KR20160046187A - 안테나 구조 및 그 안테나 구조를 갖는 전자 장치 - Google Patents

안테나 구조 및 그 안테나 구조를 갖는 전자 장치 Download PDF

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KR20160046187A
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송일종
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장요한
이병훈
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Abstract

본 발명은, 안테나 구조 및 그 안테나 구조를 갖는 전자 장치에 관한 것으로서, 특히 모바일 장치 등의 전자 장치를 구성하는 금속 프레임을 이용한 NFC 안테나 구조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 NFC 안테나 구조는, 소정 높이를 갖는 금속 프레임을 형성하는 적어도 하나의 안테나 세그먼트와, 상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 적어도 하나의 슬릿을 포함하고, 상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트의 각각은 양 끝단에 각각 제1 피딩 단자 및 제2 피딩 단자를 포함한다. 상기 제1 피딩 단자는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로의 일단에 연결되고, 상기 제2 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결된다.

Description

안테나 구조 및 그 안테나 구조를 갖는 전자 장치{Antenna Structure and Electronic Device with the same}
본 발명은 안테나 구조 및 그 안테나 구조를 갖는 전자 장치에 관한 것으로서, 특히 모바일 장치 등의 전자 장치를 구성하는 금속 프레임을 이용한 NFC 안테나 구조에 관한 것이다.
전자 장치의 일 예인 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 모바일 장치는, 외부 장치와의 NFC (Near Field Communication; NFC)를 위하여, 칩 형태의 NFC 회로망을 모바일 장치에 내장하고 있다. 또한, NFC를 위한 별도의 안테나가 모바일 장치의 내부에 부착되거나 모바일 장치에 수납되는 배터리의 일면에 부착된다.
그런데, 최근, 모바일 장치가 슬림화됨에 따라, 모바일 장치의 강도 감소를 보상하기 위해 금속 물질로 된 커버 등으로 모바일 장치의 몸체 하우징을 덮도록 하고 있다. 그러나, 모바일 장치의 커버가 금속 물질로 형성되는 경우, 모바일 장치의 내부에 배치된 NFC 안테나가 상기 금속 물질의 커버에 의해 차폐(shield)되어 안테나 성능이 저하되는 문제점을 유발하고 있다.
아울러, 종래에 NFC 안테나는 모바일 장치의 후방 방향으로 배치되어 있어서, 모바일 장치의 전방 측에 대한 안테나 성능이 후방 측에 비해 양호하지 못하였다.
본 발명의 목적은 모바일 장치의 NFC 안테나 성능을 개선하기 위한 안테나 구조를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 NFC 안테나 성능을 개선하기 위한 안테나 구조를 갖는 모바일 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 NFC(Near Field communication) 장치는, NFC를 수행하는 NFC 회로망과, 상기 NFC 회로망과 연결되는 안테나 구조와, 상기 NFC 회로망과 상기 안테나 구조 사이의 임피던스를 매칭하는 매칭 회로를 포함할 수 있고, 상기 안테나 구조는, 상기 NFC 회로망 및 상기 매칭 회로를 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 형성하는 안테나 세그먼트와, 상기 안테나 세그먼트의 양 끝단 사이에 형성되는 제1 슬릿을 포함하고, 상기 안테나 세그먼트는 양 끝단에 각각 형성된 제1 및 제2 피딩 단자를 포함하고, 상기 제1 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 일단에 연결되고, 상기 제2 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 세그먼트는 직접적으로 접지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 세그먼트는 상기 매칭 회로에 포함된 소정의 커패시터와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 갖는 공진기로서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조는, NFC 안테나 패턴을 포함하는 NFC 안테나를 더 포함하고, 상기 NFC 안테나와 상기 안테나 세그먼트는 상기 매칭 회로에 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 세그먼트와 상기 매칭 회로 사이에 배치되는 스위치와, 상기 NFC 안테나와 상기 매칭 회로 사이에 배치되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 구조는, 상기 몸체를 덮고, 금속으로 된 커버를 더 포함하고, 상기 커버는, 일측에 형성된 제2 슬릿과, 상기 제2 슬릿을 사이에 두고 형성된 제3 및 제4 피딩 단자를 포함하고, 상기 제3 피딩 단자는 상기 제1 피딩 단자와 함께 상기 매칭 회로의 일단에 병렬로 연결되고, 상기 제4 피딩 단자는 상기 제2 피딩 단자와 함께 상기 매칭 회로의 타단에 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 세그먼트와 상기 매칭 회로 사이에 배치되는 스위치와, 상기 커버와 상기 매칭 회로 사이에 배치되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 커버는, 상기 제2 슬릿의 일단에 연장되고, 그 폭이 상기 제2 슬릿의 폭보다 큰 개구부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 슬릿 및 상기 제2 슬릿은, 절연체 또는 유전체로 채워질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 NFC(Near Field communication) 장치는, NFC를 수행하는 NFC 회로망과, 상기 NFC 회로망과 연결되는 안테나 구조와, 상기 NFC 회로망과 상기 안테나 구조 사이의 임피던스를 매칭하는 매칭 회로를 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조는, 상기 NFC 회로망 및 상기 매칭 회로를 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 형성하는 다수의 안테나 세그먼트와, 상기 다수의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 다수의 슬릿을 포함하고, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 양 끝단에 각각 형성된 제5 피딩 단자 및 제6 피딩 단자를 포함하고, 상기 제5 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 일단에 병렬로 연결되고, 상기 제6 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 상기 매칭 회로에 포함된 소정의 커패시터와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 갖는 공진기로서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 NFC 장치는, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각과 상기 매칭 회로 사이에 배치되는 다수의 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 NFC(Near Field communication) 장치는, NFC를 수행하는 NFC 회로망과, 상기 NFC 회로망과 연결되는 안테나 구조와, 상기 NFC 회로망과 상기 안테나 구조 사이의 임피던스를 매칭하는 매칭 회로를 포함할 수 있다. 