KR20020026132A - 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰용 안테나에 관한 것으로, 두개의 헬릭스 안테나(100)가 휴대폰의 너비방향으로 이격되어 헬릭스의 감긴 방향이 같거나 서로 반대로 하여 정합이 유지되면서 설치되고, 균등전력인가수단(110)에 연결 결합되어 동일한 전력을 균등 인가받음을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나를 기술적 요지로 한다. 여기서 상기 헬릭스 안테나(100)는 PCB(120)상에 설치되어 PCB(120)와 헬릭스 안테나(100)가 안테나 하우징(130)에 몰딩된 채로 상기 안테나 하우징(130)이 휴대폰에 스냅타입으로 설치되도록 구성된다. 이에 따라, 기존 안테나는 하나로 구성되어 있어 전자파에너지가 한 곳에 몰려있지만, 두 개의 안테나를 이용하여 넓은 공간에 전자파에너지가 분산되도록 함으로써 인체에 미치는 전자파의 영향은 최소화시킴과 동시에 두 개의 안테나를 사용함으로써 통화품질은 향상시킬 수 있다는 이점은 물론 이중 공진으로 인하여 대역폭이 넓어진다.

Description

두개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나{helix antenna for hand-held mobile phone}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 헬릭스 형상으로 소정 이격되게 두개로 구성되고, 같은 방향이나 반대방향으로 감겨져 있는 헬릭스 안테나를 휴대폰에 설치함에 의해 휴대폰 사용시 안테나에 의한 전자파 복사가 분산되도록 함으로써 휴대폰 전자파로 인한 인체의 영향은 최소화시킴과 동시에 통화품질을 향상시키는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나에 관한 것이다.

최근, 무선통신의 급격한 발달과 전자·전기 기기의 사용증가로 인하여 의도적인 전파사용과 원치 않는 전자파로 인한 인체노출이 증대되고 있는 실정이다.특히 휴대폰의 경우에는 다른 통신기기와는 달리 인체에 근접하여 사용되므로 그 피해 가능성이 상대적으로 클 수 있다는 막연한 불안감이 사용자들 사이에 넓게 퍼져 있다.

이러한 현실을 반영하여 1999년에 한국전자파학회에서는 "전자기장 노출에 대한 인체보호기준"을 발표한 바 있으며 그 내용은 전세계적으로 가장 엄격한 기준인 ICNIRP(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, 국제비전리복사선방호위원회)의 내용과 많이 일치한다. 정보통신부에서는 이것을 기초로 2000년에 법제화하였다. 따라서 휴대폰에 대해서는 2002년부터 일정기준을 넘는 제품에 대해서는 출시가 금지될 전망이다.

미국의 경우에도 전자파 문제는 민감한 사안이기 때문에 여러 주와 민간기구에서 나름의 근거로 기준(안)을 발표했는데 그 중 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 미국 전기전자학회)와 ANSI(American National Standards Institute, 미국국가표준협회)에서 발표한 것을 FCC(Federal Communications Commission, 미국연방통신위원회)에서 받아들여 일부 항목에 대해서는 1997년부터 강제 규제에 들어감에 따라, 국내제조업체들이 수출에 큰 어려움을 겪고 있다. 머리에 근접시켜 사용하는 휴대폰과 그와 유사한 휴대용 기기의 안전성 평가를 위해서는, 단위 질량당 단위시간당 인체조직에 누적되는 에너지로 정의되는 국부 전자파흡수율기준(SAR; Specific Absorption Rate)을 적용하며, 국부전자파흡수율은 조직 1 그램 혹은 10 그램에서 평균된 전자파흡수율로 전자파에 노출된 면적에 의존한다.

