KR100886488B1 - 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나의 크기를 효과적으로 줄여 방송 수신 기기의 부피 증가를 줄이면서 해당 기기의 내부에 적용할 수 있도록 한 지상파 멀티미디어 방송 수신용 안테나에 관한 것으로, 이를 위해 필름형 기판의 양면에 미엔다 형태로 안테나 선로를 배치하고, 상기 안테나의 중첩에 의해 결합 및 상쇄되는 구간의 선로가 상하면에서 교차하는 방식을 복수의 종류로 결정한 후 이러한 복수 종류의 교차 방식들이 각각 적어도 1회 이상 포함되도록 하여 결합 및 상쇄 구간에서의 결합도를 낮추도록 함으로써, 중첩된 안테나 선로에 의해 상쇄되는 선로의 길이를 줄여 실제 필요한 선로를 최소화할 수 있는 효과가 있음과 아울러, 작은 부피만으로도 장착과 적용 및 효율이 좋은 안테나를 저렴하고 용이한 소재 및 생산 방식으로 대량 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나{ANTENNA FOR DIGITAL MULTIMEDIA BROADCASTING}

도 1은 지상파 디지털 멀티미디어 방송 수신기의 일례.

도 2는 지상파 디지털 멀티미디어 방송 수신기의 다른 예.

도 3은 내장형 안테나의 예.

도 4는 내장형 지상파 디지털 멀티미디어 방송 수신기의 예.

도 5는 종래 지상파 디지털 멀티미디어 방송을 위한 안테나 보상 장치의 블록도.

도 6은 본 발명 일 실시예의 안테나 구성을 보인 평면도.

도 7은 본 발명 일실시예의 실제 구성을 보인 투시 평면도.

도 8 내지 9는 본 발명 일 실시예의 안테나 특성을 보인 그래프도.

도 10 내지 도 13은 본 발명 다른 실시예들에 따른 안테나 배치를 보인 평면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10: TDMB 수신 재생기 11: TDMB 안테나

20: TDMB 수신 단말기 21: TDMB 안테나

30: 수신기 구조물 31: 안테나 선로

40: 수신기 구조물 41: 유전체

42: 안테나 선로 50: TDMB 안테나

51: 잡음 정합부 52: 보상부

53: TDMB 고주파부 54: 기저대역부

100: 기판 110: 제 1안테나부

111: 제 1접점면 112: 제 1안테나 선로

113: 제 3접점면 120: 제 1관통홀

125: 제 2관통홀 131, 132: 고정홀

140: 제 2안테나부 141: 제 2접점면

142: 제 2안테나 선로 143: 안테나 선로 종단부

144: 제 4접점면

본 발명은 지상파 멀티미디어 방송 수신용 안테나에 관한 것으로, 특히 안테나의 크기를 효과적으로 줄여 방송 수신 기기 내부에 큰 부피 증가 없이 적용할 수 있도록 한 지상파 멀티미디어 방송 수신용 안테나에 관한 것이다.

이동통신 시스템과 무선 데이터 통신 시스템 등의 급속한 보급과 기존의 다양한 무선 방송과 무선 기술들의 혼재로 인하여 최근 다중 주파수 대역이나 넓은 주파수 대역에서 동작할 수 있는 무선 수단들에 대한 요구가 급증하고 있다.

특히, 디지털 컨버전스(Digital Convergence)에 대한 수요가 급증하면서 하나의 제품을 구매하여 여러가지 욕구를 충족시키고자 하는 사용자의 취향이 일반화 되었다.

이러한 디지털 컨버전스의 대표적인 예는 통신, 방송, 멀티미디어 엔터테인먼트의 결합이라 할 수 있다. 각각 이동통신 단말기, 방송 수신기 및 개인용 멀티미디어 재생기로 개별적 제품군을 이루던 상품들이 서로 결합하여 통신기능과 방송 수신 기능 및 멀티미디어 재생 기능을 구비한 통합 제품으로 등장하였으며, 이러한 통합 기능의 지원을 기본으로 그 크기도 지속적으로 줄어들고 있다.

