KR20020074495A - 2 공진 안테나 - Google Patents

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닛폰안테나 가부시키가이샤
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Abstract

전기적 특성을 열화시키지 않고 소형화하는 것을 목적으로 하여, 헬리컬 형상으로 감은 제 1 코일부 (21) 와 제 2 코일부 (23) 를 구비하고 있고, 제 1 코일부 (21) 의 상단을 하측으로 꺽어 구부려서 제 1 코일부 (21) 의 거의 중심축에 따라 제 1 코일부 (21) 내를 관통하고 있는 접속부 (22) 를 구비하고 있다. 이 접속부 (22) 의 하단은 제 2 코일부 (23) 의 상단에 접속되어 있고, 제 2 코일부 (23) 의 하단에 급전부 (24) 를 통해 급전한다.

Description

2 공진 안테나{TWO-RESONANCE ANTENNA}
기술분야
본 발명은 휴대 전화기나 간이형 휴대 전화기 (PHS : personal handyphone system) 등에서 사용되는 서로 떨어진 주파수 대역에서 사용할 수 있는 2 공진 안테나에 관한 것이다.
배경기술
휴대 전화기나 PHS 의 가입자수는 해마다 증가하고 있고, 가입자의 증가로 인해 이용 주파수가 부족해지고 있다. 이와 같이 가입자의 증가로 인해 이용 주파수가 부족한 경우에는 휴대 전화기의 주파수대로서 거의 전역에서 사용할 수 있는 주파수대와 도시부에서 사용할 수 있는 주파수대의 2개의 주파수대가 할당되어 있는 경우가 있다. 예컨대, 유럽에서는 900 ㎒대의 GSM 방식의 휴대 전화기는 유럽 전역에서 사용할 수 있지만, 추가로 도시부에서는 이용 주파수 부족을 보충하기 위해 1.8 ㎓ 대의 DCS 방식의 휴대 전화기를 사용할 수 있다. 이와 같이 2 주파수대에서 휴대 전화기를 사용하기 위해서는, 휴대 전화기를 2 주파수대에서 동작할 수 있도록 대응시킬 필요가 있다. 즉, 2 주파수대 각각의 주파수대에 있어서의 무선 회로를 내장시킴과 동시에 2 주파수대에서 동작하는 2 공진 안테나를 설치할 필요가 있다.
이러한 종류의 2 공진 안테나로서, 도 9 에 도시한 바와 같은 2 공진 안테나가 제안되어 있다. 이 2 공진 안테나는 헬리컬 형상으로 감은 코일부 (121) 를 구비하고 있고, 이 코일부 (121) 의 상단을 하측으로 꺽어 구부려서 코일부 (121) 의 거의 중심축을 따라 코일부 (121) 내를 관통하고 있는 접속부 (122) 를 구비하고 있다. 이 접속부 (122) 의 단부에 급전부 (124) 를 통해 급전되고 있다.
도 9 에 도시한 2 공진 안테나 (114) 의 등가 회로를 도 10 에 도시한다. 도 10 에 도시한 바와 같이 코일부 (121) 와, 코일부 (121) 내를 관통하고 있는 접속부 (l22) 가 고주파적으로 결합하여 부유 용량이 발생하게 되어 등가적으로 인덕터 (L101) 와 커패시터 (C101) 의 병렬 공진 회로가 형성되게 된다. 이 병렬 공진 회로의 위에는 등가 엘리먼트 (125) 가 등가적으로 형성되고, 병렬 공진 회로와 급전부 (124) 사이에는 등가 엘리먼트 (126) 가 등가적으로 형성된다. 등가 엘리먼트 (125) 는 코일부 (121) 에 의해 형성되고, 등가 엘리먼트 (126) 는 접속부 (122) 에 의해 형성된다.
이와 같은 2 공진 안테나 (114) 는, 코일부 (121) 와 접속부 (122) 의 전체가 낮은 주파수대 (제 1 주파수대) 에서 안테나로서 동작하게 되고, 병렬 공진 회로를 높은 주파수대 (제 2 주파수대) 에서 트랩으로서 동작시킴으로써 접속부 (122) 가 높은 주파수에서 안테나로서 동작하게 된다. 그럼으로써, 2 공진 안테나 (114) 는 제 1 주파수대와 제 2 주파수대의 2 주파수대에서 동작하게 된다.
