KR20090116030A - 금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조 - Google Patents

금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대 단말기 기술에 관한 것으로서, 특히 케이스가 전체적으로 금속으로 이루어지는 휴대 단말기에 있어서, 최적의 방사 성능을 낼 수 있는 휴대 단말기와 그의 안테나 구조에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 전파를 송수신하는 방사체를 구비하는 안테나와, 일면에 상기 안테나가 체결되고, 상기 방사체의 일단과 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 회로 기판, 및 내부에 상기 안테나가 체결된 상기 회로기판이 체결되고, 금속의 재질로 이루어지는 케이스를 포함하여 구성되며, 상기 케이스는 상기 방사체와 대향하는 위치에 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조와 이를 이용하는 휴대 단말기를 제공한다.
이에 의하면, 본 발명은 금속 케이스에 슬롯을 형성하고, 이를 이용하여 금속 케이스 자체를 방사체로 이용한다. 따라서 휴대 단말기의 케이스를 전체적으로 금속으로 형성하는 것을 가능케 하며, 이로 인해 다양한 디자인을 적용할 수 있다는 이점이 있다.
휴대 단말기, 방사체, 금속 케이스, 안테나, PIFA, 슬롯

Description

금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조{antenna structure for potable terminal having metal case}
본 발명은 휴대 단말기 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스가 전체적으로 금속으로 이루어진 휴대 단말기에 있어서, 최적의 방사 성능을 낼 수 있는 휴대 단말기와 그의 안테나 구조에 관한 것이다.
일반적으로 휴대 단말기란, 개인 휴대 단말기(Personal Mobile Communication Services Terminal), 개인용 디지털 단말기(Personal Digital Assistants: PDA), 스마트 폰(Smart Phone), 차세대 휴대 단말기(International Mobile Telecommunication 2000: IMT-2000), 및 무선 랜 단말기 등과 같이 개인이 휴대하면서 무선 통신 및 각종 응용 프로그램들을 이용한 다양한 기능을 이용할 수 있는 단말기를 지칭한다.
이러한 휴대 단말기는 꾸준한 발전으로 소형화 및 경량화를 이루었을 뿐만 아니라 mp3, 디지털 카메라, 네비게이션, 및 인터넷 접속 등의 다양한 기능을 겸비하게 되었다. 이에 따라 휴대 단말기는 복합 통신 단말기로 거듭나고 있으며, 이미 현대인의 필수품으로 자리잡고 있다.
이처럼 휴대 단말기가 발전함에 따라 소비자들은 다양한 디자인의 휴대 단말기를 요구하고 있으며, 이에 대응하여 다양한 소재가 휴대 단말기에 적용되고 있다.
최근에는 금속의 소재를 휴대 단말기의 케이스로 이용하기 위한 노력이 다방면으로 시도되고 있다. 그러나 금속을 휴대 단말기의 케이스로 이용하는 경우, 금속의 케이스 자체가 안테나의 방사를 방해하는 요인으로 작용하게 된다. 따라서 휴대 단말기의 안테나 기능이 매우 저하된다는 문제가 있다.
즉, 휴대 단말기의 케이스를 금속의 소재로 이용하기 위해서는, 금속의 케이스를 이용하더라도 안테나의 성능을 유지할 수 있는 안테나 또는 이러한 안테나 구조에 대한 개발이 선행되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 휴대 단말기에 있어서 금속의 소재로 케이스가 형성되더라도 안테나의 방사 성능이 유지되는 있는 금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안테나 구조는 전파를 송수신하는 방사체를 구비하는 안테나, 일면에 상기 안테나가 체결되고, 상기 방사체의 일단과 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 회로 기판, 및 내부에 상기 안테나가 체결된 상기 회로기판이 체결되고, 금속의 재질로 이루어지는 케이스를 포함하여 구성되며, 상기 케이스는 상기 방사체와 대향하는 위치에 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 하는 휴대 단말기는 전파를 송수신하는 방사체를 구비하는 안테나, 일면에 상기 안테나가 체결되고, 상기 방사체의 일단과 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 회로 기판, 및 내부에 상기 안테나가 체결된 상기 회로기판이 체결되고, 금속의 재질로 이루어지는 케이스를 포함하여 구성되며, 상기 케이스는 상기 방사체와 대향하는 위치에 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조는 금 속 케이스에 슬롯을 형성하고, 이를 이용하여 금속 케이스 자체를 방사체로 이용한다. 따라서 휴대 단말기의 케이스가 금속으로 형성되더라도 실제적으로 사용 가능한 안테나 구조를 제공한다.
