KR100810384B1 - 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치 - Google Patents

휴대 단말기의 내장형 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에서 제 1 피딩 포인트를 구비하고, 제 1 방사 패턴을 제공하는 제 1 평면 안테나와, 상기 제 1 평면 안테나의 이웃한 위치에 구비되어 제 2 피딩 포인트를 구비하고, 제 2 방사패턴을 제공하는 제 2 평면 안테나와, 상기 제 1, 2 평면 안테나와 일정의 거리를 두고 배치되고, 그라운드 포인트를 구비하며, 그라운드 패턴을 제공하는 그라운드 스터브를 포함함을 특징으로 하며, 이에 따라 전자파 흡수율 낮게 하고 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있고, 또한, 2개의 피딩 포인트 및 2개의 방사 패턴을 독립적으로 구현하는 듀얼 평면 안테나를 구성하고, 듀얼 평면 안테나로부터 일정한 거리 이상으로 떨어진 그라운드 패턴을 독립적으로 제공하는 그라운드 스터브를 구성함으로써, 단말기내에서 피딩 포인트로 집중되는 전류의 분포를 분산시키고, 인체와 안테나와의 거리를 확보하여 안테나 전자파 흡수율을 낮게 하며, 이로 인해 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
제 1, 2 평면 안테나, 그라운드 스터브, 제 1, 2 피딩 포인트, 그라운드 포인트

Description

휴대 단말기의 내장형 안테나 장치{BUILT-IN TYPE ANTENNA APPARATUS FOR MOBILE PHONE}
도 1은 종래의 내장형 안테나를 구비한 휴대 단말기를 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 내장형 안테나를 나타낸 평면도.
도 3은 도 1의 내부를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 구성을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 구성을 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치를 휴대 단말기에 결합시킨 상태를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 전자파 흡수율의 시험 결과를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에서 주파수에 따른 방사패턴 이득을 나타낸 도면.
본 발명은 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로, 특히, 휴대 단말기의 내장형 안테나에서 2개의 피딩 포인트 및 2개의 방사 패턴을 독립적으로 구현하는 듀얼 평면 안테나를 구성하고, 듀얼 평면 안테나로부터 일정한 거리 이상으로 떨어진 그라운드 패턴을 제공하는 그라운드 스터브를 구성한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것이다.
통상적으로, "휴대용 통신 장치"라 함은 사용자가 휴대하면서 상대방과 무선통신을 수행할 수 있는 장치를 의미한다. 이러한 휴대용 통신 장치로는 HHP, CT-2 셀룰라 폰, 디지털 폰, PCS 폰 및 PDA등를 칭하며, 외형상으로 여러 타입으로 분류된다. 예를 들어, 무선 단말기는 외형에 따라 바-형(bar-type), 플립-형(flip-type) 또는 폴더-형(folder-type) 무선 단말기로 분류된다. 상기 열거한 종래의 휴대용 단말기들은 필수적으로 안테나 장치, 데이터 입 출력 장치, 데이터 송 수신 장치를 구비하게 된다.
아룰러, 데이터 출력장치는 엘씨디를 보편적으로 사용한다.
기본적으로 데이터 입력을 위해서는 사용하는 키패드는 다수 개의 키들의 배열로 이루어진다. 이러한 키들은 통화시작버튼인 센드(SND) 키, 취소 키, 수정 키(CLR), 숫자 키, 문자 키, 엔드(END) 키, 기능 키, 전원(PWR) 키 등으로 구성된다.
또한, 최근에는 휴대 단말기의 사용자 수가 폭발적으로 증가하여 이제는 대 부분의 사람들이 휴대 단말기를 소지하고 있을 정도로 저변화되었다. 이와 같이 초기에는 단순히 통화를 위한 음성 서비스를 제공하였는데 지금은 라디오 청취, MP3 기능, 동영상 시청기능 및 리모콘 기능등으로 사용할 있는 단말기가 등장하고 있다.
또한, 최근에는 음성 통신 기능이외에 카메라 기능 및 고속 데이터 통신을 할 수 있는 구조로 휴대 단말기가 개발되고 있다. 이는 다양한 소비자의 욕구를 충전시키기 위해 많은 장치들이 휴대 단말기의 내부에 장착되어야 함을 의미하며, 이러한 부품들의 실장 면적이 늘어나게 되면서 내부 실장용 안테나를 위한 공간은 줄어들고 있는 설정이다.
또한, 상기와 같은 기능을 위해서는 상대방의 송신한 신호를 수신 및 송신하는 안테나 장치를 단말기의 적소에 구성된다.
