KR101491875B1 - 전자 장치들을 위한 안테나 구성 - Google Patents

전자 장치들을 위한 안테나 구성 Download PDF

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Abstract

셋톱박스와 같은 전자장치(100)의 전면 패널 조립체 내에서 사용하기에 특히 적합한 안테나 구성이 제공된다. 예시적 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 섀시(34)와 인쇄 회로 기판과 F 형 안테나를 포함한다. 인쇄 회로 기판은 접지부(28) 및 유전체부(30)를 포함한다. 접지부(28)는 섀시(34)에 전기적으로 결합된다. F 형 안테나는 제1 부분(22), 제2 부분(24), 및 제3 부분(26)을 포함한다. F 형 안테나의 제1 부분(22)은 인쇄 회로 기판의 유전체부(30)를 따라 연장한다. F 형 안테나의 제2 부분(24)은 인쇄 회로 기판의 접지부(28)에 전기적 결합된다. F 형 안테나의 제3 부분(26)은 인쇄 회로 기판의 접지부(28)와 유전체부(30) 간에 연장하고 또한 리액턴스 요소(jX1, jX2)를 통해서 신호 프로세서에 전기적 결합된다.

Description

전자 장치들을 위한 안테나 구성{ANTENNA CONFIGURATION FOR ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 안테나 구성에 관한 것인데, 더 특정하게는 전자 장치의 전면 패널 조립체 내에서 사용하는 데에 특히 적합한 안테나 구성에 관한 것이다.
텔레비젼, 셋톱 박스 및 그와 같은 전자 장치들은 종종 핸드헬드 원격 제어 장치 등의 원격 신호 소스로부터의 신호들의 수신을 이루어주는 몇몇 형태의 안테나를 포함한다. 심미적으로 보기 좋은 식으로 이런 장치들을 위한 안테나를 제공하기 위해서, 안테나를 장치의 전면 패널 조립체(front panel assembly; FPA)의 일부로서 통합시키는 것이 대개는 바람직하다.
공간상의 제약으로 인해, 안테나를 장치의 FPA의 일부로서 통합시키려고 하는 기존의 디자인은 인쇄 회로 기판상에 포함된 인쇄된 트레이스로서 안테나를 종종 구현하여 왔다. 이런 디자인으로는, 안테나는 예를 들어 인쇄된 모노폴(printed monopole) 안테나로서 또는 루프 안테나로서 구성될 수 있다. 그러나, 이런 기존의 디자인은 인쇄된 트레이스 안테나가 장치 섀시에 너무 근접하게 위치될 수 있기 때문에, 특정 응용들에서는 적합하지 않다. 특히, 인쇄된 트레이스 안테나에 대한 섀시와 같은 반사성 표면의 근접성은 안테나 효율성을 상당한 정도로 감소시켜서 그 작동 범위를 현격하게 축소시켜 버린다. 인쇄된 트레이스 안테나와 섀시 간의 거리가 조금 변화하더라도 안테나 성능에 영향을 줄 수 있다.
소형 로우 프로파일 안테나들의 다른 급들로는 L 형 안테나와 F 형 안테나가 있다. L 형 안테나와 F 형 안테나의 예들이 각각 도 1 및 도 2에 도시되었다. 도 1 및 도 2에 도시된 대로, L 형 안테나 및 F 형 안테나는 모두 수평부(10), 및 신호 수신을 위한 구동 포인트를 나타내는 단부(14)를 갖는 하나 또는 그 이상의 수직부들(12)을 포함한다. L 형 및 F 형 안테나 모두는 일반적으로 원래적으로 낮은 임피던스를 갖는데, 도 1 및 도 2에 도시된 안테나들은 전자 장치의 FPA 내에서 사용하는 데에 반드시 적합한 것은 아니다. 예를 들어, 전자 장치의 FPA 환경은 종종 신호 트레이스들 및 접지 폴리곤(ground polygon)들을 가지는데, 이들은 안테나 성능에 역효과를 미칠 수 있다.
