KR101928933B1

KR101928933B1 - 휴대 단말기의 안테나 장치

Info

Publication number: KR101928933B1
Application number: KR1020120032181A
Authority: KR
Inventors: 엄상진; 김재희; 김석호; 김해연; 방진규; 변준호; 설경문
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2018-12-14
Also published as: EP2645472B1; CN103367914B; US20130257662A1; KR20130110323A; EP2645472A1; US9882284B2; CN103367914A

Abstract

본 발명은 휴대 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로 금속 재질의 케이스를 가지는 휴대 단말기의 안테나의 성능을 확보하기 위한 휴대 단말기의 안테나 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 휴대 단말기의 안테나 장치는 전파를 방사하는 안테나 모듈과, 상기 휴대 단말기의 외형을 형성하고, 금속 소재로 구성되며, 상기 금속 소재의 일부에 슬롯이 형성되며, 상기 안테나 모듈 및 상기 휴대 단말기의 접지에 각각 전기적으로 연결되어 상기 슬롯을 통해 방사체로 동작하는 케이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대 단말기의 안테나 장치{ANTENNA DEVICE OF MOBILE TERMINAL}

본 발명은 휴대 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로 금속 재질의 케이스를 가지는 휴대 단말기의 안테나의 성능을 확보하기 위한 휴대 단말기의 안테나 장치에 관한 것이다.

오늘날 무선 통신 기술은 음성, 영상, 사진 등 다양한 종류의 데이터를 쉽게 전달하고 공유할 수 있는 중요한 수단으로 발전하고 있다. 이러한 무선 통신 기술이 폭 넓게 발전하면서 정보의 다양화, 통신 속도의 고속화가 이루어지고 있다.

최근 휴대 단말기는 디자인 측면에서 슬림(slim)화되고 눈에 띄는 형상을 갖추고 있다. 또한 휴대 단말기는 디지털 컨버전스(convergence)의 추세에 따라 다양한 기능을 제공하는 복합 단말기로 거듭나고 있다. 예를 들면, 디지털 방송 수신, GPS(Global Positioning System), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency IDentification), 모바일 커머스(Mobile Commerce) 등의 통신 기능을 이용한 서비스가 제공되고 있다. 이러한 서비스들을 제공하기 위해 휴대 단말기는 하나 이상의 안테나를 구비한다. 안테나란 무선 통신을 달성하기 위해 전파를 효율적으로 자유 공간으로 방사하거나 또는 자유 공간으로부터 전자를 효율적으로 수신하기 위한 장치를 말한다.

KR 10-2012-0016008 A

오늘날 휴대 단말기는 다양한 서비스들 예컨대, 위치 추적, 무선 인터넷, 해외 로밍 서비스 등에 맞는 다수의 안테나가 구비될 필요가 있다. 안테나의 성능은 기본적으로 크기에 비례할 수 있다. 한편, 최근 추세에 따라 휴대 단말기가 슬림(slim)화 되면서 케이스의 강도가 약해지는 문제가 발생하고 있다.

이러한 케이스의 강도 문제를 해결하면서 금속의 고급스럽고 우아한 느낌을 살리기 위해 케이스가 금속 재질로 디자인된 휴대 단말기들이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 금속 재질의 케이스는 안테나의 성능 특히, 무선 통신의 중요한 요소인 안테나의 방사 성능을 열화시키는 주요 원인으로 작용하고 있다.

디자인 측면에서 휴대 단말기가 슬림화되고 이러한 슬림화에 따라 안테나의 실장 공간이 부족한 상황에서 금속 재질의 케이스가 사용될 경우, 안테나의 방사 성능이 크게 열화될 수 있다.

본 발명은 금속 케이스를 가지는 휴대 단말기에서 방사 성능을 확보하기 위한 휴대 단말기의 안테나 장치를 제공함을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 금속 케이스 예컨대, 후면 금속 케이스를 방사체로 활용하는 안테나 장치를 제공함을 목적으로 한다. 여기서, 후면 금속 케이스는, 화면이 형성되는 면을 전면이라고 할 경우, 그에 반대되는 면 즉, 후면에 형성되는 케이스를 의미한다.

