KR102510098B1

KR102510098B1 - Antenna device for mobile communication terminal

Info

Publication number: KR102510098B1
Application number: KR1020160061503A
Authority: KR
Inventors: 장명호; 김세진; 이병준
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2023-03-13
Also published as: KR20170130820A

Abstract

이동 통신 단말용 안테나 장치에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나는, 일면에 소정 면적을 가진 그라운드 패턴이 형성되며 이동 통신 단말에 내장되는 기판; 상기 기판과 이격되고 상기 이동 통신 단말의 외곽에 배치되어 제1 방사체로 사용되는 제1 메탈 프레임; 상기 제1 메탈 프레임과 이격되고 상기 이동 통신 단말의 외곽에 배치되어 적어도 일부가 제2 방사체로 사용되는 제2 메탈 프레임; 상기 그라운드 패턴이 형성된 상기 기판의 일면에 대응하는 상기 기판의 타면에 도전성 패턴으로 형성되어 일단이 급전 회로에 연결되고 타단이 상기 제1 메탈 프레임에 연결되는 급전 라인; 및 상기 그라운드 패턴의 측단부와 상기 제2 메탈 프레임을 전기적으로 연결하는 연결 구조를 포함하고, 상기 기판의 일면에 형성된 상기 그라운드 패턴은, 상기 기판의 타면에 형성된 상기 급전 라인을 통해 급전이 수행됨에 따라 상기 그라운드 패턴에 유도 전류를 발생시키는 슬롯(slot)을 가진다.A technology related to an antenna device for a mobile communication terminal is disclosed.
An antenna for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention includes a substrate on which a ground pattern having a predetermined area is formed and embedded in a mobile communication terminal; a first metal frame spaced apart from the substrate and disposed outside the mobile communication terminal and used as a first radiator; a second metal frame spaced apart from the first metal frame and disposed outside the mobile communication terminal, at least a part of which is used as a second radiator; a power supply line formed as a conductive pattern on the other surface of the substrate corresponding to the one surface of the substrate on which the ground pattern is formed, one end connected to a power supply circuit and the other end connected to the first metal frame; and a connection structure electrically connecting a side end of the ground pattern and the second metal frame, wherein the ground pattern formed on one surface of the substrate is fed through the feed line formed on the other surface of the substrate. Accordingly, the ground pattern has a slot for generating an induced current.

Description

Antenna device for mobile communication terminal {Antenna device for mobile communication terminal}

본 발명은 이동 통신 단말용 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이동 통신 단말의 메탈 프레임을 방사체로 이용하는 이동 통신 단말용 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna device for a mobile communication terminal, and more particularly, to an antenna device for a mobile communication terminal using a metal frame of the mobile communication terminal as a radiator.

최근, 스마트폰(smart phone) 등과 같은 이동 통신 단말을 다기능화·고사양화하기 위해, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA), LTE(Long Term Evolution), Bluetooth, GPS(Global Positioning System), WiFi(Wireless Fidelity) 등 다양한 방식의 통신 모듈들과 다양한 부품들이 이동 통신 단말에 내장되고 있다. 이에 따라, 다중 대역 특성 또는 광대역 특성을 가지면서도 이동 통신 단말의 공간 효율성을 개선하여 이동 통신 단말을 소형화할 수 있는 안테나 기술이 요구되고 있다.Recently, in order to make mobile communication terminals such as smart phones multifunctional and high-end, GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multiple Access), WCDMA (Wideband CDMA), LTE (Long Term Evolution) , Bluetooth, GPS (Global Positioning System), WiFi (Wireless Fidelity), and various types of communication modules and various parts are embedded in mobile communication terminals. Accordingly, there is a demand for an antenna technology capable of miniaturizing a mobile communication terminal by improving space efficiency of the mobile communication terminal while having multi-band or wideband characteristics.

그러나, 휩 안테나(whip antenna)나 헬리컬 안테나(helical antenna) 등을 사용하는 기존 기술들은, 이동 통신 단말의 소형화를 어렵게 하는 문제가 있다. 또한, 내장형 안테나를 사용하는 기존 기술들은, 이동 통신 단말의 내구성이나 미감을 위해 사용되는 메탈 프레임(metal frame)에 의해 신호 간섭이나 안테나 성능 저하가 발생하는 문제가 있다.However, existing technologies using a whip antenna or a helical antenna have a problem in that miniaturization of a mobile communication terminal is difficult. In addition, conventional technologies using built-in antennas have a problem in that signal interference or antenna performance deterioration occurs due to a metal frame used for durability or aesthetics of a mobile communication terminal.

