KR100898510B1 - Antenna using magnetic material and apparatus comprising the same - Google Patents

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Abstract

자성체를 포함하는 무선 신호 송수신용 안테나 및 무선 신호 송수신 장치가 개시된다. 안테나는 1 이상의 환형 구조를 포함하는 형상을 갖는 안테나 방사체와, 안테나 방사체의 환형 구조 내측에 이격 배치된 자성체를 포함한다. 자성체는 안테나 방사체에 의하여 유도되는 자기장과 실질적으로 평행한 자기장을 발생하도록 자화되며, 특히 특정 방향으로 배열된 입자들을 포함할 수 있다. 이에 의하여, 안테나의 소형화 및 다중 대역화가 용이해지며, 안테나의 자유로운 특성 조정이 가능하게 된다.Disclosed are an antenna for transmitting and receiving wireless signals including a magnetic substance, and a wireless signal transmitting and receiving device. The antenna includes an antenna radiator having a shape including one or more annular structures, and a magnetic body spaced apart inside the annular structure of the antenna radiator. The magnetic material is magnetized to generate a magnetic field substantially parallel to the magnetic field induced by the antenna radiator, and may in particular comprise particles arranged in a particular direction. This facilitates downsizing and multibanding of the antenna, and freely adjusting the characteristics of the antenna.

자성체, 페라이트, 정렬, 자화 Ferrite, Ferrite, Alignment, Magnetization

Description

자성 물질을 이용한 안테나 및 그를 포함하는 장치{ANTENNA USING MAGNETIC MATERIAL AND APPARATUS COMPRISING THE SAME}ANTENNA USING MAGNETIC MATERIAL AND APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 무선 신호 송수신용 안테나 및 무선 신호 송수신 장치에 관한 것으로, 특히 특정 방향으로 자화된 자성 물질을 이용한 무선 신호 송수신용 안테나 및 무선 신호 송수신 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna for transmitting and receiving a wireless signal and a wireless signal transmitting and receiving device, and more particularly, to an antenna and a wireless signal transmitting and receiving device for transmitting and receiving signals using a magnetic material magnetized in a specific direction.

전자기파에 의하여 정보를 송수신하는 무선 통신에 있어서, 직접적으로 전자기파에 의해 전류가 유기되거나 전류에 의하여 전자기파를 유기하는 안테나는 아날로그 회로의 최말단 소자로서 필수적으로 포함되어야 한다. 안테나의 구조로는 다이폴 (dipole) 안테나, 모노폴 (monopole) 안테나 등이 알려져 있으나, 휴대용 무선 통신기에 있어서는 크기가 작은 모노폴 안테나가 선호된다. 모노폴 안테나는 접지면의 거울 효과 (mirror effect) 에 의하여 공진 파장 (일반적으로 목적 주파수 대역의 중심 주파수에 대한 파장) 의 1/4 의 길이를 갖도록 설계되므로, 사용 신호의 파장이 길어질수록 (즉, 주파수가 낮아질수록) 그 크기가 커진다.In wireless communication for transmitting and receiving information by electromagnetic waves, an antenna which directly induces electric current by electromagnetic waves or induces electromagnetic waves by electric current must be essentially included as an end element of an analog circuit. Dipole antennas, monopole antennas, and the like are known as antenna structures, but small monopole antennas are preferred for portable wireless communication devices. Since the monopole antenna is designed to have a length of 1/4 of the resonant wavelength (generally the wavelength of the center frequency of the target frequency band) by the mirror effect of the ground plane, the longer the wavelength of the signal used (i.e., The lower the frequency), the larger the magnitude.

최근의 이동 방송에서와 같이 사용 주파수가 낮은 경우에는 1/4 파장 길이의 안테나라 하더라도 그 크기가 커서 비실용적이다. 예를 들어, VHF (Very High Frequency) 대역을 사용하는 경우, 1/4 파장 안테나라도 그 크기가 약 30 cm 에 달하므로 일반적으로 사용하는데는 무리가 있다. When the frequency of use is low, as in the recent mobile broadcasting, even an antenna having a quarter wavelength is large and impractical. For example, when using the VHF (Very High Frequency) band, even a quarter-wavelength antenna is about 30 cm in size, so it is generally not suitable to use it.

이를 해결하기 위하여 고 유전율의 유전체를 안테나 방사체에 결합함으로써 안테나를 소형화시키는 기술이 알려져 있다. 즉, 유전체 내에서 전자기파의 실효 파장이

Figure 112007061848727-pat00001
(여기서,
Figure 112007061848727-pat00002
는 실효 파장,
Figure 112007061848727-pat00003
는 파장,
Figure 112007061848727-pat00004
은 유젼율) 에 의해 감소함을 이용하여 안테나를 소형화하는 것이다. 이는 특히 내장형 안테나에 많이 적용되고 있다.In order to solve this problem, a technique of miniaturizing an antenna by coupling a high dielectric constant to an antenna radiator is known. That is, the effective wavelength of the electromagnetic wave in the dielectric
Figure 112007061848727-pat00001
(here,
Figure 112007061848727-pat00002
Is the effective wavelength,
Figure 112007061848727-pat00003
The wavelength,
Figure 112007061848727-pat00004
Is reduced by the dielectric constant) to miniaturize the antenna. This is especially true for built-in antennas.

