KR101801117B1 - 휴대용 무선 단말기에서 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치를 제공하고, 상기 장치는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 피감지체에 대응하는 금속체 및 상기 금속체가 송수신하는 신호를 처리하는 통신 모듈부 및 상기 금속체로부터 피감지체에 대응하는 정보를 획득하는 센서 모듈부가 구비된 메인보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 무선 단말기에서 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치{METALS USED FOR ANTENNAS AND SENSOR ELEMENTS AND APPARATUS COUPLED THEREWITH IN PORTABLE WIRELESS TERMINAL}
본 발명은 휴대용 무선 단말기에 관한 것으로서, 특히, 여러 요소들을 하나로 대체하여 공정비를 절감하고 실장 공간을 확보하는 부재에 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 부가되면서 크기는 경박화되어 가고 있는 실정이다.
상술한 바와 같이, 휴대용 단말기가 슬림화되고 있는 상황에서 한정된 공간에 여러 구성 요소들을 실장시키기 더욱 어려워지고 있다. 일 예로, 도 1은 종래의 휴대용 무선 단말기에서 요소들의 배치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 휴대용 무선 단말기(100)는 외관을 형성하는 케이스 프레임(110)에 하기의 요소들을 구성한다. 상기 휴대용 무선 단말기(100)는 메인보드(120)에 실장되는 적어도 하나 이상의 안테나(130, 150)와 센서용 부재(140)를 구성할 수 있다. 상기 센서용 부재(140)는 피감지체에 대응하는 것으로서, 일 예로, 근접 센서는 피감지체와의 거리에 따라 정전용량의 변화를 일으키는 금속판을 요한다. 일반적으로 상기 안테나(130, 150)는 클수록 그 성능이 우수하다. 더욱이, 상기 근접 센서용 금속판이 클수록 근접 센서는 양호한 성능 또는 민감도를 가진다. 하지만, 여러 요소들이 제한된 공간에 함께 실장되는 상황에서, 요소들간의 간섭을 회피하여 그 성능을 확보하기란 어렵다.
본 발명의 목적은 휴대용 무선 단말기에서 여러 실장 요소들을 하나의 부재로 대체하여 공정비를 절감하고 실장 공간을 확보하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 휴대용 무선 단말기에서 안테나와 센서용 부재로 병행하는 하나의 금속 부재와, 상기 금속 부재와 연동하여 안테나 성능 및 센서 성능을 확보하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 휴대용 무선 단말기에서 안테나와 근접 센서용 부재로 병행하는 하나의 금속 부재와, 상기 금속 부재로 인체가 근접함이 인식되면 안테나로 공급되는 전력을 낮춰 전자파 흡수율(SAR; Specific Absorption Rate)을 저감시키는 장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 견지로서, 본 발명은 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치에 있어서, 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 피감지체에 대응하는 금속체 및 상기 금속체가 송수신하는 신호를 처리하는 통신 모듈부 및 상기 금속체로부터 피감지체에 대응하는 정보를 획득하는 센서 모듈부가 구비된 메인보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 휴대용 무선 단말기에서 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치는 공정비가 적게 들고 단말기를 슬림화시키며, 안테나 성능과 센서 성능을 함께 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 휴대용 무선 단말기에서 요소들의 배치를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 무선 단말기의 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 무선 단말기의 블럭 구성도 및
도 4 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면 및
도 13 및 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 무선 단말기의 블럭 구성도.
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 휴대용 무선 단말기에 관한 것으로서, 특히, 여러 요소들을 하나로 대체하여 공정비를 절감하고 실장 공간을 확보하는 부재에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예는 휴대용 무선 단말기에서 안테나와 센서용 부재로 병행할 수 있는 금속체 및 이와 연동하는 장치를 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 무선 단말기의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 휴대용 무선 단말기(20)는 음성 신호를 출력하기 위한 스피커(21)와, 상기 스피커(21)의 하부에 위치하며 영상 신호를 출력하기 위한 디스플레이(22)를 포함한다. 더욱이, 상기 휴대용 무선 단말기(20)는 데이터 입력 수단인 키패드 어셈블리(23)와, 상기 키패드 어셈블리(23) 하부에 위치하며 음성 신호를 입력하기 위한 마이크로폰(24)을 포함한다. 상기 디스플레이(22)는 수백만 화소를 갖는 엘씨디(LCD, Liquid Crystal Display)일 수 있다. 또한, 만약 상기 엘씨디에 터치 스크린(touch screen)이 적용된다면, 상기 디스플레이(22)는 상기 키패드 어셈블리(23)를 대신하여 데이터 입력 유닛의 기능을 수행할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 휴대용 무선 단말기(20)는 해당 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하는 적어도 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 게다가, 상기 휴대용 무선 단말기(20)는 적어도 하나 이상의 센서를 구비하고, 해당 센서는 피감지체에 대응하는 센서용 부재를 요할 수도 있다. 일 예로, 정전 용량식의 근접 센서, 터치 센서는 도전체와 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속판을 요한다. 게다가, 저항식의 습도 센서, 열 센서 등은 온도 변화에 따라 저항이 변하는 금속판을 요한다.