상기 안테나 구조는, 상기 NFC 회로망 및 상기 매칭 회로를 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 형성하는 다수의 안테나 세그먼트와, 상기 다수의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 다수의 슬릿을 포함하고, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 양 끝단에 각각 형성된 피딩 단자를 포함할 수 있다. 상기 다수의 안테나 세그먼트는, 인접하는 안테나 세그먼트에 형성된 피딩 단자 중 인접하는 피딩 단자들을 전기적으로 연결함으로써, 서로 직렬로 연결될 수 있다. 직렬 연결의 첫번째 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 일단에 연결되고, 직렬 연결의 마지막 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 직렬 연결된 상기 다수의 안테나 세그먼트는 상기 매칭 회로에 포함된 소정의 커패시터와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 갖는 공진기로서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 NFC 안테나 구조는, 소정 높이를 갖고 중심부가 비어있는 금속 프레임을 형성하는 적어도 하나의 안테나 세그먼트와, 상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 적어도 하나의 슬릿을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트의 각각은 양 끝단에 각각 제7 피딩 단자 및 제8 피딩 단자를 포함하고, 상기 제7 피딩 단자는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로의 일단에 연결되고, 상기 제8 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 NFC 안테나 구조는, 소정 높이를 갖고 중심부가 비어있는 금속 프레임을 형성하는 다수의 안테나 세그먼트와, 상기 다수의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 다수의 슬릿을 포함할 수 있다. 상기 다수의 안테나 세그먼트의 각각은 양 끝단에 각각 피딩 단자를 포함할 수 있다. 상기 다수의 안테나 세그먼트는, 인접하는 안테나 세그먼트에 형성된 피딩 단자 중 인접하는 피딩 단자들을 전기적으로 연결함으로써, 서로 직렬로 연결될 수 있다. 직렬 연결의 첫번째 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 임피던스를 매칭하기 위한 매칭 회로의 일단에 연결되고, 직렬 연결의 마지막 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 전자 장치는, 본 발명의 일 양태에 따른 NFC 장치 중 어느 하나를 포함하고, 상기 NFC 장치를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자 장치는 모바일 장치일 수 있다.
본 발명에 따르면, 모바일 장치의 금속 프레임을 NFC 안테나로 이용하여 NFC 안테나의 성능을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치는 금속 프레임을 NFC 안테나로 이용함으로써 NFC를 위한 별도의 안테나가 불필요하여, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 금속 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 블록 구성도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 회로 구성도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 실시예에 따른 금속 프레임의 등가 회로를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 금속 프레임의 등가 회로를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 10은 도 9의 실시예에 따른 금속 프레임의 등가 회로를 나타낸다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 구성을 나타낸다.
도 13은 도 12의 실시예에 따른 안테나 구조의 등가 회로를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 구성 블록도이다.
도 15는 도 8의 실시예에 스위치가 추가된 것을 나타낸다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치의 일 예인 모바일 장치(10)는 몸체 하우징(300)과, 몸체 하우징의 측부를 둘러싸는 금속 프레임(100)과, 후면 커버(200)를 포함할 수 있다.
모발일 장치(10)는 스마트 폰(smart phone), 휴대폰(Cellular Phone), 태블릿(Tablet) PC, 노트북(Laptop Computer), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(Navigation) 등과 같은 임의의 모바일 장치일 수 있다.
몸체 하우징(300)은 모바일 장치(10)의 전체 형상의 골격을 구성하고, 플라스틱 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 몸체 하우징(300)에는 각종 전자회로칩이나 전기 소자가 실장된 인쇄회로기판이 장착될 수 있고, 카메라 렌즈(332)를 포함하고 있는 카메라 모듈(330)이 장착될 수 있다. 또한, 몸체 하우징(300)에는 배터리를 수납할 수 있는 배터리 수납고(340)가 형성될 수 있다. 몸체 하우징(300)의 전방부에는 디스플레이 스크린, 입력 키 버튼 등이 배치될 수 있다.
몸체 하우징(300)의 내부에 배치된 인쇄회로기판에는 금속 프레임(100)의 안테나 세그먼트(110)와 연결되는 매칭 회로(310)와, 매칭 회로(310)와 연결되는 NFC(Near Field Communication) 회로망(320)이 실장될 수 있다.
실시예에 따라서는 몸체 하우징(300)을 인쇄회로기판으로 형성할 수도 있다.
금속 프레임(100)은 금속으로 된 안테나 세그먼트(segment)(110)와, 안테나 세그먼트(110)를 분리시켜주는 슬릿(120)을 포함할 수 있다. 금속 프레임(100)은 몸체 하우징(300)의 측부를 둘러싸고 외부의 충격으로부터 몸체 하우징(300)을 보호할 수 있다.
슬릿(120)은 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연체 또는 유전체로 채워질 수 있다.
금속 프레임(100)은 매칭 회로(310)를 통해 NFC 회로망(320)과 연결됨으로써, NFC를 위한 안테나 구조를 구성할 수 있다.
후면 커버(200)는 모바일 장치(10)의 몸체 하우징(300)의 후면을 덮도록 배치될 수 있다. 후면 커버(200)에는 개구부(210)가 형성될 수 있다. 한편, 후면 커버(200)가 몸체 하우징(300)에 부착될 때, 개구부(210)를 통하여 카메라 모듈(330)이 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 개구부(210)를 통하여 카메라 렌즈(332)가 외부로 노출될 수 있다.
