KR100657999B1

KR100657999B1 - 방송 주파수 수신용 안테나 모듈

Info

Publication number: KR100657999B1
Application number: KR1020040089704A
Authority: KR
Inventors: 홍주석; 이천희
Original assignee: (주)에이스안테나
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-12-14
Also published as: JP2006135995A; CN1773851A; KR20060040279A; EP1670096A3; EP1670096A2; US20060099921A1

Abstract

액티브 임피던스 정합부를 이용함으로써 광대역 특성을 만족시키면서도 크기가 작은 안테나 소자를 갖는 방송 주파수 수신용 안테나 모듈을 제공함에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 수신 주파수의 파장보다 짧은 길이로 된 안테나 소자, 상기 안테나 소자의 종단부에 결합되어 상기 안테나 소자의 임피던스를 소정의 부하 임피던스와 정합시킬 수 있는 액티브 임피던스 정합부를 포함한다.

방송, 안테나, 수신, 능동 소자, 임피던스 정합

Description

방송 주파수 수신용 안테나 모듈{ANTENNA MODULE FOR RECEIVING BROADCASTING FREQUENCY}

도 1은 종래 기술에 따른 방송 주파수 수신용 안테나 모듈,

도 2는 본 발명에 따른 방송 주파수 수신용 안테나 모듈,

도 3은 본 발명에 따른 방송 주파수 수신용 안테나 모듈의 등가 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

210: 안테나 소자 220: 능동형 임피던스 정합부

221: 고 입력 임피던스부 222: 증폭소자

223: 바이어스 및 출력부 224: 안정화부

225: 출력 매칭부

본 발명은 이동성 단말기에 수신되는 방송 주파수 수신용 안테나의 임피던스 정합 기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 액티브 소자를 사용하여 방송 주파수 수신용 안테나의 임피던스를 정합시키는 기술에 관한 것이다.

현재 많은 휴대용 전화기, 노트북 PC, PDA 등의 이동성 단말기에서 VHF 및 UHF 대역을 사용하여 Digital Audio Broadcasting (DAB), Digital Multimedia Broadcasting (DMB) 등의 서비스 제공이 활발히 진행 중이며, 향후에도 AM 및 FM 방송, Digital TV, HDTV 등의 통신, 방송 서비스가 제공될 것으로 기대되고 있다.

이와 같은 이동성 단말기에 사용되는 종래 기술의 방송 주파수 수신용 안테나는, 도 1에 도시된 바와 같이, 수동 소자(passive element, 120)를 사용하여 임피던스를 정합한다. 한편, 수동 소자를 사용하여 임피던스를 정합하는 종래 기술의 방송 주파수 수신용 안테나는 단순히 공진에 의해 동작되는 구조를 가진다. 따라서 종래 기술의 방송 주파수 수신용 안테나(110)는 수신 주파수에서 공진할 수 있도록 다이폴 안테나의 경우 수신 주파수의 1/2 파장, 모노폴 안테나의 경우 1/4 파장에 해당하는 길이를 갖는다. 수신 주파수의 1/2 파장 길이의 안테나 소자는 단순히 자유 공간(free space) 상태의 임피던스(impedance)를 통상적으로 사용하는 수신기의 임피던스와 동일한 크기로 변환할 뿐이다. 예를 들어, 75 오옴[ohm]으로 변환한다. 이와 같은 특성을 이용한 안테나가 현재 방송분야에서 널리 쓰이고 있다.

