KR20060070803A - 내장형 안테나를 구비하는 이동통신단말기의 안테나 정합장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기의 정합 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 안테나와 RF부 사이에 위치하여 이동통신단말기의 개방된 상태에서 사용되는 제 1 매칭회로와, 상기 안테나와 RF부 사이에 위치하여 이동통신단말기의 폐쇄된 상태에서 사용되는 제 2 매칭회로와, 상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 사용될 상기 매칭회로를 선택하는 스위치와, 상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 상기 스위치를 조절하는 제어부를 포함하여 상기 이동통신단말기의 개폐에 따른 성능 편차를 줄 일수 있는 이점이 있다.
내장형 안테나, 정합 장치, MEMS-Switch, 정재파비
Description
도 1은 종래 기술에 따른 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기의 정합장치의 구성을 도시하는 도면,
도 2a는 종래 기술에 따른 도 1의 정합 장치를 사용했을 때 폴더의 개방에 따른 SWR측정 결과를 나타낸 그래프,
도 2b는 종래 기술에 따른 도 1의 정합 장치를 사용했을 때 폴더의 폐쇄에 따른 SWR측정 결과를 나타낸 그래프,
도 3a는 일반 내장형 안테나를 구비하는 폴더 타입의 이동통신단말기의 폴더를 폐쇄한 사시도,
도 3b는 일반 내장형 안테나를 구비하는 폴더 타입의 이동통신단말기의 폴더를 개방한 사시도,
도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 이동통신단말기의 정합장치의 구성을 도시하는 도면, 및
도 5는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 이동 통신단말기의 정합장치의 구성을 도시하는 도면.
본 발명은 내장형 안테나를 구비하는 이동통신단말기에 관한 것으로서, 특히, 폴더의 개폐에 여부에 따른 특성 차이를 개선하기 위한 정합 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 이동통신단말기의 사용이 늘면서 휴대의 편리성을 더 부각시키기 위해 디자인이 점점 소형화 및 경박단소화 되고, 더욱 다양하고 특별한 부가기능들을 갖는 이동통신단말기들이 점점 개발되고 있다. 또한, 소비자들도 상기 이동통신단말기의 사용을 점점 더 선호하고 있는 추세이다.
상기 이동통신단말기에서 안테나 장치의 경우, 단말기의 외부로 일정 길이만큼 돌출되도록 설치되는 로드 안테나(또는 휩 안테나) 또는 헬리컬 안테나는 단말기의 사용 중에 외부에 걸려서 부러지거나 파손될 수 있는 가장 취약한 부분이며, 휴대성을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.
따라서, 최근에는 단말기의 내부에 실장되는 내장형 안테나(소위 '인터널 안테나' 또는 '인테나' 라고 칭함)를 많이 사용하고 있다. 상기 내장형 안테나에는 예를 들어, PIFA(Planar Inverted-F Antenna)형 안테나와 FMA(Folded Monopole Antenna)형 안테나 등이 있다.
상기 외장형 안테나는 안테나의 게인(Gain)이 충분하기 때문에 설계가 용이하나, 상기 내장형 안테나는 상기 단말기의 모양에 따라서 개발하기가 상당히 어려운 문제점이 있다. 더욱이 상기 내장형 안테나는 고유의 협대역 특성을 갖기 때문에 폴더 개방(또는 슬라이드 업) 및 폴더 폐쇄(또는 슬라이드 다운)에 따라 각각 임피던스가 달라 져서 송수신율의 저하를 가져오는 가장 큰 문제점이 있다. 즉, 상기 폴더 개방(또는 슬라이드 업) 과 폴더 폐쇄(또는 슬라이드 다운)에 따라 방사 성능에서 많은 차이를 보이고 있다. 상기와 같이 방사 성능에서 많은 차이를 보이는 이유는, 안테나 임피던스 매칭을 폴더 개방(또는 슬라이드 업)을 기준으로 설계되기 때문이다.
도 1은 종래 기술에 따른 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기의 통신 모듈의 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 도시한 바와 같이, 안테나(101), 안테나 정합부(103)로 구성된다.
