KR200458913Y1

KR200458913Y1 - 내장형 안테나 장치

Info

Publication number: KR200458913Y1
Application number: KR2020100002908U
Authority: KR
Inventors: 류병훈; 성원모; 이용주
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR20110009180U

Abstract

내장형 안테나 장치가 개시된다. 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치는, 이동통신 단말기 내에 제1 안테나 방사체 및 제2 안테나 방사체가 상호 이격하여 형성되고, 스터브가 이동통신 단말기의 메인 접지면과 상호 이격하여 형성된다. 여기서, 제2 안테나 방사체는 스터브와 전기적으로 연결된다.

Description

내장형 안테나 장치{EMBEDDED ANTENNA APPARATUS}

본 고안의 실시예들은 하나 이상의 안테나 방사체를 포함하는 이동통신 단말기에서 각 안테나 방사체 간의 간섭을 줄이는 기술에 관한 것이다.

최근 IT(Information Technology) 기술이 비약적으로 발전하면서, 무선 데이터 통신을 통해 여러 가지 서비스를 제공하는 PCS(Personal Communication Service), PDA(Personal Digital Assistant), GPS(Global Positioning System), 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 모바일폰 등 다양한 이동통신 단말기가 개발되고 있다.

이러한 이동통신 단말기에는 무선 신호의 송수신을 위해 안테나가 장착되는데, 안테나는 이동통신 단말기에서의 장착 위치에 따라 외장형 안테나와 내장형 안테나 장치로 구분된다.

외장형 안테나(예를 들어, 로드 안테나 또는 헬리컬 안테나 등)의 경우, 이동통신 단말기로부터 돌출되어 형성되기 때문에 파손의 위험이 크고 디자인적 취약성으로 인해 잘 사용되지 않으며, 그 대신 이동통신 단말기의 내부에 실장되는 내장형 안테나 장치가 널리 사용되고 있다.

한편, 이동통신 단말기는 단순한 음성 통화뿐만 아니라 GPS(Global Positioning System), DMB(Digital Multimedia Broadcasting), 데이터 통신, 인터넷, 인증, 결제, MP3 등 다양한 기능을 수행하도록 제조되고 있다.

이를 위해, 이동통신 단말기에 장착되는 안테나 역시 기존의 단일 주파수 대역을 송수신할 수 있는 안테나에서 다중 주파수 대역을 송수신할 수 있는 안테나가 요구되고 있다.

이 경우, 이동통신 단말기의 내부 공간에 두 개 이상의 안테나가 근접하여 존재하게 되므로, 안테나 상호 간에 간섭이 발생하여 안테나 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 내장형 안테나 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 내장형 안테나 장치의 일 측에 형성된 제1 안테나 방사체(10)는 제1 급전 라인(13)을 통해 이동통신 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되어 급전된다.

상기 내장형 안테나 장치의 타 측에 형성된 제2 안테나 방사체(30)는 제2 급전 라인(23)을 통해 상기 이동통신 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되어 급전된다.

상기 제1 안테나 방사체(10) 및 제2 안테나 방사체(30)는 이동통신 단말기 내에서 최대한 이격하여 형성되지만, 이동통신 단말기가 소형화됨에 따라 안테나 간에 이격시킬 수 있는 거리가 한정되며, 안테나들이 서로 인접하여 형성될 수 밖에 없다.

이와 같이 상기 제1 안테나 방사체(10) 및 제2 안테나 방사체(30)가 인접하여 형성되는 경우, 상기 제1 안테나 방사체(10) 및 제2 안테나 방사체(30) 간에 상호 간섭이 발생하여 안테나 성능이 저하되게 된다. 따라서, 안테나 상호 간의 간섭을 최소화하여 안테나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 방안이 요구된다.

본 고안의 실시예들은 이동통신 단말기 내에서 상호 이격하여 형성되는 안테나 방사체들 중 어느 하나의 안테나 방사체가 이동통신 단말기의 메인 접지면과 상호 이격하여 형성되는 스터브와 전기적으로 연결되도록 함으로써, 안테나 방사체 상호 간의 간섭을 줄이고 격리도를 향상시키고자 한다.

