KR20070080655A - Mobile terminal having a dual band intenna - Google Patents

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Abstract

A mobile terminal employing a dualband internal antenna is provided to improve a GPS gain and to improve the performance of GPS receive sensitivity even when radio signal environment is bad. In multiple stacked PCB layers(30), an antenna pattern(36) for forming resonance with a CDMA band is formed on the first layer PCB. One side of the antenna pattern(36) is electrically connected with a feeder(32). An insulation PCB layer for avoiding interlayer interference is positioned on the second layer PCB of the PCB layer(30). An antenna pattern(38) for forming resonance with a GPS band is formed on the third layer PCB. One end of the antenna pattern(38) is electrically connected with the feeder(32) through a via hole(34). An insulation PCB layer for avoiding interlayer interface is positioned on the fourth layer PCB. A GPS band signal LNA(Low Noise Amplifier) is connected between the antenna pattern(38) and the feeder(32) and amplifies and outputs a frequency of a GPS band.

Description

듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기{MOBILE TERMINAL HAVING A DUAL BAND INTENNA}Mobile communication terminal employing dual-band internal antenna {MOBILE TERMINAL HAVING A DUAL BAND INTENNA}

도 1은 일반적인 CDMA/GPS 지원 이동 통신 단말기의 수신단 블럭 구성도.1 is a block diagram illustrating a receiving end of a general CDMA / GPS-enabled mobile communication terminal.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 밴드 내장형 안테나의 PCB 레이어(PCB) 적층 평면 예시도.2 is a schematic illustration of a PCB layer (PCB) stacking plane of a dual band internal antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 밴드 내장형 안테나의 PCB 레이어 분해 사시도.3 is an exploded perspective view of a PCB layer of a dual band internal antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기의 GPS 수신단 블럭 구성d예시도.4 is an exemplary block diagram of a GPS receiving end block of a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention;

본 발명은 듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기에 관한 것으로, 특히 GPS 수신성능을 개선하기 위한 듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile communication terminal employing a dual band built-in antenna, and more particularly to a mobile communication terminal employing a dual band built-in antenna for improving GPS reception performance.

이동 통신 단말기에서 사용되는 안테나로는 중심 주파수의 λ/4 길이를 갖는 모노폴 안테나, 헬리컬 안테나, 상기 모노폴 안테나와 헬리컬 안테나를 조합한 신 축 가능형 안테나 등이 있다.Antennas used in mobile communication terminals include monopole antennas having a λ / 4 length of a center frequency, helical antennas, and flexible antennas in which the monopole antennas and the helical antennas are combined.

예시한 안테나들이 갖는 단점을 극복하기 위해 내장형 안테나가 제안되기에 이르렀으며, 또한 국가별 사업자별로 서로 다른 주파수 대역을 사용하고 있는 관계로 다중 대역특성을 갖는 안테나가 요구되기에 이르렀다. 이와 같은 요구에 의해 제안되는 내장형 안테나로 인쇄회로 기술을 이용하는 마이크로 스트립 패치 안테나, 고유전체의 세라믹 물질을 이용하는 세라믹 칩 안테나, 역 F형 안테나 등이 있다.In order to overcome the drawbacks of the illustrated antennas, internal antennas have been proposed. In addition, antennas having multi-band characteristics have been required because different operators use different frequency bands. The built-in antenna proposed by such a request includes a microstrip patch antenna using printed circuit technology, a ceramic chip antenna using a high dielectric ceramic material, and an inverted F antenna.

최근에는 이동 통신 단말기에 위치 추적을 위한 GPS 기능을 포함시키고 있다. 이러한 이유로 인해 안테나에 있어서도 기본적으로 듀얼(dual) 밴드 안테나 이외에 GPS대역(1500MHz)의 신호도 송수신할 수 있는 트라이 밴드(tri-band) 안테나가 요구되고 있다.Recently, a GPS function for location tracking has been included in a mobile communication terminal. For this reason, a tri-band antenna that can transmit and receive signals in a GPS band (1500 MHz) is basically required in addition to a dual band antenna.

