KR101096461B1 - 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나를 제공하기 위한 것으로, 더미 패드와 급전 패드를 구비하고, 기판 위에 도체 성분인 동판이 입혀진 PCB에 슬릿을 내어 패치가 형성된 접지면 패치와; 상기 접지면 패치의 급전 패치와 급전부를 연결시키는 급전 라인;을 포함하여 구성함으로서, 전류의 흐름을 루프(Loop) 형태로 형성함으로써 칩 안테나 패치의 길이가 파장의 1/8 이하의 크기로 형성 할 수 있어 안테나의 크기를 초소형으로 제작할 수 있게 되는 것이다.
접지면, 패치, 모노폴, 안테나, 무지향성, 슬릿

Description

접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나{Monopole Chip Antenna using Ground Path in 2.4GHz}
본 발명은 SMD((Surface Mount Devices, 표면 실장 소자) 방법으로 실장되는 내장형 마이크로 칩 안테나에 관한 것으로, 특히 내장형 안테나의 소형화를 추진하는 과정에서 모노폴 형태의 칩 안테나로 소정의 전기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 접지면 슬릿을 이용하여 모노폴 칩 안테나를 구성하여 전류의 흐름을 루프(Loop) 형태로 형성함으로써 칩 안테나 패치의 길이가 파장의 1/8 이하의 크기로 형성 할 수 있어 안테나의 크기를 초소형으로 제작하기에 적당하도록 한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 무선기기에 적용되는 마이크로파 대역의 안테나는 주파수대역이 높아 안테나의 소형화가 가능하다. 기존 무선기기의 급속한 발전으로 소형화되는 추세이므로 적용되는 안테나는 디자인이나 휴대성의 이유로 외장형에서 내장형으로 바뀌고 있는 추세이며 내장형 안테나의 크기 또한 초소형화의 추세이다.
통상 내장형 칩 안테나를 적용되는 패턴은 직육면체의 면에 나선 코일 형태로 패치가 둘러져있는 헤리컬 타입, 급전부의 Signal 패턴과 그라운드 패치가 합쳐져 형성되는 IFA(Inverted-F Antenna, 역 에프 안테나) 타입 또는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna, 평면 역 에프 안테나), 급전부의 Signal 패턴으로만 형성되어 있는 모노폴 타입 등이 있다.
평면 역 에프 안테나(Planar Inverted F Antenna, PIFA)는 해당 공진 주파수 파장(
Figure 112009040986123-pat00001
)의 1/4 크기로 안테나를 구현한 것으로, 안테나의 두 개의 복사소자 중 그라운드 복사소자를 시그널 복사소자에 단락시킴으로서 1/4파장 이하에서도 공진할 수 있게 한 것이다.
그라운드인 접지면은 시그널 복사소자에 거울 이미지 효과(mirror image effect)로 다이폴 안테나와 같은 전류 분포를 형성하게 된다.
평면 역 에프 안테나(PIFA)는 안테나의 높이가 낮을수록 캐패시턴스의 성분이 증가해 대역폭이 좁아지는 특성이 있다. 협대역인 대역폭을 개선하기 위해 안테나 높이 증가, 기생 방사소자 이용, 낮은 유전율을 갖는 기판사용, 적층방식 등의 여러 기술들이 연구되고 있다.
이러한 PIFA 타입의 장점은 안테나 패치 중 단락핀의 길이 및 위치, 두께 조절 등으로 안테나 자체가 정합회로의 역할도 하기 때문에 따로 시정수 정합이 불필요 하다는 것이다. 물론 약간의 Q 및 Bandwidth 등의 조절을 위해 시정수를 사용하는 경우도 있으나, 모노폴과 헤리컬 칩 안테나에 비하면 사용빈도가 적다.
또한 접지면을 활용한 형태의 안테나이기 때문에 헤리컬, 모노폴 타입의 안 테나와 달리 접지면의 영향에 크게 민감하지 않고 또한 접지면의 위치에 크게 상관없이 안테나를 실장 할 수 있다.
이 장점은 무선기기의 보드 활용면에서 헤리컬, 모노폴 안테나 대비 크게 유리하여 최근 많이 사용되고 있다.
