KR102018548B1 - 이동 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회로기판을 구비하는 단말기 바디와, 상기 회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 서로 다른 무선신호를 송신 및/또는 수신하도록 형성되고 어느 하나의 동작시 다른 하나는 동작하지 않도록 이루어지는 제1안테나와 제2안테나, 및 상기 제1안테나와 상기 제2안테나를 연결하며 상기 제1 및 제2안테나 중 어느 하나의 동작시 다른 하나의 위상 지연(phase delay)을 발생시켜 대역폭을 확장시키도록 형성되는 전송선로를 포함하는 이동 단말기를 제공한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}

본 발명은 무선신호를 송신 및/또는 수신하는 안테나를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.

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

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

이러한 멀티미디어 기기의 복잡한 기능을 구현하기 위하여 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 하드웨어의 기능을 보다 개선하는 방안이 고려될 수 있다. 이러한 개선 방안에는 사용자가 이동 단말기를 좀 더 편리하게 사용하기 위한 구조적인 변화 및 개량이 포함된다. 상기 구조적인 변화 및 개량의 하나로 전파를 송수신하는 안테나에 대해 고려될 수 있다.

안테나는 무선통신을 위해 전자기파를 송수신하도록 형성되는 장치로서, 이동 단말기에 필수적으로 요구되는 구성 요소이다. 이동 단말기는 음성 통신 외에 데이터 통신도 구현 가능해야 하고, 국가/통신 서비스 사업자 별로 다양한 통신 방식을 적용하고 있으며 그 사용 주파수 대역도 각기 다르다. 따라서, 안테나는 상기 조건들을 만족시키는 대역폭들을 구현하여야 함은 물론, 이동 단말기에 내장될 수 있도록 소형으로 설계되어야 한다.

본 발명은 안테나의 대역폭이 확장된 이동 단말기를 제안하기 위한 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 이동 단말기는, 회로기판을 구비하는 단말기 바디와, 상기 회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 서로 다른 무선신호를 송신 및/또는 수신하도록 형성되고 어느 하나의 동작시 다른 하나는 동작하지 않도록 이루어지는 제1안테나와 제2안테나, 및 상기 제1안테나와 상기 제2안테나를 연결하며 상기 제1 및 제2안테나 중 어느 하나의 동작시 다른 하나의 위상 지연(phase delay)을 발생시켜 대역폭을 확장시키도록 형성되는 전송선로를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2안테나는 상기 전송선로에 의해 대역폭이 확장될 수 있도록 적어도 하나 이상의 인접한 공진 대역을 가진다. 상기 전송선로는 상기 제1 및 제2안테나의 대역폭의 주변 주파수에서 임피던스 매칭을 형성하여 대역폭을 확장시키도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2안테나는 서로 다른 세대(generation)의 통신 대역을 갖도록 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 제1안테나는, 특정 패턴으로 형성되는 제1도전멤버와, 상기 회로기판의 전기적 접지를 형성하는 접지부와 전기적으로 연결되고 상기 제1도전멤버에 급전 연결되는 제1급전부, 및 상기 제1도전멤버와 상기 제1급전부 사이를 선택적으로 단락시키도록 형성되는 제1스위치부를 포함한다.

아울러, 상기 제2안테나는, 기설정된 패턴으로 형성되는 제2도전멤버와, 상기 접지부와 전기적으로 연결되며 상기 제2도전멤버에 급전 연결되는 제2급전부, 및 상기 제2도전멤버와 상기 제2급전부 사이를 선택적으로 단락시키도록 형성되는 제2스위치부를 포함한다.

이와 관련된 일 예에 의하면, 상기 전송선로는 상기 제1도전멤버와 상기 제2도전멤버를 전기적으로 연결하는 동축 케이블(coaxial cable), 마이크로스트립 선로(microstrip line) 또는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 구성된다.

이와 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 제1 및 제2스위치부는, 상기 제1 및 제2안테나가 선택적으로 동작할 수 있도록, 어느 하나가 단락되면 다른 하나는 개방되도록 구성된다.

이와 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 상기 전송선로는 상기 제1 또는 제2안테나의 대역폭의 중앙 주파수를 기준으로 60도 내지 120도(보다 바람직하게는 90도)의 위상 지연을 발생시키도록 형성된다.

이때, 상기 제1 및 제2안테나의 입력 리액턴스는 상기 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0이 아닌 값을 갖도록 형성될 수 있다.

