KR102244602B1 - 안테나 장치 및 이를 구비하는 모바일 단말기 - Google Patents

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Abstract

안테나 장치 및 이를 구비하는 모바일 단말기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 복수 개로 분절된 전도성 테두리 구조물 중 적어도 하나의 파트가 테두리 안테나로 사용되는 모바일 단말기에 장착되는 안테나 장치로서, 모바일 단말기의 내부에 마련되고, 테두리 안테나에 전류를 공급하는 제1 급전 선로가 형성되는 기판, 및 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류에 의해 커플링 급전되는 방사부를 포함하고, 방사부로 공급되는 전류는 테두리 안테나로 공급되는 전류에 비해 위상이 지연되는 커플링 구조물을 포함한다.

Description

안테나 장치 및 이를 구비하는 모바일 단말기{ANTENNA DEVICE AND MOBILE TERMINAL WITH THE SAME}
본 발명의 실시예는 안테나 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 장치 및 이를 구비하는 모바일 단말기에 관한 것이다.
모바일 단말기, 예를 들어 스마트 폰, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 네비게이션, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스 등은 일반적으로 누구나 손쉽게 휴대가 가능하고 어느 곳에서나 편리하게 사용할 수 있어 그 사용이 크게 확대되고 있다. 또한, 이와 같은 모바일 단말기의 외관 디자인을 미려하게 하기 위해서 케이스 프레임에 금속 테두리를 사용하는 경우가 늘고 있다.
그런데, 이와 같은 금속 테두리에는 단말기의 안테나로 흐르는 전류가 유도될 수 있어 안테나의 성능, 예를 들어 방사 성능을 저하시킨다. 따라서, 이러한 금속 테두리를 케이스 프레임에 적용할 수 있는 구조는 제한적이며, 이와 같은 문제를 완화하기 위해서, 금속 테두리를 분절하여 금속 테두리의 일부를 안테나로 동작하도록 하는 방법이 이용되고 있다.
금속 테두리의 일부를 안테나로 사용하는 경우, 금속 테두리 안테나의 공진 특성 조정을 위해 PCB 패턴 변경, 매칭 소자 변경, 기구적 접점 변경 등의 방법을 사용하고 있으나, 이러한 방법만으로는 모바일 단말기에서 요구하는 광대역의 주파수 대역폭을 만족시킬 수 없어 금속 테두리 안테나 이외에 별도의 안테나를 사용하고 있다.
예를 들어, 금속 테두리 안테나의 기본 주파수 대역이 700 ~ 900 MHz인 경우, 모바일 단말기에서 요구되는 1.7 ~ 2.7 GHz의 대역폭을 함께 만족시키기 위해, 2.3 ~ 2.7 GHz 대역에서 별도의 안테나를 사용하고 있다. 즉, 1.7 ~ 2.2 GHz 대역은 금속 테두리 안테나의 체배 주파수 대역을 PCB 패턴 변경 및 매칭 소자 변경 등을 통한 공진 주파수 조정에 의해 커버할 수 있으나, 2.3 ~ 2.7 GHz 대역의 경우 공진 합성점에서 간섭이 발생하여 금속 테두리 안테나로는 커버할 수 없어 별도의 안테나를 사용하고 있다. 그로 인해, 별도의 안테나로 전류를 공급하기 위한 별도의 급전 케이블 및 급전 구조 등이 필요하게 된다.
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본 발명의 실시예는 모바일 단말기의 내부 구조를 간소화 하면서 광대역화를 구현할 수 있는 안테나 장치 및 이를 구비하는 모바일 단말기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 복수 개로 분절된 전도성 테두리 구조물 중 적어도 하나의 파트가 테두리 안테나로 사용되는 모바일 단말기에 장착되는 안테나 장치로서, 상기 모바일 단말기의 내부에 마련되고, 상기 테두리 안테나에 전류를 공급하는 제1 급전 선로가 형성되는 기판; 및 상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류에 의해 커플링 급전되는 방사부를 포함하고, 상기 방사부로 공급되는 전류는 상기 테두리 안테나로 공급되는 전류에 비해 위상이 지연되는 커플링 구조물을 포함한다.
상기 커플링 구조물은, 상기 모바일 단말기의 내부에 마련되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류가 흐르는 제2 급전 선로; 및 상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 제2 급전 선로를 따라 흐르는 전류의 위상을 지연시켜 상기 베이스 부재의 타면에 마련되는 상기 방사부로 공급하는 위상 조정부를 포함할 수 있다.
