KR100404324B1 - Monopole antenna for mobile phone having only a portion exposed - Google Patents
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Abstract
이 발명은 안테나 복사효율, 이득 등이 양호한 특성을 가지면서도 인체에 대한 전자파의 영향을 최소화 할 수 있는 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나를 제공하려는 것이며, 이 발명에 따라 제공되는 안테나는 표면에 전류가 흐르도록 된 폴(111)과; 표면에 전류가 흐르도록 된 헤드(112)와; 표면에 전류가 흐르도록 된 반사판(113)을 포함한다. 이 안테나는 주파수 대역폭이 넓고, 폴의 대분분이 케이스 내부로 들어간 상태에서도 높은 안테나 이득을 얻을 수 있으며, 반사판이 사용자의 두부로 향하는 전자파를 차폐시킨다.The present invention is to provide a fixed monopole antenna for a mobile phone that can minimize the influence of electromagnetic waves on the human body while having good characteristics such as antenna radiation efficiency, gain, etc., the antenna provided in accordance with the present invention is such that the current flows to the surface Poles 111; A head 112 through which current flows to the surface; It includes a reflector plate 113 through which a current flows. The antenna has a wide frequency bandwidth, high antenna gain even with most of the poles inside the case, and the reflector shields electromagnetic waves directed to the user's head.
Description
이 발명은 모노폴 안테나의 일부가 휴대폰 내부에 장착되고 일부를 노출시켜 복사효율을 유지하는 안테나에 관한 것이며, 특히, 광대역 특성을 지니고 인체에 전자파 영향을 줄일 수 있도록 반사판이 고정되며 안테나이득이 높은 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna in which a part of a monopole antenna is mounted inside a cell phone and exposes a part to maintain radiation efficiency. Particularly, a cell phone having a high antenna gain and a reflector is fixed to have a wideband characteristic and to reduce electromagnetic wave effects on a human body. It relates to a fixed monopole antenna for use.
여기에서 휴대폰이라고 함은, 다른 언급이 없는 한, IMT2000, CDMA, PCS, TDMA, GSM, AMPS 등을 포함한 모든 이동통신용 단말기 및 유선전화기의 핸드세트 등을 포함하여 다양한 휴대용 통신장비 들을 통칭하는 것으로 한다.As used herein, unless otherwise stated, the term "mobile phone" refers to a variety of portable communication devices including all mobile communication terminals including IMT2000, CDMA, PCS, TDMA, GSM, AMPS, and handset of landline telephones. .
여기에서 휴대폰의 전면이라고 함은, 다른 언급이 없는 한, 스피커와 마이크로폰이 노출되어 있는 면으로서 사용자가 통화시에 귀와 입의 중간에 있는 뺨에 대게 되는 면을 지칭한다.Here, the front side of the mobile phone, unless otherwise stated, refers to the side where the speaker and the microphone are exposed and the face that the user places on the cheek in the middle of the ear and mouth during the call.
이동통신용 휴대폰 안테나의 경우 다음과 같은 특성 구현을 위한 여러가지 모델들이 제시되고 있다. 고효율, 저손실, 소형 경량, 방사패턴의 무지향성, 방사효율을 증가시키기 위한 임피던스 정합, 설계 단순화를 위한 패키징 기술, 저가격, 방사로부터 인체 보호 기술, 넓은 대역폭, 저소비전력, 전자기 환경등에 적합한 기술 등을 개선하는 다양한 종류의 안테나 기술들이 개발되고 있다. 이러한 기술 중에서 인체 보호 기술은 매우 중요하다. 1998년부터 미국 연방통신위원회(FCC)에서는 휴대폰에 대한 전자파 영향 규제를 실시하여 국내는 물론 유럽 일본 등 세계 각국에서 이에 대한 규제를 법규화하고 있다. 또한 2001년에 상용화를 목표로 하고 있는 IMT-2000처럼 넓은 대역폭을 갖는 안테나 기술은 2000년대 이후 무선통신 분야에서 반드시 필요로 한 기술이라고 볼 수가 있다.In the case of a mobile communication antenna for mobile communication, various models have been proposed for implementing the following characteristics. High efficiency, low loss, small size and light weight, omni-directional of radiation pattern, impedance matching to increase radiation efficiency, packaging technology to simplify design, low cost, protection against human body from radiation, wide bandwidth, low power consumption, electromagnetic technology, etc. Various kinds of antenna technologies are being developed to improve. Among these technologies, human protection technology is very important. Since 1998, the Federal Communications Commission (FCC) has regulated the impact of electromagnetic waves on mobile phones, and has regulated them in many countries, including Korea and Europe. In addition, antenna technology with wide bandwidth, such as IMT-2000, which is aimed at commercialization in 2001, is a necessary technology in the field of wireless communication since the 2000s.
기존 휴대폰 안테나로는 모노폴 안테나, 휩 안테나, 헬리컬 안테나, 슬리브 안테나, 역F형 안테나, 평판 역 F형 안테나, 다이버시티 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 칩안테나, 트위스티드 루프(twested loop) 안테나, EID 안테나, N형 안테나 등 다양한 안테나들이 개발되고 있다.Existing mobile phone antennas include monopole antennas, whip antennas, helical antennas, sleeve antennas, inverted F antennas, flat inverted F antennas, diversity antennas, micro strip antennas, chip antennas, twisted loop antennas, EID antennas, Various antennas such as N-type antennas are being developed.