한편, 한국 공개특허공보 제10-2016-0027700호 등에 개시된 바와 같이, 이동 통신 단말의 금속 프레임을 방사체로 이용하는 기존 기술들은, 다중 대역 특성을 확보하기 위해 상호 이격된 복수의 메탈 프레임을 방사체로 사용하는 경우, 각각의 메탈 프레임에 급전 수행하는 복수의 급전 포트와 급전 라인을 마련해야 하기 때문에, 이동 통신 단말의 회로 구성을 복잡하게 하고 공간 효율성을 떨어뜨리는 문제가 있다.Meanwhile, as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0027700, existing technologies using a metal frame of a mobile communication terminal as a radiator use a plurality of metal frames spaced apart from each other as a radiator to secure multi-band characteristics. In this case, since a plurality of power supply ports and power supply lines for supplying power to each metal frame must be provided, there is a problem of complicating the circuit configuration of the mobile communication terminal and reducing space efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 안테나 장치의 광대역 특성과 다중 대역 특성을 확보하면서도 회로 구성을 간소화하고 이동 통신 단말의 공간 효율성을 개선하는 이동 통신 단말용 안테나 장치를 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide an antenna device for a mobile communication terminal that simplifies the circuit configuration and improves space efficiency of the mobile communication terminal while securing broadband characteristics and multi-band characteristics of the antenna apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나는, 일면에 소정 면적을 가진 그라운드 패턴이 형성되며 이동 통신 단말에 내장되는 기판; 상기 기판과 이격되고 상기 이동 통신 단말의 외곽에 배치되어 제1 방사체로 사용되는 제1 메탈 프레임; 상기 제1 메탈 프레임과 이격되고 상기 이동 통신 단말의 외곽에 배치되어 적어도 일부가 제2 방사체로 사용되는 제2 메탈 프레임; 상기 그라운드 패턴이 형성된 상기 기판의 일면에 대응하는 상기 기판의 타면에 도전성 패턴으로 형성되어 일단이 급전 회로에 연결되고 타단이 상기 제1 메탈 프레임에 연결되는 급전 라인; 및 상기 그라운드 패턴의 측단부와 상기 제2 메탈 프레임을 전기적으로 연결하는 연결 구조를 포함하고, 상기 기판의 일면에 형성된 상기 그라운드 패턴은, 상기 기판의 타면에 형성된 상기 급전 라인을 통해 급전이 수행됨에 따라 상기 그라운드 패턴에 유도 전류를 발생시키는 슬롯(slot)을 가진다.An antenna for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention includes a substrate on which a ground pattern having a predetermined area is formed and embedded in a mobile communication terminal; a first metal frame spaced apart from the substrate and disposed outside the mobile communication terminal and used as a first radiator; a second metal frame spaced apart from the first metal frame and disposed outside the mobile communication terminal, at least a part of which is used as a second radiator; a power supply line formed as a conductive pattern on the other surface of the substrate corresponding to the one surface of the substrate on which the ground pattern is formed, one end connected to a power supply circuit and the other end connected to the first metal frame; and a connection structure electrically connecting a side end of the ground pattern and the second metal frame, wherein the ground pattern formed on one surface of the substrate is fed through the feed line formed on the other surface of the substrate. Accordingly, the ground pattern has a slot for generating an induced current.

일 실시예에 있어서, 상기 장치는, 상기 기판의 타면에 도전성 패턴으로 형성되어 일단이 상기 제1 메탈 프레임에 연결되고 타단이 접지되는 접지 라인을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the device may further include a ground line formed in a conductive pattern on the other surface of the substrate, one end connected to the first metal frame, and the other end connected to the ground.

일 실시예에 있어서, 상기 장치는, 상기 기판의 타면에 도전성 패턴으로 형성되어 일단이 상기 제1 메탈 프레임에 연결되고 타단이 스위칭 회로에 연결되는 스위칭 라인을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the device may further include a switching line formed in a conductive pattern on the other surface of the substrate, one end connected to the first metal frame and the other end connected to a switching circuit.

