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KR101879705B1 - 휴대용 단말기의 안테나 장치 - Google Patents

휴대용 단말기의 안테나 장치 Download PDF

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KR101879705B1
KR101879705B1 KR1020120005898A KR20120005898A KR101879705B1 KR 101879705 B1 KR101879705 B1 KR 101879705B1 KR 1020120005898 A KR1020120005898 A KR 1020120005898A KR 20120005898 A KR20120005898 A KR 20120005898A KR 101879705 B1 KR101879705 B1 KR 101879705B1
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antenna element
antenna
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slot
portable terminal
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김호생
박훈
변준호
오준화
조범진
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하고, 상기 안테나 장치는 메인 보드와, 상기 휴대용 단말기에 구성되는 적어도 하나 이상의 금속 부재와, 상기 적어도 하나 이상의 금속 부재에 자체 구성되거나 또는 적어도 둘 이상의 금속 부재들 간의 전기적 결합으로 구성되는 슬롯부를 포함하며, 상기 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되는 제1안테나 요소 및 상기 메인 보드로부터 급전되어 공진하고 상기 제1안테나 요소를 전자기적으로 커플링시키는 제2안테나 요소를 포함함을 특징으로 한다.

Description

휴대용 단말기의 안테나 장치{ANTENNA APPARATUS FOR PORTABLE TERMINAL}
본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 단말기에 구비되는 적어도 하나 이상의 금속 부재를 이용하여 안테나 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치에 관한 것이다.
현재 전자 통신 산업의 발달로 말미암아 이동 통신 단말기(셀룰러폰), 전자수첩, 개인 복합 단말기 등의 상기 휴대용 단말기는 현대 사회의 필수품이 되어가면서, 빠르게 변화하는 정보 전달의 중요한 수단이 되고 있다.
최근, 상기 휴대용 단말기는 다양한 멀티미디어 기능을 제공하며 휴대하기 편하도록 점점 소형화되고 있어 사용자를 매료시키고 있다. 하지만, 상기 휴대용 단말기의 제한된 공간에 여러 요소들을 구성하는데 어려움이 따르고 있다. 일반적으로, 상기 휴대용 단말기는 무선 통신을 위한 안테나를 구비한다. 최근 안테나는 단말기를 미려하게 하고 소형화시킬 있도록 단말기에 내장되는 형태로 자리 잡고 있고, 상기 내장형 안테나는 해당 통신 서비스 대역에서 신호를 원활하게 송수신하기 위하여 그 성능이 확보되어야 하는 것이 바람직하다. 하지만, 최근 휴대용 단말기는 외관을 미려하게 하거나 강성을 보강하기 위한 금속 부재를 사용하는 경우가 늘고 있다. 상기 금속 부재는 상기 내장형 안테나의 성능을 열화시키는 요인이며, 이를 해결하는 방안이 모색되어야 한다.
본 발명의 목적은 단말기를 소형화시키면서 안테나 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단말기에 구성되는 적어도 하나 이상의 금속 부재를 이용하여 안테나 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단말기에 구비되는 적어도 하나 이상의 금속 부재에 형성되거나 또는 이들의 조합으로 형성되는 슬롯부를 이용하여 공진하는 안테나 장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 견지로서, 본 발명은 메인 보드와, 상기 휴대용 단말기에 구성되는 적어도 하나 이상의 금속 부재와, 상기 적어도 하나 이상의 금속 부재에 자체 구성되거나 또는 적어도 둘 이상의 금속 부재들 간의 전기적 결합으로 구성되는 슬롯부를 포함하며, 상기 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되는 제1안테나 요소 및 상기 메인 보드로부터 급전되어 공진하고 상기 제1안테나 요소를 전자기적으로 커플링시키는 제2안테나 요소를 포함함을 특징으로 하는 안테나 장치를 제공한다.
본 발명은 단말기에서 안테나 성능을 열화시키는 종래의 금속 부재를 안테나 성능을 확보할 수 있는 요소로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 사시도;
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면 및
도 6 내지 8b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
발명은 단말기에 해당 용도(예 : 장식용)로 구비되는 적어도 하나 이상의 금속 부재를 이용하여 안테나 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치에 관한 것이다. 본 발명은 단말기에 구비된 금속 부재가 안테나 성능을 열화시키지 않고 오히려 안테나 성능을 높일 수 있는 요소로 구현한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 단말기에 구비되는 적어도 하나 이상의 금속 부재에 형성되거나 또는 이들의 조합으로 형성되는 슬롯부를 공진할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 휴대용 단말기(10)는 외관을 형성하는 케이스 프레임(11)과, 상기 케이스 프레임(11)에 구비되는 하기 구성 요소들을 포함한다. 상기 휴대용 단말기(100)는 영상을 출력하는 디스플레이(12)와, 소리를 출력하는 스피커(13)와, 소리를 입력받는 마이크로폰(14) 및 버튼(15)을 구비한다. 게다가, 상기 휴대용 단말기(100)는 상기 터치스크린을 구성할 수도 있다.
