KR101292482B1 - 안테나를 포함하는 단말기 - Google Patents

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KR101292482B1
KR101292482B1 KR1020120023956A KR20120023956A KR101292482B1 KR 101292482 B1 KR101292482 B1 KR 101292482B1 KR 1020120023956 A KR1020120023956 A KR 1020120023956A KR 20120023956 A KR20120023956 A KR 20120023956A KR 101292482 B1 KR101292482 B1 KR 101292482B1
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김주성
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주식회사 팬택
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Abstract

MIMO 안테나 시스템에서 광대역 특성을 확보할 수 있는 안테나 장치를 포함하는 단말기가 개시된다. 안테나 장치는 다른 안테나 장치로부터의 간섭을 차단한느 밴드 패스 필터를 포함하여 단말기 크기가 감소하는 경우에도 우수한 주파수 특성을 유지할 수 있다. 또한, 안테나 장치는 복수의 요철 형상을 이용하여 서브 공진을 형성함으로써, 공진 주파수 대역을 넓게 유지할 수 있다.

Description

안테나를 포함하는 단말기{MOBILE TERMINAL FOR INCLUDING ANTENNA}
본 발명은 안테나를 포함하는 단말기에 관한 것으로, 구체적으로는 다중 공진을 이용하여 광대역 특성을 확보하며, 밴드 패스 필터를 사용하여 다른 안테나로부터의 간섭 신호를 차단하는 안테나를 포함하는 단말기에 관한 것이다.
이동통신 기술의 발전에 따라서 단말기는 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 복수의 통신 시스템을 지원해야 한다. 따라서, 단말기에 포함되는 안테나 장치는 좀더 넓은 주파수 대역에서 공진할 수 있도록 설계된다.
또한, MIMO 기술의 도입으로 인하여 단말기에 복수의 안테나 장치가 탑재되고 있다. 그러나, 단말기의 크기가 제한되므로, 복수의 안테나 장치는 서로 충분히 이격되어 설치되지 못한다. 따라서, 다른 안테나 장치로부터의 간섭 신호에 의해 안테나 장치의 주파수 특성이 열화되는 경우가 발생하고 있다.
단말기에 광대역 특성 및 원하는 MIMO 안테나 시스템을 탑재하기 위해서는 안테나 상호간 간섭 신호를 최소화 하여, 광대역 특성을 확보할 수 있는 안테나 장치의 개발이 필요하다.
예시적 실시예에 따르면, 본 발명은 다중 공진을 이용하여 안테나의 광대역 성능을 확보하는 것을 목적으로 한다.
또한, 예시적 실시예에 따르면, 본 발명은 복수의 안테나간 간섭을 최소화함으로써, 단말기 크기를 줄이는 것을 목적으로 한다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 장치를 포함하는 단말기에 있어서, 상기 안테나 장치는, 상기 안테나 장치의 공진 주파수에 따라 결정되는 소정 길이의 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 안테나 패턴은 상기 안테나 패턴의 중단에 형성되어 그라운드에 연결되는 커플링 엘레멘트를 포함하며, 상기 커플링 엘레멘트에는 적어도 하나 이상의 요철 형상이 포함될 수 있다.
또 다른 예시적 실시예에 따르면, 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 동작하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 단말기에 있어서, 상기 제1 안테나는 상기 제1 주파수 대역에서 공진하는 제1 안테나 패턴; 및 상기 제2 주파수 대역에서 공진하는 제2 안테나 패턴을 포함하고, 상기 제2 안테나로부터 전송되는 상기 제1 주파수 대역의 간섭 신호를 차단하는 밴드패스 필터가 상기 제1 안테나 패턴의 중단에 포함된 단말기가 제공된다.
예시적 실시예에 따르면, 본 발명은 다중 공진을 이용하여 안테나의 광대역 성능을 확보할 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 본 발명은 복수의 안테나간 간섭을 최소화함으로써, 단말기 크기를 줄일 수 있다.
도 1은 예시적 실시예에 따라서, 하이 밴드에 커플링 엘레멘트가 삽입된 안테나 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 예시적 실시예에 따라서, 로우 밴드에 커플링 엘레멘트가 삽입된 안테나 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 안테나 성능 개선을 도시한 도면이다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 안테나 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 또 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 구조를 도시한 블록도이다.