상기 안테나 장치는 휩 안테나(WHIP ANTENNA) 및 헬리컬 안테나(HELICAL ANTENNA)의 형태가 주로 사용된다.
여기서, 안테나의 실장높이를 낮추기 위해 주로 헬리컬 안테나가 보편적으로 사용된다. 상기 헬리컬 안테나는 필요시 로드를 인출하여 안테나의 길이를 신장한 상태로 사용하는 로드 안테나와는 달리 단말기의 본체 상단부 일측에 일부를 돌출시켜 착탈가능하게 고정설치하여 사용한다. 이와같이 단말기에 상기 안테나를 돌출시킴으로 단말기의 외관 디자인이 미려하지 못하였다.
또한, 최근에는 이러한 단점을 해결하기 위해 내장형 안테나가 단말기에 많이 사용된다. 내장형 안테나로는 칩 안테나, 평면 역 F 안테나 (Planar Inverted F Antenna : PIFA)가 주로 사용된다
도 1 및 도 2와 같이, 상기 내장형 안테나(2)는 단말기(1)내부에 구비된 인쇄회로기판(PCB)(3)에 방사체 역할을 하는 약 λ/4의 길이를 갖는 안테나 방사체(4)가 설치되고, 인쇄회로기판(3)에는 일정간격의 높이를 두고 상기 안테나 방사체(4)와 전기전으로 연결되는 하나의 피딩 포인트(5)(feeding point)가 이 구비된다.
상기 내장형 안테나(2)는 하나의 피딩 포인트(5)(feeding point)와 바로 옆에 그라운드 포인트(6)(ground point)가 구비되고, 상기 그라운드 포인트(6)는 그라운드 스터브(7)(stub)와 전기적으로 연결된다.
도 3과 같이, 상기 하나의 피딩 포인트(5)에 상기 안테나 방사체(4)에 의해 구현된 방사 패턴신호를 인쇄회로기판(3)에 인가하도록 연결하고, 바로 옆 그라운드 포인트(6)은 그라운드 스터브(7)에 의해 구현된 방사 패턴 신호를 인쇄회로기판(3)에 인가하도록 연결되는 구조이다.
도 1과 같이, 안테나의 전류의 분포(E1)를 나타낸 것으로서, 상기 안테나 방사체 및 그라운드 스터브(7)에 의해 방사 패턴를 구현할 경우 피딩 포인트(5) 부분에서 전류의 분포(E1)가 집중되어 주로 핫 스팟(HOT SPOT)이 형성된다
여기서, 핫 수팟은 전자파 흡수율 측정시 전체 부피 대비 전류가 가장 밀집되어 있는 부분을 말한다.
그러나, 종래 휴대 단말기의 내장형 안테나는 휴대 단말기에서 기능과 동시에 디자인이 중시됨에 따라 다양한 기능이 추가됨과 아울러 소형화 및 슬림 타입 단말기에 주로 많이 사용되고, 그에 따라 안테나 실장 공간도 더불어 줄어 안테나를 소형화 하게 되었으며, 카메라 MP3 등 멀티미디어 기능이 강화됨에 따라 도 3과 같이, 안테나 부분에 스피커 장치(8) 및 카메라 모듈(9)등의 추가 부품이 실장되어 안테나 성능 구현이 어려운 단점이 있었다.
