KR20060010380A - 내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성개선 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내장형 안테나 장치가 설치된 RF 보드를 갖는 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 일정 각도로 개폐 동작이 수행되는 서브 바디 및 상기 메인 바디상에서 서브 바디를 일정 각도로 개폐시키도록 구성되는 소정의 힌지 모듈을 갖는 절첩식 휴대용 무선단말기의 안테나 방사 특성 개선 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 서브 바디상의 상기 내장형 안테나 주변에 소정의 도전성 접지 수단을 설치하여 서브 바디의 개폐에 따른 안테나 방사 특성의 차이를 최소화하여 단말기의 신뢰성을 확보한다.

내장형 안테나, 인테나, 폴더, 접지 수단, 금속 플레이트, 방사 특성

Description

내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR IMPROVING RADIATION PATTERN IN PORTABLE HANDHELD RADIOTELEPHONE WITH BUILT-IN ANTENNA}

도 1은 일반 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 휴대용 무선단말기의 사시도;

도 2는 도 1의 폴더가 개방된 상태를 도시한 휴대용 무선단말기의 사시도;

도 3은 도 2의 상태에서 단말기상의 인테나 위치를 개략적으로 도시한 도면;

도 4는 본 발명에 따른 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선을 위한 단말기상의 접지 플레이트의 위치를 도시한 단말기 폴더 부분의 부분 평면도;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 접지 플레이트의 일단을 단말기 결합 부싱에 접지시키는 상태를 도시한 부분 결합 사시도;

도 6는 본 발명에 다른 실시예에 따라 접지 플레이트의 일단을 단말기 엘씨디 모듈에 접지시키는 상태를 도시한 부분 결합 사시도;

도 7a 및 도 7b는 본 발명이 적용되지 않은 경우의 단말기의 개폐 상태에 따른 방사 패턴의 변화를 도시한 그래프; 및

도 8a 및 도 8b는 도 5의 본 발명에 따른 접지 플레이트가 적용되었을 경우의 단말기의 개폐 상태에 따른 방사 패턴의 변화를 도시한 그래프.

본 발명은 본체 내부에 내장되는 내장형 안테나(built-in antenna device)를 갖는 각종 절첩식(foldable type) 휴대용 무선 통신기기에 관한 것으로써, 특히 단말기 폴더의 개방 및 폐쇄 상태에 관계 없이 항상 일정한 방사 패턴 및 이득을 갖도록 구성되는 내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근들어, PCS, DCS, GPS, PDA, 셀룰러 폰, 무선노트북 컴퓨터등과 같은 휴대용 무선단말기가 점차 보급화되어감에 따라 다양한 기능과 디자인의 단말기가 등장하고 있다. 또한, 또한, 상기 단말기가 점차 소형화, 경박 단소화되어감과 동시에 그 기능의 다양성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 따라서, 상기와 같은 소비자의 욕구를 만족시키기 위해서는 기능을 유지 또는 향상시키면서 단말기의 부피를 줄여야 하는데 역점을 두고 있다.

특히, 안테나 장치의 경우에 있어서, 단말기의 외부로 일정 길이만큼 돌출되도록 설치되는 로드 안테나(또는 휩 안테나) 및 헬리컬 안테나는 단말기의 낙하시 파손될 수 있는 가장 취약한 부분이 되며, 휴대성을 저하시키는 문제점을 야기시키게 된다. 따라서, 최근에는 단말기의 내부에 실장되는 플레이트 타입 내장형 안테나(소위 '인터널 안테나' 또는 '인테나' 라고 함)를 많이 사용하고 있으며, 상술한 내장형 안테나의 특성을 향상시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 향상시키기 위하여 경주하고 있는 실정이다.

일반적으로, 상술한 내장형 안테나는 단말기 본체의 RF 보드상에 전기적으로 접속되며, RF 보드에 직접 접속되거나, 소정의 케이블(바람직하게는 가요성 인쇄회로)에 의해 일정 거리를 두고 설치될 수 있다. 특히, 상기 RF 보드에 직접 접속되는 경우, 단말기 본체의 RF 보드상에서 상부로 돌출된 접지 수단, 예를 들면 핀 컨넥터등, 에 내장형 안테나의 접점부위를 접속시키는 구성을 가지게 된다.

