KR20120051505A - 일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 기판, 기판 상에 형성되어 제1 주파수 대역의 신호를 방사하는 제 1 안테나부 및 기판 상에 형성되어 제2 주파수 대역의 신호를 방사하며, 제1 안테나부의 신호 방사 방향과 직교하는 방향의 방사 방향을 가지는 제2 안테나부를 포함하는 일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기를 제공할 수 있다.

Description

일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기{INTEGRAL ANTENNA AND MOBIL COMMUNICATION DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기에 관한 것이다.
일반적으로, 이동 통신 단말기는 사용자가 실내 또는 실외에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 이동 중에도 사용할 수 있는 통신 단말기를 포함한다.
최근에는 카메라, MP3 플레이어, DMB 플레이어, GPS, WiFi 등의 기능을 내장한 이동 통신 단말기가 출시되고 있다.
그러나, 다양한 기능을 탑재한 이동 통신 단말기는 내부 공간의 제약으로 인하여 내장형 안테나를 설치하는데 문제점이 있다.
특히, GPS, WiFi 등의 통신 모듈이 내장된 경우 주파수 격리도를 만족하기 위하여 λ/4 또는 λ/2 이상의 안테나 이격거리를 가진다.
안테나 이격거리는 이동 통신 단말기 내부 공간을 제약하여 이동 통신 단말기의 크기 또는 내부 설계의 문제점으로 작용할 수 있다.
본 발명은 두 안테나부의 이격 거리를 줄여 공간을 줄일 수 있는 일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성되어 제1 주파수 대역의 신호를 방사하는 제 1 안테나부; 및 상기 기판 상에 형성되어 제2 주파수 대역의 신호를 방사하며, 상기 제1 안테나부의 신호 방사 방향과 직교하는 방향의 방사 방향을 가지는 제2 안테나부를 포함하는 일체형 안테나를 제공할 수 있다.
상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부는 λ/8 이하로 이격될 수 있다.
상기 제1 주파수 대역 신호는 와이파이(WiFi) 송수신 가능 주파수 대역일 수 있다.
상기 제2 주파수 대역 신호는 GPS 신호 송수신이 가능한 주파수 대역일 수 있다.
상기 제 1 및 제2 안테나부는 평판형 역-에프 안테나(PIFA)로 동작할 수 있다.
상기 제1 안테나부는 상기 제1 주파수 대역 신호를 처리하는 모듈과 연결되는 제1 접속부; 상기 제1 접속부로부터 연장되는 제1 방사부; 및 상기 제1 주파수 대역 신호의 공진주파수를 조절하는 제1 슬릿을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 안테나부는 상기 제2 주파수 대역 신호를 처리하는 모듈과 연결되는 제2 접속부; 상기 제2 접속부로부터 연장되는 제2 방사부; 및 상기 제2 주파수 대역 신호의 공진주파수를 조절하는 제2 슬릿을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본체; 상기 본체 내에 형성되며, 기판 상에 형성되어 제1 주파수 대역의 신호를 방사하는 제 1 안테나부, 상기 기판 상에 형성되어 제2 주파수 대역의 신호를 방사하며, 상기 제1 안테나부의 신호 방사 방향과 직교하는 방향의 방사 방향을 가지는 제2 안테나부를 구비한 일체형 안테나; 상기 제1 안테나부와 연결되는 제1 통신 모듈; 및 상기 제2 안테나부와 연결되는 제2 통신 모듈을 포함하는 이동 통신 단말기를 제공할 수 있다.
상기 제1 통신 모듈은 와이파이(WiFi) 신호를 송수신하는 와이파이 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제2 통신 모듈은 지피에스(GPS) 신호를 송수신하는 지피에스 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 두 안테나부의 이격 거리를 줄여 공간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 단말기의 전면과 후면을 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동 통신 단말기에 내장된 일체형 안테나를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 안테나의 정재파비 및 반사손실을 측정한 결과를 도시한 그래프.