이들 안테나들은 설치하는 장소에 따라 내장형과 외장형 안테나로 구분이 가능하다. 외장형 안테나는 모노폴 안테나, 휩 안테나, 헬리컬 안테나, 슬리브 안테나, N형 안테나, 칩안테나, FS-FIFA(Full-Short Circuit Planar Inverted-F Antenna) 등과 같이 휴대폰 외부에 설치되는 형태의 안테나이고, 내장형 안테나는 역F형 안테나, 평판 역F형 안테나, 다이버시티 안테나, 마이크로 스트립 안테나, 트위스티드 루프 안테나, EID 안테나 등과 같이 휴대폰 내부에 설치되는 안테나이다.These antennas can be divided into internal and external antennas according to the installation site. The external antenna is a type of antenna that is installed outside of a mobile phone such as a monopole antenna, whip antenna, helical antenna, sleeve antenna, N-type antenna, chip antenna, and FS-FIFA (Full-Short Circuit Planar Inverted-F Antenna). Is an antenna installed inside a mobile phone such as an inverted F antenna, a flat inverted F antenna, a diversity antenna, a micro strip antenna, a twisted loop antenna, and an EID antenna.
또한, 복사전자파 여기 방법에 따른 모노폴 타입의 안테나와 평판형 타입의 안테나로 구분이 가능하다. 모노폴 타입의 안테나로는 모노폴 안테나, 휩 안테나, 헬리컬 안테나, 슬리브 안테나, 칩안테나, N형 안테나 등과 같이 대부분 외장형 구조를 갖추고 1/4파장 길이를 유지하는 구조를 갖는다. 평판형 타입의 안테나는 역F형 안테나, 평판 역F형 안테나, 다이버시티 안테나, 마이크로 스트립 안테나,EID 안테나, FS-PIFA, RCDLA(Raduation Coupled Dual-L Antenna), DTSA(Double-T Slot Antenna) 등과 같이 판상의 구조를 갖는 안테나들로 구분이 가능하다.In addition, it is possible to distinguish between a monopole type antenna and a flat type antenna according to a radiation electromagnetic wave excitation method. Monopole type antennas include monopole antennas, whip antennas, helical antennas, sleeve antennas, chip antennas, N-type antennas, etc., and most have external structures and maintain 1/4 wavelength length. Flat type antennas include inverted F antennas, flat inverted F antennas, diversity antennas, microstrip antennas, EID antennas, FS-PIFAs, Raduation Coupled Dual-L Antennas, and Double-T Slot Antennas (DTSAs). It is possible to distinguish the antenna having a plate-like structure, such as.
종래에 개발된 기존 모노폴 타입의 안테나들은 보편적으로 광대역 특성을 지니고 있으나 전자파 영향을 억제시킬 수 없는 단점을 지니고 있으며, 평판형 타입의 안테나들은 전자파 영향을 억제시키는 면에서 탁월하나 광대역 특성을 지니지 못하는 문제점을 지니고 있다.Conventional monopole type antennas developed in the prior art have the disadvantage of not being able to suppress the effects of electromagnetic waves, but the flat type antennas are excellent in suppressing the effects of electromagnetic waves, but do not have broadband characteristics. It has
또한, 근래에 길이가 짧은 헬리칼 안테나 단독으로 설치하여 잡아빼지 않는 안테나(non-retractable antenna)로 사용하고 있으나 이는 급전부의 노출로 두부쪽의 전파흡수율이 증가하는 현상과 안테나 이득이 저조한 특성을 피할 수가 없는 문제점이 있다.In addition, recently, a short helical antenna has been installed alone and used as a non-retractable antenna. However, this has been shown to increase the radio wave absorption rate of the head side due to the exposure of the feeder and to reduce the antenna gain. There is a problem that cannot be avoided.
또한, 휴대폰용으로 개발된 종래의 모노폴 타입의 안테나의 경우, 안테나 길이가 커서 내장형으로 제작하기가 어려우며, 사용자의 두부(頭部)에 대한 전자파 영향을 억제하는 기술을 동시에 부가하기 어려운 문제점을 지니고 있다.In addition, the conventional monopole type antenna developed for a mobile phone has a problem that it is difficult to manufacture a built-in type because the antenna length is large, and it is difficult to simultaneously add a technology for suppressing the influence of electromagnetic waves on the head of the user. have.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 내장형 모노폴이면서도 전자파 영향을 동시에 억제시킬 수 있는 고정형 광대역 모노폴 안테나가 제안되었다. 그러나, 이러한 고정형 광대역 모노폴 안테나의 경우, 완전한 내장형을 이루고 있기 때문에 복사효율이 떨어지는 문제점을 피할 수가 없다. 복사효율을 높이기 위해서는 폴과 반사판의 거리를 약 1/6파장 이상 이격시켜야 하는데, 이러한 이격거리는 휴대폰의 두께가 가능한 얇아야 한다는 요구조건과 양립시키기 어려운 기술적인 문제점을 지니고 있다.In order to solve this problem, a fixed broadband monopole antenna has been proposed which can suppress the effects of electromagnetic waves at the same time as a built-in monopole. However, such a fixed broadband monopole antenna has a completely built-in type, so that the problem of low radiation efficiency cannot be avoided. In order to increase the radiation efficiency, the distance between the pole and the reflector should be separated by about 1/6 wavelength or more. This separation has a technical problem that is difficult to be compatible with the requirement that the thickness of the mobile phone should be as thin as possible.
이러한 문제점을 극복하기 위해, 이 발명은 복사효율을 높이면서 폴과 반사판의 거리를 줄이고, 휴대폰 측면에 설치하여 케이스 내부공간의 활용도를 높일 수 있는 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나를 제공함에 그 목적이 있다.In order to overcome this problem, the present invention has a purpose of providing a fixed monopole antenna for a mobile phone that can increase the utilization of the space inside the case by reducing the distance between the pole and the reflector while increasing the radiation efficiency, the side of the mobile phone.
