KR100374355B1 - 휴대전화기 및 이에 사용되는 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대전화의 사용중에, 안테나 복사원이 두부에 접근하지 않도록 하여, 두부에 복사전파를 받지 않고, 또한, 복사패턴의 지향성이 흐트러지지 않도록 한다. 이를 위한 본 발명은 원통상의 유전체 세라믹 1의 외면길이방향 및 상하면에 걸쳐서, 안테나 도체 2를 고정한다. 안테나 도체 2는 유전체 세라믹 1의 길이방향을 따라서 수직으로 형성된 복사부 2a와, 상하면에 각각 스파이럴상으로 형성된 임피던스 정합부 2b, 2b'를 구비한다. 유전체 세라믹 1의 길이는 약 10㎜이고 직경은 약 8㎜이며, 길이방향은 λ/2로 공진하는 도체의 중심에 위치하여, 수직편향을 복사한다. 임피던스 정합부 2b, 2b'는, 유전체 세라믹 1의 상하면에 소정 횟수로 전체 길이가 전기적으로 λ/2가 되는 길이로 스파이럴상으로 감겨지며, 복사에는 기여하지 않는다. 이와 같은 구조의 안테나 본체를 휴대전화에 부착하여, 사용시에 안테나 본체가 인간의 두부의 정점보다 높은 위치가 되도록 구성한다.

Description

휴대전화기 및 이에 사용되는 안테나{MOBILE PHONE AND ANTENNA THEREFOR}

본 발명은, 휴대전화기의 구조에 관한 것으로, 특히, 휴대전화기에 사용되는 소형 안테나의 구조에 관한 것이다.

통상, 휴대전화기의 안테나는 반파장 안테나 소위 λ/2형 선형 안테나 또는 이를 나선상으로 단축한 축방향 헬리컬 안테나가 사용되고 있다. 도 5는 일반적으로 사용되는 휴대전화기의 외관도로, (a)는 λ/2형 선형 안테나, (b)는 헬리컬 단축안테나를 사용한 것이다. 상기 도 5(a)에 있어서, 휴대전화 41에 부착된 λ/2형 선형 안테나 42는 사용주파수로 공진하고 간단하게 수직편파를 발생하여, 수평면내에서 무지향성 복사패턴을 얻을 수 있다. 이 경우, 안테나의 전류분포는 도 6의 λ/2형 선형 안테나의 전류분포도에 나타난 바와 같이, λ/2형 선형 안테나 42의 중심부 부근에 공진전류가 집중하고 있다. 또한 도 5(b)에 있어서, 휴대전화 43에 부착된 헬리컬 단축 안테나 44의 복사 패턴은 도 6에 보인 λ/2형 선형 안테나 42와 동일하지만, 더욱 더 소형화되므로, 흔히 사용되고 있다.

소형화된 헬리컬 단축 안테나는, 예를 들어, 일본특허공개공보 특개평 7-46026호 등에 개시되어 있다. 이 기술은, 도전성 기판상에 유전체판과 스트립도체를 상기 순서로 설치한 반사판을 구비하고, 상기 반사판을 헬리컬 코일의 일단에 부착한다. 상기 순서는 도전성 기판상에 유전체판과 스트립도체를 설치하는 순서를 의미하는 것으로, 유전체판상에 스트립도체를 설치함을 의미한다.

그리고, 도전성 기판의 폭이나 길이, 유전체판의 재질이나 두께등을 선정하여, 임피던스 정합을 행함으로써, 보다 소형이면서 고성능인 헬리컬 안테나를 실현하고 있다.

그렇지만, 상술한 바와 같은 λ/2형 선형 안테나나, 헬리컬 단축 안테나를 사용한 휴대전화기를 사용한 경우, 도 6에 도시한 바와 같은 공진전류점이 인간의 머리 부분에 접근하게 된다. 도 7은 종래의 λ/2형 선형 안테나를 사용한 휴대전화기를 귀에 대었을 때의 두부(頭部)(52) 부근의 개념도이다. 즉, λ/2형 선형 안테나와 헬리컬 단축안테나에서는, 공진전류점의 위치는 약간 다르기는 하지만, 휴대전화기 51을 두부 52에 대어서 사용했을 때, 두부 52에 복사원 53이 접근하고 있으므로, 두부 52에서 최대의 복사전파를 받게 된다.

최근, 휴대전화등의 송수신전파가 실제로는 해명되지 않은 부분이 많기는 하지만, 인체, 특히 두부에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으므로 안테나 복사원은 인체로부터 가능한 한 떨어뜨리는 것이 바람직하다.

