KR100893300B1 - 적층형 필름 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름에 안테나 패턴을 형성하여 적층시키는 적층형 필름 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 각 층의 필름에 구현된 안테나 패턴의 특정한 배치와 전기적 연결 방식에 의해 다중대역을 커버할 수 있도록 한 적층형 필름 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 안테나 패턴이 형성된 필름을 여러 단계로 접어 적층시켜 구성되는바, 기존의 필름 안테나에 비하여 전체적인 크기의 감소가 가능한 잇점이 있다. 따라서, 무선 단말기에 실장되기 용이하며, 무선단말기의 공간 확보를 보장하여 기능을 한층 강화시킬 수 있다. 또한, 상기 필름에 형성된 안테나 패턴을 비아홀을 형성하기에 적당하도록 하여 제작공정상 편의를 제공하고 비용을 줄이는 효과가 있다. 더불어, 상기 적층형 필름 안테나는 적층시 구현되는 상기 안테나 패턴의 특화된 배치에 따른 안테나 특성 변화를 최소화하고, 안테나 특성변화 요인을 역이용하여 트리플 밴드 이상으로 대역 확장이 가능한 효과가 있다.
적층, 필름, 안테나, 다중대역

Description

적층형 필름 안테나 및 그 제조방법{MULTI-LAYER FILM ANTENNA AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 필름에 안테나 패턴을 형성하여 적층시키는 적층형 필름 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 각 층의 필름에 구현된 안테나 패턴의 특정한 배치와 전기적 연결 방식에 의해 다중대역을 커버할 수 있도록 한 적층형 필름 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래의 정보화 시대의 비약적인 발전과 더불어 무선의 데이터 통신을 통해 CDMA(Code Division Multiple Access), GPS(Global Positioning System), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등 다양한 서비스들이 제공되고 있으며, 상기 서비스들에 특화된 다양한 무선단말기들이 보급되고 있다. 최근까지, 제공되는 단말기들을 살펴보면, PCS(Personal Communication Service), DCS(Digital Cellular System), GPS(Global Positioning System), PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰(cellular phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer) 등이 그 대상들이다.
종래에 상기 무선통신기기들은 특정 서비스를 제공하기 위하는 데에 그 기능이 제한되었으므로, 원하는 서비스를 제공받기 위해선 서비스 대응 단말기를 일일이 소지하여야 하는 불편함이 있어 상기 서비스를 단일 기기에서 제공받고자 하는 사용자들의 욕구가 증대되었다. 따라서, 상기 욕구를 충족시키고자 각기 다른 주파수대역을 가지는 상기 서비스들을 동시에 수신하도록 상기 서비스 기능이 통합된 단일기기의 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 연구의 일환으로, 단일기기로의 서비스 통합에 있어서 가장 근본적으로 해결해야할 부분이 상기 서비스 제공하는 콘텐츠를 수신하는 수신단, 그 중에서도 특히 안테나에 집중되고 있는데, 최근 개발되고 있는 안테나는 외장형 안테나를 넘어서 무선단말기의 경박단소화 열풍과 더불어 무선단말기내에 실장될 수 있는 내장형 안테나가 주류를 이루고 있다.
특히, 상기 내장형 안테나 중에서도 흔히 사용되고 있는 것이 바로 기판상에 직접 안테나 패턴을 배치하는 기판 안테나이다. 이는 안테나를 인쇄회로기판(이하, PCB) 보드의 곳곳에 안테나 패턴을 형성하고, 상기 안테나 패턴의 길이와 넓이 등을 조절하여 원하는 대역에 대하여 공진이 발생하도록 구성된다.
상기와 같은 구성은 단말기 내부로의 안테나 실장이 가능케 함으로써, 외부적으로 심미감을 조성하는데 큰 이점이 있다. 하지만, 상기 내장형 안테나의 구성으로는 단일 주파수 대역으로 고정되는 것이 일반적이기 때문에, 단일 대역이나 혹은 외장형 안테나와 더불어 다중대역을 지원하는 서브수단으로서의 역할에 그치며, 다중대역을 동시에 지원하는 메인안테나로서는 한계가 있었다.
