KR101155278B1 - loop antenna for mobile communication terminals - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 이동통신단말기 본체부의 안테나 수납부에 장착되는 안테나 지지부와, 상기 안테나 지지부 상에 지지되어 전기적 신호의 송수신을 담당하는 안테나 패턴부를 포함하는 무선통신단말기용 내장형 루프안테나에 있어서, 상기 안테나 패턴부는, 상기 안테나 지지부의 상부면 가장자리부를 따라가면서 연장 배치되어 루프 형태를 이루는 루프 패턴부; 및 루프안테나의 공진주파수를 낮추기 위하여, 상기 안테나 패턴부의 전체 길이를 늘리도록 상기 루프 패턴부의 일부분과 일체로 연결되며, 상기 안테나 지지부의 일측면 가장자리부를 따라가면서 연장 배치되어 루프 형태를 이루는 확장 루프 패턴부를 포함하며, 상기 루프 패턴부와 상기 확장 루프 패턴부에 의해 하나의 연속된 루프 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an antenna supporting part mounted on an antenna accommodating part of a main body of a mobile communication terminal, and an antenna pattern part supported on the antenna support part for transmitting and receiving electrical signals. The pattern unit may include a loop pattern unit extending along an edge of an upper surface of the antenna support to form a loop; And an extended loop pattern which is integrally connected to a portion of the loop pattern portion to increase the overall length of the antenna pattern portion and extends along one side edge portion of the antenna support portion to reduce the resonance frequency of the loop antenna. And a continuous loop pattern formed by the loop pattern portion and the extended loop pattern portion.
Description
본 발명은, 이동통신단말기용 내장형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 루프안테나(loop antenna)의 크기를 줄이면서도 공진주파수를 낮추도록 한 이동통신단말기용 루프안테나(loop antenna)에 관한 것이다.
The present invention relates to a built-in antenna for a mobile communication terminal, and more particularly, to a loop antenna for a mobile communication terminal to reduce the resonance frequency while reducing the size of the loop antenna.
현재 한국의 이동통신단말기, 예를 들어 휴대폰의 설계 및 생산 기술은 세계 최고 수준에 있다. 즉, CDMA(code division multiple access) 방식의 휴대폰에서 출발하여, 유럽의 TDMA(time division multiple access) 방식인 GSM(global system for mobile communications)방식은 물론 PCS(personal communication service), DCS(distributed control system)용 시스템 및 단말기를 생산하고 있다. 요즘은 IMT2000의 일종인 WCDMA(wideband code division multiple access)와 휴대인터넷인 와이브로(wibro) 및 이동 멀티미디어 단말기인 DMB(digital multimedia broadcasting) 등도 생산하고 있다. 이러한 기술의 완결은, 여러 부품이 국산화되어 국내기술에 의해 개발 생산되기 때문에 가능하다. At present, the design and production technology of Korean mobile communication terminals, such as mobile phones, is at the world's highest level. That is, starting from a CDMA (code division multiple access) mobile phone, the European time division multiple access (TDMA) global system for mobile communications (GSM), as well as PCS (personal communication service), DCS (distributed control system) ) Produces systems and terminals. These days, the company also produces wideband code division multiple access (WCDMA), a type of IMT2000, wibro (portable Internet), and digital multimedia broadcasting (DMB), a mobile multimedia terminal. The completion of this technology is possible because various parts are localized and developed and produced by domestic technology.
특히, 이동통신단말기 부품 중 안테나는, 신호인 전류를 전자파로 상호 변환시켜주는 장치로서, 단독의 아이템으로 이동통신단말기의 성능을 결정짓는 매우 중요한 부품이다. 현재 가장 널리 적용되고 있는 안테나는, 짧은 헤리컬(helical) 형태로 이루어진 스터비(stubby) 안테나와, 헤리컬 및 모노폴(monopole) 구조가 함께 적용되어 있는 리트렉터블(retractable) 안테나이다.In particular, the antenna of the components of the mobile communication terminal is a device that converts a signal current into electromagnetic waves, and is a very important component that determines the performance of the mobile communication terminal as a single item. Currently, the most widely used antennas are stubby antennas having a short helical shape and retractable antennas in which helical and monopole structures are applied together.
