KR100896537B1

KR100896537B1 - 에어 갭을 갖는 내장형 안테나

Info

Publication number: KR100896537B1
Application number: KR1020070116501A
Authority: KR
Inventors: 이인영; 조상혁; 김정민; 조일훈; 신주환
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

본 발명에 따른 에어 갭을 갖는 내장형 안테나는 제 1방사체패턴이 형성된 상층 유전체블럭; 제 2방사체패턴이 형성된 하층 유전체블럭; 및 폭 방향 가장자리에 에어 갭이 형성되고, 상기 상층 유전체 블럭과 상기 하층 유전체블럭 사이에 설치되어, 상기 제 1방사체패턴과 상기 제 2방사체패턴을 전기적으로 연결하는 중층 유전체블럭을 포함한다. 상기와 같은 구성에 의하여, 고주파 대역은 물론 저주파 대역에서도 넓은 대역폭을 갖는 소형화된 내장형 안테나를 제공한다.

내장형, 안테나, 미앤더, 유전체, 적층, 에어 갭

Description

에어 갭을 갖는 내장형 안테나{Internal antenna with air gap}

본 발명은 이동통신 단말기의 내장형 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다층 구조의 유전체 블럭을 형성하며, 유전체 블럭 간에 에어 갭(Air gap)이 형성된 다중대역에서 광대역 방사특성을 갖는 다층구조의 내장형 안테나에 관한 것이다.

최근 GPS(Global Position System)기능을 활용한 네비게이션 시스템, 무선 인터넷, 및 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 새로운 어플리케이션의 등장으로 새로운 수익을 창출할 수 있는 파생 정보 상품이 속속 등장하고 있다. 이러한 무선통신 시스템은 기존의 개인 이동통신 서비스가 보편화 됨에 따라 셀룰러 및 PCS(Personal Communication Service) 이동통신 시스템과 연동되어 운용될 수 있도록 많은 연구 개발이 집중되고 있다. 실제로 최근에 국내외에서도 화재 및 조난 등의 위험상황을 대비한 응급구조 서비스의 법제화 추세와, GPS 기능 및 LBS(Location-Based Service)시스템을 개인 이동통신과 연동하여 운용할 수 있도록 새로 출시되는 이동 단말기에 GPS 기능이 의무화돼 각종 교통, 보안 및 물류 등의 부가 서비스 기능이 더욱 활발히 전개되어 새로운 부가가치를 창출하고 있다. 이와 같이 정보화 사회로의 발전은 이동통신용 개인 단말기의 이동성을 증대하기 위한 소형화와 다기능화를 요구하고 있으며, 전체적인 RF-Front End를 구성하는 수동/능동 부품의 SOC(System on Chip)화를 위해 안테나의 소형화가 요구되고 있다.

한편, 메인 칩(Main chip) 안테나처럼 작은 크기를 가지면서도 저주파수 대역에서 공진하는 안테나를 설계하기 위해서 일반적으로 미앤더(Meander) 구조를 이용하는 것이 효과적이다. 하지만, 넓은 평면의 방사체 패턴을 이용하는 평면형 안테나(Planar antenna)와는 달리 미앤더 구조의 가는 방사체 패턴을 이용하는 소형 칩 안테나는 대역확보에 어려움이 많다. 각 방사체 패턴의 사이가 가까워짐에 따라 상호 캐패시턴스(Capacitance)가 커지게 된다. 이 상호 캐패시턴스를 변화시키면 공진 주파수를 조정할 수 있는 장점이 있지만, 일반적으로 안테나의 상호 캐패시턴스가 커지면 공진주파수의 대역폭이 감소하는 현상이 나타나게 된다.

4중 대역(Quad-band) 이상에서 사용 가능한 내장형 안테나들은 대다수가 PIFA(Planar Inverted F-Antenna)형태이며, 이러한 구조의 안테나는 공진주파수의 대역폭의 확보를 위해 휴대 단말기 기판으로부터 높게 장착되어야만 하는 단점이 있다. 이에, 얇은 형태의 이동통신 단말기에 장착하기 위한 안테나를 개발하기 위하여 칩형태의 초소형 다중 대역 안테나에 대한 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 칩안테나 역시 이동 통신 단말기 기판으로부터 충분한 높이가 확보되지 않으면 협대역 특성이 나타나는 어려움이 발생하게 된다. 즉, 칩 안테나 역시 이동 통신 단말기로부터의 높이확보가 어렵기 때문에 협대역 특성이 나타나게 된다.