GPS 대역을 포함하는 듀얼 밴드 안테나의 예로서 CDMA와 GPS를 지원하는 이동 통신 단말기를 예로 들 수 있다. 이러한 CDMA/GPS 지원 이동 통신 단말기들은 내장형 안테나를 사용하되 그 안테나는 CDMA/GPS용으로 공유하는 안테나이며, 도 1에 도시한 바와 같이 안테나 급전부(feed)에 다이플렉서(Diplexer)나 SPDT, SP3T RF 스위치를 사용하여 CDMA 블럭과 GPS 블럭으로 분리하는 구조를 가지고 있다.An example of a dual band antenna including a GPS band may be a mobile communication terminal supporting CDMA and GPS. These CDMA / GPS-enabled mobile communication terminals use a built-in antenna, but the antenna is an antenna shared for CDMA / GPS, and as shown in FIG. 1, a diplexer or SPDT, The SP3T RF switch is used to separate the CDMA block and the GPS block.

상술한 바와 같은 CDMA/GPS 지원 이동 통신 단말기는 GPS 수신기(20)의 내장위치에 따라 안테나와 거리가 멀어지는 경우에 경로손실이 증가하고, CDMA 블럭에서 발생하는 신호와의 간섭에 의해 GPS 신호의 수신성능이 저하되는 문제가 발생한다. 특히, 안테나가 내장형인 단말기에서는 전파신호 환경이 좋지 않을 경우 GPS 수신율이 현저히 저하되는 문제가 발생한다.As described above, in the CDMA / GPS-enabled mobile communication terminal, the path loss increases when the distance from the antenna increases according to the internal position of the GPS receiver 20, and the GPS signal is received by the interference with the signal generated in the CDMA block. There is a problem of poor performance. In particular, in a terminal having a built-in antenna, when the radio signal environment is not good, the GPS reception rate may be significantly reduced.

이에 본 발명의 목적은 GPS 수신감도 특성을 향상시킬 수 있는 듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a mobile communication terminal employing a dual band built-in antenna that can improve the GPS reception sensitivity characteristics.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기는 저잡음 증폭기와 SAW필터를 포함하는 GPS 수신기를 내장하는 이동 통신 단말기로서,A mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a mobile communication terminal having a GPS receiver including a low noise amplifier and a SAW filter,

다층의 PCB 레이어가 적층되어 하나의 듀얼 밴드 내장형 안테나를 구성하되, 적어도 GPS대역을 포함하는 서로 다른 주파수 대역 각각과 공진을 형성하기 위한 별개의 안테나 패턴이 서로 다른 PCB 레이어상에 각각 형성되며, 그 각각의 안테나 패턴 일측은 비어 홀(VIA HALL)을 통해 하나의 급전부에 연결되는 구조의 듀얼 밴드 내장형 안테나와;Multi-layered PCB layers are stacked to form one dual band internal antenna, with at least each of the different frequency bands including the GPS band and a separate antenna pattern for forming resonance, respectively, formed on different PCB layers. One side of each antenna pattern includes a dual band internal antenna having a structure connected to one feeder through a via hole (VIA HALL);

상기 GPS 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴의 일측과 상기 급전부 사이에 연결되어 GPS 대역의 주파수를 증폭하는 GPS 대역신호 저잡음 증폭기;를 포함함을 특징으로 한다.And a GPS band signal low noise amplifier connected between one side of the antenna pattern for forming a resonance with the GPS band and the power supply part to amplify a frequency of the GPS band.

더 나아가 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 PCB 레이어중 어느 하나의 PCB 레이어상에 3중 대역 안테나를 구현하기 위한 또 하나의 안테나 패턴을 더 형성함을 특징으로 한다.Furthermore, another embodiment of the present invention is characterized by further forming another antenna pattern for implementing a triple band antenna on any one of the PCB layer.

