KR100965333B1 - 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 일체형 블루투스 모듈에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 블루투스 안테나를 모듈기판의 내부 또는 표면에 미앤더 형상으로 형성하여 소형으로 임피던스의 조절이 용이하게 하도록 하고 저가로 제조할 수 있도록 한 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 회로기판에 적층되어 있는 모듈기판; 상기 모듈기판에 적층되어 있는 블루투스 칩; 및 상기 모듈기판의 표면에 형성되어 있으며 상기 블루투스 칩으로부터 무선 신호를 입력받는 급전부와, 상기 모듈기판의 내부와 표면에 걸쳐 미앤더 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며 무선 신호를 외부로 방사하기 위한 미앤더 방사부를 포함하며, 상기 블루투스 칩에서 송출되는 무선신호를 상기 급전부 그리고 상기 미앤더 방사부를 거쳐 외부로 방사하는 블루투스 안테나를 포함하여 이루어진 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈이 제공된다.
블루투스, 안테나, 미앤더, 일체형

Description

미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈{Monopole-type Bluetooth Module with Meander-type Antenna}
본 발명은 안테나 일체형 블루투스 모듈에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 블루투스 안테나를 모듈기판의 내부 또는 표면에 미앤더 형상으로 형성하여 소형으로 임피던스의 조절이 용이하게 하도록 하고 저가로 제조할 수 있도록 한 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에 관한 것이다.
블루투스(Bluetooth)는 스웨덴의 에릭슨, 미국의 IBM과 인텔, 핀란드의 노키아, 일본의 도시바 등이 개발한 무선 통신 규격의 개발 코드명이다.
블루투스 통신 기술은 최대 데이터 전송속도 1Mbps에 최대 전송거리 10M(출력 증폭기 미장착시)의 무선 통신을 수행하며, 사용자가 면허 없이 2.4GHz의 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역을 비교적 손쉽게 저렴한 비용으로 사용할 수 있다.
이러한 블루투스는 호핑 속도가 빠른 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)을 사용하기 때문에 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식을 사용하여 제한된 공간 내에 공존할 수 있는 채널수가 많지 않아 비슷한 대역의 여러 장치가 공존했을 경우 수율(Throughput)이 떨어지는 무선랜 등에 비하여 간섭에 강한 특성을 가지게 된다.
따라서, 블루투스는 1600Hz의 빠른 호핑 속도의 FHSS 방식을 사용하여 제한된 공간 내에서 다수의 네트워크가 공존할 수 있기 때문에 이동통신 어플리케이션이 가능하다.
또한, 블루투스는 소형, 저전력 솔루션이므로 휴대 장치에 탑재가 가능하다. 무선 랜의 경우 전력 소모량이 크고, 그 부피도 큰 편이므로 배터리 전원의 소형 휴대 장치에 내장시키기에는 적합하지 못하다. 반면 블루투스는 휴대폰, PDA, 디지털 카메라 등의 다양한 분야의 휴대 장치에 이미 탑재되어 제품으로 출시되고 있다.
이와 같은 블루투스 통신 기술의 구현을 위해서 블루투스 주파수 대역에 맞는 안테나가 필요하다. 휴대폰이나 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 등 휴대 장치도 블루투스 통신 기술의 구현을 위해 블루투스 안테나가 필요하게 되는데, 휴대 장치에 대해 블루투스 안테나는 외장형이나 내장형으로 제공된다.
여기에서, 외장형의 경우는 다중대역 안테나를 이용하여 블루투스 대역의 주파수를 송수신하도록 구현한다.
그러나, 이처럼 휴대 장치에 다중대역 안테나를 통해 블루투스 안테나가 구현되는 경우, 주파수 분리를 위한 여러 소자가 필요하게 되며, 이에 따라 블루투스 안테나가 구현되면서 휴대 장치의 회로가 복잡해지는 현상과 회로기판의 실장공간을 상당 부분 차지하게 되어 소형화를 어렵게 하는 문제가 발생된다.
