KR20020022484A - 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및휩 안테나 연동방법 - Google Patents

이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및휩 안테나 연동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및 휩 안테나와의 연동방법에 관한 것으로, 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제1안테나 패턴과, 상기 주 회로 기판 상단에 직각으로 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제2안테나 패턴으로 구성되는 이중대역 안테나와, 상기 내장형 안테나로부터 송/수신되는 무선신호를 분리하는 듀플렉서와, 상기 듀플렉서로부터 인가되는 상기 내장형 안테나로부터 수신된 RF신호를 처리하는 제어부를 포함하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치를 제공함을 특징으로 한다.
또한 통화 대기 상태시에는 상기 내장형 이중대역 안테나를 듀플렉서에 연결설정하여 RF신호를 송/수신하는 과정과, 통화 상태시에는 상기 휩 안테나를 듀플렉서에 연결설정하고 상기 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 외부로 돌출시켜 RF신호를 송/수신하는 과정을 포함하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나와 휩 안테나와의 연동방법을 제공함을 특징으로 한다.

Description

이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및 휩 안테나 연동방법{THE INSIDE DUAL BAND ANTENNA APPARATUS OF A PORTABLE COMMUNICATION TERMINAL AND METHOD FOR OPERATING TOGETHER THE WHIP ANTENNA}
본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및 휩 안테나 연동방법에 관한 것이다.
통상적으로 이동통신 단말기의 안테나부는 단말기 외부 돌출부에 형성된 헬리컬 안테나와 휩 안테나로 구성되어 휩 안테나가 단말기 내부에 수납되어 있을 때에는 헬리컬 안테나가 동작하고 단말기 외부로 신장시에는 휩 안테나가 동작하게 된다.
그런데 상기 종래 신장 타입 휩 안테나와 헬리컬 안테나의 연동구조를 가지는 이동통신 단말기에서는 헬리컬 안테나가 돌출되어 형성되기 때문에 소형화 추세에 있는 단말기의 다양한 디자인 구현에 어려움이 있으며, 휴대도 불편하게 되는 문제점이 있었다. 또한 사용자가 부주의로 일정 높이 이상에서 단말기를 떨어 뜨리게 되는 경우 상기 단말기 외부에 돌출 형성된 헬리컬 안테나가 쉽게 손상될 수 있다. 또한 종래 이동통신 단말기에서는 헬리컬 안테나가 구현된 단말기 외부의 돌출부 위치가 한쪽으로 치우쳐서 형성되기 때문에 고주파수 대역에서는 방사 패턴이 비대칭적으로 형성되어 방향에 따른 성능 저하의 원인이 되어 왔다.
그리고 근래에 들어서는 단말기가 점차 소형화되어 감에 따라 휴대시나 통화시에 안테나가 인체에 가까이 접촉됨에 따라 안테나 특성이 자유공간에서와는 다른 특성을 같게되는데 이는 단말기의 전체의 성능저하를 유발하게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 디자인 사양의 제한, 신뢰성 저하, 이동통신의 불편함 등 신장 타입 안테나를 구비한 종래 이동통신 단말기에서의 문제점을 해결할 수 있는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및 휩 안테나 연동방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치 및 휩 안테나와의 연동방법에 관한 것으로, 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제1안테나 패턴과, 상기 주 회로 기판 상단에 직각으로 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제2안테나 패턴으로 구성되는 이중대역 안테나와, 상기 내장형 안테나로부터 송/수신되는 무선신호를 분리하는 듀플렉서와, 상기 듀플렉서로부터 인가되는 상기 내장형 안테나로부터 수신된 RF신호를 처리하는 제어부를 포함하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치를 제공함을 특징으로 한다.
