JP6193612B2

JP6193612B2 - アンテナ及びその製造方法

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Publication number: JP6193612B2
Application number: JP2013099385A
Authority: JP
Inventors: ウクリム，ドン
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: EP2680365A1; KR101905769B1; US20140002315A1; KR20140003213A; CN103545599A; JP2014011796A

Description

本発明は、アンテナ及びその製造方法に関するものである。

最近、移動体通信端末機は小型化及び軽量化し、かつ互いに異なる周波数帯域の移動体通信サービスを一つの端末機を用いて提供を受けることができる機能が必要とされている。例えば、韓国で商用化された８２４〜８９４ＭＨｚ帯域のＣＤＭＡサービス及び１７５０〜１８７０ＭＨｚ帯域のＰＣＳサービスと、日本で商用化された８３２〜９２５ＭＨｚ帯域のＣＤＭＡサービスと、米国で商用化された１８５０〜１９９０ＭＨｚ帯域のＰＣＳサービスと、ヨーロッパ、中国などで商用化された８８０〜９６０ＭＨｚ帯域のＧＳＭ（登録商標）サービスと、ヨーロッパの一部地域で商用化された１７１０〜１８８０ＭＨｚ帯域のＤＣＳサービスと、などの多様な周波数帯域を用いた移動体通信サービスにおいて、必要に応じて複数帯域の信号を同時に利用することができる端末機が必要とされており、このような複数帯域の収容のために広帯域特性を有するアンテナが必要とされている。

その他にも、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、無線ＬＡＮ、ＧＰＳなどのサービスを利用できる複合端末機が必要とされている実状がある。このような複数帯域のサービスを用いるために、端末機には広帯域特性を有するアンテナを使用しなければならない。一般的に、移動体通信端末機のアンテナには、ヘリカルアンテナと、平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）と、π型の広帯域アンテナとが主に使われる。

ここで、ヘリカルアンテナは端末機の上端に固定された外装型アンテナであって、モノポールアンテナと共に使われる。ヘリカルアンテナとモノポールアンテナとが併用される形態は、アンテナを端末機本体から引出したときモノポールアンテナとして動作し、引込めたときλ／４ヘリカルアンテナとして動作する。このようなアンテナは高い利得を得ることができる長所があるが、無指向性のため、電磁波人体有害基準であるＳＡＲ特性が良くない。また、ヘリカルアンテナは端末機の外部に突出した形態として構成されるため、端末機の美的外観及び携帯機能に適合した外観の設計が困難であるが、これに対する内蔵型の構造はまだ研究されたことがない。

そして、逆Ｆアンテナはこのような短所を克服するために、低プロファイル構造を有するように設計されたアンテナである。逆Ｆアンテナは、放射部に誘起された電流によって発生する全体ビームのうち、接地面側に向かうビームが再誘起されて人体に向かうビームを減衰させてＳＡＲ特性を改善する。同時に、放射部方向に誘起されるビームを強化させる指向性を有し、矩形である平板型放射部の長さが半分に減少した矩形のマイクロストリップアンテナとして作動するため、低プロファイル構造を実現することができる。また、モノポール形態のアンテナ又は低プロファイル構造を実現する内蔵型アンテナに用いられる。

また、広帯域アンテナは給電構造体を有するアンテナを提供して、簡単な構造を有し、かつ広帯域特性を有する。

しかしながら、広帯域アンテナは、一般的に、アンテナを形成する放射体と、給電構造体とを互いに異なる構造物に各々付着させ、それによって複数の構造物に付着した放射体と給電構造体とを接続して広帯域アンテナを構成する。

このため、放射体と給電構造体とを各々製造しなければならないことに伴って、製造工程が複雑になる短所がある。

本発明の目的は、既存の広帯域アンテナが有する構造的な複雑度を簡素化できるアンテナ及びその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、放射体と給電構造体とが一つの一体型パターンに形成され、それによって形成された一体型パターンを、一つの構造物に付着させることができるアンテナ及びその製造方法を提供することにある。

提案される実施形態で達成しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていない更に他の技術的課題は、以下の記載から提案される実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解できることである。