전자파흡수율기준은 국제적으로 크게 양분되어 있는데, 미국, 캐나다, 호주 등 강제규제를 시행하고 있는 국가에서는 조직 1 그램에 대하여 평균한 전자파흡수율이 반드시 1.6 W/kg 이하가 될 것을 요구하고 있으며, 국제비전리복사방호위원회(ICNIRP)와 유럽, 일본 등에서는 조직 10 그램에 대하여 평균한 전자파흡수율 값이 2 W/kg 이하일 것을 권고하고 있으나, 측정은 두 경우 모두 동일한 절차를 따른다.

일반적으로 현재 전세계에서 사용되고 있는 휴대단말기의 대부분이 도1에 도시된 바와 같이, 단말기 우측 또는 좌측 상단에 돌출된 헬릭스(Helix)와 휩(whip) 또는 헬릭스(Helix)만으로 구성된 등방성(omnidirectional, 등방향성) 안테나가 장착된 형태로 구성된다. 상기 안테나는 등방성 안테나이기 때문에 통화 중 인체두부로의 전파 복사는 피할 수 없는 사실이며, 그에 따라 세계 유수의 휴대폰 및 안테나 제조회사에서는 인체 두부 방향으로 전파가 복사되지 않는 새로운 개념의 안테나 개발을 위하여 엄청난 비용과 인력을 투입하고 있는 실정이다.

그 하나의 방안으로 휴대폰 사용상황에서 인체 두부에 밀착되는 휴대폰 전면부로는 전파가 작게 나오고, 전파의 대부분이 후면부로 복사될 수 있는 구조가 제안되고 있다. 그 예로 휴대폰 후면부 상단에 장착되는 패치 안테나, PIFA 안테나 등이 연구되고 있으며 일부는 실용화 단계에까지 이르렀다.

하지만, 최근 FCC에서 SAR과 관련한 인증기관에서는 휴대폰 통화 상황 즉, 휴대폰의 전면부가 인체두부에 밀착된 상황에 대해서 뿐만 아니라 휴대폰을 셔츠 주머니에 넣고 있는 상황을 고려하여 모의 인체 가슴부위에 휴대폰 후면부를 밀착시켜 SAR을 측정하는 항목을 추가하였다.

이로 인하여 앞에 언급한 휴대폰 전면부로 전자파 복사가 덜 되고, 후면부로 주로 복사되도록 고안한 지향성 안테나 (directional antenna) 대표적인 예인 패치 안테나나 PIFA 안테나인 경우에는 비록 전면부로의 전자파 복사는 줄여지나 후면측으로의 전자파 복사는 증가하게 되므로 주머니에 휴대폰을 넣고 통화를 하는 경우에는 전자파 복사에 의한 피해가 오히려 증가하는 문제점이 있다. 뿐만아니라 휴대폰 후면부 중 밧데리 윗부분에 안테나가 위치하므로 실제 사용시 안테나를 손으로 가려버려 통화품질이 악화될 수 있다. 그러므로 휴대폰의 통화품질은 보장하면서 전자파 복사로 인한 인체의 피해를 최소화시킬 수 있는 휴대폰 안테나의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 두개의 헬릭스 안테나를 휴대폰에 상단이나 하단부에 소정 이격되게 설치하되, 감긴 방향이 서로 같거나 반대인 두 개의 헬릭스 안테나를 이용하여 기존 휴대폰 안테나에 비하여 전자파에너지가 분산되도록 하여 인체에 흡수되는 에너지의 첨두치가 낮아지도록 함으로써, 결국 SAR값을 저감시킴으로써 휴대폰 전자파로 인한 인체영향은 최소화시키면서 동시에 통화품질을 개선시키는 두개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 기존 휴대폰 안테나는 안테나 자체의 접지면을 가지고 있지 않아 휴대폰에 실장할 때 휴대폰 본체의 형태나 내부구조에 영향을 많이 받아 모델별로 정합작업이 따로이 필요하였으나, 본 발명의 안테나는 자체적으로 접지면을 가짐으로 인해 휴대폰 본체 영향을 최소화하여 접지면 영향을 거의 받지 않는 아주 안정적인 안테나를 제공하는 것을 또한 목적으로 한다.

