WO2013105777A1 - 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로 - Google Patents
다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a high-frequency communication line, and more particularly to a high-frequency transmission line for connecting between the multi-band antenna and the main board with a printed circuit board for improving the performance of the multi-band antenna.
- LTE Long Term Evolution
- a communication system based on a voice communication service uses a single input single output (SISO) system that uses only a single antenna element for narrowband channel characteristics within a limited frequency range.
- SISO single input single output
- the SISO system using a single antenna requires a more advanced technology because many difficulties exist in transmitting a large amount of data at high speed in a narrowband channel.
- MIMO multiple input multiple output
- This MIMO system is widely used due to the advantage that the multiple antennas are used in the transmitting / receiving end, thereby enabling high-speed data transmission without further increasing the frequency allocation used by the entire system. have.
- the gain is relatively low due to the increase of electromagnetic mutual coupling between antenna elements, and the main cause of deterioration of the performance of the overall antenna is deteriorated, and it is very important to secure isolation characteristics between the antenna elements.
- the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is to physically separate the ground of the antenna to minimize the interference between a plurality of antennas in a limited internal space, such as a mobile communication terminal.
- Another object of the present invention is to connect an antenna and a main board through a high frequency transmission line using a printed circuit board in a mobile communication terminal.
- the present invention is a first ground layer extending in one direction and electrically connected to a plurality of antennas, and laminated on the first ground layer and the first A first dielectric layer extending in the same direction as the ground layer and a signal transmission line stacked on the first dielectric layer and extending in the same direction as the first dielectric layer to transmit electrical signals of the plurality of antennas;
- the first ground layer is divided into a plurality of ground parts connected to the plurality of antennas independently of each other, and the RF characteristic degradation by the separation of the first ground layer is located at a position corresponding to the plurality of ground parts.
- the first ground layer is separated into a first ground portion connected to the first antenna and a second ground portion connected to the second antenna.
- the compensating part of the first ground layer is formed to protrude in a direction in which the opposite ends of the first ground part and the second ground part formed by disconnecting the first ground layer are close to each other.
- the complementary part of the signal transmission line is formed to be extended so as to increase in width at positions corresponding to spaced parts of the first ground part and the second ground part.
- the compensating part of the first ground layer is formed by engaging one end facing each other with the first ground part and the second ground part in an uneven shape.
- the complementary part of the signal transmission line includes a complementary conductor part provided at both sides of the signal transmission line at a position corresponding to a spaced portion of the first and second ground parts.
- the complementary conductor portion is formed in a zigzag shape or a shape that extends in a direction parallel to the longitudinal direction of the signal transmission line and is continuously switched in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the signal transmission line.
- the compensating part of the first ground layer includes a concentrating element part connecting between the first ground part and the second ground part formed by disconnecting the first ground layer.
- Bonding sheets are provided on the first dielectric layer and extend in the same direction as the signal transmission lines at predetermined intervals on both sides of the signal transmission line, and on the signal transmission line and the bonding sheet.
- a dielectric layer is stacked, and a second ground layer to which the signal sea clip is connected is stacked on the second dielectric layer.
- the antenna connection portion of the printed circuit board for electrical connection with the first antenna and the second antenna is composed of a pair of signal C-Clips having elasticity.
- a reinforcing plate for height compensation of the printed circuit board is provided below the antenna connection unit.
- the ground layer of the printed circuit board is physically separated and connected to each of a plurality of antennas, interference between the antennas is effectively prevented, thereby improving antenna reception characteristics.
- the space utilization rate is improved, The design change is unnecessary, so the range of application is extended and compatibility is improved.
- the RF characteristic degradation due to physical separation of the ground layer can be compensated by the pattern (shape) deformation of the ground layer or the pattern (shape) deformation of the signal transmission line. There is also.
- the sea clip is used instead of the connector for connection with the antenna, the space utilization rate is improved, and the stable contact is also possible.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a preferred embodiment of a high frequency transmission line using a printed circuit board for improving the performance of a multi-band antenna according to the present invention.
- FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the ground layer constituting the first embodiment of the present invention.
- 3 and 4 are plan views showing the structure of the signal transmission line and the ground layer, respectively, of the second embodiment of the present invention.
- 5 and 6 are plan views showing the configuration of the signal transmission line and the ground layer, respectively, of the third embodiment of the present invention.
- FIG. 7 and 8 are plan views showing the configuration of the signal transmission line and the ground layer, respectively, of the fourth embodiment of the present invention.
- 9 and 10 are plan views showing configurations of a signal transmission line and a ground layer, respectively, of a fifth embodiment of the present invention.
- Fig. 11 is a plan view showing the construction of the ground layer constituting the sixth embodiment of the present invention.
- 12 and 13 are a plan view and a side view of the printed circuit board constituting the embodiment of the present invention showing a state in which a sea clip for electrical filtration is provided, respectively, as a schematic bottom.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a preferred embodiment of a high frequency transmission line using a printed circuit board for improving the performance of a multi-band antenna according to the present invention.
- the high frequency communication line using the printed circuit board according to the embodiment of the present invention is composed of a printed circuit board.
- the printed circuit board is a flexible printed circuit board (Flexible PCB).
