KR100916077B1 - 무지향성 안테나 및 제조방법 - Google Patents

무지향성 안테나 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일측면은, 관형의 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 내부면에 형성되는 접지부와, 상기 유전체 기판의 외부면에 형성되는 도전 패턴을 포함하는 무지향성 안테나를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 캐리어 필름의 일면에 도전패턴을 형성하는 단계와, 관형 유전체 기판을 형성하기 위한 몰드 내에 상기 도전패턴이 형성된 캐리어 필름을 위치시키는 단계와, 상기 몰든에 몰딩 물질을 주입하여 관형 유전체 기판을 형성하는 단계, 및 상기 관형 유전체 기판의 내부면에 접지부를 형성하는 단계를 포함하는 무지향성 안테나 제조방법을 제공할 수 있다.
무지향성 안테나(omnidirectional antenna), 인몰딩(in-molding), 캐리어 필름(carrier film)

Description

무지향성 안테나 및 제조방법{OMNIDIRECTIONAL ANTENNA AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 무지향성 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무지향성 특성이 우수하고, 제조시 인몰딩 공정을 사용함으로서 다양한 디자인으로 제조가 가능하며 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 무지향성 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.
무선 네트워크 및 통신 기술의 발달에 따라 신호의 송수신을 위한 다양한 안테나가 개발되고 있다.
인쇄회로 기판상에 안테나 패턴을 인쇄하여 안테나를 일체로 내장시키는 경우, 사이즈 감소나 생산비절감의 측면에서 효과가 있으나 모든 방항에 대한 방사패턴이 일정치 않다는 단점이 있다. 즉, 인쇄회로 기판의 내측 방향으로는 기판의 유전율에 영향을 받아 방사전력이 낮아지게 되어 기판의 외측 방향으로 나가는 방사에 비하여 내측 방향으로 나가는 방사 패턴의 크기가 훨씬 작게 된다.
이처럼 안테나의 방사패턴 방향의 차이가 생기는 것을 극복하기 위해 무지향성 안테나가 등장하게 되었다. 무지향성 안테나는 방사패턴이 무선 송수신기로부터 양호한 송신 및 수신을 허용하기 때문에 각종 무선통신 디바이스에 대하여 유용하다.
종래 기술에 따른 무지향성 안테나는, 인쇄회로 기판의 상면에 다이폴 급전선로를 설치하고, 상기 급전선로의 좌우측으로 분기되어 높은 주파수 대역과 낮은 주파수 대역에서 동작하도록 서로 길이가 다른 방사소자를 각각 형성할 수 있다. 이러한 형태의 안테나에서는 상기 낮은 주파수 대역의 방사소자가 높은 주파수 대역의 방사 소자에 대하여 리플렉터 역할을 하여 방사 패턴 측정시 낮은 주파수 대역의 방사소자 후면으로 원치않는 널(null)이 발생하게 되므로 수평방향으로 완전한 무지향성을 구현하기 힘든 문제점이 발생한다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 평판의 기판이 아닌 관형의 기판 상에 방사패치를 형성함으로서 무지향성을 얻을 수 있는 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면은, 관형의 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 내부면에 형성되는 접지부와, 상기 유전체 기판의 외부면에 형성되는 도전 패턴을 포함하는 무지향성 안테나를 제공할 수 있다.
상기 무지향성 안테나는, 상기 도전패턴을 덮도록 상기 유전체 기판의 외부면에 형성되는 캐리어 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 유전체 기판은, 도금 가능한 폴리머 재질일 수 있다.
