KR20180111124A - 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈 - Google Patents

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Abstract

이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어, NFMI를 통해 다른 이어 모듈에 실장된 안테나와 통신하도록 한 링형 안테나 및 이를 구비한 무선 이어 모듈을 제시한다. 제시된 링형 안테나는 연성의 베이스 시트, 베이스 시트의 일변에서 연장되어 형성된 단자 시트, 단자 시트의 일면에 형성된 제1 단자, 단자 시트의 일면에 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자 및 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 제1 단자와 연결되고, 타단이 제2 단자와 연결된 방사 패턴을 포함한다.

Description

링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈{RING TYPE ANTENNA AND EARPHONE HAVING THE SAME}
본 발명은 링형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양측 귀에 각각 착용되는 이어 모듈들이 분리 구성된 무선 이어 모듈(wireless earphone)에서 이어 모듈 간의 통신을 수행하는 링형 안테나 및 이를 구비한 무선 이어 모듈에 관한 것이다.
이어폰은 귀에 꽂아 개인적으로 음원 재생기기의 음악, 동영상 등의 소리를 들을 수 있게 하는 기기이다. 이어폰은 사용자의 귀에 착용되는 음원 기기로, 음원 재생 기기와의 연결 방식에 따라, 유선 이어폰 및 무선 이어 모듈로 구분될 수 있다.
무선 이어 모듈은 블루투스 통신을 통해 음원 기기로부터 음원을 전송받아 출력하는 메인 이어 모듈과 메인 이어 모듈로부터 음원을 전달받아 출력하는 서브 이어 모듈로 구성된다. 이때, 메인 이어 모듈과 서브 이어 모듈은 각각 좌측 귀와 우측 귀에 착용되며, 케이블을 통해 연결된다.
최근에, 무선 이어 모듈은 사용자의 편의성 향상을 위해 애플사의 에어 팟, 삼성의 기어 아이콘 X 등과 같이 메인 이어 모듈과 서브 이어 모듈이 분리되어 블루투스 통신으로 음원을 전달하는 방식으로 구성되고 있다.
메인 이어 모듈에는 음원 기기 및 서브 이어 모듈과의 통신을 위한 2개의 안테나가 실장되고, 서브 이어 모듈에는 메인 이어 모듈과의 통신을 위한 하나의 안테나가 실장된다.
무선 이어 모듈은 소형으로 형성되기 때문에 안테나를 실장할 수 있는 공간이 매우 협소하고, 착용자의 머리를 중심으로 좌우로 이격되어 배치되기 때문에 소형이면서 신체(즉, 머리)를 통과하여 통신이 가능해야 한다.
이에, 무선 이어 모듈에는 소체에 와이어가 권선된 지향성 솔레노이드 안테나가 사용되고 있다.
하지만, 지향성 솔레노이드 안테나는 좁은 지향각을 갖기 때문에 착용자가 메인 이어 모듈과 서브 이어 모듈을 어긋나게 착용하거나, 착용자의 신체적 조건(예를 들면, 귀의 형상)에 따라 통신 거리가 급격이 감소하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 지향성 솔레노이드 안테나는 통신 거리의 감소로 인해 음질이 저하되는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1130441호(명칭: 무선 네트워크 사이를 전환하는 무선 이어폰)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어, NFMI(Near-field magnetic communication, 근거리 자기유도방식 통신 또는 근거리 양이 통신)을 통해 다른 이어 모듈에 실장된 안테나와 통신하도록 한 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나는 연성의 베이스 시트, 베이스 시트의 일변에서 연장되어 형성된 단자 시트, 단자 시트의 일면에 형성된 제1 단자, 단자 시트의 일면에 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자 및 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 제1 단자와 연결되고, 타단이 제2 단자와 연결된 방사 패턴을 포함한다.