본 고안의 실시예들에 의한 다른 기술적 해결 과제는 하기의 설명에 의해 이해될 수 있으며, 이는 실용신안등록청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치는, 이동통신 단말기에 실장되는 내장형 안테나 장치에 있어서, 상기 이동통신 단말기 내의 일 측에 형성되는 제1 안테나 방사체; 상기 이동통신 단말기 내의 타 측에 상기 제1 안테나 방사체와 상호 이격하여 형성되는 제2 안테나 방사체; 및 상기 제2 안테나 방사체 측에서 상기 이동통신 단말기의 메인 접지면과 상호 이격하여 형성되는 스터브를 포함하며, 상기 제2 안테나 방사체는 상기 스터브와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 실시예들에 의하면, 이동통신 단말기의 내부에 상호 이격하여 형성되는 안테나 방사체들 중 하나의 안테나 방사체가 이동통신 단말기의 메인 접지면과 상호 이격하여 형성된 스터브와 전기적으로 연결되도록 함으로써, 안테나 방사체 상호 간의 간섭을 줄일 수 있고 격리도를 향상시킬 수 있으며, 그로 인해 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 내장형 안테나 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 종래의 내장형 안테나 장치의 스미스 차트(Smith Chart) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프.
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 스미스 차트(Smith Chart) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프.
도 5는 종래의 내장형 안테나 장치의 격리도(Isolation)를 나타낸 그래프.
도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 격리도(Isolation)를 나타낸 그래프.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 고안의 내장형 안테나 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 고안은 이에 제한되지 않는다.

본 고안을 설명함에 있어서, 본 고안과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 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.

결과적으로, 본 고안의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 고안의 기술적 사상을 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 내장형 안테나 장치는 제1 안테나 방사체(110), 제2 안테나 방사체(120), 스터브(130), 제1 급전 라인(140), 및 제2 급전 라인(150)을 포함한다.

상기 제1 안테나 방사체(110)는 예를 들어, 상기 내장형 안테나 장치의 상단 일측에 형성되며, 소정 주파수 대역의 신호를 송수신한다. 상기 제1 안테나 방사체(110)는 상기 제1 급전 라인(140)을 통해 상기 이동통신 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되어 급전된다. 상기 제1 안테나 방사체(110)는 별도의 접지부가 필요하지 않은 L 타입의 안테나 방사체이다.

상기 제2 안테나 방사체(120)는 예를 들어, 상기 내장형 안테나 장치의 상단 타 측에 형성되며, 일반적으로 상기 제1 안테나 방사체(110)와는 다른 주파수 역의 신호를 송수신한다. 그러나, 상기 제2 안테나 방사체(120)의 주파수 대역이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 안테나 방사체(110)와 동일한 주파수 대역의 신호를 송수신할 수도 있다.

부가적으로 설명하면, 일반적으로 상기 제2 안테나 방사체(120)는 상기 제1 안테나 방사체(110)와는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하게 되나, 하기의 설명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 효과를 극대화시켜 나타내기 위해 상기 제2 안테나 방사체(120)의 주파수 대역을 상기 제1 안테나 방사체(110)의 주파수 대역과 동일하게 설정하였다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 제2 안테나 방사체(120)는 연결 라인(125)을 통해 상기 스터브(130)와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 급전 라인(150)을 통해 상기 이동통신 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되어 급전된다. 상기 제2 안테나 방사체(120)는 별도의 접지부가 필요하지 않은 L 타입의 안테나 방사체이다.

상기 스터브(130)는 상기 이동통신 단말기의 메인 접지면(101)과는 상호 이격되어 형성된다. 예를 들어, 상기 스터브(130)는 상기 이동통신 단말기의 메인 접지면(101)의 우측으로 상호 이격하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 이동통신 단말기의 메인 접지면(101)은 상기 이동통신 단말기의 다른 전자 부품들이 접지되는 곳(예를 들어, PCB 기판)을 말한다.

이와 같이, 상기 제2 안테나 방사체(120)는 상기 메인 접지면(101)과 상호 이격하여 형성된 스터브(130)와 전기적으로 연결된다. 이 경우, 상기 제1 안테나 방사체(110) 및 상기 제2 안테나 방사체(120) 상호 간에 간섭이 줄어들어 격리도가 개선되는 효과를 볼 수 있다.

