KR20180117428A - 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말 - Google Patents

안테나 및 이를 포함하는 통신 단말 Download PDF

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KR20180117428A
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 제1파장 모드와 제2파장 모드로 동작할 수 있는 안테나는 접지 기판, 상기 접지 기판의 일측에 형성되어 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 조정하기 위한 루프 패턴과 상기 루프 패턴에 구성되는 급전부를 포함하는 루프 패턴부 및 상기 접지 기판으로부터 이격되어 위치하며 상기 접지 기판과의 전자기적 결합을 통하여 급전되고, 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임을 포함한다.

Description

안테나 및 이를 포함하는 통신 단말{ANTENNA AND COMMUNICATION TERMINAL INCLUDING THE SAME}
본 발명의 기술적 사상은 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임 구조를 이용하여 제1파장 모드와 제2파장 모드에서 동작할 수 있는 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말에 관한 것이다.
최근 휴대용 통신 단말기에는 금속 프레임이 적용되고 있으며 이를 통하여 휴대용 통신 단말기의 디자인이 개선되고 있다. 하지만, 휴대용 통신 단말기에 금속 프레임이 적용됨에 따라, 금속 프레임의 통신 간섭으로 인하여 안테나 특성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 휴대용 통신 단말기에 적용된 금속 프레임을 활용하여 원하는 통신 특성을 확보할 수 있는 안테나 구조에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말이 이루고자 하는 기술적 과제는, 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임 구조를 이용하여 제1파장 모드와 제2파장 모드에서 동작할 수 있는 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 제1파장 모드와 제2파장 모드로 동작할 수 있는 안테나는 접지 기판, 상기 접지 기판의 일측에 형성되어 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 조정하기 위한 루프 패턴과 상기 루프 패턴에 구성되는 급전부를 포함하는 루프 패턴부 및 상기 접지 기판으로부터 이격되어 위치하며 상기 접지 기판과의 전자기적 결합을 통하여 급전되고, 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 안테나는, 상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여 결정된 위치에 배치되는 제1튜닝 소자를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1튜닝 소자는, 상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여, 전류의 세기가 가장 약한 위치에 배치될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1튜닝 소자는, 상기 접지 기판의 단변의 끝단보다 중앙에 인접한 지점과 상기 금속 프레임 사이에 연결되어, 상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 공진 주파수를 조절할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 안테나는, 상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여 결정된 위치에 배치되는 제2튜닝 소자를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제2튜닝 소자는, 상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여, 전류의 세기가 가장 약한 위치에 배치될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제2튜닝 소자는, 상기 접지 기판의 장변의 중앙보다 끝단에 인접한 지점과 상기 금속 프레임 사이에 연결되어, 상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 공진 주파수를 조절할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포와 상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포는 서로 상보적인 분포를 가질 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 루프 패턴은, 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수를 조절하는 제1서브 루프 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1서브 루프 패턴은, 제1용량성 소자 및 유도성 소자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 루프 패턴은, 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 입력 임피던스를 함께 조절하는 제2서브 루프 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제2서브 루프 패턴은, 일단이 급전부와 연결되는 제2용량성 소자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 루프 패턴은, 패턴의 길이 또는 상기 제1서브 루프 패턴과 연결된 위치에 따라 상기 제2파장 모드에서의 입력 임피던스를 조절할 수 있는 제3서브 루프 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1파장 모드는, 상기 제2파장 모드보다 낮은 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 제1파장 모드와 제2파장 모드로 동작할 수 있는 안테나를 포함하는 통신 단말에 있어서, 상기 안테나는, 접지 기판, 상기 접지 기판의 일측에 형성되어 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 조정하기 위한 루프 패턴과 상기 루프 패턴에 구성되는 급전부를 포함하는 루프 패턴부 및 상기 접지 기판으로부터 이격되어 위치하며 상기 접지 기판과의 전자기적 결합을 통하여 급전되고, 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말은, 루프 패턴이 형성된 접지 기판과 분절 없는 금속 프레임 구조를 함께 활용함으로써 금속 프레임 구조로 인한 안테나 특성 저하의 문제를 해결하고, 원하는 특성의 안테나를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말은, 루프 패턴을 이용하여 제1파장 모드와 제2파장 모드에서의 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 효과적으로 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 안테나 및 이를 포함하는 통신 단말은, 안테나의 각 모드에서의 전류 분포에 기초하여 배치된 제1튜닝 소자와 제2튜닝 소자를 이용함으로써, 제1파장 모드의 공진 주파수 튜닝과 제2파장 모드의 공진 주파수 튜닝 간의 독립성을 높일 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 안테나의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 안테나의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 루프 패턴부의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4은 도 1에 도시된 루프 패턴부의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 안테나의 제1파장 모드에서의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 안테나의 제2파장 모드에서의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 안테나의 제1튜닝소자의 커패시턴스 조절에 따른 반사 계수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1의 안테나의 제2튜닝소자의 커패시턴스 조절에 따른 반사 계수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 1의 안테나의 반사 계수의 시뮬레이션 결과와 실제 측정 결과를 비교한 그래프이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 기술적 사상의 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.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 안테나의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 안테나의 평면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 안테나(antenna; 100)는 접지 기판(200), 접지 기판(200)에 형성된 루프 패턴부(loop pattern; 210), 및 금속 프레임(metal frame; 300)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 안테나(100)는 통신 단말의 내장 안테나 또는 일체형 안테나로 구현되어 통신 단말의 신호 송수신에 사용될 수 있다. 예컨대, 이동 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 또는 패블릿(phablet) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다.