단자 시트는 베이스 시트의 제1 장변 및 제2 장변 중 선택된 하나에서 외부 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
방사 패턴은 베이스 시트의 일면에 상호 이격되어 형성된 복수의 방사 라인을 포함하고, 복수의 방사 라인 중 제1 방사 라인은 일단이 제1 단자에 연결되고, 제n 방사 라인은 타단이 제2 단자에 연결될 수 있다. 이때, 베이스 기재를 링 형상으로 변형시 제2 방사 라인 내지 제n-1 방사 라인은 일단이 제1 방사 라인 내지 제 n-2 방사 라인의 타단에 각각 연결되고, 타단이 제3 방사 라인 내지 제n 방사 라인의 일단에 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나는 베이스 시트의 타면에 형성되고, 일단이 방사 패턴의 타단과 연결되고 타단이 제2 단자와 연결된 연결 패턴, 베이스 시트의 타면에 형성되어 방사 패턴과 연결된 저항 패턴을 더 포함할 수 있다.
이때, 저항 패턴은 베이스 기재의 제1 단변 방향에 상호 이격되어 배치된 복수의 제1 저항 라인, 베이스 기재의 제2 단변 방향에 상호 이격되어 배치되고, 제1 저항 라인과 이격된 복수의 제2 저항 라인을 포함하고, 복수의 제1 저항 라인 및 복수의 제2 저항 라인은 비아홀을 통해 베이스 기재의 일면에 형성된 방사 라인과 연결될 수 있다. 여기서, 복수의 제1 저항 라인 중 하나는 제2 단자와 연결되고, 복수의 제2 저항 라인 중 하나는 제1 단자와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나는 베이스 시트의 제1 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 제1 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제1 가이드 시트, 베이스 시트의 제2 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 제1 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제2 가이드 시트, 베이스 시트의 제1 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 제2 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제3 가이드 시트 및 베이스 시트의 제2 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 제2 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제4 가이드 시트를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 가이드 시트 내지 제4 가이드 시트는 가이드 홀이 각각 형성되고, 베이스 시트와 연결되는 영역에 절취선이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나를 구비하는 무선 이어 모듈은 하우징, 하우징에 수용된 코인형 배터리 및 코인형 배터리의 외주 및 하우징 사이에 배치된 제1항에 기재된 링형 안테나를 포함한다. 이때, 링형 안테나의 내부에 수용되되 코인형 배터리의 상부에 배치된 회로기판을 더 포함하고, 링형 안테나의 단자 시트는 내부 방향으로 굽어 회로기판에 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 링형 안테나는 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어 NFMI(Near-field magnetic communication, 근거리 자기유도방식 통신 또는 근거리 양이 통신)을 통해 다른 이어 모듈에 실장된 안테나와 통신함으로써, 소체에 방사 패턴을 권선하는 종래의 안테나에 비해 방사 패턴의 면적이 증가하여 큐 인자(Quality Factor) 및 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어 NFMI을 통해 다른 이어 모듈에 실장된 안테나와 통신함으로써, 2.4㎓ 대역의 블루투스에 비해 상대적으로 저주파수인 10㎒ 대역을 이용하여 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 링형 안테나는 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성함으로써, 소체 권선 구조의 종래 안테나에 비해 통신 거리가 증가하고, 방향성에 관계없이 일정 수준(대략 25cm) 이상의 통신 거리를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어 NFMI을 통해 다른 이어 모듈에 실장된 안테나와 통신함으로써, 착용자가 메인 이어 모듈과 서브 이어 모듈을 어긋나게 착용하거나, 착용자의 신체적 조건(예를 들면, 귀의 형상)에도 일정 수준 이상의 통신 거리를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어 NFMI을 통해 다른 이어 모듈에 실장된 안테나와 통신하여 일정 수준 이상의 통신 거리를 제공함으로써, 일정한 수준의 음질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 베이스 시트에서 연장된 가이드 시트를 형성함으로써, 링형으로 변형시 방사 패턴의 양단을 정확한 위치로 정렬시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 가이드 시트와 베이스 시트가 연결되는 부분에 절취선을 형성함으로써, 링형 웨어러블 기기에 장착시 불필요한 가이드 시트를 손쉽게 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 가이드 홀들의 결합 위치를 가변하여 베이스 시트를 링형으로 변형함으로써, 링형 안테나의 사이즈(직경)를 손쉽게 변경할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 방사 패턴의 양단 간의 결합 위치 가변을 통해 사이즈 변경을 수행함으로써, 단일 규격으로 형성된 평면 형상의 안테나 모듈을 이용하여 다양한 사이즈를 갖는 링 형상의 안테나 모듈을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나의 다른 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나(100)는 링 형상으로 형성되어 무선 이어 모듈(200)의 메인 이어 모듈(220) 및 서브 이어 모듈(240)에 실장된다.
