WO2021187812A1 - 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기 - Google Patents

안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기 Download PDF

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WO2021187812A1
WO2021187812A1 PCT/KR2021/003089 KR2021003089W WO2021187812A1 WO 2021187812 A1 WO2021187812 A1 WO 2021187812A1 KR 2021003089 W KR2021003089 W KR 2021003089W WO 2021187812 A1 WO2021187812 A1 WO 2021187812A1
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antenna
antenna pattern
terminal
wireless communication
pattern
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PCT/KR2021/003089
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English (en)
French (fr)
Inventor
김유진
김영태
김남일
Original Assignee
주식회사 이엠따블유
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; 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
    • H01Q1/243—Supports; 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Definitions

  • the present invention relates to an antenna and a wireless communication terminal including the same, and more particularly, by controlling the current flow of an antenna pattern to perform a wireless power charging function and an NFC function with one antenna, a wireless communication terminal can be miniaturized An antenna and a wireless communication terminal including the same.
  • a wireless communication terminal must necessarily include an antenna.
  • Existing external antennas spoil the appearance and cause inconvenience to users.
  • Recently, technology development for internal antennas has been actively carried out.
  • a plurality of antennas such as Near Field Communication (NFC) or Magnetic Secure Transmission (MST) antenna for wireless communication, Wireless Power Consortium (WPC), Power matters Alliance (PMA) antenna for wireless power charging, etc. are wireless communication It is a trend that is applied to terminals.
  • NFC Near Field Communication
  • MST Magnetic Secure Transmission
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power matters Alliance
  • Antenna for wireless power charging performs wireless power charging in a magnetic induction method that induces a current through a magnetic field from one coil to another, and the NFC antenna is a non-contact short-range wireless communication using a frequency band of 13.56 MHz.
  • a relatively low inductance is required because the frequency is higher than that of an antenna for wireless power charging.
  • the antenna for wireless power charging considers the charging range between the wireless power transmitter (Tx) and the wireless power receiver (Rx), the strength and efficiency of wireless power, and the antenna module It is disposed in the center of the, and the NFC antenna is generally provided outside because the larger the antenna area, the better the performance.
  • the wireless power charging antenna and the NFC antenna must be provided respectively in the wireless communication terminal, the size of the antenna module increases, making it difficult to miniaturize the wireless communication terminal.
  • the technical problem of the present invention has been conceived in this respect, and the present invention controls the current flow of an antenna pattern to perform a wireless power charging function and an NFC function with one antenna, thereby reducing the size of the wireless communication terminal, the antenna and a wireless communication terminal including the same.
  • an antenna capable of improving wireless charging efficiency and NFC recognition efficiency in a limited size of the wireless communication terminal, and a wireless communication terminal including the same.
  • a first antenna pattern disposed on the outside of the substrate; a first terminal for supplying power to one end of the first antenna pattern; a second antenna pattern spaced apart from the first antenna pattern and positioned inside the substrate; a second terminal for supplying power to one end of the second antenna pattern; and a control unit for controlling currents supplied to the first terminal and the second terminal to control current flows of the first antenna pattern and the second antenna pattern.
  • It may further include a switch selectively connecting the first antenna pattern and the first terminal.
  • a common terminal electrically connected to the other end of the first antenna pattern may be further included.
  • a connection line connecting one end of the first antenna pattern and the other end of the second antenna pattern may be further included.
  • the first antenna pattern and the second antenna pattern may form a loop pattern.
  • the first antenna pattern and the second antenna pattern may be spirally wound a plurality of times.
  • the first antenna pattern and the second antenna pattern may be formed to be spaced apart from each other at regular intervals.
  • a separation distance between the first antenna pattern and the second antenna pattern may be irregularly formed in at least some sections.
  • the controller may turn on the switch to form a first circuit including the first terminal, the first antenna pattern, and the common terminal to flow a current.
  • the first antenna pattern may operate as an antenna for Near Field Communication (NFC).
  • NFC Near Field Communication
  • the control unit turns off the switch and includes the second terminal, the second antenna pattern, the connection line, the first antenna pattern, and the common terminal.
  • a current can flow by forming a second circuit that becomes
  • the first antenna pattern and the second antenna pattern may operate as antennas for wireless power.
  • a shielding layer for shielding electromagnetic waves may be further included.
  • the body; and an antenna provided inside the main body wherein the antenna includes: a first antenna pattern disposed outside the substrate; a first terminal for supplying power to one end of the first antenna pattern; a second antenna pattern spaced apart from the first antenna pattern and positioned inside the substrate; a second terminal for supplying power to one end of the second antenna pattern; and a control unit controlling the first and second terminals to control current flows of the first antenna pattern and the second antenna pattern.
