KR101787021B1 - 안테나 모듈 및 이를 구비하는 모바일 단말기 - Google Patents

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Abstract

안테나 모듈 및 이를 구비하는 모바일 단말기가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은, 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 모듈로서, 제1 안테나 패턴; 상기 제1 안테나 패턴과 연결되는 제2 안테나 패턴; 및 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점에서 상기 제2 안테나 패턴과 병렬로 연결되어, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴을 상기 제1 안테나로 동작시키거나 상기 제2 안테나 패턴을 상기 제2 안테나로 동작시키는 동작 회로부를 포함한다.

Description

안테나 모듈 및 이를 구비하는 모바일 단말기{ANTENNA MODULE AND MOBILE DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 안테나 기술에 관한 것이다.
최근, 모바일 단말기는 단순한 통화 기능 이외에도 근거리 무선 통신(Near Field Communication : NFC), DMB(Digital Multimedia Broadcasting), 와이파이(WiFi), 결제 기능 등 다양한 기능을 구비하고 있다. 모바일 단말기 내에서 이러한 다양한 기능을 수행하기 위해서는 NFC 안테나, MST 안테나 등과 같은 여러 안테나가 모바일 단말기 내부에 구비되어야 한다. 종래에는 NFC 안테나와 MST 안테나를 모바일 단말기에 장착시키기 위해 MST 안테나의 외곽에 NFC 안테나를 설계하여 두 안테나의 방사 특성을 분리하였다.
그러나, 모바일 단말기, 특히 스마트 워치 등과 같은 웨어러블 기기는 그 크기 및 내부 공간 상의 제약으로 인하여 안테나 패턴 영역을 분리하여 복수의 안테나를 구현하는 데 한계가 있다. 또한, 종래 기술에 따르면, 모바일 단말기에 복수의 안테나가 장착되는 경우 각 안테나들 간에 간섭 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2012-0117970호(2012.10.25)
본 발명의 실시예들은 제한된 내부 공간을 갖는 모바일 단말기에서 복수의 안테나를 효율적으로 구현하는 수단을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 모듈로서, 제1 안테나 패턴; 상기 제1 안테나 패턴과 연결되는 제2 안테나 패턴; 및 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점에서 상기 제2 안테나 패턴과 병렬로 연결되어, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴을 상기 제1 안테나로 동작시키거나 상기 제2 안테나 패턴을 상기 제2 안테나로 동작시키는 동작 회로부를 포함하는, 안테나 모듈이 제공된다.
상기 동작 회로부는, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 개방 회로(open circuit) 또는 단락 회로(short circuit)로 동작할 수 있다.
상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역인 경우 상기 동작 회로부가 상기 개방 회로로 동작하며, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역인 경우 상기 동작 회로부가 상기 단락 회로로 동작할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점은, 상기 동작 회로부가 상기 단락 회로로 동작하는 경우 상기 제2 안테나 패턴이 상기 제2 안테나의 공진 주파수에 대응되는 안테나 길이를 갖도록 하는 지점일 수 있다.
상기 동작 회로부는, 하나 이상의 커패시터, 하나 이상의 인덕터, 및 상기 커패시터와 상기 인덕터의 조합 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴은, 상기 안테나 모듈이 장착되는 모바일 단말기의 급전부와 연결되는 급전단을 포함할 수 있다.
상기 안테나 모듈은, 상기 안테나 모듈이 장착되는 모바일 단말기의 테두리 부분에 형성되어 상기 제2 안테나 패턴을 커플링 급전시키는 전도성 테두리 구조물을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은, 루프(Loop) 또는 스파이럴(Spiral) 형상으로 이루어지며, 상기 제1 안테나 패턴은, 상기 제2 안테나 패턴의 하측에 형성될 수 있다.
상기 안테나 모듈은, 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 마련되는 전자파 차폐재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 안테나는, MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나이고, 상기 제2 안테나는, NFC(Near Field Communication) 안테나일 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 모듈이 장착되는 모바일 단말기로서, 상기 안테나 모듈은, 제1 안테나 패턴; 상기 제1 안테나 패턴과 연결되는 제2 안테나 패턴; 및 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점에서 상기 제2 안테나 패턴과 병렬로 연결되어, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴을 상기 제1 안테나로 동작시키거나 상기 제2 안테나 패턴을 상기 제2 안테나로 동작시키는 동작 회로부를 포함하는, 모바일 단말기가 제공된다.