그러나 상술한 바와 같이 내장형 안테나를 갖는 절첩식 휴대용 무선단말기는 통화시, 메인 바디인 본체상에서 서브 바디인 폴더를 일정 각도로 개방시켜야 하는바, 이로 인하여 단말기의 개방 상태와 폐쇄 상태에서의 방사 패턴이 확연히 차이가 나게 되므로써 단말기의 통화 품질을 저하시키고, 사용자로 하여금 신뢰성을 상실하게 하는 문제점이 발생하게 된다. 비록 단말기 프레임 내부의 전부 또는 일부에 도전성 스프레이를 도포하여 스프리어스 발생 및 방사를 제거하였으나, 역시 폴더의 개폐에 따라 내장형 안테나 장치의 방사 형태에 영향을 주는 문제점이 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 절첩식 단말기의 개폐 여부에 관계 없이 항상 일정한 방사 패턴을 갖도록 구성되는 내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선 장치 및 방법을 제공하 는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 절철식 단말기의 개방 및 폐쇄에 따른 방사 이득 및 효율의 차이를 현저히 줄이도록 구성되는 내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 절첩식 단말기의 필드(field) 성능을 향상시키도록 구성되는 내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 더욱 더 다른 목적은 절첩식 단말기의 내장형 안테나 주변에 별도의 접지 수단을 구비하여 폴더의 개폐 동작에 따른 방사 패턴의 변화를 최소하므로써 고품질 통화 상태를 구현하여 사용자로 하여금 단말기의 신뢰성을 확보하도록 구현되는 내장형 안테나를 갖는 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 내장형 안테나 장치가 설치된 RF 보드를 갖는 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 일정 각도로 개폐 동작이 수행되는 서브 바디 및 상기 메인 바디상에서 서브 바디를 일정 각도로 개폐시키도록 구성되는 소정의 힌지 모듈을 갖는 절첩식 휴대용 무선단말기의 안테나 방사 특성 개선 방법에 있어서, 상기 서브 바디상의 상기 내장형 안테나 주변에 소정의 도전성 접지 수단을 설치하여 서브 바디의 개폐에 따른 안테나 방사 특성의 차이를 최소화하여 단말기의 신뢰성을 확보함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 접지 수단으로는 도전성 재질이면 어떤 것이든 사용이 가능하다. 예를 들어, 동, 알루미늄, SUS 재질의 금속 박막 플레이트를 사용하는 것이 바람직하나 이에 국한되지는 않는다. 예컨데, 도전성 테잎, 일정 패턴이 형성된 가요성 인쇄회로(FPC; Flexible Printed Circuit)등을 사용하여도 무방하다.

또한, 본 발명에 따른 도전성 접지 수단은 바람직하게는 폴더의 힌지 모듈 바로 아랫쪽에 설치한다. 더욱 바람직하게는 상기 도전성 접지 수단은 상기 힌지 모듈이 설치되는 길이 방향과 평행한 방향으로 설치한다.

한편, 본 발명에 따르면 상술한 도전성 접지 수단의 일단은 힌지 모듈에 접지되며, 타단은 폴더내에 구성되는 기존의 금속성 구성 요소에 접지된다. 이때, 상기 힌지 모듈을 구성하고 있는 힌지 하우징은 접지를 위하여 공지의 금속성 재질이 사용된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일반 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 휴대용 무선단말기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 폴더가 개방된 상태를 도시한 휴대용 무선단말기의 사시도이며, 도 3은 도 2의 상태에서 단말기상의 인테나 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.