더하여 본 발명에 따른 휴대 단말기는 다양한 형상으로 슬롯을 형성할 수 있다. 따라서 획일화된 슬롯 형상이 아닌 다양한 슬롯 형상으로 휴대 단말기의 케이스를 디자인할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요 소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 휴대 단말기의 안테나 부분을 확대하여 도시한 분해 사시도이며, 도 1c는 도 1b의 휴대 단말기 케이스 슬롯에 전하가 유기된 상태를 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1b의 a-a'에 따른 단면을 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대 단말기(100)는 안테나(130), 회로 기판(120), 및 케이스(150)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에 따른 안테나(130)는 휴대 단말기(100) 내에 설치되는 내장형 안테나로, 회로 기판(120)의 일면에 체결된다. 안테나(130)는 직육면체 형상의 절연 재료로 형성되는 베이스(132)와, 베이스(132)의 상면에 형성되어 전파를 송수신하는 방사체(134)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 실시예에 따른 안테나(130)는 통화 송수신용 안테나로, CDMA(Code Division Multiple Access), PCS(Personal communication services), GSM(Global System for Mobile communication) 안테나(130) 중 어느 하나일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 즉, GPS(Global Positioning System), 블루투스(Bluetooth), 무선 랜(Wireless LAN) 안테나와 같이 무선으로 전파를 송수신하는 안테나라면 다양하게 이용될 수 있다.
베이스(132)는 방사체(134)를 회로 기판(120)으로부터 일정 간격 이격시키기 위해 이용되며, 회로 기판(120)에 접하는 바닥면이 제거되고, 내부가 비어있는 형 태로 형성된다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 완전한 상자 형태나 내부가 찬 형태 등 보다 다양한 형태로 형성될 수 있다.
방사체(134)는 대응하는 전파에 따라 다양한 형상로 형성될 수 있으며, 그 일단에는 회로 기판(120)과 연결되는 급전핀(134P) 및 접지핀(134G)이 형성한다. 급전핀(134P) 및 접지핀(134G)은 후술되는 회로 기판(120)의 급전 패드(122P) 및 접지 패드(122G)와 전기적으로 연결된다.
회로 기판(120)은 인쇄회로기판(Print Circuit Board: PCB)나 PBA(Printed Board Assembly) 등과 같이 통상적으로 휴대 단말기의 내부에 장착될 수 있는 모든 기판을 통합적으로 의미한다. 회로 기판(120)은 기판 몸체(121)와, 기판 몸체(121)의 한 면에 형성되는 급전부(122)를 포함한다.
기판 몸체(121)는 일정 두께를 갖는 절연판으로, 그 양면에 휴대 단말기(100)를 동작시키기 위한 다양한 소자들이 실장되고 이들을 전기적으로 연결하는 배선이 형성된다. 기판 몸체(121)의 소재로는 프리프레그(prepreg), 유리 섬유가 함유된 에폭시 수지(Glass-Epoxy Resin), 비티 수지(BT Resin) 등이 사용될 수 있다.
급전부(122)는 방사체(134)의 급전핀(134P)과 전기적으로 연결되는 급전 패드(122P), 방사체(134)의 접지핀(134G)과 전기적으로 연결되는 접지 패드(122G)를 포함하여 구성된다. 더하여 도시되어 있지 않지만, 각 급전 패드(122P)과 접지 패드(122G)는 기판 몸체(121)를 관통하는 비아(via; 도시되지 않음) 등을 통하여 기타 회로들이나 기판 몸체(121) 내에 형성된 접지층(도시되지 않음)과 전기적으로 연결된다. 이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 급전부(122)의 각 구성 요소들은 구리 소재의 배선층으로, 기판 몸체(121)에 동박(Cu foil)을 부착한 다음 사진 식각 공정으로 패터닝(Patterning)함으로써 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 안테나(130)가 체결되는 면과 동일한 면에 급전부(122)가 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 회로 기판(120)의 다른 면이나 측면에 급전부(122) 형성되는 것도 가능하다.
