KR101978955B1 - 이동 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로기판을 구비하는 단말기 바디와, 상기 회로기판의 전기적 접지를 형성하는 접지부와, 상기 접지부로부터 이격되게 배치되는 도전멤버와, 상기 접지부 및 상기 도전멤버와 함께 슬롯을 형성하도록 상기 접지부와 상기 도전멤버를 복수의 부분에서 연결하는 도전성 연결부들과, 상기 슬롯이 전자기파를 방사하도록 상기 슬롯에 급전하는 급전부, 및 상기 도전성 연결부들 중 어느 하나를 상기 접지부에 선택적으로 단락시키도록 형성되는 스위치부를 포함하는 이동 단말기를 제공한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}

본 발명은 무선 전자기파를 송수신하는 안테나를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.

이동 단말기는 휴대가 가능하면서 음성 및 영상 통화 기능, 정보를 입·출력하는 기능 및 데이터를 저장할 수 있는 기능 등을 하나 이상 갖춘 휴대용 전자기기이다.

이동 단말기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임 및 방송의 수신 등의 복잡한 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia Player) 형태로 구현되고 있다.

멀티 미디어 기기의 복잡한 기능을 구현하기 위해 하드웨어 또는 소프트웨어의 면에서 새로운 다양한 시도들이 적용되고 있다. 일 예로 사용자가 쉽고 편리하게 기능을 검색하거나 선택하기 위한 유저 인터페이스(User Interface) 환경이 제공되고 있다.

상기 시도들에 더하여, 상기 하드웨어 등의 기능을 보다 개선하는 방안이 고려될 수 있다. 이러한 개선 방안에는 사용자가 이동 단말기를 좀더 편리하게 사용하기 위한 구조적인 변화 및 개량이 포함된다. 상기 구조적인 변화 및 개량의 하나로 전파를 송수신하는 안테나에 대해 고려될 수 있다.

안테나는 무선통신을 위해 무선 전자기파를 송수신하도록 형성되는 장치로서, 이동 단말기에 필수적으로 요구되는 구성 요소이다. 이동 단말기는 음성 통화 외에 WiBro, DMB 등과 같은 다양한 기능들을 구현하는 추세이므로, 안테나는 상기 기능들을 만족시키는 대역폭들을 구현하여야 함은 물론, 이동 단말기에 내장될 수 있도록 소형으로 설계되어야 한다.

상기 요구에 따라, 멀티 주파수 대역을 구현할 수 있는 안테나들이 설계되고 있다. 그러나, 안테나의 구조가 복잡하며, 공진 주파수, 대역폭, 이득 등과 같은 특성들을 결정하는 파라미터 값들을 독립적으로 조율하기가 어려운 문제가 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 새로운 구조를 갖는 안테나에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명의 일 목적은 멀티 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신할 수 있는 안테나를 구비하는 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 보다 슬림화된 안테나를 가지는 이동 단말기를 제안하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이동 단말기는 회로기판을 구비하는 단말기 바디와, 상기 회로기판의 전기적 접지를 형성하는 접지부와, 상기 접지부로부터 이격되게 배치되는 도전멤버와, 상기 접지부 및 상기 도전멤버와 함께 슬롯을 형성하도록 상기 접지부와 상기 도전멤버를 복수의 부분에서 연결하는 도전성 연결부들과, 상기 슬롯이 전자기파를 방사하도록 상기 슬롯에 급전하는 급전부, 및 상기 도전성 연결부들 중 어느 하나를 상기 접지부에 선택적으로 단락시키도록 형성되는 스위치부를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 슬롯은 상기 스위치부의 선택적 단락에 의해 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신하도록 형성된다.

상기 스위치부는 상기 서로 다른 주파수 대역 중 저주파 대역에서는 상기 어느 하나와 상기 접지부 사이를 개방시키고, 고주파 대역에서는 상기 어느 하나를 상기 접지부에 단락시키도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬롯은 상기 고주파 대역의 중심주파수의 반파장의 길이로 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 급전부는 상기 도전멤버의 중앙 부분을 기준으로 상기 도전성 연결부의 다른 하나에 인접하게 배치된다. 상기 급전부는 상기 다른 하나로부터 상기 다른 하나에서 상기 중앙 부분에 이르는 길이의 1/8 내지 1/2 지점 사이에 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 급전부는 상기 접지부와 전기적으로 연결되고 상기 도전멤버를 향하도록 배치된다.

