KR100815480B1

KR100815480B1 - 이동 장치용 내부 안테나

Info

Publication number: KR100815480B1
Application number: KR1020060044432A
Authority: KR
Inventors: 치아-룬 탕; 킨-루 웡; 사오-웬 수
Original assignee: 인더스트리얼 테크놀로지 리서치 인스티튜트; 내셔널 순 얏-센 유니버시티
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2008-03-20
Also published as: KR20070054554A; TWI328310B; DE202006007929U1; US20070115179A1; US8044860B2; TW200721589A

Abstract

그라운드 면, 측벽을 포함하며 상기 그라운드 면상에 배치되는 도전성 하우징, 상기 도전성 하우징으로부터 떨어져 있는 제1 도전성 스트립 및 상기 도전성 하우징과 상기 제1 도전성 스트립을 전기적으로 연결하는 제2 도전성 스트립을 포함하는 이동 장치.

이동 전화, 모노폴 안테나

Description

이동 장치용 내부 안테나{INTERNAL ANTENNA FOR MOBILE DEVICE}

도 1은 종래 이동 장치 일부의 개략적 다이어그램;

도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 이동 장치 일부의 개략적 다이어그램;

도 2b는 도 2a에 도시된 제1 도전성 스트립 및 제2 도전성 스트립의 확대 사시도;

도 3은 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나를 설명하는 다이어그램;

도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나를 설명하는 다이어그램;

도 4b는 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나를 설명하는 다이어그램;

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나를 설명하는 다이어그램;

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴 안테나의 실험 결과를 설명하는 도표;

도 7a 내지 도 7D는 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴 안테나의 방사 패턴을 설명하는 다이어그램; 및

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴 안테나의 피크 안테나 이득을 설명하는 도표이다.

본 출원은 그 내용 전체가 본 명세서에 통합되는 2005년 11월 23일 출원된 미국 가특허출원 제60/739,628호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 통신 장치에 관한 것으로, 보다 특정하게는, 도전성 표면으로 집적되어 있는 내부 모노폴 안테나(monopole antenna)가 있는 이동 통신 장치에 관한 것이다.

전화기 제조업자에게 있어 이동 레벨(mobile level)에서의 그 고려 정도가 낮아지고 있는 것으로 보이는 구성성분 중 하나가 안테나이다. 사실, 안테나에 대해서는 변화가 거의 없다. 그러나, 반도체 제조 과정 및 전기통신 기술에서의 진보와 함께, 이동 장치에서의 작고, 가볍고 그리고 낮은 프로파일(low-profile)의 안테나에 대한 관심이 증가하고 있다.

이동 전화 및 PDA 와 같은 이동 장치의 케이스 내부에 내부 안테나로서 임베디드되는 것으로 설계되는 다양한 저-프로파일 모노폴 안테나들이 최근에 시연되고 있다. 그러나, 종래의 안테나 설계 방식에서는, 일반적으로 내부 모노폴 안테나는 RF(무선 주파수) 모듈, RF 회로 및 배터리 등 내부 모노폴 안테나 부근에 배치된 차폐 금속 케이스와 같은 다른 성분들은 고려하지 않고 그 자체만 가지고 테스트된 다. 안테나와 차폐 금속 케이스의 집접화의 실패는 이동 통신 장치 내부의 비경계적인 공간 이용을 일으킬 수 있으며 소형화 및 낮은 프로파일이라는 목적에 반대되기도 한다.

도 1은 종래의 이동 장치(10)의 개략적 다이어그램이다. 도 1을 참조하면, 이동 장치(10)에는 그라운드면(11), 차폐 금속 케이스(12), 안테나(13), 단락핀(14) 및 공급핀(15)이 포함되어 있다. 안테나(13)는 인쇄된 역-F 안테나(PIPA: Printed Inverted-F Antenna) 형태로서, 안테나(13)와 차폐 금속 케이스(12) 사이에 또는 관련된 부근의 구성성분과의 사이의 결합 효과를 피하기 위해 필요한 격리 거리 "d"만큼 차폐 금속 케이스(12)와 떨어져 있다. 이러한 격리 거리 "d"는 대체로 약 7mm 또는 그보다 커서 안테나(13)의 성능이 상기 결합 효과에 의해 떨어지지 않도록 한다. 그러한 격리 거리 "d"가 필요하게 되어 이동 장치의 내부 공간의 효과적인 사용이 제한된다.

