KR20100085927A - 안테나 디바이스 및 상기 안테나 디바이스를 포함하는 휴대용 무선통신 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 제 1 작동 주파수 대역에서 무선신호를 수신하기 위해 적합화된 휴대용 무선통신 디바이스용 안테나 디바이스에 관한 것이다. 상기 안테나 디바이스는 급전부를 구비하는 방사소자 및 상기 방사소자의 급전부에 접속된 동조 커패시터를 포함한다. 또한 상기 안테나 디바이스는 상기 동조 커패시터 및 고임피던스 저잡음 증폭기의 사이에서 상기 하나 이상의 제 1 동작 주파수 대역을 위해 상기 고임피던스 저잡음 증폭기와 상기 급전부에 접속된 저역통과 필터를 더 포함한다.

Description

안테나 디바이스 및 상기 안테나 디바이스를 포함하는 휴대용 무선통신 디바이스{ANTENNA DEVICE AND PORTABLE RADIO COMMUNICATION DEVICE COMPRISING SUCH ANTENNA DEVICE}

본 발명은 전반적으로 안테나 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 전화기와 같은 무선통신 디바이스에서 사용하기 위한 안테나 디바이스에 관한 것이며, 이 안테나 디바이스는 AM 및/또는 FM 주파수 대역에서의 무선신호와 같이 비교적 저주파를 갖는 무선신호에 적합화되어 있다.

내장형 안테나들은 휴대용 무선통신 디바이스에서 오랫동안 사용되어져 왔다. 내장형 안테나들을 사용하는 것과 관련하여 많은 장점들이 있는데, 그 중의 하나는 내장형 안테나들이 소형이고 경량이어서 이들을 이동 전화기, PDA, 휴대용 컴퓨터 등과 같이 크기와 무게가 중요하게 취급되는 응용제품에 적합하게 적용할 수 있다는 것이다.

하지만, 이동 전화기 내에 내장형 안테나들의 적용은 안테나 소자의 구조에 제약을 준다. 특히, 휴대용 무선통신 디바이스에서는 내장형 안테나에 대한 공간이 제한된다. 이러한 제약들은 광범위한 동작 대역에 대비되는 안테나의 배열을 찾아내는 것을 어렵게 할 수 있다. 이러한 점은 안테나들의 바람직한 물리적 길이가 비교적 고주파로 작동하는 안테나들에 비해서 길어짐에 따라 비교적 저주파의 무선신호로 사용하기 위해 의도된 안테나에 대해서는 특히 그러하다.

비교적 저주파 대역에서 작동하는 하나의 특정 적용분야는 FM 무선 분야이다. 이 FM 대역은 전세계적으로는 88~108 MHz 사이 또는 일본에서는 76~90 MHz 사이의 주파수로 한정되어 있다. 휴대용 무선통신 디바이스의 케이스 내에 설치된 루프 안테나들 또는 모노폴 안테나와 같은 종래의 안테나 배열은 안테나가 충분히 넓은 주파수 대역에 대하여 너무 나쁜 성능을 갖거나 너무 좁은 주파수 대역에 대하여 충분한 성능을 갖는다는 점에서 불만족스러운 작동을 초래할 것이다.

대신에, 휴대용 무선통신 디바이스를 위한 종래의 FM 안테나는 상기 휴대용 무선통신 디바이스에 접속된 헤드폰 와이어에 제공된다. 비교적 긴 와이어를 가진 상기 구조는 저주파 적용분야에도 충분한 안테나 길이를 허용한다. 하지만, 어떠한 외장형 안테나도 허용되지 않는다면, 이러한 해결안은 명백히 실현 불가능하다.

다른 문제점은 GSM(Global System for Mobile Communications) 안테나와 같은 제 2 안테나가 FM 안테나로서 상기 휴대용 무선통신 디바이스에 제공되는 경우에, 상기 제 2 안테나가 상기 FM 안테나의 작동을 간섭한다는 것이다.

