KR101210941B1

KR101210941B1 - 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나

Info

Publication number: KR101210941B1
Application number: KR1020120016987A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 최경준; 김주만
Original assignee: 에이큐 주식회사
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2012-12-11

Abstract

본 발명은 하나 이상의 루프 안테나를 동일한 단자에 병렬로 연결하여 안테나의 저항값을 줄여 안테나의 성능을 향상시키는 것이 목적이다. 이를 위해서, 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나에 있어서, 폐루프로 구성되는 제1 루프 안테나; 및 폐루프로 구성되는 제2 루프 안테나; 를 포함하되, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 모두 같은 단자에 서로 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 사이 간격은 0.1mm 내지 5mm인 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나가 제공된다.

Description

하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나{Parallel antenna with plural loop antenna}

본 발명은 루프 안테나를 병렬로 구성하여 안테나의 저항값을 줄이고 하나 이상의 루프 안테나를 동일한 2단자에 연결하여 4단자의 중계 안테나와 유사한 성능을 내도록 하는 안테나에 대한 것이다.

엔에프시(NFC : Near Field Communication)는 상품, 물품 등에 정보가 저장되어 있는 전자 태그를 부착하고 이를 리드 모드로 읽어 해당 상품 또는 물품의 이력, 내용 등을 확인하거나 전자결제 또는 일대일 통신하는 것으로, 전자 태그 또는 리더기에는 13.56 MHz 대역의 무선 주파수에서 공진(resonate)되도록 안테나를 포함하는 안테나부가 구성되어 있다.

일반적인 루프안테나의 성능은 안테나의 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C)와 저항(R)이 안테나 특성과 밀접한 관련이 있다. 따라서 안테나의 성능을 향상시키기 위해서는 안테나 저항값을 줄이는 것이 요구된다.

또한, 일반적으로 안테나부는 안테나의 사이즈나 안테나의 개수가 증가할수록 성능이 향상된다.

안테나부의 사이즈에는 안테나 자체의 크기뿐만 아니라 안테나 단자의 사이즈 또는 개수도 영향을 미친다.

그런데 현재와 같이 단말 사이즈를 더 작게 만드는 경우에는 안테나의 사이즈나 개수에 제약이 있다.

따라서 단말의 사이즈를 줄이면서도 안테나의 성능은 저하되지 않는 안테나 구성에 대한 것이 요구된다.

본 발명은 하나 이상의 루프 안테나를 동일한 단자에 병렬로 연결하여 안테나의 저항값을 줄여 안테나의 성능을 향상시키는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단자를 줄이면서도 안테나의 성능을 저하시키지 않는 것이 목적이다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나에 있어서, 폐루프로 구성되는 제1 루프 안테나; 및 폐루프로 구성되는 제2 루프 안테나; 를 포함하되, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 모두 같은 단자에 서로 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 사이 간격은 0.1mm 내지 5mm인 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나가 제공된다.

여기서, 상기 제1 루프 안테나는 상기 제2 루프 안테나의 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 각각 2회의 턴(turn)을 가지는 패턴으로 구성되고, 상기 제1 루프 안테나는 상기 제2 루프 안테나의 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 각각 2회의 턴(turn)을 가지며 구성되고, 상기 제1 루프 안테나의 패턴과 상기 제2 루프 안테나의 패턴이 서로 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 사이 간격, 상기 제1 루프 안테나의 패턴 간 거리 및 상기 제2 루프 안테나의 패턴 간 거리는 모두 0.3mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 패턴 간 거리는 0.3mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 전체 안테나가 차지하는 안테나의 기판 면적을 증가시키지 않고도 안테나의 성능을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일실시예로 병렬 안테나의 구성을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예로 제1 루프 안테나와 제2 루프 안테나의 위치관계를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 일실시예로 제1 루프 안테나와 제2 루프 안테나의 또 다른 위치관계를 나타낸 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예로 병렬 안테나의 2단자 부분을 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 병렬 안테나의 턴수에 따른 성능 및 중계 안테나와 단일 루프 2단자 안테나와의 성능을 비교한 데이터 표이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예로 병렬 안테나의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명은 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나로서 폐루프로 구성되는 제1 루프 안테나(100)와 폐루프로 구성되는 제2 루프 안테나(200)를 포함하여 구성된다.