도1 - 종래기술에 따른 안테나가 설치된 휴대폰의 사시도.

도2 - 헬리스 안테나 및 헬릭스 안테나의 등가 안테나를 나타낸도.

도3 - 균등전력인가수단이 형성된 PCB를 나타낸도.

도4 - 같은 방향으로 감긴 두개의 헬릭스 안테나 및 등가안테나를 나타낸 도.

도5 - 반대 방향으로 감긴 두개의 헬릭스 안테나 및 등가안테나를 나타낸 도.

도6 - 두 개의 헬릭스 안테나에 의해 나타나는 수평면에서 복사패턴의 평면도.

도7 - 기존안테나와 본 발명의 안테나의 VSWR 측정도.

도8 - 기존안테나와 본 발명의 안테나의 H필드 측정도.

도9 - 기존안테나와 본 발명의 안테나의 H필드 분포도.

도10 - 기존안테나와 본 발명의 안테나의 H필드 비교도.

도11 - 휴대폰에 접지면을 포함하는 PCB가 설치된 형상을 나타낸 도.

도12 - 안테나 하우징에 PCB가 몰딩되어 휴대폰에 설치된 형상을 나타낸 도.

도13 - 본 발명의 다른 실시 예에 따른 헬릭스의 피치가 넓어지는 헬릭스 안테나가 설치된 휴대폰을 나타낸 도.

도14 - 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 헬릭스의 반경이 커지는 헬릭스 안테나가 설치된 휴대폰을 나타낸 도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 헬릭스 안테나 101 : 루프안테나

102 : 다이폴 안테나 110 : 균등전력인가수단

112 : 분배기 113 : 헬릭스 결합부

114 : 전송선로 120 : PCB

121 : 급전점 130 : 안테나 하우징

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 두개의 헬릭스 안테나가 휴대폰의 너비방향으로 이격되어 감긴 방향이 서로 같거나 반대인 두 개의 헬릭스가 정합이 유지되도록 설치되고, 균등전력인가수단에 연결 결합되어 동일한 전력을 균등 인가받는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나를 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 균등전력인가수단은, 급전점에서 인가받은 전력신호를 두 개의 헬릭스에 균등 분배시키는 전력분배기와; 상기 분배기에서 두 방향으로 분기되어 분배기의 전력신호를 전달시키는 전송선로와; 상기 전송선로의 각각의 단부에 형성되어 상기 헬릭스 안테나가 결합되어 전송선로를 통해 전달된 전력신호를 헬릭스 안테나에 인가시키는 헬릭스 결합부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전송선로는 대칭형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 균등전력인가수단은 PCB(Printed Circuit Board)상에 형성되고, 상기 PCB는 헬릭스 안테나가 결합된 상태에서 안테나 하우징에 몰딩되고, 안테나 하우징은 휴대폰의 상면 또는 하면 중 어느 한곳에 결합 설치되되, 상기 안테나 하우징에는 후면측에 돌출돌기가 형성되어 사용자가 안테나 하우징을 손으로 감싸는 것을 방지시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 기존 안테나와 달리 두 개의 헬릭스 안테나에서 전자파 복사가분산되도록 함으로써 인체에 복사되는 전자파 복사에너지의 첨두치를 최소화시킴과 동시에 통화품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 뿐만 아니라 두 개의 헬릭스에 인가되는 신호전력을 PCB를 이용함으로써 기존 휴대폰 안테나와 달리 자체적으로 접지면을 가짐으로 인해 휴대폰 본체에 대한 영향을 최소화시킬 수 있으며, 두 개의 안테나를 사용하여 이중공진을 시킴으로써 정합되었을 때 광대역을 구현할 수 있었다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.

