KR20080054358A

KR20080054358A - 지향 특성의 대칭성이 양호한 안테나장치

Info

Publication number: KR20080054358A
Application number: KR1020070128048A
Authority: KR
Inventors: 도모타카 스즈키
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2008-06-17
Also published as: JP4378378B2; KR100960394B1; EP1933414A3; TW200841518A; US7746286B2; US20080136712A1; JP2008148141A; EP1933414A2

Abstract

본 발명은 지향 특성의 대칭성이 양호하고 그라운드 패턴의 길이방향 양쪽 끝측에서의 이득을 높일 수 있는 근거리 무선통신에 적합한 안테나장치를 제공하는 것이다.

이를 위한 안테나장치(10)는, 프린트기판(11)에 금속도체를 패터닝하여 형성된 것으로, 장방형상의 그라운드 패턴(12)과, 그라운드 패턴(12)의 한쪽의 짧은 변부(12a)에 인접하여 설치된 급전소자(13)와, 짧은 변부(12a)로부터 돌출하여 급전소자(13)의 옆쪽에 위치하는 보정 패턴(14)과, 급전소자(13) 및 보정 패턴(14)을 거쳐 짧은 변부(12a)와 대향하는 이반위치에서 그 짧은 변부(12a)를 따라 연장되는 무급전 방사소자(15)를 구비하고 있다. 무급전 방사소자(15)는 그 전기장이 공진장의 약 2분의 1이 되도록 설정되어 있고, 급전시의 급전소자(13)에 여진되어 전파를 방사한다.

Description

지향 특성의 대칭성이 양호한 안테나장치{ANTENNA DEVICE WITH THE SATISFACTORY SYMMETRY OF DIRECTIVITY CHARACTERISTIC}

본 발명은 프린트 기판에 그라운드 패턴과 패턴 안테나가 병설되어 있는 안테나장치에 관한 것으로, 특히 대략 장방형상의 그라운드 패턴의 짧은 변부 근방에 패턴 안테나가 설치되어 있는 안테나장치에 관한 것이다.

최근, 가정 내 등에서 복수의 전자기기끼리의 데이터통신을 와이어 리스로 행할 수 있도록 하기 위하여 블루투스(상표) 등의 근거리 무선기술이 실용화되고 있다. 이와 같은 근거리 무선기술을 채용하면, 예를 들면 디지털 카메라로 촬영한 화상을 퍼스널컴퓨터(소위 퍼스컴)에 도입하거나 프린터로 인쇄하려고 하는 경우에, 디지털 카메라에 내장되어 있는 안테나장치로부터 상대편의 퍼스널컴퓨터나 프린터에 원하는 화상 데이터를 송신할 수 있기 때문에, 이 디지털 카메라를 상대편의 전자기기와 케이블로 접속할 필요가 없어진다. 또 이와 같은 근거리 무선기술을 헤드셋에 적용한 경우, 예를 들면 외출시에 휴대 음악플레이어를 가방이나 백 등에 수납한 채로 헤드폰의 단말 컨트롤러에 내장되어 있는 안테나장치를 거쳐 그 플레이어의 원격조작을 행할 수 있음과 동시에, 그 플레이어에서 재생 중인 음악을 헤드폰으로 청취하는 것이 가능하게 된다.

이와 같은 근거리 무선통신에 사용되는 안테나장치로서는, 소형이고 저렴하게 양산 가능한 구조의 것이 적합하다. 이와 같은 요망에 따를 수 있는 안테나장치로서는, 종래부터 프린트 기판에 금속박 등에 의하여 그라운드 패턴과 소정형상의 패턴 안테나를 형성한다는 구조의 것이 널리 알려져 있다. 이 패턴 안테나는 그라운드 패턴의 한변 끝부에 인접하여 설치되고, 그 급전점에 급전신호가 공급되면 예를 들면 역 F형 안테나로서 동작하게 되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1]

일본국 특개2004-343285호공보(제3-4 페이지, 도 1)

그런데 상기한 바와 같이 프린트 기판에 그라운드 패턴과 패턴 안테나가 병설되어 있는 종래의 안테나장치에서는, 그라운드 패턴의 한변 끝부 근방에 설치되어 급전신호가 공급되는 패턴 안테나를 방사소자로 이루고 있으나, 그라운드 패턴이 대략 장방형상이고 그 짧은 변부에 패턴 안테나가 인접하고 있는 경우, 안테나의 이득은 그라운드 패턴의 길이방향 양쪽 끝측에서 낮아진다. 이것은 패턴 안테나가 급전되어 여진되고 있을 때, 그라운드 패턴에는 길이방향을 따라 고주파 전류가 흐르기 쉬워지기 때문이다. 그리고 프린트 기판을 수납하는 박스체가 가늘고 긴 형상이면 그라운드 패턴은 대략 장방형으로 형성되는 것이 많다.