따라서, 복수의 대역을 커버하기 위한 대안으로서 상기 PCB를 적층하여 상기 PCB에 형성된 다양한 안테나 패턴의 특성을 이용하는 것이 고려되었다.
즉, 안테나 패턴이 형성된 복수의 PCB를 적층하여 형성되는 PCB 적층 안테나는 상기 각 층의 PCB에 형성된 복수의 안테나 패턴의 길이 및 너비를 조절함으로 인해 발생되는 공진점 변화를 이용하여 수신하고자 하는 주파수 대역을 결정하게 되며, 각 층마다 분포된 안테나 패턴 형태의 변화로 인한 안테나 특성 변화를 유도하여 다중대역 안테나를 구현하고자 하였다.
하지만, 상기 PCB 적층 안테나는 상기 서비스가 가지는 다양한 주파수 대역을 원활히 수신하기 위해서 수신대역의 파장길이에 대응되는 안테나 길이를 충족시켜야 되는 바, 저주파 대역으로 갈수록 요구되는 안테나 길이가 길어짐에 따라 안테나의 길이 확보에 한계가 있으며, 다중대역 수신용 안테나를 설계하기 어렵다.
또한, 낮은 대역을 커버하기 위한 안테나 패턴 설계시 상기 안테나 패턴의 복잡도가 증가하여 적층이 필요하며, 적층시 각 층간 안테나 패턴을 연결하기 위한 비아홀의 복잡도 역시 증가하여 제작비용이 증가되는 문제점이 있었다.
이를 개선하여, 도 1에 나타낸 바와 마찬가지로 필름(300)을 이용하여 상기 필름(300) 상하부에 안테나 패턴(200)을 형성하여 메인 안테나로 사용 가능한 필름 안테나가 개발되었다.
상기 필름 안테나는 일측단에 급전부(100)를 포함하여 무선 단말기의 신호원과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있고, 안테나 패턴(200)을 필름(300) 상하부에 형성하여 상기 안테나 패턴(200)을 통해 송수신이 가능토록 할 수 있을 뿐만 아 니라, 상기 PCB에 비해 부피가 상대적으로 작고 구부러지는 특성이 있어 단말기 실장 측면에서 상당한 이득이 있다.
그러나, 상기 필름 안테나는 저주파 대역 수신을 위해 하나의 안테나 패턴(200)을 필름(300)상에서 여러번 구부려 놓은 형태로 구성했기 때문에, 이웃한 안테나 패턴(200)간 신호 간섭에 따른 신호의 왜곡 및 손실에 따른 수신율 저하와 안테나 특성변화를 방지할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 다중대역 안테나를 적층 필름 안테나로 구현하고자 할 경우, 안테나 적층에 다른 안테나 패턴의 겹침, 안테나 패턴의 이격거리, 패턴 교차배치 등의 다양한 구성 환경들에 따라 안테나의 특성이 가변되며, 이를 정량적으로 예측하기 어려워 듀얼 밴드 이상의 다중대역 안테나를 적층형 필름 안테나로 구현하기는 대단히 어렵다.
특히, 원하는 대역들 사이의 관계가(예를 들어, 정수배의 파장차이 등) 규칙적이지 않을 경우 트리플 밴드를 구현하는 것은 더더욱 어렵게 된다. 하지만, 다양한 통신방식이 혼재되며 복수종류의 통신방식을 수용해야 할 필요성이 증가하면서 트리플밴드를 지원하는 필름 안테나의 필요성도 증가하고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 어려움을 해결하기 위해 안출된 것으로, 필름을 이용한 적층형 다중대역 안테나를 제공함에 있어, 트리플 밴드 이상의 다중대역을 커버함과 동시에 단말기에 실장되기 충분한 크기로 구성되며, 기존 안테나 패턴의 특화된 형태로 인해 이웃한 패턴간에 발생하는 신호 간섭을 적절히 조절하여 안테나 특성을 다중대역 수신에 적합하도록 함으로써 다중대역에 대한 수신율을 보장하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 안테나 패턴의 정형화된 구성으로 제작공정을 간편화하여 비용 절약을 도모하는 안테나를 구현하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 안테나 패턴이 형성된 필름으로 구성되는 필름 안테나로서, 무선단말기의 신호원과 연결되는 급전부를 구비하며 상기 필름의 제 1영역의 가장자리를 따라 "ㄷ"자 형태로 형성된 제 1안테나 패턴과, 상기 제 1안테나 패턴에 연장되어 상기 필름의 제 2영역에서 대각선 방향으로 형성된 제 2안테나 패턴과, 상기 제 2안테나 패턴에 연장되어 상기 필름의 제 3영역에서 상기 대각선 방향과 반대방향으로 형성된 제 3안테나 패턴과, 상기 제 3안테나 패턴과 동일한 방향으로 상기 필름의 제 4영역에서 연장되어 형성되는 제 4안테나 패턴으로 구성하되, 상기 각 패턴이 차지하는 필름을 적층시켜 구성하며, 다중대역 을 커버하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 필름의 제 1영역 내지 제 4영역은 동일한 크기를 가지며, 상기 필름 안테나는 상기 제 1안테나 내지 제 4안테나 패턴의 전기적 연결을 유지하면서 전체 필름영역의 1/4크기로 적층될 수 있다. 더불어, 상기 필름을 각 패턴이 연결되는 지점을 기준으로 접어서 적층할 수도 있다.
