KR20040006157A - 지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와이어폰안테나 조립체 - Google Patents

지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와이어폰안테나 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 휴대용 무선통신 단말기 안테나의 돌출부를 제거하면서 전파를 무지향성으로 송수신하기 위하여 안테나부를 이어폰잭으로 연결하여 일정한 길이의 도선을 폴형태로 적용하고, 폴더내장형 폴안테나와 겸용함으로써 내장형 안테나만으로 구성된 지향성 무선통신 단말기의 단점을 극복하고, 영상을 보면서 이어폰으로 통화하여야 하는 IMT-2000 등 차세대 무선통신 단말기의 특성을 살리도록 발명되었다. 본 발명에서 이어폰안테나는 종래의 3구 이어폰잭을 4구 이어폰잭으로 대체하여 안테나 회로와 정합하여 사용할 수 있도록 하고, 안테나폴은 10mm 내지 50mm의 리지드케이블로 무선통신단말기와 수직으로 접속되며, 통화시 이어폰을 무선통신 단말기에 꽂으면 무지향성 안테나로 기능하며, 단말기 내부의 지향성 안테나와 전기적으로 연동된다. 대기모드에서는 이어폰잭을 분리함으로써 폴더내장형 폴안테나와 단말기의 지향성 안테나로만 동작하고, 통화모드에서는 이어폰을 결합함으로써 통화모드로 전환되고 단말기의 화면에 나타나는 영상을 보면서 무지향성으로 통화가 가능하고, 단말기 안테나의 돌출부를 제거하는 효과가 있어서 단말기 휴대를 간편하게 한다.

Description

지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와 이어폰안테나 조립체{INTERED FOLDER POLE ANTENNA AND EARPHONE ANTENNA ASSEMBLY WITH DIRECTIVITY}
이동통신기술의 발전으로 차세대 휴대용 무선통신 단말기는 컬러영상을 송수신할 수 있게 되고, 종래 음성 통화위주의 휴대용 무선통신 단말기에서 영상을 보면서 통화하는 무선통신기술로 발전되었다.
종래 무선통신 단말기의 외장형 안테나는 휴대에 불편하여 점차 내장형 안테나를 선호하게 되었고, 차세대 무선통신은 단말기의 영상을 보면서 통화를 하여야 하는 필요성 때문에 이어폰사용이 필수불가결하게 될 전망이다. 그러나 지향성 안테나는 전파방향이 지향성으로 휴대용 단말기에서 전파를 무지향으로 수신하는데는 한계가 있었다.
종래 무선통신 단말기의 외장형 안테나의 조립체구조는 무선통신기 단말기 본체부 일측면의 돌출된 안테나 하우징내에 설치되어 있어서 폴안테나가 몸체부에서 상기 코일안테나의 내경을 통해 상부로 신장되거나 몸체 내부로 수납되고, 사용자가 통화시에는 휴대폰의 신호를 송수신하기 위하여 폴안테나의 노브를 잡고 위로 뽑아 올려서 사용하며, 대기시에는 폴안테나를 내부로 수납시켜서 길이를 짧게하여 휴대하도록 되어 있는데 종래의 휴대폰 등에 장착된 모노폴안테나는 무지향성이라는 장점은 있으나, 몸체부와 폴안테나의 노브(KNOB)가 외부로 돌출되어 있어서 안테나 사용시 이를 신장시켜야 하고, 대기시에는 수납하여야 하는 불편함이 있고, 휴대시에는 안테나 돌출부가 옷이나 주머니에 걸리어 휴대에 불편하고, 부주의로 땅에 떨어뜨리는 경우에는 안테나 돌출부가 파손되어 이후 통화의 질이 떨어지는 등 문제점이 있었다.
또한 폴더내장형 폴안테나는 실용신안등록출원 제20-2001-0029531호(폴더내장형 안테나 조립체)에서 공지된 바와 같다.
또한 무선통신단말기의 내장형 안테나(실용신안등록번호 제20-0214953호, 및 동 제20-0214954호 등)는 본체부 내부 또는 폴더덮개 내부에 장착되는 안테나로서 일정한 방향의 전파만을 선별적으로 송수신하는 지향성 안테나로서의 한계를 가지고 있고, 현재 출시되고 있는 내장형 안테나는 지향성으로만 내장되어 전파가 원형으로 퍼지지 못하고 일반적으로 전자파 차폐도료가 통화자의 안면에 접촉되는 단말기 전면부에 칠해져 있어서 통화를 하기 위하여 폴더를 열었을 때 일방향의 전파만 수신하게 되어 있어서 통화감도가 떨어지는 문제점이 지적되고 있다.
