KR101217015B1 - 직렬급전구조를 갖는 다중루프 ｎｆｃ용 안테나 - Google Patents

직렬급전구조를 갖는 다중루프 ｎｆｃ용 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나는, 휴대용 단말기의 내부에 구비된 매칭회로와 연결되는 NFC용 안테나에 있어서, 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판과; 상기 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나; 및 상기 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되고 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 직렬급전구조로 연결되어 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나;를 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 발명은 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나 및 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나를 직렬급전구조로 연결하여 안테나 자계강도의 최대치가 넓은 영역에서 형성되게 함으로써 무선신호를 송수신하는 안테나의 인식거리와 인식범위를 향상시킨 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나를 제공하는 효과가 있다.

Description

직렬급전구조를 갖는 다중루프 ＮＦＣ용 안테나 { MULTI-LOOP NEAR FIELD COMMUNICATION ANTENNA HAVING SERIES FEEDING STRUCTURE }
본 발명은 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나 및 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나를 직렬급전구조로 연결하여 안테나 자계강도의 최대치가 넓은 영역에서 형성되게 함으로써 안테나의 인식거리와 인식범위를 향상시킨 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나에 관한 것이다.
현재 사용되는 무선주파수 식별시스템(Radio Frequency Identification : RFID)은 일반적으로 리더(READER), 안테나(ANTENNA), 태그(TAG)로 구성되어 무선주파수 신호를 송수신하는 안테나를 이용하여 소형 반도체 칩이 내장된 태그에 저장된 데이터가 비접촉방식으로 리더에 전송되는 기술이다.
일반적으로 RFID 시스템의 동작원리는 태그에 내장된 반도체 칩에 저장된 데이터를 리더기가 수신하여 인식하고 분석하여 태그가 장착된 물품의 고유정보를 확인 할 수 있도록 하는 것이다. 여기서, 태그와 리더기는 각각 안테나를 포함하고 상기 안테나는 태그와 리더기 사이에서 무선신호를 송수신하는 중계역할을 담당한다. 보다 상세하게는, 리더기의 안테나에서 발생되는 전자계와 태그의 안테나 사이에서 전자기 유도가 발생하고 이로 인해 리더기에서 전력과 신호가 태그에 전송됨으로써 태그가 활성화되고 리더기가 태그로부터 데이터를 수신하게 된다.
한편, 최근들어 13.56MHz 대역의 주파수를 사용하며 10cm이내의 근거리에서 저전력으로 데이터를 송수신하는 비접촉식 근거리 무선통신인 NFC(Near Field Communication)용 무선통신기술이 주목받고 있으며, 현재 안전성이 높아 스마트 폰 및 휴대용 랩톱등에 광범위하게 사용되고 있다.
그러나, 종래의 NFC용 안테나를 구비한 휴대용 단말기의 경우에 근거리이내에서만 데이터를 송수신할 수 밖에 없기 때문에 무선신호의 인식거리와 인식범위를 최대한 확보하기 위한 요구가 증가하고 있다.
따라서, 비접촉식 근거리 무선통신기술을 이용하는 무선신호의 인식거리와 인식범위를 향상시킨 NFC용 안테나를 제공할 수 있는 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
공개특허공보 KR 10-2009-0043077호 2009.05.06. , 3쪽 식별번호<2> ~ 5쪽 식별번호<20>, 도 7 및 도 8
따라서, 본 발명은 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나 및 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나를 직렬급전구조로 연결하여 안테나 자계강도의 최대치가 넓은 영역에서 형성되게 함으로써 무선신호를 송수신하는 안테나의 인식거리와 인식범위를 향상시킨 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나는, 휴대용 단말기의 내부에 구비된 매칭회로와 연결되는 NFC용 안테나에 있어서, 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판과; 상기 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나; 및 상기 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되고 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 직렬급전구조로 연결되어 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나 및 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나를 직렬급전구조로 연결하여 안테나 자계강도의 최대치가 넓은 영역에서 형성되게 함으로써 무선신호를 송수신하는 안테나의 인식거리와 인식범위를 향상시킨 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 NFC용 안테나의 동작원리를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나의 평면도
도 3은 도 2에 도시된 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나의 단면 투시도
도 4는 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a), 종래의 병렬급전 이중루프안테나(b), 및 종래의 단일 루프안테나가 적용된 경우(c)의 반사손실을 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a), 종래의 병렬급전 이중루프안테나(b), 및 종래의 단일 루프안테나가 적용된 경우(c)의 자계강도를 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a), 종래의 병렬급전 이중루프안테나(b), 및 종래의 단일 루프안테나가 적용된 경우(c)의 자계 형성 모양을 측면에서 나타내는 도면
본 발명은 휴대용 단말기의 내부에 구비된 매칭회로와 연결되는 접속단자를 구비하는 NFC용 안테나(100)에 관한 것이다.
여기서, 상기 NFC용 안테나를 구성하는 루프안테나는 13.56MHz 주파수대역에서 동작하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 NFC용 안테나의 동작원리를 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, NFC용 안테나를 구비하는 송신모드와 수신모드 상태의 복수개의 NFC용 단말기(10,20)는 상기 NFC용 안테나를 이용하여 상호간에 서로 전자기 결합하여 무선통신을 수행한다.