링형 안테나(100)는 메인 이어 모듈(220) 및 서브 이어 모듈(240) 상호 간의 통신을 위한 안테나로 동작한다. 이때, 링형 안테나(100)는 대략 10㎒ 정도의 주파수 대역에 공진하는 NFMI(Near-field magnetic communication; 즉, 근거리 자기유도방식) 안테나로 동작한다.
도 1에서는 링형 안테나가 무선 이어 모듈(200)의 메인 이어 모듈(220) 및 서브 이어 모듈(240)에 실장되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 장치 또는 모듈 간의 근거리 통신을 필요로 하는 보청기, 스마트 워치 등에 실장될 수도 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나(100)는 베이스 시트(110), 단자 시트(120), 방사 패턴(130) 및 연결 패턴(140)을 포함한다.
베이스 시트(110)는 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 형성된다. 즉, 링형 안테나(100)는 링(반지) 형상으로 형성되기 때문에, 베이스 시트(110)는 링 형성으로 가공이 용이한 연성을 갖는 재질로 형성된다. 이때, 베이스 시트(110)는 링 형상으로 형성되기 때문에 제1 단변(112), 제2 단변(114), 제1 장변(116) 및 제2 장변(118)을 갖는 직사각형 형상일 수 있다.
단자 시트(120)는 베이스 시트(110)의 일측변에서 연장되어 형성된다. 즉, 단자 시트(120)는 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다.
이때, 단자 시트(120)에는 방사 패턴(130)과 연결되는 제1 단자(122) 및 제2 단자(124)가 상호 이격되어 배치된다.
제1 단자(122)는 단자 시트(120)의 일면에 형성되어 방사 패턴(130)의 일단과 연결된다. 이때, 제1 단자(122)는 단자 시트(120)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 단자 시트(120)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자는 비아 홀(126)을 통해 연결되어 제1 단자(122)를 구성한다.
제2 단자(124)는 단자 시트(120)의 일면에 제1 단자(122)와 이격 형성되어 방사 패턴(130)의 타단과 연결된다. 이때, 제2 단자(124)는 단자 시트(120)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 단자 시트(120)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자는 비아 홀(128)을 통해 연결되어 제2 단자(124)를 구성한다.
제1 단자(122) 및 제2 단자(124)는 링형 안테나(100)의 실장시 무선 이어 모듈(200)의 회로기판에 형성된 단자에 각각 연결된다.
방사 패턴(130)은 베이스 시트(110)의 일면(즉, 상면)에 배치된다. 방사 패턴(130)은 베이스 시트(110)의 일면에 배치된 복수의 방사 라인(132)으로 구성된다. 복수의 방사 라인(132)은 증착, 인쇄, 도금 등의 공정을 통해 베이스 시트(110)의 일면에 배치된다. 이때, 복수의 방사 라인(132)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성되며, 상호 이격되어 배치된다.
복수의 방사 라인(132) 중 하나는 일단이 제1 단자(122)와 연결되고, 타단이 다른 방사 라인(132)과 연결된다. 복수의 방사 라인(132) 중 다른 하나는 일단이 다른 방사 라인(132)과 연결되고, 타단이 제2 단자(124)와 연결된다. 이때, 나머지 방사 라인(132)들은 양단이 각각 다른 방사 라인(132)에 연결된다.
