KR100974428B1

KR100974428B1 - 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기

Info

Publication number: KR100974428B1
Application number: KR1020070139675A
Authority: KR
Inventors: 김성민
Original assignee: 주식회사 케이티테크
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: KR20090071785A

Abstract

내장형 안테나의 크기를 소형화하면서 다양한 주파수 밴드에서 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기가 개시된다. 급전 포인트를 포함하고 급전 포인트를 통해 급전된 신호를 방사하는 구동 방사부와, 그라운드 포인트를 포함하고 구동 방사부와 소정 거리 이격되어 설치되어 구동 방사부와 전기적으로 결합되고 구동 방사부의 방사에 상응하여 여기된 신호를 방사하는 기생 방사부 및 급전 포인트 및 그라운드 포인트와 전기적으로 연결되고 소정 주파수 대역의 공진 주파수를 조정하기 위한 슬릿이 형성된 인쇄회로기판을 포함한다. 따라서, 내장형 안테나의 크기를 소형화하면서 멀티 밴드에서 공진하는 안테나를 구현할 수 있고, 내장형 안테나의 크기를 소형화함으로써 휴대용 단말기의 크기를 소형화 및 슬림화할 수 있다.

휴대용 단말기, 안테나, 인테나, 기생, 밴드, 슬릿

Description

내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기{Portable Terminal Having Internal Multi-band Antenna}

본 발명은 휴대용 단말기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나의 크기를 소형화하면서 멀티 밴드의 신호를 방사할 수 있는 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기에 관한 것이다.

핸드폰, PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 단말기에 구비된 안테나는 설치 위치에 따라 크게 외장형 안테나와 내장형 안테나로 구분할 수 있다.

외장형 안테나는 주로 휩 형(Whip type) 또는 헬리컬 형(Helical type) 안테나가 사용되고 휴대용 단말기의 측면 또는 상부에 고정적으로 설치되거나 인입 인출이 가능하도록 설치된다.

외장형 안테나는 휴대용 단말기의 외부에 설치되기 때문에 사용 및 보관이 불편하고 휴대용 단말기의 외관을 해치게 되는 단점이 있다. 또한, 휴대용 단말기의 외부에 외장형 안테나의 설치공간을 확보해야 하기 때문에 휴대용 단말기의 외관 설계에 제약이 있고 이로 인해 휴대용 단말기의 소형화 및 슬림화를 어렵게 한 다.

상기와 같은 외장형 안테나의 단점을 보완하기 위해 최근에는 안테나를 휴대용 단말기의 내부에 설치하는 내장형 안테나 방식이 주로 이용되고 있다.

내장형 안테나(또는, 인테나)는 주로 모노폴(monopole) 타입 또는 평판형 역-에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 사용되고, 휴대용 단말기의 내부에 설치되기 때문에 휴대용 단말기의 내부에는 내장형 안테나가 설치될 수 있는 공간이 마련되어야 하고, 휴대용 단말기가 슬림화되거나 소형화될수록 내장형 안테나의 설치 공간도 줄어들게 된다.

상기와 같이 휴대용 단말기의 내부에 마련된 내장형 안테나의 설치 공간이 줄어들게 되면 이에 상응하여 내장형 안테나의 크기도 줄어들게 되고 이로 인해 안테나의 방사 면적도 감소하게 되어 멀티 밴드의 광대역 주파수 특성을 가지는 서비스를 지원할 수 없게 되는 단점이 있다.