도 6은 또 다른 예시적 실시예에 따른 안테나 구조를 도시한 블록도이다.
도 7은 예시적 실시예에 따른 MIMO 안테나 시스템의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 예시적 실시예에 따라서, 하이 밴드에 커플링 엘레멘트가 삽입된 안테나 구조를 도시한 도면이다.
안테나 장치(100)는 고주파 및 저주파수 대역으로 변환된 신호를 방사하거나, 다른 장치에서 방사된 고주파수 대역의 신호를 수신하는 장치이다. 안테나 장치(100)는 전송하려는 신호 또는 수신하려는 신호의 주파수 대역에서 공진하며, 이 주파수 대역을 공진 주파수 대역이라고 한다. 안테나 장치(100)는 공진 주파수 대역에 따라 그 크기와 형상이 결정된다.
안테나 장치(100)는 전력을 공급하는 급전부(110, feeding unit)를 포함한다.
도 1에 도시된 안테나 장치(100)는 고주파수 대역을 공진 주파수로 하는 하이 밴드 패턴(120) 및 저주파수 대역을 공진 주파수로 하는 로우 밴드 패턴(130)을 포함한다. 일측에 따르면, 로우 밴드 패턴(130)의 공진 주파수 대역은 700Mhz~960Mhz 대역으로서, LTE/CDMA/GSM850/G900/WCDMA850/WCDMA900 등의 주파수 대역일수 있다. 또한, 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수 대역은 1700Mhz~2170Mhz 로서, DCS1800/PCS1900/US PCS/WCDMA 등의 주파수 대역일 수 있다.
예시적 실시예에 따르면, 안테나 장치(100)의 두 안테나 패턴(120, 130) 중에서, 하이 밴드 패턴(120)에 커플링 엘레멘트(150)가 포함될 수 있다.
커플링 엘레멘트(150)는 적어도 하나 이상의 요철 형상들(151, 152, 153)을 포함하며, 그라운드(140)에 연결된다. 적어도 하나 이상의 요철 형상들(151, 152, 153)은 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수에 따라 모양 및 간격이 결정된다. 또한, 공진 주파수에 따라 결정되는 요철 형상은 하나의 형상이 아니라, 여러 가지 형상으로 구현될 수 있다.
적어도 하나 이상의 요철 형상들(151, 152, 153)사이의 공간에는 전하들이 충전되며, 가상적으로 캐패시턴스가 형성된다. 즉, 제1 요철 형상(151)과 제2 요철 형상(152) 사이의 공간에 제1 캐패시턴스가 형성될 수 있고, 제2 요철 형상(152)과 제3 요철 형상(153) 사이의 공간에 제2 캐패시턴스가 형성될 수 있고, 제3 요철 형상(153)과 제1 요철 형상(151) 상이의 공간에 제3 캐패시턴스가 형성될 수 있다.
하이 밴드 패턴(120)의 길이(121)는 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수에 따라서 결정되며, 하이 밴드 패턴(120)의 길이(121)에 따라서, 하이 밴드 패턴(120)의 인덕턴스가 결정된다.
여기서, 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수는 하기 수학식 1에 따라서 결정될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112012018941381-pat00001

여기서,
Figure 112012018941381-pat00002
은 각 요철 형상(151, 152, 153)들간에 생성된 캐패시턴스의 값이고,
Figure 112012018941381-pat00003
은 하이 밴드 패턴(120)의 길이에 따라 결정되는 인덕턴스의 값이다.
Figure 112012018941381-pat00004
은 각 요철 형상(151, 152, 153)에 의해 생성된 캐패시턴스와 하이 밴드 패턴(120)의 인덕턴스에 따른 공진 주파수이다. 이하 각 요철 형상(151, 152, 153)에 의하여 생성된 복수의 캐패시턴스 성분들 중에서 하나의 캐패시턴스 성분에 의하여 생성된 공진을 서브 공진이라고, 각 서브 공진의 공진 주파수를 서브 공진 주파수라고 한다.