후면 커버(200)는 금속 또는 플라스틱과 같은 절연체로 구현될 수 있고, 실시예에 따라서는, 후면 커버(200)는 모바일 장치(10)의 몸체 하우징(300)과 일체로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 금속 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 금속 프레임(100)은 소정의 높이를 갖고 중심부가 비어있는 장방형의 사각 틀 모양이고, 금속으로 된 안테나 세그먼트(110)을 포함하고, 안테나 세그먼트(110)의 일 측에 안테나 세그먼트(110)를 분리시키는 슬릿(slit)(112)이 형성되어 있다.
안테나 세그먼트(110)는, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다. 이와 다른 금속 또는 이와 다른 금속 들의 합금으로 형성될 수도 있다.
안테나 세그먼트(110)의 내측면 또는/및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 방지 및 안테나 성능 향상을 위해 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다.
안테나 세그먼트(110)의 양 끝단에는 매칭 회로와 전기적으로 연결되는 피딩 단자(112, 114)가 각각 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 블록 구성도를 나타낸다.
도 1, 2, 3을 참조하면, 안테나 세그먼트(110)와, 슬릿(120)을 포함하는 금속 프레임(100)은 안테나 구조를 형성할 수 있다.
금속 프레임(100)은 모바일 장치의 NFC 통신을 위한 전용 안테나로서 동작할 수 있다. 한편, 종래에는, 별도의 NFC 안테나가 모바일 장치의 내부 또는 후면 커버에 부착되거나, 몸체 하우징에 수납된 배터리에 형성되었었다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는, 금속 프레임(100)이 NFC 안테나의 역할을 할 수 있다.
이에 따라, 후면 커버(200)가 더욱 슬림화될 수 있고, 그 결과로 모바일 장치가 더욱 슬림화될 수 있다.
또한, 종래에는, 모바일 장치의 후면 커버가 금속으로 구현되는 경우, 후면 커버에 부착되거나, 모바일 장치의 내부에 부착되거나, 모바일 장치 내부에 수납된 배터리의 외면에 형성된 NFC 안테나가 후면 커버에 의해 차폐(shield)되어 NFC 안테나에 의해 송수신되는 신호(예를 들어, 전자기파)가 왜곡될 수 있었다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는, 금속 프레임(100)이 NFC 안테나의 역할을 수행함으로써, 신호 왜곡 없이 NFC 통신이 정확하게 수행될 수 있다.
안테나 세그먼트(110)의 일단의 피딩 단자(112)는 매칭 회로(310)의 일단에 전기적으로 연결되고, 안테나 세그먼트(110)의 타단의 피딩 단자(114)는 매칭 회로의 타단에 전기적으로 연결될 수 있다,
매칭 회로(310)는 NFC 회로망(230)과 안테나 세그먼트(110) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
NFC 회로망(320)은 매칭 회로(310) 및 안테나 세그먼트(110)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(320)은 칩 형태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 금속 프레임(100)은 NFC 통신을 위한 전용 루프(loop) 안테나로 동작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 회로 구성도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 모바일 장치에 포함된 NFC 장치는 금속으로 된 안테나 세그먼트(110), 매칭 회로(310) 및 NFC 회로망(320)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라 NFC 회로망(320)은 칩 형태일 수 있다.
안테나 세그먼트(110)는 도 1 내지 도 2에 도시된 안테나 세그먼트일 수 있다. 안테나 세그먼트(110)는 그 자체로 NFC 회로망(320)에 의해 수행되는 NFC를 위한 전용의 루프 안테나로서 동작할 수 있다. 안테나 세그먼트(110)는 직접적으로 접지되지는 않는다.
안테나 세그먼트(110)는 소정의 인덕턴스를 가지는 제1 인덕터(L1)로 기능할 수 있다. 안테나 세그먼트(110)의 일단은 피딩 단자(112)를 통해 매칭 회로(310)의 제1 커패시터(C1)의 일단에 연결되고, 안테나 세그먼트(110)의 타단은 피딩 단자(114)를 통해 매칭 회로(310)의 제1 커패시터(C1)의 타단에 연결된다.
이에 따라 안테나 세그먼트(110)는 매칭 회로(310)에 포함된 제1 커패시터(C1)와 함께, NFC에 적합한 공진 주파수를 가지는 공진기로 동작할 수 있다.
매칭 회로(310)는 안테나 세그먼트(110)과 NFC 회로망(320) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 매칭 회로(310)는 제2 커패시터(C2), 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4), 제5 커패시터(C5), 제6 커패시터(C6), 제7 커패시터(C7), 제2 인덕터(L2) 및 제3 인덕터(L3)를 포함할 수 있다.
제2 커패시터(C2)는 피딩 단자(112)와 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있고, 제3 커패시터(C3)는 피딩 단자(114)와 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있으며, 제4 커패시터(C4)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결될 수 있다.
제2 인덕터(L2)는 제1 노드(N1)와 NFC 회로망(320)의 제1 송신 단자(Tx1) 사이에 연결되고, 제3 인덕터(L3)는 제2 노드(N2)와 NFC 회로망(320)의 제2 송신 단자(Tx2) 사이에 연결될 수 있다.
또한, 제5 커패시터(C5)는 피딩 단자(112)와 NFC 회로망(320)의 수신 단자(Rx) 사이에 연결될 수 있다. 제6 커패시터(C6)는 피딩 단자(112)와 NFC 회로망(320)의 제1 파워 단자(P1) 사이에 연결되고, 제7 커패시터(C7)는 피딩 단자(114)와 NFC 회로망(320)의 제2 파워 단자(P2) 사이에 연결될 수 있다.
이러한 매칭 회로(310)의 구성은 단지 일 예일 뿐이고, 매칭 회로(310)는 안테나 세그먼트(110)와 NFC 회로망(320) 사이의 임피던스 매칭을 위한 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
NFC 회로망(320)은 매칭 회로(310) 및 안테나 세그먼트(110)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(320)은 제1 파워 단자(P1), 제2 파워 단자(P2), 제1 송신 단자(Tx1), 제2 송신 단자(Tx2) 및 수신 단자(Rx)를 통해 매칭 회로(310)와 연결될 수 있다.