또한 통화 대기 상태시에는 상기 내장형 이중대역 안테나를 듀플렉서에 연결설정하여 RF신호를 송/수신하는 과정과, 통화 상태시에는 상기 휩 안테나를 듀플렉서에 연결설정하고 상기 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 외부로 돌출시켜 RF신호를 송/수신하는 과정을 포함하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나와 휩 안테나와의 연동방법을 제공함을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나 구현장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나 구현장치의 측면 사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나 구현장치의 블록 구성도,
도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나의 상세 구조를 도시한 도면,
도 5a, 도 5b는 상기 도 4a의 내장형 이중대역 안테나의 등가회로를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기에서의 임피던스 정합상태를 도시한 그래프 예시도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프 예시도,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기에서 휩 안테나 연동에 따른 안테나 임피던스 정합상태를 도시한 그래프 예시도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나를 구비하는 이동통신 단말기에서 휩 안테나 연동에 따른 GSM대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프 예시도,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 휩 안테나 연동에 따른 DCS대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프 예시도,
도 11은 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기와 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서의 안테나 임피던스 정합상태를 도시한 그래프 예시도,
도 12는 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기와 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 수납시 GSM대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프 예시도,
도 13은 휩 안테나 수납시 DCS 대역에서의 안테나 방사패턴을 특성을 도시한 그래프 예시도,
도 14는 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 연장시 GSM,DCS대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 상기 첨부 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서는 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 처리 흐름과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치의 블록 구성을 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기 내장형 이중대역 안테나 구현장치는 내장형 이중대역 안테나(108), RF스위치부(106), 듀플렉서(102), 제어부(100), 휩 안테나 구동부(104), 휩 안테나(110)로 구성된다. 내장형 이중대역 안테나(108)는 단말기 주 회로 기판(112)에서 연장된 기판(114)상에 굴절 라인 패턴(Meander Line Pattern)으로 형성되는 고주파대역의 제1대역 안테나(ANT1)와 상기 단말기 주 회로 기판(112) 상단에서 직각으로 연장한 기판(116)상에 굴절 라인 패턴으로 형성되는 저주파대역의 제2대역 안테나(ANT2)로 구성된다. 상기 단말기 주 회로 기판(112) 상단에서 직각으로 연장한 기판(116)은 저주파대역에서 안테나의 길이 확보를 위한 것으로, 주 회로 기판(112) 상단에 연장한 기판(114)상에 이중대역 안테나를 모두구성하는 경우 상기 안테나 패턴 형성을 위한 기판의 길이가 너무 길어져 단말기의 크기가 커지기 때문이다.
한편, 상기 두 개의 내장형 이중대역 안테나(108)는 모두 상황에 따라 적절한 형태의 다양한 패턴으로 설계 가능하며, 상기 이중대역 안테나(108)에 구비되는 고주파대역을 위한 제1대역 안테나(ANT1)와 저주파대역을 위한 제2대역 안테나(ANT2)는 모두 단말기 주 회로 기판(112)의 중앙에 위치되는 급전점을 가지도록 설계된다. 이는 종래 신장 타입 안테나를 구비한 이동통신 단말기에서 중앙 급전이 불가능함으로 인해 고주파 대역에서 안테나 방사패턴이 비대칭적으로 형성되기 때문에 방향에 따른 성능 저하의 원인이 되었던 문제점을 해결하기 위함이다.
휩 안테나 구동부(104)는 제어부(100)의 제어에 따라 휩 안테나(110) 양측에 밀착된 두 개의 구동롤러(도시하지 않았슴)를 구동하여 휩 안테나(110)를 단말기 내부 또는 외부로 상하 이동시킨다. RF스위치부(106)는 제어부(100)의 제어에 따라 스위칭되어 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)를 선택적으로 듀플렉서(102)에 연결시킨다.
제어부(100)는 이동통신 단말기의 전반적인 동작을 제어하며, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 RF스위치부(106)를 제어하여 상기 내장형 이중대역 안테나(108) 또는 휩 안테나(110)를 듀플렉서(102)에 선택적으로 연결시키며, 단말기의 통화 상태시 또는 사용자가 단말기의 플립을 열게되는 경우와 같이 사용자로부터의 발신을 위한 통화 시도가 있는 경우 상기 휩 안테나 구동부(104)를 제어하여 휩 안테나(110)가 단말기 외부로 돌출되도록 제어한다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는상기 도 1에서 보여지는 바와 같이 내장형 이중대역 안테나(108)를 종래보다 연장된 회로 기판(114) 및 주 회로 기판(112) 상단에 직각으로 연장한 기판(116)상에 굴절 라인 패턴으로 형성시키고, 휩 안테나(110)를 자동으로 수납 가능하도록 구현한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 단말기 주 회로 기판의 연장된 기판 및 상기 주 회로 기판 상단에서 직각으로 연장한 기판상에 상기 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기의 측면 사시도를 도시한 것이다. 상기 도 2에서 보여지는 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 내장형 이중대역 안테나(108)는 이동통신 단말기 주 회로 기판(112)의 상단에 연장 형성된 기판(114) 및 상기 주 회로 기판(112) 상단에서 직각으로 연장한 기판(116)상에 간편하게 구현 가능함을 알 수 있다. 또한 휩 안테나(110)는 인입시 단말기의 내부로 완전히 수납되도록 하고 통화시 또는 사용자로부터의 발신을 위한 통화 시도가 있는 경우에만 휩 안테나 구동부(104)에 의해 자동으로 단말기 외부로 돌출되도록 하여 휴대시 불편함이 방지됨을 알 수 있다.
