KR20100082899A - 외장형 안테나 장치 및 이를 구비한 휴대용 단말 - Google Patents

Abstract

본 발명의 외장형 안테나 장치는, 휴대용 단말의 외장형 안테나 장치로서, 다면체의 유전체 블럭; 유전체 블럭에 형성된 방사체 패턴; 및 방사체 패턴과 전기적으로 연결되어 있고 휴대용 단말에 탈착이 가능한 RF 커넥터를 구비한다. 본 발명에 의하면, 외장형 안테나 장치의 사이즈를 소형화시켜줄 수 있을 뿐만 아니라, 종래 외장형 휩 안테나와 같이 외부요인으로 인해 쉽게 구부러지거나 파손될 수 있는 부분이 없기 때문에, 외장형 안테나가 쉽게 파손되는 것을 원천적으로 차단할 수가 있다.

Description

외장형 안테나 장치 및 이를 구비한 휴대용 단말{External antenna device and portable terminal having the same}

본 발명은 외장형 안테나 장치 이를 구비한 휴대용 단말에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)를 수신하기 위한 소형화된 외장형 안테나 장치 및 이를 구비한 휴대용 단말에 관한 것이다.

최근 지상파 DMB를 비롯한 여러가지 디지털 멀티미디어 방송 시스템들이 상용화되어 사용자에게 다양한 장르의 방송 서비스를 제공하고 있다. 이러한 추세에 따라 방송 시스템은 물론이고 이러한 DMB 방송을 수신할 수 있는 휴대 단말기도 빠르게 발전하고 있다.

또한, 널리 사용화되어 있는 이동 휴대 전화 시스템과 접목하여 두 가지 서비스를 하나의 휴대 단말기로 동시에 받을 수 있는 복합형 단말기에 대한 개발도 활발히 이루어지고 있다.

그러나, 지상파 DMB에 할당된 주파수 대역은 대략 180 ~ 210MHz로 주로 UHF나 VHF 등의 저주파 대역이고 이로 인하여 휴대 단말기의 개발에 있어서 몇 가지 제약 사항들이 발생하였다. 가장 대표적인 것이 휴대 단말기에 기본적으로 사용되 는 안테나의 크기에 관한 문제이다.

안테나의 물리적인 크기는 사용하려는 주파수가 낮을수록, 즉 파장이 길어질 수록 커지게 된다. UHF나 VHF 대역용으로 안테나를 제작하기 위해서는 보통 몇십 센티미터(cm)의 길이를 필요로 한다. 그러나 이러한 안테나는 휴대용 단말기기에 적용하기에는 부적합하다. 이에 휴대 단말용 안테나의 크기를 줄이기 위한 연구 개발이 한창 진행중이다.

그 일예로 지상파 DMB를 수신하기 위한 안테나를 휴대 단말기 내부에 설치하여 외부로 돌출되지 않는 형태인 내장형 안테나가 많은 관심을 불러일으킴과 동시에 내장형 안테나를 적용하고 있는 다양한 휴대용 단말기가 등장하고 있다.

이러한 내장형 안테나들 중 하나가 인쇄회로기판 안테나(Printed Circuit Board Antenna, 이하, 'PCB 안테나')이다. PCB 안테나의 특징은 납작한 형태로 안테나 제작이 가능하고 코일 형태의 안테나에 비해 회로 구현이 쉽고 저비용이며 공정상의 문제점을 해결할 수 있다는 장점이 있다.

하지만, PCB 안테나의 경우에도 주파수와 안테나의 크기의 상관관계에서 벗어나지 못하기 때문에 갈수록 소형화되는 휴대용 단말에 내장되어 설치되기에는 매우 크다. 그리고, 내장되어 실장되는 경우, 메인회로기판 상에 존재하는 다양한 전파 수신간섭요인(예컨대, 기판상의 다른 부품, LCD모듈 등)으로 인해 안테나의 성능이 제대로 발휘되지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

크기는 점점 소형화 되어가고 있고 기능은 점점 많아지고 있는 휴대용 단말기의 추세로 볼때 이러한 내장형 안테나는 휴대 단말기의 소형화를 제약하는 중대 한 제한 요인이 된다.

따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위해 DMB 방송을 수신할 수 있는 안테나를 외장형으로 제작하여 필요시에만 휴대용 단말기에 부착하여 DMB 방송을 수신할 수 있도록 하는 DMB 수신용 외장형 안테나들이 개발되고 있다.

도 1은 종래 DMB 수신용 외장형 안테나의 일예를 나타내는 도면이다.