아울러 상기 듀얼 밴드 내장형 안테나 패턴이 각각 형성되어 있는 PCB 레이어 상호간에는 층간의 간섭을 회피하기 위한 절연 PCB 레이어가 위치함을 특징으로 한다.In addition, the insulating PCB layer for avoiding the interference between the layers are located between the PCB layer is formed each of the dual band embedded antenna pattern.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징에 따르면, GPS 안테나 패턴을 통해 수신 가능한 GPS 신호는 GPS 대역신호 저잡음 증폭기에서 일차 증폭된후 급전부를 통해 GPS 수신기내의 LNA에 입력되는 구조를 가지기 때문에, 전파신호 환경이 열악한 경우에도 GPS 수신감도 성능을 보장할 수 있게 되는 것이다.According to the characteristics of the present invention as described above, since the GPS signal that can be received through the GPS antenna pattern is first amplified by the GPS band signal low noise amplifier and then input to the LNA in the GPS receiver through the feeder, the radio signal environment Even in this poor case, GPS reception performance can be guaranteed.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

하기 설명에서는 800MHz 대역(이하 CDMA 대역이라 함)의 CDMA 서비스와 1575.42MHz 대역(이하 GPS 대역이라 함)의 GPS 서비스를 받을 수 있는 이동 통신 단말기를 가정하여 본 발명의 실시예를 설명하겠으며, 상기 두 서비스를 받기 위해 필요한 안테나를 듀얼 밴드 내장형 안테나로 명명하기로 한다.In the following description, an embodiment of the present invention will be described assuming a mobile communication terminal capable of receiving a CDMA service in an 800 MHz band (hereinafter referred to as a CDMA band) and a GPS service in a 1575.42 MHz band (hereinafter referred to as a GPS band). The antenna required for service will be referred to as a dual band internal antenna.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 밴드 내장형 안테나의 PCB 레이어(PCB) 적층 평면도를 예시한 것이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 밴드 내장형 안테나의 PCB 레이어 분해 사시도를 도시한 것이다.2 illustrates a plan view of a PCB layer (PCB) stacking of a dual band internal antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a PCB layer of a dual band internal antenna according to an embodiment of the present invention. .

도 2와 도 3을 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기는 CDMA 서비스와 GPS 서비스를 받기 위해 필요한 듀얼 밴드 내장형 안테나를 구비한다. 이러한 듀얼 밴드 내장형 안테나는 PCB 패턴 타입의 안테나로서 도 2에 도시한 바와 같이 PCB(30)상에 CDMA 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴(36), 그리 고 또 하나의 PCB상에 GPS 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴(38)이 형성된다. 상기 안테나 패턴(36,38)이 형성된 PCB(30) 레이어간에는 층간의 간섭을 회피하기 위한 절연 PCB 레이어가 위치한다. 참고적으로 상기 안테나 패턴(36,38)은 마이크로스트립 라인으로서 각각의 길이와 폭은 공진을 형성하기 위한 주파수 대역에 따라 결정될 수 있다.2 and 3, first, a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention includes a dual band internal antenna required for receiving a CDMA service and a GPS service. The dual band internal antenna is a PCB pattern type antenna, as shown in FIG. 2, an antenna pattern 36 for forming resonance with a CDMA band on a PCB 30, and a GPS band on another PCB. An antenna pattern 38 is formed for forming resonance. An insulating PCB layer is disposed between the layers of the PCB 30 on which the antenna patterns 36 and 38 are formed to avoid interference between the layers. For reference, the antenna patterns 36 and 38 are microstrip lines, and lengths and widths of the antenna patterns 36 and 38 may be determined according to frequency bands for forming resonance.

도 2에 도시한 듀얼 밴드 내장형 안테나의 구조를 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면,The structure of the dual band internal antenna shown in FIG. 2 will be described in more detail with reference to FIG. 3.

우선 듀얼 밴드 내장형 안테나는 도 3에 도시한 바와 같이 다층(A,B,..G,H)의 PCB 레이어(30)가 적층되어 하나의 듀얼 밴드 내장형 안테나를 구성한다.First, as shown in FIG. 3, the dual band internal antenna is laminated with a multilayer (A, B, ..G, H) PCB layer 30 to form one dual band internal antenna.