일 실시예에 있어서, 상기 스위칭 회로는, 가변 인덕터 또는 가변 커패시터를 이용하여 상기 제1 메탈 프레임의 동작 주파수를 조절하는 회로일 수 있다.In one embodiment, the switching circuit may be a circuit that adjusts the operating frequency of the first metal frame using a variable inductor or a variable capacitor.

일 실시예에 있어서, 상기 슬롯은, 상기 그라운드 패턴을 관통하되 상기 그라운드 패턴의 측단에 개구를 가지며, 상기 그라운드 패턴의 측단에서 상기 그라운드 패턴의 내측 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다.In an exemplary embodiment, the slot may be formed to penetrate the ground pattern, have an opening at a side end of the ground pattern, and extend from a side end of the ground pattern toward the inside of the ground pattern.

일 실시예에 있어서, 상기 슬롯은, 상기 기판의 타면에 형성된 상기 급전 라인과 상기 기판을 사이에 두고 상호 교차하는 형태로 형성될 수 있다.In one embodiment, the slot may be formed in a form of mutually crossing the feed line formed on the other surface of the substrate and the substrate therebetween.

일 실시예에 있어서, 상기 연결 구조는, 상기 그라운드 패턴의 측단부 중 상기 슬롯의 개구 부분에 연결될 수 있다.In one embodiment, the connection structure may be connected to an opening portion of the slot among side end portions of the ground pattern.

본 발명에 따르면, 이동 통신 단말의 내구성이나 미감을 위해 사용되는 메탈 프레임을 방사체로 이용하여 안테나 장치를 설계함으로써, 메탈 프레임에 의한 신호 간섭이나 안테나 성능 저하 등을 방지할 수 있다.According to the present invention, by designing an antenna device using a metal frame used for durability or aesthetics of a mobile communication terminal as a radiator, it is possible to prevent signal interference or antenna performance deterioration due to the metal frame.

특히, 이동 통신 단말의 회로 기판에 설치되는 하나의 급전 라인만으로 상호 이격된 2 개의 메탈 프레임에 급전을 수행함으로써, 안테나 장치의 다중 대역 특성과 광대역 특성을 확보하면서도 회로 구성을 간소화할 수 있다.In particular, by feeding two metal frames spaced apart from each other with only one feeding line installed on the circuit board of the mobile communication terminal, it is possible to simplify the circuit configuration while securing multi-band and broadband characteristics of the antenna device.

또한, 제1 메탈 프레임에는 급전 라인을 통해 직접 급전을 수행하고, 제2 메탈 프레임에는 슬롯 구조를 가지고 상기 급전 라인과 커플링되는 그라운드 패턴을 통해 간접 급전을 수행함으로써, 안테나 장치를 소형화 내지 집적화하고 이동 통신 단말의 공간 효율성을 개선할 수 있다.In addition, by performing direct power feeding to the first metal frame through a feeding line, and performing indirect power feeding through a ground pattern coupled to the feeding line and having a slot structure to the second metal frame, miniaturization or integration of the antenna device, Space efficiency of a mobile communication terminal can be improved.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.Furthermore, those skilled in the art to which the present invention pertains will clearly understand from the following description that various embodiments according to the present invention can solve various technical problems not mentioned above.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 이동 통신 단말용 안테나 장치를 나타낸 저면도이다.
도 4는 도 2의 A 부분을 나타낸 확대도이다.
도 5는 도 3의 B 부분을 나타낸 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 저주파 대역에서 동작 시 표면 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 고주파 대역에서 동작 시 표면 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 VSWR 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 방사 효율 측정 결과를 나타낸 표이다.1 is an exploded perspective view illustrating an antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view illustrating an antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a bottom view illustrating an antenna device for a mobile communication terminal of FIG. 2 .
4 is an enlarged view showing part A of FIG. 2 .
5 is an enlarged view showing part B of FIG. 3 .
6 is a diagram showing a surface current distribution when an antenna device for a mobile communication terminal operates in a low frequency band according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a surface current distribution when an antenna device for a mobile communication terminal operates in a high frequency band according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing VSWR measurement results of an antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.
9 is a table showing radiation efficiency measurement results of an antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify solutions to the technical problems of the present invention. However, in the description of the present invention, if the description of the related known technology makes the gist of the present invention unclear, the description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of designers and manufacturers. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치(100)가 분해 사시도로 도시되어 있다.1 is an exploded perspective view of an antenna device 100 for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치(100)는, 상부면에 소정 면적을 가진 그라운드 패턴(120)이 형성되는 기판(110), 이동 통신 단말의 외곽에 배치되며 내부 공간에 상기 기판(110)을 수용하는 제1 메탈 프레임(112)과 제2 메탈 프레임(114), 상기 기판(110)의 하부면에 형성되는 급전 라인(130), 및 그라운드 패턴(120)과 제2 메탈 프레임(114)을 전기적으로 연결하는 연결 구조(140)를 포함하며, 실시예에 따라 접지 라인(132) 및 스위칭 라인(134) 등을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the antenna device 100 for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention includes a substrate 110 on which a ground pattern 120 having a predetermined area is formed on an upper surface, and a mobile communication terminal. A first metal frame 112 and a second metal frame 114 disposed outside and accommodating the substrate 110 in an internal space, a power supply line 130 formed on the lower surface of the substrate 110, and It includes a connection structure 140 electrically connecting the ground pattern 120 and the second metal frame 114, and may further include a ground line 132 and a switching line 134 according to embodiments.

