KR100420546B1 - Battery Antenna for portable Wireless Communication Terminal - Google Patents

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Abstract

본 발명의 휴대용 무선통신 단말용 축전지 안테나의 기본형은, 휴대용 무선통신용 단말의 뒷면 지판면상의 설계위치에 구성된 급전선과 지판면, 그리고 휴대용 무선통신 단말용 축전지를 개량된 판형상 역 에프(F)자형 안테나로 설계된 위치와 일치하도록 구성된 방사 구조이다. 개량된 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 구조는 기존의 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 단락판에 대칭으로 단락판에서 확장된 역 엘(L)자형 방사구조를 더하여, 이중 공진구조를 가져서, 사용 주파수 대역을 최대 3배까지 증가시킬 수 있는 구조이다. 이로써, 기존의 내장형 안테나의 소형 구조로 인한 사용 주파수 대역 내에서 25%이상 효율이 감소되는 것을 방지하며, 기존의 내장형 안테나를 삽입하고자 하던 부피를 없애므로 무선통신 단말의 부피를 크게 늘리지 않고, 또한, 인체두뇌 방향의 전자파를 크게 감소시켜, 인체에 대한 전자파 영향을 나타내는 SAR(생체 전자파 흡수율)를 현저히 감소시킨다.The basic type of the battery antenna for a portable wireless communication terminal of the present invention is a plate-shaped reverse F (F) shape in which the feeder and the finger surface formed at the design position on the back plate surface of the portable wireless communication terminal and the battery for the portable wireless communication terminal are improved. Radiation structure configured to match the location designed by the antenna. The structure of the improved plate-shaped F-shaped antenna is added to the short-circuit plate of the conventional plate-shaped F-shaped antenna by adding an inverse L-shaped radiation structure symmetrically extended from the short-circuit plate. With this structure, the frequency band used can be increased up to three times. This prevents the efficiency from being reduced by more than 25% within the use frequency band due to the small structure of the existing internal antenna, and eliminates the volume of the conventional internal antenna, thereby greatly increasing the volume of the wireless communication terminal. In addition, by greatly reducing the electromagnetic wave in the human brain direction, the SAR (bio-electromagnetic absorption rate), which represents the electromagnetic wave effect on the human body, is significantly reduced.

Description

휴대용 무선통신 단말용 축전지 안테나{Battery Antenna for portable Wireless Communication Terminal}Battery antenna for portable wireless communication terminal {Battery Antenna for portable Wireless Communication Terminal}

본 발명은 휴대용 무선 전화기나 휴대 단말 등에 사용하는 무선통신 단말용 안테나(도 1) 관한 것으로, 특히 무선 단말의 통화시 인체에 주는 전자파의 영향을 규제하는 SAR를 줄이는 기존의 방법으로 휴대용 무선통신 단말의 뒤편에 평판형 안테나(도 2)를 내장함에 있어서, 내장하면서도 휴대용 무선단말의 부피를 최소화하기 위해 초소형의 평판형 안테나(도 2)를 제작하므로서 발생하는 방사효율의 극한 감소를 나타내는데, 본 발명의 휴대용 무선통신 단말용 축전지 안테나는 휴대용 무선통신 단말용 축전지를 안테나로 사용하므로서, 휴대용 무선통신 단말의 부피를 최소화하면서도, 방사효율을 유지하면서, 인체 방향의 전자파를 줄이는 무선통신 단말용 축전지 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna for a wireless communication terminal (FIG. 1) for use in a portable radiotelephone or a portable terminal. In particular, the present invention relates to a portable radio communication terminal by a conventional method of reducing SAR, which regulates the effect of electromagnetic waves on the human body. Incorporating a flat panel antenna (FIG. 2) on the back side of the present invention, there is shown an extreme reduction in radiation efficiency caused by fabricating a small flat antenna (FIG. 2) in order to minimize the volume of the portable wireless terminal while being built therein. Battery antenna for a portable wireless communication terminal of the portable wireless communication terminal by using a battery for the portable wireless communication terminal as an antenna, while minimizing the volume of the portable wireless communication terminal, while maintaining the radiation efficiency, to reduce the electromagnetic wave in the human body direction It is about.