NFC 회로망(320)이 NFC 칩인 경우, NFC 칩은 NFC 카드 모드에서 제1 파워 단자(P1) 및 제2 파워 단자(P2)를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행할 수 있다. 또한, NFC 리더 모드에서 제1 송신 단자(Tx1) 및 제2 송신 단자(Tx2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 수신 단자(Rx)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라서는 또 다른 안테나 구조로서, 금속 프레임을 플라스틱 등의 절연체로 된 프레임으로 형성하고, 절연체 프레임 내측면에 스파이럴 모양 또는 인덕턴스를 갖는 임의의 모양의 금속 패턴을 입히고, 분리된 금속 패턴의 양 끝단에 피딩 단자를 형성할 수도 있다.
또한, 금속 프레임의 인덕턴스를 조절하기 위하여 프레임 내측면에 스파이럴 모양 또는 인덕턴스를 갖는 임의의 모양의 금속 패턴을 입힐 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 안테나 구조를 형성하는 금속 프레임은 제2 및 제3 안테나 세그먼트(510, 520)을 포함하는 두 개의 안테나 세그먼트와, 제2 및 제3 안테나 세그먼트 사이에 형성된 제2 슬릿(552)과 제3 슬릿(554)을 포함하는 두 개의 슬릿을 포함할 수 있다.
제2 및 제3 안테나 세그먼트(510, 520)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
제2 및 제3 안테나 세그먼트(510, 520)의 내측면 또는/및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 방지 및 성능 향상을 위해 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다.
제2 안테나 세그먼트(510)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(512, 514)가 형성될 수 있다. 또한, 제3 안테나 세그먼트(520)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(522, 524)가 형성될 수 있다.
제2 안테나 세그먼트의 피딩 단자(512)와 제3 안테나 세그먼트의 피딩 단자(522)는 매칭 회로(570)의 일단에 병렬로 연결될 수 있고, 제2 안테나 세그먼트의 피딩 단자(514)와 제3 안테나 세그먼트의 피딩 단자(524)는 매칭 회로(570)의 타단에 병렬로 연결될 수 있다.
제2 슬릿(552) 및 제3 슬릿(554)은 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연 물질로 채워질 수 있다.
매칭 회로(570)는 NFC 회로망(580)과 안테나 세그먼트(510, 520) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
NFC 회로망(580)은 매칭 회로(570) 및 안테나 세그먼트(510, 520)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(580)은 칩 형태일 수 있다.
매칭 회로(570) 및 NFC 회로망(580)에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 유사하므로 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 제2 및 제3 안테나 세그먼트(510, 520)는 각각 NFC 통신을 위한 전용 루프(loop) 안테나로 동작할 수 있다.
도 6은 도 5의 실시예에 따른 금속 프레임의 등가 회로를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 안테나 세그먼트(510)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제4 인덕터(L51)로 기능할 수 있고, 제3 안테나 세그먼트(520)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제5 인덕터(L52)로 기능할 수 있다. 제2 안테나 세그먼트(510)와 제3 안테나 세그먼트(520)는 직접적으로 접지되지 않는다.
제4 인덕터(L51)는 피딩 단자(512, 514)를 통해 매칭 회로(570)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제5 인덕터(L52)는 피딩 단자(522, 524)를 통해 매칭 회로(570)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제4 인턱터(L51) 및 제5 인덕터(L52) 각각은 매칭 회로(570)에 포함된 소정의 커패시터(예컨대, 도 4의 C1)와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 가지는 공진기로 동작할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 안테나 구조를 형성하는 금속 프레임은 제4, 제5 및 제6 안테나 세그먼트(710, 720, 730)을 포함하는 세 개의 안테나 세그먼트와, 제4, 제5 및 제6 안테나 세그먼트 사이에 형성된 제4, 제5 및 제6 슬릿(752, 754, 756)을 포함하는 세 개의 슬릿을 포함할 수 있다.
제4, 제5 및 제6 안테나 세그먼트(710, 720, 730)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
제4, 제5 및 제6 안테나 세그먼트(710, 720, 730)의 내측면 또는/및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 방지 및 성능 향상을 위해 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다.
제4 안테나 세그먼트(710)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(712, 714)가 형성될 수 있다. 제5 안테나 세그먼트(720)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(722, 724)가 형성될 수 있다. 제6 안테나 세그먼트(730)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(732, 734)가 형성될 수 있다.
제4 안테나 세그먼트의 피딩 단자(712)와 제5 안테나 세그먼트의 피딩 단자(722)와 제6 안테나 세그먼트의 피딩 단자(732)는 매칭 회로(670)의 일단에 병렬로 연결될 수 있고, 제4 안테나 세그먼트의 피딩 단자(714)와 제5 안테나 세그먼트의 피딩 단자(724)와 제6 안테나 세그먼트의 피딩 단자(734)는 매칭 회로(570)의 타단에 병렬로 연결될 수 있다.
제4, 제5 및 제6 슬릿(752, 754, 756)은 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연 물질로 채워질 수 있다.
매칭 회로(770)는 NFC 회로망(780)과 안테나 세그먼트(710, 720, 730) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
NFC 회로망(780)은 매칭 회로(770) 및 안테나 세그먼트(710, 720, 730)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(780)은 칩 형태일 수 있다.
매칭 회로(770) 및 NFC 회로망(780)에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 유사하므로 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 제4, 제5 및 제6 안테나 세그먼트(710, 720, 730)는 각각 NFC 통신을 위한 전용 루프(loop) 안테나로 동작할 수 있다.
도 8은 도 7의 실시예에 따른 금속 프레임의 등가 회로를 나타낸다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제4 안테나 세그먼트(710)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제6 인덕터(L71)로 기능할 수 있고, 제5 안테나 세그먼트(720)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제7 인덕터(L72)로 기능할 수 있고, 제6 안테나 세그먼트(730)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제8 인덕터(L73)로 기능할 수 있다.
