KR101607131B1 - 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 전면과 대향면상에 접지 영역과 비접지 영역을 함께 가지는 메인 보드와, 상기 메인 보드의 비접지 영역에 직접 적용되는 일정 패턴을 갖는 안테나 방사체를 포함하되, 상기 안테나 방사체는, 상기 메인 보드의 전면상에서 일단은 두 개로 분기되어 하나는 급전되고, 나머지 하나는 접지 영역에 전기적으로 연결되며, 타단은 단말기의 폭방향으로 일정 길이로 연장되는 제1안테나 방사체; 및 상기 제1안테나 방사체의 타단에서 상기 메인 보드의 대향면으로 인출되어 상기 메인 보드의 대향면의 비접지 영역에서 일정 형상으로 형성되는 제2안테나 방사체를 포함하여, 메인 보드의 면에 안테나 방사체를 구현하기 때문에 캐리어의 배제로 인한 설치 공간 및 설치 위치의 선택이 비교적 자유롭고 이로인한 단말기의 슬림화에 기여할 수 있다.

단말기, 내장형, 다중 대역, 안테나 방사체, 급전, 접지, 공진, 커플링

Description

휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치{MULTIBAND BUILT-IN ANTENN FOR PORTABLE TERMINAL}

본 발명은 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 제조공정의 단순화, 조립 비용의 절감 및 단말기의 슬림화를 위한 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치에 관한 것이다.

근래들어, 다양한 기능과 디자인의 단말기가 등장하고 있으며, 점차 슬림화, 경박 단소화되어감과 동시에 그 기능의 다양성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 따라서, 상기와 같은 방향으로의 소비자의 욕구를 만족시키기 위해서는 그 기능을 유지 또는 향상시키면서 단말기의 부피를 줄여야 하는데 역점을 두고 있다.

상술한 단말기들 중 특히 폴더 타입 단말기와 슬라이드 타입 단말기가 주류를 이루고 있는데, 이는 단말기를 사용하지 않거나 휴대시에, 서브 바디의 폴딩 또는 슬라이딩 동작에 의해 단말기의 전체 부피의 1/2만큼 축소되는 것에 기인한다.

그러나 최근에는 전면의 대부분이 엘씨디 모듈로 구성된 바 타입 단말기 역 시 지속적으로 출시되고 있는 추세이다. 이는 터치 기술의 발달로 별도의 메탈돔을 사용하는 키패드를 가급적 배제시키고 터치 스크린을 사용하여 동작시킴으로써 소비자의 다양한 기호에 부응하기 때문이다.

특히, 상술한 단말기들의 안테나 장치의 경우에 있어서, 기존에는 외부 돌출형 안테나를 사용하여 왔다. 예를 들어, 상기 안테나 장치로는 단말기의 외부로 일정 길이만큼 돌출되도록 설치되는 로드 안테나(또는 휩 안테나) 및 헬리컬 안테나를 사용하여 왔는데, 이는 단말기의 낙하시 파손될 수 있는 가장 취약한 부분이 되며, 휴대성을 저하시키는 문제점을 일으키게 된다. 따라서, 최근에는 단말기의 내부에 실장되는 플레이트 타입 내장형 안테나(소위 '인터널 안테나' 또는 '인테나' 라고 함)를 많이 사용하고 있으며, 상술한 내장형 안테나의 특성을 향상시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 향상시키기 위하여 경주하고 있는 실정이다.

상술한 플레이트 타입 안테나 장치는 일정 높이를 갖는 캐리어상에 탑재되고 그 하측의 메인 보드와의 접지면간의 거리를 제공함으로써 원활한 방사 성능을 구현하고 있다. 더욱이, 최근에는 하나의 방사체로 다중 대역(예를 들어, 적어도 2개의 공진점)을 구현하도록 형성되는데, 이는 상기 방사체의 상면의 슬롯 형상을 각각의 소망 밴드에 맞도록 다양한 방식으로 형성할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 최근에는 하나의 단말기로 WCDMA(Wideband Code Devision Multiple Access), DCS(Digital Cellular System), GSM(Global System for Mobile Communication)의 3가지 대역을 함께 사용할 수 있도록 구현되어 있기 때문에 단말기 사용 편의성이 증대되고 있는 실정이다.

