KR101538013B1 - 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치 - Google Patents

보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부품들을 실장하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판상에 구비되는 안테나 패턴으로 구성된 인쇄회로기판의 안테나 장치에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 상면에 제공되는 제 1 보조 안테나부와, 상기 인쇄회로기판의 하면에 제공됨과 아울러 상기 제 1 보조 안테나부와 대응되는 위치에 제공되는 제 2 보조 안테나부를 포함함을 특징으로 하며, 이에 따라, 안테나의 효율 및 이득을 향상시킬 수 있고, 이로인해 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
인쇄회로기판, 제 1, 2 보조 안테나부, 제 1, 2 커플링부.

Description

보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치{ANTENNA APPARATUS FOR PRINTED CIRCUITS BOARD HAVING SUB ANTENNA}
본 발명은 인쇄회로기판의 양면에 제 1, 2 보조 안테나부를 구성함으로써, 안테나의 효율 및 이득을 향상시킬 수 있도록 한 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치에 관한 것이다.
통상적으로, "휴대용 통신 장치"라 함은 사용자가 휴대하면서 상대방과 무선통신을 수행할 수 있는 장치를 의미한다. 이러한 휴대용 통신 장치로는 HHP, CT-2 셀룰라 폰, 디지털 폰, PCS 폰 및 PDA등를 칭하며, 외형상으로 여러 타입으로 분류된다. 예를 들어, 무선 단말기는 외형에 따라 바-형(bar-type), 플립-형(flip-type), 폴더-형(folder-type) 또는 슬라이딩-형(sliding-type), 슬라이딩 업-형(pop up-type)무선 단말기로 분류된다. 상기 열거한 종래의 휴대용 통신 장치들은 필수적으로 안테나 장치, 데이터 입 출력 장치, 데이터 송 수신 장치를 구비하게 된다. 아울러, 데이터 출력장치는 엘씨디를 보편적으로 사용한다.
또한, 최근에는 휴대용 통신 장치의 사용자 수가 폭발적으로 증가하여 이제는 대부분의 사람들이 휴대용 통신 장치를 소지하고 있을 정도로 저변화되었다. 이와 같이 초기에는 단순히 통화를 위한 음성 서비스를 제공하였는데 지금은 라디오 청취, MP3 기능, 동영상 시청기능 및 리모콘 기능등으로 사용할 있는 단말기가 등장하고 있다.
기존의 널리 사용되었던 모노폴 형태의 휩 안테나나 헬리컬 안테나는 휴대용 통신 장치의 바깥부분으로 돌출되는 구조를 가지고 있기 때문에 최근에는 이러한 형태의 안테나 사용하는 것보다는 휴대용 통신 장치의 내부에 장착되는 내장형 안테나가 주로 사용되고 있다.
이러한 내장형 안테나로는 칩 안테나, 평면 역 에프 안테나 (Planar Inverted F Antenna : PIFA), 루프 안테나 및 인쇄회로기판의 안테나 장치가 주로 사용된다
초저가 모델인 경우 재료비 절감을 위해 내장형 안테나에 구비되는 캐리어 타입 안테나 대신 인쇄회로기판에 안테나 패턴을 만들어 사용하는 인쇄회로기판이 안테나 장치가 주로 사용된다.
상기 인쇄회로기판의 안테나 장치는 안테나의 모양이 납작한 형태로 주로 사용하고 코일 형태이 안테나에 비해 회로 구현이 쉽고 저비용이며 공정상의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 인쇄회로기판의 안테나 장치(1)는 휴대용 통신 장치의 부품들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB)(2)과, 상기 인쇄회로기판(2)상 에 일정 형태로 패터닝된 방사체로서의 역할을 하는 안테나 패턴(3)으로 구성된다.
일반적으로 인쇄회로기판(2)에 널리 사용되는 재질은 FR4이고, 안테나 패턴은 구리(Cu)로 인쇄한다.
그러나, 종래의 인쇄회로기판의 안테나 장치는 안테나 체적이 줄어 들어 방사성능의 열화를 가져오고, 이로인해 안테나의 효율 및 이득(Gain)이 떨어지는 단점이 있었다.
따라서, 종래의 인쇄회로기판의 안테나 장치는 재료비 절감, 안테나 효율 및 이득이 떨어지는 것을 개선해야 하고, 기존 내장형 안테나 대비 동등 또는 그 이상의 성능을 내는 것이 필요할 실정이다.
본 발명은 인쇄회로기판의 양면에 제 1, 2 보조 안테나부를 구성함으로써, 안테나의 효율 및 이득을 향상시킬 수 있도록 한 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 인쇄회로기판의 양면에 커플링부를 구비한 제 1, 2 보조 안테나부를 구성함으로써, 안테나의 효율 및 이득을 향상시켜 안테나의 기능을 향상시킬 수 있도록 한 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판 안테나의 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1 실시예는, 부품들을 실장하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판상에 구비되는 안테나 패턴으로 구성된 인쇄회로기판의 안테나 장치에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 상면에 제공되는 제 1 보조 안테나부; 및
상기 인쇄회로기판의 하면에 제공됨과 아울러 상기 제 1 보조 안테나부와 대응되는 위치에 제공되는 제 2 보조 안테나부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2 보조 안테나부는 슬롯 안테나로 이루어지고, 상기 슬롯 안테나는 슬롯의 길이를 34mm로 이루어짐을 특징으로 한다.
삭제
본 발명의 제 2 실시예는, 부품들을 실장하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판상에 구비되는 안테나 패턴으로 구성된 인쇄회로기판 안테나 장치에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 상면에 제공되고, 그 일단에 제 1 커플링부를 형성한 제 1 보조 안테나부; 및
상기 인쇄회로기판의 하면에 제공됨과 아울러 상기 제 1 보조 안테나부와 대응되는 위치에 제공되고, 상기 제 1 커플링부와 대응되는 위치에 제 2 커플링부를 형성한 제 2 보조 안테나부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2 보조 안테나부는 슬롯 안테나로 이루어짐을 특징으로 한 다.
또한, 상기 제 1, 2 커플링부는 " L" 자 형상으로 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2 커플링부는 커플링면으로 이루어짐을 특징으로 한다.
삭제
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치에 의하면,
인쇄회로기판의 양면에 제 1, 2 보조 안테나부를 구성함으로써, 안테나의 효율및 이득을 향상시킬 수 있고, 기판의 양면에 커플링부를 구비한 보조 안테나를 구성하여 안테나의 효율 및 이득을 향상시켜 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 제 1 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상 을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형예들이 있음을 이해하여야 한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판(2)의 안테나 장치(10)는 제 1, 2보조 안테나부(11)(12)로 구성되어 있다.