특히, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 휴대용 무선 단말기(20)는 안테나와 센서용 부재로 병행하는 하나의 금속체를 구비한다. 즉, 상기 금속체는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송신 또는 수신할 수 있고, 적어도 하나 이상의 피감지체(예;도전체, 습도, 열 등)에 대응할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 무선 단말기의 블럭 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 휴대용 무선 단말기는 제어부(310), 안테나(320), 근접 센서 모듈부(340), 통신 모듈부(350), 표시부(360), 저장부(370), 코덱(380), 스피커(381), 마이크(382) 및 입력부(390)를 포함한다.
상기 제어부(310)는 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 상기 제어부(310)는 후술되는 통신 모듈부들(350-1,..., 350-N)의 송수신 신호를 처리하는 모뎀을 포함한다. 이에 국한되지 않고, 상기 통신 모듈부들(350-1,..., 350-N)이 송수신 신호를 개별적으로 처리하는 구현도 가능할 수 있다.
상기 통신 모듈부(350)는 후술될 제1안테나(320) 및 제2안테나(330)를 통해 송수신한 신호를 처리한다. 상기 통신 모듈부(350)는 적어도 하나 이상의 통신 모듈부들(350-1,..., 350-N, 350-M)을 포함하고, 각 통신 모듈부들(350-1,..., 350-N, 350-M)은 통신 서비스 대역을 분담한다. 상기 통신 모듈부(250)는 LTE(long term evolution), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), CDMA(code division multiple access), GSM(Global System for Mobile communications), PCS(Personal Communication Service), DCS(Digital Cellular System), WCDMA(wideband code division multiple access), EVDO(Evolution-Data Optimized), HSPA(High Speed Packet Access), GPS(Global Positioning System), BT(Bluetooth) 및 WiFi(wireless lan) 중 적어도 하나 이상에 대한 통신 모듈부들을 포함할 수 있다. 게다가, 상기 제어부(310)는 통신 환경(예;이종망으로의 핸드오버), 사용자가 설정한 환경에 따라 해당 통신 모듈부를 결정할 수 있다.
특히, 상기 제1안테나(320)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신할 수 있다. 게다가, 상기 제1안테나(320)는 상기 근접 센서 모듈부(340)의 센서용 부재로 병행한다. 도시된 바와 같이, 상기 단말기는 해당 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하는 제2안테나(330)가 추가로 구비될 수 있으나, 센서용 부재로 병행하는 상기 제1안테나(320)와는 대별된다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 하나의 안테나가 두 가지 용도로 사용되며, 이는 실장 공간을 확보하게 하며 공정비를 절감하게 할 수 있다.
상기 근접 센서 모듈부(340)는 상기 제1안테나(330)와 도전체(예; 손)과의 거리에 따라 변화하는 정전용량을 상기 제어부(310)로 출력한다. 게다가, 상기 근접 센서 모듈부(340)는 상기 제1안테나(330)와 도전체(예; 손)와의 거리에 따라 변화하는 정전용량이 임계치에 도달할 경우에만 근접 신호를 상기 제어부(310)로 출력할 수도 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 근접 센서 모듈부(340)로부터 수신한 정전용량이 임계치에 도달하였거나 상기 근접 센서 모듈부(340)로부터 근접 신호를 수신하면, 상기 제어부(310)는 상기 제1안테나(320) 또는 제2안테나(330)로 공급되는 전력을 낮춰 전자파 흡수율(SAR; Specific Absorption Rate)을 저감시킬 수 있다. 일 예로, 음성 통화시 사용자가 단말기를 머리쪽으로 가까이하면, 상기 제어부(310)는 제1안테나(320) 또는 제2안테나(330)로 공급되는 전력을 낮춤으로써 신체로의 전자파 흡수율을 저감시킬 수 있다. 단, 상기 제1안테나(320) 또는 제2안테나(330)로 공급되는 전력이 낮춰진다고 해서, 그 방사 성능이 열화되는 것은 아니다.
