KR100748504B1 - 광대역 안테나와 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기 - Google Patents

광대역 안테나와 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기 Download PDF

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KR100748504B1 KR1020050113147A KR20050113147A KR100748504B1 KR 100748504 B1 KR100748504 B1 KR 100748504B1 KR 1020050113147 A KR1020050113147 A KR 1020050113147A KR 20050113147 A KR20050113147 A KR 20050113147A KR 100748504 B1 KR100748504 B1 KR 100748504B1
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Abstract

본 발명은 광대역 안테나와 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기에 관한 것으로서, 유한 평면으로 형성된 접지면과; 접지면의 상부에 설치된 전도체의 안테나 바디와; 안테나 바디와 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되며, 안테나 바디에는 안테나 바디의 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 적어도 하나의 슬릿과, 슬릿과 연결된 적어도 하나의 슬롯이 형성됨으로써, 소형화가 가능하며 전자 기기의 내부에 내장이 가능할 뿐만 아니라, 제조가 용이하며, 고주파 대역폭을 개선하고 반사 손실을 크게 줄이며 다중 공진을 발생시킬 수 있고, 단극자 안테나 바디에 하나 이상의 슬릿을 형성함으로써 저주파 대역폭을 개선하고 반사 손실을 크게 줄일 수 있으며, 슬릿 또는 슬롯의 개수, 위치, 길이, 폭 등을 조절함으로써 주파수 대역의 튜닝이 용이한 광대역 안테나와 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공한다.
광대역 안테나, 평판형 역 에프 안테나, 단극자 안테나, 휴대 단말기

Description

광대역 안테나와 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기{BROADBAND ANTENNA AND ELECTRONIC EQUIPMENT COMPRISING IT}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나의 구성을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 A를 다른 각도에서 바라본 사시도.
도 3은 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태에서 바라본 평면도.
도 4는 도 1의 광대역 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프.
도 5는 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태에서 바라본 것으로서 제1 슬롯과 제2 슬롯의 길이가 같은 경우를 도시한 평면도.
도 6은 도 5의 경우 광대역 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프.
도 7은 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태에서 바라본 것으로서 단극자 슬릿의 방향을 반대로 한 경우를 도시한 평면도.
도 8은 도 7의 경우 광대역 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프.
도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기의 구성을 도시한 것으로서,
도 9는 휴대 단말기의 사시도.
도 10은 노트북의 사시도.
도 11은 엠피 쓰리 플레이어의 사시도.
도 12는 도 9, 도 10 및 도 11의 A-A' 절단선에 따른 확대 부분 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 광대역 안테나 110 : 접지면
120 : 안테나 바디 121 : 제1 슬롯
122 : 제2 슬롯 123 : 제3 슬롯
124 : 슬릿 130 : 급전 라인
140 : 접지핀 150 : 단극자 안테나 바디
151 : 단극자 슬릿 152 : 연결부
200 : 휴대 단말기 211 : 케이스
212 : 회로 기판 300 : 노트북
400 : 엠피 쓰리 플레이어
본 명세서는 광대역 안테나와, 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션 등과 같은 휴대 단말기와, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전 등과 같은 휴대용 컴퓨터와, 또는 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기 등과 같이, 통신 수단이 내장된 전자 기기는 전파를 수신하여 전자 기기를 통하여 재생하거나, 그 전자 기기 로부터 생성된 정보를 전파 형태로 송신하는 기능 등을 수행한다.
그런데, 이와 같은 전자 기기는 그 기능의 탁월함이 중요함은 물론이거니와, 소비자의 미적 욕구를 충족시킬 수 있도록 그 디자인의 중요성도 크게 부각되고 있다.
특히, 최근의 추세는 슬림(slim)한 디자인을 요구하는 소비자의 미적 욕구를 충족시키기 위하여, 종래에 전자 기기의 외부로 길게 돌출되었던 안테나를 전자 기기의 내부에 내장시킴으로써 전자 기기의 크기를 작게할 뿐만 아니라, 외적 미관을 미려하게 하도록 노력하고 있다.
이와 같은 내장형 안테나 소위, 인테나(In-tenna)는 소형의 전자 기기의 구조에 적합하도록 효율이 좋아야할 뿐만 아니라, 그 크기를 얼마나 줄일 수 있는지가 매우 중요한 이슈로 부각되고 있다.
방사 전류의 경로가 절반으로 줄어든 직사각형 형상의 평판형 역 에프 안테나(PIFA : Planar Inverted-F Antenna)는 전자 기기의 내부에 내장될 수 있기 때문에, 세련된 디자인을 원하는 소비자의 기호에 맞도록 설계할 수 있다. 또한, 안테나가 전자 기기의 케이스 내부에 보호되어 있기 때문에 외부의 충격으로부터 안전하다는 장점을 갖는다.
