KR20070090487A

KR20070090487A - 주파수 조절이 가능한 액체 안테나

Info

Publication number: KR20070090487A
Application number: KR1020060020254A
Authority: KR
Inventors: 이재찬; 김현학
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-06
Also published as: FI20065850L; DE102006060563A1; KR100771819B1; GB0625704D0; GB2435720B; ITMO20060422A1; FI20065850A0; DE102006060563B4; GB2435720A

Abstract

극성 액체의 수위를 조절하여 방사체와 극성 액체의 접촉길이을 변경시킴으로써 전체 주파수 대역을 높이거나 낮출 수 있도록 구성되는 액체 안테나가 제공된다.

본 발명에 의한 액체 안테나는, 극성 액체를 채울 수 있는 수용공간이 내부에 형성되는 안테나관; 상기 수용공간 내부에 마련되는 방사체; 상기 방사체에 전원을 인가하기 위한 급전부; 상기 수용공간에 부분적으로 채워지는 극성 액체; 및 상기 방사체와 상기 극성 액체의 접촉길이가 변경되도록 상기 극성 액체의 수위를 조절하는 수위조절수단을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 액체 안테나는, 주위 환경에 의해 주파수 대역이 변경되는 경우 별도의 임피던스 정합장치 또는 주파수 변환장치 없이 극성 액체의 수위를 조절함으로써 주파수 대역을 원상태로 복귀시킬 수 있으며, 폴더형 또는 슬라이드형 이동통신단말기에 적용되는 경우 상폴더 또는 슬라이드부의 개폐에 따라 주파수 대역을 변경시킬 수 있다는 장점이 있다.

액체 안테나, 극성 액체, 수위, 방사체, 급전부

Description

주파수 조절이 가능한 액체 안테나{Frequency tunable liquid antenna}

도 1은 종래의 액체 안테나를 나타내는 개략 사시도이다.

도 2는 종래 액체 안테나의 다른 실시예를 나타내는 개략사시도이다.

도 3은 종래 액체 안테나의 또 다른 실시예를 나타내는 개략사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 액체 안테나의 제1 실시예 단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 액체 안테나의 제2 실시예 단면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 액체 안테나의 제3 실시예 단면도이다.

도 7은 극성 액체의 주입량에 따른 주파수의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명에 의한 액체 안테나의 제4 실시예 단면도이다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 의한 액체 안테나 제4 실시예가 폴더형 이동통신단말기에 적용된 상태를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상폴더 2 : 하폴더

3 : 힌지 100 : 안테나관

110 : 수용공간 200 : 방사체

300 : 급전부 400 : 극성 액체

510 : 온도조절장치 512 : 열전달부재

514 : 온도제어부 516 : 변온챔버

520 : 공급장치 522 : 펌프

524 : 저장챔버 530 : 이송장치

532 : 피스톤 534 : 커넥팅로드

본 발명은 액체 안테나에 관한 것으로, 더 상세하게는 극성 액체의 수위를 조절하여 방사체와 극성 액체의 접촉길이를 변경시킴으로써 전체 주파수 대역을 높이거나 낮출 수 있도록 구성되는 액체 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 안테나는 일정한 주파수 대역에서 공진하는 도전체를 발사체로 사용한다. 예를 들어 칩 안테나의 경우에는 유전체 또는 자성체로 이루어진 본체에 일정한 패턴의 도전체가 형성된 구조를 갖는다.

이러한 안테나는 도전체의 구조(길이) 및/또는 유전체의 유전율에 따라 고유한 공진주파수가 결정된다. 따라서 특정한 도전체 및/또는 유전체의 재질이 정해지면, 도전체 구조를 기하학적으로 변화시키는 방식에 의해서만 공진주파수의 변경이 가능하다.

특히, 이동통신 단말기에 주로 사용되는 칩 안테나는 소형화와 함께 주파수의 저대역화가 요구되는 추세이다. 최근에는 특수 자성재질의 개발로 저주파 대역의 소형 안테나 제작이 시도되고 있으나, 통상의 칩 안테나는 공간의 제약으로 인하여 여전히 충분한 공진 길이를 확보하는데 어려움이 있다.

한편, 통상의 안테나는 일정한 협대역만을 커버하는 경우가 일반적이지만, 이득이 다소 떨어지더라도 광대역이 보다 유리한 것으로 알려져 있다. 이상적으로는 높은 이득을 유지하면서 전대역을 커버할 수 있는 안테나가 가장 유익하다고 할 수 있다. 하지만, 이는 종래의 도전체 방사체를 이용하는 안테나 방식으로는 거의 불가능하다고 할 수 있다.

