KR101284617B1 - 안테나 - Google Patents

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Abstract

안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는, 무선 통신 기기의 케이스의 일면에 소정의 방사체 패턴으로 형성되는 제1 안테나; 및 상기 케이스의 타면에 형성되고, 상기 제1 안테나와 커플링을 발생시키는 제2 안테나를 포함한다.

Description

안테나{ANTENNA}
본 발명의 실시예는 무선 통신 기기에 사용되는 안테나에 관한 것이다.
최근 IT(Information Technology) 기술이 비약적으로 발전하면서, 무선 통신을 통해 여러 가지 서비스를 제공하는 PCS(Personal Communication Service), PDA(Personal Digital Assistant), GPS(Global Positioning System), 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 모바일폰 등 다양한 무선 통신 기기가 개발되고 있다.
이러한 무선 통신 기기는 무선 신호를 송수신하기 위한 안테나를 구비하게 된다. 예를 들어, 지상파 DMB를 수신하기 위해서는 지상파 DMB에 사용되는 174 ~ 216 MHz 대역의 신호를 송수신할 수 있는 지상파 DMB용 안테나가 요구된다. 종래의 지상파 DMB용 안테나는 무선 통신 기기에서 인출이 가능한 다단형 로드 안테나를 사용하거나 휴대형 외장 안테나를 사용하였다.
그러나 무선 통신 기기에서 인출이 가능한 다단형 로드 안테나는 무선 통신 기기 내에 안테나를 수납할 별도의 공간이 필요하여 그 만큼 무선 통신 기기의 부피가 커지게 되고, 지상파 DMB를 수신할 때마다 안테나를 무선 통신 기기에서 인출해야하는 불편함이 있다. 그리고, 휴대용 외장 안테나는 사용자가 휴대하고 다녀야 하는 관계로 분실의 우려가 있으며, 지상파 DMB를 수신할 때마다 안테나를 무선 통신 기기에 장착해야하는 불편함이 있다.
본 발명의 실시예는 무선 통신 기기를 소형화하고, 사용상 편의를 향상시킬 수 있는 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 사용 주파수 대역에서 광대역 특성을 갖고, 수신 레벨을 향상시킬 수 있는 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는, 무선 통신 기기의 케이스의 일면에 소정의 방사체 패턴으로 형성되는 제1 안테나; 및 상기 케이스의 타면에 형성되고, 상기 제1 안테나와 커플링을 발생시키는 제2 안테나를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 무선 통신 기기의 케이스의 양면에 각각 제1 안테나와 제2 안테나를 형성함으로써, 무선 통신 기기 내에서 안테나가 차지하는 부피를 최소화 할 수 있으며, 그로 인해 무선 통신 기기를 소형화 할 수 있게 되고, 무선 통신 기기 내의 공간 활용률을 높일 수 있게 된다.
그리고, 지상파 DMB용 안테나를 무선 통신 기기에 내장하여 사용할 수 있기 때문에, 종전과 같이 사용자가 지상파 DMB를 시청할 때마다 안테나를 인출할 필요가 없고, 별도의 안테나를 휴대하지 않아도 되므로, 사용자의 편의를 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 안테나에 페라이트 시트를 사용함으로써, 무선 통신 기기의 메인 보드에서 발생하는 노이즈의 간섭을 줄일 수 있고, 안테나의 공진 길이를 줄여 안테나를 소형화 할 수 있게 된다.
나아가, 무선 통신 기기의 케이스의 양면에 각각 형성된 제1 안테나와 제2 안테나 간에 발생하는 커플링으로 인해, 수신 주파수 대역에서 광대역 특성 및 수신 레벨을 향상시킬 수 있고, 제2 안테나에 형성한 슬롯을 통해 수신 주파수 대역의 대역폭을 확장시킴과 동시에 수신 레벨을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 구비한 무선 통신 기기의 케이스 내측면을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 구비한 무선 통신 기기의 케이스 외측면을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 안테나를 나타낸 단면도.
도 4는 페라이트 시트만 포함한 경우의 반사 손실(Return Loss)을 나타낸 그래프.
도 5는 커플링 및 슬롯 미포함의 경우의 반사 손실을 나타낸 그래프.
