KR101007390B1

KR101007390B1 - Antenna device for portable terminal

Info

Publication number: KR101007390B1
Application number: KR1020100018425A
Authority: KR
Inventors: 허문만; 태현식; 배기형
Original assignee: 삼성탈레스 주식회사
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-01-13

Abstract

PURPOSE: An antenna device for a mobile terminal is provided to miniaturize an antenna by including a fractal structure radiation conductor. CONSTITUTION: A first antenna device(201) comprises a first substrate(219), a ground conductor, a first radiation conductor, and a feeding point, and a short-circuit wire. The first substrate is made of a dielectric layer. The ground conductor is arranged in one side of the first substrate. The radiation conductor is arranged in the other side of the first substrate. The short-circuit wire short-circuits the ground conductor and the radiation conductor. A second antenna device(202) comprises a second substrate(221), a second radiation conductor, and a feeding line. The first and the second radiation conductor have a fractal structure.

Description

휴대 단말기용 안테나 장치 {ANTENNA DEVICE FOR PORTABLE TERMINAL}Antenna device for mobile terminal {ANTENNA DEVICE FOR PORTABLE TERMINAL}

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히, 광대역, 고속 전송이 가능하면서도 소형화가 요구되는 휴대 단말기용 안테나 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna device, and more particularly, to an antenna device for a portable terminal, which is capable of wideband and high speed transmission and requires miniaturization.

통상적으로 무선 통신 기기에서는 안테나 장치를 통해 전파 신호를 송수신하게 되는데, 이동통신 서비스가 보편화됨에 따라 휴대 단말기에 장착되는 안테나 장치의 소형화가 필수적으로 요구되고 있다. In general, a wireless communication device transmits and receives a radio signal through an antenna device. As mobile communication services become more common, miniaturization of an antenna device mounted on a portable terminal is required.

최근에는 이동통신 서비스 업자로부터 제공되는 다양한 콘텐츠를 사용자는 휴대 단말기를 통해 내려받아 단말기에 저장하여 사용하거나 온라인 상에서 즐길 수 있을 정도로 이동통신 기술은 획기적인 발전을 거듭하고 있다. Recently, the mobile communication technology has undergone significant developments such that users can download various contents provided from the mobile communication service providers through the mobile terminal, store them in the terminal, and enjoy them online.

이동통신 서비스 초기에는 단순한 음성 통화나 간단한 문자 메시지를 송수신하는 정도로만 이루어져 왔으나, 이동통신 기술의 발달과 더불어, 각종 게임 콘텐츠, 사진 / 동영상 전송, 화상 통화에 이르기까지 대용량의 정보를 고속으로 송수신할 수 있게 되었다. In the early days of the mobile communication service, only a simple voice call or a simple text message was transmitted or received. However, with the development of mobile communication technology, it is possible to send and receive large amounts of information at high speeds such as various game contents, photo / video transmission, and video call. It became.

또한, 이동통신 서비스는 서비스 업자마다 할당된 주파수 대역이 서로 다른데, 최근에는 이러한 서로 다른 주파수 대역으로 제공되는 이동통신 서비스를 하나의 휴대 단말기를 이용할 수 있게 하기 위한 노력이 경주되고 있다. In addition, mobile communication services have different frequency bands allocated to service providers. Recently, efforts have been made to use a single mobile terminal for mobile communication services provided in these different frequency bands.

하나의 휴대 단말기를 통해 서로 다른 주파수 대역으로 제공되는 이동통신 서비스를 이용하기 위해서는, 각 주파수 대역에서 동작하는 안테나들을 휴대 단말기에 각각 구비해야만 한다. 그러나 안테나 장치의 특성상, 각 주파수 대역에서 동작하는 안테나들 서로 간에 발생되는 간섭으로 인해 소형화된 단말기에 다수의 안테나를 설치하는 것에 많은 어려움이 따르고 있다. 더욱이, 최근에는 단말기의 하우징 내부에 안테나 장치를 수용하는 내장형 안테나가 일반화되는 추세여서, 안테나 설치를 위한 공간을 확보하는데 더 많은 어려움이 따르고 있다. In order to use a mobile communication service provided in different frequency bands through a single mobile terminal, antennas operating in each frequency band must be provided in the mobile terminal, respectively. However, due to the characteristics of the antenna device, there are many difficulties in installing a plurality of antennas in a miniaturized terminal due to interference generated between antennas operating in each frequency band. Moreover, in recent years, since a built-in antenna for accommodating an antenna device inside a housing of a terminal has been generalized, there are more difficulties in securing a space for antenna installation.

결국, 서로 다른 주파수 대역을 통해 제공되는 이동통신 서비스를 하나의 단말기로 이용하기 위해서는 다중 주파수 대역에서의 송수신이 가능한 안테나 장치가 필수적으로 요구되고 있지만, 휴대 단말기의 제한된 공간 내에 설치되면서도 다중 대역에서의 동작 특성을 확보할 수 있는 안테나 장치를 구성하는데 많은 어려움이 따르고 있다. Consequently, in order to use a mobile communication service provided through different frequency bands as one terminal, an antenna device capable of transmitting and receiving in multiple frequency bands is required. There are many difficulties in constructing an antenna device capable of securing operating characteristics.

이에, 본 발명은 외형상 하나의 복사 소자 형태를 가지면서도 다중 공진을 일으킴으로써 휴대 단말기의 소형화에 기여할 수 있는 안테나 장치를 제공하고자 한다. Accordingly, an aspect of the present invention is to provide an antenna device that can contribute to miniaturization of a portable terminal by causing multiple resonances while having a single radiation element shape in appearance.

또한, 본 발명은 프랙탈 구조의 방사 도체를 구비하는 평면형 역-F 안테나를 제공함으로써, 휴대 단말기에 내장하기 적합한 소형화된 안테나 장치를 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a planar inverted-F antenna having a radiation conductor of a fractal structure, to provide a miniaturized antenna device suitable for embedding in a portable terminal.

따라서 본 발명은, 휴대 단말기용 안테나 장치에 있어서, Therefore, in the antenna device for a mobile terminal,

제1 기판;A first substrate;

상기 제1 기판의 일면에 제공되는 그라운드 도체; A ground conductor provided on one surface of the first substrate;

상기 제1 기판의 타면에 제공되는 방사 도체;A radiation conductor provided on the other surface of the first substrate;

상기 방사 도체에 제공되는 급전점(feeding point); 및A feeding point provided to the radiating conductor; And

상기 제1 기판을 지나 상기 그라운드 도체와 방사 도체를 단락시키는 단락 배선을 포함하는 제1 안테나 소자를 구비하며, A first antenna element comprising a short-circuit wiring for shorting the ground conductor and the radiation conductor through the first substrate,

상기 제1 기판은 유전체 기판이며, 상기 방사 도체는 프랙탈(Fractal) 구조로 이루어진 평면형 방사 도체임이 바람직하다. Preferably, the first substrate is a dielectric substrate, and the radiating conductor is a planar radiating conductor having a fractal structure.

이때, '프랙탈 구조'란 부분이 전체를 닮은 자기 유사성(self-similarity)과 반복성을 가지는 형상 또는 패턴을 의미하는 것으로서, 패턴의 일부분을 확대했을 때 확대된 일부분이 전체의 패턴과 일치하는 형상을 자기 유사성이라 하며, 자기 유사성을 가진 구조들이 반복적으로 배치된 것을 반복성이라 한다. 이러한 자기 유사성을 가지는 구조로는 칸토르(Cantor) 집합, 고흐 커브(Koch curve), 시어핀스키(Sierpinski) 삼각형 등을 예로 들 수 있으며, 반복성을 가지는 프랙탈 구조를 이용하여 한정된 공간을 채우는 공간 채움(space-filling) 특성이 안테나의 크기를 소형화하는데 유용하다.In this case, the 'fractal structure' refers to a shape or pattern having a part that has self-similarity and repeatability similar to the whole. When the part of the pattern is enlarged, the enlarged part corresponds to the shape of the whole pattern. It is called self-similarity, and repeated arrangement of structures with self-similarity is called repeatability. Examples of structures having such self-similarity include Cantor sets, Koch curves, and Sierpinski triangles, and fill spaces that fill a limited space by using a repeatable fractal structure. The space-filling characteristic is useful for miniaturizing the size of the antenna.

