KR100414664B1 - 휴대단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비흡수율(SAR)을 개선할 수 있는 다중주파수에 대응하는 휴대단말기를 제공한다. 휴대단말기 본체의 PCB상의 안테나프린트 배선기판에, 사용주파수 f1, f2의 두 개의 다이폴 안테나 3, 4를 구비하고, 동축케이블 7을 접속하여 그 단부에 다중주파수에 대응하는 원통형의 바주카형 발룬(바주카 8)을 씌운다. 바주카 8은 유전체 원통 81내에 유전체 원통 82와 도체 원통 83이 동축적으로 끼워져 있고, 유전체 원통 81, 82의 하단부가 단락면, 상단부가 개방단으로 되어 있다. 동축케이블 7의 중심도체 71은 안테나 3, 4의 일단과 접속되고, 외부도체 72는 안테나 3, 4의 타단에 접속되어 있다. 유전체 원통 81, 82는 각각 주파수 f1용, f2용으로 사용되며, f1, f2에 따른 길이를 가지고 있다.

Description

휴대단말기{Personal Hand Phone}

본 발명은 다중 주파수에서 사용되는 휴대단말기에 관한 것으로, 특히 보통의 휴대전화기와 PHS(Personal Hand-phone System)와 같은 휴대단말기의 비흡수율(Specific Absorption Rate: SAR)을 개선하기 위한 장치에 관한 것이다.

최근, 휴대전화기 등의 휴대단말기의 보급에 따라서 단말기로부터 복사되는 전파가 인체, 특히 사용자의 두부(頭部)에 미치는 영향을 측정하는 척도인 비흡수율(SAR)이 널리 알려지고 있다. 휴대단말기에 있어서는, 안테나의 몸체에 전류가 집중하고 그 결과 안테나급전점등의 복사원 근방에 위치하게 되는 인체두부에 전자계가 집중하여 비흡수율이 증대하게 된다. 이러한 비흡수율의 개선에 관해서 방호(protection) 지침도 개시되고 있다.

통상적인 휴대단말기에 있어서는 종래부터 모노폴 안테나가 널리 이용되어 왔는데, 모노폴 안테나는 안테나 소자와 안테나지판이 소정 주파수로 공진하여 하나의 안테나를 구성하므로, 안테나 전류에 따라서 휴대단말기의 프린트 배선기판(Printed Circuit Board: PCB)을 지판으로 하는 지판전류가 흐른다. 비흡수율을 저감시키기 위해서는 실사용상태에서 인체두부의 근방 전자계의 강도를 저감시키면 되지만, 지판전류를 제어할 수는 없다. 즉, 근방 전자계를 제어, 저감할 수 없는 등의 이유에 의해, 모노폴 안테나 방식에서는 비흡수율을 개선하는 것은 어렵다.

그래서 PCB에 지판전류를 흐르게 하지 않는 다이폴 안테나(평형급전 안테나)를 채용하는 것이 유리하다.

다이폴 안테나로의 급전은 보통 동축케이블(세미리지드 케이블: semi-rigid cable)에 의해 행해지지만, 다이폴 안테나의 기본 구성을 나타낸 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 다이폴 안테나 10에 동축케이블 11과 같은 불평형회로에서 급전하면 동축케이블의 외부도체에 도시한 바와 같은 누설전류가 생기므로, 다이폴 안테나 10과 동축케이블 11 사이에 평형-불평형변환기, 즉 발룬(Balance-Unbalance: Balun)(도시하지 않음)을 접속하여 누설전류를 없애도록 하고 있다

이러한 발룬으로서는 도 2의 (a)에 도시한 트랜스포머(transformer)형이 널리 사용되고 있다. 또한 도 2의 (b)나 (c)에 도시한 바와 같은, 집중정수(lumped constant)를 사용한 브리지(bridge)형이나 래더(ladder)형 발룬을 사용할 수도 있다.

그러나, 휴대단말기의 주파수대역은 약 1000MHz 이상이고, 최근에는 더 높은 주파수대역용 시스템도 출현하고 있다. 주파수대역이 예를 들어 W-CDMA(Wide-band Code Division Multiple Access)와 같이 약 2000MHz 이상의 마이크로 파가 되면, 도 2와 같은 방식의 발룬에서는 고주파손실이 커져서 실용적이지 않게 된다.

한편, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 동축케이블 11의 단부에, 상기 위치에서는 전기적으로 개방단이 되는 1/4λ의 원통을 씌운 소위 바주카(Bazooka) 12라고 불리는 방식의 발룬이 있다.