상기 도전패턴은, 급전라인, 및 상기 급전라인을 중심으로 서로 대칭을 이루는 적어도 한 쌍의 패치 방사체를 포함할 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 패치 방사체는 상기 관형의 유전체 기판 상에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 패치 방사체가 적어도 두 쌍인 경우, 상기 적어도 두 쌍의 패치 방사체는 상기 관형 유전체 기판의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 캐리어 필름의 일면에 도전패턴을 형성하는 단계와, 관형 유전체 기판을 형성하기 위한 몰드 내에 상기 도전패턴이 형성된 캐리어 필름을 위치시키는 단계와, 상기 몰든에 몰딩 물질을 주입하여 관형 유전체 기판을 형성하는 단계, 및 상기 관형 유전체 기판의 내부면에 접지부를 형성하는 단계를 포함하는 무지향성 안테나 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 캐리어 필름을 몰드 내에 위치시키는 단계는, 상기 캐리어 필름이 상기 관형 유전체 기판의 표면에 형성되도록 위치시킬 수 있다.
상기 도전패턴은, 급전라인 및 상기 급전라인을 중심으로 서로 대칭을 이루는 적어도 한 쌍의 패치 방사체를 포함할 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 패치 방사체는 상기 관형의 유전체 기판 상에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
상기 관형 유전체 기판의 내부면에 접지부를 형성하는 단계는, 도금공정에 의해 진행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 무지향성 특성이 양호하고 제조 공정이 단순한 무지향성 안테나를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 무지향성 안테나의 분해 사시도이다.
본 실시형태에 따른 무지향성 안테나는, 관형 유전체 기판(110), 접지부(120), 도전 패턴(130), 및 캐리어 필름(140)을 포함할 수 있다.
상기 유전체 기판(110)은 중공형 기둥 형태일 수 있다. 상기 유전체 기판의 단면은 원형뿐 아니라 다각형 형태로 구현될 수 있다.
상기 관형 유전체 기판(110)은 ABS 또는 PC 계열의 폴리머일 수 있다. 상기 유전체 기판은 도금이 가능한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
종래기술에 따른 무지향성 안테나에서는 평판형 유전체 기판의 일면에는 방사패턴을 형성하고 타면에는 접지부를 형성하였다. 이에 반해 본 발명에서는 관형 유전체 기판을 사용하고, 상기 관형 유전체 기판의 외부면에는 도전패턴을 형성하고 내부면에는 접지부를 형성할 수 있다.
상기 관형의 유전체 기판을 사용하는 경우에는 평판형의 유전체 기판을 사용하는 경우에 비해 도전 패턴의 배열 위치를 변경하는 것이 용이하여 양호한 무지향성 특성을 얻을 수 있다.
접지부(120)는, 상기 관형 유전체 기판(110)의 내부면에 형성될 수 있다. 상기 접지부는 상기 유전체 기판(10)의 내부면 중 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 상기 접지부(120)는 상기 유전체 기판의 내부면에만 형성되는 박막 형태일 수 있고, 또는 상기 관형 유전체 기판의 중공 부분 전체에 형성되는 막대형태일 수 있다. 상기 접지부(120)는, 도금 또는 스퍼터링 공정을 통해 형성될 수 있다.
도전 패턴(130)은, 상기 관형 유전체 기판(110)의 외부면에 형성될 수 있다. 상기 도전패턴(130)은, 접지라인을 중심으로 서로 대칭을 이루는 한 쌍의 패치 방사체를 포함할 수 있다.
상기 도전 패턴(130)이 상기 관형의 유전체 기판(110) 상에 형성될 때, 상기 한 쌍의 패치 방사체는 서로 대향하도록 형성될 수 있다.
본 실시형태와 같이 관형의 유전체 기판상에 상기 한 쌍의 패치 방사체를 서로 대향하도록 형성함으로써 평판형 유전체 기판상에 패치 방사체를 형성하는 경우보다 양호한 무지향성을 얻을 수 있다.
상기 패치 방사체의 형태는 다양하게 구현될 수 있다. 상기 방사체의 길이 및 폭을 조절함으로써 안테나의 방사특성을 조절할 수 있다.
상기 관형 유전체 기판(110)의 외부면에 상기 도전 패턴(130)을 덮도록 캐리어 필름(140)이 형성될 수 있다.