상기 위상 조정부는, 상기 베이스 부재의 타면에서 상기 제2 급전 선로와 대응하여 마련되고, 상기 제2 급전 선로와 커플링을 발생시키는 커플링부; 및 상기 베이스 부재의 타면에서 상기 커플링부와 상기 방사부 사이에 마련되고, 상기 커플링부에서 커플링된 전류를 위상 지연시켜 상기 방사부로 전달하는 위상 지연부를 포함할 수 있다.
상기 제1 급전 선로로부터 분기되어 상기 방사부로 공급되는 전류는, 상기 커플링부에서 1차 위상 지연되고, 상기 위상 지연부에서 2차 위상 지연될 수 있다.
상기 제2 급전 선로 및 상기 커플링부는, 상기 베이스 부재에서 상기 기판의 상부에 마련될 수 있다.
상기 베이스 부재는, 상기 기판으로부터 소정 높이 이격되어 마련될 수 있다.
상기 안테나 장치는, 상기 베이스 부재의 하부에 마련되고, 상기 제2 급전 선로와 상기 제1 급전 선로를 전기적으로 연결하는 접속부를 더 포함할 수 있다.
상기 방사부 및 상기 위상 조정부 중 적어도 하나는, 상기 기판의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 테두리 안테나는, 제1 주파수 대역 및 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 송수신하도록 마련되고, 상기 커플링 구조물은, 상기 테두리 안테나와의 공진 합성을 통해 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역을 송수신하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치는, 모바일 단말기의 내부에 마련되는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 상기 모바일 단말기의 전도성 테두리에 마련되는 안테나로 전류를 공급하는 제1 급전 선로에서 분기되는 제2 급전 선로; 상기 베이스 부재의 타면에 마련되는 방사부; 상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 제2 급전 선로와 커플링을 발생시키는 커플링부; 및 상기 베이스 부재의 타면에서 상기 커플링부와 상기 방사부 사이에 마련되고, 상기 커플링부에서 커플링된 전류를 위상 지연시켜 상기 방사부로 전달하는 위상 지연부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기는, 복수 개로 분절되고, 적어도 하나의 파트가 테두리 안테나로 사용되는 전도성 테두리 구조물; 상기 테두리 안테나에 전류를 공급하는 제1 급전 선로가 형성되는 기판; 및 상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류에 의해 커플링 급전되는 방사부를 포함하고, 상기 방사부로 공급되는 전류는 상기 테두리 안테나로 공급되는 전류에 비해 위상이 지연되는 커플링 구조물을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전도성 테두리 구조물의 안테나 전류를 공급하는 급전 선로에서 분기되는 전류와 커플링되어 급전 받는 커플링 구조물을 구비함으로써, 커플링 구조물 및 전도성 테두리 구조물의 안테나 간의 공진 합성을 통해 광대역화가 가능하게 된다. 이때, 커플링 구조물은 별도의 급전 케이블 및 급전 구조를 갖는 것이 아니므로, 모바일 단말기의 내부 구조를 간소화 할 수 있고, 그에 따른 부품 수를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기에서 커플링 구조물이 생략된 상태의 내부 평면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기에서 커플링 구조물이 있는 상태의 내부 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기의 개략적인 내부 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 구조물을 모바일 단말기 내부에 장착하기 전과 장착한 후의 반사 손실(S 11)을 비교한 그래프
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 단말기의 개략적인 내부 단면도
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 안테나 장치 및 이를 구비하는 모바일 단말기의 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시 예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 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 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
또한, 본 발명의 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 표현은 서로 다른 구성 요소 또는 주파수 대역을 구분하기 위해 지칭한 것일 뿐, 그 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기의 내부 평면도를 개략적으로 나타낸 도면이다. 설명의 편의상 도 1은 커플링 구조물(106)이 없는 상태를 도시하였고, 도 2는 커플링 구조물(106)이 있는 상태를 도시하였다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 단말기의 개략적인 내부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 모바일 단말기(100)는 전도성 테두리 구조물(102), 기판(104), 및 커플링 구조물(106)을 포함할 수 있다. 모바일 단말기(100)는 스마트 폰, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 넷북, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 엠피쓰리(MP3) 플레이어, 내비게이션, 스마트 카메라, 전자 사전, 스마트 워치, 웨어러블 디바이스 등 다양한 형태의 모바일 통신 장치를 포함할 수 있다.