일례로, 방사 패턴(130)이 제1 방사 라인(132) 내지 제n 방사 라인(132)으로 구성된 경우, 제1 방사 라인(132)은 일단이 제1 단자(122)와 연결되고, 타단이 제2 방사 라인(132)과 연결된다. 제2 방사 라인(132) 내지 제n-1 방사 라인(132)은 일단이 이전 방사 라인(132; 즉, 제1 방사 라인(132) 내지 제n-2 방사 라인(132))과 연결되고, 타단이 다음 방사 라인(즉, 제3 방사 라인(132) 내지 제n 방사 라인(132))과 연결된다. 제n 방사 라인(132)은 일단이 제n-1 방사 라인(132)과 연결되고, 타단이 연결 패턴(140)을 통해 제2 단자(124)와 연결된다.
연결 패턴(140)은 베이스 시트(110)의 타면에 형성된다. 연결 패턴(140)은 일단이 복수의 방사 라인(132) 중 하나와 연결되고, 타단이 제2 단자(124)와 연결된다. 이때, 연결 패턴(140)은 일단이 비아 홀(142)을 통해 방사 라인(132)과 연결되고, 타단이 단자 시트(120)의 타면에 형성된 제2 단자(124)와 연결된다.
여기서, 도 3에서는 연결 패턴(140)이 베이스 시트(110)의 타면(즉, 하면)에 형성된 것으로 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 베이스 시트(110)가 2층(2 Layer) 구조로 형성되고, 방사 패턴(130) 및 연결 패턴(140)이 서로 다른 시트에 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 상술한 구성의 링형 안테나(100)는 평면 상태에서 링형으로 변형됨에 따라 방사 패턴(130)의 양단이 연결된다. 이때, 베이스 시트(110)의 양면에는 방사 패턴(130)의 양단 일부가 외부로 노출되도록 보호 시트(미도시)가 형성되며, 방사 패턴(130)의 양단은 비아 홀(134)을 통해 전기적으로 연결된다.
이를 통해, 방사 패턴(130)은 링형 형상으로 변형된 베이스 시트(110)의 외주를 따라 권선된 나선형(Helical) 구조의 안테나를 형성한다.
링형 안테나(100)는 설치되는 무선 이어 모듈(200)의 크기에 따라 서로 다른 사이즈로 제작되어야 하므로, 방사 패턴(130)의 양단이 결합되는 위치를 조정하여 링형 안테나(100)의 사이즈를 조정할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 링형 안테나(100)는 베이스 시트(110)의 타면에 형성된 저항 패턴(150)을 더 포함할 수 있다.
링형 안테나(100)는 베이스 시트(110)의 일면에 방사 패턴(130)만 형성되면 링형 안테나(100)의 저항값이 높아 큐 인자(Quality Factor)가 저하된다.
링형 안테나(100)는 큐 인자가 저하되면 링형 안테나(100)의 안테나 성능이 저하되므로 일정 이상의 큐 인자를 제공해야 한다.
하기 수학식 1을 참조하면, 큐 인자(Q)를 결정하는 요인으로는 인덕턴스(L) 및 저항(R)이 있다. 여기서, wo는 공진각 주파수이다.
Figure pat00001
이때, 링형 안테나(100)의 큐 인자는 저항에 반비례하므로 방사 패턴(130)의 면적을 증가시켜 저항을 감소시킴으로써 큐 인자를 증가시킬 수 있다.
이에, 링형 안테나(100)는 베이스 시트(110)의 타면에 저항 패턴(150)을 형성하고, 저항 패턴(150)을 베이스 시트(110)의 일면에 형성된 방사 패턴(130)과 연결하여 방사 패턴(130)의 저항을 감소시킨다. 이때, 저항 패턴(150)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.
