KR102484949B1 - 콤보형 uwb/nfc 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈은 캐리어, 상기 캐리어의 일면에 배치되는 제1 방사 패턴, 상기 캐리어의 일면에서 상기 제1 방사 패턴 내부의 빈 영역에 배치되는 제2 방사 패턴, 상기 캐리어의 타면에 배치되는 차폐 시트 및 상기 차폐 시트의 상면에 배치되는 그라운드를 포함하며, 상기 제1 방사 패턴은 NFC 안테나 패턴이며, 상기 제2 방사 패턴은 UWB 안테나 패턴이고, 상기 제2 방사 패턴은, 서로 소정 간격 이격하여 배치된 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴을 포함한다.

Description

콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈{COMBO TYPE ULTRA WIDE BAND/NEAR FREQUENCY COMMUNICATION ANTENNA MODULE}
본 발명은 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈에 관한 것이다. 보다 자세하게는 전체 사이즈를 감소시킴으로써 다른 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 이점을 가져감과 동시에 각각의 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈에 관한 것이다.
스마트폰(Smart Phone)은 현대인들이라면 누구나 보유하고 있는 대표적인 이동통신 기기이며, 이들 기기에 대한 최근의 제조 추세는 보다 얇고 가벼운 방향으로 나아가고 있는 현실이다.
한편, 최근의 스마트폰은 보다 다양한 기능들을 구현할 수 있는 부가적인 부품들이 많이 실장되고 있기에 부품 설치를 위한 공간 확보가 무엇보다 중요하나, 이는 얇고 가벼운 방향으로 나아가고 있는 최근의 제조 추세에 정면으로 반하는 것이며, 제조 비용까지 상승하는 역설적인 결과를 야기한다.
이에, 다양한 스마트폰 제조사들은 자사의 스마트폰에 실장되는 부품들의 사이즈를 축소함과 동시에 제조 비용까지 절감할 수 있는 새로운 기술에 대한 연구 개발을 활발하게 진행하고 있으며, 안테나 역시 예외에 해당하지 않는다.
한편, 이를 반영하여 최근 개발된 안테나의 대표적인 모습은 하나의 안테나 모듈이 서로 개별적인 기능을 수행하는 복수 개의 안테나를 포함하는 콤보 안테나 모듈을 들 수 있는바, 이를 통해 다른 부품 설치를 위한 공간 확보가 가능하게 되었다.
이러한 콤보 안테나 모듈 중, NFC(Near Field Communication) 안테나와 UWB(Ultra Wide Band) 안테나를 포함하는 콤보 안테나 모듈의 종래 기술은 캐리어의 일면에 NFC 안테나 패턴을 배치하고, 캐리어의 일면에 NFC 안테나 패턴이 배치되지 않은 영역과 대응되는 기판의 타면의 영역, 즉 NFC 안테나 패턴의 내부 공간에 대응되는 캐리어의 타면의 영역에 UWB 안테나 패턴을 배치했던바, 이에 따르면 NFC 안테나가 UWB 안테나의 방사에 방해가 될 수 있으며, 이를 해결하기 위해 NFC 안테나 패턴의 내부 공간을 넓히기 위해 NFC 안테나 자체의 면적을 넓히거나 UWB 안테나의 면적을 줄일 수밖에 없었고, 이는 각각 전체 콤보 안테나 모듈의 사이즈를 증가시킴으로써 다른 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 손해를 입게 되거나, UWB 안테나의 성능을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 반영하여 NFC 안테나와 UWB 안테나를 포함하는 콤보 안테나 모듈에 있어서 전체 사이즈를 감소시킴으로써 다른 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 이점을 가져감과 동시에 각각의 안테나의 성능까지 향상시킬 수 있는 새롭고 진보된 기술의 안테나 모듈에 관한 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0049390호(2018.04.27)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 NFC 안테나와 UWB 안테나를 포함하는 안테나 모듈에 있어서 전체 사이즈를 감소시킴으로써 다른 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 이점을 가져갈 수 있는 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 안테나 모듈의 전체 사이즈를 감소시킴에도 불구하고 NFC 안테나와 UWB 안테나의 개별적인 성능까지 향상시킬 수 있는 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 NFC 안테나와 UWB 안테나를 하나의 안테나 모듈에 동시에 구현함으로써 제조 비용을 절감할 수 있는 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈은 캐리어, 상기 캐리어의 일면에 배치되는 제1 방사 패턴, 상기 캐리어의 일면에서 상기 제1 방사 