KR102331458B1 - 엣지 안테나가 적용된 pcb, 엣지 안테나가 적용된 pcb를 포함하는 배터리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 패턴을 PCB의 엣지(EDGE) 영역에 설계함으로써, 안테나 패턴으로부터 생성되는 빔 패턴(beam pattern)이 안테나 면과 수직 방향이 아닌 PCB의 측방향으로 생성되도록 함으로써, 서로 측면으로 인접한 대면적의 배터리 팩 간의 면대면 통신이 가능하도록 하는 엣지 안테나가 적용된 PCB, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리에 관한 것이다.

Description

엣지 안테나가 적용된 PCB, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리{PCB WITH EDGE ANTENNA, BATTERY INCLUDING PCB WITH EDGE ANTENNA}
본 발명은 엣지 안테나가 적용된 PCB, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 안테나 패턴을 PCB의 엣지(EDGE) 영역에 설계함으로써, 안테나 패턴으로부터 생성되는 빔 패턴(beam pattern)이 안테나 면과 수직 방향이 아닌 PCB의 측방향으로 생성되도록 함으로써, 서로 측면으로 인접한 대면적의 배터리 팩 간의 면대면 통신이 가능하도록 하는 엣지 안테나가 적용된 PCB, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리에 관한 것이다.
일반적으로, PCB의 안테나 패턴 설계 시 안테나 패턴층으로부터 생성되는 빔 패턴은 도 1과 같이 안테나 패턴과 수직 방향을 향하게 된다.
이는 통신 측면에서 볼 때 안테나 패턴의 면대면(면vs면) 통신에 유리한 이점을 가지지만, 다수의 배터리 팩이 서로 측면으로 인접하게 위치된 배터리의 입장에서 보면 배터리 팩이 수직 방향이 아닌 수평 방향으로 배열되어 있다는 점에서 이러한 안테나 패턴을 이용하여 면대면 통신을 수행하기에는 많은 제약 조건이 따르게 된다.
한국공개특허 제10-2012-0137232호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 안테나 패턴을 PCB의 엣지(EDGE) 영역에 설계함으로써, 안테나 패턴으로부터 생성되는 빔 패턴(beam pattern)이 안테나 면과 수직 방향이 아닌 PCB의 측방향으로 생성되도록 함으로써, 서로 인접한 대면적의 배터리 팩 간의 면대면 통신이 가능하도록 하는 엣지 안테나가 적용된 PCB, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB는 PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 중 일부 영역을 따라 마련되는 안테나 패턴, 상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층, 상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via) 및 상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층을 포함하며, 상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리에 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 외측을 향하도록 유도되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안테나 패턴은 상기 안테나 패턴층의 특정 가장자리의 길이에 상응하는 길이를 가지도록 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB는 PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 둘레를 따라 마련되는 안테나 패턴, 상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층, 상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via) 및 상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층을 포함하며, 상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 둘레를 따라 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리의 둘레 외측을 향하도록 유도되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안테나 패턴은 상기 안테나 패턴층의 가장자리 둘레를 따라 일체형으로 형성된 사각형의 고리 형태일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB는 PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 중 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 서로 이어지도록 마련되는 안테나 패턴, 상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층, 상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via) 및 상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층을 포함하며, 상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리에 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리의 외측을 향하도록 유도되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안테나 패턴은 상기 안테나 패턴층의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 일체형으로 형성된 V자 띠형태에 해당할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리는 PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 중 일부 영역을 따라 마련되는 안테나 패턴, 상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층, 상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via) 및 상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층을 포함하며, 상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리에 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 외측을 향하도록 유도시키는 엣지 안테나가 적용된 PCB가 각각 적용된 하나 이상의 배터리 팩을 포함하며, 상기 하나 이상의 배터리 팩 각각은 각 엣지 안테나가 적용된 PCB 각각의 안테나 패턴을 통해, 서로 인접한 배터리 팩과 면대면 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 안테나 패턴으로부터 생성되는 빔 패턴(beam pattern)이 안테나 면과 수직 방향이 아닌 PCB의 측방향으로 생성되도록 함으로써, 서로 측면으로 인접한 대면적의 배터리 팩 간의 면대면 통신이 가능하도록 하는 이점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면 PCB 상에 안테나 패턴을 구현하기 위한 면적이 감소됨에 따라, PCB 설계 비용 및 설계 시간이 감소하는 이점을 가진다.