한편, 내장형의 경우 휴대 장치의 회로기판에 칩형의 블루투스 안테나를 실장하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 칩형의 블루투스 안테나가 구비된 블루투스 모듈의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 블루투스 모듈은 블루투스 칩(10), 매칭 소자(20), 칩형 블루투스 안테나(30)로 구성되어 있다.
이러한 블루투스 모듈은 블루투스 칩(10), 매칭 소자(20), 칩형 블루투스 안테나(30)를 각각 독립적인 부품으로 제조한 후에, 회로기판에 실장할 때 각각의 부품 상호간을 전기적으로 연결시켜 준다.
이처럼 각각의 부품을 조립하게 되면 부품 조립 공정이 추가되어 추가적인 비용이 발생되고, 별도의 블루투스 안테나를 위해 칩이 필요하게 됨에 따라 비용이 증가한다.
또한, 회로기판상에 매칭 소자와 안테나 실장 공간이 필요하게 되어 블루투스 모듈을 소형화하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 블루투스 안테나를 모듈기판에 최적화하여 구현하여 제품의 소형화가 가능하도록 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 블루투스 안테나를 접지로부터 최대한 이격되도록 구현하여 원하는 방사 특성을 확보할 수 있도록 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 블루투스 안테나를 모듈기판에 설계하여 구현하여 별도의 블루투스 안테나 칩이 필요하지 않도록 하고 추가적인 부품 조립 공정이 필요하지 않도록 하여 비용 절감을 가져올 수 있도록 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회로기판에 적층되어 있는 모듈기판; 상기 모듈기판에 적층되어 있는 블루투스 칩; 및 상기 모듈기판의 표면에 형성되어 있으며 상기 블루투스 칩으로부터 무선 신호를 입력받는 급전부와, 상기 모듈기판의 내부와 표면에 걸쳐 미앤더 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며 무선 신호를 외부로 방사하기 위한 미앤더 방사부를 포함하며, 상기 블루투스 칩에서 송출되는 무선 신호를 상기 급전부 그리고 상기 미앤더 방사부를 거쳐 외부로 방사 하는 블루투스 안테나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 모듈기판은, 상기 회로기판의 난-그라운드 영역에 실장되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 블루투스 안테나는, 상기 미앤더 방사부에 일단이 연결되어 있고 타단이 상기 급전부에 연결되어 있으며 라인 형상의 방사 라인으로 형성되어 상기 미앤더 방사부가 상기 회로기판의 그라운드면으로부터 일정 이격 공간을 확보할 수 있도록 하기 위한 이격공간 확보부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 모듈기판은 세라믹 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 블루투스 안테나의 미앤더 방사부는, 상기 모듈기판의 상부면에 각진 편자 형상의 방사 라인으로 형성되어 있는 제1 상부 방사 라인; 상기 모듈기판의 상부면에 막대 형상의 방사 라인으로 상기 제1 상부 방사 라인의 긴변과 평행하게 형성되어 있는 제2 상부 방사 라인; 상기 모듈기판의 하부면에 미앤더 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며 일단이 상기 이격공간 확보부에 연결되어 있는 제1 하부 방사 라인; 상기 모듈기판의 하부면에 각진 편자 형상의 방사 라인으로 형성되어 있는 제2 하부 방사 라인; 상기 모듈기판의 내부에 도전성을 갖도록 형성되어 있으며 상기 제1 상부 방사 라인과 상기 제1 하부 방사 라인을 연결하여 상기 제1 하부 방사 라인으로부터 상기 제1 상부 방사 라인으로 무선신호가 전달되도록 하는 제1 접속부; 상기 모듈기판의 내부에 도전성을 갖도록 형성되어 있으며 상기 제1 상부 방사 라인과 상기 제2 하부 방사 라인을 연결하여 상기 제1 상 부 방사 라인으로부터 상기 