KR101148561B1 - 이동통신단말기용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이동통신단말기 본체부의 안테나 수납부에 장착되는 안테나 지지부와, 상기 안테나 지지부 상에 지지되어 전기적 신호의 송수신을 담당하는 안테나 패턴부를 포함하는 무선통신단말기용 내장형 안테나에 있어서, 상기 안테나 패턴부는, 상기 안테나 지지부의 일부분에 형성된 PIFA 패턴부; 및 상기 PIFA 패턴부의 급전부와 일체로 연결되며, 상기 안테나 지지부의 다른 일부분에 형성된 IFA 패턴부를 구비하고, 상기 IFA 패턴부의 급전부는, 상기 PIFA 패턴부의 가장 전계가 높은 부분이고, 상기 PIFA 패턴부는, 상기 안테나 지지부를 개재하며 배치된 접지판의 일부분과 중첩됨으로써 PIFA와 IFA가 동시에 동작하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신단말기용 안테나{antenna for mobile communication terminals}

본 발명은, 이동통신단말기용 내장형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PIFA(Plate Inverted F Antenna)와 IFA(inverted F antenna)를 결합한 복합형 안테나를 형성함으로써 이득 특성 및 효율을 높이고, 다중공진특성을 얻도록 한 이동통신단말기용 안테나에 관한 것이다.

이동통신단말기, 예를 들어 휴대폰의 시장은, 3세대(G) 이동통신 서비스가 대중화된 2009년을 기점으로 애플사(社)의 휴대폰인 아이폰(iphone)의 열풍과 더불어 스마트폰(smart phone)의 시장이 급성장하는 추세에 있다. 스마트폰은, 기존의 음성통신뿐만 아니라 데이터통신도 서비스 받을 수 있는 휴대폰으로, 사용자가 원하는 다양한 어플(application) 등을 제공받아서 사용할 수 있음은 물론 와이파이(Wifi) 사용 가능 공간에서 무선 인터넷도 자유로이 사용할 수 있다. 이러한 데이터통신의 활성화에 맞추어 최근에는 4세대(G) 이동통신 서비스를 준비해오고 있는 실정이고 스마트폰의 시장이 더욱 성장할 전망이다. 스마트폰은, 폰의 형태가 기존의 폴더타입(folder type)이나 슬라이드타입(slide type)에서 넓은 액정화면을 가진 바(bar) 타입으로 바뀌었다. 스마트폰의 안테나는, 좁은 안테나 수납공간과 더불어 후면에 배치된 액정과 키패드(key pad)로 인하여, 2G 휴대폰의 내장형 안테나보다 효율 및 이득 특성이 낮다. 하지만 데이터통신용 스마트폰이 지속적으로 개발, 생산되는 추세에 있으므로 이에 맞추어 안테나의 연구도 활발히 진행 중에 있다.

안테나의 종류로는, PIFA(Plate Inverted F Antenna), IFA(Inverted F Antenna), 접힌 모노폴(Folded Monopole), 다이폴(Dipole), 루프(Loop), 슬롯(Slot) 및 유전체 칩(Chip) 안테나 등이 있다.

PIFA는, 성능이 좋은 반면에 부피가 큰 단점이 있다. 접힌 모노폴은, 설계가 어려운 단점이 있다. 다이폴 및 루프 안테나는 이득이 떨어지는 단점이 있다. 유전체 칩 안테나는, 대역특성이 좁고, 사용자 인체에 대한 변화가 심하여 사용상의 난점을 지니고 있다.

또한 대부분의 내장형 안테나는 탑재공간의 한계 때문에 작은 크기를 가져야 한다. 그러나 내장형 안테나의 경우, 크기가 작아짐으로 인하여 방사효율이 떨어지고 안테나 상의 전류 형성도 매우 어렵다.

