WO2016144122A1 - 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 - Google Patents

안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 Download PDF

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백형일
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    • H04M1/026—Details of the structure or mounting of specific components

Definitions

  • the present invention relates to an NFC antenna module, and more particularly, to an antenna module which is embedded in a portable terminal and performs near field communication or electronic payment, and a portable terminal having the same (ANTENNA MODULE AND PORTABLE DEVICE HAVING THE SAME).
  • an antenna module for short range communication and an antenna module for electronic payment are mounted in the portable terminal.
  • the antenna module used for near field communication is mainly a near field communication (NFC) antenna module.
  • the NFC antenna module is a non-contact short range wireless communication module using a frequency band of about 13.56 MHz as one of RFIDs and transmits data between terminals at a close distance of about 10 cm.
  • NFC is widely used not only for payment, but also for transmitting goods information or travel information for visitors, traffic, and access control locks in supermarkets and general stores.
  • a MST antenna is mounted in a mobile terminal that supports Samsung Pay.
  • metal covers metal covers
  • the rear cover 10 of the portable terminal is formed of a metal material antenna module 20 connected to the circuit board 30 of the portable terminal (ie, NFC antenna module, MST antenna module ) Is difficult to implement performance. That is, when the rear cover 10 of the portable terminal is formed of a metal material, current flows in the opposite direction to the antenna module 20 in the rear cover 10 to perform a shielding role to cancel a signal of the antenna module 20. Therefore, it is impossible to implement antenna performance by blocking the formation of the radiation field.
  • a slit 50 or a slit 50 or an opening is formed in the metal cover for performance of the antenna module 20. (Not shown) and the antenna module 20 is mounted to partially overlap the slit 50 or the opening. Accordingly, performance of the antenna module 20 may be realized through a coupling effect between the antenna module 20 and the rear cover 10 in the slit 50 or the opening.
  • the manufacturing process of the portable terminal 40 is complicated, and the manufacturing cost increases, and the slit 50 or the opening is added to the exterior design. There is a problem that must be reflected.
  • the mobile terminal 40 is not only in the plane direction (ie, the rear side of the mobile terminal) but also in the vertical direction (ie, the side of the mobile terminal) in short range communication. And a structure capable of electronic payment is required.
  • the conventional antenna module 20 ie, the NFC antenna module and the MST antenna module
  • the present invention has been proposed to solve the above-described problems, and to provide an antenna module and a portable terminal having the same to form a radiation pattern on the upper and lower surfaces of the shielding sheet to wind the shielding sheet in a vertical direction. The purpose.
  • the antenna module according to the embodiment of the present invention includes a radiation pattern which is formed in the upper and lower surfaces of the shielding sheet and the shielding sheet and is wound in a vertical direction of the shielding sheet.
  • the radiation pattern may include a plurality of first coils formed on one surface of the shielding sheet and spaced apart from each other, and a plurality of second coils formed on one side of the shielding sheet, spaced from each other, and one end of which is connected to one of the plurality of first coils, respectively.
  • Coils are formed on the other surface opposite to one surface of the shielding sheet, and are spaced apart from each other, and one end of each of the plurality of third coils connected to one of the plurality of second coils and the other side of the shielding sheet opposite to each other. It may be formed to be spaced apart, one end may be connected to each one of the plurality of third coils, the other end may include a plurality of fourth coils each connected to one of the plurality of first coils.
  • At least one of the plurality of first coils adjacent to the side of the shielding sheet may have one end connected to one of the plurality of second coils and the other end connected to the terminal portion.
  • At least one of the plurality of third coils adjacent to the side of the shielding sheet may have one end connected to one of the plurality of second coils and the other end connected to the terminal portion.
  • a portable terminal having an antenna module includes a radiation pattern formed along a short side direction of a rear cover and a rear cover formed of a metal material, and a short side direction at the center of the rear cover. It includes an antenna module that is biased to be mounted.
  • the portable terminal further includes a support substrate, and the antenna module may be interposed between the rear cover and the support substrate.
  • the antenna module may be interposed between the rear cover and the support substrate.
  • one side of the antenna module is arranged on the same line as the short side of the rear cover and the support substrate, or one side of the antenna module is arranged on the same line as the short side of the rear cover, and the short side of the one side and the rear cover of the support substrate It may be arranged spaced apart from.
  • the portable terminal further includes a support substrate on which a short side is spaced apart from a short side of the rear cover, and the antenna module is mounted such that one side thereof is disposed on the same line as the short side of the rear cover and the other side is arranged on the same line as the short side of the support substrate.
  • the rear cover may include a first cover formed of a metal material and a second cover spaced apart from the first cover.
  • the rear cover may further include a separation space formed between the first cover and the second cover and filled with a non-metallic material.
  • the antenna module may be mounted on one side of the first cover adjacent to the second cover to form a radiation field in the spaced space between the first cover and the second cover.
  • the antenna module may be mounted on one side of the second cover opposite to the first cover to form a radiation field at one side and the other side between the second covers.
  • the antenna module is formed by crossing the radiation pattern on the upper and lower surfaces of the shielding sheet and winding the shielding sheet in the vertical direction, thereby realizing the antenna performance required as a standard in a mobile terminal to which a metal cover is applied.
  • the antenna performance is equivalent to that of the conventional antenna module mounted on the portable terminal to which the cover of the material is applied.
  • the antenna module forms a radiation pattern on the upper and lower surfaces of the shielding sheet and crosses the shielding sheet in the vertical direction, thereby not only in the plane direction (ie, rear side of the portable terminal) but also in the vertical direction (ie, side of the portable terminal). There is an effect that can implement the antenna performance.
  • the antenna module is formed by crossing the radiation pattern on the upper and lower surfaces of the shielding sheet to wind the shielding sheet in the vertical direction, thereby minimizing the deviation of the antenna performance according to the angle.
  • the portable terminal is formed by crossing the radiation pattern on the upper surface and the lower surface of the shielding sheet to mount the antenna module winding the shielding sheet in the vertical direction, when the material (ie, metal, non-metal) of the rear cover is changed Equally effective antenna characteristics can be implemented.
  • the portable terminal realizes the same level of antenna characteristics regardless of the material of the cover through the antenna module, thereby minimizing design constraints for the implementation of antenna performance, thereby maximizing the mass production of the portable terminal.
