KR20140062857A - 이동 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 이동 단말기는, 단말기 바디와, 급전되는 지점에서 서로 반대 방향으로 연장되며, 각각 서로 다른 주파수 대역에서 공진하도록 일정한 길이로 형성되는 제1 도전 멤버와 제2 도전 멤버와, 상기 제1 도전 멤버를 접지 연결하는 제1 접지 연결부 및 상기 제2 도전 멤버를 접지 연결하는 제2 접지 연결부를 포함한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}

본 발명의 일실시예들은 무선 신호를 송수신하는 안테나 장치를 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.

또한, 단말기 디자인을 중요시하고 소형, 경량화되면서 장형 안테나 대비 내장형 안테나의 성능이 저하되는 문제가 발생되고 있으며 이러한 이동 단말기는 성능 향상과 원활한 데이터 통신을 위하여 단말기에 내장된 송수신용 메인 안테나와 페이딩 현상을 방지하기 위하여 별도의 다이버시티(Diversity) 안테나를 구비하게 되었다.

이와 같은 다이버시티 안테나는 메인 안테나와 λ/2 이상의 충분한 이격 거리를 두고 평면형 역-에프 안테나(PIFA;Planer Inverted-F Antenna), 굴곡형태의 패턴으로 이루어지는 곡류형 안테나(Meander Antenna), 루프 안테나(Loop Antenna), 역-에프 안테나(Inverted F-Antenna), 와이어형 안테나(Wire Type Antenna) 등 단말기 본체 내부의 좁은 공간에서도 실장이 용이한 안테나로 발전되어 왔다.

그러나 기존의 외장형 안테나를 사용할 경우 다이버시티 안테나와 이격 거리가 충분하여 안테나 성능 저하 현상이 없었으나 단말기의 내부 공간에 일정 이상의 면적을 차지하는 내장형 메인 안테나가 위치하는 경우에는 다이버시티 안테나와 이격 거리가 충분하지 않아 아이솔레이션(Isolation)이 5dB 이하가 되어 상호 간섭에 의한 메인 안테나 성능 저하 현상이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 이동 단말기에 적용되는 통신 기술이 발달함에 따라서 기존 단일 주파수 송수신 기능 외에 듀얼 모드 (Dual Mode) 또는 트리플 모드(Triple Mode) 단말기가 출시되고 있으며, CDMA, PCS, WCDMA, GSM, GPS, WIFI, 블루투스, LTE(Long Term Evolution), Winmax 기능과 같이 다양한 어플리케이션이 하나의 단말기에 구현되고 단말기 사이즈가 소형화되어서 좁은 공간 안에 많은 안테나가 위치하게 되고 있다.

그리고, 주파수 대역이 각기 다른 어플리케이션의 다이버시티 안테나들이 적용된 단말기에서는 다이버시티 안테나들의 실장 공간 및 이격 거리 확보가 어려울 뿐만 아니라, 안테나 상호 간섭에 의한 문제점은 더욱 심화되고 있다.

이에 따라 단말기내 실장 공간 및 안테나 간 이격 거리를 확보할 수 있으며, 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 양호한 무선 성능을 갖는 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 바디와, 급전되는 지점에서 서로 반대 방향으로 연장되며, 각각 서로 다른 주파수 대역에서 공진하도록 일정한 길이로 형성되는 제1 도전 멤버와 제2 도전 멤버와, 상기 제1 도전 멤버를 접지 연결하는 제1 접지 연결부 및 상기 제2 도전 멤버를 접지 연결하는 제2 접지 연결부를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 단말기 바디는 서로 인접한 제1 측면과 제2 측면을 구비하고, 상기 제1 도전 멤버는 적어도 그 일부가 상기 제1 측면을 대면하도록 절곡되어 배치되고, 상기 제2 도전 멤버는 상기 제2 측면을 대면하도록 배치될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 접지 연결부와 상기 제2 접지 연결부는 상기 제1 및 제2 도전 멤버를 급전시키는 급전 연결부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 도전 멤버와 제2 도전 멤버는 상기 단말기 바디의 상부에 배치되는 제1 안테나의 일부를 구성하고, 상기 단말기 바디의 하부에는 제2 안테나가 배치될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)로서 동작하도록 형성될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 안테나 및 제2 안테나 간의 ECC(Envelop Correlation Coefficient)는 0.5 이내가 될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 서로 구획되는 제1 그라운드 및 제2 그라운드를 포함하여 상기 단말기 바디에 장착되는 다층 회로기판을 더 포함하고, 상기 제1 안테나는 상기 제1 그라운드에 접지 연결되고, 상기 제2 안테나는 상기 제2 그라운드에 접지 연결될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 다층 회로기판은 적어도 하나의 유전층을 포함하고, 상기 유전층은 상기 제1 그라운드과 제2 그라운드 사이에 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 이동 단말기는 적은 공간에서 보다 효율적으로 안테나를 구현하고, 안테나의 성능을 유지할 수 있으므로 이동 단말기를 보다 소형화시킬 수 있다.

