WO2019035561A1 - 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈 - Google Patents

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WO2019035561A1
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base sheet
sheet
terminal
ring
antenna
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PCT/KR2018/007988
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김범진
박종호
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주식회사 아모텍
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    • H04R2420/07—Applications of wireless loudspeakers or wireless microphones

Definitions

  • the present invention relates to a ring-shaped antenna, and more particularly, to a ring-shaped antenna and a wireless earphone module including the ring-type antenna, which perform communication between the earphone modules in a wireless earphone,
  • the earphone is a device that allows you to listen to the music, video, etc. of the sound reproduction device personally by plugging into the ear.
  • the earphone is a sound source device worn on the user's ear, and can be classified into a wired earphone and a wireless earphone depending on a connection method with the sound reproduction device.
  • the wireless earphone is composed of a main ear module for receiving and receiving a sound source from a sound source device via Bluetooth communication, and a sub ear module for receiving and receiving a sound source from the main ear module.
  • the main ear module and the sub ear module are worn on the left ear and the right ear, respectively, and are connected through a cable.
  • the wireless earphone has been configured in such a way that the main ear module and the sub ear module are separated from each other and the sound source is transmitted through the Bluetooth communication, such as the air pot of Apple and the gear icon X of Samsung in order to improve the convenience of the user.
  • the main ear module includes two antennas for communication with the sound source device and the sub-ear module, and the sub-ear module has one antenna for communication with the main ear module.
  • the wireless earphone Since the wireless earphone is formed in a small size, the space for mounting the antenna is very narrow and the wireless earphone is arranged to be spaced apart from the left and right of the head of the wearer. Therefore, the wireless earphone must be small and capable of communication through the body (i.e., head).
  • a directional solenoid antenna in which a wire is wound around a body is used as a wireless earphone.
  • the directional solenoid antenna has a narrow directivity angle, there is a problem that the wearer wears the main ear module and the sub ear module in a shifted state, or the communication distance decreases suddenly according to the physical condition of the wearer .
  • the conventional directional solenoid antenna has a problem that sound quality is deteriorated due to a decrease in communication distance.
  • the present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide an earphone module which is formed in a ring- And an earphone module including the ring-shaped antenna. [0002]
  • the present invention relates to a ring-
  • a ring-shaped antenna comprises a base sheet, a first terminal sheet formed on one side of the base sheet and having a first terminal, And a plurality of rear radiation patterns spaced apart from each other on a rear surface of the base sheet, the plurality of rear radiation patterns being spaced apart from each other, And the plurality of rear radiation patterns are connected via via holes to form an antenna pattern wound in the vertical direction of the base sheet.
  • the base sheet may be a synthetic resin having soft and insulating properties, or a magnetic sheet selected from a ferrite sheet, a polymer sheet, a nanoribbon sheet, and an iron-based sheet.
  • the first terminal sheet may be formed by being biased toward the first short side direction of the base sheet and the second terminal sheet may be formed by being biased toward the second short side direction of the base sheet.
  • One of the plurality of front radiation patterns is connected to the first terminal and the other end is connected to the rear radiation pattern while the other front radiation pattern is connected to the rear radiation pattern one end and the other end is connected to another rear radiation pattern .
  • the plurality of front radiation patterns may be spaced apart from each other, and may be formed in a slant shape having a short side and a slope of the base sheet.
  • One of the plurality of rear radiation patterns is connected to the second terminal and the other end is connected to the rear radiation pattern while the other rear radiation pattern is connected to the front radiation pattern one end and the other end is connected to another front radiation pattern .
  • the plurality of rear radiation patterns may be spaced apart from each other, and may be formed in a linear shape parallel to the short side of the base sheet.
  • the antenna pattern can be alternately wound on the front and back sides of the base sheet.
  • a ring-shaped antenna according to a second embodiment of the present invention includes a base sheet, a radiation wire wound around the base sheet in a direction perpendicular to the base sheet, And a terminal sheet having a terminal and a second terminal.
  • the base sheet may be a synthetic resin having soft and insulating properties, or a magnetic sheet selected from a ferrite sheet, a polymer sheet, a nanoribbon sheet, and an iron-based sheet.
  • the radiating wires are alternately wound on the front and back sides of the base sheet, but the portions wound on the same side can be spaced apart from each other. At this time, the radiating wire can be alternately wound on the long sides of the base sheet.