일반적인 내장형 안테나를 갖는 절첩식 휴대용 무선 단말기는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 바디인 본체(110)와 상기 본체상에서 일정 각도로 개 폐가능하도록 설치되는 폴더(120) 및 상기 본체상에 폴더를 일정 각도(일반적으로 약 130 ~ 140°)로 개폐시키는 힌지 모듈(도 4에 도시됨)로 구성된다. 미도시 되었으나, 상기 힌지 모듈은 소정의 힌지 하우징내에 힌지 샤프트, 상기 힌지 샤프트와 연동되는 힌지 캠, 상기 힌지 캠을 힌지 샤프트 방향으로 가압하는 힌지 스프링을 포함하고 있으며, 상기 힌지 하우징내에 수납되어 하나의 어셈블리로써 단말기의 본체 또는 폴더의 경계 부분에 설치된다. 상기 힌지 하우징은 일반적으로 금속 재질로 형성하여 내구성을 가지도록 한다.

본 실시예에서 힌지 모듈은 서브 바디인 폴더의 센터 힌지암상에 설치되며, 힌지 모듈의 단부에 돌출된 힌지 샤프트의 더미가 메인 바디인 본체의 양 사이드 힌지암 중 어느 한 곳에 고정됨으로써 단말기의 개폐동작이 수행된다.

상기 본체(110)에는 데이터 입력 수단으로 네비게이션 키버튼을 포함하는 키패드 어셈블리(140)가 설치되어 있으며 그 하측으로는 상대방에게 음성을 송신할 수 있는 송화부인 마이크로폰 장치(150)가 설치된다. 또한, 상기 폴더(120)상에는 데이터 출력수단인 디스플레이 장치(130)(바람직하게는 컬러 와이드 엘씨디 모듈)가 설치되며, 그 상측으로는 상대방의 음성을 수신할 수 있는 수화부인 스피커폰 장치(160)가 설치된다. 또한, 폴더의 외면상에는 슬레이브 엘씨디 모듈이 설치될 수 있으며, 그 상부에 피사체 촬영을 위한 카메라 장치(170)가 설치된다. 본 발명에 따른 의한 단말기(100)는 기기의 내부에 실장되는 내장형 안테나를 채용하였기 때문에 본체 외부로 돌출되는 안테나 장치가 존재하지 않는다.

도 3은 내장형 안테나가 단말기의 RF 보드에 실장되는 상태를 개략적으로 도 시한 구성도로써, RF 보드(112)는 단말기(100)의 본체(110)에 설치되고, 그 상부에 내장형 안테나(113)가 설치된다. 상기 내장형 안테나(113)는 플레이트 형태의 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 예컨데, 단말기의 형태, 크기, 주파수 형태등에 따라 안테나의 특성을 향상시킬 수 있는 여타 다른 모양으로 형성되어도 무방하다.

도 4는 본 발명에 따른 휴대용 무선단말기의 방사 특성 개선을 위한 단말기상의 접지 플레이트의 위치를 도시한 단말기 폴더의 부분 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 접지 플레이트의 일단을 단말기 결합 부싱에 접지시키는 상태를 도시한 부분 결합 사시도이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 도전성 접지 수단이 폴더 내부의 힌지 모듈 근처에 설치되는데, 바람직하게는 상기 힌지 모듈의 길이 방향과 평행하도록 설치된다. 또한, 도 4 및 도 5에서는 도전성 접지 수단으로 금속 플레이트(10)를 사용하고 있다. 상기 금속 플레이트(10)는 동, 알루미늄, SUS등의 재질로 형성될 수 있으며, 단말기의 종류, 크기 등에 따라 그 길이는 적절히 조절할 수 있다.

