KR100629433B1 - 이동통신단말기의 ｓａｒ 저감용 중계 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 이동통신단말기에 인접한 위치에 중계 장치를 설치하여 이동통신단말기의 송신 전자파가 중계 장치를 거쳐 기지국에 송신되도록 함으로써, 이동통신단말기의 복사되는 전자파의 SAR을 감소시킬 수 있는 이동통신단말기의 중계 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 이동통신단말기로부터 복사되는 전자파가 인체에 미치는 영향을 저감시키기 위하여 상기 이동통신단말기의 인근에 위치하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치로서, 송신 신호 및 수신 신호 간에 높은 격리도를 유지하며 상기 이동통신단말기로부터 송신된 신호를 수신하고 송신하기 위한 송수신 격리 안테나; 및 상기 송수신 격리 안테나로부터 수신된 신호를 입력받아 증폭하여 상기 송수신 격리 안테나를 통해 송신하기 위한 증폭 중계 수단을 포함하되, 상기 송수신 격리 안테나는, 송신안테나; 상기 송신안테나를 중심으로 동일한 이격거리에 서로 대칭적으로 위치한 제1수신안테나와 제2수신안테나; 상기 송신안테나와 제1수신안테나 사이 및 상기 송신안테나와 제2수신안테나 사이에 대칭적으로 위치한 차폐 수단; 및 상기 송신안테나로부터 상기 제1수신안테나 및 제2수신안테나로 전달된 신호를 제거하기 위한 반사 신호 제거 수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 이동통신단말기의 SAR 저감용 휴대 중계기 등에 사용됨.

SAR(Specific Absorption Rate), 중계기, 이동통신단말, 격리 안테나

Description

이동통신단말기의 ＳＡＲ 저감용 중계 장치{Repeating apparatus for reducing SAR from mobile communication terminal and its Method}

도 1은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치가 적용되는 이동통신시스템의 일실시예 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제1실시예 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제2실시예 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제3실시예 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제4실시예 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 송/수신 격리 안테나의 일실시예 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 송/수신 격리 안테나의 다른 실시예 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 일실시예 외형도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 이동통신단말기 200 : 기지국

300 : SAR 저감용 중계 장치 10 : 송수신 격리 안테나

20 : 수신필터 30 : 비교기

40 : 증폭기 51 : 차단기

52 : 경고장치 53 : 감쇠기

60 : 송신필터 70 : 아이솔레이터

본 발명은 이동통신단말기의 SAR(Specific Absorption Rate) 저감용 중계 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동통신단말기로부터 복사되는 전자파가 인체에 미치는 영향을 저감시키기 위하여 송수신 격리 안테나를 이용한 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치에 관한 것이다.

셀룰러폰, 개인이동통신단말기, GSM(Global System for Mobile communication) 이동통신단말기 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 이동통신단말기에 의한 인체 전자파 영향에 대한 규제를 위하여 전 세계 각국에서 전자파(Radio Frequency)의 인체 흡수율을 나타내는 SAR 한계 치(미국, 호주, 한국 등: 1.6W/Kg) 설정하여 규제하고 있다. 특히, 이탈리아, 스위스, 오스트리아 등에서는 전자파에 의한 영향 부분이 아직도 과학적으로 해가 없다는 사실을 증명하지 못한 점을 감안하여 예방적 차원에서보다 SAR 값을 더욱 낮게 설정(0.1W/Kg 이하)하여, 엄격하게 규제하는 정책을 실시하고 있다.

따라서, 보다 낮은 레벨의 SAR 한계치를 얻어내는 기술은 이동통신단말기 시장의 파급효과를 고려할 때 그 중요성이 대단히 높이 평가되고 있으며, 그로 인해 보다 낮은 SAR 값을 유지하기 위한 기술이 매우 활발하게 개발되고 있다.

종래의 낮은 SAR 값을 유지하기 위한 기술로는 안테나 주변에 전파흡수체를 이용하는 기술과 안테나의 지향성을 개선하여 구현하는 안테나 기술과 케이스를 이용하여 안테나 간의 거리를 확보하여 개선하는 기술로 크게 구분할 수 있다.