  • the wireless communication terminal can be miniaturized by controlling the current flow of the antenna pattern to perform the wireless power charging function and the NFC function with one antenna.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an antenna of the present invention and a wireless communication terminal including the same.
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining the antenna of the present invention.
  • 3 and 4 are reference diagrams for explaining the operating state of the antenna of the present invention.
  • FIG. 5 is a reference diagram for explaining a modified example of the antenna of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an antenna 100 of the present invention and a wireless communication terminal including the same
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining the antenna 100 of the present invention.
  • the antenna 100 is installed in the main body 10 of the wireless communication terminal to wirelessly transmit/receive data.
  • the wireless communication terminal may be a device such as a mobile phone, a PDA, a PMP, a tablet, or a multimedia device.
  • the antenna 100 may include a first antenna pattern 110 , a first terminal 121 , a second antenna pattern 130 , a second terminal 123 , and a controller 150 .
  • the first antenna pattern 110 may be disposed outside the substrate 101 .
  • the substrate 101 may be formed of an insulating material including a synthetic resin material such as polyester (PE) resin or polycarbonate (PC), and may be formed by injection molding.
  • a synthetic resin material such as polyester (PE) resin or polycarbonate (PC)
  • the first antenna pattern 110 may be formed on one surface of the substrate 101 to be disposed outside the substrate 101 .
  • the first antenna pattern 110 may be formed by a laser direct structure (LDS) method in which a radiation pattern is formed on one surface of the injection-molded product and the radiation pattern is plated.
  • LDS laser direct structure
  • a structure is formed with a material containing a non-conductive and chemically stable heavy metal complex, and a part of the structure is exposed to lasers such as UV (Ultra Violet) laser and Excimer laser to break the chemical bond of the carrier.
  • lasers such as UV (Ultra Violet) laser and Excimer laser to break the chemical bond of the carrier.
  • the conductive material may be formed by plating a plating solution on the radiation pattern formed by the LDS method, and the plating solution may include copper or nickel, and the plating may be performed by an electrolytic plating method or an electroless plating method.
  • the radiation pattern may be formed into a loop pattern to effectively receive an external signal.
  • the first antenna pattern 110 may be formed by a method in which a groove is formed on one surface of the injection-molded product, and a conductive line is fused to the groove.
  • the first antenna pattern 110 may be formed by a method of directly forming a conductive antenna pattern on a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the width of the first antenna 100 may be formed in a range of 1.0 mm to 1.4 mm.
  • the first terminal 121 supplies power to one end of the first antenna pattern 110 .
  • the first terminal 121 is electrically connected to one end of the first antenna pattern 110 and a switch 127 to be described later to feed power, and the first antenna pattern 110 by feeding the first terminal 121 .
  • a current flows in the , so that it functions as the antenna 100 .
  • the first antenna pattern 110 may form a loop pattern.
  • the loop pattern is a pattern structure in which several spiral shapes are wound in close contact.
  • the loop pattern of the first antenna pattern 110 may be formed by being wound a plurality of times into approximately circular spiral pattern structures.
  • the interval between the loop patterns wound a plurality of times may be formed to be 0.1 ⁇ 0.2mm in consideration of the interference between the antenna patterns.
  • the first antenna pattern 110 and the first terminal 121 may be electrically connected to each other by the switch 127 .
  • the switch 127 is controlled by the controller 150 to be described later to selectively electrically connect the first terminal 121 and the first antenna pattern 110 , and the switch 127 and the first antenna pattern 110 are short-circuited.
  • short a closed circuit is formed so that the current fed by the first terminal 121 is supplied to the first antenna pattern 110 so that the current flows.
  • the second antenna pattern 130 is spaced apart from the first antenna pattern 110 and disposed on the substrate 101 to be located inside the substrate 101 .
  • the second antenna pattern 130 is spaced apart from the innermost loop pattern of the first antenna pattern 110 and located in the center of the substrate 101 .
  • the second antenna pattern 130 may be formed to be spaced apart from the first antenna pattern 110 at a predetermined interval.
  • the method of forming the second antenna pattern 130 is the same as the method of forming the first antenna pattern 110 , it will be replaced with the previous description.
  • the second antenna pattern 130 may form a loop pattern, and the loop pattern of the second antenna pattern 130 may be formed by being wound a plurality of times into approximately circular spiral pattern structures. have.
  • the interval between the loop patterns wound a plurality of times may be formed to be 0.1 ⁇ 0.2mm in consideration of the interference between the antenna patterns.
  • the second terminal 123 supplies power to one end of the second antenna pattern 130 .
