KR20080004405U - 모듈화된 평면 안테나 구조 - Google Patents

Abstract

모듈화된 평면 안테나 구조는 안테나 유니트, 연결 유니트, 회로기판 및 커버를 포함한다. 상기 모듈화된 평면 안테나 구조는 상기 안테나 유니트와 회로기판을 연결한다. 상기 안테나 유니트는, 단부가 회로기판에 전기적으로 연결되어 상기 안테나 유니트가 회로기판에 대해 수직이 되도록 하는 신호 피더를 포함한다. 상기 커버는 회로에 조립되어 상기 회로기판을 외부 제품에 의한 전자파 장애 또는 충격으로부터 보호한다. 상기 안테나 구조가 전자장치의 메인 회로기판에 조립될 경우 상기 회로기판은 전자장치의 메인 회로기판에 직접 조립될 수 있고 상기 원형 편파 안테나 유니트(circular-polarized antenna unit)는 위성 신호를 수신하기 위해 천정 방향을 향한다.

안테나, 모듈화, GPS

Description

모듈화된 평면 안테나 구조 {Modularized Planar Antenna Structure}

도1은 종래 기술에 따른 안테나를 도시한 도면이다.

도2는 본 고안에 따른 안테나 구조에 대한 사시도이다.

도3은 본 고안에 따른 안테나 구조에 대한 전개도이다.

도4a는 본 고안에 따른 회로기판에 대한 블록도이다.

도4b는 본 고안에 따른 다른 회로기판에 대한 블록도이다.

도5는 본 고안에 따른 안테나 구조와 전자장치의 메인 회로기판의 연결을 나타낸 사시도이다.

도6은 본 고안에 따른 안테나 구조와 전자장치의 메인 회로기판의 연결을 나타낸 단면도이다.

도7은 본 고안의 다른 실시예에 따른 안테나 구조를 나타낸 사시도이다.

도8은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 안테나 구조를 나타낸 단면도이다.

본 고안은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성 신호를 수신하는 안 테나에 관한 것이다.

GPS는 "Global Position System"의 약자로서 삼각법 위치 이론(trigonometry positioning principle)을 이용하여 무선 신호의 전달 시간에 의해 거리를 측정하는 것을 말한다. 적어도 3개의 위성을 사용하여 상기 위성과 표적과의 거리를 구하는데, 표적의 위치는 GPS 수신기에 내장된 지도에 의하여 구할 수 있다.

현재 통용되고 있는 자동차 네비게이션 시스템은 자동차 비디오 시스템과 통합되어 개발되고 있으며 PDA, 노트북 컴퓨터 및 휴대폰의 형태로 구비된다. 이들 중 가장 눈에 띄는 것은 휴대용 GPS이다. 휴대용 GPS는 별다른 장치없이 차내에 간편하게 설치할 수 있으며 다른 차 또는 차외에서도 사용이 가능하다.

GPS 유니트가 PDA, 노트북 컴퓨터 및 휴대폰과 같은 전자장치와 함께 통합된 경우 상기 전자장치들은 일반적으로 내장 안테나를 포함한다. 도1에 도시된 바와 같이 안테나 유니트(1A)가 회로기판(2A)상에 수평으로 배열된 후 회로기판(2A)은 섀시(3A)의 고정홈(31A)에 장착된다. 상기 안테나 유니트(1A)는 와이어(4A)를 통해 메인 기판(5A)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 회로기판(2A)에 의해 처리된 위성신호는 메인 기판(5A)에 보내져서 상기 처리된 데이터를 전자장치에 표시하게 된다. 그러나, 도1에 도시된 GPS와 통합된 전자장치들은 조립에 많은 시간이 소요되고 제조 비용이 매우 높다.

본 고안의 목적은 천정(zenith)에 대한 지향성(directivity)을 유지하면서 전자장치의 메인 회로기판에 직접 표면 납땜될 수 있는 모듈화된 평면 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다. 이러한 모듈화 설계는 비용과 조립에 필요한 수고를 저감시킬 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 모듈화된 평면 안테나 구조에 있어서, 세라믹 베이스(ceramic base), 상기 베이스의 표면에 마련된 방사금속판(radiation metal plate), 상기 베이스의 바닥면에 마련된 접지금속판(ground metal plate), 상기 베이스, 방사금속판 및 접지금속판을 관통하여 형성된 관통홀(through hole), 상기 관통홀을 통과하고 상기 방사금속판에 전기적으로 연결되어 방사금속판이 신호 수신단(signal reception end)이 되도록 하는 반구형 단부와 상기 접지금속판과 접촉하지 않는 타측 단부를 구비하는 신호 피더(signal feeder)를 포함하되, 상기 베이스는 4개의 측면(lateral face)과 서로 인접한 두 개의 측면 사이에 형성된 결합면(coupling face)을 포함하는 안테나 유니트;