본 발명은 소형화가 가능하며, 전자 기기의 내부에 내장할 수 있고, 주파수 대역폭을 크게 개선시키며, 다중 공진이 가능한 광대역 안테나와, 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공함을 그 목적으로 한다. 특히, 종래의 내장형 안테나 의 단점으로 지적되었던 협대역의 특성을 크게 개선하여 소형화를 유지한 채 대역폭을 크게 개선시키고, 다중 공진이 발생할 수 있는 광대역 안테나와, 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공함을 그 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유한 평면으로 형성된 접지면과; 접지면의 상부에 설치된 전도체의 안테나 바디와; 안테나 바디와 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되며, 안테나 바디에는 안테나 바디의 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 적어도 하나의 슬릿과, 슬릿과 연결된 적어도 하나의 슬롯이 형성된 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 접지면과 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결하는 급전 라인과 접지핀을 구비함으로써 평판형 역 에프 안테나(PIFA)의 기능을 발휘하도록 함과 동시에, 안테나 바디에 개방된 적어도 하나의 슬릿을 구성함으로써 대역폭을 광대역으로 넓힐 수 있도록 하고, 적어도 하나의 슬롯을 형성함으로써 다중 공진 발생이 가능하도록 하기 위함이다.
여기서, 상기 접지면과 안테나 바디 사이에 절연성 유전체를 삽입함으로써, 접지면과 안테나 바디 사이의 거리를 좁히고, 그에 따라 안테나의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.
한편, 본 발명은 유한 평면으로 형성된 접지면과; 접지면의 상부에 설치된 전도체의 안테나 바디와; 안테나 바디와 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급 전 라인과; 안테나 바디를 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되며, 안테나 바디에는 상호 평행하게 형성되는 제1 슬롯 및 제2 슬롯과, 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 끝단을 연결하는 제3 슬롯이 형성되고, 제1 슬롯의 중간부에는 안테나 바디의 일측 끝단으로서 급전 라인과 접지핀의 사이에 이르기까지 연결되어 개방된 슬릿이 형성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 안테나 바디에 U자 형상의 슬롯을 구성함으로써 다중 공진 특히, 이중 공진이 발생할 수 있도록 함과 동시에, 개방 슬릿을 형성함으로써 대역폭을 광대역으로 넓힐 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 급전 라인과 접지핀의 사이에 이르기까지 연결되어 개방된 슬릿으로 인하여, 급전 라인을 통하여 안테나 바디에 공급된 전류가 접지핀을 통하여 접지면으로 회귀함으로써 회로 전송 라인을 구성할 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 상기 안테나 바디는 직사각형 형상의 평판으로 구성되며, 적어도 하나의 꼭지점이 트림절단될 수 있는데, 이는 트림 절단을 통하여 대역폭을 개선하되, 특히 원형 편파를 형성하여 대역폭을 개선하도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 제1 슬롯은 상기 제2 슬롯보다 길이가 짧도록 구성될 수 있는데, 이는 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 길이를 적절히 조절함으로써 필요에 따라 주파수 대역을 튜닝할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명은 유한 평면으로 형성된 접지면과; 접지면의 상부에 설치된 전도체의 평판형 안테나 바디와; 평판형 안테나 바디와 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 평판형 안테나 바디를 접지면에 접지시키는 접지핀과; 평 판형 안테나 바디와 전기적으로 연결되는 단극자 안테나 바디를; 포함하여 구성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 접지면과 평판형 안테나 바디와 급전 라인과 접지핀으로 구성되어 고주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나의 장점과, 저주파 대역에 적합한 단극자 안테나 바디의 장점을 통합하여 넓은 대역폭에서 깨끗한 전파를 송수신할 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 상기 단극자 안테나 바디는 평판형 안테나 바디의 측면 단부로서, 특히 급전 라인과 접지핀이 연결된 측면의 타면 단부에 연결되고, 평판형 안테나 바디에 대하여 직각으로 절곡되도록 구성될 수 있다. 이는, 급전 라인을 통하여 전류가 공급된 안테나 바디에 형성되는 회로 전송 라인의 특성을 개선시키고, 안테나 전체의 크기를 소형화할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기 단극자 안테나 바디에는, 단극자 안테나 바디의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방된 단극자 슬릿이 형성될 수 있는데, 이는 개방된 단극자 슬릿을 구비함으로써 저주파 대역의 대역폭을 광대역으로 넓힐 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명은 유한 평면으로 형성된 접지면과; 접지면의 상부에 설치되며, 상호 평행하게 형성되는 제1 슬롯 및 제2 슬롯과, 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 끝단을 연결하는 제3 슬롯이 형성되는 전도체의 평판형 안테나 바디와; 접지면과 평판형 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 평판형 안테나 바디를 접지면에 접지시키는 접지핀과; 평판형 안테나 바디에 전기적으로 연결되는 단 극자 안테나 바디를; 포함하여 구성되며, 제1 슬롯의 중간부에는 평판형 안테나 바디의 측면 단부로서 급전 라인과 접지핀의 사이에 이르기까지 연결되어 개방되는 슬릿이 형성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 광대역 안테나가 상술한 바와 같은 평판형 역 에프 안테나의 장점, 단극자 안테나 바디의 장점, 개방 슬릿의 형성으로 인한 장점 및 U자형 슬롯의 형성으로 인한 장점을 모두 갖출 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명은 상기한 바와 같은 광대역 안테나를 내장하여 구성되며, 그 광대역 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 전자 기기를 제공한다.
