KR20040023543A - 이동 전화기용 안테나 - Google Patents
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Abstract
이동 전화기용 안테나는 시트형의 금속 도체 내에 형성되고 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제1 전도성 방사 소자와, 시트형 금속 도체 내에 형성되고 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제2 전도성 방사 소자와, 전도성 그라운드 커넥터를 통해 제2 전도성 방사 소자와 접속되는 그라운드를 구비한다. 그라운드는 제1 및 제2 전도성 방사 소자들과 대향하지 않는 위치에 설치된다.
Description
본 출원은 일본 특허 출원 제2002-262928호에 기초하고, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 구체화된다.
본 발명은 이동 전화기용 안테나에 관한 것으로, 특히 안테나 소자의 위치를 높이지 않고 광대역화할 수 있고, 절첩될 때 기판 그라운드의 위치가 변화하는 절첩형 이동 전화기에 있어서의 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있도록 하는 이동 전화기용 안테나에 관한 것이다.
이동 전화기 및 PHS(personal handyphone system) 전화기는 기지국과 통신 및 수신을 용이하게 하기 위해서 신축식 채찍 안테나 및 내장된 평판 안테나를 구비하고 있다. 사용된 평판 안테나는 통상적으로 소형화된 크기, 간략한 구조 및 광대역 특성을 갖는 역 F형 안테나이다.
도1은 종래의 이동 전화기용 역 F형 안테나를 도시한 사시도이다. 이동 전화기용 역 F형 안테나(100)는 이동 전화기의 하우징 내에 설치된 프린트 기판과 같은 그라운드부(101)를 갖고, 이 그라운드부(101)는 배선 패턴 및 금속 도체로 구성된다. 그라운드부(101) 상에 금속판의 평판 안테나 방사 소자(102)가 제공된다. 게다가 그라운드 커넥터(103) 및 급전점(104)은 그라운드부(101)를 안테나 방사 소자(102)와 접속하도록 제공된다.
그러나, 종래 역 F형 안테나에 의하면, 안테나 소자(102)가 그라운드부(101)에 근접함에 따라 대역폭이 좁아지기 때문에 안테나 소자(102)를 그라운드부(101)로부터 어느 정도의 높이까지 높이는 것이 필요하다. 게다가, 역 F형 안테나가 프린트 기판의 그라운드(기판 그라운드)에 의해 영향 받기 쉽기 때문에, 절첩형 이동 전화기를 장착하고 상부 및 하부 하우징이 개폐함에 따라 기판의 위치가 변할 때 공진 주파수에 있어서 어긋남이 발생한다.
안테나 소자의 위치를 높이지 않고 광대역화할 수 있고, 절첩될 때 기판 그라운드의 위치가 변화하는 절첩형 이동 전화기에 있어서의 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있도록 하는 이동 전화기용 안테나를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 한 태양에 따르면, 이동 전화기용 안테나는
시트형 금속 도체로 형성되고, 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제1 전도성 방사 소자와,
시트형 금속 도체로 형성되고, 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제2 전도성 방사 소자와,
전도성 그라운드 커넥터를 통해 제2 전도성 방사 소자와 접속되고, 제1 및 제2 전도성 방사 소자에 대향되지 않는 위치에 설치된 그라운드를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 한 쌍의 절첩 가능한 하우징을 구비한 절첩형 이동 전화기를 위한 이동 전화기용 안테나는
한 쌍의 하우징 중 하나에 설치된 제1 그라운드와,
한 쌍의 하우징 중 다른 하나에 설치되고, 전도성 그라운드간 커넥터를 통해 제1 그라운드와 접속된 제2 그라운드와,
제1 및 제2 전도성 방사 소자가 제1 및 제2 그라운드에 대향하지 않는 위치에 배치되고, 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제1 및 제2 전도성 방사 소자와,
제1 그라운드를 제2 전도성 방사 소자와 전기적으로 접속하는 전도성 그라운드 커넥터를 포함한다.
본 발명에 따른 이동 전화기용 안테나에 있어서, 제2 전도성 방사 소자는 그라운드로서의 기능을 하고, 그러므로 프린트 기판 및 전자 부품과 같은 그라운드는 전도성 방사 소자 (안테나 소자) 아래 또는 근처에 배치될 필요는 없다. 즉, 전도성 방사 소자를 그라운드로부터 높일 필요는 없다. 따라서, 안테나는 광대역화할 수 있고 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있다.
도1은 종래의 이동 전화기용 역 F형 안테나를 도시한 사시도.
도2a는 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예에서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도.
도2b는 도2a에서 LCD 그라운드(23)의 개방 상태를 도시한 측면도.