또한, 전술하였듯이 휴대 단말기(100)의 회로 기판(120)에는 실제적으로 상기한 급전부(122) 이외에도 다양한 배선들이 형성되고, 다양한 소자들이 실장된다. 그러나 본 발명에 따른 안테나 구조를 설명하는데 있어서 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
케이스(150)는 휴대 단말기(100)의 외형을 형성한다. 케이스(150)는 안테나(130)가 체결된 회로 기판(120)이 내부에 체결되며, 외부의 충격으로부터 이러한 내부의 구성 요소들을 보호한다. 또한, 본 발명에 따른 케이스(150)는 전체적으로 금속의 소재로 이루어진다. 케이스(150)의 소재가 되는 금속은 특정한 금속으로 한정되지 않으며, 방사체(134)의 역할을 수행할 수 있는 금속이라면 다양하게 이용될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 케이스(150)는 방사체(134)에 대향하는 위치에 적어도 하나의 슬롯(slot; 160)이 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 방사체(134)와, 그에 대향하는 케이스(150) 일면이 일정 거리 이격되도록 형성되는데, 여기서 이격되는 거리는 방사체(134)와 대향하는 케이스(150)의 영역(즉, 슬롯이 형성되어 있 는 영역, 이하, 슬롯 영역) 상호 간에는 커플링(coupling) 효과가 발생될 수 있는 거리(예컨대, 1mm 등)로 설정된다.
도 1b와 도 1c를 참조하면, 본 실시예에 따른 케이스(150)는 방사체(134)의 길이 방향을 따라 직선 형태로 형성되는 제 1 슬롯(162)과, 방사체(134)의 폭 방향을 따라 직선 형태로 형성되며 일단이 제 1 슬롯(162)과 연결되는 제 2 슬롯(164)을 포함하여 구성된다. 본 실시예에서 제 1 슬롯(162)과 제 2 슬롯(164)은 모두 약 1mm의 폭으로 형성되었다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 휴대 단말기(100)는 금속의 재질로 형성된 케이스(150)를 실제적인 방사체로 이용한다. 이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
전파의 방사 시, 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)는 일차적으로 안테나(130)의 방사체(134)를 통해 전파를 방사하게 된다. 이때 방사되는 전파는 대부분 직접 외부로 방사되지 않고, 케이스(150)에 형성된 슬롯(160)과 대응하며 커플링(coupling) 효과를 발생시키게 된다. 이를 통해, 도 1c에 도시된 바와 같이 케이스(150)에 형성된 슬롯(160)의 양 측에는 전하가 유기된다.
이이서, 케이스(150; 특히 슬롯 영역)에서는 유기된 전하들을 통해 실제적인 방사가 일어나게 된다. 즉, 본 발명에 따르면, 안테나(130)의 방사체(134)가 아닌, 케이스(150)가 실제적인 방사체의 역할을 수행하며 외부로 전파를 방사하게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)는 케이스(150)의 재질을 금속으로 형성하더라도, 종래와 같이 케이스(150)에 의해 안테나(130)의 방사가 차단되지 않 으며, 오히려 케이스(150)에 생성된 슬롯(160)을 통해 케이스(150)를 방사체로 이용한다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 안테나(130)의 방사체(134)는 실제적인 방사보다는 케이스(150)의 슬롯(160) 양 측에 전하를 유기시키기 위한 피더(Feeder)로 동작하게 된다.
또한, 본 발명은 실제적인 피더로 동작하는 방사체(134)와, 실제적인 방사체로 동작하는 케이스(150)가 전기적으로 연결되지 않으며, 커플링 효과를 이용하여 케이스(150)의 슬롯(160)에 전하를 유기하는 방법을 이용한다. 따라서, 본 발명에 따른 안테나 구조는 피더로 동작하는 방사체(134)와, 실제적인 방사체로 동작하는 케이스(150)가 간접적으로 연결(피딩; Feeding)되는 구성으로 이해할 수 있다.