일반적인 DMB 수신용 외장형 안테나(20)의 경우 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 필요한 경우(DMB 방송 시청을 원하는 경우)에만 휴대용 단말(10)의 일측에 안테나를 장착하여 사용하고, 사용하지 않을 경우에는 휴대용 단말(10)로부터 외장형 안테나(20)를 분리하여 외장형 안테나(20)를 휴대할 수 있도록 되어 있다. 이러한 외장형 안테나의 경우, 일반적으로 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 안테나의 끝단에는 휴대용 단말의 RF 커넥터(도시생략)와 연결될 수 있도록 착탈형 RF 커넥터가 형성되어 있고, 헬리컬(helical) 안테나(21)와 휩(whip) 안테나(23)가 전기적으로 접속하여 DMB 방송 신호를 수신하도록 구성되어 있다. 그리고 휩 안테나(23)는 다단으로 구성(리트랙터블 타입)되어 있어, 휴대시에는 안테나를 수축시킬수가 있고, 전파 수신 환경이 좋지 않을 때에는 헬리컬 안테나(21)에서 인출할 수 있게 해줌으로써 전파를 더 잘 수신할 수 있도록 구성되어 있다.

하지만, 종래 DMB 수신용 외장형 안테나에서 휩 안테나는 휴대용 단말기에 적합한 길이를 가져야 하는 한계를 지니기 때문에, 휩 안테나를 헬리컬 안테나와 연동시킨다고 해도 UHF나 VHF 대역 신호와 같은 긴 파장의 전자기파에서 공진할 수 있는 전기적 길이를 갖기 어려운 문제점이 있었다.

그리고, 리트랙터블(retractable) 타입의 휩 안테나가 헬리컬 안테나로부터 인출되어 있는 경우, 휩 안테나가 갖는 물리적인 크기 때문에 휩 안테나가 손상되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 예를 들어, 대부분의 사용자들은 지하철이나 버스에서 휴대용 단말을 이용하여 DMB 방송을 시청하는 경우가 많은데, 이러한 경우 휴대용 단말의 크기에 비해 휩 안테나가 지나치게 돌출되어 있어서 인접해 있는 다른 사람과의 신체 접촉으로 인해 안테나가 손상(휘어지거나 부러짐)되는 경우가 자주 발생(특히, 혼잡 시간대)하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서,

휩 안테나와 같이 휴대용 단말기 외부로 지나치게 돌출되는 안테나 부분을 제거하고, 지상파 DMB(VHF나 UHF대역)를 수신할 수 있으면서 소형 단말기에 적합한 크기를 가지도록 소형화된 외장형 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 외장형 안테나 장치는, 휴대용 단말의 외장형 안테나 장치로서, 다면체의 유전체 블럭; 유전체 블럭에 형성된 방사체 패턴; 및 방사체 패턴과 전기적으로 연결되어 있고 휴대용 단말에 탈착이 가능한 RF 커넥터를 구비한다.

특히, 방사체 패턴은 상기 유전체 블럭의 외부면을 따라 헬리컬(helical) 타입으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 휴대용 단말은, 상기한 외장형 안테나 장치; 및 케이스에 고정 설치되고 상기한 외장형 안테나 장치와 전기적으로 접속되는 RF 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

외장형 안테나 장치의 사이즈를 소형화시켜줄 수 있을 뿐만 아니라, 종래 외장형 휩 안테나와 같이 외부요인(예컨대, 신체 접촉)으로 인해 쉽게 구부러지거나 파손될 수 있는 부분이 없기 때문에 외장형 안테나가 쉽게 파손되는 것을 원천적으로 차단할 수가 있다. 따라서, 별다른 수신 성능의 열화없이 보다 안정적인 환경에서 사용자가 DMB 방송을 시청할 수 있게 되는데 그 효과가 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2의 칩 안테나를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 외장형 안테나 장치는 칩 안테나(100), 안테나 케이스(110), 휴대용 단말에 탈착이 가능한 탈착형 RF 커넥터(120), 및 칩 안테나(100)와 탈착형 RF 커넥터(120)를 전기적으로 연결하는 RF 케이블(130)을 구비 한다.

도 3을 참고하면, 도 2의 칩 안테나(100)는 다면체의 유전체 블럭(104) 및 방사체 패턴(102)을 구비한다.

보다 상세하게는, 유전체 블럭(104)은 소정의 유전율을 지닌 블럭으로 인쇄회로기판(PCB)를 이용할 수 있으며, 이 경우 유전체 블럭(104)과 방사체 패턴(102)을 제조하기가 용이하다. 이때, 지상파 DMB 대역의 신호를 송수신하기 위해서는 비유전율이 45 ~ 60 이상인 고유전체 블럭을 사용하는 것이 바람직하다.

고유전율을 갖는 유전체 블럭(104)을 사용함으로써 방사체 패턴(102)의 길이를 현저히 줄여줄 수가 있게 되고, 칩 안테나(100)의 사이즈를 소형화 시킬 수가 있다. 따라서, 결과적으로 본 발명에 따른 외장형 안테나 장치의 사이즈를 슬림하고 소형화시킬 수 있게 된다.

방사체 패턴(102)은 유전체 블럭(104)의 외부면을 따라 헬리컬(helical) 타입으로 형성된다. 도전성의 방사체 패턴(102)을 유전체 블럭(104)의 외부면을 따라 헬리컬 타입으로 형성해줌으로써, 유전체 블럭(104)의 제한된 체적 내에서 전기적으로 방사라인을 길게 형성하는 것이 가능해지고 이를 통해 1/4 파장을 만족하는 지상파 DMB용 외장형 안테나를 구현할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 따른 칩 안테나(100)는 지상파 DMB 주파수 대역(약 180 ~ 210MHz 대역)의 전자기파와 공진함으로써 정보를 송수신하며, 그 형상에 따라 다중 대역에서 공진할 수도 있다.

