KR100548204B1

KR100548204B1 - 무선통신기기의 소형 평면안테나 장치 및 이를 이용한ｐｄａ

Info

Publication number: KR100548204B1
Application number: KR1020020071904A
Authority: KR
Inventors: 차광환; 김영기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: KR20040044211A; US20040097270A1; US7199756B2

Abstract

무선통신기기의 소형 평면안테나 및 이를 이용한 PDA가 개시된다. 본 발명의 소형 평면안테나는, LCD 보호용 브라켓; 상기 브라켓과 일정간격 이격되어 있는 탑플레이트; 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 단락스트립;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 소형 평면안테나는 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 급전선을 더 포함하며, 상기 브라켓과 상기 탑플레이트 사이에 배치된 유전율이 높은 유전체를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소형평면안테나를 이용하는 본 발명의 PDA는, LCD 및 상기 LCD를 보호하는 브라켓을 포함하는 PDA로서, 상기 브라켓과 일정간격 이격되어 있는 탑플레이트, 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 단락스트립을 포함하며, 상기 브라켓을 접지면으로 이용하는 소형 평면안테나 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 소형 평면안테나는 상기 PDA 상의 다른 도체부품과 멀리 떨어진 위치에 설치되며, 특히 PDA 후방에서 바라볼 때 좌측 하단 모서리부분에 설치되는 것이 바람직하다.

브라켓, LCD, 안테나, 평면안테나, PDA

Description

무선통신기기의 소형 평면안테나 장치 및 이를 이용한 ＰＤＡ{ a planner inverted F antenna apparatus of a wireless communication device and a ＰＤＡ using this antenna}

도 1은 종래 기술의 소형평면안테나의 방사패턴을 나타내는 도면,

도 2는 종래기술의 소형평면안테나의 VSWR(valtage standing wave ratio)를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 소형 평면안테나의 일 실시예를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명의 소형 평면안테나의 다른 실시예를 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명의 PDA를 개략적으로 나타내는 분해사시도,

도 6은 본 발명의 PDA로서, 후면커버를 제거하고 후방에서 PDA 내부를 본 것을 나타내는 개략도,

도 7은 본 발명의 PDA의 방사패턴을 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 PDA의 VSWR(valtage standing wave ratio)를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20:LCD 보호용 브라켓 21:탑플레이트

22:제 1플레이트 23:제 2플레이트

24:단락스트립 26:급전선

28:유전체 30:LCD

32:전면커버 34:인쇄회로기판

36:평면안테나 38:배터리

40:후면커버 44:PDA(personal digital assistant)

본 발명은 소형안테나 및 이를 이용한 PDA(personal digital assistant)에 관한 것으로서, 특히 안테나의 수신감도의 향상뿐만 아니라 EMS(expanded memory specification) 문제점도 복합적으로 극복하여, 제품품질 및 성능향상을 가져오는 무선통신기기의 소형 평면안테나 및 이를 이용한 PDA에 관한 것이다.

일반적으로 무선통신서비스에 이용되는 개인휴대 단말기는 소형화, 다기능화 및 저전력화를 목표로 발전되어 왔으며, 기지국 및 단말기에 필수적인 안테나는 신호 입출력의 처음과 끝을 담당하며 통화품질을 결정하는 핵심부품이다.

무선통신기기의 안테나는 양방향 통신이 가능하고 휴대가 간편하여야 하는 등의 목적에 의해 주로 무지향성의 수납가능형 안테나를 사용한다. 이러한 안테나로서는 헬리컬 안테나, 모노폴 안테나 또는 헬리컬 및 모노폴 결합 안테나 등이 있다. 이런 안테나는 단말기가 놓여 있는 위치와 관계없이 통화가 가능하다는 장점이 있으나 통화대기 상태에서도 항상 단말기의 상단 부위가 돌출되어 있다는 단점이 있다.

또한, 이러한 구조를 피하기 위해 개발된 단말기 내에 내장될 수 있는 소형안테나로서, 대표적으로 SMD 형태의 안테나와 평면안테나가 있다. 이러한 안테나는 설계방법에 따라 복사패턴의 형태가 달라지며 무선통신기기들의 내부에 부착시킴으로서 휴대성이 우수하다.

SMD 형태의 안테나는 기존의 다층기판 및 유전체 제조공법을 응용하여 작은 부피내에 안테나를 형성시키는 방법으로서, 초기에는 고유전율 세라믹 기술을 이용하여 모노폴 및 헬리컬 안테나를 소형으로 형성하는 형태였으나 최근에는 발전된 패턴기술을 이용한 다양한 제품들이 개발되고 있다.