안테나 주변에 전파흡수체를 이용하는 기술은 소형의 전파 흡수체를 제작하여 안테나 주변에 설치하거나 혹은 덮개의 안테나 주변에 전파흡수체를 설치하거나, PCB 보드에 설치하여 구현하는 기술 등이 있다. 하지만, 이러한 기술들은 모두 전파흡수율을 개선하는 반면, 안테나 효율을 떨어뜨려 보다 높은 전력을 소비해야 하므로 건전지의 전력 소모가 많아지는 문제점이 있다. 또한, 두부 방향에 대한 통신을 유지하기 위하여 전방향 복사특성을 가져야만 하는 이동통신단말기의 복사특성에 따라 두부 방향으로 전자파 에너지를 필연적으로 전송시켜야만 하므로, 전파 흡수율 개선에 대한 한계가 명백히 존재하는 문제점이 있다.

또한, 안테나 지향성을 개선하는 기술은, 전파의 방향을 두부의 반대 방향으로 형성시켜 두부에서 유기되는 전파흡수율을 떨어뜨리고 안테나 효율을 개선하는 기술이라고 할 수 있는데, 전술한 전파흡수체를 이용하는 기술과 같이 이동통신단말기가 전방향 통신을 유지하기 위해서는 두부로 향하는 방향에 대한 전파를 복사시켜야만 하기 때문에 역시 전파흡수율을 개선에 대한 한계가 명백히 존재하는 문제점이 있다.

또한, 케이스를 이용한 기술의 경우, 안테나가 서있는 방향을 두부로부터 멀어져 가도록 설치하거나, 덮개의 중앙 뒷면으로 안테나가 놓이도록 하거나, 덮개의 힌지를 내려서 제작하거나, 이동통신단말기 사용 시 안테나의 급전부가 인체로부터 멀어지도록 하는 장치를 부여하는 등의 구현 기술이 있으나, 역시 전자파를 복사하는 안테나가 인체 인근에 위치할 수밖에 없으므로 인해 전파흡수율 개선에 대한 한계가 명백히 존재한다는 문제점이 있다.

상기의 종래 기술들 외에, 일반적으로 전파에 대한 상식을 가진 기술자가 제시할 수 있는 기술로서, 이어폰을 이용하여 안테나를 인체로부터 멀리 두어 전자파흡수율 개선에 대한 한계를 해결하는 방법이 제시될 수가 있을 것이다. 하지만, 이러한 기술의 경우, 이어폰 자체에 유기되는 전류성분을 귀속으로 끌고 들어가야 하며, 사람의 뇌 가까운 곳에서 전류성분을 소리로 바꾸어야 하기 때문에 바람직한 대안으로 볼 수 없으며, 설사 이러한 문제점을 해결한 기술이 동시에 이루어졌다 하더라도 사용 중에 수시로 이어폰을 귀에 설치해야 하고 동시에 이동통신단말기의 수신동작 행위를 해야만 하는 문제점을 내포하고 있다. 또한, 이동통신단말기가 사용자 인근에 놓여야 하고 이동통신단말기의 출력전력이 그대로 유지되더라도 사용 중에 이동통신단말기는 손 혹은 주머니 등에 놓이므로 인해 인체에 유기되는 SAR 값을 충분히 저감시킬 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 이동통신단말기에 설치된 안테나를 인체로부터 멀리 떨어뜨리거나, 인체와 안테나 사이에 전파흡수체를 설치하거나 혹은 안테나의 지향성을 인체로 향하지 않도록 하여 전파흡수율을 개선하는 종래의 기술들의 문제점 및 한계를 해결하고 극복하여 SAR을 획기적(약 1000배 이상)으로 저감할 수 있는 기술의 구현이 요구된다.