따라서, 최근에는 공진형 안테나의 실효 전류 길이를 증가시키기 위해서 방 사 패치를 구조적으로 변형하거나 3차원적으로 방사 구조를 디자인하는 방법이 안테나의 소형화를 이루는 구조로 주목받고 있다. 특히 PIFA구조와 같이 급전 방향의 리액턴스를 최소화한 공진 구조와 슬릿 부설에 의한 단순 변형구조의 접목으로 보다 소형화된 칩 안테나 구조가 다양하게 소개되고 있다.

그의 일 예로 본 출원인이 2007년 2월 22일 출원하였던 출원번호 10-2006-0017817호에 제시된 내장형 안테나가 있다.

도 1은 출원번호 10-2006-0017817호에 제시된 내장형 안테나의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 에어 갭을 갖는 내장형 안테나는 방사체 패턴이 형성된 평판 형상의 상층 유전체블럭(100), 방사체 패턴이 형성된 평판 형상의 하층 유전체블럭(300), 에어 갭(295a, 295b)이 수직방향으로 천공되고, 상층 유전체블럭(100)과 하층 유전체블럭 사이(300)에 적층형성되는 중층 유전체블럭(200)을 포함한다.

여기서, 중층 유전체 블럭(200)에는 적어도 하나 이상의 에어 갭(295a, 295b)이 형성되며, 에어 갭(295a, 295b)은 중층 유전체블럭(200)에 수직방향으로 길이 및 폭을 갖으며 형성된다. 에어 갭은 원하는 공진 주파수에 따라 그 수를 달리할 수 있다. 또한, 에어 갭(295a, 295b)의 형태, 관통 구멍의 길이(I) 및 폭(M)등은 원하는 공진 주파수에 따라 달라질 수 있다.

본 출원이 출원한 상기 내장형 안테나의 경우, 방사체 패턴이 형성된 유전체 블럭을 적층 형성하여 동일한 유전체 체적을 갖는 안테나에 대해 공진 주파수를 하향이동시킬 수 있었다. 또한, 상층 유전체블럭(100) 및 하층 유전체블럭(300) 사이에 에어 갭을 형성하여 상층 유전체블럭(100)에 형성된 방사체패턴과 하층 유전체블럭(300)에 형성된 하층 방사체패턴 간의 상호 캐패시턴스를 줄여줌으로써, 다중 주파수 대역에서 넓은 대역폭을 갖는 내장형 안테나를 구현할 수 있었다.

하지만, 본 출원인이 이전에 출원한 내장형 안테나는 중층 유전체 블럭(200)에서 에어 갭이 형성되어있지 않은 부분, 즉, 안테나의 가장자리 및 중앙부분에서 나타나는 고르지 못한 전류분포 때문에 GSM 서비스 등과 같은 저주파 대역(Low band, 880~960Mhz)에서는 대역폭이 좁아지는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고주파 대역은 물론 저주파 대역에서도 넓은 대역폭을 갖는 소형화된 내장형 안테나를 구현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 에어 갭을 갖는 내장형 안테나는, 제 1방사체패턴이 형성된 상층 유전체블럭; 제 2방사체패턴이 형성된 하층 유전체블럭; 및 폭 방향 가장자리에 에어 갭이 형성되고, 상기 상층 유전체 블럭과 상기 하층 유전체블럭 사이에 설치되어, 상기 제 1방사체패턴과 상기 제 2방사체패턴을 전기적으로 연결하는 중층 유전체블럭을 포함한다.

특히, 상기 중층 유전체 블럭은 'Ⅰ' 형상의 상·하면을 갖는 유전체 블럭인 것이 바람직하다.