이러한 안테나로서는, 칩 안테나(chip antenna), 적층 안테나, 패턴 안테나(patern antenna) 등을 예를 들 수 있으며, 대부분 초소형으로 구현되어 있기 때문에 무선통신기기의 어느부분이라도 실장이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 양산성이 우수하고 기존의 안테나들을 무선통신기기에 내장할 때와는 달리, SMD 부품들을 회로기판에 직접 접착하는 방식을 그대로 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 안테나들은 단말기 본체에 장착되었을 때 지향성을 가지는 특성이 있으며, 안테나의 수신감도가 나쁘고, 방사패턴이 불량하다는 단점을 가지고 있다.

이러한 종래의 SMD 형태의 안테나 외에도 단말기 내에 내장할 수 있는 소형 평면안테나로서 PIFA(planner inverted F antenna)안테나를 들 수 있다. PIFA안테나는 설계방법에 따라 복사패턴의 형태가 달라지며, 무선통신기기의 상단 또는 내부에 부착함으로서 휴대성을 높일 수 있는 안테나이다.

PIFA안테나는, 접지면, 패치, 급전부, 단락핀 또는 단락스트립으로 구성되어 있으며, 상기 접지면은 패치 보다 약간 크게 구성되어 있고 별도의 회로기판에 직접 부착되어 무선통신기기의 측면 내측에 삽입되어 있는 것이 일반적이다.

이와같은 일반적인 PIFA안테나의 방사패턴을 도 1에서 나타내고 있다. 도면에서 볼 수 있듯이,대체적으로 0db에서 많이 벗어나 있다. 평균수치를 보더라도, 2400MHz에서 -8.70dB, 2442MHz에서 -8.25dB, 2484MHz에서 -8.45dB로서 0dB과는 많은 차이가 있어 방사패턴이 좋지 않음을 알 수 있다.

도 2는 종래의 PIFA안테나의 VSWR(voltage standing wave ratio,전압정재파비)를 나타내는 도면이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 2.4GHz에서 2.5062이고, 2.442GHz에서 2.1995를 포함하여 그래프 전체적으로 레벨 2 보다 커서 좋지 않다. 도 2의 하단은 RF특성의 임피던스를 나타낸다. 이와같이 도1과 도2의 그래프에서 볼 수 있듯이, 종래의 소형 평면안테나로서, PIFA안테나는 방사패턴 및 VSWR이 좋지 않은 단점이 있다.

이상과 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 안테나의 방사패턴 및 VSWR이 향상된 소형 평면안테나를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 안테나의 방사패턴 및 VSWR이 향상된 소형 평면안테나를 이용한 PDA를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 부품 및 공수가 절감되어 제조원가가 절감되고, 조립성이 우수한 PDA를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 무선통신기기의 소형 평면안테나는, LCD 보호용 브라켓; 상기 브라켓과 일정간격 이격되어 있는 탑플레이트; 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 단락스트립;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한,본 발명은 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 급전선을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 탑플레이트는, 직사각형 형상의 제 1플레이트 및 이 보다 면적이 작은 제 2플레이트를 포함하며, 상기 제 1플레이트와 제 2플레이트는 일체형으로 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 급전선은 상기 제1플레이트의 일측에 연결되어 있고, 상기 단락스트립은 상기 제2플레이트에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 상기 브라켓과 상기 탑플레이트 사이에 배치된 유전율이 높은 유전체를 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 유전체는 세라믹 재질로 구성된 것이 바람직하다.

상기 소형평면안테나를 이용하는 본 발명의 PDA는, LCD 및 상기 LCD를 보호하는 브라켓을 포함하는 PDA로서, 상기 브라켓과 일정간격 이격되어 있는 탑플레이트, 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 단락스트립을 포함하며, 상기 브라켓을 접지면으로 이용하는 소형 평면안테나 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 PDA의 상기 소형 평면안테나는, 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 급전선을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1플레이트의 일측에 상기 급전선이 연결되어 있고, 상기 제2플레이트에 상기 단락스트립이 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소형 평면안테나는 다른 도체부품 과 멀리 떨어진 위치에 설치되며, 특히,상기 소형 평면안테나는 본 발명의 PDA 후방에서 바라볼 때 좌측 하단 모서리부분에 설치되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 소형 평면안테나의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 접지면을 일반적인 무선통신기기에 구비되어 있는 LCD 보호용 브라켓으로 구성한 안테나를 나타내는 사시도이다.

