KR20070054981A - 광대역 안테나와 광대역 안테나를 구비한 전자 기기 - Google Patents

광대역 안테나와 광대역 안테나를 구비한 전자 기기 Download PDF

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KR20070054981A
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Abstract

본 발명은 광대역 안테나와 광대역 안테나를 구비한 전자 기기에 관한 것으로서, 유한 평면을 가지는 접지면과; 접지면의 상부에 설치되는 전도체의 안테나 바디와; 접지면과 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 선택적으로 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성됨으로써, 소형화가 가능하고, 전자 기기의 내부에 내장할 수 있으며, 제조가 용이하며, 필요에 따라 저주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나와, 고주파 대역에 적합한 단극자 안테나의 장점을 고루 수용하며, 공진 주파수, 반사 손실, 주파수 대역폭 등과 같은 주파수 특성을 향상시킬 수 있으며, 필요에 따라 튜닝할 수 있는 광대역 안테나와 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공한다.
광대역 안테나, 휴대 단말기, 노트북, 엠피 쓰리 플레이어

Description

광대역 안테나와 광대역 안테나를 구비한 전자 기기{BROADBAND ANTENNA AND ELECTRONIC EQUIPMENT COMPRISING IT}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나의 구성을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태를 도시한 평면도.
도 3은 도 1의 광대역 안테나의 반사 손실 패턴을 개략적으로 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나의 구성을 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 접지핀을 open시킨 경우의 반사 손실을 도시한 그래프.
도 6은 도 4의 접지핀을 close시킨 경우의 반사 손실을 도시한 그래프.
도 7, 도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기의 구성을 도시한 것으로서,
도 7은 휴대 단말기의 사시도.
도 8은 노트북의 사시도.
도 9는 엠피 쓰리 플레이어의 사시도.
도 10은 도 7, 도 8 및 도 9의 A-A' 절단선에 따른 확대 부분 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 광대역 안테나 110 : 접지면
120 : 안테나 바디 121 : 제1 바디
122 : 제2 바디 123 : 제1 슬릿
124 : 슬롯 125 : 제2 슬릿
126 : 제1 스터브 127 : 제2 스터브
130 : 급전 라인 140 : 접지핀
200 : 휴대 단말기 211 : 케이스
212 : 회로 기판 300 : 노트북
400 : 엠피 쓰리 플레이어
본 명세서는 광대역 안테나와, 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션 등과 같은 휴대 단말기와, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전 등과 같은 휴대용 컴퓨터와, 또는 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기 등과 같이, 통신 수단이 내장된 전자 기기는 전파를 수신하여 전자 기기를 통하여 재생하거나, 그 전자 기기로부터 생성된 정보를 전파 형태로 송신하는 기능 등을 수행한다.
그런데, 이와 같은 전자 기기는 그 기능의 탁월함이 중요함은 물론이거니와, 소비자의 미적 욕구를 충족시킬 수 있도록 그 디자인의 중요성도 크게 부각되고 있다.
특히, 최근의 추세는 슬림(slim)한 디자인을 요구하는 소비자의 미적 욕구를 충족시키기 위하여, 종래에 전자 기기의 외부로 길게 돌출되었던 안테나를 전자 기기의 내부에 내장시킴으로써 전자 기기의 크기를 작게할 뿐만 아니라, 외적 미관을 미려하게 하도록 노력하고 있다.
이와 같은 내장형 안테나 소위, 인테나(In-tenna)는 소형의 전자 기기의 구조에 적합하도록 효율이 좋아야할 뿐만 아니라, 그 크기를 얼마나 줄일 수 있는지가 매우 중요한 이슈로 부각되고 있다.
방사 전류의 경로가 절반으로 줄어든 직사각형 형상의 평판형 역 에프 안테나(PIFA : Planar Inverted-F Antenna)는 전자 기기의 내부에 내장될 수 있기 때문에, 세련된 디자인을 원하는 소비자의 기호에 맞도록 설계할 수 있다. 또한, 안테나가 전자 기기의 케이스 내부에 보호되어 있기 때문에 외부의 충격으로부터 안전하다는 장점을 갖는다.
