KR101091447B1 - 적층형 안테나 - Google Patents

Abstract

적층형 안테나는 그 표면 상에 안테나 패턴이 각각 형성되는 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들; 및 그 각각이 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들 사이에 각각 위치하며, 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 비아 홀을 갖는 다수의 수직 패턴 유전체 시트들을 포함하며, 상기 안테나 패턴들은 호 형상을 가지며, 상기 호의 중심 각이 10 ~ 60°인 것을 특징으로 한다.

적층, 안테나, 비아 홀, 수평 패턴

Description

적층형 안테나{Pattern Multilayed Antenna}

본 발명은 다수의 유전체 기판들에 안테나 패턴을 형성하고, 안테나 패턴이 형성된 다수의 유전체 기판들을 적층하는 적층형 안테나에 관한 것이다.

적층형 안테나는 소형화의 장점으로 휴대폰과 같은 무선 기기에 널리 응용되고 있다.

도 1은 종래의 적층형 안테나의 적층 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 안테나의 전도체 프레임을 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 적층형 안테나는 다수의 수평 패턴 유전체 시트들(102, 104, 106) 및 다수의 수직 비아 유전체 시트들(112, 114, 116)을 포함한다. 또한, 상기 적층형 안테나(100)는 유전체 시트들의 최상부에 유전체 물질로 된 커버 시트(160)가 배치된다. 이들 유전체 시트(102, 104, 106, 112, 114, 116, 160)는 적층 공정을 통하여 고온 및 고압에 의해 일체화된다. 도시된 적층형 안테나(100)의 길이는 사용 주파수, 수평 유전체 패턴 및 수직 유전체 층의 길이에 따라 가변되며, 이동 통신용 안테나에 적용하는 경우, 대략 5 내지 15 ㎜의 길이를 갖는다.

상기 다수의 수평 패턴 유전체 시트들(102, 104, 106) 각각의 상부 표면 상에는 그 일부가 개방된 개방 루프 형상의 금속성 패턴(122, 124, 126)이 형성된다. 또한, 상기 다수의 수평 패턴 유전체 시트(102, 104, 106) 각각의 상기 금속성 패턴들(122, 124, 126)의 개방 단부들의 각 위치에는 비아 홀들(132, 133, 134, 135, 136)이 형성된다.

상기 다수의 수평 패턴 유전체 시트들(102, 104, 106)은 그 상부에 형성된 금속성 패턴들(122, 124, 126)의 개방된 부분들이 소정의 각도로 상호 이격되게 적층된다. 상기 금속성 패턴들(122, 124, 126)의 패턴 형상이 종료되는 개방 단부의 위치는 상술한 바와 같이 각각의 수직 패턴 유전체 시트들(102, 104, 106)의 개구(132, 134, 136)의 위치에 대응한다. 다시 말해서, 각각의 수직 패턴 유전체 시트(102, 104, 106)의 비아 홀(132, 134, 136)들은 각기 대응하는 금속성 패턴(122, 124, 126)의 회전이 종료되는 개방 단부의 위치에 형성된다.

도 2에는 다수의 비아 홀들(132, 133, 134, 135, 136, 142, 144, 146, 136)에 의해 금속성 패턴(122, 124, 126)이 상호 연결되어 헬리컬 형상으로 구성된 것을 예시하고 있다.

도 2에서 금속성 패턴(122, 124, 126)은 수평 방향으로 원형을 유지하여 통상의 헬리컬 안테나 구조를 갖는 한편, 다수의 비아 홀들(132, 133, 134, 135, 136, 142, 144, 146, 136) 및 다수의 수직 패턴 유전체 시트 상의 금속 패턴들(152, 154, 156)은 수직 방향으로 통상의 모노폴 안테나 구조를 가지므로, 수평 편파 및 수직 편파를 동시에 송수신할 수 있는 무지향성 안테나 특성을 갖게 된다.

그러나, 상술한 구조의 적층형 안테나의 경우, 수평 방향의 안테나 길이에 비해 수직 방향의 길이가 상대적으로 짧아, 일반적인 헬리컬 안테나에 비해 성능이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 상술한 적층형 안테나의 경우, 급전선 부위가 안테나의 하단부에 위치하여 다른 PCB 보드와 연결을 위해서는 와이어를 이용하여 납땜을 해야하는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 수직 방향의 성능이 개선되고, 급전부가 개선된 적층형 안테나를 제공하는 것이다.

상기 목적을 실현하기 위한, 본 발명의 제 1 관점에 따른 적층형 안테나는 그 표면 상에 안테나 패턴이 각각 형성되는 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들; 및 그 각각이 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들 사이에 각각 위치하며, 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 비아 홀을 갖는 다수의 수직 패턴 유전체 시트들을 포함하며, 상기 안테나 패턴들은 호 형상을 가지며, 상기 호의 중심 각이 10 ~ 60°인 것을 특징으로 한다.

