KR101374029B1 - 그라운드 방사 안테나 - Google Patents

Abstract

그라운드 방사 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는, 그라운드; 외부 장치의 결합을 위한 커넥터; 상기 그라운드와 상기 커넥터를 연결하는 그라운드 연결 라인; 및 상기 그라운드 연결 라인에 결합되는 공진기를 포함한다. 개시된 그라운드 방사 안테나는 효율적인 공간 활용이 가능하며, 높은 방사 효율을 가지는 장점이 있다.

Description

그라운드 방사 안테나{Ground Radiation Antenna}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단말기의 그라운드를 방사체로 활용하는 안테나에 관한 것이다.

안테나는 공중의 RF 신호를 무선통신 단말기 내부로 수신하거나, 무선통신 단말기 내부의 신호를 외부로 송신하는 장치로서, 무선통신에 필수적으로 사용되는 장치이다. 최근, 이동통신 단말기가 소형화 및 경량화되면서, 안테나도 그 구조에 있어서도 보다 슬림화 될 것이 요구되고 있다.

이동통신 단말기의 기능이 다양화되고 그 구조가 소형화됨에 따라 안테나를 위한 점유 공간은 계속적으로 감소되고 있으며, 안테나의 사이즈를 소형화하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다.

이러한 시도 중 하나로 단말기의 그라운드를 방사체로 활용하는 그라운드 방사 안테나가 있다.

도 1은 종래의 그라운드 방사 안테나의 일례를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 그라운드 방사 안테나는 클리어런스부(100), 그라운드(110) 및 공진기(120)를 포함한다.

공진기는 제1 라인(150) 및 제2 라인(160)을 포함하며, 제1 라인에는 용량성 소자가 결합될 수 있으며, 제2 라인에는 유도성 소자가 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 그라운드 방사 안테나는 그라운드에 별도의 클리어런스부(100)를 형성하고 해당 클리언런스부에 공진기(120)를 형성하므로 적절한 공간 활용이 이루어지기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 그라운드의 클리어런스부에 공진기를 형성할 경우 방사 효율이 낮은 문제점이 있었다.

본 발명에서는 효율적인 공간 활용이 가능한 그라운드 방사 안테나를 제안한다.

또한, 본 발명은 높은 방사 효율을 가지는 그라운드 방사 안테나를 제안한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 그라운드; 외부 장치의 결합을 위한 커넥터; 상기 그라운드와 상기 커넥터를 연결하는 그라운드 연결 라인; 및 상기 그라운드 연결 라인에 결합되는 공진기를 포함하는 그라운드 방사 안테나가 제공된다.

상기 공진기는 상기 그라운드 연결 라인과 병렬로 연결되는 제1 병렬 라인; 상기 제1 병렬 라인과 병렬로 연결되는 제2 병렬 라인을 포함한다.

상기 제2 병렬 라인은 급전점과 전기적으로 연결된다.

상기 제1 병렬 라인에는 용량성 소자 및 유도성 소자가 결합된다.

상기 공진기는 상기 그라운드 연결 라인과 병렬로 연결되는 병렬 라인을 포함한다.

상기 병렬 라인은 급전점과 전기적으로 연결된다.

상기 병렬 라인에는 용량성 소자가 결합된다.

본 발명의 그라운드 방사 안테나는 효율적인 공간 활용이 가능하며, 높은 방사 효율을 가지는 장점이 있다.

도 1은 종래의 그라운드 방사 안테나의 일례를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나에서 공진기의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에서 캐패시턴스의 변화에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 공진기의 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 캐패시턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화를 도시한 그래프.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나는 그라운드(200), 그라운드와 단말기에 결합되는 외부 장치를 연결하기 위한 그라운드 연결 라인(202) 및 상기 그라운드 연결 라인에 결합되는 공진기(204)를 포함한다.

그라운드(200)는 전기적으로 접지 상태를 유지하며, 단말기 내의 다른 소자들에 접지 전위를 제공한다. 일례로, 그라운드(200)는 단말기의 소자들이 결합된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)의 하부면에 형성된 접지판일 수 있다.

그라운드(200)는 평판 형태를 가지는 것이 바람직하며, 종래의 안테나에서 그라운드는 접지 전위를 제공하는 용도로만 활용되었다.

본 발명에서 그라운드(200)는 접지 전위를 제공하는 역할뿐만 아니라 RF 신호를 방사하는 방사체로 작용한다.

단말기의 그라운드(200)는 단말기마다 그 사이즈가 다르고 그라운드의 사이즈는 방사 주파수와는 무관하게 정해지기 때문에 단말기의 그라운드(200)가 방사체로 동작하기 위해 방사 주파수를 조절하는 수단이 필요하며, 공진기(204)가 이와 같이 방사 주파수를 조절하는 기능을 한다.

종래의 그라운드 방사 안테나는 공진기를 그라운드의 클리어런스 영역에 형성하는 것이 일반적이었다. 그러나, 그라운드의 클리어런스 영역에 공진기를 형성하게 될 경우 그라운드의 일부 영역을 제거하고 제거된 영역에 공진기를 형성하는 것이어서 효율적인 공간 활용이 이루어지기 어려운 문제점이 있었으며 방사 효율 역시 낮은 문제점이 있엇다.

