KR20120036005A - 휴대용 단말기의 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치는 급전을 위한 급전부와 접지를 위한 접지부를 갖는 메인 보드와, 상기 급전부와 전기적으로 연결된 상태로 이동하여 단말기 외부로 돌출하거나 단말기 내부로 삽입할 수 있는 막대 안테나(bar antenna) 및 상기 막대 안테나가 완전히 삽입되었을 경우에만 상기 메인 보드의 접지부와 상기 막대 안테나를 전기적으로 연결시키는 커넥터를 포함한다.

Description

휴대용 단말기의 안테나 장치{ANTENNA DEVICE FOR PORTABLE TERMINAL}
본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 단말기 외부에서 내부로 삽입시 상대적으로 방사 성능이 열화되는 외장형 모노폴 안테나의 방사 성능을 개선하기 위한 휴대용 단말기의 안테나 장치에 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 부가되고 크기는 경박 단소화 되고 있다.
상술한 바와 같이 휴대용 단말기가 경박 단소화 되고 있는 상황에서 한정된 공간에 여러 구성 요소들을 실장시키기 더욱 어려워지고 있다. 예를 들어, 전파 송수신을 위한 안테나는 클수록 성능이 우수하나 상기 안테나를 실장시키기 위한 공간은 협소해지고 있다.
일반적으로, 휴대용 단말기는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위하여 모노폴(monopole) 안테나를 사용한다. 상기 모노폴 안테나는 해당 주파수 대역에서 전파를 송수신하기 위하여 단말기 외부로 돌출시켜 사용하고 사용되지 않은 경우에는 단말기 내부로 삽입시켜 감출 수 있다. 이때, 상기 모노폴 안테나는 단말기 내부로 삽입된 상태에서도 전파를 송수신할 수 있으나 타 요소들의 간섭에 의하여 상대적으로 방사 성능이 떨어진다. 도 1은 종래의 외장형 모노폴 안테나 장치의 방사 특성을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면 모노폴 안테나가 단말기 내부로 삽입되면 상대적으로 방사 성능이 열화됨을 알 수 있다.
본 발명의 목적은 외장형 모노폴 안테나가 단말기 외부에서 내부로 삽입되는 경우 방사 성능이 열화되는 것을 개선하기 위한 휴대용 단말기의 안테나 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 막대 안테나(bar antenna)가 단말기 외부로 돌출되면 외장형 모노폴 안테나로 동작하고, 막대 안테나가 단말기 내부로 삽입되면 피파(Planar Inverted F Antenna ; PIFA) 안테나로 동작하는 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 견지로서, 본 발명은 휴대용 단말기의 안테나 장치에 있어서, 급전을 위한 급전부와 접지를 위한 접지부를 갖는 메인 보드와, 상기 급전부와 전기적으로 연결된 상태로 이동하여 단말기 외부로 돌출하거나 단말기 내부로 삽입할 수 있는 막대 안테나(bar antenna) 및 상기 막대 안테나가 완전히 삽입되었을 경우에만 상기 메인 보드의 접지부와 상기 막대 안테나를 전기적으로 연결시키는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치는 전파를 송수신하는 막대 안테나를 단말기 외부로 돌출시키거나 단말기 내부로 삽입시키더라도 원하는 방사 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 외장형 모노폴 안테나 장치의 방사 특성을 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치의 동작을 보여주는 도면 및
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치가 피파 안테나로 동작할 때의 방사 특성을 보여주는 도면.
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 단말기의 안테나 장치에 관한 것으로서, 특히 단말기 외부에서 내부로 삽입시 상대적으로 방사 성능이 열화되는 외장형 모노폴 안테나의 방사 성능을 개선하기 위한 휴대용 단말기의 안테나 장치에 관한 것이다.
이에 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치는 막대 안테나가 단말기 외부로 돌출되면 모노폴 안테나(monopole antenna)로 동작하고 막대 안테나가 단말기 내부로 삽입되면 피파 안테나(Planar Inverted F Antenna ; PIFA)로 동작한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 휴대용 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 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 제공된다면, 상기 디스플레이(22)는 보조적 또는 상기 키패드 어셈블리(23)를 대신하여 데이터 입력 유닛의 기능을 수행할 수 있을 것이다.
특히, 상기 휴대용 단말기(20)는 전파를 송수신하기 위한 안테나 장치를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 전파를 송수신하는 막대 안테나(bar antenna)(25)를 포함한다.
