KR20000049551A - 무선 송, 수신기용 안테나 - Google Patents

Abstract

무선 송, 수신기용 안테나에 관한 것으로, 휴대용 이동 통신 기기 등에 적용되며, 공진 주파수의 공진 포인트 조절을 위하여 직경 및 길이가 정해진 매칭 바는 헬리컬 도체가 감겨지는 보빈의 내측에 삽입된 상태로 압출 성형에 의하여 상기 보빈과 일체로 제작되어 대량 생산이 용이하고, 또한 공진 포인트의 세팅이 편리한 무선 송, 수신기용 안테나를 제공하는데 있다. 그리고 상기 매칭 바를 포함하여 헬리컬 도체를 구비하고 있는 제1 안테나와, 휩 안테나로 이루어지는 제2 안테나가 서로 독립적으로 작동하는 구조를 제공하여 커플링 효과로부터 독립된 상태로 송, 수신이 이루어지므로 안테나의 성능을 극대화시키는 효과가 있다.

Description

무선 송, 수신기용 안테나{Antenna for radio transmitter and receiver}

본 발명은 무선 주파수(radio frequency) 신호를 송, 수신하는 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 주파수 대역에서 동작하는 이동 통신 단말기 등에 사용되며 공진 포인트의 세팅을 용이하게 하는 무선 송, 수신기용 안테나에 관한 것이다.

현재 이동 통신 서비스들은 변조 방법 등을 다르게 하여 같은 주파수 대역을 공유하기도 하고, 셀룰러(cellular, 824∼894MHz) 및 PCS(personal communication service, 1.75∼1.87GHz)와 같이 서로 다른 주파수 대역을 사용하기도 한다.

통상의 이러한 주파수 대역을 사용하는 안테나는 휴대용 무선기기의 외부 상단에 부착되며 헬리컬 도체가 감겨지는 헬리컬 안테나와, 상기 헬리컬 안테나의 내부로 관통하는 휩 안테나를 포함하고 있다. 상기한 안테나는 휩 안테나를 헬리컬 안테나로부터 인출하는 경우에 상기 헬리컬 안테나와 연결되어 있는 상태로 사용되는 것이 일반적이다.

그리고 이러한 안테나는 공진 포인트를 세팅할 필요가 있는데, 이러한 경우 헬리컬 안테나의 헬리컬 도체 간격을 변화시키거나 또는 직경을 순차적으로 변화시키는 작업을 하게 된다.

이와 같이 공진 주파수의 공진 포인트를 설정하는 것은 기술적으로 난해하고, 또는 공진 포인트가 설정된 헬리컬 도체를 세팅한 상태로 조립하기가 용이하지 않아 정확성 및 생산성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

그리고 휩 안테나를 헬리컬 안테나에서 인출하여 사용하는 경우에 서로 전기적으로 연결되어 있어 커플링 효과에 의하여 휩 안테나의 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 기술적 구성을 통하여 공진 주파수의 공진 포인트를 신속하고 정확하게 세팅할 수 있도록 하여 생산성을 증대시키며, 폭넓은 공진 주파수의 대역의 공진 포인트를 세팅할 수 있고, 휩 안테나가 헬리컬 안테나에 수납된 상태에서 인출되어 사용될 때에도 헬리컬 안테나의 영향을 미치지 않도록 전기적으로 분리되는 무선 송, 수신기용 안테나를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 안테나의 종단면도,

도 2는 도 1의 주요부인 매칭 바(matching bar)의 형상을 도시하고 있는 도면,

도 3은 도 1의 A부를 확대하여 나타낸 도면,

도 4는 휩 안테나가 외부로 신장되어 있는 상태를 나타내고 있는 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 있는 단면도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 절연물질로 이루어지는 보빈과, 상기 보빈의 외주에 나선형으로 감겨지는 헬리컬 도체와, 상기 보빈의 공간에 삽입되어 상기 헬리컬 도체와 일정한 간격을 유지하여 공진 포인트가 세팅되도록 하는 메칭 바와, 상기 헬리컬 도체에 신호를 공급하는 급전부를 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나를 제공한다.