최근 다양한 무선 통신/무선 방송 서비스가 도입되면서 하나의 단말기가 다양한 기능을 지원할 것이 요구되고 있으며, 이를 위해 안테나도 다중 대역 및/또는 광대역 특성을 가지도록 제조될 것이 요구되고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 유전체에 의한 안테나 소형화 방안은 실질적으로 안테나의 공진 특성에는 크게 영향을 주지 못하여 그 효과가 안테나 소형화에 국한되어 있었다. 따라서 광대역화 및/또는 다중 대역화를 위한 수단은 안테나 방사체 형상 변경으로 한정되었다. 하지만 제한된 안테나 형성 공간에서 방사체 형상 변경에는 제약이 있을 수밖에 없으며, 필요한 광대역/다중 대역 안테나를 자유롭게 구현할 수 없었다.Recently, as various wireless communication / wireless broadcasting services are introduced, it is required for one terminal to support various functions, and for this purpose, an antenna is also required to be manufactured to have multi-band and / or broadband characteristics. However, the antenna miniaturization scheme by the dielectric as described above does not substantially affect the resonance characteristics of the antenna, and its effect is limited to the antenna miniaturization. Therefore, the means for widening and / or multibanding have been limited to changing the antenna radiator shape. However, in the limited antenna formation space, the shape of the radiator is limited, and the necessary broadband / multiband antenna cannot be freely implemented.

본 발명은 상술한 문제점을 인식한 것으로, 자화된 자성 물질을 이용함으로써 안테나의 소형화를 달성함과 동시에 다중 대역 및/또는 광대역 특성을 용이하게 구현할 수 있는 무선 신호 송수신용 안테나 및 무선 신호 송수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and by using a magnetized magnetic material, an antenna for transmitting and receiving a radio signal and a radio signal transmitting and receiving device capable of achieving miniaturization of an antenna and at the same time easily realizing multi-band and / or broadband characteristics are provided. It aims to provide.

또한 본 발명은 자성 물질의 자화 특성 및 자성체와 방사체의 이격 거리 등 다양한 조정 요소 (factor) 를 통하여 특성을 용이하게 조정할 수 있는 무선 신호 송수신용 안테나 및 무선 신호 송수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an antenna for transmitting and receiving a wireless signal and a wireless signal transmitting and receiving device capable of easily adjusting the characteristics through various adjustment factors such as the magnetization characteristics of the magnetic material and the distance between the magnetic material and the radiator.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 1 이상의 환형 구조를 포함하는 형상을 갖고, 도전성 재질로 형성된 안테나 방사체, 및 상기 환형 구조 내측에 배치된 자성체를 포함하며, 상기 자성체와 상기 안테나 방사체는 이격된, 안테나가 제공된다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, an antenna radiator having a shape including at least one annular structure, formed of a conductive material, and a magnetic body disposed inside the annular structure, the magnetic body and the The antenna radiator is provided with an antenna, spaced apart.

상기 안테나 방사체는 헬리컬 (helical) 안테나를 구성할 수 있다. 또한, 상기 안테나 방사체는 루프 (loop) 안테나를 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 자성체의 자화량은 상기 안테나 방사체에 인가되는 바이어스 (bias) 전압에 의해 변화하는 것이 가능하다.The antenna radiator may constitute a helical antenna. The antenna radiator may also constitute a loop antenna. In this case, the magnetization of the magnetic body can be changed by a bias voltage applied to the antenna radiator.

상기 자성체는 상기 안테나 방사체에 의해 유도되는 자기장과 실질적으로 평행한 방향의 자기장을 발생하도록 자화되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자성체 는 이방성 (anisotropy) 자성체인 것이 바람직하다.The magnetic body is preferably magnetized to generate a magnetic field in a direction substantially parallel to the magnetic field induced by the antenna radiator. In addition, the magnetic body is preferably anisotropic (anisotropy) magnetic material.

한편, 상기 자성체의 자화량은 상기 안테나 방사체에 인가되는 전류 세기에 의해 변화할 수 있다.On the other hand, the magnetization of the magnetic material may be changed by the current strength applied to the antenna radiator.

상기 자성체는 연자성체 (soft magnet) 일 수 있으며, 특히 페라이트 (ferrite) 재질일 수 있다. 상기 자성체는 상기 안테나 방사체에 의해 유도되는 자기장과 실질적으로 평행한 방향으로 정렬된 입자들을 포함하는 것이 바람직하다.The magnetic material may be a soft magnet, and in particular, may be a ferrite material. The magnetic body preferably comprises particles aligned in a direction substantially parallel to a magnetic field induced by the antenna radiator.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 상기 안테나를 포함하는 무선 신호 송수신 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a wireless signal transmission and reception apparatus including the antenna.