본 발명은 근접 센서 모듈부(340)와 균등한 다양한 센서 모듈부를 구비할 수 있다. 일 예로, 상기 단말기는 터치 센서 모듈부, 열 센서 모듈부, 습도 센서 모듈부 등을 구성할 수 있다. 단, 상기 제1안테나(320)는 이러한 센서 모듈부들을 위한 센서용 부재로 병행한다는 것이 중요하다. 일 예로, 상기 단말기는 열 센서 모듈부를 구비하고 제1안테나(320)가 상기 열 센서 모듈부의 센서용 부재로 사용할 수 있다. 상기 제1안테나(320)의 방사 성능이 떨어질 경우, 원활하게 방사되지 않은 전자파는 단말기의 온도를 상승시키는 요인이 된다. 즉, 안테나의 성능이 떨어질 경우 단말기는 비정상적으로 과열되어 오동작할 수도 있다. 상기 열 센서 모듈부는 상기 제1안테나(320)를 통해 변화하는 온도를 감지하고 이를 상기 제어부(310)로 알릴 수 있다. 단말기를 불안정하게 하는 온도가 감지되면, 상기 제어부(310)는 해당 냉각 장치를 구동시킬 수 있다.
상기 표시부(360), 저장부(370), 코덱(380), 입력부(390) 및 마이크(381), 스피커(382)는 단말기의 공지된 구성이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치에 관해 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 장치(400)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(430)와, 이와 연동하는 통신 모듈부(440) 및 근접 센서 모듈부(450)가 구비된 메인보드(420)를 포함한다.
상기 통신 모듈부(440)는 상기 금속체(430)가 송수신하는 신호를 처리하고, 상기 근접 센서 모듈부(450)는 상기 금속체(430)의 정전용량이 변화하는 것을 감지한다. 상기 메인보드(420)에 구성되는 미도시된 제어부는 상기 통신 모듈부(440) 및 근접 센서 모듈부(450)와 소통하여 해당 동작을 제어한다.
상기 메인보드(420)는 기본 회로와 부품들을 담고 있는 기판이다. 상기 메인보드(420)는 단말기의 실행 환경을 설정하고 그 정보를 유지해 주고, 단말기를 안정적으로 구동하게 해주고, 단말기의 모든 장치들의 데이터 입출력 교환을 원활하게 해주는 부분이다. 상기 메인보드(420)는 제어부(CPU), 마이크로프로세서, 보조프로세서, 메모리, 바이오스, 접속회로 등을 포함한다.
상기 금속체(430)는 상기 메인보드(420) 제작시 증착되는 금속 박막이거나, 상기 메인보드(420)에 후공적으로 부착되는 금속판일 수 있다. 상기 금속체(430)는 해당 통신 서비스 대역에서 공진할 수 있고 도전체의 접근에 정전용량이 적절하게 변화할 수 있는 형상을 가진다. 상기 금속체(430)는 상기 통신 모듈부(440)으로부터 전류를 공급받는 급전단(431)을 구성하여 모노폴(monopole) 타입의 안테나로 동작한다. 상기 금속체(430)의 급전단(431)은 상기 통신 모듈부(440)와 선로(441)로 통해 전기적으로 연결되고, 상기 근접 센서 모듈부(450)는 상기 금속체(430)와 선로(451)를 통해 전기적으로 연결된다. 게다가, 상기 금속체(430)는 단말기의 둘레에 위치하는 것이 안테나 성능 및 근접 센서 성능을 확보하는데 도움될 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 장치(500)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(530)와, 이와 연동하는 제1통신 모듈부(540), 제2통신 모듈부(560) 및 근접 센서 모듈부(550)가 구비된 메인보드(520)를 포함한다.
상기 금속체(530)는 해당 통신 서비스 대역에서 공진할 수 있고 도전체의 접근에 정전용량이 적절하게 변화할 수 있는 형상을 가진다. 상기 금속체(530)는 상기 제1통신 모듈부(540), 제2통신 모듈부(560) 및 근접 센서 모듈부(550)과 각각의 선로들(541, 551, 561)로 전기적으로 연결되어 전류를 공급받는다. 상기 금속체(530)는 모노폴(monopole) 타입의 안테나로 동작하여 제1통신 모듈부(550)가 처리하는 통신 서비스 대역의 신호와 제2통신 모듈부(560)가 통신 서비스 대역의 신호를 송수신한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 장치(500)는 두 개의 통신 모듈부들(540, 560)을 구성하였지만, 상기 금속체(530)를 방사체로 하는 그 이상의 통신 모듈부들이 구성될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 장치(500)는 근접 센서 모듈부(550) 이외에 상기 금속체(530)를 센서용 부재로 사용하는 그 이상의 센서 모듈부들이 구성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 장치(600)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(630)와, 이와 연동하는 통신 모듈부(640) 및 근접 센서 모듈부(650)가 구비된 메인보드(620)를 포함한다.