이러한 통합적 기능을 가진 제품의 예를 들면, 도 1 및 2에 도시한 바와 같이 다양한 멀티미디어 재생 기능과 더불어 지상파 또는 위성 DMB(Digitial Multimedia Broadcasting) 수신 기능이 통합된 DMB 수신 재생기(10)와 이동통신 단말기 기능에 DMB 수신 기능이 통합된 DMB 수신 단말기(20) 등이 있다. 그 외에도 게임기에 방송 수신 기능이 부가되거나, 위성 GPS를 이용하는 네비게이션에 DMB 수신 기능 및 멀티미디어 재생 기능이 부가된 상품들 역시 일반화되어 있다.

하지만, 이러한 기능들을 제공하는 컨버전스 제품들은 아직까지 표시부, 사용자 인터페이스, 전원 등에 대한 구성들을 공유하고 있을 뿐, 복수의 통신 기능을 수행하기 위한 통신부의 구성은 별개인 상태로 결합되고 있다. 따라서, 각각의 통신부를 위한 안테나를 별도로 사용하며, 비교적 낮은 주파수를 수신하기 위한 방송 수신용 안테나, 특히 지상파 DMB 수신을 위한 안테나(11, 21)는 외장형 금속 파이프 안테나를 적용하는 것이 일반적이다.

이러한 외장형 금속 파이프 안테나의 사용에 따라 점차 슬림화되어가는 휴대용 기기들의 설계 면적 중 상당한 영역이 해당 안테나를 위해 할당되어야 하므로 해당 휴대용 기기들의 크기를 줄이는데 한계가 발생하게 된다.

또한, 상기 외장형 금속 파이프 안테나의 경우 비교적 긴 파장의 방송 신호를 수신해야 하므로 그 길이가 길어져 파손의 위험이 크고, 사용자가 상해를 입을 위험성도 높아진다.

도 3은 라디오 방송을 수신하기 위한 안테나의 구성을 보인 것으로, 수신기 구조물(30)의 내부에 안테나 선로(31)를 미엔다(meander) 형태로 배치한 것이다. 상기 수신기 구조물(30)은 수신기의 케이스이거나, 수신기의 기판일 수 있으며, 이러한 미엔다 형태를 통해 안테나를 수신기 내부에 구성할 수 있다. 하지만, 이러한 경우 상기 안테나가 수신기 내부에 넓게 펼쳐지게 되므로 상기 안테나의 일부에 근접한 수신부 동작에 의해 안테나의 성능 변화가 유발될 수 있으며, 일정한 길이 이상의 안테나를 수신기 구조물(30) 내부에 구성하는 것 역시 어렵다.

도 4는 TDMB 안테나를 수신기 구조물(40) 내부에 구성한 경우를 보인 것으로, 수신기 기판에 미엔다 형태의 유전체(41)를 구성하고, 상기 유전체(41) 내부에 역시 미엔다 형태의 안테나 선로(42)를 구성한 것이다. 이 경우 미엔다 형태로 인해서 안테나 길이를 확보하도록 하고 있으나, 상기 유전체(41)의 길이와 폭에 의해 장착이 제한되며, 복합적인 소자들이 동작되는 기판에 형성되는 안테나 선로(42)의 길이가 길어 안테나 특성을 유지하기 어렵다.

상기 도 3및 도 4에 도시한 형태는 TDMB 안테나를 기기의 내부에 구성한 경 우를 보인 것이나, 일반적으로 약 200MHz 대역을 이용하는 TDMB 안테나의 경우 한 파장의 길이는 약 1.5m가 되며, 1/4파장의 안테나를 구성한다 할지라도 안테나 선로의 길이는 약 37.5㎝가 되기 때문에, 이러한 길이를 소형 휴대 기기의 내부에 안테나 효율을 유지하면서 적용하는 것은 대단히 어렵다. 즉 이러한 방식을 적용하기 위해서는 적용되는 수신기의 크기가 일정 수준 이상이 되어야만 한다는 것을 의미한다.

도 5는 TDMB 주파수 대역에서 공진되지 않는 짧은 안테나를 사용하여 TDMB 수신부를 구성하고, 수신이득을 별도의 보상부를 통해서 보상해주는 구성을 보인 것으로, 도시된 바와 같이 인가되는 고주파 신호의 잡음성분을 제거하여 정합상태로 입력하는 잡음정합부(51)와, 상기 잡음정합부(51)로부터 인가되는 고주파 신호를 설정된 레벨로 저잡음 보상 증폭하여 출력하는 보상부(52)와, 상기 보상부(52)로부터 인가되는 고주파 신호로부터 TDMB 방송 신호를 검출하고 하향변환하여 출력하는 TDMB 고주파부(53) 및 상기 TDMB 고주파부(53)의 출력을 기저대역 신호처리하는 기저대역부(54)로 이루어져 있다.