또한, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도를 향상시켜, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 거리가 일정 거리 이내더라도, MIMO ECC가 0.5 이내로 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 예와 관련된 이동 단말기의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 이동 단말기의 전면 사시도.
도 3은 도 2의 이동 단말기의 배면 사시도.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 일반적인 다중 안테나 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 통신 시스템을 예시한 도면.
도 7은 본 발명과 관련하여 비교예에 따르는 제1 안테나와 제2 안테나를 도시한 개념도.
도 8은 본 발명과 일 실시예에 따르는 제1 안테나와 제2 안테나를 도시한 개념도.
도 9은 도 8에 따르는 안테나 장치의 구성을 도시한 개념도.
도 10은 도 8에 도시한 안테나와 그라운드의 연결관계를 도시한 단면도.

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. 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.

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) 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) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.

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), Media FLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), 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 통신(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.

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 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 베이스부(265)부(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 입력 받아 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 입력 받는 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 휠, 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 단말기(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.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 및 햅틱 모듈(154) 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 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparent 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 이격 되거나 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 제어기로 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.

도 1을 참조하면, 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 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 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 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 제어 가능하다. 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(electrode)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 휴대 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.

메모리(160)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(160)는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

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 외부 기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송 받거나, 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드 셋 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 인터페이스부(170)는 이동단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 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.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 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.

도 2는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 전면에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 이동 단말기의 후면 사시도이다.

도 2, 도 3을 참조하면, 이동 단말기(200)는 바 형태의 단말기 본체(204)를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 슬라이드 타입, 폴더 타입, 스윙 타입 등 다양한 구조에 적용이 가능하다. 나아가, 본 명세서에서 설명되는 이동 단말기는 카메라 및 플래시를 갖는 임의의 휴대 전자 장치, 예를 들어, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMO(Portable Multimedia Player) 등에도 적용될 수 있다.

본 발명에 관련된 이동 단말기(200)는 그 외관을 구성하는 단말기 본체(204)를 포함한다.

단말기 본체(204)의 외관을 이루는 케이스(케이싱, 하우징, 커버 등)는 프론트 케이스(201)와 리어 케이스(202), 그리고 배터리 케이스(203)에 의해 형성된다. 배터리 케이스(203)는 리어 케이스(202)의 배면을 덮도록 형성된다.

상기 프론트 케이스(201) 및 상기 리어 케이스(202) 사이에 형성된 공간에는 각종 전자 부품들이 내장된다. 케이스들은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속 재질, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS) 또는 티타늄(Ti) 등과 같은 금속 재질을 갖도록 형성될 수도 있다.

단말기 본체(204)의 전면에는 디스플레이부(210), 제1 음향 출력부(211), 전면 카메라부(216), 사이드키(214), 인터페이스부(215) 및 신호입력부(217)를 포함한다.

디스플레이부(210)는 정보를 시각적으로 표현하는 LCD(liquid crystal display) 모듈, OLED(Organic Light Emitting Diodes) 모듈, 이페이퍼(e-paper) 등을 포함한다. 상기 디스플레이부(210)는 터치방식에 의하여 입력할 수 있게 터치감지수단을 포함할 수 있다. 이하에서는 터치감지수단을 포함한 디스플레이부(210)를 '터치스크린'으로 칭하기로 한다. 터치스크린(210) 상의 어느 한 곳에 대하여 터치가 있으면 그 터치된 위치에 대응하는 내용이 입력된다. 터치방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다. 터치감지수단은 디스플레이부가 보일 수 있도록 투광성으로 형성되어 있으며, 밝은 곳에서 터치스크린의 시인성(visibility)을 높이기 위한 구조가 포함될 수 있다. 도 2에 의하면, 터치스크린(210)은 프론트 케이스(201)의 전면(front surface)의 대부분을 차지한다.

상기 제1 음향출력부(211)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver) 또는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.

상기 전면 카메라부(216)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(210)에 표시될 수 있다.

상기 전면 카메라(216)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 상기 전면 카메라(216)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

상기 신호입력부(217)는 이동 단말기(200)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 복수의 입력키들을 포함할 수 있다. 입력키들은 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있으며, 사용자가 촉각적인 느낌을 가지며 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다.

예를 들어 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 방식으로도 구현될 수 있다. 상기 신호입력부(217)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어 시작, 종료, 스크롤 등을 입력하기 위한 것일 수 있다.

상기 프론트 케이스(201)의 측면에는 사이드키(214), 인터페이스부(215) 및 음향입력부(213) 등이 배치된다.

상기 사이드키(214)는 조작유닛으로 통칭될 수 있으며, 이동 단말기(200)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받을 수 있게 되어 있다. 사이드키(214)는 사용자가 촉각적인 느낌을 가면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 사이드키(214)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 사이드키(214)에 의하여, 영상입력부(216, 221)의 제어, 음향출력부(211)에서 출력되는 음향의 크기 조절 또는 디스플레이부(210)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력받을 수 있다.

상기 음향입력부(213)는 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받기 위해, 예를 들어 마이크로폰(microphone)과 같은 형태로 구현될 수 있다.

상기 인터페이스부(215)는 본 발명과 관련된 이동 단말기(200)가 외부 기기와 데이터 교환 등을 할 수 있게 하는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(215)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 이동 단말기(200)에 전원을 공급하기 위한 전원공급 단자들 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(215)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수 있다.

단말기 본체(204)의 후면에는 전원공급부(240), 후면 카메라부(221)가 배치된다.

