KR20070099195A

KR20070099195A - 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 및 그 제조방법, 그안테나를 갖는 휴대 장치

Info

Publication number: KR20070099195A
Application number: KR1020060030263A
Authority: KR
Inventors: 이상준
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-09

Abstract

본 발명은 평판형 역 에프 안테나에 있어서, 특히 마이크로 스트립 구조를 채용한 양면 안테나 및 그 제조 방법, 그 안테나를 갖는 휴대 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나는, 기판 외측의 회로 영역; 상기 기판의 내측 상/하면에서 금속이 제거된 상/하 유전체 영역; 상기 상/하 유전체 영역에 형성된 상/하 안테나 패턴을 포함하는 것으로, 기판 양면에 형성된 마이크로 스트립 구조의 안테나 중 선택적으로 하나의 안테나만을 사용할 수 있도록 함에 있다.

PIFA, 양면 안테나

Description

마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 및 그 제조방법, 그 안테나를 갖는 휴대 장치{Doubled side antenna for micro strip structures and its manufacture method, potable device with the antenna}

도 1은 종래 마이크로 스트립 구조의 단면 안테나의 측 단면도.

도 2는 도 1의 평면도.

도 3은 도 1의 저면도.

도 4는 본 발명 실시 예에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나의 측 단면도.

도 5는 도 4의 평면도.

도 6은 도 4의 저면도.

도 7은 본 발명에 따른 마이크로 스트립 안테나 구조의 양면 안테나를 갖는 휴대 장치 및 휴대 단말기의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20...양면 안테나 21...다층기판

21a,21b...회로 영역 22...상측 유전체 영역

23...하측 유전체 영역 24...상면 안테나

25...하면 안테나 26...그라운드 층

본 발명은 평판형 역 에프 안테나에 있어서, 양면 안테나 및 상기 양면 안테나가 채용된 휴대 장치에 관한 것이다.

평판형 역 에프 안테나(PIFA : Planar Inverted-F Antenna)는 소형화가 가능하고, 휴대폰 등의 내부에 내장이 가능한 형태의 안테나로, 최근 크게 각광받고 있는 안테나이다. 필요한 구성 요소는, 회로 기판(PCB), 방사 안테나 도체, 피드 라인, 그라운딩 핀의 4가지인데, 전체 형상이 F자를 역으로 놓은 것 같아 역 에프 안테나이다. 그리고, 평판형 역 에프 안테나의 성능은, 대역폭(band width), 공진 주파수에서의 반사 손실(Return Loss), 임피던스 매칭 효율 등이 중요한 요소이다.

간략한 작용 원리는, 회로 기판으로부터 공급된 전류가 피드 라인을 통하여 방사 안테나 도체에 전달되고, 방사 안테나 도체를 순환한 전류가 다시 그라운딩 핀을 통하여 회로 기판으로 들어오게 되면서, 회로 전송 라인이 형성되는데, 이 회로 전송 라인으로 인하여 공기 중의 전파를 수신하거나, 공기 중으로 전파를 방사하게 된다.

상기 평판형 역 에프 안테나는 커버할 수 있는 대역폭을, 3세대 이동통신(3G) 대역에 맞추기 위해 여러 가지 변형된 안테나가 개발되고 있다. 이러한 평판형 역 에프 안테나의 변형된 예로서, 블루투스 안테나가 있다. 상기 블루투스 안테나의 종류는 칩 안테나와 패턴형 안테나이다.

도 1 내지 도 3은 종래 평판형 역 에프 안테나 구조를 나타낸 도면이다. 도 1은 측 단면도이고, 도 2는 평면도이며, 도 3은 저면도이다.

도 1내지 도 3을 참조하면, 회로 영역(1a)의 기판(1)의 상면 일부분을 에칭하여 금속을 제거하고, 그 금속이 제거된 유전체 영역(2)에 안테나 패턴(3)을 역 에프(Inverted F)자로 형성하게 된다. 즉, 마이크로 스트립 구조로 형성된다.