하지만 기구물, 접지면, 소자 등에 의한 공진 주파수의 변화 발생 시 시정수 사용으로의 공진 이동이 어렵다는 단점이 있다. 이를 무리하여 높은 용량의 리액턴스 정수를 사용하면 방사성능 저하의 원인이 되기 때문에 안테나 방사 패치의 길이 조절이 불가피 하다. 이렇게 공진주파수의 이동을 안테나 방사패치의 길이 조절로 한다는 것은 2.4GHz 대역의 불특정 다수의 무선기기에 적용되는 칩 안테나의 최대의 단점이다.
헤리컬 타입 칩 안테나는 한 헤릭스의 크기가 파장 대비 매우 작기 때문에 본래 헤리컬 안테나의 축방향 방사모드와 원형편파는 사실상 존재하지 않고 방사패턴은 모노폴 안테나와 흡사하다.
따라서 전체적인 안테나 성능과 특성이 모노폴 칩 안테나와 비슷하다.
칩 안테나에 있어서 헤리컬, 모노폴 안테나의 장점은 대역폭(Bandwidth)이 넓고, 시정수 사용으로의 정합이 용이하다.
특히 형성하고자 하는 주파수 대역에서 공진이 벗어날 경우 정합단 직렬에 캐패시터 혹은 인덕터 등의 적절한 시정수 사용으로 쉽게 공진을 이동 시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 공진이 특정 주파수 대역에 벗어나 있어도 안테나 패치 길이 조절이 필요 없이 정합단의 시정수 사용으로 공진주파수를 조절한다.
단점으로는 주위 환경에 민감하다. 주위 환경이라 하면 접지면 조건, 기구물 조건, 안테나 주위 소자, 인체영향 등을 말하며 특히 접지면 조건에 따라 많은 특성차이가 발생한다.
PCB(Printed Circuit Board) 안테나는 안테나 회로를 무선기기내 PCB에 에칭 함으로서 안테나의 비용을 줄인 내장형 안테나이다.
비용절감의 장점은 있지만, 접지면 조건, 기구물 조건, 안테나 주위 소자의 변경으로 공진 주파수 변경을 위해서는 안테나 회로를 수정해야 할 경우 PCB 제작부터 SMT(Surface Mount Technology, 표면실장기술)까지 반복해야하는 단점이 있다.
또한 일반 평면구조를 비롯하여, 비아 홀(Via Hole) 연결로 PCB 층을 활용한 적층구조 등으로의 방사패치를 형성 할 수 있으나, 일반 칩 안테나 대비 방사패치의 구성에 있어서의 구조적인 한계가 있다.
대표적인 내장형 안테나의 종류별 특징 중 각 안테나의 장점을 살리고 단점을 개선한, 특히 안테나의 크기를 초소형화로 구현할 수 있는 것이 본 발명인 "접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나"이다.
이는 기존의 내장형 안테나 중 PCB 안테나를 응용하여 접지면에 슬릿을 적용 접지면 자체로 공진을 형성, 주 방사체로 활용하는 것이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 내장형 안테나의 소형화를 추진하는 과정에서 모노폴 형태의 칩 안테나로 소정의 전기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 접지면 슬릿을 이용하여 모노폴 칩 안테나를 구성하여 전류의 흐름을 루프 형태로 형성함으로써 칩 안테나 패치의 길이가 파장의 1/8 이하의 크기로 형성 할 수 있어 안테나의 크기를 초소형으로 제작할 수 있는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 단면도이고, 도 2는 도 1에서 캐패시터가 부가된 형태를 보인 단면도이며, 도 3은 도 1의 접지면 패치의 치수 구성의 예를 보인 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 접지면에 보조 방사체인 칩 안테나를 실장한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 칩 안테나를 나타내는 평면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 더미 패드(11, 13)와 급전 패드(12)를 구비하고, 기판(200) 위에 도체 성분인 동판이 입혀진 PCB에 슬릿을 내어 패치가 형성된 접지면 패치(10)와; 상기 접지면 패치(10)의 급전 패드(12)와 급전부를 연결시키는 급전 라인(50);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 접지면 패치(10)는, 급전부에서 상기 급전 라인(50)을 통해 인가되는 전류의 흐름이 일정한 루프(loop) 형태로 형성되도록 구성되고, 상기 급전 라인(50)을 중심으로 전류의 흐름이 시계방향의 루프로 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는, 상기 접지면 패치(10)의 종단에 캐패시터(60)를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는, 상기 캐패시터(60)의 크기에 따라 주파수 공진 포인트가 이동되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는, 상기 접지면 패치(10)의 Z방향(안테나 높이 방향)으로 부설된 측면 패치(102 ~ 105)와; 상기 측면 패치(102 ~ 105)의 상면에 부설된 상면 패치(101);를 포함하여 구성되고, 상기 상면 패치(101)에는 칩 안테나(100)가 실장된 것을 특징으로 한다.
