WO2011078561A2

WO2011078561A2 - 안테나, 안테나용 기판 및 이를 구비한 안테나 장치

Info

Publication number: WO2011078561A2
Application number: PCT/KR2010/009167
Authority: WO
Inventors: 유병훈; 성원모; 김기호
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2011-06-30
Also published as: KR20110071364A; WO2011078561A3

Abstract

안테나, 안테나용 기판 및 이를 구비한 안테나 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 유전체 블럭 없이 안테나 방사체로 이루어지고, 입체적인 형상으로 형성된 안테나를 기판 상에 실장한다. 여기서, 안테나는 외부 충격으로부터 자신의 형태를 보호하기 위해 하나 이상의 지지부를 구비한다. 또한, 안테나가 실장되는 기판에는 안테나의 공진 주파수를 조정할 수 있는 주파수 조정부 및 안테나의 방사 저항을 조정할 수 있는 방사 저항 조정부가 형성된다.

Description

안테나, 안테나용 기판 및 이를 구비한 안테나 장치

본 발명의 실시예들은 이동통신 단말기 내부에 실장되는 안테나 기술에 관한 것이다.

안테나는 이동통신 단말기에서 신호를 송수신하는 역할을 하며, 무선 통신의 품질을 결정하는 핵심 소자이다. 최근 IT 기술이 발전함에 따라 이동통신 단말기가 소형화 및 경량화되어 가고 있으며, 이러한 추세에 부응하기 위해 이동통신 단말기에 장착되는 안테나도 외장형 안테나 대신 내장형 안테나가 주로 사용되고 있다.

이동통신 단말기의 내부에 실장되는 안테나를 보다 소형화하기 위해, 유전체 블럭을 이용하여 안테나의 전기적 길이를 증가시키는 방식의 칩 안테나가 개발되고 있는데, 칩 안테나는 이동통신 단말기 내부의 PCB(Printed Circuti Board) 기판에 실장되게 된다.

종래의 칩 안테나는 소정의 유전율을 가지는 유전체 블럭에 안테나 방사체를 형성하였는데, 이때 유전체 블럭으로는 고 유전율의 세라믹 소체를 주로 사용하였다.

이 경우, 세라믹 소체는 외부 충격에 의해 깨지기가 쉬워 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있고, 고 유전율(예를 들어, 유전율 7 이상)의 유전체 블럭을 사용하여 유전 손실이 발생하게 된다.

그리고, 고 유전율의 유전체 블럭을 사용하면, 안테나가 매우 협소한 주파수 대역을 가지게 되며, 이 경우 안테나의 주변 환경 변화에 따라 안테나의 동작 주파수가 사용 주파수 대역에서 벗어나 신호 수신 감도가 급격하게 저하되어 안테나 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 고 유전율의 유전체 블럭은 가격이 높아 안테나의 제조 비용이 많이 들게 되고, 제조 공정이 복잡하여 안테나 제조에 드는 시간 및 노력이 많이 소요되는 단점이 있다.

본 발명의 실시예들은 유전체 블럭 없이 안테나 방사체를 입체적인 형상으로 형성함으로써, 유전 손실을 없애고 주파수 대역폭의 감소를 방지하여 안테나의 효율 저하를 방지하고자 한다.

본 발명의 다른 실시예들은 안테나가 접합되는 기판에 주파수 조정부를 형성함으로써, 안테나의 공진 주파수를 다양한 범위에서 조정하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시예들은 안테나가 접합되는 기판에 방사 저항 조정부를 형성함으로써, 다양한 환경에서도 안테나와 이동통신 단말기 간의 임피던스 매칭을 이룰 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예들에 의한 다른 기술적 해결 과제는 하기의 설명에 의해 이해될 수 있으며, 이는 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는, 이동통신 단말기에 내장되는 안테나에 있어서, 상기 이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전부; 상기 급전부의 일단에 연결되고, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되며, 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 방사체; 및 상기 급전부의 타단에 연결되고, 상기 제1 안테나 방사체와 상호 이격되며, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되고, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나 방사체를 포함하며, 상기 제1 안테나 방사체 및 상기 제2 안테나 방사체로 이루어지는 상기 안테나는 상기 안테나의 내부가 비어 있는 입체 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 기판은, 안테나와 접합되며, 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는 SMT(Surface Mount Technology) 패턴; 및 상기 SMT 패턴에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는 주파수 튜닝부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나용 기판은, 이동통신 단말기에 내장되는 안테나용 기판에 있어서, 안테나와 접합되며, 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는 제1 SMT(Surface Mount Technology) 패턴; 및 상기 제1 SMT 패턴에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는 방사저항 조정부를 포함하며, 상기 제1 SMT 패턴은 상기 이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전 단자 및 상기 이동통신 단말기의 접지부와 전기적으로 연결되는 접지 단자를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전부, 상기 급전부의 일단에 연결되고, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되며, 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 방사체, 및 상기 급전부의 타단에 연결되고, 상기 제1 안테나 방사체와 상호 이격되며, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되고, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나 방사체를 포함하는 안테나; 및 상기 안테나가 실장되는 기판을 포함하며, 상기 제1 안테나 방사체 및 상기 제2 안테나 방사체로 이루어지는 상기 안테나는 상기 안테나의 내부가 비어 있는 입체 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 안테나에 유전체 블럭을 사용하지 않기 때문에, 유전체 블럭에 의한 유전 손실이 발생할 염려가 없으며, 안테나의 주파수 대역 폭이 감소되는 것을 방지할 수 있으므로, 유전체 블럭으로 인한 안테나의 효율 저하를 방지할 수 있게 된다. 그리고, 유전체 블럭을 사용하지 않기 때문에, 안테나의 제조 단가를 줄일 수 있고, 제조 공정을 간소화 할 수 있게 된다.

