KR102058552B1 - 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나 - Google Patents
플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 캡슐 내시경의 내벽에 컨포멀(conformal)하게 배치되는 플렉서블 피씨비, 상기 플렉서블 피씨비 상에 헬리컬 형상으로 형성되는 헬리컬 방사체, 상기 플렉서블 피씨비 상에 상기 헬리컬 방사체와 이격되어 형성되는 접지판 및 상기 헬리컬 방사체의 소정의 지점과 상기 접지판을 연결하여 배치되는 피드라인을 포함하며, 상기 피드라인이 상기 헬리컬 방사체와 연결되는 지점의 위치를 조절하여 임피던스를 정합시키는 것을 특징으로 하는 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나가 제공된다.
Description
본 발명은 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원통형 구조를 갖는 캡슐 내시경에 컨포멀(conformal)하게 제작 가능한 플렉서블 피씨비(Printed Circuit Board; PCB)를 이용하고, 헬리컬 방사체의 최적의 임피던스 지점에 피드라인을 연결함으로써 임피던스를 정합할 수 있는 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나에 관한 것이다.
최근, 고해상도 이미지 전송을 위한 캡슐 내시경은 RF(Radio Frequency) 기반의 무선 데이터 전송 형태로 발전하고 있으며, 상술한 캡슐 내시경은 극도로 제한된 공간과 배터리로 인하여 초소형과 고효율 특성을 동시에 갖는 안테나가 필수적이며, 방사 효율을 높이면서도 외부 통신을 위해서 최적의 방사 패턴이 필요하다.
구체적으로, 캡슐 내시경을 이용하여 정밀한 진단을 수행하기 위해서는 HD(High Definition) 급의 고해상도 이미지 전송이 지속적으로 요구되고 있으며, 대용량의 데이터를 실시간으로 전송하기 위해서는 RF(Radio Frequency) 기반의 무선 통신 시스템이 캡슐 내시경에 내장되어야 하며, UHF(Ultra High Frequency) 대역을 이용할 경우에 긴 파장 특성으로 인하여 캡슐 내시경에 내장 가능한 초소형 크기로 구현이 매우 어려운 실정이다.
한편, 캡슐 내시경을 RFIC와 통신하는 경우에, 부정합으로 인한 반사를 최소로 하기 위하여 외부 임피던스 매칭 네트워크가 필요하여, 캡슐 내시경에 내장 가능한 초소형 크기로 구현하는데 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2014-01196606에 게시되어 있다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 원통형 구조를 갖는 캡슐 내시경에 컨포멀(conformal)하게 제작 가능한 플렉서블 피씨비(Printed Circuit Board; PCB)를 이용하고, 헬리컬 방사체의 최적의 임피던스 지점에 피드라인을 연결함으로써 임피던스를 정합할 수 있는 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나는 캡슐 내시경의 내벽에 컨포멀(conformal)하게 배치되는 플렉서블 피씨비, 상기 플렉서블 피씨비 상에 헬리컬 형상으로 형성되는 헬리컬 방사체, 상기 플렉서블 피씨비 상에 상기 헬리컬 방사체와 이격되어 형성되는 접지판 및 상기 헬리컬 방사체의 소정의 지점과 상기 접지판을 연결하여 배치되는 피드라인을 포함하며, 상기 피드라인이 상기 헬리컬 방사체와 연결되는 지점의 위치를 조절하여 임피던스를 정합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나는, 상기 헬리컬 방사체와 상기 피드라인 사이에 인슐레이터를 더 배치시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나는 원통형 구조를 갖는 캡슐 내시경에 컨포멀(conformal)하게 제작 가능한 플렉서블 피씨비(Printed Circuit Board; PCB)를 이용하고, 헬리컬 방사체의 최적의 임피던스 지점에 피드라인을 연결함으로써 별도의 외부 임피던스 매칭 네트워크를 장착하지 않더라도 효과적으로 임피던스를 정합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 3차원 방사 패턴을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 2차원 방사 패턴을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 입력 정합 특성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 3차원 방사 패턴을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 2차원 방사 패턴을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 입력 정합 특성을 도시한 도면.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나는 플렉서블 피씨비(100), 헬리컬 방사체(120), 접지판(110) 및 피드라인(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
플렉서블 피씨비(100)는 캡슐 내시경의 내벽에 컨포멀(conformal)하게 배치되며, 구체적으로 유전 상수가 2.1인 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoroehylene; PTFE)으로 형성되는 플렉서블 피씨비(100)를 이용할 수 있다.
