KR0150706B1 - 표면 실장형 안테나 장치 - Google Patents

표면 실장형 안테나 장치

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KR0150706B1
KR0150706B1 KR1019950018928A KR19950018928A KR0150706B1 KR 0150706 B1 KR0150706 B1 KR 0150706B1 KR 1019950018928 A KR1019950018928 A KR 1019950018928A KR 19950018928 A KR19950018928 A KR 19950018928A KR 0150706 B1 KR0150706 B1 KR 0150706B1
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conductor
dielectric substrate
antenna device
surface mount
dielectric
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데루히사 추루
하루후미 만다이
고지 시로키
겐지 아사쿠라
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무라따 야스따까
가부시끼가이샤 무라따 세이사꾸쇼
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    • H01Q11/08—Helical antennas

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Abstract

본 발명은 프린팅(printing), 증착(deposition), 페이스팅(pasting) 또는 플레이팅(plating)에 의해 유전체 기판(11)인 직방체의 단면위에 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 도체(14)를 나선형으로 감아서 형성되어지며, 상기 도체(14)의 한쪽 말단에는 급전 부재(12)가 연결되어 있고, 다른 한쪽 말단에는 아무것도 연결되어 있지 않는 표면 실장형 안테나 장치에 관한 것이다. 상기 유전체 기판(11)은, 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물의 다수개 층을 적층시킴으로써 형성된다. 유전체 기판(11)의 밑바닥(111)에는 도체(14)의 급전 부재(12)가 연결되어지는 급전단자(15)가 설치되어 있다. 상기 급전단자(15)는, 예를 들어, 실장기판에 표면 실장형 안테나 장치(10)을 고정시키기 위한 고정단자로서도 동사에 사용된다. 또한, 도체의 권회축 C에 수직으로 교차하는 도체(14)의 폭 w와 길이 l을 가지는 권회단면은 직사각형이다.

Description

표면 실장형 안테나 장치
제1도는 종래의 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제2도는 종래의 나선형 안테나(helical antenna)를 나타내는 사시도이다.
제3도는 종래의 또다른 나선형 안테나를 나타내는 사시도이다.
제4도는 종래의 또다른 나선형 안테나를 나타내는 사시도이다.
제5도는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제6도는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제7도는 본 발명의 세번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제8도는 본 발명의 네번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제9도는 제8도의 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
제10도는 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제11도는 본 발명의 여섯번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제12도는 본 발명의 일곱번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제13도는 본 발명의 여덟번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다.
제14도는 제13도의 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 분해사시도이다.
제15도는 x축 방향의 주 편파(dominant polarized wave)에 대한 제5도의 표면 실장형 안테나 장치의 감도(sensitivity)를 나타내는 도표이다.
제16도는 x축 방향의 교차 편파(cross polarized wave)에 대한 제5도의 표면 실장형 안테나 장치의 감도를 나타내는 도표이다.
제17도는 y축 방향의 주 편파에 대한 제5도의 표면 실장형 안테나 장치의 감도를 나타내는 도표이다.
제18도는 y축 방향의 교차 편파에 대한 제5도의 표면 실장형 안테나 장치의 감도를 나타내는 도표이다.
제19도는 z축 방향의 주 편파에 대한 제5도의 표면 실장형 안테나 장치의 감도를 나타내는 도표이다.
제20도는 z축 방향의 교차 편파에 대한 제5도의 표면 실장형 안테나 장치의 감도를 나타내는 도표이다.