그에 따라, 상기 문제들을 극복하여 전자 장치의 FPA 내에서 사용하기에 특히 적합한, 전자 장치들의 안테나 구성에 대한 필요가 존재한다. 여기 설명된 본 발명은 이런 과제들 및/또는 다른 이슈들을 다룬다.
본 발명의 한 국면에 따라서, 전자 장치가 개시된다. 예시적 실시예에 따라서, 전자 장치는 섀시와, 접지부 및 유전체부를 갖는 인쇄 회로 기판과 같은 수단을 포함한다. 인쇄 회로 기판의 접지부는 섀시에 전기적으로 결합된다. 전자 장치는 또한 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 갖는 F 형 안테나와 같은 수단을 포함한다. F 형 안테나의 제1 부분은 인쇄 회로 기판의 유전체부를 따라 연장한다. F 형 안테나의 제2 부분은 인쇄 회로 기판의 접지부에 전기적 결합된다. F 형 안테나의 제3 부분은 인쇄 회로 기판의 접지부와 유전체부 간에 연장하고 또한 리액턴스 요소를 통해서 신호 프로세서에 전기적 결합된다.
본 발명의 또 다른 국면에 따라서, 전자 장치를 제공하는 방법이 개시된다. 예시적 실시예에 따라서, 이 방법은, 섀시를 제공하는 단계와, 접지부 및 유전체부를 갖는 인쇄 회로 기판 - 접지부는 섀시에 전기적 결합됨 - 을 제공하는 단계와, 제1 부분, 제2 부분, 및 제3 부분을 갖는 F 형 안테나 - 제1 부분은 인쇄 회로 기판의 유전체부를 따라 연장하고, 제2 부분은 인쇄 회로 기판의 접지부에 전기적 결합되고, 제3 부분은 인쇄 회로 기판의 접지부와 유전체부 간에 연장하고 또한 리액턴스 요소를 통해서 신호 프로세서에 전기적 결합됨 - 를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라서, 전자 장치의 FPA 내에서 사용하기에 적합한 안테나 구성이 제공되었다.
본 발명의 상기 언급한 특징 및 다른 특징과 이점들, 그리고 이들을 획득하기 위한 방식은, 첨부 도면들과 연계하여 취해진 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 설명을 참조하여 보면, 더 명백해지고 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 기존의 L 형 안테나를 도시하는 도면.
도 2는 기존의 F 형 안테나를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 전자 장치의 관련 부분을 도시하는 도면.
도 4는 기존의 외부 휩 안테나에 대한 방사 패턴을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 안테나 구성에 대한 방사 패턴을 보여주는 도면.
여기 제시된 예들은 본 발명의 양호한 실시예들을 보여주는 것인데, 이런 예들은 어떤 식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다.
도면들을 이제 참조해 보면, 특히 도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 전자 장치(100)의 관련 부분을 보여주는 도면이 제공되었다. 특히, 도 3에 도시된 전자 장치(100)의 부분은 전자 장치(100)의 FPA의 일부로서 포함될 수 있는 안테나 구성을 나타낸다. 도 3에 표시한 대로, 전자 장치(100)는 하우징(20); 제1 부분(22), 제2 부분(24), 및 제3 부분(26)을 갖는 F 형 안테나; 접지부(28) 및 유전체부(30)를 갖는 인쇄 회로 기판; 전기적 커플러(32); 섀시(34); 케이블 커플러(36); 및 리액턴스 요소들(reactive elements) jX1과 jX2를 포함한다.
도 3에 도시한 대로, 안테나 구성의 여러가지 구성요소들이 전자 장치(100)의 하우징(20) 내에 포함되어 있고, 따라서 사용자들에게는 쉽게 보이지 않는다. 이런 식으로, 도 3의 안테나 구성은 심미적으로 보기 좋은 식으로 FPA의 일부로서 전자 장치(100) 내에 통합될 수 있다. 예시적 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 위성 셋톱박스로 구현된다. 그러나, 당업자에게는 도 3의 안테나 구성이 다른 유형의 전자 장치들에서도 사용될 수 있다는 것이 명백할 것이다.
