KR100642933B1 - 양면 ｐｃｂ형 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCB형 다중대역 안테나에 관한 것으로서, 특히 단일패스로 이루어진 안테나 복사체를 PCB 양면에 형성하여, 단일패스에서 꺾임에 의한 위상의 반전을 이용하여 서로 다른 주파수 대역을 공진시키고, 상기 전/후면에 위치하는 복사체간의 커플링 효과를 이용하여 고주파대역에서 광대역 특성을 유도함으로써, 용이한 특성조정과 높은 제조효율에 따라 저비용으로 대량생산이 가능하고, 다중대역 및 광대역 특성의 초소형 안테나의 제조가 가능하여 이동통신단말기에 내장형 안테나뿐만 아니라 외장형 안테나로도 적용할 수 있는 양면 PCB형 안테나를 제공한다.

이동통신단말기, 양면 PCB형 안테나, 단일패스, 다중대역, 광대역

Description

양면 ＰＣＢ형 안테나{DUAL-SIDED PRINTED CIRCUIT BOARD TYPE ANTENNA}

도 1a는 종래기술에 따른 다중대역 내장형 안테나를 보인 도면,

도 1d는 종래기술에 따른 PCB형 안테나를 보인 도면,

도 2는 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나의 전면 및 후면 사시도,

도 3은 도 2의 양면 PCB형 안테나가 외장형으로 장착된 모습을 보인 도면,

도 4는 도 2의 양면 PCB형 안테나가 내장형으로 장착된 모습을 보인 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양면 PCB형 안테나를 보인 도면,

도 6은 도 2의 양면 PCB형 안테나의 정재파비 특성 및 스미스챠트를 보인 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 양면 PCB형 안테나 110: 전면복사체

120: 후면복사체(미앤더형) 130: 비아홀

140: 후면복사체(스파이럴형) 150: 급전부

160: 메인PCB 170: 안테나 바디

180: 이동통신단말기

본 발명은 PCB형 다중대역 안테나에 관한 것으로서, 특히 단일패스로 이루어진 안테나 복사체를 PCB 양면에 형성하여, 단일패스에서 꺾임에 의한 위상의 반전을 이용하여 서로 다른 주파수 대역을 공진시키고, 상기 전/후면에 위치하는 복사체간의 커플링 효과를 이용하여 고주파대역에서 광대역 특성을 유도함으로써, 용이한 특성조정과 높은 제조효율에 따라 저비용으로 대량생산이 가능하고, 다중대역 및 광대역 특성의 초소형 안테나의 제조가 가능하여 이동통신단말기에 내장형 안테나뿐만 아니라 외장형 안테나로도 적용할 수 있는 양면 PCB형 안테나에 관한 것이다.

최근 이동통신 시장의 글로벌화와 새로운 차세대 통신기술이 등장하면서 이중 또는 다중 대역의 이동통신단말기의 수요가 급증하고 있으며, 단말기의 소형화, 경량화 추세에 따라 이동통신단말기의 안테나도 초소형화를 지향하고 있다.

이러한 초소형화의 추세에 따라, 다양한 형태의 초소형 안테나가 개발되고 있으나, 이동통신단말기에 음성통신을 위한 장치 이외에도 카메라나 MP3 등 다양한 기능을 수행하는 장치들이 통합되고 있으며, 이에 따라 외장형 또는 내장형으로 장착되는 다중대역 안테나가 각 대역의 방사를 일으키기 위해 필요한 적정한 패스(Path)를 구현하기 위한 물리적인 면적이 더욱 협소해지고 있다.

도 1a는 종래기술에 따른 내장형 안테나를 보인 도면으로서, 종래에는 다중 대역에서 요구되는 안테나의 크기 및 대역폭을 만족시키기 위하여 도 1a와 같이 상하로 적층되는 두 개의 복사체를 수회 절곡하여 형성하고, 복사체 사이의 슬롯의 면적 및 두 복사체 사이의 간격을 적절히 조정하여 원하는 크기와 대역을 갖는 안테나를 제공하였다.

그러나, 도 1a에 도시된 바와 같이 안테나 복사체의 패턴이 매우 복잡할 뿐만 아니라 원하는 특성을 얻기 위한 조정인자가 너무 많기 때문에, 규격에 맞는 안테나를 생산하는데 어려움이 많았다.

따라서, 제조효율을 높이고 조정을 용이하게 수행할 수 있도록 도 1b에 도시된 바와 같은 PCB형 안테나가 제안되었다.