이와 같이. 상기 내장형 안테나가 소형화 되면서, 가장 큰 문제로 떠오른 것인 인체의 전자파 흡수율(Specific Absorption Rate : SAR ) 인데 기존 타입의 안테나는 단순히 방사 성능만을 최대한 확보하는 방안으로 고안되어 단말기가 슬림화될 경우 인체와 안테나와의 거리 확보가 어려워 높은 전자파 흡수율을 가지고, 또한 단말기내에서 전류의 분포가 피딩 포인트에서 집중되는 현상이 발생되어 일정 수준의 방사 성능 확보가 어렵고, 더욱 높은 전자파 흡수율을 가지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 휴대 단말기의 내장형 안테나에서 다수의 피딩 포인트를 제공하고 다수의 방사 패턴을 독립적으로 구현하는 다수의 평면 안테나를 구성함으로써, 전자파 흡수율 낮게 하고, 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있도록 한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다
본 발명의 다른 목적은, 휴대 단말기의 내장형 안테나에서 2개의 피딩 포인트 및 2개의 방사 패턴을 독립적으로 구현하는 듀얼 평면 안테나를 구성하고, 듀얼 평면 안테나로부터 일정한 거리 이상으로 떨어진 그라운드 패턴을 제공하는 그라운 드 스터브를 구성함으로써, 단말기내에서 피딩 포인트로 집중되는 전류의 분포를 분산시키고, 인체와 안테나와의 거리를 확보하여 안테나 전자파 흡수율을 낮게 하고, 이로 인해 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있도록 한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
제 1 피딩 포인트를 구비하고, 제 1 방사 패턴을 제공하는 제 1 평면 안테나;
상기 제 1 평면 안테나의 이웃한 위치에 구비되어 제 2 피딩 포인트를 구비하고, 제 2 방사패턴을 제공하는 제 2 평면 안테나; 및
상기 제 1, 2 평면 안테나와 일정의 거리를 두고 배치되고, 그라운드 포인트를 구비하며, 그라운드 패턴을 제공하는 그라운드 스터브를 포함함을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5와 같이, 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치(10)는 제 1, 2 평면 안테나(20)(30), 그라운드 스터브(40)로 이루어져 있고, 상기 제 1 평면 안테나(20)는 제 1 피딩 포인트(21)를 구비하고, 제 1 방사 패턴을 제공하도록 상기 단 말기(1)내에 구비되어 있으며, 상기 제 2 평면 안테나(30)는 상기 제 2 피딩 포인트(31)를 구비하고, 상기 제 1 방사 패턴과 독립적으로 제 2 방사 패턴을 제공하도록 상기 제 1 평면 안테나(20)의 이웃한 위치에 구비되어 있고, 상기 그라운드 스터브(40)는 그라운드 포인트(41)를 구비하고, 상기 제 1, 2 방사 패턴과 독립적으로 그라운드 방사 패턴을 제공하도록 상기 제 1, 2 평면 안테나(20)(30)와 일정한 거리(L1)를 두고 배치되어 있다.
도 6과 같이, 상기 단말기의 인쇄회로기판(3)에는 상기 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31)와 상기 그라운드 포인트(41)를 전기적으로 연결시킬 수 있도록 적어도 하나 이상의 접속 패드(50)가 구비되어 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 동작과정을 첨부된 도 4 내지 도 8을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5와 같이, 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치(10)는 제 1, 2 평면 안테나(20)(30)와, 그라운드 스터브(40)로 이루어진다.
상기 제 1, 2 평면 안테나(20)(30)는 상기 단말기(1)에 구비된 스피커 장치(8) 및 카메라 모듈(8)의 이웃한 위치에 구비된다.
상기 제 1 평면 안테나(20)는 제 1 피딩 포인트(21)를 구비하고, 제 1 방사 패턴을 제공하며, 상기 제 2 평면 안테나(30)는 상기 제 1 평면 안테나(20)의 이웃한 위치에 구비되어 상기 제 2 피딩 포인트(31)를 구비하고, 제 2 방사 패턴을 제공한다.
상기 그라운드 스터브(40)는 그라운드 포인트(41)를 구비하고, 그라운드 패턴을 제공하며, 상기 제 1 ,2 평면 안테나(20)(30)와 일정한 거리(L1)를 두고 배치된다.
상기 제 1, 2 방사 패턴은 독립적으로 제공되고, 상기 그라운드 패턴은 상기 제 1, 2 방사 패턴으로부터 일정 거리(L1)를 두고 독립적으로 제공된다.
도 6과 같이, 상기 단말기(1)의 인쇄회로기판(3)에는 상기 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31)와 상기 그라운드 포인트(41)를 전기적으로 연결시키는 적어도 하나 이상의 접속 패드(50)를 구비하고 있으므로, 상기 접속 패드(50)에 상기 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31)와 상기 그라운드 포인트(41)를 전기적으로 연결한다.
이 상태에서, 상기 휴대 단말기(1)를 통화 모드로 사용시 제 1, 2 평면 안테나(21)(31)에 의해 제 1, 2 방사 패턴이 제공되고, 이때, 상기 제 1, 2 방사 패턴은 상기 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31)를 이용하여 방사 패턴의 신호를 최대로 끌어 올리면, 상기 제 1, 2 평면 안테나(20)(30)와 일정한 거리(L1)를 두고 제공된 상기 그라운드 포인트(41)를 중심으로 그라운드 방사 패턴이 제공된다.
상기 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31)로 전류가 집중되면, 상기 그라운드 스터브(40)를 통해 상기 그라운드 피딩 포인트(41)로 그라운드 방사 패턴이 제공되어 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31) 및 상기 그라운드 포인트(41)에 의해 전류가 분산되고, 이로 인해 핫 스팟(HOT SPOT)의 밀도를 낮고, 넓게 퍼트리는 효과를 얻어 전자파 흡수율을 낮게 하는 효과가 있다.