본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 이동통신단말기에 인접한 위치에 중계 장치를 설치하여 이동통신단말기의 송신 전자파가 중계 장치를 거쳐 기지국에 송신되도록 함으로써, 이동통신단말기의 복사되는 전자파의 SAR을 감소시킬 수 있는 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 송수신 신호 간 충분한 격리도를 확보할 수 있는 격리 안테나를 사용함으로써, 소출력의 휴대가능한 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신단말기로부터 복사되는 전자파가 인체에 미치는 영향을 저감시키기 위하여 상기 이동통신단말기의 인근에 위치하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치로서, 송신 신호 및 수신 신호 간에 높은 격리도를 유지하며 상기 이동통신단말기로부터 송신된 신호를 수신하고 송신하기 위한 송수신 격리 안테나; 및 상기 송수신 격리 안테나로부터 수신된 신호를 입력받아 증폭하여 상기 송수신 격리 안테나를 통해 송신하기 위한 증폭 중계 수단을 포함하되, 상기 송수신 격리 안테나는, 송신안테나; 상기 송신안테나를 중심으로 동일한 이격거리에 서로 대칭적으로 위치한 제1수신안테나와 제2수신안테나; 상기 송신안테나와 제1수신안테나 사이 및 상기 송신안테나와 제2수신안테나 사이에 대칭적으로 위치한 차폐 수단; 및 상기 송신안테나로부터 상기 제1수신안테나 및 제2수신안테나로 전달된 신호를 제거하기 위한 반사 신호 제거 수단을 포함하는 것을 특징으로 G한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치가 적용되는 이동통신시스템의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치(300)는 휴대 및 설치가 용이한 소출력 휴대용 중계 장치로서, 사용자가 이동통신단말기(100)를 사용하는 차량 내 및 사무실, 가정, 학교 등에 있는 책상 주변 등 이동통신단말기(100)에 인접한 위치에 설치되어 이동통신단말기(100)의 송신 신호를 수신하고 증폭하여 기지국(200)으로 송신한다.

이하, 도 1에 도시된 전파 경로(화살표 도시)를 참조하며 본 발명의 SAR 저감에 대한 동작 원리를 설명하기로 한다.

이동통신단말기(100)의 전력이 켜지면 이동통신단말기(100)의 신호는 기지국(200)으로 직접 전송(전송경로 미도시)되거나, SAR 저감용 중계 장치(300)를 통해 중계되어 기지국에 전송된다.

상기 두 가지 경로를 통해 이동통신단말기(100)의 송신 신호를 수신한 기지 국(200)은 수신 레벨이 가장 큰 신호인 SAR 저감용 중계 장치(300)를 통해 중계된 신호 크기에 대한 전력 제어 신호를 이동통신단말기(100)로 송신한다. 기지국의 이동통신단말기 전력제어에 대한 구체적인 기술 내용은 이동통신 분야의 당업자에게 자명하므로 상세 설명을 생략하기로 한다.

즉, 기지국은 이동통신단말기(100)로부터 직접 송신된 신호의 전파 세기에 대하여 전력제어를 하지 않고, SAR 저감용 중계 장치(300)를 통해 중계된 신호의 전파 세기에 대한 전력 제어를 이동통신단말기(100)로 요청하게 된다.

따라서, 이동통신단말기(100)는 기지국(200)과 통신을 유지하기 위해 원거리에 위치한 기지국(200)에 직접 전송하는데 필요한 전력레벨의 신호를 복사할 필요 없이, SAR 저감용 중계 장치(300)에서 기지국으로 전송되는 전력레벨을 유지하기 위한 소량의 전력만을 복사하면 된다. 즉, 이동통신단말기(100)는 소량의 전력 복사를 통해 통화가 가능한 상태를 유지할 수 있으므로, 셀룰러폰, 개인이동통신단말기, GSM 폰 등처럼 기지국(200)에서 이동통신단말기(100)의 전력을 제어하는 기능을 활용하여 사용자 인근에 SAR 저감용 중계 장치(300)를 설치함으로써 이동통신단말기(100)의 총복사 전력량을 현격하게 떨어뜨릴 수 있게 된다.

여기서, 이동통신단말기의 복사 전력량은 SAR과 비례적인 관계가 있으므로, 만일 기존 복사 전력량을 기존 레벨에 비해 30dB 떨어뜨려 송신하는 경우, 통화를 유지하면서 SAR은 1/1000배로 저감된다. SAR이 1.6W/Kg을 유지하는 이동통신단말기의 최대 전력 모드를 기존에 비해 -30dB이하로 출력하도록 하는 기능을 부여하고, 30dB 전력 이득이 발생하도록 중계 장치의 이득을 구현한다면, SAR값은 0.0016W/Kg 을 유지할 것이다. 왜냐하면, SAR은 출력 전력에 비례적인 관계를 갖기 때문이다. 이러한 원리로 SAR 저감용 중계 장치(300)를 이용하여 매우 획기적으로 SAR을 감소시킬 수가 있다. 구체적으로 예를 들면, 전술한 예방적 차원의 SAR 규제정책을 채택한 나라(이탈리아, 스위스, 오스트리아 등)에서 제시하고 있는 기준치(0.1W/Kg 이하) 이하를 충분히 만족시킬 수 있다.