또한, 상기 하층 유전체블럭의 상면에 제 2방사체패턴이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1방사체패턴과 상기 제 2방사체패턴은 상기 중층 유전체블럭에 형성된 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하층 유전체블럭은 도전성의 급전패드 및 접지패드가 일측부 상에 서로 이격되어 형성되고, 상기 급전패드 및 상기 접지패드는 상기 중층 유전체블럭에 형성된 비아홀을 통해 상기 제 1방사체패턴과 전기적으로 연결되는 것이 바 람직하다.

또한, 상기 하층, 중층, 및 상층 유전체블럭은 인쇄회로기판(PCB)으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 중층 유전체블럭의 두께는 상기 상층 및 하층 유전체블럭의 두께에 비해 두꺼운 것이 바람직하다.

또한, 상기 하층 유전체블럭의 두께는 상기 상층 및 중층 유전체블럭의 두께에 비해 얇은 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1방사체패턴은 상기 상층 유전체블럭의 상면에 형성된 상부 방사체 패턴과 상기 하층 유전체블럭의 저면에 형성된 하부 방사체 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 방사체패턴은 분리 이격된 "ㄷ" 모양을 갖는 두 개의 방사체패턴을 포함하는 것이 바람직하다.

방사체 패턴이 형성된 유전체블럭을 적층 형성하여 동일한 유전체 체적을 갖는 안테나에 대해 공진 주파수를 하향이동시킬 수 있다.

또한, 방사체패턴이 형성된 유전체블럭 사이에 유전율을 최소로 하는 에어 갭을 형성하여 상층 방사체패턴과 하층 방사체패턴 간의 간섭을 최소화하여줌으로써, 고주파 대역은 물론 저주파 대역에서도 넓은 대역폭을 갖는 슬림화된 내장형 안테나를 구현할 수 있게 된다.

이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 갭을 갖는 내장형 안테나의 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 "A"부분의 결합상태도이며, 도 5는 도 3의 "B"부분의 결합상태도이고, 도 6은 도 3의 "C"부분의 결합상태도이며, 도 7은 도 3의 결합상태도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 내장형 안테나는 방사체 패턴이 형성된 평판 형상의 상층 유전체블럭(400), 방사체 패턴이 형성된 평판 형상의 하층 유전체블럭(600), 상층 유전체블럭(400)과 하층 유전체 블럭(600) 사이에 적층형성되어 에어 갭(Air gap)를 형성하는 중층 유전체블럭(500)을 포함한다.

상층 유전체블럭(400)의 대각선 방향에 위치한 모서리 부위에는 비아홀(410a, 410b)이 천공된다. 비아홀(410a, 410b)의 내측 면은 전도성 재질로 도금 또는 충진된다. 상층 유전체블럭(400)의 상면에는 미앤더라인 형태의 상부 방사체패턴(420)이 형성된다. 상부 방사체패턴(420)의 형상은 원하는 공진 주파수에 따라 변경이 가능하며, 상부 방사체패턴(420)의 선폭 및 선간 간격 등은 구현하고자하는 공진주파수에 따라 달라질 수 있다. 상층 유전체블럭(400)의 저면에는 "ㄷ"형상을 갖는 제 1하부 방사체패턴(430)과 제 2하부 방사체패턴(440)이 형성된다.

상부 방사체패턴(420)의 일단은 비아홀(410b)을 통해 제 1하부 방사체패턴(430)의 일단과 전기적으로 연결된다. 제 1하부 방사체패턴(430)의 타단은 비아홀(410b)이 형성된 모서리에 가장 가까이에 있는 모서리 부위에 형성된다. 그리고, 제 1하부 방사체패턴(430)의 타단은 중층 유전체 블럭(500)에 설치된 전도성 접속패드(520)와 접속된다.

상부 방사체패턴(420)의 타단은 비아홀(410a)을 통해 제 2하부 방사체패턴(440)의 일단과 전기적으로 연결된다. 제 2하부 방사체패턴(440)의 타단은 비아홀(410a)이 형성된 모서리에 가장 가까이에 있는 모서리 부위에 형성된다. 그리고, 제 2하부 방사체패턴(440)의 타단은 중층 유전체 블럭(500)에 설치된 전도성 접속패드(550)와 접속된다.

