KR20160101640A - Antenna Bandwidth Expander - Google Patents
Antenna Bandwidth Expander Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160101640A KR20160101640A KR1020150146862A KR20150146862A KR20160101640A KR 20160101640 A KR20160101640 A KR 20160101640A KR 1020150146862 A KR1020150146862 A KR 1020150146862A KR 20150146862 A KR20150146862 A KR 20150146862A KR 20160101640 A KR20160101640 A KR 20160101640A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coil
- antenna
- electrically connected
- capacitor
- conductive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
Abstract
Description
본 발명은 안테나와 내부 RF 회로 간에 설치되는 안테나 대역폭 확장장치에 관한 것으로, 주파수대역이 넓어지고 있는 광대역 통신 시스템에 적용하여 통신 단말기의 송수신 성능을 향상시키는 기술에 관련한다.BACKGROUND OF THE
최근 LTE 이동 통신 단말기와 사물 인터넷 등 다양한 통신 서비스가 상용화 됨에 따라 하나의 단말기에서 지원해야 하는 주파수 대역이 점차 늘어나고 있으며, 제품의 슬림 디자인화 및 고용량 배터리 적용으로 안테나의 크기가 점차 작아지고 있는 추세이다. Recently, as various communication services such as LTE mobile communication terminal and object internet are commercialized, the frequency band to be supported by one terminal is gradually increasing, and the size of the antenna is gradually decreasing due to slim design of product and application of high capacity battery .
이러한 상황에서, 안테나 크기가 작으면서도 다중 대역 그리고 광대역을 구현할 수 있는 안테나 개발에 대한 연구가 설계 기법과 제조 공법적인 다양한 측면에서 이루어지고 있지만, 안테나 크기 제약에 따른 한계를 극복하지 못하고 있다. 특히, LTE(Long Term Evolution) 통신 단말기의 경우 광대역 안테나 특성 구현의 어려움을 극복하기 위해 튜너블 안테나 모듈 또는 RF 스위치(switching)를 이용한 주파수 밴드 스위칭에 대한 적용이 이루어지고 있지만, 비용 문제와 회로설계의 복잡성에 대한 문제를 안고 있다. In this situation, researches on antenna development that can realize multi - band and wideband antenna with small antenna size are performed in various aspects of designing method and manufacturing method, but they can not overcome limitations due to antenna size limitation. Particularly, in case of LTE (Long Term Evolution) communication terminal, application to frequency band switching using a tunable antenna module or an RF switch is overcome to overcome the difficulty of implementation of a broadband antenna characteristic. However, Of the complexity of the.
예를 들어, 도 1(a)은 안테나 방향으로의 진행파와 안테나로부터의 반사파를 각각 전원 검출(Power Detection)을 통해 파악하여 상대적 반사량을 일정 기준 값 아래로 유지하도록 (VSWR 기준관리) 디지털적으로 DAC값을 조절하여 TAM 내부의 LC값을 제어하여 안테나 매칭을 실시간으로 튜닝하는 방식이다.For example, FIG. 1 (a) shows a case where the traveling wave in the antenna direction and the reflected wave from the antenna are respectively detected by power detection and the relative reflection is kept below a certain reference value (VSWR reference management) The DAC value is adjusted to control the LC value inside the TAM to tune the antenna matching in real time.
도 1(b)은 안테나 접지 피딩의 위치를 제어하여 원하는 주파수로 스위칭하는 구조를 나타낸다. SW1과 SW2는 스위치를 의미하고, M1과 M2는 매칭 회로를 의미한다.1 (b) shows a structure for controlling the position of the antenna ground feeding to switch to a desired frequency. SW1 and SW2 denote switches, and M1 and M2 denote matching circuits.
SW1이 연결될 때와 SW2가 연결될 때 안테나의 공진 길이가 달라지는 것에 의한 공진 주파수 시프트(shift)를 이용한다.A resonance frequency shift due to the change of the resonance length of the antenna when SW1 is connected and when SW2 is connected is used.
도 1(a)의 종래 기술에 의하면, 성능 최적화를 위한 소프트웨어 알고리즘이 복잡하며, 고가의 TAM 적용으로 인해 제조원가가 상승하고 이를 제어하기 위해 복잡한 제어부 회로가 필요하며 PCB 실장 영역이 부족해지는 단점이 있다. 또한, 튜닝 범위를 넓히기 위하여 손실이 큰 L, C값이 적용되어 집중 소자에 의한 손실이 커진다. 그리고 외부 DC 전원의 인가로 인하여 안테나에 노이즈 문제를 야기할 수 있다.According to the prior art shown in FIG. 1 (a), a software algorithm for performance optimization is complicated, and manufacturing costs are increased due to the application of expensive TAM, and a complicated control unit circuit is required to control the manufacturing cost. . Also, in order to widen the tuning range, L and C values with large losses are applied and the loss due to the lumped element becomes large. And the external DC power supply may cause noise problems to the antenna.
도 1(b)의 종래 기술에 의하면, 접지 피딩의 적정 이격거리 d에 따라 주파수가 시프트되는 정도가 달라지는데 신호 공급 핀과 일정 거리 이상 벗어나면 특정 주파수 대역의 안테나 정합 특성이 나빠지는 문제가 있다. 따라서 주파수의 시프트량이 많이 필요할 때에는 스위치 온/오프에 따라서 선택되지 않은 주파수 대역의 특성이 열화되는 문제가 있다. 또한, 안테나 패턴과 DC 전원이 전기적으로 연결되어 있어 전원에 의한 안테나 노이즈 영향으로 감도 저하를 유발시킨다.According to the prior art shown in FIG. 1 (b), the degree of shifting the frequency varies according to the proper spacing distance d of the grounding feed. However, if the distance deviates from the signal feeding pin by more than a certain distance, the antenna matching characteristic in a specific frequency band is deteriorated. Therefore, when a large shift amount of frequency is required, there is a problem that the characteristics of a frequency band that is not selected by switching on / off deteriorates. Also, since the antenna pattern and the DC power supply are electrically connected to each other, the sensitivity of the antenna is deteriorated due to the influence of the antenna noise caused by the power supply.
따라서, 본 발명의 목적은 소형 안테나가 갖는 고질적인 협대역 특성의 한계를 개선시켜 점차 주파수대역이 넓어지고 있는 광대역 통신 시스템에 적용하여 통신 단말기의 송수신 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 대역폭 확장장치를 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide an antenna bandwidth extension device which can improve transmission and reception performance of a communication terminal by applying to a broadband communication system in which a frequency band is gradually widened, .
본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하여 제조원가가 저렴하면서 전자기기 내에서 실장영역을 많이 차지하지 않는 안테나 대역폭 확장장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an antenna bandwidth expanding device which is simple in structure, low in manufacturing cost, and does not occupy a large mounting area in an electronic device.