기존의 리트랙터블 안테나는, 이득이 크고 임피던스가 높기 때문에 가장 많이 사용되고 있으나, 안테나의 길이가 길기 때문에 디자인의 한계를 지니고 있다. 휴대폰 내부에 장착되는 인테나(intenna)도 있으나, 이득이 낮고 대역특성이 외장형에 비해 낮은 문제점이 있다. 그래서 이 분야에 대한 연구가 한창 진행 중에 있다.Conventional retractable antennas are most commonly used because of their high gain and high impedance, but they have design limitations due to their long antenna length. There is also an antenna mounted inside the mobile phone, but there is a problem that the gain is low and the band characteristic is lower than the external type. So research in this area is in full swing.
인테나의 종류로는, PIFA(Plate Inverted F Antenna), IFA(Inverted F Antenna), 접힌 모노폴(Folded Monopole), 다이폴(Dipole), 루프(Loop), 슬롯(Slot) 및 유전체 칩(Chip) 안테나 등이 있다. Types of intenna include plate inverted F antenna (PIFA), inverted F antenna (IFA), folded monopole, dipole, loop, slot and dielectric chip antenna. There is this.
PIFA는, 성능이 좋은 반면에 부피가 큰 단점이 있다. 접힌 모노폴은, 설계가 어려운 단점이 있다. 다이폴 및 루프 안테나는 이득이 떨어지는 단점이 있다. 유전체 칩 안테나는, 대역특성이 좁고, 사용자 인체에 대한 변화가 심하여 사용상의 난점을 지니고 있다.PIFA has the disadvantage of being bulky while having good performance. Folded monopoles have the disadvantage of being difficult to design. Dipole and loop antennas have disadvantages of low gain. Dielectric chip antennas have narrow band characteristics and severe changes to the user's human body, and thus have difficulty in use.
대부분의 내장형 안테나는 탑재공간의 제약 때문에 그 크기가 작아야 하는 특징을 가지고 있다. 외장형 안테나의 경우, 안테나 길이가 짧으면 임피던스가 작다. 그러나 내장형 안테나의 경우 안테나가 작아짐으로 인하여 방사효율이 떨어지고 안테나 상의 전류 형성이 어렵다. 그래서 더욱 좁아진 안테나 탑재 공간으로 인하여 IFA가 다시 적용되고 있다. 즉, 1970년대에 개발된 IFA는, 이득특성이 나쁘고 밴드가 좁기 때문에 그 동안 적용되지 못하였지만, 그 크기가 작다는 장점 덕분에 다시 관심의 대상이 되었고, 기존의 형태에서 변형된 형태로 개조되어 현재의 휴대폰에 널리 적용되고 있다. 그러나 IFA가 갖는 좁은 대역 특성과 낮은 이득 때문에 휴대폰 안테나에 적용하기 위한 안테나의 개발은 어려운 난점을 지니고 있다.Most built-in antennas have a feature that their size should be small due to the limitation of the mounting space. In the case of an external antenna, the shorter the antenna length, the smaller the impedance. However, in the case of the built-in antenna, the radiation efficiency decreases due to the smaller antenna, and it is difficult to form a current on the antenna. Therefore, IFA is being applied again due to the narrower antenna mounting space. In other words, IFA, which was developed in the 1970s, has not been applied because of its poor gain characteristics and narrow band, but it has been brought back to attention due to its small size, and has been modified from the existing form. It is widely applied to current mobile phones. However, due to the narrow band characteristics and low gain of the IFA, the development of an antenna for a mobile phone antenna has a difficult problem.
한편, 루프안테나는 사각형, 원형 및 마름모형 등의 형태가 있다. 휴대폰이 대략 사각형이기 때문에 휴대폰에 적용하기 위한 루프안테나는 사각형 루프가 대부분이다. 루프안테나는 사각형 루프의 길이가 1파장이 되어야 한다. 이렇게 되면, 루프안테나는, 사각형 루프의 길이에 해당하는 주파수에서 공진을 일으키는 특성을 가진다.On the other hand, the loop antenna is in the form of a square, a circle and a rhombus. Since the cell phone is roughly rectangular, most of the loop antennas for cell phones are rectangular loops. The loop antenna must be one wavelength long. In this case, the loop antenna has a characteristic of causing resonance at a frequency corresponding to the length of the rectangular loop.
