KR100965747B1 - 무선통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신기기에 내장되어 무선신호를 송수신하는 안테나에 관한 것으로, 특히 무선통신기기와 근거리에 위치한 주변기기를 무선으로 연결하여 신호 내지 자료를 송수신하는 무선 통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나(sub band antenna)에 관한 것이다.

본 발명은, 종래 세라믹 칩 안테나가 갖는 성능저하 및 튜닝의 어려움과, 기구형 안테나의 장착의 문제점 및 비정형화의 문제점을 해결하여 보다 편리하고 우수한 성능의 안테나를 제공하고자 개발된 것으로, 본 발명은 단일 주파수 대역을 커버하는 안테나에서 다중대역을 커버하는 보조용 칩 안테나를 제공하고자 개발된 것이다.

또한 본 발명은 장착의 문제점을 해결하기 위하여, SMT(Surface Mount Technology)방식 (기판에 직접 납땜 부착방식)으로 개발되었으며, 성능향상을 위해 칩 내부에서 칩 외부로 연결되는 방사체를 형성하여, 안테나 자체의 라디에이션 패턴(radiation patten)을 좋게 하였으며, 다중 급전부(Multi feeding)를 형성하며, 다중 급전부(Multi feeding) 간에 위상차를 형성하여 전류 흐름을 조절하는 팩터(factor)를 갖도록 하였으며, 접지부(ground) 및 이를 감싸는 플라스틱 소재를 일정한 형태로 형성하여, 전계에 의해 형성되는 자계를 조절가능하게 한 것이다.

본 발명은 다음과 같은 구조를 갖는다.

본 발명은 금속판을 프레스로 따내 방사체(11)를 형성하며, 상기 방사체(11) 는 좌우에 급전 및 그라운딩 역할을 하는 "ㄷ"형상으로 구부려진 "ㄷ"형 돌출부(12)를 가지며, 상기 "ㄷ"형 돌출부(12) 외측에는 다수개의 가지부(13)를 가지며, 상기 좌우 "ㄷ"형 돌출부(12) 사이의 중앙부에는 표면에 절결홈(16)으로 형성되는 패턴(17)을 가지며,

상기 방사체(11)는 플라스틱 외형(21)으로 감싸지되, 상기 플라스틱외형(21)의 바닥면에는 상기 "ㄷ"형 돌출부(12)의 돌출면(12-1)이 플라스틱 외형(21) 바닥면 위로 표출되며, 상기 "ㄷ"형 돌출부(12) 양옆의 다수개의 가지부(13)는 플라스틱 외형(21) 상면 양옆 밖으로 돌출되도록 한 것이다.

칩안테나, 무선통신기기용 안테나

Description

무선통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나{Integrated sub band Chip Antenna for wireless device}

본 발명은 무선통신기기에 내장되어 무선신호를 송수신하는 안테나에 관한 것으로, 특히 무선통신기기와 근거리에 위치한 주변기기를 무선으로 연결하여 신호 내지 자료를 송수신하는 무선 통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나(sub band antenna)에 관한 것이다.

상기 무선통신기기란 무선전화, 휴대전화, 무선인터넷이 가능한 컴퓨터, PDA, 캠코더, 무선이어폰, 무선캠코더, 무선마우스와 같이 무선으로 신호나 자료를 송수신하는 기기를 총칭한다.

현재 상기와 같은 무선 통신기기는 소형화 및 경량화로 개발되고 있으며, 무선통신을 이용하여 편리하며 다양한 기능 내지 다양한 서비스 기능이 부과되는 것을 볼 수 있다.

이러한 요구를 만족하기 위해 무선통신기기에 채용되는 내장회로 및 부품들은 다기능화 내지 고집적화로 개발되고 있으며, 이로 인해 그 크기는 점점 작아지는 소형화와, 고용량 및 다기능을 수행하도록 개발되고 있는 것을 볼 수 있다.