이와 같은 2 공진 안테나에서는, 높은 제 2 주파수대에서 동작하는 안테나가 직선상의 접속부 (122) 에 의해 형성되어 있기 때문에, 접속부 (122) 의 길이를 제 2 주파수대의 주파수에 따른 길이로 할 필요가 있다. 그러나, 접속부 (122) 의길이를 제 2 주파수대의 주파수에 따른 길이로 하면, 2 공진 안테나 (114) 의 길이가 길어져서 소형화가 어려워지는 문제점이 있었다. 그래서, 접속부 (122) 의 길이를 본래 필요한 길이보다 짧게 하여 2 공진 특성을 나타내는 정합 회로를 접속함으로써, 제 1 주파수대와 제 2 주파수대의 2 주파수대에서 동작하는 2 공진 안테나 (114) 의 소형화를 달성하도록 하고 있다. 이와 같은 정합 회로를 접속한 전체 길이 약 20 ㎜ 의 길이로 소형화되어 있는 2 공진 안테나 (114) 의 VSWR 특성을 도 11 에 나타낸다. 도 11 에 나타낸 VSWR 특성은, 횡축이 주파수로 되어 있고 GSM (global system for mobile communication) 방식에 있어서의 900 ㎒ 대 (890 ∼ 960 ㎒) 가 제 1 주파수대로 되고, DCS (Digital Cellular System) 방식에 있어서의 1.7 ㎓ 대 (1710 ㎒ ∼ 1880 ㎒) 가 제 2 주파수대로 되어 있다. 도 11 을 참조하면, 제 1 주파수대에서의 VSWR 의 최악의 값이 3.1 로 되고, 제 2 주파수대에서의 VSWR 의 최악의 값이 2.7 로 되어 양호한 VSWR 를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 도 11 에 나타낸 VSWR 특성은 2 공진 안테나 (114) 와 급전부 (124) 사이에 도 12 에 도시한 정합 회로가 접속되어 있다. 이 정합 회로는 2 공진 특성을 얻기 위해 제 2 인덕터 (L112) 와 제 3 인덕터 (L113) 를 직렬 접속함과 동시에, 제 2 인덕터 (L112) 와 제 3 인덕터 (L113) 의 접속점과 어스 사이에 커패시터 (C111) 를 접속하고, 제 2 인덕터 (Ll12) 의 개시단과 어스 사이에 제 1 인덕터 (L111) 를 접속하여 구성되어 있다. 이 경우, 제 1 인덕터 (Ll11) 는 약 15 nH, 제 2 인덕터 (Ll12) 및 제 3 인덕터 (L113) 는 약 4.7 nH, 커패시터 (C111) 는약 2 pF 로 되어 있다. 이와 같이, 2 공진 안테나 (114) 는 4 소자 이상을 사용하는 복잡한 정합 회로를 필요로 한다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은, 전기적 특성을 열화시키는 것 없이 소형화할 수 있고, 간이한 정합 회로로 할 수 있는 2 공진 안테나를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.발명의 개시
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 2 공진 안테나는, 제 1 코일부와, 이 제 1 코일부의 일단을 꺽어 구부리고, 이 제 1 코일부내를 거의 중심축을 따라 연신되어 있는 접속부와, 이 접속부의 단부에 접속되어 있는 제 2 코일부를 구비하도록 되어 있다.
또한, 상기 본 발명의 2 공진 안테나에 있어서, 상기 제 2 코일부의 단부와 급전부 사이에 제 1 정합용 리액턴스 소자가 직렬로 접속되어 있음과 동시에, 상기 제 2 코일부의 단부와 어스 사이에 제 2 정합용 리액턴스 소자가 접속되어 있어도 된다.
