KR960010858B1

KR960010858B1 - 휴대용 무선기기 안테나

Info

Publication number: KR960010858B1
Application number: KR1019930008786A
Authority: KR
Inventors: 하동인
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1996-08-10
Also published as: US5479178A; KR940027351A

Abstract

내용 없음.

Description

휴대용 무선기기 안테나

제1도는 본 발명에 따른 휴대용 무선기기 안테나의 신장상태 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 휴대용 무선기기 안테나의 수납상태 구성도.

제3도는 안테나 길이에 따른 방사전력분포를 나타낸 특성도.

제4도는 본 발명에 따른 안테나의 임피던스 정합 상태를 나타낸 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 손잡이부 102 : 고정홈

103 : 절연부 104 : 폴리아세탈봉

105 : 안테나 심선 106 : 안테나캡

107 : 돌기 108 : 헬리컬 권선

109 : 하우징 접합부 110 : 스토퍼

111 : 도전성링 112 : 판스프링

120 : 로드안테나 130 : 헬리컬안테나

201 : 급전 콘넥터 205 : 프린트 기판

301 : 본체하우징

본 발명은 휴대용 무선기기 안테나에 관한 것으로, 특히 휴대용 무선기기에서 무선 주파수 신호를 송수신하기 위한 휴대용 무선기기 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 휴태용 무선기기에 사용되는 안테나는 구조적으로 일체형으로 구성되어 있으며, 수납시 헬리컬안테나로 동작하고 신장시는 로드안테나로 각각 분리 동작 하도록 되어 있다.

그런데 종래의 안테나는 미합중국 특허 제4,868,576호에 개시된 바와 같이 하우징수단의 상단부에 배치되어 각기 수납 및 신장시 안테나 하우징의 슴베(tang)와 연동되는 두개의 회전 멈추개를 포함한다. 상기 슴베(Tang)는 안테나가 완전히 수납 또는 신장되었음을 나타내는 초감귀환(Tactile feedback)을 조작자에게 제공하면서 회전멈추개를 조인다. 상기 안테나는 상기 안테나 하우징으로부터 미끄러져 움직이고 그 하우징으로 미끄러지며, 나선형코일을 통해 미끄러져 움직인다. 그리고 상기 안테나는 보호성상단 끝부분, 회전멈추개를 가진 상단부, 코일을 가진 중간부, 회전멈추개를 가진 하단부를 포함한다. 상기 안테나 주로 델린(Delryn)과 같은 유동성 프라스틱으로 구성되며, 코일은 주로 13밀리(1/1000인치)의 직경을 가진 은도금된 베릴륨-구리 전선으로 구성되어 있다. 따라서 헬리컬안테나의 상하단부가 절연체이고, 중심부가 도전성 헬리컬권선으로 이루어진 연장 가능한 반파장 방사 수단이 수납 및 신장되므로, 수납시는 헬리컬안테나로 동작하고, 신장시는 상기 헬리컬안테나에 연장가능한 반파장 방사수단이 용량적으로 연결되어 안테나길이에 따라 제3도의 12와 같이 방사전력분포가 나타나도록 동작한다. 그런데 신장시에 상기 두 안테나가 서로 용량적으로 연결되기 위해서는 헬리컬안테나의 하단 절연부만큼 물리적으로 길게 하여야 하고, 또한 상기 두 안테나간에도 일정간격을 이격시켜 절연을 하여야 하므로 실제 안테나 길이가 불필요하게 길어지는 문제점이 있었다.

