KR20090019534A

KR20090019534A - 이동통신 단말기용 액티브 안테나

Info

Publication number: KR20090019534A
Application number: KR1020070084049A
Authority: KR
Inventors: 김정; 유재황; 임종태; 김선권; 오세현
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사; 주식회사 네오펄스
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2009-02-25
Also published as: KR100911297B1

Abstract

본 발명은 다중대역을 확보하기 위한 이동통신 단말기용 액티브 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 안테나 캐리어 상에 형성된 방사체; 안테나 캐리어 상에 형성되어 방사체와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 일정한 전압이 인가됨에 따라 전류를 공급하거나 또는 차단하는 스위칭 역할을 수행하는 안테나 제어회로 PCB; 안테나 캐리어의 측면에 형성되어 안테나 제어회로 PCB와 주 접지판과 연결되고, 안테나 제어회로 PCB가 전류를 공급함에 따라 주 접지판과 전기적으로 연결되는 안테나 제어회로 PCB 접지선; 및 안테나 캐리어 상에 형성되어 안테나 제어회로 PCB와 전기적으로 연결되고, 안테나 제어회로 PCB로부터 전류를 공급받는 연장선로;를 포함하여, 이동통신 단말기가 위치하는 망의 주파수 특성에 따라 안테나의 구조를 변경하기 때문에, 원하는 사용 주파수 대역으로의 안테나 공진점을 이동시키고 안테나의 대역폭을 확대시킬 수 있다는 효과가 있다.

안테나, 주파수

Description

이동통신 단말기용 액티브 안테나{Active Antenna for a Mobile Communication Terminal}

본 발명은 이동통신 단말기용 액티브 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중대역을 확보하기 위한 이동통신 단말기용 액티브 안테나에 관한 것이다.

최근, 화상전화 통화, 방송 데이터 수신, 국제 로밍 등과 같이 이동통신 단말기의 기술이 다양화되면서, 이를 제공하기 위한 주파수의 활용 범위도 확대되고 있다.

상기와 같은 서비스를 제공하기 위한 이동통신 단말기는 DMB 폰, 로밍이 가능한 폰, 화상전화 폰 등이며, 이러한 단말기에는 다양한 기능을 갖는 모듈을 모두 실장 해야 하므로, 실장부품의 공간 활용도를 극대화하면서 다중대역의 통신채널을 확보할 수 있는 보다 나은 안테나를 구현하기 위해 연구하고 있다.

이동통신 단말기에 적용되는 안테나 중 모노폴 안테나(Monopole Antenna)는 다이폴 안테나(Dipole Antenna)과 유사한 형태로, 한쪽 도체 대신 그라운 드(Ground)로 대치된 구조이다. 그라운드로 대치된 부위에서는 이미지 영향(image effect)으로 인해 마치 다이폴 안테나와 같은 효과가 일어난다. 안테나의 길이도

가 아니라

이다. 따라서, 모노폴 안테나를 이동통신 단말기에 적용할 경우, 안테나의 길이를 줄일 수 있다.

또한, 공간 활용도를 높이고 다중대역을 확보할 수 있는 안테나로 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 구조의 내부 안테나(Internal Antenna)가 있으며, 이러한 PIFA 구조의 안테나는 이동통신 단말기에 널리 적용되고 있다.

PIFA 구조는 접지전극을 통해 안테나의 입력 임피던스 조정을 용이하게 할 수 있으며, 평면전극의 내부 또는 테두리에 다양한 슬롯(Slot)을 사용하여 2개 이상의 공진 전류모드를 형성시킴으로써, 소형의 크기로 다중대역을 구현할 수 있다.

한편, 이동통신 단말기를 구비하고 있는 사용자들에게 다양한 서비스를 제공하기 위해서는 다양한 주파수 대역을 활용하기 때문에, 이동통신 단말기 내에 상술한 안테나를 비롯한 여러 종류의 안테나를 구비해야 한다.

