KR20020091760A - 휴대용 단말기의 내장형 안테나 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

휴대용 단말기의 내장형 안테나

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 단말기의 내부에 실장되어 단말기의 휴대를 용이하게 하고, 단말기의 사용시 사용자 방향으로의 전자파 복사를 감소시키며, 제조원가를 절감시킬 수 있는 휴대용 단말기의 내장형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

3. 발명의 해결방법 요지

본 발명은, 일변 일측부에 급전핀이 삽입되기 위한 급전핀 장착공이 형성되고, 상기 일변 타측부에 단락핀이 삽입되기 위한 단락핀 장착공이 형성되며, 상기 급전핀 장착공과 단락핀 장착공 사이의 일변으로부터 길이방향으로 연장되고 그 연장선상에서 다시 폭방향으로 연장되는 슬롯이 형성되며, 절연재질로 형성된 지지부재에 의하여 휴대 단말기의 기판상에 소정 높이를 갖고 지지되는 휴대용 단말기의 내장형 안테나를 제공한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 휴대용 단말기의 안테나로 사용할 수 있는 것임.

Description

휴대용 단말기의 내장형 안테나{A built-in type antenna for a portable mobile}

본 발명은 휴대용 단말기의 내장형 안테나에 관한 것으로, 특히 단말기의 내부에 실장되어 단말기의 휴대가 용이하고, 단말기의 사용시 사용자 방향으로의 전자파 복사를 감소시키며, 제조원가를 절감시킬 수 있는 휴대용 단말기의 내장형 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 단말기에 사용되는 안테나는 주로 선형의 모노폴 안테나또는 헬리컬 안테나를 많이 사용하였다.

그러나, 이러한 선형 또는 헬리컬 안테나는 무지향 복사특성을 갖는 장점에 반하여 안테나가 단말기의 외부로 돌출되어 있어서 외력에 의한 외형 파손과 그에 따른 특성열화의 우려가 있으며, 최근 문제로 제기되고 있는 인체유해 가능성이 있는 전자파가 사용자 방향으로도 복사될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 휴대용 단말기의 외부로 돌출되지 않고, 단말기 내부에 실장되는 내장형 안테나로서 통상 마이크로스트립 패치 안테나 또는 평판 역F형 안테나가 사용되고 있다.

상기 마이크로스트립 패치 안테나는 유전체의 일측면에 그라운드면이 형성되고 타측면에 패치가 형성된 것으로서 소정 면적의 그라운드를 확보해야 하므로 안테나의 크기가 커지고 협대역이라는 문제점이 있다.

그리고, 상기 평판 역F형 안테나는 급전점과 근접된 위치에서 복사소자를 접지시킴으로써 상기 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 소형화할 수 있으나, 제조공정이 복잡한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단말기의 내부에 안테나를 실장함으로써 휴대 및 사용상의 편리함을 제공하고, 단말기 사용시 사용자 방향으로의 전자파 복사를 줄이며, 안테나의 크기를 최소화하면서도 슬롯이 형태와 단락핀의 위치를 변화시켜 광대역 특성을 얻을 수 있는 휴대용 단말기의 내장형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제조원가를 절감시키고, 표면실장기술을 이용하여 제조 공정을 용이하게 한 휴대용 단말기의 내장형 안테나를 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b 는 본 발명에 의한 제1 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나가 휴대용 단말기의 인쇄회로기판 위에 장착된 상태를 도시한 사시도 및 정면도.

도 2 는 본 발명에 의한 제1 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나와 이를 인쇄회로기판상에서 지지하는 지지부재를 분해 도시한 사시도.

도 3 은 본 발명에 의한 변형된 제1 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나가 인쇄회로기판 위에 장착된 상태를 도시한 사시도.

도 4 는 본 발명에 의한 제2 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나를 도시한 사시도.

도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 의한 제3 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나가 인쇄회로기판 위에 장착된 상태를 도시한 사시도.

도 6 은 본 발명에 의한 제4 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나를 도시한 사시도.

도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 의한 내장형 안테나의 단락핀 위치에 따른 전압정재파비를 도시한 그래프.

도 8a 및 도 8b 는 본 발명에 의한 내장형 안테나의 복사패턴을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 기판10: 안테나

11: 급전핀 장착공12: 단락핀 장착공

13, 14, 15, 16, 17, 18: 슬롯

20: 지지부재21: 지지면

22: 측벽23: 급전핀 삽입공

24: 단락핀 삽입공30: 급전핀

40: 단락핀

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일변 일측부에 급전핀이 삽입되기 위한 급전핀 장착공이 형성되고, 상기 일변 타측부에 단락핀이 삽입되기 위한 단락핀 장착공이 형성되며, 상기 급전핀 장착공과 단락핀 장착공 사이의 일변으로부터 길이방향으로 연장되고 그 연장선상에서 다시 폭방향으로 연장되는 슬롯이 형성되며, 절연재질로 형성된 지지부재에 의하여 휴대 단말기의 기판상에 소정 높이를 갖고 지지되는 휴대용 단말기의 내장형 안테나를 제공한다.