한편, 최근 슬라이드 타입 휴대용 단말기, 바 타입 단말기, 폴더 타입 단말기 등의 경우 상술한 다중 대역 안테나 장치는 메인 바디의 하측, 즉 스피커 장치의 설치 위치 주변에 배치된다. 더욱 상세하게는 상기 안테나 방사체가 단말기의 전면 방향으로 설치되는 것이다. 이는 점차 슬림화되어가는 단말기의 공간을 이용하기 위한 일환으로써 사용되는데 기인한다.

그러나 상술한 바와 같이, 구현되는 안테나 장치는 별도의 캐리어를 수반하고, 상기 캐리어 상부에 일정 패턴이 형성된 안테나 방사체를 탑재하기 때문에 단말기내의 유효 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 설치 위치에 제약을 받으며, 부품수가 증가하여 조립 비용이 상승하고, 단말기의 슬림화에 역행하는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부품수를 감소시켜 조립 비용이 절감되도록 구현되는 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 비교적 설치 공간 및 설치 위치의 제약을 받지 않고 구성시켜 단말기의 슬림화에 일조할 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 단말기의 슬림화에 기여하면서도 방사 성능 저하 를 미연에 방지할 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치에 있어서, 전면과 대향면상에 접지 영역과 비접지 영역을 함께 가지는 메인 보드와, 상기 메인 보드의 비접지 영역에 직접 적용되는 일정 패턴을 갖는 안테나 방사체를 포함하되, 상기 안테나 방사체는, 상기 메인 보드의 전면상에서 일단은 두 개로 분기되어 하나는 급전되고, 나머지 하나는 접지 영역에 전기적으로 연결되며, 타단은 단말기의 폭방향으로 일정 길이로 연장되는 제1안테나 방사체; 및 상기 제1안테나 방사체의 타단에서 상기 메인 보드의 대향면으로 인출되어 상기 메인 보드의 대향면의 비접지 영역에서 일정 형상으로 형성되는 제2안테나 방사체를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 메인 보드의 면에 방사체를 구현하기 때문에 캐리어의 배제로 인한 설치 공간 및 설치 위치의 선택이 비교적 자유롭고 이로인한 단말기의 슬림화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 바 타입(bar type) 단말기를 도시하고 이에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 다중 대역 내장형 안테나 장치는 슬라이드 타입(slide type) 단말기, 폴더 타입(folder type) 단말기 등 공지의 다양한 개방 형태를 갖는 단말기에 적용 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기(100)의 사시도로써, 단말기 전면에 와이드 엘씨디 모듈(101)이 설치된다. 예를 들어 상기 엘씨디 모듈(101)은 터치 스크린으로 설치하는 것이 바람직하다. 상기 엘씨디 모듈(101)의 상부에는 수화부인 이어피스(102)가 설치되며, 상기 엘씨디 모듈(101)의 하측에는 송화부인 마이크 장치(103)가 설치된다. 미도시되었으나, 카메라 모듈, 스피커 모듈이 더 설치될 수 있으며, 공지의 여타 부가 기능을 구현하기 위한 다양한 부가 장치들이 설치될 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(도 2의 1)는 상기 휴대용 단말기(100)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 이는 기존의 캐리어(carrier) 설치 공간의 제약에 따라 공간의 확장을 어느정도 감수하더라도 어느 한 특정 장소에 설치되어야 하는 것에 비해 비교적 설치 위치가 자유로운 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 메인 보드가 설치되는 휴대용 단말기의 내부 어느 곳이나 비교적 다양한 위치에 설치될 수 있는데, 바람직하게도, 안테나 장치의 원만한 성 능 발현을 위하여 단말기의 저부(L) 또는 상부(U)에 설치할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(1)가 적용되는 휴대용 단말기 메인 보드의 전면을 부분적으로 도시한 요부 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기 메인 보드의 대향면을 부분적으로 도시한 요부 사시도이다.