상기 금속체(630)는 해당 통신 서비스 대역에서 공진할 수 있고 도전체의 접근에 정전용량이 적절하게 변화할 수 있는 형상을 가진다. 상기 금속체(630)는 전류를 공급받기 위한 하나의 급전단(631)을 구성하여 모노폴(monopole) 타입의 안테나로 동작한다. 도 4의 실시 예와 다르게, 상기 금속체(630)의 하나의 급전단(631)에서 분기된 선로들(641, 651)이 상기 통신 모듈부(640)와 근접 센서 모듈부(650)와 전기적으로 연결된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 장치(700)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(730)와, 이와 연동하는 통신 모듈부(740) 및 근접 센서 모듈부(750)가 구비된 메인보드(720)를 포함한다.
도 7의 (a)를 참조하면, 상기 통신 모듈부(740)와 근접 센서 모듈부(750)는 상기 금속체(730)의 서로 다른 말단(731, 732)과 선로들(741, 751)을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 통신 모듈부(740)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(750)가 처리하는 신호가 분기될 수 있다. 상기 근접 센서 모듈부(750)가 상기 금속체(730)에 전기적으로 연결되는 말단(732)은 안테나 성능에 영향을 주지 않는 곳으로 선정하는 것이 바람직하다.
도 7의 (b)를 참조하면, 상기 금속체(730)의 급전단(731)은 분기된 선로들(741, 751)을 통해 상기 통신 모듈부(740)와 근접 센서 모듈부(750)와 전기적으로 연결된다. 상기 장치(700)는 상기 통신 모듈부(740)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(750)가 처리하는 신호를 분기하기 위한 필터(777)를 구비할 수 있다. 일 예로, 상기 통신 모듈부(740)는 600MHz~3GHz 대역의 신호를 처리하고, 상기 근접 센서 모듈부(750)는 1MHz~13MHz 대역의 신호를 처리한다.
특히, 상기 장치(700)는 상기 근접 센서 모듈부(750)가 안테나 성능을 열화시키는 것을 막기 위하여 적어도 하나 이상의 안테나 소자, 일 예로, 플로팅 인덕터(floating inductor)(780)를 상기 근접 센서 모듈부(740) 단에 구성한다. 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 인덕터(780)는 상기 금속체(730)와 상기 근접 센서 모듈부(750)를 연결하는 선로(751)에 구성된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 8의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 장치(800)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(830)와, 이와 연동하는 통신 모듈부(840) 및 근접 센서 모듈부(850)가 구비된 메인보드(820)를 포함한다.
상기 금속체(830)는 전류를 급전받는 급전단(831)과 접지를 위한 접지단(832)을 갖는 역 F 안테나(IFA;Inverted F Antenna) 또는 평판형 역 F 안테나(PIFA;Planar Inverted F Antenna)로 동작할 수 있다. 상기 금속체(830)의 급전단(831)은 선로(841)를 통해 상기 통신 모듈부(840)와 전기적으로 연결되고, 상기 금속체(830)의 접지단(832)은 선로(851)를 통해 상기 메인보드(820)의 접지면(ground)(821)과 전기적으로 연결된다.
상기 통신 모듈부(840)와 근접 센서 모듈부(850)는 상기 금속체(830)의 서로 다른 말단(831, 833)과 선로들(841, 851)을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 통신 모듈부(840)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(850)가 처리하는 신호가 분기될 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 상기 금속체(830)의 급전단(831)은 분기된 선로들(841, 851)을 통해 상기 통신 모듈부(840)와 근접 센서 모듈부(850)와 전기적으로 연결된다. 상기 장치(800)는 상기 통신 모듈부(840)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(750)가 처리하는 신호를 분기하기 위한 필터(877)를 구비할 수 있다.
특히, 상기 장치(800)는 상기 근접 센서 모듈부(850)가 안테나 성능을 열화시키는 것을 막기 위하여 안테나 소자, 일 예로, 플로팅 인덕터(floating inductor)(880)를 상기 근접 센서 모듈부(840) 단에 구성한다. 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 인덕터(880)는 상기 금속체(830)와 상기 근접 센서 모듈부(850)를 연결하는 선로(851)에 구성된다.
