KR101077345B1 - 휴대용 단말기의 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제한된 공간 내에서 급전라인의 물리적 길이를 증가시켜 이득 및 효율을 개선하고, 방사체에 형성되는 슬롯의 구조를 개선하여 소형화하며, 성능을 개선할 수 있는 휴대용 단말기의 안테나에 관한 것으로서 기판의 저면에 접지면 및 급전부가 구비되고, 기판의 상부에 유전체층이 적층되어 유전체층의 상부에 방사체가 형성됨과 아울러 그 방사체가 복수의 쇼트 핀을 통해 접지면에 연결되며, 유전체층의 내부에는 패치가 형성되어 방사체와 인덕티브 커플링되며, 급전부에 공급되는 방사전력을 미앤더(meander)라인 구조의 급전라인이 패치로 전달하게 구성된다.

휴대용 단말기, 안테나, 미앤더라인, 급전라인, 슬롯, 수평부, 패치, 급전부

Description

휴대용 단말기의 안테나{Antenna of portable terminal}

본 발명은 이동통신 단말기 등과 같은 휴대용 단말기에 사용되는 안테나에 관한 것이다.

이동통신 단말기 등과 같은 휴대용 단말기를 사용자가 간편하게 휴대할 수 있도록 하기 위하여 소형화하는 추세가 더욱 가속화되어 가고 있다.

이러한 휴대용 단말기의 소형화 추세에 따라, 휴대용 단말기의 외부로 노출되어 있던 안테나를 내장형 안테나로 사용하여 휴대용 단말기의 외부로 안테나가 노출되지 않도록 하고 있다.

상기 휴대용 단말기에 내장되는 내장형 안테나로서 대표적으로 사용되는 안테나는 평면형 역 F 안테나(Planar Inverted F Antenna)가 알려져 있다.

상기 평면형 역 F 안테나는 통상적으로 휴대용 단말기에 내장되어 있는 기판에 설치되는 것으로서 통상적으로 접지면, 패치, 급전부 및 단락 핀 등을 포함하여 구성하고 있다.

그러나 상기 평면형 역 F 안테나는 휴대용 단말기 내부의 제한된 공간 내에 설치되는 것으로서 급전 라인의 길이가 짧고, 이득(Gain) 및 효율(Efficiency)이 낮고, 크기를 소형화하는데 한계가 있다.

그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제한된 공간 내에서 급전라인의 물리적 길이를 연장하여 이득 및 효율을 개선하는 휴대용 단말기의 안테나를 제공한다.

또한 본 발명은 방사체에 형성되는 슬롯의 구조를 개선하여 전류의 흐름을 조절하고, 쇼트 핀과 인덕티브 커플링 효과를 이용하여 소형화하고, 성능을 개선할 수 있는 휴대용 단말기의 안테나를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 휴대용 단말기의 안테나에 따르면, 저면에 접지면 및 급전부가 구비되는 기판과, 상기 기판의 상부에 적층되는 유전체층과, 상기 유전체층의 상부에 형성되고, 복수의 제1 쇼트 핀을 통해 상기 접지면에 연결되는 방사체와, 상기 유전체층의 내부에 형성되고 상기 방사체와 인덕티브 커플링되는 패치와, 상기 급전부에 공급되는 방사전력을 상기 패치로 전달하는 미앤더(meander)라인 구조의 급전라인을 포함하고, 상기 방사체는, 상호간에 대칭을 이루고, 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯 및 상기 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯을 상호간에 연결하는 연결 슬롯을 포함한다.

또한 본 발명은 상기 유전체층에 형성되는 연장 방사체와, 상기 방사체를 상기 연장 방사체에 전기적으로 연결하는 복수의 제2 쇼트 핀을 포함한다.

상기 복수의 제1 쇼트 핀 또는 복수의 제2 쇼트 핀은 비아 홀로 형성한다.

그리고 상기 복수의 제1 쇼트 핀 또는 복수의 제2 쇼트 핀의 개수 및 간격으로 안테나의 임피던스를 조절한다.