상기 급전부는 상기 접지부와 상기 도전멤버에 각각 연결되는 동축 케이블을 포함할 수 있다. 또는, 상기 급전부는 상기 도전멤버와 일정 갭을 두고 이격되게 배치되어 커플링 급전을 형성할 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 급전부에는 대역폭을 확장시키도록 이루어지는 매칭회로가 연결되며, 상기 매칭회로는 상기 급전부와 연결되고 서로 다른 주파수 대역 중 저주파 대역의 대역폭을 확장시키도록 형성되는 제1매칭회로, 및 상기 제1매칭회로와 연결되며 상기 서로 다른 주파수 대역 중 고주파 대역의 대역폭을 확장시키고 듀얼 공진을 형성하도록 이루어지는 제2매칭회로를 포함한다.

상기 제1매칭회로는 갭을 이용한 커플링 급전 회로, 직렬 커패시터 또는 대역 소거 필터로 구성될 수 있으며, 상기 제2매칭회로는 대역 소거 필터로 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 슬롯은 상기 단말기 바디의 길이방향의 일측에 폭방향으로 연장되게 형성된다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 접지부는 상기 회로기판에 형성되거나 상기 회로기판을 지지하는 도전성 지지부재에 형성된다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 도전멤버는 상기 단말기 바디의 적어도 일측 가장자리를 따라 연장되게 형성된다.

상기 이동 단말기는 상기 도전멤버의 양단부에 각각 인접하게 배치되고 상기 단말기 바디의 가장자리를 따라 연장되게 형성되어 상기 도전멤버와 함께 상기 단말기 바디의 측면 외관을 이루는 데코부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동 단말기는 상기 도전멤버를 덮도록 배치되고 절연성 물질로 형성되는 절연부를 더 포함할 수 있다. 상기 절연부는 상기 단말기 바디의 외관을 이룰 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 스위치부가 도전성 연결부들 중 어느 하나를 접지부에 선택적으로 단락시킴에 따라, 슬롯은 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신한다. 이때, 급전부는 도전멤버의 중앙 부분을 기준으로 도전성 연결부의 다른 하나에 인접하게 배치되어, LC 회로를 사용하지 않고도 저주파 및 고주파 대역의 임피던스를 매칭시킬 수 있다.

또한, 도전멤버는 단말기 바디의 적어도 일측 가장자리를 따라 배치되어 접지부와 슬롯 안테나를 구현하는바, 보다 슬림화된 안테나를 구비하는 이동 단말기가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 전면에서 바라본 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 이동 단말기의 후면 사시도.
도 3은 도 1의 이동 단말기의 분해 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 슬롯 안테나를 디스플레이부와 수직한 방향으로 투영하여 나타낸 개념도.
도 5a 내지 5c는 도 4의 슬롯 안테나에서 스위치부가 제거된 상태를 보인 개념도들.
도 6a 및 6b는 도 4에 도시된 슬롯 안테나가 스위치부의 선택적 단락에 의해 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신하는 것을 각각 보인 개념도.
도 7은 도 4의 슬롯 안테나의 주파수에 따른 전압정재파비를 도시한 그래프.
도 8은 도 3에 도시된 급전부에 대역폭 확장을 위한 매칭회로가 연결된 것을 보인 개념도.
도 9는 도 3의 급전부에 도 8에 도시된 매칭회로가 연결된 경우, 주파수에 따른 입력 임피던스를 보인 그래프.
도 10은 도 3의 급전부에 도 8에 도시된 매칭회로가 연결된 경우, 주파수에 따른 전압정재파비를 도시한 그래프.
도 11 및 12는 각각 슬롯의 폭 및 도전멤버의 두께 변화에 따른 방사효율을 보인 실험 결과표.

이하, 본 발명에 관련된 이동 단말기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), PMP(Portable Multimedia Player), 전자책(E-book), 내비게이션 등이 포함될 수 있다.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 이동 단말기(100)의 일 예를 전면에서 바라본 사시도이다.

