KR20060034410A - 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나 및 이를 구비한이동통신단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신단말기에서 사용하는 주파수 대역이 점차 다중 대역화되어감에 따라 그 추세에 맞추어 다중대역 특성을 만족하고, 아울러 안테나 성능이 더욱 향상되도록 구현한 것이다. 또한 이동통신단말기의 소형 슬림화에 따른 공간적 제약을 극복하여 실장이 가능하도록 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나 및 이를 구비한 이동통신단말기에 관한 것이다.

본 발명은 일단이 서로 연결되는 부분에 스터부 매칭부를 포함하는 복수개의 패턴부가 서로 다른 공진 주파수를 형성하도록 패터닝되는 상층부와; 상기 상층부의 하부에 그라운드의 면적을 넓혀 그 기능을 강화하고자 복수개의 그라운드부를 포함하여 구비되는 하층부와; 상기 상층부와 하층부 사이에 배치되며 패턴부와 그라운드부에 형성된 급전홀간에 신호연결이 이루어질 수 있도록 급전부재를 포함하는 중층부;로 구성되는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나 및 이를 구비한 이동통신단말기가 제공된다.

내장형, 안테나, 패턴, 다중, 대역, 공진, 주파수

Description

스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나 및 이를 구비한 이동통신단말기{Internal Antenna Using Stub Matching and Mobile Communication Terminal With The Same}

도 1은 이동통신단말기에 종래의 일반적인 외장형 안테나가 설치된 구성을 보여주는 정면도이다.

도 2는 이동통신단말기에 내장되는 종래의 일반적인 내장형 안테나의 구성을 개략적으로 보여주는 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나의 구성요소를 보여주는 분리 사시도이다.

도 4는 본 발명의 내장형 안테나를 보여주는 정단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 이동통신단말기 12 : 외장형 안테나

14,30 : 내장형 안테나 16 : 방사판

18 : 그라운드판 20 : 급전부

22 : 메인 인쇄회로기판 32 : 상층부

34 : 중층부 36 : 하층부

38 : 유전체 40,42 : 패턴부

44 : 스터부 매칭부 46 : 급전부재

48,50,56,58 : 급전홀 52,54 그라운드부

본 발명은 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나 및 이를 구비한 이동통신단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신단말기에서 사용하는 주파수 대역이 다중 대역화됨에 따라 서로 다른 공진 주파수를 가지는 내장형 안테나를 구현함으로써, 다중대역 특성을 만족하면서 아울러 안테나 성능을 개선시키고, 또한 이동통신단말기의 사이즈 감소시 공간적 제약을 극복하여 실장이 가능하도록 한 것이다.

일반적으로, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant)등의 이동통신단말기에 사용되는 안테나로는, 외장형 안테나와 내장형 안테나가 사용되고 있다.

첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 이동통신단말기(10)의 외장형 안테나(12)는 단일 공진주파수를 가지는 헬리컬 안테나(helical antenna)가 주로 사용되며, 이러한 헬리컬 안테나의 구성은 통상적으로 사용되는 공지기술이어서 구성적부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 내장형 안테나(14)는, 인쇄회로기판, 판재의 형태, 유전체의 유전율, 인쇄회로기판과의 높이에 따라 공진 주파수를 형성할 수 있는데, 대부분은 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 판재의 형태를 이용하여 공진 주파수를 결정하는 안테나 형식이 많이 사용되고 있다.

이러한 내장형 안테나(14)는 크게 나누어 주파수 대역을 결정하게 되는 방사판(16)과, 전자파의 노이즈를 제거하는 그라운드판(18)이 간격을 가지며 배치되고, 그 사이에 방사판(16)으로부터 연결된 급전부(20)가 그라운드판(18)을 관통하는 구조로 통전 연결되어 급전부(20)의 하단에서 피딩 포인트를 가지는 구조로 구성되며, 상기 그라운드판(18)은 메인 인쇄회로기판(22)에 구비되어진다.