패턴 내부의 빈 영역에 배치되는 제2 방사 패턴, 상기 캐리어의 타면에 배치되는 차폐 시트 및 상기 차폐 시트의 상면에 배치되는 그라운드를 포함하며, 상기 제1 방사 패턴은 NFC 안테나 패턴이며, 상기 제2 방사 패턴은 UWB 안테나 패턴이고, 상기 제2 방사 패턴은, 서로 소정 간격 이격하여 배치된 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴은, 상기 제2-2 방사 패턴을 기준으로 일면 방향에 상기 제2-1 방사 패턴이 배치되며, 상기 제2-2 방사 패턴의 일면과 맞닿은 일면 중 어느 하나의 면 방향에 상기 제2-3 방사 패턴이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2-1 방사 패턴은, 제1 방향으로 서로 마주보며 배치된 복수 개의 로우 밴드 슬롯 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 서로 마주보며 배치된 복수 개의 하이 밴드 슬롯을 포함하며, 상기 로우 밴드 슬롯의 길이는 상기 하이 밴드 슬롯의 길이보다 길 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴 각각은, 제1 방향으로 서로 마주보며 배치된 복수 개의 로우 밴드 슬롯 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 서로 마주보며 배치된 복수 개의 하이 밴드 슬롯을 포함하며, 상기 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴 각각이 포함하는 하이 밴드 슬롯의 길이는 모두 상이할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 차폐 시트는, 상기 제1 방사 패턴의 외주면의 형상 중 단자부를 제외한 전부와 대응되는 상기 캐리어의 타면에서의 영역을 내부에 모두 포함하는 형상일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 NFC 안테나로 동작하는 제1 방사 패턴과 UWB 안테나로 동작하는 제2 방사 패턴을 하나의 캐리어 일면에 동시에 배치함으로써 전체 안테나 모듈(의 사이즈를 획기적으로 감소시킬 수 있는바, 다른 부품 설치를 위한 공간 확보 및 제조 비용의 측면에서 이점을 가져갈 수 있다는 효과가 있다.
또한, NFC 안테나로 동작하는 제1 방사 패턴과 UWB 안테나로 동작하는 제2 방사 패턴을 하나의 캐리어 일면에 동시에 배치하되, 제1 방사 패턴과 제2 방사 패턴 사이의 간격과 제2-1 방사 패턴과 제2-2 방사 패턴사이의 간격, 제2-2 방사 패턴과 제2-3 방사 패턴 사이의 간격 그리고 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴 각각이 포함하는 로우 밴드 슬롯과 하이 밴드 슬롯의 길이의 비를 조절함으로써 안테나 모듈의 전체 사이즈를 감소시킴에도 불구하고 NFC 안테나와 UWB 안테나의 개별적인 성능까지 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈의 적층 구조를 나타낸 층별 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈이 포함하는 제2 방사 패턴, 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴의 확대 상면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈이 포함하는 제2-1 방사 패턴의 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈이 포함하는 제2-1 방사 패턴의 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈이 포함하는 제2-1 방사 패턴의 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈 자체의 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈 자체의 NFC 관련 성능을 나타내는 테이블이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈 (100)의 적층 구조를 나타낸 층별 분해도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)은 캐리어(5), 제1 방사 패턴(10), 제2 방사 패턴(20), 차폐 시트(30) 및 그라운드(40)을 포함할 수 있으며, 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 통상적인 구성들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
캐리어(5)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)의 기본 몸체(Body)가 되는 구성으로서 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같은 기판이나 이동통신 기기(미도시)의 리어 케이스 등과 같은 사출물로 구현할 수 있다.