  • an ear module including a housing, a coin type battery accommodated in the housing, and a ring antenna disposed between the outer periphery of the coin type battery and the housing.
  • the ear module according to the embodiment of the present invention further includes a circuit board housed inside the ring-shaped antenna, the ring-shaped antenna terminal sheet being connected to the circuit board.
  • the ring-shaped antenna includes a first terminal sheet formed by extending from one side of a base sheet and a base sheet, a first terminal sheet formed with a first terminal, a second terminal sheet extending from one side of the base sheet and having a second terminal, And a plurality of rear radiation patterns spaced apart from each other on a rear surface of the base sheet, wherein the plurality of front radiation patterns and the plurality of rear radiation patterns are connected through a via hole So that the antenna pattern wound in the vertical direction of the base sheet can be formed.
  • the antenna module may include a base sheet, a radiating wire wound in a direction perpendicular to the base sheet, and a terminal sheet in contact with both ends of the base sheet and having first and second terminals respectively connected to both ends of the radiating wire.
  • the ring-shaped antenna can be opened with both end portions being spaced apart.
  • the ring-shaped antenna is formed in a ring shape to be mounted between the housing of the ear module and the outer periphery of the coin type battery, and is connected to the other ear through a near field magnetic communication (NFMI)
  • NFMI near field magnetic communication
  • the ring antenna is formed in a ring shape mounted between the housing of the ear module and the outer periphery of the coin type battery, and communicates with the antenna mounted on the other ear module through the NFMI, thereby obtaining a relatively low frequency 10 MHz band can be used to minimize the influence of electromagnetic waves on the human body.
  • the ring-shaped antenna is formed in a ring-like shape to be mounted between the housing of the earphone module and the outer periphery of the coin-type battery, so that the communication distance is increased as compared with the conventional antenna of the core wire winding structure, Communication distance can be realized.
  • the ring-shaped antenna is formed in a ring shape to be mounted between the housing of the ear module and the outer periphery of the coin type battery, and communicates with the antenna mounted on the other ear module through the NFMI so that the wearer wears the main ear module and the sub ear module in a shifted manner Or to provide a communication distance of a certain level or more to the wearer's physical condition (for example, shape of the ear).
  • the ring antenna is formed in a ring shape mounted between the housing of the ear module and the outer periphery of the coin type battery and communicates with the antenna mounted on the other ear module through the NFMI to provide a communication distance of a certain level or higher, Can be provided.
  • the ring-shaped antenna forms a radiation pattern in the vertical direction of the base sheet
  • the quality factor (Q) and antenna performance are maximized as compared with the ring-shaped antenna in which the radiation pattern is formed in the horizontal direction of the base sheet
  • the ring-shaped antenna forms a radiation pattern in the vertical direction of the base sheet, so that when the battery, the circuit board, the conductor, and the like are inserted into the ring-shaped antenna when the module is mounted on the earphone module, It is possible to maximize the quality factor (Q) and the antenna performance as compared with the antenna.
  • FIG. 1 is a view for explaining a ring antenna according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 8 are views for explaining a ring antenna according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9 and 10 are views for explaining a ring antenna according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view for explaining a radiation pattern of a ring antenna according to an embodiment of the present invention.
  • 12 to 14 are diagrams for explaining a ring antenna according to an embodiment of the present invention.
  • a ring-shaped antenna 100 is formed in a ring shape and mounted on a main ear module 20 and a sub ear module 30 of a wireless earphone 10.
  • the ring-shaped antenna 100 shows only a part of the antenna pattern.
  • the ring-shaped antenna 100 operates as an antenna for communication between the main ear module 20 and the sub-ear module 30. At this time, the ring-shaped antenna 100 operates as an NFMI (near-field magnetic communication) antenna that resonates in a frequency band of about 10 MHz.
  • NFMI near-field magnetic communication
  • the ring type antenna 100 is mounted on the main ear module 20 and the sub ear module 30 of the wireless earphone 10.
  • the present invention is not limited to this, A hearing aid, a smart watch or the like.
  • a ring-shaped antenna 100 according to a first embodiment of the present invention includes a base sheet 110, a first terminal sheet 120, a second terminal sheet 130, Pattern 140 and a plurality of backside radiation patterns 150.
