KR20130053934A

KR20130053934A - 이동 단말기

Info

Publication number: KR20130053934A
Application number: KR1020110119650A
Authority: KR
Inventors: 윤형식; 박경순
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-24
Also published as: KR101899971B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 이동 단말기는, 단말기 본체와, 상기 본체에 내장되고, 무선 통신용 모듈을 구비하는 회로기판과, 상기 회로기판의 일측에 배치되는 안테나 및 상기 안테나와 상기 무선 통신용 모듈을 서로 연결하는 RF 케이블을 포함하고, 상기 안테나는, 상기 회로기판의 일측면을 따라 상기 회로기판으로부터 이격되어 형성되는 방사체와, 상기 방사체를 상기 회로기판에 접지 연결하는 접지 연결부 및 상기 회로기판으로부터 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 방사체를 급전시키도록 형성되는 급전 연결부를 포함함으로써, 안테나와 회로기판과의 거리가 일정 거리 이내이더라도 안테나의 성능을 유지할 수 있으므로 이동 단말기를 보다 소형화시킬 수 있다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}

본 발명은 무선 신호를 송수신하는 안테나부를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.

이동통신 기술의 발전과 보다 다양한 서비스를 원하는 소비자의 요구가 맞물리면서 이동통신서비스가 계속 진화하고 있다. 초기의 이동통신은 단순한 음성통신에 초점을 맞추어 서비스되어왔다. 하지만 최근에는 음악이나 영화와 같은 멀티미디어 서비스, 이동 중에도 초고속으로 인터넷을 이용할 수 있는 무선휴대인터넷 서비스 및 국경을 초월하여 이동통신을 제공하는 위성통신 서비스와 같은 다양한 이동통신서비스가 나타나고 있다.

한편, 일반적인 이동통신단말기는 그 이동통신단말기의 안테나를 소형화하면서 안테나의 방사효율이 저하되고, 주파수 대역이 좁아지며, 안테나 이득이 작아진다. 그러나 이러한 성능 저하에도 불구하고 이동통신단말기는 소형화, 다기능화, 고성능화가 끊임없이 요구되고 있다. 따라서 이동통신시스템에 사용되는 안테나 역시 소형화 및 고성능화가 요구된다.

기존의 이동통신단말기용 안테나는 1/4 파장 모노폴이나 헬리컬 형태로써 이동통신단말기 외부로 돌출되어 사용자가 휴대하기에 불편하고 견고성의 문제도 갖고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 내장형 안테나에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

특히, 단말기의 소형화와 관련하여, 안테나가 차지하는 부피를 줄이고자 하는 시도가 지속되고 있으며, 이에 따라 회로 기판에 전자 소자들이 장착될 수 있는 충분한 공간을 유지하면서도, 보다 높은 효율을 갖는 안테나 장치가 고려될 수 있다.

