KR20060025280A

KR20060025280A - 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나

Info

Publication number: KR20060025280A
Application number: KR1020040073656A
Authority: KR
Inventors: 이경준
Original assignee: 주식회사 쎄링스
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-21

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나에 관한 것으로, 특히 바타입(Bar Type), 폴더 타입(Folder Type), 슬라이드 타입(Slide Type), 턴스타일 타입(Turn Style Type)등 내장형 안테나를 사용하고 있는 모든 이동통신 단말기에 별도의 서브안테나를 부가하여 안테나의 성능 및 이동통신 단말기의 성능을 향상시킨 내장형 서브 안테나에 관한 것이다.

내장형 메인안테나, 내장형 서브안테나, RF스위치, RF케이블

Description

이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나{Internal Sub Antenna for Mobile Phone}

도 1a 및 도 1b 본 말명에 따른 이동통신 단말기 내부의 내장형 서브 안테나를 보인 예시도,

도 2는 본 발명 내장형 서브안테나와 메인안테나와의 기능적 결합 관계를 나타낸 블럭구성도,

도 3a는 기존의 내장형 메인안테나를 단독으로 사용하였을 때의 방사특성을 나타낸 도면,

도 3b는 본 발명에 따른 내장형 메인안테나에 내장형 서브안테나를 결합하여 사용하였을 때의 방사특성을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 단말기 하부케이스 20 : 단말기 상부케이스

30 : 내장형 메인안테나 40 : 내장형 서브안테나

50 : RF 스위치 60 : RF 케이블

70 : 메인프로세서

본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나에 관한 것으로, 특히 바 타입(Bar Type), 폴더 타입(Folder Type), 슬라이드 타입(Slide Type), 턴스타일타입(Turn Style Type)등 내장형 안테나를 사용하고 있는 모든 이동통신 단말기에 별도의 서브안테나를 부가하여 통화시 안테나의 성능 및 이동통신 단말기의 성능을 향상시킨 내장형 서브 안테나에 관한 것이다.

종래에 개발된 바 타입, 폴더 타입과 최신의 슬라이드 타입 및 턴스타일 타입 단말기는 일반적인 경우에는 외장안테나를 단독으로 사용하고 있다. 반면, 폴더 타입이나 최근에 각광 받고 있는 슬라이드 타입, 턴스타일 타입에는 점차적으로 내장형 안테나를 채용한 제품이 출시되고 있다. 그러나, 일반적으로 이들 단말기는 내장형 안테나를 단독으로 사용하여 외장형 안테나를 이용한 단말기 보다 수신이나 송신등 전기적인 측면에 있어서 안테나의 성능이 전반적으로 열화되는 문제점이 있다. 또한 내장안테나를 단독으로 사용한 단말기인 경우에 이들 안테나는 폴더의 상단부나 하단부의 배터리 위쪽에 위치함으로써 통화 대기중보다 특히 통화중에 인체의 두부나 손등에 의한 영향으로 안테나의 성능이 급격히 열화되어 송,수신상에 문제가 발생할 가능성이 크며, 실제로 안테나에서 방사되는 전력을 나타내는 ERP(Electrical Radiated Power)측면에서 보면 에어(Air)상에 같은 전력을 송신할 경우 인체에 유해한 전자파의 두부 흡수량도 증가한다.

한편, 제 2004년 1월20일에 등록된 한국특허(등록번호 제 0417411호)에 게재된 『폴더형 휴대폰에 있어서 통화감도 향상을 위한 패턴 안테나』에서는, 안테나 2개를 병렬로 사용할 경우에 나타나는 안테나간의 상호간섭과 페이즈(Phase) 차이를 극복하기 어렵고, 2개의 안테나 중에 특성이 좋은 하나의 안테나를 선택할 경우에도 파워컴바이너는 존재하므로 각각의 안테나를 매칭하여 물리적으로 합치는 경우 물리적인 컴바이너의 손실 및 각각의 매칭 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 본 발명은, 기존의 내장형 메인안테나와 상호 유기적으로 결합하여, 통화시에는 안테나 방사효율 및 안테나 이득을 증가시켜 단말기의 송수신 성능을 향상시키며, 비통화시에는 메인안테나와의 RF연결을 단절하여 공간다이버시티에 의한 신호왜곡을 방지하는 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 동일한 전력을 송신하는 경우 인체에 유해한 전자파가 인체내로 들어오는 양(SAR)을 감쇄시키는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

전파가 입출력되는 메인 안테나가 내부에 장착된 안테나 내장형 이동통신 단말기에 있어서, 상기 내장형 메인안테나의 일측에 연결되고 상기 이동통신단말기의 메인프로세서로부터 신호를 입력받아 RF스위칭을 하는 RF스위치와; 상기 RF스위치의 타측에 연결되어 RF스위치의 RF스위칭 동작에 따라 전파가 입출력 되는 내장형 서브안테나; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 RF스위치와 상기 내장형 메인안테나 또는 상기 내장형 서브안테나 사이에 일측과 타측이 각각 연결된 RF케이블이 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 내장형 서브안테나의 전파방사소자는 헬리컬, 휩, 스페리컬, 마이크로스트립패치 소자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 한 소자인 것이 바람직하다.