상기 그라운드 포인트(41)에 제공되는 그라운드 방사 패턴를 형성하여 전류가 상기 그라운드 스터브(40)쪽으로 유기되면서 상기 제 1, 2 피딩 포인트(21)(31)로 집중되는 전류의 분포를 분산시킨다.
도 7과 같이, 본 발명의 내장형 안테나 장치(10)와 종래의 내장형 안테나 장치(2)의 방사 패턴에 따른 전자파 흡수율의 시험 결과를 나타낸 것으로서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 종래의 내장형 안테나(2)는 하나의 피딩 포인트(5)를 중심으로 전류의 분포가 밀집되어 한쪽으로 몰리거나 불안정한 방사 패턴을 보이고 있으며, 이에 반하여 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 내장형 안테나(10)는 전류 분포가 다수개의 피딩 포인트(21)(31)(41)를 중심으로 분산되어 안정적인 방사 패턴을 보이고 있어 상대적으로 낮은 전자파 흡수율을 가짐을 확인할 수 있다.
도 8과 같이, 본 발명의 내장형 안테나 장치(10)와 종래의 내장형 안테나 장치(2)를 주파수(1910MHz, 1960MHz)에 따른 방사 패턴 이득을 나타낸 것으로서, 종래의 내장형 안테나 장치(2)는 1910MHz 또는 1960MHz의 주파수에서 방사 패턴이 한쪽으로 몰려서 불규칙적인 별모양의 패턴을 보이고 있고, 이에 반하여 본 발명의 내장형 안테나(10)는 한쪽으로 몰리는 방사 패턴이 없이 골고루 분포된 원형의 형상으로 제공하여 상대적으로 종래의 내장형 안테나(2)의 전파자 흡수율 보다 낮게 제공된다. 이로 인해 안정적인 안테나 성능을 보이고 있다.
상기와 같이, 제 1, 2 평면 안테나와 그라운드 스터브를 이용하여 방사 패턴을 제공하여 전류의 분포가 평면 안테나에 집중되는 현상을 막아 안테나의 방사 성능과 전자파 흡수율을 낮게 하는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예를 들어. 본 발명은 휴대가 가능한 모든 단말기에 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 의하면,
휴대 단말기의 내장형 안테나에서 다수의 피딩 포인트를 제공하고 다수의 방사 패턴을 독립적으로 구현하는 다수의 평면 안테나를 구성함으로써, 전자파 흡수율 낮게 하고 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있고, 또한, 2개의 피딩 포인트 및 2개의 방사 패턴을 독립적으로 구현하는 듀얼 평면 안테나를 구성하고, 듀얼 평면 안테나로부터 일정한 거리 이상으로 떨어진 그라운드 패턴을 독립적으로 제공하는 그라운드 스터브를 구성함으로써, 단말기내에서 피딩 포인트로 집중되는 전류의 분포를 분산시키고, 인체와 안테나와의 거리를 확보하여 안테나 전자파 흡수율을 낮게 하고, 이로 인해 안테나 방사 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
    제 1 피딩 포인트를 구비하고, 제 1 방사 패턴을 제공하는 제 1 평면 안테나;
    상기 제 1 평면 안테나의 이웃한 위치에 구비되어 제 2 피딩 포인트를 구비하고, 제 2 방사패턴을 제공하는 제 2 평면 안테나; 및
    상기 제 1, 2 평면 안테나와 일정의 거리를 두고 배치되고, 그라운드 포인트를 구비하며, 그라운드 패턴을 제공하는 그라운드 스터브를 포함함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  2. 제 1 항이 있어서, 상기 제 1, 2 방사 패턴은 독립적으로 제공하고, 상기 그라운드 패턴은 상기 제 1, 2 방사 패턴을 일정 거리를 두고 독립적으로 제공됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단말기의 인쇄회로기판에는 상기 제1, 2 피딩 포인트와 그라운드 포인트를 전기적으로 연결시키는 적어도 하나 이상의 접속 패드가 더 구비됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  4. 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
    다수의 피딩 포인트를 구비하고, 다수의 방사 패턴을 독립적으로 제공하는 적어도 하나 이상의 평면 안테나; 및
    상기 평면 안테나들과 일정의 거리를 두고 배치되고, 그라운드 포인트를 독립적으로 구비하며, 그라운드 패턴을 제공하는 그라운드 스터브를 포함함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  5. 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
    피딩 포인트를 구비하고, 방사 패턴을 독립적으로 제공하는 듀얼 평면 안테나; 및
    상기 듀얼 평면 안테나과 일정의 거리를 두고 배치되고, 그라운드 포인트를 독립적으로 구비하며, 그라운드 패턴을 제공하는 그라운드 스터브를 포함함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
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