여기서, 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)는 동일한 단자(20, 30)에 연결되어 있으므로 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)는 서로 병렬 연결되어 있다. 따라서, 제1 루프 안테나(100)의 저항값을 R1 이라고 하고 제2 루프 안테나(200)의 저항값을 R2 라고 하면, 전체 병렬 안테나의 저항값(R)은 R=[(R1*R2)/(R1+R2)] 가 된다.

즉, 도1에서와 같이 2개의 루프 안테나를 병렬 연결하면 저항이 감소하므로 안테나의 이득(gain)이 증가하여 안테나의 성능이 향상된다.

여기서, 제1 루프 안테나(100)는 안테나 기판(10)의 외측에 위치하고 있으며, 제2 루프 안테나(200)는 제1 루프 안테나(100)의 내측에 위치하고 있다.

또한, 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200) 사이 간격(A)은 0.1mm 내지 5mm이다.

도2는 본 발명의 일실시예로 제1 루프 안테나와 제2 루프 안테나의 위치관계를 나타낸 도면이다.

도2에서는 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)는 각각 2회의 턴을 가지는 루프 안테나로 구성되어 있다.

본 발명의 일실시예로 제1 루프 안테나(100)의 패턴과 제2 루프 안테나(200)의 패턴이 서로 인접하도록 구성할 수 있다.

이렇게 제1 루프 안테나(100)의 패턴과 제2 루프 안테나(200)의 패턴이 서로 인접하는 경우에 각 안테나 패턴 간의 거리(a, b, c)는 0.1mm 에서 5mm 사이에 간격을 가지도록 할 수 있다.

여기서 제1 루프 안테나(100)의 패턴 간 거리는 a+b 이고 제2 루프 안테나(200)의 패턴간 거리는 b+c 이다.

도3은 본 발명의 일실시예로 제1 루프 안테나와 제2 루프 안테나의 또 다른 위치관계를 나타낸 도면이다.

도3에서도 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)는 각각 2회의 턴을 가지는 루프 안테나로 구성되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로 제1 루프 안테나(100)가 2회의 턴을 가지는 폐루프를 형성하고 있고 제2 루프 안테나(200)는 제1 루프 안테나(100)의 내측에서 2회의 턴을 가지는 폐루프를 형성할 수 있다.

여기서, 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200) 사이 간격(A)은 0.1mm 내지 5mm이다.

상기에서는 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200) 사이 간격(A)을 0.1mm 내지 5mm 로 하고 있으나 최적의 실시예로 0.2mm 내지 1mm 의 간격을 가지도록 할 수 있다. 특히 최선의 실시예로는 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200) 사이 간격(A)을 0.3mm 로 한다. 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200) 사이 간격(A)을 0.3mm 로 하는 이유는 현재의 루프 안테나 공정상 0.1mm 이하가 되면 이웃한 패턴끼리 쇼트(short)가 생길 수 있기 때문이다.

또는, 도2에서와 같이 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)가 각각 2회의 턴(turn)을 가지며 구성되고, 제1 루프 안테나(100)의 패턴과 제2 루프 안테나(200)의 패턴이 서로 인접하도록 구성되는 경우에는 각 패턴 간의 거리(a, A, b)는 0.3mm로 할 수 있다.

또는, 도3에서와 같이 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)가 각각 2회의 턴(turn)을 가지며 구성되고, 제1 루프 안테나(100)가 제2 루프 안테나(200)의 외측에 위치하여 구성되는 경우에는 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)의 사이 간격(A), 제1 루프 안테나(100)의 패턴 간 거리 및 제2 루프 안테나(200)의 패턴 간 거리는 모두 0.3mm로 할 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예로 병렬 안테나의 2단자 부분을 도시한 도면이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 제1 루프 안테나(100)와 제2 루프 안테나(200)가 동일한 단자(20, 30)에 연결되어 있으므로 단말의 회로 부분과 연결되는 단자가 종래에는 4단자(20,30,40,50)가 필요했으나 본 발명은 2단자(20,30)만 필요하므로 나머지 2단자(40,50)이 필요 없다. 따라서 안테나 기판(10)에서 2단자에 대한 솔더링 부위가 생략된다. 따라서 안테나 기판과 연결되는 PCM(Protection Circuit Module)에 2단자에 대한 솔더링 부위만 필요하므로 PCM에 여유 공간을 확보할 수 있어 기타 다른 용도의 회로들 추가로 구성할 수 있다.