제2 하부 방사 라인으로 무선신호가 전달되도록 하는 제2 접속부; 및 상기 모듈기판의 내부에 도전성을 갖도록 형성되어 있으며 상기 제2 상부 방사 라인과 상기 제2 하부 방사 라인을 연결하여 상기 제2 하부 방사 라인으로부터 상기 제2 상부 방사 라인으로 무선신호가 전달되도록 하는 제3 접속부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제2 상부 방사 라인의 길이를 조정하여 임피던스 정합을 실현하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1 상부 방사 라인의 일부는 상기 제1 하부 방사 라인의 일부와 상기 모듈기판의 두께 방향으로 겹치도록 적층되어 있고 다른 일부는 상기 제2 하부 방사 라인의 일부와 상기 모듈기판의 두께 방향으로 겹치도록 적층되어 있으며, 상기 제2 상부 방사 라인은 상기 제2 하부 방사 라인의 일부와 상기 모듈기판의 두께 방향으로 겹치도록 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 블루투스 안테나를 모듈기판의 내부 또는 표면에 구현함으로써 블루투스 안테나를 실장하기 위한 별도의 실장 공간이 필요하지 않게 되어 블루투스 모듈의 소형화가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 접지와 안테나 간격이 최적화되도록 구현함으로써회로기판의 접지면에 의한 전파 손실을 차단할 수 있도록 하여 원하는 방사 특성을 얻을 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블루투스 안테나를 블루투스 모듈의 모듈기판에 구현하여 별도의 블루투스 안테나 칩이 필요하지 않도록 함으로써 제작 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이제, 도 2 이하의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 구성을 살펴보면 아래와 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 부분 투영 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈(110)은, 회로기판(100)에 적층되어 있는 모듈기판(112)과, 모듈기판(112) 위에 실장되어 있는 블루투스 칩(114)과, 모듈기판(112)의 양면에 형성되어 있는 미앤더형 블루투스 안테나(116)로 이루어져 있다.
여기에서, 회로기판(100)은 PCB 기판이 사용가능하며, 도 3의 단면도를 보면 알 수 있는 바와 같이 양면의 표면에 그라운드면(100a, 100b)이 판형으로 형성되어 있다.
그리고, 회로기판(100)에는 블루투스 모듈(110)이 실장될 수 있도록 상하 그라운드면(100a, 100b)중에서 상부 그라운드면(100a)의 일정 부분이 에칭되어 난-그라운드(Non-ground area) 영역(100a')이 형성되어 있다.
이러한 회로기판(100)의 난-그라운드 영역(100a')은 회로기판(100)에 그 위 치가 고정된 것은 아니지만 전파 특성을 고려할 때 도 4에 도시된 바와 같이 모서리의 가장 자리가 바람직하다. 회로기판(100)은 일예로 특정 휴대 장치의 크기와 비슷한 50mm*80mm의 크기와 1.2mm의 두께를 가질 수 있다.
한편, 모듈기판(112)은 회로기판(100)의 난-그라운드 영역에 적층되어 있으며, 도 2의 부분 투영 사시도를 참조하면 회로기판(100)의 평면에 대하여 수직으로 뻗은 제1 내지 제4의 측면, 상부면 그리고 하부면을 갖는 눕혀진 평행직육면체의 형상을 갖고 있다.
이러한 모듈기판(112)의 상부면에는 블루투스 칩(114)이 실장되어 있으며 미앤더 방사부(220)의 상부 방사 라인(221,223)이 형성되어 있다. 그리고, 모듈기판(112)의 내부에는 상부 방사 라인(221,223)과 하부 방사 라인(222,224)을 전기적으로 접속하기 위한 접속부(225,226,227)가 형성되어 있다.
또한, 모듈기판(112)의 하부면에는 블루투스 안테나(116)의 급전부(200), 이격공간 확보부(205), 돌출부(210), 미앤더 방사부(220)의 하부 방사 라인(222, 224)이 형성되어 있다.
