KR100842081B1 - 대역폭이 증가된 모노폴 안테나 및 이를 구비한 이동통신단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자기파를 방사하는 방사부; 방사부의 일측에 연결되는 그라운드, 그라운드의 방사부를 향한 일단에 그라운드의 단부를 따라 길게 형성되며, 그라운드에 접속된 방사유도부;를 포함한다. 이에 의해, 동작 주파수의 대역폭을 확대시킴으로써, 하나의 안테나로 다양한 서비스의 제공이 가능해진다.

모노폴 안테나, 방사부, 방사유도부, 동작 주파수, 대역폭

Description

대역폭이 증가된 모노폴 안테나 및 이를 구비한 이동통신 단말기{MONOPOLE ANTENNA EXPANDED BANDWIDTH AND MOBILE HAVING IT}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노폴 안테나의 사시도,

도 2는 도 1의 모노폴 안테나의 부분 확대 사시도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모노폴 안테나의 부분 확대 사시도,

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모노폴 안테나를 구비한 이동통신 단말기의 부분 분해 사시도,

도 5는 본 발명과 종래의 모노폴 안테나의 S11 특성을 보인 그래프,

도 6은 본 발명의 모노폴 안테나의 제1안테나 동작모드에서의 방사패턴,

도 7은 본 발명의 모노폴 안테나의 제2안테나 동작모드에서의 방사패턴이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 방사부 20 : 방사유도부

25 : 유도편 27 : 제1연결부

28 : 제2연결부 30 : 그라운드

본 발명은 대역폭이 증가된 모노폴 안테나 및 이를 구비한 이동통신 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 추가된 구조물을 이용하여 안테나의 동작 주파수 대역폭을 증가시킴으로써, 추가의 안테나 필요없이 다양한 서비스가 가능하도록 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나 및 이를 구비한 이동통신 단말기에 관한 것이다.

최근 이동통신 기술의 발달에 따라, 이동통신 단말기를 이용하여 다양한 서비스를 제공할 수 있게 되었다.

그 중 하나가 RFID 시스템이며, 최근 RFID 시스템과 이동통신과의 결합으로 mRFID(mobile RFID)라는 새로운 기술과 서비스가 발전되고 있다. mRFID 기술에서는 이동통신 단말기에 전자태그, 리더, 안테나 및 처리모듈을 장착함으로써, 타 전자태그로부터 정보를 읽어들여 사용자에게 유용한 정보서비스를 제공하거나, 이동통신 단말기내의 전자태그를 통해 타 기기에 이동통신 단말기로부터의 정보를 전달할 수 있다.

이러한 mRFID 기술에서 사용되는 RFID용 안테나는 908.5 내지 914MHz 대역의 무선신호를 송수신하는데 반해, 이동통신 단말기 자체의 통신을 위한 안테나는 800MHz 대역의 무선신호를 송수신한다.

한편, 이동통신 단말기를 통해 제공되는 서비스 중, 최근 각광받고 있는 것이 VHF 대역의 방송신호를 수신하여 서비스하는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)나 DVB-H(Digital Video Broadcasting--Handhelds)이다.

DMB 서비스나 DVB-H 서비스는 통신과 방송이 결합된 새로운 개념의 이동식 멀티미디어 방송서비스로서, 저주파 대역의 방송을 무선단말기를 통해 시청할 수 있다. 지상파 DMB 서비스의 경우, 176 내지 212MHz의 주파수 대역을 사용하고, 위성 DMB 서비스의 경우에는 지상파 DMB 보다 고 주파수 대역인 S-band 2.630 ~ 2.655 GHz 대역을 사용한다.

한편, DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handhelds)는 유럽 지역에서 개발되어 주로 사용되는 디지털 TV 방송 규격인 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)를 기반으로 한 서비스로서, 400 내지 800MHz의 주파수 대역을 사용한다.