또한 본 발명은 절연체로 이루어지며, 중앙부에 길이 방향으로 관통 구멍이 제공되는 보빈을 구비하고, 상기 보빈의 외주에 나선형으로 감겨지며 공진 주파수를 가지는 헬리컬 도체와, 상기 보빈의 내부 공간 측에 삽입되어 있으며, 도전체로 이루어지고 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되는 매칭 바를 포함하는 제1 안테나를 포함하며, 상기 헬리컬 도체에 신호를 공급하기 위하여 상기 보빈의 일측에 배치되는 급전부와, 상기 보빈 및 상기 매칭 바의 관통 구멍에 삽입되며, 상기 관통 구멍 사이에서 미끄럼 이동하고 절연체로 쌓여지는 로드와, 상기 로드의 외주에 결합되며 상기 로드가 상기 관통 구멍에 삽입된 상태에서 상기 급전부와 상기 헬리컬 도체를 전기적으로 연결하는 도전부재와, 상기 로드의 하단에 배치되어 상기 로드가 상기 관통 구멍에서 인출될 때 이동이 제한됨과 동시에 상기 급전부와 접촉하여 상기 로드에 신호를 인가하도록 도체로 이루어지는 스톱퍼를 포함하고 있는 제2 안테나를 더 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나를 제공한다.

상기한 구성에 따르면 매칭 바와 헬리컬 도체 사이의 거리 및 각각의 면적에 의하여 공진 주파수의 공진 포인트를 조절하는 값이 변화하게 된다. 따라서 공진 주파수를 원하는 설정 값으로 세팅하기 위하여 매칭 바의 길이 및 직경을 설정 값에 맞도록 제작하여 보빈의 내경측에 상기 매칭 바를 삽입하여 상기 보빈을 사출 성형함으로서 간단하게 제작할 수 있다. 그리고 상기 매칭 바의 직경 및 길이를 다양하게 가변시켜 공진 포인트를 원하는 대로 세팅할 수 있게 되는 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 무선 송, 수신기용 안테나의 종 단면도로서, 헬리컬 안테나(1)에 휩 안테나(3)가 수납되어 있는 상태를 도시하고 있다.

상기 헬리컬 안테나(1)는 휴대용 무선기기(도시생략)의 상단 일측에 고정 결합되며, 일정한 길이를 가지고 중앙부에 세로 방향으로 공간이 제공되어 있는 보빈(5)과, 상기 보빈(5)의 외주에 나선형으로 감겨지는 헬리컬 도체(7)를 포함하고 있다.

그리고 상기 보빈(5)은 부도체로 이루어지며 내주에는 매칭 바(9)가 결합되어 있다. 상기 매칭 바(9)는, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 길이 방향으로 내부에 공간을 가지고 있으며, 도체로 이루어진다. 상기 매칭 바(9)는 상기 보빈(5)을 압출 성형에 의하여 제작할 때 상기 보빈(5)의 내부에 위치하도록 삽입하여 일체형으로 제작한다.

상기 매칭바(9)는 직경 R과 길이 L을 가지는데, 이는 상기 헬리컬 도체(7)와 연동하여 공진 포인트의 세팅하고자하는 값에 의하여 결정된다. 즉 공진 주파수의 공진 포인트 설정 값을 미리 정하고, 이 설정 값에 따라 상기 매칭 바(9)의 직경과 길이가 결정되는 것이다. 상기 매칭 바(9)는 직경 및 길이에 따라 공진 주파수의 공진 포인트를 조정할 수 있는 값인 캐패시터가 결정되므로 실험 값 등에 의하여 설정된 공진 포인트에 따라 상기 매칭 바(9)의 직경 및 길이를 정하여 상술한 방법으로 상기 보빈(5)에 결합한다. 상기 헬리컬 도체(7) 및 보빈(5) 외측 하단에는 절연체로 이루어지는 제1 보호부재(11)가 결합되고, 상기 제1 보호부재(11) 및 상기 보빈(5)을 감싸도록 역시 절연체로 이루어지는 제2 보호부재(13)가 결합된다. 그리고 상기 제1 보호부재(11)는 하단 일측에 상기 헬리컬 도체(7)로 신호를 공급하기 위한 급전부(15)가 마련된다. 상기 급전부(15)는 내부를 길이 방향으로 관통하는 공간이 제공되어 있다. 그리고 상기 급전부(15)는 내부 공간에 원통형의 텐션 스프링(17)이 개재되어 있다. 상기 텐션 스프링(17)은 도체로 이루어지며 통상의 것이 사용된다. 그리고 상기 급전부(15) 및 텐션 스프링(17)과 상기 헬리컬 도체(7) 사이에는 원통형의 절연 패드(19)가 개재되어 있다.