이하 상기 내장형 이중대역 안테나 구현장치의 동작을 상세히 설명한다.
먼저 듀플렉서(102)로부터 송수신되는 RF신호는 RF스위치부(106)로 전송되고, RF스위치부(106)는 제어부(100)의 제어에 따라 RF신호를 내장형 이중대역 안테나(108) 또는 휩 안테나(110)로 연결한다. 이때 상기 두 개의 안테나는 각각 독립적으로 동작을 하게 되는데, 제어부(100)는 통상적으로 통화 대기 상태 또는 이어폰 이용시에는 상기 RF스위치부(106)의 스위칭을 제어하여 내장형 이중대역안테나(108)가 듀플렉서(102)에 연결되도록 하며, 통화 상태시에는 상기 RF스위치부(106)의 스위칭을 제어하여 상기 듀플렉서(102)가 휩 안테나(110)에 연결되도록 하여 RF신호가 휩 안테나(110)를 통해 송/수신될 수 있도록 한다.
즉, 통화 대기상태에서 RF스위치부(106)는 제어부(100)에 의해 내장형 이중대역 안테나(108)로 스위칭 전환되며, 이때 수동 스위치(118)가 "온"되어 단자 c와 d가 연결됨으로써 상기 듀플렉서(102)에 내장형 이중대역 안테나(108)가 연결되어 내장형 이중대역 안테나(108)만 동작하게 된다. 이러한 상태에서 외부로부터 착신호가 수신되어 사용자가 이동통신 단말기의 플립을 열거나 통화 버튼을 눌러 착신호에 응답하는 경우 또는 사용자가 전화를 걸기 위해 플립을 여는 등과 같이 사용자로부터의 통화를 위한 발신 시도가 있는 경우 제어부(100)는 휩 안테나 구동부(104)를 제어하여 휩 안테나(110)를 단말기 외부로 돌출시키고 RF스위치부(106)를 제어하여 휩 안테나(110)와 듀플렉서(102)간의 신호 경로가 설정되도록 한다. 이에 따라 듀플렉서(102)는 내장형 이중대역 안테나(108)와는 오픈(Open)되고, 휩 안테나(110)와는 연결 설정됨으로써 휩 안테나(110)만이 동작하게 된다.
한편, 상기 도 1에서는 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)를 RF스위치부(106)의 스위칭을 이용하여 선택적으로 듀플렉서(102)에 연결시키는 실시 예를 설명하였으나, 도 3에서와 같이 상기 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)를 항상 연결 구성시킬 수도 있다. 이때 상기와 같이 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)를 연결시킨 구성에 있어서도, 외부로부터 착신호가 수신되어 사용자가 이동통신 단말기의 플립을 열거나 통화 버튼을 눌러 착신에 응답하는 경우 또는 사용자가 전화를 걸기위해 플립을 여는 등과 같이 사용자로부터의 전화통화를 위한 발신 시도가 있는 경우 제어부(100)는 휩 안테나 구동부(104)를 제어하여 휩 안테나(110)를 단말기 외부로 돌출시켜 휩 안테나(110)를 이용한 보다 안정적인 수신이 이루어질 수 있도록 한다.
