KR100666228B1 - 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한다중 대역 안테나 - Google Patents

무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한다중 대역 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 관한 것임. 본 발명은, 무선통신 단말기의 다중 대역 안테나에 있어서, 전기 신호 공급수단에서 공급한 전기 신호를 급전하기 위한 제1 급전점; 상기전기 신호 공급 수단에서 공급한 전기 신호를 급전하기 위한 제2 급전점; 상기 무선통신 단말기 내부에 실장되어, 상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사하기 위한 다수의 방사 수단; 및 상기 다수의 방사 수단에서 방사한 전자기파 신호의 방사효율을 증대시키고 그 대역폭을 확장시키기 위하여, 상기 무선통신 단말기 외부로 인출됨에 따라 상기 제2 급전점에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사하기 위한 휩 방사 수단을 포함함.

Description

무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 {MULTIBAND ANTENNA USING WHIP HAVING INDEPENDENT POWER FEEDING IN WIRELESS TELECOMMUNICATION TERMINAL}
본 발명은, 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신 단말기 외부로 인출되는 휩 안테나를 별도로 급전시켜 상기 휩 안테나에서 방사하는 전자기파 신호에 의해 상기 무선통신 단말기 내부에 실장되어 있는 내장형 안테나에서 방사한 전자기파 신호의 방사효율을 증대시키고 그 대역폭을 확장시키기 위한, 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 관한 것이다.
본 발명에서 무선통신 단말기란 이동통신 단말기, 개인 휴대통신 단말기(PCS), 개인용 디지털 단말기(PDA), 스마트폰, 차세대 이동통신 단말기(IMT-2000), 무선랜 단말기 등과 같이 개인이 휴대하면서 무선통신이 가능한 단말기를 말한다. 이하의 일 예에서는 폴더(folder)형 무선통신 단말기를 예로 들어 설명하기로 한다.
그리고, λ0는 각 방사체에서 방사하는 공진 주파수 대역의 전자기파 신호 각각의 파장 길이이다.
최근에 고주파 소자들의 집적화 기술 및 무선통신 기술의 발전에 따라 무선통신 단말기가 소형화되고 있다.
특히, 무선통신 단말기의 소형화 추세에 맞춰 무선신호를 송수신하기 위한 안테나(antenna)의 크기 역시 매우 작아지고 있다.
상기 안테나는 전압/전류로 표현되는 전기 신호(electric signal)를 전기장/자기장으로 표현되는 전자기파(electromagnetic wave)신호로 상호 변환하는 기능을 수행한다. 즉, 안테나는 외부(자유 공간)에 방사되어 있는 전자기파 신호를 도선상에 형성되어 있는 전자기를 통하여 감지하여 전기 신호로 변환하고, 전기 신호를 도선의 종단에서 특정 주파수 대역으로 공진시켜 전자기파 신호로 변환하여 외부로 방사한다.
이러한 안테나는 무선신호 송신용 및 무선신호 수신용이 따로 구분되어 있지 않다. 즉, 안테나는 설계 공정 또는 제작 공정에서 특정 주파수 대역의 특성에 적합하게 제작되어 있으며, 안테나가 무선신호 송신 기기에 실장되면 송신용 안테나가 되고, 무선신호 수신 기기에 실장되면 수신용 안테나가 되고, 무선신호 송수신 기기에 실장되면 송/수신용 안테나가 되는 것이다.
이처럼, 안테나가 전기 신호를 전자기파 신호로 변환시켜 외부로 방사할 수 있으면 그 역 기능(전자기파 신호를 전기 신호로 변환시키는 기능)도 가능하다는 것은 자명한 사실이다. 따라서, 이하의 실시예에서는 안테나에서 전기 신호를 전자기파 신호로 변환하여 외부로 방사하는 동작에 대해서만 설명하기로 한다.
한편, 최근에는 무선통신 단말기의 외관을 미려하게 하기 위해서 무선통신 단말기 내부에 작은 크기의 안테나(일명 인테나(intenna))를 실장하고 있는 추세이다.
도 1은 종래 방식에 따른 내장형 안테나를 실장한 무선통신 단말기에 대한 일실시예 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 방식에 따른 내장형 안테나를 실장한 무선통신 단말기에는 본체(10) 내부의 상단 일측에 내장형 안테나(11)가 실장되어 있다.
도면에 도시되어 있지 않으나, 상기와 같은 내장형 안테나(11)는 다중 주파수 대역 신호를 처리하기 위해서 내부에서 발생시킨 전기 신호를 공급받는 하나의 급전점에 다수개의 방사체(도체선)가 연결된 형태로 구현되어 있다.