전도성 테두리 구조물(102)은 모바일 단말기(100)의 프레임 케이스(미도시)의 테두리를 따라 마련될 수 있다. 전도성 테두리 구조물(102)은 복수 개로 분절되어 마련될 수 있다. 여기서는, 전도성 테두리 구조물(102)이 제1 파트(111) 및 제2 파트(113)의 두 개로 분절된 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전도성 테두리 구조물(102)은 세 개 이상의 파트로 분절될 수도 있다. 전도성 테두리 구조물(102)은 모바일 단말기(100)의 외관을 미려하게 하는 역할을 할 수 있다. 전도성 테두리 구조물(102)은 예를 들어, 금속 등과 같은 전기 전도성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
전도성 테두리 구조물(102) 중 제1 파트(111)는 안테나로 사용될 수 있다. 이하, 제1 파트(111)는 "테두리 안테나"로도 지칭된다. 제1 파트(111)는 기판(104)으로부터 전류를 공급받아 전자파를 방사하도록 마련될 수 있다. 제1 파트(111)는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 파트(111)는 700 ~ 900 MHz의 제1 주파수 대역 및 1.7 ~ 2.2 GHz 대역의 제2 주파수 대역을 송수신하도록 마련될 수 있다. 여기서, 제1 주파수 대역(예를 들어, 700 ~ 900 MHz)은 제1 파트(111)의 기본 공진 주파수 대역일 수 있다. 그리고, 제2 주파수 대역(예를 들어, 1.7 ~ 2.2 GHz)은 제1 주파수 대역의 체배 주파수 대역을 공진 주파수 조정(예를 들어, 기판(104)의 회로 패턴 변경 또는 매칭 소자 변경 등)을 통해 조정한 주파수 대역일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 주파수 대역은 제1 주파수 대역의 체배 주파수 대역일 수도 있다. 제2 파트(113)는 기판(104)의 그라운드(121)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 파트(111)와 제2 파트(113)는 상호 이격되어 마련된다.
기판(104)은 모바일 단말기(100)의 내부에 마련된다. 즉, 기판(104)은 프레임 케이스(미도시)의 내부에 마련된다. 기판(104)은 모바일 단말기(100)의 메인 보드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(104)에는 그라운드(121)가 형성되는 영역 및 논 그라운드(Non-Ground)(123)가 형성되는 영역이 마련될 수 있다. 논 그라운드(123)에는 안테나로 사용되는 제1 파트(111)에 전류를 공급하기 위한 제1 급전 선로(125)가 형성될 수 있다. 제1 급전 선로(125)의 일단은 제1 파트(111)에 연결되고, 제1 급전 선로(125)의 타단은 그라운드(121)와 이격될 수 있다. 전류는 제1 급전 선로(125)의 타단측으로부터 공급되어 제1 급전 선로(125)를 따라 제1 파트(111)로 흐를 수 있다. 제1 급전 선로(125)의 타단에는 급전 포인트(129)가 마련될 수 있다. 논 그라운드(123) 영역에는 제1 급전 선로(125)로부터 분기되는 분기 전송 선로(127)가 마련될 수 있다.
커플링 구조물(106)은 베이스 부재(131), 제2 급전 선로(133), 위상 조정부(135), 및 방사부(137)를 포함할 수 있다.
베이스 부재(131)는 소정 두께를 가지는 절연 부재일 수 있다. 베이스 부재(131)로는 예를 들어, PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 또는 캐리어(Carrier) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스 부재(131)는 기판(104)으로부터 소정 높이 이격되어 마련될 수 있다. 이때, 베이스 부재(131)의 하부에는 베이스 부재(131)를 지지하는 베이스 부재(미도시)가 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(131)는 모바일 단말기(100)의 케이스의 내면(즉, 모바일 단말기(100)의 내부를 향하는 면)에 부착되어 기판(104)으로부터 소정 높이 이격될 수도 있다.
