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KR100381809B1 - 이동 무선 통신기용 안테나 장치 및 정전 용량을 발생시키는 방법 - Google Patents

이동 무선 통신기용 안테나 장치 및 정전 용량을 발생시키는 방법 Download PDF

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KR100381809B1
KR100381809B1 KR10-1999-7012352A KR19997012352A KR100381809B1 KR 100381809 B1 KR100381809 B1 KR 100381809B1 KR 19997012352 A KR19997012352 A KR 19997012352A KR 100381809 B1 KR100381809 B1 KR 100381809B1
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Abstract

휩 안테나(101)를 휴대 전화기의 하우징(110)내에 수납한 상태에서, 전기 공급 스프링(117)과 나선 안테나 기부(120)에 도통한 장착 금속구(112) 사이에 미소 간극 d1을 마련하여, 모노폴 안테나(114)와 등가의 임피던스 특성을 갖는 정전 용량을 발생시키고, 정전 용량과 나선 안테나(113)의 코일부로 LC 직렬 공진 회로를 구성시킴으로써, 나선 안테나(113)의 광대역화를 도모한다.

Description

이동 무선 통신기용 안테나 장치 및 정전 용량을 발생시키는 방법{ANTENNA DEVICE FOR MOBILE RADIO COMMUNICATION}
이동 무선 통신기용 안테나 장치의 예로서, 휴대 전화기에 이용되는 휩(whip) 안테나를 들 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 휩 안테나(1)를 구비하는 휴대 전화기(2)는, 휩 안테나(1)를 신장한 상태에서도, 수납한 상태에서도 통화가능한 안테나 구조로 되어 있다.
휴대 전화기(2)의 사용자는 송수신 상태가 불량한 경우, 휩 안테나(1)를 신장하는 것에 의해 송수신 상태를 개선시켜 통화할 수 있다. 또한 휴대 전화기(2)의 사용자는, 송수신 상태가 양호하고 휩 안테나(1)를 신장하면 휴대 또는 통화의 방해가 되는 경우, 휩 안테나(1)를 수납하여 통화할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 휴대 전화기에 이용되는 종래의 휩 안테나의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2a는 휩 안테나를 신장한 상태를 도시하고, 도 2b는 휩 안테나를 수납한 상태를 도시한다.
도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이, 종래의 휩 안테나(1)는 휴대 전화기(2)의 하우징(11)에 끼워지는 장착 금속구(12)를 거쳐서 장착한다. 휩 안테나(1)는 나선 안테나(13)와 모노폴 안테나(14)를 일체화한 구성을 갖는다. 나선 안테나(13)와 모노폴 안테나(14)는 이들 사이에 삽입된 절연체(15)에 의해, 전기적으로 절연되어 있다.
도 2a에 도시하는 바와 같이, 휩 안테나(1)를 신장한 경우, 무선 회로 기판(16)은 전기 공급 스프링(17)을 거쳐서 모노폴 안테나 기부(18)에 전기적으로 접속된다. 이 때 무선 회로 기판(16)으로부터 모노폴 안테나(14)까지 도통하여, 모노폴 안테나(14)만이 전기 공급받아 안테나로서 기능한다.
한편, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 나선 안테나(13)를 보호하는 수지 몰드(19)가 장착 금속구(12)에 접하는 곳까지 휩 안테나(1)를 하우징(11)내에 수납한 경우, 무선 회로 기판(16)은 전기 공급 스프링(17)을 거쳐서 나선 안테나 기부(20)에 전기적으로 접속한다. 이 때 무선 회로 기판(16)으로부터 나선 안테나(13)까지 도통하여, 나선 안테나(13)만이 전기 공급받아 안테나로서 기능한다.
이러한 이동 무선 통신기용 안테나 장치에서는, 송수신 대역의 광대역화에 대한 대응, 특히 나선 안테나(13)의 광대역화가 과제로 되어 있다. 구체적으로는, 현재 일본의 디지털 방식 셀룰러 시스템에 있어서, 송신 대역과 수신 대역간의 간격이 l12MHz이고, 시스템 전체로서 필요한 대역은 148MHz이다.