상기 동작 회로부는, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 개방 회로(open circuit) 또는 단락 회로(short circuit)로 동작할 수 있다.
상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역인 경우 상기 동작 회로부가 상기 개방 회로로 동작하며, 상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역인 경우 상기 동작 회로부가 상기 단락 회로로 동작할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점은, 상기 동작 회로부가 상기 단락 회로로 동작하는 경우 상기 제2 안테나 패턴이 상기 제2 안테나의 공진 주파수에 대응되는 안테나 길이를 갖도록 하는 지점일 수 있다.
상기 동작 회로부는, 하나 이상의 커패시터, 하나 이상의 인덕터, 및 상기 커패시터와 상기 인덕터의 조합 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
상기 제1 안테나는, MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나이고, 상기 제2 안테나는, NFC(Near Field Communication) 안테나일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 동작 회로부를 통해 제1 안테나 패턴과 제2 안테나 패턴을 제1 안테나로 동작시키거나 제2 안테나 패턴을 제2 안테나로 동작시킴으로써, 웨어러블 기기 등과 같이 그 크기 및 내부 공간 상의 제약이 존재하는 모바일 단말기에서 다중 대역의 신호를 효율적으로 송수신할 수 있다. 이 경우, 모바일 단말기의 내부 공간 활용도를 향상시킬 수 있고, 모바일 단말기의 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 안테나 패턴 영역을 분리할 필요 없이 상호 연결된 제1 안테나 패턴 및 제2 안테나 패턴(즉, 하나의 안테나 패턴)을 이용하여 다중 대역의 안테나 기능을 용이하게 구현하고 각 안테나 간의 간섭 현상을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나 패턴, 제2 안테나 패턴 및 동작 회로부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나 패턴, 제2 안테나 패턴 및 동작 회로부를 나타낸 회로도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 동작을 설명하기 위한 회로도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 동작을 설명하기 위한 회로도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나 패턴(102), 제2 안테나 패턴(104) 및 동작 회로부(106)의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 복수의 안테나를 구현하기 위한 장치로서, 모바일 단말기(미도시)의 내부에 장착될 수 있다. 상기 모바일 단말기는 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant) 및 스마트 워치 등과 같은 웨어러블 기기 등이 될 수 있다. 또한, 상기 복수의 안테나는 예를 들어, 근거리 무선 통신을 위한 제1 안테나 및 제2 안테나일 수 있다. 여기서, 제1 안테나는 예를 들어, MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나일 수 있으며, 100~200KHz 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 제2 안테나는 예를 들어, NFC(Near Field Communication) 안테나일 수 있으며, 13.56MHz 대역의 신호를 송수신할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 제1 안테나 패턴(102), 제 2 안테나 패턴(104), 동작 회로부(106), 전도성 테두리 구조물(108) 및 전자파 차폐재(110)를 포함한다.
제1 안테나 패턴(102)은 제1 안테나(예를 들어, MST 안테나)의 방사체 일부로서 기능한다. 제1 안테나 패턴(102)은 도전성 재료로 이루어질 수 있으며, FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 미도시) 상에 형성될 수 있다. 제1 안테나 패턴(102)은 루프(Loop) 또는 스파이럴(Spiral) 형상으로 이루어질 수 있으나, 제1 안테파 패턴(102)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 안테나 패턴(102)은 제2 안테나 패턴(104)의 하측에 위치할 수 있다. 이때, 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)은 상호 연결될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 안테나 패턴(102)은 스파이럴 형상으로 이루어질 수 있으며 제1 안테나 패턴(102)의 일단이 연장 형성되어 제2 안테나 패턴(104)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 안테나 패턴(104)은 제1 안테나 패턴(102)과 마찬가지로 스파이럴 형상으로 이루어질 수 있으며 제2 안테나 패턴(104)의 일단이 연장 형성되어 제1 안테나 패턴(102)과 연결될 수 있다. 도 1의 점선은 제1 안테나 패턴(102)의 일단이 연장 형성되어 제2 안테나 패턴(104)과 연결되는 형태 및 제2 안테나 패턴(104)의 일단이 연장 형성되어 제1 안테나 패턴(102)과 연결되는 형태를 나타낸다.