개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 와치 타입, 클립 타입, 안경 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다.

바디는 외관을 이루는 케이스(프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 본 실시예에서, 케이스는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)로 구분될 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 사이에 형성된 공간에는 각종 전자부품들이 내장된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 중간 케이스가 추가로 배치될 수 있으며, 배터리를 덮는 배터리 커버가 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 구성될 수도 있다.

케이스들은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.

단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151), 제1음향출력모듈(153a), 제1카메라(121a), 제1조작유닛(131) 등이 배치되며, 측면에는 마이크(122), 인터페이스부(170), 제2조작유닛(132) 등이 구비될 수 있다.

디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)하도록 이루어진다. 디스플레이부(151)는 정보를 시각적으로 표현하는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있게 터치감지수단을 포함할 수 있다. 디스플레이부(151) 상의 어느 한 곳에 대하여 터치가 이루어지면 터치감지수단은 이를 감지하고 그 터치된 위치에 대응하는 내용이 입력되게 구성될 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.

터치감지수단은 디스플레이부(151)에서 출력되는 시각 정보가 보일 수 있도록 투광성으로 형성되며, 밝은 곳에서 터치스크린의 시인성(visibility)을 높이기 위한 구조가 포함될 수 있다. 도 1에 의하면, 디스플레이부(151)는 프론트 케이스(101)의 전면(front surface)의 대부분을 차지한다.

디스플레이부(151)의 양단부 중 일 단부에 인접한 영역에는 제1음향출력모듈(153a)과 제1카메라(121a)가 배치되고, 다른 단부에 인접한 영역에는 제1조작유닛(131)과 마이크(122)가 배치된다. 제2조작유닛(132, 도 2 참조), 인터페이스부(170) 등은 단말기 바디의 측면에 배치될 수 있다.

제1음향출력모듈(153a)은 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver) 또는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

제1음향출력모듈(153a)로부터 발생되는 사운드는 구조물 간의 조립틈을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나, 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.

제1카메라(121a)는 화상통화 모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.

사용자 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 제1 및 제2조작유닛(131, 132)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2조작유닛(131, 132)은 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있으며, 터치, 푸쉬, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 가면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다.

본 도면에서는 제1 조작유닛(131)이 터치키(touch key)인 것을 기준으로 예시하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제1 조작유닛(131)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.

제1 및/또는 제2조작유닛들(131, 132)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1조작유닛(131)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등과 같은 명령을 입력 받고, 제2조작유닛(132)은 제1음향출력모듈(153a)에서 출력되는 음향의 크기 조절 또는 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다.

마이크(122)는 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 형성된다. 마이크(122)는 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.

인터페이스부(170)는 이동 단말기(100)가 외부기기와 데이터 교환 등을 할 수 있게 하는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(170)는 유선 또는 무선으로 이어폰과 연결하기 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트{예를 들어 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등}, 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급 단자들 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(170)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 이동 단말기(100)의 후면 사시도이다.

도 2를 참조하면, 단말기 바디의 후면, 다시 말해서 리어 케이스(102)에는 제2카메라(121b)가 추가로 장착될 수 있다. 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a, 도 1 참조)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지며, 제1카메라(121a)와 서로 다른 화소를 가지는 카메라일 수 있다.

예를 들어, 제1카메라(121a)는 화상 통화 등의 경우에 사용자의 얼굴을 촬영하여 상대방에 전송함에 무리가 없도록 저 화소를 가지며, 제2카메라(121b)는 일반적인 피사체를 촬영하고 바로 전송하지는 않는 경우가 많기에 고 화소를 가지는 것이 바람직하다. 제1 및 제2카메라(121a, 121b)는 회전 또는 팝업(pop-up) 가능하게 단말기 바디에 설치될 수도 있다.

제2카메라(121b)에 인접하게는 플래시(200)와 거울(124)이 추가로 배치된다. 플래시(200)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향해 빛을 비추게 된다. 거울(124)은 사용자가 제2카메라(121b)를 이용하여 자신을 촬영(셀프 촬영)하고자 하는 경우에, 사용자 자신의 얼굴 등을 비춰볼 수 있게 한다.