또한 중심부를 도전성 헬리컬 권선으로 구성함으로 안테나의 직경이 커지게 되어 휴대용 무선기기의 미적조화를 이루지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 개량된 안테나가 일본국 공개 특허 공보 평3-245603호에 개시되어 있다. 상기 개량된 안테나는 안테나 하우징 상단에 헬리컬 권선으로 이루어진 헬리컬안테나, 상기 헬리컬안테나와 일체형으로 되어 스테인 레스와이어로 이루어진 로드안테나, 상기 로드안테나의 하부에 접속된 스토퍼를 포함한다. 그리고 하우징 상단부에 상기 스토퍼에 접속되는 하우징 접합부가 설치되고, 상기 하우징 접합부에 금속링이 접속되며, 상기 금속링이 프린트 기판에 접속되도록 제1급전부를 가지며, 안테나 신장시 상기 스토퍼가 상기 하우징 접합부에 접속된다. 또한 상기 프린트 기판에 접속된 제2급전부가 수납시에 상기 스토퍼와 접속되도록 하여 임피던스를 무한대로 되게 한다. 따라서 안테나 신장시는 상기 스토퍼가 제1급전부와 접속되어져 파장이인 로드안테나와 파장이인 헬리컬안테나가 합성되어 파장이인 안테나로 동작되어 제3도 13와 같은 안테나 길이의 위치에 따라 방사전력 분포가 나타나게 되는데, 상기 방사전력분포가 안테나 정체의 중심부에서 크게 되므로 실제 안테나의 길이가 짧아지게 되어 이득이 감소된다. 그러므로 휴대용 무선기기 사용시 방사전력이 안테나 중심부에서 방사가 크게되므로 인체에 의한 영향으로 방사전력이 감소되며, 안테나 중심부에서 방사가 크게되어 인체의 두뇌에 악영향을 미치는 결점이 있다.

그리고 상기 헬리컬 안테나가 안테나 상부에 설치되어 미관상 조화를 이루지 못하며, 무게중심이 상부에 있게 되므로, 안테나가 흔들리게 되어 로팅(Rotting) 노이즈가 발생되는 결점이 있었다.

그리고 안테나 수납시는 상기 스토퍼가 제2급전부에 연결되도록 하고, 상기 프린트 기판을 접지시켜 로드안테나와 임피던스를 무한대로 하여 방사가 되지 않게 하며, 상기 헬리컬안테나가 제1급전부에 접속되도록 하여 상기 헬리컬안테나로 방사되도록 한다. 그런데 상기 로드안테나의 임피던스를 무한대로 하여 방사가 되지 않도록 하였으나, 실제적으로 상기 로드안테나의 수납된 부분으로 일부 방사전력이 분산되어 방사전력이 감소된다.