특히, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 상기 막대 안테나(25)를 단말기 외부로 돌출시키면 외장형 모노폴 안테나로 동작하고, 단말기 내부로 삽입시키면 피파 안테나로 동작할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 모노폴 안테나에서 피파 안테나로 변경되어 동작할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 전파 방사체로서의 상기 막대 안테나(25)가 단말기 내부로 삽입됨에도 불구하고 피파 안테나로 동작하기 때문에 방사 성능을 확보할 수 있다. 참고로, 단말기 외부로 돌출된 상기 막대 안테나(25)는 회전할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 급전을 위한 급전부(301)와 접지를 위한 접지부(302)를 갖는 메인 보드(310)와, 상기 급전부(301)와 전기적으로 연결된 상태로 이동하여 단말기 외부로 돌출되거나 단말기 내부로 삽입 가능한 막대 안테나(320)를 포함한다. 상기 막대 안테나(320)는 상기 급전부(301)로부터 급전되면 전파를 송수신할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 상기 막대 안테나(320)가 완전히 삽입되었을 경우에만 상기 메인 보드(310)의 접지부(302)와 상기 막대 안테나(320)를 전기적으로 연결시키는 커넥터(330)를 더 포함한다.
전술하였듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 상기 막대 안테나(320)를 단말기 외부로 돌출시켜 외장형 모노폴 안테나로 동작할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 다른 안테나 장치(300)는 상기 막대 안테나(320)를 단말기 내부로 삽입시켜 피파 안테나로 동작할 수 있다.
상기 메인 보드(310)는 기본 회로와 부품들을 담고 있는 기판이다. 상기 메인 보드(310)는 상기 휴대용 단말기의 실행 환경을 설정하고 그 정보를 유지해 주고, 상기 휴대용 단말기가 안정적으로 구동되게 해주고, 상기 휴대용 단말기의 모든 장치들의 데이터 입출력 교환을 원활하게 해주는 부분이다. 상기 메인 보드는 제어부(CPU), 마이크로프로세서, 보조프로세서, 메모리, 바이오스, 접속회로 등을 포함한다. 상기 메인 보드(310)의 접지부(301)는 노이즈(noise) 등의 유해 요소를 차단한다. 또한 상기 급전부(301)는 통신용 RF(Radio Frequency) 칩에 전기적으로 연결되어 급전될 수 있다.
상기 막대 안테나(320)는 단말기 외부로 돌출시키거나 단말기 내부로 삽입시킬 수 있다. 또한, 상기 막대 안테나(320)는 단말기 외부로 돌출되면서 길이를 늘일 수 있는 구조를 취할 수 있다. 예를 들어, 상기 막대 안테나(320)는 지름이 다른 몇 개의 금속 파이프를 차례로 겹쳐 자유로이 신축할 수 있다.
전술하였듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 상기 막대 안테나(320)를 단말기 외부로 돌출시켜 외장형 모노폴 안테나로 동작한다. 일반적으로, 상기 막대 안테나(320)의 최대 연장 길이는 파장(λ)의 1/2 ~ 1/4일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(200)는 상기 막대 안테나(320)를 단말기 내부로 삽입시켜 피파 안테나(Planar Inverted F Antenna ; PIFA)로 동작할 수 있다. 즉, 상기 막대 안테나(320)는 상기 메인 보드(310)와 상기 메인 보드(310)로부터 급전되고 상기 메인 보드(310)로 접지되는 피파 안테나 구조를 갖는다. 상기 막대 안테나(320)는 상기 메인 보드(310)와 수직적 또는 수평적으로 이격한다. 피파 안테나로 동작하는 상기 안테나 장치(300)는 상기 메인 보드(310)로부터 공급된 전류가 상기 급전부(301)를 통하여 상기 막대 안테나(320)로 전달되고 상기 막대 안테나(320)를 순환한 전류는 다시 상기 커넥터(330)를 통하여 상기 메인 보드(310)의 접지부(302)로 들어오는 회로 전송 라인을 형성한다. 피파 안테나로 동작하는 상기 안테나 장치(300)는 상기 회로 전송 라인으로 인하여 전파 송수신할 수 있다.
상기 메인 보드(310)의 급전부(301)는 상기 막대 안테나(320)로 항상 급전한다. 이를 위하여, 상기 급전부(301)는 단부에 포고 핀(pogo pin), 금속 탄성 바 및 금속 탄성 스프링 등의 탄성 수단을 구성할 수 있다. 상기 급전부(301)의 탄성 수단과 상기 막대 안테나(320)은 탄성 지지하에 접촉한다. 따라서, 상기 막대 안테나(320)는 상기 탄성 수단과 접촉하면서 이동할 수 있다. 또한, 상기 급전부(301)는 상기 막대 안테나(320)를 감싸는 구조이고, 상기 막대 안테나(320)는 상기 급전부(201)와 미끄럼 접촉할 수도 있다.
