KR101542525B1 - 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 - Google Patents

무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 Download PDF

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Abstract

방사 시트를 안테나 시트의 일부와 중첩되도록 실장하여 안테나 성능을 최대화하도록 한 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말이 제시된다. 제시된 무선통신 안테나 모듈은 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩에 장착되는 안테나 시트; 휴대 단말의 후면 하우징에 장착되는 방사 시트를 포함하고, 휴대 단말 본체와 후면 하우징이 결합함에 따라 안테나 시트와 방사 시트가 중첩 적층되어 중첩 영역을 형성한다.

Description

무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말{WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA MODULE AND PORTABLE TERMINAL HAVING THE SAME}
본 발명은 무선통신 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 다른 휴대 단말에 내장된 무선통신 안테나 모듈과 통신을 수행하는 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말에 대한 것이다.
기술의 발전과 함께 휴대폰, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 내비게이션, 랩톱 등과 같은 휴대 단말들은 통화, 동영상/음악 재생, 길안내 등과 같은 기본 기능 이외에도 디엠비, 무선 인터넷, 기기 간의 근거리 통신 등의 기능을 추가로 제공하고 있다. 그에 따라, 휴대 단말은 무선 인터넷, 블루투스 등과 같이 무선통신을 위한 복수의 안테나를 구비한다.
이외에도, 최근에는 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 휴대 단말에 적용하는 추세에 있다. 이를 위해, 휴대 단말에는 근거리 통신 방식에 사용되는 휴대 단말용 안테나 모듈(즉, 무선통신 안테나 모듈)이 장착되고 있다. 이때, 사용되는 무선통신 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎐ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말 간 데이터를 전송한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.
최근에는 타블렛, 스마트폰 등의 휴대용 단말의 시장이 급속이 확대되고 있다. 휴대용 단말은 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 포함하는 추세에 있다. 그에 따라, 근거리 통신 방식에 사용되는 무선통신 안테나 모듈의 수요가 증가하고 있다.
휴대용 단말에는 차등 안테나 타입(differential antenna type)의 무선통신 안테나 모듈이 주로 사용된다. 차등 안테나 타입의 무선통신 안테나 모듈에서는 방사체 패턴을 통해 외부의 단말로부터 신호를 수신하고, 방사체 패턴의 일측 종단부에 연결된 신호라인에서만 신호전달이 이루어진다. 그에 따라, 종래의 무선통신 안테나 모듈의 경우 수신되는 신호의 수신 세기가 약하기 때문에 리더 모드에서의 수신 성능이 저하되고, 리더모드 인식거리가 감소하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2009-0126323호(명칭: NFC 모듈, 특히 이동 전화기용 NFC 모듈) 한국등록특허 제10-1098263호(명칭: 엔에프시 루프 안테나)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 방사 시트를 안테나 시트의 일부와 중첩되도록 실장하여 안테나 성능을 최대화하도록 한 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은, 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩에 장착되는 안테나 시트; 휴대 단말의 후면 하우징에 장착되는 방사 시트를 포함하고, 휴대 단말 본체와 후면 하우징이 결합함에 따라 안테나 시트와 방사 시트가 중첩 적층되어 중첩 영역을 형성한다.
이때, 안테나 시트는 적어도 하나의 굴곡부를 포함하고, 적어도 하나의 굴곡부를 중심으로 굴곡되어 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 전면 및 후면 중 적어도 한 면과 일측면에 장착될 수 있다.
방사 시트는, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 및 패턴 미형성부와 중첩 영역을 형성할 수 있다.
이때, 방사 시트는, 중첩 영역이 형성되는 일측변에 개구부가 형성될 수도 있다.
한편, 방사 시트는, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 중에서 패턴 미형성부의 양측면에 형성된 방사 패턴을 제외한 방사 패턴과 중첩 영역을 형성할 수도 있다.
안테나 시트는, 제1패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1방사 패턴; 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제2방사 패턴을 포함하고, 제1방사 패턴의 일단은 제2방사 패턴의 일단과 연결될 수 있다.
