KR100442686B1 - 비흡수율의 개선을 위한 휴대단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린트배선기판(PCB)에 지판전류를 흐르게 하지 않고 비흡수율(SAR)을 개선할 수 있는 안테나 구조를 가진 휴대전화기를 제공한다. 휴대전화기 본체의 PCB 1의 스피커 7과는 반대측에 슬리브 ·안테나 6을 구비한다. 슬리브·안테나 6은 안테나 PCB 61에 구비된 안테나 소자 62와 유전체 슬리브 63으로 구성된다. 송수신 회로부 8과 슬리브 ·안테나 6을 동축케이블 9를 통해서 접속하여, 동축케이블 9의 선단부에 유전체 슬리브 63을 장착하고, 그 외부도체를 유전체 슬리브 63의 내주면 도체에 접속하고, 중심도체 92를 안테나 소자 62의 급전점 64에 접속한다. 이렇게 구성함으로써, PCB 1에 안테나 전류를 흐르게 하지 않고, PCB 1은 전자차폐판으로서 작용하여, SAR을 저감할 수 있다.

Description

비흡수율의 개선을 위한 휴대단말기 {PORTABLE COMMUNICATION TERMINAL FOR IMPROVING SPECIFIC ABSORPTION RATE}

본 발명은 휴대단말기에 관한 것으로, 특히 전파가 인체에 미치는 영향을 나타내는 비흡수율(SAR: Specific Absorption Rate)의 개선을 위한 휴대단말기에 관한 것이다.

최근에 전자 및 전기 기기들이 급속하게 보급됨에 따라서 상기 전자 및 전기 기기로부터 복사되는 전파가 인체에 미치는 영향, 특히 사용자의 인체 두부(頭部)에 미치는 영향에 대해 심각한 고려가 이루어지고 있다. 특히, 휴대전화기, 개인 휴대통신 시스템(PHS: Personal Handyphone System), 휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 등의 휴대단말기에서 복사되는 전파가 인체에 미치는 영향을 나타내는 척도가 SAR이다. 휴대단말기에서는 안테나의 복부에 전류가 집중하고, 그 결과 안테나 급전점 등의 복사원 근방의 인체 두부에 전자계가 집중하여 SAR이 증대하게 된다. 이러한 SAR의 개선에 관한 많은 연구가 이루어지고 있을 뿐만 아니라 보호(protection)지침도 마련되고 있다.

도 8은 종래의 휴대전화기에 널리 사용되고 있는 모노폴(monopole) ·안테나 방식에 의한 안테나 구조 및 동작시의 전류분포, 전압분포 등을 나타낸다.

상기 도 8의 (a)에서, 전화기 본체의 프린트배선기판(PCB: Printed Circuit Board) 1에는 1/4 λ모노폴 ·안테나 2가 급전점 3을 통해서 부착되어 있다.

상기 도 8의 (a) 및 (b)에서, 모노폴 ·안테나 1은 폴과 안테나 지판에 의해 하나의 안테나를 구성하므로, 안테나 전류 Ia에 따라서 PCB 1을 지판으로 하는 지판 전류 Ie가 도시된 바와 같이 PCB 1로 흐른다.

도 9의 (a) 및 (b)는 각각 상기 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 안테나 전류 Ia와 지판전류 Ie가 흐를 때 안테나 전류 Ia와 지판전류 Ie에 의한 근방 전계분포와 근방 자계분포를 나타낸다. 도면에서 4는 휴대전화기 본체, 5는 사용자의 두부(頭部)이다. 도시된 바와 같이, 두부 5의 근방에 지판전류 Ie에 의한 전자계가 집중하기 때문에 SAR의 원인이 된다.

상기 구성에 있어서, SAR을 저감하기 위해서는 실사용 상태에서 사용자의 두부방향으로 미치는 근방 전자계의 강도를 저감하면 된다. 그러나 상기 관점에서 보면 도 8의 안테나 구조에는 다음과 같은 문제들이 있다.

(1) 1/4 λ모노폴 ·안테나 방식에서는 전화기 본체 4의 PCB 1이 지판을 형성하므로, PCB 1에 지판전류 Ie가 흐른다. 상기 PCB 1을 흐르는 지판전류 Ie를 제어하는 것은 어렵기 때문에, 근방 전자계를 제어하여 저감시키기도 쉽지 않다.

(2) 안테나의 급전점 3 부근에 안테나 전류 Ia가 집중하여 흐르는데, 이러한 전류집중 부분은 통상 두부 5가 가장 접근하는 부분이다.

(3) 따라서 두부 측에 차폐판(shield)을 별도로 구비하여, 두부 방향으로의 전력복사를 경감하는 방식이 제안되고 있다. 그러나 모노폴 ·안테나 방식에서는 PCB에 지판전류 Ie가 흐르므로, 차폐판에도 지판전류가 흘러서 차폐효과가 적다.