이처럼 휴대 단말기(100)의 케이스(150)를 실제적인 방사체로 이용함에 따라, 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)는 케이스(150)가 전체적으로 금속으로 형성되더라도 안테나(130)의 성능을 확보할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)는 방사체(134)와 케이스(150)의 슬롯 영역이 매우 인접하게 형성된다. 따라서, 외부의 압력 등에 의해 방사체(134)와 케이스(150)가 서로 접촉하기 쉽다. 따라서 이를 방지하기 위해 방사체(134)와 케이스(150)의 슬롯 영역 사이에 접촉을 방지하는 부재를 삽입할 수 있다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 단면도로, 도 2에 대응하는 단면을 도시하고 있다. 한편, 이하에서 실시예들을 설명함에 있어서, 전술된 실시예와 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 기재하여 설명하기로 한다.
먼저 도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(300)는 방사체(134)가 체결되는 안테나(130)의 베이스(132) 상면에 지지 부재(136)가 형성된다. 본 실시예에 따른 지지 부재(136)는 원기둥의 형태로 다수개가 형성되며, 방사체(134)보다 더 높게 돌출되도록 형성되어 끝단이 케이스(150)의 내부면과 접촉한다. 즉, 지지 부재(136)는 베이스(132) 상면과 케이스(150; 즉, 슬롯 영역)의 이격 거리만큼 돌출되어 형성된다.
이러한 본 실시예에 따른 지지 부재(136)는 케이스(150)의 슬롯(160) 영역이 외압으로 인하여 눌려지더라도 케이스(150)를 지지하게 된다. 따라서 케이스(150)와 방사체(134)가 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(400)는 안테나(130)의 방사체(134)와 케이스(150)의 슬롯 영역 사이에 유전판(170)이 개재된다. 본 실시예에 따른 유전판(170)은 안테나(130)의 베이스(132) 상면과 동일한 면적으로 형성되며, 두께는 베이스(132) 상면과 케이스(150; 즉, 슬롯 영역)의 이격 거리로 형성된다. 또한, 방사체(134)와 접하는 유전판(170)의 일면에는 방사체(134)가 삽입되는 홈(172)이 방사체(134)의 형상을 따라 형성된다.
이러한 유전판(170)은 전기적으로 절연되는 재료라면 다양하게 이용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 베이스(132)의 상면과 동일한 면적으로 유전판(170)이 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 유전판(170)을 방사체(134)와 동일한 형태로 형성하여 방사체(134) 상부면에 위치되도록 체결하거 나, 방사체(134)와 접하는 부분이 관통 홀로 형성되도록 유전판(170)을 형성하는 등 케이스(150)의 슬롯(160) 영역과 방사체(134) 상호 간에 커플링 효과가 발생될 수 있는 조건을 만족한다면 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이 방사체(134)와 케이스(150)의 슬롯(160) 영역 사이에 유전판(170)이 개재되는 경우, 도 3a과 마찬가지로 케이스(150)의 슬롯(160) 영역이 외압으로 인하여 눌려지더라도 케이스(150)와 방사체(134)가 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유전판(170)의 재질에 따라 커플링 효과가 다르게 나타나게 되므로, 이를 통해 적합한 커플링 효과가 도출되도록 튜닝할 수 할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 케이스(150)와 별도로 구성되는 유전판(도 3b의 170)이나 지지 부재(도 3a의 136)를 이용하는 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 케이스(150)의 내벽을 절연제로 도포하여 전기적인 접촉을 방지하는 등 다양한 응용이 가능하다.
또한, 전술한 실시예들에서는 케이스(150)에 형성된 슬롯(160)이 비어 있어 빈 공간으로 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 슬롯(160)에 별도의 부재를 삽입하여 슬롯(160)에 의해 형성되는 구멍을 제거하는 것도 가능하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 2에 대응하는 단면도로, 슬롯 내에 유전 부재가 삽입되는 휴대 단말기를 도시하고 있다.