한편, 안테나 시트는, 제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 방사 패턴을 포함하고, 방사 패턴은 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 측면에 장착되는 영역에서 교차 영역을 형성할 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은, 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩에 장착되는 안테나 시트; 및 금속 영역이 형성되고, 휴대 단말 본체에 결합되는 후면 하우징을 포함하고, 휴대 단말 본체와 후면 하우징이 결합함에 따라 안테나 시트와 후면 하우징의 금속 영역이 중첩 적층되어 중첩 영역을 형성한다.
안테나 시트는 적어도 하나의 굴곡부를 포함하고, 적어도 하나의 굴곡부를 중심으로 굴곡되어 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 전면 및 후면 중 한 면과 일측면에 장착될 수 있다.
후면 하우징의 금속 영역은, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 및 패턴 미형성부와 중첩 영역을 형성할 수 있다.
이때, 후면 하우징의 금속 영역은, 중첩 영역이 형성되는 일측변에 개구부가 형성될 수도 있다.
한편, 후면 하우징의 금속 영역은, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 중에서 패턴 미형성부의 양측면에 형성된 방사 패턴을 제외한 방사 패턴과 중첩 영역을 형성할 수도 있다.
안테나 시트는, 제1패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1방사 패턴; 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제2방사 패턴을 포함하고, 제1방사 패턴의 일단은 제2방사 패턴의 일단과 연결될 수 있다.
한편, 안테나 시트는, 제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 방사 패턴을 포함하고, 방사 패턴은 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 측면에 장착되는 영역에서 교차 영역을 형성할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 무선통신 안테나 모듈은 안테나 시트에 형성된 방사 패턴과 방사 시트(또는, 금속 재질로 형성된 휴대 단말의 후면 하우징)를 중첩되도록 배치하여 중첩 영역을 형성함으로써, 자계의 방사 영역을 증가시켜 안테나 특성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 무선통신 안테나 모듈은 안테나 시트에 형성된 방사 패턴과 방사 시트(또는, 금속 재질로 형성된 휴대 단말의 후면 하우징)를 중첩되도록 배치하여 중첩 영역을 형성함으로써, 방사 시튼(또는, 후면 하우징)에 의해 자속 루프가 증가하여 안테나 특성이 향상되는 효과가 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 18 내지 도 22는 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 23 내지 도 31은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은 NFC, BLUETOOTH 등의 근거리 통신에 적용할 수 있으며, 이하에서는 NFC 대역에 적용되는 무선통신 안테나 모듈을 예로 들어 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선통신 안테나 모듈은 휴대 단말 본체(또는, 배터리팩)에 장착되는 안테나 시트(120), 휴대 단말의 후면 하우징에 장착되어 휴대 단말 본체와 후면 하우징의 결합시 안테나 시트(120)의 일부와 중첩되어 중첩 영역을 형성하는 방사 시트(140)를 포함하여 구성된다.
안테나 시트(120)는 무선통신 주파수 대역에 공진하는 제1방사 패턴(122)이 형성된다. 안테나 시트(120)는 상면 및 하면 중에 적어도 한 면에 제1방사 패턴(122)이 형성된다. 이때, 안테나 시트(120)는 방사 패턴이 형성된 하나의 시트로 형성되거나, 방사 패턴이 형성된 복수의 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 상면 및 하면 중에 적어도 한 면에 제1패턴 미형성부(121) 및 제1방사 패턴(122)이 형성된다.
제1패턴 미형성부(121)는 자계의 이상적인 방사를 위해 안테나 시트(120)의 중앙부로부터 소정영역에 걸쳐 형성된다. 여기서, 도 2에서는 제1패턴 미형성부(121)가 사각형 형태로 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 원형, 다각형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제1방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(121)의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제1방사 패턴(122)은 무선통신 안테나 모듈의 특성에 따라 설정되는 인덕터스에 의해 정해진 권회수(턴수; 1 턴 이상) 만큼 권선되어 형성된다. 제1방사 패턴(122)의 양단은 휴대 단말의 회로와 연결되는 급전 단자(미도시)에 연결된다.
방사 시트(140)는 안테나 시트(120)에 형성된 제1방사 패턴(122)의 보조 방사체로 구동하기 위해 금속(Metal) 재질로 구성되어, 휴대 단말의 후면 하우징 내부에 형성된다. 방사 시트(140)는 후면 하우징(240)의 형상에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
방사 시트(140)는 휴대 단말 본체와 후면 하우징의 결합시 안테나 시트(120)와 일부 영역이 중첩되어 배치된다. 그에 따라, 방사 시트(140)는 일측 일부가 안테나 시트(120)에 형성된 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역을 형성하고, 중첩 영역에서 제1방사 패턴(122)과의 자계 결합을 통해 보조 방사체로 구동한다.