본 발명에 따른 휴대 단말기의 안테나 장치는 전파를 방사하는 안테나 모듈과, 상기 휴대 단말기의 외형을 형성하고, 금속 소재로 구성되며, 상기 금속 소재의 일부에 슬롯이 형성되며, 상기 안테나 모듈 및 상기 휴대 단말기의 접지에 각각 전기적으로 연결되어 상기 슬롯을 통해 방사체로 동작하는 케이스를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상으로 본 발명에 따르면 본 발명은 금속 케이스를 방사체로 활용하여 금속 케이스를 가지는 휴대 단말기에서 안테나의 방사 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 분해해서 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기에서 전면 케이스를 제거하고, 터치스크린 패널(TouchScreen Panel; TSP)을 분리해서 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기에서 전면 케이스와 터치스크린패널을 제거하고 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기에서 후면 금속 케이스를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 분해해서 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 분해해서 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 휴대 단말기에서 후면 케이스의 다양한 범주를 추가적으로 설명하기 위한 휴대 단말기의 단면도들이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 방사 성능을 설명하기 위한 도면이다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 휴대 단말기의 안테나 장치에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서 아래 설명과 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 첨부 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다. 본 발명과 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 설명에서 방사 성능이란 안테나 장치의 송수신 능력을 의미한다. 즉 안테나 장치가 타 단말기들이 송신한 신호를 최소의 손실을 가지도록 수신하는 능력과 송신하고자 하는 신호를 최소의 손실을 가지도록 공기 중으로 송신하는 능력을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 분해해서 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기에서 전면 케이스를 제거하고, 터치스크린 패널(TouchScreen Panel; TSP)을 분리해서 나타낸 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기에서 전면 케이스와 터치스크린패널을 제거하고 나타낸 정면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기에서 후면 금속 케이스를 나타낸 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기(100)는 전면 케이스(110), 터치스크린 패널(120), 표시 패널(130), 회로 기판(140), 배터리(150), 안테나 모듈(160) 및 후면 케이스(170)를 포함하여 이루어질 수 있다.

후면 케이스(170)는 터치스크린 패널(120) 및 전면 케이스(110)와 함께 휴대 단말기(100)의 외형을 형성한다. 후면 케이스(170)는 외부의 충격으로부터 내부의 구성 요소들을 보호한다. 후면 케이스(170)는 전체적으로 금속 소재(예, 알루미늄, SUS(Steel Use Stainless) 등)로 이루어진다.

후면 케이스(170)의 소재가 되는 금속은 특정 금속에 한정되지 않으며, 방사체의 역할을 수행할 수 있는 금속이라면 어느 것이든 상관없다. 다만 후면 케이스(170)의 소재가 모두 금속으로 될 필요는 없다. 즉 후면 케이스(170)는 금속 소재는 물론, 비금속 소재(예, 플라스틱)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 후면 케이스(170)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 휴대 단말기(100)의 측면을 포함할 수 있다. 이와 달리 전면 케이스(110)가 측면을 포함할 수도 있다. 또한 측면 케이스가 별도로 존재할 수도 있다.

후면 케이스(170)는 겉에서 보이는 외부 케이스(180)와, 외부 케이스(180)의 제거 후 보이는 내부 케이스(190)를 포함하여 이루어질 수 있다. 도 4를 참조하면 외부 케이스(180)에는 내부 케이스(190)을 수용하기 위한 수용 공간(185)이 형성된다.

외부 케이스(180)는 배터리(150)의 교체 등을 위해 휴대 단말기(100)로부터 쉽게 분리되고, 휴대 단말기(100)에 쉽게 결합될 수 있다. 즉 외부 케이스(180)는 배터리의 교체를 위한 배터리 커버로써 기능할 수 있다. 이러한 분리 및 결합을 위한 구조는 다양하며, 공지 기술에 해당되므로 구체적인 설명은 생략한다. 물론 배터리 내장형 휴대 단말기의 경우, 외부 케이스(180)는 사용자가 휴대 단말기(100)로부터 쉽게 분리할 수 없는 구조일 수도 있다. 예컨대, 외부 케이스(180)는 휴대 단말기(100)에 나사로 결합될 수 있다.