  • the base sheet 110 is formed of a synthetic resin having soft and insulating properties. That is, since the ring-shaped antenna 100 is formed in the shape of a ring (ring), the base sheet 110 is formed of a material having ductility and insulation that facilitates processing by ring formation.
  • the base sheet 110 may be a flexible printed circuit board (FPCB) having a magnetic sheet interposed between synthetic resin sheets. At this time, the base sheet 110 may have a rectangular shape having a first short side 112, a second short side 114, a first long side 116 and a second long side 118.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the base sheet 110 may be formed of a magnetic material.
  • the base sheet 110 is one example of a magnetic sheet of a ferrite sheet, a polymer sheet, a nano ribbon sheet, or an iron sheet.
  • the first terminal sheet 120 is formed to extend from one side of the base sheet 110. That is, the first terminal sheet 120 is formed to extend outwardly from the first long side 116 or the second long side 118 of the base sheet 110.
  • the first terminal sheet 120 is formed with a first terminal 162 connected to the front radiation pattern 140 or the rear radiation pattern 150 formed on the base sheet 110. At this time, the first terminal 162 is connected to the circuit board 50 of the wireless earphone 10 when the ring-shaped antenna 100 is mounted. At this time, the first terminal sheet 120 is biased toward the first short side 112 of the base sheet 110.
  • the second terminal sheet 130 is formed to extend from one side of the base sheet 110. That is, the second terminal sheet 130 is formed to extend outwardly from the first long side 116 or the second long side 118 of the base sheet 110. At this time, the second terminal sheet 130 is biased toward the second short side 114 of the base sheet 110.
  • the second terminal sheet 130 is formed with a second terminal 164 connected to the front radiation pattern 140 or the rear radiation pattern 150 formed on the base sheet 110. At this time, the second terminal 164 is connected to the circuit board 50 of the wireless earphone 10 when the ring-shaped antenna 100 is mounted.
  • the first terminal sheet 120 and the second terminal sheet 130 may be formed on the same long side or may be formed on different long sides. Although the first terminal sheet 120 and the second terminal sheet 130 have been described as being separated from the base sheet 110 to facilitate explanation of the ring antenna 100 according to the embodiment of the present invention, Or may be integrally formed with the base sheet 110. [
  • a plurality of front radiation patterns 140 are disposed on the front surface of the base sheet 110. That is, the plurality of front radiation patterns 140 are spaced apart from each other on the front surface of the base sheet 110.
  • the plurality of front radiation patterns 140 are formed of a metal such as copper, aluminum, or silver.
  • a plurality of front radiation patterns 140 are formed on one surface of the base sheet 110 through processes such as vapor deposition, printing, and plating.
  • the plurality of front radiation patterns 140 are formed to have a slope with the first short side 112 or the second short side 114 of the base sheet 110. That is, the plurality of front radiation patterns 140 are formed to have a predetermined inclination with the first short side 112 or the second short side 114.
  • the extension line of the front emission pattern 140 intersects the extension of the first short side 112 or the second short side 114 from the outside of the base sheet 110.
  • One of the plurality of front emission patterns 140 is connected to the first terminal 162 or the second terminal 164 via the via hole 170 and the other end is connected to the back radiation pattern 170 via the via hole 170. [ 150).
  • the remaining front emission patterns 140 are connected to the rear emission patterns 150 through the via holes 170, respectively.
  • the front radiation patterns 140 are formed of n pieces
  • the first front radiation pattern 140 to the (n-1) -th front radiation pattern 140 which are disposed offset from the first short side 112 of the base sheet 110, are respectively connected to the rear emission patterns 150 through the via holes 170 at opposite ends.
  • the nth frontal radiation pattern 140 biased to the second short side 114 of the base sheet 110 is connected to the rear radiation pattern 150 through one end of the via hole 170, (Not shown).
  • a plurality of rear radiation patterns (150) are disposed on the back surface of the base sheet (110). That is, the plurality of rear radiation patterns 150 are disposed to be spaced apart from each other on the rear surface of the base sheet 110.
  • the plurality of rear radiation patterns 150 are formed of a metal such as copper, aluminum, or silver.
  • a plurality of rear radiation patterns 150 are formed on one side of the base sheet 110 through processes such as vapor deposition, printing, plating, and the like.
  • a plurality of rear radiation patterns 150 are formed in parallel with the first short side 112 and the second short side 114 of the base sheet 110.
