WO2012128601A2 - 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치 - Google Patents

통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2012128601A2
WO2012128601A2 PCT/KR2012/002187 KR2012002187W WO2012128601A2 WO 2012128601 A2 WO2012128601 A2 WO 2012128601A2 KR 2012002187 W KR2012002187 W KR 2012002187W WO 2012128601 A2 WO2012128601 A2 WO 2012128601A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission line
antenna
substrate
built
antenna device
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/002187
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012128601A3 (ko
Inventor
양태식
이주형
김형동
전신형
정중호
Original Assignee
삼성전자주식회사
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 한양대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to US14/005,694 priority Critical patent/US9806409B2/en
Publication of WO2012128601A2 publication Critical patent/WO2012128601A2/ko
Publication of WO2012128601A3 publication Critical patent/WO2012128601A3/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a built-in antenna device, and more particularly, to an embedded antenna device for a communication electronic device implemented to secure a wide band and contribute to slimming the device.
  • a folder-type terminal and a slide-type terminal are mainstream, and in recent years, a bar-type terminal (aka 'smart phone') composed mostly of display devices (touch screen devices) has been continuously released.
  • touch screen devices touch screen devices
  • the external protruding antenna device has been conventionally used.
  • a rod antenna (or whip antenna) and a helical antenna installed to protrude a certain length out of the terminal have been used, which is the most vulnerable part that can be damaged when the terminal falls. This will cause a problem of lowering. Therefore, in recent years, a plate type internal antenna (so-called 'internal antenna' or 'intenna') that is mounted inside the terminal has been used a lot, and while improving the characteristics of the aforementioned internal antenna device, assembling and productivity are achieved. The situation is racing to improve.
  • the above-described plate type built-in antenna device is mounted on a carrier having a certain height and provides a smooth radiation performance by providing a distance between the ground planes of the lower substrate.
  • PCB printed circuit board
  • multiple bands eg, at least two resonance points
  • the slot shape of the upper surface of the radiator can be formed in various ways to fit each desired band. to be.
  • a single terminal can be used because three or more bands such as Wideband Code Devision Multiple Access (WCDMA), Digital Cellular System (DCS), and Global System for Mobile Communication (GSM) can be used together. Convenience is increasing.
  • WCDMA Wideband Code Devision Multiple Access
  • DCS Digital Cellular System
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • the most basic antenna device of the above-described built-in antenna device is a dipole antenna device operating in a free space, and when used with a metal ground (ground plane), it can be implemented as a monopole antenna device by image theory.
  • the capacitive component increases when the radiator is close to the ground to satisfy the requirements of the low profile antenna device.
  • a shorting pin is added to the feeder to increase the inductive component in the desired frequency band. It can cause resonance.
  • Such an antenna device is called a Planar Inverted F Antenna (PIFA).
  • PIFA Planar Inverted F Antenna
  • PIFA Planar Inverted F Antenna
  • the above-described built-in antenna device is to be implemented to digest all the various frequency bands, and thus the volume is increased even if a separate antenna radiator or a single antenna radiator is used for each corresponding band.
  • An object of the present invention is to provide a built-in antenna device for a communication electronic device that can be implemented in multiple bands without increasing the installation effective space in the device.
  • Another object of the present invention is to provide a built-in antenna device for an electronic device for communication, which is implemented to operate together with the existing communication band in a lower frequency band than this.
  • Still another object of the present invention is to provide a built-in antenna device for a communication electronic device, which contributes to slimming of a terminal and is relatively easy to install.
  • the present invention provides a built-in antenna device for a communication electronic device, comprising: a substrate including a ground region and a non-ground region; And a transmission line branched from the antenna radiator to the power supply unit provided in the feeder, and arranged to have a predetermined length and a predetermined width near the ground region.
  • the above-described transmission line is arranged near the ground region of the substrate to be coupled with the ground region. Accordingly, it is possible to control the reactance of the antenna radiator to operate in a desired frequency band by changing variable elements such as the length and width of the transmission line.
