KR101806556B1 - 안테나 및 모바일 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 및 이를 구비한 모바일 디바이스에 관한 것으로서, 기둥 형상의 복수의 방사체; 상기 복수의 방사체를 직렬로 연결시키는 연결부; 및 상기 연결부에 의해 연결된 복수의 방사체를 그라운드에 접지시키는 접지부를 포함함으로써, 탑재가 용이하면서 주파수 특성이 향상된 안테나 등을 제공할 수 있다.

Description

안테나 및 모바일 디바이스{ANTENNA AND MOBILE DEVICE THEREFOR}
본 발명은 안테나 및 안테나를 탑재한 모바일 디바이스에 관한 것으로서, 특히, 원기둥 형상의 복수의 방사체를 연결시켜 루프 안테나로서 동작시킴으로써 주파수 대역이 확장된 안테나 및 이를 구비한 모바일 디바이스에 관한 것이다.
근래의 이동 통신에 탑재되는 안테나는 수형화 및 다기능화에 중점을 두어 제작되고 있다. 휴대용 단말기의 크기는 갈수록 작아지는데 비하여, 동영상 및 음향 파일의 재생, 어플리케이션의 실행과 같은 다양한 서비스의 제공이 요구되어 단말기용 안테나도 기능적으로 다양해지면서 크기면에서의 소형화가 요구되고 있다.
현재 휴대용 이동 단말기에 탑재된 서브 안테나(Sub Antenna)는 PIFA(planar F Antenna) 구조의 메탈 플레이트 안테나(Metal Plate Antenna) 및 세라믹 칩 타입(ceramic chip type)이 있다. 메탈 플레이트 안테나는 외장형 안테나와 비교하여 성능이 뒤떨어지지만 내장할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 사이즈가 크기 때문에 공간 확보가 쉽지 않고 휴대용 기기가 다양해질 때마다 바뀌어야 하기 때문에 제작상 단가가 높아지는 문제점이 있다.
한편, 세라믹 칩 타입은 사이즈가 작지만 안테나 튜닝이 어렵고 대역폭이 좁아 외부 요인에 민감하며, 그 성능이 뒤떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 내장하기 쉬우면서 대역폭이 넓어 성능이 우수한 안테나를 제작하는 데에는 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 휴대용 기기에 내장하기 쉬우면서 대역폭이 넓은 안테나를 제공하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 기둥 형상의 복수의 방사체; 상기 복수의 방사체를 직렬로 연결시키는 연결부; 및 상기 연결부에 의해 연결된 복수의 방사체를 그라운드에 접지시키는 접지부를 포함한다.
본 발명에 따르면 간단한 구조로 대역폭이 우수하면서 소형 휴대용 기기에 탑재하기 쉬운 안테나를 제공할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나가 포함된 모듈을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 내부 구성을 나타낸다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나가 포함된 모듈을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(10, 10-1)는 모듈(20)의 양쪽에 탑재되고 회로 기판(16)에 의하여 커버되고 있다. 또한, 안테나(10, 10-1)에는 각 안테나를 그라운드 접지시키는 접지부(15, 15-1)를 포함할 수 있다. 접지부(15, 15-1)는 도 1에서와 같이 회로 기판(16) 밖으로 노출될 수 있지만 회로 기판(16)에 커버될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 모바일 디바이스는 도 1 및 도 2의 안테나가 탑재되는 휴대용 전화기, 스마트폰, 노트북, 게임 플레이어 등 휴대 가능하고 무선 통신 모듈을 장착한 임의의 디바이스에 대해서도 적용될 수 있다.
도 1에서 예시되는 모듈의 형상, 안테나의 탑재 위치 및 개수에는 한정이 없으며 이하에서는 안테나 내부 구조에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 내부 구성을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(10)는 기둥 형상의 복수의 방사체(11, 11-1,...11-9), 복수의 방사체를 직렬로 연결시키는 연결부(13, 13-1, ...13-8) 및 연결부에 의해 연결된 복수의 방사체를 그라운드에 접지시키는 접지부(15)를 포함할 수 있다. 또한, 안테나(10)는 복수의 기생 방사체(17, 17-1, 17-2, 17-3, 17-4) 및 제2 안테나부(19)를 더 포함할 수 있다. 도 2에서는 복수의 방사체 중 방사체(11-9)로부터 방사체(11)로 전류가 흐르는 경우를 예로 들어 설명한다.
복수의 방사체(11, 11-1,...11-9)는 각각 원기둥의 형상으로 구성될 수 있다. 즉, 일정한 형상을 가진 복수의 방사체가 일정 간격으로 떨어져 배치되고, 이들을 연결부(13, 13-1, ...13-8)가 연결시킴으로써, 전류는 각 방사체의 상단부터 하단으로, 또는, 하단에서 상단으로 교대로 변환된 방향으로 흐를 수 있다. 즉, 전류의 방향이 방사체를 지날 때마다 바뀌도록 설계될 수 있다. 이로써 전류에 의한 자기장이 안테나 주위로 형성될 수 있다. 각각의 방사체(11, 11-1,...11-9)에 의해 형성된 자기장은 서로 상쇄 또는 보강되어 안테나 전체적으로 하나의 자기장을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 방사체에 의한 전류의 다변화로 인해 안테나 전체의 주파수 대역이 확장되는 결과를 가져올 수 있다. 예컨대, 복수의 방사체 중 그라운드에 접지된 마지막 방사체(11)를 기준으로 공진 주파수가 결졍될 수 있으나, 안테나 전체의 주파수 대역은 복수의 방사체(11,11-1,...11-9)들의 연결에 의해 보다 확장될 수 있다.
