KR101470117B1 - 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로, 급전부와, 급전부로부터 연장되는 방사체와, 방사체의 접지를 위한 접지체와, 방사체로부터 접지체를 향하여 연장되며, 접지체로부터 인격되는 주파수 조정부를 포함하는 안테나 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 안테나 장치의 공진 주파수 대역을 용이하게 조정할 수 있다.

Description

안테나 장치{ANTENNA APPARATUS}
본 발명은 통신 단말기의 구성에 관한 것으로, 특히 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로 통신 단말기는 전자기파를 송수신하기 위한 안테나 장치를 구비한다. 이러한 안테나 장치는 특정 주파수 대역에서 공진하여, 해당 주파수 대역의 전자기파를 송수신한다. 이 때 해당 주파수 대역에서 공진 시, 안테나 장치에서 임피던스(impedance)는 허수로 된다. 그리고 안테나 장치에 대하여 해당 주파수 대역에서 S 파라미터(S parameter)가 급격히 감소한다.
이를 위해, 안테나 장치는 원하는 주파수 대역에 대응하는 파장 λ에 대하여 λ/2의 전기적 길이를 갖는 도선(conducting wire)을 구비한다. 이러한 안테나 장치는 도선을 통해 전자기파를 전송하며, 전자기파가 도선에서 정상파(standing wave)를 형성함에 따라, 안테나 장치에서 공진이 이루어진다. 이 때 안테나 장치는 길이가 상이한 다수개의 도선들을 구비함으로써, 공진 주파수 대역을 확장시킬 수 있다.
그런데, 상기와 같은 안테나 장치에서 공진 주파수 대역에 대응하여 도선의 전기적 길이가 결정되기 때문에, 안테나 장치의 사이즈가 공진 주파수 대역에 따라 결정된다. 이로 인하여, 안테나 장치에서 구현하고자 하는 공진 주파수 대역이 낮아질수록, 안테나 장치의 사이즈가 대형화되는 문제점이 있다. 이는 안테나 장치에서 도선의 수가 증가할수록, 더욱 심각해진다. 즉 안테나 장치에서 공진 주파수 대역이 확장될수록, 안테나 장치의 사이즈가 대형화되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 안테나 장치에서 공진 주파수 대역을 용이하게 조절하는 데 있다. 즉 본 발명은 안테나 장치의 사이즈를 대형화하지 않고도, 안테나 장치의 공진 주파수 대역을 조절하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 안테나 장치는, 급전부와, 상기 급전부로부터 연장되는 방사체와, 상기 방사체의 접지를 위한 접지체와, 상기 방사체로부터 상기 접지체를 향하여 연장되며, 상기 접지체로부터 이격되는 주파수 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 주파수 조정부는, 상기 접지체와 주파수 조정부 사이에 이격 영역을 형성하며, 상기 이격 영역의 사이즈에 따라 상기 방사체의 공진 주파수 대역을 조정한다.
여기서, 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 주파수 조정부는, 상기 이격 영역의 사이즈에 따라 결정되는 커패시턴스로 상기 공진 주파수 대역을 조정한다.
그리고 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 방사체는, 적어도 하나의 리액턴스 소자를 포함한다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 안테나 장치는, 급전부와, 상기 급전부로부터 연장되는 방사체와, 상기 방사체로부터 연장되는 접지부와, 상기 접지부에 접촉하는 접지체와, 상기 급전부와 접지부 사이에서, 상기 방사체로부터 상기 접지체를 향하여 연장되며, 상기 접지체로부터 이격되는 주파수 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 주파수 조정부는, 상기 접지체와 주파수 조정부 사이에 이격 영역을 형성하며, 상기 이격 영역의 사이즈에 따라 상기 방사체의 공진 주파수 대역을 조정한다.
여기서, 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 공진 주파수 대역은, 서로 다른 주파수에서 공진하는 제 1 공진 대역과 제 2 공진 대역을 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 제 2 공진 대역은, 상기 제 1 공진 대역과 비교하여, 상대적으로 고주파에 해당한다.