도 6은 커플링 및 슬롯 포함의 경우의 반사 손실을 나타낸 그래프.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 안테나의 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 안테나를 구비한 무선 통신 기기의 케이스 내측면을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 구비한 무선 통신 기기의 케이스 외측면을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나(100)는 제1 안테나(101) 및 제2 안테나(103)를 포함한다. 여기서, 제1 안테나(101)는 안테나(100)가 내장되는 무선 통신 기기의 케이스(104)의 일면에 형성되고, 제2 안테나(103)는 무선 통신 기기의 케이스(104)의 타면에 형성된다. 케이스(104)는 예를 들어, 상기 무선 통신 기기의 내측에 장착되는 리어 케이스일 수도 있고, 상기 무선 통신 기기의 최외곽에 장착되는 커버 케이스일 수도 있다.
제1 안테나(101)는 유전체층(Dielectric Layer)(104), 방사체 패턴(106), 급전부(108)를 포함한다. 여기서, 유전체층(104)은 예를 들어, 케이스(104)의 내측면에 형성된다. 유전체층(104)으로는 예를 들어, 플렉서블 PCB(FPCB) 기판 또는 시트(Sheet) 형태의 필름 등을 사용할 수 있다. 유전체층(104)은 예를 들어, 접착제를 통해 케이스(104)의 일면에 접착시킬 수도 있고, 케이스(104)를 제조할 때 케이스(104)와 함께 인서트 사출하여 형성할 수도 있다. 여기서는 제1 안테나(101)가 유전체층(104)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유전체층(104) 없이 케이스(104)의 내측면에 직접 형성될 수도 있다.
방사체 패턴(106)은 유전체층(104) 상에 형성된다. 방사체 패턴(106)은 그 길이에 따라 일정 주파수 대역의 신호를 송수신한다. 예를 들어, 방사체 패턴(106)은 지상파 DMB에 사용되는 174 ~ 216 MHz 대역의 신호를 송수신 할 수 있다. 방사체 패턴(106)은 예를 들어, 제1 방사체 패턴(106-1), 제2 방사체 패턴(106-2), 및 제3 방사체 패턴(106-3)을 포함한다. 여기서, 제1 방사체 패턴(106-1) 및 제2 방사체 패턴(106-2)은 스파이럴(Spiral) 형상으로 형성되고, 제3 방사체 패턴(106-3)은 사각 패치의 형상으로 형성된다.
구체적으로, 제1 방사체 패턴(106-1)은 급전부(108)에서 시작하여 반시계 방향으로 회전하면서 말리다가 a 지점에서 끝나게 된다. 제2 방사체 패턴(106-2)은 제1 방사체 패턴(106-1)의 종단인 a 지점과 연결되는 b 지점에서 시작하여 시계 방향으로 회전하면서 풀리다가 c 지점에서 끝나게 된다. 즉, 제1 방사체 패턴(106-1) 및 제2 방사체 패턴(106-2)은 유전체층(104)의 외측에서 내측으로 반시계 방향으로 말리다가 다시 유전체층(104)의 내측에서 외측으로 시계 방향으로 풀리면서 형성된다. 이 경우, 제2 방사체 패턴(106-2)이 유전체층(104)의 내측에서 외측으로 풀리면서 형성되기 때문에, 방사가 원활히 일어날 수 있게 되며, 그로 인해 방송 수신 레벨을 향상시킬 수 있게 된다. 여기서, 제1 방사체 패턴(106-1) 및 제2 방사체 패턴(106-2)을 스파이럴 형상으로 형성함으로써, 안테나(100)의 크기를 소형화 할 수 있게 된다. 그러나, 제1 방사체 패턴(106-1) 및 제2 방사체 패턴(106-2)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
제3 방사체 패턴(106-3)은 유전체층(104)의 중앙에 일정 면적을 가지고 형성된다. 제3 방사체 패턴(106-3)은 제1 방사체 패턴(106-1) 및 제2 방사체 패턴(106-2)과 각각 연결된다. 즉, 제3 방사체 패턴(106-3)은 a 지점 및 b 지점에서 각각 제1 방사체 패턴(106-1) 및 제2 방사체 패턴(106-2)과 연결된다. 제3 방사체 패턴(106-3)은 일정 면적을 가지고 형성됨으로써, 후술할 제2 안테나(103)의 슬롯(112)과 커플링을 발생시키게 된다. 여기서는 방사체 패턴(106)의 일 실시예를 설명한 것뿐이며, 방사체 패턴(106)은 그 이외에도 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
급전부(108)는 방사체 패턴(106)과 연결되며, 예를 들어, 유전체층(104)의 일단에 형성된다. 여기서는 급전부(108)가 유전체층(104)의 상단에서 연장된 부분에 형성되는 것으로 도시하였으나, 급전부(108)가 형성되는 위치는 이에 한정되지 않으며, 그 이외의 다양한 부분에 형성될 수 있다.