그러나, 이동통신 단말기는 공간의 제약으로 여러 개의 안테나를 구비할 수 없다는 문제점이 발생한다.

이에 따라, 서비스 운용자는 다중대역을 확보하기 위해 동일 이동통신 단말기 내에서 여러 구조의 안테나를 하나의 안테나 상에서 구현할 수 있도록 하는 방법을 모색하게 되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 안테나가 다중대역에서 동작할 수 있도록 해당 주파수 대역을 고려하여 설계하고, 안테나 제어회로에 전원이 공급되면 모노폴 구조의 안테나가 PIFA 구조의 안테나로 구현될 수 있도록 하기 위한 이동통신 단말기용 액티브 안테나를 제공하는 데 그 기술적 과제가 있다.

또한, 본 발명은 하나의 안테나에서 모노폴 구조의 안테나와 PIFA 구조의 안테나를 모두 구현할 수 있도록 하여, 안테나가 이동통신 단말기 내부에서 차지하는 공간을 최소화할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.

이에 더하여, 본 발명은 이동통신 단말기가 위치하는 망의 주파수 특성에 따라 안테나의 구조를 변경하여 다중대역을 확보할 수 있도록 하는 데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 단말기용 액티브 안테나로서,

모드 전환 요청 키 신호가 이동통신 단말기에 입력됨에 따라 외부로부터 일정한 전압이 인가되면, 안테나의 특정 소자가 전류를 차단하고 있는 상태인 모노폴(Monopole) 구조에서 전류를 공급하는 상태인 피파(PIFA) 구조로 변경하거나, 또는 안테나의 특정 소자가 전류를 공급하는 상태인 피파 구조로부터 전류를 차단하 는 상태인 모노폴 구조로 변경하는 것을 특징으로 한다.

다른 본 발명은 이동통신 단말기용 액티브 안테나로서,

안테나 캐리어 상에 형성된 방사체; 상기 안테나 캐리어 상에 형성되어 상기 방사체와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 일정한 전압이 인가됨에 따라 전류를 공급하거나 또는 차단하는 스위칭 역할을 수행하는 안테나 제어회로 PCB; 상기 안테나 캐리어의 측면에 형성되어 상기 안테나 제어회로 PCB와 주 접지판과 연결되고, 상기 안테나 제어회로 PCB가 전류를 공급함에 따라 상기 주 접지판과 전기적으로 연결되는 안테나 제어회로 PCB 접지선; 및 상기 안테나 캐리어 상에 형성되어 상기 안테나 제어회로 PCB와 전기적으로 연결되고, 상기 안테나 제어회로 PCB로부터 전류를 공급받는 연장선로;를 포함한다.

여기에서, 이동통신 단말기용 액티브 안테나는,

상기 안테나 캐리어의 측면에 형성되어, 이동통신 단말기에 구비되어 있는 특정 키가 선택됨에 따라 이동통신 단말기로 일정한 전압이 인가되면, 이를 안테나 제어회로로 인가하는 안테나 신호원;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 연장선로는, 적용되는 이동 통신망의 주파수 대역에 따라 길이를 변경할 수 있는 것이 바람직하다.

이에 더하여, 액티브 안테나는 연장선로의 길이를 변경하여 공진 점을 조절할 수 있는 것이 가능하다.

또한, 액티브 안테나는 안테나 캐리어의 하부 면에 메인 PCB가 위치하는 것이 바람직하다.

상기 안테나 제어회로 PCB의 회로 구조는, 제1 인덕터, 다이오드 및 제2 인덕터가 순차적으로 배열되어 직렬로 연결되고, 상기 제1 인덕터와 다이오드의 중간에 제1 커패시터가 병렬로 연결되며, 상기 다이오드와 상기 제2 인덕터의 중간에 제2 커패시터가 병렬로 연결되고, 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터는 접지면과 연결되어 있는 구조인 것이 바람직하다.

