KR20070105207A - 내장 안테나 장치 및 이를 구비하는 이동통신 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내장 안테나 장치 및 이를 구비하는 이동통신 단말기에 관한 것으로, 주파수를 송수신하기 위한 안테나 패턴이 형성된 라디에이터와; 상기 라디에이터에 패턴으로 형성되어, 상기 안테나 패턴에 의해 송수신되는 주파수 대역의 대역폭을 확장하는 적어도 하나의 스터브를 포함하여 구성됨으로써, 안테나에 의해 송수신되는 주파수의 대역폭을 확장할 수 있게 한다.

Description

내장 안테나 장치 및 이를 구비하는 이동통신 단말기{INTENA APPARATUS AND MOBILE TERMINAL HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1의 내장 안테나 장치에 의한 대역폭 확장 정도를 실험한 결과 그래프이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장 안테나 장치를 구비한 이동통신 단말기에 대한 분해 사시도이다.

도 4는 도 3의 내장 안테나 장치와 인쇄회로기판의 결합 상태를 도시한 사시도이다.

도 5는 도 4의 라인(Ⅴ-Ⅴ)을 따라 취해진 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 라디에이터 11: 메인 슬릿

20: 스터브 21: 제1 스터브

22: 제2 스터브 30: 피딩부

31: 신호 피딩부 33: 그라운드 피딩부

100: 본체부 130: 인쇄회로기판

150: 캐리어 200: 폴더부

본 발명은 내장 안테나를 구비하는 이동통신 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송수신 주파수의 대역폭을 확장할 수 있는 내장 안테나 장치 및 이를 구비하여 단말기의 슬림화를 도모할 수 있는 이동통신 단말기에 관한 것이다.

일반적으로 안테나 장치는 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사 하거나, 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기(誘起)시키기 위해 공중에 가설한 도선(導線)이다.

이러한 안테나 장치는 전압/전류로 표현되는 전기적 신호와 전기장/자기장으로 표현되는 전자기파를 서로 변환해주는 역할을 한다. 그에 따라, 안테나 외부의 전자기장의 변화와 안테나 도선 상의 전기적 신호가 상호 연동함으로써, 대기중에 떠다니는 전자기파 신호를 안테나 장치와 전기적으로 연결된 전자기기가 감지하고, 또 그 역도 가능하게 한다.

또한, 안테나 장치는 그 설치 위치에 따라서 내장 안테나 장치와 외장 안테나 장치로 구분된다. 다시 말해서, 안테나 장치가 연결되는 통신 장치에 대하여 안테나 장치가 내부에 설치되느냐, 외부에 설치되느냐에 따른 구분이다.

내장 안테나 장치의 일종으로서 최근에는 PIFA(Planar Inverted F Antenna)가 사용되고 있다. PIFA형 안테나 장치는 기존의 역 에프형 안테나(Inverted F Antenna)의 구조에 평판 영역을 추가함으로써 안테나의 이득을 개선한 형태의 안테나로서, 피딩부는 신호 피딩부과 그라운드 피딩부를 라디에이터라는 방사 소자에 연결하여 구성된다. 또한, PIFA 안테나 장치는 그라운드 피딩부가 통신 장치 등의 그라운드부와 전기적으로 연결되어 접지되고, 그에 따른 이미지 효과(Image Effect)에 의해 송수신하려는 주파수의 파장의 1/4에 해당하는 길이를 가지면 된다. 그에 따라 소형화가 가능하여 소형, 휴대용 통신 기기 등에 적합하다.

그러나, 이러한 내장 안테나 장치는 그가 전기적으로 연결되는 부재, 예를 들어 인쇄회로기판과의 간격이 작은 경우에는 협대역(Narrow Bandwidth)의 문제를 안고 있다. 이러한 협대역의 문제를 해결하기 위해서는 위의 간격이 커져야 하기에, 일방적인 협대역 문제만의 개선에 대한 고려는 내장 안테나 장치를 포함하는 통신 장치, 예를 들어 이동통신 단말기의 슬림화에 제약이 된다.