그 일례로 휴대전화와 같은 이동통신기기는 휴대전화의 주용도인 통화를 위 해 기지국과 연결되는 주 안테나를 가지며, 블루투스(Bluetooth) 기능을 갖는 휴대전화는 휴대전화와 무선이어폰 연결을 위한 서브 밴드용 안테나를 내장하는 것을 볼 수 있다.

본 발명은 블루투스 기능을 갖는 휴대전화에서 볼 수 있는 바와 같이 휴대전화 무선이어폰을 연결하는 보조안테나 기능을 수행하는 것으로, 무선통신기기와 근거리 통신을 수행하는 보조안테나로 사용되거나, 와이어리스 랜(Wireless LAN)(무선접속장치(AP)가 설치된 곳의 일정거리 안에서 초고속 인터넷을 할 수 있는 근거리 통신망) 및 와이브로(WIBRO: Wireless Broad band Internet)(이동하면서 초고속 인터넷을 이용할 수 있는 무선 휴대 인터넷) 기능을 수행하는 무선통신기기(노트북, PDA, 차량용 단말기)용 안테나로 사용 가능한 무선(이동)통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나에 관한 것이다.

현재 휴대전화 단말기에서 사용하고 있는 내장형 서브 안테나는 내장형 평면역에프 안테나(PIFA: Plan Invented F Antenna) 구조의 기구형 평판 안테나(MPA)와, 세라믹 칩 타입 안테나를 사용하고 있는 것을 볼 수 있다.

기구형 평판 안테나는 성능면에서 외장형 안테나에 비해 성능은 떨어지기는 하지만 내장할 수 있는 장점을 가지므로 계속적으로 발전되고 있음을 볼 수 있다. 하지만 기구형 평판 안테나는 크기가 큼으로 인해 공간확보가 쉽지 않게 되며, 휴대전화의 내부구조가 변할 때마다 그 형상이 같이 변해야 하는 단점을 가지며, 구조상 단가가 높아지는 단점을 갖게 된다.

또한 세라믹 칩 타입의 서브밴드 안테나는 크기가 작고 장착하기 용이한 장점을 가지나 안테나 특성 튜닝이 어렵고 대역폭이 좁아서 외부요인에 민감하며, 성능이 기구형 평판 안테나보다 떨어지는 단점을 갖는 것을 볼 수 있다.

본 발명은 종래 기구형 평판 안테나와, 세라믹 칩 타입 안테나의 특성 중 장점만을 취합하여, 소형이면서, 장착이 용이하며, 송수신 성능이 우수하며, 다중 대역을 커버하는 서브밴드용 칩 안테나를 제공하고자 개발된 것이다.

본 발명의 분야에 해당하는 칩 안테나에 관한 종래 특허문헌으로는 다음과 같은 것을 볼 수 있다.

특허등록번호 10-0665869호

(발명의 명칭: 서브 다중대역 안테나)

특허등록번호 10-0691238호

(발명의 명칭: 서브밴드 내장형 칩 안테나)

특허등록번호 10-0695207호

(발명의 명칭: 이중대역 소형 칩 안테나)

특허등록번호 10-836562호

(발명의 명칭: 칩 안테나 및 그 제조방법)

특허등록번호 10-707242호

(발명의 명칭: 유전체 칩 안테나)

특허등록번호 10-797659호

(발명의 명칭: 칩 안테나)

특허등록번호 10-638659호

(발명의 명칭: 광 대역 내장형 안테나)

특허등록번호 10-799875호

(발명의 명칭: 칩 안테나 및 이를 포함하는 이동통신 단말기)

특허등록번호 10-783349호

(발명의 명칭: 다층 방사체를 이용한 칩 안테나)

특허등록번호 10-805279호

(발명의 명칭: 적층형 칩 안테나)

등 다양한 칩 안테나 내지 유전체 칩 안테나에 관한 특허 문헌을 볼 수 있다.

