KR20060076575A - 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 안테나 성능을 개선하기 위한 스터브를 안테나에 연결함으로써 안테나와 송수신 신호 처리부 간의 임피던스를 매칭시켜 상기 안테나의 대역폭을 향상시키고, 상기 스터브를 민더라인 형상으로 구현함으로써 다중 경로 패이딩 현상에 따른 서로 다른 편파 신호를 각각 수신하여 수신 전계강도를 증대시킬 수 있는, 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 무선통신 단말기에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 안테나; 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호를 처리하기 위한 송수신 신호 처리부; 상기 안테나와 상기 송수신 신호 처리부의 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭부; 및 상기 임피던스 매칭부와 병렬로 상기 안테나에 연결되어 상기 임피던스 매칭부의 임피던스를 변화시켜 상기 안테나의 대역폭을 개선하기 위한 스터브를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 무선통신 단말기 등에 이용됨.

스터브, 임피던스 매칭부, 안테나 성능 개선, 대역폭 확대, 민더라인 형상, 무선통신 단말기

Description

스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기{Wireless communication terminal for improving performance of antenna using stub}

도 1은 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에 대한 일실시예 구성도,

도 2는 본 발명에 적용되는 스터브를 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기를 상세 설명하기 위한 일실시예 도면,

도 4는 종래의 무선통신 단말기에서의 안테나 특성과 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에서의 안테나 특성을 비교하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 안테나 12 : 임피던스 매칭부

13 : 스터브 14 : 송수신 신호 처리부

본 발명은 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나 성능을 개선하기 위한 스터브를 안테나에 연결함으로써 안테나와 송수신 신호 처리부 간의 임피던스를 매칭시켜 상기 안테나의 대역폭을 향상시키고, 상기 스터브를 민더라인 형상으로 구현함으로써 다중 경로 패이딩 현상에 따른 서로 다른 편파 신호를 각각 수신하여 수신 전계강도를 증대시킬 수 있는, 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에 관한 것이다.

본 발명에서 무선통신 단말기란 이동통신 단말기, 개인휴대용 단말기(PCS), 개인용 디지털 단말기(PDA), 스마트 폰, 차세대 이동통신 단말기(IMT-2000), 무선 랜 단말기 등과 같이 개인이 휴대하면서 무선통신이 가능한 단말기를 말한다.

일반적으로 무선통신 단말기는 외부로부터 신호를 수신하거나 송신 신호를 외부로 송출하기 위한 안테나를 무선통신 단말기 본체 내외부의 적소에 구비하여 무선통신망을 통하여 외부기기와의 신호를 주고받으며 통신을 수행한다.

최근에는 초고집적 반도체 기술과 고주파 소자들의 집적화 기술 및 고밀도 회로 기술분야의 비약적인 발달로 인해 다른 무선통신 시스템 등과 더불어 무선통신 단말기의 크기 역시 급격히 줄어들었으며, 이러한 무선통신 단말기의 소형화, 경량화 기술에 맞물려 단말기에 탑재되는 안테나의 크기 역시 매우 작은 사이즈가 요구되고 있다.

특히, 무선통신 단말기에서 서비스하는 기술이 대부분 다중대역임에 따라 이러한 작은 공간에서 구현되어야 하는 안테나 역시 기본적으로 다중대역 특성을 만족시켜야 하는 어려움이 있다. 따라서, 최소화된 크기에서 고성능의 다중대역 안테나를 구현하는 기술은 매우 어려울 뿐만 아니라 이제는 점점 더 중요한 요소가 되어가고 있다.

종래의 기술에서는 이러한 안테나의 특성을 개선하기 위하여 즉, 임피던스 매칭을 위해서 안테나의 구조를 달리 하거나, 인덕터 및 캐패시터 등의 매칭 소자들을 이용하는 방법을 주로 사용하였다.

그러나, 이는 안테나의 주공진(resonance)을 강제적으로 매칭하는 방법으로서, 매칭 소자가 커질수록 삽입손실이 증가하여 안테나의 전체적인 효율을 감소시키는 문제점이 있었으며, 또한, 상기와 같은 방법을 이용한다 하더라도 안테나의 특성을 개선시키는 데는 한계가 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 안테나 성능을 개선하기 위한 스터브를 안테나에 연결함으로써 안테나와 신호처리부 간의 임피던스를 매칭시켜 상기 안테나의 대역폭을 향상시킬 수 있는, 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 안테나 성능을 개선하기 위한 스터브를 안테나에 연결함으로써 안테나와 신호처리부 간의 임피던스를 매칭시켜 상기 안테나의 대역폭을 향상 시키고, 상기 스터브를 민더라인 형상으로 구현함으로써 다중 경로 패이딩 현상에 따른 서로 다른 편파 신호를 각각 수신하여 수신 전계강도를 증대시킬 수 있는, 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선통신 단말기에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 안테나; 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호를 처리하기 위한 송수신 신호 처리부; 상기 안테나와 상기 송수신 신호 처리부의 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭부; 및 상기 임피던스 매칭부와 병렬로 상기 안테나에 연결되어 상기 임피던스 매칭부의 임피던스를 변화시켜 상기 안테나의 대역폭을 개선하기 위한 스터브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에 대한 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기는 안테나(11), 임피던스 매칭부(12), 스터브(13), 및 송수신 신호 처리부(14)를 포함한다.