단말기 바디의 후면에는 제2음향출력모듈(153b)이 추가로 배치될 수도 있다. 제2음향출력모듈(153b)은 제1음향출력모듈(153a, 도 1 참조)과 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.

단말기 바디의 측면에는 통화 등을 위한 안테나 외에 방송신호 수신용 안테나(미도시)가 추가적으로 배치될 수 있다. 방송수신모듈의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 설치될 수 있다.

단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(190)가 구비된다. 전원공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 직접 착탈 가능하게 구성되는 배터리를 포함할 수 있다.

이하에서는 멀티 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신할 수 있는 슬롯 안테나(200)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 1의 이동 단말기(100)의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 슬롯 안테나(200)를 디스플레이부(151)와 수직한 방향으로 투영하여 나타낸 개념도이다.

도 3 및 4를 참조하면, 단말기 바디의 내부에는 회로기판(180)이 배치된다. 회로기판(180)은 도시된 바와 같이 리어 케이스(102)에 장착되거나, 별도의 지지부재에 설치될 수 있다. 회로기판(180)은 이동 단말기(100)의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부의 일 예로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 회로기판(180)은 슬롯 안테나(200)에서 송수신하는 무선 전자기파에 대응하는 신호를 처리하도록 형성될 수 있다.

회로기판(180)은 복수의 층으로 형성되며, 상기 복수의 층 중 적어도 하나는 회로기판(180)의 전기적 접지를 이루는 접지부(181)가 될 수 있다. 접지부(181)는, 예를 들어 박막의 도전성 물질이 회로기판(180)의 주면을 덮도록 코팅됨에 따라 형성될 수 있다. 다만, 접지부(181)가 형성되는 위치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 접지부(181)는 회로기판(180)을 지지하는 도전성의 지지부재에 형성될 수도 있다.

접지부(181)로부터 이격된 위치에는 도전멤버(103)가 배치된다. 도전멤버(103)는 도전성 물질, 예를 들어 스테인리스 스틸이 소정 두께를 갖도록 형성되거나, 금, 동 등의 금속 박판으로 형성될 수 있다. 도전멤버(103)는 접지부(181)의 적어도 일측면을 덮도록 배치되며, 도전멤버(103)와 접지부(181) 간의 거리는 슬롯(A)의 폭에 대응된다.

도전멤버(103)는 단말기 바디의 적어도 일측 가장자리를 따라 연장되게 형성되어, 도시된 바와 같이 단말기 바디의 측면 외관을 이룰 수 있다. 이때, 도전멤버(103)의 양단부에는 데코부(104)가 각각 인접하게 배치될 수 있으며, 데코부(104)가 도전멤버(103)와 서로 전기적으로 연결되지 않도록 이들 사이에는 절연성 물질, 예를 들어 리어 케이스(102)의 일부가 삽입될 수 있다.

데코부(104)는 단말기 본체의 가장자리를 따라 연장되게 형성되어 도전멤버(103)와 함께 단말기 본체의 측면 외관을 이루게 된다. 도전멤버(103)와 데코부(104)는 디스플레이부(151)에 수직한 방향으로 투영되면(도 4참조), 접지부(181)를 감싸도록 형성된다. 데코부(104)는 도전멤버(103)와 일체감을 주도록 도전멤버(103)와 같은 물질로 형성될 수 있다.

다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 도전멤버(103)는 프론트 케이스(101)에 내장되어 프론트 케이스(101)의 강도를 보강하도록 형성될 수도 있다. 이때, 프론트 케이스(101)는 절연성 물질로 형성되어 도전멤버(103)를 덮도록 배치됨으로써, 도전멤버(103)에 흐르는 전류로부터 사용자를 보호하고 핸드 이펙트(hand effect)에 의한 방사 특성의 저하를 감소시키도록 이루어질 수 있다. 또한, 도전멤버(103)는 접지부(181)와 인접한 프론트 케이스(101)의 내측벽에 형성되는 금속 박판으로 구현될 수도 있다.