상기 안테나 유니트의 바닥에 연결되고 통과홀(pass hole)을 구비한 바닥판(bottom plate)을 포함하되, 상기 신호 피더의 단부가 상기 통과홀을 통과하여 회로기판에 연결되고, 상기 바닥판은 결합판에 클램핑되는 복수의 클램핑판(clamping plate)과 서로 대칭인 두 개의 연결판(connection plate)을 포함하며, 각각의 연결판은 회로기판에 연결하기 위한 돌기(bump)를 포함하는 연결유니트;

상기 돌기에 연결되는 조립홀(assembling hole)과 서로 대칭인 두 개의 홈(dent)을 포함하는 회로기판; 및

상부 플레이트(top plate), 상기 상부 플레이트의 양측에 마련된 각각 플렌지(flange)를 구비한 서로 대칭인 두 개의 측면 플레이트(side plate)를 포함하고, 상기 회로기판의 홈에 결합되는 커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 신규한 특징은 청구범위에 의하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 고안은 첨부된 도면을 이용하여 예시적인 실시예를 설명하는 이하의 상세한 설명에 의하여 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.

도2와 도3을 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 모듈화된 평면 안테나는 안테나 유니트(1), 연결 유니트(2), 회로기판(3) 및 커버(4)를 포함한다. 연결 유니트(2)는 안테나 유니트(1)가 회로기판(3)에 대해 수직이 되도록 안테나 유니트(1)와 회로기판(3)을 연결한다.

안테나 유니트(1)는 정사각형의 평면 안테나로서, 상면(top surface)에 방사금속판(12)과 바닥에 접지금속판(13)을 구비한 세라믹 베이스(11)를 포함한다. 세라믹 베이스(11), 방사금속판(12) 및 접지금속판(13)에는 관통홀(14)이 형성되어 있고, T자 형상의 신호 피더(15)가 관통홀(14)을 통과한다. 상기 T형상의 신호 피더(15)는 방사금속판(12)에 전기적으로 연결되는 반구형의 제1 단부(151)를 포함한다. T형상의 신호 피더(15)의 제2 단부(152)는 접지금속판(13)을 통과한다. 상기 T형상의 신호 피더(15)의 제2 단부(152)는 접지금속판(13)에 전기적으로 연결되지는 않지만 회로기판(3)에 전기적으로 연결됨으로써 안테나 유니트(1)가 수신한 신호를 회로기판(3)에 직접 전송할 수 있다. 상기 베이스(11)는 그 측부에 4개의 측면(16) 을 포함한다. 상기 측면(16)보다 면적이 작은 결합면(17)이 연결 유니트(2)와의 결합을 위하여 두 개의 인접한 측면(16) 사이에 마련되어 있다.

상기 연결 유니트(2)는 안테나 유니트(1)의 바닥에 조립되며, 안테나 유니트(1)의 상면(top face) 또는 바닥면(bottom face)과 동일한 형상이고 상기 바닥에 마련된 바닥판(21)을 포함한다. 통과홀(22)이 상기 바닥판(21)에 형성된다. 상기 통과홀(22)을 통해 T형상 신호 피더(15)의 제2 단부(152)가 통과하여 회로기판(3)에 납땜된다. 복수의 클램핑판(23)이 바닥판(21)의 네 모서리에서 상부로 연장된다. 상기 클램핑판(23)은 안테나 유니트(1)의 결합면(17)에 클램프된다. 서로 대칭인 두 개의 L자형 연결판(24)이 바닥판(21)의 두 변으로부터 아래로 연장된다. 상기 연결판(24)의 일측에는 돌기(25)가 형성되어 회로기판(3)에 전기적으로 연결된다.