수학식 1을 참고하면, 하이 밴드 패턴(120)은 복수의 요철 형상들(151, 152, 153)에 의하여 형성된 복수의 캐패시턴스들로 인하여 다중 공진을 형성한다. 즉, 서브 공진의 개수가 복수이다. 복수의 요철 형상들(151, 152, 153)의 형상에 따라 각 서브 공진의 서브 공진 주파수가 결정될 수 있다.
이 경우에, 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수는 각 서브 공진 주파수들의 합이 되므로, 공진 주파수의 범위가 매우 넓어질 수 있다. 따라서, 하이 밴드 패턴(120)은 광대역특성을 가질 수 있다.
복수의 서브 공진으로 인하여 공진 주파수 대역이 넓어지는 것에 대해서는 이하 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.
또한, 하이 밴드 패턴(120)은 밴드 패스 필터(170)를 포함할 수 있다. 밴드 패스 필터(170)는 특정 주파수 대역의 신호는 통과시키고, 다른 주파수 대역의 신호는 차단하는 필터이다. 일측에 따르면, 밴드 패스 필터(170)는 하이 밴드 패턴(120)의 공진에 의한 신호는 통과시키고, 다른 RF 소자로부터의 간섭 신호는 차단함으로써, 공진 주파수 대역에서의 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
다른 측면에 따르면, 하이 밴드 패턴(120)은 적어도 하나 이상의 방사체(160, 180)를 포함할 수 있다. 일측에 따르면, 하이 밴드 패턴(120)의 종단에 위치하는 제1 방사체(180)는 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수들 중에서 상대적으로 낮은 주파수 대역을 공진 주파수로 하는 방사체이고, 중단에 위치하는 제2 방사체(160)는 하이 밴드 패턴(120)의 공진 주파수들 중에서 상대적으로 높은 주파수 대역을 공진 주파수로하는 방사체일 수 있다.
이 경우에, 밴드 패스 필터(170)는 제1 방사체(180)의 공진 주파수 대역에 해당하는 신호는 통과시키고, 제2 방사체(160)의 공진 주파수 대역에 해당하는 신호는 차단하도록 설계될 수 있다. 제1 방사체(180)의 공진 주파수 대역에 해당하는 신호는 밴드 패스 필터(170)를 통과하여 제1 방사체(180)를 이용하여 방사된다. 그러나, 제2 방사체(160)의 공진 주파수 대역에 해당하는 신호는 밴드 패스 필터(170)를 통과할 수 없다. 따라서, 제1 방사체(180)의 공진 주파수 대역에서 주파수 특성이 향상된다.
다른 측면에 따르면, 도 1에 도시된 안테나 장치(100)는 다른 안테나와 함께 동작할 수 있다. 즉, 안테나 장치(100)는 도 1에 도시되지 않은 다른 안테나 장치와 함께 MIMO 안테나 시스템의 일부로 동작할 수 있다. 안테나 장치(100)는 다른 안테나 장치로부터 간섭을 수신할 수 있다.
밴드 패스 필터(170)는 특정 주파수 대역의 신호는 통과시키고, 다른 주파수 대역의 신호는 차단하도록 설계된 고주파 소자이다.
일측에 따르면, 밴드 패스 필터(170)는 안테나 장치(100)의 공진 주파수는 통과시키고, 다른 안테나 장치로부터의 간섭 신호는 차단할 수 있다. 따라서, 밴드 패스 필터(170)는 다른 안테나 장치로부터의 간섭을 차단하여 안테나 장치(100)의 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 예시적 실시예에 따라서, 로우 밴드에 커플링 엘레멘트가 삽입된 단말기의 구조를 도시한 도면이다.
안테나 장치(200)는 전력을 공급하는 급전부(210)를 포함한다.
또한, 안테나 장치(200)는 고주파수 대역을 공진 주파수로하는 하이 밴드 패턴(230) 및 저주파수 대역을 공진 주파수로하는 로우 밴드 패턴(240)을 포함한다.
일측에 따르면, 로우 밴드 패턴(230)의 공진 주파수 대역은 700Mhz~960Mhz 대역으로서, LTE/CDMA/GSM850/G900/WCDMA850/WCDMA900 등의 주파수 대역일수 있다. 또한, 하이 밴드 패턴(240)의 공진 주파수 대역은 1700Mhz~2170Mhz 로서, DCS1800/PCS1900/US PCS/WCDMA 등의 주파수 대역일 수 있다.
