KR20060099778A - 휴대용 무선단말기의 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 개폐 가능하도록 설치되는 서브 바디를 포함하는 휴대용 무선단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 하나의 급전핀과 적어도 하나의 접지핀을 포함하는 안테나 방사체와, 상기 안테나 방사체가 설치되는 메인 보드와, 상기 메인 보드상에 설치되어 상기 접지핀과 패턴에 의해 전기적으로 연결되는 RF컨넥터와, 상기 메인 보드상에 형성되어 상기 접지핀과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 그라운드부 및 상기 안테나 방사체의 접지핀 중 적어도 어느 하나와 상기 그라운드부 사이에 개제되어 사용자의 단말기 조작에 의해 단락 및 개방을 선택적으로 수행하는 스위칭 수단을 포함하여, 단말기의 개폐 동작에 따라 상기 스위칭 수단을 단락 및 개방시켜 항상 일정한 안테나 특성을 유도할 수 있으며, 요구 대역에 따라 다양한 성능의 안테나 장치를 구현할 수 있다.

안테나 방사체, 급전핀, 접지핀, 그라운드, 스위칭, 단락, 개방, 특성

Description

휴대용 무선단말기의 안테나 장치{ANTENNA FOR PORTABLE WIRELESS TERMINAL}

도 1은 일반 슬라이드 타입 휴대용 무선단말기의 전면 사시도;

도 2는 내장형 안테나 방사체가 설치되는 도 1의 단말기의 후면 사시도;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 도면;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 도면;

도 5는 종래 기술에 따른 안테나 장치의 슬라이드 바디의 개폐에 따른 정재파비를 도시한 도면; 및

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 4의 안테나 장치의 슬라이드 바디의 개폐에 따른 정재파비를 도시한 도면.

본 발명은 내장형 안테나 장치를 갖는 휴대용 무선단말기에 관한 것으로서, 특히 안테나 장치에 전기적으로 접속되는 그라운드를 선택적으로 접속시킴으로써 단말기 개폐에 따른 안테나 성능 저하를 미연에 방지할 수 있도록 구성되는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치에 관한 것이다.

근래들어, 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 및 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 길이만큼 돌출되도록 설치되는 로드 안테나(또는 휩 안테나) 및 헬리컬 안테나는 전방향의 우수한 방사 특성으로 인하여 많이 사용되고 있지만, 단말기 외부로 돌출시켜 설치해야 하는 단점으로 인해 단말기의 낙하시 파손될 수 있는 가장 취약한 부분이 되며, 휴대성을 저하시키는 문제점을 야기시키게 된다. 따라서, 최근에는 단말기의 내부에 실장되는 플레이트 타입 내장형 안테나(소위 '인터널 안테나' 또는 '인테나' 라고 함)를 많이 사용하고 있으며, 단말기 제조업자들은 상술한 내장형 안테나의 특성을 향상시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 향상시키기 위하여 경주하고 있는 실정이다.

일반적으로, 상술한 내장형 안테나 중 역 F 형태의 플레이트 타입 방사체를 갖는 안테나(PIFA; Planar Inverted-F Antenna)는 단말기 본체의 메인 보드(RF 보드)상에 전기적으로 접속되는 구성을 갖는다. 이때, 상기 방사체는 두 개의 급전선을 가지게 된다. 하나는 상기 메인 보드의 안테나 급전부(feeding portion)에 전기 적으로 연결되어 있으며, 나머지 하나는 다층 구조의 메인 보드의 그라운드부(ground portion)에 접지되어 동작한다. 상기 플레이트 타입 방사체는 접지층으로 사용되는 메인 보드의 도전층과 일정한 간격을 유지해야 소망하는 방사 특성으로 동작한다. 따라서, 상기 방사체는 일정 높이를 갖는 소정의 캐리어에 고정되며, 상기 캐리어가 상기 메인 보드상에 고정됨으로써 안테나 장치를 구성하게 되는 것이다.

