KR101029164B1 - 저주파 대역용 내장형 안테나 장치 - Google Patents

저주파 대역용 내장형 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 안테나 장치는, 제 1방사체 패턴 및 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 상기 제 1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴이 형성된 다면체 블럭이 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서, 인쇄회로기판의 비접지 영역은, 상층 기판 및 하층 기판; 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 제 1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴; 하층 기판의 하면에 형성되고, 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 제한된 공간에서 효과적으로 방사체 패턴을 집적화시킬 수 있으며, 보다 긴 전기적 공진 길이를 갖는 방사라인을 제공할 수 있다. 따라서, 공간상의 부담이 줄어들게 되어 공간 활용도가 증가하고, 휴대용 단말기의 슬림화 및 소형화가 가능해진다.

Description

저주파 대역용 내장형 안테나 장치{Internal antenna device for low frequency band}
본 발명은 저주파 대역용 내장형 안테나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형화 및 슬림화된 휴대용 단말기에 내장 가능하며 FM 라디오를 수신할 수 있는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치에 관한 것이다.
이동 통신 단말기의 보급을 통해 언제 어디서나 전화를 걸고 받을 수 있게 되었으며, 이를 통해 실생활 전반에 혁신적인 변화가 있게 되었다. 그리고, 이동 통신 단말기를 항시 휴대하는 사용자가 많아지면서 다양한 기능들이 부가되어 실생활에 도움을 주고 있다. 이러한 이동 통신 단말기의 다양한 기능들 중에서 급격한 진보를 보이고 있는 부분이 멀티미디어에 관련된 부분들로, 현재 다양한 멀티미디어 파일들을 생성 및 재생할 수 있는 기능들이 추가된 이동 통신 단말기들이 쏟아져나오고 있다.
즉, 이제 이동 통신 단말기는 더 이상 음성 통화만을 위한 기기가 아니라 다양한 사용자 편의 기능과 엔터테인먼트 기능을 갖는 복합된 통합 휴대 기기로 취급되고 있다. 하나의 단말기를 통해 영화를 보고, 음악을 듣고, 통신하다가 필요 시 음성 통화도 하는 등, 사용자가 이동 통신 단말기를 휴대하고 사용하는 시간은 점차 늘어만 가고 있다.
하지만, 사용자가 이동 통신 단말기를 이용하여 영화를 보거나 음악을 청취하기 위해서는 영화 또는 음악 컨텐츠를 일일이 다운받아 사용하여야 하며, 그에 따른 소정의 추가 비용을 지불하여야만 한다.
반면 FM 라디오 방송의 경우, 사용자가 새로운 내용을 즐기기 위해 컨텐츠를 일일이 다운로드 하지 않아도 되고, 추가 비용이 발생하지 않기 때문에 무료로 방송 컨텐츠를 부담없이 즐길 수가 있다. 때문에, 사용자들은 FM 라디오 수신 기능을 탑재한 이동 통신 단말기를 요구하고 있다.
FM 라디오를 수신하는 내장형 안테나의 경우 대략 87.5 ~ 108MHz의 저주파 대역에서 공진해야하기 때문에 안테나의 방사라인을 길게 형성해 주어야만 하고, 이로 인해 안테나의 물리적인 크기가 커질 수 밖에 없다. 이러한 이유로, 갈수록 소형화되고 슬림화되는 이동 통신 단말기에 적합한 소형화된 내장형 안테나를 구현하기가 쉽지 않았다(안테나의 물리적인 크기는 사용하려는 주파수가 낮을수록, 즉 파장이 길어질수록 커지게 된다).
전술한 종래의 문제점을 극복하기 위해 고유전율의 유전체를 이용하여 안테나의 크기를 소형화하려는 시도가 있었다. 하지만, 고유전율의 유전체를 이용하여 내장형 안테나를 구현하는 경우, 고유전율을 갖는 유전체의 가격이 상대적으로 비싸기 때문에 안테나의 생산원가가 상승하게 된다. 뿐만 아니라, 저주파 대역에서 공진 주파수 대역폭이 좁아지는 문제가 발생하여 원하는 방사 이득 특성을 갖는 저 주파 대역용 내장형 안테나를 구현하기가 매우 어려웠다.