본 발명에 의하면, 자화된 자성 물질을 이용함으로써 안테나의 소형화를 달성함과 동시에 다중 대역 및/또는 광대역 특성을 용이하게 구현할 수 있다.According to the present invention, the miniaturization of the antenna can be achieved by using the magnetized magnetic material, and the multiband and / or broadband characteristics can be easily realized.

또한 자성 물질의 자화 정도, 방향 등의 특성 및 자성체와 방사체의 이격 거리 등 다양한 조정 요소를 통하여 안테나의 특성을 용이하고 다양하게 조정할 수 있다.In addition, it is possible to easily and variously adjust the characteristics of the antenna through various adjustment factors such as the magnetization degree and direction of the magnetic material and the separation distance between the magnetic material and the radiator.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is only an example and the present invention is not limited thereto.

한편, 안테나가 광대역 특성을 가진다는 것은 넓은 대역에 걸쳐 적합한 특성을 갖는다는 것을 의미하고, 다중 대역 특성을 갖는다는 것은 다수의 대역에서 적합한 특성을 갖는다는 것을 의미하는 것이나, 실질적으로 다수의 대역이 인접한 경 우에는 다중 대역 특성과 광대역 특성의 구별이 의미를 상실하므로, 본 명세서에서는 이들 용어를 구별하지 않는다.On the other hand, an antenna having broadband characteristics means that it has suitable characteristics over a wide band, and having a multi-band characteristic means that it has suitable characteristics in a plurality of bands, but substantially a plurality of bands In the vicinity, the distinction between multi-band characteristics and broadband characteristics loses meaning, and therefore, these terms are not distinguished herein.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 신호 송수신용 안테나의 사시도이다. 본 실시형태의 안테나는 1 이상의 환형 구조를 포함하는 형상을 갖고, 도전성 재질로 형성된 안테나 방사체 (210), 및 환형 구조 내측에 배치된 자성체 (110) 를 포함한다. 또한, 안테나 방사체 (210) 는 접지면 (300) 상에 실질적으로 수직으로 배치되어 모노폴 안테나 형태를 갖는다.1 is a perspective view of an antenna for transmitting and receiving wireless signals according to an embodiment of the present invention. The antenna of the present embodiment has a shape including one or more annular structures, and includes an antenna radiator 210 formed of a conductive material, and a magnetic body 110 disposed inside the annular structure. In addition, the antenna radiator 210 is disposed substantially vertically on the ground plane 300 to have the form of a monopole antenna.

안테나 방사체 (210) 는 전류를 도통할 수 있도록 도전성 재질로 형성되며, 그 일단에 급전단 (212) 이 형성되어 급전 신호를 공급받는다. 본 실시형태의 안테나는 동축 케이블로 급전되며, 동축 케이블의 외부 도체는 접지면 (300) 에 접속되고 동축 케이블의 내부 도체는 급전단 (212) 에 접속된다. 그러나 본 발명은 동축 케이블에 의한 급전 방식에 제한되지 않으며, 이외에도 다양한 방식의 급전 방식이 적용될 수 있음은 당업자에게 명백하다.The antenna radiator 210 is formed of a conductive material so as to conduct current, and a feed end 212 is formed at one end thereof to receive a feed signal. The antenna of this embodiment is fed with a coaxial cable, the outer conductor of the coaxial cable is connected to the ground plane 300 and the inner conductor of the coaxial cable is connected to the feed end 212. However, the present invention is not limited to the power feeding method by the coaxial cable, and it is apparent to those skilled in the art that various types of power feeding methods can be applied.

안테나 방사체 (210) 는 1 이상의 환형 구조를 포함한다. 즉, 안테나 방사체 (210) 는 중공형 고리 구조를 1 이상 포함하여, 그 내측에 공간을 갖는다. 본 실시형태의 안테나 방사체 (210) 는 헬릭스 (helix) 형태로 형성되어 실질적으로 헬리컬 안테나로 동작하며, 내측에 공간을 갖는다. Antenna radiator 210 includes one or more annular structures. That is, the antenna radiator 210 includes one or more hollow ring structures, and has a space therein. The antenna radiator 210 of the present embodiment is formed in the form of a helix to operate substantially as a helical antenna, and has a space inside.

안테나 방사체 (210) 가 포함하는 환형 구조는 원형에 한정되는 것은 아니며 다각형이어도 무방하다. 또한, 환형이 폐곡선일 필요는 없으며 2 차원 구조일 필요도 없다. 예를 들어, 본 실시형태의 안테나 방사체 (210) 는 다각형 (구체적으 로는, 8 각형) 의 형태를 가지며, 그 다각형들이 3 차원적으로 연결된 형태를 갖는다. 또한, 일단은 급전부 (212) 를 형성하여 동축 케이블에 접속되는 반면, 타단 (214) 은 개방된다. 따라서, 본 명세서에서 "헬리컬 안테나", "루프 안테나" 등의 안테나 형태에 대한 언급은 주로 전기적 접속에 의한 안테나 구조를 지칭하는 것이고, 구체적 형태에 있어서는 다각형, 원형 등 다양한 형태를 포함하는 것이다.The annular structure included in the antenna radiator 210 is not limited to a circle and may be polygonal. In addition, the annulus need not be a closed curve and need not be a two-dimensional structure. For example, the antenna radiator 210 of the present embodiment has a form of a polygon (specifically, an octagon), and has a form in which the polygons are connected three-dimensionally. In addition, one end forms a feed section 212 and is connected to the coaxial cable, while the other end 214 is opened. Therefore, in the present specification, reference to antenna types such as "helical antenna" and "loop antenna" refers mainly to an antenna structure by electrical connection, and includes a variety of shapes such as polygons and circles in specific forms.

