KR100790810B1

KR100790810B1 - 이동통신 단말기의 안테나

Info

Publication number: KR100790810B1
Application number: KR1020060045619A
Authority: KR
Inventors: 채규수; 이형호
Original assignee: 케이. 에이. 이 (주)
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2008-01-02
Also published as: KR20070112563A

Abstract

본 발명은 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 향상과 전자파 흡수율(SAR)을 저감시킬 수 있도록 개선된 휴대폰 안테나를 개시한 것으로서, 이동통신 단말기의 안테나 하우징에 내장된 보빈의 외주에 감기도록 연성회기판(FPCB)으로 제작되어 설치되는 송수신소자(140)는 필름형태로 제작된 유전체 기판(141)과, 그 기판(141)상에 접속단자(130)와 전기적으로 연결되도록 패턴 형성된 접속도체(142)와, 그 접속도체(142)를 중심으로 서로 대향되게 배치되도록 연결 형성된 제1 패턴 도체부(143) 및 제 2 패턴 도체부(144)를 포함하며, 제 2 패턴 도체부(144)의 일측에 기생소자의 역할을 하는 제3 패턴 도체부(145)가 안테나의 급전선에 단락되고, 전자기적으로 커플링되도록 형성되어 있는 구성을 가진다. 이러한 송수신소자(140)의 구성에 따르면, 보청기 착용자의 휴대폰 통화시 전자파 간섭작용을 최소화시켜 잡음전류의 억제에 의해 통화품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전자파 흡수율(SAR)을 저감시킬 수 있다.

무선통신, 단말기, 휴대폰 안테나, SAR

Description

이동통신 단말기의 안테나{MOBILE PHONE ANTENNA}

도 1은 종래 휴대폰 안테나의 일예를 발췌하여 도시해 보인 개략적 분해 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 종래 휴대폰 안테나 조립 모듈을 개략적으로 도시해 보인 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 휴대폰 안테나를 도시해 보인 개략적 분해 사시도,

도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 의한 휴대폰 안테나 조립 모듈을 개략적으로 도시해 보인 사시도,

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명에 의한 휴대폰 안테나의 기판을 발췌하여 도시해 보인 개략적 평면도,

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 휴대폰 안테나와 기존 휴대폰 안테나의 전기적 특성을 측정하여 나타내 보인 전류분포도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110...하우징 120...보빈

130...접속단자 140...송수신소자

141...유전체 기판 142...접속도체

143...제1 패턴 도체부 144...제2 패턴 도체부

145...제3 패턴 도체부 146...단락부

150...안테나 캡

본 발명은 이동통신 단말기의 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보청기 호환성(HAC; Hearing Aids Compatibility))에 대한 기능 향상과 전자파 흡수율(SAR; Specific Absorption Rate)을 저감시킬 수 있도록 송수신 소자가 개량된 휴대폰 안테나에 관한 것이다.

최근, 휴대폰과 같이 이동통신 서비스에 이용되는 개인휴대 단말기는 소형화, 다기능화, 경량화 및 저전력화를 목표로 발전되고 있으며, 기지국 및 단말기에 필수적인 안테나는 신호 입출력의 처음과 끝을 담당하여 통화품질을 결정하는 핵심 부품으로서 설계기술의 난이도가 높은 분야로 인식되고 있다. 특히, 소형 안테나는 장착되는 단말기의 형태와 기능 및 재질 등에 따라 성능이 변화하기 때문에 다른 핵심부품들과는 달리 최적의 성능을 얻기 위해서는 단말기의 모델에 따라 적합하도록 다르게 설계가 이루어져야 하는 어려움이 있다.

한편, 현재 휴대폰에서 복사되는 전자파에 의한 인체(머리부분) 영향을 규제할 수 있는 측정량으로 널리 사용되고 있는 전자파 흡수율(이하, SAR)은 일정한 기준치를 넘지 못하도록 규제되고 있다. 예를 들면, 한국과 미국의 경우 SAR 허용기준은 1.6W/kg, 유럽과 일본은 이보다 높은 2.0W/kg을 허용기준으로 삼고 있다.

따라서, 휴대폰 안테나의 설계시 단말기의 형태와 기능 및 재질 등에 따른 성능은 물론 SAR의 허용기준을 고려하여 충족시켜야 하는 어려움도 있다.

더욱이, 최근에 미국의 연방정보통신위원회(FCC; Federal Communications Commision)에서는 청각장애가 있는 사람이 휴대폰을 사용하는데 문제가 없도록 하기 위한 취지에서 자국 수출시 보청기 호환성(이하, HAC)이라는 기능을 장착한 휴대폰을 인증받은 후 출시하도록 강제적으로 규제하기 위해 법규를 강화하고 있는 추세에 있다.