제21 (a)도 및 제21 (b)도는 본 발명에 따른 표면 실장형 안테나 장치의 나선형 도체를 나타내는 다이어그램으로, 제21 (a)도는 실제적으로 트랙(track)형상의 단면을 가지는 나선형 도체이고, 제21 (b)도는 실제적으로 반원통 형상의 단면을 가지는 나선형 도체이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,20,30,40,50,60,70,80 : 표면실장형안테나장치(surface mounting antenna system)
11,21,31,41,51,61,71,81,91 : 유전체기판(dielectric substrate)
12,32,92 : 급전 부재(power supply member)
22,62 : 공동(cavity) 14,94 : 도체
15 : 급전단자(power supply terminal) 52 : 고정단자(fixing terminal)
45,85 : 도체 패턴(patterns) 46,86 : 천공(pierced holes)
본 발명은 표면 실장형 안테나 장치(surface mounting type antenna system)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신(mobile radio communication) 및 구내 정보 통신망(local area networks:LAN)용 표면 실장형 안테나 장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 표면 실장형 안테나 장치(90)의 단면도로, 여기에서 참조번호(91)은 절연체층(insulationg material layer)을 나타내고, (92)는 평판상 적층 코일(flat-plate laminated coil)을 나타내며, (93)은 자성체(magnetic material layer)를 나타내고 (94a),(94b)는 외부 접속 단자(external connection terminal)를 나타낸다.
안테나 장치(90)의 인덕턴스(inductance)를 증가시켜서 공진주파수를 낮추기 위해, 안테나 장치(90)의 자성체층(93)에는 비결정 자성금속(비투자율(relative permeability)=104~105)이 사용된다.
그러나 종래의 표면 실장형 안테나 장치(90)에서 선로(line)의 길이는 대략(공진주파수의 파장)/10으로, 다이폴 안테나(dipole antenna)에서의 (공진주파수의 파장)/4보다 짧다. 따라서, 전기적 체적(electrical volume)과 이득(gain)이 매우 적고 빈약하였다. 게다가, 100MHz이상의 주파수에서는 자성물질층의 손실이 더 커지는 경향이 있고, 따라서 이러한 주파수 범위에서는 자성체층을 사용할 수 없게된다.
또한, 이동통신 및 구내 정보 통신망용 안테나는 소형 크기이어야 함이 매우 중요하며, 정상모드 나선형 안테나(normal-mode helical antenna)가 이러한 필요성을 만족시키는 안테나 중의 하나이다. 제2도, 제3도 및 제4도는 이러한 정상표면 실장형 안테나 장치의 구조를 나타낸다.
제2도는, 권회축(axis of winding)C에 대하여 수직인 나선형 단면(102)가 실제적으로 원형이 되도록 나선형으로 배치된 도체(101)를 포함하는 정상-모드 나선형 안테나(100a)를 나타내는 것으로서, 상기 도체(101)의 한쪽 말단에는 급전부재(power supply member)(103)이 연결되어 있으며, 상기 도체(101)의 다른 한쪽 말단에는 아무것도 연결되어 있지 않다.
제3도는 권회축C에 대하여 수직인 나선형 단면(102)가 실제적으로 원형이 되도록 나선형으로 배치된 도체(101)을 포함하는 정상-모드 나선형 안테나(100b)를 나타내는 것으로서, 상기 도체(101)의 중간 지점에 급전 부재(103)이 연결되어 있고, 상기 도체(101)의 양쪽 말단에는 아무것도 연결되어 있지 않다.
또한, 제4도는 권회축 C에 대하여 수직인 나선형 단면(102)가 실제적으로 직사각형이 되도록 직선도체(101)을 나선형으로 배치되고, 도체(101)의 중간점에 위치한 전력공급멤버(103), 도체(101)의 양쪽 말단 각각 자유 말단(104)를 포함하는 정상-모드 나선형 안테나(100c)를 나타낸다.
그러나, 정상-모드 나선형 안테나(100a)~(100c) 각각은 도체(101)의 권회축C에 수직인 방향(제2도 내지 제4도의 VV방향)으로부터 도체(101)로의 감도(sensitivity)를 제공하지만, 도체(101)의 권회축 C방향으로부터의 주편파(dominant polarized wave) 및 교차편파(cross polarized wave)에 대한 어떠한 감도도 제공하지 않는다.
