KR20040073311A

KR20040073311A - 이동 단말기

Info

Publication number: KR20040073311A
Application number: KR1020040008207A
Authority: KR
Inventors: 모리신이찌로
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2004-08-19
Also published as: EP1445826A2; JP4540936B2; US7502637B2; EP1445826A3; CN1522028A; EP1445826B1; US20040229665A1; JP2004247776A; DE602004005761T2; DE602004005761D1

Abstract

본 발명의 과제는 인체의 영향을 적게 하는 이동 단말기용 안테나의 구성을 제공하는 것이다.

무지향성 안테나인 제1 안테나와, 지향성 안테나인 제2 안테나와, 수신하는 안테나를 절환하는 절환부를 구비한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}

본 발명은, GPS(Global Positioning Systems)용 위성을 이용하여 위치를 포착하는 이동 단말기에 관한 것이다.

GPS는 고도 약 2만 ㎞ 상공에 배치된 복수의 인공 위성으로부터 보내져 오는 전파를 수신하여 궤도와 시각의 정보로부터 현재의 정확한 위치를 산출하는 시스템이다.

현재에는, GPS는 자동차의 카 네비게이션 시스템으로부터 측량 기술에 이르기까지 다종 다양한 분야에서 이용되고 있다.

이와 같은 기술로서, GPS를 이용한 자동차용 항법에 이용하는 안테나 장치이며, 우선회 원편파 안테나와 좌선회 원편파 안테나를 이용하여 우선회 원편파 안테나의 출력 레벨과 좌선회 원편파 안테나의 출력 레벨을 비교함으로써, 멀티패스파를 검출하는 위성 항법 시스템이 있다(특허문헌 1 참조).

또한, GPS는 휴대 전화에 있어서 긴급 통보로서 이용된다.

예를 들어, 휴대 전화를 이용하여 경찰에게 110번 통보하는 경우, 경찰측에서는 휴대 전화가 있는 위치를 알 수 없으므로, 사고가 일어난 장소를 알 수 없다. 그로 인해, 경찰관이 사고 현장을 향할 때에 지장을 초래하는 일이 있었다. 이 문제를 해소하기 위해, 위치 정보를 휴대 전화로부터 자동적으로 통지할 수 있도록 하여 GPS를 긴급 통보용으로 이용하는 시스템이 있다.

또한, 금후, 긴급 통보뿐만 아니라 다른 위치 정보를 이용한 포터블 네비게이션 서비스, 예를 들어 자신이 있는 위치에 가장 가까운 레스토랑을 표시하는 등이 제공될 것이다.

그러나, GPS 기능을 휴대 전화에 내장하는 경우에는 자동차와 같이 안테나의 설치 위치를 고정할 수 없다. 즉, 휴대 전화는 일정한 방향이 유지되지 않으므로, 휴대 전화에 내장되는 안테나는 불특정한 방향을 향한다.

따라서, 휴대 전화에 있어서의 안테나는 반드시 적합한 위치나 방향에서 GPS 위성으로부터의 전파를 수신할 수 있는 것은 아니다.

그로 인해, 휴대 전화를 허리에 장착하여 인간이 갖고 다니는 경우에는, 안테나 부분을 분리하고, 어깨에 장착하여 위치 측정을 행하는 경우도 있었다.

여기서, 안테나의 종류에 대해 설명한다.

GPS 안테나의 대표적인 것으로서, 패치 안테나가 있다. 이 패치 안테나는도6에 도시한 바와 같이 상면 방향만 지향성이 있어, 위성으로부터의 직접파를 고감도로 수신할 수 있다.

또한, 휴대 전화용 안테나의 대표적인 것으로서, 칩 안테나가 있다. 이 칩 안테나는, 도7에 도시한 바와 같이 전체 방향에 방사 패턴이 확장되어 있다. 또한, 칩 안테나는 매우 소형이기도 하다. 그로 인해, 칩 안테나는 휴대 전화용 안테나로서는 우수하고, GPS의 전파와 휴대 전화 통신용 전파를 동일한 안테나로 수신하는 것도 가능하다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 소62-38377(발명의 개요)

그러나, 이와 같은 종래 기술에 있어서는, 칩 안테나와 같은 무지향성 안테나를 인체에 장착하면, 인체의 영향에 의해 안테나의 방사 패턴이 바뀌고, 인체에 방사 패턴이 이끌리게 되어

안테나의 수신 감도가 악화된다. 또한, 패치 안테나와 같은 지향성 안테나를 인체에 장착하면, 인체의 영향은 적지만 지향성이 강하고, 특정 방향의 위성으로부터의 전파밖에 수신할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제에 비추어 이루어진 것이다. 즉, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인체의 영향을 적게 하는 이동 단말기용 안테나의 구성을 제공하는 것이다.