외부 케이스(180)는 전체적으로 금속 소재이고, 안테나 모듈(160)에 전기적으로 연결되며, 안테나 모듈(160)의 방사체로 활용되기 위하여 슬롯(slot; 181)이 형성된다. 본 발명에 따른 안테나 모듈(160)은 전면 방향(A)으로 전파를 방사할 수 있다. 또한 안테나 모듈(160)은 외부 케이스(180)와 전기적으로 연결되어, 슬롯(181)을 통해 후면 방향(B)으로 전파를 방사할 수 있다. 즉 안테나 모듈(160)은 슬롯(181)이 형성된 외부 케이스(180)를 하나의 방사체로 활용하여 전파를 방사할 수 있다. 여기서 전면 방향(A)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전면 케이스(110)에 해당되는 쪽이고, 후면 방향(B)은 후면 케이스(170)에 해당되는 쪽이다.

슬롯(181)은 디자인 및 안테나 모듈(160)이 설치된 위치를 고려하여 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 케이스(180)의 가장자리에 형성될 수 있다. 물론 슬롯(181)은 도 1에 도시된 위치에 국한되어 형성되는 것은 아니며, 어느 곳이든 상관없다. 예컨대, 도 1에서는 슬롯(181)이 후면 케이스(170)의 하단에 설치되는 것으로 예시되었으나, 후면 케이스(170)의 상단, 외부 케이스(180)의 중앙, 오른쪽 측면 또는 왼쪽 측면 등에 형성될 수 있다.

슬롯(181)의 형태는 도 1에 도시된 바와 같이, 일자 형태가 될 수 있다. 물론 이에 국한되는 것은 아니며 방사 성능이 확보될 수 있으면 어느 형태든 상관없다. 예컨대, 십자 형태 등이 될 수 있다. 또한 슬롯(181)의 형태는 제품 로고를 나타내는 이미지나 기호 또는 문자 형태가 될 수 있다. 도 1에서 슬롯(181)은 하나로 예시되었으나, 다수 개가 형성될 수도 있다.

슬롯(181)에는 슬롯(181)을 통해 이물질이 휴대 단말기(100)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 목적으로, 비금속 재질이 채워질 수 있다. 즉 외부 케이스(180)는 슬롯(181)이 형성된 금속부(182)와, 슬롯(181)에 설치되는 비금속부(183)를 포함하여 이루어질 수 있다.

비금속부(183)는 예컨대, 플라스틱을 상기 슬롯(181)의 형태에 맞게 사출 성형(injection molding)하여 만들어진 것일 수 있다. 이렇게 사출 성형된 비금속부(183)는 슬롯(181)에 설치되어 금속부(182)와 함께 하나의 외부 케이스(180)를 구성하게 된다.

비금속부(183)의 소재는 특정 비금속에 한정되지 않으며, 전파를 통과시키는 소재라면 어느 것이든 상관없다. 또한 비금속부(183)의 제조 방법은 사출 성형에 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다. 또한 비금속부(183)의 색은 색상의 통일성을 위해 금속부(182)의 색상과 동일할 수 있다. 물론 예컨대, 제품 로고와 같은 형태일 경우 금속부(182)와는 색상이 다를 수도 있다.

내부 케이스(190)는 외부 케이스(180)의 수용 공간(185)에 수용된다. 도 4에 도시된 바와 같이 내부 케이스(190)는 터치스크린 패널(120), 표시 패널(130), 회로 기판(140), 배터리(150) 및 안테나 모듈(160)을 수용하기 위한 수용 공간(195)이 형성된다.