본 발명의 목적은 휴대용 무선통신 디바이스 내에 사용하기 위한 내장형 안테나 디바이스를 제공하는 것으로서, 상기 내장형 안테나 디바이스는 AM 및/또는 FM 무선 대역과 같이 비교적 저주파를 갖는 주파수 대역의 전역에 걸쳐서 충분한 성능으로 작동한다.

본 발명에 따라 하나 이상의 제 1 동작 주파수 대역에서 무선신호를 수신하기 위해 적합화 되어 있는 휴대용 무선통신 디바이스용 안테나 디바이스가 제공되어 있는데, 상기 안테나 디바이스는 급전부를 구비하는 방사소자 및 상기 방사소자의 급전부에 접속된 동조 커패시터를 포함하되, 상기 안테나 디바이스는 상기 동조 커패시터 및 고임피던스 저잡음 증폭기의 사이에서 상기 하나 이상의 제 1 동작 주파수 대역을 위해 상기 고임피던스 저잡음 증폭기와 상기 방사소자의 급전부에 접속된 저역통과 필터를 더 포함한다.

또한, 상기 안테나 디바이스를 포함하는 휴대용 무선통신 디바이스가 제공된다.

본 발명에 따른 안테나 디바이스는 AM 및/또는 FM 무선 대역과 같이 비교적 저주파를 갖는 주파수 대역의 전역에 걸쳐서 충분한 성능으로 작동한다. 상기 안테나 디바이스의 동조 커패시터 및 저잡음 증폭기 사이에 저역통과 필터를 사용하면, 상기 저역통과 필터가 소정의 동작 주파수 대역에 대하여 실질적으로 무손실이면서, GSM 주파수와 같은 고주파수를 수신하지 않는다는 것을 확인하였다.

바람직한 실시예에서, 저역통과 필터는 직렬의 인덕터 수단을 포함한다. 또한 상기 직렬의 인덕터 수단은 ESD(Electrostatic Discharge; 정전기 방전) 펄스의 차단을 향상시킨다. 상기 인덕터 수단은 복잡하지 않은 방식으로 하나 이상의 인덕터를 포함한다. 그러나, 상기 인덕터 수단은 GSM900 및 GSM1800과 같은 분리된 중심 주파수에서 강한 반응을 위해 복수개의 직렬 인덕터를 포함한다. 보드 주파수 대역의 전역에 걸쳐 매우 강한 반응을 갖는 직렬의 인덕터 수단은 솔레노이드이며, 바람직하게는 페라이트 코어와 함께 제공된다.

ESD 펄스에 대한 차단을 향상시키기 위해, 상기 안테나 디바이스는 동조 커패시터 및 방사소자 사이의 급전부에 접속된 과도전압 억제수단을 더 포함한다. 상기 과도전압 억제수단은 예를 들어 역병렬 다이오드로서 제공된다.

상기 방사소자는 바람직하게 하프루프 방사소자이다. 대안적으로 상기 방사소자는 루프 방사소자이고, 급전부는 차동 급전부이며, 안테나 디바이스는 상기 차동 급전부의 각 급전부를 위해 동조 커패시터 및 저역통과 필터를 포함한다.

제 1 동작 주파수 대역은 바람직하게 FM 대역이다.

다른 바람직한 실시예들은 본 발명의 종속 청구항들에 정의되어 있다.

도 1은 FM 수신회로에 접속된 본 발명에 따른 안테나 디바이스를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 휴대용 무선통신 디바이스에 설치된 본 발명에 따른 안테나 디바이스를 부분적으로 절개한 투시도.
도 3은 본 발명에 따른 안테나 디바이스의 제 2 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 과도전압 억제수단과 함께 제공된 도 1에 도시된 안테나 디바이스를 개략적으로 나타내는 도면.

본 발명은 설명을 위해서만 제공될 뿐 본 발명을 한정하지 않은 이하에 주어진 실시예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면들로부터 더욱 충분히 이해될 것이다.

제한이 아닌 설명을 위한 이하의 설명에서, 예를 들어 특정 기술들 및 응용물들과 같은 특정 상세들은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 하지만, 본 발명이 이러한 특정 상세들로부터 이탈한 다른 실시예들에서 실시될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이다. 어떤 경우들에 있어서, 공지의 방법들 및 장치들에 대한 상세한 설명들은 불필요한 상세들 때문에 본 발명의 설명을 불분명하게 하지 않도록 생략된다.