또한 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 주파수 조정부는, 상기 이격 영역의 사이즈에 따라 결정되는 커패시턴스로 상기 제 2 공진 대역을 조정한다.
본 발명에 따른 안테나 장치는, 공진 주파수 대역을 용이하게 조절할 수 있다. 즉 주파수 조정부가 안테나 장치의 공진 주파수 대역을 용이하게 조정할 수 있다. 이 때 주파수 조정부와 접지체 사이에 형성되는 영역의 사이즈를 조절하는 것으로, 안테나 장치의 공진 주파수 대역이 조정될 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치에서 방사체의 물리적 길이가 증가하지 않더라도, 안테나 장치의 공진 주파수 대역이 조정될 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치의 사이즈를 대형화하지 않고도, 안테나 장치의 공진 주파수 대역을 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 사시도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 평면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 등가 회로를 도시하는 회로도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 제 1 변형 예를 설명하기 위한 예시도들,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 제 2 변형 예를 설명하기 위한 예시도들,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 사시도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 평면도,
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 등가 회로를 도시하는 회로도, 그리고
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 도면들이다. 이 때 도 1은 안테나 장치의 사시도이고, 도 2는 안테나 장치의 평면도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 등가 회로를 도시하는 회로도이다. 또한 도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 변형 예들을 설명하기 위한 도면들이다. 이 때 도 4는 안테나 장치의 제 1 변형 예를 도시하고 있고, 도 5는 안테나 장치의 제 2 변형 예를 도시하고 있다. 아울러, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 안테나 장치(100)는 구동 기판(110), 접지체(120) 및 안테나 소자(130)를 포함한다.
구동 기판(110)은 안테나 장치(100)에서 급전(急電) 및 지지(支持)를 위해 제공된다. 이 때 구동 기판(110)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)일 수 있다. 이러한 구동 기판(110)은 평판 구조를 갖는다. 여기서, 구동 기판(110)은 단일 기판으로 구현될 수 있으며, 다수개의 기판들이 적층되어 구현될 수도 있다.
그리고 구동 기판(110)은 접지 영역(111)과 공진 영역(113)으로 구분된다. 또한 구동 기판(110)에, 전송 선로(도시되지 않음)가 내재된다. 전송 선로는 일 단부를 통해 안테나 장치(100)의 외부 장치(도시되지 않음)에 연결된다. 여기서, 외부 장치는 중앙 제어부 및 외부 전원을 포함한다. 게다가, 전송 선로는 타 단부를 통해 공진 영역(113)으로 노출된다. 즉 전송 선로는 외부 장치에서 신호를 수신하여, 일 단부로부터 타 단부로 신호를 전달한다.
또한 구동 기판(110)은 유전체를 포함한다. 여기서, 구동 기판(110)의 도전율(conductivity; σ)이 0.02일 수 있다. 그리고 구동 기판(110)의 유전율(permittivity; ε)이 4.4일 수 있다. 게다가, 구동 기판(110)의 손실 탄젠트(loss tangent)는 0.02일 수 있다. 이 때 전송 선로는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 전송 선로는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
접지체(120)는 안테나 장치(100)에서 접지(接地)를 위해 제공된다. 이러한 접지체(120)는 구동 기판(110)에 장착된다. 이 때 접지체(120)는 접지 영역(111)에 배치된다. 여기서, 접지체(120)는 구동 기판(110)의 하부면 또는 상부면 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다. 또는 구동 기판(110)이 다수개의 기판들로 이루어진 경우, 접지체(120)는 기판들 사이에 배치될 수도 있다. 그리고 접지체(120)는 평판 구조를 가질 수 있다. 여기서, 접지체(120)는 접지 영역(111)을 전체적으로 커버할 수 있다. 또는 접지체(120)는 접지 영역(111)을 부분적으로 커버할 수도 있다.