아래에서 다시 설명하겠지만, 기판(110)의 상부면에 형성된 그라운드 패턴(120)은, 상기 기판(110)의 하부면에 형성된 급전 라인(130)을 통해 급전이 수행됨에 따라 그라운드 패턴(120)에 유도 전류를 발생시키는 슬롯(slot)(122)을 가질 수 있다.As will be described again below, the ground pattern 120 formed on the upper surface of the substrate 110 is fed to the ground pattern 120 through the power supply line 130 formed on the lower surface of the substrate 110. It may have a slot 122 that generates an induced current.

도 2 및 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치(100)가 각각 평면도와 저면도로 도시되어 있다.2 and 3 show the antenna device 100 for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention in a plan view and a bottom view, respectively.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일면에 그라운드 패턴(120)이 형성된 기판(110)은 이동 통신 단말의 외곽에 배치되는 메탈 프레임들(112, 114)의 내부 공간에 수용될 수 있다. 이러한 기판(110)은 유전체 패널 위에 급전 회로, 스위칭 회로 등 다양한 전기 회로가 설치되는 PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3 , the substrate 110 having the ground pattern 120 formed on one side thereof may be accommodated in the inner space of the metal frames 112 and 114 disposed outside the mobile communication terminal. Such a substrate 110 may be configured in the form of a PCB (Printed Circuit Board) in which various electric circuits such as a power supply circuit and a switching circuit are installed on a dielectric panel.

제1 메탈 프레임(112)은, 메탈 소재의 프레임으로서, 기판(110)과 소정 간격 이격되고 이동 통신 단말의 외곽에 배치되어 제1 방사체로 사용될 수 있다. 제1 메탈 프레임(112)의 길이, 폭, 두께 등은 요청되는 동작 주파수를 고려하여 다양하게 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 메탈 프레임(112)은 저주파 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 메탈 프레임(112)은 GSM이나 CDMA 등의 주파수 대역인 824 MHz ~ 894 MHz 정도의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.The first metal frame 112 is a frame made of a metal material, spaced apart from the substrate 110 by a predetermined distance, and disposed outside the mobile communication terminal to be used as a first radiator. The length, width, thickness, etc. of the first metal frame 112 may be variously configured in consideration of the requested operating frequency. In this case, the first metal frame 112 may be configured to operate in a low frequency band. For example, the first metal frame 112 may be configured to operate in a frequency band of 824 MHz to 894 MHz, such as GSM or CDMA.

제2 메탈 프레임(114)은, 메탈 소재의 프레임으로서, 제1 메탈 프레임(112)과 소정 간격 이격되고 이동 통신 단말의 외곽에 배치되어 적어도 일부가 제2 방사체로 사용될 수 있다. 제2 메탈 프레임(114)의 길이, 폭, 두께 등은 요청되는 동작 주파수를 고려하여 다양하게 구성될 수 있다. 이 경우, 제2 메탈 프레임(112)은 후술되는 연결 구조(140)의 연결 위치를 적절히 선택하여 고주파 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제2 메탈 프레임(114)은 LTE 등의 주파수 대역인 1710 MHz ~ 2690 MHz 정도의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.The second metal frame 114 is a frame made of a metal material, spaced apart from the first metal frame 112 by a predetermined distance, and disposed outside the mobile communication terminal, so that at least a portion thereof may be used as a second radiator. The length, width, thickness, etc. of the second metal frame 114 may be variously configured in consideration of the requested operating frequency. In this case, the second metal frame 112 may be configured to operate in a high frequency band by appropriately selecting a connection position of a connection structure 140 to be described later. For example, the second metal frame 114 may be configured to operate in a band of about 1710 MHz to 2690 MHz, which is a frequency band such as LTE.

