KR20190051689A - 메탈 케이스 안테나 및 이를 구비한 모바일 단말기 - Google Patents

메탈 케이스 안테나 및 이를 구비한 모바일 단말기 Download PDF

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KR20190051689A
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Abstract

메탈 케이스 안테나 및 이를 구비하는 모바일 단말기가 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나는, 모바일 단말기에 장착되는 안테나로서, 모바일 단말기의 메탈 케이스, 메탈 케이스에 형성되는 개구부, 메탈 케이스의 일측 테두리에서 개구부까지 형성되는 슬릿, 메탈 케이스에서 개구부의 인근에 마련되고, 모바일 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되는 제1 단자부, 및 메탈 케이스에서 개구부의 인근에 제1 단자부와 이격되어 마련되고, 모바일 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되는 제2 단자부를 포함한다.

Description

메탈 케이스 안테나 및 이를 구비한 모바일 단말기{METAL CASE ANTENNA AND MOBILE DEVICE WITH THE SAME}
본 발명의 실시예는 안테나 기술과 관련된다.
모바일 단말기, 예를 들어 스마트 폰, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등은 일반적으로 누구나 손쉽게 휴대가 가능하고 어느 곳에서나 편리하게 사용할 수 있어 그 사용이 크게 확대되고 있다. 또한, 이와 같은 모바일 단말기의 외관 디자인을 미려하게 하기 위해서 케이스 프레임에 금속을 사용하는 경우가 늘고 있으며, 모바일 단말기의 메탈 케이스를 안테나로 사용하고자 하는 노력이 계속되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0123202호(2016.10.25)
본 발명의 실시예는 메탈 케이스에서 직접 방사가 이루어지도록 하는 메탈 케이스 안테나 및 이를 구비한 모바일 단말기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예는 메탈 케이스에 형성되는 슬릿 및 개구부에 자속이 집중되도록 하는 메탈 케이스 안테나 및 이를 구비한 모바일 단말기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예는 방사 효율을 향상시킬 수 있는 메탈 케이스 안테나 및 이를 구비한 모바일 단말기를 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나는, 모바일 단말기에 장착되는 안테나로서, 상기 모바일 단말기의 메탈 케이스; 상기 메탈 케이스에 형성되는 개구부; 상기 메탈 케이스의 일측 테두리에서 상기 개구부까지 형성되는 슬릿; 상기 메탈 케이스에서 상기 개구부의 인근에 마련되고, 상기 모바일 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되는 제1 단자부; 및 상기 메탈 케이스에서 상기 개구부의 인근에 상기 제1 단자부와 이격되어 마련되고, 상기 모바일 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되는 제2 단자부를 포함한다.
상기 개구부는, 상기 메탈 케이스에서 상기 슬릿이 형성되는 테두리 측에 인접하여 형성되고, 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부는, 상기 메탈 케이스에서 상기 슬릿을 사이에 두고 대향하여 형성되는 한 쌍의 대향부에 각각 마련될 수 있다.
상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부 중 어느 하나의 단자부로 급전 신호가 인가되는 경우, 상기 메탈 케이스에서 직접 방사가 이루어지도록 마련될 수 있다.
상기 메탈 케이스 안테나는, 상기 메탈 케이스의 일면에 상기 개구부의 테두리를 따라 마련되고 내부에 개구가 형성되는 자성 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 자성 시트는, 상기 자성 시트의 내부에 형성되는 개구가 상기 개구부의 공간과 대응하는 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 메탈 케이스 안테나는, 상기 메탈 케이스와 전기적으로 연결되고, 상기 메탈 케이스와 이격되어 마련되는 방사 보조부를 더 포함할 수 있다.
상기 방사 보조부는, 상기 개구부의 내부에서 상기 메탈 케이스와 이격되어 마련될 수 있다.
상기 메탈 케이스 안테나는, 상기 메인 보드와 상기 제1 단자부를 전기적으로 연결하는 제1 연결부; 및 상기 메인 보드와 상기 제2 단자부를 전기적으로 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고, 상기 방사 보조부는, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
상기 방사 보조부는, 상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부 중 어느 하나의 단자부로 급전 신호가 인가되는 경우, 자체 방사가 이루어지도록 마련될 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 메탈 케이스의 한 쌍의 대향부에 제1 단자부 및 제2 단자부를 형성하고, 제1 단자부 및 제2 단자부에 급전 신호를 인가함으로써, 메탈 케이스에서 직접 방사가 이루어지도록 할 수 있다. 이 경우, 별도의 방사체를 마련하지 않고도 메탈 케이스를 방사체로 이용할 수 있게 된다. 그로 인해, 모바일 단말기의 제조 원가를 절감할 수 있고 모바일 단말기의 두께를 줄이면서 모바일 단말기의 내부 공간 효율을 높일 수 있게 된다.