여기서, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 안테나 시트(120)와 방사 시트(140)의 결합 관계를 예를 들어 설명하면 아래와 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 휴대 단말 본체(220)의 후면 상부에 장착되고, 방사 시트(140)는 후면 하우징(240)의 내부에 장착된다. 이때, 후면 하우징(240)이 휴대 단말 본체(220)에 결합되면, 안테나 시트(120)의 하측 일부와 방사 시트(140)의 상측 일부가 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성한다. 제1방사 패턴(122)과 방사 시트(140)는 중첩 영역(300)에서 자계 결합하여 방사 필드를 형성한다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1방사 패턴(122)에 전류(I)가 인가되면, 제1방사 패턴(122)에는 반시계방향의 전류에 의해 자속이 발생한다. 제1방사 패턴(122)에서 발생한 자속은 방사 시트(140)에 쇄교하려하기 때문에, 제1방사 패턴(122)과 중첩된 방사 시트(140)의 상측 일부에 제1방사 패턴(122)에 흐르는 전류의 방향과 반대 방향으로 유도 전류(즉, 반시계방향의 유도 전류)가 발생한다. 그에 따라, 방사 시트(140)에는 상측 일부에서 발생한 유도 전류가 외주를 주회하여 흐른다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 휴대 단말 본체(220)의 후면 하부에 장착되고, 방사 시트(140)는 후면 하우징(240)의 내부에 장착될 수도 있다. 이때, 후면 하우징(240)이 휴대 단말 본체(220)에 결합되면, 안테나 시트(120)의 상측 일부와 방사 시트(140)의 하측 일부가 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성한다.
이처럼, 무선통신 안테나 모듈은 안테나 시트(120)의 제1방사 패턴(122)과 방사 시트(140)를 일부 중첩되도록 배치하여 중첩 영역(300)을 형성함으로써, 자계의 방사 영역이 넓어지고, 방사 시트(140)에 의해 자속 루프가 증가하게 된다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 6 내지 도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은 NFC, BLUETOOTH 등의 근거리 통신에 적용할 수 있으며, 이하에서는 NFC 대역에 적용되는 무선통신 안테나 모듈을 예로 들어 설명한다.
무선통신 안테나 모듈은 휴대 단말 본체(220; 또는, 배터리팩)에 장착되는 안테나 시트(120), 휴대 단말의 후면 하우징(240)에 장착되어 휴대 단말 본체(220)와 후면 하우징(240)의 결합시 안테나 시트(120)의 일부와 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하는 방사 시트(140)를 포함하여 구성된다.
안테나 시트(120)는 상면 및 하면 중에 적어도 한 면에 제1방사 패턴(122)이 형성된다. 이때, 안테나 시트(120)는 패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 제1방사 패턴(122)이 형성된다.