도 3에서, F 형 안테나의 제1 부분(22)이 인쇄 회로 기판의 유전체부(30)에 실질적으로 평행하게 되는 식으로, F 형 안테나의 제1 부분(22)이 인쇄 회로 기판의 유전체부(30)를 따라서 연장한다. F 형 안테나의 제1 부분(22)과 인쇄 회로 기판의 유전체부(30) 간의 물리적 거리는 특정 응용에 기초한 설계자의 선택 사항에 따라 선택될 수 있다.
F 형 안테나의 제2 부분(24)은 인쇄 회로 기판의 접지부(28)에 전기적 결합된다. 이런 식으로 인쇄 회로 기판의 접지부(28)는 F 형 안테나의 기준점으로서 기능한다. 인쇄 회로 기판의 접지부(28)는 전기적 커플러(32)를 통해서 섀시(34)에도 전기적 결합된다. 예시적 실시예에 따르면, 전기적 커플러(32)는 섀시(34)의 접지면에 대한 본래적 리액턴스를 갖는 편평 및/또는 동축 케이블과 같은 전기적 결합 소자로서 구현될 수 있다. 인쇄 회로 기판의 접지부(28)와 섀시(34)(이는 접지면을 형성함) 간의 전기적 접속 때문에, 인쇄 회로 기판의 접지부(28)는 실제적으로 안테나로서 작동하고, F 형 안테나의 신호 수신 성능을 추가로 개선한다.
F 형 안테나의 제3 부분(26)은 인쇄 회로 기판의 접지부(28)와 유전체부(30) 간에서 연장하고, 도 3에 도시된 식으로 리액턴스 요소들 jX1 및 jX2 및 케이블 커플러(36)를 통해서 전자 장치(100)의 신호 프로세서에 전기적 결합된다. 리액턴스 요소들 jX1 및 jX2의 유형들 및 값들은 특정 응용에 기초한 설계 선택 사항으로서 선택될 수 있다. 일반적으로, 리액턴스 요소들 jX1 및 jX2는 용량성 및/또는 유도성(inductive) 요소들로서 구현될 수 있고, 이들 값들은 F 형 안테나의 고유 임피던스에 좌우될 수 있는데, 고유 임피던스는 다음으로 특정 응용에 연관된 다중 인자들에 의존한다. 도 3의 안테나 구성에 의하면, 이런 인자들은 F 형 안테나와 섀시(34)의 접지면 간의 근접도, F 형 안테나 주변 영역들에서의 섀시(34)의 접지면의 물리적 구성, F 형 안테나 주변 영역들에서의 인쇄 회로 기판으로부터 발생되는 전기적 트레이스들의 양, 및 인쇄 회로 기판에 사용되는 재료를 포함할 수 있다. 하나의 예시적 실시예에 따르면, 리액턴스 요소 jX1은 33 ㎊의 값을 갖는 캐패시터로서 구현되고, 리액턴스 요소 jX2는 12 ㎊의 값을 갖는 캐피시터로서 구현된다. 또 다른 예시적 실시예에 따르면, 리액턴스 요소 jX1은 100 ㎊의 값을 갖는 캐패시터로서 구현되고, 리액턴스 요소 jX2는 22 ㎊의 값을 갖는 캐피시터로서 구현된다. 물론, 다른 유형의 리액턴스 요소들 및/또는 값들이 설계 선택에 따라서 사용될 수 있다.