이러한 캐리어(5)은 도 1에 도시된 형상뿐만 아니라 다양한 형상으로 구현할 수 있는바, 캐리어(5)의 형상은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)가 실장되는 이동통신 기기(미도시)의 내부 부품 실장 설계 또는 이동통신 기기(미도시)의 리어 케이스 형태에 따라 다양해질 수 있을 것이다.
제1 방사 패턴(10)은 캐리어(5)의 일면에 배치된다.
여기서 일면이란 캐리어(5)의 상면 또는 하면 중 어느 한 면을 의미하는 것으로서 일면이 상면인 경우 타면은 하면이 되며, 일면이 하면인 경우 타면은 상면이 된다 할 것이나, 도 1을 참조하여 일면이 상면이고 타면이 하면인 것을 기준으로 설명을 이어가도록 한다.
이러한 제1 방사 패턴(10)은 구리 등과 같은 금속 도전성 물질을 패터닝하거나 구리를 함유한 금속박의 표면에 주석, 금, 니켈 또는 땜납 등을 도금하는 공법 등을 통해 캐리어(5)의 일면에 배치될 수 있으나, LDS(Laser Direct Structure) 공법을 통해 캐리어(5)의 일면에 배치될 수도 있다.
여기서 LDS 공법이란 비전도성이며 화학적으로 안정한 중금속 복합체를 포함하는 재질로 구조물을 형성하고, 구조물의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저, 엑시머 (Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 구조물의 화학적 결합을 해체해 금속 시드를 노출시킨 후, 구조물을 금속화(Metalizing)하여 구조물의 레이저 노출 부위에 도전성 물질을 형성하는 공법을 의미하는바, LDS공법에 따르면 방사 패턴 형성의 자유도가 향상됨에 따라 복잡한 패턴 구현이 용이해질 수 있다.
한편, 제1 방사 패턴(10)은 비접촉 근거리 통신 기능을 수행하는 NFC 안테나 패턴일 수 있으며, 그에 따라 캐리어(5)의 일면, 보다 구체적으로 일면의 외곽 근방에서 복수 회 감겨져 내부의 빈 영역을 형성하는 형태로 배치될 수 있다.
제2 방사 패턴(20)은 제1 방사 패턴(10)이 형성된 캐리어(5)의 일면에 동시에 배치된다.
이 때, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 방사 패턴(10)이 배치됨으로써 형성되는 내부의 빈 영역에 제2 방사 패턴(20)이 배치되는바, 그에 따라 제1 방사 패턴(10)과 제2 방사 패턴(20)이 캐리어(5)의 일면에서 중첩됨이 없이 동시에 배치될 수 있는 것이다.
한편, 제2 방사 패턴(20) 역시 제1 방사 패턴과 동일한 구리 등과 같은 금속 도전성 물질을 패터닝하거나 구리를 함유한 금속박의 표면에 주석, 금, 니켈 또는 땜납 등을 도금하는 공법 그리고 LDS 공법을 통해 캐리어(5)의 일면에 배치될 수 있으며, 중복 서술을 방지하기 위해 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이상 설명한 제2 방사 패턴(20)은 UWB 대역인 6.5GHz 내지 8GHz 주파수 대역에서 무선 통신 기능을 수행하는 UWB(Ultra Wide Band) 안테나 패턴일 수 있으며, 보다 구체적으로 서로 이격하여 배치된 패치 타입의 복수 개의 방사 패턴인 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)을 포함할 수 있으나, 이에 대해서는 후술하도록 한다.
차폐 시트(30)는 캐리어(5)의 타면에 배치되며, 제1 방사 패턴(10)이 형성하는 자기장을 보조하여 방사하는 역할을 수행하는바, 일종의 보조 방사 시트인 나노(Nano) 시트로 볼 수 있으며, 박막 금속으로 구현할 수 있다.