또한, 안테나의 복사원이 두부에 접근하고 있으면, 안테나 본래의 무지향성이 흐트러지는 경우가 있다. 도 8은 λ/2형 선형 안테나의 복사패턴을 나타내는 도면으로, (a)는 안테나 본래의 복사패턴, (b)는 두부에 의해서 영향을 받은 복사패턴이다. 즉, 도 8(a)와 같은 수평면 무지향성의 λ/2형 선형 안테나의 복사원 61을 두부 62에 접근시키면, 도 8(b)와 같이 두부 62가 반사체가 되어 두부 62의 반대측으로는 전파가 복사되지 않게 된다. 따라서 도 8(a)와 같은 안테나 본래의 무지향성이 흐트러져, 도 8(b)와 같은 복사지향성으로 되어, 경우에 따라서는 통신장해를 일으킬 우려가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 구성된 것으로, 그 목적은 휴대전화의 사용중에 안테나의 복사원이 두부에 접근하지 않도록 하여, 두부에 복사전파를 받지 않도록 하고, 또한, 복사패턴의 무지향성이 흐트러지지 않도록 한 휴대전화기를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 적용되는 휴대전화기용 소형 안테나의 외관도이다.

도 2는 도 1에 도시한 소형 안테나의 등가회로도이다.

도 3은 도 1에 도시한 소형 안테나를 구비한 휴대전화기의 개념도이다.

도 4는 도3에 도시한 휴대전화기를 귀에 대었을 때의 두부 부근의 개념도이다.

도 5는 일반적으로 사용되고 있는 휴대전화기의 외관도로, (a)는 λ/2형 선형 안테나를 사용한 것이고, (b)는 헬리컬 단축 안테나를 사용한 것이다.

도 6은 λ/2형 선형 안테나의 전류분포도이다.

도 7은 종래의 λ/2형 선형 안테나를 사용한 휴대전화기를 귀에 대었을 때의 두부 부근의 개념도이다.

도 8은 λ/2형 선형 안테나의 복사패턴을 나타낸 도면으로, (a)는 안테나 본래의 복사패턴을 보인 것이고, (b)는 두부에 의해서 영향을 받은 복사패턴을 보인 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 전파를 송수신하는 안테나 본체와, 안테나 본체가 송수신하는 전파를 근거로 통화를 행하는 단말기와, 안테나 본체를 단말기로부터 소정 높이로 유지하는 지지(保持)체를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대전화기이다. 이러한 구성으로 함으로써, 안테나를 가장 지향성이 좋은 높이로 가지고 갈 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 안테나 본체가 원통상 또는 원주상의 유전체와, 유전체의 길이방향과 병행하는 면에 안테나전파를 복사하는 전파 복사부를 가지고, 또한, 상기 유전체의 상하면에 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부를 가지는 안테나 도체에 의해서 구성되고, 안테나 본체는 휴대전화기의 사용시에, 단말기로부터 소정 높이로 고정되는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 원통상 또는 원주상의 유전체에 안테나 도체의 전파 복사부를 부착함으로써, 유전체의 작용에 의해서, 대단히 소형인 안테나를 얻을 수 있다. 따라서 점에 가까운 안테나 복사원을 만들 수 있고, 또한 양호한 무지향성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 안테나 본체의 길이는 송수신을 행하는 전파의 반파장(λ/2)으로 공진하는 길이이고, 또한, 전파 복사부는 안테나 본체의 중심부에서, 유전체의 길이방향으로 고정되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이러한 구성에 의해서, 예를 들어 길이 10㎜정도의 안테나를 만들 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 안테나 본체는 휴대전화기의 사용시에, 사용자 두부의 정상부근 또는 그보다 높은 위치에 고정되도록 단말기에 부착되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이러한 구성에 의해서, 두부에 복사전파를 받는 일이 없어지고, 복사전파의 지향성이 흐트러지는 것도 없어진다. 또한, 인체가 전파를 맞는 경우가 없어지므로, 안전위생상으로도 바람직한 휴대전화기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 안테나 도체는 유전체에 대해서, 에칭 또는 인쇄 또는 소성(燒成)의 어느 하나에 의해서, 패턴 배선되어 있는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 하여 안테나 본체를 만듦으로써, 생산성과 비용면에서의 개선이 도모된다.

또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 유전체는 세라믹임을 특징으로 한다. 즉, 유전체는 유기재이어도 무기재이어도 되지만, 특히 세라믹재를 사용하면 안테나 도체의 증착도 용이하게 행할 수 있고, 생산성도 좋아진다.

또한, 본 발명은 원통상 또는 원주상의 유전체와, 상기 유전체의 길이방향의표면에 안테나전파를 복사하는 전파 복사부를 가지고, 또한 상기 유전체의 상하면에 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부를 가진 안테나 도체에 의해서 구성되고, 안테나 본체의 길이는, 송수신을 행하는 전파의 반파장(λ/2)으로 공진하는 길이이고, 또한, 전파 복사부는 안테나 본체의 중심부에서, 유전체의 길이방향으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대전화기에 사용되는 안테나이다.