나선 안테나(13)를 광대역화하기 위한 해결책의 하나로서, 다음과 같은 것을 생각할 수 있다. 즉, 나선 안테나(13)의 코일의 직경, 피치, 권회(turn)수를 최적화하고, 또한 도 2에 도시하는 바와 같이, 나선 안테나 기부(20)를 2분할하여 그 사이에 유전체로 이루어지는 스페이서(21)를 삽입하는 것에 의해, LC 직렬 공진 회로를 구성하여, 모노폴 안테나(14)의 임피던스 특성과 등가로 한다.
이에 따라, 모노폴 안테나(14)와 나선 안테나(13)의 임피던스 특성이 등가이기 때문에, 모노폴 안테나(14)에 정합되어 있는 무선 회로 기판(16)에 접속된 나선 안테나(13)는 모노폴 안테나(14)와 마찬가지의 광대역 특성을 얻을 수 있다.
그러나, 상기 종래의 휩 안테나(1)는 스페이서(21)의 양면을 접착 등에 의해 고착시킬 필요가 있어, 휩 안테나(1)를 구부리거나 잡아당기는 것에 대해, 고착 부분의 기계적 강도가 부족하다고 하는 과제를 갖고 있다.
발명의 개시
본 발명의 목적은, 안테나를 구부리거나 잡아당기는 것에 대하여 충분한 기계적 강도를 갖는 상태에서, 나선 안테나의 광대역화를 도모할 수 있는 이동 무선 통신기용 안테나 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은, 전기 공급측과 나선 안테나의 사이에, 모노폴 안테나와 등가인 임피던스 특성을 갖는 정전 용량을 생기게 하여, 정전 용량과 나선 안테나의 코일부로 LC 직렬 공진 회로를 구성함으로써 달성된다.
본 발명은 휴대 전화기, 이동 무선 통신기 등에 사용하는 이동 무선 통신기용 안테나 장치에 관한 것이다.
도 1은 이동 무선 통신기의 개관도,
도 2a는 종래의 휩 안테나의 신장시를 나타내는 주요부 단면도,
도 2b는 종래의 휩 안테나의 수납시를 나타내는 주요부 단면도,
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 관한 휩 안테나의 수납시를 나타내는 주요부단면도,
도 3b는 본 발명의 실시예 1에 관한 휩 안테나의 신장시를 나타내는 주요부 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 관한 휩 안테나에 사용되는 전기 공급 스프링의 형상을 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예 2에 관한 이동 무선 통신기용 안테나 장치의 수납시를 나타내는 주요부 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예 2에 관한 휩 안테나에 사용되는 전기 공급 스프링의 형상을 나타내는 사시도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 휴대 전화기의 휩 안테나가 장착되는 방향을 상측으로 한다.
(실시예 1)
도 3a 및 도 3b는, 본 실시예에 관한 휩 안테나의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 3a는 휩 안테나를 수납한 상태를 나타내고, 도 3b는 휩 안테나를 신장한 상태를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 휩 안테나(101)는 휴대 전화기의 하우징(110)에 고착된 홀더(111)에 장착 금속구(112)를 나사 결합시키는 것에 의해 휴대 전화기에 장착된다.
휩 안테나(101)는 나선 안테나(113)와 모노폴 안테나(114)를 일체화한 구성을 갖는다. 나선 안테나(113)와 모노폴 안테나(114)는, 이들 사이에 삽입된 절연체(13)에 의해서 전기적으로 절연되어 있다.
무선 회로 기판(116)과 홀더(111)에 고정된 전기 공급 스프링(117)은 항상 접촉하여 도통하고 있다.
도 4는 실시예 1에 관한 휩 안테나(101)에 사용되는 전기 공급 스프링(117)의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 전기 공급 스프링(117)은 도통되는 박판을 역"ㄷ"자 형상으로 구부린 본체의 역"ㄷ"자 중앙부(131)의 상부에 스프링부(132)를 마련한 형상을 갖고 있다. 또한, 전기 공급 스프링(117)에는, 역"ㄷ"자의 양단부(133, 134)의 중앙에 돌기부(135, 136)가 역"ㄷ"자의 내측으로 마련되어 있다.
전기 공급 스프링(117)을 홀더(111)의 오목부(141)에 끼워 넣어 고정시킨다. 또한, 전기 공급 스프링(117)은 스프링부(132)에 의해 무선 회로 기판(116)과 접촉하여 도통한다.
도 3b에 도시하는 바와 같이, 휩 안테나(101)를 신장한 경우, 전기 공급 스프링(117)의 돌기부(135, 136)와 모노폴 안테나 기부(118)가 접촉하기 때문에, 무선 회로 기판(116)은 전기 공급 스프링(117)을 거쳐 모노폴 안테나(114)에 전기적으로 접속된다. 이 때 무선 회로 기판(116)으로부터 모노폴 안테나(114)까지가 도통하여, 모노폴 안테나(114)만이 안테나로서 기능한다.