특히, 엣지 면과 인접하도록 안테나 패턴을 설계함으로써, 빔 패턴이 엣지를 향하도록 함으로써 엣지 투 엣지(Edge to Edge) 통신에 유리한 이점을 가진다.
도 1은 일반적인 안테나 패턴의 빔 패턴이 안테나 패턴면과 수직 방향으로 생성되는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 안테나 패턴이 적용된 PCB가 측면으로 배열된 다수의 배터리 팩에 적용됨에 따라, 면대면 통신에 제약이 발생하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)를 통해 빔 패턴이 안테나 패턴이 형성된 측방을 향해 생성 및 방사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)의 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 가장자리 일부가 아닌 가장자리 전체 둘레를 따라 마련된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)의 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 4개의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 서로 이어지도록 마련된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 안테나 패턴이 적용된 PCB가 측면으로 배열된 다수의 배터리 팩에 적용됨에 따라, 면대면 통신에 제약이 발생하는 상태를 도시한 도면이다.
도 2를 살펴보면, 다수의 배터리 팩이 수평으로 배열된 환경에서 배터리 팩 간의 무선 통신(wireless) 구성 시, PCB배치를 배터리 팩과 상응하게 수평으로 배열시킬 경우 안테나 패턴의 빔 패턴이 PCB의 수직 방향으로 생성 및 방사됨에 따라 면대면 통신에 제약이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 배터리 팩의 무선 통신 환경에서도 PCB배치가 수평 배치되더라도 엣지 투엣지(Edge to Edge) 통신을 이용하여 면대면 통신이 가능하도록 하기 위한 기술이 필요하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)의 일 예를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)를 통해 빔 패턴이 안테나 패턴이 형성된 측방을 향해 생성 및 방사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)는 크게 안테나 패턴(110), 피드층(120), 하나 이상의 비아(130) 및 그라운드층(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
안테나 패턴(110)은 PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층(10)의 가장자리(EDGE) 중 일부 영역을 따라 마련되며, 특정 반경 내에서 빔 패턴을 생성 및 방사하게 된다.
이러한 안테나 패턴(110)은 피드층(120)과 절연층(20)을 사이에 두고 위치하게 되는데, 이때 안테나 패턴(110)과 피드층(120)은 절연층(20)을 수직방향으로 관통하는 하나 이상의 비아(via)(130)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기에서 비아(130)는 안테나 패턴(110)과 피드층(120)이 서로 전기적으로 연결되도록 하는 일종의 통로를 의미할 수 있다.
이때, 안테나 패턴(110)은 안테나 패턴층(10)의 4개의 가장자리 중에서 특정 가장자리에 인접하도록 형성되되, 해당 가장자리의 길에 상응하는 띠 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 안테나 패턴(110)이 PCB에서 차지하는 면적이 최소화될 수 있다.
또한 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 엣지에 치우치도록 형성됨에 따라, 안테나 패턴(110)에서 생성 및 방사되는 빔 패턴은 수직 방향이 아닌 엣지 외측을 향한 수평 방향으로 넓게 형성될 수 있는데, 이는 도 4를 통해 살펴보기로 한다.
도 4를 살펴보면, 안테나 패턴층(10)의 특정 가장자리에서 띠 형태로 형성된 안테나 패턴(110)에 의해 빔 패턴은 수직 방향을 향하는 것이 아닌 측방을 향해 넓게 생성되게 된다.
따라서, 이러한 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)가 수평 방향으로 배열된 다수의 배터리 팩 간의 무선 통신에 적용될 경우, 서로 수평 방향으로 배열된 다수의 PCB 간의 엣지 투 엣지 통신에 유리하게 작용될 수 있다.
한편, 이러한 안테나 패턴(110)은 안테나 패턴층(10)에서 다양한 형태로 마련될 수 있는데, 이는 도 5 및 도 6을 통해 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)의 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 가장자리 일부가 아닌 가장자리 전체 둘레를 따라 마련된 상태를 도시한 도면이다.
도 5를 살펴보면, 도 3에서는 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 총 4개의 가장자리 중에서 어느 1개의 가장자리에 치우치도록 마련된 형태에 대해 언급하였다면, 도 5에서는 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 모든 가장자리를 따라 사각형의 띠 형태를 가지는 것을 볼 수 있다.
이러한 경우, 안테나 패턴층(10)의 각 가장자리 별로 빔 패턴이 측방향을 향해 생성 및 방사되기 때문에, 수평 방향으로 배치되는 다수의 PCB 간의 모든 측방에 대한 엣지 투 엣지 통신이 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)의 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 4개의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 서로 이어지도록 마련된 상태를 도시한 도면이다.