이를 구현하기 위하여, 상기 제1 또는 제2안테나는, 상기 입력 리액턴스가 상기 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0 이상의 값을 갖도록, 상기 접지부에 병렬로 연결되고 사용 주파수 대역에서 등가적으로 인덕터로 동작하는 리액티브 소자를 더 포함할 수 있다.

또는, 상기 제1 또는 제2안테나는, 상기 입력 리액턴스가 상기 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0 이하의 값을 갖도록, 직렬로 연결되며 사용 주파수 대역에서 등가적으로 캐패시터로 동작하는 리액티브 소자를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 서로 다른 무선신호를 송/수신하며 동시 동작하지 않는 제1 및 제2안테나가 전송선로에 의해 전기적으로 연결되어, 제1 및 제2안테나 중 어느 하나의 동작시 다른 하나에서 발생하는 전자기파가 전송선로에 의하여 형성되는 위상 지연을 가지고 결합됨으로써, 대역폭이 확장될 수 있다.

또한, 제1 및 제2안테나를 직렬 공진 및 병렬 공진이 없도록 의도적으로 설계하고 이들을 전송선로로 연결함으로써, 대역폭 내에서 형성되는 병렬 공진의 높은 레지스턴스에 의하여 소형 안테나의 대역폭 확보가 가능하며, 레지스턴스의 증가가 대역폭 확보에 그대로 반영될 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 단말기에 적용되는 안테나 구조의 일 예를 보인 개념도.
도 4는 도 3에 도시된 안테나 구조를 디스플레이부와 수직한 방향으로 투영하여 나타낸 개념도.
도 5는 도 3의 안테나 구조에 의해 대역폭이 확장된 것을 보인 그래프.
도 6은 도 3에 도시된 안테나 구조에서, 주파수에 따른 서셉턴스(susceptance)를 보인 그래프.
도 7은 도 3의 제1 및 제2안테나 각각의 임피던스 궤적을 나타낸 스미스 차트(Smith chart).
도 8a 및 8b는 도 7에 도시된 임피던스 궤적 A 및 B 를 형성하기 위한 매칭회로를 각각 보인 개념도.
도 9는 이동 단말기에 적용되는 안테나 구조의 다른 일 예를 보인 개념도.

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), 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.

단말기 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. 또한, 프론트 또는 리어 케이스(101, 102)에는 커버(103)가 결합되어 이동 단말기(100)의 후면 외관을 형성할 수 있다.

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

단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(150), 근접센서(141), 조도센서(142), 제1음향출력부(160), 제1카메라 모듈(121), 제1조작유닛(131) 등이 배치되며, 측면에는 마이크(122), 인터페이스부(170), 제2조작유닛(132) 등이 구비될 수 있다.

디스플레이부(150)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)하도록 이루어진다. 디스플레이부(150)는 정보를 시각적으로 표현하는 디스플레이(151, 도 3 참조), 예를 들어 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(150)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있게 터치감지수단을 포함할 수 있다. 디스플레이부(150) 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(150)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(150)는 프론트 케이스(101)의 전면(front surface)의 대부분을 차지한다.

디스플레이부(150)의 양단부 중 일 단부에 인접한 영역에는 근접센서(141), 조도센서(142), 제1음향출력모듈(160)과 제1카메라 모듈(121)이 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.

근접센서(141)는 소정의 검출 영역에 존재하는 물체의 유무를 검출하도록 형성되어, 디스플레이부(150)를 포함한 다른 구성들을 제어하는 데에 이용될 수 있다. 일 예로, 근접센서(141)는 디스플레이부(150)에 인접한 위치에 배치되어, 사용자가 통화를 하기 위하여 단말기 바디를 얼굴에 가져가게 되면 디스플레이부(150)가 비활성화되도록 구성될 수 있다.

조도센서(142)는 단말기 바디 주변의 빛의 밝기를 감지하도록 형성된다. 이동 단말기(100)는 조도센서(142)를 이용하여 주변 빛의 양에 따라 자동으로 디스플레이부(150)의 조명을 조절하도록 구성될 수 있다.

제1음향출력모듈(160)은 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver) 또는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

제1음향출력모듈(160)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 모듈(121)은 화상통화 모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(150)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 제1조작유닛(131)이 터치키(touch key)인 것을 기준으로 예시하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제1조작유닛(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(160)에서 출력되는 음향의 크기 조절 또는 디스플레이부(150)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 후면에는 제2카메라 모듈(121')이 추가로 장착될 수 있다. 제2카메라 모듈(121')은 제1카메라 모듈(121, 도 1 참조)과 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지며, 제1카메라 모듈(121)과 서로 다른 화소를 가지는 카메라일 수 있다.

