KR101024999B1 - Ｄｖｂ―ｈ 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페라이트 소재를 사용하여 안테나의 크기를 소형화하면서도 폴더형 이동통신단말기의 섀시에 의한 방사를 유도하는 커플링 소자로 동작하도록 한 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기에 관한 것이다.

따라서, 현재까지 페라이트를 사용하지 못한 이유가 방사효율이 떨어지기 때문에 안테나 역할을 못하였으나, 본 발명의 구조에 의하여 페라이트를 사용하고 상기한 구조에 의해서 방사효율이 좋은 안테나를 구축하는 효과가 있다.

DVB-H 대역, 이동통신단말기, 안테나, 페라이트, 커플링, 소자

Description

ＤＶＢ―Ｈ 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나 {DVB-H band internal antenna for folder-type mobile phone}

본 발명은 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페라이트 소재를 사용하여 안테나의 크기를 소형화하면서도 폴더형 이동통신단말기의 섀시에 의한 방사를 유도하는 커플링 소자로 동작하도록 한 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기에 관한 것이다.

디지털 TV 방송 수신은 이동통신과 방송 서비스 모두에 새롭게 발전되어 가는 기술방향이 되고 있으며 이러한 방송 서비스를 DVB-H라는 시스템을 통해 제공하고 있다. 상기 DVB-H의 주파수 대역은 470㎒ 내지 710㎒로 약 40%의 임피던스 대역폭과 긴 파장길이가 단말기를 위한 내장형 안테나 설계에 가장 큰 어려움이 된다.

안테나 소형화를 위한 방법은 크게 방사체의 변형을 통한 방법과 특정 소체 재질의 전기적 특성을 이용하는 방법이 있다.

그러나, 일반적인 안테나 패턴만을 변형하여 소형화를 얻는 방법은 공간 내 에 그 한계가 존재하고, 유전체를 이용하는 방법은 그 높은 유전율로 인하여 임피던스 정합의 어려움과 낮은 효율이라는 문제점이 있었다.

마그네틱 유전체 재질은 대부분의 페라이트가 그러하듯이 유전물질에 비해 높은 손실을 갖고, 이에 따라 낮은 효율을 나타낸 문제점을 갖는 반면에 1보다 큰 유전율과 투자율을 적절히 조절하면 안테나 소형화 뿐 아니라 넓은 대역폭을 함께 얻을 수 있는 장점을 갖기도 한다.

최근에는 소형 모바일 폰 안테나의 방사 매커니즘(Vainikainen, P., Ollikainen, J., Kivekas, O., and Kelander, I.: 'Resonator-based on analysis of the combination of mobile handset antenna and chassis', IEEE Trans. Antenna Propaga., 2002, Vol 10, pp. 1433-1444)에 기초하여 안테나 설계와 소형화를 위한 섀시의 중요한 역할에 대한 연구가 많이 이루어져 왔고, 이미 섀시를 주 방사체로 이용하고 단지 섀시의 방사를 위한 커플링 소자로서의 DVB-H용 내장형 안테나가 제안되었다.

이는 매칭회로를 포함한 커프링 소자와 섀시의 크기가 일반적인 단말기에 적용하기에는 여전히 크다는 문제점이 있었다.

상기 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 페라이트를 이용하여 폴더형 단말기에 적용 가능한 DVB-H 대역 내장형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있 다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나는 상부 그라운드와 하부 그라운드로 구성된 그라운드부와, 상기 상부 그라운드를 구성하기 위한 제 1 기판과 상기 하부 그라운드를 구성하기 위한 제 2 기판으로 구성된 기판부와, 상기 상하부 그라운드와 소정간격 이격되게 상기 제 2 기판상에 배치되고 페라이트 상부에 미앤더라인의 패턴이 형성되고 상기 미앤더라인의 패턴과 연장되게 형성된 피드 포인트가 상기 하부 그라운드와 연결되는 안테나 소자부와, 상기 안테나 소자부와 마주하는 상기 제 2 기판상에 상기 상부 그라운드와 하부 그라운드 사이에 ㄷ자 형상을 갖고 한 측 끝단이 상부 그라운드와 연결되며 다른 한 측 끝단이 하부 그라운드와 연결된 형상(