또한, 상기 필름 안테나는 상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴 중 상기 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에서만 서로 교차하는 하나의 지점이 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 제 1안테나 패턴의 초단 및 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 모든 안테나 패턴의 양 측단을 전기적 연결을 위해 형성된 비아홀을 포함할 수 있으며, 상기 비아홀은 한 쌍의 안테나 패턴만을 관통하도록 형성된다.
상기 필름 안테나는 상기 필름의 적층으로 인하여 각 안테나 패턴들이 이루는 각도들에 따라 복수의 수신 대역이 결정될 수 있으며, 상기 각 안테나 패턴의 길이의 합은 목표 수신대역들 중 가장 낮은 대역의 파장에 대응되는 것을 특징으로 한다. 더불어, 적층된 안테나 패턴들 사이의 상쇄 및 커플링에 의해 얻어지는 실효 안테나 길이는 목표 수신대역 중 가장 높은 대역의 파장에 대응되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나는 안테나 패턴이 형성된 필름을 적층하여 구성되는 적층형 필름 안테나에 있어서, 무선단말기의 신호원과 연결되며 필름의 일측변을 제외한 나머지 테두리를 따라 "ㄷ"자 형태로 형성된 제 1안테나 패턴을 포함하는 제 1안테나 필름층과, 상기 제 1안테나 필름층에 적층되며, 상기 제 1안테나 패턴의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 대각선 방향으로 형성된 제 2안테나 패턴을 포함하는 제 2안테나 필름층과, 상기 제 2안테나 필름층에 적층되며, 상기 제 2안테나 패턴의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 상기 일측변을 향해 대각선 방향으로 형성된 제 3안테나 패턴을 포함하는 제 3안테나 필름층과, 상기 제 3안테나 필름층에 적층되며, 상기 제 3안테나 패턴의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 상기 제 2안테나 패턴과 교차되도록 대각선 방향으로 형성된 제 4안테나 패턴을 포함하는 제 4안테나 필름층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1내지 제 4안테나 패턴 사이의 교차점은 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에서만 한 개가 존재하는 것이 바람직하며, 상기 제 1내지 제 4안테나 패턴은 제 1안테나 패턴의 선단과 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 모든 안테나 패턴의 양측단에 한 쌍의 안테나 패턴을 전기적으로 상호연결하는 비아홀이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 필름에 안테나 선로를 형성하여 안테나를 제조하는 방법에 있어서, 무선 단말기의 신호원과 연결되는 급전부를 구비하며 필름의 제 1영역의 가장자리를 따라 "ㄷ"자 형태로 제 1안테나 패턴을 형성하는 제 1단계와, 상기 제 1안테나 패턴에 연장하여 상기 필름의 제 2영역에 대각선 방향으로 제 2안테나 패턴을 형성하는 제 2단계와, 상기 제 2안테나 패턴에 연장하여 상기 필름의 제 3영역에 상기 대각선 방향과 반대 방향으로 제 3안테나 패턴을 형성하는 제 3단계와, 상기 제 3안테나 패턴과 동일한 방향으로 연장하여 상기 필름의 제 4영역에 제 4안테나 패턴을 형성하는 제 4단계와 상기 각 안테나 패턴이 형성된 필름을 적층시키는 제 5단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 5단계는 상기 필름 안테나는 상기 제 1안테나 내지 제 4안테나 패턴의 전기적 연결을 유지하면서 상기 필름의 제 1 내지 제 4영역이 서로 동일한 크기가 되도록 순차적으로 적층시키는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 필름 안테나는 상기 필름을 각 패턴이 연결되는 지점을 기준으로 접어서 적층시킬 수도 있다. 이때, 상기 각 패턴이 배치된 각 영역이 동일한 크기인 것을 특징으로 할 수 있다.
