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WO2014126418A1 - 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 - Google Patents

무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말 Download PDF

Info

Publication number
WO2014126418A1
WO2014126418A1 PCT/KR2014/001231 KR2014001231W WO2014126418A1 WO 2014126418 A1 WO2014126418 A1 WO 2014126418A1 KR 2014001231 W KR2014001231 W KR 2014001231W WO 2014126418 A1 WO2014126418 A1 WO 2014126418A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sheet
wireless communication
opening
antenna module
communication antenna
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/001231
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정을영
백형일
김범진
이치호
이도형
Original Assignee
주식회사 아모텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모텍 filed Critical 주식회사 아모텍
Priority to CN201480009040.0A priority Critical patent/CN105075015A/zh
Priority to US14/768,172 priority patent/US20160020516A1/en
Priority claimed from KR1020140017217A external-priority patent/KR20140102618A/ko
Publication of WO2014126418A1 publication Critical patent/WO2014126418A1/ko

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication antenna module, and more particularly, to a wireless communication antenna module for communicating with a wireless communication antenna module embedded in a portable terminal and embedded in another portable terminal, and a portable terminal having the same (WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA MODULE) AND PORTABLE TERMINAL HAVING THE SAME.
  • a wireless communication antenna module for communicating with a wireless communication antenna module embedded in a portable terminal and embedded in another portable terminal, and a portable terminal having the same (WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA MODULE) AND PORTABLE TERMINAL HAVING THE SAME.
  • the present invention claims the benefit of the Korean Patent Application No. 10-2013-0015840 filed February 14, 2013 and the Korean Patent Application No. 10-2014-0017217 filed February 14, 2014, the contents of all Is included herein.
  • the portable terminal is provided with a plurality of antennas for wireless communication, such as wireless internet and Bluetooth.
  • the portable terminal is equipped with a portable terminal antenna module (that is, a wireless communication antenna module) used in the short-range communication method.
  • the wireless communication antenna module used is a non-contact short-range wireless communication module using a frequency band of about 13.56 GHz as one of RFIDs and transmits data between terminals at a close distance of about 10 cm.
  • the wireless antenna module is widely used not only for payment but also for transmitting goods information or travel information for visitors, traffic, and access control lock devices in supermarkets or general stores.
  • a differential antenna type wireless communication antenna module is mainly used.
  • a signal is received from an external terminal through a radiator pattern, and signal transmission is performed only at a signal line connected to one end of the radiator pattern. Accordingly, in the conventional wireless communication antenna module, since the reception strength of the received signal is weak, the reception performance in the reader mode is degraded, and the reader mode recognition distance is reduced.
  • the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a wireless communication antenna module for maximizing antenna performance by stacking a radiation sheet having an opening and a slot formed thereon.
  • the antenna sheet is a radiation pattern is formed in a loop shape in which the wire is wound a plurality of times along the outer periphery of the pattern unformed portion; And a radiation sheet laminated on an upper surface of the antenna sheet, wherein the radiation sheet is formed by forming an opening and a plurality of slits, and forming the overlapping region with an opening and a plurality of slits.
  • the opening formed in the radiation sheet may be stacked in an area of which an outer circumference is formed with a radiation pattern. At this time, the openings formed in the radiation sheet may have an outer circumference laminated on the outer circumference of the pattern non-forming portion.
  • the spinning sheet includes: a first slit extending from one side of the opening in one direction of the opening; And a second slit extending from the other side of the opening in the other direction of the opening.
  • the second slit is disposed to face the first slit.
  • the first slit may be stacked in an area where one side connected to one side of the opening is formed with a radiation pattern
  • the second slit may be stacked in an area where one side connected to the other side of the opening is formed with a radiation pattern
  • the protective sheet may further include a protective sheet stacked on the opening and the plurality of slits.
  • a portable terminal for achieving the object of the present invention the portable terminal body; A rear housing mounted to the rear of the portable terminal body; And a wireless communication antenna module mounted inside the rear housing, wherein the wireless communication antenna module is the wireless communication antenna module according to any one of claims 1 to 6. At this time, the radiation sheet of the wireless communication antenna module is included in the rear housing.