즉, TDMB 방송에 할당된 무선주파수 파장 길이의 배수가 아닌 안테나(50)로부터 수신되어 인가되는 고주파 신호 레벨이 설정된 소정 레벨 이하이면 잡음을 제거하고 정합상태로 입력하며 저잡음 특성으로 증폭 출력하여 상기 파장의 배수 길이를 갖는 안테나와 동일한 안테나 수신이득이 되도록 하는 방식이다. 하지만, 이를 위해서는 복잡한 보상 구성이 요구되며, 이러한 구성이 휴대용 기기에 적용될 경우 상기 보상부 구성의 전력 손실에 의해 해당 휴대용 기기의 사용 시간이 줄어 들게 된다.

그 외에, 긴 안테나 선로를 좁은 공간에 밀집시키기 위해서는 3차원적인 구조물을 이용하거나, 세라믹 기판을 이용하여 선로를 적층 하기도 하지만, 이 경우 역시 부피의 증가를 방지하기 어렵고 재료 비용 및 제작 비용 역시 높아질 수밖에 없다.

이러한 안테나 집적의 어려움은 비단 DMB 방송 수신을 위한 안테나뿐만 아니라 대부분의 안테나에서 발생하는 문제점으로, 단순히 기기 내부에 내장하기에는 안테나의 선로 길이가 너무 길고, 보상부를 쓰기에는 비용과 전력 소모가 심하며, 구조나 기판 재질을 특화시켜 인접 배치나 적층을 실시할 경우에는 비용이 높아지고 수율이 낮기 때문에, 부피 및 사용 편의성 면에서 취약점이 있음에도 불구하고 외장형 안테나를 적용하는 경우가 대부분이다.

특히, 복수의 안테나를 적용해야만 하는 휴대용 기기는 각각의 안테나를 외장형으로 적용하거나, 보다 파장이 짧은 안테나는 내장하고 파장이 긴 안테나는 외장형으로 적용하게 되므로, 사용 주파수가 수백 MHz 이하로 낮은 통신을 위한 안테나는 주로 외장형 안테나가 사용된다.

상기와 같은 안테나 구성의 제한을 해소하기 위해 새롭게 제안하는 본 발명 실시예들의 목적은 필름형 기판의 양면에 미엔다(meander) 형태로 안테나 선로를 배치하고 상기 안테나의 중첩에 의해 결합 및 상쇄되는 구간의 결합도를 낮추도록 함으로써, 중첩된 안테나 선로에 의해 상쇄되는 선로의 길이를 줄여 실제 필요한 선로를 최소화 할 수 있도록 한 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 다른 목적은 박막의 유전체 필름 기판의 상하면에 미엔다 구조의 선로를 특정한 규칙에 따라 배치하도록 함으로써, 저렴하고 제조가 용이한 소재를 이용하여 대량으로 생산 가능한 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 필름형 기판에 고정을 위한 고정홀을 배치하고, 상기 고정홀을 기준으로 기판의 상하면에 안테나 선로 패턴을 복수 구역으로 분산 배치하고, 상기 상하면의 안테나 선로가 중첩되는 부분에서의 결합도가 최소화될 수 있도록 복수의 중첩 선로 배치 방식들을 적용하도록 함으로써, 작은 부피만으로도 장착과 적용 및 효율이 좋은 내장형 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나를 제공할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나는 고정홀을 구비한 기판과; 상기 기판의 상하면에 배치되며 전기적으로 상호 연결된 미엔다 구조의 안테나 선로를 포함하며, 상기 상하면의 미엔다 요철 구조의 안테나 선로들이 상호 중첩되는 부분은 복수의 교차 배치 패턴들이 적어도 일회씩 포함되어 이루어진다.