먼저 상기 안테나(101)는 데이터의 무선신호를 송수신하는 기능을 수행한다. 상기 안테나 정합부(103)는 하나의 인덕터와 하나의 캐패시터로 구성되며, 상기 안테나(101)와 RF부의 임피던스를 매칭시키기 위해 상기 안테나(101)의 임피던스를 50Ω으로 조정해 주는 역할을 수행한다. 여기서 상기 안테나(101)의 임피던스를 50Ω으로 조정하는 것은, 상기 RF부와 상기 안테나(101) 모두는 각각 임피던스 값을 가지고 있다. 상기 두 임피던스 값이 일치할 경우, 가장 효과적인 전파가 전달된다. 보통 상기 RF부는 임피던스가 50Ω으로 고정되어 생산된다. 하지만, 상기 안테 나(101)의 임피던스는 50Ω이 아닌 경우가 많이 발생하므로, 상기 안테나(101)의 임피던스를 50Ω에 가깝게 조정해 준다.
도 2a 및 도 2b는 도 1과 같은 정합 장치를 사용하였을 때 폴더의 개폐에 다른 SWR 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 상기 도 1a는 폴더 개방 상태에서의 그래프를 보여주고, 도 2b는 폴더 폐쇄 상태에서의 그래프를 보여준다. 그래프의 가로축은 주파수(f)이고, 세로축은 정재파비(SWR)를 나타낸다.
상기 SWR(Standing Wave Ratio : 정재파비)은 임피던스가 일치한 정도를 나타내는 값이다. 상기 SWR은 1 이상의 값을 기지며 SWR이 1에 가까우면 더욱 효과적으로 전파를 보낼 수 있다.
여기서, 시뮬레이션에 사용된 정합장치의 각 수동소자 값을 살펴보면, 인덕터는 1.2nH이고, 커패시터는 1.0pF이다. 도면에서 마크1 및 마크2는 CDMA(Code Division Multiple Access)의 상하 주파수(824MHz, 894MHz)에서 측정된 정재파비를 나타내고, 마크3은 GPS(Global Positioning System)의 주파수(1.575GHZ)에서 측정된 정재파비를 나타내고, 또한 마크4 및 마크5는 PCS(Personal Communication Services)의 상하 주파수(1.85GHz,1.99GHz)에서 측정된 정재파비를 나타낸다.
먼저, 폴더 개방 상태(도 2a)를 살펴보면, CDAM의 경우 송신시 정재파비가 "1.7749"이고, 수신시 정재파비가 "2.7455"이다. 이에 반하여, 폴더 폐쇄 상태(도 2b)를 살펴보면, 송신시 정재파비가 "5.0414"이고, 수신시 정재파비가 "2.4642"이다. 이와 같이, 폴더를 폐쇄 상태에서, 정재파비가 높아지고 송수신시 정재파의 차이가 커지는 이유는 안테나 임피던스 매칭이 폴더 개방을 기준으로 설계되었기 때 문이다. 따라서 상기 이동통신단말기의 폴더 폐쇄 시에는 송수신율 저하를 가져오는 문제점이 있다.
이상 살펴본 바와 같이. 종래 기술은, 하나의 정합부를 가지고 안테나 매칭을 수행한다. 상기 정합부는, 폴더 개방(슬라이드 업) 및 폴더 폐쇄(슬라이드 다운) 모두의 경우를 커버하지 못하고 상기 두 상황의 적정 수준의 매칭을 수행하므로 효과적으로 전파를 전달할 수 없게 된다. 즉, 폴더의 개폐(슬라이드의 업/다운)에 따라 상황에 맞는 안테나 매칭 기술이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기에서 상기 단말기의 개폐에 따른 성능 편차를 줄이기 위한 안테나 정합장치 및 운용 방법을 제공하고 있다.
본 발명의 다른 목적은 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기에서 상기 단말기의 개폐에 관계없이 일정한 정재파비를 갖도록 하는 안테나 정합장치 및 운용 방법을 제공하고 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1견지에 따르면, 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기에서 안테나 정합장치는, 상기 안테나와 RF부 사이에 위치하여 이동통신단말기가 개방된 상태에서 사용되는 제 1 매칭회로와, 상기 안테나와 RF부 사이에 위치하여 이동통신단말기가 폐쇄된 상태에서 사용되는 제 2 매칭회로와, 상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 사용될 상기 매칭회로를 선택하는 스 위치부와, 상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 상기 스위치를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 2견지에 따르면, 내장형 안테나를 사용하며 두개의 매칭회로를 가지는 이동통신단말기에서 안테나 임피던스 매칭 방법은, 상기 이동통신단말기의 개폐를 감지하는 과정과, 상기 이동통신단말기의 개폐 감지에 따라 스위치를 제어하는 과정과, 상기 이동통신단말기 개방 시, 제 1 매칭회로를 사용하는 과정과, 상기 이동통신단말기 폐쇄 시, 제 2 매칭회로를 사용하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기에서 상기 단말기의 개폐에 따른 성능 편차를 줄이기 위한 기술에 대해 설명할 것이다. 여기서, 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기는 내장형 안테나를 사용하는 폴더식 단말기와 슬라이드식 단말기를 모두 포함하는 의미이다.