도2는 헬리스 안테나 및 헬릭스 안테나의 등가 안테나를 나타낸도이고, 도3은 균등전력인가수단이 형성된 PCB를 나타낸도이고, 도4는 같은 방향으로 감긴 두개의 헬릭스 안테나 및 등가안테나를 나타낸 도이고, 도5는 반대 방향으로 감긴 두개의 헬릭스 안테나 및 등가안테나를 나타낸 도이고, 도6은 두 개의 헬릭스 안테나에 의해 나타나는 수평면에서 복사패턴의 평면도이고, 도7은 기존안테나와 본 발명의 안테나의 VSWR 측정도이고, 도8은 기존안테나와 본 발명의 안테나의 H필드 측정도이고, 도9는 기존안테나와 본 발명의 안테나의 H필드 분포도이고, 도10은 기존안테나와 본 발명의 안테나의 H필드 비교도이고, 도11은 휴대폰에 접지면을 포함하는 PCB가 설치된 형상을 나타낸 도이고, 도12는 안테나 하우징에 PCB가 몰딩되어 휴대폰에 설치된 형상을 나타낸 도이고, 도13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 헬릭스의 피치가 넓어지는 헬릭스 안테나가 설치된 휴대폰을 나타낸 도이며, 도14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 헬릭스의 반경이 커지는 헬릭스 안테나가 설치된 휴대폰을 나타낸 도이다.

참고로 도4와 도5의 안테나 중심부 위치에서 헬릭스에 흐르는 전류에 의해 만들어지는 다이폴안테나 성분 중 지면안으로 들어가는 것은 원안에 X가 있는 형태, 그리고 지면 밖으로 나오는 것은 원안에 점이 있는 형태로 표시하였으며, 루프안테나성분이 만들어내는 H필드는 화살표로 표시하였다. 안테나 주변에 형성되는 H필드를 도시한 이유는 현재 연구결과에 의하면 SAR은 안테나 혹은 휴대폰 근방에 형성되는 H필드의 제곱에 비례하는 것으로 알려져 있기 때문이다. (SAR ∼ |H|²)

본 발명에 따른 휴대폰용 안테나는 크게 두개의 헬릭스 안테나와 균등전력인가수단으로 구성되고, 헬릭스의 감긴 방향이 서로 같거나 반대가 되도록 구성되어 헬릭스 안테나의 정합이 유지되면서 형성되며, 상기 헬릭스 안테나에는 균등전력인가수단의 분배기가 전력신호를 균등 분배시켜 기존 안테나와 달리 두 개의 헬릭스 안테나로써 전자파 복사가 분산되도록 함으로써 통화품질을 향상시킴과 동시에 휴대폰 전자파로 인한 인체영향은 최소화시키면서 광대역화를 이룰 수 있도록 구성된다.

여기서 본 발명은 두 개의 헬릭스에 휴대폰 본체에서 전달되는 전력이 두 개의 헬릭스에 반씩 나뉘어 전력이 공급됨으로써 안테나 또는 휴대폰 주위의 H필드의 첨두치 또한 줄어든다.

이를 위해 본 발명에 앞서 그러한 안테나가 이론적으로 가능한지를 살펴보기로 한다.

여기서 상기 헬릭스 안테나(100)의 복사패턴을 알아보기 위하여 먼저 헬릭스안테나(100)의 기본특성을 살펴보기로 한다.

도2에서, 헬릭스 안테나(100)를 해석하는 등가안테나는 루프(loop) 안테나(101)와 다이폴(dipole) 안테나(102)가 연속적으로 조합된 형태로 해석된다.

그렇다면, 두 개의 헬릭스 안테나에 어떻게 동일한 전력이 인가되도록 구현하느냐가 문제이다.

본 발명에서는 균등전력인가수단을 PCB 상에 형성시키고, 헬릭스 안테나를 결합시킴에 의해 두개의 헬릭스에 동일한 전력이 인가되도록 구성하였다.