- the printed circuit board is formed at one end and electrically connected to the circuit module of the wireless terminal, and is formed at the other end and directly connected to the first antenna and the second antenna (not shown).
- An antenna connection unit and a module connection unit are connected to the antenna connection unit, and a signal transmission line 130 is formed to include a signal transmission unit for transmitting a signal.
- the printed circuit board of FIG. 1 is a flexible printed circuit board having a stacked structure, in which a ground layer, a dielectric layer, and a signal transmission line 130 are stacked, and the stacked structure may be repeated.
- a ground layer is formed at the lowermost layer, and a dielectric layer is stacked thereon, and a signal transmission line 130 for transmitting a high frequency signal is stacked thereon, and again on the signal transmission line 130.
- Dielectric layers are stacked, and ground layers are disposed thereon.
- the ground layer on the upper floor usually plays the role of ground, and the ground layer on the lower layer is connected to the ground via vias.
- the outermost surface of the laminated structure of the printed circuit board is covered by a cover layer (not shown).
- the shorter width of the signal transmission line 130 is smaller than the shorter width of the ground layer and the dielectric layer.
- the printed circuit board may have a micro strip line structure or a strip line structure.
- the ground layer and the signal transmission line 130 are made of a metallic material (eg, copper), and the dielectric layer is made of a dielectric material (eg, poly-imide).
- the high frequency signal transmitted through the first antenna and the second antenna is transmitted to the signal transmission line 130 of the signal transmission unit through the antenna connection unit, and the signal transmission line 130 is connected to the module connection unit so that the high frequency signal is connected to the module connection unit. It is transmitted to the circuit module of the wireless terminal through.
- the first ground layer 110 is provided on the bottom layer, the first dielectric layer 120 is stacked on top of it, A signal transmission line 130 narrower than the width of the first dielectric layer 120 is stacked thereon.
- the bonding sheet 140 is stacked on both sides of the signal transmission line 130 on the upper surface of the first dielectric layer 120.
- the second dielectric layer 200 is again stacked on the bonding sheet 140, and the second ground layer 300 is stacked thereon.
- cover layers are stacked on the top and bottom layers of the second ground layer 300 and the first ground layer 110.
- the ground around the signal transmission line 130 through which the high frequency signal is transmitted is shielded so that the high frequency signal does not leak.
- the second ground layer 300 is disposed on the uppermost surface, and the long oval-shaped portion in the center of the second ground layer 300 has the second ground layer 300 removed. This is for impedance matching. Accordingly, the portion of the second ground layer 300 is removed, the second dielectric layer 200 provided in the lower layer is exposed.
- a signal transmission line 130 is disposed below the center portion from which the second ground layer 300 is removed, although not shown in FIG. 2 by the second dielectric layer 200.
- the second ground layer 300 is spaced apart from the middle thereof. This is the second ground layer 300 is physically separated so that the ground of the first antenna and the second antenna constituting the present invention can be made independently.
- the first ground layer 110 may likewise be separated.
- the second ground layer 300 is divided into a first ground portion 310 and a second ground portion 320. Separating the second ground layer 300 in this way, in applying the multiple input multiple output (MIMO) technique of the present invention, through isolation between antenna elements, through different paths by a plurality of antennas This is to prevent serious signal distortion from being generated by the sum of signals having different phases and magnitudes received.
- MIMO multiple input multiple output
- the present invention has the following structure in order to prevent the RF characteristic reduction such as insertion loss caused by the physically separated second ground layer 300.
- compensators 315 and 325 of the first ground layer 110 are provided at positions corresponding to 330 between the first ground portion 310 and the second ground portion 320.
- the compensators 315 and 325 protrude in a direction in which the opposite ends of the first ground part 310 and the second ground part 320 formed by disconnecting the first ground layer 110 are close to each other.
- the compensators 315 and 325 may be spaced apart from the space 330 between the first ground part 310 and the second ground part 320, and the first ground part 310 and the second ground part. A portion of the portions 320 facing each other protrude in a direction close to each other, thereby reducing the spaced space 330 as much as possible. By forming such a pattern, false impedance or increased insertion loss generated from separated grounds can be improved.
- reference numerals 131 and 138 denote front and rear ends that are enlarged for signal characteristics
- 231 and 235 denote second dielectric layers that are exposed under the second ground layer 300 to correspond thereto.
- 3 and 4 show, in plan view, the configuration of the signal transmission line and the second ground layer constituting the second embodiment of the present invention, respectively.
- the signal transmission line 130 Complementary portion 138 is formed at the position corresponding to the space 330 where the first ground portion 310 and the second ground portion 320 of the second ground layer 300 are spaced apart from each other.
- the complementary part 138 is formed by expanding a width of a part of the signal transmission line 130 and at the position corresponding to the first grounding part 310 and the second grounding part 320. 130) is to improve the amount of transmitted signal to improve the false impedance or increased insertion loss generated from the separated ground.
- the complementary portion 138 is formed to be enlarged in a substantially circular shape, but the shape is not necessarily limited thereto, various modifications in which the width of the signal transmission line 130 is expanded This is possible.