안테나 시트(120)는 하나의 굴곡부가 형성된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 제1굴곡부(123)가 형성되고, 일측이 제1굴곡부(123)를 중심으로 굴곡되어 휴대 단말 본체(220)의 측면 및 후면에 장착된다. 일례로, 도 7을 참조하면, 안테나 시트(120)의 일측이 제1굴곡부(123)를 중심으로 우측으로 굴곡되어 "
Figure 112014014671110-pat00001
" 형상으로 형성된다. 이때, 안테나 시트(120)의 "-" 영역은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착되고, "|" 영역은 휴대 단말 본체(220)의 일측면에 장착된다. 이외에도, 안테나 시트(120)의 일측이 제1굴곡부(123)를 중심으로 좌측으로 굴곡되어 "
Figure 112014014671110-pat00002
" 형상으로 형성될 수도 있다. 여기서, 안테나 시트(120)의 형상은 안테나 시트(120)가 휴대 단말에 장착되는 위치에 따라 다르게 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 제1패턴 미형성부(121), 제1방사 패턴(122), 제1굴곡부(123), 제2굴곡부(124)를 포함하여 구성될 수도 있다. 이때, 안테나 시트(120)는 일측이 제1굴곡부(123)를 중심으로 굴곡되고, 타측이 제2굴곡부(124)를 중심으로 굴곡되어 휴대 단말 본체(220)의 전면, 후면 및 측면에 장착된다. 제1방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(121)의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 제1패턴 미형성부(121), 제1방사 패턴(122), 제1굴곡부(123), 제2굴곡부(124), 제2패턴 미형성부(125), 제2방사 패턴(126)을 포함하여 구성된다. 제1방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(121)의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 제2방사 패턴(126)은 제2패턴 미형성부(125)의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제1방사 패턴(122)의 일단은 급전 단자와 연결되고, 타단은 제2방사 패턴(126)의 일단과 연결된다. 제2방사 패턴(126)의 타단은 다른 급전 단자와 연결된다. 그에 따라, 안테나 시트(120)에는 "日" 형상의 제1방사 패턴(122)이 형성된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 제1패턴 미형성부(121), 제1방사 패턴(122), 제1굴곡부(123), 제2굴곡부(124), 제2패턴 미형성부(125)를 포함하여 구성된다. 제1방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(121) 및 제2패턴 미형성부(125)의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제1방사 패턴(122)은 제1굴곡부(123)와 제2굴곡부(124) 사이의 영역에서 X 형상으로 교차하는 교차 영역(127)을 형성하여 "8" 형상으로 형성된다. 제1방사 패턴(122)의 양단은 서로 다른 급전 단자에 각각 연결된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 일측이 제1굴곡부(123)를 중심으로 우측으로 굴곡되고, 타측이 제2굴곡부(124)를 중심으로 우측으로 굴곡되어 "⊂" 형상으로 형성된다. 그에 따라, 안테나 시트(120)의 일측부터 제1굴곡부(123)까지는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된다. 안테나 시트(120)의 제1굴곡부(123)부터 제2굴곡부(124)까지는 휴대 단말 본체(220)의 일측면에 장착된다. 안테나 시트(120)의 제2굴곡부(124)부터 타측까지는 휴대 단말 본체(220)의 전면에 장착된다.
여기서, 도 11의 A는 도 8에 도시된 안테나 시트(120)가 휴대 단말 본체(220)에 장착된 경우의 예시이며, 휴대 단말 본체(220)의 측면에는 제1패턴 미형성부(121)와 제1패턴 미형성부(121)의 양측에 형성된 제1방사 패턴(122)의 일부가 배치된다.
도 11의 B는 도 9에 도시된 안테나 시트(120)가 휴대 단말 본체(220)에 장착된 경우의 예시이며, 휴대 단말 본체(220)의 측면에 제1패턴 미형성부(121), 제2패턴 미형성부(125), 제1방사 패턴(122) 및 제2방사 패턴(126)의 일부가 배치된다.
도 11의 C는 도 10에 도시된 안테나 시트(120)가 휴대 단말 본체(220)에 장착된 경우의 예시이며, 휴대 단말 본체(220)의 측면에 제1패턴 미형성부(121) 및 제2패턴 미형성부(125)의 일부와 제1방사 패턴(122)의 교차 영역(127)이 배치된다.
물론, 안테나 시트(120)의 일측이 제1굴곡부(123)를 중심으로 좌측으로 굴곡되고, 타측이 제2굴곡부(124)를 중심으로 좌측으로 굴곡되어 "⊃" 형상으로 형성될수 있다. 여기서, 안테나 시트(120)의 형상은 안테나 시트(120)가 휴대 단말에 장착되는 위치에 따라 다르게 설정될 수 있다.
방사 시트(140)는 안테나 시트(120)에 형성된 제1방사 패턴(122)의 보조 방사체로 구동하기 위해 금속(Metal) 재질로 구성되어, 휴대 단말의 후면 하우징(240) 내부에 형성된다. 방사 시트(140)는 후면 하우징(240)의 형상에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
방사 시트(140)는 휴대 단말 본체(220)와 후면 하우징(240)의 결합시 안테나 시트(120)와 중첩되어 배치된다. 그에 따라, 방사 시트(140)는 일측 일부가 안테나 시트(120)에 형성된 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성한다. 방사 시트(140)는 중첩 영역(300)에서 제1방사 패턴(122)과의 자계 결합을 통해 보조 방사체로 구동한다.