도1은 절첩식 휴대 전화의 구성을 도시하는 도면.

도2는 절첩식 휴대 전화의 주요부의 전개도.

도3은 휴대 전화의 회로도.

도4는 절환 스위치의 처리 흐름을 도시하는 도면.

도5는 변형예에 관한 절환 스위치의 처리 흐름을 도시하는 도면.

도6은 패치 안테나의 대표 특성을 나타내는 도면.

도7은 칩 안테나의 대표 특성을 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 절첩식 휴대 전화

101 : 프린트 기판

102 : 칩 안테나

103 : 패치 안테나

200 : LCD 패널

201 : 가동측 전방 케이스

202 : LCD 모듈

203 : 후방 케이스

301 : 절환 스위치

302 : 제어부

303 : 단말기 개폐 스위치

304 : 메모리

305 : 저잡음 증폭기

306 : 주파수 변환기

307 : 오실레이터

308 : A/D 컨버터

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명에 관한 이동 단말기는 무지향성 안테나인 제1 안테나와, 지향성 안테나인 제2 안테나와, 수신 안테나를 절환하는 절환부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성으로 하면, 설치 위치가 고정되지 않은 이동 단말기에 있어서, 절환부에 의해 수신 안테나를 절환할 수 있으므로, 적합한 상태에 있는 안테나로 수신할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 이동 단말기는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나가 탑재되는 프린트 기판과, 상기 프린트 기판을 수용하는 제1 하우징과, 상기 제1 하우징에 회전 가능하게 결합된 제2 하우징을 더 구비하고, 상기 프린트 기판 위에서 상기 제1 하우징의 결합측과 반대측의 선단부 근방에 제1 안테나를 설치하고, 상기 프린트 기판 위에서 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징을 절첩하였을 때에 상기 제2 하우징에 대향하는 면의 이면에 제2 안테나를 설치해도 좋다.

또한, 상기 절환부는, 상기 제1 하우징과 제1 하우징이 절첩 상태인 경우에는 수신 안테나를 상기 제2 안테나로 절환하고, 상기 절환부는, 전개 상태인 경우에는 수신 안테나를 상기 제1 안테나로 절환하도록 해도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 이 이동 단말기의 이용자는 이동 단말기를 전개 상태로 하고, 제2 하우징을 파지하여 사용한다. 이 때, 무지향성 안테나는 제1 하우징 내의 프린트 기판 위에서 제1 하우징과 제2 하우징의 결합 부분의 반대측, 즉 인체로부터 떨어진 위치에 보유 지지된다. 따라서, 이동 단말기가 전개 상태(개방상태)일 때에, 무지향성 안테나는 인체로부터 떨어져 사용되므로, 인체로부터의 영향이 적은 상태로 사용된다. 그로 인해, 무지향성 안테나는 위치 측정을 하기 때문에 충분한 수신 감도를 얻을 수 있다.

또한, 지향성 안테나는 지향 패턴을 인체에 대해 외향에 배치하도록 이용자에게 촉구하면, 인체의 영향을 적게 할 수 있다. 그로 인해, 지향성 안테나는 이동 단말기가 절첩 상태(폐쇄 상태)라도 위치 측정을 하기 때문에 충분한 수신 감도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 절환부는 제1 안테나로 수신 중에 규정의 수신 감도를 얻을 수 없을 때에 제2 안테나에서의 수신으로 절환해도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 이동 단말기가 전개 상태(개방 상태)이며, 무지향성 안테나의 수신 감도가 규정 이하일 때, 이동 단말기는 지향성 안테나를 이용한다. 이는, 예를 들어 이동 단말기를 전개한 상태에서 개방된 면을 인체에 압박한 것과 같은 경우이다. 이 때, 지향성 안테나의 방사 패턴은 인체에 대해 반대측을 향하므로, 지향성 안테나는 위치 측정을 하기 위해 충분한 수신 감도를 얻을 수 있다.

이하에 도면을 참조로 하여 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명한다.

<적합한 실시 형태>

이하, 도1 내지 도4를 기초로 하여 본 발명을 절첩식 휴대 전화에 적용한 실시 형태에 대해 설명한다.