또한, 안테나의 안테나 방사체를 입체적인 형상으로 형성하기 때문에, 안테나의 부피를 최소화하면서 이동통신 단말기의 사용 주파수 대역을 구현할 수 있게 된다.

또한, 주파수 조정부를 통해 안테나의 공진 주파수를 다양한 범위에서 조정할 수 있기 때문에, 안테나 장치 하나로 다양한 주파수 대역을 커버할 수 있게 되며, 이 경우 안테나 장치를 공용화 하여 사용할 수 있게 된다.

또한, 안테나 장치가 다양한 환경에 장착된다 하더라도, 방사 저항 조정부를 통해 안테나의 방사 저항을 조정할 수 있으므로, 안테나와 이동통신 단말기 간의 임피던스 매칭을 이룰 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 일부를 90도 절곡하여 펼친 상태를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 사시도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 반사 손실을 나타낸 그래프.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저 주파수 대역에서의 안테나 장치의 원 거리장(Far-Field)를 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고 주파수 대역에서의 안테나 장치의 원 거리장(Far-Field)를 나타낸 그래프.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 안테나 및 안테나용 기판과 이를 구비한 안테나 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 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.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나 장치는 안테나(100) 및 기판(200)을 포함한다. 상기 안테나(100)는 상기 기판(200) 상에 SMT(Surface Mount Technology) 공정을 통해 실장된다.

상기 안테나(100)는 두 개 이상의 주파수 대역(예를 들어, 1GHz 및 2GHz)의 신호를 송수신할 수 있도록 구현되며, 상기 안테나(100)는 유전체 블럭을 포함하지 않고 안테나 방사체로만 이루어진다.

상기 안테나(100)는 유전체 블럭이 없이도 외부 충격 및 압력을 지탱할 수 있도록 직사각형의 박스 형상으로 형성할 수 있다. 그러나, 상기 안테나(100)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 입체 형상으로 형성할 수 있다. 상기 안테나(100)의 형상 및 구성에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 기판(200)은 상기 안테나(100)를 실장하는 곳으로, 상기 기판(200)의 일 면에는 상기 안테나(100)를 실장하기 위한 SMT(Surface Mount Technology) 패턴들이 형성된다. 상기 SMT 패턴에는 상기 안테나의 공진 주파수를 조정하기 위한 패턴 및 상기 안테나의 방사 저항을 조정하기 위한 패턴들이 포함된다. 상기 기판(200)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 사시도이다. 도 4에서는 설명의 편의상 안테나의 일부를 90도 절곡하여 펼친 상태를 나타내었다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 안테나(100)는 유전체 블럭을 포함하지 않고 안테나 방사체로만 이루어진다. 이 경우, 상기 안테나(100)는 유전체 블럭이 없이도 안테나(100)의 형상을 유지 및 지탱하기 위해 후술하는 복수 개의 지지부를 구비한다.

상기 안테나(100)는 급전부(110)를 중심으로 고 주파수 대역(예를 들어, 2 GHz)의 신호를 송수신하는 제1 안테나 방사체(120) 및 저 주파수 대역(예를 들어, 1 GHz)의 신호를 송수신하는 제2 안테나 방사체(150)를 포함한다. 여기서, 상기 급전부(110)는 상기 기판(200)의 급전 단자와 연결된다.

상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)의 전체 길이 및 폭 등은 상기 안테나(100)의 사용 주파수에 따라 다양하게 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)는 상기 안테나(100)의 형상이 직사각형의 박스 형상이 되도록 여러 군데에서 절곡되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 안테나(100)의 형상은 상기 직사각형의 박스 형상으로 한정되는 것은 아니며, 내부가 비어 있는 입체 형상(예를 들어, 육각형, 원통형 등)으로 다양하게 형성할 수 있다.

상기 안테나(100)는 유전체 블럭을 포함하지 않기 때문에 자체적으로 형상을 유지할 수 있도록 하며, 또한 외부 충격에도 안테나(100)의 형상을 그대로 유지 및 지탱할 수 있도록 하기 위해, 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)를 직사각형의 박스 형상으로 형성한다.