이하의 상세한 설명 및 청구항들에서 방사소자라는 용어가 사용된다. 이 방사소자라는 용어는 무선신호의 수신용으로 배치된 전기 전도성 소자를 차폐하기 위해 의도된 것이라는 것이 이해될 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 안테나 디바이스가 설명된다. 안테나 디바이스는 판금 또는 가요성 필름과 같은 전기 전도성 물질로 이루어져 비공명편의 형태인 방사소자(1)를 포함한다. 상기 방사소자는 바람직하게 하프루프 안테나, 즉 일단이 접지되고 타단으로 연장되어, 실질상 루프 안테나를 제공하기 위해 금속의 접지면 또는 인쇄배선기판(PWB)과 같은 접지면 수단 상에 뻗어 있는 안테나이다.

상기 방사소자(1)는 동조 커패시터(2)에 접속된 급전부를 갖는데, 상기 동조 커패시터는 FM과 같은 제 1 동작 주파수 대역에서 상기 방사소자와 함께 공진하기 위해 배치된다. FM 대역에서 작동하는 경우, 예를 들어 유럽에서의 주파수 대역은 88~108 MHz 사이이고, 일본에서의 주파수 대역은 76~90 MHz 사이이다. 안테나 디바이스에 의해 수신된 신호는 급전부에 접속된 고임피던스 LNA(Low Noise Amplifier; 저잡음 증폭기)(4)에 의해 증폭되는데, 상기 고임피던스 LNA(4)는 FM 수신 회로부(5)에 접속되어 있다. 상기 고임피던스 LNA(4)의 고유 임피던스는 도면에 커패시터(6)로 도시되어 있다(도면에 파선으로 도시됨).

상기 동조 커패시터(2)는 외부의 신호원으로부터의 간섭 및 기생효과를 최소화하기 위해 방사소자(1)에 인접하여 제공되는 것이 바람직하다.

상기 방사소자(1)와 병렬접속된 동조 커패시터(2)는 FM 주파수에 대하여 대략 1kΩ의 용량성 임피던스를 나타낸다. 또한 고유 커패시터(6)는 FM 주파수에 대하여 대략 1kΩ의 용량성 임피던스를 나타낸다. 저역통과 필터(3)는 급전부와 고 임피던스 LNA(4)의 사이, 즉 동조 커패시터(2)와 고임피던스 LNA(4)의 사이(또는 고임피던스 LNA(4)의 바로 직전)에 연결된다. 저역통과 필터(3)는 바람직하게 인덕터와 같은 직렬 유도수단이다. 저역통과 필터(3)는 바람직하게 FM 주파수에 대하여 1kΩ 이하의 임피던스를 가짐으로써 안테나 디바이스에 대하여 실질적으로 무손실이며, 2개의 대용량 임피던스 사이에 위치된다. 고주파수를 위해 상기 저역통과 필터는 더 높은 고임피던스를 가질 수 있다.

직렬 유도수단인 인덕터는 단일의 저역통과 필터인 이산소자이며, GSM과 같은 고주파수 신호의 혼선 제거용뿐만 아니라 ESD 펄스로부터 일정 범위의 펄스에 대한 차단용으로 작동한다. 혼선 제거를 향상시키기 위해 복수개의 직렬 인덕터들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 10nH 인덕터, 하나의 100nH 인덕터 및 하나의 1000nH 인덕터를 직렬로 제공함으로써 강한 거절 반응이 300~5000MHz에 대하여 획득된다.

상기 직렬 유도수단을 솔레노이드로 제공함으로써, 보드 주파수 대역의 전역에 대하여 강한 반응이 획득된다. 이러한 효과는 페라이트 코어와 함께 솔레노이드를 제공함으로써 더욱 향상된다.

고임피던스 LNA(4)와 저역통과 필터(3)는 다른 소자를 더 구비할 수 있는 ASIIC와 같은 회로장치 내에 선택적으로 구비될 수 있다.