자성체 (110) 는 안테나 방사체 (210) 가 포함하는 환형 구조의 내측에 배치된다. 특히 자성체 (110) 는 안테나 방사체 (210) 와 직접 접촉하지 않고 이격 배치되는 것이 바람직하다.The magnetic body 110 is disposed inside the annular structure that the antenna radiator 210 includes. In particular, the magnetic body 110 is preferably spaced apart without direct contact with the antenna radiator 210.

자성체 (110) 는 자성을 띠는 물질로서, 실질적으로 솔레노이드 (solenoid) 를 형성하는 안테나 방사체 (210) 에 의해 유도되는 자기장과 평행한 방향의 자기장을 발생하도록 자화 (magnetization) 된다. 도 2 를 참조하여 이와 같은 자성체 (110) 의 자화를 설명한다.The magnetic body 110 is a magnetic material, and is magnetized to generate a magnetic field in a direction parallel to the magnetic field induced by the antenna radiator 210 forming a solenoid. 2, the magnetization of the magnetic body 110 will be described.

도 2 를 참조하면, 안테나 방사체 (210) 에는 I 의 방향으로 전류가 인가된다. 일반적인 솔레노이드에서와 같이, 전류에 이에 의한 자기장은 H 방향으로 형성된다. 이에 대하여, 자성체 (110) 역시 H 방향 (또는 - H 방향) 으로 자화되도록 함으로써 안테나 방사체 (210) 에 흐르는 전류에 영향을 주고, 이는 다시 안테나 방사체 (210) 에 의한 전기장 및 자기장에 영향을 미치게 되므로 안테나의 특성을 변화시키게 된다. 여기서 자성체 (110) 에 의한 자기장은 안테나 방사체 (210) 에 의한 전자기장에 영향을 미치는 것이므로, 자성체 (110) 에 의한 자기장의 방향은 H 방향으로 한정되지 않고 - H 방향이어도 가능하다. 본 명세서에서는 + H 방 향과 - H 방향을 "평행한 방향"이라고 통칭한다.Referring to FIG. 2, a current is applied to the antenna radiator 210 in the direction I. As in a typical solenoid, the magnetic field due to the current is formed in the H direction. In contrast, the magnetic body 110 is also magnetized in the H direction (or-H direction), thereby affecting the current flowing through the antenna radiator 210, which in turn affects the electric and magnetic fields caused by the antenna radiator 210. It will change the characteristics of the antenna. Since the magnetic field by the magnetic body 110 affects the electromagnetic field by the antenna radiator 210, the direction of the magnetic field by the magnetic body 110 is not limited to the H direction but may be the -H direction. In the present specification, the + H direction and the-H direction are collectively referred to as "parallel directions".

이와 같은 자화는 자성체 (110) 를 안테나 방사체 (210) 내측에 배치하기 전에 이루어질 수도 있으나, 안테나 방사체 (210) 내측에 배치된 후 안테나 방사체 (210) 에 전류가 인가되어 유도된 자기장에 의해 자성체 (110) 의 자화가 이루어질 수도 있다.Such magnetization may be performed before the magnetic body 110 is disposed inside the antenna radiator 210. However, the magnetic body may be formed by applying a current to the antenna radiator 210 after being disposed inside the antenna radiator 210. Magnetization of 110 may take place.

구체적으로, 일정 방향으로 자화된 강 자성체 (hard magnet) 을 사용하여 안테나 방사체 (210) 와의 결합 (즉, 배치) 전에 자성체 (110) 를 자화시킬 수 있다. 특히, 이방성 (anisotropic) 자성체를 사용하여 자화의 방향을 안테나 방사체 (210) 에 의한 자기장 방향과 평행하게 할 수 있다.Specifically, the magnetic body 110 may be magnetized before coupling (ie, arranging) with the antenna radiator 210 using a hard magnet magnetized in a predetermined direction. In particular, an anisotropic magnetic material can be used to make the direction of magnetization parallel to the direction of the magnetic field by the antenna radiator 210.

