KR100266376B1 - 표면 실장형 안테나 및 통신기기 - Google Patents

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가주나리 가와하타
겐 오카다
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무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 표면 실장형 안테나에 관한 것으로, 본 발명의 표면 실장형 안테나(10)는, 서로 대향하는 제 1 및 제 2 주면들과 상기한 주면들에 실제적으로 직교하는 측면들을 구비하는 유전체/자성체 기판(11); 상기한 기판(11)에 배치된 급전전극(2a, 2b); 상기한 기판(11)에 배치된 접지전극(3a, 3b); 및 상기한 급전전극(2a, 2b)에 결합된 정전용량의 개방단(open-circuit end), 및 상기한 접지전극(3a, 3b)에 접속된 단락단(short-circuit end)을 구비하는 상기한 기판(11)에 배치된 방사전극(1a, 1b, 1c 및 1d)을 포함하며, 상기한 제 1 및 제 2 주면들 모두에 상기한 방사전극(1c, 1d)을 연장시킴으로써, 상기한 방사전극(1a, 1b, 1c 및 1d)의 상기한 개방단의 정전용량이 상기한 급전전극(2a, 2b)에 결합되는 것을 특징으로 한다.
이 구조에 의해, 유전체 기판 위에 다양한 전극이 패턴형성되어 있는 측면의 개수가 감소되어 제조비용을 감소시키고, 상술한 임피던스(impedance)의 용이성을 증가시키면서 크기의 증가를 방지할 수 있다.

Description

표면 실장형 안테나 및 통신기기
본 발명은 표면 실장형 안테나에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 서로 대향하는 제 1 및 제 2 주면들과 상기한 주면들에 실제적으로 직교하는 측면들을 구비하는 유전체/자성체 기판(11); 상기한 기판(11)에 배치된 급전전극(2a, 2b); 상기한 기판(11)에 배치된 접지전극(3a, 3b); 및 상기한 급전전극(2a, 2b)에 결합된 정전용량의 개방단, 및 상기한 접지전극(3a, 3b)에 접속된 단락단을 구비하는 상기한 기판(11)에 배치된 방사전극을 포함하는 표면 실장형 안테나에 관한 것이다. 표면 실장형 안테나는 이동 통신 기기와 안테나를 사용하는 통신기기에 사용된다.
도 7은 종래의 상술한 표면 실장형 안테나 장치를 나타낸다. 도면에 나타낸 부재 11은 유전체 기판이다. 전극 22b, 23b, 21a, 21b, 21c는 유전체 기판 11의 측면들에 형성된다. 전극 22a, 23a는 도면에 나타낸 하면의 주면에 형성된다. 이들 전극들에서는, 전극들 22a, 22b는 급전전극으로서 작용하고, 전극들 23a, 23b는 접지전극으로서 작용하며, 전극들 21a, 21b, 21c는 방사전극으로서 작용한다. 즉, 정전용량은 방사전극의 개방단(전극 21c의 단부)과 급전전극 22a, 22b와의 사이에 형성된다. 방사전극은 이 정전용량을 통과하는 정전결합에 의해 여기된다. 그러므로, 표면 실장형 안테나는 공진형 안테나로서 작용한다.
도 7에 나타낸 종래의 표면 실장형 안테나는, 그러나, 유전체 기판의 많은 측면들 위로 전극들을 형성해야 하기 때문에, 단계를 형성하는 전극들의 증가된 개수의 문제를 수반한다.
도 7에 나타낸 종래의 표면 실장형 안테나의 방사전극형성면은 이 문제점을 해결하기 위해 수정될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 21a, 21b, 및 21c에 의해 나타낸 방사전극은 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 상면의 주면과 우측의 배면의 단면들에 형성된다. 이 구조에서, 방사전극의 개방단(전극 21c의 단부)과 접지전극 23b간의 간격에 발생된 정전용량이 증가될 수 있으며, 방사전극의 인덕턴스가 작은 경우에도 소정의 공진 주파수가 설정될 수 있다. 효과적으로, 그러므로, 전체의 크기가 용이하게 감소될 수 있다. 그러나, 접지전극 23b의 말단은 급전전극 22a, 22b와 방사전극의 개방단과의 사이에 위치되기 때문에, 급전전극과 방사전극간의 결합이 감소되어, 그 결과 외부회로에 결합하는 임피던스의 용이함이 감소하게 된다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 구현예를 나타내는 표면 실장형 안테나의 사시도이다.