ESD 펄스의 차단을 향상시키기 위해, 과도전압 억제수단(11)이 방사소자(1)의 급전부, 즉 방사소자(1)와 동조 커패시터(2)의 사이에 접속되어 제공된다. 상기 과도전압 억제수단은 예를 들어 역병렬 다이오드로서 제공된다.

FM 안테나 방사소자는 바람직하게 상기 방사소자가 제공되어 있는 말단부의 반대편에 있는 PWB의 말단부에서 FM 회로부에 접속되도록 위치되어 있다. 상기 방사소자는 PWB의 타단에 도달할 때까지 상기 PWB의 장측을 따라 연장하여 상기 PWB에 제공된 접지면에 접지된다.

휴대용 무선통신 디바이스의 방위에 덜 민감한 안테나 디바이스를 제작하기 위해, 상기 방사소자는 PWB에 제공된 접지면에 접지되기 전에 상기 PWB의 단측을 따라서도 연장하도록 제공될 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 선택적인 구조가 제 2 실시예의 형태로 설명될 것이다. 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 안테나 디바이스는 급전부를 구비하는 방사소자(1)와 동조 커패시터(2)를 포함한다. 그러나, 제 2 실시예에서의 방사소자는 고임피던스 차동 LNA에 접속된 차동 급전부를 갖는 루프 안테나이다.

따라서, 안테나 디바이스는 상술한 제 1 실시예의 저역통과 필터와 동조 커패시터 및 쌍으로 된 세트의 급전부를 포함한다. 루프 방사소자의 각 말단부는 동조 커패시터와 저역통과 필터를 가지며, 저역통과 필터의 각각은 상기 고임피던스 차동 LNA의 각 부에 접속되어 있다.

본 발명이 여러 가지 방식으로 변형될 수도 있음은 자명하다. 이러한 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범주에서 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다. 당업자에게 자명한 모든 변형들은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범주 내에 포함되게 의도된다.

1 : 방사소자 2 : 동조 커패시터
3 : 저역통과 필터 4 : 고임피던스 LNA
5 : FM 수신회로부 6 : 커패시터

Claims (12)

1. 하나 이상의 제 1 동작 주파수 대역에서 무선신호를 수신하기 위해 적합화 되어 있으며, 급전부를 구비하는 방사소자(1) 및 상기 방사소자(1)의 급전부에 접속된 동조 커패시터(2)를 포함하는 휴대용 무선통신 디바이스용 안테나 디바이스로서,
   상기 안테나 디바이스는 상기 동조 커패시터(2) 및 고임피던스 저잡음 증폭기(4)의 사이에서 상기 하나 이상의 제 1 동작 주파수 대역을 위해 상기 고임피던스 저잡음 증폭기(4)와 상기 방사소자(1)의 급전부에 접속된 저역통과 필터(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 저역통과 필터는 직렬의 인덕터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 직렬의 인덕터 수단은 하나 이상의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 직렬의 인덕터 수단은 복수개의 직렬 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 인덕터는 솔레노이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 솔레노이드는 페라이트 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 동조 커패시터와 방사소자 사이의 급전부에 접속된 과도전압 억제수단(11)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사소자는 하프루프 방사소자이고, 상기 안테나 디바이스는 접지면 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방사소자는 루프 방사소자이고, 상기 급전부는 차동 급전부이며, 상기 안테나 디바이스는 상기 차동 급전부의 각 급전부를 위해 동조 커패시터 및 저역통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 주파수 대역은 FM 대역인 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 안테나 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 무선통신 디바이스.
12. 하나 이상의 제 1 동작 주파수 대역에서 무선신호를 수신하기 위해 적합화 된 휴대용 무선통신 디바이스용 회로 디바이스로서,
    상기 제 1 동작 주파수 대역에서 무선신호를 증폭하기 위해 배치된 고임피던스 저잡음 증폭기(4), 및
    상기 제 1 동작 주파수 대역의 신호를 통과시키기 위해 배치된 저역통과 필터(3)를 포함하되, 상기 저역통과 필터(3)는 상기 고임피던스 저잡음 증폭기(4)의 직전에 제공되는 것을 특징으로 하는 회로 디바이스.

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