베이스 부재(131)는 기판(104)의 논 그라운드(123) 영역의 상부에서 모바일 단말기(100)의 상측 프레임과 평행하게 형성되다가 모바일 단말기(100)의 측면 프레임측으로 절곡될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 부재(131)의 형상은 모바일 단말기(100) 내부의 구조에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
제2 급전 선로(133)는 베이스 부재(131)의 하면에 마련될 수 있다. 제2 급전 선로(133)는 베이스 부재(131)의 하면에서 논 그라운드(123) 영역의 상부에 마련될 수 있다. 제2 급전 선로(133)의 일측은 분기 전송 선로(127)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 베이스 부재(131)가 기판(104)으로부터 소정 높이 이격되어 있으므로, 제2 급전 선로(133)와 분기 전송 선로(127) 사이에 접속부(141)가 마련되어 제2 급전 선로(133)와 분기 전송 선로(127)를 전기적으로 연결할 수 있다. 접속부(141)로는 예를 들어, C 클립 또는 포그 핀 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 전류가 제1 급전 선로(125)의 타단측으로부터 공급되는 경우, 공급된 전류는 분기 전송 선로(127)로 분기되며, 분기된 전류는 접속부(141)를 통해 제2 급전 선로(133)측으로 흐르게 된다.
여기서는, 기판(104)의 논 그라운드 영역(123)에 제1 급전 선로(125)로부터 분기되는 분기 전송 선로(127)가 마련되고, 제2 급전 선로(133)가 접속부(141)를 통해 분기 전송 선로(127)와 전기적으로 연결되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 분기 전송 선로(127)가 마련됨이 없이 제2 급전 선로(133)가 접속부(141)를 통해 직접 제1 급전 선로(125)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
위상 조정부(135)는 베이스 부재(131)의 상면에 마련될 수 있다. 위상 조정부(135)는 제2 급전 선로(133)를 따라 흐르는 전류의 위상을 변경시켜 방사부(137)로 공급하는 역할을 한다. 위상 조정부(135)는 제2 급전 선로(133)를 따라 흐르는 전류의 위상을 지연시켜 방사부(137)로 공급할 수 있다. 여기서, 제2 급전 선로(133)를 따라 흐르는 전류의 위상은 제1 급전 선로(125)를 따라 흐르는 전류의 위상과 동일하므로, 방사부(137)로 공급되는 전류의 위상은 제1 파트(111)로 공급되는 전류의 위상보다 지연되게 된다. 이와 같이, 방사부(137)로 공급되는 전류의 위상이 제1 파트(111)로 공급되는 전류의 위상보다 지연됨으로써, 제1 파트(111)와 방사부(137) 사이에 공진 합성에 적합한 환경이 조성되어 광대역화가 가능하게 된다. 위상 조정부(135)는 제2 급전 선로(133)를 따라 흐르는 전류의 위상을 예를 들어, 180도(또는 λ/2) 지연시켜 방사부(137)로 공급할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
위상 조정부(135)는 커플링부(135-1) 및 위상 지연부(135-2)를 포함할 수 있다. 커플링부(135-1)는 베이스 부재(131)의 상면에서 제2 급전 선로(133)와 대응하여 마련될 수 있다. 커플링부(135-1)는 제2 급전 선로(133)와 전자기적으로 커플링(Coupling)된다. 즉, 베이스 부재(131)의 하면에 마련되는 제2 급전 선로(133)를 따라 전류가 흐르는 경우, 제2 급전 선로(133)와 커플링부(135-1) 간의 커플링에 의해 베이스 부재(131)의 상면에 마련되는 커플링부(135-1)에 전류가 흐르게 된다. 커플링부(135-1) 및 제2 급전 선로(133)는 논 그라운드(123) 영역의 상부에서 커플링이 발생하도록 마련될 수 있다. 이 경우, 기판(104)의 그라운드(121)에 따른 영향을 최소화 할 수 있게 된다.
여기서, 베이스 부재(131)가 기판(104)으로부터 소정 높이 이격되어 있으므로, 제2 급전 선로(133)와 커플링부(135-1) 간의 커플링 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 베이스 부재(131)를 FPCB 등과 같은 얇은 두께의 재질을 사용하는 경우, 제2 급전 선로(133)와 커플링부(135-1) 간의 커플링 시 커플링 손실을 줄일 수 있게 된다.