또한, 제1 안테나 패턴(102)은 모바일 단말기의 급전부(미도시)와 연결되는 급전단(102a)을 포함할 수 있다. 제1 안테나 패턴(102)의 급전단(102a)은 모바일 단말기의 급전부로부터 직접 전류를 인가받을 수 있다. 후술할 바와 같이, 제1 안테나 패턴(102)의 급전단(102a)을 통해 전류가 인가되는 경우, 제1 안테나 패턴(102) 및 제1 안테나 패턴(102)과 연결되는 제2 안테나 패턴(104)은 제1 안테나의 방사체로서 기능할 수 있다.
제2 안테나 패턴(104)은 제1 안테나(예를 들어, MST 안테나)의 방사체 일부로서 기능하거나 제2 안테나(예를 들어, NFC 안테나)의 방사체로서 기능한다. 제2 안테나 패턴(104)은 도전성 재료로 이루어질 수 있으며, FPCB(미도시) 상에 형성될 수 있다. 제2 안테나 패턴(104)은 제1 안테나 패턴(102)과 마찬가지로 루프(Loop) 또는 스파이럴(Spiral) 형상으로 이루어질 수 있으나, 제2 안테나 패턴(104)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 안테나 패턴(104)은 제1 안테나 패턴(102)의 상측에 위치할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)은 상호 연결될 수 있다. 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)은 예를 들어, 비아홀을 통해 상호 연결될 수 있으나, 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)의 연결 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2를 참조하면, 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)이 연결되는 지점인 제1 지점(106a) 및 제2 지점(106b)에서 동작 회로부(106)가 제2 안테나 패턴(104)과 병렬로 연결될 수 있으며, 동작 회로부(106)의 동작에 따라 제2 안테나 패턴(104)이 제1 안테나의 방사체 일부로서 기능하거나 제2 안테나의 방사체로서 기능할 수 있다.
동작 회로부(106)는 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)을 제1 안테나로 동작시키거나 제2 안테나 패턴(104)을 제2 안테나로 동작시킨다. 상술한 바와 같이, 동작 회로부(106)는 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)이 연결되는 지점인 제1 지점(106a) 및 제2 지점(106b)에서 동작 회로부(106)가 제2 안테나 패턴(104)과 병렬로 연결될 수 있다.
동작 회로부(106)는 커패시터, 인덕터 등과 같은 수동 소자, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일 예시로서, 동작 회로부(106)는 수 피코-패럿(pF) 크기의 정전 용량을 갖는 커패시터로 이루어질 수 있다. 동작 회로부(106)는 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역에 따라 개방 회로(open circuit) 또는 단락 회로(short circuit)로 동작할 수 있다. 구체적으로, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역인 경우 동작 회로부(106)는 개방 회로로 동작할 수 있으며, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역인 경우 동작 회로부(106)는 단락 회로로 동작할 수 있다. 여기서, 제1 주파수 대역은 제1 안테나의 동작 주파수 대역(예를 들어, 100~200KHz 대역)일 수 있으며, 제2 주파수 대역은 제2 안테나의 동작 주파수 대역(예를 들어, 13.56MHz 대역)일 수 있다.
일 예시로서, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 100~200KHz인 경우(즉, 안테나 모듈(100)의 MST 안테나(제1 안테나)가 동작하는 경우), 상기 신호의 낮은 주파수 대역으로 인해 위 예시의 커패시터가 개방될 수 있으며 이에 따라 동작 회로부(106)가 개방 회로로 동작할 수 있다. 이 경우, 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)이 하나의 루프(loop)를 형성함으로써 제1 안테나의 방사체로서 기능하며, 급전단(102a)으로부터 인가받는 전류에 의해 방사 에너지를 방사할 수 있다.