도 2는 종래 방식이 적용된 무선통신 단말기에서의 내장형 안테나의 전압정재파비에 대한 일실시예 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 부호 분할 다중 접속(CDMA; Code Division Multiple Access, 이하, 'CDMA'라 함) 방식의 주파수 대역(800 MHz)에서 전압정재파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio) 값(20, 21)이 2.1:1 ∼ 4.2:1 정도로서, 임피던스 정합 특성이 저하되어 신호전달에 있어 손실이 높으며, 그에 따라 안테나 성능이 좋지 않음을 알 수 있다.
또한, 북미지역 개인 휴대 통신(USPCS, 이하, 'USPCS'라 함) 방식의 주파수 대역(1800 ∼ 1900 MHz)에서의 전압정재파비 값(22, 23)은 2.4:1∼3.0:1 정도로서, 역시 좋지 않음을 알 수 있다.
한편, 도면 부호 24는 위성 위치 확인 시스템(GPS; Global Positioning System, 이하, 'GPS'라 함) 방식 주파수 대역(1575 MHz)의 전압정재파비 값으로, 1.6:1 정도이다.
여기서, 안테나는 정재파비가 낮을수록(그래프 상에 표현된 계곡이 밑으로 더 깊게 패일수록) 해당 주파수 대역의 전기 신호가 도체선 상에서 잘 흐를 수 있으며, 그에 따라 전자기파 신호의 복사 효율이 높아진다.
그런데, 상기와 같은 종래 기술은 안테나가 무신통신 단말기 내에 실장되어 케이스 및 안테나 주변 금속성 매질 등에 의해 전자기파의 반사 및 굴절이 발생하기 때문에 전자기파 신호를 강하게 방사하기 어려우며, 무선통신 단말기 내의 협소한 공간으로 인해 다중 주파수 대역 특성을 갖는 전자기파 신호를 효율적으로 방사하기가 어렵다.
특히, 상기와 같은 종래 기술은 전파 환경이 약한 지역에서는 다중 주파수 대역 특성을 갖는 공진 주파수 대역의 전자기파 신호의 에너지가 약하기 때문에 해당 주파수 대역의 전자기파 신호를 효율적으로 방사하기가 매우 어려운 문제점이 있다.
또한, 일반적으로 전압정재파비 값이 1.5 정도의 범위에서 안테나를 사용하고 있다. 그런데, 종래 기술에 따른 안테나에서는 전압정재파비 값이 1.5 정도에서 구현할 수 있는 주파수 대역폭이 좁으므로 다중대역 안테나를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
도 1은 종래 방식에 따른 내장형 안테나를 실장한 무선통신 단말기에 대한 일실시예 사시도.
도 2는 종래 방식이 적용된 무선통신 단말기에서의 내장형 안테나의 전압정재파비에 대한 일실시예 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 실장한 무선통신 단말기에 대한 일실시예 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 실장하기 위한 프레임에 대한 일실시예 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 대한 일실시예 구성도.
도 6는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나에 대한 일실시예 평면도.
도 7는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나에 대한 일실시예 측면도.
도 8는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나에 대한 다른 실시예 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 대한 일실시예 평면도.
도 10는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 대한 일실시예 측면도.
도 11은 본 발명이 적용된 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나의 전압정재파비에 대한 일실시예 그래프.
기술적 과제
따라서, 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 극복하기 위해, 본 발명에서는 다음과 같은 기술을 제공하고자 한다.
첫째, 다중 주파수 대역(예; CDMA/GPS/USPCS 등)의 신호를 동시에 처리할 수 있는 최소 크기의 내장형 안테나 및 모노폴 타입의 휩 안테나(WHIP Antenna)를 구현한다.
둘째, 상기 휩 안테나를 별도 급전시켜 상기 내장형 안테나에 해당하는 주파수 대역(예; 800 MHz ∼ 2200 MHz 등) 신호의 방사효율을 향상시킨다.
셋째, 상기 휩 안테나를 별도 급전시켜 상기 내장형 안테나에 이용 가능한 주파수 대역(tri-band 및 quad-band 등)의 범위를 늘린다.
넷째, 상기 휩 안테나가 무선통신 단말기 내부로 인입됨에 따라 내장형 안테나가 휩 안테나에 영향을 받지 않고 단독으로 동작되도록 한다.
다섯째, 상기 내장형 안테나에서는 특정 방사체간을 커플링시켜 해당 주파수 대역 범위(예; 800 MHz ∼ 2200 MHz 등) 신호의 방사효율을 향상시킨다.
여섯째, 상기 내장형 안테나에서는 중앙 급전 방식 및 단락 회로망을 이용하여 해당 주파수 대역에서의 열화 현상을 억제한다.
