KR101696414B1 - 다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 - Google Patents

다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 Download PDF

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Abstract

다중 루프 형상으로 안테나 패턴을 형성하여 메탈 재질의 후면 커버가 적용된 휴대 단말에서도 안테나 성능을 최대화하도록 한 다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말이 제시된다. 제시된 다중 루프 안테나 모듈은 2개 이상의 루프를 형성하는 방사 패턴이 일면에 형성되는 안테나 시트 및 안테나 시트의 후면에 실장되는 자성시트를 포함할 수 있다.

Description

다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말{MULTI LOOP ANTENNA MODULE AND PORTABLE DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 다른 전자기기에 내장된 안테나 모듈과 통신을 수행하는 다중 루프 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 기능이 추가로 제공하고 있다. 그에 따라, 휴대 단말에는 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, NFC 안테나 모듈)이 장착되고 있다. 이때, 사용되는 NFC 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎒ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.
일반적으로, NFC 안테나 모듈은 평면형태로 형성되어 배터리팩, 배터리 커버 등에 실장된다. 즉, NFC 안테나 모듈은 사용자의 편의성, 구조상의 특성에 따라 휴대 단말의 후면 방향으로 방사 필드를 형성하여 다른 전자기기에 내장된 NFC 안테나 모듈과 통신을 수행하도록 구현되고 있다.
하지만, 최근 휴대 단말의 후면 커버에 메탈(Metal) 재질의 후면 커버 적용이 증가함에 따라 NFC 안테나 등과 같은 내장형 안테나의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 종래에는 메탈 재질의 후면 커버 중에서 카메라 및 플래시 등이 위치하는 영역의 주변 일부를 비메탈(Non Metal) 재질로 형성하여 안테나를 장착하고 있다.
하지만, 안테나를 실장하기 위한 비메탈 영역이 작고 주변이 메탈 재질로 둘러싸여 있기 때문에 안테나의 성능이 저하되는 문제점은 그대로 유지되고 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, 다중 루프 형상으로 안테나 패턴을 형성하여 메탈 재질의 후면 커버가 적용된 휴대 단말에서도 안테나 성능을 최대화하도록 한 다중 루프 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈은 2개 이상의 루프를 형성하는 방사 패턴이 일면에 형성되는 안테나 시트 및 안테나 시트의 후면에 실장되는 자성시트를 포함한다.
안테나 시트는 휴대 단말의 후면 커버에 형성된 홀 주변의 비메탈 영역에 중첩되어 실장될 수도 있다.
안테나 시트는 2개 이상의 루프들 중에 적어도 하나는 내주부에 후면 커버에 형성된 홀이 배치될 수도 있다.
안테나 시트는 제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부가 형성된 회로기판; 및 제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 권선되어 적어도 2개 이상의 루프를 형성하는 방사 패턴을 포함할 수도 있다.
방사 패턴은 제1패턴 미형성부의 외주를 따라 복수 회 권선되어 제1루프를 형성하고, 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 복수 회 권선되어 제2루프를 형성할 수도 있다.
방사 패턴은 제1루프 및 제2루프의 외주를 따라 복수 회 권선되어 제3루프를 형성할 수도 있다.
방사 패턴은 제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 서로 다른 방향으로 권선될 수도 있다.
방사 패턴은 제1패턴 미형성부의 외주 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 교대로 권선되어 제1루프 및 제2루프를 형성할 수도 있다.
자성시트는 페라이트, 비정질 시트, 자성체 폴리머 시트 중에 적어도 하나의 재질로 형성될 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말은 휴대 단말 본체와, 휴대 단말 본체의 후면에 장착되는 후면 커버 및 후면 커버에 형성된 홀 주변의 비메탈 영역에 중첩되어 실장되는상술한 다중 루프 안테나 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 다중 루프 안테나 모듈은 다중 루프 형상으로 안테나 패턴을 형성하여 메탈 재질의 후면 커버가 적용된 휴대 단말에 실장함으로써, 동일 면적의 단일 루프 형상의 안테나 패턴에 비해 방사 영역을 증가시켜 메탈 재질의 후면 커버에 실장시 안테나 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 7은 도 2의 안테나 시트를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 12는 종래의 단일 루프 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈의 안테나 특성을 비교 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 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 3 내지 도 7은 도 2의 안테나 시트를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다중 루프 안테나 모듈(100)은 휴대 단말의 후면 커버(200), 휴대 단말 본체(미도시), 배터리 팩(미도시) 등에 실장된다. 이때, 다중 루프 안테나 모듈(100)은 후면 커버(200)에 형성된 홀(220; 예를 들면, 카메라 홀, 조명 홀 등)의 주변에 형성된 비메탈(Non Metal) 영역(240)과 중첩되도록 실장된다. 다중 루프 안테나 모듈(100)은 복수의 루프를 포함하는 형상으로 형성되고, 적어도 하나의 루프의 내주에는 후면 커버(200)에 형성된 홀(220)이 배치된다. 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 다중 루프 안테나 모듈(100)은 안테나 시트(120) 및 자성시트(140)를 포함할 수 있다.
안테나 시트(120)는 연성회로기판(121; FPCB)으로 형성되며, 연성회로기판(121)의 일면에는 다중 루프 형상의 방사 패턴(122)이 형성된다. 여기서, 다중 루프 방사 패턴(122)은 2개 이상의 루프를 포함하고, 적어도 하나의 루프는 후면 커버(200)에 형성된 홀(220)의 외주부와 소정간격 이격되어 배치된다.
도 3을 참조하면, 안테나 시트(120)는 제1패턴 미형성부(123), 제2패턴 미형성부(124) 및 방사 패턴(122)을 포함할 수 있다.