제6 인덕터(L71)는 피딩 단자(712, 714)를 통해 매칭 회로(770)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제7 인덕터(L72)는 피딩 단자(722, 724)를 통해 매칭 회로(770)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제8 인덕터(L73)는 피딩 단자(732, 734)를 통해 매칭 회로(770)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제6 인턱터(L71), 제7 인덕터(L72) 및 제8 인덕터(L73) 각각은 매칭 회로(770)에 포함된 소정의 커패시터(예컨대, 도 4의 C1)와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 가지는 공진기로 동작할 수 있다.
여기서는, 금속 프레임이 한 개, 두 개 또는 세 개의 안테나 세그먼트로 구성되는 것이 예시되어 있으나, 금속 프레임이 네 개 이상의 안테나 세그먼트로 구성되고 각각의 안테나 세그먼트가 병렬로 매칭 회로에 전기적으로 연결될 수 있음은 당연하다.
또한, 실시예에 따라서는 각각의 안테나 세그먼트와 매칭 회로 사이에 스위치를 추가하여 안테나 세그먼트와 매칭 회로를 선택적으로 연결할 수도 있다.
도 15는 도 8의 실시예에 스위치가 추가된 것을 나타낸다. 도 15를 참조하면, 제4 안테나 세그먼트에 해당하는 제6 인덕터(L71)와 매칭 회로 사이에는 제1 스위치(S1)가 직렬로 연결될 수 있고, 제5 안테나 세그먼트에 해당하는 제7 인덕터(L72)와 매칭 회로 사이에는 제2 스위치(S2)가 직렬로 연결될 수 있고, 제6 안테나 세그먼트에 해당하는 제8 인덕터(L73)와 매칭 회로 사이에는 제3 스위치(S3)가 직렬로 연결될 수 있다.
각각의 스위치(S1, S2, S3)는 모바일 장치의 프로세서로부터 전송받은 개별적인 제어 신호에 따라 대응하는 안테나 세그먼트를 매칭 회로에 선택적으로 연결할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 안테나 구조를 형성하는 금속 프레임은 제7, 제8 및 제9 안테나 세그먼트(910, 920, 930)을 포함하는 세 개의 안테나 세그먼트와, 제7, 제8 및 제9 안테나 세그먼트 사이에 형성된 제7, 제8 및 제9 슬릿(952, 954, 956)을 포함하는 세 개의 슬릿을 포함할 수 있다.
제7, 제8 및 제9 안테나 세그먼트(910, 920, 930)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
제7, 제8 및 제9 안테나 세그먼트(910, 920, 930)의 내측면 또는/및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 방지 및 성능 향상을 위해 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다.
제7 안테나 세그먼트(910)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(912, 914)가 형성될 수 있다. 제8 안테나 세그먼트(920)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(922, 924)가 형성될 수 있다. 제9 안테나 세그먼트(930)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(932, 934)가 형성될 수 있다.
제8 안테나 세그먼트의 피딩 단자(924)와 제9 안테나 세그먼트의 피딩 단자(932)는 직렬로 연결될 수 있고, 제9 안테나 세그먼트의 피딩 단자(934)와 제7 안테나 세그먼트의 피딩 단자(914)는 직렬로 연결될 수 있다. 제7 안테나 세그먼트의 피딩 단자(912)는 매칭 회로(970)의 일단에 연결되고, 제8 안테나 세그먼트의 피딩 단자(922)는 매칭 회로(970)의 타단에 연결될 수 있다.
제7, 제8 및 제9 슬릿(952, 954, 956)은 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연 물질로 채워질 수 있다.
매칭 회로(970)는 NFC 회로망(980)과 안테나 세그먼트(910, 920, 930) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
NFC 회로망(980)은 매칭 회로(970) 및 안테나 세그먼트(910, 920, 930)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(980)은 칩 형태일 수 있다.
매칭 회로(970) 및 NFC 회로망(980)에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 유사하므로 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 제7, 제8 및 제9 안테나 세그먼트(710, 720, 730)는 함께 NFC 통신을 위한 전용 루프(loop) 안테나로 동작할 수 있다.
도 10은 도 9의 실시예에 따른 금속 프레임의 등가 회로를 나타낸다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제7 안테나 세그먼트(910)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제9 인덕터(L91)로 기능할 수 있고, 제8 안테나 세그먼트(920)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제10 인덕터(L92)로 기능할 수 있고, 제9 안테나 세그먼트(930)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제11 인덕터(L93)로 기능할 수 있다.
제9 인덕터(L91), 제10 인덕터(L92) 및 제11 인덕터(L93)은 서로 직렬로 연결되고, 제9 인덕터(L91)의 일단은 피딩 단자(912)를 통해 매칭 회로(970)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있고, 제10 인덕터(L92)의 일단은 피딩 단자(922)를 통해 매칭 회로(970)의 타단과 전기적으로 연결될 수 있다.
서로 직렬 연결된 제9 인턱터(L91), 제10 인덕터(L92) 및 제11 인덕터(L93)는 매칭 회로(970)에 포함된 소정의 커패시터(예컨대, 도 4의 C1)와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 가지는 공진기로 동작할 수 있다.
실시예에 따라서는, 금속 프레임이 두 개 또는 네 개 이상의 안테나 세그먼트로 구성되고, 각각의 안테나 세그먼트가 직렬로 연결된 채로 매칭 회로와 연결될 수 있다.