도 1은 종래 휴대폰 안테나(10)의 일예를 발췌 분리하여 개략적으로 도시해 보인 것으로서, 이를 참조하면 휴대폰 단말기(미도시)의 몸체 상단에 돌출되도록 구비되는 하우징(11)에 보빈(12)과 접속단자(13) 및 송수신소자(14)가 내장되도록 설치되어 안테나 모듈을 이루도록 되어 있다. 여기서, 도면의 미설명 부호 15는 안테나 캡을 나타낸다.

상기 송수신소자(14)는 소위, FPCB(Flexible Printed Circuit Board)라고 불리우는 연성회로기판으로 제작되어 상기 보빈(12)의 외주를 둘러싸 감기는 상태로 설치된다.

주지된 바와 같이, 상기 연성회로기판(FPCB)은 필름형태로 제작된 유전체 기판(14a)상에 소정 패턴의 도체층(14b)이 프린트되어 상기 접속단자(13)와 전기적으로 접속된다. 그리고, 상기 접속단자(13)는 도시되어 있지 않은 휴대폰 단말기의 몸체에 내장된 메인 회로기판과 전기적으로 연결되도록 설치된다.

상술한 바와 같은 종래 휴대폰 안테나의 송수신소자는 휴대폰 단말기의 소형 화와 슬림화에 적합하도록 송수신소자가 연성회로기판(FPCB)으로 제작된 경우를 예시하였으나, 다른 한편으로는 휴대폰 단말기의 디자인과 기능 및 성능 등에 따라 예를 들면, 통상적인 인쇄회로기판(PCB)에 IC칩이 실장된 송수신소자 등과 같이 다양한 형태의 송수신소자가 채용되고 있기도 하다.

한편, 종래 휴대폰 안테나의 경우, 보청기 착용자의 휴대폰 통화시 전파간섭 억제에 의한 잡음전력과특히 보청기 착용자의 통화시 안테나와 보청기의 전자파 간섭작용에 의한 잡음전력 등으로 이하여 예를 들면, "삐"하는 에코음이 발생되어 통화품질이 현저하게 떨어지는 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 다양한 안테나의 설계가 시도되고 있으나, 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 개선에 따른 통화품질의 향상과 전자파 흡수율(SAR)의 허용기준을 동시에 충족시키기가 용이하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 휴대폰 안테나가 가지는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 향상에 따른 통화품질의 향상과 더불어 전자파 흡수율(SAR)을 저감시킬 수 있는 휴대폰 안테나를 제공하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 안테나는, 이동통신 단말기의 몸체 외부로 돌출된 하우징과, 신호 송수신을 위해 상기 하우징에 내장되는 보빈과 송수신소자 및 접속단자를 포함하는 이동통신 단말기의 안테나에 있어서, 상기 송수신소자는, 상기 보빈의 외주에 감기는 상태로 설치되는 연성회로기판과; 상기 접속단자와 연결되도록 상기 연성회로기판에 패턴 형성된 접속 도체와; 상기 접속 도체를 중심으로 서로 대향되게 배치되도록 연결 형성된 제1 패턴 도체부와 제 2 패턴 도체부;를 포함하고, 상기 접속 도체는 상기 접속단자에 연결되어 접속되도록 패턴 형성된 접속단과, 상기 보빈의 중심축과 평행한 상태로 배열되도록 상기 접속단으로부터 직선상의 패턴으로 연장되어 분기되도록 형성된 1쌍의 수직 패턴부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따르면, 상기 제1 도체 패턴부와 제 2 도체 패턴부는 각각 상기 수직 패턴부의 일측에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되어 연결되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

상기 제1 도체 패턴부는 각각 상기 1쌍의 수직 패턴부중 어느 하나의 일측에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부와, 각 수평 패턴부를 순차적으로 연결시키도록 상기 수직 패턴부와 나란한 상태로 배열되게 패턴 형성된 복수의 연결 패턴부를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 제2 도체 패턴부는 각각 상기 1쌍의 수직 패턴부중 다른 하나의 일측에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부와, 각 수평 패턴부를 순차적으로 연결시키도록 상기 수직 패턴부와 나란한 상태로 배열되게 패턴 형성된 복수의 연결 패턴부 및 상기 수평 패턴부가 구획되어 양분되도록 단락시키는 단락부를 포함하여 구성된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제2 도체 패턴부는 상기 접속도체와 전기적으로 단락된 상태의 패턴을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이동통신 단말기의 안테나를 상세하게 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 안테나(100)는 도시된 바와 같이 이동통신 단말기(미도시)의 몸체 외부로 돌출되도록 구비된 하우징(110)에 보빈(120)과 접속단자(130) 및 송수신소자(140)가 내장되도록 설치되어 안테나 모듈을 이루도록 되어 있다. 여기서, 도면의 미설명 부호 150은 안테나 캡을 나타낸다.

