WO2013094962A1 - 폴드 형태의 엔에프씨 안테나 - Google Patents

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WO2013094962A1
WO2013094962A1 PCT/KR2012/011067 KR2012011067W WO2013094962A1 WO 2013094962 A1 WO2013094962 A1 WO 2013094962A1 KR 2012011067 W KR2012011067 W KR 2012011067W WO 2013094962 A1 WO2013094962 A1 WO 2013094962A1
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antenna
fold
pattern
spiral loop
sheet
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Inventor
이상훈
최경준
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에이큐 주식회사
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    • 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
    • H01Q7/06—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 with core of ferromagnetic material
    • 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
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    • 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
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes

Definitions

  • the present invention relates to the structure of the NFC (NFC: Near Field Communication) antenna, and more particularly, to the NFC antenna attached to the mobile terminal to reduce the size of the terminal.
  • NFC Near Field Communication
  • the size of the antenna has a certain size (for example, 50mm X 40mm or more), there is no problem in antenna performance when the loop antenna pattern is formed on the cross section and attached to the battery. If it becomes small, the antenna performance may be degraded.
  • An object of the present invention is to provide an antenna structure capable of sufficiently exhibiting antenna performance even in a small sized antenna in order to solve the above-mentioned conventional problems.
  • a magnetic sheet (ferrite sheet); And an antenna sheet having a spiral loop antenna pattern, and folding the antenna sheet to place the magnetic sheet therebetween to form a fold antenna, wherein the long-axis pattern of the spiral loop antenna pattern is
  • a fold-type Near Field Communication (NFC) antenna that is formed to be located at a horizontal horizontal center portion of a magnetic sheet.
  • At least 20% of the long axis pattern width of the spiral loop antenna pattern may be formed above or below the horizontal horizontal axis center horizontal line of any one surface of the magnetic sheet.
  • 50% of the long-axis pattern width of the spiral loop antenna pattern may be formed to be disposed on the upper and lower portions of the horizontal horizontal axis center horizontal line of any one surface of the magnetic material.
  • the performance of the antenna may be improved by increasing the number of turns of the spiral loop antenna pattern.
  • the size of the pattern of all regions of the spiral loop antenna pattern may be the same.
  • the rear part of the fold antenna may be attached to a battery, and the terminal of the spiral loop antenna pattern may be located on the front part of the fold antenna.
  • the antenna sheet may include at least one of a flexible printed circuit board (FPCB) method, a coil embedding method, a coil winding method, a pole plating method, a sputtering method, a conductive ink printing method, and a stamping method.
  • the antenna pattern can be configured in such a manner.
  • the spiral loop pattern antenna formed in the cross section is used in half, the antenna can be arranged in a smaller area, thereby contributing to the miniaturization of the terminal as a whole.
  • FIG. 1 is a view showing an antenna sheet having a spiral loop antenna pattern according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top side view of a fold antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a front portion of a fold antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a rear portion of a fold antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 illustrates an embodiment in which a fold antenna is attached to a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of a fold antenna in which the long-axis patterns of the spiral loop antenna pattern are arranged around the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet.
  • FIG. 7 is a front view of a fold antenna in which the widths of the long-axis patterns of the helical loop antenna patterns are all disposed on an upper portion of the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet;
  • FIG. It is a front view of the fold antenna whose width is all located under the horizontal axis center horizontal line of a magnetic sheet.
  • 9 to 12 are diagrams for improving antenna performance through changes in the spiral loop antenna patterns of the fold antenna of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an antenna pattern formed on one end surface of an antenna sheet according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view for comparing the performance of the existing antenna formed in the same area and the fold antenna of the present invention.
  • the present invention relates to an NFC antenna in the form of a fold.
  • fold antenna is referred to as a fold-type NFC antenna.
  • FIG. 1 is a view showing an antenna sheet having a spiral loop antenna pattern according to an embodiment of the present invention.