제2 급전 선로(133)와 커플링부(135-1) 간에 커플링이 발생하는 경우, 커플링부(135-1)에 흐르는 전류는 제2 급전 선로(133)에 흐르는 전류에 비해 위상 지연이 발생하게 된다. 여기서, 커플링부(135-1)에 흐르는 전류가 제2 급전 선로(133)에 흐르는 전류에 비해 예를 들어, 90도(또는 λ/4) 위상 지연이 발생하도록 커플링부(135-1)의 길이 및 선로 폭 중 적어도 하나를 조절할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
위상 지연부(135-2)는 베이스 부재(131)의 상면에서 커플링부(135-1) 및 방사부(137) 사이에 마련될 수 있다. 위상 지연부(135-2)의 일단부는 커플링부(135-1)에 연결되고, 위상 지연부(135-2)의 타단부는 방사부(137)에 연결될 수 있다. 위상 지연부(135-2)는 커플링부(135-1)에 흐르는 전류를 위상 지연시켜 방사부(137)로 전달할 수 있다. 위상 지연부(135-2)는 커플링부(135-1)에 흐르는 전류를 예를 들어, 90도(또는 λ/4) 위상 지연시키도록 위상 지연부(135-2)의 길이 및 선로 폭 중 적어도 하나가 조절될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 제1 급전 선로(125)에서 분기되어 제2 급전 선로(133)로 전달되는 전류는, 커플링부(135-1)에서 1차 위상 지연이 발생하게 되고, 위상 지연부(135-2)에서 2차 위상 지연이 발생하여 방사부(137)로 전달되게 된다. 예를 들어, 커플링부(135-1)에서 90도의 1차 위상 지연이 발생하고, 위상 지연부(135-2)에서 90도의 2차 위상 지연이 발생하는 경우, 방사부(137)로 공급되는 전류는 제1 급전 선로(125)에서 분기되는 전류에 비해 180도 위상 지연이 발생하게 된다.
방사부(137)는 베이스 부재(131)의 상면에 마련될 수 있다. 방사부(137)는 위상 조정부(135)와 연결된다. 방사부(137)는 제2 급전 선로(133)와 커플링을 발생시키는 위상 조정부(135)에 의해 커플링 급전을 받게 된다. 방사부(137)는 제1 파트(111)와의 공진 합성을 통해 제3 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 방사부(137)는 제1 파트(111)와의 공진 합성을 통해 2.3 ~ 2.7 GHz 대역의 제3 주파수 대역을 송수신하도록 마련될 수 있다.
여기서, 방사부(137)로 공급되는 전류는 제1 파트(111)로 공급되는 전류와 비교하여 위상 조정부(135)에 의해 공진 합성에 적합한 위상 지연이 이루어지게 되므로, 공진 합성점에서 간섭이 최소화되며 그로 인해 원하는 주파수 대역(즉, 제3 주파수 대역)에서 공진이 발생하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 제1 파트(111)로 전류를 공급하는 제1 급전 선로(125)에서 분기되는 전류와 커플링되어 급전 받는 커플링 구조물(106)을 구비함으로써, 커플링 구조물(106) 및 제1 파트(111)의 공진 합성을 통해 광대역화가 가능하게 된다. 예를 들어, 제1 파트(111)가 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하고, 커플링 구조물(106)이 제2 주파수 대역과 인접한 제3 주파수 대역을 송수신함으로써, 제2 주파수 대역부터 제3 주파수 대역까지의 광대역화가 가능하게 된다. 여기서, 커플링 구조물(106)은 별도의 급전 케이블 및 급전 구조를 갖는 것이 아니므로, 모바일 단말기(100)의 내부 구조를 간소화 할 수 있고, 그에 따른 부품 수를 줄일 수 있게 된다.
한편, 여기서는, 베이스 부재(131)가 기판(104)으로부터 소정 높이 이격되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 베이스 부재(131)는 기판(104) 상에 마련될 수도 있다. 이때, 제2 급전 선로(133)는 베이스 부재(131)의 하면에 마련될 수도 있고, 기판(104) 상에 마련될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 구조물을 모바일 단말기 내부에 장착하기 전과 장착한 후의 반사 손실(S 11)을 비교한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 커플링 구조물(106)을 모바일 단말기(100)의 내부에 장착하기 전(즉, 제1 파트(111)만 있는 경우)의 반사 손실(S 11)을 살펴보면, 제1 파트(111)의 기본 공진 주파수인 700 ~ 900 MHz(즉, 제1 주파수 대역)에서 공진이 발생하는 것을 볼 수 있다. 그리고, 제1 주파수 대역의 체배 주파수 대역을 공진 주파수 조정하여 1.7 ~ 2.2 GHz(즉, 제2 주파수 대역)에서 공진이 발생하는 것을 볼 수 있다. 그러나, 모바일 단말기(100)에서 LTE(Long Term Evolution) 또는 블루투스 등의 통신에 필요한 제3 주파수 대역(예를 들어, 2.3 ~ 2.7 GHz)에서는 공진이 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.