도1은 절첩식 휴대 전화의 구성을 도시하는 도면이고, 도2는 절첩식 휴대 전화의 주요부의 전개도이고, 도3은 절첩식 휴대 전화의 회로도이고, 도4는 절환 스위치의 처리 흐름을 도시하는 도면이다.

<장치 구성>

도1 및 도2를 참조하여 절첩식 휴대 전화의 구성을 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 휴대 전화는 액정 디스플레이 등의 표시부를 갖는 디스플레이 본체와, 누름 버튼 등의 키를 배열한 조작부측 본체를 힌지로 회전 가능하게 결합한 구조를 갖는다.

도1에 도시한 바와 같이 절첩식 휴대 전화(100)의 디스플레이측에는 프린트 기판(101)이 존재한다. 그리고, 그 프린트 기판(101) 상이며, 힌지측과는 반대의 선단부측에 칩 안테나(102)는 설치된다. 즉, 휴대 전화를 전개하였을 때, 인체로부터 떨어지도록 칩 안테나(102)는 설치된다.

칩 안테나(102)는 패치 안테나(103)와 비교하여 최대 수신 감도가 약 2 내지 3 ㏈ 낮기 때문에, 인체로부터의 영향을 받기 어렵도록 배치하는 것이 바람직하다.

통상, 인간이 절첩식 휴대 전화를 사용할 때, 손에 든 상태에서 버튼 등을 조작한다. 이 때, 휴대 전화의 힌지측과는 반대의 선단부가 인체로부터 떨어진 위치가 된다.

그로 인해, 절첩식 휴대 전화가 개방 상태일 때에 칩 안테나(102)를 휴대 전화의 힌지측과는 반대의 선단부에 배치함으로써, 인체로부터의 영향을 받기 어렵도록 칩 안테나(102)를 배치할 수 있다.

따라서, 칩 안테나(102)는 위치 측정을 하기 위해 충분한 수신 감도를 얻을수 있다.

또한, 프린트 기판(101) 상의 이면, 즉 디스플레이측과는 반대의 면에 패치 안테나(103)는 설치된다.

도1에 도시한 바와 같이, 패치 안테나(103)는 평판에 축형 부재를 조합한 구조를 갖는다. 또한, 패치 안테나(103)는 평판 표면(축형 부재와의 접합면과 반대면)의 법선 방향에 평판 표면에 대해 앙각이 대략 15도 이상의 방향에 지향성을 갖는다. 이 평판 표면은 도6 중 상면이고, 축형 부재는 도6 중 하면에 접합된다.

이와 같이 패치 안테나(103)를 배치하면 휴대 전화를 절첩하였을 때, 패치 안테나(103)의 방사 패턴은 휴대 전화의 외측을 향한다.

그리고, 방사 패턴이 인체에 대해 반대 방향이 되도록 이용자에게 촉구함으로써, 휴대 전화를 운반할 때, 즉 휴대 전화를 갖고 이동하고 있을 때라도 충분한 수신 감도를 얻을 수 있다.

또한, 휴대 전화가 전개 상태라도 이용자는 통화중 휴대 전화를 귓전에 가까이 하여 사용하므로, 칩 안테나(102)의 수신 감도는 나빠진다.

이와 같은 경우에, 전개 상태라도 수신 감도의 저하에 의해, 수신 안테나를 칩 안테나(102)로부터 패치 안테나(103)로 절환하였으면, 패치 안테나(103)의 방사 패턴은 인체에 대해 외향이 되므로, 인체로부터의 영향을 적게 할 수 있다.

따라서, 패치 안테나(103)는 충분한 수신 감도를 얻을 수 있다.

도2는 상기한 프린트 기판(101), 칩 안테나(102), 패치 안테나(103)를 포함하는 절첩식 휴대 전화의 주요부의 전개도이다. 이 주요부는 절첩식 휴대전화(100)의 가동측 본체, 즉 디스플레이측 본체측의 주요부이다. 조작측의 전개도는 도시하지 않고, 여기서는 설명도 생략한다.

도2에는 주요부로서 LCD 패널(200), 가동측 전방 케이스(201), LCD 모듈(202), 가동측 프린트 기판(101), 후방 케이스(203)가 도시된다.

LCD 패널(200)은 가동측 전방 케이스(201)의 내면에 부착된다. 가동측 전방 케이스(201)의 내면이라 함은, 휴대 전화를 절첩하였을 때에 조작측 본체에 대향하는 측의 면이다. 가동측 전방 케이스(201)의 일단부에는 조작측 본체와 회전할 수 있도록 힌지가 설치된다. 또한, 가동측 전방 케이스(201)는 후방 케이스(203)와 조합되어 가동측 본체를 형성한다. 가동측 전방 케이스(201)와 후방 케이스(203)에 협지되도록 하여 LCD 모듈(202)과 가동측 프린트 기판(101)이 설치된다. 이 LCD 모듈은 디스플레이에 화상이나 영상을 표시하기 위한 기능을 갖는다. 또한, 가동측 프린트 기판(101)에는, 상술한 바와 같이 칩 안테나(102)와 패치 안테나(103)가 설치된다.

<회로 구성>

도3을 참조하여 휴대 전화의 안테나 부분의 회로 구성에 대해 설명한다.

또한, 여기서는 관측 주파수대 신호를 안테나로 수신한 후 디지털 신호로 변환할 때까지를 설명한다. 디지털 신호로 변환한 신호에 포함되는 궤도와 시각의 정보로부터 현재의 정확한 위치를 산출하는 처리는 당업자에게 있어서 이미 알려져 있으므로, 설명은 생략한다.

우선, 지향성이 있는 패치 안테나(103)와, 지향성이 없는 칩 안테나(102)는절환 스위치(301)에 접속된다.

그리고, 제어부(302)의 지시에 따라서, 패치 안테나(103)로부터 신호를 수신하거나, 칩 안테나(102)로부터 신호를 수신하거나, 절환한다.

이 제어부(302)는 단말기 개폐 스위치(303)와 전회 사용한 안테나를 기억하는 메모리(304)에 접속된다.

여기서, 단말기 개폐 스위치(303)는 휴대 전화의 개폐 상태에 관한 신호를 제어부에 출력한다. 이 단말기 개폐 스위치(303)는, 예를 들어 홀 소자를 이용한 자기 센서이다. 디스플레이측 본체와 가동측 본체 중 어느 한 쪽에 자석을 설치하고, 다른 쪽에 홀 소자를 설치하여 구성된다.

그리고, 자석과 홀 소자가 접근하였을 때, 즉 휴대 전화가 폐쇄 상태일 때, 홀 소자를 흐르는 전류와 자석에 의해 발생하는 자계와 수직인 방향에 전압이 발생한다. 이 전압을 검출함으로써 휴대 전화가 폐쇄 상태인 것을 검출할 수 있다.

한편, 자석과 홀 소자가 떨어졌을 때, 즉 휴대 전화가 개방 상태일 때, 홀 소자는 자계에 의한 영향을 받는 일이 없으므로, 전압은 거의 발생하지 않는다. 이 경우에는, 휴대 전화는 개방 상태이다.

이와 같이 하여, 단말기 개폐 스위치(303)는 휴대 전화의 개폐 상태를 검출할 수 있다. 그리고, 이 검출된 신호는 제어부로 전달되어 안테나의 절환을 판단할 때에 제어부에 의해 이용된다.

패치 안테나(103) 또는 칩 안테나(102)로 수신한 신호는 절환 스위치(301)를 통과하여 저잡음 증폭기(305)[이하, LNA(Low Noise Amplifier)라 함]로 전달된다.LNA(305)는 안테나로 수신한 미약한 신호를 가능한 한 소음을 부가하지 않고 증폭한다.

다음에, 이 신호는 주파수 변환기(RF Down Converter)(306)로 전달된다. 여기서, 전달된 신호가 높은 주파수의 상태이면, 후의 증폭이나 신호의 취급이 곤란하다. 또한, 전달된 신호의 폭률을 동일한 주파수로 지나치게 증가시키면 발진하기 쉬워진다. 그로 인해, 주파수 변환기(306)는 LNA(305)에서 증폭된 신호를 중간 주파수대로 변환한다.

그리고, 중간 주파수대로 변환된 신호는 A/D 컨버터(308)로 전달된다. A/D 컨버터(308)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

<절환 스위치의 처리>

도4를 참조하여 절첩식 휴대 전화의 개폐에 의해 절환 스위치(301)를 절환하는 처리를 설명한다.

우선, 제어부(302)는 단말기 개폐 스위치(303)로부터의 신호를 기초로 하여 휴대 단말기의 개폐를 판단한다(S401).

여기서, 제어부(302)는 휴대 단말기가 개방이라 판단한 경우, 칩 안테나(102)로 수신하도록 절환 스위치(301)에 지시한다(S402).

한편, S401에서 제어부(302)는 휴대 단말기가 폐쇄라 판단한 경우, 패치 안테나(103)로 수신하도록 절환 스위치(301)에 지시한다(S403).