저항 패턴(150)은 베이스 시트(110)의 하면에 형성된 연결 패턴(140)을 중심으로 제1 단변(112) 방향에 배치된 복수의 제1 저항 라인(152) 및 제2 단변(114) 방향에 배치된 복수의 제2 저항 라인(154)으로 구성된다.
제1 저항 라인(152)은 일단부가 비아 홀(134)을 통해 방사 라인(132)의 일단부에 연결되고, 타단부가 비아 홀(156)을 통해 방사 라인(132)과 연결된다. 이때, 제1 저항 라인(152)의 타단부는 베이스 시트(110)의 타면에 형성된 연결 패턴(140)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 비아 홀(156)을 통해 방사 라인(132)과 연결된다. 이때, 복수의 제1 저항 라인(152) 중 하나는 타단부가 연결 패턴(140)과 연결된다.
제2 저항 라인(154)은 일단부가 비아 홀(158)을 통해 방사 라인(132)과 연결되고, 타단부가 비아 홀(134)을 통해 방사 라인(132)의 타단부와 연결된다. 이때, 제2 저항 라인(154)의 일단부는 베이스 시트(110)의 타면에 형성된 연결 패턴(140)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 비아 홀(156)을 통해 방사 라인(132)과 연결된다. 이때, 복수의 제2 저항 라인(154) 중 하나는 일단부가 단자 시트(120)로 연장되어 제1 단자(122)와 연결된다.
여기서, 제1 저항 라인(152) 및 제2 저항 라인(154)은 요구되는 큐 인자에 따라 길이, 개수, 면적 등이 다르게 형성될 수 있으며, 제1 저항 라인(152) 및 제2 저항 라인(154) 중 어느 하나만 형성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 링형 안테나(100)는 평면 상태에서 링형으로 변형시 결합 위치를 가이드하기 위한 가이드 시트를 더 포함할 수 있다. 일례로, 가이드 시트는 제1 가이드 시트(160) 내지 제4 가이드 시트(190)를 더 포함할 수 있다.
제1 가이드 시트(160)는 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 일측부에 형성된다. 제1 가이드 시트(160)는 베이스 시트(110)와 동일 재질로 형성되며, 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 방향 일측부(즉, 제1 단변(112) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제1 가이드 시트(160)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 제1 가이드 홀(162)이 형성된다.
제1 가이드 시트(160)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 베이스 시트(110)와 연결되는 부분에 제1 가이드 시트(160)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제1 절취선(164)을 형성한다. 여기서, 제1 가이드 시트(160)를 베이스 시트(110)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제1 절취선(164) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제2 가이드 시트(170)는 베이스 시트(110)의 제2 장변(118) 일측부에 형성된다. 제2 가이드 시트(170)는 베이스 시트(110)와 동일 재질로 형성되며, 베이스 시트(110)의 제2 장변(118) 방향 일측부(즉, 제1 단변(112) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 가이드 시트(170)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제2 가이드 홀(172)이 형성된다.
제2 가이드 시트(170)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 베이스 시트(110)와 연결되는 부분에 제2 가이드 시트(170)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제2 절취선(174)을 형성한다. 여기서, 제2 가이드 시트(170)를 베이스 시트(110)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제2 절취선(174) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제3 가이드 시트(180)는 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 타측부에 형성된다. 제3 가이드 시트(180)는 베이스 시트(110)와 동일 재질로 형성되며, 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 방향 타측부(즉, 제2 단변(114) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제3 가이드 시트(180)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제3 가이드 홀(182)이 형성된다.
제3 가이드 시트(180)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 베이스 시트(110)와 연결되는 부분에 제3 가이드 시트(180)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제3 절취선(184)을 형성한다. 여기서, 제3 가이드 시트(180)를 베이스 시트(110)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제3 절취선(184) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제4 가이드 시트(190)는 베이스 시트(110)의 제2 장변(118) 타측부에 형성된다. 제4 가이드 시트(190)는 베이스 시트(110)와 동일 재질로 형성되며, 베이스 시트(110)의 제2 장변(118) 방향 타측부(즉, 제2 단변(114) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제4 가이드 시트(190)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제4 가이드 홀(192)이 형성된다.