종래의 루프안테나(10)에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 대략 사각형 형상의 안테나 지지부(11)의 상부면 상에, 루프 패턴부(13)가 대략 사각형으로 배치된다. 루프 패턴부(13)의 일측단부와 타측단부가 각각 급전부(F)와 접지부(G)이다.In the
이러한 루프안테나(10)에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 2.61GHz에서 공진이 발생한다. 이는, 루프안테나(10)를 2.61GHz의 주파수 대역에서 사용할 수 있음을 의미한다. In such a
그런데, 종래의 루프안테나를 휴대폰에 적용하기 위해서는 루프안테나의 소형화가 무엇보다 필요하다. 왜냐하면, CDMA 및 GSM과 같은 800MHz대역에서 공진하기 위한 루프의 길이가 휴대폰에 탑재하기에 너무 길기 때문이다. 따라서 루프안테나는, 루프의 면적에 의한 큰 이득을 갖는 장점을 가지고 있으면서도, 공진을 위한 루프의 크기가 커지기 때문에 휴대폰에 적용되지 못하고 있다. 현재, 크기가 작고 공진주파수가 낮은 루프안테나가 절실히 요구되는 실정에 있다. However, in order to apply the conventional loop antenna to a mobile phone, miniaturization of the loop antenna is necessary first of all. This is because the length of the loop for resonating in the 800 MHz bands such as CDMA and GSM is too long to be mounted in a mobile phone. Therefore, the loop antenna has the advantage of having a large gain due to the area of the loop, but is not applied to the mobile phone because the size of the loop for resonance is increased. Currently, a loop antenna having a small size and a low resonance frequency is urgently needed.
따라서 본 발명의 목적은, 루프안테나의 크기를 줄이면서도 공진주파수를 낮추도록 하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the resonance frequency while reducing the size of the loop antenna.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나는, 이동통신단말기 본체부의 안테나 수납부에 장착되는 안테나 지지부와, 상기 안테나 지지부 상에 지지되어 전기적 신호의 송수신을 담당하는 안테나 패턴부를 포함하는 무선통신단말기용 내장형 루프안테나에 있어서, 상기 안테나 패턴부는, 상기 안테나 지지부의 상부면 가장자리부를 따라가면서 연장 배치되어 루프 형태를 이루는 루프 패턴부; 및 루프안테나의 공진주파수를 낮추기 위하여, 상기 안테나 패턴부의 전체 길이를 늘리도록 상기 루프 패턴부의 일부분과 일체로 연결되며, 상기 안테나 지지부의 일측면 가장자리부를 따라가면서 연장 배치되어 루프 형태를 이루는 확장 루프 패턴부를 포함하며, 상기 루프 패턴부와 상기 확장 루프 패턴부에 의해 하나의 연속된 루프 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention includes an antenna support mounted on an antenna accommodating portion of a mobile communication terminal main body, and an antenna supported on the antenna support and responsible for transmitting and receiving electrical signals. A built-in loop antenna for a wireless communication terminal including a pattern portion, wherein the antenna pattern portion comprises: a loop pattern portion extending along an edge of an upper surface of the antenna support portion to form a loop; And an extended loop pattern which is integrally connected to a portion of the loop pattern portion to increase the overall length of the antenna pattern portion and extends along one side edge portion of the antenna support portion to reduce the resonance frequency of the loop antenna. And a continuous loop pattern formed by the loop pattern portion and the extended loop pattern portion.
바람직하게는, 상기 확장 루프 패턴부는, 상기 안테나 지지부의 복수 측면 상에 각각 배치되는 것이 가능하다.
Preferably, the extended loop pattern portion may be disposed on a plurality of side surfaces of the antenna support portion, respectively.
본 발명의 이동통신단말기용 루프안테나는, 확장 루프 패턴부가 루프 패턴부의 일부분에 일체로 연결되어 루프 패턴부를 확장함으로써 공진주파수를 낮출 수가 있다.
The loop antenna for a mobile communication terminal of the present invention can reduce the resonance frequency by expanding the loop pattern portion by integrally connecting the extended loop pattern portion to a portion of the loop pattern portion.
도 1은, 종래 기술에 따른 루프안테나의 구조를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 루프안테나의 공진특성을 나타낸 그래프이다.
도 3a는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나의 구조를 개략적으로 나타낸 전방사시도이다.
도 3b는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나의 구조를 개략적으로 나타낸 후방사시도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나의 공진특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나의 방사특성을 나타낸 표이다.1 is an exemplary view schematically showing a structure of a loop antenna according to the prior art.