또한, 자성 시트를 개구부의 테두리를 따라 형성함으로써, 자성 시트가 개구부의 테두리 이외의 부분으로 흐르는 전류를 차단하게 되며, 그로 인해 자속이 개구부의 테두리를 따라 집중 형성되게 된다. 이로써, 메탈 케이스 안테나의 방사 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 방사 보조부를 통해 메탈 케이스의 전기적 길이를 보정하면서 방사가 이루어지도록 함으로써, 메탈 케이스 안테나의 방사 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나에서 방사되는 자속을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나에서 자성 시트를 형성한 경우 방사되는 자속을 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나를 개략적으로 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 메탈 케이스 안테나(100)는 메탈 케이스(102), 개구부(104), 슬릿(106), 및 자성 시트(108)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 메탈 케이스 안테나(100)는 모바일 단말기(미도시)에 장착될 수 있다. 모바일 단말기(미도시)는 스마트 폰, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 넷북, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 엠피쓰리(MP3) 플레이어, 내비게이션, 스마트 카메라, 전자 사전, 스마트 워치, 웨어러블 디바이스 등 다양한 형태의 모바일 통신 장치를 포함할 수 있다.
메탈 케이스(102)는 메탈 케이스 안테나(100)가 장착되는 모바일 단말기(미도시)의 프레임 케이스일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 메탈 케이스(102)는 모바일 단말기(미도시)의 외형을 이루는 부분일 수 있다. 메탈 케이스(102)는 모바일 단말기(미도시)와 대응되는 크기를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 메탈 케이스(102)는 전기 전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
개구부(104)는 메탈 케이스(102)의 일부가 제거되어 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 개구부(104)는 메탈 케이스(102)의 일측에 마련될 수 있다. 개구부(104)는 메탈 케이스(102)의 일측 테두리(도 1에서는 메탈 케이스(102)의 상측 테두리)로부터 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 예를 들어, 개구부(104)는 사각 형상으로 이루어질 수 있으나, 개구부(104)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 원형, 타원형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 개구부(104)는 모바일 단말기(미도시)의 카메라 모듈 등이 장착되는 위치에 마련되어 카메라 모듈을 외부로 노출시키는 역할을 수 있다.
슬릿(106)은 메탈 케이스(102)의 일부가 제거되어 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 슬릿(106)은 메탈 케이스(102)의 일측 테두리에서 개구부(104)까지 형성될 수 있다. 즉, 슬릿(106)은 메탈 케이스(102)의 일측 테두리에서 메탈 케이스(102)의 외측 공간과 개구부(104)를 연통시키며 마련될 수 있다. 다시 말하면, 슬릿(106)은 오픈 슬릿의 형태로 이루어질 수 있다. 슬릿(106)은 메탈 케이스(102)의 일측 변과 수직하게 형성될 수 있다. 슬릿(106)의 폭(예를 들어, 메탈 케이스(102)의 가로 방향으로의 폭)은 개구부(104)의 폭 보다 작게 형성된다.
슬릿(106)이 메탈 케이스(102)의 일측 테두리에서 개구부(104)까지 형성됨에 따라, 메탈 케이스(102)에는 슬릿(106)을 사이에 두고 한 쌍의 대향부(102a, 102b)가 상호 대향하여 마련되게 된다. 한 쌍의 대향부(102a, 102b)의 종단에는 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)가 각각 마련될 수 있다.
제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)는 모바일 단말기(미도시)의 메인 보드와 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)는 상기 메인 보드에 형성된 안테나 제어 칩(미도시)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 메인 보드는 상기 모바일 단말기(미도시) 내에서 메탈 케이스(102)의 내측에 마련될 수 있다.
안테나 제어 칩(미도시)에서 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113) 중 어느 하나의 단자부(예를 들어, 제1 단자부(111))로 급전 신호가 입력될 수 있다. 급전 신호는 메탈 케이스(102)를 따라 흐른 후 다른 하나의 단자부(예를 들어, 제2 단자부(113))로 출력되어 안테나 제어 칩(미도시)으로 돌아오게 된다. 이 경우, 별도의 방사체를 형성하지 않아도 메탈 케이스(102) 자체가 방사체로 작용하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나(100)에서 방사되는 자속을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 안테나 제어 칩(미도시)에서 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113) 중 어느 하나로 급전 신호를 인가하는 경우, 슬릿(106) 및 개구부(104)를 중심으로 자속이 형성되며, 자속은 메탈 케이스(102)에 전체적으로 형성되게 된다. 즉, 전류가 메탈 케이스(102) 전체를 따라 흐르므로 자속도 메탈 케이스(102)에 전체적으로 형성되게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 메탈 케이스(102)의 한 쌍의 대향부(102a, 102b)에 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)를 형성하고, 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)에 급전 신호를 인가함으로써, 메탈 케이스(102)에서 직접 방사가 이루어지도록 할 수 있다. 