KR20100132246A - 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치에 있어서, 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임과, 상기 케이스 프레임에 의해 단속되며, GPS용 안테나 방사체를 위한 GPS용 급전부와 접지부를 포함하는 메인보드 및 상기 메인 보드의 급전부와 접지부에 전기적으로 연결되기 위한 급전점 및 접지점을 가지며, 상기 단말기의 상부 일측 모서리를 중심으로 'ㄱ'형상으로 절곡 설치되는 안테나 방사체를 포함하여, 비교적 저가의 비용으로 기존보다 우수한 상반 방사량의 증가 및 높은 방사 효율을 도모할 수 있기 때문에 고품질 단말기를 구현할 수 있는 효과가 있다.

GPS, UHIS, 방사체, 상반 방사량, 최대전계방향, 휴대용 단말기, 안테나

Description

휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치{BUILT-IN ANTENNA FOR GLOBAL POSITIONING SYSTEM IN A PORTABLE TERMINAL}

본 발명은 휴대용 단말기를 위한 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 안테나 방사체의 위치 및 형상을 고려하여 상반 방사량의 증가를 도모함으로써 수신 성능 향상에 일조하는 휴대용 단말기의 GPS(Global Positioning System)용 내장형 안테나 장치에 관한 것이다.

근래들어 휴대용 단말기의 안테나 장치는 외부에 돌출된 헤리컬 안테나 또는 휩 안테나에서 단말기의 내부에 내장되는 내장형 안테나 장치(built-in antenna)로 변모하고 있다. 이는 외부에 안테나 장치가 돌출되면 단말기의 외관이 미려하지 않을 뿐더러 충격에 의한 잦은 파손이 야기되기 때문이다.

일반적으로 내장형 안테나 장치로는 일정 패턴을 갖는 안테나 방사체가 주로 단말기의 메인 보드에 실장되어 동작한다. 단말기 제조자는 단말기의 슬림화 및 경박 단소화를 위하여 노력하면서 상술한 내장형 안테나 장치에 의한 방사 성능 향상 을 위해 서로 경주하고 있는 실정이다.

상술한 내장형 안테나 장치는 단말기의 사용 대역에 따라 다양하게 구분된다. 예를 들어, 모노폴 안테나, PIFA(Planar Inverted F Antenna)등이 있다.

모노폴 안테나 장치는 메인 보드의 시그널 라인에 급전되는 급전부만을 가지며, PIFA는 메인 보드이 시그널 라인에 급전되는 급전부와 메인 보드의 접지체에 접지되는 접지부를 함께 공유하는 구성을 갖는다. 최근에는 PIFA를 많이 사용하며, 단말기의 다양한 사용 대역에 따라 DTA type(Dual Terminal Antenna type)으로 패턴을 형성하여 사용하기도 한다.

상기 PIFA는 방사부에 유기된 전류에 의해 발생되는 전체 빔 중 접지면측으로 향하는 빔이 재유기되어 인체에 향하는 빔을 감쇠시켜 SAR 특성을 개선하는 동시에 방사부 방향으로 유기되는 빔을 강화시키는 지향성을 가지며, 평판형 방사부의 길이가 감소된 마이크로 스트립 안테나로서 작동하게 되어 낮은 프로파일 구조를 실현할 수 있는 장점을 가지고 있다.

한편, 근래들어 단말기 내부에 GPS(Global Positioning System) 실장이 의무화되어 가고 있기 때문에 GPS용 안테나 방사체를 구비하여야 한다. 상기 GPS 안테나 방사체는 통신용 메인 안테나 방사체를 형성시 일체로 함께 형성시키기도 하나, 대체적으로 상기 메인 안테나 방사체와 별도로 단말기의 메인 보드 적소에 실장한다. 예를 들어, PIFA 형태의 GPS 안테나 방사체를 실장하거나 칩 안테나(chip antenna) 방사체를 실장하는 것이 일반적이었다.