상기와 같이 구성된 안테나 장치는 대체로 평면형 역-F 안테나의 형태와 유사하게 동작하게 된다. 본 발명의 구체적인 실시 예에 따르면, 상기 방사 도체와 동일한 길이와 폭을 가지되 프랙탈 구조가 아닌 단순 평판 형상을 가지는 통상의 평면형 역-F 안테나와 비교했을 때, 프랙탈 구조를 이용한 평면형 역-F 안테나가 소형화에 유리함을 알 수 있었다. The antenna device configured as described above generally operates similar to the shape of the planar inverted-F antenna. According to a specific embodiment of the present invention, a planar inverted-F antenna using a fractal structure as compared to a conventional planar inverted-F antenna having the same length and width as the radiating conductor but having a simple flat shape instead of a fractal structure. Was found to be advantageous in miniaturization.

또한, 상기 안테나 장치를 구성함에 있어서, 상기 제1 안테나 소자에 다이폴 안테나 형태의 제2 안테나 소자를 결합하되, 상기 제2 안테나 소자의 방사 도체 또한 프랙탈 구조를 가짐으로써, 적어도 5개의 주파수 대역에서 공진 특성을 확보할 수 있었다. In the configuration of the antenna device, a second antenna element in the form of a dipole antenna is coupled to the first antenna element, and the radiation conductor of the second antenna element also has a fractal structure, thereby resonating in at least five frequency bands. Characteristics could be secured.

상기와 같이 구성된 휴대 단말기용 안테나 장치는, 프랙탈 구조의 방사 도체를 포함하는 평면형 역-F 안테나 형태로 구성되어 소형화에 용이한 장점이 있다. 안테나 장치가 소형화됨에 따라 휴대 단말기의 협소한 공간 내에서도 안테나 장치의 설치 공간을 확보하기 용이하게 된다. 또한, 프랙탈 구조를 이용한 또 다른 방사 도체를 이용한 다이폴 안테나 구조를 앞서 구성한 평면형 역-F 안테나와 결합하여 다중 주파수 대역에서의 공진 특성을 확보할 수 있게 된다. 다시 말해서, 평면형 역-F 안테나와 다이폴 안테나를 조합하되, 각각의 방사 도체는 프랙탈 구조를 이용하여 구성함으로써 서로 다른 주파수 대역에서 제공되는 이동통신 서비스를 하나의 단말기를 통해 이용할 수 있게 되는 것이다. The antenna device for a portable terminal configured as described above has an advantage of being easy to be miniaturized because it is configured in the form of a planar inverted-F antenna including a radiation conductor having a fractal structure. As the antenna device is downsized, it is easy to secure the installation space of the antenna device even in a narrow space of the portable terminal. In addition, by combining a dipole antenna structure using another radiation conductor using a fractal structure with the planar inverted-F antenna configured above, it is possible to secure resonance characteristics in multiple frequency bands. In other words, a planar inverted-F antenna and a dipole antenna are combined, and each radiating conductor is configured by using a fractal structure so that mobile communication services provided in different frequency bands can be used through one terminal.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대 단말기용 안테나 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 안테나 장치의 프랙탈 구조를 가지는 방사 도체를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 안테나 장치와 통상의 평면형 역-F 안테나의 동작 특성을 비교하여 설명하기 위한 도면,
도 4는 통상의 평면형 역-F 안테나의 동작 특성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 1에 도시된 안테나 장치의 프랙탈 구조의 변형된 형태들을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 휴대 단말기용 안테나 장치를 나타내는 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 안테나 장치를 나타내는 도면,
도 9는 도 7에 도시된 안테나 장치의 방사 도체의 프랙탈 구조를 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 7에 도시된 안테나 장치의 방사 도체의 제2 프랙탈 구조를 설명하기 위한 도면,
도 11은 프랙탈 구조를 이용하여 도 7에 도시된 안테나 장치의 방사 도체를 구현하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 7에 도시된 안테나 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면,
도 13 내지 도 17은 도 7에 도시된 안테나 장치의 동작 특성을 주파수 대역 별로 설명하기 위한 도면.1 is a perspective view showing an antenna device for a mobile terminal according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining a radiation conductor having a fractal structure of the antenna device shown in FIG.
3 is a view for explaining and comparing the operating characteristics of the antenna device shown in FIG. 1 and a conventional planar inverted-F antenna;
4 is a view for explaining the operating characteristics of a conventional planar inverted-F antenna,
5 is a view for explaining the operating characteristics of the antenna device shown in FIG.
6 is a view for explaining modified forms of the fractal structure of the antenna device shown in FIG.
7 is a perspective view showing an antenna device for a mobile terminal according to another embodiment of the present invention;
8 is a view showing the antenna device shown in FIG.
9 is a view for explaining a fractal structure of the radiation conductor of the antenna device shown in FIG.
10 is a view for explaining a second fractal structure of the radiation conductor of the antenna device shown in FIG.
11 is a view for explaining a process of implementing a radiation conductor of the antenna device shown in FIG. 7 by using a fractal structure;
12 is a view for explaining an operating characteristic of the antenna device shown in FIG.
13 to 17 are diagrams for explaining the operating characteristics of the antenna device shown in FIG. 7 for each frequency band.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 장치(100)를 나타내는 도면으로서, 휴대 단말기에 내장 가능한 평면형 역-F 안테나(planar inverted-F antenna)를 예시하고 있다. 상기 안테나 장치(100)는 유전체로 이루어진 기판(101)의 일면에 방사 도체(102)가 설치되고, 상기 기판(101)의 타면에 그라운드 도체(103)가 제공되어 있으며, 상기 기판(101)을 관통하게 급전선(104)이 배선되어 상기 방사 도체(102)에 신호 전력을 제공하게 된다. 이때, 상기 방사 도체(102)에는 급전 패드(141)가 형성되어 상기 급전선(104)에 연결되며, 별도의 단락 배선(131)을 통해 상기 방사 도체(102)가 상기 그라운드 도체(103)에 단락된다. 상기 단락 배선(131)은 상기 기판(101)의 일측면을 감싸게 연장되어 있으며, 그 양단이 각각 상기 방사 도체(102)와 그라운드 도체(103)에 접속되어 있다. FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, which illustrates a planar inverted-F antenna that can be embedded in a portable terminal. The antenna device 100 is provided with a radiation conductor 102 on one surface of the substrate 101 made of a dielectric, a ground conductor 103 is provided on the other surface of the substrate 101, the substrate 101 A feed line 104 is routed through to provide signal power to the radiating conductor 102. In this case, a feed pad 141 is formed on the radiation conductor 102 to be connected to the feed line 104, and the radiation conductor 102 is short-circuited to the ground conductor 103 through a separate short-circuit wire 131. do. The short-circuit wiring 131 extends to cover one side surface of the substrate 101, and both ends thereof are connected to the radiation conductor 102 and the ground conductor 103, respectively.

상기 방사 도체(102)는 프랙탈 구조로 이루어지며, 상기 방사 도체(102)를 구성하는 프랙탈 구조는 도 2에 더 상세하게 도시되어 있다. The radiating conductor 102 has a fractal structure, and the fractal structure constituting the radiating conductor 102 is shown in more detail in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 상기 방사 도체(102)를 구성하는 프랙탈 구조는 사각형 형상의 복사 패턴(radiation pattern)의 내부에 동일한 형상의 또 다른 사각형들을 형성하는 과정을 반복하여 완성된 구조로서, 구체적으로, 제1-1 사각형 형상의 1-1차 복사 패턴(radiation pattern)(121)과, 상기 1-1차 복사 패턴(121)에 의해 형성된 제1-1 사각형을 4개의 제1-2 사각형들로 분할하는 1-2차 복사 패턴(123)과, 상기 1-2차 복사 패턴(123)에 의해 형성된 제1-2 사각형들을 각각 4개의 제1-3 사각형들로 분할하는 1-3차 복사 패턴(125)과, 상기 1-3차 복사 패턴(125)에 의해 형성된 제1-3 사각형들 내에 각각 제공되는 '+'자 형상의 1-4차 복사 패턴(127)으로 이루어진다. 이때, 상기 1-4차 복사 패턴(127)은 상기 제1-3 사각형들 내에 각각 한 쌍씩 제공되며, 그의 어느 한 단부는 상기 제1-2 사각형들의 한 변에 접하게 배치된다. Referring to FIG. 2, the fractal structure constituting the radiating conductor 102 is a structure completed by repeating a process of forming another quadrangle having the same shape inside a rectangular radiation pattern. 4-1-2 squares having a 1-1st radiation pattern 121 having a 1-1st rectangular shape and a 1-1st square formed by the 1-1st radiation pattern 121. 1st-2nd radiation pattern 123, which is divided into 1, 3rd-3rd radiation, which divides 1-2 squares formed by the 1st-2nd radiation pattern 123 into 4 1-3 squares, respectively. The pattern 125 and the first-fourth order radiation pattern 127 having a '+' shape are respectively provided in the first-third rectangles formed by the first-third order radiation patterns 125. In this case, the first-fourth radiation pattern 127 is provided in pairs, respectively, in the first-three quadrangles, and one end thereof is disposed in contact with one side of the first-two quadrangles.

