KR20100057129A - 지피에스 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 GPS 안테나는, 적어도 한 번 이상 구부러진 판상의 기판과; 상기 기판의 구부러진 외측면에 실장되며, 상호 이웃한 두 변의 길이가 상이한 직사각형 형상의 안테나 패치와; 상기 안테나 패턴에 전류를 공급하는 급전핀을 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면 공간 효율이 우수하고 소형화 설계가 가능하며 전방향에 대해 선형 편파 특성을 갖는 GPS 단말기용 안테나를 제공할 수 있다.

GPS 안테나, 패치 안테나, 세라믹 안테나

Description

지피에스 안테나{GPS ANTENNA}

본 발명의 실시예는 GPS 안테나에 관한 것이다.

GPS(Global Positioning System)는 위성신호를 수신하여 사용자 위치를 탐색하는 기술로서, 내비게이션, 휴대전화, PMP 등의 다양한 이동단말기 사용자에게 위치 기반 서비스를 제공하기 위해 사용되고 있다. 이러한 이동단말기는 휴대 및 이동의 편의를 위해 소형화 설계가 요구되고 있어, GPS 처리를 위한 GPS 안테나, GPS 처리모듈 등의 구성 또한 소형화되고 있다.

이에 따라, GPS 안테나 또한 소형화 및 경량화 설계를 만족시키기 위해, 유전체 기판에 도전체를 실장하는 패치 안테나의 형태로 구비된다.

유전체 기판은 세라믹, FR-4 등의 재질로 구성될 수 있으며, 도전체는 판상의 유전체 기판의 윗면과 아랫면에 위치하게 된다. 여기서, 윗면의 도체는 패치라 하여 일정한 패턴을 가지게 되며, 아랫면의 도체는 그라운드(Ground)로 처리된다. 이러한 GPS 안테나는 급전부를 통해 전류를 공급받아 패치를 통해 전류를 방사함으로써 안테나 기능을 수행한다.

도 1은 종래의 GPS 안테나(10)의 장착 상태도로서, 메인보드(1)의 상부에 GPS 안테나(10)를 장착한 경우를 예시한 것이다.

GPS 처리를 위한 전자부품과 디스플레이부 등의 구성은 메인보드(1)의 소정 영역에 실장 될 수 있다. 길안내, 위치추적 등의 GPS 기능을 제공하는 GPS 단말기는 대부분의 경우 차량 등에 고정 설치되며, 사용자의 디스플레이부 확인을 용이하게 하기 위해 메인보드(1)는 설치 면에 대해 수직에 가까운 상태로 설치된다.

이에, GPS 안테나(10)는 GPS신호를 원활히 수신할 수 있도록, 메인보드(1)의 상부에 장착된다. GPS 안테나(10)는 메인보드(1)의 상면부에 안테나 패치(12)가 상부 공간을 향하도록 급전핀(18)으로 고정된다. 안테나 패치(12)가 실장된 기판(14)의 반대 면에는 그라운드 패턴(미도시)이 형성되어 있으며, GPS 안테나(10)는 수신된 GPS신호를 메인보드(1)에 실장된 GPS 처리용 부품 측으로 전달한다.

그런데, 종래의 GPS 단말기는 메인보드(1)가 설치 면에 대해 수직에 가깝게 고정됨으로, GPS 안테나(10)의 안테나 패치(12)가 GPS 단말기의 상부 공간을 향하도록 설치된다. 이에, GPS 안테나(10)의 지향성은 상대적으로 GPS 단말기의 상부 공간에 집중된다. 반면, GPS 기능의 응용 영역이 확대됨에 따라, GPS 단말기를 고정하지 아니한 상태에서 이용하는 경우도 늘고 있어, 전방향성 특성을 갖는 GPS 안테나의 필요성이 증대되고 있다.

또한, GPS 단말기가 소형화 설계됨에 따라, 수신 성능을 유지하면서 공간 효율성이 우수한 GPS 안테나가 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 공간 효율이 우수하고 소형화 설계가 가능하며 전방향에 대해 선형 편파 특성을 갖는 GPS 단말기용 안테나를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의한 안테나는, 적어도 한 번 이상 구부러진 판상의 기판과; 상기 기판의 구부러진 외측면에 실장되며, 상호 이웃한 두 변의 길이가 상이한 직사각형 형상의 안테나 패치와; 상기 안테나 패턴에 전류를 공급하는 급전핀을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 공간 효율이 우수하고 소형화 설계가 가능하며 전방향에 대해 선형 편파 특성을 갖는 GPS 단말기용 안테나를 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 GPS 안테나(100)의 일 방향의 사시도이고, 도 3은 다른 방향의 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 GPS 안테 나(100)는, "ㄴ"자로 구부러진 기판(114)과, 기판(114)의 내측면 및 외측면에 실장된 도전체와 급전핀(118)을 포함한다.