본 발명의 일 목적은 보다 성능이 향상된 안테나 장치를 가지는 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 보다 작은 공간내에서 저주파 및 고주파 대역의 멀티 무선신호를 송수신하는 안테나 장치 및 이를 구비하는 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이동 단말기는, 단말기 본체와, 상기 본체에 내장되고, 무선 통신용 모듈을 구비하는 회로기판과, 상기 회로기판의 일측에 배치되는 안테나 및 상기 안테나와 상기 무선 통신용 모듈을 서로 연결하는 RF 케이블을 포함하고, 상기 안테나는, 상기 회로기판의 일측면을 따라 상기 회로기판으로부터 이격되어 형성되는 방사체와, 상기 방사체를 상기 회로기판에 접지 연결하는 접지 연결부 및 상기 회로기판으로부터 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 방사체를 급전시키도록 형성되는 급전 연결부를 포함하고, 상기 RF 케이블은, 상기 급전 연결부와 상기 회로기판을 서로 연결하도록 상기 회로기판으로부터 이격되어 평행하게 연장된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 급전 연결부 또는 상기 접지 연결부는 상기 방사체의 일측으로 연장된 연결부에 서로 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 연결부는 상기 회로기판의 일부를 덮도록 연장되는 제1 연장부 및 상기 제1 연장부에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 단말기 본체의 측면에 평행하도록 연장되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 회로기판은 그라운드층을 구비하고, 상기 그라운드층 및 상기 제1 연장부를 관통하는 보스부에 의해 상기 제1 연장부와 상기 그라운드층은 서로 연결될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 방사체는 복수의 도전 멤버들을 포함하여 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 방사체들은, 제1 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성되는 제1 도전 멤버와, 제2 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성되는 제2 도전 멤버 및 상기 제2 주파수 대역을 확장시키도록 상기 제2 도전 멤버에 연결되는 제3 도전 멤버를 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 및 제3 도전 멤버는 커플링(Coupling)이 발생하도록 일정 구간 동안 서로 평행하게 연장될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 확장시, 상기 제2 주파수 대역은 LTE(long term evolution)에 대응하는 주파수 대역을 포함할 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 커플링은 용량성(Capacitance) 커플링이 되도록 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 서로 평행한 상기 제2 및 제3 도전 멤버 사이의 간격은 LTE(long term evolution) 에 해당하는 파장의 1/10 이내의 간격을 갖도록 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제3 도전 멤버의 일단과 연결되는 직렬 버스 제어 유닛을 더 포함하고, 확장시, 상기 직렬 버스 제어 유닛은 제어부로부터 I2C(I-Square-C) 통신에 의한 구동 제어 신호를 입력받아 상기 제2 및 제3 도전 멤버가 LTE(long term evolution)에 대응하는 주파수 대역에서 동작하도록 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 이동 단말기는, 안테나와 회로기판과의 거리가 일정 거리 이내이더라도 안테나의 성능을 유지할 수 있으므로 이동 단말기를 보다 소형화시킬 수 있다.

또한, 적은 공간에서 보다 효율적으로 방사체를 구현하고, 안테나의 성능을 유지할 수 있으므로 이동 단말기를 보다 소형화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 이동 단말기의 전면 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 이동 단말기의 후면 사시도.
도 3은 도 1의 이동 단말기의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 안테나 및 회로기판의 개념도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 안테나 및 회로기판의 개념도.
도 6은 도 5에서 도시한 안테나의 방사효율을 도시한 그래프.

이하, 본 발명에 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 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 다만, 본 명세서에서 설명되는 기술사상은 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명과 관련된 이동 단말기(100)의 일 실시예를 전면에서 바라본 사시도이다.

상기 단말기의 본체의 외관을 이루는 케이스(케이싱, 하우징, 커버 등)는 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(121)에 의해 형성된다. 상기 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(121)에 의해 형성된 공간에는 각종 전자부품들이 내장된다. 프론트 케이스(111)와 리어 케이스(121) 사이에는 적어도 하나의 중간 케이스들이 추가로 배치될 수도 있다. 상기 케이스들은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속 재질, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS) 또는 티타늄(Ti) 등과 같은 금속 재질을 갖도록 형성될 수도 있다.

상기 프론트 케이스(111)에는 디스플레이부(113), 제1 음향출력부(114), 제1 영상 입력부(115), 제1 조작부(116), 음향 입력부(117) 등이 배치될 수 있다.

상기 디스플레이부(113)는 정보를 시각적으로 표현하는 LCD(liquid crystal display) 모듈, OLED(Organic Light Emitting Diodes) 모듈 등과 같은 디스플레이 모듈(141, 도 3 참조)을 포함한다. 상기 디스플레이부(113)는 터치 스크린으로 형성되어 사용자의 터치에 의한 정보의 입력 또한 가능하게 할 수도 있다.

상기 제1 음향출력부(114)는 리시버(Receiver) 또는 스피커(speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

상기 제1 영상 입력부(115)는 사용자 등에 대한 이미지 또는 동영상을 촬영하기 위한 카메라 모듈과 같은 형태로 구현될 수 있다.

상기 제1 조작부(116)는 본 발명의 일예에 관련된 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력받는다. 제1 조작부(116)는 윈도우부 상의 사용자의 터치 입력을 받도록 형성되는 키 영역일 수 있다.

상기 음향 입력부(117)는 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력받기 위해, 예를 들어 마이크로폰(Microphone)과 같은 형태로 구현될 수 있다.

상기 이동 단말기(100)의 배면 측에 장착된 리어 케이스(121)에는 제2 조작부(123), 인터페이스(124), 전원 공급부(125) 등이 배치될 수 있다.

