KR101276651B1 - 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

안테나 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 일정 높이를 가지고 형성되는 안테나 캐리어, 일정 주파수 대역의 신호를 송수신하고, 안테나 캐리어 상에 형성되는 안테나 방사체, 및 안테나 캐리어의 내부에 수납되어 고정되는 인공자기도체를 포함한다.

Description

안테나 장치{ANTENNA DEVICE}
본 발명의 실시예는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SAR(Specific Absorption Rate)를 저감할 수 있는 안테나 장치에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 스마트 폰, PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 무선 단말기는 인체 전자파 영향에 대한 규제를 위해, 전자파의 인체 흡수율을 나타내는 SAR(Specific Absorption Rate) 한계치를 설정하고 있다. 예를 들어, 미국, 호주, 한국 등은 SAR 한계치를 1.6 W/Kg으로 설정하고 있고, 이탈리아, 스위스, 오스트리아 등에서는 예방적 차원에서 SAR 한계치를 0.1 W/Kg으로 더욱 낮게 설정하여 엄격하게 규제하는 정책을 실시하고 있다. 따라서, 무선 단말기에서 SAR 값을 이러한 한계치 보다 낮게 유지하는 방안이 요구된다.
종래에는 무선 단말기의 SAR 값을 줄이기 위해, 사용자가 무선 단말기를 사용할 때, 무선 단말기가 사용자를 향하는 방향에 도체로 이루어진 반사판을 무선 단말기 내에 형성하였다. 이 경우, 무선 단말기의 안테나에서 방사되어 사용자에게 향하는 전파를 반사판을 통해 다시 반사시켜 전자파 흡수율을 감소시킬 수 있지만, 반사판에서 전파의 위상이 반전되어 안테나의 방사 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 전자파 흡수율(SAR)을 저감시키면서 안테나의 방사 효율을 정상적으로 유지할 수 있는 안테나 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 일정 높이를 가지고 형성되는 안테나 캐리어; 일정 주파수 대역의 신호를 송수신하고, 상기 안테나 캐리어 상에 형성되는 안테나 방사체; 및 상기 안테나 캐리어의 내부에 수납되어 고정되는 인공자기도체를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 안테나 캐리어의 내부에 인공자기도체를 수납함으로써, 안테나 방사체에서 무선 단말기의 메인 보드 방향(즉, 무선 단말기 사용시 인체를 바라보는 방향)으로 방사되는 전파를 반사시켜 전자파 흡수율을 감소시키면서, 안테나 방사체의 방사 효율을 정상적으로 유지시킬 수 있게 된다.
그리고, 지지판을 인공자기도체의 하부에서 안테나 캐리어와 결합시킴으로써, 인공자기도체가 낙하하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이때, 지지판에 형성된 접속 단자 지지부를 통해 안테나 방사체에서 연장된 접속 단자가 함몰되는 것을 방지할 수 있고, 지지판에 형성된 접지 단자 지지부를 통해 인공자기도체와 무선 단말기의 메인 보드의 접지면을 연결하는 접지 단자를 고정 지지할 수 있게 된다. 그로 인해, 안테나 방사체 및 인공자기도체와 무선 단말기의 메인 보드 간의 전기적 연결을 각각 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공자기도체가 안테나 캐리어의 내부에 수납된 상태를 나타낸 저면 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공자기도체의 구성을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지판이 안테나 캐리어의 내부에 결합된 상태를 나타낸 저면 사시도.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 안테나 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나 장치(100)는 안테나 방사체(102), 안테나 캐리어(104), 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor : AMC)(106), 및 지지판(108)을 포함한다.
안테나 방사체(102)는 일정 주파수 대역의 신호를 송수신한다. 안테나 방사체(102)는 예를 들어, 프레스 타입으로 형성되어 안테나 캐리어(104)와 결합할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 방식 예를 들어, LDS(Laser Direct Structuring) 또는 PDS(Printing Direct Structuring) 방식으로 안테나 캐리어(104)의 표면에 형성될 수도 있다.