예를 들어, 제1카메라 모듈(121)은 화상 통화 등의 경우에 사용자의 얼굴을 촬영하여 상대방에 전송함에 무리가 없도록 저 화소를 가지며, 제2카메라 모듈(121')은 일반적인 피사체를 촬영하고 바로 전송하지는 않는 경우가 많기에 고 화소를 가지는 것이 바람직하다.

제2카메라 모듈(121')에 인접하게는 플래시(123)와 거울(124)이 추가로 배치된다. 플래시(123)는 제2카메라 모듈(121')로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향해 빛을 비추게 된다. 거울(124)은 사용자가 제2카메라 모듈(121')을 이용하여 자신을 촬영(셀프 촬영)하고자 하는 경우에, 사용자 자신의 얼굴 등을 비춰볼 수 있게 한다.

단말기 바디의 후면에는 제2음향출력모듈(160')이 추가로 배치될 수도 있다. 제2음향출력모듈(160')은 제1음향출력모듈(160, 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 배터리(191)를 포함할 수 있다.

도 3은 도 1의 이동 단말기(100)에 적용되는 안테나 구조의 일 예를 보인 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 안테나 구조를 디스플레이부(150)와 수직한 방향으로 투영하여 나타낸 개념도이며, 도 5는 도 3의 안테나 구조에 의해 대역폭이 확장된 것을 보인 그래프이다.

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 제1 및 제2안테나(111, 112)에서 송수신하는 전자기파에 대응하는 신호를 처리하도록 형성될 수 있다.

회로기판(180)은 복수의 층으로 형성되며, 적어도 하나의 층은 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 구성될 수 있다. 다만, 접지부(181)의 형성 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 접지부(181)는 회로기판(180)을 지지하는 도전성의 지지부재에 형성될 수도 있다.

제1 및 제2안테나(111, 112)는 회로기판(180)과 전기적으로 연결되어 서로 다른 무선신호를 송신 및/또는 수신하도록 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2안테나(111, 112)는 서로 다른 세대(generation)의 통신 대역을 갖거나, 서로 다른 기능을 수행하는 안테나로 구성될 수 있다. 본 도면에서는 제1 및 제2안테나(111, 112)가 단말기 바디의 하단부 양측에 각각 배치되고, 이들이 각각 3G 안테나와 4G 안테나로 구성된 것을 보이고 있다.

제1 및 제2안테나(111, 112)는 어느 하나의 동작시 다른 하나는 동작하지 않도록 이루어진다. 예를 들어, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 방식에서 제1 및 제2안테나(111, 112)는 각각 3G 및 4G 안테나로 구성될 수 있으며, 3G 안테나인 제1안테나(111)는 음성 통신과 데이터 통신을 모두 처리하도록 이루어진다. 다만, 이 방식은 CSFB(Circuit Switched Fall Back) 방식을 취하기 때문에, 제1안테나(111)를 이용한 음성 통신 상황에서 4G 안테나인 제2안테나(112)를 사용하지 않는다. 즉, 제1 및 제2안테나(111, 112)가 동시에 서로 다른 통신 기능을 수행하도록 설정되어 있지 않다.

전송선로(113)는, 동작하고 있는 어느 하나의 안테나가 동작하고 있지 않은 다른 하나의 안테나를 이용할 수 있도록, 제1 및 제2안테나(111, 112)를 전기적으로 연결하도록 구성된다. 구체적으로, 전송선로(113)는 제1 및 제2안테나(111, 112) 중 어느 하나의 동작시 다른 하나의 위상 지연(phase delay)을 발생시키며, 대역폭의 주변 주파수에서 임피던스 매칭을 형성하여 대역폭을 확장시키도록 형성된다.

전송선로(113)는 접지부(181)와 전기적으로 연결되며, 위상 지연을 발생시킬 수 있도록 1/4 파장의 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 본 도면에서는 전송선로(113)가 동축 케이블(coaxial cable) 형태로 단말기 바디의 하단부에 폭 방향을 따라 연장되게 형성된 것을 보이고 있다.