또는, 광대역의 멀티 밴드 이동통신 서비스를 지원하기 위해 안테나의 방사 면적을 크게 형성하는 경우에는 내장형 안테나의 전체적인 크기가 커지게 되고 이에 상응하여 내장형 안테나가 설치될 내부 공간도 커지게 되어 휴대용 단말기의 슬림화 및 소형화를 어렵게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 내장형 안테나의 크기를 소형화하면서 다양한 주파수 밴드에서 안테나 효율을 향상시킬 수 있는 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기는 급전 포인트를 포함하고 상기 급전 포인트를 통해 급전된 신호를 방사하는 구동 방사부와, 그라운드 포인트를 포함하고 상기 구동 방사부와 소정 거리 이격되어 설치되어 상기 구동 방사부와 전기적으로 결합(coupling)되고 상기 구동 방사부의 방사에 상응하여 여기된 신호를 방사하는 기생 방사부 및 상기 급전 포인트 및 상기 그라운드 포인트와 전기적으로 연결되고, 제1 주파수 대역의 공진 주파수를 조정하기 위한 슬릿이 형성된 인쇄회로기판을 포함한다. 상기 제1 주파수 대역은 GSM(Global System for Mobile telecommunication)850 주파수 대역 및 GSM900 주파수 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역을 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 제2 주파수 대역의 임피던스 매칭을 위해 소정 면적의 그라운드 영역이 식각된 식각 영역을 포함할 수 있다. 상기 제2 주파수 대역은 DCS(Digital Cordless System), PCS(Personal Communication Services) 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)의 주파수 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역을 포함할 수 있다. 상기 기생 방사부는 상기 여기된 신호가 이동하는 경로의 길이를 변화시키기 위한 적어도 하나의 슬릿을 포함할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기는 상기 휴대용 단말기의 내부에 설치되며 급전 포인트 및 그라운드 포인트를 구비하고 적어도 하나의 주파수 대역의 신호를 방사하는 안테나 및 상기 안테나의 그라운드 포인트 및 급전 포인트와 전기적으로 연결되고, 상기 그라운드 포인트와 연결된 그라운드의 길이를 변화시키기 위한 슬롯이 형성된 인쇄회로기판을 포함한다. 상기 인쇄회로기판은 소정 주파수 대역의 임피던스 매칭을 위해 소정 면적의 그라운드 영역이 식각된 식각 영역을포함할 수 있다. 상기 소정 주파수 대역은 DCS 주파수 대역, PCS 주파수 대역 및 WCDMA 주파수 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역을 포함할 수 있다.

상기와 같은 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기는 급전 포인트를 통해 급전된 신호를 방사하는 구동 방사부 및 구동 방사부와 소정 거리 이격되어 설치되고 구동 방사부와 전기적으로 결합(coupling)되어 구동 방사부의 방사에 상응하여 여기된 신호를 방사하는 기생 방사부를 포함하는 내장형 멀티 밴드 안테나와, 인쇄회로기판에서 내장형 멀티 밴드 안테나의 그라운드 포인트가 연결되는 영역의 우측에 슬릿을 형성하고 슬릿의 길이를 조정함으로써 GSM850 및 GSM900 밴드의 공진 주파수를 조절한다. 또한, 인쇄회로기판의 상부 우측 즉, 내장형 멀티 밴드 안테나의 급전 포인트와 전기적으로 연결되는 영역의 우측에 그라운드를 식각한 소정 면적의 식각 영역을 형성함으로써 DCS, PCS 및 WCDMA 밴드의 임피던스 매칭을 용이하게 한다.

따라서, 내장형 안테나의 크기를 소형화하면서 멀티 밴드에서 공진하는 안테나를 구현할 수 있고, 내장형 안테나의 크기를 소형화함으로써 휴대용 단말기의 크 기를 소형화 및 슬림화할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

그리고, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

이하에서, 멀티 밴드(multi-band)라함은 GSM850(Global System for Mobile telecommunication, 824MHz 내지 894MHz), GSM900(880MHz 내지 960MHz), DCS(Digital Cordless System, 1710MHz 내지 1880MHz), PCS(Personal Communication Services, 1850MHz 내지 1990MHz), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access, 1920MHz 내지 2170MHz)의 5개 밴드(Penta Band)를 모두 포함하는 개념이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 내장형 멀티 밴드 안테나의 형상을 나타내는 전개도이다. 도 2는 도 1에 도시된 내장형 멀티 밴드 안테나가 설치된 구조를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나(100)는 크게 구동 방사부(driving radiation element)(110) 및 기생 방사부(parasitic radiation element)(120)로 구성된다.

구동 방사부(110)는 급전 포인트(111)를 포함하고, 상기 급전 포인트(111)는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)(200)에 설치된 RF 회로(예를 들면, 듀플렉서, 미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 방사부(110)는 급전 포인트(111)를 통해 RF 회로로부터 고주파 신호를 급전받고 이를 방사한다.

기생 방사부(120)는 구동 방사부(110)와 물리적으로 소정 거리(101)만큼 이격되어 형성되고, 구동 방사부(110)와 전기적으로 결합(coupling)되어 구동 방사부(110)에 급전된 고주파 신호가 여기되고, 여기된 고주파 신호를 방사한다. 즉, 기생 방사부(120)는 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나의 주 방사체의 역할을 수행한다.