  • the wireless antenna module by forming an opening and a plurality of slits in the radiation sheet and laminated to the radiation pattern, thereby increasing the radiation area of the magnetic field through the magnetic field coupling of the radiation pattern and the radiation sheet and the magnetic flux loop by the radiation sheet By increasing the number, the antenna performance is maximized.
  • 1 to 6 are diagrams for explaining a wireless communication antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 to 9 are views for explaining a mobile terminal having a wireless communication antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a flow of current when driving a wireless communication antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • 11 to 13 are diagrams for explaining the antenna characteristics of the wireless communication antenna module of the present invention.
  • the wireless communication antenna module according to an embodiment of the present invention can be applied to near field communication such as NFC, BLUETOOTH, etc.
  • the wireless communication antenna module applied to the NFC band will be described as an example.
  • the wireless communication antenna module 100 includes an antenna sheet 110 and a radiation sheet 120.
  • the antenna sheet 110 is formed with a radiation pattern resonating in the wireless communication frequency band.
  • the antenna sheet 110 has a radiation pattern formed on at least one of the upper and lower surfaces.
  • the antenna sheet 110 may be formed of one sheet having a radiation pattern or may be formed by stacking a plurality of sheets having a radiation pattern.
  • the antenna sheet 110 is provided with a pattern unformed portion 112, a radiation pattern 114, and a feed terminal 116.
  • the pattern unformed portion 112 is formed over a predetermined region from the center portion of the antenna sheet 110 for ideal radiation of the magnetic field.
  • the pattern non-forming part 112 is illustrated as being formed in a quadrangular shape, but is not limited thereto and may be formed in various shapes such as a circle and a polygon.
  • the radiation pattern 114 is formed in a loop shape in which a wire is wound a plurality of times along the outer circumference of the pattern non-forming part 112. At this time, the radiation pattern 114 is formed by winding as many turns (turns: 1 turn or more) determined by an inductance set according to the characteristics of the wireless communication antenna module 100. Both ends of the radiation pattern 114 are connected to a feed terminal 116 connected to a circuit (ie, a feed circuit) of the portable terminal.
  • the radiation sheet 120 is made of metal and stacked on the antenna sheet 110 to drive the auxiliary radiator of the radiation pattern 114 formed on the antenna sheet 110.
  • the radiation sheet 120 is driven as an auxiliary radiator through magnetic field coupling with the radiation pattern 114 in a region overlapping the radiation pattern 114 formed on the antenna sheet 110.
  • the radiation sheet 120 has an opening 122, a first slit 124, and a second slit 126.
  • the opening 122 is formed at the center of the overlapping region where the antenna sheet 110 and the radiation sheet 120 overlap.
  • the opening 122 is stacked in an area around which the radiation pattern 114 is formed. That is, the opening 122 is formed to have a larger size than the pattern unformed part 112 of the antenna sheet 110, and the outer circumference thereof is stacked in the region where the radiation pattern 114 is formed. Accordingly, the outer circumference of the opening 122 is spaced apart from the outer circumference of the pattern non-forming part 112 by a predetermined distance.
  • the outer circumference of the opening 122 may be stacked on the outer circumference of the pattern non-forming part 112. That is, the opening 122 is formed to have the same size as the pattern unformed part 112 of the antenna sheet 110, and an outer circumference thereof is stacked on the outer circumference of the pattern unformed part 112. Accordingly, the outer circumference of the opening 122 may be aligned with the outer circumference of the pattern non-forming part 112.
  • the opening 122 is formed in a rectangular shape, but is not limited thereto.
  • the opening 122 may be formed in various shapes according to the shape of the pattern non-forming part 112 formed in the antenna sheet 110. .
  • the first slit 124 extends from one side of the opening 122. It is formed in the outward direction of the opening 122. That is, the first slit 124 extends from the left side of the opening 122 to the left side (left edge) of the spinning sheet 120. In this case, one side of the first slit 124 where the opening 122 is connected to the left side is stacked in an area in which the radiation pattern 114 is formed.