다르게는, 자성체 (110) 로서 연자성체 (soft magnet) 를 사용할 수 있다. 이 경우, 사전에 자성체 (110) 에 포함된 입자들이 특정 방향으로 정렬되도록 이방성 자성체 (110) 를 제조하고, 이를 안테나 방사체 (210) 와 결합하여 방사체 (210) 에 의한 자기장에 의해 자화되도록 함으로써 자성체 (110) 의 자화 방향이 안테나 방사체 (210) 에 의한 자기장 방향과 평행하도록 할 수 있다. 이 경우, 자화의 효과를 높이기 위하여 자성체 (110) 를 구성하는 입자들의 정렬 방향이 안테나 방사체 (210) 에 의하여 유도되는 자기장 방향과 평행하도록 자성체 (110) 를 제조하는 것이 유리하다. 또한, 방사체 (210) 에 인가되는 전류 세기를 조정하여 자화량을 변동시키는 것도 가능하다.Alternatively, a soft magnet may be used as the magnetic body 110. In this case, the anisotropic magnetic body 110 is prepared so that the particles contained in the magnetic body 110 are aligned in a specific direction, and the magnetic body is coupled to the antenna radiator 210 to be magnetized by the magnetic field by the radiator 210. The magnetization direction of 110 can be parallel to the magnetic field direction by the antenna radiator 210. In this case, in order to increase the effect of magnetization, it is advantageous to manufacture the magnetic body 110 such that the alignment direction of the particles constituting the magnetic body 110 is parallel to the magnetic field direction induced by the antenna radiator 210. It is also possible to vary the magnetization amount by adjusting the current intensity applied to the radiator 210.

이러한 자성체 (110) 로서는 산화철, 산화크롬, 코발트, 페라이트 (ferrite) 등을 사용할 수 있으며, 특히 연 자성체를 이용하는 경우에는 페라이트 재질을 사 용하는 것이 유리하다. 페라이트는 일반적으로 AB2O4 (여기서 A 와 B 는 금속 양이온) 의 화학식을 갖는 금속 화합물로서, 제조 시에 소정 방향의 입자 정렬을 갖도록 할 수 있다. 따라서 페라이트는, 연 자성체로 이용하여 안테나 방사체 (210) 와의 결합 전에 안테나 방사체 (210) 에 의한 자기장 방향과 실질적으로 평행한 방향의 입자 정렬을 갖도록 제조하기에 적합하다.As the magnetic body 110, iron oxide, chromium oxide, cobalt, ferrite, or the like can be used. Particularly, in the case of using a soft magnetic body, it is advantageous to use a ferrite material. Ferrites are generally metal compounds having a chemical formula of AB 2 O 4 , where A and B are metal cations, and may have particle alignment in a predetermined direction during manufacture. The ferrite is thus suitable for use as a soft magnetic material to produce particle alignment in a direction substantially parallel to the magnetic field direction by the antenna radiator 210 prior to coupling with the antenna radiator 210.

도 4 는 자성체의 입자 정렬에 의한 안테나 특성 개선을 도시한다. 도시된 바와 같이, 입자가 정렬된 자성체를 포함하는 안테나 (곡선 410) 는, 종래의 안테나 (곡선 420) 에 비하여 약 800 MHz 의 저주파 대역에서 새로운 밴드가 형성되었다. 또한, 3 ~ 4 GHz 대역에서 공진이 추가적으로 발생하였다. 이와 같이, 입자가 정렬된 자성체를 포함함으로써 다중 대역 안테나를 용이하게 구현할 수 있으며, 특히 동일한 크기의 안테나로 저주파 대역을 커버할 수 있으므로 소형화도 달성할 수 있다.4 illustrates the improvement of antenna characteristics by particle alignment of magnetic materials. As shown, the antenna (curve 410) comprising magnetic particles with aligned particles formed a new band in the low frequency band of about 800 MHz compared to the conventional antenna (curve 420). In addition, resonance occurred in the 3 to 4 GHz band. As such, the multi-band antenna can be easily implemented by including the magnetic material in which the particles are aligned, and in particular, the miniaturization can be achieved because the antenna of the same size can cover the low frequency band.

한편, 상술한 자성체 (210) 의 자화 방향 및 자성체 (210) 입자의 정렬 방향은 적용 분야의 요구사항에 적합하게 조정할 수 있으므로, 이들 요소 (factor) 를 조정함으로써 안테나 특성의 미세 조정이 가능하다.On the other hand, since the magnetization direction of the magnetic body 210 and the alignment direction of the magnetic body 210 particles can be adjusted to suit the requirements of the application field, fine adjustment of the antenna characteristics is possible by adjusting these factors.

다시 도 1 로 돌아가면, 자성체 (110) 는 방사체 (210) 와 접촉하지 않고 이격되어 배치된다. 종래 유전체를 이용하는 경우에는 안테나 방사체와 유전체가 밀착하여야 하는 반면, 본 실시형태에 따르면 자성체 (110) 와 방사체 (210) 가 이격되므로, 동일한 방사체 (210) 에 대하여 자성체 (110) 의 사용량이 저감되고 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.Referring back to FIG. 1, the magnetic body 110 is spaced apart without contacting the radiator 210. In the case of using a conventional dielectric, the antenna radiator and the dielectric should be in close contact with each other, but according to the present embodiment, since the magnetic body 110 and the radiator 210 are spaced apart, the amount of the magnetic body 110 is reduced with respect to the same radiator 210. Cost savings can be achieved.

