KR20130025729A - Usb 플러그 및 이를 이용한 usb 모뎀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 USB 플러그 및 이를 이용한 USB 모뎀에 관한 것으로, 더 상세하게는, USB 플러그의 크기를 소형화하면서, USB 모뎀의 안테나 성능을 강화할 수 있는 구조를 갖는 USB 플러그 및 이를 이용한 USB 모뎀에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 플러그는, USB 단자; 상기 USB 단자의 일단에 연결되는 PCB; 상기 PCB에 접속하는 케이블; 상기 케이블이 관통하는 제1 관통홀과 제2 관통홀을 갖는 힌지 결합 부재; 및 상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀을 지나 연장하는 케이블의 말단에 배치되는 접속단자를 포함한다.

Description

USB 플러그 및 이를 이용한 USB 모뎀 {USB PLUG AND USB MODEM USING THE SAME}
본 발명은 USB 플러그 및 이를 이용한 USB 모뎀에 관한 것으로, 더 상세하게는, USB 플러그의 크기를 소형화하면서, USB 모뎀의 안테나 성능을 강화할 수 있는 구조를 갖는 USB 플러그 및 이를 이용한 USB 모뎀에 관한 것이다.
이동통신망에서 사용되는 데이터 통신을 하기 위해서 무선 USB 모뎀이 많이 사용되고 있으며, 점차 크기가 소형화되는 추세이다.
종래의 무선 USB 모뎀의 경우, 700MHz 대역에 사용되는 LTE MIMO 안테나의 TRP(Total Radiated Power) 성능을 만족하기 위해서 안테나의 그라운드(ground) 길이가 12cm 이상을 확보해야 한다. 즉, USB 모뎀에 사용되는 안테나는 일정한 PCB 그라운드 길이가 필요한데, LTE 밴드(band) 중 700MHz 대역을 사용하게 되면 그라운드 몸체 길이가 λ/4인 12cm 이상을 확보해야만 하기 때문이다. 여기서, TRP는 방향이나 극성에 상관없이 안테나에 의해 실제로 방사되는 모든 전력의 합을 의미하며, 단말기의 송신성능을 나타내는 측정치이다. 또한, 그라운드는 RF 주파수 대역에서는 일정한 면적을 구성해야 그라운드로 기능하게 된다.
따라서, 종래의 USB 모뎀은 전체 크기에 영향을 주는 PCB 길이가 커져야만 하는 한계를 갖게 된다. 만약, 디자인을 위해서 그라운드 길이를 축소하게 되면, LTE 밴드의 700MHz 대역에서 안테나의 TRP(Total Radiated Power) 특성이 낮게 나올 수밖에 없는 것이 현실이다.
도 1은 종래의 USB 모뎀에 사용되는 USB 플러그의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, USB 플러그(10)는 4핀(pin) 커넥터(20), 케이블(30) 및 USB 단자(40)를 포함한다.
4핀 커넥터(20)는 USB 모뎀의 PCB(미도시)에 접속한다. USB 단자(40)는 데이터 통신을 하는 외부 전자장치와 접속하며, 상기 외부 전자장치는 케이블(30)과 4핀 커넥터(20)를 통해 USB 모뎀의 PCB와 전기적으로 연결된다.
종래의 케이블(30)은 도체인 와이어(32)와 상기 와이어(32)를 피복하는 절연 테이프로 구성된다. 케이블(30)의 말단은 절연 테이프가 제거되어 와이어(32)가 노출되며, 상기 노출된 와이어(32)는 USB 단자(40)의 일부인 USB 플러그 단자(42)에 연결된다.
로우 밴드(low band)(1GHz이하)에서 TIS(Total Isotropic Sensitivity)와 같은 안테나 성능을 충족하기 위해서는 USB 모뎀으로 영향을 주는 노이즈(noise) 성분들을 제거해야만 한다. 여기서, TIS는 이상적인 등방성 안테나로부터 얻을 수 있는 평균 전력을 의미하며, 단말기의 수신성능을 나타내는 측정치이다. 그러나, 기존의 USB 모뎀에 사용되는, 와이어(32)와 절연체 테이프로 구성되는 케이블(30)은 노이즈 차단 효과를 충분히 발휘하지 못하는 단점이 있었다.