  • the spiral loop antenna pattern according to the present invention means that a loop pattern is formed by winding a conductive wire into a square, a rectangle, a triangle, and a circle.
  • the conductive wire may be a single conductive wire or may form a loop pattern using one or more conductive wires.
  • a spiral loop antenna pattern is formed on the antenna sheet 100.
  • the terminal portion C of the spiral loop antenna pattern is formed at one end of the antenna sheet 100.
  • the antenna sheet 100 may be at least one of a flexible printed circuit board (FPCB) method, a coil embedding method, a coil winding method, a pole plating method, a sputtering method, a conductive ink printing method, and a stamping method.
  • the antenna pattern can be configured in the manner of.
  • FIG. 2 is a top side view of a fold antenna according to an embodiment of the present invention.
  • the fold antenna of the present invention is formed by folding the antenna sheet 100 having a spiral loop antenna pattern in half and sandwiching the magnetic sheet 200 therebetween.
  • Fig. 2 shows a top side view of the fold antenna formed by the above method, showing that the antenna sheet 100 is folded in half and the magnetic sheet 200 is sandwiched therebetween.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a front portion of a fold antenna according to an embodiment of the present invention.
  • a surface exposed to the outside of the fold antenna is referred to as the front part.
  • Fig. 3 shows the front part of the fold antenna.
  • the terminal part C of the spiral loop antenna pattern is formed on the front part of the fold antenna.
  • the antenna sheet 100 is disposed at the center portion of the magnetic sheet 200 so that the spiral loop antenna pattern is not disposed outside the magnetic sheet 200.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a rear portion of a fold antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a rear portion of the fold antenna, so that the antenna sheet 100 is disposed at the center of the magnetic sheet 200 as described with reference to FIG. 3.
  • FIG 5 illustrates an embodiment in which a fold antenna is attached to a battery according to an embodiment of the present invention.
  • the rear part of the fold antenna is bonded to the battery 300 and the front part is exposed to the outside of the battery 300. Therefore, the front part of the fold antenna is located directly under the battery cover, so that the antenna can receive external signals better.
  • the rear portion of the fold antenna may be attached to the metallic side of the mobile terminal.
  • the terminal portion C of the spiral loop antenna pattern is located at one side of the front portion of the fold antenna.
  • FIG. 6 is a front view of a fold antenna in which the long-axis patterns of the spiral loop antenna pattern are arranged around the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet.
  • At least 20% of the width A of the patterns formed on the long axis of the helical loop antenna pattern is formed to be disposed above or below the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet.
  • the width A of the patterns formed on the long axis of the spiral loop antenna pattern is 1 cm, and 30% of 0.3 cm is disposed above the central horizontal line of the magnetic sheet, the long axis is below.
  • the long axis of the spiral loop antenna pattern is an axis having the longest length of the loop antenna pattern on one surface, and means an axis indicated by 3 and 4 shown in FIG.
  • the short axis of the spiral loop antenna pattern is the axis of the shortest length of the loop antenna pattern on one surface means the axis indicated by 1 and 2 shown in FIG.
  • 50% of the width (A) of the long axis of the spiral loop antenna pattern is formed so as to be disposed above and below the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet.
  • 50% of the width A of the patterns formed in the long axis is disposed at the upper part of the horizontal central axis horizontal line of the magnetic sheet, and 50% of the width A of the patterns formed in the long axis in the lower part. To be placed.
  • the antenna performance is better than the other arrangements.
  • FIG. 7 is a front view of a fold antenna in which the widths of the long-axis patterns of the helical loop antenna patterns are all disposed on an upper portion of the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet;
  • FIG. It is a front view of the fold antenna whose width is all located under the horizontal axis center horizontal line of a magnetic sheet.
  • Fig. 7 is arranged outside the central axis of the fold antenna and the horizontal axis of the magnetic sheet of the long axis spiral loop antenna patterns of the magnetic sheet of the long-axis helical loop antenna patterns of the present invention shown in FIG. Table 1 shows the results of examining the performance of the fold antenna shown in FIG.