한편, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 나선 안테나(113)를 보호하는 수지 몰드(119)가 장착 금속구(112)에 접하는 곳까지 휩 안테나(101)를 하우징(110)내에 수납한 경우, 장착 금속구(112)의 하단부(151)와 전기 공급 스프링(117)의 역"ㄷ"자의 양단부(133, 134)의 상단(137, 138) 사이에 미소 간극 d1이 생기게 되므로, 나선 안테나 기부(120)에 도통시킨 장착 금속구(112)와 전기 공급 스프링(117)은 전기적으로 절연된다.
이 때, 미소 간극 d1의 부분에 정전 용량이 발생한다. 이 정전 용량은 나선 안테나(113)의 코일부와 LC 직렬 공진 회로를 구성하여, 나선 안테나(113)는 안테나로서 기능한다.
여기서 정전 용량의 크기는 미소 간극 d1에 의해 결정된다. 또한 홀더(111)에 대한 장착 금속구(112)의 위치를 조절함으로써, 용이하게 미소 간극 d1을 원하는 양으로 설정할 수 있다.
따라서, 휩 안테나(101)를 하우징(110)내에 수납한 상태에 있어서, 모노폴안테나(114)의 임피던스 특성과 등가로 되는 정전 용량을 발생시키도록 미소 간극 d1을 설정함으로써, 모노폴 안테나(114)와 마찬가지로 광대역 특성을 갖는 나선 안테나(113)를 얻을 수 있다.
또한, 나선 안테나 기부에 스페이서를 삽입하여 고착시킬 필요가 없기 때문에, 안테나를 구부리거나 잡아당기는 것에 대해 충분한 기계적 강도를 갖게 한 채로, 안테나 자체의 구조를 간략화시킬 수 있다.
또, 실시예 1에서는, 장착 금속구(112)를 홀더(111)에 나사 결합시켜, 미소 간극 d1을 조절하는 구성에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 길이가 상이한 복수의 장착 금속구(112)를 준비하여, 그 중 하나를 선택해서 홀더(111)에 끼워 맞춤으로써, 미소 간극 d1을 정밀하게 조절하여 소정의 정전 용량을 얻을 수 있다.
(실시예 2)
도 5는 실시예 2에 관한 휩 안테나의 구성을 나타내는 단면도로서, 휩 안테나를 수납한 상태를 나타낸다. 도 5에 있어서, 도 3a와 동일한 구성요소에는 동일 번호를 부여하고, 설명을 생략한다.
실시예 2에 관한 휩 안테나(201)는 실시예 1에 관한 휩 안테나(101)와 비교하여, 전기 공급 스프링의 형상만이 상이하다.
도 6은 실시예 2에 관한 휩 안테나(201)에 사용되는 전기 공급 스프링(211)의 형상을 나타내는 사시도이다. 전기 공급 스프링(211)은 전기 공급 스프링(117)과 비교하여, 역"ㄷ"자의 양단부(133, 134)의 상단(137, 138)에, 서로 평행하게 소정 폭을 갖는 면 형상의 전극(231, 232)을 추가한 형상을 갖는다.
전기 공급 스프링(211)을 휩 안테나(201)에 장착한 경우, 전극(231, 232)은 홀더(111)를 사이에 두고 배치된다.
이에 따라, 본 실시예에서는, 정전 용량이 장착 금속구(112)의 측면(152)과 전기 공급 스프링(211)과의 미소 간극 d2에 의해서 결정된다.
전극(231, 232)이 홀더(111)를 사이에 두고 배치되기 때문에, 미소 간극 d2는 홀더(111)의 두께에 따라 결정된다. 따라서, 홀더(111)의 두께만을 조정하는 것에 의해, 모노폴 안테나(114)의 임피던스 특성과 등가로 되도록 정전 용량을 정밀하게 안정적으로 얻을 수 있다.
그리고, 실시예 1과 마찬가지로, 정전 용량은 나선 안테나(113)의 코일부와 LC 직렬 공진 회로를 구성하기 때문에, 모노폴 안테나(114)와 마찬가지로 광대역 특성을 갖는 나선 안테나(113)를 용이하게 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동 무선 통신기용 안테나 장치에 의하면, 전기 공급 수단과 나선 안테나와의 간극에 정전 용량을 발생시키고, 정전 용량과 나선 안테나의 코일부로 LC 직렬 공진 회로를 구성할 수 있기 때문에, 안테나를 수납한 상태에서도, 안테나를 신장한 상태와 마찬가지로 광대역 특성을 얻을 수 있다.
또한, 나선 안테나 기부에 스페이서를 삽입하여 고착할 필요가 없기 때문에, 안테나 자체의 구조를 간략화하여, 안테나를 구부리거나 잡아당기는 것에 대하여충분한 기계적 강도를 갖게 할 수 있다.
본 명세서는 1998년 4월 28일 출원된 일본 특허 출원 평성 10-119557 호에 근거하는 것이다. 이 내용을 여기에 포함시켜 둔다.
본 발명은 휴대 전화기, 이동 무선 통신기 등의 분야에 이용하는데 있어 바람직하다.

