KR20130020563A

KR20130020563A - 안테나

Info

Publication number: KR20130020563A
Application number: KR1020120083836A
Authority: KR
Inventors: 요시나오 다카다; 다카나오 타마후네
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 저팬 지.케이.
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-02-27
Also published as: CN102956991A; TWM448806U; JP2013042391A; CN102956991B; JP5709690B2

Abstract

본발명은, 부품수가 적고 면적이 축소된 필터부를 갖는 안테나를 제공한다.
안테나는 루프상으로 뻗은 도체로 이루어지는 루프안테나 소자부와, 루프안테나 소자부의 단이 접속된 중계기판을 구비한다. 중계기판은 절연판과, 외부접속패드와, 소자접속패드와, 캐패시터 패턴을 구비한다.
외부접속패드는 절연판의 표면에 설치되어 송수신기기의 도체와 접속한다.
소자접속패드는 절연판의 앞뒷면 중 한쪽에 설치되고, 루프안테나 소자부의 단이 접속된다. 캐패시터 패턴은 절연판의 이면 중 절연판을 사이에 두고 외부접속패드와 대향하는 영역에 설치됨과 함께 소자접속패드와 전기적으로 연결되며, 외부접속패드와의 사이에서 캐패시터를 형성한다.

Description

안테나{ANTENNA}

본 발명은 안테나에 관한 것이다.

근거리 무선통신을 행하는 RFID(Radio Frequency Identification)의 송수신에는 루프안테나가 이용되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는 하우징에 설치된 접속부에 복수의 개별전선을 접속함으로써 직렬접속된 복수의 개별전선에 다중 루프를 형성시킨 RFID안테나가 개시되어 있다.

이러한 RFID안테나에 RFID 이외의 무선통신에 미치는 노이즈를 저감하기 위해 또는 RFID 이외의 무선통신계와의 결합을 저감하기 위해 신호의 필터를 탑재하는 것을 생각할 수 있다.

예를 들면 특허문헌 2에는 유전체 공진장치가 구비된 플렉서블 필름에 캐패시터를 이루는 서로 대면한 도체패턴과, 평면상의 코일패턴으로 이루어지는 필터부가 설치된 구성이 개시되어 있다.

그러나 이러한 유전체 공진장치에서는 캐패시터로서 전용 패턴이 배치되어 있기 때문에 플렉시블 필름 상에서 필터부가 점유하는 면적이 크다. 또한 부피가 큰 공진기와 접속하기 위한 L자형 접속부를 필요로 하므로 유전체 공진장치의 베이스가 되는 경질기판 외에 플렉시블 필름을 필요로 한다. 따라서 부품수가 많아지게 된다.

일본 특개2009-60519호 공보 일본 특개평10-242706호 공보

본 발명은 상기 문제점을 해결하고 부품수가 적으며 면적이 축소된 필터부를 갖는 안테나를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 안테나는 루프상으로 뻗은 도체로 이루어지는 루프안테나 소자부와, 상기 루프안테나 소자부와 송수신기기와의 사이의 신호를 중계하는 상기 루프안테나 소자부의 단이 접속된 중계기판을 구비하고, 상기 중계기판이 절연판과, 상기 절연판의 표면에 설치된 상기 송수신기기의 도체와 접속하는 외부접속패드와, 상기 절연판의 앞뒷면의 한쪽에 설치된 상기 루프안테나 소자부의 단이 접속된 소자접속패드와, 상기 절연판의 이면 중 상기 절연판을 끼워 상기 외부접속패드와 대향하는 영역에 설치됨과 함께, 상기 소자접속패드와 전기적으로 연결된 상기 외부접속패드와의 사이에서 캐패시터를 형성하는 캐패시터패턴과, 인덕터소자를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 안테나는 루프안테나 소자부와 송수신기기와의 사이의 신호를 중계하는 중계기판에 캐패시터가 직접 형성된다. 또한 캐패시터를 형성하는 한 쌍의 전극의 일방에는 외부접속패드가 겸용된다. 따라서 안테나의 부품수가 적고 또한 기판의 면적이 축소된다.

여기서 상기 본 발명의 안테나에 있어서, 상기 인덕터 소자는 상기 절연판의 표면 및 이면에 있어서 각각 상기 외부 접속패드 및 상기 캐패시터 패턴에 접속되어, 표면 및 이면의 절연판을 사이에 두고 서로 대향하는 영역에 각각 소용돌이 형상으로 뻗고, 각각 소용돌이 형상으로 뻗은 각 선단에 절연판을 관통하여 서로 접속되어 있는 것이 바람직하다.

