KR100688283B1

KR100688283B1 - 무선 통신 안테나

Info

Publication number: KR100688283B1
Application number: KR1020060004862A
Authority: KR
Inventors: 최승호; 신창훈
Original assignee: (주)에이스안테나
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-03-02

Abstract

본 발명은 무선 통신 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 봉메탈과 슬리브의 메탈 구조물을 이중 구조로 형성하여 광대역 특성을 갖는 무선 통신 안테나에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 안테나는 단말기에 장착되어 신호의 급전 및 제1방사 역할을 수행하는 봉메탈과, 상기 봉메탈로부터 급전되고 소정 간극으로 외삽되어 제2방사 역할을 수행하는 슬리브 및 상기 봉메탈과 슬리브를 보호하는 커버를 포함한다.

상기한 구성에 의하면, 봉메탈과 슬리브의 메탈 구조물을 이중 구조로 형성하여 광대역 다중대역 공진 특성을 가질 수 있다.

커플링, 봉메탈, 슬리브, 전류 경로, 유전체, 다중대역

Description

무선 통신 안테나 {Wireless communication antenna}

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 안테나 사시도,

도 1b는 도 1의 단면도,

도 1c는 도 1a의 실시예를 나타낸 분해 사시도,

도 1d는 도 1a의 실시예를 나타낸 조립 사시도,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 정재파비를 나타내는 그래프,

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 통신 안테나 조립 사시도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 정재파비를 나타내는 그래프,

도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 E-평면 및 H-평면에 대한 방사패턴을 나타낸 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10a, 10b, 10c: 봉메탈 12a, 12b, 12c : 결합부

14a, 14b, 14c : 접촉부 20a, 20b, 20c : 슬리브

22a, 22b, 22c : 수용홀 24a, 24b : 접촉부

30a : 커버 40a, 40b, 40c : 간극

42a, 42b, 42c : 접촉면 50a, 50b, 50c : 안테나

본 발명은 무선 통신 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 봉메탈과 슬리브의 메탈 구조를 이중 구조로 형성하여 다중대역 및 광대역 특성을 갖도록 한 무선통신 안테나에 관한 것이다.

통상적으로 이동통신 단말기는 사용자가 휴대하면서 상대방 또는 이동통신 기지국과 통신을 수행하는 통신기기를 의미한다.

상기 이동통신 단말기에 사용되는 안테나는 양방향 통신이 가능하고 휴대가 간편하여야 하는 특징을 가지며, 이동통신 단말기에 장착되는 형태에 따라 외장형 또는 내장형으로 구분된다.

현재 보편화된 외장형 안테나 형태는 이동통신 단말기 상단에 돌출되도록 헬리컬(Helical) 안테나가 고정된 형태의 고정형 안테나와, 상기 헬리컬과 모노폴(Monopole) 안테나를 결합한 형태의 휩(Whip) 안테나에 의해 모노폴 안테나의 인출이 가능한 수납가능형(Retractable) 안테나로 구분된다.

상기 휩 안테나인 경우에 안테나의 길이는 동작주파수의 λ/4 또는 3λ/4 정 도로 설계되어 셀룰러 시스템에서는 λ/4인 약 90mm가 되고, KPCS에서는 λ/4인 약 40mm 가 된다.

상기한 길이의 안테나가 항상 외부에 돌출되어 있다면, 다소 휴대에 불편함을 초래하므로, 안테나의 실장높이를 낮추기 위해 헬리컬 안테나가 사용된다.

그러나 상기 헬리컬 안테나는 대역폭이 좁아서 일반적인 통화 자세(Talking Position)인 경우, 또는 손으로 안테나 부위를 감싼 경우에 통화 성능이 급격히 저하된다.

상기 헬리컬 안테나 내부에 감겨진 코일은 한정 공간에서 직경 및 길이의 확장이 불가능하여 안테나 성능 향상에 한계가 있고, 또한, 직경 및 길이가 짧은 헬리컬 안테나는 코일의 방사 특성 및 대역특성에 한계가 있어 다중대역이나 광대역 특성을 얻을 힘든 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 봉메탈과 슬리브의 메탈 구조물을 이중 구조로 형성하여 대역폭을 확장하고 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 무선통신 안테나를 제공하는데 주목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 안테나는, 단말기에 장착되어 신호의 급전 및 제 1 방사 역할을 수행하는 봉메탈과, 상기 봉 메탈과 소정부분 접촉되어 급전되고 상기 봉메탈과의 사이에 소정의 간극을 가지며 외부에 형성되어 상기 봉메탈과 전기적으로 커플링 동작하는 제 2 방사 역할을 수행하는 슬리브, 및 상기 봉메탈과 슬리브를 보호하는 커버를 포함한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신 안테나의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 실시예를 나타내는 분해 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 실시예를 나타낸 안테나 조립 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이 봉메탈 안테나(50a)는 봉메탈(10a)과, 슬리브(20a) 및 커버(30a)를 포함하여 이루어진다.