SAR 저감용 중계 장치는 증폭의 관점에서 두 가지가 방식의 증폭이 가능하다. 즉, 이동통신단말기에서 발생되는 주파수만 선별적으로 증폭하는 한 방향 증폭 방법과 기지국에서 송신되는 신호와 이동통신단말기에서 송신되는 주파수를 모두 증폭하여 양 방향 증폭이 구현되도록 하는 방법이 가능하다.

전자의 경우는 두부의 전파흡수율만을 개선하는 반면, 후자의 경우는 두부의 전파흡수율 저감 기술뿐만 아니라 암영지역에서 공간 다이버시티 효과로 인해 통화 불능인 지역에 대한 문제점까지도 해결이 가능하게 된다. 그러나 후자의 경우, 기지국에서 송신되는 전력이 매우 높기 때문에 최대 수신 레벨을 고려하여 증폭기 설계를 해야 하는 문제점이 있으며, 또한 동시에 기지국에 송신되는 신호와 이동통신단말기에서 송신되는 신호 모두 증폭되어야 하기 때문에 광대역 증폭기가 필요하고, 그에 맞는 필터가 선정되어야 할 것이다.

또한, 중계장치의 증폭기에서 송신된 신호가 다시 수신되고 증폭되어 발진이 생기는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 이러한 발진을 방지하기 위하여 송신출력을 막아버리거나, 자동으로 전력제어를 통해 발진문제를 해결하는 등의 방지 기능 을 갖는 구성이 필요하다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제1실시예 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치는 송신 신호와 수신 신호 간에 충분한 격리도를 보장하는 송수신 격리 안테나(10), 송수신 격리 안테나(10)에서 수신한 신호를 입력받아 이동통신단말기에서 송신되는 주파수대역만을 통과시키고 나머지 대역은 제거시키는 수신필터(20), 수신필터(20)에서 통과된 신호증폭하여 출력하기 위한 증폭기(40), 상기 수신필터(20)에서 통과된 신호의 세기를 기준 값(예를 들어, 증폭기의 최대 입력 전력)과 비교하여 기준 값을 넘어서면 차단 신호를 출력하기 위한 비교기(30), 상기 비교기(30)로부터 입력받은 차단 신호에 따라 증폭기(40)의 동작을 정지시키는 차단기(51) 및 상기 증폭된 신호를 입력받아 이동통신단말기에서 송신되는 주파수대역만을 통과시키고 나머지 대역은 제거하여 송수신 격리 안테나(10)를 통해 송신하기 위한 송신필터(60)를 포함한다.

여기서, 상기 차단기(51)는 비교기(30)로부터 입력받은 차단 신호에 따라 증폭기(40)에 공급되는 DC 전원 또는 RF신호를 차단함으로써 증폭기(40)의 증폭 동작을 중지시키며, 상기 송신 필터(60)는 증폭기(40)에서 발생하는 하모닉 성분을 제거하기 위한 목적으로 부가된 것이다.

한편, 상기 구성 요소들 중 송수신 격리 안테나(10)는 안테나 덮개(1)를 통 해 보호하는 것이 바람직하며, 나머지 구성 요소들은 차폐 함체(2) 내부에 위치한다.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제2실시예 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2실시예는 감쇠량을 자동적으로 조절하는 소자를 활용하여 증폭기(40)의 출력 전력을 낮추어 발진을 제거하는 회로로서, 전술한 제1실시예와 비교하여 차단기(51) 대신 경고장치(52) 및 감쇠기(53)를 사용하는 것 외의 나머지 구성요소는 모두 동일하다.

경고장치(52)는 비교기(30)로부터 차단 신호를 입력받아 발진이 생기고 있음을 감지하여 소리 또는 빛을 활용하여 경고 메시지를 출력하여 되돌아 오는 산란파의 양이 많아 발진이 생기고 있음을 사용자에게 주지시키고, 경고 신호를 감쇠기(53)로 출력한다.

감쇠기(53)는 경고장치(52)로부터 입력받은 경고 신호에 따라 증폭기(40)의 출력신호를 감쇠시킨다.

사용자는 상기 경고 메시지를 인지하여 이동통신단말기의 방향을 수정하여 조치할 수도 있고, 직접 감쇠기의 감쇠량을 조절할 수도 있다.