상기 캐리어 필름(140)은 일면 또는 그 양면에 안테나 패턴이 형성되고, 금형틀 내에 삽입되어 인몰딩 공정에 사용되기 때문에 몰딩공정시의 압력과 온도에 의해 큰 변형이 발생되지 않으면서 유전체 기판에 일체화될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 캐리어 필름은 얇은 절연성 폴리머 물질로 이루어질 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 무지향성 안테나에 사용되는 도전 패턴의 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면 본 실시형태에 따른 도전 패턴은 하나의 급전 라인(231)과 상기 급전라인을 중심으로 대칭을 이루는 두 쌍의 패치 방사체(232 와 233, 234 와 235)를 포함할 수 있다. 무지향성 안테나의 제조 공정상 상기 급전라인 및 패치 방사체는 캐리어 필름(240)상에 형성될 수 있다.
급전 라인(231)은, 상기 안테나가 실장되는 단말기의 급전부에 연결되어 패치 방사체에 전류를 공급할 수 있다.
상기 급전 라인(231)을 중심으로 대칭을 이루는 한 쌍의 패치 방사체(232와 233, 234와 235)가 상기 방사체가 형성되는 관형 유전체 기판의 길이 방향을 따라 배열될 수 있다. 본 실시형태에서는 두 쌍의 패치 방사체를 형성하였으나 상기 쌍을 이루는 패치 방사체의 갯수는 다양하게 구현될 수 있다.
본 실시형태에서는 상기 각각의 패치 방사체(232, 233, 234, 235)는 상기 각각의 패치 방사체의 중간지점에 상기 급전라인(231)과 연결되는 급전부(232a, 233a, 234a, 235a)가 형성될 수 있다. 패치 방사체에 의해 안테나를 구현하는 경우에는 상기 패치 방사체에서 급전부가 형성되는 위치에 따라 안테나의 특성이 달라질 수 있다. 또한, 상기 급전부에 슬롯을 형성함으로서 주변 환경에 의해 발생되는 안테나 주파수 편이로 인한 수신 감도 저하 현상을 줄일 수 있다.
도 3의 (a) 내지 (d)는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 무지향성 안테나의 제조공정을 나타내는 순서도이다.
본 실시형태에 따른 무지향성 안테나의 제조 방법은, 캐리어 필름 상에 도전 패턴을 형성하는 단계(a)와, 관형 유전체 기판을 형성하기 위한 몰드 내에 상기 도전패턴이 형성된 캐리어 필름을 위치시키는 단계(b)와, 상기 몰드에 몰딩 물질을 주입하여 관형 유전체 기판을 형성하는 단계(c), 및 상기 관형 유전체 기판의 내부면에 접지부를 형성하는 단계(d)를 포함할 수 있다.
도 3의 (a)는, 캐리어 필름(340) 상에 도전 패턴(330)을 형성하는 단계이다.
상기 캐리어 필름(340)은 일면 또는 그 양면에 안테나 패턴이 형성되고, 금형틀 내에 삽입되어 인몰딩 공정에 사용되기 때문에 몰딩공정시의 압력과 온도에 의해 큰 변형이 발생되지 않으면서 유전체 기판에 일체화될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 캐리어 필름은 얇은 절연성 폴리머 물질로 이루어질 수 있다.
상기 도전 패턴(330)은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속 호일을 원하는 도전 패턴의 형태로 절단하여 상기 캐리어 필름 상에 부착할 수도 있고, 상기 캐리어 필름 상에 직접 스퍼터링 공정이나, 도전성 잉크의 인쇄 공정을 통하여 형성될 수도 있다. 또한, 리쏘그래피 공정에 의해서도 형성될 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 도전 패턴은 급전라인을 중심으로 대칭을 이루는 한 쌍의 패치 방사체를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 패치 방사체는 소정의 면적을 갖는 직사각형 형태로 구현될 수 있다.
도 3의 (b)는 상기 도전 패턴이 형성된 캐리어 필름(340)을 몰드(350) 내에 위치시키는 공정이다.