이와 같이 칩 안테나와 같은 통상의 안테나는 특정 구조의 도전체 방사체를 채용한 구조이므로, 주파수 조정이 어려울 뿐만 아니라 광대역화 및 저대역화에도 한계가 있다.

이와 같은 문제를 극복하기 위해, 최근 극성 액체를 방사체로 채용한 새로운 개념의 액체 안테나가 개발되고 있다. 이러한 액체 안테나는 다양한 성분의 액체를 사용하고, 전해질의 농도 및 종류를 조절하며, 액체에 투입되는 도전체 분말의 함량 및 종류를 제어함으로써 안테나의 특성을 광범위하게 설계할 수 있다. 이렇게 하면 저대역화, 나아가 광대역화가 가능하면서도 주파수의 조정이 보다 용이하다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액체 안테나에 대하여 상세히 설명한 다.

도 1은 종래의 액체 안테나를 나타내는 개략 사시도이다.

도 1을 참조하면, 안테나(10)는 극성 액체(15)와, 이 극성 액체(15)를 수용하는 액체 용기(11)와, 이 용기(11)의 일단을 관통해 액체(15)에 연결된 급전부(17)로 이루어진다.

액체 안테나에 채용된 극성 액체(15)는 새로운 방사체로서 도입된다. 극성 액체(15)는 이온결합 또는 분자결합을 기초한 일정한 도전성과 함께 높은 유전율을 가지며, 이에 의해 다양한 전류원 분포를 가질 수 있다. 따라서, 극성 액체(15)는 급전부(17)를 통해 공급되는 전류에 의해 특정 공진파수를 갖는 방사체로 작용할 수 있다. 예를 들어, 물인 경우에는 약 80의 유전율과 약 3 S/m의 전도율을 갖는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 극성 액체(15)는 통상의 유전체와 금속 도전체와 다른 전자기적 특성을 가지므로, 주파수 특성측면에서도 통상의 안테나에서 기대할 수 없던 광대역화 또는 저대역화를 얻는 것으로 확인된 바 있다.

이와 같이 극성 액체가 안테나의 주파수 조정에 기여하는 것은 다음과 같은 원인에 기인하는 것으로 추정되고 있다.

첫째, 극성 액체가 특정한 주파수의 전파에 노출되면 극성이 변하면서 공진하게 된다. 이는 전자 렌지에서 음식물에 초단파를 가하면 음식물 내의 (주로 물로 된) 액체가 공진하고 이 공진에 의해 음식물이 가열되는 것과 유사하다. 이와 같은 극성 액체의 공진은 이 극성 액체를 통과하는 전파에 간섭을 일으킬 수 있다.

둘째, 극성 액체 자체가 전파에 노출되면 전류의 폐쇄 경로를 형성함으로써 전파에 간섭을 일으킬 수 있다.

셋째, 일반적으로 물과 같은 액체는 전파의 파장을 늘임으로써 전파에 손실을 초래한다. 이와 같은 전파의 파장 변화로 인해 위의 효과가 생기는 것도 가능할 것이다.

이러한 극성 액체(15)로는 물 이외에도, 에틸렌글리콜계 액체, 전해액 또는 합성액체 등의 다양한 형태일 수 있다. 특히, 극성 액체(15)는 다른 전해질을 용해시켜 해리된 이온을 통해 전도율을 변화시킴으로써 종래의 안테나에서 기대할 수 없는 수준으로 저대역화 또는 광대역화를 실현시킬 수 있다. 또한, 이와 달리, 전해질이 아니더라도 자력에 영향을 받는 도전체 분말, 예를 들어 철과 같은 금속분말을 액체 중에 혼합시킴으로써 이와 유사한 효과를 얻을 수 있다.

이러한 액체 안테나는 다양한 액체성분, 전해질의 농도 및 종류, 도전체 분말의 함량 및 종류를 이용하여 안테나의 특성을 광범위하게 설계할 수 있다. 이에 관해서는 본 출원의 출원인 명의로 출원된 국내특허출원 10-2005-0062352(액체 방사체를 이용한 안테나)에 기재되어 있다.

도 2를 참조하면, 액체 안테나로서 L자형 방사체(25)를 갖는 모노폴 안테나(20)가 도시되어 있다. 방사체(25)의 일단은 외부 회로와 연결된 급전부(25a)로서 제공된다. 모노폴 안테나(20)의 방사체(25)는 액체용 용기(27)의 내부에 배치된다. 액체용 용기(27) 내부는 극성 액체(29)로 채워진다.