그리고 상기 매칭 바(9)의 공간에는 절연체로 쌓여있는 휩 안테나(3)의 로드(31)가 삽입 및 인출 가능하게 개재된다. 상기 로드(31)는 상부에 이동을 제한할 수 있는 캡을 구비하고 중간부에 일부 구간이 도전부재(33)로 감싸여 있다. 상기 도전부재(33)는 상기 로드(31)가 상기 헬리컬 안테나(1)의 공간으로 수용되었을 때 상기 헬리컬 도체(7)의 일단과 급전부(15)와 연결되는 텐션 스프링(17)이 각각 접촉되어 상기 헬리컬 도체(7)로 급전부(15)의 신호를 전송할 수 있는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 로드(31)는 하단에 상기 로드(31)를 헬리컬 안테나(7)로부터 이탈시킨 경우에 급전부(15)와 접촉하여 급전부(15)의 신호를 단지 휩 안테나(3) 측으로만 공급할 수 있도록 함과 동시에 헬리컬 안테나(1)로부터 완전히 이탈되는 것을 방지하기 위하여 도체로 이루어지는 스톱파(35)가 제공되어 있다.

즉 상기 휩 안테나(3)는 상기 헬리컬 안테나(1)에서 인출되는 경우 절연 패드(19)에 의하여 헬리컬 도체(7) 측으로는 급전부(15)의 신호를 전달하지 않고 단지 휩 안테나(3)의 스톱파(35)를 통하여 휩 안테나(3) 측으로만 급전부(15)의 신호를 전송하는 구조를 가지게 된다.

한편, 상기 매칭 바(9)의 크기 및 길이를 결정에 관하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

공진 주파수의 공진 포인트를 이동할 목표값을 설정한다. 그리고 상기 공진 주파수는 매칭 바(9)와 상기 헬리컬 도체(7) 사이의 캐패시터 값에 관계한다. 그리고 상기 캐패시터는 상기 매칭바(9)와 상기 헬리컬 도체(7)의 거리(도 3에서 d로 표시하고 있음)에 반비례하고, 상기 매칭바(9)와 상기 헬리컬 도체(7)와 이루는 면적에 비례한다. 따라서 상기 매칭 바(9)는 그 직경 및 길이를 실험값 등에 의하여 가변시킴으로서 공진 포인트를 조정할 수 있다. 이와 같이 매칭 바(9)의 직경 가변 및 길이의 가변으로 주파수 대역에 따라 다양하게 공진 주파수를 조정하는 것이 가능하다.

상기와 같은 구성에 의하여 헬리컬 안테나(1) 및 휩 안테나(3)의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 우선 헬리컬 안테나(1)에 신호 전달 과정을 살펴보면, 급전부(15)를 통하여 전달되는 신호는 텐션 스프링(17)을 통하여 로드(31)의 외주에 결합되어 있는 도전부재(33)를 통하여 헬리컬 도체(7)로 공급된다. 그리고 헬리컬 안테나(1)에서 휩 안테나(3)를 인출하면, 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 도전부재(33)가 이동하여 급전부(15)와 헬리컬 도체(7)가 전기적으로 연결된 상태에서 해제된다. 그리고 로드(31)의 하단에 제공되는 스톱퍼(35)가 상기 급전부(15)에 밀착되어 이동이 제한됨과 동시에 급전부(15)로부터 휩 안테나(3)로 신호가 공급된다. 따라서 상기 헬리컬 안테나(1)는 휩 안테나(3)가 삽입된 상태에서만 작동하고, 휩 안테나(1)는 헬리컬 안테나(1)에서 인출된 상태에서 작동한다. 그러므로 상기 헬리컬 안테나(1)와 휩 안테나(3)는 서로 독립적으로 작동하여 커플링 효과에 성능 저하를 방지할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 적용예를 도시하고 있다. 도 5는 탑 로딩 안테나(top loading antenna)를 길이 방향으로 절개하여 도시하고 있는 단면도로, 내부에 본 발명의 매칭 바(9)가 삽입되어 있는 상태를 도시하고 있다. 상기 탑 로딩 안테나는 휩 안테나의 상부에 헬리컬 안테나가 결합되어 있는 것으로, 이러한 실시예는 매칭 바(9)를 이용하여 공진 포인트를 조정할 수 있는 본 발명의 기술을 다양하게 적용할 수 있음을 나타내고 있다.