상기 후면 카메라부(221)에 인접하게 플래쉬(222) 및 거울(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 플래쉬는 상기 후면 카메라부(221)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비춘다.

상기 거울은 사용자가 상기 후면 카메라부(221)을 이용하여 자신을 촬영(셀프 촬영)하고자 하는 경우에, 사용자 자신의 얼굴 등을 비춰볼 수 있게 한다.

상기 후면 카메라부(221)은 전면에 배치되는 전면 카메라부(216)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지며, 상기 전면 카메라부(216)와 서로 다른 화소를 가지는 카메라 일 수 있다,

예를 들어, 전면 카메라부(216)는 화상 통화 등의 경우에 사용자의 얼굴을 촬영하여 상대방에 전송함에 무리가 없도록 저 화소를 가지며, 상기 후면 카메라부(221)는 일반적인 피사체를 촬영하고 바로 전송하지는 않는 경우가 많기 때문에 고 화소를 가지는 것이 바람직하다. 상기 전면 및 후면 카메라부(216, 221)은 회전 또는 팝업(pop-up) 가능하게 단말기 본체(204)에 설치될 수 있다.

상기 배터리(240)는 이동 단말기(200)에 전원을 공급한다. 상기 배터리(240)는 단말기 본체(204)에 내장되거나, 단말기 본체(204)의 외부에서 직접 탈착될 수 있게 구성될 수 있다.

도 4는 도 3의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 이동 단말기는 상기 디스플레이부(210)를 구성하는 윈도우(210a) 및 디스플레이 모듈(210b)을 포함한다. 윈도우(210a)는 상기 프론트 케이스(201)의 일면에 결합될 수 있다. 윈도우(210a) 및 디스플레이 모듈(210b)는 일체로 형성될 수 있다.

프론트 케이스(201)와 리어 케이스(202) 사이에 전기적 소자들이 지지되도록 프레임(260)이 형성된다. 프레임(260)은 단말기 내부의 지지구조로서, 일 예로 디스플레이 모듈(210b), 카메라 모듈(221), 안테나 장치, 배터리(240) 또는 회로 기판(250) 중 적어도 어느 하나를 지지할 수 있도록 형성된다.

프레임(260)은 그 일부가 단말기의 외부로 노출될 수 있다. 또한, 프레임(260)은 바 타입이 아닌 슬라이드 타입의 단말기에서 본체부와 디스플레이부를 서로 연결하는 슬라이딩 모듈의 일부를 구성할 수도 있다.

도 4에 도시한 것은 일 예로서, 프레임(260)과 리어 케이스(202) 사이에 회로 기판(250)이 배치되고, 프레임(260)의 일면에 디스플레이 모듈(210b)이 결합되는 것을 도시하고 있다. 프레임(260)의 타면에는 회로 기판(250)과 배터리가 배치되고, 배터리를 덮도록 배터리 케이스(203)가 리어 케이스(202)에 결합될 수 있다.

상기 윈도우(210a)는 상기 프론트 케이스(201)의 일면에 결합된다. 상기 윈도우(210a)의 일면에는 터치를 감지할 수 있도록 형성되는 터치 감지 패턴(210c)이 형성될 수 있다. 터치 감지 패턴(210c)은 터치 입력을 감지하도록 형성되고, 광투과성으로 이루어진다. 터치 감지 패턴(210c)은 상기 윈도우(210a)의 전면에 장착되며, 윈도우(210a)의 특정 부위에 발생하는 전압 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다.

상기 디스플레이 모듈(210b)은 상기 윈도우(210a)의 후면에 장착된다. 본 실시예에서는 상기 디스플레이 모듈(210b)의 예로서 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD)가 개시되나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 디스플레이 모듈(210b)은 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 등이 될 수 있다.

상기 회로 기판(250)은 앞서 살펴본 바와 같이, 프레임(260)의 일면에 형성될 수 있지만, 상기 디스플레이 모듈(210b)의 하부에 장착될 수도 있다. 그리고, 상기 회로 기판(250)의 하면 상에 적어도 하나의 전자소자들이 장착된다.

상기 프레임(260)에는 상기 배터리(240)가 수용될 수 있도록 리세스된 형태의 수용부가 형성된다. 상기 배터리 수용부의 일 측면에는 상기 배터리(240)가 단말기 본체에 전원을 공급하도록 상기 회로 기판(250)과 연결되는 접촉단자가 형성될 수 있다.

이동 단말기의 상단 또는 하단에는 안테나 장치(ANT 1, ANT 2)가 형성될 수 있다. 또한 안테나 장치는 복수로 형성되어 단말기의 각 단부에 배치되고, 각 안테나 장치는 서로 다른 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다. 이러한 안테나 장치는 캐리어의 일면에 형성되는 도전 멤버들을 포함하여 형성될 수 있다. 일 예로 도전 멤버가 형성된 캐리어는 도 4에서 도시한 A부분에 안착될 수 있다. 캐리어는 스크류와 같은 체결수단에 의해 케이스(201)의 A부분에 결합될 수 있다. 이 때, 스크류는 캐리어에 형성되는 관통홀을 지나 케이스(201)에 형성된 홀(262)에 체결될 수 있다. 후술하는 프레임(260)의 리브(263)는 캐리어가 장착되는 공간을 한정할 수 있다.