또한, 본 발명에 채용 가능한 극성 액체(29)로는 물, 알콜, 에틸렌글리콜계 액체 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 있을 수 있나, 이에 한정되지는 않는다. 극성 액체(29)는 이온결합 또는 분자결합에 의해 일정한 도전율과 함께 높은 유전율을 갖는다. 따라서, 극성 액체(29)는 안테나(20)의 특성에 영향을 미치는 다양한 전류 분포를 가질 수 있으며, 이를 통해 방사부(25)의 고유 공진주파수를 변경시킬 수 있다. 일반적으로 극성 액체는 통상의 유전물질이나 금속과 같은 도전물질에 비해 높은 유전율과 낮은 도전율을 가지므로, 공진주파수에 미치는 영향도 유전체 및 금속과 달리 광대역화 경향을 나타낸다.

종래의 모노폴 안테나에서는 공진주파수의 변화를 위해서 도전체인 방사부(25)의 길이를 연장하거나 기하학적 변경을 시도하지만, 극성 액체(29)를 이용하면 광대역화를 실현하는 동시에 원하는 공진주파수의 변경을 얻을 수 있다.

이 형태는 방사체(25)의 대부분을 액체용 용기(27)에 포함되도록 구성하여 전체 방사영역에 대해 극성 액체(29)의 전자기적 영향을 주기 위한 구성이다. 하지만, 액체용 용기(27)에 수용된 극성 액체(29)가 방사체(25)의 적어도 일부에 전자기적 영향이 미칠 수 있는 구조적 설계이면 만족하므로, 방사체의 일부만을 액체용 용기에 배치하거나, 액체용 용기를 방사체의 인접한 위치에 제공하는 방식으로 구현될 수도 있다.

이 경우, 주파수 변경수단으로 채용되는 극성 액체(29)에 전해질 또는 도전체 분말과 같은 성분을 함유시킴으로써 추가적인 전자기적 특성의 변화를 기대할 수 있다. 일반적으로, 도전체 분말 또는 전해질을 추가하는 경우에는 도전율은 높 아지는 경향을 가지므로, 주파수의 조정폭을 증가시킬 수 있다. 따라서, 극성 액체(29)에 함유되는 전해질 및/또는 도전체 분말의 농도(함량)와 성분을 달리하여 다양한 주파수 변경특성을 기대할 수 있다. 이러한 전해질로는 NaCl 등의 다양한 전해질이 사용될 수 있다. 도전체 분말로는 철(Fe) 및 니켈(Ni)과 같이, 자력에 영향을 받는 금속이 사용될 수 있다.

이와 같이 극성 액체를 이용하여 안테나의 공진주파수를 조정하는 경우에, 광대역화와 함께 안테나의 구조에 따라 저대역화 또는 고대역화를 선택적으로 실현할 수 있다.

도 3을 참조하면, 나선형 방사체(35)를 갖는 헬리컬 안테나(30)가 도시되어 있다. 방사체(35)의 일단은 외부 회로와 연결된 급전부(35a)로서 제공된다.

헬리컬 안테나(30)의 방사체(35)는 도2와 유사하게 액체용 용기(37)의 내부에 배치된다. 액체용 용기(37) 내부는 극성 액체(39)로 채워진다. 극성 액체(39)로는 물, 알콜, 에틸렌글리콜계 액체 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 있을 수 있나, 이에 한정되지는 않는다. 극성 액체(39)가 새로운 전류분포원으로서 제공되어 방사부(35)의 고유 공진주파수를 변경시킬 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 헬리컬 안테나(30)는 나선형 방사체의 궤도(루프) 간격에 따라 공진주파수가 조정될 수 있다. 이러한 구조적 특성에 의해, 극성 액체(39)가 그 궤도 사이에서 전자기적 영향을 미쳐 광대역화와 함께 공진주파수를 고 대역화하는 경향을 나타낸다.

이때 상기 액체 안테나들(10, 20, 30)은 이동통신단말기와 같이 전파를 송신 및 수신하는 각종 전파송수신기기에 장착되는데, 사용자의 신체 일부가 상기 전파송수신기기에 접촉되는 경우 안테나의 주파수 대역이 전체적으로 상승하거나 하강하게 되어 상기 액체 안테나의 주파수 대역이 송신 주파수 또는 수신 주파수 대역을 벗어나게 될 우려가 있다. 특히, 상기 액체 안테나들(10, 20, 30)이 폴더형 이동통신단말기에 적용될 때에는 사용자의 신체 일부가 접촉되는 경우뿐만 아니라 폴더가 개방되는 경우에도 안테나의 주파수 대역이 전체적으로 상승 또는 하강하게 된다는 문제점이 있다. 이와 같이 안테나의 주파수 대역이 전체적으로 상승 또는 하강하게 되면 임피던스 매칭이 정상적으로 이루어지지 아니함으로 인하여 전송 에너지가 감소되고 안테나의 성능이 열화된다는 문제점이 있다.

