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KR20120117048A - 휴대용 단말기의 안테나 장치 - Google Patents

휴대용 단말기의 안테나 장치 Download PDF

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KR20120117048A
KR20120117048A KR1020110034548A KR20110034548A KR20120117048A KR 20120117048 A KR20120117048 A KR 20120117048A KR 1020110034548 A KR1020110034548 A KR 1020110034548A KR 20110034548 A KR20110034548 A KR 20110034548A KR 20120117048 A KR20120117048 A KR 20120117048A
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KR
South Korea
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antenna
main
antenna device
metal frame
main board
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KR1020110034548A
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변준호
김재희
박세현
이동현
김석호
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하고, 상기 안테나 장치는 전류를 내보내는 급전단과 접지면에 연결되는 접지단이 구성된 메인 보드와, 상기 메인 보드의 급전단과 접지단과 전기적으로 연결되어 방사하는 메인 안테나 및 외관을 형성하는 케이스 프레임에 구성되고, 상기 메인 보드의 급전단 또는 상기 메인 안테나와 전기적으로 연결되어 방사하는 적어도 하나 이상의 제1파트와 상기 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제2파트로 구분되는 금속 테두리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 단말기의 안테나 장치{ANTENNA DEVICE FOR PORTABLE TERMINAL}
본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임에 구성된 금속 테두리를 이용하여 안테나의 성능을 확보하기 위한 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.
이러한 상황에서 휴대용 단말기는 점차 그 기능이 부가되고 그 크기는 경박 단소화 되고 있다. 상술한 바와 같이 휴대용 단말기가 경박 단소화 되고 있는 상황에서 제한된 공간에 여러 구성 요소들을 실장시키기 더욱 어려워지고 있다. 주지하다시피, 상기 휴대용 단말기는 통화, 인터넷 등의 통신 서비스를 위한 안테나를 구비한다. 일반적으로, 상기 안테나는 클수록 성능이 우수하다. 그러나, 제한된 공간에서 원하는 성능의 안테나를 구현하기 어려워지고 있다. 더욱이, 최근 미려함을 목적으로 하는 금속체가 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임에 구성되고 있고, 이러한 금속체는 상기 안테나의 성능을 열화시키는 요인이 되고 있다.
본 발명의 목적은 케이스 프레임에 구성되어 외관을 미려하게 하는 금속체가 안테나 성능을 열화시키지 않게 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 케이스 프레임에 구성되어 외관을 미려하게 하는 금속체를 이용하여 안테나 성능을 높이기 위한 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 케이스 프레임에 구성되어 외관을 미려하게 하는 금속체를 안테나 방사체로 구현하는 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 견지로서, 본 발명은 전류를 내보내는 급전단과 접지면에 연결되는 접지단이 구성된 메인 보드와, 상기 메인 보드의 급전단과 접지단과 전기적으로 연결되어 방사하는 메인 안테나 및 외관을 형성하는 케이스 프레임에 구성되고, 상기 메인 보드의 급전단 또는 상기 메인 안테나와 전기적으로 연결되어 방사하는 적어도 하나 이상의 제1파트와 상기 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제2파트로 구분되는 금속 테두리를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 안테나 장치는 케이스 프레임에 구성되어 외관을 미려하게 하는 금속 테두리를 안테나 성능을 높일 수 있는 요소로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면;
도 3은 금속 테두리를 안테나로 포함하지 않는 종래의 안테나 장치와 금속 테두리를 안테나로 더 포함한 안테나 장치의 안테나 성능을 비교한 그래프 및
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 금속 테두리가 구성된 케이스 프레임을 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.
본 발명은 케이스 프레임에 구성되어 외관을 미려하게 하는 금속 테두리가 안테나 성능을 열화시키지 않고 오히려 안테나 성능을 높일 수 있는 요소로 구현되는 휴대용 단말기의 안테나 장치에 관한 것이다.
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 영상 신호를 출력하기 위한 디스플레이(12)와, 음성 신호를 출력하기 위한 스피커(13)와, 음성 신호를 입력하기 위한 마이크로폰(14) 및 입력 수단인 키버튼(15)을 구비한다. 상기 디스플레이(12)는 엘씨디(LCD;Liquid Crystal Display), 터치 스크린이 될 수 있다.