또한 지향성 안테나는 수시로 송수신 통화 위치가 바뀌는 휴대용 무선통신단말기에서는 통화음질이 저급하고, 송수신이 불량하여 휴대용으로는 부적합한 단점이 있었다.
IMT2000 등 차세대 무선통신 휴대용 단말기는 영상과 음성 데이터를 동시에 송수신하는 시스템을 갖도록 요구함에 따라 휴대폰에 있어서 영상을 보면서 통화할 수 있는 마이크/이어폰(이하 이어폰이라 한다)은 필수 구성요소로 되어 있다.
따라서 본 발명은 종래 무지향성 모노폴기능을 갖는 리트랙터블 안테나의 단점인 외부 돌출부를 제거하고, 내장형 안테나의 단점인 지향성을 보완하기 위하여 안출된 것으로서 지향성 안테나를 병용하면서 종래에 외장형 모노폴안테나 대신에 폴더내장형 폴안테나와 기존의 이어폰선에 무지향성 폴안테나를 추가로 정합하는 방안을 강구하여 휴대용 무선통신 단말기의 영상을 보면서 통화하여야 하는 차세대 이동통신 단말기의 안테나특성을 살리는데 역점을 두었다.
또한 통화모드에서 이어폰을 사용하기 위하여 이어폰잭을 단말기에 결합함으로써 안테나를 통화모드로 전환하는 효과를 갖게 한 장치임.
도1 : 본발명의 지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와 이어폰안테나 조립체 측면상태도
도2 : 4구용 이어폰잭과 이어폰안테나 사시도
도3 : 양면 동박 패널안테나의 상판에 정형회로형(계단형) 회로 모양
도4 : 양면 동박 패널안테나의 기저부 그라운드 회로의 모양
본 발명은 내장형 지향성 안테나의 장점과 무지향성 모노폴안테나의 장점을 그대로 이용하면서 양 방식 안테나의 단점만을 보완한 장치로서 본체내장형 지향성안테나에 폴더내장형 폴안테나와 이어폰선에 정합된 폴안테나를 조합한 안테나 장치이다.
본발명의 휴대용 무선통신 단말기의 지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와 이어폰안테나 조립체 구조는 무지향성 전파의 송수신을 용이하게 하는 이어폰잭 결합 모노폴안테나(이하 이어폰안테나라 한다)와 공진효과와 트랩효과의 장점을 이용할 수 있는 동박회로를 갖는 내장형 동박회로 패널안테나(PANEL ANTENNA, 이하 동박회로 패널안테나라 한다)의 조합으로 구성된 것이다.
상기 폴더내장형 폴안테나 조립체 및 이어폰안테나 조립체와 동박회로 패널안테나 조립체의 조합으로 구성된 안테나에 있어서 폴더내장형 폴안테나 및 이어폰안테나와 동박회로 패널안테나가 전기적으로 절연된 상태를 대기모드라하고, 폴더내장형 폴안테나 및 이어폰안테나와 동박회로 패널안테나가 전기적으로 연결된 상태를 통화모드라 칭한다.
또한 기본적으로 통화모드에 있을 때의 안테나부는 송신시에는 본체부에 내장된 콘트롤회로등의 전자회로 블럭에서 공급되는 전기적 신호를 받아 기기의 신호방식에 맞는 설정된 특성으로 전파를 효율적으로 방사하고, 수신시에는 공간에서 유입되는 전파중에서 필요한 전파를 수신하도록 설계된다.
본발명의 본체내장형 지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와 이어폰안테나 조립체 구조에 있어서도 무선통신 단말기의 송수신방식에 따라 모노폴안테나와 내장형 도전선 안테나가 각각 가지는 특성을 갖도록 제작된다.
상기 폴더내장형 폴안테나 조립체(10) 구조는 폴더 덮개에 정합되어 있으면서 무지향성 전파의 송수신을 용이하게 하는 모노폴안테나(11)와, 공진효과와 트랩효과의 장점을 이용할 수 있는 동박회로를 갖는 내장형 동박회로 패널안테나(30)가 통화모드에서 접점방식 또는 커플링(coupling)방식(12)으로 연결되는 구조를 갖도록 구성된다.