안테나 소자(130)는 안테나 장치(100)에서 신호 송수신을 위해 제공된다. 이 때 안테나 소자(130)는 미리 정해진 공진 주파수 대역에서 신호를 송수신한다. 즉 안테나 소자(130)는 공진 주파수 대역에서 동작하여, 전자기파를 송수신한다. 여기서, 안테나 소자(130)는 구동 기판(110)에서 신호가 공급됨에 따라, 동작할 수 있다. 그리고 안테나 소자(130)는 미리 정해진 임피던스에서 공진한다.
이러한 안테나 소자(130)는 구동 기판(110)에 실장된다. 이 때 안테나 소자(130)는 공진 영역(113)에 배치된다. 여기서, 안테나 소자(130)는 구동 기판(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 그리고 안테나 소자(130)는 전송 선로에 접촉한다. 여기서, 안테나 소자(130)는 방사체(140) 및 급전 구조체(150)를 포함한다.
방사체(140)는 안테나 소자(130)에서 실질적인 동작을 위해 제공된다. 이 때 방사체(140)는 공진 주파수 대역에서 동작한다. 여기서, 방사체(140)는 접지체(120) 및 급전 구조체(150)와 함께, 동작한다. 즉 방사체(140)가 공진 주파수 대역을 결정한다. 이러한 방사체(140)는 전기적 특성을 갖도록 설계된다. 이 때 방사체(140)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 방사체(140)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고 방사체(140)의 전기적 특성이 공진 주파수 대역을 결정한다.
여기서, 방사체(140)의 전기적 특성은 메인 인덕턴스(main inductance)와 메인 커패시턴스(main capacitance)를 포함한다. 그리고 메인 인덕턴스와 메인 커패시턴스는 방사체(140)의 사이즈 또는 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 방사체(140)의 길이 및 폭에 따라, 메인 인덕턴스가 결정될 수 있다. 또한 방사체(140)가 접지체(120)로부터 이격되는 거리 및 접지체(120)에 대향되는 폭에 따라, 메인 커패시턴스가 결정될 수 있다.
그리고 방사체(140)는 리액턴스 소자(141)를 포함한다. 리액턴스 소자(141)는 공진 주파수 대역을 조절한다. 즉 리액턴스 소자(141)가 방사체(140)의 전기적 특성을 조절한다. 이 때 리액턴스 소자(141)는 미리 결정되는 리액턴스(reactance)를 갖는다. 즉 리액턴스 소자(141)는 리액턴스에 따라, 방사체(140)의 전기적 특성을 조절한다. 여기서, 리액턴스 소자(141)는 용량성 소자 또는 유도성 소자 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 바람직하게는 커패시터 또는 인덕터 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 리액턴스 소자(141)는 메인 인덕턴스 또는 메인 커패시턴스 중 적어도 어느 하나를 조절한다. 이를 통해, 방사체(140)의 물리적 길이가 증가하지 않더라도, 리액턴스 소자(141)가 방사체(140)의 전기적 특성을 조절한다.
급전 구조체(150)는 안테나 소자(130)에서 급전을 위해 제공된다. 즉 급전 구조체(150)는 방사체(140)를 동작시킨다. 그리고 급전 구조체(150)는 방사체(140)와 함께, 동작한다. 이 때 급전 구조체(150)는 방사체(140)에 신호를 공급한다. 또한 급전 구조체(150)는, 방사체(140)에서 신호가 전달되게 한다. 여기서, 급전 구조체(150)는 급전부(151) 및 주파수 조정부(155)를 포함한다.