또한, 액체 안테나의 주파수 대역이 송신 주파수 또는 수신 주파수 대역을 벗어나는 경우, 종래의 액체 안테나는 기구적 방법에 의한 주파수 대역 조정이 불가하므로 임피던스 정합을 위한 별도의 장치들이 요구되는데, 임피던스 정합을 위한 별도의 장치가 추가되면 회로 구성이 복잡해질 뿐만 아니라 전파송수신기기의 크기가 커지게 된다는 단점이 있다.

또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 액체 안테나의 주파수 대역을 넓게 형성할 수도 있으나, 주파수 대역이 과도하게 넓게 형성되면 송신 주파수와 수신 주파수를 갖는 유효 송수신 전파뿐만 아니라, 주파수 대역에 상존하는 다른 불요파(Spurious-wave)까지도 한꺼번에 방사하게 되어 불요파의 간섭에 의해 이동통신 단말기의 전체적인 통화품질이 저하되는 심각한 문제점을 유발하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 주위 환경에 의해 주파수 대역이 변경되는 경우 별도의 임피던스 정합장치 또는 주파수 변환장치 없이 기구적 동작을 통해 주파수 대역을 원상태로 복귀시킬 수 있도록 구성되는 액체 안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액체 안테나는,

극성 액체를 채울 수 있는 수용공간이 내부에 형성되는 안테나관;

상기 수용공간 내부에 마련되는 방사체;

상기 방사체에 전원을 인가하기 위한 급전부;

상기 수용공간에 부분적으로 채워지는 극성 액체; 및

상기 방사체와 상기 극성 액체의 접촉길이가 변경되도록 상기 극성 액체의 수위를 조절하는 수위조절수단;

을 포함하여 구성된다.

상기 수위조절수단은,

상기 안테나관의 수용공간 내에 채워진 극성 액체를 가열 또는 냉각시킴으로써 상기 극성 액체의 부피를 변화시키는 온도조절장치로 적용된다.

상기 온도조절장치는,

상기 안테나관에 결합되어 상기 수용공간 내의 극성 액체를 가열 또는 냉각시키는 열전달부재와,

상기 열전달부재의 온도를 제어하는 온도제어부를 포함하여 구성된다.

상기 온도조절장치는,

상기 극성 액체가 저장되며 상기 수용공간과 연결되는 변온챔버와,

상기 변온챔버에 결합되어 상기 변온챔버 내의 극성 액체를 가열 또는 냉각시키는 열전달부재와,

상기 수위조절수단은,

상기 극성 액체를 상기 수용공간 내로 추가로 주입하거나 상기 수용공간 외부로 인출시키는 펌프를 포함하는 공급장치로 적용된다.

상기 수위조절수단은,

외주면이 상기 수용공간의 내벽에 밀착되어 상기 수용공간의 길이방향으로 이송됨으로써 상기 극성 액체를 일측으로 밀어내는 피스톤을 포함하는 이송장치로 적용된다.

상기 급전부는 일단이 상기 수용공간 내에 돌출되도록 상기 수용공간의 길이방향으로 인입되고,

상기 방사체는 상기 급전부의 일단에 연결되며,

상기 피스톤은 상기 급전부가 관통되도록 형성되어 상기 급전부의 길이방향을 따라 이송되도록 구성된다.

본 발명에 의한 액체 안테나는 상폴더와 하폴더로 구성되는 폴더형 이동통신단말기 또는, 슬라이드부와 본체로 구성되는 슬라이드형 이동통신단말기에 결합되며,

상기 이송장치는, 일측이 상기 피스톤에 결합되고 타측이 상기 이동통신단말기에 결합되어 상폴더 또는 슬라이드부가 개폐됨에 따라 상기 피스톤을 이송시키는 커넥팅로드를 더 포함한다.

상기 안테나관은,

상기 극성 액체의 수위 변화에 따라 상기 수용공간 내의 기체에 발생되는 압력에 의해 상기 수용공간의 부피가 변경되도록 가요성 있는 재질로 이루어진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 주파수 조절이 가능한 액체 안테나의 실시예를 설명한다.