즉, 원통상 또는 원주상의 유전체에 안테나 도체의 전파 복사부를 부착함으로써, 유전체의 작용에 의해서, 매우 소형인 안테나를 얻을 수 있다. 따라서 점에 가까운 안테나 복사원을 만들 수 있고, 또한, 양호한 무지향성을 얻을 수 있는 초소형 안테나를 실현할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예 따른 휴대전화기 및 이에 사용되는 안테나에 관해서 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 휴대전화기용 소형안테나의 외관도이다. 상기 소형안테나는 원통상의 유전체 세라믹 1의 외면길이방향 및 상하면에 걸쳐서, 안테나 도체 2가 부착되어 있다. 안테나 도체 2는 유전체 세라믹 1의 표면에 길이방향에 따라서 수직방향으로 형성된 프린트패턴으로 이루어진 복사부 2a와, 유전체 세라믹 1의 상하면에 각각, 스파이럴상으로 형성된 프린트패턴으로 이루어진 임피던스 정합부 2b, 2b'로 구성되어 있다.

유전체 세라믹 1의 길이는 약 10㎜, 직경은 8㎜정도이다. 길이방향으로 구비된 복사부 2a는 λ/2로 공진하는 도체의 중심에 위치하여, 전류가 집중하는 것으로부터 높은 효율로 수직편파를 복사한다. 또한, 복사부 2a의 중앙부의 2개의 단자로부터, 도시하지 않은 임피던스 정합부 급전부를 통하여 부하인 휴대전화에 전기적으로 접속되어 있다.

한편, 유전체 세라믹 1의 상하면에 스파이럴상으로 형성된 임피던스 정합부 2b, 2b'는 유전체 세라믹 1의 원주와 거의 동심상으로, 소정 횟수 스파이럴상으로 감겨져 전체길이가 전기적으로 약 λ/2의 길이로 공진하여, 양호한 입력 임피던스를 나타낸다. 또한, 유전체 세라믹 1의 상하면의 임피던스 정합부 2b, 2b'는 복사에는 기여하지 않는다.

유전체 세라믹에 안테나 도체를 도 1에 도시한 바와 같이 형성함으로써, 유전체 작용에 의해, 복사원을 점에 가깝게 한 초소형 안테나를 실현할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 유전체를 세라믹으로 했지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 석영글라스나 니오브산리튬 등이어도 되고, 유기재료의 유전체이어도 상관없다. 예를 들어, 폴리에스텔과 같은 고주파손실이 적은 유전체 재질을 사용해도 되고, 그 외, 에보나이트나 파라핀등을 사용해도 된다.

도 2는 도 1에 도시한 휴대전화기용 소형 안테나의 등가회로이다. 즉, 양단에 정합 임피던스 11, 12를 구비한 λ/2형 선형 안테나 13은 중앙부의 단자로부터, 배런회로(평형 - 비평형 변환회로)를 통하여, 50Ω의 동축케이블 14를 통하여 부하인 휴대전화 15에 접속되며, 전체 길이가 λ/2로 구성되어 있다. 상기 배런은 다이폴안테나와 같은 평형(balance)회로를 동축케이블과 같은 비평형(unbalance)회로와정합시키기 위한 회로를 의미한다. 외부로부터의 도래파(수직편파)에 의해서 안테나 13의 양단에 전압 V가 발생하여 안테나 전류가 흐른다. 또한, 정합 임피던스 11, 12는 동축 케이블 14와 임피던스 매칭되도록 조정되어 있다.

도 3은 도 1과 같이 구성된 소형 안테나를 구비한 휴대전화기의 개념도이다. 즉, 휴대전화 21로부터, 물리적 높이를 정하는 봉체 22의 정상부에, 도 1에 도시한 바와 같은 소형 안테나 23을 부착한다. 따라서, 봉체 22는 소형 안테나 23의 높이를 유지하기 위한 것이므로, 안테나작용을 가진 재질일 필요는 없다. 예를 들어 수지의 봉등으로도 상관없다. 다만, 미사용시에 수납가능한 구조인 것이 바람직하다. 또한 소형 안테나 23으로부터 봉체 22를 따라서 도시하지 않은 동축 케이블에 의해서 휴대전화 21에 접속되어 있다.

또한, 봉체 22의 길이는 휴대전화 21를 귀에 대었을 때, 소형 안테나 23이 인간의 두부보다 약간 높아지는 정도로 한다.