도2c는 도2a에서 이동 전화기용 안테나의 주요부를 도시한 평면도.
도3은 제1 실시예의 이동 전화기용 안테나를 탑재한 절첩형 이동 전화기의 개략 구성을 도시하는 측면도.
도4a는 본 발명에 따른 제2 양호한 실시예에서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도.
도4b는 도4a에서 이동 전화기용 안테나의 주요부를 도시한 평면도.
도5는 본 발명에 따른 제3 양호한 실시예에서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도.
도6은 제3 실시예의 이동 전화기용 안테나와 비교예(도1에 종래의 역 F형 듀얼 안테나) 사이에서 리턴 로스(return loss) 비교를 도시한 그래프.
도7은 본 발명에 따른 제4 양호한 실시예에서 방사 소자를 도시한 사시도.
도8은 본 발명에 따른 제5 양호한 실시예에서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 이동 전화기용 안테나
10: 방사 소자부
10a: 절결부
11: 제1 방사 소자
12: 결합 조정부
13: 제2 방사 소자
14: 제3 방사 소자
15: 결합 조정부
20: 상부 하우징
21: LCD
22, 31: 프린트 회로 기판
23: LCD 그라운드
30: 하부 하우징
32: 기판 그라운드
40: 힌지부
41: 기판간 그라운드 커넥터
42: 그라운드 커넥터
43: 급전 부재
44: 급전점
100: 역 F형 안테나
101: 그라운드부
102: 안테나 소자
103: 그라운드 커넥터
도2a는 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예에서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도이다. 도2b는 도2a에서 LCD 그라운드(23)의 개방 상태를 도시한 측면도이다. 도2c는 도2a에서 이동 전화기용 안테나의 주요부를 도시한 평면도이다.
방사 소자(10)는 그라운드 커넥터(42)를 통해 기판 그라운드(32)와 접속된다. 기판 그라운드(32)는 기판간 그라운드 커넥터(41)를 통해 개방 가능한 LCD 그라운드(23)와 접속된다(도2b). 방사 소자(10)는 그라운드 커넥터(42)에 인접하여 배치되고 방사 소자(10)로부터 수직으로 달려있는 스트립형 급전 부재(43)를 구비한다. 급전점(44)은 급전 부재(43)의 하단부와 기판 그라운드(32) 사이에 놓인다.
도2c에 도시된 바와 같이, 방사 소자(10)는 전체가 U자형이고 주부를 형성하는 일단부에서 띠상(strip part)인 제1 방사 소자(11)와, 제1 방사 소자(11)에 인접하여 배치되고 제1 방사 소자(11)에 역방향으로 연장하는 결합 조정부(12)와, 평판 안테나를 형성하기 위해 제1 방사 소자(11) 및 결합 조정부(12) 사이에 절결부(10a)를 가지고, 제1 방사 요소(11) 및 결합 조정부(12)에 접속된 띠상의 제2 방사 소자(13)로 구성된다.
기판간 그라운드 커넥터(41)는 절첩형 이동 전화기에 적용할 때 LCD 그라운드(23)의 개폐 시에 응력이 걸리기 때문에 다수의 절첩 횟수에 견딜 수 있는 재료를 이용한다. 기판간 그라운드 커넥터(41)는 제2 방사 소자(13) 측에서 기판 그라운드(32) 및 LCD 그라운드(23)와 접속한다. 이것은 개폐 시에 그라운드에 의해 발생되는 영향을 감소시킨다.
도2a에 도시된 바와 같이, 그라운드 커넥터(42)는 L자형이고 제2 방사 소자의 단부에 접속되고, 그 단부(하단)는 기판 그라운드(32)의 코너부에 접속된다.
방사 소자(10)는 도2a에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 방사 소자(11, 13) 및 결합 조정부(12)에 의해 안테나로서 동작하기 위해 필요한 기능을 자체로 구비한다. 그러므로 안테나 하부에 기판 그라운드(32) 및 LCD 그라운드(23)를 배치할 필요가 없다. 따라서, 방사 소자(10)는 기판 그라운드(32), LCD 그라운드(23) 및 다른 그라운드(외부 그라운드 등)로부터 고주파에 대하여 부유하는 상태로 있을 수 있다. 다시 말하면, 고주파에 대하여 접속되어 있지 않은 상태가 될 수 있다. "고주파에 대해 접속되어 있지 않은 상태"는 방사 요소(10)가 그라운드로서 항상 동일한 전위가 되는 도체부를 구비하지 않은 것을 의미한다. 즉, 이동 전화기 안테나(1)가 이동 전화기에 내장되었을 때, 방사 소자(10)는 급전 부재(43)를 통해 급전점(44) 및 그라운드 커넥터(42)를 통해 기판 그라운드(32)와 상호 연결을 통해서만 이동 전화기의 고주파 회로(예컨대, 송수신 회로)와 전기적으로 접속된다. 방사 요소(10)는 다른 그라운드와 접촉하지 않고 직접적으로 접속하지도 않으므로, 독립적이다.