  • the electronic device for communication according to the present invention has an effect of operating the internal antenna radiator in at least one desired frequency band by controlling a reactance by branching a transmission line to a power supply line of an existing internal antenna device.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portable terminal having a built-in antenna device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a built-in antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a built-in antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • 4A to 4C are graphs comparing real & reactance curves of a built-in antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention and a conventional built-in antenna device;
  • FIG. 6 is a graph comparing reflection coefficients S11 according to changes in the length of a transmission line of an embedded antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • 7A to 7C are graphs illustrating changes in input impedence values and reflection coefficients according to a distance g between a transmission line and a ground part according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a perspective view of a built-in antenna device according to another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating main parts of a rear surface of the substrate of FIG. 8 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a portable terminal is illustrated and described as an electronic device for communication, but the present invention is not limited thereto.
  • the present invention may be applied to electronic devices of various fields that are used for communication even if they are not carried.
  • a bar type terminal is illustrated and an antenna device embedded therein has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and the built-in antenna device according to the present invention may be embedded in a terminal having various open forms such as a folder type terminal and a slide type terminal.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portable terminal having a built-in antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portable terminal 100 to which a built-in antenna device according to the present invention is applied, and a display device 101 is installed in front of the terminal.
  • the display apparatus 101 may be installed as a touch screen device that performs data input / output together.
  • An earpiece 102 which is a receiver, is installed above the display device 101, and a microphone device 103, which is a talker, is installed below the display device 101.
  • a camera module and a speaker module may be further installed, and various additional devices for implementing other known additional functions may be installed.
  • the built-in antenna device 1 of FIG. 2 may be disposed at various positions of the portable terminal 100. This is a relatively free installation position, compared to that which must be installed in any one specific place even if the expansion of the space to some extent depending on the constraints of the existing carrier (carrier) installation space.
  • the built-in antenna device according to the present invention can be installed at a relatively various position anywhere in the portable terminal in which a printed circuit board (PCB) is installed. It may be installed on the bottom (A) or the top (B).
  • PCB printed circuit board
  • FIG. 2 is a perspective view of a built-in antenna device according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a schematic configuration diagram of a built-in antenna device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the built-in antenna device 1 is a substrate 20 installed inside the portable terminal, and the antenna radiator 10 disposed in place of the substrate 20 And a transmission line 14 branched from the radiation line 11 of the antenna radiator 10 to operate in coupling with the ground region 24 of the substrate 20.
  • the substrate 20 includes a ground region 24 and a non-ground region 23, and the antenna radiator 10 according to the present invention is preferably disposed in the non-ground region 23.
  • the antenna radiator 10 and the transmission line 14 may be implemented through a patterning operation together when forming a substrate.
  • the present invention is not limited thereto, and a predetermined metal plate or a flexible printed circuit board (FPCB) may be applied to the substrate.
  • the antenna radiator 10 is preferably a Planar Inverted F Antenna (PIFA).
  • PIFA Planar Inverted F Antenna
  • the transmission line 14 has a predetermined width and a predetermined length, and is arranged to branch in the radiation line 11 of the antenna radiator 10.
  • the transmission line 14 generally has a distance g close to the ground region 24, which causes the transmission line 14 to act as an additional grounding body rather than an auxiliary radiator of the antenna radiator 10. Can be.