상기 커넥터(330)는 상기 막대 안테나(320)가 단말기 내부에 완전히 삽입되면 상기 막대 안테나(320)와 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 커넥터(330)는 상기 막대 안테나(320)의 단부가 기구적으로 결속되면 상기 막대 안테나(320)와 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 메인 보드(310)는 스위치 온(switch on)되면 상기 커넥터(330)와 상기 막대 안테나(320)를 전기적으로 연결시키는 스위칭 수단을 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 막대 안테나(320)가 완전히 삽입되면 상기 막대 안테나(320)의 단부가 상기 메인 보드(310)의 스위칭 수단을 스위칭 온 시키는 구조를 취할 수도 있다.
더욱이, 상기 메인 보드(310)의 급전부(301) 및 커넥터(330) 구성 위치에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)의 방사 특성은 달라질 수 있다. 이는 도 5에서 후술할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치의 동작을 보여주는 도면이다. 전술한 내용은 생략한다.
도 4를 참조하면, 상기 막대 안테나(320)는 상기 메인 보드(310)의 급전부(301)로부터 항상 급전된다. 상기 막대 안테나(320)는 단말기 외부로 돌출되면 상기 메인 보드(310)로부터 급전만 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 외장형 모노폴 안테나로 동작할 수 있다. 더욱이, 상기 막대 안테나(320)는 단말기 내부로 삽입되면 상기 메인 보드(310)의 접지부(302)와 전기적으로 연결된다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치(300)는 피파 안테나로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에서 보여주는 외장형 모노폴 안테나와 피파 안테나는 동일한 주파수 대역에서 전파를 송수신할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 주파수 대역에서 전파를 송수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 단말기의 안테나 장치가 피파 안테나로 동작할 때의 방사 특성을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 1에서 전술하였지만 종래의 모노폴 안테나는 단말기 내부로 삽입되면 해당 주파수 대역에서의 방사 성능이 열화된다. 그러나 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는 막대 안테나가 내부로 삽입되면 피파 안테나로 동작하고 이에 따른 방사 성능이 확보된다. 더욱이, 상기 막대 안테나와 전기적으로 접촉하는 상기 메인 보드의 급전부 또는 상기 커넥터의 위치에 따라 방사 특성을 달라짐을 확인할 수 있다.
결론적으로, 본 발명에 따른 안테나 장치는 전파를 송수신하는 막대 안테나를 단말기 외부로 돌출시키거나 단말기 내부로 삽입시키더라도 원하는 방사 성능을 확보할 수 있다.
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 (8)

  1. 휴대용 단말기의 안테나 장치에 있어서,
    급전을 위한 급전부와 접지를 위한 접지부를 갖는 메인 보드;
    상기 급전부와 전기적으로 연결된 상태로 이동하여 단말기 외부로 돌출하거나 단말기 내부로 삽입할 수 있는 막대 안테나(bar antenna) 및
    상기 막대 안테나가 완전히 삽입되었을 경우에만 상기 메인 보드의 접지부와 상기 막대 안테나를 전기적으로 연결시키는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 막대 안테나는,
    상기 메인 보드의 접지부와 수직적으로 또는 수평적으로 이격함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커넥터는,
    상기 막대 안테나의 단부가 기구적으로 결속되면 상기 막대 안테나의 단부와
    전기적으로 연결되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 급전부는 단부에 포고 핀, 금속 탄성 바 및 금속 탄성 스프링 중 어느 하나를 구성하고,
    상기 포고 핀, 금속 탄성 바 및 탄성 스프링 중 어느 하나는 상기 막대 안테나와 탄성 지지하에 접촉함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 막대 안테나는,
    상기 급전부와 미끄럼 접촉함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 보드는 스위칭 온되면 상기 커넥터와 상기 막대 안테나를 연결시키는 스위칭 수단을 더 포함하고,
    상기 막대 안테나가 완전히 삽입되면 상기 막대 안테나의 단부가 상기 메인 보드의 스위칭 수단을 스위칭 온시킴을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 휴대용 단말기의 안테나 장치는,
    DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 주파수 대역에서 전파를 송신 또는 수신함을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 막대 안테나는,
    지름이 다른 몇 개의 금속 파이프를 차례로 겹쳐 자유로이 신축할 수 있음을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 안테나 장치.
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