로우 밴드 패턴(240)은 커플링 엘레멘트(250)를 포함할 수 있다. 커플링 엘레멘트(250)는 적어도 하나 이상의 요철 형상들(251, 252)을 포함하며, 그라운드(260)에 연결된다. 적어도 하나 이상의 요철 형상들은 로우 밴드 패턴(240)의 공진 주파수에 따라 모양 및 간격이 결정된다. 또한, 공진 주파수에 따라 결정되는 요철 형상은 하나의 형상이 아니라, 여러 가지 형상으로 구형될 수 있다.
요철 형상들(251, 252)간의 공간에는 전하들이 충전되며, 가상적으로 캐패시턴스가 형성된다. 즉, 요철 형상들(251, 252) 사이의 공간에는 복수의 캐패시턴스 성분이 생성될 수 있다. 캐패시턴스의 값은 요철 형상들(251, 252)의 형상에 따라서 결정될 수 있다.
또한, 로우 밴드 패턴(240)의 길이(221)는 로우 밴드 패턴(240)의 공진 주파수에 따라서 결정되며, 특히 로우 밴드 패턴(240)의 길이(221)에 따라서 로우 밴드 패턴(240)의 인덕턴스가 결정된다.
여기서, 요철 형상들(251, 252)에 의해 생성된 캐패시턴스들과 로우 밴드 패턴(240)에 의해 생성된 인덕턴스는 각각 서브 공진을 형성한다. 복수의 서브 공진들은 로우 밴드 패턴(240)의 공진 주파수를 구성한다. 복수의 서브 공진들이 생성되므로, 로우 밴드 패턴(240)의 공진 주파수 대역은 넓어지고, 로우 밴드 패턴(240)이 광대역 특성을 가진다.
도 2에는 도시되지 않았으나, 로우 밴드 패턴(240)은 밴드 패스 필터를 포함할 수 있다. 밴드 패스 필터는 하이 밴드 패턴(230)의 공진 주파수를 차단하여 로우 밴드 패턴(240)의 주파수 특성을 향상시킬 수 있다. 안테나 장치(200)가 다른 안테나 장치와 함께 MIMO 안테나 시스템의 일부로 동작하는 경우에, 밴드 패스 필터는 다른 안테나 장치로부터의 간섭 신호를 차단하여 안테나 장치(200)의 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
안테나 장치(200)가 복수의 방사체(270, 280)를 포함하는 경우에, 밴드 패스 필터는 제1 방사체(270)와 제2 방사체(280) 사이에 위치할 수 있다. 이 경우에, 밴드 패스 필터는 로우 밴드 패턴(240)의 종단에 위치한 제1 방사체(270)의 공진 주파수는 통과시키고, 제2 방사체(280)의 공진 주파수는 차단하여 제1 방사체(270)의 공진 주파수 대역에서 주파수 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 예시적 실시예에 따른 단말기의 성능 개선을 도시한 도면이다.
S 파라미터는 주파수 분포상에서 입력 전압대 출력 전압의 비율로 정의된다. S파라미터의 숫자는 입력 포트와 출력 포트를 나타낸다. 즉, S11이라면 1번 포트로 입력된 전력이 1번 포트로는 얼마만큼 출력되었는지 여부를 나타낸다.
일반적인 안테나의 경우 입력 포트만 존재한다. 따라서, 안테나의 특성을 나타내는 가장 중요한 파라미터는 S11 파라미터이다.
만약 S11 파라미터의 값이 크다면, 안테나의 입력 포트로 입력된 전압 중에서 많은 부분이 다시 입력 포트로 반사된다는 의미이며, S11 파라미터의 값이 작다면, 안테나의 입력 포트로 입력된 전압 중에서 대부분이 외부로 방사된다는 의미이다. 따라서, 안테나의 공진 주파수 대역에서, S11 파라미터는 작은 값을 가지며, S11 파라미터의 값이 작은 범위가 넓다면 안테나는 광대역 특성을 가지는 것으로 생각할 수 있다.
도 3의 (a)는 안테나 장치의 파라미터 중의 하나인 S11을 주파수 대역에 따라 나타낸 것이다.
