KR20060032669A

KR20060032669A - 이중대역 칩 안테나 모듈

Info

Publication number: KR20060032669A
Application number: KR1020040081556A
Authority: KR
Inventors: 정성헌
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-18
Also published as: EP1648050A1; JP2006115456A; KR100634883B1; CN1761101A; US7230575B2; US20060077105A1

Abstract

단말기의 메인 보드에 실장되는 서로 다른 주파수 대역을 갖는 이중 대역 안테나 모듈에 관한 것으로서, 서로 직렬 연결되는 제1칩 안테나 모듈 및 제2칩 안테나 모듈과, 상기 메인 보드에 형성되어 RF 컨넥터와 상기 제1칩 안테나 모듈을 전기적으로 연결하는 급전선 및 상기 제2칩 안테나 모듈에서 연장되어 형성되는 방사 패턴으로 구성되기 때문에 상기 칩 안테나 모듈을 병렬 배치하는것 보다 약 2배 이상의 이득이 증가되고 이로 인한 단말기 안테나 모듈 성능이 향상된다.

단말기, 칩 안테나 모듈, 직렬 구조, 급전선, 방사판

Description

이중대역 칩 안테나 모듈{DUAL-BAND CHIP ANTENNA MODULE}

도 1은 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈이 실장되는 위치를 도시한 단말기의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈이 메인 보드에 실장되는 상태를 부분적으로 도시한 요부 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈이 메인 보드에 실장되는 상태를 부분적으로 도시한 요부 평면도, 및

도 4는 본 발명에 따라 직렬로 연결된 칩 안테나 모듈과 종래의 병렬 구조를 갖는 칩 안테나 모듈을 비교한 등가회로도.

본 발명은 휴대용 무선단말기의 기판 표면 실장형(SMD;Surface Mounted Device) 안테나 장치로 사용되는 칩 안테나 모듈(chip antenna module)에 관한 것으로서, 특히 단말기의 이중 대역(dual-band)을 구현함에 있어서 칩 안테나 모듈을 직렬로 연결하여 고주파수용 칩 안테나 모듈이 저주파수용 칩 안테나 모듈을 이용하도록 함으로써 전류 분포를 증가시키고 이로 인한 안테나의 이득을 증가시켜서 결과적으로 안테나 모듈의 방사 특성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 이중 대역 칩 안테나 모듈을 제공하는데 있다.

최근들어, PCS, DCS, GPS, PDA, 셀룰러 폰, 무선노트북 컴퓨터등과 같은 휴대용 무선단말기가 점차 보급화되어감에 따라 다양한 기능과 디자인의 단말기가 등장하고 있다. 또한, 상기 단말기가 점차 소형화, 경박 단소화되어감과 동시에 그 기능의 다양성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 따라서, 상기와 같은 소비자의 욕구를 만족시키기 위해서는 기능을 유지 또는 향상시키면서 단말기의 부피를 줄여야 하는데 역점을 두고 있다.

특히, 안테나 장치의 경우에 있어서, 단말기의 외부로 일정 길이 만큼 돌출되도록 설치되는 로드 안테나(또는 휩 안테나) 및 헬리컬 안테나는 단말기의 낙하시 파손될 수 있는 가장 취약한 부분이 되며, 외관이 미려하지 않을뿐만 아니라 휴대성을 저하시키는 문제점을 야기시키게 된다. 따라서, 최근에는 단말기의 내부에 실장되는 내장형 안테나(소위 '인터널 안테나' 또는 '인테나' 라고 함)가 주류를 이루고 있다. 단말기 제조자들은 상술한 내장형 안테나의 특성을 향상시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 향상시키기 위하여 경주하고 있는 실정이다. 상술한 내장형 안테나 장치로는 급전점(feeding point)과 접지점(ground point)을 갖는 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 안테나 모듈, 소정의 세라믹 유전체상에 적용되는 단말기의 주파수 특성에 따라 구리체를 일정 횟수만큼 권선시켜 단말기 메인 보 드에 실장시키는 칩 안테나 모듈(chip antenna module)를 주로 사용하고 있다.