도 4는 제1 안테나부의 방사효율을 도시한 그래프.
도 5는 제2 안테나부의 방사효율을 도시한 그래프.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 안테나의 제1 안테나부에서의 방사패턴을 도시한 도면들.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 일체형 안테나 및 이를 포함하는 이동 통신 단말기에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 안테나를 포함하는 이동 통신 단말기를 도시한 도면이다. 도 1은 bar 타입의 이동 통신 단말기를 도시한 것으로 도 1에 도시된 이동 통신 단말기 이외에 다른 형태의 이동 통신 단말기에서도 본 발명의 일체형 안테나가 적용될 수 있다. 도 1의 (a)는 이동 통신 단말기의 앞면을 도시한 도면이고, 도 1의 (b)는 이동 통신 단말기의 뒷면을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 안테나를 포함하는 이동 통신 단말기(10)는 표시부(20), 스피커(30), 제1 카메라(50), 제2 카메라(60), 키패드(40) 및 일체형 안테나(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 표시부(20)는 단말 본체의 앞면에 형성된다. 표시부(20)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 등으로 구현될 수 있다.
표시부(20)는 터치 패널을 구비하여 입력수단과 일체형으로 형성될 수 있다.
스피커(30)는 음성 통화, 영상 통화 등의 음성 신호를 출력하거나, MP3, 동영상 등의 음원을 출력할 수 있다.
제1 카메라(50)는 단말 본체의 앞면 상단에 설치되어 영상통화용으로 사용된다.
제2 카메라(60)는 단말 본체의 뒷면에 설치되어 영상 촬영, 사진 촬영 등으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 제1 카메라(50)와 제2 카메라(60)가 포함된 것을 설명하였으나, 제1 카메라(50) 또는 제2 카메라(60)만 설치될 수 있다. 이때, 제1 카메라는 영상 촬영, 사진 촬영 등의 기능을 수행할 수 있다.
키패드는()는 단말 본체의 하단, 측면 등에 위치할 수 있다. 키패드(40)는 통화, 종료, 이동, 카메라 등을 실행하도록 하는 조작 버튼일 수 있다.
일체형 안테나(100)는 제1 주파수 대역 신호를 방사하는 제1 안테나부(110)와 제2 주파수 대역 신호를 방사하는 제2 안테나부(120)를 포함할 수 있다.
일체형 안테나(100)는 제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)가 단일 인쇄회로기판에 형성된다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 안테나부(110)는 와이파이(WiFi) 신호를 송수신하고, 제2 안테나부(120)는 GPS 신호를 송수신한다.
제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)는 직교 방식의 급전 방식을 사용한다. 즉, 제1안테나부(110)와 제2 안테나부(120)가 동위상의 급전 방식을 이용하면 두 안테나부(110, 120) 사이의 이격도가 최소 λ/4 또는 λ/2가 확보되어야 하자만, 직교 방식의 급전 방식을 이용하면 이격도를 줄일 수 있다.
본 실시 예에 따르면 제1안테나부()와 2 안테나부()는 동일한 베이스 기판 상에 λ/8 이하로 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 사이의 이격도가 줄어 안테나 설치 공간을 줄일 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 일체형 안테나를 더 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 일체형 안테나를 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 일체형 안테나(100)는 기판(130), 제1 안테나부(110) 및 제2 안테나부(120)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)는 기판(130) 위에 동일 평면상에 형성된다. 제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)는 상부에 솔더 레지스트가 형성된다.
제1 안테나부(110)는 제1 접속부(115), 제1 슬릿(117) 및 제1 방사부(116)를 포함한다.
제1 접속부(115)는 와이파이(WiFi) 모듈과 연결되며, 솔더 레지스트가 제거된다. 제1 접속부(115)의 넓이에 따라 제1 안테나부(110)의 공진주파수가 달라질 수 있다.