한편, 상기 휴대용 단말기(10)는 무선통신을 위한 안테나 장치를 포함하고 다음의 구성을 가진다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 단말기에 구비되는 적어도 하나 이상의 금속 부재 자체에 구성하거나 또는 이들의 전기적 결합으로 구성하는 슬롯부(slot part)를 포함하는 제1안테나 요소를 직접적으로 급전시키거나 간접적으로 급전하여 공진시킨다. 상기 제1안테나 요소는 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되어 추가적인 접지체로 적용된다.
상기 금속 부재는 PCB(Printed Circuit Board), 디스플레이 유닛 등을 보강하는 금속판, 배터리를 지지하는 금속 구조물, 단말기의 외관을 미려하게 하는 케이스 프레임 등이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 상기 제1안테나 요소를 전자기적으로 커플링, 즉, 간접적으로 급전시킨다. 상기 안테나 장치는 급전부를 포함하는 메인 보드와, 상기 슬롯부의 내부 또는 외부에 놓여지고 상기 메인 보드의 급전부와 전기적으로 연결되는 제2안테나 요소를 포함한다. 상기 제2안테나 요소는 상기 급전부로부터 급전 받아 공진하고, 상기 제1안테나 요소는 상기 제2안테나 요소의 공진으로 인하여 전자기적으로 커플링되어 공진한다. 상기 슬롯부는 다양한 형상을 취할 수 있는데, 예컨대, 원형, 다각형, 엘보 형상 등이 될 수 있다. 게다가, 상기 슬롯부는 방사 향상을 위하여 유전체 또는 자체로 채워질 수도 있다. 상기 제2안테나 요소는 모노폴(monopole) 안테나 타입, 루프(loop) 안테나 타입 등을 취할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(200)는 슬롯부(212)를 형성하는 상기 제1안테나 요소(210)와, 상기 슬롯부(212) 내에 놓여지는 제2안테나 요소(220)와, 상기 제2안테나 요소(220)와 전기적 신호를 소통하는 메인보드를 포함한다. 상기 제2안테나 요소(220)는 상기 메인 보드의 급전부(213)로부터 급전되어 공진하고, 상기 제1안테나 요소(210)의 슬롯부(212)는 상기 제2안테나 요소(220)와 전자기적으로 커플링하여 공진한다. 상기 슬롯부(212)는 가늘고 긴 홈의 형상을 가질 수 있고, 상기 제2안테나 요소(220)는 상기 슬롯부(212)의 홈을 따라 놓여진 형상일 수 있다. 전자기적으로 커플링되는 양은 상기 제2안테나 요소(220)의 형상 또는 크기와 상기 슬롯부(212)와의 이격 거리 등에 따라 결정될 수 있고, 이에 따른 안테나 매칭이 결정된다.
상기 제1안테나 요소(210)는 금속 부재 자체에 상기 슬롯부(212)를 구성하거나 다수의 금속 부재들 간의 전기적 결합으로 상기 슬롯부(212)를 구성할 수 있다. 상기 금속 부재는 PCB(Printed Circuit Board), 디스플레이 유닛 등을 보강하는 금속판, 배터리를 지지하는 금속 구조물, 단말기의 외관을 미려하게 하는 금속 부재를 구성하는 케이스 프레임 등이 될 수 있다. 예컨대, 상기 슬롯부(212)는 PCB의 접지면과 상기 PCB와 전기적으로 소통하는 디스플레이 유닛을 지지 및 보강하는 금속판 간의 전기적으로 결합으로 구성될 수 있다.