이때, 도 12에 도시된 바와 같이, 방사 시트(140)는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 일부와 중첩된다. 즉, 방사 시트(140)는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 제1패턴 미형성부(121)와 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치되는 제1방사 패턴(122)을 제외한 제1방사 패턴(122)과 중첩 영역(300)을 형성한다. 그에 따라, 도 13에 도시된 바와 같이, 방사 시트(140)가 안테나 시트(120)의 상부에 배치된 상태의 상면을 기준으로, 방사 시트(140)는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 배치된 제1방사 패턴(122)의 일부와 중첩 영역(300)을 형성하고, 제1패턴 미형성부(121)과 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치된 영역의 제1방사 패턴(122)과 중첩되지 않는다.
다른 한편, 도 16에 도시된 바와 같이, 방사 시트(140)는 일측에 개구부(142)를 형성하여 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 일부만 중첩될 수도 있다. 즉, 방사 시트(140)는 안테나 시트(120)와 중첩되는 일측에 개구부(142)를 형성하여 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 일측에 위치하는 제1방사 패턴(122)과 제1패턴 미형성부(121) 중에서 제1패턴 미형성부(121)와 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치되는 제1방사 패턴(122)을 제외한 제1방사 패턴(122)과 중첩 영역(300)을 형성한다. 그에 따라, 도 17에 도시된 바와 같이, 방사 시트(140)가 안테나 시트(120)의 상부에 배치된 상태의 상면을 기준으로, 방사 시트(140)는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 배치된 제1패턴 미형성부(121)와 휴대 단말 본체(220)의 후면에 배치된 제1방사 패턴(122)의 일부와 중첩 영역(300)을 형성하고, 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치된 영역의 제1방사 패턴(122)과 중첩되지 않는다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 18 내지 도 22는 본 발명의 제3실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은 NFC, BLUETOOTH 등의 근거리 통신에 적용할 수 있으며, 이하에서는 NFC 대역에 적용되는 무선통신 안테나 모듈을 예로 들어 설명한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 무선통신 안테나 모듈은 휴대 단말 본체(220) 또는 배터리팩에 장착되는 안테나 시트(120), 휴대 단말의 후면에 결합되는 후면 하우징(240)을 포함하여 구성된다. 여기서, 안테나 시트(120)는 상술한 제1실시예 및 제2실시예의 안테나 시트(120)와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
후면 하우징(240)은 안테나 시트(120)에 형성된 제1방사 패턴(122)의 보조 방사체로 구동하기 위해 금속(Metal) 재질로 구성된다. 이때, 도 18에 도시된 바와 같이, 후면 하우징(240)은 휴대 단말 본체(220)의 후면과 마주보는 일면의 일부 영역이 금속 재질로 형성되어 금속 영역(242)을 형성하고, 나머지 영역(즉, 후면 일부, 후면의 각 변에 연결된 4개의 측면)이 수지재질로 형성된다. 물론, 후면 하우징(240)은 휴대 단말 본체(220)의 후면과 마주보는 일면 전체 영역이 금속 재질로 형성되어 금속 영역(242)을 형성할 수도 있다.
후면 하우징(240)의 금속 영역(242)은 휴대 단말 본체(220)와 결합시 안테나 시트(120)와 중첩되어 배치된다. 그에 따라, 방사 시트(140)는 일측 일부가 안테나 시트(120)에 형성된 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하고, 중첩 영역(300)에서 제1방사 패턴(122)과의 자계 결합을 통해 보조 방사체로 구동한다.
여기서, 도 18 및 도 19를 참조하여, 안테나 시트(120)와 후면 하우징(240)의 결합 관계를 예를 들어 설명하면 아래와 같다.