여기서, 상층 유전체블럭(400)의 상부 방사체패턴(420)과 제 1 및 제 2하부 방사체패턴(430, 440)을 '제 1방사체 패턴'이라고 통칭하기로 한다. '제 1방사체 패턴'의 형상은 원하는 공진 주파수에 따라 변경이 가능하며, '제 1방사체 패턴'의 선폭 및 선간 간격 등은 구현하고자하는 공진주파수에 따라 달라질 수 있다.

중층 유전체블럭(500)은 'Ｉ' 형상의 상·하면을 갖는 소정 두께의 유전체블럭으로, 상층 유전체블럭(400)과 하층 유전체블럭(600) 사이에 적층형성된다. 따라서, 상층 유전체블럭(400)과 하층 유전체블럭(600) 사이에는 소정공간의 에어 갭(Air gap)이 형성된다. 한편, 유전율은 아무 물질도 없는 진공 상태가 가장 낮으 며, 공기도 진공과 거의 같은 유전율을 보인다. 이에, 본 발명에서는 상층 유전체블럭(400)과 하층 유전체블럭(600) 사이에 에어 갭을 형성해줌으로써 상층 유전체블럭(400)과 하층 유전체블럭(600)에 형성된 방사체 패턴 간에 상호 간섭, 즉, 상호 캐패시턴스(Capacitance)를 줄여 수가 있게 된다. 이론상으로는 상층 유전체블럭(400)과 하층 유전체블럭(600)에 형성된 방사체 패턴 간의 상호 캐패시턴스를 최소화하기 위해 중층 유전체블럭(500)의 'K' 구간(도 5참조)에도 유전체 블럭이 형성되어 있지 않은 것이 가장 좋다.

하지만, 일반적으로 제조공정상 중층 유전체블럭(500) 위에 접착 테입(예를 들면, 에폭시)을 올린 후 프레스를 이용하여 열과 압력을 통해 중층 유전체블럭(500)위에 상층 유전체블럭(400)을 적층하게 된다. 이때, 중층 유전체블럭(500)의 'K' 구간(도 5참조)에 유전체 블럭이 형성되어 있지 않으면(즉, 'K' 구간이 관통하는 빈공간으로 형성되는 경우) 상층 유전체블럭(400)이 아래로 휘어지거나 함몰되는 현상이 발생할 수가 있다. 상층 유전체블럭(400)이 아래로 휘어지거나 함몰되는 경우 '제 1방사체패턴'과 제 2방사체패턴(690)간의 상호 캐패시턴스가 변하게 되어 일정한 방사특성을 갖는 안테나를 제조하기 어렵게 된다.

따라서, 본 발명에 적용되는 중층 유전체블럭(500)은 상층 유전체블럭(400)을 적층할 때 상층 유전체블럭(400)이 아래로 휘어지거나 함몰되는 현상을 방지하기 위해 'Ｉ'형상의 상·하면을 갖는 블럭의 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 중층 유전체블럭(500)의 'K' 구간에 형성된 유전체 블럭은 제조공정시 상층 유전체블럭(400)이 휘어지거나 함몰되는 것을 방지하는 역할을 한다. 다만, 상층 유 전체블럭(400)과 하층 유전체블럭(600) 간에 형성되는 에어 갭(Air gap)을 극대화하기 위해 폭 'W'(도 5참조)는 최대한 좁게 형성되는 것이 바람직하다.

중층 유전체블럭(500)의 상면과 하면 각각의 모서리 부위에는 전도성 접속패드(520 내지 590)가 설치된다. 이중, 상면의 3개의 전도성 접속패드(520, 530, 550)는 내부가 전도성 재질로 도금 또는 충진된 비아홀(510a, 510b, 510c)을 통해 하면의 3개의 전도성 접속패드(580, 590, 570)와 전기적으로 연결된다. 전도성 접속패드(540, 560)는 비아홀이 형성되어 있지 않은 모서리부위의 상면과 하면에 각각 설치된다.

하층 유전체블럭(600)의 상면에는 미앤더라인 형태의 제2방사체패턴(690)이 형성된다. 제2방사체패턴(690)은 최소한 하층 유전체블럭(600)의 높이만큼 단말기의 메인보드 PCB(도시생략)상의 노 그라운드(NO-GND)영역과 이격되어 형성된다. 따라서, 하층 유전체블럭(600)의 높이만큼 단말기의 메인보드 PCB(도시생략)상에서 노 그라운드 영역을 형성해 주기 위해 할당되는 공간이 줄어들게 된다. 이에, 이동단말기의 소형화에 부합하는 내장형 안테나를 제공할 수 있다.