예를 들어, 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)는 상기 급전부(110)가 형성된 제1 방사면(a), 상기 제1 방사면(a)에서 상부로 수직하게 절곡되어 형성된 제2 방사면(b), 제2 방사면(b)에서 상기 제1 방사면(a)과 평행하도록 상기 안테나(100)의 내측으로 수직하게 절곡되어 형성된 제3 방사면(c), 및 상기 제3 방사면(c)에서 상기 제2 방사면(b)과 평행하도록 하부로 수직하게 절곡되어 형성된 제4 방사면(d)을 포함한다.

이때, 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)는 상기 안테나(100)가 안정된 구조를 갖도록 복수 개의 지지부를 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 안테나 방사체(120)의 말단에는 상기 안테나(100)를 지지하기 위한 제1 지지부(130)가 형성된다. 상기 제1 지지부(130)는 상기 제1 방사면(a)에 형성된 상기 제1 안테나 방사체(120)의 말단에서 상부로 수직하게 절곡되어 형성된다.

그리고, 상기 제2 안테나 방사체(150)의 상기 제2 방사면(b)의 말단에는 상기 안테나(100)를 지지하기 위한 제2 지지부(160)가 형성된다. 상기 제2 지지부(160)는 상기 제2 방사면(b)의 말단에서 상기 제3 방사면(c)과 수직을 이루도록 상기 안테나(100)의 내측으로 수직하게 절곡된 제5 방사면(e)에 형성된 제2-1 지지부(161) 및 상기 제2-1 지지부(161)의 하단에서 연장되어 상기 제1 방사면(a) 방향으로 수직하게 절곡된 제2-2 지지부(162)를 포함한다.

또한, 상기 제2 안테나 방사체(150)의 말단에는 상기 안테나(100)를 지지하기 위한 제3 지지부(170)가 형성된다. 상기 제3 지지부(170)는 상기 제3 방사면(c)에 형성된 상기 제2 안테나 방사체(150)와 연결되며, 상기 제2 안테나 방사체(150)의 제3 방사면(c)의 말단에서 하부로 각각 수직하게 절곡된 제3-1 지지부(171) 및 상기 제3-1 지지부(171)의 하단에서 연장되어 상기 제1 방사면(a) 방향으로 각각 수직하게 절곡되어 형성된 제3-2 지지부(172)를 포함한다.

또한, 상기 안테나(100)는 예를 들어, 스테인리스(Stainless)와 같이 강도가 좋은 재질로 형성한 후, 후처리 도금(예를 들어, 금 또는 니켈 도금) 공정을 수행하여 형성할 수 있다.

이와 같이, 상기 안테나(100)는 강도가 우수한 재질을 이용하여 직사각형의 박스 형상과 같은 입체적 형상으로 이루어지며, 상기 제1 지지부(130), 제2 지지부(160), 및 제3 지지부(170)를 포함하기 때문에, 외부로부터 압력이 가해진다고 해도 유전체 블럭 없이 외부 압력을 충분히 지탱할 수 있게 된다.

한편, SMT 공정을 통해 상기 안테나(100)를 상기 기판(200) 상부에 실장하려면, 기계 장치(미도시)가 상기 안테나(100)를 용이하게 집을 수 있도록 해야 한다. 이를 위해, 상기 안테나(100)는 집게부(180)를 포함한다.

예를 들어, 상기 집게부(180)는 상기 안테나(100)의 중간에 위치한 상기 제1 안테나 방사체(120)에 형성한다. 구체적으로, 상기 집게부(180)는 상기 안테나(100)의 중간 부분에서 상기 제1 안테나 방사체(120)의 제3 방사면(c)에 넓은 폭을 가지고 형성되는 제1 집게부(181) 및 상기 제1 집게부(181)의 양단에서 각각 하부로 수직하게 절곡된 제2 집게부(182)를 포함한다. 여기서, 상기 제1 집게부(181)의 폭은 상기 기계 장치(미도시)에 따라 달라지게 된다.

이 경우, SMT 공정을 위한 상기 기계 장치(미도시)는 상기 집게부(180)를 통해 상기 안테나(100)를 용이하게 집을 수 있게 된다. 이때, 상기 안테나(100)의 내부에는 보형물(미도시)을 추가로 형성하여, SMT 공정 과정에서 상기 안테나(100)가 변형되거나 뒤틀림이 발생하는 것을 방지 할 수 있다.

상기 안테나(100)는 유전체 블럭을 사용하지 않기 때문에, 유전율에 의한 유전 손실이 발생할 염려가 없으며, 상기 안테나(100)의 주파수 대역 폭이 감소될 염려가 없다. 따라서, 유전체로 인한 상기 안테나(100)의 효율 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 안테나(100)는 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)를 입체적인 형상(예를 들어, 직사각형 형상의 박스 형상)으로 형성하기 때문에, 상기 안테나(100)의 부피를 최소화하면서 사용 주파수 대역을 구현할 수 있게 된다.