한편, 상기 케이스 프레임(11)은 외관을 미려하게 하는 금속 테두리(16)를 포함한다. 상기 금속 테두리(16)는 메인 보드를 에워싼다. 종래의 이러한 금속 테두리는 상기 메인 보드와 전자기적으로 상호작용하고, 이로 인하여 내장 안테나의 성능이 열화된다. 즉, 상기 금속 테두리는 상기 내장 안테나를 간섭한다. 차후 설명하겠지만, 이를 해결하기 위한 본 발명이 제시하는 구성은 다음과 같다. 상기 금속 테두리(16)는 적어도 둘 이상의 파트들로 분리된다. 상기 금속 테두리(16)의 제1파트는 서브 안테나가 되어 메인 안테나의 방사를 돕는다. 상기 금속 테두리(16)의 제2파트는 접지체가 되어 노이즈를 제거할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 따른 안테나 장치는 해당 주파수 대역에서 신호를 송수신하는 안테나(110)와, 상기 안테나(110)로 전류를 공급하고 상기 안테나(110)를 접지시키는 메인 보드(100)를 포함한다.
상기 안테나(110)는 메인 안테나(111)와, 상기 메인 안테나(111)의 방사를 돕거나 상기 메인 안테나(111)와 다른 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있는 적어도 하나 이상의 서브 안테나를 포함한다. 도시된 바와 같이, 상기 메인 안테나(111)는 단말기 내부에 위치하고 캐리어(carrier)에 부착되는 형, 평면형 등이 될 수 있다. 이에 국한되지 않고 상기 메인 안테나(111)는 단말기 외부로 돌출되는 외장형일 수도 있다.
특히, 상기 서브 안테나는 외관을 미려하게 하는 상기 케이스 프레임의 금속 테두리(16)가 될 수 있다. 전술하였듯이, 상기 금속 테두리(16)는 적어도 둘 이상의 파트들로 분리된다. 상기 금속 테두리(16)의 제1파트(16-2)는 상기 메인 안테나(111)와 소정 수단(19)으로 전기적으로 연결되고, 상기 메인 안테나(111)와 함께 방사할 수 있는 서브 안테나가 된다. 즉, 상기 제1파트(16-2)는 상기 메인 안테나(111)로부터 전류를 제공받아 방사한다. 그러나 이에 국한되지 않고, 상기 제1파트(16-2)는 상기 메인 보드(100)로부터 직접 전류를 제공받아 방사할 수 있다. 상기 금속 테두리(16)의 제1파트(16-2)는 상기 메인 안테나(111)가 차지하는 한정된 내부 공간을 벗어나서 구성되므로 안테나 성능을 높이는데 유리하다. 더욱이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 종래와 비교하여 부피가 늘어나지 않고도 안테나 크기를 크게 할 수 있어 해당 주파수 대역에서의 안테나 성능을 개선할 수 있다.
게다가, 상기 금속 테두리(16)에서 상기 제1파트(16-2)를 제외한 제2파트(16-1)는 상기 메인 보드(100)의 접지면(ground)(101)과 소정 수단(18)으로 전기적으로 연결되어 접지체가 된다. 즉, 상기 제2파트(12-1)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 추가적인 접지체가 된다. 상기 금속 테두리(16)의 제2파트(16-1)는 자신과 상기 메인 보드(100)와의 전자기적 상호 작용에 기인하는 노이즈를 방지할 수 있다. 만약 상기 제2파트(16-1)가 접지체로 구성되지 않을 경우, 메인 보드(100) 또는 상기 메인 안테나(111)와의 전자기적 상호 작용으로 안테나 성능이 열화 될 수 있다. 또한, 상기 제2파트(16-1)가 상기 메인 보드(100)의 접지면(101)과 전기적으로 연결되더라도 접지 전류 등으로 인하여 공진이 발생할 여지가 있다. 더욱이, 상기 제2파트(16-1)는 상기 메인 안테나(111), 제1파트(16-2)와 자기적으로 커플링될 수도 있다. 따라서, 상기 제2파트(16-1)가 공진하지 않도록 하기 위하여, 상기 제2파트(16-1)는 상기 메인 안테나(111) 또는 상기 제1파트(16-1)가 공진하는 주파수의 파장에 대하여 1/4보다 작은 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2파트(16-1)가 상기 메인 안테나(111) 또는 상기 제1파트(16-1)가 공진하는 주파수의 파장보다 큰 길이를 가질 경우, 상기 제2파트(16-1)가 방사하지 않도록 하기 위하여 상기 수단(18)은 상기 공진 주파수의 파장에 대하여 1/4보다 작은 간격으로 배열될 수도 있다.