한편, 대부분의 사용자들이 휴대용 단말기를 통해 FM 라디오 방송을 청취할 때 이어폰을 이용한다는 것에 착안하여 이어폰의 선을 FM 라디오 수신용 안테나로 사용하는 경우가 많다. 하지만, 이 경우(이어폰을 FM 수신용 안테나로 이용하는 경우) 이어폰(헤드셋, 이어 마이크)을 휴대용 단말기와 분리하면 FM 라디오 수신 효율이 극히 낮아지게 되는 치명적인 문제점이 발생한다. 예컨대, FM 라디오 방송을 휴대용 단말기에 내장된 스피커로 출력하는 경우나 외부 스피커를 이어폰용 잭에 연결하는 경우(연결부 길이가 FM 수신기용 안테나 기능을 하지만 길이가 맞지 않고 증폭부 등과 간섭이 발생할 수 있음)에는 FM 수신 성능이 현저히 낮아져 정상적인 FM 라디오 청취가 불가능하다. 또한, 최근 들어 많이 보급되는 블루투스 기능을 갖는 이동 통신 단말기의 경우에는, 무선 이어폰을 통해 단말기에서 출력되는 음성신호를 수신하기 때문에 이어폰의 선을 FM 수신용 안테나로 사용하는 방식을 적용할 수가 없는 문제점이 있다.
따라서, 휴대용 단말기에 내장 가능하도록 소형화된 구조를 갖는 저주파 대역용 안테나의 필요성이 갈수록 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서,
내장형 안테나가 실장되는 인쇄회로기판을 활용하여 안테나의 방사라인을 길게 형성하여 줌으로써, 저주파 대역의 신호(FM 라디오) 수신이 가능하며 소형화된 휴대용 단말기에 적용 가능한 내장형 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 상세하게는, 적층 구조를 갖는 인쇄회로기판의 비접지 영역을 이용하여 방사체 패턴의 전기적 길이를 증대시켜줌으로써 저주파 대역 수신이 가능한 내장형 안테나 장테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현할 경우 공진 주파수 대역폭이 좁아지는 현상을 자성체의 투자율을 이용하여 극복해줌으로써, 안테나 특성이 우수한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 저주파 대역용 내장형 안테나 장치는, 제 1방사체 패턴 및 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 상기 제 1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴이 형성된 다면체 블럭이 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서, 상기 인쇄회로기판의 비접지 영역은, 상층 기판 및 하층 기판; 상기 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴; 상기 하층 기판의 하면에 형 성되고, 상기 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및 상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 하층 기판의 두께는 상기 상층 기판의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 외측면을 따라 권선 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커플링 패턴은 상기 다면체 블럭의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면의 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2방사체 패턴 및 상기 제 3방사체 패턴은 상기 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은, 제 1방사체 패턴 및 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 상기 제 1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴이 형성된 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판으로서, 상층 기판 및 하층 기판; 상기 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴; 상기 하층 기판의 하면에 형성되고, 상기 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및 상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비한다.
특히, 상기 하층 기판의 두께는 상기 상층 기판의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2방사체 패턴 및 상기 제 3방사체 패턴은 상기 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 저주파 대역용 내장형 안테나는 저주파 대역을 구현하기 위해 이어폰 등과 같은 별도의 수단이 추가로 필요하지 않기 때문에 그 구성이 간단해진다.
또한, 제한된 공간에서 효과적으로 방사체 패턴을 집적화시킬 수 있으며, 보다 긴 전기적 공진 길이를 갖는 방사라인을 제공할 수 있다. 따라서, 공간상의 부담이 줄어들게 되어 공간 활용도가 증가하고, 휴대용 단말기의 슬림화 및 소형화가 가능해진다.
또한, 블루투스 이동 통신 단말기의 경우, 무선 이어폰을 사용한다 해도 별 다른 FM 라디오 방송 수신율의 저하없이 일정한 수신품질을 유지할 수 있게 된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판(200)의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 안테나 소자(100) 및 인쇄회로기판(200)을 구비한다.