상기 미엔다 구조의 안테나 선로는 복수 미엔다 패턴 구역으로 구분 배치되며, 상기 미엔다 패턴 구역은 상기 기판의 상하면에서 대응된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나는 유전체 필름 기판과; 상기 필름 기판의 일면에 배치된 급전부 및 해당 급전부에 형성된 관통홀과; 상기 관통홀과 전기적으로 연결된 타면에 배치된 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와; 상기 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와 전기적으로 연결되면서 인접 배치된 제 2미엔다 구조의 안테나 선로와; 상기 제 2미엔다 구조의 안테나 선로의 말단에 형성된 관통홀과; 상기 관통홀과 전기적으로 연결되면서 상기 기판의 일면에 배치된 제 3미엔다 구조의 안테나 선로와; 상기 제 3미엔다 구조의 안테나 선로와 전기적으로 연결되면서 인접 배치된 제 4미엔다 구조의 안테나 선로와; 상기 제 4미엔다 구조의 안테나 선로 말단에 형성된 안테나 선로 종단부를 포함하여 이루어진다.

상기 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와 제 4미엔다 구조의 안테나 선로, 그리고 제 2미엔다 구조의 안테나 선로와 제 3미엔다 구조의 안테나 선로는 서로 중첩되는 위치에 배치된다.

상기 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와 제 4미엔다 구조의 안테나 선로, 그리고 제 2미엔다 구조의 안테나 선로와 제 3미엔다 구조의 안테나 선로는 대응되는 영역의 길이가 서로 일치하며, 중첩되는 부분은 복수의 교차 패턴들이 적어도 한번 이상씩 적용되어 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나는 유전체 필름 기판과; 상기 필름 기판의 일면에 배치된 급전부 및 안테나 선로 종단부와; 상기 기판의 일면에 배치되며 상기 급전부 및 안테나 선로 종단부 중 하나와 일측 말단에서 연결되는 요철구조의 제 1미엔다 선로부와; 상기 제 1미엔다 선로부가 차지하는 기판 일면의 영역과 대응되는 타면 영역에 상기 제 1미엔다 선로부의 요철구조에 대응되는 요철구조로 배치되고, 상기 급전부 및 안테나 선로 종단부 중 하나와 일측 말단에서 연결되는 제 2미엔다 선로부와; 상기 제 1미엔다 선로부와 상기 제 2미엔다 선로부를 전기적으로 연결하는 복수의 관통홀을 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명 일 실시예의 안테나 구조를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 유전체 필름 기판(100)의 양면에 안테나 선로를 배치하여 좁은 면적에 수백 MHz 대 역의 비교적 긴 파장의 신호를 수신할 수 있는 안테나 구조물을 구현한 예를 보인 것이다.

도시된 바와 같이 기판 양면에 선로를 배치한 안테나 구조물을 사용하여 안테나의 크기를 줄이기 위해 얇은 유전체 필름의 양면에 안테나 선로들을 배치할 경우, 상기 안테나 선로들의 중첩에 의해 선로의 길이가 상쇄되어 줄어들게 된다. 따라서, 줄어드는 길이 만큼 더 긴 안테나 선로가 배치되어야 하며, 이러한 결합 및 상쇄구간이 상기 양면형 기판에서 광범위하게 발생 된다는 점에서 상기 더 추가된 선로에 대한 결합 및 상쇄구간을 감안하여 줄어드는 길이보다 더 긴 길이의 추가 선로를 기판의 양면에 배치해야한다.

즉, 무작위로 안테나 선로를 양면 기판에 중첩 배치할 경우, 정확한 안테나 선로의 길이를 예측하기 어렵고, 상쇄되는 영역이 차지하는 비율이 높아져 안테나의 크기가 커질 수 밖에 없다.

일반적으로, 안테나 선로의 배치 효율상 양면 기판의 전체 면적에 대해서 안테나 선로를 양면에 배치할 경우 대략적으로 전체 안테나 선로의 길이 중 절반 정도가 결합 및 상쇄 구간이 된다.

따라서, 도시한 실시예와 같이 배치되는 안테나 선로의 구조에 일관성을 부여하고, 최대한의 밀집성을 확보할 수 있도록 복수의 중첩 및 구분되는 미엔다(meander) 구조를 취함으로써, 결합 및 상쇄 구간에서 실질적으로 결합되어 상쇄되는 선로의 길이를 최소화하도록 할 수 있다.

