KR20020064571A - Antenna apparatus for portable mobile terminal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휴대용 무선 단말기의 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna device of a portable wireless terminal.
휴대용 무선 단말기에는 무선 송수신 장치로서 도 3에 예시된 리트랙터블(retractable) 안테나가 많이 사용되고 있다. 도 3에 도시된 리트랙터블 안테나의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 더미로드(dummy rod)(100), 로드 안테나(110), 및 스토퍼(stopper)(120)로 이루어진 휩(whip) 안테나와 도 2에 도시된 바와 같은 헬리컬(helical) 안테나가 결합된 구조로 이루어져 있다. 상기 리트랙터블 안테나는 단말기에 장착되어 도 3의 150상태와 같은 잠입상태 또는 도3의 140상태와 같은 신장상태로 사용될 수 있다.In the portable wireless terminal, a retractable antenna illustrated in FIG. 3 is widely used as a wireless transceiver. The structure of the retractable antenna shown in FIG. 3 is a whip antenna including a dummy rod 100, a rod antenna 110, and a stopper 120 as shown in FIG. 1. And a helical antenna as shown in FIG. 2. The retractable antenna may be mounted in a terminal and used in a state of immersion such as state 150 of FIG. 3 or an extended state of state 140 of FIG. 3.
휴대용 무선 단말기의 안테나는 휴대 무선단말기 본체를 이미지로 하여 동작하는 다이폴 안테나로 분석이 가능하다. 다이폴 안테나는 안테나의 길이에 따라 효율 및 방사패턴이 변화하며 다이폴 안테나의 총 길이가 λ/2에서 최대 전류가 방사되며 λ/2 이하일 경우는 방사손실이 발생한다. 그런데 요즈음의 휴대용 무선 단말기는 부품 제조기술의 발전 및 소비자의 요구에 부응하여 점차 소형화되는 추세이며, 현재는 휴대용 무선 단말기의 길이가 λ/4 이하의 제품도 생산되고 있다. 이 경우 휩 안테나는 구조상 단말기 본체의 길이보다 작을 수밖에 없으므로, 단말기 본체 및 휩 안테나의 총 길이가 λ/2 이하 일 수밖에 없다. 이러한 경우에는 안테나의 방사손실이 발생하게 된다.The antenna of the portable wireless terminal can be analyzed as a dipole antenna that operates by using the image of the main body of the portable wireless terminal. Efficiency and radiation patterns of dipole antennas vary according to the length of the antenna. If the total length of the dipole antenna is λ / 2, the maximum current is radiated, and radiation loss occurs when λ / 2 or less. However, these days, the portable wireless terminal has been gradually miniaturized in response to the development of component manufacturing technology and the demand of the consumer, and now the products of the portable wireless terminal having a length of λ / 4 or less are also produced. In this case, the whip antenna is structurally smaller than the length of the terminal body, and therefore, the total length of the terminal body and the whip antenna is λ / 2 or less. In this case, radiation loss of the antenna occurs.
따라서 본 발명의 목적은 휴대용 무선단말기에서 안테나의 방사 효율을 증가시켜 단말기의 통화성능을 향상시키도록 하는 안테나 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna device for improving the communication performance of the terminal by increasing the radiation efficiency of the antenna in a portable wireless terminal.
본 발명의 다른 목적은 휴대용 무선 단말기의 안테나에서 방사하는 전류분포를 분산하여 특수 흡수율(Specific Absorption Rate: SAP)을 감소시키도록 하는 안테나 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an antenna device for reducing a specific absorption rate (SAP) by distributing a current distribution emitted from an antenna of a portable wireless terminal.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 휩 안테나와 헬리컬 안테나가 결합된 구조의 리트랙터블 안테나 장치에 있어서, 상기 휩 안테나를 로드 안테나와 상기 로드 안테나가 신장 및 잠입 가능하게 연결하는 파이프형의 2단 로드 안테나로 구성되게 함을 특징으로 한다.According to the above object, the present invention provides a retractable antenna device having a structure in which a whip antenna and a helical antenna are coupled to each other, the pipe-shaped two of which connects the whip antenna to the rod antenna and the rod antenna so as to extend and retract. It is characterized in that it is configured as a rod antenna.