칩 안테나(100)는 RF 케이블(130)을 통해서 탈착형 RF 커넥터(120)와 전기적으로 접속된다. 즉, 칩 안테나의 유전체 블럭(104)에 형성된 방사체 패턴(102)의 일측 끝단은 RF 케이블(130)을 통해 RF 커넥터(120)와 전기적으로 연결된다. 그리고, RF 커넥터(120)는 휴대용 단말의 케이스에 고정 설치되어 있는 RF 커넥터(도시 생략)과 전기적으로 연결되어 안테나로서 동작하게 된다.

그리고, 칩 안테나(100)는 하우싱(110) 내에 고정적으로 장착되어 설치된다.

전술한 바와 같은 구성에 따르면, 기존 외장형(휩 안테나 축소한 상태) 안테나에 비해 2/3 크기로 줄일 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 기존의 외장형 안테나의 사이즈(길이)가 60mm인 경우, 본 발명에 따른 외장형 안테나 장치는 40mm의 크기로 안테나의 사이즈를 줄일 수가 있다. 뿐만 아니라, 휩 안테나와 같이, 외부와의 접촉으로 인해 쉽게 구부러지거나 파손될 수 있는 부분이 없어지게됨에 따라, 외장형 안테나가 외부요인에 쉽게 파손되는 것을 원천적으로 차단할 수가 있다. 따라서, 사용자는 본 발명에 따른 외장형 안테나 장치를 통해 보다 안정적인 환경에서 DMB 방송을 시청할 수 있게 된다. 참고로, DMB는 이동 기존의 공중파, 케이블, 위성 TV와는 다른 시청시간 분포를 보이고 있다. 즉, DMB는 이동매체이므로 통근시간대에 많이 이용되고 있으며, 이로 인해 휩 안테나와 같이, 휴대용 단말의 크기보다 두드러지게 돌출되는 타입을 같는 외장형 안테나들은 외부요인들에 의해 파손될 수 있는 여지가 많을 수 밖에 없다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치의 전압 정재파비(VSWR)를 나타내는 도표이고, 도 5는 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 외장형 안테나 장치는 201MHz 주 파수 대역에서 공진하는 특성을 나타내므로, 지상파 DMB 방송 신호를 수신할 수 있는 저주파 대역(약 180 ~ 210MHz 대역)을 만족한다.

도 5는 본 발명의 외장형 안테나 장치의 임피던스 특성으로 나타낸는 스미스 차트로서, 임피던스 매칭(Impedence matching)됨을 보여준다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치를 이용하였을 경우 지상파 DMB 채널별 수신 상태를 측정한 결과를 정리한 도표이다. 여기서, 각 채널별 수신 상태가 양호할 경우 'O'로 표시되고 그렇지 못할 경우에는 'X'로 표시된다.

도 6을 살펴보면, 지상파 DMB를 통해 제공되는 다양한 방송 채널 별로 방송 전파를 효과적으로 수신하고 있음을 확인할 수 있다.

정리하면, 본 발명에 따른 외장형 안테나 장치, 지상파 DMB 수신용 외장형 안테나의 사이즈를 소형화시켜줄 수 있을 뿐만 아니라, 종래 외장형 휩 안테나와 같이 외부요인(예컨대, 신체 접촉)으로 인해 쉽게 구부러지거나 파손될 수 있는 부분이 없기 때문에 외장형 안테나가 쉽게 파손되는 것을 원천적으로 차단할 수가 있다.

또한, 지상파 DMB에서 제공하는 다양한 방송 채널 별로 방송 전파를 효과적으로 수신하는 외장형 안테나 장치가 제공되는 것을 확인할 수가 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특 정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 DMB 수신용 외장형 안테나의 일예를 나타내는 도면이다.

도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2의 칩 안테나를 상세하게 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치의 전압 정재파비(VSWR)를 나타내는 도표이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 외장형 안테나 장치를 이용하였을 경우 지상파 DMB 채널별 수신 상태를 측정한 결과를 정리한 도표이다.

Claims (3)

1. 휴대용 단말의 외장형 안테나 장치로서,

   다면체의 유전체 블럭;

   상기 유전체 블럭에 형성된 방사체 패턴; 및

   상기 방사체 패턴과 전기적으로 연결되어 있고 상기 휴대용 단말에 탈착이 가능한 RF 커넥터를 구비하는 외장형 안테나 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 방사체 패턴은 상기 유전체 블럭의 외부면을 따라 헬리컬(helical) 타입으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 외장형 안테나 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 외장형 안테나 장치; 및

   케이스에 고정 설치되고 상기 외장형 안테나 장치와 전기적으로 접속되는 RF 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말.

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