따라서 통화 대기시에는 휩 안테나(110)를 이동통신 단말기 내부로 수납한 상태에서 내장형 이중대역 안테나(108)를 이용하여 통화 대기하도록 함으로써 이동통신시 휴대가 간편하게 되며, 통화 시에는 휩 안테나(110)를 이용하여 RF신호 수신특성을 좋게 함으로써 통화 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 한편 동작 테스트 상태에서 테스트 포인트에 테스트 케이블을 삽입하는 경우 수동 스위치(118)는 듀플렉서 연결단자 d와 오픈되고, RF스위치부(106)는 내장형 이중대역 안테나(108)로 스위칭되어 휩 안테나(110)와 내장형 이중대역 안테나(108) 모두 듀플렉서(102)로부터 오픈되어 동작 테스트가 가능하게 된다.
도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 내장형 이중대역 안테나의 상세 구조를 도시한 것으로, 상기 도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이중대역 안테나(108)는 DCS 대역에서 동작하는 탑 로드 모노 폴(Top Loaded Mono Pole) 타입의 고주파대역 안테나(ANT1)와, GSM대역에서 동작하는 굴절 라인 패턴으로 형성되는 지그 재그(Zig Zag) 타입의 저주파대역 안테나(ANT2)로 구성된다. 상기 DCS안테나(ANT1)는 단말기 주 회로 기판(112) 상단에 연장된 기판(114)에 형성되어 있으며, GSM안테나(ANT2)는 단말기 주 회로 기판(112) 상단에서 직각으로연장한 기판(116)에 형성되어 있다. 그리고 상기 두 안테나(ANT1,ANT2)는 상기 도 4a에서 보여지는 바와 같이 선로 A에 의해 서로 연결되며, DCS 안테나(ANT1) 밑부분으로부터 시작되는 하나의 급전점 B를 공유하도록 설계된다.
먼저 상기 DCS안테나(ANT1)를 상세히 도시한 상기 도 4b를 참조하면, 상기 DCS안테나(ANT1)는 크게 수직부(302)와 수평부(300)로 나누어진다. 상기 수평부(300)는 좌우 대칭 형태로 수직부(302)의 접지 라인 반대편에 위치한다. 또한 상기 수평부(300)는 상기 수직부(302)에 대하여 커패시터 로드(Capacitive Load)로 작용하고 보다 균일한 전류분포를 가지도록 하여 안테나의 전기적 길이가 연장되는 효과를 발생시켜 좀더 넓은 대역폭과 높은 안테나 이득을 얻게 한다. 한편 상기 DCS 안테나(ANT1)의 보다 좋은 정합을 위해 상기 도 4b에 도시된 바와 같이 수평부(300)에 연결된 굴절 라인 패턴(304)을 형성할 수도 있다.
다음으로 상기 GSM안테나(ANT2) 상세히 도시한 상기 도 4c를 참조하면, 상기 GSM안테나(ANT2)는 전술한 바와 같이 굴절 라인 패턴으로 형성된 지그 재그 타입으로 상기 주 회로 기판(112) 상단에 직각으로 연장한 기판(116)에 형성되며 GSM대역에 적절한 1/4파장 길이로 구현된다. 이때 상기 GSM안테나(ANT2)의 직선부(306,308)는 굴절부(310)에 비해 DCS안테나(ANT1)의 수평부(300)와 근접되어 있어서 커플링(Coupling)이 발생하는데, 상기 GSM안테나(ANT2)의 직선부(306,308)와 DCS안테나(ANT1) 수평부(300)의 이격거리를 적절히 조정함으로써 GSM과 DCS 대역의 입력 임피던스(Impedance)를 변화시킬 수 있다. 이때 상기 이격거리가 클수록 두 대역의 공진점은 점점 멀어지며, DCS대역의 이동속도가 GSM대역보다 2배 정도빠르게 된다. 또한 이와 달리 상기 이격거리가 가까울수록 상기와는 반대의 현상이 발생된다. 한편, 상기 GSM안테나(ANT2)의 길이를 조정하여 공진 주파수를 변화시키는 것이 가능하며, 또한 DCS안테나(ANT1)의 수평부(300) 길이를 조정하여도 공진 주파수를 변화시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 상기 두 현상 즉, 커플링에 의한 공진점 변화와 안테나 길이 조절에 의한 공진점 변화를 적절히 조합함으로써 원하는 사양의 안테나 제작이 가능하게 된다. 이는 GSM/DSC뿐만아니라 CDMA/US PCS 등의 모든 이중대역 또는 삼중대역의 안테나에서도 동일하게 적용된다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 GSM안테나(ANT2)와 접지 라인(GND)간의 거리를 6mm로 제한하였으며, 이 경우 GSM/DCS 조합 안테나의 입력 임피던스 실수부는 50Ω(Ohm)에 미치지 못하는 수치를 나타내고, 입력 임피던스의 허수부는 커패시터 성분을 가진다. 최적의 임피던스 정합을 위해 급전선에는 직렬로 인덕터(Inductor)를 연결하고 병렬로 커패시터(Capacitor)를 연결한 L 타입 정합회로를 구현하였다.
