KR100814432B1

KR100814432B1 - Ｓａｒ이 감소된 이중대역 역 ｆ안테나

Info

Publication number: KR100814432B1
Application number: KR1020060082099A
Authority: KR
Inventors: 김용진; 채규수; 김영일; 윤익재
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-18
Also published as: US20080055160A1; US7612724B2; KR20080019778A

Abstract

본 발명은, SAR이 감소된 이중대역 역F 안테나에 관한 것으로서, 그라운드, 그라운드의 일단에 부착되며 그라운드의 판면방향을 따라 배치된 보조 방사부, 보조 방사부와 소정 이격되어 평행하게 배치되며 전자기파를 방사하는 방사체, 방사체에 전류를 공급하는 피드부, 방사체와 그라운드를 연결하여 전류를 상기 그라운드로 배출하는 쇼트부를 포함한다. 이에 의해, SAR이 감소되고, 안테나의 크기를 소형화할 수 있다.

역 F안테나, 이중대역, 소형화, SAR, 보조 방사부

Description

ＳＡＲ이 감소된 이중대역 역 Ｆ안테나{DUAL BAND INVERTED F ANTENNA REDUCED SAR}

도 1은 본 발명에 따른 이중대역 역 F안테나의 사시도,

도 2는 도 1의 정면도,

도 3(a)는 종래의 역 F안테나의 제1방사부 동작시 표면전류의 분포,

도 3(b)는 도 1의 역 F안테나의 제1방사부의 동작시 표면전류의 분포,

도 4는 보조 방사부를 장착하기 전과 후의 안테나의 리턴로스(Return Loss)를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 방사체 15 : 제1방사부

20 : 제2방사부 21 : 제1파트

22 : 제2파트 23 : 제3파트

30 : 보조 방사부 31 : 제1스트립

32 : 제2스트립 33 : 제3스트립

34 : 제1연결부 35 : 제2연결부

본 발명은 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, SAR이 감소되고 소형화된 이중대역 역 F안테나에 관한 것이다.

역 F안테나(Inverted F Antenna:IFA)는, 외장 안테나의 사용시 안테나가 사용자의 머리에 인접하게 위치함에 따라, 사용자에게 전자파가 직접 전달되는 것을 해소하기 위해 제안되었다.

역 F안테나는 내장형 안테나로서 휴대용 단말기의 내부에 내장이 가능하므로, 외장 안테나의 단점을 상당 부분 해소하였으며, 외장 안테나에 비해 생산이 용이하다. 그러나, 종래 역 F안테나는 입체적으로 형성되기 때문에 소형화 및 경량화에 한계가 발생되는 문제점이 있다.

특히, 최근 이동통신 단말기의 기능이 다양화되면서 다양한 대역의 무선신호를 송수신하기 위해, 다중대역 안테나가 개발되고 있다. 이에 따라, 이중대역에서 동작할 수 있는 역 F안테나가 개발되었으나, 이중대역 역 F안테나의 경우 이중대역에서 동작하는 한 쌍의 방사부를 구비함에 따라, 그 크기가 더 커질 수밖에 없다.

따라서, 이중대역의 역 F안테나를 소형화할 수 있는 방법을 모색하여야 할 것이다.

한편, 역 F안테나는 외장 안테나에 비해, 이동통신용 단말기를 사용할 때 인체에 흡수되는 단위 질량당 전자파 흡수전력(W/Kg)인 전자파흡수율(Specific Absorption Rate : SAR)이 낮은 편이나, 이동통신 단말기는 인체에 밀접한 위치에서 사용되므로, SAR가 낮으면 낮을수록 좋다.

이러한 전자파흡수율을 감소시키기 위한 방법으로는 지향성 안테나 장치를 사용하는 방법, 별도의 도체판을 부착하여 전파를 차폐하는 방법, 및 전파 흡수체를 삽입하는 방법 등을 사용할 수 있다. 그러나, 상기한 다양한 방법들은 대부분 안테나의 크기를 증가시킴으로써, 이동통신 단말기용 안테나에는 적합하지 않은 경우가 많다.

이에 따라, 역 F안테나의 전자파흡수율을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 역 F안테나를 소형화할 수 있는 방법을 모색하여야 할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전자파흡수율을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 그 크기를 소형화할 수 있도록 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 그라운드; 상기 그라운드의 일단에 부착되며 상기 그라운드의 판면방향을 따라 배치된 보조 방사부; 상기 보조 방사부와 소정 이격되어 평행하게 배치되며 전자기파를 방사하는 방사체; 상기 방사체에 전류를 공급하는 피드부; 상기 방사체와 상기 그라운드를 연결하여 전류를 상기 그라운드로 배출하는 쇼트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 방사부는, 나선형상으로 수회 절곡된 스트립라인으로 형성될 수 있다.

상기 보조 방사부는 직사각형상으로 형성되며, 긴 변의 스트립라인이 상기 그라운드에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

상기 방사체는, 상기 쇼트부 및 피드부와 연결되며, 상기 보조 방사부의 긴 변을 따라 연장된 제1방사부를 포함할 수 있다.