실시예에 따라서는 금속 프레임이 세 개 이상의 안테나 세그먼트로 구성되고, 안테나 세그먼트 중 일부는 직렬로 연결된 채로 매칭 회로와 연결되고, 나머지 안테나 세그먼트는 각각 매칭 회로와 병렬로 연결될 수 있다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 장치의 구성도를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 안테나 구조는, 제10 안테나 세그먼트(1110)와, 제10 안테나 세그먼트를 분리시키는 제10 슬릿(1150)을 포함하는 금속 프레임과, NFC 안테나 패턴(1126)을 포함하는 NFC 안테나(1120)를 포함할 수 있다.
제10 안테나 세그먼트(1110)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
제10 안테나 세그먼트(1110)의 내측면 또는/및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 방지 및 성능 향상을 위해 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다.
제10 안테나 세그먼트(1110)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(1112, 1114)가 형성될 수 있다.
NFC 안테나(1120)는 종래의 NFC 안테나로서, 기저면 상에 형성된 NFC 안테나 패턴(1120)을 포함하는 NFC 안테나 필름이거나 배터리 외면 상에 형성된 NFC 안테나 패턴(1120)을 포함하는 배터리일 수 있다.
NFC 안테나 패턴(1126)의 양 끝단에는 각각 피딩 단자(1122, 1124)가 형성될 수 있다.
제10 안테나 세그먼트의 피딩 단자(1112)와 NFC 안테나의 피딩 단자(1122)는 매칭 회로(1170)의 일단에 병렬로 연결될 수 있고, 제10 안테나 세그먼트의 피딩 단자(1114)와 NFC 안테나의 피딩 단자(1124)는 매칭 회로(1170)의 타단에 병렬로 연결될 수 있다.
제10 슬릿(1150)은 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연 물질로 채워질 수 있다.
매칭 회로(1170)는 NFC 회로망(1180)과 제10 안테나 세그먼트(1110) 및 NFC 안테나 패턴(1126) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
NFC 회로망(1180)은 매칭 회로(1170) 및 제10 안테나 세그먼트(1110) 및 NFC 안테나(1126)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(1180)은 칩 형태일 수 있다.
매칭 회로(1170) 및 NFC 회로망(1180)에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 유사하므로 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 제10 안테나 세그먼트(1110) 및 NFC 안테나 패턴(1126) 각각은 NFC 통신을 위한 전용 루프(loop) 안테나로 동작할 수 있다.
실시예에 따라서는, 제10 안테나 세그먼트(1110)와 매칭 회로(1170) 사이에 배치되는 스위치와, NFC 안테나(1120)와 매칭 회로(1170) 사이에 배치되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
도 11의 실시예에 대한 안테나 구조의 등가 회로 설명은 도 6에서의 등가회로 설명과 유사하므로 생략하기로 한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 구성을 나타낸다.
도 12를 참조하면, 전자 장치의 일 예인 모바일 장치는 제11 안테나 세그먼트(1010)와 제10 안테나 세그먼트를 분리시키는 제11 슬릿(1020)을 포함하는 금속 프레임(1000)과, 슬릿(1220)을 포함하고 금속으로 된 후면 커버(1200)와, 몸체 하우징(1300)을 포함할 수 있다.
제11 안테나 세그먼트(1010)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
제11 안테나 세그먼트(1010)의 내측면 또는/및 상하면은 주변 RF 통신과의 간섭 방지 및 성능 향상을 위해 페라이트 또는 MDM(Magneto Dielectric Material)으로 코팅될 수 있다.
제11 안테나 세그먼트(1010)의 내측면 양 끝단에는 도 2의 112, 114와 동일하게 피딩 단자(도 13의 1112, 1114)가 형성될 수 있다.
제11 슬릿(1020)은 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연체 또는 유전체로 채워질 수 있다.
후면 커버(1200)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 티타늄(Ti), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au) 또는 니켈(Ni) 중 적어도 하나의 금속 또는 그들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다.
후면 커버(1200)가 금속으로 구현됨에 따라 후면 커버(1200)는 소정의 강도를 유지하면서 슬림화될 수 있고, 이에 따라 모바일 장치도 슬림화될 수 있다.
후면 커버(1200)의 일측에는 개구부(1210)가 형성될 수 있다. 개구부(1210)는 모바일 장치의 일부 구성 요소를 노출하기 위하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구부(1210)는 모바일 장치의 카메라 모듈(1330)을 노출하는 카메라 홀일 수 있다.
후면 커버(1200)에는 개구부(1210)로부터 외측으로 연장되는 슬릿(1220)이 형성될 수 있다. 슬릿(1220)은 개구부(1210)의 일 변으로부터 상기 일 변에 수직하도록 연장될 수 있고, 개구부(1210)보다 좁은 폭을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 슬릿(1210)의 일부 또는 전부는 플라스틱, 세라믹, 유리 등의 절연체로 채워질 수 있다.
후면 커버(1200)의 내측면에는 슬릿(1220)을 사이에 두고 피딩 단자(1260, 1270)가 형성될 수 있다.
후면 커버(1200)가 몸체 하우징(1300)에 결속될 때, 피딩 단자(1260, 1270)는 몸체 하우징에 형성된 접속 단자(1360, 1370)에 접촉되고, 후면 커버(1200)는 접속 단자(1360, 1370)를 통해 매칭 회로(1310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 후면 커버(1200)와 제11 안테나 세그먼트(1010)는 전기적으로 절연된다.
실시예에 따라서는, 후면 커버(1200)는 몸체 하우징(1300)과 일체로 형성될 수도 있다.
몸체 하우징(1300)은 모바일 장치의 전체 형상의 골격을 구성하고, 플라스틱 등의 절연체로 이루어질 수 있다. 몸체 하우징(1300)에는 각종 칩이 실장된 인쇄회로기판이 장착될 수 있고, 카메라 렌즈(1332)를 포함하고 있는 카메라 모듈(1330)이 장착될 수 있다. 또한, 몸체 하우징(1300)에는 배터리를 수납할 수 있는 배터리 수납고(1340)가 형성될 수 있다. 몸체 하우징(1300)의 전방부에는 디스플레이 스크린, 입력 키 버튼 등이 배치될 수 있다.