도 1은 이 발명에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나를 탑재하고 안테나 덮개를 덮은 상태의 휴대폰 정면 사시도이며,1 is a front perspective view of a mobile phone with a fixed monopole antenna for a mobile phone according to the present invention and an antenna cover;
도 2는 안테나 덮개를 제거한 상태의 도 1에 도시된 휴대폰의 배면도이고,2 is a rear view of the mobile phone shown in FIG. 1 with the antenna cover removed;
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 취해서 화살표 A방향으로 본 측단면도이며,3 is a side cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2 and viewed in the direction of arrow A;
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 취해서 화살표 B방향으로 본 정단면도이고,4 is a front sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
도 5는 이 발명의 제1 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 부품분해사시도이며,5 is an exploded perspective view of parts of a fixed monopole antenna for a mobile phone according to the first embodiment of the present invention;
도 6은 이 발명의 제2 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 일부를 도시한 사시도이고,6 is a perspective view showing a part of a fixed monopole antenna for a mobile phone according to a second embodiment of the present invention,
도 7은 이 발명의 제3 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 반사판의 정면사시도이며,7 is a front perspective view of a reflector of the fixed monopole antenna for a mobile phone according to the third embodiment of the present invention,
도 8은 이 발명에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나를 탑재하고 절첩된 절반부를 펼친 상태에서 도시된 폴더형 휴대폰의 정면사시도이고,8 is a front perspective view of the foldable cellular phone shown in a state in which the fixed monopole antenna for a mobile phone according to the present invention is folded and the folded half is unfolded,
도 9는 도 8에 도시된 폴더형 휴대폰을 완전히 절첩한 상태에서 도시한 정면사시도이다.9 is a front perspective view of the folding cellular phone shown in FIG. 8 in a fully folded state.
상기 목적을 달성하기 위한 휴대폰용 고정형 광대역 안테나는 도체로 이루어져 휴대폰의 몸체에 고정되게 구성된 하나의 폴을 포함하는 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나에 있어서, 상기 안테나는, 상기 폴의 균등분할된 사방측면 중 적어도 일방측면을 통해 상기 폴이 전파를 송수신하는 것을 방지하는 도체로 된 반사판을 포함하며, 상기 반사판은, 휴대폰의 배면쪽의 사각에 배치된 4개의 코너들 중 적어도 하나의 코너에 고정되어 휴대폰의 전면을 제외한 적어도 이방측면을 통해 상기 폴이 전파를 자유롭게 송수신할 수 있는 구조를 가지며, 상기 폴은 상기 반사판과 전기적으로 절연된 상태를 유지하면서 상기 휴대폰에 고정 결합됨과 동시에 상기 폴의 상측 일부가 상기 반사판의 상측 단부보다 상측으로 돌출되도록 설치된 것을 특징으로 한다.A fixed broadband antenna for a mobile phone for achieving the above object is a fixed monopole antenna for a mobile phone comprising a pole configured to be fixed to the body of the mobile phone made of a conductor, the antenna, at least of the equally divided four sides of the pole And a reflector plate made of a conductor that prevents the pole from transmitting and receiving radio waves through one side surface, wherein the reflector plate is fixed to at least one corner of four corners arranged in a square on the rear side of the mobile phone and The pole has a structure in which the pole can freely transmit and receive radio waves through at least an anisotropic side except for the above, and the pole is fixedly coupled to the mobile phone while being electrically insulated from the reflecting plate, and at the same time, a portion of the upper side of the pole is the reflecting plate. Characterized in that it is installed to protrude upward than the upper end of the.
이 발명은 또한 상기와 같은 구성을 갖는 안테나를 구비한 휴대폰을 제안하고자 한다.The present invention also proposes a mobile phone having an antenna having the above configuration.
상기 안테나는 상기 폴의 횡단면보다 훨씬 큰 횡단면을 갖고 상기 폴의 한 쪽 단부에 부착된 헤드를 부가적으로 포함하는 것이 양호하다.The antenna preferably further comprises a head having a cross section much larger than the cross section of the pole and attached to one end of the pole.
상기 반사판은 직육면체형 상자에서 1개의 코너에서 만나는 3면을 제외한 나머지 3면이 제거된 형상을 가지는 3면 반사판일 수 있다.The reflecting plate may be a three-sided reflecting plate having a shape in which the remaining three sides except for the three sides meeting at one corner in the rectangular box are removed.
상기 반사판은 90도 내지 180도의 내각을 갖는 하나의 원호면과 상기 원호면의 호선을 따라 상기 원호면에 대해 직각인 방향으로 연장하는 하나의 곡면을 포함하는 2면 반사판일 수 있다.The reflecting plate may be a two-sided reflecting plate including one arc surface having an inner angle of 90 degrees to 180 degrees and one curved surface extending in a direction perpendicular to the arc surface along the arc of the arc surface.