반면, 커플링 구조물(106)을 모바일 단말기(100)의 내부에 장착한 후(즉, 제1 파트(111) 및 커플링 구조물(106)이 있는 경우)의 반사 손실(S 11)을 살펴보면, 제1 주파수 대역(700 ~ 900 MHz) 및 제2 주파수 대역(1.7 ~ 2.2 GHz) 뿐만 아니라, 제3 주파수 대역(2.3 ~ 2.7 GHz)에서도 공진이 발생하는 것을 볼 수 있다. 즉, 제1 파트(111) 및 커플링 구조물(106)의 공진 합성을 통해 제3 주파수 대역에서 공진이 발생하게 되며, 그로 인해 1.7 ~ 2.7 GHz의 대역에서 공진이 발생하여 광대역화를 구현할 수 있게 된다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 구조물을 모바일 단말기 내부에 장착하기 전과 장착한 후의 안테나 성능을 비교한 표이다.
　 장착 전 장착 후 비 교　
Freq.[MHz] Avg.[dBi] Avg.[dBi] Avg.[dBi]
698 -5.24 -4.84 0.40
746 -5.00 -4.73 0.27
824 -11.07 -10.41 0.66
849 -12.48 -11.69 0.79
869 -12.29 -12.14 0.15
894 -12.94 -12.24 0.70
　... ...　 ...　 ...
1710 -6.20 -6.46 -0.26
1785 -5.14 -5.26 -0.12
1805 -4.55 -4.70 -0.15
1850 -5.01 -5.26 -0.25
1880 -4.86 -4.81 0.05
1910 -4.39 -4.53 -0.14
1920 -4.69 -4.85 -0.16
1930 -4.49 -5.05 -0.56
1980 -4.67 -5.43 -0.76
1990 -5.02 -5.46 -0.44
2110 -4.37 -5.27 -0.90
2170 -3.52 -4.26 -0.74
2300 -4.30 -3.43 0.87
2350 -6.92 -4.18 2.74
2400 -7.76 -4.83 2.93
2496 -12.82 -7.62 5.20
2635 -17.41 -7.50 9.91
2690 -17.29 -6.44 10.85
표 1을 살펴보면, 2.3 ~ 2.7 GHz 대역에서, 커플링 구조물(106)을 모바일 단말기(100)의 내부에 장착한 후의 안테나 성능이 커플링 구조물(106)을 모바일 단말기(100)의 내부에 장착하기 전의 안테나 성능보다 우수함을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 단말기의 개략적인 내부 단면도이다. 여기서는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 커플링 구조물(106)은 임피던스 매칭을 위해 기판(104)의 그라운드(121)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 베이스 부재(131)의 상면에 마련되는 방사부(137)가 그라운드(121)와 전기적으로 연결되도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 베이스 부재(131)에는 베이스 부재(131)를 관통하는 비아 홀(143)이 형성될 수 있다. 비아 홀(143)의 내부에는 전도성 물질이 채워질 수 있다. 그리고, 비아 홀(143)의 하부에는 베이스 부재(131)와 그라운드(121) 사이에 접속부(145)가 마련될 수 있다. 이 경우, 베이스 부재(131)의 상면에 마련되는 방사부(137)는 비아 홀(143) 및 접속부(145)를 통해 그라운드(121)와 전기적으로 연결되게 된다. 베이스 부재(131)의 상면에서 방사부(137)의 일부는 그라운드(121) 상부에 마련될 수 있다.