제4 가이드 시트(190)는 링형 안테나(100)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 베이스 시트(110)와 연결되는 부분에 제4 가이드 시트(190)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제4 절취선(194)을 형성한다. 여기서, 제4 가이드 시트(190)를 베이스 시트(110)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제4 절취선(194) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
상술한 바와 같이, 링형 안테나(100)는 베이스 시트(110)에서 연장된 가이드 시트(160, 170, 180, 190)를 형성함으로써, 링형으로 변형시 방사 패턴(130)의 양단을 정확한 위치로 정렬시킬 수 있다.
또한, 링형 안테나(100)는 가이드 시트와 베이스 시트(110)가 연결되는 부분에 절취선(164, 174, 184, 194)을 형성함으로써, 링형 웨어러블 기기에 장착시 불필요한 가이드 시트(160, 170, 180, 190)를 손쉽게 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나(100)는 가이드 홀들(162, 172, 182, 192)의 결합 위치를 가변하여 베이스 시트(110)를 링형으로 변형함으로써, 링형 안테나(100)의 사이즈(직경)를 손쉽게 변경할 수 있다.
또한, 링형 안테나(100)는 방사 패턴(130)의 양단 간의 결합 위치 가변을 통해 사이즈 변경을 수행함으로써, 단일 규격으로 형성된 평면 형상의 안테나 모듈을 이용하여 다양한 사이즈를 갖는 링 형상의 안테나 모듈을 제조할 수 있다.
도 8을 참조하면, 링형 안테나(100)는 이어 모듈(즉, 메인 이어 모듈(220) 및 서브 이어 모듈(240))에 실장되는 코인형 배터리(260)의 외주에 배치된다. 즉, 링형 안테나(100)는 내주가 이어 모듈(220, 240)에 수용되는 코인형 배터리(260)의 측면 외주를 둘러싸게 배치된다. 이때, 링형 안테나(100)는 타면(즉, 코인형 배터리(260)의 측면 외주에 대면하는 면)에 배치되는 자성 시트(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 여기서, 자성 시트는 페라이트 시트, 연성 폴리머 시트 등으로 구성되며, 저항 패턴이 형성된 베이스 시트의 타면에 배치된다.
링형 안테나(100)는 코인형 배터리(260)의 외주와 이어 모듈의 하우징 사이에 배치될 수도 있다. 즉, 링형 안테나(100)는 내주가 코인형 배터리(260)의 측면 외주를 둘러싸고, 외주가 하우징의 내부 벽면에 인접하도록 배치될 수 있다.
링형 안테나(100)는 단자 시트(120)를 통해 회로기판과 연결된다. 즉, 단자 시트(120)가 링형 안테나(100)의 외부 방향으로 굽어지고, 단자 시트(120)에 형성된 제1 단자(122) 및 제2 단자(124)가 링형 안테나(100)의 외부에 배치된 회로기판에 연결된다. 이때, 제1 단자(122) 및 제2 단자(124)는 납땜을 통해 회로기판에 전기적으로 연결되거나, 도전성 접착제를 통해 회로기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9를 참조하면, 링형 안테나(100)는 코인형 배터리(260) 및 이어 모듈(220, 240)의 회로기판(180) 외주에 배치될 수도 있다. 즉, 링형 안테나(100)는 내주가 코인형 배터리(260)의 외주 및 코인형 배터리(260)의 일면에 배치된 회로기판(280)의 외주를 둘러싸게 배치된다.