동작할 때, 도 3의 안테나 구성은 사용자 입력 요소(예컨대, 핸드헬드 원격 제어 장치 등)로부터 발생되는 신호들과 같은 무선 신호들(예컨대, 적외선 신호들, 무선 주파수 신호들 등)을 수신하는 데에 사용될 수 있다. 도 3의 안테나 구성은 이런 면에서 특히 유용하고 전방향성(omni-directional) 신호 수신을 제공할 수 있다. 도 3의 안테나 구성의 신호 수신 성능은 도 4 및 도 5를 통해서 더 잘 파악될 수 있다. 특히, 도 4는 (장치의 후면에 접속된) 기존의 외부 휩(whip) 안테나에 대한 방사 패턴을 보여주는 다이어그램(40)을 제공하고, 도 5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 안테나 구성의 방사 패턴을 보여주는 다이어그램(50)을 제공한다. 도 4 및 도 5 간에 비교해 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 안테나 구성은 기존의 외부 휩 안테나의 신호 수신 성능보다 월등한 전방향성 신호 수신 성능을 제공한다.
여기 설명된 대로, 본 발명은 전자 장치의 FPA 내에서 사용하기에 특히 적합한 안테나 구성을 제공한다. 본 발명이 양호한 설계를 갖는 것으로 기술되었지만, 본 발명은 본 개시의 사상 및 범위 내에서 추가로 변경될 수 있다. 따라서, 본 출원은 본 발명의 일반적 원리를 사용하여 이뤄지는 본 발명에 대한 어떠한 변형들, 사용들 또는 적응들도 포괄하도록 의도된 것이다. 또한, 본 출원은 본 발명과 관련된 분야에서 공지된 범위 또는 관행적 실시 범위 내에 들어오고 또한 첨부된 청구범위의 경계 내에 들어오는, 본 개시로부터의 이탈 부분들도 포괄하도록 의도된 것이다.
100: 전자 장치
20: 하우징
22: 제1 부분
24: 제2 부분
26: 제3 부분
28: 접지부
30: 유전체부
32: 전기적 커플러
34: 섀시
36: 케이블 커플러

Claims (21)

  1. 섀시(34)와,
    접지부(28) 및 유전체부(30)를 갖는 인쇄 회로 기판 - 상기 접지부(28)는 상기 섀시(34)에 전기적으로 결합되어, 상기 접지부(28)가 안테나로서 동작하도록 함 - 과,
    제1 부분(22), 제2 부분(24), 및 제3 부분(26)을 갖는 F 형 안테나 - 상기 제1 부분(22)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 유전체부(30)를 따라 연장하고, 상기 제2 부분(24)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 접지부(28)에 전기적 결합되고, 상기 제3 부분(26)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 접지부(28)와 상기 유전체부(30) 간에 연장하고 또한 리액턴스 요소(reactive element)를 통해서 신호 프로세서에 전기적 결합되며, 상기 리액턴스 요소는 상기 F 형 안테나의 제3 부분(26) 및 상기 인쇄 회로 기판의 접지부(28) 사이에서 직렬로 결합되는 제1 및 제2 리액턴스 컴포넌트들(reactive components)을 포함하고, 상기 신호 프로세서는 케이블 커플러(36)를 통해 상기 제1 및 제2 리액턴스 컴포넌트들 사이에 결합됨 -
    를 포함하는 안테나 장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 F 형 안테나는 상기 장치(100)의 전면 패널 조립체의 부분인 안테나 장치(100).
  3. 제1항에 있어서, 하우징(20)을 더 포함하고, 상기 섀시(34), 상기 인쇄 회로 기판 및 상기 F 형 안테나는 상기 하우징(20) 내에 포함되는 안테나 장치(100).
  4. 제1항에 있어서, 상기 F 형 안테나의 상기 제1 부분(22)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 유전체부(30)에 평행한 안테나 장치(100).
  5. 제1항에 있어서, 상기 장치(100)는 셋톱박스인 안테나 장치(100).
  6. 제1항에 있어서, 상기 F 형 안테나는 사용자 입력 요소로부터 무선 주파수 신호들을 수신하는 안테나 장치(100).
  7. 제1항에 있어서, 상기 F 형 안테나는 전방향성(omni-directional) 신호 수신을 제공하는 안테나 장치(100).