상기 제2 조작부(123)는 리어 케이스(121)의 측면에 설치될 수 있다. 상기 제1 조작부(116)와 더불어 제2 조작부(123)는 조작부(manipulating portion)라 통칭될 수 있으며, 사용자가 촉각적인 느낌을 가면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조작부는 사용자의 푸시 또는 터치 조작에 의해 명령 또는 정보를 입력받을 수 있는 돔 스위치 또는 터치 스크린, 터치 패드로 구현되거나, 키를 회전시키는 휠 또는 조그 방식이나 조이스틱과 같이 조작하는 방식 등으로도 구현될 수 있다.

기능적인 면에서, 제1 조작부(116)는 시작, 종료 등과 같은 메뉴 등을 입력하기 위해 사용될 수 있으며, 제2 조작부(123)는 스크롤 기능 외에 제1 영상 입력부(115)의 활성화 등과 같은 특수한 기능을 수행하는 핫 키(hot-key)로서 작동할 수 있다. 제1 및 제2 조작부(116, 123)이 예시된 바와 같이 최소화된다면, 전화 번호나 문자 등은 디스플레이부(113)에 구비되는 터치 스크린에 의해 입력될 수 있다.

상기 인터페이스(124)는 상기 이동 단말기(100)가 외부 기기와 데이터 교환 등을 할 수 있게 하는 통로가 된다. 예를 들어, 상기 인터페이스(124)는 유선 또는 무선으로, 이어폰과 연결하기 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트{예를 들어 적외선 포트(IrDA port), 블루투스 포트(Bluetooth port), 무선 랜 포트(wireless Lan port)등}, 또는 상기 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급 단자들 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 인터페이스(124)는 SIM(subscriber identification module) 또는 UIM(user identity module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 카드 소켓일 수도 있다.

상기 전원 공급부(125)는 상기 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 리어 케이스(121)에 장착된다. 상기 전원 공급부(125)는, 예를 들어 충전 가능한 배터리로서 충전 등을 위하여 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

도 2는 도 1의 이동 단말기(100)의 후면 사시도이다.

도 2를 참조하면, 상기 리어 케이스(121)에는 제2 영상 입력부(127), 제2 음향출력부(130), 방송신호 수신용 안테나(131) 등이 추가로 배치될 수도 있다.

상기 제2 영상 입력부(127)는 제1 영상 입력부(115, 도 1 참조)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지며, 제1 영상 입력부와 서로 다른 화소를 가지는 카메라일 수 있다. 예를 들어, 제1 영상 입력부(115)는 화상 통화 등의 경우에 사용자의 얼굴을 촬영하여 상대방에 전송함에 무리가 없도록 저 화소를 가지며, 제2 영상 입력부(127)는 일반적인 피사체를 촬영하고 바로 전송하지는 않는 경우가 많기에 고 화소를 가지는 것이 바람직하다.

제2 영상 입력부(127)에 인접하게는 플래쉬(128)와 거울부(129)가 추가로 배치된다. 상기 플래쉬(128)는 제2 영상 입력부(127)로 피사체를 촬영하는 경우에 상기 피사체를 향해 빛을 비추게 된다. 거울부(129)는 사용자가 제2 영상 입력부(127)를 이용하여 자신을 촬영(셀프 촬영)하고자 하는 경우에, 사용자 자신의 얼굴 등을 비춰볼 수 있게 한다.

상기 제2 음향출력부(130)는 제1 음향출력부(114, 도1 참조)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 스피커폰 모드로 통화를 위하여 사용될 수도 있다.

상기 방송신호 수신용 안테나(131)는 통화 등을 위한 안테나와 별도로 리어 케이스(121)의 일 측에는 배치될 수 있다. 상기 안테나(131)는 리어 케이스(121)에 인출 가능하게 설치될 수 있다.

이상에서는 제1 조작부(116) 등은 프론트 케이스(111)에, 제2 조작부(123) 등은 리어 케이스(121)에 장착되는 것으로 설명하였으나, 반드시 그러한 위치에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제2 조작부(123)가 제1 조작부(116)와 인접하게 프론트 케이스(111)에 배치될 수도 있다. 나아가, 제2 영상 입력부(127)가 별도로 구비되지 않더라도, 제1 영상 입력부(115)가 회전 가능하게 형성되어 제2 영상 입력부(127)의 촬영 방향까지 촬영 가능하도록 구성될 수도 있다.