본 발명에서는 그라운드 방사 안테나의 공간 활용을 극대화하고 방사 효율을 향상시키기 위해, 그라운드와 외부 장치를 연결하는 그라운드 연결 라인(202)에 공진기(204)를 결합한다.

여기서, 외부 장치는 USB 장치, 이어폰 등과 같이 단말기에 결합되어 데이터를 송수신하는 다양한 종류의 장치를 포함한다. 외부 장치는 단말기에 형성된 커넥터(210)를 통해 단말기에 결합되며, 커넥터는 데이터 송수신을 위한 라인 및 그라운드 연결 라인 등 다양한 라인과 결합된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 외부 장치 결합을 위한 커넥터에 결합되는 라인들 중 그라운드 연결 라인에 공진기를 결합시킨다.

외부 장치와 단말기는 동일한 접지 전위를 공유하여야 하며, 이를 위해 외부 장치를 결합을 위한 커넥터와 그라운드(200) 사이에는 그라운드와 커넥터를 연결하는 연결 라인이 구비된다. 여기서 연결 라인은 기판에 패터닝된 라인일 수도 있으며 기판에 패터닝되지 않은 케이블 형태의 라인일 수도 있다.

그라운드 연결 라인(202)은 그라운드(200)에 비해 좁은 폭을 가지기에 그라운드에 비해 많은 전류가 흐르게 된다. 보다 많은 전류가 흐르는 영역에 공진기를 결합시킴으로써 클리어런스 영역에 공진기를 결합하는 경우에 비해 높은 방사 효율을 가질 수 있다.

또한, 그라운드 연결 라인(202)에 공진기(204)가 결합되므로 별도의 클리어런스를 형성할 필요가 없으므로 공간 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나에서 공진기의 구조를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 공진기는 유도성 소자(L) 및 용량성 소자(C)가 결합되는 제1 병렬 라인(300), 급전(F)과 결합되는 제2 병렬 라인(302)을 포함한다.

제1 병렬 라인(300)에 결합되는 유도성 소자(L) 및 용량성 소자(C)에 의해 방사되는 공진 주파수가 결정된다.

제1 직렬 라인(304) 및 제2 직렬 라인(306) 중 적어도 하나에 결합되는 용량성 소자(C) 및 제1 병렬 라인(300)에 결합되는 유도성 소자(L)에 의해 그라운드 방사 안테나의 공진 주파수가 결정된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에서 캐패시턴스의 변화에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 제1 병렬 라인(300)에 결합된 용량성 소자(C)의 캐패시턴스의 변화에 따라 공진 주파수가 변화됨을 확인할 수 있다.

캐패시턴스의 값이 증가함에 따라, 공진 주파수는 감소되며, 적절한 캐패시턴스 값을 선택하여 원하는 주파수 대역에서 방사하는 안테나를 구현할 수 있다.

도 4에는 캐패시턴스의 변화에 따라 공진 주파수가 변화되는 경우가 도시되어 있으나 유동성 소자의 인턱턴스의 변화에 의해서도 공진 주파수의 변화가 가능하다.

즉, 유도성 소자의 인덕턴스 및 용량성 소자의 캐패시턴스를 적절하게 선택함으로써 단말기마다 사이즈가 다른 그라운드를 통해 원하는 주파수의 신호를 방사하도록 그라운드 방사 안테나를 구현하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 구조를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나는 그라운드(500), 그라운드 연결 라인(502) 및 공진기(504)를 포함한다.

도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나는 공진기(504)의 형태가 도 2에 도시된 실시예의 안테나와 상이하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 공진기의 구조를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 공진기는 그라운드 연결 라인(502)과 병렬로 결합되는 병렬 라인(600)을 포함한다.

병렬 라인(600)은 급전점(F)과 전기적으로 결합되며, 또한 병렬 라인(600)에는 용량성 소자(C)가 결합된다. 용량성 소자의 캐패시턴스 값에 의해 그라운드 방사 안테나의 방사 주파수가 결정된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라운드 방사 안테나의 캐패시턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화를 도시한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나에서 용량성 소자(C)의 캐패시턴스 값의 변화에 따라 공진 주파수가 변화됨을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (7)

1. 그라운드;
   외부 장치의 결합을 위한 커넥터;
   상기 그라운드와 상기 커넥터를 연결하는 그라운드 연결 라인; 및
   상기 그라운드 연결 라인에 결합되는 공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공진기는 상기 그라운드 연결 라인과 병렬로 연결되는 제1 병렬 라인;
   상기 제1 병렬 라인과 병렬로 연결되는 제2 병렬 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 병렬 라인은 급전점과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 병렬 라인에는 용량성 소자 및 유도성 소자가 결합되는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
5. 제1항에 있어서,
   상기 공진기는 상기 그라운드 연결 라인과 병렬로 연결되는 병렬 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
6. 제5항에 있어서,
   상기 병렬 라인은 급전점과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
7. 제6항에 있어서,
   상기 병렬 라인에는 용량성 소자가 결합되는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.

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