  • the second terminal 123 is electrically connected to one end of the second antenna pattern 130 to feed power, and a current flows through the second antenna pattern 130 by feeding the second terminal 123 , and the second A current also flows in the first antenna pattern 110 electrically connected to the antenna pattern 130 through the connection line 133 , so that the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 are used as the antenna 100 .
  • the controller 150 controls the first terminal 121 and the second terminal 123 to control the current flow of the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 .
  • the controller 150 controls the current supplied to the first terminal 121 so that the current flows through the first antenna pattern 110 .
  • the control unit 150 turns on the switch 127 so that the first terminal 121, the switch 127, the first connection line 113, and the first antenna pattern 110 are electrically connected. , so that the current supplied through the first terminal 121 flows to the first antenna pattern 110 .
  • the first antenna pattern 110 may be electrically connected to the common terminal 125 .
  • the other end of the first antenna 100 is electrically connected to the common terminal 125 by the second connection line 115 , and a current flowing through the first antenna pattern 110 flows through the common terminal 125 .
  • the flow of current can be completed by passing it through.
  • the controller 150 controls the current supplied to the second terminal 123 so that the current flows through the second antenna pattern 130 .
  • the control unit 150 turns off the switch 127 , and controls the current supplied to the second terminal 123 to control the second terminal 123 , the third connection line 135 , and the second antenna. Electricity flows through the pattern 130 , the connection line 133 , and the first antenna pattern 110 . In this case, the current flowing through the first antenna pattern 110 passes through the common terminal 125 , thereby completing the flow of the current.
  • the control unit 150 controls the current supplied to the first terminal 121 and the second terminal 123 and controls the on/off of the switch 127 so that the current flows only through the first antenna pattern 110 .
  • the first antenna pattern 110 and the first antenna pattern 110 by allowing the first antenna pattern 110 to function as the antenna 100 by flowing
  • the second antenna pattern 130 functions as the antenna 100 at the same time.
  • the first antenna pattern 110 when only the first antenna pattern 110 is used as the antenna 100 , the first antenna pattern 110 functions as the antenna 100 for NFC, and the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 .
  • the first antenna pattern and the second antenna pattern 130 function as the antenna 100 for wireless power, thereby wireless power charging and NFC function with one antenna 100 It is possible to miniaturize the wireless communication terminal by performing
  • the current supply terminal is two (first terminal, second terminal) while the current discharge terminal consists of one (common terminal),
  • the circuit can be easily configured.
  • FIGS. 3 and 4 are reference diagrams for explaining the operating state of the antenna 100 according to the present invention, and an operation process of the antenna 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .
  • the control unit 150 turns on the switch 127 to the first terminal 121, A first circuit 171 including the first antenna pattern 110 and the common terminal 125 is formed.
  • the controller 150 causes a current to flow to the first terminal 121 , and the current flowing through the first terminal 121 flows to the first antenna pattern 110 through the first connection line 113 .
  • the current flows in the first antenna pattern 110 without flowing along the connection line 133 due to the characteristics of the current along the shortest line.
  • the current flowing into the first antenna pattern 110 flows along the loop pattern, and the current passes through the common terminal 125 through the second connection line 115 connected to the other end of the first antenna 100 .
  • the first antenna pattern 110 functions as an antenna.
  • the first antenna pattern 110 may operate as the antenna 100 for near field communication (NFC).
  • NFC near field communication
  • the controller 150 turns the switch 127 off (Off) and forming a second circuit 173 including the second terminal 123 , the second antenna pattern 130 , the connection line 133 , the first antenna pattern 110 , and the common terminal 125 to increase the current make it flow
  • the control unit 150 turns off the switch 127 , allows a current to flow to the second terminal 123 , and the current flowing through the second terminal 123 is transmitted through the third connection line 135 to the second antenna pattern. (130).
  • the current flowing into the second antenna pattern 130 flows along the loop pattern, and the current flows into the first antenna pattern 110 through the connection line 133 connected to the other end of the second antenna 100 .
  • the current flowing into the first antenna pattern 110 flows along the loop pattern, and the flowing current passes through the common terminal 125 through the second connection line 115 connected to the other end of the first antenna 100 .
  • the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 function as an antenna.
  • the direction of the current flowing through the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 may be in the same direction (clockwise in this embodiment).
  • the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 may operate as the antenna 100 for wireless power, and perform wireless power charging in a Wireless Power Consortium (WPC), Power matters Alliance (PMA) method.
  • WPC Wireless Power Consortium
  • PMA Power matters Alliance
  • the wireless communication terminal can be miniaturized by performing wireless power charging and NFC functions.
  • the current supply terminal is composed of two (first terminal, second terminal) while the current discharge terminal is composed of one (common terminal), thereby simplifying the electrical circuit. configurable.
