KR101030854B1 - 기생패턴을 구비한 코일 안테나 - Google Patents

기생패턴을 구비한 코일 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR101030854B1
KR101030854B1 KR1020090025348A KR20090025348A KR101030854B1 KR 101030854 B1 KR101030854 B1 KR 101030854B1 KR 1020090025348 A KR1020090025348 A KR 1020090025348A KR 20090025348 A KR20090025348 A KR 20090025348A KR 101030854 B1 KR101030854 B1 KR 101030854B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
main loop
parasitic pattern
coil
magnetic block
Prior art date
Application number
KR1020090025348A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100107185A (ko
Inventor
서정훈
공기현
임용성
고동연
이제민
Original Assignee
엘에스엠트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스엠트론 주식회사 filed Critical 엘에스엠트론 주식회사
Priority to KR1020090025348A priority Critical patent/KR101030854B1/ko
Publication of KR20100107185A publication Critical patent/KR20100107185A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101030854B1 publication Critical patent/KR101030854B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/362—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08—Helical antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 코일 안테나는 자성체 블럭; 상기 자성체 블럭에 형성된 코일 구조의 메인루프; 및 상기 메인루프의 내부 영역에 패턴의 일부 또는 전부가 위치하도록 상기 자성체 블럭에 형성된 도전체 기생패턴;을 포함한다.
코일 안테나, 기생패턴, 비아 공정, 스트립, 미앤더