또한, 방사체는, GSM 안테나 라인, W-CDMA 안테나 라인 및 S-DMB 안테나 라인을 포함하는 안테나가 모노폴(Monopole) 구조로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이에 더하여, 액티브 안테나는 안테나 제어회로 PCB 접지선의 위치에 따라 대역폭을 조정할 수 있는 것이 가능하다.

한편, 주 접지판은, 상기 메인 PCB의 일 측면과 연결되어 동일 평면 상에 형성되고, 상기 안테나 제어회로 PCB 접지선 및 상기 안테나 신호원과 연결되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 이동통신 단말기용 액티브 안테나는 안테나 제어회로에 전원이 공급되면 모노폴 구조의 안테나가 PIFA 구조의 안테나로 구현되기 때문에, 다중대역을 확보할 수 있다는 효과가 있으며, 이로 인해 이동통신 단말기가 로밍을 수행하지 않아도 된다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 하나의 안테나에서 모노폴 구조의 안테나와 PIFA 구조의 안테나를 모두 구현할 수 있기 때문에, 안테나가 이동통신 단말기 내부에서 차지하는 공간을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

이에 더하여, 본 발명은 이동통신 단말기가 위치하는 망의 주파수 특성에 따라 안테나의 구조를 변경하기 때문에, 원하는 사용 주파수 대역으로의 안테나 공진점을 이동시키고 안테나의 대역폭을 확대시킬 수 있다는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 의한 액티브 안테나의 구성을 나타내는 도면으로서, 안테나 제어회로 PCB의 회로 구조를 나타내는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

액티브 안테나(100)는 모드 전환 요청 키 신호가 이동통신 단말기(도시하지 않음)에 입력됨에 따라 외부로부터 일정한 전압이 인가되면, 안테나의 특정 소자가 전류를 차단하고 있는 상태인 모노폴(Monopole) 구조에서 전류를 공급하는 상태인 피파(PIFA) 구조로 변경하거나, 또는 안테나의 특정 소자가 전류를 공급하는 상태인 피파 구조로부터 전류를 차단하는 상태인 모노폴 구조로 변경한다.

도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 액티브 안테나(100)는 안테나 캐리어(Antenna Carrier)(113) 상에 형성된 방사체, 안테나 캐리어(113) 상에 형성되어 방사체와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 일정한 전압이 인가됨에 따라 전류를 공급하거나 또는 차단하는 스위칭 역할을 수행하는 안테나 제어회로 PCB(111), 안테나 캐리어(113)의 측면에 형성되어 안테나 제어회로 PCB(111)와 주 접지판(121) 과 연결되고, 안테나 제어회로 PCB(111)가 전류를 공급함에 따라 주 접지판(121)과 전기적으로 연결되는 안테나 제어회로 PCB 접지선(115) 및 안테나 캐리어(113) 상에 형성되어 안테나 제어회로 PCB(111)와 전기적으로 연결되고, 안테나 제어회로 PCB(111)로부터 전류를 공급받는 연장선로(117)를 포함한다. 상기, 연장선로(117)는 적용되는 이동 통신망의 주파수 대역에 따라 길이를 변경하는 것이 가능하며, 길이 변경으로 인해 공진 점을 조절할 수 있다. 또한, 액티브 안테나(100)은 안테나 제어회로 PCB 접지선(115)의 위치에 따라 대역폭을 조정할 수 있다.

여기에서, 방사체는 GSM 안테나 라인(105), W-CDMA 안테나 라인(107) 및 S-DMB 안테나 라인(109)을 포함하는 안테나가 모노폴(Monopole) 구조로 형성된다.

또한, 안테나 제어회로 PCB(111)의 회로 구조는, 도 2에서 도시하는 것과 같이, 제1 인덕터(201), 다이오드(203) 및 제2 인덕터(205)가 순차적으로 배열되어 직렬로 연결되고, 제1 인덕터(201)와 다이오드(203)의 중간에 제1 커패시터(207)가 병렬로 연결되며, 다이오드(203)와 제2 인덕터(205)의 중간에 제2 커패시터(209)가 병렬로 연결되고, 제1 커패시터(207)와 제2 커패시터(209)는 접지면과 연결되어 있는 구조이다.