이러한 모듈기판(112)은 PCB 기판과 세라믹 기판이 사용가능하다. 여기에서 세라믹 기판은 PCB 기판에 비하여 전기적인 유전율이 높고 전기적인 손실이 작아 내부의 수동소자의 크기를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 세라믹 기판은 저온 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하"LTCC"라 함) 기판 제조 기술로 제조되며, LTCC 기술은 세라믹과 금속의 동시 소성이 가능한 공정 특성에 따라서 모듈기판(112) 내부에 수동소자를 구현할 수 있 는 장점을 갖고 있으므로 부품들 간의 복합화와 경박 단소화를 가능케 한다.
또한, LTCC 기판은 이와 같은 내부 수동소자(Embedded Passives)를 구현할 수 있는 특징으로 인하여 SOP(System-On-Package)를 구현할 수 있어 SMD(Surface Mounted Device) 부품에서 발생하는 기생효과(parasitic effect)를 최소화 시킬 수 있고, 표면 실장시 납땜 부위에서 발생하는 전기적인 잡음 신호의 감소에 의한 전기적 특성의 향상과 납땜수의 감소에 의한 신뢰성 향상의 장점을 갖게 된다.
모듈기판(112)은 일예로 12.5mm*6.5mm의 크기와 0.4mm의 두께를 가질 수 있다.
한편, 블루투스 칩(114)은 모듈 기판(112)의 상부면에 실장되는데, RF 트랜시버,베이스밴드 처리부를 포함한다.
여기에서, RF 트랜시버는 보통 79개의 교신 채널을 설정하여 무선망을 구성하고, 블루투스 통신의 RF 신호 송수신을 제어하게 된다. 그리고, 베이스밴드 처리부는 전달된 데이터를 처리하며, 제어 기능을 수행하기 위한 운용 프로그램을 포함한다.
또한, 베이스밴드 처리부는 기저대역 주파수를 스펙트럼 확산 방식을 이용하여 처리하는데, 기저대역 주파수는 별도의 주파수 변조 과정을 거치지 않고 디지탈 신호가 송수신될 수 있는 주파수를 의미한다. 또한, 블루투스 칩(114)은 RF 트랜시버 및 베이스밴드 처리부와 함께 필터, 스위치 등의 외부 소자들을 포함하고 있다.
다음으로, 블루투스 안테나(116)는 급전부(200)와, 이격공간 확보부(205)와, 돌출부(210) 그리고 미앤더 방사부(220)를 포함하고 있으며, 도 3의 단면도를 참조 하면 알 수 있는 바와 같이 난-그라운드 영역(100a')에 형성되어 있어 충분한 방사가 이루어질 수 있도록 구현되어 있다.
여기에서, 블루투스 안테나(116)의 급전부(200)는 이격공간 확보부(205)의 앞단에 위치하고 있으며(도 3의 단면도와 도5b의 모듈기판의 하부면상의 평면도를 참조), 블루투스 칩(114)으로부터 무선 신호를 수신하여 이격공간 확보부(205)로 입력시킨다.
그리고, 블루투스 안테나(116)의 이격공간 확보부(205)는 미앤더 방사부(220)가 상부 그라운드면(100a)으로부터 이격 공간을 충분히 확보할 수 있도록 하기 위한 것으로(도 3의 단면도 참조), 막대 형상의 방사 라인으로 모듈기판(112)의 하부면에 블루투스 칩(114)의 하나의 변에 수직하게 멀어지도록 형성되어 있으며, 그 일단은 급전부(200)에 연결되어 있고 타단은 미앤더 방사부(220)에 형성되어 있어 급전부(200)로부터 무선 신호를 수신하여 미앤더 방사부(220)로 전달한다.