도 1b에 도시된 바와 같은 PCB형 안테나는 PCB상에 일부가 미앤더라인(Meander Line)으로 형성되어 저주파대역에서 공진을 일으키고, 나머지 일부가 일직선으로 형성되어 고주파대역에서 공진을 일으킴으로써 이중 대역에서 동작한다.

그러나, 도 1b에 도시된 종래의 PCB형 안테나는 안테나 복사체를 일면에 모두 형성하기 때문에 각 주파수 대역에서 공진하기 위한 충분한 복사체의 길이를 제공할 수 없을 뿐만 아니라, 미세한 차이에 따라 그 특성이 변화하기 때문에 특성조정이 어려운 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 도 1b에 도시된 종래의 PCB형 안테나는 도 1a에 보인 안테나에 비하여 공진대역폭이 매우 협소하기 때문에 환경에 따라 성능이 달라지는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 PCB의 양면에 형성되는 두 복사체가 비아홀을 통하여 단일한 전기적 패스를 이루며, 단일 패스에서 꺾임에 의한 위상의 반전을 이용하여 서로 다른 주파수 대역에서 공진하도록 일면에는 미앤더형태의 복사체를 형성하고, 다른 일면에는 직선형태의 복사체를 형성함으로써 다중대역 특성을 갖는 양면 PCB형 안테나를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 PCB의 양면에 비아홀을 통하여 단일한 전기적 패스를 형성하고, 전면 및 후면에 형성되는 두 복사체 사이의 커플링 효과를 이용하여 광대역 특성을 갖는 양면 PCB형 안테나를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 PCB의 양면에 비아홀을 통하여 단일한 전기적 패스를 형성함으로써, 전면 및 후면의 복사체가 각각 다른 주파수 대역에서 공진하여 다중대역 특성을 갖고, 전면 및 후면의 복사체 간의 커플링 효과에 의한 광대역 특성을 갖도록 하여 이동통신단말기에 내장형 및 외장형으로 장착할 수 있는 양면 PCB형 안테나를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 이동통신단말기의 PCB형 안테나에 있어서,

상기 PCB의 전면에 형성되어 고주파대역에서 공진하는 전면복사체와;

상기 PCB의 후면에 형성되어 저주파대역의 공진 및 고주파 대역의 광대역화 를 위한 커플링을 조절하는 후면복사체와;

상기 PCB의 일측 적소에 형성되어 상기 전면복사체와 상기 후면복사체를 전기적으로 연결시키는 비아홀과;

상기 전면복사체를 상기 이동통신단말기의 메인PCB와 전기적으로 연결시키는 급전부;로 구성됨을 특징으로 하는 양면 PCB형 안테나를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나에 있어서 상기 후면복사체는 미앤더 및 스파이럴 중 어느 한 형태로 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나는 상기 이동통신단말기에 내장형 및 외장형 중 어느 한 형태로 장착됨을 특징으로 한다.

이때, 상기 양면 PCB형 안테나가 상기 이동통신단말기에 외장형으로 장착되면, 상기 양면 PCB형 안테나는 상기 전면 및 후면 복사체와 직접적인 외부접촉을 차단하는 유전체로 형성된 외장커버를 더 구비함이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나의 전면 및 후면 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 양면 PCB형 안테나가 외장형 및 내장형으로 장착된 모습을 보인 도면이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 양면 PCB형 안테나를 보인 도면 이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나(100)는 안테나바디(170)의 전면에 직선형태의 전면복사체(110)를 구비하며, 상기 안테나바디(170)의 일측에 구비되는 비아홀(Via Hole, 130)을 통하여 후면에 미앤더라인 형태로 형성되는 후면복사체(120)와 전기적으로 단일한 패스를 형성한다.

상기 전면복사체(110)는 공진시키고자 하는 고주파대역에 대응하여 소정길이를 갖도록 직선형태로 형성되며, 상기 후면복사체(120)와 전기적 연결이 이루어지도록 일단에 상기 비아홀(130)을 형성한다. 또한, 상기 전면복사체(110)는 하단에 급전부(150)를 구비하여 이동통신단말기(180)의 메인PCB(160)와 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나(100)를 접속시킨다.

상기 급전부(150)는 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나(100)가 이동통신단말기(180)에 외장형 또는 내장형으로 장착되는 경우에 따라 변형이 가능하다.

일례로서, 안테나가 이동통신단말기(180)에 외장형으로 장착되는 경우에는 PCB바디(170)의 하단을 도전체로 도금하여 이동통신단말기(180)의 접속부에 삽입, 고정되는 형태로 구현될 수 있다.