상기의 목적은, RF 시스템과 안테나 사이에 이들과 전기적으로 연결되도록 회로기판에 실장되며, 상기 안테나에 전기적으로 연결된 제1도전단자; 상기 제1도전단자와 제1커패시터를 개재하여 전기적으로 연결된 제2도전단자; 상기 제1 및 제2도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제1코일; 상기 RF 시스템의 급전부에 전기적으로 연결된 제3도전단자; 상기 제3도전단자와 제2커패시터를 개재하여 전기적으로 연결된 제4도전단자; 상기 제3 및 제4도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제2코일; 및 상기 제2 및 제3도전단자와 상기 제1 및 제4도전단자 사이에 개재되는 제3 및 제4커패시터를 포함하며, 상기 제2커패시터와 상기 제4커패시터는 각각 상기 제2코일에 병렬 및 직렬 접속되어 낮은 주파수 대역인 제1주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1커패시터와 상기 제3커패시터는 상기 제1코일에 병렬 및 직렬 접속되어 높은 주파수 대역인 제2주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1 및 제3커패시터는 상기 제1코일에 병렬 접속되어 높은 주파수 대역인 제2주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1 및 제2코일은 서로 반대 방향으로 감겨 자기 결합하는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치에 의해 달성된다.The above object is achieved by a radio communication system comprising: a first conductive terminal mounted on a circuit board to be electrically connected between an RF system and an antenna, the first conductive terminal being electrically connected to the antenna; A second conductive terminal electrically connected to the first conductive terminal via a first capacitor; A first coil electrically connected between the first and second conductive terminals; A third conductive terminal electrically connected to the feeding portion of the RF system; A fourth conductive terminal electrically connected to the third conductive terminal via a second capacitor; A second coil electrically connected between the third and fourth conductive terminals; And third and fourth capacitors interposed between the second and third conductive terminals and the first and fourth conductive terminals, wherein the second capacitor and the fourth capacitor are connected in parallel and in parallel to the second coil, respectively, Wherein the first and third capacitors constitute a second frequency band resonant circuit which is connected in parallel and in series to the first coil so as to be a high frequency band, And the first and third capacitors are connected in parallel to the first coil to constitute a second frequency band resonant circuit which is a high frequency band and the first and second coils are wound in opposite directions to be magnetically coupled ≪ / RTI >
상기의 목적은, RF 시스템과 안테나 사이에 이들과 전기적으로 연결되도록 회로기판에 실장되며, 하면에 제1 내지 제4도전단자가 이격 형성되고, 내부에 상기 제1 및 제2도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제1코일과 상기 제3 및 제4도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제2코일을 구비하는 세라믹 본체; 및 상기 회로기판에 상기 제1 내지 제4도전단자에 대응하여 형성된 제1 내지 제4도전패드 사이에 개재되어 연결된 제1 내지 제4커패시터를 포함하며, 상기 제1도전단자는 상기 안테나에 전기적으로 연결되고, 상기 제3도전단자는 상기 RF 시스템의 급전부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 및 제4커패시터는 상기 제2코일에 병렬 및 직렬 접속되어 낮은 주파수 대역인 제1주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1 및 제3커패시터는 상기 제1코일에 병렬 및 직렬 접속되어 높은 주파수 대역인 제2주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1 및 제2코일은 서로 반대 방향으로 감겨 자기 결합하는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치에 의해 달성된다.It is an object of the present invention to provide an RF system and an antenna, which are mounted on a circuit board so as to be electrically connected to the RF system and the antenna, wherein the first to fourth conductive terminals are spaced apart from each other, And a second coil electrically connected between the third and fourth conductive terminals; And first to fourth capacitors interposed between the first to fourth conductive pads formed corresponding to the first to fourth conductive terminals on the circuit board, wherein the first conductive terminal is electrically connected to the antenna And the third conductive terminal is electrically connected to the feeding part of the RF system so that the second and fourth capacitors are connected in parallel and in series to the second coil to constitute a first frequency band resonant circuit which is a low frequency band And the first and third capacitors are connected in parallel and in series to the first coil to constitute a second frequency band resonant circuit which is a high frequency band, and the first and second coils are wound in opposite directions to magnetically couple The antenna bandwidth extension device comprising:
바람직하게, 상기 제1코일은 상기 제2코일 내부에 위치할 수 있다.Preferably, the first coil may be located inside the second coil.
바람직하게, 상기 제1 및 제2코일의 수평 단면 형상은 원형이나 다각형일 수 있다.Preferably, the horizontal cross-sectional shape of the first and second coils may be circular or polygonal.
바람직하게, 상기 제2 및 제4도전단자는 외부 인덕터를 개재하여 접지에 전기적으로 연결될 수 있다.Preferably, the second and fourth conductive terminals may be electrically connected to the ground via an external inductor.
상기의 목적은, 하면의 네 모서리에 각각 도전 단자가 형성되고, 중앙에 접지 단자가 형성된 제1세라믹 시트; 제1커패시터 패턴이 형성되는 제2세라믹 시트; 상기 제1커패시터 패턴 또는 제2커패시터 패턴과 제1 및 제2코일 패턴이 형성되는 다수의 제3세라믹 시트; 상기 제1커패시터 패턴이 형성되는 제4세라믹 시트를 포함하며, 상기 각 세라믹 시트가 순차 적층됨으로써, 상기 제1 및 제2코일 패턴은 각각 비어 홀을 통하여 연결되어 코일을 구성하여 서로 자기 결합되고, 상기 제1 및 제2커패시터 패턴은 각각 적층된 상태에서 서로 중첩되어 커패시터를 구성하고, 상기 코일과 커패시터는 비어 홀을 통하여 상기 도전 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치에 의해 달성된다.The above object is achieved by a ceramic sheet comprising: a first ceramic sheet having conductive terminals formed on four corners of a lower surface thereof and having a ground terminal at a center thereof; A second ceramic sheet on which a first capacitor pattern is formed; A plurality of third ceramic sheets on which the first capacitor pattern or the second capacitor pattern and the first and second coil patterns are formed; And a fourth ceramic sheet on which the first capacitor pattern is formed. The ceramic sheets are sequentially laminated so that the first and second coil patterns are connected to each other through the via holes to form coils, Wherein the first and second capacitor patterns are stacked on each other to constitute a capacitor, and the coil and the capacitor are electrically connected to the conductive terminal through a via hole. do.
바람직하게, 하면의 네 모서리에 각각 도전 단자가 형성되고, 중앙에 접지 단자가 형성된 제1세라믹 시트; 하나의 연결 패턴이 형성된 제2세라믹 시트; 제1 및 제2코일 패턴이 형성되는 다수의 제3세라믹 시트; 다른 연결 패턴이 형성된 제4세라믹 시트를 포함하며, 상기 각 세라믹 시트가 순차 적층됨으로써, 상기 제1 및 제2코일 패턴은 각각 비어 홀을 통하여 연결되어 코일을 구성하여 서로 자기 결합되고, 상기 코일은 상기 연결 패턴과 비어 홀을 통하여 상기 도전 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치에 의해 달성된다.Preferably, the first ceramic sheet is provided with conductive terminals at four corners of the lower surface thereof and a ground terminal at the center thereof. A second ceramic sheet having one connection pattern; A plurality of third ceramic sheets on which first and second coil patterns are formed; Wherein the first and second coil patterns are connected to each other via via holes to form a coil and are magnetically coupled to each other, And electrically connected to the conductive terminal via the connection pattern and the via hole.
바람직하게, 상기 제1 및 제2코일 패턴은 서로 다른 세라믹 시트에 형성될 수 있다.Preferably, the first and second coil patterns may be formed on different ceramic sheets.
상기한 구성에 의하면, 넓은 주파수 특성을 요구하는 안테나의 대역폭을 확장시킬 수 있다.According to the above configuration, the bandwidth of the antenna that requires wide frequency characteristics can be extended.
또한, 구조가 간단하여 제조원가가 저렴하면서 스마트폰과 같은 전자기기 내에서 실장영역을 많이 차지하지 않는다.In addition, since the structure is simple, the manufacturing cost is low, and the mounting area is not occupied much in an electronic device such as a smart phone.