도 18에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 휴대 단말 본체(220)의 후면 상부에 장착되고, 후면 하우징(240)의 일부에는 금속 영역(242)이 형성된다.이때, 후면 하우징(240)이 휴대 단말 본체(220)에 결합되면, 안테나 시트(120)의 하측 일부와 금속 영역(242)의 상측 일부가 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성한다. 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)은 중첩 영역(300)에서 제1방사 패턴(122)와 자계 결합하여 방사 필드를 형성한다. 이때, 제1방사 패턴(122)에 전류가 인가되면, 제1방사 패턴(122)에는 시계방향의 전류에 의해 자속이 발생한다. 제1방사 패턴(122)에서 발생한 자속은 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)에 쇄교하려하기 때문에, 금속 영역(242)의 중첩 영역(300)에는 제1방사 패턴(122)에 흐르는 전류의 방향과 반대 방향으로 유도 전류(즉, 반시계방향의 유도 전류)가 발생한다. 그에 따라, 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)에는 중첩 영역(300)에서 발생한 유도 전류가 외주를 주회하여 흐른다.
한편, 도 19에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(120)는 휴대 단말 본체(220)의 후면 하부에 장착될 수도 있다. 이때, 후면 하우징(240)이 휴대 단말 본체(220)에 결합되면, 안테나 시트(120)의 상측 일부와 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)의 하측 일부가 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성한다. 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)은 중첩 영역(300)에서 제1방사 패턴(122)과 자계 결합하여 방사 필드를 형성한다.
이처럼, 무선통신 안테나 모듈은 안테나 시트(120)의 제1방사 패턴(122)과 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)이 중첩 배치되어 중첩 영역(300)을 형성함으로써, 자계의 방사 영역이 넓어지고, 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)에 의해 자속 루프가 증가하게 된다.
도 20 내지 도 22는 하나 이상의 굴곡부를 갖는 안테나 시트(120; 도 6, 도 8 내지 도 10 참조)를 포함한 무선통신 안테나 모듈에서 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)을 설명하기 위한 도면이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 후면 하우징(240)은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 일부와 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하는 금속 영역(242)이 형성된다. 즉, 후면 하우징(240)에는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 제1패턴 미형성부(121)와 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치되는 제1방사 패턴(122)을 제외한 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하는 금속 영역(242)이 형성된다. 그에 따라, 후면 하우징(240)이 안테나 시트(120)의 상부에 배치된 상태의 상면을 기준으로, 금속 영역(242)은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 배치된 제1방사 패턴(122)의 일부와 중첩 영역(300)을 형성하고, 제1패턴 미형성부(121)과 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치된 영역의 제1방사 패턴(122)과 중첩되지 않는다.
한편, 도 21에 도시된 바와 같이, 후면 하우징(240)은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 전체와 중첩되는 금속 영역(242)이 형성될 수도 있다. 즉, 후면 하우징(240)은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 일측에 위치하는 제1패턴 미형성부(121) 및 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하는 금속 영역(242)이 형성된다. 그에 따라, 후면 하우징(240)이 안테나 시트(120)의 상부에 배치된 상태의 상면을 기준으로, 후면 하우징(240)의 금속 영역(242)은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 배치된 제1패턴 미형성부(121) 및 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성한다.
다른 한편, 도 22에 도시된 바와 같이, 후면 하우징(240)은 일측에 개구부(244)를 형성하여 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 안테나 시트(120)의 일부와 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하는 금속 영역(242)이 형성될 수도 있다. 즉, 후면 하우징(240)에는 휴대 단말 본체(220)의 후면에 장착된 제1패턴 미형성부(121)와 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치되는 제1방사 패턴(122)을 제외한 제1방사 패턴(122)과 중첩되어 중첩 영역(300)을 형성하는 금속 영역(242)이 형성된다. 그에 따라, 후면 하우징(240)이 안테나 시트(120)의 상부에 배치된 상태의 상면을 기준으로, 금속 영역(242)은 휴대 단말 본체(220)의 후면에 배치된 제1방사 패턴(122)의 일부와 중첩 영역(300)을 형성하고, 제1패턴 미형성부(121)과 제1패턴 미형성부(121)의 양측면에 배치된 영역의 제1방사 패턴(122)과 중첩되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 23 내지 도 31은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면이다
도 23은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈, 방사 시트를 장착하지 않은 종래의 무선통신 안테나 모듈, 안테나 시트를 모두 덮는 방사 시트를 장착한 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 본 발명의 무선통신 안테나 모듈은 종래의 무선통신 안테나 모듈, 및 안테나 시트를 모두 덮는 방사 시트를 장착한 무선통신 안테나 모듈에 비해, 리더 모드에서 인식거리 및 EMV Load modulation 특성이 증가하여 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
도 24는 본 발명의 무선통신 안테나 모듈에서 방사 시트(140)와 안테나 시트(120)의 중첩 영역(300)을 변경하여 측정한 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 방사 시트(140)와 안테나 시트(120; 즉, 제1방사 패턴(122))의 중첩 영역(300)이 10% 내지 25% 정도로 형성되는 경우(즉, 제1방사 패턴(122)의 폭만큼 방사 시트(140)와 중첩되는 경우) 리더 모드에서 인식거리 및 EMV Load modulation 특성이 증가하여 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
도 25는 본 발명의 무선통신 안테나 모듈에서 안테나 시트(120)의 크기를 변경하여 측정한 의 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 휴대 단말의 환경(또는, 구조)에 따라 안테나 시트(120; 또는 제1방사 패턴(122))를 정사각형 또는 직사각형 모양으로 구성하고, 직사각형의 설계시 동일 면적으로 종래의 무선통신 안테나 모듈에 비해 리더 모드에서 인식거리 및 EMV Load modulation 특성이 증가하여 안테나 성능이 향상되고, 방사 시트(140)의 제거 영역을 최소화하여 안테나 제조공정을 간소화할 수 있는 효과가 있다.