상기 금속 플레이트(10)는 일정 길이의 바디를 중심으로 힌지 모듈 방향으로 절곡된 일단 접지부(11)와, 이와 대향되는 위치에 형성되는 타단 접지부(12)가 일체로 형성된다. 상기 일단 접지부(11)는 상기 힌지 모듈(180)의 금속성 힌지 하우징(181)의 외면과 접촉됨으로써 전기적으로 그라운드 된 상태가 된다. 상기 금속 플레이트(10)의 타단 접지부(12)는 폴더(120)의 케이스 프레임이 결합되는 결합 수단으로 폴더 내부에 형성되는 부싱(122)에 접지된다. 따라서, 상기 부싱(122)은 소 정의 나사(50)가 체결되는 상기 부싱(122)의 체결부(123)를 도전성 금속으로 인서트 몰딩에 의해서 부싱(122)에 삽입할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 이러한 상태에서 상기 부싱(122)의 상부에 소정의 금속 링(124)을 부가시킴으로써 상기 금속 플레이트(10)의 타단 접지부(12)와 부싱(122)과의 전기적 접속을 더욱 긴밀히 할 수 있는 것이다. 부호 13은 나사(50)이 관통되는 금속 플레이트(10)의 타단 접지부(12)상의 관통 구멍이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명이 적용되지 않은 경우의 단말기의 개폐 상태에 따른 방사 패턴의 변화를 도시한 그래프이고, 도 8a 및 도 8b는 도 5의 본 발명에 따른 금속 접지 플레이트가 적용되었을 경우의 단말기의 개폐 상태에 따른 방사 패턴의 변화를 도시한 그래프이다.

도 7a 내지 도 8b는 본 발명에 따른 접지 수단인 금속 플레이트의 적용 여부에 따른 실제 실험치로써, DCS 밴드에 맞추어 실험을 수행하였다. 따라서, 상술한 금속 접지 플레이트의 길이 역시 DCS 부분에 맞추어 조절하였다.

또한, 본 발명에 따른 금속 접지 플레이트를 적용한 결과, GSM 900 보다는 폴더의 개폐에 따른 방사 패턴의 변화가 큰 GSM 1800밴드에서 좀더 효과적임을 알 수 있었다.

하기 <표 1>은 상술한 도 7a 내지 도 8b의 실험치를 정리한 것으로써, 예를 들어 수신 전력을 살펴보면, 접지 수단을 사용하지 않았을 경우, 폴더 개방시 -105 ~ -87 dBm의 수신 전력이 측정되었으며, 폴더 폐쇄시 -102 ~ -70 dBm의 수신 전력이 측정되어 두 상태의 전력 차이는 최대 17 dBm을 기록하고 있다. 그러나 본 발명 에 따른 접지 수단을 사용하였을 경우, 폴더 개방시 -106 ~ -88 dBm의 수신 전력이 측정되었으며, 폴더 폐쇄시 -102 ~ -78 dBm의 수신 전력이 측정되어 두 상태의 전력 차이는 최대 10 dBm을 기록하고 있다. 즉, 본 발명에 따른 도전성 접지 수단을 사용하였을 경우 폴더 개폐에 따른 전력의 차이가 현격히 줄어듬을 알 수 있으며, 이로 인한 방사 패턴의 변화 역시 감소함을 알 수 있다.

	폴더 개방시		폴더 폐쇄시
	TX(Max./Min.)dBm	RX(Max./Min.)dBm	TX(Max./Min.)dBm	RX(Max./Min.)dBm
변경전	27/14	-105/-87	23.2/15	-102/-70
변경후	27.6/17	-106/-88	24.7/20	-102/-78

도 6는 본 발명에 다른 실시예에 따라 접지 플레이트의 일단을 단말기 엘씨디 모듈에 접지시키는 상태를 도시한 부분 결합 사시도로써, 폴더(120)의 엘씨디 모듈(131)상에 포함된 접지부(132)에 상술한 금속 플레이트(10)의 타단 접지부(12)를 전기적으로 접속시킬 수 있다. 이때에는 솔더링, 본딩, 컨넥팅등의 작업으로 접속시킬 수 있다.

한편, 미도시 되었으나 본 발명에 따른 금속 플레이트의 타단 접지부는 폴더의 내부에 구성되는 전자 부품들(electronic function group)의 전자파 차폐를 위하여 격벽 역할을 하도록 사용되는 공지의 스트립핑커에 접지될 수 있다. 또한, 상기 금속 플레이트의 타단 접지부는 폴더 내부에 도포되는 도전성 스프레이 수단에 의해 접지될 수도 있다.