実施形態に従うアンテナは、構造物と、構造物の上に付着されたアンテナパターンとを含み、アンテナパターンは、放射体と給電構造体とが一体に形成される。

また、給電構造体は、信号を提供する給電部と、容量性素子と、導電線路とによって形成された閉ループを含む。

また、給電構造体は、信号を提供する給電部と、第１容量性素子及び導電線路によって形成された第１閉ループと、第１容量性素子及び第２容量性素子と導電線路とによって形成された第２閉ループとを含む。

また、構造物は、構造物が適用される機器のバックカバーを含む。

また、放射体は構造物の第１面に付着させられ、給電構造体は第１面及び他の構造物の第２面に付着させられる。

一方、実施形態に従うアンテナの製造方法は、プレートの上にアンテナパターンを形成するステップと、形成されたアンテナパターンの上に容量性素子を配置するステップと、容量性素子が配置されたアンテナパターンを切断するステップと、構造物に切断されたアンテナパターンを付着させるステップと、を含み、形成するステップは、放射体と給電構造体とが一体に形成されたアンテナパターンを形成するステップを含む。

また、付着するステップは、一体に形成されたアンテナパターンのうち、放射体領域を構造物の第１面に付着させるステップと、一体に形成されたアンテナパターンのうち、給電構造体領域を構造物の第１面及び他の第２面に付着させるステップとを含む。

また、付着させるステップは、切断されたアンテナパターンを熱蒸着して、構造物の上に付着させるステップを含む。

実施形態によれば、π型を有するアンテナにおいて、放射体と給電構造体とを一つの一体型パターンとして形成し、それによって一体型パターンを一つの構造物に付着させ、既存形態に比べて、別途のフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）が不要になることによって製造コストを低減することができる。

また、実施形態によれば、放射体及び給電構造体を一度に形成することによって、製造工程を簡素化し、かつ構造物の曲面設計自由度及び密着度を向上させることができる。

本発明の実施形態に従うアンテナのための給電構造体を示す第１実施形態の説明図である。本発明に従うアンテナの給電構造体の多様な実施形態を示す図である。図１に図示された給電構造体を適用した本発明に従うアンテナを示す第１実施形態の説明図である。本発明に従うアンテナのための給電構造体を示す第２実施形態の説明図である。図４に図示された給電構造体の動作原理を説明する図である。図４に図示された給電構造体を適用した本発明に従うアンテナを示す第２実施形態の説明図である。本発明の実施形態に従うアンテナの構造を説明する図である。本発明の実施形態に従うアンテナの製造方法をステップ別に説明する図である。

以下の内容は単に本発明の原理を例示するものである。したがって、当業者は、たとえ本明細書に明確に説明及び図示されていなくとも、本発明の原理を具現し、本発明の概念及び範囲に含まれる多様な装置を発明することができる。また、本明細書に列挙されたすべての条件付き用語及び実施形態は、原則的に本発明の概念が理解されるようにするための目的のみに明確に意図され、このように特別に列挙された実施形態及び状態に制約されないことを理解すべきである。

また、本発明の原理、観点及び実施形態だけでなく、特定の実施形態を列挙するすべての詳細な説明は、このような事項の構造的及び機能的な均等物を含むように意図されることを理解すべきである。また、このような均等物は現在公知の均等物だけでなく、将来開発される均等物、すなわち構造に関わらず、同一な機能を遂行するように発明されたすべての素子を含むことと理解されるべきである。

図１は、本発明の実施形態に従うアンテナのための給電構造体を示す第１実施形態の説明図である。

図１に示すように、本発明に従うアンテナのための給電構造体は、給電部１１と、容量性素子１３と、給電部１１の両端と容量性素子１３の両端とを接続する第１導電線路１２と、容量性素子１３及び給電部１１の両端を接続する第２導電線路１４とからなる。

給電部１１は、ＲＦ信号を提供する給電源だけからなってもよいし、給電源及びインピーダンス整合のための整合素子を含んで構成してもよい。

一方、容量性素子１３の両端を接続する第２導電線路１４は、容量性素子１３と共に一定の広さ（Ｓ）を有する閉ループを形成する。

図１に図示された給電構造体の動作原理を説明すれば、次の通りである。ＲＦ環境では、容量性素子１３及び第２導電線路１４が形成する閉ループ１５には導電線路及びループによるインダクタンスが発生する。