이때, 송신모드 NFC용 단말기(10)에 장착된 NFC용 제 1 안테나(11)는 송신모드 NFC용 단말기(10)의 통신모듈용 칩(12)에 커패시터로 구성된 매칭회로(13)를 통해 연결되어 병렬공진을 이루고, 수신모드의 NFC용 단말기(20)의 통신모듈용 칩(22)에서 소정의 주파수 신호를 발생시키면 매칭회로(23)를 통해 수신모드 NFC용 단말기(20)에 장착된 NFC용 제 2 안테나(21)를 통하여 상기 주파수 신호가 주기적으로 외부로 출력되며, 상기 수신모드 NFC용 단말기(20)에 장착된 NFC용 제 2 안테나(21)가 상기 송신모드 NFC용 단말기(10)에 장착된 NFC용 제 1 안테나(11)와 무선신호를 송수신하여 수신모드의 NFC용 단말기(20)가 송신모드의 NFC용 단말기(10)에 저장된 정보를 취득하게 된다.
보다 상세하게는, 상기 수신모드 NFC용 단말기(20)에서 주기적으로 출력하는 주파수 신호는 수신모드 NFC용 단말기(20)에 내장된 매칭회로(23) 및 NFC용 제 2 안테나(21)에 인가되어 병렬공진되어 NFC용 제 2 안테나(21)로 전류가 흐르게 되며 이러한 공진전류에 의한 자계가 상기 NFC용 제 2 안테나(21)에서 발생하게 된다.
여기서, 송신모드 NFC용 단말기(10)를 수신모드 NFC용 단말기(20)에 근접시키면 상기 NFC용 제 2 안테나(21)에서 발생하는 자계가 송신모드 NFC용 단말기의 제 1 안테나(11)로 유도되어 공진되면서 송신모드 NFC용 단말기(10)의 NFC용 제 1 안테나(11)에도 자계가 발생하여 그로 인해 소정의 유도전류가 인가된다.
즉, 송신모드 NFC용 제 1 안테나(11)에 인가된 유도 전류는 송신모드 NFC용 단말기(10)에 내장된 통신모듈용 칩(12)으로 입력되고 상기 송신모드 NFC용 단말기(10)의 통신모듈용 칩(12)은 미리 저장된 정보를 소정의 전류와 함께 출력하게 된다. 이때, 출력된 정보와 전류는 송신모드 NFC용 단말기(10)의 매칭회로(13)를 거쳐 NFC용 제 1 안테나(11)에 공급되어 자계를 발생시키고 이로 인해 발생한 자계는 수신모드 NFC 단말기(20)의 NFC용 제 2 안테나(21)로 유도되어 유도전류를 발생시키고 그 전류신호가 수신모드 NFC용 단말기(20)의 통신모듈용 칩(22)으로 입력되어 수신모드 NFC용 단말기(20)가 송신모드 NFC용 단말기(10)의 통신모듈용 칩(12)에 저장되어 있는 정보를 인식하여 처리하게 된다.
따라서, 상기의 동작원리에 의하여 보다 강한 자계를 넓은 영역에서 발생시켜 인식거리와 인식범위를 증가시키기 위한 본 발명에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나에 대한 상세한 설명이 도 2 내지 도 6에 도시된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나의 평면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나(100)는 박막기판(110)의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나(101), 및 상기 메인루프안테나(101)와 일정간격 이격된 채 상기 메인루프안테나(101)의 좌우측에 각각 직렬급전구조로 연결되어 형성되는 제 1 내지 제 2 서브루프안테나(102,103)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 서브 루프안테나(102,103)는 상기 메인루프안테나(101)의 좌우 양측 중 적어도 어느 한 일측에 형성될 수 있으며, 상기 메인루프안테나는 폐루프형상을 갖는 단일의 다중루프안테나로 형성되고 상기 서브루프안테나는 상기 메인루프안테나와 동일한 폐루프형상을 갖는 N개(N은 1이상의 정수)의 다중루프안테나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 박막기판의 상부면상에 형성되는 메인루프안테나와 서브루프안테나의 전도성 패턴은 최외각이 정방형 또는 비정방형으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 메인루프안테나(101)는 상기 박막기판(110)의 상부면상 중앙에 위치하고 상기 제 1 내지 제 2 서브루프안테나(102,103)는 상기 메인루프안테나(101)의 좌우측에 위치한채 상기 메인루프안테나(101)와 직렬로 연결되며, 이로 인해 자기장 감쇄영역을 최소화하여 안테나의 인식범위를 증가시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나의 단면 투시도이다.
도 3을 참조하여 도 2에 도시된 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나는, 박막기판상(110)에 형성된 메인안테나(101)와 제 1 내지 제 2 서브안테나(102,103) 각각의 끝단이 형성된 지점을 관통하는 복수개의 비아홀(120), 및 상기 박막기판(110)의 하부에 전도성패턴으로 형성되고 상기 메인루프안테나(101)와 상기 제 1 내지 제 2 서브루프안테나(102,103)가 직렬급전구조를 가지며 연결되도록 상기 복수개의 비아홀(120)을 전기적으로 연결하는 복수개의 연결패턴(130)을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 NFC용 안테나(100)는 상기 복수개의 비아홀(120) 및 복수개의 연결패턴(130)에 의하여 메인루프안테나(101)와 상기 제 1 내지 제 2 서브루프안테나(102,103)가 최적의 자계강도를 형성하면서도 서로의 폐루프영역에 영향을 주지않고 상호간에 일정한 간격으로 이격되기 때문에 안테나의 인식영역이 확대되는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a), 종래의 병렬급전 이중루프안테나(b), 및 종래의 단일 루프안테나가 적용된 경우(c)의 반사손실을 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 동일한 최외각 크기를 갖는 세 종류의 루프안테나는 모두 중심주파수가 13.56MHz 대역에서 동작하는 안테나인 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a), 종래의 병렬급전 이중루프안테나(b), 및 종래의 단일 루프안테나가 적용된 경우(c)의 자계강도를 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 동일한 지점에서 해석된 자계강도의 최대치가 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a)의 루프안테나 에서 다른 두 종류의 루프안테나보다 높게 나타나기 때문에 안테나의 인식거리가 향상되는 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a), 종래의 병렬급전 이중루프안테나(b), 및 종래의 단일 루프안테나가 적용된 경우(c)의 자계 형성 모양을 측면에서 나타내는 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예가 적용된 경우(a)의 자계강도가 넓은 영역에서 균일하고 강하게 형성되는 것을 알 수 있으며, 이와 같이, 다중루프안테나로 NFC용 안테나를 구현하는 경우에 메인루프안테나와 상기 메인루프안테나와 직렬급전구조를 가지며 연결되는 서브루프안테나를 구비하여 안테나의 인식범위를 증가시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나 및 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나를 직렬급전구조로 연결하여 NFC용 단말기간의 근접위치가 조금씩 달라지거나 멀어져 공진특성에 변화가 있더라도 안테나 자계강도의 최대치가 넓은 영역에서 형성되게 함으로써 무선신호를 송수신하는 안테나의 인식거리와 인식범위를 향상시킨 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나를 제공하는 효과가 있다.
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구 범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