급전부(151)는 방사체(140)에 신호를 공급한다. 이러한 급전부(151)는 구동 기판(110)의 전송 선로에 접촉한다. 이 때 급전부(151)는 일 단부를 통해 전송 선로에 접촉한다. 여기서, 급전부(151)의 일 단부가 급전점(Feeding Point; FP)으로 정의된다. 급전점은 접지체(120)와 접촉하지 않는다. 그리고 급전부(151)는 전송 선로로부터 연장된다. 이 때 급전부(151)는 타 단부를 통해 연장된다. 또한 급전부(151)는 타 단부를 통해 방사체(140)에 접촉한다. 여기서, 급전부(151)는 방사체(140)의 일 단부에 접촉한다. 이를 통해, 급전부(151)는 일 단부로부터 타 단부로, 방사체(140)에 신호를 공급한다. 게다가, 급전부(151)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 급전부(151)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고 급전부(151)는 매칭 소자(153)를 포함한다. 매칭 소자(153)는 방사체(140)의 임피던스 매칭을 위해 제공된다. 즉 매칭 소자(153)는 방사체(140)의 임피던스를 외부 장치에 대응하여 매칭시킨다. 이를 위해, 매칭 소자(153)는 미리 결정되는 임피던스를 갖는다. 여기서, 매칭 소자(153)는 미리 결정되는 임피던스를 갖는 리액턴스 소자로 구성될 수 있고, 보다 상세하게는 인덕터, 커패시터 또는 인덕터와 커패시터의 조합으로 구성될 수 있다. 이에, 방사체(140)의 임피던스를 매칭시킬 뿐만 아니라, 매칭 소자(153)는 공진 주파수 대역을 조절할 수 있다.
주파수 조정부(155)는 공진 주파수 대역을 조정한다. 즉 주파수 조정부(155)가 방사체(140)의 전기적 특성을 조정한다. 이러한 주파수 조정부(155)는 방사체(140)에 접촉한다. 이 때 주파수 조정부(155)는 일 단부를 통해 방사체(140)에 접촉한다. 여기서, 주파수 조정부(155)는 방사체(140)의 타 단부에 접촉한다. 그리고 주파수 조정부(155)는 방사체(140)로부터 연장된다. 이 때 주파수 조정부(155)는 접지체(120)를 향하여 연장된다. 여기서, 주파수 조정부(155)는 타 단부를 통해 연장된다. 이를 통해, 주파수 조정부(155)는 일 단부로부터 타 단부로, 방사체(140)로부터 신호를 전달한다. 또한 주파수 조정부(155)는 접지체(120)로부터 이격된다. 여기서, 주파수 조정부(155)의 타 단부가 접지체(120)로부터 이격된다. 즉 주파수 조정부(155)는 접지체(120)에 접촉하지 않고, 개방(open)된다. 게다가, 주파수 조정부(155)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 주파수 조정부(155)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이 때 접지체(120)와 주파수 조정부(155) 사이에, 이격 영역(157)이 형성된다. 여기서, 이격 영역(157)의 사이즈는, 주파수 조정부(155)가 접지체(120)로부터 이격되는 이격 거리(d) 및 접지체(120)에 대향되는 대향 폭(l)으로 결정된다. 그리고 주파수 조정부(155)에서 신호가 전달됨에 따라, 이격 영역(157)에서 부가 커패시턴스(additional capacitance)가 형성된다. 여기서, 부가 커패시턴스는 이격 영역(157)의 사이즈에 따라 결정된다. 다시 말해, 부가 커패시턴스는 이격 거리(d) 및 대향 폭(l)에 따라 결정된다. 이러한 부가 커패시턴스는, 하기 하기 <수학식 1> 및 <수학식 2>와 같이 표현되는 일반적인 전압 관계식에 따라, 하기 <수학식 3>과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013007548260-pat00001
Figure 112013007548260-pat00002
Figure 112013007548260-pat00003
여기서, V는 주파수 조정부(155)에 인가되는 전압을 나타내고, ε는 유전율을 나타내고, P는 단위 면적 당 전하량을 나타내고, A는 대향 폭(l)에 비례하는 단위 면적을 나타내며, Q는 전하량을 나타내고, d는 이격 거리를 나타내며, C는 부가 커패시턴스를 나타낸다.
