KR20110072067A - 이동 단말기 및 그의 안테나 장치 - Google Patents

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KR20110072067A
KR20110072067A KR1020090128841A KR20090128841A KR20110072067A KR 20110072067 A KR20110072067 A KR 20110072067A KR 1020090128841 A KR1020090128841 A KR 1020090128841A KR 20090128841 A KR20090128841 A KR 20090128841A KR 20110072067 A KR20110072067 A KR 20110072067A
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이재곤
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현안선
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 복수 이상의 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인들 및 그들의 ZOR 주파수를 이용함으로써, 다중 주파수 대역을 지원할 수 있고, 이동 단말기의 슬림화 및 SAR(Specific Absorption Rate)을 낮출 수 있는 이동 단말기 및 그의 안테나 장치에 관한 것이다.

Description

이동 단말기 및 그의 안테나 장치{Mobile terminal and Antenna device of the same}
본 발명은 이동 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 대역을 지원하는 이동 단말기 및 그의 안테나 장치에 관한 것이다.
개인용 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등과 같은 단말기는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 그러한 다양한 기능들의 예로 데이터 및 음성 통신 기능, 카메라를 통해 사진이나 동영상을 촬영하는 기능, 음성 저장 기능, 스피커 시스템을 통한 음악 파일의 재생 기능, 이미지나 비디오의 디스플레이 기능 등이 있다. 일부 단말기는 게임을 실행할 수 있는 추가적 기능을 포함하고, 다른 일부 단말기는 멀티미디어 기기로서 구현되기도 한다. 더욱이 최근의 단말기는 방송이나 멀티캐스트(multicast) 신호를 수신하여 비디오나 텔레비전 프로그램을 시청할 수 있다.
일반적으로 단말기는 이동 여부에 따라 이동 단말기(mobile terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있고, 이동 단말기는 사용자가 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대형 단말기(또는 휴대 단말기)(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.
단말기의 기능 지지 및 증대를 위한 노력들이 계속되고 있다. 상술한 노력은 단말기를 형성하는 구조적인 구성요소의 변화 및 개량뿐만 아니라 소프트웨어나 하드웨어의 개량도 포함한다.
한편, 이동통신 기술이 발전하고 관련시장이 확대됨에 따라 보다 얇은 두께를 가지는 이동 단말기를 찾는 소비자의 요구를 만족하기 위하여 이동통신 단말기는 얇아지고 슬림화되는 경향을 보이고 있다.
이에 따라 이동 단말기 내부에 안테나를 내장하는 공간의 크기는 점점 줄어들고 있고, 안테나의 요구 성능은 점점 엄격해지고 있다.
본 발명의 목적은, 메타머티리얼(metamaterial)인 복수 이상의 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인들을 이용하여 이동 단말기의 안테나 장치를 구성하고, 상기 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인들의 영차 공진(Zeroth Order Resonance; 이하, 'ZOR'이라 명칭함) 주파수를 이용하여 다중 대역을 지원하는 이동 단말기 및 그의 안테나 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동 단말기의 안테나 장치는, 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인과; 제2 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 라인과; 제1 및 제2 CRLH 전송 라인들에 전원 공급을 위한 피드 라인과; 제1 및 제2 CRLH 전송 라인들과 연결되는 접지;를 포함하고, 제2 CRLH 전송 라인은 영차 공진(Zeroth Order Resonance; 이하, 'ZOR'이라 명칭함) 주파수를 이용하여 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 제1 CRLH 전송 라인은 GSM(Global System for Mobile communications) 주파수 대역을 지원하고, 제2 CRLH 전송 라인은 DCS(Digital Cellular System), PCS(Personal Communication Service), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 중 어느 하나의 대역을 지원할 수 있다.
또한, 제2 CRLH 전송 라인은 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하도록 그 크기가 제1 CRLH 전송 라인보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 제2 CRLH 전송 라인은 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하도록 제2 CRLH 전송 라인의 ZOR은 제1 CRLH 전송 라인의 ZOR 보다 높을 수 있다.
