KR20080097020A - 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기 - Google Patents

내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는, 유전재질로 형성되며, 이동통신 단말기의 하우징 내부에 장착되는 캐리어(carrier); 및 상기 캐리어에 고정되어 다중 대역을 송수신하는 방사부를 포함하고, 상기 방사부는 상기 캐리어의 제1면에 위치되며, 제1주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제1방사체; 및 그 일부가 적어도 부분적으로 상기 제1면 및 상기 제1면과 다른 하나 또는 2 이상의 제2면들에 위치되며, 상기 제1주파수대역보다 낮은 제2주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제2방사체를 포함하여 구성된다.
핸드폰, 휴대폰, 단말기, 안테나

Description

내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기{INTERNAL ANTENNA APPARATUS AND MOBILE COMMUNICATION TERMINAL HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 일실시예로서, 내장형 안테나 장치를 구비한 이동통신 단말기의 사시도,
도 2는 도 1의 이동통신 단말기의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 내장형 안테나 장치와 회로기판의 분해된 모습을 보인 분해 사시도,
도 4는 도 3의 내장형 안테나 장치의 저면 사시도,
도 5는 도 3의 내장형 안테나 장치와 회로기판이 결합된 모습을 보인 결합 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 내장형 안테나 장치의 사시도이다.
*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 이동통신 단말기 130: 내장형 안테나 장치
131: 제1방사체 132: 제2방사체
133: 제3방사체 134: 캐리어
135: 급전부 136: 그라운드 연결부
137,138: 중공 139: 고정용돌기
140: 회로기판 141: 연결패드
142: 그라운드
본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 대역을 갖는 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기에 관한 것이다.
무선통신을 위하여 사용되는 안테나는 단말기의 외부로 노출된 형태인 외장형 안테나(external antenna)가 먼저 개발되었지만, 미관을 저해할 수 있고 외부의 충격에 의하여 파손되기 쉬운 단점이 있어 단말기의 내부에 설치되는 내장형 안테나(internal antenna 또는 intenna라고 칭하기도 한다)로 대체되고 있다.
내장형 안테나는 저비용이어서 각광받고 있는 PIFA(Planer Inverted F Antenna)나, 칩(chip)안테나 또는, LTCC(저온동시소성세라믹) 안테나 등 다양한 형태로 발전하고 있다.
이러한 내장형 안테나는 이동통신 단말기가 작고 슬림화되어 감에 따라, 일정한 통신품질을 구현할 수 있는 길이를 충족하기도 어려워지고, 다른 금속 부품으로부터 영향을 받기도 쉬워지는 경향이 있다.
특히, 2 이상의 공진 밴드를 갖는 다중대역 안테나인 경우, 어느 한 밴드는 다른 밴드에 의하여 영향을 받을 가능성도 높아진다.
본 발명은 상기와 같은 점에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 다중 대역을 송수신하는 안테나에 있어서, 양 대역간 영향을 줄이도록 하여 통신품질을 확보할 수 있는 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유전재질로 형성되며, 이동통신 단말기의 하우징 내부에 장착되는 캐리어(carrier); 및 상기 캐리어에 고정되어 다중 대역을 송수신하는 방사부를 포함하고, 상기 방사부는, 상기 캐리어의 제1면에 위치되며, 제1주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제1방사체; 및 상기 캐리어의 제1면 및 상기 제1면에 인접되는 제2면에 위치되며, 상기 제1주파수대역보다 낮은 제2주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제2방사체를 포함하여 구성되는 내장형 안테나 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제1방사체 및 제2방사체는 박판(薄板)형으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 방사부는 상기 제2방사체의 끝단으로부터 길이를 연장시킬 수 있게 형성되는 연장부를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 연장부는 상기 제1면에 대해 단차지게 형성되는 제3면에 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 연장부는 상기 캐리어의 내부방향으로 형성되는 수용홈에 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 수용홈은 상기 제1면에 대하여 직각을 이루는 슬릿 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 캐리어에는 수직방향의 제1중공(中空)이 형성되고, 상기 방사부를 회로기판에 연결하는 급전부가 상기 중공을 통과할 수 있게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 방사부는 상기 회로기판의 그라운드에 연결되는 그라운드 연결부를 더 가질 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 캐리어에는 사이 제1중공과 평행한 제2중공이 형성되고, 상기 그라운드 연결부는 상기 제2중공을 통과할 수 있게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 방사부는 상기 급전부와 상기 그라운드 연결부 사이를 연결하는 제3방사체를 더 구비하고, 상기 제3방사체는 상기 제1방사체와 제2방사체 사이에 위치될 수 있게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제1방사체, 제2방사체 및, 제3방사체는 상기 캐리어의 제1면 및 제2면들 상에서 상호 평행하게 진행하는 각각 평행구간을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제1면은 상기 캐리어의 상면일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제2면들은 상기 캐리어의 측면 및 저면을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 내장형 안테나 장치를 갖는 이동통신 단말기를 개시한다.
