KR200289575Y1 - 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 무선통신용 휴대 단말기에 사용되는 안테나에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 프린트기판의 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자를 형성함으로써 다중 대역을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며, 안테나를 슬림형으로 구현할 수 있도록 한 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 무선 이동통신기기용 안테나는 나선형 코일을 사용하여 동일한 피치(pitch)를 갖거나 두가지 이상의 피치를 갖는 원통형 안테나로 구성되었다. 이와같은 안테나들은 종래에는 단일 주파수 대역에서만 동작하는 것이 사용되었으나, 최근에는 두개 이상의 다중 대역을 사용할 수 있고 광대역 특성을 갖는 안테나가 요구되고 있다.

상기와 같이 본 고안은 프린트기판의 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자를 형성하여 다중 대역을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며, 안테나를 슬림형으로 구현할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

또한, 안테나의 특성에 있어서도 종래의 헬리컬 안테나에 비해 높은 이득을 구현할 수 있으며, 최근 문제가 되고 있는 전자파의 영향을 감소시킬 수 있다고 하는 효과가 있다.

Description

프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나{A multi-band antenna embodied on PCB for mobile phone}

본 고안은 각종 무선통신용 휴대 단말기에 사용되는 안테나에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 프린트기판의 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자를 형성함으로써 다중 대역을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며,안테나를 슬림형으로 구현할 수 있도록 한 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 무선 이동통신기기용 안테나는 나선형 코일을 사용하여 도 1에서와 같이 동일한 피치(pitch)를 갖거나 두가지 이상의 피치를 갖는 원통형 안테나로 구성되었다. 이와같은 안테나들은 종래에는 단일 주파수 대역에서만 동작하는 것이 사용되었으나, 최근에는 두개 이상의 다중 대역을 사용할 수 있고 광대역 특성을 갖는 안테나가 요구되고 있다.

종래 기술에 따른 헬리컬 안테나는 이중 대역을 구현하기 위해 두개의 대역이 서로 고조파(Harmonic) 관계에 있는 것을 이용하여 예를들면, 900MHz 대역에서는 1/4파장 모노폴(Monopole) 안테나로 동작하고, 1800MHz 대역에서는 1/2파장 모노폴 안테나로 동작하도록 하기 위해 상기 도 1에서와 같이 두가지 형태의 피치를 직렬로 구현한 방식이 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같이 이중 대역을 구현하기 위해 두가지 형태의 피치를 직렬로 사용하게 되면 안테나의 크기가 커지게 되며, 특히 최근 조난시 이동전화 사용자의 위치 확인 등을 위해 이동전화의 기능에 1.575GHz 대역의 지피에스(GPS;Global Positioning System) 주파수를 사용하는 것이 추가되고 있는 추세때문에 삼중 대역이상의 대역특성을 구현해야 하는데, 종래 기술에 따른 헬리컬 안테나로는 상기 900MHz 대역과 1800MHz 대역 사이의 소정 대역에서 공진되는 안테나를 구현하는 데 한계가 있다. 뿐만 아니라, 헬리컬 안테나는 피치의 변화에 대해 성능이 매우 민감하게 변화하며 그 구조적인 특성상 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 없는 단점이 있다.

따라서, 상기 도 1과 같이 외형이 원통형인 안테나의 경우 내부에 구성할 수 있는 복사소자가 나선형 코일로 이루어진 헬리컬만을 사용해야 된다고 하는 구조적인 문제점이 있는데, 헬리컬 안테나만으로는 복사특성 및 대역특성에 한계가 있으며, 다중대역이나 광대역 특성을 얻을 수 없다고 하는 또다른 문제점이 있을 뿐만 아니라, 최근 다양한 형태의 디자인을 선호하는 사용자의 기호를 충족시키기 위해 원통형의 안테나가 아닌 다각형 또는 슬림(slim)형 안테나의 필요성이 요구되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 프린트기판의 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자를 형성하여 다중 대역을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며, 안테나를 슬림형으로 구현할 수 있도록 함으로써 다양한 형태의 안테나를 선호하는 사용자의 욕구를 충족시킴과 동시에, 헬리컬 이외의 다른 소자를 사용할 수 있어 종래 기술에 따른 안테나에 비해 전기적 특성이 개선되고 다중대역을 구현할 수 있는 안테나를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 안테나의 일단면 사시도.

도 2a는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 외관 사시도.

도 2b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 내부 사시도.

도 3은 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 조립 상태를 나타내는 도면.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 제 1 실시예를 나타내는 프린트기판의 전면 및 후면 패턴도.

도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 제 2 실시예를 나타내는 프린트기판의 전면 및 후면 패턴도.

도 6a 및 도 6b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역안테나의 제 3 실시예를 나타내는 프린트기판의 전면 및 후면 패턴도.

도 7은 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 전압정재파비 특성을 나타내는 도면.