그리고 주파수 조정부(155)는 이격 영역(157)을 이용하여, 공진 주파수 대역을 조정한다. 즉 주파수 조정부(155)는 방사체(140)의 전기적 특성을 조정한다. 이 때 주파수 조정부(155)는 부가 커패시턴스에 따라, 방사체(140)의 전기적 특성을 조정한다. 이를 통해, 방사체(140)의 물리적 길이가 증가하지 않더라도, 주파수 조정부(155)가 방사체(140)의 전기적 특성을 조정한다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 안테나 장치(100)는 공진 주파수 대역에서 동작하도록, 설계된다. 즉 안테나 장치(100)는 공진 주파수 대역에 대응하는 전기적 특성을 갖도록, 설계된다. 예를 들면, 안테나 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 설계될 수 있다. 이 때 안테나 소자(130)에서, 방사체(140)와 급전 구조체(150)가 급전점(161)에 연결된 도전 선로(163)로 표현될 수 있다. 그리고 방사체(140)에서, 리액턴스 소자(141)의 리액턴스가 인덕터(inductor; 165)로 표현될 수 있다. 또한 급전 구조체(150)에서, 이격 공간(157)의 부가 커패시턴스가 커패시터(capacitor; 167)로 표현될 수 있다. 여기서, 인덕터(165)와 커패시터(167)는 병렬로 연결될 수 있다.
이에 따라, 안테나 장치(100)가 도 6에 도시된 바와 같이 공진 주파수 대역에서 동작한다. 이 때 안테나 장치(100)에서, 공진 주파수 대역은 안테나 장치(100)의 전기적 특성에 따라 결정된다. 즉 공진 주파수 대역은 방사체(140)에 의해 결정된다. 그리고 공진 주파수 대역은 리액턴스 소자(141) 또는 매칭 소자(153)에 의해 조절될 수 있다. 또는 공진 주파수 대역은 주파수 조정부(155)에 의해 조정될 수 있다. 즉 공진 주파수 대역은 부가 커패시턴스에 따라 조정된다. 바꿔 말하면, 공진 주파수 대역은 이격 영역(157)의 사이즈에 따라 조정될 수 있다. 다시 말해, 공진 주파수 대역은 이격 거리(d) 및 대향 폭(l)에 의해 결정된다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 이격 영역(157)의 사이즈가 설계됨에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 공진 주파수 대역이 결정될 수 있다.
즉 도 4에서, 이격 영역(157)의 대향 폭(l)은 일정 폭(l0)을 갖는다. 그리고 도 4의 (a)는 이격 거리(d)가 제 1 거리(d1)를 갖고, 도 4의 (b)는 이격 거리(d)가 제 2 거리(d2)를 갖는다. 여기서, 제 1 거리(d1)가 제 2 거리(d2)와 비교하여 상대적으로 짧고, 제 2 거리(d2)가 제 1 거리(d1)와 비교하여 상대적으로 길다. 이 때 상기 <수학식 3>에 따르면, 이격 거리(d)가 길수록, 부가 커패시턴스는 상대적으로 작게 형성된다. 바꿔 말하면, 이격 거리(d)가 제 2 거리(d2)인 경우, 제 1 거리(d1)인 경우와 비교하여, 부가 커패시턴스가 상대적으로 작게 형성된다.
그리고 하기 <수학식 4>에 따르면, 부가 커패시턴스가 상대적으로 작은 경우, 공진 주파수 대역은 상대적으로 높게 결정된다. 다시 말해, 이격 거리(d)가 길수록, 공진 주파수 대역은 높게 결정된다. 또한 이격 거리(d)가 짧을수록, 공진 주파수 대역은 낮게 결정된다.
Figure 112013007548260-pat00004
여기서, fC는 공진 주파수 대역의 중심 주파수를 나타내며, L은 안테나 장치(100)의 인덕턴스를 나타낸다.