도 1과 같은 종래의 무선통신 단말용 모노폴 안테나는 등방성 안테나로서 인체의 방향으로도 통신 방향과 동등한 전자파를 방사하여 높은 SAR(생체 전자파 흡수율)를 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 종래의 휴대용 무선통신 단말에 사용된 내장형 소형 안테나는, 예를 들면, 특허 공개번호 특1997-0068163에 기재된 바와 같은 소형 루프 안테나는 사용 주파수 대역이 3%이하이며, 특허 공개번호 특2000-0045787에 기재된 종류의 PIFA(판형상 역 에프(F)자형 안테나)는 사용 주파수 대역에서 방사효율이 최대 75%( = -6dB )나 감소한다. 상기의 경우 방사면과 지판면 사이에 전파 차단체를 사용하여 지판면에 흐르는 전파를 차단하여 일반적으로 안테나의 효율을 나타내는 정재파비(VSWR)를 사용 주파수 대역 내에서 2:1이하가 되도록 하였다. 실지로 도 2의 PIFA(판형상 역 에프(F)자형 안테나)의 지판면(2)과 방사면(3)과의 간격이 0.01파장에서 0.03파장의 간격일 때 최대 1%에서 4%의 사용 주파수 대역을 나타내며, 일반적으로 초소형으로 만들기 위해 유전율 10 이상의 고 유전체를 사용하게 되면 최대 0.5%에서 2%의 사용 주파수 대역을 나타낸다. 이러한 상태에서 상기의 특허와 같이 전파차단체를 사용하였을 경우는 정재파로 이르는 전파를 차단하였을 뿐이지 방사하게 한 것이 아니므로 역시 마찬가지의 방사효율을 나타내게 된다. 도 2는 종래의 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 구조도 이며, 도 3은 PIFA(판형상 역 에프(F)자형 안테나)의 지판면에서의 방사면의 높이에 따른 정재파비 2:1을 만족하는 최대 사용 주파수 대역 비율을 도시한 도면이다. 도 3은 참고 문헌 K. Tsunoda, et al."Analysis of Palanar Inverted F Antenna Using Spatial Network Method" IEEE 1990에서 발췌한 것으로 도 3에 표시된 기호 L1은 안테나의 길이 L, L2는 방사면(패치)의 폭 W, H는 높이를 의미하며, 각 자료선 상단에 표시된 숫자는 방사면의 폭에 대한 단락판의 폭의 비율이다.The conventional monopole antenna for a wireless communication terminal as shown in FIG. 1 is an isotropic antenna and emits electromagnetic waves equivalent to the communication direction even in the direction of the human body, causing high SAR (biowave absorption rate). In order to solve such a problem, a built-in small antenna used in a conventional portable wireless communication terminal, for example, a small loop antenna as described in Patent Publication No. 1997-0068163 has a frequency band of 3% or less, PIFAs (plate inverted-F antennas) of the type described in No. 2000-0045787 reduce the radiation efficiency by up to 75% (= -6 dB) in the frequency band used. In this case, a radio wave shield is used between the radiating surface and the fingerboard surface to block radio waves flowing through the fingerboard surface so that the standing wave ratio (VSWR), which generally indicates the efficiency of the antenna, is set to be 2: 1 or less within the frequency band used. In practice, the maximum frequency of 1% to 4% when the distance between the fingerboard surface (2) and the radiation surface (3) of the PIFA (plate-shaped inverted F-shaped antenna) of FIG. 2 is 0.01-0.03 wavelengths apart In general, when a high dielectric constant of 10 or more is used to make a microminiature, a maximum frequency band of 0.5% to 2% is used. In such a state, when the radio wave group is used as in the above patent, it only blocks the radio wave to the standing wave but does not emit the radiation, and thus shows the same radiation efficiency. 2 is a structural diagram of a conventional plate-shaped inverted F (F) -shaped antenna, Figure 3 is a standing wave ratio of 2: 1 according to the height of the radiation surface on the fingerboard surface of the PIFA (plate-shaped inverted F-shaped antenna) Is a diagram illustrating a maximum used frequency band ratio satisfying Figure 3 is a reference K. Tsunoda, et al. "Analysis of Palanar Inverted F Antenna Using Spatial Network Method" IEEE 1990, symbol L1 shown in Figure 3 is the length of the antenna L, L2 is the radiation surface (patch) The widths W and H are the heights, and the number at the top of each data line is the ratio of the width of the shorting plate to the width of the radiating surface.

정재파비 2:1의 주파수 대역 비율로부터 정재파비(VSWR)에 의한 효율을 구하기 위해 수학식을 나열하면 아래와 같다.In order to obtain the efficiency by standing wave ratio (VSWR) from the standing wave ratio of 2: 1 frequency band, the following equations are listed.

안테나의 특정한 정재파비(VSWR)에 대한 사용 주파수 대역 비율을 계산하는 식은 수학식 1과 같다.Equation 1 for calculating the ratio of the used frequency band to the specific standing wave ratio (VSWR) of the antenna is shown in Equation 1.

단 BW는 사용 주파수 대역의 중심주파수에 대한 비율, VSWR은 정재파비, Q는 안테나의 공진 성능이다. Where BW is the ratio to the center frequency of the frequency band used, VSWR is the standing wave ratio, and Q is the resonance performance of the antenna.

수학식 1로 부터 Q를 상쇄하므로서 동일한 안테나의 특정한 정재파비에 대한 주파수 대역 비율로 부터 다른 정재파비에 대한 주파수 대역 비율을 구하면 수학식 2와 같다.By canceling Q from Equation 1, a frequency band ratio for another standing wave ratio is obtained from the frequency band ratio for a specific standing wave ratio of the same antenna.