본 발명은 상기 종래의 칩 안테나와는 다른 구성을 갖는 보다 진보되며, 제조가 용이한 구성을 가지며, 효율이 우수한 칩 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명은 각종 무선통신기기 또는 휴대전화와 같은 이동통신기기에 내장하여 근거리에 위치한 주변기기와 무선으로 신호나 자료(Data)를 송수신하는 보조밴드 안테나로, 특히 이동통신기기(또는 무선통신기기)의 회로기판에 납땜으로 직접 부착하는 (SMT: Surface Mount Technology)칩 타입의 보조밴드 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명은, 종래 세라믹 칩 안테나가 갖는 성능저하 및 튜닝의 어려움과, 기구형 안테나의 장착의 문제점 및 비정형화의 문제점을 해결하여 보다 편리하고 우수한 성능의 안테나를 제공하고자 개발된 것으로, 본 발명은 단일 주파수 대역을 커버하는 안테나에서 다중대역을 커버하는 보조용 칩 안테나를 제공하고자 개발된 것이다.

또한 본 발명은 장착의 문제점을 해결하기 위하여, SMT(Surface Mount Technology)방식 (기판에 직접 납땜 부착방식)으로 개발되었으며, 성능향상을 위해 칩 내부에서 칩 외부로 연결되는 방사체를 형성하여, 안테나 자체의 라디에이션 패턴(radiation patten)을 좋게 하였으며, 다중 급전부(Multi feeding)를 형성하며, 다중 급전부(Multi feeding) 간에 위상차를 형성하여 전류 흐름을 조절하는 팩터(factor)를 갖도록 하였으며, 접지부(ground) 및 이를 감싸는 플라스틱 소재를 일정한 형태로 형성하여, 전계에 의해 형성되는 자계를 조절가능하게 한 것이다.

본 발명은 그 외형의 치수가 6㎜×2.5㎜×1㎜(길이×폭×높이)의 극히 작은 치수로 점점 소형화되는 휴대전화의 회로기판에 SMT(직접 납땜 부착)에 의해 부착사용되는 것이다.

본 발명은 금속판을 프레스로 따내 방사체(11)를 형성하며, 상기 방사체(11)는 좌우에 급전 및 그라운딩 역활을 하는 "ㄷ"형상으로 구부려진 "ㄷ"형 돌출부(12)를 가지며, 상기 "ㄷ"형 돌출부(12) 외측에는 다수개의 가지부(13)를 가지며, 상기 좌우 "ㄷ"형 돌출부(12) 사이의 중앙부에는 표면에 절결홈(16)으로 형성되는 패턴(17)을 가지며, 상기 방사체(11)는 플라스틱 외형(21)으로 감싸지되, 상기 플라스틱외형(21)의 바닥면에는 상기 "ㄷ"형 돌출부(12)의 돌출면(12-1)이 플라스틱 외형(21) 바닥면 위로 표출되며,

상기 "ㄷ"형 돌출부(12) 양옆의 다수개의 가지부(13)는 플라스틱 외형(21)의 상면 양옆 밖으로 돌출되도록 한 것이다.

상기에 있어 방사체(11)를 감싸는 플라스틱 외형(21)의 재질은 유전체플라스틱인 LCP(Liquid Crystal polymer)를 사용토록 한 것이다.

상기에 있어 좌우 "ㄷ"형 돌출부(12)의 돌출면(12-1)은 다수쪽으로 분리되도록 다수개의 분리홈(12-2)을 갖도록 한 것이다.

상기에 있어 방사체(11)의 좌우 "ㄷ"형 돌출부(12) 사이의 중앙부에 절결홈(16)으로 형성되는 패턴(17)은 패턴(17)이 좌우대칭이 되도록 절결홈(16)을 형성한 것이다.