따라서, 정상-모드 나선형 안테나(100a)~(100c)에 대하여 90°로 경사진 상태로 주 편파 및 교차 편파가 송신되는 경우에 있어서 송신 및 수신은 불가능하다. 즉, 문제는 감도가 안테나의 자세에 의존한다는 것이다.
본 발명은 이러한 문제점들을 해결하고자 완성되었고, 본 발명의 목적은 높은 이득을 제공하고, 감도가 자세에 의존하지 않는 표면 실장형 안테나 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 적어도 두 방향(도체의 권회축 방향과 이에 수직인 방향)으로 주 편파 및 교차 편파에 대한 감도를 제공할 뿐만 아니라 감도가 자세에 의존하지 않는 소형의 표면 실장형 안테나 장치를 제공하는 것이다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 첫번쩨 국면은 유전체 기판(dielectric substrate)과 이러한 유전체 기판 표면 또는 유전체 기판 내에 나선형으로 감겨져 있는 도체를 포함하는 표면 실장형 안테나 장치의 제공에 의해 달성되었다. 게다가, 이러한 유전체 기판 표면상에는 도체에 전압을 인가하기 위한 적어도 하나의 급전용 단자(power supply terminal)가 제공된다.
또한, 유전체 기판의 표면상에는 실장기판(mounting board)의 표면위에 유전체 기판을 고정시키기 위한 고정용 단자(fixing terminal)가 제공된다.
도체의 권회축을 수직으로 교차하는 나선형 도체는 부분적으로 단면에 적어도 하나의 직선부를 포함한다.
게다가, 전기한 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명의 두 번째 국면은 나선형으로 감겨져 있는 도체 및 급전부재를 포함하는 안테나의 제공에 의해 달성되었는데, 도체의 한쪽 말단에는 급전부재가 연결되어 있고 다른 한쪽 말단에는 아무것도 연결되어 있지 않으며, 주 편파 및 교차 편파에 대한 안테나의 감도는 적어도 두 방향(도체의 권회축 방향과 이에 수직인 방향)으로 제공된다.
게다가, 도체의 권회축을 수직으로 교차하는 나선형 도체는 부분적으로 횡단면에 적어도 하나의 직선부를 포함한다.
또한, 유전체 기판 표면 또는 유전체 기판 내에 도체가 제공된다.
본 발명의 표면 실장형 안테나 장치에 의하면, 전파속도(propagation velocity)는 느려지는 반면, 안테나 장치가 유전체 기판을 사용하기 때문에 파장 단축(wavelength contraction)이 일어나서 유전체 기판의 유전율(dielectric constant)을 ε라 할때 실효 선로길이(effective dline length)가 ε1/2배 이상 된다.
또한 본 발명의 표면 실장형 안테나 장치에 의하면, 고정단자가 유전체 기판의 표면 실장기판 위에 안전하게 고정되도록 한다.
게다가, 본 발명의 표면 실장형 안테나 장치에 의하면, 권회축에 수직으로 교차하는 도체에 있어서 부분적으로 직선부를 포함하는 단면이 실제적으로 직사각형이기 때문에, 단면이 실제적으로 원형이거나 타원형인 안테나의 선로 길이보다 더 길어질 수 있다.
본 발명의 나선형 안테나에 의하면, 다이플 안테나의 감도와 실제적으로 동일한 감도, 즉, 다이폴 안테나와 동일한 주 편파 및 교차 편파에 대한 감도 및 송신과 수신이 가능한 수준에서의 감도를 얻을 수 있다.
본 발명의 상술한 목적과 특징들 및 다른 목적과 특징들은 첨부하는 도면을 참조로 하여 하기하는 설명에서 더욱 명백해질 것이다.
도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하는데, 도면에서 본 발명의 첫번째 실시예와 동일한 부분 또는 이에 상응하는 부분에 대한 동일한 부호는 생략될 것이다.
