KR100856507B1 - 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각각 다수의 미소다이폴 안테나(22a)-(22f)와 다수의 미소 루프 안테나(24a)-(24f)가 연속 직렬연결된 제 1 및 제 2 안테나(20a)(20b)를 위상지연 급전선로(40)를 이용하여 병렬연결하고, 그 일측에 급전단자부(50)를 재치하여 다중대역의 공진특성을 가지며, 각 안테나의 회로는 다수의 미소 루프 안테나중 홀수번의 각 도선에 흐르는 전류의 방향과 짝수번의 각 도선에 흐르는 전류의 방향을 서로 대향방향으로 함으로서, 각 도선에 흐르는 전류에 의한 자계장이 서로 상쇄되도록 유도되며, 하나의 유전체 시트(21)에 미소 다이폴 안테나(22)의 종단면(23)과 미소 루프 안테나(24)의 종단면(25)을 연결하는 공정을 반복 실행하여 구현한다. 각각의 유전체 시트(21)들은 그 사이에 관통홀(32)을 가지는 열경화성 수지층(30)을 삽입하여 접착하되, 미소 다이폴 안테나(22)와 미소 루프 안테나(24)의 각 종단면(23)(25)이 관통홀(32)을 통해 밀착시키면서 진공 펌프로 공기를 제거한다.
본 발명에 의하면, PCB 공법을 이용하기 때문에 제조공정을 단순화하므로, 대량생산을 가능하게 함과 동시에 균일한 치수 규격의 제품을 얻을 수 있으며, 이로 인한 제품의 공진 특성에 있어서도 안정된 특성을 얻을 수 있는 효과를 가진다.
이동통신, 단말기, 미소 다이폴, 미소 루프, 병렬연결

Description

이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법{MULTIBAND IMBEDDED ANTENNA FOR TELE-COMMUNICATING TERMINAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 이동통신 단말기용 내장형 안테나로서 일반적인 헬리컬 안테나에 사용되는 헬릭스를 나타내는 정면도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나를 나타내는 일측면 사시도 및 대향면의 정면 사시도이고,
도 4는 도 3의 정면도이고,
도 5는 본 발명의 내장형 안테나의 층간 자계의 형성을 설명하기 위한 도해도이고,
도 6은 본 발명의 내장형 안테나의 층간 도통 방법을 설명하기 위한 도해도이고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 내장형 안테나의 방사 패턴과 효율을 나타내는 도해도이다.
삭제
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>
20a, 20b : 제 1 및 제 2 안테나 22a-22f : 수직 미소 다이폴 안테나
24a-24f : 수평 미소 루프 안테나 23, 25 : 종단면
30 : 열경화성 수지층 32 : 관통홀
40 : 위상지연 급전선로 50 : 급전단자부
본 발명은 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 안테나의 각 도전성 회로 및 급전단자를 PCB 공정을 이용하여 일체형으로 한 공정으로 형성함으로서, 하나의 급전점으로 연결하되, 서로 다른 주파수에서 공진하는 복수의 안테나를 근접거리에 배열하여 안테나 간의 상호간섭효과를 이용하여 안테나의 광대역화를 하나의 모듈형으로 구현할 수 있는 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 휴대용 이동통신 단말기에는 헬리컬 안테나(helicla antenna)가 사용되며, 고정형(stubby)과 수납형(retractable)으로 구분되며, 모두 도전성의 물체를 이용하여 1/2및 1/4λ의 물리적인 공진 길이로 나선형으로 권회되어 있으며, 그라운드면과 급전선을 가지고 있다. 내부에 존재하는 헬리컬 형상의 도전성 코일을 헬릭스(helix)라 지칭한다.
도 1에는 다중대역의 듀얼 밴드(dual band)형의 헬릭스를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 다중대역을 얻기위해 도전성 금속 강선으로 이루어진 헬릭스(10)의 피치를 제 1 피치(12)와 제 2 피치(14)로 서로 다른 나선형 구조로 만듬에 따 라, 각각의 영역에서 LC 공진회로의 L과 C값에 변화를 주게 되므로, 이 각각의 LC 공진블록에 의하여 다중대역 공진을 하는 안테나로서 동작하게 된다.
이러한 종래의 헬리컬 안테나는 일정한 선경의 강선 자재를 이용하여 코일 형성기에서 인발과 압력을 가하여 형성하게 되며, 이러한 형성과정에 강선의 탄성에 의한 변형이 발생하게 되며, 이로 인하여 균일한 규격의 제품을 얻을 수 없게 된다.
또한, 후처리 공정에서 열처리를 하게 되며, 이러한 열처리 공정의 과정에서 금속의 열변형이 필연적으로 수반되어 지는 바, 이때의 열 변형은 안테나의 성능 불안정이라는 문제를 유발하게 된다.
또한, 안테나의 헬릭스 부분과 안테나의 급전부를 체결하는 후공정이 필연적으로 수반되어 지는 바, 이러한 후 공정시 작업자의 작업방법에 따라서 헬릭스의 변형및 급전부 메탈의 결합 정도에 따라 제품의 주파수 불안정 요소를 가지게 되며, 이는 결국 제품의 양산 불량률을 높이는 또 하나의 요인이 된다.
