KR100498676B1 - 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나에 관한 것으로서, 일단이 이어폰 진동판에 연결되고 λ/4(λ = 수신 대상인 고주파 방송 신호의 파장)의 길이를 갖는 제 1 도전선부, 상기 제 1 도전선부와 제 2 도전선부 사이에 연결되어 수신 대상 고주파 신호는 저지되고 수신 사운드 신호는 상기 이어폰 진동판으로 전달하는 RF 필터부, 상기 제 1 도전선부의 타단에 상기 RF 필터부와 병렬로 연결되어 상기 도전선부에 의해 수신되는 상기 고주파 방송 신호를 증폭시키는 증폭부, 고주파 방송 재생용 단말기로부터 수신된 사운드 신호를 상기 제 1 도전선부를 통해 상기 진동판으로 전송하는 이어폰 회로부, 고주파 방송 재생용 단말기에 접속되는 플러그부 및 상기 이어폰 회로부 및 증폭부의 출력단과 상기 플러그부를 연결하고 λ/4의 길이를 갖는 제 2 도전선부를 포함한다.

Description

고주파 방송 수신용 이어폰 안테나{A Earphone Antenna For Receiving High Frequency Broadcasting Signal}

본 발명은 이어폰 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이어폰 줄을 안테나로 사용하여 DMB(Digital Media Broadcasting) 등의 고주파 방송을 수신할 수 있도록 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나에 관한 것이다.

DMB는 기존의 아날로그 방식에서 화면이 심하게 흔들려 이동 중 TV 시청이 어려운 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 디지털 기술을 이용하여 최대 7인치 화면에서 고품질의 이동 TV 서비스를 제공할 수 있다.

현재, 지상파 DMB의 경우 이미 기술표준 등이 확립되어 실험 방송을 거쳐 내년 상반기에는 실제 방송이 이루어질 예정이다.

휴대폰이나 PDA 등의 단말기를 이용하여 이러한 DMB 방송을 청취하기 위해서는 이동통신을 위한 안테나 외에 별도의 DMB용 안테나가 필요하다. 이는 이동통신의 경우 830 ~ 890MHz, 1750 ~ 1870MHz의 주파수 대역이 사용되나 지상파 DMB의 경우 통상 200MHz의 주파수 대역을 사용하기 때문이다.

국내 등록실용신안 제20-0326831호에는 DMB를 위한 별도의 안테나를 구비하지 않고 이어폰 줄 내부에 안테나를 내장하여 DMB를 수신할 수 있는 안테나 겸용 이어폰을 제안하고 있다.

도 1은 상기 멀티미디어 공중파 방송 신호 수신을 위한 안테나 겸용 이어폰(100)을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 안테나 겸용 이어폰은 스피커(20)와 마이크로폰(140)과 스피커(20) 및 마이크로폰(140)과 휴대폰의 내부회로와의 인터페이스를 위한 잭(150)과 스피커(20), 마이크로폰(140) 및 잭(150)을 전기적, 물리적으로 상호 연결하는 줄(130) 및 줄(130)의 내부에 내장되어 멀티미디어 공중파방송 신호를 수신하기 위한 안테나(120)를 포함하여 구성된다.

그러나, 상기 제안된 안테나 겸용 이어폰은 안테나(120)를 이어폰 줄(130) 내부에 내장하여야 하므로 종래의 이어폰 선 외에 별도의 안테나(120)가 구비되어야 하는 문제점이 있다.

또한, 상기 제안된 안테나 겸용 이어폰에 의할 경우 수신된 DMB 신호가 이어폰 도선을 경유하여 잭(150)까지 도달하는 동안 신호의 대부분이 감쇄되어 S/N비가 현저하게 떨어져 DMB 방송의 장점인 고품질의 화질 및 사운드를 제공하는 것이 불가능한 문제점이 있다.