GPS 안테나(100)의 기판(114)은 세라믹, FR-4 등 다양한 재료를 이용할 수 있으며, 일반적으로 공기의 유전율을 1로 볼 경우에 도체 사이의 유전율이 높아질수록 크기는 작아진다. 즉, GPS 안테나(100)의 공진 주파수는 기판(114)의 유전율에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 GPS 안테나(100)의 기판(114)은 실장 대상 메인보드(1)의 적어도 두 방향을 차폐할 수 있도록 "ㄴ"자형으로 구부러진 형태를 갖는다.

구부러진 기판(114)의 내측 및 외측에는 각각 도전체가 실장되며, 외측면에 실장된 도전체는 안테나 패치(112)로 이용되고, 내측면에 실장된 도전체는 그라운드로 이용된다.

기판(114)의 외측면에 실장된 안테나 패치(112)는 급전핀(118)을 통해 전류를 공급받아 방사 함으로써 안테나 기능을 수행할 수 있다. 이러한 안테나 패치(112)는 그 폭(W)이 구부러진 길이(L1+L2)보다 작은 직사각형 안테나로 구현된다. 따라서, 안테나 패치(112)의 방사패턴은 선형편파 특성을 갖게 된다.

선형편파(Polarization)는 수평편파(horizontal polarization) 성분과 수직편파(vertical polarization) 성분으로 구분할 수 있다. 수평편파는 진행 방향 정면에서 보았을 때 전계가 지면에 수평을 이루고, 수직편파는 진행 방향을 정면으로 보았을 때 전계가 지면에 수직으로 진행된다.

안테나 패치(112)는 구부러진 형상으로 상호 다른 방향을 향하여 방사패턴이 위치한다. 따라서, 각기 다른 방향을 향한 각 안테나 패치의 면은 상호 다른 방향으로 선형편파 특성을 가지며, "ㄴ"자형 안테나의 전체 방사패턴은 전방향성 특성을 갖게 된다.

또한, 그 폭(W)이 구부러진 길이(L1+L2)보다 작게 구현됨으로 공간효율이 개선된다.

한편, 기판(114)의 내측면에 실장된 그라운드 패턴(116)은 메인보드(1)에 밀착되어 외측면의 안테나 패치(112)에 대한 그라운드 기능을 수행한다.

급전핀(118)은 안테나 패치(112)가 실장된 기판(114)을 관통하는 핀 형상으로 마련되어 안테나 패치(112)가 실장된 기판(114)을 메인보드(1)에 고정시킨다. 급전핀(118)은 기판(114)의 외측면에 실장된 안테나 패치(112)와 연결되고, 내측면에 실장된 그라운드 패턴(116)과는 격리되어, 메인보드(1)로부터 공급되는 전류를 안테나 패치(112)에 공급한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 GPS 안테나(100)의 장착 상태도이다.

메인보드(1)에는 GPS 처리를 위한 전자부품과 디스플레이부 등의 구성이 실장되며, GPS 안테나(100)는 실장 면적을 절약하기 위해 메인보드(1) 뒷면에 고정시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 GPS 안테나(100)는 "ㄴ"자형으로 구부러진 형태로 구성되어, 메인보드(1)의 상면부 모서리에 그라운드 패턴(116)이 밀착되도록 설치될 수 있다. 메인보드(1)에 밀착된 GPS 안테나(100)는 급전핀(118)을 이용하여 메 인보드(1) 후면에 고정시킬 수 있으며, 도면에 도시되진 않았지만 급전핀(118)은 메인보드(1)의 배선과 연결되어 전류를 공급받는다.

안테나 패치(112)는 공급받은 전류를 방사하여 안테나 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 GPS 안테나(100)는 안테나 패치(112)가 직사각형 형상으로 마련됨으로 선형편파특성의 전방향 방사패턴을 갖게 된다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나(200)의 일 방향의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나(200)의 다른 방향의 사시도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나(200)는, "ㄷ"자로 구부러진 기판(214)과, 기판(214)의 내측면 및 외측면에 실장된 도전체와 급전핀(218)을 포함한다.

기판(114)으로는 세라믹, FR-4 등 다양한 재료를 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 GPS 안테나(200)의 기판(214)은 실장 대상 메인보드(1)의 적어도 세 방향을 차폐할 수 있도록 "ㄷ"자형으로 구부러진 형태를 갖는다.