그리고, 상기 본 발명의 2 공진 안테나에 있어서, 상기 제 2 코일부의 단부와 급전부 사이에 3 리액턴스 소자로 이루어지는 π형 정합 회로 또는 T 형 정합 회로가 접속되어 있어도 된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 제 1 코일부내를 거의 중심축을 따라 연신되어 있는 접속부의 단부에 제 2 코일부를 접속하도록 하였기 때문에, 2 공진 안테나의 전체 길이를 짧게 하여 소형화할 수 있게 된다. 그리고, 이와 같이 소형화하더라도 제 2 코일부를 본래 필요한 길이로 할 수 있게 된다. 그럼으로써, 양호한전기적 특성을 얻을 수 있는 2 공진 안테나로 할 수 있다. 또한, 2 공진 특성이 얻어지는 정합 회로로 할 필요가 없는 점에서 2 공진 안테나에 급전하기 위한 정합 회로를 부품수가 적은 간이한 회로로 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부를 무선기 케이스체에 장착한 구성예를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 외관 구성을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 VSWR 특성 을 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 정합 회로의 일례를 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 정합 회로의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부의 정합 회로의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9 는 종래 제안되어 있는 2 공진 안테나의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 10 은 종래 제안되어 있는 2 공진 안테나의 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 11 은 종래 제안되어 있는 2 공진 안테나의 VSWR 특성을 나타낸 도면이다.
도 12 는 종래 제안되어 있는 2 공진 안테나의 정합 회로를 도시한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 실시형태에 관한 2 공진 안테나인 안테나부를 무선기 케이스체에 장착한 구성예를 도 1 에 도시한다. 이 무선기 케이스체는 예컨대 휴대 전화기의 케이스체로 되어 있다.
도 1 에 도시한 휴대 무선기 (1) 의 무선기 케이스체 (3) 의 상부에는 안테나부 (2) 가 장착되어 있다. 안테나부 (2) 는 2 주파수대에서 동작하는 2 공진 안테나로 되어 있다. 2 주파수대는, 예컨대 PDC 방식 (Personal Digital Cellular telecommunication system) 에 있어서의 800 ㎒ 대 (810 ㎒ ∼ 956 ㎒) 와 1.4 ㎓ 대 (1429 ㎒ ∼ 1501 ㎒) 나 GSM (Global System for Mobile communications) 방식의 800 ㎒ 대 (890 ㎒ ∼ 960 ㎒) 와 DCS (Digital Cellular System) 방식의 1.7 ㎓ 대 (1710 ㎒ ∼ 1880 ㎒) 로 된다.
이와 같은 안테나부 (2) 의 외관 구성의 일례를 도 2 에 도시한다.
도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 2 공진 안테나인 안테나부 (2) 는 양끝이 연결된 원통형상의 안테나 커버부 (11) 의 개구부에 금속제 기부 금구 (12) 를 나사식으로 고정함으로써 구성되어 있다. 안테나 커버부 (11) 는 수지 성형에 의해 작성되어 있고, 그 내부에 후술하는 2 공진 엘리먼트 (14) 가 내장되어 있다. 또한, 2 공진 엘리먼트 (14) 의 하단은 기부 금구 (12) 에 접속되어 있다. 기부 금구 (12) 의 하단으로부터는 가늘고 긴 막대형상의 장착부 (13) 가 연신 형성되어 있다. 이 장착부 (13) 의 도중에는 나사부 (13a) 가 형성되어 있고, 장착부 (13) 를 무선기 케이스체 (3) 에 형성되어 있는 장착 구멍에 삽입하여 나사부 (13a) 를 장착 구멍에 나사식으로 고정함으로써 안테나부 (2) 가 무선기 케이스체 (3) 에 고착되어 있다.
안테나 커버부(11) 에 내장되어 있는 2 공진 엘리먼트 (14) 의 구성의 개요를 도 3 에 도시한다.
2 공진 엘리먼트 (14) 는, 헬리컬 형상으로 감은 제 1 코일부 (21) 와 제 2 코일부 (23) 를 구비하고 있고, 제 1 코일부 (21) 의 상단을 하측으로 꺽어 구부려서 제 1 코일부 (21) 의 거의 중심축을 따라 제 1 코일부 (21) 내를 관통하고 있는 접속부 (22) 를 구비하고 있다. 이 접속부 (22) 의 하단은 제 2 코일부 (23) 의 상단에 접속되어 있고, 제 2 코일부 (23) 의 하단에 급전부 (24) 를 통해 급전되고 있다. 이와 같은 2 공진 엘리먼트 (14) 는, 1 개의 선재를 도 3 에 도시한 바와 같이 코일형상으로 감음과 동시에 굴곡시킴으로써 구성되어 있다.