Description

기생패턴을 구비한 코일 안테나{Coil antenna including parasitic pattern}
본 발명은 코일 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인루프(Main loop)에 자기적으로 커플링되는 기생패턴(Parasitic pattern)을 구비한 코일 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 루프(Loop) 안테나는 HF나 VHF, UHF 등의 저주파 대역용 수신안테나로 널리 사용되며, 소형 루프 안테나의 경우에는 코일 형태로 제작되어 안테나 공진회로에 있어서 인덕터(Inductor) 역할을 하게 된다.
보통 파장 대비 10분의 1보다 작은 루프 직경을 갖는 소형 루프 안테나는 방사효율(또는 수신성능)을 높이기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 코일(10) 내부에 자성체 블럭(11)을 관통시킨 형태로 설계된다. 하지만 안테나 실장 공간이 파장 대비 1000분의 1 이하까지 제한되고 있는 현대의 소형 무선기기 환경에서는 자성체 블럭(11)을 구비한 코일(10)을 사용하더라도 원하는 안테나 특성을 얻는 데 어려움이 많다.
소형 루프 안테나 기술과 관련된 공개문헌으로는 대한민국 특허공개 제2007-40308호, 일본특허공개 제2002-117383호 등을 들 수 있다.
대한민국 특허공개 제2007-40308호에서는 대역폭의 개선을 위해 자성체 블럭의 한 면 이상에 커플링 패턴을 형성하여 코일 형태의 방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링할 수 있는 저주파 대역용 내장형 안테나를 개시하고 있다.
일본특허공개 제2002-117383호에서는 도 2에 도시된 바와 같이 자심부재(20) 상에 절연부재(21)와 도전체(22)를 얇게 적층하여 필름 형태로 구현한 RFID용 안테나 코일을 개시하고 있다.
그러나, 기존의 소형 루프 안테나 기술들은 실제 제품 적용 시 수신성능이 좋지 못한 취약점이 있으며 협대역 안테나의 한계가 있어 이에 대한 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 소형화가 가능하면서도 높은 방사효율(또는 수신성능)을 제공할 수 있도록 자성체 블럭의 내부에서 메인루프와 커플링되는 기생패턴을 구비한 코일 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 형태로 구현될 수 있는 구조의 기생패턴을 구비한 코일 안테나를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 코일 안테나는 자성체 블럭; 상기 자성체 블럭에 형성된 코일 구조의 메인루프; 및 상기 메인루프의 내부 영역에 패턴의 일부 또는 전부가 위치하도록 상기 자성체 블럭에 형성된 도전체 기생패턴;을 포함한다.
상기 메인루프는 상기 자성체 블럭의 외부면에 권선될 수 있다.
대안으로, 상기 메인루프는 비아(Via) 공정에 의해 상기 자성체 블럭 내에 형성될 수 있다.
상기 도전체 기생패턴은 상기 메인루프의 중심을 관통하는 것이 바람직하다.
상기 도전체 기생패턴은 상기 메인루프의 일부에서 분기될 수 있다.
상기 도전체 기생패턴의 일단은 선택적으로 접지단에 연결될 수 있다.
상기 도전체 기생패턴은 일정한 폭을 갖는 스트립(Strip) 구조로 형성될 수 있다. 대안으로, 상기 도전체 기생패턴은 불규칙적인 폭을 갖는 스트립 구조로 형성될 수도 있다.
상기 도전체 기생패턴은 미앤더(Meander) 형태를 이루도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 메인루프에 있어서 자기선속 밀도가 가장 높은 중심부분에 기생패턴을 형성할 수 있으므로 방사효율(또는 수신성능)을 높일 수 있으며, 코일 안테나를 소형화할 수 있다. 또한, 기생패턴을 다양하게 변형함으로써 다양한 저주파 대역에 사용 가능한 코일 안테나를 설계할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거 나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따라 제공되는 코일 안테나의 등가회로도이다. 도면에 나타난 바와 같이 코일 안테나의 등가회로는 안테나 공진회로에 직렬연결되는 루프 인덕턴스(LL)와, 루프 인덕턴스(LL)에 커플링되는 기생 인덕턴스(Parasitic Inductance)(LP)를 포함한다. 도 3의 변형예로서, 도 4에는 기생 인덕턴스(LP)가 병렬 분기점을 가지고 안테나 공진회로에 연결되어 루프 인덕턴스(LL)에 커플링되는 구성이 도시되어 있다.
본 발명에 따른 코일 안테나에 있어서 루프 인덕턴스(LL)는 메인루프에 의해 제공되고, 기생 인덕턴스(LP)는 실질적으로 보조루프의 역할을 하게 되는 기생패턴에 의해 제공된다. 여기서, 기생 인덕턴스(LP)를 제공하는 기생패턴은 도 3 및 도 4의 등가회로에 나타난 바와 같이 선택적으로 접지단에 연결될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르면 기생패턴을 이용하여 안테나 공진회로의 공진주 파수를 조절함으로써 안테나의 방사효율(또는 수신성능)을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 안테나의 소형화를 달성할 수 있다.
본 발명에 있어서 보조루프는 도전체에 의해 형성된 기생패턴(이하, '도전체 기생패턴'이라 함)에 의해 구현된다. 코일 안테나의 등가회로가 도 4와 같은 경우, 도전체 기생패턴은 메인루프의 코일 일부로부터 분기된 형태로 제공된다. 이 경우 도 5에 도시된 바와 같이 도전체 기생패턴(102)은 메인루프(101)의 내부 중심을 관통하도록 배치되는 것이 바람직하다.