도 26은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈에서 안테나 시트(120)의 장착 위치를 변경하여 측정한 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 상단부 안테나 시트(120)를 장착하는 구조와 하단부에 안테나 시트(120)를 장착하는 구조는 유사한 안테나 특성을 나타내며, 중첩 영역(300)이 대략 25% 정도인 경우(즉, 제1방사 패턴(122)의 폭만큼 방사 시트(140)와 중첩되는 경우) 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
도 27은 하나의 굴곡부를 갖는 안테나 시트(120)를 포함하는 무선통신 안테나 모듈에서 측정한 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 폭은 짧고 길이 방향으로 긴 안테나 시트(120)가 상대적으로 안테나 성능이 우수하며, 두께가 얇은 휴대 단말에 적용시 꺾임(굴곡) 등의 부착성을 고려하는 경우 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
도 28은 개구부(즉, 슬롯, 슬릿)가 없는 사각형의 방사 시트(140)를 안테나 시트(120; 즉, 제1방사 패턴(122))와 일부 중첩되도록 배치하여 측정한 본 발명의 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 개구부(즉, 슬롯, 슬릿)가 없는 사각형의 방사 시트(140)를 안테나 시트(120)(즉, 제1방사 패턴(122))와 일부 중첩되도록 배치한 본 발명의 무선통신 안테나 모듈은 종래 기술에 비해 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다. 이때, 방사 시트(140)와 안테나 시트(120)의 중첩 영역(300)이 제1방사 패턴(122)의 폭만큼 중첩될 때 안테나 특성이 가장 우수함을 알 수 있다.
도 29는 구조 1 내지 구조 3으로 구성한 본 발명의 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 도시하고, 도 30은 두 개의 굴곡부가 형성된 안테나 시트(120)를 포함하는 본 발명의 무선통신 안테나 모듈에서 측정한 안테나 특성을 도시한다. 이때, Normal pattern은 도 8에 도시된 제1방사 패턴(122) 구조이고, design1은 도 9에 도시된 제1방사 패턴(122) 구조이고, design2은 도 10에 도시된 제1방사 패턴(122) 구조이다. 구조 1(도 16, 도 22 참조)은 전면 방사 시트(140)로 구성되어 중첩 영역(300)이 대략 60% 내지 70% 정도로 형성된 구조이고, 구조 2(도 14, 도 21 참조)는 개구부(즉, 슬롯, 슬릿)를 갖는 방사 시트(140)로 구성된 구조이고, 구조 3(도 12, 도 20 참조)은 방사 시트(140)의 크기를 축소하여 중첩 영역(300)이 대략 25% 정도 내외로 형성된 구조이다.
이를 통해, 모든 구조에서 종래의 무선통신 안테나 모듈에 비해 안테나 성능이 향상되며, 중첩 영역(300)이 대략 25% 정도로 형성한 구조에서 안테나 성능이 가장 우수함을 알 수 있다.