더욱이, 상기 금속체(830)가 상기 메인보드(820)의 접지면(821)에 접지되면 상기 근접 센서 모듈부(850)는 정상적으로 동작하지 않음으로, 이를 방지하기 위하여 상기 접지단(332)에 적어도 하나 이상의 안테나 소자, 일 예로, 직렬 커패시터(series capacitor)(890)를 구성한다. 도시된 바와 같이, 상기 직렬 커패시터(890)는 상기 접지단(832)과 상기 접지면(821)을 연결하는 선로에 구성된다. 상기 접지단(832)에 구성된 직렬 커패시터(890)로 인하여, 상기 근접 센서 모듈부(850)는 상기 접지단(832)이 개방된 것으로 인식하고 정상적인 동작할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 장치(900)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(930)와, 이와 연동하는 미도시된 통신 모듈부 및 근접 센서 모듈부가 구비된 메인보드(920)를 포함한다. 특히, 상기 금속체(930)는 상기 메인보드(920)에 고정되는 사출 성형물(이하, '캐리어'라 칭함)(970)에 부착된다. 상기 금속체(930)은 상기 캐리어(970)의 외면을 따라 절곡된 형상을 가진다.
도 9의 (a)를 참조하면, 상기 통신 모듈부와 근접 센서 모듈부는 상기 금속체(930)의 서로 다른 말단(931, 933)과 선로들(941, 951)을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 통신 모듈부가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(950)가 처리하는 신호가 분기될 수 있다. 상기 금속체(930)는 상기 통신 모듈부로부터 급전 받아 모노폴 안테나로 동작한다. 게다가 급전 센서 모듈부는 상기 금속체(930)의 정전용량을 감지하여 이를 제어부로 출력한다.
도 9의 (b)를 참조하면, 상기 금속체(930)의 말단(931)은 분기된 선로들(941, 951)을 통해 상기 통신 모듈부와 근접 센서 모듈부와 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 장치(900)는 상기 통신 모듈부가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(950)가 처리하는 신호를 분기하기 위한 필터(977)를 구비할 수 있다.
특히, 상기 장치(900)는 상기 근접 센서 모듈부가 안테나 성능을 열화시키는 것을 막기 위하여 안테나 소자, 일 예로, 플로팅 인덕터(floating inductor)(980)를 상기 근접 센서 모듈부 단에 구성한다. 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 인덕터(980)는 상기 금속체(930)와 상기 근접 센서 모듈부를 연결하는 선로(951)에 구성된다.
도 10는 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 10의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 장치(1000)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신하며 접근하는 도전체와의 거리에 따라 정전용량이 변화하는 금속체(1030)와, 이와 연동하는 미도시된 통신 모듈부 및 근접 센서 모듈부가 구비된 메인보드(1020)를 포함한다. 특히, 상기 금속체(1030)는 상기 메인보드(1020)에 고정되는 사출 성형물(이하, '캐리어'라 칭함)(1070)에 부착된다. 상기 금속체(1030)은 상기 캐리어(1070)의 외면을 따라 절곡된 형상을 가진다.
상기 금속체(1030)는 전류를 급전받는 급전단(1031)과 접지를 위한 접지단(1032)을 갖는 역 F 안테나(IFA;Inverted F Antenna) 또는 평판형 역 F 안테나(PIFA;Planar Inverted F Antenna)로 동작할 수 있다. 상기 금속체(1030)의 급전단(1031)은 선로(1041)를 통해 상기 통신 모듈부와 전기적으로 연결되고, 상기 금속체(1030)의 접지단(1032)는 선로(1051)를 통해 상기 메인보드(1020)의 접지면(1021)과 전기적으로 연결된다.
도 10의 (a)를 참조하면, 상기 통신 모듈부와 근접 센서 모듈부는 상기 금속체(1030)의 서로 다른 말단(1031, 1033)과 선로들(1041, 1051)을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 통신 모듈부(1040)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(1050)가 처리하는 신호가 분기될 수 있다.
도 10의 (b)를 참조하면, 상기 금속체(1030)의 급전단(1031)은 분기된 선로들(1041, 1051)을 통해 상기 통신 모듈부와 근접 센서 모듈부와 전기적으로 연결된다. 상기 장치(1000)는 상기 통신 모듈부(1040)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(1050)가 처리하는 신호를 분기하기 위한 필터(1077)를 구비할 수 있다.