일반적으로, 필름의 유전율과 두께 및 선로의 폭이 결정될 경우 특성 임피던 스를 구할 수 있으며, 이러한 특성 임피던스를 통해서 안테나 선로의 중첩 손실을 구할 수 있다. 이러한 안테나 선로의 중첩 손실을 방지하기 위해서는 고가의 세라믹 기판을 이용하게 되는데, 이러한 세라믹 기판을 이용할 경우 부피가 증가하고 제조비용이 크게 상승하게 된다.

도시된 실시예의 구성을 보면, 두께가 1㎜이하이며 유전율이 10이하인 박막의 폴리이미드 필름으로 기판(100)을 형성한 후, 상기 기판(100)의 일면과 타면에 전기적으로 연결되는 안테나 선로를 배치함과 아울러, 상기 안테나 선로를 배치함에 있어 복수의 구역으로 구분되는 미엔다(meander) 형태의 선로들이 상기 기판(100)의 상하부에서 대응되어 중첩되도록 한다. 이때, 상기 각 미엔다 형태의 선로들은 중첩 및 상쇄되는 영역이 거의 절반에 이르는 부분이 되게 되는데, 도시된 경우에서는 전체 길이 중에서 약 43% 정도가 결합 및 상쇄 구간의 선로가 된다.

예를 들어, 상기 안테나 구조가 200MHz 대역에서 동작하는 지상파 DMB 안테나인 경우라면 한 파장의 길이는 1.5m가 되고, 1/4파장으로 안테나 길이를 설정한다 할지라도 37.5Cm의 비교적 긴 안테나 선로 길이가 요구된다. 이때, 43%에 이르는 결합 및 상쇄 구간에서 해당 선로의 모든 길이가 상쇄된다면 약 16Cm의 선로가 더 추가되어야하므로 전체 길이는 적어도 53.5Cm에 이르게 된다. 또한, 이렇게 선로 길이를 증가시킨다 할지라도 해당 연장 길이 중에서 중첩되는 부분에서는 일부 길이가 더 상쇄되기 때문에 실질적으로는 53.5Cm를 초과하는 안테나 선로가 필요하게 된다.

따라서, 도시된 실시예에서는 비록 안테나가 중첩되는 부분이 존재하더라도 해당 부분에서의 실제 결합도를 낮추어 안테나 선로의 상쇄 정도를 낮출 수 있도록 안테나 선로의 요철구조들 간 중첩 방식을 복수의 상이한 패턴들로 미리 정한 후 해당 패턴들이 적어도 한번 씩 배치되도록 함으로써, 중첩이 발생되는 안테나 선로의 상쇄 정도를 낮출 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 관점에서 도시된 구조를 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 기판(100)은 급전부 연결을 위한 접점면이 배치되는 부분과 안테나 선로들이 배치되는 부분으로 구분된 외형을 가지도록 형성되며, 고정을 위한 복수의 고정홀(131, 132)의 배치를 고려한다. 상기 외형이나 고정홀의 위치등 은 가변적이며, 반드시 도시된 형태로 적용되지 않아도 된다는 것에 주의한다.

상기 기판(100)의 각 면에 형성된 안테나 선로들을 보인 구성에서, 상부에 도시한 일면 구조를 살펴보면, 기판(100)의 다른 면에 배치된 제 2접점면(120)과의 전기적 연결을 위한 제 1관통홀(120)이 위치한 제 1접점면(111)과, 상기 제 1접점면(111)과 연결되면서 미엔다 형태로 상기 면의 전면에 배치되며 그 종단부는 타면과의 연결을 위해 제 2관통홀(125)이 형성된 제 3접접면(113)과 연결되는 제 1안테나 선로(112)로 이루어진다.