특허문헌 1: 한국등록특허 10-0801300 (주식회사 엘비에스플러스) 2008. 02. 11. 요약, 청구항 제1항, 제2항, 제3항, 도 3 특허문헌 2: 한국공개특허 2008-0084860 (닛본 덴끼 가부시끼가이샤, 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤) 2008. 09. 19. 요약, 청구항 제1항, 도 1
본 발명의 목적은 안테나의 TRP(Total Radiated Power)와 TIS(Total Isotropic Sensitivity) 성능을 강화할 수 있는 USB 플러그 및 USB 모뎀을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 USB 플러그에 MCX 케이블을 적용함으로써, USB 모뎀에 대한 노이즈 차단 효과를 개선할 수 있는 USB 플러그를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 플러그는, USB 단자; 상기 USB 단자의 일단에 연결되는 PCB; 상기 PCB에 접속하는 케이블; 상기 케이블이 관통하는 제1 관통홀과 제2 관통홀을 갖는 힌지 결합 부재; 및 상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀을 지나 연장하는 케이블의 말단에 배치되는 접속단자를 포함한다.
상기 케이블은 MCX 케이블로 구성될 수 있다.
상기 케이블은 내측으로부터 순차적으로 도체, 절연체, 전도성 물질인 EMI 차폐 테이프 및 비전도성 물질인 자켓 테이프로 이루어질 수 있다.
상기 USB 플러그는, 상기 힌지 결합 부재 내의 상기 케이블의 표면에 압착하여 접속되는 전도성 재질의 쿠션을 더 포함하며, 상기 케이블의 자켓 테이프가 일부 영역에서 제거되어, EMI 차폐 테이프가 상기 쿠션과 직접 접할 수 있다.
상기 힌지 결합 부재의 일단에는 힌지 연결부가 결합할 수 있다.
상기 힌지 연결부 내에는 전도성 부재가 삽입되며, 상기 전도성 부재는 상기 쿠션과 접할 수 있다.
상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀은 서로 수직하는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 USB 모뎀은, 안테나가 내장된 제1 케이스; 상기 제1 케이스에 접하며, 상기 안테나에 대한 그라운드 역할을 하는 메인 PCB가 배치되는 제2 케이스; 및 상기 제2 케이스의 말단에 장착되는 USB 플러그를 포함하며, 상기 USB 플러그는, USB 단자; 상기 USB 단자의 일단에 연결되는 PCB; 상기 PCB에 접속하는 케이블; 상기 케이블이 관통하는 제1 관통홀과 제2 관통홀을 갖는 힌지 결합 부재; 및 상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀을 지나 연장하는 케이블의 말단에 배치되는 접속단자를 포함하며, 상기 접속단자는 상기 메인 PCB에 형성된 제1 접속구에 접속한다.
상기 USB 플러그의 힌지 결합 부재는 일단 또는 양단에 힌지 구조를 가지며, 상기 제2 케이스에 힌지 결합할 수 있다.
상기 케이블은 MCX 케이블로 구성될 수 있다.
상기 케이블은 내측으로부터 순차적으로 도체, 절연체, 전도성 물질인 EMI 차폐 테이프 및 비전도성 물질인 자켓 테이프로 이루어질 수 있다.
상기 USB 모뎀은, 상기 힌지 결합 부재 내의 상기 케이블의 표면에 압착하여 접속되는 전도성 재질의 쿠션을 더 포함하며, 상기 케이블의 자켓 테이프가 일부 영역에서 제거되어, EMI 차폐 테이프가 상기 쿠션과 직접 접할 수 있다.
상기 힌지 결합 부재의 일단에는 힌지 연결부가 결합할 수 있다.
상기 힌지 연결부 내에는 전도성 부재가 삽입되며, 상기 전도성 부재는 상기 쿠션과 접할 수 있다.
상기 제2 케이스 내부에는, 상기 메인 PCB와 상기 힌지 결합 부재의 일단의 전도성 부재를 전기적으로 연결시키는 접속부재가 배치되며, 상기 접속부재는 상기 메인 PCB의 제2 접속구에 체결될 수 있다.
상기 안테나에 대한 그라운드는, 상기 메인 PCB로부터 전기적으로 연결된 접속부재, 전도성 부재, 쿠션 및 EMI 차폐 테이프를 거쳐 상기 USB 플러그의 PCB까지 확장될 수 있다.