- FIGS. 5 and 6 show, in plan view, the configuration of the signal transmission line and the second ground layer constituting the third embodiment of the present invention, respectively.
- the insertion loss is improved through the compensators 316 and 326 of the second ground layer 300 without changing the signal transmission line 130.
- the compensating parts 316 and 326 are formed by engaging one end of the first ground part 310 and the second ground part 320 facing each other in an uneven shape.
- the compensators 316 and 326 are formed in a shape in which one end of the first ground part 310 and the second ground part 320 facing each other protrudes and is concave. As a result of engagement, the separation distance between the first ground portion 310 and the second ground portion 320 may be reduced. In addition, the false impedance and increased insertion loss generated from the ground separated from this shape are improved.
- FIG. 7 and 8 show, in plan view, the configuration of the signal transmission line and the second ground layer constituting the fourth embodiment of the present invention, respectively.
- deterioration of the RF characteristic is improved through the complementer 500 of the signal transmission line 130 without changing the second ground layer 300.
- the supplementary part 500 is a complementary conductor part provided at both sides of the signal transmission line 130 at positions corresponding to parts spaced apart from each other of the first ground part 310 and the second ground part 320. It consists of 500.
- the complementary conductor unit 500 is provided in pairs on both sides of the signal transmission line 130 and is composed of a conductor.
- the second dielectric layer 200 constituting the printed circuit board is formed very thinly, even if the second ground layer 300 and the signal transmission line 130 form different layers, the second dielectric layer 200
- the second dielectric layer 200 and the signal transmission line 130 may be a kind of capacitor to generate coupling between the second ground layer 300 and the second dielectric layer 200. This coupling is made possible by the complementary conductor portion 500 which is a conductor. In addition, false impedance or increased insertion loss generated from the ground separated from this phenomenon can be improved.
- FIGS. 9 and 10 show, in plan view, the configuration of the signal transmission line and the second ground layer constituting the fifth embodiment of the present invention, respectively.
- the shape of the complementary conductor part 500 of the fourth embodiment is formed in the tooth shape 600. More precisely, the complementary conductor part 600 extends in a direction parallel to the longitudinal direction of the signal transmission line 130 and is continuously shaped in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the signal transmission line 130. Or it is formed in a zigzag shape.
- the complementary conductor part 600 performs a kind of inductor function unlike the supplementary conductor part 500 of the fourth embodiment. That is, the complementary conductor part 600 becomes a kind of inductor by its sawtooth-shaped characteristic, and forms a magnetic field around the signal transmission line 130 to store the flow of signals as a magnetic field around. Accordingly, the false impedance or increased insertion loss generated from the separated ground can be improved.
- reference numerals A and B shown in FIGS. 3, 45, 7 and 9 indicate a portion that performs a grounding function similarly to the first grounding part 310 and the second grounding part 320.
- FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the second ground layer constituting the sixth embodiment of the present invention.
- the compensating part of the second ground layer 300 includes a concentrating element 700 provided between the first ground part 310 and the second ground part 320.
- the concentrator 700 generally refers to a resistor, an inductor, or a capacitor used when implementing a circuit.
- the concentrating element 700 the first grounding part 310 and the second grounding part 320 are indirectly connected, so that the RF characteristic degradation due to the separation of the first ground layer 110 may be improved. .
- the antenna connection portion of the printed circuit board for the electrical connection with the first antenna and the second antenna may be a pair of signal seam (800, C-Clip) having elasticity have.
- the second ground layer 300 to which the signal seam 800 is connected is stacked on the second dielectric layer 200.
- the height compensation of the printed circuit board is provided below the antenna connection part.
- Reinforcement plate 900 may be provided.
- the printed circuit board may be provided with a plug (P).
- the plug P is for electrical connection with the main board, and is coupled with a jack (not shown) provided on the main board to perform a connection between the printed circuit board and the main board.
- the second ground layer 300 has been described as an example, but the same may be applied to the first ground layer 110, and the compensation unit and the signal transmission line 130 of the second ground layer 300 are used. ) May also be applied.
- the present invention can be used in the field of development of a high frequency transmission line.
Landscapes
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Waveguides (AREA)
Abstract
본 발명은 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로에 관한 것으로, 한 방향으로 신장되고 다수개의 안테나와 전기적으로 연결되는 제1그라운드레이어(110)와, 상기 제1그라운드레이어(110) 상에 적층되고 상기 제1그라운드레이어(110)와 동일한 방향으로 신장되는 제1유전체레이어(120)와, 상기 제1유전체레이어(120) 상에 적층되고 상기 제1유전체레이어(120)와 동일한 방향으로 신장되어 상기 다수개의 안테나의 전기신호를 전송하는 신호전송라인(130)이 적층되어 구성되고, 상기 제1그라운드레이어(110)는 상기 다수개의 안테나와 각각 독립적으로 연결되는 다수개의 접지부로 분리되고, 상기 제1그라운드레이어(110)의 분리에 의한 RF특성 저하는 상기 다수개의 접지부 사이에 해당하는 위치에 구비된 상기 제1그라운드레이어(110)의 보상부 또는 상기 신호전송라인(130)의 보완부 형상에 의해 개선된다.