프레임(260)은 얇은 두께로 형성되더라도 충분한 강성을 유지할 수 있도록 금속 재질로 형성될 수 있다. 금속 재질의 프레임(260)은 그라운드로 동작할 수 있다. 즉, 회로 기판(250) 또는 안테나 장치가 프레임(260)에 접지 연결될 수 있으며, 프레임(260)은 회로 기판(250)이나 안테나 장치의 그라운드로 동작할 수 있다. 이 경우 프레임(260)은 이동 단말기의 그라운드를 확장할 수 있다.

회로 기판(250)은 안테나 장치와 전기적으로 연결되며, 안테나 장치에 의하여 송수신되는 무선 신호(또는 무선 전자기파)를 처리하도록 이루어진다. 무선 신호의 처리를 위해, 복수의 송수신 회로들이 회로 기판(250)에 형성되거나 장착될 수 있다.

송수신기 회로들은 하나 이상의 집적 회로 및 관련 전기적 소자들을 포함하여 형성될 수 있다. 일 예로, 송수신기 회로는 송신 집적 회로, 수신 집적회로, 스위칭 회로, 증폭기 등을 포함할 수 있다.

복수의 송수신기 회로들은 도전 멤버인 도전 패턴으로 형성되는 도전 멤버들을 동시 급전함으로써, 복수의 안테나 장치가 동시에 작동할 수 있다. 예를 들면, 어느 하나가 송신하는 동안, 다른 하나는 수신할 수 있으며, 둘 다 송신하거나 둘 다 수신을 할 수 있다.

동축 케이블은 회로기판과 각 안테나 장치들을 서로 연결하도록 형성될 수 있다. 일 예로 동축 케이블은 안테나 장치들을 급전시키는 급전 장치에 연결될 수 있다. 급전 장치들은 조작부(217)로부터 입력되는 신호들을 처리하도록 형성되는 연성회로기판(242)의 일면에 형성될 수 있다. 연성회로기판(242)의 타면은 조작부(217)의 신호를 전달하도록 형성되는 신호 전달 유닛과 결합될 수 있다. 이 경우 연성회로기판(242)의 타면에 돔이 형성되고, 신호 전달 유닛에 액추에이터가 형성될 수 있다.

단말기 바디의 상부와 하부에 해당하는 부분에 각각 안테나 장치(ANT1, ANT2)가 형성될 수 있다. 각각의 안테나 장치(ANT1, ANT2)는 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 형성된다.

예를 들면, 제1 안테나 장치(ANT 1)는 DCN 1x 방식 또는 PCS 1x 방식의 신호를 송수신하기 위해 형성될 수 있고, 제2 안테나 장치(ANT 2)는 DCN EVDO(Evolution-Data Optimized 또는 Evolution-Data Only) 방식에 따른 신호를 송수신하기 위해 형성될 수 있다.

또한, 제1 안테나 장치(ANT 1)가 LTE B4 방식에 따르는 신호를 송수신하면, 제2 안테나 장치(ANT 2)는 LTE B13 방식에 따르는 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다.

이와 달리, 제1 안테나 장치(ANT 1)가 이동 단말기의 음성 서비스에 해당하는 신호를 송수신하면, 제2 안테나 장치(ANT 2)는 이동 단말기의 LTE 서비스에 해당하는 데이터 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다.

캐리어의 하부에는 연성회로기판(242)이 연결될 수 있다. 연성회로기판(242)은 일단이 제어부를 구비하는 회로기판(250)에 연결될 수 있다. 그리고 연성회로기판(242)은 단말기의 조작부(217)와 연결될 수 있다. 이 경우, 연성회로기판(242)은 조작부(217)에서 생성된 신호가 회로기판(250)의 제어부에 전달되도록 형성된다. 일 예로, 연성회로기판(242)은 조작부(217)와 연결되도록 조작부(217)의 하부에 형성되며, 조작부(217)와 연성회로기판(242) 사이에 형성되는 신호전달부(217a)와 접촉하도록 형성될 수 있다.

연성회로기판(242)의 일면이 조작부(217)와 접촉하도록 형성되고, 연성회로기판(242)의 타면에 제1 안테나 장치(ANT1)와 제2 안테나 장치(ANT2)의 급전 연결부(F) 및 접지 연결부(G)와 각각 연결될 수 있도록 접촉부(242a)가 형성될 수 있다.

이하, 본 발명과 관련된 MIMO 안테나 기술에 대하여 도 5 내지 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.

MIMO는 "Multiple Input Multiple Output"의 준말로서, 지금까지 한 개의 송신안테나와 한 개의 수신안테나를 사용했던 것에서 탈피하여, 다중 송신안테나와 다중 수신안테나를 채택해 송수신 데이터 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 말한다. 즉, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않고, 여러 안테나에서 수신된 단편적인 데이터 조각을 한데 모아 완성하는 기술을 응용한 것이다.

이와 같은 MIMO 기술에 의하면 특정 범위에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 특정 데이터 전송 속도에 대해 시스템 범위를 증가시킬 수 있다. 즉, MIMO 기술은 이동통신의 사용자 기기(User Equipment; UE)와 중계기 등에 폭넓게 사용할 수 있는 차세대 이동통신 기술이다. 상기 기술은 데이터 통신 확대 등으로 인해 한계 상황에 이른 이동통신의 전송량 한계를 극복할 수 있는 기술로 관심을 모으고 있다.

