KR100374288B1 - 무선 송, 수신기용 안테나 - Google Patents

Abstract

절연물질로 이루어지며, 중앙부에 길이 방향으로 관통 구멍이 제공되는 보빈과, 상기 보빈의 외주에 나선형으로 감겨지며 급전부와 단락된, 공진 주파수를 가지는 헬리컬 도체와, 상기 보빈의 내부 공간 측에 삽입되어 있으며, 도전체로 이루어지고 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되는 매칭 바를 포함하는 제1 안테나와, 상기 보빈의 하단에 결합되어 있으며, 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되고, 상기 매칭 바와 접촉하여 전기적 신호를 공급하는 급전부와, 상기 보빈 및 상기 매칭 바의 관통 구멍에 삽입되며, 상기 관통 구멍 사이에서 미끄럼 이동하고 절연체로 싸여지며 상, 하단에는 상, 하방으로 이동할 때 이동을 제한하는 캡 및 도전체인 스토퍼를 구비하고 있는 로드를 포함하는 제2 안테나와, 상기 급전부의 내부에 탄성력에 의하여 결합되며, 중앙부에 상기 제2 안테나가 이동하고 특정한 위치에서 상기 제2 안테나의 이동 후의 상태를 유지하며 도전체로 이루어지는 텐션 스프링을 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나를 제공하여 급전부를 통하여 매칭 바로 전기적인 신호가 원활하게 전달되어 안정성이 증대되며, 외부의 충격에도 급전부와 매칭 바의 접촉부가 단락되지 않게 됨으로써 내구성이 증대되는 효과가 있다.

Description

무선 송, 수신기용 안테나{Antenna for radio transmitter and receiver}

본 발명은 무선 주파수(radio frequency) 신호를 송, 수신하는 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 주파수 대역에서 동작하는 이동 통신 단말기 등에 사용되며 공진 포인트의 세팅을 용이하게 함과 아울러 급전부의 안정성을 증대시키고 외부의 충격에 잘 견딜 수 있도록 견고한 구조의 급전부를 가지는 무선 송, 수신기용 안테나에 관한 것이다.

현재 이동 통신 서비스들은 변조 방법 등을 다르게 하여 같은 주파수 대역을 공유하기도 하고, 셀룰러(cellular, 824∼894MHz) 및 PCS(personal communication service, 1.75∼1.87GHz)와 같이 서로 다른 주파수 대역을 사용하기도 한다.

통상의 이러한 주파수 대역을 사용하는 안테나는 휴대용 무선기기의 외부 상단에 부착되며 헬리컬 도체가 감겨지는 헬리컬 안테나와, 상기 헬리컬 안테나의 내부로 관통하는 휩 안테나를 포함하고 있다. 상기한 안테나는 휩 안테나를 헬리컬안테나로부터 인출하는 경우에 상기 헬리컬 안테나와 연결되어 있는 상태로 사용되는 것이 일반적이다.

그리고 이러한 안테나는 공진 포인트를 세팅할 필요가 있는데, 이러한 경우 헬리컬 안테나의 헬리컬 도체 간격을 변화시키거나 또는 직경을 순차적으로 변화시키는 작업을 하게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 도전체로 이루어지는 매칭 바를 보빈의 내측에 삽입하여 안테나를 제작하게 된다. 그리고 이러한 안테나의 급전부는 통상적으로 헬리컬 도체를 연장하여 급전부와 선택적으로 접촉하는 구조를 가지고 있다.

그러나 이러한 급전부의 구조는 접촉면적이 작아 접촉불량 등으로 전기적 신호를 안정적으로 공급하는데 있어 문제점 발생할 수 있다. 또한 사소한 외부의 충격에도 급전부와 접촉되는 헬리컬 도체 사이에서 단락이 발생하여 고장을 일으키는 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 주파수 공진 포인트를 세팅하기 위하여 매칭 바를 이용하는 안테나에서 급전부의 안정성을 증대시킴은 물론 외부의 충격이 잘 견딜 수 있도록 견고한 구조의 급전부를 가지는 무선 송, 수신기용 안테나를 제공하는데 있다.

