KR100915788B1 - Ｄｖｂ―ｈ 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에 사용 가능한 DVB-H 안테나에 관한 것으로서, 기판상에 위치하는 상부 접지면과; 상기 상부 접지면과 일정거리 이격되어, 상기 상부 접지면의 아래측에 위치하는 하부 접지면과; 상기 상·하부 접지면을 연결하는 힌지; 및 상기 힌지와 일정거리 이격되어 상기 상·하부 접지면을 연결하는 방사체; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이로써, DVB-H 안테나 주파수 대역이 VSWR 3:1을 기준으로 모두 만족하게 되며, 안테나의 이득, 효율이 매우 우수하여 이동통신 단말기에 적합하게 된다는 작용효과가 있다.

DVB-H 안테나, 정합회로, VSWR, 단락선, 급전선, 방사체, 스터브, 커플링

Description

ＤＶＢ―Ｈ 안테나{DVB-H ANTENNA}

본 발명은 DVB-H 안테나에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 낮은 주파수를 사용하면서도 대역폭이 넓은 DVB-H 안테나를 이동통신 단말기에 적합하도록 내장형으로 구현한 결합 특성을 이용한 폴더 형태의 단말기용 DVB-H 안테나에 관한 것이다.

이동통신 단말기의 안테나는 크게 외장형과 내장형으로 구분된다. 외장형 안테나는 이동통신 단말기의 외부에 돌출되도록 설치된 것으로서, 이동통신 단말기의 내부에서 뽑아 사용하는 모노폴이나 외부에 고정되어 설치된 헬리컬 구조와 모노폴과 헬리컬을 결합한 구조가 있다.

그러나 이와 같은 외장형 안테나는, 외부에 돌출되는 형상으로 인하여 이동통신 단말기의 외관을 헤치며, 이동통신 단말기의 전체적인 부피를 많이 차지한다는 문제점이 있으며, 외장형 안테나는, 통화 모드에서 인체와 가까운 위치에 놓이게 되므로, 인체에 침입하는 전자파의 양이 많아지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것이 내장형 안테나이다. 내장형 안테나는 이동통신 단말기의 형태 바(Bar)형, 플립(Flip)형, 폴더(Folder)형, 슬라이드(Slide)형 등에 따라 여러 가지가 있으나, 그 중 평면 역 F 안테나(PIFA)(Planar Inverted-F Antenna) 구조가 주종을 이루고 있다.

도 1은 종래의 DVB-H 안테나를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 종래의 DVB-H 안테나는 유전체 기판(100)위에 방사체(140)가 놓여 있고, 방사체(140)우측면에 수직 슬롯(141)과 수평 슬롯(145)을 형성하여 안테나의 전기적 길이를 길게하여 DVB-H의 주파수 대역을 만족시키고, 광대역을 유도하였다. 수평 슬롯(145)을 중심으로 형성된 방사체(140) 끝단에 SMA 커넥터(160)를 연결한다.

DVB-H는 유럽식 디지털 TV 기술인 DVH-T 를 활용한 차세대 모바일 기술로서 세계 3대 모바일 TV 기술 중 하나이다. 그런데, 유럽에서 상용화가 확실시되고 있는 DVB-H 시스템의 경우, 사용 주파수가 매우 낮고, 주파수 대역폭 또한 매우 넓어 이동 통신 단말기용 내장화에 매우 어려움을 겪고 있다. 특히, 안테나의 경우 그 크기는 주파수에 매우 큰 영향을 받으며 주파수가 낮을수록 안테나의 크기는 그 주파수의 파장에 비례하여 커지기 때문에, 낮은 주파수를 사용하는 안테나의 크기는 내장형으로 제작하기에 매우 큰 문제점으로 작용하게 된다. 특히, DVB-H 안테나의 경우 주파수 대역이 UHF(Ultra High Frequency) 대역 (470 ~ 702 MHz)이면서 대역폭이 매우 넓어 내장형으로 제작하기가 더욱 어렵다. 즉, DVB-H 안테나의 경우 주파수가 매우 낮기 때문에 방사체(101)의 크기를 매우 크게 해야 하며, 상기와 같은 구조의 경우 기본적으로 다이폴 안테나 구조를 이용하였기 때문에 안테나의 크기가 매우 크다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 낮은 주파수를 사용하면서도 대역폭이 넓은 DVB-H 안테나를 이동통신 단말기에 적합하도록 내장형으로 구현한 DVB-H 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 DVB-H 안테나는 기판상에 위치하는 상부 접지면(10)과; 상기 상부 접지면(10)과 일정거리 이격되어, 상기 상부 접지면(10)의 아래측에 위치하는 하부 접지면(20)과; 상기 상·하부 접지면(10, 20)을 연결하는 힌지(30); 및 상기 힌지(30)와 일정거리 이격되어 상기 상·하부 접지면(10, 20)을 연결하되, 일단부위가 힌지형태로 상부 접지면(10)에 연결되는 제 1방사체(41)와, 상기 제 1방사체(41)와 닮은꼴로 이루어져 일단은 상기 하부 접지면(20)에 연결되고 타단은 상기 제 1방사체(41)의 타단에 연결되는 제 2방사체(45)로 이루어지는 방사체(40); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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여기서, 상기 제 1방사체와 제 2방사체는 스트립으로 형성되고 전체 형상이 원형, 미앤더라인 또는 다각형상 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 된 루프로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 제 1방사체에는 상기 제 1방사체 상에 양단이 연결된 제 1스터브가 형성되거나 또는, 상기 제 2방사체에는 상기 제 2방사체 상에 양단이 연결된 제 2스터브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1스터브 또는 제 2스터브는 절곡된 스트립으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상부 접지면과 하부 접지면 사이 그리고 하부 접지면 후면에 방사체를 구비함으로써, 단말기상의 협소한 공간 내에 충분한 크기의 안테나 공간을 확보하여 매우 낮은 주파수에서의 광대역 정합의 어려움을 극복할 수 있게 된다는 작용효과가 있다.