접지부(181) 및 도전멤버(103)는 도전성 연결부들(182)에 의하여 전기적으로 연결된다. 도면을 참조하면, 도전성 연결부들(182)은 접지부(181) 및 도전멤버(103)와 함께 슬롯(A)을 형성하도록 접지부(181)와 도전멤버(103)를 복수의 부분에서 연결한다. 도전성 연결부들(182)은 도전멤버(103)의 양측에 각각 결합되어, 도전멤버(103)가 케이스에 장착되면 회로기판(180)의 연결단자와 접촉하도록 이루어질 수 있다. 이를 통하여, 도전멤버(103)는 접지부(181)와 전기적으로 연결된다.

도전성 연결부들(182)은 탄성 변형가능한 외팔보 형태로 이루어질 수 있다. 도전성 연결부(182)의 고정단은 도전멤버(103)와 연결되고 자유단은 상기 연결단자를 탄성적으로 가압하여, 도전멤버(103)와 접지부(181)의 전기적 연결을 유지시킬 수 있다.

접지부(181), 도전멤버(103) 및 이들을 연결하는 도전성 연결부들(182)로 한정되는 슬롯(A)은 단말기 바디의 폭방향 또는 길이방향으로 연장되게 형성된다. 본 도면에서는 핸드 이펙트에 의한 방사 특성의 저하를 감소시킬 수 있도록 슬롯(A)이 단말기 바디의 하단에 폭방향으로 연장되게 형성된 것을 보이고 있다. 이는 사용자가 이동 단말기(100)를 손에 쥐었을 경우, 단말기 바디의 양측이 사용자의 손에 닿는 것을 고려한 것이다.

상기 슬롯(A)은 급전부(184)와 급전 연결되어 전자기파를 방사하는 슬롯 안테나(200)로 작동한다. 급전부(184)는 슬롯(A) 내의 전기장이 접지부(181)에서 도전멤버(103)를 향하도록, 접지부(181)와 전기적으로 연결되고 도전멤버(103)를 향하여 배치된다.

상기 급전은 직접 급전(direct feeding) 또는 커플링 급전(coupling feeding) 방식으로 이루어질 수 있다. 전자의 일 예로, 급전부(184)는 접지부(181)와 도전멤버(103)에 각각 연결되는 동축 케이블을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 후자의 경우 리어 케이스(102)에 패턴화된 급전부(184)가 회로기판(180)의 급전단자와 전기적으로 연결되고, 도전멤버(103)와 일정 갭을 두고 이격되게 배치되어 커플링 급전을 형성하도록 구성될 수 있다. 이를 통하여 급전부(184)는 접지부(181) 및 도전멤버(103)와 전기적으로 연결되며, 슬롯(A)에 급전이 이루어진다.

도전성 연결부들(182) 중 어느 하나에는 스위치부(183)가 연결된다. 스위치부(183)는 도전성 연결부(182)를 접지부(181)에 선택적으로 단락시키도록 이루어진다. 후술할 바와 같이, 슬롯(A)은 스위치부(183)의 선택적 단락에 의해 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신하도록 형성된다.

도 5a 내지 5c는 도 4의 슬롯 안테나(200)에서 스위치부(183)가 제거된 상태를 보인 개념도이다. 도면을 참조하면, 스위치부(183)가 제거된 상태에서 슬롯 안테나(200)는 한쪽이 개방된 개방형 루프를 형성하게 된다.

구체적으로, 도 5a에서는 도전성 연결부(182a)가 도전멤버(103)와 연결되고 접지부(181)와는 소정 간격 이격되게 배치된 것을 보이고 있으며, 도 5b에서는 도전성 연결부(182a)가 접지부(181)와 연결되고 도전멤버(103)와는 소정 간격 이격되게 배치된 것을 예시하고 있다. 또한, 도 5c에서는 도전멤버(103)와 접지부(181)에 각각 연결된 도전성 연결부(182a)가 중간에 개방된 형태를 갖는 것을 보이고 있다. 스위치부(183)는 개방된 곳에 설치되어 접지부(181)와 도전멤버(103)를 선택적으로 단락시킨다.

이하, 상기 구조를 갖는 슬롯 안테나(200)의 작동 메커니즘에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 6a 및 6b는 도 4에 도시된 슬롯 안테나(200)가 스위치부(183)의 선택적 단락에 의해 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신하는 것을 각각 보인 개념도이다.