또한, 안테나의 후단에 단독으로 또는 매칭회로와 같이 사용될 수 있으며, 매칭회로의 전단이나 후단에 적용 가능하여 시스템 설계에 대한 자유도를 높일 수 있다.Also, it can be used alone or as a matching circuit at the rear end of the antenna, and can be applied to the front end or the rear end of the matching circuit, thereby increasing the degree of freedom in system design.
도 1은 종래 기술을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치와 층별 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 내부 연결구조를 보여주는데, 도 3(a)은 낮은 주파수대역과 높은 주파수대역에 영향을 주는 코일패턴 간에 결합된 구조를 보여주고, 도 3(b)은 낮은 주파수대역과 높은 주파수대역에 영향을 주는 코일패턴의 분리된 구조를 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 내부 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 등가회로도이다.
도 6(a)과 6(b)은 제1공진 주파수(925㎒)와 제2공진 주파수(1990㎒)에서의 자계 필드(Magnetic field) 분포를 나타낸다.
도 7(a)과 7(b)은 각각 코일1,2의 크기에 대하여 반사손실(return loss)의 영향을 나타낸 그래프이다.
도 8(a)과 8(b)은 외부 인덕터 L3와 L4에 대한 반사손실 영향을 나타낸 그래프이다.
도 9는 외부 인덕터 L3와 L4의 인덕턴스 값을 통하여 측정한 반사손실 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10(a)은 코일 크기를 최적화하여 측정한 반사손실 값을 나타내는 그래프이고, 도 10(b)은 제1공진 주파수 대역과 제2공진 주파수 대역에서 삽입손실에 대한 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 특정 제품에서 LC 매칭을 한 안테나의 반사손실과 본 발명의 안테나 대역폭 확장장치가 적용된 안테나의 S11[dB]을 비교하여 측정한 그래프이다.
도 12(a)는 제1공진 주파수 대역에서 방사 효율을 나타낸 그래프이고, 도 12(b)는 제2공진 주파수 대역에서 방사 효율을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대역폭 확장장치를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 결선도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 내부 평면도이다.Figure 1 shows the prior art.
FIG. 2 shows a bandwidth extension device and a layered structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows an internal connection structure of a bandwidth extension device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) shows a structure that is coupled between coil patterns affecting a low frequency band and a high frequency band, (b) shows the isolated structure of the coil pattern affecting the low and high frequency bands.
4 is an interior plan view of a bandwidth extension device in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is an equivalent circuit diagram of a bandwidth extending apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 (a) and 6 (b) show the magnetic field distribution at the first resonance frequency (925 MHz) and the second resonance frequency (1990 MHz).
7 (a) and 7 (b) are graphs showing the effect of return loss on the sizes of the
8 (a) and 8 (b) are graphs showing the effect of return loss on the external inductors L 3 and L 4 .
9 is a graph showing return loss characteristics measured through inductance values of external inductors L 3 and L 4 .
10 (a) is a graph showing return loss values measured by optimizing the coil size, and FIG. 10 (b) is a graph showing frequency characteristics with respect to insertion loss in the first resonance frequency band and the second resonance frequency band.
11 is a graph showing a comparison between S11 [dB] of an antenna to which an antenna bandwidth expanding apparatus of the present invention is applied, and reflection loss of an LC-matched antenna in a specific product.
FIG. 12A is a graph showing radiation efficiency in a first resonance frequency band, and FIG. 12B is a graph showing radiation efficiency in a second resonance frequency band.
13 shows a bandwidth extension device according to another embodiment of the present invention.
14 is a wiring diagram of a bandwidth extension device according to another embodiment of the present invention.
15 is an internal plan view of a bandwidth extension device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 안테나 대역폭 확장장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an antenna bandwidth expanding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치와 층별 구조를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 내부 연결구조를 보여주는데, 도 3(a)은 낮은 주파수대역과 높은 주파수대역에 영향을 주는 코일패턴 간에 결합된 구조를 보여주고, 도 3(b)은 낮은 주파수대역과 높은 주파수대역에 영향을 주는 코일패턴의 분리된 구조를 보여주며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 내부 평면도이다. 도 3(b)에서 동일한 도전 패턴에 대해서는 도면부호를 생략한다.3 shows an internal connection structure of a bandwidth expanding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) shows a structure of a bandwidth expanding apparatus and a layer structure according to an embodiment of the present invention, And FIG. 3 (b) shows the separated structure of the coil pattern affecting the low frequency band and the high frequency band. FIG. 4 Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI > In FIG. 3 (b), the same reference numerals are omitted for the same conductive pattern.
안테나 대역폭 확장장치는 박스 형상의 세라믹 본체(10)와 하면에 노출된 도전 단자(21, 22, 23, 24)와 접지 단자(25)로 이루어지는데, 세라믹 본체(10)는 각각 도전 패턴이 형성된 세라믹 시트(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 적층되어 구성된다. 여기서, 접지단자(25)는 솔더링 강도를 증가시키기 위해 더미(dummy) 단자일 수도 있고, 생략되어도 특성에는 큰 영향이 없다. 접지단자(25)를 생략할 경우, 하면에 노출된 도전단자(21, 22, 23, 24)는 세라믹 본체의 측면까지 연장되는 구조를 갖는다.The antenna bandwidth expanding device comprises a box-shaped
안테나 대역폭 확장장치는 진공픽업에 의한 표면실장이 가능하며, 가령 휴대폰 내부에 장착된 회로기판에 실장되는데, 독립된 부품으로 가령 RF 시스템의 급전부(feed port)와 안테나와 연결된 연결 포트 사이에서 이들과 전기적으로 연결된다. The antenna bandwidth extension device can be surface mounted by vacuum pick-up, for example mounted on a circuit board mounted inside a mobile phone, which is an independent component, for example between the feed port of the RF system and the connection port connected to the antenna, And is electrically connected.
세라믹 본체(10)의 내부에서는 각 세라믹 시트(또는 그린 시트)(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 인쇄 형성된 도전 패턴이 비어 홀을 통하여 3차원 형상으로 전기적 또는 자기적으로 연결되어 회로를 구성한다.In the
다시 말해, 도 2(b)와 같이 각 층, 이 실시 예에서는 6개 층을 이루는 세라믹 시트(11 ~ 16)에는 각 도전 패턴(즉, 코일 패턴, 커패시터 패턴, 연결 패턴 등)이, 가령 은(Ag) 페이스트가 인쇄되어 형성되며, 각 층을 적층하고 LTCC 공법을 이용하여 소성함으로써 세라믹 본체(10)를 형성하게 된다.In other words, each conductive pattern (i.e., coil pattern, capacitor pattern, connection pattern, and the like) is formed on each of the
세라믹 시트(11)의 하면에는 네 모서리에 도전 단자(21, 22, 23, 24)가 형성되고 중앙에 접지 단자(25)가 형성되며, 각 도전 단자(21, 22, 23, 24)의 소정 위치에서 세라믹 시트(11)에는 비어 홀(101, 104, 201, 204)이 형성된다.22, 23, and 24 are formed at four corners on the lower surface of the
여기서, 각 세라믹 시트에서 같은 위치에 형성되는 비어 홀에는 동일한 부호가 부여된다.Here, the via holes formed at the same position in each ceramic sheet are given the same reference numerals.