도 3의 (a)에서 안테나 장치는 복수의 캐패시턴스로 인하여 제1 서브 공진(330) 및 제2 서브 공진(340)을형성한다. 따라서, S11의 값(310)은 공진 주파수 대역(320) 전체에 있어 낮은 값을 유지하고, 결과적으로 안테나 장치는 넓은 공진 주파수 대역(320)을 확보할 수 있다.
도 3의 (b)는 안테나 장치의 파라미터 중의 하나인 S12를 주파수 대역에 따라 나타낸 것이다. 안테나 장치가 다른 안테나 장치와 함께 MIMO 안테나 시스템의 일부로 동작하는 경우에, 제1 포트는 안테나의 입력 포트이고, 제2 포트는 제1 안테나로부터 제2 안테나로 전송되는 간섭이 출력되는 가상적인 포트를 의미한다. 따라서, S12(350)는 안테나 장치가 다른 안테나 장치로부터 받는 간섭의 영향 또는 안테나 장치가 다른 안테나 장치로 전송하는 간섭의 영향을 나타낸다.
만약 S12 파라미터의 값이 크다면, 안테나의 입력 포트로 입력된 전압 중에서 많은 부분이 다른 안테나로 전송되어 안테나간의 간섭의 영향이 크다는 의미이고, S12 파라미터의 값이 작다면, 안테나의 입력 포트로 입력된 전압 중에서 적은 부분만이 다른 안테나로 전송되어 안테나간의 간섭의 영향이 작다는 의미이다.
도 3의 (b)에서는 안테나 장치에 삽입된 밴드 패스 필터가 안테나 장치의 공진 주파수 대역(360)에서, 다른 안테나로부터의 간섭 신호를 차단한다. 따라서, 공진 주파수 대역에서 안테나 간의 간섭의 영향이 감소하며 S12 파라미터는 공진 주파수 대역(360)에서 작은 값을 가진다. MIMO 환경에서 각 안테나간의 간섭을 차단한다면, 안테나 방사 성능이 개선되고, MIMO 안테나 시스템의 아이솔레이션(isolation) 성능이 향상된다.
도 4는 예시적 실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
단말기(400)는 안테나 장치(410)를 포함한다. 단말기(400)는 안테나 장치(410)를 이용하여, 안테나 장치(410)의 공진 주파수 대역에 포함되는 주파수 대역의 신호를 방사하거나, 수신할 수 있다.
일측에 따르면, 안테나 장치(410)는 적어도 하나 이상의 공진 주파수 대역을 가질 수 있다. 이 경우에, 안테나 장치(410)는 각 공진 주파수 대역에 대응되는 안테나 패턴(430)을 구비할 수 있다.
일측에 따르면, 안테나 패턴(430)의 길이는 공진 주파수에 따라서 결정되는 안테나 패턴의 인덕턴스에 따라서 결정될 수있다.
안테나 패턴(430)은 커플링 엘레멘트(430)를 포함할 수 있다. 커플링 엘레멘트(430)는 적어도 하나 이상의 요철 형상을 포함할 수 있으며, 그라운드에 연결된다. 커플링 엘레멘트는 안테나 패턴(430)의 중단에 위치할 수 있다.
커플링 엘레멘트(430)에 포함된 요철 형상은 복수의 캐패시턴스를 가상적으로 형성한다. 각 캐패시턴스 성분의 값은 서로 상이할 수 있다. 안테나 장치(410)는 안테나 패턴(420)의 인덕턴스와 각 캐패시턴스의 값에 따라서 다중 공진한다.
여기서, 안테나 패턴(420)의 인덕턴스와 하나의 캐패시턴스에 따른 공진을 서브 공진이라 한다. 여기서, 각 캐패시턴스의 값들이 서로 상이하다면, 캐패시턴스에 따라서 결정되는 서브 공진의 서브 공진 주파수 대역도 상이하다. 즉, 제1 캐패시턴스와 인덕턴스는 제1 서브 공진 주파수 대역에서 공진하고, 제2 캐패시턴스와 인덕턴스는 제2 서브 공진 주파수 대역에서 공진한다.
