KR200413191Y1 - 블루투스를 이용한 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 블루투스를 이용한 휴대폰용 초소형 헤드셋에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선헤드셋의 외장을 이루는 헤드셋과 이어폰의 연결부위에 힌지구조를 사용하여 위/아래로 움직일수 있도록 하는 무선 헤드셋에 관한 것이다.

또한 무선 헤드셋의 알에프(RF:Radio Frequency) 특성을 개선하기 위하여 블루투스 모듈,이어폰, 마이크, 배터리, 안테나를 포함하는 구조로 각 부품간의 최대이격거리 설정을 제안하는데 있다.

블루투스(Bluetooth), 무선 헤드셋(Headset), 블루투스 헤드셋(Bluetooth Headset), 피씨비(PCB : Printed Circuited Board)

Description

블루투스를 이용한 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치{Subminiature Wireless Headset Device Using the Bluetooth Cellular Phone}

도1, 도2, 도3은 삼면도로 본 고안의 외부 도면이다.

도4는 본 고안에서 개선한 안테나 배치를 나타낸 메인 인쇄회로기판의 배면도이다.

도5 은 본 고안의 부품들이 장착되는 메인 인쇄회로기판의 정면도이다.

도6은 본 고안에서 개선한 안테나 배치에 따른 비교 특성데이터이다.

도7은 도6의 안테나 배치에 대한 특성데이터를 그래프 형태로 바꾼것으로, 0도에서 360도까지의 방위각, 고도1, 고도2 에서의 이득값을 나타낸다.

71: 안테나의 각도에 따른 방사 이득값

72: 안테나의 각도에 따른 방사 이득값의 최대값, 최소값, 평균값

73: 안테나의 방위각(Azimuth), 고도1(Elevation1), 고도2(Elevation2)

본 고안은 휴대 단말기용 무선 헤드셋에 관한것으로, 더 상세하게는 블루투스 모듈이 내장되어 이동통신 단말기와 무선으로 연동시킴으로써 블루투스 통신방 식으로 음성을 송수신하는 이어폰과 마이크 기능이 가능한 헤드셋 장치에 관한 것이다.

최근 데이터를 무선으로 송수신 하는 블루투스 통신 방식은 근거리 무선통신 규격으로 다수의 장치에서 응용되어 사용되고 있다. 그 중에서 휴대폰 및 노트북과 같은 이동하면서 작업이 가능한 전자장치들에 우선적으로 적용이 되고 있다. 블루투스가 탑재된 헤드셋은 선이 연결되었을 때 생길 수 있는 행동이나 이동의 제약으로부터 자유롭게 하면서, 인터넷 접속, 인터콤/무선전화/휴대폰의 복합 기능을 갖는 전화기에 사용할 수 있다. 또한 휴대장치를 꺼내지 않고도 전화를 걸거나 받을 수 있다는 장점 때문에 각광을 받고 있다.

이러한 무선 헤드셋은 내부에 음성신호를 무선 송수신하기 위한 블루투스 모듈과 음성신호 등을 증폭하거나 주파수 변조하는 회로부가 내장된 하우징과, 그 작동을 조절하는 조절 스위치(전원스위치, 음량조절 스위치)와 음성신호를 출력한 스피커가 구비된 이어폰과, 사용자의 귀에 무선 헤드셋을 고정시키는 걸이부를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.

일반 무선 헤드셋은, 사용자의 귓속에 삽입되는 이어폰이 본체로부터 돌출된 상태이므로, 휴대하거나 보관하기 불편한 단점이 있다. 특히, 본체로부터 돌출된 이어폰이 다른 물건과 간섭되거나 부딪혀 손상되거나 파손되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 본체로부터 돌출된 이어폰은, 인접하는 다른 물건과 접촉되면서 쉽게 오염되는 문제점도 있다.

무선 통신 기술에서 안테나 성능은 중요하다. 안테나 성능은 부품자체에 대 한 스펙뿐만 아니라 에프피시비 모듈내에서의 스피커 위치와 이어폰 위치, 배터리의 전원단자위치, 블루투스 모듈 전원단자의 위치에 따른 안테나 배치가 매우 중요하다. 이러한 패턴과 이득을 통하여 블루투스용 안테나는 등방성의 방사패턴을 이루고, 성능을 나타낸다.

