KR100962574B1 - 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 소정 주파수 대역에서 공진하는 주방사체와, 상기 주방사체의 하부에 상기 주방사체와 평행하도록 구비되는 유전체기판과, 상기 유전체기판의 하부면에 소정 형상의 패턴으로 형성되는 부방사체, 및 상기 주방사체와 상기 부방사체 사이에 전류 경로가 다양하게 형성되는 위치에 상기 유전체기판을 관통하여 형성되어 상기 부방사체와 상기 주방사체를 연결시키는 적어도 하나의 비아홀을 구비하여 형성된다. 따라서, 본 발명은 주방사체와 부방사체를 연결하는 비아홀을 통하여 전류 경로가 다양하게 형성되고 전류 경로 길이가 길게 형성됨으로써 공진 주파수와 대역폭을 조절할 수 있는 효과가 있다.

주방사체, 부방사체, 비아홀, 전류경로, 도전성막대

Description

비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나{CHIP ANTENNA FOR ADJUSTING RESONANCE FREQUENCY BY VIA HOLE}

본 발명은 이동통신 단말기의 안테나에 관한 것으로서, 특히 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나에 관한 것이다.

현재 휴대폰 등의 이동통신 단말기에서 사용되고 있는 내장형 서브 안테나는 대부분 PIFA 구조의 기구형 안테나와 세라믹 칩 안테나이다. 기구형 안테나는 성능면에서 외장형 안테나에 비해 약간 떨어지기는 하나 내장할 수 있다는 장점 때문에 계속적으로 발전해 오고 있다.

하지만, 기구형 안테나는 사이즈가 크기 때문에 공간 확보가 용이하지 않고, 이동통신 단말기의 외형이 변할 때마다 기구형 안테나의 외형도 함께 변경되어야 하며, 구조상 단가가 높다는 단점이 있다.

도 1은 종래 세라믹 칩 안테나의 구조의 일예를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래 세라믹 칩 안테나는 기구형 안테나에 비해 상대적으로 사이즈가 작고 장착하기에 용이하다. 그러나, 종래 세라믹 칩 안테나는 안테나 특성의 튜닝이 어려운 단점이 있고, 또한 대역폭이 좁아서 외부 요인에 민감하며 기구형 안테나에 비하여 성능 면에서 좋지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 주방사체와 부방사체 사이에 비아홀을 형성하여 전류의 경로가 다양하게 형성되도록 함으로써 대역폭을 향상시키는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 안테나 특성을 튜닝할 수 있는 도전성 막대를 안테나의 외부에 돌출되도록 형성함으로써 안테나 특성을 용이하게 튜닝할 수 있는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나는, 소정 주파수 대역에서 공진하는 주방사체와, 상기 주방사체의 하부에 상기 주방사체와 평행하도록 구비되는 PCB 보드와, 상기 PCB 보드의 하부면에 소정 형상의 패턴으로 형성되는 부방사체, 및 상기 주방사체와 상기 부방사체 사이에 전류 경로가 다양하게 형성되는 위치에 상기 PCB 보드를 관통하여 형성되어 상기 부방사체와 상기 주방사체를 연결시키는 적어도 하나의 비아홀을 구비하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 주방사체와 부방사체 사이에 비아홀을 형성하여 전류의 경로를 다 양하게 형성하고 전류 경로 길이를 길게 형성함으로써 공진 주파수를 하향 대역으로 조절할 수 있고 대역폭을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명은 안테나 특성을 튜닝할 수 있는 도전성 막대를 안테나의 외부에 돌출되도록 형성함으로써 안테나 특성을 용이하게 튜닝할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 주방사체를 유전체로 몰딩하여 칩 형태로 구현함으로써 안테나 크기를 축소시킬 수 있고 표면 실장이 용이한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 측면도를 나타내고, 도 3은 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 상면도를 나타내며, 도 4는 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 후면도를 나타내고, 도 5는 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 입체적인 분해도를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나는, 소정 주파수 대역에서 공진하는 주방사체(10)와, 상기 주방사체(10)의 하부에 상기 주방사체(10)와 평행하도록 구비되는 유전체 기판(20)과, 상기 유전체기판(20)의 하부면에 소정 형상의 패턴으로 형성되는 부방사체(30), 및 상기 주방사체(10)와 상기 부방사체(30) 사이에 전류 경로가 다양하게 형성되는 위치에 상기 유전체기판(20)을 관통하여 형성되어 상기 부방사체(30)와 상기 주방사체(10)를 연 결시키는 적어도 하나의 비아홀(50)을 구비하여 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 비아홀(50)이 상기 주방사체(10)와 상기 부방사체(30) 사이의 소정 위치 즉, 전류 경로를 다변화시킬 수 있는 위치에 형성되면, 상기 주방사체(10)와 상기 부방사체(30)를 흐르는 전류의 경로가 비아홀(50)을 통하여 더욱 다양하게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전류 경로의 다양화로 인하여 대역폭을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 상기 비아홀(50)의 위치 및 개수에 따라 상기 주방사체(10) 및 상기 부방사체(30)를 흐르는 전류의 경로가 다양하게 조절된다.