도 3 에 도시한 2 공진 엘리먼트 (14) 의 등가 회로를 도 4 에 도시한다. 제 1 코일부(21)와, 제 1 코일부 (21) 내를 관통하고 있는 접속부 (22) 가 고주파적으로 결합하여 부유 용량이 발생하게 되기 때문에, 도 4 에 도시한 바와 같이 등가적으로 제 1 인덕터 (L1) 와 커패시터 (C1) 의 병렬 공진 회로가 형성되게 된다. 이 병렬 공진 회로에는 제 1 코일부 (21) 에 의해 구성되는 등가적으로 형성된 등가 엘리먼트 (25) 가 접속되고, 병렬 공진 회로와 급전부 (24) 사이에는 제 2 코일부 (23) 에 의해 등가적으로 형성되어 있는 제 2 인덕터 (L2) 가 접속되어 있다.
이와 같은 2 공진 엘리먼트 (14) 는, 제 1 코일부 (21), 접속부 (22) 및 제 2 코일부 (23) 의 전체가 낮은 주파수대 (제 1 주파수대) 에 있어서 안테나로서 동작한다. 그리고, 병렬 공진 회로가 높은 주파수대 (제 2 주파수대) 에서 트랩으로서 동작하도록 설정함으로써, 제 2 코일부 (23) 가 높은 주파수대 (제 2 주파수대) 에서 안테나로서 동작하게 된다. 그럼으로써, 2 공진 엘리먼트 (14) 는 제 1 주파수대와 제 2 주파수대의 2 주파수대에서 동작시킬 수 있게 된다.
이 경우, 낮은 제 1 주파수대에서는 제 1 코일부 (21) 와 제 2 코일부 (23) 가 로딩 코일로서 동작하기 때문에, 2 공진 엘리먼트 (14) 의 전체 길이를 짧게 할 수 있어 소형화할 수 있다. 또한, 높은 제 2 주파수대에서는 제 2 코일부 (23) 가 로딩 코일로서 동작하기 때문에, 접속부 (22) 와 제 2 코일부 (23) 의 길이를 가산한 물리적인 길이를 짧게 할 수 있어 2 공진 엘리먼트 (14) 를 소형화할 수 있다. 그리고, 이와 같이 소형화하더라도 접속부 (22) 와 제 2 코일부 (23) 의 전기장은, 본래 필요한 전기장으로 할 수 있어 2 공진 엘리먼트 (14) 의 전기적 특성을 양호한 전기적 특성으로 할 수 있다.
따라서, 소형화되어 전체 길이 약 20 ㎜ 로 되어 있는 2 공진 엘리먼트 (14)에 있어서의 주파수에 대한 VSWR 특성을 도 5 에 나타낸다. 도 5 는 GSM 방식에 있어서의 900 ㎒ 대 (890 ∼ 960 ㎒) 를 제 1 주파수대로 하고, DCS 방식에 있어서의 1.7 ㎓ 대 (1710 ㎒ ∼ 1880 ㎒) 를 제 2 주파수대로 하고 있다. 도 5 를 참조하면, 제 1 주파수대의 개시단의 주파수에 있어서의 VSWR 로서 약 1.3 을 얻을 수 있고, 종료단의 주파수에 있어서의 VSWR 로서 약 1.8 을 얻을 수 있고, 제 1 주파수대에 있어서의 VSWR의 최악의 값은 약 1.8 로 되어 있다. 또한, 제 2 주파수대의 개시단의 주파수에 있어서의 VSWR 로서 약 1.3 을 얻을 수 있고, 종료단의 주파수에 있어서의 VSWR 로서 약 2.4 를 얻을 수 있고, 제 2 주파수대에 있어서의 VSWR 의 최악의 값은 약 2.4 로 되어 있다. 이와 같이, 제 1 주파수대 및 제 2 주파수대의 단의 주파수에 있어서 양호한 VSWR 를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 5 에 나타낸 VSWR 특성은 2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 도 6 에 도시한 정합 회로를 삽입하고 있다. 이 정합 회로는, 2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 커패시터 (C11) 를 접속함과 동시에, 2 공진 엘리먼트 (14) 와 어스 사이에 인덕터 (L11) 를 접속하여 구성되어 있다. 이 경우, 인덕터 (Ll1) 는 약 8.2 nH, 커패시터 (C11) 는 약 5 pF 로 되어 있다. 2 개의 리액턴스 소자에서는 단공진 특성만 얻을 수 있지만, 2 공진 엘리먼트 (14) 는 그 자체로 2 공진 특성을 나타내는 점으로부터, 2 개의 리액턴스 소자에 의하여 간이하게 구성된 정합 회로에 의해 양호한 전기적 특성을 얻을 수 있게 된다.