도 3은 도 1의 이동 단말기(100)의 분해 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 프론트 케이스(111)의 일면을 덮도록 윈도우부(140)가 결합 된다. 윈도우부(140)는, 디스플레이 모듈(141)에서 출력되는 시각 정보가 외부에서 인지되도록 디스플레이 모듈(141)의 일면을 덮는다. 이러한 디스플레이 모듈(141)과 윈도우부(140)가 디스플레이부(113, 도 1 참조)를 이룬다.

윈도우부(140)는 사용자의 터치를 인식할 수 있도록 형성되며, 정보(명령, 신호 등)의 입력을 가능하게 한다.

윈도우부(140)는 디스플레이 모듈(141)에 대응하는 면적을 가질 수 있으며, 빛이 투과할 수 있는 소재로 구성될 수 있다. 윈도우부(140)에는 빛이 투과되지 않거나 빛의 투과율이 아주 낮은 불투명영역이 형성될 수 있다. 예를 들어 윈도우부(140)의 가장자리를 따라 빛이 투과할 수 없도록 표면 처리될 수 있다.

프론트 케이스(111)에는 제1 조작부(116)에 대응하여 조작 패드가 형성될 수 있다. 조작 패드는 사용자가 터치 또는 누름 조작하는 대상이 된다. 이러한 조작 패드 윈도우부(140)의 일부분에 조작 영역으로 형성될 수도 있다.

프론트 케이스(111)에는 음향홀(114b), 윈도우홀(112b), 그리고 영상윈도우가 형성될 수 있다.

음향홀(114b)은 음향출력부(114)에 대응하도록 형성되어 이동 단말기의 음향, 예를 들어 벨소리, 음악 등이 외부로 방출되도록 한다. 윈도우홀(112b)은 디스플레이부(113)에 대응하도록 형성된다. 제1 영상 입력부(115, 이상 도 1 참조)에 대응하여서는 광 투과성의 영상윈도우가 형성될 수 있다.

리어 케이스(21)에는 회로기판(170), 디스플레이 모듈(141), 스피커 모듈(114a), 카메라 모듈(115a), 그리고 스위치등이 장착될 수 있다.

회로기판(170)은 이동 단말기(100)의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부의 일 예로서 구성될 수 있다. 회로기판(170)은 사용자가 윈도우부(140)를 터치함에 따라 발생하는 윈도우부(140) 내부에서 발생하는 전기적 변화, 예를 들어 정전용량 또는 전하량의 변화를 감지할 수 있다.

윈도우부(140)의 내부에는 전극이 내장되도록 형성된다. 전극은 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 전극에는 전하가 충전될 수 있으며, 도전체가 가까운 거리에서 움직이면 그에 따라 충전되어 있는 전하량의 변화할 수 있다. 도전체, 예를 들어 사용자의 손가락이 윈도우를 터치하면 전극에 충전된 전하량이 변하며, 이는 결국 손가락과 전극 사이의 정전용량이 변하는 것과 같다.

윈도우부(140)의 전극은 전하량의 변화를 감지하는 제어부, 예를 들어 회로기판(170)과 전기적으로 연결된다. 이러한 전기적 연결을 위하여 연성회로기판(150)이 홀(152)을 관통하여 회로기판(170, 이상 도 3 참조)과 연결될 수 있다. 전하량의 변화의 감지에 따라 회로기판(170)은 이동 단말기(100)와 관련한 기능 중 적어도 하나의 상태를 변화시킬 수 있다.

연성회로기판(150)는 윈도우부(140)의 일단에서 연장된다. 연성회로기판(150)의 일단에는 연결부(151)가 형성되어 전극과 연결되며 타단은 커넥터(185)에 의해 회로기판(170)과 연결될 수 있다. 연결부(151)는 일정 강성(stiffness)와 탄성을 유지하도록 금속 재질로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르는 안테나 장치(200)는, 안테나 장치(200)를 구성하는 방사체(210)를 구성하는 도전 멤버들이 회로 기판(170)의 적어도 어느 일 측면에 형성될 수 있다.

회로 기판(170)의 일면에는 각종 전자소자가 장착되며, 상기 일면에는 전자소자를 보호하기 위한 쉴드부재(미도시)가 장착될 수 있다. 상기 쉴드부재는 회로 기판(170)의 그라운드를 확장하기 위하여 회로 기판(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 쉴드 부재는 도전 멤버들을 덮지 않도록 형성되는 것이 안테나가 일정 성능을 발휘하는 데 유리하다.

