KR20080019798A - 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주파수 대역폭을 확장할 수 있는 휴대 단말기의 밸룬(BALUN; BALance to UNbalance transformer)을 이용한 내장 안테나에 관한 것이다. 본 발명에 따른 내장 안테나는 본체에 내장된 배선기판의 일면에 설치된 방사판을 포함하며, 방사판이 연결되는 급전 패드와 듀플렉서를 연결하는 스트립 라인 사이에 밸룬 칩이 설치된 구조를 갖는다. 본 발명에 따르면, 밸룬은 트랜스포머(transformer) 역할을 담당하기 때문에, 임피던스를 천천히 변화시킬 수 있다. 이로 인해 급격한 임피던스 변화에 따른 성능 열화를 줄일 수 있다. 그리고 완만한 임피던스 변화는 주파수내의 임피던스 궤적(locus)의 변화를 천천히 해주기 때문에, 내장 안테나의 대역폭을 확장시킬 수 있다.
밸룬, 안테나, 인테나, 대역폭, 확장

Description

휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나{Inner antenna using BALUN for mobile terminal}
도 1은 종래기술에 따른 휴대 단말기의 내장 안테나를 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
110 : 배선기판 112 : 접지 패드
114 : 급전 패드 116 : 스트립 라인
120 : 방사판 130 : 듀플렉서
140 : 밸룬 150 : 저항
본 발명은 휴대 단말기의 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본체에 내장되는 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 휴대 단말기는 안테나를 통하여 전파를 송수신한다. 종래의 안테 나는 휴대 단말기의 본체의 상단에서 일정 높이 돌출되게 설치된다. 그런데 이와 같은 돌출형 안테나는 다른 사물과 쉽게 간섭되기 때문에, 휴대 단말기를 휴대하는 데 약간의 불편함을 준다. 특히 돌출된 안테나는 외부의 충격이 가해지면 쉽게 파손되는 문제점도 안고 있다.
이와 같은 단점을 보완하기 위해서, 본체 내부에 안테나가 설치된 휴대 단말기가 소개되고 있다. 한편 내장 안테나를 인테나(intenna)라고도 한다.
종래기술에 따른 휴대 단말기의 내장 안테나(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체에 내장되는 배선기판(10)의 상단부에 설치된 방사판(20)을 포함한다. 이때 방사판(20) 아래의 배선기판(10)의 일면에는 접지 패드(12)와 급전 패드(14)가 형성되어 있다. 접지 패드(12)와 급전 패드(14)에 방사판(20)의 접지부 및 급전부가 각각 접합된다. 그리고 급전 패드(14)에서 인출된 스트립 라인(16)은 듀플렉서(30)에 연결된다.
따라서 휴대 단말기에 수신된 신호는 방사판(20)과 스트립 라인(16)을 경유하여 듀플렉서(30)에 입력된다. 휴대 단말기에서 송신하는 신호는 듀플렉서(30)와 스트립 라인(16)을 거쳐 방사판(20)을 통하여 방출된다.
그런데 종래기술에 따른 내장 안테나(100)는 급전 패드(14)를 통하여 방사판(20)에 전류가 공급되면, 방사판(20)을 통하여 일정 주파수 대역의 전자파를 방사하기 때문에, 방사할 수 있는 전자파의 주파수 대역폭이 한정된다. 이로 인해 종래의 내장 안테나(100) 구조로는 주파수 대역폭을 확장하는 데 한계가 있다.
그리고 휴대 단말기를 사용할 때, 주로 한 손으로 본체를 잡아 머리에 밀착 시킨 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 제 1 목적은 내장 안테나의 주파수 대역폭을 확장할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 인체 영향에 따른 주파수 이동이 발생하더라도 성능 열화를 최소화하여 안정적인 안테나 성능을 유지할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 밸룬(BALUN; BALance to UNbalance transformer)을 이용한 내장 안테나는 배선기판, 방사판, 스트립 라인 및 밸룬 칩(BALUN chip)을 포함하여 구성된다. 배선기판은 본체에 내장되며, 일면에 접지 패드와 급전 패드가 형성되어 있다. 방사판은 배선기판의 일면에 배치되며, 접지 패드와 근접 패드에 접합된다. 스트립 라인은 급전 패드에서 인출되어 듀플렉서에 연결된다. 그리고 밸룬 칩은 스트립 라인 사이에 설치되어 주파수 대역폭을 확장한다.
본 발명에 따른 내장 안테나에 있어서, 스트립 라인은 급전 패드에서 인출되어 밸룬 칩의 제 1 입출력단에 연결되는 제 1 스트립 라인과, 밸룬 칩의 제 2 입출 력단에서 인출되어 듀플렉서에 연결되는 제 2 스트립 라인을 포함하여 구성된다.
그리고 본 발명에 따른 내장 안테나에 있어서, 밸룬 칩은 저항이 연결되는 제 1 입출력단을 더 포함하여 구성된다. 저항으로는 50옴(Ω)의 저항을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나(200)를 보여주는 평면도이다. 도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내장 안테나(200)는 배선기판(110), 방사판(120), 스트립 라인(116) 및 밸룬 칩(140)을 포함하여 구성된다. 배선기판(110)은 본체에 내장되며, 일면에 접지 패드(112)와 급전 패드(114)가 형성되어 있다. 방사판(120)은 배선기판(110)의 일면에 배치되며, 접지 패드(112)와 급전 패드(114)에 접합된다. 스트립 라인(116)은 급전 패드(114)에서 인출되어 듀플렉서(130)에 연결된다. 그리고 밸룬 칩(140)은 스트립 라인(116) 사이에 설치되어 내장 안테나(200)의 주파수 대역폭을 확장한다.
본 발명의 실시예에 따른 내장 안테나(200)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
배선기판(110)은 기판 몸체(118)에 다층의 금속 배선층이 형성된 구조를 갖는다. 이때 다층의 금속 배선층은 복수의 단위 배선기판을 적층하여 형성할 수 있 다. 예컨대 배선기판(110)으로 인쇄회로기판 또는 테이프 배선기판이 사용될 수 있다. 한편 배선기판(110)에는 방사판(120) 이외에 다수의 부품이 실장되지만, 본 발명에 따른 내장 안테나(200)를 설명하는 데 있어서 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 도면에 개시하지 않았다.
금속 배선층은 구리 소재의 배선층으로, 기판 몸체(118)에 동박(Cu foil)을 부착한 다음 사진 식각 공정으로 패터닝하여 형성한다. 금속 배선층은 기판 몸체(118)의 일면에 형성되는 접지 패드(112)와 급전 패드(114), 급전 패드(114)에서 인출된 스트립 라인(116)을 포함하여 구성된다. 접지 패드(112)와 급전 패드(114)는 기판 몸체(118)의 일면의 상부쪽에 형성된다. 스트립 라인(116)은 급전 패드(114)에서 인출되어 밸룬 칩(140)의 제 1 입출력단(IO1-1)에 연결되는 제 1 스트립 라인(116a)과, 밸룬 칩(140)의 제 2 입출력단(IO2)에서 인출되어 듀플렉서(130)에 연결하는 제 2 스트립 라인(116b)을 포함한다. 이때 제 1 스트립 라인(116a)을 거쳐 제 1 입출력단(IO1-1)으로 입력된 수신 신호는 밸룬 칩(140)을 경유하여 제 2 입출력단(IO2)에 연결된 제 2 스트립 라인(116b)으로 출력된다. 반대로 제 2 스트립 라인(116b)을 거쳐 제 2 입출력단(IO2)으로 입력된 송신 신호는 밸룬 칩(140)을 경유하여 제 1 입출력단(IO1-1)에 연결된 제 1 스트립 라인(116a)으로 출력된다.
방사판(120)은 전기 전도성이 양호한 금속판으로, 직육면체 형태로 형성될 수 있다. 이때 방사판(120)은 접지 패드(112)와 급전 패드(114)를 덮을 수 있도록 배치된다. 따라서 방사판(120)의 접지부는 접지 패드(112)에 접합된다. 방사판(120)의 급전부는 근접 패드(114)에 접합된다.
그리고 밸룬 칩(140)은, 전술된 바와 같이 제 1 스트립 라인(116a)이 연결되는 제 1 입출력단(IO1-1)과, 제 2 스트립 라인(116b)이 연결되는 제 2 입출력단(IO2)을 포함한다. 밸룬 칩(140)은 저항(150)이 연결되는 제 1 입출력단(IO1-2)을 하나 더 포함한다. 이때 저항(150)으로는 RF 신호의 송수신에 적합한 50옴(Ω)의 저항을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 내장 안테나(200)에서의 송수신 과정을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 수신 과정을 살펴보면, 방사판(120)을 통하여 수신된 신호는 제 1 스트립 라인(116a), 밸룬 칩(140) 및 제 2 스트립 라인(116b)을 거쳐 듀블렉서(130)로 입력되어 처리된다. 그리고 송신 과정은 수신 과정의 반대로 이루어진다.
특히 밸룬 칩(140)은 급전 패드(114; 50Ω)에서 방사판(120)을 통하여 자유공간(277Ω)으로 신호를 송신하는 과정에서 트랜스포머(transformer) 역할을 담당하기 때문에, 임피던스를 천천히 변화시킬 수 있다. 이로 인해 종래와 같은 급격한 임피던스 변화에 따른 성능 열화를 줄일 수 있다. 완만한 임피던스 변화는 주파수내의 임피던스 궤적(locus)의 변화를 천천히 해줌으로써, 내장 안테나(200)의 대역폭을 확장시킬 수 있다.
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 방사판과 듀플렉서를 연결하는 스트립 라인 사이에 밸룬 칩을 적용함으로써, 내장 안테나의 주파수 대역을 확장시킬 수 있다. 따라서 인체 영향에 따른 주파수 이동이 발생하더라도 확장된 주파수 대역이 이를 커버하기 때문에, 성능 열화를 최소화하여 안정적인 안테나 성능을 유지할 수 있다. 그리고 내장 안테나의 주파수 대역이 확장되기 때문에, 하나의 내장 안테나로 여러 가지 서비스 대역을 커버할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 본체에 내장되며, 일면에 접지 패드와 급전 패드가 형성된 배선기판과;
    상기 배선기판의 일면에 배치되며, 상기 접지 패드와 근접 패드에 접합되는 방사판과;
    상기 급전 패드에서 인출되어 듀플렉서에 연결되는 스트립 라인; 및
    상기 스트립 라인 사이에 설치되어 주파수 대역폭을 확장하는 밸룬 칩(BALUN chip);을 포함하는 것을 특징으로 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스트립 라인은,
    상기 급전 패드에서 인출되어 상기 밸룬 칩의 제 1 입출력단에 연결되는 제 1 스트립 라인과;
    상기 밸룬 칩의 제 2 입출력단에서 인출되어 상기 듀플렉서에 연결되는 제 2 스트립 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 밸룬 칩은 저항이 연결되는 제 1 입출력단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나.
  4. 제 4항에 있어서,
    상기 저항은 50옴(Ω)의 저항인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 밸룬을 이용한 내장 안테나.
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