본 발명의 USB 플러그는 USB 모뎀의 안테나에 대한 그라운드 면적을 확장시키는 구조를 가지므로, USB 모뎀의 전체 크기를 줄이면서, 디자인 자유도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 MCX 케이블을 사용하여 USB 플러그를 구성하므로, 외부에서 유입되는 노이즈(noise)를 차단할 수 있어서, 로우 밴드(LOW Band)(1GHz이하)에서 안테나의 TIS(Total Isotropic Sensitivity) 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 USB 모뎀에 사용되는 USB 플러그의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 모뎀의 사시도들이다.
도 4a 및 4b는 도 2의 USB 모뎀의 제2 케이스의 구성을 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 USB 플러그를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 USB 플러그의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 USB 플러그에서 하우징과 힌지 결합 부재의 덮개를 분리한 평면도이다.
도 8은 도 7의 MCX 케이블을 A-A 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 9는 도 4에 도시된 접속부재의 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 USB 플러그 및 이를 이용한 USB 모뎀에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 모뎀의 사시도들이다.
도 2 및 3을 참조하면, USB 모뎀은 안테나가 내장된 제1 케이스(100), 상기 제1 케이스(100)에 접하는 제2 케이스(200) 및 상기 제2 케이스(200) 말단에 장착되는 USB 플러그(300)를 포함한다.
제1 케이스(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 제2 케이스(200)에 대해 회전가능하며, 제1 케이스(100)가 회전하면, 제2 케이스(200)의 일면에 구비된 수용홈(210)이 개방된다. 상기 수용홈(210) 내로 USB 플러그(300)가 회전하여 수용될 수 있으므로, 본 발명의 USB 모뎀은 휴대가 간편하다.
도 4a 및 4b는 도 2의 USB 모뎀의 제2 케이스의 구성을 도시한 도면들이다. 도 4a 및 4b를 참조하면, 제2 케이스(200) 내측에는 메인 PCB(220)가 배치된다. 제1 케이스(100)에 내장된 안테나는 제2 케이스(200)의 관통홀(230)을 통해 인출된 안테나 연결선(110, 120)에 의해 메인 PCB(220)에 접속하며, 메인 PCB(220)는 안테나에 대한 그라운드 역할을 한다.
메인 PCB(220)의 일단에는 USB 플러그(300)가 접속하는 제1 접속구(222)가 형성될 수 있다. USB 플러그(300)가 제1 접속구(222)에 접속하면, 안테나에 대한 그라운드가 메인 PCB(220) 뿐만 아니라 USB 플러그(300)까지 연장될 수 있다.
또한, 제2 케이스(200) 내부에는 접속부재(240)가 설치될 수 있으며, 접속부재(240)는 메인 PCB(220)에 형성된 제2 접속구(224)에 체결될 수 있다. 접속부재(240)는 메인 PCB(220)와 USB 플러그(300)의 힌지 결합 부재(340)(도 5)의 일단을 전기적으로 연결시킨다.
도 5는 본 발명의 USB 플러그를 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 USB 플러그의 분해 사시도이다. 또한, 도 7은 도 5의 USB 플러그에서 하우징과 힌지 결합 부재의 덮개를 분리한 평면도이다.
도 5 내지 7을 참조하면, USB 플러그(300)는 USB 단자(310), 상기 USB 단자(310)의 일단에 연결되는 PCB(320), 상기 PCB(320)에 접속하는 MCX 케이블(330), 상기 MCX 케이블(330)이 관통하는 제1 관통홀(346)과 제2 관통홀(348)을 갖는 힌지 결합 부재(340), 및 상기 힌지 결합 부재(340)의 제1 관통홀(346)과 제2 관통홀(348)을 지나 연장하는 MCX 케이블(330)의 말단에 배치되는 접속단자(350)를 포함한다. 상기 힌지 결합 부재(340)의 제1 관통홀(346)과 제2 관통홀(348)은 서로 수직하는 위치에 형성될 수 있다.
USB 플러그(300)의 힌지 결합 부재(340)는 일단 또는 양단에 힌지 구조를 가지며, 상기 제2 케이스(200)에 힌지 결합한다.