  • the transmission line structure provides capacitive reactance to the antenna radiator 10. Therefore, the transmission line 14 is aimed at reactance control, not emission purpose. That is, in the case of a general built-in antenna device, it is common to cause an additional resonance by using an additional branch, but the shape of the additional branch is similar to that of the transmission line 14 of the present invention, but the transmission according to the present invention is performed.
  • the line 14 is disposed in close proximity to the ground region 23 of the substrate 20 and operates as an additional ground body by a coupling operation, whereby radiation is not intended for reactance control.
  • the above-described transmission line 14 may control the reactance in consideration of the distance g from the ground region 24 and the total length L 1 + L 2 .
  • the transmission line 14 is very close to the ground region 24 so that self radiation does not occur. That is, the distance g between the ground region 24 and the transmission line 14 has an electrical length of ⁇ / 100 or less in a general communication band (700 MHz to 2170 MHz). Thus, self-radiation cannot occur, but operates as part of the feed structure to adjust the capacitance value, which is the reactance portion of the input impedance of the antenna radiator 10.
  • the electrical length of the transmission line 14 is a condition of L 1 + L 2 ⁇ ⁇ / 4 Must be satisfied.
  • FIGS. 4A to 4C are graphs comparing real & reactance curves of a built-in antenna device and a conventional built-in antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention, where a real & reactance curve having a different form from that of a conventional PIFA structure can be obtained. there was.
  • the 700MHz band which is the basic resonance mode
  • additional resonances not seen in the existing PIFA can be seen in the 900MHz band.
  • the shorting loop structure which is a feed structure of general PIFA
  • only the inductance value is used, so only positive reactance is obtained.
  • both the positive and negative reactance components are visible because of the capacitance component.
  • FIG. 5 is a graph comparing reflection coefficients S11 between the internal antenna device and the conventional internal antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention, and a low band that cannot be obtained from an existing antenna radiator by a transmission line according to the present invention. Broadband effect can be obtained. That is, the existing PIFA covers a band of 70 MHz based on -6 dB, but it can be seen that when the transmission line according to the present invention is applied, a broadband of about 170 MHz can be secured (an additional 100 MHz band can be secured).
  • FIG. 6 is a graph comparing reflection coefficients S11 according to a change in the length of a transmission line of an embedded antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention, in which a length of a transmission line configured according to the present invention is increased. It can be seen that the further emission frequency decreases.
  • FIGS. 7A to 7C are graphs illustrating a change in an input impedence value and a reflection coefficient according to a distance g between a transmission line and a ground region according to an exemplary embodiment of the present invention, and a distance g between the transmission line and the ground region.
  • the real & imaginary part and the reflection coefficient of the input impedance of the antenna radiator change with frequency.
  • the antenna radiator according to the present invention can be adjusted to the desired resonance band by adjusting the length of the additional transmission line and the distance between the transmission line and the ground region.
  • FIG 8 is a perspective view of a built-in antenna device according to another preferred embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a perspective view showing the main portion of the back of the substrate of Figure 8 according to another preferred embodiment of the present invention.
  • Built-in antenna device is mostly similar to the configuration of FIG. And a substrate 40 having a ground region 44 and a non-ground region 43, and an antenna radiator 30 installed or formed in the non-ground region 43 of the substrate 40.
  • the antenna radiator 30 has a PIFA structure, and the feed line 32 is electrically connected to the RF connector 45 of the substrate 40, and the ground line 33 is electrically connected to the ground region 44 of the substrate 40. .
  • the transmission line 34 according to the present invention is formed or installed on a second surface 42 different from the first surface 41 of the substrate 40 on which the antenna radiator 30 is installed or formed.
  • any one of the radiating lines 31 of the antenna radiator 30 is branched, it is connected to the rear surface of the second surface 42 of the substrate through vias (part C of FIG. 8), This via is directly connected to the transmission line 34 of FIG.
  • the ground line 44 formed on the transmission line 34 and the first surface 41 of the substrate 40 is not substantially in contact with each other, the ground region 44 may be formed according to the thickness of the substrate 40. Coupling with (44) will occur.
  • the desired frequency band may be realized by determining the length L 3 and the width W of the transmission line 34.