본 발명은 소형화가 가능하며, 전자 기기의 내부에 내장할 수 있으며, 제조가 용이하고, 광대역화가 가능한 광대역 안테나를 제공함을 그 목적으로 한다. 특히, 종래의 내장형 안테나의 단점으로 지적되었던 협대역의 특성을 크게 개선하여 소형화를 유지한 채 대역폭을 크게 개선시키고, 다중 공진이 발생할 수 있는 광대 역 안테나와, 그 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공함을 그 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유한 평면을 가지는 접지면과; 접지면의 상부에 설치되는 전도체의 안테나 바디와; 접지면과 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 선택적으로 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 안테나 바디를 접지면에 접지시키는 접지핀을 스위칭 형태로 구성하여 선택적으로 접지시킬 수 있도록 함으로써, 필요에 따라 단극자 안테나와 평판형 역 에프 안테나를 교번하여 사용할 수 있도록 하기 위함이다.
이 경우, 상기 안테나 바디와 접지면 사이에는 유전체가 삽입될 수 있는데, 이는 공기의 유전율 보다 큰 유전체를 삽입함으로써, 안테나 바디와 접지면 사이의 거리를 좁혀서 광대역 안테나를 더욱 소형화할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명은 유한 평면을 가지는 접지면과; 접지면의 상부에 설치되는 전도체의 안테나 바디와; 접지면과 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 선택적으로 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되며, 안테나 바디에는 적어도 하나의 슬롯과, 슬롯으로부터 안테나 바디의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방되는 적어도 하나의 슬릿이 형성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 안테나 바디에 적어도 하나의 슬롯 및 슬릿을 형성함으로써, 공진 주파수, 반사 손실, 주파수 대역폭 등과 같은 주파수 특성을 향상시킬 수 있도록 하 기 위함이다.
한편, 본 발명은 유한 평면을 가지는 접지면과; 접지면의 상부에 설치되며, 상호 길이가 다른 둘 이상의 바디가 형성된 전도체의 안테나 바디와; 접지면과 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 선택적으로 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 안테나 바디를 상호 길이가 다른 둘 이상의 바디로 형성함으로써, 길이에 따라 적합한 주파수 대역을 광대역으로 할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 길이가 긴 바디는 저주파 대역에 적합하도록 하고, 길이가 짧은 바디는 고주파 대역에 적합하도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명은 유한 평면을 가지는 접지면과; 접지면의 상부에 설치되며, 상호 길이가 다른 제1 바디와 제2 바디가 형성된 전도체의 안테나 바디와; 접지면과 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 안테나 바디를 선택적으로 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되며, 안테나 바디에는 제1 바디와 제2 바디를 구획지어 안테나 바디의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 제1 슬릿이 형성되고, 제2 바디의 대략 중앙부에 슬롯이 형성되고, 제1 슬롯으로부터 안테나 바디의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방되는 제2 슬릿이 형성되는 광대역 안테나를 제공한다.
한편, 본 발명은 유한 평면을 가지는 접지면과; 접지면의 상면에 평행하게 설치되며, 일측으로부터 돌출 형성된 제1 스터브가 구비된 전도체의 제1 바디와; 제1 슬릿에 의하여 제1 바디와 구획되고, 일단이 제1 바디에 연결되고, 일측으로부 터 돌출 형성되어 접지면을 향하여 절곡된 제2 스터브가 구비된 제2 바디와; 제1 바디와 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과; 제1 바디를 선택적으로 접지면에 접지시키는 접지핀을; 포함하여 구성되며, 제2 바디의 중앙부에는 슬롯과, 슬롯으로부터 제2 바디의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 제2 슬릿이 형성되는 광대역 안테나를 제공한다.
이는, 스터브들을 구비함으로써 주파수 특성을 필요에 따라 적절히 튜닝할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 광대역 안테나를 내장하여 구성되며, 광대역 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공한다.
여기서, 상기 전자 기기는 휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션 등과 같은 휴대 단말기, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전 등과 같은 휴대용 컴퓨터 또는 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기 등과 같이, 통신 수단이 내장된 전자 기기를 총칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 가지 실시예로써 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A를 펼쳐놓은 상태를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1의 광대 역 안테나의 반사 손실 패턴을 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)는, 접지면(110)과, 안테나 바디(120)와, 접지면(110)과 안테나 바디(120)를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인(130)과, 안테나 바디(120)를 접지면(110)에 선택적으로 접지시킬 수 있도록 스위칭 구조로 이루어진 접지핀(140)으로 구성된다.
여기서, 상기 접지면(110)은 유한 평면을 가지며 전류를 통할 수 있는 전도체로 구성된다. 접지면(110)은 후술할 바와 같은 급전 라인(130)을 통하여 안테나 바디(120)에 전류를 공급하며, 접지핀(140)을 통하여 안테나 바디(120)로부터 전류를 받게 되어 안테나 바디(120)에 회로 전송 라인이 생성되도록 한다. 상기 접지면(110)은 후술할 바와 같은 안테나 바디(120)의 면적보다 큰 면적을 가지는 것이 바람직하며, 접지면(110)이 전자 기기의 회로 기판에 전기적으로 연결되도록 구성될 수도 있지만, 접지면(110)이 회로 기판 그 자체로 구성될 수도 있다.