  • the substrate 101 may further include a shielding layer 200 for shielding electromagnetic waves.
  • the shielding layer 200 may be provided on the opposite surface of the substrate 101 on which the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 are positioned.
  • the shielding layer 200 may include ferrite.
  • the shielding layer 200 is used as a single material such as a magnetic alloy or a ferrite sintered body, or by mixing magnetic metal powder and/or ferrite powder with an insulating resin, rubber-based component, ceramic or non-magnetic metal, etc. It can be used in the form of a composite material molded by a method such as casting.
  • the shielding layer 200 is made of a plate-shaped sheet having a predetermined area, and the shielding layer 200 and the substrate 101 may be adhered to each other through an adhesive layer (not shown).
  • the shielding layer 200 shields the electromagnetic waves generated from the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 to focus in a desired direction, or a PCB disposed inside the wireless communication terminal body 10 . It suppresses electromagnetic wave interference by shielding electromagnetic waves generated from electronic components.
  • the shielding layer 200 may be formed to correspond to the outer peripheral shape of the first antenna pattern 110 .
  • the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 have a separation distance in at least some sections. may be irregularly formed.
  • the NFC antenna Since the NFC antenna has better performance as the area of the antenna increases, it is preferable to be formed as large as possible in the limited size of the wireless communication terminal body 10 .
  • the separation distance between the first antenna pattern 110 and the second antenna pattern 130 is irregularly formed in some sections 117A, 117B, and 117C so that the first antenna pattern 110 is formed in a substantially rectangular shape. By doing so, it is possible to increase the NFC antenna efficiency by increasing the area of the first antenna pattern 110 functioning as an NFC antenna.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)

Abstract

본 발명은 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하여 하나의 안테나로 무선 전력 충전 기능 및 NFC 기능을 수행하도록 함으로써 무선 통신 단말기를 소형화할 수 있는 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것이다.

Description

안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기
본 발명은 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하여 하나의 안테나로 무선 전력 충전 기능 및 NFC 기능을 수행하도록 함으로써 무선 통신 단말기를 소형화할 수 있는 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것이다.
무선 통신 단말기는 안테나를 필수적으로 포함해야 하는데, 기존에 사용되어 왔던 외장형 안테나는 외관을 해치고 사용자의 불편을 초래하는 바 최근에는 내장형 안테나에 관한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
한편, 최근 무선 통신 단말기의 기본이 되는 통화 기능뿐만 아니라 멀티미디어 데이터 통신에 대한 수요가 급증하고 있고, 이에 따라 다수의 안테나가 구비되는 무선 통신 단말기가 요구되고 있다.
일 예로서, 무선통신을 위한 NFC(Near Field Communication) 또는 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나, 무선 전력 충전을 위한 WPC(Wireless Power Consortium), PMA(Power matters Alliance) 안테나 등과 같이 다수의 안테나가 무선 통신 단말기에 적용되는 추세이다.
무선 전력 충전을 위한 안테나는 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식으로 무선 전력 충전을 수행하며, NFC 안테나는 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선 통신으로서, 10cm 이내의 가까운 거리에 있는 단말기들 사이에서 쌍방향으로 데이터를 전송하는 안테나로서, 무선 전력 충전을 위한 안테나에 비해 주파수가 높기 때문에 비교적 낮은 인덕턴스가 요구된다.
무선 전력 충전용 안테나와 NFC 안테나가 동시에 구비되는 경우, 무선 전력 충전용 안테나는 무선 전력 송신기(Tx)와 무선 전력 수신기(Rx) 사이의 충전 범위, 무선 전력의 세기 및 효율을 고려하여, 안테나 모듈의 중앙에 배치되고, NFC 안테나는 안테나 면적이 클수록 성능이 우수하므로 외측에 구비되는 것이 일반적이었다.
그러나, 이와 같은 경우 무선 통신 단말기에 무선 전력 충전 안테나와 NFC 안테나가 각각 구비되어야 하므로 안테나 모듈의 크기가 커져 무선 통신 단말기의 소형화가 어렵게 되는 문제가 있었다.
또한, 제한된 크기의 무선 통신 단말기에서 무선 전력 충전 안테나와NFC 안테나를 동시에 구비하는 경우, 안테나의 크기가 작아지게 되어 충전 효율이 저하되거나 NFC 인식 효율이 저하되는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하여 하나의 안테나로 무선 전력 충전 기능 및 NFC 기능을 수행하도록 함으로써 무선 통신 단말기를 소형화할 수 있는, 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공한다.