더하여, 상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴 중 상기 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에서만 서로 교차하는 하나의 지점이 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 제 5단계 이후 제 1안테나 패턴의 초단 및 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 안테나 패턴의 양 측단에 전기적 연결을 위해 비아홀을 형성하는 제 6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나는 안테나 패턴이 형성된 필름을 여러 단계로 접어 적층시키도록 구성하면서도 트리플밴드를 지원하는바, 기존의 필름 안테나에 비하여 전체적인 크기 감소가 가능한 잇점이 있다. 따라서, 무선 단말기에 실장되기 용이하며, 무선단말기의 공간 확보를 보장하여 기 능을 한층 강화시킬 수 있다.
또한, 상기 필름에 형성된 안테나 패턴에 비아홀이 형성되기 용이하도록 함으로써, 상기 안테나 패턴을 쉽게 결선할 수 있어 제작공정상 편의를 제공하여 비용이 절감되는 효과가 있다.
더불어, 상기 적층형 필름 안테나는 적층시 구현되는 상기 안테나 패턴의 특화된 배치에 따른 안테나 특성 변화를 이용하여 트리플 밴드 이상으로 대역을 확장할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 적층형 필름 안테나를 도면을 통하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 전개도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나는 소정의 필름(50)영역을 배분하여 상기 필름(50) 상부에 특정한 안테나 패턴(10, 20, 30, 40)을 구비하며, 무선단말기 신호원과의 접점을 가진 모노폴 안테나이다.
상세히 살펴보면 무선단말기의 일측과 전기적으로 연결되는 급전부와 상기 급전부에 연장하여 "ㄷ"자 형태로 전개되며, 상기 필름(50)의 제 1영역(a)을 차지하여 형성되는 제 1안테나 패턴(10)을 형성한다. 이어서 상기 제 1안테나 패턴(10)에 연장되며, 대각선 방향으로 상기 필름의 제 2영역(b)을 구성하는 제 2안테나 패턴(20)을 형성한다. 더하여, 상기 제 2안테나 패턴(20)에 연장하여 형성되며 상기 제 2안테나 패턴(20)의 방향과 반대방향을 지향하여 상기 필름의 제 3영역(c)을 차지하는 제 3안테나 패턴(30)이 형성되고, 상기 제 3안테나 패턴(30)에 일직선상으로 연장되어 상기 필름의 제 4영역(d)을 차지하는 제 4안테나 패턴(40)이 형성되도록 한다.
이후 상기 필름(50)을 접거나 절삭하여 순차적으로 적층하게 되는데, 상기 필름(50)의 각 영역은 동일하게 전체 크기의 1/4을 차지하고 있으며 각 영역을 차지하는 안테나 패턴이 서로 연장되는 형태로 형성되므로, 연장되는 지점에 대한 각 안테나 패턴의 초단과 종단이 서로 마주보는 형태가 되어 전기적 연결을 유지하기 위한 접점 형성에 용이함을 제공할 수 있다.
이미 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 필름 안테나는 도 2에 도시된 것과 같은 필름 안테나를 상기 제 1안테나 내지 제 4안테나 패턴(10, 20, 30, 40)의 전기적 연결을 유지하면서 전체의 1/4넓이로 적층되어 면적이 감소되므로 무선단말기에 실장되는데 용이할 뿐만 아니라, 무선단말기에 대한 여분의 공간확보가 가능하다. 이때, 상기 필름(50)은 유연한 특성이 있으므로, 각 패턴이 연결되는 지점을 기준으로 상기 제 1내지 제 4영역(a, b, c, d)이 동일한 영역을 유지하도록 접어서 적층할 수도 있다.