몸체 하우징(1300)의 내부에 배치된 인쇄회로기판에는 금속 프레임(1000)의 제11 안테나 세그먼트(1010)와 연결되는 매칭 회로(1310)와, 매칭 회로(1310)와 연결되는 NFC(Near Field Communication) 회로망(1320)이 형성될 수 있다.
몸체 하우징(1300)의 일측에는 후면 커버(1200)의 피딩 단자(1260, 1270)와 전기적으로 연결될 수 있는 접속 단자(1360, 1370)가 형성될 수 있다.
후면 커버(1200)가 몸체 하우징(1300)에 결속되면, 제11 안테나 세그먼트의 피딩 단자(도 13의 1112)와 후면 커버의 피딩 단자(1260)는 매칭 회로(1310)의 일단에 병렬로 연결될 수 있고, 제11 안테나 세그먼트의 피딩 단자(도 13의 1114)와 후면 커버의 피딩 단자(1270)는 매칭 회로(1310)의 타단에 병렬로 연결될 수 있다.
매칭 회로(1310)는 NFC 회로망(1320)과 제11 안테나 세그먼트(1010) 및 후면 커버(1200) 사이의 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
NFC 회로망(1320)은 매칭 회로(1310)와, 제11 안테나 세그먼트(1010) 및 후면 커버(1200)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 회로망(1320)은 칩 형태일 수 있다.
매칭 회로(1310) 및 NFC 회로망(1320)에 대한 자세한 설명은 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 유사하므로 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 제11 안테나 세그먼트(1010) 및 후면 커버(1200)는 각각 NFC 통신을 위한 전용 루프(loop) 안테나로 동작할 수 있다.
실시예에 따라서는, 제11 안테나 세그먼트(1010)와 매칭 회로(1310) 사이에 배치되는 스위치와, 후면 커버(1200)와 매칭 회로(1310) 사이에 배치되는 스위치를 더 포함할 수 있다.
도 13은 도 12의 실시예에 따른 안테나 구조의 등가 회로를 나타낸다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제11 안테나 세그먼트(1010)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제12 인덕터(L100)로 기능할 수 있고, 후면 커버(1200)는 소정의 인덕턴스를 갖는 제13 인덕터(L120)로 기능할 수 있다.
제12 인덕터(L100)는 피딩 단자(1112, 1114)를 통해 매칭 회로(1310)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제13 인덕터(L120)는 피딩 단자(1260, 1270) 및 접속 단자(1360, 1370)를 통해 매칭 회로(1310)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제12 인턱터(L100) 및 제13 인덕터(L120) 각각은 매칭 회로(1310)에 포함된 소정의 커패시터(예컨대, 도 4의 C1)와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 가지는 공진기로 동작할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 구성 블록도이다.
도 14를 참조하면, 모바일 장치(1400)는 프로세서(1410), 디스플레이(1420),메모리(1430), 사용자 인터페이스(1440), NFC 장치(1450)를 포함할 수 있다.
모바일 장치(1400)는 스마트 폰(Smart Phone), 휴대폰(Cellular Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 임의의 모바일 장치일수 있다.
프로세서(1410)는 모바일 장치(1400)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(1410)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 어플리케이션들을 실행하는 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP)일 수 있다.
실시예에 따라, 프로세서(1410)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1410)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다.
디스플레이(1420)는 프로세서(1410)에 의해 처리된 영상 신호를 수신하고, 수신된 영상 신호에 따라 영상을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이는 LCD, LED, PDP, OLED 등일 수 있다.
메모리(1430)는 모바일 장치(1400)의 동작에 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리(1430)는 모바일 장치(1400)을 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 송수신되는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(1430)는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 모바일 DRAM, DDR SDRAM, LPDDR SDRAM, GDDR SDRAM, RDRAM 등과 같은 휘발성 메모리로 구현되거나, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 등과 같은 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
사용자 인터페이스(1440)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치를 포함할 수 있다.
NFC 장치(1450)는 외부 장치와 NFC 통신을 수행할 수 있다. NFC 장치(1450)는, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조(1452)와, 안테나 구조(1452)와 NFC 회로망(1456) 사이의 임피던스 매칭을 수행하는 매칭 회로(1454)와, 안테나 구조(1452)와 매칭 회로(1454)를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행하는 NFC 회로망(1456)을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 모바일 장치(1400)는 이미지 프로세서를 더 포함할 수 있고, 메모리 카드(Memory Card), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등과 같은 저장 장치를 더 포함할 수 있다.
모바일 장치(1400)의 구성 요소들은 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있는데, 예를 들어, PoP(Package on Package), BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 장치를 포함한 모바일 장치의 경우, 후면 커버가 금속으로 구현된다 하더라도 우수한 NFC 안테나 성능을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 모바일 장치의 전방측 및 후방측 방향으로도 우수한 NFC 안테나 성능을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 별도의 NFC 안테나 없이 모바일 장치의 금속 프레임 및/또는 금속 후면 커버를 NFC를 위한 안테나로 이용할 수 있으므로, 제조 비용이 감소되고, 모바일 장치의 크기가 감소될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 설명된 실시예들을 조합하거나, 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.
본 발명은 NFC 장치에 이용될 수 있다. 또한, 본 발명은 NFC 장치를 이용하는 모바일 장치에 이용될 수 있다.