제1 슬릿(117)은 제1 방사부(116)에 형성되어 공진주파수를 조정할 수 있다. 즉, 제1 슬릿(117)은 제1 방사부(116)의 넓이를 변경시켜 공진주파수를 조정할 있다.
제2 안테나부(120)는 제2 접속부(125), 제2 슬릿(127) 및 제2 방사부(126)를 포함한다.
제2 접속부(125)는 지피에스(GPS) 모듈과 연결되며, 솔더 레지스트가 제거되어 형성된다. 제2 접속부(125)의 넓이에 따라 제2 안테나부(120)의 공진주파수가 달라질 수 있다.
제2 슬릿(127)은 제2 방사부(126)에 형성되어 공진주파수를 조정할 수 있다. 즉, 제2 슬릿(127)은 제2 방사부(126)의 넓이를 변경시켜 공진주파수를 조정할 있다.
제1 접속부(115)와 제2 접속부(125)는 직교하도록 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(115)는 제1 방향으로 형성되고, 제2 접속부(125)는 제 2방향으로 형성된다.
제1 접속부(115)와 제2 접속부(125)가 서로 직교하는 방향으로 형성되어 제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)가 λ/8이하로 이격되게 형성되어도 통상의 격리도를 가질 수 있다.
제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)는 평판형 역-에프 안테나(PIFA)로 동작할 수 있다.
도 3은 제1 안테나부와 제2 안테나부의 각 중심 주파수에서 격리도 및 효율을 측정한 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 안테나부(110)와 제2 안테나부(120)는 서로 직교하는 방향의 방사 방향을 가지며, 두 안테나부(110, 120)의 이격 거리가 λ/8일 경우, 중심주파수 1.575GHz에서 격리도(Isolation)는 -17.24dB이고, 중심주파수 2.442GHz에서 격리도는 -31.78dB 인 것을 확인할 수 있다. 또한, 효율은 표 1에서와 같이, 중심주파수 1.575GHz에서 38.6%이고, 중심주파수 2.442GHz에서 54.2%인 것을 알 수 있다.
대역폭 중심주파수 격리도 효율
GPS 1.575 GHz -17.24 dB 38.6%
WiFi & BT 2.442 GHz -31.78 dB 54.2 %
도 4는 제1 안테나부에서 주파수별 효율을 도시한 그래프이고, 표2는 도 4의 그래프의 데이터를 정리한 것이다. 도 4는 제1 안테나부로 WiFi 안테나를 사용한 것을 측정한 그래프이다.
주파수(MHz) 효율 효율 (dB)
2412 53.1 % -2.7
2422 53.0 % -2.8
2432 51.1 % -2.9
2442 54.2 % -2.7
2457 48.3 % -3.2
2467 48.6 % -3.1
평균 51.4 % -2.9
도 4 및 표 2는 주파수를 10MHz 별로 각각 측정한 방사 효율을 나타낸 것이다. 도 4는 중심주파수 2.442GHz에서 양쪽으로 10MHz 간격으로 측정한 방사 효율로 표 2에서와 같이 평균 51.4%, -2.9dB를 보이고 있다.
도 5는 제2 안테나부에서 주파수별 효율을 도시한 그래프이고, 표 3은 도 5에 도시된 그래프의 데이터를 정리한 것이다.
도 5는 제2 안테나부로 GPS 안테나를 사용한 것을 측정한 그래프이다.
주파수(MHz) 효율 효율 (dB)
1563 39.6 % -4.0
1568 40.0 % -4.0
1575 38.6 % -4.1
1583 32.5 % -4.9
1587 29.5 % -5.3
평균 36.1 % -4.5
도 5및 표 3은 중심주파수 1.575 GHz 에서 양쪽으로 10MHz 간격으로 측정한 방사 효율을 나타낸 것으로, 표 3에서와 같이 평균 36.1 %, -4.5dB를 보이고 있다.
표 6은 퀄컴사에서 요구되는 GPS 안테나 사양을 표시한 표이다.
