KR20090132721A - 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나 - Google Patents

랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 공진 대역에서 동작되는 다중대역 안테나; 및 상기 다중대역 안테나가 상단 부분에 장착되고 일부가 접지면으로 형성되어 상기 다중대역 안테나와 상기 접지면이 연결되며 상기 접지면의 전기적인 길이를 변형시키기 위하여 상기 접지면에 복수개의 슬릿이 형성되는 인쇄회로기판으로 이루어지는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 다중대역 내장형 안테나가 장착되는 인쇄회로기판의 접지면에 복수개의 슬릿을 형성하여 상기 접지면의 전기적인 길이를 가변하여 상기 소형화된 내장형 안테나가 무선-랜 2.4/5.2GHz 주파수 대역 뿐만 아니라 이동 DVB-H 방송 수신대역에서 안정적으로 동작할 수 있으며, 또한 낮은 주파수 대역인 이동 DVB-H 방송 수신대역에서 보다 광대역으로 임피던스 정합이 이루어지는 효과가 있다.
랩-탑 컴퓨터, 다중대역 내장형 안테나, 접지면의 전기적 길이, 슬릿, 이동 디지털 방송 수신대역

Description

랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나{MULTI-BAND INTENNA FOR LAP-TOP COMPUTER}
본 발명은 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중대역 내장형 안테나가 장착되는 인쇄회로기판의 접지면의 전기적인 길이를 가변하여 이동 디지털방송(digital multimedia broadcasting; DMB) 수신 뿐만 아니라 WLAN 2.4/5.2GHz 주파수 대역에서 안정적으로 동작하는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나에 관한 것이다.
현재 세계적으로 이동 디지털 방송 통신으로는, 국내의 지상파 디지털멀티미디어방송(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting; T-DMB), 유럽의 DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld), 북미의 미디어플로(MediaFLO; Media Forward Link Only) 및 일본의 OneSeg 등이 국제표준기술로 채택되어 빠른 기술의 상용화로 서비스 중이거나 서비스 예정이어서 이동 디지털 방송 서비스 시장이 점차 확대되고 있다.
최근에는 소도시나 산간 오지 같은 지역까지 국내 이동 디지털멀티미디어방송(DMB) 서비스 커버리지가 확대되고 있다. 한편, 이동 DMB 안테나를 휴대폰이나 포터블용 장치 및 자동차에 장착할 경우에 고주파 간섭이나 주변기기에서 발생되는 노이즈 등의 근원적인 잡음으로 인하여 고층 건물들이 밀집한 지역이나 기지국 또는 중계기들이 적은 소도시나 산간 오지 등 수신이 열악한 지역에서는 전파의 세기가 약해지기 때문에 신호가 자주 끊어지고 심지어는 수신이 전혀 안되는 경우가 빈번히 발생하게 된다. 따라서, 상기와 같이 수신이 열악한 지역에서 주변 환경의 영향을 덜 받고 수신율을 향상시키기 위한 다양한 연구개발을 시도하고 있다.
도 1a는 한국 등록특허공보 10-703221호에 의한 종래 내장형 안테나가 장착된 랩-탑 컴퓨터의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 랩-탑 컴퓨터에 장착된 내장형 안테나의 배치 구조를 도시한 분해 단면도이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 내장형 안테나가 장착된 랩-탑 컴퓨터는, 유전체나 자성체를 이용하지 않고 충분한 길이를 확보하여 양호한 방송이 수신 가능하도록 랩-탑 컴퓨터의 디스플레이 패널(13) 후면의 커버부(14) 전체면에 소정 길이의 슬롯을 갖는 슬롯 안테나(15)를 형성하여 내장하고 있다.
상술된 종래 랩-탑 컴퓨터의 내장형 안테나는 어느 한 특정 주파수대에서는 양호하게 동작할 수 있지만, 실제 랩-탑 컴퓨터가 동작했을 경우 디스플레이부(11)에서 발생되는 노이즈 및 주변 부품에 의한 악영향을 피할 수 없기 때문에, 안테나의 방사특성에 상기한 노이즈 등에 의한 악영향이 미치는 것을 방지하기 위하여 노이즈 차단수단(16)과 같은 별도의 부품을 구비하므로, 생산 단가의 상승을 초래하는 단점이 있다.