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상기 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯 각각은 슬롯의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성된 부분의 폭보다 슬롯의 길이 방향으로 형성되는 부분의 폭이 넓게 형성된다.

또한 상기 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯은 절곡부를 둥글게 형성한다.

본 발명의 휴대용 단말기의 안테나는 급전부에서 패치로 방사전력을 공급하 는 급전라인을 미앤더라인으로 형성하여 물리적 길이를 증가시킴으로써 기생하는 인덕턴스 및 커패시턴스 성분을 증대시켜 안테나의 이득 및 효율을 증대시킴과 아울러 안테나의 Q 값을 증대시킬 수 있다.

또한 방사체에는 미앤더라인 구조의 슬롯을 형성하고, 미앤더라인 구조의 슬롯에서 수평부의 폭보다 수직부의 폭을 넓게 형성하여 전류의 흐름을 개선함으로써 안테나의 성능이 개선되고, 소형화할 수 있다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 본 발명의 안테나의 일 실시 예의 구성을 보인 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다. 여기서, 부호 100은 기판이다. 예를 들면, 상기 기판(100)은 휴대용 단말기 내에 내장되어 각종 부품(도면에 도시되지 않았음)들이 장착되는 메인 기판이다.

상기 기판(100)의 저면에는 접지면(102)이 형성된다.

부호 104는 유전체층이다. 상기 유전체층(104)은 예를 들면, FR4 또는 테프론 등의 유전체 기판을 상기 기판(100)의 상부에 복수 개 적층하여 형성된다.

상기 유전체 기판(104)의 상면에는 도전성 금속으로 이루어지는 방사체(106)가 형성되고, 그 방사체(106)의 후방이 복수 개의 쇼트 핀(108)을 통해 상기 접지면(102)과 전기적으로 연결된다. 상기 쇼트 핀(108)은 예를 들면, 비아 홀로 형성한다.

또한 상기 방사체(106)에는 중심선을 기준으로 하여 상호간에 대칭되는 미앤더(meander)라인 구조의 슬롯(112, 114)과, 상기 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)을 상호간에 연결하는 연결 슬롯(116)으로 이루어진다.

상기 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)들 각각은 수평부(112a, 114a)의 폭보다 수직부(112b, 114b)의 폭을 넓게 형성한다.

그리고 상기 유전체층(104)의 내측에는 상기 방사체(106)를 연장하는 연장 방사체(118)를 형성하여 상기 방사체(106) 및 상기 연장 방사체(118)를 쇼트 핀(120)을 통해 상호간에 전기적으로 연결한다.

또한 상기 유전체층(104)의 내측에는 패치(122)의 패턴이 형성되고, 그 패치(122)의 패턴이 상기 기판(100)에 형성되어 있는 급전부(124)와 급전 라인(126)을 통해 전기적으로 연결된다.

즉, 상기 유전체층(104)은 상술한 바와 같이 복수의 유전체 기판이 적층되어 형성되는 것으로서 그 복수의 유전체 기판에 소정의 패턴과 비아 홀 등을 형성하여 미앤더라인의 구조를 가지는 급전라인(126)을 형성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 안테나는 급전부(124)에 인가되는 방사전력이 미앤더라인 구조의 급전라인(126)을 통해 패치(122)로 전달된다.

여기서, 본 발명은 급전라인(126)이 미앤더라인의 구조로 형성되어 직선 라인의 구조보다 물리적 길이가 증가된다. 상기 물리적 길이의 증가로 인하여 기생되는 커패시턴스 및 인덕턴스의 성분이 증가되고, 안테나의 이득 및 효율이 향상되며, Q 값이 증대된다.

그리고 상기 패치(122)는 방사체(106)와 인덕티브 커플링을 이루는 것으로서 상기 패치(122)로 전달된 방사전력이 방사체(106)로 유도되어 공중으로 방사된다.

상기 방사체(106)는 복수의 쇼트 핀(120)을 통해 연장 방사체(118)와 연결되어 있고, 또한 상기 방사체(106)에는 중심선을 기준으로 하여 대칭되는 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)과, 상기 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)을 상호간에 연결하는 연결 슬롯(116)이 형성되어 있다.