도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, PCB(120)에 형성된 급전점(121)에 특성임피스던 50Ω으로 인가되는 신호가 두 개의 동일한 헬릭스 안테나(100)의 정합(matching)을 유지시키면서 설치하기 위하여, 헬릭스의 감긴 방향이 서로 같거나 반대로 형성된 두 개의 헬릭스(Helix) 안테나(100)와 균등전력인가수단(110)이 이용된다. 본 발명에서 서술한 헬릭스 안테나의 경우에는 루프(loop) 안테나 성분보다는 다이폴(dipole) 안테나(102)의 성분이 지배적이기 때문에 편의에 따라 헬릭스의 감긴방향을 선택할 수 있다.

즉, 두 개의 헬릭스 안테나(100)는 헬릭스 방향이 방향이 서로 같거나 반대가 되도록 하며, 두개의 헬릭스 안테나(100)가 소정간격 이격되도록 후술하는 PCB(120)에 형성된 헬릭스 결합부(113)에 결합설치되는 형태로 휴대폰에 결합된다.

여기서, 두개의 헬릭스 안테나(100)가 서로 같은 방향이나 반대방향으로 감겨져 있으므로 등가안테나는 루프 안테나(101)와 다이폴(dipole) 안테나(102)가 연속적으로 배열된 형태로 해석되며, 루프안테나(101)에 흐르는 전류는 방향이 서로같거나 반대가 되게 되므로 루프 안테나(101)에서 형성되는 루프 안테나(101) 복사 성분은 두개의 헬릭스 안테나(100) 중간지점에서는 서로 중첩되거나 상쇄가 되지만, 그 효과는 다이폴 안테나(102)에 비해 극히 작다. 따라서, 설계나 제작시 방향을 선택할 수 있으며, 두 개의 헬릭스 안테나(100) 중 다이폴 성분에 의하여 전자파에너지가 두 개의 안테나에 분산되어 복사된다.

여기서 상기 두개의 헬릭스 안테나(100)에는 균등전력인가수단(110)에 의해 동일한 균등 전류가 인가되는 바, 상기 균등전력인가수단(110)은 크게 분배기(112)와, 전송선로(114)와, 헬릭스 결합부(113)로 구성되어 PCB(120)상에 형성된다.

상기 분배기(112)는 휴대폰 급전점에 연결 결합되어 특성임프던스 50Ω으로 인가되는 전력신호를 전달받는 급전점(121)과 전기적으로 연결되어 소정의 전력을 인가 받아 후술하는 전송선로(114)로 전력을 균등분배시킨다.

상기 전송선로(114)는 상기 분배기(112)에서 두 갈래로 분기되어 좌,우 대칭형상으로 형성되며 각각의 단부에는 헬릭스 안테나(100)가 연결결합되는 헬릭스 결합부(113)가 형성되어 분배기(112)에서 인가 받은 균등전력을 헬릭스 안테나(100)에 균등분배시킨다.

상기 헬릭스 결합부(113)는 상기 전송선로(114)의 단부에 형성되어 전송선로(114)를 통하여 전달된 전력신호를 헬릭스 결합부(113)에 연결결합된 헬릭스 안테나(100)에 인가시킨다.

따라서, 두개의 헬릭스 안테나(100)에는 동일한 전력이 균등인가된다.

그리고, 위에서 설명한 바와 같이, 헬릭스 결합부(113)를 통하여 전달된 전력신호에 의해 헬릭스 안테나(100)은 전사파 복사를 하게 되며, 전자파 복사패턴은 안테나가 비록 두 개이긴 하지만 도6에서와 같이 기존 안테나처럼 거의 등방성을 유지하므로 실제 휴대폰 통화시 방향성을 가지지 않는다. 안테나가 두 개이지만 등방성을 유지하는 이유는 복사패턴과 관련있는 원거리장(遠距離場)에서는 좁은 공간에 있는 두 개의 안테나가 하나처럼 보이기 때문이다.