또한, 상술한 금속 플레이트의 일단 접지부는 힌지 모듈의 금속성 힌지 하우징의 외면에 접촉되도록 구성되어 있지만, 경우에 따라서 힌지 모듈의 구성 요소인 금속성 힌지 핀의 단부에 접지될 수도 있다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면 단말기의 내장형 안테나 장치의 주변에 도전성 접지 수단을 사용하여 폴더의 폐쇄 및 개방에 따른 내장형 안테나 장치의 방사 특성(패턴)의 차이를 종래의 단말기와 비교하여 현저히 감소하도록 구성함으로써, 단말기의 통화 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 내장형 안테나 장치가 설치된 RF 보드를 갖는 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 일정 각도로 개폐 동작이 수행되는 서브 바디 및 상기 메인 바디상에서 서브 바디를 일정 각도로 개폐시키도록 구성되는 소정의 힌지 모듈을 갖는 절첩식 휴대용 무선단말기에 있어서,

   상기 서브 바디상의 상기 내장형 안테나 주변에 도전성 접지 수단을 설치하고 그 주변의 도전성 기구물에 접지시켜 상기 서브 바디의 개폐에 따른 안테나 방사 특성의 차이를 최소화하도록 구성함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 방사특성 개선 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단은 힌지 모듈의 길이 방향과 평행한 방향으로 설치됨을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 방사특성 개선 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단으로는 일정 길이를 갖는 도전성 금속 플레이트 또는 가요성 인쇄회로(FPC) 또는 도전성 테잎 중 어느 하나를 사용함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 방사특성 개선 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단의 일단은 상기 힌지 모듈의 금속 재질로 형성된 힌지 하우징상에 접지되며, 타단은 서브 바디의 케이스 프레임 결합수단으로 사용되는 금속성 결합 부싱에 접지되도록 함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 방사특성 개선 장치.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단의 일단은 상기 힌지 모듈의 금속 재질로 형성된 힌지 하우징상에 접지되며, 타단은 서브 바디의 엘씨디 모듈의 그라운드 부분에 접지됨을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 방사특성 개선 장치.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단의 일단은 상기 힌지 모듈의 금속 재질로 형성된 힌지 하우징상에 접지되며 타단은 상기 서브 바디의 내부 프레임상에 설치되는 금속성 스트립핑거에 접지됨을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 방사특성 개선 장치.
7. 내장형 안테나 장치가 설치된 RF 보드를 갖는 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 일정 각도로 개폐 동작이 수행되는 서브 바디 및 상기 메인 바디상에서 서브 바디를 일정 각도로 개폐시키도록 구성되는 소정의 힌지 모듈을 갖는 절첩식 휴대용 무선단말기의 안테나 방사 특성 개선 방법에 있어서,

   상기 서브 바디상의 상기 내장형 안테나 주변에 소정의 도전성 접지 수단을 설치하여 서브 바디의 개폐에 따른 안테나 방사 특성의 차이를 최소화하여 단말기의 신뢰성을 확보함을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단은 힌지 모듈의 길이 방향과 평행한 방향으로 설치됨을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 도전성 접지 수단으로는 일정 길이를 갖는 도전성 금속 플레이트 또는 가요성 인쇄회로(FPC) 또는 도전성 테잎 중 어느 하나를 사용함을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도전성 접지 수단의 일단은 상기 힌지 모듈의 금속 재질로 형성된 힌지 하우징상에 접지되며, 타단은 서브 바디의 케이스 프레임 결합수단으로 사용되는 금속성 결합 부싱에 접지되도록 함을 특징으로 하는 방법.
11. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도전성 접지 수단의 일단은 상기 힌지 모듈의 금속 재질로 형성된 힌지 하우징상에 접지되며, 타단은 서브 바디의 엘씨디 모듈의 그라운드 부분에 접지됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도전성 접지 수단의 일단은 상기 힌지 모듈의 금속 재질로 형성된 힌지 하우징상에 접지되며 타단은 상기 서브 바디의 내부 프레임상에 설치되는 금속성 스트립핑거에 접지됨을 특징으로 하는 방법.

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