이하 설명은, 폴더 타입 이동통신단말기를 예를 들어 설명하나, 슬라이드 타입 단말기에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 3a는 일반 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 이동통신단말기의 사시도 이고, 도 3b는 도 3a의 폴더가 개방된 상태를 도시한 이동통신단말기의 사시도 이다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 도시된 바와 같이 상기 이동통신단말기(300)는 메인 바디인 본체(310)와 상기 본체(310)상에서 일정 각도로 개폐 가능하도록 설치되는 폴더(320)로 구성된다.
먼저 상기 본체(310)는 데이터 입력 수단으로 네비게이션 키버튼을 포함하는 키패드 어셈블러(340)가 설치되어 있으며 그 하단으로는 음성을 입력할 수 있는 송화부인 마이크로폰 방치(350)가 설치된다. 또한, 상기 폴더(320)는 LCD(330)가 위치하여 데이터 출력하는 디스플레이가 설치되며, 또한, 폴더의 외면상에는 슬레이브 LCD가 설치될 수 있으며, 그 상부에 피사체 촬영을 위한 카메라 장치(370)가 설치된다. 본 발명에 따른 이동통신단말기(300)는 기기의 내부에 실장되는 내장형 안테나를 채용하였기 때문에 상기 본체(310) 외부로 돌출되는 안테나 장치가 존재하기 않는다. 미 도시되었지만, 상기 내장형 안테나는 상기 본체(310)의 내부에 내장형 안테나와 RF보드가 위치한다.
도 4는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 이동통신단말기의 정합부의 구성을 도시하고 있다. 이하, 설명은 서로 다른 값을 갖는 각각 두 개의 커패시터와 두 개의 인덕터를 이용하여 안테나 정합부를 구성하는 것을 예를 들어 설명할 것이다.
상기 도 4를 참조하면, 도시한 바와 같이, 안테나(401)와 안테나 정합부(403), 제어부(405), 및 폴더 개폐 감지부(407)로 구성된다.
먼저 상기 안테나(401)는 데이터의 무선신호를 송수신하는 기능을 수행한다.
상기 안테나 정합부(403)는 두 개의 매칭회로와 MEMS Switch(Micro Electro Mechanical Systems Switch)로 구성된다. 상기 이동통신단말기의 폴더의 개폐에 따라 다른 매칭회로를 사용하여 상기 폴더의 개폐에 따른 성능 편차를 줄이는 기능을 수행한다. 일 예로, 폴더가 개방인 경우, 상기 MEMS Switch에 의해 인덕터(L1)와 커패시터(C1)로 구성되는 매칭회로가 선택되어 사용되고, 상기 폴더가 폐쇄인 경우, 상기 MEMS Switch에 의해 인덕터(L2)와 커패시터(C2)로 구성되는 매칭회로가 선택되어 사용되어 상기 안테나(401)의 임피던스를 조정한다. 여기서 상기 MEMS Switch는 MEMS기술을 바탕으로 설계된 스위치로 고속화, 광대역화 되어가는 데이터 통신에 사용하기 위하여 초고주파 대역에서 높은 격리도와 낮은 삽입손실, 높은 신뢰도를 얻기 위해 설계된 스위치이다.
상기 제어부(407)는 폴더의 개폐여부에 따라 스위치 감지신호를 상기 MEMS Switch에 인가하는 기능을 수행한다.
상기 폴더개폐감지장치(407)는 상기 이동통신단말기의 폴더의 개폐여부를 확인하여 상기 제어부(405)에 인가하는 기능을 수행한다.
도 5는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 내장형 안테나를 갖는 폴더 타입 이동통신단말기의 정합부의 구성을 도시하고 있다. 이하, 설명은 서로 다른 값을 갖는 두 개의 인덕터와 하나의 커패시터를 이용하여 안테나 정합부를 구성하여 스미스차드에서 동일 원 좌표에 포함된 임피던스 값을 조정하기 위한 기능을 예를 들어 설명할 것이다.