즉, 복수의 방사체(11,11-1,...11-9)들에 의하여 주파수의 관통효과(pertubation)를 활용할 수 있다.
한편, 복수의 방사체(11, 11-1,...11-9)는 원기둥 이외에도 삼각기둥, 사각기둥, 육각기둥과 같은 다각 기둥으로 형성될 수 있고, 임의의 기둥 형상으로 생성되어 안테나에 흐르는 전류의 다변화를 유도할 수 있다.
연결부(13, 13-1, ...13-8)는 서로 이웃하는 방사체를 연결시키는 복수의 금속판으로 구성될 수 있다. 연결부(13, 13-1, ...13-8)에 의하여 방사체 간 전류가 통할 수 있다. 도 2를 살펴보면, 방사체(11) 및 방사체(11-1)를 연결하는 금속판(13)은 방사체 기둥의 하측을 연결하고, 방사체(11-1) 및 방사체(11-2)를 연결하는 금속판(13-1)은 방사체 기둥의 상측을 연결하고 있다. 뒤따르는 금속판들은 동일한 방식으로 이웃하는 방사체의 특정 수평 높이를 교대로 변경시켜가며 연결시키고 있다. 금속판들이 이러한 방식으로 기둥 형상의 방사체의 다른 수평 지점을 연결시킴으로서 전류의 흐름이 더욱 변화될 수 있다. 이로써, 주파수 대역이 더욱 확장될 수 있다.
한편, 도 2에서는 연결부(13, 13-1....)가 이웃하는 2 개의 방사체들을 연결시키고 있지만, 하나의 금속판이 연결시키는 방사체들의 개수는 이에 한정되지 않고, 그 연결 위치도 제한되지 않는다.
접지부(15)는 소정의 커패시턴스를 가진 단자로 구성될 수 있고, 이 커패시턴스에 의존하여 안테나의 사용 주파수가 조절될 수 있다. 예컨대, 사용 주파수가 2.4 GHz 인 안테나를 제작, 모듈에 탑재한 경우, 모듈 내에 탑재된 안테나의 사용 주파수는 제작시에 비해 달라질 수 있다. 이를 조절하기 위하여 접지부(15)가 노출되도록 설계하여, 안테나가 도 1의 기판(16)에 커버된 채로 탑재되어 있더라고, 접지부(15)의 커패시턴스를 외부에서 조절함으로써 사용 주파수의 틀어짐 현상을 보완할 수 있다.
복수의 기생 방사체(17, 17-1, 17-2, 17-3, 17-4)는 도 1의 회로 기판(16)이 커버하는 방사체(11, 11-1,...)의 상면과 대응하는 하면에 배치될 수 있다. 복수의 기생 방사체 각각은, 연결부와는 달리 방사체(11, 11-1,...) 하면에서 방사체(11, 11-1,..)들 일부를 서로 연결시키고, 서로 간격을 두고 떨어져서 배치될 수 있다. 이로써, 방사체(11, 11-1,...) 각각에 의해 형성된 자기장의 세기는 하면에서 극대화될 수 있다. 즉, 안테나 전체적으로 발생시키는 자기장의 세기가 더욱 커져 안텐나의 송수신 감도를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(10)는 제2 안테나부(19)를 더 포함하여 듀얼 안테나로서 동작할 수 있다. 제2 안테나부(19)는 복수의 기생 방사체들의 일단과 연결되고, 연결부(13, 13-1, ...)의 연결 방향과 평행하게 연장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의해서는 탑재가 용이하면서도 대역폭이 확장되어 성능이 우수한 안테나 및 이를 탑재한 모바일 디바이스를 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판의 상부에 기둥형상으로 배치되고, 일 방향으로 직렬 연결되는 복수의 방사체;
    상기 복수의 방사체를 일방향으로 직렬 연결하는 복수의 연결부;
    상기 복수의 방사체를 접지시키는 접지부;를 포함하고,
    상기 복수의 연결부는 이웃하는 방사체를 연결하고,
    상기 복수의 연결부는 각각 이웃한 연결부와 수평 높이가 상이하고,
    상기 연결부는 상기 기판으로부터 이격되어 배치되는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 배치되고, 상기 방사체의 하면에서 이웃하는 방사체를 연결하는 복수의 기생 방사체를 더 포함하는 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 기생 방사체는
    상기 방사체의 일부를 연결하고, 각각 이격되어 배치되는 안테나.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 기생 방사체들의 일단과 연결되는 제2 안테나를 더 포함하는 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 복수의 방사체를 직렬로 연결하는 안테나.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 안테나를 포함하는 모바일 디바이스.
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