기생 방사부(120)는 그라운드 포인트(ground point)(113)를 포함하고, 상기 그라운드 포인트(113)는 인쇄회로기판(200)에 형성된 그라운드와 전기적으로 연결 될 수 있다.

또한, 기생 방사부(120)에는 슬릿(slit)(102, 103, 104)이 형성되고, 형성된 각 슬릿(102, 103, 104)의 길이를 조정하여 여기된 고주파 신호의 이동 경로를 변화시킴으로써 주파수 대역에 따른 공진 주파수를 조정할 수 있다.

구동 방사부(110) 및 기생 방사부(120)의 형상은 전자방해(EMI: ElectroMagnetic Interference)의 형상, 휴대용 단말기의 내부에 장착된 기구물 및/또는 주파수 대역에 상응하는 송수신 주파수에 따라 안테나의 방사 효율이 최대가 되도록 다양한 형상으로 조절(tuning)될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나(100)는 구리(Cu) 등과 같은 도전성 재질로 형성될 수 있고, 플라스틱 소재의 사출물(carrier)에 열 융착 공정을 통해 설치될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나는 가로 37mm, 세로 11.5mm, 높이 3.5mm의 크기로 형성될 수 있고, 사출물에 설치시 소정 각도(예를 들면, 90도)로 접곡되는 위치인 세 개의 접곡부(a, b, c)를 포함한다.

내장형 멀티 밴드 안테나(100)의 급전 포인트(111) 및 그라운드 포인트(113)는 인쇄회로기판(200)과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로기판(200)은 폴더형, 슬라이드형 및 슬라이드-스윙형 등의 다양한 개폐구조를 가지는 휴대용 단말기의 본체부 내부에 설치될 수 있고, 이동 통신 기능 및 휴대용 단말기의 전반적인 제어를 수행하는 전기 구성요소가 설치되는 메인 인쇄회로기판(200)이 될 수 있다.

예를 들어, 상기 인쇄회로기판(200)에는 휴대용 단말기의 기본 기능인 이동 통신 기능을 수행하기 위한 모뎀 칩(예를 들면, MSM: Mobile Station Modem)과, NAND 플래쉬 또는 SRAM(Static Random Access Memory) 등과 같은 메모리 소자와, RF(Radio Frequency) 송수신 칩 및 PMIC(Power Management Integrated Circuits) 등과 같은 무선 통신을 위한 다양한 반도체 칩들이 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나가 연결된 인쇄회로기판을 나타내는 평면도이다.

도 3을 참조하면, 인쇄회로기판(200)의 상부 좌측에는 슬릿(201)이 소정 길이로 형성되고 상기 슬릿(201)의 좌측 상단은 멀티 밴드 안테나(100)의 그라운드 포인트(113)와 전기적으로 연결된다.

상기 슬릿(201)은 낮은 주파수 대역을 가진 밴드의 공진 주파수를 조정하기 위해 형성된 것으로 상기 슬릿(201)의 길이를 조절함으로써 낮은 주파수 대역의 공진 주파수를 조정할 수 있다.

즉, 상기 슬릿(201)의 길이를 연장하게 되면 상기 슬릿(201)의 좌측에 형성된 그라운드의 길이가 연장되고, 이로 인해 여기된 고주파 신호의 이동 경로가 길어지게 되어 낮은 주파수 대역(즉, 파장이 긴 주파수 대역)의 공진 주파수를 조정할 수 있게 된다.

여기서, 상기 슬릿(201)의 길이 조정을 통해 공진 주파수가 조정되는 낮은 주파수 대역을 가지는 서비스 밴드는 예를 들어, GSM850(824MHz 내지 894MHz) 또는 GSM900(880MHz 내지 960MHz) 밴드가 될 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(200)의 상부 우측에는 소정 면적의 그라운드 영역이 식각된 식각 영역(203)이 형성되어 내장형 멀티 밴드 안테나의 방사 영역을 확장함으로써 높은 주파수 대역을 가지는 서비스 밴드의 임피던스 매칭을 용이하게 한다.