이렇게 이동통신 단말기를 이용하여 다양한 서비스를 제공하기 위해서는, 각 서비스용 무선신호를 송수신하기 위한 안테나가 구비되어야 한다. 이러한 서비스 제공 초기에는, 이동통신 단말기 고유의 기능인 통화를 위한 이동통신용 무선신호를 송수신하기 위한 이동통신용 안테나와, 각 서비스에 부합되는 무선신호를 송수신하기 위한 서비스용 안테나를 별도로 장착하였다.

그러나, 별도의 안테나 장착은 이동통신 단말기의 크기를 증가시키며, 이는 이동통신 단말기의 소형화를 추구하는 추세를 벗어나는 것이다.

이에 따라, 이동통신 단말기용 안테나를 이동통신용 무선신호와 서비스용 무선신호를 함께 송수신할 수 있도록 광대역의 동작 주파수 대역을 갖는 안테나가 요구되고 있다. 그러나, 이동통신 단말기와 같은 소형 디바이스에 장착되는 안테나는 주변환경에 영향을 많이 받고 주파수에 민감하기 때문에 광대역화가 용이하지 않다.

이에 따라, 간단한 구성으로 이동통신 단말기용 안테나의 광대역화를 달성할 수 있는 방법을 모색하여야 할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 추가된 구조물을 이용하여 안테나의 동작 주파수 대역폭을 증가시킴으로써, 추가의 안테나를 구비하지 아니하여도 다양한 서비스의 제공이 가능하도록 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나 및 이를 구비한 이동통신 단말기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 전자기파를 방사하는 방사부; 상기 방사부의 일측에 연결되는 그라운드; 및, 상기 그라운드의 상기 방사부를 향한 일단에 상기 그라운드의 단부를 따라 길게 형성되며, 상기 그라운드에 접속된 방사유도부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방사유도부는 상기 그라운드의 단부를 따라 길게 형성되며 상호 평행하게 배치된 한 쌍의 유도편으로 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 유도편은 그 길이방향을 따라 상기 방사부와 대향되는 일측 단부가 상호 연결된 제1연결부를 가질 수 있다.

상기 한 쌍의 유도편은 그 길이방향을 따라 상기 방사부에 인접한 타측 단부가 상호 연결된 제2연결부를 가질 수 있다.

상기 제1연결부는 상기 그라운드를 향해 연장되어 상기 그라운드와 접촉하는 것이 바람직하다.

상기 방사부는 윕(Whip) 안테나이며, 상기 각 유도편의 타측 단부는 상기 방사부까지 연장되어 상기 방사부와 소정 간격을 두고 상호 이격될 수 있다.

상기 그라운드에는 상기 방사유도부의 길이방향을 따라 전류의 흐름이 형성되며, 상기 전류와 상기 방사부를 따라 흐르는 전류에 의해 추가의 제2안테나 동작모드가 생성될 수 있다.

상기 제2안테나 동작모드는, 기존의 제1안테나 동작모드와 인접하게 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 유도편은, 일측 방향으로 긴 직사각 형상의 도체판 또는 도체 와이어로 형성될 수 있다.

상기 한 쌍의 유도편의 총 길이는 약 λ/4인 것이 바람직하다.

상기 방사부는 상기 각 유도편과 상기 그라운드 사이로 급전될 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 전자기파를 방사하는 방사부와, 상기 방사부의 일측에 연결되는 그라운드를 포함하는 모노폴 안테나; 및, 케이싱의 내측면에 상기 방사부의 가로방향을 따라 길게 도포된 도전성 도료에 의해 형성되며, 상기 그라운드에 접속되는 방사유도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나를 갖는 이동통신 단말기에 의해서도 달성될 수 있다.

상기 케이싱은, 전면 케이싱과 후면 케이싱을 포함하며, 상기 방사유도부는 상기 전면 케이싱과 후면 케이싱의 내측면의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 케이싱의 측면에 도포된 방사유도부는 상기 그라운드가 형성된 회로기 판에 접촉할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노폴 안테나의 사시도이고, 도 2는 도 1의 모노폴 안테나의 부분 확대 사시도이다.

