KR102624038B1 - Pifa 타입 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PIFA 타입 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종단에 커플링이 형성되는 PIFA 타입 안테나에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 PIFA 타입 안테나는 전류를 공급받으며, 제1 폭을 갖는 직선 형태의 제1 부분; 상기 제1 부분으로부터 직각 방향으로 절곡되며, 제2 폭을 갖는 제2 부분; 및 제2 부분의 종단으로부터 연장되며, 제2 폭보다 상대적으로 얇은 폭인 제3 폭을 갖는 제3 부분을 포함한다.

Description

PIFA 타입 안테나{PIFA type antenna}

본 발명은 PIFA 타입 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종단에 커플링이 형성되는 PIFA 타입 안테나에 관한 것이다.

최근 가정 내에서 사용하는 각종 전자기기들을 리모컨으로 원격 제어하는 기술이 보편화되어 각 가정에서 보유하는 리모컨의 수도 늘어나게 되었다.

이처럼 가정에서 사용하는 리모컨의 수가 늘어나게 되면서 리모컨의 관리 및 필요한 때에 리모컨을 찾는 것이 어려워져 여러 리모컨의 기능이 통합된 통합 리모컨이 개발되었다.

통합 리모컨은 하나의 리모컨에 복수의 전자기기를 제어할 수 있는 제어 프로그램을 저장하고 있다. 통합 리모컨은 제어하고자 하는 전자기기를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.

리모컨은 입력모듈 및 통신모듈을 구비하고 있다. 입력모듈은 셋탑박스의 전원을 온 또는 오프시키는 셋탑박스 전원버튼, TV의 전원을 온 또는 오프시키는 TV 전원버튼, TV 볼륨변경버튼, 셋탑박스 볼륨변경버튼, 셋탑박스 채널 변경버튼을 포함한 다수의 버튼들을 구비하고 있다. 또한, 도 1에 도시되어 있지 않지만, 리모컨은 셋탑박스와 같은 외부기기와 통신을 하기 위해서는 통신모듈을 포함하며, 통신모듈의 일 예로 안테나가 포함된다.

일반적으로 PIFA 타입의 안테나는 원하는 공진주파수를 구현하기 위해서 안테나 패턴 설계를 위한 물리적인 공간이 많이 요구되고 있다. 최근 리모컨 제품에도 많은 부품이 내장되고 소형화되면서 안테나 설계 공간 확보에 많은 어려움이 있다.

안테나 종단에 커패시터 소자를 이용하여 공진 주파수를 조절하는 기존 기술은 공진주파수를 최적화하기 위해 커패시터 소자가 별도 적용되어야 하고, 원하는 공진주파수를 얻기 위해서는 소자의 개수가 증가하며, 이에 따른 비용 역시 증가한다.

또한, 현재 안테나는 별도의 부재로 구현되는 것이 아니라 리모컨을 구성하는 PCB 상에 구현되는 추세에 있다. 또한, PCB 상에 구현됨에 따라 PCB의 공간적 제약으로 인해 PCB 상에 구현되는 안테나는 최소한의 크기를 갖는 것이 요구된다.

한국등록특허 제10-1978237호(발명의 명칭: 초소형 이중 대역 안테나) 한국등록특허 제10-1303990호(발명의 명칭: 이중대역 슬롯 안테나)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 최소한의 크기를 갖는 안테나를 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 최소한의 부품 소자를 이용하여 공진주파수를 구현하는 것이 가능한 안테나를 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 안테나 패턴을 이용하여 커패시턴스가 생성되는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 PCB 상에 안테나를 구현하는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 공진주파수를 간단하게 조절할 수 있는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 PIFA 타입 안테나는 전류를 공급받으며, 제1 폭을 갖는 직선 형태의 제1 부분; 상기 제1 부분으로부터 직각 방향으로 절곡되며, 제2 폭을 갖는 제2 부분; 및 제2 부분의 종단으로부터 연장되며, 제2 폭보다 상대적으로 얇은 폭인 제3 폭을 갖는 제3 부분을 포함한다.

본 발명에 따른 PIFA 타입 안테나는 안테나의 종단면과 접지면의 커플링을 통해 안테나의 공진 주파수 조절이 가능하고, 커플링되는 면적에 따라 주파수대역의 조절이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 PIFA 타입 안테나는 커패시턴스 생성을 위한 별도의 커패시터 소자를 사용하지 않기 때문에 비용 절감의 효과를 추가로 획득한다.