여기서는, 방사부(137)가 그라운드(121)와 전기적으로 연결되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 위상 조정부(135)가 그라운드(121)와 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 방사부(137) 및 위상 조정부(135)가 각각 그라운드(121)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 모바일 단말기
102 : 전도성 테두리 구조물
104 : 기판
106 : 커플링 구조물
111 : 제1 파트
113 : 제2 파트
121 : 그라운드
123 : 논 그라운드
125 : 제1 급전 선로
127 : 분기 전송 선로
131 : 베이스 부재
133 : 제2 급전 선로
135 : 위상 조정부
135-1 : 커플링부
135-2 : 위상 지연부
137 : 방사부
141 : 접속부
143 : 비아 홀
145 : 접속부

Claims (11)

  1. 복수 개로 분절된 전도성 테두리 구조물 중 적어도 하나의 파트가 테두리 안테나로 사용되는 모바일 단말기에 장착되는 안테나 장치로서,
    상기 모바일 단말기의 내부에 마련되고, 상기 테두리 안테나에 전류를 공급하는 제1 급전 선로가 형성되는 기판; 및
    상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류에 의해 커플링 급전되는 방사부를 포함하고, 상기 방사부로 공급되는 전류는 상기 테두리 안테나로 공급되는 전류에 비해 위상이 지연되는 커플링 구조물을 포함하고,
    상기 커플링 구조물은,
    상기 모바일 단말기의 내부에 마련되는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류가 흐르는 제2 급전 선로; 및
    상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 제2 급전 선로를 따라 흐르는 전류의 위상을 지연시켜 상기 베이스 부재의 타면에 마련되는 상기 방사부로 공급하는 위상 조정부를 포함하는, 안테나 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 위상 조정부는,
    상기 베이스 부재의 타면에서 상기 제2 급전 선로와 대응하여 마련되고, 상기 제2 급전 선로와 커플링을 발생시키는 커플링부; 및
    상기 베이스 부재의 타면에서 상기 커플링부와 상기 방사부 사이에 마련되고, 상기 커플링부에서 커플링된 전류를 위상 지연시켜 상기 방사부로 전달하는 위상 지연부를 포함하는, 안테나 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 급전 선로로부터 분기되어 상기 방사부로 공급되는 전류는,
    상기 커플링부에서 1차 위상 지연되고, 상기 위상 지연부에서 2차 위상 지연되는, 안테나 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 급전 선로 및 상기 커플링부는,
    상기 베이스 부재에서 상기 기판의 상부에 마련되는, 안테나 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 부재는,
    상기 기판으로부터 소정 높이 이격되어 마련되는, 안테나 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    상기 베이스 부재의 하부에 마련되고, 상기 제2 급전 선로와 상기 제1 급전 선로를 전기적으로 연결하는 접속부를 더 포함하는, 안테나 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 방사부 및 상기 위상 조정부 중 적어도 하나는,
    상기 기판의 그라운드와 전기적으로 연결되는, 안테나 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 테두리 안테나는, 제1 주파수 대역 및 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 송수신하도록 마련되고,
    상기 커플링 구조물은, 상기 테두리 안테나와의 공진 합성을 통해 상기 제2 주파수 대역보다 높은 제3 주파수 대역을 송수신하도록 마련되는, 안테나 장치.
  10. 모바일 단말기의 내부에 마련되는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 상기 모바일 단말기의 전도성 테두리에 마련되는 안테나로 전류를 공급하는 제1 급전 선로에서 분기되는 제2 급전 선로;
    상기 베이스 부재의 타면에 마련되는 방사부;
    상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 제2 급전 선로와 커플링을 발생시키는 커플링부; 및
    상기 베이스 부재의 타면에서 상기 커플링부와 상기 방사부 사이에 마련되고, 상기 커플링부에서 커플링된 전류를 위상 지연시켜 상기 방사부로 전달하는 위상 지연부를 포함하는, 안테나 장치.
  11. 복수 개로 분절되고, 적어도 하나의 파트가 테두리 안테나로 사용되는 전도성 테두리 구조물;
    상기 테두리 안테나에 전류를 공급하는 제1 급전 선로가 형성되는 기판; 및
    상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류에 의해 커플링 급전되는 방사부를 포함하고, 상기 방사부로 공급되는 전류는 상기 테두리 안테나로 공급되는 전류에 비해 위상이 지연되는 커플링 구조물을 포함하며,
    상기 커플링 구조물은,
    베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일면에 마련되고, 상기 제1 급전 선로로부터 분기되는 전류가 흐르는 제2 급전 선로; 및
    상기 베이스 부재의 타면에 마련되고, 상기 제2 급전 선로를 따라 흐르는 전류의 위상을 지연시켜 상기 베이스 부재의 타면에 마련되는 상기 방사부로 공급하는 위상 조정부를 포함하는, 모바일 단말기.
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