더구나, 헬릭스의 피치를 고정하기 위한 후 공정으로 유전체 수지를 사용하여 압출 성형을 통하여 제품의 외관을 형성하게 되는데, 이때 유체 상태의 수지가 고압 고속으로 유동하면서 헬릭스의 피치 변형을 야기하게 되며, 이 또한 제품의 특성 불안정의 요인이므로, 이에 의해 안테나의 성능을 저하시키는 요인이 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이상의 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 안테나의 회로형상을 구현함에 있어서 복수의 안테나의 각 도전성 회로 및 급전단자를 PCB 공정을 이용하여 일체형으로 한 공정으로 형성함으로서, 하나의 급전점으로 연결하되, 서로 다른 주파수에서 공진하는 복수의 안테나를 근접거리에 배열하여 안테나 간의 상호간섭효과를 이용하여 안테나의 광대역화를 하나의 모듈형으로 구현할 수 있는 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나는 다중대역의 공진특성을 가지도록, 각각이 다수의 수직 미소다이폴과 다수의 수평 미소 루프 안테나의 연속된 직렬연결에 의해 구현되는 제 1 및 제 2 안테나와, 상기 안테나들을 병렬연결하는 위상지연 급전선로와, 상기 위상지연 급전선로의 일측에 재치된 급전단자부를 포함하되, 상기 각 안테나의 회로는 다수의 미소 루프 안테나중 홀수번의 미소 루프 안테나의 각 도선에 흐르는 전류의 방향과 짝수번의 미소 루프 안테나의 각 도선에 흐르는 전류의 방향을 서로 대향방향으로 함으로서, 각 도선에 흐르는 전류에 의한 자계장이 서로 상쇄되도록 유도되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나의 제조방법은 하나의 유전체 시트에 미소 다이폴 안테나의 종단면과 미소 루프 안테나의 종단면을 연결하는 공정을 반복 실행하여, 미소 다이폴 안테나와 미소 루프 안테나의 복합체로서 각각 구현된 제 1 안테나와 제 2 안테나의 물리적인 전기회로를 구현하는 단계와, 상기 유전체 시트의 각각을 접착하기 위하여 유전체 시트의 사이에 관통홀 을 가지는 열경화성 수지층을 삽입하는 단계와, 이와 같이 유전체 시트사이에 열경화성 수지층이 적층된 상태에서 소정의 압력을 가하여 미소 다이폴 안테나의 종단면과 미소 루프 안테나의 종단면을 밀착시키면서 진공 펌프로 감압하여 공기를 제거함으로서, 접착과정에서의 기포 발생을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수의 안테나의 각 전기적 회로부분과 급전부를 일체형으로 구현 제조하기 때문에 수작업에 의한 종래의 불안정 요인이 제거되고, 제 1 안테나와 제 2 안테나 그리고 위상지연회로 부분을 이용하여 광대역의 다중대역 안테나를 구현함으로서 기존의 헬릭스 안테나의 특성을 개선하고 보다 저렴하고 양산 수율을 극대화하는 다중대역의 내장형 안테나를 얻을 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나는 제 1 안테나(20a)와 제 2 안테나(20b)를 위상지연 급전선로(40)를 이용하여 병렬연결하고, 그 일측에 급전단자부(50)를 재치하고 있다.
제 1 안테나(20a) 및 제 2 안테나(20b)의 각각은 다수의 수직 미소 다이폴 안테나(22a)-(22f)과 일정의 오픈각을 가지는 다수의 수평 미소 루프 안테나(24a)-(24f)의 양쪽 종단부가 미소 다이폴 안테나와 연속된 직렬연결에 의해 구현되며, 이러한 제 1 및 제 2 안테나(20a)(20b)는 기본적으로 다중대역의 공진특성을 가지게 된다. 즉, 제 1 및 제 2 안테나(20a)(20b)의 물리적인 공진 길이가 각각의 안테나의 공진 주파수를 결정하게 되며, 제 1 안테나(20a)의 공진 주파수와 제 2 안테나(20b)의 공진 주파수는 물리적으로 인접하게 되며, 위상지연 급전선로(40)에 의해 병렬연결된다. 이와 같이 구성된 안테나는 제 1 안테나(20a)의 공진 특성과 제 2 안테나(20b)의 공진 특성에 의하여 제 1 및 제 2 안테나(20a)(20b)의 각각의 공진특성보다 광대역의 공진 특성을 가지는 안테나가 실현된다.
한편, 안테나의 회로를 구성함에 있어서, 도 5에 도시된 화살표의 방향과 같이, 1, 3, 5번의 미소 루프 안테나(24a)(24c)(24e)의 각 도선에 흐르는 전류의 방향이 반시계 방향으로 흐르는 반면, 2, 4, 6번의 미소 루프 안테나(24b)(24d)(24f)의 각 도선에 흐르는 전류의 방향이 시계방향으로 흐름으로서, 각 도선에 흐르는 전류에 의한 자계장이 서로 상쇄되도록 유도되어 안테나층간의 상호간섭 계수를 줄일 수 있게된다.