또한, 이격공간 확보부(205)는 일정한 폭(W3)을 가지고 있고 일정한 길이(L3)를 가지고 있으며 미앤더 방사부(220)에 수직하게 돌출되어 있다(도 5b의 평면도 참조).
다음으로, 블루투스 안테나(116)의 돌출부(210)는 이격공간 확보부(205)에 평행하게 형성되어 있으며, 일정한 폭(W4)을 가지고 있고, 일정한 길이(L3)를 가지고 있으며, 미앤더 방사부(220)에 수직하게 형성되어 있다(도 5b의 평면도 참조). 여기에서, 이격공간 확보부(205)와 돌출부(210)는 도 5b를 참조하면 평행하게 형성 되어 있으며 일정 간격(G7)을 확보하고 있다.
그리고, 미앤더 방사부(220)는 모듈기판(112)의 내부 또는 표면에 걸쳐 미앤더 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며, 모듈기판(112)의 상부면에 배열된 두개의 상부 방사 라인(221, 223)과, 모듈기판(112)의 하부면에 배열된 두개의 하부 방사 라인(222, 224)과, 그리고 이들을 각각 연결하기 위하여 모듈기판(112)의 내부에 형성되어 있는 도전성의 세개의 접속부(225,226,227)를 포함하고 있다.
이와 같은 미앤더 방사부(220)는 미앤더형으로 형성되어 직육면체 형상의 모듈기판(112)의 내부 또는 표면에 충분히 긴 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
이러한 미앤더 방사부(220)의 상부 방사 라인(221, 223)은 두개의 상부 방사 라인-제1 상부 방사 라인(221)과 제2 상부 방사 라인(223)-으로 이루어져 있다.
여기에서, 제1 상부 방사 라인(221)은 도 5a의 평면도를 참조하면 각진 편자 형상을 하고 있으며, 블루투스 칩(114)에 평행하게 형성되어 있는 제1 단편과, 제1 단편에 수직하게 꺽여 있으며 블루투스 칩(114)으로부터 멀어지도록 형성되어 있는 제2 단편과, 제2 단편에 수직하게 꺽여 있으며 제1 단편에 평행한 제3 단편으로 구성되어 있다. 또한, 제1 상부 방사 라인(221)은 일정한 폭(W1)을 가지고 있으며, 제1 단편과 제3 단편은 일정한 길이(L1)을 가지고 있고, 제1 단편과 제3 단편은 일정한 간격(G2)을 가지고 있다.
이러한 제1 상부 방사 라인(221)의 일단(제1 단편)은 제1 접속부(225)를 통하여 제1 하부 방사 라인(222)에 연결되어 있으며 타단(제3 단편)은 제2 접속 부(226)을 통하여 제2 하부 방사 라인(224)에 연결되어 있다. 따라서, 제1 상부 방사 라인(221)은 제1 하부 방사 라인(222)으로부터 입력되는 무선신호를 제2 하부 방사 라인(224)으로 전달한다.
다음으로, 제2 상부 방사 라인(223)은 도 5a를 참조하면 막대 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며 일단은 제3 접속부(227)를 통하여 제2 하부 방사 라인(224)에 연결되어 있다. 그리고, 제2 상부 방사 라인(223)은 일정한 폭(W1)과 일정한 길이(L1)을 가지고 있다. 이러한 제2 상부 방사 라인(223)은 제2 하부 방사 라인(224)으로부터 입력되는 무선신호를 외부로 방사한다.
한편, 미앤더 방사부(220)의 하부 방사 라인(222, 224)은 두개의 하부 방사 라인-제1 하부 방사 라인(222)과 제2 하부 방사 라인(224)-으로 이루어져 있다.