따라서, 내장 안테나 장치 자체적인 개선을 통하여 협대역의 문제를 해결하면서도 그것이 설치되는 통신 장치의 슬림화도 이룰 수 있는 내장 안테나 장치에 대한 필요성이 끊임없이 제기되고 있는 실정이다.

상기와 같은 필요성을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명은 안테나 패턴이 송수신하는 주파수 대역의 대역폭을 확장할 수 있는 내장 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 송수신 주파수의 대역폭의 감소를 유발하지 않으면서도 슬림화된 사이즈를 가지는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 내장 안테나 장치는 라디에이터(radiator)와, 스터브(stub)를 포함하여 이루어진다.

라디에이터에는 주파수를 송수신하기 위한 안테나 패턴이 형성된다. 이러한 안테나 패턴은 라디에이터에 일정 경로를 따라 절개되는 메인 슬릿(main slit)에 의해 형성된다. 이러한 메인 슬릿은 전류의 흐름을 차단하여 전류가 메인 슬릿을 건너지 못하고 오직 그의 연장 방향을 따라 진행하도록 하여 일정한 전류 흐름 경로에 따른 안테나 패턴을 형성한다.

스터브는 라디에이터에 패턴 형태로 형성되어 위의 안테나 패턴에 의해 송수신되는 주파수의 대역폭을 확장한다. 이러한 스터브의 형성을 위하여, 보조 슬릿은 위의 메인 슬릿에서 분기되어 연장하도록 라디에이터에서 절개되는 형태로 형성된다. 또한, 보조 슬릿은 라디에이터의 일정 영역을 감싸는 형태를 가진다. 이렇게 감싸지는 영역이 스터브로서 안테나 패턴의 주파수 송수신에 영향을 미쳐서, 송수신 주파수 대역의 대역폭이 확장되게 한다.

이와 같이, 라디에이터에 스터브만을 추가로 형성함으로 인하여, 라디에이터에서 송수신되는 주파수 대역의 대역폭을 별도의 다른 조치 없이도 간단하게 확장할 수 있는 이점이 있다.

위와 같이 스터브를 형성하는 보조 슬릿은 메인 슬릿에서 직각으로 절곡되어 연장한다. 나아가, 2 이상의 복수로 형성될 수 있으며, 이 경우에는 서로 반대되는 방향으로 연장할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기는 단말기 본체와, 위와 같은 내장 안테나 장치를 포함한다.

단말기 본체의 내부 공간에는 단말기 본체에 장착된 각 부품을 전기적으로 제어하는 제어부로서의 인쇄회로기판(PCB)이 장착되고, 내장 안테나 장치는 이러한 인쇄회로기판에 전기적으로 연결된다. 이러한 연결을 위하여, 본 발명은 인쇄회로기판상에 장착되어 라디에이터를 지지하는 캐리어를 더 포함할 수 있다.

라디에이터에 형성되어 인쇄회로기판으로부터 전류를 공급받는 신호 피딩부와, 인쇄회로기판에 전류를 방출하는 그라운드 피딩부는 각각 인쇄회로기판의 급전부와 그라운드부에 전기적으로 연결된다.

위와 같은 구성에 따라, 인쇄회로기판과 라디에이터 사이의 간격을 줄여서 이동통신 단말기의 슬림화를 도모하고자 하는 경우에 문제되었던 협대역의 문제가 해결된다.

다시 말해서, 스터브가 라디에이터에 의해 송수신되는 주파수 대역의 대역폭을 확장함에 따라, 라디에이터와 인쇄회로기판의 간격을 최소화하여 단말기를 슬림화하면서도 주파수 송수신 특성이 저하되지 않게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내장 안테나 장치 및 이를 구비하는 이동통신 단말기에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 내장 안테나 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장 안테나 장치에 대한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내장 안테나 장치는 라디에이터(10)와, 스터브(20)를 포함한다.