상기 방사 도체(102)는 상기와 같은 프랙탈 구조를 1열로 다수 배치함으로써 완성된다. The radiating conductor 102 is completed by arranging such fractal structures in a single row.

한편, 상기한 프랙탈 구조를 형성함에 있어서, 상기 복사 패턴들에 의한 사각형 형상은 특별히 한정될 필요는 없으나, 본 실시 예에서는 정사각형 형상들로 이루어진 구조를 예시하고 있다. 또한, 상기 프랙탈 구조가 사각형 형상들의 자기 유사성, 반복성으로 이루어질 필요는 없으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 다른 형태의 패턴들로 이루어질 수 있음에 유의한다. On the other hand, in forming the fractal structure, the rectangular shape by the radiation pattern need not be particularly limited, but in the present embodiment illustrates a structure consisting of square shapes. In addition, it is noted that the fractal structure need not be made up of self-similarity and repeatability of rectangular shapes, and may be formed of various other types of patterns, as shown in FIG. 6.

도 3은 도 1에 도시된 안테나 장치(100)와, 방사 도체를 단순 평판 형상으로 제작하되 상기 안테나 장치(100)의 규격과 동일한 규격으로 제작된 통상의 평면형 역-F 안테나의 방사 특성을 비교한 그래프를 도시하고 있다. FIG. 3 compares the radiation characteristics of the antenna device 100 shown in FIG. 1 and a conventional planar inverted-F antenna fabricated in the same flat plate shape as that of the antenna device 100, but manufactured in the same standard as that of the antenna device 100. One graph is shown.

참조번호 '11'로 지시된 그래프는 통상의 평면형 역-F 안테나의 방사 특성을 도시한 것으로서 그의 동작 중심 주파수를 알 수 있으며, 참조번호 '12'로 지시된 그래프는 상기 안테나 장치(100)의 방사 특성을 도시한 것으로서 그의 동작 중심 주파수를 알 수 있다. 즉, 통상의 평면형 역-F 안테나는 대략 890MHz의 동작 중심 주파수를 가지며, 상기 안테나 장치(100)의 동작 중심 주파수는 대략 820MHz임을 알 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 평면형 역-F 안테나를 동일한 크기로 제작하되 방사 도체를 본 발명에서와 같이 프랙탈 구조로 구성할 경우, 동작 중심 주파수를 낮출 수 있다. The graph indicated by reference numeral '11' shows the radiation characteristics of a conventional planar inverted-F antenna, and the operating center frequency thereof can be known, and the graph indicated by reference numeral '12' indicates the antenna device 100. By showing the radiation characteristics, its operating center frequency can be known. That is, it can be seen that a typical planar inverted-F antenna has an operating center frequency of approximately 890 MHz, and an operating center frequency of the antenna device 100 is approximately 820 MHz. As shown in FIG. 3, when the planar inverted-F antenna is manufactured in the same size, but the radiating conductor is configured in a fractal structure as in the present invention, the operating center frequency can be lowered.

낮은 주파수 대역에서 동작하는 안테나 장치가 더 커지는 점을 고려할 때, 본 발명에 따른 안테나 장치가 소형화에 용이함을 알 수 있다. Considering that the antenna device operating in the low frequency band becomes larger, it can be seen that the antenna device according to the present invention is easy to miniaturize.

아울러, 도 4는 상기한 통상의 평면형 역-F 안테나의 동작 중심 주파수인 890MHz에서 3차원 복사 패턴(a)을 측정한 모습과, 최대 이득을 갖는 평면에서의 2차원 복사 패턴(b)을 각각 도시하고 있으며, 도 5는 상기 안테나 장치(100)의 동작 중심 주파수인 820MHz에서 3차원 복사 패턴(a)을 측정한 모습과, 최대 이득을 갖는 평면에서의 2차원 복사 패턴(b)을 각각 도시하고 있다. 동작 중심 주파수 대역이 다소 다르기는 하지만, 안테나 장치의 지향성이나 이득에 있어서, 상기 안테나 장치(100)가 통상의 평면형 역-F 안테나보다 개선됨을 알 수 있으며, 상기 안테나 장치(100)를 휴대 단말기에 적용하였을 때, 그 실장 공간이나 성능의 확보에 있어서 통상의 평면형 역-F 안테나보다 더 용이함은 자명하다.
In addition, FIG. 4 shows the measurement of the three-dimensional radiation pattern (a) at 890 MHz, which is the operating center frequency of the conventional planar inverted-F antenna, and the two-dimensional radiation pattern (b) in the plane having the maximum gain. FIG. 5 shows the measurement of the three-dimensional radiation pattern a at 820 MHz, which is the operating center frequency of the antenna device 100, and the two-dimensional radiation pattern b on the plane having the maximum gain, respectively. Doing. Although the operating center frequency band is slightly different, it can be seen that the antenna device 100 is improved over the conventional planar inverted-F antenna in terms of directivity and gain of the antenna device. When applied, it is obvious that the mounting space and the performance is easier than the conventional planar inverted-F antenna.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 휴대 단말기용 안테나 장치(200)를 나타내는 사시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 안테나 장치(200)의 제1, 제2 안테나 소자(201, 202) 각각의 양면을 도시하고 있다. 도면을 간결하게 도시하기 위하여, 도 7에서는 상기 제1, 제2 안테나 소자(201, 202)의 양면에 각각 제공된 방사 도체나 그라운드 도체를 도시하지 않고 있으며, 방사 도체나 그라운드 도체는 도 8에서 개략적으로 도시하고 있음에 유의한다. FIG. 7 is a perspective view illustrating an antenna device 200 for a portable terminal according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating first and second antenna elements 201 and 202 of the antenna device 200 shown in FIG. 7. Each side is shown. For the sake of brevity, the radiation conductors and ground conductors provided on both sides of the first and second antenna elements 201 and 202 are not shown in FIG. 7, and the radiation conductors and the ground conductors are schematically illustrated in FIG. 8. Note that shown.

본 실시 예에 따른 안테나 장치는 선행 실시 예에 개시된 바 있는 프랙탈 구조의 방사 도체를 이용한 평면형 역-F 안테나로 상기 제1 안테나 소자(201)를 구성하였으며, 또 다른 형태의 프랙탈 구조의 방사 도체들을 구비하는 다이폴 안테나로 상기 제2 안테나 소자(202)를 구성하였다. 상기 제2 안테나 소자(202)는 상기 제1 안테나 소자(201)의 일측면에 접하게 설치되며, 상기 제1 안테나 소자(201)의 일면에 대하여 수직 방향으로 배열된다. In the antenna device according to the present embodiment, the first antenna element 201 is configured by a planar inverted-F antenna using the fractal conductor of the fractal structure, and the radiation conductors of another fractal structure are formed. The second antenna element 202 was configured by a dipole antenna provided. The second antenna element 202 is installed in contact with one side of the first antenna element 201, and is arranged in a vertical direction with respect to one surface of the first antenna element 201.

우선, 상기 제1 안테나 소자(201)는 유전체 재질의 제1 기판(219) 일면에 그라운드 도체(211)가 제공되어 있으며, 타면에는 방사 도체(213)가 제공되어 있다. First, the first antenna element 201 is provided with a ground conductor 211 on one surface of a first substrate 219 made of a dielectric material, and a radiation conductor 213 is provided on the other surface.

