KR20040015489A - Multi-mode antenna using capacitive coupled - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 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.The present invention relates to a multiband antenna using capacitive coupling. More particularly, the present invention relates to a multiband antenna using capacitive coupling to enable triple band antenna operation by implementing a capacitive coupling and matching circuit of a double pitch antenna. Relates to an antenna.
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.In general, a mobile communication terminal developed to transmit and receive wireless data is equipped with an antenna to secure a frequency band capable of transmitting and receiving. Such an antenna for a mobile communication terminal transmits radio waves induced in an antenna to a receiving end of the terminal. It is composed of a structure that can be directly supplied, the type of helical (Helical) antenna, whip (Whip) antenna, helical and whip hybrid antenna is mixed and developed.
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.The mobile communication terminal to which the antenna is applied includes a cellular mobile communication terminal having a frequency band of 800 MHz, a personal mobile communication (PCS) mobile communication terminal having a frequency band of 1.9 GHz, and a GPS (Global) having a frequency band of 1.5 GHz. Positioning System (GPS) is applied to a GPS terminal having a different structure and matching circuit for each frequency band.
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.However, the conventional antenna for a mobile communication terminal supports only the reception of the cellular frequency band, or only the reception of the personal mobile communication frequency band, and each of the antennas supporting only the reception of the GPS frequency band according to each antenna characteristic. Since the radio frequency reception for the cellular frequency band, the personal mobile communication frequency band and the GPS frequency band is difficult to implement simultaneously through a single antenna, there is a problem.
따라서, 본 발명은 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.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object thereof is to connect a helical antenna having a capacitive coupling in a double pitch form to a matching circuit, thereby making it possible to establish a cellular band, a personal mobile communication band, and a GPS band. It is to provide a multi-band antenna using capacitive coupling that can simultaneously implement the triple band.
도 1은 본 발명에 따른 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나의 전체적인 외관을 나타낸 도면,1 is a view showing the overall appearance of a multi-band antenna using capacitive coupling according to the present invention,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 헬리컬 스프링이 이중피치로 결합된 형태에서 용량성 결합이 구현된 상태를 나타낸 단면도,2 is a cross-sectional view showing a state in which capacitive coupling is implemented in a form in which a helical spring is coupled to a double pitch according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 안테나 로드의 리트랙터블 및 익스텐디드 상태에서의 단자접속 변화상태를 나타낸 단면도,3A and 3B are cross-sectional views illustrating a terminal connection change state in a retractable and extended state of an antenna rod according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 다중대역 안테나가 이동통신 단말기의 본체에 결합된 상태를 나타낸 단면도,4 is a cross-sectional view showing a state in which a multi-band antenna is coupled to a main body of a mobile communication terminal according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 안테나를 통한 다중대역을 달성하기 위한 정합회로의 구성을 나타낸 도면,5 is a view showing the configuration of a matching circuit for achieving a multi-band through the antenna according to the present invention,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 정합회로가 적용되지 않은 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면,6a to 6c is a view showing the characteristics of the antenna in the state that the matching circuit according to the present invention is not applied,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 정합회로가 적용된 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면이다.7A to 7C are diagrams illustrating characteristics of an antenna in a state in which a matching circuit according to the present invention is applied.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2:로드, 4:노브,2: rod, 4: knob,
6:커버, 8:절연부,6: cover, 8: insulation,
9:메탈로드, 10:스토퍼,9: metal rod, 10: stopper,
12:보빈, 14:헬리컬 스프링,12: bobbin, 14: helical spring,
16:급전부, 18:고정용 판스프링,16: feeding part, 18: fixing leaf spring,
20:단말기 본체, 22:결합부,20: terminal body, 22: coupling portion,
24:접속단자, 26:회로기판.24: connection terminal, 26: circuit board.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 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.In order to achieve the above object, according to the present invention, a mobile communication terminal made of a rod coupled to a knob on one side thereof and a stopper coupled to the other side of the rod is inserted into a combination of a cover, an insulator, and a metal rod to move upward and downward. A helical spring comprising: a helical spring wound around a bobbin outer circumferential surface of the cover and divided into a predetermined pitch by a predetermined area, the end of the helical spring being non-contacted by a predetermined distance by capacitive coupling with the feed portion of the metal rod; And a matching circuit having a circuit for receiving a GPS frequency band through an antenna connected to the metal rod through a conductive coupling portion.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
즉, 도 1은 본 발명에 따른 용량성 결합을 이용한 다중대역 안테나의 전체적인 외관을 나타낸 도면이다.That is, Figure 1 is a view showing the overall appearance of a multi-band antenna using capacitive coupling according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중대역 안테나는 로드(2)와, 노브(4), 커버(6), 절연부(8), 메탈로드(9), 10:스토퍼(10)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the multiband antenna of the present invention includes a rod 2, a knob 4, a cover 6, an insulator 8, a metal rod 9, and a stopper 10. It is composed.