본 발명은 상기 문제들을 해결하기 위한 것으로, PCB에 지판 전류를 흐르게 하지 않고 두부의 근방 전자계를 저감하여, SAR을 개선할 수 있는 안테나 구조를 가지는 휴대단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 휴대 단말기는, 적어도 스피커가 구비된 프린트배선기판의 상기 스피커가 설치된 면과는 반대측의 면에 설치된 안테나 기판과, 상기 안테나 기판에 안테나 ·패턴으로서 형성된 제1 안테나 소자와, 상기 제1 안테나 소자에 급전하기 위한 동축케이블과, 상기 동축케이블의 선단부에 장착된 제1 유전체 슬리브를 포함한다.

또한, 상기 안테나 기판에 안테나 ·패턴으로서 형성된 제2 안테나 소자와, 상기 제1 유전체 슬리브와 동축적으로 끼워진 제2 유전체 슬리브를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 안테나 기판과 상기 제1 및 제2 유전체 슬리브들은 상기 프린트배선기판으로부터 전기적으로 부상하여 부착된다.

도 1은 본 발명을 원리적으로 나타내는 휴대전화기의 안테나 구조를 도시한 정면도, 측면도 및 사용상태의 정면도.

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 안테나 구조를 도시한 평면도 및 측면도.

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 안테나의 전기적 구조를 도시한 평면도 및 측면도.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 유전체 슬리브의 단면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 안테나 구조를 도시한 평면도 및 측면도.

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 안테나의 전기적 구조를 도시한 평면도 및 측면도.

도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 유전체 슬리브의 조립 구성도.

도 8은 종래의 휴대단말기에서의 모노폴 ·안테나의 부착구조 및 전류분포, 전압분포를 도시한 구성도.

도 9는 종래의 휴대단말기에서의 두부 근방자계를 개략적으로 도시한 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 휴대단말기로서의 휴대전화기에 있어서의 안테나 구조를 원리적으로 나타내는 구성도로, (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 사용상태를 나타내는 정면도이다.

상기 도 1에서, 4는 전화기 본체, 1은 전화기 본체 4의 PCB, 6은 PCB 1에 설치된 슬리브 안테나, 7은 스피커이다. 상기 스피커 7은 PCB 1의 슬리브 안테나 6이 설치된 면과는 반대측의 면에 부착된다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, PCB 1의 적당한 위치에 슬리브(sleeve) 안테나 6을 설치하여 급전하면, 안테나 공진전류는 슬리브의 작용에 의해 동축케이블측으로는 누설되지 않게 되어, 기본적으로 PCB 1에 지판전류는 흐르지 않는다. 전화기의 사용상태에서는 도 1의 (c)와 같이, 사용자의 두부 5는 PCB 1의 스피커 7측에 있다. 따라서, PCB 1이 전자 차폐판으로서 작용하여, 두부 5의 근방 전자계를 저감시켜 SAR을 저감할 수 있다.

도 2 및 도 3은 상기 도 1에 도시된 바와 같은 원리에 근거하는 본 발명의 제1 실시형태에 의한 안테나 구조의 구체적인 구성을 도시한 것이다.

상기 도 2 및 도 3에서, 슬리브 안테나 6은 PCB 1의 상부에 설치된 안테나 PCB 61과, 안테나 PCB 61에 안테나 ·패턴으로서 형성된 1/4 λ1 안테나 소자 62와, 전기길이 1/4 λg1의 유전체 슬리브 63으로 구성된다. 안테나 소자 62의 패턴은 안테나 높이를 낮추기 위해서, 도시된 바와 같이 구불구불한 미로(meander line)의 형태를 갖는다.

PCB 1의 하부에는 송수신 회로부 8이 구비된다. 송수신 회로부 8과 슬리브 ·안테나 6은 동축케이블 9를 통해서 접속된다. 동축케이블 9는 외부도체 91과 중심도체 92를 가지며, 도면에서는 동축케이블 9의 선단부가 유전체 슬리브 63에 끼워져 있고, 외부도체 91이 유전체 슬리브 63의 내주면에 접촉되며, 중심도체 92가 안테나 소자 62의 일단의 급전점 64에 접속된다. 또한, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 동축케이블 9를 구부림(bend)으로써, 안테나 PCB 61과 유전체 슬리브 63을 PCB 1로부터 전기적으로 부상하도록 하고 있다. 또한, 일반 휴대전화기에 있어서는, 도 1과 같이 PCB의 상부에 안테나가 배치되고, 하부에 송수신 회로부가 배치된다.

도 4는 상기 도 2 및 도 3에 도시된 유전체 슬리브 63의 구조를 도시한 단면도이다.