그러나 상술한 바와 같은 기존 안테나 방사체 타입은 주변 그라운드(접지체) 에 의존되기 때문에 방사체의 전계 방향이 그라운드쪽을 향하게 되므로 전계 방향이 단말기의 상방향으로 향할수록 높은 성능을 발현하는 GPS 안테나 방사체로는 적합하지 못하며, 칩 안테나는 비교적 높은 효율을 나타내나 가격이 고가인 단점을 갖는다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상반 방사량을 증가시켜 GPS 안테나 방사체의 효율을 극대화시키도록 구현되는 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 안테나 장치를 구성하는데 있어 비교적 저가의 비용으로 최상의 방사 효율을 얻을 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 주변 그라운드에 민감하지 않도록 구현하여 UHIS(Upper Hemisphere Isotropic Sensityvity)를 증가시킬 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 더욱더 다른 목적은 높은 효율을 갖는 GPS용 안테나를 구현함과 동시에 단말기의 슬림화에 기여할 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치에 있어서, 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임과, 상기 케이스 프레임에 의해 단속되며, GPS용 안테나 방사체를 위한 GPS용 급전부와 접지부를 포함하는 메인보드 및 상기 메인 보드의 급전부와 접지부에 전기적으로 연결되기 위한 급전점 및 접지점을 가지며, 상기 단말기의 상부 일측 모서리를 중심으로 'ㄱ'형상으로 절곡 설치되는 안테나 방사체를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 GPS용 안테나 장치는 비교적 저가의 비용으로 기존보다 우수한 상반 방사량의 증가 및 높은 방사 효율을 도모할 수 있기 때문에 고품질 단말기를 구현할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS용 안테나 장치 S를 구비한 휴대용 단말기(100)의 사시도로써, 바 타입 단말기를 도시하였다. 상기 단말기(100)는 전면에 걸쳐 디스 플레이 장치(101)가 설치되며, 상기 디스플레이 장치(101)의 상부에는 이어피스(102)가 설치되고, 상기 디스플레이 장치(101)의 하측으로 마이크 장치(103)가 설치된다.

본 발명에 따른 GPS 안테나 장치 S는 단말기(100)의 상측에 설치하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게도 상기 안테나 장치 S의 안테나 방사체는 단말기의 폭방향과 길이 방향에 걸쳐 'ㄱ'자 형상으로 절곡되도록 설치된다. 후술되겠지만 이러한 형상의 안테나 방사체는 상기 단말기의 길이 방향의 방사 요소와 폭 방향의 방사 요소에 따른 전계 방향의 접선 벡터 방향, 즉 도 1의 화살표 방향으로 최대 전계 방향이 형성되는데 일조할 수 있는 것이다.

미도시되었으나, 본 발명에 따른 안테나 장치 S가 슬라이드 타입 단말기에 설치될 경우, 단말기의 최상 위치, 즉 슬라이드 바디가 개방되었을 때 가장 상방향인 슬라이드 바디의 상부에 설치될 수 있을 것이다.

역시, 본 발명에 따른 안테나 장치 S가 폴더 타입 단말기에 설치될 경우, 단말기의 최상위치, 즉 폴더가 개방되었을 때 가장 상방향인 폴더의 상부에 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 적용되는 단말기가 다양하더라도 본 발명에 따른 GPS용 안테나 장치 S는 적용 단말기의 최상부에 위치시키며 'ㄱ'형태로 절곡시켜 설치하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS용 안테나 장치(S)의 단말기내 설치 상태를 도시한 구성도이다.

더욱 상세하게도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS용 안테나 장치 S가 단말기의 메인 보드(30)에 설치 또는 형성된 상태를 도시하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 단말기의 메인 보드(30)에 'ㄱ' 형태의 안테나 방사체(10)를 설치 또는 형성시킨다. 이때, 상기 안테나 방사체(10)는 메인 보드(30)의 최상부 모서리에 설치되며, 메인 보드(30)의 폭방향과 길이 방향에 걸쳐 형성된다. 바람직하게도, 상기 안테나 방사체(10)는 직각으로 형성시켜 구현된다. 이러한 구성은 모노폴 안테나 방사체 (상기 안테나 방사체의 상부)와 PIFA(상기 안테나 방사체의 측부)가 결합된 형태이나 결과적으로 전체적으로 보았을 때, PIFA의 형태를 갖는다.

상기 안테나 방사체(10)는 메인 보드(30)의 폭방향의 부분에 급전점(11)이 형성되며, 메인 보드(30)의 길이 방향의 부분에 접지점(12)이 형성된다. 따라서, 상기 급전점(11)은 메인 보드(30)의 시그널 라인(32)에 전기적으로 연결되며, 상기 접지점(12)은 상기 메인 보드(30)의 접지부(ground)(31)에 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.

이러한 경우 상기 안테나 방사체(10)의 폭방향의 부분의 최대 전계는 A부분이 되며, 상기 안테나 방사체(10)의 길이 방향의 부분의 최대 전계는 B부분이 된다. 따라서, 결과적으로 안테나 방사체(10)의 최대 전계 방향은 A부분과 B부분의 접선 벡터의 연장 방향(화살표 방향)을 향하게 되며, 이는 단말기의 최상 방향으로 전계 방향을 유도하는 결과를 갖는다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 안테나 방사체(10)의 설치 공간이 허여된다 면 별도의 캐리어(20)를 메인 보드(30)에 장착하고 상기 캐리어(20)의 상면에 상기 안테나 방사체(10)를 적용시킬 수도 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS용 안테나 방사체(10)가 단말기의 케이스 프레임내에 설치되는 상태를 도시한 요부 사시도로써, 안테나 방사체(10)가 메인 보드(30)에 적용되지 않았으며, 단말기(100)의 케이스 프레임(105) 내면에 부착되는 방식으로 구현되었다. 이러한 경우 안테나 방사체(10)가 케이스 프레임(105)의 내면(106)에 적용되기 때문에 메인 보드의 부품 실장 공간이 상기 안테나 방사체(10)가 배제되는 만큼 활용될 수 있거나 메인 보드의 축소로 단말기의 소형화 및 슬림화에 기여할 수 있을 것이다.