급전 라인(130)은, 그라운드 패턴(120)이 형성된 기판(110)의 일면(상부면)에 대응하는 상기 기판(110)의 타면(하부면)에 도전성 패턴으로 형성되어, 일단이 급전 회로(미도시)에 연결되고 타단이 제1 메탈 프레임(112)에 연결될 수 있다.The power supply line 130 is formed as a conductive pattern on the other surface (lower surface) of the substrate 110 corresponding to one surface (upper surface) of the substrate 110 on which the ground pattern 120 is formed, and one end is a power supply circuit ( (not shown) and the other end may be connected to the first metal frame 112.

접지 라인(132)은, 기판(110)의 타면(하부면)에 도전성 패턴으로 형성되어 일단이 제1 메탈 프레임(112)에 연결되고 타단이 접지될 수 있다. 이 경우, 상기 기판(110)은 접지 라인(132)이 형성된 하부면에도 별도의 그라운드(미도시)를 가질 수 있다. 이와 같이, 제1 메탈 프레임(112)에 급전 라인(130)과 접지 라인(132)이 연결됨으로써 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 구조를 형성할 수 있다.The ground line 132 may be formed as a conductive pattern on the other surface (lower surface) of the substrate 110 so that one end may be connected to the first metal frame 112 and the other end may be grounded. In this case, the substrate 110 may also have a separate ground (not shown) on the lower surface where the ground line 132 is formed. In this way, by connecting the power supply line 130 and the ground line 132 to the first metal frame 112, a Planar Inverted F Antenna (PIFA) structure may be formed.

스위칭 라인(134)은, 기판(110)의 타면(하부면)에 도전성 패턴으로 형성되어 일단이 제1 메탈 프레임(112)에 연결되고 타단이 스위칭 회로(136)에 연결될 수 있다. 이러한 스위칭 라인(134)이 연결되는 스위칭 회로(136)는, 임피던스 특성을 조절할 수 있는 매칭 유닛(matching unit)을 포함할 수 있다. 예컨대, 스위칭 회로(136)는 가변 인덕터(variable inductor) 또는 가변 커패시터(variable capacitor)를 이용하여 제1 메탈 프레임(112)의 동작 주파수를 조절하는 회로일 수 있다. 이와 같이, 스위칭 회로(136)의 스위칭 동작에 따라 제1 메탈 프레임(112)의 동작 주파수가 선택될 수 있다.The switching line 134 may be formed as a conductive pattern on the other surface (lower surface) of the substrate 110 so that one end is connected to the first metal frame 112 and the other end is connected to the switching circuit 136 . The switching circuit 136 to which the switching line 134 is connected may include a matching unit capable of adjusting impedance characteristics. For example, the switching circuit 136 may be a circuit that adjusts the operating frequency of the first metal frame 112 using a variable inductor or a variable capacitor. As such, the operating frequency of the first metal frame 112 may be selected according to the switching operation of the switching circuit 136 .

연결 구조(140)는, 그라운드 패턴(120)의 측단부와 제2 메탈 프레임(114)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우, 연결 구조(140)는 그라운드 패턴(120)의 측단에서 연장되어 제2 메탈 프레임(114)에 접촉되는 도전성 패턴이거나, 제2 메탈 프레임(114)에서 돌출되어 그라운드 패턴(120)에 접촉되는 접촉 돌기이거나, 양 자간에 배치되어 양 자를 전기적으로 연결하는 별도의 구조체일 수 있다.The connection structure 140 may electrically connect the side end of the ground pattern 120 and the second metal frame 114 . In this case, the connection structure 140 is a conductive pattern that extends from the side end of the ground pattern 120 and contacts the second metal frame 114, or protrudes from the second metal frame 114 and contacts the ground pattern 120. It may be a contact protrusion or a separate structure disposed between the two to electrically connect the two.