안테나(100)는 제1파장 모드와 제2파장 모드로 동작할 수 있는 이중 대역 안테나로 구현될 수 있다. 제1파장 모드와 제2파장 모드는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하며, 상기 제1파장 모드는 상기 제2파장 모드보다 낮은 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
접지 기판(200)은 안테나(100)가 내장되는 통신 단말에 포함된 여러 소자들에 접지 전압을 제공할 수 있다. 실시 예에 따라, 접지 기판(200)은 도전성 금속 물질로 구성될 수 있다.
접지 기판(200) 상대적으로 길이가 긴 장변(LS1, LS2)과 상대적으로 길이가 짧은 단변(SS1, SS2)을 가질 수 있다. 즉, 접지 기판(200)의 장변(LS1, LS2)은 접지 기판(200)의 단변(SS1, SS2)보다 길이가 길다.
접지 기판(200)의 일측에는 루프 패턴부(210)가 형성될 수 있다. 루프 패턴부(210)는 내부가 파여져서 빈 공간을 가지는 루프 패턴과 루프 패턴에 급전을 수행하는 급전부를 포함할 수 있다.
루프 패턴부(210)는 접지 기판(200)의 일측변(예컨대, 제1장변(LS1))에 형성될 수 있으며, 루프 패턴부(210)는 제1파장 모드와 제2파장 모드에서 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 조정하기 위한 금속 패턴과 상용 소자들 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 루프 패턴부(210)에는 급전이 구성될 수 있다.
루프 패턴부(210)의 세부적인 구조는 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 설명된다.
금속 프레임(300)은 접지 기판(200)의 외곽에 접지 기판(200)과 일정 거리(h) 만큼 이격되어 위치할 수 있다.
실시 예에 따라, 금속 프레임(300)은 접지 기판(200)으로부터 수평 방향으로만 이격되거나, 수직 방향으로만 이격되어 위치할 수도 있다.
금속 프레임(300)은 분절 없이 일체로 형성될 수 있다. 금속 프레임(300)은 급전부를 통하여 급전받는 접지 기판(200)과의 전자기적 결합을 통하여 급전될 수 있다. 상기 전자기적 결합은 전기적 결합, 자기적 결합, 또는 이들의 조합 모두를 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 금속 프레임(300)은 접지 기판(200)과의 자기적 결합만을 통하여 급전될 수도 있다.
안테나(100)는 제1파장 모드에서 안테나(100)의 공진 주파수를 조절하기 위한 제1튜닝 소자(TC1)와 제2파장 모드에서 안테나(100)의 공진 주파수를 조절하기 위한 제2튜닝 소자(TC2)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 제1튜닝 소자(TC1)는 제1파장 모드에서의 안테나(100)의 전류 분포에 기초하여, 제1파장 모드에서 전류의 세기가 가장 약한 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1튜닝 소자(TC1)는 접지 기판(200)의 단변, 예컨대 제2단변(SS2))의 끝단(SS2-E1, SS2-E2)보다 중앙(SS2-C)에 인접한 지점과 금속 프레임(300) 사이에 연결될 수 있다.
제1파장 모드에서의 안테나(100)의 전류 분포는 도 5를 참조하여 설명된다.
실시 예에 따라, 제2튜닝 소자(TC2)는 제2파장 모드에서의 안테나(100)의 전류 분포에 기초하여, 제2파장 모드에서 전류의 세기가 가장 약한 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2튜닝 소자(TC2)는 접지 기판(200)의 장변, 예컨대 제2단변(SS2))의 중앙(LS2-C)보다 끝단(LS2-E2)에 인접한 지점과 금속 프레임(300) 사이에 연결될 수 있다.