Abstract

본 발명은 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 접지 영역과 비 접지 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판의 비 접지 영역에 배치되어 상기 기판에 구비된 급전부에 급전되는 안테나 방사체 및 상기 안테나 방사체에서 분기 되어 상기 접지 영역 근처에 일정 길이 및 일정 폭을 갖도록 배치되는 전송 라인을 포함하고, 전송 라인을 접지 영역과 커플링시킴으로써 리액턴스를 제어하여 안테나 방사체를 적어도 하나의 소망 대역에서 동작시킬 수 있다.

Description

통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치
본 발명은 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 장치의 슬림화에 기여함과 동시에 광대역 확보를 위하여 구현되는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치에 관한 것이다.
근래들어, 다양한 기능과 디자인의 통신용 전자 장치가 등장하고 있으며 이러한 장치 중 휴대용 단말기가 대표적이다. 이러한 휴대용 단말기는 점차 슬림화, 경박 단소화되어감과 동시에 그 기능의 다양성이 더욱 부각되고 있는 실정이다. 따라서, 휴대용 단말기는 이러한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해서 그 기능을 유지 또는 향상시키면서 부피를 줄여야 하는데 역점이 되고 있다.
상술한 단말기들 중 특히 폴더 타입 단말기와 슬라이드 타입 단말기가 주류를 이루고 있는며, 최근에는 전면의 대부분이 디스플레이 장치(터치 스크린 장치)로 구성된 바 타입 단말기(일명 '스마트 폰') 역시 지속적으로 출시되고 있는 추세이다. 이는 터치 기술의 발달로 별도의 메탈돔을 사용하는 키패드를 가급적 배제시키고 터치 스크린 장치를 사용하여 동작시킴으로써 소비자의 다양한 기호에 부응하기 때문이다.
특히, 상술한 단말기들의 안테나 장치의 경우에 있어서, 기존에는 외부 돌출형 안테나 장치를 사용하여 왔다. 예를 들어, 안테나 장치로는 단말기의 외부로 일정 길이 만큼 돌출되도록 설치되는 로드 안테나(또는 휩 안테나) 및 헬리컬 안테나를 사용하여 왔는데, 이는 단말기의 낙하시 파손될 수 있는 가장 취약한 부분이 되며, 휴대성을 저하시키는 문제점을 일으키게 된다. 따라서, 최근에는 단말기의 내부에 실장되는 플레이트 타입 내장형 안테나(소위 '인터널 안테나' 또는 '인테나' 라고 함)를 많이 사용하고 있으며, 상술한 내장형 안테나 장치의 특성을 향상시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 향상시키기 위하여 경주하고 있는 실정이다.
상술한 플레이트 타입 내장형 안테나 장치는 일정 높이를 갖는 캐리어상에 탑재되고 그 하측의 기판의 접지면간의 거리를 제공함으로써 원활한 방사 성능을 구현하고 있다. 그러나 최근에는 이러한 캐리어를 배제시키고 기판(PCB: Printed Circuit Board)상에 직접 설치하거나 형성시키는 기술이 발전하고 있다. 더욱이, 최근에는 하나의 방사체로 다중 대역(예를 들어, 적어도 2개의 공진점)을 구현하도록 형성되는데, 이는 상기 방사체의 상면의 슬롯 형상을 각각의 소망 밴드에 맞도록 다양한 방식으로 형성할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 최근에는 하나의 단말기로 WCDMA(Wideband Code Devision Multiple Access), DCS(Digital Cellular System), GSM(Global System for Mobile Communication) 등 3가지 이상의 대역을 함께 사용할 수 있도록 구현되어 있기 때문에 단말기 사용 편의성이 증대되고 있는 실정이다.
상술한 내장형 안테나 장치 중 가장 기본적인 안테나 장치는 자유공간에서 동작하는 다이폴 안테나 장치로써 금속 그라운드(접지면)와 함께 사용했을 때, image theory에 의해 모노폴 안테나 장치로써 구현이 가능하게 된다. 하지만 프로파일(profile)이 낮은 안테나 장치의 요구 조건을 만족시키기 위해 방사체를 그라운드와 가까이 하게 되면 capacitive 성분이 증가하게 되는데, 이를 줄이기 위해 급전부에 shorting pin을 추가하여 inductive 성분을 증가시켜 원하는 주파수 대역에서 공진을 일으킬 수 있다. 이러한 안테나 장치는 소위 PIFA(Planar Inverted F Antenna)라고 불리 운다. PIFA는 최근에 휴대용 단말기의 내장 안테나 장치로 가장 많이 사용되고 있는 형태이다.
그러나 상술한 내장형 안테나 장치는 다양한 주파수 대역을 모두 소화하도록 구현되어야 하는 바, 이로 인하여 해당 대역별로 별도의 안테나 방사체를 두거나 단일 안테나 방사체를 사용하더라도 그 부피가 증가하고 있는 실정이다.
따라서 점차 늘어가는 주파수 대역을 모두 커버하면서 장치의 부피를 증가시키지 않거나 오히려 감소시켜 슬림화에 기여할 수 있는 내장형 안테나 장치의 요구가 필연적이다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장치내의 설치 유효 공간을 증가시키지 않으면서 다중 대역에서 동작할 수 있도록 구현되는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 통신 대역과 함께 이보다 낮은 저주파수 대역에서 함께 동작할 수 있도록 구현되는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말기의 슬림화에 기여함과 동시에 비교적 설치가 쉽도록 구현되는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치를 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치에 있어서, 접지 영역과 비 접지 영역을 포함하는 기판과, 상기 기판의 비 접지 영역에 배치되어 상기 기판에 구비된 급전부에 급전되는 안테나 방사체 및 상기 안테나 방사체에서 분기 되어 상기 접지 영역 근처에 일정 길이 및 일정 폭을 갖도록 배치되는 전송 라인을 포함함을 특징으로 한다.