Description
본 발명은 고주파 통신선로에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 다중대역 안테나의 성능개선을 위해 다중대역 안테나와 메인보드 사이를 인쇄회로기판으로 연결하는 고주파 전송선로에 관한 것이다.
최근 무선통신 기술은 이동 통신용 휴대 단말기를 통해 음성 통신 서비스와 더불어 고품질의 멀티미디어 서비스가 제공됨에 따라 LTE(Long Term Evolution)와 같은 차세대 무선 통신 서비스와의 융합이 많은 관심을 받고 있다.
일반적으로 음성통신 서비스를 기반으로 하는 통신시스템은 한정된 주파수 영역 안에서 협대역 채널 특성 위주로 단일 안테나 소자만 사용하는 SISO(Single Input Single Output) 시스템을 많이 사용되고 있다. 그러나, 단일 안테나를 사용하는 SISO 시스템으로는 협대역 채널 안에서 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기에는 많은 어려움이 존재하므로 보다 진보된 기술을 필요로 한다.
이에 다수의 안테나를 이용하여 각각의 안테나를 독립적으로 구동하게 하여 데이터 송/수신율을 더 빨리 더 낮은 오류 확률로 전송할 수 있는 차세대 무선 전송 기술인 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 요구되고 있다.
이와 같은 MIMO 시스템은 송/수신단에서 다중 안테나를 이용함으로써, 전체 시스템이 사용하는 주파수 할당을 더 증가시키지 않고도 고속의 데이터 전송을 가능하도록 하여 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용이 가능하다는 이점으로 인하여 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 MIMO 시스템의 경우 서로 다른 경로를 거쳐 수신되는 다른 위상과 크기를 가지는 신호들의 합에 의하여 심각한 신호 왜곡이 발생하게 되어 안테나의 성능 저하를 초래하게 된다.
또한, 이동통신 단말기와 같이 제한된 공간 내에서 다수의 안테나를 장착할 경우 안테나 소자들 간의 간격이 좁아질 수밖에 없으므로, 각 안테나 소자로부터 방사된 전자기파에 의해 높은 상호결합이 발생하게 된다.
따라서, 안테나 소자 간 전자기적인 상호 결합의 증가로 인하여 이득이 상대적으로 매우 낮게 나타나고 전체적인 안테나의 성능이 저하되는 주원인이 되어, 안테나 소자 간의 격리(isolation) 특성 확보가 매우 중요하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 이동통신단말기와 같은 한정된 내부 공간에서 다수의 안테나들 사이의 간섭이 최소화되도록 안테나 들의 접지를 물리적으로 분리시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이동통신단말기의 내부에서 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로를 통하여 안테나들과 메인보드 사이를 연결하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 한 방향으로 신장되고 다수개의 안테나와 전기적으로 연결되는 제1그라운드레이어와, 상기 제1그라운드레이어 상에 적층되고 상기 제1그라운드레이어와 동일한 방향으로 신장되는 제1유전체레이어와, 상기 제1유전체레이어 상에 적층되고 상기 제1유전체레이어와 동일한 방향으로 신장되어 상기 다수개의 안테나의 전기신호를 전송하는 신호전송라인이 적층되어 구성되고, 상기 제1그라운드레이어는 상기 다수개의 안테나와 각각 독립적으로 연결되는 다수개의 접지부로 분리되고, 상기 제1그라운드레이어의 분리에 의한 RF특성 저하는 상기 다수개의 접지부 사이에 해당하는 위치에 구비된 상기 제1그라운드레이어의 보상부 또는 상기 신호전송라인의 보완부 형상에 의해 개선된다.
상기 제1그라운드레이어는 제1안테나와 연결되는 제1접지부와 제2안테나와 연결되는 제2접지부로 분리된다.
상기 제1그라운드레이어의 상기 보상부는 제1그라운드레이어가 단절되어 형성된 제1접지부 및 제2접지부의 마주보는 일단이 서로 가까워지는 방향으로 돌출되어 형성된다.
상기 신호전송라인의 상기 보완부는 상기 제1접지부 및 제2접지부의 서로 이격된 부분에 해당하는 위치에서 그 폭이 커지도록 확장되어 형성된다.
상기 제1그라운드레이어의 상기 보상부는 상기 제1접지부와 상기 제2접지부의 서로 마주보는 일단이 요철형상으로 맞물려 형성된다.
상기 신호전송라인의 상기 보완부는 상기 제1접지부 및 제2접지부의 서로 이격된 부분에 해당하는 위치에서 신호전송라인 양측에 구비되는 보완도체부로 구성된다.
상기 보완도체부는 상기 신호전송라인의 길이방향과 나란한 방향으로 연장되고 상기 신호전송라인의 길이방향과 직교한 방향으로 연속적으로 방향이 전환되는 형상이나 또는 지그재그형상으로 형성된다.
상기 제1그라운드레이어의 상기 보상부는 제1그라운드레이어가 단절되어 형성된 제1접지부 및 제2접지부 사이를 연결하는 집중소자부로 구성된다.