전류 공급 시 메인루프(101)의 코일 내부는 다른 지점에 비해 상대적으로 높은 자기선속 밀도를 갖게 되어 강한 자기장이 형성된다. 따라서, 메인루프(101)의 중심에 도전체 기생패턴(102)을 배치한 후 도전체 기생패턴(102)의 일단을 메인루프(101)의 일부나 안테나 공진회로에 연결하면 도전체 기생패턴(101)으로 분기된 전류에 의해 형성되는 자기장과 메인루프(101) 내부에 형성되는 자기장 간에 상호작용이 일어나서 자기선속이 증가하는 보강간섭이 발생하게 된다. 즉, 메인루프(101)의 코일 중심을 통과하는 도전체 기생패턴(101)은 코일의 전류 흐름과 반대되는 방향으로 자기선속을 형성하게 되고 이 자기선속은 코일 내부를 통과하는 자기선속과 결합하여 강한 자기장을 유도하게 된다. 자기선속 간의 결합은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 매칭 커패시턴스(CL)및 루프 인덕턴스(LL) 성분과, 기생 커패시턴스(CP) 및 기생 인덕턴스(LP) 성분의 조합으로 표현 가능하다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따라 구체화된 코일 안테나의 구성이 도시 되어 있다.
도 6을 참조하면, 코일 안테나는 자성체 블럭(100)과, 자성체 블럭(100)의 외부에 감긴 메인루프(101)와, 메인루프(101)의 중심을 통과하도록 자성체 블럭(100)에 결합된 도전체 기생패턴(102)을 포함한다.
자성체 블럭(100)은 페라이트 등과 같이 자화 가능한 재료에 의해 성형된 다면체의 구조를 갖는다.
메인루프(101)는 자성체 블럭(100)의 외부면에 횡권된 코일 구조를 갖는다. 비록 도면에는 미도시되었으나, 메인루프(101)의 코일 양단에는 RF신호의 송/수신을 위한 안테나 공진회로가 접속된다.
도전체 기생패턴(102)은 메인루프(101)의 내부 영역에 그 패턴의 일부 또는 전부가 위치하도록 자성체 블럭(100) 내에 끼워진 형태로 마련된다. 패턴의 일부가 메인루프(101)의 내부 영역에 위치하는 경우, 도전체 기생패턴(102)의 나머지 부분은 자성체 블럭(100)의 외부로 노출되어 자성체 블럭(100)의 길이방향을 따라 길게 연장되는 것이 바람직하다. 도 7 및 도 8을 참조할 때, 도전체 기생패턴(102)에 있어서 자성체 블럭(100)의 외부로 노출된 부분의 길이(L1) 및 폭(W1)과, 자성체 블럭(100)의 내부에 위치하는 부분의 길이(L2)및 폭(W2)을 적절히 변화시키면 기생 커패시턴스(CP)와 기생 인덕턴스(LP)를 조절할 수 있다.
도전체 기생패턴(102)의 일단은 소정의 매칭 부하(도 4의 LM 참조)를 경유하여 선택적으로 접지단에 연결될 수 있다.
도전체 기생패턴(102)은 도 8에 도시된 바와 같이 일정한 폭을 갖는 스트립(Strip) 구조로 형성될 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 불규칙적인 폭을 갖는 스트립 구조로 형성될 수도 있다. 나아가서 도전체 기생패턴은 도 10에 도시된 바와 같이 미앤더(Meander) 형태를 이루도록 형성되는 것도 가능하다. 이와 같이 도전체 기생패턴(102)을 다양하게 변형함으로써 다양한 저주파 대역에 사용 가능한 코일 안테나를 설계할 수 있다.
도 11에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 안테나의 구성이 도시되어 있다. 본 실시예에서 코일 안테나를 이루는 메인루프(101')와 도전체 기생패턴(102)은 적층형 인쇄회로기판 공법에 의해 형성된다. 즉, 메인루프(101')는 서로 다른 층에 도선패턴을 인쇄한 후 비아홀(Via Hole)을 통해 도선패턴들을 연결하여 코일 구조를 형성하는 비아 공정에 의해 형성되고, 도전체 기생패턴(102)은 도선패턴의 인쇄 공정 시 함께 형성된다.
전술한 실시예와 마찬가지로 도전체 기생패턴(102)은 도 12에 도시된 바와 같이 일정한 폭을 갖는 스트립 구조나 도 13에 도시된 바와 같이 불규칙적인 폭을 갖는 스트립 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 도전체 기생패턴(102)은 도 14에 도시된 바와 같이 미앤더(Meander) 형태를 이루도록 형성되는 것도 가능하다.
이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 코일 안테나는 자성체 블럭(100)의 내부에서 메인루프(101,101')와 자기적으로 커플링되는 도전체 기생패턴(102)을 구비함으로써 소형화가 가능하고 높은 방사효율(또는 수신성능)과 다양한 저주파 대역특성을 제공할 수 있다. 즉, RF신호의 송/수신을 위한 안테나 공진회로를 메인루 프(101,101')의 양단에 연결하여 전류를 공급했을 때, 도전체 기생패턴(102)으로 분기된 전류에 의해 형성되는 자기장과 메인루프(101,101') 내부에 형성되는 자기장 간에 상호작용이 일어나게 되므로 안테나를 소형화하더라도 방사효율(또는 수신성능)을 원하는 수준으로 유지할 수 있으며, 메인루프(101,101')와의 커플링 시 요구되는 공진주파수에 걸맞게 도전체 기생패턴(102)을 다양하게 변형함으로써 다양한 저주파 대역특성을 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 코일 안테나의 구성도이다.
도 3 및 도 4는 기생패턴을 구비한 코일 안테나의 등가회로도이다.
도 5는 도 4에 따른 코일 안테나에 형성되는 자기장의 분포를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 안테나의 사시도이다.
도 7은 도 6에서 측면 구성을 도시한 일부단면도이다.
도 8은 도 6에서 평면 구성을 도시한 일부단면도이다.
도 9 및 도 10은 도 8의 변형예를 도시한 일부단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 안테나의 측면 구성을 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 코일 안테나의 평면 구성을 도시한 단면도이다.
도 13 및 도 14는 도 12의 변형예를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
100: 자성체 블럭 101,101': 메인루프
102: 도전체 기생패턴