내부 케이스(190)는 배터리(150)의 교체 등을 위해 휴대 단말기(100)로부터 쉽게 분리되고, 휴대 단말기(100)에 쉽게 결합될 수 있다. 내부 케이스(190)는 전체적으로 금속 소재이며, 안테나 모듈(160)에 전기적으로 연결될 수 있다.

내부 케이스(190)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적인 모습이 외부 케이스(180)와 비슷한 형태일 수 있다. 구체적으로 내부 케이스(190)는 안테나 모듈(160)의 방사체로 활용되기 위하여 슬롯(191)이 형성된다. 특히 도 1을 참조하면, 슬롯(191)은 외부 케이스(180)의 슬롯(181)과 대응되는 곳(즉, 슬롯(181)의 아래)에 위치한다. 안테나 모듈(160)은 외부 케이스(180) 및 내부 케이스(190)에 전기적으로 연결되어, 슬롯들(181, 191)을 통해 후면 방향으로 전파를 방사할 수 있다.

내부 케이스(190)의 슬롯(191)에는 비금속 소재가 채워질 수 있다. 즉 내부 케이스(190)는 슬롯(191)이 형성된 금속부(192)와, 슬롯(191)에 설치되는 비금속부(193)를 포함하여 이루어질 수 있다.

비금속부(193)는 예컨대, 플라스틱을 상기 슬롯(191)의 형태에 맞게 사출 성형(injection molding)하여 만들어진 것일 수 있다. 비금속부(193)의 소재는 특정 비금속에 한정되지 않으며, 전파를 통과시키는 소재라면 어느 것이든 상관없다. 또한 비금속부(193)의 제조 방법은 사출 성형에 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.

도 1을 참조하면 안테나 모듈(160)은 회로 기판(140)에 결합된다. 그리고 내부 케이스(190)의 슬롯(191) 아래에 설치된다. 안테나 모듈(160)은 회로 기판(140)에 전기적으로 연결되고, 회로 기판(140)에 실장된 제어부의 제어에 따라 전파를 방사하고 수신된 전파를 전기 신호로 바꾸어 회로 기판(140)으로 전달한다. 여기서 회로 기판(140)의 전면에는 휴대 단말기(100)의 제어를 위한 CPU(centrral processing unit)와, 각종 데이터 및 프로그램을 저장하기 위한 메모리와, 배터리(150)의 전원 관리를 위한 PMU(Power Management Unit) 등이 설치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 회로 기판(140)의 후면에는 배터리(150)가 위치할 수 있다. 회로 기판(140)은 인쇄회로기판(Print Circuit Board; PCB)나 PBA(Printed Board Assmbly) 등과 같이 통상적으로 휴대 단말기의 내부에 장착될 수 있는 기판이다.

안테나 모듈(160)은 몸체(body; 161), 커넥터(162), 급전 패턴(163) 및 방사 패턴(164)를 포함하여 구성될 수 있다. 커넥터(162)는 외부 기기와 휴대 단말기(즉, 회로 기판(140))을 연결한다. 커넥터(162)는 예컨대, USB(Universal Serial Bus) 커넥터일 수 있고, 회로 기판(140)과 전기적으로 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이 안테나 모듈(160)로부터 돌출될 수 있다. 한편, 이러한 커넥터(162)는 외부 케이스(180) 및 내부 케이스(190)의 가장 자리에 형성된 홀들(184, 194)을 통해 외부로 노출된다.

안테나 모듈(160)의 몸체(161)는 절연 소재이고, 급전 패턴(163) 및 방사 패턴(164)을 회로 기판(140)에 전기적으로 연결하는 배선이 형성된다. 몸체(161)의 소재로는 다양하며, 예컨대 에폭시 수지 등이 될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 동일 선상(예컨대, 몸체(161)의 전면)에 급전 패턴(163) 및 방사 패턴(164)이 형성될 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 급전 패턴(163)이 방사 패턴(164)에 비해 상대적으로 아래에 형성될 수도 있다. 예컨대, 급전 패턴(163)은 몸체(161)의 후면에 형성되고 방사 패턴(164)은 몸체(161)의 전면에 형성될 수 있다.