상기 과정에 따라 적층 이후의 형태를 도 3에 도시하였다. 도 3은 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 적층 후 평면도를 나타낸 것으로서, 상기 도 3을 참고하여 각 안테나 패턴의 배치를 살펴보면 제 1안테나 패턴의 초단과 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 각 안테나 패턴의 초단과 종단이 마주보고 있어 각 안테나 패 턴을 전기적으로 연결하기 위한 접점형성이 용이한 구성으로 되어있다. 따라서, 적층 이후 상기 교차점에 비아홀(60)을 구성하면 전기적으로 연결되게 된다.
이외에도, 교차하는 지점(70)이 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에 하나만 존재하도록 하여 교차면적을 최소화한다. 이를 통해, 각 안테나 패턴 사이에 발생하는 고주파 신호간의 간섭에 의한 상쇄 및 보강 효과를 적절히 이용하는 동시에 상기 신호간 간섭을 활용하여 안테나 특성을 다중대역 수신에 적합하도록 구성할 수 있다. 다중대역 수신 원리에 대해서는 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
적층 단계의 모습을 상세히 살펴보기 위하여 도 4를 참고하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
상기 도 4를 참고하여 상기 적층 필름 안테나의 전개를 살펴보면, 우선 상기 제 1영역에 해당하는 부분이 적층 단계에서 최하층을 차지하여 상기 제 2 내지 제 4영역으로 순차적으로 적층되도록 구성되어 있다.
상기 영역의 적층에 따른 구성을 상세히 살펴보면, 무선단말기의 신호원과 연결되는 부분(11)에 연장되어 필름의 일측변을 제외한 나머지 테두리를 따라 "ㄷ"자 형태로 구성되는 제 1안테나 패턴(10)을 포함하는 상기 제 1영역이 제 1안테나 필름층(51)으로서 최하층으로서 위치한다.
이후, 상기 제 1안테나 필름층(51)에 적층되며 상기 제 1안테나 패턴(10)의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 대각선 방향으로 형성된 제 2안테나 패 턴(20)을 포함하며 상기 제 2영역에 해당하는 제 2안테나 필름층(52)과, 상기 제 2안테나 필름층(52)에 적층되며 상기 제 2안테나 패턴(20)의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 상기 제 2안테나 패턴(20)과 반대방향으로 형성된 제 3안테나 패턴(30)을 포함하며 상기 제 3영역에 해당하는 제 3안테나 필름층(53)과, 상기 제 3안테나 필름층(53)에 적층되며 상기 제 2안테나 패턴(20)과 교차되도록 대각선 방향으로 형성된 제 4안테나 패턴(40)을 포함하며 상기 제 3영역에 해당하는 제 4안테나 필름층(54)으로 구성된다.
이때, 각 안테나 패턴을 전기적으로 연결하기 위하여 접점을 구성하게 되는데, 상기 접점은 비아홀(60)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 비아홀(60)은 각 안테나 패턴의 일측단 한 쌍, 즉 제 1안테나 패턴의 초단과 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 각 안테나 패턴의 초단과 종단이 연장되는 지점에 대해서만 관통하여 형성되도록 하여, 각 안테나 패턴 연결시 적층된 기판에 한번의 공정으로 비아홀을 용이하게 형성할 수 있다.
상기와 같은 구성은 다중대역 수신에 있어서 각 대역에 대한 일정 이상의 수신율을 보장하도록 구성되는 바, 하기와 같은 조건을 적용하여 구성된다.
상기 적층형 필름 안테나는 3개의 대역 이상을 커버하기 위하여, 우선 각 대역에서 요구되는 파장 길이 중 최대 길이를 상기 제 1내지 제 4안테나 패턴 길이의 합인 실측길이로 함으로써, 상기 3개 대역 중 특정된 하나의 대역에 요구되는 파장 길이를 충족시킬 수 있다.