여기서, 상기 전자 기기는 휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션 등과 같은 휴대 단말기, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전 등과 같은 휴대용 컴퓨터 또는 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기 등과 같이, 통신 수단이 내장된 전자 기기를 총칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 가지 실시예를 통하여, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A를 다른 각도에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태에서 바라본 평면도이고, 도 4는 도 1의 광대역 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프이고, 도 5는 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태에서 바라본 것으로서 제1 슬 롯과 제2 슬롯의 길이가 같은 경우를 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5의 경우 광대역 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프이고, 도 7은 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태에서 바라본 것으로서 단극자 슬릿의 방향을 반대로 한 경우를 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7의 경우 광대역 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)는, 유한 평면을 가지고 전도체로 구성된 접지면(110)과, 접지면(110)의 상부에 설치된 전도체의 안테나 바디(120)와, 안테나 바디(120)와 접지면(110)을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인(130)과, 안테나 바디(120)를 접지면(110)에 접지시키는 접지핀(140)과, 안테나 바디(120)와 전기적으로 연결된 단극자 안테나 바디(150)로 구성된다.
여기서, 상기 접지면(110)은 유한 평면을 가지며 전류를 통할 수 있는 전도체로 구성된다. 접지면(110)은 후술할 바와 같은 급전 라인(130)을 통하여 안테나 바디(120)에 전류를 공급하며, 접지핀(140)을 통하여 안테나 바디(120)로부터 전류를 받게 되어 안테나 바디(120)에 회로 전송 라인이 생성되도록 한다. 상기 접지면(110)은 후술할 바와 같은 안테나 바디(120)의 면적보다 큰 면적을 가지는 것이 바람직하며, 접지면(110)이 전자 기기의 회로 기판에 전기적으로 연결되도록 구성될 수도 있지만, 접지면(110)이 회로 기판 그 자체로 구성될 수도 있다.
상기 안테나 바디(120)는, 접지면(110)의 상부에 접지면(110)과 평행하게 설치되며, 전도체로 구성되어 전파를 방사하거나 전파를 수신한다.
안테나 바디(120)는 도 1, 도2 및 도 3에 직사각형의 판 형상으로 도시되어 있지만, 그 형상에 한정되지 아니하며, 전도체로 구성되어 전파를 방사하거나 전파를 수신할 수 있으면, 그 형상은 무방하다. 다만, 안테나 바디(120)의 길이(①)는, 그 길이에 의하여 전파의 1/4 파장에 해당하는 공진 주파수가 발생하는 점을 감안하여 설계되는 것이 바람직하다.
안테나 바디(120)에는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하나 이상의 슬릿 및 슬롯이 형성되어 있다.
우선, 안테나 바디(120)에 형성된 하나 이상의 슬롯에 의하여, 안테나에 다중 공진 주파수가 발생할 수 있다. 특히, 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 상호 평행하게 형성된 제1 슬롯(121) 및 제2 슬롯(122)과, 제1 슬롯(121) 및 제2 슬롯(122)의 끝단을 상호 연결하는 제3 슬롯(123)을 형성하여 대략 U자 형상의 슬롯(121, 122, 123)이 형성될 경우, 이중 공진 주파수가 발생하게 된다. 이는 도 4에서 확인할 수 있는데, 고주파 대역에서 고주파 1차 공진 주파수(H1)가 대략 1.9GHz에서 발생하고, 고주파 2차 공진 주파수(H2)가 대략 2.15GHz에서 발생하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 슬롯(121, 122, 123)의 크기, 길이, 폭 등에 의하여 주파수 특성이 변하게 된다. 이를 확인하기 위하여 도 5 및 도 6을 살펴보면, 도 5에서 제1 슬롯(121)의 길이는 제2 슬롯(122)의 길이와 같도록 형성되어 있는데, 이로 인하여 도 6에 도시된 바와 같이 고주파 2차 공진 주파수(H2)에서 반사 손실(RL : Return Loss)이 크게 감소된 것을 확인할 수 있다. 이를 표를 통하여 나타내면 다음과 같다.