도 8의 (d)를 참조하면, 상기 그라운드 도체(211)는 단순한 평판 형태의 패턴으로 형성되어 있다. 상기 방사 도체(213)는 프랙탈 구조를 가지는데, 그 패턴의 형태에 따라 제1, 제2, 제3 방사부(431, 433, 435)로 구분할 수 있다. 상기 제1, 제2, 제3 방사부(431, 433, 435)의 형태에 대해서는 도 9 내지 도 11을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. Referring to FIG. 8D, the ground conductor 211 is formed in a simple flat pattern. The radiation conductor 213 has a fractal structure, and may be classified into first, second, and third radiation units 431, 433, and 435 according to the shape of the pattern. Shapes of the first, second, and third radiating parts 431, 433, and 435 will be described in more detail with reference to FIGS. 9 through 11.

상기 그라운드 도체(211)와 방사 도체(213)는 단락 배선(215)을 통해 서로 접속되어 있다. 상기 단락 배선(215)은 동 테이프(cooper tape)를 이용하여 구성할 수 있으며, 상기 제1 기판(219) 상에서, 상기 제2 안테나 소자(202)의 제2 기판(221)이 설치된 측면에 대향하는 측면을 감싸게 부착되어 있다. 상기 단락 배선(215)의 양단은 각각 상기 제1 기판(219)의 양면까지 연장되어 상기 그라운드 도체(211)와 방사 도체(213)에 연결되어 있다. The ground conductor 211 and the radiation conductor 213 are connected to each other through a short circuit line 215. The short-circuit wiring 215 may be formed using a cooper tape, and faces the side surface on which the second substrate 221 of the second antenna element 202 is installed on the first substrate 219. It is attached to surround the side. Both ends of the short-circuit wiring 215 extend to both surfaces of the first substrate 219, respectively, and are connected to the ground conductor 211 and the radiation conductor 213.

상기 제1 기판(213)에는 일측의 가장자리에 인접하게 급전점(213a)이 제공되어 있으며, 상기 급전점(213a)은 상기 제2 안테나 소자(202)에 접속되어 상기 방사 도체(213)에 신호 전력을 공급하게 된다. The first substrate 213 is provided with a feed point 213a adjacent to an edge of one side, and the feed point 213a is connected to the second antenna element 202 to signal the radiation conductor 213. It will supply power.

이로써, 상기 제1 안테나 소자(201)는 상기 방사 도체(213)가 프랙탈 구조로 이루어진 평면형 역-F 안테나로 구성된다. Thus, the first antenna element 201 is composed of a planar inverted-F antenna in which the radiating conductor 213 has a fractal structure.

상기 제2 안테나 소자(202)는 도 8의 (a), (c)를 통해 도시되고 있다. 상기 제2 안테나 소자(202)는 유전체 재질로 제작된 상기 제2 기판(221)의 양면에 각각 방사 도체가 제공된 다이폴 안테나의 형태를 가지고 있다. 상기 제2 기판(221)의 일면에는 제4, 제5, 제6 방사부(223a, 223b, 223c)로 이루어진 제2 방사 도체가 배치되어 있으며, 타면에는 제7 방사부(225)로 이루어진 또 다른 방사 도체가 배치되어 있다. 상기 제4 내지 제7 방사부(223a, 223b, 223c, 225)는 각각 프랙탈 구조 또는 단순한 평판 형태의 패턴으로 이루어져 있다. The second antenna element 202 is shown through (a) and (c) of FIG. 8. The second antenna element 202 has a form of a dipole antenna provided with radiation conductors on both surfaces of the second substrate 221 made of a dielectric material. A second radiation conductor made of fourth, fifth, and sixth radiation portions 223a, 223b, and 223c is disposed on one surface of the second substrate 221, and the seventh radiation portion 225 is formed on the other surface. Another radiating conductor is arranged. The fourth to seventh radiating parts 223a, 223b, 223c, and 225 each have a fractal structure or a simple flat pattern.

구체적으로서, 상기 제2 기판(221)의 일면에서, 상기 제4, 제5 방사부(223a, 223b)는 각각 프랙탈 구조로 이루어져 있으며, 상기 제6 방사부(223c)는 도체판, 다시 말해서, 단순한 평판 형상으로 이루어지면서, 동 테이프를 통해 상기 제5 방사부(223b)와 연결되어 있다. 상기 제5 방사부(223b)를 사이에 두고 상기 제4, 제6 방사부(223a, 223c)가 배치되어 있으며, 상기 제5 방사부(223b) 상에 상기 제2 안테나 소자(202)의 급전점(291)이 제공된다. 상기 제2 방사 도체는 상기 제2 기판(221)의 일면의 거의 전체 면적에 분포되어 있다. 아울러, 상기 제2 안테나 소자(202)가 상기 제1 안테나 소자(201)에 결합되면, 상기 제6 방사부(223c)가 상기 제1 안테나 소자(201)의 급전점(213a)에 인접하게 위치된다. 상기 급전점(213a)을 통해 신호 전력을 공급하기 위해, 상기 안테나 장치(200)는 급전 배선(229)을 구비하며, 상기 급전 배선(229)은 상기 제6 방사부(223c)로부터 상기 급전점(213a)으로 연결되는 동 테이프로 구성될 수 있다. Specifically, on one surface of the second substrate 221, the fourth and fifth radiating portions 223a and 223b each have a fractal structure, and the sixth radiating portion 223c may be a conductive plate, that is, It is made into a simple flat plate shape and is connected to the fifth radiating portion 223b through the tape. The fourth and sixth radiating parts 223a and 223c are disposed with the fifth radiating part 223b interposed therebetween, and the feeding of the second antenna element 202 is performed on the fifth radiating part 223b. Point 291 is provided. The second radiating conductor is distributed in almost the entire area of one surface of the second substrate 221. In addition, when the second antenna element 202 is coupled to the first antenna element 201, the sixth radiator 223c is positioned adjacent to the feed point 213a of the first antenna element 201. do. In order to supply signal power through the feed point 213a, the antenna device 200 includes a feed wire 229, and the feed wire 229 is provided from the sixth radiating part 223c to the feed point. It may be composed of a copper tape connected to 213a.

상기 제2 기판(221)의 타면에서, 상기 제7 방사부(225)는 프랙탈 구조로 이루어져 있으며, 대체로, 상기 제5 방사부(223b)와 제6 방사부(223c) 각각의 일부분에 대응되는 위치에 배치된다. On the other side of the second substrate 221, the seventh radiating part 225 has a fractal structure, and generally corresponds to a portion of each of the fifth radiating part 223b and the sixth radiating part 223c. Is placed in position.

상기 안테나 장치(200)는 상기 제2 안테나 소자(202)에 접속되는 급전선(209)에 의해 신호 전력이 공급된다. 상기 제2 안테나 소자(202)로 공급된 신호 전력의 일부는 상기 급전 배선(229)을 통해 상기 제1 안테나 소자(201)로 공급된다. 이로써, 상기 안테나 장치(200)는 상기 제1, 제2 안테나 소자(201, 202)가 동시에 동작할 수 있게 된다. The antenna device 200 is supplied with signal power by a feed line 209 connected to the second antenna element 202. A portion of the signal power supplied to the second antenna element 202 is supplied to the first antenna element 201 through the feed line 229. As a result, the antenna device 200 allows the first and second antenna elements 201 and 202 to operate simultaneously.

상기 급전선(209)은 상기 제2 기판(221)의 타면으로 연결되어 상기 제7 방사부(225)와 접속됨과 아울러, 상기 제2 기판(221)을 관통하여 상기 제5 방사부(223b)에도 접속된다. 상기 급전선(209)이 접속되는 지점, 즉, 상기 제2 안테나 소자(202)의 급전점(291)으로부터 상기 제4 방사부(223a)와 제7 방사부(225)는 서로 멀어지는 방향으로 배치된다. 이로써, 상기 제2 안테나 소자(202)는 다이폴 안테나의 형태를 가지게 된다. The feed line 209 is connected to the other surface of the second substrate 221 to be connected to the seventh radiating part 225, and also penetrates through the second substrate 221 to the fifth radiating part 223b. Connected. The fourth radiating part 223a and the seventh radiating part 225 are disposed in a direction away from each other at the point where the feed line 209 is connected, that is, at the feeding point 291 of the second antenna element 202. . As a result, the second antenna element 202 has a form of a dipole antenna.