도면 중 미설명 부호 31은 본 발명이 SMT로 부착되는 무선통신기기의 회로기 판이다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명은 무선통신기기의 회로기판에 직접 부착되는 아주 작은 소형으로 점점 소형화되는 이동통신기기에 용이하게 장착되는 잇점을 갖는다.

특히, 유전체 플라스틱 외형 밖으로 돌출되는 다수개의 단자타입으로 된 가지부는 그 길이 및 폭, 개수를 조절하거나 변형시켜 최상의 기능을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 방사체를 감싸는 플라스틱 외형은 LCP 유전체로 형성하여 전기적 특성을 양호하게 하며 회로기판(PCB)에 실장이 용이한 구조를 갖게된다.

본 발명은 기존 세라믹 및 기타 칩 안테나와는 달리, 플라스틱 외형의 내측 방사체는 좌우 대칭구조를 가지므로, 제품실장시(SMT) 좌우가 바뀜으로 인한 불량 요인이 없게 되며, 상기 방사체는 급전부 및 그라운딩부와 연결 및 돌출되는 다수개의 가지부로 인해 전기적인 특성 튜닝을 할 수 있다.

따라서 본 발명은 종래의 기존 칩안테나 대비 향상된 구조를 갖는 칩 안테나를 제공하게 된다.

본 발명은 도9에서 보는 바와 같이 정재파비가 우수한 전기적 특성을 갖게 된다.

또한 도10 내지 도12 도에서 보는 방사패턴에서 보는 바와 같이 우수한 안테나 이득을 갖게 된다.

또한 본 발명은 "ㄷ"자형 돌출부 즉, 회로기판과 접속되는 접지부는 급전부와 그라운딩부를 동시에 형성하므로 급전포인트와 그라운딩 포인트의 거리 및 위치를 임의로 설정가능하게 함으로써 안테나의 임피던스를 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

상기 "ㄷ"형 돌출부로 접속되는 급전포인트는 여러개로 형성하는 다중급전방식을 채택할 수 있으며,

이로인해 입력신호간의 위상차를 다르게 형성하여 급전함으로써 원하는 공진주파수 및 대역폭, 임피던스 매칭 뿐만 아니라 성능을 향상시키는 구조를 갖는다.

급전부 및 그라운딩부와 연결되어 지는 가지부는 길이, 폭, 개수 조절을 통해 안테나의 방사패턴을 좋게하여 성능을 향상하는 효과를 가지며, 또한 임피던스 정합을 통해 안테나에서 방사되는 전기신호의 양을 향상하는 효과를 갖게 된다.

상기 전기적 특성이라 함은 정재파비(V.S.WR) 및 방사 패턴을 의미하며,

정재파비는 안테나를 통해 방출되는 신호대비 반사되는 신호의 양이며,

방사패턴은 안테나를 통해 방출되는 전자파의 양을 검출하고 어떠한 형태로 방출되는지를 나타내는 것이다.

본 발명은 휴대용 이동통신기기의 안테나로서 특히 근거리에 위치한 주변기기와 송수신이 가능한 보조밴드(Sub band) 안테나를 제공하며 특히, 이동통신기기의 회로기판(PCB)에 실장(SMT)되며, 칩 형태를 갖는 이동통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명에 있어 방사체(11)는 금속재를 프레스로 따냄과 동시에 절곡하여 형성하되 다수개의 단자 형태로 된 급전부와 그라운딩부를 동시에 갖는다. 특히 PCB에 SMT 되는 "ㄷ"형으로 구부려진 "ㄷ"형 돌출부(12)의 돌출면(12-1)은 하나로 형성되거나 다수개의 분리홈(12-2)을 형성하여 다수개의 돌출면(12-1)으로 분리 형성하게 된다.

상기 돌출면(12-1)은 방사체(11)를 감싸는 플라스틱 외형(21)의 바닥면보다 약간 높게 바닥면 위로 돌출되어 지게 된다.