또한 휴대폰과 같은 이동기기에서 성능 향상은 실장기판에서의 안테나 배치도 중요한 역할을 한다. 휴대폰은 본체가 안테나 신호전력을 받음으로써 안테나 뿐만 아니라 본체로부터도 전파가 방사된다. 마찬가지로 실장기판의 접지 패턴의 일부가 안테나 신호전력을 받아 전파가 방사된다. 이는 소형, 내장 안테나에서는 피할 수 없는 현상이며, 따라서 기판형상, 주변부품의 탑재 위치, 본체를 포함하여 안테나 성능을 향상시키기 위한 최적 설계가 중요하다. 일반 무선 헤드셋이 크기가 소형화 되면서 안테나 크기도 작아지게 되고 각 부품들 간의 이격거리가 가까워짐에 따라 커플링 등에 의한 교란이 발생하게 된다. 이러한 신호의 커플링 현상은 무선 헤드셋의 송수신 감도를 떨어뜨려 사용자에게 불편함을 발생시키고 제품의 완성도 저하에 치명적인 요인이 된다.

상술한 종래의 기술적 문제점을 고려한 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 이어폰과 무선헤드셋 본체와 연결 부분에 힌지를 달아 이어폰부의 움직임을 자유롭게 조절하여 휴대 및 보관의 간편함과 다른 물건과의 간섭으로 인한 파손 또는 단선의 위험을 없앴다. 또한 각 헤드셋 내부의 인쇄회로 기판에 장착되어 있는 부품들(마이크, 배터리, 안테나)의 최적 이격거리를 설정함으로써 RF 특성을 개선 하여 최적화하고, 무선 헤드셋 RF 특성을 최적화하여 초소형 고기능 블루투스 헤드셋을 개발하는데 있다.

블루투스 통신 방식은 근거리 무선통신 규격으로 휴대폰 및 노트북에 우선적으로 적용이 되고 있다. 블루투스가 탑재된 헤드셋은 선이 연결되었을 때 생길 수 있는 행동이나 이동의 제약으로부터 자유롭게 하면서, 인터넷 접속, 인터콤/무선전화/휴대폰의 복합 기능을 갖는 전화기에 사용할 수 있다. 또한 휴대폰을 꺼내지 않고도 전화를 걸거나 받을 수 있다는 장점 때문에 각광을 받고 있다.

이러한 무선 헤드셋은 내부에 음성신호를 무선 송수신하기 위한 블루투스 모듈과 음성신호 등을 증폭하거나 주파수 변조하는 회로부가 내장된 하우징과, 그 작동을 조절하는 조절 스위치(전원스위치, 음량조절 스위치)와 음성신호를 출력하는 스피커가 구비된 이어폰(11)과, 사용자의 귀에 무선 헤드셋을 고정시키는 걸이부(13)를 포함하여 구성된다.

본 고안에서는 무선 헤드셋의 휴대 및 보관을 간편하게 하고, 다른 물건과의 간섭으로 인한 파손 또는 단선의 위험을 없애기 위하여, 도1, 도2, 도3을 참고하면 이어폰부와 본체 하우징 연결부분에 힌지구조를 채용하여 이어폰의 움직임을 자유롭게 하면서, 끊어짐을 방지하였다.

도1의 이어폰(11)과 무선 헤드셋의 본체하우징과 연결하는데 있어 힌지구조를 사용하여 회전축에 따라 일정한 각도로 움직일 수 있도록 하여 이어폰을 사용할 때는 80에서 105도 정도의 각을 가지고 사용자의 귀에 삽입할 수 있도록 하고, 무 선 헤드셋을 사용하지 않고 휴대할 때는 이어폰을 위로 움직임으로써 이어폰이 돌출되지 않도록 하고 휴대가 간편한 형태로 사용하게 한다.