  • the portable terminal is formed by crossing the radiation pattern on the upper and lower surfaces of the shielding sheet to mount the antenna module winding the shielding sheet in the vertical direction, thereby realizing the antenna performance from various angles, such as the front, rear and side of the portable terminal The convenience of the user can be maximized in the short-range communication and electronic payment.
  • 1 to 4 are diagrams for explaining a conventional antenna module.
  • FIG 5 and 6 are diagrams for explaining the antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • 7 to 14 are diagrams for explaining the antenna characteristics of the antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • 15 to 30 are views for explaining a mobile terminal having an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 and 6 are diagrams for explaining the antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna module 100 includes a shielding sheet 120 and a radiation pattern 140.
  • the shielding sheet 120 is composed of a sheet of shielding material having a permeability such as a ferrite sheet, a polymer sheet, a metal sheet, or the like.
  • the shielding sheet 120 may be configured by stacking a plurality of sheets formed of a single material or by stacking a plurality of sheets formed of different materials.
  • the radiation pattern 140 is formed in the vertical direction of the shielding sheet 120. That is, in the radiation pattern 140, coils are formed on the upper and lower surfaces of the shielding sheet 120 in the vertical direction of the shielding sheet 120. In this case, after the coil is wound on one surface of the upper and lower surfaces of the shielding sheet 120, the coil is wound on the tile surface via one side of the shielding sheet 120. Radiation pattern 140 is formed on the tile surface and the coil is wound on one surface of the shielding sheet 120 via the other side.
  • the radiation pattern 140 is formed in the vertical direction of the shielding sheet 120 by repeatedly winding the coil while crossing the upper and lower surfaces of the shielding sheet 120. At this time, both ends of the radiation pattern 140 is connected to the terminal portion (not shown), the coils formed on the same surface of the shielding sheet 120 are formed spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the radiation pattern 140 is formed of a wire coil, but may be formed in various types such as an FPCB type.
  • the radiation pattern 140 is composed of the first coil 141 to the fourth coil 144.
  • the first coils 141 are formed on one surface (eg, the upper surface) of the shielding sheet 120.
  • One of the first coils 141 which is adjacent to one side of the shielding sheet 120, has one end connected to the second coil 142 and the other end connected to the terminal portion (not shown).
  • One end of the remaining first coils 141 is connected to the second coil 142, and the other end thereof is connected to the fourth coil 144.
  • the first coils 141 are spaced apart from each other and formed in parallel with the other first coils 141.
  • the second coils 142 are formed on one side of the shielding sheet 120. One end of the second coil 142 is connected to one end of the first coil 141 and the other end is connected to the third coil 143. In this case, the second coils 142 are spaced apart from each other and formed in parallel with the other second coils 142.
  • the third coils 143 are formed on the other surface (eg, the bottom surface) of the shield sheet 120. One end of the third coil 143 is connected to the second coil 142, and the other end thereof is connected to the fourth coil 144. At this time, one end of the third coil 143 adjacent to the other side of the shielding sheet 120 is connected to the second coil 142, the other end is connected to the terminal portion (not shown).
  • the third coils 143 are spaced apart from each other and formed in parallel with the other third coil 143.
  • the fourth coils 144 are formed on the other side of the shield sheet 120 (that is, the side opposite to the side on which the third coil 143 is formed). One end of the fourth coil 144 is connected to one end of the third coil 143 and the other end is connected to the first coil 141. In this case, the fourth coils 144 are spaced apart from each other and formed in parallel with the other fourth coils 144.
  • 7 to 14 are diagrams for explaining the antenna characteristics of the antenna module 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetic antenna is output from the upper surface of the shielding sheet 22.
  • the conventional antenna module 20 is shielded by the rear cover 10 when the slit, the slot is formed in a portable terminal to which the rear cover 10 of the metal material is not formed. That is, the metal back cover 10 operates as a shield that shields a magnetic field of the antenna module 20 by flowing a reverse current (that is, a current flowing in a direction opposite to the antenna module 20).
  • the antenna module 100 forms a radiation field in which a magnetic field is output from one side of the shielding sheet 120 and input to the other side. That is, the antenna module 100 forms a radiation field in the horizontal direction of the shield sheet 120.
  • the antenna module 100 forms a radiation field in the lateral direction in the portable terminal to which the rear cover 200 of the metal material having no slit and slot is formed. At this time, the antenna module 100 is a magnetic field is output from one side of the portable terminal, the magnetic field is input from the other side is not affected by the rear cover 200.
  • the conventional antenna module 20 is mounted on a portable terminal to which a non-metal back cover 10 is applied since the radiation pattern 24 is wound around the shield sheet 22 in a horizontal direction. If so, form a radiation field in the vertical direction from the rear of the mobile terminal. In this case, the rear cover 10 of the non-metal material does not perform a shielding operation so that the radiation field is maintained, the conventional antenna module 20 shows the characteristics of the antenna more than the minimum reference for performing NFC or MST communication.
  • the conventional antenna module 20 has a rear cover 10 that acts as a shielding material when the antenna module 20 is mounted on a portable terminal to which a rear cover 10 of a metal material in which no slit or slot is formed is applied.
  • the radiation field is shielded by At this time, the conventional antenna module 20 is not able to form a radiation field to the rear of the portable terminal by the rear cover 10 is unable to perform NFC communication and MST communication.
  • the antenna module 100 because the radiation pattern 140 is wound in the vertical direction, the support substrate of the mobile terminal to which the non-metal back cover 200 is applied When mounted on the (300) forms a radiation field on the side and rear of the portable terminal, and shows the characteristics of the antenna above the minimum reference for performing NFC and MST communication.
  • the antenna module 100 forms a radiation field toward the side of the portable terminal even when mounted on the portable terminal to which the metal back cover 200 is applied. It shows antenna characteristics above the minimum standard for performing NFC communication and MST communication.
  • the conventional antenna module 20 has an antenna characteristic of at least a minimum reference for NFC communication only when the non-metal back cover 10 is applied, and according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna module 100 has an antenna characteristic of at least a minimum standard for NFC communication in both the metal cover and the non-metal back cover 200.
  • the rear direction of the mobile terminal (90 °) and the diagonal direction of the rear side due to the shielding of the rear cover 10 ( Magnetic field is shielded in all directions, such as 45 °) and the lateral direction (0 °). Accordingly, it is not possible to implement antenna performance above the minimum standard for NFC communication and MST communication in all directions of the mobile terminal.