또한 본 발명은, 휩 안테나 구조의 안테나 장치에 있어서, 상기 휩 안테나를 로드 안테나와 상기 로드 안테나가 신장 및 잠입 가능하게 연결하는 파이프형의 2단 로드 안테나로 구성되게 함을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that in the antenna device of the whip antenna structure, the whip antenna is composed of a pipe-shaped two-stage rod antenna connecting the rod antenna and the rod antenna to extend and retractable.
도 1은 통상적인 휩 안테나 구조 일예도,1 is an example of a typical whip antenna structure,
도 2는 통상적인 헬리켈 안테나 구조 예시도,2 is a schematic view of a conventional helical antenna structure;
도 3은 통상적인 리트랙터블 안테나 구조 예시도,3 is a diagram illustrating a conventional retractable antenna structure;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 2단 휩 구조 안테나로서, 2단 로드 잠입되었을 때의 상태도,4 is a two-stage whip structure antenna according to an embodiment of the present invention, and a state diagram when the two-stage rod is immersed;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 2단 휩 구조 안테나로서, 2단 로드 신장되었을 때 상태도,5 is a two-stage whip structure antenna according to an embodiment of the present invention, and a state diagram when the two-stage rod is extended;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2단 로드를 갖는 리트랙터블 안테나 구조도,6 is a structural diagram of a retractable antenna having a two-stage rod according to an embodiment of the present invention;
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 2단 로드 안테나 확대도,7 and 8 are enlarged two-stage rod antenna according to an embodiment of the present invention,
도 9는 다이폴 안테나의 길이에 따른 전류 분포를 보여주는 도면.9 shows current distribution along the length of a dipole antenna;
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
본 발명은 리트랙터블 안테나 중에서도 휩 안테나부의 구조를 변경하여 휴대용 무선 단말기의 통화성능 향상 및 "NSI(C95.1)/FCC(P.24)의 무선 방사에 의한 안전규격"에서 제안한 인체유해도 판단의 하나인 SAR(Specific Absorption Rate, 측정단위 : W/Kg) 특성을 개선한다. 요컨대, 본 발명은 휴대용 무선통신 단말기에서 사용하는 리트랙터블 안테나에서 휩 안테나의 실효 길이를 구조적으로 증가시킴으로써, (1) 방사효율을 증가시켜 통화 성능을 향상하며, (2) 안테나에서 방사하는 전류분포를 분산하여 SAR(특수 흡수율)을 감소시킨다.The present invention changes the structure of the whip antenna unit among the retractable antennas to improve the communication performance of the portable wireless terminal and the human body induction proposed in the "Safety standard by radio radiation of NSI (C95.1) / FCC (P.24)". Improve the SAR (Specific Absorption Rate, W / Kg) characteristic, which is one of the judgments. In short, the present invention by structurally increasing the effective length of the whip antenna in the retractable antenna used in the portable radio communication terminal, (1) to increase the radiation efficiency to improve the call performance, (2) the current radiated from the antenna Distribute the distribution to reduce SAR (Specific Absorption).