제1 실시예에서, 방사 요소(10)는 결합 조정부(12)를 구비하기 때문에, 안테나(1)의 공진 주파수(≒λ/4) 및 대역폭은 제1 방사 요소(11) 및 결합 조정부(12) 사이의 간극(t) 및 결합 조정부(12)의 길이(L)를 변화시킴으로써 소정의 값으로 조정될 수 있다. 한편, 간극(t)은 2mm 이하가 바람직하다. 방사 소자(10), 그라운드 커넥터(42) 및 급전 부재(43)는 펀칭 또는 에칭에 의해 일체로 제조될 수 있다. 그에 따라, 부품의 수는 감소될 수 있다.
도3은 본 실시예의 이동 전화기용 안테나를 설치한 절첩형 이동 전화기의 개략적인 구성을 도시하는 측면도이다. 절첩형 이동 전화기는 스피커(도시되지 않음), 액정 표시 장치(LCD)가 탑재된 상부 하우징(20), 그리고 숫자키 및 커서키를구비한 조작부, 마이크로폰, 이어폰 잭, 충전 단자 등을 구비한 하부 하우징(30)을 포함한다. 상부 하우징(20)은 하부 하우징(30)과 힌지부(40) 주위로 회전 가능하게 결합된다. 이동 전화기용 안테나(1)는 상부 하우징(20) 및 하부 하우징(30)에 내장된다.
상부 하우징(20)은 LCD(21)와, LCD(21)의 배면 상에 장착된 프린트 기판(22) 및 프린트 기판(22)의 배면 상에 제공된 LCD 그라운드(23)를 내장하고 있다.
하부 하우징(30)은 기판 그라운드(32)를 구비한 프린트 회로 기판(31)을 내장하고 있다. 상부 하우징(20)은 힌지부(40) 주위의 하부 하우징(30)에 대해 닫힌 상태의 0도로부터 개방 상태의 약 150도까지의 각도를 가질 수 있다. 방사 소자(10)가 하부 하우징(30)에 전기적으로 접속되어 있지만, 기계적으로 일체화되어 있지 않고, 서로 이동 가능하다.
도4a는 본 발명에 따른 제2 양호한 실시예에 있어서 이동 전화기용 안테나를 도시하는 사시도이다. 도4b는 도4a에서 이동 전화기용 안테나의 주요부를 도시하는 평면도이다.
제2 실시예의 이동 전화기용 안테나(1)는 제1 실시예와 같이 절첩형 이동 전화기에 적용된다. 도4b에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에서 제3 방사 소자(14)가 제1 실시예의 이동 전화기용 안테나(1)에 비하여 첨가된다. 다른 성분들은 제1 실시예와 같이 구성되어 있다.
L자형 제3 방사 소자(14)는 급전점 근방의 제1 방사 소자(11) 내측에서 돌출하도록 배치된다. 그러므로, 제3 방사 소자(14)는 도4a에 도시된 바와 같이 제1방사 소자(11), 결합 조정부(12) 및 제2 방사 소자(13)와 동일 평면상에 있다.
제2 실시예의 이동 전화기용 안테나(1)에서, 제1 공명 진동수는 제1 및 제2 방사 소자(11, 13)에 의해 결정되고, 제2 공명 진동수는 제2 및 제3 방사 소자(13, 14)에 의해 결정된다. 그러므로, 제1 실시예의 이동 전화기용 안테나에 비해 멀티밴드화가 되도록 제조된다. 또한, 제1 실시예와 같이 광대역화를 도모할 수 있고, 하우징의 개폐로 인한 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 제3 양호한 실시예에 있어서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도이다.
제3 실시예의 이동 전화기용 안테나(1)는 제2 실시예와 같이 절첩형 이동 전화기에 적용된다. 도5에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 있어서, 제1 실시예의 제3 방사 소자(14)는 다른 부분에 대하여 직각으로 절곡되고, 급전 부재(43)는 생략된다. 다른 성분들은 제2 실시예와 같이 구성되어 있다.
제2 실시예의 이동 전화기용 안테나(1)에 있어서, 전자기파는 측면으로부터 방사될 수 있다. 또한, 광대역화를 도모하는 동안 멀티밴드화와 소형화될 수 있고, 하우징의 개폐로 인한 공진 주파수에서의 어긋남을 억제할 수 있다.
