KR20040093616A - Winding type roof antenna applied the smart card imbedded tele-communicating terminal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 단말기에 사용되는 스마트카드용 권선형 루프 안테나에관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트카드 시스템의 동작을 위한 유도 기전력 전달 효율을 극대화할 수 있는 권선형 루프 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a wound loop antenna for a smart card used in a mobile communication terminal, and more particularly, to a wound loop antenna capable of maximizing induced electromotive force transmission for the operation of a smart card system.
최근 들어 이동통신의 단말기의 보급률과 함께 활용의 방향도 여러 각도로 발전하고 있으며, 이러한 용도의 한 예로 이동통신 단말기에 스마트카드를 내장하여 전자 결재 및 동질성 확인 등에 이용되고 있다. 이러한 전자 결재의 예로는 대중교통의 요금 지불 수단 및 물품 구매 대금의 결제 수단 등으로 활용되어지고 있고, 동질성 확인 부분에서는 사람의 출입 통제를 위한 신분 확인 수단 등으로 사용의 범위가 확대대고 있다.Recently, the direction of utilization has been developed at various angles along with the penetration rate of mobile communication terminals. As an example of such a use, a smart card is embedded in a mobile communication terminal and used for electronic payment and homogeneity checking. Examples of such electronic payments are being used as a means of paying a fare of public transportation and a means of paying a purchase price of goods, and in the identification of homogeneity, the scope of use is expanding as an identification means for controlling access of a person.
한편, 루프 안테나는 보통 전기적으로 소형인 루프와 대형인 루프의 두가지 형태로 분류가 가능하며, 전기적으로 소형인 루프 안테나는 권선의 수가 t이며, 전체 길이가 보통 1/10 파장 이하의 루프 안테나를 칭하며, 전기적으로 대형인 안테나는 루프의 원주가 대략 1파장인 루프 안테나를 의미한다. 소형 루프 안테나는 보통 손실저항보다 작은 방사 저항을 갖는다. 그래서 방사 효율이 매우 낮은 방사체이기 때문에 원거리 통신보다는 근거리의 S/N 잡음비가 중요한 시스템의 안테나로 사용된다.On the other hand, loop antennas can be classified into two types, which are electrically small loops and large loops. An electrically small loop antenna has a number of windings and a loop antenna having a total length of 1/10 wavelength or less. An electrically large antenna means a loop antenna having a circumference of approximately 1 wavelength. Small loop antennas usually have a radiated resistance that is less than the loss resistor. Therefore, since the radiator is very low radiation efficiency, it is used as an antenna of a system where the near-noise S / N noise ratio is important rather than telecommunication.
스마트카드 및 RF ID 시스템에 사용되는 종래의 루프 안테나는 스마트카드의 입출력 포드에 유전체 시트를 적층하여 구현하고 있다. 이와 같은 종래의 루프 안테나는 0.1mm 정도 두께의 연성 수지 필름의 표면에 FPCB 공정을 이용하여 동일 평면상에 스파이럴(Spiral) 형상의 회로를 형성하여 구현된다. 또한, 박막의 연성 수지 필름 위에 25∼35㎛ 정도의 가는 에나멜선을 기계 설비를 이용하여 회전시켜 평면상에 루프 안테나를 제조하였다.Conventional loop antennas used in smart cards and RF ID systems are implemented by stacking dielectric sheets on input and output pods of smart cards. Such a conventional loop antenna is implemented by forming a spiral-shaped circuit on the same plane using an FPCB process on the surface of a flexible resin film having a thickness of about 0.1 mm. Further, a thin antenna of about 25 to 35 μm was rotated on a thin flexible resin film by using a mechanical equipment to produce a loop antenna on a plane.
이와 같이 스마트카드 및 RF ID 시스템에 사용되는 종래의 평면형상의 FPCB 및 에나멜선을 이용한 루프 안테나는 일반적인 루프 안테나에 비하여 성능저하가 발생되며, 이러한 성능저하는 안테나의 구현방식에서 오는 문제로서, 전기적인 특성에서 열약한 특성을 나타내거나 균일한 제품 특성을 확보하기 힘든 점이 있었다.As described above, loop antennas using conventional FPCBs and enameled wires used in smart cards and RF ID systems are degraded as compared to general loop antennas. It was difficult to show poor characteristics in the characteristics or to obtain uniform product characteristics.