이 경우, 별도의 방사체를 마련하지 않고도 메탈 케이스(102)를 방사체로 이용할 수 있게 된다. 그로 인해, 모바일 단말기의 제조 원가를 절감할 수 있고 모바일 단말기의 두께를 줄이면서 모바일 단말기의 내부 공간 효율을 높일 수 있게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 자성 시트(108)는 메탈 케이스(102)의 일면에 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 자성 시트(108)는 개구부(104) 및 슬릿(106)의 인근에 마련될 수 있다. 자성 시트(108)는 내부에 개구(S)가 형성되는 루프 형태로 이루어질 수 있다. 자성 시트(108)의 개구(S)는 개구부(104)와 대응되는 크기를 가질 수 있다. 자성 시트(108)는 개구부(104)의 테두리를 따라 마련될 수 있다. 이때, 자성 시트(108)는 슬릿(106)을 커버하며 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나(100)에서 자성 시트(108)를 형성한 경우 방사되는 자속을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 개구부(104)의 테두리를 따라 자성 시트(108)를 형성한 경우, 자속이 개구부(104)의 테두리(즉, 자성 시트(108)가 형성된 부분)에 집중하여 형성되게 된다.
즉, 자성 시트(108)를 형성하지 않은 경우는 도 2에서 보는 바와 같이 메탈 케이스(102) 전체에서 자속이 형성된다. 그러나, 자성 시트(108)를 개구부(104)의 테두리를 따라 형성하는 경우, 자성 시트(108)가 개구부(104)의 테두리 이외의 부분으로 흐르는 전류를 차단하게 되며, 그로 인해 자속이 개구부(104)의 테두리를 따라 집중 형성되게 된다. 이로써, 메탈 케이스 안테나(100)의 방사 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
예시적인 실시예에서, 메탈 케이스 안테나(100)는 NFC(Near Field Communication) 대역(예를 들어, 13.56 MHz)의 신호를 송수신하도록 마련될 수 있으나, 그 주파수 대역이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈 케이스 안테나를 개략적으로 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 1에 도시한 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 메탈 케이스 안테나(100)는 방사 보조부(110)를 더 포함할 수 있다. 방사 보조부(110)는 메탈 케이스(102)와 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있다. 이때, 방사 보조부(110)는 메탈 케이스(102)로부터 이격되어 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방사 보조부(110)는 개구부(104) 내에서 메탈 케이스(102)와 이격되어 마련될 수 있다.
구체적으로, 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)는 안테나 제어 칩(150)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 제어 칩(150)은 모바일 단말기(미도시)의 메인 보드에 형성될 수 있다. 제1 단자부(111)는 제1 연결부(151)를 통해 안테나 제어 칩(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 단자부(113)는 제2 연결부(153)를 통해 안테나 제어 칩(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 연결부(151) 및 제2 연결부(153)는 메인 보드(미도시)에 형성되는 도전성 패턴일 수 있다. 제1 연결부(151) 및 제2 연결부(153)는 별도의 접속 부재(예를 들어, C 클립 등)를 통해 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 연결부(151) 및 제2 연결부(153)는 케이블로 이루어질 수도 있다. 제1 연결부(151) 및 제2 연결부(153) 중 어느 하나는 개구부(104)를 경유하여 형성될 수 있다.
여기서, 방사 보조부(110)는 제1 연결부(151) 또는 제2 연결부(153)에 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방사 보조부(110)는 개구부(104) 내에서 제1 연결부(151) 또는 제2 연결부(153)에 형성될 수 있다. 즉, 방사 보조부(110)는 제1 연결부(151) 및 제2 연결부(153) 중 개구부(104)를 경유하며 형성되는 곳에 형성될 수 있다. 방사 보조부(110)는 개구부(104) 내에서 메인 보드(미도시) 상에 형성될 수 있다.
방사 보조부(110)는 메탈 케이스(102)의 전기적 길이를 보정해주면서 방사체의 역할을 할 수 있다. 즉, 방사 보조부(110)는 메탈 케이스(102)의 전기적 길이가 메탈 케이스 안테나(100)의 공진 주파수 대역(예를 들어, 13.56MHz)이 되도록 보정(즉, 주파수 매칭)하는 역할을 할 수 있다.
또한, 방사 보조부(110)는 제1 단자부(111) 및 제2 단자부(113) 중 어느 하나로 급전 신호가 인가될 때, 급전 신호를 통해 방사가 이루어지도록 마련될 수 있다. 이 경우, 메탈 케이스(102)(주로, 개구부(104)의 테두리 부분)에서 방사가 이루어지면서 방사 보조부(110)에서도 방사가 이루어지므로, 메탈 케이스 안테나(100)의 방사 효율을 높일 수 있게 된다. 예를 들어, 방사 보조부(110)는 칩 타입의 안테나, 코일형 안테나, FPCB 타입의 안테나 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 메탈 케이스 안테나
102 : 메탈 케이스
102a, 102b : 한 쌍의 대향부
104 : 개구부
106 : 슬릿
108 : 자성 시트
110 : 방사 보조부
111 : 제1 단자부
113 : 제2 단자부
150 : 안테나 제어 칩
151 : 제1 연결부
153 : 제2 연결부