이하, 본 발명에 의한 내장 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예로서, 내장 내장형 안테나 장치를 구비한 이동통신 단말기의 사시도이다.
이동통신 단말기(100)는 기지국이나 다른 중계장치와 무선적으로 교신을 하기에 적합한 형태를 가질 수 있다. 그 일예로서, 도 1에 의하면, 이동통신 단말기(100)는 이동전화기(mobile phone)의 형태로 되어 있다. 즉, 이동통신 단말기(100)는 제1바디(110)와 제1바디(110)에 폴딩(folding) 가능하게 연결되는 제2바디(120)를 구비하고 있다. 제1바디(110)의 상단에는 통화시 또는 음악의 감상시 사운드를 출력하기 위한 스피커나 리시버(122)가 설치되고, 제2바디(120)의 하단에는 음성을 송신하기 위한 마이크(112)가 설치되어 있다.
제1바디(110)에는 숫자나 문자를 입력하거나 여러 기능을 수행시킬 수 있도록 키패드(111)가 설치될 수 있으며, 제2바디(120)에는 시각정보를 보여줄 수 있도 록 디스플레이(121)가 구비될 수 있다.
제2바디(120)는 제1바디(110)에 회전되어 열리거나 닫히게 되어 있다. 다만, 본 실시예의 내장형 안테나를 갖는 이동통신 단말기(100)는 도 1과 같은 형태에 한정되지 않으며, 이외에도 하나의 바디로 이루어져 있거나, 슬라이드 이동되는 2 이상의 바디를 갖는 타입 등에도 적용될 수 있다.
도 2는 도 1의 이동통신 단말기의 분해 사시도로서, 제1바디(110)를 프런트 하우징(113)과 리어 하우징(114) 및 프런트 하우징(113)과 리어 하우징(114)의 내부에 장착되는 내장형 안테나 장치(130) 및 회로기판(140)으로 분해하여 보인 것이다.
회로기판(140)에는 내장형 안테나 장치(130)에 의하여 송수신되는 무선신호를 처리하기 위한 무선처리모듈이나 이동통신 단말기의 운용상 필요한 부품 등이 장착되어 회로를 형성한다.
도 2에 의하면, 내장형 안테나 장치(130)는 제1바디(110)의 하단쪽에 배치되어 있다. 이러한 배치는 회로기판(140)의 그라운드(142) 영역의 설정과 하우징(113)(114)의 내면에 도포될 수 있는 도전성의 EMI(Electromagnetic Interference)차단물질의 영역을 배제하기 용이하게 한다. 따라서, 이러한 내장형 안테나 장치(130)는 제1바디(130)의 내부의 반대쪽 구석에도 장착되는 것이 가능하다.
도 3은 도 2의 내장형 안테나 장치와 회로기판의 분해된 모습을 보인 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 내장형 안테나 장치의 저면 사시도이다.