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.The rod 2 is fitted in an assembly in which the cover 6 and the insulating part 8 and the metal rod 9 are coupled in a state where the knob 4 is coupled to one side and the stopper 10 is coupled to the other side. It is possible to move freely in the vertical direction.
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.When the rod 2 is in the retractable operation, the knob 4 is engaged with the cover 6 by a locking action, and in the intensified operation, the stopper 10 is connected to the cover 6 and the insulator. 8 and the metal rod 9 is accommodated in the combined body to perform a locking action.
다음에, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 헬리컬 스프링이 이중피치로 결합된 형태에서 용량성 결합이 구현된 상태를 나타낸 단면도이다.Next, Figure 2 is a cross-sectional view showing a state in which capacitive coupling is implemented in a form in which the helical spring is coupled to a double pitch in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
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.In FIG. 2, a bobbin 12 is integrated inside the cover 6 to be coupled to the metal rod 9, and a conductive helical spring 14 is spirally formed along the longitudinal direction of the bobbin 12. It is wound up.
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.The helical spring 14 is wound so that one region A and the other region B have different pitches from the whole region wound around the bobbin 12, and the end of the helical spring 14 supplies electric power. It is installed so as to be spaced apart from the receiving power supply unit 16 by a predetermined interval (α) so that a capacitive coupling is made, rather than a direct electrical connection.
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.That is, the helical spring 14 is wound around the winding area of one side area (A) with a smaller pitch than the other area (B), thereby ensuring a wide frequency band and improving the radiation efficiency. do.
한편, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 안테나 로드의 리트랙터블 및 익스텐디드 상태에서의 단자접속 변화상태를 나타낸 단면도이다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating terminal connection change states in a retractable and extended state of an antenna rod according to a preferred embodiment of the present invention.
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.As shown in FIG. 3A, when the rod 2 of the antenna is retractable, the helical spring 14 wound around the bobbin 12 to have a different pitch for each region is provided with a feed part ( 16) and non-contact capacitive coupling is carried out to perform the antenna operation.
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.Here, a pair of fixing leaf springs 18 are provided inside the metal rod 9, that is, a portion through which the rod 2 is moved, but when the antenna is retractable, In consideration of thickness, the rod 2 is allowed to move freely by allowing a predetermined interval to be in contact with each other.
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.As shown in FIG. 3B, in the case of extending the rod 2 of the antenna, a conductive stopper 10 coupled to the end of the rod 2 is connected to a pair of fixing leaf springs 18. The stopper 10 is connected to the feeder 16 to perform the antenna operation.
도 4는 본 발명에 따른 다중대역 안테나가 이동통신 단말기의 본체에 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a state in which a multi-band antenna according to the present invention is coupled to a main body of a mobile communication terminal.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 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.As shown in FIG. 4, in the multi-band antenna of the present invention, the insulator 8 coupled to the cover 6 is screwed to the terminal body 20, and the metal rod exposed downward from the cover 6. 9 is coupled to the conductive coupling portion 22.
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.A connecting terminal 24 is formed at one end of the coupling part 22 to be connected to the conductive pattern of the circuit board 26 mounted in the terminal body 20. The circuit board 26 has the helical spring ( In conjunction with the dual pitch state and capacitive coupling of 14), a matching circuit is provided for performing triple band antenna reception.
도 5는 본 발명에 따른 안테나를 통한 다중대역을 달성하기 위한 정합회로의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the configuration of a matching circuit for achieving a multi-band through the antenna according to the present invention.