  • the second slit 126 extends from the other side of the opening 122. It is formed in the outward direction of the opening 122. In this case, the second slit 126 is formed in a direction opposite to the first slit 124. That is, the second slit 126 extends from the right side of the opening 122 to the right side (right edge) of the spinning sheet 120. In this case, one side of the second slit 126 connected to the right side of the second slit 126 is stacked in an area in which the radiation pattern 114 is formed.
  • the radiation sheet 120 As the radiation sheet 120 is formed with the opening 122, the first slit 124, and the second slit 126, a part of the radiation pattern 114 formed in the antenna sheet 110 may be formed in the radiation sheet 120. It is exposed inside the first slit 124 and the second slit 126. Accordingly, the radiation sheet 120 drives to the auxiliary radiator of the radiation pattern 114 through magnetic field coupling with the radiation pattern 114 exposed therein.
  • the wireless communication antenna module 100 may further include a protection sheet 130.
  • the protective sheet 130 is made of a resin material such as plastic, and overlaps with the opening 112 and the plurality of slits 124 and 126 to be laminated. That is, the opening 122, the first slit 124, and the second slit 126 of the spinning sheet 120 are formed to cover the shape.
  • the protective sheet 130 prevents damage of the radiation pattern 114 exposed inside the opening 122, the first slit 124, and the second slit 126.
  • the protection sheet 130 may be formed of the design of the company's logo, marks, advertising, contacts and the like.
  • the antenna sheet 100, the radiation sheet 120 and the protective sheet 130 has been described as being composed of one module, but is not limited thereto.
  • the antenna sheet 100 may be mounted on a portable terminal body or a battery.
  • One surface of the rear housing 200 of the portable terminal may be formed of the radiation sheet 120 and the protective sheet 130.
  • the radiation sheet 120 is formed on one surface of the rear housing 200 of the portable terminal using a metal material.
  • the protective sheet 130 may be formed using a resin material on one surface of the rear housing 200 of the portable terminal.
  • the antenna sheet 100, the radiation sheet 120, and the protective sheet 130 operate as one wireless communication antenna module as the rear housing 200 is coupled to the portable terminal body.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining a mobile terminal having a wireless communication antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • the portable terminal includes a rear housing 200 on which the wireless communication antenna module 100 is mounted.
  • the wireless communication antenna module 100 is formed in a rectangular shape, but may be formed in various shapes according to the internal shape of the rear housing 200.
  • the rear housing 200 is formed of a resin material or a metal material such as plastic, and the wireless communication antenna module 100 is mounted inside.
  • the wireless communication antenna module 100 may be disposed around a short side of one side of the rear housing 200 (see FIG. 8) or may be disposed in the center portion (see FIG. 9).
  • the antenna sheet 110 is formed with a radiation pattern 114 is laminated on the inner side of the rear housing 200 (that is, the main body direction of the portable terminal).
  • the radiation sheet 120 is stacked on top of the antenna sheet 110 such that the opening 122 overlaps a portion of the radiation pattern 114. That is, the stack 122 overlaps a part of the radiation pattern 114 formed in the antenna sheet 110 through the opening 122 formed in the radiation sheet 120 and the first slit 124 and the second slit 126. Accordingly, the radiation sheet 120 drives to the auxiliary radiator through magnetic field coupling with the radiation pattern 114 exposed to the outside.
  • the protective sheet 130 is stacked in such a manner as to cover the upper part of the opening 122, the first slit 124, and the second slit 126 to protect the exposed radiation pattern 114.
  • FIG. 10 is a view showing the flow of current when driving the wireless communication antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • a current I is applied to the radiation pattern 114 of the antenna sheet 110.
  • the counterclockwise current flows through the radiation pattern 114.
  • the magnetic flux is generated in the radiation pattern 114 by the counterclockwise current. Since the magnetic flux generated in the radiation pattern 114 tries to link the radiation sheet 120, the induced current (that is, in the opposite direction to the direction of the current flowing in the radiation pattern 114) around the opening 122 of the radiation sheet 120. , Clockwise induction current). At this time, the induced current generated in the radiation sheet 120 flows around the outer circumference of the radiation sheet 120. Accordingly, the wireless communication antenna module has a large radiation area of the magnetic field, and the magnetic flux loop is increased by the radiation sheet 120.