도면을 참조하면, 급전부(184)에 의하여 슬롯(A)이 급전됨에 따라, 슬롯(A)을 한정하는 접지부(181)의 모서리와 도전성 연결부들(182) 및 도전멤버(103)를 따라 전류가 흐르게 되며, 슬롯(A)은 슬롯 안테나(200)를 형성한다. 슬롯 안테나(200)는 스위치부(183)의 선택적 단락에 의해 접지부(181)와 도전멤버(103) 간의 전기적 연결이 단락 또는 개방됨으로써, 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신하도록 이루어진다.

스위치부(183)는 고역 통과 필터(high pass filter)로 구현될 수 있다. 고역 통과 필터는 차단 주파수(cut off frequency) 이하에서는 도전성 연결부(182a)와 접지부(181) 사이를 개방(electrically open)시키고, 차단 주파수 이상에서는 도전성 연결부(182a)를 접지부(181)에 단락(electrically short)시키도록 형성된다. 차단 주파수(cut off frequency)는 저/고주파 대역의 작동 주파수 대역을 고려하여 1.3GHz에서 1.6GHz 사이로 설정되는 것이 바람직하다.

다만, 본 발명의 스위치부(183)는 반드시 고역 통과 필터로 한정되는 것은 아니다. 주파수 대역에 따라 접지부(181)와 도전성 연결부(182a) 간의 선택적 단락을 가능하게 한다면 어느 전자소자든지 스위치부(183)가 될 수 있다. 예를 들어, 스위치부(183)는 다이오드, 트랜지스터 등을 포함하는 스위치로도 구현될 수도 있다.

도 6a는 저주파 대역에서 스위치부(183)에 의해 접지부(181)와 도전성 연결부(182a) 사이가 개방된 상태를 보이고 있다. 따라서, 어느 하나의 도전성 연결부(182a)는 개방되고, 다른 하나의 도전성 연결부(182b)는 단락되어 open-short slot mode로 작동하게 된다. 단락된 도전성 연결부(182b)에서는 임피던스가 0(ohm)이 되고, 개방된 도전성 연결부(182a)에서는 자유공간의 방사 임피던스인 377(ohm)이 된다.

이때, 가상의 슬롯 안테나(200)가 단락된 도전성 연결부(182b)를 중심으로 하여 실제 슬롯 안테나(200)에 대칭되게 나타나게 된다. 이러한 거울 효과(mirror effect)에 의해 결과적으로 슬롯(A)은 두배로 확장되며, 확장된 슬롯(A) 내의 전기장은 반파장을 형성한다. 즉, 본 발명의 슬롯 안테나(200)는 스위치부(183) 및 거울 효과를 이용하여 실제보다 확장된 슬롯 안테나(200)를 구현함으로써, 저주파 대역의 무선 전자기파를 송수신하도록 이루어진다.

도 6b는 고주파 대역에서 스위치부(183)에 의해 접지부(181)와 도전성 연결부(182a) 사이가 단락된 상태를 보이고 있다. 따라서, 도전성 연결부들(182)은 모두 단락되어 short-short slot mode로 작동하게 된다. 단락된 도전성 연결부들(182)에서는 임피던스가 0(ohm)이 되고, 도전성 연결부들(182) 사이의 중간 지점에서는 방사 임피던스인 377(ohm)이 되어 슬롯(A) 내의 전기장은 그 자체로 반파장을 형성한다. 따라서, 이 경우에는 고주파 대역의 무선 전자기파를 송수신하도록 이루어진다. 상기 구조에 의하면, 상기 슬롯(A)은 고주파 대역의 중심주파수의 반파장의 길이로 형성될 수 있다.

급전부(184)는 임피던스가 대략 50(ohm)이 되는 위치에 접지부(181)와 도전멤버(103) 간을 전기적으로 연결하도록 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 급전부(184)는 도전멤버(103)의 중앙 부분(C)을 기준으로 도전성 연결부(182)의 다른 하나[항상 단락된 도전성 연결부(182b)]에 인접하게 배치될 수 있다. 도 6a 및 6b에도 나타나듯이, 임피던스가 50(ohm)이 되는 지점은 두 경우 모두 도전성 연결부(182b)에 인접하게 형성된다. 바꾸어 말하면, 급전부(184)가 상기와 같이 배치되어야 저주파 및 고주파 대역의 임피던스 특성이 모두 매칭될 수 있다.