안테나 장치(410)의 공진은 각 서브 공진의 합이며, 안테나 장치(410)의 공진 주파수 대역은 각 서브 공진 주파수 대역의 합이다.
따라서, 안테나 장치(410)는 커플링 엘레멘트(430)의 요철 형상의 형상, 길이에 따라 결정되는 캐패시턴스의 값에 따라서 광대역 특성을 가질 수 있다.
다른 측면에 따르면, 안테나 패턴(420)은 밴드 패스 필터(450)를 포함할 수 있다. 밴드 패스 필터(450)는 안테나 패턴(420)의 중단에 위치할 수 있다. 밴드 패스 필터(450)는 안테나 패턴(420)의 공진 주파수가 아닌 주파수 대역은 차단할 수 있다. 예를 들어, 안테나 패턴(420)의 공진 주파수가 제1 주파수 대역인 경우, 밴드 패스 필터(450)는 제1 주파수 대역과 상이한 다른 대역의 신호는 차단하여 안테나 패턴 (420)의 주파수 특성을 개선할 수 있다.
다른 측면에 따르면 밴드 패스 필터(450)는 다른 RF 소자로부터의 간섭 신호를 차단할 수 있다. 안테나 장치(410)가 다른 RF 소자와 인접하여 동작하는 경우에, 안테나 장치(410)는 다른 RF 소자로부터 강한 간섭 신호를 수신한다. 이 경우에, 밴드 패스 필터(450)는 다른 RF 소자로부터의 간섭 신호를 차단하여 안테나 장치(410)의 주파수 특성을 개선할 수 있다.
도 5는 또 다른 예시적 실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
단말기(500)는 제1 안테나 패턴(510) 및 제2 안테나 패턴(520)을 포함할 수 있다. 일측에 따르면, 제1 안테나 패턴(510)의 공진 주파수 대역은 제1 주파수 대역이고, 제2 안테나 패턴(520)의 공진 주파수 대역은 제2 주파수 대역으로서, 서로 상이한 주파수 대역일 수 있다. 이 경우에, 단말기(500)는 제1 주파수 대역을 이용하여 제1 통신 시스템에 접속하고, 제2 주파수 대역을 이용하여 제2 통신 시스템에 접속할 수 있다.
일측에 따르면, 제2 안테나 패턴(520)의 공진 주파수인 제2 주파수 대역의 신호가 제1 안테나 패턴(510)으로 입력될 수 있다. 밴드 패스 필터(540)는 밴드 패스 필터(540)가 포함된 제1 안테나 패턴의 공진 주파수인 제1 주파수 대역의 신호는 통과시키고, 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역의 신호는 차단할 수 있다.
이 경우에, 단말기(500)가 제1 안테나 패턴(510)을 이용하여 제1 통신 시스템에 접속하는 경우, 제1 주파수 대역의 신호만이 제1 통신 시스템으로 전송되고, 제2 주파수 대역의 신호는 제1 통신 시스템으로 전송되지 않는다. 따라서, 단말기(500)의 주파수 특성이 향상된다.
일측에 따르면, 제1 안테나 패턴(510)은 복수의 요철 형상을 포함하는 커플링 엘레멘트(530)를 포함할 수 있다. 커플링 엘레멘트(530)는 제1 안테나 패턴(510)의 중단에 위치하며, 그라운드에 연결된다. 또한, 커플링 엘레멘트(530)는 적어도 하나 이상의 요철 형상을 포함한다.
일측에 따르면, 커플링 엘레멘트(530)에 포함된 요철 형상들 및 커플링 엘레멘트(530)에 포함된 요철 형상들과 제1 안테나 패턴(510) 사이에는 복수의 캐패시턴스가 가상적으로 형성된다. 또한 제1 안테나 패턴(510)은 인덕턴스 성분을 형성한다.
제1 안테나 패턴(510)은 제1 캐패시턴스와 인덕턴스에 따라 제1 서브 주파수 대역에서 공진한다. 이를 제1 서브 공진이라 한다. 또한, 제1 안테나 패턴(520)은 제2 캐패시턴스와 인덕턴스에 따라 제2 서브 주파수 대역에서 공진한다. 이를 제2 서브 공진이라 한다. 이 경우에, 제1 안테나 패턴(510)의 공진 주파수 대역은 제1 서브 주파수 대역과 제2 서브 주파수 대역의 합이다.