100, 1000 : 금속 프레임
200, 1200 : 후면 커버
300, 1300 : 몸체 하우징
310, 570, 770, 970, 1170, 1310 : 매칭 회로
320, 580, 780, 980, 1180, 1320 : NFC 회로망
110 : 안테나 세그먼트
120 : 슬릿

Claims (20)

  1. NFC(Near Field communication) 장치에 있어서,
    NFC를 수행하는 NFC 회로망과,
    상기 NFC 회로망과 연결되는 안테나 구조와,
    상기 NFC 회로망과 상기 안테나 구조 사이의 임피던스를 매칭하는 매칭 회로를 포함하고,
    상기 안테나 구조는,
    상기 NFC 회로망 및 상기 매칭 회로를 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 형성하는 안테나 세그먼트와,
    상기 안테나 세그먼트의 양 끝단 사이에 형성되는 제1 슬릿을 포함하고,
    상기 안테나 세그먼트는 양 끝단에 각각 형성된 제1 및 제2 피딩 단자를 포함하고,
    상기 제1 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 일단에 연결되고, 상기 제2 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결되는 NFC(Near Field communication) 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 세그먼트는 직접적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 세그먼트는 상기 매칭 회로에 포함된 소정의 커패시터와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 갖는 공진기로서 동작하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 구조는, NFC 안테나 패턴을 포함하는 NFC 안테나를 더 포함하고,
    상기 NFC 안테나와 상기 안테나 세그먼트는 상기 매칭 회로에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 구조는, 상기 몸체를 덮고, 금속으로 된 커버를 더 포함하고,
    상기 커버는, 일측에 형성된 제2 슬릿과, 상기 제2 슬릿을 사이에 두고 형성된 제3 및 제4 피딩 단자를 포함하고,
    상기 제3 피딩 단자는 상기 제1 피딩 단자와 함께 상기 매칭 회로의 일단에 병렬로 연결되고,
    상기 제4 피딩 단자는 상기 제2 피딩 단자와 함께 상기 매칭 회로의 타단에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 커버는, 상기 제2 슬릿의 일단에 연장되고, 그 폭이 상기 제2 슬릿의 폭보다 큰 개구부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 슬릿 및 상기 제2 슬릿은, 절연체 또는 유전체로 채워지는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  8. NFC(Near Field communication) 장치에 있어서,
    NFC를 수행하는 NFC 회로망과,
    상기 NFC 회로망과 연결되는 안테나 구조와,
    상기 NFC 회로망과 상기 안테나 구조 사이의 임피던스를 매칭하는 매칭 회로를 포함하고,
    상기 안테나 구조는,
    상기 NFC 회로망 및 상기 매칭 회로를 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 형성하는 다수의 안테나 세그먼트와,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 다수의 슬릿을 포함하고,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 양 끝단에 각각 형성된 제5 피딩 단자 및 제6 피딩 단자를 포함하고,
    상기 제5 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 일단에 병렬로 연결되고, 상기 제6 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 병렬로 연결되는 NFC(Near Field communication) 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 상기 매칭 회로에 포함된 소정의 커패시터와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 갖는 공진기로서 동작하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 NFC 장치는, 상기 다수의 안테나 세그먼트 각각과 상기 매칭 회로 사이에 배치되는 다수의 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  12. NFC(Near Field communication) 장치에 있어서,
    NFC를 수행하는 NFC 회로망과,
    상기 NFC 회로망과 연결되는 안테나 구조와,
    상기 NFC 회로망과 상기 안테나 구조 사이의 임피던스를 매칭하는 매칭 회로를 포함하고,
    상기 안테나 구조는,
    상기 NFC 회로망 및 상기 매칭 회로를 포함하는 몸체의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 형성하는 다수의 안테나 세그먼트와,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 다수의 슬릿을 포함하고,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 양 끝단에 각각 형성된 피딩 단자를 포함하고,
    상기 다수의 안테나 세그먼트는, 인접하는 안테나 세그먼트에 형성된 피딩 단자 중 인접하는 피딩 단자들을 전기적으로 연결함으로써, 서로 직렬로 연결되고,
    직렬 연결의 첫번째 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 일단에 연결되고, 직렬 연결의 마지막 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결되는 NFC(Near Field communication) 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    직렬 연결된 상기 다수의 안테나 세그먼트는 상기 매칭 회로에 포함된 소정의 커패시터와 병렬로 연결되어 NFC에 적합한 공진 주파수를 갖는 공진기로서 동작하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  15. NFC 안테나 구조로서,
    소정 높이를 갖고 중심부가 비어있는 금속 프레임을 형성하는 적어도 하나의 안테나 세그먼트와,
    상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 적어도 하나의 슬릿을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트의 각각은 양 끝단에 각각 제7 피딩 단자 및 제8 피딩 단자를 포함하고,
    상기 제7 피딩 단자는 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로의 일단에 연결되고, 상기 제8 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결되는 NFC 안테나 구조.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 구조.
  17. NFC 안테나 구조로서,
    소정 높이를 갖고 중심부가 비어있는 금속 프레임을 형성하는 다수의 안테나 세그먼트와,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 사이에 형성되는 다수의 슬릿을 포함하고,
    상기 다수의 안테나 세그먼트의 각각은 양 끝단에 각각 피딩 단자를 포함하고,
    상기 다수의 안테나 세그먼트는, 인접하는 안테나 세그먼트에 형성된 피딩 단자 중 인접하는 피딩 단자들을 전기적으로 연결함으로써, 서로 직렬로 연결되고,
    직렬 연결의 첫번째 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 임피던스를 매칭하기 위한 매칭 회로의 일단에 연결되고, 직렬 연결의 마지막 안테나 세그먼트의 피딩 단자 중 직렬 연결에 사용되지 않은 피딩 단자는 상기 매칭 회로의 타단에 연결되는 NFC 안테나 구조.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 다수의 안테나 세그먼트 각각은 직접적으로 접지되지 않는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 구조.
  19. 제 1 항 또는 제 8 항 또는 제 12 항에 기재된 NFC 장치를 포함하는 전자 장치로서,
    상기 NFC 장치를 통하여 외부의 장치와 NFC 통신을 수행하는 전자 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 모바일 장치인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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