  • the performance of the fold antenna shown in Figs. 7 and 8 shows the performance of the fold antenna arranged around the horizontal axis center horizontal line of the magnetic sheet of the long axis spiral loop antenna patterns of the present invention shown in Fig. 6. It can be seen that the performance is better than the antenna.
  • 9 to 12 are diagrams for improving antenna performance through changes in the spiral loop antenna patterns of the fold antenna of the present invention.
  • FIG 9 is a view for explaining a pattern region of the spiral loop antenna pattern according to an embodiment of the present invention.
  • the axes indicated by 1 and 2 mean short axis, and the axes indicated by 3 and 4 mean long axis.
  • area 3 is located in the front part of the fold antenna and area 4 is located in the rear part of the fold antenna.
  • the antenna shape according to the design type is as follows.
  • FIG. 9 has a 4-turn spiral loop antenna pattern
  • FIG. 10 has a 6-turn spiral loop antenna pattern
  • FIG. 11 has a 6-turn spiral loop antenna pattern, wherein each spiral loop antenna pattern is formed in a single axis.
  • 12 has a six-turn spiral loop antenna pattern, but narrows the spiral loop antenna pattern formed on the long axis (the long axis corresponding to the area 4) located at the rear portion of the short axis and the fold antenna.
  • Table 2 and Table 3 show the antenna performance according to the above-described design type.
  • EMV The standard for smart cards, devices and software jointly announced by card companies Europay, Mastercard, and Visa in order to secure card stability and compatibility.
  • the best antenna performance is to make the same size of the antenna pattern in all areas.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an antenna pattern formed on one end surface of an antenna sheet according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the antenna pattern of the present invention may be formed in a plurality of layers of the antenna sheet or may be formed only at one end surface.
  • FIG. 13 shows that the antenna pattern is formed on one end surface of the antenna sheet, and the antenna terminals are located far from each other.
  • FIG. 14 is a view for comparing the performance of the existing antenna formed in the same area and the fold antenna of the present invention.
  • the reason for using the fold antenna in the present invention is as follows.
  • the size of the antenna has a certain size (about 50mm x 40mm or more), there is no problem in antenna performance in the case of the existing antenna having the loop antenna pattern formed on the cross section, but when the antenna size becomes smaller, In case of the existing antenna having the antenna pattern formed only, the performance may be deteriorated.
  • Fig. 14A shows a small size magnetic sheet, for example, the magnetic sheet has a size of 40 mm X 15 mm.
  • 14 (b) and 14 (c) are diagrams showing a fold antenna and a conventional antenna formed on a magnetic sheet having the same size, respectively.
  • Fig. 14B shows the fold antenna of the present invention.
  • Fig. 14C shows a conventional antenna.
  • Table 4 and Table 5 are the performance comparison data table comparing the performance of the fold antenna and the conventional antenna of the present invention.
  • the fold antenna of the present invention is better than the conventional antenna.
  • the foldable antenna of the present invention has a performance improvement of about 200% compared to the existing antenna.
  • the present invention has industrial applicability by providing an antenna structure in the form of a fold, whereby the antenna structure can be sufficiently exhibited even in a small antenna.

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Abstract

본 발명은 단면적이 작은 사이즈의 안테나에서도 안테나 성능을 충분히 발휘될 수 있는 안테나 구조를 제공하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 자성체 시트(ferrite sheet); 및 나선형 루프(loop) 안테나 패턴을 가지는 안테나 시트(Flexible Printed Circuit Board);를 포함하고 상기 안테나 시트를 접어서 그 사이에 상기 자성체 시트를 끼워서 폴드 안테나(fold antenna)를 형성하되, 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴이 상기 자성체 시트의 횡축 중심 수평선 부분에 위치하도록 형성되는 폴드 안테나가 제공된다.