급전 패턴(163) 및 방사 패턴(164)은 금속 소재로써 예컨대, 구리가 될 수 있다. 급전 패턴(163) 및 방사 패턴(164)은 몸체(161)의 전면에 동박(Cu foil)을 부착한 다음 사진 식각 공정으로 패터닝(patterning)함으로써 형성될 수 있다. 물론 패턴들(163, 164)의 형성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5에 도시된 바와 같이, 방사 패턴(163)은 후면 케이스(170)에 전기적으로 연결되고, 후면 케이스(170)는 회로 기판(140)의 접지부(141)에 전기적으로 연결되며, 급전 패턴(162)은 회로 기판(140)의 급전부(142)에 전기적으로 연결된다. 이러한 연결 구성에 따라 접지부(141)를 통해 회로 기판(140)에서 급전 패턴(162)으로 전류가 급전되는 경우, 급전 패턴(162)과 방사 패턴(163) 사이에 커플링(coupling) 효과가 발생되고, 이에 따라 방사 패턴(163)을 통해 다중 대역의 전파가 방사된다.

예컨대, 급전 패턴(162)과 방사 패턴(163) 간의 이격 거리는 1mm가 될 수 있으며, 이러한 이격 거리에 따라 900MHz 대역의 전파와 1.55GHz 대역의 전파가 방사될 수 있다. 여기서, 이격 거리뿐만 아니라 패턴(162, 163)의 모양 및 크기 등에 따라 방사되는 주파수 대역이 각각 다를 수 있다. 또한 본 발명에 따른 후면 케이스(170)는 슬롯이 형성되고, 방사 패턴(163)과 접지부(141)를 전기적으로 연결한다. 따라서, 후면 케이스(170)는 안테나 모듈(160)의 또 하나의 방사체로 활용되어 전파를 방사하는 역할을 수행한다. 즉 후면 케이스(170)는 슬롯 주위에 형성된 전하들에 의해 특정 주파수 대역(예컨대, 900MHz, 1.55GHz)에서 공진한다.

전면 케이스(110)는 터치스크린 패널(120) 및 후면 케이스(170)와 함께 휴대 단말기의 외형을 형성한다. 전면 케이스(110)는 외부의 충격으로부터 내부의 구성 요소들을 보호한다. 전면 케이스(110)의 소재는 금속이든 비금속이든 상관없다. 다만, 전면 케이스(110)에서 안테나 모듈(160)의 아래에 위치하는 영역(111; 이하 방사 영역이라 한다)은 전면 방향으로 전파가 방사될 수 있도록 비금속 소재인 것이 바람직하다.

도시되지는 않지만 방사 영역(111)에는 하드 키(hard key)가 설치될 수 있다. 이러한 하드 키는 금속 소재이므로, 전파의 방사에 방해될 수 있다. 방사 영역(111)에 하드 키가 설치된 휴대 단말기의 경우, 방사 패턴(163)은 하드 키가 설치되지 않은 곳에 위치할 수 있다. 예컨대, 하드 키가 방사 영역(111)의 중앙에 설치된 경우, 방사 패턴(163)은 몸체(161)의 전면에서 중앙을 제외한 좌측 또는 우측에 설치될 수 있다. 물론, 방사 영역(111)에 하드 키가 설치되어 있지 않은 휴대 단말기의 경우, 방사 패턴(163)은 그 모양, 크기 및 설치 위치가 자유롭다.

도 1 내지 도 5에서 후면 케이스(170)는 외부 케이스(180)와 내부 케이스(190) 이렇게, 두 개의 케이스로 구성된다. 그러나 이에 국한되는 것은 아니며 구조적으로 하나의 케이스로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 후면 케이스가 하나인 휴대 단말기의 경우, 후면 케이스가 휴대 단말기로부터 분리되면, 방사체(후면 케이스)가 없어지는 것이므로, 안테나의 방사 성능은 후면 케이스가 있을 때와 비교하여 상대적으로 저하되거나 확보가 어려울 수 있다.