또한, 상기 제안된 안테나 겸용 이어폰에 의할 경우 안테나와 이어폰 도선 간의 임피던스가 정합이 어려워 안테나에서 복사되는 전파의 빔 패턴이 이론값과 달라지거나, TV 방해전파 유입 현상인 TVI(TELEVISION INTERFERNCE) 등을 일으키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 종래 이러한 안테나 겸용 이어폰의 문제점을 극복하고 별도의 안테나 없이 이어폰만을 이용하여 고품질의 DMB 등의 고주파 방송을 시청할 수 있도록 하는 이어폰 안테나에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 이어폰의 도전선 길이를 절반으로 나누고 하측 절반의 길이를 동축케이블로 변경하여 DMB 등의 고주파 방송 수신 감도를 높일 수 있는 다이폴 안테나가 되도록 변경함으로써 고주파 방송 수신을 위한 별도의 안테나를 구비할 필요가 없는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 상측 절반길이의 이어폰 도전선과 하측 절반길이인 동축케이블이 만나는 가운데 부분의 급전부에 저잡음증폭기를 삽입하여 수신된 고주파 방송 신호의 크기를 증폭시킴으로써 S/N비를 증가시켜 고품질의 고주파 방송 수신이 가능하도록 하는 고주파 방송 수신용 능동형 이어폰 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 이어폰 도전선과 저잡음 증폭기 사이에 임피던스 정합부를 구비함으로써 안테나로 동작하는 이어폰 도전선과 케이블 간의 임피던스를 매칭시켜 상술한 복사 전파의 빔 패턴 이상 현상이나 TVI 등을 효과적으로 제거할 수 있는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 급전선부, 일단이 상기 급전선부의 +극에 연결되고 타단이 이어폰 진동판에 연결되며, λ/4(λ= 수신 대상인 고주파 방송 신호의 파장)의 길이를 갖는 제 1 도전선부, 일단이 상기 급전선부의 -극에 연결되고 타단이 플러그부에 연결되며, λ/4의 길이를 갖는 제 2 도전선부, 상기 제 1 도전선부와 제 2 도전선부 사이에 연결되어 수신 대상 고주파 신호는 저지되고 수신 사운드 신호는 상기 이어폰 진동판으로 전달하는 RF 필터부, 상기 제 1 도전선부와 제 2 도전선부에 의해 수신되는 고주파 방송 신호를 증폭시키는 증폭부 및 고주파 방송 재생용 단말기로부터 수신된 사운드 신호를 상기 제 1 도전선부를 통해 상기 진동판으로 전송하는 이어폰 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나가 제공된다.여기서, 상기 급전선부는 동축 케이블인 것이 바람직하다.

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또한, 상기 증폭부는 저잡음 증폭기인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 제 1 도전선부와 상기 증폭부 사이에 임피던스 정합부가 접속되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 증폭부를 구동하기 위한 DC 바이어스부가 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 플러그부는 상기 고주파 방송 재생용 단말기로부터 사운드 출력 신호를 입력받는 제 1 극, 마이크로부터 입력되는 음성 신호를 상기 고주파 방송 재생용 단말기로 제공하기 위한 제 2 극, 상기 증폭부를 통해 증폭된 고주파 방송 신호를 상기 고주파 방송 재생용 단말기로 제공하기 위한 제 3 극 및 접지를 위한 제 4극을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나의 개략적 구조를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나는 진동판(10), 도전선부(20, 41), 이어폰 모듈(30) 및 플러그부(50)를 포함한다.

진동판(10)은 일반적인 이어폰과 같이 이어폰 안테나의 종단에 위치하여 고주파 방송 재생용 단말기(60)로부터 수신한 사운드 신호를 진동에 의한 물리적인 음파로 변환하는 것이다.

도전선부(20, 41)는 이어폰 모듈(30)을 중심으로 진동판(10)측으로 연결된 제 1 도전선부(20)와 플러그부(50)로 연결된 제 2 도전선부(41)로 구성된다.

도전선부(20, 41)는 제 1 도전선부(20)가 (+)극으로 제 2 도전선부(41)가 접지극으로 작용하여 일종의 다이폴 안테나(Dipole Antenna)를 구성한다. 따라서, 제 1 도전선부(20) 및 제 2 도전선부(41)는 수신하고자 하는 방송 신호의 주파수에 공진할 수 있도록 λ/4의 길이를 갖는다. 여기서, λ는 수신하고자 하는 방송 신호의 공기중 파장이다. 따라서, 예를 들어 200MHz의 디지털 멀티미디어 방송을 수신하고자 하는 경우 파장은 150Cm이며, 따라서, 각 도전선부(20, 41)는 37.5 Cm의 길이를 갖는다. 만일 1GHz의 신호를 수신하고자 한다면 안테나의 길이는 7.5 Cm가 될 것이다.