상술한 바주카형 발룬은 높은 주파수대역에서도 양호한 전기적 성능을 나타내지만, 예를 들어 800MHz대역에서 사용하는 보통의 휴대단말기에 적용하고자 하면, 1/4λ의 원통의 길이는 약 90mm이 되어 실용적이지 않다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 구성된 것으로, 바주카형 발룬을 소형화하여 복수의 주파수대역에서 사용하는 휴대단말기에 적용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 휴대단말기는, 송수신 회로부가 구비된 제1 프린트 배선기판에 구비된 제2 프린트 배선기판과, 상기 제2 프린트 배선기판에 구비되어 제1 주파수에서 사용되는 제1 안테나 및 제2 주파수에서 사용되는 제2 안테나와, 상기 송수신 회로부와 상기 제1 및 제2 안테나를 접속하는 동축케이블과, 상기 동축케이블의 안테나측 단부에 씌워진 원통형의 평형-불평형변환기를 구비하고, 상기 평형-불평형변환기를, 상기 제1 주파수에 따른 길이를 가진 제1 유전체 원통과, 상기 제2 주파수에 따른 길이를 가진 제2 유전체 원통과, 도체 원통으로 구성하고, 상기 제1 유전체 원통내에 상기 제2 유전체 원통과 상기 도체 원통을 동축적으로 끼움으로써, 다중주파수에 대응하는 바주카형으로 구성한 것이다.

도 1은 통상적인 다이폴 안테나의 구성예를 도시한 구성도.

도 2는 통상적인 발룬의 구성예를 도시한 구성도.

도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 휴대단말기의 안테나구조를 도시한 정면도와 측면도.

도 4는 본 발명의 실시형태에 의한 바주카형 발룬의 구성도.

도 5는 본 발명의 실시형태에 의한 바주카형 발룬의 조립사시도.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 사용주파수 f1, f2를 가지는 휴대단말기에서의 안테나구조를 나타내는 구성도로서, (a)는 정면도이고 (b)는 측면도이다.

도 3에 있어서, 1은 단말기본체의 프린트 배선기판(PCB), 2는 PCB 1의 상부에 배치된 안테나 프린트 배선기판(PCB), 3은 안테나 PCB 2에 구비된 주파수 f1에서 사용되는 제1 다이폴 안테나, 4는 안테나 PCB 2에 구비된 주파수 f2에서 사용되는 제2 다이폴 안테나(이하, 단순히 안테나)이다. 5는 PCB 1의 하부에 구비된 송수신 회로부이다. 일반적으로 휴대단말기에 있어서는, 도 3과 같이 PCB 1의 상부에 안테나 PCB 2가 배치되고 하부에 송수신 회로부 5가 배치된다. 7은 각 안테나 3, 4의 급전점과 송수신 회로부 5를 접속하는 동축케이블이고, 8은 동축케이블 7의 안테나측 단부에 씌워진 이중 유전체 원통으로 구성된 바주카형 다주파 공진발룬(이하, 단순히 바주카)이다.

상기 바주카 8과 안테나 PCB 2는, (b)에 도시한 바와 같이 동축케이블 7을 구부림으로써 PCB 1로부터 이격된 상태로 부착되어 있다. 도면에서는 안테나 PCB 2가 PCB 1로부터 간격 d만큼 이격하여 있다.

도 4와 도 5는 유전체 원통으로 이루어진 바주카 8의 단면을 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 안테나 3, 4는 다주파 공진엘리먼트를 가진 트랩 안테나(trap antenna)로서 도시되어 있고, f2용 트랩회로 9, f1용 안테나 엘리먼트, f2용 안테나 엘리먼트로 구성된다. 상기 트랩회로 9는 f2에 대한 임피던스가 매우 높도록 구성되어 있다. 따라서 f2를 인가하면 상기 트랩회로 9는 f2를 차단하여 f2에서 공진하도록 한다. 반면에 f2보다 낮은 f1을 인가하면 상기 트랩회로 9는 연장선륜(center loading)으로 작용하게 되어 결과적으로 f1에서 공진한다.

도 5를 참조하면, 바주카 8은 제1 유전체 원통 81과 제2 유전체 원통 82와 도체 원통 83을 가지고 있다. 유전체 원통 81내에 유전체 원통 82와 도체 원통 83이 동축적으로 끼워져 있다. 도체 원통 83은 유전체 원통 81의 하단부(송수신 회로부 5측의 단부)에 끼워져 있고, 각 유전체 원통 81, 82의 하단부가 단락면이 되고, 상단부(안테나측 단부)가 개방단으로 되어 있다. 또한, 유전체 원통 82 및 도체원통 83에 동축케이블 7의 상단부가 끼워져 있다.