도 6을 살펴보면, 도 3에서는 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 총 4개의 가장자리 중에서 어느 1개의 가장자리에 치우치도록 마련된 형태에 대해 언급하였다면, 도 6에서는 안테나 패턴(110)이 안테나 패턴층(10)의 4개의 가장자리 중에서 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 V자의 띠 형태를 가지는 것을 볼 수 있다.
이러한 경우, 안테나 패턴층(10)의 서로 인접한 2개의 가장자리에 대해 빔 패턴이 측방향을 향해 생성 및 집중적으로 방사되기 때문에, 수평 방향으로 서로 인접하게 위치하는 특정 PCB에 대한 엣지 투 엣지 통신이 가능하게 된다.
한편, 일 실시예에서 도 3에 도시된 엣지 안테나가 적용된 PCB(100)는 다수의 배터리 팩 각각의 무선 통신 환경에 적용될 수 있으며, 이러한 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리가 구현될 수 있다.
이 경우, 배터리 팩은 수평방향으로 배치될 수 있고 엣지 안테나가 적용된 PCB(100) 또한 수평방향으로 배치될 수 있으며, 각각의 엣지 안테나가 적용된 PCB(100) 간의 엣지 투 엣지 통신이 가능하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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 패턴층
100: 엣지 안테나가 적용된 PCB
110: 안테나 패턴
120: 피드층
130: 비아
140: 그라운드층

Claims (12)

  1. PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 중 일부 영역을 따라 마련되는 안테나 패턴;
    상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층;
    상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via); 및
    상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층;을 포함하며,
    상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리에 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 외측을 향하도록 유도되며,
    상기 안테나 패턴은 상기 가장자리의 길에 상응하는 띠 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은,
    상기 안테나 패턴층의 특정 가장자리의 길이에 상응하는 길이를 가지도록 마련되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  4. PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 둘레를 따라 마련되는 안테나 패턴;
    상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층;
    상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via); 및
    상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층;을 포함하며,
    상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 둘레를 따라 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리의 둘레 외측을 향하도록 유도되며,
    상기 안테나 패턴은 상기 가장자리의 길에 상응하는 띠 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은,
    상기 안테나 패턴층의 가장자리 둘레를 따라 일체형으로 형성된 사각형의 고리 형태인 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  7. PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 중 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 서로 이어지도록 마련되는 안테나 패턴;
    상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층;
    상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via); 및
    상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층;을 포함하며,
    상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리에 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리의 외측을 향하도록 유도되며,
    상기 안테나 패턴은 상기 가장자리의 길에 상응하는 띠 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은,
    상기 안테나 패턴층의 가장자리 중 서로 인접한 2개의 가장자리를 따라 일체형으로 형성된 V자 띠형태인것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB.
  10. PCB를 이루는 다수의 층 중에서, 하측에 위치한 안테나 패턴층의 가장자리(EDGE) 중 일부 영역을 따라 마련되는 안테나 패턴, 상기 안테나 패턴층과 절연층을 사이에 두고 위치되는 피드(feed)층, 상기 절연층을 수직방향으로 관통하며, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 수직으로 연결되도록 하는 하나 이상의 비아(via) 및 상기 피드층의 외측에 위치하는 그라운드층을 포함하며, 상기 안테나 패턴이 상기 안테나 패턴층의 가장자리에 치우치도록 위치함에 따라, 상기 안테나 패턴을 통해 생성되는 빔 패턴(beam pattern)의 생성방향이 상기 안테나 패턴층의 가장자리 외측을 향하도록 유도시키는 엣지 안테나가 적용된 PCB가 각각 적용된 하나 이상의 배터리 팩;을 포함하며,
    상기 안테나 패턴은 상기 가장자리의 길에 상응하는 띠 형태로 형성되고,
    상기 하나 이상의 배터리 팩 각각은,
    각 엣지 안테나가 적용된 PCB 각각의 안테나 패턴을 통해, 서로 인접한 배터리 팩과 면대면 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 비아를 통해, 상기 안테나 패턴과 상기 피드층이 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은,
    상기 안테나 패턴층의 특정 가장자리의 길이에 상응하는 길이를 가지도록 마련되는 것을 특징으로 하는, 엣지 안테나가 적용된 PCB를 포함하는 배터리.
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