상기 도 5를 참조하면, 도시한 바와 같이, 안테나(501)와 안테나 정합부(503), 제어부(505), 및 폴더 개폐 감지부(507)로 구성된다.
먼저 상기 안테나(501)는 데이터의 무선신호를 송수신하는 기능을 수행한다.
상기 안테나 정합부(503)는 두 개의 임피던스와 하나의 커패시터로 구성된 매칭회로와 MEMS Switch(Micro Electro Mechanical Systems Switch)로 구성된다. 상기 이동통신단말기의 폴더의 개폐에 따라 다른 인덕터를 사용하여 상기 폴더의 개폐에 따른 성능 편차를 줄이는 기능을 수행한다. 일 예로, 폴더가 개방인 경우, 상기 MEMS Switch에 의해 인덕터(L1)를 사용하고, 상기 폴더가 폐쇄인 경우, 상기 MEMS Switch에 의해 인덕터(L2)를 사용하여 상기 안테나(501)의 임피던스를 조정한다. 여기서 상기 MEMS Switch는 MEMS기술을 바탕으로 설계된 스위치로 고속화, 광대역화 되어가는 데이터 통신에 사용하기 위하여 초고주파 대역에서 높은 격리도와 낮은 삽입손실, 높은 신뢰도를 얻기 위해 설계된 스위치이다.
상기 제어부(507)는 폴더의 개폐여부에 따라 스위치 감지신호를 상기 MEMS Switch에 인가하는 기능을 수행한다.
상기 폴더개폐감지장치(507)는 상기 이동통신단말기의 폴더의 개폐여부를 확인하여 상기 제어부(505)에 인가하는 기능을 수행한다.
상술한 바와 같이 상기 이동통신단말기의 폴더의 개폐에 따른 성능 편차를 줄이기 위해 상기 폴더의 개폐에 따라 다른 매칭회로를 사용하는 기술을 제시했다. 상기 사용되는 매칭회로는 기본적으로 상기 도 4와 상기 도 5에 도시한 바와 같이 인덕터와 커패시터를 사용하는데 상기 안테나 정합부 설계 시, 사용되는 인덕터와 커패시터의 위치와 갯수, 및 용량 등은 상기 이동통신단말기가 사용되는 환경이나 설계자에 의해 다소 차이가 있을 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이동통신단말기에서 폴더의 개폐(슬라이드의 업/다운)에 따른 성능 편차를 줄이기 위해 상기 이동통신단말기의 정합장치에 두개의 매칭회로를 사용하여 상기 이동통신단말기의 개폐에 따른 성능 편차를 줄일 수 있는 이점이 있다. 즉, 상기 정합장치의 다른 인덕터와 커패시터를 사용하여 상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 소정신호를 발생하여 각 상황에 맞는 매칭회로를 사용할 수 있도록 스위칭하여 상기 이동통신단말기의 폴더의 개폐(슬라이드의 업/다운) 시 비슷한 정재파비를 유지할 수 있는 이점이 있다.
Claims (7)
- 내장형 안테나를 사용하는 이동통신단말기의 안테나 정합장치에 있어서,상기 안테나와 RF부 사이에 위치하여 이동통신단말기가 개방된 상태에서 사용되는 제 1 매칭회로와,상기 안테나와 RF부 사이에 위치하여 이동통신단말기가 폐쇄된 상태에서 사용되는 제 2 매칭회로와,상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 사용될 상기 매칭회로를 선택하는 스위치와,상기 이동통신단말기의 개폐에 따라 상기 스위치를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 이동통신단말기의 개폐 감지 신호를 상기 제어부에 제공하기 위한 폴더 개폐 감지장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 매칭회로는, 소정 갯수의 인덕터와 커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 스위치는.MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 스위치를 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 내장형 안테나를 사용하며 두개의 매칭회로를 가지는 이동통신단말기에서 안테나 임피던스 매칭 방법에 있어서,상기 이동통신단말기의 개폐를 감지하는 과정과,상기 이동통신단말기의 개폐 감지에 따라 스위치를 제어하는 과정과,상기 이동통신단말기 개방 시, 제 1 매칭회로를 사용하는 과정과,상기 이동통신단말기 폐쇄 시, 제 2 매칭회로를 사용하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 스위치는,MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 스위치를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 매칭회로는,소정 갯수의 인덕터와 커패시터를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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2004
- 2004-12-21 KR KR1020040109417A patent/KR20060070803A/ko not_active Application Discontinuation
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