FIG. 2 is a graph showing resonance characteristics of the loop antenna shown in FIG. 1.
3A is a front perspective view schematically showing the structure of a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention.
3B is a rear perspective view schematically illustrating a structure of a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention.
4 is a graph illustrating resonance characteristics of a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention.
5 is a table showing the radiation characteristics of a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나의 구조를 개략적으로 나타낸 전방사시도이고, 도 3b는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 루프안테나의 구조를 개략적으로 나타낸 후방사시도이다. 3A is a front perspective view schematically showing the structure of a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention, and FIG. 3B is a rear perspective view schematically showing the structure of a loop antenna for a mobile communication terminal according to the present invention.
도 3a 및 3b를 참조하면, 본 발명의 이동통신단말기용 루프안테나(20)는, 이동통신단말기 본체부(도시 안됨)의 안테나 수납부에 내장되는 안테나로서, 방사특성, 전압정재파비(VSWR), 효율, 이득, 무지향성 등 주요 특성을 고려하여, 안테나 지지부(21) 및 안테나 지지부(21) 상에 지지되어 이동통신단말기의 전기적 신호를 직접적으로 송수신하는 안테나 패턴부(23)를 포함하여 구성된다. 3A and 3B, the
여기서, 안테나 지지부(21)는, 이동통신단말기 본체부(도시 안됨)의 안테나 수납부에 상응하는 형상과 크기를 가지며, 절연성 재질, 예를 들어 플라스틱 재질로 이루어진 공통 캐리어(carrier)의 역할을 담당한다.Here, the
안테나 패턴부(23)는, 도전성 재질, 예를 들어 예를 들어 구리(Cu)에 크롬(Cr)을 도금한 금속 재질의 시트를 스탬핑(stamping)하고 나서, 안테나 지지부(10)에 배치된다.The
또한, 안테나 패턴부(23)는, 루프 패턴부(23a) 및 확장 루프 패턴부(23b)를 구비한다. 여기서, 루프 패턴부(23a)는, 예를 들어 사각형 안테나 지지부(21)의 상부면 상에 예를 들어 가장자리부를 따라가면서 예를 들어 대략 사각형으로 배치된다. 또한, 확장 루프 패턴부(23b)는, 루프 패턴부(23a)의 일부분에 일체로 연결되어 상기 루프 패턴부(23a)를 확장하며, 안테나 지지부(21)의 일측면, 예를 들어 우측면 상에 예를 들어 대략 사각형으로 배치된다.The
또한, 안테나 지지부(21)의 후측면에는, 루프 패턴부(23a)의 일측단부와 타측단부에 해당하는 급전부(F)와 접지부(G)가 각각 배치된다.In addition, on the rear side surface of the antenna support
더욱이, 안테나 패턴부(23)는, 확장 루프 패턴부(23c,23d)를 더 구비하는 것도 가능하다. 여기서, 확장 루프 패턴부(23c)는, 루프 패턴부(23a)의 일부분에 일체로 연결되어 상기 루프 패턴부(23a)를 확장하며, 안테나 지지부(21)의 일측면, 예를 들어 후측면 상에 예를 들어 대략 사각형으로 배치된다. 확장 루프 패턴부(23d)는, 루프 패턴부(23a)의 일부분에 일체로 연결되어 상기 루프 패턴부(23a)를 확장하며, 안테나 지지부(21)의 일측면, 예를 들어 좌측면 상에 예를 들어 대략 사각형으로 배치된다.In addition, the
한편, 도면에 도시하지 않았지만, 확장 루프 패턴부가 안테나 지지부의 3개 측면 중 2개 측면에 각각 배치되는 것도 가능하다. 즉, 확장 루프 안테나가 안테나 지지부의 우측면과 좌측면에 각각 배치되거나, 안테나 지지부의 우측면과 후측면에 각각 배치되거나, 안테나 지지부의 좌측면 및 후측면에 각각 배치될 수도 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, it is also possible that the extended loop pattern portion is disposed on two of the three sides of the antenna support, respectively. That is, the extended loop antenna may be disposed on the right side and the left side of the antenna support, respectively, on the right side and the rear side of the antenna support, or on the left side and the rear side of the antenna support, respectively.