여기서, 제 1 도전선부(20)는 두 가닥의 선으로 이루어져 있으므로 이 중 하나의 선에만 급전을 하거나 두 가닥 선 모두 급전하는 것도 가능하나, 통상 스테레오 수신을 위해 두 가닥 선 모두 급전하는 것이 일반적이다.

이어폰 모듈(30)은 다시, RF 필터부(31), 임피던스 정합부(33), 이어폰 회로부(35), 저잡음 증폭부(37 및 DC 바이어스부(39)를 포함하여 구성된다.

RF 필터부(31)는 제 1 도전선부(20)와 제 2 도전선부(41) 사이에 고주파 방송신호를 차단하여 수신 대상의 고주파에서는 상측의 제 1 도전선부와 하측의 제 2 도전선부가 분리되어 다이폴안테나로 동작하게 하는 역할을 하며, 동시에 플러그부(50)로부터 입력되는 고주파 방송 재생용 단말기(60)의 사운드 신호는 통과시켜 진동판(10)을 통해 출력되도록 하는 기능을 수행한다. 일반적으로 제 1 및 제 2 도전선부가 여러 가닥의 선로로 구성되기 때문에 다이폴안테나의 기능을 효율적으로 발휘하기 위하여 제 1 및 제 2 도전선부는 별도로 여러 가닥의 도전선을 서로 커패시터(capacitance)로 연결하여 수신 대상의 고주파 신호가 단락이 되도록 하는 것이 바람직하다.

임피던스 정합부(33)는 제 1 도전선부(20)와 저잡음 증폭부(37) 사이에 접속되어 안테나로 동작하는 제 1 도전선부(20)와 급전선부(43)로 동작하는 동축 케이블 간의 임피던스를 정합시키는 기능을 수행한다. 임피던스 정합부(33)로는 일반적으로 BALUN(Balance-to-Unbalance)가 사용된다. 밸런스 소자인 안테나에 동축케이블과 같은 언밸런스 선로로 전력을 공급하면 임피던스가 정합되지 않아 동축케이블의 외부도체로 전류가 흘러서 케이블에서도 전파의 복사가 일어나거나 안테나에서 복사되는 전파의 빔 패턴이 이론값과 달라지거나 TVI등이 발생하는 등의 문제가 생긴다. 따라서, 이러한 경우 BALUN을 연결하여 신호를 밸런스된 신호로 변환하여 안테나에 공급함으로써 상기 현상을 제거할 수 있게 된다.

저잡음 증폭부(37)는 임피던스 정합부(33)의 출력단에 연결되어 임피던스 정합부(33)를 통과한 수신 고주파 방송 신호를 저잡음 증폭하여 S/N비를 향상시키는 기능을 수행한다. 일반적으로 고주파 신호는 전송선로를 통과하는 동안 급격하게 그 신호의 크기가 감소되는 반면 잡음비가 증가되므로 실질적으로 고주파 방송신호가 고주파 방송 재생용 단말기(60)에 도달하는 순간에는 S/N비가 낮아 방송 시청이제대로 되지 않는 경우가 많다. 따라서, 저잡음 증폭부(37)에서 수신 고주파 방송신호의 S/N비를 증가시켜 고주파 방송 재생용 단말기(60)로 전송함으로써 DMB 고유의 고품질 방송 시청이 가능하게 된다.

DC 바이어스부(39)는 능동 소자인 저잡음 증폭부(37)를 구동하기 위한 DC 전원을 제공하기 위한 것이다.

이어폰 회로부(35)는 일반적인 이어폰으로서 동작하기 위한 회로부 즉, 스피커, 스위치, 볼륨 조절부 등을 포함한다.