이와 같이 본 발명은 헬리컬 도체가 감겨지는 보빈의 내주 측에 공진 포인트 세팅을 위한 매칭 바를 삽입하되, 상기 보빈의 제작 시 상기 매칭 바를 삽입하여 압출 성형에 의하여 제작하고, 상기 매칭 바는 공진 포인트의 세팅 값에 따라 길이 및 직경을 가변시킨 적절한 것을 선정함으로서 주파수의 가변이 가능하고 두 개의 주파수인 공진 주파수의 공진 포인트를 조정한 상태에서 제작이 용이하게 이루어져 생산성이 증대되며, 공진 포인트의 조정이 용이한 이점이 있다. 그리고 제1 안테나와 제2 안테나가 선택적으로 작동하는 구조를 제공함으로서 커플링 효과로 독립된 상태로 송, 수신이 이루어지므로 안테나의 성능을 극대화시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 절연물질로 이루어지는 보빈과;

   상기 보빈의 외주에 나선형으로 감겨지는 헬리컬 도체와;

   상기 보빈의 공간에 삽입되어 상기 헬리컬 도체와 일정한 간격을 유지하여 공진 포인트가 세팅되도록 하는 메칭 바와;

   상기 헬리컬 도체에 신호를 공급하는 급전부;

   를 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 메칭 바는 도체로 이루어지며 중앙부에 길이 방향으로 공간을 가지는 원통형상으로 이루어지는 무선 송, 수신기용 안테나.
3. 제1항에 있어서, 상기 보빈은 상기 매칭 바가 내부에 삽입된 상태로 사출 성형에 의하여 제조되는 무선 송, 수신기용 안테나.
4. 절연체로 이루어지며, 중앙부에 길이 방향으로 관통 구멍이 제공되는 보빈과;

   상기 보빈의 외주에 나선형으로 감겨지며 공진 주파수를 가지는 헬리컬 도체와, 상기 보빈의 내부 공간 측에 삽입되어 있으며, 도전체로 이루어지고 상기 보빈의 공간과 동일한 방향으로 또 다른 관통 구멍이 제공되는 매칭 바를 포함하는 제1 안테나와;

   상기 헬리컬 도체에 신호를 공급하기 위하여 상기 보빈의 일측에 배치되는 급전부와;

   상기 보빈 및 상기 매칭 바의 관통 구멍에 삽입되며, 상기 관통 구멍 사이에서 미끄럼 이동하고 절연체로 쌓여지는 로드와, 상기 로드의 외주에 결합되며 상기 로드가 상기 관통 구멍에 삽입된 상태에서 상기 급전부와 상기 헬리컬 도체를 전기적으로 연결하는 도전부재와, 상기 로드의 하단에 배치되어 상기 로드가 상기 관통 구멍에서 인출될 때 이동이 제한됨과 동시에 상기 급전부와 접촉하여 상기 로드에 신호를 인가하도록 도체로 이루어지는 스톱퍼를 포함하고 있는 제2 안테나;

   를 더 포함하는 무선 송, 수신기용 안테나.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나 사이에는 상기 제1 안테나에서 상기 제2 안테나가 인출되는 경우 상기 제1 및 제2 안테나 사이에 전기적인 접촉이 해제되도록 절연패드가 개재되는 무선 송, 수신기용 안테나.