다른 예시로서, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 13.56MHz인 경우(즉, 안테나 모듈(100)의 NFC 안테나(제2 안테나)가 동작하는 경우), 상기 신호의 높은 주파수 대역으로 인해 위 예시의 커패시터가 단락될 수 있으며 이에 따라 동작 회로부(106)가 단락 회로로 동작할 수 있다. 이 경우, 제2 안테나 패턴(104)과 동작 회로부(106)가 하나의 루프를 형성함으로써 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나의 방사체로서 기능할 수 있다. 이때, 제2 안테나 패턴(104)은 모바일 단말기의 테두리 부분에 형성되는 전도성 테두리 구조물(108)을 통해 커플링 급전될 수 있다.
이러한 다중 대역의 안테나 기능을 구현하기 위해, 제1 지점(106a) 및 제2 지점(106b)은 동작 회로부(106)가 단락 회로로 동작하는 경우 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나의 공진 주파수에 대응되는 안테나 길이(즉, 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나의 공진 주파수에서 공진을 일으키는 데 필요한 안테나 길이)를 갖도록 하는 지점일 수 있다.
전도성 테두리 구조물(108)은 모바일 단말기의 프레임 케이스(미도시)의 테두리를 따라 마련되어 모바일 단말기의 외관을 미려하게 하는 역할을 한다. 전도성 테두리 구조물(108)은 예를 들어, 금속 등과 같은 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 이때, 전도성 테두리 구조물(108)은 적어도 한 곳이 분절되어 있을 수 있으며, 상기 분절된 부분의 일부가 전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 전도성 테두리 구조물(108)에서 전도성을 갖는 부분의 길이는 제2 안테나의 공진 주파수에 따라 달라질 수 있다.
또한, 전도성 테두리 구조물(108)은 전도성 재료로 이루어져 제2 안테나 패턴(104)을 커플링 급전시킬 수 있다. 전도성 테두리 구조물(108)은 제2 안테나 패턴(104)과 근접하도록 위치할 수 있으며, 제2 안테나 패턴(104)을 커플링 급전시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 상대적으로 고주파수 대역(예를 들어, 13.56MHz 대역)인 경우 동작 회로부(106)가 단락 회로로 동작하여 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나의 방사체로서 기능할 수 있다. 이 경우, 제2 안테나 패턴(104)은 전도성 테두리 구조물(108)에 의해 커플링 급전되어 제2 안테나의 공진 주파수 대역(예를 들어, 13.56MHz 대역)에서 공진을 일으킬 수 있다.
전자파 차폐재(110)는 제1 안테나 또는 제2 안테나로부터 발생되는 전자파를 차폐시킨다. 전자파 차폐재(110)는 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104) 사이에 마련될 수 있으며, 제1 안테나 패턴(102) 및 제2 안테나 패턴(104)과 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 전자파 차폐재(110)는 예를 들어, 페라이트 시트 또는 메탈 자성 박판 시트일 수 있다. 페라이트 시트는 페라이트 분말과 바인더 수지를 혼합하여 제조되는 것으로, 페라이트 분말로는 예를 들어, Mn-Zn 페라이트, Ni-Zn-Cu 페라이트, Mn-Mg 페라이트 등이 사용될 수 있다. 메탈 자성 박판 시트는 Fe계 자성 합금 또는 Co계 자성 합금의 리본 또는 스트립이 플레이크 처리되어 다수의 미세 조각으로 분리된(또는 다수의 크랙이 형성된) 것일 수 있다. Fe계 자성 합금으로는 예를 들어, Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 사용할 수 있고, Co계 자성 합금으로는 예를 들어, Co-Fe-Ni-Si-B 합금 또는 Co-Fe-Cr-Si-B 합금을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 안테나 패턴(102), 전자파 차폐재(110) 및 제2 안테나 패턴(104)은 순차적으로 적층될 수 있으며, 전자파 차폐재(110)는 예를 들어, 제1 안테나 패턴(102)이 형성되는 FPCB의 하면 및 제2 안테나 패턴(104)이 형성되는 FPCB의 상면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나, 제2 안테나 및 모바일 단말기의 내부에 실장되는 다른 전자 부품들간의 간섭 현상을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나 패턴(102), 제2 안테나 패턴(104) 및 동작 회로부(106)를 나타낸 회로도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나 및 제2 안테나의 동작을 각각 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 동작 회로부(106)는 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)이 연결되는 지점, 즉 제1 지점(106a) 및 제2 지점(106b)에서 제2 안테나 패턴(104)과 병렬로 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 지점(106a) 및 제2 지점(106b)은 동작 회로부(106)가 단락 회로로 동작하는 경우 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나의 공진 주파수에 대응되는 안테나 길이(즉, 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나의 공진 주파수에서 공진을 일으키는 데 필요한 안테나 길이)를 갖도록 하는 지점일 수 있다. 한편, 도 3 내지 도 5에서는 설명의 편의상 동작 회로부(106)가 소정 크기(예를 들어, 10pF)의 정전 용량을 갖는 커패시터인 것으로 가정한다.