회로 기판(170)에 부착되는 각종 소자들은 이동 단말기(100)의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부의 일 예로서 구성될 수 있다. 회로 기판(170)에 부착되는 각종 소자들은 복수로 구비되어, 서로의 조합에 의하여 제어부의 기능을 수행할 수도 있다. 또한 회로 기판(170)은 적어도 일부가 안테나 장치(200)와 전기적으로 연결되며, 안테나 장치(200)에 의하여 송수신되는 무선 신호(또는 무선 전자기파)를 처리하도록 이루어진다. 무선 신호의 처리를 위해, 복수의 송수신 회로(172, 이하 무선 통신용 모듈이라 함)들이 회로 기판(170)에 형성되거나 장착될 수 있다.

무선 통신용 모듈(172)는 하나 이상의 집적 회로 및 관련 전기적 소자들을 포함하여 형성될 수 있다. 일 예로, 무선 통신용 모듈는 송신 집적 회로, 수신 집적회로, 스위칭 회로, 증폭기 등을 포함할 수 있다.

적어도 하나 이상의 무선 통신용 모듈(172)는 복수의 도전 멤버들로 형성되는 방사체(210)를 동시 급전 연결함으로써, 동시에 작동할 수 있다. 예를 들면, 어느 하나가 송신하는 동안, 다른 하나는 수신할 수 있으며, 둘 다 송신하거나 둘 다 수신을 할 수 있다.

단말기의 내부에는 전원공급부의 일 예로서 배터리가 배치되며, 배터리는 안착공간을 형성하는 금속재질의 안착부재에 수용된다. 안착부재는 회로 기판(170)와 전기적으로 연결되어, 회로 기판(170)의 그라운드를 확장하는 역할을 할 수 있다. 나아가, 안착부재, 쉴드부재 및 회로 기판(170)의 그라운드 레이어는 전기적으로 연결되어 단말기의 그라운드를 형성할 수 있다.

그리고, 안테나 장치(200)는 그 일부가 단말기 본체의 케이스나 배터리 커버 또는 캐리어에 열융착 또는 압착(적절한 형상을 갖는 플라스틱 캐리어에 방사체(210)가 될 도전성 금속 플레이트를 프레스 장착시킨 것을 말한다)되거나, 프린팅 또는 필름타입으로 형성되어 어느 일면에 부착되어 구현될 수 있다.

또한, 안테나는 복수로 구비되어 각각 단말기 본체의 상단 또는 하단에 근접하게 형성될 수 있다. 또한 단말기 본체의 측단에 근접하게 형성될 수 있다.

복수로 구비되는 경우 안테나는 PCS(personal communication system), AWS(advanced wireless service), DCN(digital communications network) 및 LTE(long term evolution) 중 적어도 하나에 대응하는 무선신호를 송수신하도록 형성되는 안테나이거나, FM radio 주파수 대역, Blue Tooth 또는 WIFI 등과 같은 대역에서 동작하는 방송신호 수신용 안테나, 블루투스(Bluetooth) 안테나, 위성신호 수신 안테나, 무선 인터넷의 데이터 수신 안테나 중의 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르는 안테나 장치(200)는 이 중 PCS(personal communication system), AWS(advanced wireless service), DCN(digital communications network) 및 LTE(long term evolution) 중 적어도 하나에 대응하는 무선신호를 송수신하도록 형성되는 안테나에 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 안테나 장치 및 회로기판의 개념도이다.

안테나 장치(200)는 방사체(210), 급전 연결부(220) 및 접지 연결부(230)를 포함한다. 방사체(210)는 하나 이상의 도전 멤버들로 구성된다. 급전 연결부(220)로부터 도전 멤버들을 지나 접지 연결부(230)까지 이어지는 경로는 특정 주파수에 대응하는 물리적 길이를 갖는다. 이러한 물리적 길이는 주파수에 대응하는 파장의 (n*λ)/m (여기서, n, m은 정수)에 해당하는 물리적 길이가 될 수 있다.

방사체(210)는 회로기판(170)으로부터 이격되어 형성된다. 방사 효율과 관련하여, 회로기판(170)에 장착된 각종 전기적 소자들로부터 방사체(210)는 서로 멀어지도록 배치되는 것이 바람직하다.