Claims (8)

  1. 나선 안테나와 모노폴 안테나가 절연체를 거쳐서 일체화되고, 또한, 신장시에는 상기 모노폴 안테나 부분에서 수신하고, 수납시에는 상기 나선 안테나 부분에서 수신하는 안테나를 갖는 이동 무선 통신기용 안테나 장치로서,
    신장시에는 상기 모노폴 안테나에 전기 공급하고, 수납시에는 상기 나선 안테나에 전기 공급하는 전기 공급 수단과,
    상기 안테나를 이동 무선 통신기에 고정시켜, 상기 안테나의 수납시에 상기 나선 안테나와 도통하는 장착 금속구와,
    상기 안테나의 수납시에는, 상기 장착 금속구와 상기 전기 공급 수단과의 사이에 상기 나선 안테나의 임피던스 특성이 상기 모노폴 안테나의 임피던스 특성과 등가로 되는 정전 용량을 발생시키는 간극을 유지하여 LC 직렬 공진 회로를 구성하는 간극 유지 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 무선 통신기용 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    장착 금속구가 간극 유지 수단과 나사 결합하고, 상기 간극 유지 수단에 대한 장착 위치를 조절함으로써, 전기 공급 수단과의 간극이 조정되는 이동 무선 통신기용 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    길이가 서로 상이한 복수의 것중에서 선택된 장착 금속구를 간극 유지 수단에 고정시킴으로써, 전기 공급 수단과의 간극이 조정되는 이동 무선 통신기용 안테나 장치.
  4. 절연체를 거쳐서 나선 안테나와 모노폴 안테나를 일체화하여, 가늘고 긴 축 형상을 이루는 안테나와,
    이 안테나와 동심(同心)의 원통 형상을 이루고, 상기 안테나의 외주를 미끄럼 운동 가능하게 유지하여 이동 무선 통신기 본체에 고정시키며, 상기 안테나의 수납시에 상기 나선 안테나와 도통하는 장착 금속구와,
    이 장착 금속구의 외주면에 대향하는 전극을 갖고, 상기 안테나의 신장시에 상기 모노폴 안테나에 전기 공급하며, 수납시에는 상기 나선 안테나에 전기 공급하는 전기 공급 수단과,
    상기 안테나의 수납시에는, 상기 장착 금속구와 상기 전기 공급 수단과의 사이에 상기 나선 안테나의 임피던스 특성이 상기 모노폴 안테나의 임피던스 특성과 등가로 되는 정전 용량을 발생시키는 간극을 유지하여 LC 직렬 공진 회로를 구성하는 간극 유지 수단
    을 구비하는 이동 무선 통신기용 안테나 장치.
  5. 절연체를 거쳐서 나선 안테나와 모노폴 안테나를 일체화하여 이루어지는 안테나를, 안테나 장착 부재를 거쳐서 이동 무선 통신기에 장착하고, 상기 안테나의 신장시에 상기 모노폴 안테나와 전기 공급 부재를 도통시키며, 상기 안테나의 수납시에 상기 나선 안테나와 상기 안테나 장착 부재를 도통시키고, 상기 안테나 장착 부재와 상기 전기 공급 부재와의 사이에 상기 나선 안테나의 임피던스 특성이 상기 모노폴 안테나의 임피던스 특성과 등가로 되는 정전 용량을 발생시키는 간극을 유지하여 LC 직렬 공진 회로를 구성하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    안테나 장착 부재를 이동 무선 통신기와 나사 결합시키고, 상기 이동 무선 통신기와의 위치를 조절하여 상기 안테나 장착 부재와 전기 공급 부재와의 간극을 조정하는 정전 용량을 발생시키는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    안테나 장착 부재의 길이를 조절하여, 전기 공급 부재와의 간극을 조정하는 정전 용량을 발생시키는 방법.
  8. 절연체를 거쳐서 나선 안테나와 모노폴 안테나를 일체화하여, 가늘고 긴 축 형상을 이루는 안테나를, 이 안테나와 동심의 원통 형상을 이루고, 상기 안테나의 외주를 미끄럼 운동이 자유롭게 유지하는 안테나 장착 부재를 거쳐서 이동 무선 통신기에 장착시키며, 전기 공급 부재에 상기 안테나 장착 부재의 외주면에 대향하는 전극을 마련하고, 상기 안테나의 신장시에 상기 모노폴 안테나를 도통시키며, 상기 안테나의 수납시에 상기 나선 안테나와 상기 안테나 장착 부재를 도통시키고, 상기 안테나 장착 부재와 상기 전기 공급 부재의 상기 전극과의 사이에 상기 나선 안테나의 임피던스 특성이 상기 모노폴 안테나의 임피던스 특성과 등가로 되는 정전 용량을 발생시키는 간극을 유지하여 LC 직렬 공진 회로를 구성하는 방법.
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