KR20080005812A - 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나 - Google Patents

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KR20080005812A
KR20080005812A KR1020060064632A KR20060064632A KR20080005812A KR 20080005812 A KR20080005812 A KR 20080005812A KR 1020060064632 A KR1020060064632 A KR 1020060064632A KR 20060064632 A KR20060064632 A KR 20060064632A KR 20080005812 A KR20080005812 A KR 20080005812A
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Abstract

본 발명은 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나에 관한 것으로, 내장 안테나의 주파수 대역폭을 확장하여 인체 영향에 따른 주파수 이동에 의한 열화 문제를 해소하고, 안정적인 안테나 성능을 유지하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 이중 방사형 내장 안테나는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판의 상부에 배치된 제 1 방사판과, 인쇄회로기판과 제 1 방사판을 연결하여 제 1 방사판에 전류를 공급하는 급전부를 포함한다. 특히 인쇄회로기판은 상부면에 급전부가 접합되는 급전 패드와, 내부에 급ZA전부를 포함하는 크기의 슬롯을 갖는 플로팅 패치를 갖는다. 그리고 제 1 방사판 아래의 인쇄회로기판의 하부면에 접지층과 분리되어 있으며, 슬롯을 포함하는 크기의 제 2 방사판이 형성되어 있다. 본 발명에 따르면, 급전 패드에 공급된 전류는 급전부를 지나 제 1 방사판을 통하여 제 1 전자파로 방사되고, 급전 패드에서 플로팅 패치의 슬롯을 통하여 커플링된 후 제 2 방사판을 통하여 제 2 전자파로 방사된다. 따라서 본 발명에 따른 내장 안테나는 이중으로 전자파를 방사하기 때문에, 주파수 대역폭을 확장하고, 이득을 높일 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 내장 안테나는 인체 영향에 따른 주파수 이동에 의한 열화 문제를 해소하여 안정적인 안테나 성능을 유지할 수 있다.
안테나, 인테나, 내장, 슬롯, 패치

Description

이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나{Inner antenna of dual radiating type for mobile communication terminal}
도 1은 종래기술에 따른 이동 통신 단말기용 내장 안테나를 개략적으로 보여주는 투영도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
110 : 인쇄회로기판 112 : 기판 몸체
113 : 급전 패드 114 : 플로팅 패치
115 : 슬롯 116 : 접지층
117 : 제 2 방사판 118 : 금속 배선층
120 : 제 1 방사판 130 : 급전부
200 : 내장 안테나
본 발명은 이동 통신 단말기용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이스에 내장되는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 이동 통신 단말기에는 안테나가 설치되어 전파를 송수신한다. 종래의 안테나는 이동 통신 단말기의 케이스 상단에서 일정 높이 돌출되게 설치된다.
그런데 돌출형 안테나는 다른 사물과 쉽게 간섭되기 때문에, 이동 통신 단말기를 휴대하는 데 약간의 불편함을 준다. 특히 돌출된 안테나는 외부의 충격이 가해지면 쉽게 파손되는 단점이 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해서, 케이스 내부에 안테나가 설치된 이동 통신 단말기가 소개되고 있다. 한편 내장 안테나를 인테나(intenna)라고도 한다.
도 1은 종래기술에 따른 이동 통신 단말기용 내장 안테나(100)를 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래기술에 따른 내장 안테나(100)는 케이스(40)에 내장되는 인쇄회로기판(10)의 상부면에 급전부(30)를 매개로 연결된 방사판(20)을 포함한다. 인쇄회로기판(10)은 절연성의 기판 몸체(12)를 중심으로, 상부면에 급전 패드(13)가 형성되고, 하부면에 접지층(16)이 형성된 구조를 갖는다. 이때 급전 패드(13)에 급전부(20)가 접합된다.
따라서 종래기술에 따른 내장 안테나(100)는 급전 패드(13)에 연결된 급전부(30)에 전류가 공급되면 방사판(20)을 통하여 일정 주파수 대역의 전자파(50)를 방사한다. 이때 방사판(20) 아래의 인쇄회로기판(10)의 하부면은 접지층(16)으로 덮여 있기 때문에, 전자파(50)는 방사판(20)의 상부쪽으로만 방사된다.
이와 같이 종래기술에 따른 내장 안테나(100)는 방사판(20)을 통하여 한 방향으로만 전자파(50)를 방사하기 때문에, 방사할 수 있는 전자파(50)의 주파수 대역폭이 한정되어 주파수 대역폭을 확장하는 데 한계가 있다.