일 예로, 회로기판(170)이 제1 평면으로 연장되면, 방사체(210)는 제1 평면과 직교하는 제2 평면으로 배치될 수 있다. 이로 인해, 회로기판(170) 상의 전기적 소자들과 방사체(210)는 서로 이격될 수 있다.

급전 연결부(220)는 도전 멤버들의 어느 일단과 연결되어 도전 멤버들을 전기적 연결(또는 EM(Electro-Magnetic)급전방식)로 급전시킬 수 있다. 이러한 연결을 위하여 급전 연결부(220)는 급전판, 급전용 클립 및 급전선을 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 급전판, 급전용 클립 및 급전선은 서로 전기적으로 연결되어, 급전 장치를 통해 급전되는 전류(또는 전압)를 방사체(210)의 도체로 전달한다.

도전 멤버들은 적어도 일부가 도체로 형성되며 방사체(210)로 작동하게 된다. 도전 멤버들은 공진 또는 주파수 특성에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있다. 이러한 도체에는 급전 연결부(220)를 통해 전류가 급전되며, 접지 연결부(230)를 통해 급전된 전류가 단락된다.

어느 하나의 도전 멤버는 그라운드를 구비한 회로기판(170)과 접지 연결부(230)에 의해 접지 연결될 수 있다. 접지 연결부(230)는 이와 같이, 어느 하나의 도전 멤버와 접지 연결되고 전기적으로 단락시켜서 안테나 공진 주파수 및 임피던스 정합을 이루게 한다. 급전 연결부(220)와 접지 연결부(230) 간의 간격은 임피던스 정합을 위해 조절될 수 있다. 일 예로 급전 연결부(220)와 접지 연결부(230)로 근접할수록 대역폭이 감소하고, 멀어질수록 임피던스가 증가하는 경향이 있다.

접지 연결부(230)는 전기적 접지와 어느 하나의 도전 멤버의 일단을 전기적으로 연결하여 도전 멤버를 접지시킨다. 전기적 접지는 회로기판(170)상의 그라운드가 될 수 있다.

여기서, 접지 연결부(230)는 적어도 2개의 서로 다른 길이를 가지는 패스(path)를 구비하며, 각 패스에 대응하는 스위치를 구비하여 형성될 수 있다. 또한 각 패스를 선택하는 스위치를 통해 각 패스는 선택적으로 전기적 접지와 도전 멤버들을 서로 다른 길이로 연결시킨다. 여기서, 패스는 접지와 방사체(210)를 연결하는 전기적 통로로, 접지판, 접지용 클립, 및 접지선을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 접지선을 서로 다른 길이로 형성함으로써 패스의 길이를 달리 형성할 수 있다.

급전 연결부(220)와 접지 연결부(230) 간의 간격은 임피던스 정합을 위해 조절될 수 있다. 일 예로 급전 연결부(220)와 접지 연결부(230)로 근접할수록 대역폭이 감소하고, 멀어질수록 임피던스가 증가하는 경향이 있다.

회로기판(170)의 일면에는 무선통신용 모듈(172)이 형성될 수 있다. 무선 통신용 모듈(172)은 RF(Radio Frequency) 송수신기를 구비하여 공중파를 이용한 무선통신을 수행한다. 무선통신에서 모듈은 기지국과 통신한다.

무선 통신용 모듈(172) 중에는 별도로 설치된 안테나 장치를 이용하여 무선통신 거리의 증대 및 감도 향상을 달성하는 경우도 있다. 이를 위해, 안테나 장치와 모듈 간을 연결하기 위해서 모듈의 일측면에 안테나 커넥터를 설치할 수 있다. 이때, 안테나 커넥터는 모듈의 인쇄회로기판(PCB)에 고정 설치되어 안테나와 RF 송수신기 간의 신호교환 경로를 형성할 수 있다.

안테나 장치와 무선 통신용 모듈(172)은 RF 케이블(173)에 의해 서로 연결된다. RF 케이블(173)은 회로기판(170) 상에 배치될 수 있으며, 회로기판(170)으로부터 이격되어 평행하게 연장될 수 있다.