실시 예에 따라서는, 상기 호의 중심 각이 대략 30°이다.

상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들의 상기 안테나 패턴들은 상기 다수의 수평 패턴용 유전 시트들을 관통하는 소정의 중심 축을 중심으로 수평 방향으로 연속적으로 형성된다.

상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들은 상기 안테나 패턴들 각각의 양 단부들에 형성되는 비아 홀들을 가지며, 상기 다수의 수직 패턴 유전체 시트들 각각의 상기 비아 홀은 그 상부 및 하부의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들의 단부들을 수직으로 연결시킨다.

또한 바람직하게는, 상기 적층형 안테나는 급전선 패턴이 그 하부 표면에 형 성되는 급전선 패턴 유전체 시트를 더 포함하며, 상기 급전선 패턴 유전체 시트의 상기 급전선 패턴은 비아 홀을 통해 상기 안테나 패턴들과 전기적으로 연결되며, 상기 급전선 패턴은 상기 급전선 패턴 유전체 시트의 상기 비아 홀로부터 상기 급전선 패턴 유전체의 일 단부까지 연장된다.

본 발명의 제 2 관점에 따른 적층형 안테나는 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들; 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들 각각의 표면 상에 형성되는 다수의 안테나 패턴들, 상기 다수의 안테나 패턴들 각각은 대략적으로 호 형상을 가지며; 및 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들 사이 및 그 상하부에 각각 위치하는 다수의 수직 패턴용 유전체 시트들을 포함하며, 상기 다수의 수직 패턴용 유전체 시트들은 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들을 수직 방향으로 전기적으로 연결하기 위한 비아 홀들을 가지며, 상기 안테나 패턴들은 호 형상을 가지며, 상기 호의 중심 각이 10 ~ 60°이며, 상기 안테나 패턴들은 상기 다수의 수평 패턴용 유전 시트들을 관통하는 소정의 중심 축을 중심으로 수평 방향으로 연속적으로 형성되며, 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들은 상기 안테나 패턴들 각각의 양 단부들에 형성되는 비아 홀들을 가지며, 상기 다수의 수직 패턴 유전체 시트들 각각의 상기 비아 홀은 그 상부 및 하부의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들의 단부들을 수직으로 연결된다.

본 발명에 의하면, 수평 방향의 패턴의 길이를 줄여, 수직 방향의 안테나 길이를 증가시킬 수 있게 되어, 방사 성능을 개선할 수 있으며, 수평 패턴의 두께의 증가없이 적층 안테나의 사선 패턴이 증대되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 적층형 안테나는 안테나 하단부의 연결 부분에 급전용 패턴을 형성함으로써 안테나와 외부 회로와의 연결성이 향상되는 장점을 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 안테나의 안테나 패턴들을 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 적층형 안테나의 프레임을 나타낸 도면이다.

도 5는 도 3에 도시된 적층형 안테나의 급전선 패턴을 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 5에서 유사한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하고 그 자세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 적층형 안테나는 안테나 패턴이 형성된 다수의 유전체 시트들(210 내지 280)을 적층하여 형성한다. 본 발명의 적층형 안테나는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 표면 상에 각각의 수평 안테나 패턴들(211, 221, 231)이 형성되는 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들(210, 220, 230, 및 240), 및 그 각각이 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들(210, 220, 230, 및 240) 사이에 각각 위치하며, 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들(210, 220, 230, 및 240)의 안테나 패턴들을 전기적으로 연결하기 위한 비아 홀들(251, 261, 및 271)을 갖는 다수의 수직 패턴 유전체 시트들(250 내지 270)을 포함한다.

상기 안테나 패턴들(211, 221, 231, 및 241)은 호 형상을 갖는다. 상기 호의 중심 각은 대략 10 ~ 60°이며, 바람직하게는 30°이다.

상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들(210 내지 240)의 상기 안테나 패턴들(211 내지 241)은 상기 다수의 수평 패턴용 유전 시트들(210 내지 240)을 관통하는 소정의 중심 축을 중심으로 수평 방향으로 연속적으로 형성된다.

상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들(210 내지 240)은 상기 안테나 패턴들(211 내지 241) 각각의 양 단부들에 형성되는 비아 홀들(213, 215, 223, 225, 233, 235, 243, 및 245)을 가지며, 상기 다수의 수직 패턴 유전체 시트들(250 내지 280) 각각의 상기 비아 홀들(251 내지 271)은 그 상부 및 하부의 수평 패턴용 유전체 시트들(210 내지 240)의 안테나 패턴들(211, 221, 및 231)의 단부들을 수직으로 연결시킨다. 그리고, 상기 다수의 수직 패턴 유전체 시트들(250 내지 280)의 상기 비아 홀들(213, 215, 223, 225, 233, 235, 243, 및 245)은 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층형 안테나의 수직 방향의 안테나 프레임(253, 263, 273)을 구성한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층형 안테나의 수평 방향의 안테나 프레임은 상기 안테나 패턴들에 의해 구현되고, 수직 방향의 안테나 프레임은 적층된 상기 수직 패턴 유전체 시트들(250 내지 280)의 비아 홀들에 의해 구현된다.

