KR20080112502A - 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기 - Google Patents

다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기 Download PDF

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KR20080112502A
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김성민
김남기
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(주)케이티에프테크놀로지스
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Abstract

다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기가 개시된다. 슬릿을 구비하는 루프 방사체와, 루프 방사체에 전기신호를 여기하는 급전단자 및 루프 방사체와 그라운드를 연결하는 접지단자를 포함하고, 급전단자 및 접지단자는 동일한 평면에 위치하고, 루프 방사체는 각각 서로 다른 평면에 위치하는 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체를 포함하는 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기는 다중대역의 공진 주파수 조절이 용이하고 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전자파 흡수율을 낮출 수 있다.
인체 전자파 흡수율(SAR), 루프 안테나, 급전단자, 접지단자

Description

다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기{MULTIBAND ANTENNA AND MOBILE THERMINAL HAVING THEREOF}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나를 도시하는 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나를 도시하는 배면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나의 공진 주파수 조절방법을 도시하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나에서 단락점 및 급전점의 위치 변화에 따라서 고주파수에서 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나에서 루프 방사체의 길이 변화에 따라서 저주파수에서 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나와 인체 사이에 회로기판이 위치하는 상태를 도시하는 개략도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나의 루프 방사체가 케이스의 측면에 위치하는 상태를 도시하는 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중대역 안테나를 도시하는 사시도.
<도면 부호의 설명>
100: 다중대역 안테나 120: 루프 방사체
122: 제1 방사체 124: 제2 방사체
126: 제3 방사체 128: 슬릿
140: 접지단자 142: 단락점
160: 급전단자 162: 급전점
180: 회로기판
본 발명은 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기에 관한 것이다.
최근 단말기 제조기술의 비약적인 발전에 힘입어 휴대 전화기 등과 같은 휴대 단말기는 날로 소형화 되어 가고 있다. 그리고 휴대 단말기의 디자인적은 측면에 의해서, 안테나 구조도 종래에는 외부로 돌출되는 구조에서 단말기 내부에 실장하는 구조로 변경되고 있는 추세이다. 그러나 안테나를 단말기 내부에 실장 함으로써 단말기의 부피도 그 만큼 커지게 되는 문제점이 있다.
그리고 최근에는 하나의 휴대 단말기를 이용하여 880~960MHz 대역의 GSM(Global Systems for Mobile communication) 서비스, 1.71~1.88GHz 대역의 DCS(Digital Cordless Service) 서비스, 1.85~1.99GHz 대역의 PCS(Personal Communication Service) 서비스, 2.11~2.17GHz 대역의 CDMA(Code Division Multiple Access) 2000 혹은 WCDMA(Wideband CDMA) 서비스 등 각기 주파수 대역이 다른 서비스 방식 중에서 하나의 주파수 대역을 갖는 서비스 방식을 선택하여 이동통신 서비스를 제공받을 수 있는 다중대역(multi-band) 안테나를 구비한 이동통신 단말기가 상용화되고 있다.
또한, 근래의 휴대 단말기는 음성 통신뿐만 아니라 Wibro 등의 무선 인터넷, DMB 등의 디지털 방송, GPS 서비스, 결재 기능 등 상이한 주파수 대역을 사용하는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 그 기능이 복합화 되어 가고 있다. 이에 따라 안테나의 다중 대역 특성에 대한 필요성은 더욱 증가하고 있다.
그리고 인체에 흡수되는 전자파의 유해성에 대한 연구 결과가 잇따라 발표되면서, 단말기로부터 방출되는 전자파가 인체에 흡수되지 않도록 하기 위해 많은 시도가 이루어지고 있다.
본 발명은 다중대역의 공진 주파수 조절이 가능한 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명은 단말기의 부피를 줄일 수 있는 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명은 전자파 인체 흡수율을 줄일 수 있는 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중대역 안테나는, 슬릿을 구비하는 루프 방사체와, 루프 방사체에 전기신호를 여기하는 급전단자 및 루프 방사체와 그라운드를 연결하는 접지단자를 포함하고, 급전단자 및 접지단자는 동일한 평면에 위치하고, 루프 방사체는 각각 서로 다른 평면에 위치하는 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체를 포함한다.