도 4를 참조하면, 급전부(184)는 도전성 연결부(182b)로부터, 도전성 연결부(182b)에서 상기 중앙 부분(C)에 이르는 길이의 1/8 내지 1/2 지점 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 1/8 지점 및 1/2 지점은 각각 고주파 및 저주파 대역의 임피던스 특성을 고려하여 산출된 것이다.

도 7은 도 4의 슬롯 안테나(200)의 주파수에 따른 전압정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)를 도시한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 전압정재파비 4를 기준으로 보았을 때, 슬롯 안테나(200)는 저주파 대역(0.8GHz~0.95GHz)과 고주파 대역(1.75GHz~1.95GHz)에서 공진을 형성한다. 이때, 저주파 및 고주파 대역의 방사 효율은 각각 65.5% 및 67.7%로서, 슬롯 안테나(200)는 안테나로서 양호한 성능을 확보하고 있음을 알 수 있다.

도 8은 도 3에 도시된 급전부(184)에 대역폭 확장을 위한 매칭회로(185)가 연결된 것을 보인 개념도이고, 도 9는 주파수에 따른 입력 임피던스를 보인 그래프이며, 도 10은 주파수에 따른 전압정재파비를 도시한 그래프이다.

도 8을 참조하면, 상기 급전부(184)에는 대역폭을 확장시키도록 이루어지는 매칭회로(185)가 연결될 수 있다. 매칭회로(185)로서 직렬 인덕터(series L), 직렬 커패시터(Series C), 분류기(shunt L/C), 고역 통과 필터(high pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 대역 소거 필터(band stop filter) 등이 이용될 수 있다.

상기 매칭회로(185)는 저주파 및 고주파 대역의 대역폭을 각각 확장시키도록 형성되는 제1 및 제2매칭회로(185a, 185b)를 포함한다. 제1매칭회로(185a)는 저주파 대역의 대역폭을 확장시키기 위하여 갭을 이용한 커플링 급전 회로(gap coupled feed), 직렬 커패시터(series C), 대역 소거 필터(band-stop filter) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 제2매칭회로(185b)는 고주파 대역의 대역폭을 확장시키기 위하여 대역 소거 필터로 구성될 수 있다.

본 도면에서는 직렬 커패시터로 구성된 제1매칭회로(185a)가 급전부(184)에 연결되고, 대역 소거 필터로 구성된 제2매칭회로(185b)가 제1매칭회로(185a)에 연결된 것을 예시하고 있다.

도 9 및 10을 참조하면, 전압정재파비 4를 기준으로 보았을 때, 슬롯 안테나(200)는 저주파 대역(0.77GHz~0.97GHz)과 고주파 대역(1.67GHz~2.1GHz)에서 공진을 형성한다. 즉, 슬롯 안테나(200)는 저주파 및 고주파 대역에서 각각 200MHz 및 430MHz의 대역폭을 가져 매칭회로(185)가 연결되지 않았을 경우에 비하여 대역폭이 확장된 것을 볼 수 있다. 이때, 제2매칭회로(185b)는 임피던스 매칭을 통해 고주파 대역에서 듀얼 공진을 형성하도록 이루어질 수 있다.

도 11 및 12는 각각 슬롯(A)의 폭 및 도전멤버(103)의 두께 변화에 따른 방사효율을 보인 실험 결과표이다.

먼저 도 11을 참조하면, 도전성 연결부(182)의 길이가 증가하면 결과적으로 슬롯(A)의 폭이 증가하게 된다. 실험 결과표에서 확인할 수 있듯이, 슬롯(A)의 폭이 증가함에 따라 저주파 대역의 방사 효율도 함께 증가한다. 또한, 도 12를 참조하면, 도전멤버(103)의 두께가 증가함에 따라 저주파 대역의 방사 효율도 함께 증가함을 확인할 수 있다.