본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(1)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 휴대용 단말기(100)에 내부에 설치되는 메인 보드(20)와, 상기 메인 보드(20)의 일측면에 설치 또는 형성되는 안테나 방사체(10)로 구성된다.

상기 안테나 방사체(10)는 패턴 타입으로 메인 보드(기판)(20) 형성시 함께 구현될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 상기 안테나 방사체(10)는 일정 패턴을 갖는 금속 플레이트를 메인 보드에 부착시킬 수도 있을 것이다. 또한, 상기 안테나 방사체(10)로 일정 패턴을 갖는 가요성 인쇄회로(FPC; Flexible Printed Circuit)가 사용될 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 메인 보드(20)에는 접지 영역(23)과 비접지 영역(22)으로 구분된다. 본 발명에 따른 안테나 방사체(10)는 비접지 영역(22)에 적용되는 것이 바람직하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 메인 보드(20)의 전면(21)에는 제1안테나 방사체(11)가 구현된다. 바람직하게도, 상기 안테나 방사체(10)는 메인 보드(20) 형성시 함께 패터닝 작업을 거쳐 구현될 수 있을 것이다. 상기 제1안테나 방사체(11)의 일단은 두 갈래로 분기되어 하나는 RF컨넥터와 전기적으로 연결된 급전 패 드(25)와 전기적으로 연결되며, 나머지 하나는 상기 접지 영역(23)과 전기적으로 연결 된다. 즉, PIFA(Planary Inverted-F Antenna) 형태의 안테나 방사체를 구현할 수 있는 것이다.

상기 제1안테나 방사체(11)의 타단은 도 2에 도시한 바와 같이, A부분에서 상기 메인 보드(20)에 형성된 비아(via)를 통해 상기 메인 보드(20)의 대향면(후면)(27)에 연장 형성된다. 이 부분은 제2안테나 방사체(12)라 한다. 상기 제2안테나 방사체(12)는 일정 길이 만큼 연장된 후 절곡된다. 이때 상기 제2방사체(12)는 상기 제1방사체(11)와 제2방사체(12)가 겹쳐졌을 때 중첩되어 폐루프 형상을 갖도록 적용되는데, 더욱 상세하게는 공진을 위한 장방형 모양을 갖도록 형성된다. 역시, 상기 제2안테나 방사체(12)는 상기 메인 보드(20)의 대향면(27)의 비접지 영역(29)에 구현된다.

한편, 안테나 방사체(10)가 금속 플레이트이거나 가요성 인쇄회로일 경우 상기 메인 보드의 일측을 우회하여 구현될 수도 있을 것이다.

그후, 도 2에 도시한 바와 같이, 일단은 상기 메인 보드(10)의 대향면(27)에 위치한 접지 영역(29)에 전기적으로 연결되며, 타단은 상기 제1안테나 방사체(11)의 단부와 동일 선상에 중첩되도록 위치시키되 일정 거리를 두고 이격된 상태로 구현한다.

도 4는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(1)가 메인 보드(20)의 면상에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 부분 구성도로써, 제1안테나 방사체(11)는 비교적 로우 밴드(low band)에서 동작한다. 따라서, 상기 제1안테나 방사체(11)는 λ/4의 길이로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제2안테나 방사체(12)는 상기 제1안테나 방사체(12)와의 장방형 공진 공간(루프 구조)(도 4의 C부분)에 의해 하이 밴드(high band)에서 동작한다. 역시 제3안테나 방사체(13)는 메인 보드(10)의 대향면(27)의 접지 영역(29)과 전기적으로 연결되어 도 4의 B부분의 커플링으로 인한 하이 밴드의 밴드폭을 더욱 넓혀주는 역할을 수행하게 되는 것이다.