라디에이터(10)는 금속 플레이트의 형태를 가지는 전도성 부재이다. 라디에이터(10)에는 일정 대역의 주파수를 송수신하기 위한 안테나 패턴이 형성된다. 이러한 안테나 패턴은 라디에이터(10)에서 일정 경로를 형성하며 절개되는 메인 슬릿(11)에 의해 결정된다. 다시 말해서, 라디에이터(10)에 인가되며 주파수 송수신을 위한 전기적 신호를 가지는 전류는 메인 슬릿(11)에 의해 절개된 부분을 통해서는 흐르지 못하고, 그에 의해 절개되지 않은 영역을 따라서만 흐르게 된다. 그에 따라, 메인 슬릿(11)이 전류의 흐름 방향을 한정하게 되는 것이다. 메인 슬릿(11)에 더하여, 라디에이터(10)에는 별도로 절개된 보조 슬릿(13)이 형성되어 안테나 장치의 임피던스를 조절한다.

스터브(20)는 메인 슬릿(11)에 의해 형성되는 안테나 패턴에서 송수신되는 주파수의 대역폭을 확장하기 위한 구성으로서, 라디에이터(10)에 적어도 하나 이상으로 형성된다. 구체적으로 스터브(20)는 메인 슬릿(11)에서 분기되어 절개되는 서브 슬릿(21',22')에 의해 감싸지는 영역이다. 본 도면에서는 제1 서브 슬릿(21')에 의한 제1 스터브(21)와, 제2 서브 슬릿(22')에 의한 제2 스터브(22)를 도시하고 있다. 여기서, 제1 서브 슬릿(21')과 제2 서브 슬릿(22')은 메인 슬릿(11)의 연장 방향에 대하여 직각으로 절곡되어, 제1 스터브(21)와 제2 스터브(22)를 각각 감싸는 형태로 구성된다. 나아가, 이러한 제1 스터브(21)와 제2 스터브(22)는 서로에 대하여 반대되는 방향으로 연장하도록 형성된다. 나아가, 제1 및 제2 스터브(21 및 22)의 사이즈는 설계 조건에 따라 제1 및 제2 서브 슬릿(21' 및 22')을 달리 형성하여 조절하게 된다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장 안테나 장치는 피딩부(30)를 더 포함한다.

피딩부(30)는 전기적 신호를 가지는 전류를 공급받는 신호 피딩부(31)와, 라디에이터(10)의 안테나 패턴을 따라 흐른 전류를 방출하는 그라운드 피딩부(33)를 포함한다.

여기서, 그라운드 피딩부(33)가 그라운드부(내장 안테나 장치가 구비되는 통신 장치 등에 형성된)에 전기적으로 접속되어 접지됨에 따라, 라디에이터(10)의 안테나 패턴의 길이는 라디에이터(10)가 송수신하는 주파수의 파장의 1/4이면 된다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장 안테나 장치에 의한 대역폭의 확장에 대한 실험 결과를 도 2를 참조하여 살펴본다.

도 2는 도 1의 내장 안테나 장치에 의한 대역폭 확장을 실험한 결과 그래프이다.

본 도면에 도시된 바와 같이, 정재파비(VSWR : Voltage Standing Wave Ratio)가 2인 경우를 기준으로 하면, 원래 대역폭이 70 MHz(824 ~ 894 MHz)인 DCN(Disital Core Networks) 대역의 경우 본 발명에 따른 스터브(20)의 형성시 대역폭이 137 MHz(798 ~ 935 MHz)로 거의 두 배 정도로 확장됨을 알 수 있다.

그에 따라, 스터브(20)를 형성함으로 인하여, 원하는 주파수 대역에서 광대역 안테나 장치를 구현할 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 내장 안테나 장치를 구비한 이동통신 단말기에 대하여 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장 안테나 장치를 구비한 이동통신 단말기에 대한 분해 사시도이다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기는 단말기 본체(100 및 200)와, 그러한 단말기 본체(100 및 200)에 내장되는 내장 안테나 장치를 포함한다. 본 도면의 단말기 본체(100 및 200)는 본체부(100)와 폴더부(200)로 이루어진 폴더형 단말기의 그것이다.

본체부(100)는 상부 커버(110)와 하부 커버(120)가 결합되어 형성된다. 상부 커버(110)에는 입력 장치로서, 예를 들어 키패드(미도시)가 구비되며, 하부 커버(120)에는 단말기 본체(100 및 200)에 전원을 공급하는 배터리(미도시)가 착탈 가능하게 결합된다.

본체부(100)의 내부에는 인쇄회로기판(130)이 내장되어, 단말기 본체(100 및 200)의 각종 부품을 전기적으로 제어한다. 인쇄회로기판(130)의 일 면에는 위에서 설명한 내장 안테나 장치가 전기적으로 연결된다.

폴더부(200)는 본체부(100)와 자신에 각각 형성된 힌지부(150 및 250)에 의하여 본체부(100)에 대해 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 폴더부(200)에는 시각 정보를 출력하는 디스플레이로서, 예를 들어 LCD(Liquid Crystal Display)(미도시) 가 장착된다.

다음으로, 위의 인쇄회로기판(130)과 내장 안테나 장치의 결합 상태에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 도 3의 내장 안테나 장치와 인쇄회로기판의 결합 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 라인(Ⅴ-Ⅴ)을 따라 취해진 단면도이다.

본 도면들에 예시된 바와 같이, 신호 피딩부(31)는 인쇄회로기판(130) 상에 형성된 급전부(131)와 전기적으로 연결되어, 인쇄회로기판(130)으로부터 전류를 공급받는다. 그라운드 피딩부(33)는 인쇄회로기판(130)상에 형성되는 그라운드부(133)와 전기적으로 접속되어 라디에이터(10)의 전류를 방출하게 된다. 이러한 그라운드부(133)와의 연결이 가능한 PIFA형의 내장 안테나 장치는 송수신 주파수의 파장의 1/4의 길이만 가지면 된다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기는 인쇄회로기판(130)과 내장 안테나 장치{또는 라디에이터(10)} 사이에 장착되는 캐리어(150)를 더 포함할 수 있다.

캐리어(150)는 유전체로서 라디에이터(10)를 인쇄회로기판(130)에 대하여 일정 간격(D)만큼 이격시킨 채로 지지하여, 라디에이터(10)의 독립적인 작동을 보장한다. 라디에이터(10)의 신호 피딩부(31) 및 그라운드 피딩부(33)는 캐리어(150)를 관통하여 연장하거나 그를 우회하여 연장한다.

이때, 라디에이터(10)와 인쇄회로기판(130) 사이의 간격(D){또는 사실상 캐리어(150)의 두께}은 최소화될 수 있다. 그 결과로 이러한 내장 안테나 장치 및 캐 리어(150) 등이 내장되는 본체부(100), 나아가 단말기 본체(100 및 200)의 사이즈는 최대한 슬림해지게 된다.

이는 위의 간격(D)의 축소에 따라 라디에이터(10)에서 송수신하는 주파수 대역의 대역폭 감소를 라디에이터(10)에 패턴 형태로 형성된 스터브(20)에 의한 대역폭 확장으로 상쇄할 수 있기 때문이다.