제5도는 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 표면 실장형 안테나 장치(10)은, 유전체 기판(11)인 직방체의 단면 위에서 프린팅(printing), 증착(deposition), 페이스팅(pasting) 또는 플레이팅(plating)에 의해 형성된 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 도체(14)를 나선형으로 배치하여 형성되며, 상기 도체(14)의 한쪽 말단에는 급전부재(12)가 연결되어 있고, 다른 한쪽 말단에는 아무것도 연결되어 있지 않다. 상기 유전체 기판(11)은, 바륨 산화물, 알루미늄 산화물 및 실리카, 테플론 수지와 같은 수지, 또는 세라믹과 수지의 화합물을 주로 포함하는 혼합물질의 다수개 층을 적층시킴으로써 형성된다. 이러한 경우에, 유전체 기판(11)의 높이 방향(제5도의 화살표H의 방향)으로 도체(14)가 배치된다.
유전체 기판(11)의 밑바닥(111)에는 도체(14)의 급전 부재(12)가 연결되어 있는 급전단자(15)가 설치되어 있다. 상기 급전단자(15)는, 외부 회로를 실장부품(도시되지 않음)에 표면 실장형 안테나 장치(10)을 장착시키기 위한 고정단자로서 동시에 사용된다. 이러한 본 발명의 실시예에서, 유전체 기판(11)은, 다수개의 유전체 기판층을 적층시키거나, 유전체 기판층 1장으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 경우에, 도체(13)의 권회축 A를 수직으로 교차하는 도체(13)의 단면(14)는 폭 w와 길이 l을 가지는 직사각형이다.
이하, 본 발명의 실시예에서 표면 실장형 안테나 장치(10)의 선로길이와 나선형 도체의 단면이 원형인 종래의 정상-모드 나선형 안테나(반경 a)의 선로 길이를 비교한다.
권회축에 수직인 단면적 S와 권회 횟수 N이 동일하다고 가정하면, 직사각형과 원형인 단면적 S는 각각 다음과 같이 표현된다:
직사각형인 경우 : S=w×l
원형인 경우 : S=πa2
선로 길이는 나선형 단면의 외주×N이기 때문에, 직사각형 선로길이와 원형 선로길이 l1,l2는 각각 다음과 같이 표현된다.
직사각형인 경우 : l1=2×(w+l)×N
원형인 경우 : l2=2×(π×w×l)1/2×N
결과적으로, 본 실시예에서 단면이 직사각형인 표면 실장형 안테나 장치(10)의 선로길이 l1이 더 긴 것으로 판명되었다.
또한, 표면 실장형 안테나 장치(10)의 감도를 x축, y축 및 z축 방향에서 측정하였다.
제15도 내지 제20도는 표면 실장형 안테나 장치(10)의 감도를 나타내고 있는데, 상기 도면들에는 x축 방향의 주 편파 및 교차 편파의 감도, y축 방향의 주편파 및 교차 편파의 감도 및 z축방향의 주 편파 및 교차 편파의 감도가 각각 나타나 있다.
또한, 감도의 측정결과로부터, 표면 실장형 안테나 장치(10)은 권회축A의 수직인 방향, 즉, y축과 z축 방향뿐만 아니라 권회축 A의 방향, 즉, x축 방향의 주 편파 및 교차 편파에 대한 감도를 보여주었으므로, 무지향성(non-direction)에 가깝게 기능함이 입증되었다.
본 발명의 상술한 실시예에서는 도체(14)가 프린팅, 증착, 페이스팅 또는 플레이팅에 의해 형성되지만, 유전체 기판(11)에 나선형의 홈을 설치하여 상기 홈을 따라 도금선 또는 에나멜선을 감을 수도 있다.
상술한 본 발명의 첫번째 실시예에서, 권회축A에 수직으로 교차하는 도체(14)의 단면(16)이 직사각형이기 때문에, 선로길이는 원형 도체 또는 타원형 도체의 선로길이보다 더길게 만들어질 수 있다. 따라서, 전류 분포 영역이 증가하여서 전파의 방사량 또한 증가함에 따라 안테나의 이득(antenna gain)이 향상된다.
x축, y축 및 z축의 세 방향으로 주 편파 및 교차 편파에 대한 감도를 제공하는 바와 같이 표면 실장형 안테나 장치(10)은 거의 무지향성으로 작용하여서 이동 통신 장치의 위치에 상관없이 송신 및 수신이 가능해진다. 결과적으로, 표면 실장형 안테나 장치(10)의 감도는 자세에 의존하지 않게 된다.