도 5 는 자성체와 안테나 방사체의 이격 거리에 따른 안테나 특성 변화를 도시한다. 이격 거리가 없이 안테나 방사체와 자성체를 접촉시키는 경우, 5(a) 에 도시된 바와 같이 발진이 일어나고 안테나로서 사용할 수 없게 된다. 따라서, 자성체 (110) 와 방사체 (210) 는 이격 배치되는 것이 유리하다.5 illustrates a change in antenna characteristics according to a separation distance between a magnetic body and an antenna radiator. When the antenna radiator and the magnetic body are brought into contact without a separation distance, oscillation occurs as shown in 5 (a) and cannot be used as an antenna. Therefore, it is advantageous that the magnetic body 110 and the radiator 210 are spaced apart.

다른 관점에서, 자성체와 안테나 방사체가 이격되지 않는 경우 자성체에 의한 고주파 대역에서의 손실이 발생하고, 안테나의 고주파 특성이 열화되는 문제가 발생한다. 따라서, 방사체와 자성체를 이격시킴으로서 양호한 고주파 특성을 얻을 수 있게 된다.In another aspect, when the magnetic body and the antenna radiator are not separated from each other, a loss occurs in the high frequency band caused by the magnetic material, and a high frequency characteristic of the antenna deteriorates. Therefore, good high frequency characteristics can be obtained by separating the radiator from the magnetic body.

한편, 이들 간의 이격 거리는 안테나 특성에 따라 적절하게 결정되어야 한다. 도 5(b) 에 도시된 바와 같이, 안테나 방사체 (210) 와 자성체 (110) 의 이격 거리가 2 mm (곡선 510) 에서, 4 mm (곡선 520), 및 6 mm (곡선 530) 까지 증가함에 따라 전체적인 S11 파라미터 값도 증가하여 대역폭이 축소된다. 동시에, 이격 거리 변화에 따라 공진 주파수도 미세하게 변화하게 된다. 그러므로, 방사체 (210) 와 자성체 (110) 는 서로 이격되게 배치하되, 그 이격 거리는 애플리케이션의 요구 사항에 맞는 안테나 특성을 구현하도록 적절하게 결정되어야 한다.On the other hand, the separation distance between them should be appropriately determined according to the antenna characteristics. As shown in FIG. 5B, the separation distance between the antenna radiator 210 and the magnetic body 110 increases from 2 mm (curve 510) to 4 mm (curve 520) and 6 mm (curve 530). As a result, the overall S11 parameter value is also increased, reducing the bandwidth. At the same time, the resonant frequency changes minutely as the separation distance changes. Therefore, the radiator 210 and the magnetic body 110 are arranged to be spaced apart from each other, the separation distance should be appropriately determined to implement the antenna characteristics to meet the requirements of the application.

다음 도 3 을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 무선 신호 송수신용 안테나를 설명한다. 본 실시형태의 안테나는 안테나 방사체 (220) 의 구성을 제외하고는 이전 실시형태와 실질적으로 동일하며, 대응되는 구성요소에 대해서는 대응되는 도면 부호를 사용하고 상세히 설명하지 않는다.Next, referring to FIG. 3, a radio signal transmission / reception antenna according to another embodiment of the present invention will be described. The antenna of this embodiment is substantially the same as the previous embodiment except for the configuration of the antenna radiator 220, and corresponding components are referred to by reference numerals and will not be described in detail.

본 실시형태의 안테나 방사체 (220) 는 실질적으로 환형으로 형성되고, 그 양단 (224, 222) 이 각각 양 (+) 과 음 (-) 의 급전 소자, 또는 급전 소자와 접지 소자에 접속되어 루프 (loop) 안테나를 구성한다. 도 3 에는 안테나 방사체 (220) 가 원형 루프 안테나인 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다각형의 루프 안테나를 형성하는 것도 가능함은 당업자에게 명백하다.The antenna radiator 220 of the present embodiment is formed substantially in an annular shape, and both ends 224 and 222 are connected to a positive (+) and a negative (-) feed element, or a feed element and a ground element, respectively, to form a loop ( loop) Configure the antenna. Although the antenna radiator 220 is shown in FIG. 3 as a circular loop antenna, it is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto and that it is possible to form a polygonal loop antenna.

또한, 안테나 방사체 (220) 의 내측에는 자성체 (120) 가 이격 배치된다. 자성체 (120) 내의 입자 정렬 및 자화에 대해서는 이전 실시형태에서 상술한 바와 동일하다.In addition, the magnetic body 120 is spaced apart from the inside of the antenna radiator 220. Particle alignment and magnetization in the magnetic body 120 are the same as described above in the previous embodiments.