이때, 나머지 2개의 대역이 가지는 파장길이에 대한 안테나의 길이는 상기 특정대역으로 설정된 안테나 패턴의 상기 실측길이와 비교해 볼 때, 상대적으로 상기 실측길이보다 짧게 되므로, 이는 각 층간에 형성된 제 1내지 제 4안테나 패턴 간에 발생하는 상쇄 및 커플링 현상 등에 의한 신호간섭을 통해 나머지 2개의 대역을 커버할 수 있다.
상세히 설명하면, 적층시 상기 안테나 패턴 중 하나를 거치는 강한 전류 및 고주파 신호가 인접한 타 안테나 패턴과 커패시턴스를 형성하면서 상기 타 안테나 패턴에 전자파 누설을 통해 전력을 전달하게 되는 커플링 현상과 상이한 방향으로전류가 흐르는 도선을 인접배치함에 따른 상쇄현상으로 인하여, 송수신되는 신호가 거치는 경로의 길이가 상기 실측길이보다 짧아지는 현상이 발생하게 된다. 즉, 상기 실측길이가 안테나 배치에 따른 상기 커플링 및 상쇄현상에 의해 나머지 대역에 필요한 길이에서 효과를 나타내는 실효길이로 축소되어 나머지 대역에 대한 안정적인 수신을 보장하게 된다.
또한, 상기한 상기 안테나의 패턴간의 인접 특성 뿐 아니라 제 1내지 제 4안테나 패턴이 적층하여 각 안테나 패턴이 상기 비아홀을 통해 접점을 형성하는 부분과 단 하나의 교차지점에서 각 패턴이 이루는 각도에 의해 상기 특성변화가 일정부분 조절될 수 있다.
즉, 기존 안테나의 2차원적 배치에 의해 커플링에 의한 실측길이가 실효길이로 축소되어 동작하게 되는 현상을 본 발명은 3차원적인 배치를 이용하여 제 1내지 제 4안테나 패턴 상호 간 커플링이 전체적으로 발생하여, 상기 실측길이가 실효길이로 가변되어 나머지 2개 대역을 커버하는 것이 가능하다.
이때, 상기 커플링 현상은 상기한 효과를 보장하지만 과도한 커플링은 인접한 안테나 패턴 간에 신호간섭을 유발하여 신호의 왜곡과 손실을 초래하게 되는데, 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나는 각 층에 형성된 안테나 패턴간의 거리를 일정간격으로 유지하도록 배치하고, 각 안테나 패턴간의 교차지점이 제 2 및 제 4안테나 패턴간 하나의 지점만 형성되도록 하여 커플링으로 인한 일정 효과를 유도하면서도 과도한 커플링 현상으로 인한 신호손실을 줄일 수 있다.
상기한 바에 의하여 나타나는 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 특성에 대한 결과를 도 5를 참고하여 설명하기로 한다.
우선 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나는 3개 대역으로 CDMA, GPS 및 WCDMA를 수신하는 것으로 설정하였는 바, 상기 대역에 한정되는 것은 아니며 상기한 바와 같이 안테나 너비과 각도 조절 및 각 층간의 이격거리 조절 등을 통해 상기한 대역 이외에 대해서도 커버가 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 구성 방식의 예를 들어보면, 상기한 구성에 의하여, 3개 대역 중 CDMA대역은 824~894Mhz이며 상기 대역은 파장 길이가 가장 길고 상기 파장길이에 대응하여 모노폴 안테나에 요구되는 안테나 길이 또한 파장의 1/4인 15cm로 가장 길다. 따라서, 상기 길이를 본 발명에 따른 안테나 패턴의 실측길이로 사용하여 타 대역과의 안테나 특성을 비교해 보면, 소형 안테나의 안정적인 수신에 대한 요구사항인 VSWR 특성을 비교해 보았다.
도 5를 참고하면, 상기 CDMA대역에 대응하여 길이가 설정된 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나는 CDMA대역에서 공진이 발생하는 것을 알 수 있으며, 측정된 VSWR은 2:1 이하로서 높은 이득을 나타내고 있다.
이때, 나머지 대역인 GPS 대역과 WCDMA 대역을 살펴보면, 역시 공진하고 있는 것을 알 수 있으며 일정 이상의 이득을 보장하여 안정적인 수신이 이루어지고 있는 것을 알 수 있다.