상기 제1유전체레이어 상에는 상기 신호전송라인의 양쪽에서 상기 신호전송라인과 소정의 간격을 두고 상기 신호전송라인과 동일한 방향으로 신장되는 본딩시트가 구비되고, 상기 신호전송라인 및 상기 본딩시트 위에는 제2유전체레이어가 적층되며, 상기 제2유전체레이어 상에는 상기 신호용 씨클립이 접속되는 제2그라운드레이어가 적층된다.
상기 제1안테나 및 제2안테나와의 전기적 연결을 위한 상기 인쇄회로기판의 안테나접속부는 탄성을 가지는 한 쌍의 신호용 씨클립(C-Clip)으로 구성된다.
상기 안테나접속부의 하방에는 인쇄회로기판의 높이 보상을 위한 보강판이 구비된다.
위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서는 인쇄회로기판의 그라운드레이어가 물리적으로 분리되어 다수개의 안테나와 각각 연결되므로 안테나 사이의 간섭이 효과적으로 방지되어 안테나 수신특성이 개선되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 이동통신단말기 내부와 같이 한정된 공간에서 별도의 동축케이블 없이, 다수개의 안테나와 메인보드 사이가 인쇄회로기판을 이용하여 연결되므로 공간활용률이 향상되고, 기존의 메인보드의 회로변경이나 디자인 변경이 불필요하므로 적용범위가 넓어져 호환성이 좋아지는 효과도 있다.
또한, 본 발명에서는 그라운드레이어의 물리적 분리에 의한 RF특성 저하가 그라운드레이어의 패턴(형상) 변형이나 신호전송라인의 패턴(형상) 변형에 의해 보상될 수 있어, 안테나 효율저하를 방지할 수 있는 효과도 있다.
그리고, 본 발명에서는 안테나와의 연결을 위해 커넥터가 아닌 씨클립을 사용하므로, 공간활용률이 좋아지고, 안정적인 접촉도 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명 제1실시예를 구성하는 그라운드레이어의 구성을 보인 평면도.
도 3 및 도 4는 본 발명 제2실시예를 구성하는 신호전송라인과 그라운드레이어의 구성을 각각 보인 평면도.
도 5 및 도 6은 본 발명 제3실시예를 구성하는 신호전송라인과 그라운드레이어의 구성을 각각 보인 평면도.
도 7 및 도 8은 본 발명 제4실시예를 구성하는 신호전송라인과 그라운드레이어의 구성을 각각 보인 평면도.
도 9 및 도 10은 본 발명 제5실시예를 구성하는 신호전송라인과 그라운드레이어의 구성을 각각 보인 평면도.
도 11은 본 발명 제6실시예를 구성하는 그라운드레이어의 구성을 보인 평면도.
도 12 및 도 13은 본 발명 실시예를 구성하는 인쇄회로기판에 전기적 여결을 위한 씨클립이 구비된 모습을 각각 개략저으로 보인 평면도와 측면도.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 이하 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1에는 본 발명에 의한 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로의 바람직한 실시예의 구성이 단면도로 도시되어 있다.
이에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 이용한 고주파 통신선로는 인쇄회로기판으로 구성된다. 여기서, 인쇄회로기판은 연성인쇄회로기판(Flexible PCB)이다.
상기 인쇄회로기판은 도시되지는 않았으나, 일측단에 형성되며 무선단말기의 회로모듈에 전기적으로 연결되는 모듈접속부와, 타측단에 형성되며, 제1안테나 및 제2안테나(미도시)와 직접 접속되는 안테나접속부 및 모듈접속부와 안테나접속부를 연결하며 신호전송라인(130)이 형성되어 신호를 전송하는 신호전송부를 포함한다.
도 1의 인쇄회로기판은 적층구조를 가지는 연성인쇄회로기판으로서 그라운드레이어와 유전체레이어 및 신호전송라인(130)이 적층되는 구조를 가지며, 이와 같은 적층구조가 반복될 수 있다.
보통, 최하층에 그라운드를 형성하는 그라운드레이어가 배치되고, 그 위에 유전체레이어가 적층되며, 다시 그 위에 고주파신호를 전송하기 위한 신호전송라인(130)이 적층되고, 신호전송라인(130)의 위에 다시 유전체레이어가 적층되며, 그 위에 그라운드레이어가 배치된다. 윗층의 그라운드레이어도 그라운드 역할을 하는 것이 보통이며, 최하층의 그라운드레이어와 비아를 통해서 연결되는 구조를 가지기도 한다.
이와 같은 인쇄회로기판의 적층구조의 가장 겉면은 커버레이어(미도시)에 의해서 덮이게 된다. 신호전송라인(130)의 단축 방향 폭은 그라운드레이어와 유전체레이어의 단축방향 폭보다 좁다. 인쇄회로기판은 마이크로 스트립 라인 구조를 가지거나 스트립라인 구조를 가질 수 있다.
상기 그라운드레이어 및 신호전송라인(130)은 금속성 물질(예를 들어, 구리)로 이루어지고, 유전체레이어는 유전 물질(예를 들어, 폴리-이미드)로 이루어진다. 제1안테나 및 제2안테나를 통해서 전송되는 고주파신호는 안테나접속부를 통하여 신호전송부의 신호전송라인(130)에 전송되며, 신호전송라인(130)은 모듈접속부까지 연결되어 있어 고주파신호가 모듈접속부를 통해서 무선단말기의 회로모듈로 전송된다.