상기 후면복사체(120)는 공진시키고자 하는 저주파대역에 대응하여 소정길이를 갖도록 미앤더라인 또는 스파이럴라인을 형성한다.

이때, 상기 후면복사체(120)와 상기 전면복사체(110)의 겹쳐지는 부분을 조정하여 각각의 공진주파수 대역간의 커플링 효과를 적절히 유도함으로써 상기 전면복사체(110)에 의하여 공진하는 고주파대역에 광대역 효과를 제공한다.

도 6은 도 2의 양면 PCB형 안테나의 정재파비 특성 및 스미스챠트를 보인 도면으로서, 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나를 단말기에 장착하고 측정한 결과값을 보인 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나는 GSM 대역의 저주파 대역에서의 공진을 확인할 수 있으며, DCS / PCS / UMTS 등의 고주파대역에서 광대역 특성을 보임으로 이중대역 뿐만 아니라 다중대역 안테나로써 적용 가능함을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나(100)는 PCB 양면에 각각 형성된 두 복사체를 비아홀을 통하여 단일패스를 형성시키고, 형성된 단일패스에서 꺾임에 의한 위상의 반전을 이용하여 서로 다른 주파수대역을 공진시킴으로써 다중대역 특성을 제공하고, 상기 전면과 후면의 복사체 사이의 커플링 효과에 의하여 광대역 특성을 제공하게 된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나는 GSM, Cellular 등의 저주파대역은 기존의 안테나와 동등한 대역폭을 유지하도록 하면서, PCS, DCS 등의 고주파대역에서 광대역 특성을 나타내게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 양면 PCB형 안테나는 종래의 마이크로스트립 내장형 안테나나 PCB형 안테나에 비하여 초소형으로 제작이 가능하므로 이동통신단말기(180)에 내장형뿐만 아니라 외장형으로도 구현이 가능하며, 안테나특성의 조정이 간단하고 제조가 용이하여 대량생산이 가능하다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 PCB의 양면에 비아홀을 통하여 단일한 전기적 패스를 이루는 복사체를 형성하고 단일한 전기적 패스를 이루는 복사체를 전면과 후면에서 단일 패스의 꺾임에 의한 위상의 반전을 이용하여 서로 다른 주파수 대역을 공진시킴으로써 초소형으로 다중대역 특성을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 PCB의 양면에 비아홀을 통하여 단일한 전기적 패스를 형성하며 전면 및 후면에 형성되는 두 복사체 사이의 커플링 효과를 이용하여 광대역 특성을 제공하게 되는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 전면 및 후면의 복사체가 서로 다른 주파수 대역에서 공진을 발생시켜 다중대역 특성을 갖고, 전면 및 후면의 복사체 간의 커플링 효과에 의한 광대역 특성을 갖는 양면 PCB형 안테나를 제공함으로써 이동통신단말기에 내장형뿐만 아니라 외장형으로도 장착할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 다중대역 특성 및 광대역 특성을 가지는 안테나를 PCB형으로 제공하므로, 안테나특성의 조정이 간단하고, 제조가 용이하며, 대량생산이 가능하여 생산단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 이동통신단말기의 PCB형 안테나에 있어서,

   상기 PCB의 전면에 형성되어 고주파대역에서 공진하는 전면복사체와;

   상기 PCB의 후면에 형성되어 저주파대역에서의 공진 및 고주파 대역의 광대역화를 위한 커플링을 조절하는 후면복사체와;

   상기 PCB의 일측 적소에 형성되어 상기 전면복사체와 상기 후면복사체를 전기적으로 연결시키는 비아홀과;

   상기 전면복사체를 상기 이동통신단말기의 메인PCB와 전기적으로 연결시키는 급전부;로 구성됨을 특징으로 하는 양면 PCB형 안테나.
2. 제 1항에 있어서, 상기 후면복사체는,

   미앤더 및 스파이럴 중 어느 한 형태로 형성됨을 특징으로 하는 양면 PCB형 안테나.
3. 제 1항에 있어서, 상기 양면 PCB형 안테나는,

   상기 이동통신단말기에 내장형 및 외장형 중 어느 한 형태로 장착됨을 특징으로 하는 양면 PCB형 안테나.
4. 제 3항에 있어서, 상기 양면 PCB형 안테나가 상기 이동통신단말기에 외장형으로 장착되면,

   상기 전면 및 후면 복사체와 직접적인 외부접촉을 차단하는 유전체로 형성된 외장커버를 더 구비함을 특징으로 하는 양면 PCB형 안테나.

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