도 1은 휩 안테나의 동작 상태를 설명하기 위한 안테나의 단면도,

도 2는 헬리컬 안테나의 동작 상태를 설명하기 위한 안테나의 단면도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 절연물질로 이루어지며, 중앙부에 길이 방향으로 관통 구멍이 제공되는 보빈과, 상기 보빈의 외주에 나선형으로감겨지며 공진 주파수를 가지는 헬리컬 도체와, 상기 보빈의 내부 공간 측에 삽입되어 있는 도전체로 이루어지고, 헬리컬 도체와 급전부가 절연이 된 상태로 구성 되며, 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되는 매칭 바를 포함하는 제1 안테나와, 상기 보빈의 하단에 결합되어 있으며, 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되고, 상기 매칭 바와 접촉하여 전기적 신호를 공급하는 급전부와, 상기 보빈 및 상기 매칭 바의 관통 구멍에 삽입되며, 상기 관통 구멍 사이에서 미끄럼 이동하고 절연체로 싸여지며 상, 하단에는 상, 하방으로 이동할 때 이동을 제한하는 캡 및 도전체인 스토퍼를 구비하고 있는 로드를 포함하는 제2 안테나와, 상기 급전부의 내부에 탄성력에 의하여 결합되며, 중앙부에 상기 제2 안테나가 이동하고 특정한 위치에서 상기 제2 안테나의 이동 후의 상태를 유지하며 도전체로 이루어지는 텐션 스프링을 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나를 제공한다.

상기한 구성에 따르면 매칭 바와 헬리컬 도체 사이의 거리 및 각각의 면적에 의하여 공진 주파수의 공진 포인트를 조절하는 값이 변화하게 된다. 따라서 공진 주파수를 원하는 설정 값으로 세팅하기 위하여 매칭 바의 길이 및 직경을 설정 값에 맞도록 제작하여 보빈의 내경측에 상기 매칭 바를 삽입하여 상기 보빈을 사출 성형함으로서 간단하게 제작할 수 있다. 그리고 상기 매칭 바의 직경 및 길이를 다양하게 가변시켜 공진 포인트를 원하는 대로 세팅할 수 있게 되는 것이다. 이렇게 세팅되는 매칭 바는 매칭바의 일단이 급전부와 면접촉되도록 결합하여 전기 신호의 흐름이 안정적으로 공급되고, 외부의 충격에도 급전부와 매칭 바의 접촉부가 단락되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 무선 송, 수신기용 안테나의 단면도로서, 헬리컬 안테나(1)에 휩 안테나(3)가 인축되어 있는 상태를 도시하고 있다.

상기 헬리컬 안테나(1)는 휴대용 무선기기(도시생략)의 상단 일측에 고정 결합되며, 일정한 길이를 가지고 중앙부에 세로 방향으로 공간이 제공되어 있는 보빈(5)과, 상기 보빈(5)의 외주에 나선형으로 감겨지는 헬리컬 도체(7)를 포함하며, 상기 헬리컬 도체(7)와 상기 급전부(15)는 서로 단락이 된 상태로 구성되어 있다.

그리고 상기 보빈(5)은 부도체로 구성되며 공간의 내주에는 매칭 바(9)가 결합되어 있다. 상기 매칭 바(9)는 길이 방향으로 내부에 공간을 가지고 있으며, 도체로 이루어진다. 상기 매칭 바(9)는 상기 보빈(5)을 압출 성형에 의하여 제작할 때 상기 보빈(5)의 내부에 위치하도록 삽입하여 일체형으로 제작한다.

상기 매칭바(9)는 직경 R과 길이 L을 가지는데, 이는 상기 헬리컬 도체(7)와 연동하여 공진 포인트의 세팅하고자하는 값에 의하여 결정된다. 즉 공진 주파수의 공진 포인트 설정 값을 미리 정하고, 이 설정 값에 따라 상기 매칭 바(9)의 직경과 길이가 결정되는 것이다. 상기 매칭 바(9)는 직경 및 길이에 따라 공진 주파수의 공진 포인트를 조정할 수 있는 값인 캐패시터가 결정되므로 실험 값 등에 의하여 설정된 공진 포인트에 따라 상기 매칭 바(9)의 직경 및 길이를 정하여 상술한 방법으로 상기 보빈(5)에 결합한다. 상기 보빈(5) 및 매칭 바(9)의 하단에는 급전부(15)가 배치된다. 상기 급전부(15)는 내부를 길이 방향으로 관통하는 공간이 제공되어 있다.