이하에서는, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 상기 제1, 제2 안테나 소자(201, 202)의 방사 도체들을 구성하는 프랙탈 구조를 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, referring to FIGS. 9 to 11, a fractal structure constituting the radiation conductors of the first and second antenna elements 201 and 202 will be described in detail.

도 9는 제1의 프랙탈 구조(302)를, 도 10은 제2의 프랙탈 구조(303)를 각각 도시하고 있으며, 도 11은 상기 제1, 제2 프랙탈 구조(302, 303)를 조합하여 상기한 방사부들을 구성한 모습을 도시하고 있다.FIG. 9 shows a first fractal structure 302, FIG. 10 shows a second fractal structure 303, and FIG. 11 shows the combination of the first and second fractal structures 302 and 303. It shows the shape of a radiator.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프랙탈 구조(302)는 선행 실시 예의 방사 도체를 구성하는 프랙탈 구조와 사실상 동일하다. 즉, 상기 제1 프랙탈 구조(302)는 제1-1 사각형 형상의 1-1차 복사 패턴(radiation pattern)(321)과, 상기 1-1차 복사 패턴(321)에 의해 형성된 제1-1 사각형을 4개의 제1-2 사각형들로 분할하는 1-2차 복사 패턴(323)과, 상기 1-2차 복사 패턴(323)에 의해 형성된 제1-2 사각형들을 각각 4개의 제1-3 사각형들로 분할하는 1-3차 복사 패턴(325)과, 상기 1-3차 복사 패턴(325)에 의해 형성된 제1-3 사각형들 내에 각각 제공되는 '+'자 형상의 1-4차 복사 패턴(327)으로 이루어지고, 상기 1-4차 복사 패턴(327)은 상기 제1-3 사각형들 각각의 내부에 한 쌍씩 제공되면서 그의 어느 한 단부는 상기 제1-2 사각형들의 한 변에 접하게 배치되어 있다. As shown in Fig. 9, the first fractal structure 302 is substantially the same as the fractal structure constituting the radiating conductor of the preceding embodiment. That is, the first fractal structure 302 has a first-first rectangular radiation pattern 321 having a first-first rectangular shape and a first-first formed by the first-first radiation pattern 321. 1st-2nd radiation pattern 323 which divides a square into four 1-2nd rectangles, and 1st-2th squares formed by the 1st-2nd radiation pattern 323, respectively, 4th-1-3 1-3th radiation pattern 325 for dividing into squares, and 1-4th radiation of '+' shape provided in the 1-3th squares formed by the 1-3rd radiation pattern 325, respectively. The first-fourth radiation pattern 327 is provided in pairs inside each of the first to third rectangles, and one end thereof is in contact with one side of the first to second rectangles. It is arranged.

상기 제2 프랙탈 구조(303)는 제2-1 사각형 형상의 2-1차 복사 패턴(331)과 상기 2-1차 복사 패턴(331)에 의해 형성된 제2-1 사각형 내에 각각 제공되는 알파벳 'Z'자 형상의 2-2차 복사 패턴(333)으로 이루어진 구조이다. 상기 방사부들은 각각 상기와 같은 제1, 제2 프랙탈 구조(302, 303)의 조합으로 이루어져 있으며, 그 조합 예가 도 11을 통해 도시된다. The second fractal structure 303 may include alphabets '2' provided in the second-first square formed by the second-first square pattern 331 and the second-first square formed by the second-first radiation pattern 331. It is a structure consisting of a second-second radiation pattern 333 having a Z 'shape. The radiating portions are each composed of a combination of the first and second fractal structures 302 and 303 as described above. An example of the combination is illustrated in FIG. 11.

우선, 상기 방사부들을 구성하기 전에, 상기 제1, 제2 프랙탈 구조(302, 303)를 조합한 예를 살펴보기로 한다. 도 11의 (a)는 상기 제1, 제2 프랙탈 구조(302, 303)를 단순히 연결한 제1 방사 패치(401)를 도시하고 있다. 상기 제1 방사 패치(401)는 하나의 상기 제1 프랙탈 구조(302)와 다수의 상기 제2 프랙탈 구조(303)들을 조합한 것으로서, 상기 제2 프랙탈 구조(303)는 3열 4행으로 배열되어 있다. 상기 제2 프랙탈 구조(303)들 중 제1 행의 한 변은 상기 제1 프랙탈 구조(302)의 한 변에 접하게 배치된다. First, before configuring the radiating parts, an example of combining the first and second fractal structures 302 and 303 will be described. FIG. 11A illustrates a first radiation patch 401 simply connecting the first and second fractal structures 302 and 303. The first radiation patch 401 is a combination of one of the first fractal structure 302 and a plurality of the second fractal structure 303, the second fractal structure 303 is arranged in three columns and four rows. It is. One side of the first row of the second fractal structures 303 is disposed in contact with one side of the first fractal structure 302.

도 11의 (b)는 상기 제1 프랙탈 구조(302)들로 이루어진 제2 방사 패치(402)를 도시하고 있다. 상기 제2 방사 패치(402)는 다수의 상기 제1 프랙탈 구조(302)들을 1열로 배열한 구조이다. 상기 제1, 제2 방사 패치(401, 402)를 서로 중첩되게 배치하여 구성된 제3의 방사 패치(403)가 도 11의 (c)에 도시되어 있으며, 상기 제3 방사 패치(403)의 선택된 일부분을 이용하여 상기 방사부들을 구성하게 된다. FIG. 11B shows a second radiating patch 402 of the first fractal structures 302. The second radiation patch 402 is a structure in which a plurality of the first fractal structures 302 are arranged in one row. A third radiation patch 403 constructed by arranging the first and second radiation patches 401 and 402 so as to overlap each other is shown in FIG. 11C, and the selected third radiation patch 403 is selected. A part is used to construct the radiating parts.

도 11의 (c)를 참조하면, 상기 제3 방사 패치(403)는 상기 제1 프랙탈 구조(302)만으로 이루어지는 제1 방사부(431), 상기 제1 방사 패치(401)의 제1 프랙탈 구조(302)가 상기 제2 방사 패치(402)에 중첩되어 이루어진 제2 방사부(433), 상기 제1 방사 패치(401)의 제2 프랙탈 구조(303)가 상기 제2 방사 패치(402)에 중첩되어 이루어진 제3 방사부(435)로 구분할 수 있다. Referring to FIG. 11C, the third radiation patch 403 includes a first radiation part 431 including only the first fractal structure 302, and a first fractal structure of the first radiation patch 401. A second radiator 433 formed by overlapping 302 with the second radiating patch 402, and a second fractal structure 303 of the first radiating patch 401 are applied to the second radiating patch 402. It can be divided into a third radiating portion 435 formed overlapping.

이때, 상기 제1 방사 패치(401)의 제1 프랙탈 구조(302) 중, 1-1차 복사 패턴(321)의 한 변은 상기 제2 방사 패치(402)의 제1 프랙탈 구조(302) 중 1-3차 복사 패턴(325)의 한 변에 중첩되게 배치된다. 이로써, 상기 제3 방사 패치(403)의 상단과 하단에는 각각 상기 제1 프랙탈 구조(302)만으로 이루어진 상기 제1 방사부(431)가 형성되며, 상기 제3 방사 패치(403)의 중간 부분에는 상기 제2, 제3 방사부(433, 435)가 형성되는 것이다. At this time, one side of the first-first radiation structure 302 of the first radiation patch 401 is one of the first fractal structure 302 of the second radiation patch 402. The first and third order radiation patterns 325 are disposed to overlap each other. As a result, the first radiation part 431 including only the first fractal structure 302 is formed at the upper and lower ends of the third radiation patch 403, respectively, and in the middle portion of the third radiation patch 403. The second and third radiating parts 433 and 435 are formed.