이상과 같은 본 발명의 내장형 안테나는 다음과 같이 제조된다.
도 6에는 예로서 제 1 안테나(20a)만을 도시하며, 이에 도시된 바와 같이, 하나의 유전체 시트(21)에 미소 다이폴 안테나(22)와 미소 루프 안테나(24)의 복합체로서 구현되며, 이들 복합체를 도통시키고자, 먼저 미소 다이폴 안테나(22)의 종 단면(23)과 미소 루프 안테나(24)의 종단면(25)을 연결하는 공정을 실행하는 바, 이러한 공정을 반복하여 제 1 안테나와 제 2 안테나의 물리적인 전기회로를 구현하게 된다. 이때, 각각의 유전체 시트(21)들을 접착하기 위하여 유전체 시트(21)의 사이에 관통홀(32)을 가지는 열경화성 수지층(30)을 삽입한다.
이와 같이 적층된 상태에서 소정의 압력을 가하여 미소 다이폴 안테나(22)의 종단면(23)과 미소 루프 안테나(24)의 종단면(25)이 관통홀(32)을 통해 밀착되며, 이 상태에서 진공 펌프로 감압하여 공기를 모두 제거함으로서, 접착과정에서의 기포 발생을 방지한다. 기포가 발생하게 되면, 안테나의 실효유전율에 변화가 초래하며, 이는 안테나의 특성에 있어서 편차로 나타나게 된다. 또한, 충분한 접착 효과를 얻을 수 없게 된다.
더구나, 열경화성 수지층(30)에 형성된 관통홀(32)은 열경화성 수지층(30)이 열을 받아서 유동성을 띠게 되었을 때 미소 다이폴 안테나(22)의 종단면(23)과 미소 루프 안테나(24)의 종단면(25)이 밀착되어 지는 부분에 피막이 형성되어 전기적 단선이 되지 않도록 하고자 형성되는 것이다.
도 7 및 도 8에 있어서, 이상과 같은 PCB 공법을 이용한 본 발명의 내장형 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성, 방사 패턴(Radiation Pattern) 및 효율을 각각 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 안테나를 이용한 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나는 다중 대역의 특성을 얻을 수 있으며, 특히 도 7에 도시된 방사특성을 나타내는 방사패턴으로서 이동통신용 단말기가 요구하는 무지향 특성을 만족시켜 줌을 보여주고 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 복수의 안테나를 이용한 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법은 제조공정을 단순화하며, 이에 따른 대량생산을 가능하게 한다. 또한, PCB 공법을 이용하기 때문에 균일한 치수 규격의 제품을 얻을 수 있으며, 이로 인한 제품의 공진 특성에 있어서도 안정된 특성을 얻을 수 있다. 이는 이동통신 단말기용 내장형 안테나의 특성에 안정성을 증대시키는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나에 있어서,
    다중대역의 공진특성을 가지도록, 각각이 다수의 수직 미소 다이폴 안테나와 다수의 수평 미소 루프 안테나의 연속된 직렬연결에 의해 구현되는 제 1 및 제 2 안테나와,
    상기 제 1 및 제 2 안테나들을 병렬연결하는 위상지연 급전선로와,
    상기 위상지연 급전선로의 일측에 재치된 급전단자부를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 안테나의 회로는 다수의 미소 루프 안테나중 홀수번의 미소 루프 안테나의 각 도선에 흐르는 전류의 방향과 짝수번의 미소 루프 안테나의 각 도선에 흐르는 전류의 방향을 서로 대향방향으로 함으로서, 상기 홀수번의 미소 루프 안테나와 상기 짝수번의 미소 루프 안테나의 각각의 각 도선에 흐르는 전류에 의한 자계장이 서로 상쇄되도록 유도되는 것을 특징으로 하는
    이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미소 루프 안테나는 일정의 오픈각을 가지며, 상기 미소 루프 안테나의 양쪽 종단부는 미소 다이폴 안테나와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는
    이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나.
  3. 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나의 제조방법에 있어서,
    서로 다른 유전체 시트에 형성된 미소 다이폴 안테나의 종단면과 미소 루프 안테나의 종단면을 연결하는 공정을 반복 실행하여, 미소 다이폴 안테나와 미소 루프 안테나의 복합체로서 각각 구현된 제 1 안테나와 제 2 안테나의 물리적인 전기회로를 구현하는 단계와,
    상기 유전체 시트의 각각을 접착하기 위하여 유전체 시트의 사이에 관통홀을 가지는 열경화성 수지층을 삽입하는 단계와,
    이와 같이 유전체 시트사이에 열경화성 수지층이 적층된 상태에서 소정의 압력을 가하여 미소 다이폴 안테나의 종단면과 미소 루프 안테나의 종단면을 밀착시키면서 진공 펌프로 감압하여 공기를 제거함으로서, 접착과정에서의 기포 발생을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미소 다이폴 안테나의 종단면과 미소 루프 안테나의 종단면은 유전체 시트의 사이에 삽입된 열경화성수지의 관통홀을 통해 밀착되는 것을 특징으로 하는
    이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나의 제조방법.
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