상기 안테나 바디(120)는 접지면(110)의 상부에 접지면(110)과 평행하게 설치되며, 전도체로 구성되어 전파를 방사하거나 전파를 수신한다.
안테나 바디(120)는 도 1 및 도 2에 직사각형의 판 형상으로 도시되어 있지만, 그 형상에 한정되지 아니하며, 전도체로 구성되어 전파를 방사하거나 전파를 수신할 수 있으면, 그 형상은 무방하다.
안테나 바디(120)에는 도 2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 슬롯 및 슬릿이 형성되어 있다.
안테나 바디(120)에 형성된 적어도 하나의 슬롯(124) 및 슬릿(123, 125)의 존재는, 공진 주파수 발생 위치, 다중 공진 주파수, 주파수 대역폭, 반사 손실 등과 같은 주파수 특성에 영향을 미친다.
보다 구체적으로 설명하면, 안테나 바디(120)는, 끝단에 급전 라인(130) 및 접지핀(140)이 연결되며 직각으로 절곡되어 대략 'ㄱ'자 형상으로 이루어진 제1 바디(121)와, 제1 바디(121)의 대략 중간부로부터 분리되고 절곡되어 대략 'ㄷ'자 형상으로 이루어진 제2 바디(122)로 구성될 수 있는데, 제1 바디(121)와 제2 바디(122)를 구획짓고 안테나 바디(120)의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 제1 슬릿(123)과, 제2 바디(122)의 중간부에 형성된 슬롯(124)과, 슬롯(124)으로부터 안테나 바디(120)의 하측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 제2 슬릿(125)이 형성될 경우, 광대역 안테나(100)에 다중 공진 주파수가 발생될 수 있다. 이는, 도 3을 통하여 확인할 수 있는데, 반사 손실의 정도에 차이는 있지만, 대략 저주파 대역과 고주파 대역에 공진 주파수가 발생함을 알 수 있다.
또한, 적어도 하나의 슬롯(124) 및 슬릿(123, 125)의 크기, 위치, 길이, 폭 등의 인자(factor)를 적절히 조정함으로써, 공진 주파수의 위치, 주파수 대역폭, 공진 주파수에서의 반사 손실 등과 같은 주파수 특성에 영향을 미치게 된다.
따라서, 이와 같은 인자를 적절히 조정함으로써, 광대역 안테나(100)의 주파수 특성을 튜닝할 수 있는 장점을 갖게 된다.
그리고, 적어도 하나의 개방된 슬릿(123, 125)은 일반적으로, 급전 라인(130)을 통하여 안테나 바디(120)에 공급된 전류가 접지면(110)으로 순환하여 들어감으로써 형성되는 회로 전송 라인에 있어서, 그 회로의 길이를 증가시키는 역할을 하기 때문에, 안테나의 임피던스에 영향을 미치게 되고, 그에 따라 안테나의 주파수 특성에 영향을 미치게 된다.
한편, 상기와 같은 적어도 하나의 슬롯(124) 및 슬릿(123, 125)의 형상에 의하여, 자연스럽게 형성되는 제1 바디(121)와 제2 바디(122)는 상호 길이가 다른 바디로 구성되는데, 이와 같이 안테나 바디(120)가 상호 길이가 다른 바디로 구성될 경우에는, 그 길이에 따라 적합한 주파수 대역이 달라지게 되어 광대역화를 이룰 수 있다. 즉, 길이가 짧은 제1 바디(121)는 고주파 대역을 담당하게 되고, 길이가 긴 제2 바디(122)는 저주파 대역을 담당하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 서로 길이가 다른 두 개의 바디(121, 122)로 그치지 않고, 다수개의 상호 길이가 다른 바디로 구성할 경우, 다양한 주파수 대역에서 깨끗한 전파를 수신할 수 있게 된다.
그리고, 제1 바디(121)와 제2 바디(122)는 직각으로 적어도 한 차례 절곡되어 구성될 수 있다. 보다 구체적으로는, 제1 바디(121)는 직각으로 한 차례 절곡되어 대략 'ㄱ'자 형상으로 이루어지며, 제2 바디(122)는 직각으로 두 차례 절곡되어 대략 'ㄷ'자 형상으로 이루어진다. 이와 같이 제1 바디(121)와 제2 바디(122)를 절곡하는 것은, 길이를 길게 하면서도 광대역 안테나(100)의 크기를 소형화할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 짧은 길이로 형성되어 고주파 대역을 담당하는 제1 바디(121)는 한 차례만 절곡하고, 긴 길이로 형성되어 저주파 대역을 담당하는 제2 바디(122)는 두 차례 절곡하여 제1 바디(121)보다 긴 길이로 이루어질 수 있도록 한 것이다.