더욱 상세하게는 상기 안테나(50a)는 고주파 신호를 방사하는 봉메탈(10a)과, 상기 봉메탈(10a)의 하부에 나사 모양으로 형성되어 단말기와 나사 결합하는 결합부(12a) 및 슬리브(20a)와 접촉하는 접촉부(14a)를 포함하여 구성되며 상기 슬리브(20a)는 봉메탈(10a)이 내삽되는 중공홀이 형성되고 하부의 내주면이 상기 봉메탈(10a)의 접촉부(14a)와 접촉하는 접촉부(24a)와, 상기 급전된 신호를 방사하기 위하여 슬리브 상단에 형성된 수용홀(22a)로 구성된다.

또한, 상기 봉메탈(10a)과 상기 슬리브(20a)의 하부에는 접촉면(42a)이 형성되고 접촉면(42a)의 상부에 봉메탈(10a) 외주면과 슬리브(20a) 내주면 사이에는 소정간격의 간극(40a)이 형성된다.

이때 상기 간극(40a)의 간격은 0.1~5.0mm인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 슬리브(20a)와 상기 봉메탈(10a)에 형성된 접촉부(24a, 14a)는 접촉면(42a)에 의해 서로 전기적으로 연결되고, 이때 봉메탈(10a)과 슬리브(20a) 사이에는 접촉부가 한 부위에만 형성된다.

즉, 상기 봉메탈(10a)과 슬리브(20a)가 전기적으로 상호 커플링 됨으로써 전기적 길이가 감소되고, 슬리브(20a)의 상단부에 수용홀(22a)을 형성하여 급전된 신호가 안테나의 상단부에서 방사되게 함으로써 인체 및 손에 의한 영향으로 인한 통화 성능의 저하를 줄일 수 있다.

상기 봉메탈(10a)과 슬리브(20a)는 봉 현상 또는 원형 및 다각형의 형상으로 각각 도전성 메탈로 형성하거나, 플라스틱 등의 유전체로 보빈을 형성하고 그 위에 도금 및 도체를 프린트하여 형성할 수 있다.

상기 봉메탈(10a)의 외주면에 슬리브(20a)가 고정된 상태에서 사출 금형에 올려놓고 용융 플라스틱을 금형 속으로 사출하여 슬리브(20a)의 외주면을 감싸도록 커버(30a)를 성형함으로써 안테나(50a)의 제조가 완료된다.

또한, 상기 슬리브(20a)와, 커버(30a)를 일체형으로 형성할 수도 있다. 즉, 커버(30a)를 제조한 후에 커버(30a)의 내부에 도체를 도금 또는 인쇄한 도전성 슬리브(20a)를 형성한 후 봉메탈(10a)을 조립하여 제조한다.

상기 구성에서, 봉메탈(10a)은 급전과 제1방사 역할을 수행하여 1.7~2GHz 고주파수 대역에서 주로 동작하고, 상기 슬리브(20a)는 상기 봉메탈(10a)의 접촉부(14a)로부터 급전된 신호와 상기 봉메탈(10a)로부터 커플링 급전된 신호 방사의 제2방사 역할을 수행하여 1.7GHz~0.8GHz의 저주파수 대역에서 주로 동작한다.

즉, 상기 급전된 신호가 고주파인 경우에는 상기 봉메탈(10a)에 신호가 급전되어 상단부 수용홀을 통해 방사되고, 상기 봉메탈(10a)과 슬리브(20a) 상호간에 발생하는 인덕턴스 성분이 증가하여 송수신 주파수 대역의 중심주파수에서 공진특성이 좋아지므로 대역폭이 넓어진다.

상기 급전된 신호가 저주파인 경우에는 결합부(12a)로부터 급전된 신호는 봉메탈(10a)에 급전되고, 상기 봉메탈(10a) 하부의 접촉부(14a)로부터 분기된 신호는 접촉면(42a)을 통하여 상기 슬리브(20a)에 급전되어 상기 봉메탈(10a)과 슬리브(20a)에 흐르는 전류의 방향이 동일하게 되어 봉메탈(10a)과 슬리브(20a)에 상호 발생하는 인덕턴스 성분이 향상되어 전기적으로 부족한 전기적 길이 성분을 보상한다.

따라서 셀룰러 시스템, GPS, PCS, WCDMA 등과 같은 주파수 대역에서 현재 사용하는 이동통신 단말기에서 필요한 안테나의 길이를 만족시켜 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬리브와 커버를 절개한 상태에서의 안테나 조립 사시도이다.

도 2의 안테나(50b)가 도 1a에 나타낸 안테나(50a)와 다른 것은, 봉메탈(10b)에 형성된 접촉부(14b)와 슬리브(20b)에 형성된 접촉부(24b)가 상부에 형성되어 봉메탈(10b)과 슬리브(20b)의 상부에 접촉되고 전기적으로 연결하는 접촉면(42b)이 형성된다는 것이다.