Description

폴드 형태의 엔에프씨 안테나
본 발명은 엔에프씨(NFC : Near Field Communication) 안테나의 구조에 대한 것으로 특히, 단말의 사이즈를 줄일 수 있도록 모바일 단말에 부착되는 엔에프씨 안테나에 대한 것이다.
일반적으로 배터리에 부착되어 단말에 내장되는 나선형 루프 안테나의 경우에는 단면에 안테나 패턴을 형성하여 배터리의 일면에 부착하는 것이 일반적이다.
안테나의 사이즈가 어느 정도의 사이즈(예를 들어 50mm X 40mm 이상의 크기)를 가지는 경우에는 상기한 단면에 루프 안테나 패턴을 형성하여 배터리에 부착하여 사용하는 경우에는 안테나 성능에 문제가 없지만, 안테나 사이즈가 작아지는 경우에는 안테나 성능에 저하가 생길 수 있다.
왜냐하면 안테나의 사이즈가 작아지는 경우에 단면에 형성된 나선형 루프 안테나 패턴만으로는 안테나 성능을 충분히 발휘하는데에 문제가 생기기 때문이다.
따라서, 이러한 경우에는 안테나 성능이 저하되는 것을 방지하는 안테나 구조가 필요하다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 작은 크기의 안테나에서도 안테나 성능을 충분히 발휘될 수 있는 안테나 구조를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 자성체 시트(ferrite sheet); 및 나선형 루프(loop) 안테나 패턴을 가지는 안테나 시트;를 포함하고 상기 안테나 시트를 접어서 그 사이에 상기 자성체 시트를 배치하여 폴드 안테나(fold antenna)를 형성하되, 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴이 상기 자성체 시트의 횡축 중심 수평선 부분에 위치하도록 형성되는 폴드 형태의 엔에프씨(NFC ; Near Field Communication) 안테나가 제공된다.
여기서, 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴 폭의 적어도 20% 가 상기 자성체 시트의 어느 일면 횡축 중심수평선의 상부 또는 하부에 배치되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴 폭의 50% 가 상기 자성체의 어느 일면 횡축 중심 수평선의 상부와 하부에 각각 배치되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 턴수를 증가시켜 안테나의 성능을 향상시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 모든 영역의 패턴의 크기가 모두 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 폴드 안테나의 후면부는 배터리에 부착되고 상기 폴드 안테나의 전면부에는 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 단자가 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 안테나 시트는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 방식, 코일 임베딩(coil embeding) 방식, 코일 와인딩(coil winding) 방식, 전주 도금 방식, sputtering 방식, 도전성 잉크 인쇄 방식, 스탬핑 방식 중 최소한 어느 하나의 방식으로 상기 안테나 패턴이 구성될 수 있다.
본 발명은 단면에 형성된 나선형 루프 패턴 안테나를 반으로 접어서 사용하므로 보다 적은 면적에서도 안테나를 배치하여 전체적으로 단말의 소형화에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일실시예로 나선형 루프 안테나 패턴을 가지는 안테나 시트를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나의 상측면도이다.
도3은 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나의 전면부를 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나의 후면부를 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나를 배터리에 부착한 실시예이다.
도6은 본 발명의 일실시예로 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축 패턴들이 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 주위에 배치되어 있는 폴드 안테나의 전면도이다.
도7은 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축 패턴들의 폭이 전부 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 상부에 배치되어 있는 폴드 안테나의 전면도이고, 도8은 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축으로 형성되어 있는 패턴들의 폭이 전부 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 하부에 배치되어 있는 폴드 안테나의 전면도이다.
도9에서 도12는 본 발명의 폴드 안테나의 나선형 루프 안테나 패턴들의 변화를 통해서 안테나 성능을 향상시키는 위한 것을 나타낸 도면이다.
도13은 본 발명의 일 실시예로 안테나 패턴이 안테나 시트의 일단면에 형성되어 있는 것을 도시한 도면이다.