  • 11 to 13 are diagrams for explaining the antenna characteristics of the wireless communication antenna module of the present invention.
  • FIG. 10 is a view illustrating antenna characteristics of a wireless communication antenna module of the present invention, a conventional wireless communication antenna module without a radiation sheet, and a wireless communication antenna module with a radiation sheet without an opening and a slit.
  • the wireless communication antenna module of the present invention is compared to the conventional wireless communication antenna module without the radiation sheet, the wireless communication antenna module with the radiation sheet without the opening and the slit, the recognition distance and EMV in the reader mode It can be seen that the antenna performance is improved by increasing the load modulation characteristic.
  • FIG. 11 is a view illustrating antenna characteristics according to a width change of slits 124 and 126 formed in a radiation sheet in a wireless communication antenna module of the present invention.
  • the overall size of the antenna sheet 110, the size of the opening 122, and the size of the radiation sheet 120 are kept the same, and the widths of the slits are 1 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm, and 20 mm. The data measured by each change are shown.
  • the width of the slots 124 and 126 is formed to be less than or equal to the length of one side of the opening 122, the recognition distance and the EMV Load modulation characteristics are increased in the reader mode. It can be seen that the antenna performance is improved.
  • FIG. 13 illustrates antenna characteristics according to a change in the size of an opening formed in the radiation sheet 120 in the wireless communication antenna module 100 of the present invention.
  • the overall size of the antenna sheet 110, the size of the radiation sheet 120, and the widths of the slits are kept the same, and the size of the opening 122 is 10 ⁇ 11, 15 ⁇ 11, 20 ⁇ 11, 30 ⁇ .
  • the data measured by changing to 11 and 40x11 respectively is shown.
  • the wireless communication antenna module 100 of the present invention when the size of the opening 122 is formed to be larger than the inner circumference of the radiation pattern 114 or less than the outer circumference, the recognition distance and EMV load modulation characteristics in the reader mode are increased. It can be seen that the antenna performance is improved.
  • the wireless communication antenna module forms an opening and a plurality of slits in the radiation sheet and stacks them in the radiation pattern, thereby increasing the radiation area of the magnetic field through the magnetic field coupling of the radiation pattern and the radiation sheet, and the magnetic flux loop by the radiation sheet. By increasing the number, the antenna performance is maximized.

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Abstract

개구부 및 슬롯이 형성된 방사 시트를 안테나 시트의 상부에 적층하여 안테나 성능을 최대화하도록 한 무선통신 안테나 모듈이 제시된다. 제시된 무선통신 안테나 모듈은, 패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 방사 패턴이 형성되는 안테나 시트; 및 안테나 시트의 상면에 적층되는 방사 시트를 포함하고, 방사 시트는, 개구부와 복수의 슬릿이 형성되고, 개구부 및 복수의 슬릿이 방사 패턴과 중첩 영역을 형성하여 적층된다.

Description

무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말
본 발명은 무선통신 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 다른 휴대 단말에 내장된 무선통신 안테나 모듈과 통신을 수행하는 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말(WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA MODULE AND PORTABLE TERMINAL HAVING THE SAME)에 대한 것이다.
본 발명은 2013년 2월 14일 출원된 한국특허출원 제10-2013-0015840호 및 2014년 2월 14일 출원된 한국특허출원 제10-2014-0017217호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
기술의 발전과 함께 휴대폰, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 내비게이션, 랩톱 등과 같은 휴대 단말들은 통화, 동영상/음악 재생, 길안내 등과 같은 기본 기능 이외에도 디엠비, 무선 인터넷, 기기 간의 근거리 통신 등의 기능을 추가로 제공하고 있다. 그에 따라, 휴대 단말은 무선 인터넷, 블루투스 등과 같이 무선통신을 위한 복수의 안테나를 구비한다.
이외에도, 최근에는 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 휴대 단말에 적용하는 추세에 있다. 이를 위해, 휴대 단말에는 근거리 통신 방식에 사용되는 휴대 단말용 안테나 모듈(즉, 무선통신 안테나 모듈)이 장착되고 있다. 이때, 사용되는 무선통신 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎐ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말 간 데이터를 전송한다. 무선통신 안테나 모듈은 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.