단, BW1은 알고 있는 주파수 대역 비율, VSWR1은 앞의 주파수 대역 비율의 기준이 되는 알고 있는 정재파비이다. However, BW1 is a known frequency band ratio and VSWR1 is a known standing wave ratio as a reference for the previous frequency band ratio.

도 4는 수학식 2로 부터 정재파비(VSWR1)가 2:1 이하의 주파수 대역(BW1)으로 부터 원하는 주파수 대역(BW)의 정재파비(VSWR)를 구하기 위한 사용 주파수 대역 정재파비 계산도 이다.FIG. 4 is a calculation diagram of a used frequency band standing wave ratio for obtaining a standing wave ratio VSWR of a desired frequency band BW from a frequency band BW1 having a standing wave ratio VSWR1 of 2: 1 or less from Equation 2. FIG.

도 5는 도 4로 부터 구한 정재파비로부터 정재파 효율을 환산하기 위한 계산도 이다.FIG. 5 is a calculation diagram for converting standing wave efficiency from standing wave ratios obtained from FIG. 4.

기존의 초소형 내장형 안테나의 효율을 계산하는 실 예로서 이동통신 주파파수 대역인 PCS 주파수 대역은 1.75GHz에서 1.87GHz까지로 대역폭이 120MHz이며 중간 주파수는 1.81GHz 임으로 주파수 대역 비율 BW = 120 ÷1810 = 0.07 이다.As an example of calculating the efficiency of a conventional small internal antenna, the frequency band ratio BW = 120 ÷ 1810 = 0.07 with the PCS frequency band, which is the mobile communication frequency band, from 1.75 GHz to 1.87 GHz, with a bandwidth of 120 MHz and an intermediate frequency of 1.81 GHz. to be.

표 1은 초소형 안테나의 상기 도면에서 구한 0.07 주파수 대역 비율에서 지판면에 대한 방사면의 높이에 따른 안테나의 정재파 효율이다.Table 1 shows the standing wave efficiency of the antenna according to the height of the radiating plane with respect to the fingerboard at the 0.07 frequency band ratio obtained in the figure of the micro antenna.

방사면높이Radiation Height 방사면높이Radiation Height 매질medium VSWR 2:1의 BWBW of VSWR 2: 1 0.07/BW0.07 / BW BW 0.07의 VSWRVSWR of BW 0.07 VSWR 효율VSWR efficiency 1mm1 mm 0.006파장0.006 wavelength 고유전율High dielectric constant 0.0050.005 1414 100100 5%5% 1mm1 mm 0.006파장0.006 wavelength 저유전율Low dielectric constant 0.010.01 77 2727 15%15% 2mm2 mm 0.012파장0.012 wavelength 고유전율High dielectric constant 0.010.01 77 2727 15%15% 2mm2 mm 0.012파장0.012 wavelength 저유전율Low dielectric constant 0.020.02 3.53.5 88 40%40% 3mm3 mm 0.018파장0.018 wavelength 고유전율High dielectric constant 0.020.02 3.53.5 88 40%40% 3mm3 mm 0.018파장0.018 wavelength 저유전율Low dielectric constant 0.030.03 2.32.3 4.54.5 60%60%

상기 표에서 방사면의 높이는 지판면(2)과 축전지 안테나(6)와의 간격이며, 단락판(4)의 높이 이기도 하다. 1810MHz에서의 전자파의 파장은 165.7mm이므로 방사면의 높이 1mm의 파장으로 본 높이는 1/165.7 = 0.006 파장이다.In the above table, the height of the radiating surface is the distance between the fingerboard surface 2 and the storage antenna 6, and also the height of the shorting plate 4. Since the wavelength of the electromagnetic wave at 1810 MHz is 165.7 mm, the height of the radiation surface of 1 mm is 1 / 165.7 = 0.006.

상기 표 1에서 초소형 안테나의 방사면높이에 따른 정재파비(VSWR)효율의 결과를 보면 5%에서 60%의 효율로 나타나는데, 실제로 최신의 휴대폰의 최소화 경향을 보면 길이가 10mm 규격의 안테나가 내장될 휴대폰 표면의 여지가 없다. 1810MHz에서 안테나로서의 제 역할을 할 수 있는 길이는 최소한 1/4파장의 길이인 41mm인데, 이를 10mm로 줄이면서 전기적인 길이는 1/4파장이 되게 하려면41mm/10mm=4.1이 되어야 하고, 매질의 유전율은 16.8이 된다. 도 2에서 지판면(2)과 방사면(3) 사이의 매질의 유전율이 16.8이면 고유전율에 해당하고, 이 경우 휴대폰에 내장하기 위해 2mm이하의 방사면 높이로 제작한다면 15%의 정재파비(VSWR)효율이 된다. 도 5에서 정재파비(VSWR) 2:1에서의 효율인 90%에 비하면 효율이 6배나 감소되는 문제점을 가지고 있다.In Table 1, the result of standing wave ratio (VSWR) efficiency according to the radiation height of the micro antenna is shown to be 5% to 60% efficiency. There is no room on the surface of the phone. At 1810 MHz, the proper length as an antenna is at least 1 / 4mm, which is 41mm long. 41mm / 10mm = 4.1, and the permittivity of the medium is 16.8. In FIG. 2, if the dielectric constant of the medium between the fingerboard surface 2 and the radiation surface 3 is 16.8, it corresponds to a high dielectric constant. VSWR) efficiency. In FIG. 5, the efficiency is reduced by six times compared to 90% of the efficiency at the standing wave ratio (VSWR) 2: 1.