)으로 연결된 힌지부로 이루어진 것을 해결 수단으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 그라운드부는 상부 그라운드와 하부 그라운드가 각각 나타내는 평면이 서로 이루는 각도가 155°±5°인 것을 해결 수단으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 미앤더라인형의 패턴은 상기 페라이트의 한 측 끝단에 소정의 폭을 갖으며 상기 페라이트의 한 측 끝단의 중심까지 형성되어 90°연장되게 꺽여 다른 한 측 끝단까지 형성된 제 1 패턴과 상기 제 1 패턴을 기준으로 상부에 연장되게 미앤더라인형으로 형성된 제 2 패턴과 상기 제 1 패턴을 기준으로 상기 제 2 패턴과 대칭되게 형성된 제 3 패턴으로 구성된 것을 해결 수단으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 현재까지 페라이트를 사용하지 못한 이유가 방사효율이 떨어지기 때문에 안테나 역할을 못하였으나, 본 발명의 구조에 의하여 페라이트를 사용하고 상기한 구조에 의해서 방사효율이 좋은 안테나를 구축하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나 구성도로서, 상기 DVB-H 대역의 내장형 안테나는 상부 그라운드(110)와 하부 그라운드(120)로 구성된 그라운드부(100)와 상기 상부 그라운드(110)를 구성하기 위한 제 1 기판(210)과 상기 하부 그라운드(120)를 구성하기 위한 제 2 기판(220)으로 구성된 기판부(200)와 상기 상하부 그라운드(110, 120)와 소정간격 이격되게 상기 제 2 기판(220)상에 배치되는 페라이트(310) 상부에 미앤더라인의 패턴(320)이 형성되고 상기 미앤더라인의 패턴(320)과 연장되게 형성된 피드 포인트(330)가 상기 하부 그라운드(120)와 연결되는 안테나 소자부(300)와 상기 안테나 소자부(300)와 마주하 는 상기 제 2 기판(220)상에 상기 상부 그라운드(110)와 하부 그라운드(120) 사이에 ㄷ자 형상을 갖고 한 측 끝단이 상부 그라운드(110)와 연결되며 다른 한 측 끝단이 하부 그라운드(120)와 연결된 형상(

)으로 연결된 힌지부(400)로 이루어진다.

보다 상세하게, 상기 그라운드부(100)는 상부 그라운드부(110)와 하부 그라운드부(120)로 구분되고, 상기 상부 그라운드부(110)와 하부 그라운드(120) 사이에 힌지부(400)에 의해서 연결되어 전류의 흐름이 발생된다.

상기 기판부(200)는 상부 그라운드부(110)가 구성되기 위한 제 1 기판(210)과 하부 그라운드(120)가 구성되기 위한 제 2 기판(220)으로 이루어지는 바, 특히 제 2 기판(220)은 하부 그라운드(120) 뿐만 아니라 안테나소자부(300)가 형성되고 상기 안테나소자부(300)와 마주하게 힌지부(400)가 형성된다.

한편, 상기 상부 그라운드부(110)가 구성된 제 1 기판(210)과 하부 그라운드(120)가 구성된 제 2 기판(220) 사이의 각도는 폴더형 이동통신단말기가 열린 각도 즉, 155°±5°가 바람직하다.

상기 안테나소자부(300)는 직육면체의 페라이트(310)이고 상기 페라이트(310)의 상부면에 미앤더라인형의 패턴(320)이 형성된다. 상기 형성된 미앤더라인형 패턴(320)과 연장되게 피드 포인트(330, feed point)가 형성되고 상기 피드 포인트(330)는 하부 그라운드(120)와 연결된다.

