KR19980077560A - 하이임피던스형 고주파용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리액턴스 성분을 적게 하고, 저항성분을 가능한 높게 하여 하이임피던스로 함으로써 인체에 근접했을 때도 인체로부터 영향을 받지 않음은 물론 소형화가 가능한 하이임피던스형 고주파용 안테나에 관한 것으로, 입출력이 50Ω인 RF모듈을 갖는 무선기기용 안테나에 있어서, 14/λ헤리칼 부분에 1/2λ모노폴 안테나를 50Ω RF모듈과 매칭시키기 위해 스미스챠트를 활용한 매칭회로를 내장시켜 이루어지며 이러한 매칭회로를 인덕터와 콘덴서로 구성한 것이다.

Description

하이임피던스형 고주파형 안테나

본 발명은 무선기기용 안테나에 관한 것으로, 특히 리액턴스 성분을 적게 하고, 저항성분을 가능한 높게 하여 하이임피던스로 함으로써 인체에 근접했을 때도 인체로부터 영향을 받지 않음은 물론 길이를 8~10cm로 소형화시킬 수 있는 하이임피던스형 고주파용 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 널리 사용되고 있는 휴대폰용 안테나는 길이가 길므로써 사용하기가 불편하며 휴대폰의 소형화에 따라 안테나의 길이를 짧게 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 안테나의 사용상의 불편함을 해결하려면 임피던스(R±jX)가 저항(R)은 250Ω이고, 리액턴스(X)는 -350~-450으로 하는 것이 적당하나, 이렇게 하면 낮은 저항(R)과 높은 리액턴스(X)성분 때문에 인체접근시 인체로부터의 영향을 받아 정재파비(SWR)가 나빠지므로 안테나 특성이 나빠지게 되는 결점이 있으며, 고주파 대역 무선기기에 사용시 그 길이가 약 16~18cm로 휴대장치에 사용하기에는 길이가 길게 된다.

도 1 내지 도 4는 종래 사용되는 안테나를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 4종류의 안테나가 있는데 이들 안테나는 1/2λ, 1/4λ가 병행된 로딩(Loading)타입의 안테나이다.

즉, 1/4λ의 헤리칼 안테나와 1/2λ의 모노폴 안테나를 병행하나 통달거리를 확보하기 위하여 일반적으로 1/2λ모노폴 안테나를 이용하는데 통상 안테나는 RljX임피던스로 표시하며 1/2λ모노폴 안테나는 R값이 200~300Ω 정도이고, X값은 -300~-400Ω 정도이다.

그러나, 상기와 같은 종래 안테나에 있어서는, 1/4λ의 안테나 부분은 헤리칼 안테나로 길이는 축소할 수 있으나 인덕터 성분이 높아서 열로서 소모되는 양이 많으므로 효율이 가장 나쁘게 된다.

그리고 1/2λ 모노폴(MONOPOLE)안테나는 낮은 저항성분(R:200~300Ω)과 공진의 요소가 되는 리액턴스 성분(X:-300~-400Ω)을 갖고 있어 사용시 인체에 근접시키면 상기 낮은 저항 성분과 리액턴스 성분으로 인해 인체로부터 영향을 받아 인체에 근접되지 않는 일반적인 상태의 50Ω 매칭상태가 인체와의 전기적 영향으로 틀어지므로 SWR성분이 나빠져 안테나로서의 효율을 저하시키게 된다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 휴대용 무선기기에 있어서, 리액턴스 성분을 적게 하고, 저항성분을 가능한 높게 하여 하이임피던스로 하여 인체에 근접했을 때도 인체로부터 영향을 받지않고 소형화시킬 수 있는 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 스미스 챠트(SMITH CHART)를 활용하여 길이를 축소하면서도 가장 높은 순수저항을 갖는 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1/4λ헤리칼 부분에 1/2λ모노폴 안테나를 50Ω RF모듈과 매칭시키기 위해 스미스챠트를 활용한 매칭회로를 내장시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성상의 다른 특징은 상기 매칭회로를 1pF의 콘덴서와 18mH의 인덕터로 구성한 것에 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 안테나의 개략 구성도