본 발명은, 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무 선 통신 단말기 외부로 인출되는 휩 안테나를 별도로 급전시켜 상기 휩 안테나에서 방사하는 전자기파 신호에 의해 상기 무선통신 단말기 내부에 실장되어 있는 내장형 안테나에서 방사한 전자기파 신호의 방사효율을 증대시키고 그 대역폭을 확장시키기 위한, 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
기술적 해결방법
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선통신 단말기의 다중 대역 안테나로서서, 전기 신호 공급 수단에서 공급한 전기 신호를 급전하기 위한 제1 급전점; 상기 전기 신호 공급 수단에서 공급한 전기 신호를 급전하기 위한 제2 급전점; 상기 무선통신 단말기 내부에 실장되어, 상기 제1 급전점에서 급전한 전기신호를 서로 다른 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 다수의 방사 수단; 및 상기 무선통신 단말기의 내부로 인입하는 경우에는 상기 제2 급전점과 연결되지 않되, 상기 무선통신 단말기의 외부로 인출되는 경우에는 상기 제2 급전점에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사함으로써 상기 다수의 방사 수단에서 방사한 다중 대역 전자기파 신호의 방사효율 및 대역폭을 증대시키는 휩 방사 수단을 포함한다.
발명의 실시를 위한 형태
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
이하에서는 무선통신 단말기에 실장되어CDMA 방식의 주파수 대역, USPCS 방식의 주파수 대역 및 GPS 방식의 주파수 대역을 모두 지원하는 삼중 주파수 대역용 내장형 안테나를 본 발명의 실시예로 설명한다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 아니하고, 단일 주파수 대역 또는 삼중 이상의 다중 주파수 대역등 고주파 대역이 사용되는 무선통신 단말기 전반에 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 3은 본 발명에 따른 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 실장한 무선통신 단말기에 대한 일실시예 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 실장한 무선통신 단말기에는 본체(10) 내부의 상단 일측에 내장형 안테나(30)가 실장되어 있고, 본체(10) 상단 일측에 관통홀(50)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(50)에 휩 안테나(40)가 실장되어 있다.
상기 휩 안테나(40)는 내부에 도체선을 포함하고 있으며, 상기 도체선을 절연체가 감싼 형태로 형성되어 있다. 또한, 상기 휩 안테나(40)의 절연체 하부 둘레에는 상기 도체선과 연결되어 있는 접촉띠(도면에 도시되지 않음)가 형성되어 있다.
또한, 상기 휩 안테나(40)는 상기 관통홀(50)에 실장되어 있으며, 상기 무선통신 단말기 내부로 인입되거나 상기 무선통신 단말기 외부로 인출된다.
한편, 상기 내장형 안테나(30)는 플라스틱 재질의 프레임(사출물 또는 캐리어)(60) 내부의 일측에 고정 부착되어 상기 무선통신 단말기 본체(10) 상단 일측에 실장된다. 그리고, 상기 관통홀(50)은 상기 프레임(60)의 일측면에 고정 부착되어 상기 무선통신 단말기 본체(10) 상단 일측에 실장된다. 이러한 프레임(60)의 구조에 대해 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 실장하기 위한 프레임에 대한 일실시예 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선통신 단말기에 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나를 실장하기 위한 프레임(60) 내부에는 무선통신 단말기 내부의 회로 기판(도면에 도시되지 않음) 상에 형성되어 있는 제1 급전점과 연결되어 있는 제1 접촉점(61)과, 상기 회로 기판 상에 형성되어 있는 접지면과 연결되어 있는 단락점(62)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 프레임(60) 내부에 형성되어 있는 홀에 내장형 안테나(30)가 고정 부착되어 있다(도면에 도시되지 않음).
여기서, 상기 내장형 안테나(30)의 일측은 상기 제1 접촉점(61)과 연결되어 있으며, 상기 무선통신 단말기의 전기 신호 공급부(도면에 도시되지 않음)에서 공급하는 전기 신호를 상기 제1 급전점 및 상기 접촉점(61)을 통하여 항상 전달받는다.
그리고, 상기 프레임(60) 일측면에 고정 부착되어 있는 관통홀(50)에는 무선통신 단말기 내부의 회로 기판 상에 형성되어 있는 제2 급전점과 연결되어 있는 접촉핀(63)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 접촉핀(63)의 일측은 상기 제2 급전점과 연결되어 있고, 타측은 관통홀(50) 내부 둘레를 감싼 형태로 형성되어 있다.
여기서, 상기 휩 안테나(40)가 관통홀(50)을 통하여 무선통신 단말기 외부로 일정 부분 인출됨에 따라, 상기 휩 안테나(40) 하부 둘레에 형성되어 있는 접촉띠(41)가 상기 접촉핀(63)과 연결된다. 그에 따라, 상기 휩 안테나(40)는 무선통신 단말기의 전기 신호 공급부에서 공급하는 전기 신호를 상기 제2 급전점 및 상기 접촉핀(63)을 통하여 전달받는다.
상기 접촉띠(41)는 도전성 도체를 휩 안테나(40)의 일측에 띠형태로 감거나 휩 안테나(40)의 하단에 끼움으로써 형성한다.