본 발명에 의한 액체 안테나는 방사체(200)와 극성 액체(400)의 접촉길이를 변경시킴으로써 방사체(200)의 공진주파수를 변경시키는데 가장 큰 특징이 있는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 극성 액체(400)를 채울 수 있는 수용공간(110)이 내부에 형성되는 안테나관(100)과, 상기 수용공간(110) 내부에 마련되는 방사체(200)와, 상기 방사체(200)에 전원을 인가하기 위한 급전부(300)와, 상기 수용공간(110)에 부분적으로 채워져 상기 방사체(200)와 접촉됨으로써 상기 방사체(200)의 공진주파수를 변경시키는 극성 액체(400) 및 상기 방사체(200)와 상기 극성 액체(400)의 접촉길이가 변경되도록 상기 극성 액체(400)의 수위를 조절하는 수위조절수단을 포함하여 구성된다.

상기 안테나관(100)은 일측으로 길게 형성되며, 상기 수용공간(110) 역시 상기 안테나의 길이방향을 따라 길게 형성된다.

또한 상기 방사체(200)는 상기 수용공간(110) 내부로 인입될 수 있는 형상으로 형성되며, 상기 수용공간(110)의 내측벽과 일정 간격 이격되도록 형성된다. 상기 방사체(200)와 수용공간(110)의 내측벽 사이의 간격은, 액체 안테나가 기울어지거나 뒤집어지더라도 상기 방사체(200)와 수용공간(110)의 내측벽 사이에 채워지는 극성 액체(400)가 장력에 의해 흐르거나 쏟아지지 아니하도록 좁게 설정된다. 따라서 본 발명에 의한 액체 안테나는 기울기나 방향성에 관계없이 상기 방사체(200)와 극성 액체(400)가 접촉되는 길이가 항상 일정하게 유지될 수 있다. 이때 상기 방사체(200)와 수용공간(110)의 내측벽 사이의 간격은, 극성 액체(400)의 점도나 방사체(200)와 안테나관(100)의 재질 등 여러 가지 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상기 극성 액체(400)는 이온결합 또는 분자결합에 의해 일정한 도전율과 함께 높은 유전율을 갖는 물질로서, 물, 알콜, 에틸렌글리콜계 액체 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 있을 수 있나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 극성 액체(400)는 액체 안테나의 특성에 영향을 미치는 다양한 전류 분포를 가질 수 있으며, 이를 통해 방사체(200)의 공진주파수를 변경시킬 수 있다. 이때 상기 방사체(200)의 공진주파수는 상기 극성 액체(400)와 접촉되는 길이에 따라 변경되는데, 상기 극성 액체(400)와 접촉되는 길이가 커짐에 따라 즉, 극성 액체(400)의 수위가 높아짐에 따라 상기 방사체(200)의 공진주파수는 낮아지고, 상기 극성 액체(400)와 접촉되는 길이가 작아짐에 따라 즉, 극성 액체(400)의 수위가 낮아짐에 따라 상기 방사체(200)의 공진주파수는 높아진다.

상기 수위조절수단은 상기 극성 액체(400)의 수위를 변경시킬 수 있는 구조라면 여러 가지 구성으로 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 안테나관(100)에 결합되어 상기 수용공간(110) 내의 극성 액체(400)를 가열 또는 냉각시키는 열전달부재(512)와 상기 열전달부재(512)의 온도를 제어하는 온도제어부(514)를 포함하여, 상기 안테나관(100)의 수용공간(110) 내에 채워진 극성 액체(400)를 가열 또는 냉각시켜 상기 극성 액체(400)의 부피를 변화시킴으로써 극성 액체(400)의 수위 를 조절하도록 구성되어 있다.

즉, 상기 온도제어부(514)에 의해 열전달부재(512)가 가열되면, 열전달부재(512)에서 발생되는 열은 수용공간(110) 내의 극성 액체(400)로 전달되고, 극성 액체(400)는 온도 상승에 의해 부피가 팽창하게 되어 수위가 높아지게 된다. 이와 같이 극성 액체(400)의 수위가 높아지면 방사체(200)와 극성 액체(400)의 접촉길이가 증가되므로 고체로 이루어진 종래 안테나의 길이를 증가시켰을 때와 마찬가지로 방사체(200)의 주파수 대역은 전체적으로 낮아지게 된다.

반대로, 상기 온도제어부(514)에 의해 열전달부재(512)가 냉각되면, 열전달부재(512)에서 발생되는 냉기는 수용공간(110) 내의 극성 액체(400)로 전달되고, 극성 액체(400)는 온도 하강에 의해 부피가 축소하게 되어 수위가 낮아지게 된다. 이와 같이 극성 액체(400)의 수위가 낮아지면 방사체(200)와 극성 액체(400)의 접촉길이가 감소되므로 방사체(200)의 주파수 대역은 전체적으로 높아지게 된다.