또한, 최근에는 휴대용 이동 단말기를 비롯한 랩-탑 컴퓨터의 한정된 공간 에 내장되어 다양한 서비스를 위한 무선-랜 대역 등과 같은 다양한 주파수 범위에서 동작하면서, 특히 이동 디지털 방송 수신대역에서 노이즈의 영향에 무관하게 광대역의 주파수 범위로 안정적으로 동작할 수 있는 소형화된 내장형 안테나가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고 종래 기술의 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 랩-탑 컴퓨터에서 다중대역 내장형 안테나가 장착되는 인쇄회로기판의 접지면에 복수개의 슬릿을 형성하여 접지면의 전기적인 길이를 가변시켜 이동 디지털 방송 수신 대역에서 광대역의 정합 특성을 만족시킬 뿐만 아니라 무선 랜 대역 통신이 가능한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나는, 다중 공진 대역에서 동작되는 다중대역 안테나; 및 상기 다중대역 안테나가 상단 부분에 장착되고 일부가 접지면으로 형성되어 상기 다중대역 안테나와 상기 접지면이 연결되며 상기 접지면의 전기적인 길이를 변형시키기 위하여 상기 접지면에 복수개의 슬릿이 형성되는 인쇄회로기판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 랩-탑 컴퓨터에서 다중대역 내장형 안테나가 장착되는 인쇄회로기판의 접지면에 복수개의 슬릿을 형성하여 접지면의 전기적인 길이를 증가시킴으로써 임피던스 변화에 따른 공진주파수를 가변시켜 노이즈의 영향에 무관하게 이동 디지털 방송 수신대역에서 폭넓은 광대역의 정합특성을 만족시키면서 무선랜 2.4/5.2GHz 주파수 대역에서도 안정적으로 동작되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 랩-탑 컴퓨터에 장착된 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나의 전면도이고 도 2b는 랩-탑 컴퓨터에 장착된 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나의 후면도이다.
본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나는 수신율을 고려하여 랩-탑 컴퓨터의 디스플레이부에 배치될 인쇄회로기판(200)의 상단 부분에 형성된다.
본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나는, 다이버시티(diversity) 기능을 위하여 동일한 전기적 특성을 갖는 2개의 다중대역 안테나(100)(100′)가 구비된다. 각 다중대역 안테나(100)(100′)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 서로 대칭 구조로 형성되며 인쇄회로기판(200)의 상단 부분의 양측면에 배치된다.
도 3a는 본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나가 인쇄회로 기판(200)에 장착된 상태의 전면도이다. 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 랩-탑 컴퓨터의 인쇄회로기판(200)의 상단 부분에는 접지면(210)이 형성되어 있으며, 본 발명에 의한 다중대역 안테나(100)(100′)는 인쇄회로기판(200) 상에 형성되어 있으며 상기 접지면(210)에 연결되어 있다.
도 3b는 본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나가 인쇄회로기판(200)에 장착된 상태의 후면도이다. 인쇄회로기판(200)의 후면에도 접지면(210)이 형성되어 있고 그 접지면(210) 상에 슬릿(220)이 형성되어 있다.
2 개의 다중대역 안테나(100)(100′) 중 어느 하나의 안테나에 오동작이 발생될 경우에 정상 상태인 나머지 하나의 안테나가 안테나 기능을 여전히 수행하기 때문에 동작의 안정성이 향상된다. 또한 2 개의 다중대역 안테나(100)(100′)가 모두 정상 상태로 동작할 경우에는 다이버시티 기능이 이루어져서 신호 송수신 성능이 향상된다.
2 개의 다중대역 안테나(100)(100′)는 동일한 전기적인 특성을 가지며, 대칭구조로 형성되어 있다. 따라서, 여기서는 다중대역 안테나(100)를 예로 들어 상세 구조를 설명하기로 한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나는, 다중 공진 대역에서 동작되는 다중대역 안테나(100); 및 상기 다중대역 안테나(100)가 상단 부분에 장착되고 일부가 접지면(210)으로 형성되어 상기 다중대역 안테나(100)와 상기 접지면(210)이 연결되며 상기 접지면(210)의 전기적인 길이를 변형시키기 위하여 상기 접지면(210)에 복수개의 슬릿(220)이 형성 되는 인쇄회로기판(200)으로 이루어진다.
상기 접지면(210)에 형성된 상기 복수개의 슬릿(220)에 의하여 상기 접지면(210)의 전기적인 길이가 증가되어 상기 다중대역 안테나(100)의 저주파수 공진 대역이 광대역으로 임피던스 정합된다.