상기 급전부(15)와 상기 헬리컬 도체(7)와는 분리되어 있고, 상기 급전부(15)와 상기 매칭 바(9)는 서로 면접촉되는 상태로 견고하게 밀착되어 결합되어 있다. 즉, 상기 급전부(15)의 상단에 상기 매칭바(9)의 저면이 밀착되어 견고하게 결합되어 있는 것이다.

그리고 상기 급전부(15)는 내부 공간에 원통형의 텐션 스프링(17)이 개재되어 있다. 상기 텐션 스프링(17)은 도전체로 이루어지며, 상기 휩 안테나(3)가 상, 하 방향으로 이동 후에 일정한 위치에 상기 휩 안테나(3)를 고정하도록 탄성력을 가지고 있다.

그리고 상기 매칭 바(9)의 공간에는 휩 안테나(3)의 로드(31)가 삽입(도 2에 도시하고 있음) 및 인출 가능하게 개재된다. 상기 로드(31)는 상부에 하방으로 이동을 제한할 수 있는 캡(101)을 구비하고 있다. 그리고 상기 로드(31)는 하부에 상방으로 이동하는 제한함과 아울러 라디에이팅 엘리먼트(103)로 전기적 신호를 전달할 수 있도록 도전체로 이루어지는 스톱퍼(35)가 제공되어 있다.

한편, 상기 매칭 바(9)의 크기 및 길이를 결정에 관하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

공진 주파수의 공진 포인트를 이동할 목표값을 설정한다. 그리고 상기 공진 주파수는 매칭 바(9)와 상기 헬리컬 도체(7) 사이의 캐패시터 값에 관계한다. 그리고 상기 캐패시터는 상기 매칭바(9)와 상기 헬리컬 도체(7)의 거리에 반비례하고, 상기 매칭바(9)와 상기 헬리컬 도체(7)와 이루는 면적에 비례한다. 따라서 상기 매칭 바(9)는 그 직경 및 길이를 실험값 등에 의하여 가변시킴으로써 공진 포인트를 조정할 수 있다. 이와 같이 매칭 바(9)의 직경 가변 및 길이의 가변으로 주파수 대역에 따라 다양하게 공진 주파수를 조정하는 것이 가능하다.

상기와 같은 구성에 의하여 헬리컬 안테나(1) 및 휩 안테나(3)의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 우선 헬리컬 안테나의 동작 과정은 휩 안테나(3)가 삽입되면서 로드(31)의 상단에 있는 캡(101)이 안테나 커버에 의하여 이동이 제한된다. 그리고 텐션 스프링(17)은 로드(31)의 일측을 탄성력으로 조임으로써 삽입된 상태를 유지하게 된다.

헬리컬 안테나(1)에 신호 전달 과정을 살펴보면, 급전부(15)를 통하여 전달되는 전기적인 신호는 상기 급전부(15)와 밀착되어 있는 매칭 바(9)로 전달되고, 상기 매칭 바(9)와 헬리컬 도체(7)가 상호 커플링이 형성된다. 따라서 신호의 전달이 이루어지게 되는 것이다. 이러한 급전부 구조 및 매칭 바(9)의 외경 크기, 길이, 헬리컬 도체(7)와 매칭 바(9)의 간격으로 주파수의 가변이 가능하다. 또한 헬리컬 도체(7)의 회전수에 의하여 공진 점을 조정하면서 두 개의 공진 주파수를 구성할 수 있게되는 것이다.