한편, 도 5에서, 이격 거리(d)는 일정 거리(d0)를 갖는다. 그리고 도 5의 (a)는 대향 폭(l)이 제 1 폭(l1)을 갖고, 도 5의 (b)는 대향 폭(l)이 제 2 폭(l2)을 갖는다. 여기서, 제 1 폭(l1)이 제 2 폭(l2)과 비교하여 상대적으로 넓고, 제 2 폭(l2)이 제 1 폭(l1)과 비교하여 상대적으로 좁다. 이 때 상기 <수학식 3>에 따르면, 대향 폭(l)이 좁을수록, 부가 커패시턴스는 상대적으로 작게 형성된다. 바꿔 말하면, 대향 폭(l)이 제 2 폭(l2)인 경우, 제 1 폭(l1)인 경우와 비교하여, 부가 커패시턴스가 상대적으로 작게 형성된다.
그리고 상기 <수학식 4>에 따르면, 부가 커패시턴스가 상대적으로 작은 경우, 공진 주파수 대역은 상대적으로 높게 결정된다. 다시 말해, 대향 폭(l)이 좁을수록, 공진 주파수 대역은 높게 결정된다. 또한 대향 폭(l)이 넓을수록, 공진 주파수 대역은 낮게 결정된다.
도 7 및 도 8을 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 도면들이다. 이 때 도 7은 안테나 장치의 사시도이고, 도 8은 안테나 장치의 평면도이다. 그리고 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 등가 회로를 도시하는 회로도이다. 또한 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 안테나 장치(200)는 구동 기판(210), 접지체(220) 및 안테나 소자(230)를 포함한다. 그리고 안테나 소자(230)는 방사체(240) 및 급전 구조체(250)를 포함한다. 이 때 방사체(240)는 리액턴스 소자(241)를 포함한다. 여기서, 리액턴스 소자(241)는 용량성 소자 또는 유도성 소자 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 바람직하게는 커패시터 또는 인덕터 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 급전 구조체(250)는 급전부(251) 및 주파수 조정부(255)를 포함한다. 이 때 급전부(251)는 매칭 소자(253)를 포함한다. 여기서, 매칭 소자(253)는 임피던스를 매칭하기 위하여 미리 결정되는 임피던스를 갖는 리액턴스 소자로 구성될 수 있고, 보다 상세하게는 인덕터, 커패시터 또는 인덕터와 커패시터의 조합으로 구성될 수 있다. 아울러, 접지체(220)와 주파수 조정부(255) 사이에, 이격 영역(257)이 형성된다. 이러한 본 실시예의 안테나 장치(200)에서 각각의 구성은, 전술된 실시예에서 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
다만, 본 실시예의 안테나 장치(200)에서, 급전 구조체(250)는 접지부(259)를 더 포함한다. 접지부(259)는 방사체(240)를 접지시킨다. 이러한 접지부(259)는 접지체(220)에 접촉한다. 이 때 접지부(259)는 일 단부를 통해 접지체(220)에 접촉한다. 여기서, 접지부(259)의 일 단부가 접지점으로 정의된다. 그리고 접지부(259)는 접지체(220)로부터 연장된다. 이 때 접지부(259)는 타 단부를 통해 연장된다. 또한 접지부(259)는 타 단부를 통해 방사체(240)에 접촉한다. 여기서, 접지부(259)는 방사체(240)의 타 단부에 접촉한다. 이를 통해, 접지부(259)는 타 단부로부터 일 단부로, 방사체(240)를 접지시킨다. 게다가, 접지부(259)는, 방사체(240)에서 접지부(259)를 향하여 신호가 전달되게 한다. 아울러, 접지부(259)는 도전성 물질로 이루어진다. 여기서, 접지부(259)는 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고 본 실시예의 안테나 장치(200)에서, 주파수 조정부(255)가 급전부(251)와 접지부(259) 사이에 배치된다. 이 때 접지체(220)와 주파수 조정부(255) 사이에, 이격 영역(257)이 형성된다. 그리고 방사체(240)가 급전부(251), 주파수 조정부(255) 및 접지부(259)에 연결된다. 여기서, 방사체(240)는 각기 다른 위치에서, 급전부(251), 주파수 조정부(255) 및 접지부(259)에 개별적으로 연결된다.
