KR20050082432A - 다중 방사체들을 갖는 이동 통신기기용 안테나 구조 - Google Patents

Abstract

이동 통신기기용 광대역 무지향성 안테나 구조가 개시된다. 본 발명에 따른 안테나의 특징은 사용주파수에 맞추어 n개 대역으로 분리한 후 사용 주파수에 맞는 방사소자를 각각의 특성을 구비후 유기적으로 연결한 것이다. 유전체 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조는; 상기 유전체 기판의 전면의 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 중심 주파수 대역을 커버하기 위해 개방 루프타입으로 형성된 제1 다이폴 패턴과, 상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 상기 중심 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 커버하기 위해 폐 루프타입으로 형성된 제2 다이폴 패턴과; 상기 유전체 기판의 후면 일부에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 패치 타입으로 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비함에 의해, 제조원가가 싸고 간단한 구조로써도 안테나 특성이 우수한 효과가 있다.

Description

다중 방사체들을 갖는 이동 통신기기용 안테나 구조{Antenna structure for use in mobile telecommunication device having multi radiators}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 특히 TRS, CELLULAR, PCS, IMT-2000, ISM-Band, 또는 무선전화기 등과 같은 이동 통신기기에 사용되는 무지향성 안테나 구조에 관한 것이다.

휴대 이동통신의 소형화가 이루어지고 있고 이동통신 단말기의 소형 경량화가 요구됨에 따라 고품질의 통화 서비스를 효과적으로 제공하기 위하여 안테나 역시 소형 경량 및 저 가격이면서 안테나 특성이 우수해질 것이 필요해진다.

통상적으로, 종래의 무지향성 특성을 지닌 수직 편파 안테나는 도 1과 같은 구조를 형성하기 위하여 동 파이프, 또는 동 봉을 절삭기구로 절삭함에 의해 제작되어 왔으며, 종래기술에 따른 수직편파 무지향성 안테나의 구조를 보인 도 1에서 보이는 바와 같이, 커넥터(2)와 연결되는 안테나 봉(7)에 끼워지는 스프링(5) 및 케이블(4)의 속심(9) 등의 복잡한 구성을 갖는 다이폴 안테나 구조를 가지고 있었다. 따라서 절삭을 행하는 제조공정 및 스프링을 끼우고 조립하는 조립공정이 비교적 복잡하여 생산 원가가 비싼 문제점이 있었고, 또한, 전압 정재파비 특성측정 시 스프링의 절단 및 연장으로써 조정하여야 하며, 이득이 떨어지고 전 제품에 걸쳐 불균일한 산포 특성이 나타나는 문제점이 있어왔다.

따라서, 상기한 종래의 문제점들을 확실하게 개선할 수 있는 바람직한 안테나 제조기술이 요망된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제를 해소할 수 있는 이동 통신기기용 안테나 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조 원가가 종래에 비해 저렴한 이동 통신기기용 안테나 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전압 정재파비나 안테나 이득 등과 같은 각종 안테나 특성이 종래의 안테나 보다 우수한 이동 통신기기용 안테나 구조를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따라, 유전체 기판을 구비한 이동통신기기용 안테나 구조는, 상기 유전체 기판의 전면 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 중심 주파수 대역을 커버하기 위해 개방 루프타입으로 형성된 제1 다이폴 패턴과; 상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 커버하기 위해 폐 루프타입으로 형성된 제2 다이폴 패턴과; 상기 유전체 기판의 후면 일부에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 패치 타입으로 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비한다.

바람직하기로, 상기 유전체 기판은 대체로 직사각형 형태의 인쇄회로 기판으로 구성되며, 상기 제1 다이폴 패턴은 상기 유전체 기판의 후면에서 보는 경우에 한글 자음 "ㄷ" 자의 형상의 금속피막으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2 다이폴 패턴은 상기 제1 다이폴 패턴과 유사한 폭을 가지며, 상기 제1 및 제2 다이폴 패턴은 상기 유전체 기판의 대체로 중심선을 따라 형성되는 급전선과 전기적으로 연결되며 상기 제3 다이폴 패턴은 상기 급전선과 미 연결된다.

상기한 인쇄회로기판에 금속 박막형태로 인쇄되는 무지향성 이중편파 안테나의 구성에 따르면, 종래에 비해 제작 및 조립 경비가 감소되고 안테나 특성이 우수하면서도 제품의 균일화를 구현할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적들 및 타의 목적들, 특징, 그리고 타의 이점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 도면들 내에서 서로 동일 내지 유사한 부분들은 설명 및 이해의 편의상 동일 내지 유사한 참조부호들로 가급적 기재됨을 주목하여야 한다.