이들 도면에 도시된 것과 같이, 내장형 안테나 장치(130)는 유전재질로 형성되며 하우징(113)(114) 내부에 장착되는 캐리어(carrier;134)와, 캐리어(134)에 고정되어 다중 대역을 송수신하는 방사부(radiator)를 구비하고 있다.
캐리어(134)는 방사부를 회로기판(140)의 그라운드(142)로부터 이격을 유지시키고 방사부가 안정된 상태로 고정될 수 있는 형상과 사이즈로 형성된다. 캐리어(134)는 회로기판(140)에 직접 고정되거나 하우징(113)(114)에 고정될 수 있는 수단을 가질 수 있다.
도 3에 의하면, 방사부는 캐리어(134)의 제1면에 위치되며, 제1주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제1방사체(131)와, 제1면 및 제1면에 인접되는 제2면에 위치되며 제1주파수대역보다 낮은 제2주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제2방사체(132)를 구비하고 있다.
방사부를 이루는 제1방사체(131) 및 제2방사체(132)는 캐리어(134)의 외관 모양에 따라 쉽게 성형될 수 있도록 금속 재질의 박판(薄板) 형태로 형성되어 있다. 제1방사체(131) 및 제2방사체(132)는 캐리어(134)에 고정될 수 있도록, 제1방사체(131) 및 제2방사체(132)는 캐리어(134)에서 돌출되게 형성되는 고정돌기들(139)이 군데군데 삽입되어 있다. 가능한 실시예로서, 고정돌기들(139)의 끝단은 제1방사체(131) 및 제2방사체(132)가 이탈되지 않도록 눌려져 직경이 커진 형태로 되어 있다.
제1방사체(131)는 캐리어(134)의 제1면을 따라 그 일부 구간이 미엔더라인(meander line) 형태의 패턴을 형성하고 있으며, 제2방사체(132)는 제1방사 체(131)의 주위를 감싸는 형태의 패턴을 만들고 있다.
도 3 및 도 4에서 보는 것과 같이, 캐리어(134)의 제1면은 캐리어(134)의 상면을 의미하며, 제2면은 캐리어(134)의 측면 및 저면을 포함하는 형태로 되어 있다. 이에 따라, 제1방사체(131)와 제2방사체(132)는 방사시 서로 다른 공간을 사용하게 되므로 그만큼 상호간 받는 영향을 줄일 수 있게 된다.
제1방사체(131)와 제2방사체(132)는 캐리어(134)에 수직방향으로 형성되는 제1중공(中空;138)을 통과하는 급전부(135)에 연결되어 있다. 급전부(135)는 캐리어(134)가 장착시 안정적으로 회로기판(140)의 연결패드(141)에 접촉(contact)할 수 있도록 스프링 형태로 형성되어 있다.
제2방사체(132)는 제1방사체(131)의 주파수대역보다 낮은 주파수대역에서 공진이 일어날 수 있는 길이를 확보할 수 있는 패턴을 형성하고 있다. 즉, 제2방사체(132)는 제1방사체(131)에 제1면에서 연결된 후 제1면과 인접되는 제2면에 위치될 수 있게 형성되어 있다. 이를 보다 상세히 설명하면, 제2방사체(132)는 제1방사체(131)에 연결되는 부위에서 제1방사체(131)의 진행방향과 반대방향으로 제1면에서 진행되는 제1구간부(132a)와, 제2면들을 따라 연장되는 제2구간부(132b)를 구비하고 있다. 따라서, 제2방사체(132)는 제1방사체(131)보다 긴 길이를 확보할 수 있게 되어 있다.
나아가, 방사부는 제2주파수대역을 저역대로 이동시킬 수 있도록 제2방사체를(132)의 길이를 연장시키는 연장부(132c)를 구비한다. 연장부(132c)는 제2방사체(132) 부근에서 제1면에 대하여 단차를 이루는 제3면에 위치될 수 있게 형성되어 있다. 즉, 연장부(132c)가 형성됨으로써 제2방사체(132)가 제1방사체(131)로 근접함에 따라 발생할 수 있는 상호간 영향은 연장부(132c)를 제1면과 다른 위치에 있는 제3면에 둠으로써 완화시킬 수 있게 된다.