게다가, 전파속도는 느려지는 반면, 파장 단축이 일어나서 유전체 기판의 유전율을 ε이라 할때 실효 선로길이는 ε1/2배 이상으로 길어진다. 실효 선로길이는 종래의 표면 실장형 안테나 장치의 선로길이보다 길어진다. 따라서 전류 분포 영역이 증가하여서 전파의 방사량 또한 증가되므로 안테나 이득이 향상된다.
반대로 종래의 표면 실장형 안테나 장치와 동일한 특성들이 사용된다면, 선로길이는 1/ε1/2로 감소될 것이다. 따라서, 표면 실장형 안테나 장치(10)이 소형화될 수 있다.
도체(14)가 유전체 기판(11)의 높이 방향으로 배치되기 때문에, 권회축C에 수직으로 교차하는 단면적S를 증가시킴으로서 권회 회수를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 표면 실장형 안테나 장치(10)의 높이는 감소될 수 있다.
제6도는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 표면 실장형 안테나 장치(20)는 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물로 이루어진 유전체 기판(21) 내부의 공동(cavity)(22)의 내벽을 따라, 프린팅, 증착, 페이스팅 도는 플레이팅에 의해 도체(14)를 나선형으로 감아서 형성된다. 본 발명의 첫번째 실시예와 같이, 상기 도체(14)는 유전체 기판(21)의 높이 방향으로 감겨져 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 두 번째 실시예에서 도체(14)는, 유전체 기판(21)의 단면에 노출되어 있지 않아서, 본 발명의 첫번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 표면 실장형 안테나 장치의 취급을 용이하게 한다.
제7도는 본 발명의 세번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 첫번째 실시예와 같이, 표면 실장형 안테나 장치(30)은, 유전체 기판(11)의 단면에 도체(14)를 나선형으로 감고, 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물로 이루어진 유전체 기판(31)내에 상기 도체(14)를 밀봉함으로써 형성된다. 본 발명의 첫번째 실시예와 같이 상기도체(14)는 유전체 기판(21)의 높이 방향으로 감겨져 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 세번째 실시예에서 도체(14)는 유전체 기판(31)내에 밀봉되어져서, 본 발명의 두번째 실시예와 비교하여 파장은 더 짧아지고 표면 실장형 안테나 장치(30)의 실효 선로길이 또한 더 길어진다. 따라서, 전류 분포 영역은 더욱 증가하여서 전파의 방사량 또한 증가되므로 안테나 이득이 더욱더 향상된다.
제8도 및 제9도는 본 발명의 네번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 표면 실장형 안테나 장치(40)은, 직방체 유전체 기판(41)내에 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 도체(44)를 나선형으로 감아서 형성되는데, 상기 도체(44)의 한쪽 말단에는 급전 부재(42)가 연결되어 있고, 다른 한쪽 말단에는 어느것도 연결되어 있지 않다. 상기 유전체 기판(41)은 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물의 다수개 층을 적층시킴으로써 형성된다. 이러한 경우에, 본 발명의 첫번째 실시예와 같이 상기 도체(44)는 유전체 기판(41)의 높이 방향(제5도의 화살표 H의 방향)으로 감겨져 있다.
도체(42)는, 프린팅, 증착(vapor deposition), 페이스팅 또는 플레이팅에 의해 유전체 기판(41)을 구성하는 유전체 기판층(41b)~(41f)의 각 표면에 도체 패턴(patterns)(45)를 설치하는 단계; 상기 유전체 기판층(41a)~(41f)를 적층시키는 단계; 및 천공(pierced holes)(46)으로 상기 도체 패턴(45)를 결합시키는 단계를 통해 나선형으로 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 네번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치(40)에 사용된 적층 구조는, 세번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치(30)과 동일한 효과를 얻을 수 있게 할 뿐만 아니라 소형의 저렴한 표면 실장형 안테나 장치의 형성을 가능하게 한다.