이와 반대로, 상기 휩 안테나(40)가 접촉핀(63)을 통하여 전기 신호를 공급받다가 무선통신 단말기 내부로 일정 부분 인입됨에 따라, 기연결되어 있던 상기 접촉띠(41) 및 상기 접촉핀(63)간의 접촉이 끊어지게 된다. 그에 따라, 상기 휩 안테나(40)는 무선통신 단말기의 전기 신호 공급부측으로부터의 전기 신호를 공급받지 못하게 된다.
한편, 상기 프레임(60)은 일측 모서리에 다수개(예; 3, 4 개)의 암컷 홀이 형성되어 있다.
그리고, 상기 다수개의 암컷 홀에 각각 다수개의 수컷 고정 부재(예; 나사 등)를 체결하여 상기 프레임(60)을 상기 무선통신 단말기 본체(10) 상단 일측에 고정부착한다.
도 5는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 대한 일실시예 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나는, 전기 신호 공급부(71)에서 공급하는 전기 신호를 제1 전송 선로(72)를 통하여 수신하여 내장형 안테나(30)로 급전하기 위한 제1 급전점(80)과, 상기 전기 신호 공급부(71)에서 공급하는 전기 신호를 제2 전송 선로(73) 를 통하여 수신하여 휩 안테나(40)로 급전하기 위한 제2 급전점(90)과, 상기 무선통신 단말기 내부에 실장되어, 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사하기 위한 내장형 안테나(30) 및 상기 내장형 안테나(30)에서 방사한 전자기파 신호의 방사효율을 증대시키고 그 대역폭을 확장시키기 위하여, 무선통신 단말기 외부로 인출됨에 따라 상기 제2 급전점(90)에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사하기 위한 휩 안테나(40)를 포함한다.
그리고, 상기 내장형 안테나(30)는 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 CDMA 방식 주파수 대역(예; 800 MHz)의 전자파 신호로 방사하기 위한 제1 방사체(31)와, 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 USPCS 방식 주파수 대역(예; 1800 MHz)의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제2 방사체(32) 및 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 GPS 방식 주파수 대역(예; 1,575 MHz)의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제3 방사체(33)를 포함한다.
그리고, 상기 내장형 안테나(30)는 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 분기시켜 상기 제1 방사체(31) 및 상기 제3 방사체(33)로 각각 전송하기 위한 공통 선로(34)를 더 포함한다.
그리고, 상기 휩 안테나(40)는 1 GHz 주파수 대역에서 공진하는 전자기파 신호를 방사하는 모노폴(mono-pole) 타입 안테나로 구현된다.
그리고, 상기 제1 급전점(80), 상기 제2 급전점(90), 상기 제1 전송 선로(72) 및 상기 제2 전송 선로(73)는 무선통신 단말기 회로 기판 상에 구현된다.
그리고, 상기 제2 급전점(90)은 전기 신호 공급부(71)로부터 제1 급전점(80) 으로의 제1 전송 선로(72)에서 분기시킨 제2 전송 선로(73)를 통하여 전기 신호를 공급받도록 구현된다.
본 발명에서는 안테나에 전기 신호를 급전하기 위한 제1 급전점(80) 및 제2 급전점(90)을 각각 구현하고, 휩 안테나(90)는 제2 급전점(90)에서 급전하는 전기신호에 의해 별도로 직접 급전되도록 한다. 한편, 하나의 급전점을 통하여 내장형 안테나(30) 및 휩 안테나(40)로 전기 신호가 동시에 급전되도록 구현할 수도 있으나, 이러한 경우는 별도 급전 방식이 아닌 내장형 안테나를 급전점을 통하여 외부로 연장한 방식이다.
또한, 본 발명에서는 상기 휩 안테나(40)가 관통홀(50)을 통하여 외부로 인출됨에 따라 상기 제2 급전점(90)에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사하며, 그에 따라 상기 휩 안테나(40)에서 방사하는 공진 주파수 대역의 전자기파 신호가 상기 내장형 안테나(30)에서 방사한 공진 주파수 대역의 전자기파 신호의 전자기장의 크기(에너지)가 증대되도록 한다.
또한, 본 발명에서는 상기 휩 안테나(40)가 무선통신 단말기 내부로 인입됨에 따라 상기 제2 급전점(90)으로부터의 전기 신호 공급이 차단된다. 이처럼 본 발명에서는 휩 안테나(40)가 무선통신 단말기 외부로 인출되면 휩 안테나(40) 및 내장형 안테나(30) 모두가 해당 기능을 수행하고, 휩 안테나(40)가 무선통신 단말기 내부로 인입되면 내장형 안테나(30)만이 해당 기능을 수행한다.
도 6는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나에 대한 일실시예 평면도이며, 도 7는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나에 대한 일실시예 측면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 무선통신 단말기 내부에는 회로 기판(PCB)(70) 상부에 내장형 안테나(30)가 실장되어 있는 프레임(60)이 체결되어 있다.
