KR20090099235A

KR20090099235A - 안테나 구조체

Info

Publication number: KR20090099235A
Application number: KR1020080024368A
Authority: KR
Inventors: 김해수; 알렉산더 구딜레프; 김병식; 백광현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-09-22
Also published as: US20090231202A1; WO2009116717A1

Abstract

입체적 형상의 안테나 구조체가 개시되어 있다. 개시된 안테나 구조체는 입체적 형상의 기구물; 기구물 상에 형성된 안테나 패턴; 및 안테나 패턴 면에 실장된 회로집중소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나 구조체{Antenna structure}

본 발명은 안테나 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보다 컴팩트한 구성을 가능하게 하는 입체적 형상의 안테나 구조체에 관한 것이다.

최근 무선통신 기술이 발달함에 따라, 휴대폰, PDA(Personal Data Assistant), GPS(Global Positioning System) 등과 같은 정보통신단말기가 보편화, 대중화되고 있으며, 이들 정보통신단말기를 보다 컴팩트하게 만들고자 하는 연구들이 활발하게 진행되고 있다.

특히, 정보통신단말기를 슬림화 및 소형화하는데 있어서, 특히 안테나의 설계가 중요해진다. 정보통신단말기가 점차 슬림화, 소형화함에 따라, 부품 실장환경이 더욱 협소해지고 있다. 나아가, 하나의 정보통신단말기가 다기능의 무선 서비스에 대응하기 위해 다수개의 안테나를 구비하게 되는데, 이와 같은 다수개의 안테나를 마련하는 것은 소형 단말기의 공간상 한계가 있다. 가령, 단말기 제품에서 PBA(Printed Board Assemble)가 차지하는 부피점유율은 단말기 제품이 슬림화, 소형화함에 따라 점차 높아가고 있다.

이와 같이 정보통신단말기를 슬림화 및 소형화하고자, 안테나 패턴을 PCB상 에 구현하고, 필요시 RF 스위치를 실장하는 PCB 패치 형태의 안테나가 제안되고 있으나, 효율이 좋은 입체 형상의 안테나를 구현하고 있지 못하며, 정보통신단말기 내에서 PCB 공간 및 PCB를 고정하는 공간 등의 문제점이 있다.

한편, 입체적 형상의 기구물상에 도전성 금속 시트를 부착하여 안테나를 구현하고자 하는 시도가 있다. 그러나, 이러한 기구 구조물과 금속의 복합 안테나 구조체의 경우, 프레스 공정을 이용하는 금속 시트 타입(sheet metal type)이므로, 안테나의 길이를 늘이기 위하여 미세 안테나 패턴을 구현하고자 하였을 때, 공정 및 제조후의 신뢰성에 한계를 가지며, 복잡한 형상의 안테나 패턴을 형성하는데 어려움이 있다. 가령, 현재 금속 시트 타입으로 구현 가능한 미세 안테나 패턴의 폭은 0.8mm 정도에 불과하다. 또한, 금속 시트로 형성한 안테나 패턴은 열융착(heat staking)으로 만들어진 구조이므로, 추가적으로 회로집중소자(circuit lumped element)를 솔더링(soldering)하는데 어려움이 있다. 나아가, 열융착에 따른 공간소비로 안테나 구조체를 소형화하는데 비효율적이며, 기구물 표면적의 제약으로 말미암아 안테나 설계에 필요한 충분한 길이의 안테나 패턴을 형성하는데 어려움이 있다.

이에 본 발명은, 보다 소형화되는 정보통신단말기에 적합한 안테나 구조체를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 안테나 구조체의 일 측면은, 입체적 형상의 기구물; 상기 기구물 상에 형성된 안테나 패턴; 및 상기 안테나 패턴 면에 실장된 회로집중소자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 안테나 구조체의 다른 측면은, 적어도 하나의 장홈이 형성된 표면을 갖는 입체적 형상의 기구물; 및 상기 기구물 상에 형성되는 것으로, 적어도 일부가 상기 기구물의 장홈 표면에 형성된 안테나 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈의 길이 방향으로 형성될 수 있다.

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성될 수 있다.

상기 회로집중소자는 RLC 소자일 수 있다.

상기 안테나 패턴 면에는 매칭 회로가 실장될 수 있다.

상기 안테나 패턴 면에는 RF 신호변환 튜너가 실장될 수 있다.