한편, 급전 라인(130)과 접지핀(140)의 존재는 평판형 역 에프 안테나의 특징 중 하나로서, 급전 라인(130)으로 공급된 전류가 안테나 바디(120)를 순환하고 접지핀(140)을 통하여 접지면(110)으로 들어감으로써, 하나의 회로 전송 라인이 형성된다. 이와 같은 회로 전송 라인의 형성에 의하여, 안테나 바디(120)를 통하여 전파를 송수신할 수 있게 된다.
여기서, 본 발명은 접지핀(140)을 선택적으로 사용하는 스위칭 구조로 구성함으로써, 필요에 따라 평판형 역 에프 안테나(PIFA : Planar Inverted F Antenna)로서 사용하거나 단극자 안테나(Monopole Antennna)로서 사용할 수 있도록 하였다. 즉, 접지핀(140)이 close되면 평판형 역 에프 안테나로서 기능을 발휘하게 되고, 접지핀(140)이 open되면 단극자 안테나로서 기능을 발휘하게 되는 것이다.
이는, 도 3을 통하여 확인할 수 있는데, 접지핀(140)이 close된 경우에는, 평판형 역 에프 안테나로서 기능하여 저주파 대역의 주파수 특성이 개선되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 접지핀(140)이 open된 경우에는, 단극자 안테나로서 기능하여 고주파 대역의 주파수 특성이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 접지핀(140)은 Diode, FET(Field Effect Transistor), MEMS(MicroElectroMechanical System) 스위치 등으로 구성할 수 있다.
이 경우, 급전 라인(130)과 접지핀(140)의 폭과 길이를 적절히 조절함으로써 임피던스 매칭을 용이하게 할 수 있다. 또한, 급전 라인(130)과 접지핀(140)은 안테나 바디(120)의 일측 단부에 연결될 수 있다. 이와 같은 형상은 회로 전송 라인의 형성을 용이하게 하는 역할을 하지만, 본 발명의 권리범위가 상기와 같은 형상 에 제한되지는 아니한다.
또한, 급전 라인(130)과 접지핀(140)의 길이, 폭 등의 인자는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나(100)가 내장될 전자 기기의 크기에 따라 적절히 변할 수 있으며, 이와 같은 인자를 적절히 변경시키면 접지면(110)과 안테나 바디(120)를 연결하는 임피던스 매칭에 영향을 미치게 된다. 따라서, 급전 라인(130)과 접지핀(140)의 길이, 폭 등의 인자를 적절히 조정하여 임피던스 매칭 정도를 조절할 수 있으며, 그에 따라 주파수 특성을 적절히 튜닝할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나(100')를 설명하면 다음과 같다. 다만, 상기 본 발명의 일 실시예에서와 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나의 구성을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 접지핀을 open시킨 경우의 반사 손실을 도시한 그래프이고, 도 6은 도 4의 접지핀을 close시킨 경우의 반사 손실을 도시한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나(100')에는, 돌출 형성된 스터브(126, 127)들이 추가로 구비된다.
제1 바디(121)의 상단에 돌출 형성된 제1 스터브(126)와, 제2 바디(122)의 하단에 돌출 형성되어 접지면(110)을 향하여 절곡된 제2 스터브(127)는, 공진 주파수의 발생 위치, 공진 주파수에서의 반사 손실, 주파수 대역폭 등과 같은 주파수 특성에 영향을 미치게 된다.
우선, 제1 스터브(126)는 제1 바디(121)에 형성되기 때문에, 제1 바디(121) 가 담당하는 고주파 대역에 영향을 미치게 된다. 따라서, 제1 스터브(126)의 길이, 폭, 위치 등을 적절히 조정함으로써, 고주파 대역에서 필요에 따라 특화된 광대역 안테나(100')를 설계할 수 있다.
또한, 제2 스터브(127)는 제2 바디(122)에 형성되기 때문에, 제2 바디(122)가 담당하는 저주파 대역에 영향을 미치게 된다. 따라서, 제2 스터브(127)의 길이, 폭, 위치 등을 적절히 조정함으로써, 저주파 대역에서 필요에 따라 특화된 광대역 안테나(100')를 설계할 수 있다.