제1슬롯 〈 제2슬롯 제1슬롯 = 제2 슬롯
Band Width 1.7 ~ 2.2 GHz(폭 : 0.5) 1.7 ~ 2.15 GHz(폭 : 0.45)
H2에서의 반사손실 -10.5 dB -20 dB
상기 표에서 나타난 바와 같이, 제1 슬롯이 제2 슬롯보다 길이가 짧을 때는 대역폭이 1.7 내지 2.2GHz이고, 고주파 2차 공진 주파수(H2)에서의 반사 손실은 -10.5dB이며, 제1 슬롯과 제2 슬롯의 길이가 같을 때는 대역폭이 1.7 내지 2.15GHz이고, 고주파 2차 공진 주파수(H2)에서의 반사 손실은 -20dB이다. 즉, 제1 슬롯이 제2 슬롯보다 길이가 짧은 경우가 반사 손실은 조금 나빠지지만 대역폭이 더 넓어질 수 있으며, 제1 슬롯과 제2 슬롯의 길이가 같은 경우는 대역폭은 조금 좁아지지만 반사 손실은 더 낮아지게 된다.
이와 같이, 슬롯(121, 122, 123)의 개수, 크기, 길이, 폭 등에 의하여 다중 공진의 개수, 반사 손실 등 주파수의 특성이 변하기 때문에, 안테나 설계시 적절히 슬롯의 개수, 크기, 길이, 폭 등을 조절함으로써 필요에 따른 안테나를 특화시킬 수 있다.
한편, 안테나 바디(120)의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방되는 하나 이상의 슬릿(124)에 의하여, 안테나의 주파수 대역폭이 개선될 수 있다.
슬릿(124)의 존재는 일반적으로, 급전 라인(130) 및 접지핀(140)에 의하여 생성된 단락 전송 회로의 길이를 증가시키기 때문에, 안테나의 임피던스에 영향을 미치며, 안테나의 주파수 대역에 영향을 미친다. 특히, 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 제1 슬롯(121)의 중간부로부터 안테나 바디(120)의 일측 단부로서 급전 라인(130)과 접지핀(140) 사이에 이르기까지 연결되어 개방된 슬릿(124)이 형성될 경우, 주파수 대역폭(Band Width)이 넓어지게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 반사 손실 -6dB을 기준으로 고주파 대역의 주파수 대역폭(B.W.H)이 대략 1.7GHz 내지 2.2GHz가 되며, 이는 종래의 일반적인 평판형 역 에프 안테나의 대역폭(-6dB 기준)이 1.9GHz 내지 2.1GHz에 그쳤던 것을 감안하면 큰 폭으로 개선된 것임을 알 수 있다.
특히, 최근 사회적으로 크게 이슈화되고 있는 3세대 이동통신(3G)의 주요 주파수 대역이 1.8GHz인 점과, 휴대 단말기를 이용한 위성 DMB 방송을 시청할 경우 그 대역이 L-band(1 내지 2 GHz) 또는 S-band(2 내지 4 GHz)인 점을 감안할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)를 사용할 경우 그 대역폭에서 깨끗한 전파를 송수신할 수 있게 된다.
즉, 슬릿(124)의 개수, 위치, 길이, 폭 등의 인자(factor)는 임피던스 및 주파수 대역에 영향을 주기 때문에, 안테나 설계 당시에 필요한 저항 임피던스와 주파수 대역에 따라 슬릿(124)의 개수, 위치, 길이, 폭 등의 인자를 적절히 조절해줄 수 있다.
한편, 급전 라인(130)과 접지핀(140)의 존재는 평판형 역 에프 안테나의 특징 중 하나로서, 급전 라인(130)으로 공급된 전류가 안테나 바디(120)를 순환하고 접지핀(140)을 통하여 접지면(110)으로 들어감으로써, 하나의 회로 전송 라인이 형성된다. 이와 같은 회로 전송 라인의 형성에 의하여, 안테나 바디(120)를 통하여 전파를 송수신할 수 있게 된다. 또한, 급전 라인(130)과 접지핀(140)의 폭과 길이를 적절히 조절함으로써 임피던스 매칭을 용이하게 할 수 있다.