힌지 결합 부재(340)의 일단에는 힌지 연결부(342)가 결합하며, 상기 힌지 연결부(342) 내에는 전도성 부재(344)가 삽입된다. 전도성 부재(344)의 일단은 쿠션(370)과 접하며, 타단은 도 4에 도시한 접속부재(240)에 접하여, 메인 PCB(220)와 전기적으로 연결된다. 쿠션(370)은 전기 전도성을 지니면서 소정의 탄성을 가지고 있으므로, 힌지 결합 부재(340a) 내에 삽입되어, 전도성 부재(344)와 MCX 케이블(330)의 일부를 긴밀하게 밀착시킨다. 따라서, 본 발명의 USB 플러그(300)는, 접속단자(350)가 제1 접속구(222)에 접속하여 메인 PCB (220)와 연결되며, 제2 케이스(200) 내부에 배치된 접속부재(240)를 통해서도 메인 PCB(220)와 연결되므로, USB 모뎀의 안테나에 대한 그라운드는, 메인 PCB (220) 뿐만 아니라, USB 플러그(300) 내의 PCB(320)까지 확장될 수 있다.
상기 사항을 도 1의 종래의 USB 플러그(10)와 비교하면, 종래의 USB 플러그(10)는 말단에 4핀 커넥터(20)를 갖는 일반 케이블(30)이 USB 플러그 단자(42)에 직접 접속하므로, USB 플러그(10) 자체는 안테나에 대한 그라운드 역할을 수행하기 어려웠다.
그러나, 본 발명의 USB 플러그(300)는 USB 단자(310)와 MCX 케이블(330) 사이에 소정 면적의 PCB(320)가 배치되므로, 안테나에 대한 그라운드가 메인 PCB (220)에서 USB 플러그(300) 내의 PCB(320)까지 확장될 수 있다. 이에 따라, 1GHz 이하의 로우 밴드에서도 안테나의 TRP(Total Radiated Power) 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.
나아가, USB 플러그(300)가 랩탑 등의 전자장치에 접속하는 경우, 상기 전자장치의 그라운드까지 USB 모뎀의 안테나에 대한 그라운드로 활용할 수 있어서, 안테나의 TRP(Total Radiated Power) 특성을 크게 개선할 수 있으며, USB 모뎀에 사용되는 메인 PCB(220)의 크기를 기존의 제품보다 소형화할 수 있어서, USB 모뎀 전체 크기를 감소시킬 수 있게 된다.
USB 플러그(300)의 하우징(360a, 360b)는 힌지 결합 부재(340)의 제1 관통홀(346) 측에 결합하며, 내부에 배치되는 회전 스프링(312a, 312b)으로 인해 힌지 결합 부재(340)에 대해 소정 각도로 회전할 수 있다.
도 8은 도 7의 MCX 케이블을 A-A 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 8을 참조하면, MCX 케이블(330)은 내측으로부터 순차적으로 도체(332), 절연체(334), EMI 차폐 테이프(shielding tape)(336) 및 자켓 테이프(338)로 이루어진다.
종래의 케이블이 보통 도체와 절연체로 구성되는데 반해, 본 발명의 MCX 케이블(330)은 EMI 차폐 테이프(336) 및 자켓 테이프(338)를 더 구비하므로, 외부의 노이즈 차단 효과가 우수하다. 따라서, 본 발명의 USB 플러그(300)는 MCX 케이블(330)을 적용함으로써, 안테나의 TIS(Total Isotropic Sensitivity) 성능을 개선할 수 있다.
한편, 도 7을 다시 참조하면, 메인 PCB(220), 전도성 부재(344), 쿠션(370), MCX 케이블(330) 및 PCB(320)가 전기적으로 연결되기 위해, EMI 차폐 테이프(336)를 감싸고 있는 비전도성 물질인 자켓 테이프(338)가 MCX 케이블(330)의 일부 영역에서 제거되어, 전도성 물질인 EMI 차폐 테이프(336)가 쿠션(370)과 직접 접하게 된다.