또한, 상기 안테나(100)는 유전체 블럭을 사용하지 않기 때문에, 상기 안테나(100)의 제조 단가를 줄일 수 있고, 제조 공정을 간소화하여 상기 안테나(100)의 제조에 따른 시간 및 노력을 줄일 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 기판(200)의 상부면에는 상기 안테나(100)를 실장하기 위한 SMT 패턴(210)들이 형성된다. 상기 기판(200)으로는 예를 들어, FR-4 기판을 사용할 수 있으며, 상기 SMT 패턴(210)들은 도전성 물질로 이루어진다.

상기 SMT 패턴(210)은 상기 안테나(100)의 제1 안테나 방사체(120)와 접합되는 제1 SMT 패턴(220), 상기 안테나(100)의 제2 안테나 방사체(150)와 접합되는 제2 SMT 패턴(250), 및 상기 안테나(100)의 급전부(110)와 접합되는 제3 SMT 패턴(290)을 포함한다.

다시 말하면, 상기 제1 SMT 패턴(220)은 고 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 방사체(120)와 접합되고, 상기 제2 SMT 패턴(250)은 저 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나 방사체(150)와 접합되며, 상기 제3 SMT 패턴(290)은 상기 급전부(110)와 접합된다. 여기서, 상기 제3 SMT 패턴(290)은 상기 제1 안테나 방사체(120)와 접합되는 부분 및 상기 제2 안테나 방사체(150)와 접합되는 부분으로 구분할 수도 있다.

이때, 상기 제1 SMT 패턴(220), 상기 제2 SMT 패턴(250), 및 제3 SMT 패턴(290)은 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)의 형상에 따라 그 형태 및 위치가 달라질 수 있다.

상기 제1 SMT 패턴(220)은 제1 접합부(221) 및 제1 주파수 조정부(225)를 포함한다. 상기 제1 접합부(221)는 상기 제1 안테나 방사체(120)와 접합되는 부분이고, 상기 제1 주파수 조정부(225)는 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 조정할 수 있도록 형성된 부분이다.

상기 제1 접합부(221)는 제1-1 접합부(222) 및 제1-2 접합부(223)를 포함한다. 상기 제1-1 접합부(222) 및 상기 제1-2 접합부(223)는 상기 기판(200)의 상부면에서 상호 이격하여 형성된다. 상기 제1-1 접합부(222)는 내부에 굴곡이 없는 단일한 형상(예를 들어, 사각형 또는 원형 등)으로 이루어지며, 상기 제1-2 접합부(223)는 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 내부에 하나 이상의 이격 영역(예를 들어, S1, S2)을 포함한다.

상기 제1 주파수 조정부(225)는 제1 주파수 튜닝부(226) 및 제1 주파수 변경부(227)를 포함한다. 상기 제1 주파수 튜닝부(226)는 상기 제1-2 접합부(223)의 상기 이격 영역(S1, S2)에 하나 이상 형성된다.

상기 제1 주파수 튜닝부(226)는 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 미세하게 튜닝하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 제1 안테나 방사체(120)의 사용 주파수 대역이 1.75 GHz 이고, 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수가 1.745 GHz 라면, 상기 제1 주파수 튜닝부(226)를 이용하여 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 상기 제1 안테나 방사체(120)의 사용 주파수 대역인 1.75 GHz 로 주파수 튜닝을 수행한다. 이렇게, 제1 주파수 튜닝부(226)를 통해 제1 안테나 방사체(120)의 동작 주파수를 미세 조정할 수 있다.

상기 제1 주파수 튜닝부(226)는 상기 제1-2 접합부(223)에서 각각 돌출되어, 상기 제1-2 접합부(223)의 이격 영역(S1, S2)에서 상호 이격하여 형성된 한 쌍의 튜닝단으로 이루어진다. 상기 제1 주파수 튜닝부(226)는 주파수 튜닝 범위에 따라 하나 이상 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 주파수 튜닝부(226)의 상호 이격된 한 쌍의 튜닝단을 예를 들어, 0 Ω 저항을 이용하여 전기적으로 연결함으로써, 주파수 튜닝을 수행할 수 있다. 이때, 상기 0 Ω 저항을 이용하여 복수 개의 한 쌍의 튜닝단 중 어느 위치의 것을 연결하느냐 그리고 복수 개의 한 쌍의 튜닝단 중 몇 개를 연결하느냐에 따라 원하는 주파수 튜닝 값을 조절할 수 있게 된다.

상기 제1 주파수 변경부(227)는 일단이 상기 제1-1 접합부(222) 또는 상기 제1-2 접합부(223)에 연결하여 형성된다. 상기 제1 주파수 변경부(227)는 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 변경하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 제1 안테나 방사체(120)의 사용 주파수 대역을 1.75 GHz 에서 1.57 GHz로 변경하고자 하는 경우, 상기 제1 주파수 변경부(227)를 이용하여 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 1.57 GHz로 변경한다.