このようなインダクタンス及び容量性素子１３が特定の周波数で共振を起こす。共振周波数において、閉ループ１５に流れる電流は閉ループを通じて磁束を発生させ、閉ループによって発生した磁束はアンテナ放射体に提供される。

図２は、本発明に従うアンテナの給電構造体の多様な実施形態を示す図である。図２には多様な形態のアンテナ給電構造体が図示されているが、共通に図１で説明した特徴を有する。

すなわち、導電線路２４及び容量性素子２３は閉ループ２５を形成し、閉ループ２５によるインダクタンスと、容量性素子２３によるキャパシタンスとが共振を起こす。また、閉ループ２５で発生する磁束はアンテナ放射体に供給できる。

一方、図２の実施形態のうち、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）には容量性素子２３及び導電線路２４だけでなく、誘導性素子Ｌが閉ループ２５を形成している。ここで、誘導性素子Ｌは、閉ループ２５で発生するインダクタンスを補強するためのものである。

すなわち、所望の周波数で共振が発生するようにするために、閉ループ２５で発生するインダクタンスだけでは足りない場合、これを補充するために集中回路素子によるインダクタンスを追加するものである。

図３は、図１に図示された給電構造体を適用した本発明に従うアンテナを示す第１実施形態の説明図である。

図３を参照すると、本発明に従うアンテナ１００は、放射体１１０と、給電構造体１２０と、グラウンド１３０とからなる。

給電部１２１は、給電源１２２だけで構成してもよいし、給電源１２２に追加的にインピーダンス整合のための整合素子１２３を付加して構成してもよい。

給電部１２１と、第１導電線路１２７と、容量性素子１２５と、第２導電線路１２４とは、図１に図示された形態のような給電構造体１２０を形成する。

本実施形態のアンテナには図１に図示された形態の給電構造体１２０を適用したが、図２に図示された形態の給電構造体のうち、いずれか一つを選択して適用することもできる。

図１に従う給電構造体に関する説明で明示したように、閉ループ１２６のインダクタンス及び容量性素子１２５のキャパシタンスによって、特定の周波数で共振現象が起こる。

この際、閉ループ１２６は、容量性素子１２５及び第２導電線路１２４によって形成される。共振による電流は閉ループ１２６に磁束を発生させ、閉ループ１２６によって発生した磁束が放射体１１０を励起するとき、閉ループ１２６の共振周波数を有する信号が放射体１１０を通じて外部に放射される。

上述のようなアンテナの周波数特性を見ると、従来の帯域に比べて格段に広いということが分かる。

すなわち、上述のような給電構造体を適用すると、アンテナ放射体による共振帯域の以外に、給電構造体による共振帯域が加わるため、帯域が広くなる。このようなアンテナをπ型の広帯域アンテナという。

したがって、共振を起こす要素であるキャパシタンス値及びインダクタンス値を調節して、従来の放射体による共振周波数の近くに給電構造体による共振帯域を発生させることによって、広帯域アンテナを設計できるようになる。

この際、共振帯域調節に必要なキャパシタンスは、集中回路素子のキャパシタンス値を変化させることによって得られる。また、共振帯域調節に必要なインダクタンス値は、閉ループの広さを調節したり、集中回路素子であるインダクタを挿入したりすることによって得ることができる。

図４は、本発明に従うアンテナのための給電構造体を示す第２実施形態の説明図である。図４に示すように、本発明に従うアンテナのための第２実施形態の給電構造体は、給電部４１と、第１容量性素子４３と、第２容量性素子４５と、第１導電線路４２と、第２導電線路４４と、第３導電線路４８とを含んで構成される。

給電部４１は、ＲＦ信号を提供する給電源だけで構成してもよいし、給電源及びインピーダンス整合のための整合素子を含んで構成してもよい。

第１導電線路４２は、給電部４１の両端と第１容量性素子４３の両端とを接続する。一方、第１容量性素子４３の両端を接続する第２導電線路４４は、容量性素子４３と共に一定の広さ（Ｓ１）を有する第１閉ループ４６を形成する。

一方、第１容量性素子４３及び第２容量性素子４５と、これらを接続する第１導電線路４２及び第３導電線路４８とは、一定の広さ（Ｓ２）を有する第２閉ループ４７を形成する。

