KR20080043592A - 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치 - Google Patents

휴대 단말기의 내장형 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패치 안테나를 구성한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서, 상기 패치 안테나에 구비되고, 안테나 특성에 따라 활성화 시키며, 안테나의 최적의 방사패턴을 찾아 구현할 수 있게 상기 패치 안테나를 다수개의 안테나 픽셀들로 구분하여 배열시키는 다수의 와이어부와, 상기 각각의 안테나 픽셀들의 사이에 구비되어 온(on)/오프(off)에 따라서 상기 안테나 픽셀들을 활성화시키는 다수의 안테나 스위치부로 구성되어짐을 특징으로 하며, 이에 따라, 내장형 안테나의 크기를 줄여 단말기를 소형화 및 슬림화 할 수 있고, 단말기에 사용되는 안테나 특성에 따라 활성화 시키며, 안테나의 최적의 방사패턴을 쉽게 찾아 구현하고, 이로인해 안테나 대역폭을 증가시키며, 안테나에 이물질이 접촉할때 낮아지는 잡음률 보정할 수 있고, 안테나 이득 및 효율을 향상시킬 수 있으며, 각각의 패치 안테나가 필요없어 안테나의 부품수를 줄여 제조 원가를 절감하고, 제조공정시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
패치 안테나, 와이어부, 안테나 스위치부.

Description

휴대 단말기의 내장형 안테나 장치{BUILT-IN TYPE ANTENNA APPARATUS FOR MOBILE PHONE}
도 1은 종래에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 종래에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에서 MENS 안테나(MEMS reconfigurable antenn)를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2의 MENS 안테나(MEMS reconfigurable antenn)의 스위치부를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 구성을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 구성 중 7x9 배열의 안테나 픽셀을 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 구성 중 11x14 배열의 안테나 픽셀을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 구성 중 15x19 배열의 안테나 픽셀을 나타낸 사시도.
본 발명은 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로, 특히, 기존의 각각 개별적으로 배열되던 안테나 픽셀을 와이어부를 이용하여 하나의 패치 안테나에서 다수개의 안테나 픽셀로 구분하여 배열한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 최근 소비자의 욕구에 따라 다기능화 되며, 그 크기는 소형화되고, 다기능 중에서 음성 통신, 라디오 청취 및 인터넷에 접속하여 MP3 뮤직을 다운받아 들으며, 또한, 다양한 데이터와 화상 등의 정보를 데이터의 디지털화에 따라 휴대 단말기, PDA, 컴퓨터 및 노트북으로부터 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 휴대 단말기는 무선링크(wirless link), 브로드캐스팅(broadcasting), GPS(Global Positioning System), RFID(Radio Frequency Identification) 서비스등과 같은 기능도 포함한다.
상기와 같은 기능을 하기 위해서는 상대방의 송신한 신호를 수신하기 위한 안테나 장치를 휴대 단말기의 적소에 구성된다.
상기 안테나 장치 중에서 휩 안테나, 헬리컬 안테나등은 휴대폰 외부에 설치되는 외장형 안테나로 구분되고, 역 F형 안테나, 평판 역 F형 안테나, 다이버시티 안테나, 마이크로 스트립 안테나등은 휴대폰의 내부에 설치되는 내장형 안테나로 구분된다.
최근에는 단말기의 소형화 추세로 주로 내장형 안테나를 주로 사용한다.
도 1과 같이, 상기 내장형 안테나(3)는 단말기(미도시 됨)내부에 구비된 인쇄회로기판(PCB)(2)의 상면에 방사체 역할을 하는 약 λ/4의 길이를 갖는 패치 안테나(3)가 설치되고, 상기 패치 안테나(3)와 인쇄회로기판(2) 사이에는 일정간격의 높이를 두고 접지핀(4)과 전류를 공급하는 급전핀(5)이 구비된다.
이와 같이, 상기 휴대 단말기에는 상기 내, 외장형 안테나를 실장하기 위해 실장공간이 필요하다.