안테나 소자(100)는 인쇄회로기판(200)의 일면(예컨대, 상면)에 구비되어 있는 비접지 영역에 실장된다. 비접지 영역은 인쇄회로기판(200) 상에 실장되는 다른 칩들과 이격거리를 두기 위한 공간을 지칭하며, 일반적으로 인쇄회로기판(200)의 일측에 형성된다. 보다 상세하게는, 자성체 블럭(110)의 하면에 형성된 제 1방사체 패턴(120)의 일측 끝단은 기판(260)의 비접지 영역에 형성된 접속패드(202)와 전기적으로 접속되고, 제 1방사체 패턴(120)의 타측 끝단은 비접지 영역에 형성된 접속패드(204)와 전기적으로 접속된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(200)에는 휴대용 단말의 기능을 구현하기 위해 필요한 다양한 칩셋들이 실장될 수 있다.
이하에서는 안테나 소자(100)와 인쇄회로기판(200)을 구성하는 각각의 구성요소에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
먼저, 안테나 소자(100)는 다면체의 자성체 블럭(110), 자성체 블럭(110)의 외측면을 따라 권선 형태로 형성된 제 1방사체 패턴(120), 및 제 1방사체 패턴(120)과 소정거리 이격하여 형성된 커플링 패턴(130)을 구비한다.
자성체 블럭(110)은 다면체의 자성체 재료로 구성될 수 있다. 자성체(Magneto-dielectric)란 자성을 띠는 것이 가능한 물질을 말하며, 산화철, 산화크롬, 코발트, 페라이트 등이 있다.
Figure 112009010438964-pat00001
수학식 1은 안테나 사이즈가 변하지 않을 때, 투자율과 유전율 사이의 비가 증가함에 따라 안테나의 대역폭(BW)이 증가함을 나타내는 식이다. 여기서, λ0 는 파장이고, μr은 투자율이며, εr은 유전율이고, t는 안테나의 두께이다.
일반적으로, 안테나에 적용되는 고유전율의 유전체의 경우 투자율이 유전율보다 작다. 하지만, 투자율이 유전율보다 큰 자성체(본 발명의 실시예에서 적용된 자성체의 투자율은 약 18이며, 유전율은 약 10이다.)를 이용할 경우 수학식 1에 근 거하여 동일한 체적을 갖는 유전체를 사용하였을 때보다 넓은 대역폭을 구현할 수가 있다.
따라서, 소형화를 위해 고유전율의 유전체 블럭을 이용하여 저주파 대역용 안테나를 구현할 경우 대역폭이 좁아지는 현상을 자성체의 투자율을 이용하여 극복해 줌으로써, 대역폭은 유지하면서 안테나의 소형화가 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 적용되는 자성체 블럭(110)은 각기 다른 투자율 및 유전율을 갖으므로 구현하고자 하는 공진 주파수에 따라 취사선택 할 수 있음은 물론이다. 그리고, 자성체 블럭(110)의 크기 및 모양은 구현하고자 하는 주파수 대역에 따라 달라질 수 있다.
자성체 블럭(110)에는 헬리컬 타입(Helical type)의 제 1방사체 패턴(120)이 형성된다. 제 1방사체 패턴(120)은 자성체 블럭(110)의 하면 끝단에서 시작하여 자성체 블럭(110)의 외부면을 따라 권선 형태로 형성되고, 자성체 블럭(110)에서 하나의 방사라인으로 구현된다. 자성체 블럭(110)에 가늘고 길게 권선 형태로 방사라인을 형성해줌으로써, 자성체 블럭(110)의 제한된 체적 내에서 FM 라디오 주파수 대역에 근접하도록 안테나의 공진 주파수를 낮춰줄 수 있게 된다. 이때, 제 1방사체 패턴(120)의 길이 및 선 폭, 권선 횟수, 제 1방사체 패턴(120)간 간격 등은 구현하고자 하는 공진주파수에 따라 달라질 수 있는 것은 물론이다.
그리고, 커플링 패턴(130)은 자성체 블럭(110)의 한 면 이상에 해당 면의 제 1방사체 패턴(120)과 이격되어 하나 이상 독립적으로 형성된다.