도4와 도5는 본 고안의 메인 피씨비(PCB :Printed Circuited Board)(20) 도면이다. 도4와 도5를 참고하면, 무선 통신 기술에서 가장 문제로 인식되는 것은 송수신 특성을 나타내는 성능에 있다. 이러한 성능개선에 있어서 안테나 성능이 중요하고, 이는 블루투스 헤드셋의 실질적인 성능인 알에프(RF)특성과 직결된다. 그리고 휴대폰과 같은 이동기기에서 성능 향상은 실장기판도 중요한 역할을 한다. 휴대폰은 본체가 안테나 신호전력을 받음으로써 안테나 뿐만 아니라 본체로부터도 전파가 방사된다. 이와 마찬가지로 실장기판의 접지 패턴의 일부가 안테나 신호전력을 받아 전파가 방사된다. 이는 소형, 내장 안테나에서는 피할 수 없는 현상이며, 따라서 기판형상, 주변부품의 탑재 위치, 본체를 포함하여 안테나 성능을 향상시키기 위한 최적 설계가 중요하다.

그리고 무선 헤드셋 몸체에는 안테나(23)가 내장되어 있다. 안테나(23)는 블루투스 전자기기로부터 송출되는 음성데이터를 수신하거나 또는 인쇄회로기판(20)에 의해 처리된 사용자의 음성데이터를 블루투스 전자기기로 송출한다. 이러한 안테나(23)는 헤드셋 몸체의 블루투스 모듈과 전기적으로 연결되어 있음 물론이다.

본 고안에서는 안테나(23)의 최적위치를, 블루투스 헤드셋 몸체에서는 마이크(22)와의 최대 이격이 되면서도 전원단자와의 거리가 최대로 이격되는 위치되는 최적설계를 제안한다.

이러한 블루투스 헤드셋 본체를 포함하여 안테나(23) 성능 개선을 위해 블 루투스 모듈(21)의 전원단(24)과 안테나(23)와의 최적 이격거리를 5mm ~ 9mm 설정하고, 마이크(22)를 와이어로 연결하면서 안테나(23)와 블루투스 모듈간의 이격거리를 6mm ~ 10mm 유지하고, 마이크(22)의 연결단자의 납땜 부분과 안테나(23)의 최적 이격거리를 유지하기 위하여 안테나(23)를 오른쪽 끝단(마이크(22) 납땜부분은 왼쪽 끝단)에 세움으로써 도6과 같은 개선된 안테나(23)의 알에프(RF) 특성값을 얻을 수 있다.)

배터리(25)와 전원단(24)을 블루투스 모듈(21)과 안테나(23)가 장착된 인쇄회로기판 반대편에 위치시켜 알에프 특성을 최적화하였다.

배터리 보호회로의 적용과 조립성을 위하여 움직임이 자연스럽고 부드러운 에프피씨비(26)를 이용하여 연결하였다.

본 고안에 따른 헤드셋 장치는 이어폰부에 힌지를 달아 이어폰부의 움직임을 자유롭게 조절하여 휴대의 간편함과 단선의 위험을 없애고, 각 헤드셋 내부의 PCB에 장착되어 있는 부품들(마이크, 배터리, 안테나) 최대이격 거리를 최적 설정함으로서 블루투스 헤드셋의 알에프(RF: Radio Frequency) 특성의 최적화를 제공하는 데 있다.

Claims (6)

1. 이어폰과 헤드셋 본체 연결부분을 힌지구조로 하여 이어폰을 위/아래로 자유롭게 움직일 수 있는 휴대폰용 초소형 블루투스 무선 헤드셋 장치.
2. 메인 피씨비(Printed Circuited Board) 보드가 가로 10mm ~ 16mm 이고, 세로 34mm ~ 39mm 를 가지는 피씨비로 제작되어지는 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치.
3. 제 2항에 있어서;

   송수신 특성 개선을 위하여 블루투스 모듈의 전원단과 안테나와의 최적 이격거리를 4mm~ 9mm 설정하는 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치.
4. 제 2항에 있어서;

   마이크의 단자 납땜부위와 안테나의 이격거리를 6mm ~ 11mm 유지하면서 안테나를 오른쪽 또는 왼쪽 끝단에 세로방향으로 배치하는 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치.
5. 제 2항에 있어서;

   배터리와 배터리 전원단을 블루투스 모듈과 안테나가 장착된 인쇄회로기판 반대편에 위치시키는 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치
6. 제 2항에 있어서;

   배터리 보호회로의 적용과 조립성을 위하여 배터리에 에프피씨비를 이용하여 전원단을 연결하는 휴대폰용 초소형 무선 헤드셋 장치

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