상기 메인 보드(100)는 무선 통신을 위한 RF(Radio Frequency) 커넥터(102), 접지면(101), 칩, 회로 패턴 등의 요소들을 포함한다. 또한, 상기 메인 보드(100)는 상기 RF 커넥터(102)와 전기적으로 연결되는 급전단(112)과, 접지면(101)과 전기적으로 연결되는 접지단(113)을 포함하다. 상기 메인 안테나(111)는 상기 급전단(112) 및 접지단(113)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 메인 안테나(111)는 상기 급전단(112) 및 접지단(113)에 상응하는 급전 핀 및 접지핀을 포함한다. 상기 메인 안테나(111)는 상기 급전단(112)을 통해서 전류를 공급받는다. 또한, 상기 메인 안테나(111)는 상기 접지단(113)을 통해서 상기 접지면(101)과 전기적으로 연결된다.
더욱이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 상기 금속 테두리(16)의 제1파트(16-2)에 소정 수단(20)으로 전기적으로 연결되는 두 번째 서브 안테나(114)를 더 포함할 수 있다. 상기 두 번째 서브 안테나(114)는 상기 메인 안테나(111)의 방사를 돕거나 상기 메인 안테나(111)와 다른 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 두 번째 서브 안테나(114)는 단말기 내부에 구성될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 상기 메인 안테나(111)는 부정합하는 공진 주파수를 가질 수 있고, 상기 서브 안테나들(16-2, 114)은 상기 메인 안테나(111)의 부정합하는 공진 주파수를 보상하거나 및 그 성능을 개선할 수 있다. 또한, 상기 서브 안테나(16-2, 114)는 상기 메인 안테나(111)와 서로 다른 주파수 대역에서 신호를 송수신할 수 있다. 일 예로, 상기 메인 안테나(111)는 통화 대역에서 신호를 송수신하고, 상기 서브 안테나(16-2, 114)는 블루투스, 와이파이, DMB(Digital Multemedia Broadcast), GPS(Global Positioning system) 등의 주파수 대역에서 신호를 송수신할 수 있다.
도 3은 금속 테두리를 안테나로 포함하지 않는 종래의 안테나 장치와 금속 테두리를 안테나로 더 포함한 안테나 장치의 안테나 성능을 비교한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치가 종래와 비교하여 해당 주파수 대역(예 ; CDMA(Code Division Multiple Access), PCS(Personal Communication Services))에서의 안테나 성능이 개선됨을 보여준다. 이를 달리 말하면, 종래의 안테나 장치의 경우 메인 안테나가 금속 테두리에 의해 간섭받아 그 성능이 떨어지는 것으로 보아도 무방하다. 추가적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 안테나 매칭 소자 또는 매칭 회로를 상기 메인 보드(100)에 더 구비하여 상기 안테나(111, 16-2, 114)의 부정합하는 공진 주파수를 보정할 수도 있다. 금속 테두리를 없애는 것이 메인 안테나의 성능을 확보하는 하나의 방법이겠으나, 전술한 바와 같이, 외관을 미려하게 하기 위하여 케이스 프레임에 금속 테두리가 구성되는 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 구성은 안테나 성능을 개선하는데 효과적임을 알 수 있다. 더욱이, 상기 금속 테두리(16) 뿐만 아니라 이와 균등한 것, 즉, 케이스 프레임에 구성되고 상기 메인 안테나(111)의 성능을 열화시키는 금속체에도 본 발명이 적용될 수 있다. 단, 일체형으로 된 금속 테두리는 그 형태상 상기 메인 보드(100)와의 전자기적 상호작용에 의하여 상기 메인 안테나(111)를 간섭하기 쉽다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 금속 테두리(16)는 적어도 하나 이상의 파트들로 분리되고, 분리된 파트들은 서브 안테나 또는 접지체로 구현된다 전술하였다.
일반적으로, 상기 메인 안테나(111)는 단말기의 상부 또는 하부에 위치한다. 그 이유는 사용자가 단말기를 손으로 쥘 때 보통 단말기의 양 측부를 손으로 잡으므로, 측부에 위치한 사용자의 손에 의해서 메인 안테나(111)가 덜 간섭받도록 하기 위함이다. 이를 고려하면 상기 서브 안테나 또한 단말기의 하부 또는 상부에 위치함이 바람직하며, 도 2는 이를 보여준다.
