KR20110123995A - 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 단말기 메인 보드의 급전부에 전기적으로 연결되는 급전 패드와, 상기 급전 패드와 다른 위치에 배치되어 상기 단말기의 접지부에 선택적으로 전기적 연결이 구현되는 적어도 하나의 접지 패드를 포함하는 안테나 방사체 및 상기 안테나 방사체의 상기 적어도 하나의 접지 패드와 공통으로 연결되어 스위칭 동작에 의해 상기 접지부와 선별적인 전기적 연결을 수행하는 스위칭 장치를 포함하여, 간단한 스위칭 동작만으로 안테나 방사체의 형상을 변경시킴으로써, 소망 방사 패턴을 구현할 수 있기 때문에 해당 대역에서 높은 방사 특성을 구현함과 동시에 단말기의 슬림화에 기여할 수 있다.

Description

휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치{RE-CONFIGURABLE BUILT-IN ANTENNA FOR PORTABLE TERMINAL}

본 발명은 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 간단한 스위칭 동작만으로 안테나 방사체의 형상을 변경시켜 소망 대역 및 방사 패턴으로의 효율적인 변경이 가능하도록 구현되는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치에 관한 것이다.

근래들어, 다양한 기능과 디자인의 단말기가 등장하고 있으며, 점차 슬림화, 경박 단소화되어감과 동시에 그 기능의 다양성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 따라서, 상기와 같은 방향으로의 소비자의 욕구를 만족시키기 위해서는 그 기능을 유지 또는 향상시키면서 단말기의 부피를 줄여야 하는데 역점을 두고 있다.

특히, 상술한 단말기들은 안테나 장치의 경우에 있어서, 동일한 안테나 방사체를 가지고 다양한 대역에서 사용할 수 있도록 함으로써, 대역 변경, 방사 패턴 변경에 따른 안테나 방사체의 교체 또는 대체를 최소화하여 단말기의 부피 감소, 단말기 사용자에 대한 전자파 흡수율(SAR; Specific Absorption Rate)의 감소를 위해 경주하고 있는 실정이다.

일반적으로, 휴대용 단말기의 안테나 장치의 경우, 내장형 안테나 방사체를 사용하게 됨에 따라 최근에는 PIFA(Planary Inverted-F Antenna) 타입이 주를 이루게 되었다.

그러나, PIFA 타입의 안테나는 방사체는 패턴과 급전 위치, 단락핀 위치가 정해지게 되면 고정된 주파수 특성만을 가지게 되고, 지원하는 대역의 수가 늘어날수록 안테나의 크기 또한 커져야 되는 문제가 있다.

이를 개선하기 위하여 안테나 그라운드의 위치를 변경할 수 있는 스위칭 수단을 장착하거나 안테나 신호 입력부위 경로상에 상기 스위칭 수단을 장착하여 전류의 전기적 길이를 변경하여 GSM850/900 대역 주파수 스위칭을 위한 방법으로 사용하기도 하였다.

한편, 휴대용 단말기의 소형화 및 슬림화가 진행되면서 단말기에서 안테나 장치가 차지하는 공간이 극히 제한되고 있으나, 글로벌 로밍 및 통신 서비스의 통합이 이루어지게 됨에 따라 다중 대역 안테나 구현이 필요하게 되었다. 그러나 다양한 공진 길이를 구현해야 하는 다중 대역 안테나의 경우 작아진 안테나 공간에서 필요한 다중 대역 모두를 지원하기 힘든 문제점이 발생하게 되었고, 그로 인해 일부 대역의 경우 안테나의 이득이 충분히 확보가 되지 않아 성능이 떨어지는 문제가 발생하였다. 이를 위한 해결 방안으로써 동일한 디자인과 하드웨어적인 단말기라도 사용되는 지역별로 안테나를 개별적으로 개발 장착하기도 하는데, 현재와 같이 하나의 단말기로 세계 어느 곳에서든지 사용하고자 하는 소비자의 욕구에는 부적합한 방법이다. 또한, 제조사 입장에서도 안테나가 변경 됨으로써 추가되는 개발 비용, 개발 일정의 지연, 지역별 성능 확보를 위한 기구 적인 변경 및 승인 비용 등을 고려해 볼 경우 문제점을 가지게 된다.

이런 문제점들을 해결하기 위한 하나의 방안으로 고정된 단락부와 추가적으로 단락/개방이 가능하도록 스위치와 연결된 또 다른 단락부를 이용하여 대역 조절 안테나를 사용하기도 한다.