방사체(210)의 일단에는 연결부(240)가 형성된다. 연결부(240)는 접지 연결부(230)와 급전 연결부(220)에 각각 연결될 수 있다. 연결부(240)는 회로기판(170)의 일부를 덮도록 형성되는 제1 연장부(241)와 제1 연장부(241)에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 단말기 본체의 측면에 평행하도록 연장되는 제2 연장부(242)를 포함할 수 있다. 접지 연결부(230)는 제2 연장부(242)의 하단에 근접하여 형성되고, 급전 연결부(220)는 제2 연장부(242)의 상단에 근접하여 형성된다. 이로 인해, 급전 연결부(220)는 회로기판(170)으로부터 일정 간격 이격되어 형성되므로, 안테나의 방사 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 급전 패턴이 회로기판(170)에 형성되지 않으므로, 회로기판(170)을 보다 효율적으로 설계할 수 있으며, 전기적 소자들의 배치 자유도도 향상된다.

회로기판(170)은 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 적어도 하나의 층은 그라운드층을 형성한다.

안테나를 접지시키기 위하여, 접지 연결부(230)는 그라운드층에 연결되어야 한다. 이 때, 제1 연장부(241)와 그라운드층을 관통하도록 형성되는 보스(Boss)부(243)에 의해 상기 제1 연장부(241)와 상기 그라운드층은 서로 연결될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 안테나 및 회로기판의 개념도이고, 도 5 중 확대한 부분은 도전 멤버들과 RF 케이블과의 연결 상태의 일 예를 도시한 개념도이다. 그리고, 도 6은 도 5에서 도시한 안테나의 방사효율을 도시한 그래프이다.

도 5에서 도시한 바에 따르면, 방사체(210)는 복수의 도전 멤버들(311, 312, 313)을 포함하여 형성될 수 있다. 방사체(210)들은 제1 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성되는 제1 도전 멤버(311)와, 제2 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성되는 제2 도전 멤버(312) 및 상기 제2 주파수 대역을 확장시키도록 상기 제2 도전 멤버(312)에 연결되는 제3 도전 멤버(313)를 포함할 수 있다.

제1 도전 멤버(311)는 CS(Digital Cellular System) 및 PCS(Personal Communication System) 대역(1700~1900 MHz) 또는 WCDMA(Wideband CDMA) 통신 대역(2.4GHz)의 무선 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다.

제2 도전 멤버(312)는 GSM(Global System for Mobile communication) 대역(850 ~ 950 MHz)의 무선 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다.

그리고, 제3 도전 멤버(313)는 제2 도전 멤버(312)의 물리적 길이를 확장시켜, LTE(long term evolution) 대역(700 ~ 787 MHz)의 무선 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다.

즉, 제1 내지 제3 도전 멤버(311. 312, 313)는 급전 연결부(220) 또는 접지 연결부(230)와 함께, 각 주파수 대역에 해당하는 무선 신호를 송수신할 수 이는 물리적 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

LTE(long term evolution) 대역의 무선 신호를 송수신하면서, 충분한 안테나 특성을 보유하기 위해서는, 안테나 장치(200)가 최소 700 MHz 대역의 λ/4의 전기적 길이를 형성하여야 하므로, 이에 비례하여 전체적인 안테나의 크기가 커져야 한다. 그러나, 단말기의 소형화 경향에 따라 안테나의 크기는 제약을 받으므로, 보다 적은 체적을 갖으면서도 저주파수 대역에서 향상된 성능을 발휘하는 것이 요구된다.

이를 위해, 제2 및 제3 도전 멤버(312, 313)는 커플링(Coupling)이 발생하도록 일정 구간 동안 서로 평행하게 연장될 수 있다. 서로 평행한 상기 제2 및 제3 도전 멤버(312, 313) 사이의 간격은 LTE(long term evolution) 에 해당하는 파장의 1/10 이내의 간격을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이로 인해, 제2 및 제3 도전 멤버(312, 313) 사이의 용량 결합(capacitive coupling)이 증가하므로, 더 짧은 경로로도 특정 주파수의 송수신할 수 있는 공진 길이를 형성할 수 있으므로, 안테나를 소형화할 수 있다. 즉, 보다 짧은 물리적 길이로도 LTE 대역에 해당하는 주파수를 송수신할 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이, 제3 도전 멤버(313)는, 제2 주파수 대역을 확장시키도록 형성된다. 제3 도전 멤버(313)는 제2 도전 멤버(312)에 연결될 수 있다. 제3 도전 멤버(313)는 스위치를 사이에 두고 제2 도전 멤버(312)에 연결되거나, 용량성 커플링이 이루어지도록 제2 도전 멤버(312)에 근접하게 배치될 수 있다. 스위치로는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치가 그 예가 될 수 있다.