안테나 방사체(102)에는 무선 단말기의 메인 보드(150)와 전기적으로 접속되는 하나 이상의 접속 단자(111)가 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 접속 단자(111)는 안테나 방사체(102)의 말단에서 연장되어 안테나 캐리어(104)의 하부 방향으로 돌출되어 형성된다. 여기서는 접속 단자(111)가 2개 형성된 것으로 도시하였으며, 이때 접속 단자(111)는 각각 급전 단자 및 접지 단자일 수 있다.
안테나 캐리어(104)는 무선 단말기 내에 실장되며, 일정한 높이를 가지고 형성된다. 즉, 안테나 방사체(102)는 무선 단말기의 접지면과 일정 거리 이격되어야 우수한 방사 특성을 갖고 전자파 흡수율(Specific Absorption Rate : SAR)이 감소되는 특징이 있는데, 이를 위해 안테나 캐리어(104)를 일정 높이로 형성하여 안테나 방사체(102)가 무선 단말기의 메인 보드(150)와 일정 거리 이격되도록 한다.
인공자기도체(106)는 자연계에서 볼 수 있는 전기 도체(Electric Conductor)와는 달리 특정 주파수 영역에서 자기 도체(Magnetic Conductor)의 특성을 지니는 인공 구조물을 말한다. 인공자기도체(106)는 안테나 캐리어(104)의 내부에 수납된다. 예를 들어, 인공자기도체(106)는 안테나 캐리어(104)의 내부에서 안테나 캐리어(104)와 후크 체결되어 수납될 수 있다. 이에 대해 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공자기도체가 안테나 캐리어의 내부에 수납된 상태를 나타낸 저면 사시도이다. 도 3을 참조하면, 안테나 캐리어(104)의 하부면 일측에 후크 형상의 제1 체결 부재(115)가 형성된다. 제1 체결 부재(115)는 안테나 캐리어(104)의 하부면 일측에 여러 개가 상호 이격하여 형성될 수 있다. 여기서, 인공자기도체(106)를 안테나 캐리어(104)의 내부에 위치시킨 후, 하부 방향으로 압박하여 누르면 인공자기도체(106)가 제1 체결 부재(115)에 체결되어 안테나 캐리어(104)의 내부에 수납되게 된다.
한편, 인공자기도체(106)가 안테나 캐리어(104)의 내부에 수납되는 방법은 이에 한정되지 않으며, 그 이외에 다음과 같은 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1) 접착제 또는 양면 접착 시트를 이용하여 인공자기도체(106)를 안테나 캐리어(104)의 하부면에 접착시킬 수 있다. 2) 안테나 캐리어(104)를 성형할 때, 인공자기도체(106)를 인서트 사출하여 안테나 캐리어(104)의 내부에 인공자기도체(106)를 일체로 형성할 수 있다. 3) 열 융착을 통해 인공자기도체(106)를 안테나 캐리어(104)의 하부면에 결합시킬 수 있다.
여기서, 인공자기도체(Artificial Magnetic Conductor : AMC)(106)는 안테나 방사체(102)에서 방사되는 전파 중 안테나 방사체(102)의 후방(즉, 무선 단말기의 메인 보드 방향)으로 방사되는 전파를 반사시키는 일종의 반사판의 역할을 하며, 이를 통해 전자파 흡수율(SAR)을 감소시킴과 동시에 안테나 방사체(102)의 방사 효율을 정상적으로 유지시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 안테나 방사체(102)에서 방사되는 전파는 안테나 방사체(102)의 전방뿐만 아니라 후방(즉, 무선 단말기의 메인 보드 방향)으로도 방사된다. 이때, 안테나 방사체(102)의 후방으로 방사되는 전파는 사용자가 무선 단말기를 사용할 때, 인체를 향하게 되기 때문에 전자파 흡수율(SAR)에 관여하게 된다. 그런데, 인공자기도체(106)가 무선 단말기의 메인 보드 방향으로 향하는 전파를 다시 안테나 방사체(102)의 전방으로 반사시켜 주기 때문에 전자파 흡수율(SAR)을 감소시킬 수 있게 된다. 이때, 인공자기도체(106)에서 반사되는 전파는 안테나 방사체(102)에서 방사되는 전파와 동 위상을 가지기 때문에, 안테나 방사체(102)의 전방으로 방사되는 전파와 간섭을 일으키지 않게 되어 안테나 방사체(102)의 방사 효율을 정상적으로 유지시킬 수 있게 된다.