상기 메인 보드는 급전부(213)를 구성하고, 상기 제2안테나 요소(220)와 상기 급전부(213)는 커넥터 수단(214)을 매개로 전기적으로 연결된다. 상기 메인 보드(210)는 기본 회로와 부품들을 담고 있는 기판으로, 단말기의 실행 환경을 설정하고 그 정보를 유지해 주고 상기 휴대용 단말기가 안정적으로 구동되게 해주며, 단말기의 모든 장치들의 데이터 입출력 교환을 원할하게 하는 부분이다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 메인 보드는 상기 제1안테나 요소(210)를 구성할 수 있다. 일반적으로, 상기 메인 보드는 노이즈(noise) 등의 유해 요소를 줄이기 위한 상기 접지면(ground)을 구성하고, 상기 접지면에 상기 슬롯부(213)를 구성할 수 있다. 게다사, 상기 제2안테나 요소(220)는 일단이 상기 급전부(213)와 전기적으로 연결되과 타단은 개방단이 되는 모노폴 안테나로 구현될 수 있다. 게다가, 상기 제2안테나 요소(220)는 일단이 상기 급전부(213)와 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접지면과 전기적으로 연결되는 루프 안테나로 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 슬롯부(312)를 구성하는 제1안테나 요소(310)와, 상기 슬롯부(312) 밖에 놓여지는 제2 안테나 요소(320)와, 상기 제2안테나 요소(320)와 전기적으로 소통하는 메인 보드를 포함한다. 상기 제2안테나 요소(320)는 상기 메인 보드의 급전부(313)로부터 급전되어 공진하고, 상기 제1안테나 요소(310)의 슬롯부(312)는 상기 제2안테나 요소(320)와 전자기적으로 커플링하여 공진한다. 상기 제2안테나 요소(320)는 상기 제1안테나 요소(310)로부터 이격하며 상기 슬롯부(312)의 홈을 따라 놓여지는 형상을 가지고, 이에 국한하지 않는다.
상기 슬롯부(312) 및 이와 연관하는 내용은 도 2에서 전술하였으므로 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(400)는 슬롯부(412)를 구성하는 제1안테나 요소(410)와, 상기 슬롯부(412) 밖에 놓여지는 제2안테나 요소(420)와, 상기 제2안테나 요소(420)와 전기적 신호를 소통하는 메인 보드를 포함한다. 상기 제2안테나 요소(420)는 상기 메인 보드의 급전부(413)로부터 급전되어 공진하고, 상기 제1안테나 요소(410)의 슬롯부(412)는 상기 제2안테나 요소(420)와 전자기적으로 커플링하여 공진한다.
특히, 상기 안테나 장치(400)는 상기 제1안테나요소(410), 제2안테나 요소(420)를 둘러싸며 상호 절연하는 금속성 외관 부재(430)를 더 포함한다. 상기 제2안테나 요소(320)는 상기 제1안테나 요소(310)와 상기 외관 부재(430) 사이에 개재되고, 상기 슬롯부(312)의 홈을 따라 놓여지는 형상을 가진다.
상기 슬롯부(412) 및 이와 연관하는 내용은 도 2에서 전술하였으므로 생략한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에서 다양한 위치에 구성할 수 있는 슬롯부를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 단말기에 구비되는 하나의 금속 부재 또는 여러 금속 부재들이 조합하여 형성되는 슬롯부는 단말기의 상부, 하부, 측부에 구성될 수 있다. 특히, 단말기를 잡은 사용자의 손이 대체적으로 상기 슬롯부의 공진을 방해하지 않는 위치에 상기 슬롯부가 구성됨이 바람직할 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(600)는 외관을 형성하는 금속성 케이스 프레임(630)과, 상기 케이스 프레임(630)과 전기적으로 결합하여 슬롯부(612)를 포함하는 제1안테나 요소(610)를 구성하는 메인 보드(611)와, 상기 슬롯부(612) 내에 놓여 지는 제2안테나 요소(620) 및 상기 제2안테나 요소(620)와 전기적 신호를 소통하는 상기 메인 보드(611)를 포함한다.
상기 케이스 프레임(630)과 상기 메인 보드(611)의 접지면(613)은 커넥터 수단(614)을 매개로 서로 전기적으로 연결되고 상기 슬롯부(612)를 구성한다.
상기 메인 보드(611)는 급전부(615)를 구성하고, 상기 제2안테나 요소(620)는 상기 급전부(615)와 전기적으로 연결되고 상기 급전부(615)로부터 급전되어 공진한다. 게다가, 상기 제2안테나 요소(610)는 상기 슬롯부(612)를 통하여 상기 제2안테나 요소(620)와 전자기적으로 커플링하여 공진한다. 상기 슬롯부(612)는 가늘고 긴 홈의 형상을 가질 수 있고, 상기 제2안테나 요소(620)는 상기 슬롯부(612)의 홈을 따라 놓여진 형상일 수 있다.
상기 제2안테나 요소(620)는 상기 메인 보드(810)에 실장되는 구성을 취할 수 있으나, 이에 국한하지 않는다.
상기 금속성 케이스 프레임(630)은 상기 메인 보드(610)의 접지면(611) 뿐만 아니라 디스플레이 유닛을 보강하는 금속판, 배터리를 지지하는 금속 구조물(예 ; 배터리 커버) 등과 전기적으로 연결되고 조합되어 슬롯부를 구성할 수 있다.