이하에서는 상기한 문제점을 해소할 수 있는 이동 통신기기용 안테나 구조에 대한 바람직한 실시예가 설명된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로 기판 패턴 타입의 안테나 구조도이다. 또한, 도 3은 도 2의 안테나의 평면, 측면, 및 배면을 보여주는 도면이다.

상기한 도면들을 참조하면, 본 발명의 가장 큰 특징적 배치관계가 나타난다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 일반적인 다이폴의 형상이 아닌 특이한 형상의 다이폴을 이용하여 각각의 다이폴이 독립된 주파수 대역을 커버하며, 독립된 특성을 갖는 다이폴을 상, 하, 전, 후면으로 배열하여 구성한 것이다.

먼저, 이동 통신기기용 안테나 구조는 인쇄회로 기판 등과 같은 유전체 기판(10)을 사용한다. 상기 유전체 기판(10)은 대체로 직사각형 형태로 이루어져 있으며, 상기 유전체 기판(10)의 전면 및 후면에는 모두 3개의 다이폴 패턴이 라미네이팅 되어 있다.

도 2 및 도 3에서 보이는 바와 같이, 제1 다이폴 패턴(6)은 상기 유전체 기판(10)의 전면 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 중심 주파수 대역을 커버하기 위해 개방 루프타입으로 형성된다. 또한, 제2 다이폴 패턴(8)은 상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 중심 주파수 대역 보다 낮은 주파수 대역을 커버하기 위해 폐 루프타입으로 형성된다. 제3 다이폴 패턴(12)은 상기 유전체 기판(10)의 후면 일부에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 패치 타입으로 형성된다.

결국, 도 3의 평면도(31)에서 보이는 바와 같이 패턴요소들(8-1,8-2,8-3,8-4)로 구성되어 루프 안테나로서 기능하는 상기 제2 다이폴 패턴(8)은 가장 낮은 주파수 대역을 근거로 설계되어지고, 도 3의 평면도(31)에서 보이는 바와 같이 패턴요소들(6-1,6-2,6-3)로 구성되어 "ㄷ" 자형 다이폴 안테나로서 기능하는 상기 제1 다이폴 패턴(6)은 중심주파수 대역을 근거로 설계되어지고, 패치 안테나로서 기능하는 상기 제3 다이폴 패턴(12)은 도 3의 배면도(33)에서 보이는 바와 같이 가장 높은 주파수 대역을 커버하도록 설계되어져 있다. 상기 제1 다이폴 패턴(6)은 상기 유전체 기판(10)의 후면에서 보는 경우에 한글 자음 "ㄷ" 자의 형상의 금속피막으로 구성되므로, 본 명세서에서는 ㄷ" 자 다이폴 안테나로 칭해진다.

한편, 도 2의 측면도(32)에서는 상기 다이폴 패턴들이 수십 미크론 내지 수백 미크론의 두께로 형성되어 있기 때문에, 기판(10)과 커넥터(2)사이에 배치되는 급전케이블(4) 및 케이블의 속심인 급전선만이 나타나 있다.

상기 제2 다이폴 패턴(8)은 상기 제1 다이폴 패턴(6)과 유사한 폭을 가지며, 상기 제1 및 제2 다이폴 패턴(6,8)은 상기 유전체 기판(10)의 대체로 중심선을 따라 형성되는 상기 급전선과 전기적으로 연결되며 상기 제3 다이폴 패턴(12)은 상기 급전선과 미 연결된다.

도 2 및 도 3에서 보이는 안테나의 제작은 상기 제1,2, 3 다이폴 패턴이 인쇄된 인쇄회로기판을 준비하고 상기 급전 케이블(4)의 속심을 도 3에서와 같이 노드(no1)에서 납땜을 하는 것 만에 의해 완성되므로, 별도의 조립공정이 필요 없고 부품의 단가들이 저렴해지므로, 제조원가가 종래에 비해 훨씬 값싸게 될 수 있다.

결국, 본 발명에서의 안테나는 인쇄회로 기판 하나로 모든 제작 공정을 완료하는 것이므로, 기존 안테나에 비하여 제조공정이 단순하여, 생산 시 발생하는 불량품을 획기적으로 감소시켜 생산성향상 및 제조원가를 낮출 수 있는 것이다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 변형 실시예들에 따른 인쇄회로 기판 패턴 타입의 안테나 구조도들을 보여준다.