따라서, 커플링 엘레멘트(520)에 포함된 각 요철 형상의 길이, 형상에 따라 제1 안테나 패턴의 공진 주파수 대역을 결정할 수 있으며, 각 요철 형상의 길이, 형상에 따라 제1 안테나 패턴의 공진 주파수는 광대역일 수 있다.
도 6은 또 다른 예시적 실시예에 따른 단말기의 구조를 도시한 블록도이다.
단말기(600)는 복수의 안테나 장치(610, 620)를 포함할 수 있다. 각 안테나 장치(610, 620)는 MIMO 안테나 시스템의 일부로 동작할 수 있다.
또한 제1 안테나 장치(610)는 제1 주파수 대역을 공진 주파수 대역으로 하는 제1 안테나 패턴(630)과 제2 주파수 대역을 공진 주파수 대역으로 하는 제2 안테나 패턴(640)을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 제1 안테나 패턴(630)은 복수의 요철 형상을 포함하는 커플링 엘레멘트(650)를 포함할 수 있다. 커플링 엘레멘트(650)는 제1 안테나 패턴(630)의 중단에 위치하며, 그라운드에 연결된다. 또한, 커플링 엘레멘트(650)는 적어도 하나 이상의 요철 형상을 포함한다.
일측에 따르면, 커플링 엘레멘트(650)에 포함된 요철 형상들 및 커플링 엘레멘트(650)에 포함된 요철 형상들과 제1 안테나 패턴(630) 사이에는 복수의 캐패시턴스가 가상적으로 형성된다. 제1 안테나 패턴(630)은 각 캐패시턴스와 제1 안테나 패턴(630)에 의해 형성된 인덕턴스를 이용하여 다중 공진한다. 다중 공진은 복수의 서브 공진들의 합이므로, 다중 공진의 공진 주파수 대역은 각 서브 공진의 공진 주파수 대역의 합이다. 따라서, 제1 안테나 패턴(630)은 커플링 엘레멘트(650)를 이용하여 넓은 공진 주파수 대역을 확보할 수 있다.
제1 안테나 패턴(610)은 밴드 패스 필터(660)를 포함할 수 있다. 제1 안테나(610)와 제2 안테나(620)가 MIMO 안테나 시스템의 일부로 동작하는 경우에, 제2 안테나(620)로부터의 간섭 신호가 제1 안테나(610)로 전달될 수 있다. 이 경우, 밴드 패스 필터(660)는 제2 안테나로부터의 간섭을 차단하여 제1 안테나(610)의 안테나 특성을 향상시킬 수 있다.
일측에 따르면, 밴드 패스 필터(660)는 제1 안테나 패턴의 중단에 위치할 수 있다. 제1 안테나 패턴이 PCB 기판상에서 특정 패턴의 형태로 구현되는 경우에, 밴드 패스 필터(660) 및 커플링 엘레멘트(650)도 PCB 기판상에 포함될 수 있다.
도 7은 예시적 실시예에 따른 MIMO 안테나 시스템의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
MIMO(Multi-Input Multi-Output) 기법은 복수의 안테나를 이용하여 데이터를 전송함으로써, 데이터 전송 성능을 향상시키는 기법이다. 단말기에 MIMO 기법이 적용된다면, 복수의 안테나가 하나의 단말기 내부에 탑재된다. 따라서, 각 안테나들은 서로 충분히 이격되지 못할 수 있고, 이 경우에, 각 안테나들은 서로 간섭된다. 이 경우에, 제1 안테나를 이용하여 전송될 신호가 제2 안테나로 유입되고, 제2 안테나를 이용하여 전송될 신호가 제1 안테나로 유입된다. 따라서, 각 안테나의 데이터 전송 성능이 떨어진다.
도 7의 (a)는 서로 인접한 안테나들이 서로 간섭하는 경우에, 제1 안테나의 방사 패턴(710) 및 제2 안테나의 방사 패턴(720)을 도시한 것이다. 이 경우에, 각 안테나의 방사 패턴(710, 720)은 다른 안테나로부터의 간섭으로 인하여 특정 방향에서 함몰된 부분(711, 712, 721, 722)이 형성된다. 즉, 함몰된 부분(711, 712, 721, 722)에 대응하는 방향으로는 신호가 방사되지 않거나, 안테나가 신호를 수신하지 못한다.