본 실시예는 다른 전자기기들에게 미치는 영향을 제어하기 위해 중계기로부터 복사되는 출력전력을 엄격히 통제할 수 있는 효과가 있는 반면, 증폭기(40)에 과부하가 걸릴 수 있다는 문제점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제3실시예 구성도이다.

도 4에 도시된 본 발명의 제3실시예는 제2실시예에서 발생되는 문제점인 증폭기 과부하를 보호하기 위해 증폭기의 입력단에 감쇠기(53)를 설치하여 증폭기(40)에 인가되는 RF신호의 세기를 조절하여 증폭기를 보호하면서 발진을 억제하도록 한다. 나머지 구성요소는 제2실시예와 동일하다.

한편, 비교기(30)를 증폭기 전후 단에 동시에 설치하여 증폭기도 보호하고 중계기의 출력도 엄격히 통제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치의 전원공급수단(미도시)은 건전지를 활용하거나 주변의 전원(가정용 전기, 차량내의 건전지 등)을 활용하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 제4실시예 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치의 제4실시예는 제2실시예와 비교하여 송수신 격리 안테나(10) 전단에 아이솔레이터(70)를 더 포함한다.

아이솔레이터(70)를 설치함으로써, 안테나의 임피던스 비정합이 발생할 경우, 역류하는 전류로부터 증폭기를 보호할 수 있다.

본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치는 휴대 가능한 중계장치이기 때문에 설치 장소가 다양하게 존재하므로, 안테나 임피던스 정합이 불완전할 소지가 많다.

예를 들면, 도체 가까이 놓이거나, 혹은 사람의 손이 가까이에 놓이거나 할 때, 안테나와 상호 결합량의 증가로 인해 안테나 임피던스가 변화하게 되고 변한 만큼의 역류 전류가 발생되어 증폭기(40)로 흘러들어가게 되어, 증폭기(40)의 파손이 발생할 수가 있다.

이러한 영향을 억제하기 위해서는 아이솔레이터(70)를 송신안테나 단에 설치하여 증폭기로 역류되는 전류의 유입을 방지할 수 있다. 또한, 아이솔레이터(70)는 송신 필터(60)와 증폭기(40) 사이에 설치하여 역류 전류를 차단할 수도 있으며, 3실시예의 문제점인 증폭기 과부하를 방지하기 위하여 증폭기 전단에 설치할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 송수신 격리 안테나(10)는 유전체로 이루어진 안테나 덮개(1)를 설치하여 보호하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 송수신 격리 안테나(10)는 구조변형에 의해 격리도 성능이 떨어질 수가 있기 때문이다. 상기 안테나 덮개(1)는 테프론, PVC 등처럼 비도전체로 구현하는 것이 바람직하다.

한편, 증폭기(40), 필터(20, 60) 등의 각종 RF 회로는 차폐 함체(2) 내부에 설치해야 한다. 이는 회로에서 발생되는 잡음이 다시 안테나로 결합되는 양을 최소로 유지하기 위해서 필요하다. 후술하는 송수신 격리 안테나(10)의 전력 합 혹은 차 소자(하이브리드 0도, 180도 결합기, 매직T결합기 등) 역시 차폐 함체(2) 내부에 설치한다.

본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치를 사용자가 휴대하며 다양한 장소에서 설치하여 사용하기 위하여는 소형으로 구현하여야만 하며, 이를 위해서는 작은 공간 내에서 중계 장치의 송신안테나로부터 발생된 신호가 수신안테나로 결합되지 않도록 하기 위하여 중계장치의 송수신 전파 간에 충분한 격리도를 확보할 수 있는 격리 기술의 구현이 반드시 요구된다. 이하, 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 송수신 격리 안테나에 대하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 SAR 저감용 중계 장치의 송수신 격리 안테나의 일실시예 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송수신 격리 안테나는 제1안테나(11), 제2안테나(12), 제3안테나(13), 차폐부(14) 및 전력차 소자(15)를 포함한다. 본 발명에 따른 송수신 격리 안테나의 구성을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 송수신 격리 안테나는 제1안테나(11)를 중심으로 하고 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)를 배치하되, 서로 떨어진 거리(D1, D2)가 같고, 대칭적으로 위치시키며, 제2안테나(12)와 제3안테나(13)의 중간에 대칭적으로 도체 혹은 차폐체로 이루어진 차폐부(14)를 설치하여 구성한다.