도 2는 도 1의 표면 실장형 안테나의 등가회로도이다.
도 3은 표면 실장형 안테나를 사용하는 통신기기의 부분 파편 사시도이다.
도 4(A)는 본 발명의 두 번째 구현예를 나타내는 표면 실장형 안테나의 사시도이다.
도 4(B)는 도 4(A)의 안테나의 공진 주파수 변화회로를 포함하는 전체의 등가회로도이다.
도 5(A) 및 도 5(B)는 본 발명의 세 번째 구현예에 따른 두 개의 표면 실장형 안테나의 사시도이다.
도 6(A) 및 도 6(B)는 본 발명의 네 번째 구현예에 따른 두 개의 표면 실장형 안테나의 사시도이다.
도 7은 종래의 표면 실장형 안테나의 형상의 사시도이다.
도 8은 종래의 표면 실장형 안테나의 형상의 사시도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1: 방사전극
2: 급전전극
3: 접지전극
4: 제어전극
5: 접지전극
10: 표면 실장형 안테나
11: 유전체 기판
16: 회로기판
20: 케이스
21: 방사전극
22: 급전전극
23: 접지전극
100: 통신기기
본 발명의 목적은 표면 실장형 안테나를 제공하는 것으로, 본 발명의 표면 실장형 안테나는, 유전체 기판 위에 다양한 전극이 패턴형성되어 있는 측면의 개수가 감소되어 제조비용을 감소시키고, 방사전극의 개방단과 접지전극간의 거리, 및 방사전극의 개방단과 급전전극간의 거리가 각각 용이하게 조정될 수 있도록 배치된다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 임피던스 결합이 용이하게 수행될 수 있으면서, 전체의 크기의 증가가 방지되도록 배치된 표면 실장형 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 종류의 표면 실장형 안테나를 제공하며, 이것은 상기한 제 1 및 제 2 주면 모두에 상기한 방사전극을 연장시킴으로써, 상기한 방사전극의 상기한 개방단의 용량이 상기한 급전전극에 결합되는 것을 특징으로 한다.
이 구조는 방사전극의 개방단과 접지전극간의 정전용량을 증가시킬 수 있게 하며, 방사전극의 개방단과 급전전극간의 결합양을 용이하게 증가시킬 수 있게 하여, 이것에 의해 임피던스 결합을 용이하게 한다. 또한, 유전체 기판의 측면들의 전극형성부분이 증가되지 않으며, 방사전극의 부분을 절단함으로써 주파수를 조정하는 작업성의 효과가 크게 유지될 수 있다.
상기한 표면 실장형 안테나에서는, 상기한 방사전극이 적어도 두 개의 상기한 단락단(short-circuit ends)을 구비할 수 있다.
이 구조에 의해, 방사전극은 예를 들어, 다른 회로 및/또는 전기성분에 접속될 수 있다. 상기한 단락단들 중의 적어도 하나가 공진 주파수 제어용 변환회로를 경유하여 접지에 선택적으로 접속 또는 비접속되는 경우, 방사전극의 단락단과 공진 주파수 제어용 변환회로간의 접속을 변화시킴으로써 안테나의 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.
상기한 표면 실장형 안테나에서, 상기한 방사전극의 적어도 한 부분이 상기한 단락단들 중의 하나에 접속되는 루프형상일 수 있다.
이 구조에서, 루프는 전기벽으로서 작용하며, 이것은 루프에 의해 포위된 전체부분에 걸쳐서 형성된 방사전극과 기능면에서 동등하며, 이것에 의해 안테나 이득을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양상은, 전극을 구비하는 회로기판과, 회로기판에 실장되고 상기한 전극에 접속된 상술한 표면 실장형 안테나를 포함하는 통신기기를 구비한다.
이 구성은 전체의 크기를 감소시키면서, 임피던스 결합을 용이하게 한다. 그 결과, 송수신회로부분의 회로설계가 용이하게 향상될 수 있다.