링형 안테나(100)는 단자 시트(120)를 통해 회로기판(280)과 연결된다. 즉, 단자 시트(120)가 링형 안테나(100)의 내부 방향으로 굽어지고, 단자 시트(120)에 형성된 제1 단자(122) 및 제2 단자(124)가 링형 안테나(100)의 내부에 배치된 회로기판(280)에 연결된다. 이때, 제1 단자(122) 및 제2 단자(124)는 납땜을 통해 회로기판(280)에 전기적으로 연결되거나, 도전성 접착제를 통해 회로기판(280)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10을 참조하면, 링형 안테나(100)는 전극 시트(420) 및 전극 패턴(440)을 더 포함할 수 있다.
전극 시트(420)는 베이스 시트(110)의 타면에 배치된다. 전극 시트(420)의 장변은 베이스 시트(110)의 양단이 외부로 노출되도록 하기 위해 베이스 시트(110)의 장변보다 짧게 형성된다.
전극 시트(420)는 베이스 시트(110)의 타면에 배치된 베이스부(422), 베이스부(422)의 일측 장변에서 외부 방향으로 연장된 제1 돌출부(424) 및 베이스부(422)의 타측 장변에서 외부 방향으로 연장된 제2 돌출부(426)를 포함하다.
제1 돌출부(424)는 단자 시트(120)에 대응되는 일변에서 형성되어, 단자 시트(120)의 타면에 배치된다.
제2 돌출부(426)는 단자 시트(120)와 대향되는 일변에서 연장되어 형성된다. 이때, 제2 돌출부(426)에는 제4 단자(460)가 형성된다. 이때, 제2 돌출부(426)는 링형 안테나(100)의 내주 방향으로 굽어져 코인형 배터리(260)의 일면에 배치된다. 여기서, 제4 단자(460)는 링형 안테나(100)의 내주에 수용되는 코인형 배터리(260)의 전극(즉, (-) 전극 또는 (+) 전극)과 연결된다.
전극 패턴(440)은 전극 시트(420)의 일면에 형성된다. 이때, 전극 패턴(440)은 베이스부(422), 제1 돌출부(424) 및 제2 돌출부(426)에 걸쳐 형성된다. 여기서, 제1 돌출부(424)의 일면에 형성된 전극 패턴(440)의 일단은 비아 홀(482)을 통해 단자 시트(120)에 형성된 제3 단자(126)와 연결되고, 제2 돌출부(426)의 일면에 형성된 전극 패턴(440)의 타단은 비아 홀(484)을 통해 제4 단자(460)와 연결된다.
이를 통해, 링형 안테나(100)는 소체에 방사 패턴(130)을 권선하는 종래의 안테나에 비해 방사 패턴(130)의 면적이 증가하여 큐 인자(Quality Factor) 및 안테나 성능을 최대화한다. 즉, 링형 안테나(100)는 착용자의 신체적 조건(예를 들면, 귀의 형상)에도 일정 수준 이상의 통신 거리를 제공하고, 소체 권선 구조의 종래 안테나에 비해 통신 거리가 증가하고, 방향성에 관계없이 일정 수준(대략 25cm) 이상의 통신 거리를 구현하여 일정한 수준의 음질을 제공할 수 있다.