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 2단 휩 구조 안테나를 보여주고 있다. 즉 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 구조는 2단 휩 구조로 이루어져 있다는 특징이 있다. 도 4는 2단 휩 구조 안테나의 2단 로드 잠입되었을 때의 상태도이고, 도 5는 2단 휩 구조 안테나의 2단 로드 신장되었을 때 상태도이다.4 and 5 illustrate a two-stage whip structure antenna according to an embodiment of the present invention. That is, the antenna structure according to the embodiment of the present invention has a feature that it consists of a two-stage whip structure. 4 is a state diagram when the second stage rod of the two-stage whip structure antenna is immersed, and FIG. 5 is a state diagram when the two stage rod of the two-stage whip antenna is extended.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 2단 구조 휩 안테나는 더미로드(100), 로드안테나(110) 및 2단 로드 안테나(200)로 구성되어 있다. 더미로드(100)는 잠입(Retracted) 상태에서 헬리컬과의 아이솔레이션을 위하여 부도체로 형성된다. 로드안테나(110)는 일단에 더미로드(100)가 고착되어 있으며 타단은 2단 로드 안테나(200)내에 잠입 가능하게 연결되어 있다. 상기 로드 안테나(110)는 실제로 전파가 송수신되기 위한 도체로 형성된다. 상기 로드 안테나(110)는 그 재질이 형상 기억 합금으로 하는 것이 바람직하다. 그리고 2단 로드 안테나(200)는 본 발명의 실시 예에 따라 추가 구현된 부분으로서 로드안테나(110)가 잠임 및 신장 가능하도록 파이프형 로드(pipe type rod)이다. 도 4의 2단 휩 구조 안테나에서 로드안테나(110)와 2단 로드 안테나(200)는 서로 슬라이딩 구조로 연결되어 있다.4 and 5 together, the two-stage structure whip antenna according to the embodiment of the present invention includes a dummy rod 100, a rod antenna 110, and a two-stage rod antenna 200. The dummy rod 100 is formed of a non-conductor for isolation with the helical in the retracted state. The rod antenna 110 has a dummy rod 100 fixed to one end thereof, and the other end thereof is immersed in the second stage antenna 200. The rod antenna 110 is formed of a conductor for actually transmitting and receiving radio waves. The rod antenna 110 is preferably made of a shape memory alloy. In addition, the two-stage rod antenna 200 is a pipe type rod so that the rod antenna 110 can be submerged and stretched as an additionally implemented portion according to an embodiment of the present invention. In the two-stage whip structure antenna of FIG. 4, the rod antenna 110 and the two-stage rod antenna 200 are connected to each other in a sliding structure.
도 7은 도 4 및 도 5에 도시된 2단 로드안테나(200)의 확대도이다. 도 7을 참조하면, 로드안테나(110)와 2단 로드 안테나(200)를 연결하는 2단 로드 안테나(200)의 단부가 "u"자 형태로 라운드진 오물림 구조(210)로 되어 있고, 상기 2단 로드 안테나(200)의 파이프 내에 삽입된 로드안테나(110)의 일측부에는 2단 스토퍼(Stopper)가 구비되어 있다. 1단의 스토퍼(240)는 2단 로드안테나(200)의 타단에 구비되며, 휩 안테나와 헬리컬 안테나를 연결하는 역할을 한다. 도 7에서 230은 판 스프링으로서, 로드안테나(110)와 2단 로드 안테나(200)의 잠입 및 신장력을 유지하도록 2단 로드 안테나(200)의 파이프내에 구비된다.7 is an enlarged view of the two-stage rod antenna 200 shown in FIGS. 4 and 5. Referring to FIG. 7, an end portion of the two-stage rod antenna 200 connecting the rod antenna 110 and the two-stage rod antenna 200 has a rounded recess structure 210 in a “u” shape. One side of the rod antenna 110 inserted into the pipe of the two-stage rod antenna 200 is provided with a two-stage stopper. The stopper 240 of the first stage is provided at the other end of the second stage rod antenna 200, and serves to connect the whip antenna and the helical antenna. In FIG. 7, 230 is a leaf spring, which is provided in the pipe of the two-stage rod antenna 200 to maintain the immersion and extension force of the rod antenna 110 and the two-stage rod antenna 200.
도 8은 도 4 및 도 5에 도시된 또 다른 형태의 2단 로드안테나(200)의 확대도로서, 도 7의 도시된 구조와 거의 동일하며, 단지 2단 로드 안테나(200)의 오물림 구조(215)가 도 7에 도시된 "u"자 형태로 라운드지지는 않았다. 도 7의 "u"자 형태로 라운드지게 된 오물림 구조(210)는 도 8의 오물림 구조(215)에 비하여 로드안테나(110)와 2단 로드안테나(200)를 고정하기 위한 연결강도를 증가시키게 하는 이점이 있다.FIG. 8 is an enlarged view of another form of the two-stage rod antenna 200 shown in FIGS. 4 and 5, which is substantially the same as the structure shown in FIG. 215 is not rounded in the "u" shape shown in FIG. Rounding structure 210 rounded in the shape of the "u" of FIG. 7 is a connection strength for fixing the rod antenna 110 and the second stage antenna 200 as compared to the soil structure 215 of FIG. There is an advantage to increase.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2단 로드를 갖는 리트랙터블 안테나 구조도로서, 그 특징은 리트랙터블 안테나가 2단의 로드를 갖는다는 것이다. 즉 본 발명의 리트랙터블 안테나는 휩 안테나를 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 2단으로 사용하는 구조를 갖고 있다.6 is a structural diagram of a retractable antenna having a two-stage rod according to a preferred embodiment of the present invention. The characteristic of the retractable antenna has two stages of rods. That is, the retractable antenna of the present invention has a structure in which the whip antenna is used in two stages as shown in FIGS. 4 and 5.