이하, 도 1~도 3을 참조하여, 본 발명의 첫 번째 구현예를 나타내는 표면 실장형 안테나 및 표면 실장형 안테나를 사용하는 통신기기를 설명한다.
도 1은 첫 번째 구현예의 표면 실장형 안테나의 사시도이다. 도면에 나타낸 부재 11은 유전체 세라믹, 또는 상대적으로 유전율이 큰 합성 수지로 구성된 유전체 기판이다. 전극 1a, 1d는 도면에 나타낸 바와 같이, 유전체 기판 11의 상면(제 1 주면)에 형성되며, 전극 3a, 2a, 및 1c는 도면에 나타낸 바와 같이, 하면(제 2 주면)에 형성된다. 전극 2b, 3b는 유전체 기판 11의 좌측의 전면의 단면에 형성된다. 전극 1b는 유전체 기판 11의 우측의 배면의 단면에 형성된다. 이들 전극에서, 전극들 1a, 1b, 1c, 및 1d는 방사전극으로서 작용하고, 전극들 2a, 2b는 급전전극(feed electrode)으로서 작용하며, 전극들 3a, 3b는 접지전극으로서 작용한다. 즉, 접지전극 3a의 단부와 방사전극 1c, 1d의 단부간에 발생된 정전용량과, 방사전극 1a, 1b 및 1c의 인덕턴스(inductance)에 의해 공진회로가 형성되며, 급전전극 2a, 2b와 방사전극 1c, 1d의 단부간에 발생된 정전용량에 의해 방사전극과 급전전극이 서로 결합된다.
도 2는 도 1에 나타낸 표면 실장형 안테나 10의 등가회로도이다. 도 2에 대하여, 표면 실장형 안테나는 인덕턴스 L, 저항체 R 및 커패시터 C23, C21 및 C13으로 주로 형성된다. 도 1에 나타낸 형상을 갖는 구조에서는, 인덕터 L은 전극들 1a, 1b, 1c 및 1d로 구성된 방사전극의 자기 인덕턴스에 대응하고, 커패시터 C13은 방사전극의 개방단(전극 1d의 주단부)과 접지전극 3b간에 형성된 정전용량에 대응하며, 커패시터 C21은 방사전극의 개방단(전극 1C의 주단부)과 급전전극 2a, 2b간에 형성된 정전용량에 대응하며, 커패시터 C23은 급전전극 2a, 2b와 접지전극 3b간에 형성된 정전용량에 대응한다. 저항체 R은 표면 실장형 안테나의 방사전극을 나타낸다.
도 2에 나타낸 등가회로에서는, 공진회로는 인덕터 L, 저항체 R 및 커패시터 C13으로 주로 구성된다. 고주파 신호원에서 커패시터 21을 경유하여 공진회로에 신호가 입력되는 경우, 신호의 에너지를 갖는 공진이 공진회로에서 발생하며 공진 에너지의 일부가 공기중으로 방사된다. 그러므로, 회로는 안테나로서 작용한다. 이 방사된 에너지는 저항체 R에서 소비된 에너지와 동등하게 표시된다.
도 3은 도 1에 나타낸 표면 실장형 안테나를 사용하는 휴대용 전화 등의 통신기기의 형상의 일부 파편 사시도이다. 도 3에 나타낸 부재 16은 회로기판이며, 도 1에 나타낸 표면 실장형 안테나 10는 회로기판 16의 전면에 표면 실장법으로 실장된다. 전극들은 표면 실장형 안테나가 실장된 회로기판 16의 부분의 전면과 후면부에 형성된다.
급전전극 2a, 2b와 방사전극의 개방단(도 2에 나타낸 정전용량 C21을 증가시키기 위해)간의 결합도를 증가시키기 위해, 방사전극의 전극 1C의 단부는 도 1에 나타낸 유전체 기판 11의 하면(제 2 주면)에 인출되어, 이것에 의해 회부회로에 결합하는 임피던스를 용이하게 한다. 또한, 유전체 기판의 상면에는 방사전극의 일부가 형성되기 때문에, 이것의 소정의 부분을 절단함으로써 주파수 조정이 용이하게 수행될 수 있다.