그러나 박스체가 가늘고 긴 형상으로 이득이 그라운드 패턴의 길이방향 양쪽 끝측에서 낮은 안테나장치는, 반드시 사용상 편리성이 좋은 것은 아니다. 즉, 이와 같은 가늘고 긴 형상의 박스체를 파지한 사용자가 상대편의 전자기기와 근거리 무선통신(데이터통신)을 행하려고 하는 경우, 대부분의 사용자는 그 박스체의 길이방향 한쪽 끝면을 상대편 기기를 향하려고 하기 때문에, 이 방향에서의 안테나의 이득이 낮으면 통신에러를 발생하기 쉽다. 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이 장방형상의 프린트 기판(1)에 한 바퀴 작은 장방형상의 그라운드 패턴(2)과, 이 그라운드 패턴(2)의 짧은 변부에 인접하는 역 F형의 패턴 안테나(3)를 설치하여, 급전부(3a)에 급전신호를 공급함으로써 패턴 안테나(3)로부터 전파가 방사되도록 구성되어 있는 종래의 일반적인 안테나장치의 경우, 프린트 기판(1)을 따르는 평면 내에서의 지향 특성은 도 10과 같이 된다. 도 10에서 방위각 0도는 패턴 안테나(3)에서 보아 그라운드 패턴(2)이 있는 쪽이다. 즉, 방위각의 0도와 -180도를 연결하는 직선방향이 그라운드 패턴(2)의 길이방향과 합치하고 있고, 이 방향에서는 충분한 이득이 얻어지지 않는 것을 알 수 있다.

또, 도 10에 나타내는 지향 특성의 딥으로부터 분명한 바와 같이 도 9에 나타내는 안테나장치는 특정방향(방위각 120도 부근이나 -90도 부근)에서의 이득이 극단으로 저하되기 때문에, 안테나장치를 어느 방향을 향해서도 사용할 수 있다는 실용상의 무지향성이 실현하기 어렵다는 단점이 있었다. 그 때문에 예를 들면 안테나장치를 거쳐 음악을 청취하고 있는 헤드폰 등에서는 안테나장치를 특정방향을 향하면 청취 중의 음악이 도중에 끊길 염려가 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 지향 특성의 대칭성이 양호하고 그라운드 패턴의 길이방향 양쪽 끝측에서의 이득을 높일 수 있는 근거리 무선통신에 적합한 안테나장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 프린트 기판에 금속 도체를 패터닝하여 형성된 안테나장치에 있어서, 대략 장방형상의 그라운드 패턴과, 급전신호가 공급되는 급전점을 가지고 상기 그라운드 패턴의 한쪽의 짧은 변부에 인접하여 설치된 급전소자와, 상기 그라운드 패턴의 상기 짧은 변부로부터 돌출하여 상기 급전소자의 옆쪽에 위치하는 보정 패턴과, 이들 급전소자 및 보정 패턴을 거쳐 상기 그라운드 패턴의 상기 짧은 변부와 대향하는 이반위치에 설치되어 그 짧은 변부를 따라 연장하는 무급전 방사소자를 구비하고, 상기 무급전 방사소자를 그 전기장이 공진장의 약 2분의 1이 되도록 설정하고, 이 무급전 방사소자를 급전시의 상기 급전소자가 여진시키도록 구성하였다.

이와 같이 구성된 안테나장치는, 그라운드 패턴과 무급전 방사소자 사이의 영역에 급전소자 및 보정 패턴이 병설되어 있고, 무급전 방사소자에는 직접 급전되지 않고 급전소자를 거쳐 급전이 행하여지기 때문에, 그라운드 패턴에는 길이방향을 따라 흐르는 고주파전류가 발생하기 어렵게 된다. 또 급전소자에 의하여 여진되는 무급전 방사소자는 다이폴 안테나와 동일하게 동작하기 때문에, 그 지향 특성을 다이폴 안테나에 유사시키는 것은 용이하다. 또 무급전 방사소자의 연장방향 한쪽이 급전소자와 전자결합 가능할 뿐만 아니라, 그라운드 패턴의 돌출부분인 보정 패턴이 무급전 방사소자의 연장방향 다른 쪽과 전자결합 가능한 구성으로 하고 있기 때문에, 이 무급전 방사소자로부터 방사되는 전파의 지향 특성을, 급전소자와 보정 패턴의 중간을 통하여 무급전 방사소자를 이등분하는 직선에 대하여 대략 대칭으로 설정하는 것도 용이하다. 그러므로 지향 특성의 대칭성이 양호하고 그라운드 패턴의 길이방향 양쪽 끝측에서의 이득이 높은 안테나장치를 용이하게 실현할 수 있다.