세라믹 시트(12)의 상면에는 커패시터 패턴(112, 121, 212, 221)과 연결 패턴(241, 242, 243, 244)이 형성되고 이들을 세라믹 시트(11)의 도전 단자(21, 22, 23, 24)에 전기적으로 연결하는 비어 홀(101, 104, 201, 204)이 형성된다.
세라믹 시트(13)에는 커패시터 패턴(111, 122, 211, 222)과 코일 패턴(131, 231)이 형성되고, 세라믹 시트(14)에는 커패시터 패턴(112, 121, 212, 221)과 코일 패턴(132, 232)이 형성되고, 세라믹 시트(15)에는 커패시터 패턴(111, 122, 211, 212)과 코일 패턴(133, 233)이 형성되고, 세라믹 시트(16)에는 커패시터 패턴(112, 121, 212, 221)과 연결 패턴(245, 246)이 형성된다.
각 세라믹 시트(13, 14, 15, 16)에는 상하 간의 전기적 연결을 위한 비어 홀이 형성되는데, 도 2(b)와 같이, 도전 단자(21, 22, 23, 24)와 직접적인 전기적 연결을 위한 비어 홀(101, 104, 201, 204), 코일 패턴(131, 132, 133)(231, 232, 233)을 상호 전기적으로 연결하기 위한 비어 홀(부호가 부여되지 않음), 그리고 각 커패시터 패턴(111, 112)(121, 122)(211, 212)(221, 222)과 도전 단자(21)(22)(23)(24)와의 전기적 연결을 위한 비어 홀(102, 103)(105, 106)(202, 203)(205, 206)이 각 세라믹 시트(13, 14, 15, 16)의 적절한 위치에 형성된다.As shown in FIG. 2 (b), via holes for electrical connection between the upper and lower portions are formed in the respective
이를 도 3(b)과 같이 입체적으로 나타내면, 도전 단자(21, 22, 23, 24)는 비어 홀(101, 104, 201, 204)에 채워진 전도성 플러그(101', 104', 201', 204')와 비어 홀(102, 103)(105, 106)(202, 203)(205, 206)에 채워진 전도성 플러그(102', 103')(105', 106')(202', 203')(205', 206')를 통해 각각 커패시터 패턴(111, 112)(121, 122)(211, 212)(221, 222)에 연결되고, 비어 홀(103, 106, 203, 206)에 채워진 전도성 플러그(103', 106', 203', 206')를 통해 각각 코일 패턴(130, 230)에 연결된다.3 (b), the
따라서, 전체적으로 각 커패시터 패턴(111, 112)(121, 122)(211, 212)(221, 222)은 커패시터를 구성하고, 코일 패턴(131, 132, 133)(231, 232, 233)은 자계 결합된 코일1(130)과 코일2(230)를 형성하며, 이에 관련된 회로설명은 후술한다.Therefore, the
이 실시 예에서는 코일1(130)을 이루는 코일 패턴(131, 132, 133)과 코일2(230)를 이루는 코일 패턴(231, 232, 233)이 모두 같은 세라믹 시트(13, 14, 15)에 형성되는 것을 예로 들었지만, 필요에 의해 각각 다른 세라믹 시트에 형성할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 구성과 동작에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the bandwidth expanding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 등가회로도이다.5 is an equivalent circuit diagram of a bandwidth extending apparatus according to an embodiment of the present invention.
안테나 대역폭 확장장치는 안테나와 내부 RF 시스템 사이에 개재되어 설치되는데, 도 3에서, 도전 단자(21)는 안테나에 연결된 연결 포트와 전기적으로 연결되고, 도전 단자(23)는 RF 시스템의 급전부(feed port)와 전기적으로 연결된다.3, the
따라서, RF 시스템으로부터 도전단자(23)을 통하여 전달된 신호에너지는 코일2(230)에 전달되고, 코일2(230)에서 생성된 자계 필드의 자속성분에 의해 코일1(130)에 유도 전류가 결합되어 도전 단자(21)에 전달되어 안테나의 연결 포트로 전달된다. Therefore, the signal energy transmitted from the RF system through the
코일2(230)가 감긴 방향의 반대 방향으로 코일1(130)을 형성하여 자계 결합을 유도한다. 코일1(130)과 코일2(230)가 감긴 방향에 의해서 낮은 주파수 대역인 제1공진 주파수 대역은 코일1(130)과 코일2(230) 사이의 영역에서 강한 자계 결합을 유도할 수 있고, 높은 주파수 대역인 제2공진 주파수 대역은 코일1(130)과 코일2(230)의 중심부 영역에서 강한 자계 결합을 통하여 신호 에너지를 전달되게 한다.
코일2(230)가 코일1(130)을 포함하는 이 실시 예에서는 코일1(130)과 코일2(230)의 감긴 방향이 서로 반대 방향으로 코일을 형성하였지만, 코일1(130)과 코일2(230)의 감긴 방향을 같게 구현하여 코일의 중심부에 자계 결합을 형성시키는 구조도 포함할 수 있다.In this embodiment in which the
커패시터 패턴(111, 221)(112, 122)(121, 211)(212, 222)은 각각 적층구조를 구비하여 도 4의 커패시터 C14, C12, C32 및 C34를 구성하고, 각 세라믹 시트(13, 14, 15)에 형성된 코일 패턴(131, 132, 133)(231, 232, 233)은 적층되어 코일1(130)과 코일2(230)를 구성한다.The
따라서, 각 커패시터 C12와 C14, C32와 C34는 각각 코일 1,2(130, 230)에 병렬 접속되며 각 도전 단자(21, 22, 23, 24) 사이의 커패시턴스 값을 로딩시킨다.Accordingly, the capacitors C 12 and C 14 , C 32 and C 34 are connected in parallel to the
여기서, 각 코일1,2(130, 230)는 전기적으로 연결되어 있지 않지만, 코일2(230)에서 생성된 자계 필드(Magnetic field)의 자속성분(Magnetic flux)에 의해 코일1(130)에 유도 전류가 결합되어 RF 시스템의 급전부에서의 신호에너지가 안테나의 연결 포트까지 전달된다.Although the
세라믹 시트(13, 14, 15)에 각각 형성된 코일 패턴(131, 132, 133)(231, 232, 233)은 각 시트에서 코일1,2(130, 230)의 일부분을 동시에 포함하는 구조로 이루어지며, 코일1,2(130, 230)는 다른 크기로 형성되어 하나의 코일이 다른 하나의 코일 내부에 위치하는 구조를 갖는다. 여기서는, 코일1(130)이 코일2(230)에 완전히 포함되는 구조로서 코일 간에 결합을 최대화시켜 신호에너지의 손실을 최소화할 수 있는 구조이다. The
코일2(230)에 직렬 접속된 커패시터 C14, 병렬 접속된 C12는 코일2(230)와 결합하여 하나의 LC 공진 회로를 형성하고, 코일1(130)에 직렬 접속된 커패시터 C12, 병렬 접속된 C32는 코일1(130)과 결합하여 다른 LC 공진 회로를 형성한다.Coil second series connected capacitors to 230 C 14, parallel-connected C 12 is combined with the coil 2 (230) and form a LC resonance circuit, connected in series to the coil 1 (130) capacitors C 12, parallel The connected C 32 combines with
도 5를 참조하면, 대역폭 확장장치는, 저주파 대역에 영향을 주는 제1공진주파수 블록(100)과 고주파 대역에 영향을 주는 제2공진 주파수 블록(200)으로 구분된다.Referring to FIG. 5, the bandwidth extension device is divided into a first
따라서, 제1공진 주파수에 주요 영향을 주는 요소는 코일2(230)와 커패시터 C14, C34 및 외부 인덕터 L4이고 제2공진 주파수에 주요 영향을 주는 요소는 코일1(130)과 커패시터 C12, C32 및 외부 인덕터 L3이다. 코일1,2(130, 230)에 의해 형성되는 상호 인덕턴스 LM은 제1공진 주파수와 제2공진 주파수에 동시에 영향을 준다. Therefore, the elements that have a major influence on the first resonant frequency are the
정리하면, 코일2(230)와 커패시터 C14, C34 및 외부 인덕터 L4는 저주파 대역에 영향을 주는 제1공진주파수 블록(100)을 형성하고, 코일1(130)과 커패시터 C12, C32 및 외부 인덕터 L3은 고주파 대역에 영향을 주는 제2공진 주파수 블록(200)을 형성한다.In summary, the
여기서, 도전 단자(22, 24)는 각각 외부 인덕터 L3과 L4를 개재하여 접지에 전기적으로 연결된다.Here, the
RF 시스템의 급전부에 연결된 도전 단자(23)에서 안테나의 연결 포트에 연결된 도전 단자(21)로 신호에너지의 효율적인 전달을 위해 코일1,2(130, 230)의 자기 결합을 강하게 형성시켜야 한다. The magnetic coupling of the
코일 간의 커플링을 설명하기 위해 일반적으로 결합계수(Coupling coefficient, k)를 사용하는데, k는 0에서 1 사이의 값을 가지며 0은 코일 간에 서로 분리(decoupling)되었다는 뜻이며 1은 코일 간에 이상적으로 결합(coupling)이 되었음을 의미한다. 일반적으로 코일의 형상, 간격, 방향 등에 따라서 k값에 영향을 미친다. To illustrate the coupling between coils, we usually use coupling coefficient k, where k has a value between 0 and 1, 0 means decoupling between coils, 1 means ideal between coils, Which means that there is coupling. Generally, the shape, spacing, and direction of the coil affect the k value.