도 4(A)는 본 발명의 두 번째 구현예를 나타내는 표면 실장형 안테나의 사시도이다. 이 표면 실장형 안테나의 구조는 도 1에 나타낸 것과는 다른데, 도 1에 나타낸 접지부와 방사전극이 절단되어 전극 4b를 형성하고, 전극 4b에 접속하는 전극 4a는 또한, 유전체 기판 11의 하면에 형성된다는 점에서 다르다. 전극 4a, 4b는 공진 주파수를 변화시키기 위한 제어전극으로서 작용한다. 게다가, 전극 1C는 기판 11의 하면에 설치된다.
도 4(B)는 도 4(A)에 나타낸 표면 실장형 안테나 및 표면 실장형 안테나에 접속된 주파수 변화회로의 전체의 등가회로도이다. 도 4(B)에서, L11은 방사전극 1a, 1b, 1c 및 1d에 의해 형성된 주요 인덕턴스 성분을 나타낸다. L12는 제어전극 4a, 4b에 의해 형성된 인덕턴스 성분을 나타낸다. C43은 제어전극 4a, 4b와 접지전극간에 발생된 정전용량을 나타낸다. 성분 D, C1, L 및 C2는 공진 주파수 변화회로를 형성한다. 다른 성분들 C23, C21, C13 및 R의 형상은 도 2에 나타낸 것과 동일하다. 제어신호가 제어단자 1N에 인가되지 않은 상태에서, 공진은 C13과 L11에 의해 형성된 공진회로에 의해 결정된 주파수에서 발생한다. 정의 제어전압이 제어단자 1N에 인가되는 경우, 다이오드 D는 도통되며, 인덕턴스 성분 L12의 한쪽 말단은 다이오드 D와 커패시터 C1에 의해 접지된다. 이것에 의해, C13, L11, L12로 구성된 공진회로의 인덕턴스 성분이 감소된다. 그 결과, 공진 주파수가 증가된다. 이것에 의해 안테나의 공진 주파수가 증가된다. 공진 주파수 변화회로의 성분들 L 및 C12는 RF 초크 회로로서 작용한다.
도 5(A)와 도 5(B)는 본 발명의 세 번째 구현예에 따른 두 개의 표면 실장형 안테나의 사시도이다. 도 5(A)에 나타낸 표면 실장형 안테나의 구조는 도 4(A)에 나타낸 표면 실장형 안테나의 구조와 다른데, 방사전극 1b에 접속하기 위해 유전체 기판의 하면에는 전극 4a가 형성된다는 점에서 다르다. 이 구조에서, 방사전극 1a, 1b와 제어전극 4a, 4b는, 전기벽으로서 작용하고 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 우측의 전면의 단면의 전면에 걸쳐 형성된 방사전극과 동등한 작용을 하는 루프를 형성하여, 이것에 의해 안테나 이득을 증가시킬 수 있다. 도 5(B)에 나타낸 안테나는, 도 5(A)에 나타낸 안테나를 수정한 것이며, 접지전극에 접속된 방사전극 1a의 말단은 비교적 큰 거리로 떨어져 설정되며, 이것에 의해 공진 주파수에서의 변화량(오프셋)을 증가시킬 수 있다.
도 6(A) 및 도 6(B)는 본 발명의 네 번째 구현예에 따른 두 개의 표면 실장형 안테나의 사시도이다. 본 구현예의 표면 실장형 안테나는 첫 번째~세 번째 구현예들의 것과는 다른데, 방사전극의 개방단과의 사이에 정전용량을 형성하는 접지전극이 방사전극의 접지단과는 별도로 설치된다는 점에서 다르다. 즉, 도 6(A)에 대하여, 1a, 1b, 1c, 및 1d로 나타낸 방사전극이 형성되며, 이것은 상면부에서 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 우측방향의 배면의 단면을 경유하여 상하면부까지 연장한다. 3a와 3b로 나타낸 접지전극이 형성되며, 이것은 하면부에서 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 좌측 전면의 단면부가지 연장한다. 2a, 2b 및 2c로 나타낸 급전전극이 형성되며, 이것은 하면부에서 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 좌측 전면의 단면을 경유하여 상면부까지 연장한다. 5a, 5b로 나타낸 접지전극이 또한 형성되며, 이것은 하면부에서 좌측 전면의 단면부까지 연장한다. 이 구조에서, 결합용 정전용량이 급전전극(주로 2c)과 방사전극의 개방단(주로 1d)과의 사이에 발생되며, 반면 공진회로용 정전용량이 방사전극의 개방단(주로 1c)과 접지전극 5a, 5b와의 사이에 발생된다.