먼저 도 4a를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(500)는 케이스(150)에 형성된 슬롯(160)의 구멍에 유전 부재(180)가 삽입된다. 여기서 유전 부재(180)는 전술한 유전판(도 3b의 170)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 전기적으로 절연성을 갖는 재질이라면 다양하게 이용될 수 있다.
다음으로 도 4b는 도 4a에 도시된 유전 부재(180)와 도 3b에 도시된 유전판(170)을 일체화하여 하나의 구성 요소로 형성한 휴대 단말기(600)가 도시되어 있다. 도 4b의 유전판(190)은 케이스(150)와 접하는 면 중 슬롯(160)과 접하는 면이 슬롯(160)의 형상과 동일한 형상으로 돌출되는 돌출부(192)를 포함한다. 돌출부(192)는 케이스(150)의 두께와 동일하게 돌출되는 것이 바람직하나, 디자인 측면에서 케이스(150)의 두께보다 더 돌출되거나 덜 돌출되도록 형성하는 것도 가능하다.
이처럼 휴대 단말기(100)가 도 3b, 도 4a, 및 도 4b에 도시된 바와 같이 유전판(170, 190)이나 유전 부재(180)를 구비하는 경우, 슬롯(160)을 통해 먼지 등이 휴대 단말기(100)의 내부로 삽입되는 것을 방지할 수 있으며, 케이스(150)의 내구성을 높일 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예에 따른 휴대 단말기(100 내지 600, 이하, 100으로 통칭)의 안테나(130)는 그 사용 환경이나, 이를 구비하는 휴대 단말기(100)의 다른 구성 요소들에 따라 성능의 차이가 크게 발생된다. 따라서 본 발명에 따른 안테나(130)가 최적의 성능을 발휘하기 위해서는 다음의 튜닝 지점(turning point)들에서 적절하게 튜닝이 이루어져야 한다.
본 발명에 따른 안테나(130)는 케이스(150)에 형성되는 슬롯(160)의 형상과, 슬롯(160)의 두께(즉, 간격)을 튜닝 지점으로는 이용할 수 있다. 또한, 안테나(130)의 방사체(134) 위치와 형상, 방사체(134)와 케이스(150) 간의 이격 거리 등을 튜닝 지점으로 이용할 수 있다.
실험적으로는 안테나(130)의 방사체(134)와 슬롯(160)이 동일한 방향으로 형성되는 경우(즉, 도 1b와 같이 방사체의 길이 방향을 따라 슬롯이 나란하게 직선 형상으로 형성되는 경우)에 보다 나은 성능을 보이는 것으로 측정되었다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 방사체(134)의 형상과 슬롯(160) 형상의 다양한 조합을 통해 보다 향상된 성능이 도출된다면, 해당하는 형상으로 방사체(134)와 슬롯(160)을 튜닝하는 것이 바람직하다.
이하에서는 전술한 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)의 안테나(130) 성능을 살펴보기로 한다. 측정에 이용된 휴대 단말기(100)는 도 1a 내지 도 2에 도시된 슬롯(160) 형상을 갖는 휴대 단말기(100)로, 해당 휴대 단말기(100)는 CDMA 안테나와 PCS 안테나의 기능을 함께 수행하는 듀얼 모드 안테나(130)를 구비한다. 따라서, 해당 휴대 단말기(100)는 CDMA 주파수 대역과 PCS 주파수 대역에서 모두 송수신한다. 이에 대한 측정 값이 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.
도 5a는 도 1a에 도시된 휴대 단말기의 정재파비를 측정한 결과를 나타내는 도면이고, 도 5b는 도 5a에 따른 주파수별 Passive Gain을 나타내는 도면이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(130)는 CDMA 주파수 대역인 '1' 지점(824MHz)과 '2' 지점(894MHz)에서 비교적 낮은 정재파비(VSWR; Voltage Standing Wave Ratio)를 보이고 있으며, PCS 주파수 대역인 '4' 지점(1850MHz)과 '5' 지점(1990MHz)에서도 낮은 정재파비를 보이고 있다(도 5a 참조).