즉, 일반적인 전기 도체는 표면 임피던스가 0이고 반사 계수가 -1이므로, 전기 도체의 표면에서 반사되는 전파는 역 위상을 가지게 된다. 이 경우, 전기 도체의 표면에서 반사되는 전파는 안테나 방사체(102)의 전방으로 방사되는 전파와 간섭을 일으켜 안테나 방사체(102)의 방사 효율을 저하시키게 된다.
반면에, 인공자기도체(106)는 표면 임피던스가 매우 크고 반사 계수가 +1을 가지므로, 인공자기도체(106)의 표면에서 반사되는 전파는 동 위상을 가지게 된다. 이 경우, 인공자기도체(106)의 표면에서 반사되는 전파는 안테나 방사체(102)의 전방으로 방사되는 전파와 간섭을 일으키지 않기 때문에 안테나 방사체(102)의 방사 효율을 정상적으로 유지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공자기도체의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 인공자기도체(106)는 유전체층(161), 유전체층(161)의 일면에 형성된 도전성 패턴(164), 유전체층(161)의 타면에 형성된 접지 패턴(167), 및 유전체층(161)을 관통하며 형성되고 도전성 패턴(164)과 접지 패턴(167)을 전기적으로 연결하는 비아홀(169)을 포함한다. 여기서, 인공자기도체(106)가 안테나 캐리어(104)의 내부에 수납될 때, 도전성 패턴(164)이 형성된 유전체층(161)의 일면은 안테나 캐리어(104)의 하부면을 향하게 되고, 접지 패턴(167)이 형성된 유전체층(161)의 타면은 무선 단말기의 메인 보드(150)를 향하게 된다.
이때, 유전체층(161)의 타면에 형성된 접지 패턴(167)은 무선 단말기의 메인 보드(150)의 접지면과 전기적으로 연결되어야 한다. 이를 위해, 접지 단자(113)를 통해 접지 패턴(167)과 무선 단말기의 메인 보드(150)에 형성된 접지면을 전기적으로 연결시켜준다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5에서 후술하기로 한다.
한편, 도 4는 인공자기도체(106)의 구조에 대한 하나의 실시예를 설명한 것일 뿐, 인공자기도체(106)의 구조는 이에 한정되지 않으며, 그 이외의 다양한 구조로 형성될 수 있다.
지지판(108)은 인공자기도체(106)의 하부에서 안테나 캐리어(104)와 결합한다. 이때, 지지판(108)은 인공자기도체(106)를 안정적으로 지지하여 인공자기도체(106)가 낙하하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 또한, 지지판(108)은 후술하는 바와 같이, 접속 단자(111)가 함몰되는 것을 방지하며, 접지 단자(113)를 고정 지지하는 역할을 하게 된다. 지지판(108)은 안테나 캐리어(104)의 내부에서 안테나 캐리어(104)와 후크 체결되어 수납될 수 있다. 이에 대해 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지판이 안테나 캐리어의 내부에 결합된 상태를 나타낸 저면 사시도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 안테나 캐리어(104)의 하부면 타측에는 후크 형상의 제2 체결 부재(117)가 형성된다. 여기서, 지지판(108)을 인공자기도체(106) 상에 위치시킨 후 하부 방향으로 압박하여 누르면, 지지판(108)이 제2 체결 부재(117)에 체결되어 안테나 캐리어(104)와 결합하게 된다.