특히, 상기 미앤더라인형의 패턴(320)은 도 2에 도시된 바와 같이 페라이 트(310)의 한 측 끝단에 소정의 폭을 갖으며 상기 페라이트(310)의 한 측 끝단의 중심까지 형성되어 90° 연장되게 꺽여 다른 한 측 끝단까지 형성된 제 1 패턴(321)과 상기 제 1 패턴(321)을 기준으로 상부에 연장되게 미앤더라인형으로 형성된 제 2 패턴(322)과 상기 제 1 패턴(321)을 기준으로 상기 제 2 패턴(322)과 대칭되게 형성된 제 3 패턴(323)으로 구성된다.

이때, 페라이트(310)의 상부면의 한 측 끝단 즉, 세로측이 10mm이고 가로로 25mm인 페라이트(310)가 바람직하며 상기 제 1 패턴(321)과 제 2 패턴(322), 제 3 패턴(323) 사이의 간격은 각각 1mm가 바람직하다.

단, 제 2 패턴(322)은 한 측이 2mm 간격이 이격되게 형성되고 상기 페라이트(310)이 가로측 끝단 각각은 제 2 패턴(322) 제 3 패턴(323)과 0.5mm 이격되게 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 제 1, 제 2, 제 3 패턴(321, 322, 323)이 형성된 페라이트는 상기 제 1, 제 2, 제 3 패턴의 전체 길이와 간격에 의해서 소자로 동작한다.

아울러, 안테나소자부(300)는 페라이트(310)와 상부 그라운드(110) 사이의 간격과, 페라이트(310)와 하부 그라운드(120) 사이의 간격 즉, 도 3에 도시된 A간격과 B간격은 커플링되도록 소정간격 이격시켜 배치된다. 또한 A 간격과 B간격은 1mm가 바람직하며 이와 같이 1mm 정도 이격시키지 않은 경우에는 직접적인 전류가 페라이트에 전달되어 동작되지 않음으로 1mm 정도 이격시켜서 간접 커플링이 발생하도록 한 것이며 또한 폴더형 이동통신단말기 임으로 접힐 때 내구성이 좋게 하기 위한 것이다.

이상 설명한 안테나소자부(300)는 하부 그라운드(120)와 제 1 패턴(321)과 연장되게 형성된 피드 포인트(330)가 연결되고 상기 제 2 패턴(322)과 페라이트(310)의 가로측 끝단 사이에는 0.5mm가 바람직하고 상기 제 3 패턴(323)과 페라이트(310)의 가로측 끝단 사이에는 0.5mm가 바람직하며 제 1, 제 2, 제 3 패턴(321, 322, 333)의 두께는 1mm가 바람직하다.

한편, 종래에 유전율만 조정해서 공진점을 낮추려고 했는데 이때 대역폭이 좁기 때문에 본 발명이 원하는 470㎒ 내지 710㎒ 대역을 맞출 수 없었다. 따라서, 본 발명은 페라이트(310)를 사용하여 공진점을 낮추면서 동시에 대역폭을 본 발명이 원하는 470㎒ 내지 710㎒ 대역으로 맞춘 것이다.

또한, 현재까지 페라이트(310)를 사용하지 못한 이유가 방사효율이 떨어지기 때문에 안테나 역할을 못하였으나, 본 발명은 페라이트(310)를 사용하고 상기한 구조에 의해서 방사효율이 좋은 안테나를 구축한 것이다.

상기 힌지부(400)는 상기 안테나 소자부(300)와 마주하는 상기 제 2 기판(220)상에 상기 상부 그라운드(110)와 하부 그라운드(120) 사이에 'ㄷ'자 형상을 갖고 한 측 끝단이 상부 그라운드(110)와 연결되며 다른 한 측 끝단이 하부 그라운드(120)와 연결된 형상 즉,

와 같은 형상으로 하나의 그라운드부(100)를 만들어 전기적으로 연결시키기 위한 것이며 다이폴 안테나와 같은 특성을 내기 위하여 상부 그라운드(110)와 하부 그라운드(120) 사이의 연결을

와 같은 형상으로 구성한 것이다.

이와 같이,

형상으로 상부 그라운드(110)와 하부 그라운드(120)를 연결하면 도 4에 도시된 바와 같이 상부 그라운드(110)의 한쪽 모서리부분에서 힌지부(400)를 통하여 하부 그라운드(100)의 한쪽 모서리까지 전류가 한 방향으로 흐르기 때문에 공진되고 방사되어 반파장 다이폴과 같이 안테나로써 동작하게 된다.