  • the antenna module 100 forms the radiation pattern 140 in the vertical direction of the shielding sheet 120, the rear direction (90 °), the diagonal direction (45 °) and the side surface of the rear surface are formed. It is possible to achieve antenna performance above the minimum standard for NFC communication and MST communication in all directions, such as direction (0 °).
  • the conventional antenna module 20 when comparing the antenna characteristics of the conventional antenna module 20, which operates as an NFC antenna and the antenna module 100 according to an embodiment of the present invention, the conventional antenna module 20
  • the antenna module 100 according to the embodiment of the present invention while the antenna performance 100 above the minimum reference for NFC communication in the rear direction (90 °), diagonal direction (45 °) and side direction (0 °) of the back side cannot be implemented.
  • the antenna performance is achieved above the minimum standard for NFC communication.
  • the antenna module 100 can perform the same level of communication (ie NFC communication, MST communication) at any position because the deviation of the antenna performance is not large even when the angle changes.
  • the antenna module 100 is formed by crossing the radiation pattern 140 on the upper and lower surfaces of the shielding sheet 120 to wind the shielding sheet 120 in the vertical direction, the rear cover 200 of the metal material
  • the antenna performance required as a standard can be implemented in the portable terminal to which is applied, and the antenna performance equivalent to that of the conventional antenna module 20 mounted in the portable terminal to which the non-metal back cover 10 is applied can be implemented. .
  • the antenna module 100 is formed by crossing the radiation pattern 140 on the upper and lower surfaces of the shielding sheet 120 to wind the shielding sheet 120 in the vertical direction, so that only the planar direction (that is, the rear of the mobile terminal) Instead, there is an effect that can implement the antenna performance in the vertical direction (that is, the side of the portable terminal).
  • the antenna module 100 is formed by crossing the radiation pattern 140 on the upper and lower surfaces of the shielding sheet 120 to wind the shielding sheet 120 in the vertical direction, thereby minimizing the deviation of the antenna performance according to the angle. It has an effect.
  • 15 to 30 are diagrams for explaining a portable terminal having an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the portable terminal includes an antenna module 100, a support substrate 300, and a rear cover 200.
  • the antenna module 100 is interposed between the support substrate 300 and the rear cover 200.
  • the antenna module 100 is mounted to be biased toward one short side from the center of the rear cover 200.
  • the antenna module 100 is mounted on a portable terminal to operate as an antenna for NFC communication or an antenna for MST communication. To this end, the antenna module 100 is formed by winding the radiation pattern 140 in the vertical direction of the shielding sheet 120. The antenna module 100 is formed in a form in which the radiation pattern 140 is wound in the vertical direction of the shielding sheet 120 and wound in the short side direction of the support substrate 300.
  • the support substrate 300 is embedded in the portable terminal to support the antenna module 100.
  • the support substrate 300 is composed of a display module such as a PCB, LCD, or the like, in which a circuit is mounted, such as a main substrate of a portable terminal.
  • the rear cover 200 is formed of a metal material is coupled to the rear of the portable terminal.
  • the rear cover 200 is separated into the first cover 220 and the second cover 240, and is spaced apart between the first cover 220 and the second cover 240.
  • Space 260 may be formed.
  • the first cover 220 may be formed of a metal material
  • the second cover 240 may be formed of a metal material or a non-metal material.
  • the separation space 260 may be filled with a nonmetal material.
  • the antenna module 100 is one side of the first cover 220 (that is, the second cover 240) ) Or one side side of the second cover 240 (that is, one side side in one short side direction of the supporting substrate 300).
  • antenna performance may be changed according to an arrangement position of the antenna module 100, the support substrate 300, and the rear cover 200. That is, the portable terminal may change the antenna performance for NFC communication or MST communication according to the arrangement position of the antenna module 100 and the rear cover 200 and the arrangement position of the antenna module 100 and the support substrate 300. .
  • FIG. 17 is a first portable terminal in which the antenna module 100 is disposed on the same line as the short side of the rear cover 200 (that is, the distance between the antenna module 100 and the rear cover 200 is 0 mm).
  • 18 is a second mobile terminal in which the antenna module 100 is spaced apart from the short side of the rear cover 200 by a first interval (for example, about 5 mm), and
  • FIG. 19 shows the antenna module 100 with the rear cover 200.
  • the third portable terminal is arranged to be spaced apart from the short side of the second side and a second interval (for example, about 10mm).
  • the first mobile terminal shows the highest antenna performance
  • the first mobile terminal having the antenna module 100 and the rear cover 200 arranged on the same line shows the highest antenna characteristics (ie, NFC antenna characteristic and MST antenna characteristic).
  • the second portable terminal and the third portable terminal disposed by separating the antenna module 100 and the rear cover 200 by the first interval or the second interval the antenna performance is lower than that of the first portable terminal, but communication (that is, It is possible to implement antenna characteristics above the minimum reference for performing NFC communication (MST).
  • antenna performance is improved as the distance between the antenna module 100 and the rear cover 200 decreases, and antenna performance decreases as the distance between the antenna module 100 and the rear cover 200 increases.
  • the portable terminal may implement the optimal antenna performance as the antenna module 100 is disposed (aligned) closer to the short side of the rear cover 200, and the minimum reference is provided when the antenna module 100 is spaced apart at intervals exceeding the second interval. It can be seen that normal communication (ie NFC communication, MST) cannot be performed due to the antenna performance of less than.
  • the antenna module 100 is disposed on the same line as the short side of the rear cover 200 (that is, the distance between the antenna module 100 and the short side of the rear cover 200 is 0 mm). Accordingly, the rear cover 200 covers the entirety of the antenna module 100.
  • the distance (that is, the x-axis spacing) between the antenna module 100 and the support substrate 300 is -15 mm to 15 mm in 5 mm units.
  • the distance between the antenna module 100 and the support substrate 300 is -15 mm
  • the distance between the antenna module 100 and the support substrate 300 is 0 mm
  • the antenna module 100 is a part of the support substrate 300.
  • Radiation field when the antenna module 100 and the support substrate 300 do not overlap (that is, when the distance between the short side of the support substrate 300 and the antenna module 100 is approximately -15 mm to -10 mm).
  • the interference of the support substrate 300 in the field is reduced, thereby improving antenna performance on both sides (ie, front and rear) of the portable terminal.
  • the antenna module 100 When the antenna module 100 is located inside the support substrate 300 (that is, when the distance between the short side of the support substrate 300 and the antenna module 100 is about 5 mm or more), the antenna module 100 faces the front side of the portable terminal.