도14는 동일한 면적에 형성되어 있는 기존 안테나와 본 발명의 폴드 안테나의 성능을 비교하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 폴드 형태의 NFC 안테나에 대한 것이다. 그런데 설명의 편의를 위해서 이하에서는 폴드 안테나를 폴드 형태의 NFC 안테나를 지칭하는 것으로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예로 나선형 루프 안테나 패턴을 가지는 안테나 시트를 도시한 도면이다.
본 발명에서의 나선형 루프 안테나 패턴은 도선을 정사각형, 직사각형, 삼각형 및 원형 등으로 감아서 루프 패턴을 형성한 것을 의미한다. 여기서 도선은 하나의 도선일 수도 있고 하나 이상의 도선을 이용하여 루프 패턴을 형성할 수도 있다.
이하 본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 하나의 도선을 이용한 직사각형의 루프형태를 가지는 안테나 패턴을 가지고 설명하기로 한다.
도1에 도시된 바와 같이 안테나 시트(100)위에 나선형 루프 안테나 패턴이 형성되어 있다. 또한, 나선형 루프 안테나 패턴의 단자부(C)는 안테나 시트(100)의 일단부에 형성되어 있다.
여기서 안테나 시트(100)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 방식, 코일 임베딩(coil embeding) 방식, 코일 와인딩(coil winding) 방식, 전주 도금 방식, sputtering 방식, 도전성 잉크 인쇄 방식, 스탬핑 방식 중 최소한 어느 하나의 방식으로 안테나 패턴이 구성될 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나의 상측면도이다.
본 발명의 폴드 안테나는 나선형 루프 안테나 패턴을 가지는 안테나 시트(100)를 반으로 접은 후에 그 사이에 자성체 시트(200)를 끼워서 형성한다. 도2는 상기한 방법으로 형성한 폴드 안테나의 상측면도를 나타낸 것으로 안테나 시트(100)가 반으로 접히고 그 사이에 자성체 시트(200)가 끼워져 있는 것을 나타내고 있다.
도3은 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나의 전면부를 도시한 도면이다.
폴드 안테나가 배터리(300)에 부착되는 경우에 폴드 안테나의 외부로 노출되는 면을 전면부라고 하자. 도3은 폴드 안테나의 전면부를 도시한 도면으로 나선형 루프 안테나 패턴의 단자부(C)는 폴드 안테나의 전면부에 형성되어 있다.
여기서, 폴드 안테나의 성능 저하를 방지하기 위해서 나선형 루프 안테나 패턴이 자성체 시트(200)의 외곽에 배치되지 않도록 안테나 시트(100)가 자성체 시트(200)의 중앙부위에 배치 되도록 한다.
도4는 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나의 후면부를 도시한 도면이다.
폴드 안테나가 배터리(300)에 부착되는 경우에 배터리(300)에 부착되는 면을 후면부라고 하자. 도4는 폴드 안테나의 후면부를 도시한 도면으로 도3에서 설명한 바와 같이 안테나 시트(100)가 자성체 시트(200)의 중앙부위에 배치 되도록 한다.
도5는 본 발명의 일실시예로 폴드 안테나를 배터리에 부착한 실시예이다.
상술한 바와 같이 폴드 안테나의 후면부가 배터리(300)에 접착되고 전면부는 배터리(300)의 외부로 노출이 되게 된다. 따라서 폴드 안테나의 전면부가 배터리 커버의 바로 아래에 위치하므로 안테나가 외부 신호를 보다 잘 수신할 수 있다.
또는 폴드 안테나의 후면부는 이동 단말의 금속성 면에 부착될 수도 있다.
또한 도5에 도시된 바와 같이 나선형 루프 안테나 패턴의 단자부(C)는 폴드 안테나의 전면부의 일측에 위치한다.
도6은 본 발명의 일실시예로 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축 패턴들이 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 주위에 배치되어 있는 폴드 안테나의 전면도이다.