이때 방사체(200)의 주파수를 낮출 것인지 높일 것인지의 선택은 액체 안테나가 장착된 전파송수신기기의 특성에 따라 결정된다. 예를 들어, 본 발명에 의한 액체 안테나가 장착된 전파송수신기기를 사용자가 손으로 잡았을 때 방사체(200)의 주파수 대역이 높아지는 경우, 상기 온도제어부(514)는 열전달부재(512)를 가열시킴으로써 방사체(200)의 주파수 대역을 낮추어 최초 정상 주파수 대역을 유지하도록 동작된다. 이때 극성 액체(400)의 수위 상승을 통해 방사체(200)의 주파수 대역을 높이는 크기는, 장착된 전파송수신기기를 사용자가 손으로 잡았을 때 방사체(200)의 주파수 대역이 낮아지는 크기만큼으로 설정됨이 바람직하다.

도 4에 도시된 실시예에서는 수용공간(110)이 매우 협소한 관계로 상기 수용공간(110)에는 소량의 극성 액체(400)가 채워지게 되는데, 이와 같이 극성 액체(400)의 양이 적은 경우 극성 액체(400)를 가열하더라도 극성 액체(400) 전체의 부피 변화량이 크지 아니하므로, 극성 액체(400)의 수위를 높이는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있다.

따라서 상기 온도조절장치(510)는 가열되는 극성 액체(400)의 양을 증대시킴으로써 극성 액체(400)의 수위 변화량을 높일 수 있도록, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 극성 액체(400)가 저장되며 상기 수용공간(110)과 연결되는 변온챔버(516)와, 상기 변온챔버(516)에 결합되어 상기 변온챔버(516) 내의 극성 액체(400)를 가열 또는 냉각시키는 열전달부재(512)와, 상기 열전달부재(512)의 온도를 제어하는 온도제어부(514)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 온도조절장치(510)를 사용하면, 수용공간(110) 내에 채워진 극성 액체(400)를 가열하는 것이 아니라 변온챔버(516)에 저장되어 있는 많은 양의 극성 액체(400)를 가열시킴으로써 극성 액체(400) 전체의 부피 변화량을 증대시킬 수 있으므로, 극성 액체(400)의 수위를 보다 큰 폭으로 변경시킬 수 있게 된다.

이때, 극성 액체(400)의 부피가 팽창되는 경우 극성 액체(400)가 채워지지 아니한 부분 즉, 공기 등의 기체로 채워진 부분은 체적이 줄어들게 되므로 기체는 압축되는데, 상기 기체가 일정 크기 이상의 압력을 갖도록 압축되면 상기 극성 액체(400)는 기체의 압력에 의해 더 이상 팽창되지 못하게 된다는 문제점이 발생될 수 있다.

따라서 상기 안테나관(100)은, 상기 극성 액체(400)의 수위가 변화함에 따라 즉, 극성 액체(400)가 팽창함에 따라 상기 수용공간(110) 내의 기체에 발생되는 압력에 의해 상기 수용공간(110)의 부피가 변경되도록 가요성 있는 재질로 이루어짐이 바람직하다. 이와 같이 상기 안테나관(100)이 가요성 있는 재질로 이루어지면, 극성 액체(400)가 팽창함에 따라 기체가 압축되는 경우 기체의 압력에 의해 상기 수용공간(110)이 커지도록 팽창되고, 극성 액체(400)가 수축함에 따라 기체에 진공압이 발생되는 경우 기체의 진공압에 의해 상기 수용공간(110)이 작아지도록 수축되므로, 상기 극성 액체(400)의 팽창 및 수축이 보다 자유롭게 이루어질 수 있다는 이점이 있다.

극성 액체(400)의 수위를 조절하기 위한 수위조절수단은 도 4 및 도 5에 도시된 온도조절장치(510)로 한정되지 아니하고, 도 6에 도시된 바와 같이 저장챔버(524) 내의 극성 액체(400)를 수용공간(110)으로 주입하거나 수용공간(110) 내의 극성 액체(400)를 저장챔버(524)로 인출하는 펌프(522)를 포함하는 공급장치(520)로 적용될 수도 있다.

이와 같이 펌프(522)를 사용하여 극성 액체(400)를 주입 또는 인출시키는 방 법을 사용하면, 극성 액체(400)가 온도 변화에 따른 부피 변화가 적은 특성을 갖더라도 극성 액체(400)의 수위를 보다 용이하게 변경시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 7은 극성 액체(400)의 주입량에 따른 주파수의 변화를 나타내는 그래프이다.