또한, 제1 CRLH 전송 라인은 제1 직렬 인덕턴스(LR1) 및 제1 직렬 커패시턴스(CL1)가 직렬 연결되고, 제1 병렬 커패시턴스(CR1) 및 제1 병렬 인덕턴스(LL1)가 병렬 연결되는 단위셀 구조로 형성되고, 제2 CRLH 전송 라인은 제2 직렬 인덕턴스(LR2) 및 제2 직렬 커패시턴스(CL2)가 직렬 연결되고, 제2 병렬 커패시턴스(CR2) 및 제2 병렬 인덕턴스(LL2)가 병렬 연결되는 단위셀 구조로 형성될 수 있다.
이때, 제1 병렬 인덕턴스(LL1) 및 제2 병렬 인덕턴스(LL2)는 비아(via)를 통해 상기 접지와 연결될 수 있다.
또한, 제1 직렬 커패시턴스(CL1) 및 제2 직렬 커패시턴스(CL2)는 상기 피드 라인 사이에서 서로 이격되어 갭(Gap) 형태로 형성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 병렬 커패시턴스들(CR1,CR2)의 크기는, 각각 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수 크기와 반 비례하고, 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기는 제2 CRLH 전송 선로가 제1 CRLH 전송 선로보다 높은 ZOR 주파수 대역을 지원 하도록 제1 병렬 커패시턴스(CR1) 보다 작게 결정될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 크기는 제1 및 제2 CRLH 전송 선로 각각의 ZOR 주파수 크기와 반 비례하고, 제2 CRLH 전송 선로의 크기는 제1 CRLH 전송 선로보다 높은 ZOR 주파수 대역을 지원하도록 작게 형성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 병렬 인덕턴스들(LL1,LL2)의 크기는 각각 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수 크기와 반 비례하고, 제2 병렬 인덕턴스(LL2)의 크기는 제2 CRLH 전송 선로가 제1 CRLH 전송 선로보다 높은 ZOR 주파수 대역을 지원하도록 제1 병렬 인덕턴스(LL1) 보다 작게 결정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동 단말기는, 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인과, 영차 공진(Zeroth Order Resonance; 이하, 'ZOR'이라 명칭함) 주파수를 이용하여 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 라인을 포함한 안테나와; 상기 안테나를 통해 제1 및 제2 주파수 대역 중 어느 하나의 대역으로 신호를 송수신하는 무선 통신부와; 상기 무선 통신부 및 안테나의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 이동 단말기 및 그의 안테나 장치는, 복수 이상의 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인들 및 그들의 ZOR 주파수를 이용함으로써, 다중 주파수 대역을 지원하는 효과가 있고, 이동 단말기의 슬림화 및 SAR(Specific Absorption Rate)을 낮출 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명과 관련된 이동 단말기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터, 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이동 단말기의 블록 구성도(block diagram)이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 거리 감지부(182), 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 이동 단말기가 구현될 수도 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
무선 통신부(110)는 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 이동 단말기(100)와 이동 단말기(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(110)는 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 및 안테나(200)을 포함하여 구성된다.
방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다.
상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.
상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.
상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.
상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), DVB-CBMS, OMA-BCAST, ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.
방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통 신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
위치정보 모듈(115)은 이동 단말기의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈(115)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈(115)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.
안테나(200)는 제어부(180)의 제어에 따라, 상기 무선 통신부(110)로부터 입력되는 신호를 외부로 송신하고, 외부로부터 수신된 신호를 상기 무선 통신부(110)로 전달한다. 또한, 상기 안테나(200)는 본 발명에 따라 복수 이상의 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인들을 이용하여 구성되고, 상기 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인들의 영차 공진(Zeroth Order Resonance; 이하, 'ZOR'이라 명칭함) 주파수를 이용하여 다중 대역을 지원한다.
본 발명에서 따른 안테나(200)의 세부적인 구성 및 설명은 이하 상세히 후술한다.
한편, 도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다.
카메라(121)는 영상의 줌 기능을 지원하고, 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.
카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.
마이크(122)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 사용자가 단말기의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기(100)의 개폐 상태, 이동 단말기(100)의 위치, 사용자 접촉 유무, 이동 단말기의 방위, 이동 단말기의 가속/감속 등과 같이 이동 단 말기(100)의 현 상태를 감지하여 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 예를 들어 이동 단말기(100)가 슬라이드 폰 형태인 경우 슬라이드 폰의 개폐 여부를 센싱할 수 있다. 또한, 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. 한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(141)를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 나중에 터치스크린과 관련되어 후술된다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155) 등이 포함될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 이동 단말기가 통화 모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 이동 단말기(100)가 화상 통화 모드 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광 투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 단말기 바디의 디스플레이부(151)가 차지하는 영역을 통해 단말기 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.
이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.
터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기(미도시)로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.
상기와 같은, 디스플레이부(151)는 본 발명에 따라, 이동 단말기(100)의 전면에 구비되는 메인 터치스크린(151m) 및 조그 휠키(133)의 내부에 구비되는 서브 터치스크린(151s)으로 구성될 수 있다.
한편, 근접 센서(141)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.
상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.
상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다.
음향 출력 모듈(152)은 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 이동 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
알람부(153)는 이동 단말기(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 이동 단말기에서 발생 되는 이벤트의 예로는 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다. 알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있으므로, 이 경우 상기 디스플레이부(151) 및 음음성출력모듈(152)은 알람부(153)의 일종으로 분류될 수도 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어가능하다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
프로젝터 모듈(155)은, 이동 단말기(100)를 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.
구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈, 스캐너 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다. 또한, 스캐너 모듈은 광원에서 발생한 빛을 수평 및/또는 수직 방향으로 반사하여 외부의 스크린에 래스터 스캔(Raster Scan)한다. 이때, 프로젝터 모듈(155)이 스캐너 모듈인 경우 상기 확대 출력을 위한 렌즈는 생략될 수 있다.
바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 이동 단말기(100)의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 이동 단말기(100)의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.
메모리(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 전화번호부, 메시지, 오디오, 정지영상, 전자도서, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도(예를 들면, 각 전화번호, 각 메시지, 각 멀티미디어에 대한 사용빈도)도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
상기와 같은, 메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
인터페이스부(170)는 이동 단말기(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다.
식별 모듈은 이동 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.
상기 인터페이스부는 이동단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사 용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동단말기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동단말기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.
제어부(controller)(180)는 통상적으로 이동 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다. 제어부(180)는 멀티 미디어 재생을 위한 멀티미디어 모듈(181)을 구비할 수도 있다. 멀티미디어 모듈(181)은 제어부(180) 내에 구현될 수도 있고, 제어부(180)와 별도로 구현될 수도 있다.
상기 제어부(180)는 상기 터치스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다.
한편, 전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동 단말기(100)에 구비되는 안테나(200)의 세부적인 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나에 사용되는 CRLH 전송 선로를 나타내는 회로 및 단위셀을 나타낸 도면이다.
도 3은 CRLH 전송 선로에서 RH 영역 및 LH 영역에 따른 주파수 확산 관계를 나타낸 도면이다.
메타머티리얼(Meta material)은 유전율과 투자율이 음수인 물질로써, 특정 단위 구조를 주기적으로 배열하여 자연계에 존재하지 않는 전자기적 성질을 가지는 물질을 나타낸다.
대표적으로 Negative Refractive Index(NRI), Left-Handed Material(LHM)라 불리는 물질은 유효 유전율과 투자율이 모두 음의 값을 가지는 물질로 전기장, 자기장, 전파 진행 방향이 왼손 법칙을 따른다.
이러한 메타머티리얼의 특징을 안테나에 적용하여 안테나(200)의 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 안테나(200)에 응용되는 메타머티리얼 구조는 CRLH(Composite Right/Left Handed) 전송 선로 구조가 대표적이다.
상기 CRLH 전송 선로의 특징인 0차 공진 모드는 도 3에 도시된 바와 같이, 전파 상수가 0이 되는 공진 모드로 파장이 무한대가 되고 전파 전송에 따른 위상지연이 발생하지 않는다.
상기 0차 공진 모드의 공진 주파수는 상기 CRLH 전송 선로 구조의 파라미터들이 결정을 하므로 안테나(200)의 길이에 의존하지 않아 안테나(200)의 소형화에 매우 유리하다.
상기와 같은 CRLH 전송 선로는 도 2의 (a)에서 도시된 등가 회로처럼, RH 전송 선로와 LH 전송 선로가 결합했다하여 상기 CRLH 전송 선로로 명칭된다.