따라서, 내부 모노폴 안테나의 성능을 떨어뜨리지 않으면서 상기 모노폴 안테나와 차폐 금속 케이스 사이 또는 다른 부근의 구성요소간의 상대적으로 작은 거리를 가지는 이동 장치가 요구된다.

본 발명은 종래 기술의 제한 및 단점으로부터 발생되는 한가지 이상의 문제를 해결하는 내부 모노폴 안테나에 관한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 그라운드 면; 측벽을 포함하며 상기 그라운드 면상에 배치되는 도전성 하우징; 상기 도전성 하우징과 공간상으로 떨어져 있는 제1 도전성 스트립; 및 상기 제1 도전성 스트립과 상기 도전성 하우징을 전기적으로 연결하는 제2 도전성 스트립을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 장치가 제공된다.

발명의 더 다른 실시예에 따르면, 그라운드 면; 도전성 면을 포함하며 상기 그라운드 면상에 배치되는 도전성 하우징; 및 안테나를 구비하며, 상기 안테나는, 상기 도전성 면으로부터 공간적으로 떨어져 있는 제1 도전성 스트립; 및 상기 제1 도전성 스트립과 상기 도전성 하우징의 상기 도전성 면을 전기적으로 연결하는 제2 도전성 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 측면이 포함된 그라운드 면; 상기 그라운드 면의 측면과 대체로 접하는 측벽이 포함되어 있으며 상기 그라운드 면상에 배치된 도전성 하우징; 상기 도전성 하우징의 상기 측벽과 공간적으로 떨어져 있으며 대체로 나란하게 연장하는 제1 도전성 스트립; 및 상기 제1 도전성 스트립과 상기 도전성 하우징을 전기적으로 연결하는 제2 도전성 스트립을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 장치가 제공된다.

지금까지의 요약 및 후술하는 본 발명의 양호한 실시예의 상세한 설명은 첨부한 도면을 참고하여 읽으면 보다 이해가 쉬울 것이다. 본 발명의 설명을 목적으로, 적절한 실시예의 도면을 도시하였다. 그러나, 본 발명이 도시된 그대로의 배열 및 수단으로 제한되는 것은 아니다.

도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 이동 장치(20) 내부 일부의 개략적 다이어그램이다. 도 2a를 참고하면, 이동 장치(20)에는 그라운드면(21), 전기적으로 도전성인 하우징(22), 제1 도전성 스트립(23) 및 제2 도전성 스트립(24)이 포함되어 있다. 도전성 하우징(22)은, 예를 들어, 금속 케이스이며, 그 내부에 송신기 또는 수신기와 같은 무선 주파수(RF) 모듈을 내장하고 있으며, 다른 방사 소스로 인해 야기되는 간섭, 즉 결합 효과(coupling effect)로부터 RF 모듈, RF 회로 또는 배터리를 보호한다. 도전성 하우징(22)은 상기 모듈, 회로 또는 배터리를 완전히 시일할 필요는 없다. 도전성 하우징(22)은 회로의 보드 표면이기도 한 전기적으로 그라운드면(21)과 접속되어 있다. 도전성 하우징(22)의 측벽(221)은 그라운드면(21)의 측면(211)과 충분히 접해있다. 단락 접촉(25)이 도전성 면, 예를 들어, 도전성 하우징(22)의 측벽(221) 또는 상부면(222)상에 배치되어 있다. 제1 도전성 스트립(23)은 도전성 하우징(22)의 측벽(221)과 대체로 나란하게 연장하며, 이동 장치(20)용 방사 소자로서의 역할을 한다. 제2 도전성 스트립(24)은 도전성 하우징(22) 및 제1 도전성 스트립(23) 사이에 배치되어 있으며, 단락 접촉(25)과 전기적으로 연결된 하나의 단부(도면부호 없음) 및 공급 접촉(26)에 가까운 또는 그 근방의 제1 도전성 스트립(23)과 전기적으로 연결되어 있다.