상기 방사체는, 상기 제1방사부를 사이에 두고 평행하게 배치된 제1 및 제3파트와, 상기 제1파트와 제3파트를 연결하며 상기 보조 방사부를 향해 하향 절곡된 'U'자 형상의 제2파트를 갖는 제2방사부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1방사부와 상기 제2방사부는 상호 상이한 주파수 대역의 전자파를 방사할 수 있다.

상기 보조 방사부와 상기 제2파트는 소정 이하의 거리만큼 이격된 것이 바람직하다.

상기 보조 방사부의 길이는 제1방사부의 약 λ/4이고, 제2방사부의 약 λ/2인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이중대역 역 F안테나의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.

본 역 F안테나는, 방사체(10), 보조 방사부(30), 그라운드(5), 쇼트부(7), 피드부(9)를 포함한다.

그라운드(5)는 회로기판에 일체로 형성되며, 방사체(10)에 잔류하는 전류를 배출한다.

방사체(10)는, 각각 상이한 동작주파수에서 전자파를 방사하는 제1방사 부(15) 및 제2방사부(20)를 갖는다. 방사체(10)의 그라운드(5)를 향한 일측 단부에는 쇼트부(7)와 피드부(9)가 결합되어 있고, 쇼트부(7)는 방사체(10)에 잔류하는 전류를 그라운드(5)로 안내하고, 피드부(9)는 방사체(10)로 전류를 공급한다. 쇼트부(7)와 피드부(9)가 연결된 방사체(10)의 일측 영역은 쇼트부(7)와 피드부(9) 사이가 절개되어 있다.

제1방사부(15)는, 쇼트부(7)와 피드부(9)가 연결된 방사체(10)의 일측 영역으로부터 그라운드(5)의 단부를 따라 길게 연장된 띠형상으로 형성된다. 제1방사부(15)는 1800MHz 주파수 대역에서 동작하여 전자파를 방사하며, 1800MHz 주파수 대역은 PCS 대역으로 사용된다.

제2방사부(20)는, 제1방사부(15)와 평행하게 배치되며 제1방사부(15)보다 소정 길이만큼 긴 제1파트(21)와, 제1파트(21)와 제1방사부(15)를 사이에 두고 평행하게 배치된 제3파트(23)와, 제1파트(21)와 제3파트(23)를 연결하며 보조 방사부(30)를 향해 절곡된 제2파트(22)를 포함한다.

제2파트(22)는, 제1파트(21)의 단부로부터 하향 절곡된 제1절곡부(22a), 제1절곡부(22a)의 단부에서 제3파트(23)를 향해 다시 절곡된 제2절곡부(22b), 제2절곡부(22b)의 단부로부터 상향 절곡되어 제3파트(23)의 단부와 연결되는 제3절곡부(22c)를 포함한다. 즉, 제2파트(22)는 'U'자 형상으로 형성되며, 제2절곡부(22b)는 보조 방사부(30)와 매우 인접하게 위치한다. 이에 따라, 제2방사부(20)와 보조 방사부(30)가 거의 연결되어 있는 효과를 갖게 됨으로써, 보조 방사부(30)에서 전자파의 방사가 이루어진다.

제3파트(23)의 자유단부는 그라운드(5)를 향해 하향 절곡되어 소정 연장되며, 제3파트(23)의 길이는 제1파트(21)의 길이보다 짧게 형성된다.

이러한 제2방사부(20)는 제1방사부(15)에 비해 길이가 길며, 이에 따라, 제2방사부(20)에는 제1방사부(15)에 비해 저주파 대역인 900MHz 대역에서 동작한다. 일반적으로 900MHz 대역은 RFID 대역으로 사용된다.

한편, 그라운드(5)의 일측에는 방사체(10)에 의해 유도전류가 발생하는 보조 방사부(30)가 부착되어 있다. 보조 방사부(30)는 그라운드(5)와 동일 평면상에 배치되며, 복수회 절곡된 마이크로 스트립이나 와이어 등으로 형성되어 있다.

보조 방사부(30)는, 그라운드(5)의 단부를 따라 길게 배치되며 그라운드(5)에 연결된 제1스트립(31)과, 제1스트립(31)과 소정 간격을 두고 순차적으로 평행하게 배치된 제2 및 제3스트립(32,33)을 포함한다. 그리고 제1스트립(31)과 제3스트립(33)의 일측 단부는 제1연결부(34)에 의해 연결되고, 제2스트립(32)과 제3스트립(33)의 타측 단부는 제2연결부(35)에 의해 연결됨에 따라, 보조 방사부(30)는 하나의 스트립으로 이루어진 나선형상으로 형성된다.

이러한 보조 방사부(30)는 방사체(10)와 소정 이격거리를 두고 평행하게 배치되며, 제1 및 제3스트립(31,33)의 길이는 방사체(10)의 길이보다 소정 길이 짧게 형성되고, 연결부의 길이는 방사체(10)의 폭과 거의 유사하게 형성된다.