상기 폴더내장형 폴안테나(11)는 10mm 내지 50mm의 리지드(RIGID)케이블로서 폴더와는 절연적으로 정합되며, 폴더 개방시 본체내장형 지향성 동박회로 패널안테나(30)로 부터 나오는 단자와 접점되거나 또는 커플링(12)되면서 통화모드로 전환된다.
상기 폴더내장형 폴안테나(11)의 접점 또는 커플링방식(12)은 통화모드에서 본체 내장형 동박회로 패널안테나로 부터 나오는 단자와 접점되거나 또는 자장을 이용하여 커플링됨으로써 폴더내장형 폴안테나(11)가 본체내장형 동박회로 패널안테나(30)에 전기적으로 연결되는 방식으로서, 통화모드에서 폴더 열기 동작으로 접점되거나 또는 커플링되면서 본체내장형 동박회로 패널안테나와 연결됨으로써 폴더내장형 폴안테나가 모노폴안테나기능을 수행하게 된다.
다음으로 상기 폴더내장형 폴안테나 조립체와 병존하는 이어폰안테나 조립체(20)를 설명하고자 한다.
이어폰안테나 조립체(20)는 외장형 안테나의 돌출부를 없애면서 전파를 무지향성으로 송수신하기 위하여 이어폰잭(22)으로 연결되는 일정한 길이의 도선(21)을 이어폰선에 모노폴 형태로 내장시킨 안테나 조립체이다.
이어폰잭은 휴대와 조작을 용이하게 하기위하여 종래 이어폰용3구(송수신용2구, 접지용1구) 이어폰잭 대신에 안테나용 1구를 추가하여 4구용 이어폰잭으로 구성되며, 상기 이어폰잭중 폴안테나용 1구는 폴안테나와 연결된다.
상기 이어폰잭(22)으로 연결되는 일정한 길이의 도선으로 된 폴안테나(21)는 10mm 내지 50mm의 리지드(RIGID)케이블로서 송수신용 이어폰선과는 각자 절연적으로 정합되며, 통화모드시에 이어폰잭(22)을 무선통신단말기에 장착된 잭홀(23)에 결합함으로써 무선통신단말기와는 수직으로 접속되며, 폴안테나는 이어폰잭중 폴안테나용 1구와 접속된 도전선을 통하여 내장형 패널안테나(30)에 전기적으로 연결된다.
다음으로 내장형 동박회로 패널안테나 조립체(30)에 관하여 설명한다.
통상적으로 휴대용 무선통신단말기의 지향성 안테나에는 신호를 송수신하는 정격주파수 회로(RF회로)가 내장되어 있어서 통화모드시에는 모노폴 안테나에 연결되어 사용자에게 통화감도를 높여주게 된다.
아래에서 설명할 내장형 동박회로 패널안테나 조립체(30)는 안테나회로를 모두 동판부식설계방식으로 형성하는 동박회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 양면 동박회로 패널안테나 조립체(30)는 유리섬유강화플라스틱(FRP)등 비전도 기판(31, 이하 패널이라 한다)과 상기 패널의 양면에는 회로용 동박이 접착수단으로 접착되어 있으며, 기본적으로 기저부와 상판에는 25 내지 50 미크론의 동박을 접착한 양면 동박으로 원료재를 형성한다. 패널의 기저부와 상판에는 안테나 주파수 특성에 맞는 동박회로 패턴을 노광시켜서 필요부분만을 남기고, 동박을 부식하여 동박회로(33)를 구성한다.
상기 패널 상판의 동박회로는 정형회로형(33, 계단형 또는 지그재그식) 등으로 다양한 패턴의 안테나 회로를 구성할 수 있고, 기저부 그라운드 회로(34)와 패널의 관통구(35, Through Hole)를 통하여 솔더링등의 결합수단으로 연결된다.
양면 동박 패널안테나(30)의 상판회로 방사체는 기본적으로 정형회로형(33) 패널안테나로서 전기적 특성을 형성하며 상기 폴더내장형 폴안테나(11) 및 이어폰안테나(21)의 신호를 패널의 관통구(35)를 통하여 기저부 그라운드 동박회로(34)와 본체의 메인보드에 송수신한다.