상기 제 1안테나 선로(112)는 상기 기판(100)의 물리적 연결과 고정을 위해 마련한 고정홀(131, 132)을 기준으로 복수의 미엔다 구조들로 구분되어 배치된다. 도시된 구성에서는 고정홀(132)을 기준으로 두 구역의 미엔다 구조들로 구분된 것을 알 수 있다. 만일 전면에 단일한 미엔다 구조를 적용할 경우 기판의 크기 한계로 인해 결합 및 상쇄 구간에 대한 복수의 대응 패턴을 형성하는 작업이 어려워질 수 있기 때문에, 도시된 바와 같이 복수 구역의 미엔다 패턴 구조들로 배치하는 것이 바람직하다. 이때, 대응되는 기판 면에 구성되는 미엔다 패턴 구조들 역시 유사한 대응 구역의 미엔다 패턴 구조들로 이루어져야 한다. 즉, 도시된 구조에서 각 미엔다 패턴 구조들을 이루는 각 요철 구조를 보면, 구조 단위의 가로 길이는 서로 동일한 것을 알 수 있다.

도시된 기판(100)의 구성 중 하부에 도시한 타면 구조를 살펴보면, 상기 기판(100)의 일면에 배치된 제 1접점면(111)의 제 1관통홀(120)과 연결되며, 실질적으로 안테나 급전점이 되는 제 2접점면(141)과, 상기 기판(100)의 일면에 구성된 제 1안테나 선로(112)의 종단부인 제 3접점면(113)과 제 2관통홀(125)에 의해 연결되는 제 4접점면(144) 및 상기 제 4접점면(144)과 연결되면서 상기 기판(100)의 일면에 구성된 제 1안테나 선로(112)의 미엔다 구조(복수 구역)에 대응되는 미엔다 형태로 상기 면의 전면에 배치되며 그 종단부는 안테나 선로의 종단부(143)와 연결되는 제 2안테나 선로(142)로 이루어진다.

즉, 상기 기판(100)의 양면에 배치된 안테나부(제 1안테나부(110)와 제 2안테나부(140))는 상기 기판의 타면에 형성된 급전부인 제 2접점면(141)에서 시작하여 제 1관통홀(120)을 통해 기판의 일면에 형성된 제 1접점면(111)으로 이어지고, 상기 제 1접점면(111)과 연결되는 두 구역의 미엔다 구조로 배치된 제 1안테나 선로(112) 및 상기 제 1안테나 선로(112)의 종단에 연결된 제 3접점면(113)으로 이어진다. 그리고, 상기 제 3접점면(113)에 형성된 제 2관통홀(125)을 통해 상기 기판의 타면에 형성된 제 4접점면(144)과 연결되고, 상기 제 4접점면(144)과 연결되면 서 상기 제 1안테나 선로(112)에 대응되는 두 구역의 미엔다 구조로 배치된 제 2안테나 선로(142) 및 상기 제 2안테나 선로(112)의 종단에 연결된 안테나 선로 종단부(143)로 이어진다. 이러한 구조에서, 상기 안테나 선로는 복수의 관통홀들을 통해 상기 제 1안테나부(110)와 제 2안테나부(140)를 수차례 교차하면서 배치될 수 있는데, 이러한 안테나 선로의 관통 구성들이 복수로 존재한다 할지라도 안테나 특성의 열화를 억제하기 위해서 안테나의 급전점(제 2접점면(141))과 안테나 선로의 종단부(143)는 동일면에 존재하도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제 1안테나 선로(112)와 제 2안테나 선로(142)의 미엔다 패턴 대응 구조를 보면 상기 대응되는 중첩 구역의 전체적인 대칭성은 유지되지만 각 미엔다 패턴을 구성하는 요철 부분은 서로 일치하지 않도록 하여 결합 및 상쇄 구간에서의 결합도를 낮추도록 한다.

도 7은 상기 도 6의 각 면에 대한 패턴의 중첩 부분을 확인할 수 있도록 실제 안테나 기판(100)의 선로 배치를 보인 것으로, 도시된 패턴 구조에서 안테나 선로의 결합 및 상쇄 구간(A)의 패턴 배치를 보면 선로의 중첩 영역에 대한 다양한 요철 구조 배치 방식들을 확인할 수 있다. 여기서 요철 구조는 "ㄷ" 형태를 의미한다.