또한, 조절하고자 하는 주파수 대역을 정합소자 값을 이용하여 손쉽게 조절할 수 있게 되며, 이득 및 효율이 높아 이동통신용 DVB-H용 안테나로 매우 적합하게 된다는 특유의 작용효과가 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 DVB-H 안테나에 대해서 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 DVB-H 안테나를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 DVB-H 안테나의 정합 회로를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 DVB-H 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 DVB-H 안테나의 스미스 차트를 나타낸 그래프이며, 도 6은 정합회로의 소자 값을 변화하였을 때의 그래프이며, 도 7은 본 발명의 DVB-H 안테나의 이득 및 효율을 나타낸 그래프이고, 도 8는 본 발명의 DVB-H 안테나의 방사패턴을 나타낸 그래프이다.

도 2는 본 발명의 DVB-H 안테나를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 DVB-H 안테나는 유전체 등으로 이루어진 기판상에 위치하는 하부 접지면(20)과, 상기 하부 접지면(20)의 상측에 일정거리 이격되는 상부 접지면(10), 그리고 상기 상부 접지면(10)과 하부 접지면(20)을 연결하는 힌지(30)와, 상기 힌지(30)와 일정거리 이격되어 상기 상·하부 접지면(10, 20)을 연결하되, 일단부위가 힌지형태로 상부 접지면(10)에 연결되는 제 1방사체(41)와, 상기 제 1방사체(41)와 닮은꼴로 이루어져 일단은 상기 하부 접지면(20)에 연결되고 타단은 상기 제 1방사체(41)의 타단에 연결되는 제 2방사체(45)로 이루어지는 방사체(40)로 구성된다.

상기 제 1방사체(41)는 상부 접지면(10)에 연결되는 일단부위가 힌지형태로 되어 있어 상기 힌지(30)에 의해 상부 접지면(10)과 하부 접지면(20)이 접철될 때 방사체(40)의 형태는 유지되게 되어 접철되게 된다. 여기서 상기 제 1방사체(41)와 제 2방사체(46)는 스트립으로 형성되고 전체 형상이 원형, 미앤더라인 또는 다각형상 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 된 루프로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제 1방사체(41)에는 필요에 따라 제 1스터브(42)가 형성될 수 있다. 상기 제 1스터브(42)는 안테나의 임피던스 정합 특성이 좋아지도록 안테나의 동작 대역폭을 좁게 하는 것으로 절곡된 스트립으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 1방사체(41)와 마찬가지로 상기 제 2방사체(45)에도 필요에 따라 제 2스터브가 형성될 수 있으며, 상기 제 1스터브(42)와 같이 절곡된 스트립으로 형성되는 것이 바람직하다.

이처럼 상기 방사체(40)에 안테나의 임피던스 정합 특성이 좋아지도록 안테나의 동작 대역폭을 좁게 하는 스터브(42)가 위치됨으로서 스미스 차트상의 주파수들을 원하는 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 원안으로 모을 수 있게 된다.

이러한 상기 방사체(40)는 도 3에서 참조되는 바와 같이 정합회로(50)를 통해 하부 접지면(20)에 연결된다.

상기 정합회로(50)는 중앙의 급전부(51)와, 상기 급전부(51)의 상부와 상기 방사체(40)의 일단을 연결하는 제 1직렬 칩 인덕터(52)와, 상기 급전부(51)의 하부와 하부 접지면(20)을 연결하는 제 2직렬 칩 인덕터(53)와, 상기 급전부(51)의 측면과 하부 접지면(20)을 연결하는 병렬 칩 인덕터(54)로 이루어진다.

이와 같이 정합회로(50)를 이용함으로써 안테나의 실수 값을 높이고 허수 값을 줄이는 정합을 유도하게 된다.

여기서 상기 제 1,2직렬 칩 인덕터(52, 53)와 병렬 칩 인덕터(54)의 배치는 위의 예로써 한정치 아니하며, 주파수 대역을 조절할 수 있도록 변경 배치될 수 있음은 당연하다.