상기 송수신소자(140)는 본 발명을 특징지우는 구성요소로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 보빈(120)의 외주에 감기는 상태로 설치되는 연성회로기판(FPCB)으로 이루어져 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 송수신소자(140) 즉, 상기 연성회로기판은 필름형태로 제작된 유전체 기판(141)과, 그 기판(141)상에 상기 접속단자(130)와 전기적으로 연결되도록 패턴 형성된 접속도체(142)와, 그 접속도체(142)를 중심으로 서로 대향되게 배치되도록 연결 형성된 제1 패턴 도체부(143) 및 제 2 패턴 도체부(144)를 포함하며, 상기 제 2 패턴 도체부(144)의 일측에는 제 3 패턴 도체부(145)가 단락되고, 전자기적으로는 커플링되는 구조의 패턴으로 형성되도록 구비된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1 패턴 도체부(143)와 제2 패턴 도체부(144)는 각 각 상대적으로 낮은 주파수 대역(low band)과 높은 주파수 대역(high band)을 가지며, 상기 제 3 패턴 도체부(145)는 안테나의 급전선에 연결되지 않고, 복사패턴이나 안테나 임피던스 또는 양쪽 모두에 실질적으로 영향을 주는 기생소자(parasitic element)로 구비된다.

상기 접속도체(142)는 상기 접속단자(130)에 전기적으로 연결되어 접속되도록 대략 타원형 패턴으로 형성된 접속단(142a)과, 상기 보빈(120)의 중심축과 평행한 상태로 배열되도록 상기 접속단(142a)으로부터 일직선상의 패턴 형상으로 연장되어 분기되도록 형성된 1쌍의 수직 패턴부(142b)(142c)를 포함한다.

한편, 상기 접속단자(130)는 도시되어 있지 않은 휴대폰 단말기의 몸체에 내장된 메인 회로기판과 전기적으로 연결되도록 설치된다.

그리고, 상기 수직 패턴부 142b는 상기 제1 패턴 도체부(143)에 연결되며, 상기 수직 패턴부 142c는 상기 제 2 패턴 도체부(144)에 연결되고, 상기 제 3 패턴 도체부(145)는 어느 부위와도 단락되어 전자기적으로 커플링된 상태로 독립된 영역에 기생소자로서 기능하도록 구비된다. 즉, 상기 제 2 패턴 도체부(144)와 제 3 패턴 도체부(145)의 사이에는 단락부(146)가 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 제1 도체 패턴부(143)는 상기 수직 패턴부(142b)(142c)에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되어 연결되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부(143a) 및 각 수평 패턴부(143a)의 선단과 끝단을 연결하여 연속적으로 이어주도록 수직상으로 패턴 형성된 복수의 연결 패턴부(143b)를 포함하여 구성된다.

상기 제 2 도체 패턴부(144)는 상기 수직 패턴부(142b)(142c)에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되어 연결되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부(144a) 및 각 수평 패턴부(144a)의 선단과 끝단을 연결하여 연속적으로 이어주도록 수직상으로 패턴 형성된 복수의 연결 패턴부(144b)를 포함하여 구성된다.

상기 제 3 도체 패턴부(145)는 상기 수직 패턴부(142b)(142c)에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되어 연결되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부(145a) 및 각 수평 패턴부(145a)의 선단과 끝단을 연결하여 연속적으로 이어주도록 수직상으로 패턴 형성된 복수의 연결 패턴부(145b)를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 휴대폰 안테나에 따르면, 보빈(120)의 외주를 둘러싸 감기도록 연성회로기판으로 제작되어 설치되는 송수신소자(140)의 제1 패턴 도체부(143)와 제 2 패턴 도체부(144) 및 제 3 패턴 도체부(145)가 좌우로 배치되어 서로 포개어진 상태로 일정한 간격을 유지하게 됨으로써, 양호한 정합상태를 이루어 공급전류가 증가하게 된다. 이와 같이 공급전류가 증가함에 따라 송수신소자(140)의 표면 전류밀도가 균일하게 되어 전류분포도가 확산된다.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 의한 휴대폰 안테나와 기존 휴대폰 안테나의 전기적 특성을 측정하여 비교해 보기 위해 나타내 보인 도면으로서, 동일한 주파수 대역(1Ghz)에서의 표면전류분포(Surface current distribution)를 보인 것이 다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 의한 휴대폰 안테나는 안테나 급전부로 급전되는 전류의 세기(23.9A/m)는 크지만 안테나 표면에 분포되는 전류는 고르게 분포되어 있음을 알 수가 있다.