본 발명의 폴드 안테나의 바람직한 실시예로, 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축에 형성되어 있는 패턴들의 폭(A)의 적어도 20% 가 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 상부 또는 하부에 배치되도록 형성한다.
예를 들어, 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축에 형성되어 있는 패턴들의 폭(A)의 길이가 1cm 라고 하고, 이중 30%인 0.3cm가 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 상부에 배치되면, 하부에는 장축에 형성되어 있는 패턴들의 폭(A)의 70% 인 0.7cm 가 배치된다.
나선형 루프 안테나 패턴 중 장축은 일면의 루프 안테나 패턴의 길이가 가장 긴 축으로 도9에 도시된 ③과 ④로 표시된 축을 의미한다. 또한, 나선형 루프 안테나 패턴 중 단축은 일면의 루프 안테나 패턴의 길이가 가장 짧은 축으로 도9에 도시된 ①과 ②로 표시된 축을 의미한다.
본 발명의 폴드 안테나의 더욱 바람직한 실시예로는 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축으로 형성되어 있는 패턴들의 폭(A)의 50% 가 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 상부와 하부에 각각 배치되도록 형성한다.
즉, 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축으로 형성되어 있는 패턴들의 폭(A)의 50% 가 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 상부에 배치되고 하부에도 장축으로 형성되어 있는 패턴들의 폭(A)의 50% 가 배치되도록 한다.
이렇게 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축으로 형성되어 있는 패턴들을 자성체 시트의 횡축 중심 수평선을 중심으로 배치를 하는 경우에 다른 배치를 가지는 경우보다 안테나 성능이 더 좋게 된다.
도7은 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축 패턴들의 폭이 전부 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 상부에 배치되어 있는 폴드 안테나의 전면도이고, 도8은 나선형 루프 안테나 패턴 중, 장축으로 형성되어 있는 패턴들의 폭이 전부 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 하부에 배치되어 있는 폴드 안테나의 전면도이다.
도6에 도시된 본 발명의 장축의 나선형 루프 안테나 패턴들의 자성체 시트의 횡축 중심 수평선 부분에 배치되어 있는 폴드 안테나와 장축의 나선형 루프 안테나 패턴들의 자성체 시트의 횡축 중심 수평선 부분을 벗어나서 배치된 도7과 도8에 도시된 폴드 안테나의 성능을 검사한 결과가 표1에 나타나 있다.
표 1 전면 패턴 배열 NFC 안테나 성능 시험 결과
안테나 타입 Freq. T-money Dongle Standard 1K Standard 4K Ultralight Type 4 비고
NFC시험규격 45이상 30이상 25이상 13이상 V1.0
Reference 56 36 42 42 38 23 국내향 M250
도6 타입 15.6 47 30 34 34 30 18 스펙인
도7 타입 15.6 43 26 31 31 27 15 스펙아웃
도8 타입 15.6 43 27 29 30 26 14 스펙아웃
상기의 표1에 나타난 결과를 보면 도6에 도시된 본 발명의 장축의 나선형 루프 안테나 패턴들의 자성체 시트의 횡축 중심 수평선의 주위에 배치되어 있는 폴드 안테나의 성능이 도7과 도8에 도시된 폴드 안테나보다 성능이 더 좋음을 알 수 있다.
도9에서 도12는 본 발명의 폴드 안테나의 나선형 루프 안테나 패턴들의 변화를 통해서 안테나 성능을 향상시키는 위한 것을 나타낸 도면이다.
도9는 본 발명의 일실시예로 나선형 루프 안테나 패턴의 패턴 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도9에 도시된 나선형 루프 안테나 패턴 영역 중 ①과 ②로 표시된 축은 단축을 의미하고, ③과 ④로 표시된 축은 장축을 의미한다.
여기서 ③번 영역은 폴드 안테나의 전면부에 위치하게 되는 영역이고 ④번 영역은 폴드 안테나의 후면부에 위치하는 영역이다.
설계 타입에 따라 안테나 형상을 나타내면 다음과 같다.