그리고 상기 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)은 전류의 흐름이 서로 반대방향으로 변하게 되는 수평부(112a, 114a)의 폭은 좁게 하고, 전류의 흐름이 서로 동일한 방향인 수직부(112b, 114b)의 폭은 상기 수평부(112a, 114a)의 폭보다 넓게 형성된다.

그러므로 상기 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)으로 전류의 흐름이 원활하게 되고, 이로 인하여 방사 파트(radiation part)에서 E-필드 및 H-필드의 에너지를 최대화할 수 있고, 전체적인 안테나의 성능을 개선하며, 소형화할 수 있다.

그리고 상기 방사체(106)는 비아 홀인 복수의 쇼트 핀(108)으로 접지면(102)에 연결됨과 아울러 복수의 쇼트 핀(120)을 통해 연장 방사체(118)와 연결되는 것으로서 그 복수의 쇼트 핀(108)(120)들 각각의 상호간의 간격과 개수를 조절하여 안테나의 임피던스를 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 안테나의 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예는 미앤더라인 구조의 슬롯(112, 114)의 모서리 부위를 직각으로 형성하지 않고, 둥글게 형성한다.

이러한 본 발명의 다른 실시 예는 슬롯(112, 114)으로 흐르는 전류가 둥글게 형성한 모서리부위에 의해 더욱 전류의 흐름이 원활하게 되어 전체적인 안테나의 성능을 더욱 개선하며, 소형화할 수 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 안테나를 휴대용 단말기에 설치되는 것을 예로 들어 설명하였다. 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, RFID(Radio Frequency Identification) 시스템 등을 비롯하여 소정 주파수의 신호를 송신 또는 수신하는 각종 시스템에 간단히 적용하여 사용할 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이 해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 휴대용 단말기에 내장되어 소정 주파수의 신호를 송신 및 수신하는데 사용되는 안테나에 관한 것으로서 급전라인을 미앤더라인으로 형성하여 물리적 길이를 증대시킴으로써 안테나의 이득 및 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 방사체에 미앤더라인의 구조로 슬롯을 형성하고, 그 슬롯의 수평부의 폭보다 수직부의 폭을 넓게 형성함으로써 슬롯에서의 전류 흐름이 개선되어 안테나의 성능을 개선하고, 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 안테나의 일 실시 예의 구성을 보인 평면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도, 및

도 3은 본 발명의 안테나의 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도이다.

Claims (8)

1. 저면에 접지면 및 급전부가 구비되는 기판;

   상기 기판의 상부에 적층되는 유전체층;

   상기 유전체층의 상부에 형성되고, 복수의 제1 쇼트 핀을 통해 상기 접지면에 연결되는 방사체;

   상기 유전체층의 내부에 형성되고 상기 방사체와 인덕티브 커플링되는 패치; 및

   상기 급전부에 공급되는 방사전력을 상기 패치로 전달하는 미앤더라인 구조의 급전라인;을 포함하고,

   상기 방사체는,

   상호간에 대칭을 이루고, 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯; 및

   상기 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯을 상호간에 연결하는 연결 슬롯을 포함하는 휴대용 단말기의 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유전체층에 형성되는 연장 방사체; 및

   상기 방사체를 상기 연장 방사체에 전기적으로 연결하는 복수의 제2 쇼트 핀을 포함하는 휴대용 단말기의 안테나.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 제1 쇼트 핀 또는 복수의 제2 쇼트 핀은,

   비아 홀인 휴대용 단말기의 안테나.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 제1 쇼트 핀 또는 복수의 제2 쇼트 핀의 개수 및 간격으로 임피던스를 조절하는 휴대용 단말기의 안테나.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯 각각은,

   슬롯의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성된 부분의 폭보다 슬롯의 길이 방향으로 형성되는 부분의 폭이 넓게 형성되는 휴대용 단말기의 안테나.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 미앤더라인의 구조로 된 2개의 슬롯은,

   절곡부를 둥글게 형성하는 휴대용 단말기의 안테나.

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