또한, 접지판(미도시)은, 도전성 재질, 예를 들어 금속재질의 판재로 구성되며, 안테나 지지부(21)의 하면부 아래에 배치되어 접지부(G)와 전기적으로 연결된다.In addition, the ground plate (not shown) is made of a conductive material, for example, a metal plate, and is disposed below the lower surface of the
이와 같이 구성된 루프안테나(20)는, 도 1에 도시된 종래의 루프안테나(10)와 같은 크기이지만, 루프안테나(10)의 공진주파수인 2610MHz보다 낮은 주파수에서 공진이 발생하다.The
즉, 네트워크 애너라이저(network analyzer)(미도시)를 이용하여 루프안테나(20)의 공진특성을 측정하여 보면, 도 4에 도시된 바와 같이 899MHz에서 루프안테나(20)의 공진이 발생한다. 이는, 루프안테나(20)의 크기를 종래의 루프안테나(10)보다 작게 만들면서도 루프안테나(20)의 공진주파수를 종래의 루프안테나보다 낮출 수가 있음을 의미한다. 만약에 종래의 루프안테나(10)의 공진주파수를 2610MHz에서 899MHz로 낮추기 위해서는, 루프안테나(10)의 루프 패턴부(13)의 길이를 2.9배 정도 길게 만들어야 한다. 이는, 안테나 패턴부의 실질적인 면적을 1.7배 정도 증가시키는 것을 의미한다.That is, when the resonance characteristics of the
또한, 루프안테나(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이 이동통신 주파수 대역 내의 898MHz와 1566MHz에서 각각 공진이 발생하는 2중 공진특성을 나타낸다. 이는, 1개의 휴대폰에서 2개 이상의 서비스를 할 수 있다는 것을 의미한다. In addition, as shown in FIG. 4, the
이러한 루프안테나(20)에 대하여 무반사실에서 이중공진 발생 대역의 방사특성을 측정하여 보면, 도 5의 표에 도시된 바와 같이, 루프안테나(20)의 효율은 0.830GHz ~ 1.610GHz의 대역에서 전체 대역에서 약 45 ~ 약 70%이다. 이러한 효율은, 현재 널리 사용되는 IFA에 비하여 약 2배 정도의 높은 효율이다.Measuring the radiation characteristics of the double resonance generation band in the anechoic chamber with respect to the
한편, 본 발명은, 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 요지와 특허청구범위로부터 벗어나지 않고 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
On the other hand, the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiment, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and claims of the present invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
10: 루프안테나
11: 안테나 지지부
13: 루프 패턴부
F: 급전부
G: 접지부
20: 루프안테나
21: 안테나 지지부
23: 안테나 패턴부
23a: 루프 패턴부
23b, 23c, 23d: 확장 루프 패턴부10: loop antenna
11: antenna support
13: loop pattern part
F: feeder
G: ground
20: loop antenna
21: antenna support
23: antenna pattern portion
23a: loop pattern portion
23b, 23c, 23d: expansion loop pattern portion
Claims (2)
상기 안테나 패턴부는,
상기 안테나 지지부의 상부면 가장자리부를 따라가면서 연장 배치되어 루프 형태를 이루는 루프 패턴부; 및
루프안테나의 공진주파수를 낮추기 위하여, 상기 안테나 패턴부의 전체 길이를 늘리도록 상기 루프 패턴부의 일부분과 일체로 연결되며, 상기 안테나 지지부의 일측면 가장자리부를 따라가면서 연장 배치되어 루프 형태를 이루는 확장 루프 패턴부를 포함하며,
상기 루프 패턴부와 상기 확장 루프 패턴부에 의해 하나의 연속된 루프 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기용 루프안테나.
In the built-in loop antenna for a wireless communication terminal comprising an antenna support portion mounted to the antenna housing portion of the mobile communication terminal body portion, and an antenna pattern portion supported on the antenna support portion for transmitting and receiving electrical signals,
The antenna pattern portion,
A loop pattern portion extending along an edge of an upper surface of the antenna support portion to form a loop; And
In order to reduce the resonance frequency of the loop antenna, an extended loop pattern part which is integrally connected to a part of the loop pattern part to increase the overall length of the antenna pattern part and extends along one side edge of the antenna support part to form a loop shape. Include,
And a continuous loop pattern is formed by the loop pattern portion and the extended loop pattern portion.
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