도 5에서, 본 발명에 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.In FIG. 5, in the matching circuit applied to the present invention, the second inductor L2 and the second capacitor C2 are connected in series between the antenna portion and the feed point, and the second capacitor C2 is the first inductor. It is connected in parallel with (L1).
여기서, 상기 제 2인덕터(L2)와 제 2커패시터(C2) 및 제 1인덕터(L1)는 복수의 주파수에 대해 유도성을 나타내는 직렬 공진회로로 이루어진다.Here, the second inductor L2, the second capacitor C2, and the first inductor L1 are formed of a series resonant circuit exhibiting inductance with respect to a plurality of frequencies.
또한, 상기 제 2커패시터(C2)와 안테나 부분의 사이에는 제 1커패시터(C1)가 병렬접속되어 접지단과 연결되어 있다.In addition, the first capacitor C1 is connected in parallel between the second capacitor C2 and the antenna portion and is connected to the ground terminal.
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.In addition, a third capacitor C3 and a third inductor L3 are connected to a ground terminal between the feed point and the second inductor L2 in a state where the third capacitor C3 and the third inductor L3 are connected in parallel with each other. And the third inductor L3 are made of a parallel resonant circuit showing inductance at low frequencies and capacitive at high frequencies.
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.In the matching circuit, the first capacitor C1 is 1.0pF, the second capacitor C2 is 8.0pF, the third capacitor C3 is 1.0pF, and the first inductor for impedance matching for reception of the GPS frequency band. It is preferable to set (L1) to 1.2nH, the second inductor L2 to 2.2nH, and the third inductor L3 to 8.2nH, respectively.
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.The matching circuit having the above-described configuration is a CDMA cellular system having a frequency band of 824 to 849 MHz that can be achieved by the winding configuration by the double pitch of the helical spring 14 and the contactless capacitive coupling, and the frequency band of 1.5 GHz. In addition to the personal mobile communication (PCS) scheme having a GPS signal having a frequency band of 1.9GHz is operated to enable.
한편, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 정합회로가 적용되지 않은 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면으로서, 동 도면에서는 이동통신 단말기용 안테나에 본 발명의 정합회로가 적용되지 않은 상태에서 나타나는 안테나의 VSMR 패턴과 안테나의 반사계수(Reflection Coefficient)에 대한 스미스 차트를 나타낸 것이다.6A to 6C are diagrams illustrating characteristics of an antenna in a state in which a matching circuit according to the present invention is not applied. FIG. 6A to 6C show a state in which the matching circuit of the present invention is not applied to an antenna for a mobile communication terminal. Smith charts are shown for the antenna's VSMR pattern and the antenna's reflection coefficient.
또한, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 정합회로가 적용된 상태에서의 안테나의 특성을 나타낸 도면으로서, 동 도면은 본 발명의 정합회로가 적용된 상태에서의 안테나의 VSMR 패턴과 안테나의 반사계수에 대한 스미스 차트를 나타낸 것이다.7A to 7C are diagrams illustrating characteristics of an antenna in a state in which a matching circuit is applied according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating a reflection coefficient of the antenna and a VSMR pattern of the antenna in a state in which the matching circuit of the present invention is applied. Shows a Smith chart.
상기한 실시예를 갖는 본 발명은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 기술적 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.It is a matter of course that the present invention having the above-described embodiments can be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention without departing from the embodiments.
이상과 같이 본 발명에 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.As described above, according to the present invention, a helical spring wound with a double pitch is implemented in a capacitive coupling method to enable reception of a cellular frequency band and a personal mobile communication frequency band, and reception of a GPS frequency band at the helical antenna is possible. By combining possible matching circuits, it is possible to receive triple frequency frequencies in common through a single helical antenna and simple matching circuits, which not only reduces the manufacturing cost of the antenna but also allows a complex GPS reception. It is possible to reduce the overall size of the mobile terminal.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100826402B1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-05-02 | 삼성전기주식회사 | Broad-band antenna |
KR101305919B1 (en) * | 2012-09-14 | 2013-09-09 | 주식회사 에이스테크놀로지 | Multi-band rod antenna for broadcast |
-
2002
- 2002-08-13 KR KR1020020047755A patent/KR20040015489A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100826402B1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-05-02 | 삼성전기주식회사 | Broad-band antenna |
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