또한, 헬리컬 방사체(120)는 상기 플렉서블 피씨비(100) 상에 헬리컬 형상으로 형성되고, 접지판(110)도 상기 플렉서블 피씨비(100) 상에 상기 헬리컬 방사체(120)와 이격되어 형성되며, 헬리컬 방사체(120)와 접지판(110)은 도 2에 도시된 것처럼, 일 부분이 연결되어 형성되고, 피드라인(130)은 상기 헬리컬 방사체(120)의 소정의 지점과 상기 접지판(110)을 연결하여 배치된다.
여기에서, 헬리컬 방사체(120), 접지판(110) 및 피드라인(130)은 구리 등의 도전성 물질을 플렉서블 피씨비(100) 상에 에칭이나 프린팅 공정으로 패터닝할 수 있다.
한편, 상기 피드라인(130)이 상기 헬리컬 방사체(120)와 연결되는 지점의 위치를 조절하여 임피던스를 정합시킨다. 예를 들면, 통신하는 RFIC의 입출력 임피던스가 50Ω인 경우에, 헬리컬 방사체(120)의 임피던스가 50Ω인 지점을 찾아서, 피드라인(130)을 연결함으로써, 별도의 외부 임피던스 매칭 네트워크를 장착하지 않더라도 효과적으로 임피던스를 정합할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 3차원 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 2차원 방사 패턴을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나의 입력 정합 특성을 도시한 도면이다.
캡슐 내시경으로부터 외부 터미널로 고해상도 이미지 데이터를 무선으로 전송하기 위해서는 캡슐 내시경이 진행하는 방향에 대해서 수직한 방향으로 빔패턴의 특성이 요구되며, 또한 캡슐 내시경이 소장 내에서 이동 중에 다양한 방향으로 회전할 수 있기 때문에 캡슐 내시경의 회전 방향에 무관하게 무선 통신 시스템 간의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 충분히 확보될 수 있도록 omi-directional한 안테나 방사 패턴의 특성이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나는 원통형 구조를 갖는 캡슐 내시경에 컨포멀(conformal)하게 제작 가능한 플렉서블 피씨비(100)(Printed Circuit Board; PCB)를 이용하고, 헬리컬 방사체(120)의 최적의 임피던스 지점에 피드라인(130)을 연결함으로써 임피던스를 정합할 수 있으므로, 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼, 무선 통신 기반의 캡슐 내시경에 적합한 구조를 실현할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나는 상기 헬리컬 방사체(120)와 상기 피드라인(130) 사이에 인슐레이터를 더 배치시킨다. 여기에서, 인슐레이터는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoroehylene; PTFE)으로 구성되는 유전체 물질이 이용될 수 있다.
상술한 것처럼, 상기 헬리컬 방사체(120)와 상기 피드라인(130) 사이에 인슐레이터를 더 배치시키는 경우에, 상기 피드라인(130)이 보다 효과적으로 임피던스를 정합시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 플렉서블 피씨비
110 : 접지판
120 : 헬리컬 방사체
130 : 피드라인
110 : 접지판
120 : 헬리컬 방사체
130 : 피드라인
Claims (2)
- 캡슐 내시경의 내벽에 컨포멀(conformal)하게 배치되는 플렉서블 피씨비;
상기 플렉서블 피씨비 상에 헬리컬 형상으로 형성되는 헬리컬 방사체;
상기 플렉서블 피씨비 상에 상기 헬리컬 방사체와 이격되어 형성되는 접지판; 및
상기 헬리컬 방사체의 소정의 지점과 상기 접지판을 연결하여 배치되는 피드라인을 포함하며, 상기 피드라인이 상기 헬리컬 방사체와 연결되는 지점의 위치를 조절하여 임피던스를 정합시키며,
상기 헬리컬 방사체와 상기 피드라인 사이에 인슐레이터를 더 배치시키고,
상기 인슐레이터는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(Polytetrafluoroehylene; PTFE)으로 구성되는 유전체 물질이 이용되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 피씨비를 이용한 캡슐 내시경용 초소형 헬리컬 안테나.
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