본 실시형태에 따르면, 안테나 방사체 (220) 가 루프 안테나를 구성함으로써 헬리컬 안테나를 이용하는 이전 실시형태에 비하여 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 다수의 안테나 방사체 (220) 를 적층하여 배치하는 경우에는 안테나의 이득을 증가시키거나 다중 대역 특성을 얻을 수도 있다. 구체적으로, 전기적 길이가 상이한 1 이상의 안테나 방사체 (220) 를 배치하는 경우, 각각의 안테나 방사체가 상이한 주파수 대역에서 별도의 안테나로 동작하므로 다중 대역 특성을 얻을 수 있다.According to the present embodiment, the antenna radiator 220 configures a loop antenna, thereby widening the bandwidth compared to the previous embodiment using the helical antenna. In addition, when a plurality of antenna radiators 220 are stacked and disposed, the gain of the antenna may be increased or multiband characteristics may be obtained. Specifically, when arranging one or more antenna radiators 220 having different electrical lengths, multiband characteristics may be obtained because each antenna radiator operates as a separate antenna in different frequency bands.

또한 안테나 방사체 (220) 에 인가되는 바이어스 (bias) 전압 (즉, 안테나 방사체 (220) 양단간의 전위차) 을 조정함으로써 자성체 (120) 의 자화량을 조정할 수 있으며, 그에 의하여 안테나 특성도 조정될 수 있다. 특히, 자성체 (120) 로서 연 자성체를 사용하는 경우에는 바이어스 전압을 동적으로 변화시킴으로써 가변형 안테나를 구성하는 것도 가능하다.In addition, by adjusting the bias voltage (that is, the potential difference between the both ends of the antenna radiator 220) applied to the antenna radiator 220, the magnetization amount of the magnetic body 120 can be adjusted, whereby the antenna characteristics can be adjusted. In particular, when a soft magnetic material is used as the magnetic material 120, it is also possible to construct a variable antenna by dynamically changing the bias voltage.

다음, 도 6 을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 따른 무선 신호 송수신 장치를 설명한다. 본 실시형태의 무선 신호 송수신 장치는 상기 실시형태들의 안테나 (610) 를 포함하며, 안테나 (610) 는 무선 신호를 처리하는 RF 모듈 (620) 에 접속된다. RF 모듈 (620) 은 안테나 (610) 를 통하여 수신한 신호를 적절하게 필터링 (filtering) 및 증폭 (amplification) 하여 처리에 적합한 아날로그 신호를 산출한다. Next, a wireless signal transmission and reception apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. The radio signal transmitting and receiving apparatus of the present embodiment includes the antenna 610 of the above embodiments, and the antenna 610 is connected to the RF module 620 for processing the radio signal. The RF module 620 appropriately filters and amplifies the signal received through the antenna 610 to produce an analog signal suitable for processing.

RF 모듈 (620) 로부터의 신호는 아날로그-디지털 변환기 (A/D Converter; 630) 를 통해 디지털 신호로 변환되고, DSP (Disgital Siganal Processor; 640) 에 의해 적절하게 가공된다. 이렇게 가공된 신호는 메인 회로 (650) 로 공급되어 통신에 사용된다. The signal from the RF module 620 is converted into a digital signal through an analog-to-digital converter (A / D converter) 630 and appropriately processed by a digital sig- nal processor (DSP) 640. The signal thus processed is supplied to the main circuit 650 and used for communication.

구체적으로, 메인 회로 (650) 는 수신한 신호 중 음성 신호는 스피커 (680) 를 통하여 음성으로 출력하며 화상 신호는 표시 장치 (670) 로 제공하여 화상으로 표시되도록 한다. 이에 의하여, 멀티미디어 컨텐츠를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. In detail, the main circuit 650 outputs a voice signal from the received signal as a voice through the speaker 680 and provides an image signal to the display device 670 to be displayed as an image. Thus, the multimedia content can be received and provided to the user.

또한, 메인 회로 (650) 는 카메라, 마이크, 키보드 등의 입력 장치 (660) 로부터 신호를 수신하여 이를 적절하게 변환하고 안테나 (610) 를 통해 송신하도록 할 수 있다. 이를 위하여 입력 장치 (660) 로부터의 아날로그 신호는 A/D 변환기 (690) 를 통해 디지털 형태로 제공되며, 최종적으로는 다시 아날로그 신호로 변환되어 안테나 (610) 를 통해 송신된다. In addition, the main circuit 650 may receive a signal from an input device 660 such as a camera, a microphone, a keyboard, etc., convert it appropriately, and transmit it through the antenna 610. To this end, the analog signal from the input device 660 is provided in digital form through the A / D converter 690, and finally converted into an analog signal and transmitted through the antenna 610.