도 2의 구성에서 봉메탈(10b)은 급전과 제 1 방사 역할을 수행하여 1.7~2GHz 고주파수 대역에서 동작하고, 상기 봉메탈(10b)과의 커플링에 의해 제2방사 역할을 수행하는 슬리브(20b)는 약 1.7~0.8GHz의 저주파수 대역에서 동작한다.

봉메탈(10b)에 신호가 급전되면 봉메탈의 접촉부(14b)에 의하여 슬리브(20b)에 신호가 급전된다.

따라서, 봉메탈(10b)과 슬리브(20b)는 전류의 바향이 서로 반대 방향이 되고 봉메탈(10b)과 슬리브(20b)의 사이에 발생하는 커패시턴스 성분이 향상되어 전기적으로 부족한 전기적 길이 성분을 보상할 수 있다.

또한, 슬리브(20a) 면적과 봉메탈(10a)과 슬리브(20a) 상호 간에 발생하는 커패시턴스 성분에 의하여 주파수의 대역폭이 넓어진다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬리브와 커버를 절개한 상태에서의 안테나 조립 사시도이다.

도 3의 안테나(50c)가 도 1a에 나타낸 안테나(50a)에서 봉메탈(10c)과 슬리브(20c)의 형상이 원형 대신에 육각형의 형상을 갖는 구조이다.

따라서, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나가 원형 뿐만 아니라 다각형인 것을 나타낸 것이다.

상기 봉메탈(10a,10b)과 슬리브(20a,20b)가 원형인 경우에는 금속 재질로 이루어지고, 봉메탈(10c)과 슬리브(20c)가 다각형인 경우에는 플라스틱 재질에 금속 으로 도금하여 이루어진다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 봉메탈 안테나의 정재파비를 나타내는 그래프이다.

도 1에 나타난 안테나(50a)를 이동통신 단말기 내부에 장착한 상태에서 정재파비를 측정한 결과, 도 4에 나타난 바와 같이 750㎒~2.4GHz 대역 전반에 걸쳐서 우수한 반사손실 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.

도 5a와 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 E-평면 및 H-평면에 대한 방사패턴을 나타낸 그래프로서, 주파수별 빔 피크치를 살펴보고 아래의 [표 1]과 같고, [표 1]에 나타낸 바와 같이 방사 패턴의 특성이 우수함을 알 수 있다.

주파수(GHz)	빔 피크치(dBi)
주파수(GHz)	E-평면(도 9a)	H-평면(도 9b)
0.824	-1.37	-0.11
0.894	+0.76	+0.28
0.960	+0.86	+1.17
1.710	+0.34	+1.11
1.785	+0.30	+0.71
1.805	+0.97	+1.03
1.850	+2.05	+1.77
1.880	+2.41	+2.59
1.910	+2.32	+3.08
1.990	+0.90	+2.09
2.110	+0.55	+0.34
2.170	+0.70	-0.30

상기한 무선 통신 안테나(50)는 상기 봉메탈의 중앙에 홀을 형성하고 상기 봉메탈의 중앙홀에 휩(Whip)을 장착하여 리트랙터블(Retractable) 타입의 안테나로도 사용할 수 있다.

이상 도면과 상세한 설명에서 최적 실시예들이 개시되고, 이상에서 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다.

그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 봉메탈과 슬리브의 메탈 구조물을 이중구조로 형성하여 광대역 다중대역 공진 특성을 갖는다.

또한, 본 발명에 의하면 봉메탈과 슬리브 간에 발생하는 커플링에 의하여 대역폭이 확장되고, 안테나의 전기적 길이가 줄어든다.

또한, 본 발명에 의하면 방사되는 부분을 안테나의 상단부에 두어 인체 및 손에 의한 영향으로 인한 통화 성능의 저하를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 메탈 구조물을 원형이나 다각형으로 구현함으로써 구성이 단순해짐으로 양산성이 향상되고 제품의 실뢰성이 증대될 뿐만 아니라 다양한 안테나에 적용 가능하고 소형이면서도 외관을 미려하게 할 수 있다.

Claims

단말기에 장착되어 신호의 급전 및 제1방사 역할을 수행하는 봉메탈과;

상기 봉메탈로부터 급전되고, 소정 간극으로 외삽되어 제2방사 역할을 수행하는 도전재질의 슬리브; 및 상기 봉메탈과 슬리브를 보호하는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 슬리브 상단으로부터 연장되어 형성되고, 슬리브 직경보다 작은 크기의 직경을 갖는 수용홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 봉메탈로부터의 급전을 위한 전기적 접촉부가 상기 슬리브 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 봉메탈로부터의 급전을 위한 전기적 접촉부가 상기 슬리브 상부에 형성 되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 간극이 0.1~5.0㎜인 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 봉메탈과 슬리브는 유전물질상에 금속을 도금하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.
제 6 항에 있어서,

상기 슬리브는 상기 커버 내주면에 도금되어 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 안테나.