그래서 대부분의 휴대폰 안테나는, 단일형 IFA를 채택하고 있다. 하지만 스마트폰에서는 사실상 단일형 IFA를 적용하기가 어렵다. 이는, 스마트폰의 넓은 액정화면과 키패드로 인하여 안테나 후면이 그라운드 처리됨으로써 안테나의 이득특성 및 효율이 낮기 때문이다. 현재, 안테나 후면이 그라운드 처리되더라도 이득 특성 및 효율이 높으며, 2중 이상의 다중공진특성을 가진 안테나가 절실히 요구되는 실정에 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 안테나 후면을 그라운드 처리하면서도 안테나의 이득 특성 및 효율을 높이도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 안테나의 다중공진특성을 얻도록 하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나는, 이동통신단말기 본체부의 안테나 수납부에 장착되는 안테나 지지부와, 상기 안테나 지지부 상에 지지되어 전기적 신호의 송수신을 담당하는 안테나 패턴부를 포함하는 무선통신단말기용 내장형 안테나에 있어서, 상기 안테나 패턴부는, 상기 안테나 지지부의 일부분에 형성된 PIFA 패턴부; 및 상기 PIFA 패턴부의 급전부와 일체로 연결되며, 상기 안테나 지지부의 다른 일부분에 형성된 IFA 패턴부를 구비하고, 상기 IFA 패턴부의 급전부는, 상기 PIFA 패턴부의 가장 전계가 높은 부분이고, 상기 PIFA 패턴부는, 상기 안테나 지지부를 개재하며 배치된 접지판의 일부분과 중첩됨으로써 PIFA와 IFA가 동시에 동작하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 이동통신단말기용 안테나는, 후면이 그라운드 처리되는 안테나 지지부의 일부분에 PIFA의 면방사체를 배치하고 안테나 지지부의 다른 일부분에 IFA를 추가로 배치한 복합형 안테나의 구조를 채택함으로써 이득 특성과 효율을 높이고 2중 이상의 다중 공진 특성을 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나의 일 예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나의 안테나 패턴부를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나의 공진특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나의 방사특성을 측정한 표이다.

이하, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은, 본 발명에 따른 이동통신단말기용 안테나의 일 예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 이동통신단말기용 안테나(100)는, 이동통신단말기 본체부(도시 안됨)의 안테나 수납부에 내장되는 안테나로서, 방사특성, 전압정재파비(VSWR), 효율, 이득, 무지향성 등 주요 특성을 고려하여, 안테나 지지부(10) 및 안테나 지지부(10) 상에 지지되어 이동통신단말기의 전기적 신호를 직접적으로 송수신하는 안테나 패턴부(20)를 포함하여 구성된다.

여기서, 안테나 지지부(10)는, 이동통신단말기 본체부(도시 안됨)의 안테나 수납부에 상응하는 형상과 크기를 가지며, 절연성 재질, 예를 들어 플라스틱 재질로 이루어진 공통 캐리어(carrier)의 역할을 담당한다.

안테나 패턴부(20)는, 도전성 재질, 예를 들어 예를 들어 구리(Cu)에 크롬(Cr)을 도금한 금속 재질의 시트를 스탬핑(stamping)하고 나서, 안테나 지지부(10)에 설치하기에 적합하도록 절곡된 형태를 가진다.

또한, 안테나 패턴부(20)는, PIFA-IFA 복합형 안테나로서, 안테나 지지부(10)의 상부면 상에 형성된 PIFA 패턴부(21) 및 IFA 패턴부(23)를 구비한다. PIFA 패턴부(21)는, 안테나 지지부(10)의 상부면 일부분에 형성되어 PIFA 기능을 수행한다. IFA 패턴부(23)는, 안테나 지지부(10)의 상부면 다른 일부분에 PIFA 패턴부(21)의 일부분과 일체로 연결되도록 형성되어 IFA 기능을 수행한다.

또한, 접지판(30)은, 도전성 재질, 예를 들어 금속재질의 판재로 구성되며, 안테나 지지부(10)의 하면부 아래에 배치된다.

또한, PIFA 패턴부(21)가 접지판(30)의 일부분과 중첩하지만, IFA 패턴부(23)가 접지판(30)과 중첩하지 않는다.

따라서 PIFA 패턴부(21)가, 높은 이득특성과 효율을 갖는 면방사체 특성을 나타내고, IFA 패턴부(23)가 낮은 주파수대역까지 특성을 만족시켜줄 수 있다.

