KR101615760B1 - 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법에 있어서, 사용 주파수 대역에 따른 방사 패턴들을 선정하는 단계(이하, '패턴 선정 단계'라 함); 선정된 상기 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 자기 유전체 모듈(magneto dielectric module)들을 선정, 제작하는 단계(이하, '제1 선정 단계'라 함); 선정된 상기 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 유전체 모듈(dielectric module)들을 선정, 제작하는 단계(이하, '제2 선정 단계'라 함); 선정된 상기 방사 패턴들 중 상기 단말기에 요구되는 수만큼 공진 주파수들을 가지는 방사 패턴을 선택하여 제작하는 단계(이하, '패턴 제작 단계'라 함); 및 상기 자기 유전체 모듈들 및 유전체 모듈들 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 방사 패턴에 설치하여 상기 방사 패턴의 공진 주파수들을 상기 단말기에 요구되는 공진 주파수들로 조절하는 단계(이하, '동조 단계'라 함)를 포함하는 안테나 장치 제조 방법을 개시한다.

단말기, 안테나, 방사 패턴, 자기 유전체((magneto dielectric)

Description

이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법 {FABRICATION METHOD FOR ANTENNA DEVICE OF MOBILE COMMUNICTION TERMINAL}

본 발명은 이동통신 단말기에 관한 것으로서, 특히, 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법에 관한 것이다.

이동통신 단말기라 함은 사용자가 휴대하고 다니면서, 상대방 사용자와 음성 통화나 문자 메시지 등의 통신을 가능하게 하는 기기로서, 최근에는 이동통신 서비스 업자로부터 제공되는 다양한 콘텐츠를 사용자는 이동통신 단말기를 통해 내려받아 단말기에 저장하여 사용하거나 온라인 상에서 즐길 수 있을 정도로 이동통신 기술은 획기적인 발전을 거듭하고 있다.

이동통신 서비스 초기에는 단순한 음성 통화나 간단한 문자 메시지를 송수신하는 정도로만 이루어져 왔으나, 이동통신 기술의 발달과 더불어, 각종 게임 콘텐츠, 사진 / 동영상 전송, 화상 통화에 이르기까지 대용량의 정보를 실시간으로 송수신할 수 있게 되었다.

또한, 이동통신 서비스는 서비스 업자마다 할당된 주파수 대역이 서로 다른데, 최근에는 하나의 이동통신 단말기를 이용하더라도 이러한 서로 다른 주파수 대 역의 이동통신 서비스 이용이 가능해지고 있다.

한편으로, 초기에는 음성 통화나 단문 메시지 전송을 중심으로 이동통신 서비스가 제공되어 왔지만, 게임 콘텐츠나 사진 / 동영상 전송, 방송 시청이나 화상 통화에 이르기까지 다양한 서비스가 제공됨에 따라, 단말기 제조업자들은 소형화와 아울러 대형화된 화면을 제공할 수 있는 구성의 단말기를 제공하기 위해 부단히 노력하고 있다. 즉, 이동통신 단말기의 특성상 사용자가 휴대하기 편리해야 하며, 화상 통화나 동영상 감상시 충분한 크기의 화면을 통해 멀티미디어 서비스를 즐길 수 있어야 하는 것이다. 휴대성과 멀티미디어 서비스 이용의 편리함을 위해 입력 장치로서의 키패드 기능과 출력 장치로서의 디스플레이 기능을 모두 제공할 수 있는 터치 스크린을 구비한 휴대용 단말기의 상용화가 급속하게 이루어지고 있다.

하나의 이동통신 단말기를 통해 서로 다른 주파수 대역으로 제공되는 이동통신 서비스를 이용하기 위해서는, 각 주파수 대역에서 동작하는 안테나들을 이동통신 단말기에 각각 구비해야만 한다. 그러나 안테나 장치의 특성상, 각 주파수 대역에서 동작하는 안테나들 서로 간에 발생되는 간섭으로 인해 소형화된 단말기에 다수의 안테나를 설치하는 것에 많은 어려움이 따르고 있다. 더욱이, 최근에는 단말기의 하우징 내부에 안테나 장치를 수용하는 내장형 안테나가 일반화되는 추세여서, 이러한 어려움은 더욱 가중되고 있다.

또한, 안테나 장치를 설계함에 있어서, 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 안테나들 간의 간섭뿐만 아니라, 인접한 회로 장치나 단말기의 하우징 형상 등의 영향으로 안테나 장치의 특성이 크게 달라지기 때문에, 단말기 모델이 변경될 때마 다, 안테나 설계 과정에서 많은 시행 착오를 겪어야만 한다. 즉, 단말기의 모델이 다른 경우, 사용자는 단순한 외관의 변화, 단말기의 기능적 변화만을 직관적으로 알 수 있지만, 실제 서로 다른 모델의 단말기 제조 과정에서 해당 모델에 요구되는 성능의 안테나 장치를 설계하기 위해서는, 안테나 장치 자체의 설계뿐만 아니라 회로의 배치, 단말기의 하우징 형상에서도 많은 시행 착오를 겪고 있는 것이다.

이러한 안테나 장치 설계 과정에서 겪어야만 하는 시행 착오는 많은 인력과 시간, 비용을 요구하기 때문에, 단말기의 제조 원가를 상승시키는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로 안테나 장치가 공진 주파수의 1/4 파장 또는 1/2 파장의 전기적 길이를 요구하는데, 고주파 대역(예를 들면, 1.8GHz 또는 2.1GHz 대역)의 안테나는 비교적 소형화가 용이하다. 반면에, 저주파 대역(예를 들면, 800MHz 대역)에서 동작하는 안테나는 상대적으로 고주파 대역의 안테나보다 더 큰 물리적 설치 공간을 요구한다. 따라서 다중 주파수 대역 안테나 설계에서 있어서는 설치 공간의 확보와 아울러 다른 고주파 대역의 안테나에 대한 저주파 대역 안테나의 설치 공간과 독립적인 동작 특성을 확보하는데 많은 어려움이 따르고 있다.

이에, 본 발명은, 소형화에 유리한 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은, 이동통신 단말기의 모델이 변경되더라도 안테나 장치의 특성을 용이하게 조절할 수 있는 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은, 안테나 장치의 특성을 용이하게 조절함으로써, 안테나 장치 설계에 소요되는 인력과 비용을 절감할 수 있는 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은, 다중 주파수 대역의 안테나 장치를 구성함에 있어서, 각 주파수 대역의 안테나들의 독립적인 동작 특성을 확보함과 아울러, 이동통신 단말기의 소형화에 기여할 수 있는 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법을 제공하고자 한다.

따라서 본 발명은, 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법에 있어서,

사용 주파수 대역에 따른 방사 패턴들을 선정하는 단계(이하, '패턴 선정 단계'라 함);

선정된 상기 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 자기 유전체 모듈(magneto dielectric module)들을 선정, 제작하는 단계(이하, '제1 선정 단계'라 함);

선정된 상기 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 유전체 모듈(dielectric module)들을 선정, 제작하는 단계(이하, '제2 선정 단계'라 함);

선정된 상기 방사 패턴들 중 상기 단말기에 요구되는 수만큼 공진 주파수들을 가지는 방사 패턴을 선택하여 제작하는 단계(이하, '패턴 제작 단계'라 함); 및

상기 자기 유전체 모듈들 및 유전체 모듈들 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상기 방사 패턴에 설치하여 상기 방사 패턴의 공진 주파수들을 상기 단말기에 요구되는 공진 주파수들로 조절하는 단계(이하, '동조 단계'라 함)를 포함하는 안테나 장치 제조 방법을 개시한다.

