KR101446248B1

KR101446248B1 - 선형 배열을 이용한 외장형 안테나

Info

Publication number: KR101446248B1
Application number: KR1020100137409A
Authority: KR
Inventors: 김성민
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2014-10-01
Also published as: US9142875B2; US20120169567A1; KR20120075661A

Abstract

선형 배열을 이용한 외장형 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 다수의 케이블 엘리먼트들이 결합된 선형 배열 안테나부; 접지와 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제1 스위치; 급전과 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제2 스위치를 포함하되, 상기 선형 배열 안테나부에서 제N(여기서 N은 자연수) 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 외부 도체와 전기적으로 결합되고, 제N 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 내부 도체와 전기적으로 결합되며, 상기 제1 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 급전과 전기적으로 결합되고, 제1 모드에서 상기 제1 스위치를 오픈시키고 상기 제2 스위치를 쇼트시키며, 제2 모드에서 상기 제1 스위치를 쇼트시키고 상기 제2 스위치를 오픈시킨다. 개시된 안테나에 의하면, 외장형 안테나를 약전계 지역에서의 음성 통화 및 데이터 통신용 안테나로 활용하여 약전계 지역에서 원활한 통화를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

선형 배열을 이용한 외장형 안테나{external Antenna Using Linear Array}

본 발명의 실시예들은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나에 관한 것이다.

음성 통화만을 지원하던 기능을 하였던 이동통신 단말기는 스트리밍 서비스, DMB 서비스 등과 같이 다양한 형태의 서비스를 지원하게 되었다. 이와 같이 다양한 형태의 서비스는 각각 다른 대역의 주파수로 서비스되고 있으며, 이에 따라 다양한 주파수 대역에 대한 지원이 가능한 안테나가 요구되고 있다.

저주파 대역인 DMB 안테나의 경우 외장형 안테나가 주로 사용되며, 외부로 인출 가능한 휩 안테나가 주로 외장형 DMB 안테나로 사용된다.

한편, CDMA, WCDMA와 같은 음성 및 데이터 통신 서비스를 위한 안테나로는 다양한 형태의 내장형 안테나가 사용되고 있으며, PIFA, 모노폴 안테나 등이 주로 사용된다.

단말기에서 사용되는 음성통화 및 데이터 통신을 위한 내장형 안테나는 일반적인 환경에서는 양호한 송수신이 가능하나 터널 등과 같은 약전계 지역에서는 PIFA, 모노폴 방식의 내장형 안테나로는 원활한 데이터 송수신이 어려운 문제점이 있었다.

그러나, 약전계 신호를 효과적으로 수신 가능한 다이폴 안테나는 그 사이즈로 인해 단말기에 내장되기 어려우므로 약전계 지역에서는 원활한 통화를 위한 수단이 제공되기 어려운 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 약전계 지역에서 양호한 통화가 가능한 선형 배열을 이용한 내장형 안테나를 제안한다.

본 발명의 다른 목적은 선형 배열을 이용하여 외장형 안테나를 약전계 지역에서의 음성 통화 및 데이터 통신용 안테나로 활용할 수 있는 안테나를 제안하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 다수의 케이블 엘리먼트들이 결합된 선형 배열 안테나부; 접지와 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제1 스위치; 급전과 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제2 스위치를 포함하되, 상기 선형 배열 안테나부에서 제N(여기서 N은 자연수) 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 외부 도체와 전기적으로 결합되고, 제N 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 내부 도체와 전기적으로 결합되며, 상기 제1 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 급전과 전기적으로 결합되고, 제1 모드에서 상기 제1 스위치를 오픈시키고 상기 제2 스위치를 쇼트시키며, 제2 모드에서 상기 제1 스위치를 쇼트시키고 상기 제2 스위치를 오픈시키는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.가 제공된다.

상기 제1 모드에서 상기 선형 배열 안테나부의 상기 케이블 엘리먼트들의 내부 도체 및 외부 도체는 모두 급전과 결합되어 소정 길이를 가진 휩 안테나로 동작한다.