도 5는 본 발명에 따른 하이임피던스형 고주파용 안테나의 구성도

도 6은 본 발명의 매칭회로의 상세 회로구성도

도 7은 본 발명의 스미스 챠트를 나타낸 도면

도 8은 본 발명에 따른 안테나의 외형을 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:RF모듈20:안테나

30:매칭회로C10:콘덴서

L10:인덕터

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 하이임피던스형 고주파용 안테나의 개략도로, 입출력이 50Ω인 RF모듈(10)과, 신호를 수신하기 위한 안테나(20)와, 상기 안테나(20)와 RF모듈(10)사이에 연결되어 안테나(20)의 신호를 RF모듈(10)의 임피던스와 같게 하기 위해 안테나(20)의 임피던스를 50Ω으로 하기 위한 매칭회로(30)로 구성된다.

도 6은 상기 매칭회로(30)의 내부 구성회로도로, 1pF의 콘덴서(C10)와 18mH의 인덕터(L10)를 접속하여 구성된 것이다.

도 7은 스미스 챠트를 나타낸 것이고, 도 8(A)는 본 발명에 따른 안테나의 외형을 나타낸 것이고, (B)(C)는 각각 인덕터와 콘덴서를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 먼저 도 7을 살펴보면, A지점에서 C를 거쳐 B로 이동하는 임피던스표시를 나타내는 스미스 챠트로, 리액턴스 성분이 없고 순수 저항성분으로 450~500Ω 정도로 높은 임피던스 영역으로 본 발명의 핵심 인체 근접시 영향이 없는 점의 임피던스이다.

여기서 RF모듈(10)의 출력이 50Ω이므로 스미스 챠트상 B지점이 되어 매칭원리에 의해 A지점을 B지점으로 옮기기 위해 어드미턴스 챠트의 병렬 콘덴서와 임피던스 챠트의 직렬 인덕터가 필요하다.

따라서, 도 6과 같은 매칭회로(30)에서 콘덴서(C10) 1PF정도와 인덕터(L10) 18mH 정도로 요구되며, 실제 실험시 여러환경에 따라 정수값이 달라질 수 있다.

여기서, 안테나의 하이 임피던스는 매칭회로(30)내의 RF모듈 출력임피던스와 매칭이 되는 상태이다.

또한, 하단부 1/4λ와 1/2λ의 모노폴 안테나의 길이를 축소하고 하이임피던스 안테나로 하여 인체로부터 영향을 받지 않게 된다.

즉, 1/2λ의 모노폴 안테나를 뽑았을 때 1/4λ의 해리칼 안테나부분의 LC매칭회로를 이용하여 1/2λ모노폴부분이 하이임피던스가 되고 1/4λ해리칼 안테나가 매칭회로가 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 리액턴스 성분을 적게 하고, 저항성분을 가능한 높게 하여 하이임피던스로 함으로써 인체에 근접했을 때도 인체로부터 영향을 받지 않음은 물론 안테나의 길이를 약 8~10cm로 소형화시킬 수 있어 사용하기가 더욱 편리해지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 입출력이 50Ω인 RF모듈을 갖는 무선기기용 안테나에 있어서, 1/4λ헤리칼 부분에 1/2λ모노폴 안테나를 50Ω RF모듈과 매칭시키기 위해 스미스챠트를 활용한 매칭회로를 내장시킨 것을 특징으로 하는 하이임피던스형 고주파용 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 매칭회로가, 1PF의 콘덴서와 18mH의 인덕터로 구성된 것을 특징으로 하는 하이임피던스형 고주파용 안테나.
3. 제1항에 있어서, 상기 1/2λ모노폴부분의 임피던스가 400~500Ω이고, 리액턴스가 0인 것을 특징으로 하는 하이임피던스형 고주파용 안테나.