KR20010031488A - 이동 전화용 멀티플 밴드, 멀티플 브랜치 안테나 - Google Patents

Abstract

멀티플 브랜치를 갖는 멀티플 밴드 안테나에 관한 것으로서, 각각의 브랜치는 구체적인 주파수 밴드에서 공진하도록 선택된 길이와 평면을 갖는다. 각각의 브랜치는 구불구불한 스트립 라인 패턴이 양호한 형태로 형성된 가요성 막에 의해 형성될 수 있다. 각각의 브랜치는 또한 스트립 라인을 양호한 형태의 멤버로 에칭함으로써 형성될 수 있다. 스트립 라인 패턴은 기계적 내구성 문제를 피하기 위해 프린팅에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

Description

이동 전화용 멀티플 밴드, 멀티플 브랜치 안테나{MULTIPLE BAND, MULTIPLE BRANCH ANTENNA FOR MOBILE PHONE}

GSM, DCS, PCS, 및 DAMPS 등의 여러 형태의 상이한 통신 시스템으로 인해, 공통 영역을 서브하는 상이한 형태의 시스템을 갖는 것이 더욱더 가능하게 되었다. 이러한 시스템들은 전형적으로 상이한 주파수 범위에서 동작하는데, 예를 들면, GSM은 전형적으로 890∼960㎒에서 동작하고, DCS는 전형적으로 1710∼1880㎒에서 동작한다. 미래에는 가정용 무선 전화, 미니 데이터 링크, 무선 핸드 프리 세트 등과 같이 여러 가지 기능을 이동 전화에 도입하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 이유로 인해, 멀티플 모드 안테나(즉, 통신 디바이스가 멀티플 밴드에서 동작할 수 있도록 상이한 주파수에서 공진할 수 있는 안테나)가 매우 바람직하다.

소정의 듀얼 밴드 안테나 디자인이 공지되어 있다. 일본 특허(6-37531)는 내부 무급전 금속 로드를 포함하는 나선을 개시한다. 이러한 안테나에서, 안테나는 금속 로드의 위치를 조절함으로써 듀얼 공진 주파수로 동조될 수 있다. 프린트된 모노폴 안테나에 근접하게 무급전 스트립을 부가함으로써 듀얼 공진이 이루어진 듀얼 밴드 프린트된 모노폴 안테나가 공지되어 있다. 이러한 안테나는 셀롤러 통신용으로 충분한 밴드폭을 가지므로, 부가적인 무급전 스트립을 요구한다. 스웨덴의 Moteca AB는 코일 매칭 듀얼 밴드 휩 안테나와 코일 안테나를 디자인하였는데, 코일 매칭 성분(900㎒에서 1/4λ, 1800㎒에서 1/2λ)을 조절함으로써 듀얼 공진이 이루어진다. 이러한 안테나는 상대적으로 양호한 밴드폭과 방사 능력을 가지나, 그 길이는 약 40㎜이다. 상대적으로 소형의 비균일 나선형 듀얼 밴드 안테나는 본 출원인에게 양도되어 계류중인 출원 번호 제08/725,507호, 명칭 ″멀티플 밴드 비균일 나선형 안테나(Multiple Band Non-Uniform Helical Antennas)″인 특허 출원에 개시되어 있으며, 상기 출원의 내용은 본 명세서에 참고되어 있다.

전화가 상대적으로 인체의 머리에 인접하게 될 때, 확장된 휩 안테나가 높은 효율성을 가진다는 것이 공지되어 있다. 상술된 바와 같은 전형적인 듀얼 밴드 확장 가능 휩 안테나는 50Ω 내에서 휩 안테나 임피던스를 2밴드과 일치하기 위한 복잡한 매칭 네트워크를 필요로한다. 듀얼 밴드 신축 가능 안테나는 본 출원인에게 양도되어 계류주인 출원 번호 제08/725,504호, 명칭 ″신축 가능 멀티-밴드 안테나(Retractable Multi-Band Antennas)″인 특허 출원에 개시되어 있으며, 상기 출원의 내용은 본 명세서에 참고되어 있다. 이러한 안테나는 2개의 포트를 필요료하는데, 그 중 하나는 나선형 안테나이고, 다른 하나는 휩 안테나이다. 상이한 모드에서의 포트 사이에서 스위칭하는 수단이 필요로한다.