또한, 제한된 무선 통신 단말기의 크기에서 무선 충전 효율 및 NFC 인식 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기판의 외측에 배치되는 제1 안테나 패턴; 상기 제1 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제1 단자; 상기 제1 안테나 패턴으로부터 이격되어 상기 기판의 내측에 위치하는 제2 안테나 패턴; 상기 제2 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제2 단자; 및 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 공급되는 전류를 제어하여 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하는 제어부;를 포함하는, 무선 통신 단말기용 안테나를 제공한다.
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제1 단자를 선택적으로 연결하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴의 타단부에 전기적으로 연결되는 공통(common) 단자를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴의 일단부 및 상기 제2 안테나 패턴의 타단부를 연결하는 연결 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 루프 패턴을 형성할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 나선형으로 복수회 권취될 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴은 일정한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴은 적어도 일부 구간에서 이격거리가 불규칙하게 형성될 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 작동시, 상기 제어부는 상기 스위치를 온(On)시켜 상기 제1 단자, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 공통 단자로 구성되는 제1 회로를 형성함으로써 전류를 유동시킬 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication)용 안테나로서 동작할 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 작동시, 상기 제어부는 상기 스위치를 오프(Off)시키고, 상기 제2 단자, 상기 제2 안테나 패턴, 상기 연결 라인, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 공통 단자로 구성되는 제2 회로를 형성함으로써 전류를 유동시킬 수 있다.
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 무선 전력용 안테나로서 동작할 수 있다.
전자파를 차폐하는 차폐층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 본체; 및 상기 본체 내부에 구비되는 안테나를 포함하며, 상기 안테나는, 기판의 외측에 배치되는 제1 안테나 패턴; 상기 제1 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제1 단자; 상기 제1 안테나 패턴으로부터 이격되어 상기 기판의 내측에 위치하는 제2 안테나 패턴; 상기 제2 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제2 단자; 및 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 제어하여 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하는 제어부;를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하여 하나의 안테나로 무선 전력 충전 기능 및 NFC 기능을 수행하도록 함으로써 무선 통신 단말기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제한된 무선 통신 단말기의 크기에서 무선 충전 효율 및 NFC 인식 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 안테나 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 안테나를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 안테나의 작동 상태를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 안테나의 변형예를 설명하기 위한 참고도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 안테나를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 안테나(100) 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 안테나(100)를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100)는 무선 통신 단말기의 본체(10)에 설치되어 데이터를 무선 송/수신한다. 이때, 무선 통신 단말기는 휴대폰, PDA, PMP, 태블릿, 멀티미디어 기기와 같은 디바이스일 수 있다.
안테나(100)는 제1 안테나 패턴(110), 제1 단자(121), 제2 안테나 패턴(130), 제2 단자(123), 제어부(150)를 포함할 수 있다.
제1 안테나 패턴(110)은 기판(101)의 외측에 배치될 수 있다.
기판(101)은 폴리에스테르(PE) 수지, 폴리카보네이트(PC)등 합성 수지 재질을 포함하는 절연성 재질로 형성될 수 있으며, 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.
제1 안테나 패턴(110)은 기판(101)의 외측에 배치되도록 기판(101)의 일면에 형성될 수 있다.
이때, 제1 안테나 패턴(110)은 사출물의 일면에 방사 패턴을 형성하고, 방사 패턴을 도금시켜 형성하는 LDS(Laser Direct Structure) 공법에 의해 형성될 수 있다.
LDS 공법이란 비전도성이며 화학적으로 안정한 중금속 복합체를 포함하는 재질로 구조물을 형성하고, 구조물의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저, 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 캐리어의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨 후, 구조물을 금속화(metalizing)하여 구조물의 레이저 노출 부위에 도전성 물질을 형성하는 공법을 의미한다. 도전성 물질의 형성은 LDS 공법에 의해 형성된 방사 패턴에 도금액을 도금시킴으로써 형성될 수 있으며, 도금액은 구리, 니켈을 포함할 수 있으며, 도금은 전해 도금 방식 또는 무전해 도금 방식에 의해 이루어질 수 있다. 방사 패턴은 외부 신호를 효과적으로 수신하기 위해 루프 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 안테나 패턴(110)은 사출물의 일면에 홈을 형성하고, 홈에 전도성 라인을 융착 시키는 공법에 의해 형성될 수 있다.
또는, 제1 안테나 패턴(110)은 FPCB(연성 인쇄 회로 기판)에 직접 전도성 안테나 패턴을 형성하는 공법에 의해 형성될 수 있다.
이때, 제1 안테나(100)의 폭은 1.0mm~1.4mm로 형성될 수 있다.