그러나 이 방식의 경우, 고정 단락부의 영향하에 스위치와 연결된 단락부의 위치 및 패턴 선택이 이루어져야 하므로 안테나 설계시 제한이 생길 수 있어 다양한 휴대폰 디자인에 의해 복잡한 구조하의 안테나 공간에서의 설계가 힘든 문제가 발생할 수도 있다.

또한 이러한 구조의 안테나들은 GSM850과 GSM900 대역 스위칭을 통하여 공진주파수를 바꿔 동일한 안테나로 다중대역 기능만을 처리할 수 있는 방법이므로, 기존 방사패턴의 변경 혹은 인체영향 등에 대해서는 고려되지 않는 방법이다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동일한 안테나 방사체 설치 공간이 적용되더라도 좀더 우수한 방사 특성이 발현될 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 스위칭 동작만으로 동작되는 안테나 방사체의 형상을 변경시킬 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 간단한 스위칭 동작만으로 소망 대역, 및 방사 패턴으로 변경 시킴과 동시에 전자파 흡수율을 저감시킬 수 있도록 구현되는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서, 단말기 메인 보드의 급전부에 전기적으로 연결되는 급전 패드와, 상기 급전 패드와 다른 위치에 배치되어 상기 단말기의 접지부에 선택적으로 전기적 연결이 구현되는 적어도 하나의 접지 패드를 포함하는 안테나 방사체 및 상기 안테나 방사체의 상기 적어도 하나의 접지 패드와 공통으로 연결되어 스위칭 동작에 의해 상기 접지부와 선별적인 전기적 연결을 수행하는 스위칭 장치를 포함하여, 상기 안테나 방사체는 상기 접지부의 선별적인 전기적 연결을 통해 안테나 방사체의 형상을 변경시켜 다양한 주파수 대역 및 방사 특성을 갖도록 함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상술한 안테나 장치를 포함하는 다중 대역 휴대용 단말기를 제공한다. 따라서, 본 발명은 다중 대역 휴대용 단말기에 있어서, 메인 보드와, 상기 메인 보드의 급전부에 전기적으로 연결되는 급전 패드와, 상기 급전 패드와 다른 위치에 배치되어 상기 단말기의 접지부에 선택적으로 전기적 연결이 구현되는 적어도 하나의 접지 패드를 포함하는 안테나 방사체와, 상기 안테나 방사체의 상기 적어도 하나의 접지 패드와 공통으로 연결되어 스위칭 동작에 의해 상기 접지부와 선별적인 전기적 연결을 수행하는 스위칭 장치 및 상기 단말기의 사용 주파수 대역에 따라 상기 안테나 방사체가 가장 최적의 방사 패턴을 갖도록 상기 스위칭 장치를 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 간단한 스위칭 동작만으로 안테나 방사체의 형상을 변경시킴으로써, 소망 방사 패턴을 구현할 수 있기 때문에 해당 대역에서 높은 방사 특성을 구현함과 동시에 단말기의 슬림화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기(100)의 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 개략도;
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 스위칭 동작에 따른 안테나 방사체의 다양한 형상 변경을 도시한 구성도;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 개략도(a)와, 스위칭 장치의 동작에 따라 안테나 방사체의 다양한 형상 변경을 도시한 구성도; 및
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 개략도(a)와, 스위칭 장치의 동작에 따라 안테나 방사체의 다양한 형상 변경을 도시한 구성도.

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.

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.

본 발명을 설명함에 있어서, 바 타입(bar type) 단말기를 도시하고 이에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 가변형 내장 안테나 장치는 슬라이드 타입(slide type) 단말기, 폴더 타입(folder type) 단말기 등 공지의 다양한 개방 형태를 갖는 단말기에도 적용 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기(100)의 사시도로써, 단말기 전면에 와이드 엘씨디 모듈(101)이 설치된다. 예를 들어 상기 엘씨디 모듈(101)은 터치 스크린으로 설치하는 것이 바람직하다. 상기 엘씨디 모듈(101)의 상부에는 수화부인 이어피스(102)가 설치되며, 상기 엘씨디 모듈(101)의 하측에는 송화부인 마이크 장치(103)가 설치된다. 미도시되었으나, 카메라 모듈, 스피커 모듈이 더 설치될 수 있으며, 공지의 여타 부가 기능을 구현하기 위한 다양한 부가 장치들이 설치될 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(도 2의 1)는 상기 휴대용 단말기(100)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 즉, 종래에는 단말기의 상부(U)에 주로 설치되었으나, 설치 공간의 제약으로 인한(예를 들어, 카메라 모듈의 설치 등) 안테나 설치 장소의 변경이 불가피하다. 따라서, 최근에는 단말기의 저부(L)에 주로 설치하는 추세이다.