Frequency band 1,575 MHz ±2
Desired FOV in aximuth degrees
(PHI)		 Near 360
Desired elevation degrees
(THETA)		 -30 to 90
Polarization type Linear
Input VSWR >2:1(slide Up&Down)
Input Impedance 50Ω
Polarization mix(Gv/Gh) >0dB
Total average gain(Gv+Gh) >-3
Average gain over FOV with respect to RHCP source >-7
Efficiency loss >-4
Antenna to antenna isolation -10
Power handling (dBm) 23
표 6에서와 같이, 종래 이동 통신 단말기 등의 휴대 단말기에서 통상적인 GPS 효율은 30% 이상이 되어야 하며, 격리도는 -10dB 이상을 만족해야 한다. 본원 발명은 GPS 효율은 30% 이상이며, 격리도는 -10dB 이상인 것을 확인 할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일체형 안테나의 제1 안테나부에서의 방사패턴을 도시한 도면들이다.
도 6은 E1-Plane의 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 7은 E2-Plane의 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 8은 H-Plane에서 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8에서 도시된 바와 같이, 2412MHz, 2422MHz, 2432MHz, 2442MHz, 2457MHz, 2467MH에서 동일한 방사패턴을 갖는 것을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 이동 통신 단말기
20: 표시부
30: 스피커
40: 키패드
50: 제1 카메라
60: 제2 카메라
100: 일체형 안테나
110: 제1 안테나부
115: 제1 접속부
116: 제1 방사부
117: 제1 슬릿
120: 제2 안테나부
125: 제2 접속부
126: 제2 방사부
127: 제2 슬릿
130: 기판

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되어 제1 주파수 대역의 신호를 방사하는 제 1 안테나부; 및
    상기 기판 상에 형성되어 제2 주파수 대역의 신호를 방사하며, 상기 제1 안테나부의 신호 방사 방향과 직교하는 방향의 방사 방향을 가지는 제2 안테나부를 포함하는 일체형 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부는 λ/8 이하로 이격된 것을 특징으로 하는 일체형 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역 신호는 와이파이(WiFi) 송수신 가능 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 일체형 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 주파수 대역 신호는 GPS 신호 송수신이 가능한 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 일체형 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제2 안테나부는 평판형 역-에프 안테나(PIFA)로 동작하는 것을 특징으로 하는 일체형 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 안테나부는
    상기 제1 주파수 대역 신호를 처리하는 모듈과 연결되는 제1 접속부;
    상기 제1 접속부로부터 연장되는 제1 방사부; 및
    상기 제1 주파수 대역 신호의 공진주파수를 조절하는 제1 슬릿을 더 포함하는 일체형 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 안테나부는
    상기 제2 주파수 대역 신호를 처리하는 모듈과 연결되는 제2 접속부;
    상기 제2 접속부로부터 연장되는 제2 방사부; 및
    상기 제2 주파수 대역 신호의 공진주파수를 조절하는 제2 슬릿을 더 포함하는 일체형 안테나.
  8. 본체;
    상기 본체 내에 형성되며, 기판 상에 형성되어 제1 주파수 대역의 신호를 방사하는 제 1 안테나부, 상기 기판 상에 형성되어 제2 주파수 대역의 신호를 방사하며, 상기 제1 안테나부의 신호 방사 방향과 직교하는 방향의 방사 방향을 가지는 제2 안테나부를 구비한 일체형 안테나;
    상기 제1 안테나부와 연결되는 제1 통신 모듈; 및
    상기 제2 안테나부와 연결되는 제2 통신 모듈을 포함하는 이동 통신 단말기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 통신 모듈은
    와이파이(WiFi) 신호를 송수신하는 와이파이 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 통신 모듈은
    지피에스(GPS) 신호를 송수신하는 지피에스 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기.
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KR20200139351A (ko) * 2019-06-04 2020-12-14 엘에스엠트론 주식회사 격리된 복수개의 안테나 모듈을 갖는 안테나 장치

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