제10도는 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 표면 실장형 안테나 장치(50)은 프린팅, 증착, 페이스팅 또는 플레이팅에 의해 유전체 기판(51)인 직방체의 단면 위에 도체(14)를 나선형으로 감아서 형성된다. 상기 유전체 기판(51)은 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물의 다수개 층을 적층시킴으로써 형성된다. 이러한 경우에, 도체(14)는 유전체 기판(51)의 종방향(제10도의 화살표 L의 방향)으로 감겨져 있다.
급전단자(15)가 유전체 기판(51)의 한쪽 단면(511) 위에 형성되어 있으며 도체(14)의 급전부재(12)는 상기 단면(511)과 연결되어 있다. 외부 회로가 설치된 실장기판(도시되지 않음)에 표면 실장형 안테나 장치(50)을 장착시키기 위한 고정단자(52)가 반대쪽 단면(512)에 형성되어 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서 프린팅, 증착, 페이스팅 또는 플레이팅에 의해 도체(14)가 형성되는 경우를 설명하였지만, 본 발명의 첫 번째 실시예와 같이 유전체 기판(51) 상에 나선형 홈을 만들고, 상기 홈을 따라 직접 도금선 또는 에나멜선으로 감을 수 있다
상술한 바와 같이, 본 발명의 다섯번째 실시예에서 유전체 기판(51)의 종방향으로 도체(14)가 배치되어 있기 때문에, 권회피치(winding pitch) P를 더 길게 조정할 수 있다. 따라서, 표면 실장형 안테나 장치(50)의 인덕턴스 또한 낮아지게 되어 표면 실장형 안테나 장치(50)은 1GHz이상의 주파수에 대응하는 것을 가능하게 한다.
게다가, 안테나 장치가 표면 실장될 때, 고정 단자(52)가 설치되어 있어 안테나 장치가 안전하게 실장될 수 있다.
제11도는 본 발명의 여섯번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 표면 실장형 안테나 장치(60)은 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물로 이루어진 유전체 기판(61)에 설치된 동공(62)의 내벽을 따라, 프린팅, 증착, 페이스팅 또는 플레이팅에 의해 도체(14)를 나선형으로 배치되어 형성된다. 본 발명의 다섯번째 실시예와 같이, 상기 도체(14)는 유전체 기판(61)의 종방향으로 감겨져 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 여섯번째 실시예에서, 도체(14)가 유전체 기판(61)의 단면에 노출되어 있지 않아서, 본 발명의 다섯번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있게 할 뿐만 아니라 이러한 표면 실장형 안테나 장치(51)의 취급을 용이하게 한다.
제12도는 본 발명의 일곱전째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 다섯번째 실시예와 같이, 표면 실장형 안테나 장치(70)은, 유전체 기판(51)의 단면 위에 도체(14)를 나선형으로 배치하고, 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 화합물로 이루어진 유전체 기판(71)내에 상기 도체(14)를 밀봉시켜서 형성된다. 본 발명의 다섯번째 실시예와 같이, 상기 도체(14)는 유전체 기판(71)의 종방향으로 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일곱번째 실시예에서 도체(14)는 유전체 기판(71)내에 밀봉되어져 있어서, 본 발명의 다섯번째 실시예와 비교하여, 파장은 더 짧아지고 표면 실장형 안테나 장치(70)의 실효 선로길이는 더 길어진다. 따라서, 전류 분포 영역은 더욱 증가하게 되어서 전파의 방사량 또한 더 증가되므로 안테나 이득이 더 향상된다.