도 4를 참조하면, 제1 다이폴 패턴(HF)은 유전체 기판의 전면 제1 영역에 배치되며 고주파수 대역을 커버하기 위해 로드 크로스 타입으로 형성된 것을 나타내고, 제2 다이폴 패턴(MF)은 상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 고주파수 대역 보다 낮은 중간 주파수 대역을 커버하기 위해 엘자 타입으로 형성된다. 도면 하부의 제3 다이폴 패턴(LF)은 상기 유전체 기판의 후면에 배치되며 상기 중간 주파수 대역보다 낮은 저 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 복수의 패치 타입으로 형성된 것이다.

도 5의 경우에는 제1 다이폴 패턴(MF)이 중간 주파수 대역을 커버하도록 되어 있고, 제2 다이폴 패턴(HF)이 고 주파수 대역을 커버하도록 형성된다. 한편, 제3 다이폴 패턴(LF)는 상기 유전체 기판의 후면에 배치되며 상기 중간 주파수 대역보다 낮은 저 주파수 대역을 커버하기 위해 단일 패치 타입으로 형성된 것이다.

도 6 내지 도 8의 경우에도 상기한 바와 같이 유사하게 제1,2,3 다이폴 패턴들이 도면에서 보여지는 바와 같이 독특한 형태로서 보여지다. 마찬가지로 여기서, 부호 HF는 고주파수 대역, MF는 중간 주파수 대역을, LF는 저 주파수 대역을 각기 가리킨다.

도 9 및 도 10는 종래와 본 발명의 안테나에서 정재파비 특성을 서로 비교하여 보여주는 도면들이다. 도면들에서 가로축을 주파수로 설정하여 나타낸 경우에 도 10의 포인트 1은 824 메가 헤르츠(MHz)로서 도 9의 경우에 비해 상측 부엽 특성 및 정재파비 특성이 우수한 것이 명확히 보여진다.

도 11 및 도 12는 종래와 본 발명의 안테나의 이득 특성을 시험 데이터로서 비교하여 나타낸 도면들이다. 도 12을 도 11과 비교할 경우에도 각 마커들의 시험 데이터에서 보여지는 바와 같이 도 12에서의 안테난 이득이 보다 우수함을 알 수 있게 된다.

상기 도면들에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 안테나는 상기 서술된 기존 안테나에 비하여 정재파비 특성 및 안테나의 이득을 획기적으로 증가시켰다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무지향성 안테나는 유전체 기판에 안테나 패턴을 형성하여 상측 부엽 특성이 우수하며, 또한 유전체 기판에 안테나 패턴이 형성되므로 제작 공정을 단순하게 하여 균일한 특성을 갖는 안테나를 대량 생산하는 것이 가능하고, 또한 안테나를 소형 .경량화 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 예시된 도면을 위주로 한 실시 예에 의거하여 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능하다는 것은 명백하다. 예컨대, 제1,2,3 다이폴 패턴의 형상이나 배치 순서가 도면에 한정하여 설명이 되었지만, 사안이 다른 경우에 약간의 설계변경이나 배치 변화가 가능할 것이다.

상술한 바와 같이, 유전체 기판에 인쇄패턴 타입으로 형성된 제1,2,3 다이폴 패턴을 갖는 본 발명의 안테나 구조에 따르면, 종래에 비해 제작 및 조립 경비가 감소되고 안테나 특성이 우수하면서도 제품의 균일화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 무지향성 안테나의 구조도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로 기판 패턴 타입의 안테나 구조도

도 3은 도 2의 안테나의 평면, 측면, 및 배면을 보여주는 도면

도 4 내지 도 8은 본 발명의 변형 실시예들에 따른 인쇄회로 기판 패턴 타입의 안테나 구조도들

도 9 및 도 10은 종래와 본 발명의 안테나에서 정재파비 특성을 서로 비교하여 보여주는 도면들

도 11 및 도 12는 종래와 본 발명의 안테나의 이득 특성을 시험 데이터로서 비교하여 나타낸 도면들

Claims (13)

1. 유전체 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조에 있어서:

   상기 유전체 기판의 전면 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 중심 주파수 대역을 커버하기 위해 개방 루프타입으로 형성된 제1 다이폴 패턴과;

