KR20130044951A - 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법 - Google Patents

비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부스터 코일의 끝단 패턴을 통해 메인 안테나로 신호가 전달되도록 부스터 코일과 메인 안테나의 일정영역을 이웃하여 커플링함으로써 우수한 성능을 달성하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 커플링 방법에 있어서, 단말 내부에 형성된 요홈에 삽입되는 메인안테나 코일 및 상기 단말 내부를 보호하기 위한 단말커버에 안착되는 부스터 코일을 포함하되, 상기 부스터 코일의 일단부가 상기 메인안테나 코일의 단부에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법에 의해 달성된다.

Description

비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법{Mathod for optimum coupling of contactless comunication antenna and dual-resonance booster coil}
본 발명은 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부스터 코일의 끝단 패턴을 통해 메인 안테나로 신호가 전달되도록 부스터 코일과 메인 안테나의 일정영역을 이웃하여 커플링함으로써 우수한 성능을 달성하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법에 관한 것이다.
비접촉식 통신을 위한 안테나가 시스템과 함께 단말 내부에 탑재되어 RF 신호를 읽거나 쓸 때, 구현 공간이 협소한 경우 안테나는 매우 작게 설계되어야 한다. 이에, 그 방사성능 역시 저하되어 원활한 RF 통신이 어려운 문제점이 있었다. 더욱이, 안테나는 단말 내부에 탑재되기 때문에 주변 금속물질로부터 전파방해를 받기 때문에 그 어려움이 가중되는 문제점도 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 부스터 코일을 메인 안테나와 커플링하여 부스터 코일에서 메인 안테나의 신호를 전달받아 방사성능을 개선시켜 주고, 이중 공진을 통하여 대역폭을 넓혀주는 역할을 하는 방안이 고안되었다.
일반적으로 메인 안테나와 부스터 코일은 도 1과 같이 부스터 코일(210)의 패턴 전반에 커플링을 일으키기 위하여 메인안테나 코일(110)이 부스터 코일(210)의 중앙에 위치하는 것이 유리하다. 그러나, 메인안테나 코일(110)과 부스터 코일(210)의 물리적 크기 차가 큰 경우 부스터 코일(210)의 중앙에 메인안테나 코일(110)을 위치시켜 커플링을 유도하여도 커플링 영역의 공간적 차로 인해 방사성능에 한계가 생겨 원활한 커플링이 이루어지지 않아 성능개선이 전혀 이루어 지지 않는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 메인 안테나와 부스터 코일의 물리적 크기 차가 큰 경우에도 우수한 방사성능으로 원활한 커플링을 유도하여 소형 단말에서도 원활한 비접촉식 통신을 수행하는 최적의 커플링 구조를 제공하기 위한 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 커플링 방법에 있어서, 단말 내부에 형성된 요홈에 삽입되는 메인안테나 코일 및 상기 단말 내부를 보호하기 위한 단말커버에 안착되는 부스터 코일을 포함하되, 상기 부스터 코일의 일단부가 상기 메인안테나 코일의 단부에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 메인안테나 코일 또는 상기 부스터 코일 중 어느 하나 이상은 보조기판에 안착되어 상기 요홈에 삽입 또는 상기 단말커버에 안착되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 메인안테나 코일의 배면에 부착되는 제1페라이트 또는 상기 부스터 코일의 배면에 부착되는 제2페라이트 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제1페라이트는 메인안테나 코일의 전면적에 적용되고, 상기 제2페라이트는 메인안테나 코일과의 커플링이 발생하는 영역을 제외한 나머지 부분에 적용되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 메인 안테나와 부스터 코일의 물리적 크기 차가 큰 경우에도 우수한 방사성능으로 원활한 커플링을 유도하여 소형 단말에서도 원활한 비접촉식 통신을 수행하는 최적의 커플링 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 메인 안테나와 부스터 코일의 커플링 구조를 나타낸 도면((a)평면도, (b)정면도),
도 2는 본 발명에 따른 메인 안테나와 부스터 코일의 커플링 구조를 나타낸 도면((a)평면도, (b)정면도),
도 3은 종래기술과 본 발명의 주파수별 인덕턴스(Inductance) 차이를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 메인 안테나와 부스터 코일의 커플링 구조를 나타낸 상세구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 메인 안테나와 부스터 코일의 커플링 구조를 나타낸 도면((a)평면도, (b)정면도)이다. 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 커플링 방법에 있어서, 단말(100) 내부에 형성된 요홈에 삽입되는 메인안테나 코일(110) 및 단말(100) 내부를 보호하기 위한 단말커버(200)에 안착되는 부스터 코일(210)을 포함하되, 부스터 코일(210)의 일단부가 메인안테나 코일(110)의 단부에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 메인 안테나의 신호를 전달받아 방사성능을 개선시켜 주고, 이중 공진을 통하여 대역폭을 넓혀주어 통신장애를 억제하는 기능을 수행한다.
일반적으로 메인안테나 코일(110)을 부스터 코일(210)의 중앙에 위치시켜 패턴 전반에 커플링을 유도하였으나 메인안테나 코일(110)과 부스터 코일(210)의 물리적 크기차가 큰 경우 커플링 영역의 공간적 차로 인해 방사성능에 한계가 생겨 원활한 커플링이 이루어지지 않았다. 이에 본 발명에서는 도 2(b)와 같이 메인안테나 코일(110)과 부스터 코일(210)의 커플링 효과를 최대화하기 위하여 메인안테나 코일(110)을 부스터 코일(210)의 끝단 패턴을 통해 신호가 전달되도록 배치한 것이다.
도 3은 종래기술과 본 발명의 주파수별 인덕턴스(Inductance) 차이를 나타낸 도면이다. 여기에서, 종래기술은 메인안테나 코일(110)을 부스터 코일(210)의 중앙에 위치시키는 것이며, 인덕턴스는 비접촉식 통신을 위한 안테나에 있어서 안테나의 전류 전달특성을 결정하는 중요한 요소이다. 또한, 도 3에 도시된 도면에서 메인안테나 코일(110)과 부스터 코일(210)의 물리적 크기차는 1:5 이상이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 같은 환경 및 동일한 안테나를 적용한 경우 각 주파수 영역별로 1nH 이상의 인덕턴스 차이를 보인다. 이는 소형 안테나의 일반적인 인덕턴스가 0.8 내지 1.5nH 인 것을 감안할 때 매우 큰 비중을 차지하는 값이다.
도 4는 본 발명에 따른 메인 안테나와 부스터 코일의 커플링 구조를 나타낸 상세구성도이다. 단말(100)의 일반적인 폼팩터에서 도 4에 도시된 바와 같이, 메인안테나 코일(110) 또는 부스터 코일(210) 중 어느 하나 이상은 제1,2보조기판(120, 220)에 안착되어 요홈에 삽입되거나 단말커버(200)에 안착되는 것이 바람직하다.
이때, 메인안테나 코일(110) 또는 부스터 코일(210) 중 어느 하나 이상은 이러한 제1,2보조기판(120, 220)의 일면에 피복코일로 임베딩(Embedding)하여 형성되거나 보조기판의 일면에 전도성 잉크로 프린팅하여 형성될 수 있다.
여기에서, 피복코일의 코일은 Cu, Ag 또는 Al 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 메인안테나 코일(110) 또는 부스터 코일(210) 중 어느 하나 이상의 배면에는 전파방해를 해소하기 위한 제1,2페라이트(130, 230)가 적용되는 것이 바람직한데, 이러한 제1,2페라이트(130, 230)는 접착시트에 의해 메인안테나 코일(110) 또는 부스터 코일(210) 중 어느 하나 이상에 부착된다.
더욱 상세하게, 메인안테나 코일(110)의 배면에 부착되는 제1페라이트는 메인안테나 코일(110)의 전면적에 적용되고, 부스터 코일(210)의 배면에 부착되는 제2페라이트는 부스터 코일(210)의 전면적 중 메인안테나 코일(110)과 접하여 커플링이 발생하는 패턴의 영역을 제외한 나머지 부분에 적용되는 것이 바람직하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 단말 110 : 메인안테나 코일
120 : 제1보조기판 130 : 제1페라이트
200 : 단말커버 210 : 부스터 코일
220 : 제2보조기판 230 : 제2페라이트