상기 폴은 구리, 알루미늄, 철, 니켈로 이루어진 도체재료그룹으로부터 선택된 하나의 도체재료로 제조된 원형 단면을 갖는 봉, 또는, 부도전성 비금속재료로 형성되어 표면이 도체재료로 코팅된 원형 단면을 갖는 봉으로 제조될 수 있다.The pole has a circular cross section made of one conductive material selected from the group of conductive materials consisting of copper, aluminum, iron, and nickel, or a circular cross section formed of a non-conductive nonmetallic material and coated with a conductive material. It can be made into a rod.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 양호한 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 광대역 안테나의 구조를 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the structure of a fixed broadband antenna for a mobile phone according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에는 이 발명에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나가 탑재된 휴대폰의 정면사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1에 도시된 휴대폰의 배면사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 III-III선을 따라 취해서 화살표 A방향으로 본 측단면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 IV-IV선을 따라 취해서 화살표 B방향으로 본 정단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 5에서는 이 발명의 제1 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 부품분해사시도가 도시되어 있다.1 is a front perspective view of a mobile phone equipped with a fixed monopole antenna for a mobile phone according to the present invention, FIG. 2 is a rear perspective view of the mobile phone shown in FIG. 1, and FIG. 3 is III-III of FIG. 2. A cross-sectional side view taken along the line and viewed in the direction of arrow A is shown, and FIG. 4 is a front cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 5 is an exploded perspective view of a part of a fixed monopole antenna for a mobile phone according to the first embodiment of the present invention.
도 5에 보이듯이, 이 실시예에 따른 안테나는 도체로 이루어진 폴(111)과, 도체로 이루어진 헤드(112) 및, 도체로 이루어진 3면 반사판(113)을 포함한다.As shown in FIG. 5, the antenna according to this embodiment includes a pole 111 made of a conductor, a head 112 made of a conductor, and a three-side reflecting plate 113 made of a conductor.
폴(111)은 원형 단면을 갖는 봉형으로 형성되는 것이 양호하며, 구리, 알루미늄, 철, 니켈 등과 같은 도체로 중실 또는 중공의 형상으로 이루어지거나, 플라스틱 등과 같은 가벼운 비금속체 표면에 도체로 코팅이 되어 있어 표면에 전류가 흐를 수 있게 한다. 그러나, 폴(111)의 단면형상이 원형으로 한정되는 것은 아니며, 삼각형, 사각형, 오각형, 직사각형 등 제작이 가능한 어떤 형상이든 무방하다.The pole 111 is preferably formed in a rod shape having a circular cross section, and is made of a solid or hollow shape with a conductor such as copper, aluminum, iron, or nickel, or coated with a conductor on a light nonmetallic surface such as plastic. To allow current to flow on the surface. However, the cross-sectional shape of the pole 111 is not limited to a circle, and may be any shape that can be manufactured, such as a triangle, a square, a pentagon, and a rectangle.
헤드(112)는 폴(111)의 직경보다 큰 직경을 가지며, 구리, 알루미늄, 철, 니켈 등과 같은 도체로 중실 또는 중공의 형상으로 이루어지거나, 플라스틱 등과 같은 가벼운 비금속체 표면에 금속 코팅이 되어 있어 표면에 전류가 흐를 수 있게 한다.Head 112 has a diameter larger than the diameter of the pole 111, and is made of a solid or hollow shape of a conductor such as copper, aluminum, iron, nickel, or a metal coating on a light non-metallic surface such as plastic Allow current to flow on the surface.
3면 반사판(113)은 직육면체형 또는 정육면체형의 상자에서 1개의 코너에서 만나는 3면을 제외한 나머지 3면이 제거된 형상을 가지며, 구리, 알루미늄, 철, 니켈 등과 같은 도체로 이루어지거나, 플라스틱 등과 같은 가벼운 비금속체 표면에 금속으로 코팅이 되어 있어 표면에 전류가 흐를 수 있게 한다.The three-sided reflector plate 113 has a shape in which three sides except for three sides meeting at one corner are removed from a box of a cuboid or a cube shape, and made of a conductor such as copper, aluminum, iron, nickel, or the like. The same light nonmetallic surface is coated with metal to allow current to flow through the surface.
안테나의 폴(111)이 굵을수록 더 넓은 대역 특성을 가짐은 널리 알려진 전기적인 특성이다. 일반적으로 사용되는 휴대폰용 안테나는 헬리칼안테나와 휩안테나를 동시에 구비하므로 안테나의 폴을 굵게 제작하기가 어렵다. 그러나, 이 발명에서는 헬리칼 안테나를 사용치 않고 모노폴안테나만으로 동작될 수 있도록 함으로써 굵은 폴(111)의 장착이 가능하도록 하여 보다 넓은 주파수 대역을 확보하도록 하였다.The thicker the pole 111 of the antenna, the wider the band characteristics are known electrical characteristics. In general, a mobile phone antenna is equipped with a helical antenna and a whip antenna at the same time, so it is difficult to make the pole of the antenna thick. However, in the present invention, by using a monopole antenna without using a helical antenna, the wide pole 111 can be mounted to secure a wider frequency band.
도 1 및 도 2에 보이듯이, 이 발명에 따른 3면 반사판(113)을 휴대폰에 장착할 때에는, 3면 반사판(113)을 휴대폰의 배면에서 보아 좌측상단의 코너에 배치함으로써, 제1면은 휴대폰의 전면쪽, 제2면은 제1측면쪽, 제3면은 하면쪽에 배치하며, 상면과 제2측면 및 배면쪽은 개방되게 배치할 수 있다. 그러나, 3면 반사판(113)의 배치위치가 반드시 좌측상단의 코너로 제한될 필요는 없으며, 휴대폰의 전면쪽에 한면이 배치되기만 한다면, 휴대폰의 배면쪽에서 보아 우측상단이나 좌측하단 또는 우측하단의 어디에든 배치될 수 있다. 그렇게 함으로써, 통화시에 안테나에서 송수신하는 전파가 사용자의 두부로 향하는 것이 저지되거나, 적어도 현저하게 저감시킨다. 즉, 사용자의 두부에서의 전자파흡수율(SAR)이 현저하게 감소된다. 설치 부분은 휴대폰 후면 어디에 설치하여도 같은 효과를 얻을 수가 있다. 즉 휴대폰 아래 좌측 혹은 우측 모서리 부분 등에서도 가능하다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, when the three-side reflecting plate 113 according to the present invention is mounted on the cellular phone, the first surface is disposed by placing the three-side reflecting plate 113 in the upper left corner when viewed from the rear side of the cellular phone. The front side and the second side of the mobile phone may be disposed on the first side and the third side on the lower side, and the upper and second sides and the rear side may be arranged to be open. However, the arrangement position of the three-sided reflector 113 is not necessarily limited to the upper left corner, and if only one side is disposed on the front side of the mobile phone, the upper right side, the lower left side, or the lower right side as viewed from the rear side of the mobile phone. Can be arranged. By doing so, the radio waves transmitted and received by the antenna during the call are prevented from being directed to the head of the user, or at least significantly reduced. In other words, the SAR of the user's head is significantly reduced. You can get the same effect if you install it anywhere on the back of the phone. In other words, it can be done on the left or right corner of the phone.