즉, RH 물질의 특성을 나타내는 직렬 인덕턴스(LR) 및 병렬 커패시턴스(CR)와, LH 물질의 특성을 나타내는 직렬 커패시턴스(CL) 및 병렬 인덕턴스(LL)를 모두 결합하여 단위셀 형태로 모델링 할 수 있고, 도 2의 (b)에서는 도 2의 (a)에 도시된 단위셀들이 복수 이상 연결된 것을 도시하고 있다.
상기와 같은, CRLH 전송 선로의 확산 관계는 이하의 수학식 1에 도시된 [ABCD] 매트릭스와 Bloch-Floquet periodic boundary 조건을 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112009079302150-PAT00001
Figure 112009079302150-PAT00002
,
Figure 112009079302150-PAT00003
,
Figure 112009079302150-PAT00004
,
Figure 112009079302150-PAT00005
.
도 3에 도시된 바와 같이, 리액턴스 파라미터의 특징에 의하여 낮은 주파수 영역(LH region)에서는 직렬 커패시턴스(CL) 및 병렬 인덕턴스(LL)가 우세(dominant)하여 LH 메타물질의 특성을 나타내는 반면, 높은 주파수 영역(RH region)에서는 직렬 인덕턴스(LR) 및 병렬 커패시턴스(CR)가 우세하여 RH 물질의 특성을 나타내게 되고, 전파 상수가 0인 구간에 ZOR이 발생하게 된다.
즉, 상기 수학식 1과 도 3을 참조하면, 상기 ZOR은 이하의 수학식 2에 의해 구할 수 있다.
Figure 112009079302150-PAT00006
상기 수학식 2에 나타난 바와 같이, 상기 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수는 도 2에 도시된 병렬 커패시턴스(CR) 및 병렬 인덕턴스(LL)의 크기에 따라 결정된다. 즉, 상기 병렬 커패시턴스(CR) 및 병렬 인덕턴스(LL) 값의 크기가 증가할수록 상기 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수는 낮아지고, 상기 병렬 커패시턴스(CR) 및 병렬 인덕턴스(LL) 값의 크기가 감소할수록 상기 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수는 높아진다.
이하의 도면에서는 복수 이상의 CRLH 전송 선로들의 ZOR 주파수를 이용하여 다중 대역을 지원하는 이동 단말기(100)의 안테나(200)에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따라 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수를 이용하여 제1 및 제2 주파수 대역을 지원하는 안테나 구조를 나타낸 일 실시예 도면이다.
도 5는 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH 전송 선로의 주파수 확산 관계 및 ZOR 주파수를 나타낸 도면이다.
도 6은 제2 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 선로의 주파수 확산 관계 및 ZOR 주파수를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(200)는 제1 주파수 대역 및 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역의 듀얼 밴드를 지원하는 안테나(200)를 나타내고 있다.
즉, 본 발명에 따른 안테나(200)는 제어부(180)의 제어에 따라, 무선 통신부(110)를 통해 생성된 신호에 해당하는 전원이 입력되는 피드 라인(210)과, 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH 전송 라인(230)과, 제1 주파수 대역 보다 높은 제2 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 라인(240)과, 제1 및 제2 CRLH 전송 라인(230, 240)의 접지(GND) 연결을 위한 비아(220)를 포함하여 구성된다.
물론, 본 발명에 따른 안테나(200)는 필요에 따라 전술한 구성요소 이외의 것이 포함되어 구성될 수 있을 것이나, 상기 전술한 구성요소 이외의 것은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 설명의 간명함을 위해 이에 대한 자세한 설명은 이하 생략된다.
한편, 상기 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐져서 구성되거나, 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있음을 유념해야 한다.
제1 CRLH 전송 선로(230)는 내부에 비아(220)가 형성되고, 제1 직렬 인덕턴스(LR1) 및 제1 직렬 커패시턴스(CL1)가 직렬 연결되고, 제1 병렬 커패시턴스(CR1) 및 제1 병렬 인덕턴스(LL1)가 병렬 연결되는 단위셀 구조로 형성된다.