상기 내장형 안테나는 주로 하나의 패치 안테나를 이용하여 안테나의 일정수준의 방사성능을 확보하기가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 상기 소형화된 휴대 단말기내에 소형의 부품들 및 안테나 장치를 구비되고, 소형화된 안테나 장치의 파장 길이도 소형화된다.
상기 소형화된 안테나 장치의 파장 길이는 10파장( λ/10)을 유지해야하나, 소형의 안테나의 임피던스도 작아지게 되고, 그라운드면으로부터 오는 방사패턴도 파장과 비교하여 대부분 작아져 안테나의 성능을 일정하게 유지시킬 수 없다.
이와 같이, 안테나 장치의 대역폭은 850∼950MHz 및 1700∼2170MHz로 이루지고, 광대역 주파수는 가변 정합 원호의 형상 변화나 안테나 장치의 주파수를 조절하는 기능으로 구분된다.
따라서, 안테나 장치의 공정 및 대량 생산시 많은 시간이 요구되고, 제작시 많은 노력이 필요하다. 상기와 같은 공정을 자동화하는 것을 불가능하다.
그 이유는 단말기내의 구성 부품들로 인해 컴퓨터 시험에서 마이크로웨이브 특성을 미리 예측하기는 너무나 어렵다. 따라서, 안테나 성능의 최적의 수행 조건을 얻기 위해 안테나 방사패턴 형상을 연속적으로 시험하고, 시험을 통해 얻어진 데이터를 토대로 다시 안테나를 제작하야함으로 반드시 여러번의 반복시험을 통해 확인해야 한다.
상기와 같은 문제점을 해결 하기 위해 MENS 안테나(Micro Electric Mechanical Syste reconfigurable antenn )가 구성되었다.
상기 MENS 안테나(3a)는 하나의 안테나로 여러 종류의 무선 송수신이 가능한 다중대역 안테나 이다. 여러 가지 MENS 안테나(3a) 중에서 RF 스위치를 이용하여 제어하는 안테나를 예로 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 3과 같이, 상기 MENS 안테나(3a)는 다수의 패치 안테나에 대한 방향 탐지 가능한 전파 수를 증가시킬 수 있는데 이중 임의의 패치 안테나(3a)에 대한 최대한 전파 방향을 탐지할 수 있는 안테나 픽셀(3b)들의 배열을 갖는 안테나를 가리키는 것이다.
상기 MENS 안테나(3a)는 안테나 픽셀(3b)들을 각각 직사각형의 형태로 배열한다.
그리고, MENS 안테나(3a)에서 안테나 픽셀(3b)과 안테나 픽셀(3b) 사이는 RF 스위치(3c)를 온(on)/오프(off)함으로 안테나 픽셀(3b)을 활성화 또는 비활성화 할 수 있다.
상기 각각의 안테나 픽셀(3b)들은 안테나의 고유 특성을 지니기 때문에 상기 안테나 픽셀들이 활성화 또는 비활성화 됨에 따라 MENS 안테나(3a)의 특성이 변경 된다.
도 3과 같이, 상기 MENS 안테나(3a)는 단말기(1)내부에 구비된 인쇄회로기판(PCB)(2)의 상면에 다수개의 안테나 픽셀(3b)이 배열되고, 상기 각각의 안테나 픽셀(3b)에 RF 스위치(3c)가 구비된다.