방사 패턴(122)은 일단이 제2패턴 미형성부(124)의 좌측에서 배치되어 휴대 단말과 연결되는 단자(125)와 연결된다. 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주를 따라 권선된 후에 제2패턴 미형성부(124)의 외주를 따라 권선된다. 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123) 및 제2패턴 미형성부(124)의 외주를 교대로 복수 회 권선한 후에 제2패턴 미형성부(124)의 좌측에 타단이 배치되어 휴대 단말과 연결되는 단자(126)와 연결된다. 이때, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)와 제2패턴 미형성부(124)의 사이에서 교차 영역(127)이 형성된다. 교차 영역(127)에는 절연 부재(미도시)가 배치되고, 절연 부재의 상부 및 하부에 각각 방사 패턴(122)이 형성된다.
그에 따라, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성하여 "∞"형상으로 형성된다. 물론, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 안테나 시트(120)는 제1패턴 미형성부(123), 제2패턴 미형성부(124), 방사 패턴(122)을 포함할 수 있다. 방사 패턴(122)은 일단이 제1패턴 미형성부(123)의 우측에서 배치되어 휴대 단말과 연결되는 단자(125)와 연결된다. 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주를 따라 시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성한다. 방사 패턴(122)은 제2패턴 미형성부(124)의 좌측에서 제2패턴 미형성부(124)의 외주를 따라 반시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성한다. 이때, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외부 방향으로 권선되고 제2패턴 미형성부(124)의 내부 방향으로 권선되어 서로 다른 권선 방향을 형성한다. 여기서, 방사 패턴(122)의 타단은 휴대 단말과 연결되는 단자(126)와 연결된다.
그에 따라, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성한다. 물론, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성할 수도 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성할 수도 있다. 물론, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 안테나 시트(120)는 제1패턴 미형성부(123), 제2패턴 미형성부(124) 및 방사 패턴(122)을 포함할 수 있다.
방사 패턴(122)은 일단이 제2패턴 미형성부(124)의 좌측에 배치되어 휴대 단말과 연결되는 단자(125)와 연결된다. 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주를 따라 권선된 후에 제2패턴 미형성부(124)의 외주를 따라 권선된다. 이때, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성한다. 이때, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)와 제2패턴 미형성부(124)의 사이에서 교차 영역(127)이 형성된다. 교차 영역(127)에는 절연 부재(미도시)가 배치되고, 절연 부재의 상부 및 하부에 각각 방사 패턴(122)이 형성된다. 방사 패턴(122)은 제1루프(128) 및 제2루프(129)의 외주에 시계 방향(또는, 반시계 방향)으로 복수 회 권선되어 제3루프(130)를 형성한다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성할 수도 있다. 물론, 방사 패턴(122)은 제1패턴 미형성부(123)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제1루프(128)를 형성하고, 제2패턴 미형성부(124)의 외주에 반시계 방향으로 권선되어 제2루프(129)를 형성할 수도 있다. 방사 패턴(122)은 방사 패턴(122)은 제1루프(128) 및 제2루프(129)의 외주에 시계 방향(또는, 반시계 방향)으로 복수 회 권선되어 제3루프(130)를 형성한다.
자성시트(140)는 페라이트, 비정질(Amorphous) 시트, 자성체 폴리머 시트로 형성될 수 있으며, 자성체 폴리머 시트는 샌더스트 폴리머로 형성될 수 있다. 자성시트(140)는 안테나 시트(120)의 후면에 실장된다. 이때, 자성시트(140)는 후면 커버(200)에 형성된 홀(220)을 제외한 후면 커버(200)의 비메탈 영역(240)과 중첩되도록 형성되어 안테나 시트(120)의 후면(즉, 휴대 단말 본체 방향) 또는 휴대 단말 본체에 실장된다.
도 8 내지 도 12는 종래의 단일 루프 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 다중 루프 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 종래의 단일 루프 안테나 모듈은 메탈 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에 실장되면 비메탈 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우에 비해 안테나 성능이 저하된다. 즉, 종래의 단일 루프 안테나 모듈은 메탈 재질의 후면 커버(200)에 적용하는 경우 비메탈 영역(240)의 주변에 위치한 메탈에 의한 영향으로 안테나 성능이 크게 저하된다. 따라서, 종래의 단일 루프 안테나 모듈은 비메탈 재질(예를 들면, 플라스틱 재질)의 후면 커버(200)에만 적용이 가능하며, 최근 휴대 단말의 후면 커버(200)로 사용되는 메탈 재질에 적용시 안테나 성능이 저하되어 적용이 어렵게 된다.
이에 반해, 다중 루프 안테나 모듈(100; 즉, 도 3 내지 도 7)은 비메탈 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우 종래의 단일 루프 안테나 모듈에 비해 안테나 성능이 다소 저하되지만, 메탈 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우 종래의 단일 루프 안테나 모듈에 비해 안테나 성능이 향상된다.
도 9 내지 도 12는 AnSoft사의 HFF 프로그램을 통해 NFC 대역(대략 13.53㎒정도)에서 각 안테나 패턴에 대한 방사 필드 분포 및 세기를 분석한 결과이며, 동일한 환경에서 다중 루프 안테나 모듈(100)을 적용한 경우와 종래의 단일 루프 안테나 모듈을 적용한 경우의 방사 필드 분포 및 세기를 도시한다. 이를 참조하면, 다중 루프 안테나 모듈(100)은 메탈 재질의 후면 커버(200)에 적용되는 경우 각 루프의 중앙부에서 방사 필드가 형성(도 9 및 도 10)됨에 따라 동일한 환경의 단일 루프 안테나 모듈에서 생성되는 방사 필드(도 11 및 도 12 참조)에 비해 전체적인 방사 필드의 세기 및 면적이 증가한다.
상술한 바와 같이, 다중 루프 안테나 모듈은 다중 루프 형상으로 안테나 패턴을 형성하여 메탈 재질의 후면 커버가 적용된 휴대 단말에 실장함으로써, 동일 면적의 단일 루프 형상의 안테나 패턴에 비해 방사 영역을 증가시켜 메탈 재질의 후면 커버에 실장시 안테나 성능을 극대화할 수 있는 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.
100: 다중 루프 안테나 모듈 120: 안테나 시트
121: 회로기판 122: 방사 패턴
123: 제1패턴 미형성부 124: 제2패턴 미형성부
125, 126: 단자 127: 교차 영역
128: 제1루프 129: 제2루프
130: 제3루프 140: 자성시트
200: 후면 커버 220: 홀
240: 비메탈 영역