또한, 원통형의 실린더 형상의 표면에 나선형으로 구현된 루프는 원통형의 중앙을 지나는 전기력선에 의하여 유도기전력이 발생하게 되는데 이러한 유도 기전력을 이용하여 스마트카드 및 RF ID 시스템은 동작한다. 그런데, 평면 형상의 FPCB 및 에나멜선을 이용한 기존 루프 안테나는 이러한 유도 기전력을 최대로 전달하기에는 부적합 안테나이다.In addition, the loop implemented in a spiral shape on the cylindrical cylindrical surface is generated induced electromotive force by the electric line of force passing through the center of the cylindrical, using the induced electromotive force smart card and RF ID system operates. By the way, the conventional loop antenna using a planar FPCB and enamel wire is an unsuitable antenna to maximize the induced electromotive force.
또한, 종래의 스파이럴 형상의 루프 안테나는 평면 유전체의 양면을 사용하고 있기 때문에 공간상의 제약이 따르고 이로 인한 물리적 도선 길이의 제약이 따른다.In addition, the conventional spiral loop antenna uses both sides of a planar dielectric, which leads to space limitations and consequent physical lead length limitations.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 원형 실린더 형태의 루프 안테나를 박막의 유전체에 구현하는 방법으로 유도 기전력 전달 효율의 극대화를 가져올 수 있으며, 더불어 이동통신 단말기 내부에 존재하는 스마트카드의 시스템의 RF 부분에 사용되어질 루프 안테나로서 이상적으로 가장 근접할 수 있는 루프 안테나를 적층 방법으로 구현하여 시스템의 안정적인 동작에 기여할 수 있는 권선형 루프 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, by maximizing the induced electromotive force transmission efficiency by implementing the loop cylinder of the circular cylinder type in the dielectric of the thin film, and also exists inside the mobile communication terminal The object of the present invention is to provide a looped loop antenna that can contribute to the stable operation of the system by implementing a loop antenna that can be ideally closest to the loop antenna to be used in the RF portion of the smart card system.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 단말기 내부에 존재하는 스마트 카드의 시스템의 RF부에 사용되는 권선형 루프 안테나에 있어서, 복수의 유전체 층; 상기 유전체층 위에 형성되는 도전패턴; 상기 유전체 층 사이의 도전패턴을 전기적으로 연결시키는 비아홀; 및 상기 도전패턴의 양끝단에 형성되는 연결단자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wired loop antenna for use in an RF unit of a system of a smart card existing in a mobile communication terminal, comprising: a plurality of dielectric layers; A conductive pattern formed on the dielectric layer; A via hole electrically connecting the conductive pattern between the dielectric layers; And a connection terminal formed at both ends of the conductive pattern.
본 발명에 따른 권선형 루프 안테나는 종래 안테나의 성능 저하 문제를 개선하며, 스마트카드 및 RF ID Card에 실장이 가능한 0.65 t 이하의 박막 형태의 원통형 실린더 형태의 권선형 루프 안테나를 적층공법을 이용하여 구현할 수 있으며, 종래의 FPCB를 이용한 안테나보다 낮은 단가를 유지할 수 있으며, 보다 높은 주파수 대역에서 동작이 가능하며, 권선형 루프 안테나의 도전패턴의 물리적 길이를 최대한 확보가 가능하여 상대적으로 낮은 주파수에서부터 높은 주파수 대역까지의 스마트카트 시스템에 구현하기가 용이 하다. 또한 안테나의 루프의 지름을 조정하여 안테나의 방사패턴을 조정할 수 있는 장점이 있다.The wound loop antenna according to the present invention improves the performance degradation problem of the conventional antenna, and uses the laminated method of the loop-shaped loop antenna of the cylindrical cylinder shape of the thin film type of 0.65 t or less that can be mounted on a smart card and an RF ID card. It can be implemented, it can keep the unit cost lower than the antenna using the conventional FPCB, can operate in a higher frequency band, it is possible to secure the physical length of the conductive pattern of the wound loop antenna as high as possible from a relatively low frequency It is easy to implement in smart cart system up to frequency band. In addition, there is an advantage that can adjust the radiation pattern of the antenna by adjusting the diameter of the loop of the antenna.