여기서, 도 9 내지 도 11은 상기 방사부들을 이루는 프랙탈 구조를 설명하기 위하여 상기 방사 패치(401, 402, 403)들이 형성되는 과정을 단계적으로 설명하고 있으나, 상기 안테나 장치(200)의 방사 도체들은 실질적으로 상기 제1, 제2 기판(219, 221)의 양면에 각각 방사 패턴을 인쇄하거나 기 제작된 패턴을 부착하는 등의 방법으로 형성되는 것임을 당업자에게 자명할 것이다.9 to 11 illustrate the formation of the radiation patches 401, 402, and 403 step by step in order to explain the fractal structure of the radiation units, the radiation conductors of the antenna device 200 It will be apparent to those skilled in the art that the radiation pattern is formed on both surfaces of the first and second substrates 219 and 221, respectively, or by attaching a pre-made pattern.

우선, 상기 제1 안테나 소자(201)의 방사 도체(213)는 상기 제3 방사 패치(403)의 구성으로 이루어진다. 즉, 일단에는 상기 제1 방사부(431)가, 중앙부에는 상기 제2 방사부(433)가, 타단에는 상기 제3 방사부(435)가 각각 배치되어 있다. 상기 급전점(213a)은 상기 제1 방사부(431) 상에 위치되어 있으며, 상기 단락 배선(215)은 상기 제2 방사부(433)에 연결된다. 상기 제1 안테나 소자(201)의 그라운드 도체(211)는 단순한 평판 형상으로 이루어짐을 앞서 언급한 바 있다. First, the radiation conductor 213 of the first antenna element 201 has a configuration of the third radiation patch 403. That is, the first radiating portion 431 is disposed at one end, the second radiating portion 433 is disposed at the center, and the third radiating portion 435 is disposed at the other end. The feed point 213a is positioned on the first radiating part 431, and the short circuit line 215 is connected to the second radiating part 433. It has been mentioned above that the ground conductor 211 of the first antenna element 201 has a simple flat plate shape.

상기 제2 안테나 소자(202)의 방사부들은 상기 제1 내지 제3 방사부(431, 433, 435)의 패턴들을 이용하여 구성할 수 있다. 구체적으로, 본 실시 예에서, 상기 제4 방사부(223a)는 상기 제2 방사부(433)와 동일한 패턴으로 형성되며, 상기 제5 방사부(223b)는 상기 제1 방사부(431)와 동일한 패턴으로 형성되고, 상기 제7 방사부(225)는 상기 제2 방사부(433)와 동일한 패턴으로 형성된다. 상기 제6 방사부(223c)는 단순한 평판 형상임을 앞서 언급한 바 있다. Radiating portions of the second antenna element 202 may be configured using patterns of the first to third radiating portions 431, 433, and 435. Specifically, in the present embodiment, the fourth radiating part 223a is formed in the same pattern as the second radiating part 433, and the fifth radiating part 223b is formed with the first radiating part 431. The seventh radiating part 225 is formed in the same pattern and is formed in the same pattern as the second radiating part 433. As mentioned above, the sixth radiating part 223c has a simple flat plate shape.

이로써, 상기 제1, 제2 안테나 소자(201, 202)가 완성되며, 상기 급전선(209)을 통해 공급되는 신호 전력은 그 주파수 대역에 따라 상기 제2 안테나 소자(202)에서 송출되거나 상기 급전 배선(229)을 통해 상기 제1 안테나 소자(201)로 공급되어 상기 제1 안테나 소자(201)에서 송출된다. As a result, the first and second antenna elements 201 and 202 are completed, and the signal power supplied through the feed line 209 is transmitted from the second antenna element 202 or the feed line according to the frequency band thereof. The first antenna element 201 is supplied to the first antenna element 201 through 229 and is transmitted from the first antenna element 201.

선행 실시 예에서 살펴본 바와 같이, 프랙탈 구조를 이용하여 방사 도체를 구성한 평면형 역-F 안테나의 구조를 가지는 상기 제1 안테나 소자(201)는 이동통신용 송수신 주파수 대역 중, 비교적 낮은 주파수 대역(예를 들면, 대략 800~950MHz)에서 동작하게 된다. 반면에, 상기 안테나 장치(200) 중, 다이폴 안테나 구조를 가지는 상기 제2 안테나 소자(202)는 비교적 높은 주파수 대역(예를 들면, 대략 1700~2200MHz 대역)에서 동작하게 된다. As described in the previous embodiment, the first antenna element 201 having a structure of a planar inverted-F antenna having a radiation conductor using a fractal structure has a relatively low frequency band (eg, a transmission / reception frequency band for mobile communication). , 800 ~ 950MHz). On the other hand, of the antenna device 200, the second antenna element 202 having a dipole antenna structure operates in a relatively high frequency band (for example, approximately 1700-2200 MHz band).

상기 안테나 장치(200)의 반사 손실을 주파수 대역별로 측정한 결과가 도 12에 도시되고 있다. 일반적으로, 휴대 단말기의 안테나, 특히, 내장형 안테나에 요구되는 반사 손실은 -6dB 이내로 제한되는데, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 장치(200)는 대략 800~950MHz, 1700~2200MHz의 주파수 대역에서 이러한 조건을 만족하게 된다. 또한, 2300MHz 이상의 주파수 대역에서도 이러한 조건을 만족하는 동작 특성이 나타나기도 하는데, 본 실시 예에서는 현재 상용화된 이동통신 서비스에 이용되고 있는 800~950MHz, 1700~2200MHz의 주파수 대역에서의 상기 안테나 장치(200)의 동작 특성을 살펴보기로 한다. The measurement results of the reflection loss of the antenna device 200 for each frequency band are shown in FIG. 12. In general, the return loss required for the antenna of the portable terminal, in particular, the built-in antenna is limited to within -6dB, as shown in Figure 12, the antenna device 200 is approximately 800 ~ 950MHz, 1700 ~ 2200MHz frequency band This condition is satisfied. In addition, an operating characteristic that satisfies these conditions may also appear in a frequency band of 2300 MHz or more. In this embodiment, the antenna device 200 in the frequency bands of 800 to 950 MHz and 1700 to 2200 MHz, which are currently used for commercially available mobile communication services, may be used. Let's take a look at the operating characteristics of).

상기와 같은 동작 주파수 대역에서 제공되는 이동통신 서비스 방식을 살펴보면, 824~894MHz(송신 824~849MHz, 수신 869~894MHz) 대역에서 제공되는 CDMA/DCN/GSM850/CDPD 방식, 880~960MHz(송신 880~915MHz, 수신 925~960MHz) 대역에서 제공되는 GSM900(GPRS)/EDGE 방식이 앞서 언급한 비교적 낮은 주파수 대역에서 제공되는 이동통신 서비스 방식이 있고, 비교적 높은 주파수 대역에서 제공되는 이동통신 서비스 방식으로는 1710~1880MHz(송신 1710~1785MHz, 수신 1805~1880MHz) 대역에서 제공되는 DCS1800 방식, 1850~1990MHz(송신 1850~1910MHz, 수신 1930~1990MHz) 대역에서 제공되는 US-PCS/GSM1900 방식, 1710~2155MHz(송신 1710~1755MHz, 수신 2110~2155MHz) 대역에서 제공되는 AWS 방식이 있다. Looking at the mobile communication service method provided in the operating frequency band as described above, the CDMA / DCN / GSM850 / CDPD method provided in the band 824 ~ 894 MHz (transmission 824 ~ 849 MHz, reception 869 ~ 894 MHz), 880 ~ 960 MHz (transmission 880 ~ The GSM900 (GPRS) / EDGE method provided in the 915 MHz and the received 925 to 960 MHz bands includes the mobile communication service provided in the relatively low frequency band, and the mobile communication service provided in the relatively high frequency band is 1710. DCS1800 method provided in the band ~ 1880MHz (transmit 1710 ~ 1785MHz, receive 1805 ~ 1880MHz), US-PCS / GSM1900 method provided in the band 1850 ~ 1990MHz (transmit 1850 ~ 1910MHz, receive 1930 ~ 1990MHz), 1710 ~ 2155MHz (transmit There is an AWS method provided in the band 1710-1755 MHz and reception 2110-2155 MHz.