따라서 본 발명의 목적은 무선기기 안테나에서 방사전력분포가 로드안테나의 상단부에서 크게 분포하도록 하는 안테나를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 무선기기 안테나에서 인체의 영향에 의한 방사전력의 감소를 방지하는 안테나를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 무선기기 안테나에서 신장시 로드안테나가 헬리컬안테나의 내부에 위치하여도 로드안테나의 자체특성을 유지하는 안테나를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 본체하우징의 상단으로부터 돌출된 안테나캡의 내부통공에 설치되고 헬리컬 권선을 포함하며, 안테나 수납시 동작하는 헬리컬안테나 수단과, 상기 본체하우징의 상단으로부터 돌출된 안테나캡의 내부통공에 설치되어 안테나 수납시 상기 헬리컬안테나와 절연되고, 안테나 신장시 상기 헬리컬안테나 수단을 관통하여 상기 본체하우징의 외부로 돌출되도록 설치하는 로드안테나수단과, 상기 헬리컬안테나 수단의 하단에 설치되어 안테나 신장시 상기 헬리컬안테나수단과 로드안테나수단의 하단을 접속하고, 안테나 수납시 상기 헬리컬안테나를 동작시킬 수 있도록 접속하는 급전수단으로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 휴대용 무선기기 안테나의 신장상태 구성도이고, 제2도는 휴대용 무선기기 안테나의 수납상태 구성도로서, 본체하우징(301)의 일측 상부에 헬리컬안테나(130)와 로드안테나(120)를 안테나캡(106)을 이용하여 설치함에 있어, 상기 안테나캡(106)은 내부에 공간부를 이룬 내부 상측에 로드안테나(120)를 삽입하기 위한 돌기(107)를 형성하고, 상기 본체하우징(301)의 상단에 암나사를 갖는 도전성링(111)을 고정되게 설치하며, 하우징 접합부(109)는 중심축 방향으로 원통형 구멍을 가지며 외주에 수나사가 형성되어 상기 도전성링(111)의 암나사에 하우징 접합부(109)의 수나사가 끼워져 결합되도록 하고, 상기 하우징 접합부(109) 상부에 헬리컬 권선(108) 하단을 고정되게 부착하고, 상기 안테나캡(106)의 공간부에 헬리컬 권선(108)이 설치되도록 하며, 상기 하우징 접합부(109)의 상측과 안테나캡(106)의 하단이 고정되도록 하우징(301)에 설치하는 것이다. 상기 로드안테나(120)의 폴리아세탈봉(104) 상측부에 절연부(103)가 형성되고, 상기 절연부(103)의 상측외주에 고정홈(102)이 형성되며, 상기 폴리아세탈봉(104)의 상부끝에 손잡이부(101)를 이루고, 내부에 안테나 삽입홀이 형성된 폴리아세탈봉(104)을 안테나캡(106)의 공간부에 끼워 헬리컬 권선(108)의 중앙을 통하여 하우징 접합부(109)의 원통형 구멍을 삽입하고, 스토퍼(110)에 하측이 고정된 로드안테나심선(105)을 폴리아세탈봉(104) 내부에 형성된 삽입홈에 끼워 스토퍼(110)의 내부홈에 폴리아세탈봉(104)의 하측이 고정되도록 설치하며, 상기 로드안테나(120)의 수납시 안테나캡(106)의 공간부 상측에 형성된 돌기(107)가 폴리아세탈봉(104)의 상측 고정홈(102)에 끼워져 고정되게 하고, 상기 로드안테나(120)의 신장시 폴리아세탈봉(104)의 하측부에 고정된 스토퍼(110)가 하우징 접합부(109)의 원통형 구멍에 설치된 판스프링(112)에 의해 밀착 고정되도록 하고, 상기 도전성링(111)과 프린트기판(205)을 급전콘넥터(201)로 접속되게 설치하였다.

제3도는 안테나 길이에 따른 방사전력분포를 나타낸 특성도이고, 제4도는 본 발명에 따른 안테나의 임피던스 정합 상태를 나타낸 특성도이다.

제4도(4a)는 스미쓰 선도를 나타낸 구조도로서, a1은 수납시 헬리컬안테나(130)만으로 동작하는 특성도를 나타낸 스미쓰선도이고, b1는 신장시 헬리컬안테나(130)와 로드안테나(120)가 결합 동작하는 특성을 나타낸 스미쓰 선도이며, c1은 로드안테나(120)의 자체특성을 나타낸 스미쓰 선도이다.

제4도 (4b)는 정제파 비율을 나타낸 특성도로서, a2는 수납시 헬리컬안테나(130)만으로 동작하는 정제파 비율 특성도를 나타낸 것이고, b2는 신장시 헬리컬안테나(130)와 로드안테나(120)가 결합 동작하는정제파 비율의 특성을 나타낸 것이며, c2은 로드안테나(120)의 자체정제파 비율의 특성을 나타낸 것이다.

제4도 (4c)는 반사손실을 나타낸 특성도로서, a3은 수납시 헬리컬안테나(130)만으로 동작하는 반사로스(Return Loss)의 특성도를 나타낸 것이고, b3은 신장시 헬리컬안테나(130)와 로드안테나(120)이 결합 동작하는 반사로스(Return Loss)의 특성도를 나타낸 것이며, c3은 로드안테나(120) 자체 반사로스(Return Loss)의 특성도를 나타낸 것이다.

상술한 제1도 내지 제4도를 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 안테나는 모든 휴대용 무선기기에서 구현 가능하며, 설명의 편의상 송신주파수(824-849MHZ)와 수신주파수(869-894MHZ)를 사용하는 휴대용 무선 전화기로 일예를 들어 설명한다.