도 1에서는 커플링 패턴(130)이 자성체 블럭(110)의 하면에 두개 형성되어 있는 것으로 도시하였다. 하지만, 커플링 패턴(130)의 개수 및 위치는 구현하고자 하는 주파수 대역 및 대역폭에 따라 달라질 수 있으며, 저주파 대역에서 FM 라디오 주파수 대역을 만족하도록 커플링 패턴(130)의 개수를 증감시키거나 위치를 변경시킬 수 있다.
커플링 패턴(130)은 인쇄회로기판(200)에 구비된 급전단(210)을 통해 제 1방사체 패턴(120)으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하여 안테나의 공진 주파수를 하향이동 시켜주게 된다.
보다 상세하게는, 커플링 패턴(130)은 접지단(240)에 전기적으로 접속되고, 접지단(240)은 인쇄회로기판(200)의 접지 영역(250)과 전기전으로 연결된다.
본 발명에서는 이러한 구조(즉, 커플링 패턴이 메인회로기판의 접지단과 직접 연결되어 전자기적 커플링을 이용해 소정거리 이격하여 있는 방사체 패턴을 접지시키는 구조)를 통해, 공진 주파수를 낮추고, 임피던스 매칭(Impedence matching)을 만족시킬 수 있게 한다. 그리고, 전술한 바와 같이, 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭(110)을 이용해줌으로써 동일한 체적을 갖는 유전체를 사용하였을 때보다 해당 공진 주파수 대역에서 보다 넓은 대역폭을 갖는 내장형 안테나가 구현되도록 하였다.
다음으로, 인쇄회로기판(200, PCB)은 비접지 영역에서, 접속 패드(202,204), 비아홀(206,212), 급전단(210), 제 2방사체 패턴(220), 제 3방사체 패턴(230), 접지단(240), 및 소정의 유전율을 갖으며 적층 형성된 복수 개의 기판(260)을 구비한다.
본 발명의 일실시예에서의 인쇄회로기판(200)은 소정의 유전율을 갖는 두 개의 기판(260a, 260b)이 적층 형성되어 이루어진다. 그리고, 소정의 유전율을 갖는 두 개의 기판(260a, 260b)은 전술한 자성체 블럭(110)과는 다른 유전율을 갖는다.
이하에서는 참조부호 260a의 기판을 '상층 기판'이라 칭하기로 하고, 상층 기판(260a)의 하부에 위치하는 참조부호 260b의 기판을 '하층 기판'으로 칭하기로 한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 2에서 제 2방사체 패턴(220) 및 제 3방사체 패턴(230)이 형성된 인쇄회로기판 영역만을 분리하여 도시하였다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상층 기판(260a)의 상면에는 안테나 소자(100)가 솔더링(soldering)을 통해 실장될 수 있도록 접속 패드(202, 204)가 형성된다.
접속 패드(202)는 제 1방사체 패턴(120)의 일측 끝단과 솔더링을 통해 전기적으로 연결되고, 접속 패드(204)는 제 1방사체 패턴(120)의 타측 끝단과 솔더링을 통해 전기적으로 연결된다. 그리고, 접속 패드(204)는 상층 기판(260a)에 형성된 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀(212)을 통해 상층 기판(260a)의 하면에 형성된 제 2방사체 패턴(220)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제 2방사체 패턴(220)을 상층 기판(260a)의 하면에 형성한 후 상층 기판(260a)와 하층 기판(260b)을 결합할 수도 있고, 제 2방사체 패턴(220)을 하층 기판(260b)의 상면에 형성한 후 하층 기판(260b)과 상층 기판(260a)을 결합할 수도 있다. 이는 제조 공정에 따라 달라질 수 있다.
그리고, 제 2방사체 패턴(220)은 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비 아홀(206)을 통해 하층 기판(260b)의 하면에 형성된 제 3방사체 패턴(230)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 자성체 블럭(110), 상층 기판(260a), 및 하층 기판(260b)에 각각 형성된 제 1방사체 패턴(120), 제 2방사체 패턴(220), 및 제 3방사체 패턴(230)은 전기적으로 서로 연결되어 하나의 방사라인을 형성한다.