특히, 상기 장치(1000)는 상기 근접 센서 모듈부가 안테나 성능을 열화시키는 것을 막기 위하여 안테나 소자, 일 예로, 플로팅 인덕터(floating inductor)(1080)를 상기 근접 센서 모듈부 단에 구성한다. 도시된 바와 같이, 상기 플로팅 인덕터(1080)는 상기 금속체(1030)와 상기 근접 센서 모듈부를 연결하는 선로(1051)에 구성된다.
더욱이, 상기 금속체(1030)가 상기 메인보드(1020)의 접지면(1021)에 접지되면 상기 근접 센서 모듈부는 정상적으로 동작하지 않음으로, 이를 방지하기 위하여 상기 접지단(1032)에 적어도 하나 이상의 안테나 소자, 일 예로, 직렬 커패시터(series capacitor)(1090)를 구성한다. 도시된 바와 같이, 상기 직렬 커패시터(1090)는 상기 접지단(1032)과 상기 접지면(1021)을 연결하는 선로에 구성된다. 상기 접지단(1032)에 구성된 직렬 커패시터(1090)로 인하여, 상기 근접 센서 모듈부는 상기 접지단(1032)이 개방된 것으로 인식하고 정상적인 동작할 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따라 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이를 포함하는 장치를 보여주는 도면이다. 도 11은 도 7의 실시 예(700)과 유사한 구성을 가지고, 도 12는 도 8의 실시 예(800)와 유사한 구성을 가진다. 단, 도 11의 실시 예(1100)의 금속체(1130)와 도 12의 실시 예(1200)의 금속체(1230)는 도 7 및 도 8의 금속체(700, 800)과 대별된다.
도 11 및 도 12의 금속체(1130, 1230)는 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임(1110, 1210)에까지 연장되어 구성될 수 있다. 게다가, 상기 금속체(1130, 1230)는 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임(1110, 1210)에 구성되는 금속 부재를 포함할 수 있다. 일 예로, 단말기의 외관을 미려하게 하도록 상기 케이스 프레임(1110, 1210)에 구성된 금속 테두리가 안테나 및 센서용 부재로 동작할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 무선 단말기의 블럭 구성도이다.
도 13을 참조하면, 상기 휴대용 무선 단말기는 제어부(1310), 안테나(1320), 근접 센서 모듈부(1340), 통신 모듈부(1350), 안테나 매칭부(1355), 표시부(1360), 저장부(1370), 코덱(1380), 스피커(1381), 마이크(1382) 및 입력부(1390)를 포함한다.
상기 제어부(1310)는 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 상기 제어부(1310)는 후술되는 통신 모듈부(1350)의 송수신 신호를 처리하는 모뎀을 포함한다. 이에 국한되지 않고, 상기 통신 모듈부(1350)가 송수신 신호를 개별적으로 처리하는 구현도 가능할 수 있다.
상기 통신 모듈부(1350)는 상기 안테나(1320)와 상기 아테나 매칭부(1355)를 통해 송수신하는 해당 통신 서비스 대역의 신호를 처리한다. 상기 통신 모듈부(1350)는 적어도 하나 이상의 통신 모듈부들(1350-1,..., 1350-N)을 포함하고, 각 통신 모듈부들(1350-1,..., 1350-N)은 통신 서비스 대역을 분담한다. 상기 제어부(310)는 통신 환경(예;이종망으로의 핸드오버), 사용자가 설정한 환경에 따라 해당 통신 모듈부를 결정할 수 있다.
상기 안테나(1320)는 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에서 신호를 송수신할 수 있다. 게다가, 상기 안테나(1320)는 상기 근접 센서 모듈부(1340)의 센서용 부재로 병행한다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 하나의 안테나가 두 가지 용도로 사용되며, 이는 실장 공간을 확보하게 하며 공정비를 절감하게 할 수 있다.
상기 휴대용 단말기는 상기 안테나(1320)를 통한 신호들 중 상기 통신 모듈부(1350)가 처리하는 신호와 상기 근접 센서 모듈부(1340)가 처리하는 신호를 분기하기 위한 필터를 분기부(1378)에 더 구성할 수도 있다.