한편, 앞서 언급한 바와 같이 그라운드 패턴(120)은, 소정 길이와 폭을 가지는 슬롯(slot)(122)을 가질 수 있다.Meanwhile, as mentioned above, the ground pattern 120 may have a slot 122 having a predetermined length and width.

도 4에는 도 2의 A 부분이 확대도로 도시되어 있다.4 is an enlarged view of portion A of FIG. 2 .

도 5에는 도 3의 B 부분이 확대도로 도시되어 있다. 도 4에 도시된 A 부분과 도 5에 도시된 B 부분은 각각 동일 부분의 평면도와 저면도에 해당하는 것이다.5 is an enlarged view of part B of FIG. 3 . Part A shown in FIG. 4 and part B shown in FIG. 5 correspond to a plan view and a bottom view of the same part, respectively.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 일면에 형성된 그라운드 패턴(120)은, 상기 기판(110)의 반대편 타면에 형성된 급전 라인(130)을 통해 급전이 수행됨에 따라 상기 그라운드 패턴(120)에 유도 전류를 발생시키는 슬롯(122)을 가질 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5 , the ground pattern 120 formed on one surface of the substrate 110 is fed through the power supply line 130 formed on the other surface of the substrate 110, and thus the ground pattern 120 The pattern 120 may have a slot 122 generating an induced current.

이를 위해, 상기 슬롯(122)은 그라운드 패턴(120)을 관통하되 그라운드 패턴(120)의 측단에 개구(124)를 가지며, 그라운드 패턴(120)의 측단에서 상기 그라운드 패턴(120)의 내측 방향으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. 특히, 상기 슬롯(122)은 기판(110)의 반대편에 형성된 급전 라인(130)과 상기 기판(110)을 사이에 두고 상호 교차하는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 그라운드 패턴(120)과 제2 메탈 프레임(114)을 전기적으로 연결하는 연결 구조(140)는, 그라운드 패턴(120)의 측단부 중 상기 슬롯(122)의 개구(124) 부분에 연결될 수 있다.To this end, the slot 122 penetrates the ground pattern 120, has an opening 124 at the side end of the ground pattern 120, and extends from the side end of the ground pattern 120 toward the inside of the ground pattern 120. It may be formed in an elongated form. In particular, the slot 122 may be formed in a form in which a feed line 130 formed on the opposite side of the substrate 110 intersects the substrate 110 therebetween. In this case, the connection structure 140 electrically connecting the ground pattern 120 and the second metal frame 114 is connected to the opening 124 of the slot 122 among the side ends of the ground pattern 120. can

예컨대, 급전 라인(130)을 통해 급전이 수행되면, 그라운드 패턴(120)의 슬롯 구조에 의해 급전 라인(130)과 그라운드 패턴(120)이 커플링(coupling) 된다. 즉, 급전 라인(130)에 전류가 흐르게 되면 그라운드 패턴(120)에 유도 기전력이 발생하여 슬롯(122) 주위를 중심으로 유도 전류가 흐르게 된다. 이러한 유도 전류는 연결 구조(140)를 통해 제2 메탈 프레임(114)에 공급되어 제2 메탈 프레임(114)에 대한 급전이 이루어지게 된다. 본 발명에 따른 안테나 장치의 설계 시, 상기 슬롯(122)의 폭과 길이, 상기 슬롯(122)과 급전 라인(130) 간의 위치 관계 등을 조정하여 급전 라인(130)과 그라운드 패턴(120)의 커플링 양을 조절할 수 있다. 한편, 제2 메탈 프레임(114)은 그 길이 방향을 따라 소정 위치에 접지점을 가질 수 있다.For example, when power is supplied through the feed line 130 , the feed line 130 and the ground pattern 120 are coupled by a slot structure of the ground pattern 120 . That is, when current flows through the power supply line 130 , an induced electromotive force is generated in the ground pattern 120 , so that the induced current flows around the slot 122 . This induced current is supplied to the second metal frame 114 through the connection structure 140 so that power is supplied to the second metal frame 114 . When designing the antenna device according to the present invention, the width and length of the slot 122, the positional relationship between the slot 122 and the feed line 130 are adjusted, and the feed line 130 and the ground pattern 120 The amount of coupling can be adjusted. Meanwhile, the second metal frame 114 may have a grounding point at a predetermined position along its longitudinal direction.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 저주파 대역에서 동작 시 표면 전류 분포가 도시되어 있다.6 shows a surface current distribution when the antenna device for a mobile communication terminal operates in a low frequency band according to an embodiment of the present invention.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 고주파 대역에서 동작 시 표면 전류 분포가 도시되어 있다.7 shows a surface current distribution when the antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention operates in a high frequency band.

