KR100364648B1

KR100364648B1 - 안테나

Info

Publication number: KR100364648B1
Application number: KR1019950028945A
Authority: KR
Inventors: 히로따가쯔미
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 2003-03-04
Also published as: JPH0878942A; CN1129362A; JP3463704B2; CN1066859C; US5594459A

Abstract

본 발명은 실린더형 외부 도체, 내부 도체, 제1 및 제2 코일들과 접점을 포함하는 휴대용 전화기용 안테나에 관한 것이다. 내부 도체는 외부 도체 내측에 배치된다. 내부 도체는 외부 도체의 한 단부로부터 뽑아진 위치와 외부 도체 내로 수용된 위치 사이에서 이동 가능하다. 제1 코일은 급전점과 외부 도체의 급전측 단부와의 사이에 접속된다. 제2 코일은 외부 도체로부터 돌출하는 내부 도체의 한 단부 상에 설치된다. 접점은 급전점 상에 설치된다. 안테나에서, 내부 도체가 외부 도체내에 수용되면, 내부 도체는 접점과 접촉되고, 이에 따라 제1 코일은 단락되며, 전기적 길이는 제2 코일에 의해 보충된다.

Description

안테나

본 발명은 안테나, 특히 외부 및 내부 도체들을 갖고 있는 신축(telescopic) 안테나에 관한 것이다.

몇몇 휴대용 전화기에서는, 신축 안테나가 사용된다. 제1A도 및 제1B도는 휴대용 전화기 및 신축 안테나의 외형의 한 예를 도시한다: 제1A도 및 제1B도에서, 신축 안테나(2)는 동축 접속기(3)에 의해 휴대용 전화기(1)의 주 본체 상부에 부착된다.

제1A도 및 제1B도에 도시된 신축 안테나(2)는 2단계 신축형으로 되어 있다. 즉, 휴대용 전화기(1)가 대기 상태일 때 신축 안테나(2)는 제1A도에 도시된 바와 같이 단축 상태에 있게 되고, 호출 중에는 신축 안테나(2)가 제1B도에 도시되는 바와 같이 신장 상태에 있게 된다. 휴대용 전화기(1)에 사용된 통신 주파수의 파장이 λ라고 하면, 제1A도에 도시된 바와 같이 신축 안테나(2)가 단축되었을 때의 전기적 길이는 λ/4이고, 제1B도에 도시된 바와 같이 신축 안테나(2)가 신장되었을 때의 전기적 길이는 λ/2이다.

휴대용 전화기(1)는 예를 들어, 약 80 mm (높이) × 55 mm (폭)의 콤팩트형으로 만들어질 수 있다.

그러나, 휴대용 전화기는 전송 및 수신을 위해 900 MHz 대역의 주파수를 사용하기 때문에, 파장 λ는 약 33 cm이다. 그 결과, 신축 안테나(2)가 단축시에는 약 83 mm이고, 접속기(3)의 길이가 포함되면 신축 안테나(2)의 전체 길이는 약 87 mm이다.

결과적으로, 휴대용 전화기(1)가 대기 상태에 있고 신축 안테나(2)가 제1A도에 도시된 바와 같이 단축되어 있으면, 휴대용 전화기(1)의 높이와 신축 안테나(2)의 길이 간의 균형이 맞지 않는다. 또한, 신축 안테나(2)는 단축시에 길이가 λ/4이기 때문에, 휴대용 전화기(1)의 디자인을 제한한다. 제1B도에 도시된 바와 같이, 신축 안테나(2)가 신장될 때에도 마찬가지의 문제가 생긴다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결한 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 실린더형 외부 도체, 내부 도체, 제1 및 제2 코일들 및 접점을 갖는 안테나가 제공된다. 내부 도체는 외부 도체의 내부에 배치된다. 내부 도체는 외부 도체의 한 단부로부터 뽑아진 위치와 외부 도체 내로 수용된 위치 사이에서 이동 가능하게 설치된다. 제1 코일은 급전점과 외부 도체의 급전측 단부와 의 사이에 접속된다. 제2 코일은 외부 도체로부터 돌출되는, 내부 도체의 한 단부 상에 설치된다. 접점은 급전점 상에 설치된다. 안테나에서,내부 도체가 외부 도체 내에 수용되면, 내부 도체는 접점과 접촉되고, 이에 따라 제1 코일은 단락(short)되며, 전기적 길이는 제2 코일에 의해 보충된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

후술할 안테나는 예로서 휴대용 전화기에 사용된 안테나를 사용하는 것으로기술된다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나는 제2A도 및 제2B도를 참조하여 설명된다. 이러한 제1 실시예의 안테나는 나중에 다시 논의될 내부 도체가 외부 안테나에 대해 이동 또는 슬라이딩되는 형태로 되어 있다.

제2A도 및 제2B도에서, 안테나(10)는 동축 접속기의 접속기 플러그(11)를 포함하고, 코일(12)은 급전점 즉, 접속기 플러그(11)의 중심 접점(고온측 도체;hot side conductor)(111) 상에 동축 형태로 설치된다. 이러한 양호한 실시예에서, 코일(12)은 예를 들어, 피아노 선과 같은 적절한 탄성을 갖는 코일된 도선으로 형성되고, 코일(12)의 제2A도 및 제2B도에서 도시된 하단부는 접속기 플러그(11)의 접점(111)에 고정되어 전기적으로 접속된다.

외부 도체(13)는 코일(12)의 다른 단부에 부착된다. 이러한 외부 도체(13)는 코일의 인접 권선들이 서로 접촉되도록 코일되는 판 스프링과 같은 적절한 탄성을 갖는 띠형 도체에 의해 실린더형으로 형성된다. 이러한 외부 도체(13)는 코일(12)과 함께 동축형으로 설치되고, 제2A도 및 제2B도에 도시된 하단부는 코일(12)의 상단부에 고정되어 전기적으로 접속된다.

내부 도체(14)는 외부 도체(13)의 내외부에 슬라이딩되게, 즉 제2A도에 도시된 바와 같이 외부 도체(13)의 내부에 수용되어 있는 위치와 제2B도에 도시된 바와 같이 외부 도체(13) 외부로 뽑아져 있는 위치 사이에서 외부 도체(13)에 대해 슬라이딩되게 설치된다. 이러한 양호한 실시예에서, 내부 도체(14)는 피아노 선과 같은 적절한 탄성을 갖는 도선으로 만들어지고, 제2A도 및 제2B도에 도시된 바와 같이,내부 도체(14)의 상하 단부 각각에 형성된 외부 도체(13)의 내경에 근접한 두께의 큰 직경 부분(141 및 142)들을 갖는다. 실질적으로 구형의 접점(15)은 하부의 큰 직경 부분(141)의 단부에 제공된다.

환형의 접점(16)은 외부 도체(13)의 제2A도 및 제2B도에 도시된 상단부의 내주 둘레에 외부 도체(13)와 함께 동축형으로 설치된다. 또한, 탄성이 있는 플라스틱 재료 등으로 만들어진 링(17)은 내부 도체(14) 둘레에 있는 외부 도체(13)의 제2A도 및 제2B도에 도시된 상단부에 동축형으로 설치된다.

코일(18)은 제2A도 및 제2B도에 도시된 바와 같이, 내부 도체(14)의 상부 큰 직경부(142) 상에 동축형으로 설치되어 이곳에 전기적으로 접속된다.

코일 스프링으로 구성된 접점(19)은 급전점 상의 위치, 즉 접점(15)과 마주보는 접속기 플러그(11)의 중심 접점(111) 상에 설치된다. 실린더형 도체(21)는 정해진 갭을 사이에 두고 코일(12) 주위에 동축형으로 설치되고, 실린더형 도체(21)의 제2A도 및 제2B도에 도시된 하단부는 접속기 플러그(11)의 외측 도체(저온측 도체;cold side conductor)(112)에 부착되어 전기적으로 접속된다. 접점(111)을 도체(112)로부터 절연시키는 절연부(113)는 접점(11)과 접속기 플러그(11)의 도체(112)와의 사이에 배치된다.

이렇게 구성된 안테나(10이 사용되면, 이는 휴대용 전화기(1)의 동축 접속기의 접속기 잭(jack) 내로 삽입되는 접속기 플러그(11)에 의해 제1A도 및 제1B도에 도시된 휴대용 전화기(1)의 상부에 부착된다.

제2A도 및 제2B도에 도시된 안테나(10)에 있어서, 내부 도체(14)가 접속기플러그(11)의 방향으로, 즉 제2B도에서 하향 방향으로 눌려지면, 내부 도체(14)는 제2A도에 도시된 바와 같이 외부 도체(13) 내부에 수용된다. 이 때, 링(17) 및 접점(16) 위치에, 내부 도체(14)의 상부 큰 직경부(142)가 링(17) 및 접점(16)에 의해 마찰되어 유지되고, 내부 도체(14)는 제2B도에 도시된 것처럼 외부 도체(13)로부터 나와 있지 않고 외부 도체(13)로부터 돌출되어 있지도 않으며, 그 결과 예를 들어, 안테나(10)는 제2A도에서 도시된 상태로부터 상하 역으로 된다. 다시 말하면, 내부 도체(14)는 제2A도에 도시된 상태로 유지된다.

이 시점에서, 내부 도체(14)의 하단부 상의 접점(15)은 접속기 플러그(11)측상의 접점(19)과의 접점을 만들기 때문에, 코일(12)은 내부 도체(14)에 의해 단락된다. 코일(12)과 그 주위의 실린더형 도체(21)와의 사이의 부유 용량도 마찬가지로 단락된다. 그 결과, 고주파에 있어서는, 도체(13), 제2A도에 도시된 바와 같이 단축된 도체(14) 및 코일(12)을 포함하는 길이가 안테나 소자의 물리적 길이가 된다. 그러나, 이 때에, 코일(18)은 내부 도체(14)의 상단부에 제공되어 상부 로딩 코일(top loading coil)로서 작용하기 때문에, 도체(13) 및 단축된 도체(14)의 길이는 물리적 길이보다 길게 되는 방향으로 보충된다.

따라서, 코일(18)의 임피던스를 선정된 값으로 설정하므로 써, 도체(14)가 단축될 때 도체(13 및 14)가 물리적 길이가 λ/4보다 짧더라도, 전기적 길이 λ/4를 만들 수 있다. 즉, 단축될 때의 안테나 물리적 길이는 λ/4보다 짧게 만들어질 수 있다. 코일(18)에 의해, 전송 및 수신 회로와의 매칭이 실행될 수 있다.

반면에, 내부 도체(14)를 접속기 플러그(11)로부터, 즉 제2A도에서 윗 쪽 방향으로 잡아당기면, 내부 도체(14)는 제2B도에 도시된 바와 같이 외부 도체(13)로부터 뽑아진다. 이 때, 큰 직경부(141)는 접점(16) 내에 위치하여, 접점(16)에 의해 마찰 유지되므로, 내부 도체(14)는 제2B도에 도시된 바와 같이 뽑혀진 상태로부터 제2A도에 도시된 바와 같이 외부 도체(13) 내로 자신의 중량하에 바로 떨어지지 않는다. 즉, 내부 도체(14)는 제2B도에 도시된 상태로 유지된다. 이 때, 접점(15)을 링(17)과 인접한 내부 도체(14)의 하단부에서 접점(16) 및/또는 큰 직경부(141)와 인접시킴으로써, 내부 도체(14)는 외부 도체(13)로부터 즉시 빠져 나오는 것이 방지된다.

제2B도에 도시된 상태에서는, 고주파에 있어서는, 내부 도체(14)가 외부 도체(13)에 직렬로 접속되기 때문에, 이러한 직렬 접속 길이는 안테나 소자의 물리적 길이이다. 그러나, 이 시점에서, 코일(12)은 매칭 코일로서 작용하고 또한 저부 로딩 코일(bottom loading coil)로도 작용하며, 안테나 소자의 전기적 길이는 물리적 길이보다 길게 되는 방향으로 보충된다. 또한, 코일(12)과 그 주위의 도체(21) 사이의 부유 용량은 동일한 방식으로 작용한다.

따라서, 코일(12)의 임피던스, 실린더형 도체(21)로 인한 정전 용량, 및 도체(13 및 14)의 직렬 접속의 물리적 길이를 선정된 값으로 설정함으로써, 신장된 때의 도체(13 및 14)의 물리적 길이가 λ/2보다 짧더라도, 신장된 때의 안테나(10)의 전기적 길이는 3λ/8 내지 5λ/8이 될 수 있다. 전송 및 수신 회로들과의 매칭은 코일(18) 및 실린더형 도체(21)의 정전 용량에 의해 실행될 수 있다.

제2A도 및 제2B도의 안테나에 있어서, 상부 로딩 코일로서 작용하는코일(18), 및 저부 로딩 코일로서 작용하는 코일(12)이 제공되고, 안테나(10)가 제2A도에 도시된 바와 같이 단축될 때에 저부 로딩 코일로서 작용하는 코일(12)이 단락되기 때문에, 단축된 길이의 안테나(10)는 디자인에 있어서 약간 자유롭게 만들어질 수 있으며, 원리적으로도 소정 종류의 전송 및 수신 회로들과의 매칭이 가능하다.

따라서, 제2A도에 도시된 단축 상태에서 안테나(10)의 디자인 자유도는 증가되고, 안테나(10)가 휴대용 전화기(1)에 적절히 고정될 때의 미적 균형은 향상될 수 있다. 또한, 휴대용 전화기(1)의 디자인에 대한 제한은 감소될 수 있다.

또한, 상부 로딩 코일로서 작용하는 코일(18)을 제공함으로써 정전 용량을 부가할 수 있기 때문에, 실린더형 도체(21)로 인한 정전 용량은 감소될 수 있다. 그 결과, 실린더형 도체(21)의 높이, 즉 내부 도체(14)의 신축 방향의 길이는 감소될 수 있고, 디자인 자유도는 이러한 방식으로도 증가된다.

더구나, 외부 도체(13)가 판 스프링과 같은 코일된 띠형 도체로 구성되어 코일(12)에 부착되기 때문에, 외부 도체(13)가 무언가에 닿으면, 외부 도체(13) 또는 코일(12)은 그 때에만 휘게 되고 외부 도체(13)는 꺽어지거나 영구히 휘게 되지는 않는다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나는 제3A도 및 제3B도를 참조하여 설명된다. 이 제2 실시예의 안테나는 외부 도체와 내부 도체 사이에 삽입된, 추후에 설명될 중간 도체이며, 안테나는 2단계로 신장 및 단축된다.

제3A도 및 제3B도에서는, 상기 설명된 제1 실시예와 공통인 부분들은 동일참조 번호를 붙이며 이에 대한 설명은 생략한다.

제3A도 및 제3B도에 도시된 바와 같이, 안테나(20)는 외부 도체(13)와 내부 도체(14) 사이에 삽입된 중간 도체(34)를 포함한다. 내부 도체(14)와 유사한 중간 도체(34)는 코일들의 인접 권선들이 서로 접촉되도록 판 스프링과 같은 적절한 탄성을 갖는 띠형 도체를 감음으로써 실린더 형태로 형성된다. 이러한 중간 도체(34)는 외부 도체(13) 내로 수납이 자유롭게 동축형으로 설치되고, 내부 도체(14)는 중간 도체(34) 내로 수납이 자유롭게 동축형으로 설치된다.

중간 도체(34)의 주요 부분의 직경, 사실상 외부 도체(13)의 내경과 같은 직경을 갖는 큰 직경부(341)는 중간 도체(34)의 제3A도 덴 제3B도에 도시된 하단부에 제공되고, 환형 접점(161)은 중간 도체(34)의 상단부의 내주면 상에 제공된다. 상술한 환형 접점(16)과 마찬가지로, 이러한 환형 접점(161)은 제3B도에 도시된 바와 같이 내부 도체(14)가 중간 도체(34)로부터 뽑아질 때 내부 도체(14)의 하단부에서 큰 직경부(141)를 마찰 유지한다. 그 결과, 제1 실시예에서와 같이, 내부 도체(14)는 제3B도에 도시된 상태로부터 중간 도체(34) 내로 자신의 중량하에 떨어지지 않는다. 탄성 합성 수지 물질로 만들어진 링(171)은 중간 도체(34)의 상단부면에 부착된다.

합성 수지 물질 등으로 만들어진 링(171)은 외부 도체(13)의 제3A도 및 제3B도에 도시된 상단부면에 부착된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 환형 접점은 외부 도체(13)의 상단부의 내주면에 부착되며, 중간 도체(34)가 제3B도에 도시된 바와 같이 외부 도체(13) 외부로 뽑혀졌을 때 중간 도체(34)의 큰 직경부(341)는 자신과외부 도체(13)의 환형 접점과의 사이에 작용하는 마찰력에 의해 유지된다. 그 결과, 중간 도체(34)는 자신의 중량과 내부 도체(14)의 중량하에 외부 도체(13) 내로 떨어지지 않는다. 이렇게 구성된 안테나(20)는 휴대용 전화기(1)의 상부면에 있는 잭 내에 삽입되는 접속기 플러그(11)에 의해 제1A도 및 제1B도에 도시된 휴대용 전화기(1)에 적절히 부착된다.

내부 도체(14) 및 중간 도체(34)가 외부 도체(13) 외부로 뽑아지면, 중간 도체(34)의 큰 직경부(341) 및 내부 도체(14)의 하단부에 있는 큰 직경부(141)는 제3B도에 도시된 바와 같이 중간 도체(34)의 환형 접점(161) 및 외부 도체(13)의 환형 접점에 의해 뽑혀진 상태로 유지된다. 이 때, 제1 실시예에서와 같이, 전송 및 수신 회로들과 안테나(20)의 매칭은 코일(12) 및 실린더형 도체(21)에 의해 달성될 수 있고, 코일(12)의 임피던스에 의해, 실린더형 도체(21)의 정전 용량, 및 도체(13, 14 및 34)들의 직렬 접속의 물리적 길이는 미리 선정된 값에 설정되며, 신장된 안테나(20)의 전기적 길이는 3λ/5 내지 5λ/8로 될 수 있다.

안테나(20)는 제3B도에 도시된 상태로부터 제3A도에 도시된 상태로, 즉 내부 도체(14) 및 중간 도체(34)가 외부 도체(13) 외부로 뽑혀진 상태로부터, 내부 도체(14) 및/또는 중간 도체(34)가 제3B도에 도시된 하향 방향으로 외부 도체(13) 내로 눌려짐에 의해, 내부 도체(14)가 중간 도체(34) 내부로 수용되고 중간 도체(34)가 외부 도체(13) 내부로 수용된 상태로 된다.

제3A도에 도시된 바와 같이, 안테나(20)가 단축된 상태에 있으며, 즉 내부 도체(14) 및 중간 도체(34)가 외부 도체(13) 내에 수용되면, 제1 실시예에서와 같이, 내부 도체(14)의 접점(15)은 접속기 플러그(11)의 접점과 접촉되고, 코일(12)은 내부 도체(14)에 의해 단락된다. 코일(12)과 실린더형 도체(21) 사이의 부유 용량은 또한 단락된다.

제2 실시예의 안테나(20)의 단축된 길이는 제1 실시예의 안테나(10)의 길이보다 짧을 수 있기 때문에, 안테나(20)가 제3A도에 도시된 바와 같이 단축될 때의 디자인 자유도를 증가시킬 수 있고, 상술한 휴대용 전화기(1)와의 결합 자유도 또한 증가된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나에 있어서, 상부 로딩 코일로서 작용하는 코일, 및 하부 로딩 코일로서 작용하는 코일이 제공되며, 단축시에 하부 로딩 코일로서 작용하는 코일이 단락되기 때문에, 단축된 길이의 안테나는 약간의 디자인 자유도를 가지고 만들어질 수 있으며, 원리적으로도 소정 종류의 전송 및 수신 회로들과의 매칭이 가능하다.

따라서, 단축된 안테나의 디자인 자유도는 증가되고, 안테나가 휴대용 전화기에 고정될 때의 미적 균형은 향상될 수 있다. 또한, 휴대용 전화기의 디자인에 대한 제한은 감소될 수 있다.

또한, 상부 로딩 코일에 의해 정전 용량을 부가할 수 있기 때문에, 실린더형 도체로 인한 정전 용량은 감소될 수 있다. 그 결과, 실린더형 도체의 높이, 즉 내부 도체의 신축 방향의 길이는 감소될 수 있고, 디자인 자유도는 이러한 방식으로도 증가된다.

본 발명은 상기 양호한 실시예에 국한되지 않으며, 다중 단계의 신축 안테나의 종류에 있어서, 디자인 자유도는 증가될 수 있고, 안테나가 단축될 때 및 신장될 때에 대한 독립적인 매칭 회로가 설정될 수 있다. 또한, 본 발명은 휴대용 전화기 응용에 국한되지 않으며, 트랜시버와 같은 다른 무선 통신 장치에도 물론 응용될 수 있다.

제1A도는 휴대용 전화기와 안테나 사이의 관계를 도시하는 개략도로서, 특히 안테나가 단축되었을 때를 도시하는 도면.

제1B도는 제1A도에서 안테나가 신장되었을 때를 도시하는 도면.

제2A도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나의 구성을 도시하는 단면도로서, 특히 안테나가 단축되었을 때를 도시하는 도면.

제2B도는 제2A도에서 안테나가 신장되었을 때를 도시하는 도면.

제3A도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나의 구성을 도시하는 단면도로서, 특히 안테나가 단축되었을 때를 도시하는 도면.

제3B도는 제3A도에서 안테나가 신장되었을 때를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 접속기 플러그

12 : 제1 코일

13 : 외부 도체

14 : 내부 도체

18 : 제2 코일

19 : 접점

111 : 중심 접점

112 : 외측 도체

Claims

안테나에 있어서,

실린더형(cylindrical) 외부 도체;

상기 외부 도체 내에 배치되어 있으며, 상기 외부 도체의 한 단부로부터 뽑아져 있는 위치와 상기 외부 도체 내로 수용되어 있는 위치 사이에서 이동 가능한 내부 도체;

급전점(feed point)과 상기 외부 도체의 급전측 단부 사이에 접속된 제1 코일;

상기 외부 도체로부터 돌출되는, 상기 내부 도체의 단부 상에 설치된 제2 코일; 및

상기 급전점에 설치된 접점(contact)을 포함하며,

안테나의 단축시에는, 상기 내부 도체가 상기 외부 도체의 내부에 수용되어, 상기 내부 도체와 상기 외부 도체가 함께 안테나 소자로서 동작함과 동시에, 상기 내부 도체가 상기 접점에 접촉함으로써 상기 제1 코일이 단락되고, 상기 제2 코일에 의해 전기적 길이가 보충(supplement)되는 것을 특징으로 하는 안테나.
제1항에 있어서, 자신과 상기 제1 코일 사이에 정전 용량을 형성하는 다른 도체를 더 포함하고,

상기 내부 도체가 상기 외부 도체 외부로 뽑아진 경우에, 상기 제1 코일과상기 다른 도체 사이에 형성된 정전 용량에 의해 상기 전기적 길이가 보충되는 것을 특징으로 하는 안테나.
제1항에 있어서, 중심 접점이 있는 접속기를 더 포함하고, 상기 접속기의 상기 중심 접점이 상기 급전점인 것을 특징으로 하는 안테나.
제1항에 있어서, 상기 외부 도체와 상기 내부 도체 사이에 배치된 적어도 하나의 중간 도체를 더 포함하고,

상기 중간 도체는 상기 외부 도체와 상기 내부 도체인 2개의 도체 중 적어도 하나의 도체에 대해 이동 가능한 것을 특징으로 하는 안테나.
제1항에 있어서, 사용 주파수의 파장을 λ라고 할 때, 상기 외부 도체 및 상기 내부 도체의 길이와, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일의 임피던스가,

상기 내부 도체가 상기 외부 도체 내에 수용된 때에는 전기적 길이가 λ/4가 되고, 상기 내부 도체가 상기 외부 도체로부터 뽑아진 때에는 전기적 길이가 3λ/8 내지 5λ/8가 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 안테나.