상기 제1 주파수 변경부(227)는 일단이 상기 제1-1 접합부(222) 또는 상기 제1-2 접합부(223)에 연결되는 제1-1 주파수 변경 패드(227-1) 및 상기 제1-1 주파수 변경 패드(227-1)와 상호 이격하여 형성된 제1-2 주파수 변경 패드(227-2)를 포함한다.

여기서, 상기 상호 이격된 제1-1 주파수 변경 패드(227-1) 및 제1-2 주파수 변경 패드(227-2)를 예를 들어, 커패시터를 이용하여 전기적으로 연결함으로써, 주파수 튜닝을 수행할 수 있다. 이때, 상기 커패시터의 값에 따라 주파수 변경 범위를 조절할 수 있게 된다.

다시 말하면, 상기 제1 주파수 튜닝부(226)는 미세 단위의 조정(예를 들어, 수 MHz)을 통해 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 튜닝하는 역할을 하고, 상기 제1 주파수 변경부(227)는 상기 제1 주파수 튜닝부(226)보다 큰 단위의 조정(예를 들어, 수십 ~ 수백 MHz)을 통해 상기 제1 안테나 방사체(120)의 공진 주파수를 변경하는 역할을 한다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제1 주파수 변경부(227)를 이용하여 주파수 튜닝을 수행할 수도 있다.

상기 제2 SMT 패턴(250)은 제2 접합부(251) 및 제2 주파수 조정부(255)를 포함한다. 상기 제2 접합부(251)는 상기 제2 안테나 방사체(150)와 접합되는 부분이고, 상기 제2 주파수 조정부(255)는 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 조정할 수 있도록 형성된 부분이다.

상기 제2 접합부(251)는 제2-1 접합부(252) 및 제2-2 접합부(253)를 포함한다. 상기 제2-1 접합부(252) 및 상기 제2-2 접합부(253)는 상기 기판(200)의 상부면에서 상호 이격하여 형성된다. 상기 제2-1 접합부(252)는 내부에 굴곡이 없는 단일한 형상(예를 들어, 사각형 또는 원형 등)으로 이루어지며, 상기 제2-2 접합부(253)는 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 내부에 하나 이상의 이격 영역(예를 들어, S3)을 포함한다.

상기 제2 주파수 조정부(255)는 제2 주파수 튜닝부(256) 및 제2 주파수 변경부(257)를 포함한다. 상기 제2 주파수 튜닝부(256)는 상기 제2-2 접합부(253)의 상기 이격 영역(S3)에 하나 이상 형성된다.

상기 제2 주파수 튜닝부(256)는 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 미세하게 튜닝하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 제2 안테나 방사체(150)의 사용 주파수 대역이 894 MHz 이고, 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수가 892 MHz로 나타난다면, 상기 제2 주파수 튜닝부(256)를 이용하여 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 상기 제2 안테나 방사체(150)의 사용 주파수 대역인 894 MHz 로 주파수 튜닝을 수행한다. 이렇게, 제2 주파수 튜닝부(256)를 통해 제2 안테나 방사체(150)의 동작 주파수를 미세 조정할 수 있다.

상기 제2 주파수 튜닝부(256)는 상기 제2-2 접합부(253)에서 각각 돌출되어, 상기 제2-2 접합부(253)의 이격 영역(S3)에서 상호 이격하여 형성된 한 쌍의 튜닝단으로 이루어진다. 상기 제2 주파수 튜닝부(256)는 주파수 튜닝 범위에 따라 하나 이상 형성될 수 있다.

상기 제2 주파수 변경부(257)는 일단이 상기 제2-1 접합부(252) 또는 상기 제2-2 접합부(253)에 연결하여 형성된다. 상기 제2 주파수 변경부(257)는 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 변경하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 제2 안테나 방사체(150)의 사용 주파수 대역을 894 MHz 에서 824 MHz 로 변경하고자 하는 경우, 상기 제2 주파수 변경부(257)를 이용하여 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 824 MHz 로 변경한다.

상기 제2 주파수 변경부(257)는 일단이 상기 제2-1 접합부(252) 또는 상기 제2-2 접합부(253)에 연결되는 제2-1 주파수 변경 패드(257-1) 및 상기 제2-1 주파수 변경 패드(257-1)와 상호 이격하여 형성된 제2-2 주파수 변경 패드(257-2)를 포함한다.

여기서, 상기 제1 주파수 조정부(225) 및 상기 제2 주파수 조정부(255)를 통해 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 다양한 범위에서 조정할 수 있기 때문에, 다양한 주파수 대역을 커버할 수 있게 되며, 상기 안테나 장치를 공용화 하여 사용할 수 있게 된다.