양면 동박 패널안테나(30)의 기저부 그라운드 회로(34)는 정형회로형(33) 패턴의 상판회로 방사체에 관통구(35)를 통하여 연결되어 폴더내장형 폴안테나(11) 및 이어폰안테나(21)의 신호를 송수신하고, 본체의 메인 보드에 전기적으로 연결된다.
상기 패널 상판의 동박회로(33)와 기저부의 그라운드 회로(34)는 동판부식설계방식으로 구성함으로써 PCS, GSM, DCS 등 통신방식과 주파수대역에 따라 듀얼밴드(DUAL BAND) 및 트리플밴드(TRIPLE BAND)의 내장형 안테나를 각 주파수특성에 맞게 용이하게 구성할 수 있는 장점이 있고, 동박회로 안테나(30)를 이용하여 자체내에 와이드밴드(WIDE BAND)를 갖는 다양한 패턴의 안테나를 내장할 수 있어서 정재파와 이득면에서도 상이한 특성을 갖는 주파수를 포괄할 수 있는 이점이 있다.
그러면 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 통화모드에서 폴더내장형 폴안테나 조립체(10) 및 이어폰안테나 조립체(20)와 동박회로 패널안테나 조립체(30)가 휴대용 무선통신단말기에 장착된 형상을 도시한 측면도이다.
도2는 4구용 이어폰잭과 이어폰선에 모노폴 형태로 정합되는 이어폰안테나 조립체(20)를 도시한 것이다. 이어폰선에 정합되는 폴안테나(21)는 이어폰잭 4구중 1구를 취하여 폴안테나용으로 취하고, 폴안테나용 1구와 접속된 도전선을 통하여 내장형 패널안테나(30)에 전기적으로 연결된다. 통화모드에서는 이어폰잭(22)을 단말기 본체의 잭홀(23)에 삽입함으로써 이어폰안테나(21)가 모노폴 안테나의 기능을 수행하게 된다.
도3은 동박회로 패널안테나(30) 상판에 정형회로형(계단형) 회로(33)를 구성한 모양을 도시한 것이다.
도4는 패널 기저부의 그라운드 회로(34)를 도시한 것이다.
상기 양면 동박회로 패널안테나(30)의 패널(31)은 FRP제재로 되어 있으며 기본적으로 기저부와 상판에는 25 내지 50 미크론의 동박을 접착한 양면 동박으로 원료재를 형성한다. 패널의 기저부와 상판에는 안테나 주파수 특성에 맞는 동박회로 패턴을 노광시켜서 필요부분만을 남기고, 동박을 부식하여 동박회로를 구성한 것이다.
상판의 동박회로는 정형회로형(33)의 다양한 패턴의 안테나 회로를 구성할 수 있고, 기저부 그라운드 회로(34)와 패널의 관통구(35)를 통하여 결합수단으로 연결된다.
양면 동박회로 패널안테나(30)의 상판회로(33)는 패널의 관통구(Through Hole, 도면부호35)를 통하여 기저부 그라운드 동박회로(34)를 통하여 본체의 메인보드에 전기적으로 연결된다.
기저부의 그라운드 회로(34)는 상기 상판회로(33)를 통하여 폴더내장형 폴안테나 조립체(10) 및 이어폰안테나 조립체(20)의 수신신호를 메인보드에 전달하고, 상기 상판회로(33)를 통하여 폴더내장형 폴안테나 조립체(10) 및 이어폰안테나 조립체(20)에 메인 보드의 송신신호를 전달하도록 전기적으로 연결된다.
아래 도표는 본 발명을 통신방식과 안테나 특성에 따라 본 발명의 실시례의 실측치를 도표로 나타낸 것이다. 도표에서 V.S.W.R은 정재파비를 표시한 것이며, dBd는 소음도를 표한 것이다. Intenna(내장형 안테나)크기는 내장형 동박회로 패널안테나 및 폴더내장형 폴안테나와 이어폰안테나의 폴안테나의 크기를 표시한 것이다.