도 5는 일반적인 다중 안테나 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.

도 5과 같이 송/수신 단에서 안테나의 수를 동시에 증가시키게 되면, 송신기나 수신기에서만 다수의 안테나를 사용하게 되는 경우와 달리 안테나 수에 비례하여 이론적인 채널 전송 용량이 증가하므로, 주파수 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

도 6은 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO) 통신 시스템을 예시한 도면이다. 앞서 살펴본 바와 같이, MIMO 기술은 다중 송신 안테나 및/또는 다중 수신 안테나를 사용하여 통신을 수행하는 기술을 말한다. 다중안테나의 기술은 다양한 채널 경로를 통과한 심볼들을 이용하여 송신 신뢰도를 높이는 공간 다이버시티(spatial diversity) 방식과, 다수의 송신 안테나를 이용하여 다수의 데이터 심볼을 동시에 송신하여 전송률을 향상시키는 공간 다중화(spatial multiplexing) 방식이 있다. 또한, 두 가지 방식을 적절히 결합하여 각각의 장점을 적절히 얻고자 하는 연구도 최근 많이 연구되고 있다. 각각의 방식에 대해 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 공간 다이버시티 방식은 시공간 블록 부호(Space Time Block Code) 계열 방식과 다이버시티 이득(Diversity Gain)과 부호화 이득(Coding Gain)을 동시에 이용하는 시공간 트렐리스 부호 (Space Time Trellis Code) 계열 방식을 포함한다. 일반적으로 비트 오류율(Bit Error Rate) 개선 성능과, 부호 생성 자유도는 트렐리스 부호 방식이 우수하지만 연산 복잡도(Computation Complexity)는 시공간 블록 부호가 간단하다. 공간 다이버서티 이득은 송신 안테나 수와 수신 안테나 수의 곱에 해당되는 양을 얻을 수 있다.

둘째, 공간 다중화 기법은 각 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터 열을 송신한다. 이때, 송신기로부터 동시에 송신된 데이터 사이에는 상호 간섭이 발생하므로, 수신기는 적절한 신호처리 기법을 이용하여 상호 간섭을 제거한 뒤에 신호를 검출한다. 간섭 제거 방식의 예는 최대 우도(maximum likelihood; ML) 방식, ZF(Zero Forcing)방식, MMSE(Minimum Mean Square Error) 방식, D-BLAST(Diagonal Bell Laboratories Layered Space-Time) 방식, V-BLAST(Vertical Bell Labs Layered Space-Time) 방식 등을 포함한다. 송신기가 채널 정보를 알 수 있는 경우에는 SVD(Singular Value Decomposition) 방식 등을 사용할 수 있다.

셋째, 공간 다이버시티와 공간 다중화가 결합된 하이브리드(Hybrid) 방식을 사용할 수 있다. 공간 다이버시티 이득만을 얻을 경우 다이버시티 차수의 증가에 따른 성능개선 이득이 점차 포화되며, 공간 다중화 이득만을 취하면 무선 채널에서 송신 신뢰도가 떨어진다. 이러한 하이브리드 방식은 이중 시공간 송신 다이버시티(Double-Space Time Transmit Diversity; D-STTD), 시공간 BICM(Space Time Bit-Interleaved Coded Modulation; STBICM) 등을 포함한다.

MIMO 또는 다이버시티로 동작하는 안테나를 장착하는 시스템에서, 원활하게 신호의 송수신 성능을 보장하기 위해서는, 제1안테나(primary)(송신 또는 수신측의 메인 안테나)와 제2 안테나(secondary)(다이버시티 또는 MIMO 시스템의 수신측 서브 안테나) 사이에 상호간섭(mutual coupling) 및 관련계수(Envelope Correlation Coefficient)값이 낮아야 한다.

예를 들어, 요구되는 수신 조건으로서, 메인 안테나는 단일 수신기(single-receiver)일 때와 동일하게 동작할 것, 두 안테나 간 이득의 차이는 6㏈보다 작을 것, Envelope Correlation Coefficient(ECC)가 0.5 보다 작을 것, 송신쪽에서 항상 메인 안테나를 사용할 것, 안테나간 격리도(Antenna to antenna isolation)가 8㏈ 보다 클 것 등이 만족되면, LTE 대역의 주파수에서 MIMO 안테나로서 양호하게 동작할 수 있다.

위와 같은 요구 조건 중에서 Gain(이득) 및 Bandwidth(대역폭) 등 안테나 기본적인 성능은 제외하고, 두 안테나 간의 상관 관계를 표현하는 ECC를 0.5 이하로 구현하는 것이 이동 단말기 내에 MIMO 안테나를 구현하는 데 있어 가장 어려운 점이라 할 수 있는데, 위 조건을 만족시키기 위하여 두 안테나는 반파장 이상의 거리로 이격되어 위치하거나, 두 안테나의 편파 방향이 서로 최대한 직교를 이루도록 구성할 필요가 있다. 그러나, 예를 들어, 4세대 이동 통신인 LTE의 경우 700MHz대역을 사용하는데 이때의 반파장의 길이는 400mm를 넘기도 하여 실제로 이동 단말기에서 두 안테나를 반파장 이상의 거리로 이격시키기 어려운 경우가 발생할 수 있다.