이때, 상기 패턴 제작 단계는 상기 단말기에 내장되는 회로 기판상에 인쇄회로를 형성하여 상기 방사 패턴을 구성하는 단계임이 바람직하다.

상기 동조 단계에서는, 상기 자기 유전체 모듈들 중 적어도 하나가 선택된 경우, 선택된 자기 유전체 모듈은 상기 방사 패턴의 급전단에 근접하게 설치됨이 바람직하다.

한편, 상기 제1 선정 단계에서 제작되는 자기 유전체 모듈들은 각각, 자기 유전체 물질로 이루어진 몸체를 형성하는 단계; 및 상기 몸체의 외주면에 도전체를 설치하는 단계를 통해 제작될 수 있으며, 상기 도전체는 상기 몸체의 둘레에 1회 또는 2회 권선된 헬리컬 형태이거나 상기 몸체의 외주면을 감싸게 제공될 수 있다. 또한, 상기 자기 유전체 물질은 1 이상 9 이하의 투자율 값을 가짐이 바람직하다.

아울러, 상기 동조 단계에서, 상기 유전체 모듈들 중 적어도 하나가 선택된 경우, 선택된 유전체 모듈은 상기 방사 패턴의 급전단으로부터 이격되어 상기 방사 패턴의 단부에 근접하게 설치됨이 바람직하다. 이때, 상기 유전체 모듈의 유전율은 1 이상 10 이하임이 바람직하다.

또한, 상기 동조 단계는, 상기 방사 패턴에 별도의 방사체를 표면 실장 공정을 통해 추가로 설치하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 방사체는 금속 판재를 판금 가공하여 제작될 수 있다.

상기 패턴 제작 단계 후, 상기 방사 패턴에 인접하면서 이격된 상태로 형성되는 또 다른 방사 패턴(이하, '제2 방사 패턴'이라 함)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 방사 패턴은 그라운드 또는 상기 방사 패턴으로부터 유기되는 전류로부터 급전되는 갭 커플링 라인(gap coupling line)을 형성한다.

또한, 상기 패턴 제작 단계 후, 상기 방사 패턴에 인접하는 또 다른 방사 패턴(이하, '제3 방사 패턴'이라 함)과 상기 제3 방사 패턴을 상기 방사 패턴에 선택적으로 연결하는 스위치 모듈을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

아울러, 상기 제3 방사 패턴은 적어도 한 쌍이 독립적으로 형성되고, 상기 스위치 모듈은 상기 제3 방사 패턴들 중 하나를 상기 방사 패턴에 연결할 수 있다. 또한, 상기 제3 방사 패턴은 상기 회로 기판의 그라운드에 접속된 상태로 형성될 수도 있을 것이다.

한편, 상기 단말기의 사양이 변경되면, 즉, 또 다른 모델의 단말기를 제조하게 된다면, 상기 패턴 제작 단계와 상기 동조 단계, 특히, 상기 동조 단계를 반복하는 것만으로 또 다른 모델의 단말기에 적합한 안테나 장치를 제조할 수 있게 된 다.

상기와 같은 이동통신 단말기의 안테나 제조 방법은, 제1, 제2 선정 단계에서, 선정되는 자기 유전체 모듈(magneto dielectric module)들 또는 유전체 모듈(dielectric module)들 중 어느 하나 또는 다수를 이용하여 패턴 제작 단계에서 형성된 방사 패턴의 동작 특성, 특히 공진 주파수를 용이하게 조절할 수 있게 된다. 따라서 이미 선정된 자기 유전체 모듈 또는 유전체 모듈들 중 적절한 것을 선택하여 방사 패턴의 동작 특성을 조절할 수 있으며, 또한, 기 선정된 방사 패턴들 중 다른 방사 패턴을 선택한다면 다른 모델의 이동통신 단말기의 안테나 장치도 용이하게 구성할 수 있다. 이로써, 안테나 장치 설계 과정에서의 시행 착오를 줄이고, 새로운 안테나 장치 설계에 요구되는 인력과 비용을 절감하는데 기여하게 된다.

다시 말해서, 초기에 방사 패턴들, 자기 유전체 모듈들, 유전체 모듈들, 방사체들을 선정하는 과정은 많은 시간과 노력을 요구하게 될 것이나, 이는 종래의 안테나 제조 과정에서 반복되는 설계 및 시험, 시험 결과에 따른 재설계 과정을 통해서도 충분히 가능하다. 또한, 이러한 과정을 통해 선정된 소자들의 조합을 변경함으로써 새로운 안테나 장치의 구성이 가능하기 때문에, 새로운 안테나 장치의 설계나 시험 등에 소요되는 인력과 비용을 절감할 수 있는 것이다.

또한, 자기 유전체 모듈 등은 방사 패턴의 공진 주파수를 낮추는 기능이 있는데, 이를 이용하여 안테나 장치의 소형화에 기여할 수 있다. 즉, 공진 주파수가 낮을수록 전기적, 물리적으로 더 큰 크기의 방사 패턴이 요구되는데, 자기 유전체 모듈 등을 설치함으로써 동일한 크기의 방사 패턴에서 더 낮은 공진 주파수를 확보할 수 있으므로, 안테나 장치를 더 작게 만들 수 있는 것이다.

아울러, 인쇄회로 패턴 형태의 2차원 방사 패턴의 동작 특성을 자기 유전체 모듈이나 유전체 모듈만으로 조절한 경우, 안테나 장치의 대역폭이나 효율을 향상시키는데 한계가 있는데, 이는 금속 판재를 가공하여 제작된 방사체를 방사 패턴에 설치함으로써 안테나 장치의 대역폭과 효율을 개선할 수 있다. 이는 2차원 형태로 한정된 안테나 장치에 방사체가 부가되어 3차원 형태의 방사 구조가 형성됨으로써 가능한 것이다.

또한, 갭 커플링 라인(gap coupling line)이나 별도의 방사 패턴과 스위치 모듈을 설치한다면, 선정된 방사 패턴들 자체의 공진 주파수 대역과는 별도의 주파수 대역에서 공진 주파수를 확보할 수 있으므로, 다중 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치를 구현하는데 기여하게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법(10)을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람 직한 실시 예에 따른 안테나 장치 제조 방법은, 안테나 장치를 설치할 공간을 확보(11)한 후, 패턴 선정 단계(12), 제1, 제2 선정 단계(13, 14), 패턴 제작 단계(15), 동조 단계(17)를 포함하며, 상기와 같은 단계를 거쳐 형성된 방사 패턴 및 자기 유전체 모듈 등을 실제 제품으로 제작될 인쇄회로 기판(printed circuit board; PCB)에 표면 실장하는 과정(18)을 거쳐 완성된다. 이때, 상기 제1, 제2 선정 단계(13, 14)에서 선정, 제작된 자기 유전체 모듈(magneto dielectric module)들이나 유전체 모듈(dielectric module)들은 상기 패턴 제작 단계(15)에서 형성된 방사 패턴의 공진 주파수를 조절하는데 이용된다. 한편, 실시 예에 따라서는 상기 방사 패턴 외에도 제2 방사 패턴을 형성하여 갭 커플링 라인(gap coupling line)을 구성함으로써 상기 방사 패턴 자체의 공진 주파수 외에도 추가의 공진 주파수를 확보할 수 있으며, 제3 방사 패턴과 스위치 모듈을 이용하여 상기 방사 패턴의 공진 주파수를 변경(shift)할 수 있다.