특히, 본 실시형태의 무선 신호 송수신 장치는 상술한 실시형태에서와 같이 자성체를 포함하는 안테나를 사용함으로써, 멀티미디어 신호의 송수신에 필수적이 라 할 수 있는 다중 대역 및/또는 광대역 특성을 가질 수 있으며, 사용자에게 다양한 서비스를 제공하기에 적합하다. 또한, 안테나 특성의 조정이 용이하므로 RF 모듈 (620) 등 다른 신호 처리 회로의 요구에 맞추어 안테나를 적절하게 변화시킬 수 있다. 안테나 (610) 가 소형이므로 소형의 장치를 구현할 수 있음은 물론이다.In particular, the wireless signal transmission and reception apparatus of the present embodiment may have a multi-band and / or broadband characteristics, which is essential for the transmission and reception of multimedia signals by using an antenna including a magnetic material as in the above-described embodiment, It is suitable for providing various services to users. In addition, since adjustment of the antenna characteristics is easy, the antenna can be appropriately changed to meet the needs of other signal processing circuits such as the RF module 620. Of course, since the antenna 610 is small, it is possible to implement a compact device.

이상 본 발명의 구체적 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설명된 실시형태들을 변경 또는 변형할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 각 기능 블록들은 전자 회로, 집적 회로, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수 있다. 본 명세서 및 청구범위에서 별개인 것으로 설명된 수단 등의 구성요소는 단순히 기능상 구별된 것으로 물리적으로는 하나의 수단으로 구현될 수 있으며, 단일한 것으로 설명된 수단 등의 구성요소도 수개의 구성요소의 결합으로 이루어질 수 있다. 뿐만 아니라, 본 명세서에서 설명된 다양한 실시형태들은 각각 독립하여서뿐만 아니라 적절하게 결합되어 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 첨부된 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.The present invention has been described above with reference to specific embodiments of the present invention, but this is only illustrative and does not limit the scope of the present invention. Those skilled in the art can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention. Each of the functional blocks described in the present specification may be implemented by various known elements such as an electronic circuit, an integrated circuit, and an application specific integrated circuit (ASIC), and may be implemented separately, or two or more may be integrated into one. Components such as means described as separate in the specification and claims may be simply functionally distinct and may be physically implemented as one means, and components such as means described as a single element may be It can be made in combination. In addition, the various embodiments described herein may be implemented independently as well as each other as appropriate. Therefore, the scope of the invention should be defined by the appended claims and their equivalents, rather than by the described embodiments.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 신호 송수신용 안테나의 사시도.1 is a perspective view of an antenna for transmitting and receiving wireless signals according to an embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 신호 송수신용 안테나의 원리를 설명하는 개략도.2 is a schematic diagram illustrating a principle of an antenna for transmitting and receiving radio signals according to an embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 무선 신호 송수신용 안테나의 사시도.3 is a perspective view of an antenna for transmitting and receiving wireless signals according to another embodiment of the present invention.

도 4 는 자성체의 입자 정렬에 의한 안테나 특성 개선을 도시하는 도면.4 is a diagram showing improvement of antenna characteristics by particle alignment of a magnetic body.

도 5 는 페라이트와 안테나 방사체의 이격 거리에 따른 안테나 특성 변화를 도시하는 도면.5 is a view showing a change in antenna characteristics according to the separation distance between the ferrite and the antenna radiator.

도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 무선 신호 송수신 장치의 블록도.6 is a block diagram of a wireless signal transmission and reception apparatus according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110, 120 : 자성체 210, 220 : 안테나 방사체110, 120: magnetic material 210, 220: antenna radiator

300 : 접지면300: ground plane

Claims (11)

1 이상의 환형 구조를 포함하는 형상을 갖고, 도전성 재질로 형성된 루프 (loop) 안테나 방사체; 및A loop antenna radiator having a shape including at least one annular structure and formed of a conductive material; And 상기 환형 구조 내측에 배치된 자성체를 포함하며,It includes a magnetic body disposed inside the annular structure, 상기 자성체와 상기 안테나 방사체는 이격되고, 상기 자성체의 자화량은 상기 안테나 방사체에 인가되는 바이어스 (bias) 전압에 의해 변화하는, 안테나.And the magnetic body and the antenna radiator are spaced apart, and the magnetization amount of the magnetic body is changed by a bias voltage applied to the antenna radiator. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체는 상기 안테나 방사체에 의해 유도되는 자기장과 평행한 방향의 자기장을 발생하도록 자화되는, 안테나.The magnetic body is magnetized to generate a magnetic field in a direction parallel to the magnetic field induced by the antenna radiator. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 자성체는 이방성 (anisotropy) 자성체인, 안테나.The magnetic body is an anisotropy magnetic body, antenna. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체의 자화량은 상기 안테나 방사체에 인가되는 전류 세기에 의해 변화하는, 안테나.The magnetization amount of the magnetic material is changed by the current strength applied to the antenna radiator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자성체는 연자성체 (soft magnet) 인, 안테나.The magnetic material is a soft magnet. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 자성체는 페라이트 (ferrite) 재질인, 안테나.The magnetic material is a ferrite material, antenna. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 자성체는 상기 안테나 방사체에 의해 유도되는 자기장과 평행한 방향으로 정렬된 입자들을 포함하는, 안테나.Wherein the magnetic body comprises particles aligned in a direction parallel to a magnetic field induced by the antenna radiator. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 안테나를 포함하는 무선 신호 송수신 장치.11. A radio signal transmitting / receiving apparatus comprising the antenna of any one of claims 1 and 5.
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