도 5a는 상기 도 4a에 도시된 내장형 이중대역 안테나 구조를 간략하게 나타낸 도면이고, 도 5b는 상기 본 발명의 실시 예에 따른 GSM/DCS 이중대역 안테나의 등가회로를 도시한 것이다. 상기 도 4b를 참조하면 탑 로드 모노 폴 타입의 DCS안테나(ANT1)의 총 임피던스 Z는 아래의 [수학식 1]에서와 같이 계산될 수 있다.
또한 상기 도 4b에 표시된 각 지점에서의 임피던스 Z1, Z2, Z3를 아래의 [수학식 2]에서와 같이 계산될 수 있다.
즉, GSM 안테나(ANT2)와 DCS 안테나(ANT1) 각각의 임피던스 외에 이 둘의 상호 커플링에 의한 임피던스, 그리고 휩 안테나(110)가 결합될 때 메탈 부분과 GSM 안테나(ANT2) 간의 커플링 계수 η, 휩 안테나의 임피던스로 나눌 수 있다. 상기 모든 임피던스가 합쳐져서 굴절 라인 탑 로드 모노 폴 타입의 DCS안테나(ANT1)의 총 임피던스가 된다. 이때 상기 커플링 계수 η가 클수록 휩 안테나(110)와 내장형 안테나(108)간의 커플링이 많다는 것을 의미하므로 상기 커플링 계수 η가 작아지도록 해야한다.
상기 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)는 상황에 따라 다양하게 가변적으로 동작시키는 것이 가능하다. 첫째로 스위치를 사용하여 단락시키는 방법으로 수신대기시에는 내장형 안테나(108)가 동작하도록 급전선이 내장형 이중대역 안테나(108)에 연결되도록 하고, 통화시에는 휩 안테나(110)에 연결되도록 하는데, 이때 필드 상태가 강전계이면 내장형 이중대역 안테나(108)를 그대로 사용하게 하는 것이다.
두 번째 방법은 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)의 커플링을 이용하는 것으로, 스위치 방법을 사용하는 경우에는 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)간의 커플링을 배제시켜야만 안테나 성능 저하가 일어나지 않는다. 하지만 오히려 커플링을 이용하여 내장형 안테나(108)에서 휩 안테나(110)로 급전을 시키면 스위치가 필요없게 된다. 안테나 정합 상태나 방사패턴에 최소의 영향을 줄만큼의 커플링 간격 조절을 하면 이런 급전 방식이 가능하게 된다.
세 번째로는 적은 용량의 커패시터를 내장형 안테나(108)와 휩 안테나(110) 사이에 연결시키면 보다 확실한 커플링 급전 효과를 얻을 수 있는데, 상기 두 번째나 세 번째 방법으로 상기 내장형 안테나(108)와 휩 안테나(110)를 동작시키는 경우 제품 양산시에 스위치 사용을 방지할 수 있게 되어 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 상기 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기에서의 임피던스 정합상태를 도시한 그래프이다. 상기 도 6의 (a)는 내장형 이중대역 안테나(108) 구조에서 GSM안테나(ANT2)만을 동작시킨 경우의 안테나의 임피던스 정합상태를 도시한 것이고, 상기 도 6의 (b)는 DCS 안테나(ANT1)만을 동작시킨 경우의 안테나의 임피던스 정합상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 상기 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프이다. 상기 도 7의 (a)는 내장형 이중대역 안테나(108) 구조에서 GSM안테나(ANT2)만을 동작시키는 경우의 안테나 방사패턴을 도시한 것이고, 상기 도 7의 (b)는 DCS안테나(ANT1)만을 동작시키는 경우의 안테나 방사패턴을 도시한 것이다. 상기 도 6와 도 7에서와 같이 안테나를 각각 별도로 구성하는 경우에는 정??회로도 각 주파수 대역에 최적인 값으로 설정하여야 한다.