도 4는 도 3에 도시한 휴대전화를 귀에 대었을 때의 두부 부근의 개념도이다. 휴대전화 31을 귀에 대었을 때, 안테나의 복사원 32는 두부 33의 정상부근에 있고, 휴대전화 31이 사용중일 때의 송수신파는 복사원 32로부터 수평방향으로 복사되므로, 두부 33으로의 전파의 복사는 경감된다. 게다가 전파의 복사가 두부 33에 의해서 차단되는 경우도 없어지므로, 복사의 무지향성은 충분히 유지된다. 특히, 원통상의 유전체 세라믹을 사용한 소형 안테나로 되어 있으므로, 360°에 걸쳐서 균일한 복사지향성을 얻을 수 있다.

이상 설명한 실시 형태는 본 발명을 설명하기 위한 일예이고, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러종류의 변형이 가능하다. 예를 들어 실시형태에서는 원통상의 유전체 세라믹으로 했지만, 원주상의 유전체 세라믹이어도 되고, 전술한 바와 같은 세라믹에 한정되는 것이 아니라, 그 외의 유전체를 사용해도 본 발명을 실시할 수 있는 것은 말할 것도 없다. 또한, 안테나 도체는 유전체에 외부에서 도체를 부착하여 접착 그 외의 방법으로 고정해도 되고, 도체박을 유전체에 에칭하여 부착해도 된다. 또한, 유전체 세라믹을 가공하여, 안테나내부에 정합회로인 배런·LNA(Low Noise Amplifier)등을 장착한 능동안테나의 구조로 할 수도 있다. 또한 유전성 물질인 수지성형체에 소정 패턴으로 도체층을 구비한 구조이어도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 휴대전화기에 사용되는 길이 10㎜정도의 소형 안테나는, 인간의 두부의 정상부나 그보다 약간 높은 위치에 부착함으로써, 휴대전화의 사용시에 두부가 복사전파를 받을 우려는 없어진다. 또한, 복사전파가 두부에 의해서 차단되는 경우도 없어지고, 따라서, 안테나 본래의 복사패턴이 영향을 받는 경우도 없어지므로, 통신장해를 일으킬 우려도 없어진다. 게다가, 원통 또는 원주의 유전체를 사용함으로써, 360°에 걸쳐서 양호한 복사지향성을 얻을 수 있으므로, 매우 소형인 안테나를 실현할 수 있음과 동시에, 사용하기 편한 좋은 휴대전화기를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 휴대전화기에 있어서,

   전파를 송수신하는 안테나 본체와,

   상기 안테나 본체가 송수신하는 전파를 근거로 통화를 행하는 단말기와,

   정상부에 상기 안테나 본체가 부착되며 상기 안테나 본체를 상기 단말기로부터 소정 높이로 이격되게 유지하는 봉체와,

   상기 안테나 본체로부터 상기 봉체를 따라 상기 단말기에 접속되는 도선을 구비하며,

   상기 안테나 본체는,

   원통상 또는 원주상의 유전체와,

   상기 유전체의 길이방향의 표면에 안테나전파를 복사하는 전파 복사부를 가지고, 또한, 해당 유전체의 상하면에 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부를 가지는 안테나 도체에 의해서 구성되고,

   상기 안테나 본체는 상기 휴대전화기의 사용시에, 상기 단말기로부터 소정 높이로 고정되는 구조로 되어 있음을 특징으로 하는 휴대전화기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 안테나 본체의 길이는 송수신을 행하는 전파의 반파장(λ/2)으로 공진하는 길이이고,

   또한, 상기 전파 복사부는 상기 안테나 본체의 중심부이고, 상기 유전체의 길이방향으로 고정되어 있음을 특징으로 하는 휴대전화기.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 안테나 본체는 상기 휴대전화기의 사용시에, 사용자 두부의 정상 부근 또는 그보다 높은 위치에 고정되도록, 상기 단말기에 부착되어 있음을 특징으로 하는 휴대전화기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 안테나 도체는 상기 유전체에 대해서, 에칭 또는 인쇄 또는 소성의 어느 하나에 의해서 패턴 배선되어 있음을 특징으로 하는 휴대전화기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 유전체는 세라믹임을 특징으로 하는 휴대전화기.
7. 휴대전화기에 사용되는 안테나에 있어서,

   안테나 본체가,

   원통상, 또는 원주상의 유전체와,

   상기 유전체의 길이방향의 표면에 안테나 전파를 복사하는 전파 복사부를 가지며, 또한, 해당 유전체의 상하면에 임피던스를 정합시키는 임피던스 정합부를 가지는 안테나 도체에 의해서 구성되고,

   상기 안테나 본체의 길이는 송수신을 행하는 전파의 반파장(λ/2)으로 공진하는 길이이고,

   또한, 상기 전파 복사부는 상기 안테나 본체의 중심부에서, 상기 유전체의 길이방향으로 고정되어 있음을 특징으로 하는 휴대전화기에 사용되는 안테나.