뿐만 아니라, 제2 스터브(127)는 제2 바디(122)의 하단에 돌출 형성되고, 접지면(110)을 향하여 절곡되기 때문에, 안테나 바디(120)와 접지면(110)과 제2 스터브(127) 사이에 커플링 효과(coupling effect)가 발생할 수 있다.
또한, 안테나 바디(120)의 양측 끝단(120a, 120b)은 소정 각도 절곡될 수 있는데, 이와 같은 구성은 광대역 안테나를 전자 기기의 내부에 내장시키기 좋도록 부피를 줄이는 기능을 하며, 뿐만 아니라 소정 각도 절곡된 부분(120a, 120b)이 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이에 위치하게 됨으로써 커플링 효과(coupling effect)가 발생하여 주파수 특성을 튜닝할 수 있는 기능을 하게 된다.
한편, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이에는 절연성 유전체(미도시)를 삽입하여 구성될 수 있다. 접지면(110)으로부터 급전 라인(130)을 통하여 전류가 공급된 안테나 바디(120)는 접지면(110)의 상부에 이격하여 평행하게 설치되기 때문에, 접지면(110)과 안테나 바디(120) 사이에는 전위차가 발생한다. 이 경우, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이에 공기만이 존재할 경우에 비하여, 유전율이 공기의 유전율보다 큰 유전체를 삽입함으로써, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 거리를 좁힐 수 있는 장점이 있다. 이와 같이, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 거리를 좁힐 수 있는 것은, 전자 기기의 크기를 소형화하는 데 큰 장점으로 작용한다.
이 경우, 유전체를 안테나 바디(120)의 면적과 동일하게 하여, 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 전부를 채울 수도 있지만, 필요에 따라 안테나 바디(120)의 면적보다 작게하여 안테나 바디(120)와 접지면(110) 사이의 일부만 채울 수도 있다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나(100')의 주파수 특성을 살펴보면 다음과 같다. 다만, 주파수 대역폭은 반사 손실 -6dB을 기준으로 하여 살펴보기로 한다.
우선, 접지핀(140)을 open시켜서 단극자 안테나로서 기능을 수행하는 경우에는, 아래 표1에 나타난 바와 같다.
저주파 공진 주파수 1.175 GHz
반사 손실 -4 dB
저주파 주파수 대역폭 -
고주파 공진 주파수 2.58 GHz
반사 손실 -14.3 dB
고주파 주파수 대역폭 2.35 ~ 2.84 GHz
도 5 및 표 1에 나타난 바와 같이, 접지핀(140)을 open시킨 경우에는, 저주파 공진 주파수는 1.175GHz, 저주파 공진 주파수에서의 반사 손실은 -4dB, 저주파 주파수 대역폭은 -6dB 기준으로 0이 된다. 또한, 고주파 공진 주파수는 2.58GHz, 고주파 공진 주파수에서의 반사 손실은 -14.3dB, 고주파 주파수 대역폭은 -6dB 기준으로 2.35 내지 2.84GHz가 된다.
즉, 고주파 대역에 적합한 주파수 특성을 나타내게 되며, 단극자 안테나로서 작용하였다는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 접지핀(140)을 close시켜서 평판형 역 에프 안테나로서 기능을 수행하는 경우에는, 아래 표2에 나타난 바와 같다.
저주파 공진 주파수 1.125 GHz
반사 손실 -6.8 dB
저주파 주파수 대역폭 1.1 ~ 1.15 GHz
고주파 공진 주파수 2.496 GHz
반사 손실 -8.8 dB
고주파 주파수 대역폭 2.41 ~ 2.49 GHz
도 6 및 표 2에 나타난 바와 같이, 접지핀(140)을 close 시킨 경우에는, 저주파 공진 주파수는 1.125GHz, 저주파 공진 주파수에서의 반사 손실은 -6.8dB, 저주파 주파수 대역폭은 -6dB 기준으로 1.1 내지 1.15 GHz가 된다. 또한, 고주파 공진 주파수는 2.496GHz, 고주파 공진 주파수에서의 반사 손실은 -8.8dB, 고주파 주 파수 대역폭은 반사 손실 -6dB 기준으로 2.41 내지 2.49GHz가 된다.
즉, 고주파 대역의 주파수 특성이 약간 나빠지는 반면, 저주파 대역의 주파수 특성이 크게 개선되며, 평판형 역 에프 안테나로서 작용하였다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예에 다른 광대역 안테나(100, 100')를 사용할 경우, 필요에 따라 평판형 역 에프 안테나로서 이용하거나 단극자 안테나로서 이용할 수 있기 때문에, 광대역화가 가능하며, 필요에 따라 특화된 광대역 안테나를 설계할 수 있게 된다.