  • the radiation field is shielded by the support substrate 300 so that the radiation field (magnetic field) is concentrated in the main body direction of the portable terminal (ie, the front direction of the portable terminal), thereby improving antenna performance.
  • the antenna module 100 may support the support substrate 300. Regardless of the distance (interval) with the antenna, it can be seen that the antenna performance is achieved above the minimum standard for NFC communication.
  • the antenna performance of the antenna module 100 is improved as the distance (interval) from the short side of the support substrate 300 increases, which means that the support substrate 300 does not exist or is larger than the antenna module 100. As it is formed as means that the antenna performance is improved.
  • the distance between the antenna module 100 and the rear cover 200 is maintained at 0 mm, and the distance between the support substrate 300 and the antenna module 100 (that is, the x-axis spacing).
  • the antenna performance in the main body direction decreases, and the antenna characteristics in the rear cover 200 direction increase.
  • the antenna module 100 is disposed to the inner side of the support substrate 300, the radiation field is formed toward the rear cover 200 as the distance between the short side of the antenna module 100 and the support substrate 300 increases. It means that the concentration is improved.
  • the antenna module 100 has the same level of antenna characteristics in the main body direction and the rear cover 200 direction. It is possible to implement antenna characteristics above the minimum reference for performing NFC communication.
  • the antenna module 100 when the antenna module 100 is disposed inside the support substrate 300, the antenna module 100 is shielded from the magnetic field formed by the support substrate 300 in the main body direction and thus the main body direction. Antenna performance is reduced.
  • the antenna module 100 can be seen that the antenna performance is improved as the radiation field (magnetic field) is concentrated toward the rear cover 200. That is, the antenna module 100 may be disposed inside the support substrate 300 to concentrate the radiation field toward the rear side of the portable terminal, thereby improving antenna performance in the rear direction.
  • the rear cover 200 includes the first cover 220 and the second cover 240, and the antenna module 100 is disposed on the same line as the first cover 220.
  • the antenna module 100 forms a magnetic field in the space 260 between the first cover 220 and the second cover 240. Accordingly, the portable terminal can implement antenna performance equivalent to or greater than that when the non-metal back cover 200 is applied.
  • the portable terminal can implement antenna performance equivalent to or greater than that when the non-metal back cover 200 is applied.
  • the portable terminal may implement equivalent antenna performance regardless of the material of the second cover 240.
  • the portable terminal may implement equivalent antenna performance regardless of the material of the second cover 240.
  • the portable terminal is formed by crossing the radiation pattern 140 on the upper and lower surfaces of the shield sheet 120 to mount the antenna module 100 wound around the shield sheet 120 in the vertical direction, Even if the material (ie, metal or non-metal) is changed, there is an effect that can implement the same level of antenna characteristics.
  • the portable terminal realizes the same level of antenna characteristics through the antenna module 100 irrespective of the material of the cover, thereby minimizing design constraints for implementing antenna performance, thereby maximizing the mass productivity of the portable terminal. have.
  • the portable terminal is formed by crossing the radiation pattern 140 on the upper surface and the lower surface of the shielding sheet 120 to mount the antenna module 100 winding the shielding sheet 120 in the vertical direction, the front and rear of the portable terminal.

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Abstract

방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선하도록 한 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 방사 패턴이 형성되어 차폐 시트의 수직 방향으로 방사 패턴이 형성되고, 휴대 단말은 금속 재질로 형성된 후면 커버의 단변 방향을 따라 방사 패턴이 형성되고, 후면 커버의 중심에서 단변 방향으로 치우쳐저 실장되는 안테나 모듈을 포함한다.

Description

안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말
본 발명은 NFC 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 근거리 통신 또는 전자결제를 수행하는 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말(ANTENNA MODULE AND PORTABLE DEVICE HAVING THE SAME)에 관한 것이다.
최근 출시되는 휴대 단말은 근거리 통신 기술의 발전으로 인해 근거리 통신을 이용한 데이터 송수신을 수행하는 기능이 제공되고 있다. 이에, 휴대 단말에는 근거리 통신을 위한 안테나 모듈 및 전자결제를 위한 안테나 모듈이 실장되고 있다. 근거리 통신에 사용되는 안테나 모듈은 주로 NFC(Near Field Communication) 안테나 모듈이 사용된다. NFC 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎒ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말 간 데이터를 전송한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.
또한, 최근 출시되는 휴대 단말은 애플 페이, 삼성 페이 등과 같이 휴대 단말을 이용한 전자 결제에 관련된 기능이 요구됨에 따라 전자 결제용 안테나가 실장되고 있다. 일례로, 삼성 페이는 마그네틱 보안 전송 방식을 이용한 전자 결제를 수행하기 때문에, 삼성 페이를 지원하는 휴대 단말에서는 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나가 실장되고 있다.
이와 함께, 최근 출시되는 휴대 단말은 금속 재질의 커버(이하, 금속 커버)의 적용이 증가하는 추세에 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 휴대 단말의 후면 커버(10)가 금속 재질로 형성되는 경우 휴대 단말의 회로기판(30)에 연결되는 안테나 모듈(20; 즉, NFC 안테나 모듈, MST 안테나 모듈)의 성능 구현이 어려운 문제점이 있다. 즉, 휴대 단말의 후면 커버(10)는 금속 재질로 형성되는 경우 후면 커버(10)에 안테나 모듈(20)과 반대 방향으로 전류가 흘러 안테나 모듈(20)의 신호를 상쇄시키는 차폐 역할을 수행하기 때문에, 방사 필드의 형성을 차단하여 안테나 성능을 구현할 수 없게 된다.
이에, 휴대 단말에 실장되는 안테나 모듈의 성능을 구현하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 일례로, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말(40)에서 안테나 모듈(20)의 성능 구현을 위해 금속 커버에 슬릿(50; Slit) 또는 개구부(미도시)를 형성하고, 슬릿(50) 또는 개구부와 일부 중첩되도록 안테나 모듈(20)을 실장한다. 그에 따라, 슬릿(50) 또는 개구부에서 안테나 모듈(20)과 후면 커버(10) 간의 커플링(Coupling) 효과를 통해 안테나 모듈(20)의 성능 구현이 가능하다.