도 1은 이상적인 루프 안테나를 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram illustrating an ideal loop antenna.
도 2는 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나의 개념을 도시한 개념도.2 is a conceptual diagram illustrating the concept of a wound loop antenna according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나의 실시예를 도시한 도면.3 illustrates an embodiment of a wound loop antenna according to the present invention.
도 4는 도 3의 각 층(layer)을 분리하여 도시한 도면.4 shows a separate view of each layer of FIG.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 도전패턴의 다른 실시예들을 도시한 도면.5 and 6 are views showing other embodiments of the conductive pattern according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1a, 1b, 1c, 1d ; 루프에서 수직으로 상승하는 전계성분1a, 1b, 1c, 1d; Field component rising vertically in the loop
1e, 1f, 1g, 1g ; 루프에서 수평으로 회전하는 전계성분1e, 1f, 1g, 1g; Field component rotates horizontally in a loop
2 ; 유전체 층 3 ; 도전패턴2 ; Dielectric layer 3; Challenge pattern
4 ; 비아홀 5 ; 연결단자4 ; Via hole 5; Connector
이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 1은 이상적인 루프 안테나를 도시한 것으로, 이상적인 루프 안테나의 벡터 전계 성분을 분석하면, 수직으로 상승하는 전계 성분과 루프를 따라 회전하는 성분으로 분해된다. 도 2는 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나의 개념을 도시한것으로, 도 1의 이상적인 루프 안테나의 벡터의 등가 구조를 구현하고 있다. 도 2의 1a, 1b, 1c, 1d는 각각의 루프에서 수직으로 상승하는 수직 성분의 전계의 성분에 해당하는 부분이며 이는 각각의 층에 있는 루프 형상의 패턴과 패턴을 전기적으로 도통시켜 주는 역할을 하고 있다. 도 2의 1e, 1f, 1g, 1g는 루프 안테나의 수평으로 회전하는 전계성분을 발생하는 루프 안테나의 등가 구조의 안테나이며 이들의 패턴은 일정한 크기의 개방각을 가지고 있으며, 이러한 개방각은 안테나의 공진 주파수를 결정하게 된다. 이렇게 구현된 루프 안테나는 이상적인 솔레노이드 형상의 루프 안테나가 되며 최대의 유도 기전력의 전달 효율을 가지게 하는 안테나가 된다. 또한 권선형 루프의 경우 동작 주파수의 파장의 1/n의 파장을 사용하며, 여기서 n는 2, 4, 10, 16, 32 등의 정수 형태를 취하고 있다.FIG. 1 illustrates an ideal loop antenna. When analyzing a vector electric field component of an ideal loop antenna, it is decomposed into vertically rising electric field components and components rotating along a loop. FIG. 2 illustrates the concept of a wound loop antenna according to the present invention, and implements an equivalent structure of a vector of the ideal loop antenna of FIG. 1. 1A, 1B, 1C, and 1D of FIG. 2 correspond to components of an electric field of vertical components rising vertically in each loop, which serves to electrically conduct a loop-shaped pattern and patterns in each layer. Doing. 1e, 1f, 1g, and 1g of FIG. 2 are antennas of an equivalent structure of a loop antenna generating a field component rotating horizontally of the loop antenna, and their patterns have a predetermined opening angle, and the opening angle of the antenna The resonance frequency is determined. The loop antenna thus implemented becomes an ideal solenoid-shaped loop antenna and an antenna that has the maximum transfer efficiency of induced electromotive force. In the case of the winding loop, a wavelength of 1 / n of the wavelength of the operating frequency is used, where n is an integer form of 2, 4, 10, 16, 32, and the like.