플러그부(50)는 이어폰 안테나를 고주파 방송 재생용 단말기(60)에 접속시키기 위한 부분으로서, 고주파 방송 재생용 단말기(60)로부터 사운드 출력 신호를 입력받는 제 1 극(이어폰 단자)(50-1), 마이크로부터 입력되는 음성 신호를 고주파 방송 재생용 단말기(60)로 제공하기 위한 제 2 극(마이크 단자)(50-3), 저잡음 증폭부(33)를 통해 증폭된 고주파 방송 신호를 고주파 방송 재생용 단말기(60)로 제공하기 위한 제 3 극(RF 케이블 단자)(50-5) 및 접지를 위한 제 4극(접지단자)(50-7)을 갖는다.

한편, 상술한 제 2 도전선부(41)는 이어폰 회로부(35)와 플러그부(50)를 연결되고, 저잡음 증폭부(37)와 플러그부(50) 사이에는 급전선부(43)가 연결된다. 여기서, 제 2-2 도전선(43)은 동축 케이블을 사용하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2의 이어폰 모듈(30)의 내부 구조를 도시한 블록도로서, 도 3에는 두 가닥은 제 1 도전선부(20) 중 한 쪽 도선만을 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 제 1 도전선부(20)는 고주파 방송 재생용 단말기(60)로부터 전송된 사운드 신호를 출력하기 위한 제 1-1 도전선(20-1)과 제 1-2 도전선(20-3)으로 구성된다.

제 1-1 도전선(20-1)은 RF 초크 코일(L1) 및 이어폰 회로부(35)를 경유하여 제 2 도전선(41)에 연결되며, 제 2 도전선(41)은 플러그부(50)의 이어폰 단자인 제 1 극(50-1)에 연결된다.

이어폰 회로부(35)는 RF 초크 코일(L1)과 이어폰 단자(50-1) 사이에 위치하고, 가변저항을 이용하여 출력 신호의 볼륨을 조절하기 위한 볼륨 조절부(35-1), 마이크 단자(50-3)에 접속되어 마이크 동작 유무를 선택하는 스위치부(35-3) 및 스피커부(35-3)를 포함하여 구성된다.

제 1-2 도전선(20-2)은 RF 초크 코일(L2)를 경유하여 접지에 접속된다.

제 1-2 도전선(20-2)에는 RF 초크 코일(L2)와 병렬로 임피던스 정합부(33)가 접속되고, 임피던스 정합부(33)의 후단에는 커플링 커패시터(C2)를 통해 저잡음 증폭부(37)가 접속된다. 고주파 신호 수신을 위한 이어폰 안테나의 관점에서 보면, 급전선부(43)에 해당하는 동축 케이블의 +극이 저잡음 증폭부(37) 및 임피던스 정합부(33)를 거쳐 제 1 도전선부(20)에 연결되고, 동축 케이블(43)의 접지단이 RF 필터부(31)의 2개의 코일(L1, L2)의 접지단을 통해 제 2 도전선부(41)에 연결되어 있다.

저잡음 증폭부(37)와 플러그부(50)의 RF 케이블 단자(50-5) 사이에는 DC 바이어스부(39)가 접속된다. DC 바이어스부(39)는 일반적으로 바이어스 티(Bias Tee) 회로가 주로 사용된다. 바이어스 티는 능동소자에 DC전원을 인가하기 위한 것으로서, T자 모양으로 신호나 전력을 분기 또는 합성하는 컴포넌트이다.

본 발명의 경우 동축케이블이 사용되는 급전선부(43)의 중심도체에 DC 전력을 실어서 AC와 함께 보내게 된다. 일반적으로 급전선부(43)의 내부에는 두개의 동축선과 하나의 Microstrip 선로가 붙어있고, DC 저지를 위한 커패시터(C3)가 달려있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 바이어스 티는 T자 모양으로 3개의 입출력 포트단자가 있는데, RF 입출력 단자, DC 입출력 단자, RF+DC 입출력 단자의 3가지로 구성되어 있다.