한편, 상기의 내장형 안테나 장치는 두 개의 안테나 방사체를 포함하는 것을 일 실시예로 기술하였으나, 본 고안이 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개 이상의 보다 많은 수의 안테나 방사체를 포함할 수 있음은 물론이다. 이 경우, 복수 개의 안테나 방사체 중 하나 이상의 안테나 방사체는 이동통신 단말기의 메인 접지면과 상호 이격된 스터브와 전기적으로 연결되도록 구성한다.

여기서는 제2 안테나 방사체(120)가 이동통신 단말기의 메인 접지면(101)과 상호 이격된 스터브(130)와 전기적으로 연결되는 것을 일 예로 설명하였으나, 제1 안테나 방사체(110)가 상기 메인 접지면(101)과 상호 이격된 스터브와 전기적으로 연결되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 스터브는 상기 메인 접지면(101)의 좌측에서 상기 메인 접지면(101)과 상호 이격하도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 안테나 방사체(110) 및 상기 제2 안테나 방사체(120)가 모두 메인 접지면(101)과 상호 이격된 스터브들과 각각 전기적으로 연결되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 스터브들은 상기 메인 접지면(101)의 좌측 및 우측에서 상기 메인 접지면(101)과 각각 상호 이격하도록 형성할 수 있다.

이하에서는 본 고안의 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 상관도(Correlation) 및 격리도 개선 효과에 대해 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 종래의 내장형 안테나 장치의 스미스 차트(Smith Chart) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 스미스 차트(Smith Chart) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프이다.

여기서, 제1 안테나 방사체 및 제2 안테나 방사체의 공진 주파수는 746MHz ~ 787 MHz 대역으로 하였다. 즉, 제1 안테나 방사체와 제2 안테나 방사체의 공진 주파수 대역을 동일하게 설정하였는데, 이는 제1 안테나 방사체와 제2 안테나 방사체 간의 상관도 개선 효과를 명확히 보여 주기 위해서이다.

다시 말하면, 제1 안테나 방사체와 제2 안테나 방사체의 공진 주파수 대역을 동일하게 설정할 때 안테나 방사체 상호 간에 간섭이 가장 심하게 발생하므로, 안테나 방사체 간의 상관도 개선 효과를 보다 뚜렷하게 보여 줄 수 있게 된다. 한편, 제1 안테나 방사체와 제2 안테나 방사체 모두 746 MHz 및 787 MHz 의 두 군데에서 VSWR 값을 나타내었다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 안테나 방사체와 제2 안테나 방사체 모두 746MHz ~ 787 MHz 대역에서 공진이 발생하는 것을 볼 수 있으며, 따라서 종래의 내장형 안테나 장치의 상관도와 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 상관도를 동일한 조건에서 비교할 수 있게 된다.

도 3 및 도 4는 제1 안테나 방사체와 제2 안테나 방사체가 동일한 주파수 대역에서 공진이 발생하는 것을 보여 주고 있을 뿐이며, 종래의 내장형 안테나 장치와 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치 간의 성능을 직접적으로 비교하여 보여주는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3 및 도 4는 안테나 방사체 간에 간섭이 심하게 발생하는 상태임을 전제로 하게 됨을 보여주고자 하는 것이며, 직접적인 성능의 비교는 하기의 표 1에 의하게 된다.

표 1은 종래의 내장형 안테나 장치와 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 안테나 이득 및 상관도를 비교한 표이다. 여기서, 안테나 이득 및 상관도 값은 도 3 및 도 4에 도시한 결과를 근거로 추출한 것이다.

	제1 안테나 방사체의 이득(dBi)		제2 안테나 방사체의 이득(dBi)		상관도(Correlation)
주파수	746 MHz	787 MHz	746 MHz	787 MHz	746 MHz	787 MHz
종래 기술	-7.43	-3.61	-5.87	-5.50	0.778	0.799
본 고안	-6.04	-4.60	-5.57	-5.47	0.556	0.636

표 1을 참조하면, 종래 기술의 제1 안테나 방사체는 746 MHz 대역에서 -7.43 dBi, 787 MHz 대역에서 -3.61 dBi의 안테나 이득을 갖고, 종래 기술의 제2 안테나 방사체는 746 MHz 대역에서 -5.87 dBi, 787 MHz 대역에서 -5.50 dBi의 안테나 이득을 갖는 것을 볼 수 있다.