특히, 상술한 칩 안테나 모듈의 경우 PIFA 타입 안테나 보다 단말기의 부피를 덜 차지할 뿐만 아니라 메인 보드인 RF 보드상에 SMD(Surface Mounted Device) 형태로 실장되기 때문에 단말기의 경박 단소화에 더욱 주력할 수 있는 장점을 가지고 있다.

종래에는 상술한 칩 안테나 모듈의 경우 이중 대역을 사용하는 단말기에서 주로 사용하고 있다. CDMA, GSM과 같은 900MHz 대역의 저주파수용 칩 안테나와 PCS, DCS와 같은 1800MHz 대역의 고주파수용 칩 안테나를 단말기 메인 보드에 일정 방식으로 실장하여 각각 선택된 주파수 대역에서 안테나를 동작시켜왔다.

상술한 이중 대역 칩 안테나 모듈의 배열 구조는 본 출원인이 2004년 2월 6일자로 출원한 출원번호 특허 제2004-0007893호(표면 실장 내장 나선형 칩안테나를 이용한 이중 대역용 단말기)에 개시된 바와 같이, 메인 보드의 RF 컨넥터와 두 개의 서로 다른 주파수 대역을 갖는 칩 안테나를 병렬 구조로 연결하였고, 방사판을 도입함으로써 안테나 방사 특성의 향상을 도모하고자 하였다.

그러나 상술한 바와 같은 병렬 구조는 각각의 다른 주파수 대역을 갖는 칩 안테나 모듈이 상호 연관성 없이 개별적으로 동작할 뿐만 아니라, 서로 다른 대역에 맞는 개별적인 방사판이 적용되기 때문에 메인 보드상의 안테나 실장 공간을 반으로 분리해야하는 문제점이 발생하게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 서로 다른 대역을 갖는 칩 안테나 모듈 중 적어도 어느 하나가 나머지 하나의 영향을 받아 전류 분포를 증가시키고 이로 인한 안테나 모듈의 방사 특성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 이중 대역 칩 안테나 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 적어도 두 개의 칩 안테나 모듈을 메인 보드상에 직렬 방식으로 실장시킴으로써 높은 대역의 칩 안테나 모듈이 낮은 대역의 칩 안테나 모듈을 이용하도록 하여 전류 분포를 향상시켜 결과적으로 안테나 모듈의 성능이 향상되도록 구성되는 이중 대역 칩 안테나 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 적어도 두 개의 칩 안테나 모듈을 메인 보드상에 직렬 방식으로 실장시켜 상호 보완적으로 동작시킴으로써 각 칩 안테나 모듈에 대한 하나의 방사판만을 형성하여도 동작하도록 하여 단말기의 안테나 실장 공간을 최소한으로 확보할 수 있도록 하여 단말기의 부피를 줄이는데 기여하는 이중 대역 칩 안테나 모듈을 제공하는데 있다.

본 발명의 더욱 더 다른 목적은 적어도 두 개의 칩 안테나 모듈을 직렬 방식으로 단말기의 메인 보드에 실장시켜 보다 나은 안테나 모듈 특성이 도출되도록 하여 결과적으로 단말기의 신뢰성을 확보할 수 있도록 구성되는 이중 대역 칩 안테나 모듈을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단말기의 메인 보드에 실장되는 서로 다른 주파수 대역을 갖는 이중 대역 안테나 모듈에 있어서, 서로 직렬 연결되는 제1칩 안테나 모듈 및 제2칩 안테나 모듈과, 상기 메인 보드에 형성되어 RF 컨넥터와 상기 제1칩 안테나 모듈을 전기적으로 연결하는 급전선 및 상기 제2칩 안테나 모듈에서 연장되어 형성되는 방사 패턴으로 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게도, 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈은 상대적으로 저주파수 대역을 갖는 칩 안테나 모듈을 상기 메인 보드의 RF 커넥터와 가장 가깝게 급전시킨다. 따라서, 본 발명에서는 상대적으로 고주파수 대역의 칩 안테나 모듈이 상기 저주파수 대역의 칩 안테나 모듈의 전류 분포를 포함하도록 함으로써 고주파수용 칩 안테나 모듈이 종래의 병렬 구조의 칩 안테나 모듈보다 훨씬 높은 전류 분포를 갖도록 할 수 있으며, 이로 인하여 단말기의 이득이 증가되고 결과적으로 단말기 안테나 장치의 방사 특성이 향상될 것이다.