한편, 보조 방사부(30)를 형성하는 제1 내지 제3스트립(31,32,33)과, 제1 및 제2연결부(34,35)의 총길이는, 동작주파수가 1800MHz인 제1방사부(15)에 대해서는 λ/2이고, 동작주파수가 900MHz인 제2방사부(20)에 대해서는 λ/4이다.

이러한 본 역 F안테나는, 보조 방사부(30)가 제1 및 제2방사부(15,20)와 평행하게 배치되고, 제2방사부(20)의 제2파트(22)가 보조 방사부(30)에 인접하게 위치함에 따라 보조 방사부(30)로 전류가 유도된다. 이에 따라, 보조 방사부(30)에서도 전자파의 방사가 일어나게 되며, 이러한 보조 방사부(30)의 방사에 의해 역 F안테나의 표면전류의 분포가 변화할 뿐만 아니라, 제3의 공진을 형성할 수도 있다.

도 3(a)는 종래의 역 F안테나의 제1방사부(15) 동작시 표면전류의 분포이고, 도 3(b)는 도 1의 역 F안테나의 제1방사부(15)의 동작시 표면전류의 분포를 나타낸다.

도 3(a)를 살펴보면, 종래의 역 F안테나는 방사가 이루어지고 있는 제1 및 제2방사부(15,20) 뿐만 아니라, 그라운드(5)에도 많은 표면전류가 분포하고 있음을 알 수 있다. 그런데 그라운드(5)가 마련되는 회로기판 측은 이동통신 단말기의 사용시 인체에 인접하게 되므로, SAR이 비교적 높다는 것을 알 수 있다.

도 3(b)를 살펴보면, 보조 방사부(30)의 장착 후 보조 방사부(30)에 다량의 표면전류가 분포함에 따라, 그라운드(5)의 표면전류가 줄어든다. 따라서, SAR이 종래에 비해 현저히 낮아짐을 알 수 있다.

즉, 본 역 F안테나는 보조 방사부(30)의 부착으로 인해 표면전류의 분포를 변화시킴으로써, SAR이 감소된다.

도 4는 보조 방사부(30)를 장착하기 전과 후의 안테나의 리턴로스(Return Loss)를 나타낸 그래프이다. 이 때, 본 역 F안테나와 종래의 역 F안테나의 각 부분의 사이즈는 동일하며, 보조 방사부(30)의 유무만이 상이하다.

종래의 역 F안테나는, 1000MHz와 1800MHz 주파수 대역에서 동작주파수가 형성되었다. 이에 반해, 본 역 F안테나는 900MHz와 1850MHz 주파수 대역에서 동작주파수가 형성되었다. 즉, 동일한 조건에서 본 역 F안테나는 제2방사부(20)에서 방사되는 저주파 대역의 주파수가 100MHz 정도 낮아진 것을 알 수 있다.

따라서, 본 역 F안테나의 경우, 종래의 역 F안테나에 비해 제2방사부(20)의 길이를 짧게 구성할 수 있다.

이와 같이, 본 역 F안테나는, 그라운드(5)에 접지된 보조 방사부(30)를 구비함으로써, 그라운드(5)의 표면전류가 감소되고, 이에 따라, SAR이 감소된다. 뿐만 아니라, 저주파 대역의 동작주파수를 낮춤으로써, 안테나의 크기를 소형화할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, SAR이 감소되고, 안테나의 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

그라운드;

상기 그라운드의 일단에 부착되며 상기 그라운드의 판면방향을 따라 배치된 보조 방사부;

상기 보조 방사부와 소정 이격되어 평행하게 배치되며 전자기파를 방사하는 방사체;

상기 방사체에 전류를 공급하는 피드부;

상기 방사체와 상기 그라운드를 연결하여 전류를 상기 그라운드로 배출하는 쇼트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 방사부는, 나선형상으로 수회 절곡된 스트립라인으로 형성된 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 2 항에 있어서,

상기 보조 방사부는 직사각형상으로 형성되며, 긴 변의 스트립라인이 상기 그라운드에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 3 항에 있어서,

상기 방사체는, 상기 쇼트부 및 피드부와 연결되며, 상기 보조 방사부의 긴 변을 따라 연장된 제1방사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 4 항에 있어서,

상기 방사체는, 상기 제1방사부를 사이에 두고 평행하게 배치된 제1 및 제3파트와, 상기 제1파트와 제3파트를 연결하며 상기 보조 방사부를 향해 하향 절곡된 'U'자 형상의 제2파트를 갖는 제2방사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 5 항에 있어서,

상기 제1방사부와 상기 제2방사부는 상호 상이한 주파수 대역의 전자파를 방사하는 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 방사부와 상기 제2파트는 소정 이하의 거리만큼 이격된 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.
제 5 항에 있어서,

상기 보조 방사부의 길이는 제1방사부의 동작 주파수에서 λ/4이고, 제2방사부의 동작 주파수에서 λ/2(상기 λ는 파장)인 것을 특징으로 하는 SAR이 감소된 이중대역 역 F안테나.