KR200295910Y1 - 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이중피치 형태로 용량성 결합이 이루어진 헬리컬 안테나를 정합회로에 연결시킴에 의해, 셀룰라 대역과 개인 휴대통신 대역 및 GPS 대역의 3중대역을 동시에 구현할 수 있도록 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나를 제공한다.

이를 위해 본 고안은 그 일측에 노브가 결합되고 타측에 스토퍼가 결합된 로드가 커버와 절연부 및 메탈로드의 결합체 내에 끼워져서 상하 방향으로 이동이 가능하도록 이루어진 이동통신 단말기용 안테나에 있어서, 상기 커버 내의 보빈 외주면을 따라 일정 영역만큼 분할적으로 상이한 피치로 권취되고서, 그 종단이 상기 메탈로드의 급전부와 용량성 결합에 의해 일정 간격만큼 비접촉되도록 설치되는 헬리컬 스프링과, 상기 메탈로드와 도전성의 결합부를 매개로 접속되어 안테나를 통해 GPS 주파수 대역을 수신하기 위한 회로를 갖춘 정합회로로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나{Multi-mode antenna using capacitive coupled}

본 고안은 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중피치 안테나의 용량성 결합 및 정합회로를 구현함에 의해 3중 대역의 안테나 동작이 가능하도록 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 데이터 송수신이 가능하도록 개발된 이동통신 단말기는 송수신이 가능한 주파수 대역을 확보하기 위해서 안테나를 장착하여 사용하게 되는 바, 이러한 이동통신 단말기용 안테나는 안테나에 유기된 전파를 단말기의 수신단에 직접 공급할 수 있는 구조로 이루어져 있고, 그 종류로는 헬리컬(Helical) 방식의 안테나와, 휩(Whip) 방식의 안테나, 헬리컬 방식과 휩 방식이 혼재된 복합 안테나가 개발되어 적용되고 있다.

이러한 안테나가 적용되는 이동통신 단말기는 800MHz의 주파수 대역을 갖는 셀룰라형 이동통신 단말기와, 1.9GHz의 주파수 대역을 갖는 개인휴대통신(PCS)형 이동통신 단말기, 1.5GHz의 주파수 대역을 갖는 GPS(Global Positioning System) 방식이 적용된 GPS 단말기에 각각 주파수 대역별로 상이한 구조 및 정합회로를 갖고서 설치된다.

그러나, 종래의 이동통신 단말기용 안테나는 각각의 안테나 특성에 따라 셀룰라 주파수대역의 수신만을 지원하거나, 개인휴대통신 주파수대역의 수신만을 지원하고, GPS 주파수 대역의 수신만을 지원하는 각각의 안테나가 각각 개별적으로 구비되어 있기 때문에, 셀룰라 주파수 대역과 개인휴대통신 주파수 대역 및 GPS 주파수 대역에 대한 전파 수신을 단일의 안테나를 통해 동시에 구현하기가 어렵도록 되어 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 이중피치 형태로 용량성 결합이 이루어진 헬리컬 안테나를 정합회로에 연결시킴에 의해, 셀룰라 대역과 개인 휴대통신 대역 및 GPS 대역의 3중대역을 동시에 구현할 수 있도록 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나의 전체적인 외관을 나타낸 도면,

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 헬리컬 스프링이 이중피치로 결합된 형태에서 용량성 결합이 구현된 상태를 나타낸 단면도,

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 안테나 로드의 리트랙터블 및 익스텐디드 상태에서의 단자접속 변화상태를 나타낸 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 다중대역 안테나가 이동통신 단말기의 본체에 결합된 상태를 나타낸 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 안테나를 통한 다중대역을 달성하기 위한 정합회로의 구성을 나타낸 도면,

도 6a 내지 도 6c는 본 고안에 따른 정합회로가 적용되지 않은 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면,

도 7a 내지 도 7c는 본 고안에 따른 정합회로가 적용된 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2:로드, 4:노브,

6:커버, 8:절연부,

9:메탈로드, 10:스토퍼,

12:보빈, 14:헬리컬 스프링,

16:급전부, 18:고정용 판스프링,

20:단말기 본체, 22:결합부,

24:접속단자, 26:회로기판.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 그 일측에 노브가 결합되고 타측에 스토퍼가 결합된 로드가 커버와 절연부 및 메탈로드의 결합체 내에 끼워져서 상하 방향으로 이동이 가능하도록 이루어진 이동통신 단말기용 안테나에 있어서, 상기 커버 내의 보빈 외주면을 따라 일정 영역만큼 분할적으로 상이한 피치로 권취되고서, 그 종단이 상기 메탈로드의 급전부와 용량성 결합에 의해 일정 간격만큼 비접촉되도록 설치되는 헬리컬 스프링과, 상기 메탈로드와 도전성의 결합부를 매개로 접속되어 안테나를 통해 GPS 주파수 대역을 수신하기 위한 회로를 갖춘 정합회로로 구성된 것을 특징으로 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나를 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 1은 본 고안에 따른 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나의 전체적인 외관을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다중대역 안테나는 로드(2)와, 노브(4), 커버(6), 절연부(8), 메탈로드(9), 10:스토퍼(10)로 구성된다.