제2파장 모드에서의 안테나(100)의 전류 분포는 도 6을 참조하여 설명된다.
도 3은 도 1에 도시된 루프 패턴부의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1과 도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 루프 패턴부(210-1)는 루프 패턴(PT-LP)과 급전부(F1)를 포함할 수 있다.
루프 패턴(PT-LP)는 내부가 파여져서 빈 공간을 가지며, 제1서브 루프 패턴(SPT-LP1), 제2서브 루프 패턴(SPT-LP2), 및 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3)을 포함할 수 있다.
제1서브 루프 패턴(SPT-LP1)의 경우, 제1서브 루프 패턴(SPT-LP1)의 구조 및 구성에 따라 안테나(100)의 제1파장 모드와 제2파장 모드에서의 동작 주파수가 조절될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1서브 루프 패턴(SPT-LP1)은 제1용량성 소자(C1) 및 유도성 소자(L)를 포함할 수 있다. 제1서브 루프 패턴(SPT-LP1)의 제1용량성 소자(C1)의 커패시턴스 값과 유도성 소자(L)의 인덕턴스 값이 조절됨에 따라, 안테나(100)의 제1파장 모드와 제2파장 모드에서의 동작 주파수가 조절될 수 있다.
제2서브 루프 패턴(SPT-LP2)의 경우, 제2서브 루프 패턴(SPT-LP2)의 구조 및 구성에 따라 안테나(100)의 제1파장 모드와 제2파장 모드에서의 입력 임피던스가 조절될 수 있다.
실시 예에 따라, 제2서브 루프 패턴(SPT-LP2)은 일단이 금속 패턴을 통하여 급전부(F1)와 연결되는 제2용량성 소자(C2)를 포함할 수 있다. 제2서브 루프 패턴(SPT-LP2)의 제2용량성 소자(C2)의 커패시턴스 값이 조절됨에 따라, 안테나(100)의 제1파장 모드와 제2파장 모드에서의 입력 임피던스가 조절될 수 있다.
제3서브 루프 패턴(SPT-LP3)의 경우, 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3)의 구조 및 구성에 따라 안테나(100)의 제2파장 모드에서의 입력 임피던스가 조절될 수 있다.
실시 예에 따라, 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3)은 제3용량성 소자(C3)를 포함할 수 있다. 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3)의 제3용량성 소자(C3)의 커패시턴스 값이 조절됨에 따라, 안테나(100)의 제2파장 모드에서의 입력 임피던스만 별도로 조절될 수 있다.
도 4은 도 1에 도시된 루프 패턴부의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 도 3의 루프 패턴부(210-1)의 제1용량성 소자(C1)와 유도성 소자(L)가 금속 패턴으로 변형되어 도 4의 다른 실시 예에 따른 루프 패턴부(210-1')와 같은 형태로 구현될 수 있다.
제1서브 루프 패턴(SPT-LP1')과 접지 기판(200) 사이의 간격(d2)에 의하여 커패턴스 값을 가지며, 이에 따라 제1용량성 소자(C1)가 대체될 수 있다.
또한, 제1서브 루프 패턴(SPT-LP1')에 포함된 금속 패턴에서, 제3서프 루프 패턴(SPT-LP3)가 연결된 지점과 접지 기판(200) 사이의 간격(d1)에 의하여 인덕턴스 값을 가지며, 이에 따라 유도성 소자(L)가 대체될 수 있다.
제2서브 루프 패턴(SPT-LP2')에서는, 제2서브 루프 패턴(SPT-LP2')에 포함된 금속 패턴의 길이(l2) 및 제2용량성 소자(C2)의 커패시턴스에 의하여 안테나(100)의 제1파장 모드와 제2파장 모드에서의 입력 임피던스가 조절될 수 있다.
제2서브 루프 패턴(SPT-LP2')의 제2용량성 소자(C2)는 직접 급전부(F1)와 연결될 수 있다.
제3서브 루프 패턴(SPT-LP3')에서는, 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3')에 포함된 금속 패턴의 길이(l1), 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3')가 제1서브 루프 패턴과 연결된 위치(즉, 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3')와 접지 기판(200) 간의 거리(d1)), 제3용량성 소자(C3)의 커패시턴스에 의하여 안테나(100)의 제2파장 모드에서의 입력 임피던스만 별도로 조절될 수 있다.