그러나, 종래의 MENS 안테나는 각각의 안테나 픽셀을 구비하고, 각각의 RF 스위치를 구비해야함으로 안테나 장치가 커져 소형화에 저해요인이 되고, 부품수가 증가하여 제조원가 증가 및 조립공정이 어려운 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 기존의 각각 개별적으로 배열되던 안테나 픽셀을 와이어부를 이용하여 하나의 패치 안테나에서 다수개의 안테나 픽셀로 구분하여 배열함으로써, 내장형 안테나의 크기를 줄여 단말기를 소형화 및 슬림화 할 수 있도록 한 휴대 단말기의 내장형 안테나를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기존의 각각 개별적으로 배열되던 안테나 픽셀을 와이어부를 이용하여 하나의 패치 안테나에서 다수개의 안테나 픽셀로 구분하여 배열함으로써, 단말기에 사용되는 안테나 특성에 따라 활성화 시키며. 안테나의 최적의 방사패턴을 쉽게 찾아 구현하고, 이로인해 안테나 대역폭을 증가시키며, 안테나에 이물질이 접촉할때 낮아지는 잡음률 보정할 수 있고, 안테나 이득 및 효율을 향상시킬 수 있도록 한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 각각 개별적으로 배열되던 안테나 픽셀을 와이어부를 이용하여 하나의 패치 안테나에서 다수개의 안테나 픽셀로 구분하여 배열함으로써, 각각의 패치 안테나가 필요없어 안테나의 부품수를 줄여 제조 원가를 절감하고, 제조공정시간을 단축시킬 수 있도록 한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은. 패치 안테나를 구성한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
상기 패치 안테나에 구비되고, 안테나 특성에 따라 활성화시키며, 안테나의 최적의 방사패턴을 찾아 구현할 수 있게 상기 패치 안테나를 다수개의 안테나 픽셀들로 구분하여 배열시키는 다수의 와이어부; 및
상기 각각의 안테나 픽셀들의 사이에 구비되어 온(on)/오프(off)에 따라서 상기 안테나 픽셀들을 활성화시키는 다수의 안테나 스위치부로 구성되어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4와 같이, 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치(10)는 패치 안테나(11)와, 다수의 와이어부(20)와, 다수의 안테나 스위치부(30)로 이루어져 있다.
상기 패치 안테나(11)는 상기 단말기(미도시 됨)에 구비된 인쇄회로기판(2)에 일정간격의 높이를 두고 구비되고, 상기 패치 안테나(11)와 상기 인쇄회로기판(2) 사이에는 접지핀(4)과 전류를 공급하는 급전핀(5)이 구비되어 있다.
상기 다수의 와이어부(20)는 안테나 특성에 따라 활성화시키고, 안테나의 최적의 방사패턴(미도시 됨)을 찾아 구현할 수 있게 상기 패치 안테나(11)를 다수개의 안테나 픽셀(12)로 구분하여 배열시킬 수 있도록 상기 패치 안테나(11)에 구비되어 있다.
상기 다수의 안테나 스위치부(30)는 온(on)/오프(off)에 따라서 상기 안테나 픽셀(12)들을 활성화시킬 수 있도록 상기 각각의 안테나 픽셀(12)들의 사이에 구비되어 있다.
상기 안테나 특성은 공진 주파수, 대역폭, 복사유형, 이득등을 가리킨다.
상기 안테나 스위치부(30)는 RF 스위치로 이루어져 있다.
상기 안테나 픽셀(12)은 매트릭스(matrix) 배열로 이루어져 있다.
상기 안테나 픽셀(12)은 상기 다수의 와이어부(20)에 의해 3x4 안테나 픽셀(12)로 배열되어 있다.
도 5와 같이, 상기 안테나 픽셀(12)은 상기 다수의 와이어부(20)에 의해 7x9 안테나 픽셀(12)로 배열되어 있다
도 6과 같이, 상기 안테나 픽셀(12)은 상기 다수의 와이어부(20)에 의해 11x14 안테나 픽셀(12)로 배열되어 있다
도 7과 같이, 상기 안테나 픽셀(12)은 상기 다수의 와이어부(20)에 의해 15x19 안테나 픽셀(12)로 배열되어 있다
상기 와이어부(20)는 금속재(metal)로 이루어져 있다.