Claims (10)

  1. 모바일 단말기에 장착되는 안테나로서,
    상기 모바일 단말기의 메탈 케이스;
    상기 메탈 케이스에 형성되는 개구부;
    상기 메탈 케이스의 일측 테두리에서 상기 개구부까지 형성되는 슬릿;
    상기 메탈 케이스에서 상기 개구부의 인근에 마련되고, 상기 모바일 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되는 제1 단자부; 및
    상기 메탈 케이스에서 상기 개구부의 인근에 상기 제1 단자부와 이격되어 마련되고, 상기 모바일 단말기의 메인 보드와 전기적으로 연결되는 제2 단자부를 포함하는, 메탈 케이스 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 메탈 케이스에서 상기 슬릿이 형성되는 테두리 측에 인접하여 형성되고,
    상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부는, 상기 메탈 케이스에서 상기 슬릿을 사이에 두고 대향하여 형성되는 한 쌍의 대향부에 각각 마련되는, 메탈 케이스 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부 중 어느 하나의 단자부로 급전 신호가 인가되는 경우, 상기 메탈 케이스에서 직접 방사가 이루어지도록 마련되는, 메탈 케이스 안테나.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈 케이스 안테나는,
    상기 메탈 케이스의 일면에 상기 개구부의 테두리를 따라 마련되고 내부에 개구가 형성되는 자성 시트를 더 포함하는, 메탈 케이스 안테나.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 자성 시트는,
    상기 자성 시트의 내부에 형성되는 개구가 상기 개구부의 공간과 대응하는 크기를 갖도록 형성되는, 메탈 케이스 안테나.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈 케이스 안테나는,
    상기 메탈 케이스와 전기적으로 연결되고, 상기 메탈 케이스와 이격되어 마련되는 방사 보조부를 더 포함하는, 메탈 케이스 안테나.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 방사 보조부는,
    상기 개구부의 내부에서 상기 메탈 케이스와 이격되어 마련되는, 메탈 케이스 안테나.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 메탈 케이스 안테나는,
    상기 메인 보드와 상기 제1 단자부를 전기적으로 연결하는 제1 연결부; 및
    상기 메인 보드와 상기 제2 단자부를 전기적으로 연결하는 제2 연결부를 더 포함하고,
    상기 방사 보조부는, 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부 중 어느 하나에 형성되는, 메탈 케이스 안테나.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 방사 보조부는,
    상기 제1 단자부 및 상기 제2 단자부 중 어느 하나의 단자부로 급전 신호가 인가되는 경우, 자체 방사가 이루어지도록 마련되는, 메탈 케이스 안테나.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 기재된 메탈 케이스 안테나를 구비하는 모바일 단말기.
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