이때, 제1 CRLH 전송 선로(230) 내부에는 RH 성분인 제1 직렬 인덕턴스(LR1) 및 제1 병렬 커패시턴스(CR1)가 존재하고, 제1 병렬 인덕턴스(LL1)는 비아(220)를 통해 접지와 연결된다.
또한, 제1 직렬 커패시턴스(CL1)는 제1 CRLH 전송 선로(230)와 상기 피드 라인(210) 사이에서 일정 거리 이격되어 갭(Gap) 형태로 형성된다.
이때, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 ZOR(이하에서는, 'ZOR1'이라 명칭함) 주파수는 상술한 수학식 2에 나타난 바와 같이, 제1 병렬 인덕턴스(LL1) 값의 크기에 반비례한다. 즉, 제1 병렬 인덕턴스(LL1)의 값이 커질수록 상기 ZOR1 주파수의 크기는 작아지는 것이다.
또한, 제1 병렬 인덕턴스(LL1)는 상기 비아(220)를 통해 접지된 와이어 형태로 형성될 수 있고, 상기 제1 병렬 인덕턴스(LL1)가 와이어로 형성되었을 경우, 상기 ZOR1 주파수의 크기는 상기 와이어의 길이에 반비례한다. 즉, 상기 와이어가 길어질수록 상기 ZOR1 주파수의 크기는 작아지는 것이다.
또한, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 ZOR1 주파수는 상술한 수학식 2에 나타난 바와 같이, 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 크기에 반비례한다. 즉, 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 값이 커질수록 상기 ZOR1 주파수의 크기는 작아지는 것이다.
또한, 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 크기는 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기에 비례한다. 즉, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기가 커질수록 제1 병렬 커패시턴 스(CR1)의 크기 또한 이에 비례하여 커지고, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기에 따라 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 크기가 커지면, 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 크기가 커짐에 따라 이에 반 비례하여 제1 CRLH 전송 선로(230)의 ZOR1 주파수는 작아진다.
즉, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기와 상기 제1 CRLH 전송 선로(230)의 ZOR1 주파수 크기는 반 비례하는 것이다.
상기와 같은, ZOR1 주파수에 대한 제1 병렬 인덕턴스(LL1) 및 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 관계를 이용하여 제1 CRLH 전송 선로(230)의 ZOR1 주파수 대역을 설계할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 병렬 인덕턴스(LL1) 및 제1 병렬 커패시턴스(CR1)의 값을 조정하여 ZOR1 주파수 대역이 저 대역인 GSM(Global System for Mobile communications; 이하, 'GSM') 대역을 가지는 제1 CRLH 전송 선로(230)를 설계한다.
그 다음으로, 본 발명에 따른 제2 CRLH 전송 선로(240)는 내부에 비아(220)가 형성되고, 제2 직렬 인덕턴스(LR2) 및 제2 직렬 커패시턴스(CL2)가 직렬 연결되고, 제2 병렬 커패시턴스(CR2) 및 제2 병렬 인덕턴스(LL2)가 병렬 연결되는 단위셀 구조로 형성된다.
이때, 제2 CRLH 전송 선로(240) 내부에는 RH 성분인 제2 직렬 인덕턴스(LR2) 및 제2 병렬 커패시턴스(CR2)가 존재하고, 제2 병렬 인덕턴스(LL2)는 비아(220)를 통해 접지와 연결된다.
또한, 제2 직렬 커패시턴스(CL2)는 제2 CRLH 전송 선로(240)와 상기 피드 라인(210) 사이에서 일정 거리 이격되어 갭(Gap) 형태로 형성된다.
이때, 제2 CRLH 전송 선로(230)의 ZOR(이하에서는, 'ZOR2'이라 명칭함) 주파수는 상술한 수학식 2에 나타난 바와 같이, 제2 병렬 인덕턴스(LL2) 값의 크기에 반비례한다. 즉, 제2 병렬 인덕턴스(LL2)의 값이 커질수록 상기 ZOR2 주파수의 크기는 작아지는 것이다.