후면 케이스가 외부 케이스 및 내부 케이스 이렇게, 두 개인 휴대 단말기의 경우, 외부 케이스가 제거되어도 내부 케이스가 여전히 방사체 역할을 하므로 안테나의 방사 성능이 유지될 수 있다. 예컨대, 배터리의 교체를 위해 외부 케이스가 휴대 단말기로부터 분리될 수 있다.

도 1 내지 도 5에서 내부 케이스(190)는 전체적인 모습이 외부 케이스(180)와 비슷한 형태이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 그 형태가 다양할 수 있다. 일일이 열거할 수는 없으나 몇 가지 예시들을 도 6 내지 도 12를 참조로 하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 분해해서 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대 단말기(200)는 전면 케이스(210), 터치스크린 패널(220), 표시 패널(230), 회로 기판(240), 배터리(250), 안테나 모듈(260) 및 외부 케이스(280)와 내부 케이스(290)를 포함하여 구성된 후면 케이스(270)를 포함하여 이루어질 수 있다.

외부 케이스(280)는 배터리(250)의 교체 등을 위해 휴대 단말기(200)로부터 쉽게 분리되고, 휴대 단말기(200)에 쉽게 결합될 수 있다. 내부 케이스(290)는 사용자가 휴대 단말기(200)로부터 쉽게 분리할 수 없는 구조일 수도 있다. 예컨대, 내부 케이스(290)는 휴대 단말기(200)에 나사로 결합될 수 있다. 내부 케이스(290)에는 배터리(250)를 휴대 단말기(200)의 내부에서 꺼내고 휴대 단말기(200)의 내부로 삽입할 수 있도록 하기 위한 배터리 홈(291)이 형성될 수 있다. 내부 케이스(290)에 배터리 홈(291)이 형성된 것을 제외한 나머지 구성 요소들은 도 1 내지 도 5를 참조로 하여 설명한 구성 요소들과 동일하므로 그 설명을 생략한다.

도 6 및 도 7의 휴대 단말기(200)에서 외부 케이스(280)가 제거되어도 내부 케이스(290)가 여전히 방사체 역할을 하므로 안테나의 방사 성능이 유지될 수 있다. 예컨대, 배터리(250)의 교체를 위해 외부 케이스(280)가 휴대 단말기(200)로부터 분리될 수 있다. 즉 내부 케이스(290)는 외부 케이스(280)가 휴대 단말기(200)로부터 분리된 상황에서도, 안테나의 방사 성능이 계속적으로 유지되도록 하기 위한 외부 케이스(280)의 보조 수단이라 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 분해해서 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 8 및 도 9을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휴대 단말기(300)는 전면 케이스(310), 터치스크린 패널(320), 표시 패널(330), 회로 기판(340), 배터리(350), 안테나 모듈(360) 및 외부 케이스(380)와 내부 케이스(390)를 포함하여 구성된 후면 케이스(370)를 포함하여 이루어질 수 있다.

외부 케이스(380)는 배터리(350)의 교체 등을 위해 휴대 단말기(300)로부터 쉽게 분리되고, 휴대 단말기(300)에 쉽게 결합될 수 있다. 내부 케이스(390)는 사용자가 휴대 단말기(300)로부터 쉽게 분리할 수 없는 구조일 수도 있다. 내부 케이스(290)는 배터리(250)를 휴대 단말기(200)의 내부에서 꺼내고 휴대 단말기(200)의 내부로 삽입할 수 있도록 배터리(350)를 덮지 않는 구조일 수 있다. 내부 케이스(390)의 형상을 제외한 나머지 구성 요소들은 도 1 내지 도 5를 참조로 하여 설명한 구성 요소들과 동일하므로 그 설명을 생략한다. 도 8 및 도 9의 휴대 단말기(300)에서 외부 케이스(380)가 제거되어도 내부 케이스(390)가 여전히 방사체 역할을 하므로 안테나의 방사 성능이 유지될 수 있다.