Claims (10)

  1. 2개 이상의 루프를 형성하는 방사 패턴이 일면에 형성되는 안테나 시트; 및
    상기 안테나 시트의 후면에 실장되는 자성시트를 포함하고,
    상기 안테나 시트는,
    제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부가 형성된 회로기판; 및
    상기 제1패턴 미형성부 및 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 권선되어 적어도 2개 이상의 루프를 형성하는 방사 패턴을 포함하여 휴대 단말의 후면 커버에 형성된 홀 주변의 비메탈 영역에만 중첩되어 실장되고,
    상기 방사 패턴은
    상기 제1패턴 미형성부의 외주를 따라 복수 회 권선되어 제1루프를 형성하고, 상기 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 복수 회 권선되어 제2루프를 형성하고, 상기 제1루프 및 상기 제2루프의 외주를 따라 복수 회 권선되어 제3루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 루프 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 시트는,
    상기 2개 이상의 루프들 중에 적어도 하나는 내주부에 상기 후면 커버에 형성된 홀이 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 루프 안테나 모듈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴은,
    상기 제1패턴 미형성부 및 상기 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 서로 다른 방향으로 권선되는 것을 특징으로 하는 다중 루프 안테나 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴은,
    상기 제1패턴 미형성부의 외주 및 상기 제2패턴 미형성부의 외주를 따라 교대로 권선되어 제1루프 및 제2루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 루프 안테나 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자성시트는,
    페라이트, 비정질 시트, 자성체 폴리머 시트 중에 적어도 하나의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 루프 안테나 모듈.
  10. 휴대 단말 본체;
    상기 휴대 단말 본체의 후면에 장착되는 후면 커버; 및
    상기 후면 커버에 형성된 홀 주변의 비메탈 영역에만 중첩되어 실장되는 청구항 제1항, 제3항, 제7 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 다중 루프 안테나 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
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