상기 안테나 패턴 면에는 RF 모듈이 실장될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 구조체를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 안테나 구조체(100)는 입체적 형상의 기구물(110)과; 상기 기구물(110) 상에 형성된 안테나 패턴(120)과; 상기 안테나 패턴(120) 면에 실장된 회로집중소자(130);를 포함한다.

상기 입체적 형상의 기구물(110)은, 예를 들어 휴대폰의 몰드 케이스(molded case)와 같은 정보통신단말기의 기구 몰드물일 수 있다.

안테나 패턴(120)은 이러한 기구물(110)상에 도전성 금속 패턴으로 형성된다. 가령, 기구물(110)이 휴대폰과 같은 정보통신단말기의 몰드 케이스인 경우, 기구물(110)의 내측, 즉 케이스의 내측에 형성될 수 있다. 이러한 안테나 패턴(120)은 예를 들어 MID(Molded Interconnect Device)의 방법으로 형성될 수 있다. MID 방법은 기구물 표면에 3차원 전기회로를 구현하는 방법으로서 다양한 방법이 제안되고 있다. 본 실시예의 경우, 금속 패턴의 형성 방법은 MID에 한정되지 아니하며, 예를 들어 금속 시트를 압착시켜 붙일 수도 있다.

회로집중소자(130)는 저항(R), 캐패시터(C), 인덕터(L) 중 적어도 하나의 소자를 포함한다. 도 1에서 참조번호 131, 132, 133은 이러한 소자들을 나타내며, 이러한 저항(R), 캐패시터(C), 인덕터(L) 소자는 복합적으로 안테나 패턴(120) 상에 실장되어 있다. 회로집중소자(130)를 복합적으로 사용함으로써, 안테나 패턴이 공간적 제약으로 인해 충분한 길이의 패턴을 기구물(110) 표면에 형성할 수 없는 경우, 안테나에서 필요로 하는 멀티밴드(multi-band) 특성이 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 구조체를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 안테나 구조체(200)는 입체적 형상의 기구물(210)과; 상기 기구물(210) 상에 형성된 안테나 패턴(220)을 포함한다.

상기 입체적 형상의 기구물(210)은, 예를 들어 휴대폰의 몰드 케이스와 같은 정보통신단말기의 기구 몰드물일 수 있다. 본 실시예의 기구물(210)은 이러한 기구 몰드물에 적어도 하나의 장홈(210a)이 형성되어 있다. 가령, 기구물(210)이 휴대폰과 같은 정보통신단말기의 몰드 케이스인 경우, 기구물(210)의 내측, 즉 케이스의 내측에 장홈(210a)이 형성될 수 있다.

안테나 패턴(220)은 이러한 기구물(210)상에 도전성 금속 패턴으로 형성되며, 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈(210a)의 길이 방향을 따라 길게 형성되어 그 폭 방향 단면이 요철(凹凸) 형상이 된다. 즉, 안테나 패턴(220)은 폭 방향(290)으로 굴곡지어 요철 형상으로 형성된다. 이러한 안테나 패턴(220)은 예를 들어 MID의 방법으로 형성될 수 있다.

도 3a은 도 2의 안테나 구조체에 대한 비교예에서의 안테나 패턴의 폭 단면을 나타내며, 도 3b는 도 2의 안테나 구조체에서의 안테나 패턴의 폭 단면을 나타낸다. 도 3b에서의 안테나 패턴의 폭 단면은 도 2의 화살표 290 방향에 따라 절단된 단면이 될 수 있다.

도 3a와 도 3b를 참조하면, 평평한 표면에 형성된 안테나 패턴의 폭이 2.5mm이라고 할 때, 2개의 장홈의 표면상에 형성된 안테나 패턴은 안테나 패턴의 폭 방향(도 2의 290)으로 굴곡지어 형성되므로, 안테나 패턴의 폭 방향(290)으로 굴곡진 부분을 모두 고려한 폭은 4.0mm가 될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 따른 안테나 구조체는 제한된 표면적을 갖는 기구물에 장홈을 마련함으로써, 안테나 패턴의 폭을 넓힐 수 있다.