도 1은 일반적인 리모컨을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 PIFA 타입 안테나를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 커패시턴스가 발생되는 제3 부분의 길이에 따른 안테나의 특성을 도시하고 있다.
도 4는 D1이 3㎜일 때 D2의 길이에 따른 반사손실(S11)을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 부분 상에 그라운드 위치에 따른 안테나 특성을 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 PIFA 타입 안테나를 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 PIFA 타입 안테나에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2에 의하면, PIFA(Planar Inverted F Antenna) 타입 안테나는 PCB 상에 형성된다. PCB는 안테나를 형성하기 위해 그라운드가 형성된 영역의 일부를 제거하며, 그라운드가 제거된 영역에 안테나를 형성한다.

이하에서는 그라운드가 제거된 영역을 안테나 패턴 형성 영역이라 한다. 즉, PCB 상에 형성된 그라운드에 영역 중 일부 영역인 안테나 패턴 형성 영역에 PIFA 타입 안테나를 형성한다.

PIFA 타입 안테나(100)는 제1 방향으로 형성된 제1 부분(100a)과 제1 부분(100a)으로부터 절곡된 방향인 제2 방향으로 형성된 제2 부분(100b)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 부분(100a)의 폭은 제2 부분(100b)의 폭보다 상대적으로 작다. 제2 부분(100b)과 동일한 방향으로 연장되며, 제2 부분(100b)에 비해 상대적으로 적은 폭을 갖는 제3 부분(100c)을 포함한다. 제2 부분(100b)을 구성하는 상단라인과 하단라인 중 어느 하나의 라인은 연장되어 제3 부분(100c)을 구성하는 상단라인과 하단라인 중 어느 하나의 라인을 구성한다.

물론 상술한 바와 같이 제3 부분(100c)의 폭은 제2 부분(100b)의 폭에 비해 상대적으로 적은 폭을 갖도록 제3 부분의 상단라인과 하단라인 중 어느 하나의 라인은 제2 부분의 상단라인과 하단라인 중 어느 하나의 라인과 직선 형태로 연장되지 않는다.

PIFA 타입 안테나의 제1 부분(100a)의 하단은 급전을 위한 급전점(110)이 형성되며, 제1 부분(100a)의 상단은 그라운드에 연결된다. 또한, 제1 부분(100a) 내에서 그라운드에 연결되는 지점에 따라 안테나의 특성이 달라진다.

본 발명과 관련하여 PIFA 타입 안테나의 커패시턴스 성분은 제3 부분(100c)에 의해 형성된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 제3 부분(100c)의 상단라인과 하단라인에서 커패시턴스 성분이 형성되며, 제3 부분(100c)의 길이에 따라 공진주파수가 달라진다. 즉, 제3 부분(100c)의 길이를 조절하여 안테나의 공진주파수를 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 커패시턴스가 발생되는 제3 부분의 길이에 따른 안테나의 특성을 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 제3 부분의 길이에 따른 안테나의 특성에 대해 살펴보기로 한다.

도 3에 의하면, 제3 부분의 길이에 따라 안테나의 특성이 달라짐을 알 수 있다. 도 3은 제3 부분의 길이를 0.25㎜ 단위로 조절하여 측정한 안테나 특성을 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 제3 부분의 길이에 따라 안테나의 공진주파수가 달라짐을 알 수 있다. 특히 도 3에서 A1은 8㎜이며, A2는 3.3㎜이다.

도 3은 D2가 0.1㎜일 때, D1의 길이에 따른 반사손실(S11)을 도시하고 있다. 왼쪽부터 D1의 길이가 3.5㎜, 3.25㎜, 3㎜(2.4㎓ 주파수 대역), 2.7㎜ 및 2.5㎜이며, D1의 값이 클수록 커패시턴스 용량이 커져 공진주파수가 저주파 대역으로 이동함을 할 수 있다. 특히, 커패시턴스의 용량은 D1, D2에 의해 결정된다.