상기 칩 안테나(100)는, 상기 상면 패치(101)에 직사각형의 방사패치가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 칩 안테나(100)는, 비아 홀(120)이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 기판(200)은, FR4 재질로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는, 2.4GHz 대역에 적용되며, 블루투스, 지그비, 무선랜 중에서 하나 이상에 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는 내장형 안테나의 소형화를 추진하는 과정에서 모노폴 형태의 칩 안테나로 소정의 전기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 접지면 슬릿을 이용하여 모노폴 칩 안테나를 구성하여 전류의 흐름을 루프 형태로 형성함으로써 칩 안테나 패치의 길이가 파장의 1/8 이하의 크기로 형성 할 수 있어 안테나의 크기를 초소형으로 제작할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한 본 발명은 2.4GHz 대역에서의 -10dB 이하의 반사손실을 얻을 수 있고, 정재파비가 2:1 이하로서 양호하며, 입력 임피던스가 50Ω에 근사하고, 복사패턴이 무지향성 이므로 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan) 등의 송, 수신 안테나로 사용될 수 있다.
더불어 본 발명에 의한 안테나의 특성으로는 칩 안테나 중 PIFA, 헤리컬, 모노폴, PCB 타입의 안테나 장점들을 두루 적용하였고, 단점들은 최대한 개선하였다.
나아가 본 발명은 초소형화 된 크기로 어떠한 크기의 무선기기에도 적용될 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 FR4를 사용하여 안테나의 크기를 감소시킨 효과도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
먼저 본 발명은 내장형 안테나의 소형화를 추진하는 과정에서 모노폴 형태의 칩 안테나로 소정의 전기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 접지면 슬릿을 이용하여 모노폴 칩 안테나를 구성하여 전류의 흐름을 루프 형태로 형성함으로써 칩 안테나 패치의 길이가 파장의 1/8 이하의 크기로 형성 할 수 있어 안테나의 크기를 초소형으로 제작하고자 한 것이다.
이러한 본 발명은 주 방사패치인 FR4 재질의 유전체 기판에 동판이 입혀져 있는 접지면의 패치와 직육면체를 이루는 유전체중 동판과 같은 도체의 성분을 가진 패치가 상면, 하면, 측면 등 형성되어 있는 보조 방사패치인 칩 안테나로 구성할 수 있다. 여기서 FR4(Flame Retardant 4)는 에폭시 수지의 난연등급을 말한다. 이러한 FR4는 비유전율이 약 4.4~4.6정도인 에폭시 재질로서, 에폭시 레진이 함침된 유리섬유가 여러겹 쌓여 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 단면도이다.
그래서 접지면 패치(10)는 더미 패드(11, 13)와 급전 패드(12)를 구비하고, 기판(200) 위에 도체 성분인 동판이 입혀진 PCB에 슬릿을 내어 패치가 형성된다.
또한 급전 라인(50)은 접지면 패치(10)의 급전 패드(12)와 급전부를 연결시 킨다.
그리고 접지면 패치(10)는 급전부에서 급전 라인(50)을 통해 인가되는 전류의 흐름이 일정한 루프(loop) 형태로 형성되도록 구성되고, 급전 라인(50)을 중심으로 전류의 흐름이 시계방향의 루프로 형성되도록 한다.