이 때, 제2안테나(12)와 제3안테나(13)에 연결되는 동축케이블의 길이를 동일하게 만들어 180도 하이브리드 결합기 등으로 구현되는 전력차 소자(15)에 연결 하여 제1안테나(11)로부터 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)로 전달된 신호를 제거한다. 여기서, 전력차 소자(15)는 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)의 급전방향에 따라 전력합 소자를 적용할 수도 있다.

따라서, 안테나 종류에 관계없이 격리도를 높이는 기술 구현이 가능하다.

후술할 다른 실시예와 같이, 제1안테나(11)는 다이폴안테나, 제2 안테나(12) 및 제3안테나(13)는 루프안테나처럼 급전하는 방향(급전 구조에서 커넥터 내심과 안테나소자가 연결되는 방향)이 반대로 위치하고, 모노폴안테나는 전기장을 가까운 영역에 복사시키는 반면, 루프안테나는 가까운 영역에 자기장을 복사시키게 되어 보다 높은 격리도를 구현하게 된다.

이 때, 제1안테나(11)를 루프안테나로, 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)를 모노폴안테나로 구현하여도 동일한 특성을 얻을 수가 있다는 것을 알 수가 있다.

또한, 제1안테나(11)를 모노폴안테나로, 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)를 혼안테나, TEM 혼안테나, 리지드혼안테나, 대수주기안테나, 야기우다안테나, 반사판이 설치된 다이폴안테나 등처럼 방향성이 매우 높은 안테나로 설치하되 빔방향이 서로 반대로 놓이도록 하여, 제1안테나(11)로 신호가 결합되는 양을 줄일 수 있어 보다 격리도를 높일 수 있음을 쉽게 알 수가 있다.

이러한 방향성 안테나로 구성되는 경우, 제2안테나(12)와 제3안테나(13) 사이에 차폐부(14)를 대칭적으로 설치가 가능하며 보다 격리도를 향상시킬 수가 있다.

또한, 전력차 소자(15)는, 제1안테나(11)를 모노폴안테나로 그리고 제2안테 나(12)와 제3안테나(13)를 다이폴 안테나로 구성하는 경우, 제2안테나(12)와 제3안테나(13)의 급전방향을 바꾸어 설치함으로써, 전력분배기, 180도 하이브리드, T연결자 등의 전력합 소자를 이용하여 구현할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 이동통신단말기의 SAR 저감용 중계 장치의 송수신 격리 안테나의 다른 실시예 구성도 및 SAR 저감용 중계 장치의 일실시예 외형도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 송수신 격리 안테나의 다른 실시예는 금, 은, 알루미늄 또는 동과 같은 도전체로 밀봉되고 내부가 비어있는 차폐함체(1)의 중심에 제1안테나(11)가 모노폴 형태로 설치되어 있으며, 제1안테나(11)를 중심으로 좌측과 우측으로 대칭적으로 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)가 루프안테나로 설치된다.

제2안테나(12) 및 제3안테나(13)는 모두 차폐함체(1)에 축구 골대처럼 세워서 설치하되, 루프안테나 중심에 급전부를 설치한다.

여기서, 제1안테나(11)의 급전부와 제2안테나(12) 및 제3안테나(13)의 급전부의 방향이 서로 수직하도록 설치함으로써, 제1안테나(11)와의 격리도를 증가시킬 수 있다.

제1안테나(11)와 제2안테나(12) 사이에 금, 은, 알루미늄, 철, 동 등처럼 금속으로 이루어진 차폐부(14)를 설치하여 제1안테나(11)로부터 복사되는 전자파가 제2안테나(12)에 결합되는 양을 줄일 수 있도록 한다.

또한, 제1안테나(11)와 제3안테나(13) 사이에 금, 은, 알루미늄, 철, 동 등 처럼 금속으로 이루어진 차폐부(14)를 설치하여 제1안테나(11)로부터 복사되는 전자파가 제3안테나(13)에 결합되는 양을 줄일 수 있도록 한다.

차폐부(14)가 없더라도 제1안테나(11)와 제2, 3안테나(12, 13) 간의 결합량은 매우 낮은 특성을 갖는다. 본 실시예의 송수신 격리도는 100dB 이상 확보된다.