또한, 상기 이동통신 단말기는 바 타입, 폴더 타입, 슬라이드 타입, 턴스타일타입으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 형상을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본말명에 따른 이동통신 단말기 내부의 내장형 서브안테나를 보인 예시도이다.

도 1a 및 도 1b에서와 같이 이동통신 단말기는 키패드가 부착된 하부케이스(10)와 디스플레이 패널이 부착된 상부케이스(20)로 이루어지며, 상기 하부케이스(10)의 상단부 또는 하단부에 내장형 메인안테나(30)가 위치하며, 내장형 서브안테나(40)와 메인 안테나(30)를 기능적으로 연결하기 위해 상기 안테나(30,40)에 각각 RF신호를 개폐하는 RF스위치(50)가 접속되고, 내장형 메인안테나(30)와 내장형 서브안테나(40) 사이의 거리가 상당한 경우, 도 1b에서와 같이 별도의 RF케이블(60)이 상기 RF스위치(50)에 연장 접속될 수 있다. 상기 RF 스위치(50)로는 MACOM사 또는 NEC사의 상용 스위치가 사용될 수 있다.

여기에서, 상기 내장형 서브안테나(40)는 RF스위치(50) 또는 RF케이블(60)을 통해서만 내장형 메인안테나(30)와 시리얼(Serial)하게 연결되며 이동통신 단말기 내부의 파워앰프, 듀플렉서 등 여타의 기능구성부와는 별도로 연결되지 않는다.

또한, 내장형 서브안테나(40)는 이동통신 단말기의 기능을 저해하지 않는 한 이동통신 단말기 내부의 어디에나 위치할 수 있으며, 바 타입(Bar Type), 폴더 타입(Folder Type)과 슬라이드 타입(Slide Type) 및 턴스타일 타입(Turn Style Type)을 비롯한 어떤 형상으로 디자인된 이동통신 단말기에도 제한없이 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명 내장형 서브안테나와 메인안테나와의 기능적 결합 관계를 나타낸 블럭구성도 이다.

도 2에서와 같이, 내장형 메인안테나(30)와 내장형 서브안테나(40)는 RF스위치(50)의 일측과 타측에 각각 연결되고 상기 RF스위치(50)는 단말기의 메인프로세서(70)와 접속이 이루어져 있다.

상기 메인프로세서(70)에서 단말기의 상부케이스(10)와 하부케이스(20)의 개방시 상부케이스(10)에 있는 화면을 온시키기 위해 사용되는 폴더센스용 GPIO(General Purpose Input Output)핀이나 별도로 설정된 폴더 오픈을 감지하기 위한 신호핀으로부터 컨트롤신호가 RF스위치(50)로 입력되고 상기 입력된 신호에 따라 RF스위치(50)는 내장형 메인안테나(30)와 내장형 서브안테나(40)의 RF연결을 개폐하게 된다.

즉, 통화시(예:폴더 오픈, 슬라이드 업)에는 메인프로세서(70)의 컨트롤신호에 의해 RF스위치(50)가 클로즈되어, 기존의 내장형 안테나와 시리얼(Serial)하게 기능이 결합되어 안테나 성능을 향상시키고, 통화대기시(예:폴더 클로즈, 슬라이드 다운)에는 메인프로세서(70)의 컨트롤신호에 의해 RF스위치(50)가 오픈되어 메인 안테나만 단독으로 사용토록 함으로써 안테나 2개가 겹쳐짐으로써 발생될 수 있는 영향(공간다이버시티)을 제거하고 불필요한 전력소모도 방지하도록 하였다. 즉, 안테나를 2개 사용하는경우 동일한 신호가 2가지 경로에 의해 혼입이 되어 메인프로세서(70)에서 정보를 정확하게 복원할 수 없는 상황을 방지할 수 있다.

상기 메인프로세서(70)로는 CDMA의 경우에는 퀄컴사의 MSM칩이 사용될 수 있으며 GSM인 경우에는 Texas Instrument, Analog Devices, Nokia, Motorlora사의 전용칩이 사용될 수 있다. 또한, 상기 내장형 서브안테나(40)의 전파방사소자는 헬리컬(Herical), 휩(Whip), 스페리컬(Sparical), 마이크로스트립패치(Microstrip Patch) 등 안테나의 역할을 하는 모든 형태의 소자를 이용할 수 있다.