상기 안테나(11)는 무선통신 단말기와 외부기기 사이의 통신을 수행하기 위하여 외부로부터의 신호를 수신하고, 송신 신호를 외부로 송출하는 역할을 한다.

그리고, 상기 임피던스 매칭부(12)는 상기 안테나(11)와 송수신 신호 처리부(14) 사이의 임피던스를 매칭시키는 역할을 한다.

그리고, 상기 스터브(13)는 상기 임피던스 매칭부(12)와 병렬로 상기 안테나(11)에 연결되어 상기 임피던스 매칭부(12)의 임피던스를 변화시켜 상기 안테나(11)의 대역폭을 개선시키는 역할을 한다.

상기 스터브에 대한 이해를 돕기 위하여 도 2를 참조하여 스터브에 대한 일반적인 내용을 살펴보면 다음과 같다.

여기서, 안테나를 주방사체(Za), 스터브를 부방사체(Zb)라 가정한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 주방사체(안테나)에 부방사체(스터브)를 병렬 연결시키면 해당 공진 주파수에서 입력 임피던스(Zin)는 하기의 [수학식 1]과 같이 변화하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 안테나(11)에 스터브(13)를 병렬 연결함으로써, 임피던스 매칭부(12)의 임피던스를 변화시키고 그를 이용하여 상기 안테나(11)의 대역폭을 개선할 수 있는 것이다.

한편, 상기 송수신 신호 처리부(14)는 상기 안테나(11)를 통해 송수신되는 신호를 처리하는 역할을 한다. 즉, 외부로부터 수신되는 고주파 신호는 단말기에서 사용 가능한 기저대역 신호로 변환하고, 단말기 내부의 기저대역 신호는 고주파 대역 신호로 변환하는 역할을 하는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기를 상세 설명하기 위한 일실시예 도면으로서, 특히 임피던스 매칭부와 스터브에 대하여 상세 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서 임피던스 매칭부(12)는 한 개의 저항과 한 개의 캐패시터를 포함하여 안테나(11)와 송수신 신호 처리부(14) 간의 임피던스를 매칭시킨다. 그리고, 스터브(13)는 임피던스 매칭부(12)와 병렬로 상기 안테나(11)에 연결되며, 민더라인 형상으로 인쇄회로기판에 구현된다.

여기서, 상기 스터브(13)는 전술한 바와 같이, 상기 안테나(11)에 연결되어 상기 안테나(11)의 사용 주파수 대역의 대역폭을 개선하는 역할을 한다.

또한, 상기 스터브(13)는 민더라인 형상으로 구현됨으로써, 다중 경로 패이딩(Multi-path fading)에 따른 서로 다른 편파 신호들을 각각 수신하여 수신 전계강도를 증대시키는 역할도 한다.

여기서, 상기 임피던스 매칭부(12)의 구성 소자와 스터브(13)의 형태는 본 발명에서 제시한 일실시예에 불과할 뿐, 그에 한정되는 것은 아니며, 무선통신 단말기의 안테나 특성에 따라 얼마든지 변경 가능함을 밝혀둔다.

도 4는 종래의 무선통신 단말기에서의 안테나 특성과 본 발명에 따른 무선통신 단말기에서의 안테나 특성을 비교하기 위한 도면으로서, 도 4a는 종래의 스터브가 없는 무선통신 단말기에서의 안테나의 전압정재파비(VSWR : Voltage Standing Wave Ratio)를 나타낸 것이고, 도 4b는 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기에서의 안테나의 전압정재파비(VSWR)를 나타낸 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 종래의 스터브가 없는 무선통신 단말기에서의 안테나는 DCS(824MHz~894MHz) 대역(1~4)과 GPS(1.575GHz) 대역(5)에서 VSWR 값이 3.5~3.0 정도로 그 특성이 그리 우수하지 않음을 알 수 있다.

그와 비교해 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스터브를 이용한 무선통신 단말기에서의 안테나는 DCS 대역(1~4)과 GPS 대역(5)에서 각각 2.0~ 1.46의 VSWR 값을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기는 안테나(11)에 스터브(13)를 연결함으로써, 무선통신 단말기의 사용 대역에서 그 대역폭을 현저히 개선할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 안테나 성능을 개선하기 위한 스터브를 안테나에 임피던스 매칭부와 병렬로 연결함으로써, 상기 임피던스 매칭부의 임피던스를 변화시켜 안테나의 대역폭을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 안테나 성능을 개선하기 위한 상기 스터브를 민더라인 형상으로 구현함으로써, 다중 경로 패이딩 현상에 따른 서로 다른 편파 신호를 각각 수신하여 수신 전계강도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 무선통신 단말기에 있어서,

   신호를 송수신하기 위한 안테나;

   상기 안테나를 통해 송수신되는 신호를 처리하기 위한 송수신 신호 처리부;

   상기 안테나와 상기 송수신 신호 처리부의 임피던스를 매칭시키기 위한 임피던스 매칭부; 및

   상기 임피던스 매칭부와 병렬로 상기 안테나에 연결되어 상기 임피던스 매칭부의 임피던스를 변화시켜 상기 안테나의 대역폭을 개선하기 위한 스터브

   를 포함하는 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스터브는,

   상기 무선통신 단말기의 인쇄회로기판에 민더라인 형상으로 구현된 것을 특징으로 하는 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 임피던스 매칭부는,

   캐패시터와 저항으로 구현된 것을 특징으로 하는 스터브를 이용하여 안테나 성능을 개선시킨 무선통신 단말기.

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