본 실시예의 루프안테나를 수신안테나로 활용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 사용자의 위치는 사용자가 정할 수가 있으나, 기지국의 위치는 임의의 위치에 놓이므로 송신안테나가 전방향성 특성을 유지하는 것이 바람직하기 때문이다. 전술한 바와 같이 송수신 격리도가 충분히 확보되는 송수신 격리 안테나를 활용함으로써 휴대가 가능한 소형의 중계 장치 제작이 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 이동통신단말기로부터 발생되는 복사전자파로부터 두부에 영향을 미치는 SAR값을 현격하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 더욱 구체적으로는 본 발명은 SAR값을 1000배 이상(30dB 이상의 중계기 이득 유지할 경우 구현, SAR값: 0.00016W/kg) 저감시킬 수 있는 효과가 있으며, 예방적 차원의 엄격한 규제치를 요구하는 국가들의 SAR 한계치(약 0.1W/Kg 이하)를 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 중계 장치는 휴대 및 설치가 용이하여 암영 지역을 용이하게 해소할 수 있으며, 이동통신단말기가 부담하는 전력소비의 상당부분을 중계 장치가 부담함으로로써, 이동통신단말기의 건전지 방전시간을 증가시킬수 있는 부가적 효과가 있다.

Claims (8)

1. 이동통신단말기로부터 복사되는 전자파가 인체에 미치는 영향을 저감시키기 위하여 상기 이동통신단말기의 인근에 위치하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치로서,

   송신 신호 및 수신 신호 간에 높은 격리도를 유지하며 상기 이동통신단말기로부터 송신된 신호를 수신하고 송신하기 위한 송수신 격리 안테나; 및

   상기 송수신 격리 안테나로부터 수신된 신호를 입력받아 증폭하여 상기 송수신 격리 안테나를 통해 송신하기 위한 증폭 중계 수단을 포함하되,

   상기 송수신 격리 안테나는,

   송신안테나;

   상기 송신안테나를 중심으로 동일한 이격거리에 서로 대칭적으로 위치한 제1수신안테나와 제2수신안테나;

   상기 송신안테나와 제1수신안테나 사이 및 상기 송신안테나와 제2수신안테나 사이에 대칭적으로 위치한 차폐 수단; 및

   상기 송신안테나로부터 상기 제1수신안테나 및 제2수신안테나로 전달된 신호를 제거하기 위한 반사 신호 제거 수단

   을 포함하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 송수신 격리 안테나의 하부에 위치하며 상기 증폭 중계 수단을 내부에 포함하고 도전체로 밀봉된 구조의 차폐함체

   를 더 포함하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사 신호 제거 수단은,

   상기 제1수신안테나 및 제2수신안테나와 동일한 길이의 케이블로 연결되고,

   상기 제1수신안테나 및 제2수신안테나의 입력단자에 대한 전력차 또는 전력합을 이용하여 송신안테나로부터 도래한 복사 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 송신안테나는

   모노폴 안테나이고,

   상기 제1수신안테나 및 제2수신안테나는

   루프 안테나인 것을 특징으로 하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 증폭 중계 수단은,

   상기 송수신 격리 안테나로부터 입력받은 신호 중 상기 이동통신단말기에서 송신되는 주파수대역만을 통과시키고 나머지 대역은 제거시키기 위한 수신필터;

   상기 수신필터에서 통과된 신호를 증폭하여 출력하기 위한 증폭기;

   상기 수신필터에서 통과된 신호의 세기를 기준 값과 비교하여 소정의 기준 값을 넘어서면 차단 신호를 출력하기 위한 비교기; 및

   상기 증폭기로부터 증폭된 신호를 입력받아 상기 이동통신단말기에서 송신되는 주파수대역만을 통과시키고 나머지 대역은 제거하여 상기 송수신 격리 안테나로 출력하기 위한 송신필터

   를 포함하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 비교기로부터 입력받은 차단 신호에 따라 상기 증폭기의 동작을 정지시키기 위한 차단기

   를 더 포함하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 비교기로부터 차단 신호를 입력받아 경고 메시지를 출력하기 위한 경고 장치; 및

   상기 경고 메시지 또는 차단 신호에 따라 증폭기의 입력 또는 출력 신호를 감쇠시키기 위한 감쇠기

   를 더 포함하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 소수신 격리 안테나를 통해 역류한 신호가 증폭기에 유입되는 것을 차단하기 위한 격리 수단

   을 더 포함하는 송수신 격리 안테나를 이용한 중계 장치.

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