도 4를 참조하면, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 제1 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역(예를 들어, 100~200KHz)인 경우, 제1 신호의 낮은 주파수 대역으로 인해 동작 회로부(106)의 커패시터가 개방(open)되고 이에 따라 동작 회로부(106)가 개방 회로로 동작할 수 있다. 이 경우, 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)이 하나의 루프(loop)를 형성함으로써 제1 안테나로 동작할 수 있다. 여기서, 제1 안테나 패턴(102) 및 제2 안테나 패턴(104)은 급전단(102a)으로부터 급전되어 방사 에너지를 방사할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 안테나 모듈(100)에서 송수신하는 제2 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역(예를 들어, 13.56MHz)인 경우, 제2 신호의 높은 주파수 대역으로 인해 동작 회로부(106)의 커패시터가 단락(short)되고 이에 따라 동작 회로부(106)가 단락 회로로 동작할 수 있다. 이 경우, 제2 안테나 패턴(104)과 동작 회로부(106)가 하나의 루프를 형성함으로써 제2 안테나 패턴(104)이 제2 안테나로 동작할 수 있다. 여기서, 제2 안테나 패턴(104)은 전도성 테두리 구조물(108)을 통해 커플링 급전될 수 있다.
이와 같이, MST 안테나와 NFC 안테나의 동작 주파수 차이로 인해, 동작 회로부(106)는 두 안테나의 동작에 따라 서로 다른 동작 특성을 나타낼 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 모바일 단말기가 MST 결제 기능을 수행하는 경우 제1 안테나 패턴(102) 및 제2 안테나 패턴(104)이 MST 통신을 위한 안테나로 사용되다가, 모바일 단말기가 NFC 결제 기능을 수행하는 경우 제2 안테나 패턴(104)이 NFC 통신을 위한 안테나로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기는 MST 통신에 의한 결제 방식 및 NFC 통신에 의한 결제 방식을 모두 지원할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기는 스마트 워치 등과 같이 내부 공간이 매우 작은 웨어러블 기기일 수 있으며, 이 경우에도 상술한 방법을 통해 복수의 안테나를 용이하게 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 동작 회로부(106)를 통해 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)을 제1 안테나로 동작시키거나 제2 안테나 패턴(104)을 제2 안테나로 동작시킴으로써, 웨어러블 기기 등과 같이 그 크기 및 내부 공간 상의 제약이 존재하는 모바일 단말기에서 다중 대역의 신호를 효율적으로 송수신할 수 있다. 이 경우, 모바일 단말기의 내부 공간 활용도를 향상시킬 수 있고, 모바일 단말기의 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 안테나 패턴 영역을 분리할 필요 없이 상호 연결된 제1 안테나 패턴(102) 및 제2 안테나 패턴(104)(즉, 하나의 안테나 패턴)을 이용하여 다중 대역의 안테나 기능을 용이하게 구현하고 각 안테나 간의 간섭 현상을 최소화할 수 있다.
한편, 여기서는 설명의 편의상 제1 안테나 및 제2 안테나가 각각 MST 안테나, NFC 안테나인 것으로 설명하였으나 이는 하나의 실시예에 불과할 뿐 제1 안테나 및 제2 안테나의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 안테나 및 제2 안테나는 동작 주파수의 차이가 수배~수천배 이상이면 족하다.