상기한 구성에서 무급전 방사소자의 연장방향 양쪽 끝부를 그라운드 패턴의 짧은 변부를 향하여 돌출시킴으로써, 이 돌출부분과 그라운드 패턴 사이에 용량이 장하(裝荷)되도록 하여 두면, 다이폴 안테나와 동일하게 동작하는 무급전 방사소자가 그 연장방향 양쪽 끝측의 공간으로도 전파를 방사하게 된다. 그 때문에 특정한 방향에서 이득이 극단적으로 저하한다는 현상이 일어나기 어렵게 되어 안테나장치를 어느 방향을 향해서도 사용할 수 있다는 실용상의 무지향성이 실현하기 쉬워진다. 또한 이와 같이 하여 무급전 방사소자의 전압이 커지는 영역에서 C성분(커패시턴스)을 증대시키면, 이 무급전 방사소자를 소형화할 수 있기 때문에 안테나장치 전체의 소형화가 도모하기 쉬워진다.

또, 상기한 구성에서 무급전 방사소자를 그 연장방향 대략 중앙부가 폭이 좁아지는 형상으로 패터닝하고 있으면, 이 무급전 방사소자는 전류가 커지는 영역에서 L성분(인덕턴스)이 증대하기 때문에, 무급전 방사소자의 전장을 짧게 하여 안테나장치 전체의 소형화가 도모하기 쉬워진다.

또, 상기 구성에서 급전소자가 역 L형 또는 루프형이면 무급전 방사소자를 여진시키기 쉬워지기 때문에 바람직하다.

또, 상기 구성에서 보정 패턴이 급전소자와 대략 동일 형상의 외형에 형성되어 있으면, 지향 특성의 대칭성이 한층 양호해지기 때문에 바람직하다.

본 발명의 안테나장치는, 급전시에 그라운드 패턴에 길이방향을 따라 흐르는 고주파전류가 발생하기 어렵고, 또한 급전소자에 여진되는 무급전 방사소자를 다이폴 안테나와 동일하게 동작시킬 수 있고, 또한 보정 패턴에 의하여 지향 특성의 대칭성이 확보하기 쉽기 때문에, 대략 장방형상의 그라운드 패턴의 길이방향 양쪽 끝측에서의 이득을 높일 수 있어, 근거리 무선통신에 적합한 안테나장치를 용이하게 실현할 수 있다.

발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도, 도 2는 그 안테나장치의 주요부 평면도, 도 3은 그 안테나장치의 지향성을 나타내는 특성도이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 안테나장치(10)는, 장방형상의 프린트 기판(11)에 구리박 등의 금속도체를 패터닝하여 형성된 것으로, 프린트기판(11)보다 한 바퀴 작은 장방형상의 그라운드 패턴(12)과, 이 그라운드 패턴(12)의 한쪽의 짧은 변부(12a)에 인접하여 설치된 급전소자(13)와, 그라운드 패턴(12)의 짧은 변부(12a)로부터 돌출하여 급전소자(13)의 옆쪽에 위치하는 보정 패턴(14)과, 급전소자(13) 및 보정 패턴(14)을 거쳐 그라운드 패턴(12)의 짧은 변부(12a)와 대향하는 이반위치에 설치된 무급전 방사소자(15)를 구비하고 있다. 또한 도시 생략하였으나, 프린트 기판(11)에는 송수신 회로나 각종 전자부품이 설치되어 있고, 이 송수신 회로로부터 도출된 급전라인이 급전소자(13)의 급전점(13a)에 접속되어 있다. 또 도 3은 프린트 기판(11)을 따르는 평면 내에서의 안테나장치(10)의 지향 특성을 나타내고 있고, 상기 도면에서 방위각 0도는 무급전 방사소자(15)에서 보아 그라운드 패턴(12)이 있는 쪽이며, 방위각의 0도와 -180도를 연결하는 직선방향이 그라운드 패턴(12)의 길이방향과 합치하고 있다.

급전소자(13)는 장방형의 3변을 따라 연장되는 띠형상 도체로서 패터닝되어 있고, 그 한쪽 끝부에 급전점(13a)을 가지고 다른쪽 끝부는 그라운드 패턴(12)의 짧은 변부(12a)에 접속되어 있다. 보정 패턴(14)은 급전소자(13)와 대략 동일 형 상의 띠형상 도체로서 패터닝되어 있으나, 이 보정 패턴(14)은 양쪽 끝부가 그라운드 패턴(12)의 짧은 변부(12a)에 접속되어 있다.