앞서 설명된 바와 같은 외장형 안테나(12) 및 내장형 안테나(14)는, 안테나의 크기 및 공진점이 안테나의 성능과 주파수 대역에 절대적인 영향을 미치게 되며, 따라서 최근과 같이 이동통신단말기(10)가 점차 경박단소화 되어 가고 있는 추세에 있어서는, 제한된 공간 안에 안테나 특성과 성능을 최적화시키기 위한 안테나 설계가 매우 중요해 진다.

특히, 최근에 이동통신단말기(10)의 사이즈가 더욱 경박단소화되면서, 나아가 사용하는 주파수의 대역도 다중 대역화됨에 따라 다중대역 특성에 맞는 안테나와 이를 실장한 이동통신단말기가 요구되었다.

그러나, 상기 외장형 안테나(12)는 이동통신단말기(10)의 외부로 노출되도록 설치되어 있어서, 원하는 이득(Gain) 및 다중대역을 구현하고자 할 경우, 외장형 안테나(12)의 크기가 커지게 되는데, 이와 같이 외장형 안테나(12)의 크기가 커지 게 되면 휴대상 불편함이 있고, 또한 이동통신단말기(10)의 외관 디자인에 대한 저하를 초래하게 된다.

또한, 앞서 설명된 바와 같이 판재로 구성되는 내장형 안테나(14)의 경우에는 대역폭을 확보하기 위하여 크기가 커져야만 하고, 그라운드판(18)과 판재의 높이가 높아져야 함으로써, 이러한 내장 안테나(14)를 실장시키기 위한 설치공간이 클 때는 별다른 문제가 없으나, 이동통신단말기(10)의 경박단소화 추세에 따라 설치공간이 점점 더 작아지는 현재의 실정에 비추어보면, 전술한 구조를 가지는 종래의 내장형 안테나(14)는 공간적인 제약과 한계로 인하여 실장하기가 불가능한 문제점이 있다. 그렇기 때문에 이동통신단말기(10)의 다중대역을 구현하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 스터브 매칭을 이용하여 서로 다른 공진 주파수를 형성하고, 아울러 그라운드를 더 보강시킨 다이폴 형태의 내장형 안테나를 구현시킴으로써, 다중대역 특성과 안테나 성능을 만족하고, 또한 이동통신단말기의 추세에 따른 공간적 제약을 극복하여 실장이 가능하도록 하는 점에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단이 서로 연결되는 부분에 스터부 매칭부를 포함하는 복수개의 패턴부가 서로 다른 공진 주파수를 형성하도록 패터닝되는 상층부와; 상기 상층부의 하부에 그라운드의 면적을 넓혀 그 기능을 강화하고자 복수개의 그라운드부를 포함하여 구비되는 하층부와; 상기 상층부와 하층부 사이에 배치되며 패턴부와 그라운드부에 각각 형성된 급전홀간에 신호연결이 이루어질 수 있도록 급전부재를 포함하는 중층부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나에 기술적 특징이 있다.

또한, 상기 스티부 매칭부는 면적을 가변적으로 조절하여 원하는 이득과 대역폭을 확보하게 되는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나에 기술적 특징이 있다.

또한, 상기 상층부와 중층부 및 하층부가 서로 소정의 간격을 가지며 배치되며, 각 층부의 사이에 유전체가 채워지는 것을 특징으로 하는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나.