한편, 상술한 PIFA를 설계함에 있어서, 특정 단말기에 최상의 안테나 특성이 발현되도록 설계하여야 하는데, 이때, 안테나 장치의 설계시 고정 설계 파라미터와 가변 설계 파라미터를 고려하여 설계하게 된다. 상기 고정 설계 파라미터는 이미 정해진 단말기의 형태 및 크기에 따라 방사체의 길이, 폭 및 접지면과 방사체간의 이격 거리등은 어느 정도 정해진다. 따라서, 안테나 특성 매칭시 가변 설계 파라미터를 변경시켜 최상의 안테나 특성을 찾게 되는 것이다. 상기 가변 설계 파라미터로는 급전핀의 위치, 급전핀 및 접지핀의 폭, 급전핀과 접지핀간의 이격 거리, 방사체상에 형성되는 패턴의 형태등이 될 수 있을 것이다.

그러나 상술한 바와 같이 설계된 안테나 장치는 단지 PIFA에 적용되는 한 종류의 방사체로써 사용되기 때문에 다양한 대역에 이용할 수 있는 안테나 장치, 예를 들어, F형 안테나, 모노폴 안테나, 링 안테나, 다이폴 안테나등을 사용하려면 다시 튜닝하거나 다른 단말기에 적용시켜야 하는 불편한 문제점이 발생되며, 슬라이드 폰의 경우에는 슬라이드 바디의 개폐에 따라 안테나 성능의 급격한 편차가 발생하여 결과적으로 단말기의 품질 저하를 야기시키는 문제점이 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 단말기의 간단한 스위칭 조작만으로 단말기의 사용 대역을 손쉽게 가변시킬 수 있도록 구성되는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 스위칭 조작만으로 안테나 장치의 그라운드부를 단락 및 개방시킴으로써 다이폴 및 모노폴 안테나로써 선택적 구현이 가능하도록 구성되는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 슬라이드 바디 또는 폴더의 개폐에 따른 안테나 방사 성능 저하를 미연에 방지하도록 구현되는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 개폐 가능하도록 설치되는 서브 바디를 포함하는 휴대용 무선단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서, 하나의 급전핀과 적어도 하나의 접지핀을 포함하는 안테나 방사체와, 상기 안테나 방사체가 설치되는 메인 보드와, 상기 메인 보드상에 설치되어 상기 접지핀과 패턴에 의해 전기적으로 연결되는 RF컨넥터와, 상기 메인 보드상에 형성되어 상기 접지핀과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 그라운드부 및 상기 안테나 방사체의 접지핀 중 적어도 어느 하나와 상 기 그라운드부 사이에 개제되어 사용자의 단말기 조작에 의해 단락 및 개방을 선택적으로 수행하는 스위칭 수단을 포함함을 특징으로 한다.

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.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 내장형 안테나 방사체를 메인 바디에 갖는 슬라이드 타입 휴대용 무선단말기를 도시하고 설명하였으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 메인 바디상에서 서브 바디가 유동하여 개폐 동작을 수행하는 폴더 타입 단말기(foldable terminal), 팝업 타입 단말기(pop-up type terminal)등 다양한 무선 단말기에 적용 가능하다.

도 1은 일반 슬라이드 타입 휴대용 무선단말기의 전면 사시도이고, 도 2는 내장형 안테나 방사체가 설치되는 도 1의 단말기의 후면 사시도로써, 메인 바디(110)와 상기 메인 바디(110)에서 단말기(100)의 길이 방향(도 1의 화살표 방향)으로 일정 길이 만큼 슬라이딩 동작을 수행하는 슬라이드 바디(120)를 포함한다.

상기 메인 바디(110)의 슬라이드 바디(120)가 개방되었을 때 보이는 면에는 소정의 키버튼 어셈블리(111)가 설치된다. 상기 키버튼 어셈블리(111)로는 3×4 키패드가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 키버튼 어셈블리(111)의 하측에는 마이크로폰 장치(112)가 설치된다.