도 2는 도 1에서 캐패시터가 부가된 형태를 보인 단면도이다.
그래서 접지면 패치(10)의 종단에 캐패시터(60)를 구성한다. 이때 용량성 리액턴스인 캐패시터(60)의 크기에 따라 주파수 공진 포인트가 이동되도록 한다.
도 3은 도 1의 접지면 패치의 치수 구성의 예를 보인 평면도이다.
그래서 칩 안테나가 실장되는 공간 중 3개의 패드 부분을 제외한 나머지 구간인 점 C, E, F, G를 꼭지점으로 하는 직사각형 모양의 슬롯을 형성하였고, 점 A, B, D, E를 꼭지점으로 하는 직사각형 모양의 슬릿을 내어주어 전체적으로 하나의 큰 슬릿을 형성하였다.
이는 전류의 흐름이 급전부를 중심으로 시계방향으로 LOOP 형태를 형성하게 하는 구조로서, 주방사는 이 접지면 패치에서 일어나게 된다.
또한 접지면 패치(10)의 종단 부분인 A점의 접지면 패치와 B점의 접지면에 적절한 용량성 리액턴스 소자인 캐패시터(60)를 실장하여 공진 주파수의 이동을 할 수 있다.
또한 참조번호 11, 12, 13은 접지면 패치에 칩 안테나를 실장 할 수 있게끔 형성한 안테나 패드이다. 이는 솔더링 방식으로 칩 안테나 패드와 단락된다. 패드는 좌측으로부터 안테나의 실장 시 신뢰성 있는 실장을 위한 더미(DUMMY) 패드, 급 전패드, 더미 패드로 구성되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 사시도이다.
그래서 FR4 기판(200) 위에 도체성분인 동판이 입혀진 PCB에 슬릿을 내어 패치를 형성한다.
접지면 패치(10)는 급전부에서 인가되는 전류의 흐름이 일정한 Loop 형태로 형성하고, 접지면 표면내 전류의 방향이 역위상이 되어 전계가 상쇄되는 부분을 최소화 하였다.
도 5는 본 발명에 따른 접지면에 보조 방사체인 칩 안테나를 실장한 사시도이다.
그래서 본 발명에서의 칩 안테나는 접지면 주 방사체 정합회로의 역할을 하며 특히 Z방향(안테나 높이방향)으로의 패치인 측면패치(102 ~ 105)를 부설하여 안테나의 상면패치(101)와 하면패치인 접지면 패치(10)를 연결하였고, 수평 방향으로의 방사성분을 추가하였다.
일반적인 지향성 안테나에서의 교차편파는 안테나성능에서의 단점이 될 수 있다.
하지만 칩 안테나를 사용하는 대부분의 휴대용 무선기기는 무지향성 방사패턴을 요하고, 높은 편파순도가 필요하지 않기 때문에 다양한 경로의 방사패턴은 장점이 될 수 있다.
또한 접지면 방사체만의 특성 중 전류분포는 칩 안테나 복사 소자 대비 상대 적으로 넓은 면적에서 분포하기 때문에 전류분포의 집중현상이 적게 나타난다. 이러한 구조에서 칩 안테나의 보조 방사 패치를 추가 하여 기존 접지면 방사체만의 특성 대비 넓은 임피던스 대역폭과 방사성능을 더욱 개선시키는 역할을 한다.
칩 안테나 패치는 접지면에 단락된 기생 패치를 추가하여 기본패치인 접지면 패치와 커플링을 일으켜 다중대역을 형성하고 접지면 공진을 포함 고조파 주파수 성분을 낮은 주파수 대역으로 유도하여 결론적으로 주 방사체인 접지면 공진을 저주파수 대역으로 이동시키는 역할을 한다.
물론 접지면 패치의 종단에 적용되는 용량성 리액턴스인 캐패시터(60)의 값을 조절하여 공진을 이동시킬 수 있지만, 칩 안테나 방사패치의 역할로 보다 적은 용량성 리액턴스 값을 적용하여 본래 접지면 방사체의 방사성능 저하를 최소화 할 수 있다. 또한 칩 안테나 패치의 패턴을 적절히 조절하여 기존 주 방사체인 접지면 패치에서의 방사 성능을 개선시킬 수 있는 보조 방사체의 역할을 한다.