본 발명은 특히, 두 안테나의 편파 방향이 서로 직교하거나, 직교에 가깝도록 형성된 이동 단말기에 관한 것이다. 이하 도 7 내지 도 8을 참조하여 보다 자세히 살펴보기로 한다.

도 7은 본 발명과 관련하여 비교예에 따르는 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)를 도시한 개념도이고, 도 8은 본 발명과 일 실시예에 따르는 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)를 도시한 개념도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(ANT 1)는 단말기의 상부에 배치되고 제2 안테나(ANT 2)는 단말기의 하부에 배치된다.

제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)는 급전되는 지점에서 서로 다른 방향으로 연장되는 제1 도전 멤버(311, 321)와 제2 도전 멤버(312, 322)를 구비할 수 있다. 그리고 접지 연결부(G)는 도전 멤버들을 그라운드에 접지시키고, 접지 연결부(G)는 특정 주파수 대역에서 임피던스 정합되도록 하나 이상의 정합부에 연결될 수 있다. 둘 이상의 정합부가 포함되면, 스위치가 도전 멤버를 각각의 정합부에 스위칭 연결할 수 있다.

즉, 접지 연결부(G)를 단수로 구성하면 서로 다른 주파수 대역에서 임피던스 정합을 하도록 정합부를 복수로 구성하여야 하고, 정합부와 도전 멤버를 서로 다른 경로로 연결하는 스위치가 안테나 장치에 포함될 수 있다. 이 때, 스위치는 수동 소자이므로 안테나의 이득이 감소될 수 있다.

또한 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)가 이동 단말기의 한정된 공간 내에 배치됨으로 인해, 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2) 사이에 간섭이 발생하여 안테나 방사패턴이 왜곡되고, 대역폭이 협소해질 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 두 안테나의 편파 방향이 서로 직교하거나 직교에 가깝게 이루어지도록, 도전 멤버들이 서로 교차하도록 배치하였다. 그리고, 접지 연결부(G)를 복수로 형성하여 스위치를 구비하지 않고도 복수의 주파수 대역에서 임피던스 정합을 할 수 있도록 하였다.

도 8을 참조하면, 제1 안테나(ANT 1)는 단말기의 상부에 배치되고 제2 안테나(ANT 2)는 단말기의 하부에 배치된다. 이 때, 제2 안테나(ANT 2)는 메인 안테나가 될 수 있고, 제1 안테나(ANT 1)는 다이버시티 또는 MIMO 시스템에서 수신측 서브 안테나가 될 수 있다. 또는 이와 달리, 제1 안테나(ANT 1)는 메인 안테나가 될 수 있고, 제2 안테나(ANT 2)는 다이버시티 또는 MIMO 시스템에서 수신측 서브 안테나가 될 수 있다.

제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)는 그라운드를 구비하는 어느 하나의 기판(250, 242)에 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)는 급전되는 지점에서 서로 다른 방향으로 연장되는 제1 도전 멤버(411, 421)와 제2 도전 멤버(412, 422)를 구비할 수 있다. 이로 인해, 멀티 주파수 대역에서 공진하도록 형성된다. 즉, 제1 도전 멤버(411, 421)와 제2 도전 멤버(412, 422)는 서로 다른 주파수 대역에서 공진하도록 형성되는데, 각 멤버는 각 주파수 대역의 중심 주파수에 대응하는 물리적 길이를 갖는다. 이 때, 길이와 주파수는 서로 반비례하는 관계에 있으므로, 도전 멤버의 길이가 길면 보다 낮은 주파수 대역에서 공진하고, 길이가 짧으면 보다 높은 주파수 대역에서 공진한다.

이 때, 제2 안테나(ANT 2)는 복수의 접지 연결부를 구비하거나 하나의 접지 연결부를 구비할 수 있으며, 제1 도전 멤버(421)와 제2 도전 멤버(422)는 도시한 바와 같이 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다.

제1 안테나(ANT 1)의 제1 도전 멤버(411)는 단말기 바디의 제1 측면(일 예로, 상측)에 대면하도록 적어도 일부가 절곡된다. 제1 도전 멤버(411)는 일 예로, GPS 주파수 대역에서 동작하도록 형성된다.

그리고, 제1 안테나(ANT 1)의 제2 도전 멤버(412)는 단말기 바디의 제2 측면(일 예로, 좌측)에 대면하도록 배치된다. 일 예로, 제2 도전 멤버(412)는 중심 주파수가 800 MHz인 주파수 대역에서 동작할 수 있도록 이에 대응하는 물리적 길이를 갖는다. 제1 안테나(ANT 1)의 제2 도전 멤버(412)는 제2 안테나(ANT 2)의 제2 도전 멤버(412)를 향하여 연장된다.