상기 다중대역 안테나(100)는, 서로 다른 전기적인 길이로 형성된 복수개의 방사체가 일체적으로 형성된 다중대역 방사소자(110)와, 상기 다중대역 방사소자(110)를 고정하는 프레임(120)과, 상기 다중대역 방사소자(110)의 소정 위치에 동축 케이블(coaxial cable)을 이용하여 급전하는 급전부(130), 및 상기 다중대역 방사소자(110)의 일단으로부터 연장되어 상기 접지면(210)에 연결되며 상기 급전부(130)의 동축 케이블의 외피가 접촉되는 단락부(140)로 형성된다.
상기 급전부(130)의 동축 케이블의 외피가 상기 단락부(114)의 소정 위치에 접촉됨으로써 상기 급전부(130)의 동축 케이블의 외피가 접지면(210)에 연결된다.
상기 다중대역 안테나(100)는 모노폴 타입이다.
상기 다중대역 방사소자(110)는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 급전부(130)에 연결되어 이동 디지털 방송 수신 대역에서 동작하는 제 1 방사체(111)와, 상기 급전부(130)에 연결되어 제 1 무선랜(WLAN) 통신 대역에서 동작하는 제 2 방사체(112)와, 상기 제 1 방사체(111)에 의하여 커플링 급전되고 제 2 무선랜 통신 대역에서 동작하는 제 3 방사체(113)로 형성된다.
상기 제 1 방사체(111)는 DVB-H 방송 수신 대역(약 470~860 MHz 대역)을 포함하는 이동 디지털 방송 수신 대역에서 동작하며, 상기 제 2 방사체(112)는 2.4GHz 통신 대역에서 동작하고, 상기 제 3 방사체(113)는 5.2GHz 통신 대역에서 동작한다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c에서, A는 프레임(120)의 제 1 측면을 나타내고, B는 상부면을 나타내며, C는 제 2 측면을 나타내고, D는 하부면을 나타낸다. 도 3c에서, 급전부(130)는 프레임(120)의 상부면(B)의 소정 위치에 배치되고 상기 급전부(130)에 연결되어 있는 제 1 방사체(111)는 프레임(120)의 상부면(B), 제 2 측면(C) 및 하부면(D)을 따라서 다중 절곡되어 배치되어 있다. 제 2 방사체(112)는 프레임(120)의 상부면(B)에서 상기 급전부(130)와 연결되어 형성된다. 제 3 방사체(113)는 상기 급전부(130)의 외피 및 상기 단락부(114)와 연결되고 상기 제 1 방사체(111)와 소정 간격으로 이격되어 상기 프레임(120)의 상부면(B) 및 제 2 측면(C)을 따라서 절곡되어 5.2GHz 통신 대역의 공진 길이 및 소정 폭으로 형성된다. 상기 단락부(114)는 프레임(120)의 상부면(B)과 제 1 측면(A)을 따라서 절곡되어 소정 길이로 형성되며 접지면(210)과 연결된다.
상기 접지면(210)에 형성된 복수개의 슬릿(220)에 의하여 접지면(210)의 유효 길이가 증가되고, 접지면(210)에 형성되는 복귀전류의 경로 길이가 증가되어 접지면(210)의 전기적인 길이가 길어진다.
이와 같이 접지면(210)의 전기적인 길이가 길어지면, 상기 다중대역방사소자(110) 중에서 저주파수 대역에서 동작되는 제 1 방사체(111)의 공진 대역을 DVB-H 방송 수신 대역에 임피던스 정합시켜서 광대역의 정합 특성을 얻게 된다.
또한, 인쇄회로기판(200)의 접지면(210)에 복수개의 슬릿(220)을 형성하여 상기 접지면(210)의 전기적인 길이를 증가함으로써 본 발명에 의한 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나가 무선-랜 2.4/5.2GHz 주파수 대역 뿐만 아니라 DVB-H 방송 수신대역에서 안정적으로 동작할 수 있으며, 또한 낮은 주파수 대역인 이동 DVB-H 방송 수신대역에서 보다 광대역으로 정합 특성을 만족시킬 수 있다.
도 4a는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 다중대역 안테나와 동일한 구조의 다중대역 안테나가 슬릿이 전혀 형성되어 있지 않은 사각 형태의 접지면(211)과 직접 연결되어 있는 상태의 전면도이다. 또한 도 4b는 도 4a의 다중대역 안테나의 VSWR 특성을 나타낸다.