특히, 도 5b를 참조하면, PCS 주파수 대역인 '4' 지점(1850MHz)과 '5' 지점(1990MHz) 사이에서는 Passive Gain이 평균적으로 -4.51dBi ~ -5.94dBi 사이의 값이 출력되고 있음을 알 수 있다(Ave.Gain 참조). 일반적으로 안테나의 Passive Gain이 -4dBi ~ -5dBi 이면 실제적으로 사용이 가능하다. 따라서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 측정 값들은 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)의 안테나 구조가 PCS 주파수 대역에서 실제적으로 이용 가능함을 나타낸다. 더하여, 다양한 튜닝을 통해 개선이 이루어진다면 CDMA 대역에서도 충분히 사용이 가능함을 나타내고 있다.
한편, 도 1 내지 도 4b에 도시된 휴대 단말기(100)의 슬롯(160) 형상은 전술한 듀얼 모드 안테나(130)의 방사체(134)를 대상으로, 다양한 실험을 통해 최적의 방사 성능을 보이는 슬롯(160) 형상을 도출한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 휴대 단말기(100)의 슬롯(160) 형상은 도 1 내지 도 4b에 도시된 형상으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 슬롯(160) 형상은 다양한 형상으로 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬롯 형상을 갖는 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(700)의 슬롯(760)은 전술한 실시예와 같이 단순한 직선의 형태로 형성되지 않고, 문자의 형상으로 형성된다. 도 6의 경우, 'SAMSUNG'이란 문자로 슬롯(760)이 케이스(750)에 형성되어 있는 예가 도시되어 있다.
도 6에 도시된 본 실시예에 따른 휴대 단말기(700)의 측정 값이 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 도 7a는 도 6에 도시된 휴대 단말기의 정재파비를 측정한 결과를 나타내는 도면이고, 도 7b는 도 7a에 따른 주파수별 Passive Gain을 나타내는 도면이다
여기서, 측정에 이용된 휴대 단말기(700)는 도 1a에 도시된 휴대 단말기(도 1a의 100)와 마찬가지로 CDMA 안테나(130)와 PCS 안테나(130)의 기능을 함께 수행하는 듀얼 모드 안테나(130)를 구비한다. 따라서, 해당 휴대 단말기(100)는 CDMA 주파수 대역과 PCS 주파수 대역에서 모두 송수신한다.
도 7a를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(700)는 전술한 도 1b의 휴대 단말기(100) 실시예와 유사하게 측정된다. 즉, 도 7a에 도시된 바와 같이 CDMA 주파수 대역인 '1' 지점(824MHz)과 '2' 지점(894MHz), 그리고, PCS 주파수 대역인 '4' 지점(1850MHz)과 '5' 지점(1990MHz)에서도 비교적 낮은 정재파비를 보인다.
또한, 도 7b를 참조하면, PCS 주파수 대역인 '4' 지점(1850MHz)과 '5' 지점(1990MHz) 사이에서는 Passive Gain이 평균적으로 -4.38dBi ~ -6.29dBi 사이의 값이 출력되고 있음을 알 수 있다(Ave.Gain 참조).
이와 같은 측정 값은 전술된 도 1b의 휴대 단말기(100) 실시예에 비하여 낮은 성능을 보이고 있지만, 크게 저하되지 않고 있음을 알 수 있다. 따라서, 슬롯(760)을 문자 형상으로 형성한 본 실시예에 따른 휴대 단말기(700)의 안테나(도시되지 않음)도 충분히 사용이 가능하다는 것을 알 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 휴대 단말기의 안테나 구조는 고정된 하나의 형상이 아닌 다양한 형상으로 슬롯의 형상을 디자인 할 수 있으며, 이에 디자인 측면에서도 용이하게 활용될 수 있다.
한편, 전술하였듯이, 본 발명에 따른 안테나(도 1b의 130)는 통화 안테나(CDMA 안테나, PCS 안테나 등)에 한정되지 않는다. 이하에서는 휴대 단말기의 안테나를 통화 안테나가 아닌, GPS 수신용 안테나(이하, GPS 안테나)로 구성하여 측정한 예를 살펴보기로 한다.