이때, 제 2방사체 패턴(220) 및 상기 제 3방사체 패턴(230)은 자성체 블럭(110)이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것이 바람직하다. 자성체 블럭(110)이 실장되는 인쇄회로기판 영역 내에 방사체 패턴을 형성하면, 다른 칩들과 일정한 이격거리를 둘 수 있게 되어 인접하는 다른 칩들로 인해 발생하는 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제 2방사체 패턴(220)은 미앤더 라인 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 미앤더 라인 형상으로 제 2방사체 패턴(220)을 형성하면, 소정의 유전율을 갖는 상층 기판(260a)을 사이에 두고 제 2방사체 패턴(220)과 제 1방사체 패턴(120)과의 상호 커플링을 통해 저주파 대역에서 대역폭을 확장시키는 것이 용이해진다.
보다 상세하게는, 제 1방사체 패턴(120)에 유입되는 전류는 자성체 블럭(110)의 하면에 일정한 간격을 두고 폭방향으로 형성되어 있는 직선 형태의 방사체 패턴들을 순차적으로 통과하게 된다.
그리고, 제 1방사체 패턴(120)을 거친 전류는 비아홀(212)를 거쳐 제 2방사체 패턴(220)으로 유입된다. 이 경우, 제 2방사체 패턴(220)이 미앤더 라인 형상으로 형성되어 있으면, 자성체 블럭(110)의 하면에 일정한 간격을 두고 폭방향으로 형성되어 있는 직선 형태의 방사체 패턴과 동일 방향에 대한 상호 유도(mutual inductance)를 극대화시킬 수가 있다. 이를 통해 공진 주파수 대역에서 대역폭이 좁아지는 문제를 해결할 수 있다.
더불어, 적층형성되어 있는 기판(260)의 두께가 일정하다는 가정 하에 상층 기판(260a)의 두께는 최대한 얇게 형성하는 것이 바람직하다.
상층 기판(260a)의 두께가 얇을 수록 상층 기판(260a)의 하면에 형성된 제 2방사체 패턴(220)과 자성체 블럭(110)에 형성된 제 1방사체 패턴(120) 간의 물리적인 거리는 가까워지게 되고, 이로 인해 제 2방사체 패턴(220)과 제 1방사체 패턴(120) 간의 상호 커플링이 더욱 극대화될 수 있다. 이때, 상층 기판(260a)과 자성체 블럭(110)이 서로 다른 유전율을 갖도록 해주면, 유전율 차이로 인해 공진 주파수 대역이 저주파 대역으로 하향 이동하도록 할 수 있다.
그리고, 하층 기판(260b)의 하면에는 미앤더 라인 형상을 갖는 제 3방사체 패턴(230)이 형성된다.
제 3방사체 패턴(230)을 제 2방사체 패턴(220)과 같이 미앤더 라인 형상을 갖도록 형성하는 경우, 하층 기판(260b)을 사이에 두고 제 3방사체 패턴(230)과 제 2방사체 패턴(220)과의 상호 커플링을 통해 저주파 대역에서 대역폭을 확장시키는 것이 용이할 뿐만 아니라, 안테나의 전기적인 길이를 증가시켜 안테나의 공진 주파수 대역을 하향 이동시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 대해서는 도 6 및 도 7를 통해 자세하게 후술하기로 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 두 개의 기판(상층 및 하층 기판)만을 이용 하여 제 2방사체 패턴(220) 및 제 3방사체 패턴(230)을 형성하였다. 하지만, 휴대 단말기의 여유 공간 및 기판의 두께 등을 고려하여, 3개 이상의 기판이 적측형성된 인쇄회로기판을 구현하는 것도 가능하다. 예컨대, 상층 기판, 중층 기판, 하층 기판 각각의 하면에 방사체 패턴을 형성하고, 서로 비아홀을 통해 연결하여 하나의 방사라인을 갖도록 구현할 수도 있다. 이 경우 방사라인의 전기적인 길이를 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)에서, 도 3에서 설명한 인쇄회로기판(200)과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 기판(300)은 하층 기판(260b)의 하면에 형성된 제 3방사체 패턴(235)의 형상이 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판(200)에서의 제 3방사체 패턴(230)의 형상과 다르다는 점에서 차이가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 구조를 통해 안테의 공진 주파수를 조정하는 것이 용이해진다. 즉, 자성체 블럭(110)에 형성된 제 1방사체 패턴(120)과 제 2방사체 패턴(220)의 형상은 변경하지 않고, 제 3방사체 패턴의 형상, 길이, 선폭 등을 변경하여 원하는 공진 주파수를 구현하는 것이 용이해진다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판(200)을 적용한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)을 적용한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판(200)을 적용한 안테나 장치의 경우, 감쇄량이 -0.2dB인 지점을 기준으로 하였을 때, 약 40 ~ 65MHz에서 공진 주파수 대역이 넓게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 광대역 효과를 통해 외부영향에 의해 저하될 수 있는 송수신기능을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치의 경우, 기본적으로 저주파 대역(예컨대, FM 라디오 주파수 대역)의 신호를 수신하는 것을 목적으로 한다. 하지만, 저주파 대역 뿐만 아니라 다른 주파수 대역(약 220 ~ 315MHz)에서도 공진하여 듀얼 모드로 동작하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 안테나 장치는 적층 구조로 형성된 방사체 패턴의 형상으로 인해 저주파 대역 뿐만 아니라 다른 주파수 대역에서도 공진하는 것이 가능하기 때문에, 듀얼 모드 안테나로 활용될 수 있다.