슬롯(A)의 폭 및 도전멤버(103)의 두께 증가는 전류가 흐르는 슬롯(A)의 면적이 증가함을 의미한다. 따라서, 다양한 설계를 통해 전류가 흐르는 슬롯(A)의 면적을 증가시킴으로써, 슬롯 안테나(200)의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 스위치부(183)가 도전성 연결부들(182) 중 어느 하나를 접지부(181)에 선택적으로 단락시킴에 따라, 슬롯(A)은 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신한다. 이때, 급전부(184)는 도전멤버(103)의 중앙 부분(C)을 기준으로 도전성 연결부(182)의 다른 하나에 인접하게 배치되어, LC 회로를 사용하지 않고도 저주파 및 고주파 대역의 임피던스를 매칭시킬 수 있다.

또한, 도전멤버(103)는 단말기 바디의 적어도 일측 가장자리를 따라 배치되어 접지부(181)와 슬롯 안테나(200)를 구현하는바, 보다 슬림화된 안테나를 구비하는 이동 단말기(100)가 제공될 수 있다.

이상에서 설명한 이동 단말기는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (17)

1. 회로기판을 구비하는 단말기 바디;
   상기 회로기판의 전기적 접지를 형성하는 접지부;
   상기 접지부로부터 이격되게 배치되고, 상기 단말기 바디의 적어도 일측 가장자리를 따라 연장되게 형성되어 상기 단말기 바디의 측면 외관의 일부를 구성하는 도전멤버;
   상기 접지부 및 상기 도전멤버와 함께 슬롯을 형성하도록 상기 접지부와 상기 도전멤버를 복수의 부분에서 연결하는 도전성 연결부들;
   상기 슬롯이 전자기파를 방사하도록 상기 슬롯에 급전하는 급전부;
   상기 도전성 연결부들 중 어느 하나를 상기 접지부에 선택적으로 단락시키도록 형성되는 스위치부; 및
   상기 도전멤버와 동일한 재질로 형성되고, 상기 단말기 바디의 둘레를 따라 상기 도전멤버의 일단에서 타단까지 연장되게 형성되어 상기 도전멤버와 함께 상기 단말기 바디의 측면 외관을 이루는 데코부를 포함하며,
   상기 도전멤버와 상기 데코부 사이에는 절연성 재질이 개재되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 슬롯은 상기 스위치부의 선택적 단락에 의해 서로 다른 주파수 대역의 무선 전자기파를 송수신하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 스위치부는 상기 서로 다른 주파수 대역 중 저주파 대역에서는 상기 도전성 연결부들 중 어느 하나와 상기 접지부 사이를 개방시키고, 고주파 대역에서는 상기 도전성 연결부들 중 어느 하나를 상기 접지부에 단락시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 슬롯은 상기 고주파 대역의 중심주파수의 반파장의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 급전부는 상기 도전멤버의 중앙 부분을 기준으로 상기 도전성 연결부의 다른 하나에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 급전부는 상기 다른 하나로부터 상기 다른 하나에서 상기 중앙 부분에 이르는 길이의 1/8 내지 1/2 지점 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 급전부는 상기 접지부와 전기적으로 연결되고, 상기 도전멤버를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 급전부는 상기 접지부와 상기 도전멤버에 각각 연결되는 동축 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 급전부는 상기 도전멤버와 일정 갭을 두고 이격되게 배치되어 커플링 급전을 형성하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 급전부에는 대역폭을 확장시키도록 이루어지는 매칭회로가 연결되며,
    상기 매칭회로는,
    상기 급전부와 연결되고, 서로 다른 주파수 대역 중 저주파 대역의 대역폭을 확장시키도록 형성되는 제1매칭회로; 및
    상기 제1매칭회로와 연결되며, 상기 서로 다른 주파수 대역 중 고주파 대역의 대역폭을 확장시키고 듀얼 공진을 형성하도록 이루어지는 제2매칭회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1매칭회로는 갭을 이용한 커플링 급전 회로, 직렬 커패시터 또는 대역 소거 필터로 구성되며,
    상기 제2매칭회로는 대역 소거 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 단말기 바디의 길이방향의 일측에 폭방향으로 연장되게 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 접지부는 상기 회로기판에 형성되거나 상기 회로기판을 지지하는 도전성 지지부재에 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
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