상기 로드(2)는 그 일측에 노브(4)가 결합되고 타측에 스토퍼(10)가 결합된 상태에서, 커버(6)와 절연부(8) 및 메탈로드(9)가 결합된 결합체 내에 끼워져서 상하방향으로 자유롭게 이동이 가능하도록 되어 있다.

상기 로드(2)가 리트랙터블 동작시에는 노브(4)측이 걸림 작용을 수행하여 커버(6)와 접속되도록 이루어지고, 인스텐디드 동작시에는 스토퍼(10)가 커버(6)와 절연체(8) 및 메탈로드(9)가 결합된 결합체 내에 수용되어 걸림 작용을 수행한다.

다음에, 도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 헬리컬 스프링이 이중피치로 결합된 형태에서 용량성 결합이 구현된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 2에서, 상기 커버(6)의 내측에는 보빈(12)이 내장되어 상기 메탈로드(9)와 결합되어 있고, 그 보빈(12)의 길이방향을 따라 도전성의 헬리컬 스프링(14)이 나선 형상으로 권취되어 있다.

상기 헬리컬 스프링(14)은 상기 보빈(12)에 권취된 전체적인 영역 중에서 일측 영역(A)과 타측 영역(B)이 서로 다른 피치를 갖도록 권취되고, 그 헬리컬 스프링(14)의 종단이 전력을 공급받는 급전부(16)와 일정 간격(α)만큼 이격되도록 설치하여 직접적인 전기적 접속이 아닌 용량성 결합이 이루어지도록 한다.

즉, 상기 헬리컬 스프링(14)은 일측 영역(A)의 권취부위가 타측 영역(B)보다 더 작은 피치로 권취되어 있도록 함에 의해, 광대역의 주파수 대역이 확보되도록 함과 더불어, 복사효율이 향상되도록 한다.

한편, 도 3a 및 도 3b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 안테나 로드의 리트랙터블 및 익스텐디드 상태에서의 단자접속 변화상태를 나타낸 단면도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 안테나의 로드(2)를 리트랙터블 시키는 경우에는 상기 보빈(12)의 외주면을 따라 각 영역별로 서로 다른 피치를 갖도록 권취된 헬리컬 스프링(14)이 급전부(16)와 비접촉 상태의 용량성 결합이 이루어지면서 안테나 동작을 수행한다.

여기서, 상기 메탈로드(9)의 내측 즉, 상기 로드(2)가 관통하여 이동되는 부위에는 한쌍의 고정용 판스프링(18)이 설치되어 있지만, 안테나의 리트랙터블 시에는 로드(2)의 두께를 감안하여 소정 간격만큼 여유를 두어 비접촉되도록 함에 따라 해당 로드(2)가 자유롭게 이동이 가능하도록 한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 안테나의 로드(2)를 익스텐디드 시키는 경우에는 상기 로드(2)의 종단에 결합되어 있는 도전성의 스토퍼(10)가 한쌍의 고정용 판스프링(18)에 의해 끼워지게 되면서 고정되는 바, 그 스토퍼(10)가 급전부(16)와 접속되어 안테나 동작을 수행하게 된다.

도 4는 본 고안에 따른 다중대역 안테나가 이동통신 단말기의 본체에 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다중대역 안테나는 커버(6)와 결합되어 있는 절연체(8)가 단말기 본체(20)와 나사결합되고, 상기 커버(6)로부터 하측으로 노출된 메탈로드(9)는 도전성의 결합부(22)와 결합된다.

상기 결합부(22)의 일단에는 접속단자(24)가 형성되어 해당 단말기 본체(20) 내에 장착된 회로기판(26)의 도전성 패턴과 접속되는 바, 상기 회로기판(26)에는 상기 헬리컬 스프링(14)의 이중피치 상태 및 용량성 결합과 연계적으로 3중대역의 안테나 수신을 수행하기 위한 정합회로가 구비되어 있다.

도 5는 본 고안에 따른 안테나를 통한 다중대역을 달성하기 위한 정합회로의 구성을 나타낸 도면이다.

도 5에서, 본 고안에 적용되는 정합회로는 안테나 부분과 급전점의 사이에 제 2인덕터(L2)와 제 2커패시터(C2)가 상호 직렬 접속되고, 상기 제 2커패시터(C2)는 제 1인덕터(L1)와 병렬접속된다.