그리고, 급전 라인(130)과 접지핀(140)은 안테나 바디(120)의 일측 단부에 연결된다. 이와 같은 형상은 회로 전송 라인의 형성을 용이하게 하는 역할을 하지만, 본 발명의 권리범위가 상기와 같은 형상에 제한되지는 아니한다.
한편, 안테나 바디(120)와 전기적으로 연결되는 단극자 안테나 바디(150)가 추가로 구성될 수 있다. 단극자 안테나(monopole antenna) 바디(150)는, 지상파, 공중파와 같은 저주파 대역의 전파를 송수신하는데 적합한 안테나이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)에 추가로 구비됨으로써, 이 광대역 안테나가 저주파 대역의 전파도 깨끗하게 송수신할 수 있도록 한다. 이는, 도4, 도 6 및 도 8을 통하여 확인할 수 있는데, 단극자 안테나 바디(150)로 인하여 대략 1.1GHz 주변에서 저주파 공진 주파수(L1)가 발생함을 확인할 수 있다.
이와 같은 단극자 안테나 바디(150)를 구비함으로써, 광대역 안테나(100)는 저주파 대역에 적합한 단극자 안테나의 장점과, 고주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나의 장점을 모두 취할 수 있게 된다.
이 경우, 단극자 안테나 바디(150)는 안테나 바디(120)의 일측 단부에 연결되는데, 특히 급전 라인(130)과 접지핀(140)이 연결된 측면 단부의 타면에 연결되는 것이 바람직하다. 이는, 급전 라인(130)을 통하여 공급된 전류가 안테나 바디(120)와 단극자 안테나 바디(150)를 순환하고 접지핀(140)을 통하여 접지면(110)으로 들어감으로써 형성되는 회로 전송 라인의 특성을 개선하고, 회로 전송 라인의 형성을 용이하게 할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 단극자 안테나 바디(150)는 안테나 바디(120)의 일측 단부로부터 직각으로 절곡되는 것이 바람직하다. 이는, 광대역 안테나(100)의 전체 부피를 줄임으로써 광대역 안테나(100)를 구비하는 전자 기기를 더욱 소형화할 수 있도록 하기 위함이고, 접지면(110)과 안테나 바디(120)와 단극자 안테나 바디(150)가 서로 커플링(coupling)을 통하여 주파수 대역을 튜닝하는 것이 용이하도록 하기 위함이다.
그리고, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 단극자 안테나 바디(150)에는 단극자 안테나 바디(150)의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방된 단극자 슬릿(151)이 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 개방된 단극자 슬릿(151)은, 단극자 안테나 바디(150)를 채용함으로써 저주파 대역의 전파를 깨끗하게 송수신할 수 있게 된 광대역 안테나(100)의 저주파 대역폭을 더욱 넓힐 수 있도록 한다. 즉, 단극자 슬릿(151)의 개수, 위치, 크기, 폭 등을 적절히 조절함으로써 저주파 대역폭을 필요에 따라 조절할 수 있는 것이다.
또한, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 단극자 안테나 바디(150)를 안테나 바디(120)에 연결시키는 연결부(152)와 단극자 슬릿(151)의 개방 위치는 주파수 대역의 반사 손실 및 대역폭에 영향을 미칠 수 있다. 이를 표로 정리하면 다음과 같다.
단극자 슬릿이 연결부의 우측으로 개방됨(도5의 경우) 단극자 슬릿이 연결부의 좌측으로 개방됨(도7의 경우)
L1에서 반사손실 -30dB -9dB
B.W.L 1.05 ~ 1.2 GHz(폭 : 0.15) 1.1 ~ 1.25 GHz(폭 : 0.15)
H2에서 반사손실 -20dB -23dB
B.W.H 1.7 ~ 2.15 GHz(폭 : 0.45) 1.65 ~ 2.25 GHz(폭 : 0.6)
즉, 도 5에는 단극자 슬릿(151)이 연결부(152)의 우측으로 개방되어 있는데, 이와 같이 단극자 슬릿(151)이 연결부(152)의 우측으로 개방된 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 저주파 대역의 공진 주파수(L1)에서 반사 손실이 -30dB까지 크게 낮아지며 저주파 대역폭(-6dB 기준)(B.W.L)은 대략 1.05 내지 1.2GHz(대역폭 : 0.15GHz)임을 알 수 있으며, 고주파 대역의 2차 공진 주파수(H2)에서의 반사 손실도 -20dB이 되고 고주파 대역폭(-6dB 기준)(B.W.H)은 대략 1.7 내지 2.15GHz(대역폭 : 0.45GHz)임을 확인할 수 있다.