또한, 기존에 가장 많이 사용하는 안테나인 모노폴 안테나(도 1)는 등방성 안테나이므로 통화시 인체 방향으로 전자파가 많이 복사되어 에 대한 전자파 영향인 SAR(생체 전자파 흡수율) 수치가 증가된다. 도 6은 자유공간에서 모노폴 안테나의 수평면에 대한 전자파 방사 도해도 이며, 도 7은 무선통신 단말을 통화하기 위해 귀에 밀착했을 때의 모노폴 안테나의 수평면에 대한 전자파 방사 도해도 이다. 도 7에서 인체방향의 전자파가 최대 20dB 감소하였는데, 20dB를 백분율로 환산하면 99%이상 감소한 것이며, 감소한 분량의 전자파는 일부 인체의 표면에서 반사하고, 나머지가 인체에, 특히 머리 부분에 흡수되는 것이다. 도 8은 모노폴 안테나로부터 방사되는 전자파가 인체에 흡수되는 단면을 도해한 도면이며, 머리 내에서 전자파가 급격히 단계적으로 감소되는 것을 알 수 있으며, 특히, 귀를 통하여, 전자파가 깊숙이 침투하는 것을 알 수 있다.In addition, since the monopole antenna (FIG. 1), which is the antenna used most frequently, is an isotropic antenna, a large number of electromagnetic waves are radiated toward the human body during communication, thereby increasing the SAR (bio-electromagnetic absorption rate) value of the electromagnetic wave. FIG. 6 is a diagram showing electromagnetic radiation of a horizontal plane of a monopole antenna in a free space, and FIG. 7 is a diagram showing electromagnetic radiation of a horizontal plane of a monopole antenna when it is in close contact with an ear to talk a wireless communication terminal. In FIG. 7, the electromagnetic wave of the human body is reduced by up to 20 dB, which is reduced by more than 99% in terms of 20 dB. The reduced amount of electromagnetic waves is reflected from some surfaces of the human body, and the other is absorbed by the human body, especially the head. . FIG. 8 is a diagram illustrating a cross section in which electromagnetic waves radiated from a monopole antenna are absorbed by a human body, and it can be seen that the electromagnetic waves rapidly decrease step by step within the head. In particular, it can be seen that the electromagnetic waves penetrate deeply through the ear. have.

본 발명의 목적은 종래의 휴대용 무선통신 단말용 모노폴 안테나에서 전자파가 인체로 방사되는 것을 감소시켜 SAR(생체 전자파 흡수율)를 개선하며, 최근 SAR를 개선하기 위해 무선통신 단말의 뒷면에 내장하는 방식의 초소형 내장형 안테나의 방사효율이 감소되는 점을 개선하며, 종래의 무선통신 단말용 모노폴 안테나를 없앰으로서 미관상 개선하고, 휴대시 거리는 문제를 개선하며, 기존의 무선통신 단말용 내장형 안테나의 공간도 없애므로 무선통신 단말의 소형화하고자 하는 기술적 과제가 있다.An object of the present invention is to reduce the emission of electromagnetic waves to the human body in the conventional monopole antenna for portable wireless communication terminal to improve the SAR (biological electromagnetic absorption rate), and recently to improve the SAR of the method of embedding on the back of the wireless communication terminal It improves the radiation efficiency of the micro built-in antenna, and improves aesthetics by eliminating the conventional monopole antenna for wireless communication terminal, improves the distance when carrying, and also eliminates the space of the built-in antenna for the existing wireless communication terminal. There is a technical problem to miniaturize a wireless communication terminal.

도 1 은 기존의 무선통신 단말용 모노폴 안테나의 구성도.1 is a block diagram of a conventional monopole antenna for a wireless communication terminal.

도 2는 기존의 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 구성도2 is a block diagram of a conventional plate-shaped inverted F (F) shape antenna

도 3은 기존의 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 주파수 대역폭을 도시한 도면3 is a diagram showing the frequency bandwidth of a conventional plate-shaped inverted F antenna

도 4는 정재파비(VSWR)에 대한 주파수 대역비를 환산하기 위한 계산도.4 is a calculation diagram for converting a frequency band ratio to a standing wave ratio VSWR.

도 5는 정재파비(VSWR)를 효율로 환산하기 위한 계산도.5 is a calculation diagram for converting standing wave ratio (VSWR) into efficiency.