상기 방식들은 중첩되는 안테나 선로의 결합도를 낮추기 위해 요철 구조 단위별로 중첩되는 요철 구조의 안테나 특성을 유지시키고, 특정 요철 구조의 안테나 특성을 유지시킴으로써 인접 요철 구조에 미치는 영향을 감소시키며, 안테나 특성을 유지시키고, 부분적으로 중첩도를 낮추는 배치들이다. 따라서, 이러한 배치들 중에서 적어도 3개 종류 이상의 배치들이 적어도 한번 씩 나타나도록 선로의 중첩 부분의 패치 패턴을 조절할 경우 중첩되는 선로에 대한 결합도를 크게 낮출 수 있게 된다. 또한, 상기 특성들을 고려하여 교차 부분의 배치에서 미세한 변경 등을 실시하여 보다 낮은 결합도를 가지도록 배치를 미세 조정할 수 있다.

예를 들어, 일면 선로의 요철 구조의 내부에 타면 선로의 요철 구조가 위치할 경우 내부의 요철 구조를 정 가운데 배치할 것인지 일 측으로 치우치게 배치할 것인지를 조절할 수 있고, 일면의 선로 요철 구조와 타면의 선로 요철 구조가 엇갈리면서 교차하게 위치하는 패턴에서는 가로 방향 선로가 서로 중첩되지 않는 한도에서 엇갈리는 요철 구조의 위치를 조절할 수 있으며, 일면의 선로 요철 구조와 타면의 선로 요철 구조가 일부 어긋나게 교차하도록 위치하는 패턴에서는 가로 방향 선로가 선로 일부에서라도 중첩될 수 있도록 배치하면 되므로 그 위치를 선 폭 만큼 조절할 수 있다.

상기 도시된 구성에서, 각 요철 구조는 직각 구조로 이루어져 있으나, 경우에 따라서는 테이퍼나 라운드 구성도 가능하다. 하지만, 어떠한 구조를 이용하더라 도 절곡 부분에서는 선로의 불연속점이 존재하여 기생 리엑턴스를 발생시킬 수 있으므로 각 구조들에 대한 차이는 그리 크지 않으며, 약간의 특성 차이와 설계의 용이성 또는 최대한의 선로 길이 확보 등을 고려하여 적절한 형태를 결정할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 중첩되는 선로의 결합 특성과 선로의 절곡부들에 의한 특성 변화를 감안하여 원하는 공진점을 형성하기 위해서 상기 안테나 급전점(제 2접점면(141))에 별도의 소자 정합부를 추가 구성하거나 별도로 연결하는 것이 바람직하다.

도시된 기판의 선로 구성은 앞서 언급한 바와 같이 전체 길이 중에서 약 43% 정도가 결합 및 상쇄 구간의 선로이며, 상기 안테나 구조가 200MHz 대역에서 동작하는 지상파 DMB 안테나이고 1/4파장으로 안테나 길이를 설정한 경우, 필요한 안테나 길이인 37.5Cm에 대해 약 16Cm의 선로가 결합 및 상쇄 구간이 된다. 하지만, 상기 도시된 선로들의 배치 방식을 이용할 경우 상기 결합 및 상쇄 구간에서 약 17%의 결합도 만 가지는 것을 확인하였다. 즉, 결합 및 상쇄 구간인 16Cm에서 실제 상쇄되는 길이는 약 2.7Cm에 불과하게 된다. 따라서, 약 40~41Cm 정도의 선로 길이로 박막 필름 기판의 양면에 선로들을 배치할 경우 실험적으로 제작한 기판의 크기는 약 34㎜×4.8㎜×0.15㎜에 불과하였으며, 고정홀이나 선로폭 등을 고려하면 그 크기를 더욱 줄일 수도 있다.

도 8 및 도 9는 상기 도 6 내지 7을 통해 도시한 안테나에 소자 정합 회로를 연결한 후 실제 무선 기기에 적용한 경우의 특성을 값을 나타낸 것으로, 주파수에 대한 전압 정재파비(VWSR) 특성 곡선을 도시한 것이다. 상기 소자 정합 회로의 값 에 따라 VWSR 값으로 볼 경우, 도 8과 같이 3:1 이하에서 도 9와 같이 2:1 이하까지 안테나 특성을 변화시킬 수 있으므로 정합 회로의 설정에 따라 전파의 수신 세기를 극대화 할 수 있다.