정리하자면 PCB 안테나에서처럼 접지면을 활용하여 PCB내 방사체를 구현하여 접지면 패치(10)를 주 방사패치가 되게 하였고, PCB 안테나의 안테나 단점인 방사체 구성의 구조적 한계점을 보조 방사체인 칩 안테나 패치를 활용하여 개선하였다.
특히 접지면 방사체만의 특성 중 전류분포는 집중현상이 적게 나타나는데, 칩 안테나 보조 방사 패치를 추가 하여 기존 접지면 방사체만의 특성 대비 넓은 임피던스 대역폭과 방사성능을 더욱 개선시키는 역할을 한다.
도 6은 본 발명에 따른 칩 안테나를 나타내는 평면도이다.
직육면체인 FR4 유전체에 동판과 같은 전도체로 패치를 형성한 것으로, 상면 패치에는 직사각형의 방사패치를 설계하고, 슬릿 또는 슬롯을 내어 실효전류를 늘여 안테나의 길이를 늘인 효과를 얻을 수 있다.
하면패치와 상면패치 사이를 단락하고, 수직방향의 전류 흐름을 만들어 결론적으로 수평방향의 방사성분을 유도해 내는 역할인 비아 홀(Via Hole)(120)은 FR4 가공상의 용이성을 위한 것으로, 세라믹 같은 유전체를 사용 할 경우 안테나 측면의 패치로 변경 적용 할 수도 있다. 또한 이러한 수직방향의 패치 또는 Via Hole 의 길이를 조절하여, 즉 안테나 높이를 조절하여 공진특성의 Bandwidth 및 Q 등을 조절 할 수도 있다.
칩 안테나 제작 시 라우터 가공 공차를 고려하여 상, 하면패치 모두 유전체면 끝부분에서 0.1mm는 패치를 사용하지 않았다. 이로서 세라믹대비 가공 공차가 큰 FR4 유전체 사용으로의 안테나 양산 시 제품 간의 주파수 편차를 최소로 하였고 따라서 제품 불량률을 낮추었다.
상술한 바와 같이 구체적인 실시예를 통해 구현된 본 발명에 따른 접지면 공진을 응용한 칩 안테나(100)는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan) 등의 무선이동통신 기기의 안테나로 이용된다.
특히 블루투스(Bluetooth)는 컴퓨터와 휴대전화 등의 이동통신기기를 간단하게 링크하는 무선 데이터 통신기술로서 2.4~2.48MHz의 주파수 대역에서 동작하고 통신 거리는 약 10~20m 정도 이다.
이러한 블루투스 안테나의 요구되는 성능 및 특징은 2.4~2.48MHz의 주파수 대역을 커버 할 수 있는 충분한 Bandwidth 확보, 소형화된 크기, 저렴한 단가 등이 있다.
이러한 요구 성능 및 특징을 만족 할 수 있는 본 발명에 접지면공진 활용 칩 안테나의 특성을 이하에서 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 급전 시 접지면 패치에 인가되는 표면전류의 흐름을 나타내는 시뮬레이션 결과도이다.
그래서 급전부를 중심으로 전류의 흐름이 시계방향으로 LOOP형태로 형성된다. 특히 접지면 패치(10)의 종단에 정합단을 부설, 캐패시터(60)의 용량을 조절하여 공진 주파수의 조절을 쉽게 하였다. 이는 용량성 리액턴스인 캐패시터(60)의 크기에 따라 주파수 공진 포인트를 1GHz이상 이동 시킬 수 있게 한다.
도 8은 본 발명에 따른 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 네트워크 애널라이저 데이터(Network analyzer data)이다.
도 8에서 상단좌측은 대역에서의 공진 임피던스를 나타내는 것으로, 공진 포인트인 마커4에서 50Ω의 근사치를 이루고 있다.