도9는 4턴의 나선형 루프 안테나 패턴을 가지고 있고, 도10은 6턴의 나선형 루프 안테나 패턴을 가지고 있고, 도11은 6턴의 나선형 루프 안테나 패턴을 가지고 있되, 단축에 형성된 각 나선형 루프 안테나 패턴을 좁게 한 것이고, 도12는 6턴의 나선형 루프 안테나 패턴을 가지고 있되, 단축 및 폴드 안테나의 후면부에 위치하는 장축(④번 영역에 해당하는 장축)에 형성된 나선형 루프 안테나 패턴을 좁게 한 것이다.
표2와 표3은 상술한 설계 타입에 따른 안테나 성능을 나타낸 표이다.
여기서 표에 나타난 시험 결과는 수치가 높은 것이 안테나 성능이 더 좋음을 의미한다.
표 2 설계타입별 안테나 형상 NFC 시험 결과
안테나 타입 Freq. T-money Dongle Standard 1K Standard 4K Ultralight Type 4 비고
NFC시험규격 45이상 30이상 25이상 13이상 V1.0
Reference 56 36 42 42 38 23 국내향 M250
도9 타입 15.6 42 23 - - 25 - 스펙아웃
도10 타입 15.6 47 30 34 34 30 18 스펙인
도11 타입 48 30 35 35 31 19 스펙인
도12 타입 15.6 47 30 34 34 30 19 스펙인
표 3 설계타입별 안테나 형상 EMV 인증 시험 결과
Minimum Test 도9타입 도10타입 도11타입 도12타입
Load Modulation - Pass Pass Fail
Responsiveness at Low Power Level Pass Pass Pass Pass
* EMV : 1996년에 카드회사인 유로페이(Europay), 마스터카드(Mastercard), 비자(Visa)가 카드의 안정성과 호환성을 확보하기 위해서 공동 발표한 스마트카드, 단말기 및 소프트웨어에 대한 규격을 말함.
표2와 표3의 성능 결과를 종합적으로 보면, 설계타입별 안테나 성능은 도10에 도시된 안테나의 성능이 가장 좋음을 알 수 있다.
즉, 나선형 루프 안테나 패턴의 턴수를 증가하되, 모든 영역의 안테나 패턴의 크기를 동일하게 하는 것이 가장 안테나 성능이 좋음을 알 수 있다.
도13은 본 발명의 일 실시예로 안테나 패턴이 안테나 시트의 일단면에 형성되어 있는 것을 도시한 도면이다.
본 발명의 안테나 패턴은 안테나 시트의 복수에 층에 형성되어 있을 수도 있고 일단면에만 형성되어 있을 수도 있다.
상술한 도1에서 도12에 도시되어 설명한 안테나 패턴은 안테나 시트의 하나 이상의 층에 형성되어 있는 것으로, 안테나 단자가 서로 이웃하여 형성되어 있다. 도13에서는 안테나 시트의 일단면에 안테나 패턴이 형성되어 있는 것을 도시한 것으로, 안테나 단자가 서로 떨어진 곳에 위치하고 있다.
여기서 도면에 도시된 점선은 접혀지는 부분을 표시한 것이다.
도14는 동일한 면적에 형성되어 있는 기존 안테나와 본 발명의 폴드 안테나의 성능을 비교하기 위한 도면이다.
본 발명에서 폴드 안테나를 이용하는 이유는 다음과 같다.
안테나의 사이즈가 어느 정도의 사이즈(약 50mm X 40mm 이상의 크기)를 가지는 경우에는 단면에 루프 안테나 패턴이 형성되어 있는 기존 안테나의 경우에는 안테나 성능에 문제가 없지만, 안테나 사이즈가 작아지는 경우에는 일단면에만 안테나 패턴이 형성되어 있는 기존 안테나의 경우에는 성능에 저하가 생길 수 있다.