채워진 물과 에틸렌글리콜 계의 용액이 혼합되어 제조되는 극성 액체(400)가 수용공간(110) 내에 0.2㏄ 채워졌을 때 a와 같은 주파수 특성을 나타내는 액체 안테나에 극성 액체(400)의 양을 0.6㏄, 1.2㏄, 2.6㏄로 증가시키면 액체 안테나는 각각 b, c, d와 같은 주파수 특성을 나타내게 된다. 즉, 극성 액체(400)의 양을 0.2㏄, 0.6㏄, 1.2㏄, 2.6㏄로 증가시킴에 따라 액체 안테나의 공진점은 2.6㎓, 2.1㎓, 1.7㎓, 1.5㎓로 점차적으로 낮아지게 된다.

이를 통하여, 방사체(200)와 극성 액체(400)와의 접촉길이가 증가되면, 전체적인 주파수 대역이 낮아지게 됨을 알 수 있게 된다.

상기 수위조절수단은 도 8에 도시된 바와 같이, 외주면이 상기 수용공간(110)의 내벽에 밀착되어 상기 수용공간(110)의 길이방향으로 이송됨으로써 상기 극성 액체(400)를 일측으로 밀어내는 피스톤(532)을 포함하는 이송장치(530)로 적용될 수도 있다.

상기 피스톤(532)은 상측에 채워진 극성 액체(400)가 하측으로 새지 아니하 도록 상기 수용공간(110)의 내벽과 방사체(200)의 외측면 사이의 공간을 밀폐시킬 수 있도록 구성되며, 외력에 의해 수용공간(110)을 따라 이송될 수 있도록 커넥팅로드(534)가 결합된다. 이때 상기 커넥팅로드(534)는 급전부(300)를 감싸는 파이프 형상으로 형성될 수도 있고, 피스톤(532)의 저면에 이송력을 고르게 전달시킬 수 있도록 배열되는 둘 이상의 핀 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 피스톤(532)이 수용공간(110)을 따라 상측으로 이송되면 수용공간(110) 내에 저장되어 있는 극성 액체(400)는 피스톤(532)에 의해 상측으로 밀려 수위가 상승하게 되고, 상기 피스톤(532)이 수용공간(110)을 따라 하측으로 이송되면 수용공간(110) 내에 저장되어 있는 극성 액체(400)는 피스톤(532)을 따라 하측으로 내려가 수위가 낮아지게 된다.

이때, 피스톤(532)이 상승하여 극성 액체(400)가 위로 밀려가더라도 극성 액체(400)의 부피가 변하는 것은 아니기 때문에 상기 방사체(200)가 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 수용공간(110) 전체에 걸쳐 마련되면, 극성 액체(400)와 방사체(200)의 접촉 길이는 변경되지 아니하게 된다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이 상기 급전부(300)는 일단이 상기 수용공간(110) 내에 돌출되도록 상기 수용공간(110)의 길이방향으로 인입되고 상기 방사체(200)는 상기 급전부(300)의 일단에 연결되며 상기 피스톤(532)은 상기 급전부(300)가 관통되도록 형성되어 상기 급전부(300)의 길이방향을 따라 이송되도록 구성됨이 바람직하다.

즉, 도 8에 도시된 상태에서 상기 피스톤(532)이 상향으로 이동하면, 상기 극성 액체(400)는 급전부(300)와 접촉되는 길이는 점차적으로 작아지고, 급전부 (300)와 접촉되는 길이가 작아지는 만큼 방사체(200)와 접촉되는 길이는 증가하게 되어 주파수가 낮아지게 된다. 반대로 도 7에 도시된 상태에서 상기 피스톤(532)이 하향으로 이동하면, 상기 극성 액체(400)는 금전부와 접촉되는 길이는 작아지고 방사체(200)와 접촉되는 길이는 커지게 되어 주파수가 높아지게 된다.

본 발명에 의한 액체 안테나가 상폴더(1)와 하폴더(2)로 구성되는 폴더형 이동통신단말기에 적용되는 경우, 사용자가 이동통신단말기를 손으로 만질 때뿐만 아니라 상폴더(1)를 개폐시킬 때에도 액체 안테나의 주파수가 변동되므로, 본 발명에 의한 액체 안테나는 상폴더(1)의 동작에 따라 주파수가 변동되도록 구성됨이 바람직하다.

상기 액체 안테나는 통상적으로 상폴더(1) 내에 결합되는데, 이때 상기 커넥팅로드(534)는 일측이 상기 피스톤(532)에 결합되고 타측이 하폴더(2)에 결합되어 상폴더(1)가 개방됨에 따라 상기 피스톤(532)을 이송시키도록 구성된다.