즉, 이동통신 단말기의 사용 주파수에 따라 상기 제1 주파수 조정부(225) 및 상기 제2 주파수 조정부(255)를 통해 상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)의 공진 주파수를 조정하기만 하면 되므로, 이동통신 단말기의 사용 주파수에 따라 안테나를 별도로 설계할 필요가 없다.

다시 말하면, 상기 안테나 장치로 다양한 주파수 대역을 커버할 수 있기 때문에, 이동통신 단말기의 사용 주파수에 따라 별도의 안테나를 제조할 필요가 없으며, 상기 안테나 장치를 다양한 주파수 대역에서 공용 안테나로 사용하면 된다. 이 경우, 안테나의 설계 및 제조에 따른 각종 비용과 시간을 줄일 수 있게 된다.

상기 제3 SMT 패턴(290)은 상기 안테나(100)의 급전부(110)가 접합되는 곳으로, 상기 제3 SMT 패턴(290)은 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 내부에 하나 이상의 이격 영역(S4, S5)을 포함한다. 상기 제3 SMT 패턴(290)에는 급전 단자(291) 및 접지 단자(292)가 형성된다.

상기 급전 단자(291)는 이동통신 단말기(미도시)와 전기적으로 연결되어 급전이 이루어지는 부분(Feed Point)으로, 상기 급전 단자(291)는 상기 안테나(100)의 급전부(110)와 접촉된다. 그리고, 상기 접지 단자(292)는 상기 이동통신 단말기(미도시)의 접지부와 전기적으로 연결되어, 상기 안테나(100)가 접지될 수 있도록 한다.

상기 제3 SMT 패턴(290)은 방사 저항 조정부(295)를 포함한다. 상기 방사 저항 조정부(295)는 상기 제3 SMT 패턴(290)의 이격 영역(S4, S5)에 하나 이상 형성된다.

상기 방사 저항 조정부(295)는 상기 제3 SMT 패턴(290)에서 각각 돌출되어, 상기 제3 SMT 패턴(290)의 이격 영역(S4, S5)에서 상호 이격하여 형성된 한 쌍의 튜닝단으로 이루어진다. 상기 방사 저항 조정부(295)는 방사 저항 조정 범위에 따라 하나 이상 형성될 수 있다.

상기 안테나(100)는 장착되는 환경에 따라 방사 저항이 달라질 수 있으며, 이 경우 상기 이동통신 단말기(미도시)와의 임피던스 매칭이 이루어지도록 방사 저항을 조정해주어야 한다.

여기서, 상기 방사 저항 조정부(295)의 상호 이격된 한 쌍의 튜닝단을 저항을 이용하여 전기적으로 연결함으로써, 상기 안테나(100)의 방사 저항을 조정할 수 있다. 이때, 상기 상호 이격된 한 쌍의 튜닝단을 전기적으로 연결하는 저항 값에 따라 상기 안테나(100)의 방사 저항을 조정할 수 있게 된다.

그리고, 상기 방사 저항 조정부(295)가 복수 개가 형성되고 동일한 저항 값을 갖는 저항을 이용하는 경우, 상기 저항을 이용하여 상기 복수 개의 한 쌍의 튜닝단 중 어느 위치의 것을 연결할 것인지 또는 상기 복수 개의 한 쌍의 튜닝단 중 몇 개를 연결할 것인지 등에 따라 상기 안테나(100)의 방사 저항을 조정할 수 있게 된다.

상기 제1 SMT 패턴(220)의 제1-2 접합부(223), 상기 제2 SMT 패턴(250)의 제2-2 접합부(253), 및 상기 제3 SMT 패턴(290) 등은 넓은 면적을 갖기 때문에, 상기 안테나(100)가 접합되어 실장되는 경우, 상기 안테나(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 반사 손실을 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 안테나 장치는 1GHz에서 반사 손실이 -20 dB이고, 2GHz 에서 반사 손실이 -7dB이며, 2.8 GHz에서 반사 손실이 -8 dB인 것을 알 수 있다. 즉, 상기 안테나 장치는 상기 3개의 주파수 대역(1GHz, 2GHz, 2.8 GHz)에서 반사 손실이 -6 dB 이하인 것을 알 수 있다. 이는 상기 안테나 장치가 상기 3개의 주파수 대역에서 공진 주파수를 가지는 것을 나타낸다.

여기서, 상기 안테나 장치는 제2 안테나 방사체(150)를 통해 상대적으로 저 주파수 대역인 1GHz에서 신호를 송수신할 수 있고, 제1 안테나 방사체(120)를 통해 고 주파수 대역인 2GHz의 신호를 송수신할 수 있다. 그리고, 상기 제2 안테나 방사체(150)를 통해 상기 1GHz의 3배 주파수에 해당하는 2.8 GHz에서 신호를 송수신할 수 있게 된다.