본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 스위칭 수단의 스위칭 동작에 따라 안테나 방사체의 형상이 변경되며, 이로 인한 방사 패턴이 변화한다. 따라서, 상기 스위칭 동작에 의해, 예를 들어, GSM850대역, GSM900대역 등 소망 대역에서 동작될 수 있을 것이다. 더욱 상세하게도, 상기 스위칭 동작에 따라 동일한 구조의 안테나 방사체는 PIFA, IFA, ILA 등 다양한 방사 방식으로 동작할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치의 개략도로써, 도 1의 휴대용 단말기의 U부분 또는 L부분에 내장된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 내장형 안테나 장치(1)는 일정 패턴 형상을 갖는 안테나 방사체(10)를 포함한다. 상기 안테나 방사체(10)는 하나의 급전 패드(11)와 두 개의 접지 패드(12, 13)를 갖는다. 상기 급전 패드(11)는 단말기 메인 보드(미도시 됨)의 급전부(RF컨넥터)(15)와 전기적으로 연결될 것이며, 상기 두 개의 접지 패드(12, 13)는 선택적으로 상기 메인 보드의 접지부(21)에 연결된다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 상기 접지 패드는 단말기에 구현되는 다양한 접지 수단에 접지될 수 있을 것이다. 따라서, 상기 두 개의 접지 패드(12, 13)와 접지부(21) 사이에는 소정의 스위칭 장치(20)가 개재될 것이다. 상기 스위칭 장치(20)로는 공지의 SPDT(Single Pole Double Throw), SPST, SP3T, SP4T 등 다양한 스위칭 장치를 사용할 수 있을 것이다.

상기 접지 패드(12, 13)는 본 발명에서는 두 개를 설정하고 스위칭시키지만 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 두 개 이상의 접지 패드를 구성하고 다양한 방식으로 스위칭시킬 수도 있을 것이다. 또한, 하나의 접지 패드를 상기 안테나 방사체에서 분기시키고 이를 상기 스위칭 장치에 의해 온/오프 시킴으로써 안테나 방사체의 동작 구조적 형상의 변경이 가능할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 스위칭 동작에 따른 안테나 방사체의 다양한 형상 변경을 도시한 구성도로써, (a)는 두 개의 접지 패드 중 하나의 접지 패드만을 접지부에 전기적으로 연결시켰다. 이러한 경우, 상기 안테나 방사체는 IFA(Inverted F Antenn)로써 동작할 것이다. 또한, (b)의 경우에는 나머지 하나의 접지 패드만을 접지부에 전기적으로 연결시켰다. 이러한 경우, 상기 안테나 방사체는 루프 타입(Loop type) 안테나 방사체로써 동작할 것이다. 또한, (c)의 경우에는 두 개의 접지 패드 모두를 접지부와 개방하였다. 이러한 경우 상기 안테나 방사체는 ILA(Inverted L Antenna)로써 동작할 것이다.

결과적으로, 상기 스위칭 장치의 동작에 따라 상기 스위칭 장치와 연결된 적어도 하나의 접지 패드와의 선택적 전기적 연결을 수행함으로써, 소망 대역에서 동작하도록 안테나 방사체의 형상 변경이 가능한 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치(2)의 개략도(a)와, 스위칭 장치(20)의 동작에 따라 안테나 방사체(30)의 다양한 형상 변경을 도시한 구성도로써, 스위칭 장치(20)는 도 2의 스위칭 장치와 동일하다.

도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 본 실시예에서는 하나의 접지 패드(32)만이 스위칭 장치(20)를 통해 단말기의 접지부(21)에 연결된다. 따라서, (b)의 경우에는 상기 스위칭 장치(20)에 의해 접지부(21)와 접지 패드(32)가 전기적으로 연결된 상태로써, IFA(Inverted F Antenn)로써 동작할 것이다. (c)의 경우에는 상기 스위칭 장치(20)에 의해 접지부(32)는 개방되며 급전 패드(11)만이 단말기의 급전부(15)에 전기적으로 연결된다.이러한 경우, 상기 안테나 방사체(30)는 ILA(Inverted L Antenna)로써 동작할 것이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치(3)의 개략도(a)와, 스위칭 장치(20)의 동작에 따라 안테나 방사체(3)의 다양한 형상 변경을 도시한 구성도이다.

도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 본 실시예에서는 역시 하나의 접지 패드(42)만이 스위칭 장치(20)를 통해 단말기의 접지부(21)에 연결된다. 따라서, (b)의 경우에는 상기 스위칭 장치(20)에 의해 접지부(21)와 접지 패드(42)가 전기적으로 연결된 상태로써, IFA(Inverted F Antenn)로써 동작할 것이다. (c)의 경우에는 상기 스위칭 장치(20)에 의해 접지부(21)는 개방되며 급전 패드(11)만이 단말기의 급전부(15)에 전기적으로 연결된다.이러한 경우, 상기 안테나 방사체(40)는 루프 방식(Loop type)으로 동작할 것이다.