본 발명에 따른 다중대역 안테나의 실시 예들은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체 중 어느 하나는 급전단자 및 접지단자와 동일한 평면에 있을 수 있으며, 제2 방사체 및 제3 방사체는 제1 방사체의 양 단부에서 동일한 방향을 가지고 수직으로 절곡되어 형성될 수 있다.
급전단자는 회로기판과 급전점에서 연결되고, 접지단자는 회로기판과 단락점에서 연결될 수 있으며, 루프 방사체는 회로기판 상에 위치할 수 있다. 그리고 루프 방사체는 회로기판으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 또한, 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체는 휴대 단말기의 케이스 측면을 따라서 배치될 수 있고, 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체는 절연체 상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 휴대 단말기는, 다중대역 안테나 및 회로기판을 포함한다. 다중대역 안테나는 슬릿을 구비하는 루프 방사체, 루프 방사체에 전기신호를 여기하는 급전단자, 루프 방사체와 그라운드를 연결하는 접지단자를 포함한 다. 그리고 회로기판은 급전단자 및 접지단자와 연결된다. 급전단자 및 접지단자는 동일한 평면에 위치하고, 루프 방사체는 각각 서로 다른 평면에 위치하는 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체를 포함한다.
본 발명에 따른 다중대역 안테나의 실시 예들은 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체 중 어느 하나는 급전단자 및 접지단자와 동일한 평면에 위치할 수 있으며, 제2 방사체 및 제3 방사체는 제1 방사체의 양 단부에서 동일한 방향을 가지고 수직으로 절곡되어 형성될 수 있다. 또한, 루프 방사체는 회로기판 상에 위치할 수 있다.
루프 방사체와 회로기판은 소정 거리만큼 이격될 수 있으며, 휴대 단말기는 케이스를 포함하고, 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체는 케이스의 측면을 따라서 배치될 수 있다. 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체는 절연체 상에 위치할 수 있다. 또한, 루프 방사체와 인체 사이에는 회로기판이 위치하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 다중대역 안테나의 공진 주파수 조절방법은, 급전점 및 단락점의 위치를 조절하여 고주파수 대역의 공진 주파수를 조절하는 단계 및 루프 방사체의 길이를 조절하여 저주파수 대역의 공진 주파수를 조절하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)가 회로기판(180)에 연결된 상태를 도시하는 사시도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1에 대한 측면도 및 배면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)는 "ㄷ" 형상의 루프 방사체(120) 및 루프 방사체(120)와 회로기판(180)을 연결하는 접지단자(140) 및 급전단자(160)를 포함한다. 루프 방사체(120)의 중앙에는 슬릿(slit)(128)이 형성되어 있으며, 접지단자(140)는 단락점(142)을 통해 회로기판(180)과 연결되고 급전단자(160)는 급전점(162)을 통해 회로기판(180)과 연결된다.
루프 방사체(120)는 급전단자(160)에 의해 전기신호가 여기되어 루프 안테나로서 동작한다. 루프 방사체(120)는 중앙에 슬릿(128)을 가지고 단일 루프(loop)를 형성한다. 그리고 루프 방사체(120)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 회로기판(180)으로부터 소정 간격 이격되어 있으며, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 회로기판(180) 상에 위치한다. 루프 방사체(120)는 각각 상이한 평면에 위치하는 제1 방사체(122), 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)를 포함한다.
제1 방사체(122), 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)는 모두 연결되어 하나의 루프를 형성하며, 도 1 및 도 3에서는 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)는 제1 방사체(122)의 양 단부에서 동일한 방향을 가지고 수직으로 절곡되어 형성된다.
따라서 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)는 제1 방사체(122)의 양 단부에서 90ㅀ로 절곡되어 형성된다. 물론, 제1 방사체(122), 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)가 위치하는 평면은 상호 수직이 아닐 수 있으며, 이는 다중대역 안테나(100)의 설계 조건에 따라 달라질 수 있다.
제1 방사체(122)는 다중대역 안테나(100)의 중앙에 위치하는 부분으로서, 일정한 폭을 갖는 두 개의 스트립(strip)이 상호 평행하게 위치하고 있다. 그리고 제1 방사체(122)는 접지단자(140) 및 급전단자(160)에 의해 회로기판(180)에 연결된다. 또한, 제1 방사체(122)와 접지단자(140) 및 급전단자(160)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 동일한 평면에 위치한다.
제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)는 제1 방사체(122)의 일 단부에서 수직으로 절곡되어 형성되며 중앙에는 슬릿(128)이 형성되어 있다. 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상호 평행한 평면에 위치한다.