상기 제1 안테나 방사체(120) 및 상기 제2 안테나 방사체(150)에 따른 3개의 공진 주파수는 앞서 설명한 제1 주파수 튜닝부(226), 제1 주파수 변경부(227), 제2 주파수 튜닝부(256) 및 제2 주파수 변경부(257)에 의해 원하는 값으로 조정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 저 주파수 대역에서의 안테나 장치의 원 거리장(Far-Field)를 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 안테나 장치는 1GHz 대역에서 방사 효율이 0.8671이고, 안테나 전체 효율이 0.8229임을 알 수 있다. 또한, 안테나 이득은 1.502 dB 임을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고 주파수 대역에서의 안테나 장치의 원 거리장(Far-Field)를 나타낸 그래프이다.

도 8을 참조하면, 안테나 장치는 2GHz 대역에서 방사 효율이 0.9925이고, 안테나 전체 효율이 0.7980임을 알 수 있다. 또한, 안테나 이득은 3.587 dB 임을 알 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 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.

Claims

이동통신 단말기에 내장되는 안테나에 있어서,

상기 이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전부;

상기 급전부의 일단에 연결되고, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되며, 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 방사체; 및

상기 급전부의 타단에 연결되고, 상기 제1 안테나 방사체와 상호 이격되며, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되고, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나 방사체를 포함하며,

상기 제1 안테나 방사체 및 상기 제2 안테나 방사체로 이루어지는 상기 안테나는 상기 안테나의 내부가 비어 있는 입체 형상을 이루는, 안테나.
제1항에 있어서,

상기 안테나는,

상기 안테나의 단면이 직사각형의 입체적 형상을 이루는, 안테나.
제2항에 있어서,

상기 안테나는,

상기 급전부가 형성된 제1 방사면;

상기 제1 방사면에서 상부로 수직하게 절곡되어 형성된 제2 방사면;

상기 제2 방사면에서 상기 제1 방사면과 평행하도록 상기 안테나의 내측으로 수직하게 절곡되어 형성된 제3 방사면; 및

상기 제3 방사면에서 상기 제2 방사면과 평행하도록 하부로 수직하게 절곡되어 형성된 제4 방사면을 포함하는, 안테나.
제3항에 있어서,

상기 안테나는,

상기 제1 방사면에 형성된 상기 제1 안테나 방사체의 말단에서 상부로 수직하게 절곡되어 형성되는 제1 지지부를 더 포함하는, 안테나.
제3항에 있어서,

상기 안테나는,

상기 제2 방사면에 형성된 상기 제2 안테나 방사체와 연결되며, 상기 제2 방사면의 말단에서 상기 제3 방사면과 수직을 이루도록 상기 안테나의 내측으로 수직하게 절곡된 제5 방사면에 형성된 제2-1 지지부; 및

상기 제2-1 지지부의 하단에서 연장되어 상기 제1 방사면 방향으로 수직하게 절곡된 제2-2 지지부로 구성된 제2 지지부를 더 포함하는, 안테나.
제3항에 있어서,

상기 안테나는,

상기 제3 방사면에 형성된 상기 제2 안테나 방사체와 연결되며, 상기 제3 방사면의 말단에서 하부로 각각 수직하게 절곡된 제3-1 지지부; 및

상기 제3-1 지지부의 하단에서 연장되어 상기 제1 방사면 방향으로 각각 수직하게 절곡된 제3-2 지지부로 구성된 제3 지지부를 더 포함하는, 안테나.
제3항에 있어서,

상기 안테나는,

상기 제3 방사면에 소정의 폭을 가지고 형성되는 제1 집게부; 및

상기 제1 집게부의 양단에서 각각 하부로 수직하게 절곡된 제2 집게부로 구성된 집게부를 더 포함하는, 안테나.
안테나와 접합되며, 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는 SMT(Surface Mount Technology) 패턴; 및

상기 SMT 패턴에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는 주파수 튜닝부를 포함하는, 안테나용 기판.
제8항에 있어서,

상기 안테나용 기판은,

상기 SMT 패턴과 연결되어 형성되는 제1 주파수 변경 패드; 및

상기 제1 주파수 변경 패드와 상호 이격하여 형성되는 제2 주파수 변경 패드를 포함하는 주파수 변경부를 더 포함하는, 안테나용 기판.
제8항에 있어서,

상기 주파수 튜닝부가 형성된 SMT 패턴은,

상기 안테나용 기판에 하나 이상 상호 이격하여 형성되는, 안테나용 기판.
이동통신 단말기에 내장되는 안테나용 기판에 있어서,

안테나와 접합되며, 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는 제1 SMT(Surface Mount Technology) 패턴; 및

상기 제1 SMT 패턴에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는 방사저항 조정부를 포함하며,

상기 제1 SMT 패턴은 상기 이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전 단자 및 상기 이동통신 단말기의 접지부와 전기적으로 연결되는 접지 단자를 포함하는, 안테나용 기판.
제11항에 있어서,

상기 안테나용 기판은,

상기 제1 SMT 패턴과 상호 이격하여 형성되며, 하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는 제2 SMT 패턴; 및