도7은 기존안테나와 본 발명의 안테나의 주파수에 따른 각각의 급전점에서의 반사계수 S₁₁을 알기 위한 VSWR (voltage standing wave ratio)측정도로서 주파수는 1.72GHz 에서 2.12GHz 사이에서 측정전 교정한 후 측정을 실시하였다. 참고로 본 발명의 우수성을 확인하기 위하여 미국 PCS폰 주파수대역에 해당하는 1.85GHz에서 1.99GHz에 동작하는 상황을 고려하여 모든 안테나를 제작하였으며, 그 중심주파수 1.92GHz에서 공진이 되도록 하였다. 그리고 화살표1은 1.85GHz 에서의 측정치이고, 화살표2는 1.92GHz에서의 측정치이며, 화살표3은 1.99GHz 에서의 측정치이다.

도시된 바와 같이, 기존안테나인 경우 1.92GHz 에서의 VSWR이 최저치를 나타내며 주파수가 작아지거나 커지는 경우 VSWR 값이 크게 증가하고 있음을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 헬릭스 안테나가 두개 설치된 경우에도 1.92GHz 에서의 VSWR값이 최저로 나타나는 것은 기존의 안테나와 동일하나 주파수가 증가하거나 감소하는 경우 VSWR 값의 증가폭은 상기 기존안테나의 측정치보다 작음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 헬릭스 안테나의 대역폭이 기존의 안테나 보다 광대역화되었음을 알 수 있다.

그리고 도8과 도9는 기존안테나의 H필드 분포값 중 첨두치에 대해 일반화(normalize)하여 대수 스케일 (Log Scale)로서 도시하여 기존안테나와 본 발명의 헬릭스 안테나와 비교한 분포도이다.

도시된 바와 같이, 기존안테나의 H필드는 안테나를 중심으로 등방성으로 형성되어 있으나, 본 발명의 헬릭스 안테나인 경우에는 H필드가 각각의 안테나 형성지점을 중심으로는 등방성으로 형성되나, 안테나와 안테나 사이에서는 각각의 안테나의 다이폴 성분이 상쇄되어 급격히 감쇠되어 형성됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 헬릭스 안테나인 경우에는 실제 휴대폰 사용시 인체두부가 밀착되어지는 두 개의 안테나 사이의 중간지점에서의 H값이 감소하므로, H필드의 제곱값에 비례하는 SAR값도 감소한다.

따라서 본 발명에 따른 두개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나는 지향성 안테나가 아님에도 불구하고, 통화품질 향상과 SAR 값 저감이 동시에 가능하며, 대역폭도 넓어진다.

도10은 도9의 각각의 조건에서 첨두치를 가지면서 X축 방향에 평행한 점선에서의 분포도를 비교한 분포비교도로써, 기존안테나의 첨두치에 대해 정규화하였으며, 로그 스케일(log scale)로 표시되었다.

도시된 바와 같이, 기존의 안테나의 H필드의 첨두치는 도8 및 도9에서 예측할 수 있는 바와 같이, 하나의 첨두치를 가지며 첨두치의 값은 기준이 되므로 영(zero)dB의 값을 가진다. 그리고 헬릭스 안테나인 경우에는 두 개의 첨두치 값을 가지며 첨두치 값은 상기 기존 안테나의 첨두치 보다 작은 -2.8dB의 값을 가짐을 알 수 있다.

또한 사람의 두부가 접근되는 부분인 중간지점 즉, 도면에서 화살표로 표시된 지점에서의 기존안테나의 H필드 값은 -46.7dB로 나타나며, 본 발명의 헬릭스 안테나인 경우에는 -53.2dB로 나타내므로 6.5dB 작은 값을 가짐을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 두개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나는 전자파 에너지가 분산되어 인체에 흡수되는 에너지의 첨두치는 낮아지므로 SAR 값은 줄어들게 되며, 전자파 에너지는 넓은 공간에 분산분포됨에 의해 통화품질은 향상되며 대역폭 또한 넓어진다.