우선, 참조번호 '11'로 지시된 안테나 공간 확보 단계는, 단말기의 외관 디자인 등, 개략적인 제조 사양이 확정되면, 해당 사양에 맞는 인쇄회로 기판(printed circuit borad; PCB)에 안테나 장치를 설치하기 위한 공간을 확보하는 것으로서, 이는 실제로 단말기의 외관 디자인 등을 기획하는 단계에서 할당될 수 있다. 일반적으로 인쇄회로 기판에 할당되는 안테나 공간은 기판의 상단부 또는 하단부에 배치됨으로써, 다른 회로 장치 등과의 간섭을 배제하게 된다.

한편, 내장형 안테나는 캐리어(101b) 상에 방사 패턴(113a)을 형성한 구조(도 5 참조)나 기판(101)상에 인쇄회로를 형성하여 직접 방사 패턴(113)을 구성한 구조(도 2 참조)들이 있다. 캐리어를 이용한 내장형 안테나의 경우, 송화부를 구성하는 마이크로 폰 또는 수화부를 구성하는 스피커 폰을 상기 캐리어에 실장하기도 하며, 대체로 단말기의 상단부 또는 하단부에 배치된다. 회로 기판에 방사 패턴을 형성한 내장형 안테나의 경우, 회로 기판의 상단부 또는 하단부에 상기 방사 패턴이 형성되는 것이 일반적이다.

단말기 또는 인쇄회로 기판에 안테나 공간이 확보되면, 상기 패턴 선정 단계(12)에서 해당 단말기가 이용될 이동통신 서비스의 사용 주파수 대역에 따라 개략적인 방사 패턴의 형태가 선정된다. 여기서, '개략적인 방사 패턴의 형태'라 함은 확보된 안테나 공간과 해당 단말기의 사용 주파수 대역에 따라 실제로 적용할 확정된 방사 패턴에 근접하게 설계하는 것이다. 따라서 개략적인 방사 패턴은 단말기의 회로 배치, 하우징의 형상 등에 따라 세부적인 설계가 변경되어야 한다. 이때, 개략적인 방사 패턴은 캐리어의 외주면에 도전체를 이용하여 형성하거나 인쇄회로 기판에 직접 도전성 물질로 인쇄한 형태로 될 수 있음에 유의한다.

이러한 개략적인 방사 패턴은 단말기의 크기나 형태(예를 들면, 바형(bar type), 폴더형(folder type), 슬라이드형(slide type) 등), 사용 주파수 대역(예를 들면, 800MHz의 저주파 대역 또는 1.8GHz, 2.1GHz의 고주파 대역)에 따라 몇 가지 형태로 대표할 수 있게 된다.

구체적으로, 단말기의 휴대성 등을 고려하여 40~60mm(폭)×100~150mm(길이)×10~20mm(두께)의 크기 범위로 예측한다면, 이동통신 단말기의 크기는 대, 중, 소, 3가지로 분류할 수 있을 것이다. 또한, 단말기의 형태와 사용 주파수 대역에 관해서는 앞서 예시한 바 있다. 이러한 분류에 따라, 소형 단말기 - 바형 단말기 - 800MHz 및 1.8GHz의 2중 대역 안테나 장치에 이용되는 방사 패턴은 2~3가지 형태로 설계할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 중형 단말기 - 폴더형 단말기 - 800MHz, 1.8GHz 및 2.1GHz의 3중 대역 안테나 장치에 이용되는 방사 패턴 또한 2~3가지 형태로 설계할 수 있을 것이다. 결국, 단말기의 외형과 사용 주파수 대역에 따라 사용될 수 있는 방사 패턴의 형태가 안테나 장치의 초기 설계 과정에서 다양한 형태, 예를 들면, 2~3가지의 한정된 수로 선정된다. 동일한 형태와 주파수 대역에 사용되는 단말기라 할지라도 구체적인 단말기의 디자인 등에 따라 안테나 장치에 요구되는 특성이 조금씩 달라지므로, 안테나 설계자는 선정된 방사 패턴들 중 적절하다 판단되는 것을 선택하여 실제 단말기에 적용할 수 있게 된다.

다만, 단말기의 크기, 형태, 사용 주파수 대역을 분류하고, 한 분류당 방사 패턴의 수를 하나로만 한정한다면, 앞서 언급한 바와 같이 단말기의 디자인 변화 등 작은 설계 조건의 변화에도 방사 패턴을 새로이 설계해야 함에 유의한다. 마찬가지로, 한 분류당 방사 패턴의 수를 지나치게 많이 선정한다면, 이 또한 실제 단말기에 적용할 방사 패턴을 선택하는데 많은 어려움이 따르게 될 것이다. 결국, 이러한 점들을 고려하여 당업자가 적절한 수의 방사 패턴을 선정해야 하며, 한 분류당 방사 패턴의 수는 반드시 2~3가지로 한정할 필요는 없다.

상기 제1 선정 단계(13)는 상기 패턴 선정 단계(12)에서 선정된 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 자기 유전체 모듈들을 선정, 제작하는 단계이다. 실제 단말기의 세부적인 디자인이나 회로 배치는 상기 방사 패턴 선정 단계(12)에서 충분히 고려되지 못하기 때문에, 선정된 방사 패턴들 중 하나를 선택하여 실제 단말기에 적용하더라도, 해당 방사 패턴의 방사 특성을 조절할 필요가 있다. 따라서 상기 제1, 제2 선정 단계(13, 14)에서 자기 유전체 모듈들이나 유전체 모듈들을 선정, 제작하여 실제 단말기에 적용되는 방사 패턴의 방사 특성을 조절하게 되는 것이다.

도 2 내지 도 10은 이러한 자기 유전체 모듈을 선정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 900~1000MHz 사이의 주파수 대역과 1.8~1.9GHz 사이의 주파수 대역에서 공진 주파수를 가지는 2중 대역 안테나 장치에 이용되는 방사 패턴을 선정하여 자기 유전체 모듈을 선정하는 과정을 살펴보기로 한다.

도 2에 도시된 안테나 장치(100)를 구성하게 될 방사 패턴(113)은 회로 기판(101)의 상단부에 형성된 안테나 공간(111) 상에 도전체 물질을 이용한 회로 패턴으로 구성되어 있다. 상기 회로 기판(101)에는 그라운드(G)가 제공되어 상기 방사 패턴(113)의 일부는 상기 그라운드(G)에 단락되어 있고, 상기 방사 패턴(113)의 일단에는 급전단(115)이 제공되어 있다.

자기 유전체 모듈을 적용하기 전, 상기 방사 패턴(113) 자체의 방사 특성이 도 3과 도 4의 'P0'로 지시되고 있다. 상기 방사 패턴(113) 상에서, 도 2에 도시된 5개의 지점(P1, P2, P3, P4, P5)에 각각 자기 유전체 모듈을 배치하면서 그 방사 특성을 측정한 결과가 도 3과 도 4에 각각 도시되고 있다. 이때, 상기 방사 패 턴(113)에 배치한 자기 유전체 모듈의 유전율은 1이고 투자율은 12로 설정하여 시험을 진행하였다.