Claims (7)

  1. 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 커플링 방법에 있어서,
    단말 내부에 형성된 요홈에 삽입되는 메인안테나 코일; 및
    상기 단말 내부를 보호하기 위한 단말커버에 안착되는 부스터 코일
    을 포함하되,
    상기 부스터 코일의 일단부가 상기 메인안테나 코일의 단부에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인안테나 코일 또는 상기 부스터 코일 중 어느 하나 이상은 보조기판에 안착되어 상기 요홈에 삽입 또는 상기 단말커버에 안착되는 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 메인안테나 코일 또는 상기 부스터 코일 중 어느 하나 이상은 상기 보조기판의 일면에 피복코일로 임베딩(Embedding)하여 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피복코일의 코일은 Cu, Ag 또는 Al 중 어느 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 메인안테나 코일 또는 상기 부스터 코일 중 어느 하나 이상은 상기 보조기판의 일면에 전도성 잉크로 프린팅하여 형성한 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인안테나 코일의 배면에 부착되는 제1페라이트 또는 상기 부스터 코일의 배면에 부착되는 제2페라이트 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.

  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1페라이트는 메인안테나 코일의 전면적에 적용되고, 상기 제2페라이트는 메인안테나 코일과의 커플링이 발생하는 영역을 제외한 나머지 부분에 적용되는 것을 특징으로 하는 비접촉 통신용 안테나 및 이중 공진용 부스터 코일의 최적 커플링 방법.
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