또한, 종래의 고정형 모노폴 안테나에 설치되던 2면 반사판과 달리, 이 실시예에 따른 안테나의 3면 반사판은 휴대폰의 코너에 설치되므로, 휴대폰의 내부공간의 활용성이 매우 양호해진다. 즉, 주어진 크기의 휴대폰에서, 각종 인쇄회로판을 설치하기 위한 내부공간을 최대로 확보할 수 있다.In addition, unlike the two-sided reflector plate installed in the conventional fixed monopole antenna, the three-sided reflector plate of the antenna according to this embodiment is installed in the corner of the mobile phone, the utilization of the internal space of the mobile phone is very good. That is, in a mobile phone of a given size, it is possible to maximize the internal space for installing various printed circuit boards.
그러나, 폴(111)의 상단이 반사판(113)의 높이보다 낮게 위치되게 제작하는 경우에는, 앞서 지적되었듯이, 폴(111)과 반사판(113)의 이격거리를 1/6파장 이상으로 크게 해야 복사 효율을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 이 실시예에서는 폴(111)의 상단이 반사판(113)의 높이 보다 높게 위치되게 제작하여 폴(111)과 반사판(113)의 이격거리가 좁더라도 충분한 복사효율을 확보하게 하였다. 이렇게 제작하면, 폴(111)과 반사판(113)의 이격거리를 1/20 파장 이하로 유지하여도 안테나 이득을 3.4dBi, 정재파비 1.15이하이고, 원역장에서의 복사전력패턴이 둥근 형태인 무지향성를 유지하고 있음으로써, 이동통신 단말기용 안테나로는 매우 좋은 특성을 유지한다.However, if the top of the pole 111 is to be positioned lower than the height of the reflector 113, as noted above, the separation distance between the pole 111 and the reflector 113 should be larger than 1/6 wavelength. The radiation efficiency can be increased. Therefore, in this embodiment, the upper end of the pole 111 is made higher than the height of the reflecting plate 113 to ensure sufficient radiation efficiency even if the distance between the pole 111 and the reflecting plate 113 is narrow. In this case, the antenna gain is 3.4 dBi and the standing wave ratio is 1.15 or less, even when the separation distance between the pole 111 and the reflector 113 is kept at 1/20 wavelength or less. By maintaining the directivity, the antenna for the mobile communication terminal maintains a very good characteristic.
폴(111)의 상단에 결합된 헤드(112)와 반사판(113)은 높은 캐패시턴스의 결합을 함으로써 1/4파장 이하의 길이에서도 공진이 발생하게 한다. 즉, 이 실시예에 따른 안테나에서는 폴(111)과 헤드(112)의 전장을 1/4파장 이하로 제작하여도충분한 안테나 이득을 얻을 수 있으므로, 종래의 모노폴 안테나보다 훨씬 짧게 제작할 수 있다. 또한, 폴(111)의 상단 근처 또는 급전부, 즉 하단 근처를 헬리칼 타입으로 꼬아 두는 인덕턴스보강부를 설치하면, 폴(111)과 헤드(112)의 전장을 더욱 줄일 수 있다. 또한, 폴(111)의 상단 근처를 헤드(112)와 함께 코니칼 타입으로 꼬아 두는 인덕턴스보강부를 설치하면, 폴(111)과 헤드(112)의 전장을 더욱 줄일 수 있다.The head 112 and the reflecting plate 113 coupled to the upper end of the pole 111 is coupled to a high capacitance to cause resonance even in a length of 1/4 wavelength or less. That is, in the antenna according to this embodiment, sufficient antenna gain can be obtained by producing the full length of the pole 111 and the head 112 to 1/4 wavelength or less, so that the antenna can be manufactured much shorter than the conventional monopole antenna. In addition, by installing an inductance reinforcement that twists a helical type near the top of the pole 111 or near the feed portion, that is, the lower end, the overall length of the pole 111 and the head 112 can be further reduced. In addition, by installing an inductance reinforcement that twists the upper end of the pole 111 together with the head 112 in a conical type, it is possible to further reduce the overall length of the pole 111 and the head 112.