도 4a에 도시된 바와 같이 접지면(211)이 사각 형태로 형성되어 있을 경우에, 도 4b를 참조하면 저주파 대역 즉, DVB-H 방송 수신대역(일 예로, 470~860MHz)에서의 특성이 열악하여 디지털 방송을 수신하기에는 적합하지 않음을 알 수 있다.
도 5a는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 다중대역 안테나와 동일한 구조의 다중대역 안테나가, 크기가 감소된 접지면(212)에 연결되어 있는 상태의 전면도이다. 또한 도 5b는 도 5a의 다중대역 안테나의 VSWR 특성을 나타낸다.
도 5a에 도시된 바와 같이 접지면(212)을 분할하여 접지면(212)의 크기를 감소시키는 슬롯(213)이 접지면(212)에 형성되어 있을 경우에, 도 5b를 참조하면 DVB-H 방송 수신대역의 공진이 발생되지 않는다. 따라서, 동일한 안테나 구조에서도 접지면 형상의 변화는 안테나의 임피던스 특성을 변화시킨다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발 명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1a는 종래 내장형 안테나가 장착된 랩-탑 컴퓨터의 사시도.
도 1b는 도 1a의 랩-탑 컴퓨터에 장착된 내장형 안테나의 배치 구조를 도시한 분해 단면도.
도 2a는 랩-탑 컴퓨터에 장착된 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나의 전면도.
도 2b는 랩-탑 컴퓨터에 장착된 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나의 후면도.
도 3a는 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나가 인쇄회로기판에 장착된 상태의 전면도.
도 3b는 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나가 인쇄회로기판에 장착된 상태의 후면도.
도 3c는 본 발명에 의한 다중대역 내장형 안테나의 다중대역 방사소자의 전개도.
도 4a는 다중대역 내장형 안테나가 슬릿이 전혀 형성되어 있지 않은 사각 형태의 접지면과 연결되어 있는 상태의 전면도.
도 4b는 도 4a의 다중대역 안테나의 VSWR 특성도.
도 5a는 다중대역 내장형 안테나가 크기가 감소된 접지면에 연결되어 있는 상태의 전면도.
도 5b는 도 5a의 다중대역 안테나의 VSWR 특성도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
100,100′: 제 1, 제 2 다중대역 안테나
110: 다중대역 방사소자 111,112,113: 제 1, 제 2, 제 3 방사체
114: 단락부 120: 프레임
130: 급전부 200: 인쇄회로기판
210: 접지면 220: 슬릿

Claims (5)

  1. 다중 공진 대역에서 동작되는 다중대역 안테나; 및
    상기 다중대역 안테나가 상단 부분에 장착되고 일부가 접지면으로 형성되어 상기 다중대역 안테나와 상기 접지면이 연결되며 상기 접지면의 전기적인 길이를 변형시키기 위하여 상기 접지면에 복수개의 슬릿이 형성되는 인쇄회로기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 다중대역 안테나는,
    상기 접지면에 형성된 상기 복수개의 슬릿에 의하여 상기 접지면의 전기적인 길이를 증가시켜 상기 다중 공진 대역 중 저주파수 공진 대역에서 광대역으로 임피던스 정합되는 것을 특징으로 하는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다중대역 안테나는,
    서로 다른 전기적인 길이로 형성된 복수개의 방사체가 일체적으로 형성된 다중대역 방사소자와,
    상기 다중대역 방사소자를 고정하는 프레임과,
    상기 다중대역 방사소자의 소정 위치에 동축 케이블을 이용하여 급전하는 급전부, 및
    상기 다중대역 방사소자의 일단으로부터 연장되어 상기 접지면에 연결되며 상기 급전부의 동축 케이블의 외피가 접촉되는 단락부로 형성되는 것을 특징으로 하는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 다중대역 안테나의 다중대역 방사소자는,
    상기 급전부에 연결되어 이동 디지털 방송 수신 대역에서 동작하는 제 1 방사체와, 상기 급전부에 연결되어 제 1 무선랜 통신 대역에서 동작하는 제 2 방사체와, 상기 제 1 방사체에 의하여 커플링 급전되고 제 2 무선랜 통신 대역에서 동작하는 제 3 방사체로 형성되는 것을 특징으로 하는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 다중대역 방사소자의 제 1 방사체는,
    상기 접지면에 형성된 상기 복수개의 슬릿에 의하여 상기 접지면의 전기적인 길이를 증가시켜 DVB-H 방송 수신 대역에서 광대역으로 임피던스 정합되는 것을 특징으로 하는 랩-탑 컴퓨터용 다중대역 내장형 안테나.
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