이러한 역 에프 안테나는 일반적으로 λ/4 길이로 구현되는데, 회로 영역(1a)에 비해 안테나 공간(L,h)이 많이 필요하게 된다. 이러한 평판형 역 에프 안테나는 기판 단면 즉, 상면(1a)의 유전체 영역(2)에만 안테나 패턴(3)이 형성되고, 저면(1b)에는 안테나 패턴이 형성되지 않는 구조이다.

상기 평판형 역 에프 안테나는 근거리 무선 통신을 위해 사용되는데, 상기 평판형 역 에프 안테나가 장착된 기구물(예: 헤드셋 등)이 앞뒤 형상과 전파 환경이 동일하지 않음에도 불구하고, 동일 형상의 하나의 안테나만을 사용하여 모든 방향의 전파를 처리하게 된다.

이에 따라 전파 환경이 변할 경우 정상적으로 전파를 수신할 수 없는 단점이 있다. 예컨대, 헤드셋에 상기 평판형 역 에프 안테나를 설치하고 사용할 경우, 헤드셋의 사용자마다 헤드셋을 사용하는 방식이 좌/우 바꿔서 사용하거나 앞/뒤가 구분되지 않게 사용하고 있어서, 휴대 전화기와의 음성 송/수신이 정상적으로 수신되지 못할 수도 있는 문제가 있다.

본 발명은 기판의 내부에 그라운드 층을 형성할 수 있도록 한 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명은 다층 기판의 양면에 유전체 영역을 각각 형성시키고, 상기 유전체 영역에 소정 형상의 안테나 패턴을 형성시켜 줄 수 있도록 한 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명은 양면 안테나에 대해 기구물과 전파 환경에 따라 어느 하나의 안테나만을 선택적으로 사용할 수 있도록 한 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나를 갖는 휴대 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나는,

기판 외측의 회로 영역; 상기 기판의 내측 상/하면에서 금속이 제거된 상/하 유전체 영역; 상기 상/하 유전체 영역에 형성된 상/하 안테나 패턴을 포함한다.

상기 상/하 안테나 패턴 중 적어도 하나는 역 에프 안테나 형상을 포함한다. 상기 상/하 안테나 패턴은 동일 형상 또는 서로 다른 형상을 포함한다. 상기 상/하 안테나 패턴은 파장 길이가 λ/4 미만을 포함하며, 서로 독립적인 안테나를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 제조방법은,

상/하 기판 사이에 그리운드 층을 형성하는 단계; 상기 기판의 상/하 내측 영역에 유전체 영역을 형성하는 단계; 상기 상/하 유전체 상에 상/하면 안테나 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 안테나 패턴은 마이크로 스트립 구조의 평판형 역 에프 안테나를 포함한다.

또한 본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나를 갖는 휴대 장치는, 근거리 무선 통신 모듈을 갖고 데이터를 송/수신하는 휴대 장치에 있어서, 상기 근거리 무선 통신 모듈을 통해 근거리 무선 통신을 위한 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나; 상기 양면 안테나를 선택적으로 절환하는 스위치를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나를 나타낸 도면으로서, 도 4는 측 단면도이고, 도 5는 평면도이며, 도 6은 저면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 다층 기판(21)의 외측 회로 영역(21a,21b)과, 회로 영역 내부에 금속이 제거된 상/하측 유전체 영역(22,23)과, 상기 상/하측 유전체 영역(22,23) 상에 형성된 상/하면 안테나 패턴(24,25)과, 상/하측 유전체 영역 사이의 내부층에 형성된 그라운드 층(26)을 포함하는 구성이다.

상기 상/하면 안테나 패턴(24,25)은 마이크로 스트립 구조로 형성되며, 동일 형성이거나 서로 다른 형성일 수도 있고, 또한 동일 길이이거나 서로 다른 길이로 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 다층 기판(21)을 적층할 때 내부 층에 그라운드 층(26)을 형성시킨 후 다층 기판(21)을 완성하게 되며, 상기 그라운드 층(26)이 형성된 상면 및 하면 내측 영역에는 기판의 회로영역(21a,21b) 보다 낮은 높이로 소정 에칭하여 금속을 제거함으로써, 유전체 영역(22,23)이 형성된다.