유전체 슬리브 63은 유전체 세라믹으로 구성되고, 도시된 바와 같이 그 외주면, 내주면 및 상단면이 도체 65로 덮여지고, 하단면이 개방단으로 된 1/4 λg1 파장 동축공진기로 구성된다.

상기 도 2 내지 도 4에 도시된 구성에 의하면, 송수신 회로부 8로부터의 송신전력은 동축케이블 9를 통해서 유전체 슬리브 63으로 전해지고, 동축케이블 9의 외부도체 91이 유전체 슬리브 63의 도체 65에 접속되며, 중심도체 92가 급전점 64를 통해서 안테나 소자 62에 접속된다. 이 결과, 안테나 소자 62와 유전체 슬리브 63은 전기길이 λg/2의 다이폴(dipole) ·안테나와 동일한 구성으로 된다. 즉, 안테나 소자 62와 유전체 슬리브 63은 슬리브 ·안테나로서 동작하고, 외부도체 91로 안테나 공진전류의 일부가 누설되지 않기 때문에, 전화기의 PCB 1에 지판전류는 흐르지 않는다.

또한, 이때 사용자의 두부 5는 도 1의 (c)와 같이 PCB 1의 안테나 측과는 반대측의 스피커 7측에 있으므로, PCB 1은 차폐판으로서 작용하여 두부의 근방 전자계를 저감하여 SAR을 개선할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 안테나 구조를 도시한 것이다. 여기서, 상기 도 2 및 도 3과 대응하는 부분에는 동일번호를 붙이고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시형태는 f1과 f2의 두 개의 사용주파수를 가진 휴대전화기에 적용한 것이다.

상기 도 5 및 도 6에서, 제1 실시형태에서 설명한 안테나 소자 62, 유전체 슬리브 63은 주파수 f1용이다. 그리고, 주파수 f2용으로서 새로이 1/4 λg2의 안테나 소자 66과, 1/4 λg2의 유전체 슬리브 67이 추가된다. 안테나 소자 66의 안테나 ·패턴은 안테나 PCB 1에 형성되는데, 이때 안테나 소자 66의 일단은 급전점 64에 접속된다. 유전체 슬리브 67은 도 4에 도시된 유전체 슬리브 63과 동일한 구조를 가지며, 도 7에 도시된 바와 같이 유전체 슬리브 63의 외측에 동축적으로 끼워져 2중 구조의 유전체 슬리브를 구성한다.

또한, 상기 안테나 소자들 62,66중의 하나만을 사용하고 그 하나의 안테나 소자의 도중에 트랩회로를 설계함으로써, 주파수가 다른 두 개의 안테나 소자를 구성할 수도 있다.

상기 구성에 의하면, 두 개의 주파수들 f1, f2에서 각각 독립하여 동작하는 슬리브 ·안테나가 구현된다. 이 경우도, 제1 실시형태와 동일하게 PCB 1이 차폐판으로서 작용하므로 두부의 근방 전자계를 저감하여 SAR을 개선할 수 있다.

상기 두 개의 주파수들 f1, f2는 예를 들어 PHS나 통상의 휴대전화기 등에서 사용된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 각 실시형태들에 있어서는, 휴대전화기에 적용되는 것으로 설명했지만, 본 발명은 휴대전화기에만 한정되는 것이 아니라 PDA 등의 다른 휴대단말기에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 휴대전화기의 PCB의 스피커와는 반대측에 슬리브 안테나를 구성함으로써, PCB에 지판전류를 흐르게 하지 않고, PCB가 차폐판이 되어 사용자 두부의 근방 전자계를 저감시켜, SAR을 저감할 수 있음과 동시에, 소형이면서 저렴하게 실현할 수 있다.

또한, 두 쌍의 슬리브 안테나를 구비함으로써, 두 개의 주파수에서 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 휴대단말기에 있어서,

   적어도 스피커가 설치된 프린트배선기판의 상기 스피커가 구비된 면과는 반대측 면에 설치된 안테나 기판과,

   상기 안테나 기판에 안테나·패턴으로서 형성된 제1 안테나 소자와,

   상기 제1 안테나 소자에 급전하기 위한 동축케이블과,

   상기 동축케이블의 선단부에 장착된 제1 유전체 슬리브를 포함함을 특징으로 하는 휴대단말기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 기판에 안테나·패턴으로서 형성된 제2안테나 소자와,

   상기 제1 유전체 슬리브와 동축적으로 끼워진 제2 유전체 슬리브를 더 포함함을 특징으로 하는 휴대단말기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 기판과 상기 제1 유전체 슬리브는 상기 프린트배선기판으로부터 전기적으로 부상하여 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 안테나 기판과 상기 제1 유전체 슬리브 및 상기 제2 유전체 슬리브는 상기 프린트배선기판으로부터 전기적으로 부상하여 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.