도 6의 340은 2단 휩을 갖는 리트랙터블 안테나에서 휩이 신장된 상태를 도시한 것이고 도 6의 350은 휩이 잠입된 상태를 도시한 것이다. 도 6의 340 및 350으로 보인 바와 같이 2단 로드안테나(200)의 길이는 헬리컬 안테나(400)의 길이보다 짧게 구성하는 것이 바람직하다. 이는 휩 신장시 외부적으로 2단 휩 부위가 도출되지 않도록 함이다.6 shows a state in which the whip is extended in the retractable antenna having the second stage whip, and 350 in FIG. 6 shows the state in which the whip is submerged. As shown in 340 and 350 of FIG. 6, the length of the two-stage rod antenna 200 is preferably shorter than that of the helical antenna 400. This prevents the external second stage whip portion from elongating the whip.
도 6에 도시된 바와 같이 휩이 신장된 상태(340)에서는 2단 로드에 의하여 증가된 길이(360)만큼 휩의 전체 길이를 증가시키며, 잠입상태(350)에서는 2단 로드안테나(200)에 휩이 잠입되므로 전체길이는 늘어나지 않는다. 그러므로 동일 길이의 단말기 본체에서 사용 가능한 휩 안테나의 길이를 길게 할 수 있다. 도 6에서 2단 로드 안테나(200)의 구조는 상술한 바 있는 도 7의 구조와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 6, in the elongated state 340, the total length of the whip is increased by the length 360 increased by the two-stage rod, and in the infiltrating state 350, the second stage rod antenna 200 is increased. Since the whip is immersed, the overall length does not increase. Therefore, the length of the whip antenna usable in the terminal body of the same length can be increased. In FIG. 6, since the structure of the two-stage rod antenna 200 is the same as that of FIG. 7, the description thereof will be omitted.
휴대 무선통신 단말기의 안테나는 휴대 무선단말기 본체를 이미지로 하여 동작하는 다이폴 안테나로 분석이 가능하다. 도 9는 일반적인 다이폴 안테나에서 파장 λ에 따라 변화하는 전류 밀도의 분포를 나타내었다. 도 9의 참조번호 400으로 나타낸 바와 같이 단말기 본체 및 휩 안테나의 총 길이(L)가 L ＜ 1/2 λ경우에는 전류 손실이 발생하며(점선 부분), 도 9의 참조번호 410으로 나타낸 바와 같이 단말기 본체 및 안테나의 총 길이(L)가 L = 1/2λ경우에는 최대 전류 분포 점이 발생한다. 그리고 도 9의 참조번호 420 및 430으로 나타낸 바와 같이 단말기 본체 및 안테나의 총길이(L)가 L ＞ 1/2 λ 경우(420의 경우는 L = 3/4 λ, 430의 경우는 L = λ)에는 전류는 분산되므로 최대 분포 점의 전류밀도는 감소하나 총 전류의 양은 변하지 않는다. 이러한 이유로 휴대 무선통신 단말기에서 안테나 효율을 높이고, 전자파에 의한 인체 영향을 감소시키기 위하여 안테나를 1/2 λ이상으로 사용하는것이 유리하다. 그러나 휴대용 무선 단말기는 부품 제조기술의 발전 및 소비자의 요구에 따라 점차 소형화되는 추세이며, 세계적으로 사용중인 800∼900MHz 대역을 사용하는 단말기의 길이는 현재 1/4 λ이하의 길이로 제작되고 있다.The antenna of the portable wireless communication terminal can be analyzed as a dipole antenna that operates by using the image of the main body of the portable wireless terminal. 9 shows a distribution of current densities varying with wavelength λ in a general dipole antenna. As indicated by the reference numeral 400 of FIG. 9, a current loss occurs when the total length L of the terminal body and the whip antenna is L <1/2 λ (dotted line), and as indicated by reference numeral 410 of FIG. 9. The maximum current distribution point occurs when the total length L of the terminal body and the antenna is L = 1 / 2λ. As shown by reference numerals 420 and 430 of FIG. 9, when the total length L of the terminal body and the antenna is L> 1/2 λ (L = 3/4 λ in case of 420, L = λ in case of 430). Since the current is distributed, the current density at the maximum distribution point decreases, but the total amount of