도 8의 (a)는 상기 내장형 이중대역 안테나(108)없이 휩 안테나(110)만 동작하는 경우의 안테나의 임피던스 정합상태를 도시한 것이고, 도 8의 (b)는 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)가 조합되어 동작하는 경우의 안테나 임피던스 정합상태를 도시한 것이다.
도 9는 상기 도 8에서와 같이 휩 안테나 단독으로 또는 내장형 이중대역 안테나와 휩 안테나가 연동되는 경우의 GSM 대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프이다. 상기 도 9의 (a)는 상기 도 8의 (a)에서와 같이 휩 안테나(110)만 동작하는 경우의 GSM대역에서 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이고, 상기 도 9의 (b)는 상기 도 8의 (b)에서와 같이 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)가 조합되어 동작하는 경우의 GSM대역에서 안테나 방사패턴을 도시한 것이다.
도 10는 상기 도 8에서와 같이 휩 안테나 단독으로 또는 내장형 이중대역 안테나와 휩 안테나가 연동되는 경우의 DCS대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프이다. 상기 도 10의 (a)는 상기 도 8의 (a)에서와 같이 휩 안테나(110)만 동작하는 경우의 DCS대역에서 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이고, 상기 도 10의 (b)는 상기 도 8의 (b)에서와 같이 내장형 이중대역 안테나(108)와 휩 안테나(110)가 연동하는 경우의 안테나 방사패턴을 도시한 것이다.
도 11은 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기와 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서의 안테나 임피던스 정합상태를 도시한 그래프이다. 도 11의 (a)는 내장형 이중대역 안테나(108)를 구비한 단말기에서 GSM, DCS안테나(ANT2,ANT1)가 같이 동작되는 경우의 안테나 임피던스 정합상태를 도시한것이고, 상기 도 11의 (b)는 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 안테나 정합상태를 도시한 것이다.
도 12는 상기 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기와 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 수납시 GSM대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 그래프이다. 상기 도 12의 (a)는 상기 내장형 이중대역 안테나(108)를 구비한 단말기에서 휩 안테나(110) 수납시 GSM대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이고, 상기 도 12의 (b)는 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 수납시 GSM대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이다.
도 13은 상기 휩 안테나 수납시 DCS 대역에서의 안테나 방사패턴을 특성을 도시한 그래프이다. 상기 도 13의 (a)는 상기 내장형 이중대역 안테나(108)를 구비한 단말기에서 휩 안테나(110) 수납시 DCS대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이고, 상기 도 13의 (b)는 상기 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 수납시 DCS대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이다.
도 14의 (a)는 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 연장시 GSM대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이고, 도 14의 (b)는 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서 휩 안테나 연장시 DCS대역에서의 안테나 방사패턴 특성을 도시한 것이다.
상기한 도 6부터 도 14에서 살펴본 바와 같이 내장형 이중대역 안테나를 구비한 이동통신 단말기의 안테나 정합상태 및 방사패턴 특성은 종래 신장 타입 이중대역 단말기와 유사하거나 개선된 안테나 특성을 나타냄을 알 수 있으며, 외부 돌출 안테나부를 제거함에 따른 휴대의 간편함과 종래 신장 타입 이중대역 단말기에서와 같은 통화 품질을 실현 가능하게 된다.