상기 제2 모드에서 상기 제1 케이블 엘리먼트와 외부 도체는 접지와 전기적으로 결합되고 상기 제1 케이블 엘리먼트와 결합되는 제2 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 급전과 결합되어 상기 제1 케이블 엘리먼트와 제2 케이블 엘리먼트는 다이폴 방사체로 동작한다.

상기 제1 모드에서 상기 선형 배열 안테나부는 DMB 신호를 수신하는 DMB 안테나로 동작한다.

상기 제1 모드에서 제2 모드로의 전환은 약전계 지역에서 이루어진다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 케이블 엘리먼트들이 결합된 선형 배열 안테나부; 접지와 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제1 스위치; 급전과 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제2 스위치를 포함하되, 제1 모드에서 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 동작에 의해 상기 선형 배열 안테나부는 휩 안테나로 동작하며, 제2 모드에서 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 동작에 의해 상기 선형 배열 안테나부는 각 케이블 엘리먼트들이 교대로 급전 및 접지와 결합되는 다이폴 안테나로 동작하는 것을 선형 배열을 이용한 내장형 안테나가 제공된다.

본 발명의 안테나에 의하면, 외장형 안테나를 약전계 지역에서의 음성 통화 및 데이터 통신용 안테나로 활용하여 약전계 지역에서 원활한 통화를 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열을 이용한 외장형 단말기 안테나의 개념적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열 안테나부의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열 안테나부와 스위치들의 결합 상태를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열을 이용한 외장형 단말기 안테나의 개념적인 구성을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선행 배열을 이용한 외장형 단말기 안테나는 제1 스위치(100), 제2 스위치(102) 및 선형 배열 안테나부(104)를 포함할 수 있다.

제1 스위치(100)는 접지와 연결되며, 접지와 선행 배열 안테나부(104)의 제1 케이블 엘리먼트(104a)와 접지와의 전기적 경로를 스위칭한다.

제2 스위치(102)는 양단이 급전점 및 제1 케이블 엘리먼트(104a)와 결합되며, 급전점과 제1 케이블 엘리먼트와의 전기적 경로를 스위칭한다.

선형 배열 안테나부(104)는 다수의 케이블 엘리먼트들(200, 300, 400, 500)이 선형적으로 결합된 안테나이다. 이와 같은 선형 배열 안테나 구조는 일반적으로 기지국 안테나에서 사용되는 구조이나 본 발명에서는 이를 단말기 안테나에 적용하여 이중 모드로의 동작이 가능하도록 한다.

제1 스위치(100) 및 제2 스위치(102)는 단말기 내부에 구비되며, 선형 배열 안테나부(104)는 단말기 외부로 돌출되고, 일반적인 단말기 외장형 안테나와 같이 단말기 내부로의 삽입이 가능하고 사용 시 외부로 인출 가능한 구조를 가진다.

제1 모드에서 선형 배열 안테나부(104)는 일반적인 휩 안테나로 동작한다. 휩 안테나로 동작할 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면 선형 배열 안테나부(104)는 DMB 신호를 수신하는 안테나로 동작할 수 있다.

제2 모드에서 선형 배열 안테나부(104)는 2개의 케이블 엘리먼트 패어가 다이폴 안테나로 동작하는 선형 배열 안테나로 동작한다. 제2 모드에서, 선형 배열 안테나부(104)는 약전계 지역에서의 음성 통화 대역(CDMA, WCDMA, PCS 등을 포함함) 신호를 송수신하는 안테나로 동작한다.

선형 배열 안테나부(104)의 제1 모드 및 제2 모드 전환은 제1 스위치(100) 및 제2 스위치(102)의 스위칭 동작에 의해 제어된다. 정상 상태에서 선형 배열 안테나부(104)는 DMB 신호를 수신하는 제1 모드로 동작한다. 터널 등과 같은 약전계 지역에서 정상적인 통화가 어려운 상태일 경우 제2 모드로 동작한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열 안테나부의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열 안테나부는 다수의 케이블 엘리먼트(200, 300, 400, 500)들이 결합된 구조이며, 각 케이블 엘리먼트는 외부 도체 및 내부 도체로 이루어지며, 예를 들어, 제1 케이블 엘리먼트(200)는 제1 내부 도체(200a) 및 제1 외부 도체(200b)로 이루어진다.