최근에는 타블렛, 스마트폰 등의 휴대용 단말의 시장이 급속이 확대되고 있다. 휴대용 단말은 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 포함하는 추세에 있다. 그에 따라, 근거리 통신 방식에 사용되는 무선통신 안테나 모듈의 수요가 증가하고 있다. 무선통신 안테나 모듈에 관련된 선행특허로는 한국공개특허 10-2009-0126323(명칭: NFC 모듈, 특히 이동 전화기용 NFC 모듈), 한국등록특허 10-1098263(명칭: 엔에프시 루프 안테나) 등이 있다.
휴대용 단말에는 차등 안테나 타입(differential antenna type)의 무선통신 안테나 모듈이 주로 사용된다. 차등 안테나 타입의 무선통신 안테나 모듈에서는 방사체 패턴을 통해 외부의 단말로부터 신호를 수신하고, 방사체 패턴의 일측 종단부에 연결된 신호라인에서만 신호전달이 이루어진다. 그에 따라, 종래의 무선통신 안테나 모듈의 경우 수신되는 신호의 수신 세기가 약하기 때문에 리더 모드에서의 수신 성능이 저하되고, 리더모드 인식거리가 감소하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 개구부 및 슬롯이 형성된 방사 시트를 안테나 시트의 상부에 적층하여 안테나 성능을 최대화하도록 한 무선통신 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은, 패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 방사 패턴이 형성되는 안테나 시트; 및 안테나 시트의 상면에 적층되는 방사 시트를 포함하고, 방사 시트는, 개구부와 복수의 슬릿이 형성되고, 개구부 및 복수의 슬릿이 방사 패턴과 중첩 영역을 형성하여 적층된다.
방사 시트에 형성된 개구부는, 외주가 방사 패턴이 형성된 영역에 적층될 수 있다. 이때, 방사 시트에 형성된 개구부는, 외주가 패턴 미형성부의 외주에 적층될 수도 있다.
방사 시트는, 개구부의 일측변에서 개구부의 일측 방향으로 연장되어 형성되는 제1슬릿; 및 개구부의 타측변에서 개구부의 타측 방향으로 연장되어 형성되는 제2슬릿을 포함할 수 있다. 이때, 제2슬릿은 제1슬릿에 대향 배치된다.
제1슬릿은 개구부의 일측변에 연결된 일측이 방사 패턴이 형성된 영역에 적층되고, 제2슬릿은 개구부의 타측변에 연결된 일측이 방사 패턴이 형성된 영역에 적층될 수 있다.
개구부 및 복수의 슬릿과 중첩되어 적층되는 보호 시트를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 휴대 단말은, 휴대 단말 본체; 휴대 단말 본체의 후면에 장착되는 후면 하우징; 및 후면 하우징의 내부에 장착되는 무선통신 안테나 모듈을 포함하고, 무선통신 안테나 모듈은 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 무선통신 안테나 모듈이다. 이때, 무선통신 안테나 모듈의 방사 시트는 후면 하우징에 포함된다.
본 발명에 의하면, 무선통신 안테나 모듈은 방사 시트에 개구부 및 복수의 슬릿을 형성하여 방사 패턴에 적층함으로써, 방사 패턴과 방사 시트의 자계 결합을 통해 자계의 방사 영역을 증가시키고 방사 시트에 의해 자속 루프가 증가시켜 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈의 구동시 전류의 흐름을 도시한 도면.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈 및 이를 구비하는 휴대 단말을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈은 NFC, BLUETOOTH 등의 근거리 통신에 적용할 수 있으며, 이하에서는 NFC 대역에 적용되는 무선통신 안테나 모듈을 예로 들어 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈(100)은 안테나 시트(110) 및 방사 시트(120)를 포함하여 구성된다.