하지만, 안테나 모듈(20)의 성능 구현을 위해 슬릿(50) 또는 개구부를 형성하는 경우, 휴대 단말(40)의 제조 공정이 복잡해져 제조 단가가 증가하게 되고, 외관 디자인에 슬릿(50) 또는 개구부를 반영해야는 제약이 생기는 문제점이 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 최근에는 사용자 환경이 다양해짐에 따라 휴대 단말(40)은 평면 방향(즉, 휴대 단말의 후면)뿐만 아니라 수직방향(즉, 휴대 단말의 측면)으로 근거리 통신 및 전자결제가 가능한 구조가 요구되고 있다.
하지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20; 즉, NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈)은 차폐 시트(22)의 상면에 코일을 권선하여 방사 패턴(24)이 형성되기 때문에, 수직 방향(즉, 휴대 단말의 측면 방향)의 안테나 성능 구현이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선하도록 한 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은, 차폐 시트 및 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성되어 차폐 시트의 수직 방향으로 권선되는 방사 패턴을 포함한다.
방사 패턴은 차폐 시트의 일면에 상호 간 이격되어 형성되는 복수의 제1코일, 차폐 시트의 일측면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 복수의 제1코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제2코일, 차폐 시트의 일면에 대향되는 타면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 복수의 제2코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제3코일 및 차폐 시트의 일측면에 대향되는 타측면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 복수의 제3코일 중 하나와 각각 연결되고, 타단이 복수의 제1코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제4코일을 포함할 수도 있다.
복수의 제1코일 중에서 차폐 시트의 측면에 인접한 적어도 하나는 일단이 복수의 제2코일 중에서 하나와 연결되고, 타단이 단자부와 연결될 수도 있다.
복수의 제3코일 중에서 차폐 시트의 측면에 인접한 적어도 하나는 일단이 복수의 제2코일 중에서 하나와 연결되고, 타단이 단자부와 연결될 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말은, 금속 재질로 형성된 후면 커버 및 후면 커버의 단변 방향을 따라 방사 패턴이 형성되고, 후면 커버의 중심에서 단변 방향으로 치우쳐저 실장되는 안테나 모듈을 포함한다.
휴대 단말은 지지기판을 더 포함하고, 안테나 모듈은 후면 커버 및 지지기판 사이에 개재될 수 있다. 이때, 안테나 모듈은 일측이 후면 커버 및 지지기판의 단변과 동일 선상에 배치되거나, 안테나 모듈은 일측이 후면 커버의 단변과 동일 선상에 배치되고 지지기판은 단변이 안테나 모듈의 일측 및 후면 커버의 단변과 이격되어 배치될 수도 있다.
휴대 단말은 단변이 후면 커버의 단변과 이격되어 배치되는 지지기판을 더 포함하고, 안테나 모듈은 일측이 후면 커버의 단변과 동일 선상에 배치되고, 타측이 지지기판의 단변과 동일 선상에 배치되도록 실장될 수도 있다.
후면 커버는 금속 재질로 형성되는 제1커버 및 제1커버와 이격되어 형성되는 제2커버를 포함할 수도 있다. 이때, 후면 커버는 제1커버 및 제2커버의 사이에 형성되고, 비금속 재질이 충진되는 이격 공간을 더 포함할 수도 있다.
안테나 모듈은 제2커버에 인접한 제1커버의 일측변으로 치우쳐저 실장되어, 제1커버 및 제2커버 사이의 이격 공간에서 방사 필드를 형성할 수도 있다.
안테나 모듈은 제1커버와 대향되는 제2커버의 일측변으로 치우쳐저 실장되어, 제2커버 사이의 일측변 및 타측변에서 방사 필드를 형성할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선함으로써, 금속 커버가 적용된 휴대 단말에서 표준으로 요구되는 안테나 성능을 구현할 수 있으며, 금속 이외의 재질의 커버가 적용된 휴대 단말에 실장된 종래의 안테나 모듈과 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선함으로써, 평면 방향(즉, 휴대 단말의 후면)뿐만 아니라 수직방향(즉, 휴대 단말의 측면)에서 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선함으로써, 각도에 따른 안테나 성능의 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 휴대 단말은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈을 실장함으로써, 후면 커버의 재질(즉, 금속, 비금속)이 변경되는 경우에도 동등한 수준의 안테나 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 안테나 모듈을 통해 커버의 재질에 상관없이 동등한 수준의 안테나 특성을 구현함으로써, 안테나 성능의 구현을 위한 디자인 제약을 최소화하여 휴대 단말의 양산성을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 방사 패턴을 차폐 시트의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈을 실장함으로써, 휴대 단말의 전면, 후면 및 측면 등의 다양한 각도에서 안테나 성능을 구현하여 근거리 통신 및 전자결제시 사용자의 편의성을 최대화할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 종래의 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면.
도 15 내지 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120) 및 방사 패턴(140)을 포함하여 구성된다,
차폐 시트(120)는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 메탈 시트 등과 같이 투자율을 갖는 차폐 재질의 시트로 구성된다. 이때, 차폐 시트(120)는 단일 재질로 형성된 복수의 시트들이 적층되어 구성되거나, 상이한 재질로 형성된 복수의 시트들이 적층되어 구성될 수도 있다.
방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 형성된다. 즉, 방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 상면과 하면에 코일이 교차로 형성되어 차폐 시트(120)의 수직방향으로 형성된다. 이때, 방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 상면 및 하면 중에 어느 일면에 코일이 권선된 후, 차폐 시트(120)의 일측면을 거쳐 타일면에 코일이 권선된다. 방사 패턴(140)은 타일면에 형성된 후 타측면을 거쳐 차폐 시트(120)의 일면에 코일이 권선된다.
그에 따라, 방사 패턴(140)은 차폐 시트(120)의 상면 및 하면을 교차하면서 코일을 반복 권선하여 차폐 시트(120)의 수직방향으로 형성된다. 이때, 방사 패턴(140)의 양단은 단자부(미도시)와 연결되고, 차폐 시트(120)의 동일면에 형성된 코일들은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다. 여기서, 도 5에서는 방사 패턴(140)이 와이어 코일로 구성되는 것으로 도시하였으나, FPCB 타입 등과 같이 다양한 타입으로 형성될 수 있다.
이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(140)은 제1코일(141) 내지 제4코일(144)으로 구성된다.
제1코일(141)들은 차폐 시트(120)의 일면(예컨대, 상면)에 형성된다. 제1코일(141)들 중에서 차폐 시트(120)의 일측면에 인접한 하나는 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 단자부(미도시)와 연결된다. 나머지 제1코일(141)들은 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 제4코일(144)과 연결된다. 이때, 제1코일(141)들은 상호 간 이격되어 다른 제1코일(141)과 평행하게 형성된다.