도 3과 도 4를 참조하면, 저주파 대역에서는 자기 유전체 모듈을 제3, 제4, 제5 지점(P3, P4, P5)에 배치하였을 때 공진 주파수에 큰 변화가 발생되었고, 고주파 대역에서는 제2, 제4, 제5 지점(P2, P4, P5)에 배치하였을 때 공진 주파수에 큰 변화가 발생됨을 알 수 있다. 이때, 상기 방사 패턴(113) 자체만을 이용한 공진 주파수와 비교해 보면, 자기 유전체 모듈을 상기와 같은 지점에 배이하였을 때, 저주파, 고주파 대역에서 공통적으로 공진 주파수가 더 낮아짐을 알 수 있으며, 특히, 제4, 제5 지점(P4, P5)은 저주파 대역과 고주파 대역에서 유사한 정도로 공진 주파수가 낮아지고 있다. 이러한 제4, 제5 지점(P4, P5)은 상기 급전단(115)에 비교적 근접한 지점으로서, 상기 방사 패턴(113)의 전기장(electric field; E-field)과 자기장(magnetic field; H-field)을 측정해 본 결과, 상기 방사 패턴(113)의 다른 부분과 비교할 때 자기장이 상대적으로 강한 지점임이 확인되었다.

즉, 자기 유전체 모듈을 이용하여 방사 패턴의 공진 주파수를 조절하고자 하는 때에는 방사 패턴의 다른 부분과 비교하여 자기장이 상대적으로 강한 지점이 바람직한 것이다.

다음으로, 캐리어(101b)의 외주면에 도전체로 방사 패턴(113a)을 형성한 안테나 장치(200)를 이용하여 자기 유전체 모듈의 투자율 값 변화에 따른 방사 패턴의 방사 특성 변화를 측정해 보았다. 도 5는 이러한 측정을 위해 제작된 시험용 방사 패턴(113a)을 도시하고 있는데, 상기 방사 패턴(113a) 또한 2중 대역에서 안테 나 장치에 이용되는 것이다. 상기 방사 패턴(113a)에 설치되는 자기 유전체 모듈(201a)은 사각형의 봉(rod) 형태로 연장된 형상으로서, 상기 방사 패턴(113a) 전반에서 상대적으로 자기장이 강한 지점에 배치하였으며, 그 투자율을 2에서 20까지 변화시키면서 상기 방사 패턴(113a)의 방사 특성 변화를 측정하였다.

도 6과 도 7은 저주파, 고주파 대역 각각에서 상기 자기 유전체 모듈(201a)의 투자율 변화에 따른 공진 주파수의 변화를 도시하고 있다. 우선, 도 6과 도 7을 참조하면, 저주파 대역이나 고주파 대역 공통적으로, 상기 자기 유전체 모듈(201a)의 투자율이 2~9(mr2, mr3, mr6, mr9)인 범위에서는 공진 주파수에 비교적 큰 변화가 있음을 알 수 있다. 그러나 투자율이 9를 초과하는 경우(mr12, mr15, mr20)에는 투자율이 9인 경우(mr9)에서 큰 변화가 없음을 알 수 있다.

따라서 자기 유전체 모듈의 투자율을 이용하여 공진 주파수를 조정하고자 한다면, 2 이상 9이하의 투자율 범위에서 자기 유전체 모듈의 투자율을 결정하는 것이 바람직하며, 9를 초과하는 투자율을 가진다 하더라도 방사 패턴의 공진 주파수 조절의 실효성은 낮아지게 된다.

도 8은 자기 유전체 물질로 제작된 몸체의 외주면에 헬리컬 형태로 도전체를 권선하여 자기 유전체 모듈(201)을 구성하고, 이를 역-F형 안테나(inverted-F type antenna) 패턴(113b)의 다양한 지점에 배치한 예를 도시하고 있다. 상기 몸체의 외주면을 도전체로 권선하거나 감싸게 제공함으로써, 자기 유전체 물질 자체보다 더 효과적으로 공진 주파수를 조절할 수 있게 된다.

도 9는 자기 유전체 물질을 사용하지 않은 더미의 외주면에 도전체를 권선하 여 도 8의 각 지점(P1, P2, P3)에 배치하였을 때의 공진 주파수 변화를 도시하고 있고, 도 10은 자기 유전체 물질로 이루어진 몸체의 외주면에 도전체를 권선하여 자기 유전체 모듈을 구성한 다음. 도 8의 각 지점(P1, P2, P3)에 배치하였을 때의 공진 주파수 변화를 도시하고 있다. 도 9와 도 10에서 'Ant.2'로 지시되고 있는 측정 값은 더미 또는 자기 유전체 모듈을 배치하기 전, 상기 역-F형 안테나 패턴(113b) 자체의 방사 특성을 나타내는 것임에 유의한다.

도 9와 도 10을 비교해 보면, 더미에 도전체를 권선한 경우에도 공진 주파수에 변화가 있기는 하지만, 자기 유전체 물질을 이용한 자기 유전체 모듈(201)을 상기 역-F형 안테나 패턴(113b)에 배치함으로써 더 큰 공진 주파수의 변화를 유발할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 자기 유전체 모듈(201)을 급전단에 근접하게 배치할수록 공진 주파수에 더 큰 변화가 발생됨을 알 수 있다.

이러한 시험들을 거쳐 선정된 자기 유전체 모듈들(201)이 도 26을 통해 예시되고 있다. 도 26에 예시된 자기 유전체 모듈들(201)은 가로×세로×두께가 각각 2mm×4mm×1mm(또는 2mm)이며, 자기 유전체 물질의 외주면에 도전체가 1회 또는 2회 권선되어 있음을 알 수 있다. 이때, 도 8에서와 같이 자기 유전체 물질의 외주면에 도전체를 4회 권선할수도 있으나, 대역폭 손실과 같은 전기적 특성과 아울러 상기 자기 유전체 모듈(201)을 표면 실장 공정을 통해 방사 패턴에 배치하는 것까지 고려하여 상기와 같은 규격으로 자기 유전체 모듈들(201)을 선정하였다.

이상 살펴본 바와 같이, 자기 유전체 모듈을 이용하여 방사 패턴의 공진 주 파수를 낮출수 있음을 알 수 있다. 즉, 같은 크기의 방사 패턴을 이용하더라도 자기 유전체 모듈을 이용하여 더 낮은 공진 주파수를 확보할 수 있는 것이다. 대체로, 사용 주파수 대역이 낮을수록 안테나의 전기적, 물리적 길이가 커져 소형화에 장애가 됨을 앞서 살펴본 바 있다. 이러한 현실에서, 자기 유전체 모듈은 작은 전기적, 물리적 길이가 작은 안테나, 구체적으로는 방사 패턴에 설치되어 공진 주파수를 낮출수 있으므로, 내장형 안테나의 소형화에 크게 기여할수 있다.

다음으로, 상기 제2 선정 단계(14)는 상기 패턴 선정 단계에서 선정된 방사 패턴들의 공진 주파수 조절을 위한 유전체 모듈들을 선정, 제작하는 단계로서, 상기 제1 선정 단계(13)와 유사한 과정을 통해 유전체 모듈들을 선정, 제작하게 된다.

우선, 도 11은 도 5에 도시된 캐리어를 이용한 내장형 안테나를 구성하는 방사 배턴(113a)을 나타내는 평면도로서, 유전체 모듈의 위치에 따른 상기 방사 패턴(113a)의 방사 특성 변화를 측정하기 위해 시험용으로 제작되었다. 저주파 대역과 고주파 대역에서, 유전체 모듈을 설치하기 전의 방사 특성(P0)과 도 11에 도시된 방사 패턴(113a)의 각 지점에 유전체 모듈을 배치하였을 때의 방사 특성(P1, P2, P3, P4, P5)이 도 12와 도 13에 도시되고 있다.