이때, PIFA 패턴부(21)의 일부분, 예를 들어 전계가 가장 강한 부분(22)에서 IFA 패턴부(23)가 일체로 연결되어 연장한다. PIFA 패턴부(21)의 다른 일부분은 접지판(30)과 접지되어야 한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 지지부(미도시)에 배치된 PIFA 패턴부(21)의 연장부는, 전원부(미도시)의 전원을 PIFA 패턴부(21)에 급전 가능하도록, PIFA 패턴부(21)의 일부분과 일체로 연결되어 연장하며 수직 절곡된다. 상기 연장부의 하측 단부가 PIFA 패턴부(21)의 급전부(F1)로서 작용하며, 접지판(30)에 접속된다.

PIFA 패턴부(21)의 접지부(G1)는, PIFA 패턴부(21)를 접지판(30)에 접지하도록, PIFA 패턴부(21)의 다른 일부분과 일체로 연결되어 연장하며 수직 절곡된다. IFA 패턴부(23)의 급전부(F2)는, 예를 들어 PIFA 패턴부(21)의 일부분, 예를 들어 전계가 가장 강한 부분(22)에 해당한다. IFA 패턴부(23)의 접지부(G2)는, IFA 패턴부(23)를 접지하도록, IFA 패턴부(23)의 일부분과 일체로 연결되어 연장하며 수직 절곡된다.

따라서 본 발명은, PIFA와 IFA가 일체로 연결된 복합형 안테나를 구성하여 후면 접지부를 가진 PIFA와, 후면 접지부가 없는 부분에서 IFA가 동시에 동작하므로 PIFA의 면 방사에 의해 높은 이득과 효율을 얻을 수 있음과 동시에 IFA의 추가에 의해 낮은 주파수대역을 만족하고, 2중 이상의 다중공진을 얻을 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 안테나에 대해 네트워크 애너라이저(network analyzer)를 이용하여 공진특성을 측정하여 보면, 도 3에 도시된 바와 같이 나타난다.

즉, 도 3에서, 반사손실을 보면 GSM대역 PCS대역 WCDMA대역에서 공진이 형성됨을 알 수 있다. 또한, GSM대역을 제외하고 PCS대역 및 WCDMA대역에서 전압정재파비(VSWR)가 3.5:1을 만족하는 것을 알 수 있다.

또한, 이와 같이 구성된 안테나에 대해 무반사실에서 GSM대역, PCS대역, WCDMA대역의 방사특성을 측정하여 보면, 도 4의 표와 같이 나타난다. 즉, 안테나의 효율이 전체 대역에서 0.888GHz의 한 채널을 제외하고 50~80%의 높은 효율이 나타난다.

한편, 본 발명은, 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 요지와 특허청구범위로부터 벗어나지 않고 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10: 안테나 지지부
20: 안테나 패턴부
21: PIFA 패턴부
23: IFA 패턴부
F1,F2: 급전부
G1,G2: 접지부
30: 접지판
100: 이동통신단말기용 안테나

Claims (4)

1. 이동통신단말기 본체부의 안테나 수납부에 장착되는 안테나 지지부와, 상기 안테나 지지부 상에 지지되어 전기적 신호의 송수신을 담당하는 안테나 패턴부를 포함하는 무선통신단말기용 내장형 안테나에 있어서,
   상기 안테나 패턴부는,
   상기 안테나 지지부의 일부분에 형성된 PIFA 패턴부; 및
   상기 PIFA 패턴부의 급전부와 일체로 연결되며, 상기 안테나 지지부의 다른 일부분에 형성된 IFA 패턴부를 구비하고,
   상기 IFA 패턴부의 급전부는, 상기 PIFA 패턴부의 가장 전계가 높은 부분이고,
   상기 PIFA 패턴부는, 상기 안테나 지지부를 개재하며 배치된 접지판의 일부분과 중첩됨으로써 PIFA와 IFA가 동시에 동작하는 것을 특징으로 하는 무선통신단말기용 안테나.
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