상기 제 1 보조 안테나부(11)는 상기 후술하는 제 2 보조 안테나부(12)와 대등되는 위치에 설치되도록 상기 인쇄회로기판(2)의 상면에 제공되어 있다.
상기 제 2 보조 안테나(12)부는 안테나의 효율 및 이득을 향상시킬 수 있도록 상기 인쇄회로기판(2)의 하면에 제공됨과 아울러 상기 제 1 보조 안테나부(11)의 대응되는 위치에 제공되어 있다.
상기 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)는 슬롯 안테나로 이루어져 있고, 상기 슬롯 안테나는 슬롯의 길이를 34mm로 이루어져 있다.
삭제
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치의 동작과정을 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 부품들을 실장하는 인쇄회로기판(2)의 상면에는 제 1 보조 안테나부(11)가 제공되고, 상기 기판(2)의 하면에는 상기 제 1 보조 안테나부(11)와 대응되는 위치에 제 2 보조 안테나부(12)를 제공한다.
상기 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)는 슬롯 안테나로 이루어지고, 상기 슬롯 안테나는 슬롯의 길이를 34mm로 이루어진다.
여기서, 상기 인쇄회로기판(2)에 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)를 제공하지 않을 경우 안테나 평균 효율(Average Efficiency)은 43.7% 이고, 인쇄회로기판(2)에 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)의 슬롯 길이를 12mm로 제공할 경우 평균 효율(Average Efficiency)은 48.2%이고, 인쇄회로기판(2)에 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)의 슬롯 길이를 34mm로 제공할 경우 평균 효율(Average Efficiency)은 60.5% 이고, 인쇄회로기판(2)에 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)의 슬롯 길이를 50mm로 제공할 경우 평균 효율(Average Efficiency)은 56% 이다.
이와 같이, 상기 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)의 슬롯 길이를 34mm로 제공시 최대 17% 효율이 개선됨을 확인 할 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)의 슬롯 길이를 34mm로 제공하여 시험한 결과 아래 표와 같은 결과가 나왔다.
Figure 112008062198615-pat00001
상기 표1과 같이, 상기 제 1,2 보조 안테나부(11)(12)는 68nH(L)와 0.5p(C)의 값에서 가장 우수한 효율을 보임을 알 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)는 커플링면 대신 슬롯으로 구현할 때에는 1~1000nH(L) 및 0.5~100p(C) 값에 따라서 커플링 효과를 구현할 수 있다.
도 2, 도 3, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)의 전기장(E-field)의 변화를 나타낸 도면으로써, 도 2 및 도 3에서는 기존 인쇄회로기판(2)에서의 전기장(E-field)의 변화를 나타내고 있고, 도 8 및 도 9에서는 상기 인쇄회로기판(2)에 제 1, 2 보조 안테나부(11)(12)를 제공할 경우 상기 인쇄회로기판(2)에서 기존에 없던 전기장(E-field)이 생긴다.
이로 인해 안테나의 효율 및 이득이 향상됨을 알 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치의 동작과정을 첨부된 도 6 내지 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판의 안테나 장치(20)는 부품들을 실장하는 인쇄회로기판(2)의 상면에 제 1 보조 안테나부(21)를 제공하고, 상기 제 1 보조 안테나부(21)의 일단에는 제 1 커플링부(21a)를 형성하며, 상기 기판(2)의 하면에는 상기 제 1 보조 안테나부(21)와 대응되는 위치에 제 2 보조 안테나부(22)를 제공하고, 상기 제 2 보조 안테나부(22)의 일단에는 상기 제 1 커플링부(21a)와 대응되는 위치에 제 2 커플링부(22a)를 형성한다.
상기 제 1, 2 보조 안테나부(21)(22)는 슬롯 안테나로 이루어지고, 상기 슬롯 안테나는 슬롯의 길이를 34mm로 이루어진다.
상기 제 1, 2 커플링부(21a)(22a)는 " L" 자로 이루어지고, 상기 제 1, 2 커플링부(21a)(22a)는 커플링면(30)을 제공한다.
또한, 상기 제 1, 2 보조 안테나부(21)(22)의 슬롯 길이를 34mm로 제공하여 시험한 결과 아래 표와 같은 결과가 나왔다.
Figure 112008062198615-pat00002
상기 표 2와 같이, 상기 제 1,2 보조 안테나부(21)(22)는 68nH(L)와 0.5p(C)의 값에서 가장 우수한 효율을 보임을 알 수 있다.
상기 제 1, 2 보조 안테나부(21)(22)는 커플링부 대신 슬롯으로 구현할 때에는 1~100nH(L)와 0.5~100p(C)의 값에 따라서 커플링효과를 구현한다.
도 2, 도 3, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 2 보조 안테나부(21)(22)의 전기장(E-field)의 변화를 나타낸 도면으로써, 도 2 및 도 3에서는 기존 인쇄회로기판(2)에서의 전기장(E-field)의 변화를 나타내고 있고, 도 8 및 도 9에서는 상기 인쇄회로기판(2)에 제 1, 2 보조 안테나부(21)(22)를 제공할 경우 상기 인쇄회로기판(2)에서 기존에 없던 전기장(E-field)이 생긴다.
이로 인해 안테나의 효율 및 이득이 향상됨을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 종래의 인쇄회로기판의 안테나 장치의 구성을 나타낸 평면도.
도 2는 종래의 인쇄회로기판의 안테나 장치의 전기장(E-field)의 패턴을 나타낸 도면.
도 3는 종래의 인쇄회로기판의 안테나 장치의 전기장(E-field)의 패턴을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치의 구성을 나타낸 평면도.
도 5는 도 4의 A-A' 선단면도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치의 구성을 나타낸 평면도.
도 7은 도 4의 B-B' 선단면도.
도 8은 본 발명의 1,2 실시예에 따른 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치의 전기장(E-field)의 패턴를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 1, 2 실시예에 따른 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치의 전기장(E-field)의 패턴를 나타낸 도면.