제2코일(142)들은 차폐 시트(120)의 일측면에 형성된다. 제2코일(142)은 일단이 제1코일(141)의 일단과 연결되고, 타단이 제3코일(143)과 연결된다. 이때, 제2코일(142)들은 상호 간 이격되어 다른 제2코일(142)과 평행하게 형성된다.
제3코일(143)들은 차폐 시트(120)의 타면(예컨대, 하면)에 형성된다. 제3코일(143)은 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 제4코일(144)과 연결된다. 이때, 제3코일(143)들 중에서 차폐 시트(120)의 타측면에 인접한 하나는 일단이 제2코일(142)과 연결되고, 타단이 단자부(미도시)와 연결된다. 제3코일(143)들은 상호 간 이격되어 다른 제3코일(143)과 평행하게 형성된다.
제4코일(144)들은 차폐 시트(120)의 타측면(즉, 제3코일(143)이 형성된 측면과 대향되는 측면)에 형성된다. 제4코일(144)은 일단이 제3코일(143)의 일단과 연결되고, 타단이 제1코일(141)과 연결된다. 이때, 제4코일(144)들은 상호 간 이격되어 다른 제4코일(144)과 평행하게 형성된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 7 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 차폐 시트(22)의 상면에 코일을 권선하여 방사 패턴(24)이 형성되기 때문에 자기장이 차폐 시트(22)의 상면에서 출력되어 하면으로 입력되는 형태의 방사 필드를 형성한다. 즉, 종래의 안테나 모듈(20)은 차폐 시트(22)의 수직 방향으로 방사 필드를 형성한다.
그에 따라, 종래의 안테나 모듈(20)은 슬릿, 슬롯이 형성되지 않은 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용되는 휴대 단말에 실장되면 후면 커버(10)에 의해 방사 필드가 차폐된다. 즉, 금속 재질의 후면 커버(10)는 역방향 전류(즉, 안테나 모듈(20)과 반대 방향으로 흐르는 전류)가 흘러 안테나 모듈(20)의 자기장을 차폐하는 차폐재로 동작한다.
이에 반해, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 자기장이 차폐 시트(120)의 일측면에서 출력되어 타측면으로 입력되는 형태의 방사 필드를 형성한다. 즉, 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수평 방향으로 방사 필드를 형성한다.
그에 따라, 안테나 모듈(100)은 슬릿, 슬롯이 형성되지 않은 금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에서 측면 방향으로 방사 필드를 형성한다. 이때, 안테나 모듈(100)은 휴대 단말의 일측면에서 자기장이 출력되고, 타측면에서 자기장이 입력되어 후면 커버(200)의 영향을 받지않게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 차폐 시트(22)의 일면에 수평 방향으로 방사 패턴(24)이 권선되기 때문에 비금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장된 경우 휴대 단말의 후면에서 수직 방향으로 방사 필드를 형성한다. 이때, 비금속 재질의 후면 커버(10)의 경우 차폐 동작을 수행하지 않아 방사 필드가 그대로 유지되기 때문에, 종래의 안테나 모듈(20)은 NFC 또는 MST 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 보여준다.
하지만, 도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 슬릿 또는 슬롯이 형성되지 않은 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우 차폐재로 동작하는 후면 커버(10)에 의해 방사 필드가 차폐된다. 이때, 종래의 안테나 모듈(20)은 후면 커버(10)에 의해 휴대 단말의 후면으로 방사 필드를 형성하지 못하게 되어 NFC 통신 및 MST 통신을 수행할 수 없게 된다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 수직 방향으로 방사 패턴(140)이 권선되기 때문에 비금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말의 지지기판(300)에 실장된 경우 휴대 단말의 측면 및 후면에서 방사 필드를 형성하며, NFC 통신 및 MST 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 보여준다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우에도 휴대 단말의 측면으로 방사 필드를 형성하여 NFC 통신 및 MST 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 보여준다.
일례로, 도 13에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(20)은 비금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 경우에만 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 갖고, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 금속 재질 및 비금속 재질의 후면 커버(200) 모두에서 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 갖는다.
또한, 종래의 안테나 모듈(20)은 금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장되는 경우 후면 커버(10)의 차폐로 인해 휴대 단말의 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°) 등의 모든 방향에서 자기장이 차폐된다. 그에 따라, 휴대 단말의 모든 방향에서 NFC 통신 및 MST 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능을 구현할 수 없다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 방사 패턴(140)을 형성하기 때문에 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°) 등의 모든 방향에서 NFC 통신 및 MST 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있다.
일례로, 도 14에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 종래의 안테나 모듈(20)과 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 안테나 특성을 비교해보면, 종래의 안테나 모듈(20)은 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°)에서 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능을 구현할 수 없는데 비해, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 후면 방향(90°), 후면의 대각선 방향(45°) 및 측면 방향(0°)에서 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능이 구현됨을 알 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 각도의 변화에도 안테나 성능의 편차가 크지 않기 때문에 어느 위치에서나 동등한 수준의 통신(즉, NFC 통신, MST 통신)을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 모듈(100)은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선함으로써, 금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 휴대 단말에서 표준으로 요구되는 안테나 성능을 구현할 수 있으며, 비금속 재질의 후면 커버(10)가 적용된 휴대 단말에 실장된 종래의 안테나 모듈(20)과 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈(100)은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선함으로써, 평면 방향(즉, 휴대 단말의 후면)뿐만 아니라 수직방향(즉, 휴대 단말의 측면)에서 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈(100)은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선함으로써, 각도에 따른 안테나 성능의 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 15 내지 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 휴대 단말은 안테나 모듈(100), 지지기판(300), 후면 커버(200)를 포함하여 구성된다.
안테나 모듈(100)은 지지기판(300)과 후면 커버(200) 사이에 개재된다. 이때, 안테나 모듈(100)은 후면 커버(200)의 중심에서 일측 단변으로 치우쳐 실장된다.
안테나 모듈(100)은 휴대 단말에 실장되어 NFC 통신용 안테나 또는 MST 통신용 안테나로 동작한다. 이를 위해, 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 방사 패턴(140)이 권선되어 형성된다. 안테나 모듈(100)은 차폐 시트(120)의 수직방향으로 방사 패턴(140)이 권선되어, 지지기판(300)의 단변 방향으로 권선된 형태로 형성된다.