제 2방사체 패턴(690)의 일단은 중층 유전체블럭(500)에 설치된 전도성 접속패드(570)와 접속된다. 하층 유전체블럭(600) 저면의 일측 끝단 모서리 부위에는 접지패드(670) 및 급전패드(680)가 설치된다. 접지패드(670)는 내부가 전도성 재질로 도금 또는 충진된 비아홀(610a)를 통해 전도성 접속패드(620)와 전기적으로 연결되며, 급전패드(680)는 내부가 전도성 재질로 도금 또는 충진된 비아홀(610b)를 통해 전도성 접속패드(630)와 전기적으로 연결된다. 비아홀이 형성되어 있지 않은 하층 유전체블럭(600)의 일측 모서리의 상면과 하면에는 각각 전도성 접속패드(640, 650)가 설치되며, 전도성 접속패드(650)가 설치된 모서리에 인접하는 모서리에도 전도성 접속패드(660)가 설치된다.

상층, 중층, 및 하층 유전체 블럭(400, 500, 600)은 인쇄회로기판(PCB)으로 제조되는 것이 바람직하다. 인쇄회로기판은 에어 갭을 형성하기가 용이할 뿐만이 아니라, 에어 갭의 길이 및 폭을 조절하여 빠른시간 내에 원하는 방사특성을 얻기가 용이하기 때문이다.

한편, 상층, 중층, 및 하층 유전체 블럭(400, 500, 600)을 형성할 때 하층 유전체 블럭(600)의 높이는 세 유전체블럭(400, 500, 600) 중 최저로 하고, 중층 유전체 블럭(500)의 높이는 세 유전체블럭(400, 500, 600) 중 최고로 하여 형성하는 것이 바람직하다. 중층 유전체블럭(500)의 높이를 상대적으로 다른 유전체블럭 보다 높게 하여 충분한 에어 갭을 확보해줌으로써, 제1방사체패턴(420, 430, 440)과 제2방사체패턴(690) 사이의 상호 캐패시턴스로 인해 밴드 폭이 감소하는 현상을 최소화한다. 그리고, 하층 유전체블럭(600)의 높이는 최소로 하여 안테나의 전체적인 사이즈는 작게 구현하는 것이 바람직하다.

도4 내지 도7에 도시된 바와 같이, 중층 유전체블럭(500)은 하층 유전체블럭(600)의 상면에 적층형성되고, 상층 유전체블럭(400)은 중층 유전체 블럭(500)의 상면에 적층 형성된다. 따라서, 상층 유전체블럭(400)에 형성된 제 2하부 방사체패턴(440)과 하층 유전체블럭(600)의 상면에 형성된 제2방사체 패턴(690)은 내부가 전도성 재질로 도금 또는 충진된 비아홀(510c)을 통해서 전기적으로 연결되고, 제1 방사체패턴(420, 430, 440)과 제2방사체패턴(690)은 하나의 방사 라인을 형성하게 된다. 또한, 급전패드(680)는 비아홀(510b, 610b)을 통해 제1하부 방사체패턴(430)의 일측 끝단과 연결되고, 접지패드(670)는 비아홀(510a, 610a)을 통해 제1하부 방사체패턴(430)의 타측 끝단과 연결되게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나는 상층 유전체 블럭(400)과 하층 유전체블럭(600) 사이에 에어 갭을 형성하여줌으로써 제1방사체패턴(420, 430, 440)과 제2방사체패턴(390)간에 발생하는 상호 간섭을 최소화하였다. 따라서, 제1방사체패턴(420, 430, 440)과 제2방사체패턴(390) 간의 상호 간섭으로 인해 대역폭이 좁아지는 현상을 최소화하였다.