무급전 방사소자(15)는 급전소자(13)나 보정 패턴(14)과 소정의 간격을 가지고 인접하고 있음과 동시에, 그라운드 패턴(12)의 짧은 변부(12a)를 따라 직선형상으로 연장되어 있다. 이 무급전 방사소자(15)는 전기장이 공진장의 약 2분의 1이 되도록 설정되어 있고, 급전시의 급전소자(13)에 여진되어 전파를 방사하도록 되어 있다. 즉, 급전신호가 공급되어 급전소자(13)가 여진되면 무급전 방사소자(15)의 연장방향 한 쪽이 급전소자(13)와 전자결합함과 동시에, 무급전 방사소자(15)의 연장방향 다른 쪽이 보정 패턴(14)과 전자결합하기 때문에, 이 무급전 방사소자(15)가 여진되어 다이폴 안테나와 동일하게 동작한다.

이와 같이 구성된 안테나장치(10)는, 그라운드 패턴(12)과 무급전 방사소자(15)와의 사이의 영역에 급전소자(13) 및 보정 패턴(14)이 대략 대칭으로 병설되어 있고, 무급전 방사소자(15)에는 직접 급전되지 않고 급전소자(13)를 거쳐 급전이 행하여지기 때문에, 그라운드 패턴(12)에는 길이방향을 따라 흐르는 고주파전류가 발생하기 어렵다. 또 급전소자(13)에 의하여 여진되는 무급전 방사소자(15)는 다이폴 안테나와 동일하게 동작하기 때문에, 그 지향 특성은 다이폴 안테나와 유사한 것이 된다. 또 무급전 방사소자(15)는 연장방향의 한쪽이 급전소자(13)와 전자결합함과 동시에 다른쪽이 보정 패턴(14)과 전자결합하고, 또한 보정 패턴(14)은 급전소자(13)와 대략 동일 형상의 외형에 형성되어 있기 때문에 이 무급전 방사소자(15)로부터 방사되는 전파의 지향 특성은 급전소자(13)와 보정 패턴(14)의 중간 을 통하여 무급전 방사소자(15)를 이등분하는 직선에 대하여 대략 대칭이 된다. 따라서 이 안테나장치(10)의 지향 특성은 도 3에 나타내는 바와 같이 대칭성이 양호하고, 그라운드 패턴(12)의 길이방향 양쪽 끝측에서 특히 이득이 높아지고 있다. 그러므로 이 안테나장치(10)는 근거리 무선통신에 사용하기에 적합하다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도, 도 5는 그 안테나장치의 주요부 평면도, 도 6은 그 안테나장치의 지향성을 나타내는 특성도로서, 도 1 및 도 2와 대응하는 부분에는 동일부호가 붙여져 있기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.

도 4 및 도 5에 나타내는 안테나장치(20)는, 무급전 방사소자(15)의 형상이 상기한 제 1 실시형태예[안테나장치(10)]와 다르다. 즉, 본 실시형태예에 관한 안테나장치(20)에서는 무급전 방사소자(15)의 연장방향 양쪽 끝부에 그라운드 패턴(12)의 짧은 변부(13a)를 향하여 돌출하는 부방사부(15a)를 설치함으로써, 이 부방사부(15a)와 그라운드 패턴(12)의 사이에 용량이 장하되도록 하고 있다. 이것에 의하여 다이폴 안테나와 동일하게 동작하는 무급전 방사소자(15)가 그 연장방향 양쪽 끝측의 공간에도 전파를 방사하게 되어 도 6에 나타내는 바와 같이 딥이 적은 지향 특성이 얻어진다. 또한 도 6은 프린트 기판(11)을 따르는 평면 내에서의 안테나장치(20)의 지향 특성을 나타내고 있고, 상기 도면에서 방위각 0도는 무급전 방사소자(15)에서 보아 그라운드 패턴(12)이 있는 쪽이고, 방위각 0도와 -180도를 연결하는 직선방향은 그라운드 패턴(12)의 길이방향과 합치하고 있다.

이와 같이 제 2 실시형태예에서는 특정한 방향에서 이득이 극단적으로 저하 한다는 현상이 일어나지 않고, 실용상의 무지향성이 실현되고 있기 때문에, 안테나장치(20)는 어느 방향을 향하여도 사용할 수 있어, 근거리 무선통신에 매우 적합하다. 또한 연장방향 양쪽 끝부에 부방사부(15a)를 설치한 무급전 방사소자(15)는, 전압이 커지는 영역에서 C성분(커패시턴스)이 증대하기 때문에 소형화할 수 있다는 이점이 있고, 그러므로 이 안테나장치(20)는 소형화가 도모하기 쉽게 되어 있다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도로서, 도 4와 대응하는 부분에는 동일부호가 붙여져 있기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.