도 3a는 기존의 내장형 메인안테나(30)를 단독으로 사용하였을 때의 방사특성을 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 내장형 메인안테나(30)에 내장형 서브안테나(40)를 결합하여 사용하였을 때의 방사특성을 나타낸 도면이다. 하기의 [표 1]은 상기 내장형 메인안테나(30)를 단독으로 사용한 경우와 내장형 서브안테 나를 추가로 사용한 경우의 피크이득(Peak Gain)과 평균이득(Average Gain)값을 비교한 것이다.

[표 1]에서와 같이 내장형 서브안테나(40)를 추가로 사용하였을 경우 피크이득(Peak Gain)과 평균이득(Average Gain)값이 현저하게 향상됨을 볼 수 있다. 즉, 안테나의 이득이 내장형 메인안테나(30)를 단독으로 사용하는 경우와 비교해볼 때 주파수 밴드에 따라서 적게는 1 ~ 2dB(평균치기준), 많게는 2 ~ 3dB(피크치기준)의 안테나 이득의 차이를 볼 수 있으며 이를 안테나의 효율로 환산할 경우 30 ~ 50%(3dB기준)정도의 개선 효과를 볼 수 있다. 이는 단말기 자체의 전류 소모와 직결되어 같은 전력을 송신한다고 가정하면 인체에 흡수되는 전자파 양(SAR)도 감쇄되며, 배터리 사용시간에도 영향을 줄 수 있다.

또한, 지금까지 전자파와 인체사이의 상호작용을 규정하는 가장 효과적인 변수로 인식되어온 SAR(Specific Absirption Rate)값은 정현파형으로 변화하는 전자장에 대한 포인팅벡터 정리를 사용하여 다음과 같이 정의할 수 있다.

여기에서, σ는 복사주파수에서의 조직의 전도율[S/m], ρ는 조직의 밀도 [kg/m³], E_i는 내부 조직에서의 전기장 세기 [V/m]이다.

상기 식에서 보듯이 인체에 흡수되는 전자파 양(SAR)은 전기장의 세기의 제곱에 비례하고, 상기 전기장의 세기는 전류에 비례한다. 따라서, 통화시(예:폴더 오픈, 슬라이드 업) 내장형 서브안테나(40)를 적용하면 [표 1]에서와 같이 안테나의 이득(Gain)이 현저하게 향상되어, 동일한 ERP(Effective Radiated Power;800MHz대역) 혹은 EIRP(Effective Isotropic Radiated Power;1800MHz대역)를 송신할 경우 메인안테나(30)만 단독으로 사용할 때보다 전류를 적게 유입시켜도 동일한 전력을 송신할 수 있으므로 인체에 유해한 인체에 흡수되는 전자파 양(SAR)을 저하시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 기존의 내장형 메인안테나에 별도의 내장형 서브 안테나를 부가하여, 통화시에는 안테나 방사효율 및 안테나 이득을 증가시켜 단말기의 송수신 성능을 향상시키며, 비통화시에는 메인안테나와의 RF연결 을 단절하여 공간다이버시티에 의한 신호왜곡을 방지하는 효과가 있다.

또한, 동일한 전력을 송신하는 경우 인체에 유해한 전자파가 인체내로 들어오는 양(SAR)을 감쇄시키는데 또다른 효과가 있다.

Claims

전파가 입출력되는 메인 안테나가 내부에 장착된 안테나 내장형 이동통신 단말기에 있어서,

상기 내장형 메인안테나(30)의 일측에 연결되고 상기 이동통신단말기의 메인프로세서로부터 신호를 입력받아 RF스위칭을 하는 RF스위치와(50);

상기 RF스위치의 타측에 연결되어 RF스위치의 RF스위칭 동작에 따라 전파가 입출력 되는 내장형 서브안테나(40);

로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 RF스위치(50)와 상기 내장형 메인안테나(30) 또는 상기 내장형 서브안테나(40) 사이에 일측과 타측이 각각 연결된 RF케이블(70)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나.
제 1항 또는 제 2항중 어느 한 항에 있어서,

상기 내장형 서브안테나(40)의 전파방사소자는 헬리컬, 휩, 스페리컬소자, 마이크로스트립패치로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 한 소자인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나.
제 3항에 있어서,

상기 이동통신 단말기는 바 타입, 폴더 타입, 슬라이드 타입, 턴스타일타입으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 내장형 서브 안테나.