송수신 신호 전송 및 급전을 위한 전송선로로 이용하기 위한 동축케이블 등과 같은 내부도체(116)는 폴(111)의 하단(117)에서 노출되어 연장된다. 폴(111)은 비교적 굵게 형성되며, 내부도체(116)의 연결을 위한 커넥터(114)는 폴(111)에 비해 직경이 작게 형성된다. 그러므로, 임피던스를 정합시키기 위해서는 폴(111)의 하단을 단단히 고정시켜 헤드(112)와 폴(111)이 흔들리지 않게 지지할 것이 요구된다. 이 실시예에서는 폴(111)의 하단(117)을 절두원추형으로 형성하며, 도 5에서 보아 커넥터(114)의 상측에는 폴(111)의 하단의 절두원추에 대응하는 절두원추형 홈을 갖는 지지대(115)를 제공한다. 그렇게 함으로써, 내부도체(116)를 당겨 커넥터(114)에 연결하면, 폴(111)의 하단(117)의 절두원추가 지지대(115)의 절두원추형 홈에 끼워짐으로써 안테나의 폴(111)이 정위치에 단단히 고정된다. 지지대(115)와 커넥터(114)는 도전성을 갖는 금속으로 형성되므로, 폴(111)의 하단(117)의 절두원추와 지지대(115)의 절두원추형 홈의 사이에는 테이퍼단면을 갖는 원추형 유전체(118)가 삽입되며, 내부도체(116)과 커넥터(114)에 형성된 홈의 사이에는 원통형 유전체(119)가 삽입된다. 원추형 유전체(118)의 상부는 반사판(113)의 하면에 천공된 폴삽입용 구멍(121)의 내주와 일치하는 외주를 갖도록 형성되어야 한다. 즉, 안테나의 조립상태에서, 폴(111) 및 내부도체(116)는 금속 등과 같은 도전체로 제조되는 커넥터(114)와 지지대(115) 및 반사판(113)으로부터 유전체(118, 119)에 의해 격리되어야 한다. SMA 커넥터 등 여러종류의 커넥터가 사용될 수 있다.An inner conductor 116 such as a coaxial cable for use as a transmission line for transmitting and receiving a signal and feeding power is exposed and extended from the lower end 117 of the pole 111. The pole 111 is formed relatively thick, the connector 114 for the connection of the inner conductor 116 is formed smaller in diameter than the pole 111. Therefore, in order to match the impedance, it is required to firmly fix the lower end of the pawl 111 to support the head 112 and the pawl 111 so as not to shake. In this embodiment, the lower end 117 of the pole 111 is formed in a truncated cone shape, and as shown in FIG. 5, a support having a truncated cone-shaped groove corresponding to the truncated cone of the lower end of the pole 111 is shown in FIG. 115). By doing so, when the inner conductor 116 is pulled and connected to the connector 114, the truncated cone of the lower end 117 of the pole 111 is inserted into the truncated cone-shaped groove of the support 115 so that the pole 111 of the antenna is opened. It is firmly fixed in place. Since the support 115 and the connector 114 are formed of a conductive metal, the conical dielectric 118 having a tapered cross section between the truncated cone of the lower end 117 of the pole 111 and the truncated cone groove of the support 115. ) Is inserted, and a cylindrical dielectric 119 is inserted between the inner conductor 116 and the groove formed in the connector 114. The upper portion of the conical dielectric 118 should be formed to have an outer circumference corresponding to the inner circumference of the pole insertion hole 121 drilled in the lower surface of the reflector plate 113. That is, in the assembled state of the antenna, the pole 111 and the inner conductor 116 are isolated by the dielectrics 118 and 119 from the connector 114 and the support 115 and the reflector 113 made of a conductor such as metal. Should be. Several types of connectors can be used, such as SMA connectors.
이하, 이 발명의 제2 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, a configuration of a fixed monopole antenna for a mobile phone according to a second embodiment of the present invention will be described.
도 6에는 이 발명의 제2 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 일부의 사시도가 도시되어 있다. 제2 실시예에 따른 안테나의 반사판 및 커넥터를 포함한 결합요소들은 제1 실시예에 따른 안테나와 동일하다. 제2 실시예에 따른 안테나와 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 안테나의 상이점 중의 하나는 폴(211)의 하단에서 연장되는 내부도체(216)의 단부가 커넥터에 용이하게 결합될 수 있는 구조를 갖는다는 것이다. 즉, 내부도체(216)의 단부에는 결합핀을 삽입할 수 있는 홈(222)이 형성되어 있다. 이 실시예에 따른 안테나를 휴대폰에 장착할 때에는 폴(211)의 하단에서 연장되는 내부도체(216)의 단부를 도 5에서 보아 커넥터의 상부로부터 하부로 관통된 구멍 속에 삽입하고, 커넥터의 하부쪽에서 내부도체(216)의 홈(216) 속에 적절한 형상의 결합핀(도시 안됨)을 삽입함으로써 안테나의 장착이 완료된다. 제2 실시예에 따른 안테나와 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 안테나의 상이점 중의 또다른 하나는 폴(211)의 적어도 일부를 헤드(212)로부터 연장되는 플라스틱이나 테프론 등과 같은 비도전성재료로 된 외피(223)로 감싼다는 것이다. 이러한 외피(223)는 안테나의 외관을 수려하게 할 뿐만 아니라, 헤드(212) 및폴(211)이 부식되거나 손상되는 것을 방지한다.6 is a perspective view of a part of a fixed monopole antenna for a mobile phone according to a second embodiment of the present invention. Coupling elements including the reflector and the connector of the antenna according to the second embodiment are the same as the antenna according to the first embodiment. One of the differences between the antenna according to the second embodiment and the antenna according to the first embodiment has a structure in which an end portion of the inner conductor 216 extending from the lower end of the pole 211 can be easily coupled to the connector. Will. That is, a groove 222 into which the coupling pin can be inserted is formed at the end of the inner conductor 216. When mounting the antenna according to this embodiment to the mobile phone, the end of the inner conductor 216 extending from the bottom of the pole 211 is inserted into a hole penetrated from the top to the bottom of the connector as shown in FIG. Mounting of the antenna is completed by inserting an appropriately shaped coupling pin (not shown) into the groove 216 of the inner conductor 216. Another difference between the antenna according to the second embodiment and the antenna according to the first embodiment described above is a shell made of a non-conductive material such as plastic or Teflon which extends at least a portion of the pole 211 from the head 212. (223). This shell 223 not only enhances the appearance of the antenna, but also prevents the head 212 and the pole 211 from being corroded or damaged.