그러나, VHF, UHF, AM 및 FM 방송 등의 대역 신호를 종래의 안테나로 수신하려면 안테나 소자의 크기가 주파수에 반비례하기 때문에 안테나 소자는 매우 길어져야 한다. 예를 들어, 수신하는 방송대역이 200MHz인 경우 1/2 파장 길이의 다이폴 안테나는 75cm가 되어야 하고, 1/4 파장 길이의 모노폴 안테나는 37.5cm가 되어 야 한다. 한편, 이동 단말기는 소형화, 집적화하는 추세이므로 수동 소자를 사용하는 방송 주파수 수신용 안테나를 소형화된 이동 단말기에 적용하는 것은 차지하는 공간이 커져서 부적합하다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 수신 주파수의 1/8 파장 길이 이하의 안테나 소자를 갖는 안테나로 수신하는 경우, 수동 임피던스 정합부만으로는 수신기와 안테나 소자 간의 임피던스 정합이 매우 어렵다. 비록 양자간의 임피던스가 정합된다 하더라도 매우 좁은 대역에서 정합되기 때문에 방송 신호를 적절히 수신하기에 요구되는 대역 특성을 갖기가 어렵다. 따라서, 광대역 특성을 갖기 위해서는 임피던스 정합부(120)가 매우 복잡하게 설계되어야 하며, 설령 설계된다 하더라도 임피던스 정합부(120)에서의 손실이 커서 안테나 특성이 열화되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 액티브 임피던스 정합부를 이용함으로써 광대역 특성을 만족시키면서도 크기가 작은 안테나 소자를 갖는 방송 주파수 수신용 안테나 모듈을 제공함에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 수신 주파수의 파장보다 짧은 길이로 된 안테나 소자, 상기 안테나 소자의 종단부에 결합되어 상기 안테나 소자의 임피던스를 소정의 부하 임피던스와 정합시킬 수 있는 액티브 임 피던스 정합부를 포함한다.

상기 액티브 임피던스 정합부는 상기 안테나 소자의 종단에 결합되어 상기 수신 주파수 대역에서 고 입력 임피던스를 유지함으로써, 전압분배의 원리에 의하여 상기 안테나 소자의 종단에서 액티브 임피던스 정합부를 바라본 특성 임피던스가 상기 안테나 소자의 종단에서 안테나 소자를 바라본 특성 임피던스에 비하여 더 큰 값을 갖도록 하는 고 입력 임피던스부, 및 상기 고 입력 임피던스부와 연결되어 소정의 부하 임피던스와 정합시키기 위한 증폭회로부를 포함한다.

상기 증폭회로부는 상기 고 입력 임피던스부와 연결되는 게이트, 바이어스 및 출력부와 연결되는 드레인 그리고 안정화부와 통해 접지측과 연결되는 소스로 구성되는 증폭소자를 포함한다.

상기 바이어스 및 출력부는 직류전압을 입력받아 바이어스 전압을 인가하고 수신 주파수를 출력한다.

상기 안테나 소자는 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 패치 안테나, 헬리컬 안테나, 역에프 안테나(PIFA) 중 어느 하나일 수 있다.

상기 안테나 소자는 이동 단말기 내에 위치될 수도 있고, 이동 단말기 외부에 위치될 수도 있다.

상기 안테나 소자의 길이는 수신 주파수의 1/8 파장 이하로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 증폭소자는 FET(field effect transistor, 전계 효과 트랜지스터) 혹은 HEMT(high electron mobility transistor, 고전자 이동도 트랜지스터), BJT(bipolar junction transistor)일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 방송 주파수 수신용 안테나 모듈의 주요부 회로도이다.

본 발명에 따른 방송 주파수 수신용 안테나는 복사되는 신호의 파장에 해당하는 길이보다 짧은 안테나 소자(210)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 소자(210)는 수신 주파수의 1/8 파장에 해당하는 길이 내지는 이 보다 짧은 길이를 가질 수 있다. 만일, 200MHz에서 1/10 파장의 안테나 소자라면 15cm의 길이를 가질 것이다.

또한, 안테나 소자(210)의 종단에 결합된 액티브 임피던스 정합부(220)는, 고 입력 임피던스부(221), 증폭소자(222), 바이어스 및 출력부(223), 안정화부(224)를 포함할 수 있다.