1. 800 MHz DCS 폴더형 단말기의 안테나 제원
구분 대기모드 통화모드 비고
V.S.W.R 2.0 : 1 1.9 : 1
Gain -1 dBd -0.5 dBd
Intenna 크기 패널 : 31(W)*15(L)*4(H)이하폴 : RIGID CABLE 45mm
안테나위치 패널 : 본체 BATTERY 위쪽폴 : 폴더 오른쪽
2. 1,800 MHz PCS 폴더형 단말기의 안테나 제원
구분 대기모드 통화모드 비고
V.S.W.R 2.0 : 1 1.9 : 1
Gain -1 dBd -0.5 dBd
Intenna 크기 패널 : 18.5(W)*9.8(L)*4(H)이하폴 : RIGID CABLE 11mm
안테나위치 패널 : 본체 BATTERY 위쪽폴 : 폴더 오른쪽
3. GSM-DCS Dual Band 폴더형 단말기의 안테나 제원
구분 대기모드 통화모드 비고
V.S.W.R GSM 2.5 : 1DCS 2.5 : 1 GSM 2.0 : 1DCS 2.0 : 1
Gain GSM -1 dBdDCS -1 dBd GSM -0.5 dBdDCS -0.5 dBd
Intenna 크기 패널 : 31(W)*15(L)*4(H)이하폴 : RIGID CABLE 44mm
안테나위치 패널 : 본체 BATTERY 위쪽폴 : 폴더 오른쪽
본 발명에서 지향성 안테나를 무지향성 모노폴 안테나와 결합함으로서 무지향성 안테나로 전환하는 효과가 있어서 종래 무지향성 모노폴 안테나에 필수적으로장착된 외부돌출형 헬리컬안테나부가 없이도 무지향성 리트랙터블 안테나의 효과를 현출할 수 있다.
또한 통화모드시에는 통화를 하기 위하여 단말기에 이어폰을 연결하는 동작만으로 종래 무지향성 모노폴안테나를 신장시키는 효과가 있고, 내장형 안테나의 단점인 지향성을 해소하여 무지향성으로 전환하는 효과를 일으켜서 통화음질을 향상시키고, 전파의 방향에 영향을 받지 않고 양질의 통화음을 송수신할 수 있다.
종래 내장형 안테나를 장착한 휴대용 단말기는 전자파 차폐도료의 영향을 받아 통화감도가 떨어지는 경향이 있으나, 본 발명의 이어폰안테나는 전자파차폐도료를 사용할 필요가 없어서 무지향성 전파를 그대로 송수신함으로써 통화감도를 월등히 향상시키는 효과가 있고, 이어폰안테나의 기능을 통하여 영상과 음성을 동시에 송수신하고, 영상을 보면서 통화하는 차세대 이동통신 단말기의 안테나 특성에 부합하는 안테나 조립체로서 휴대와 통화의 편의성을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 휴대용 무선통신 단말기의 대기모드에서 지향성 전파의 송수신을 위한 내장동박회로 패널안테나 조립체.
  2. 휴대용 무선통신 단말기의 대기모드에서 지향성 전파의 송수신을 위한 내장형 동박회로 패널안테나 조립체(30)와; 휴대용 무선통신 단말기의 통화모드에서 무지향성 전파의 송수신을 위한 폴더 덮개 내에 부착되는 폴안테나(11)와; 내장형 패널안테나 조립체(30)와 폴더 덮개 및 본체의 접점(12) 또는 커플링으로 연결되는 지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나 조립체
  3. 휴대용 무선통신 단말기의 대기모드에서 지향성 전파의 송수신을 위한 내장형 동박회로 패널안테나 조립체(30)와; 휴대용 무선통신 단말기의 통화모드에서 무지향성 전파의 송수신을 위한 4구이어폰을 이용한 이어폰안테나(21)와; 내장형 패널안테나 조립체(30)와 4구 이어폰잭(22)으로 연결되는 지향성 안테나와 조합한 이어폰안테나 조립체
  4. 휴대용 무선통신 단말기의 무지향성 전파의 송수신을 위한 폴더내장형 폴안테나 조립체(10); 및 이어폰선에 정합되고 이어폰잭으로 연결되는 이어폰안테나 조립체(20)와; 통화모드에서 상기 폴더내장형 폴안테나와 접점 또는 커플링으로 연결되거나, 상기 이어폰안테나와 이어폰잭으로 연결되는 내장형 동박회로 패널안테나 조립체(30)의 조합으로 구성되는 지향성 안테나와 조합한 폴더내장형 폴안테나와 이어폰안테나 조립체.
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