인덕터 소자는 절연판을 사이에 두고 서로 대향하는 영역의 쌍방을 이용하여 배치되기 때문에 작은 영역에 배치할 수 있다. 따라서 기판의 면적이 축소된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 부품수가 적으면서 면적이 축소된 필터부를 갖는 안테나가 실현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태인 RFID안테나의 외관도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 중계기판을 나타내는 외관도로서, A는 표면이고, B는 뒷면을 나타낸다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는 RFID안테나의 등가회로를 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태인 RFID안테나의 외관도이다.

도 1에 나타내는 RFID안테나(A)는 RFID에 있어서의 무선통신을 행하기 위한 장치이다. RFID안테나(A)는 송수신기기(미도시)에 접속되어 동작한다.

RFID안테나(A)는 루프안테나 소자부(1) 및 중계기판(2)을 구비하고 있다.

루프안테나 소자부(1)는 루프 상태로 늘어진 복수의 전선(11a ~ 11d)으로 구성된다. 보다 상세하게는, 루프안테나 소자부(1)는 4개의 개별 전선(11a~11d)이 각각 피복되어 하나로 묶여진 다심 케이블(C)이다. 다심 케이블(C)이 갖는 4개의 전선(11a~11d)의 각각의 양단은 중계기판(2)에 접속되어 있다. 4개의 전선(11a~11d)을 갖는 다심 케이블(C)을 이용함으로써 케이블(C)을 소정 길이로 절단하고 양단의 피복을 제거하는 것만으로 서로 같은 길이를 갖고 서로 같은 영역을 복수회 루프하는 안테자 소자가 저렴하게 제작 가능하다.

중계기판(2)에는 4개의 전선(11a~11d) 각각의 양단이 접속된다. 또한 중계기판(2)에는 2개의 외부접속패드(21, 22)가 설치되어 있다. 외부접속패드(21, 22)에는 송수신기기(미도시)가 접속된다.

도 2는 도 1에 나타내는 중계기판을 나타내는 외관도이다. 도 2의 (A)에는 도 1에 나타낸 중계기판(2)의 표면이 나타내어져 있고, (B)에는 (A)와는 반대측에서 바라본 뒷면이 나타내어져 있다.

도 2에 나타내는 중계기판(2)은 절연판(20) 및 절연판(20)의 앞뒷면에 설치된 도체패턴을 갖는다. 절연판(20)은 절연재료(유전체)로 이루어지는 판이다. 다만 절연판(20)에는 절연재료로 이루어지는 필름도 채용 가능하다. 또한 도체패턴은 금속재료로 이루어진다.

도 2의 (A)에 나타내는 절연판(20)의 표면에는 앞에 설명한 외부접속패드(21, 22) 외에 6개의 소자접속패드(23a~23h) 및 두개의 표면 인덕터 패턴(26a, 27a)이 설치되어 있다. 또한, 도 2의 (B)에 나타내는 절연판(20)의 이면에는 2개의 캐패시터 패턴(24, 25) 및 2개의 이면 인덕터 패턴(26b, 27b)이 설치되어 있다.

외부접속패드(21, 22)에는 송수신기기(미도시)가 접속되고, 송수신기기와 RFID안테나(A; 도 1참조)와의 사이에서 전력 및 신호가 교환된다. 외부접속패드(21, 22)에는 송수신기기(미도시)의 단자가 접촉한다. 다만 외부접속패드(21, 22)에는 단자의 접촉 외에도, 예를 들면 송수신기기로부터 뻗는 도선이 납땜 접속되어도 좋다. 외부접속패드(21, 22)는 적어도 송수신기기의 콘택트나 도선이 접속되기 위한 넓이를 갖는다.

소자접속패드(23a~23h)에는 루프안테나 소자부(1;도 1참조)를 구성하는 전선(11a~11d)의 양단이 납땜접속된다. 소자접속패드(23a~23h)의 몇 개는 4개의 전선(11a~11d)이 직렬접속되도록 도체패턴을 통해 서로 접속되어 있다. 이 때문에 4개의 전선(11a~11d)의 양단을 소자접속패드(23a~23h)에 납땜접속하는 것만으로 4개의 루프안테나를 만들 수 있다.

8개의 소자접속패드(23a~23h) 중 양단에 배치된 2개의 소자접속패드(23a, 23h)가 4개의 루프로 구성되는 루프안테나 소자부(1; 도 1참조)의 단자로서 기능한다.