또한, 제2 병렬 인덕턴스(LL2)는 상기 비아(220)를 통해 접지된 와이어 형태로 형성될 수 있고, 상기 제2 병렬 인덕턴스(LL2)가 와이어로 형성되었을 경우, 상기 ZOR2 주파수의 크기는 상기 와이어의 길이에 반비례한다. 즉, 상기 와이어가 길어질수록 상기 ZOR2 주파수의 크기는 작아지는 것이다.
또한, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 ZOR2 주파수는 상술한 수학식 2에 나타난 바와 같이, 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기에 반비례한다. 즉, 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 값이 커질수록 상기 ZOR2 주파수의 크기는 작아지는 것이다.
또한, 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기는 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기 에 비례한다. 즉, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기가 커질수록 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기 또한 이에 비례하여 커지고, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기에 따라 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기가 커지면, 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기가 커짐에 따라 이에 반 비례하여 제2 CRLH 전송 선로(240)의 ZOR2 주파수는 작아진다.
즉, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기와 상기 제2 CRLH 전송 선로(240)의 ZOR2 주파수 크기는 반 비례하는 것이다.
상기와 같은, ZOR2 주파수에 대한 제2 병렬 인덕턴스(LL2)및 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 관계를 이용하여 제2 CRLH 전송 선로(240)의 ZOR2 주파수 대역을 설계할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 병렬 인덕턴스(LL2) 및 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 값을 조정하여 ZOR2 주파수 대역이 고 대역인 DCS(Digital Cellular System), PCS(Personal Communication Service), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 중 어느 하나의 대역을 가지는 제2 CRLH 전송 선로(240)를 설계한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 안테나(200)는 저 대역의 ZOR1 주파수 대역을 가지는 제1 CRLH 전송 선로(230)와, 제1 CRLH 전송 선로(230)보다 고 대역의 ZOR2 주파수 대역을 가지는 제2 CRLH 전송 선로(240)를 구비함으로써, 기존의 PIFA나 모 노폴 안테나보다 슬림하게 안테나를 설계할 수 있고, 또한, CRLH 전송 선로를 이용하므로, 이동 단말기(100)의 SAR(Specific Absorption Rate)을 낮출 수 있다.
이때, 제2 CRLH 전송 선로(240)가 고 대역일수록 이동 단말기(100)의 SAR 저감효과가 크다.
도 7 내지 도 9는 고정된 제1 CRLH 전송 선로의 크기 및 가변된 제2 CRLH 전송 선로의 크기에 따라 변화되는 SAR 레벨을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 7을 참조하면, ZOR1 주파수를 이용하여 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기는 24.6mm 이고, ZOR2 주파수를 이용하여 제1 주파수 대역보다 큰 제2 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기는 14.0mm로 본 발명에 따른 안테나(200)가 설계되고, 제1 및 제2 CRLH 전송 선로(230, 240)에 대한 SAR 레벨이 도시되어 있다.
이때, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기는 ZOR 주파수와 반 비례하고, 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기와는 비례하다.
즉, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기가 커질수록 제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기가 커지고, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기가 커질수록 상기 제2 병렬 커패시턴스(CR2)가 커짐에 따라, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 ZOR2 주파수는 작아진다.
도 8은 도 7의 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기는 24.6mm로 고정하고, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기는 도 7에 비해 9.0mm로 줄여서 설계하였다.
즉, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기 대비 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기 를 줄일 수록 제2 CRLH 전송 선로(230)에서 발생되는 SAR이 도 7의 제2 CRLH 전송 선로(230)에서 발생되는 SAR 대비 대략 5.5 정도 감소한 것을 나타내고 있다.
또한, 도 9는 도 7의 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기는 24.6mm로 고정하고, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기는 도 8에 비해 7.0mm로 줄여서 설계하였다.
즉, 제1 CRLH 전송 선로(230)의 크기 대비 제2 CRLH 전송 선로(240)의 크기를 도 8에 비해 더 줄일 수록 제2 CRLH 전송 선로(230)에서 발생되는 SAR이 도 8의 제2 CRLH 전송 선로(230)에서 발생되는 SAR 대비 대략 6 정도 감소한 것을 나타내고 있다.
도 7 내지 도 9에서 도시된 바와 같이, 제2 CRLH 전송 선로(240)의 ZOR2 주파수가 고주파가 되고, 제1 및 제2 CRLH 전송 선로(230, 240)에서 발생되는 SAR을 평균화 할수록 이동 단말기(100)에서 발생되는 SAR이 현저하게 감소되는 것을 알 수 있다.