프레임(60)에 형성되어 있는 단락점(62)이 상기 회로 기판(70) 상의 접지면과 연결되어 있으며, 프레임(60)에 형성되어 있는 접촉점(61)이 상기 회로 기판(70)상의 제1 급전점(80)과 연결되어 있다.
그리고, 공통 선로(34)는 일측이 접촉점(61)을 통하여 제1 급전점(80)과 연결되어 있으며, 일직선상의 타측 방향의 종단으로 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 전송한다. 여기서, 상기 공통 선로(34)의 종단에서 상기 제1 급전점(80)으로부터 전송된 전기 신호가 각각 제1 방사체(31) 및 제3 방사체(33)로 분기되어 전송된다.
그리고, 제1 방사체(31)는 상기 공통 선로(34)의 종단으로부터 무선통신 단말기 내부 상단측으로 갈라져서 상기 무선통신 단말기 내부 상단의 일측 방향으로 구불구불한 형태(meander line)로 배열되어 있다. 여기서, 제1 방사체(31)가 구불구불한 형태로 배열되기 때문에 자체적으로 인덕턴스 성분을 갖을 수 있으며, 그에 따라 사람의 손 등에 의한 커패시턴스 성분을 상쇄할 수 있어서 안테나의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1 방사체(31)는 상기 공통 선로(34)에서 분기된 전기 신호를 상기 공통 선로(34)의 전기 신호 방향의 반대측으로 전송한다.
그리고, 제2 방사체(32)는 일측이 접촉점(61)을 통하여 제1 급전점(80)과 연결되어 있으며, 일직선상의 타측 방향의 종단으로 상기 제1 급전점(80)에서 급전한 전기 신호를 상기 공통 선로(34)의 전기 신호 방향과 같은 방향으로 전송한다.
그리고, 상기 제3 방사체(33)는 상기 공통 선로(34)의 종단으로부터 무선통신 단말기 내부 하단측으로 갈라져서 상기 공통 선로(34)에서 분기된 전기 신호를 상기 공통 선로(34)의 전기 신호 방향의 반대측으로 전송한다.
또한, 상기 제3 방사체(33)는 상기 공통 선로(34)에서 분기된 전기 신호를 상기 제2 방사체(32)의 전기 신호 방향의 반대측으로 전송하며, 상기 제2 방사체(32)와 일정 간격(예; 0.03 mm) 인접되게 배열되어 있다. 그에 따라, 상기 제2 방사체(32) 및 상기 제3 방사체(33)에서 각각 전송하는 전기 신호간에 커플링이 일어나 해당 공진 주파수 대역의 전자기파 신호의 에너지가 증가하게 되어서 안테나의 성능이 향상될 수 있다.
한편, 상기 제1 방사체(31)는 해당 공진 주파수 대역에 대해 전기적인 길이 0.4에 상응하는 물리적 길이 및 0.0014의 폭을 갖는 도체선으로 구현된다.
그리고, 상기 제2 방사체(32)는 해당 공진 주파수 대역에 대해 전기적인 길이 0.27에 상응하는 물리적 길이 및 0.0053의 폭을 갖는 도체선으로 구현된다.
그리고, 상기 제3 방사체(33)는 해당 공진 주파수 대역에 대해 전기적인 길이 0.18에 상응하는 물리적 길이 및 0.0128의 폭을 갖는 도체선으로 구현된다.
한편, 상기 제1 방사체 내지 상기 제3 방사체(31 내지 33) 각각은 니켈-도금 의 구리 재질의 도체선으로 구현되거나, 주석-도금의 구리 재질의 도체선으로 구현되거나, 베릴륨-구리 재질의 도체선으로 구현된다.
또한, 상기 제1 방사체 내지 제3 방사체(31 내지 33) 각각은 해당 공진주파수 대역에 따라 전기적인 길이 및 폭이 가변되며, 상기 전기적이 길이 및 폭은 실험치에 의하여 결정된다.
도 8는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나에 대한 다른 실시예 측면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나 중 내장형 안테나는, 무선통신 단말기 내부 상단측 좌우 중앙에 형성되어, 전기 신호 공급부(71)에서 공급하는 전기 신호를 각 구성 요소로 급전하기 위한 제3 급전점(30c)과, 상기 제3 급전점(30c)에서 급전한 전기 신호를 CDMA 방식 주파수 대역(예; 800 MHz)의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제4 방사체(30a)와, 상기 제3 급전점(30c)에서 급전한 전기 신호를 GPS 방식 주파수 대역(예; 1575 MHz)의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제5 방사체(30b)와, 단락 회로망(30f)을 접지시키기 위한 단락핀(30e) 및 상기 제3 급전점(30c)과 상기 단락핀(30e) 사이에 상기 제5 방사체(30b)와 동일한 길이로 형성되어, 상기 제3 급전점(30c)에서 급전한 전기 신호의 일부를 부분적으로 전자기파 신호로 방사하기 위한 상기 단락 회로망(30f)을 포함한다.