안테나 시트(110)는 무선통신 주파수 대역에 공진하는 방사 패턴이 형성된다. 안테나 시트(110)는 상면 및 하면 중에 적어도 한 면에 방사 패턴이 형성된다. 이때, 안테나 시트(110)는 방사 패턴이 형성된 하나의 시트로 형성되거나, 방사 패턴이 형성된 복수의 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 시트(110)는 패턴 미형성부(112), 방사 패턴(114), 급전 단자(116)가 형성된다.
패턴 미형성부(112)는 자계의 이상적인 방사를 위해 안테나 시트(110)의 중앙부로부터 소정영역에 걸쳐 형성된다. 여기서, 도 2에서는 패턴 미형성부(112)가 사각형 형태로 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 원형, 다각형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
방사 패턴(114)은 패턴 미형성부(112)의 외주를 따라 와이어가 복수 회 감긴 루프 형상으로 형성된다. 이때, 방사 패턴(114)은 무선통신 안테나 모듈(100)의 특성에 따라 설정되는 인덕턴스에 의해 정해진 권회수(턴수; 1 턴 이상) 만큼 권선되어 형성된다. 방사 패턴(114)의 양단은 휴대 단말의 회로(즉, 급전 회로)와 연결되는 급전 단자(116)에 연결된다.
방사 시트(120)는 안테나 시트(110)에 형성된 방사 패턴(114)의 보조 방사체로 구동하기 위해 금속(Metal) 재질로 구성되어 안테나 시트(110)의 상부에 적층된다. 이때, 방사 시트(120)는 안테나 시트(110)에 형성된 방사 패턴(114)과 중첩되는 영역에서 방사 패턴(114)과의 자계 결합을 통해 보조 방사체로 구동한다. 이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 방사 시트(120)는 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)이 형성된다.
개구부(122)는 안테나 시트(110)와 방사 시트(120)가 중첩되는 중첩영역의 중앙부에 형성된다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부(122)는 외주가 방사 패턴(114)이 형성된 영역에 적층된다. 즉, 개구부(122)는 안테나 시트(110)의 패턴 미형성부(112)보다 더 큰 크기로 형성되어, 외주가 방사 패턴(114)이 형성된 영역에 적층된다. 그에 따라, 개구부(122)의 외주가 패턴 미형성부(112)의 외주와 소정간격 이격되어 배치된다.
물론, 도 5에 도시된 바와 같이, 개구부(122)는 외주가 패턴 미형성부(112)의 외주에 적층될 수도 있다. 즉, 개구부(122)는 안테나 시트(110)의 패턴 미형성부(112)와 동일한 크기로 형성되어, 외주가 패턴 미형성부(112)의 외주에 적층된다. 그에 따라, 개구부(122)의 외주가 패턴 미형성부(112)의 외주와 일치되어 배치될 수도 있다.
여기서, 도 3 내지 도 5에서는 개구부(122)가 사각형 형태로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 안테나 시트(110)에 형성된 패턴 미형성부(112)의 형상에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제1슬릿(124)은 개구부(122)의 일측에서 연장되어. 개구부(122)의 외측 방향으로 형성된다. 즉, 제1슬릿(124)은 개구부(122)의 좌측변에서 연장되어 방사 시트(120)의 좌측변(좌측 가장자리)까지 형성된다. 이때, 제1슬릿(124)은 개구부(122)이 좌측변에 연결되는 일측이 방사 패턴(114)이 형성된 영역에 적층된다.
제2슬릿(126)은 개구부(122)의 타측에서 연장되어. 개구부(122)의 외측 방향으로 형성된다. 이때, 제2슬릿(126)은 제1슬릿(124)과 대향되는 방향에 형성된다. 즉, 제2슬릿(126)은 개구부(122)의 우측변에서 연장되어 방사 시트(120)의 우측변(우측 가장자리)까지 형성된다. 이때, 제2슬릿(126)은 개구부(122)이 우측변에 연결되는 일측이 방사 패턴(114)이 형성된 영역에 적층된다.