상기 근접 센서 모듈부(1340)는 상기 안테나(1320)와 도전체(예; 손)과의 거리에 따라 변화하는 정전용량을 상기 제어부(1310)로 출력한다. 게다가, 상기 근접 센서 모듈부(1340)는 상기 안테나(1330)와 도전체(예; 손)와의 거리에 따라 변화하는 정전용량이 임계치에 도달할 경우에만 해당 신호를 상기 제어부(1310)로 출력할 수도 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따라, 상기 근접 센서 모듈부(1340)로부터 수신한 정전용량이 임계치에 도달하였거나 상기 근접 센서 모듈부(1340)로부터 해당 신호를 수신하면, 상기 제어부(1310)는 상기 안테나(1320)로 공급되는 전력을 낮춰 전자파 흡수율(SAR; Specific Absorption Rate)을 저감시킬 수 있다.
게다가, 상기 제어부(1310)은 상기 근접 센서 모듈부(1340)로부터 수신한 정전용량의 크기 또는 상기 근접 센서 모듈부(1340)으로부터 급접 신호의 수신 여부에 따라 상기 안테나(1310)와 조화되어 안테나 성능을 확보하게 하는 상기 안테나 매칭부(1355)를 제어한다. 일 예로, 상기 근접 센서 모듈부(1340)로부터 근접 신호를 수신하지 않으면 상기 제어부(1310)는 제1방법으로 상기 안테나 매칭부(1355)를 제어하고, 상기 근접 센서 모듈부(1340)로부터 근접 신호를 수신하면 상기 제어부(1310)는 제2방법으로 상기 안테나 매칭부(1355)를 제어한다. 상기 근접 센서 모듈부(1340)로부터 근접 신호가 발생하였다는 것은 상기 안테나(1330)에 도전체가 근접하였다는 것을 가리킨다.
상기 안테나 매칭부(1355)는 커패시터, 인덕터 등의 안테나 소자로 이루어진 회로가 될 수 있고, 상기 제어부(1310)의 기 설정된 제어에 따라 상기 안테나 매칭부(1355)의 커패시턴스 또는 인덕터가 조절된다. 이와 달라, 상기 안테나 매칭부(1355)는 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(1310)의 제어하에 상기 안테나(1320)과 함께 공진하거나 또는 그렇지 아니하는 보조 안테나(1330)를 구성할 수도 있다. 도 14를 참조하면, 상기 안테나 매칭부(1355)는 상기 제어부(1310)의 제어에 따라 상기 보조 안테나(1330)를 전기적으로 연결 또는 미연결하는 스위칭 장치(1355)를 포함한다.
게다가, 본 발명은 근접 센서 모듈부(340)를 대체하는 다양한 센서 모듈부를 구비할 수 있다. 일 예로, 상기 단말기는 터치 센서 모듈부, 열 센서 모듈부, 습도 센서 모듈부 등을 구성할 수 있다. 단, 상기 안테나(1320)는 이러한 센서 모듈부들을 위한 센서용 부재로 병행한다는 것이 중요하다. 또한, 상기 제어부(1310)는 이러한 센서 모듈부로부터 획득한 정보로 부터 상기 안테나 매칭부(1355)를 제어할 수도 있다. 일 예로, 상기 열 센서 모듈부는 상기 안테나(1320)를 통해 변화하는 온도를 감지하고 이를 상기 제어부(1310)로 알린다. 상기 안테나(1320)의 성능을 열화시키는 온도가 감지될 경우, 상기 제어부(1310)는 상기 안테나 매칭부(1355)를 제어하여 안테나 성능을 확보할 수 있다.