본 모노폴 안테나는, 방사부(10), 그라운드(30), 방사유도부(20)를 포함한다.

방사부(10)는, 미리 설정된 일정 주파수 대역의 전자기파를 방사하며, 막대형상의 윕(Whip) 안테나로 형성된다. 방사부(10)는 방사유도부(20)와 그라운드(30) 사이에 형성된 급전점(11)을 통해 급전된다.

그라운드(30)는 이동통신 단말기에 장착된 회로기판에 일체로 형성되며, 그라운드(30)의 상단 일측에는 방사부(10)가 연결되어 있다. 그라운드(30)는 회로기판의 형상에 따라 폭보다 길이가 긴 직사각판상으로 형성된다.

방사유도부(20)는, 그라운드(30)의 폭방향을 따라 길게 형성되며 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한 쌍의 유도편(25)으로 형성된다. 각 유도편(25)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일측으로 긴 띠 형상의 도체판으로 형성되며, 그라운드(30)의 일측 단부에서 타측 단부까지 연장되어 있다.

이러한 각 유도편(25)은 그라운드(30)의 상단에 그라운드(30)와 소정 간격을 두고 이격되어 장착된다. 그리고 방사부(10)에 대항되는 각 유도편(25)의 일측 단부는 제1연결부(27)에 의해 상호 연결되어 있으며, 제1연결부(27)는 하측으로 연장되어 그라운드(30)에 결합된다. 즉, 각 유도편(25)은 그라운드(30)와 전기적으로 연결된다.

이러한 방사유도부(20)는, 방사부(10)와는 접촉되지 않아야 한다. 이에 따라, 각 유도편(25) 간의 간격이 방사부(10)의 굵기보다 넓게 형성되고, 각 유도편(25)은 방사부(10)와 소정 간격을 두고 이격되도록 배치된다.

한편, 방사유도부(20)의 각 유도편(25)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 띠형상으로 형성될 수도 있으나, 그라운드(30)의 폭방향을 따라 길게 형성된 금속 와이어로 형성될 수도 있음은 물론이다.

한편, 상술한 실시예에서는 방사유도부(20)의 각 유도편(25)이 제1연결부(27)에 의해서만 연결되어 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 유도편(25)의 방사부(10) 측 단부에 제2연결부(28)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 방사유도부(20)는, 각 유도편(25), 제1연결부(27) 및 제2연결부(28)에 의해 폐루프를 형성하게 된다.

이러한 방사유도부(20)의 길이(W)는, 방사부(10)와 마찬가지로, 약 λ/4의 길이를 가지며, 그 길이를 조절하여 동작 주파수를 변경할 수 있다.

이러한 방사유도부(20)의 각 유도편(25)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 방사부(10) 측에서 제1연결부(27) 측을 향해 전류가 흐르고, 이 전류는 제1연결부(27)를 통해 그라운드(30)로 전달된다. 이에 따라, 그라운드(30)에는 '3'방향으로 전류가 흐르게 된다.

한편, 일반적인 모노폴 안테나는, 도 1에 도시된 '2'방향과 '1'방향으로 전류가 흐르게 되고, 이러한 전류의 흐름이 기존의 안테나 동작모드인 제1안테나 동 작모드를 형성한다. 이에 따라, 도 5에 도시된 한 쌍의 그래프에서 종래로 표시된 그래프와 같이, 일반적인 모노폴 안테나는 하나의 동작 주파수를 갖는다.