상기 제2 SMT 패턴에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는 주파수 튜닝부를 더 포함하는, 안테나용 기판.
제12항에 있어서,

상기 안테나용 기판은,

상기 제2 SMT 패턴과 연결되어 형성되는 제1 주파수 변경 패드; 및

상기 제1 주파수 변경 패드와 상호 이격하여 형성되는 제2 주파수 변경 패드를 포함하는 주파수 변경부를 더 포함하는, 안테나용 기판.
이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전부, 상기 급전부의 일단에 연결되고, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되며, 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나 방사체, 및 상기 급전부의 타단에 연결되고, 상기 제1 안테나 방사체와 상호 이격되며, 소정 간격으로 하나 이상의 절곡된 부분을 포함하여 입체적으로 형성되고, 상기 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나 방사체를 포함하는 안테나; 및

상기 안테나가 실장되는 기판을 포함하며,

상기 제1 안테나 방사체 및 상기 제2 안테나 방사체로 이루어지는 상기 안테나는 상기 안테나의 내부가 비어 있는 입체 형상을 이루는, 안테나 장치.
제14항에 있어서,

상기 기판은,

상기 안테나와 접합되는 SMT 패턴을 포함하는, 안테나 장치.
제15항에 있어서,

상기 SMT 패턴은,

상기 제1 안테나 방사체와 접합되는 제1 SMT 패턴;

상기 제1 SMT 패턴과 상호 이격하여 형성되고, 상기 제2 안테나 방사체와 접합되는 제2 SMT 패턴; 및

상기 제1 SMT 패턴 및 상기 제2 SMT 패턴과 상호 이격하여 형성되고, 상기 급전부와 접합되는 제3 SMT 패턴을 포함하는, 안테나 장치.
제16항에 있어서,

상기 제1 SMT 패턴은,

상기 제1 안테나 방사체와 접합되는 제1 접합부; 및

상기 제1 안테나 방사체의 공진 주파수를 조정하는 제1 주파수 조정부를 포함하는, 안테나 장치.
제17항에 있어서,

상기 제1 접합부는,

하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는, 안테나 장치.
제18항에 있어서,

상기 제1 주파수 조정부는,

상기 제1 안테나 방사체의 공진 주파수가 상기 제1 안테나 방사체의 사용 주파수에 일치하도록 주파수를 튜닝하는 제1 주파수 튜닝부; 및

상기 제1 안테나 방사체의 공진 주파수를 변경하는 제1 주파수 변경부를 포함하는, 안테나 장치.
제19항에 있어서,

상기 제1 주파수 튜닝부는,

상기 제1 접합부에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는, 안테나 장치.
제19항에 있어서,

상기 제1 주파수 변경부는,

상기 제1 접합부와 연결되는 제1-1 주파수 변경 패드; 및

상기 제1-1 주파수 변경 패드와 상호 이격하여 형성된 제1-2 주파수 변경 패드를 포함하는, 안테나 장치.
제16항에 있어서,

상기 제2 SMT 패턴은,

상기 제2 안테나 방사체와 접합되는 제2 접합부; 및

상기 제2 안테나 방사체의 공진 주파수를 조정하는 제2 주파수 조정부를 포함하는, 안테나 장치.
제22항에 있어서,

상기 제2 접합부는,

하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는, 안테나 장치.
제23항에 있어서,

상기 제2 주파수 조정부는,

상기 제2 안테나 방사체의 공진 주파수가 상기 제2 안테나 방사체의 사용 주파수에 일치하도록 주파수를 튜닝하는 제2 주파수 튜닝부; 및

상기 제2 안테나 방사체의 공진 주파수를 변경하는 제2 주파수 변경부를 포함하는, 안테나 장치.
제24항에 있어서,

상기 제2 주파수 튜닝부는,

상기 제2 접합부에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단을 포함하는, 안테나 장치.
제25항에 있어서,

상기 제2 주파수 변경부는,

상기 제2 접합부와 연결되는 제2-1 주파수 변경 패드; 및

상기 제2-1 주파수 변경 패드와 상호 이격하여 형성된 제2-2 주파수 변경 패드를 포함하는, 안테나 장치.
제16항에 있어서,

상기 제3 SMT 패턴은,

상기 이동통신 단말기와 전기적으로 연결되어 급전되는 급전 단자; 및

상기 이동통신 단말기의 접지부와 전기적으로 연결되는 접지 단자를 포함하는, 안테나 장치.
제27항에 있어서,

상기 제3 SMT 패턴은,

하나 이상의 굴곡진 부분을 통해 하나 이상의 이격 영역을 포함하는, 안테나 장치.
제28항에 있어서,

상기 제3 SMT 패턴은,

상기 제3 SMT 패턴에서 돌출되며, 상기 이격 영역에서 상호 이격하여 형성된 하나 이상의 한 쌍의 튜닝단으로 구성된 방사 저항 조정부를 더 포함하는, 안테나 장치.
상기 제14항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치가 내장된 이동통신 단말기.