바람직하게는, 상기 안테나 패턴들(211 내지 241)과 상기 비아 홀들(213 내지 281)을 채우는 전도성 재료는 동일한 재료를 사용한다.

한편, 상기 적층형 안테나는 도 5에 도시된 바와 같이, 급전선 패턴(283)이 그 하부 표면에 형성되는 급전선 패턴 유전체 시트(280)를 더 포함하며, 상기 급전 선 패턴 유전체 시트(280)의 상기 급전선 패턴(283)은 비아 홀(281)을 통해 상기 수평 안테나 패턴들(211 내지 241)과 전기적으로 연결된다. 상기 급전선 패턴(283)은 상기 급전선 패턴 유전체 시트(280)의 상기 비아 홀(281)로부터 상기 급전선 패턴 유전체(280)의 일 단부까지 연장된다.

또한, 상기 적층형 안테나는 그 최상부에 커버 시트(도시하지 않음)가 적층될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 유전체 시트들(210 내지 280)은 적층 공정을 통하여 고압 및 고온에서 일체화된다.

상기 적층형 안테나를 1.8GHZ 대역에서 사용되는 경우에는 안테나 패턴들을 2턴 반으로, 그리고, 1.2GHZ 대역에서 사용되는 경우에는 4턴이 되도록, 유전체 시트들을 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 안테나 패턴들(211 내지 241) 각각의 패턴 두께는 대략 0.4㎜이며, 그 내측 직경은 4.5 내지 5 ㎜이고, 그 외측 직경은 5 내지 5.5㎜이다. 또한,

상기 다수의 수직 패턴 유전체 시트들(250 내지 280)의 상기 비아 홀들(213, 215, 223, 225, 233, 235, 243, 및 245) 각각은 상기 수평 패턴 유전체 시트(210 내지 240)에 형성된 비아 홀들(213 내지 245)와 마주하는 위치에 배치된다.

따라서, 상기 구성에 의하면, 본 발명의 적층형 안테나는 기존 적층형 안테나의 수평 패턴의 각도를 가능한 한 작게 구현하여, 수직 방향의 길이를 증대시킬 수 있어, 수직 방향 패턴의 길이를 보완함으로써 기존 적층형 구조에 비하여 방사 성능을 개선할 수 있게 된다. 또한, 30도로 수평 패턴을 구현함으로써 수평 패턴의 두께를 증대시키지 않고도 기존 적층형 안테나에 비하여 사선 패턴이 증대되는 효 과를 갖게하여 안테나의 방사 성능을 개선할 수 있게 된다.

또한, 적층 안테나의 하부 커버 시트에 급전선 패턴을 형성함으로써, 외부 회로와 안테나의 연결성을 개선하였다.

이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 적층형 안테나의 적층 구조를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 안테나의 전도체 프레임을 나타낸 사시도이다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들;

   상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들 각각의 표면 상에 형성되는 다수의 안테나 패턴들; 및

   상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들 사이 및 그 상하부에 각각 위치하는 다수의 수직 패턴용 유전체 시트들을 포함하며,

   상기 다수의 수직 패턴용 유전체 시트들은 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들을 수직 방향으로 전기적으로 연결하기 위한 비아 홀들을 가지며,

   상기 안테나 패턴들은 호 형상을 가지며, 상기 호의 중심 각은 10 ~ 60°이며,

   상기 안테나 패턴들은 상기 다수의 수평 패턴용 유전 시트들을 관통하는 소정의 중심 축을 중심으로 수평 방향으로 연속적으로 형성되며, 상기 다수의 수평 패턴용 유전체 시트들은 상기 안테나 패턴들 각각의 양 단부들에 형성되는 비아 홀들을 가지며, 상기 다수의 수직 패턴 유전체 시트들 각각의 상기 비아 홀은 그 상부 및 하부의 수평 패턴용 유전체 시트들의 안테나 패턴들의 단부들을 수직으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 적층형 안테나.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 적층형 안테나는

   급전선 패턴이 그 하부 표면에 형성되는 급전선 패턴 유전체 시트를 더 포함하며, 상기 급전선 패턴 유전체 시트의 상기 급전선 패턴은 비아 홀을 통해 상기 안테나 패턴들과 전기적으로 연결되는 특징으로 하는 적층형 안테나.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 급전선 패턴은 상기 급전선 패턴 유전체 시트의 상기 비아 홀로부터 상기 급전선 패턴 유전체의 일 단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 적층형 안테나.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 호의 중심 각이 30°인 것을 특징으로 하는 적층형 안테나.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 안테나 패턴들과 상기 비아 홀들을 채우는 전도성 재료는 동일한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 안테나.

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