도 4에 의하면, 본 실시예의 내장형 안테나 장치(130)는 회로기판(140)의 그라운드(142)에 연결되는 그라운드 연결부(136) 및, 급전부(135)와 그라운드 연결부(136) 사이를 연결하는 제3방사체(133)를 구비하고 있다.
제3방사체(133)는 제1방사체(131)와 제2방사체(132) 사이에 위치될 수 있게 형성되어 있으며, 그 일부구간이 제2면을 따라 진행되도록 배치된다. 제1방사체(131) 내지 제3방사체(133)는 캐리어(134)의 상면의 일 부위 또는 복수의 부위에서 분지(分枝)되어 각각 제1면 또는 제2면을 따라 연장된 형태로 되어 있다. 이러한 제1방사체(131), 제2방사체(132) 및, 제3방사체(133)는 캐리어(134)의 제1면 및 제2면 상에서 상호 평행하게 진행하는 각각 평행구간이 포함됨으로써, 상호간 영향을 덜 받는 형태로 되어 있다. 제2방사체(132)는 제1방사체(131)와 서로 다른 면에서 평행하게 진행되고 있다.
도 5는 도 3의 내장형 안테나 장치와 회로기판이 결합된 모습을 보인 결합 사시도로서, 제1방사체(131)와 연장부(132c)는 일정한 높이의 차이(H)를 형성한다. 즉, 연장부(132c)는 제1방사체(131)의 높이보다 낮은 높이를 이루도록 함으로써 제1방사체(131)의 방사시 제2방사체(132)에 형향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 제3면은 연장부(132c)가 제1방사체(131)와 동일한 면에 근접하게 위치되는 것을 방지하는 역할을 한다. 가능한 구현예로서, 제3면은 캐리어(134)의 제1면에서 일정 깊이로 형성되는 단차(134a)가 될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 내장형 안테나 장치의 사시도이다. 도 6에 의하면, 제2방사체(232)의 연장부(232c)는 캐리어(240)의 내부방향으로 형성되는 수용홈(234a)에 위치되어 있다. 수용홈(234a)은 제1면에 대하여 직각을 이루는 슬릿 형태로 형성되어 있으며, 연장부(232c)는 수용홈(234a)의 내부방향으로 꺽여져 수용되어 있다. .
따라서, 제1방사체(231)의 부근에서 제1방사체(231)와 서로 다른 높이에서 제1방사체(231)와 직각을 이룰 수 있게 형성되어 있다.
이에 의하여, 제2방사체(232)를 충분히 연장시킴으로서 저주파수 대역을 보강함과 아울러, 고주파수 대역인 제1방사체(231)에 영향을 주지 않는 형태를 얻을 수 있다. 특히, 캐리어(234)에 형성되는 수용홈(234a)은 성형이 용이할 뿐만 아니라 연장부(232c)의 삽입이 용이하므로 제작의 용이함을 기대할 수 있다.
이하, 위와 같은 내장 안테나 장치의 방사성능을 도표를 참조하여 설명한다.
표 1은 EGSM(880.2MHz~914.8MHz)과 WCDMA(1922.4~1977.6MHz)를 커버할 수 있는 이중밴드 안테나 장치의 성능을 보였다. 제1방사체(131)(231)가 캐리어(134)(234)의 제1면에 위치되고, 제2방사체(132)(232)가 그 일부가 적어도 부분적으로 제1면 및 상기 제1면과 다른 하나 또는 2 이상의 제2면들에 위치되는 경우이다. 여기서, 단위는 dBm 이다.
channel Tx Rx
Low Mid High Average Low Mid High Average
EGSM 27.5 28.7 28.5 28.2 -101.4 -101.8 -101.3 -101.5
WCDMA 19.2 18.8 18.6 18.9 -105.7 -105.6 -105.0 -105.5
표 2는 제2주파수 대역의 성능을 향상시키기 위해 연장부(132c)(232c)를 둔 경우이다. 표 2에 의하면, 송신(Tx)와 수신(Rx)시 각각 제2주파수 대역의 성능은 약간 향상된 반면 제1주파수 대역의 성능은 약간 저하되었음을 볼 수 있다.