반면, 본 모노폴 안테나는, 방사유도부(20)의 각 유도편(25)을 따라 흐르는 전류에 의해 각 유도편(25)과 그라운드(30) 간에 커플링이 발생하고, 이 커플링에 의해 그라운드(30)에는 '3'방향으로 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 전류 '3'이 전류 '1'과 함께 별도의 제2안테나 동작모드를 형성하게 된다. 이렇게 기존에 전류 '2'와 전류 '1'에 의해 형성되는 제1안테나 동작모드와, 전류 '3'과 전류 '1'에 의해 형성되는 제2안테나 동작모드가 상호 인접한 경우, 즉, 제1 및 제2안테나 동작모드에 의해 생성되는 동작 주파수 대역이 인접한 경우, 두 동작 주파수가 연결되어 전체적으로 동작 주파수 대역폭이 증가되게 된다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 폴(Pole)을 갖는 광대역의 동작 주파수가 형성된다.

도 5의 본 발명의 동작 주파수 중, 첫번째 폴 영역은 제1안테나 동작모드에 의해 형성된 것이며, 일반적인 이동통신 주파수 대역인 900MHz 대역에서 동작 주파수가 형성되었음을 알 수 있다. 두번째 폴 영역은 제2안테나 동작모드에 의해 형성된 것이며, 900MHz 대역과 인접한 1.2GHz 대역에서 동작 주파수가 형성되었음을 알 수 있다.

이러한 모노폴 안테나는 방사유도부(20)의 각 유도편(25)의 길이와 폭 등을 조절함으로써, 두번째 폴에 해당하는 동작 주파수 대역을 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 본 모노폴 안테나의 동작 주파수의 대역폭을 넓힐 수 있으므로, 하나의 모노폴 안테나로 다양한 서비스의 제공이 가능해진다.

도 6은 본 발명의 모노폴 안테나의 제1안테나 동작모드에서의 방사패턴이다.

도시된 바와 같이, 900MHz 대역에서 형성된 제1안테나 동작모드의 방사패턴은, X-Y 평면에서 보면, 일반적인 모노폴 안테나의 특성인 전방향성을 띠고 있다.

도 7은 본 발명의 모노폴 안테나의 제2안테나 동작모드에서의 방사패턴이다.

도시된 바와 같이, 1.2GHz 대역에서 형성된 제2안테나 동작모드의 방사패턴은, X-Y 평면을 기준으로 볼 때, 전방향성을 띠고 있다.

따라서, 도 6과 도 7에 따라, 본 모노폴 안테나는 이동통신 단말기에서 요구하는 전방향성을 띠고 있으므로, 이동통신 단말기에 적용가능하다.

한편, 상술한 도 1 내지 도 3에서는 방사유도부(20)를 구조물 형태로 형성하여 장착하였으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 이동통신 단말기 케이싱(50)의 내측에 도전성 도료를 도포하여 형성할 수도 있다.

도 4에는 후면에 장착되는 케이싱(50)만을 도시하고 있으며, 후면 케이싱(50)에는 상측 단부에 그 둘레를 따라 띠 형상으로 도전성 도료가 도포되어 있다. 마찬가지로, 도시않은 전면 케이싱에도 띠 형상으로 도전성 도료가 도포된다. 그리고, 후면 케이싱(50)의 일측 측면에 도전성 도료는 하부로 연장도포하고, 이 연장된 부분을 회로기판에 형성된 그라운드(80)와 접촉시킴으로써, 상술한 실시예와 동일한 기능을 수행하는 방사유도부(70)를 구성할 수 있다. 이러한 방사유도부(70)도 방사부(60)에 인접한 케이싱의 측부에는 도료를 도포하지 아니하여 단면이 'ㄷ'자 형상인 방사유도부(70)를 형성할 수도 있고, 방사부(60)에 인접한 케이싱의 측부도 도료를 도포하여 폐루프 형태의 방사유도부(70)를 형성할 수도 있다.

이러한 본 모노폴 안테나는, 간단한 구조물 형태 또는 도전성 도료를 이용하여 방사유도부(20,70)를 형성함으로써, 기존의 안테나 동작모드와 함께 추가의 안테나 동작모드를 생성하게 된다. 그리고 기존의 안테나 동작모드와 추가의 안테나 동작모드가 상호 인접하게 생성됨에 따라, 모노폴 안테나의 동작 주파수 대역폭을 증가시키는 효과를 얻는다.