도 8a는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 제 1 대역에서의 복사패턴 특성을 나타내는 도면.

도 8b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 제 2 대역에서의 복사패턴 특성을 나타내는 도면.

도 8c는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 제 3 대역에서의 복사패턴 특성을 나타내는 도면.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11, 35. 고정수단 12. 헬리컬

13, 23, 33. 커버 21, 31. 장착수단

22, 32. 접점 24, 34, 41, 51, 61, 프린트기판

42, 52, 62. 접속점 43, 53, 63. 제 1 도체패턴

54, 64. 관통홀 55. 제 2 도체패턴

56, 66. 제 1 튜닝수단 67. 제 3 도체패턴

68. 제 2 튜닝수단

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나는, 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자가 형성된 프린트기판과; 상기 프린트기판의 일측과 결합되어 신호를 전달하는금속재 고정수단과; 상기 고정수단과 밀착 결합되되, 이동통신기기 내부의 회로와 접속되어 신호를 전달하는 접점과; 상기 고정수단과 접점이 밀착 결합되며, 안테나가 이동통신기기에 장착되도록 하는 장착수단; 및 상기 장착수단과 결합되어 안테나를 보호하기 위한 커버를 포함하여 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동 통신기기용 다중 대역 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 외관 사시도와 내부 사시도로서, 안테나가 이동통신기기에 장착되도록 하는 장착수단(21)과, 상기 장착수단의 소정 위치에서 돌출되어 신호를 전달하기 위해 이동통신기기 내부의 회로와 접속되는 접점(22)과, 상기 장착수단과 결합되어 안테나를 보호하기 위한 커버(23)로 구성되어 있으며, 상기 커버의 내부에는 도체패턴으로 복사소자가 형성되어 장착수단과 결합된 프린트기판(24)을 구비하고 있다.

도 3은 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 조립 상태를 나타내는 도면으로서, 그 형태는 수평방향으로 진행되는 라인과 수직방향으로 진행되는 두가지 라인으로 구분되며, 이들 두가지의 라인이 각각 수직 및 수평 편파 성분을 갖게 되어 종래의 헬리컬 안테나가 갖는 편파특성과 유사하다. 그러나, 헬리컬 안테나는 유도성 수동 소자가 갖는 역기전력이 원인이 되어 전기적인 길이에 있어 단축율이 발생한다는 장점이 있는 반면에 주파수에 비례하는 임피던스(Impedance)의 발생이 전기적 부하로 작용하는 단점이 있다. 즉, 동일한 공진 주파수에 대해서, 헬리컬 안테나의 경우 피치가 줄어들면 헬리컬을 구성하는도체의 길이가 짧아져 더 작은 안테나를 구현할 수 있지만 대역폭이 좁아지고 이득이 저하하는 문제점이 발생하는데, 본 고안에 따른 안테나는 안테나 자체가 부하로서 작용하는 부분이 줄어들고 프린트기판상에 정밀한 인쇄가 가능하므로 안테나의 소형화 및 대량생산에 유리하며 광대역 또는 다중대역을 구현하는 것이 가능하다.

상기와 같이 다중 대역을 구현하는데 있어, 본 고안에서는 파장이 가장 긴 제 1 대역(예로써 900MHz 대역)을 구현하는 것을 기본으로 하고, 도체패턴의 추가 또는 튜닝수단을 구비하여 제 2 대역(예로써 GPS 대역) 및 제 3 대역(예로써 PCS, IMT-2000 또는 블루투스(Bluetooth) 대역)과 같이 파장이 상대적으로 짧은 대역을 구현한다. 도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 제 1 실시예를 나타내는 것으로서 제 1 대역을 구현하기 위해 프린트기판(41)의 전면에 제 1 도체패턴(43)만을 형성한 것이다. 이와같이 함으로써 본 고안에 따른 제 1 실시예는 상기 제 1 대역에서 공진한다. 도 4a에서 상기 프린트기판의 하부 일측에 형성된 접속점(42)은 고정수단(35)과 억지끼움하거나 납땜 등의 방법으로 접속된다.

상기와 같은 제 1 대역의 안테나를 이용하여 다중 대역을 구현하기 위해 본 고안에서는 도 5a 및 도 5b에서와 같이 제 2 실시예로써 프린트기판(51)의 전면에 형성된 제 1 대역의 복사소자인 제 1 도체패턴(53)을 관통홀(54)을 이용하여 연장하고, 상기 프린트기판의 후면에 제 2 도체패턴(55)을 형성함으로써 제 2 대역의 공진점을 조정한다. 즉, 상기 프린트기판의 전면으로부터 후면으로 연장되는 과정에서의 불연속점이 제 2 대역의 공진 주파수를 결정하는 것이다. 이와같이 형성된두 공진점에 대해서 본 고안은 제 1 튜닝수단(56)을 더 구비하여 상기 제 1 튜닝수단의 길이를 변화시켜 두 공진점의 공진 특성을 미세하게 조정한다.