특히, 제3서브 루프 패턴(SPT-LP3')의 위치가 y축 방향으로 이동함에 따라 제2파장 모드에서의 입력 임피던스가 조절될 수 있다.
도 5는 도 1의 안테나의 제1파장 모드에서의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 5을 참조하면, 제2파장 모드에 비하여 상대적으로 저 주파수 대역(예컨대, 3GHz)에서 동작하는 제1파장 모드에서는 전류가 주로 금속 프레임(300)의 장변을 따라 분포될 수 있다. 이 경우, 접지 기판(200)과 금속 프레임(300)은 제1지점(P1)과 제2지점(P2) 부분에서 낮은 값의 전류 분포를 가진다.
실시 예에 따라, 제1튜닝 소자(TC1)는 접지 기판(200)의 제2단변(SS2)의 중앙에 인접한 지점 또는 제1단변(SS1)의 중앙에 인접한 지점에서 접지 기판(200)과 금속 프레임(300) 사이에 연결될 수 있다. 이 경우, 제1튜닝 소자(TC1)의 커패시턴스 값의 작은 변화에도 안테나(100)의 입력 임피던스 또는 공진 주파수가 효과적으로 조절될 수 있으며, 제2파장 모드의 공진 주파수에 적은 영향을 미칠 수 있다.
도 6은 도 1의 안테나의 제2파장 모드에서의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 6을 참조하면, 제1파장 모드에 비하여 상대적으로 고 주파수 대역에서 동작하는 제2파장 모드(예컨대, 6.2GHz)에서는 전류가 주로 금속 프레임(300)의 단변을 따라 분포될 수 있다. 이 경우, 접지 기판(200)과 금속 프레임(300)은 제3지점(P1), 제4지점(P4), 제5지점(P5), 제6지점(P6) 부분에서 낮은 값의 전류 분포를 가진다.
실시 예에 따라, 제2튜닝 소자(TC2)는 접지 기판(200)의 제1장변(LS1)의 끝단에 인접한 지점 또는 제2장변(LS2)의 끝단(LS2-E1 또는 LS2-E2)에 인접한 지점에서 접지 기판(200)과 금속 프레임(300) 사이에 연결될 수 있다. 이 경우, 제2튜닝 소자(TC2)의 커패시턴스 값의 작은 변화에도 안테나(100)의 입력 임피던스 또는 공진 주파수가 효과적으로 조절될 수 있으며, 제1파장 모드의 공진 주파수에 적은 영향을 미칠 수 있다.
도 5와 도 6을 함께 참조하면, 제1파장 모드와 제2파장 모드에서 안테나(100)의 전류 분포는 서로 상보적인 분포를 가질 수 있다. 예컨대, 제1파장 모드에서 낮은 값의 전류 분포를 가지는 제1지점(P1)과 제2지점(P2)은 제2파장 모드에서 높은 값의 전류 분포를 가지며, 제2파장 모드에서 낮은 값의 전류 분포를 가지는 제3지점(P3), 제4지점(P4), 제5지점(P5), 제6지점(P6)은 제1파장 모드에서 높은 값의 전류 분포를 가질 수 있다.
도 7은 도 1의 안테나의 제1튜닝소자의 커패시턴스 조절에 따른 반사 계수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1, 도 2, 및 도 7을 참조하면, 제1튜닝소자(TC1)의 커패시턴스(Cl)가 0.2pF, 0.3pF, 0.4pF으로 설정되었을 때 주파수 대역에 따른 반사 계수가 나타나 있다.
제1튜닝소자(TC1)의 커패시턴스(Cl)가 조절됨에 따라 제1파장 모드의 공진주파수가 2.7GHz에서 2.3GHz까지 조절되는 반면, 제2파장 모드의 공진주파수는 5.5GHz에서 크게 변하지 않은 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나(100)의 제1튜닝소자(TC1)는 그 커패시턴스 값을 조절함에 따라, 제1파장 모드의 공진주파수만을 독립적으로 조절하여 설계할 수 있다.
도 8은 도 1의 안테나의 제2튜닝소자의 커패시턴스 조절에 따른 반사 계수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1, 도 2, 및 도 8을 참조하면, 제2튜닝소자(TC2)의 커패시턴스(Ch)가 0.14pF, 0.18pF, 0.22pF으로 설정되었을 때 주파수 대역에 따른 반사 계수가 나타나 있다.