제1-제2도에 도시된 로드안테나(120)는 손잡이부(101), 고정홈(102), 절연부(103)를 갖는 상측부와 스토퍼(110)를 갖는 하측부를 갖고, 상기 스토퍼(110)에 안테나 심선(105)이 상기 절연부(103)의 하단까지 연장되어 있다. 상기 상측부와 하측부로 이루어진 상기 로드안테나(120) 복원력이 양호한 폴리 아세탈봉(104)으로 둘러 쌓여져 연결 구성된다. 상기 아세탈봉(104)는 보호로드가 된다. 상기 안테나 심선(105)은 은 도금선 나동선 또는 피아노선이나 복원력이 양호한 초탄성 니켈-티타늄 와이어(형상 기억합금)등으로 구현 가능하다. 상기 안테나 심선(105)의 전기적 길이는내지(860MHZ에서 대략 87-174mm)까지 본체하우징(301)의 종방향 길이등을 고려하여 적정한 길이를 사용하며, 이때 실제 물리적 길이는 132mm이고 폴리 아셀탈봉(104)의 유전율로 인해 다소 짧아진다. 상기 본체하우징(301)의 종방향 길이가 짧은 경우에는 망원경 처럼 신장 및 수납할 수 있는 텔레스코핑(Telesscoppping) 안테나 형식으로 구현 가능하다.

그리고 헬리컬안테나(130)의 헬리컬 권선(108)은 피아노선에 은 도금 처리한 것으로, 5.6mm의 외경을 갖고 9턴(Turn)으로 구성되며, 이것의 전기적 길이는 안테나 심선(105)과의 길이와 관계가 있다. 또한 상이한 헬리컬안테나의 물리적 길이는 헬리컬 권선(108)으로 되어 있기 때문에 로드안테나(120)에 비해 상대적으로 아주 작은 길이로 구현되며, 실제 사용상 전기적 길이는 헬리컬안테나캡(106)의 씌움에 따라 다소 짧아진다.

지금 로드안테나(120)를 하우징(103)의 내부로 수납시켜 사용하는 경우에 고주파 신호는 헬리컬 권선(108)의 하단부에 연결된 하우징 접합부(109)와 도전성링(111)으로 본체하우징(301)에 체결되고, 프린트 기판(205)에 고정된 급전콘넥터(201)에 연결되어 정합회로(206)를 통해 임피던스 정합을 시킨다. 이때 상기 로드안테나(120)는 완전 분리되어 본체하우징(301)의 외부로 돌출된 헬리컬안테나(130)만으로 고주파 신호의 착호검출이 가능하다. 그리고 상기 로드안테나(120)의 상단부에 위치한 절연부(103)가 헬리컬안테나(130)의 길이보다 최소한 같거나 크게 하여 상호 간섭을 없앨 수 있도록 한다. 따라서 안테나 수납시에는 헬리컬안테나(130)로만 고주파 신호를 방사하도록 하여 그 전기적 특성이 제4도 a1,a2,a3와 같이 나타나게 한다.