이하, 이 발명의 제3 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, a configuration of a fixed monopole antenna for a mobile phone according to a third embodiment of the present invention will be described.
도 7에는 이 발명의 제3 실시예에 따른 휴대폰용 고정형 모노폴 안테나의 반사판의 사시도가 도시되어 있다. 제3 실시예에 따른 안테나는 반사판을 제외한 다른 구성요소들은 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 안테나와 동일하다. 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 안테나의 반사판(113, 213)이 직육면체형 또는 정육면체형의 상자에서 1개의 코너에서 만나는 3면을 제외한 나머지 3면이 제거된 형상을 갖는 3면 반사판임에 비해, 제3 실시예에 따른 안테나의 반사판(313)은 원통의 일부를 잘라낸 형상, 즉, 하면은 평면이고, 측면은 곡면인 형상을 갖는다. 좀더 구체적으로 설명하면, 제3 실시예에 따른 안테나의 반사판(313)은 하면은 90도 내지 180도의 내각을 갖는 원호면이고, 측면은 그러한 원호면에 대응하는 곡면인 2면 반사판이다. 이러한 2면 반사판은 3면 반사판에 비해 반사판의 내부에 쌓인 먼지 등을 청소하기에 용이하다.7 is a perspective view of a reflector of the fixed monopole antenna for a mobile phone according to the third embodiment of the present invention. In the antenna according to the third embodiment, the other components except for the reflecting plate are the same as those of the antenna according to the first or second embodiment. The reflecting plates 113 and 213 of the antenna according to the first and second embodiments are three-sided reflecting plates having a shape in which three surfaces except for three surfaces meeting at one corner are removed in a box of a cuboid or a cube. In contrast, the reflecting plate 313 of the antenna according to the third embodiment has a shape in which a part of the cylinder is cut out, that is, the bottom surface is flat and the side surface is curved. More specifically, the reflecting plate 313 of the antenna according to the third embodiment is an arcuate surface having an inner angle of 90 degrees to 180 degrees, and a side surface is a two-sided reflecting plate which is a curved surface corresponding to the arc surface. The two-sided reflector is easier to clean dust and the like accumulated inside the reflector than the three-sided reflector.
앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나에서는 폴의 상단에 헤드를 결합해 두는 것으로 설명하고 있지만, 폴의 길이를 조금 더 길게 유지하면 헤드가 없을지라도 통신에 지장을 초래하지 않을 충분한 안테나 이득을 얻을 수 있다.In the antenna according to the above-described embodiments, the head is coupled to the top of the pole. However, if the length of the pole is kept longer, a sufficient antenna gain may be obtained even without the head. .
한편, 이 발명에 따른 안테나(10)를 휴대폰에 장착한 후에, 도 1에 보이듯이 안테나 덮개(20)를 씌울 수도 있다. 이러한 덮개(20)는 전파의 통과를 방해하지 않는 재료로 제조되어야 한다.On the other hand, after the antenna 10 according to the present invention is mounted on the mobile phone, the antenna cover 20 may be covered as shown in FIG. This cover 20 should be made of a material that does not interfere with the passage of radio waves.
앞서 설명한 실시예들에서 설명한 형상의 2면 반사판이나 3면 반사판 외에도 안테나에서 송수신하는 전파 중에서 사용자의 두부 쪽으로 향하는 전파를 차단하고, 그 중의 일부를 안테나의 폴을 향해 반사시킬 수만 있다면, 반사판의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.In addition to the two-sided reflector or the three-sided reflector of the shape described in the above-described embodiments, the shape of the reflector may be provided so long as it can block a wave directed toward the head of the user and reflect some of it toward the pole of the antenna. May be variously modified.
앞서 설명한 실시예에서는 반사판과 커넥터가 분리된 것으로 설명하고 있지만, 커넥터를 반사판의 하면에 고정시킨 일체형으로 제작할 수도 있다.In the above-described embodiment, the reflective plate and the connector are described as being separated. However, the connector may be manufactured in an integrated form in which the connector is fixed to the lower surface of the reflective plate.
이 발명에 따른 안테나에서 헤드와 폴은 일체형 부품으로 제작되거나 또는 나사결합 등의 방식으로 결합될 수 있는 분리형 부품으로 제작될 수 있다. 또한, 폴과 내부도체도 일체형 부품 또는 분리형 부품으로 제작될 수 있다. 또한, 커넥터와 지지대(115)도 일체형 부품 또는 분리형 부품으로 제작될 수 있다. 또한, 원추형 유전체와 원통형 유전체도 일체형 부품 또는 분리형 부품으로 제작될 수 있다. 또한, (118)를 하나의 부품으로도 제작이 가능하다.In the antenna according to the present invention, the head and the pole may be manufactured as an integral part or as a detachable part that may be combined by screwing or the like. In addition, the pole and the inner conductor may also be manufactured as an integral part or a separate part. In addition, the connector and the support 115 may also be manufactured as an integrated component or a separate component. In addition, conical dielectrics and cylindrical dielectrics can also be fabricated as integral or discrete components. In addition, it is possible to manufacture 118 as a single component.