current does not change. For this reason, it is advantageous to use an antenna of 1/2 λ or more in order to increase the antenna efficiency and reduce the human influence by the electromagnetic wave in the portable wireless communication terminal. However, portable wireless terminals have been gradually miniaturized according to the development of component manufacturing technology and consumer demand, and terminals using the 800-900MHz band which are in use worldwide are currently manufactured to a length of 1/4 λ or less.
이러한 경우에 상술한 바와 같은 본 발명을 적용하게 되면 하기와 같은 장점들이 있다.In this case, applying the present invention as described above has the following advantages.
1. 휴대 무선통신 단말기와 휩 안테나의 총 길이가 λ/2 이하일 경우 2단 휩 안테나를 이용하여 그 길이를 증가시킴으로 방사손실을 감소하여 방사되는 전류의 양을 증가시킨다. 그 결과 휴대용 무선 단말기의 방사효율을 향상시킬 수 있다.1. If the total length of the portable radio communication terminal and whip antenna is less than λ / 2, increase the length by using the second stage whip antenna to reduce the radiation loss and increase the amount of radiated current. As a result, the radiation efficiency of the portable wireless terminal can be improved.
2. 휴대 무선통신 단말기와 휩 안테나의 총 길이를 λ/2이상으로 증가시킬 경우 안테나에서 방사하는 전류 밀도를 분산시킴으로써 최대 전류 밀도는 감소하며, 그러므로 SAR(특수 흡수율)을 감소시킨다.2. Increasing the total length of portable radio terminals and whip antennas to λ / 2 or more reduces the maximum current density by distributing the current density radiated from the antenna, thus reducing the SAR (Specific Absorption Rate).
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the equivalent of claims and claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 리트랙터블 안테나 중에서도 휩 안테나부의 구조를 변경하여 휴대용 무선 단말기의 통화성능 향상 및 "NSI(C95.1)/FCC(P.24)의 무선 방사에 의한 안전규격"에서 제안한 인체유해도 판단의 하나인 SAR(SpecificAbsorption Rate, 측정단위 : W/Kg) 특성을 개선할 수 있다. 요컨대, 본 발명은 휴대용 무선통신 단말기에서 사용하는 리트랙터블 안테나에서 휩 안테나의 실효 길이를 구조적으로 증가시킴으로써, (1) 방사효율을 증가시켜 통화 성능을 향상하며, (2) 안테나에서 방사하는 전류분포를 분산하여 SAR(특수 흡수율)을 감소시킨다.As described above, the present invention changes the structure of the whip antenna unit among the retractable antennas to improve the call performance of the portable wireless terminal and the "Safety standard by radio radiation of NSI (C95.1) / FCC (P.24)". We can improve SAR (SpecificAbsorption Rate, W / Kg), which is one of the proposed human injuries. In short, the present invention by structurally increasing the effective length of the whip antenna in the retractable antenna used in the portable radio communication terminal, (1) to increase the radiation efficiency to improve the call performance, (2) the current radiated from the antenna Distribute the distribution to reduce SAR (Specific Absorption).
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Publications (1)
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| KR1020010005141A KR20020064571A (en) | 2001-02-02 | 2001-02-02 | Antenna apparatus for portable mobile terminal |
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