이렇게 모노폴 안테나의 대역폭이 증가됨에 따라, 모노폴 안테나가 주변환경의 변화에 덜 민감해져 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 넓어진 대역폭 내에 포함되는 서비스를 제공할 수 있다.

또한, 방사유도부(20)는 간단한 구조물로 형성되기 때문에, 설치가 간편할 뿐만 아니라, 설계의 변경도 용이하고, 저비용으로 구현할 수 있으며, 이동통신 단말기의 크기를 증가시키지 아니한다. 더불어, 모노폴 안테나의 임피던스 변화를 유발하여 안테나의 효율도 증가된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 동작 주파수의 대역폭을 확대시킴으로써, 하나의 안테나로 다양한 서비스의 제공이 가능해진다.

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 (15)

1. 전자기파를 방사하는 방사부;

   상기 방사부의 일측에 연결되는 그라운드; 및,

   상기 그라운드의 상기 방사부를 향한 일단에 상기 그라운드의 단부를 따라 길게 형성되며, 상기 그라운드에 접속된 방사유도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사유도부는 상기 그라운드의 단부를 따라 길게 형성되며 상호 평행하게 배치된 한 쌍의 유도편으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 유도편은 그 길이방향을 따라 상기 방사부와 대향되는 일측 단부가 상호 연결된 제1연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 유도편은 그 길이방향을 따라 상기 방사부에 인접한 타측 단부 가 상호 연결된 제2연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1연결부는 상기 그라운드를 향해 연장되어 상기 그라운드와 접촉하는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 방사부는 윕(Whip) 안테나이며,

   상기 각 유도편의 타측 단부는 상기 방사부까지 연장되어 상기 방사부와 소정 간격을 두고 상호 이격된 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 그라운드에는 상기 방사유도부의 길이방향을 따라 전류의 흐름이 형성되며, 상기 전류와 상기 방사부를 따라 흐르는 전류에 의해 추가의 제2안테나 동작모드가 생성되는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 그라운드에는 상기 그라운드로부터 상기 방사유도부를 향하는 방향으로 전류의 흐름이 형성되며, 상기 그라운드로부터 상기 방사유도부를 향하는 방향으로형성된 전류와 상기 방사부를 따라 흐르는 전류에 의해 제1 안테나 동작모드가 생성되며, 상기 제2안테나 동작모드의 동작 주파수 대역은 상기 제1안테나 동작모드의 동작 주파수 대역과 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 한 쌍의 유도편은, 일측 방향으로 긴 직사각 형상의 도체판으로 형성된 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 한 쌍의 유도편은, 도체 와이어로 형성된 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
11. 제 2 항에 있어서,

    상기 한 쌍의 유도편의 총 길이는 λ/4인 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
12. 제 2 항에 있어서,

    상기 방사부는 상기 각 유도편과 상기 그라운드 사이로 급전되는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나.
13. 전자기파를 방사하는 방사부와, 상기 방사부의 일측에 연결되는 그라운드를 포함하는 모노폴 안테나; 및,

    케이싱의 내측면에 상기 방사부의 가로방향을 따라 길게 도포된 도전성 도료 에 의해 형성되며, 상기 그라운드에 접속되는 방사유도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나를 갖는 이동통신 단말기.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 케이싱은, 전면 케이싱과 후면 케이싱을 포함하며, 상기 방사유도부는 상기 전면 케이싱과 후면 케이싱의 내측면의 둘레를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나를 갖는 이동통신 단말기.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 케이싱의 측면에 도포된 방사유도부는 상기 그라운드가 형성된 회로기판에 접촉하는 것을 특징으로 하는 대역폭이 증가된 모노폴 안테나를 갖는 이동통신 단말기.

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