상기와 같은 내장형 안테나에서는 무선통신 단말기 내부 회로 기판(접지면)(70)과 안테나 접지용 단락핀(30e)이 연결되어 있으며, 제3 급전점(30c)과 단락핀 (30e) 사이에 제5 방사체(30b)와 동일한 길이를 갖는 단락회로망(30f)을 형성하여 제3 급전점(30c)에서 급전된 전기 신호의 일부가 전자기파 신호로 방사되도록 한다.
즉, 상기와 같은 내장형 안테나는 종래의 내장형 안테나와는 달리 제3 급전점(30c)을 안테나 끝단이 아닌 접지면 좌우 중심에 둠으로써 충분한 공진 길이를 갖을 수 있도록 한다.
상기 제4 방사체(30a)의 일측 및 상기 제5 방사체(30b)의 일측 각각은 제3 급전점(30c)에 연결되어 있고, 각 방사체(30a, 30b)의 타측은 동일한 방향으로 배열된다. 따라서, 각 방사체(30a, 30b)에서는 전기 신호가 동일한 방향으로 흐르게 되며, 그에 따라 각 방사체(30a, 30b)간에는 상쇄 전류 성분이 최소화되고, 상호 보강 간섭이 발생하게 된다.
그리고, 상기 제4 방사체(30a)는 제3 급전점(30c)으로부터 무선통신 단말기 내부 상단측으로 갈라져서 상기 무선통신 단말기 내부 상단의 일측 방향으로 구불구불한 형태(meander lins)로 배열되어 있다.
그리고, 상기 제5 방사체(30b)는 제3 급전점(30c)을 중심으로 좌우 양방향으로 분기되도록 구현되며, 그에 따라 GPS 방식 주파수 대역의 전자파 신호가 무선통신 단말기 내부 전체에 분배되어 무지향성 전자파 신호 방사가 가능하게 된다.
그리고, 상기 단락 회로망(30f)은 제3 급전점(30c)으로부터 무선통신 단말기 내부 하단측으로 갈라져서 상기 무선통신 단말기 내부 하단의 일측 방향으로 구불구불한 형태(meander line)로 배열되어 있다.
한편, 상기 제4 방사체(30a), 상기 제5 방사체(30b) 및 상기 단락 회로망(30f) 각각은 해당 공진 주파수 대역에 대해 1.5×10-3λ0 폭의 도체선으로 구현된다. 또한, 상기 제4 방사체(30a)는 그 구불구불한 간격이 2.0×10-3λ0, 총 길이는 0.7λ0이다. 또한, 상기 제5 방사체(30b) 및 상기 단락 회로망(30f) 각각은 총 길이가 0.35λ0이다.
한편, 상기 제4 방사체(30a), 상기 제5 방사체(30b) 및 상기 단락 회로망(30f) 각각은 0.6×10-3λ0 의 두께를 갖는 니켈-도금의 구리 재질의 도체선으로 구현된다.
한편, 상기 제4 방사체(30a), 상기 제5 방사체(30b) 및 상기 단락 회로망(30f) 각각은 표면을 저압사출기로 표면 코팅하여 표면 부식을 방지한 동테이프 또는 플렉서블 피씨비(flexible PCB)로 구현된다.
도 9는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 대한 일실시예 평면도이며, 도 10는 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나에 대한 일실시예 측면도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 휩 안테나(40)가 무선통신 단말기 외부로 인출됨에 따라 상기 휩 안테나(40) 하부 일측에 형성되어 있는 접촉띠(41) 가, 제2 급전점(90)과 연결되어 있는 프레임(60) 내 접촉핀(63)의 일측과 연결된다.
그러면, 상기 휩 안테나(40)는 상기 접촉핀(63) 및 상기 접촉띠(41)를 통하여 제2 급전점(90)으로부터의 전기 신호를 전달받아 해당 공진 주파수 대역의 전자기파 신호를 방사한다.
그에 따라, 상기 내장형 안테나(30)에서 방사한 해당 공진 주파수 대역의 전자기파 신호의 크기가 증대되고 그 대역폭이 확장된다.
이와 반대로, 상기 휩 안테나(40)가 무선통신 단말기 내부로 인입됨에 따라, 기 연결되어 있던 접촉띠(41)와 접촉핀(63)과의 접촉이 끊어진다.
그에 따라, 상기 휩 안테나(40)는 제2 급전점(90)으로부터의 전기 신호 공급이 차단되어, 전자기파 신호 방사 기능을 수행하지 않는다. 이때는 상기 내장형 안테나(30)만이 그 기능을 수행한다.