   상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 커버하기 위해 폐 루프타입으로 형성된 제2 다이폴 패턴과;

   상기 유전체 기판의 후면 일부에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 패치 타입으로 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신기기용 안테나 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 유전체 기판은 대체로 직사각형 형태의 인쇄회로 기판으로 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 다이폴 패턴은 상기 유전체 기판의 후면에서 보는 경우에 한글 자음 "ㄷ" 자의 형상의 금속피막으로 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2다이폴 패턴은 상기 제1 다이폴 패턴과 유사한 폭을 가짐을 특징으로 하는 안테나 구조.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 다이폴 패턴은 상기 유전체 기판의 대체로 중심선을 따라 형성되는 급전선과 전기적으로 연결되며 상기 제3 라이폴 패턴은 상기 급전선과 미 연결됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
6. 인쇄회로 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조에 있어서:

   상기 인쇄회로 기판의 전면 제1 영역에 직사각형 형태로 배치되며 미리 설정된 중심 주파수 대역을 커버하기 위해 개방 루프타입으로 동박 형성된 제1 다이폴 패턴과;

   상기 전면 제1 영역에 인접하고 상기 제1 영역과는 절연된 제2 영역에 직사각형 형태로 배치되며 상기 중심 주파수 대역 보다 낮은 주파수 대역을 커버하기 위해 폐 루프타입으로 동박 형성된 제2 다이폴 패턴을 구비함을 특징으로 하는 안테나 구조.
7. 제6항에 있어서, 상기 인쇄회로 기판의 후면 일부에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 패치 타입으로 동박 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비함을 특징으로 하는 안테나 구조.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 다이폴 패턴들의 동박의 상부에는 티타늄 도금이 더 형성됨을 특징으로 하는 이동 통신기기용 안테나 구조.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 다이폴 패턴은 상기 유전체 기판의 대체로 중심선을 따라 플렉시블하게 형성되는 급전선과 전기적으로 연결되나 상기 제3 다이폴 패턴은 상기 급전선과 미 연결됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
10. 유전체 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조에 있어서:

    상기 유전체 기판의 전면에 배치되며 미리 설정된 중심 주파수 대역을 커버하기 위해 개방 루프타입으로 형성된 "ㄷ" 자형 방사 패턴과;

    상기 유전체 기판의 후면에 배치되며 상기 중심 주파수 대역보다 높은 주파수 대역을 커버하기 위해 패치 타입으로 형성된 패치 방사 패턴을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신기기용 안테나 구조.
11. 유전체 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조에 있어서:

    상기 유전체 기판의 전면 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 제1 주파수 대역을 커버 하기 위해 로드 크로스 타입으로 형성된 제1 다이폴 패턴과;

    상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 주파수 대역 보다 낮은 중간 주파수 대역을 커버하기 위해 엘자 타입으로 형성된 제2 다이폴 패턴과;

    상기 유전체 기판의 후면에 배치되며 상기 중간 주파수 대역보다 낮은 저 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 복수의 패치 타입으로 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신기기용 안테나 구조.
12. 유전체 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조에 있어서:

    상기 유전체 기판의 전면 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 제1 주파수 대역을 커버 하기 위해 E 입으로 형성된 제1 다이폴 패턴과;

    상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 주파수 대역 보다 높은 고주파수 대역을 커버하기 위해 ㄷ 자 타입으로 형성된 제2 다이폴 패턴과;

    상기 유전체 기판의 후면에 배치되며 상기 중간 주파수 대역보다 낮은 저 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 단일의 패치 타입으로 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신기기용 안테나 구조.
13. 유전체 기판을 구비한 이동 통신기기용 안테나 구조에 있어서:

    상기 유전체 기판의 전면 제1 영역에 배치되며 미리 설정된 제1 주파수 대역을 커버 하기 위해 E 타입으로 형성된 제1 다이폴 패턴과;

    상기 전면 제1 영역에 인접한 제2 영역에 배치되며 상기 주파수 대역 보다 낮은 중간 주파수 대역을 커버하기 위해 포오크 타입으로 형성된 제2 다이폴 패턴과;

    상기 유전체 기판의 후면에 배치되며 상기 중간 주파수 대역보다 낮은 저 주파수 대역을 커버하기 위해 상기 제1영역과 상기 제2 영역 일부에 대향하여 복수의 패치 타입으로 격기 형성된 제3 다이폴 패턴을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신기기용 안테나 구조.