고 입력 임피던스부(221)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 전압 분배의 원리에 의하여 A 지점에서 안테나 소자(210)를 바라본 특성 임피던스에 비해 B 지점에서 액티브 임피던스 정합부(220)를 바라본 특성 임피던스가 월등히 큰 값을 가지도록 한다. 예를 들어, 그 비는 10배 이상일 수 있다. 이로 인해 수신 주파수에 따른 수신전압의 대부분이 B 지점과 접지 사이에 걸린다. 이에 따라 다음 단에서의 전력 이득을 매우 높게 획득할 수 있다. 또한, 증폭소자 다음 단의 특성 임피던스를 소정의 값으로 고정되는 특성을 가지면서도 광대역 조건을 만족시킬 수 있다.

여기서, 바이어스 및 출력부(223)는 직류전압을 입력받아 바이어스 전압을 증폭소자(222)에 인가하고, 요구되는 특성 임피던스에 정합시키고, 수신 주파수를 출력한다. 특히, 출력 매칭부(225)의 소자값을 적절히 조정함으로써 요구되는 특성 임피던스에 정합시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 소형화되는 이동 단말기에 적합한 방송 주파수 수신용 안테나를 제공할 수 있다. 또한, 대역 특성이 우수하여 수신 주파수 대역을 넓게 할 수 있다.

한편, 증폭회로를 사용함으로 인하여 부가되는 잡음 레벨의 증가로 잡음성분의 크기가 더욱 커질 수는 있으나, 이는 문제시되지 않는다. 왜냐하면, 약 200 MHz 이하의 주파수대에서는 대기상의 열 잡음이 수신기나 증폭회로에서 부가되는 잡음 레벨에 비해 월등히 크기 때문이다.

Claims

삭제
이동 단말기에 적용되는 방송 주파수 수신용 안테나 모듈에 있어서,

수신 주파수의 파장보다 짧은 길이로 된 안테나 소자; 및

상기 안테나 소자의 종단에 결합되어 상기 안테나 소자의 임피던스를 소정의 부하 임피던스와 정합시킬 수 있는 액티브 임피던스 정합부를 포함하며,

상기 액티브 임피던스 정합부는,

상기 안테나 소자의 종단에 결합되어 상기 수신 주파수 대역에서 고 입력 임피던스를 유지함으로써, 전압분배의 원리에 의하여 상기 안테나 소자의 종단에서 액티브 임피던스 정합부를 바라본 특성 임피던스가 상기 안테나 소자의 종단에서 안테나 소자를 바라본 특성 임피던스에 비하여 더 큰 값을 갖도록 하는 고 입력 임피던스부; 및

상기 고 입력 임피던스와 연결되어 소정의 부하 임피던스와 정합시키기 위한 증폭회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는

방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제2항에 있어서, 상기 증폭회로부는,

상기 고 입력 임피던스부와 연결되는 게이트, 바이어스 및 출력부 - 상기 바이어스 및 출력부는 직류전압을 입력받아 바이어스 전압을 인가하고 수신 주파수를 출력함 - 와 연결되는 드레인 그리고 안정화부와 통해 접지측과 연결되는 소스로 구성되는 증폭소자를 포함

하는 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제3항에 있어서,

상기 안테나 소자의 길이는 수신 주파수의 1/8 파장과 같거나 짧은 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나 소자는 다이폴 안테나, 모노폴 안테나, 패치 안테나, 헬리컬 안테나, 역에프 안테나 중 어느 하나인 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제5항에 있어서,

상기 안테나 소자는 이동 단말기 내에 위치되는 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제6항에 있어서,

상기 증폭소자는 FET 혹은 HEMT인 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제5항에 있어서,

상기 안테나 소자는 이동 단말기 외부에 위치되는 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.
제8항에 있어서,

상기 증폭소자는 FET 혹은 HEMT인 방송 주파수 수신용 안테나 모듈.