상기 서브 바디(120)에는 전면에 걸쳐 디스플레이 장치(121)가 설치된다. 상기 디스플레이 장치(121)로는 고화질 컬러 엘씨디 모듈을 설치하는 것이 바람직할 것이다. 상기 디스플레이 장치(121)의 하측으로는 단말기의 다양한 컨텐츠를 이용할 수 있는 방향키등을 포함하는 네비게이션 키버튼이 설치될 수 있을 것이다. 또한, 상기 디스플레이 장치(121)의 상측에는 스피커 장치(122)가 설치된다. 부가적으로 상기 스피커 장치(122)의 일측에는 렌즈 어셈블리(123)가 설치되어 피사체 촬영을 도모할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 휴대용 무선단말기(100)의 후면 사시도로써, 메인 바디(110)의 후면에는 단말기(100)의 전원 공급 수단인 배터리 팩(113)이 소정의 로킹 수단에 의해 착탈 가능하도록 설치된다. 또한, 메인 바디(110)의 상부 내측에는 내장형 안테나 방사체(130)가 내장된다. 미도시되었으나, 상기 내장형 안테나 방사체(10)는 메인 바디(110)의 메인 보드에 설치되는 RF컨넥터에 전기적으로 급전되는 구성을 가질 것이다. 상기 내장형 안테나 방사체(10)로는 역F형 방사체(PIFA; Planar Inverted F-Antenna)가 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 도면으로써, 내장형 안테나 방사체(10)는 메인 보드(20)상에 설치된다. 미도시되었으나, 상기 안테나 방사체(10)는 플레이트 타입으로써 소정의 안테나 캐리어에 의해 상기 메인 보드(10)면과 일정 간격으로 이격되도록 설치될 수 있을 것이다.

상기 안테나 방사체(10)는 급전핀(11)과 접지핀(12)을 포함한다. 상기 급전핀(11)은 메인 보드(10) 적소에 설치되는 RF 컨넥터(21)와 소정의 도전성 패턴(23)에 의해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 메인 보드(20)상에는 상기 급전핀(11)과 접속되기 위한 급전부(25)가 형성될 것이다. 상기 메인 보드(20)상에는 역시 상 기 RF컨넥터(21)를 회피하여 전면에 걸쳐 그라운드부(22)가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 그라운드부(22)와 상기 안테나 방사체(10)의 접지핀(12)은 소정의 접지 패턴(24)을 따라 전기적으로 연결되는 구성을 갖는다. 이때, 상기 접지 패턴(24)상에는 소정의 스위칭 소자(30)가 설치될 수 있다. 상기 스위칭 소자(30)는 사용자의 단말기 조작에 따라 선택적으로 상기 안테나 방사체(10)의 접지핀(12)과 메인 보드(20)의 그라운드부(22)를 단락(short) 및 개방(open)시키게 될 것이다. 예를 들어, 상기 스위칭 소자(30)에 의해 접지핀(12)과 그라운드부(22)가 단락이 되면 상기 안테나 방사체(10)는 PIFA로써 동작할 것이며, 상기 접지핀(12)과 그라운드부(22)가 개방이 되면 상기 안테나 방사체(10)는 급전핀(11)만이 RF컨넥터(21)에 접속되는 모노폴 안테나 장치로써 동작할 것이다.

상기 스위칭 소자(30)는 사용자의 단말기 조작에 따라 단락 및 개방 동작을 선택적으로 수행하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System), 다이오드를 이용한 반도체 소자 또는 트랜지스터를 이용한 반도체 소자 중 어느 하나를 사용할 수 있을 것이다. 또한, 상기 스위칭 소자(30)는 단말기의 서브 바디 또는 슬라이드 바디의 개폐 여부를 감지하거나 또는 사용자의 선택적 키버튼 조작에 의해 전환될 수 있을 것이다.

미도시되었으나, 상술한 구성을 가지면서 두 개의 접지핀을 가질 수 있을 것이다. 이러한 경우에 하나의 접지핀은 항상 상기 메인 보드의 그라운드부와 전기적으로 접속하게 될 것이며, 나머지 하나의 접지핀만이 스위칭 소자를 구비하여 단락 및 개방을 도모함으로써 안테나 특성 변화를 유도할 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 구성을 도시한 도면으로써, 안테나 방사체 및 방사체의 급전핀이 메인 보드의 RF 컨넥터에 접속되는 구성을 같기 때문에 생략하기로 한다.

상기 메인 보드(20)상에는 두 개의 그라운드부(22, 27)를 갖는다. 제1그라운드부(22)는 안테나 방사체(10)와 이격된 위치의 메인 보드(20)상에 형성될 것이며, 제2그라운드부(27)는 안테나 방사체(10)의 저부 또는 메인 보드(10)의 상응 이면에 형성 또는 설치될 것이다. 따라서, 상기 제2그라운드부(27)는 메인 보드(20) 형성시 형성되는 패턴이거나 메인 보드(20)에 부착되는 박판의 금속 플레이트일 수 있을 것이다. 이러한 경우에 상기 안테나 방사체(10)의 접지핀(12)은 상기 제2그라운드부(27)에 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 제2그라운드부(27)가 제1그라운드부(22)와 소정의 패턴(26)에 의해 전기적으로 연결되는 구성을 갖는다.