제1 도전 멤버(411)는 제1 접지 연결부(G1)에 의해 그라운드에 접지 연결된다. 그리고, 제2 도전 멤버(412)는 제2 접지 연결부(G2)에 의해 그라운드에 접지 연결된다. 이 때, 그라운드가 분리되어 제1 도전 멤버(411)는 제1 그라운드에 제2 도전 멤버(412)는 제2 그라운드에 연결될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제2 도전 멤버(412)를 제2 측면에 대면하도록 형성하면 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)의 방사 패턴이 서로 직교하거나 직각에 가깝게 교차한다. 이로 인해, MIMO ECC가 0.5 이하의 값을 가질 수 있다.

또한, 제1 접지 연결부(G1)와 제2 접지 연결부(G2)가 각각 제1 도전 멤버(411)와 제2 도전 멤버(412)를 독립적으로 임피던스 정합시키기 때문에, 스위치에 의하지 않고도 멀티 주파수 대역에서 독립적인 임피던스 정합이 가능하다.

급전 연결부(F)는 제1 도전 멤버(411)와 제2 도전 멤버(412)가 서로 분기되는 지점에 형성될 수 있다. 즉, 제1 접지 연결부(G1)와 제2 접지 연결부(G2)는 제1 및 제2 도전 멤버(412)를 급전시키는 급전 연결부(F)를 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. 제2 도전 멤버(412)가 800 MHz에 해당하는 중심 주파수에서 공진하도록 형성될 때, 급전 연결부(F)와 제2 접지 연결부(G2)는 15 내지 25 mm의 간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

캐리어는 일정 유전율을 구비하여 형성되는 유전체로서, 에폭시레진 접합제를 함침시킨 여러겹의 종이로 이루어진 FR-3, 에폭시레진을 함침시킨 종이코어를 가진 합성체인 CEM-1이 사용될 수 있다. 또한, 표면에는 직조된 유리섬유가 에폭시레진이 함침되어 있고, 코어는 직조되지 않은 유리섬유에 에폭시레진이 함침되어 있는 CEM-3, 에폭시레진이 함침된 유리섬유가 여러겹 쌓여 있는 FR-4, 다기능 에폭시 레진을 함침시킨 직조 유리섬유를 여러겹 쌓은 FR-5, 폴리이미드 레진을 함침시킨 여러 겹의 직조된 유리섬유로 이루어져 있는 GI, 인쇄회로기판(PCB)의 일부와 같은 재질들을 포함할 수 있다

급전 연결부(F)는 급전부와 도전 멤버를 전기적 연결 또는 EM(Electro-Magnetic)급전 방식으로 급전시킨다. 이러한 연결을 위하여 급전 연결부(F)는 급전판, 급전용 클립 또는 급전선 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 여기서, 급전판, 급전용 클립 또는 급전선은 어느 하나가 다른 하나에 서로 전기적으로 연결되어, 급전 장치를 통해 급전되는 전류(또는 전압)를 무선 신호를 송수신하는 도전 멤버들로 전달한다. 여기서, 급전선은 기판 상에 인쇄되는 마이크로스트립(microstrip)을 포함할 수 있다.

접지 연결부들(G)은 도전 멤버와 그라운드를 접지 연결시키고, 전기적으로 단락시켜서 안테나의 공진 주파수에 대한 임피던스 정합을 이루게 할 수 있다. 접지 연결부(G)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 방사체들(일 예로, 도전 멤버)을 서로 다른 길이로 연결시킨다. 여기서, 패스는 접지와 방사체를 연결하는 전기적 통로로, 접지판, 접지용 클립, 또는 접지선 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 접지선을 서로 다른 길이로 형성함으로써 패스의 길이를 달리 형성할 수 있다.

도 9은 도 8에 따르는 안테나 장치의 구성을 도시한 개념도이다.

PIFA 안테나의 경우, 도전 멤버는 λ/4 또는 λ/8 공진 모드에서 안테나 장치의 공진 주파수가 원하는 주파수가 되도록 일정 길이로 형성될 수 있다. 도 9에서 도시된 바와 같이, 도전 멤버에 각각 정합부, 급전부 및 송수신부가 전기적으로 연결될 수 있다.

정합부는 직렬 소자나 분로 소자들로 구현될 수 있다. 직렬 소자로 구성되는 경우, 임피던스의 허수부인 리액턴스 값(reactance)이 변경될 수 있다. 일 예로 인덕터는 리액턴스를 높이고 커패시터는 리액턴스를 낮추므로 특정 주파수 대역의 임피던스가 변경될 수 있다. 이와 달리, 분로 소자로 구성되는 경우, 임피던스의 실수부인 저항값(resistance)을 변경될 수 있다. 일 예로 인덕터는 저항값을 높이고 커패시터는 저항값을 낮추어 특정 주파수 대역의 임피던스가 변경될 수 있다.

급전부는 발룬, 이상기, 분배기, 감쇠기, 증폭기 등이 조합되어 구성될 수 있다.

회로기판(250)의 일면에 송수신 회로부가 형성될 수 있다. 송수신 회로부는 급전부에 연결된다. 송수신 회로부는 급전부와 정합부를 통해 도전 멤버를 급전함으로써, 무선 신호를 송신하거나, 도전 멤버에 의해 수신된 수신 무선 신호를 정합부와 급전부를 통해서 입력받아 주파수 변환 처리나 복조 처리 등의 소정의 수신 처리를 실행하도록 형성된다.