바람직하게도, 상기 밴드폭을 최상의 상태로 넓히기 위해서 상기 제3안테나 방사체(13)는 상기 제1안테나 방사체(11)의 분기된 급전 패턴과 일치하는 영역에 형성한 후 절곡시킬 수 있을 것이며, 역시 절곡된 후에는 제1안테나 방사체(11)의 패턴과 일치하는 영역에 배치시킬 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치의 로우 밴드와 하이 밴드에서의 실제 방사 효율을 측정한 도면으로써, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 일반적인 캐리어 타입 안테나 방사체와 동등한 성능 구현이 가능함을 알수 있었다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 다양한 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기의 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기 메인 보드의 전면을 부분적으로 도시한 요부 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기 메인 보드의 대향면을 부분적으로 도시한 요부 사시도;

도 4는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 메인 보드상에 적용된 상태를 개략적으로 도시한 부분 구성도; 및

도 5는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치의 로우 밴드와 하이 밴드에서의 실제 방사 효율을 측정한 도면.

Claims (12)

1. 다중 대역 내장형 안테나 장치에 있어서,

   기판의 전면상에서 일단은 두 개로 분기되어 하나는 급전되고, 나머지 하나는 접지 영역에 전기적으로 연결되며, 타단은 일정 길이로 연장되는 제1안테나 방사체;

   상기 제1안테나 방사체의 타단에서 상기 기판의 대향면으로 인출되어 상기 대향면의 비접지 영역에서 일정 형상으로 형성되는 제2안테나 방사체; 및

   상기 대향면의 비접지 영역에서 일단은 접지 영역에 전기적으로 연결되며, 타단은 커플링을 위하여 상기 제2안테나 방사체의 단부와 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 제3안테나 방사체를 포함함을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1안테나 방사체는 상기 기판의 대향면에서 상기 제2안테나 방사체의 일부분과 폐루프 구조를 갖는 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2안테나 방사체는 상기 기판의 대향면에서 상기 제1안테나 방사체의 일부분과 장방형 구조를 갖는 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제3안테나 방사체는 상기 기판의 전면에 적용되는 제1안테나 방사체에서 분기된 급전 패턴과 중첩되는 위치에 적용되는 제1부분과, 상기 제1부분에서 절곡되어 상기 제1안테나 방사체와 중첩되는 제2부분을 포함함을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1안테나 방사체는 λ/4의 전기적 길이를 가짐을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제1안테나 방사체, 제2안테나 방사체 및 제3안테나 방사체 중 적어도 하나는 기판 형성시 함께 패터닝되는 일정 폭 및 일정 길이를 가지는 패턴임을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제1안테나 방사체의 단부는 기판에 형성된 비아를 통해 대향면으로 연장 형성되어 상기 제2안테나 방사체와 연결됨을 특징으로 하는 대역 내장형 안테나 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 제1안테나 방사체, 제2안테나 방사체 및 제3안테나 방사체 중 적어도 하나는 기판의 면상에 부착되는 일정 패턴을 갖는 금속 플레이트 또는 일정 패턴이 형성되어 있는 가요성 인쇄회로임을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 제1안테나 방사체의 단부는 상기 기판의 일단을 우회하여 상기 기판의 대향면상의 제2안테나 방사체와 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 다중 대역 내장형 안테나 장치.
11. 삭제
12. 휴대용 단말기에 있어서,

    전면과 대향면상에 접지 영역과 비접지 영역을 함께 가지는 기판과, 상기 기판의 비접지 영역에 직접 적용되는 일정 패턴을 갖는 안테나 방사체를 포함하되,

    상기 안테나 방사체는,

    상기 기판의 전면상에서 일단은 두 개로 분기되어 하나는 급전되고, 나머지 하나는 접지 영역에 전기적으로 연결되며, 타단은 일정 길이로 연장되는 제1안테나 방사체;

    상기 제1안테나 방사체의 타단에서 상기 기판의 대향면으로 인출되어 상기 대향면의 비접지 영역에서 일정 형상으로 형성되는 제2안테나 방사체; 및

    상기 대향면의 비접지 영역에서 일단은 접지 영역에 전기적으로 연결되며, 타단은 커플링을 위하여 상기 제2안테나 방사체의 단부와 일정 간격으로 이격되도록 형성되는 제3안테나 방사체를 포함함을 특징으로 휴대용 단말기.

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