더욱 바람직하게도, 본 발명에 따르면, 상기 칩 안테나 모듈을 단말기 RF 보드에 급전시키기 위한 급전 수단으로서 사용되는 급전선은 급전 역할 이외에 방사패턴(방사판)의 역할을 수행할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 별도의 방사패턴이 형성될 필요가 없으며, 이로 인한 단말기의 경박 단소화를 도모할 수 있을 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서 폴더 타입 단말기를 도시하고 기술하였다. 그러 나 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 이중 대역을 갖는 다수의 칩 안테나 모듈을 사용하는 다양한 형태의 단말기에 적용 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈이 실장되는 위치를 도시한 단말기의 사시도로써, 내장형 안테나 모듈이 적용되는 단말기(100)는 메인 바디인 본체(110)와 상기 본체상에서 일정 각도로 개폐가능하도록 설치되는 폴더(120) 및 상기 본체상에 폴더를 일정 각도(일반적으로 약 130 ~ 140°)로 개폐시키는 힌지 모듈(미도시 됨)로 구성된다.

상기 본체(110)에는 데이터 입력 수단으로 네비게이션 키버튼을 포함하는 키패드 어셈블리(140)가 설치되어 있으며 그 하측으로는 상대방에게 음성을 송신할 수 있는 송화부인 마이크로폰 장치(150)가 설치된다. 또한, 상기 폴더(120)상에는 데이터 출력수단인 디스플레이 장치(130)가 설치되며, 그 상측으로는 상대방의 음성을 수신할 수 있는 수화부인 스피커폰 장치(160)가 설치된다. 또한, 폴더의 외면상에는 미도시되었으나, 슬레이브 엘씨디 모듈이 설치될 수 있으며, 그 상부에 피사체 촬영을 위한 카메라 장치가 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 의한 단말기(100)는 기기의 내부에 실장되는 내장형 안테나 모듈을 채용하였기 때문에 본체 외부로 돌출되는 안테나 장치가 존재하지 않는다. 상기 내장형 안테나 모듈은 도 1의 화살표로 지시된 A부분에 설치될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈이 메인 보드에 실장되는 상태를 부분적으로 도시한 요부 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 칩 안테나 모듈이 메인 보드에 실장되는 상태를 부분적으로 도시한 요부 평면도이다.

본 발명에 따른 칩 안테나 모듈(20, 30)은 두 개가 적용된다. 하나는 고주파수 대역의 칩 안테나 모듈(30)이고, 나머지 하나는 저주파수용 칩 안테나 모듈(20)로써, 예를 들어 고주파수용 칩 안테나 모듈(30)은 PCS, DCS와 같은 1800MHz 대역의 단말기에 적용될 수 있으며, 저주파수용 칩 안테나 모듈(20)은 CDMA, GSM과 같은 900MHz 대역의 단말기에 적용될 수 있을 것이다.

단말기의 RF 보드인 메인 보드(10)의 적소에는 RF 컨넥터(11)가 설치된다. 또한, 상기 메인 보드(10)상에는 일정 형상을 갖는 급전선(12)이 형성되어 상기 RF 컨넥터(11)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전선(12)은 메인 보드 제조시 함께 형성되는 도전성 패턴일 수 있다. 그러나 이에 국한 되지 않으며, 메인 보드(10)의 상부에 부착되는 박막의 도전성 플레이트일 수 있으며, 상부 유전체 피막이 제거된 가요성 인쇄회로(FPC;Flexible Printed Circuit)일 수 있을 것이다. 이 경우 상기 도전성 플레이트 또는 FPC등은 도전성 폼에 의해 본딩되거나 또는 솔더링에 의해 메인 보드에 고정될 수 있을 것이다. 예컨대, 상기 급전선은 공지의 다양한 도전체가 적용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 급전선(12)의 형상은 적용되는 단말기의 크기, 형상, 칩 안테나의 주파수 대역에 따라 다양한 형상을 가질 수 있을 것이다. 즉, 상기 급전선(12)은 상기 메인 보드(10)의 RF 커넥터(11)와 칩 안테나 모듈(20, 30)을 전기적으로 연결시키는 급전 역할을 함과 동시에 적용되는 칩 안테나를 위한 방사 패턴 역할을 하게 된다.