상단우측은 반사손실(Log Mag)을 나타내는 것으로, 마커1에서 마커3까지의 주파수 범위인 2.4~2.5GHz 대역 전 범위의 반사손실이 -10dB 이하로 구현되어 반사전력에 대한 손실분이 매우 양호하게 나타난다.
하단은 정재파비(VSWR)를 나타내는 것으로, 마커1에서 마커3까지의 주파수 범위인 2.4~2.5GHz 대역 전 범위 2:1 이하로 나타나는 것을 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 전기적 장애물이 없는 무반사실에서 측정한 2.4~2.5GHz 대역의 복사이득을 나타내는 그림이 다.
도 9에서와 같이, 무지향성 복사패턴을 구현 하므로 어느 위치에서라도 송수신이 가능하고 방향성 문제를 해결할 수 있다. 또한 복사이득 측정치는 전 방향에 대하여 무지향성 특성을 갖는다.
이상의 전기적, 방사적인 특징은 2.4GHz 대역을 사용하는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan) 등의 송, 수신 안테나로 충분히 활용 가능할 수 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명에 따른 접지면 공진을 활용한 칩 안테나의 크기는 세로, 가로, 높이가 각각 7.2mm, 2.1mm, 1.2mm로 초소형화 된 크기로써 휴대전화와 블루투스 이어셋 등의 초소형무선기기 기판내에 부품탑재 할 여유가 부족한 공간에서도 충분히 적용할 수 있다.
이처럼 본 발명은 접지면 슬릿을 이용하여 모노폴 칩 안테나를 구성하여 전류의 흐름을 루프 형태로 형성하여 칩 안테나 패치의 길이가 파장의 1/8 이하의 크기로 형성 할 수 있어 안테나의 크기를 초소형으로 제작할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 단면도이다.
도 2는 도 1에서 캐패시터가 부가된 형태를 보인 단면도이다.
도 3은 도 1의 접지면 패치의 치수 구성의 예를 보인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 접지면에 보조 방사체인 칩 안테나를 실장한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 칩 안테나를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 급전 시 접지면 패치에 인가되는 표면전류의 흐름을 나타내는 시뮬레이션 결과도이다.
도 8은 본 발명에 따른 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 네트워크 애널라이저 데이터(Network analyzer data)이다.
도 9는 본 발명에 따른 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나의 전기적 장애물이 없는 무반사실에서 측정한 2.4~2.5GHz 대역의 복사이득을 나타내는 그림이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 접지면 패치
11, 13 : 더미 패드
12 : 급전 패드
50 : 급전(Feed) 라인
60 : 캐패시터
80 : 도체면
81 : 비 그라운드면
100 : 칩 안테나
101 : 상면 패치
102 ~ 105 : 측면 패치
120 : 비아 홀(Via hole)
200 : 기판

Claims (9)

  1. 더미 패드와 급전 패드를 구비하고, 기판 위에 도체 성분인 동판이 입혀진 PCB에 슬릿을 내어 패치가 형성된 접지면 패치와; 상기 접지면 패치의 급전 패드와 급전부를 연결시키는 급전 라인;을 포함하되,
    상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는,
    상기 접지면 패치의 종단에 캐패시터를 구비하며, 상기 캐패시터의 크기에 따라 주파수 공진 포인트가 이동되고,
    상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는, 상기 접지면 패치의 Z방향으로 부설된 측면 패치 및 상기 측면 패치의 상면에 부설된 상면 패치를 포함하여 구성되며, 상기 상면 패치에는 칩 안테나가 실장된 것을 특징으로 하는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접지면 패치는,
    급전부에서 상기 급전 라인을 통해 인가되는 전류의 흐름이 일정한 루프 형태로 형성되도록 구성되고, 상기 급전 라인을 중심으로 전류의 흐름이 시계방향의 루프로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩 안테나는,
    상기 상면 패치에 직사각형의 방사패치가 형성된 것을 특징으로 하는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩 안테나는,
    비아 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은,
    FR4 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나.
  9. 청구항 1 또는 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나는,
    2.4GHz 대역에 적용되며, 블루투스, 지그비, 무선랜 중에서 하나 이상에 적용되는 것을 특징으로 하는 접지면 패치를 이용한 모노폴 칩 안테나.
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