여기서, 균등전력인가수단(110)이 형성된 PCB(120)가 헬릭스 안테나(100)가 결합된 상태에서 휴대폰에 연결 결합되어야 하는 바, 11에 도시된 바와 같이, 상기 PCB(120)는 급전점(121)이 휴대폰 급전점에 연결되어 상기 휴대폰에 설치된다. 그리고 상기 PCB(120)의 휴대폰 설치는 상기 휴대폰의 상면이나 또는 휴대편의 하면에 밀착접촉되어 설치된다. 그리고 도12에서, 헬릭스 안테나(100)가 설치된 PCB(120)가 안테나 하우징(130)에 몰딩된 다음, 상기 안테나 하우징(130)이 휴대폰의 상면 또는 하면에 결합설치된다.

즉, 상기 헬릭스 안테나(100)가 설치된 PCB(120)가 상기 안테나 하우징(130)에 몰딩된 상태에서 상기 휴대폰의 상면이나 하면에 결합되는 바, 상기 안테나 하우징(130)이 상기 휴대폰에 현재 많이 사용되는 스크류(screw) 타입이 아닌 스냅타입으로 결합 설치되도록 구성된다. 안테나를 몰딩시킴으로 인해 기존안테나처럼 외부에 안테나가 돌출되지 않으므로 현재 휴대폰 사용자 다수가 가지고 있는 전자파에 대한 막연한 불안감 해소도 기대할 수 있다.

여기서 상기 안테나 하우징(130)이 상기 휴대폰의 하면에 설치되는 경우에는 SAR이 약 0.25 W/kg 정도로 측정됨으로써 기존의 휴대폰보다 최대 80%이상 인체두부에 흡수되는 전자파를 줄일 수 있었다. 그 이유는 휴대폰 본체의 상단보다는 하단부에 장착되었을 때 안테나와 인체 두부와의 거리가 더 멀어지기 때문이다.

그리고 상기 안테나 하우징(130)의 후면측 외주면에는 외측으로 돌출된 돌출돌기(미도시)가 형성되어 사용자가 휴대폰을 사용하는 경우 돌출돌기(미도시)가 사용자의 손에 걸림에 의해 돌출돌기(미도시) 부분을 사용자가 손으로 감싸지 못하도록 한다.

현재 세계에서 가장 엄격한 SAR 기준이 미국 FCC의 1.6W/kg(1g 평균)임을 고려하여, 상기와 같이 제작된 안테나를 가지고 상단부에 설치해놓고 SAR 측정을 해 본 결과, 0.673W/kg로서 현재 유통 중인 휴대폰의 SAR(1.1∼1.8 W/kg)에 비하여 최대 63%에서 최소 38%의 SAR을 저감시켜, 그만큼 휴대폰 전자파로 인한 인체 영향을 저감시킬 수 있었으며, 두 개의 헬릭스 안테나(100)를 이용하여 안테나 최대이득을 약 2dB 향상시킴으로써 기존의 휴대폰 통화품질을 50%이상 향상시켰다.

또한 실제 제작하였을 경우, 밖으로 안테나가 보이지 않으며, 휴대폰 크기의 소형화로 인해 휴대폰 사용자가 간혹 안테나를 손으로 감쌀 수 있으므로, 휴대폰 후면부에는 안테나와 휴대폰 본체의 후면 및 경계지점에 작은 돌출돌기를 만들어 주어 휴대폰 사용자가 안테나를 감싸지 않도록 유도하여 통화품질의 악화를 방지할 수 있다.

도13 또는 도14에서, 헬릭스 안테나(100)의 피치를 하측에서 상측으로 넓혀가거나, 헬릭스 안테나의 반경을 하측에서 상측으로 가면서 넓어지도록 구성하여 훨씬 넓은 영역의 신호대역, 즉 헬릭스 안테나(100)의 대역폭이 더 넓어지도록 구성된다. 그리고 다른 구성은 위에서 설명한 헬릭스 안테나(100)의 구성과 동일하다.