도면에서 볼 수 있듯이, 본 발명은, LCD 보호용 브라켓(20), 탑플레이트(21), 급전선(26), 단락스트립(24)을 포함한다.

상기 LCD 보호용 브라(20)켓은 무선통신기기의 종류에 따라 그 모양이나 형태가 변할 수 있으나, LCD를 구비하고 있는 통신기기는 반드시 보호용 브라켓을 갖추고 있으므로 이를 접지면으로 사용할 수 있다. 도 3에 도시된 형태의 브라켓(20)은, 일반적인 PDA에서 사용하는 브라켓의 형태이다.

상기 탑플레이트(21)는 상기 브라켓(20)에 비하여 매우 작은 플레이트로 구성되어 있으며, 상기 급전선(26)과 단락스트립(24)을 결합하는 무선주파수 신호를 방사하는 방사패치 역할을 한다. 또한, 탑플레이트(21)는 제 1플레이트(22)와 제 2플레이트(23)가 일체형으로 열결된 형태로 구성되어 있으며, 상기 제 1플레이트(22)가 제 2플레이트(23) 보다 좀더 넓은 면적을 갖는다.

상기 급전선(26)은 상기 제 1플레이트(22)의 일측에 일단이 연결되어 있으며, 타단이 상기 LDC 보호용 브라켓(20)에 연결되어 있다. 이 급전선(26)은 무선주파수의 고주파 신호를 전달하는 역할을 수행한다.

상기 단락스트립(24)은 상기 제 2플레이트(23)의 일측에 일단이 연결되어 있고, 타단이 상기 LCD 보호용 브라켓(20)에 연결되어 있다. 이 단락스트립(24)은 상기 급전선(26)과 일정한 거리를 유지하도록 설치되어 있으며, 이것으로 인해 안테나의 임피던스 특성을 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 상기 탑플레이트(21), 급전선(26) 및 단락스트립(24)이 상기 LCD 보호용 브라켓(20)의 일측 끝단에 연결되어 있으나, 상기 브라켓(20)의 어느 위치에도 연결할 수 있으며, 각각의 무선통신기기의 구조 및 형태에 따라 그 설치위치를 변경할 수 있다. 다만, 상기 탑플레이트(21) 등은 무선통신기기의 도전체와 되도록 멀리 이격되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 소형 평면안테나는 상기 LCD 보호용 브라켓(20)에 상기 탑플레이트(21) 및 단락스트립(24)만을 연결하여 구성할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 소형 평면안테나에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 소형 평면안테나는 상기 탑플레이트(21)와 상기 LCD 보호용 브라켓(20) 사이에 배치된 유전체(28)를 더 포함한다. 상기 유전체(28)는 유전율이 좋은 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다.

접지면이 넓으면 안테나의 방사패턴이 좋아지고, 수신감도가 향상된다는 것은 공지의 사실이다. 본 발명의 소형 평면안테나는, 상술한 바와 같이, 무선통신기기의 LCD 보호용 브라켓(20)을 접지면으로 이용하여 그라운드를 보강함으로써, 안테나의 VSWR 및 방사패턴을 향상시킬 수 있고, 별도의 구조물을 채용하지 않음으로 부품 및 공수가 절감되어 원가절감의 효과를 가져온다.

도 5는 평판안테나가 적용된 본 발명의 PDA를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다. 본 실시예서 평판안테나에 관한 상술한 내용과 동일한 구성은 동일한 참조부호를 사용한다. 본 발명의 PDA는 LCD(30), 전면커버(32), LCD 보호용 브라켓(20)을 포함하는 평판안테나(36), 인쇄회로기판(34), 배터리(battery)(38), 후면커버(40)를 포함한다.

상기 인쇄회로기판(34)은 하나 또는 복수개로 구성되어 있으며, 상기 인쇄회로기판(34)이나 배터리(38), 전후면커버(32,40) 등은 일반적인 PDA의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 상기 소형 평판안테나는 탑플레이트(21), 상기 브라켓(20), 급전선(26) 및 단락스트립(24)을 포함하는 구성으로서, 상술한 본 발명의 소형 평판안테나와 동일한 구조로 구성하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 PDA에서 상기 후면커버를 제거하고 내부를 들여다 본 것을 나타내는 도면이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 PDA에서 소형평판 안테나의 탑플레이트(21), 급전선(26) 및 단락스트립(24)은 PDA 후방에서 보았을때 LCD 보호용 브라켓(20)의 좌측 하단에 부착된 것이 바람직하다. 또한, PDA의 다른 도체와는 비교적 멀리 떨어진 위치에 부착하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탑플레이트는 제 1플레이트(22)와 제 2플레이트(23)가 일체형으로 열결된 형태로 구성되어 있으며, 상기 제 1플레이트(22)가 제 2플레이트(23) 보다 좀더 넓은 면적을 갖도록 구성되어 있다. 상기 급전선(26)은 상기 제 1플레이트(22)의 일측에 일단이 연결되어 있으며, 타단이 상기 LCD 보호용 브라켓(20)에 연결되어 있다. 상기 단락스트립(24)은 상기 제 2플레이트(23)의 일측에 일단이 연결되어 있고, 타단이 상기 LCD 보호용 브라켓(20)에 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 PDA는 방사패턴이나 VSWR이 종래의 PDA와 비교할 때 월등히 우수하다. 도 7은 본 발명의 PDA의 방사패턴을 나타내는 도면이다.