이때, 지지판(108)에는 제1 체결 부재(115)와 대응되는 위치에 체결 부재 삽입홈(121)이 형성된다. 이 경우, 지지판(108)이 안테나 캐리어(104)와 결합할 때, 제1 체결 부재(115)가 체결 부재 삽입홈(121)에 삽입되어 지지판(108)이 인공자기도체(106)와 밀착한 상태로 안테나 캐리어(104)와 결합될 수 있게 된다.
지지판(108)에는 안테나 캐리어(104)의 하부 방향으로 돌출된 접속 단자(111)를 지지해주고, 접속 단자(111)가 함몰되는 것을 방지하기 위한 접속 단자 지지부(123)가 형성된다. 접속 단자 지지부(123)는 가이드 홈(123-1) 및 지지 돌기(123-2)를 포함한다. 가이드 홈(123-1)은 지지판(108)에서 접속 단자(111)와 대응되는 위치에 형성된다. 이 경우, 접속 단자(111)는 가이드 홈(123-1)으로 삽입되어 가이드 홈(123-1)에 의해 좌우로 유동하지 않고 안정적으로 지지될 수 있게 된다.
지지 돌기(123-2)는 가이드 홈(123-1)에서 지지판(108)을 연결하며 형성된다. 지지 돌기(123-2)는 접속 단자(111)가 가이드 홈(123-1)에 삽입되었을 때 접속 단자(111)를 지지하여 접속 단자(111)가 함몰되는 것을 방지한다.
즉, 접속 단자(111)는 안테나 캐리어(104)의 하부 방향으로 돌출되어 무선 단말기의 메인 보드(150)와 전기적으로 접속된다. 이때, 접속 단자(111)가 오랜 시간 동안 무선 단말기의 메인 보드(150)와 전기적으로 접속된 상태에 있거나, 외부 압력으로 눌려지게 되면 함몰되어 무선 단말기의 메인 보드(150)와 접촉 불량이 발생할 수 있게 된다. 따라서, 지지판(108)의 접속 단자(111)와 대응되는 위치에 지지 돌기(123-2)를 형성함으로써, 접속 단자(111)를 지지하여 접속 단자(111)가 함몰되는 것을 방지해준다. 이 경우, 안테나 방사체(102)와 무선 단말기의 메인 보드(150) 간의 전기적 접속을 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.
일반적인 안테나 캐리어에서는, 안테나 방사체의 접속 단자를 지지하기 위해, 안테나 캐리어의 하부면에서 지지 돌기를 돌출하여 형성하지만, 본 발명의 실시예에서는 안테나 캐리어(104)의 내부에 인공자기도체(106)가 수납되기 때문에, 안테나 캐리어(104)의 하부면에서 지지 돌기를 돌출하여 형성할 수 없게 된다. 그 대신, 본 발명의 실시예에서는 지지판(108)에 지지 돌기(123-2)를 형성함으로써, 안테나 캐리어(104)의 하부 방향으로 돌출된 접속 단자(111)를 지지하도록 하였다.
또한, 지지판(108)의 양단에는 접지 단자(113)와 결합하는 접지 단자 지지부(125)가 형성된다. 접지 단자 지지부(125)는 접지 단자(113)를 고정시킴과 동시에 지지하는 역할을 한다. 즉, 앞에서 살펴본 바와 같이, 인공자기도체(106)의 접지 패턴(167)은 무선 단말기의 메인 보드(150)의 접지면과 전기적으로 접속되어야 하는데, 이때 접지 단자(113)를 접지 단자 지지부(125)에 결합시키면, 접지 단자 지지부(125)에 의해 접지 단자(113)가 고정 지지되어 인공자기도체(106)와 무선 단말기의 메인 보드(150) 간의 전기적 접속을 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다. 여기서, 접지 단자(113)의 일단은 인공자기도체(106)의 접지 패턴(167)과 접촉하고, 접지 단자(113)의 타단은 무선 단말기의 메인 보드(150)의 접지면과 접촉한다. 또한, 접지 단자(113)와 메인 보드(150)의 접지면 사이에는 매칭 소자(미도시)가 개재될 수도 있다.