접지단자(140)는 제1 방사체(122)에서 연장되어 단락점(142)에서 회로기판(180)과 연결된다. 이로 인해 루프 방사체(120)는 회로기판(180)에 접지된다. 그리고 급전단자(160)는 제1 방사체(122)에서 연장되어 급전점(162)에서 회로기판(180)과 연결된다. 급전단자(140)는 루프 방사체(120)에 전기신호를 여기한다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 단락점(142) 및 급전점(162)의 위치를 변경함으로써 고주파수 대역에서 공진 주파수를 조절할 수 있다.
루프 방사체(120)는 동장 적층판(도시하지 않음)에 제1 방사체(122), 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)에 해당하는 패턴을 형성한 후 각각 90도로 절곡하여 형성할 수 있으며, 또는 동 테이프(copper tape)를 휴대 단말기(도시하지 않음)의 케이스 측면에 접착함으로써 형성할 수 있다. 그리고 루프 방사체(120)는 단말기 케이스의 내부에 금속을 진공증착 등으로 부착함으로써 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)의 공진 주파수 조절방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)를 조절하는 방법은, 단락점(142) 및 급전점(162)을 조절하여 고주파수 대역의 공진 주파수를 조절하는 단계 및 루프 방사체의 길이를 조절하여 저주파수 대역의 공진 주파수를 조절하는 단계를 포함한다.
본 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)의 공진 주파수 조절방법은 고주파수 대역의 공진 주파수 및 저주파수 대역의 공진 주파수를 순서에 관계 없이 독립적으로 설정할 수 있으며, 인덕터(inductor) 또는 커패시터(capacitor) 등과 같은 매칭 밸류(matching value)를 사용하지 않고도 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나에서 단락점 및 급전점의 위치 변화에 따라서 고주파수에서 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 6은 루프 방사체의 길이 변화에 따라서 저주파수에서 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4 및 도 5에서 점선은 공진 주파수를 조정하기 전의 전압 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio, VWSR)를 나타내고, 실선은 공진 주파수를 변경한 후의 전압 정재파비를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 단락점(142) 및 급전점(162)의 위치를 변경함으로써 고주 파수 대역에서 공진 주파수(resonance frequency)가 변경되는 것을 알 수 있다. 그리고 단락점(142) 및 급전점(162)의 위치를 변경하더라도 저주파수 대역에서의 공진 주파수는 거의 변화하지 않음을 알 수 있다. 이와 같이 본 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)는 단락점(142) 및 급전점(162)의 위치를 변경함으로써 고주파수 대역에서의 공진 주파수를 변경할 수 있다. 도 1에서는 단락점(142) 및 급전점(162)이 제1 방사체(122)와 연결되어 있지만, 수신 하고자 하는 주파수 대역에 따라서 제2 방사체(124) 또는 제3 방사체(126)와도 연결될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 방사체(122), 제2 방사체(124) 또는 제3 방사체(126)의 길이를 변경함으로써 저주파수 대역에서 공진 주파수가 변경되는 것을 알 수 있다. 그리고 제1 방사체(122), 제2 방사체(124) 및 제3 방사체(126)의 길이가 변하더라도 고주파수 대역에서의 공진 주파수는 거의 변경되지 않음을 알 수 있다.