본 발명의 안테나 대역폭 확장장치는 코일2(230)가 코일1(130)을 완전히 포함하며, 서로 반대 방향으로 감겨 자계 결합된 구조로서 제1주파수 대역은 코일 간의 이격거리를 최소화하여 신호에너지 손실을 최소화하였고, 제2공진 주파수 대역은 코일의 중심부에 자계 결합을 강하게 하여 손실을 최소화하면서 광대역에 걸쳐 신호 에너지 전달을 가능하게 한 구조이다.The antenna bandwidth extension device of the present invention is a structure in which the coil 2 (230) completely includes the coil 1 (130) and is magnetically coupled by being wound in the opposite direction to each other. The first frequency band minimizes the separation distance between the coils, And the second resonance frequency band is a structure that enables signal energy transmission over a wide band while minimizing loss by strengthening magnetic field coupling at the center of the coil.
도 6(a)과 6(b)은 제1공진 주파수(925㎒)와 제2공진 주파수(1990㎒)에서의 자계 필드(Magnetic field) 분포를 나타낸다. 제1공진 주파수에서는 코일1,2(130, 230) 사이의 영역에서 자계 필드가 강하게 형성되고, 제2공진 주파수에서는 코일1(130) 안쪽 영역에서 자계 필드가 강하게 형성이 된다.6 (a) and 6 (b) show the magnetic field distribution at the first resonance frequency (925 MHz) and the second resonance frequency (1990 MHz). At the first resonance frequency, the magnetic field is strongly formed in the region between the
도 7(a)은 코일1(130)의 크기에 대하여 반사손실(return loss)의 영향을 나타낸 그래프이다. 코일1의 크기가 커질수록 제1공진 주파수는 큰 변화가 없는 반면 제2공진 주파수가 낮은 쪽으로 이동함을 볼 수 있다. 7 (a) is a graph showing the effect of return loss on the size of
도 7(b)은 코일2의 크기에 대하여 반사손실의 영향을 나타낸 그래프이다. 코일2의 크기가 커질수록 제1공진 주파수가 낮은 쪽으로 이동하고 제2공진 주파수는 큰 변화가 없음을 알 수 있다. 7 (b) is a graph showing the influence of the return loss on the size of the
도 8(a)은 외부 인덕터 L3에 대한 반사손실 영향을 나타낸 것으로 L3 인덕턴스 값이 낮아질수록 제2공진 주파수는 높은 쪽으로 이동되며, 적절한 값을 통한 제2공진 주파수에서의 임피던스 매칭을 최적화시킬 수 있다. 8A shows the effect of return loss on the external inductor L 3. As the L 3 inductance value becomes lower, the second resonant frequency shifts toward higher, and the impedance matching at the second resonant frequency through the appropriate value is optimized .
도 8(b)은 외부 인덕터 L4에 대한 반사손실 영향을 나타낸 것으로 L3 인덕턴스 값이 낮아질수록 제1공진 주파수는 높은 쪽으로 이동되며, 적절한 값을 통한 제1공진 주파수에서의 임피던스 매칭을 최적화시킬 수 있다.FIG. 8 (b) shows the effect of the return loss on the external inductor L 4. As the L 3 inductance value decreases, the first resonance frequency shifts to higher value and the impedance matching at the first resonance frequency through the appropriate value is optimized .
도 9는 코일1,2의 수평 단면 형상이 각각 사각형상으로 0.5×0.5㎜와 1.0×1.0㎜의 크기를 가질 때 각 코일에 직렬 및 병렬 연결된 커패시터 C14, C12, C32 및 C34의 커패시턴스 값에 대한 영향을 실측하였고, 적절한 외부 인덕터 L3와 L4의 인덕턴스 값을 통하여 측정한 반사손실 특성이다.FIG. 9 is a graph showing the relationship between capacitances of the capacitors C 14 , C 12 , C 32 and C 34 connected in series and in parallel to each coil when the horizontal cross-sectional shapes of the
다음의 [표 1]과 [표 2]는 도 9의 측정 결과에 적용된 샘플 S의 코일 크기와 외부 인덕터 L3와 L4의 인덕턴스 값이며, [표 3]은 도 9의 측정 결과에 적용된 각각의 커패시턴스 값을 정리한 것이다. The following [Tables 1] and [2] are the coil size of the sample S applied to the measurement result of FIG. 9 and the inductance values of the external inductors L 3 and L 4 , and [Table 3] The capacitance value of the capacitor is summarized.
S1
S1
S2
S2
S3
S3
도 10(a)은 코일 크기를 최적화하여 측정한 반사손실 값으로 특정 제품에 맞추어 제1공진 주파수와 제2공진 주파수를 최적화한 것을 나타내고, 도 10(b)은 제1공진 주파수 대역과 제2공진 주파수 대역에서 삽입손실에 대한 주파수 특성을 나타낸다.Fig. 10 (a) shows that the first resonance frequency and the second resonance frequency are optimized for a specific product with the return loss value measured by optimizing the coil size, Fig. 10 (b) And shows the frequency characteristic for insertion loss in the resonance frequency band.