그리고 휩 안테나(3)의 동작 과정은 휩 안테나(3)가 인출되면서 로드(31)의 하단에 있는 스톱퍼(35)가 급전부(15)에 의하여 이동이 제한된다. 그리고 텐션 스프링(17)은 로드(31)의 일측을 탄성력으로 조임으로써 인출된 상태를 유지하게 된다.

휩 안테나(3)에 신호 전달 과정을 살펴보면, 급전부(15)를 통하여 전달되는 전기적인 신호는 상기 급전부(15)와 밀착되어 있는 매칭 바(9)로 전달되고, 상기 매칭 바(9)와 헬리컬 도체(7)가 상호 커플링이 형성된다. 이때 휩 안테나(3)는 헬리컬 안테나(1)의 매칭 양에 의하여 매칭 대역이 가변된다. 또한 급전부(15)를 통하여 전달되는 전기적인 신호는 텐션 스프링(17)을 통하여 스톱퍼(35)를 지나 상기 휩 안테나(3)의 라디에이팅 엘리먼트(radiating element, 103)로 신호 전달이 이루어진다. 이때 헬리컬 도체(7) 및 매칭 바(9)의 커플링 작용에 의하여 라이에이팅 엘리먼트(103)의 길이를 줄일 수 있다. 또한, 휩 안테나(3)의 라이에이팅 엘리먼트(103)의 길이가 헬리컬 도체(7)의 매칭 양에 의하여 캐패시터의 성분 변화로 매칭 밴드가 넓어지는 효과가 있다. 따라서 두 개의 공진점을 이끌어 낼 수 있게 된다.

따라서 매칭 바에 의하여 두 개의 주파수 공진 포인트를 세팅할 수 있으며, 매칭 바의 일면과 급전부를 밀착되도록 접촉시켜 결합함으로서 전기적 신호의 원활한 전달 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 헬리컬 도체와 급전부가 단락된 상태로 감겨지는 보빈의 내주 측에 공진 포인트 세팅을 위한 매칭 바를 삽입하되, 상기 보빈의 제작 시 상기 매칭 바를 삽입하여 압출 성형에 의하여 제작하고, 상기 매칭 바는 공진 포인트의 세팅 값에 따라 길이 및 직경을 가변시킨 적절한 것을 선정함으로서 주파수의가변이 가능하고 두 개의 주파수인 공진 주파수의 공진 포인트를 조정한 상태에서 제작이 용이하게 이루어져 생산성이 증대되며, 공진 포인트의 조정이 용이한 이점이 있다. 그리고 제1 안테나와 제2 안테나가 선택적으로 작동하는 구조를 제공함으로, 안테나의 성능을 극대화시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 매칭 바의 일측과 급전부가 면접촉하도록 밀착되는 구조를 가짐으로써 급전부를 통하여 매칭 바로 전기적인 신호가 원활하게 전달되어 안정성이 증대되며, 외부의 충격에도 급전부와 매칭 바의 접촉부가 단락되지 않게 됨으로써 내구성이 증대되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 절연물질로 이루어지며, 중앙부에 길이 방향으로 관통 구멍이 제공되는 보빈;

   상기 보빈의 외주에 나선형으로 감겨지며, 급전부와 절연된 공진 주파수를 가지는 헬리컬 도체와, 상기 보빈의 내부 공간 측에 삽입되어 있으며, 도전체로 이루어지고 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되는 매칭 바를 포함하는 제1 안테나;

   상기 보빈의 하단에 결합되어 있으며, 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되고, 상기 매칭 바와 면 접촉하여 전기적 신호를 공급하는 급전부;

   상기 보빈 및 상기 매칭 바의 관통 구멍에 삽입되며, 상기 관통 구멍 사이에서 미끄럼 이동하고 절연체로 싸여지며 상, 하단에는 상, 하방으로 이동할 때 이동을 제한하는 캡 및 도전체인 스토퍼를 구비하고 있는 로드를 포함하는 제2 안테나;

   상기 급전부의 내부에 탄성력에 의하여 결합되며, 중앙부에 상기 제2 안테나가 이동하고 특정한 위치에서 상기 제2 안테나의 이동 후의 상태를 유지하며 도전체로 이루어지는 텐션 스프링;

   을 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나.