상기 메인 보드(610)는 기본 회로와 부품들을 담고 있는 기판으로, 단말기의 실행 환경을 설정하고 그 정보를 유지해 주고 상기 휴대용 단말기가 안정적으로 구동되게 해주며, 단말기의 모든 장치들의 데이터 입출력 교환을 원할하게 하는 부분이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(700)는 외관을 형성하는 금속성 케이스 프레임(730)과, 상기 케이스 프레임(730)과 전기적으로 결합하여 슬롯부(712)를 포함하는 제2안테나 요소(710)를 구성하는 메인 보드(711)와, 상기 슬롯부(712) 밖에 놓여 지는 제2안테나 요소(720) 및 상기 제2안테나 요소(720)를 급전하는 상기 메인 보드(710)를 포함한다.
상기 케이스 프레임(730)과 상기 메인 보드(710)의 접지면(713)은 커넥터 수단(714)를 매개로 서로 전기적으로 연결되고 상기 슬롯부(712)를 구성한다.
상기 메인 보드(711)는 급전부(715)를 구성하고, 상기 제2안테나 요소(720)는 상기 급전부(715)와 전기적으로 연결되고 상기 급전부(715)로부터 급전되어 공진한다. 게다가, 상기 슬롯부(712)는 상기 제2안테나 요소(720)와 전자기적으로 커플링하여 공진한다.
상기 제2안테나 요소(720)는 상기 메인 보드(710)에 실장되는 구성을 취할 수 있으나, 이에 국한하지 않는다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(800)는 외관을 형성하는 금속성 케이스 프레임(830)과, 상기 케이스 프레임(830)과 전기적으로 결합하여 슬롯부(812)를 포함하는 제1안테나 요소를 구성하는 배터리 커버(840)와, 상기 슬롯부(812)를 전자기적으로 커플링하여 공진시키는 제2안테나 요소(820) 및 상기 제2안테나 요소(820)과 전기적 신호를 소통하는 메인 보드(810)를 포함한다.
상기 배터리 커버(840)는 상기 케이스 프레임(830)에 탈착할 수 있고, 상기 케이스 프레임(830)과 결합하는 경우 커넥터 수단(843)을 매개로 상기 케이스 프레임(830)과 전기적으로 연결된다. 게다가, 상기 배터리 커버(840)는 금속으로 구성된 부분(이하, 금속부로 칭함)(841)과 비금속으로 구성된 부분(이하, 비금속부라 칭함)(842)을 포함한다. 상기 배터리 커버(840)와 상기 케이스 프레임(830)이 결합하는 경우 상기 비금속부(842)는 상기 슬롯부(812)로 적용된다.
상기 제2안테나 요소(820)는 상기 메인 보드(811)로부터 급전되어 공진하고, 상기 슬롯부(812)는 상기 제2안테나 요소(820)와 전자기적으로 커플링하여 공진한다.
서로 조합하여 슬롯부를 구성하는 적어도 둘 이상의 금속 부재들은 다양할 것이다. 게다가, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 다중 대역 및 광대역의 공진을 특성을 구현할 수 있는데, 트리플 밴드 또는 쿼드 밴드를 위한 단말기에 적용될 수 있을 것이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 휴대용 단말기의 안테나 장치에 있어서,
    메인 보드;
    상기 휴대용 단말기에 구성되는 적어도 하나 이상의 금속 부재;
    상기 적어도 하나 이상의 금속 부재에 자체 구성되거나 또는 적어도 둘 이상의 금속 부재들 간의 전기적 결합으로 구성되는 슬롯부를 포함하며, 상기 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되는 제1안테나 요소 및
    상기 메인 보드로부터 급전되어 공진하고 상기 제1안테나 요소를 전자기적으로 커플링시키는 제2안테나 요소를 포함하며, 상기 제2안테나 요소는,
    일단은 상기 메인보드의 급전부와 전기적으로 연결되고 타단은 개방단으로 구성되고, 상기 제1안테나 요소는
    상기 휴대용 단말기의 외관을 형성하는 적어도 하나 이상의 케이스 프레임을 포함하며,
    상기 케이스 프레임에서 탈착할 수 있고 금속으로 구성된 부분과 비금속으로 구성된 부분을 포함하는 배터리 커버를 포함하고, 상기 케이스 프레임과 배터리 커버가 결합되는 경우, 상기 케이스 프레임과 배터리 커버를 전기적으로 연결시키고 상기 배터리 커버의 비금속으로 구성된 부분을 상기 슬롯부로 구성함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 삭제
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  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1안테나 요소는,
    상기 휴대용 단말기의 상부, 하부, 측부 중 적어도 어느 한 곳에 상기 슬롯부를 구성함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2안테나 요소는,
    상기 슬롯부 내에 놓이거나, 상기 슬롯부 밖에 놓임을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2안테나 요소는,
    상기 메인 보드에 실장됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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