지지기판(300)은 휴대 단말에 내장되어 안테나 모듈(100)을 지지한다. 지지기판(300)은 휴대 단말의 메인 기판 등과 같이 회로가 실장된 금속 재질의 PCB, LCD 등의 디스플레이 모듈 등으로 구성된다.
후면 커버(200)는 금속 재질로 형성되어 휴대 단말의 후면에 결합된다. 이때, 도 16에 도시된 바와 같이, 후면 커버(200)는 제1커버(220)와 제2커버(240)로 분리 형성되고, 제1커버(220)와 제2커버(240) 사이에는 이격 공간(260)이 형성될 수도 있다. 이때, 제1커버(220)는 금속 재질로 형성되고, 제2커버(240)는 금속 재질 또는 비금속 재질로 형성될 수도 있다. 이격 공간(260)은 비금속 재질로 충진될 수도 있다.
여기서, 후면 커버(200)가 제1커버(220) 및 제2커버(240)로 분리 형성되는 경우, 안테나 모듈(100)은 제1커버(220)의 일측변(즉, 제2커버(240)에 인접한 일측변)으로 치우쳐저 실장되거나, 제2커버(240)의 일측변(즉 지지기판(300)의 일측 단변 방향의 일측변)으로 치우쳐저 실장된다.
휴대 단말은 안테나 모듈(100), 지지기판(300) 및 후면 커버(200)의 배치 위치에 따라 안테나 성능이 변경될 수 있다. 즉, 휴대 단말은 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 배치 위치, 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 배치 위치에 따라 NFC 통신 또는 MST 통신을 위한 안테나 성능이 변경될 수 있다.
먼저, 도 17 내지 도 20을 참조하여 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 배치 위치에 따른 휴대 단말의 안테나 성능을 비교 설명하면 아래와 같다.
안테나 모듈(100)은 지지기판(300)의 중심에서 일측 단변으로 치우쳐 실장된다. 이때, 도 17은 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변과 동일 선상(즉, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 간격이 0mm)에 배치한 제1휴대 단말이고, 도 18은 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변과 제1간격(예컨대, 대략 5mm 정도)으로 이격되도록 배치한 제2휴대 단말이고, 도 19는 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변과 제2간격(예컨대, 대략 10mm 정도)으로 이격되도록 배치한 제3휴대 단말이다.
도 20에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 배치 위치에 따른 안테나 성능을 측정한 결과, 제1휴대 단말이 가장 높은 안테나 성능을 나타내고, 제3휴대 단말이 가장 낮은 안테나 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
즉, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)를 동일 선상에 배치한 제1휴대 단말이 가장 높은 안테나 특성(즉, NFC 안테나 특성, MST 안테나 특성)을 보인다. 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)를 제1간격 또는 제2간격으로 이격시켜 배치한 제2휴대 단말 및 제3휴대 단말은 제1휴대 단말에 비해 안테나 성능이 저하되지만, 통신(즉, NFC 통신, MST)을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 구현할 수 있다.
이는, 안테나 모듈(100)이 후면 커버(200)의 간격이 감소할수록 안테나 성능이 향상되고, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 간격이 증가할수록 안테나 성능이 저하되는 것을 의미한다.
이를 통해, 휴대 단말은 안테나 모듈(100)을 후면 커버(200)의 단변에 가깝게 배치(정렬)될수록 최적의 안테나 성능을 구현할 수 있고, 제2간격을 초과하는 간격으로 이격되어 배치되는 경우 최소 기준 미만의 안테나 성능으로 인해 정상적인 통신(즉, NFC 통신, MST)을 수행할 수 없는 것을 알 수 있다.
다음으로, 도 21 내지 도 25를 참조하여 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 배치 위치에 따른 휴대 단말의 안테나 성능을 비교 설명하면 아래와 같다.
안테나 모듈(100)은 후면 커버(200)의 단변과 동일 선상(즉, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 단변 사이의 간격이 0mm인 상태)에 위치하도록 배치된다. 그에 따라, 후면 커버(200)는 안테나 모듈(100)의 전체를 덮는다.
안테나 모듈(100)이 후면 커버(200)의 단변과 동일 선상에 배치된 상태에서, 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격(즉, x축 간격)을 -15mm에서 15mm까지 5mm 단위로 변경한다. 여기서, 도 21에서는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격이 -15mm이고, 도 22에서는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격이 0mm이고, 도 23에서는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 간격이 15mm이다.
안테나 모듈(100)과 지지기판(300)이 중첩되지 않는 경우(즉, 지지기판(300)의 단변과 안테나 모듈(100) 간의 간격이 대략 -15mm 내지 -10mm 정도인 경우)에 방사 필드(자계 필드)에 지지기판(300)의 간섭이 줄어들어 휴대 단말의 양면(즉, 전면 및 후면)에서의 안테나 성능이 향상된다.
안테나 모듈(100)이 지지기판(300)의 내부측에 위치할 경우(즉, 지지기판(300)의 단변과 안테나 모듈(100) 간의 간격이 대략 5mm 정도 이상인 경우), 휴대 단말의 전면 방향으로 방사 필드가 지지기판(300)에 의해 차폐되어 휴대 단말의 본체 방향(즉, 휴대 단말의 전면 방향)으로 방사 필드(자계 필드)가 집중되면서 안테나 성능이 향상된다.
일례로, 도 24에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 배치 위치에 따른 안테나 성능을 측정한 결과, 안테나 모듈(100)은 지지기판(300)과의 거리(간격)에 상관없이 NFC 통신을 위한 최소 기준 이상의 안테나 성능이 구현됨을 알 수 있다.
이때, 안테나 모듈(100)은 지지기판(300)의 단변과의 거리(간격)가 증가할수록 안테나 성능이 향상되며, 이는 지지기판(300)이 존재하지 않거나, 안테나 모듈(100)보다 더 넓은 면적으로 형성될수록 안테나 성능이 향상되는 것을 의미한다.
도 25에 도시된 바와 같이, NFC 안테나로 동작하는 안테나 모듈(100)이 실장된 휴대 단말의 본체 방향(즉, 휴대 단말의 전면 방향)과 후면 커버(200) 방향(즉, 휴대 단말의 후면 방향)에서 안테나 특성을 측정한 결과, 안테나 모듈(100)과 후면 커버(200)의 간격이 0mm인 상태를 유지하고, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)의 간격(즉, x축 간격)이 0mm에서 15mm까지 5mm 단위로 변경됨에 따라 본체 방향의 안테나 성능을 저하되고, 후면 커버(200) 방향의 안테나 특성이 증가하는 것을 알 수 있다.