보다 구체적으로 차폐 시트(30)(40)는 나노 결정립 합금, 철계 비정질 합금 및 페라이트 중 선택된 어느 하나의 금속 재질로 구현할 수 있으며, 나노 결정립 합금은 Fe계 자성 합금, Fe계 자성 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb일 수 있으며, 이 경우 Fe-가 73-80 at%, Si 및 B의 합이 15-26 at%, Cu와 Nb의 합이1-5 at%인 것이 바람직하다 할 것이다.
한편, 차폐 시트(30)의 형상은 캐리어(5)의 타면에서 차폐 시트(30)가 캐리어(5)의 일면에 배치된 제1 방사 패턴(10)의 외주면의 형상 중 단자부를 제외한 전부가 모두 포함할 수 있도록 구현함으로써 보조 방사 효과를 극대화 시킴이 바람직하다. 보다 구체적으로, 캐리어(5)의 타면에 배치된 차폐 시트(30)는 이와 대응되는 캐리어(5)의 일면에 배치된 제1 방사 패턴(10)을 단자부를 제외하고 내부에 모두 포함하거나 최소한 차폐 시트(30)의 외주면과 제1 방사 패턴(10)의 외주면이 일치하도록 배치하는 것이다.
그라운드(40)는 차폐 시트(30) 상면에 배치된다.
다만, 도 1에 도시된 실시 예는 차폐 시트(30)가 캐리어(5)의 하면에 부착된 것을 도시한 것임에 따라 그라운드(40)가 차폐 시트(30)를 덮도록 배치되기에 그라운드(40)를 차폐 시트(30)의 상면에 배치된다고 기술한 것이며, 캐리어(5)를 기준으로 본다면 그라운드(40) 역시 차폐 시트(30)와 마찬가지로 캐리어(5)의 타면인 하면에 배치된다.
이러한 그라운드(40) 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20) 중 어느 하나 이상과 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20) 중 어느 하나 이상과의 관계에서 캐리어(5)가 중간에 배치되어 있기 때문에 캐리어(5)가 포함하는 비아 홀(미도시)을 통해 그라운드(40)와 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20) 중 어느 하나 이상과 전기적으로 연결될 수 있다.
더 나아가, 비아 홀(미도시)에 의한 것이 아닌 커플링 방식을 통해 그라운드(40)와 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20) 중 어느 하나 이상이 전기적으로 연결될 수 있는바, 이 경우 캐리어(5)가 유전체 재질로 구현되어야 커플링 연결이 가능하다 할 것이며, 별도의 비아 홀(미도시)를 포함하지 않기에 제조 비용의 측면에서 이점을 가져갈 수 있을 것이다.
이상 설명한 그라운드(40)는 구리, 알루미늄 등과 같은 전도성 금속 재질로 구현할 수 있으며, 접착제 및 접착 시트 등과 같은 접착 수단에 의해 차폐 시트(30) 상에 접착되어 배치될 수 있고, 캐리어(5)의 사출시 인서트 사출되어 구현할 수도 있다. 보다 구체적으로, 캐리어(5)의 식각 후 도금하는 방식이 아닌 별도의 전도성 금속 재질을 구비시킴으로써 대면적의 그라운드(40) 영역을 식각하고 도금하는 공정을 제거해 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
한편, 그라운드(40)에 의해 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20)이 중 어느 하나 이상이 방사하는 신호의 방향성을 개선할 수도 있는바, 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20)이 중 어느 하나 이상이 방사하는 신호가 캐리어(5) 방향으로 방사된다면 그라운드(40)에 의해 반사되어 다시 캐리어(5)의 일면 방향을 향해 방사될 수 있으며, 신호의 지향성이 개선됨으로써 결과적으로 방사 효율까지 향상되는 것이다.