도 10은 하나의 ZOR 주파수 대역을 가지는 하나의 CRLH 전송 선로로 구성된 안테나와 본 발명에서와 같이 복수 이상의 ZOR 주파수 대역을 가지는 복수 이상의 CRLH 전송 선로들로 구성된 안테나의 SAR을 비교한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명처럼 복수 이상의 ZOR 주파수 대역을 가지는 복수 이상의 CRLH 전송 선로들로 구성된 안테나가 하나의 ZOR 주파수 대역을 가지는 하나의 CRLH 전송 선로로 구성된 안테나보다 현저하게 SAR이 감소된 것을 알 수 있다.
이상, 도 4 내지 도 10을 참조하여, ZOR1 및 ZOR2 주파수 대역을 각각 지원 하는 제1 및 제2 CRLH 전송 선로를 이용하여 슬림화 및 SAR을 감소시킬 수 있는 안테나에 대해 설명하였다.
그러나, 본 발명은 비단, 복수의 ZOR 주파수 대역을 지원하는 안테나 뿐만 아니라, 이하의 도 11에 도시된 바와 같이, CRLH 전송 라인을 다수개 구비하여 다중 대역을 지원할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따라 다수개의 제1 내지 제4 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수들을 이용하여 제1 내지 제4 주파수 대역을 지원하는 안테나 구조를 나타낸 일 실시예 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(200)는 제1 주파수 대역(GSM)과, 제1 주파수 대역(GSM)보다 높은 제2 주파수 대역(DCS)과, 제2 주파수 대역(DCS)보다 높은 제3 주파수 대역(PCS)과, 제3 주파수 대역(PCS)보다 높은 제4 주파수 대역(WCDMA)의 다중 대역을 지원하는 안테나(200)를 나타내고 있다.
즉, 제1 CRLH 전송 라인(230)은 도 4에서 설명된 바와 같이, 내부의 병렬 커패시턴스 및 외부의 병렬 인덕턴스의 관계를 이용하여 GSM 대역의 ZOR 주파수 대역을 가지도록 설계될 수 있다.
또한, 제2 CRLH 전송 라인(240)은 도 4에서 설명된 바와 같이, 내부의 병렬 커패시턴스 및 외부의 병렬 인덕턴스의 관계를 이용하여 DCS 대역의 ZOR 주파수 대역을 가지도록 설계될 수 있다.
또한, 제3 CRLH 전송 라인(250)은 도 4에서 설명된 바와 같이, 내부의 병렬 커패시턴스 및 외부의 병렬 인덕턴스의 관계를 이용하여 PCS 대역의 ZOR 주파수 대 역을 가지도록 설계될 수 있다.
마지막으로, 제4 CRLH 전송 라인(260)은 도 4에서 설명된 바와 같이, 내부의 병렬 커패시턴스 및 외부의 병렬 인덕턴스의 관계를 이용하여 WCDMA 대역의 ZOR 주파수 대역을 가지도록 설계될 수 있다.
이상, 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상기와 같이 설명된 이동 단말기 및 그의 안테나 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이동 단말기의 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나에 사용되는 CRLH 전송 선로를 나타내는 회로 및 단위셀을 나타낸 도면이다.
도 3은 CRLH 전송 선로에서 RH 영역 및 LH 영역에 따른 주파수 확산 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수를 이용하여 제1 및 제2 주파수 대역을 지원하는 안테나 구조를 나타낸 일 실시예 도면이다.
도 5는 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH 전송 선로의 주파수 확산 관계 및 ZOR 주파수를 나타낸 도면이다.
도 6은 제2 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 선로의 주파수 확산 관계 및 ZOR 주파수를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 고정된 제1 CRLH 전송 선로의 크기 및 가변된 제2 CRLH 전송 선로의 크기에 따라 변화되는 SAR 레벨을 나타낸 도면이다.