도 4는 D1이 3㎜일 때 D2의 길이에 따른 반사손실(S11)을 도시하고 있다. 특히 도 4는 D1가 3㎜일 때, D2의 길이가 왼쪽부터 0.1㎜, 0.125㎜, 0.15㎜, 0.175㎜ 및 0.2㎜이며, D2의 값이 클수록 커패시턴스 용량이 작아져 공진주파수가 고주파 대역으로 이동함을 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 부분 상에 그라운드 위치에 따른 안테나 특성을 도시하고 있다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 부분 상에서 그라운드(120)에 연결되는 부분에 따른 안테나 특성에 대해 알아보도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이 그라운드 위치가 급전점 방향으로 이동할 경우 반사손실은 줄어드는 것으로 확인된다. 따라서 그라운드의 위치는 급전점과 상대적으로 원거리로 이격되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 2를 이용하여 안테나 패턴 형성 영역에 대해 살펴보기로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이 PIFA 타입 안테나는 D0 부분에서 커패시턴스가 생성되어야 하며, 특히 D0 부분의 상단과 하단 부분에서 커패시턴스가 생성되어야 한다.

D0 부분의 상단과 하단은 도 2에 도시된 바와 같이 커패시턴스가 생성될 수 있도록 D2의 폭을 갖도록 안테나 패턴 형성 영역을 형성하며, 나머지 부분에서는 커패시턴스가 생성될 수 없도록 안테나 패턴 형성 영역을 형성한다.

즉, D0 부분 그라운드가 제거된 부분의 폭이 상대적으로 얇은 반면, A0 부분은 그라운드가 제거된 부분의 폭이 상대적으로 두껍다. 이와 같이 A0 부분에 그라운드가 제거된 부분의 두께를 두껍게 하여 커패시턴스가 발생되지 않도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: PIFA 타입 안테나
100a: 제1 부분 100b: 제2 부분
100c: 제3 부분 110: 급전점
120: 그라운드

Claims (6)

1. PCB 상에서 그라운드가 제거된 안테나 패턴 형성 영역을 형성하며,
   상기 안테나 패턴 형성 영역에 형성되는 안테나 패턴은,
   그라운드에 연결되며, 전류를 공급받는 급전점이 형성되는 제1 폭을 갖는 직선 형태의 제1 부분;
   상기 제1 부분으로부터 직각 방향으로 절곡되며, 제2 폭을 갖는 제2 부분; 및
   제2 부분의 종단으로부터 연장되며, 제2 부분보다 상대적으로 얇은 폭인 제3 폭을 갖는 제3 부분;을 포함하며,
   상기 제3 부분의 상단라인과 하단라인 중 어느 하나의 라인은 상기 제2 부분의 상단라인과 하단라인 중 어느 하나의 라인으로 직선 형태로 연장되며,
   상기 제2 부분 및 제3 부분은 사각형 형상으로 전체에 안테나 패턴이 형성되며,
   안테나 패턴 형성 내에서 안테나 패턴이 형성되지 않은 부분의 폭은 상기 제2 부분이 제3 부분에 비해 상대적으로 넓어서 제2 부분에서 커패시턴스가 발생되지 않음을 특징으로 하는 PIFA 타입 안테나.
   
2. 제 1항에 있어서, PCB 상에서 그라운드가 제거된 안테나 패턴 형성 영역을 형성하며,
   상기 안테나 패턴 형성 영역에 안테나 패턴을 형성함을 특징으로 하는 PIFA 타입 안테나.
   
3. 제 2항에 있어서, 안테나 패턴 형성 영역 내에서 안테나가 형성되지 않은 부분의 폭은 상기 제3 부분에서 상대적으로 가장 작음을 특징으로 하는 PIFA 타입 안테나.
   
4. 제 3항에 있어서, 제3 부분의 상단과 하단에서 커패시턴스가 생성됨을 특징으로 하는 PIFA 타입 안테나.
   
5. 제 3항에 있어서, 제3 부분의 길이가 길수록 공진주파수가 상대적으로 저주파 대역으로 이동함을 특징으로 하는 PIFA 타입 안테나.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 부분에 전류를 공급하는 급전점이 형성되며,
   제1 부분 내에서 상기 그라운드는 상기 급전점을 기준으로 상대적으로 원거리에 위치하도록 이격됨을 특징으로 하는 PIFA 타입 안테나.

Images