즉, 상기 커넥팅로드(534)는 도 9에 도시된 바와 같이 상폴더(1)가 접혀져 있는 경우 힌지(3) 부위에서 만곡된 형태로 있다가, 도 9에 도시된 바와 같이 상폴더(1)가 개방되면 곧게 펴지면서 피스톤(532)을 위로 밀어 올림으로써 주파수를 변경시키도록 구성된다. 이와 같은 동작이 가능하도록, 상기 커넥팅 로드는 스프링과 같이 탄성력이 우수한 물질로 제작됨이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 이송장치(530)는 상폴더(1)의 각도에 따라 커넥팅로드(534)에 의해 피스톤(532)이 기구적으로 이송되는 구조를 설명하고 있으나, 상폴더(1)의 개폐에 따라 피스톤(532)을 이송시키는 구조는 본 실시예에 언급된 구조 이외에 다양한 구성으로 변경되어 적용될 수 있으며, 상기 이송장치(530)는 상폴더(1)의 개폐를 감지하여 별도의 구동수단을 이용하여 피스톤(532)을 이송시키도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 액체 안테나는 슬라이드부와 본체로 구성되는 슬라이드형 이동통신단말기에도 적용될 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 액체 안테나는, 주위 환경에 의해 주파수 대역이 변경되는 경우 별도의 임피던스 정합장치 또는 주파수 변환장치 없이 극성 액체의 수위를 조절함으로써 주파수 대역을 원상태로 복귀시킬 수 있으며, 폴더형 또는 슬라이드형 이동통신단말기에 적용되는 경우 상폴더 또는 슬라이드부의 개폐에 따라 주파수 대 역을 변경시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims

극성 액체(400)를 채울 수 있는 수용공간(110)이 내부에 형성되는 안테나관(100);

상기 수용공간(110) 내부에 마련되는 방사체(200);

상기 방사체(200)에 전원을 인가하기 위한 급전부(300);

상기 수용공간(110)에 부분적으로 채워지는 극성 액체(400); 및

상기 방사체(200)와 상기 극성 액체(400)의 접촉길이가 변경되도록 상기 극성 액체(400)의 수위를 조절하는 수위조절수단;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제1항에 있어서,

상기 수위조절수단은,

상기 안테나관(100)의 수용공간(110) 내에 채워진 극성 액체(400)를 가열 또는 냉각시킴으로써 상기 극성 액체(400)의 부피를 변화시키는 온도조절장치(510)인 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제2항에 있어서,

상기 온도조절장치(510)는,

상기 안테나관(100)에 결합되어 상기 수용공간(110) 내의 극성 액체(400)를 가열 또는 냉각시키는 열전달부재(512)와,

상기 열전달부재(512)의 온도를 제어하는 온도제어부(514)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제2항에 있어서,

상기 온도조절장치(510)는,

상기 극성 액체(400)가 저장되며 상기 수용공간(110)과 연결되는 변온챔버(516)와,

상기 변온챔버(516)에 결합되어 상기 변온챔버(516) 내의 극성 액체(400)를 가열 또는 냉각시키는 열전달부재(512)와,

상기 열전달부재(512)의 온도를 제어하는 온도제어부(514)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제1항에 있어서,

상기 수위조절수단은,

상기 극성 액체(400)를 상기 수용공간(110) 내로 추가로 주입하거나 상기 수 용공간(110) 외부로 인출시키는 펌프(522)를 포함하는 공급장치(520)인 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제1항에 있어서,

상기 수위조절수단은,

외주면이 상기 수용공간(110)의 내벽에 밀착되어 상기 수용공간(110)의 길이방향으로 이송됨으로써 상기 극성 액체(400)를 일측으로 밀어내는 피스톤(532)을 포함하는 이송장치(530)인 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제6항에 있어서,

상기 급전부(300)는 일단이 상기 수용공간(110) 내에 돌출되도록 상기 수용공간(110)의 길이방향으로 인입되고,

상기 방사체(200)는 상기 급전부(300)의 일단에 연결되며,

상기 피스톤(532)은 상기 급전부(300)가 관통되도록 형성되어 상기 급전부(300)의 길이방향을 따라 이송되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제6항에 있어서,

상폴더(1)와 하폴더(2)로 구성되는 폴더형 이동통신단말기 또는, 슬라이드부와 본체로 구성되는 슬라이드형 이동통신단말기에 결합되며,

상기 이송장치(530)는, 일측이 상기 피스톤(532)에 결합되고 타측이 상기 이동통신단말기에 결합되어 상폴더(1) 또는 슬라이드부가 개폐됨에 따라 상기 피스톤(532)을 이송시키는 커넥팅로드(534)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 안테나.
제1항에 있어서,

상기 안테나관(100)은,

상기 극성 액체(400)의 수위 변화에 따라 상기 수용공간(110) 내의 기체에 발생되는 압력에 의해 상기 수용공간(110)의 부피가 변경되도록 가요성 있는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 안테나.