이러한 그라운드(40)의 형상은 차폐 시트(30)를 내부에 모두 포함할 수 있는 형상이거나 최소한 차폐 시트(30)의 외주면과 그라운드(40)의 외주면이 일치하도록 함이 바람직하며, 차폐 시트(30)가 제1 방사 패턴(10)의 외주면을 포함하고 최소한 일치하는 형상을 갖추고 있기 때문에 결과적으로 그라운드(40)는 차폐 시트(30), 제1 방사 패턴(20) 그리고 제1 방사 패턴(20) 내부의 빈 영역에 배치되는 제2 방사 패턴(20)까지 모두 포함하는 형상이 될 것이다.
이와 별개로 그라운드(40)는 내부에 소정 크기의 관통 홀을 포함하는바, 독립된 구성으로 기재하지는 않았지만 제1 방사 패턴(10) 및 제2 방사 패턴(20)의 단자부가 배치되는 영역으로서 이동통신 기기(미도시)의 전원부와 단자부를 연결시키기 위해 포함하는 구성으로 볼 수 있을 것이다.
지금까지 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)의 전체 구성에 대해 설명하였다. 이하, 앞서 설명을 보류한 제2 방사 패턴(20)의 세부 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)의 상면도이다.
도 2를 참조하면, 제 1 방사 패턴(10)이 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)를 내부에 포함시킨 상태에서 이를 둘러싸는 형상으로, 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)은 제2-2 방사 패턴(20-2)을 기준으로 일면 방향에 제2-1 방사 패턴(20-1)이 배치되며, 제2-2 방사 패턴(20-2)의 일면과 맞닿은 일면 중 어느 하나의 면 방향에 제2-3 방사 패턴(20-3)이 배치되어 있음을 확인할 수 있으며, 제2 방사 패턴(20)이 3개의 방사 패턴을 포함하는 것은 하나의 실시 예일 뿐이고, 그 이상 또는 이하의 개수를 포함할 수 있음은 물론이라 할 것이다. 이하 각각의 방사 패턴들 사이의 관계에 대하여 설명하도록 한다.
우선, 제1 방사 패턴(10)과 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)중 어느 하나 이상과의 관계를 살피면, 제1 방사 패턴(10)과 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3) 중 어느 하나 이상의 간격(A)은 1.7mm 내지 2.3mm일 수 있으며, 가장 바람직하게는 2mm일 수 있다.
여기서 간격의 기준은 패치 타입의 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)과 다르게 제1 방사 패턴(10)이 복수 개의 권선으로 이루어져 있는바, 가장 안쪽의 권선을 기준으로 설정한 간격을 의미한다 할 것이다.
이러한 간격인 1.7mm 내지 2.3mm는 제1 방사 패턴(10)과 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3) 모두가 캐리어(5)의 일면에 배치되었음에도 불구하고 서로의 방사에 최소한의 영향을 주거나 또는 영향을 주지 않는 간격을 의미하며, 2mm는 가장 긍정적인 성능을 얻을 수 있는 간격이다.
이번에는 제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2)의 관계 그리고 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3)의 관계를 살펴보도록 한다.
제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2) 사이의 간격(B)은 4.7mm 내지 5.3mm일 수 있으며, 가장 바람직하게는 5mm일 수 있고, 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3) 사이의 간격(C)는 4.4mm 내지 5.0mm일 수 있으며, 가장 바람직하게는 4.7mm일 수 있다.
제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2) 사이의 간격(B)과 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3) 사이의 간격(C)이 차이가 나는 것은 도 2를 참조하면 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)이 모두 동일한 방사 패턴으로 보일 수 있으나, 각각의 방사 패턴에 배치된 슬롯의 길이에 있어서 차이가 있기 때문이며, 이상 설명한 간격(B, C)은 이를 모두 고려한 것이기 때문에 차이가 발생하는 것이다. 그에 따라 슬롯에 대해 먼저 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)이 포함하는 제2 방사 패턴(20), 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴(20-1)의 확대 상면도이며, 설명의 편의를 위해 제2-1 방사 패턴(20-1)을 도시하였으나 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3)에도 모두 적용될 수 있는 설명으로 볼 수 있을 것이다.