  8. 섀시(34)와,
    접지부(28) 및 유전체부(30)를 갖는 제1 수단 - 상기 접지부(28)는 상기 섀시(34)에 전기적으로 결합되어, 상기 접지부(28)가 안테나로서 동작하도록 함 - 과,
    제1 부분(22), 제2 부분(24), 및 제3 부분(26)을 갖는 제2 수단 - 상기 제1 부분(22)은 상기 제1 수단의 상기 유전체부(30)를 따라 연장하고, 상기 제2 부분(24)은 상기 제1 수단의 상기 접지부(28)에 전기적 결합되고, 상기 제3 부분(26)은 상기 제1 수단의 상기 접지부(28)와 상기 유전체부(30) 간에 연장하고 또한 리액턴스 요소를 통해서 신호 처리 수단에 전기적 결합되며, 상기 리액턴스 요소는 상기 제2 수단의 제3 부분(26) 및 상기 제1 수단의 접지부(28) 사이에서 직렬로 결합되는 제1 및 제2 리액턴스 수단들(reactive means)을 포함하고, 상기 신호 처리 수단은 케이블 커플러(36)를 통해 상기 제1 및 제2 리액턴스 수단들 사이에 결합됨 -
    을 포함하는 안테나 장치(100).
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 수단은 상기 장치(100)의 전면 패널 조립체의 부분인 안테나 장치(100).
  10. 제8항에 있어서, 하우징(20)을 더 포함하고, 상기 섀시(34), 상기 제2 수단 및 제3 수단은 상기 하우징(20) 내에 포함되는 안테나 장치(100).
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2 수단의 상기 제1 부분(22)은 상기 제1 수단의 상기 유전체부(30)에 평행한 안테나 장치(100).
  12. 제8항에 있어서, 상기 장치(100)는 셋톱박스인 안테나 장치(100).
  13. 제8항에 있어서, 상기 제2 수단은 F 형 안테나를 포함하는 안테나 장치(100).
  14. 제8항에 있어서, 상기 제2 수단은 전방향성 신호 수신을 제공하는 안테나 장치(100).
  15. 전자 장치(100)를 제공하기 위한 방법으로서,
    섀시(34)를 제공하는 단계와,
    접지부(28) 및 유전체부(30)를 갖는 인쇄 회로 기판 - 상기 접지부(28)는 상기 섀시(34)에 전기적 결합되어, 상기 접지부(28)가 안테나로서 동작하도록 함 - 을 제공하는 단계와,
    제1 부분(22), 제2 부분(24), 및 제3 부분(26)을 갖는 F 형 안테나 - 상기 제1 부분(22)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 유전체부(30)를 따라 연장하고, 상기 제2 부분(24)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 접지부(28)에 전기적 결합되고, 상기 제3 부분(26)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 접지부(28)와 상기 유전체부(30) 간에서 연장하고 또한 리액턴스 요소를 통해서 신호 프로세서에 전기적 결합되며, 상기 리액턴스 요소는 상기 F 형 안테나의 제3 부분(26) 및 상기 인쇄 회로 기판의 접지부(28) 사이에서 직렬로 결합되는 제1 및 제2 리액턴스 컴포넌트들을 포함하고, 상기 신호 프로세서는 케이블 커플러(36)를 통해 상기 제1 및 제2 리액턴스 컴포넌트들 사이에 결합됨 - 를 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 F 형 안테나는 상기 전자 장치(100)의 전면 패널 조립체의 부분인 방법.
  17. 제15항에 있어서, 하우징(20)을 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 섀시(34), 상기 인쇄 회로 기판 및 상기 F 형 안테나는 상기 하우징(20) 내에 포함되는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 F 형 안테나의 상기 제1 부분(22)은 상기 인쇄 회로 기판의 상기 유전체부(30)에 평행한 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 전자 장치(100)는 셋톱박스인 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 F 형 안테나를 통해 사용자 입력 요소로부터 무선 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 F 형 안테나를 통해 전방향성 방식으로 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
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