제1 단자(121)는 제1 안테나 패턴(110)의 일단부로 전원을 공급한다. 제1 단자(121)는 제1 안테나 패턴(110)의 일단부와 후술할 스위치(127)를 통해 전기적으로 연결되어 급전하며, 제1 단자(121)의 급전에 의해 제1 안테나 패턴(110)에 전류가 흐르게 되어 안테나(100)로서 기능하게 된다.
이때, 제1 안테나 패턴(110)은 루프(roof) 패턴을 형성할 수 있다.
루프 패턴은 여러개의 나선형 형태를 밀착시켜 감아 놓은 패턴 구조로서, 예컨대 제1 안테나 패턴(110)의 루프 패턴은 대략 원형의 나선형 패턴 구조들로 복수회 권취(turn)되어 형성될 수 있다. 이때, 복수회 권취되는 루프 패턴간의 간격은 안테나 패턴간 간섭을 고려하여 0.1~0.2mm로 형성될 수 있다.
이때, 제1 안테나 패턴(110)과 제1 단자(121)는 스위치(127)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
스위치(127)는 후술할 제어부(150)에 의해 제어되어 선택적으로 제1 단자(121)와 제1 안테나 패턴(110)을 전기적으로 연결하며, 스위치(127)와 제1 안테나 패턴(110) 단락(short)시 폐회로를 형성하여 제1 단자(121)에 의해 급전되는 전류를 제1 안테나 패턴(110)으로 공급하여 전류가 흐르도록 한다.
이때, 스위치(127)와 제1 안테나 패턴(110) 단락시 제1 안테나 패턴(110)은 스위치(127)와 전기적으로 연결되는 제1 접속 라인(113)을 통해 전류가 흐를 수 있다.
제2 안테나 패턴(130)은 제1 안테나 패턴(110)으로부터 이격되어 기판(101)의 내측에 위치하도록 기판(101)에 배치된다.
구체적으로, 제2 안테나 패턴(130)은 제1 안테나 패턴(110)의 최내측의 루프 패패턴으부터 이격되어 기판(101)의 중앙부에 위치한다. 이때, 제2 안테나 패턴(130)은 제1 안테나 패턴(110)으로부터 일정한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
제2 안테나 패턴(130)의 형성 방법은 앞선 제1 안테나 패턴(110)의 형성 방법과 동일하므로 앞선 설명에 갈음하기로 한다.
이때, 제2 안테나 패턴(130)은 루프(roof) 패턴을 형성할 수 있으며, 제2 안테나 패턴(130)의 루프 패턴은 대략 원형의 나선형 패턴 구조들로 복수회 권취(turn)되어 형성될 수 있다. 이때, 복수회 권취되는 루프 패턴간의 간격은 안테나 패턴간 간섭을 고려하여 0.1~0.2mm로 형성될 수 있다.
제2 단자(123)는 제2 안테나 패턴(130)의 일단부로 전원을 공급한다. 제2 단자(123)는 제2 안테나 패턴(130)의 일단부와 전기적으로 연결되어 급전하며, 제2 단자(123)의 급전에 의해 제2 안테나 패턴(130)에 전류가 흐르게 되고, 제2 안테나 패턴(130)과 연결 라인(133)을 통해 전기적으로 연결되는 제1 안테나 패턴(110)에도 전류가 흐르게 되어 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)이 안테나(100)로서 기능하게 된다. 이에 관한 구체적 설명은 후술하기로 한다.
제어부(150)는 제1 단자(121) 및 제2 단자(123)를 제어하여 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)의 전류 흐름을 제어한다.
제어부(150)는 제1 단자(121)로 공급되는 전류를 제어하여 제1 안테나 패턴(110)으로 전류가 흐르도록 한다. 이때, 제어부(150)는 스위치(127)를 온(On)시킴으로써 제1 단자(121), 스위치(127), 제1 접속 라인(113), 제1 안테나 패턴(110)이 전기적으로 연결되도록 하며, 제1 단자(121)를 통해 공급되는 전류가 제1 안테나 패턴(110)으로 흐르도록 한다.
이때, 제1 안테나 패턴(110)은 공통 단자(125)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 안테나(100)의 타단부는 제2 접속 라인(115)에 의해 공통 단자(125)와 전기적으로 연결되며, 제1 안테나 패턴(110)을 통해 흐르는 전류가 공통 단자(125)를 통과함으로써 전류의 흐름을 완성할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 제2 단자(123)로 공급되는 전류를 제어하여 제2 안테나 패턴(130)으로 전류가 흐르도록 한다. 구체적으로, 제어부(150)는 스위치(127)를 오프(Off)시키며, 제2 단자(123)로 공급되는 전류를 제어하여 제2 단자(123), 제3 접속 라인(135), 제2 안테나 패턴(130), 연결 라인(133), 제1 안테나 패턴(110)으로 전기가 흐르도록 한다. 이때, 제1 안테나 패턴(110)을 통해 흐르는 전류가 공통 단자(125)를 통과함으로써 전류의 흐름을 완성할 수 있다.