이 때 본 실시예의 안테나 장치(200)에서, 급전 구조체(250)에 두 개의 공진 루프들, 즉 제 1 공진 루프와 제 2 공진 루프가 형성된다. 제 1 공진 루프는 급전부(251)와 접지부(259)에 의해 형성된다. 즉 제 1 공진 루프는 급전부(251)와 접지부(259)를 포함한다. 제 2 공진 루프는 주파수 조정부(255)와 접지부(259)에 의해 형성된다. 즉 제 2 공진 루프는 주파수 조정부(255)와 접지부(259)를 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 안테나 장치(200)는 공진 주파수 대역에서 동작하도록, 설계된다. 즉 안테나 장치(200)는 공진 주파수 대역에 대응하는 전기적 특성을 갖도록, 설계된다. 예를 들면, 안테나 장치(200)는 도 9에 도시된 바와 같이 설계될 수 있다. 이 때 안테나 소자(230)에서, 방사체(240)와 급전 구조체(250)가 급전점(261)에 연결된 도전 선로(263)로 표현될 수 있다. 그리고 방사체(240)에서, 리액턴스 소자(241)의 리액턴스가 인덕터(265)로 표현될 수 있다. 또한 급전 구조체(250)에서, 이격 공간(257)의 부가 커패시턴스가 커패시터(267)로 표현될 수 있다. 여기서, 인덕터(265)와 커패시터(267)는 병렬로 연결될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 안테나 장치(200)가 도 10에 도시된 바와 같이 공진 주파수 대역에서 공진한다. 이 때 공진 주파수 대역은 두 개의 공진 대역들, 즉 제 1 공진 대역과 제 2 공진 대역을 포함한다. 여기서, 제 1 공진 대역과 제 2 공진 대역은 서로 다른 주파수를 갖는다. 예를 들면, 제 1 공진 대역은 제 2 공진 대역과 비교하여, 상대적으로 저주파에 해당할 수 있다. 바꿔 말하면, 제 2 공진 대역은 제 1 공진 대역과 비교하여, 상대적으로 고주파에 해당할 수 있다. 그리고 제 1 공진 대역과 제 2 공진 대역은 주파수 상에서 상호로부터 이격될 수 있다. 또는 제 1 공진 대역과 제 2 공진 대역은 주파수 상에서 상호 결합될 수 있다. 제 1 공진 대역은 제 1 공진 루프에 의해 결정된다. 여기서, 제 1 공진 루프의 사이즈 또는 형상, 리액턴스 소자(241)의 리액턴스 및 매칭 소자(253)의 임피던스에 따라, 제 1 공진 대역이 결정된다. 제 2 공진 대역은 제 2 공진 루프에 의해 결정된다. 여기서, 제 2 공진 루프의 사이즈 또는 형상, 리액턴스 소자(241)의 리액턴스 및 매칭 소자(253)의 임피던스 뿐만 아니라, 주파수 조정부(255)의 이격 영역(257)에 따라, 제 2 공진 대역이 결정된다.
이 때 안테나 장치(200)에서, 공진 주파수 대역은 안테나 장치(200)의 전기적 특성에 따라 결정된다. 즉 공진 주파수 대역은 방사체(240)에 의해 결정된다. 그리고 공진 주파수 대역은 리액턴스 소자(241) 또는 매칭 소자(253)에 의해 조절될 수 있다. 또는 공진 주파수 대역은 주파수 조정부(255)에 의해 조정될 수 있다. 즉 공진 주파수 대역은 부가 커패시턴스에 따라 조정된다. 바꿔 말하면, 공진 주파수 대역은 이격 영역(257)의 사이즈에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 조정된다. 다시 말해, 공진 주파수 대역은 이격 거리 및 대향 폭에 의해 결정된다. 구체적으로, 이격 거리가 짧을수록, 공진 주파수 대역은 낮게 결정된다. 또한 대향 폭이 넓을수록, 공진 주파수 대역은 낮게 결정된다.