이러한 인쇄회로기판의 적층구조에 대해 상세하게 살펴보면, 도 1에 도시된 것처럼, 가장 아래층에 제1그라운드레이어(110)가 구비되고, 그 상부에는 제1유전체레이어(120)가 적층되고, 다시 그 위에 폭이 제1유전체레이어(120) 보다 좁은 신호전송라인(130)이 적층된다.
그리고, 상기 제1유전체레이어(120)의 윗면에, 신호전송라인(130)의 양 측면으로 본딩시트(140)가 적층된다. 상기 본딩시트(140) 위에 다시 제2유전체레이어(200)가 적층되고, 그 위에 제2그라운드레이어(300)가 적층된다. 본래, 최상층과 최하층의 제2그라운드레이어(300) 및 제1그라운드레이어(110)의 겉면에는 커버레이어가 적층된다. 보통, 고주파 특성을 가지는 신호를 전송하기 위해서는 고주파 신호가 전송되는 신호전송라인(130) 주변의 그라운드가 차폐되어 고주파 신호가 유출되지 않도록 한다.
도 2에서 보듯이, 제2그라운드레이어(300)가 가장 윗면에 배치되어 있고 제2그라운드레이어(300)의 중앙의 긴 타원 형상 부분은 제2그라운드레이어(300)가 제거된 모습이다. 이는 임피던스 매칭을 위함이다. 이에 따라 상기 제2그라운드레이어(300)가 제거된 부분에는 그 하층에 구비된 제2유전체레이어(200)가 드러나게 된다.
상기 제2그라운드레이어(300)가 제거된 중앙부분의 아래에는, 제2유전체레이어(200)에 의하여 가려져 도 2에 표현되지 않았지만 신호전송라인(130)이 배치된다. 이때, 상기 제2그라운드레이어(300)는 도 2에서 보듯이 그 중간이 이격되어 형성된다. 이는 본 발명을 구성하는 제1안테나 및 제2안테나의 그라운드가 독립적으로 이루어질 수 잇도록 제2그라운드레이어(300)가 물리적으로 분리되는 것이다. 물론, 도시되지는 않았으나, 상기 제1그라운드레이어(110) 역시 이와 마찬가지로 분리될 수 있다.
이와 같이 상기 제2그라운드레이어(300)가 물리적으로 분리됨에 따라, 상기 제2그라운드레이어(300)는 제1접지부(310)와 제2접지부(320)로 나뉘게 된다. 이와 같이 제2그라운드레이어(300)를 분리하는 것은, 본 발명의 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 적용함에 있어, 안테나 소자간의 격리(isolation)를 통하여, 다수의 안테나에 의하여 서로 다른 경로를 거쳐 수신되는 다른 위상과 크기를 가지는 신호들의 합에 의하여 심각한 신호 왜곡이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
그러나, 물리적으로 분리된 제2그라운드레이어(300)에 의하여 발생되는 삽입손실(insertion loss)과 같은 RF특성 감소의 방지를 위하여 본 발명에서는 아래와 같은 구조를 갖게 된다.
먼저 도 2에서 보듯이, 상기 제1접지부(310) 및 제2접지부(320) 사이(330)에 해당하는 위치에는 상기 제1그라운드레이어(110)의 보상부(315,325)가 구비된다. 상기 보상부(315,325)는 제1그라운드레이어(110)가 단절되어 형성된 제1접지부(310) 및 제2접지부(320)의 마주보는 일단이 서로 가까워지는 방향으로 돌출되어 형성된다.
보다 정확하게는, 상기 보상부(315,325)는 제1접지부(310)와 제2접지부(320) 사이의 이격된 공간(330)에 비하여, 상기 제1접지부(310)와 제2접지부(320)의 서로 마주보는 부분 일부가 서로 가까운 방향으로 돌출됨으로써 상기 이격된 공간(330)을 최대한 줄이게 됨으로써 형성된다. 이러한 패턴 형성에 의하여, 분리된 그라운드로부터 발생되는 틀어진 임피던스나 증가된 삽입손실이 개선될 수 있다. 참고로 미설명부호 131,138은 신호특성을 위해 확대되는 전단부와 후단부를 의미하고, 231,235는 이에 대응되도록 제2그라운드레이어(300)가 개구되어 그 하방에 드러난 제2유전체레이어를 가리킨다.
도 3및 도 4에는 본 발명 제2실시예를 구성하는 신호전송라인과 제2그라운드레이어의 구성이 각각 평면도로 도시되어 있다.
이에 보듯이, 상기 제2그라운드레이어(300)의 제1접지부(310) 및 제2접지부(320)가 서로 이격된 공간(330)에 해당하는 위치에서, 상기 신호전송라인(130)에는 보완부(138)가 형성된다. 상기 보완부(138)는 상기 신호전송라인(130)의 일부의 폭이 확대되어 형성되는 것으로, 제1접지부(310) 및 제2접지부(320) 사이에 해당하는 위치에서 신호전송라인(130)에 의한 전송 신호량을 증가시켜 분리된 그라운드로부터 발생되는 틀어진 임피던스나 증가된 삽입손실이 개선하기 위한 것이다.