아울러, 도 14와 도 15는 도 2에 도시된 인쇄회로 형태의 방사 패턴(113)의 각 지점에 유전체 모듈을 배치하면서 방사 특성을 측정한 결과를 도시하고 있다.

도 12 내지 도 15에 도시된 방사 특성 측정의 결과는 10의 유전율과 1의 투 자율을 가지는 유전체 모듈을 이용하여 측정한 것임에 유의한다.

우선, 도 12와 도 13을 참조하면, 캐리어를 이용한 내장형 안테나(200)에서는 유전체 모듈을 다양한 위치에 배치한 경우, 저주파 대역에서는 P1의 지점에, 고주파 대역에서는 P3의 지점에 유전체 모듈을 배치하였을 때 공진 주파수에 비교적 큰 변화가 발생됨을 알 수 있다. 아울러, 도 14와 도 15에 도시된 바와 같이, 인쇄회로 형태의 방사 패턴(113)에 유전체 모듈을 배치한 경우에는, 상대적으로 공진 주파수 조절에 더 큰 효과가 있음을 알 수 있다. 즉, 인쇄회로 형태의 방사 패턴을 형성한 내장형 안테나(100)에서 유전체 모듈을 배치하였을 때 저주파 대역에서는 P2, P3로 지시된 지점에서, 고주파 대역에서는 P1, P5로 지시된 지점에서 공진 주파수의 변화가 크게 나타났다.

이와 같이, 유전체 모듈에 의해 공진 주파수의 변화가 큰 지점들을 분석한 결과, 해당 지점들은 방사 패턴의 다른 부분보다 전기장이 강한 부분이며, 급전단으로부터 이격된 지점, 더 바람직하게는 급전단으로부터 이격된 방사 패턴의 단부임을 알 수 있었다.

다음으로, 캐리어를 이용한 내장형 안테나(200)에 유전체 모듈을 배치하되, 유전체 모듈의 유전율 변화에 따른 공진 주파수를 측정해 보았다. 도 16 내지 도 19는 그 결과를 나타내는 그래프로서, 도 16과 도 17은 저주파 대역의 공진 특성에 비교적 큰 영향을 주는 'P1'으로 지시된 지점에, 도 18과 도 19는 고주파 대역에서 비교적 큰 영향을 주는 'P3'으로 지시된 지점에 각각 유전체 모듈을 배치한 상태에서 측정한 결과를 도시한다.

이때, 상기 내장형 안테나(200)의 P1, P3 지점에 각각 배치되는 유전체 모듈의 유전율을 5에서 40까지 점차 변화시키면서, 공진 주파수에 미치는 영향을 측정하였다.

도 16과 도 17을 참조하면, 상기 내장형 안테나(200)의 P1의 지점에 유전체 모듈을 배치하고 유전율을 변화시켰을 때, 저주파 대역에서는 유전율이 5일 때(er5) 공진 주파수에 비교적 큰 변화가 있었지만, 5를 초과하는 경우(er10, er20, er40)에는 유전율이 5일 때와 비교하여 거의 변화가 없음을 알 수 있다. 또한, 앞선 실험에서 P1 지점에 유전체 모듈을 배치한 경우 고주파 대역에서는 큰 변화가 나타나지 않았으나, 해당 지점에서 유전체 모듈의 유전율 변화에 의해 공진 주파수에 변화가 측정되었는데, 이는 저주파 대역의 공진 주파수에 의한 조화(harmonic) 성분 때문인 것으로 분석되었다.

도 18과 도 19를 참조하면, 상기 내장형 안테나(200)의 P3의 지점에 유전체 모듈을 배치하고 유전율을 변화시켰을 때, 고주파 대역에서는 유전율이 10보다 큰 경우(er20, er40)에는 공진 주파수의 변화가 미미함을 알 수 있다.

이러한 실험 결과를 통해 살펴본 결과, 방사 패턴 상에서 유전체 모듈의 배치 위치에 따라 조금씩 차이는 있으나, 유전체 모듈의 유전율은 1 이상 10 이하의 범위를 벗어나면 유전율 변화에 따른 공진 주파수 조절의 실효성이 낮아지게 된다.

유전체 모듈 또한, 앞서 살펴본 자기 유전체 모듈과 마찬가지로, 그 외주면에 도전체를 권선하여 패턴을 형성할 수 있으며, 상기와 같은 시험 과정을 통해 3~4가지 또는 그 이상의 수로 선정, 제작된다. 다만, 자기 유전체 모듈, 유전체 모 듈의 수는, 방사 패턴의 수를 선정하는 것과 마찬가지로, 당업자가 적절하게 선정하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 제조 업자의 연간 단말기 생산 대수, 연간 출시되는 모델의 수 등을 고려하여 방사 패턴의 수나 자기 유전체 모듈 등의 수를 결정해야 할 것이다.

상기와 같은 과정을 통해 방사 패턴들, 자기 유전체 모듈들, 유전체 모듈들이 선정되면, 선정된 방사 패턴을 형성(이하, '패턴 제작 단계'라 함)(15)하고, 선정된 자기 유전체 모듈들과 유전체 모듈들 중 적절한 것을 선택하여 실제 제작할 단말기에 요구되는 방사 특성을 확보하게 된다. '방사 특성을 확보한다' 함은 예를 들면, 공진 주파수를 조절(17)하는 것으로서, 이하에서는 '동조 단계'라 칭하기로 한다.

이러한 공진 주파수 조절은 주로 선정된 자기 유전체 모듈들이나 유전체 모듈들 중 적어도 어느 하나를 선택하여 이루어진다. 이때, 이미 선정된 자기 유전체 모듈들이나 유전체 모듈들의 조합으로 제작된 방사 패턴의 특성 조절이 원활하지 않다면, 이미 선정된 방사 패턴들 중 다른 하나를 선택하여 실제 방사 패턴을 형성하고, 그 공진 주파수 조절을 하게 된다.

필요에 따라서는 실제 제작된 방사 패턴의 수정도 필요하겠으나, 실질적으로 단말기에 요구되는 정도의 방사 특성은 자기 유전체 모듈들과 유전체 모듈들의 조합을 통해 확보하는 것이 가능하다.

한편, 인쇄회로 형태의 방사 패턴은 대체로, 평면상에 형성되기 때문에 2차원 형상으로만 제작되는 한계가 있다. 이는 회로 기판의 유전율로 인해 방사 패턴의 송수신 주파수 대역폭이 좁아지고 효율이 저하되는 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점들로 인해, 상용화된 이동통신 단말기의 대부분은 앞서 살펴본 바 있는 캐리어를 이용한 형태의 내장형 안테나를 구비하고 있다.

그러나 캐리어의 외주면에 방사 패턴을 형성하는 경우, 단말기의 디자인이나 회로 배치의 변화에 따라 방사 패턴뿐만 아니라 캐리어도 재설계해야하는 번거로움이 있었다. 이러한 단점은 인쇄회로 형태의 방사 패턴으로 보완될 수 있지만, 인쇄회로 형태의 방사 패턴은 대역폭이 좁아지거나 효율이 저하되는 단점이 있다.