여기에서, 제1 하부 방사 라인(222)은 도 5b를 참조하면 각진 "S"자 형상의 미앤더 형상으로 이루어져 있으며, 블루투스 칩(114)의 한면에 평행하게 형성되어 있는 제1 단편과, 제1 단편으로부터 블루투스 칩(114)에서 멀어지도록 수직하게 꺽여 있는 제2 단편과, 제2 단편에 수직하게 꺽여 있으며 제1 단편에 평행한 제3 단편과, 제3 단편으로부터 블루투스 칩(114)에 멀어지도록 수직하게 꺽여 있는 제4 단편 그리고 제4 단편으로부터 수직하게 꺽여 있으며 제3 단편에 평행한 제5 단편으로 구성되어 있다. 또한, 제1 하부 방사 라인(222)은 일정한 폭(W2)을 가지고 있으며, 제1 단편과 제3 단편은 일정한 간격(G6)를 가지고 있고, 제3 단편과 제5 단편 은 일정한 간격(G5)을 가지고 있으며, 제1 단편과 제3 단편 그리고 제5 단편은 일정한 길이(L4=L2+W3+G7+W4)를 가지고 있다.
이러한 제1 하부 방사 라인(222)의 일단(제1 단편)은 이격공간 확보부(205)를 통하여 급전부(200)에 연결되어 있고 타단(제5 단편)은 제1 접속부(225)를 통하여 제1 상부 방사 라인(221)과 연결되어 있다. 따라서, 제1 하부 방사 라인(222)은 블루투스 칩(114)으로부터 입력되는 무선 신호를 제1 상부 방사 라인(221)으로 전달한다.
다음으로, 제2 하부 방사 라인(224)는 제1 상부 방사 라인(221)과 동일하게 각진 편자 형상을 하고 있으며, 제1 하부 방사 라인(222)의 긴변과 평행하게 형성되어 있는 제1 단편과, 제1 단편에 블루투스 칩(114)으로부터 멀어지도록 수직하게 꺽여 있는 제2 단편과, 제2 단편에 수직하게 꺽여 있으며 제1 단편에 평행한 제3 단편으로 구성되어 있다. 또한, 제2 하부 방사 라인(224)은 일정한 폭(W2)을 가지고 있으며, 제1 단편과 제3 단편은 일정한 길이(L4)을 가지고 있고, 제1 단편과 제3 단편은 일정한 간격(G3)을 가지고 있다.
이러한, 제2 하부 방사 라인(224)의 일단(제1 단편)은 제2 접속부(226)를 통하여 제1 상부 방사 라인(221)에 연결되어 있으며 타단(제3 단편)은 제3 접속부(227)을 통하여 제2 상부 방사 라인(223)에 연결되어 있다. 따라서, 제2 하부 방사 라인(224)은 제1 상부 방사 라인(221)에서 입력되는 무선 신호를 제2 상부 방사 라인(223)으로 전달한다.
한편, 미앤더 방사부(220)의 제1 상부 방사 라인(221)의 제1 단편과 제1 하부 방사 라인(222)의 제5 단편은 모듈기판의 상부면과 하부면을 동시에 도시한 도 5c의 평면도를 참조하면 서로 모듈기판(112)의 두께(T) 방향으로 적층되어 겹쳐진 구조로 배열되어 있다.
또한, 제1 상부 방사 라인(221)의 제3 단편과 제2 하부 방사 라인(224)의 제1 단편도 모듈기판의 상부면과 하부면을 동시에 도시한 도 5c의 평면도를 참조하면 서로 모듈기판(112)의 두께 방향으로 적층되어 겹쳐진 구조로 배열되어 있다.
또한, 제2 상부 방사 라인(223)과 제2 하부 방사 라인(224)의 제3 단편은 모듈기판의 상부면과 하부면을 동시에 도시한 도 5c의 평면도를 참조하면 서로 모듈기판(112)의 두께 방향으로 적층되어 겹쳐진 구조로 배열되어 있다.
그리고, 본 발명에서는 상부 방사 라인(221,223)과 하부 방사 라인(222,224)은 동일한 폭을 가지고 있는 것으로 도시되어 있지만 서로 다른 폭을 갖도록 구현할 수 있다.