도 4는 고주파 방송 재생용 단말기(60)의 내부 구조를 도시한 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고주파 방송 재생용 단말기(60)의 음성 처리부(61)에서 출력되는 사운드 신호는 플러그부(50)의 이어폰 단자(50-1)를 통해 이어폰 안테나로 입력되고, 이어폰 안테나의 마이크 단자(50-3)에서 출력되는 사운드 신호는 고주파 방송 재생용 단말기(60)의 음성 처리부(61)로 입력된다.

플러그부(50)의 RF 케이블 단자(50-1)를 통해 출력되는 고주파 방송 수신 신호는 고주파 방송 재생용 단말기(60)의 DC 바이어스부(69)를 거쳐 튜너부(63)로 입력된다. 튜너부(63)에서 선택된 방송 신호는 비디오 신호와 오디오 신호로 분리되어 비디오 신호는 영상 처리부(미도시)로, 오디오 신호는 음성 처리부(61)로 전송된다.

DC 전원부(65)는 스위치(67)를 통해 DC 바이어스부(69)에 연결되어 저잡음 증폭기(33)를 위한 DC 전원을 RF 케이블 단자(50)로 공급한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 종래 이어폰의 도전선을 DMB 등의 고주파 방송 수신을 위한 효율적인 다이폴 안테나로 이용함으로써 고주파 방송 수신을 위한 별도의 안테나를 구비할 필요가 없는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나를 제공할 수 있다.

또한, 상기 이어폰 도전선을 통해 수신된 고주파 방송 신호를 저잡음 증폭기를 통해 신호의 크기를 증폭시킴으로써 S/N비를 증가시켜 고품질의 고주파 방송 수신이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 이어폰 도전선과 저잡음 증폭기 사이에 임피던스 정합부를 구비함으로써 안테나로 동작하는 이어폰 도전선과 케이블 간의 임피던스를 매칭시켜 상술한 복사 전파의 빔 패턴 이상 현상이나 TVI 등을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 종래 멀티미디어 공중파 방송 신호 수신 안테나 겸용 이어폰을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나의 개략적 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2의 이어폰 모듈의 내부 구조를 도시한 블록도이다.

도 4는 고주파 방송 재생용 단말기의 내부 구조를 도시한 블록도이다.

<주요 도면부호에 관한 설명>

10 : 진동판 20 : 제 1 도전선부

30 : 이어폰 모듈 31 : RF 필터부

33 : 임피던스 정합부 35 : 이어폰 회로부

37 : 저잡음 증폭부 39 : DC 바이어스부

41 : 제 2 도전선부 50 : 플러그부

Claims (6)

1. 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나에 있어서,

   급전선부;

   일단이 상기 급전선부의 +극에 연결되고 타단이 이어폰 진동판에 연결되며, λ/4(λ= 수신 대상인 고주파 방송 신호의 파장)의 길이를 갖는 제 1 도전선부;

   일단이 상기 급전선부의 -극에 연결되고 타단이 플러그부에 연결되며, λ/4의 길이를 갖는 제 2 도전선부;

   상기 제 1 도전선부와 제 2 도전선부 사이에 연결되어 수신 대상 고주파 신호는 저지되고 수신 사운드 신호는 상기 이어폰 진동판으로 전달하는 RF 필터부;

   상기 제 1 도전선부와 제 2 도전선부에 의해 수신되는 고주파 방송 신호를 증폭시키는 증폭부; 및

   고주파 방송 재생용 단말기로부터 수신된 사운드 신호를 상기 제 1 도전선부를 통해 상기 진동판으로 전송하는 이어폰 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 급전선부는 동축 케이블인 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 증폭부는 저잡음 증폭기인 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 도전선부와 상기 증폭부 사이에 임피던스 정합부가 접속되는 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 증폭부를 구동하기 위한 DC 바이어스부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 플러그부는

   상기 고주파 방송 재생용 단말기로부터 사운드 출력 신호를 입력받는 제 1 극;

   마이크로부터 입력되는 음성 신호를 상기 고주파 방송 재생용 단말기로 제공하기 위한 제 2 극;

   상기 증폭부를 통해 증폭된 고주파 방송 신호를 상기 고주파 방송 재생용 단말기로 제공하기 위한 제 3 극; 및

   접지를 위한 제 4극을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 방송 수신용 이어폰 안테나.