이상 설명한 본 발명은 결과적으로 안테나를 공지시켜 DVB-H 주파수를 수신하기 위하여 실질적으로 페라이트는 470㎒ 내지 710㎒ 대역에서 공진되는데 방사가 되지 않음으로 그라운드부를 방사체로 사용하기 위하여 상기한 구조로 형성하고 아울러, 힌지부가 필요한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 VSWR 그래프로서, 상기 그래프는 VSWR 6 기준으로 측정된 임피던스 대역폭이 약 309㎒임을 나타내고 있으며 상기 309㎒인 임피던스 대역폭은 DVB-H 대역을 만족함을 나타낸다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 방사패턴 그래프로서, 상기 방사패턴은 470, 590, 710㎒에서 측정하여 xy, yz, zx Plane에서 나타낸 것이고 도시된 도 6 내지 도 8은 본 발명 안테나가 z 방향으로 서 있는 다이폴 안테나와 같은 형태임을 알 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 스펙과 실제 측정된 피크 게인을 나타낸 그래프로서, 상기 그래프 중에서 점선은 DVB-H 임플러먼테이션 가이드라인(implementation guideline)에 나타난 스펙(-10dBi @470 ㎒ ∼ -7dBi @702㎒)이고 상기 그래프 중에서 실선은 실제 측정된 피크 게인(peak gain)을 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 상기한 기술은 단지 한 실시예이고 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 페라이트상의 미앤더라인의 패턴도

도 3은 본 발명에 따른 그라운드부와 안테나소자부의 커플링 구성도

도 4는 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 전류 흐름도

도 5는 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 VSWR 그래프

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 방사패턴 그래프

도 9는 본 발명에 따른 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나의 스펙과 실제 측정된 피크 게인을 나타낸 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

100 : 그라운드부 110 : 상부 그라운드

120 : 하부 그라운드 200 : 기판부

210 : 제 1 기판 220 : 제 2 기판

300 : 안테나소자부 310 : 페라이트

320 : 미앤더라인형의 패턴 321 : 제 1 패턴

322 : 제 2 패턴 323 : 제 3 패턴

330 : 피드 포인트

Claims (3)

1. 상부 그라운드와 하부 그라운드로 구성된 그라운드부와;

   상기 상부 그라운드를 구성하기 위한 제 1 기판과 상기 하부 그라운드를 구성하기 위한 제 2 기판으로 구성된 기판부와;

   상부 그라운더 및 하부 그라운드와 소정간격 이격 되게 상기 제 2 기판상에 배치되고 페라이트 상부에 미앤더라인의 패턴이 형성되고 상기 미앤더라인의 패턴과 연장되게 형성된 피드 포인트가 상기 하부 그라운드와 연결되는 안테나 소자부와;

   상기 안테나 소자부와 마주하는 상기 제 2 기판상에 상기 상부 그라운드와 하부 그라운드 사이에 ㄷ자 형상을 갖고 한 측 끝단이 상부 그라운드와 연결되며 다른 한 측 끝단이 하부 그라운드와 연결된 형상(

   

   )으로 연결된 힌지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 그라운드부는,

   상부 그라운드와 하부 그라운드가 각각 나타내는 평면이 서로 이루는 각도가 155°±5°인 것을 특징으로 하는 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 미앤더라인의 패턴은,

   상기 페라이트의 한 측 끝단에 소정의 폭을 갖으며 상기 페라이트의 한 측 끝단의 중심까지 형성되어 90° 연장되게 꺽여 다른 한측 끝단까지 형성된 제 1 패턴과 상기 제 1 패턴을 기준으로 상부에 연장되게 미앤더라인형으로 형성된 제 2 패턴과 상기 제 1 패턴을 기준으로 상기 제 2 패턴과 대칭되게 형성된 제 3 패턴으로 구성된 것을 특징으로 하는 DVB-H 대역의 내장형 이동통신단말기 안테나.

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