한편, 일단이 서로 연결되는 부분에 스터부 매칭부를 포함하는 복수개의 패턴부가 서로 다른 공진 주파수를 형성하도록 패터닝되는 상층부와; 상기 상층부의 하부에 그라운드의 면적을 넓혀 그 기능을 강화하고자 복수개의 그라운드부를 포함하여 구비되는 하층부와; 상기 상층부와 하층부 사이에 배치되고, 패턴부와 그라운드부간에 형성된 급전홀간에 신호연결이 이루어질 수 있도록 급전선로를 포함하여 구비되는 중층부;로 이루어진 스티브 매칭을 이용한 내장형 안테나를 포함하는 이동통신단말기에 기술적 특징이 있다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나의 구성요소를 보여주는 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명의 내장형 안테나를 보여주는 정단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 내장형 안테나(30)는 판재로 이루지는 상층부(32), 중층부(34), 하층부(36)가 서로 간격을 가지고 평면으로 적층되며, 그 사이에는 유전체(38)가 채워지는 구조로 구성된다. 하기에서 본 발명의 내장형 안테나(30)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저 상부에 배치되는 상층부(32)는, 표면에 공진점을 다르게 하여 다중대역의 특성을 만족하도록 복수개의 패턴부(40,42)가 서로 간격(D1,D2)을 각각 달리하면서 대칭을 가지는 구조로 구비된다. 그리고, 상기 패턴부(40)와 패턴부(42)의 일측 단부는 서로 연결되며, 이와 같이 패턴부(40)와 패턴부(42)가 서로 연결되는 부분에는 소정의 모양과 면적을 가지는 스터부 매칭부(44)가 형성되는 구조로 구성된다.

첨부된 도면에서는 패턴부(40,42)가 직각으로 굴곡되어 서로 대칭되는 구조로 도시되어 있지만, 이는 본 발명에 대한 이해를 쉽게 하기 위한 하나의 예일 뿐 이며, 이러한 구조로 반드시 한정되거나 국한될 필요는 없다. 예를들어 서로 다른 공진점을 가질 수만 있다면 다양한 패터닝 구조도 가능하다.

따라서, 하나의 공진 주파수를 형성하는 종래의 내장형 안테나로는 이득(Gain)이 떨어지는 문제점이 있으나 본 발명은 상기 패턴부(40,42)가 각각 다른 공진 주파수를 형성하고 있어, 이득 뿐만아니라 서로 다른 공진 주파수의 간섭현상에 의해 주파수의 대역폭이 자연적으로 넓어지게 되는 작용을 가지게 된다.

또한, 첨부된 도면에서는 스터부 매칭부(44)가 부채모양을 형성하고 있으나, 이러한 스터부의 매칭부(44)의 모양은 상층부(32)에 차지하는 면적을 최대한 줄여 전체적으로는 내장형 안테나(30)를 축소시키고자 최적의 모양을 보여주는 것이어서, 반드시 이러한 모양으로 한정되거나 국한되지 아니 하고, 예를들어 원형이나 삼각형 또는 그 외 다양한 다른 모양으로 형성될 수 있다. 그리고 이러한 스터부 매칭부(44)의 면적을 적절히 조절함으로써, 원하는 이득과 대역폭을 충분히 확보할 수 있게 된다.

상기 중층부(34)는, 표면에 소정길이를 갖는 급전부재(46)가 수평으로 구비되어 있는데, 이 급전부재(46)의 일측에는 상층부(32)에 형성된 급전홀(48)과 수직으로 일치하도록 급전홀(50)이 형성되어 있고, 타측에는 후술하게 되는 그라운드부(52,54)의 급전홀(56)과 일치하도록 급전홀(58)이 형성되는 구조로 구성된다.

상기 중층부(34)에 형성되는 급전부재(46)는, 신호를 전달하는 기능을 발휘하게 되는데, 본 발명에서는 급전부재(46)와 패턴부(40,42)가 별도의 층으로 구분되어 있어, 패턴부(40,42)의 설계시에 급전부재(46)를 회피하면서 대역폭을 확보하여야 하는 어려움이 해결될 수 있다.