특히, 휴대 단말기와 같은 전자 기기에 상기와 같은 광대역 안테나를 내장시킬 경우, 적절한 전기 회로를 구성하여, 휴대 단말기의 폴더를 열거나 슬라이드를 밀어 올려서 통화를 하고자 하는 경우에는 접지핀(140)이 open되도록 하여 고주파 대역에 적합하도록 할 수 있으며, 휴대 단말기의 폴더를 닫거나 슬라이드를 닫는 경우에는 접지핀(140)이 close되도록 하여 저주파 대역에 적합하도록 할 수 있다.
이는, PCS 휴대 단말기의 주파수 대역이 대략 1.8GHz 주변의 고주파 대역인 점과, 라디오나 지상파의 주파수 대역이 수십 내지 수백 MHz 주변의 저주파 대역인 점을 감안할 경우, 그 필요성이 크게 대두된다.
즉, 휴대 단말기를 이용하여 통화를 하고자 하는 경우에는, 폴더를 열거나 슬라이드를 밀어올리는 기계적 메카니즘에 연동되어 접지핀(140)이 open되도록 전기회로를 구성하면, 광대역 안테나가 고주파 대역에 적합한 단극자 안테나로서 기능을 수행할 수 있으며, 반대로 휴대 단말기를 이용하여 라디오를 청취하거나 지상 파를 시청하는 경우에는 폴더를 닫거나 슬라이드를 닫는 기계적 메카니즘에 연동되어 접지핀(140)이 close되도록 전기회로를 구성하여, 광대역 안테나가 저주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나로서 기능을 수행하도록 할 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 광대역 안테나(100, 100')는 도 2에 도시된 바와 같이, 직사각형의 평판에 슬롯(124), 슬릿(123, 125), 제1 바디(121), 제2 바디(122), 급전 라인(130), 접지핀(140) 등의 형상을 절삭한 후, 급전 라인(130) 및 접지핀(140)을 안테나 바디(120)에 대하여 직각으로 절곡함으로써 손쉽게 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나(100)를 구비한 전자 기기를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 동일한 기능을 수행하는 부품 및 구성 요소에 대하여는 동일한 도면 부호를 부여하고 중복된 설명을 생략하기로 한다.
도 7, 도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기의 구성을 도시한 것으로서, 도 7은 휴대 단말기의 사시도이고, 도 8은 노트북의 사시도이고, 도 9는 엠피 쓰리 플레이어의 사시도이고, 도 10은 도 7, 도 8 및 도 9의 A-A' 절단선에 따른 확대 부분 단면도이다.
도 7, 도 8 및 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기로서, 휴대 단말기, 노트북, 엠피 쓰리 플레이어가 도시되어 있지만, 휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션 등과 같은 휴대 단말기, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전 등과 같은 휴대용 컴퓨터 또는 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기 등과 같이, 통신 수단이 내장됨으로 써 전파를 송수신하기 위하여 안테나를 사용하는 전자 기기는 모두 본 발명의 권리 범위에 속한다고 할 것이다.
도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 휴대 단말기(200)는, 단말기 본체(210)와, 단말기 본체(210)의 전면에 슬라이딩 가능하게 결합된 슬라이드부(220)로 구성된다.
도 7에는 단말기 본체(210)와 그 전면에서 슬라이딩 되는 슬라이드부(220)로 구성된 슬라이드형 휴대 단말기가 도시되어 있지만, 단말기 본체와 그 상단에 회동가능하게 결합되는 폴더형 휴대 단말기 뿐만 아니라, 단말기 본체와 슬라이드부(또는 폴더부)가 일체로 형성된 일체형 휴대 단말기도 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
휴대 단말기(200)는 도 7에서 휴대 전화기로 도시되어 있지만, PDA 또는 차량 탑재용 네비게이션에도 준용될 수 있다.
상기 단말기 본체(210)는, 단말기 본체(210)의 외함을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)의 내부에 내장되어 휴대 단말기(200)를 전기적으로 작동 및 제어하는 회로 기판(212)과, 케이스(211)의 내부에 내장되며 회로 기판(212)에 전기적으로 연결되는 광대역 안테나(100)로 구성된다.