바람직하게도, 상술한 전송 라인은 상기 기판의 접지 영역 근처에 배치되어 상기 접지 영역과 커플링되도록 한다. 따라서, 전송 라인의 길이, 폭 등의 가변 요소를 변경하여 안테나 방사체의 리액턴스를 소망 주파수 대역에서 동작하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 통신용 전자 장치는 기존의 내장형 안테나 장치의 급전 라인에 전송 라인을 분기시켜 리액턴스(reactance)를 제어함으로써 상기 내장형 안테나 방사체를 적어도 하나의 소망 주파수 대역에서 동작시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치를 갖는 휴대용 단말기의 사시도;
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 사시도;
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 개략적인 구성도;
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치와 종래의 내장형 안테나 장치의 real & reactance curve를 비교한 그래프;
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치와 종래의 내장형 안테나 장치의 반사 계수(S11)를 비교한 그래프;
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 전송 선로(transmission line)의 길이 변화에 따른 반사 계수(S11)를 비교한 그래프;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전송 선로와 접지부와의 간격(g)에 따른 input impedence값과 반사 계수의 변화를 도시한 그래프;
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 사시도; 및
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도 8의 기판의 후면을 도시한 요부 사시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명을 설명함에 있어서 통신용 전자 장치로써 휴대용 단말기를 도시하고 이에 대하여 설명하고 있으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 휴대하지 않더라도 통신용으로 사용되는 다양한 분야의 전자 장치에 적용 가능할 것이다.
더욱이, 본 발명을 설명함에 있어서, 바 타입(bar type) 단말기를 도시하고 이에 내장되는 안테나 장치를 설명하였다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 폴더 타입 단말기, 슬라이드 타입 단말기 등 다양한 개방 형태를 갖는 단말기에 내장될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치를 갖는 휴대용 단말기의 사시도이다.
도 1은 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치가 적용되는 휴대용 단말기(100)의 사시도로써, 단말기 전면에 디스플레이 장치(101)이 설치된다. 예를 들어 상기 디스플레이 장치(101)는 데이터 입출력이 함께 수행되는 터치 스크린 장치로 설치하는 것이 바람직하다. 상기 디스플레이 장치(101)의 상부에는 수화부인 이어피스(102)가 설치되며, 상기 디스플레이 장치(101)의 하측에는 송화부인 마이크 장치(103)가 설치된다. 미도시되었으나, 카메라 모듈, 스피커 모듈이 더 설치될 수 있으며, 공지의 여타 부가 기능을 구현하기 위한 다양한 부가 장치들이 설치될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(도 2의 1)는 상기 휴대용 단말기(100)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 이는 기존의 캐리어(carrier) 설치 공간의 제약에 따라 공간의 확장을 어느 정도 감수하더라도 어느 한 특정 장소에 설치되어야 하는 것에 비해 비교적 설치 위치가 자유로운 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치는 기판(PCB; Printed Circuit Board)이 설치되는 휴대용 단말기의 내부 어느 곳이나 비교적 다양한 위치에 설치될 수 있는데, 바람직하게도, 안테나 장치의 원만한 성능 발현을 위하여 단말기의 저부(A) 또는 상부(B)에 설치할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 내장형 안테나 장치(1)는 휴대용 단말기의 내부에 설치되는 기판(20)과, 상기 기판(20)의 적소에 배치되는 안테나 방사체(10)와, 상기 안테나 방사체(10)의 방사 라인(11)에서 분기되어 상기 기판(20)의 접지 영역(24)과 커플링되어 동작하는 전송 라인(transmission line)(14)을 포함한다.
상기 기판(20)은 접지 영역(24)과 비 접지 영역(23)을 포함하고 있으며, 본 발명에 따른 안테나 방사체(10)는 상기 비 접지 영역(23)에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 안테나 방사체(10)와 전송 라인(14)은 기판 형성시 함께 패터닝 작업을 거쳐 구현될 수 있을 것이다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 소정의 메탈 플레이트 또는 가요성 인쇄회로(FPCB: Flexible Printed Circuit Board) 등이 상기 기판상에 부착되는 방식으로 적용 가능하다. 상기 안테나 방사체(10)는 PIFA(Planar Inverted F Antenna)가 바람직하다. 따라서, 상기 안테나 방사체의 일단은 두 갈래로 분기되어 급전 라인(12)과 접지 라인(13)으로 구성된다. 상기 급전 라인(12)은 상기 기판(20)에 설치되는 RF 컨넥터(25)에 전기적으로 연결될 것이며, 접지 라인(13)은 상기 기판(20)의 접지 영역(24)과 전기적으로 연결되어 동작할 수 있을 것이다.