본 실시예는 도 1b에 도시되어 있는 휴대 단말기(100)를 참조하여 설명하기로 한다. GPS 안테나의 경우, 방사체 형상은 전술한 통화 안테나의 경우와 다르게 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 방사체의 형상을 구체적으로 한정하지 않고 있으므로, 설명의 편의를 위해 도 1b에 도시된 안테나(130)를 GPS 안테나로 가정하여 설명하기로 한다.
또한, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(100)는 내부에 통화 안테나와 GPS 안테나가 모두 내장될 수 있다. 그러나, 본 실시예에는 GPS 안테나(130)에 대해서도 본 발명이 용이하게 동작함을 설명하기 위한 것이므로, 통화 안테나에 대한 구성은 배제하고 GPS 안테나(130)에 대해서만 살펴보기로 한다.
측정에 이용된 휴대 단말기(100)는 GPS 안테나(130)를 내장하며, 케이스에 도 1b에 도시된 슬롯(160) 형상이 형성된 휴대 단말기(100)이다.
도 8a는 GPS 안테나를 구비한 본 발명에 따른 휴대 단말기의 정재파비를 측정한 결과를 나타내는 도면이고, 도 8b는 도 8a에 따른 주파수별 Passive Gain을 나타내는 도면이다
먼저, 도 8a를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(100)는 GPS 주파수 대역인 1570MHz ~ 1580MHz에서 매우 낮은 정재파비를 보이고 있다. 보다 상세하게는, 1575MHz의 주파수 대역인 '3' 지점에서 매우 낮은 정재파비(1.9134)를 보이고 있다.
또한 도 8b를 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(100)는 GPS 주파수 대역 중 1574MHz ~ 1576 MHz에서 평균적으로 -5.04dBi ~ -5.10dBi 사이의 값이 출력되고 있음을 알 수 있다(Ave.Gain 참조). 이는 현재 일반적으로 사용되는 종래의 GPS 안테나의 Passive Gain과 거의 동일한 값이다. 따라서, 이를 통해 본 발명에 따른 안테나 구조가 통화 안테나에 한정되지 않으며, 이 외의 다른 다양한 안테나들에 대해서도 실제적으로 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 금속 케이스를 갖는 휴대 단말기 및 그의 안테나 구조는 휴대 단말기의 외형을 전체적으로 금속으로 형성하는 경우에 유용하게 이용될 수 있다. 일반적으로 금속 케이스를 이용하는 경우, 다른 휴대 단말기에 비해 안테나 방사 성능이 크게 떨어지거나, 아예 방사 성능 확보가 불가능한 경우가 다반사이다. 그러나, 본 발명은 금속 케이스에 슬롯을 형성하고, 이를 이용하여 금속 케이스 자체를 방사체로 이용한다. 따라서 본 발명은 휴대 단말기의 케이스가 금속으로 형성되더라도 실제적으로 사용 가능한 안테나 구조를 제공한다. 더하여 본 발명에 따른 휴대 단말기는 다양한 형상으로 슬롯을 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 금속으로 휴대 단말기의 케이스를 용이하게 디자인할 수 있는 다양한 가능 성을 제시한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예를 들어,
본 실시예에서는 휴대 단말기에 내장되는 안테나를 대상으로 하는 안테나 구조를 예로 들어 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않으며 무선 통신을 위한 안테나를 내장하고 외부 케이스가 금속으로 형성되는 기기라면 폭넓게 적용될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 휴대 단말기의 뒷면에 슬롯이 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 휴대 단말기의 측면에 안테나 방사체가 설치되고, 이에 대응하여 휴대 단말기의 케이스 측면에 슬롯을 형성하는 등 안테나 방사체의 위치에 따라 슬롯도 다양한 위치에 형성될 수 있다.
더하여, 본 실시예에서는 하나의 안테나에 대해 하나의 슬롯이 형성되는 경우를 예로 들었지만, 휴대 단말기 내에 다수 개의 안테나가 설치되는 경우, 각각의 안테나에 대응하여 다수 개의 슬롯을 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 휴대 단말기의 안테나 부분을 확대하여 도시한 분해 사시도.