제13도 및 제14도는 본 발명의 여덟번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치를 나타내는 사시도이다. 표면 실장형 안테나 장치(80)은, 유전체 기판(81)인 직방체 내에 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 도체(84)를 나선형으로 감아서 형성되는데, 상기 도체(84)의 한쪽 말단에는 급전부재(82)가 연결되어 있고, 다른 한쪽 말단에는 아무것도 연결되어 있지 않다. 상기 유전체 기판(81)은 세라믹, 수지 또는 세라믹과 수지의 혼합물의 다수개 층을 적층시킴으로써 형성된다. 이러한 경우에, 본 발명의 다섯번째 실시예와 같이, 도체(84)는 유전체 기판(81)의 종방향으로 감겨져 있다.
도체(84)는, 프린팅, 증작, 페이스팅 또는 플레이팅에 의해 유전체 기판(81)을 구성하는 유전체 기판층(81a)~(81c)의 각 표면 위에 도체 패턴(85)를 설치하는 단계; 유전체 기판층(81b)~(81c)를 적층시키는 단계; 및 천공(86)으로 상기 도체패턴(85)를 연결하는 단계를 통해 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 여덟번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치(80)에 사용된 적층 구조는, 일곱번째 실시예에 따른 표면 실장형 안테나 장치(70)과 동일한 효과를 얻을 수 있게 할 뿐만 아니라, 소형의 저렴한 표면 실장형 안테나 장치의 형성을 가능하게 한다.
상기에서 나선형 도체의 단면이 직사각형인 경우에 대하여 설명하였지만, 제21(a)도 및 제21 (b)도에 나타낸 바와 같이, 두 개의 직선부와 두 개의 곡선부를 가진 실제적인 트랙 형상이거나 한 개의 직선부와 한 개의 곡선부를 가진 반원통 형상일 수도 있다. 즉, 적어도 한 개의 직선부를 가지는 어떠한 형상일 수 있다.
나선형 구조에 있어서, 도체를 구성하는 각 단면의 형상이 실제적으로 동일한 직사각형의 결합체였지만 일부에 적어도 하나의 직선부를 포함하고 서로 다른 단면들을 조합하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 도체의 단면 크기가 급전 부재로부터 다른쪽 말단을 향하여 점차적으로 증가되거나 감소되는 방식으로 도체를 나선형으로 만들 수 있다.
도체를 형성하는데, 구리 또는 구리 합금이 사용되었지만, 금, 은, 백금, 바나듐 등과 같이 저항이 낮은 도체가 사용될 수도 있다.
유전체 기판이 직방체형상인 경우를 설명하였지만, 유전체 기판의 형상은 구, 정육면체, 원통, 원추 또는 피라미드형일 수도 있다.
본 발명의 표면 실장형 안테나 장치에 의하면, x축, y축 및 z축의 세 방향의 주 편파 및 교차 편파에 대한 감도가 제공된 바와 같이, 표면 실장형 안테나 장치는 무지향성으로 기능하여 이동통신장치의 위치와는 무관하게, 송신 및 수신이 가능해진다. 결과적으로 표면 실장형 안테나 장치의 감도는 자세에 의존하지 않게 된다.
유전체 기판이 사용되기 때문에, 전파속도는 느려지는 반면, 파장 단축이 일어나서, 유전체 기판의 유전율을 ε라 하면, 실효 선로길이는 ε1/2배 이상 길어진다. 실효 선로길이는 종래의 표면 실장형 안테나 장치의 선로길이보다 길어진다. 따라서, 전류 분포영역이 증가하여서 전파의 방사량 또한 증가되므로 안테나 이득이 향상된다.
반대로, 종래의 표면 실장형 안테나 장치의 특성과 동일한 특성들이 사용된다면, 선로길이는 1/ε1/2로 감소될 것이다. 따라서, 표면 실장형 안테나 장치가 소형화될 수 있다.
본 발명의 표면 실장형 안테나 장치에 의하면, 안테나 장치가 표면 실장될 때, 고정단자가 설치되어 있어 안테나 장치가 안전하게 실장될 수 있다.