도 11은 PCB 크기가 130×65×0.8㎜의 크기를 갖는 FR4 Bare PCB 기준에서 특정 제품에서 LC 매칭을 한 안테나의 반사손실과 본 발명의 안테나 대역폭 확장장치가 적용된 안테나의 반사손실을 비교하여 측정한 그래프이고, [표 4]는 LC 매칭회로만 구비한 안테나와 대역폭 확장장치가 추가되었을 때 안테나의 대역폭 개선효과를 정리한 것이다. 11 is a graph comparing the return loss of an antenna that has undergone LC matching in a specific product with that of an FR4 bare PCB having a PCB size of 130 x 65 x 0.8 mm by comparing the return loss of an antenna applied with the antenna bandwidth extension device of the present invention [Table 4] summarizes the bandwidth improvement effect of the antenna when only the antenna including the LC matching circuit and the bandwidth extension device are added.
(VSWR = 4.0)Antenna bandwidth comparison
(VSWR = 4.0)
(22nH shunt)Antenna alone
(22nH shunt)
(BW = 99㎒)765-864
(BW = 99 MHz)
(BW = 306㎒)1711-2017
(BW = 306 MHz)
(L3 = 10nH, L4 = 22nH)Antenna + Expansion Unit
(L3 = 10nH, L4 = 22nH)
(BW = 198㎒)722-920
(BW = 198 MHz)
(BW = 507㎒)1608-2115
(BW = 507 MHz)
[표 4]를 참조하면, 대역폭 확장장치가 포함된 안테나의 대역폭은 LC 매칭회로만으로 설계된 안테나의 대역폭에 비하여 VSWR이 4.0 기준으로 제1공진 주파수 대역에서 100%의 대역폭 개선이 있고, 제2공진 주파수에서는 65%의 대역폭 개선이 있다. Referring to Table 4, the bandwidth of the antenna including the bandwidth extension device has a bandwidth improvement of 100% in the first resonance frequency band with a VSWR of 4.0 based on the bandwidth of the antenna designed only by the LC matching circuit, There is a 65% bandwidth improvement in frequency.
도 12(a)는 제1공진 주파수 대역에서 방사 효율을 나타낸 것으로 본 발명에서 제한한 대역폭 확장장치가 구비된 경우와 LC 매칭회로만 있는 경우에 있어서 방사 효율을 비교 측정한 그래프이다. 12 (a) is a graph showing radiation efficiency in a first resonance frequency band, which is a comparative measurement of radiation efficiency in the case where a bandwidth expanding device limited by the present invention is provided and only an LC matching circuit is provided.
그래프에서 보는 바와 같이, 대역폭 확장장치가 포함된 경우(실선으로 표시)가 LC 매칭회로만 적용되었을 때에 비하여 공진 주파수에서 피크 방사 효율은 떨어지지만 양끝쪽 경계 부근의 주파수에서는 대역폭 확장효과로 인한 부정합(mismatching) 손실을 줄여 방사 효율을 증가시키고, 전체적으로 고른(Flat) 방사 효율 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. As can be seen from the graph, the peak emission efficiency at the resonance frequency is lower than that when only the LC matching circuit is applied when the bandwidth extension device is included (indicated by the solid line). However, at frequencies near the both end boundaries, mismatching loss is reduced to increase the radiation efficiency and to obtain a flat radiation efficiency characteristic as a whole.
도 12(b)는 제2공진 주파수 대역에서 방사 효율을 나타낸 것으로 대역폭 확장장치가 구비된 경우와 LC 매칭회로만 있는 경우에 있어서 방사 효율을 비교 측정한 그래프이다. 도 12(a)와 같이, 대역폭 확장장치가 포함된 경우(실선으로 표시)가 LC 매칭회로만 적용되었을 때에 비하여 양 끝쪽 경계 부근의 주파수에서는 대역폭 확장효과로 인한 부정합(mismatching) 손실을 줄여 방사 효율을 증가시키고, 전체적으로 고른 방사 효율 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 12 (b) shows the radiation efficiency in the second resonance frequency band, which is a graph comparing the radiation efficiency in the case where the bandwidth extending device is provided and in the case where only the LC matching circuit is provided. As shown in FIG. 12 (a), mismatching loss due to the bandwidth expansion effect is reduced at the frequency near the boundary between the two ends when the bandwidth matching device is included (indicated by a solid line) And the uniformity of radiation efficiency can be obtained as a whole.
상기한 것처럼, 본 발명에 따른 대역폭 확장장치는 내부 RF 시스템과 임의의 임피던스 특성을 갖는 안테나 사이에 개재되어 적용되는데, 매칭회로 전단이나 후단에 적용되어 안테나의 대역폭을 확장시키거나, 매칭회로 없이 안테나 후단에 바로 적용되어 안테나 임피던스의 매칭과 동시에 대역폭을 확장시킬 수도 있다.As described above, the bandwidth extension device according to the present invention is applied between an internal RF system and an antenna having an arbitrary impedance characteristic. It is applied to the front end or the rear end of the matching circuit to enlarge the bandwidth of the antenna, It can be applied directly to the rear end to broaden the bandwidth at the same time as matching the antenna impedance.
상기의 실시 예에서는 코일1,2의 수평 단면 형상을 사각형으로 예를 들었지만, 이에 한정되지 않고 원형이나 다른 다각형일 수 있다.In the above embodiment, the horizontal cross-sectional shape of the
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대역폭 확장장치를 나타내고, 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 결선도이며, 도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대역폭 확장장치의 내부 평면도이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a bandwidth expanding apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 14 is a connection diagram of a bandwidth expanding apparatus according to another embodiment of the present invention, FIG. 15 is a block diagram of a bandwidth expanding apparatus according to another embodiment of the present invention, It is an internal plan view.
이 실시 예의 안테나 대역폭 확장장치는 상기의 일 실시 예의 안테나 대역폭 확장장치와 비교하여 내부에 커패시터 패턴을 구비하지 않고 코일 패턴(130, 230)과 연결 패턴(241, 243, 245, 246)을 구비한다.The antenna bandwidth extension device of this embodiment has
구체적으로, 도 13을 보면, 세라믹 본체(10)의 하면 네 모서리에 도전 단자(21, 22, 23, 24)가 형성되는데, 솔더링 강도를 향상시키기 위해서 세라믹 본체(10)의 측벽을 따라 각 도전 단자(21, 22, 23, 24)를 연장할 수 있다.13,
하면 중앙에는, 도 15와 같이, 접지 단자(25)를 형성하거나 솔더링 강도를 향상시키기 위한 더미(dummy) 단자를 형성하거나, 또는 아무것도 형성하지 않을 수 있다.As shown in Fig. 15, a dummy terminal for forming the
세라믹 본체(10)는, 도 15와 같이, 세라믹 시트(11 내지 16)를 적층하고 LTCC 공법을 이용하여 소성함으로써 형성할 수 있다.The
세라믹 시트(11)의 하면에는 네 모서리에 도전 단자(21, 22, 23, 24)가 형성되고 중앙에 접지 단자(25)가 형성되며, 각 도전 단자(21, 22, 23, 24)의 소정 위치에서 세라믹 시트(11)에는 비어 홀(101, 104, 201, 204)이 형성된다.22, 23, and 24 are formed at four corners on the lower surface of the
세라믹 시트(12)의 상면에는 연결 패턴(241, 243)이 형성되고 이들을 세라믹 시트(11)의 도전 단자(21, 22, 23, 24)에 전기적으로 연결하는 비어 홀(104, 204)이 형성된다.
또한, 세라믹 시트(13, 14, 15)에는 코일 패턴(131, 132, 133)(231, 232, 233)이 형성되고, 비어 홀(104, 204)이 형성되며, 세라믹 시트(16)에는 연결 패턴(245, 246)과 비어 홀(104, 204)이 형성된다.