도6은 제3 실시예의 이동 전화기용 안테나와 비교예(도1에 종래의 역 F형 듀얼 안테나) 사이에서 리턴 로스(return loss) 비교를 도시한 그래프이다. 도6에서, A는 비교예의 특성을 나타내고, B는 절첩형 이동 전화기를 개방한 상태에 있어서의 제3 실시예의 이동 전화기용 안테나의 특성을 나타내며, C는 절첩형 이동 전화기를 폐쇄한 상태에 있어서의 제3실시예의 이동 전화기용 안테나의 특성을 나타낸다.
표1은 VSWR=3에 있어서의 비대역폭(specific bandwidth)을 도시한다. 표1에서, GSM은 이동 통신 세계화 시스템(global system for mobile communication system)을 의미하고, 800MHz대역(870 내지 960MHz)이 GSM대역으로 사용된다. DCS는 디지털 셀룰러 시스템(digital cellular system)을 의미하고, 1.7GHz대역(1710 내지 1880MHz)이 DCS대역으로 사용된다.
표1
특성 | VSWR=3에서의 비대역폭(GSM대역) | VSWR=3에서의 비대역폭(DCS대역) |
A | 7.3% | 10.2% |
B | 10.6% | 33.2% |
C | 10.2% | 20.7% |
도6 및 표1에 나타낸 바와 같이, 제3 실시예의 휴대 안테나(B, C)는 종래의 역 F형 듀얼 안테나에 비교하여 GMS대역에서의 비대역폭에 있어서 약 3% 향상되고 DCS대역에서의 비대역폭에 있어서 약 10 내지 23% 향상된다. 또한, 이동 전화기의 개폐로 인한 공진 주파수의 어긋남도 거의 발생하지 않는다.
상기 서술된 바와 같이, 제3 실시예의 이동 전화기용 안테나는 GSM 및 DCS대역 모두 광대역화할 수 있고, 이동 전화기에 설치된 경우라도 하우징의 개폐로 인한 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 제4 양호한 실시예에서 방사 소자를 도시한 사시도이다. 제4 실시예에서, GSM대역 및 DCS대역 모두 공진 주파수의 어긋남을 억제하도록 의도된다. 그러므로, 도5에서의 제3 실시예에 있어서 제3 방사 소자(14) 및 결합 조정부(12) 사이에서 그것들과 평행하게 방사 소자(10)의 측면 상에 띠상의 결합 조정부(15)가 제공된다. 다른 성분들은 제3 실시예와 같이 구성되어 있다. 제4 실시예의 이동 전화기용 안테나는 제1 실시예와 같이 펀칭 및 에칭에 의해 일체로 제조될 수 있다. 또한 이 안테나에 있어서, 제1 공진 주파수는 제1 및 제2 방사 소자(11, 13)에 의해 결정되고, 제2 공진 주파수는 제2 및 제3 방사 소자(13, 14)에 의해 결정된다. 제1 및 제2 공진 주파수는 상면 상의 결합 조정부(12)의 길이(X1)와, 측면 상의 결합 조정부(15)의 길이(X2)와, 제1 방사 소자(11) 및 상면 상의 결합 조정부(12) 사이의 간극(t1)과, 제3 방사 소자(14) 및 측면 상의 결합 조정부(15) 사이의 간극(t2)에 의해 조정될 수 있다. 따라서, 이것은 DCS대역에 있어서 어긋남과 GSM대역 및 DCS대역에 있어서 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 각 파장 대역에서 대역폭도 조정될 수 있다.
도8은 본 발명에 따른 제5 양호한 실시예에서 이동 전화기용 안테나를 도시한 사시도이다. 제5 실시예의 이동 전화기용 안테나는 절첩형 이동 전화기 이외의 이동 전화기에 적용된다. LCD 그라운드(23) 및 기판간 그라운드 커넥터(41)가 제3 실시예의 이동 전화기용 안테나로부터 생략되어 구성된다. 다른 성분들은 제3 실시예와 같이 구성되어 있다.
제5 실시예에서, 절첩형 이동 전화기 이외의 이동 전화기 대역폭은 광대역화될 수 있다.
또한, 제1, 제2 및 제3 실시예의 이동 전화기용 안테나는 LCD 그라운드(23) 및 기판간 그라운드 커넥터(41)를 제거하는 동안 절첩형 이동 전화기 이외의 이동 전화기에 적용될 수 있다.