그러나 로드안테나(120)를 외부로 신장시켜 사용하는 경우에는 상기 로드안테나(120)를 본체하우징(301)의 외부로 완전히 돌출시켜 상기 헬리컬안테나(130)내를 관통하여 본체하우징(301)의 외부로 신장된 상태로 된댜ㅏ. 그리고 상기 로드안테나(120)의 하단부에 인청동에 니켈 도금한 스토퍼(110)가 하우징 접합부(109)내에 위치한 탄성이 양호한 베릴륨등으로 구성된 판스프링(112)과 접촉된다. 이때 고주파 신호는 헬리컬 권선(108)의 하단부에 연결된 하우징 접합부(109)와 도전성링(111)으로 본체하우징(301)에 체결되고, 프린트 기판(205)에 고정된 급전 콘넥터(201)에 연결되어 정합회로(206)를 통해 임피던스 정합을 시킨다. 그리고 상기 로드안테나(120)가 상기 헬리컬안테나(130)를 통해 관통되기 때문에 상기 헬리컬안테나(130)와 로드안테나(120)의 사이에는 아주 작은 간격(Spacing)으로 되어 상기 두 안테나 사이에는 아주강한 커플링(Coupling)효과가 나타나게 된다. 따라서 상기 헬리컬안테나(130)는 로드안테나(120)에 의해 제4도의 b1,b2,b3와 같이 전기적 특성이 나타나게 되어 상기 로드안테나(120)가 단독 동작하는 제4도 c1,c2,c3와 거의 같은 특성이 되므로 무시될 수 있다. 또한 안테나 신장시에는 로드안테나(120)의 특성으로 동작되기 때문에 제3도의 11에서 안테나 길이에 따라 방사전력분포를 나타낸 바와 같이 로드안테나(120)의 상단부에 방사전력이 크게 분포되어 있다. 따라서 실제 사용자 휴대용 무선 전화기를 사용할때 전술한 종래의 안테나는 제3도 12,13에서 보는바와 같이 로드안테나의 하단부나 중간부에 방사전력분포가 크게 나타나게 되어 사용자의 인체(머리부분)에 근접되어 인체의 치명적인 영향을 주며, 또한 상요자의 머리부분에 근접되어 방사전력이 감소된다. 그러나 본 발명에서는 로드안테나(120)의 상단부에 방사전력이 크게 분포되어 인체에 의한 영향을 최소화시키었다.

또한 본 발명의 안테나는 신장시 로드안테나(120)의 상단부에 방사전력분포가 크게 나타나게 되어 방사전력의 손실을 감소시키게 되므로 통화감도가 향상시키며, 또한 사용자의 머리부분에 방사전력이 인가되어 인체에 해를 주는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