그후, 상기 급전선(12)의 상부에 순차적으로 제1칩 안테나 모듈(20)과 제2칩 안테나 모듈(30)이 직렬 방식으로 순차적으로 실장된다. 마찬가지로, 상기 칩 안테 나 모듈(20, 30) 역시 상기 급전선(12)의 상부에서 솔더링 또는 도전성 폼, 도전성 접착제등에 의해 실장될 수 있을 것이다. 상기 칩 안테나 중 상대적으로 저주파수 대역의 칩 안테나 모듈(20)을 RF 컨넥터(11)와 가장 가까운 위치에 연결시키고, 그후, 상대적으로 고주파수 대역을 갖는 칩 안테나 모듈(30)을 그 다음에 연결시킨다. 이는 고주파수 대역의 칩 안테나 모듈(30)이 동작할 때 상기 저주파수 대역의 칩 안테나 모듈(20)의 전류 분포를 포함시킴으로써 좀더 높은 전류 분포를 갖게 하여 칩 안테나 모듈의 높은 이득이 발휘되도록 하기 위함이다. 이는 결과적으로 단말기 안테나 모듈의 우수한 방사 특성을 유도하게 될 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 직렬로 연결된 칩 안테나 모듈과 종래의 병렬 구조를 갖는 칩 안테나 모듈을 비교한 등가회로도로써, 고주파 급전선을 따라 두 개의 서로 다른 칩 안테나 모듈을 병렬과 직렬로 배열시켰을 때의 전류분포를 비교한 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이, (가)는 종래의 병렬 방식 칩 안테나 모듈의 구조로써 저주파수용 칩 안테나 모듈의 전류 분포가 고주파수용 칩 안테나 모듈의 전류 분포와 동일하다. 그러나 (나)에 도시된 본 발명에 따른 직렬 방식의 칩 안테나 모듈의 구조를 보면 고주파수용 칩 안테나 모듈의 전류 분포가 저주파수용 칩 안테나모듈의 전류 분포를 포함하기 때문에 종래 기술인 (가)의 경우보다 2배이상 넓은 전류 분포를 가지게 되어 이득이 증가하게 되는 것이다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 칩 안테나 모듈은 기판상에 직렬로 급전시키기 때문에 병렬 배치시보다 약 2배 이상의 이득이 증가되고 이로 인한 단말기 안테나 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims

단말기의 메인 보드에 실장되는 서로 다른 주파수 대역을 갖는 이중 대역 안테나 모듈에 있어서,

서로 직렬 연결되는 제1칩 안테나 모듈 및 제2칩 안테나 모듈;

상기 메인 보드에 형성되어 RF 컨넥터와 상기 제1칩 안테나 모듈을 전기적으로 연결하는 급전선; 및

상기 제2칩 안테나 모듈에서 연장되어 형성되는 방사 패턴으로 구성됨을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 급전선과 방사 패턴은 일체로 연장 형성됨을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 제1칩 안테나 모듈과 제2칩 안테나 모듈은 서로 다른 주파수 대역을 가짐을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
제 3항에 있어서,

상기 제1칩 안테나 모듈은 상기 제2칩 안테나 모듈보다 상대적으로 저주파수 대역을 갖도록 하여, 상대적으로 고주파수 대역의 제2칩안테나 모듈이 상기 제1칩 안테나 모듈의 전류 분포를 포함하도록 함을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 급전선 및 방사 패턴은 상기 메인 보드에 설치되는 금속 패드 또는 가요성 인쇄회로(FPC)임을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 급전선 및 방사 패턴은 상기 메인 보드 제조시 형성되는 일정 형상의 도전성 패턴임을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
전항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두 개의 칩 안테나 모듈은 상기 메인 보드에 솔더링에 의해 실장됨을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.
전항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 두 개의 칩 안테나 모듈은 상기 메인 보드에 소정의 도전성 폼(foam)에 의해 본딩됨을 특징으로 하는 이중 대역 칩 안테나 모듈.