도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)는 고주파수 대역에서의 공진 주파수 및 저주파수 대역에서의 공진 주파수를 각각 독립적으로 조절할 수 있다. 따라서 고주파수 대역에서의 공진 주파수 조절 및 저주파수 대역에서의 공진 주파수 조절은 순서에 관계 없이 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)가 휴대 단말기에 적용된 경우의 사용 상태를 도시하는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 다중대역 안테나(100)는 회로기판(180) 상에 위치하고, 다중대역 안테나(100)와 인체의 두부(頭部)(220) 사이에는 회로기판(180)이 위치한다. 따라서 회로기판(180)은 다중대역 안테나(100)에 의해 발생되는 전자파가 인체 에 흡수되는 것을 방지하는 역할 즉, 전자파 인체 흡수율(Specific Absorption Rate, SAR)을 낮추는 역할을 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)가 휴대 단말기의 케이스(240)의 측면(242)에 배치된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 다중대역 안테나(100)의 루프 방사체(120)는 케이스(240)의 측면(242)을 따라 배치되어 있음을 알 수 있다. 그리고 루프 방사체(120)의 내부에는 각종 전자 부품(260)이 회로기판(180) 상에 실장되어 있음을 알 수 있다. 따라서 본 실시 예에 따른 다중대역 안테나(100)는 케이스(240)의 내부에 위치하면서도 공간을 차지하지 않기 때문에 부품을 효율적으로 실장 할 수 있고, 이로 인해 단말기의 전체 크기를 줄일 수 있게 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중대역 안테나(300)의 사시도이다. 도 9에 도시된 다중대역 안테나(300)는 도 1에 도시된 다중대역 안테나(100)와 비교하여 루프 방사체(320)의 형성 방법에 있어서 차이점이 있으므로, 이하에서는 구성 상의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 9에 도시된 다중대역 안테나(300)는 슬릿(328)이 형성되어 있는 루프 방사체(320) 및 루프 방사체(320)와 회로기판(380)을 연결하는 접지단자(340) 및 급전단자(360)를 포함한다. 그리고 루프 방사체(320)는 제1 방사체(322), 제2 방사체(324) 및 제3 방사체(326)을 포함한다.
제1 방사체(322), 제2 방사체 (324) 및 제3 방사체(326)는 절연체(420) 상에 위치한다. 동장 적층판(Copper Clad Lamination, CCL) 상에 형성된 구리 층을 에칭 등을 통해 가공하여 제1 방사체(322), 제2 방사체(324) 또는 제3 방사체(326)를 형성한 동장 적층판을 회로기판(380) 또는 휴대 단말기의 케이스 둘레에 고정함으로써 도 9와 같은 다중대역 안테나(300)를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경 예와 수정 예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 다중대역의 공진 주파수 조절이 가능한 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기를 제공할 수 있다.
본 발명은 단말기의 부피를 줄일 수 있는 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기를 제공할 수 있다.
본 발명은 전자파 인체 흡수율을 줄일 수 있는 다중대역 안테나 및 이를 구비한 휴대 단말기를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 슬릿을 구비하는 루프 방사체와;
    상기 루프 방사체에 전기신호를 여기하는 급전단자 및 상기 루프 방사체와 그라운드를 연결하는 접지단자를 포함하고,
    상기 급전단자 및 상기 접지단자는 동일한 평면에 위치하고,
    상기 루프 방사체는 각각 서로 다른 평면에 위치하는 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체를 포함하는 다중대역 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체 중 어느 하나는 상기 급전단자 및 상기 접지단자와 동일한 평면에 있는 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 상기 제1 방사체의 양 단부에서 동일한 방향을 가지고 수직으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 급전단자는 회로기판과 급전점에서 연결되고, 상기 접지단자는 회로기판과 단락점에서 연결되는 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 루프 방사체는 상기 회로기판 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 루프 방사체는 상기 회로기판으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 휴대 단말기의 케이스 측면을 따라서 배치된 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 절연체 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중대역 안테나.
  9. 다중대역 안테나 - 상기 다중대역 안테나는, 슬릿을 구비하는 루프 방사체, 상기 루프 방사체에 전기신호를 여기하는 급전단자, 상기 루프 방사체와 그라운드를 연결하는 접지단자를 포함함 - 와;
    상기 급전단자 및 상기 접지단자와 연결되는 회로기판을 포함하고,
    상기 급전단자 및 상기 접지단자는 동일한 평면에 위치하고, 상기 루프 방사체는 각각 서로 다른 평면에 위치하는 제1 방사체, 제2 방사체 및 제3 방사체를 포함하는 휴대 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체 중 어느 하나는 상기 급전단자 및 상기 접지단자와 동일한 평면에 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 상기 제1 방사체의 양 단부에서 동일한 방향을 가지고 수직으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 루프 방사체는 상기 회로기판 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 루프 방사체와 상기 회로기판은 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 휴대 단말기는 케이스를 포함하고,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 상기 케이스의 측 면을 따라서 배치된 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체 및 상기 제3 방사체는 절연체 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 루프 방사체와 인체 사이에는 상기 회로기판이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  17. 급전점 및 단락점의 위치를 조절하여 고주파수 대역의 공진 주파수를 조절하는 단계와;
    루프 방사체의 길이를 조절하여 저주파수 대역의 공진 주파수를 조절하는 단계를 포함하는 다중대역 안테나의 공진 주파수 조절방법.
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