여기서, 식각된 그라운드 영역을 통해 임피던스 매칭되는 높은 주파수 대역을 가지는 서비스 밴드는 예를 들어, DCS(1710MHz 내지 1880MHz), PCS(1850MHz 내지 1990MHz) 또는 WCDMA(1920MHz 내지 2170MHz) 밴드가 될 수 있고, 그라운드의 식각 영역(203)의 크기 및 위치는 내장형 멀티 밴드 안테나의 주파수에 따른 방사 패턴에 따라 결정될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기는 내장형 멀티 밴드 안테나와 대향하여 설치되고 내장형 멀티 밴드 안테나의 그라운드 포인트 및 급전 포인트가 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판의 소정 영역 즉, 내장형 멀티 밴드 안테나의 그라운드 포인트가 연결되는 영역의 우측에 슬릿을 형성하고 슬릿의 길이를 조정함으로써 GSM850 및 GSM900 밴드의 공진 주파수를 조절한다. 또한, 인쇄회로기판의 상부 우측 즉, 내장형 멀티 밴드 안테나의 급전 포인트와 전기적으로 연결되는 영역의 우측에 그라운드를 식각한 소정 면적의 식각 영역을 형성함으로써 DCS, PCS 및 WCDMA 밴드의 임피던스 매칭을 용이하게 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 멀티 밴드 안테나의 전압정재파비를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는 GSM850(824MHz 내지 894MHz), GSM900(880MHz 내지 960MHz), DCS(1710MHz 내지 1880MHz), PCS(1850MHz 내지 1990MHz) 및 WCDMA(1920MHz 내지 2170MHz)의 5개 밴드(Penta Band)를 모두 포함하는 500MHz 내지 2500MHz의 주파수 범위에서 전압정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ration)를 측정한 결과를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 상기 5개의 밴드 중 비교적 낮은 주파수 대역에 속하는 GSM850 및 GSM900 밴드와, 상기 5개의 밴드 중 비교적 높은 주파수 대역에 속하는 DCS, PCS 및 WCDMA 밴드 모두 전압정재파비가 3:1 이하를 나타내고 있어서 멀티 밴드(즉, 펜타 밴드)에서 우수한 방사 특성을 가짐을 알 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 내장형 멀티 밴드 안테나의 형상을 나타내는 전개도이다.

도 2는 도 1에 도시된 내장형 멀티 밴드 안테나가 설치된 구조를 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 멀티 밴드 안테나의 전압정재파비를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 구동 방사부 111 : 급전 포인트

113 : 그라운드 포인트 120 : 기생 방사부

200 : 인쇄회로기판 201 : 슬릿

203 : 식각 영역

Claims

멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기에 있어서,

급전 포인트를 포함하고 상기 급전 포인트를 통해 급전된 신호를 방사하는 구동 방사부;

그라운드 포인트를 포함하고 상기 구동 방사부와 소정 거리 이격되어 설치되어 상기 구동 방사부와 전기적으로 결합(coupling)되고 상기 구동 방사부의 방사에 상응하여 여기된 신호를 방사하는 기생 방사부; 및

상기 급전 포인트 및 상기 그라운드 포인트와 전기적으로 연결되고, 제1 주파수 대역의 공진 주파수를 조정하기 위한 슬릿이 형성되고, 제2 주파수 대역의 임피던스 매칭을 위해 소정 면적의 그라운드 영역이 식각된 식각 영역이 형성된 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 멀티 밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기.
제1항에 있어서, 상기 제1 주파수 대역은,

GSM(Global System for Mobile telecommunication)850 주파수 대역 및 GSM900 주파수 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역을 포함하고, 상기 제2 주파수 대역은, DCS(Digital Cordless System), PCS(Personal Communication Services) 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)의 주파수 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 멀티밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기.
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제1항에 있어서, 상기 기생 방사부는,

상기 여기된 신호가 이동하는 경로의 길이를 변화시키기 위한 적어도 하나의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 멀티밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기.
멀티밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기에 있어서,

상기 휴대용 단말기의 내부에 설치되며 급전 포인트 및 그라운드 포인트를 구비하고 적어도 하나의 주파수 대역의 신호를 방사하는 안테나; 및

상기 안테나의 그라운드 포인트 및 급전 포인트와 전기적으로 연결되고 상기 그라운드 포인트와 연결된 그라운드의 길이를 변화시키기 위한 슬롯 및 소정 주파수 대역의 임피던스 매칭을 위해 소정 면적의 그라운드 영역이 식각된 식각 영역이 형성된 인쇄회로기판을 포함하는 내장형 멀티밴드 안테나를 구비한 휴대용 단말기.
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