안테나 제어 회로 PCB(111)의 회로(B : 제어보드 등가회로)는 도 2에서 도시하는 것과 같이 전단에는 안테나 등가회로(B)와 연결되어 있다.

한편, 액티브 안테나(100)는 안테나 캐리어(113)의 측면에 형성되어, 이동통신 단말기에 구비되어 있는 특정 키(도시하지 않음)가 선택됨에 따라 이동통신 단말기로 일정한 전압이 인가되면, 이를 안테나 제어회로로 인가하는 안테나 신호 원(101)과 안테나 캐리어(113)의 하부 면에 위치하는 메인 PCB(119)를 더 포함한다.

주 접지판(121)은 메인 PCB(119)의 일 측면과 연결되어 동일 평면 상에 형성되고, 안테나 제어회로 PCB 접지선(115) 및 안테나 신호원(101)과 연결된다.

결과적으로, 이동통신 단말기에 구비되어 있는 별도의 버튼 또는 키를 사용자가 선택함에 따라 모드 전환 요청 키 신호가 발생하면, 외부로부터 일정한 전압이 이동통신 단말기로 인가되고, 인가된 전원이 안테나 제어회로로 인가되어 제어회로의 소자가 전류를 차단하고 있는 상태에서 전류를 공급하는 상태로 변경되어 모노폴 구조의 안테나가 PIFA 구조의 안테나로 변경되고, 이로 인해 안테나의 길이가 길어지는 작용을 하여 안테나의 공진점이 바뀌어 이동통신 단말기가 위치하는 이동 통신망에 해당하는 주파수 대역을 확보할 수 있는 것이다. 즉, 독립적인 수동형(Passive) 소자의 안테나가 전원이 공급되므로 전원을 제어하는 회로를 거쳐 능동형(Active) 소자로 인식하여 안테나 가지 라인에 각각의 신호를 공급시키는 것이다.

한편, 제어 회로의 소자가 전류를 공급하는 상태에서 모드 전환 요청 키 신호가 다시 발생하면, 액티브 안테나(100)의 안테나 제어회로 PCB(111)는 제어 회로의 소자가 전류를 차단하는 상태로 전환하여, 연장 선로(117)로의 전류를 차단한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 전원 공급에 따른 주파수 변화를 나타내는 그래프이다.

만약, 액티브 안테나(100)가 GSM 망의 주파수 대역에서 동작한다고 가정하는 경우, 수동(Passive) 소자로 인식하는 액티브 안테나(100)는 모드 전환 요청 키 신호가 발생함에 따라 전원이 인가되면 능동(Active) 소자로 인식하여 GSM 대역에서 모노폴(Monopole) 구조의 안테나로 동작하다가 안테나 제어회로 PCB(111)와 연결된 안테나 제어회로 PCB 접지선(115)이 주 접지판(121)에 연결되어 피파(PIFA) 구조의 안테나로 동작하게 된다.

GSM 대역에서 동작하는 안테나가 전원이 공급되어 피파구조의 안테나로 변경되면서, GSM에서 가지는 대역폭 특성이 SWR(Super Wear Resistance: 정재파비) 3.5:1 기준 80Mhz일 경우, 도 3 및 도 4에서 도시하는 것과 같이, CDMA 대역으로 공진점이 형성되면서 GSM 대역에서 가지는 80Mhz 대역폭을 그대로 이동하여 능동형 제어(Active Control)에 의하여 CDMA 대역과 GSM 대역을 모두 커버하는 것이 가능하다.

또한, 도 5는 액티브 안테나(100)가 WCDMA 대역에서 동작을 하다가 전원이 공급되며, TDS-CDMA 대역에서도 동작 구현이 가능함을 나타내는 그래프이다.