도4a와 도4b를 참고하여 설명하면, 회로기판(3)은 통상의 회로로 구성된다. 상기 통상의 회로는 필터(filter, 31)와 증폭기(amplifier, 32)를 포함한다. 상기 필터(31)는 신호에 실린 노이즈를 필터링하는데 사용되며, 필터링된 신호는 증폭기(32)에서 증폭된 후에 전자장치의 메인 회로기판으로 전송된다. 이와는 달리, GPS 유니트에 있는 회로와 같은 수신기 모듈(receiver module, 35)이 필터(31) 및 증폭기(32)와 동일한 회로기판(3) 상에 제작될 수 있다. 필터(31)는 신호에 실린 노이즈를 필터링하는데 사용되며, 필터링된 신호는 증폭기(32)에서 증폭된 후에 수신기 모듈(35)로 전송된다. 증폭된 신호는 수신기 모듈(35)에서 처리된 후 전자장치의 메인 회로기판으로 전송된다. 따라서, 휴대용 전자장치는 GPS 유니트와 관계 된 이미지 및 정보를 표시할 수 있다. 조립홀(33)이 회로기판(3)의 일측에 형성되어 상기 돌기(25)에 연결된다. 회로기판(3)의 타측에는 서로 대칭인 두 개의 홈(34)이 형성되어 보호 커버(4)를 조립하는데 사용된다.

커버(4)는 금속 물질로 만들어진 U자형 커버이다. 상기 커버(4)는 상부 플레이트(41)와 두 개의 측면 플레이트(42)를 포함한다. 각각의 측면 플레이트(42)에는 플렌지(43)가 형성되어 있다. 상기 플렌지(43)는 상기 홈(34)에 고정되어 외부 제품에 의한 전자파 장애 및 충격(electromagnetic interference or strike)으로부터 회로기판을 보호한다.

도5와 도6을 참고로 하여 설명하면, 연결 유니트(2)가 안테나 유니트(1)의 바닥에 고정되는 경우 클램핑판(23)이 안테나 유니트(1)의 결합면(17)에 클램프된다. 신호 피더(15)의 제2 단부(152)가 통과홀(22)을 통과한 후 회로기판에 납땜되어 전기적으로 연결된다. 연결판(24)의 돌기(25)가 회로기판(3)의 조립홀(33)에 결합되면 플렌지(43)가 회로기판(3)의 홈(34)에 조립된다.

안테나 유니트(1)와 회로기판(3)이 연결 유니트(2)를 통해 연결되면 안테나 유니트(1)는 회로기판(3)에 대해 수직이 되고, 방사금속판(12)은 신호 수신을 위해 상부를 향하게 된다. 안테나 모듈을 전자장치의 메인 회로기판(5)에 연결할 때 회로기판(3)은 메인 회로기판(5)에 납땜되어 고정되고, 안테나 유니트(1)는 전자장치 메인 회로기판(5)의 함몰부(depression, 51)에 수용된다. 이러한 방식의 경우, 안테나 모듈의 회로기판(3)은 전자장치의 케이스에 고정될 필요가 없다. 안테나 모듈의 회로기판(3)은 전자장치의 메인 회로기판(5)에 전기적으로 연결되어 접점 수(contact number)를 감소시켜 신호의 감쇠를 방지한다.

도7을 참고하여 설명하면, 상기 도면에 도시된 모듈화된 평면 안테나는 도2 및 도3에 도시된 것과 유사하며, 다만 연결 유니트(6)가 기다란 패널(elongated panel, 61)과 안테나 유니트(1)의 표면에 고정되는 구부러진 L자형 로커(locker, 62)를 포함한다는 점에서 차이가 있다. 상기 패널(61)은 로커가 설치된 단부와 다른 단부의 서로 대향하는 양 측부에 마련된 두 개의 클램핑탭(clamping tab, 63)을 구비한다. 상기 클램핑탭(63)은 회로기판(3)에 클램프된다. 안테나 유니트(1)와 회로기판(3)이 연결 유니트(6)를 통해 연결되면 안테나 유니트(1)는 회로기판(3)에 대해 수직이 된다.