도 8 및 도 9는 폴더형 휴대폰에 이 발명에 따른 안테나를 설치한 예를 도시한 것으로서, 이러한 폴더형 휴대폰의 경우에는 본체의 크기가 작아서 본체의 체적 내에서 안테나를 설치할 공간을 충분히 확보하기가 어려울 수도 있다. 이러한 경우에는 폴의 일부를 반사판의 상단의 위쪽으로 노출시키고, 폴의 일부만 반사판과 함께 휴대폰의 체적 내의 공간에 설치하는 반노출식 고정형 모노폴 안테나로 구성하여도 무방하다. 이러한 반노출식 고정형 모노폴 안테나에서는 폴의 노출부위로 인해 사용자의 두부 쪽으로 향하는 전파가 비노출식 고정형 모노폴 안테나에 비해 다소 많을수도 있지만, 종래의 반사판이 없는 전노출식 안테나에 비하면 현저하게작아지는 반면에, 안테나 이득은 반사판으로부터의 복사효과에 의해 동일한 길이의 반사판이 없는 종래의 안테나에 비해 현저하게 상승된다.8 and 9 illustrate an example in which an antenna according to the present invention is installed in a clamshell-type cellular phone. In the case of such a clamshell-type cellular phone, the size of the main body is small so that sufficient space for installing the antenna within the volume of the main body is sufficient. It may be difficult. In this case, a part of the pole may be exposed above the top of the reflector, and a part of the pole may be configured as a semi-exposed fixed monopole antenna installed in a space within the volume of the mobile phone together with the reflector. In the semi-exposure fixed monopole antenna, due to the exposed portion of the pole, the radio wave toward the user's head may be slightly higher than that of the non-exposed fixed monopole antenna, but is significantly smaller than that of the conventional non-exposed reflector antenna. The antenna gain is markedly increased by the radiation effect from the reflector compared with the conventional antenna without the reflector of the same length.
위에서 이 발명의 양호한 실시예에 기초하여 이 발명을 설명하였지만, 그 것은 단지 예시적인 것일 뿐이고, 이 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments of the invention, it is merely illustrative and is not intended to limit the invention.
예를 들어, 위에서 설명한 실시예들은 도면에 도시된 중실(solid)의 폴에 기반하여 설명하고 있지만, 이러한 폴은 그 상단으로부터 하단까지 전장에 걸쳐서, 또는 그 상단으로부터 출발해서 그 전장의 단지 일부에만 그 축심을 따라 가늘고 긴 구멍이 형성될 수 있으며, 이러한 구멍은 휩안테나를 길이방향으로 신축가능한 구조로 수용하기 위해 이용될 수 있다. 폴형 안테나에 휩안테나를 신축가능하게 수용하는 구성은 이미 다양하게 상용화 된 기술이며, 이 발명에서는 그 중의 어느 것이라도 아무런 제한 없이 양호하게 이용할 수 있으므로, 여기에서는 그 것에 관한 상세한 설명을 생략한다.For example, the embodiments described above are described based on the solid poles shown in the figures, but these poles span the entire length from the top to the bottom, or only a portion of the battlefield starting from the top. Elongated holes can be formed along the axis, which can be used to receive the whip antenna in a longitudinally stretchable structure. The configuration for flexibly accommodating the whip antenna in the pole antenna has already been commercialized in various ways, and any one of them can be satisfactorily used without limitation in the present invention, and thus detailed description thereof will be omitted here.
이 발명이 속한 기술분야에 숙련된 자에게는 이 발명의 사상을 벗어남이 없이도 위에서 설명한 양호한 실시예로부터의 변화나 조절 또는 변경이 가능함이 자명할 것이다. 첨부된 특허청구의 범위는 그러한 변화예와 조절예 및 변경예 등을 이 발명의 보호범위에 포함할 것을 의도한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that changes, adjustments or variations from the preferred embodiments described above may be made without departing from the spirit of the invention. It is intended that the appended claims cover such changes, modifications and variations as fall within the scope of the invention.
이 발명에 따른 휴대폰용 안테나는 주파수 대역폭이 폴과 헤드의 굵기에 비례적인 관계를 갖기 때문에 IMT-2000용 휴대폰처럼 송수신 대역폭이 300 MHz 이상으로 넓은 무선통신용 휴대폰 안테나로도 사용이 가능하고, 폴의 대분분이 케이스내부로 들어가는 형태로 제작되고, 폴이 케이스 위로 튀어 나오는 길이가 개인휴대폰의 경우 약 1.5cm이고 IMT-2000의 경우 약1.2cm일 정도로 매우 짧기 때문에 사용자들이 잡아 빼지 않아도 안테나 이득이 3.4dBi 이상이고 정재파비가 1.2 이하일 정도로 양호한 성능을 그대로 유지할 수 있다. 또한, 반사판의 설치로 인해 사용자의 두부로 향하는 전자파를 차폐시켜 전자파 흡수율(SAR)을 약 1/3배로 낮출 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 조립식으로 제작할 수 있으므로, 휴대폰 제조 공정의 수행이 용이해진다.The mobile phone antenna according to the present invention has a proportional relationship between the frequency bandwidth and the thickness of the pole and the head, and thus can be used as a mobile phone antenna for wireless communication with a wide transmit / receive bandwidth of more than 300 MHz, like the mobile phone for IMT-2000. Most of them are made to go inside the case, and the length of the pole sticking out of the case is about 1.5cm for the personal mobile phone and about 1.2cm for the IMT-2000. The performance can be maintained as it is above and the standing wave ratio is 1.2 or less. In addition, due to the installation of the reflector to shield the electromagnetic wave directed to the head of the user can obtain an effect that can reduce the electromagnetic wave absorption rate (SAR) by about 1/3 times. In addition, since it can be manufactured in a prefabricated manner, it becomes easy to perform the mobile phone manufacturing process.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
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| AMND | Amendment | ||
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