도 2b는 도 2a에 도시된 제1 도전성 스트립(23)의 확대 사시도이다. 도 2b를 참고하면, 제2 도전성 스트립(24)은 도전성 하우징(22)의 측벽(221) 또는 상부면(222) 등과 같은 도전성 면 및 제1 도전성 스트립(23)과 일체로 되고, 제1 도전성 스트립(23) 및 도전성 면 사이에서 연장하는 굴곡 경로를 포함한다. 공급 접촉(26)은 제2 도전성 스트립(24)의 타 단부에 가깝게 배치되어 있다. 제1 도전성 스트립(23), 제2 도전성 스트립(24), 단락 접촉(25) 및 공급 접촉(26)이 모여서 이동 장치(20)용 모노폴 안테나를 형성한다. 본 발명에 따른 한 실시예에서, 도전성 하우징(22), 제1 도전성 스트립(23) 및 제2 도전성 스트립(24)은 당업자에게 공지된 종래의 커팅(cutting) 및/또는 스탬핑(stamping) 절차 또는 다른 적절한 처리를 사용하여 단일 금속 시트(sheet)를 형성한다. 그러나, 제1 및 제2 도전성 스트립(23,24)은 원하는 경우 분리해도 좋고 공지된 방식으로 전기적으로 접속시켜도 좋다. 또한, 제1 및 제2 도전성 스트립(23,24)은 일부 다른 도전성 재료로 만들 수도 있으며 도면에 도시된 대체로 직사각형 모양이 아닌 다른 형태일 수도 있다.

도 3은 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나(30)를 설명하는 다이어그램이다. 도 3을 참고하면, 모노폴 안테나(30)에는 제1 도전성 스트립(33), 제2 도전성 스트립(34) 및 제3 도전성 스트립(37)이 포함되어 있다. 제1 도전성 스트립(33)은 도전성 하우징(도시하지 않음)의 측벽(321)(점선 표시)과 대체로 나란하게 연장한다. 제2 도전성 스트립(34)은 측벽(321)과 같은 도전성 면 및 제1 도전성 스트립(33)과 일체로 된다. 제3 도전성 스트립(37)은, 제1 도전성 스트립(33)으로부터 돌출되어 있으며, 제2 도전성 스트립(34)과 떨어져 있으며 도전성 하우징의 측벽(321)으로부터 떨어져 있다. 공급 접촉(36)은 제3 도전성 스트립(37)상에 형성된다. 제2 및 제3 도전성 스트립(34,37)은 제1 도전성 스트립(33) 및 측벽(321) 사이의 중앙 영역에 배치되어 있다.

도 4a는 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나(40)를 설명하는 다이어그램이다. 도 4a를 참고하면, 모노폴 안테나(40)에는 제1 도전성 스트립(43) 및 제2 도전성 스트립(44)이 포함되어 있다. 제1 도전성 스트립(43)에는 도전성 하우징(도시하지 않음)의 측벽(421)과 대체로 나란하게 연장하는 제1 부분(431), 및 상기 제1 부분(431)으로부터 돌출되며 상기 측벽(421)으로부터는 떨어져 있는 제2 부분(432)를 더 포함되어 있다. 본 발명에 따른 한 실시예에서, 제2 부분(432)은 제1 부분(431)과 충분히 직교하여 L-형상의 제1 도전성 스트립(43)을 형성한다. 상기 도전성 스트립(44)에는 제2 부분(432)으로부터 측벽(421)까지 연장하는 굴곡 경로가 포함되어 있다. 공급 접촉(46)이 상기 제2 도전성 스트립상에 배치되어 있다.

도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나(41)를 설명하는 다이어그램이다. 도 4b를 참고하면, 모노폴 안테나(41)는 제1 부분(431)이 제거된 것을 제외하고는 도 4a에 도시된 모노폴 안테나(40)와 유사한 구조를 가진다.