적층되는 다수의 PCB 레이어(30)중 제1층 PCB상에는 도 3에 도시한 바와 같이 CDMA 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴(36)이 형성되어 있다. 이러한 안테나 패턴(36)의 일측은 급전부(32)와 전기적으로 접속되어 있다.An antenna pattern 36 for forming resonance with the CDMA band is formed on the first layer PCB among the plurality of PCB layers 30 stacked. One side of the antenna pattern 36 is electrically connected to the power feeding unit 32.

한편 PCB 레이어(30)중 제2층 PCB에는 층간의 간섭을 회피하기 위한 절연 PCB 레이어(B)가 위치하며, 제3층 PCB(C)상에는 GPS 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴(38)이 형성 되어진다. GPS 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴(38)의 일측 끝단은 비어 홀(via hall)(34)을 통해 급전부(32)에 전기적으로 접속되는 구조를 갖는다. PCB 레이어(30)중 제4층에도 역시 층간의 간섭을 회피하기 위한 절연 PCB 레이어(D)가 위치한다.On the other hand, the second layer PCB of the PCB layer 30 is an insulating PCB layer (B) for avoiding the inter-layer interference, the antenna pattern (38) for forming a resonance and GPS band on the third layer PCB (C) This is formed. One end of the antenna pattern 38 for forming resonance with the GPS band has a structure electrically connected to the feeder 32 through a via hall 34. The fourth layer of the PCB layer 30 is also positioned an insulating PCB layer (D) to avoid the interference between the layers.

만약 3중 대역 혹은 그 이상의 안테나를 구현하고자 한다면 제5, 제7층 PCB 레이어(E, G)상에 해당 무선 통신 주파수 대역과 공진을 형성하기 위한 또 하나의 안테나 패턴을 형성하고 그 사이에 절연 PCB 레이어(F,H)를 위치시킨다.If you want to implement a three-band or more antenna to form another antenna pattern on the fifth and seventh layer PCB layer (E, G) to form a resonance with the corresponding radio communication frequency band and insulated between Place the PCB layers (F, H).

상술한 구조를 가지는 듀얼 밴드 내장형 안테나에서 GPS 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴(38)의 일측과 상기 급전부(32) 사이에 GPS 대역신호 저잡음 증폭기(LNA)가 연결된다. 이러한 저잡음 증폭기는 GPS 대역의 주파수를 증폭 출력하는 역할을 담당한다.In the dual band internal antenna having the above-described structure, a GPS band signal low noise amplifier (LNA) is connected between one side of the antenna pattern 38 for forming resonance with the GPS band and the feed part 32. This low noise amplifier is responsible for amplifying and outputting the frequency of the GPS band.

상기 GPS 대역신호 저잡음 증폭기와 듀얼 밴드 내장형 안테나의 상호 작용을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.The interaction between the GPS band signal low noise amplifier and the dual band internal antenna will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기의 GPS 수신단 블럭 구성도를 예시한 것이다.Figure 4 illustrates a block diagram of the GPS receiver terminal of the mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 우선 사용자가 GPS모드를 동작시키면 단말기 제어부에 의해서 GPS 수신기가 활성화된다. GPS 대역 안테나 패턴(38)을 통해 수신되는 GPS 대역의 신호는 우선적으로 GPS 대역 LNA(39)를 통해서 저잡음 증폭되어 출력된다. 저잡음 증폭되어 출력되는 GPS 대역의 신호는 이후 급전부(32)와 다이플렉서(40)를 통해 GPS 수신기내의 LNA(42)에서 다시 저잡음 증폭되어 출력된 후, SAW필터(44)를 통해 잡음 제거된다. 이와 같이 잡음 제거된 GPS 대역의 신호는 GPS DSP(46)에서 기저대역 신호로 변환된후 소정의 신호처리과정을 통해 시스템 제어부로 인가된다.Referring to FIG. 4, first, when the user operates the GPS mode, the GPS receiver is activated by the terminal controller. The signal of the GPS band received through the GPS band antenna pattern 38 is preferentially low noise amplified and output through the GPS band LNA 39. The low noise amplified signal of the GPS band is then low noise amplified by the LNA 42 in the GPS receiver through the feeder 32 and the diplexer 40 and then outputted, and then the noise is removed through the SAW filter 44. do. The noise-free GPS band signal is converted into a baseband signal by the GPS DSP 46 and then applied to the system controller through a predetermined signal processing.