특히, 상기 안테나 패턴의 길이가 상기 실측길이로 설정되어 있고 GPS대역인 1575.42MHz와 WCDMA대역인 1920MHz~2170MHz에서 공진이 발생하고 있다는 것을 알 수 있다. 더불어, 상기 실측길이와 비교해 볼 때 상기 GPS대역과 WCDMA 대역의 요구되는 길이가 파장의 1/2인 각각 16cm와 14cm인 점에서 거의 비슷해지고 있으며, 상기 실측길이가 본 발명에 따른 안테나 패턴의 배치를 통해 상기 GPS와 WCDMA대역에서 수신이 가능한 실효길이와의 차이를 보상할 수 있음을 알 수 있다.
즉, CDMA대역, GPS 주파수 및 WCDMA대역에서 공진이 발생하여 안정적인 수신이 이루어지고 있음을 알 수 있다. 더하여, 상기 대역 이외의 모든 대역을 포괄하여 상기한 과정을 되풀이하여 검토해 본 결과 실측길이는 15cm내외에서 가장 좋은 성능이 나타남을 확인할 수 있었다.
도 1은 종래 필름 안테나의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 전개도.
도 3은 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 적층형 필름 안테나의 안테나 특성 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 제 1안테나 패턴 11: 급전부
20: 제 2안테나 패턴 30: 제 3안테나 패턴
40: 제 4안테나 패턴 50: 필름
51: 제 1안테나 필름층 52: 제 2안테나 필름층
53: 제 3안테나 필름층 54: 제 4안테나 필름층
60: 비아홀 70: 안테나 패턴간 교차지점

Claims (26)

  1. 안테나 패턴이 형성된 필름으로 구성되는 필름 안테나로서,
    무선단말기의 신호원과 연결되는 급전부를 구비하며 상기 필름의 일측 영역으로서 사각형 형태를 가지는 제 1영역의 가장자리를 따라 "ㄷ"자 형태로 형성된 제 1안테나 패턴과;
    상기 제 1안테나 패턴으로부터 연장되어 상기 필름의 상기 제 1영역에 대응되는 사각형 형태의 제 2영역에서 대각선 방향으로 형성된 제 2안테나 패턴과;
    상기 제 2안테나 패턴으로부터 연장되어 상기 필름의 상기 제 2영역에 대응되는 사각형 형태의 제 3영역에서 상기 대각선 방향과 반대방향으로 형성된 제 3안테나 패턴과;
    상기 제 3안테나 패턴과 동일한 방향으로 상기 제 3안테나 패턴으로부터 연장되어 상기 필름의 제 3영역에 대응되는 사각형 형태의 제 4영역에 형성된 제 4안테나 패턴
    으로 구성되며 상기 각 안테나 패턴이 차지하는 필름의 제 1영역 내지 제 4영역이 적층된 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필름의 제 1영역 내지 제 4영역은 동일한 크기를 가지며, 상기 필름 안테나는 상기 제 1안테나 내지 제 4안테나 패턴의 전기적 연결을 유지하면서 하나의 영역크기로 적층된 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 필름 안테나는 상기 필름을 상기 각 안테나 패턴이 연결되는 지점을 기준으로 접어서 적층된 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 각 안테나 패턴이 배치된 각 영역은 동일한 크기를 가진 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴 중 상기 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에서만 서로 교차하는 하나의 지점이 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  6. 제 1항에 있어서,
    제 1안테나 패턴의 선단 및 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 모든 안테나 패턴의 양 측단에 적층되어 겹쳐지는 안테나 패턴들 간의 전기적 연결을 위해 형성된 비아홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 비아홀은 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴 중 인접한 한 쌍의 안테나 패턴만을 관통하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 필름의 적층으로 인하여 상기 각 안테나 패턴들이 이루는 각도들에 따라 수신 대역 중 적어도 하나의 대역이 결정되는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 각 안테나 패턴 길이의 합은 목표 수신대역들 중 가장 낮은 대역의 파장에 대응되는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  10. 제 1항에 있어서,
    적층된 안테나 패턴들 사이의 상쇄 및 커플링에 의해 얻어지는 실효 안테나 길이는 목표 수신대역 중 가장 높은 대역의 파장에 대응되는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 각 안테나 패턴 길이의 합은 15cm 인 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  14. 안테나 패턴이 형성된 필름을 적층하여 구성되는 적층형 필름 안테나에 있어서,