도 13 내지 도 17은 상기 안테나 장치(200)를 실제 작동하는 휴대 단말기에 장착하고 각 이동통신 서비스 방식에 따른 동작 중심 주파수에서의 송수신 특성을 측정하여 3차원 복사 패턴으로 나타낸 것이다. 이러한 주파수 대역에서 상기 안테나 장치(200)의 반사 손실은 이미 도 12를 통해 살펴본 바 있으며, 도 13 내지 도 17에서는 실제 휴대 단말기에 장착된 상태에서 상기 안테나 장치(200)의 지향성을 살펴보기 위한 것이다. 도 13 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 장치(200)는 각각의 동작 중심 주파수에서 전방향으로 비교적 균일한 방사 특성을 보이고 있다. 13 to 17 illustrate the three-dimensional radiation pattern by measuring the transmission and reception characteristics at the operating center frequency according to each mobile communication service method by mounting the antenna device 200 to a mobile terminal which actually operates. In this frequency band, the reflection loss of the antenna device 200 has already been described with reference to FIG. 12, and FIGS. 13 to 17 illustrate the directivity of the antenna device 200 in a state where it is actually mounted on a mobile terminal. . As shown in FIGS. 13 to 17, the antenna device 200 exhibits relatively uniform radiation characteristics in all directions at each operating center frequency.

아울러, 하기의 [표 1]은 상기 안테나 장치(200)의 최대 이득과 효율을 측정한 값들을 나타내고 있다. In addition, Table 1 below shows the values for measuring the maximum gain and efficiency of the antenna device 200.

서비스service 주파수 대역 (MHz)Frequency band (MHz) 이득 (dBi)Gain (dBi) 효율 (%)efficiency (%) CDMA/DCN/GSM850/CDPDCDMA / DCN / GSM850 / CDPD TXTX LowLow 824.0824.0 -3.53-3.53 19.7419.74 MiddleMiddle 836.5836.5 -2.81-2.81 22.5122.51 HighHigh 849.0849.0 -2.24-2.24 26.6426.64 RXRX LowLow 869.0869.0 -2.04-2.04 29.1029.10 MiddleMiddle 881.5881.5 -2.09-2.09 28.7028.70 HighHigh 894.0894.0 -2.13-2.13 27.5427.54 GSM900(GPRS)/EDGEGSM900 (GPRS) / EDGE TXTX LowLow 880.0880.0 -2.10-2.10 28.7428.74 MiddleMiddle 897.5897.5 -2.32-2.32 26.5526.55 HighHigh 915.0915.0 -2.94-2.94 23.1923.19 RXRX LowLow 925.0925.0 -3.45-3.45 21.1121.11 MiddleMiddle 942.5942.5 -3.76-3.76 19.3119.31 HighHigh 960.0960.0 -4.43-4.43 16.8416.84 DCS1800DCS1800 TXTX LowLow 1710.01710.0 -2.20-2.20 30.7130.71 MiddleMiddle 1747.51747.5 -1.83-1.83 34.1534.15 HighHigh 1785.01785.0 -1.92-1.92 34.9134.91 RXRX LowLow 1805.01805.0 -2.25-2.25 33.3633.36 MiddleMiddle 1842.51842.5 -1.68-1.68 37.0137.01 HighHigh 1880.01880.0 -0.77-0.77 39.8839.88 US-PCS/GSM1900US-PCS / GSM1900 TXTX LowLow 1850.01850.0 -1.59-1.59 36.0836.08 MiddleMiddle 1880.01880.0 -0.77-0.77 39.8839.88 HighHigh 1910.01910.0 -0.70-0.70 37.9337.93 RXRX LowLow 1930.01930.0 -1.46-1.46 36.3036.30 MiddleMiddle 1960.01960.0 -1.17-1.17 38.9238.92 HighHigh 1990.01990.0 -1.49-1.49 36.9036.90 AWSAWS TXTX LowLow 1710.01710.0 -2.20-2.20 30.7130.71 MiddleMiddle 1732.51732.5 -1.74-1.74 34.2434.24 HighHigh 1755.01755.0 -1.77-1.77 35.1935.19 RXRX LowLow 2110.02110.0 -1.20-1.20 35.7335.73 MiddleMiddle 2132.52132.5 -1.66-1.66 32.0932.09 HighHigh 2155.02155.0 -1.98-1.98 30.1130.11

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다. In the foregoing detailed description of the present invention, specific embodiments have been described. However, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

예를 들면, 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에서는 방사 도체의 프랙탈 구조에 대하여 대체로 사각형 형상을 언급하고 있으나, 도 6에 도시된 다양한 다른 형태의 프랙탈 구조를 이용하여 구성할 수 있다. For example, although another preferred embodiment of the present invention refers to a generally rectangular shape with respect to the fractal structure of the radiating conductor, it may be configured using various other types of fractal structures shown in FIG.

100, 200: 안테나 장치 102, 213: 방사 도체
103, 211: 그라운드 도체 131, 215: 단락 배선
201: 제1 안테나 소자 202: 제2 안테나 소자
301: 제1 프랙탈 구조 302: 제2 프랙탈 구조100, 200: antenna device 102, 213: radiation conductor
103, 211: ground conductors 131, 215: short-circuit wiring
201: first antenna element 202: second antenna element
301: first fractal structure 302: second fractal structure

Claims

휴대 단말기용 안테나 장치에 있어서,
유전체로 이루어진 제1 기판과, 상기 제1 기판의 일면에 제공되는 그라운드 도체와, 상기 제1 기판의 타면에 제공되는 프랙탈(Fractal) 구조의 평면형 방사 도체와, 상기 방사 도체에 제공되는 급전점(feeding point)과, 상기 제1 기판을 지나 상기 그라운드 도체와 방사 도체를 단락시키는 단락 배선을 포함하는 제1 안테나 소자; 및
일면이 상기 제1 기판의 일면과 인접하게 배치되는 제2 기판과, 상기 제2 기판의 타면에 제공되며 프랙탈 구조로 이루어지는 제2 방사 도체와, 상기 제2 방사 도체로부터 연장되며 적어도 상기 제2 기판의 어느 한 측면의 일부분을 감싸게 부착되면서 상기 급전점에 연결되는 급전 배선과, 상기 제2 기판을 관통하여 상기 제2 방사 도체에 연결되는 급전선을 포함하는 제2 안테나 소자를 구비하고,
상기 제2 안테나 소자는 상기 제1 기판의 일측면에 제공되며, 상기 제1 기판의 일면에 대하여 수직 방향으로 배치됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
In the antenna device for a mobile terminal,
A first substrate made of a dielectric, a ground conductor provided on one surface of the first substrate, a planar radiation conductor having a fractal structure provided on the other surface of the first substrate, and a feed point provided on the radiation conductor ( a first antenna element including a feeding point and a short circuit line connecting the ground conductor and the radiation conductor through the first substrate; And
A second substrate having one surface disposed adjacent to one surface of the first substrate, a second radiation conductor provided on the other surface of the second substrate and having a fractal structure, and extending from the second radiation conductor and at least the second substrate; A second antenna element including a feed wire connected to the feed point while being attached to a portion of one side of the feed rod, and a feed line connected to the second radiating conductor through the second substrate,
The second antenna element is provided on one side of the first substrate, the antenna device for a portable terminal, characterized in that arranged in a direction perpendicular to the one surface of the first substrate.

제1 항에 있어서, 상기 방사 도체의 프랙탈 구조는,
제1-1 사각형 형상의 1-1차 복사 패턴(radiation pattern); 상기 1-1차 복사 패턴에 의해 형성된 제1-1 사각형을 4개의 제1-2 사각형들로 분할하는 1-2차 복사 패턴; 상기 1-2차 복사 패턴에 의해 형성된 제1-2 사각형들을 각각 4개의 제1-3 사각형들로 분할하는 1-3차 복사 패턴; 및 상기 1-3차 복사 패턴에 의해 형성된 제1-3 사각형들 내에 각각 제공되는 '+'자 형상의 1-4차 복사 패턴으로 이루어진 제1 프랙탈 구조를 포함하며,
상기 1-4차 복사 패턴의 어느 한 단부는 상기 제1-2 사각형들의 한 변에 접하게 배치됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
According to claim 1, The fractal structure of the radiation conductor,
A first-first radiation pattern having a first-first rectangular shape; A 1-2th radiation pattern for dividing the 1-1st square formed by the 1st-1st radiation pattern into 4 1-2nd rectangles; A 1-3rd radiation pattern for dividing the 1-2 squares formed by the 1-2th radiation pattern into four 1-3rd squares, respectively; And a first fractal structure including '+' shaped first through fourth radiation patterns respectively provided in the first through third quadrangles formed by the first through third radiation patterns.
Any one end of the 1-4th radiation pattern is disposed in contact with one side of the 1-2 squares.