제2-1 방사 패턴(20-1)은 기본 4각형 형태를 갖는 패치 타입이며, 하나 이상의 슬롯을 포함할 수 있고, 도 3은 각 변에 배치된 4개의 슬롯이 예시적으로 도시되어 있는바, 세로 방향인 제1 방향으로 서로 마주보며 배치된 2개의 슬롯이 로우 밴드 슬롯(Low Band Slot, s-L)이며, 제1 방향과 상이한 제2 방향인 가로 방향으로 서로 마주보며 배치된 2개의 슬롯이 하이 밴드 슬롯(High Band Slot, s-h)이다.
여기서 제2-1 방사 패턴(20-1)이 로우 밴드 슬롯(s-ㅣ)과 하이 밴드 슬롯(s-h)을 포함하는 것은 제2 방사 패턴(20)이 UWB 안테나 패턴인바 로우 밴드와 하이 밴드 모두를 커버해야 하기 때문이다.
제2-1 방사 패턴(20-1)의 로우 밴드 슬롯(S-L)은 4.17mm내지 4.23mm 중 어느 하나의 길이를 나타낼 수 있으며, 가장 바람직하게는 4.20mm일 수 있고, 하이 밴드 슬롯(s-h)은 1.72mm 내지 1.78mm 중 어느 하나의 길이를 나타낼 수 있으며, 가장 바람직하게는 1.75mm일 수 있는바, 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이 비는 약 2.34:1 내지 2.46:1이고, 가장 바람직하게는 약 2.4:1일 수 있다.
한편, 별도 도시하지는 않았으나 이와 마찬가지로 제2-2 방사 패턴(20-2)에서 로우 밴드 슬롯(S-L)은 4.05mm 내지 4.11 mm 중 어느 하나의 길이를 나타낼 수 있으며, 가장 바람직하게는 4.08mm일 수 있고, 하이 밴드 슬롯(s-h)은 1.57mm 내지 1.63m 중 어느 하나의 길이를 나타낼 수 있고, 가장 바람직하게는 1.60mm일 수 있는바, 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이 비는 약 2.48:1 내지 2.62:1이며, 가장 바람직하게는 약 2.55:1일 수 있다.
더 나아가, 제2-3 방사 패턴(20-3)에서 로우 밴드 슬롯(S-L)은 4.17mm 내지 4.23mm 중 어느 하나의 길이를 나타낼 수 있으며, 가장 바람직하게는 4.20mm일 수 있고, 하이 밴드 슬롯(s-h)은 1.67mm 내지 1.73m 중 어느 하나의 길이를 나타낼 수 있고, 가장 바람직하게는 1.75mm일 수 있는바, 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이 비는 약 2.41:1 내지 2.53:1이며, 가장 바람직하게는 약 2.47:1일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 형상이 유사한 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)을 세부적으로 살피면 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이가 상이하며, 각각의 방사 패턴이 가지는 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이의 비에 따라 제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2) 사이의 간격(B)은 4.7mm 내지 5.3mm로, 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3) 사이의 간격(C)은 4.4mm 내지 5.0mm가 되는 것이며, 각각의 방사 패턴이 가지는 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 가장 바람직한 길이의 비에 따라 제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2) 사이의 간격(B)은 5mm로, 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3) 사이의 간격(C)은 4.7mm가 되는 것이다.
이상 설명한 제1 방사 패턴(10)과 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3) 중 어느 하나 이상의 간격(A), 제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2) 사이의 간격(B), 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3) 사이의 간격(C) 그리고 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)이 개별적으로 포함하는 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이에 대한 사항은 수치의 범위든 가장 바람직한 수치든 단순 선택 사항이 아니라 수치의 범위 및 수치 모두 수없이 많은 튜닝 과정을 거쳐 개발해낸 기술적 산물이라 할 것이며, 제1 방사 패턴(10)과 과 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)의 배치 방식 그리고 이들 사이의 간격의 설정 모두 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)이 최적의 성능을 도출할 수 있는 일 구성으로 볼 수 있다 할 것이다.