제N(여기서 N은 자연수) 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 외부 도체와 전기적으로 결합된다. 또한, 제N 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 내부 도체와 전기적으로 결합된다. 제1 케이블 엘리먼트(200)의 제1 내부 도체(200a)는 제2 케이블 엘리먼트(300)의 제2 외부 도체(300b)와 결합되며, 제1 케이블 엘리먼트(200)의 제1 외부 도체(200b)는 제2 케이블 엘리먼트(300)의 제2 내부 도체(300a)와 결합된다. 즉, 제1 케이블 엘리먼트(200)와 이와 결합되는 제2 케이블 엘리먼트(300)는 내부 도체와 외부 도체를 교대로 바꾸어 결합한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이와 같은 결합 방식은 제2 케이블 엘리먼트(300)와 제3 케이블 엘리먼트(400)간의 결합 및 제3 케이블 엘리먼트(400)와 제4 케이블 엘리먼트(500)간의 결합에도 동일하게 적용된다. 제2 케이블 엘리먼트(300)의 제2 내부 도체(300a)는 제3 케이블 엘리먼트(400)의 제3 외부 도체(400b)와 결합되고, 제2 케이블 엘리먼트(300)의 제2 외부 도체(300b)는 제3 케이블 엘리먼트(400)의 제3 내부 도체(400a)와 결합된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 배열 안테나부와 스위치들의 결합 상태를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1 스위치(100)는 접지 및 제1 케이블 엘리먼트(200)의 외부 도체(200b) 사이에 구비되며 외부 도체(200b)와 접지 사이의 전기적 경로를 스위칭한다.

제2 스위치(102)는 제1 케이블 엘리먼트(200)의 외부 도체(200b) 및 급전점 사이에 구비되며, 급전점과 제1 케이블 엘리먼트(200)의 외부 도체(200b) 사이의 전기적 경로를 스위칭한다.

제1 모드로 동작시키고자 할 경우 제1 스위치(100)는 오픈시키고 제2 스위치(102)는 쇼트시킨다. 제1 스위치(100)가 오픈됨에 따라 제1 외부 도체(200b)와 접지 사이의 전기적 경로가 끊어지며, 제2 스위치(102)가 쇼트되므로 제1 외부 도체(200b)는 급전점과 전기적으로 결합된다.

급전점은 제1 내부 도체(200a)와도 결합되기 때문에 제1 스위치(100)가 오픈되고 제2 스위치(102)는 쇼트되면서, 급전 신호는 제1 케이블 엘리먼트(200)의 내부 도체(200a) 및 외부 도체(200b)에 모두 공급되며, 이에 따라 제2 케이블 엘리먼트(300)의 내부 도체(300a) 및 외부 도체(300b)에도 급전 신호가 제공된다.

즉, 제1 모드에서 선형 배열 안테나부는 내부 도체 및 외부 도체에 모드 급전 신호가 제공되면서 일반적인 휩 안테나와 동일한 방식으로 동작하며, DMB 안테나로 동작할 수 있게 된다.

제2 모드로 동작시키고자 할 경우, 제1 스위치(100)는 쇼트시키고 제2 스위치(102)는 오픈시킨다. 이와 같은 스위치 동작에 의해 제1 외부 도체(200b)는 접지와 전기적으로 연결되고, 제1 내부 도체(200a)는 급전과 전기적으로 연결된다.

이와 같은 스위치 연결 상태에 의해, 외부에서 볼 때 제1 케이블 엘리먼트는 전기적으로 접지 상태가 된다.