또한, 상술한 안테나 모듈(100)은 하나의 FPCB에 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)을 형성한 후 이를 전자파 차폐재(110)와 함께 접어서 합지하는 방식, 두 개의 분리된 FPCB 각각에 제1 안테나 패턴(102)과 제2 안테나 패턴(104)을 형성하고 후공정에서 이를 솔더링(soldering)하는 방식 등을 통해 제작될 수 있으나, 상기 안테나 모듈(100)의 제작 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 안테나 모듈
102 : 제1 안테나 패턴
102a : 급전단
104 : 제2 안테나 패턴
106 : 동작 회로부
106a : 제1 지점
106b : 제2 지점
108 : 전도성 테두리 구조물
110 : 전자파 차폐재

Claims (16)

  1. 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 모듈로서,
    제1 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴과 연결되는 제2 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점인 제1 지점과 제2 지점의 사이에서 상기 제2 안테나 패턴과 병렬로 연결되는 동작 회로부; 및
    전도성 재료로 이루어지며, 상기 안테나 모듈이 장착되는 모바일 단말기의 테두리 부분에서 상기 제2 안테나 패턴과 설정된 거리 이내에 형성되어 상기 제2 안테나 패턴을 커플링 급전시키는 전도성 테두리 구조물을 포함하며,
    상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역인 경우, 상기 동작 회로부가 개방 회로로 동작함으로써 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 루프를 형성하여 제1 안테나로 동작하며,
    상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역인 경우, 상기 동작 회로부가 단락 회로로 동작함으로써 상기 제2 안테나 패턴과 상기 동작 회로부가 루프를 형성하여 제2 안테나로 동작하는, 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 지점 및 상기 제2 지점은, 상기 동작 회로부가 상기 단락 회로로 동작하는 경우 상기 제2 안테나 패턴이 상기 제2 안테나의 공진 주파수에 대응되는 안테나 길이를 갖도록 하는 지점인, 안테나 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 동작 회로부는, 하나 이상의 커패시터, 하나 이상의 인덕터, 및 상기 커패시터와 상기 인덕터의 조합 중 적어도 하나로 이루어지는, 안테나 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴은, 상기 안테나 모듈이 장착되는 모바일 단말기의 급전부와 연결되는 급전단을 포함하는, 안테나 모듈.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은, 루프(Loop) 또는 스파이럴(Spiral) 형상으로 이루어지며,
    상기 제1 안테나 패턴은, 상기 제2 안테나 패턴의 하측에 형성되는, 안테나 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 마련되는 전자파 차폐재를 더 포함하는, 안테나 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안테나는, MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나이고,
    상기 제2 안테나는, NFC(Near Field Communication) 안테나인, 안테나 모듈.
  11. 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 및 제2 안테나를 포함하는 안테나 모듈이 장착되는 모바일 단말기로서,
    상기 안테나 모듈은,
    제1 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴과 연결되는 제2 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 연결되는 지점인 제1 지점과 제2 지점의 사이에서 상기 제2 안테나 패턴과 병렬로 연결되는 동작 회로부; 및
    전도성 재료로 이루어지며, 상기 모바일 단말기의 테두리 부분에서 상기 제2 안테나 패턴과 설정된 거리 이내에 형성되어 상기 제2 안테나 패턴을 커플링 급전시키는 전도성 테두리 구조물을 포함하며,
    상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 제1 주파수 대역인 경우, 상기 동작 회로부가 개방 회로로 동작함으로써 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴이 루프를 형성하여 제1 안테나로 동작하며,
    상기 안테나 모듈에서 송수신하는 신호의 주파수 대역이 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역인 경우, 상기 동작 회로부가 단락 회로로 동작함으로써 상기 제2 안테나 패턴과 상기 동작 회로부가 루프를 형성하여 제2 안테나로 동작하는, 모바일 단말기.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 지점 및 상기 제2 지점은, 상기 동작 회로부가 상기 단락 회로로 동작하는 경우 상기 제2 안테나 패턴이 상기 제2 안테나의 공진 주파수에 대응되는 안테나 길이를 갖도록 하는 지점인, 모바일 단말기.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 동작 회로부는, 하나 이상의 커패시터, 하나 이상의 인덕터, 및 상기 커패시터와 상기 인덕터의 조합 중 적어도 하나로 이루어지는, 모바일 단말기.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 안테나는, MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나이고,
    상기 제2 안테나는, NFC(Near Field Communication) 안테나인, 모바일 단말기.
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