한편 본 발명의 실시 예에서는 통화 대기상태에서는 내장형 이중대역 안테나가 듀플렉서에 연결되도록 하고, 외부로부터 착신호가 수신되어 사용자가 이동통신 단말기의 플립을 열거나 통화 버튼을 눌러 착신호에 응답하는 경우 또는 사용자가 전화를 걸기위해 플립을 여는 경우 휩 안테나를 듀플렉서로 연결하여 무선신호를 송수신하도록 하는 예를 설명하였으나, 이는 사용자의 선택에 따라 각기 다른 모드로 동작 가능하다. 즉, 기본적으로는 통화상태에서 휩 안테나를 사용하도록 되어 있으나, 사용자가 휩 안테나의 사용을 원하지 않는 경우 안테나의 절환없이 내장형 안테나를 이용하여 통화할 수도 있다. 또한 휩 안테나 자동 수납 기능도 이동통신 단말기의 특성에 따라 다르게 정의되어 실시 가능하다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 고주파 대역을 위한 DCS안테나를 형성하고, 상기 DCS안테나의 직각이 되도록 상기 주 회로 기판 상단에서 직각으로 연장한 기판상에 저주파 대역을 위한 GSM안테나를 형성한 예를 들어 설명하였으나, 이 또한 생산되는 단말기의 특성에 맞게 변경설정 가능하다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 단말기의 주 회로 기판 상단에 연장한기판상에 내장형 이중대역 안테나를 구비시킴으로써, 단말기의 소형화가 가능하여 휴대가 간편해질 뿐만아니라 단말기의 기구 디자인을 다양화할 수 있는 이점이 있다. 또한 신뢰성 측면에서도 외압에 의해 안테나에 대한 직접적인 충격을 방지할 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims (24)

  1. 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치에 있어서,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 서로 다른 도전성 패턴으로 형성되는 두 개의 이중대역 안테나와,
    상기 내장형 이중대역 안테나로부터 송/수신되는 RF신호를 분리하는 듀플렉서와,
    상기 듀플렉서로부터 인가되는 상기 내장형 이중대역 안테나로부터 수신된 RF신호를 처리하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이중대역 안테나는,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제1안테나 패턴과,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 직각으로 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제2안테나 패턴으로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1안테나 패턴은 고주파수 신호를 송수신하기 위한 고주파 대역 안테나 패턴으로 형성되며, 상기 제2안테나 패턴은 저주파 신호를 송수신하기 위한 저주파 대역 안테나 패턴으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고주파 대역 안테나 패턴은,
    상기 이동통신 단말기의 주 회로 기판 상단 연장부상에 중앙 급전 방식 탑 로드 모노 폴 타입으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 저주파 대역 안테나 패턴은,
    상기 이동통신 단말기의 주 회로 기판 상단에서 직각으로 연장한 기판상에 지그 재그 타입으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 저주파 대역 안테나 패턴은,
    상기 고주파 대역 안테나 패턴의 중앙 급전선에 연결되어 중앙 급전됨을 특징으로 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1안테나 패턴은 저주파수 신호를 송수신하기 위한 저주파 대역 안테나 패턴으로 형성되며, 상기 제2안테나 패턴은 고주파수 신호를 송수신하기 위한 고주파 대역 안테나 패턴으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  8. 제3항 또는 제7항에 있어서, 상기 고주파 대역 안테나 패턴은,
    고주파 대역의 PCS, DCS신호를 송/수신함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  9. 제3항 또는 제7항에 있어서, 상기 저주파 대역 안테나 패턴은,
    자주파 대역의 CDMA, GSM신호를 송/수신함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내자영 이중대역 안테나 구현장치.