왜냐하면 안테나의 사이즈가 작아지는 경우에 단면에 형성된 나선형 루프 안테나 패턴만으로는 안테나 성능을 충분히 발휘하는데에 문제가 생기기 때문이다.
*따라서 이러한 경우에는 안테나에 성능을 향상시킬 수 있는 방법이 필요하게 된다.
도14(a)는 작은 크기의 자성체 시트를 도시한 도면으로 예를들어 자성체 시트가 40 mm X 15mm 의 크기를 가지고 있다. 도14(b)와 도14(c)는 각각 같은 크기의 자성체 시트에 형성되어 있는 폴드 안테나와 기존 안테나를 도시한 도면이다.
도14(b)는 본 발명의 폴드 안테나를 도시한 도면이다.
도14(c)는 기존 안테나를 도시한 도면이다.
다음 표4와 표5는 본 발명의 폴드 안테나와 기존 안테나의 성능을 비교한 성능 비교 데이터 표이다.
표 4 폴드 타입과 기존 안테나의 NFC RF 국내 시험규격
안테나 타입 Freq. T-money Dongle Standard 1K Standard 4K Ultralight Type 4 비고
NFC시험규격 45이상 30이상 25이상 13이상 V1.0
기존안테나 15.6 29 21 28 27 24 13 스펙아웃
폴드 안테나 15.6 47 30 34 34 30 18 스펙인
표 5 폴드 타입과 일반 안테나의 EMV 인증 시험 결과
Minimum Test 기존 Ant Fold Ant
Load Modulation Fail (300 : 2.3mV) Pass(300 : 5.4mV)
Responsiveness at Low Power Level Pass Pass
상기 표4와 표5를 보면 본 발명의 폴드 안테나가 기존의 안테나보다 성능이 더 좋음을 알 수 있다.
특히, 표5를 보면 본 발명의 폴드 안테나는 기존 안테나 대비 약 200%의 성능 향상이 있음을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 폴드형태의 안테나 구조를 제공함으로써, 작은 크기의 안테나에서도 안테나 성능을 충분히 발휘될 수 있는 안테나 구조를 제공할 수 있는 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (7)

  1. 자성체 시트(ferrite sheet); 및
    나선형 루프(loop) 안테나 패턴을 가지는 안테나 시트;를 포함하고 상기 안테나 시트를 접어서 그 사이에 상기 자성체 시트를 배치하여 폴드 안테나(fold antenna)를 형성하되,
    상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴이 상기 자성체 시트의 횡축 중심 수평선 부분에 위치하도록 형성되는 폴드 형태의 엔에프씨(NFC ; Near Field Communication) 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴 폭의 적어도 20% 가 상기 자성체 시트의 어느 일면 횡축 중심 수평선의 상부 또는 하부에 배치되도록 형성되는 폴드 형태의 엔에프씨 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나선형 루프 안테나 패턴의 장축 패턴 폭의 50% 가 상기 자성체의 어느 일면 횡축 중심 수평선의 상부와 하부에 각각 배치되도록 형성되는 폴드 형태의 엔에프씨 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 나선형 루프 안테나 패턴의 턴수를 증가시켜 안테나의 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 폴드 형태의 엔에프씨 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 나선형 루프 안테나 패턴의 모든 영역의 패턴의 크기가 모두 동일한 것을 특징으로 하는 폴드 형태의 엔에프씨 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴드 안테나의 후면부는 배터리에 부착되고, 상기 폴드 안테나의 전면부에는 상기 나선형 루프 안테나 패턴의 단자가 위치하는 것을 특징으로 하는 폴드 형태의 엔에프씨 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 시트는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 방식, 코일 임베딩(coil embeding) 방식, 코일 와인딩(coil winding) 방식, 전주 도금 방식, sputtering 방식, 도전성 잉크 인쇄 방식, 스탬핑 방식 중 최소한 어느 하나의 방식으로 상기 안테나 패턴이 구성될 수 있는 폴드 형태의 엔에프씨 안테나.
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