channel Tx Rx
Low Mid High Average Low Mid High Average
EGSM 29.8 29.8 28.5 29.3 -103.7 -103.2 -102.8 -103.2
WCDMA 18.3 18.1 18.5 18.3 -105.2 -104.6 -104.1 -104.6
표 3은 연장부(132c)(232c)가 수용홈(134a)(234a)에 삽입되어 제1방사체(131)(231)와 일정한 각을 이루도록 형성된 경우이다. 표 3에 의하면, 제2주파수 대역의 성능을 향상되었으면서도 제1주파수 대역의 성능은 표 1과 비교하여 많은 변화를 수반하지 않았음을 알 수 있다.
channel Tx Rx
Low Mid High Average Low Mid High Average
EGSM 29.4 29.8 28.9 29.4 -103.8 -103.8 -103.3 -103.7
WCDMA 18.9 18.8 18.6 18.8 -106.0 -105.7 -105.4 -105.7
상술한 바와 같이 본 발명의 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기에 의하면, 저주파수 대역을 담당하는 제2방사체가 제1방사체와 서로 다른 면에 있도록 배치되므로 제1방사체의 방사 성능에 영향을 덜 미치도록 하는 것이 가능하였다. 그만큼 작고 한정된 크기를 갖는 휴대 단말기에의 적용이 용이한 효과 가 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 의하면, 제2방사체의 끝단에 형성되는 연장부에 의하여 저주파수 대역의 성능을 확보할 수 있었으며, 연장부의 위치를 제1방사체의 위치와는 다른 제3면 또는 수용홈 내부에 꺾여져 수용됨으로써 향상된 저주파수 대역의 성능을 확보하면서도 고주파수 대역의 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기를 예시한 도면을 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.

Claims (14)

  1. 유전재질로 형성되며, 이동통신 단말기의 하우징 내부에 장착되는 캐리어(carrier); 및 상기 캐리어에 고정되어 다중 대역을 송수신하는 방사부를 포함하고, 상기 방사부는,
    상기 캐리어의 제1면에 위치되며, 제1주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제1방사체; 및
    상기 캐리어의 제1면 및 상기 제1면에 인접되는 제2면에 위치되며, 상기 제1주파수대역보다 낮은 제2주파수대역에서 동작할 수 있게 형성되는 제2방사체를 포함하여 구성되는 내장형 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방사체 및 제2방사체는 박판(薄板)형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방사부는 상기 제2방사체의 끝단으로부터 길이를 연장시킬 수 있게 형성되는 연장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 제1면에 대해 단차지게 형성되는 제3면에 위치되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 캐리어의 내부방향으로 형성되는 수용홈에 위치되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수용홈은 상기 제1면에 대하여 직각을 이루는 슬릿 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 캐리어에는 수직방향의 제1중공(中空)이 형성되고, 상기 방사부를 회로기판에 연결하는 급전부가 상기 중공을 통과할 수 있게 형성되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방사부는 상기 회로기판의 그라운드에 연결되는 그라운드 연결부를 더 갖는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캐리어에는 상기 제1중공과 평행한 제2중공이 형성되고, 상기 그라운드 연결부는 상기 제2중공을 통과할 수 있게 형성되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방사부는 상기 급전부와 상기 그라운드 연결부 사이를 연결하는 제3방사체를 더 구비하고,
    상기 제3방사체는 상기 제1방사체와 제2방사체 사이에 위치될 수 있게 형성되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1방사체, 제2방사체 및, 제3방사체는 상기 캐리어의 제1면 및 제2면들 상에서 상호 평행하게 진행하는 각각 평행구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제1면은 상기 캐리어의 상면인 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2면은 상기 캐리어의 측면 및 저면을 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 내장형 안테나 장치를 갖는 이동통신 단말기.
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