도 5는 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 이동 장치의 모노폴 안테나(50)를 설명하는 다이어그램이다. 도 5를 참고하면, 모노폴 안테나(50)에는 제1 도전성 스트립(53), 제2 도전성 스트립(54) 및 제3 도전성 스트립(57)이 포함되어 있다. 제1 도전성 스트립(53)은 도전성 하우징(도시하지 않음)의 측벽(521)과 대체로 나란하게 연장한다. 제2 도전성 스트립(54)은, 제1 도전성 스트립의 제1 또는 상부 에지(531)로부터 돌출되어 있으며, 제1 도전성 스트립(53) 및 측벽(521)과 일체로 되어 있다. 제3 도전성 스트립(57)은, 제1 도전성 스트립(53)의 제2 또는 하부 에지(532)로부터 돌출되어 있으며, 측벽(521)으로부터 떨어져 있다. 공급 접촉(56)이 제3 도전성 스트립(57)상에 형성되어 있다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴 안테나의 실험 결과를 설명하는 도표이다. 이 실험은 도 2a에 도시된 이동 장치(20)에서 이루어졌다. 이동 장치(20)의 구성요소들의 크기는 다음과 같다. 그라운드 판(21)은 약 100mm x 70mm 크기로서 그 위에 약 45mm x 30mm x 5mm 크기를 갖는 도전성 하우징(22)이 장착된다. 제1 도전성 스트립(23)은 약 45mm x 5mm 크기를 가지며 측벽(221)과는 약 3.5mm 떨어져 있다. 제2 도전성 스트립(24)은 약 8mm x 1.5mm 크기를 가진다. 상기 언급한 크기는 특정 애플리케이션에서는 변할 수도 있다. 도 6을 참고하면, 50오옴의 동축선에서, 반환 손실(return loss)상의 측정 결과 및 모의실험 결과를 각각 곡선 "61" 및 "62"로 도시하였다. 이 모의 실험은 안소프트사(Ansoft Corporation)의 시뮬레이션 프로그램인 고주파수 구조 시뮬레이터(HFSS: High Frequency Structure Simulator)를 사용하여 수행되었다. 특히, 약 1920 내지 2170 MHz 범위의 범 이동 통신 시스템(UTMS: Universal Mobile Telecommunication System) 대역에서, 도 6은 측정된 임피던스 매칭은 최소 약 7.3 dB (2.5:1 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)) 보다 좋았으며, 이는 일반적인 이동전화 애플리케이션을 위한 상대적으로 더 높은 대역폭 정의값이다. 일반적인 이동 전화는 일반적으로 적어도 3:1 VSWR (6dB 반송 손실)의 대역폭 정의에 따라 설계된다.

도 7a 내지 7d는 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴 안테나의 방사 패턴을 설명하는 다이어그램이다. 도 6에 도시된 바와 동일한 모노폴 안테나 및 관련 크기로서, 도 7a 내지 도 7d를 참고하면, 상기 모노폴 안테나가 UTMS 대역의 중심 주 파수를 가지는 2045 MHz 에서 동작하는 경우, x-y 평면에서 충분히 무지향성 패턴이 얻어짐을 보여준다. 따라서, 본 발명에 따른 모노폴 안테나는 무지향성 특성의 요구사항을 만족한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 모노폴 안테나의 피크(peak) 안테나 이득을 설명하는 도표이다. 도 6에서와 동일한 모노폴 안테나 및 관련 크기를 가지는 경우로서, 도 8을 참고하면, 안테나 이득은 약 4.2 dB 로서, 이는 UTMS 대역에서의 실제적인 이동 전화 애플리케이션을 위한 요구사항을 만족한다.

당업자라면 광범위한 본원 발명의 개념을 벗어나지 않고 상기 설명한 양호한 실시예에 변화가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 설명된 특정 실시예로 제한되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같은 현재 애플리케이션의 정신 및 범위 내부에서의 변형을 포함하는 것이다.

본원 발명에 따르면, 내부 모노폴 안테나의 성능을 떨어뜨리지 않으면서 상기 모노폴 안테나와 차폐 금속 케이스 사이 또는 다른 부근의 구성요소간의 상대적으로 작은 거리를 가지는 이동 장치가 제공된다.