図５は、図４に図示された給電構造体の動作原理を説明するための説明図である。図４に図示された給電構造体は、第１容量性素子４３のキャパシタンスが第２容量性素子４５より十分に大きいとき、２つの主要な共振帯域を有する。

図５（ａ）は、低い周波数領域で共振が発生する第１共振回路を示す図である。低い周波数領域では第２容量性素子４５側に電流がほとんど流れることができないため、第１閉ループ４６で共振が起こる。すなわち、第１閉ループ４６によって提供されるインダクタンスと、第１容量性素子４３によって提供されるキャパシタンスとによって第１共振帯域が形成される。

図５（ｂ）は、高い周波数領域で共振が発生する第２共振回路を示す図である。高い周波数領域では導線のインダクタンスが高まって第１閉ループ４６側に電流がほとんど流れることができないため、第２閉ループ４７による共振が起こる。すなわち、第２閉ループ４７によって提供されるインダクタンスと、第１容量性素子４３及び第２容量性素子４５によって提供されるキャパシタンス（主に、第２容量性素子によって提供されるキャパシタンス）とによる共振が起こる。

第１閉ループ４６及び第２閉ループ４７は、各々の共振周波数帯域で発生した磁束をアンテナ放射体に供給する。

したがって、アンテナ放射体は各閉ループの共振周波数帯域でＲＦ信号を外部に放射する。

図６は、図４に図示された給電構造体を適用した本発明に従うアンテナを示す第２実施形態の説明図である。

図６を参照すると、本発明の第２実施形態に従うアンテナ２００は、放射体２１０と、給電構造体２２０と、グラウンド２３０とを含む。

給電部２２１は、給電源２２２だけで構成してもよいし、給電源２２２に追加的にインピーダンス整合のための整合素子２２３を付加することによって構成してもよい。

給電部２２１と、第１導電線路２２７と、第１容量性素子２２５と、第２導電線路２２４と、第２容量性素子２２８と、第３導電線路２１１とは、図４に図示された形態のような給電構造体を形成する。

図４に従う給電構造体に関する説明で記載したように、第１閉ループ２２６によって第１共振周波数で共振が起こる。

この際、第１閉ループ２２６は第１容量性素子２２５及び第２導電線路２２４によって形成される。

また、共振は、第１容量性素子２２５によって提供されるキャパシタンスと、第１閉ループ２２６によって提供されるインダクタンスとによって発生する。

第２閉ループ２１２によって第２共振周波数で共振が起こる。この際、第２閉ループ２１２は、第１容量性素子２２５と、第１導電線路２２７の一部と、第３導電線路２１１と、第２容量性素子２２８とによって形成される。

また、共振は、第２閉ループ２１２によって提供されるインダクタンスと、第１容量性素子２２５及び第２容量性素子２２８によって提供されるキャパシタンスとによって発生する。

各共振周波数において、共振による電流は各閉ループ２２６、２１２に磁束を発生させ、各閉ループ２２６、２１２によって発生した磁束が放射体２１０を励起するとき、各閉ループ２２６、２１２の共振周波数の信号が、放射体２１０を通じて外部に放射される。

図７は、本発明の実施形態に従うアンテナの構造を説明する図である。

図７を参照すると、アンテナの構造は、射出成形された構造物３００と、構造物３００の表面に付着したアンテナパターン３１０とを含む。

この際、アンテナパターン３１０は、図１乃至６で説明したような放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０を含む。

放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０は一体に形成され、それによって一つの同一な構造物３００の表面に付着する。

構造物３００は、移動端末機の中に挿入される特定形態のキャリアであってもよいし、これとは異なり、移動端末機を構成するバックカバーであってもよい。

この際、放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０は一体に形成されるが、放射体１１０、２１０は構造物３００の第１面（上面、トップ面）に付着し、給電構造体１２０、２２０は構造物３００の折曲面に沿って、第１面及び他の第２面（下面、底面）に付着する。

すなわち、従来の技術によれば、放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０は互いに分離して製作され、その後、各々製作された状態で放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０を相互接続することによって、図１乃至図６に図示されたアンテナを製造した。