본 발명에서는 상기 제1그라운드부(22)와 제2그라운드부(27)를 연결시키는 접지 패턴(26)상에 스위칭 소자(30)를 개재시킴으로써 안테나 장치의 특성 변화 또는 서브 바디의 개폐에 따른 안테나 장치의 성능 저하를 미연에 방지하고자 하였다. 역시 상기 스위칭 소자(30)는 상기 도 3에 기술된 바와 같은 소자를 사용할 수 있을 것이다.

도 5는 종래 기술에 따른 안테나 장치의 슬라이드 바디의 개폐에 따른 정재파비를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 4의 안테나 장치의 슬라이드 바디의 개폐에 따른 정재파비를 도시한 도면이다.

즉, 도 5는 상기 도 4에서 제1그라운드부와 제2그라운드부를 항상 전기적으 로 연결시킨 후 슬라이드 바디를 개폐시킨 종래 경우의 정재파비로써, GSM 대역에서는 Slide Down에서보다 Slide Up에서 특성저하가 현저히 나타남을 알 수 있다.

그러나, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 도 4에서 제1그라운드부와 제2그라운드부 사이에 본 발명에 따른 스위칭 소자를 개재시켜 Slide Down 및 Slide Up상태에 따라 교번하여 스위칭 소자를 단락 및 개방시켰을 경우 GSM 대역에서는 Slide Down과 Slide Up에서 특성 변화가 거의 없는 항상 일정한 안테나 성능이 발휘됨을 알 수 있었다.

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 안테나 장치는 안테나 방사체의 접지핀과 메인 보드의 그라운드부 사이에 스위칭 소자를 개재시켜 단말기의 개폐 동작에 따라 단락 및 개방시켜 항상 일정한 안테나 특성을 유도할 수 있으며, 요구 대역에 따라 다양한 성능의 안테나 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 메인 바디와, 상기 메인 바디상에서 개폐 가능하도록 설치되는 서브 바디를 포함하는 휴대용 무선단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,

   하나의 급전핀과 적어도 하나의 접지핀을 포함하는 안테나 방사체;

   상기 안테나 방사체가 설치되는 메인 보드;

   상기 메인 보드상에 설치되어 상기 접지핀과 패턴에 의해 전기적으로 연결되는 RF컨넥터;

   상기 메인 보드상에 형성되어 상기 접지핀과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 그라운드부; 및

   상기 안테나 방사체의 접지핀 중 적어도 어느 하나와 상기 그라운드부 사이에 개제되어 사용자의 단말기 조작에 의해 단락 및 개방을 선택적으로 수행하는 스위칭 수단을 포함함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.
2. 제 2항에 있어서,

   상기 접지핀이 두 개일 경우 하나의 접지핀만이 스위칭 소자에 의해 단락 및 개방 동작을 수행함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 메인 바디에 형성되는 그라운드부는 안테나 방사체가 설치되지 않는 위치에 형성되는 메인 그라운드부와, 상기 안테나 방사체와 상응하는 위치에 형성 또는 설치되는 보조 그라운드부를 포함함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 안테나 방사체의 접지핀은 보조 그라운드부에 전기적으로 접속되며, 상기 스위칭 소자는 상기 보조 그라운드부와 메인 그라운드부 사이에 개재되어 동작하도록 함을 특징으로 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 보조 그라운드부는 상기 안테나 방사체의 하측인 메인 보드상에 패턴으로 형성되거나, 상기 메인 보드의 저부에 부착되는 금속성 플레이트임을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 스위칭 소자는 사용자의 단말기 조작에 따라 단락 및 개방 동작을 선택적으로 수행하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System), 다이오드를 이용한 반도체 소자 또는 트랜지스터를 이용한 반도체 소자 중 어느 하나를 사용함을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 스위칭 소자는 단말기의 서브 바디의 개폐 여부 또는 사용자의 선택적 키버튼 조작에 의해 전환됨을 특징으로 하는 휴대용 무선단말기의 안테나 장치.

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