도5는 본 발명의 병렬 안테나의 턴수에 따른 성능 및 중계 안테나와 단일 루프 2단자 안테나와의 성능을 비교한 데이터 표이다.

T-money, Dongle, Standard 1K, Standard 4K, Ultralight, ISO 15693, Type4 는 각각 NFC RF 시험규격을 의미한다.

여기서, T-money, Dongle 은 카드모드인 경우의 시험 규격이고, Standard 1K, Standard 4K, Ultralight, ISO 15693, Type4 는 리더 모드인 경우의 시험 규격으로 인식 거리(단위는 mm 임)를 의미한다.

T-money 의 최소 인식 거리는 45mm 이고, Dongle의 최소 인식 거리는 30mm 이고, Standard 1K와 Standard 4K 및 Ultralight의 최소 인식 거리는 30mm 이고, ISO 15693의 최소 인식 거리는 40mm 이고, Type4의 최소 인식 거리는 15mm 이다.

도5에서의 Antenna Type 의 Reference 는 4단자로 이루어진 중계 안테나를 의미한다.

Antenna Type 의 2턴은 본 발명의 각각 2턴의 루프 안테나로 이루어진 2단자의 병렬 안테나를 의미한다.

Antenna Type 의 3턴은 본 발명의 각각 3턴의 루프 안테나로 이루어진 2단자의 병렬 안테나를 의미한다.

Antenna Type 의 2단자는 2단자의 단일 루프 안테나를 의미한다.

도5에 도시된 바와 같이 4단자로 이루어진 중계 안테나인 Reference 는 모든 시험 규격에서 최소 인식 거리 이상의 값을 가지고 가장 성능이 좋다.

각각 2턴의 루프 안테나로 이루어진 2단자의 병렬 안테나는 4단자로 이루어진 중계 안테나 다음으로 좋은 성능을 가지는 것을 알 수 있다.

각각 3턴의 루프 안테나로 이루어진 2단자의 병렬 안테나는 Dongle 하고 Ultralight 의 시험 규격에서 최소 인식 거리를 나타내고 있다.

2단자의 단일 루프 안테나는 모든 시험 규격에서 최소 인식 거리 이상의 시험 결과를 나타내고 있다.

도5에 도시된 시험 결과값에 따르면 각각 2턴의 루프 안테나로 이루어진 2단자의 병렬 안테나가 4단자의 중계 안테나와 거의 유사한 안테나 성능을 가지고 있음을 알 수 있다.

또한 2단자의 병렬 안테나에서 루프 안테나의 턴수가 3턴인 경우에는 2턴의 루프 안테나보다 성능이 떨어짐을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 안테나 기판과 연결되는 PCM에 2단자에 대한 솔더링 부위만 필요하므로 PCM에 여유 공간을 확보할 수 있고, 안테나 성능도 4단자의 중계 안테나에 못지 않는 성능을 나타내므로 본 발명에서는 각각 2턴의 루프 안테나로 이루어진 2단자의 병렬 안테나를 이용한다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 안테나 기판
20,30,40,50 : 안테나 단자
100 : 제1 루프 안테나
200 : 제2 루프 안테나

Claims

하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나에 있어서,
폐루프로 구성되는 제1 루프 안테나; 및
폐루프로 구성되는 제2 루프 안테나; 를 포함하되,
상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 모두 같은 단자에 서로 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 각각 2회의 턴(turn)을 가지는 패턴으로 구성되고, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 사이 간격 및 서로 인접하는 안테나 패턴 간 거리는 모두 0.3mm인 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나는 상기 제2 루프 안테나의 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나의 패턴과 상기 제2 루프 안테나의 각각의 패턴이 서로 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나.
하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나에 있어서,
폐루프로 구성되는 제1 루프 안테나; 및
폐루프로 구성되는 제2 루프 안테나; 를 포함하되,
상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 모두 같은 단자에 서로 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나는 각각 2회의 턴(turn)을 가지며 구성되고, 상기 제1 루프 안테나의 각각의 패턴과 상기 제2 루프 안테나의 각각의 패턴이 서로 인접하도록 구성되며, 상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 사이 간격은 0.1mm 내지 5mm인 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나.
제4항에 있어서,
상기 제1 루프 안테나와 상기 제2 루프 안테나의 패턴 간 거리는 0.3mm인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 루프 안테나로 구성된 병렬 안테나.
삭제