한편, 도 6을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치는 FM 라디오 수신이 가능한 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz) 보다 낮은 대역에서 공진 주파수 대역이 구현된 것을 확인할 수 있다.
통상적으로 제한된 공간 내에서 안테나의 공진 주파수를 고역화시키는 것은 방사체 패턴의 형상 및 구조 변경을 통해 용이하게 이루어질 수 있는 일이며, 안테나의 이는 당업자라면 용이하게 구현할 수 있는 사항이다. 하지만, 제한된 공간 내에서 안테나의 공진 주파수를 저역화시키는 것은 상대적으로 어렵다.
즉, FM 라디오 수신이 가능한 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz)으로 고역화시키는 것은 용이하게 실시할 수 사항이며, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 제 3방사체 패턴의 형상의 변경하여 공진 주파수를 용이하게 조절하는 것이 가능하다.
도 7을 참고하면, 제 3방사체 패턴의 형상을 변경을 통해 FM 라디오 수신이 가능한 주파수 대역으로 공진 주파수가 변경된 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치는 휴대용 단말기에만 국한되어 적용될 수 있는 것은 아니며, 소형 음향기기 및 저주파를 수신하기 위한 장치 등에도 적용될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 결합 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판을 적용한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판을 적용한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 그래프이다.

Claims (11)

  1. 제 1방사체 패턴 및 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 상기 제 1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴이 형성된 다면체 블럭이 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서,
    상기 인쇄회로기판의 비접지 영역은,
    상층 기판 및 하층 기판;
    상기 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴;
    상기 하층 기판의 하면에 형성되고, 상기 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및
    상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하층 기판의 두께는 상기 상층 기판의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 외측면을 따라 권선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플링 패턴은 상기 다면체 블럭의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면의 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2방사체 패턴 및 상기 제 3방사체 패턴은 상기 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치.
  8. 제 1방사체 패턴 및 상기 제 1방사체 패턴과는 분리 이격되어 상기 제 1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴이 형성된 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판으로서,
    상층 기판 및 하층 기판;
    상기 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴;
    상기 하층 기판의 하면에 형성되고, 상기 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및
    상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 인쇄회로기판.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 하층 기판의 두께는 상기 상층 기판의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2방사체 패턴 및 상기 제 3방사체 패턴은 상기 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030003459A (ko) * 2001-07-02 2003-01-10 학교법인 한국정보통신학원 소형 유전체 안테나
KR20060115530A (ko) * 2005-05-06 2006-11-09 삼성전기주식회사 적층형 안테나
JP2008294491A (ja) 2007-05-22 2008-12-04 Tdk Corp アンテナ装置
KR20080046609A (ko) * 2007-11-27 2008-05-27 삼성전기주식회사 칩 안테나 실장용 인쇄회로기판

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