도 6은 기존의 무선통신 단말용 모노폴 안테나의 자유공간 합성편파 수평 방사도.6 is a free space synthesized polarization horizontal radiation of a conventional monopole antenna for a wireless communication terminal.

도 7은 기존의 무선통신 단말용 모노폴 안테나를 인체에 밀착한 경우 합성편파 수평 방사도.7 is a composite polarization horizontal radiation diagram when the conventional monopole antenna for wireless communication in close contact with the human body.

도 8은 통화시 전자파가 인체에 흡수되는 현상을 도시한 도면8 is a diagram illustrating a phenomenon in which electromagnetic waves are absorbed by a human body during a call;

도 9는 본 발명의 실시예1의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 구성 및 배치도9 is a configuration and layout view of a battery antenna for a wireless communication terminal according to the first embodiment of the present invention

도 10은 본 발명의 실시예 1의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 정재파비 특성도.10 is a standing wave ratio characteristic diagram of the battery antenna for a wireless communication terminal according to the first embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시예 1의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 자유공간 합성편파 수평 방사도.11 is a free space composite polarization horizontal radiation diagram of a battery antenna for a wireless communication terminal according to the first embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 2의 측면도.12 is a side view of Embodiment 2 of a battery antenna for a wireless communication terminal of the present invention.

도 13은 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 2의 측면도.13 is a side view of Embodiment 2 of a battery antenna for a wireless communication terminal of the present invention.

도 14는 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 2의 측면도.14 is a side view of Embodiment 2 of a battery antenna for a wireless communication terminal of the present invention.

도 15는 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 2의 측면도.15 is a side view of Embodiment 2 of a battery antenna for a wireless communication terminal of the present invention.

도 16은 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 3의 측면도.Fig. 16 is a side view of Embodiment 3 of a battery antenna for wireless communication terminal of the present invention.

도 17은 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 3의 측면도.Figure 17 is a side view of Embodiment 3 of a battery antenna for a wireless communication terminal of the present invention.

도 18은 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 3의 측면도.18 is a side view of Embodiment 3 of a battery antenna for a wireless communication terminal of the present invention.

도 19는 본 발명의 무선통신 단말용 축전지 안테나의 실시예 4의 정면도.19 is a front view of Embodiment 4 of a battery antenna for wireless communication terminal of the present invention.

1: 종래의 무선통신 단말용 모노폴 안테나1: Monopole antenna for conventional wireless communication terminal

2: 무선통신 단말의 지판면2: fingerboard of wireless communication terminal

3: 종래의 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 방사면3: Radiation plane of conventional plate-shaped inverted F antenna

4: 단락판4: short circuit

5: 급전선5: feeder

6: 축전지 안테나6: battery antenna

7: 용량성 리액턴스를 추가하기 위한 구조물7: Structure for adding capacitive reactance

8: 축전지 안테나의 전기적 길이를 연장하기 위한 구조물8: Structure for extending the electrical length of battery antenna

본 발명의 기본 구성은 도 9와 같이 휴대용 무선통신 단말의 축전지 삽입 홈의 바닥 지판면(2)에서 축전지 안테나(6)까지 신호를 송수신하기 위한 급전부(5)와 축전지(6)를 판형상 역 에프(F)안테나로 사용하기 위한 단락판(4)연결되도록 구성된다. 단락판(4)의 위치는 단락판(4)의 폭이 축전지 안테나(6)의 폭보다 작게 제작하는 경우는 수학식 3에서 원하는 주파수 F가 되도록 정한다.The basic configuration of the present invention is a plate-shaped feed unit 5 and the battery 6 for transmitting and receiving a signal from the bottom finger surface 2 of the battery insertion groove of the portable wireless communication terminal to the battery antenna 6 as shown in FIG. And a shorting plate 4 for use as an inverted F antenna. The position of the short circuit board 4 is determined so that the width of the short circuit board 4 may be smaller than the width of the battery antenna 6 so as to have a desired frequency F in equation (3).

단, F는 주파수, C는 광속, S는 단락판의 폭, W는 축전지 안테나(6)의 폭, L은 축전지 안테나(6)의 상단 끝점에서 단락판(4)까지의 거리, H는 단락판(4)의 높이이다.Where F is the frequency, C is the speed of light, S is the width of the shorting plate, W is the width of the battery antenna 6, L is the distance from the upper end of the battery antenna 6 to the shorting plate 4, and H is a short circuit. It is the height of the plate 4.

축전지 안테나(6)의 사용 주파수 대역을 최대로 하기 위해서는 S=W이어야 하므로 S/W=1로 대입하면 수학식 3은 수학식 4와 같이 된다.In order to maximize the use frequency band of the battery antenna 6, S = W should be substituted. When S / W = 1, Equation 3 is expressed by Equation 4.

수학식 4로 부터 간단히 단락판(4)의 위치를 구하면 수학식 5와 같다.If the position of the short-circuit board 4 is simply obtained from Equation 4, Equation 5 is obtained.

단 λ는 파장으로 C/F이다.Is the wavelength, C / F.