  10. 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치에 있어서,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 서로 다른 도전성 패턴으로 형성되는 두 개의 이중대역 안테나와,
    인입시 상기 이동통신 단말기 내부로 완전히 삽입되도록 구현된 휩 안테나와,
    상기 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 내부로 인입시키거나 외부로 돌출시키는 휩 안테나 구동부와,
    상기 내장형 이중대역 안테나 또는 휩 안테나로부터 송/수신되는 RF신호를 분리하는 듀플렉서와,
    상기 내장형 이중대역 안테나 패턴과 휩 안테나를 선택적으로 상기 듀플렉서로 스위칭 연결시키는 RF스위치부와,
    상기 RF스위치부가 상기 내장형 이중대역 안테나 또는 상기 휩 안테나를 상기 듀플렉서에 연결하도록 상기 RF스위치부의 스위칭을 제어하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이중대역 안테나는,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제1안테나 패턴과,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 직각으로 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제2안테나 패턴으로 구성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 이중대역 안테나 구현장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1안테나 패턴은 고주파수 신호를 송/수신하기 위한 고주파 대역 안테나 패턴으로 형성되며, 상기 제2안테나 패턴은 저주파 신호를 송/수신하기 위한 저주파 대역 안테나 패턴으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 고주파 대역 안테나 패턴은,
    상기 이동통신 단말기의 주 회로 기판 상단 연장부상에 중앙 급전 방식 탑 로드 모노 폴 타입으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 저주파 대역 안테나 패턴은,
    상기 이동통신 단말기의 주 회로 기판 상단에서 직각으로 연장한 기판상에지그 재그 타입으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 저주파 대역 안테나 패턴은,
    상기 고주파 대역 안테나 패턴의 중앙 급전선에 연결되어 중앙 급전됨을 특징으로 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1안테나 패턴은 저주파수 신호를 송/수신하기 위한 저주파 대역 안테나 패턴으로 형성되며, 상기 제2안테나 패턴은 고주파수 신호를 송/수신하기 위한 고주파 대역 안테나 패턴으로 형성됨을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  17. 제12항 또는 제16항에 있어서, 상기 고주파 대역 안테나 패턴은,
    고주파 대역의 PCS, DCS신호를 송/수신함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  18. 제12항 또는 제16항에 있어서, 상기 저주파 대역 안테나 패턴은,
    저주파 대역의 CDMA, GSM신호를 송/수신함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  19. 제10항에 있어서, 상기 제어부는,
    통화 대기상태시에는 상기 RF스위치부를 제어하여 상기 내장형 안테나를 상기 듀플렉서에 연결시키며, 통화 상태시 또는 사용자로부터의 발신을 위한 통화 시도가 있는 경우에는 상기 RF스위치부를 제어하여 상기 휩 안테나를 듀플렉서에 연결시킴을 특징으로 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 통화 상태시 또는 사용자로부터의 발신을 위한 통화 시도가 있는 경우에는 상기 휩 안테나 구동부를 제어하여 상기 듀플렉서에 연결설정된 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 외부로 돌출시킴을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  21. 제10항에 있어서, 상기 휩 안테나 구동부는,
    상기 휩 안테나 양측에 밀착되는 두 개의 구동롤러와,
    상기 구동롤러를 회전시켜 상기 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 내부 또는 외부로 상하 이동시키는 구동모터로 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치.
  22. 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나 구현장치에 있어서,
    상기 이동통신 단말기 주 회로 기판 상단에 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제1안테나 패턴과, 상기 주 회로 기판 상단에 상기 제1안테나 패턴과 직각으로 연장한 기판상에 도전성 패턴으로 형성되는 제2안테나 패턴으로 이루어진 이중대역 안테나와,
    상기 이중대역 안테나와 연결되며, 인입시 상기 이동통신 단말기 내부로 완전히 삽입되도록 구현된 휩 안테나와,
    상기 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 내부로 인입시키거나 외부로 돌출시키는 휩 안테나 구동부와,
    상기 일체로 연결된 내장형 안테나 및 휩 안테나로부터 송/수신되는 RF신호를 분리하는 듀플렉서와,
    상기 듀플렉서로부터 송/수신되는 RF신호를 처리하며, 통화 상태시 또는 사용자로부터의 통화를 발신 시도가 있는 경우에는 상기 휩 안테나 구동부를 제어하여 상기 휩 안테나를 상기 단말기 외부로 돌출시키는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 내장형 단일대역 안테나 구현장치.
  23. 이동통신 단말기의 내장형 이중대역 안테나와 휩 안테나 연동방법에 있어서,
    상기 이동통신 단말기의 통화 상태 여부를 검사하는 과정과,
    통화 대기 상태시에는 상기 내장형 이중대역 안테나를 듀플렉서에 연결설정하여 RF신호를 송수신하는 과정과,
    통화 상태시에는 상기 휩 안테나를 듀플렉서에 연결설정하고 상기 휩 안테나를 상기 이동통신 단말기 외부로 돌출시켜 RF신호를 송수신하는 과정으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    사용자로부터의 발신을 위한 통화 시도가 있는 경우에도 상기 휩 안테나를 듀플렉서에 연결설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
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