그리고 위의 헬릭스 안테나는 앞의 실시예와 마찬가지로 휴대폰의 상면뿐 아니라 하면에도 설치가 가능하다.

위의 광대역 헬릭스 안테나인 경우에는 현재의 음성이나 문자 서비스에 이용 가능할 뿐만 아니라 기존 안테나보다 휠씬 넓은 대역폭이 요구되는 화상서비스에도 이용이 가능하다.

상기의 구성에 의한 본 발명은, 헬릭스 형상으로 너비방향으로 소정 이격되게 두 개로 구성되며 헬릭스가 감긴 방향이 서로 같은 방향이나 반대 방향으로 형성된 헬릭스 안테나가 휴대폰에 설치되어, 균등전력인가수단에 의해 균등분배된 전류를 인가받아 형성되는 전사파 복사는 분산되어 첨두치로써 평가하는 전자파 흡수율은 저감되어 인체의 영향을 최소화시킴과 동시에 통화품질이 향상되는 효과가 있다.

더불어, 균등전력인가수단을 PCB로써 구현함으로 인해 PCB자체의 접지면을 가지도록 제작하여 기존 안테나에 비해 휴대폰 본체에 대한 영향을 최소화할 수 있었으며, 두 개의 안테나를 이중공진시켜 기존 안테나에 비해 2배이상 대역을 넓혀광대역화도 가능하였다.

그리고 PCB에 헬릭스 안테나를 설치하고, PCB을 안테나 하우징에 몰딩시킨 다음, 안테나 하우징을 휴대폰에 스냅타입으로 설치함으로 설치가 간편함과 동시에 컴팩트화 된다는 효과가 또한 있다.

Claims (11)

1. 두개의 헬릭스 안테나가 휴대폰의 너비방향으로 이격되어 정합이 유지되게 설치되고, 균등전력인가수단에 연결 결합되어 동일한 전력을 균등 인가받음을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 두개의 헬릭스 안테나는 감긴 방향이 서로 반대가 됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
3. 제1항에 있어서, 상기 두개의 헬릭스 안테나는 감긴방향이 서로간에 동일방향으로 형성됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 균등전력인가수단은,

   급전점에서 인가받은 전력신호를 두방향으로 균등 분배시키는 분배기와;

   상기 분배기에서 두 방향으로 분기되어 분배기의 전력신호를 전달시키는 전송선로와;

   상기 전송선로의 각각의 단부에 형성되어 상기 헬릭스 안테나가 결합되어 전송선로를 통해 전달된 전력신호를 헬릭스 안테나에 인가시키는 헬릭스 결합부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
5. 제4항에 있어서, 상기 전송선로는 대칭형상으로 구성됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
6. 제4항에 있어서, 상기 균등전력인가수단은 접지면을 포함하는 PCB상에 형성됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
7. 제6항에 있어서, 상기 PCB는 헬릭스 안테나가 결합된 상태에서 안테나 하우징에 몰딩됨을 특징으로 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
8. 제7항에 있어서, 상기 안테나 하우징은, 휴대폰의 상면 또는 하면 중 어느 한곳에 결합설치됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
9. 제8항에 있어서, 상기 안테나 하우징은 후면측에 돌출돌기가 형성되어 사용자가 안테나 하우징을 손으로 감싸는 것을 방지시키는 것을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
10. 제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 헬릭스 안테나는 안테나의 피치가 점차 넓어지도록 구성됨을 특징으로 하는 두 개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.
11. 제1항 내지 제3항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 헬릭스 안테나는 안테나의 반경이 점차 커지도록 구성됨을 특징으로 하는 두개의 헬릭스로 구성된 휴대폰용 안테나.