멀티플 모드 휴대용 통신 디바이스는 효과적인 멀티플 밴드 안테나를 구비하는 것이 바람직하다. 상술된 바와 같은 종래의 듀얼 밴드 나선형 안테나는 몇가지 문제점을 가지고 있다. 예를 들면, 기계적 생산 내구성은 특히 높은 밴드에서 공진 주파수를 변화시킬 수 있다. 또한, 베이스 안테나와 확장 가능 휩 안테나 사이의 거리가 다른 밴드에서는 달라질 수 있으므로, 듀얼 밴드 무급전 결합 확장 가능 안테나용으로 충분한 결합을 제공하는 것이 상대적으로 어려울 수 있다.

〈발명의 요약〉

본 발명은 멀티플 공진 주파수로 동조될 수 있는 멀티플 밴드 멀티플 브랜치 안테를 제공함으로써 상술한 문제점을 해결하고 부가적인 이점을 제공하기 위한 것이다. (예를 들면, GSM, DCS, 또는 PCS에 대응하는) 안테나의 멀티플 공진은 안테나 브랜치의 다양한 프린트된 패턴을 제공함으로써 이루어질 수 있다. 안테나의 각각의 브랜치가 상대적으로 얇은 플라스틱 막 상에 프린트되어, 원통형으로 롤(roll)될 수 있다. 또 다른 방식으로, 브랜치는 원통형 또는 다른 적절한 형태를 갖는 플라스틱 멤버 상의 패턴을 에칭함으로써 형성될 수 있다.

본 발명의 멀티플 브랜치 안테나는 네트워크를 일치시키지 않고서도 상이한 주파수에서의 공진을 이룰 수 있다. 안테나 브랜치가 프린팅에 의해 형성되는 경우, 기계적 내구성의 문제를 피할 수 있다. 브랜치의 기하학을 변화시켜, 향상된 디자인 자유도를 허용할 수 있다.

본 발명은 일반적으로 이동 통신 디바이스용 안테나에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 멀티플 밴드, 멀티플 브랜치 안테나에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 원리를 설명하는 멀티플 브랜치 안테나를 도시하는 다이어그램.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프린트된 안테나 브랜치의 다이어그램.

도 3은 본 발명에 따른 안테나의 제조 방법을 도시하는 다이어그램.

도 4는 본 발명에 따른 멀티플 밴드, 멀티플 브랜치 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리에 대하여 측정된 복귀 손실의 그래픽적 표현.

본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 양호한 실시예에 관한 설명을 읽음으로써 더 자명한데, 동일한 참조 번호는 동일한 성분을 나타낸다.

본 발명의 중심 원리는 멀티플 밴드 안테나의 상이한 브랜치는 상이한 주파수에서 공진한다는 점이다. 이러한 원리는 도 1에 잘 나타나 있는데, 이는 제1 브랜치(10) 및 제2 브랜치(12)를 갖는 멀티플 브랜치 안테나를 도시한다. 안테나 브랜치는 안테나 브랜치와 휴대용 통신 디바이스(16)의 송수신기 회로 사이에서의 신호를 교환하기 위한 공통 포트(14)에 접속된다. 제1 브랜치(10)는 제1 밴드에서의 주파수에서 공진할 수 있는 길이와 구성을 가지고, 제2 브랜치(12)는 제2 밴드에서의 주파수에서 공진할 수 있는 길이와 구성을 가진다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 제1 밴드는 GSM 밴드이고, 제2 밴드는 DCS 밴드이다. 이러한 실시예에서, 제1 브랜치(10)는 대략적으로 GSM 신호의 1/4 파장이고, 제2 브랜치(12)는 대략적으로 DCS 신호의 1/4 파장이다. 예를 들면 제조시 안테나는 양쪽 밴드 모두에 대하여 대략 50Ω의 임피던스로 동조된다. 이렇게 안테나가 동조되면, 안테나와 포트(14) 사이에 임피던스 매칭 회로가 필요하지 않게 된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 예시적인 안테나 브랜치가 도시된다. 안테나 브랜치는 상대적으로 얇은 가요성 유전체 막(20)과 구불구불한 금속선(22)에 의해 형성된 스트립 안테나로 구성된다. 금속선은 프린팅, 에칭, 또는 다른 적절한 방법에 의해 형성된다. 막이 가요성 물질이므로, 프린트된 막은 일반적으로 도 3에 도시된 바와 같이 안테나 브랜치로서 사용하기 위해 원통형으로 롤(roll)될 수 있다. 안테나의 디자인을 고려하여, 원통이 부분적으로 열리거나 완전히 닫힐 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들면, 안테나의 대역폭은 원통의 지름을 변화시킴으로써 변화할 수 있다. 물론, 안테나 브랜치는 원통 이외의 형태로 형성될 수 있으며, 상이한 브랜치들은 디자인을 고려하여 다른 기하학(예를 들면, 타원)을 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다. 또한, 금속선(22)은 유전체 원통 상에 직접 에칭될 수 있다. 상이한 기하학과 제조 방법을 사용함으로써, 디자인 자유도를 증가시킬 수 있다.