상기 안테나 픽셀(12)들의 상부에는 단말기의 다른 부품(키패드 및 버튼등)들을 실장하는 실장공간(미도시 됨)이 제공되어 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치의 동작과정을 첨부된 도 4 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4와 같이, 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치(10)는 인쇄회로기판으로부터 일정간격의 높이로 구비되는 패치 안테나(11)와, 다수의 와이어부(20)와, 다수의 안테나 스위치부(30)로 이루어진다.
상기 패치 안테나(11)는 다수의 와이어부(20)에 의해 다수개의 안테나 픽셀(12)로 구분되고, 상기 안테나 픽셀(12)들은 매트릭스 배열로 이루어진다.
상기 안테나 픽셀(12)들의 사이에는 온(on)/오프(off)에 따라서 상기 각각의 안테나 픽셀(12)들을 활성화시키는 안테나 스위치부(30)가 구비된다.
이 상태에서, 상기 안테나 스위치부(30)를 온(on)시켜 상기 안테나 픽셀(12)들을 활성화 시킨다.
상기 내장형 안테나 장치(10)에서 음성 무선 통신시 활성화 되는 안테나 픽셀(12)들로 형성되는 안테나 배열과 DMB 방송 수신시 활성화 되는 안테나 픽셀(12)들로 형성되는 안테나 배열이 달라지게 된다.
이와 같이, 다수의 안테나 픽셀(12)을 활성화시키면, 상기 각각의 안테나 픽셀(12)은 안테나 특성에 따라 활성화 시키고, 안테나의 최적의 방사패턴(미도시 됨)을 찾아 구현한다, 이때, 상기 각각의 안테나 픽셀(12)은 안테나 특성에 따라 최적의 방사패턴을 쉽게 구현하기 위해 활성화 안테나 픽셀(12)과 비활성화 안테나 픽셀(12)이 결정된다.
여기서, 상기 안테나 특성은 공진 주파수, 대역폭, 복사유형, 이득등을 가리킨다.
상기 내장형 안테나 장치(10)는 사용자 또는 상대방에 의해 음성통화가 요청되면, 음성통화에 적합한 안테나 특성을 찾아 구현하고, 상기 안테나 특성에 따라 안테나 픽셀(12)을 활성화 하여 설정을 변경한다. 또한, 상기 내장형 안테나 장치(10)는 사용자에 의해 DMB 방송이 요구되면 DMB 방송에 적합한 안테나 특성을 찾아 구현하고, 상기 안테나 특성에 따라 상기 안테나 픽셀(12)을 활성화 한다.
이와 같이 음성통화 또는 DMB 방송에 적합한 안테나 특성은 단말기(미도시 됨)에 구비된 메모리부(미도시 됨)에 미리 저정된다. 상기 메모리부는 휴대 단말기의 제어시 필요한 데이터들을 저장한다.
특히, 본 발명에서 메모리부는 휴대 단말기에서 지원하는 무선 통신 각각에 대응되는 기본 안테나 특성을 미리 저장하고, 있다. 예를 들면, DMB 방송 또는 음성통신을 지원하는 휴대 단말기의 메모리부은 음성통신 또는 DMB 방송에 대응되는 기본 안테나 특성을 미리 저장한다.
이와 같이, 상기 내장형 안테나 장치(10)는 안테나 특성에 따라 활성화시키 고, 안테나의 최적의 방사패턴(미도시 됨)을 찾아 구현하기 위해서는 더 많은 안테나 픽셀(12)이 요구된다.,
도 4와 같이, 상기 안테나 픽셀(12)은 상기 다수의 와이어부(20)에 의해 3x4 안테나 픽셀(12)로 매트릭스 배열로 이루어지고, 또한, 도 5와 같이, 상기 패트 안테나(11)에 다수의 와이어부(20)를 증가시켜 7x9패치 안테나 픽셀(12)로 배열시킨다.
도 6과 같이, 상기 안테나 픽셀(12)에 다수의 와이어부(20)를 더 증가시켜 11x14 안테나 픽셀(12)로 배열시킨다.