상기 하층부(36)는, 표면에 소정의 패턴을 형성하는 복수개의 그라운드부(52,54)가 서로 대칭의 구조를 이루며 일측 단부에서 서로 연결되는 구조로 이루어짐으로써, 상기 그라운드부(52,54)의 면적이 자연적으로 넓어지게 됨에 따라 노이즈 제거 작용이 더 강화된다. 또한 상기 그라운드부(52,54)의 크기에 대한 영향으 로 공진 주파수가 변화되는 현상이 방지되어 보다 안정적인 공진 주파수 확보에 도움을 주고, 이와 같이 강화된 작용에 의하여 전파가 영향을 주는 현상이 최소화된다. 그리고 위와 같은 그라운드부(52,54)의 구조도 하나의 일 예일뿐이며, 반드시 대칭구조로 한정되거나 국한되지 아니하고, 면적을 넓혀 그라운드의 기능이 강화될 수 있다면 그 어떤 패터닝 구조로도 가능할 것이다.

이상에서는 첨부 도면에 도시된 도면을 통하여 바람직한 내장형 안테나의 구성을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 실시에 대한 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 이상과 같은 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 속함이 당연한 것이다.

위와 같이 본 발명의 내장형 안테나는, 서로 다른 공진주파수를 갖는 복수개의 패턴부가 구비되어, 단일 안테나가 가지는 있는 공진 주파수의 대역폭에 대한 한계와 크기에 대한 제약을 극복할 수 있는 효과가 있다.

또한 복수개의 패턴부를 매칭하기 위한 스터브 매칭부의 면적을 용이하게 조절하여 원하는 이득과 대역폭을 만족하면서 성능은 더욱 향상되는 효과가 있다.

또한, 다중 대역을 결정하는 패턴부와 급전부재가 각각 독립적인 층으로 구 성되어 있어서, 패턴부의 패턴 설계 대한 제약을 해소할 수 있고, 이에 따라 원하는 대역폭을 확보할 수 있는 효과도 기대할 수 있다.

또한, 안테나의 그라운드부를 더 보강함으로써, 공진 주파수의 변화에 대한 영향을 방지하여, 안정적인 공진 주파수를 확보하고, 아울러 전파가 영향을 주는 현상을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 복수개의 주파수를 포괄하는 광대역 특성을 통해 새로운 인접 주파수들을 사용하고, 각종 통신서비스의 이용이 가능한 효과도 기대할 수 있다. 나아가, 광 대역 안테나가 요구되는 각종 차세대 이동통신단말기에 적용이 가능하고, 보다 넓은 대역의 주파수 재원이 확보되어 차세대 이동통신단말기의 안테나로 활용이 가능한 효과도 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 일단이 서로 연결되는 부분에 스터부 매칭부를 포함하는 복수개의 패턴부가 서로 다른 공진 주파수를 형성하도록 패터닝되는 상층부와;

   상기 상층부의 하부에 그라운드의 면적을 넓혀 그 기능을 강화하고자 복수개의 그라운드부를 포함하여 구비되는 하층부와;

   상기 상층부와 하층부 사이에 배치되며 패턴부와 그라운드부에 각각 형성된 급전홀간에 신호연결이 이루어질 수 있도록 급전부재를 포함하는 중층부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스티부 매칭부는 면적을 가변적으로 조절하여 원하는 이득과 대역폭을 확보하게 되는 것을 특징으로 하는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 상층부와 중층부 및 하층부가 서로 소정의 간격을 가지며 배치되고, 각 층부의 사이에 유전체가 채워지는 것을 특징으로 하는 스터브 매칭을 이용한 내장형 안테나.
4. 일단이 서로 연결되는 부분에 스터부 매칭부를 포함하는 복수개의 패턴부가 서로 다른 공진 주파수를 형성하도록 패터닝되는 상층부와;

   상기 상층부의 하부에 그라운드의 면적을 넓혀 그 기능을 강화하고자 복수개의 그라운드부를 포함하여 구비되는 하층부와;

   상기 상층부와 하층부 사이에 배치되며 패턴부와 그라운드부에 각각 형성된 급전홀간에 신호연결이 이루어질 수 있도록 급전부재를 포함하는 중층부;로 이루어진 스티브 매칭을 이용한 내장형 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신단말기.

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