상기 상측 및 하측 유전체 영역(22,23) 상에는 안테나 패턴(24,25)이 상면 및 하면에 독립적인 안테나로 각각 형성되며, 상기 형성된 안테나 패턴(24,25)은 마이크로 스트립 구조로 형성된다. 이와 같이 유전체 영역(22,23) 상에 각각 안테나 패턴(24,25)이 형성됨으로써, 마이크로 스트립 구조의 안테나(20)가 제조된다.

그리고, 상기 상면 안테나 패턴(24)은 역 에프 안테나 형상으로, 하면 안테나 패턴(25)은 역 에프 안테나 패턴과 유사한 형상으로 형성될 수도 있다.

여기서, 상면 및 하면 안테나 패턴(24,25)은 동일한 형상으로 형성되거나, 서로 반대 방향의 형상으로, 또는 비대칭 형상 등으로 다양하게 형성될 수 있다. 또한 상면 및 하면 안테나 패턴(24,25)은 서로 다른 형상 및 길이로 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 안테나 길이는 내부의 그라운드 층에 의해 λ/4의 길이가 작아지게 된다. 즉,

이고,

이므로, λ/4의 길이가 유전율(

)에 의해

배 만큼 작아지게 되므로, 파장이 작아진 만큼 안테나 패턴의 폭(h -> h') 및 길이(L -> L') 영역이 줄어들게 되므로, 상대적으로 기존보다 안테나 영역 또는 유전체 영역의 크기를 소형화할 수 있다.

그리고, 상면 안테나 패턴(24)은 그라운드 층에 의해 안테나 패턴이 위치하 는 반대면에 대해서는 전파가 차단되며, 마찬가지로 하면 안테나 패턴(25)도 그 반대면에 대해서 전파가 차단된다.

상기와 같은 평판형 역 에프 안테나(20)를 근거리 무선통신 모듈에 적용할 수도 있으며, 도 7은 상기 근거리 무선 통신 모듈을 이용한 헤드셋과 이동 전화기의 구성을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 이동통신 단말(100)은 안테나와 접속되어 송신 주파수 및 수신 주파수를 분리하는 밴드 패스 필터로 동작하는 듀플렉서(110), 안테나를 통해 송수신되는 신호를 정해진 주파수 대역으로 분리하는 무선 송수신부(120), 이동통신 단말의 핵심부로서 이동통신 단말과 이동통신 시스템 간의 무선 구간 프로토콜을 처리하고, 보코더 기능, 신호의 변복조 기능을 수행하는 모뎀칩(130), 모뎀칩(130)과 접속되는 메모리(140), 음성을 출력하는 스피커 및 이미지를 표출하기 위한 디스플레이를 포함하는 출력장치(160), 사용자에 의해 입력되는 신호를 수신하기 위한 입력장치(170), 모뎀칩(130)으로부터 출력되는 신호를 변조하고 근거리 무선통신 모듈(190)로부터 입력되는 신호를 복조하기 위한 PCM 인코더/디코더(180)를 포함한다. 여기에서, 근거리 무선통신 모듈(190)은 블루투스 모듈로 구현할 수 있다.

한편, 무선 헤드셋(200)은 복수개의 안테나(24,25)와, 상기 안테나(24,25)를 절환하기 위한 스위치(206)와, 블루투스 등으로 구현되어 근거리 무선통신 모듈이 장착된 기기와의 통신을 수행하는 근거리 무선통신 모듈(210), 무선 헤드셋(200)의 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어부(220), 근거리 무선통신 모듈(210)로 수신한 신호를 제어부(220)로부터 수신하여 복조하고, 근거리 무선통신 모듈(210)을 통해 출력하고자 하는 신호를 변조하기 위한 PCM 인코더/디코더(230), PCM 인코더/디코더(230)를 통해 복조된 신호 중 음성 신호를 출력하기 위한 스피커(240), 무선 헤드셋의 동작에 필요한 정보를 저장하기 위한 메모리(250), 사용자에 의해 입력되는 신호를 수신 및 전파 환경에 따라 상기 스위치(SW)(206)를 절환하기 위한 입력장치(260), PCM 인코더/디코더(230)를 통해 복조된 신호 중 시각적으로 표출하기 위한 신호를 출력하기 위한 디스플레이(270)를 포함한다.