도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 휴대 단말기에서 후면 케이스의 다양한 범주를 추가적으로 설명하기 위한 휴대 단말기의 단면도들이다. 도 10을 참조하면, 후면 케이스(470)는 내/외부의 구분 없이 하나로 구성될 수 있다. 이렇게 후면 케이스(470)가 하나인 경우는 케이스를 분리할 필요 없는 예컨대, 배터리 내장형 휴대 단말기에 적용될 수 있다. 도 11을 참조하면, 후면 케이스의 내부 케이스(590)는 배터리(550)의 일부를 덮는 구조일 수 있다. 도 12를 참조하면, 후면 케이스의 내부 케이스(690)는 회로 기판(640)을 덮지 않는 구조일 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 휴대 단말기의 방사 성능을 설명하기 위한 도면이다. 최근 휴대 단말기의 케이스 특히, 후면 케이스는 금속 소재로 구현되는 추세이다. 금속 소재의 후면 케이스는 전파의 방사를 위해 슬롯(slot)이 형성되고 휴대 단말기에 내장된 안테나 모듈의 방사 패턴에 전기적으로 연결된다. 즉 금속 소재의 후면 케이스는 그 내부에 슬롯이 형성되고 방사 패턴 및 휴대 단말기의 접지(ground)에 각각 전기적으로 연결됨에 따라 하나의 방사체로써 모노폴(monopole) 안테나와 동일한 동작을 수행한다.

모노폴 안테나란 양 극을 사용하는 다이폴 안테나와 달리 한쪽을 접지(ground)로 대치한 형태의 안테나이다. 이러한 모노폴 안테나는 접지와 대치된 부위에서 이미지 효과(image effect)가 발생해 마치 다이폴 안테나와 같은 특성을 발휘한다. 안테나 모듈의 급전 패턴으로 전류가 급전되는 경우, 급전 패턴과 방사 패턴 사이에 커플링 효과가 발생된다. 금속 소재의 후면 케이스에 접지된 방사 패턴은 커플링 효과에 따라 저주파 대역 및 고주파 대역에서 공진을 형성한다.

도 13을 참조하면 예컨대, 저주파 대역은 반사 계수가 -5dB 이하인 주파수 대역으로써, 900MHz 대역이 될 수 있다. 반사 계수가 -5dB 이하인 고주파 대역은 1.55GHz 대역일 수 있다. 도 14를 참조하면 시뮬레이션의 수행 결과 저주파 대역에서 방사 성능의 효율이 35%이고 고주파 대역에서 방사 성능의 효율이 55%인 것을 확인할 수 있다. 후면 케이스는 상술한 바와 같이, 각각 금속 소재로 구성되며 금속 소재의 일부에 슬롯이 형성된 외부 케이스와 내부 케이스를 포함할 수 있다. 즉 후면 케이스가 내/외부 케이스들 이렇게, 두 개인 경우에도 동일한 방사 성능의 효율을 보이는 것을 확인할 수 있다. 또한 외부 케이스가 제거된 경우에도 동일한 방사 성능의 효율을 보이는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 휴대 단말기는 그 케이스의 소재를 전체적으로 금속으로 구현한 경우에 유용하게 이용될 수 있다. 일반적으로 금속 케이스가 휴대 단말기에 적용될 경우, 안테나의 방사 성능이 확보되기 어렵다. 본 발명에 따르면 금속 케이스에 슬롯이 형성되고, 이러한 금속 케이스에 안테나 모듈의 방사 패턴이 접지된다. 따라서 금속 케이스는 그 본연의 기능(즉, 내부 구성요소들의 보호)을 수행하는 것은 물론, 그 자체가 하나의 방사체로 동작한다.

본 발명의 실시 예들에 따른 휴대 단말기는 금속 소재의 케이스를 가지는 모든 형태의 디바이스들이 될 수 있다. 예를 들면, 휴대 단말기는 휴대폰, 스마트폰, PMP(Portable Multimedia Player), 디지털방송 플레이어, PDA(Personal Digital Assistant), 음악 재생기(예컨대, MP3 플레이어), 휴대 게임 단말, 태블릿 PC 및 노트북(Notebook) PC 등이 될 수 있다.