이와 같이 제어부(150)가 제1 단자(121) 및 제2 단자(123)로 공급되는 전류를 제어하고, 스위치(127)의 온/오프를 제어함으로써, 전류가 제1 안테나 패턴(110)만을 흐르도록 하여 제1 안테나 패턴(110)을 안테나(100)로 기능하도록 하거나, 전류가 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)을 함께 흐르도록 하여 제1 안테나 패턴(110)과 제2 안테나 패턴(130)이 동시에 안테나(100)로서 기능하도록 한다. 이때, 제1 안테나 패턴(110) 만을 안테나(100)로서 사용하는 경우 제1 안테나 패턴(110)은 NFC용 안테나(100)로서 기능하며, 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)을 동시에 안테나(100)로서 사용하는 경우 제1 안테내 패턴 및 제2 안테나 패턴(130)은 무선 전력용 안테나(100)로서 기능하도록 함으로써, 하나의 안테나(100)로 무선 전력 충전 및 NFC 기능을 수행하도록 하여 무선 통신 단말기를 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우 공통 단자(125)를 통해서만 전류가 통과하도록 함으로써 전류 공급 단자는 2개(제1 단자, 제2 단자)인 반면 전류 배출 단자는 1개(공통 단자)로 구성하여, 전기 회로를 간이하게 구성할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 안테나(100)의 작동 상태를 설명하기 위한 참고도로서, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 실시예에 따른 안테나(100)의 동작 과정을 살펴보기로 한다.
먼저, 도 3을 참고하여, 제1 안테나 패턴(110)을 안테나(100)로서 기능하도록 하는 과정을 살펴보면, 제어부(150)는 스위치(127)를 온(On)시켜 제1 단자(121), 제1 안테나 패턴(110) 및 공통 단자(125)로 구성되는 제1 회로(171)를 형성한다.
제어부(150)는 제1 단자(121)로 전류가 흐르도록 하며, 제1 단자(121)를 통해 흐르는 전류는 제1 접속 라인(113)을 통해 제1 안테나 패턴(110)으로 흐르게 된다. 이때, 선로가 교차하는 경우 가장 짧은 선로를 따라 전류의 특성상 전류는 연결 라인(133)을 따라 흐르지 않고 제1 안테나 패턴(110)으로 흐르게 되는 것이다. 제1 안테나 패턴(110)으로 유입된 전류는 루프 패턴을 따라 흐르게 되고, 전류는 제1 안테나(100)의 타단부에 연결된 제2 접속 라인(115)을 통해 공통 단자(125)를 통과한다. 이와 같이 전류가 제1 안테나 패턴(110)을 흐름으로써 제1 안테나 패턴(110)은 안테나로서 기능하게 된다.
이때, 제1 안테나 패턴(110)은 NFC(Near Field Communication)용 안테나(100)로서 동작할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참고하여 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)을 안테나(100)로서 기능하도록 하는 과정을 살펴보면, 제어부(150)는 스위치(127)를 오프(Off)시키고, 제2 단자(123), 제2 안테나 패턴(130), 연결 라인(133), 제1 안테나 패턴(110) 및 공통 단자(125)로 구성되는 제2 회로(173)를 형성함으로써 전류를 유동시킨다. 제어부(150)는 스위치(127)를 오프시키고, 제2 단자(123)로 전류가 흐르도록 하며, 제2 단자(123)를 통해 흐르는 전류는 제3 접속 라인(135)을 통해 제2 안테나 패턴(130)으로 흐르게 된다. 제2 안테나 패턴(130)으로 유입된 전류는 루프 패턴을 따라 흐르게 되고, 전류는 제2 안테나(100)의 타단부에 연결된 연결 라인(133)을 통해 제1 안테나 패턴(110)으로 유입된다. 제1 안테나 패턴(110)으로 유입된 전류는 루프 패턴을 따라 흐르며, 유동하는 전류는 제1 안테나(100)의 타단부에 연결된 제2 접속 라인(115)을 통해 공통 단자(125)를 통과한다. 이와 같이 전류가 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)을 흐름으로써 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)은 안테나로서 기능하게 된다. 제1 안테나 패턴(110)과 제2 안테나 패턴(130)을 흐르는 전류의 방향은 동일한 방향(본 실시예의 경우 시계 방향)일 수 있다.
이때, 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)은 무선 전력용 안테나(100)로서 동작할 수 있으며, WPC(Wireless Power Consortium), PMA(Power matters Alliance) 방식의 무선 전력 충전을 위해 이용될 수 있다.