동축케이블 7은 중심도체 71과 외부도체 72를 가진다. 중심도체 71은 안테나3, 4의 일단과 접속되고, 외부도체 72는 안테나 3, 4의 타단에 접속됨과 동시에 유전체 원통 82와 도체 원통 83의 내주면에 접하고 있다.

유전체 원통 81은 예를 들어 보통의 휴대단말기의 주파수대역인 f1용으로 사용되며, 전기길이 1/4λg1을 가진다. 유전체 원통 82는 예를 들어 W-CDMA 등의 높은 주파수대역인 f2용으로 사용되며, 전기길이 1/4λg2를 가지고 있다.

이상에 의해, 다주파에 대응하는 발룬으로서의 바주카 8이 구성된다.

이러한 바주카 8에서의 유전체 원통 81, 82는 그 비유전율 εr에 의해 1/4λ길이를 1/으로 단축할 수 있다. 따라서, 고유전율을 가지는 예를 들어 유전체 세라믹을 사용함으로써, 소형으로 형성할 수 있다. 예를 들어, εr=40.840MHz의 경우, 유전체 원통 81은 14mm정도(종래의 도 1 (b)의 경우는 90mm)로 단축할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같은 2개의 다이폴 안테나로 이루어진 다선상 공진 다이폴 안테나를 사용한 경우에 관해서 설명했지만, 안테나 형식에 관해서는 특별히 한정되지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 두 개의 사용주파수가 다른 안테나를 구비함과 동시에, 각 안테나로 급전하는 동축케이블의 단부에 바주카형으로 구성된 다중주파수에 대응하는 두 개의 유전체 원통과 도체 원통으로 구성된 평형-불평형 변환기를 씌우는 구성으로 했으므로, 휴대단말기의 PCB에 안테나 전류를흐르게 하지 않고, 사용자두부의 근방 전자계를 저감시켜서 비흡수율을 개선할 수 있다. 또한, 각 유전체 원통은 그 유전율에 따라서 소형화할 수 있으므로, 다중주파수에 대응하는 휴대전화기 등의 휴대단말기를 실현할 수 있다.

Claims (8)

1. 송수신 회로부가 구비된 제1 프린트 배선기판상에 구비된 제2 프린트 배선기판과,

   상기 제2 프린트 배선기판상에 구비되어 제1 주파수에서 사용되는 제1 안테나 및 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 사용되는 제2 안테나와,

   상기 송수신 회로부와 상기 제1 및 제2 안테나를 접속하는 동축케이블과,

   상기 동축케이블의 안테나측 단부에 씌워진 원통형의 평형-불평형 변환기를 구비하고,

   상기 평형-불평형 변환기는,

   상기 제1 주파수에 따른 길이를 가진 제1 유전체 원통과 상기 제2 주파수에 따른 길이를 가진 제2 유전체 원통과 도체 원통으로 구성되고, 상기 제1 유전체 원통내에 상기 제2 유전체 원통과 상기 도체 원통이 동축적으로 끼워짐으로써, 다중주파수에 대응하는 바주카형 발룬(Balun)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도체 원통은 상기 제2 유전체 원통의 하단부에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 유전체 원통은 고유전율을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 안테나는 다이폴 안테나임을 특징으로 하는 휴대단말기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제2 프린트 배선기판 및 상기 평형-불평형변환기는 상기 제1 프린트 배선기판으로부터 전기적으로 부상해 있는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.
6. 제1 주파수에서 사용되는 제1 안테나 및 상기 제1 주파수보다 높은 제2 주파수에서 사용되는 제2 안테나와 송수신회로부를 접속하는 동축케이블의 안테나측 단부에 씌워진 원통형의 평형-불평형 변환기에 있어서,

   상기 제1 주파수에 따른 길이를 가진 제1 유전체 원통과,

   상기 제2 주파수에 따른 길이를 가지며 상기 제1 유전체 원통내에 동축적으로 끼워지는 제2 유전체 원통과,

   상기 제1 유전체 원통내에 동축적으로 끼워지는 도체 원통으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 평형-불평형 변환기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 도체 원통은 상기 제2 유전체 원통의 하단부에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 유전체 원통은 고유전율을 가지는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.