인쇄회로 형태의 방사 패턴이 가지는 단점, 즉 대역폭과 효율의 문제는 3차원 형상의 방사체를 인쇄회로 형태의 방사 패턴에 부가함으로써 보완할 수 있다. 도 20은 이러한 방사체의 다양한 형태를 예시하고 있다.

상기 방사체는 금속 판재를 절삭, 절곡하는 판금 가공을 통해 제작되며, 방사 패턴에 설치된다. 이때, 상기 방사체 또한 표면 실장이 가능한 규격으로 제작됨이 바람직하며, 방사 패턴에 설치되어 그라운드와 실질적으로 전파를 방사하는 부분 사이의 거리를 조절함으로써 송수신 주파수의 대역폭과 효율을 개선할 수 있다. 도 20에 도시된 방사체는 16가지의 형태가 예시되고 있으나, 앞서 언급한 방사 패턴, 자기 유전체 모듈 등의 수와 마찬가지로, 방사체의 수는 당업자가 적절하게 결정하는 것이 바람직하다.

이러한 방사체를 이용하여 상기 동조 단계(17)를 통해 제작하고자 하는 안테 나 장치의 방사 특성을 조절할 수 있다. 즉, 별도의 방사체를 제작, 방사 패턴에 설치함으로써, 대역폭이나 효율을 향상시킬 수 있는 것이다. 도 27은 2차원 방사 패턴의 대역폭, 효율 등의 개선을 위해 실제로 제작된 방사체들을 예시하고 있다.

공진 주파수 조절이 완료되면, 해당 조합, 즉, 방사 패턴, 자기 유전체 모듈, 유전체 모듈의 조합, 또는, 방사체를 설치한 경우에는 방사체를 포함하는 조합으로 이루어진 안테나 장치가 완성되며, 이를 기반으로 실제 단말기에 적용될 안테나 장치를 양산하게 된다. 만약, 단말기 전체의 설계 과정에서 일부 설계 요건이 변동되더라도, 이미 기본적인 단말기의 요구 조건에 부합될 수 있는 방사 패턴들, 자기 유전체 모듈들, 유전체 모듈들 및 방사체들이 다양한 형태로 제작되어 있으므로, 안테나 장치의 설계자는 이미 선정된 소자들을 이용하여 변동된 요건에 맞게 안테나 장치를 구성할 수 있다. 즉, 기 선정된 방사 패턴들과 자기 유전체 모듈 등을 이용하여 방사 특성, 구체적으로는 공진 주파수를 조절하는 단계만 반복함으로써, 변동된 단말기의 요건에 적합한 안테나 장치를 제작할 수 있게 된다.

또한, 처음부터 새로운 단말기를 제작하게 된다 하더라도, 방사 패턴, 자기 유전체 모듈 자체를 새로이 설계하지 않고, 기 선정 / 제작된 방사 패턴, 자기 유전체 모듈 등의 적절한 조합을 통해 새로운 단말기에 적합한 안테나 장치를 제작할 수 있다.

즉, 안테나 설계 과정에서 반복되던 방사 패턴의 재설계, 제작 및 제작된 방사 패턴의 특성 시험 등을 생략할 수 있는 것이다.

아울러, 본 발명에 따른 안테나 장치 제조 방법은 갭 커플링 라인(gap coupling line)이나 추가의 방사 패턴 및 스위치 모듈을 형성(16a, 16b)함으로써 이미 제작된 방사 패턴의 공진 주파수 외에 추가의 공진 주파수를 확보하거나 공진 주파수를 변경할 수 있게 한다.

갭 커플링 라인은 인쇄회로 형태의 방사 패턴(이하, '제1 방사 패턴'이라 함)에 인접하게 형성되는 추가의 방사 패턴(이하, '제2 방사 패턴'이라 함)을 의미하는 것으로, 이러한 제2 방사 패턴은 이미 형성된 제1 방사 패턴이 가지는 공진 주파수 등 방사 특성에 변화를 주지 않으면서 추가의 공진 주파수를 확보할 수 있게 한다. 즉, 2중 주파수 대역의 제1 방사 패턴에 인접하게 갭 커플링 라인 형태의 제2 방사 패턴을 형성하여 안테나 장치를 제작하면, 3개의 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치가 구성될 수 있는 것이다. 또한, 제2 방사 패턴 또한 인쇄회로 형태로 구성할 수 있기 때문에, 제1 방사 패턴 형성과 동시에 제2 방사 패턴을 인쇄회로 형태로 형성한다면 추가의 비용을 발생시키지 않으면서 제작이 용이한 장점이 있다.

이러한, 갭 커플링 라인 형태의 제2 방사 패턴은 그라운드에는 연결하지 않고 제1 방사 패턴의 급전단에 인접하게 배치되어 급전단에서 유기되는 전류에 의해 급전(이하, '제1 방식'이라 함)되거나, 그라운드에 연결된 상태에서 제1 방사 패턴이 급전되어 그라운드에서 형성되는 전류에 의해 급전(이하, '제2 방식'이라 함)되거나, 그라운드에 연결함과 동시에 제1 방사 패턴의 급전단에 인접하게 배치함으로 써 제1 방사 패턴과 그라운드에 형성되는 전류, 모두에 의해 급전(이하, '제3 방식'이라 함)되는 형태로 배치될 수 있다.

도 21은 도 2에 도시된 방사 패턴에 상기에서 언급한 제1 방식으로 제2 방사 패턴을 형성한 때, 안테나 장치의 방사 특성을 측정한 그래프를 도시하고 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 상기 방사 패턴 자체는 900~1000MHz 사이의 주파수 대역과 1.8~1.9GHz 사이의 주파수 대역에서 공진 주파수를 가지고 있으나, 상기 제1 방식으로 제2 방사 패턴을 형성한 경우, 당초 가지고 있던 공진 주파수에는 큰 변화가 발생되지 않고, 대략 2.6GHz 정도의 주파수 대역에서 공진 주파수가 확보됨을 알 수 있다.

도 22는 도 2에 도시된 방사 패턴에 상기에서 언급한 제2 방식으로 제2 방사 패턴을 형성한 때, 안테나 장치의 방사 특성을 측정한 그래프를 도시하고 있다. 상기 제2 방식으로 제2 방사 패턴을 형성한 경우, 당초 가지고 있던 공진 주파수에 약간의 변화가 발생되면서, 대략 2.0 ~2.2GHz 정도의 주파수 범위 내에서 공진 주파수가 확보됨을 알 수 있다.

도 23은 도 2에 도시된 방사 패턴에 상기에서 언급한 제3 방식으로 제2 방사 패턴을 형성한 때, 안테나 장치의 방사 특성을 측정한 그래프를 도시하고 있다. 상기 제3 방식으로 제2 방사 패턴을 형성한 경우, 당초 가지고 있던 공진 주파수 중 저주파 대역의 공진 주파수에 약간의 변화가 발생되면서 2.4GHz 정도의 주파수 대역에서 공진 주파수가 확보됨을 알 수 있다.

이와 같이, 갭 커플링 라인을 형성함으로써, 추가의 공진 주파수를 확보할 수 있게 되므로, 단말기의 사용 주파수 대역을 더 다양하게 할 수 있다.

도 24는 추가의 방사 패턴(이하, '제3 방사 패턴'이라 함)(313a, 313b)과 스위치 모듈(203)을 이용하여 공진 주파수를 조절하는 구성을 나타내는 개념도이고, 도 25는 도 24에 도시된 스위치 모듈(203)의 동작에 따른 안테나 장치, 구체적으로 방사 패턴(113)의 방사 특성의 변화를 도시하고 있다.