이와 같이 제1 안테나 패턴(110)을 NFC용 안테나로서 기능하도록 하고, 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)을 무선 전력용 안테나로서 기능하도록 함으로써, 하나의 안테나(100)로 무선 전력 충전 및 NFC 기능을 수행하도록 하여 무선 통신 단말기를 소형화할 수 있다.
또한, 공통 단자(125)를 통해서만 전류가 통과하도록 함으로써 전류 공급 단자는 2개(제1 단자, 제2 단자)인 반면 전류 배출 단자는 1개(공통 단자)로 구성하여, 전기 회로를 간이하게 구성할 수 있다.
한편, 기판(101)에는 전자파를 차폐하는 차폐층(200)을 더 포함할 수 있다.
차폐층(200)은 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)이 위치하는 기판(101)의 반대면에 구비될 수 있다.
차폐층(200)은 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 차폐층(200)은 자성 합금, 페라이트 소결체와 같이 단일 소재로 사용하거나, 자성 금속분말 및/또는 페라이트 분말을 절연성 수지, 고무계 성분, 세라믹 혹은 비자성 금속 등과 혼합하여 압출, 프레스, 필름 캐스팅 등의 방법으로 성형한 복합 소재(composite) 형태로 사용될 수 있다.
차폐층(200)은 소정의 면적을 갖는 판상의 시트(sheet)로 이루어지며, 차폐층(200)과 기판(101)은 접착층(미도시)을 매개로 접착이 이루어질 수 있다.
차폐층(200)은 제1 안테나 패턴(110) 및 제2 안테나 패턴(130)으로부터 발생되는 전자파를 차폐하여 소요의 방향으로 집속시키거나, 무선 통신 단말기 본체(10) 내부에 배치되는 PCB 등의 전자 부품으로부터 발생되는 전자파을 차폐하여 전자파의 간섭을 억제시킨다.
이때, 차폐층(200)은 제1 안테나 패턴(110)의 외주 형상에 대응하도록 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 안테나(100)의 변형예를 설명하기 위한 참고도로서, 도 5를 참고하면, 제1 안테나 패턴(110)과 제2 안테나 패턴(130)은 적어도 일부 구간에서 이격거리가 불규칙하게 형성될 수 있다.
NFC 안테나는 안테나의 면적이 클수록 성능이 우수하므로, 제한된 무선 통신 단말기 본체(10)의 크기에서 가능한 크게 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우 일부 구간(117A, 117B, 117C)에서 제1 안테나 패턴(110)과 제2 안테나 패턴(130)의 이격거리가 불규칙하게 형성되어 제1 안테나 패턴(110)이 대략 사각형으로 형성되게 함으로써, NFC 안테나로 기능하는 제1 안테나 패턴(110)의 면적을 넓게하여 NFC 안테나 효율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 기판의 외측에 배치되는 제1 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제1 단자;
    상기 제1 안테나 패턴으로부터 이격되어 상기 기판의 내측에 위치하는 제2 안테나 패턴;
    상기 제2 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제2 단자; 및
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 공급되는 전류를 제어하여 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하는 제어부;를 포함하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴과 상기 제1 단자를 선택적으로 연결하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴의 타단부에 전기적으로 연결되는 공통(common) 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴의 일단부 및 상기 제2 안테나 패턴의 타단부를 연결하는 연결 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 루프 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 나선형으로 복수회 권취되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴은 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴은 적어도 일부 구간에서 이격거리가 불규칙하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 작동시,
    상기 제어부는 상기 스위치를 온(On)시켜 상기 제1 단자, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 공통 단자로 구성되는 제1 회로를 형성함으로써 전류를 유동시키는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication)용 안테나로서 동작하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 작동시,
    상기 제어부는 상기 스위치를 오프(Off)시키고, 상기 제2 단자, 상기 제2 안테나 패턴, 상기 연결 라인, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 공통 단자로 구성되는 제2 회로를 형성함으로써 전류를 유동시키는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴 및 제2 안테나 패턴은 무선 전력용 안테나로서 동작하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  13. 제1항에 있어서,
    전자파를 차폐하는 차폐층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기용 안테나.
  14. 본체; 및
    상기 본체 내부에 구비되는 안테나를 포함하며,
    상기 안테나는,
    기판의 외측에 배치되는 제1 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제1 단자;
    상기 제1 안테나 패턴으로부터 이격되어 상기 기판의 내측에 위치하는 제2 안테나 패턴;
    상기 제2 안테나 패턴의 일단부로 전원을 공급하는 제2 단자; 및
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자로 공급되는 전류를 제어하여 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴의 전류 흐름을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 단말기.
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