캐패시터 패턴(24, 25)은 절연판(20)을 끼워 외부접속패드(21, 22)와 각각 대향하는 영역에 설치되어 있다. 또한 캐패시터 패턴(24, 25)은 도체패턴 및 스루홀(24h, 25h)을 통해 상술한 2개의 소자접속패드(23a, 23h)와 각각 접속되어 있다.

캐패시터 패턴(24, 25) 중, 한쪽 캐패시터 패턴(24)은 외부접속패드(21)와의 사이에 절연판(20)을 끼우고 있으며, 외부접속패드(21)와의 사이에 캐패시터 소자를 형성하고 있다. 또한 다른쪽 캐패시터 패턴(25)은 외부접속패드(22)와의 사이에 절연판(20)을 끼우고 있으며, 외부접속패드(22)와의 사이에 캐패시터 소자를 형성하고 있다. 캐패시터 패턴(24, 25)이 절연판(20)을 끼워 외부접속패드(21, 22)와 겹치는 면적은 절연판(20)의 두께 및 유도율을 고려하여 필요한 용량이 얻어지도록 설정되어 있다.

본 실시형태에서는 외부접속패드(21, 22)가 캐패시터 소자의 전극으로 겸용되고 있다. 이 때문에 캐패시터 소자가 절연판(20)에서 차지하는 합계 면적이 축소된다.

또한 중계기판(2)에는 2개의 인덕터 소자가 형성되어 있다. 여기서는 도 2의 (A)에 나타내는 2개의 표면 인덕터 패턴(26a, 27a) 중 한쪽의 표면 인덕터 패턴(26a)과, 도 2의 (B)에 나타내는 2개의 이면 인덕터 패턴(26b, 27b) 중 한쪽의 이면 인덕터 패턴(26b)에 주목한다. 이들 표면 인덕터 패턴(26a) 및 이면 인덕터 패턴(26b)은 절연판(20)을 끼워 서로 대향하는 영역에 각각 소용돌이 형상으로 뻗어 있고, 각각 소용돌이 형상으로 뻗은 각 선단이 절연판(20)을 관통하는 스루홀(26h)에 의해 서로 접속되어 있다. 표면 인덕터 패턴(26a)의 소용돌이와 이면 인덕터 패턴(26b)의 소용돌이와는 쌍방에 걸쳐 흐르는 전류가 같은 방향으로 회전하는 방향으로 형성되어 있다. 표면 인덕터 패턴(26a) 및 이면 인덕터 패턴(26b)의 조합이 본 발명에서 말하는 인덕터 소자의 일예에 상당한다.

표면 인덕터 패턴(26a) 및 이면 인덕터 패턴(26b)의 각각은 소용돌이 형상으로 뻗어 있고, 각각이 인덕턴스를 갖는다. 본 실시형태에서는 또한 표면 인덕터 패턴(26a) 및 이면 인덕터 패턴(26b)이 절연판(20)을 끼워 서로 대향하는 영역에 각각 소용돌이 형상으로 뻗어 있기 때문에, 표면 인덕터 패턴(26a)과 이면 인덕터 패턴(26b)과의 사이의 상호 인덕턴스가 증대한다. 따라서 예를 들면 2개의 인덕터 패턴을 동일면에 배열한 경우나 하나의 소용돌이 형상으로 형성한 경우에 비해, 필요로 하는 인덕턴스를 얻기 위한 합계 배치면적이 축소한다. 이것은 다른쪽의 표면 인덕터 패턴(27a)과 이면 인덕터 패턴(27b)에 대해서도 동일하다. 이들 다른쪽의 표면 인덕터 패턴(27a) 및 이면 인덕터 패턴(27b)의 조합도 본 발명에서 말하는 인덕터 소자의 일예에 상당한다.

이렇게 하여 캐패시터 소자 및 인덕터 소자가 중계기판(2)에 형성된다. 형성된 캐패시터 소자 및 인덕터 소자에 의해 필터회로가 형성된다.

도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는 RFID안테나의 등가회로를 나타낸다. 등가회로의 각 소자에는 도 1 및 도 2에 도시한 요소에 대응하는 부호가 도시되어 있다.