다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기는 그의 사이즈를 슬림화하면서도 주파수 송수신 특성(대역폭)에는 제한을 받지 않게 되는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 내장 안테나 장치 및 이를 구비하는 이동통신 단말기를 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

예를 들어, 이동통신 단말기는 폴더형 이동통신 단말기를 예로 들었으나, 바형, 플립형, 슬라이드형 등 다른 형태의 단말기에도 본 발명의 내장 안테나 장치가 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, PDA(Personal Disital Assistants) 등도 별도의 통화 유닛을 구비하여 통화를 위한 주파수의 송수신을 가능하게 한다는 점에서 본 발명의 이동통신 단말기에 해당되는 것임은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 내장 안테나 장치는 주파수를 송수신하는 안테나 패턴에 더하여 스터브를 형성함으로 인하여 간단하게 송수신되는 주파수 대역의 대역폭을 확장할 수 있게 한다.

나아가, 본 발명의 다른 측면에 따른 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기는 인쇄회로기판과 내장 안테나 장치간의 간격을 작게 하여도 그에 따른 대역폭의 감소가 스터브에 의해 상쇄되기에, 주파수 송수신 특성을 저해하지 않으면서도 단말기를 슬림화할 수 있게 한다.

Claims (11)

1. 주파수를 송수신하기 위한 안테나 패턴이 형성된 라디에이터와;

   상기 라디에이터에 패턴으로 형성되어, 상기 안테나 패턴에 의해 송수신되는 주파수 대역의 대역폭을 확장하는 적어도 하나의 스터브를 포함하는 내장 안테나 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 패턴은,

   상기 라디에이터에서 일정 경로를 따라 절개되어, 전류의 이동 경로를 구획하는 메인 슬릿에 의해 형성되고,

   상기 적어도 하나의 스터브는,

   상기 메인 슬릿에서 연장하도록 절개되어, 일정 영역을 감싸는 적어도 하나의 서브 슬릿에 의해 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 서브 슬릿은,

   상기 메인 슬릿에서 각각 직각으로 절곡되어 연장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 서브 슬릿은 2개로 형성되고,

   상기 2개의 서브 슬릿은 서로에 대하여 반대 방향으로 연장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 라디에에터의 일 지점에 형성되어, 전류를 제공받는 신호 피딩부와;

   상기 라디에이터의 다른 지점에 형성되어, 상기 전류의 방출 통로를 형성하는 그라운드 피딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치.
6. 단말기 본체와; 상기 단말기 본체에 내장되고, 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되어 주파수를 송수신하는 내장 안테나 장치로 구성되고,

   상기 내장 안테나 장치는,

   주파수를 송수신하기 위한 안테나 패턴이 형성된 라디에이터와;

   상기 라디에이터에 패턴으로 형성되어, 상기 안테나 패턴에 의해 송수신되는 주파수 대역의 대역폭을 확장하는 적어도 하나의 스터브를 포함하는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.
7. 제6항에 있어서,

   상기 안테나 패턴은,

   상기 라디에이터에서 일정 경로를 따라 절개되어, 전류의 이동 경로를 구획하는 메인 슬릿에 의해 형성되고,

   상기 적어도 하나의 스터브는,

   상기 메인 슬릿에서 연장하도록 절개되어, 일정 영역을 감싸는 적어도 하나의 서브 슬릿에 의해 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.
8. 제7항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 서브 슬릿은,

   상기 메인 슬릿에서 각각 직각으로 절곡되어 연장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.
9. 제7항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 서브 슬릿은 2개로 형성되고,

   상기 2개의 서브 슬릿은 서로에 대하여 반대 방향으로 연장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라디에에터의 일 지점에서 연장 형성되어, 상기 인쇄회로기판의 급전부와 전기적으로 연결되는 신호 피딩부와;

    상기 라디에이터의 다른 지점에 연장 형성되어, 상기 인쇄회로기판의 그라운드부와 전기적으로 연결되는 그라운드 피딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.
11. 제10항에 있어서,

    상기 인쇄회로기판과 상기 라디에이터 사이에 설치되어, 상기 인쇄회로기판에 대하여 상기 라디에이터를 지지하는 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장 안테나 장치를 구비하는 이동통신 단말기.

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