또한, 본 고안은 삼중 대역을 구현하기 위해 도 6a 및 도 6b에서와 같이 제 3 실시예로써 프린트기판(61)의 전면에 형성된 제 1 대역의 복사소자인 제 1 도체패턴(63)을 관통홀(64)을 이용하여 연장하고, 상기 프린트기판의 후면에 제 2 도체패턴(65)을 형성함과 동시에 상기 제 2 도체패턴에 근접하여 용량성 결합되도록 제 3 도체패턴(67)을 더 구비한다. 이와같이 함으로써 상기 제 2 실시예에서 형성된 제 1 대역과 제 2 대역 이외에 제 3 대역의 공진점이 더 형성되는데, 본 고안은 상기 제 1 튜닝수단과 함께 제 2 튜닝수단(68)을 더 구비함으로써 삼중 대역에서의 공진 특성을 미세하게 조정한다.

특히, 본 고안은 전술한 바와 같이 상기 제 1 튜닝수단 및 제 2 튜닝수단에 의해 대역별로 공진특성을 미세하게 조정할 수 있으므로 인체에 미치는 전자파의 영향을 감소시키는 것이 가능하다. 이와같은 작용은 공진 주파수를 단말기의 수신대역쪽으로 편향시킴으로써 송신대역에서의 반사손실을 인위적으로 증가시켜 송신대역으로부터 복사되는 전력이 필요 이상으로 커지지 않도록 하여 인체에 미치는 전자파의 영향을 줄일 수 있는 것이다.

도 7은 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 전압정재파비 특성을 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이 세개의 공진점이 각각 900MHz 대역, 1.5GHz 대역 및 1.8GHz 대역에서 형성되어 있다.

도 8a 내지 도 8c는 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나의 복사패턴 특성을 나타내는 도면으로서, 도 8a는 900MHz 대역, 도 8b는 1.5GHz 대역, 도 8c는 1.8GHz 대역에서의 수직면 복사패턴도이다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 900MHz 대역에서는 안테나의 이득이 -1.13dB∼2.19dB이고, 1.5GHz 대역에서는 0.72dB∼1.28dB, 그리고 1.8GHz 대역에서는 0.62dB∼2.02dB를 나타낸다.

이상에서는, 본 고안을 바람직한 실시예들에 대해 기술하고 도시하였으나, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고 본 고안의 기술적 사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 명백한 것이다.

상기와 같이 본 고안에 따른 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나는 프린트기판의 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자를 형성하여 다중 대역을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며, 안테나를 슬림형으로 구현할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

또한, 안테나의 특성에 있어서도 종래의 헬리컬 안테나에 비해 높은 이득을 구현할 수 있으며, 최근 문제가 되고 있는 전자파의 영향을 감소시킬 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 무선통신용 휴대 단말기에 사용되는 안테나에 있어서,

   단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자가 형성된 프린트기판;

   상기 프린트기판의 일측과 결합되어 신호를 전달하는 금속재 고정수단;

   상기 고정수단과 밀착 결합되되, 이동통신기기 내부의 회로와 접속되어 신호를 전달하는 접점;

   상기 고정수단과 접점이 밀착 결합되며, 안테나가 이동통신기기에 장착되도록 하는 장착수단; 및 상기 장착수단과 결합되어 안테나를 보호하기 위한 커버를 포함하는 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나는,

   프린트기판의 단면 또는 양면에 도체 패턴으로 복사소자가 형성되되, 수평방향으로 진행되는 라인과 수직방향으로 진행되는 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나.
3. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는,

   단일 대역을 구현하기 위해 프린트기판의 전면에 제 1 도체패턴만을 형성하는 것을 특징으로 하는 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나.
4. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는,

   다중 대역을 구현하기 위해,

   프린트기판의 전면에 형성된 제 1 도체패턴과,

   상기 제 1 도체패턴을 연장하기 위한 관통홀과,

   상기 관통흘에 연이어져 프린트기판의 후면에 형성되는 제 2 도체패턴과,

   다중 대역에 공진된 공진점의 공진 특성을 미세하게 조정하기 위한 제 1 튜닝수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나.
5. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는,

   다중 대역을 구현하기 위해,

   프린트기판의 전면에 형성된 제 1 도체패턴과,

   상기 제 1 도체패턴을 연장하기 위한 관통홀과,

   상기 관통홀에 연이어져 프린트기판의 후면에 형성되는 제 2 도체패턴과,

   상기 제 2 도체패턴에 근접하여 용량성 결합되도록 형성되는 제 3 도체패턴과,

   다중 대역에 공진된 공진점의 공진 특성을 미세하게 조정하기 위한 제 1 튜닝수단 및 제 2 튜닝수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프린트기판에 구현된 이동통신기기용 다중 대역 안테나.
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