급전부(108)는 무선 통신 기기의 메인 보드(미도시)로부터 전력을 공급받는다. 이때, 급전부(108)는 예를 들어, 무선 통신 기기의 메인 보드(미도시)에 형성된 C-클립을 통해 상기 메인 보드(미도시)와 전기적으로 접속될 수 있다.
한편, 제1 안테나(101)는 유전체층(104) 및 방사체 패턴(106)의 상부에 페라이트 시트(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 유전체층(104)의 상부에 페라이트 시트(114)를 형성할 수 있다. 이 경우, 무선 통신 기기의 메인 보드에서 발생하는 노이즈의 간섭을 줄일 수 있게 된다. 즉, 무선 통신 기기의 메인 보드에는 여러 회로 및 칩 부품들이 집적되어 있어 노이즈의 간섭이 발생하게 되는데, 페라이트 시트(114)를 통해 노이즈의 간섭을 줄일 수 있게 된다.
그리고, 유전체층(104)의 상부에 페라이트 시트(114)를 형성하면, 페라이트 시트(114)의 투자율 및 유전율로 인해 방사체 패턴(106)의 공진 길이를 줄일 수 있으므로, 안테나(100)를 소형화 할 수 있게 된다.
제2 안테나(103)는 패치(110) 및 슬롯(112)을 포함한다. 여기서, 패치(110)는 예를 들어, 케이스(104)의 외측면에 형성된다. 이때, 패치(110)는 예를 들어, 케이스(104)의 외측면에서 유전체층(104)과 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 유전체층(104)과 동일한 크기로 형성될 수 있다. 그러나, 패치(110)가 형성되는 위치 및 크기가 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외에 다양한 위치 및 크기로 형성할 수 있다.
패치(110)는 예를 들어, 구리(Cu)와 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 패치(110)는 예를 들어, 동박 필름을 접착제를 통해 케이스(102)의 외측면에 부착하여 형성할 수도 있고, 도전성 물질을 케이스(102)의 외측면에 증착하여 형성할 수도 있다. 그러나, 패치(110)를 형성하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 방법으로 형성할 수 있다.
패치(110)에는 일정 크기의 슬롯(112)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 동박 필름을 케이스(102)의 외측면에 부착하여 패치(110)를 형성하는 경우, 패치(110)의 일부를 제거하여 슬롯(112)를 형성할 수 있다. 그리고, 도전성 물질을 케이스(102)의 외측면에 증착하여 패치(110)를 형성하는 경우, 슬롯(112)이 형성되는 부분을 제외한 부분에 도전성 물질을 증착하여 슬롯(112)을 형성할 수 있다. 그러나, 슬롯(112)을 형성하는 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 슬롯(112)은 패치(110)에 하나 이상이 형성될 수도 있다. 이때, 슬롯(112)은 제3 방사체 패턴(106-3)과 대응되는 위치에 형성된다. 여기서는, 슬롯(112)을 사각형 형상으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 슬롯(112)은 그 이외의 다양한 형상(예를 들어, 원형, 십자가형 등)으로 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 안테나(100)에 있어서, 급전부(108)에 전력을 공급하면 케이스(102)의 내측면에 형성된 제1 안테나(101)와 케이스(102)의 외측면에 형성된 제2 안테나(103) 간에 커플링(Coupling)이 발생하게 된다. 구체적으로, 제1 안테나(101)의 제3 방사체 패턴(106-3)과 제2 안테나(103)의 슬롯(112) 간에 커플링이 발생하게 된다. 이때, 상기 커플링으로 인해 안테나(100)의 광대역 특성 및 수신 레벨을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 패치(110)에 형성된 슬롯(112)을 통해 안테나(100)의 대역폭을 더욱 확장할 수 있고, 안테나(100)의 수신 레벨을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 제1 안테나(101)와 제2 안테나(103)가 커플링을 통해 전기적으로 연결되기 때문에, 제1 안테나(101)와 제2 안테나(103)를 연결하기 위한 별도의 회로 및 구조가 필요 없어 안테나(100)를 소형화 할 수 있고, 제조 단가를 줄일 수 있게 된다.