위에서는 상기 방사체(40)가 정합회로(50)를 통해 하부 접지면(20)에 연결되는 것에 대해 기재하였으나, 경우에 따라 상기 정합회로(50)는 방사체(40)와 상부 접지면(10) 사이에 위치 될 수 있으며, 상기 방사체(40)와 상부 접지면(10) 사이 그리고 상기 방사체(40)와 하부 접지면(20) 사이에 모두 위치 될 수도 있다.

도 4a ,b 는 본 발명에서 제안한 DVB-H 안테나의 반사손실 그래프를 나타낸 것으로서, 도시된 바와 같이 VSWR 3:1에서 DVB-H 주파수 대역 (470 ~ 702 MHz)을 모두 만족하는 것을 볼 수 있다.

또한, 도 5는 본 발명에서 제안한 DVB-H 안테나의 스미스 차트 특성을 나타낸 그래프로서, 제 1방사체(41)에 제 1스터브(42)를 위치시켜 넓게 퍼져있는 주파수 대역을 정합하기 쉽도록 모았으며 도 5b에서 보는 바와 같이 정합회로(50)를 추가하여 VSWR 3:1 원안에 모든 주파수 대역이 위치해 있는 것을 볼 수 있다.

또한, 도 6a, b는 본 발명에서 제안한 DVB-H 안테나에서 각각의 소자 값들을 변화하였을 때의 그래프이다. 도면에 나타난 바와 같이 소자 값의 변화에 따라 주파수가 이동하는 것을 볼 수 있다. 적절한 소자 값을 이용하여 안테나 튜닝이 용이하다.

도 7은 본 발명에서 제안한 DVB-H 안테나의 안테나 이득 및 효율을 나타낸 것이다. 주파수가 매우 낮은데도 불구하고 높은 안테나 이득 특성을 나타내었다.

도 8a, b, c, d는 본 발명에서 제안한 DVB-H 안테나의 방사 패턴을 나타낸 것이다.

상술한 바와 같이, 단말기의 상부 접지면(10)과 하부 접지면(20) 사이 그리고 하부 접지면(20) 후면에 방사체(40)를 구비하고, 상기 방사체(40)와 하부 접지면(20) 사이에 별도의 광대역 정합회로(50)를 배치하고, 방사체(40)에 광대역 특성을 유도하는 스터브(42)를 형성함으로써 저주파에서 광대역 성분을 유도하여 DVB-H 주파수 대역(470 ~ 702 MHz)을 만족시켰다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래의 DVB-H 안테나를 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 DVB-H 안테나를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 DVB-H 안테나의 정합 회로를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 DVB-H 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프

도 5는 본 발명의 DVB-H 안테나의 스미스 차트를 나타낸 그래프

도 6은 정합회로의 소자 값을 변화하였을 때의 그래프

도 7은 본 발명의 DVB-H 안테나의 이득 및 효율을 나타낸 그래프

도 8은 본 발명의 DVB-H 안테나의 방사패턴을 나타낸 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 상부 접지면 20: 하부 접지면

30: 힌지 40: 방사체

41: 제 1방사체 42: 제 1스터브

45: 제 2방사체

50: 정합회로 51: 급전부

52: 제 1직렬 칩 인덕터 53: 제 2직렬 칩 인덕터

54: 병렬 칩 인덕터

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 기판상에 위치하는 상부 접지면(10)과;

   상기 상부 접지면(10)과 일정거리 이격되어, 상기 상부 접지면(10)의 아래측에 위치하는 하부 접지면(20)과;

   상기 상·하부 접지면(10, 20)을 연결하는 힌지(30); 및

   상기 힌지(30)와 일정거리 이격되어 상기 상·하부 접지면(10, 20)을 연결하되, 일단부위가 힌지형태로 상부 접지면(10)에 연결되는 제 1방사체(41)와, 상기 제 1방사체(41)와 닮은꼴로 이루어져 일단은 상기 하부 접지면(20)에 연결되고 타단은 상기 제 1방사체(41)의 타단에 연결되는 제 2방사체(45)로 이루어지는 방사체(40); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 DVB-H안테나.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1방사체(41)와 제 2방사체(45)는 스트립으로 형성되고 전체 형상이 원형, 미앤더라인 또는 다각형상 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 된 루프로 이루어진 것을 특징으로 하는 DVB-H안테나.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 제 1방사체(41)에는 상기 제 1방사체(41) 상에 양단이 연결된 제 1스터브(42)가 형성되는 것을 특징으로 하는 DVB-H안테나.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제 1스터브(42)는 절곡된 스트립으로 형성된 것을 특징으로 하는 DVB-H안테나.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 제 2방사체(45)에는 상기 제 2방사체(45) 상에 양단이 연결된 제 2스터 브가 형성되는 것을 특징으로 하는 DVB-H안테나.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제 2스터브는 절곡된 스트립으로 형성된 것을 특징으로 하는 DVB-H안테나.

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