도 4는 본 실시예의 안테나 구조체에서의 S 파라미터 특성을 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 점선의 S 파라미터 특성 곡선은 안테나 패턴의 폭이 상대적으로 좁은 종래의 안테나 구조체이고, 실선의 S 파라미터 특성 곡선은 본 실시예의 안테나 구조체인 경우이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 안테나 구조체는, 안테나 패턴의 폭을 충분히 넓힘으로써, 광대역화(broadband)를 달성할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 본 실시예의 안테나 구조체(200)는 상기 안테나 패턴(220) 면에 실장된 회로집중소자(130)를 더 포함할 수 있다. 회로집중소자(130)는 저항(R), 캐패시터(C), 인덕터(L) 중 적어도 하나의 소자를 포함한다. 이러한 회로집중소자(130)는 전술한 실시예에서 이미 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예의 경우, 이러한 회로집중소자(130)는 필수적 구성요소는 아니나, 이러한 회로집중소자(130)를 이용함으로써, 안테나에서 필요로 하는 멀티밴드(multi-band) 특성을 용이하게 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 구조체를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 안테나 구조체(300)는 입체적 형상의 기구물(310)과; 상기 기구물(310) 상에 형성된 안테나 패턴(320)을 포함한다.

상기 입체적 형상의 기구물(310)은, 예를 들어 휴대폰의 몰드 케이스와 같은 정보통신단말기의 기구 몰드물일 수 있다. 본 실시예의 기구물(310)은 이러한 기구 몰드물에 적어도 하나의 장홈(310a)이 형성되어 있다. 가령, 기구물(310)이 휴대폰과 같은 정보통신단말기의 몰드 케이스인 경우, 기구물(310)의 내측, 즉 케이스의 내측에 장홈(310a)이 형성될 수 있다.

안테나 패턴(320)은 이러한 기구물(310)상에 도전성 금속 패턴으로 형성되며, 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈(310a)의 길이 방향을 가로지르며 형성되어, 그 길이 방향 단면이 요철(凹凸) 형상이 된다. 즉, 안테나 패턴(320)은 길이 방향(390)으로 굴곡지어 요철 형상으로 형성된다. 이와 같이 홈이 파인 위치에 도전성 금속 패턴을 형성하는 방법으로 MID 방법을 이용할 수 있다.

도 6a은 도 5의 안테나 구조체에 대한 비교예에서의 안테나 패턴의 길이방향 단면을 나타내며, 도 6b는 도 5의 안테나 구조체에서의 안테나 패턴의 길이방향 단 면을 나타낸다. 도 6a와 도 6b를 참조하면, 평평한 표면에 형성된 안테나 패턴의 길이가 이 15mm이라고 할 때, 2개의 장홈의 표면상에 형성된 안테나 패턴의 길이는, 안테나 패턴이 길이방향(도 6의 390)으로 굴곡지어짐에 따라, 25mm가 될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에 따른 안테나 구조체는 제한된 표면적을 갖는 기구물에 장홈을 마련함으로써, 안테나 패턴의 길이를 넓힐 수 있다.

도 7은 본 실시예의 안테나 구조체에서의 S 파라미터 특성을 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면, 점선의 S 파라미터 특성 곡선은 안테나 패턴의 길이가 상대적으로 짧은 종래의 안테나 구조체이고, 실선의 S 파라미터 특성 곡선은 본 실시예의 안테나 구조체인 경우이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 안테나 구조체는, 안테나 패턴의 길이를 충분히 길게 함으로써, 저주파 영역의 밴드 특성을 확보할 수 있다. 즉, 본 실시예의 안테나 구조체는 제한된 표면적의 기구물에 충분한 길이의 안테나 패턴을 확보하여 저주파 영역의 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

다시 도 5를 참조하면, 본 실시예의 안테나 구조체(300)는 상기 안테나 패턴(320) 면에 실장된 회로집중소자(130)를 더 포함할 수 있다. 회로집중소자(130)는 저항(R), 캐패시터(C), 인덕터(L) 중 적어도 하나의 소자를 포함한다. 이러한 회로집중소자(130)는 전술한 실시예에서 이미 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 실시예의 경우, 이러한 회로집중소자(130)는 필수적 구성요소는 아니나, 이러한 회로집중소자(130)를 이용함으로써, 안테나에서 필요로 하는 멀티밴드(multi-band) 특성을 용이하게 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나 구조체를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 안테나 구조체(400)는 입체적 형상의 기구물(410)과; 상기 기구물(410) 상에 형성된 안테나 패턴(420)과; 상기 안테나 패턴(420) 상에 설치되는 RF 칩(450)과, 각종 회로(460)를 포함한다.