도 7과 같이, 상기 패치 안테나(11)에 다수의 와이어부(20)를 더 증가시켜 15x19 안테나 픽셀(12)로 배열시킨다.
이와 같이, 하나의 패치 안테나(11)에 다수의 와이어부(20)를 증기시켜 무수한 안테나 픽셀(12)로 배열시킬 수 있다.
또한, 상기 와이어부(20)에 의해 다수개로 배열된 안테나 픽셀(12)의 활성화로 인해 최대한 많은 다른 채널 신호를 쉽게 찾을 수 있다
또한. 다수개의 안테나 픽셀(12)로 인해 안테나의 최적의 방사패턴을 사용함으로로써, 안테나에 이물질이 접촉할때 낮아지는 잡음률을 보정할 수 있고, 접촉의 영향으으 낮아지는 안테나 성능을 최소화 할 있다.
따라서, 다수개의 와이어부(20)에 의해 많은 안테나 픽셀(12)을 제공할 경우 최적의 방사패턴을 쉽게 찾아 구현이 용이하여 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 하나의 패치 안테나(11)에 다수개의 와이어부(20)를 구비하여 다수개의 안테나 픽셀(12)을 구비함으로써, 패치 안테나(11)의 길이 및 폭을 줄일 수 있고, 사이즈를 작게하여 단말기의 소형화 및 슬림화 할 수 있다.
또한, 상기 다수개의 와이어부(20)를 구비한 안테나 픽셀(12)의 상부에는 상기 단말기의 부품(키패드 및 버튼등)들을 실장할 수 있는 실장공간(미도시 됨)이 제공되어, 단말기를 공간을 최대한 활용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 의하면,
기존의 각각 개별적으로 배열되던 안테나 픽셀을 와이어부를 이용하여 하나의 패치 안테나에서 다수개의 안테나 픽셀로 구분하여 배열함으로써, 내장형 안테나의 크기를 줄여 단말기를 소형화 및 슬림화 할 수 있고, 단말기에 사용되는 안테나 특성에 따라 활성화 시키고, 안테나의 최적의 방사패턴을 쉽게 찾아 구현하며, 이로인해 안테나 대역폭을 증가시키며, 안테나에 이물질이 접촉할때 낮아지는 잡음률 보정할 수 있고, 안테나 이득 및 효율을 향상시킬 수 있으며, 각각의 패치 안테 나가 필요없어 안테나의 부품수를 줄여 제조 원가를 절감하고, 조립공정시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 패치 안테나를 구성한 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
    상기 패치 안테나에 구비되고, 안테나 특성에 따라 활성화 시키며, 안테나의 최적의 방사패턴을 찾아 구현할 수 있게 상기 패치 안테나를 다수개의 안테나 픽셀들로 구분하여 배열시키는 다수의 와이어부; 및
    상기 각각의 안테나 픽셀들의 사이에 구비되고, 온(on)/오프(off)에 따라서 상기 안테나 픽셀들을 활성화시키는 다수의 안테나 스위치부로 구성되어짐을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 픽셀은 매트릭스 배열로 이루어짐을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 픽셀은 상기 다수의 와이어부에 의해 3x4 안테나 픽셀로 배열됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 픽셀은 상기 다수의 와이어부에 의해 7x9 안 테나 픽셀로 배열됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 픽셀은 상기 다수의 와이어부에 의해 11x14 안테나 픽셀로 배열됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 픽셀은 상기 다수의 와이어부에 의해 15x19 안테나 픽셀로 배열됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 와이어부는 금속재로 이루어짐을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 픽셀의 상부에는 단말기의 다른 부품(키패드 및 버튼등)들을 실장하는 실장공간이 제공되어짐을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
  9. 패치 안테나를 포함하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
    상기 패치 안테나가 와이어에 의해 구분되어 배열된 다수개의 안테나 픽셀로 구성되어짐을 특징으로 하는 휴대 단말기의 내장형 안테나 장치.
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