이와는 반대로, 도 7에는 단극자 슬릿(151)이 연결부(152)의 좌측으로 개방되어 있는데, 이와 같이 단극자 슬릿(151)이 연결부(152)의 좌측으로 개방된 경우에는, 저주파 대역의 공진 주파수(L1)에서 반사 손실은 -9dB 정도인 반면 저주파 대역폭(B.W.L)은 대략 1.1 내지 1.25GHz(대역폭 : 0.15GHz)로 대역이 이동되며, 고주파 대역의 2차 공진 주파수(H2)에서의 반사 손실은 -23dB이 되고 고주파 대역폭(B.W.H)은 1.65 내지 2.25GHz(대역폭 : 0.6GHz)로 대역이 이동되고 대역폭이 소폭 넓어지는 것을 확인할 수 있다.
즉, 연결부(152)와 단극자 슬릿(151)의 위치를 적절히 조절함으로써, 필요에 따라 주파수 대역의 반사 손실 및 대역폭을 설계할 수 있는 것이다.
한편, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이에는 절연성 유전체를 삽입하여 구성될 수 있다. 접지면(110)으로부터 급전 라인(130)을 통하여 전류가 공급된 안테나 바디(120)는 접지면(110)의 상부에 이격하여 평행하게 설치되기 때문에, 접지면(110)과 안테나 바디(120) 사이에는 전위차가 발생한다. 이 경우, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이에 공기만이 존재할 경우에 비하여, 유전율이 공기의 유전율보다 큰 유전체를 삽입함으로써, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 거리를 좁힐 수 있는 장점이 있다. 이와 같이, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 거리를 좁힐 수 있는 것은, 전자 기기의 크기를 소형화하는 데 큰 장점으로 작용한다.
이 경우, 유전체를 안테나 바디(120)의 면적과 동일하게 하여, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 전부를 채울 수도 있지만, 필요에 따라 안테나 바디(120)의 면적보다 작게하여 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 일부만 채울 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 직사각형의 평판에 슬롯(121, 122, 123), 슬릿(124), 급전 라인(130), 접지핀(140), 단극자 안테나 바디(150) 등의 형상을 절삭한 후, 급전 라인(130) 및 접지핀(140)을 안테나 바디(120)에 대하여 직각으로 절곡하고, 단극자 안테나 바디(150)를 안테나 바디(120)에 대하여 직각으로 절곡함으로써 손쉽게 제조할 수 있다.
실제로 광대역 안테나를 제조한 제조 실시예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 40mm(①) × 8.6mm(②) × 6mm(③)의 크기로, 매우 슬림(slim)한 휴대 단말기에도 내장될 수 있는 광대역 안테나를 제조할 수 있었다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 동일한 기능을 수행하는 부품 및 구성 요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명을 생략하기로 한다.
도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기의 구성을 도시한 것으로서, 도 9는 휴대 단말기의 사시도이고, 도 10은 노트북의 사시도이고, 도 11은 엠피 쓰리 플레이어의 사시도이고, 도 12는 도 9, 도 10 및 도 11의 A-A' 절단선에 따른 확대 부분 단면도이다.
도 9, 도 10 및 도 11에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기로서, 휴대 단말기, 노트북, 엠피 쓰리 플레이어가 도시되어 있지만, 휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션 등과 같은 휴대 단말기, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전 등과 같은 휴대용 컴퓨터 또는 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기 등과 같이, 통신 수단이 내장됨으로써 전파를 송수신하기 위하여 안테나를 사용하는 전자 기기는 모두 본 발명의 권리 범위에 속한다고 할 것이다.
도 9 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 휴대 단말기(200)는, 단말기 본체(210)와, 단말기 본체(210)의 전면에 슬라이딩 가능하게 결합된 슬라이드부(220)로 구성된다.
도 9에는 단말기 본체(210)와 그 전면에서 슬라이딩 되는 슬라이드부(220)로 구성된 슬라이드형 휴대 단말기가 도시되어 있지만, 단말기 본체와 그 상단에 회동가능하게 결합되는 폴더형 휴대 단말기 뿐만 아니라, 단말기 본체와 슬라이드부(또는 폴더부)가 일체로 형성된 일체형 휴대 단말기도 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
휴대 단말기(200)는 도 9에서 휴대 전화기로 도시되어 있지만, PDA 또는 차량 탑재용 네비게이션에도 준용될 수 있다.