Claims

그라운드 면;

상기 그라운드 면상에 배치되고, 측벽을 포함하며 적어도 1개의 무선 주파수 모듈을 수용할 수 있도록 제작된 도전성 하우징;

상기 도전성 하우징과 공간상으로 떨어져 있는 제1 도전성 스트립; 및

상기 제1 도전성 스트립과 상기 도전성 하우징을 전기적으로 연결하며, 상기 제1 도전성 스트립의 가장자리로부터 연장하는 제2 도전성 스트립을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립에는 상기 제1 도전성 스트립으로부터 상기 도전성 하우징까지 연장하는 굴곡 경로가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 도전성 하우징의 도전성 면상에 배치되는 단락 접촉을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립상에 배치되는 공급 접촉을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 도전성 스트립으로부터 돌출된 제3 도전성 스트립을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립 및 상기 제3 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 동일한 에지로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 한 에지로부터 연장하며, 상기 제3 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 다른 에지로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 제3 도전성 스트립상에 배치된 공급 접촉을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 도전성 하우징의 상기 측벽은 상기 그라운드 면의 측면과 대체로 접해 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 도전성 스트립에는 상기 측벽과 대체로 나란하게 연장하는 제1 부분 및 상기 제1 부분의 측면으로부터 돌출하는 제2 부분이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 상기 제2 부분과 상기 측벽을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
그라운드 면;

상기 그라운드 면상에 배치되고, 도전성 면을 포함하며 적어도 1개의 무선 주파수 모듈을 수용할 수 있도록 제작된 도전성 하우징; 및

안테나를 구비하며,

상기 안테나는,

상기 도전성 면으로부터 공간적으로 떨어져 있는 제1 도전성 스트립; 및

상기 제1 도전성 스트립과 상기 도전성 하우징의 상기 도전성 면을 전기적으로 연결하며, 상기 제1 도전성 스트립의 가장자리로부터 연장하는 제2 도전성 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립에는 상기 제1 도전성 스트립으로부터 상기 도전성 하우징의 상기 도전성 면까지 연장하는 굴곡면이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 도전성 스트립으로부터 돌출하는 제3 도전성 스트립을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립 및 상기 제3 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 동일한 에지로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 14에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 한 에지로부터 연장하며, 상기 제3 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 다른 에지로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 도전성 하우징에는 상기 그라운드 면의 측면과 대체로 접하는 측벽이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 17에 있어서, 상기 제1 도전성 스트립에는 상기 측벽과 대체로 나란하게 연장하는 제1 부분 및 상기 제1 부분의 측면으로부터 돌출되는 제2 부분이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 18에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 제2 부분을 상기 측벽과 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
측면을 갖는 그라운드 면;

상기 그라운드 면상에 배치되고, 상기 그라운드 면의 측면과 대체로 접하는 측벽을 포함하며 적어도 1개의 무선 주파수 모듈을 수용할 수 있도록 제작된 도전성 하우징;

상기 도전성 하우징의 상기 측벽과 공간적으로 떨어져 있으며 대체로 나란하에 연장하는 제1 도전성 스트립; 및

상기 제1 도전성 스트립과 상기 도전성 하우징을 전기적으로 연결하며, 상기 제1 도전성 스트립의 가장자리로부터 연장하는 제2 도전성 스트립을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 20에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립에는 상기 제1 도전성 스트립으로부터 상기 도전성 하우징의 도전성 면까지 연장하는 굴곡 경로가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 20에 있어서, 상기 제1 도전성 스트립으로부터 돌출하는 제3 도전성 스트립을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 22에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립 및 상기 제3 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 에지로부터 연장하며 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 22에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 제1 에지로부터 떨어져 있으며, 상기 제3 도전성 스트립은 상기 제1 에지와는 다른 상기 제1 도전성 스트립의 제2 에지로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 20에 있어서, 상기 제1 도전성 스트립에는 상기 측벽과 대체로 나란하게 연장하는 제1 부분 및 상기 제1 부분으로부터 돌출되는 제2 부분이 포함되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
청구항 25에 있어서, 상기 제2 도전성 스트립은 상기 제1 도전성 스트립의 상기 제1 부분과 상기 측벽을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 장치.