이 경우, 광대역 안테나(100)의 접지면(110)이 회로 기판(212)에 전기적 연결 수단(예를 들어서, 와이어 본딩)에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있지만, 도 10에 도시된 바와 같이, 접지면(110)이 회로 기판(212) 그 자체일 수도 있다. 즉, 회로 기판(212)의 상부에 안테나 바디(120)를 설치하고, 회로 기판(212)과 안테나 바디(120)를 연결하는 급전 라인(130)과, 안테나 바디(120)를 회로 기판(212)에 접지시키는 접지핀(140)으로 구성할 수도 있다. 이와 같이 별도의 접지면(110)을 구비하지 않고 회로 기판(212)으로 대체할 경우에는 그만큼 공간적인 활용도가 넓어진다는 장점이 있다.
상기 슬라이드부(220)는, 슬라이드부(220)의 전면에 형성되어 정보를 표시하는 표시부(221)가 구비되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 휴대 단말기(200)의 경우, 광대역 안테나(100)가 단말기 본체(210)의 내부에 내장되도록 구성되어 있지만, 광대역 안테나(100)는 단말기 본체(210)의 내부 뿐만 아니라, 슬라이드부(220)의 내부에 내장될 수도 있으며, 휴대 단말기(200)의 내부에 내장될 수만 있으면, 그 내장되는 위치는 제한되지 않는다.
한편, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 노트북(300)은, 노트북 본체(310)와, 노트북 본체(310)의 상단에 회동 가능하게 결합된 표시부(320)로 구성된다.
노트북(300)은 이동가능한(Portable) 휴대용 컴퓨터를 말하는데, 전자 수첩, 전자 사전 등에도 준용될 수 있다.
상기 노트북 본체(310)는, 노트북 본체(310)의 외함을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)의 내부에 내장되어 노트북(300)을 전기적으로 작동 및 제어하는 회로 기판(212)과, 케이스(211)의 내부에 내장되며 회로 기판(212)과 전기적으로 연결되는 광대역 안테나(100)로 구성된다.
이 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 광대역 안테나(100)의 접지면(110)이 회로 기판(212)에 전기적 연결 수단(예를 들어서, 와이어 본딩)에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있지만, 접지면(110)이 회로 기판(212) 그 자체일 수도 있음은 상기에서 설명한 바와 같다.
상기 표시부(320)는, 회로 기판(212)에 의하여 전송된 정보를 표시하는데, 상기 회로 기판(212)은 노트북 본체(310)의 내부에 내장될 수도 있지만, 표시부(320)의 내부에 내장될 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 엠피 쓰리 플레이어(400)는, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)와, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)의 전면에 형성되어 정보를 표시하는 표시부(420)와, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)의 일측에 형성되어 기능을 입력하는 입력부(430)와, 엠피 쓰리 플레이어 본체(410)의 일측에 연결되어 사용자의 귀에 꽂아서 음악을 청취할 수 있는 이어폰(440)으로 구성된다.
엠피 쓰리 플레이어(MP3)(400)는 엠피 쓰리(MP3 : MPEG Audio Layer-3) 파일을 재생할 수 있는 재생기를 말하는데, 엠피 쓰리 파일 뿐만 아니라 라디오 전파를 수신하여 라디오 방송도 재생할 수 있다. 따라서, 라디오 전파 수신 기능을 가지는 엠디(MD : Mini-Disk) 플레이어, 라디오, 오디오 등과 같은 음악 재생기에 준용될 수 있다.
엠피 쓰리 플레이어 본체(400)는, 외함을 형성하는 케이스(211)와, 케이스(211)의 내부에 내장되어 엠피 쓰리 플레이어(400)를 전기적으로 작동 및 제어하는 회로 기판(212)과, 케이스(211)의 내부에 내장되며 회로 기판(212)과 전기적으로 연결되는 안테나(100)로 구성된다.
이 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 광대역 안테나(100)의 접지면(110)이 회로 기판(212)에 전기적 연결 수단(예를 들어서, 와이어 본딩)에 의하여 전기적으로 연결될 수도 있지만, 접지면(110)이 회로 기판(212) 그 자체일 수도 있음은 상기에서 설명한 바와 같다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광대역 안테나를 구비한 전자 기기(200, 300, 400)의 내부에는 회로 기판(212)과 전기적으로 연결된 광대역 안테나(100)가 내장되기 때문에, 광대역 안테나(100)의 안테나 바디(120)를 통하여 전파를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 광대역 안테나(100, 100')를 구비하기 때문에, 상기에서 설명한 바와 같이, 저주파 대역과 고주파 대역을 포함하는 넓은 주파수 대역에서 깨끗하고 정확한 전파를 송수신할 수 있다. 즉, 저주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나의 장점과, 고주파 대역에 적합한 단극자 안테나의 장점을 그대로 수용할 수 있다.
그리고, 광대역 안테나(100)의 제2 바디(122)의 길이를 더욱 길게하면서 제2 바디(122)를 적어도 한 번 절곡시켰기 때문에, 전자 기기의 크기를 증가시킬 필요는 없으면서도 저주파수 대역에서 깨끗한 전파를 송수신할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 소형화가 가능하고, 전자 기기의 내부에 내장할 수 있으며, 제조가 용이한 광대역 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 안테나 바디를 선택적으로 접지면에 접지시킴으로써 필요에 따라 저주파 대역에 적합한 평판형 역 에프 안테나와, 고주파 대역에 적합한 단극자 안테나의 장점을 고루 수용하는 광대역 안테나를 제공한다.
그리고, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 적어도 하나의 슬롯, 슬릿, 스터브 등을 구비함으로써, 공진 주파수, 반사 손실, 주파수 대역폭 등과 같은 주파수 특성을 향상시킬 수 있으며, 필요에 따라 튜닝할 수 있는 광대역 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는, 상기와 같은 장점을 적어도 하나 수용하는 광대역 안테나를 구비한 전자 기기를 제공한다.
다만, 상기와 같은 효과를 모두 발휘하여야만 본 발명이 성립하는 것은 아니다.

Claims (18)

  1. 유한 평면을 가지는 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치되는 전도체의 안테나 바디와;
    상기 접지면과 상기 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 접지핀을;
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 접지핀은,
    상기 안테나 바디를 상기 접지면에 선택적으로 접지시키는 스위치인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나 바디에는,
    적어도 하나의 슬롯과, 상기 슬롯으로부터 상기 안테나 바디의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방된 적어도 하나의 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나 바디와 상기 접지면 사이에는 유전체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  5. 유한 평면을 가지는 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치되는 전도체의 안테나 바디와;
    상기 접지면과 상기 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 접지핀을;
    포함하여 구성되며,
    상기 안테나 바디에는, 적어도 하나의 슬롯과, 상기 슬롯으로부터 상기 안테나 바디의 일측 단부에 이르기까지 연결되어 개방되는 적어도 하나의 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 접지핀은 상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 스위치인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 안테나 바디와 상기 접지면 사이에는 유전체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  8. 유한 평면을 가지는 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치되며, 상호 길이가 다른 둘 이상의 바디가 형성된 전도체의 안테나 바디와;
    상기 접지면과 상기 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 접지핀을;
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 접지핀은 상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 스위치인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 안테나 바디와 상기 접지면 사이에는 유전체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  11. 유한 평면을 가지는 접지면과;
    상기 접지면의 상부에 설치되며, 상호 길이가 다른 제1 바디와 제2 바디가 형성된 전도체의 안테나 바디와;
    상기 접지면과 상기 안테나 바디를 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 접지핀을;
    포함하여 구성되며,
    상기 안테나 바디에는, 상기 제1 바디와 제2 바디를 구획지어 상기 안테나 바디의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 제1 슬릿이 형성되고, 상기 제2 바디의 대략 중앙부에 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯으로부터 상기 안테나 바디의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방되는 제2 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 접지핀은 상기 안테나 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 스위치인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 안테나 바디와 상기 접지면 사이에는 유전체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  14. 유한 평면을 가지는 접지면과;
    상기 접지면의 상면에 평행하게 설치되며, 일측으로부터 돌출 형성된 제1 스터브가 구비된 전도체의 제1 바디와;
    제1 슬릿에 의하여 상기 제1 바디와 구획되고, 일단이 상기 제1 바디에 연결되고, 일측으로부터 돌출 형성되어 상기 접지면을 향하여 절곡된 제2 스터브가 구비된 제2 바디와;
    상기 제1 바디와 상기 접지면을 전기적으로 상호 연결시키는 급전 라인과;
    상기 제1 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 접지핀을;
    포함하여 구성되며,
    상기 제2 바디의 중앙부에는 슬롯과, 상기 슬롯으로부터 상기 제2 바디의 일측 끝단에 이르기까지 연결되어 개방된 제2 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 접지핀은 상기 제1 바디를 선택적으로 상기 접지면에 접지시키는 스위치인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제1 바디 및 상기 제2 바디와 상기 접지면 사이에는 유전체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 광대역 안테나를;
    내장하여 구성되며,
    상기 광대역 안테나를 통하여 전파를 송수신하는 광대역 안테나를 구비한 전자 기기.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 전자 기기는 휴대 단말기, 노트북 또는 엠피 쓰리 플레이어 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광대역 안테나를 구비한 전자 기기.
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