도면에서 볼 수 있듯이, 대체적인 방사패턴이 Odb에 많이 근접해 있다. 2400MHz 에서 평균값이 -3.82db이고, 2442MHz에서는 평균값이 -3.78db이며, 2484MHz에서는 -4.66db이다.즉, 이와같이, 종래의 PDA방사패턴과 비교해 볼 때 상당히 향상되어 있으며, 0db에 근접해 있음을 볼 수 있다.

또한, 도 8에 나타난 VSWR(voltage standing wave ratio,전압정재파비)을 보면, 2.4GHz에서 1.4692이고, 2.442GHz에서는 1.4228로서 상당부분이 레벨 1과 2 사이를 유지하고 있다. 또한, 하단의 RF특성 임피던스 역시 50Ω에 접근하고 있다.

이와같이 본 발명의 PDA는 방사패턴 및 VSWR이 향상되고, 수신거리가 길며 방향성이 좋아진다.

이상과 같은 본 발명은, 단순히 고정물 역할을 하는 LCD 보호용 브라켓을 이용하여 소형 평판안테나 구조를 만들어 접지면을 보강함으로서, 안테나의 VSWR 및방사패턴을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은, LCD 보호용 브라켓을 접지면으로 이용함으로서, 별도의 구조물을 필요로 하지 않아 부품 및 공수를 절감할 수 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

면적이 큰 후면(後面)이 접지면으로 이용되는 LCD 보호용 브라켓;

상기 브라켓과 일정간격 이격되어 있는 탑플레이트; 및,

상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 단락스트립;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기의 소형 평면 안테나 장치.
제 1항에 있어서,

상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 급전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기의 소형 평면안테나 장치.
제 2항에 있어서,

상기 탑플레이트는, 직사각형 형상의 제 1플레이트 및 이 보다 면적이 적은 제 2플레이트를 포함하며, 상기 제 1플레이트와 제 2플레이트는 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 무선통신기기의 소형 평면안테나 장치.
제 3항에 있어서,

상기 제1플레이트의 일측에 상기 급전선이 연결되어 있고, 상기 제2플레이트에는 상기 단락스트립이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 무선통신기기의 소형 평면안테나 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 브라켓과 상기 탑플레이트 사이에 배치된 유전율이 높은 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기의 소형 평면안테나 장치.
제 5항에 있어서,

상기 유전체는 세라믹 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 무선통신기기의 소형 평면안테나 장치.
LCD 및 상기 LCD를 보호하는 브라켓을 포함하는 PDA로서,

상기 브라켓과 일정간격 이격되어 있는 탑플레이트, 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 단락스트립을 포함하며, 상기 브라켓을 접지면으로 이용하는 소형 평면안테나 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDA.
제 7항에 있어서,

상기 소형 평면안테나는, 상기 탑플레이트와 상기 브라켓에 양단이 부착되어 있는 급전선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PDA.
제 8항에 있어서,

상기 탑플레이트는, 직사각형 형상의 제 1플레이트 및 이 보다 면적이 작은 제 2플레이트를 포함하며, 상기 제 1플레이트와 제 2플레이트는 일체형으로 구성된 것을 특징으로 하는 PDA.
제 9항에 있어서,

상기 제1플레이트의 일측에 상기 급전선이 연결되어 있고, 상기 제2플레이트에 상기 단락스트립이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 PDA.
제 8항에 있어서,

상기 소형 평면안테나는, 상기 PDA 상의 다른 도체부품과 멀리 떨어진 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 PDA.
제 11항에 있어서,

상기 소형 평면안테나는, 상기 PDA 후방에서 바라볼 때 좌측 하단 모서리부분에 설치되어있는 것을 특징으로 하는 PDA.