본 실시예에서는, 도 3및 4에서 보듯이, 상기 보완부(138)가 대략 원형으로 확대되어 형성되나 그 형상은 반드시 이에 한정되지는 않으며, 신호전송라인(130)의 폭이 확대되는 다양한 변형이 가능하다.
다음으로, 도 5 및 도 6에는 본 발명 제3실시예를 구성하는 신호전송라인과 제2그라운드레이어의 구성이 각각 평면도로 도시되어 있다.
이에 보듯이, 제3실시예에서는 신호전송라인(130)의 변경 없이, 상기 제2그라운드레이어(300)의 보상부(316,326)를 통하여 삽입손실을 개선한다. 구체적으로는, 상기 보상부(316,326)는 상기 제1접지부(310)와 상기 제2접지부(320)의 서로 마주보는 일단이 요철형상으로 맞물려 형성된다.
즉, 본 실시예3에서 상기 보상부(316,326)는 서로 마주보는 제1접지부(310)와 제2접지부(320)의 일단이 각각 돌출되고 요입되는 형상이 연속되는 형상으로 형성되고, 이들 사이가 맞물림으로써 제1접지부(310)와 제2접지부(320) 사이의 이격거리가 줄어들 수 있게 된다. 그리고, 이러한 형상으로부터 분리된 그라운드로부터 발생되는 틀어진 임피던스나 증가된 삽입손실이 개선된다.
도 7 및 도 8에는 본 발명 제4실시예를 구성하는 신호전송라인과 제2그라운드레이어의 구성이 각각 평면도로 도시되어 있다.
이에 보듯이, 제4실시예에서는 제2그라운드레이어(300)의 변경 없이, 신호전송라인(130)의 보완부(500)를 통해 RF특성 저하를 개선하게 된다.
구체적으로는, 상기 보완부(500)는 상기 제1접지부(310) 및 제2접지부(320)의 서로 이격된 부분에 해당하는 위치에서 신호전송라인(130) 양측에 구비되는 보완도체부(500)로 구성된다. 상기 보완도체부(500)는 신호전송라인(130)의 양측에 쌍을 이루어 구비되는 것으로, 도체로 구성된다.
인쇄회로기판을 구성하는 상기 제2유전체레이어(200)는 매우 얇게 형성되므로, 비록 제2그라운드레이어(300)와 신호전송라인(130)이 서로 다른 층을 이루더라도 제2그라운드레이어(300)와 제2유전체레이어(200) 그리고 신호전송라인(130)은 일종의 커패시터(Capacitor)가 되어 제2그라운드레이어(300)와 제2유전체레이어(200) 사이에 커플링(coupling)이 발생될 수 있고, 이러한 커플링은 도체인 상기 보완도체부(500)에 의해 가능해진다. 그리고, 이러한 현상으로부터 분리된 그라운드로부터 발생되는 틀어진 임피던스나 증가된 삽입손실이 개선될 수 있다.
다음으로, 도 9 및 도 10에는 본 발명 제5실시예를 구성하는 신호전송라인과 제2그라운드레이어의 구성이 각각 평면도로 도시되어 있다.
이에 보듯이, 본 제5실시예에서는 앞선 제4실시예의 보완도체부(500)의 형상이 톱니형상(600)으로 형성된다. 보다 정확하게는 상기 보완도체부(600)는 상기 신호전송라인(130)의 길이방향과 나란한 방향으로 연장되고 상기 신호전송라인(130)의 길이방향과 직교한 방향으로 연속적으로 방향이 전환되는 형상이나 또는 지그재그형상으로 형성되는 것이다.
이에 따라 상기 보완도체부(600)는 상기 제4실시예의 보완도체부(500)와 달리 일종의 인덕터(inductor) 기능을 수행하게 된다. 즉, 상기 보완도체부(600)는 톱니형상의 그 특성에 의해 일종의 인덕터가 되고, 상기 신호전송라인(130) 주변에 자기장을 형성하여 신호의 흐름을 주변에 자기장으로 저장하게 된다. 이에 따라, 분리된 그라운드로부터 발생되는 틀어진 임피던스나 증가된 삽입손실이 개선될 수 있다.
참고로, 도 3, 도 45, 도 7 및 도 9에 도시된 미설명부호 A와 B는 제1접지부(310) 및 제2접지부(320)와 마찬가지로 접지기능을 수행하는 부분을 나타낸다.
마지막으로, 도 11에는 본 발명 제6실시예를 구성하는 제2그라운드레이어의 구성이 평면도로 도시되어 있다. 이에 보듯이, 제2그라운드레이어(300)의 보상부는 제1접지부(310) 및 제2접지부(320) 사이에 구비되는 집중소자(700)로 구성된다. 상기 집중소자(700)는 일반적으로 회로를 구현할 때 사용하는 저항, 인덕터, 또는 커패시터 등을 의미한다. 이러한 집중소자(700)에 의하여, 상기 제1접지부(310)와 제2접지부(320)가 간접적으로 연결되어 상기 제1그라운드레이어(110)의 분리에 의한 RF특성 저하가 개선될 수 있다.