또한, 상기 안테나 구성은 단독의 독립 안테나로 적용될 수 있으며, 동일한 목적의 로드 안테나나 외장 파이프 안테나에 추가 적용할 경우 수신 전파의 세기가 셀 경우 상기 필름형 안테나를 이용하고, 수신 세기가 약할 경우 로드 안테나 혹은 외장 파이프 안테나를 사용하도록 할 수 있다. 따라서, 전파 수신의 안정성을 높일 수 있는 안테나를 낮은 비용으로 확보할 수 있게 된다.

도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 선로 배치들을 보인 것으로, 각 실시예들의 배치에서도 도 6 내지 도 7을 통해 설명한 바와 같은 복수의 배치 방식들이 중첩 선로의 결합 및 상쇄 구간에 적용되어 있음을 확인할 수 있다.

이러한 구성을 통해서도 40% 이상의 결합 및 상쇄 구간의 결합도를 20% 이하로 줄일 수 있어 박막 필름에 안테나 선로를 중첩 구성할 경우 그 효율을 극대화 할 수 있게 된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나는 필름형 기판의 양면에 미엔다 형태로 안테나 선로를 배치하고, 상기 안테나의 중첩에 의해 결합 및 상쇄되는 구간의 선로가 상하면에서 교차하는 방식을 복수의 종류로 결정한 후 이러한 복수 종류의 교차 방식들이 각각 적어도 1 회 이상 포함되도록 하여 결합 및 상쇄 구간에서의 결합도를 낮추도록 함으로써, 중첩된 안테나 선로에 의해 상쇄되는 선로의 길이를 줄여 실제 필요한 선로를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나는 필름형 기판의 상하면에 관통홀을 통해 연결되는 미엔다 형태의 안테나 선로를 배치하며, 상기 중첩 배치되는 구역의 안테나 선로들은 복수 종류의 선로 교차 패턴이 적어도 한번 씩은 존재하도록 함으로써, 결합 및 상쇄 구간에서의 실제 결합 및 상쇄 정도를 낮추어 작은 면적과 부피를 가진 짧은 길이의 방송 수신용 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나는 필름형 기판에 고정을 위한 고정홀을 배치하고, 상기 고정홀을 기준으로 기판의 상하면에 안테나 선로 패턴을 복수 구역으로 분산 배치하고, 상기 상하면의 안테나 선로가 중첩되는 부분에서의 결합도가 최소화될 수 있도록 복수의 중첩 선로 배치 방식들을 적용하도록 함으로써, 작은 부피만으로도 장착과 적용 및 효율이 좋은 안테나를 저렴하고 용이한 소재 및 생산 방식으로 대량 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (17)

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9. 유전체 필름 기판과;

   상기 필름 기판의 일면에 배치된 급전부 및 해당 급전부에 형성된 제1 관통홀과;

   상기 제1 관통홀과 전기적으로 연결된 타면에 배치된 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와;

   상기 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와 전기적으로 연결되면서 인접 배치된 제 2미엔다 구조의 안테나 선로와;

   상기 제 2미엔다 구조의 안테나 선로의 말단에 형성된 제2 관통홀과;

   상기 제2 관통홀과 전기적으로 연결되면서 상기 기판의 일면에 배치된 제 3미엔다 구조의 안테나 선로와;

   상기 제 3미엔다 구조의 안테나 선로와 전기적으로 연결되면서 인접 배치된 제 4미엔다 구조의 안테나 선로와;

   상기 제 4미엔다 구조의 안테나 선로 말단에 형성된 안테나 선로 종단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1미엔다 구조의 안테나 선로와 제 4미엔다 구조의 안테나 선로, 그리고 제 2미엔다 구조의 안테나 선로와 제 3미엔다 구조의 안테나 선로는 서로 중첩되는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나.
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13. 제 9항에 있어서, 상기 제 2미엔다 구조의 말단에 위치한 제2 관통홀은 상기 급전부에 형성된 제1 관통홀과 인접 배치되며, 상기 미엔다 구조의 안테나 선로들은 상기 제 2미엔다 구조의 말단에 위치한 제2 관통홀의 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나.
14. 제 9항에 있어서, 상기 급전부와 미엔다 구조의 안테나 선로 사이, 그리고 상기 미엔다 구조의 안테나 선로들 사이에 고정홀이 배치되는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나.
15. 제 9항에 있어서, 상기 필름기판은 유전율 10 이하, 두께 1㎜이하의 폴리이미드 기판인 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 수신용 안테나.
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