도 6(B)에 대하여, 1a, 1b, 1c, 및 1d로 나타낸 방사전극이 형성되며, 이것은 상면부에서 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 우측방향의 배면의 단면을 경유하여 상하면부까지 연장한다. 3a와 3b로 나타낸 접지전극이 형성되며, 이것은 하면부에서 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 좌측 전면의 단면부까지 연장한다. 2a, 2b로 나타낸 급전전극이 형성되며, 이것은 하면부에서 도면에 나타낸 유전체 기판 11의 좌측의 전면의 단면부까지 연장한다. 5a, 5b 및 5c로 나타낸 접지전극이 또한 형성되며, 이것은 하면부에서 좌측 전면의 단면부를 경유하여 상면부까지 연장한다. 이 구조에서, 결합용 정전용량이 급전전극(주로 2a)와 방사전극의 개방단(주로 1c)과의 사이에 발생되며, 반면 공진회로용 정전용량이 방사전극의 개방단(주로 1d)과 접지전극(주로 5c)과의 사이에 발생된다.
유전체 기판이 상술한 구현예에서 사용되며, 유전성의 자성체 재료가 또한 사용될 수 있다. 이런 경우, 사용된 재료가 투과성이 높으면, 전극의 임피던스(impedance)가 증가되며, 따라서, Q가 적당히 감소되어, 그 결과 넓은 주파수 영역 특성이 얻어질 수 있다.
이 구조는 방사전극의 개방단과 접지전극간의 정전용량을 증가시킬 수 있게 하며, 방사전극의 개방단과 급전전극간의 결합양을 용이하게 증가시킬 수 있게 하여, 이것에 의해 임피던스 결합을 용이하게 한다. 또한, 유전체 기판의 측면들의 전극형성부분이 증가되지 않으며, 방사전극의 부분을 절단함으로써 주파수를 조정하는 작업성의 효과가 크게 유지될 수 있다.
이 구성은 전체의 크기를 감소시키면서, 임피던스 결합을 용이하게 한다. 그 결과, 송수신회로부분의 회로설계가 용이하게 향상될 수 있다.

Claims (4)

  1. 서로 대향하는 제 1 및 제 2 주면들과, 상기한 주면들에 실질적으로 직교하는 측면들을 구비하는 유전체/자성체 기판(11);
    상기한 기판(11)에 배치된 급전전극(2a, 2b);
    상기한 기판(11)에 배치된 접지전극(3a, 3b); 및
    상기한 급전전극(2a, 2b)에 용량결합된 개방단(open-circuit end)과, 상기한 접지전극(3a, 3b)에 접속된 단락단(short-circuit end)을 구비하고, 상기한 기판(11)에 배치된 방사전극(1a, 1b, 1c 및 1d)
    을 포함하는 표면 실장형 안테나(10)로서,
    상기한 제 1 및 제 2 주면들 모두에 상기한 방사전극(1c, 1d)을 연장시킴으로써, 상기한 방사전극(1a, 1b, 1c 및 1d)의 상기한 개방단이 상기한 급전전극(2a, 2b)에 용량결합되는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 안테나.
  2. 제 1항에 있어서, 상기한 방사전극(1a, 1b, 1c 및 1d)이 적어도 두 개의 상기한 단락단들을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 안테나(10).
  3. 제 2항에 있어서, 상기한 단락단들 중의 적어도 하나는 공진 주파수 제어용 변환회로를 경유하여 선택적으로 접지에 접속 또는 비접속되는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 안테나(10).
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기한 방사전극(1a, 4a, 4b) 중의 적어도 일부는 상기한 단락단들 중의 하나에 접속된 루프(loop)형상임을 특징으로 하는 표면 실장형 안테나(10).
KR1019970067585A 1996-12-10 1997-12-10 표면 실장형 안테나 및 통신기기 KR100266376B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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