이상에서 설명한 구성을 갖는 이동통신 단말(100)과 무선 헤드셋(200)이 근거리에 존재하고, 이동통신 단말(100) 및 무선 헤드셋(200)로 통화를 시도하는 경우, 이동통신 단말(100)은 근거리 무선 통신 모듈(190)로 음성 신호를 송/수신하며, 무선 헤드셋(200)의 근거리 무선 통신 모듈(210)은 근거리 무선 통신 모듈(190)로 음성 신호를 송/수신하게 된다. 여기서, 근거리 무선 통신 모듈은 바람직하게 블루투스 방식으로 양방향 통신을 수행하게 된다.

이때, 사용자는 입력장치(260)를 이용하여 현재 수신되는 음성 신호의 특성을 보고 직접 스위치(206)를 제어하여, 두 개의 안테나(24,25) 중 하나의 안테나를 선택하고 그 안테나를 통해 음성 송/수신이 이루어지도록 한다. 즉, 스위치(206)는 근거리 무선 통신(210)과 연결된 제 1안테나(24)를 제 2안테나(25)로 절환해 주거나, 근거리 무선 통신 모듈(210)과 연결된 제 2안테나(25)를 제 1안테나(24)로 절환해 줄 수 있다. 여기서, 스위치(206)는 헤드셋 외측에 기구적으로 돌출시켜 줄 수도 있다. 상기 스위치(206)는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나로서 평판형 역 에프 안테나로 구성될 수 있다.

이와 같이, 기판 양면에 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나를 적용함으로써, 사용자는 선택적으로 전환 환경이 양호한 하나의 안테나를 통해 대상 기기(PDA, 휴대 컴퓨터 등)와 데이터를 송/수신할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나는 기판 내부의 그라운드 층에 의해 안테나 영역이 기존 보다 작아짐으로써, 다른 영역이나 기판 상의 공간 확보가 가능한 효과가 있다.

또한 양면으로 안테나를 구성함으로써, 상면 및 하면의 안테나 중 전파 환경이 상대적으로 좋은 하나의 안테나를 선택적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

기판 외측의 회로 영역;

상기 기판의 내측 상/하면에서 금속이 제거된 상/하 유전체 영역;

상기 상/하 유전체 영역에 각각 형성된 상/하 안테나 패턴;

을 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 기판의 내부 층에 형성된 그라운드 층을 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 상/하 안테나 패턴은 역 에프 안테나 형상을 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 상/하 안테나 패턴은 동일한 형상 또는 서로 다른 형상을 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 상/하 안테나 패턴은 파장 길이가 λ/4 미만인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 상/하 안테나 패턴은 서로 독립적인 안테나를 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나.
상/하 기판 사이에 그리운드 층을 형성하는 단계;

상기 기판의 상/하면 내측 영역에 유전체 영역을 형성하는 단계;

상기 상/하 유전체 상에 안테나 패턴을 각각 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 제조방법.
제 7항에 있어서,

상기 안테나 패턴은 마이크로 스트립 구조의 평판형 역 에프 안테나를 포함하는 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나 제조방법.
근거리 무선 통신 모듈을 갖고 데이터를 송/수신하는 휴대 장치에 있어서,

상기 근거리 무선 통신 모듈을 통해 근거리 무선 통신을 위한 마이크로 스트립 구조의 양면 안테나;

상기 양면 안테나를 선택적으로 절환하는 스위치를 포함하는 마이크로 스트 립 구조의 양면 안테나를 갖는 휴대 장치.