또한, 정합 회로는 도 6 에 도시한 정합 회로가 일례로 되어 있고, 무선기케이스체 (3) 의 구성 등의 2 공진 엘리먼트 (14) 의 환경 조건이나 안테나 길이 등의 사양에 따라 정합 회로의 구성은 달라진다. 따라서, 정합 회로의 다른 예를 도 7 (a), (b), (c) 에 도시한다.
도 7 (a), (b), (c) 에 도시한 정합 회로는, 모두 2개의 리액턴스 소자를 사용한 단공진 특성만 얻을 수 있는 간이한 구성으로 되어 있다. 도 7 (a) 에 도시한 정합 회로는, 2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 인덕터 (L12) 를 접속함과 동시에 2 공진 엘리먼트 (14) 와 어스 사이에 커패시터 (C12) 를 접속하여 구성되어 있다. 또한 도 7 (b) 에 도시한 정합 회로는, 2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 커패시터 (C14) 를 접속함과 동시에 2 공진 엘리먼트 (14) 와 어스 사이에 커패시터 (C13) 를 접속하여 구성되어 있다. 또한 도 7 (c) 에 도시한 정합 회로는, 2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 인덕터 (L13) 를 접속함과 동시에 2 공진 엘리먼트 (14) 와 어스 사이에 인덕터 (L14) 를 접속하여 구성되어 있다.
또한, 정합 회로의 또 다른 예를 도 8 (a), (b) 에 도시한다.
도 8 (a), (b) 에 도시한 정합 회로는, 모두 3 개의 리액턴스 소자를 사용한 단공진 특성만 얻을 수 있는 간이한 구성으로 되어 있다. 도 8 (a) 에 도시한 정합 회로는, π형 회로로 되어 있고 2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 제 2 리액턴스 (X2) 를 접속함과 동시에 2 공진 엘리먼트 (14) 와 어스 사이에 제 1 리액턴스(X1) 를, 급전부 (24) 와 어스 사이에 제 2 리액턴스 (X3) 를 접속하여 구성되어 있다. 또한 도 8 (b) 에 도시한 정합 회로는, T 형 회로로 되어 있고2 공진 엘리먼트 (14) 와 급전부 (24) 사이에 제 4 리액턴스 (X4) 와 제 6 리액턴스 (X6) 를 종속 접속함과 동시에 제 4 리액턴스 (X4) 와 제 6 리액턴스 (X6) 의 접속점과 어스 사이에 제 5 리액턴스 (X5) 를 접속하여 구성되어 있다.
이들 정합 회로 중 2 공진 엘리먼트 (14) 의 환경 조건이나 안테나 길이 등의 사양에 따라 양호한 전기적 특성을 얻을 수 있는 어느 한 정합 회로가 채택되게 된다.
산업상 이용가능성
본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 제 1 코일부내를 거의 중심축을 따라 연신되어 있는 접속부의 단부에 제 2 코일부를 접속하도록 하였기 때문에, 2 공진 안테나의 전체 길이를 짧게 하여 소형화할 수 있게 된다. 그리고, 이와 같이 소형화하더라도 제 2 코일부를 본래 필요한 길이로 할 수 있게 된다. 그럼으로써, 양호한 전기적 특성을 얻을 수 있는 2 공진 안테나로 할 수 있다. 또한, 2 공진 특성을 얻을 수 있는 정합 회로로 할 필요가 없는 점에서, 2 공진 안테나로 급전하기 위한 정합 회로를 부품수가 적은 간이한 회로로 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 제 1 코일부와,
    상기 제 1 코일부의 일단을 꺽어 구부리고, 상기 제 1 코일부내를 거의 중심축에 따라 연신되어 있는 접속부와,
    상기 접속부의 단부에 접속되어 있는 제 2 코일부를 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 2 공진 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 코일부의 단부와 급전부 사이에 제 1 정합용 리액턴스 소자가 직렬로 접속되어 있음과 동시에, 상기 제 2 코일부의 단부와 어스 사이에 제 2 정합용 리액턴스 소자가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 2 공진 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 코일부의 단부와 급전부 사이에 3개의 리액턴스 소자로 이루어지는 π형 정합 회로 또는 T 형 정합 회로가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 2 공진 안테나.
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