상기 입체적 형상의 기구물(410)은, 예를 들어 휴대폰의 몰드 케이스와 같은 정보통신단말기의 기구 몰드물일 수 있다.

안테나 패턴(420)은 이러한 기구물(410)상에 도전성 금속 패턴으로 형성된다. 상기 안테나 패턴(420)은 전술한 실시예에서와 같이 안테나 패턴의 길이방향 또는 폭방향으로 굴곡지어 형성될 수도 있다.

본 실시예는, 이러한 안테나 패턴(420)의 일부에 직접적으로 안테나를 구현하기 위하기 위해 필요한 RF 칩(450)과 회로(460)가 실장된다. 회로(460)로는, 안테나 패턴(420) 상에는 저항(R), 캐패시터(C), 인덕터(L)와 같은 회로집중소자 뿐만 아니라, 그밖의 표면 실장 부품들로 구현되는 매칭회로, RF 신호변환 튜너 튜너 등이 있다. 도 8에서 참조번호 461, 462는 이러한 회로를 이루는 소자들을 나타낸다. 이와 같이 안테나를 구현하는데 요구되는 각종 회로를 기구물(410)상에 직접 설치함으로써, 매칭 회로, RF 신호변환 튜너, 및 RF 모듈이 일체로 안테나 구조체에 실장될 수 있으며, 이에 따라 상기 기구물(410)을 골격으로 하는 정보통신단말기 내에서 안테나 구조체가 차지하는 공간을 최대한 줄일 수 있게 할 수 있다.

본 실시예에서는 매칭 회로, RF 신호변환 튜너, 및 RF 모듈 모두가 일체로 안테나 구조체에 실장된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정 되는 것은 아니고 매칭 회로, RF 신호변환 튜너, 및 RF 모듈 중 일부만이 안테나 구조체에 실장될 수도 있을 것이다.

이러한 본 발명인 안테나 구조체는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

도 3a은 도 2의 안테나 구조체에 대한 비교예에서의 안테나 패턴의 폭 단면을 나타낸다.

도 3b는 도 2의 안테나 구조체에서의 안테나 패턴의 폭 단면을 나타낸다.

도 4는 도 2의 안테나 구조체에서의 S 파라미터 특성을 도시한 그래프이다.

도 6a은 도 5의 안테나 구조체에 대한 비교예에서의 안테나 패턴의 길이방향 단면을 나타낸다.

도 6b는 도 5의 안테나 구조체에서의 안테나 패턴의 길이방향 단면을 나타낸다.

도 7은 도 5의 안테나 구조체에서의 S 파라미터 특성을 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300, 400...안테나 구조체

110, 210, 310, 410...기구물

110, 210, 310, 410...안테나 패턴

130...RLC 소자

450...RF 칩

460...표면실장소자

Claims

입체적 형상의 기구물;

상기 기구물 상에 형성된 안테나 패턴; 및

상기 안테나 패턴 면에 실장된 회로집중소자;를 포함하는 안테나 구조체.
제1 항에 있어서,

상기 입체적 형상의 기구물의 표면에는 적어도 하나의 장홈이 형성되며,

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 기구물의 장홈 표면에 형성된 안테나 구조체.
제2 항에 있어서,

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈의 길이 방향으로 형성되는 안테나 구조체.
제2 항에 있어서,

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성되는 안테나 구조체.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회로집중소자는 저항(R), 캐패시터(C), 인덕터(L) 중 적어도 어느 하나의 소자인 안테나 구조체.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나 패턴 면에 실장된 매칭 회로를 더 포함하는 안테나 구조체.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나 패턴 면에 실장된 RF 신호변환 튜너를 더 포함하는 안테나 구조체.
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나 패턴 면에 실장된 RF 모듈을 더 포함하는 안테나 구조체.
적어도 하나의 장홈이 형성된 표면을 갖는 입체적 형상의 기구물; 및

상기 기구물 상에 형성되는 것으로, 적어도 일부가 상기 기구물의 장홈 표면에 형성된 안테나 패턴;을 포함하는 안테나 구조체.
제9 항에 있어서,

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈의 길이 방향으로 형성되는 안테나 구조체.
제9 항 또는 제10 항에 있어서,

상기 안테나 패턴의 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 장홈의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성되는 안테나 구조체.