이하, 이를 증명하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)의 성능에 대하여 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 우선, 제2 방사 패턴(20)에 따른 UWB 관련 성능부터 설명을 시작한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)이 포함하는 제2 방사 패턴(20), 보다 구체적으로 각각 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)이 각각의 패턴 사이의 간격(B, C)과 개별적으로 포함하고 있는 로우 밴드 슬롯(s-L) 및 하이 밴드 슬롯(s-h)의 가장 바람직한 길이의 비에 따른 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3) 모두 UWB 대역인 6.5GHz 내지 8GHz 주파수 대역에서 우수한 이득을 나타내고 있음을 확인할 수 있으며, 더 나아가, 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3) 모두 6.5GHz인근과 8GHz 인근에서 공진을 보이고 있는바, 듀얼 공진의 성능을 발휘하고 있음을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100) 자체의 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프인바, 도 4 내지 도 6에 도시된 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3)의 UWB 관련 성능을 나타내는 그래프를 전부 합친 것이며, 마찬가지로 UWB 대역인 6.5GHz 내지 8GHz 주파수 대역에서 우수한 이득을 나타내고 있음을 확인할 수 있고, 6.5GHz인근과 8GHz 인근에서 듀얼 공진의 성능을 발휘하고 있음을 확인할 수 있다.
이번에는 제1 방사 패턴(10)에 따른 NFC 관련 성능에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)이 포함하는 제1 방사 패턴(10)에 따른 NFC 관련 성능을 도시한 테이블이며, 보다 구체적으로 제1 방사 패턴(10)이 다양한 타입의 카드를 인식하는 경우와 제1 방사 패턴(10) 자체가 카드로 동작하는 경우에서 종래 기술(Ref)에 따른 인식 가능 거리 및 본 발명에 따른 인식 가능 거리를 함께 도시한 테이블이다.
도 8을 참조하면, 캐리어의 일면에 NFC 안테나 패턴을 배치하고, 캐리어의 일면에 NFC 안테나 패턴이 배치되지 않은 영역과 대응되는 캐리어의 타면의 영역, 즉 NFC 안테나 패턴의 내부 공간에 대응되는 캐리어의 타면의 영역에 UWB 안테나 패턴을 배치하는 종래 기술(Ref)의 경우 Topaz 타입 카드 에 대한 인식 가능 거리가 20mm임에 비하여, 본 발명에 따른 일 실시 예에 따르면 제1 방사 패턴(10)에 따른 인식 가능 거리가 40mm까지 가능함을 확인할 수 있는 바, 압도적으로 개선된 인식 가능 거리를 가진다.
마찬가지로, 종래 기술(Ref)의 경우 Ultralight 타입 카드, Mifare EV1타입 카드, Tec tile 타입 카드, Type B 16M 타입 카드, Octopus 타입 카드, ISO 15693 타입 카드, Mifare Classic 1K 타입 카드에 대한 인식 가능 거리가 순차적으로 25mm, 10mm, 15mm, 10mm, 10mm, 20mm, 20mm, 25mm임에 반하여 본 발명에 따른 일 실시 예에 따르면 인식 가능 거리가 순차적으로 50mm, 21mm, 26mm, 24mm, 22mm, 36mm, 40mm, 54mm임을 확인할 수 있는바, 모든 타입의 카드에 대하여 약 2배 이상의 인식 가능 거리를 나타내고 있으므로 인식 가능 거리를 기준으로 판단되는 NFC 관련 성능이 비약적으로 향상된 것으로 볼 수 있다.