안테나(100)는 무선 통신 기기의 케이스(102) 양면에 형성되기 때문에, 안테나(100)를 내장하기 위한 별도의 공간이 필요 없어 안테나(100)가 차지하는 부피를 최소화 할 수 있으며, 무선 통신 기기의 내부 공간을 최대한으로 활용할 수 있게 된다.
여기서, 안테나(100)를 통해 지상파 DMB 신호를 수신하는 경우, 안테나(100)는 무선 통신 기기에 내장된 형태로 형성되기 때문에, 사용자가 지상파 DMB를 시청하려고 할 때마다 안테나를 인출해야하는 불편함이 없으며, 지상파 DMB의 시청을 위해 별도의 안테나를 휴대하지 않아도 된다.
이하에서는, 무선 통신 기기의 케이스의 내측면에 제1 안테나(페라이트 시트 포함)만을 형성한 경우(이하, '페라이트 시트만 포함'이라 한다), 무선 통신 기기의 케이스의 내측면과 외측면에 각각 제1 안테나(페라이트 시트 포함) 및 제2 안테나(슬롯 미포함)을 형성한 경우(이하, '커플링 및 슬롯 미포함'이라 한다), 무선 통신 기기의 케이스의 내측면과 외측면에 각각 제1 안테나(페라이트 시트 포함) 및 제2 안테나(슬롯 포함)를 형성한 경우(이하, '커플링 및 슬롯 포함'이라 한다)에 대해 반사 손실, 공진 주파수 대역, 및 수신 레벨을 비교하여 살펴보도록 한다. 여기서, 제1 안테나(101)의 가로 폭(W1)은 20mm, 세로 길이(L1)는 30mm로 하였고, 제3 방사체 패턴(106-3)의 가로 폭(W2)은 9mm, 세로 길이(L2)는 20mm로 하였다. 그리고, 제2 안테나(103)의 가로 폭(W3)은 20mm, 세로 길이(L3)는 30mm로 하였고, 슬롯(112)의 가로 폭(W4)은 5mm, 세로 길이(L4)는 15mm로 하였다.
도 4는 페라이트 시트만 포함한 경우의 반사 손실(Return Loss)을 나타낸 그래프이고, 도 5는 커플링 및 슬롯 미포함의 경우의 반사 손실을 나타낸 그래프이며, 도 6은 커플링 및 슬롯 포함의 경우의 반사 손실을 나타낸 그래프이다.
여기서, 반사 손실이 -6dB 이하가 되어야 안테나가 정상적으로 동작할 수 있을 정도의 공진이 발생한 것으로 볼 수 있으므로, 이하 각 경우에 대해서 반사 손실이 -6dB 이하가 되는 주파수 대역을 살펴보도록 한다.
도 4를 참조하면, 반사 손실이 -6dB 이하인 주파수 대역은 183 ~ 216 MHz 인 것을 알 수 있다. 즉, 무선 통신 기기의 케이스(102)의 내측면에 페라이트 시트(114)를 포함한 제1 안테나(101) 만을 형성한 경우는 지상파 DMB의 주파수 대역(174 ~ 216 MHz) 중 일부만을 수신할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 반사 손실이 -6dB 이하인 주파수 대역은 163 ~ 216 MHz 인 것을 알 수 있다. 즉, 도 5의 경우, 제1 안테나(101)와 제2 안테나(103) 간에 커플링이 발생하여 안테나(100)가 광대역 특성을 갖게 되는 바, 안테나(100)의 공진 주파수 대역이 도 4에 비하여 넓어진 것을 볼 수 있다.