실제로는 무선통신 단말의 크기와 재질로 인해 실제 제작 시에는 0.95 x L/(재질의 유전율) - (축전지 안테나의 두께 함수)에 가깝다.In practice, due to the size and material of the wireless communication terminal, it is close to 0.95 x L / (dielectric constant of material)-(thickness function of battery antenna) in actual production.

상기의 방법으로 지정한 축전지 안테나(6)의 상단과 단락판(4)의 길이를 정하고 나면, 단락판(4) 아래의 부분도 이중공진을 하여 안테나의 사용 주파수 대역을 증가시키기 위한 또 하나의 안테나 역할을 하도록 제작이 되도록 한다. 이중공진 안테나가 되기 위한 단락판(4)에서 축전지 안테나(6)의 하단까지의 거리는 상단의 길이 L보다 2%에서 3% 짧은 길이로 제작하여 조금 떨어진 주파수에서 공진 하도록 하여 사용 주파수 대역폭을 증가시키도록 한다. 급전부(5)의 위치는 단락판(4)의 상단에서 방사저항이 50옴이 되며 사용 주파수 대역이 가장 넓은 지점으로 조정한다. 이러한 구조의 안테나는 역엘(L)자형 단락판 공유 이중공진 구조를 갖는 역 에프(F)자형 안테나로 명명하며 본 발명의 중요한 기술적 구조이다. 또한, 본 발명의 안테나는 두께에 따라 대역폭의 증가하는 구조이다.After determining the top of the battery antenna 6 and the length of the shorting plate 4 specified by the above method, another antenna for increasing the frequency band of the antenna by double resonating the portion under the shorting plate 4 as well. Be made to play a role. The distance from the short-circuit plate 4 to the lower end of the battery antenna 6 to be a double resonant antenna is made 2% to 3% shorter than the length L of the top to resonate at a slightly separated frequency to increase the use frequency bandwidth. To do that. The position of the feed section 5 is 50 ohms of radiation resistance at the upper end of the short-circuit board 4, and the frequency band used is adjusted to the widest point. The antenna of this structure is called an inverted F (F) shaped antenna having an inverted L-shaped short-plate shared double resonant structure and is an important technical structure of the present invention. In addition, the antenna of the present invention has a structure of increasing the bandwidth according to the thickness.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.The above and other objects, features, aspects, advantages, and the like of the present invention will become more apparent from the following detailed embodiments described with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시예를, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(실시예 1)(Example 1)

표 1은 주파수 대역 1.75GHz에서 1.87GHz 대역에 사용할 본 발명에 따르는 구조의 축전지 안테나의 근사 설계 치수와 그에 따른 정재파비(VSWR) 2:1을 만족하는 주파수 대역폭 성능을 나타낸다.Table 1 shows the approximate design dimensions of the battery antenna of the structure according to the present invention for use in the frequency band 1.75 GHz to 1.87 GHz, and the frequency bandwidth performance that satisfies the standing wave ratio (VSWR) 2: 1.

축전지두께(mm)Battery thickness (mm) 높이H(mm)Height H (mm) 상단L(mm)Top L (mm) 하단L(mm)Bottom L (mm) 주파수최대 대역폭(MHz)Frequency Max Bandwidth (MHz) 주파수대역비Frequency band ratio 0.10.1 22 37.737.7 37.437.4 7575 0.040.04 33 22 3636 3535 100100 0.0550.055 44 22 35.835.8 33.533.5 120120 0.0660.066 55 22 35.735.7 33.333.3 130130 0.070.07 66 22 34.534.5 33.533.5 140140 0.0770.077

상기의 설명한 구조의 안테나는The antenna of the above-described structure

상기 표 1의 축전지 두께가 6mm에 대한 정재파비(VSWR)가 도 10에서 와 같이 주파수 대역 1.74GHz에서 1.88GHz까지 2:1을 만족한다. 이는 도 5의 정재파비(VSWR)효율을 보면 90%를 만족함을 알 수 있으며, 표 1에서와 같이 초소형으로 내장하기 위해 2mm의 유전체를 사용한 판형상 역 에프(F)안테나의 효율이 15%인 것에 비하면 6배의 효율이 개선됨을 알 수 있다.The standing wave ratio (VSWR) for the battery thickness of 6 mm in Table 1 satisfies 2: 1 from 1.74 GHz to 1.88 GHz in the frequency band as shown in FIG. 10. It can be seen that the standing wave ratio (VSWR) efficiency of FIG. 5 satisfies 90%. As shown in Table 1, the efficiency of the plate-shaped inverse F (F) antenna using a 2 mm dielectric for embedding into a microminiature is 15%. It can be seen that the efficiency is six times compared to that.