따라서, 전체적으로 코일 패턴(131, 132, 133)(231, 232, 233)은 자계 결합된 코일1(130)과 코일2(230)를 형성한다.Therefore, the
상기의 실시 예와 같이, 이 실시 예의 안테나 대역폭 확장장치는 안테나와 내부 RF 시스템 사이에 개재되어 설치되며, 도전 단자(21)는 안테나와 연결된 연결 포트와 전기적으로 연결되고, 도전 단자(23)는 RF 시스템의 급전부(feed port)와 전기적으로 연결된다. The
따라서, RF 시스템으로부터 도전 단자(23)을 통하여 전달된 신호에너지는 코일2(230)에 전달되고, 코일2(230)에서 생성된 자계 필드의 자속 성분에 의해 코일1(130)에 유도 전류가 결합되어 도전 단자(21)에 전달되어 안테나의 연결 포트로 전달된다. Therefore, the signal energy transmitted from the RF system through the
도 14를 보면, 세라믹 본체(10)는 회로기판 위에 장착되는데, 회로기판에는 도전 단자(21, 22, 23, 24)에 대응하는 도전 패드가 형성되고, 이들 도전 패드 사이에는 커패시터 C14, C12, C32 및 C34가 장착된다.14, a
따라서, 안테나 대역폭 확장장치의 세라믹 본체(10)가 회로기판에 실장되면서 각 커패시터 C14와 C12, C32와 C34는 코일 1,2와 병렬 접속되며 각 도전 단자(21, 22, 23, 24) 사이의 커패시턴스 값을 로딩시킨다.Therefore, while the
상기의 일 실시 예와 같이, 코일2(230)에 직렬 접속된 커패시터 C14, 병렬 접속된 C12는 코일2(230)와 결합하여 하나의 LC 공진 회로를 형성하고, 코일1(130)에 직렬 접속된 커패시터 C12, 병렬 접속된 C32는 코일1(130)과 결합하여 다른 LC 공진 회로를 형성한다.The like as in the above example, the coil 2 (230) connected in series to a capacitor C 14, connected in parallel to the C 12 is a
마찬가지로, 각 코일1,2(130, 230)는 전기적으로 연결되어 있지 않지만, 코일2(230)에서 생성된 자계 필드의 자속 성분에 의해 코일1(130)에 유도 전류가 결합되어 RF 시스템의 급전부에서의 신호에너지가 안테나의 연결 포트까지 전달된다. Similarly, although the
이 실시 예에 의하면, 안테나 대역폭 확장장치의 세라믹 본체 내부에서 커패시터를 구현할 필요가 없기 때문에 구조가 간단하며, 커패시터 C14, C12, C32 및 C34의 용량을 변경하기 쉬워 특성을 쉽게 조절할 수 있다.According to this embodiment, since the capacitor is not required to be implemented in the ceramic body of the antenna bandwidth expander, the structure is simple and the capacity of the capacitors C 14 , C 12 , C 32 and C 34 is easily changed, have.
그리고 안테나의 임피던스 특성과 단말기의 구조에 따라서 도전 단자(21)가 RF 시스템의 급전부에, 그리고 도전 단자(23)가 안테나에 연결되는 구조로 변경될 수 있다.The
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications and changes may be made by those skilled in the art. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. The scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: 세라믹 본체
11, 12, 13, 14, 15, 16: 세라믹 시트
21, 22, 23, 24: 도전 단자
25: 접지 단자
100: 제1공진 주파수 블록
200: 제2공진 주파수 블록
111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222: 커패시터 패턴
130: 코일1
230: 코일2
131, 132, 133, 231, 232, 233: 코일 패턴
101 ~ 106, 201 ~ 206: 비어 홀
241 ~ 246: 연결 패턴10: Ceramic body
11, 12, 13, 14, 15, 16: Ceramic sheet
21, 22, 23, 24: conductive terminals
25: Ground terminal
100: first resonance frequency block
200: second resonance frequency block
111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222:
130:
230:
131, 132, 133, 231, 232, 233: Coil pattern
101 to 106, 201 to 206: via holes
241 ~ 246: Connection pattern
Claims (8)
상기 안테나에 전기적으로 연결된 제1도전단자;
상기 제1도전단자와 제1커패시터를 개재하여 전기적으로 연결된 제2도전단자;
상기 제1 및 제2도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제1코일;
상기 RF 시스템의 급전부에 전기적으로 연결된 제3도전단자;
상기 제3도전단자와 제2커패시터를 개재하여 전기적으로 연결된 제4도전단자;
상기 제3 및 제4도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제2코일; 및
상기 제2 및 제3도전단자와 상기 제1 및 제4도전단자 사이에 개재되는 제3 및 제4커패시터를 포함하며,
상기 제2커패시터와 상기 제4커패시터는 각각 상기 제2코일에 병렬 및 직렬 접속되어 낮은 주파수 대역인 제1주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1커패시터와 상기 제3커패시터는 상기 제1코일에 병렬 및 직렬 접속되어 높은 주파수 대역인 제2주파수 대역 공진회로를 구성하고,
상기 제1 및 제2코일은 서로 반대 방향으로 감겨 자기 결합하는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.An antenna bandwidth extension device mounted on a circuit board so as to be electrically connected between an RF system and an antenna,
A first conductive terminal electrically connected to the antenna;
A second conductive terminal electrically connected to the first conductive terminal via a first capacitor;
A first coil electrically connected between the first and second conductive terminals;
A third conductive terminal electrically connected to the feeding portion of the RF system;
A fourth conductive terminal electrically connected to the third conductive terminal via a second capacitor;
A second coil electrically connected between the third and fourth conductive terminals; And
And third and fourth capacitors interposed between the second and third conductive terminals and the first and fourth conductive terminals,
Wherein the second capacitor and the fourth capacitor are connected in parallel and in series to the second coil to constitute a first frequency band resonant circuit which is a low frequency band and the first capacitor and the third capacitor are connected to the first coil A second frequency band resonant circuit which is connected in parallel and in series to form a high frequency band,
Wherein the first and second coils are wound in opposite directions and magnetically coupled to each other.
하면에 제1 내지 제4도전단자가 이격 형성되고, 내부에 상기 제1 및 제2도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제1코일과 상기 제3 및 제4도전단자 사이에 전기적으로 연결되는 제2코일을 구비하는 세라믹 본체; 및
상기 회로기판에 상기 제1 내지 제4도전단자에 대응하여 형성된 제1 내지 제4도전패드 사이에 개재되어 연결된 제1 내지 제4커패시터를 포함하며,
상기 제1도전단자는 상기 안테나에 전기적으로 연결되고, 상기 제3도전단자는 상기 RF 시스템의 급전부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 및 제4커패시터는 각각 상기 제2코일에 병렬 및 직렬 접속되어 낮은 주파수 대역인 제1주파수 대역 공진회로를 구성하고, 상기 제1 및 제3커패시터는 각각 상기 제1코일에 병렬 및 직렬 접속되어 높은 주파수 대역인 제2주파수 대역 공진회로를 구성하고,
상기 제1 및 제2코일은 서로 반대 방향으로 감겨 자기 결합하는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.An antenna bandwidth extension device mounted on a circuit board so as to be electrically connected between an RF system and an antenna,
And a first coil electrically connected between the first and second conductive terminals and a second coil electrically connected between the first and second conductive terminals and a second coil electrically connected between the first and second conductive terminals, A ceramic body having a coil; And
And first to fourth capacitors connected between the first to fourth conductive pads formed corresponding to the first to fourth conductive terminals on the circuit board,
Wherein the first conductive terminal is electrically coupled to the antenna and the third conductive terminal is electrically coupled to the feed portion of the RF system such that the second and fourth capacitors are connected in parallel and in series to the second coil, Wherein the first and third capacitors constitute a second frequency band resonant circuit which is connected in parallel and in series to the first coil to constitute a high frequency band,
Wherein the first and second coils are wound in opposite directions and magnetically coupled to each other.