도 10은 도 8에 도시한 안테나와 그라운드의 연결관계를 도시한 단면도이다.

도 10에서 보는 바와 같이, 다층 회로기판(250)은 제1 그라운드(251)와 제2 그라운드(252)가 서로 적층되어 형성되어 있다. 다층 회로기판(250)은 상면인 제1 면과 하면인 제2 면을 구비하고, 제1 면에는 각종 전기적 소자들이 배치되고, 제2 면에는 제2 그라운드(252)가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 면과 제2 면 사이의 복층 구조 내에 제1 그라운드(251)가 형성될 수 있다.

제1 안테나(ANT 1)는 제1 그라운드(251)에 접지 연결될 수 있고 제2 안테나(ANT 2)는 제2 그라운드(252)에 접지 연결될 수 있다.

제1 안테나(ANT 1)는 제1 면으로부터 제1 그라운드(251)까지 연장되는 비어홀(via hall, hall)을 통해 제1 안테나(ANT 1)가 제1 그라운드(251)에 접지 연결된다. 그리고, 제2 안테나(ANT 2)는 제1 면의 타면인 제2 면에 형성된 제2 그라운드(252)에 접지 연결된다. 또한, 제1 그라운드(251)와 제2 그라운드(252) 사이에는 유전체로 이루어진 유전층(253)이 형성된다.

이와 같이, 유전층(253)은 제1 그라운드(251)와 제2 그라운드(252)를 공간적으로 분리하여, 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2) 간의 격리도를 향상시켜, 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)간의 거리가 200mm 이내더라도, MIMO ECC가 0.5 이내로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 이와 같이 공간적으로 분리된 경우, 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)간의 거리가 100mm 이더라도, 격리도는 10.2㏈이며, MIMO ECC가 0.45 인 것을 확인할 수 있었다.

제1 안테나(ANT 1)는 PIFA 타입의 안테나를 예를 들었지만, 제2 안테나(ANT 2)는 복수의 주파수 대역에서 동작할 수 있도록 복수의 공진 멤버들을 포함하고, 각각의 공진 멤버들은 IFA, Monopole, dipole 등의 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 어느 하나가 folded dipole 형태로 이루어지고, 다른 하나는 PIPA 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)는 각각의 안테나 형태에 따라 다층 회로기판(250)에 각각 급전 연결 또는 접지 연결될 수 있다.

제1 안테나(ANT 1)는 제2 안테나(ANT 2)에 비해 안테나 이득 차이가 3 dB 내지 6 dB 의 차이가 나도록 형성되는 것이 바람직한데, 이로 인해 MIMO 또는 다이버시티로 동작하는 안테나 시스템에서 신호를 원활하게 송수신할 수 있다.

다층 회로기판(250)은 단말기 바디에서 어느 일측에 치우쳐 형성된다. 제1 안테나(ANT 1)는 단말기 바디의 어느 일단에 근접하게 배치되고, 적어도 일부가 다층 회로기판(250)을 덮도록 배치될 수 있다. 제2 안테나(ANT 2)는 다층 회로기판(250)에서 이격되어 배치되고, 단말기 바디의 타단에 근접하게 배치되어, 제1 안테나(ANT 1)와 제2 안테나(ANT 2)가 공간적으로 서로 분리되어 있다.

서로 이격된 제2 안테나(ANT 2)와 다층 회로기판(250)은 연결부(242)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 연결부(242)는 동축 케이블이나 FPCB를 포함하여 이루어질 수 있다.

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 (8)

1. 단말기 바디;
   급전되는 지점에서 서로 반대 방향으로 연장되며, 각각 서로 다른 주파수 대역에서 공진하도록 일정한 길이로 형성되는 제1 도전 멤버와 제2 도전 멤버;
   상기 제1 도전 멤버를 접지 연결하는 제1 접지 연결부; 및
   상기 제2 도전 멤버를 접지 연결하는 제2 접지 연결부를 포함하는 이동 단말기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 단말기 바디는 서로 인접한 제1 측면과 제2 측면을 구비하고,
   상기 제1 도전 멤버는 적어도 그 일부가 상기 제1 측면을 대면하도록 절곡되어 배치되고,
   상기 제2 도전 멤버는 상기 제2 측면을 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 접지 연결부와 상기 제2 접지 연결부는 상기 제1 및 제2 도전 멤버를 급전시키는 급전 연결부를 사이에 두고 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 도전 멤버와 제2 도전 멤버는 상기 단말기 바디의 상부에 배치되는 제1 안테나의 일부를 구성하고,
   상기 단말기 바디의 하부에는 제2 안테나가 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 다중 안테나(Multiple Input Multiple Output: MIMO)로서 동작하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 제2 안테나 간의 ECC(Envelop Correlation Coefficient)는 0.5 이내인 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
7. 제4항에 있어서,
   서로 구획되는 제1 그라운드 및 제2 그라운드를 포함하여 상기 단말기 바디에 장착되는 다층 회로기판을 더 포함하고,
   상기 제1 안테나는 상기 제1 그라운드에 접지 연결되고,
   상기 제2 안테나는 상기 제2 그라운드에 접지 연결되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 다층 회로기판은 적어도 하나의 유전층을 포함하고,
   상기 유전층은 상기 제1 그라운드과 제2 그라운드 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.

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