상기 주방사체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 공진 주파수에 따른 공진 길이, 폭, 및 두께로 다중 절곡되어 형성된다. 상기 주방사체(10)는 소정 공진 주파수의 공진 길이에 따른 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭부(11)를 구비하여 형성된다.

상기 주방사체(10)는, 상기 주방사체(10), 즉, 상기 임피던스 매칭부(11)의 일단에 연결되고 외부로 길이 방향으로 직선형으로 형성되며 길이를 가변하여 상기 공진 주파수의 공진 포인트를 조절하기 위한 도전성 막대(12)를 더 구비하여 형성된다.

따라서 본 발명은 주방사체(10)와 부방사체(30) 사이의 전류 경로를 다양하게 형성할 수 있는 위치에 비아홀(50)을 형성함으로써 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있고, 또한 외부로 연장되어 형성된 도전성 막대(12)의 길이를 조절함으로써 공진 주파수를 조절할 수 있게 된다.

상기 주방사체(10)는, 상기 임피던스 매칭부(11)의 타단의 하부면의 소정 위치에 형성되어 급전하기 위한 급전부(41)와, 상기 임피던스 매칭부(11)의 타단의 하부면의 소정 위치에 형성되어 접지시키기 위한 접지부(42)를 더 포함하여 형성된다. 상기 급전부(41)와 상기 접지부(42)는 각각 전도성 패드 형태로 형성되며, 상기 급전부(41)는 급전 기능과 함께 상기 주방사체(10)를 상기 유전체기판(20)에 고정시키는 기능을 구비하고, 상기 접지부(42)는 접지 기능과 함께 상기 주방사체(10)를 상기 유전체기판(20)에 고정시키는 기능을 구비한다.

또한, 상기 주방사체(10)는 상기 주방사체(10)를 상기 유전체기판(20)에 더욱 안정적으로 고정시키기 위하여 상기 주방사체(10)의 하부면의 소정 위치와 그 위치에 대응되는 유전체기판(20)의 상부면에 전도성 패드(40)를 더 구비한다.

상기 주방사체(10)와 상기 부방사체(30) 사이에 전류 경로가 다양하게 조절될 수 있는 위치에 비아홀(50)이 형성될 경우에, 상기 부방사체(30)는 상기 유전체기판(20)을 관통하여 형성된 상기 비아홀(50)과 상기 전도성 패드(40)를 통하여 상기 주방사체(10)와 연결된다.

상기 주방사체(10)와 부방사체(30) 사이에 전위차가 발생되도록 상기 주방사체(10)와 상기 부방사체(30)가 소정 간격(Gap)으로 이격되어 형성된다. 즉, 유전체기판(20)의 두께는 약 0.8mm 내지 1mm가 된다. 따라서 상기 주방사체(10)와 부방사체(30) 사이에 캐패시턴스가 형성되어 대역폭이 확장된다.