또한, 종래 내장형 안테나와는 달리 측부에 에어 갭을 형성하여 줌으로써 전체적으로 고른 전류분포를 갖을 수 있게 해줌으로써 종래 내장형 안테나에서 나타나던 문제점을 해결하였다. 즉, 측부에 에어 갭을 형성하여 전체적으로 전류분포 고르게 해줌으로써 저주파 대역(Low band, 700~1000Mhz)에서 대역폭이 좁아지는 문제를 해결하고, 고주파 대역은 물론, 저주파 대역에서도 넓은 대역폭을 갖는 내장형 안테나를 구현하였다.

도 8의 (a)는 도 2에 도시된 종래 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이고, 도 8의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이며, 도 8의 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다. 도표에서 세로축은 정재파 비(VSWR:Voltage standing wave ratio)를 나타내고, 가로축은 700~2500MHz 주파수(frequency)를 나타낸다.

먼저, (a)의 종래 내장형 안테나에 적용된 상층 유전체블럭(100)의 두께는 0.8mm, 중층 유전체블럭(200)의 두께는 1.7mm, 하층 유전체블럭(300)의 두께는 0.5mm이다(도 2참조). 그리고, 전체 사이즈는 22×5.5×3.0mm(가로×세로×두께mm)이다. (b)의 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나에 적용된 상층 유전체블럭(400)의 두께는 1.3mm, 중층 유전체블럭(500)의 두께는 1.3mm, 하층 유전체블럭(600)의 두께는 0.8mm이다(도 7참조). 그리고, 전체 사이즈는 22×5.5×3.4mm이다. (c)의 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 갭이 형성된 내장형 안테나에 적용된 상층 유전체블럭(400)의 두께는 1.3mm, 중층 유전체블럭(500)의 두께는 1.8mm, 하층 유전체블럭(600)의 두께는 0.8mm이다(도 7참조). 그리고, 전체 사이즈는 22×5.5×3.9mm이다.

880~960MHz 주파수 영역에서 정재파비 3인 지점을 기준으로 하여 도 8의 (a) 내지 (c)를 살펴보기로 한다. (a)에서의 대역폭은 44MHz이고, (b)에서의 대역폭은 62MHz이다. (b)에서의 대역폭이 도 (a)에서의 대역폭보다 18MHz보다 더 확장되었음을 확인할 수가 있다. 이는 전술한 바와 같이, 중층 유전체블럭(500)의 측부에 에어 갭을 형성하여 전체적으로 전류분포 고르게 해줌으로써 저주파대역에서 확장된 대역폭을 갖는 안테나가 구현되었음을 나타낸다.

한편, (b)에서의 대역폭은 62MHz이고, (c)에서의 대역폭은 73MHz이다. (c)에서의 대역폭이 (b)에서의 대역폭보다 11MHz보다 더 확장되었음을 확인할 수가 있 다. 중층 유전체 블럭(500)의 두께가 0.4mm 증가함에 따라 상층 유전체 블럭(400)과 하층 유전체 블럭(600)에 형성된 방사체 패턴 간에 상호 간섭, 즉 상호 캐패시턴스가 줄어들게 됨으로써 저주파대역에서 확장된 대역폭을 갖는 안테나를 구현하였음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 에어 갭을 갖는 내장형 안테나에서 중층 유전체블럭(500)의 두께를 조절하면 저주파대역에서의 공진 대역폭을 조절할 수가 있음을 알 수 있다.

도 9의 (a)는 도 2에 도시된 종래 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이고, 도 9의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이며, 도 9의 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다.

먼저, 도 9의 (a)의 종래 내장형 안테나에 적용된 상층 유전체블럭(100)의 두께는 0.8mm, 중층 유전체블럭(200)의 두께는 1.7mm, 하층 유전체블럭(300)의 두께는 0.5mm이다(도 2참조). 그리고, 전체 사이즈는 22×5.5×3.0mm(가로×세로×두께mm)이다. 도 9의 (b)의 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나에 적용된 상층 유전체블럭(400)의 두께는 1.3mm, 중층 유전체블럭(500)의 두께는 1.3mm, 하층 유전체블럭(600)의 두께는 0.8mm이다(도 7참조). 그리고, 전체 사이즈는 22×5.5×3.4mm이다. 도 9의 (c)의 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어 갭이 형성된 내장형 안테나에 적용된 상층 유전체블럭(400)의 두께는 1.3mm, 중층 유전체블럭(500)의 두께는 1.8mm, 하층 유전체블럭(600)의 두께는 0.8mm이다(도 7참조). 그리고, 전체 사이즈는 22×5.5×3.9mm이다.