또한, 상부 방사 라인(221,223)과 하부 방사 라인(222,224)은 폭과 길이를 조정하거나 인접한 단편들의 간격을 조정하여 주파수 특성 등을 조정할 수 있다.
또한, 미앤더 방사부(220)는 상부 방사 라인(221,223)과 하부 방사 라인(222,224) 사이에 또 다른 미앤더 형상의 도전성 라인(미도시)들을 형성함으로써 3개 패턴 이상을 갖는 다층 미앤더 구조를 형성할 수도 있다.
한편, 상부 방사 라인(221,223)과 하부 방사 라인(222,224)의 서로 인접한 단편들 사이의 간격은 일예로 0.1mm~0.4mm의 매우 좁은 간격을 가지고 있는데, 이로 인해 커패시턴스 성분이 증가하게 된다.
따라서, 이러한 커패시턴스 성분이 제거되어야 하는데, 이를 위해서는 상부 방사 라인(221,223) 또는 하부 방사 라인(222,224)의 길이를 조정하여 리액턴스 성분을 증가시키면 되며, 일예로 제2 상부 방사 라인(223)의 길이를 조정하여 리액턴스 성분을 증가시켜 임피던스 정합을 실현할 수 있다.
이제, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 블루투스 모듈(110)의 블루투스 칩(114)은 회로기판(100)을 통하여 실장된 휴대 장치에서 출력하는 데이터나 음성 신호를 입력받아 블루투스 표준에 부합하도록 신호처리를 행한 후에 급전부(200)로 출력시킨다.
그러면, 급전부(200)는 입력된 블루투스 표준에 맞게 처리된 신호를 이격공간 확보부(205)-제1 하부 방사 라인(222)-제1 접속부(225)-제1 상부 방사 라인(221)-제2 접속부(226)-제2 하부 방사 라인(224)-제3 접속부(227)-제3 상부 방사 라인(223)를 통하여 무선 신호로 방사시킨다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 모듈기판의 그라운드면과 블루투스 안테나의 접근 거리를 조정하면서 측정한 정재파비 특성을 나타낸 도면이다.
여기에서, 모듈기판의 그라운드면과 블루투스 안테나의 접근 거리는 이격공간 확보부의 길이를 조정하여 이루어지게 되는데, 도 6은 이격공간 확보부의 길이 를 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm로 하였을 때의 측정한 결과값이다.
측정한 결과값에 의하면 블루투스 안테나와 그라운드면 사이의 간격이 2.5mm이상이 되면 원하는 안테나 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 블루투스 칩이 0교신채널을 설정한 경우의 3차원 방사 패턴도이고, 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 블루투스 칩이 39교신채널을 설정한 경우의 3차원 방사 패턴도이고, 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 블루투스 칩이 78교신채널을 설정한 경우의 3차원 방사 패턴도이다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 각 면의 방사 패턴이 모든 방향에 대하여 원형에 가까운 균일한 특성을 나타내고 있어 원하는 특성을 보여주고 있음을 알 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 칩형의 블루투스 안테나가 구비된 블루투스 모듈의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 부분 투영 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 회로기판을 포함한 평면도.