한편, 여기서는 접지 단자(113)가 접지 단자 지지부(125)에 결합되어 고정 지지되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 접지 단자(113)는 별도의 지지 수단 없이 인공자기도체(106) 또는 무선 단말기의 메인 보드(150)에 고정될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 안테나 캐리어(104)의 내부에 인공자기도체(106)를 수납함으로써, 안테나 방사체(102)에서 무선 단말기의 메인 보드(150) 방향(즉, 무선 단말기 사용시 인체를 바라보는 방향)으로 방사되는 전파를 반사시켜 전자파 흡수율을 감소시키면서, 안테나 방사체(102)의 방사 효율을 정상적으로 유지시킬 수 있게 된다.
그리고, 지지판(108)을 인공자기도체(106)의 하부에서 안테나 캐리어(104)와 결합시킴으로써, 인공자기도체(106)가 낙하하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이때, 지지판(108)에 형성된 접속 단자 지지부(123)를 통해 안테나 방사체(102)에서 연장된 접속 단자(111)가 함몰되는 것을 방지할 수 있고, 지지판(108)에 형성된 접지 단자 지지부(125)를 통해 인공자기도체(106)와 무선 단말기의 메인 보드(150)의 접지면을 연결하는 접지 단자(113)를 고정 지지할 수 있으며, 그로 인해 안테나 방사체(102) 및 인공자기도체(106)와 무선 단말기의 메인 보드(150) 간의 전기적 연결을 각각 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
102 : 안테나 방사체 104 : 안테나 캐리어
106 : 인공자기도체 108 : 지지판
111 : 접속 단자 113 : 접지 단자
115 : 제1 체결 부재 117 : 제2 체결 부재
121 : 체결 부재 삽입홈 123 : 접속 단자 지지부
123-1 : 가이드 홈 123-2 : 지지 돌기
125 : 접지 단자 지지부 150 : 무선 단말기의 메인 보드
161 : 유전체층 164 : 도전성 패턴
167 : 접지 패턴 169 : 비아홀

Claims (7)

  1. 일정 높이를 가지고 형성되는 안테나 캐리어;
    일정 주파수 대역의 신호를 송수신하고, 상기 안테나 캐리어 상에 형성되는 안테나 방사체; 및
    상기 안테나 캐리어의 내부에 수납되어 고정되는 인공자기도체를 포함하며,
    상기 인공자기도체는, 후크 체결 방식, 접착 방식, 인서트 사출 방식, 열 융착 방식 중 어느 하나를 통해 상기 안테나 캐리어의 내부에 수납되는, 안테나 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    상기 인공자기도체와 무선 단말기의 메인 보드의 접지면을 전기적으로 연결하는 접지 단자를 더 포함하는, 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    상기 인공자기도체의 하부에서 상기 안테나 캐리어와 결합하여 상기 인공자기도체를 지지하는 지지판을 더 포함하는, 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    상기 지지판의 양단에 형성된 접지 단자 지지부에 결합되어 고정 지지되며, 상기 인공자기도체와 무선 단말기의 메인 보드의 접지면을 전기적으로 연결하는 접지 단자를 더 포함하는, 안테나 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    상기 안테나 방사체의 말단에서 연장되어 형성되며, 상기 안테나 방사체와 무선 단말기의 메인 보드를 전기적으로 연결하는 접속 단자를 더 포함하는, 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지판은,
    상기 접속 단자를 지지하여 상기 접속 단자의 함몰을 방지하는 접속 단자 지지부를 포함하는, 안테나 장치.
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