도 1c는 도 1b의 휴대 단말기 케이스 슬롯에 전하가 유기된 상태를 나타내는 부분 사시도.
도 2는 도 1b의 a-a'에 따른 단면을 개략적으로 나타내는 부분 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 5a는 도 1b에 도시된 휴대 단말기의 정재파비를 측정한 결과를 나타내는 도면.
도 5b는 도 5a에 따른 주파수별 Passive Gain을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬롯 형상을 갖는 휴대 단말기를 개략적으로 나타내는 부분 사시도.
도 7a는 도 6에 도시된 휴대 단말기의 정재파비를 측정한 결과를 나타내는 도면.
도 7b는 도 7a에 따른 주파수별 Passive Gain을 나타내는 도면.
도 8a는 GPS 안테나를 구비한 본 발명에 따른 휴대 단말기의 정재파비를 측정한 결과를 나타내는 도면.
도 8b는 도 8a에 따른 주파수별 Passive Gain을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100, 300, 400, 500, 600, 700 : 휴대 단말기
120 : 회로기판 121 : 기판 몸체
122 : 급전부
130 : 안테나 132 : 베이스
134 : 방사체 136 : 지지 부재
150, 750 : 케이스
160, 760 : 슬롯
162 : 제 1 슬롯 164 : 제 2 슬롯
170, 190 : 유전판 180 : 유전 부재

Claims (16)

  1. 전파를 송수신하는 방사체를 구비하는 안테나;
    일면에 상기 안테나가 체결되고, 상기 방사체의 일단과 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 회로 기판; 및
    내부에 상기 안테나가 체결된 상기 회로기판이 체결되고, 금속의 재질로 이루어지는 케이스를 포함하여 구성되며,
    상기 케이스는 상기 방사체와 대향하는 위치에 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사체와 상기 슬롯이 형성된 상기 케이스 일면은,
    상호 간에 커플링(coupling) 효과가 발생되는 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 슬롯은,
    상기 방사체의 길이 방향을 따라 직선 형태로 형성되는 제 1 슬롯을 포함하는것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 슬롯은,
    상기 방사체의 폭 방향을 따라 직선 형태로 형성되며 일단이 상기 제 1 슬롯 과 연결되는 제 2 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 슬롯은,
    문자 또는 기호의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬롯이 형성된 상기 케이스 일면과 상기 방사체 사이에 개재되는 유전판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 케이스는,
    상기 슬롯을 매우며 형성되는 유전 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 안테나는 CDMA(Code Division Multiple Access), PCS(Personal communication services), GSM(Global System for Mobile communication) 안테나 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 안테나는 GPS(Global Positioning System), 블루투스(Bluetooth), 무선 랜(Wireless LAN) 안테나 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
  10. 전파를 송수신하는 방사체를 구비하는 안테나;
    일면에 상기 안테나가 체결되고, 상기 방사체의 일단과 전기적으로 연결되는 급전부를 구비하는 회로 기판; 및
    내부에 상기 안테나가 체결된 상기 회로기판이 체결되고, 금속의 재질로 이루어지는 케이스를 포함하여 구성되며,
    상기 케이스는 상기 방사체와 대향하는 위치에 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 방사체와 상기 슬롯이 형성된 상기 케이스 일면은,
    상호 간에 커플링(coupling) 효과가 발생되는 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 슬롯은,
    상기 방사체의 길이 방향을 따라 직선 형태로 형성되는 제 1 슬롯을 포함하는것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 슬롯은,
    상기 방사체의 폭 방향을 따라 직선 형태로 형성되며 일단이 상기 제 1 슬롯과 연결되는 제 2 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 슬롯은,
    문자 또는 기호의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 슬롯이 형성된 상기 케이스 일면과 상기 방사체 사이에 개재되는 유전판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 안테나는 CDMA(Code Division Multiple Access), PCS(Peronal communication services), GSM(Global System for Mobile communication), GPS(Global Positioning System), 블루투스(Bluetooth), 무선 랜(Wireless LAN) 안테나 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
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