방사 시트(120)는 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)이 형성됨에 따라, 안테나 시트(110)에 형성된 방사 패턴(114)의 일부가 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)의 내측에서 노출된다. 그에 따라, 방사 시트(120)는 내부에서 노출된 방사 패턴(114)과의 자계 결합을 통해 방사 패턴(114)의 보조 방사체로 구동한다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 무선통신 안테나 모듈(100)은 보호 시트(130)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
보호 시트(130)는 플라스틱 등의 수지재질로 구성되어, 개구부(112) 및 복수의 슬릿(124, 126)과 중첩되어 적층된다. 즉, 방사 시트(120)의 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)을 덮는 형태로 형성된다. 보호 시트(130)는 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)의 내부에서 노출된 방사 패턴(114)의 손상을 방지한다. 이때, 보호 시트(130)에는 회사의 로고, 마크, 광고, 연락처 등의 디자인이 형성될 수도 있다.
이상에서는, 안테나 시트(100), 방사 시트(120) 및 보호 시트(130)가 하나의 모듈로 구성되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 안테나 시트(100)를 휴대 단말 본체 또는 배터리에 장착하고, 휴대 단말의 후면 하우징(200)을 일면을 방사 시트(120) 및 보호 시트(130)로 형성할 수도 있다. 이때, 방사 시트(120)는 휴대 단말의 후면 하우징(200)의 일면에 금속 재질을 이용하여 형성한다. 보호 시트(130)는 휴대 단말의 후면 하우징(200)의 일면에 수지 재질을 이용하여 형성할 수도 있다. 이때, 안테나 시트(100), 방사 시트(120) 및 보호 시트(130)는 휴대 단말 본체에 후면 하우징(200)이 결합함에 따라 하나의 무선통신 안테나 모듈로 동작한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈을 구비하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 휴대 단말은 무선통신 안테나 모듈(100)이 장착되는 후면 하우징(200)을 포함하여 구성된다. 여기서, 도 7에서는 무선통신 안테나 모듈(100)이 직사각형 형태로 형성된 것으로 도시하였으나, 후면 하우징(200)의 내부 형태에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
후면 하우징(200)은 플라스틱 등의 수지재질 또는 금속재질로 형성되어, 내측에 무선통신 안테나 모듈(100)이 장착된다. 이때, 무선통신 안테나 모듈(100)은 후면 하우징(200)의 일측의 짧은 변 주변에 배치되거나(도 8 참조), 중앙부에 배치될 수 있다(도 9 참조).
그에 따라, 안테나 시트(110)는 방사 패턴(114)이 형성되어 후면 하우징(200)의 내측(즉, 휴대 단말의 본체 방향)에 적층된다.
방사 시트(120)는 개구부(122)가 방사 패턴(114)의 일부와 중첩되도록 안테나 시트(110)의 상부에 적층된다. 즉, 방사 시트(120)에 형성된 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)을 통해 안테나 시트(110)에 형성된 방사 패턴(114)의 일부와 중첩되도록 적층한다. 그에 따라, 방사 시트(120)는 외부로 노출된 방사 패턴(114)과의 자계 결합을 통해 보조 방사체로 구동한다.
이후, 보호 시트(130)가 노출된 방사 패턴(114)의 보호를 위해 개구부(122)와 제1슬릿(124) 및 제2슬릿(126)의 상부를 덮는 형태로 적층된다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 안테나 모듈의 구동시 전류의 흐름을 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 휴대 단말의 급전원으로부터 전원이 인가됨에 따라, 안테나 시트(110)의 방사 패턴(114)에 전류(I)가 인가된다. 그에 따라, 방사 패턴(114)에는 반시계방향의 전류가 흐르게 된다. 이때, 방사 패턴(114)에는 반시계방향의 전류에 의해 자속이 발생한다. 방사 패턴(114)에서 발생한 자속은 방사 시트(120)에 쇄교하려하기 때문에, 방사 시트(120)의 개구부(122) 주변에는 방사 패턴(114)에 흐르는 전류의 방향과 반대 방향으로 유도 전류(즉, 시계방향의 유도 전류)가 발생한다. 이때, 방사 시트(120)에서 발생한 유도 전류를 방사 시트(120)의 외주를 주회하여 흐른다. 그에 따라, 무선통신 안테나 모듈은 자계의 방사 영역이 넓어지고, 방사 시트(120)에 의해 자속 루프가 증가하게 된다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈, 방사 시트를 장착하지 않은 종래의 무선통신 안테나 모듈, 개구부 및 슬릿이 형성되지 않은 방사 시트를 장착한 무선통신 안테나 모듈의 안테나 특성을 도시한다.