구불구불한 금속선(22)이 안테나 브랜치들 사이에서 변화하는 것이 바람직하므로, 상이한 안테나 브랜치는 상이한 주파수에서 공진한다. 따라서, 멀티플 브랜치에서의 멀티플 공진은 각 브랜치에 대하여 적절한 스트립 치수와 패턴을 선택함으로써 이루어질 수 있다.

안테나 브랜치는 모노폴 안테나와 유사하며, 이동 전화와 같은 휴대용 헨드-헬드(hand-held) 통신 디바이스로 사용할 때 상대적으로 높은 효율성을 갖는다. 전형적인 듀얼 밴드 나선형 안테나의 듀얼 공진은 피치각이나 다른 나선형 파라미터를 변화시킴으로써 이루어진다. 나선형 안테나에서의 공진 주파수가 나선형 파라미터의 기계적 내구성에 의존하므로, 본 발명에 따른 멀티플 안테나 브랜치는 명백한 이점을 제공한다. 특히, 스트립 라인 패턴 또는 치수를 변화시킴으로써 안테나의 높이가 용이하게 조절될 수 있으므로, 본 발명에 따라 프린트된 멀티플 브랜치 안테나는 기계적 내구성의 문제의 가능성을 명백하게 감소시킨다.

본 발명의 안테나는 특히 본 출원인에게 양도되어 계류중인 명칭 ″이동 전화용 멀티플 밴드 망원경형 안테나(Multiple Band Telescope Type Antenna for Moble Phone)″에 개시된 무급전 확장 가능 듀얼 밴드 안테나용의 멀티플 모드 베이스 안테나로서 적절하고, 상기 내용은 본 명세서에 참고되어 있다. 휩 안테나와 결합하여 베이스 안테나로서 사용될 때, 본 발명의 멀티플 모드, 멀티플 브랜치 안테나는 휩 안테나와 베이스 안테나 사이의 결합 거리를 용이하게 조절할 수 있다. 이는 공지된 듀얼 밴드 나선형 안테나에 비해 명백한 이점을 제공한다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 멀티플 밴드, 멀티플 브랜치 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리에 대하여 측정된 복귀 손실의 그래픽적 표현이 도시된다. 본 일례에서는, 플라스틱막을 대략 25㎜의 길이와 대략 9㎜의 지름으로 실질적으로 원형의 원통으로 구부러트린다. 도 4는 상이한 주파수에서의 복귀 손실을 ㏈로 도시한다. 본 다이어그램은 GSM 주파수 밴드에 대응하는 제1 피크, DCS 주파수 밴드에 대응하는 제2 피크, 및 PCS 주파수 밴드에 대응하는 얕은 피크를 나타낸다. 본 발명에 따른 적절한 안테나가 GSM, DCS, PCS, 또는 다른 주파수 밴드에 대응하는 2 또는 그 이상의 밴드에서 동작하도록 디자인 될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 본 발명에 따른 안테나의 반사 패턴 테스트는, 더 넓은 대역폭에서 안테나가 나선형 안테나와 유사한 기능을 이룰 수 있다는 것을 나타낸다.