도 24에서 상기 제3 방사 패턴(313a, 313b)은 한 쌍이 각각 그라운드에 연결된 상태로 형성된 예를 도시하고 있으나, 반드시 한 쌍으로만 형성될 필요는 없으며, 반드시 그라운드(G)에 연결될 필요도 없으며, 상기 스위치 모듈(203)에 의해 회로 기판에 이미 인쇄회로 형태로 형성된 방사 패턴(이하, '제1 방사 패턴'이라 함)(113)에 선택적으로 연결될 수 있게 배치되는 것으로 만족한다. 상기 제3 방사 패턴(313a, 313b)이 그라운드(G)에 연결되지 않더라도 상기 스위치 모듈(203)의 동작에 의해 상기 제3 방사 패턴(313a, 313b)들 중 어느 하나가 상기 제1 방사 패턴(113)에 연결된다면, 전체 방사 패턴의 전기적, 물리적 길이는 상기 제1 방사 패턴(113) 자체의 전기적, 물리적 길이와 달라지기 때문에, 공진 주파수 또한 달라지게 될 것이다.

상기와 같이, 갭 커플링 라인이나 스위치 모듈을 이용한 구조를 추가한 경우라도, 상기 동조 단계(17)를 통해 자기 유전체 모듈들이나 유전체 모듈들, 방사체들을 이용하여 그 방사 특성을 조절할 수 있다.

이러한 과정을 통해 제작된 안테나 장치(300)가 도 281에 예시되고 있다. 도 28과 도 29를 참조하면, 제1 방사 패턴과 제2 방사 패턴이 각각 인쇄회로 기판에 형성되어 있는데, 상기 인쇄회로 기판의 단부에는 상기 제1, 제2 방사 패턴을 형성하기 위한 안테나 공간이 제공되어 있으며, 다른 부분에 그라운드가 제공되어 있다. 상기 제1 방사 패턴은 그 일단에 제공된 급전단을 구비하며, 임의의 부분에서 연장된 일부 패턴이 상기 그라운드에 연결되어 있다. 상기 제2 방사 패턴은 상기 그라운드에 연결되면서 그 일부분은 상기 제1 방사 패턴의 일부분과 인접하게 형성되어 있다. 이는 앞서 언급한 제2의 방식, 즉, 상기 제1 방사 패턴과 그라운드 각각에서 유기되는 전류에 의해 상기 제2 방사 패턴이 급전되는 방식이다.

상기 제1 방사 패턴에는 한 개의 자기 유전체 모듈과 방사체가 각각 배치되어 있다. 이는 상기 제1, 제2 방사 패턴에 의해 구현되는 방사 특성을 조절하여 상기 안테나 장치, 궁극적으로는 실제 적용될 단말기에 요구되는 사양에 맞추기 위함이다.

도 30을 참조하면, 상기 자기 유전체 모듈은 도 26에 도시된 자기 유전체 모듈들 중, 가로×세로×두께가 각각 2mm×4mm×1mm이며, 몸체의 외주면에 도전체가 1회 권선된 것이 사용되었다.

도 31을 참조하면, 상기 방사체는 평면 형태로만 구성된 상기 제1, 제2 방사 패턴에 입체적인 방사 구조를 제공하게 되며, 상기 제1, 제2 방사 패턴만으로는 한계가 있는 대역폭과 효율을 개선하게 된다.

도 32는 도 28에 도시된 안테나 장치의 방사 특성을 측정하여 나타내는 그래 프이다. 도 32에 도시된 바와 같이, 도 28에 도시된 안테나 장치는 4개의 주파수 대역에서 사용될 수 있음을 알 수 있다. 이때, 안테나 장치의 사용 주파수 대역의 수는 방사 패턴의 형태에 따라, 또는 갭 커플링 라인이나 스위치 모듈의 사용 여부와 그 수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 안테나 장치 제조 방법은 방사 패턴, 갭 커플링 라인 등 인쇄회로 기판에 직접 형성 가능한 패턴 구성은 단말기의 외형, 사용 주파수 대역 등에 따라 미리 선정해 두고, 제작할 단말기 기획단계에서 선정된 패턴 구성들 중 적절한 것을 선택하여 안테나 장치를 구성하되, 자기 유전체 모듈, 유전체 모듈, 방사체 등을 이용하여 실제 적용될 단말기의 사양에 맞도록 그 방사 특성을 조절하게 된다. 이때, 자기 유전체 모듈 등 방사 특성 조절에 이용되는 소자들 또한 미리 선정, 제작된 것들을 사용하게 되므로, 이후에도 새로운 단말기의 제작 과정에서 안테나 장치 구성을 위한 설계 및 시험, 시험 결과에 따른 재설계의 과정을 반복하지 않고도 안테나 장치 제작이 가능하다.

다만, 방사 특성, 특히 공진 주파수를 조절하는 단계에서는, 선택된 패턴 구성을 일부 변경하는 등의 조정이 있을 수 있으나, 이는 최종적으로 제작될 안테나 장치의 방사 특성을 미세하게 조정하는 것으로서, 시험 결과에 따른 재설계보다 간단하게 수행된다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으 나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 2는 도 1에 도시된 안테나 장치 제조 방법에 따른 안테나 장치 제조 과정에서 공진 주파수를 조절하는 자기 유전체 모듈(magneto dielectric module)들 선정하는데 이용되는 방사 패턴을 나타내는 평면도,

도 3은 도 2에서 지시된 각 지점에 자기 유전체 모듈을 배치하여 저주파 대역에서 상기 방사 패턴의 동작 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프,

도 4는 도 2에서 지시된 각 지점에 자기 유전체 모듈을 배치하여 고주파 대역에서 상기 방사 패턴의 동작 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프,

도 5는 자기 유전체 모듈의 투자율 변화에 따른 방사 특성 변화를 측정하기 위한 안테나 장치의 시제품을 나타내는 사시도,

도 6은 도 5에 도시된 자기 유전체 모듈의 투자율 변화에 따른 저주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 7은 도 5에 도시된 자기 유전체 모듈의 투자율 변화에 따른 고주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 8은 자기 유전체 모듈의 사용 여부 및 그 위치에 따른 방사 특성 변화를 측정하기 위한 안테나 장치의 시제품을 나타내는 사시도,

도 9는 도 8에 도시된 다양한 위치에 자기 유전체 모듈이 아닌 더미를 배치하였을 때, 저주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 10은 도 8에 도시된 다양한 위치에 자기 유전체 모듈을 배치하였을 때, 저주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 11은 도 1에 도시된 안테나 장치 제조 방법에 따른 안테나 장치 제조 과정에서 공진 주파수를 조절하는 유전체 모듈(dielectric module)들 선정하는데 이용되는 방사 패턴을 나타내는 평면도,

도 12는 도 11에서 지시된 각 지점에 유전체 모듈을 배치하여 저주파 대역에서 상기 방사 패턴의 동작 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프,

도 13은 도 11에서 지시된 각 지점에 유전체 모듈을 배치하여 고주파 대역에서 상기 방사 패턴의 동작 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프,

도 14는 도 2에서 지시된 각 지점에 유전체 모듈을 배치하여 저주파 대역에서 상기 방사 패턴의 동작 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프,

도 15는 도 2에서 지시된 각 지점에 유전체 모듈을 배치하여 고주파 대역에서 상기 방사 패턴의 동작 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프,