여기서, 상기 제 2인덕터(L2)와 제 2커패시터(C2) 및 제 1인덕터(L1)는 복수의 주파수에 대해 유도성을 나타내는 직렬 공진회로로 이루어진다.

또한, 상기 제 2커패시터(C2)와 안테나 부분의 사이에는 제 1커패시터(C1)가 병렬접속되어 접지단과 연결되어 있다.

또, 상기 급전점과 제 2인덕터(L2)의 사이에는 제 3커패시터(C3)와 제 3인덕터(L3)가 상호 병렬 접속된 상태에서 각각 접지단과 연결되어 있는 바, 상기 제 3커패시터(C3)와 제 3인덕터(L3)는 낮은 주파수에 대해서는 유도성을 나타내고, 높은 주파수에 대해서는 용량성을 나타내는 병렬 공진회로로 이루어진다.

한편, 상기 정합회로는 GPS 주파수 대역의 수신을 위한 임피던스 정합을 위해서는 제 1커패시터(C1)가 1.0pF, 제 2커패시터(C2)가 8.0pF, 제 3커패시터(C3)가 1.0pF, 제 1인덕터(L1)가 1.2nH, 제 2인덕터(L2)가 2.2nH, 제 3인덕터(L3)가 8.2nH로 각각 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 구성을 갖는 정합회로는 헬리컬 스프링(14)의 이중피치에 의한 권취구성과 비접촉식의 용량성 결합에 의해 달성할 수 있는 824∼849MHz의 주파수 대역을 갖는 CDMA 셀룰라 방식과, 1.5GHz의 주파수 대역을 갖는 개인휴대통신(PCS) 방식에 더하여 1.9GHz의 주파수 대역을 갖는 GPS신호의 수신이 가능하도록 동작하게 된다.

한편, 도 6a 내지 도 6c는 본 고안에 따른 정합회로가 적용되지 않은 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면으로서, 동 도면에서는 이동통신 단말기용 안테나에 본 고안의 정합회로가 적용되지 않은 상태에서 나타나는 안테나의 VSMR 패턴과 안테나의 반사계수(Reflection Coefficient)에 대한 스미스 차트를 나타낸 것이다.

또한, 도 7a 내지 도 7c는 본 고안에 따른 정합회로가 적용된 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면으로서, 동 도면은 본 고안의 정합회로가 적용된 상태에서의 안테나의 VSMR 패턴과 안테나의 반사계수에 대한 스미스 차트를 나타낸 것이다.

상기한 실시예를 갖는 본 고안은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 기술적 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 이중피치로 권취된 헬리컬 스프링을 용량성 결합 방식으로 구현하여 셀룰라 주파수대역과 개인휴대통신 주파수 대역의 수신이 가능하도록 함과 더불어, 헬리컬 안테나에 GPS 주파수 대역의 수신이 가능한 정합회로를 결합할 수 있도록 함에 따라, 단일의 헬리컬 안테나와 간단한 정합회로를 통해서 3중대역의 주파수를 공용으로 수신할 수 있게 되면서 안테나의 제조원가를 절감하는 것이 가능할 뿐만 아니라, GPS 수신이 가능한 복합형 단말기의 전체적인 사이즈를 소형화하는 것이 가능하게 된다는 효과를 갖게 된다.

Claims (3)

1. 그 일측에 노브가 결합되고 타측에 스토퍼가 결합된 로드가 커버와 절연부 및 메탈로드의 결합체 내에 끼워져서 상하 방향으로 이동이 가능하도록 이루어진 이동통신 단말기용 안테나에 있어서,

   상기 커버 내의 보빈 외주면을 따라 일정 영역만큼 분할적으로 상이한 피치로 권취되고서, 그 종단이 상기 메탈로드의 급전부와 용량성 결합에 의해 일정 간격만큼 비접촉되도록 설치되는 헬리컬 스프링과,

   상기 메탈로드와 도전성의 결합부를 매개로 접속되어 안테나를 통해 GPS 주파수 대역을 수신하기 위한 회로를 갖춘 정합회로로 구성된 것을 특징으로 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 헬리컬 스프링은 일측 영역의 권취부위가 타측 영역보다 더 작은 피치로 권취되는 이중피치 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 정합회로는 급전점과 안테나의 사이에 직렬 인덕터와 직렬 커패시터가 각각 접속되고, 그 직렬 커패시터의 양단에 병렬 인덕터가 접속되며, 상기 직렬 커패시터와 안테나의 사이에 병렬 커패시터가 접지단에 대해 병렬 접속되고, 급전점과 직렬 인덕터의 사이에 병렬 인덕터 및 병렬 커패시터가 접지단에 대해 병렬 접속된 것을 특징으로 하는 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나.