상기 표시부(360), 저장부(370), 코덱(380), 입력부(390) 및 마이크(381), 스피커(382)는 단말기의 공지된 구성이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
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 (27)

  1. 안테나와 센서용 부재로 병행하는 금속체 및 이와 연동하는 장치에 있어서,
    전류를 공급 받기 위한 급전단, 상기 장치의 접지면에 접지하기 위한 접지단, 및 상기 급전단 및 상기 접지단 사이의 연장부를 포함하고, 하나 이상의 주파수 대역의 신호를 획득하기 위한 금속체;
    상기 급전단에 전기적으로 연결되고, 상기 금속체를 통하여 획득한 제 1 주파수 대역의 제 1 신호를 이용하여 외부 장치와 통신하기 위한 통신 모듈부;
    상기 금속체에 전기적으로 연결되고, 상기 금속체를 통하여 획득한 제 2 주파수 대역의 제 2 신호를 이용하여 외부 물체를 검출하기 위한 센서 모듈부, 여기서, 상기 센서 모듈부는 상기 금속체의 연장부를 매개로 상기 접지단에 전기적으로 연결되고,
    상기 접지단 및 상기 접지면 사이를 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 소자를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 소자는,
    상기 센서 모듈부가 상기 금속체를 이용하여 상기 제 2 신호를 획득할 때, 상기 접지단을 상기 접지면에 대하여 전기적으로 개방시키는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속체는,
    상기 센서 모듈부와 전기적으로 연결되고, 상기 급전단 및 접지단과 분리되어 있는 제 2 단을 포함하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속체의 급전단은,
    상기 통신 모듈부와 센서 모듈부와 전기적으로 연결되는 하나의 단으로 형성되는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속체를 통하여 획득한 신호로부터, 상기 통신 모듈부가 처리하는 상기 제 1 신호 및 상기 센서 모듈부가 처리하는 상기 제 2 신호를 분기하기 위한 필터를 더 포함하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속체 및 상기 통신 모듈부 사이를 연결하는 제 1 선로와, 상기 금속체 및 상기 센서 모듈부 사이를 연결하는 제 2 선로를 포함하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 선로에 실장되는 플로팅 인덕터(floating inductor)를 더 포함하는 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 소자는,
    직렬 커패시터(series capacitor)인 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    안테나 매칭부와, 상기 센서 모듈부로부터 수신한 정보 또는 신호에 따라 상기 안테나 매칭부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 안테나 매칭부는,
    상기 제어부의 제어에 따라 커패시턴스 또는 인덕턴스가 변경되는 회로인 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 안테나 매칭부는,
    안테나와, 상기 안테나를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 장치에 선택적으로 연결하는 스위칭 장치를 포함하는 회로인 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서 모듈부로부터 수신한 정보가 임계값에 도달하지 않으면 상기 안테나 매칭부를 제 1 방법으로 제어하고, 상기 센서 모듈부로부터 수신한 정보가 임계값에 도달하면 상기 안테나 매칭부를 제 2 방법으로 제어하는 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는 상기 금속체로부터 피감지체에 대한 정보가 임계값에 도달하는 경우 상기 제어부로 해당 신호를 출력하고,
    상기 제어부는 상기 센서 모듈부로부터 해당 신호가 수신되지 않으면 상기 안테나 매칭부를 제 1 방법으로 제어하고, 상기 센서 모듈부로부터 해당 신호가 수신되면 상기 안테나 매칭부를 제 2 방법으로 제어하는 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는 상기 금속체의 정전용량 변화량이 임계치에 도달하면 상기 제 2 신호에 관한 근접 신호를 제어부로 출력하고,
    상기 제어부는 상기 센서 모듈부로부터 상기 근접 신호의 수신 유무에 따라 상기 안테나 매칭부를 제어하는 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는 상기 금속체의 정전용량 변화량이 임계치에 도달하면 상기 제 2 신호에 관한 근접 신호를 제어부로 출력하고,
    상기 제어부는 상기 센서 모듈부로부터 상기 근접 신호를 수신하는 경우 상기 금속체로 제공되는 전류를 저감시키는 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    사출 성형물을 더 포함하고,
    상기 금속체는 상기 사출 성형물에 부착되는 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지면을 포함하는 메인 보드는 더 포함하고,
    상기 금속체는,상기 메인 보드에 결합되어 있는 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속체의 적어도 일부분은,
    상기 장치가 포함되는 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임 내면에 연장되어 있는 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치가 포함되는 단말기의 외관을 형성하는 케이스 프레임은,
    상기 금속체의 적어도 일부분을 포함하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 금속체의 적어도 일부분은,
    상기 단말기의 외관 테두리의 적어도 일부분을 형성하는 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는,
    상기 제 2 신호에 관한 상기 금속체의 정전 용량 변화를 감지하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는,
    터치 센서 모듈부, 근접 센서 모듈부 및 습도 센서 모듈부 중 어느 하나인 장치.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는,
    상기 제 2 신호에 관한 상기 금속체의 저항 변화를 감지하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 센서 모듈부는,
    습도 센서 모듈부 및 열 센서 모듈부 중 어느 하나인 장치.
  25. 삭제
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈부는,
    LTE(long term evolution), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), CDMA(code division multiple access), GSM(Global System for Mobile communications), PCS(Personal Communication Service), DCS(Digital Cellular System), WCDMA(wideband code division multiple access), EVDO(Evolution-Data Optimized), HSPA(High Speed Packet Access), GPS(Global Positioning System), BT(Bluetooth) 및 WiFi(wireless lan) 중 적어도 하나 이상의 통신 서비스 대역에 관한 상기 제 1 신호를 상기 금속체를 통하여 획득하는 장치.
  27. 삭제
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