또한, 링형 안테나(100)는 2.4㎓ 대역의 블루투스에 비해 상대적으로 저주파수인 10㎒ 대역의 NFMI를 이용하여 전자파가 인체에 미치는 영향을 최소화한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 링형 안테나 110: 베이스 시트
120: 단자 시트 130: 방사 패턴
140: 연결 패턴 150: 저항 패턴
160: 제1 가이드 시트 170: 제2 가이드 시트
180: 제3 가이드 시트 190: 제4 가이드 시트
200: 무선 이어 모듈 220: 메인 이어 모듈
240: 서브 이어 모듈 260: 코인형 배터리
280: 회로기판 420: 전극 시트
440: 전극 패턴

Claims (16)

  1. 연성의 베이스 시트;
    상기 베이스 시트의 일변에서 연장되어 형성된 단자 시트;
    상기 단자 시트의 일면에 형성된 제1 단자;
    상기 단자 시트의 일면에 상기 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자; 및
    상기 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 상기 제1 단자와 연결되고, 타단이 상기 제2 단자와 연결된 방사 패턴을 포함하는 링형 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단자 시트는 상기 베이스 시트의 제1 장변 및 제2 장변 중 선택된 하나에서 외부 방향으로 연장되어 형성된 링형 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴은 상기 베이스 시트의 일면에 상호 이격되어 형성된 복수의 방사 라인을 포함하고,
    상기 복수의 방사 라인 중 제1 방사 라인은 일단이 상기 제1 단자에 연결되고, 제n 방사 라인은 타단이 상기 제2 단자에 연결된 링형 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 시트를 링 형상으로 변형시 제2 방사 라인 내지 제n-1 방사 라인은 일단이 제1 방사 라인 내지 제 n-2 방사 라인의 타단에 각각 연결되고, 타단이 제3 방사 라인 내지 제n 방사 라인의 일단에 각각 연결되는 링형 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트의 타면에 형성되고, 일단이 상기 방사 패턴의 타단과 연결되고 타단이 상기 제2 단자와 연결된 연결 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트의 타면에 형성되어 상기 방사 패턴과 연결된 저항 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 저항 패턴은 상기 베이스 시트의 제1 단변 방향에 상호 이격되어 배치된 복수의 제1 저항 라인;
    상기 베이스 시트의 제2 단변 방향에 상호 이격되어 배치되고, 상기 제1 저항 라인과 이격된 복수의 제2 저항 라인을 포함하고,
    상기 복수의 제1 저항 라인 및 상기 복수의 제2 저항 라인은 비아홀을 통해 상기 베이스 시트의 일면에 형성된 방사 라인과 연결된 링형 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제1 저항 라인 중 하나는 상기 제2 단자와 연결되고, 상기 복수의 제2 저항 라인 중 하나는 상기 제1 단자와 연결된 링형 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트의 제1 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 상기 제1 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제1 가이드 시트;
    상기 베이스 시트의 제2 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 상기 제1 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제2 가이드 시트;
    상기 베이스 시트의 제1 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 상기 제2 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제3 가이드 시트; 및
    상기 베이스 시트의 제2 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성되되 상기 제2 단변 방향으로 치우쳐저 형성된 제4 가이드 시트를 더 포함하는 링형 안테나.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가이드 시트 내지 제4 가이드 시트는 가이드 홀이 각각 형성되고, 상기 베이스 시트와 연결되는 영역에 절취선이 형성된 링형 안테나.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트의 타면에 배치되는 전극 시트; 및
    상기 전극 시트의 일면에 형성된 전극 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극 시트의 장변은 상기 베이스 시트의 장변보다 짧게 형성된 링형 안테나.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전극 시트는 상기 베이스 시트의 타면에 배치된 몸체부 및 상기 단자 시트와 대양되는 일변에 연장되어 형성된 돌출부를 포함하고,
    상기 전극 패턴은 상기 몸체부 및 상기 돌출부에 걸쳐 형성되고, 상기 전극 패턴의 일단은 상기 단자 시트에 형성된 제3 단자와 연결된 무선 이어 모듈.
  14. 하우징;
    상기 하우징에 수용된 코인형 배터리; 및
    상기 코인형 배터리의 외주 및 상기 하우징 사이에 배치된 제1항에 기재된 링형 안테나를 포함하는 무선 이어 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 링형 안테나의 내부에 수용되되 상기 코인형 배터리의 상부에 배치된 회로기판을 더 포함하고,
    상기 링형 안테나의 단자 시트는 내부 방향으로 굽어 상기 회로기판에 연결된 무선 이어 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 링형 안테나의 전극 시트는 내부 방향으로 굽어 상기 코인형 배터리의 단자에 연결된 무선 이어 모듈.
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