제1 및 제2안테나(111, 112)는 전송선로(113)에 의해 대역폭이 확장될 수 있도록 적어도 하나 이상의 인접한 공진 대역을 갖는 것이 바람직하다. 도 5를 참조하면, 제1 및 제2안테나(111, 112)가 전송선로(113)가 없이 독자적으로 구동되는 경우, 제2안테나(112)는 제1안테나(111)의 저주파 대역 및 고주파 대역과 인접한 대역에서 각각 공진을 형성하도록 이루어진다. 제1 및 제2안테나(111, 112)가 전송선로(113)에 의하여 병렬 연결되면, 제1 및 제2안테나(111, 112)의 대역폭의 주변 주파수에서 임피던스 매칭이 이루어져, 각각의 대역폭이 확장됨으로써, 전체로서 보다 넓은 대역폭을 가지도록 구성된다.

전송선로(113)를 통한 제1 및 제2안테나(111, 112)의 조합에 의해 확장된 대역폭은 제1 및 제2안테나(111, 112)가 독립적으로 거동할 때의 각 대역폭들을 합친 것보다 넓다. 그래프를 참조하면, 제1 및 제2안테나(111, 112)의 대역폭 양측이 확장되어, 이들의 대역폭이 합쳐진 형태로 나타난 것을 확인할 수 있다.

다시 도 3 및 4를 참조하여 제1 및 제2안테나(111, 112)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 안테나는 제1도전멤버(111a), 제1급전부(111b) 및 제1스위치(111c)부를 포함한다. 제2안테나(112)도 이와 동일·유사하게 구성될 수 있으므로, 제2안테나(112)의 동일·유사한 구성에 대한 설명은 제1안테나(111)의 상세 구성에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.

제1도전멤버(111a)는 제1안테나(111)로서의 무선통신 기능(특정 주파수 대역의 무선 전자기파를 송/수신)을 수행할 수 있도록 특정 패턴으로 형성된다. 제1도전멤버(111a)는 도전성 물질, 예를 들어 스테인리스 스틸이 소정 두께를 갖도록 형성되거나, 금, 동 등의 금속 박판으로 형성될 수 있다. 제1도전멤버(111a)는 절연 재질로 형성되는 캐리어(미도시) 상에 패터닝된 형태로 구성될 수 있다.

전송선로(113)는 제1도전멤버(111a)와 제2도전멤버(112a)를 전기적으로 연결하는 동축 케이블(coaxial cable), 마이크로스트립 선로(microstrip line) 또는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 동축 케이블의 시그널 라인이 제1도전멤버(111a)와 제2도전멤버(112a)를 전기적을 연결하고, 그라운드 라인이 접지부(181)와 전기적으로 연결될 수 있다. 동축 케이블은 대역폭 확장을 위하여 이용되는 제1 또는 제2도전멤버(111a, 112a)에 위상 지연을 발생시킬 수 있도록 1/4 파장의 길이로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 전송선로(113)가 회로기판(180)에 직접 형성되는 것도 가능하다.

제1급전부(111b)는 접지부(181)와 전기적으로 연결되고, 제1도전멤버(111a)에 급전 연결된다. 본 도면에서는 제1 및 제2급전부(111b, 112b)가 별도로 구비되어 각각이 서로 다른 무선신호를 송/수신하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2급전부(111b, 112b)는 하나의 급전부로 통합되어 제어부의 제어명령에 따라 선택적으로 서로 다른 무선신호를 송/수신하도록 구성될 수도 있다.

상기 급전은 직접 급전(direct feeding) 또는 커플링 급전(coupling feeding) 방식으로 이루어질 수 있다. 전자의 일 예로, 제1급전부(111b)는 접지부(181)와 제1도전멤버(111a)에 각각 연결되는 동축 케이블을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 후자의 경우 리어 케이스에 패턴화된 제1급전부(111b)가 회로기판(180)의 급전단자와 전기적으로 연결되고, 제1도전멤버(111a)와 일정 갭을 두고 이격되게 배치되어 커플링 급전을 형성하도록 구성될 수 있다.

제1도전멤버(111a)와 제1급전부(111b) 사이에는 제1스위치(111c)부가 구비되어 이들 간을 선택적으로 단락시키도록 형성된다. 이때, 제1 및 제2스위치(111c, 112c)부는, 제1 및 제2안테나(111, 112)가 선택적으로 동작할 수 있도록, 어느 하나가 단락되면 다른 하나는 개방되도록 구성된다.