상기 안테나 방사체(10)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 형상을 갖는 패턴을 포함하는 가요성 인쇄회로(FPC; Flexible Printed Circuit)이거나 패턴이 형성된 금속 플레이트일 수 있다. 상기 안테나 방사체가 가요성 인쇄회로이거나 금속 플레이트일 경우 메인 보드나 상술한 단말기 케이스 프레임 내면에 본딩의 방식으로 부착될 수 있을 것이다.

또한, 상기 안테나 방사체(10)는 도전성 스프레이일 수 있다. 상기 도전성 스프레이가 적용될 경우 메인 보드 또는 단말기 케이스 프레임의 내면에 일정 패턴 형상으로 도포될 수 있을 것이다.

역시, 상기 안테나 방사체(100)는 메인 보드에 적용될 경우 메인 보드의 회로 패턴 형성시 함께 형성될 수 있을 것이다.

도 4 및 도 5는 종래 기술에 따른 GPS용 안테나 장치와 본 발명에 따른 GPS 용 안테나 장치의 방사 효율 및 상반 방사량의 관계를 도시한 도면이다.

양 도면 모두 GPS 대역(1575 MHz)에서 측정하였으며, 본 발명에 따른 안테나 장치의 효율이 기존의 안테나 장치보다 약 20%이상(약 60% ---> 80%) 증가됨을 알 수 있으며, 정재파비(VSWR)을 비교하였을 때 본 발명에 따른 안테나 방사체가 좀더 광대역 특성을 보임을 알 수 있었다. 또한, 방사 패턴 역시 본 발명에 따른 안테나 장치의 상반 방사량이 기존의 상반 방사량보다 육안으로 식별될 만큼 현저히 증가됨을 알 수 있었다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 다양한 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS용 안테나 장치를 구비한 휴대용 단말기의 사시도;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS용 안테나 장치의 단말기내 설치 상태를 도시한 구성도;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS용 안테나 방사체가 단말기 케이스 프레임 내면에 설치되는 상태를 도시한 요부 사시도; 및

도 4 및 도 5는 종래 기술에 따른 GPS용 안테나 장치와 본 발명에 따른 GPS용 안테나 장치의 방사 효율 및 상반 방사량의 관계를 도시한 도면.

Claims (11)

1. 휴대용 단말기의 GPS용 내장형 안테나 장치에 있어서,

   단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임;

   상기 케이스 프레임에 의해 단속되며, GPS용 안테나 방사체를 위한 GPS용 급전부와 접지부를 포함하는 메인보드; 및

   상기 메인 보드의 급전부와 접지부에 전기적으로 연결되기 위한 급전점 및 접지점을 가지며, 상기 단말기의 상부 일측 모서리를 중심으로 'ㄱ'형상으로 절곡 설치되는 안테나 방사체를 포함함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 직각으로 절곡되되, 절곡점을 기준으로 단말기의 폭방향과 길이 방향의 방사 부분이 각각 λ/4의 길이를 갖도록 형성함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 상기 단말기의 폭방향의 부분에 급전점이 형성되며, 상기 단말기의 길이 방향의 부분에 접지점이 형성되어 각각 메인 보드의 급전부와 접지부에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 상기 메인 보드의 상부 모서리 근처의 면상에 설치 또는 형성됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 상기 메인 보드에 부착되는 방사 패턴이 형성된 가요성 인쇄회로(FPC) 또는 상기 메인 보드에 부착되는 방사 패턴 형상을 갖는 금속성 플레이트임을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 메인 보드의 패턴 형성시 함께 형성되거나, 상기 메인 보드의 상면에 패턴 형상으로 도포되는 도전성 스프레이임을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 상기 메인 보드의 상부 모서리에 설치되는 일정 높이를 갖는 안테나 캐리어의 상면에 적용됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 상기 케이스 프레임의 상부 모서리 근처의 내면상에 설치 또는 형성됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 안테나 방사체는 상기 케이스 프레임 내면에 부착되는 방사 패턴이 형성된 가요성 인쇄회로(FPC) 또는 케이스 프레임 내면에 부착되는 방사 패턴 형상을 갖는 금속성 플레이트임을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 안테나 방사체는 상기 케이스 프레임 내면에 패턴 형상으로 도포되는 도전성 스프레이임을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 지피에스용 내장형 안테나 장치.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 지피에스용 내장형 안테나 장치를 포함함을 특징으로 하는 휴대용 단말기.

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