도 5a는 도 2의 모듈기판의 상부면상의 평면도이고, 도 5b는 도 2의 모듈기판의 하부면상의 평면도이고, 도 5c는 도 2의 모듈기판의 상부면과 하부면을 동시에 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈의 정재파비를 나타낸 그래프.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 블루투스 칩이 0교신채널을 설정한 경우의 3차원 방사 패턴도이고, 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 블루투스 칩이 39교신채널을 설정한 경우의 3차원 방사 패턴도이고, 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈에서 블루투스 칩이 78교신채널을 설정한 경우의 3차원 방사 패턴도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 회로기판 110 : 블루투스 모듈
112 : 모듈기판 114 : 블루투스 칩
116 : 블루투스 안테나 200: 급전부
205 : 이격공간 확보부 210 : 돌출부
220 : 미앤더 방사부 221,223 : 상부 방사 라인
222,224 : 하부 방사 라인 225,226,227 : 접속부

Claims (7)

  1. 회로기판에 적층되어 있는 모듈기판;
    상기 모듈기판에 적층되어 있는 블루투스 칩; 및
    상기 모듈기판의 표면에 형성되어 있으며 상기 블루투스 칩으로부터 무선 신호를 입력받는 급전부와, 상기 모듈기판의 내부와 표면에 걸쳐 미앤더 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며 무선 신호를 외부로 방사하기 위한 미앤더 방사부를 포함하며, 상기 블루투스 칩에서 송출되는 무선신호를 상기 급전부 그리고 상기 미앤더 방사부를 거쳐 외부로 방사하는 블루투스 안테나를 포함하며,
    상기 블루투스 안테나의 미앤더 방사부는,
    상기 모듈기판의 상부면에 각진 편자 형상의 방사 라인으로 형성되어 있는 제1 상부 방사 라인;
    상기 모듈기판의 상부면에 막대 형상의 방사 라인으로 상기 제1 상부 방사 라인의 긴변에 평행하게 형성되어 있는 제2 상부 방사 라인;
    상기 모듈기판의 하부면에 미앤더 형상으로 형성되어 있으며 상기 급전부로부터 전달되는 무선신호를 수신하는 제1 하부 방사 라인;
    상기 모듈기판의 하부면에 각진 편자 형상의 방사 라인으로 형성되어 있으며 상기 제1 하부 방사 라인에 평행하게 형성되어 있는 제2 하부 방사 라인;
    상기 모듈기판의 내부에 도전성을 갖도록 형성되어 있으며, 상기 제1 상부 방사 라인과 상기 제1 하부 방사라인을 연결하여 상기 제1 하부 방사 라인으로부터 상기 제1 상부 방사 라인으로 무선신호가 전달되도록 하는 제1 접속부;
    상기 모듈기판의 내부에 도전성을 갖도록 형성되어 있으며 상기 제1 상부 방사 라인과 상기 제2 하부 방사 라인을 연결하여 상기 제1 상부 방사 라인으로부터 상기 제2 하부 방사 라인으로 무선신호가 전달되도록 하는 제2 접속부; 및
    상기 모듈기판의 내부에 도전성을 갖도록 형성되어 있으며 상기 제2 상부 방사 라인과 상기 제2 하부 방사 라인을 연결하여 상기 제2 하부 방사 라인으로부터 상기 제2 상부 방사 라인으로 무선신호가 전달되도록 하는 제3 접속부를 포함하여 이루어진 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈기판은,
    상기 회로기판에 형성된 난-그라운드 영역에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블루투스 안테나는,
    상기 미앤더 방사부에 일단이 연결되어 있고 타단이 상기 급전부에 연결되어 있으며 라인 형상의 방사 라인으로 형성되어 상기 미앤더 방사부가 상기 회로기판의 그라운드면으로부터 일정 이격 공간을 확보할 수 있도록 하기 위한 이격공간 확보부를 더 포함하여 이루어진 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈기판은 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 상부 방사 라인의 길이를 조정하여 임피던스 정합을 실현하는 것을 특징으로 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 상부 방사 라인의 일부는 상기 제1 하부 방사 라인과 상기 모듈기판의 두께 방향으로 겹치도록 적층되어 있으며, 다른 일부는 상기 제2 하부 방사 라인의 일부와 상기 모듈기판의 두께 방향으로 겹치도록 적층되어 있고,
    상기 제2 상부 방사 라인은 상기 제2 하부 방사 라인의 일부와 상기 모듈기판의 두께 방향으로 겹치도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 미앤더 안테나 일체형 블루투스 모듈.
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