도 7에 나타내는 안테나장치(30)는, 무급전 방사소자(15)에 노치부(15b)를 설치함으로써 이 무급전 방사소자(15)의 연장방향 중앙부와 그 근방을 약간 폭이 좁게 한 점이, 상기한 제 2 실시형태예[안테나장치(20)]와 다르다. 이것에 의하여 무급전 방사소자(15)는 전류가 커지는 영역에서 L성분(인덕턴스)이 증대하기 때문에 소형화를 촉진할 수 있고, 따라서 이 안테나장치(30)는 소형화가 한층 도모하기 쉽게 되어 있다.

도 8은 본 발명의 제 4 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도로서, 도 7과 대응하는 부분에는 동일부호가 붙여져 있기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.

도 8에 나타내는 안테나장치(40)의 무급전 방사소자(15)에는 상기한 제 3 실시형태예[안테나장치(30)]에서의 노치부(15b)보다 국소적으로 깊은 노치부(15c)가 설치되어 있기 때문에, 연장방향 중앙부를 특별히 폭이 좁고 그 중앙부 근방도 약간 폭이 좁게 되어 있다. 이것에 의하여 무급전 방사소자(15)의 소형화를 더욱 촉진할 수 있기 때문에, 이 안테나장치(40)는 소형화가 아주 용이하다. 또 이 안테 나장치(40)에서는 급전소자(13)의 급전점(13a)으로부터 떨어진 쪽의 끝부가 그라운드 패턴(12)에 접속되어 있지 않고, 역 L형의 급전소자(13)로서 동작한다. 단, 급전소자(13)가 역 L형이어도, 루프형이어도 무급전 방사소자(15)로부터 방사되는 전파의 지향 특성은 거의 동일하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도,

도 2는 도 1에 나타내는 안테나장치의 주요부 평면도,

도 3은 도 1에 나타내는 안테나장치의 지향성을 나타내는 특성도,

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도,

도 5는 도 4에 나타내는 안테나장치의 주요부 평면도,

도 6은 도 4에 나타내는 안테나장치의 지향성을 나타내는 특성도,

도 7은 본 발명의 제 3 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도,

도 8은 본 발명의 제 4 실시형태예에 관한 안테나장치의 사시도,

도 9는 종래예에 관한 안테나장치의 사시도,

도 10은 도 9에 나타내는 안테나장치의 지향성을 나타내는 특성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20, 30, 40 : 안테나장치 11 : 프린트 기판

12 : 그라운드 패턴 12a : 짧은 변부

13 : 급전소자 13a : 급전점

14 : 보정 패턴 15 : 무급전 방사소자

15a : 부방사부 15b, 15c : 노치부

Claims

프린트 기판에 금속도체를 패터닝하여 형성된 안테나장치에 있어서, 대략 장방형상의 그라운드 패턴과, 급전신호가 공급되는 급전점을 가지고, 상기 그라운드 패턴의 한쪽의 짧은 변부에 인접하여 설치된 급전소자와, 상기 그라운드 패턴의 상기 짧은 변부로부터 돌출하여 상기 급전소자의 옆쪽에 위치하는 보정 패턴과, 이들 급전소자 및 보정 패턴을 거쳐 상기 그라운드 패턴의 상기 짧은 변부와 대향하는 이반위치에 설치되어 그 짧은 변부를 따라 연장되는 무급전 방사소자를 구비하고,

상기 무급전 방사소자를 그 전기장이 공진장의 약 2분의 1이 되도록 설정하고, 이 무급전 방사소자를 급전시의 상기 급전소자가 여진시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제 1항에 있어서,

상기 무급전 방사소자의 연장방향 양쪽 끝부를 상기 그라운드 패턴의 상기 짧은 변부를 향하여 돌출시킴으로써, 이 돌출부분과 상기 그라운드 패턴 사이에 용량이 장하되도록 한 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제 1항에 있어서,

상기 무급전 방사소자를 그 연장방향 대략 중앙부가 폭이 좁아지는 형상으로 패터닝한 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제 1항에 있어서,

상기 급전소자가 역 L형 또는 루프형인 것을 특징으로 하는 안테나장치.
제 1항에 있어서,

상기 보정 패턴이 상기 급전소자와 대략 동일 형상의 외형에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나장치.