한편, 상기 전송 라인(14)은 일정 폭 및 일정 길이를 가지고 있으며, 상기 안테나 방사체(10)의 방사 라인(11) 중에 분기되도록 배치된다. 상기 전송 라인(14)은 대체적으로 상기 접지 영역(24)과 근접한 거리(g)를 가지고 있으며, 이로 인해 상기 전송 라인(14)은 안테나 방사체(10)의 보조 방사체가 아닌 추가 접지체로써 동작할 수 있다.
상기 전송 라인 구조(transmission line structure)에 의해 상기 안테나 방사체(10)에 capacitive reactance를 제공한다. 따라서, 상기 전송 라인(14)은 방사 목적이 아니라 reactance 제어가 목표이다. 즉, 일반적인 내장형 안테나 장치의 경우 추가적인 브랜치(branch)를 사용하여 추가 공진을 일으키는 경우가 일반적이나, 이때 추가 브랜치의 형태가 본 발명의 전송 라인(14)의 구조와 유사하나, 본 발명에 따른 전송 라인(14)은 기판(20)의 접지 영역(23)와 근접하게 배치되어 커플링 동작에 의해 추가 접지체로써 동작함으로써, 방사가 목적이 아닌 reactance 제어를 목적으로 한다.
따라서, 상술한 전송 라인(14)은 접지 영역(24)과의 거리 g와 전체 길이 L1 + L2의 길이를 고려하여 reactance를 제어할 수 있을 것이다. 바람직하게도, 상기 전송 라인(14)은 상기 접지 영역(24)에 매우 근접해 있어 자체 방사가 일어나지 않는다. 즉, 접지 영역(24)과 전송 라인(14)간의 간격 g는 일반적인 통신 대역(700MHz ~ 2170MHz)에서 λ/100 이하의 전기적 길이를 갖게 된다. 따라서, 자체 방사가 일어날 수 없지만, 급전 구조의 일부로서 동작하여 안테나 방사체(10)의 input impedance의 reactance 부분인 capacitance 값을 조절하게 된다. 물론, lumped가 아닌 distributed 형태로서 순수하게 capacitance 값 뿐 아니라, 일부 inductance 값으로도 reactance 값을 조절할 수 있을 것이며, 상기 전송 라인(14)의 전기적 길이는 L 1 + L 2 < λ/4의 조건을 만족하여야 한다.
또한, 상기 전송 라인(14)에 의한 공지의 입력 어드미턴스 식 Y b = jB = jcot(βl)/Zo 으로부터 입력 어드미턴스 Y b L1+L2 , 그리고 그라운드와 전송선 간격 g (또는 characteristic impedance, Zo)에 의해 조절될 수 있음을 알 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치와 종래의 내장형 안테나 장치의 real & reactance curve를 비교한 그래프로써, 기존 PIFA 구조와는 다른 형태의 real & reactance curve를 얻을 수 있었다. 즉, 기본 공진 모드인 700MHz 대역 이외에 기존 PIFA에서 볼 수 없었던 추가 공진이 900MHz 대역에서 만들어지는 것을 볼 수 있다.
또한, 4c에서는 안테나 방사체의 구조를 제외하고 오직 급전구조에 의해 제공되는 리액턴스(real part=0)를 표현한 것으로서 일반적인 PIFA의 급전 구조인 shorting loop 구조의 경우, 오직 inductance 값만을 갖기 때문에 양의 reactance 만을 갖지만, 본 발명에 따른 전송 라인이 적용된 구조에서는 capacitance 성분이 있기 때문에 양과 음의 reactance 성분을 모두 보이게 됨을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치와 종래의 내장형 안테나 장치의 반사 계수(S11)를 비교한 그래프로써, 본 발명에 따른 전송 라인에 의해서 기존 안테나 방사체에서 얻을 수 없었던 저대역 광대역 효과를 얻을 수 있다. 즉, 기존 PIFA의 경우 -6dB를 기준으로 70MHz의 대역을 커버하지만, 본 발명에 따른 전송 라인을 적용하게 되면 약 170MHz의 광대역을 확보할 수 있음을 알 수 있다(100MHz 대역 추가 확보 가능).
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 전송 선로(transmission line)의 길이 변화에 따른 반사 계수(S11)를 비교한 그래프로써, 본 발명에 따라 구성되는 전송 선로의 길이가 증가할수록 추가 방사 주파수는 감소함을 알 수 있다.
역시 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전송 선로와 접지 영역간의 간격(g)에 따른 input impedence값과 반사 계수의 변화를 도시한 그래프로써, 전송 선로와 접지 영역간의 간격 g를 변화시킴에 따라 안테나 방사체의 input impedance의 real & imaginary부와 반사 계수가 주파수에 따라 변화됨을 알 수 있었다.
결과적으로, 상술한 그래프들에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 방사체는 추가되는 전송 라인의 길이와 전송 라인과 접지 영역간의 간격을 조절함으로써 소망 공진 대역으로 조절할 수 있는 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 도 8의 기판의 후면을 도시한 요부 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나 장치는 도 2의 구성과 대부분 유사하다. 접지 영역(44)과 비 접지 영역(43)을 갖는 기판(40)과, 상기 기판(40)의 비 접지 영역(43)에 설치 또는 형성되는 안테나 방사체(30)를 포함한다. 역시 상기 안테나 방사체(30)는 PIFA 구조로써 급전 라인(32)은 기판(40)의 RF 컨넥터(45)에, 접지 라인(33)은 기판(40)의 접지 영역(44)에 전기적으로 연결된다.