예를 들어 3G 모드로 동작하는 경우, 제1스위치(111c)부는 단락되고 제2스위치(112c)부는 개방되며, 제1급전부(111b)를 통하여 제1도전멤버(111a) 및 이와 전송선로(113)를 통하여 전기적으로 연결되는 제2도전멤버(112a)에 급전이 이루어진다. 그 결과, 제1 및 제2도전멤버(111a, 112a)에 전류가 흘러 방사가 일어나게 되고, 보다 광대역의 전자기파를 송/수신하게 된다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 서로 다른 무선신호를 송/수신하며 동시 동작하지 않는 제1 및 제2안테나(111, 112)가 전송선로(113)에 의해 전기적으로 연결되어, 제1 및 제2안테나(111, 112) 중 어느 하나의 동작시 다른 하나에서 발생하는 전자기파가 전송선로(113)에 의하여 형성되는 위상 지연을 가지고 결합됨으로써, 대역폭이 확장될 수 있다. 또한, 이러한 대역폭 확장으로 다양한 대역(예를 들어, 3G 및 4G 대역)이 모두 커버될 수 있다.

도 6은 도 3에 도시된 안테나 구조에서, 주파수에 따른 서셉턴스(susceptance)를 보인 그래프이다.

도 6을 참조하면, 제1 및 제2안테나(111, 112)는 직렬 공진과 병렬 공진이 없도록 의도적으로 설계될 수 있다. 공진을 하지 않는 제1 및 제2안테나(111, 112)를 조합하여 공진 특성을 얻게 되면, 대역폭의 아래와 위쪽에서 각각 병렬 공진이 형성되고, 병렬 공진의 높은 레지스턴스에 의하여 소형 안테나의 대역폭 확보가 가능하게 된다. 또한, 입력 서셉턴스의 변화량이 동시에 증가되어, 병렬 공진에 의한 레지스턴스의 증가가 대역폭 확보에 그대로 반영될 수 있다.

도 7은 도 3의 제1 및 제2안테나(111, 112) 각각의 임피던스 궤적(A, B)을 나타낸 스미스 차트(Smith chart)이고, 도 8a 및 8b는 도 7에 도시된 임피던스 궤적 A 및 B를 형성하기 위한 매칭회로를 각각 보인 개념도이다.

도 7을 참조하면, 전송선로(113)는 제1 또는 제2안테나(111, 112)의 대역폭의 중앙 주파수를 기준으로 90도(최소 60도 내지 120도)의 위상 지연을 발생시키도록 형성된다. 임피던스 궤적 A 및 B는 제1스위치(111c)부가 단락된 상태에서[즉, 제1급전부(111b)를 통해 급전 연결된 상태] 위상 지연이 발생하지 않은 제1안테나(111)와 90도의 위상 지연이 발생한 제2안테나(112)의 임피던스 궤적을 각각 나타낸 것이다.

임피던스 궤적 A와 B를 참조하면, 제1 및 제2안테나(111, 112)의 입력 리액턴스는 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0이 아닌 값(즉, 0 이상 또는 0 이하의 값)을 갖는다. 이에 의하면, 제1 및 제2안테나(111, 112)가 조합되었을 때, 보다 광대역의 확보가 가능하게 된다.

임피던스 궤적 A 및 B가 0 이상 또는 0 이하의 값을 갖도록, 제1 및 제2안테나(111, 112)에는 매칭회로가 연결될 수 있다.

도 8a를 참조하면, 제1안테나(111)는 접지부(181)에 병렬 연결되고 사용 주파수 대역에서 등가적으로 인덕터로 동작하는 리액티브 소자(111d)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 입력 리액턴스가 위상 지연을 발생시키는 영역에서 0 이상의 값을 가져 임피던스 궤적 A와 동일·유사한 궤적을 그리게 된다.

도 8b를 참조하면, 제2안테나(112)는 직렬로 연결되며 사용 주파수 대역에서 등가적으로 캐패시터로 동작하는 리액티브 소자(112d)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 입력 리액턴스가 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0 이하의 값을 가져 임피던스 궤적 B와 동일·유사한 궤적을 그리게 된다.

도 9는 이동 단말기(200)에 적용되는 안테나 구조의 다른 일 예를 보인 개념도이다.

도 9에서는, 제1안테나(211)가 데이터 통신을 위한 안테나(211') 및 음성 통신(211")을 위한 안테나로 분리되어 구비된 것을 예시하고 있다. 예를 들어, CDMA(Code Division Multiple Access) 방식에서 제1 및 제2안테나(211, 212)는 각각 3G 및 4G 안테나로 구성될 수 있으며, 3G 안테나는 복수의 안테나(211', 211")로 분리 설계되어 각각이 음성 통신 및 데이터 통신을 처리하도록 이루어진다.