권선형 루프 안테나는 동작 주파수에 맞게 설계된 수직 비아(Via)와 원형이나 다각형의 형상을 하고 있으며, 일정한 개방각을 가지고 있는 수평 패턴을 적층하는 방법으로 루프 안테나를 구현하게 된다. 여기서 개방각은 각각의 층에 구현된 수평 패턴이 폐루프를 구현하고 있지 않음을 나타내고 있으며, 개방각은 통상적으로 구현되는 수평 패턴의 지름에 따라 변화하게 된다. 또한 적층 공법을 이용하여 평면이 아닌 입체 공간에 권선형 루프 안테나를 구현 하였다.The winding loop antenna has a vertical via designed for an operating frequency and a circular or polygonal shape. The loop antenna is realized by stacking a horizontal pattern having a constant opening angle. Here, the opening angle indicates that the horizontal pattern implemented in each layer does not implement the closed loop, and the opening angle changes according to the diameter of the horizontal pattern that is typically implemented. In addition, the winding loop antenna is implemented in a three-dimensional space rather than a plane using a laminated method.
이러한 권선형 루프 안테나는 도전패턴을 이용하여 복수의 회전을 가지는 형태로 구현되어지며, 복수의 회전중 일 회전에 해당하는 도전패턴의 성분을 발생하는 전계의 성분 벡터의 합성으로 보면 수직성분과 회전성분으로 나눌 수 있으며, 이러한 회전 성분을 고려한 권선형 루프 안테나의 등가 구조를 이용하여 유전체 시트 상에 적층하여 구현하였다. 즉, 하나의 유전체 시트에 일 회전의 등가회로를 구현하고 복수의 유전체를 적층하였다. 이와 같은 루프 안테나는 사용 주파수의 파장의 1/n(n = 4, 8, 16, 32, 64)배에 해당하는 공진 길이를 가지는 특성이 있으며, 이러한 공진 파장을 이용하여 방사되는 전력의 패턴에 변화를 줄 수 있으며, 이러한 파장과 패턴의 특성을 이용하여 목적에 부합하는 형태의 권선형 루프 안테나를 구현할 수 있다.Such a winding loop antenna is implemented in a form having a plurality of rotations by using a conductive pattern, and is a vertical component and a rotation in the synthesis of a component vector of an electric field generating a component of a conductive pattern corresponding to one rotation among a plurality of rotations. It can be divided into components, and implemented by laminating on a dielectric sheet using an equivalent structure of a wound loop antenna considering such a rotation component. That is, an equivalent circuit of one rotation is implemented on one dielectric sheet and a plurality of dielectrics are stacked. Such a loop antenna has a characteristic of having a resonance length corresponding to 1 / n (n = 4, 8, 16, 32, 64) times the wavelength of a used frequency, and using the resonance wavelength to a pattern of power radiated. By using the characteristics of the wavelength and the pattern, it is possible to implement a wound loop antenna that meets the purpose.
도 3은 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나의 실시예를 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 각 층(layer)을 분리하여 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나는 6 턴(turn) 루프 안테나로 6개의 유전체 층(2)이 적층되어 이루어지며, 각 층의 가장자리를 따라 도전패턴(3)이 형성된다. 층과 층 사이의 도전패턴(3)은 비아홀(4)을 통해 비아컨택(via-contact)된다. 최상단에 위치하는 유전체 층은 연결단자(5)를 구비하며, 연결단자(5)의 일측은 최 하단에 위치한 유전체 층과 비아홀을 통해 비아컨택되어 폐 회로를 이룬다. 비아홀은 관통(through) 또는 비관통(non-through) 비아 컨택에 의해 형성될 수 있다.3 is a diagram illustrating an embodiment of a wound loop antenna according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating each layer of FIG. 3 separately. As shown, the winding loop antenna according to the present invention is formed by stacking six dielectric layers 2 as six turn loop antennas, and a conductive pattern 3 is formed along the edge of each layer. The conductive pattern 3 between the layers is via-contacted through the via holes 4. The topmost dielectric layer includes a connection terminal 5, and one side of the connection terminal 5 is via-contacted through a via hole and a dielectric layer located at the bottom to form a closed circuit. Via holes may be formed by through or non-through via contacts.