본 실시형태에서 상기 몰드(350)는 관형 유전체 기판을 형성하기 위해 가운데가 채워진 원통형의 몰드를 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 캐리어 필름(340)이 상기 몰드(350)에 의해 형성되는 관형 유전체의 외부면에 형성될 수 있도록 상기 캐리어 필름(340)은 상기 몰드(350)의 내부에 배치될 수 있다.
본 공정에서는 상기 도전패턴이 형성된 캐리어 필름(340)을 상기 몰드(350)의 형태를 따라 변형 후 상기 몰드 내에 배치시킨다. 본 실시형태에서는 가요성이 있는 캐리어 필름에 도전패턴을 형성하여 상기 도전 패턴을 방사체로 사용하는 것 이므로 상기 몰드의 굴곡을 따라 상기 방사패턴을 굴곡시켜 형성시키기가 용이하다.
이 때, 상기 캐리어 필름은 상기 몰드 내에서 상기 두 개의 패치 방사체가 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 상기 두 개의 패치 방사체가 대향하도록 형성함으로서 양호한 무지향성 특성을 얻을 수 있다.
도 3의 (c)는, 상기 몰드 내에 몰딩 물질을 주입하여 관형 유전체 기판을 형성하는 공정이다.
본 공정에서는 상기 몰드(350) 내에 상기 캐리어 필름(340)을 배치시킨 후에, 노즐을 통해서 몰딩물질이 일정한 압력으로 상기 몰드(350)의 공간에 주입될 수 있다. 상기 몰딩 물질이 상기 몰드 내로 주입되는 압력에 의해 상기 캐리어 필름(340)은 그 형태가 상기 몰드(350)의 내부 형태로 변형되고, 상기 몰드내로 주입된 몰딩물질은 상기 몰드의 빈 공간에 채워져 관형의 형상을 유지할 수 있다. 이러한 몰딩물질 주입 이후에 상기 몰딩물질을 냉각, 경화하면 외부면에 도전패턴(330) 및 캐리어 필름(340)이 형성된 관형 유전체 기판(310)이 형성될 수 있다.
도 3의 (d)는, 상기 관형 유전체 기판(310)의 내부면에 접지부를 형성하는 단계이다.
상기 접지부(320)는 상기 관형 유전체 기판(310)의 내부면 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 이러한 접지부(320)를 형성하기 위해서 스퍼터링 또는 도금 공정 이 수행될 수 있다. 또한, 상기 접지부는 상기 관형 유전체 기판(310)의 중공 영역 전체에 형성되는 막대 형태일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 무지향성 안테나의 분해 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 무지향성 안테나에 사용되는 도전 패턴의 일실시예이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 무지향성 안테나의 제조방법에 대한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
110 : 관형 유전체 기판 120 : 접지부
130 : 도전 패턴 140 : 캐리어 필름

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 캐리어 필름의 일면에 도전패턴을 형성하는 단계;
    상기 도전패턴이 형성된 캐리어 필름을 관형 유전체 기판을 형성하기 위한 몰드 내에 위치시키는 단계;
    상기 몰드에 몰딩 물질을 주입하여 관형 유전체 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 관형 유전체 기판의 내부면에 접지부를 형성하는 단계
    를 포함하는 무지향성 안테나 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 캐리어 필름을 몰드 내에 위치시키는 단계는,
    상기 캐리어 필름이 상기 관형 유전체 기판의 표면에 형성되도록 위치시키는 것을 특징으로 하는 무지향성 안테나 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도전패턴은,
    급전라인; 및
    상기 급전라인을 중심으로 서로 대칭을 이루는 적어도 한 쌍의 패치 방사체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무지향성 안테나 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 패치 방사체는
    상기 관형의 유전체 기판 상에서 서로 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무지향성 안테나 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 관형 유전체 기판의 내부면에 접지부를 형성하는 단계는,
    도금 공정에 의해 진행되는 것을 특징으로 하는 무지향성 안테나 제조방법.
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