상기 슬롯은 일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향 일측으로 연장되는 형태로 형성되되, 그 길이는 λ/4보다 짧은 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b 는 본 발명의 제1 실시예에 의한 내장형 안테나가 휴대용 단말기의 인쇄회로기판 위에 장착된 상태를 도시한 사시도 및 정면도이고, 도 2 는 본 발명에 의한 내장형 안테나와 이를 인쇄회로기판상에서 지지하는 지지부재를 분해 도시한 사시도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 내장형 안테나(10)는 절연 재질로 이루어진 지지부재(20)에 인쇄회로기판(1) 상에서 지지 장착된다.

상기 안테나(10)는, 평판 형태로 이루어지고 일변 일측부에 급전핀(30)이 삽입되기 위한 급전핀 장착공(11)이 형성되고, 상기 일변 타측부에 단락핀(40)이 삽입되기 위한 단락핀 장착공(12)이 형성되며, 상기 급전핀 장착공(11)과 단락핀 장착공(12) 사이의 일변으로부터 길이(L)방향으로 연장되고 그 연장단부에서 다시 폭(W)방향으로 연장되는 슬롯(13)이 형성된다.

즉, 상기 안테나(10)는 절연판(10a)과, 상기 절연판(10a)의 상면에 구비되는 동박(10b)과, 상기 절연판(10a)을 지지하는 지지부재(20)와, 상기 동박(10b)에 소정 형상으로 슬롯(13)을 형성함으로써 이루어진다.

상기 지지부재(20)는 상기 안테나(10)의 평면형상에 대응하는 형상으로 이루어지는 지지면(21)과, 상기 안테나(10)를 인쇄회로기판(1)으로부터 소정 높이 위치되도록 상기 지지면(21)의 양단으로부터 연장되는 측벽(22)으로 이루어진다.

또한, 상기 지지부재(20)의 지지면(21)에는 상기 안테나(10)에 급전핀 장착공(11)과 단락핀 장착공(12)과 대응하는 위치에 급전핀(30)과 단락핀(40)이 관통하는 급전핀 관통공(23)과 단락핀 관통공(24)이 각각 형성된다.

여기에서, 상기 안테나(10)에 형성되는 단락핀 장착공(12)의 위치는 급전핀 장착공(11)으로부터 시작하여 슬롯(13)을 선회하는 전류흐름경로의 최종단에 위치함으로써 패치의 슬롯(13) 둘레와 함께 약 λ/2의 전류흐름경로를 형성한다.

상기 급전핀(30) 및 단락핀(40)은 안테나 급전을 위한 동축선(50)이 연결되거나 단말기의 회로기판에 직접 장착된다.

상기 안테나(10)는 급전핀(30)을 이용한 프루브 급전이며, 상기 단락핀(40)은 그 위치를 변화시킴으로써 안테나(10)의 동작주파수를 바꿀 수 있는데 상기 단락핀(40)이 급전핀(30)으로부터 멀어질수록 높은 주파수에 공진한다.

제1 실시예에서 상기 슬롯(13)의 형태는 도 1 에 도시한 바와 같이, 일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향 일측으로 연장되는 "ㄱ" 형태로 이루어질 수 있고, 도 3 에 도시한 바와 같이, 일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향 타측으로 연장되는 "┌"자 형태의 슬롯(14)으로 이루어질 수 있다.

도 4 는 본 발명에 의한 제2 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나를 도시한 것으로, 일변으로부터 단락핀 장착공(11)과 급전핀 장착공(12) 사이에서 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향으로 연장되며, 다시 그 폭방향 연장단부에서 일변측으로 연장되는 형태로, 개방부가 하부를 향하는 대략 "ㄷ"자 형태의 슬롯(15)으로 이루어진다.

도 5a 및 도 5b 는 각각 본 발명에 의한 제3 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나를 도시한 것으로, 일변으로부터 단락핀 장착공(11)과 급전핀 장착공(12) 사이에서 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향 양측으로 연장되는 "┬" 형태의 슬롯(16)으로 이루어질 수 있고, 도 5b 와 같이 폭방향 양측으로 연장되는 길이를 달리하는 슬롯(17)으로 형성할 수 있다.

도 6 은 본 발명에 의한 제 4 형태의 슬롯이 형성된 내장형 안테나를 도시한 것으로, 일변으로부터 단락핀 장착공(11)과 급전핀 장착공(12) 사이에서 길이방향으로 연장되고, 그 길이방향 연장 슬롯(18a)의 소정 지점에서 폭방향 일측으로 연장되는 "┤" 형태의 슬롯(18)으로 이루어질 수 있다.

상기 각 슬롯(13, 14, 15, 16, 17, 18)의 길이(Ws＋Ls)는 안테나(10)가 공진하는 중심주파수를 결정하고, 슬롯의 폭(Wss)은 그 값을 미세하게 변화시킴으로써 안테나의 대역폭을 결정한다.

여기에서, 상기 각 슬롯(13, 14, 15, 16, 17, 18)의 길이는 λ/4보다 짧은 길이를 갖는 것이 바람직하며, 슬롯의 폭은 본 발명의 실시예에서는 1mm로 하였다.