도 16은 도 11에 도시된 P1 지점에 유전체 모듈을 배치하였을 때, 유전체 모듈의 유전율 변화에 따른 저주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 17은 도 11에 도시된 P1 지점에 유전체 모듈을 배치하였을 때, 유전체 모듈의 유전율 변화에 따른 고주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 18은 도 11에 도시된 P3 지점에 유전체 모듈을 배치하였을 때, 유전체 모 듈의 유전율 변화에 따른 저주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 19는 도 11에 도시된 P3 지점에 유전체 모듈을 배치하였을 때, 유전체 모듈의 유전율 변화에 따른 고주파 대역에서 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 20은 도 1에 도시된 안테나 장치 제조 과정에서 방사 패턴에 부가될 수 있는 방사체들을 예시하는 도면,

도 21은 방사체 자체로부터 유기된 전류에 의해 급전되는 갭 커플링 라인을 부가하였을 때 안테나 장치의 방사 특성을 나타내는 그래프,

도 22는 그라운드에 연결되어 그라운드로부터 유기된 전류에 의해 급전되는 갭 커플링 라인을 부가하였을 때 안테나 장치의 방사 특성을 나타내는 그래프,

도 23은 그라운드에 연결되면서 그라운드 및 방사체로부터 유기된 전류에 의해 급전되는 갭 커플링 라인을 부가하였을 때 안테나 장치의 방사 특성을 나타내는 그래프,

도 24는 도 1에 도시된 안테나 장치 제조 과정에서 방사 패턴에 부가될 수 있는 스위치 모듈의 동작 원리를 설명하기 위한 도면,

도 25는 도 24에 도시된 스위치 모듈이 동작하기 전후의 안테나 장치의 방사 특성 변화를 나타내는 그래프,

도 26은 도 1에 도시된 안테나 제조 방법을 수행함에 있어서, 공진 주파수 조절에 이용될 자기 유전체 모듈들을 선정하여 예시하는 도면,

도 27은 다양한 방사체의 형상들 중, 도 1에 도시된 안테나 제조 방법을 수행하는데 이용될 방사체들을 선정하여 예시하는 도면,

도 28은 도 1에 도시된 안테나 제조 방법에 의해 제조된 안테나 장치를 예시하여 나타내는 도면,

도 29는 도 28에 도시된 안테나 장치의 방사 패턴을 나타내는 평면도,

도 30은 도 28에 도시된 안테나 장치의 자기 유전체 모듈을 나타내는 사시도,

도 31은 도 28에 도시된 안테나 장치의 방사체를 나타내는 사시도,

도 32는 도 28에 도시된 안테나 장치의 방사 특성을 나타내는 그래프.

Claims (16)

1. 이동통신 단말기의 안테나 장치 제조 방법에 있어서,

   사용 주파수 대역에 따른 방사 패턴들을 선정하는 단계(이하, '패턴 선정 단계'라 함);

   선정된 상기 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 자기 유전체 모듈(magneto dielectric module)들을 선정, 제작하는 단계(이하, '제1 선정 단계'라 함);

   선정된 상기 방사 패턴들의 공진 주파수를 조절하는 유전체 모듈(dielectric module)들을 선정, 제작하는 단계(이하, '제2 선정 단계'라 함);

   상기 패턴 선정 단계에서 선정된 방사 패턴들 중 상기 단말기에 요구되는 수만큼 공진 주파수들을 가지는 방사 패턴을 선택하는 단계;

   선택된 방사패턴을 제작하는 단계(이하, '패턴 제작 단계'라 함);

   제작된 자기 유전체 모듈들 및 유전체 모듈들 중 적어도 어느 하나를 선택하는 단계; 및

   선택된 자기 유전체 모듈 및 유전체 모듈을 제작된 방사 패턴에 설치하여 상기 방사 패턴의 공진 주파수들을 상기 단말기에 요구되는 공진 주파수들로 조절하는 단계(이하, '동조 단계'라 함)를 포함함을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
2. 제1 항에 있어서, 상기 패턴 제작 단계는 상기 단말기에 내장되는 회로 기판 상에 인쇄회로를 형성하여 상기 방사 패턴을 구성하는 단계임을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
3. 제1 항에 있어서, 상기 자기 유전체 모듈들 중 적어도 하나가 선택된 경우, 선택된 자기 유전체 모듈은, 상기 동조 단계에서 상기 방사 패턴의 급전단에 근접하게 설치됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 선정 단계에서 제작되는 자기 유전체 모듈들은 각각,

   자기 유전체 물질로 이루어진 몸체를 형성하는 단계; 및

   상기 몸체의 외주면에 도전체를 설치하는 단계를 통해 제작됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
5. 제4 항에 있어서, 상기 도전체는 상기 몸체의 둘레에 1회 또는 2회 권선된 헬리컬 형태임을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
6. 제4 항에 있어서, 상기 도전체는 상기 몸체의 외주면을 감싸게 제공됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
7. 제4 항에 있어서, 상기 자기 유전체 물질은 2 이상 9 이하의 투자율 값을 가짐을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
8. 제1 항에 있어서, 상기 유전체 모듈들 중 적어도 하나가 선택된 경우, 선택된 유전체 모듈은, 상기 동조 단계에서 상기 방사 패턴의 급전단으로부터 이격되어 상기 방사 패턴의 단부에 근접하게 설치됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
9. 제8 항에 있어서, 상기 유전체 모듈의 유전율은 1 이상 10 이하임을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
10. 제1 항에 있어서, 상기 동조 단계는, 상기 방사 패턴에 별도의 방사체를 표면 실장 공정을 통해 추가로 설치하는 단계를 더 포함하고,

    상기 방사체는 금속 판재를 판금 가공하여 제작됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
11. 제1 항에 있어서, 상기 패턴 제작 단계 후, 상기 방사 패턴에 인접하면서 이격된 상태로 형성되는 또 다른 방사 패턴(이하, '제2 방사 패턴'이라 함)을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
12. 제1 항에 있어서, 상기 패턴 제작 단계 후, 상기 방사 패턴에 인접하는 또 다른 방사 패턴(이하, '제3 방사 패턴'이라 함)과 상기 제3 방사 패턴을 상기 방사 패턴에 선택적으로 연결하는 스위치 모듈을 설치하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하 안테나 장치 제조 방법.
13. 제12 항에 있어서, 상기 패턴 제작 단계는 상기 단말기에 내장되는 회로 기판상에 인쇄회로를 형성하여 상기 방사 패턴을 구성하는 단계이고,

    상기 제3 방사 패턴은 상기 회로 기판상에 형성됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
14. 제13 항에 있어서, 상기 제3 방사 패턴은 적어도 한 쌍이 독립적으로 형성되어 있으며, 상기 스위치 모듈은 상기 제3 방사 패턴들 중 하나를 상기 방사 패턴에 연결함을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
15. 제13 항에 있어서, 상기 제3 방사 패턴은 상기 회로 기판의 그라운드에 접속된 상태로 형성됨을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.
16. 제1 항에 있어서, 상기 단말기의 사양이 변경되면, 상기 패턴 선정 단계에서 선정된 방사 패턴들 중에서 상기 단말기에 요구되는 수만큼 공진 주파수들을 가지는 방사 패턴을 선택하는 단계, 상기 패턴 제작 단계, 제작된 자기 유전체 모듈들 및 유전체 모듈들 중 적어도 하나를 선택하는 단계 및 상기 동조 단계를 반복하여 수행함을 특징으로 하는 안테나 장치 제조 방법.

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