즉, 상기 휩 안테나(40)가 무선통신 단말기 내부로 인입됨에 따라, 전자기파 신호를 방사하지 않게 되고 상기 내장형 안테나(30)로부터 이격되어 각 안테나(30, 40)간에 커플링이 발생되지 않는다.
상기 휩 안테나(40)는 60 mm의 길이 및 0.7 Φ외부 직경을 갖는 도체선으로 구현된다.
도 11은 본 발명이 적용된 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나의 전압정재파비에 대한 일실시예 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이, CDMA 방식의 주파수 대역(800 MHz)에서 전압정재 파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio) 값(80, 81)이 1.7:1 정도로서, 종래 방식보다 방사효율이 증대되며, CDMA 방식의 주파수 대역폭 역시 확장되어서 안테나 성능이 개선되었음을 알 수 있다.
또한, USPCS 방식의 주파수 대역(1800 ∼ 1900 MHz)에서의 전압정재파비 값(82, 83) 역시 종래 방식보다 개선됨을 알 수 있다.
그리고, 도면 부호 84는 GPS 방식의 주파수 대역(1575 MHz)의 전압정재파비 값을 나타낸다.
또한, 전 주파수대역(700MHz∼2GHz)에서 전압정재파비 값은 1.6:1∼2.5:1 정도로서, 전 주파수대역에서 임피던스 정합특성이 향상되고 방사효율이 증대됨을 알 수 있다. 따라서, 각 통신방식(CDMA, GPS, USPCS 등)의 주파수 대역폭이 확장되며, 종래 안테나에서는 통신할 수 없었던 대역폭에서도 통신이 가능하므로 다중대역을 구현할 수 있다.
부가적으로, 도 8를 참조하여 전술한 내장형 안테나가 탑재되어 있는 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나의 전압정재파비에 대한 그래프는 도시되어 있지 않으나, CDMA 방식의 주파수 대역(800 MHz)에서 전압정재파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio) 값이 개선되는 것은 자명한 사실이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 내장형 안테나와는 별도로 휩 안테나를 급전시켜 상기 휩 안테나에서 방사하는 전자기파 신호에 의해 내장형 안테나에서 방사한 전자기파 신호의 크기를 증대(출력 임피던스 향상)시키기 때문에 전파 환경이 약한 지역에서도 내장형 안테나의 성능 저하없이 효율적으로 통신을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 본 발명은 내장형 안테나와는 별도로 휩 안테나를 급전시켜 상기 휩 안테나에서 방사하는 전자기파 신호에 의해 내장형 안테나에서 방사한 전자기파신호의 대역폭을 확장시키기 때문에 이용 가능한 주파수 대역의 범위를 늘릴 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 본 발명은 내장형 안테나의 특정 방사체간을 커플링시켜 특정 공진 주파수 대역의 전자기파 신호의 출력 임피던스를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 본 발명은 내장형 안테나의 방사체에 중앙 급전 방식으로 전기 신호를 공급하고 단락 회로망을 이용하기 때문에 특정 공진 주파수 대역의 전자기파 신호의 열화 현상을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 본 발명은 무선통신 단말기 외부로 인출되는 휩 안테나를 이용하여 내장형 안테나의 성능을 향상시킬 수 있기 때문에 무선통신 단말기에 소형의 내장형 안테나를 효율적으로 탑재시킬 수 있어서 면적 확보의 어려움을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 무선통신 단말기의 다중 대역 안테나에 있어서,
    전기 신호 공급 수단에서 공급한 전기 신호를 급전하기 위한 제1 급전점;
    상기 전기 신호 공급 수단에서 공급한 전기 신호를 급전하기 위한 제2 급전점;
    상기 무선통신 단말기 내부에 실장되어, 상기 제1 급전점에서 급전한 전기신호를 서로 다른 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 다수의 방사 수단; 및
    상기 무선통신 단말기의 내부로 인입하는 경우에는 상기 제2 급전점과 연결되지 않되, 상기 무선통신 단말기의 외부로 인출되는 경우에는 상기 제2 급전점에서 급전한 전기 신호를 전자기파 신호로 방사함으로써 상기 다수의 방사 수단에서 방사한 다중 대역 전자기파 신호의 방사효율 및 대역폭을 증대시키는 휩 방사 수단
    을 포함하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 급전점은,
    상기 전기 신호 공급 수단으로부터 상기 제1 급전점으로 전기 신호를 공급하는 제1 전송 선로에서 분기시킨 별도의 제2 전송 선로를 통하여 전기 신호를 공급받아 급전하는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휩 방사 수단은,
    상기 무선통신 단말기 내부로 인입됨에 따라 상기 제2 급전점에서 급전한 전기 신호 공급이 차단되는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휩 방사 수단은,
    상기 무선통신 단말기 외부로 일정 부분 인출됨에 따라 그 하부 일측에 형성되어 있는 제1 접촉 부재가 프레임 내의 제2 접촉 부재를 통하여 상기 제2 급전점과 접촉되는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휩 방사 수단은,
    상기 무선통신 단말기 내부로 일정 부분 인입됨에 따라 그 하부 일측에 형성되어 있는 제1 접촉 부재와 프레임 내의 제2 접촉 부재와의 연결이 끊김으로 인하여 상기 제2 급전점과의 접촉이 끊기는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휩 방사 수단은,
    1 GHz 주파수 대역에서 공진하는 전자기파 신호를 방사하는 모노폴 타입 안테나인 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휩 방사 수단은,