게다가, 사용자가 종래의 단말기를 손으로 쥐면 금속 테두리가 사용자의 손과 접촉하게 되고 이는 더욱 안테나 성능을 열화시키는 요인이 되었다. 더욱이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치의 경우에도 마찬가지로, 전류를 소통하고 있는 상기 금속 테두리(16)에 손이 닿게 되면 개선된 안테나 성능을 확보할 수 없다. 특히, 금속 테두리(16)의 제1파트(16-2)에 손이 닿는다면 개선된 안테나 성능을 확보할 수 없다. 이하, 도 4를 참조하여 이를 해결할 수 있는 구성을 제시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 금속 테두리가 구성된 케이스 프레임을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 금속 테두리(16)는 적어도 둘 이상의 절단부(17)를 가지고, 적어도 둘 이상의 파트들로 분리된다. 또한, 상기 금속 테두리(16)는 외부로 드러나나 상기 케이스 프레임(11)의 외면보다 상대적으로 낮게 구성된다. 따라서, 사용자가 단말기를 손으로 쥘 때 손이 상기 금속 테두리(16)에 닿지 않으므로 개선된 안테나 성능을 확보할 수 있다. 전술하였듯이, 특히 상기 금속 테두리(16)의 서제1파트(16-2)는 사용자의 손과 접촉하지 않으므로 개선된 안테나 성능을 확보할 수 있다.
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 (17)

  1. 휴대용 단말기의 안테나 장치에 있어서,
    전류를 내보내는 급전단과 접지면에 연결되는 접지단이 구성된 메인 보드;
    상기 메인 보드의 급전단과 접지단과 전기적으로 연결되어 방사하는 메인 안테나 및
    외관을 형성하는 케이스 프레임에 구성되고, 상기 메인 보드의 급전단 또는 상기 메인 안테나와 전기적으로 연결되어 방사하는 적어도 하나 이상의 제1파트와 상기 메인 보드의 접지면과 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제2파트로 구분되는 금속 테두리를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 테두리의 제1파트와 제2파트는,
    분리되어 있음을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스 프레임 내에 위치하고 상기 제1파트와 전기적으로 연결되어 방사하는 적어도 하나 이상의 서브 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 테두리는,
    외부로 드러나나 케이스 프레임의 외면보다 상대적으로 낮게 구성됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 테두리의 제1파트는,
    상기 메인 안테나가 부정합하는 공진 주파수를 보상함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 안테나와 상기 금속 테두리의 제1파트는,
    서로 다른 주파수 대역에서 신호를 송수신함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 서브 안테나는,
    상기 메인 안테나 또는 상기 금속 테두리의 제1파트가 부정합하는 공진 주파수를 보상함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 테두리의 제2파트와 상기 메인 보드의 접지면은,
    상기 금속 테두리의 제2파트의 길이를 따라 소정 간격으로 위치되는 적어도 하나 이상의 연결 수단을 가지고 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 간격은,
    상기 메인 안테나 또는 상기 금속 테두리의 제1파트가 공진하는 주파수의 파장에 대하여 1/4 미만임을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2파트는,
    상기 메인 안테나 또는 상기 금속 테두리의 제1파트가 공진하는 주파수의 파장에 대하여 1/4 미만의 길이를 가짐을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 메인 안테나는,
    CDMA(Code Division Multiple Access), PCS(Personal Communication Services) 중 어느 하나의 주파수 대역에서 신호를 송수신함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 금속 테두리의 제1파트는,
    블루투스, 와이파이, DMB(Digital Multemedia Broadcast), GPS(Global Positioning system) 중 어느 하나의 주파수 대역에서 신호를 송수신함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 안테나는,
    상기 메인 보드의 상부 또는 하부에 위치함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 안테나는,
    상기 메인 보드에 고정되는 캐리어에 부착되는 형, 상기 메인 보드에 증착되는 형 중 어느 하나임을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 안테나는,
    외부로 돌출되는 외장형임을 특징으로 하는 안테나 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 안테나는 상기 금속 테두리의 제1파트와 인접하게 위치함을 특징으로 하는 안테나 장치.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 안테나 장치를 갖는 휴대용 단말기.
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