도 9의 (a) 내지 (c)를 살펴보면, (b)의 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나는 저주파(880~960MHz)대역과 고주파대역(2100~2170MHz)에서 종래 내장형 안테나보다 전체적으로 방사효율(Eff) 및 전방향성 방사특성 향상되었음을 확인할 수 있다. 이는 전술한 바와 같이, 중층 유전체블럭(500)의 측부에 에어 갭을 형성하여 전체적으로 전류분포 고르게 해줌으로써 저주파 및 고주파대역에서 향상된 방사효율(Eff) 및 전방향성을 갖는 안테나를 구현하였음을 알 수 있다.

한편, 저주파(880~960MHz)대역과 고주파대역(2100~2170MHz)에서 (b)에 비해 (c)에서 전체적으로 방사효율(Eff) 및 전방향성 방사특성 향상되었음을 확인할 수 있다. 이는 중층 유전체 블럭(500)의 두께가 0.4mm 증가함에 따라 상층 유전체 블럭(400)과 하층 유전체 블럭(600)에 형성된 방사체 패턴 간에 상호 캐패시턴스가 줄어들었기 때문이다.

이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져는 안될 것이다.

도 1은 종래 내장형 안테나의 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 결합사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 갭을 갖는 내장형 안테나의 분해사시도이다.

도 4는 도 3의 "A"부분의 결합상태도이다.

도 5는 도 3의 "B"부분의 결합상태도이다.

도 6은 도 3의 "C"부분의 결합상태도이다.

도 7은 도 3의 결합상태도이다.

도 8의 (a)는 도 2에 도시된 종래 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다.

도 8의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다.

도 8의 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다.

도 9의 (a)는 도 2에 도시된 종래 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다.

도 9의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설명하기 위한 도표이다.

도 9의 (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내장형 안테나의 방사특성을 설 명하기 위한 도표이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

400 : 상층 유전체블럭 500 : 중층 유전체블럭

600 : 하층 유전체블럭 420 : 상부 방사체패턴

430 : 제 1하부 방사체패턴 440 : 제 2하부 방사체패턴

670 : 접지패드 680 : 급전패드

690 : 제 2방사체패턴

410a, 420b, 510a, 510b, 510c, 610a, 610b : 비아홀

Claims

제 1방사체패턴이 형성된 상층 유전체블럭;

제 2방사체패턴이 형성된 하층 유전체블럭; 및

폭 방향 가장자리에 에어 갭이 형성되고, 상기 상층 유전체 블럭과 상기 하층 유전체블럭 사이에 설치되어, 상기 제 1방사체패턴과 상기 제 2방사체패턴을 전기적으로 연결하는 중층 유전체블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 중층 유전체 블럭은 'Ⅰ' 형상을 갖는 유전체 블럭인 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 하층 유전체블럭의 상면에 상기 제 2방사체패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1방사체패턴과 상기 제 2방사체패턴은 상기 중층 유전체블럭에 형성된 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 하층 유전체블럭은 도전성의 급전패드 및 접지패드가 일측부 상에 서로 이격되어 형성되고, 상기 급전패드 및 상기 접지패드는 상기 중층 유전체블럭에 형성된 비아홀을 통해 상기 제 1방사체패턴과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 하층, 중층, 및 상층 유전체블럭은 인쇄회로기판(PCB)으로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 중층 유전체블럭의 두께는 상기 상층 및 하층 유전체블럭의 두께에 비해 두꺼운 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 하층 유전체블럭의 두께는 상기 상층 및 중층 유전체블럭의 두께에 비해 얇은 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1방사체패턴은 상기 상층 유전체블럭의 상면에 형성된 상부 방사체 패턴과 상기 상층 유전체블럭의 저면에 형성된 하부 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.
청구항 9에 있어서,

상기 하부 방사체패턴은 분리 이격된 "ㄷ" 모양을 갖는 두 개의 방사체패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 갭을 갖는 내장형 안테나.