상술한 바와 같이 동작하는 듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기에서는 GPS 대역 LNA(39)에 의해 GPS 게인의 향상을 가져와 결국 수신율 뿐만 아니라, E2 필드가 위성방향으로 옮겨져 이득이나 대역폭이 C/N 대비 약 4dB의 개선효과를 가져온다. 다시 말해 안테나의 특성저하가 발생하지 않고 안테나의 방사 특성이 향상된 결과를 가져오는 것이다.In the mobile communication terminal employing the dual band built-in antenna operating as described above, the GPS band LNA 39 improves the GPS gain, so that not only the reception rate but also the E2 field is shifted to the satellite direction so that the gain and bandwidth are C / N. It brings about 4dB of improvement. In other words, the antenna's radiation characteristics do not occur and the radiation characteristics of the antenna are improved.

따라서 본 발명은 전파신호 환경이 열악한 경우에도 GPS 수신감도 성능을 보장할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the present invention can ensure the GPS reception sensitivity performance even in a poor radio signal environment.

상술한 바와 같이 본 발명은 GPS 안테나 패턴을 통해 수신 가능한 GPS 신호를 일차적으로 GPS 대역신호 저잡음 증폭기에서 증폭한후 급전부를 통해 GPS 수신기내의 LNA에 입력하는 구조를 가지기 때문에, 결과적으로 GPS 게인의 향상을 가져와 전파신호 환경이 열악한 경우에도 GPS 수신감도 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has a structure in which a GPS signal receivable through a GPS antenna pattern is first amplified by a GPS band signal low noise amplifier and then input to a LNA in a GPS receiver through a feeder, resulting in improved GPS gain. In this case, even when the radio signal environment is poor, GPS reception sensitivity may be improved.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (3)

저잡음 증폭기와 SAW필터를 포함하는 GPS 수신기를 내장하는 이동 통신 단말기에 있어서,A mobile communication terminal having a GPS receiver including a low noise amplifier and a SAW filter, 다층의 PCB 레이어가 적층되어 하나의 듀얼 밴드 내장형 안테나를 구성하되, 적어도 GPS대역을 포함하는 서로 다른 주파수 대역 각각과 공진을 형성하기 위한 별개의 안테나 패턴이 서로 다른 PCB 레이어상에 각각 형성되며, 그 각각의 안테나 패턴 일측은 비어 홀을 통해 하나의 급전부에 연결되는 구조의 듀얼 밴드 내장형 안테나와;Multi-layered PCB layers are stacked to form one dual band internal antenna, with at least each of the different frequency bands including the GPS band and a separate antenna pattern for forming resonance, respectively, formed on different PCB layers. One side of each antenna pattern includes a dual band internal antenna having a structure connected to one feeder through a via hole; 상기 GPS 대역과 공진을 형성하기 위한 안테나 패턴의 일측과 상기 급전부 사이에 연결되어 GPS 대역의 주파수를 증폭하는 GPS 대역신호 저잡음 증폭기;를 포함함을 특징으로 하는 듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기.And a GPS band signal low noise amplifier connected between one side of the antenna pattern for forming resonance with the GPS band and the power supply unit to amplify a frequency of the GPS band. terminal. 청구항 1에 있어서, 상기 PCB 레이어중 어느 하나의 PCB 레이어상에 3중 대역 안테나를 구현하기 위한 또 하나의 안테나 패턴을 더 형성함을 특징으로 하는 트라이 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기.The mobile communication terminal of claim 1, further comprising another antenna pattern for implementing a triple band antenna on one of the PCB layers. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 별개의 안테나 패턴이 각각 형성되어 있는 PCB 레이어 상호간에는 층간의 간섭을 회피하기 위한 절연 PCB 레이어가 위치함을 특징으로 하는 듀얼 밴드 내장형 안테나를 채용한 이동 통신 단말기.The mobile communication terminal according to claim 1 or 2, wherein an insulated PCB layer for avoiding interlayer interference is positioned between PCB layers having separate antenna patterns formed thereon.
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