도 6을 참조하면, 반사 손실이 -6dB 이하인 주파수 대역은 160 ~ 230 MHz 인 것을 알 수 있다. 즉, 도 6의 경우, 제1 안테나(101)와 제2 안테나(103) 간에 발생하는 커플링으로 인해 안테나(100)가 광대역 특성을 갖게 되고, 제2 안테나(103)의 슬롯(112)으로 인해 안테나(100)의 대역폭이 확장되는 바, 안테나(100)의 공진 주파수 대역이 도 5에 비하여 넓어진 것을 볼 수 있다.
한편, 표 1은 페라이트 시트만 포함한 경우, 커플링 및 슬롯 미포함의 경우, 커플링 및 슬롯 포함의 경우에 대해 수신 레벨을 비교한 표이다. 여기서, 채널 8A는 180 MHz 대역을 나타내고, 채널 12A는 207 MHz 대역을 나타낸다.
구 분 채 널 V(전계)(dBm) H(자계)(dBm)
페라이트 시트만 포함 8A -19 -28
12A -28 -35
커플링 및 슬롯 미포함 8A -21 -30
12A -29 -36
커플링 및 슬롯 포함
 8A -22 -32
12A -31 -39
표 1을 참조하면, 채널 8A 및 채널 12A에서, '페라이트 시트만 포함'한 경우보다 '커플링 및 슬롯 미포함'의 경우가 전계 및 자계의 수신 레벨이 좋은 것을 알 수 있고, '커플링 및 슬롯 미포함'의 경우보다 '커플링 및 슬롯 포함'의 경우가 전계 및 자계의 수신 레벨이 좋은 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 무선 통신 기기의 케이스 양면에 각각 제1 안테나(101) 및 제2 안테나(103)를 형성함으로써, 제1 안테나(101)와 제2 안테나(103) 간에 발생하는 커플링을 통해 안테나(100)의 광대역 특성 및 수신 레벨을 향상시킬 수 있고, 제2 안테나(103)의 슬롯을 통해 안테나(100)의 광대역 특성 및 수신 레벨을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 이 경우, 안테나(100)를 무선 통신 기기에 내장하면서도, 지상파 DMB를 수신할 수 있을 정도의 충분한 수신 레벨을 나타낼 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.
101 : 제1 안테나 102 : 무선 통신 기기의 케이스
103 : 제2 안테나 104 : 유전체층
106 : 방사체 패턴 106-1 : 제1 방사체 패턴
106-2 : 제2 방사체 패턴 106-3 : 제3 방사체 패턴
108 : 급전부 110 : 패치
112 : 슬롯 114 : 페라이트 시트

Claims (8)

  1. 무선 통신 기기의 케이스의 일면에 소정의 방사체 패턴으로 형성되는 제1 안테나;
    상기 방사체 패턴 상부에 형성되는 페라이트 시트; 및
    상기 케이스의 타면에 형성되고, 상기 제1 안테나와 커플링을 발생시키는 제2 안테나를 포함하는, 안테나.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사체 패턴은,
    미앤더(Meander) 또는 스파이럴(Spiral) 형상으로 형성되는, 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    도전성 패치인, 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    상기 도전성 패치 내에 형성된 적어도 하나의 슬롯을 더 포함하는, 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1안테나는,
    상기 무선 케이스의 외측에서 내측으로 말리면서 스파이럴 형상으로 형성되는 제1 방사체 패턴;
    상기 제1 방사체 패턴의 종단과 연결되고, 상기 무선 케이스의 내측에서 외측으로 풀리면서 스파이럴 형상으로 형성되는 제2 방사체 패턴; 및
    상기 제1 방사체 패턴 및 상기 제2 방사체 패턴의 일단과 각각 연결되며, 일정 넓이를 가지고 형성되는 제3 방사체 패턴을 포함하는, 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 안테나는,
    도전성 패치로 이루어지며, 상기 도전성 패치 내에는 상기 제3 방사체 패턴과 대응되는 위치에 형성되어 상기 제3 방사체 패턴과 커플링을 발생시키는 슬롯을 포함하는, 안테나.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 안테나를 구비한 무선 통신 기기.
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