이를 통해, 본 발명의 무선통신 안테나 모듈은 방사 시트를 장착하지 않은 종래의 무선통신 안테나 모듈, 개구부 및 슬릿이 형성되지 않은 방사 시트를 장착한 무선통신 안테나 모듈에 비해, 리더 모드에서 인식거리 및 EMV Load modulation 특성이 증가하여 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
도 11은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈에서 방사 시트에 형성되는 슬릿들(124, 126)의 폭 변경에 따른 안테나 특성을 도시한다. 도 11에서는 안테나 시트(110)의 전체 크기, 개구부(122)의 크기, 방사 시트(120)의 크기를 동일하게 유지하고, 슬릿들의 폭을 1㎜, 3㎜, 5㎜, 10㎜, 20㎜로 각각 변경하여 측정한 데이터를 도시한다.
이를 통해, 본 발명의 무선통신 안테나 모듈(100)은 슬롯들(124, 126)의 폭이 개구부(122)의 일측변의 길이 이하로 형성되는 경우 리더 모드에서 인식거리 및 EMV Load modulation 특성이 증가하여 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 무선통신 안테나 모듈(100)에서 방사 시트(120)에 형성되는 개구부의 크기 변경에 따른 안테나 특성을 도시한다. 도 13에서는 안테나 시트(110)의 전체 크기, 방사 시트(120)의 크기, 슬릿들의 폭을 동일하게 유지하고, 개구부(122)의 크기를 10×11, 15×11, 20×11, 30×11, 40×11로 각각 변경하여 측정한 데이터를 도시한다.
이를 통해, 본 발명의 무선통신 안테나 모듈(100)은 개구부(122)의 크기가 방사 패턴(114)의 내주 크기 이상, 외주 크기 이하로 형성되는 경우 리더 모드에서 인식거리 및 EMV Load modulation 특성이 증가하여 안테나 성능이 향상됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 무선통신 안테나 모듈은 방사 시트에 개구부 및 복수의 슬릿을 형성하여 방사 패턴에 적층함으로써, 방사 패턴과 방사 시트의 자계 결합을 통해 자계의 방사 영역을 증가시키고 방사 시트에 의해 자속 루프가 증가시켜 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (10)

  1. 패턴 미형성부의 외주를 따라 와이어가 복수회 감긴 루프 형상으로 방사 패턴이 형성되는 안테나 시트; 및
    상기 안테나 시트의 상면에 적층되는 방사 시트를 포함하고,
    상기 방사 시트는,
    개구부와 복수의 슬릿이 형성되고, 상기 개구부 및 복수의 슬릿이 상기 방사 패턴과 중첩 영역을 형성하여 적층되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사 시트에 형성된 개구부는,
    외주가 상기 방사 패턴이 형성된 영역에 적층되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 시트에 형성된 개구부는,
    외주가 상기 패턴 미형성부의 외주에 적층되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사 시트는,
    상기 개구부의 일측변에서 상기 개구부의 일측 방향으로 연장되어 형성되는 제1슬릿; 및
    상기 개구부의 타측변에서 상기 개구부의 타측 방향으로 연장되어 형성되는 제2슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2슬릿은 상기 제1슬릿에 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1슬릿은 상기 개구부의 일측변에 연결된 일측이 상기 방사 패턴이 형성된 영역에 적층되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2슬릿은 상기 개구부의 타측변에 연결된 일측이 상기 방사 패턴이 형성된 영역에 적층되는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개구부 및 복수의 슬릿과 중첩되어 적층되는 보호 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신 안테나 모듈.
  9. 휴대 단말 본체;
    상기 휴대 단말 본체의 후면에 장착되는 후면 하우징; 및
    상기 후면 하우징의 내부에 장착되는 무선통신 안테나 모듈을 포함하고,
    상기 무선통신 안테나 모듈은 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 무선통신 안테나 모듈인 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무선통신 안테나 모듈의 방사 시트는 상기 후면 하우징에 포함되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말.
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