도 6 및 도 7에서는, 표면 전류 분포가 높은 부분일수록 적색으로 표시되어 있다.In FIGS. 6 and 7 , portions with a higher surface current distribution are displayed in red.

우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치가 저주파 대역, 예컨대 700 MHz ~ 900 MHz 정도의 대역에서 동작하게 되면 제1 메탈 프레임(112)의 표면 전류 분포가 높게 나타남을 알 수 있다. 즉, 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치는 제1 메탈 프레임(112)을 방사체로 이용하여 저주파 대역을 커버할 수 있음을 알 수 있다.First, as shown in FIG. 6, it can be seen that the surface current distribution of the first metal frame 112 is high when the antenna device for the mobile communication terminal operates in a low frequency band, for example, a band of about 700 MHz to 900 MHz. can That is, it can be seen that the antenna device for the mobile communication terminal can cover a low frequency band by using the first metal frame 112 as a radiator.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치가 고주파 대역, 예컨대 1710 MHz ~ 2690 MHz 정도의 대역에서 동작하게 되면 제2 메탈 프레임(112)의 표면 전류 분포가 높게 나타남을 알 수 있다. 즉, 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치는 제2 메탈 프레임(114)을 방사체로 이용하여 고주파 대역을 커버할 수 있음을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, it can be seen that the surface current distribution of the second metal frame 112 is high when the antenna device for the mobile communication terminal operates in a high frequency band, for example, a band of about 1710 MHz to 2690 MHz. can That is, it can be seen that the antenna device for the mobile communication terminal can cover a high frequency band by using the second metal frame 114 as a radiator.

도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 VSWR 측정 결과가 그래프로 도시되어 있다. VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 값이 크면 안테나에서 반사파가 많이 발생하여 안테나가 전파를 충분히 방사하지 못한다는 것이므로, VSWR 값이 이상적인 값 1에 가까울수록 바람직하다.8 shows a graph of VSWR measurement results of an antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention. If the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) value is large, reflected waves are generated in the antenna and the antenna cannot sufficiently radiate radio waves, so the closer the VSWR value is to the ideal value 1, the better.

도 8에 도시된 바와 같이, 600 MHz에서 2800 MHz에 이르는 주파수 대역에서 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치의 VSWR을 측정한 결과, 상용 저주파 대역과 넓은 범위의 고주파 대역에서 VSWR 값이 5 이하로 낮게 나타남을 알 수 있다. 즉, 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치는 다중 대역 특성과 광대역 특성을 보유하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, as a result of measuring the VSWR of the antenna device for the mobile communication terminal in a frequency band ranging from 600 MHz to 2800 MHz, the VSWR value is as low as 5 or less in the commercial low frequency band and a wide range of high frequency bands. can know That is, it can be seen that the antenna device for the mobile communication terminal has multi-band and wide-band characteristics.

도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 단말용 안테나 장치의 방사효율 측정 결과가 표로 도시되어 있다. 방사 효율(Radiation Efficiency)은 안테나 공급 전력에 대한 방사 전파 전력의 비를 나타낸 것이므로 높게 나타날수록 바람직하다.9 shows radiation efficiency measurement results of an antenna device for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention in a table. Since radiation efficiency represents the ratio of radiation propagation power to antenna supply power, the higher it is, the better.