    무선단말기의 신호원과 연결되며 필름의 일측변을 제외한 나머지 테두리를 따라 "ㄷ"자 형태로 형성된 제 1안테나 패턴을 포함하는 제 1안테나 필름층과;
    상기 제 1안테나 필름층에 적층되며, 상기 제 1안테나 패턴의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 대각선 방향으로 형성된 제 2안테나 패턴을 포함하는 사각형 형태의 제 2안테나 필름층과;
    상기 제 2안테나 필름층에 적층되며, 상기 제 2안테나 패턴의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 상기 일측변을 향해 대각선 방향으로 형성된 제 3안테나 패턴을 포함하는 사각형 형태의 제 3안테나 필름층과;
    상기 제 3안테나 필름층에 적층되며, 상기 제 3안테나 패턴의 종단과 마주보는 지점을 선단으로 하여 상기 제 2안테나 패턴과 교차되도록 대각선 방향으로 형성된 제 4안테나 패턴을 포함하는 사각형 형태의 제 4안테나 필름층
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴 사이의 교차점은 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에서만 한 개가 존재하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴은 제 1안테나 패턴의 선단과 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 양측단에 상기 각 안테나 패턴을 전기적으로 연결하는 비아홀이 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1안테나 필름층 내지 제4안테나 필름층은 일측변이 연결되어 절곡된 상태로 적층된 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 적층형 필름 안테나는 적어도 3개 대역을 커버하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 적층형 필름 안테나는 CDMA, GPS 및 WCDMA 대역을 커버하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 각 안테나 패턴의 길이의 합은 15cm 인 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나.
  21. 필름에 안테나 선로를 형성하여 안테나를 제조하는 방법에 있어서,
    무선 단말기의 신호원과 연결되는 급전부를 구비하며 필름의 일측 영역으로서 사각형 형태를 가지는 제 1영역의 가장자리를 따라 "ㄷ"자 형태로 제 1안테나 패턴을 형성하는 제 1단계와;
    상기 제 1안테나 패턴에 연장하여 상기 필름의 상기 제 1영역에 대응되는 사각형 형태의 제 2영역에 대각선 방향으로 제 2안테나 패턴을 형성하는 제 2단계와;
    상기 제 2안테나 패턴에 연장하여 상기 필름의 상기 제 2영역에 대응되는 사각형 형태의 제 3영역에 상기 대각선 방향과 반대 방향으로 제 3안테나 패턴을 형성하는 제 3단계와;
    상기 제 3안테나 패턴과 동일한 방향으로 상기 제 3안테나 패턴으로부터 연장하여 상기 필름의 제 3영역에 대응되는 사각형 형태의 제 4영역에 제 4안테나 패턴을 형성하는 제 4단계와;
    상기 각 안테나 패턴이 형성된 필름의 제 1영역 내지 제 4영역을 적층시키는 제 5단계
    로 구성된 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제 5단계는 상기 필름 안테나는 상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴의 전기적 연결을 유지하면서 상기 필름의 제 1영역 내지 제 4영역이 서로 동일한 크기가 되도록 순차적으로 적층시키는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 제 5단계는 상기 필름 안테나는 상기 필름을 상기 각 안테나 패턴이 연결되는 지점을 기준으로 접어서 적층시키는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 각 안테나 패턴이 배치된 상기 각 영역은 동일한 크기를 가진 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조방법.
  25. 제 21항에 있어서,
    상기 제 1안테나 패턴 내지 제 4안테나 패턴 중 상기 제 2안테나 패턴과 제 4안테나 패턴 사이에서만 서로 교차하는 하나의 지점이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조방법.
  26. 제 21항에 있어서,
    상기 제 5단계 이후 제 1안테나 패턴의 선단 및 제 4안테나 패턴의 종단을 제외한 모든 안테나 패턴의 양 측단에 적층되어 겹치는 안테나 패턴들 간의 전기적 연결을 위해 비아홀을 형성하는 제 6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 필름 안테나의 제조방법.
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