상기 제1코일은 상기 제2코일 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.The method according to claim 1 or 2,
And wherein the first coil is located within the second coil.
상기 제1 및 제2코일의 수평 단면 형상은 원형이나 다각형인 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first and second coils have a circular cross section or a polygonal cross section.
상기 제2 및 제4도전단자는 외부 인덕터를 개재하여 접지에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.The method according to claim 1,
And the second and fourth conductive terminals are electrically connected to the ground via an external inductor.
제1커패시터 패턴이 형성되는 제2세라믹 시트;
상기 제1커패시터 패턴 또는 제2커패시터 패턴과 제1 및 제2코일 패턴이 형성되는 다수의 제3세라믹 시트;
상기 제1커패시터 패턴이 형성되는 제4세라믹 시트를 포함하며,
상기 각 세라믹 시트가 순차 적층됨으로써, 상기 제1 및 제2코일 패턴은 각각 비어 홀을 통하여 연결되어 코일을 구성하여 서로 자기 결합되고, 상기 제1 및 제2커패시터 패턴은 각각 적층된 상태에서 서로 중첩되어 커패시터를 구성하고,
상기 코일과 커패시터는 비어 홀을 통하여 상기 도전 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.A first ceramic sheet in which conductive terminals are formed at four corners of the lower surface, and a ground terminal is formed at the center;
A second ceramic sheet on which a first capacitor pattern is formed;
A plurality of third ceramic sheets on which the first capacitor pattern or the second capacitor pattern and the first and second coil patterns are formed;
And a fourth ceramic sheet on which the first capacitor pattern is formed,
The first and second coil patterns are connected to each other through via holes to form a coil and are magnetically coupled to each other, and the first and second coil patterns are superimposed on each other in a stacked state Thereby forming a capacitor,
Wherein the coil and the capacitor are electrically connected to the conductive terminal through a via hole.
하나의 연결 패턴이 형성된 제2세라믹 시트;
제1 및 제2코일 패턴이 형성되는 다수의 제3세라믹 시트;
다른 연결 패턴이 형성된 제4세라믹 시트를 포함하며,
상기 각 세라믹 시트가 순차 적층됨으로써, 상기 제1 및 제2코일 패턴은 각각 비어 홀을 통하여 연결되어 코일을 구성하여 서로 자기 결합되고,
상기 코일은 상기 연결 패턴과 비어 홀을 통하여 상기 도전 단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.A first ceramic sheet in which conductive terminals are formed at four corners of the lower surface, and a ground terminal is formed at the center;
A second ceramic sheet having one connection pattern;
A plurality of third ceramic sheets on which first and second coil patterns are formed;
And a fourth ceramic sheet having another connection pattern formed thereon,
The first and second coil patterns are connected to each other through via holes to form a coil and are magnetically coupled to each other,
Wherein the coil is electrically connected to the conductive terminal via the connection pattern and the via hole.
상기 제1 및 제2코일 패턴은 서로 다른 세라믹 시트에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 대역폭 확장장치.The method according to claim 6 or 7,
Wherein the first and second coil patterns are formed on different ceramic sheets.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/987,212 US9666939B2 (en) | 2015-02-17 | 2016-01-04 | Antenna bandwidth expander |
EP16150132.5A EP3059871A1 (en) | 2015-02-17 | 2016-01-05 | Antenna bandwidth expander |
JP2016006078A JP2016152621A (en) | 2015-02-17 | 2016-01-15 | Antenna bandwidth extension device |
CN201610086740.0A CN105896076B (en) | 2015-02-17 | 2016-02-16 | Beamwidth of antenna expanding unit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150023812 | 2015-02-17 | ||
KR20150023812 | 2015-02-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160101640A true KR20160101640A (en) | 2016-08-25 |
KR101672035B1 KR101672035B1 (en) | 2016-11-03 |
Family
ID=56884769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150146862A KR101672035B1 (en) | 2015-02-17 | 2015-10-21 | Antenna Bandwidth Expander |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101672035B1 (en) |
CN (1) | CN105896076B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116633392A (en) * | 2020-07-16 | 2023-08-22 | 华为技术有限公司 | Electronic equipment and antenna structure |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010109806A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | Antenna device |
KR20150131929A (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 주식회사 아이티엠반도체 | Antenna module package |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7791440B2 (en) * | 2004-06-09 | 2010-09-07 | Agency For Science, Technology And Research | Microfabricated system for magnetic field generation and focusing |
CN101502011B (en) * | 2006-08-09 | 2013-08-07 | 日立金属株式会社 | High frequency component and high frequency circuit for use therein |
KR101271511B1 (en) * | 2012-01-09 | 2013-06-05 | 주식회사 이엠따블유 | Wide band circuit and communication device including the same |
CN102856621A (en) * | 2012-09-24 | 2013-01-02 | 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 | LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramic) broadband power divider |
-
2015
- 2015-10-21 KR KR1020150146862A patent/KR101672035B1/en active IP Right Grant
-
2016
- 2016-02-16 CN CN201610086740.0A patent/CN105896076B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010109806A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | Antenna device |
KR20150131929A (en) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 주식회사 아이티엠반도체 | Antenna module package |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105896076B (en) | 2018-12-14 |
KR101672035B1 (en) | 2016-11-03 |
CN105896076A (en) | 2016-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10038420B2 (en) | Transformer and wireless communication apparatus | |
US8094080B2 (en) | Antenna and radio communication apparatus | |
CN103518324B (en) | Impedance inverter circuit and communication terminal | |
JP4645922B2 (en) | Wireless device having an antenna device suitable for operating over multiple bands | |
US7629942B2 (en) | Antenna | |
US9692099B2 (en) | Antenna-matching device, antenna device and mobile communication terminal | |
CN210137012U (en) | Wireless communication device | |
ES2909442T3 (en) | Multiple input and multiple output antenna device for a terminal and method for performing an antenna signal transmission | |
US9748661B2 (en) | Antenna for achieving effects of MIMO antenna | |
JPH05211406A (en) | Stacked microstrip antenna for multi- frequency use | |
US9407014B2 (en) | Antenna device | |
WO2016042990A1 (en) | High frequency component | |
US20190334245A1 (en) | Antenna-Like Matching Component | |
JP2004519915A (en) | Multi-band antenna device for wireless communication device | |
CN114447583A (en) | Antenna and electronic equipment | |
JP2012504361A (en) | Multilayer antenna | |
US9666939B2 (en) | Antenna bandwidth expander | |
US6911890B2 (en) | High frequency laminated device | |
US7002434B2 (en) | Lumped-element transmission line in multi-layered substrate | |
KR101672035B1 (en) | Antenna Bandwidth Expander | |
US10868518B2 (en) | Elastic wave device | |
US9406989B2 (en) | Two-port non-reciprocal circuit element | |
CN218276648U (en) | Impedance matching element and communication terminal device | |
US20240120897A1 (en) | Filter device, antenna device, and antenna module | |
US6369668B1 (en) | Duplexer and communication apparatus including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191002 Year of fee payment: 4 |