제1 내지 제5 실시예에 있어서, 방사 소자(10)가 그라운드 커넥터(42)를 통해 기판 그라운드(32)에 접속되어 있지만, 그라운드 커넥터(42)는 LCD 그라운드(23) 또는 다른 전기 부품, 기계 부품(실드 커버, 프레임 등)에 접속될 수 있다.
제1 내지 제5 실시예에 있어서, 이동 전화기용 안테나가 이동 전화기에 적용되지만, PHS(personal handyphone system) 이동 전화기 또는 PDA(personal digital assistant)에도 적용될 수 있다.
제1 내지 제5 실시예에 있어서, 그라운드가 LCD 그라운드(23) 및 기판 그라운드(32)를 포함하지만, 그들 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명이 완전하고 명백한 개시를 위한 구체적인 실시예에 관하여 서술되었지만, 첨부된 청구 범위는 제한되는 것이 아니라, 본 명세서에서 언급된 기본 사상에 명백히 포함되는 이 기술 분야의 숙련자에게 발생할 수 있는 모든 수정 및 대체 구성을 구체화시켜 해석된다.
본 발명은 안테나 소자의 위치를 높이지 않고 광대역화할 수 있고, 절첩될 때 기판 그라운드의 위치가 변화하는 절첩형 이동 전화기에 있어서의 공진 주파수의 어긋남을 억제할 수 있도록 하는 것이다.
Claims (9)
- 시트형의 금속 도체 내에 형성되고 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제1 전도성 방사 소자와,시트형의 금속 도체 내에 형성되고 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제2 전도성 방사 소자와,상기 제2 전도성 방사 소자를 구비한 전도성 그라운드 커넥터를 통해 접속되어, 상기 제1 및 제2 전도성 방사 소자에 대향하지 않는 위치에 설치된 그라운드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제1항에 있어서, 제3 전도성 방사 소자를 추가로 포함하고,상기 제1 전도성 방사 소자가 제1 공진 주파수에서 공진하고, 상기 제3 전도성 방사 소자는 제2 공진 주파수에서 공진하는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제2항에 있어서, 상기 제3 전도성 방사 소자는 상기 제1 및 제2 전도성 방사 소자가 형성된 면에 직각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제2항에 있어서, 상기 그라운드는 상기 전도성 그라운드 커넥터를 통해 상기 제2 전도성 방사 소자와 접속되는 제1 그라운드와, 전도성 그라운드간 커넥터를 통해 상기 제1 그라운드와 접속되고 상기 제2 그라운드가 상기 제1 그라운드에 평행하게 마주하는 위치로부터 소정의 각도 범위 내로 회전 가능한 제2 그라운드를 포함하고,상기 전도성 그라운드간 커넥터는 상기 제2 그라운드가 상기 소정의 각도로 회전될 때 상기 제2 전도성 방사 소자 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 전도성 방사 소자는 상기 제1 전도성 방사 소자에 대해 소정의 간극을 갖고 상기 제1 전도성 방사 소자에 평행하게 연장된 결합 조정부를 포함하고,상기 결합 조정부는 상기 이동 전화기용 안테나가 소정의 공진 주파수 및 대역폭을 갖도록 조정되는 길이, 폭 및 상기 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제5항에 있어서, 상기 간극이 2mm 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제2항에 있어서, 상기 제2 전도성 방사 소자는 상기 제1 전도성 방사 소자에 대해 제1 간극을 갖고 상기 제1 전도성 방사 소자에 평행하게 연장하는 제1 결합 조정부와, 상기 제3 전도성 방사 소자에 대해 제2 간극을 갖고 상기 제3 방사 소자에 평행하게 연장된 제2 결합 조정부를 포함하고상기 제1 및 제2 결합 조정부는 상기 이동 전화기용 안테나가 소정의 공진 주파수 및 대역폭을 갖도록 조정되는 길이, 폭 및 상기 제1 및 제2 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 간극은 2mm 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
- 한 쌍의 절첩 가능한 하우징을 구비한 절첩형 이동 전화기를 위한 이동 전화기용 안테나이며,상기 한 쌍의 하우징 중 하나에 설치된 제1 그라운드와,상기 한 쌍의 하우징 중 다른 하나에 설치되고, 전도성 그라운드간 커넥터를 통해 상기 제1 그라운드와 접속된 제2 그라운드와,상기 제1 및 제2 그라운드에 대향하지 않는 위치에 배치되고, 소정의 공진 주파수에서 공진하는 제1 및 제2 전도성 방사 소자와,상기 제1 그라운드를 상기 제2 전도성 방사 소자와 전기적으로 접속하는 전도성 그라운드 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 전화기용 안테나.
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