그리고, 중앙 연산 처리 장치(CPU)는 디지털 신호를 기초로 위치 측정 연산을 행한다(S404).

그 후, 제어부(302)는 처리를 종료한다.

<변형예>

상술한 실시 형태에서는, 절환 스위치(301)는 절첩식 휴대 전화의 개폐에 의해 절환하였다. 본 변형예에서는 수신 감도에 의해 절환 스위치(301)를 절환한다.

도5는 변형예에 관한 절환 스위치(301)의 처리 흐름을 도시하는 도면이다. 도5를 참조하여 변형예에 관한 절환 스위치의 처리를 설명한다.

우선, 관측 주파수대 신호를 수신하는 안테나로서 칩 안테나(102)를 사용한다(S501).

제어부(302)는 칩 안테나(102)를 사용하여 수신한 신호의 감도를 측정한다(S502).

제어부(302)는 측정된 감도가 규정치 이상인지 여부를 판단한다(S503). 감도가 규정 이상이라 함은, 예를 들어 전파를 수신할 수 있던 인공 위성의 수가 4개 이상인 경우이다. 즉, 위치 측정 연산에 필요한 수의 전파를 수신할 수 있던 경우, 규정의 수신 감도를 얻을 수 있었다고 해도 좋다.

여기서, 제어부(302)는 감도가 규정치 이상이 아니라고 판단한 경우, 패치 안테나(103)로 수신하도록 절환 스위치(301)에 지시한다(S504).

그리고, 제어부(302)는 위치 측정 연산을 행한다(S505).

한편, S503에서 제어부(302)는 감도가 규정치 이상이라 판단한 경우, 그 상태에서 위치 측정 연산을 행한다(S505).

그 후, 제어부(302)는 처리를 종료한다.

<그 밖의 변형예>

상술한 실시 형태에서는, 단말기 개폐 스위치(303)는 홀 소자를 이용한 자기적 스위치로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기계적 스위치를 이용하여 개방 상태인지 폐쇄 상태인지를 검출해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 칩 안테나(102)를 프린트 기판(10l) 상의 패치 안테나측(이면)과 반대측의 LCD 패널(200)측(휴대 단말기를 절첩하였을 때에 조작측 본체와 대향하는 면)에 설치하였다. 그러나, 본 발명의 실시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 칩 안테나(102)를 패치 안테나(103)와 동일하게 프린트 기판(101)의 이면에 설치해도 좋다.

상술한 변형예(도5)에서는 수신 안테나로서 처음에 칩 안테나(102)를 사용하고, 수신 감도가 규정치 이상이 아닌 경우에 패치 안테나(103)로 절환하였다. 그러나, 수신 안테나로서 처음에 패치 안테나(103)를 사용하고, 수신 감도가 규정치 이상이 아닌 경우에 칩 안테나(102)로 절환해도 좋다.

또한, 상기 실시 형태는 본 발명의 범위를 조금도 한정하는 것은 아니고, 당업자가 이해할 수 있는 범위에 있어서 적합한 각종 변형의 형태가 있을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 인체의 영향을 적게 하는 이동 단말기용 안테나의 구성을 제공할 수 있다.

Claims

무지향성 안테나인 제1 안테나와, 지향성 안테나인 제2 안테나와, 수신하는 안테나를 절환하는 절환부를 구비하는 이동 단말기.
제1항에 있어서, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나가 탑재되는 프린트 기판과,

상기 프린트 기판을 수용하는 제1 하우징과,

상기 제1 하우징에 회전 가능하게 결합된 제2 하우징을 더 구비하고,

상기 프린트 기판 위에서 상기 제1 하우징의 결합측과 반대측의 선단부 근방에 제1 안테나를 설치하고,

상기 프린트 기판 위에서 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징을 절첩하였을 에 상기 제2 하우징에 대향하는 면의 이면에 제2 안테나를 설치하는 이동 단말기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절환부는 상기 제1 하우징과 제1 하우징이 절첩 상태인지 전개 상태인지에 따라서 수신 안테나를 절환하는 이동 단말기.
제3항에 있어서, 상기 절환부는 절첩 상태인 경우에는 수신 안테나를 상기 제2 안테나로 절환하고, 전개 상태인 경우에는 수신 안테나를 상기 제1 안테나로 절환하는 이동 단말기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절환부는 수신 감도에 따라서 수신 안테나를 절환하는 이동 단말기.
제5항에 있어서, 상기 절환부는 제1 안테나로 수신 중에 규정의 수신 감도를 얻을 수 없을 때에 제2 안테나 수신으로 절환하는 이동 단말기.