제2튜닝소자(TC2)의 커패시턴스(Ch)가 조절됨에 따라 제2파장 모드의 공진주파수가 5.75GHz에서 5.15GHz까지 조절되는 반면, 제1파장 모드의 공진주파수는 2.5GHz에서 크게 변하지 않은 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나(100)의 제2튜닝소자(TC2)는 그 커패시턴스 값을 조절함에 따라, 제2파장 모드의 공진주파수만을 독립적으로 조절하여 설계할 수 있다.
도 9는 도 1의 안테나의 반사 계수의 시뮬레이션 결과와 실제 측정 결과를 비교한 그래프이다.
도 1과 도 9를 참조하면, 시뮬레이션 결과에서 -6dB 기준 대역폭은 제1파장 모드에서 180MHz(2.36~2.54GHz), 제2파장 모드에서 800MHz(5.11~5.91GHz)으로 계산되었으며, 실제 측정된 결과에서는 제1파장 모드에서 330MHz(2.24~2.57GHz), 제2파장 모드에서 830MHz(5.05~5.88GHz)의 값이 측정되어 시뮬레이션과 실제 측정 결과가 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, WLAN의 2.4GHz 내지 5GHz 대역은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나(100)에 의하여 모두 커버될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나(100)는 각 주파수 대역에서 무지향성(omni-directional) 특성을 나타내어 휴대용 단말기에 활용되기에 적합하다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100 : 안테나
200 : 접지 기판
210 : 루프 패턴
300 : 금속 프레임
TC1, TC2 : 튜닝 소자
C1, C2, C3 : 용량성 소자
L : 유도성 소자
F1 : 급전부

Claims (15)

  1. 제1파장 모드와 제2파장 모드로 동작할 수 있는 안테나에 있어서,
    접지 기판;
    상기 접지 기판의 일측에 형성되어 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 조정하기 위한 루프 패턴과 상기 루프 패턴에 구성되는 급전부를 포함하는 루프 패턴부; 및
    상기 접지 기판으로부터 이격되어 위치하며 상기 접지 기판과의 전자기적 결합을 통하여 급전되고, 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임을 포함하는, 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여 결정된 위치에 배치되는 제1튜닝 소자를 더 포함하는, 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1튜닝 소자는,
    상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여, 전류의 세기가 가장 약한 위치에 배치되는, 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1튜닝 소자는,
    상기 접지 기판의 단변의 끝단보다 중앙에 인접한 지점과 상기 금속 프레임 사이에 연결되어, 상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 공진 주파수를 조절하는, 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여 결정된 위치에 배치되는 제2튜닝 소자를 더 포함하는, 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2튜닝 소자는,
    상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포에 기초하여, 전류의 세기가 가장 약한 위치에 배치되는, 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2튜닝 소자는,
    상기 접지 기판의 장변의 중앙보다 끝단에 인접한 지점과 상기 금속 프레임 사이에 연결되어, 상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 공진 주파수를 조절하는, 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포와 상기 제2파장 모드에서의 상기 안테나의 전류 분포는 서로 상보적인 분포를 가지는, 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 루프 패턴은,
    상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수를 조절하는 제1서브 루프 패턴을 포함하는, 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1서브 루프 패턴은,
    제1용량성 소자 및 유도성 소자를 포함하는, 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 루프 패턴은,
    상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 입력 임피던스를 함께 조절하는 제2서브 루프 패턴을 포함하는, 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2서브 루프 패턴은,
    일단이 급전부와 연결되는 제2용량성 소자를 포함하는, 안테나.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 루프 패턴은,
    패턴의 길이 또는 상기 제1서브 루프 패턴과 연결된 위치에 따라 상기 제2파장 모드에서의 입력 임피던스를 조절할 수 있는 제3서브 루프 패턴을 포함하는, 안테나.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1파장 모드는,
    상기 제2파장 모드보다 낮은 주파수 대역에서 동작하는, 안테나.
  15. 제1파장 모드와 제2파장 모드로 동작할 수 있는 안테나를 포함하는 통신 단말에 있어서,
    상기 안테나는,
    접지 기판;
    상기 접지 기판의 일측에 형성되어 상기 제1파장 모드와 상기 제2파장 모드에서의 동작 주파수 또는 입력 임피던스를 조정하기 위한 루프 패턴과 상기 루프 패턴에 구성되는 급전부를 포함하는 루프 패턴부; 및
    상기 접지 기판으로부터 이격되어 위치하며 상기 접지 기판과의 전자기적 결합을 통하여 급전되고, 분절 없이 일체로 형성되는 금속 프레임을 포함하는, 통신 단말.
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