도 10은 하나의 ZOR 주파수 대역을 가지는 하나의 CRLH 전송 선로로 구성된 안테나와 본 발명에서와 같이 복수 이상의 ZOR 주파수 대역을 가지는 복수 이상의 CRLH 전송 선로들로 구성된 안테나의 SAR을 비교한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따라 다수개의 제1 내지 제4 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파 수들을 이용하여 제1 내지 제4 주파수 대역을 지원하는 안테나 구조를 나타낸 일 실시예 도면이다.

Claims (11)

  1. 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인;
    제2 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 라인;
    제1 및 제2 CRLH 전송 라인들에 전원 공급을 위한 피드 라인; 및
    제1 및 제2 CRLH 전송 라인들과 연결되는 접지;를 포함하고,
    제2 CRLH 전송 라인은 영차 공진(Zeroth Order Resonance; 이하, 'ZOR'이라 명칭함) 주파수를 이용하여 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하도록 형성된 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    제1 CRLH 전송 라인은, GSM(Global System for Mobile communications) 주파수 대역을 지원하고,
    제2 CRLH 전송 라인은, DCS(Digital Cellular System), PCS(Personal Communication Service), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 중 어느 하나의 대역을 지원하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    제2 CRLH 전송 라인은, 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하도록 그 크기가 제1 CRLH 전송 라인보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    제2 CRLH 전송 라인은, 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하도록 제2 CRLH 전송 라인의 ZOR은 제1 CRLH 전송 라인의 ZOR 보다 높은 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    제1 CRLH 전송 라인은, 제1 직렬 인덕턴스(LR1) 및 제1 직렬 커패시턴스(CL1)가 직렬 연결되고, 제1 병렬 커패시턴스(CR1) 및 제1 병렬 인덕턴스(LL1)가 병렬 연결되는 단위셀 구조로 형성되고,
    제2 CRLH 전송 라인은, 제2 직렬 인덕턴스(LR2) 및 제2 직렬 커패시턴스(CL2)가 직렬 연결되고, 제2 병렬 커패시턴스(CR2) 및 제2 병렬 인덕턴스(LL2)가 병렬 연결되는 단위셀 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    제1 병렬 인덕턴스(LL1) 및 제2 병렬 인덕턴스(LL2)는, 비아(via)를 통해 상기 접지와 연결되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    제1 직렬 커패시턴스(CL1) 및 제2 직렬 커패시턴스(CL2)는, 상기 피드 라인 사이에서 서로 이격되어 갭(Gap) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    제1 및 제2 병렬 커패시턴스들(CR1,CR2)의 크기는, 각각 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수 크기와 반 비례하고,
    제2 병렬 커패시턴스(CR2)의 크기는, 제2 CRLH 전송 선로가 제1 CRLH 전송 선로보다 높은 ZOR 주파수 대역을 지원하도록 제1 병렬 커패시턴스(CR1) 보다 작게 결정된 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 크기는, 제1 및 제2 CRLH 전송 선로 각각의 ZOR 주파수 크기와 반 비례하고,
    제2 CRLH 전송 선로의 크기는 제1 CRLH 전송 선로보다 높은 ZOR 주파수 대역을 지원하도록 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  10. 제5 항에 있어서,
    제1 및 제2 병렬 인덕턴스들(LL1,LL2)의 크기는, 각각 제1 및 제2 CRLH 전송 선로의 ZOR 주파수 크기와 반 비례하고,
    제2 병렬 인덕턴스(LL2)의 크기는, 제2 CRLH 전송 선로가 제1 CRLH 전송 선로보다 높은 ZOR 주파수 대역을 지원하도록 제1 병렬 인덕턴스(LL1) 보다 작게 결정된 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 안테나 장치.
  11. 제1 주파수 대역을 지원하는 제1 CRLH(Composite Right/Left Handed; 이하, 'CRLH'라 명칭함) 전송 라인과, 영차 공진(Zeroth Order Resonance; 이하, 'ZOR'이라 명칭함) 주파수를 이용하여 제1 CRLH 전송 라인보다 높은 주파수 대역을 지원하는 제2 CRLH 전송 라인을 포함한 안테나;
    상기 안테나를 통해 제1 및 제2 주파수 대역 중 어느 하나의 대역으로 신호를 송수신하는 무선 통신부; 및
    상기 무선 통신부 및 안테나의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 이동 단말기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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