도 9에 도시된 바와 같이, 824 MHz에서 2690 MHz에 이르는 주파수 대역에서 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치의 방사 효율을 측정한 결과, 상용 저주파 대역과 넓은 범위의 고주파 대역에서 방사 효율 값이 35% 이상으로 높게 나타남을 알 수 있다. 즉, 상기 이동 통신 단말용 안테나 장치는 다중 대역 특성과 광대역 특성을 보유하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 9, as a result of measuring the radiation efficiency of the antenna device for the mobile communication terminal in a frequency band ranging from 824 MHz to 2690 MHz, the radiation efficiency value is 35% or more in the commercial low frequency band and a wide range of high frequency bands It can be seen that the high That is, it can be seen that the antenna device for the mobile communication terminal has multi-band and wide-band characteristics.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이동 통신 단말의 내구성이나 미감을 위해 사용되는 메탈 프레임을 방사체로 이용하여 안테나 장치를 설계함으로써, 메탈 프레임에 의한 신호 간섭이나 안테나 성능 저하 등을 방지할 수 있다. 특히, 이동 통신 단말의 회로 기판에 설치되는 하나의 급전 라인만으로 상호 이격된 2 개의 메탈 프레임에 급전을 수행함으로써, 안테나 장치의 다중 대역 특성과 광대역 특성을 확보하면서도 회로 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 제1 메탈 프레임에는 급전 라인을 통해 직접 급전을 수행하고, 제2 메탈 프레임에는 슬롯 구조를 가지고 상기 급전 라인과 커플링되는 그라운드 패턴을 통해 간접 급전을 수행함으로써, 안테나 장치를 소형화 내지 집적화하고 이동 통신 단말의 공간 효율성을 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.As described above, according to the present invention, by designing an antenna device using a metal frame used for durability or aesthetics of a mobile communication terminal as a radiator, it is possible to prevent signal interference or antenna performance deterioration due to the metal frame. . In particular, by feeding two metal frames spaced apart from each other with only one feeding line installed on the circuit board of the mobile communication terminal, it is possible to simplify the circuit configuration while securing multi-band and broadband characteristics of the antenna device. In addition, by performing direct power feeding to the first metal frame through a feeding line, and performing indirect power feeding through a ground pattern coupled to the feeding line and having a slot structure to the second metal frame, miniaturization or integration of the antenna device, Space efficiency of a mobile communication terminal can be improved. Furthermore, the embodiments according to the present invention can solve various technical problems other than those mentioned in this specification in the related art as well as in the related art.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to specific examples. However, those skilled in the art will clearly understand that various modified embodiments can be implemented within the technical scope of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed above should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. That is, the scope of the true technical spirit of the present invention is shown in the appended claims, and all differences within the scope of equivalents thereto should be construed as being included in the present invention.

100 : 이동 통신 단말용 안테나 장치 110 : 기판
112 : 제1 메탈 프레임 114 : 제2 메탈 프레임
120 : 그라운드 패턴 122 : 슬롯
124 : 개구 130 : 급전 라인
132 : 접지 라인 134 : 스위칭 라인
136 : 스위칭 회로 140 : 연결 구조100: antenna device for mobile communication terminal 110: substrate
112: first metal frame 114: second metal frame
120: ground pattern 122: slot
124: opening 130: feeding line
132: ground line 134: switching line
136: switching circuit 140: connection structure

Claims

As an antenna device for a mobile communication terminal,
a substrate on which a ground pattern having a predetermined area is formed on one surface and embedded in the mobile communication terminal;
a first metal frame spaced apart from the substrate and disposed outside the mobile communication terminal and used as a first radiator;
a second metal frame spaced apart from the first metal frame and disposed outside the mobile communication terminal, at least a part of which is used as a second radiator;
a power supply line formed as a conductive pattern on the other surface of the substrate corresponding to the one surface of the substrate on which the ground pattern is formed, one end connected to a power supply circuit and the other end connected to the first metal frame; and
A connection structure electrically connecting a side end of the ground pattern and the second metal frame,
The ground pattern formed on one surface of the substrate has a slot for generating an induced current in the ground pattern as power is supplied through the feed line formed on the other surface of the substrate;
The slot is formed in a form of mutually crossing the feed line formed on the other surface of the substrate and the substrate, the antenna device for a mobile communication terminal.

According to claim 1,
The apparatus further comprises a ground line formed in a conductive pattern on the other surface of the substrate, one end connected to the first metal frame and the other end grounded.

According to claim 1,
The device further comprises a switching line formed in a conductive pattern on the other surface of the substrate, one end connected to the first metal frame and the other end connected to a switching circuit.

According to claim 3,
The switching circuit is a circuit for adjusting the operating frequency of the first metal frame using a variable inductor or a variable capacitor.

According to claim 1,
The antenna device for a mobile communication terminal according to claim 1 , wherein the slot penetrates the ground pattern, has an opening at a side end of the ground pattern, and extends from the side end of the ground pattern toward the inside of the ground pattern.

delete

According to claim 5,
The connection structure is connected to an opening of the slot among side ends of the ground pattern.