외부접속패드(21)와 루프안테나 소자(1)와의 사이에는 외부접속패드(21) 및 캐패시터 패턴(24)으로 구성되는 캐패시터 소자(21, 22)와, 표면 인덕터 패턴(26a) 및 이면 인덕터 패턴(26b)으로 구성되는 인덕터 소자(26a, 26b)가 병렬로 접속되어 있다. 또한 다른쪽의 외부접속패드(22)와 루프안테나 소자부(1)와의 사이에는 외부접속패드(22) 및 캐패시터 패턴(25)으로 구성되는 캐패시터 소자(25, 22)와, 표면 인덕터 패턴(27a) 및 이면 인덕터 패턴(27b)으로 구성되는 인덕터 소자(27a, 27b)가 병렬로 접속되어 있다.

이들 캐패시터 소자(21, 24), (25, 22), 인덕터 소자(26a, 26b), (27a, 27b) 및 루프안테나 소자부(1)의 인덕턴스에 의해 밴드 엘리미네이션 필터(band elimination filter)가 구성되어 있다. 이 필터에 의해 RFID의 통신대역의 신호를 RFID안테나(A)에서 방사시키면서 RFID안테나(A)가 탑재되는 전자기기의 다른 무선통신기능에 대한 노이즈의 영향을 저감하거나 다른 무선통신계와의 결합을 저감할 수 있다.

또한 상술한 실시형태에는 본 발명에서 말하는 안테나의 예로서 RFID안테나(A)가 도시되어 있다. 다만 본 발명은 RFID안테나에 한정되는 것은 아니며 다른 용도나 대역의 통신용 안테나라도 좋다.

또한 상술한 실시형태에 있어서의 캐패시터 소자나 인덕터 소자는 밴드 엘리미네이션 필터를 구성한다. 다만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 하이패스 필터(high pass filter)나 로우패스 필터(low pass filter) 또는 밴드패스 필터(band pass filter)이어도 좋다.

또한 상술한 실시형태에서의 중계기판(2)에는 캐패시터 소자나 인덕터 소자가 2개씩 형성되어 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 소자가 하나 또는 3개 이상 형성되는 것이어도 좋다. 또한 소자 접속패드는 절연판의 뒷면에 설치되어도 좋다. 또한 루프안테나 소자부(1)에 있어서의 루프의 횟수 즉, 전선의 가닥수도 4이상의 수이어도 좋다.

또한 상술한 실시형태에는 소자접속패드(23a~23h)가 외부접속패드(21, 22)와 마찬가지로 절연판(20)의 표면에 배치된 예가 도시되어 있다. 다만 본 발명의 소자접속패드는 예를 들면 절연판의 뒷면에 배치되어도 좋다.

또한 상술한 실시형태에는 본 발명에서 말하는 루프안테나 소자부의 도체의 예로서 전선이 도시되어 있다. 다만 본 발명의 도체는 전선에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 중계기판 상에 형성된 루프의 패턴이어도 좋다.

A RFID안테나
1 루프안테나 소자부
11a, 11b, 11c, 11d 전선
2 중계기판
20 절연판
21, 22 외부접속패드
23a~23h 소자접속패드
24, 25 캐패시터 패턴
26a, 27a 표면 인덕터 패턴
26b, 27b 이면 인덕터 패턴

Claims

루프상으로 뻗은 도체로 이루어지는 루프안테나 소자부;
상기 루프안테나 소자부와 송수신기기와의 사이의 신호를 중계하는 상기 루프안테나 소자부의 단이 접속된 중계기판을 구비하고,
상기 중계기판이,
절연판과,
상기 절연판의 표면에 설치된 상기 송수신기기의 도체와 접속하는 외부접속패드;
상기 절연판의 앞뒷면의 한쪽에 설치된 상기 루프안테나 소자부의 단이 접속된 소자접속패드;
상기 절연판의 이면 중 상기 절연판을 끼워 상기 외부접속패드와 대향하는 영역에 설치됨과 함께, 상기 소자접속패드와 전기적으로 연결된 상기 외부접속패드와의 사이에서 캐패시터를 형성하는 캐패시터패턴 및
인덕터소자를 구비한 것을 특징으로 하는 안테나.
제1항에 있어서,
상기 인덕터 소자는 상기 절연판의 표면 및 이면에 있어서 각각 상기 외부 접속패드 및 상기 캐패시터 패턴에 접속되어, 해당 표면 및 해당 이면의 절연판을 사이에 두고 서로 대향하는 영역에 각각 소용돌이 형상으로 뻗고, 각각 소용돌이 형상으로 뻗은 각 선단이 해당 절연판을 관통하여 서로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.