Claims (8)

  1. 부품들을 실장하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판상에 구비되는 안테나 패턴으로 구성된 인쇄회로기판의 안테나 장치에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상면에 제공되는 제 1 보조 안테나부; 및
    상기 인쇄회로기판의 하면에 제공됨과 아울러 상기 제 1 보조 안테나부와 대응되는 위치에 제공되는 제 2 보조 안테나부를 포함하고,
    상기 제1,2보조 안테나의 단면 한쪽은 폐쇄되고, 상기 제1,2보조 안테나의 단면의 다른 쪽은 개방되며,
    상기 인쇄회로기판상에는 방사체를 형성하는 상기 안테나 패턴과 상기 제 1, 2 보조 안테나부가 함께 구비되고,
    상기 제 1, 2 보조 안테나부는 상기 안테나 패턴의 방사체와 커플링되어 추가적으로 전기장(E-field)의 패턴을 형성함을 특징으로 하는 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 2 보조 안테나부는 슬롯 안테나로 이루어지고, 상기 슬롯 안테나는 슬롯의 길이를 34mm로 이루어짐을 특징으로 하는 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치.
  3. 삭제
  4. 부품들을 실장하는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판상에 구비되는 안테나 패턴으로 구성된 인쇄회로기판 안테나 장치에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 상면에 제공되고, 그 일단에 제 1 커플링부를 형성한 제 1 보조 안테나부; 및
    상기 인쇄회로기판의 하면에 제공됨과 아울러 상기 제 1 보조 안테나부와 대응되는 위치에 제공되고, 상기 제 1 커플링부와 대응되는 위치에 제 2 커플링부를 형성한 제 2 보조 안테나부를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판상에는 방사체를 형성하는 상기 안테나 패턴과 상기 제 1, 2 보조 안테나부가 함께 구비되며,
    상기 제 1, 2 보조 안테나부는 상기 안테나 패턴의 방사체와 커플링되어 추가적으로 전기장(E-field)의 패턴을 형성함을 특징으로 하는 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1, 2 보조 안테나부는 슬롯 안테나로 이루어짐을 특징으로 하는 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1, 2 커플링부는 " L" 자 형상으로 이루어짐을 특징으로 하는 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1, 2 커플링부는 커플링면으로 이루어짐을 특징 으로 하는 보조 안테나가 구비된 인쇄회로기판의 안테나 장치.
  8. 삭제
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