또한, 도 11은 상기 표 1의 축전지 두께가 6mm에 대한 안테나의 자유공간 전자파 편파합성 수평 방사도 이다. 이 도 11에서 0도 방향이 인체 방향인데, 도 6의 기존의 무선통신 단말용 모노폴 안테나의 자유공간 전자파 편파 합성 수평 방사도와 비교하면, 인체방향으로 방사되는 전자파 강도가 최대 15dB이하로 적어진 것을 알 수 있다.11 is a free space electromagnetic polarization composite horizontal radiation diagram of the antenna for the battery thickness of 6mm in Table 1. In FIG. 11, the 0-degree direction is the human body direction. Compared to the free space electromagnetic polarization-synthesized horizontal radiation of the conventional monopole antenna of FIG. 6, the intensity of the electromagnetic wave radiated toward the human body is less than 15 dB. Able to know.

(실시예 2)(Example 2)

상기의 실시예 1의 경우는 안테나의 크기를 안테나의 성능을 위해서만 설계하고 제작하는 이상적인 실시예라고 할 수 있다. 그러나 본 발명에 따르는 안테나 겸용의 축전지의 경우 그 크기의 큰 범위는 축전지의 기능에 따라 정해진다. 또한 축전지의 크기는 무선통신용 단말의 크기와 필요에 의해 결정되어 진다. 따라서, 사용하는 주파수에서 필요한 안테나의 길이보다 작은 경우 전기적으로 보상해야만한다. 도 12, 도 13, 도 14는 안테나의 길이를 연장시키기 위해 안테나 하단에 지판면과 안테나 사이에 용량성 리액턴스를 추가한 측면도이다. 또한 도 15는 안테나의 길이를 연장시킨 측면도이다. 이와 같이 안테나 길이를 연장하는 구조도 본 발명에 따르는 방사효율 개선과 인체에 대한 전자파 감소를 목적으로 우수한 성능을 구현한다.In the case of Embodiment 1, the size of the antenna can be said to be an ideal embodiment to design and manufacture only for the performance of the antenna. However, in the case of an antenna combined battery according to the present invention, a large range of the size is determined according to the function of the battery. In addition, the size of the battery is determined by the size and needs of the terminal for wireless communication. Therefore, if the frequency used is smaller than the length of the required antenna, it must be electrically compensated. 12, 13 and 14 are side views in which capacitive reactance is added between the fingerboard surface and the antenna at the bottom of the antenna to extend the length of the antenna. 15 is a side view extending the length of the antenna. In this way, the structure that extends the antenna length implements excellent performance for the purpose of improving radiation efficiency and reducing electromagnetic waves for the human body according to the present invention.

(실시예 3)(Example 3)

본 발명에 따르는 실시예 3은 축전지의 길이가 필요한 안테나의 길이 보다 긴 경우, 이를 보상하지 않으면 안테나로서의 효율이 크게 감소된다. 이를 해결하기 위해 도 16, 도 17, 도 18과 같이 단락판 하단에 단락판에 근접하여 지판면과 안테나 사이에 용량성 리액턴스를 추가하게 되면 안테나의 전기적인 길이를 단축시키는 효과를 나타내어 원하는 주파수에서 이중공진을 하게 함으로서 사용 주파수 대역폭을 증가시켜 안테나의 효율을 극대화하게 된다. 이와 같이 용량성 리액턴스를 추가하여 안테나 길이를 단축하는 구조도 본 발명에 따르는 방사효율 개선과 인체에 대한 전자파 감소를 목적으로 우수한 성능을 구현한다.In the third embodiment according to the present invention, if the length of the battery is longer than the length of the required antenna, the efficiency as an antenna is greatly reduced if it is not compensated for. To solve this problem, adding a capacitive reactance between the fingerboard surface and the antenna near the short circuit board at the bottom of the short circuit board as shown in FIGS. 16, 17, and 18 shows an effect of shortening the electrical length of the antenna at a desired frequency. By double resonating, the use frequency bandwidth is increased to maximize the efficiency of the antenna. As such, the structure of shortening the antenna length by adding capacitive reactance also implements excellent performance for the purpose of improving radiation efficiency and reducing electromagnetic waves for a human body according to the present invention.

(실시예 4)(Example 4)

본 발명에 따르는 역엘(L)자형 단락판 공유 이중공진 구조를 갖는 역 에프(F)자형 안테나 및 이를 응용한 축전지 겸용 안테나의 경우 두 가지의 목적에 의하여 단락판을 2개 이상으로 분리할 필요가 있다. 하나는 주파수에 따른 정재파비(VSWR)를 분산시켜 사용 주파수 대역폭을 증가시키는 경우이며, 또 하나는 반대로 원래의 주파수 대역폭을 유지하게 하면서 축전지 안테나와 무선통신 단말에 존재하는 지판면 사이에 단락판을 두되, 무선통신 단말과 축전지는 착탈 구조이므로, 구조적으로 착탈 구조에 적합한 구조가 되게 하기 위하여 도 19와 같이 연속되지 않은 2개 이상의 단락판으로 분리한다.In the case of an inverted F (F) shape antenna having a reverse L (L) shape short circuit plate shared double resonant structure and a battery combined antenna using the same, it is necessary to separate two or more short circuit boards for two purposes. have. One is to increase the used frequency bandwidth by dispersing the standing wave ratio (VSWR) according to the frequency, and the other is to short-circuit between the battery antenna and the fingerboard existing in the wireless communication terminal while maintaining the original frequency bandwidth. However, since the wireless communication terminal and the storage battery are detachable structures, structurally separated into two or more short-circuit plates as shown in FIG. 19 so as to be a structure suitable for the removable structure.