Claims

휴대용 수신기기의 안테나에 있어서, 본체하우징과, 상기 본체하우징의 상단부에 설치된 헬리컬안테나 수단과, 상기 본체하우징 내외부에 수납 및 신장 가능하도록 설치된 로드안테나 수단과,상기 헬리컬안테나의 하단에 배열되고 상기 로드안테나가 완전히 수납될 시 상기 헬리컬안테나를 동작시키고, 상기 로드안테나가 완전히 신장될 시 상기 로드안테나를 동작시키는 급전수단과, 원통형 내주상에 형성된 제1고정부재를 가지며 상기 본체하우징의 상단에 형성된 홈내에 포함되어 있으며, 프린트기판과 상기 안테나를 전기적으로 연결하는 도전성링과,상기 도전성링에 전기적으로 직접 연결되고, 상기 제1고정부재에 맞물려 있으며, 원통형 외주에 형성된 제2고정부재와 원통형 구멍에 상부를 가지는 하우징 연결수단을 구비하며, 상기 헬리컬안테나 수단은 상기 로드안테나 수단이 완전히 수납될 때 동작하고, 상기 본체하우징의 상부로부터 돌출된 안테나 캡과 상기 안테나 캡내에 설치되는 헬리컬권선을 포함하고 있고, 상기 로드안테나 수단은 상기 본체하우징의 외부로 완전히 신장될 시 로드안테나 수단의 상부에 방사전력이 크게 분포하도록 하고, 상기 로드안테나 수단이 상기 본체하우징의 내부로 완전히 수납될 시 상기 헬리컬안테나 수단으로부터 상기 로드안테나 수단을 전기적으로 절연하기 위해 상부에 설치된 상기 절연수단을 포함하며, 안테나심선과 상기 헬리컬안테나 수단을 통해 통과하는 상기 안테나 캡내에 설치되어 있는 보호로드를 포함하는것을 특징으로 하는 구성함을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제1항에 있어서, 상기 로드안테나 수단은, 상기 로드안테나 수단의 상단에 설치된 노브와, 상기 노브로부터 아래쪽으로 연장되어 미리 설정된 길이를 가지는 상기 절연수단과, 상기 로드안테나 수단이 완전히 신장될 시 판스프링을 통해 상기 하우징연결수단으로 상기 안테나 심선으로 전기적으로 연결하는 스토퍼와, 상기 로드안테나 수단의 하단에 설치된 상기 스토퍼에 고정된 최하단부를 가지고 상기 절연수단의 하단으로부터 아래쪽으로 연장되는 안테나심선으로 구성함을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제2항에 있어서, 상기 안테나 캡은 상기 본체하우징의 외부로부터 접합되어 상기 급전수단을 보호하기 위해 상기 급전수단을 완전히 감싸는 것으로 구성함을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제2항에 있어서, 상기 절연수단의 미리 설정한 길이가 헬리컬안테나의 길이보다 더 길게하는것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제1항에 있어서, 상기 보호로드는 복원력이 양호한 폴리아세탈봉으로 둘러싸여 있음을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제3항에 있어서, 상기 보호로드는 복원력이 양호한 폴리아세탈봉으로 둘러싸여 있음을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제2항에 있어서, 상기 안테나심선은 은도금 처리된 나동선 또는 초탄성 니켈-티타늄 와이어로 구성함을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제2항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 로드안테나 수단이 완전히 신장될 시 상기 판스프링에 직접 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제2항에 있어서, 상기 급전수단은 도전성링과 상기 프린트기판을 전기적으로 연결하는 급전콘넥터로 구성함으로 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
휴대용 무선기기의 본체하우징에 설치된 안테나에 있어서, 안테나 캡과,내부에 형성된 안테나 삽입구멍을 가지는 폴리아세탈봉과 상기 폴리아세탈봉의 상측부에 일정길이를 갖는 절연수단을 구비하여 상기 안테나캡을 통해 신장 및 수납하기 위한 로드 안테나 수단과,상기 본체하우징의 상단의 상기 안테나 캡내부에 설치된 헬리컬 안테나 수단과, 상기 본체하우징의 외부로부터 접속되어 상기 급전수단을 보호하기 위해 상기 안테나캡에 의해 완전히감싸도록하고, 상기 프린트기판과 헬리컬 안테나 수단 및 상기 프린트기판과 로드안테나 사이를 직접 전기적으로 연결되도록 하며, 상기 본체하우징의 상단에 형성된 삽입홈내부에 설치되어 있는 급전수단과, 상기 폴리아세탈봉의 내부에 설치되어 있고, 하부가 스토퍼에 고정되어 있는 안테나 심선을 구비하며, 상기 폴리아세탈봉이 상기 헬리컬 안테나수단의 중간부분과 상기 안테나캡을 통하여 연장되어, 내부에 형성된 안테나 삽입 구멍을 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제10항에 있어서, 상기 절연수단은, 상기 로드안테나 수단이 완전히 수납될 시 상기 로드안테나 수단으로부터 간섭이 없이 상기 헬리컬안테나 수단만 동작하도록 상기 헬리컬안테나 안테나수단과 절연하는것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제10항에 있어서, 상기 폴리아세탈봉은, 상기 로드안테나 수단이 완전히 신장될 시 상기 스토퍼에 의해 상기 급전수단의 원통형 구멍에 밀착 고정되도록 설치하는것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제10항 또는 제12항에 있어서, 상기 급전수단은, 상기 본체하우징에 도전성링을 장착하여 고정시키고, 중심축 방향으로 원통형 구멍을 갖는 하우징 접합부를 상기 도전성링에 끼워 고정시키며, 상기 도전성링의 원통형 구멍 내주에 도전성 탄성부재를 설치하고, 상기 도전성링과 프린트기판을 급전콘넥터로 접속되게 설치한 것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.
제13항에 있어서, 상기 도전성 탄성부재는 판스프링으로 설치하는것을 특징으로 하는 휴대용 무선기기 안테나.