도 9는 도 4에 도시된 접속부재의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 접속부재(240)는 전술한 바와 같이 메인 PCB(220)와 USB 플러그(300)의 힌지 결합 부재(340)의 일단을 전기적으로 연결시킨다. 즉, 접속부재(240)의 제1 접속부(242)는 힌지 결합 부재(340)의 전도성 부재(344)와 연결되며, 제2 접속부(244)는 메인 PCB(220)의 제2 접속구(224)에 체결되어, 메인 PCB(220)로부터 PCB(320)까지의 전기적 접속을 보조한다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 제1 케이스
110, 120: 안테나 연결선
200: 제2 케이스
210: 수용홈
220; 메인 PCB
222: 제1 접속구
224: 제2 접속구
230: 관통홀
240: 접속부재
242: 제1 접속부
244: 제2 접속부
300: USB 플러그
310: USB 단자
312a, 312b: 회전 스프링
320: PCB
330: MCX 케이블
332: 도체
334: 절연체
336: EMI 차폐 테이프
338: 자켓 테이프
340: 힌지 결합 부재
342: 힌지 연결부
344: 전도성 부재
346: 제1 관통홀
348: 제2 관통홀
350: 접속단자
360a, 360b: 하우징
370: 쿠션

Claims (16)

  1. USB 단자;
    상기 USB 단자의 일단에 연결되는 PCB;
    상기 PCB에 접속하는 케이블;
    상기 케이블이 관통하는 제1 관통홀과 제2 관통홀을 갖는 힌지 결합 부재; 및
    상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀을 지나 연장하는 케이블의 말단에 배치되는 접속단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 케이블은 MCX 케이블인 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  3. 제2항에 있어서, 상기 케이블은 내측으로부터 순차적으로 도체, 절연체, 전도성 물질인 EMI 차폐 테이프 및 비전도성 물질인 자켓 테이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  4. 제3항에 있어서, 상기 힌지 결합 부재 내의 상기 케이블의 표면에 압착하여 접속되는 전도성 재질의 쿠션을 더 포함하며, 상기 케이블의 자켓 테이프가 일부 영역에서 제거되어, EMI 차폐 테이프가 상기 쿠션과 직접 접하는 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  5. 제4항에 있어서, 상기 힌지 결합 부재의 일단에는 힌지 연결부가 결합하는 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  6. 제5항에 있어서, 상기 힌지 연결부 내에는 전도성 부재가 삽입되며, 상기 전도성 부재는 상기 쿠션과 접하는 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  7. 제1항에 있어서, 상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀은 서로 수직하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 USB 플러그.
  8. 안테나가 내장된 제1 케이스;
    상기 제1 케이스에 접하며, 상기 안테나에 대한 그라운드 역할을 하는 메인 PCB가 배치되는 제2 케이스; 및
    상기 제2 케이스의 말단에 장착되는 USB 플러그를 포함하며,
    상기 USB 플러그는,
    USB 단자;
    상기 USB 단자의 일단에 연결되는 PCB;
    상기 PCB에 접속하는 케이블;
    상기 케이블이 관통하는 제1 관통홀과 제2 관통홀을 갖는 힌지 결합 부재; 및
    상기 힌지 결합 부재의 제1 관통홀과 제2 관통홀을 지나 연장하는 케이블의 말단에 배치되는 접속단자를 포함하며, 상기 접속단자는 상기 메인 PCB에 형성된 제1 접속구에 접속하는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  9. 제8항에 있어서, 상기 USB 플러그의 힌지 결합 부재는 일단 또는 양단에 힌지 구조를 가지며, 상기 제2 케이스에 힌지 결합하는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  10. 제8항에 있어서, 상기 케이블은 MCX 케이블인 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  11. 제10항에 있어서, 상기 케이블은 내측으로부터 순차적으로 도체, 절연체, 전도성 물질인 EMI 차폐 테이프 및 비전도성 물질인 자켓 테이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  12. 제11항에 있어서, 상기 힌지 결합 부재 내의 상기 케이블의 표면에 압착하여 접속되는 전도성 재질의 쿠션을 더 포함하며, 상기 케이블의 자켓 테이프가 일부 영역에서 제거되어, EMI 차폐 테이프가 상기 쿠션과 직접 접하는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  13. 제12항에 있어서, 상기 힌지 결합 부재의 일단에는 힌지 연결부가 결합하는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  14. 제13항에 있어서, 상기 힌지 연결부 내에는 전도성 부재가 삽입되며, 상기 전도성 부재는 상기 쿠션과 접하는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 케이스 내부에는, 상기 메인 PCB와 상기 힌지 결합 부재의 일단의 전도성 부재를 전기적으로 연결시키는 접속부재가 배치되며, 상기 접속부재는 상기 메인 PCB의 제2 접속구에 체결되는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
  16. 제15항에 있어서, 상기 안테나에 대한 그라운드는, 상기 메인 PCB로부터 전기적으로 연결된 접속부재, 전도성 부재, 쿠션 및 EMI 차폐 테이프를 거쳐 상기 USB 플러그의 PCB까지 확장되는 것을 특징으로 하는 USB 모뎀.
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