이와 같이 단락판을 2개 이상으로 분리한 구조도 본 발명에 따르는 방사효율 개선과 인체에 대한 전자파 감소를 목적으로 우수한 성능을 구현한다.As such, the structure in which the shorting plate is separated into two or more implements excellent performance for the purpose of improving radiation efficiency and reducing electromagnetic waves for a human body according to the present invention.

이상의 설명으로 명백한 바와 같이, 본 발명의 휴대용 무선통신 단말용 축전지 안테나는, 종래의 모노폴 안테나가 인체 방향으로 전자파를 방사하는 강도가 통신을 위하여 전자파를 방사하는 강도와 동등한 강도로 방사되어 인체에 대한 SAR(생체 전자파 흡수율)이 크던 것을 휴대용 무선통신 단말의 인체의 반대편에 배치된 축전지를 안테나로 사용하게 하고, 전자파가 인체의 방향으로는 최대 15dB 이상 감소 시켜, SAR를 감소시키는 효과와, 상기와 같은 목적으로 제작되는 종래의 초소형 안테나의 그 제한된 크기와 구조에 제약받아 필연적으로 감소되어야 하는 안테나의 효율을 극대화한 효과가 있다.As apparent from the above description, the battery antenna for a portable radio communication terminal of the present invention has a strength in which a conventional monopole antenna radiates electromagnetic waves in a human body direction at an intensity equivalent to that radiating electromagnetic waves for communication. The large SAR (absorption rate of living electromagnetic waves) allows the use of a battery disposed on the opposite side of the human body of a portable wireless communication terminal as an antenna, and the effect of reducing SAR by reducing electromagnetic waves by at least 15 dB in the direction of the human body. There is an effect of maximizing the efficiency of the antenna to be inevitably reduced by the limited size and structure of the conventional micro-miniature antenna manufactured for the same purpose.

이상 본 발명자에 의하여 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example, Of course, a various change is possible in the range which does not deviate from the summary.

Claims (6)

무선통신 단말용 안테나에 있어서,In the antenna for a wireless communication terminal, 판형상 역 에프(F)자형의 안테나의 방사판으로 상기 무선통신 단말의 축전지를 사용한 축전지 안테나;A battery antenna using a storage battery of the wireless communication terminal as a radiating plate of a plate-shaped inverse F-shaped antenna; 상기 무선통신 단말의 축전지 삽입 홈의 바닥 지판면과 상기 축전지 안테나를 연결하여 상기 축전지 안테나를 접지시키는 단락판;A short plate connecting the bottom finger surface of the battery insertion groove of the wireless communication terminal to the battery antenna to ground the battery antenna; 상기 무선통신 단말과 상기 축전지 안테나를 연결하여 상기 축전지 안테나를 급전시키는 급전부A power supply unit connecting the wireless communication terminal and the battery antenna to feed the battery antenna; 를 포함하며,Including; 상기 축전지 안테나의 하단으로부터 상기 단락판까지의 길이가 상기 축전지 안테나의 상단으로부터 상기 단락판까지의 길이보다 짧은The length from the bottom of the battery antenna to the shorting plate is shorter than the length from the top of the battery antenna to the shorting plate. 것을 특징으로 하는 안테나.An antenna, characterized in that. 안테나에 있어서,In the antenna, 판형상 역 에프(F)자형 안테나의 주파수 대역을 개선하거나 방사효율을 개선하는 것을 특징으로 하는 단락판에 대칭으로 단락판에 연결된 역엘(L)자형 안테나가 부가되어 이중 주파수 공진 구조를 갖는 안테나.An antenna having a dual frequency resonant structure in which an inverted L-shaped antenna connected to a short circuit plate symmetrically is added to a short circuit board, characterized in that the frequency band of the inverted F-shaped antenna is improved or radiation efficiency is improved. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 안테나의 방사판의 두께를 증가시킴으로서 주파수 대역을 개선하거나 방사효율을 개선하는 것을 특징으로 하는 안테나.Increasing the thickness of the radiating plate of the antenna to improve the frequency band or improve the radiation efficiency. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 안테나의 방사판의 전기적 길이를 연장하는 것을 특징으로 하는 안테나.And extending the electrical length of the radiating plate of the antenna. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 안테나의 방사판의 전기적 길이를 단축하는 것을 특징으로 하는 안테나.And an electrical length of the radiating plate of the antenna is shortened. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 단락판을 2개 이상으로 분리하는 것을 특징으로 하는 안테나.And separating the shorting plate into two or more.
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