    상기 무선통신 단말기 상단 일측에 형성되어 있는 관통홀에 실장되어, 상기 무선통신 단말기 내부로 인입되거나 상기 무선통신 단말기 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 분기시켜 상기 다수의 방사 수단중 해당 방사 수단으로 각각 전송하기 위한 분기 수단
    을 더 포함하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 방사 수단은,
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 상기 분기 수단을 통하여 전달받아 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식 주파수 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제1 방사 수단;
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 북미지역 개인 휴대 통신(USPCS) 방식 주파수 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제2 방사 수단; 및
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 상기 분기 수단을 통하여 전달받아 위성 위치 확인 시스템(GPS) 방식 주파수 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제3 방사 수단
    을 포함하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 방사 수단은,
    상기 분기 수단의 종단으로부터 무선통신 단말기 내부 상단측으로 갈라져서 상기 무선통신 단말기 내부 상단의 일측 방향으로 구불구불한 형태(meander line)로 배열되어, 상기 분기 수단에서 분기시킨 전기 신호를 상기 분기 수단의 전기 신호 방향의 반대 방향으로 방사하는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비 한 다중 대역 안테나.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 방사 수단은,
    해당 공진 주파수 대역에 대해 전기적인 길이 0.4에 상응하는 물리적 길이 및 0.0014의 폭을 갖는 도체선이고,
    상기 제2 방사 수단은,
    해당 공진 주파수 대역에 대해 전기적인 길이 0.27에 상응하는 물리적 길이 및 0.0053의 폭을 갖는 도체선이며,
    상기 제3 방사 수단은,
    해당 공진 주파수 대역에 대해 전기적인 길이 0.18에 상응하는 물리적 길이 및 0.0128의 폭을 갖는 도체선인 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 각 방사 수단은,
    프레임 일측에 각각 부착되어 상기 무선통신 단말기 후면의 상단 일측에 실장되는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휩 방사 수단은,
    60 mm의 길이 및 0.7 Φ외부 직경을 갖는 도체선을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 방사 수단 각각은,
    니켈-도금의 구리 재질의 도체선이거나, 주석-도금의 구리 재질의 도체선이거나, 또는 베릴륨-구리 재질의 도체선인 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 급전점은,
    상기 무선통신 단말기 내부 상단측 좌우 중앙에 형성되어 있으며,
    상기 다수의 방사 수단은,
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 코드 분할 다중 접속(CDMA) 방식 주파수 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제4 방사 수단;
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호를 위성 위치 확인 시스템(GPS) 방식 주파수 대역의 전자기파 신호로 방사하기 위한 제5 방사 수단;
    상기 제1 급전점에서 급전한 전기 신호의 일부를 부분적으로 전자기파 신호로 방사하기 위한 제6 방사 수단; 및
    상기 제6 방사 수단을 접지시키기 위한 단락핀
    을 포함하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제4 방사 수단은,
    상기 제1 급점으로부터 무선통신 단말기 내부 상단측으로 갈라져서 상기 무선통신 단말기 내부 상단의 일측 방향으로 구불구불한 형태(meander line)로 배열되는 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제4 방사 수단은,
    해당 공진 주파수 대역에 대해 1.5×10-3λ0 의 폭을 갖고, 0.6×10-3λ 0 의 두께를 갖고, 총 길이가 0.7λ0인 도체선이고,
    상기 제5 방사 수단은,
    해당 공진 주파수 대역에 대해 1.5×10-3λ0 의 폭을 갖고, 0.6×10-3λ 0 의 두께를 갖고, 총 길이가 0.35λ0인 도체선이며,
    상기 제6 방사 수단은,
    해당 공진 주파수 대역에 대해 1.5×10-3λ0 의 폭을 갖고, 0.6×10-3λ 0 의 두께를 갖고, 총 길이가 0.35λ0 인 도체선인 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제4 방사 수단은,
    그 구불구불한 간격이 2.0×10-3λ0 인 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 방사 수단 각각은,
    그 표면을 저압 사출 기기로 표면 코팅하여 표면 부식을 방지한 동테이프 또는 플렉서블 피씨비(flexible PCB)로 구현한 것을 특징으로 하는 무선통신 단말기에서 별도 급전 방식의 휩 기능을 구비한 다중 대역 안테나.
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