한편, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예들을 보인 것으로, 도전패턴의 변형예를 보인 것이다. 도 5는 각 유전체 층에 형성되는 도전패턴(3)의 길이를 동일 평면상에서 최대한 확장할 수 있도록 지그재그 형상을 갖도록 한 것이며, 도 6은 이상적인 루프 안테나에 가까워질 수 있도록 진원형상을 갖도록 한 것이다.Meanwhile, FIGS. 5 and 6 show other embodiments according to the present invention, and show modifications of the conductive pattern. FIG. 5 is to have a zigzag shape so that the length of the conductive pattern 3 formed in each dielectric layer can be expanded as much as possible on the same plane, and FIG. 6 is to have a round shape so as to be close to an ideal loop antenna.
이와 같은 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나는 종래 안테나의 성능 저하 문제를 개선하며, 스마트카드 및 RF ID Card에 실장이 가능한 0.65 t 이하의 박막형태의 원통형 실린더 형태의 권선형 루프 안테나를 적층공법을 이용하여 구현할 수 있으며, 종래의 FPCB를 이용한 안테나보다 낮은 단가를 유지할 수 있으며, 보다 높은 주파수 대역에서 동작이 가능하며, 권선형 루프 안테나의 도전패턴의 물리적 길이를 최대한 확보가 가능하여 상대적으로 낮은 주파수에서부터 높은 주파수 대역까지의 스마트카트 시스템에 구현하기가 용이 하다. 또한 안테나의 루프의 지름을 조정하여 안테나의 방사패턴을 조정할 수 있는 장점이 있다.Such a winding loop antenna according to the present invention improves the performance degradation problem of the conventional antenna, and the laminated method of the laminated loop antenna of the cylindrical cylinder type of thin-film cylindrical shape of 0.65 t or less that can be mounted on a smart card and RF ID card. It can be implemented by using, can keep the unit cost lower than the antenna using a conventional FPCB, can operate in a higher frequency band, it is possible to secure the physical length of the conductive pattern of the winding loop antenna to a relatively low frequency It is easy to implement in smart cart system from high frequency band to high frequency band. In addition, there is an advantage that can adjust the radiation pattern of the antenna by adjusting the diameter of the loop of the antenna.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나는 적층공법을 이용하여 박막 형태의 루프 안테나를 구현하기 때문에 단말기 및 무선장치의 특정공간에 내장이 가능하며, 근거리의 신호대 잡음비를 중시하는 시스템에 적용할 수 있다.As described above, the wire-wound loop antenna according to the present invention implements a thin-film loop antenna using a lamination method, and thus can be embedded in a specific space of a terminal and a wireless device. Applicable
또한, 종래의 루프 안테나를 대신할 수 있도록 평면 유전체에 구현되어 있는 스파이럴 안테나로서 이동통신 단말기의 및 무선장치에 포함되어 있는 스마트카드의 비접촉식 운용 방식에 적용되어지는 스마트 카드 동작용 안테나로 이용할 수 있다.In addition, as a spiral antenna implemented in a planar dielectric to replace the conventional loop antenna, it can be used as an antenna for smart card operation applied to the contactless operation of the smart card included in the mobile communication terminal and the wireless device. .
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 권선형 루프 안테나에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment of the wire-wound loop antenna according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention deviates from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| KR1020030027554A KR20040093616A (en) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Winding type roof antenna applied the smart card imbedded tele-communicating terminal |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR20040093616A true KR20040093616A (en) | 2004-11-06 |
Family
ID=37373569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030027554A KR20040093616A (en) | 2003-04-30 | 2003-04-30 | Winding type roof antenna applied the smart card imbedded tele-communicating terminal |
Country Status (1)
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2003
- 2003-04-30 KR KR1020030027554A patent/KR20040093616A/en not_active Application Discontinuation
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