용량성 커플링이 이루어지는 경우에는 제3 도전 멤버(313)의 일단에 직렬 버스 제어 유닛(174)이 연결될 수 있다. 이로 인해, 직렬 버스 제어 유닛(174)은 제어부로부터 I2C(I-Square-C) 통신에 의한 구동 제어 신호를 입력받는다. 구동 제어 신호에 의해, 제2 및 제3 도전 멤버(312, 313)는 LTE(long term evolution)에 대응하는 주파수 대역에서 동작할 수 있게 된다.

도 6에서 도시된 바와 같이, 제1 모드(Mode 1)에서는 기설정된 저주파수 대역과 고주파수 대역에서 각각 동작하게 된다.

이후, LTE 대역에서 동작하도록 스위칭이 이루어지거나, 제어부로부터 신호를 입력받으면, 안테나는 제2 모드(Mode 2)로 동작하게 된다. 즉, 저주파수 대역이 확장하게 되어 제2 도전 멤버(312) 및 제3 도전 멤버(313)는 LTE 대역에 해당하는 무선 주파수를 송수신할 수 있게 된다. 이로 인해, 고주파수 대역의 대역폭은 그대로 유지하면서, 저주파수 대역을 확장할 수 있게 된다.

상기와 같이 설명된 이동 단말기는 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.

Claims

단말기 본체;
상기 본체에 내장되고, 무선 통신용 모듈을 구비하는 회로기판;
상기 회로기판의 일측에 배치되는 안테나; 및
상기 안테나와 상기 무선 통신용 모듈을 서로 연결하는 RF 케이블을 포함하고,
상기 안테나는,
상기 회로기판의 일측면을 따라 상기 회로기판으로부터 이격되어 형성되는 방사체;
상기 방사체를 상기 회로기판에 접지 연결하는 접지 연결부; 및
상기 회로기판으로부터 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 방사체를 급전시키도록 형성되는 급전 연결부를 포함하고,
상기 RF 케이블은,
상기 급전 연결부와 상기 회로기판을 서로 연결하도록 상기 회로기판으로부터 이격되어 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 급전 연결부 또는 상기 접지 연결부는 상기 방사체의 일측으로 연장된 연결부에 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제2항에 있어서,
상기 연결부는 상기 회로기판의 일부를 덮도록 연장되는 제1 연장부; 및
상기 제1 연장부에 대하여 교차하는 방향으로 연장되어 단말기 본체의 측면에 평행하도록 연장되는 제2 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제3항에 있어서,
상기 회로기판은 그라운드층을 구비하고,
상기 그라운드층 및 상기 제1 연장부를 관통하는 보스부에 의해 상기 제1 연장부와 상기 그라운드층은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서,
상기 방사체는 복수의 도전 멤버들을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제5항에 있어서,
상기 방사체들은,
제1 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성되는 제1 도전 멤버;
제2 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성되는 제2 도전 멤버; 및
상기 제2 주파수 대역을 확장시키도록 상기 제2 도전 멤버에 연결되는 제3 도전 멤버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제6항에 있어서,
상기 제2 및 제3 도전 멤버는 커플링(Coupling)이 발생하도록 일정 구간 서로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제6항에 있어서,
확장시, 상기 제2 주파수 대역은 LTE(long term evolution)에 대응하는 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제6항에 있어서,
상기 커플링은 용량성(Capacitance) 커플링인 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제9항에 있어서,
서로 평행한 상기 제2 및 제3 도전 멤버 사이의 간격은 LTE(long term evolution) 에 해당하는 파장의 1/10 이내의 간격을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제6항에 있어서,
상기 제3 도전 멤버의 일단과 연결되는 직렬 버스 제어 유닛을 더 포함하고,
확장시, 상기 직렬 버스 제어 유닛은 제어부로부터 I2C(I-Square-C) 통신에 의한 구동 제어 신호를 입력받아 상기 제2 및 제3 도전 멤버가 LTE(long term evolution)에 대응하는 주파수 대역에서 동작하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.