실제로, 미국 연방통신위원회(FCC)에서 보청기 호환성(HAC)에 대해 요구하는 자계의 방출량도 안테나의 표면전류와 밀접한 관계를 가지는 것으로서, 본 발명에 의한 휴대폰 안테나에서 얻어지는 바와 같은 고른 전류분포는 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 향상과 더불어 전자파 흡수율(SAR)을 저감시키는 주요 요인으로 작용하게 된다.

그러나, 기존 휴대폰 안테나는 안테나 급전부로 급전되는 전류의 세기(19.8A/m)는 작지만 안테나 표면에 분포되는 전류는 집중되면서 휴대폰의 특정부분에서 강한 전계가 유기되어서 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 저하와 전자파 흡수율(SAR)이 증가하는 것이다. 즉, 안테나의 특정부위로 전류 분포가 집중되면서 휴대폰의 특정부분에서 강한 전계가 유기되어서 SAR값이 증가하는 것이다.

한편, 종래 휴대폰 안테나와 본 발명에 의한 휴대폰 안테나의 전자파 흡수율(SAR)을 측정한 결과에 대해 살펴보면 다음과 같다.

즉, 종래 휴대폰 안테나의 경우 SAR(1g) = 1.79mW/g 내지 1.93 mW/g의 측정값(튜닝배제)을 얻은 반면에, 본 발명에 의한 휴대폰 안테나의 경우 SAR(1g) = 0.95mW/g 내지 1.05 mW/g의 측정값(튜닝배제) 얻음으로써, 본 발명에 의한 휴대폰 안테나는 상대적으로 전자파 흡수율(SAR)이 대폭 저감됨을 알 수 있다.

여기서, SAR 측정실환경은 전자차폐실이며, 측정장비는 Schmid & Partner Engineering AG, DASY4, 사용된 팬텀(phantom)은 Twin SAM phantom(Length: 1000 mm; Width: 500 mm)으로서, Twin SAM phantom은 IEEE 1528-200X, CENELEC 50361, IEC 62209에 정의된 Specific Anthropomorphic Mannequin (SAM) phantom의 규격에 부합하는 것이다.

요컨대, 본 발명에 의한 휴대폰 안테나에 따르면, 동일한 주파수대역에서 보다 높은 전류의 세기와 고른 전류분포를 얻을 수 있어서 주위 환경이 변화에 의해서도 안정된 상태로 대처할 수 있게 되므로, 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 향상에 의해 휴대폰 통화시 보청기와의 간섭작용을 최소화하여 효과적으로 잡음전류를 억제시킬 수가 있을 뿐만 아니라 전자파 흡수율(SAR)을 저감시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 휴대폰 안테나에 따르면, 보청기 호환성(HAC)에 대한 기능 향상에 따라 보청기 착용자의 휴대폰 통화시 전자파 간섭작용을 최소화시켜 잡음전류의 억제에 의해 통화품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 복사패턴에 영향을 미치지 않고 상대적으로 전자파 흡수율(SAR)을 저감시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims

삭제
이동통신 단말기의 몸체 외부로 돌출된 하우징과, 신호 송수신을 위해 상기 하우징에 내장되는 보빈과 송수신소자 및 접속단자를 포함하는 이동통신 단말기의 안테나에 있어서,

상기 송수신소자는, 필름형태로 제작된 유전체 기판과, 그 기판상에 상기 접속단자와 전기적으로 연결되도록 패턴 형성된 접속도체와, 그 접속도체를 중심으로 서로 대향되게 배치되도록 연결 형성된 제1 패턴 도체부 및 제2 패턴 도체부를 포함하고, 상기 제2 패턴 도체부의 일측에는 접속단자와 단락되고 전자기적으로 커플링되어 기생소자를 이루게 되는 제3 패턴 도체부를 가지며, 상기 보빈의 외주를 감싸도록 설치되는 연성회로기판으로 형성되고,

상기 접속도체는 상기 접속단자에 전기적으로 연결되어 접속되도록 대략 타원형 패턴으로 형성된 접속단과, 상기 보빈의 중심축과 평행한 상태로 배열되도록 상기 접속단으로부터 일직선상의 패턴 형상으로 연장되어 분기되도록 형성된 1쌍의 수직 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 안테나.
제 2 항에 있어서,

상기 제1 패턴 도체부와 제2 패턴 도체부 및 제3 패턴 도체부는 각각 상기 수직 패턴부에 직교하는 방향으로 소정 간격을 이루며 나란하게 배열되어 연결되도록 패턴 형성된 다수의 수평 패턴부 및 각 수평 패턴부의 선단과 끝단을 연결하여 연속적으로 이어주도록 수직상으로 패턴 형성된 복수의 연결 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 안테나.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 제1 패턴 도체부는 상기 제2 패턴 도체부에 대해 실질적으로 2배의 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대폰 안테나.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 제2 패턴 도체부와 제3 패턴 도체부는 실질적으로 동일한 면적을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대폰 안테나.