このために、従来は、第１構造物に放射体を付着させ、また、第１構造物と分離された第２構造物に給電構造体を付着させる。そして、それぞれ放射体及び給電構造体が付着した第１構造物及び第２構造物を、移動端末機の適当な位置に挿入して相互接続されるようにすることによって、広帯域アンテナを構成した。

しかしながら、本実施形態では放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０を一体型パターンに形成し、それによって放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０を一つの構造物に付着させる。

上述のような実施形態によれば、π型を有するアンテナにおいて、放射体及び給電構造体を一つの一体型パターンとして形成し、一体型パターンを一つの構造物に付着させ、既存の形態に比べて、別途のフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）が不要になることによって製造コストを低減することができる。

図８は、本発明の実施形態に従うアンテナの製造方法をステップ別に説明する図である。

図８を参照すると、先に金属プレートの上にアンテナパターンを印刷する（ステップ１１０）。この際、印刷されるアンテナパターンは、放射体１１０、２１０及び給電構造体１２０、２２０が一体に形成されたパターンである。

その後、形成されたアンテナパターンの上の特定の位置に、容量性素子を配置する（ステップ１２０）。

また、容量性素子が配置された後、容量性素子が配置されたアンテナパターンを切断する（ステップ１３０）。

その後、熱蒸着方法を用いて一つの構造物に、容量性素子が配置されたアンテナパターンを付着する（ステップ１４０）。

実施形態によれば、π型を有するアンテナにおいて、放射体及び給電構造体を一つの一体型パターンとして形成し、一体型パターンを一つの構造物に付着させ、既存形態に比べて、別途のフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）が不要になることによって製造コストを低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について図示及び説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることは勿論であり、このような変形実施は、本発明の技術的思想又は展望とは別であると理解してはならない。

１０給電構造体
１１給電部
１２第１導電線路
１３容量性素子
１４第２導電線路
２３容量性素子
２４導電線路
２５閉ループ
１００アンテナ
１１０放射体
１２０給電構造体
１３０グラウンド
４０給電構造体
４１給電部
４２第１導電線路
４３第１容量性素子
４４第２導電線路
４５第２容量性素子
４６第１閉ループ
４７第２閉ループ
４８第３導電線路
２００アンテナ
２１０放射体
２２０給電構造体
２３０グラウンド
３００構造物
３１０アンテナパターン

Claims

バックカバーと、
前記バックカバーに付着され、給電構造体と、前記給電構造体から提供された信号を外部に放射する放射体が一つの一体型パターンに形成されたアンテナパターンとを含み、
前記放射体で一体に形成された前記給電構造体は、
ＲＦ信号を供給する給電源及びインピーダンス整合のための整合素子を含む給電部と、
第１容量性素子と導電線路によって形成された第１閉ループと、
前記第１容量性素子及び第２容量性素子並びに導電線路によって形成された第２閉ループと、を含み、
前記放射体及び前記給電構造体を含む一体型パターンは、
前記バックカバーの上面に配置された第１部分と、
前記バックカバーの下面に配置された第２部分と、
前記バックカバーの側面に配置された第３部分と、を含むことを特徴とする、アンテナ。
プレートの上に給電構造体と、前記給電構造体から提供された信号を外部に放射する放射体が一体に形成されたアンテナパターンを印刷するステップと、
前記印刷されたアンテナパターンの上に前記給電構造体を構成する第１及び第２容量性素子を配置するステップと、
前記第１及び第２容量性素子が配置されたアンテナパターンを切断するステップと、
バックカバーに前記切断されたアンテナパターンを付着させるステップと、を含み、
前記放射体で一体に形成された前記給電構造体は、
ＲＦ信号を供給する給電源及びインピーダンス整合のための整合素子を含む給電部と、
前記第１容量性素子と導電線路によって形成された第１閉ループと、
前記第１容量性素子及び前記第２容量性素子並びに導電線路によって形成された第２閉ループと、を含み、
前記放射体及び前記給電構造体を含む一体型パターンは、
前記バックカバーの上面に配置される第１部分と、
前記バックカバーの下面に配置される第２部分と、
前記バックカバーの側面に配置された第３部分と、を含むことを特徴とする、アンテナの製造方法。
前記付着させるステップは、
前記切断されたアンテナパターンを熱蒸着して、前記バックカバーに付着させるステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載のアンテナの製造方法。