Claims (9)

  1. 자성체 블럭;
    상기 자성체 블럭에 형성된 코일 구조의 메인루프; 및
    상기 메인루프의 내부 영역에 패턴의 일부 또는 전부가 위치하도록 상기 자성체 블럭에 형성된 도전체 기생패턴;을 포함하는 코일 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인루프는 상기 자성체 블럭의 외부면에 권선된 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인루프는 비아(Via) 공정에 의해 상기 자성체 블럭 내에 형성된 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전체 기생패턴이 상기 메인루프의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전체 기생패턴이 상기 메인루프의 일부에서 분기된 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전체 기생패턴의 일단이 선택적으로 접지단에 연결되는 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전체 기생패턴은 일정한 폭을 갖는 스트립(Strip) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전체 기생패턴은 불규칙적인 폭을 갖는 스트립(Strip) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전체 기생패턴은 미앤더(Meander) 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 코일 안테나.
KR1020090025348A 2009-03-25 2009-03-25 기생패턴을 구비한 코일 안테나 KR101030854B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090025348A KR101030854B1 (ko) 2009-03-25 2009-03-25 기생패턴을 구비한 코일 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090025348A KR101030854B1 (ko) 2009-03-25 2009-03-25 기생패턴을 구비한 코일 안테나

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100107185A KR20100107185A (ko) 2010-10-05
KR101030854B1 true KR101030854B1 (ko) 2011-04-22

Family

ID=43129027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090025348A KR101030854B1 (ko) 2009-03-25 2009-03-25 기생패턴을 구비한 코일 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101030854B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102017492B1 (ko) * 2017-11-30 2019-10-21 주식회사 이엠따블유 자성체 내장형 안테나 및 그 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11340734A (ja) 1998-05-27 1999-12-10 Aisin Seiki Co Ltd ループアンテナ装置
KR20030093738A (ko) * 2002-06-05 2003-12-11 삼성전기주식회사 무급전 소자를 구비한 칩 안테나
JP2006206355A (ja) 2005-01-26 2006-08-10 Tdk Corp アンテナコイル、トランスポンダ
JP2007164479A (ja) 2005-12-14 2007-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｒｆ−ｉｄリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたｒｆ−ｉｄリーダーライター装置並びにｒｆ−ｉｄシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11340734A (ja) 1998-05-27 1999-12-10 Aisin Seiki Co Ltd ループアンテナ装置
KR20030093738A (ko) * 2002-06-05 2003-12-11 삼성전기주식회사 무급전 소자를 구비한 칩 안테나
JP2006206355A (ja) 2005-01-26 2006-08-10 Tdk Corp アンテナコイル、トランスポンダ
JP2007164479A (ja) 2005-12-14 2007-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｒｆ−ｉｄリーダーライター装置用アンテナ及びそれを用いたｒｆ−ｉｄリーダーライター装置並びにｒｆ−ｉｄシステム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100107185A (ko) 2010-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9905926B2 (en) Antenna device and wireless communication apparatus
US10205232B2 (en) Multi-antenna and radio apparatus including thereof
JP6614363B2 (ja) アンテナ装置および電子機器
US8193873B2 (en) High-frequency coupler and communication device
EP2667447B1 (en) Antenna device and wireless communication device
US9991583B2 (en) Antenna apparatus and communication terminal instrument
JP5522177B2 (ja) アンテナ及び無線ｉｃデバイス
US9104950B2 (en) Antenna and wireless IC device
US11139111B2 (en) Inductive coupling system and communication system
KR101437304B1 (ko) 슬롯 안테나를 갖는 통신 디바이스 및 추적 디바이스와 관련된 방법
JP2012059015A (ja) 無線ｉｃタグ及びｒｆｉｄシステム
US8810456B2 (en) Wireless IC device and coupling method for power feeding circuit and radiation plate
KR101030854B1 (ko) 기생패턴을 구비한 코일 안테나
US10511350B2 (en) Antenna device and electronic device
JP2005260382A (ja) ダイポールアンテナ
JP2014107573A (ja) アンテナモジュール、ｒｆモジュールおよび通信機器
JP2016170808A (ja) 無線ｉｃタグ及びｒｆｉｄシステム
JP6590119B1 (ja) Ｒｆｉｄタグ及びｒｆｉｄ付き物品
JP6555320B2 (ja) 無線ｉｃタグ及びｒｆｉｄシステム
WO2021039332A1 (ja) アンテナ装置及び電子機器
JP5983724B2 (ja) 無線ｉｃタグ及びｒｆｉｄシステム
JP2017163189A (ja) アンテナ装置および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee