, 대기시에는 전체안테나를 동작시키고, 통화시에는 사용자에게 향하는 안테나의 접속을 절단하는 것에 의해 무지향성 안테나를 내장하는 휴대무선단말과 비교해서 대기시에는 휴대무선단말의 감도를 동일한 정도로 유지하면서 통화시에는 휴대무선단말의 감도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

1. 직방체형상의 도체상자, 상기 도체상자의 내부공간의 공진축방향에 긴쪽방향을 갖는 띠형상도체 및 상기 도체상자의 한표면에 형성된 전파송수신용 슬롯을 포함하고,

   상기 전파송수신용 슬롯은 상기 공진축방향과 직교하는 방향이 긴쪽방향으로 되는 슬롯부A, 상기 공진축방향을 긴쪽방향으로 하는 슬롯부B 및 상기 공진축방향과 직교하는 방향을 긴쪽방향으로 하고 또한 상기 슬롯부A보다 짧은 슬롯부C의 끝부를 CBABC의 순으로 연속해서 접속한 형상이고, 상기 슬롯부A가 상기 띠형상도체와 교차해서 배치되고, 상기 띠형상도체의 전체는 상기 도체상자와 절연되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯부C의 긴쪽방향의 길이는 상기 슬롯부A의 긴쪽방향의 길이의 1/2보다 짧고 상기 슬롯부B 및 C는 상기 띠형상도체와 중첩되지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
3. 직방체형상의 도체상자, 상기 도체상자의 내부공간의 공진축방향에 긴쪽방향을 갖는 띠형상도체 및 상기 도체상자의 한표면에 형성된 전파송수신용 슬롯을 포함하고,

   상기 전파송수신용 슬롯은 상기 공진축방향과 직교하는 방향이 긴쪽방향으로 되는 슬롯부A, 상기 공진축방향을 긴쪽방향으로 하는 슬롯부B, 상기 공진축방향과 직교하는 방향을 긴쪽방향으로 하고 또한 상기 슬롯부A보다 짧은 슬롯부C 및 상기 공진축방향과 직교하는 방향을 긴쪽방향으로 하고 또한 상기 슬롯부B의 길이보다 짧은 슬롯부D의 끝부를 DCBABCD의 순으로 연속해서 접속한 형상이고, 상기 슬롯부A가 상기 띠형상도체와 교차해서 배치되고 상기 띠형상도체의 전체는 상기 도체상자와 절연되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
4. 제3항에 있어서,

   상기 슬롯부C의 긴쪽방향의 길이는 상기 슬롯부A의 긴쪽방향의 길이의 1/2 보다 짧고, 상기 슬롯부B, C 및 D는 상기 띠형상도체와 중첩되지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 슬롯의 한쪽끝에서 다른쪽끝에 이르는 전체길이가 사용파장의 약 1/2파장인 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 도체상자의 내부가 유전체로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
7. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 슬롯의 한쪽끝에서 다른쪽끝에 이르는 전체길이가 사용파장의 약 1/2파장인 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.
8. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 도체상자의 내부가 유전체로 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 동축공진형 슬롯 안테나.