그러나, 본 발명에 따른 전송 라인(34)은 상기 안테나 방사체(30)가 설치 또는 형성되는 기판(40)의 제1면(41)과 다른 제2면상(42)에 형성 또는 설치된다. 이러한 경우 상기 안테나 방사체(30)의 방사 라인(31) 중에 어느 한 곳이 분기되는 시점에서 비아(via)를 통하여 기판의 제2면(42)인 후면으로 연결되며(도 8의 C부분), 이 비아를 통하여 도 9의 전송 라인(34)과 직접 연결된다. 그러나, 상기 전송 라인(34)과 기판(40)의 제1면(41)에 형성되는 접지 영역(44)은 실질적으로 접촉되는 상태는 아니기 때문에 결과적으로 기판(40)의 두께에 따라 상기 접지 영역(44)과의 커플링이 발생하게 될 것이다. 이러한 경우에는 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 전송 라인(34)의 길이 L3와와 폭 W를 결정하는 것으로 소망 주파수 대역을 구현할 수 있을 것이다.
분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 다양한 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치에 있어서,
    접지 영역과 비 접지 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 비 접지 영역에 배치되어 상기 기판에 구비된 급전부에 급전되는 안테나 방사체; 및
    상기 안테나 방사체에서 분기 되어 상기 접지 영역 근처에 일정 길이 및 일정 폭을 갖도록 배치되는 전송 라인을 포함함을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나 방사체는 상기 기판의 접지 영역에 전기적으로 연결되는 접지 라인과, 상기 급전부에 전기적으로 연결되는 급전 라인을 포함함을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나 방사체 및 전송 라인은 기판 형성시 함께 형성되는 도전성 패턴 또는 일정 패턴을 갖는 금속 플레이트 또는 일정 패턴을 갖는 가요성 인쇄회로(FPC; Flexible Printed Circuit) 중 적어도 하나로 구성됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 기판의 비 접지 영역에 배치됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 접지 영역과 커플링되어 reactance를 제어함을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 기판의 상기 안테나 방사체가 설치된 면과 동일한 면에 배치됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 접지 영역의 경계 부분과 평행하도록 배치됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인의 전기적 길이는 λ/4보다 크지 않도록 구성됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인과 상기 접지 영역과의 간격은 λ/100를 넘지 않도록 구성됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 기판의 상기 안테나 방사체가 설치된 면과 대향되는 면에 배치됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 안테나 방사체에서 분기된 후 비아(via)를 통해 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 기판의 접지 영역과 겹치는 영역에 형성됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 기판의 접지 영역과 겹치지 않는 영역에 형성됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 안테나 방사체의 reactance는 상기 전송 라인의 길이와 폭에 의해 제어됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 라인은 상기 안테나 방사체가 700MHz ~ 2170MHz 범위의 주파수 대역에서 동작하도록 제어됨을 특징으로 하는 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치.
PCT/KR2012/002187 2011-03-24 2012-03-26 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치 WO2012128601A2 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/005,694 US9806409B2 (en) 2011-03-24 2012-03-26 Embedded antenna device for electronic communication device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110026177A KR101778072B1 (ko) 2011-03-24 2011-03-24 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치
KR10-2011-0026177 2011-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012128601A2 true WO2012128601A2 (ko) 2012-09-27
WO2012128601A3 WO2012128601A3 (ko) 2012-12-27