구부러진 기판(214)의 내측 및 외측에는 각각 도전체가 실장되며, 외측면에 실장된 도전체는 안테나 패치(212)로 이용되고, 내측면에 실장된 도전체는 그라운드로 이용된다.

기판(214)의 외측면에 실장된 안테나 패치(212)는 급전핀(218)을 통해 전류를 공급받아 방사 함으로써 안테나 기능을 수행할 수 있다. 이러한 안테나 패 치(212)는 그 폭(W)이 구부러진 길이(L1+L2+L3)보다 작은 직사각형 안테나로 구현된다. 따라서, 세 방향으로 배치된 각 안테나 패치(212)의 방사패턴은 선형편파 특성을 갖게 된다.

안테나 패치(112)는 구부러진 형상으로 상호 다른 방향을 향하여 방사패턴이 위치한다. 따라서, 각기 다른 방향을 향한 각 안테나 패치(112)의 면은 상호 다른 방향으로 선형편파 특성을 가지며, "ㄷ"자형 안테나 패치(112)의 방사패턴은 전방향성 특성을 갖게 된다.

한편, 기판(214)의 내측면에 실장된 그라운드 패턴(216)은 메인보드(1)에 밀착되어 외측면의 안테나 패치(212)에 대한 그라운드 기능을 수행한다.

급전핀(218)은 안테나 패치(212)가 실장된 기판(214)을 관통하는 핀 형상으로 마련되어 안테나 패치(212)가 실장된 기판(214)을 메인보드(1)에 고정시킨다. 급전핀(218)은 기판(214)의 외측면에 실장된 안테나 패치(212)와 연결되고, 내측면에 실장된 그라운드 패턴(216)과는 격리되어, 메인보드(1)로부터 공급되는 전류를 안테나 패치(212)에 공급한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나(200)의 장착 상태도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, GPS 안테나(200)는 GPS 처리를 위한 전자부품과 디스플레이부 등의 구성이 실장된 메인보드(1)의 외주면에 결합된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나(200)는 "ㄷ"자형으로 구부러진 형태로 구성되어, 메인보드(1)의 외주면에 그라운드 패턴(216)이 메인보드(1)의 전면 및 후면과 밀착되도록 설치될 수 있다. 메인보드(1)에 밀착된 GPS 안테나(200)는 급전핀(218)을 이용하여 메인보드(1)에 고정시킬 수 있으며, 도면에 도시되진 않았지만 급전핀(218)은 메인보드(1)의 배선과 연결되어 전류를 공급받는다.

안테나 패치(212)는 공급받은 전류를 방사하여 안테나 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 GPS 안테나(200)는 각 면의 안테나 패치(212)가 직사각형 형상으로 마련됨으로 선형편파특성을 갖는 전방향 방사패턴을 갖게 된다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 GPS 안테나의 장착 상태도

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 GPS 안테나의 일 방향의 사시도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 GPS 안테나의 다른 방향의 사시도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 GPS 안테나의 장착 상태도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나의 일 방향의 사시도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나의 다른 방향의 사시도.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 GPS 안테나의 장착 상태도.

Claims (8)

1. 적어도 한 번 이상 구부러진 판상의 기판과;

   상기 기판의 구부러진 외측면에 실장되며, 상호 이웃한 두 변의 길이가 상이한 직사각형 형상의 안테나 패치와;

   상기 안테나 패턴에 전류를 공급하는 급전핀을 포함하는 GPS 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판은, 실리콘, FR-4를 포함하는 유전체 기판인 GPS 안테나.
3. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 패치는 "ㄴ"자형으로 구부러진 직사각형 형상을 갖는 GPS 안테나.
4. 제3항에 있어서,

   상기 기판은 상기 안테나 패치의 형상과 대응되도록 "ㄴ"자형으로 구부러진 형상을 갖는 GPS 안테나.
5. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 패치는 "ㄷ"자형으로 구부러진 직사각형 형상을 갖는 GPS 안테 나.
6. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 상기 안테나 패치의 형상과 대응되도록 "ㄷ"자형으로 구부러진 형상을 갖는 GPS 안테나.
7. 제3항 또는 제5항에 있어서,

   상기 기판의 구부러진 내측면에 실장된 그라운드 패턴을 포함하는 GPS 안테나.
8. 제1항에 있어서,

   상기 급전핀은 상기 외측면의 안테나 패치와 접속되도록 상기 유전체 기판을 관통하여 실장대상 메인보드에 고정되는 GPS 안테나.

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