한편, 도 12 및 13에서 보듯이, 상기 제1안테나 및 제2안테나와의 전기적 연결을 위한 상기 인쇄회로기판의 안테나접속부는 탄성을 가지는 한 쌍의 신호용 씨클립(800, C-Clip)일 수 있다.
보다 정확하게는, 상기 제2유전체레이어(200) 상에는 상기 신호용 씨클립(800)이 접속되는 제2그라운드레이어(300)가 적층되는 것인데, 이때, 상기 안테나접속부의 하방에는 인쇄회로기판의 높이 보상을 위한 보강판(900)이 구비될 수도 있다.
기존에 안테나와 통신선로를 연결하기 위해서 커넥터를 이용할 경우, 커넥터를 통신선로에 장착해야하는 공정과, 커넥터 자체의 부피등으로 인해 공정상의 어려움이나 공간문제 등이 발생했다. 그러나, 통신선로 위에 씨클립(800)을 장착하고, 안테나를 씨클립(800)에 압력을 가하여 누르면서 접촉시킴으로써 공간상의 문제를 해결하면서도 접촉도 확실하게 할 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판에는 플러그(P)가 구비될 수 있다. 상기 플러그(P)는 메인보드와의 전기적 연결을 위한 것으로, 메인보드에 구비된 잭(미도시)과 결합되어 인쇄회로기판과 메인보드 사이의 연결을 담당하게 된다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상기한 실시예에서는 제2그라운드레이어(300)를 예로 들어 설명하였으나, 상기 제1그라운드레이어(110)에도 동일하게 적용될 수 있으며, 상기 제2그라운드레이어(300)의 보상부와 신호전송라인(130)의 보완부는 모두 적용될 수도 있다.
본 발명은 고주파전송선로의 개발 분야에서 이용될 수 있다.
Claims (12)
- 한 방향으로 신장되고 다수개의 안테나와 전기적으로 연결되는 제1그라운드레이어와,상기 제1그라운드레이어 상에 적층되고 상기 제1그라운드레이어와 동일한 방향으로 신장되는 제1유전체레이어와,상기 제1유전체레이어 상에 적층되고 상기 제1유전체레이어와 동일한 방향으로 신장되어 상기 다수개의 안테나의 전기신호를 전송하는 신호전송라인이 적층되어 구성되고,상기 제1그라운드레이어는 상기 다수개의 안테나와 각각 독립적으로 연결되는 다수개의 접지부로 분리되고,상기 다수개의 접지부 사이에 해당하는 위치에는 상기 제1그라운드레이어의 보상부 또는 상기 신호전송라인의 보완부가 형성되어 상기 제1그라운드레이어의 분리에 의한 RF특성 저하가 개선됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1그라운드레이어는 제1안테나와 연결되는 제1접지부와 제2안테나와 연결되는 제2접지부로 분리됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제1그라운드레이어의 상기 보상부는 제1그라운드레이어가 단절되어 형성된 제1접지부 및 제2접지부의 마주보는 일단이 서로 가까워지는 방향으로 돌출되어 형성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 신호전송라인의 상기 보완부는 상기 제1접지부 및 제2접지부의 서로 이격된 부분에 해당하는 위치에서 그 폭이 커지도록 확장되어 형성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제1그라운드레이어의 상기 보상부는 상기 제1접지부와 상기 제2접지부의 서로 마주보는 일단이 요철형상으로 맞물려 형성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 신호전송라인의 상기 보완부는 상기 제1접지부 및 제2접지부의 서로 이격된 부분에 해당하는 위치에서 신호전송라인 양측에 구비되는 보완도체부로 구성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 6 항에 있어서, 상기 보완도체부는 상기 신호전송라인의 길이방향과 나란한 방향으로 연장되고 상기 신호전송라인의 길이방향과 직교한 방향으로 연속적으로 방향이 전환되는 형상이나 또는 지그재그형상으로 형성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제1그라운드레이어의 상기 보상부는 제1그라운드레이어가 단절되어 형성된 제1접지부 및 제2접지부 사이를 연결하는 집중소자부로 구성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유전체레이어 상에는 상기 신호전송라인의 양쪽에서 상기 신호전송라인과 소정의 간격을 두고 상기 신호전송라인과 동일한 방향으로 신장되는 본딩시트가 구비되고,상기 신호전송라인 및 상기 본딩시트 위에는 제2유전체레이어가 적층되며,상기 제2유전체레이어 상에는 상기 신호용 씨클립이 접속되는 제2그라운드레이어가 적층됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제1안테나 및 제2안테나와의 전기적 연결을 위한 상기 인쇄회로기판의 안테나접속부는 탄성을 가지는 한 쌍의 신호용 씨클립(C-Clip)으로 구성됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 10 항에 있어서, 상기 안테나접속부의 하방에는 인쇄회로기판의 높이 보상을 위한 보강판이 구비됨을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
- 제 11 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 연성인쇄회로기판(Flexible PCB)임을 특징으로 하는 다중대역 안테나 성능개선을 위한 인쇄회로기판을 이용한 고주파 전송선로.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13736339 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13736339 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |