KR100366885B1 - 높은 안테나 효율을 갖는 무선 전화 - Google Patents

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Abstract

바람직하게는, 셀룰러 전기 통신용의 무선 전화는 소정의 파장 범위내의 고주파수 전자기파를 송신 및 수신하여 무선 전화의 무선 통신을 실행하기 위해 장치 하우징에 장착 또는 접속되는 적어도 하나의 안테나(21) 및 장치 하우징(20)을 갖는다. 전류 감소 수단(30, 31)이 통상 사용중에 사용자(1)에 면하는 무선 전화의 측면(23)과 안테나(21) 사이에서 장치 하우징(20)에 장착된다. 상기 수단은 전도성 뿐만 아니라 유전성을 가지며, 무선 전화의 상기 측면(23)과 안테나(21) 사이에서 장치 하우징(20)내에 및/또는 장치 하우징(20)상에 존재하는 전류를 감소 또는 제거하기 위해 배치된다.

Description

높은 안테나 효율을 갖는 무선 전화{A RADIO TELEPHONE WITH HIGH ANTENNA EFFICIENCY}
최근 10년 동안 전술한 기술 분야는 매우 빠르게 성장하여 왔다. 휴대용 이동 전화가 더욱 컴팩트 및 유용하게 됨에 따라, 대중성을 얻어 왔으며, 현재의 이동 전화는 다수의 국가에서 대부분의 사람에 의해 사용된다.
현재의 컴팩트 및 저중량 이동 전화에서의 문제점은 이동 전화 안테나가 사용자의 신체, 특히 손과 머리에 근접하게 위치되기 때문에 통화중에 발생하는 신호 저하이다. 안테나의 인접 필드와 신체 사이의 이러한 간섭은 주로 반사 및 흡수 손실로 인해 통상적으로 안테나의 성질을 저해할 것이다. 안테나와 사용자 사이의 거리가 더 가까워질수록 신호 저하는 더 커진다. 이것은 만족할 만한 안테나 효율에 대한 요구가 물리적인 컴팩트성 및 강성에 대한 요구와 함께 달성하기가 어렵다는 것을 의미한다.
현재의 이동 전화는 더 긴 반파장형 안테나의 대체물로서 또는 추가하여 1/4 파장형 안테나를 종종 사용한다. 1/4 파장 안테나는 특히 이 안테나가 나선형 안테나로 실현되는 경우 컴팩트 및 강한 사이즈의 이점을 갖는다. 1/4 파장 안테나의 특징은 이동 전화 새시(chassis)내에서 및 새시상에서 전류를 발생하는 것이다. 새시가 전도성을 갖기 때문에, 새시는 금속 또는 금속성 플라스틱으로 제조되는 실질적인 이유로 인해, 그러한 새시 전류는 자체적으로 전자계를 발생하고, 안테나 효율은 전술한 바와 같이 사용자와 간섭으로 인해 감소된다.
신호 대 잡음비가 증가되는 경우에 통신 품질이 증가되기 때문만 아니라 이것이 더 낮은 전력 소모 및 결국 연장된 사용 시간 뿐만 아니라 감소된 열 발생을 제공하기 때문에 높은 안테나 효율이 필요하다. 안테나 효율을 향상시키기 위해, 안테나와 사용자의 머리 사이의 거리를 최대화시키는 것이 종래에 공지되어 있다. 일 예는 JP-A-7212822호 및 EP-A-0 689 297호에 개시되어 있으며, 여기에서 안테나는 이동 전화의 긴 측면의 최상부에 배치되어 있는 반면에 스피커 및 마이크로폰은 반대편 긴 측면에 배치되어 있다. 그러므로, 이 전화는 스피커와 마이크로폰을 갖는 긴 측면이 사용자의 머리와 접촉하는 반면에 안테나를 갖는 반대편 긴 측면은 사용자에게서 비교적 멀리 있게 되는 방식으로 유지되도록 의도된다.
DE-A-43 00 705호는 전도성 플레이트가 고주파수 전류가 전화 본체에서 발생되는 것을 방지하기 위해 가상 접지면으로서 작용하도록 배치된 휴대용 전화를 개시한다.
더욱이, 전자기 방사를 스크리닝, 흡수 또는 반사하는 수단을 갖는 휴대용전화를 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러한 수단은 사용자를 향하는 안테나의 측면을 따라 배치될 수 있고, 또한 전화 새시 내부에 또는 새시상에 배치될 수 있다. 이러한 종류의 무선 전화의 종래 공지된 예는 US-A-5 493 704호, US-A-5 335 366호, WO95/31048호 및 JP-A-7123463호에 개시되어 있다.
본 발명은 임의의 파장 범위내에서 고주파수 전자기파를 송신 및 수신함으로써 무선 전화의 무선 통신을 실행하기 위한 장치 하우징과 관련하여 또는 장치 하우징상에 장착된 적어도 하나의 안테나와 장치 하우징을 포함하는 바람직하게는 셀룰러 전기 통신에 사용하는 무선 전화에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 휴대용 무선 전화의 개략적인 정면도.
도 2는 도 1에 따른 종래 기술의 무선 전화의 측면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 무선 전화의 사용을 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 무선 전화의 개략적인 정면도.
도 5는 도 4에 따른 무선 전화의 측면도.
도 6은 도 4 및 도 5에 따른 무선 전화의 상부의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 무선 전화에 배치되는 전류 감소 수단을 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 무선 전화의 사용을 개략적으로 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 통신하기에 적합한 안테나를 갖는 컴팩트 사이즈의 무선 전화를 실현하도록 기회를 제한하지 않고 안테나와 사용자 사이의 간섭을 최소화하며 전기 에너지 손실을 감소시킴으로써 높은 안테나 효율을 갖는 무선 전화를 제공하는 것이다.
본 발명의 임의의 실시예들의 다른 목적은 디스플레이 및 키패드용의 대형 공간을 갖는 컴팩트 무선 전화를 제공하는 것이다.
전술한 주 목적은 임의의 파장 범위내에서 고주파수 전자기파를 송신 및 수신함으로써 무선 전화의 무선 통신을 실행하기 위한 장치 하우징과 관련하여 또는 장치 하우징상에 장착된 적어도 하나의 안테나와 장치 하우징을 포함하는 바람직하게는 셀룰러 전기 통신용의 무선 전화에 의해 달성되며, 전류 감소 수단이 안테나와 사용자와 통상 접촉되는 무선 전화의 측면 사이의 장치 하우징에 장착되고, 전류 감소 수단은 전도성 뿐만 아니라 유전성을 가지며, 안테나와 상기 무선 전화의 측면 사이의 장치 하우징내에 및/또는 하우징상에 존재하는 전류를 감소 또는 제거하기 위해 배치된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 뒤따르는 종속항에 의해 한정된다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 이하 더욱 상세히 설명할 것이다.
도입부로서 종래의 설계의 일반적인 무선 전화를 사용할 때 전술한 문제점 및 결점을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명할 것이다. 공지된 무선 전화는 장치 하우징(10), 안테나(11), 배터리(12), 라우드스피커(14), 마이크로폰(15), 디스플레이(16) 및 키패드(17)를 포함한다. 안테나(11)는 무선 전화의 최상부에 장착되고 1/4 파장 안테나일 수 있으며, 따라서 컴팩트 사이즈의 이점을 제공한다. 라우드스피커(14) 뿐만 아니라 마이크로폰(15)은 무선 전화의 전방측(13)에 배치되어, 키패드(17) 및 특히 디스플레이(16)에 대한 사용 가능 공간을 제한한다.
도 3에 따르면, 무선 전화는 세계의 나머지 부분과 무선 통신하기 위해 사용자(1)에 의해 사용되도록 의도된다. 통화의 진행중에, 무선 전화의 전방측(13)은 사용자의 머리와 접촉하고 있다. 그러므로, 전술한 설계에 기인하여, 안테나(11)와 머리(1) 사이의 거리(d)는 상당히 가까우며, 그것에 의해 무시할 수 없는 상당한 신호 저하를 야기한다. 실제로, 거리(d)는 약 10mm 정도로 짧다. 안테나(11)가 1/4 파장형 안테나인 상황에서, 상기 문제점은 전술한 바와 같이 새시에서 발생되는 전류로 인해 강조된다.
도 4에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 전화의 정면도가 도시되어 있다. 도 5는 무선 전화의 측면도를 도시하고, 도 6은 무선 전화의 상부의 사시도이다. 무선 전화는 최상부에 안테나(21)가 배치되어 있는 장치 하우징(20)을 포함한다. 안테나(21)는 본질적으로 공지된 설계, 바람직하게는 1/4 파장형 설계를 가지며, 장치 하우징(20)의 제1 긴 측면에 근접하게 위치된다. 장치 하우징은 금속 또는 금속성 플라스틱과 같은 적절한 재료로 이루어지며, 그 중에서도 특히 장치 하우징의 용도는 외부 영향에 대하여 무선 전화의 내부 구성 부품을 보호하고, 사용자에게 편리한 조작성을 제공하며, 다른 구성 부품들에 대한 새시로서 작용한다. 더욱이, 무선 전화는 본질적으로 공지되어 있는 디스플레이(26) 및 키패드(27)를 포함하며, 이들은 무선 전화의 전방측에 배치된다. 배터리(22)는 도 5에서 파선으로 개략적으로 표시한 바와 같이 무선 전화의 후방부에 배치된다.
전술한 종래의 설계와는 달리, 라우드스피커(24) 뿐만 아니라 마이크로폰(25)이 무선 전화의 제2 긴 측면(23)에 본 발명에 따라 배치된다. 이제2 긴 측면(23)은 안테나(21)가 배치되는 제1 긴 측면에 대향하여 위치된다. 마이크로폰(25)은 무선 전화로부터 연장될 수 있는 휩 소자(28)의 단부에 장착된다. 도 8에 다르면, 이러한 구조는 사용자가 통화중에 자신의 머리를 향해 무선 전화를 유지할 때, 안테나(21)와 사용자(1) 사이에 현저하게 더 긴 거리(d)를 제공한다. 상기 구조는 특히 디스플레이(26)의 영역이 더 크게 하는 추가의 장점을 갖는다. 디스플레이(26)는 도 1 내지 도 3에 따른 종래의 전화의 디스플레이(16)보다 적어도 2배의 크기로 제조될 수 있으며, 그것에 의해 사용자 친밀감에 관하여 중요한 장점을 제공한다. 텍스트의 더 많은 및/또는 더 긴 라인들 또는 더 큰 문자 크기를 가질 기회 이외에, 디스플레이는 문자 기초한 것보다는 그래픽 형태로 될 수 있다.
본 발명의 가장 중요한 특징은 무선 전화의 상기 제2측면(23)과 안테나(21) 사이의 장치 하우징(20)에 전류 감소 수단이 배치된 것이다. 이 수단의 용도는 전기 에너지 손실을 최소화하기 위해 장치 하우징내에 존재하는 새시 전류를 감소 또는 제거하는 것이다. 그러한 새시 전류는 특히 안테나가 1/4 파장형인 경우 종종 발생한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전류 감소 수단은 대략 L형 횡단부(cf. 도 4 및 도 7)를 갖는 금속 또는 다른 전기 전도성 물질의 소자(30)를 포함하는 1/4 파장 플레이트로 구성된다. 슬롯이 상기 소자(30)의 상부와 장치 하우징(20)의 하부 사이에 형성된다.
1/4 파장 플레이트는 도 7에 개략적으로 도시되어 있다. 상기 플레이트는 임의의 주파수 범위내에서 전류(i)에 대한 대역 저지 필터로서 작용하는 특징을 갖는다. 길이(ℓ)가 안테나에 의해 송신되는 신호의 반송 주파수에서 파장의 1/4에 대응하는 경우, 1/4 파장 안테나에서 발생하는 전류가 상기 플레이트를 통해 흐를 때, 정재파 현상이 1/4 파장 플레이트에서 발생한다. 정재파 때문에, 임피던스가 대체로 무한하게 커지며, 그것에 의해 상기 전류를 더 또는 덜 완전하게 컷오프한다. 이것은 도 7의 상부에 전류 측면도로 개략적으로 도시되어 있으며, 이로부터 전류 크기(i)는 1/4 파장 플레이트의 종방향 연장부를 따라 약해지는 것이 나타나고, 1/4 파장 플레이트의 원단(도면에서 우측단)에서 대체로 완전히 사라진다.
GSM과 같은 이동 전기 통신 시스템에 있어서, 대략 900MHz의 반송 주파수가 사용되며, 이는 8cm 보다 근소하게 큰 1/4 파장 길이에 대응한다. 그러나, 현재의 무선 전화의 장치 하우징상 또는 하우징내에 배치된 8cm 길이의 1/4 파장 플레이트를 갖는 것은, 이것이 컴팩트한 장치 설계의 기회를 심각하게 제한하기 때문에, 명백하게 부적절하다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유전 소자(31)가 금속 소자(30)의 상부와 장치 하우징의 하부 사이에 형성되는 슬롯내에 배치된다. 유전 소자(31)는 1 보다 큰 상대 유전 상수(εr)를 가지며, 따라서 금속 소자(30)의 길이(ℓ)는 당해의 파장 범위내에서 유지되는 전류 감소 효과를 갖고 점진적으로 감소될 수 있다. 특히, 필요한 길이(ℓ)는 아래의 수학식 1에 따라 인자()를 감소시킨다.
여기에서, λ는 소정의 반송 주파수에서의 파장을 나타낸다.
바람직한 실시예에 따르면, 유전 소자(31)는 상대 유전 상수 εr 10을 가지고, ℓ2.6cm를 산출한다.
전류 감소 수단(30, 31)은 도면에 표시되어 있는 바와 같이 장치 하우징(20)의 최상부상에 배치될 수 있거나 그 내부로 몰딩될 수 있다.
불필요한 전기 새시 전류를 감소시키기 위해 바람직한 실시예에 따라 다른 측정치가 취해진다. 그러므로, 무선 전화의 긴 측면(23)(무선 전화의 통상 사용중에 사용자의 뺨에 면하거나 접촉하는 측면)은 그러한 새시 전류를 감소할 수 있는 재료의 층(32)으로 덮여진다. 바람직하게는, 벨기에, Westerlo 2260, Nijverheidsstraat 7에 소재한 Grace Electronic Materials(Grace N.V.)에서 시판되고 있는 등록 상표 ECCOSORB와 같은 합성 물질이 사용된다. 이러한 물질군의 성질은 여러 마이크로파 응용에서 본질적으로 공지되어 있으며, 본 명세서에서 더 상세하게 설명하지 않는다. 외부층(32)에 대한 다른 예로서, 전류 감소 물질이 새시 플라스틱 물질과 통합될 수 있다.
요약하면, 전술한 바람직한 실시예에 따라서, a) 새시 전류를 감소시키는 수단(30, 31)과, b) 무선 전화의 긴 측면(23)에 라우드스피커(24) 및 마이크로폰(25)의 배치와, c) 상기 긴 측면에 전류 감소 물질의 층(32)을 포함하는 무선 전화가 얻어지며, 여기에서 안테나(21)와 사용자(1) 사이의 거리(d)는 최대화되고, 전기 에너지 손실은 최소화된다. 이것은 개선된 안테나 효율, 높은 신호 대 잡음비 및 감소된 배터리 소비량을 제공한다. 상기 구조는 개선된 통신 성능(안테나와 사용자 사이의 최소화된 상호 작용) 뿐만 아니라 개선된 사용자 친밀감(대형이고 정보를제공하는 디스플레이)과 같은 추가의 장점을 갖는다.
본 발명은 바람직한 실시예에 의해 이상과 같이 설명하였다. 이러한 개시는 설명하기 위한 것이지 제한하고자 하는 것은 아니다. 대조적으로, 본 발명은 첨부된 독립 특허 청구항에 의해 한정되는 바와 같이 발명의 보호받고자 하는 범위내에서 여러 가지 방식으로 실현될 수 있다.

Claims (7)

  1. 소정의 파장 범위내의 고주파수 전자기파를 송신 및 수신하여 무선 전화의 무선 통신을 실행하기 위해 장치 하우징에 장착되거나 접속되는 적어도 하나의 안테나(21) 및 장치 하우징(20)을 포함하는 셀룰러 전기 통신용 무선 전화에 있어서,
    안테나(21) 및 통상 사용중에 사용자(1)에 면하는 무선 전화의 측면(23) 사이에서 상기 장치 하우징(20)에 배치되고, 전도성 뿐만 아니라 유전성을 가지며, 상기 안테나(21) 및 상기 무선 전화의 상기 측면(23) 사이에서 상기 장치 하우징(20)내에 및/또는 장치 하우징(20)상에 존재하는 전류를 감소 또는 제거하도록 배치되는 전류 감소 수단(30, 31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 감소 수단은 1/4 파장 플레이트(30, 31)인 것을 특징으로 하는 무선 전화.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 1/4 파장 플레이트는 근본적으로 L형 횡단면을 갖는 금속 소자(30)를 포함하고, 슬롯이 상기 금속 소자(30)의 상부 및 상기 장치 하우징(20)의 하부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 전화.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬롯내에 배치되는 유전 소자(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 소자(30)의 길이(ℓ) 및 상기 유전 소자(31)의 상대 유전 상수(εr)의 값은을 충족하도록 선택되고, 여기에서 λ는 상기 파장 범위내의 파장을 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 전화.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사용자(1)에 면하는 측면(23)은 상기 장치 하우징내에 및/또는 장치 하우징상에 존재하는 전류를 감소시킬 수 있는 물질의 층(32)으로 덮여지는 것을 특징으로 하는 무선 전화.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 전화의 제 1 긴 측면(23)에 배치되는 라우드스피커(24) 및 마이크로폰(25)과; 상기 무선 전화의 상부 측면 또는 하부 측면에서 대향하는 제 2 긴 측면에 배치되는 안테나(21)와; 상기 무선 전화의 상기 측면과 다른 또 다른 측면, 바람직하게는 전방 측면에 배치되는 디스플레이(26) 및 키패드(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전화.
KR10-1999-7003734A 1996-11-04 1997-10-28 높은 안테나 효율을 갖는 무선 전화 KR100366885B1 (ko)

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