이와 반대로, 도 6에서 도시하는 것과 같이, 액티브 안테나(100)가 WCDMA/TDS-CDMA 대역에서 동작을 하다가 S-DMB 대역에서도 동작하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 액티브 안테나의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 안테나 제어회로 PCB의 회로 구조를 나타내는 도면,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 액티브 안테나 101 : 안테나 신호원

103 : 안테나 105 : GSM 안테나 라인

107 : W-CDMA 안테나 라인 109 : S-DMB 안테나 라인

111 : 안테나 제어회로 PCB 113 : 안테나 캐리어

115 : 안테나 제어회로 PCB 접지선 117 : 연장 선로

119 : 메인 PCB 121 : 주 접지판

201 : 제1 인덕터 203 : 다이오드

205 : 제2 인덕터 207 : 제1 커패시터

209 : 제2 커패시터

Claims

이동통신 단말기용 액티브 안테나로서,

모드 전환 요청 키 신호가 이동통신 단말기에 입력됨에 따라 외부로부터 일정한 전압이 인가되면, 안테나의 특정 소자가 전류를 차단하고 있는 상태인 모노폴(Monopole) 구조에서 전류를 공급하는 상태인 피파(PIFA) 구조로 변경하거나, 또는 안테나의 특정 소자가 전류를 공급하는 상태인 피파 구조로부터 전류를 차단하는 상태인 모노폴 구조로 변경하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
이동통신 단말기용 액티브 안테나로서,

안테나 캐리어 상에 형성된 방사체;

상기 안테나 캐리어 상에 형성되어 상기 방사체와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 일정한 전압이 인가됨에 따라 전류를 공급하거나 또는 차단하는 스위칭 역할을 수행하는 안테나 제어회로 PCB;

상기 안테나 캐리어의 측면에 형성되어 상기 안테나 제어회로 PCB와 주 접지판과 연결되고, 상기 안테나 제어회로 PCB가 전류를 공급함에 따라 상기 주 접지판과 전기적으로 연결되는 안테나 제어회로 PCB 접지선; 및

상기 안테나 캐리어 상에 형성되어 상기 안테나 제어회로 PCB와 전기적으로 연결되고, 상기 안테나 제어회로 PCB로부터 전류를 공급받는 연장선로;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항에 있어서,

상기 이동통신 단말기용 액티브 안테나는,

상기 안테나 캐리어의 측면에 형성되어, 이동통신 단말기에 구비되어 있는 특정 키가 선택됨에 따라 이동통신 단말기로 일정한 전압이 인가되면, 이를 안테나 제어회로로 인가하는 안테나 신호원;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항에 있어서,

상기 연장선로는,

적용되는 이동 통신망의 주파수 대역에 따라 길이를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제4항에 있어서,

상기 연장선로의 길이를 변경하여 공진 점을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항에 있어서,

상기 안테나 캐리어의 하부 면에 메인 PCB가 위치하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항에 있어서,

상기 안테나 제어회로 PCB의 회로 구조는,

제1 인덕터, 다이오드 및 제2 인덕터가 순차적으로 배열되어 직렬로 연결되고, 상기 제1 인덕터와 다이오드의 중간에 제1 커패시터가 병렬로 연결되며, 상기 다이오드와 상기 제2 인덕터의 중간에 제2 커패시터가 병렬로 연결되고, 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터는 접지면과 연결되어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항에 있어서,

상기 방사체는,

GSM 안테나 라인, W-CDMA 안테나 라인 및 S-DMB 안테나 라인을 포함하는 안테나가 모노폴(Monopole) 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항에 있어서,

상기 안테나 제어회로 PCB 접지선의 위치에 따라 대역폭을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.
제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 주 접지판은,

상기 메인 PCB의 일 측면과 연결되어 동일 평면 상에 형성되고, 상기 안테나 제어회로 PCB 접지선 및 상기 안테나 신호원과 연결되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 액티브 안테나.