한편, 상기 안테나(10)의 유전율과 지지부재(20)의 높이는 안테나의 동작주파수를 튜닝하기 위한 파라메타로 이용되는데, 유전율이 클수록 낮은 주파수에서 동작하고 높이가 낮을수록 높은 주파수에서 동작한다. 본 발명에서는 유전율이 약 4.8인 FR-4기판을 사용하였으며, 높이는 일반적인 단말기의 두께를 고려하여 6mm이내로 하였다. 그리고, 상기 지지부재(20)는 폴리카보이네 등과 같은 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안테나(10)는 FR-4 복합물질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 지지부재(20)는 폴리카보네이트 등과같은 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 FR-4는 미국전기공업협회(NEMA: National Electrical Manufactures Association)의 규격으로써, 유리 에폭시계 기판을 사용하여 가공이 용이하고 치수변화나 흡수성이 적어 다층판을 구성할 수 있기 때문에 산업기기 등에 널리 이용된다.

이와 같은 본 발명에 의한 안테나는 슬롯의 길이를 적절히 조절함으로서 안테나의 동작주파수를 결정하고, 급전점에서 슬롯을 선회하는 전류경로의 종단에 단락핀을 위치시킨 후, 상기 단락핀의 위치를 변화시키거나 상기 슬롯의 폭을 미세조정하여 주파수와 대역폭을 튜닝한다.

도 7a 및 도 7b 는 본 발명에 의한 내장형 안테나의 단락핀 위치에 따른 전압정재파비를 나타내는 그래프로서, 도 7a 는 단락핀이 A 위치일 경우이고, 도 7b 는 단락핀이 B위치일 경우이다.

도 7a에서 전압정재파비(VSWR: Valtage Standing Wave Ratio)가 2이하인 주파수 대역은 1.43 ∼ 1.53GHz로 약 100MHz 정도의 대역폭을 갖고 중심주파수가 1.48GHz인 것을 알 수 있으며, 도 7b 에서는 주파수 대역이 1.6 ∼ 1.7GHz이고 중심주파수는 1.65GHz인 것을 알 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 단락핀의 위치가 급전핀으로부터 멀어짐에 따라 높은 주파수에 공진하게 된다.

도 8a 및 도 8b 는 본 발명에 의한 내장형 안테나의 복사패턴을 도시한 도면으로서, 도 8a 에서 복사패턴의 형태는 안테나가 장착된 방향으로의 복사가 강하고 단말기의 하부쪽으로 치우쳐 있으며, 도 8b 에서는 전체적으로 고른 분포를 나타냄과 동시에 급전핀이 있는 쪽이 좀 더 강한 복사패턴을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 단말기 사용시 사용자 방향으로의 전자파 복사가 감소하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 휴대 단말기의 내장형 안테나는 단말기의 내부에 안테나를 실장함으로써 휴대 및 사용상의 편리함을 제공할 수 있고, 단말기 사용시 사용자 방향으로의 전자파 복사를 줄이며, 안테나의 크기를 최소화하면서도 슬롯의 형태와 단락핀의 위치를 변환시켜 광대역 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제조원가를 절감시키고, 표면실장기술을 이용하여 제조 공정을 용이하게 한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 일변 일측부에 급전핀이 삽입되기 위한 급전핀 장착공이 형성되고, 상기 일변 타측부에 단락핀이 삽입되기 위한 단락핀 장착공이 형성되며, 상기 급전핀 장착공과 단락핀 장착공 사이의 일변으로부터 길이방향으로 연장되고 그 연장선상에서 다시 폭방향으로 연장되는 슬롯이 형성되며, 절연재질로 형성된 지지부재에 의하여 휴대 단말기의 기판상에 소정 높이를 갖고 지지되는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지지부재는

   상기 급전핀 장착공 및 단락핀 장착공과 대응하는 위치에 급전핀과 단락핀이 관통하는 급전핀 관통공과 단락핀 관통공이 형성된 지지면; 및

   상기 지지면의 양단으로부터 연장되는 측벽으로 이루어지는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단락핀 장착공은 급전핀 장착공으로부터 시작하여 슬롯을 선회하는 전류흐름경로의 최종단에 위치되어 슬롯 둘레와 함께 약 λ/2의 전류흐름경로를 형성하는 위치에 형성되는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
4. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯은

   일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향 일측으로 연장되는 형태로 형성되는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
5. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯은

   일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향으로 연장되며, 다시 그 폭방향 연장단부에서 상기 일변측으로 소정정도 연장되는 형태로 형성되는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
6. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯은

   일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 연장단부에서 폭방향 양측으로 연장되는 형태로 형성되는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
7. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯은

   일변으로부터 길이방향으로 연장되고, 그 길이방향 소정 지점에서 폭방향 일측으로 연장되는 형태로 형성되는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.
8. 제4항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬롯의 길이는 λ/4보다 짧은 길이를 갖는

   휴대용 단말기의 내장형 안테나.