상술된 설명은 예시적인 목적만을 위하여 제공된 다양한 상세한 설명을 포함한다. 전술한 특정 실시예들은 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니며; 이하의 청구 범위 및 이들의 법적인 동등물에 의해 정의된 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다양한 방식으로 변화될 수 있다.

Claims (20)

1. 멀티플 밴드, 멀티플 브랜치 안테나에 있어서,

   제1 주파수에서 공진하기 위해 제1 길이의 제1 단면 기하학을 갖는 제1 브랜치; 및

   제2 주파수에서 공진하기 위해 제2 길이의 제2 단면 기하학을 갖는 제2 브랜치

   를 포함하는 안테나.
2. 제1항에 있어서, 각각의 브랜치는 상이한 금속 스트립 라인 패턴이 형성된 가요성 유전체 막을 포함하는 안테나.
3. 제2항에 있어서, 상기 금속 스트립 라인 패턴이 프린팅에 의해 형성되는 안테나.
4. 제2항에 있어서, 상기 금속 스트립 라인 패턴이 에칭에 의해 형성되는 안테나.
5. 제1항에 있어서, 상기 각각의 브랜치는 금속 스트립 라인 패턴을 유전체 부재에 에칭함으로써 형성되는 안테나.
6. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 브랜치는 각각 GSM 주파수 밴드, DCS 주파수 밴드, 및 PCS 주파수 밴드 중 하나에 대응하는 길이를 갖는 안테나.
7. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단면 기하학이 실질적으로 유사한 안테나.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단면 기하학은 실질적으로 원통형으로서, 양호한 대역폭과 사이즈를 얻기 위해 선택된 지름을 갖는 안테나.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 브랜치가 공통 임피던스로 동조되는 안테나.
10. 제5항에 있어서, 상기 유전체 부재가 실질적으로 원통형 기하학을 갖는 안테나.
11. 멀티플 모드, 핸드-헬드, 휴대용 통신 디바이스에 있어서,

    멀티플 모드에서 통신 신호를 교환하기 위한 송수신기; 및

    상기 송수신기 회로와 멀티플 모드 안테나 사이에서 인터페이스하기 위한 단일 포트-상기 멀티플 모드 안테나는 제1 모드에서 제1 주파수에서 공진하기 위해 제1 길이의 제1 단면 기하학을 갖는 제1 브랜치, 및 제2 모드에서 제2 주파수에서 공진하기 위해 제2 길이의 제2 단면 기하학을 갖는 제2 브랜치를 구비함-

    를 포함하는 디바이스.
12. 제11항에 있어서, 상기 각각의 브랜치는 상이한 금속 스트립 라인이 형성된 가요성 유전체 막을 포함하는 디바이스.
13. 제12항에 있어서, 상기 금속 스트립 라인 패턴이 프린팅에 의해 형성되는 디바이스.
14. 제12항에 있어서, 상기 금속 스트립 라인 패턴이 에칭에 의해 형성되는 디바이스.
15. 제11항에 있어서, 각각의 브랜치는 금속 스트립 라인 패턴을 유전체 부재에 에칭함으로써 형성되는 디바이스.
16. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 모드는 GSM와 DCS 모드이고, 상기 제1 및 제2 브랜치는 각각 GSM 주파수 밴드와 DCS 주파수 밴드에 대응하는 길이를 갖는 디바이스.
17. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단면 기하학이 실질적으로 유사한 디바이스.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단면 기하학은 실질적으로 원통형으로서, 양호한 대역폭과 사이즈를 얻기 위해 선택된 지름을 갖는 디바이스.
19. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 브랜치가 공통 임피던스로 동조되어, 단일 포트와, 제1 및 제2 브랜치 사이에 분리된 임피던스 매칭 네트워크가 없는 디바이스.
20. 제15항에 있어서, 상기 유전체 부재가 실질적으로 원통형 기하학을 갖는 디바이스.