공히, 상술한 다양한 실시예들에는 미부호화되었으나, 접지 패드와 접지부간, 또는 급전 패드와 급전부 사이에는 에는 직렬 또는 병렬로 적어도 하나의 매칭 회로(예를 들어, 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스 등)이 추가로 구현될 수 있을 것이다.

결과적으로 안테나 방사체에 분기되는 적어도 하나의 접지체를 소정의 스위칭 장치에 의해 온/오프시킴으로써 선택적인 전기적 연결을 도모함으로써 안테나 방사체의 구조적 변경을 가져올 수 있다. 이것은 동일 구조의 안테나 방사체의 하드웨어적 구조 변경 없이 단순히 스위칭 장치만으로 소망 방사 패턴 및 주파수 변경을 구현할 수 있는 것을 의미한다.

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.

1, 2, 3: 내장형 안테나 장치
10, 30, 40: 안테나 방사체 12, 32, 42: 접지 패드
11: 급전 패드 21: 접지부

Claims (11)

1. 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치에 있어서,
   단말기 메인 보드의 급전부에 전기적으로 연결되는 급전 패드와, 상기 급전 패드와 다른 위치에 배치되어 상기 단말기의 접지부에 선택적으로 전기적 연결이 구현되는 적어도 하나의 접지 패드를 포함하는 안테나 방사체; 및
   상기 안테나 방사체의 상기 적어도 하나의 접지 패드와 공통으로 연결되어 스위칭 동작에 의해 상기 접지부와 선별적인 전기적 연결을 수행하는 스위칭 장치를 포함하여,
   상기 안테나 방사체는 상기 접지부의 선별적인 전기적 연결을 통해 안테나 방사체의 형상을 변경시켜 다양한 주파수 대역 및 방사 특성을 갖도록 함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 각 접지 패드는 상기 안테나 방사체의 해당 주파수 대역 및 방사 특성에 따른 형상을 고려하여 위치가 선정됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 접지 패드는 두 개가 형성되어 상기 안테나 방사체의 패턴에서 각각 개별적으로 분기되어 상기 스위칭 장치의 출력극에 전기적으로 연결되며, 공통극은 접지부에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 스위칭 장치의 동작에 따라 상기 안테나 방사체는 IFA(Inverted-F Antenna), Loop type antenna, ILA(Inverted-L Antenna) 중 어느 하나의 방사체로 동작함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 접지 패드와 스위칭 장치 또는 상기 스위칭 장치와 접지부 사이의 접지 라인에는 매칭 회로가 직렬 또는 병렬 연결 방식으로 더 개재됨을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 매칭 회로는 캐패시턴스(C), 저항(R), 리액턴스(L) 중 어느 하나 또는 그 이상의 조합임을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 스위칭 장치는 SPDT, SPST, SP3T 중 어느 하나 임을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 가변형 내장 안테나 장치.
   
8. 다중 대역 휴대용 단말기에 있어서,
   메인 보드;
   상기 메인 보드의 급전부에 전기적으로 연결되는 급전 패드와, 상기 급전 패드와 다른 위치에 배치되어 상기 단말기의 접지부에 선택적으로 전기적 연결이 구현되는 적어도 하나의 접지 패드를 포함하는 안테나 방사체;
   상기 안테나 방사체의 상기 적어도 하나의 접지 패드와 공통으로 연결되어 스위칭 동작에 의해 상기 접지부와 선별적인 전기적 연결을 수행하는 스위칭 장치; 및
   상기 단말기의 사용 주파수 대역에 따라 상기 안테나 방사체가 가장 최적의 방사 패턴을 갖도록 상기 스위칭 장치를 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 다중 대역 휴대용 단말기.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 각 접지 패드는 상기 안테나 방사체의 해당 주파수 대역 및 방사 특성에 따른 형상을 고려하여 위치가 선정됨을 특징으로 하는 다중 대역 휴대용 단말기.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 스위칭 장치의 동작에 따라 상기 안테나 방사체는 IFA(Inverted-F Antenna), Loop type antenna, ILA(Inverted-L Antenna) 중 어느 하나의 방사체로 동작함을 특징으로 하는 다중 대역 휴대용 단말기.
    
11. 제 8항에 있어서,
    상기 스위칭 장치는 SPDT, SPST, SP3T 중 어느 하나 임을 특징으로 하는 다중 대역 휴대용 단말기.
    

Images