제1안테나(211) 중 어느 하나(211')와 제2안테나(212)는 동시에 서로 다른 통신 기능을 수행하도록 설정되지 않는다. 예를 들어, 3G 음성 통신을 담당하는 안테나(211")와 4G 통신을 담당하는 제2안테나(212)는 동시에 동작이 가능하나, 3G 데이터 통신을 처리하는 안테나(211')와 제2안테나(212)는 동시에 동작하지 않도록 설계되지 않을 수 있다.

전송선로(213)는 제1안테나(211) 중 어느 하나(211')와 제2안테나(212)를 전기적으로 연결하여, 이들이 서로를 공유할 수 있도록 한다. 본 도면에서는, 제1안테나(211) 중 어느 하나(211')와 제2안테나(212)가 접지부(281)를 사이에 두고 단말기 바디의 양단에 각각 인접하게 배치되며, 이들 사이에 전송선로(213)가 단말기 바디의 길이 방향을 따라 접지부(281)와 중첩되게 배치된 것을 예시하고 있다.

상기 구조에 의하면, 제1안테나(211) 중 어느 하나(211')와 제2안테나(212)를 전송선로(213)로 연결함으로써, 안테나의 실사용 공간을 넓힐 수 있다. 또한, 전송선로(213)의 위상 변이(phase shift) 효과로 인하여 이들 안테나가 공유되었을 때 추가 대역이 확보될 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 (12)

1. 회로기판을 구비하는 단말기 바디;
   상기 회로기판과 각각 전기적으로 연결되어 서로 다른 무선신호를 송신 및/또는 수신하도록 형성되고, 어느 하나의 동작시 다른 하나는 동작하지 않도록 이루어지는 제1안테나와 제2안테나; 및
   상기 제1안테나와 상기 제2안테나를 연결하며, 상기 제1 및 제2안테나 중 어느 하나의 동작시 다른 하나의 위상 지연(phase delay)을 발생시켜 대역폭을 확장시키도록 형성되는 전송선로를 포함하고,
   상기 전송선로는 상기 제1안테나 또는 제2안테나의 대역폭의 중앙 주파수를 기준으로 60도 내지 120도의 위상 지연을 발생시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2안테나는 상기 전송선로에 의해 대역폭이 확장될 수 있도록 적어도 하나 이상의 인접한 공진 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전송선로는 상기 제1 및 제2안테나의 대역폭의 주변 주파수에서 임피던스 매칭을 형성하여 대역폭을 확장시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2안테나는 서로 다른 세대(generation)의 통신 대역을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1안테나는,
   특정 패턴으로 형성되는 제1도전멤버;
   상기 회로기판의 전기적 접지를 형성하는 접지부와 전기적으로 연결되고, 상기 제1도전멤버에 급전 연결되는 제1급전부; 및
   상기 제1도전멤버와 상기 제1급전부 사이를 선택적으로 단락시키도록 형성되는 제1스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2안테나는,
   기설정된 패턴으로 형성되는 제2도전멤버;
   상기 접지부와 전기적으로 연결되며, 상기 제2도전멤버에 급전 연결되는 제2급전부; 및
   상기 제2도전멤버와 상기 제2급전부 사이를 선택적으로 단락시키도록 형성되는 제2스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전송선로는 상기 제1도전멤버와 상기 제2도전멤버를 전기적으로 연결하는 동축 케이블(coaxial cable), 마이크로스트립 선로(microstrip line) 또는 동일평면 도파관(coplanar waveguide)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 및 제2스위치부는, 상기 제1 및 제2안테나가 선택적으로 동작할 수 있도록, 어느 하나가 단락되면 다른 하나는 개방되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2안테나의 입력 리액턴스는 상기 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0이 아닌 값을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2안테나는, 상기 입력 리액턴스가 상기 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0 이상의 값을 갖도록, 상기 접지부에 병렬로 연결되고 사용 주파수 대역에서 등가적으로 인덕터로 동작하는 리액티브 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2안테나는, 상기 입력 리액턴스가 상기 위상 지연을 발생시키는 주파수 영역에서 0 이하의 값을 갖도록, 직렬로 연결되며 사용 주파수 대역에서 등가적으로 캐패시터로 동작하는 리액티브 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.

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