한편, 제2 케이블 엘리먼트의 제2 외부 도체(300b)는 제1 내부 도체(200a)와 전기적으로 결합되므로 제2 외부 도체(300b)는 급전과 전기적으로 연결되며, 제2 케이블 엘리먼트의 제2 내부 도체(300a)는 접지와 전기적으로 연결된다. 따라서, 외부에서 볼 때 제2 케이블 엘리먼트는 급전과 결합된 상태가 된다.

제1 케이블 엘리먼트(200)는 접지와 연결되고, 제2 케이블 엘리먼트(300)는 급전과 결합되면서 제1 케이블 엘리먼트(200) 및 제2 케이블 엘리먼트(300)는 다이폴 방사체로 동작한다.

이와 같은 방식에 의해, 제3 케이블 엘리먼트(400)는 접지와 연결되고 제4 케이블 엘리먼트(500)는 급전과 결합되어 또 다른 다이폴 방사체로 동작한다.

따라서, 제2 모드에서 선형 배열 안테나는 적어도 하나의 다이폴 방사체로 동작하며, 약전계 지역에서 양호한 신호의 송수신이 가능하도록 동작하며, 일례로 약전계 지역에서 메인 안테나를 통한 신호의 송수신이 불안정할 경우 메인 안테나를 대신하는 서브 안테나로 동작하여 음성 통화 신호 또는 데이터 통신 신호를 송수신할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

다수의 케이블 엘리먼트들이 결합된 선형 배열 안테나부;
접지와 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제1 스위치;
급전과 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제2 스위치를 포함하되,
상기 선형 배열 안테나부에서 제N(여기서 N은 자연수) 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 외부 도체와 전기적으로 결합되고, 제N 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 내부 도체와 전기적으로 결합되며,
상기 제1 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 급전과 전기적으로 결합되고, 제1 모드에서 상기 제1 스위치를 오픈시키고 상기 제2 스위치를 쇼트시키며, 제2 모드에서 상기 제1 스위치를 쇼트시키고 상기 제2 스위치를 오픈시키는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 모드에서 상기 선형 배열 안테나부의 상기 케이블 엘리먼트들의 내부 도체 및 외부 도체는 모두 급전과 결합되어 소정 길이를 가진 휩 안테나로 동작하는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제2 모드에서 상기 제1 케이블 엘리먼트와 외부 도체는 접지와 전기적으로 결합되고 상기 제1 케이블 엘리먼트와 결합되는 제2 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 급전과 결합되어 상기 제1 케이블 엘리먼트와 제2 케이블 엘리먼트는 다이폴 방사체로 동작하는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.
제2항에 있어서,
상기 제1 모드에서 상기 선형 배열 안테나부는 DMB 신호를 수신하는 DMB 안테나로 동작하는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.
제3항에 있어서,
상기 제1 모드에서 제2 모드로의 전환은 약전계 지역에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.
다수의 케이블 엘리먼트들이 결합된 선형 배열 안테나부;
접지와 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제1 스위치;
급전과 상기 선형 배열 안테나부의 제1 케이블 엘리먼트의 외부 도체와의 전기적 경로를 스위칭하기 위한 제2 스위치를 포함하되,
제1 모드에서 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 동작에 의해 상기 선형 배열 안테나부는 휩 안테나로 동작하며, 제2 모드에서 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 동작에 의해 상기 선형 배열 안테나부는 각 케이블 엘리먼트들이 교대로 급전 및 접지와 결합되는 다이폴 안테나로 동작하는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.
제6항에 있어서,
상기 선형 배열 안테나부에서 제N(여기서 N은 자연수) 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 외부 도체와 전기적으로 결합되고, 제N 케이블 엘리먼트의 외부 도체는 결합되는 제(N+1) 케이블 엘리먼트의 내부 도체와 전기적으로 결합되며,
상기 제1 케이블 엘리먼트의 내부 도체는 급전과 전기적으로 결합되고, 제1 모드에서 상기 제1 스위치를 오픈시키고 상기 제2 스위치를 쇼트시키며, 제2 모드에서 상기 제1 스위치를 쇼트시키고 상기 제2 스위치를 오픈시키는 것을 특징으로 하는 선형 배열을 이용한 내장형 안테나.