한편, 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나에 있어서, 제1 안테나 방사체는 746 MHz 대역에서 -6.04 dBi, 787 MHz 대역에서 -4.60 dBi의 안테나 이득을 갖고, 제2 안테나 방사체는 746 MHz 대역에서 -5.57 dBi, 787 MHz 대역에서 -5.47 dBi의 안테나 이득을 갖는 것을 볼 수 있다.

즉, 제1 안테나 방사체의 경우, 746 MHz 대역에서는 -7.43 dBi → -6.04 dBi로 높아졌고, 787 MHz 대역에서는 -3.61 dBi → -4.60 dBi로 낮아졌음을 알 수 있다. 또한, 제2 안테나 방사체의 경우, 746 MHz 대역에서는 -5.87 dBi → -5.57 dBi로 높아졌고, 787 MHz 대역에서는 -5.50 dBi → -5.47 dBi로 높아졌음을 알 수 있다.

이와 같이, 안테나 이득에 있어서는 주파수 대역에 따라 안테나 이득이 낮아지는 경우와 안테나 이득이 높아지는 경우가 발생하는 것을 볼 수 있으나, 안테나 이득이 낮아지는 경우라 하더라도 안테나 성능을 나타내는 데는 큰 문제가 없는 수치임을 볼 수 있다. 또한, 안테나 이득이 상승한 경우의 상승률이 안테나 이득이 하락한 경우의 하락률보다 더 높아 전체적으로 안테나 이득이 향상됨을 확인할 수 있다.

또한 상관도(Correlation)의 경우, 종래기술의 제1 안테나 방사체는 746 MHz 대역에서 0.778의 상관도 값을 갖는데 반하여, 본 고안의 일 실시예에 따른 제1 안테나 방사체는 동일한 주파수 대역에서 0.556의 상관도 값을 갖는 것을 볼 수 있다. 또한, 종래기술의 제2 안테나 방사체는 787 MHz 대역에서 0.799의 상관도 값을 갖는데 반하여, 본 고안의 일 실시예에 따른 제2 안테나 방사체는 동일한 주파수 대역에서 0.636의 상관도 값을 갖는 것을 볼 수 있다.

즉, 상관도에 있어서는 제1 안테나 방사체 및 제2 안테나 방사체 모두 각 주파수 대역에서 상관도 값이 낮아진 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 제1 안테나 방사체 및 제2 안테나 방사체 간의 상호 간섭이 줄어들어 안테나 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 종래의 내장형 안테나 장치의 격리도(Isolation)를 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 격리도(Isolation)를 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 종래의 내장형 안테나 장치는 746 MHz에서 격리도 값이 -8.824 dB이고, 787 MHz에서 격리도 값이 -8.805 dB인 것을 볼 수 있다. 반면에, 도 6을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치는 746 MHz에서 격리도 값이 -11.791 dB이고, 787 MHz에서 격리도 값이 -15.442 dB인 것을 볼 수 있다.

즉, 746 MHz에서 격리도 값이 -8.824 dB → -11.791 dB로 높아지고, 787 MHz에서 격리도 값이 -8.805 dB → -15.442 dB로 높아진 것을 확인할 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 고안에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 고안의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 실용신안등록청구범위뿐만 아니라 이 실용신안등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

101 : 메인 접지면 110 : 제1 안테나 방사체
120 : 제2 안테나 방사체
125 : 연결 라인 130 : 스터브
140 : 제1 급전 라인 150 : 제2 급전 라인

Claims

이동통신 단말기에 실장되는 내장형 안테나 장치에 있어서,
상기 이동통신 단말기 내에 형성되는 제1 안테나 방사체;
상기 제1 안테나 방사체와 상호 이격하여 형성되는 제2 안테나 방사체; 및
상기 이동통신 단말기의 메인 접지면과 상호 이격하여 형성되고, 상기 제2 안테나 방사체와 전기적으로 연결되는 스터브를 포함하는, 내장형 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 스터브는,
상기 제2 안테나 방사체 측에서 상기 메인 접지면과 상호 이격하여 형성되는, 내장형 안테나 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 내장형 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.