100 : NFC용 안테나 101 : 메인루프안테나
102 : 제 1 서브루프안테나 103 : 제 2 서브루프안테나
110 : 박막기판 120 : 비아홀
130 : 연결패턴

Claims (6)

  1. 휴대용 단말기의 내부에 구비된 매칭회로와 연결되는 NFC용 안테나에 있어서,
    고분자 합성수지 필름으로 형성되는 박막기판과;
    상기 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되는 메인루프안테나; 및
    상기 박막기판의 상부면상에 다중루프형상을 갖는 전도성패턴으로 형성되고 상기 메인루프안테나와 일정간격 이격된 채 직렬급전구조로 연결되어 형성되는 적어도 하나 이상의 서브루프안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 서브루프안테나는,
    상기 메인루프안테나의 좌우 양측 중 적어도 어느 한 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 박막기판의 메인안테나와 서브안테나 각각의 끝단이 형성된 지점을 관통하는 복수개의 비아홀, 및 상기 박막기판의 하부에 전도성패턴으로 형성되고 상기 메인루프안테나와 상기 서브루프안테나가 직렬급전구조를 갖도록 상기 복수개의 비아홀을 전기적으로 연결하는 복수개의 연결패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인루프안테나와 상기 서브루프안테나가 전기적으로 연결되어 13.56MHz 주파수대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막기판의 상부면상에 형성되는 메인루프안테나와 서브루프안테나의 전도성 패턴은 최외각이 정방형 또는 비정방형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인루프안테나는 폐루프형상을 갖는 단일의 다중루프안테나로 형성되고 상기 서브루프안테나는 상기 메인루프안테나와 동일한 폐루프형상을 갖는 N개의 다중루프안테나로 형성되는 것을 특징으로 하는 직렬급전구조를 갖는 다중루프 NFC용 안테나
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160056205A (ko) 2014-11-11 2016-05-19 삼성전기주식회사 근거리 통신용 안테나 장치
KR102220062B1 (ko) 2020-11-23 2021-02-25 주식회사 이엠따블유 안테나의 일부를 다른 안테나로 작동시킬 수 있는 안테나 모듈

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