그리고 이동 통신 단말기를 사용할 때, 주로 한 손으로 케이스(40)를 잡아 머리에 밀착시킨 상태로 사용하기 때문에, 인체 영향에 따른 주파수 이동(frequency shift)이 발생될 수 있다. 하지만 내장 안테나(100)의 주파수 대역폭이 한정되어 있기 때문에, 주파수 이동에 의해 내장 안테나(100)의 주파수 대역폭을 벗어날 수 있다. 이 경우 내장 안테나(100)의 열화로 인해 안테나 성능이 제대로 발휘되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 내장 안테나의 주파수 대역폭을 확장할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나로서, 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판의 상부에 배치된 제 1 방사판과, 인쇄회로기판과 제 1 방사판을 연결하여 제 1 방사판에 전류를 공급하는 급전부를 포함한다. 여기서 인쇄회로기판은 기판 몸체와, 기판 몸체에 형성된 다층의 금속 배선층을 포함한다. 기판 몸체는 상부면과, 상부면에 반대되는 하부면을 갖는다. 금속 배선층은 제 1 방사판 아래의 기판 몸체의 상부면에 형성되며, 급전부가 연결되는 급전 패드와, 기판 몸체의 내부에 형성되며 급전 패드를 포함하는 크기의 슬롯이 형성된 플로팅 패치와, 제 1 방사판 아래의 기판 몸체의 하부면에 형성된 제 2 방사판과, 제 2 방사판과 이격되어 기판 몸체의 하부면에 형성된 접지층을 포함한다. 이때 급전 패드를 통하여 급전부에 제공되는 전류는 제 1 방사판을 통하여 일정 주파수 대역의 전자파로 방사되고, 전류는 급전 패드에서 플로팅 패치의 슬롯을 통하여 커플링된 후 제 2 방사판을 통하여 일정 주사파 대역의 전자파로 방사된다.
본 발명에 따른 이중 방사형 내장 안테나에 있어서, 제 1 방사판은 제 2 방사판을 덮는다. 플로팅 패치는 제 2 방사판을 덮는다. 그리고 제 2 방사판은 플로팅 패치의 슬롯을 덮는다.
본 발명에 따른 이중 방사형 내장 안테나에 있어서, 플로팅 패치의 슬롯은 일자형, U자형 또는 독본(bog bone)형 중의 어느 하나의 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이중 방사형 내장 안테나에 있어서, 급전부는 제 1 방사판의 중심 부분에 연결된다. 급전 패드는 슬롯의 중심 부분에 위치한다.
본 발명은 또한 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나를 제공한다. 본 발명에 따른 이중 방사형 내장 안테나는 인쇄회로기판, 제 1 방사판 및 급전부를 포함하여 구성된다. 인쇄회로기판은 상부면과, 상부면에 반대되는 하부면을 갖 는다. 제 1 방사판은 인쇄회로기판의 상부면의 상단부에 배치된다. 그리고 급전부는 인쇄회로기판과 제 1 방사판을 연결하여 제 1 방사판에 전류를 공급한다. 이때 인쇄회로기판은 급전 패드, 플로팅 패치, 제 2 방사판 및 접지층을 포함하여 구성된다. 급전 패드는 인쇄회로기판의 상부면에 형성되며, 급전부가 접합된다. 플로팅 패치는 인쇄회로기판의 내부에 형성되며, 급전 패드를 포함하는 크기의 슬롯이 형성된다. 제 2 방사판은 플로팅 패치 아래의 인쇄회로기판의 하부면에 형성되며, 슬롯을 포함하는 크기를 갖는다. 그리고 접지층은 제 2 방사판을 제외한 상기 인쇄회로기판의 하부면을 덮는다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나(200)를 보여주는 평면도이다. 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 방사형 내장 안테나(200)는 인쇄회로기판(110)과, 인쇄회로기판(110)의 상부에 배치된 제 1 방사판(120)과, 인쇄회로기판(110)과 제 1 방사판(120)을 연결하여 제 1 방사판(120)에 전류를 공급하는 급전부(130)를 포함한다. 특히 인쇄회로기판(110)은 상부면에 급전부(130)가 접합되는 급전 패드(113)가 형성되고, 내부에 급전 패드(113)를 포함하는 크기의 슬롯(115; slot)을 갖는 플로팅 패치(114; floating patch)가 형성되어 있다. 그리고 제 1 방사판(120) 아래의 인쇄회로기판(110)의 하부면에 접지 층(116)과 분리되어 있으며, 슬롯(115)을 포함하는 크기의 제 2 방사판(117)이 형성되어 있다.
이때 인쇄회로기판(110)의 급전 패드(113)를 통하여 급전부(130)에 전류가 공급되면, 전류는 제 1 방사판(120)을 통하여 일정 주파수 대역의 전자파(150; 이하, 제 1 전자파)로 방사되고, 아울러 전류는 급전 패드(113)에서 플로팅 패치(114)의 슬롯(115)을 통하여 커플링된 후 제 2 방사판(117)을 통하여 일정 주파수 대역의 전자파(160; 이하, 제 2 전자파)로 방사된다. 이때 제 1 전자파(150)와 제 2 전자파(160)는 주파수 대역이 일정 부분이 겹치기는 하지만 서로 다른 주파수 대역을 갖는다. 제 1 전자파(150)가 제 2 전자파(160)보다는 상대적으로 높은 주파수 대역을 갖는다.
따라서 본 발명에 따른 내장 안테나(200)는 이중으로 전자파(150, 160)를 방사하기 때문에, 주파수 대역폭을 확장할 수 있고, 이득(gain)을 높일 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 내장 안테나(200)는 인체 영향에 따른 주파수 이동에 의한 열화 문제를 해소하여 안정적인 안테나 성능을 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이중 방사형 내장 안테나(200)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제 1 방사판(120)은 전기 전도성이 양호한 금속판으로, 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 예컨대 제 1 방사판(120)은 수직 방향의 길이(H)가 수평 방향의 길이(L)보다 짧은 직사각형의 면을 갖는 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 실질적으로 제 1 방사판(120)의 수평 방향의 길이(L)는 인쇄회로기판(110)의 수평 방향의 길이와 동일한 길이를 갖는다.
급전부(130)는 제 1 방사판(120)의 하부면의 중심 부분과 인쇄회로기판(110)의 상부면을 연결한다. 이때 급전부(130)의 일단은 인쇄회로기판(110) 상부면에 형성된 급전 패드(113)에 접합된다.
인쇄회로기판(110)은 상부면과 하부면을 갖는 기판 몸체(112)와, 기판 몸체(112)의 양면과 내부에 형성된 다층의 금속 배선층(118)을 포함한다. 이때 다층의 금속 배선층(118)은 복수의 단위 인쇄회로기판을 적층하여 형성할 수 있다. 인쇄회로기판(110)에는 제 1 방사판(120) 이외에 다수의 부품이 실장되지만, 본 발명에 따른 내장 안테나(200)를 설명하는데 있어서 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 도면에 개시하지 않았다.
기판 몸체(112)는 일정 두께를 갖는 사각판 형태의 절연판으로, 상부면의 상단부쪽에 제 1 방사판(120)이 배치된다. 기판 몸체(112)의 소재로는 프리프레그(prepreg), 유리 섬유가 함유된 에폭시 수지(Glass-Epoxy Resin), 비티 수지(BT Resin) 등이 사용될 수 있으며, 주로 프리프레그가 사용된다.
금속 배선층(118)은 구리 소재의 배선층으로, 기판 몸체(112)에 동박(Cu foil)을 부착한 다음 사진 식각 공정으로 패터닝하여 형성한다. 금속 배선층(118)은 기판 몸체(112)의 상부면에 형성되는 급전 패드(113)와, 기판 몸체(112)의 내부에 형성되는 플로팅 패치(114)와, 기판 몸체(112)의 하부면에 형성되는 제 2 방사판(116)과 접지층(117)을 포함한다.
급전 패드(113)는 제 1 방사판(120) 아래의 기판 몸체(112)의 상부면에 형성 되며, 급전부(130)가 연결된다. 도시되지 않았지만 급전 패드(113)를 포함하는 급전 라인이 기판 몸체(112)에 형성된다.
플로팅 패치(114)는 중심 부분에 급전 패드(113)를 포함하는 크기의 슬롯(115)이 형성되어 있다. 즉 급전 패드(113)에서 플로팅 패치(114)를 향하여 수직으로 투영할 때, 슬롯(115)의 내부에 급전 패드(113)가 위치할 수 있도록 플로팅 패치(114)에 슬롯(115)이 형성된다. 바람직하게는 급전 패드(113)가 슬롯(115)의 중심 부분에 위치할 수 있도록 슬롯(115)을 형성하는 것이다. 한편 슬롯(115)의 모양은 일자형, U자형, 독본(dong bone)형 등으로 구현될 수 있으며, 그 외 다양한 모양으로 구현될 수 있음은 물론이다.
제 2 방사판(117)은 제 1 방사판(120) 아래의 기판 몸체(112)의 하부면에 형성된다. 제 2 방사판(117)은 제 1 방사판(120)에 의해 덮여지는 위치에 형성된다. 제 2 방사판(117)은 플로팅 패치(114)에 의해 덮여지는 위치에 형성된다. 제 2 방사판(117)은 플로팅 패치(114)의 슬롯(115)을 덮을 수 있는 위치에 형성된다. 여기서 덮여지는 위치는 덮이는 대상물을 덮는 대상물에 수직으로 투영할 때, 덮는 대상물의 내부에 덮이는 대상물이 위치하는 것을 의미한다. 예컨대 제 2 방사판(117)에서 제 1 방사판(120)을 향하여 수직으로 투영할 때, 제 1 방사판(120)의 내부에 제 2 방사판(117)이 위치한다.
이와 같이 급전 패드(113), 슬롯(115)을 갖는 플로팅 패치(114) 및 제 2 방사판(117)을 형성하는 이유는, 슬롯(115)을 통한 커플링이 효과적으로 일어나 제 2 방사판(117)을 통하여 제 2 전자파(160)의 방사가 원활하게 이루어지도록 하기 위 해서이다.
그리고 접지층(116)은 제 2 방사판(117)과 이격되어 기판 몸체(112)의 하부면에 형성된다. 즉 접지층(116)은 제 2 방사판(117)을 제외한 기판 몸체(112)의 하부면을 덮을 수 있도록 형성된다.
이때 접지층(116)과 제 2 방사판(117)은 기판 몸체(112)의 하부면에 일체로 형성된 후, 사진 식각 공정을 통하여 접지층(116)과 제 2 방사판(117)으로 분리된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명의 구조를 따르면 제 1 방사판을 통하여 제 1 전자파가 방사되고, 급전부에서 플로팅 패치의 슬롯을 통하여 커플링된 후 제 2 방사판을 통하여 제 2 전자파가 방사된다. 따라서 본 발명에 따른 내장 안테나는 이중으로 전자파를 방사하기 때문에, 주파수 대역폭을 확장하고, 이득을 높일 수 있다. 이로 인해 본 발명에 따른 내장 안테나는 인체 영향에 따른 주파수 이동에 의한 열화 문제를 해소하여 안정적인 안테나 성능을 유지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판의 상부에 배치된 제 1 방사판과;
    상기 인쇄회로기판과 상기 제 1 방사판을 연결하여 상기 제 1 방사판에 전류를 공급하는 급전부;를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은,
    상부면과, 상기 상부면에 반대되는 하부면을 갖는 기판 몸체와;
    상기 제 1 방사판 아래의 상기 기판 몸체의 상부면에 형성되며, 상기 급전부가 연결되는 급전 패드와,
    상기 기판 몸체의 내부에 형성되며, 상기 급전 패드를 포함하는 크기의 슬롯이 형성된 플로팅 패치와,
    상기 제 1 방사판 아래의 상기 기판 몸체의 하부면에 형성된 제 2 방사판과,
    상기 제 2 방사판과 이격되어 상기 기판 몸체의 하부면에 형성된 접지층을 갖는 다층의 금속 배선층;을 포함하며,
    상기 급전 패드를 통하여 상기 급전부에 제공되는 전류는 상기 제 1 방사판을 통하여 일정 주파수 대역의 전자파로 방사되고, 상기 전류는 상기 급전 패드에서 상기 플로팅 패치의 슬롯을 통하여 커플링된 후 상기 제 2 방사판을 통하여 일정 주사파 대역의 전자파로 방사되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방사판은 상기 제 2 방사판을 덮는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 플로팅 패치는 상기 제 2 방사판을 덮는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 방사판은 상기 플로팅 패치의 슬롯을 덮는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 플로팅 패치의 슬롯은 일자형, U자형 또는 독본(bog bone)형 중의 어느 하나의 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 제 1 방사판의 중심 부분에 연결된 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 급전 패드는 상기 슬롯의 중심 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  8. 상부면과, 상기 상부면에 반대되는 하부면을 갖는 인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판의 상부면의 상단부에 배치된 제 1 방사판과;
    상기 인쇄회로기판과 상기 제 1 방사판을 연결하여 상기 제 1 방사판에 전류를 공급하는 급전부;를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은,
    상기 상부면에 형성되며, 상기 급전부가 접합되는 급전 패드와;
    내부에 형성되며, 상기 급전 패드를 포함하는 크기의 슬롯이 형성된 플로팅 패치와;
    상기 플로팅 패치 아래의 상기 하부면에 형성되며 상기 슬롯을 포함하는 제 2 방사판과,
    상기 제 2 방사판을 제외한 상기 하부면을 덮는 접지층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 플로팅 패치는 상기 제 2 방사판을 덮는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기용 이중 방사형 내장 안테나.
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