추가적으로 제1 방사 패턴(10) 자체가 카드로 동작하는 경우 역시 마찬가지로 종래 기술(Ref) 대비 약 2.5배 이상의 인식 가능 거리를 나타내고 있으므로 NFC 관련한 모든 성능이 비약적으로 향상된 것으로 볼 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면 NFC 안테나로 동작하는 제1 방사 패턴(10)과 UWB 안테나로 동작하는 제2 방사 패턴(20)을 하나의 캐리어(5) 일면에 동시에 배치함으로써 전체 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)의 사이즈를 획기적으로 감소시킬 수 있는바, 다른 부품 설치를 위한 공간 확보 및 제조 비용의 측면에서 이점을 가져갈 수 있다. 또한, NFC 안테나로 동작하는 제1 방사 패턴(10)과 UWB 안테나로 동작하는 제2 방사 패턴(20)을 하나의 캐리어(5) 일면에 동시에 배치하되, 제1 방사 패턴(10)과 제2 방사 패턴(20) 사이의 간격(A)과 제2-1 방사 패턴(20-1)과 제2-2 방사 패턴(20-2) 사이의 간격(B), 제2-2 방사 패턴(20-2)과 제2-3 방사 패턴(20-3) 사이의 간격(C) 그리고 제2-1 방사 패턴(20-1), 제2-2 방사 패턴(20-2) 및 제2-3 방사 패턴(20-3) 각각이 포함하는 로우 밴드 슬롯(s-L)과 하이 밴드 슬롯(s-h)의 길이의 비를 조절함으로써 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈(100)의 전체 사이즈를 감소시킴에도 불구하고 NFC 안테나와 UWB 안테나의 개별적인 성능까지 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈
5: 캐리어
10: 제1 방사 패턴
20: 제2 방사 패턴
20-1: 제2-1 방사 패턴
20-2: 제2-2 방사 패턴
20-3: 제2-3 방사 패턴
s-L: 로우 밴드 슬롯
s-h: 하이 밴드 슬롯
30: 차폐 시트
40: 그라운드

Claims (5)

  1. 캐리어;
    상기 캐리어의 일면에 배치되는 제1 방사 패턴;
    상기 캐리어의 일면에서 상기 제1 방사 패턴 내부의 빈 영역에 전부 포함되도록 배치되는 제2 방사 패턴;
    상기 캐리어의 타면에 배치되는 차폐 시트; 및
    상기 차폐 시트의 상면에 배치되는 그라운드;
    를 포함하는 안테나 모듈에 있어서,
    상기 제1 방사 패턴은 NFC 안테나 패턴이며, 상기 제2 방사 패턴은 UWB 안테나 패턴이고,
    상기 제2 방사 패턴은,
    서로 소정 간격 이격하여 배치된 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴을 포함하는,
    콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈에 있어서,
    상기 제2-1 방사 패턴, 제2-2 방사 패턴 및 제2-3 방사 패턴은,
    상기 제2-2 방사 패턴의 형상을 기준으로 단변 방향에 상기 제2-1 방사 패턴의 단변이 평행하게 배치되며,
    상기 제2-2 방사 패턴의 형상을 기준으로 상기 단변 방향과 수직인 장변 방향에 상기 제2-3 방사 패턴의 장변이 평행하게 배치되고,
    각각의 방사 패턴의 중심을 향하도록 일단이 개방된 복수 개의 하이 밴드 슬롯을 각각 포함하되, 상기 복수 개의 하이 밴드 슬롯은 각각의 방사 패턴에 대하여 그 길이가 전부 상이하고,
    일단이 각각의 방사 패턴의 중심을 향하도록 타단이 개방되되, 상기 하이 밴드 슬롯이 배치된 방향으로부터 90° 회전하여 배치된 복수 개의 로우 밴드 슬롯을 각각 포함하며, 상기 로우 밴드 슬롯의 길이는 상기 하이 밴드 슬롯의 길이보다 긴,
    콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차폐 시트는,
    상기 제1 방사 패턴의 외주면의 형상 중 단자부를 제외한 전부와 대응되는 상기 캐리어의 타면에서의 영역을 내부에 모두 포함하는 형상인,
    콤보형 UWB/NFC 안테나 모듈.
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