본 발명의 표면 실장형 안테나 장치에 의하면, 권회축에 수직으로 교차하는 나선형 도체의 부분적으로 직선부를 포함하는 단면이 실제적으로 직사각형이기 때문에, 권회 단면적이 서로 같다는 가정 하에, 안테나 선로길이를 나선형 도체의 권회단면이 실제적으로 원형이거나 타원형인 안테나 선로길이보다 더 길게 만들 수 있다. 따라서, 전류 분포 영역이 증가하여서 전파의 방사량 또한 증가되므로, 안테나 이득이 향상된다.
전기한 실시예에 대한 설명은 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것이지만, 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 교훈 및 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 상기 실시예들은 본 발명의 원리 및 실제적 적용을 설명하여 당업자들로 하여금 본 발명 및 이의 다양한 변형들을 실시할 수 있게 하기 위함이다. 본 발명은 하기하는 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (8)

  1. 유전체기판(dielectric substrate); 상기 유전체 기판의 표면 또는 내부에 나선형으로 배치되어 있는 도체; 및 상기 유전체 기판의 표면에 장착되어 상기 도체에 전압을 인가하는 급전단자(power supply terminal)를 포함하며, 상기 도체의 한쪽 말단은 상기 급전 단자에 연결되고, 상기 도체의 다른 한쪽 말단은 아무것도 연결되지 않으며, 상기 유전체 기판은 각각의 상부에 적층된 복수의 유전체층들을 구비하며, 상기 적층된 유전체층들은 적층된 유전체층들에 대한 법선방향을 갖고, 상기 유전체 기판의 표면 또는 내부에 나선형으로 배치된 상기 도체는 상기 적층된 유전체층들의 상기 법선방향에 직교하도록 연장되는 권회축을 갖는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 안테나 장치(surface mounting type antenna system).
  2. 제1항에 있어서, 실장기판(mounting board); 및 상기 실장기판 표면에 장착되어 상기 유전체 기판을 상기 실장기판 표면위에 고정시키는 고정단자(fixing terminal)를 더 포함함을 특징으로 하는 표면 실장형 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도체의 권회축에 수직으로 교차하는 상기 도체의 권회단면이 부분적으로 적어도 하나의 직선부를 포함함을 특징으로 하는 표면 실장형 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 도체의 권회축에 수직으로 교차하는 상기 도체의 권회단면이 부분적으로 적어도 하나의 직선부를 포함함을 특징으로 하는 표면 실장형 장치.
  5. 나선형 안테나로서, 유전체 기판(dieletric substrate); 상기 유전체 기판의 종축(longitudinal axis) 둘레에 나선형으로 연장되어 배치되는 도선; 및 상기 도체의 한쪽 말단은 아무것도 연결되어 있지 않으며, 상기 도체의 다른 한쪽 말단에 연결되어 있는 급전부재를 포함하며, 주 편파 및 교차 편파에 대한 상기 나선형 안테나의 감도(sensitivity)가 상기 종축 방향과 상기 종축 방향에 수직인 방향을 포함하는 적어도 두 방향에서 모두 제공되며, 상기 유전체 기판은 각각의 상부에 적층된 복수의 유전체층들을 구비하며, 상기 적층된 유전체층들은 적층된 유전체층들에 대한 법선방향을 갖고, 상기 도체는 상기 적층된 유전체층들의 상기 법선방향과 직교하도록 유전체 기판의 종축 둘레에 나선형으로 연장되어 배치되는 것을 특징으로 하는 나선형 안테나.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도체의 권회축에 수직으로 교차하는 상기 도체의 권회단면이 부분적으로 적어도 하나의 직선부를 포함함을 특징으로 하는 나선형 안테나.
  7. 제5항에 있어서, 상기 도체가 상기 유전체 기판의 표면 또는 내부에 배치되어 있음을 특징으로 하는 나선형 안테나.
  8. 제6항에 있어서, 상기 도체가 상기 유전체 기판의 표면 또는 내부에 배치되어 있음을 특징으로 하는 나선형 안테나.
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