이는, 안테나 모듈(100)이 지지기판(300)의 내부측으로 배치되고, 안테나 모듈(100)과 지지기판(300)의 단변 사이의 간격이 증가할수록 방사 필드가 후면 커버(200) 방향으로 형성되어 집중도가 향상됨을 의미한다.
도 26에 도시된 바와 같이, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)을 동일 선상에 배치하면, 안테나 모듈(100)은 본체 방향과 후면 커버(200) 방향에서 동등한 수준의 안테나 특성이 구현되고, NFC 통신을 수행하기 위한 최소 기준 이상의 안테나 특성을 구현할 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)을 지지기판(300)의 내부측에 배치하면, 안테나 모듈(100)은 지지기판(300)에 의해 본체 방향으로 형성되는 자기장이 차폐되어 본체 방향의 안테나 성능이 저하된다.
하지만, 안테나 모듈(100)은 후면 커버(200) 방향으로 방사 필드(자계 필드)가 집중되면서 안테나 성능이 개선되는 것을 알 수 있다. 즉, 지지기판(300)의 내부측에 안테나 모듈(100)을 배치하여 방사 필드를 휴대 단말의 후면으로 집중시켜 후면 방향에서의 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 28에 도시된 바와 같이, 후면 커버(200)가 제1커버(220) 및 제2커버(240)로 구성되고 안테나 모듈(100)이 제1커버(220)와 동일 선상에 배치된 경우, 안테나 모듈(100)은 제1커버(220)와 제2커버(240) 사이에 이격 공간(260)에서 자계를 형성한다. 그에 따라, 휴대 단말은 비금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 경우와 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 후면 커버(200)가 제1커버(220) 및 제2커버(240)로 구성되고 안테나 모듈(100)이 제2커버(240)와 동일 선상에 배치된 경우, 안테나 모듈(100)은 제2커버(240)의 양측으로 자계를 형성한다. 그에 따라, 휴대 단말은 비금속 재질의 후면 커버(200)가 적용된 경우와 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있다.
일례로, 도 30에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)을 제1커버(220)와 동일 선상에 배치한 경우(즉, 제1커버(220)와 안테나 모듈(100)의 간격이 0mm이고, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)의 간격이 10mm인 경우), 휴대 단말은 제2커버(240)의 재질과 관계없이 동등한 안테나 성능을 구현할 수 있다.
또한, 안테나 모듈(100)을 제2커버(240)와 동일 선상에 배치한 경우(즉, 제1커버(220)와 안테나 모듈(100)의 간격이 10mm이고, 지지기판(300)과 안테나 모듈(100)의 간격이 0mm인 경우), 휴대 단말은 제2커버(240)의 재질과 관계없이 동등한 안테나 성능을 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 휴대 단말은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈(100)을 실장함으로써, 후면 커버의 재질(즉, 금속, 비금속)이 변경되는 경우에도 동등한 수준의 안테나 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 안테나 모듈(100)을 통해 커버의 재질에 상관없이 동등한 수준의 안테나 특성을 구현함으로써, 안테나 성능의 구현을 위한 디자인 제약을 최소화하여 휴대 단말의 양산성을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 방사 패턴(140)을 차폐 시트(120)의 상면 및 하면에 교차로 형성하여 차폐 시트(120)를 수직방향으로 권선한 안테나 모듈(100)을 실장함으로써, 휴대 단말의 전면, 후면 및 측면 등의 다양한 각도에서 안테나 성능을 구현하여 근거리 통신 및 전자결제시 사용자의 편의성을 최대화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (13)

  1. 차폐 시트; 및
    상기 차폐 시트의 상면 및 하면에 코일이 교차로 형성되어 상기 차폐 시트의 수직 방향으로 권선되는 방사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴은,
    상기 차폐 시트의 일면에 상호 간 이격되어 형성되는 복수의 제1코일;
    상기 차폐 시트의 일측면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 상기 복수의 제1코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제2코일;
    상기 차폐 시트의 일면에 대향되는 타면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 상기 복수의 제2코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제3코일; 및
    상기 차폐 시트의 일측면에 대향되는 타측면에 상호 간 이격되어 형성되고, 일단이 상기 복수의 제3코일 중 하나와 각각 연결되고, 타단이 상기 복수의 제1코일 중 하나와 각각 연결되는 복수의 제4코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1코일 중에서 상기 차폐 시트의 측면에 인접한 적어도 하나는 일단이 상기 복수의 제2코일 중에서 하나와 연결되고, 타단이 단자부와 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제3코일 중에서 상기 차폐 시트의 측면에 인접한 적어도 하나는 일단이 상기 복수의 제2코일 중에서 하나와 연결되고, 타단이 단자부와 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  5. 금속 재질로 형성된 후면 커버; 및
    상기 후면 커버의 단변 방향을 따라 방사 패턴이 형성되고, 상기 후면 커버의 중심에서 단변 방향으로 치우쳐저 실장되는 안테나 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  6. 제5항에 있어서,
    지지기판을 더 포함하고,
    상기 안테나 모듈은 상기 후면 커버 및 상기 지지기판 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    일측이 상기 후면 커버 및 상기 지지기판의 단변과 동일 선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 일측이 상기 후면 커버의 단변과 동일 선상에 배치되고,
    상기 지지기판은 단변이 상기 안테나 모듈의 일측 및 상기 후면 커버의 단변과 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  9. 제5항에 있어서,
    단변이 상기 후면 커버의 단변과 이격되어 배치되는 지지기판을 더 포함하고,
    상기 안테나 모듈은 일측이 상기 후면 커버의 단변과 동일 선상에 배치되고, 타측이 상기 지지기판의 단변과 동일 선상에 배치되도록 실장되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 후면 커버는,
    금속 재질로 형성되는 제1커버; 및
    상기 제1커버와 이격되어 형성되는 제2커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 후면 커버는,
    상기 제1커버 및 상기 제2커버의 사이에 형성되고, 비금속 재질이 충진되는 이격 공간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 제2커버에 인접한 상기 제1커버의 일측변으로 치우쳐저 실장되어, 상기 제1커버 및 상기 제2커버 사이의 이격 공간에서 방사 필드를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    상기 제1커버와 대향되는 상기 제2커버의 일측변으로 치우쳐저 실장되어, 상기 제2커버 사이의 일측변 및 타측변에서 방사 필드를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
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