상기 단말기 본체(210)는, 단말기 본체(210)의 외함을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)의 내부에 내장되어 휴대 단말기(200)를 전기적으로 작동 및 제어하는 회로 기판(212)과, 케이스(211)의 내부에 내장되며 회로 기판(212)에 전기적으로 연결되는 광대역 안테나(100)로 구성된다.
이 경우, 광대역 안테나(100)의 접지면(110)이 회로 기판(212)에 전기적 연결 수단(예를 들어서, 와이어 본딩)에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있지만, 도 12에 도시된 바와 같이, 접지면(110)이 회로 기판(212) 그 자체일 수도 있다. 즉, 회로 기판(212)의 상부에 안테나 바디(120)를 설치하고, 회로 기판(212)과 안테나 바디(120)를 연결하는 급전 라인(130)과, 안테나 바디(120)를 회로 기판(212)에 접지시키는 접지핀(140)으로 구성할 수도 있다. 이와 같이 별도의 접지면(110)을 구비하지 않고 회로 기판(212)으로 대체할 경우에는 그만큼 공간적인 활용도가 넓어진다는 장점이 있다.
상기 슬라이드부(220)는, 슬라이드부(220)의 전면에 형성되어 정보를 표시하는 표시부(221)가 구비되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 휴대 단말기(200)의 경우, 광대역 안테나(100)가 단말기 본체(210)의 내부에 내장되도록 구성되어 있지만, 광대역 안테나(100)는 단말기 본체(210)의 내부 뿐만 아니라, 슬라이드부(220)의 내부에 내장될 수도 있으며, 휴대 단말기(200)의 내부에 내장될 수만 있으면, 그 내장되는 위치는 제한되지 않는다.
한편, 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 노트북(300)은, 노트북 본체(310)와, 노트북 본체(310)의 상단에 회동 가능하게 결합된 표시부(320)로 구성된다.
노트북(300)은 이동가능한(Portable) 휴대용 컴퓨터를 말하는데, 전자 수첩, 전자 사전 등에도 준용될 수 있다.
상기 노트북 본체(310)는, 노트북 본체(310)의 외함을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)의 내부에 내장되어 노트북(300)을 전기적으로 작동 및 제어하는 회로 기판(212)과, 케이스(211)의 내부에 내장되며 회로 기판(212)과 전기적으로 연결되는 광대역 안테나(100)로 구성된다.
이 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 광대역 안테나(100)의 접지면(110)이 회로 기판(212)에 전기적 연결 수단(예를 들어서, 와이어 본딩)에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있지만, 접지면(110)이 회로 기판(212) 그 자체일 수도 있음은 상기에서 설명한 바와 같다.
상기 표시부(320)는, 회로 기판(212)에 의하여 전송된 정보를 표시하는데, 상기 회로 기판(212)은 노트북 본체(310)의 내부에 내장될 수도 있지만, 표시부(320)의 내부에 내장될 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 엠피 쓰리 플레이어(400)는, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)와, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)의 전면에 형성되어 정보를 표시하는 표시부(420)와, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)의 일측에 형성되어 기능을 입력하는 입력부(430)와, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)의 일측에 연결되어 사용자의 귀에 꽂아서 음악을 청취할 수 있는 이어폰(440)으로 구성된다.
엠피 쓰리 플레이어(MP3)(400)는 엠피 쓰리(MP3 : MPEG Audio Layer-3) 파일을 재생할 수 있는 재생기를 말하는데, 엠피 쓰리 파일 뿐만 아니라 라디오 전파를 수신하여 라디오 방송도 재생할 수 있다. 따라서, 라디오 전파 수신 기능을 가지는 엠디(MD : Mini-Disk) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기에 준용될 수 있다.
엠피 쓰리 플레이어 본체(400)는, 외함을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)의 내부에 내장되어 엠피 쓰리 플레이어(400)를 전기적으로 작동 및 제어하는 회로 기판(212)과, 케이스(211)의 내부에 내장되며 회로 기판(212)과 전기적으로 연결되는 광대역 안테나(100)로 구성된다.