도8은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 안테나 구조에 대한 단면도이다. 안테나 유니트(1), 연결 유니트(2), 회로기판(3) 및 보호 커버(4)가 조립된 후에 안테나 구조는 고정 나사(set screw, 7) 또는 지지 랙(supporting rack)에 의하여 전자장치의 메인 회로기판(5)에 고정된다. 상기 안테나 구조는 연결 와이어(connection wire, 8)와 커넥터(connector, 81)에 의해 전자장치의 메인 회로기판(5)에 전기적으로 연결된다. 도시된 배열도에서 상기 안테나 구조는 메인 회로기판(5)에 대해 여전히 수직이거나 안테나 구조와 메인 회로기판(5)이 T자형 모듈을 형성한다. 따라서, 상기 안테나 구조가 메인 회로기판(5) 상에서 보다 적은 면적을 차지하게 된다. 상기 안테나 구조도 전자장치가 사용될 때 상부를 향하게 된다.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명하였으나 본 고안은 이에 한정되지 않는다. 상기 설명에서 다양한 형태의 변형 및 개량을 제시하 였으며 당업자에 의하여 이와 다르게 변형 및 개량될 수 있다. 따라서, 이러한 변형 및 개량은 첨부한 청구범위에서 정의된 본 고안의 영역에 속하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 모듈화된 평면 안테나 구조는 천정(zenith)에 대한 지향성(directivity)을 그대로 유지하면서 전자장치의 메인 회로기판에 직접 표면 납땜될 수 있는 모듈화된 평면 안테나 구조를 제공함으로써 평면 안테나의 생산비용과 조립에 필요한 수고를 저감시킬 수 있다.

Claims (19)

1. 안테나를 전자장치의 메인 회로기판에 전기적으로 결합하는 모듈화된 평면 안테나 구조에 있어서,

   베이스(base), 상기 베이스의 표면에 구비된 방사금속판, 상기 베이스의 바닥면에 구비된 접지금속판을 포함하되, 상기 방사금속판은 베이스와 접지금속판을 통과하는 신호 피더(signal feeder)에 전기적으로 연결된 안테나 유니트;

   상기 신호 피더의 단부에 전기적으로 연결된 회로기판; 및

   상기 안테나 유니트와 회로기판에 연결되어 안테나 유니트가 회로기판에 대해 수직이 되도록 하는 연결 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 안테나는 정사각형의 평면 안테나인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 베이스는 세라믹 베이스인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 베이스는 그 측부에 구비된 4개의 측면(lateral face)과, 상기 측면보다 면적이 작고 상기 연결 유니트의 결합을 위해 두 개의 인접한 측면 사이에 마련된 결합면을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
5. 제1항에 있어서,

   상기 베이스, 방사금속판 및 접지금속판에는 관통홀(through hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
6. 제1항에 있어서,

   상기 신호 피더는 T자형이고 신호 피딩단(signal feeding end)으로 사용되며, 반구형 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
7. 제1항에 있어서,

   상기 연결 유니트는 안테나 유니트의 바닥에 조립되고, 바닥판과 상기 바닥판에 형성되어 상기 신호 피더가 통과하는 통과홀(pass hole)을 포함하며, 상기 바닥판은 상기 베이스에 조립되는 복수의 크램핑판과 바닥판으로부터 아래로 연장되고 각각 돌기가 형성된 두 개의 연결판을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
8. 제7항에 있어서,

   상기 연결판은 L자형인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
9. 제1항에 있어서,

   상기 연결 유니트는 일측 단부에 안테나 유니트에 고정되는 로커(locker)가 형성된 패널을 포함하고, 상기 패널의 타측 단부에는 회로기판의 양측에 고정되는 2개의 구부러진 클램핑탭이 형성된 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
10. 제9항에 있어서,

    상기 패널은 기다란 형상(elongated shape)인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
11. 제9항에 있어서,

    상기 로커는 L자형인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
12. 제9항에 있어서,

    상기 두 개의 연결 유니트가 안테나 유니트의 양측과 회로기판에 연결되어 상기 안테나 유니트가 회로기판에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
13. 제1항에 있어서,

    상기 회로기판은 필터와 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
14. 제1항에 있어서,

    상기 회로기판은 필터, 증폭기 및 수신기 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
15. 제14항에 있어서,

    상기 수신기 모듈은 GPS 유니트 인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
16. 제1항에 있어서,

    상기 회로기판은 상기 돌기와 조립하기 위한 조립홀(assembling hole)과 서로 대칭인 두 개의 홈(dent)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
17. 제1항에 있어서,

    상기 회로기판의 홈에 조립되는 커버를 더 포함하고,

    상기 커버는 상부 플레이트, 상기 상부 플레이트의 양측에 마련되고 서로 대칭인 두 개의 측면 플레이트를 포함하며, 각각의 측면 플레이트에는 플렌지가 형성된 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
18. 제17항에 있어서,

    상기 커버는 U자형인 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.
19. 제1항에 있어서,

    상기 안테나 구조는 고정 나사 또는 지지 랙(supporting rack) 중 어느 하나에 의해 메인 회로기판에 고정되고, 안테나 구조는 연결 와이어와 커넥터를 통해 상기 메인 회로기판에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 모듈화된 평면 안테나 구조.

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