본 명세서와 도면들은 본 발명의 기술 사상을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예들을 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예컨대, 후면 케이스에서 외부 케이스는 금속 소재이고 이러한 금속 소재에 슬롯이 형성된 것이라고 설명되었다. 하지만 내부 케이스가 방사체로 동작하기 때문에, 외부 케이스는 예컨대, 플라스틱으로 사출 성형된 제품일 수 있다. 즉 외부 케이스는 비금속 소재로 구현될 수도 있다.

100, 200, 300: 휴대 단말기
110, 210, 310: 전면 케이스
120, 220, 320: 터치스크린 패널
130, 230, 330: 표시 패널
140, 240, 340: 회로 기판
150, 250, 350: 배터리
160, 260, 360: 안테나 모듈
170, 270, 370: 후면 케이스
180, 280, 380: 외부 케이스
190, 290, 390: 내부 케이스
181, 191: 슬롯
182, 192: 금속부
183, 193: 비금속부
184, 194: 홀

Claims

휴대 단말기의 안테나 장치에 있어서,
전파를 방사하는 안테나 모듈과,
상기 휴대 단말기의 외형을 형성하고, 금속 소재로 구성되며, 상기 금속 소재의 일부에 슬롯이 형성되며, 상기 안테나 모듈 및 상기 휴대 단말기의 접지에 각각 전기적으로 연결되어 상기 슬롯을 통해 방사체로 동작하는 케이스를 포함하고,
상기 케이스는 상기 휴대 단말기의 화면이 형성되는 전면에 대향하는 후면에 형성되는 후면 케이스이며,
상기 후면 케이스는,
제 1 슬롯이 형성되며, 상기 안테나 모듈 및 상기 휴대 단말기의 접지에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제 1 슬롯을 통해 방사체로 동작하는 내부 케이스; 및
상기 제 1 슬롯에 대응되는 위치에 제 2 슬롯이 형성되고, 상기 안테나 모듈 및 상기 휴대 단말기의 접지에 각각 전기적으로 연결되어 상기 제 2 슬롯을 통해 방사체로 동작하는 외부 케이스;를 포함하여 이루어진 휴대 단말기의 안테나 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 안테나 모듈은,
상기 휴대 단말기에 수용되되 상기 슬롯에 대응되는 위치에 수용되는 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 안테나 모듈은,
절연 소재인 몸체와,
상기 전면을 향하도록 상기 몸체에 형성되어, 상기 전면 쪽으로 전파를 방사하고 상기 후면 케이스를 통해 상기 후면 쪽으로 전파를 방사하는 방사 패턴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 케이스가 상기 후면 케이스 및 상기 휴대 단말기의 전면에 형성되는 전면 케이스를 포함하되,
상기 전면 케이스에서 상기 방사 패턴이 형성된 위치에 해당하는 방사 영역이 전파를 상기 전면 쪽으로 방사할 수 있도록 비금속 소재인 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 내부 케이스는,
상기 외부 케이스가 상기 휴대 단말기로부터 분리된 상태에서, 상기 휴대 단말기에 수용된 배터리가 상기 휴대 단말기로부터 분리될 수 있도록 하는 구조인 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 내부 케이스는,
상기 배터리가 통과되는 홈이 형성된 구조인 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 내부 케이스는,
상기 배터리를 덮지 않는 구조인 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 후면 케이스의 가장자리에 형성되는 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 안테나 모듈은,
상기 휴대 단말기의 내부에 구비된 회로기판으로부터 전류가 급전되어 상기 방사 패턴과 커플링 효과를 발생하는 급전 패턴을 더 포함하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯에 비금속 소재가 채워지는 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 비금속 소재가 상기 금속 소재와 색상이 동일한 것임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 안테나 장치.