제2 항에 있어서, 상기 1-4차 복사 패턴은 상기 제1-3 사각형들 내에 각각 한 쌍씩 제공됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The antenna device of claim 2, wherein the first to fourth radiation patterns are provided in pairs in the first to third rectangles.

제2 항에 있어서, 상기 방사 도체의 프랙탈 구조는,
제2-1 사각형 형상의 2-1차 복사 패턴; 및 상기 2-1차 복사 패턴에 의해 형성된 제2-1 사각형 내에 각각 제공되는 알파벳 'Z'자 형상의 2-2차 복사 패턴으로 이루어진 제2 프랙탈 구조를 더 포함하며,
상기 2-2차 복사 패턴의 어느 한 단부는 상기 제2-1 사각형의 한 변에 접하게 배치됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The fractal structure of claim 2, wherein
A 2-1st radiation pattern of a 2-1 square shape; And a second fractal structure including a second-second radiation pattern of alphabet 'Z' shapes provided in the second-first square formed by the second-first radiation pattern, respectively.
Any one end of the second-second radiation pattern is disposed in contact with one side of the 2-1 square.

제4 항에 있어서, 상기 방사 도체는 상기 제1 프랙탈 구조와, 상기 제2 프랙탈 구조들이 3열, 4행으로 배열되어 이루어진 제1 방사 패치를 포함하고,
상기 제2 프랙탈 구조들의 제1 행의 한 변이 상기 제1 프랙탈 구조의 한 변에 접함을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The radiation conductor of claim 4, wherein the radiation conductor comprises the first fractal structure and a first radiation patch including the second fractal structures arranged in three rows and four rows.
And a side of the first row of the second fractal structures abuts a side of the first fractal structure.

제5 항에 있어서, 상기 방사 도체는,
다수의 상기 제1 프랙탈 구조들이 1열로 배열된 제2 방사 패치를 더 포함하고,
상기 제1 방사 패치가 상기 제2 방사 패치에 중첩된 형태임을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The method of claim 5, wherein the radiation conductor,
A plurality of said first fractal structures further comprising a second radiating patch arranged in a row;
And the first radiation patch is superimposed on the second radiation patch.

제6 항에 있어서, 상기 방사 도체는,
상기 제1 방사 패치의 제1 프랙탈 구조 중, 1-1차 복사 패턴의 한 변은 상기 제2 방사 패치의 제1 프랙탈 구조 중 1-3차 복사 패턴의 한 변에 접하게 배치됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The method of claim 6, wherein the radiation conductor,
Wherein one side of the first-first radiation pattern of the first fractal structure of the first radiation patch is disposed in contact with one side of the first-third radiation pattern of the first fractal structure of the second radiation patch Antenna device for terminals.

제6 항에 있어서, 상기 제1 방사 패치가 상기 제2 방사 패치에 중첩됨에 따라, 상기 방사 도체는 상기 제1 프랙탈 구조의 일부분만으로 이루어지는 제1 방사부, 상기 제1 프랙탈 구조들이 중첩되어 이루어지는 제2 방사부 및 상기 제1 프랙탈 구조와 제2 프랙탈 구조가 중첩되어 이루어지는 제3 방사부로 구분됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
7. The method of claim 6, wherein as the first radiating patch overlaps the second radiating patch, the radiating conductor comprises: a first radiating portion consisting of only a portion of the first fractal structure; And a second radiating portion and a third radiating portion formed by overlapping the first fractal structure and the second fractal structure.

제1 항에 있어서, 상기 단락 배선은 상기 제1 기판의 어느 한쪽 면을 감싸게 연장되는 동 테이프(cooper tape)임을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The antenna device of claim 1, wherein the short-circuit wiring is a cooper tape extending to cover one surface of the first substrate.

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제1 항에 있어서, 상기 단락 배선은 상기 제1 기판상에서 상기 제2 안테나 소자가 배치된 측면에 대향하는 측면에 배치됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The antenna device of claim 1, wherein the short-circuit wiring is disposed on a side surface of the first substrate opposite to a side surface on which the second antenna element is disposed.

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제1 항에 있어서, 상기 제2 방사 도체는,
제3-1 사각형 형상의 3-1차 복사 패턴(radiation pattern), 상기 3-1차 복사 패턴에 의해 형성된 제3-1 사각형을 4개의 제3-2 사각형들로 분할하는 3-2차 복사 패턴, 상기 3-2차 복사 패턴에 의해 형성된 제3-2 사각형들을 각각 4개의 제3-3 사각형들로 분할하는 3-3차 복사 패턴 및 상기 3-3차 복사 패턴에 의해 형성된 제3-3 사각형들 내에 각각 제공되는 '+'자 형상의 3-4차 복사 패턴으로 이루어진 제3 프랙탈 구조들을 포함함을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The method of claim 1, wherein the second radiating conductor,
3-1st radiation pattern of 3-1 square shape, 3-2nd radiation that divides the 3-1 square formed by the 3-1st radiation pattern into 4 3-2 squares Pattern, the third-third radiation pattern that divides the third-second quadrangles formed by the third-second radiation pattern into four third-three rectangles, respectively, and the third-third formed by the third-third radiation pattern An antenna device for a mobile terminal, characterized in that it comprises a third fractal structure consisting of a 3-4 order radiation pattern of '+' shape provided in each of the three rectangles.

제13 항에 있어서, 상기 제2 방사 도체는,
상기 제3 프랙탈 구조만으로 이루어지는 제4 방사부; 및
상기 제3 프랙탈 구조들을 서로 중첩하되, 상기 제3 프랙탈 구조들 중 하나의 제3-1 사각형의 한 변은 다른 하나의 제3 프랙탈 구조 중 3-3차 복사 패턴의 한 변에 접하게 배치된 형태의 제5 방사부를 포함함을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
The method of claim 13, wherein the second radiating conductor,
A fourth radiator having only the third fractal structure; And
The third fractal structures overlap each other, and one side of the third-first rectangle of one of the third fractal structures is disposed in contact with one side of the third-third radiation pattern of the other third fractal structure. An antenna device for a portable terminal, characterized in that it comprises a fifth radiating portion.

제14 항에 있어서, 상기 제2 방사 도체는 상기 제4 방사부에 연결되는 제6 방사부를 포함하며, 상기 제6 방사부는 평판 형상임을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
15. The antenna device of claim 14, wherein the second radiation conductor includes a sixth radiation portion connected to the fourth radiation portion, and the sixth radiation portion has a flat plate shape.

제14 항에 있어서, 상기 급전선은 상기 제5 방사부로 접속됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
15. The antenna device of claim 14, wherein the feed line is connected to the fifth radiating part.

제14 항에 있어서, 상기 제3 프랙탈 구조들을 서로 중첩하되, 상기 제3 프랙탈 구조들 중 하나의 제3-1 사각형의 한 변은 다른 하나의 제3 프랙탈 구조 중 3-3차 복사 패턴의 한 변에 접하게 배치된 형태의 프랙탈 구조로 이루어진 제7 방사부가 상기 제2 기판의 일면에 제공되며, 상기 급전선이 상기 제7 방사부를 지나게 배선됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.
15. The method of claim 14, wherein the third fractal structures overlap each other, wherein one side of the third-first rectangle of one of the third fractal structures is one of the third-third radiation patterns of the other third fractal structure. And a seventh radiator having a fractal structure arranged in contact with a side of the second substrate is provided on one surface of the second substrate, and the feed line is wired through the seventh radiator.

제17 항에 있어서, 상기 제2 기판의 일면에 제공되는 제7 방사부는 상기 급전선에 접속된 위치로부터 상기 제4 방사부가 연장된 방향에 대향되는 방향으로 연장됨을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나 장치.18. The antenna device of claim 17, wherein the seventh radiating portion provided on one surface of the second substrate extends from a position connected to the feed line in a direction opposite to the direction in which the fourth radiating portion extends.