이 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 광대역 안테나(100)의 접지면(110)이 회로 기판(212)에 전기적 연결 수단(예를 들어서, 와이어 본딩)에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있지만, 접지면(110)이 회로 기판(212) 그 자체일 수도 있음은 상기에서 설명한 바와 같다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기(200, 300, 400)의 내부에는 회로 기판(212)과 전기적으로 연결된 광대역 안테나(100)가 내장되기 때문에, 광대역 안테나(100)의 안테나 바디(120)와 단극자 안테나 바디(150)를 통하여 전파를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)를 구비하였기 때문에, 상기에서 설명한 바와 같이, 저주파 대역과 고주파 대역을 포함하는 넓은 주파수 대역에서 깨끗하고 정확한 전파를 송수신할 수 있다. 즉, 고주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나의 장점과, 저주파 대역에 적합한 단극자 안테나의 장점을 그대로 수용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 소형화가 가능하며 전자 기기의 내부에 내장이 가능할 뿐만 아니라, 제조가 용이한 광대역 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명은 안테나 바디에 하나 이상의 슬릿과 하나 이상의 슬롯을 형성함으로써 고주파 대역폭을 개선하고 반사 손실을 크게 줄이며 다중 공진을 발생시킬 수 있고, 단극자 안테나 바디에 하나 이상의 슬릿을 형성함으로써 저주파 대역폭을 개선하고 반사 손실을 크게 줄일 수 있는 광대역 안테나를 제공한다.
그리고, 본 발명은 슬릿 또는 슬롯의 개수, 위치, 길이, 폭 등을 조절함으로써 주파수 대역의 튜닝이 용이한 광대역 안테나를 제공한다.
다만, 상기와 같은 효과를 모두 발휘하여야만 본 발명이 성립하는 것은 아니다.

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 유한 평면으로 형성된 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치된 전도체의 안테나 바디와;
    상기 안테나 바디와 상기 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 안테나 바디를 상기 접지면에 접지시키는 접지핀을;
    포함하여 구성되고,
    상기 안테나 바디에는 상기 안테나 바디의 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 적어도 하나의 슬릿과, 상기 슬릿과 연결된 적어도 하나의 슬롯이 형성되며,
    상기 슬롯은 상호 평행하게 형성되며 길이가 서로 다른 제1 슬롯 및 제2 슬롯과, 상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 끝단을 연결하는 제3 슬롯으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 제1 슬롯 또는 상기 제2 슬롯 중 어느 하나와 연결되고, 상기 급전 라인과 상기 접지핀의 사이에 이르기까지 연결되어 개방된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 접지면과 상기 안테나 바디 사이에는 유전체가 삽입된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 안테나 바디는 직사각형의 판 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 유한 평면으로 형성된 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치된 전도체의 평판형 안테나 바디와;
    상기 평판형 안테나 바디와 상기 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 평판형 안테나 바디를 상기 접지면에 접지시키는 접지핀과;
    상기 평판형 안테나 바디와 전기적으로 연결되는 단극자 안테나 바디를;
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 평판형 안테나 바디는 직사각형의 평판 형상인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 단극자 안테나 바디는 상기 평판형 안테나 바디의 측면 단부에 연결되고 상기 평판형 안테나 바디에 대하여 직각으로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 단극자 안테나 바디는 상기 평판형 안테나 바디의 측면 단부로서, 상기 급전 라인과 상기 접지핀이 연결된 측면의 타면 단부에 연결되고, 상기 평판형 안테나 바디에 대하여 직각으로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 단극자 안테나 바디에는 상기 단극자 안테나 바디의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방된 단극자 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  15. 유한 평면으로 형성된 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치되며, 상호 평행하게 형성되는 제1 슬롯 및 제2 슬롯과, 상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 끝단을 연결하는 제3 슬롯이 형성되는 전도체의 평판형 안테나 바디와;
    상기 접지면과 상기 평판형 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 평판형 안테나 바디를 상기 접지면에 접지시키는 접지핀과;
    상기 평판형 안테나 바디에 전기적으로 연결되는 단극자 안테나 바디를;
    포함하여 구성되며,
    상기 제1 슬롯의 중간부에는 상기 평판형 안테나 바디의 측면 단부로서 상기 급전 라인과 상기 접지핀 사이에 이르기까지 연결되어 개방되는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 평판형 안테나 바디는 직사각형의 평판 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 단극자 안테나 바디는 상기 평판형 안테나 바디의 측면 단부에 연결되고 상기 평판형 안테나 바디에 대하여 직각으로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 단극자 안테나 바디는 상기 평판형 안테나 바디의 측면 단부로서, 상기 급전 라인과 상기 접지핀이 연결된 측면의 타면에 연결되고, 상기 평판형 안테나 바디에 대하여 직각으로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 슬롯은 상기 제2 슬롯과 그 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 단극자 안테나 바디에는 상기 단극자 안테나 바디의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방된 단극자 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  21. 제3항 내지 제5항과, 제7항과, 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 광대역 안테나를;
    내장하여 구성되며,
    상기 광대역 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나를 구비한 전자 기기.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 전자 기기는 휴대 단말기, 노트북 또는 엠피 쓰리 플레이어 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나를 구비한 전자 기기.
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