Family

ID=46879936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/002187 WO2012128601A2 (ko) 2011-03-24 2012-03-26 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9806409B2 (ko)
KR (1) KR101778072B1 (ko)
WO (1) WO2012128601A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015053535A1 (ko) * 2013-10-07 2015-04-16 주식회사 아모텍 후면 커버 및 이를 구비하는 휴대 단말
KR101875446B1 (ko) * 2013-10-14 2018-07-09 주식회사 아모텍 후면 커버 및 이를 구비하는 휴대 단말

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102433402B1 (ko) * 2016-02-19 2022-08-17 삼성전자주식회사 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2017142550A1 (en) * 2016-02-19 2017-08-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integrated antenna
GB201718424D0 (en) 2017-11-07 2017-12-20 Taoglas Group Holdings Acircuit board including a trace antenna

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060099778A (ko) * 2005-03-15 2006-09-20 삼성전자주식회사 휴대용 무선단말기의 안테나 장치
KR20090019534A (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 에스케이 텔레콤주식회사 이동통신 단말기용 액티브 안테나
KR20100029419A (ko) * 2008-09-08 2010-03-17 삼성전기주식회사 휴대 단말기용 다중 대역 안테나
KR20110018072A (ko) * 2009-08-17 2011-02-23 삼성전자주식회사 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6842158B2 (en) * 2001-12-27 2005-01-11 Skycross, Inc. Wideband low profile spiral-shaped transmission line antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060099778A (ko) * 2005-03-15 2006-09-20 삼성전자주식회사 휴대용 무선단말기의 안테나 장치
KR20090019534A (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 에스케이 텔레콤주식회사 이동통신 단말기용 액티브 안테나
KR20100029419A (ko) * 2008-09-08 2010-03-17 삼성전기주식회사 휴대 단말기용 다중 대역 안테나
KR20110018072A (ko) * 2009-08-17 2011-02-23 삼성전자주식회사 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015053535A1 (ko) * 2013-10-07 2015-04-16 주식회사 아모텍 후면 커버 및 이를 구비하는 휴대 단말
US10205489B2 (en) 2013-10-07 2019-02-12 Amotech Co., Ltd. Rear cover and portable terminal having same
KR101875446B1 (ko) * 2013-10-14 2018-07-09 주식회사 아모텍 후면 커버 및 이를 구비하는 휴대 단말

Also Published As

Publication number Publication date
KR101778072B1 (ko) 2017-09-14
KR20120109012A (ko) 2012-10-08
US20140009358A1 (en) 2014-01-09
WO2012128601A3 (ko) 2012-12-27
US9806409B2 (en) 2017-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101872269B1 (ko) 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치
KR101801186B1 (ko) 이동 단말기
KR101887935B1 (ko) 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치
EP2677600A1 (en) Antenna device and mobile terminal having the same
US20100052997A1 (en) Antenna modules and portable electronic devices using the same
WO2014142411A1 (ko) 안테나 모듈 및 이를 구비하는 이동 단말기
US8072390B2 (en) Antenna arrangement
US7012571B1 (en) Multiple ground plane section antenna systems and methods
WO2013180341A1 (en) Antenna device for portable terminal
WO2012128601A2 (ko) 통신용 전자 장치를 위한 내장형 안테나 장치
CN113078449B (zh) 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
WO2015088214A1 (ko) 안테나
KR20110018072A (ko) 휴대용 단말기의 다중 대역 내장형 안테나 장치
US20060111162A1 (en) Portable wireless terminal having conductor for improving antenna property
WO2021031944A1 (zh) 一种天线组件和具有卷曲屏的电子设备
KR101335824B1 (ko) 이동단말기
KR20110088732A (ko) 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치
KR100696886B1 (ko) 휴대용 무선단말기의 내장형 안테나 장치
WO2023116353A1 (zh) 电子设备
WO2015099388A1 (ko) 내장형 안테나
KR20060032669A (ko) 이중대역 칩 안테나 모듈
US20110254744A1 (en) Portable wireless apparatus
CN113078444A (zh) 天线结构及具有该天线结构的无线通信装置
CN110459860B (zh) 后壳组件及电子设备
KR101698688B1 (ko) 리시버 라인을 활용하는 무선 블루투스 이어셋용 안테나

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12761227

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14005694

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12761227

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2