상기 부방사체(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 미앤더(meander) 라인 패턴으로 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 동작을 설명하기로 한다.

주방사체(10)의 급전부(41)를 통하여 급전이 이루어지면, 전류는 도 6에 도시된 바와 같이, 주방사체(10)의 표면을 따라 흐르다가, 주방사체(10)와 부방사체(30)를 연결시켜 주는 비아홀(50)을 따라 부방사체(30)로 흐르게 된다. 이와 같이, 비아홀(50)을 통하여 전류 경로가 다양하게 형성되고 전류 경로 길이가 길어져서 공진 주파수를 하향 대역으로 조절할 수 있고 대역폭을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 주방사체(10)에 형성된 도전성 막대(12)의 길이를 조절하여 공진 주파수가 조절될 수 있다.

도 7은 주방사체가 유전체로 몰딩되어 칩 형태로 구현된 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 구성을 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 주방사체(10)는 유전체, 일예로 LCP(Liquid Crystal Polymer)에 의하여 몰딩되어 칩형태로 구현된다. 이와 같이 본 발명은 주방사체(10)를 몰딩함으로써 안테나의 크기를 더욱 소형화로 제작하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나는 일예로 2.4GHz, 5.2GHz, 5.8GHz에서 공진하는 다중 대역 공진 안테나가 될 수 있다.

본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나는, 일예로, 블루투스(Bluetooth), 무선랜(WLAN), 와이브로(Wibro) 등의 데이터 통신 서비스를 지원하기 위한 공진 주파수 대역에서 동작될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래 세라믹 칩 안테나의 구조의 일예를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 상면도.

도 4는 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 후면도.

도 5는 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 입체적인 분해도.

도 6은 본 발명에 의한 주방사체와 부방사체 사이에 형성된 비아홀을 통하여 다양하게 형성되는 전류 경로를 나타내는 도면.

도 7은 주방사체가 유전체로 몰딩되어 칩 형태로 구현된 본 발명에 따른 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나의 구성을 나타내는 도면.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10: 주방사체 11: 임피던스 매칭부

12: 도전성 막대 20: 유전체기판

30: 부방사체 40: 전도성 패드

41: 급전부 42: 접지부

50: 비아홀

Claims (7)

1. 소정 주파수 대역에서 공진하는 주방사체와;

   상기 주방사체의 하부에 상기 주방사체와 평행하도록 구비되는 유전체기판과;

   상기 유전체기판의 상부면에 소정 형상의 패턴으로 형성되어 주방사체를 고정시키는 전도성패드와;

   상기 유전체기판의 하부면에 소정 형상의 패턴으로 형성되는 부방사체; 및

   상기 주방사체와 상기 부방사체 사이에 전류 경로가 다양하게 형성되는 위치에 상기 유전체기판을 관통하여 형성되어 상기 부방사체와 상기 주방사체가 고정되는 전도성패드를 연결하는 복수개의 비아홀을 구비하여 형성되는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비아홀이 형성되는 위치 및 개수에 따라 상기 주방사체 및 상기 부방사체를 흐르는 전류의 경로가 다양하게 조절되어 공진 주파수 및 대역폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 주방사체는 소정의 공진 주파수에 따른 공진 길이, 폭, 및 두께로 다중 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 주방사체의 일단에 연결되고 외부로 길이 방향으로 직선형으로 형성되며 길이를 가변하여 상기 공진 주파수를 조절하기 위한 도전성 막대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 주방사체는,

   하부면의 소정 위치에 전도성 패드 형태로 형성되며 급전하기 위한 급전부 및 접지부를 더 포함하여 형성되며,

   상기 급전부와 상기 접지부는 상기 주방사체를 상기 유전체 기판에 고정시키는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 주방사체는 유전체로 몰딩되어 칩 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 부방사체가 미앤더라인(meander line) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 비아홀에 의한 주파수 가변 칩 안테나.

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