상기 유전체플라스틱은 내열온도 300°이상으로 회로기판에 실장될 시 변형이 없게 장착이 가능하며, 유전체 플라스틱 밖으로 돌출되는 다수개의 가지부는 그 길이 및 폭, 개수를 조절하는 외형상의 변형으로 최상의 기능을 수행하게 되는 것이다.

이와 같은 본 발명은 점점 소형화되는 휴대용 무선전화의 회로기판에 전혀 무리없이 부착되는 초소형의 크기인 길이×폭×높이가 6㎜×2.5㎜×1㎜를 갖게 된다.

이와 같은 본 발명은, 블루투스(Bluetooth)와 같이 휴대전화와 근거리에 위치한 주변기기의 통신을 수행하거나, 와이리어스 랜(Wireless LAN) 및 와이브로(wibro) 기능을 수행하는 보조밴드(sub band)용 내장형 칩 안테나를 제공하는 것이다.

특히 본 발명은 "ㄷ" 형상으로 구부린 좌우 "ㄷ"형 돌출부(12) 사이의 중앙부에 절결홈(16)으로 형성되는 패턴(17)은 좌우 대칭으로 형성하게 되며, 전기적인 특성에 따라 다양한 패턴(17)을 형성하게 된다.

또한 "ㄷ"형 돌출부(12) 일측에 형성되며, 플라스틱 외형(21) 밖으로 돌출되는 다수개의 지지부(13)는 그 갯수 및 폭, 길이를 임의로 설정하여 최상의 기능을 발휘하게 되며, 상기 가지부(13)의 길이를 조절(절단)하여 튜닝할 수 있음으로 인해, 종래 칩 안테나에서 수행할 수 없었던 튜닝 기능을 갖는 것이다.

도1 본 발명의 사시도

도2 본 발명의 저면사시도

도3 본 발명에 사용되는 방사체의 사시도

(A 평면사시도, B 저면사시도)

도4 본 발명의 타실시예의 사시도

도5 본 발명의 타실시예의 저면사시도

도6 본 발명에 사용되는 타실시예의 방사체의 사시도

(C 평면사시도, D 저면사시도)

도7 본 발명의 단면도

(도1의 a-a선 단면도)

도8 본 발명의 사용상태 단면도

도9 본 발명의 정재파 특성을 나타낸 그래프

도10 본 발명의 2,40GHz 주파수대의 방사패턴 그래프

도11 본 발명의 2,44GHz 주파수대의 방사패턴 그래프

도12 본 발명의 2,48GHz 주파수대의 방사패턴 그래프

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

11 방사체 12 "ㄷ"형 돌출부

12-1 돌출면 12-2 분리홈

13 가지부 16 절결홈

17 패턴

21 플라스틱 외형

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 금속판을 프레스로 따내 방사체(11)를 형성하며,

   상기 방사체(11)는 중앙부에 절결홈(16)으로 형성되는 패턴(17)을 가지며,

   상기 방사체(11) 외측에는 다수개의 가지부(13)를 가지며,

   상기 방사체(11)는 플라스틱 외형(21)으로 감싸지되, 상기 방사체 외측에 형성된 다수개의 가지부(13)는 플라스틱 외형(21) 상면 양 옆 밖으로 돌출되도록 한 무선통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나에 있어서,

   상기 방사체(11)는 좌우에 급전 및 그라운딩 역활을 하는 "ㄷ"형상으로 구부려진 "ㄷ"형 돌출부(12)를 가지며,

   좌우 "ㄷ"형 돌출부(12)의 돌출면(12-1)은 다수개쪽으로 분리되도록, "ㄷ"형 돌출부(12)에는 다수개의 분리홈(12-2)을 가지되, "ㄷ"형 돌출부(12)의 돌출면(12-1)이 플라스틱 외형(21) 바닥면 위로 표출되도록 한 것을 특징으로 하는 무선통신기기용 내장형 칩 타입의 보조밴드 안테나.
4. 삭제

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