도 31은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈에서 안테나 시트(120) 및 방사 시트(140)의 크기를 변경하여 측정한 안테나 특성을 도시한다. 이를 통해, 안테나 시트(120) 및 방사 시트(140)의 크기와는 관계없이 중첩 영역(300)을 대략 25% 정도(즉, 제1방사 패턴(122)의 폭 만큼 중첩) 형성하는 경우 안테나 성능이 가장 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선통신 안테나 모듈은 안테나 시트에 형성된 방사 패턴과 방사 시트(또는, 금속 재질로 형성된 휴대 단말의 후면 하우징)를 중첩되도록 배치하여 중첩 영역을 형성함으로써, 자계의 방사 영역을 증가시켜 안테나 특성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 무선통신 안테나 모듈은 안테나 시트에 형성된 방사 패턴과 방사 시트(또는, 금속 재질로 형성된 휴대 단말의 후면 하우징)를 중첩되도록 배치하여 중첩 영역을 형성함으로써, 방사 시튼(또는, 후면 하우징)에 의해 자속 루프가 증가하여 안테나 특성이 향상되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
120: 안테나 시트 121: 제1패턴 미형성부
122: 제1방사 패턴 123: 제1굴곡부
124: 제2굴곡부 125: 제2패턴 미형성부
126: 제2방사 패턴 140: 방사 시트
142: 개구부 220: 휴대 단말 본체
240: 후면 하우징 242: 금속 영역
244: 개구부

Claims (15)

  1. 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩에 장착되는 안테나 시트; 및
    금속재질로 구성되어 휴대 단말의 후면 하우징에 장착되는 방사 시트를 포함하고,
    상기 휴대 단말 본체와 상기 후면 하우징이 결합함에 따라 상기 안테나 시트와 상기 방사 시트가 중첩 적층되어 중첩 영역을 형성하고,
    상기 안테나 시트는 굴곡부가 형성되고, 일측이 상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 전면에 장착되어 상기 방사 시트와 중첩되고, 상기 굴곡부를 중심으로 굴곡된 타측이 상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 측면 또는 측면 및 후면에 장착되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 시트는,
    상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 및 패턴 미형성부와 중첩 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방사 시트는,
    상기 중첩 영역이 형성되는 일측변에 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방사 시트는,
    상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 중에서 패턴 미형성부의 양측면에 형성된 방사 패턴을 제외한 방사 패턴과 중첩 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 시트는,
    제1패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1방사 패턴; 및
    제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제2방사 패턴을 포함하고,
    상기 제1방사 패턴의 일단은 상기 제2방사 패턴의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 시트는,
    제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 방사 패턴을 포함하고,
    상기 방사 패턴은 상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 측면에 장착되는 영역에서 교차 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  8. 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말 본체 또는 배터리팩에 장착되는 안테나 시트; 및
    금속 영역이 형성되고, 상기 휴대 단말 본체에 결합되는 후면 하우징을 포함하고,
    상기 휴대 단말 본체와 상기 후면 하우징이 결합함에 따라 상기 안테나 시트와 상기 후면 하우징의 금속 영역이 중첩 적층되어 중첩 영역을 형성하고,
    상기 안테나 시트는 굴곡부가 형성되고, 일측이 상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 전면에 장착되어 상기 금속영역과 중첩되고, 상기 굴곡부를 중심으로 굴곡된 타측이 상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 측면 또는 측면 및 후면에 장착되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 후면 하우징의 금속 영역은,
    상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 및 패턴 미형성부와 중첩 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 후면 하우징의 금속 영역은,
    상기 중첩 영역이 형성되는 일측변에 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 후면 하우징의 금속 영역은,
    상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 후면에 장착된 안테나 시트에 형성된 방사 패턴 중에서 패턴 미형성부의 양측면에 형성된 방사 패턴을 제외한 방사 패턴과 중첩 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 안테나 시트는,
    제1패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제1방사 패턴; 및
    제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 제2방사 패턴을 포함하고,
    상기 제1방사 패턴의 일단은 상기 제2방사 패턴의 일단과 연결되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 안테나 시트는,
    제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 형성되는 방사 패턴을 포함하고,
    상기 방사 패턴은 상기 휴대 단말 본체 또는 배터리팩의 측면에 장착되는 영역에서 교차 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  15. 제1항, 제3항 내지 제8항, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 무선통신 안테나 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
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