도 7의 (b)는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 MIMO 안테나 장치의 방사 패턴을 도시한 것이다. 예시적 실시예에 따르면, 서로 인접한 안테나 장치들은 하이 밴드 패턴 또는 로우 밴드 패턴의 중단에 삽입된 밴드 패스 필터를 이용하여 다른 안테나 장치로부터의 간섭 신호를 차단한다.
따라서, 각 안테나의 방사 패턴(730, 740)은 전혀 일그러짐 없이 원형에 가까운 형상을 보인다. 즉, 각 안테나는 설계자의 의도와 같이 전방향으로 신호를 방사하거나, 전방향으로부터 입사하는 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 안테나 장치
110: 급전부
120: 하이 밴드 패턴
130: 로우 밴드 패턴
140: 그라운드
150: 커플링 엘레멘트
160: 제2 방사체
170: 밴드 패스 필터
180: 제1 방사체

Claims (12)

  1. 안테나 장치를 포함하는 단말기에 있어서, 상기 안테나 장치는,
    상기 안테나 장치의 공진 주파수에 따라 결정되는 소정 길이의 안테나 패턴;
    상기 안테나 패턴의 중단에 형성되고 그라운드에 연결되는 커플링 엘레멘트; 및
    상기 커플링 엘레멘트에 포함되는 적어도 하나 이상의 요철 형상
    을 포함하는 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철 형상은 복수개이고,
    상기 복수의 요철 형상들 사이의 공간에는 복수의 캐패시턴스가 가상적으로 형성되고,
    상기 안테나 장치의 인덕턴스는 상기 안테나 패턴의 길이에 따라 결정되는 단말기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안테나 장치는
    상기 복수의 캐패시턴스들 중에서 제1 캐패시턴스와 상기 인덕턴스에 따라 결정되는 제1 주파수 대역에서 제1 공진을 형성하고,
    상기 복수의 캐패시턴스들 중에서 제2 캐패시턴스와 상기 인덕턴스에 따라 결정되는 제2 주파수 대역에서 제2 공진을 형성하는 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공진 주파수 대역은 700Mhz 내지 960Mhz 대역 및 1700Mhz 내지 2170Mhz 대역을 포함하는 단말기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은 상기 단말기에 포함된 제2 안테나로부터 상기 공진 주파수 대역의 간섭 신호를 차단하는 밴드 패스 필터를 포함하는 단말기.
  6. 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에서 동작하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 단말기에 있어서,
    상기 제1 안테나는
    상기 제1 주파수 대역에서 공진하는 제1 안테나 패턴; 및
    상기 제2 주파수 대역에서 공진하는 제2 안테나 패턴
    을 포함하고,
    상기 제2 안테나로부터 전송되는 상기 제1 주파수 대역의 간섭 신호를 차단하는 밴드패스 필터가 상기 제1 안테나 패턴의 중단에 포함된 단말기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴은 그라운드에 연결되는 커플링 엘레멘트를 포함하고, 상기 커플링 엘레멘트는 적어도 하나 이상의 요철 형상을 포함하는 단말기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 요철 형상은 복수의 캐패시턴스를 형성하고,
    상기 제1 안테나 패턴의 길이에 따라 결정되는 인덕턴스와 상기 복수의 캐패시턴스들은 각각 공진하는 단말기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은 700Mhz 내지 960Mhz 대역이고, 상기 제2 주파수 대역은 1700Mhz 내지 2170Mhz 대역인 단말기.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 안테나 패턴은 그라운드에 연결되는 제2 커플링 엘레멘트를 포함하고, 상기 제2 커플링 엘레멘트는 적어도 하나 이상의 요철 형상을 포함하는 단말기.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제2 안테나로부터 전송되는 상기 제2 주파수 대역의 간섭 신호를 차단하는 제2 밴드패스 필터가 상기 제2 안테나 패턴의 중단에 포함된 단말기.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 밴드 패스 필터는 PCB 기판상에 형성되는 단말기.
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