한편, 전술된 실시예들에서, 안테나 소자(130, 230)가 구동 기판(110, 210)에 실장되는 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 안테나 소자(130, 230)의 적어도 일부가 구동 기판(110, 210)에 실장되지 않더라도, 본 발명의 구현이 가능하다.
예를 들면, 안테나 장치(100, 200)가 통신 단말기(도시되지 않음)에 장착되는 경우, 안테나 소자(130, 230)가 통신 단말기의 외부 케이스에서 내부 표면에 부착될 수 있다. 그리고 구동 기판(110, 210)이 통신 단말기에서 외부 케이스의 내부 공간에 배치될 수 있다.
또는 안테나 소자(130, 230)가 캐리어(carrier)와 같은 실장 부재(도시되지 않음)에 장착된 상태로, 구동 기판(110, 210) 또는 통신 단말기의 외부 케이스에 장착될 수 있다. 바꿔 말하면, 실장 부재가 구동 기판(110, 210)과 안테나 소자(130, 230) 사이에 개재되거나, 안테나 소자(130, 230)와 통신 단말기의 외부 케이스 사이에 개재될 수 있다. 여기서, 안테나 소자(130, 230)의 적어도 일부가 실장 부재에 장착될 수 있다. 그리고 안테나 소자(130, 230)의 일부가 실장 부재에 장착되는 경우, 안테나 소자(130, 230)의 나머지는 구동 기판(110, 210) 또는 외부 케이스의 내부 표면에 직접적으로 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 안테나 장치(100, 200)에서 주파수 조정부(155, 255)가 이격 영역(157, 257)을 형성함에 따라, 안테나 장치(100, 200)의 공진 주파수 대역이 용이하게 조정될 수 있다. 즉 이격 영역(157, 257)의 사이즈를 조절하는 것으로, 안테나 장치(100, 200)의 공진 주파수 대역이 조정될 수 있다. 이를 통해, 안테나 장치(100, 200)에서 방사체(140, 240)의 물리적 길이가 증가하지 않더라도, 안테나 장치(100, 200)의 공진 주파수 대역이 조정될 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치(100, 200)의 사이즈를 대형화하지 않고도, 안테나 장치(100, 200)의 공진 주파수 대역을 조정할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100, 200: 안테나 장치 110, 210: 구동 기판
120, 220: 접지체 130, 230: 안테나 소자
140, 240: 방사체 141, 241: 리액턴스 소자
150, 250: 급전 구조체 151, 251: 급전부
153, 253: 매칭 소자 155, 255: 주파수 조정부
157, 257: 이격 영역 259: 접지부

Claims (16)

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  9. 급전부와,
    상기 급전부로부터 연장되는 방사체와,
    상기 방사체로부터 연장되는 접지부와,
    상기 접지부에 접촉하는 접지체와,
    상기 급전부와 접지부 사이에서, 상기 방사체로부터 상기 접지체를 향하여 연장되며, 상기 접지체로부터 이격되는 주파수 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 주파수 조정부는,
    상기 접지체와 주파수 조정부 사이에 이격 영역을 형성하며,
    상기 이격 영역의 사이즈에 따라 상기 방사체의 공진 주파수 대역을 조정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 공진 주파수 대역은,
    서로 다른 주파수에서 공진하는 제 1 공진 대역과 제 2 공진 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 공진 대역은,
    상기 제 1 공진 대역과 비교하여, 상대적으로 고주파에 해당하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 주파수 조정부는,
    상기 이격 영역의 사이즈에 따라 결정되는 커패시턴스로 상기 제 2 공진 대역을 조정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 이격 영역의 사이즈는,
    상기 주파수 조정부가 상기 접지체로부터 이격되는 거리와 상기 접지체에 대향되는 폭에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 방사체는,
    적어도 하나의 리액턴스 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 급전부는,
    임피던스 매칭을 위한 매칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
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