  • One of the plurality of rear radiation patterns 150 is connected to the first terminal 162 or the second terminal 164 through one end of the via hole 170 and the other end is connected to the front radiation pattern 140).
  • the remaining rear radiation patterns 150 are connected to the front emission patterns 140 through the via holes 170 at opposite ends.
  • the first backside radiation pattern 150 is connected to the first terminal 162 through the via hole 170 and the other end is connected to the via hole 170 through the via hole 170. [ To the front emission pattern 140. [ The second rear radiation pattern 150 to the nth rear radiation pattern 150 are connected to the front emission patterns 140 through the via holes 170, respectively.
  • the plurality of front radiation patterns 140 and the plurality of rear radiation patterns 150 are connected to each other via the via holes 170 to form an antenna pattern in which the base sheet 110 is wound in the vertical direction. That is, the ring-shaped antenna 100 is deformed into a ring shape in a planar state, and a plurality of front radiation patterns 140 and a plurality of rear radiation patterns 150 are deformed in a helical structure, . At this time, the antenna pattern is alternately wound on the front and rear surfaces of the base sheet 110, alternately wound on the first long side 116 and the second long side 118, and wound in the vertical direction of the base sheet 110.
  • the vertical direction means a direction orthogonal to the long side of the base sheet 110 (i.e., the first long side 116, the second long side 118) or a predetermined inclination.
  • the ring-shaped antenna 100 forms a ring shape in which the first short side 112 and the second short side 114 are in contact with each other. That is, the ring-shaped antenna 100 forms a ring shape in which the first short side 112 and the second short side 114 contact with each other and are not opened.
  • the ring-shaped antenna 100 may form a ring shape in which a part of the first short side 112 and a part of the second short side 114 overlap to not open. That is, the ring-shaped antenna 100 may form a ring shape in which a part of the base sheet 110 on the first short side 112 side and a part of the base sheet 110 on the second short side 114 side overlap to form an open ring shape .
  • the ring-shaped antenna 100 has a circular cross-section as viewed from the first long side 116 or the second long side 118 in a circular shape (FIG. 6A) or an oval shape (FIG. 6B) Thereby forming a ring shape.
  • the ring-shaped antenna 100 may be formed in a ring shape having a plurality of bends and having a polygonal shape such as a triangular, rectangular, or hexagonal cross section.
  • the ring-shaped antenna 100 may be formed in a ring shape in which four bends are formed so that the cross-section viewed from the first long side 116 or the second long side 118 is a rectangle (FIG. 6C) .
  • the ring-shaped antenna 100 may be formed in a ring shape (for example, a C shape) having a first short side 112 and a second short side 114 spaced apart from each other by a predetermined distance and partially open. That is, the ring-shaped antenna 100 is arranged in a spaced-apart space between the first short side 112 and the second short side 114 as the first short side 112 and the second short side 114 are arranged to face each other and are spaced apart from each other. And may be formed in a ring shape.
  • a ring shape for example, a C shape
  • the ring antenna 100 only shows a part of the antenna pattern.
  • the ring-shaped antenna 100 is formed in a circular shape having a partially opened cross section as viewed from the first long side 116 or the second long side 118 )).
  • the ring-shaped antenna 100 may be formed in a ring shape having a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, a hexagon, or the like with a plurality of bends formed and a cross section partially opened.
  • the ring-shaped antenna 100 is formed into a ring shape in which four bends are formed so as to have a rectangular shape (Fig. 8 (c)) in which the cross section viewed from the first long side 116 or the second long side 118 direction is partially opened You may.
  • a ring-shaped antenna 200 according to a second embodiment of the present invention includes a base sheet 210, a radiating wire 220, and a terminal sheet 230.
  • the base sheet 210 is formed of a synthetic resin having soft and insulating properties. That is, since the ring-shaped antenna 200 is formed in the form of a ring (ring), the base sheet 210 is formed of a material having ductility and insulation that is easy to process by forming a ring.
  • the base sheet 210 may be a flexible printed circuit board (FPCB) having a magnetic sheet interposed between synthetic resin sheets. At this time, the base sheet 210 may have a rectangular shape having a first short side 212, a second short side 214, a first long side 216, and a second long side 218.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the base sheet 210 may be formed of a magnetic material.
  • the base sheet 210 is a magnetic sheet of one of a ferrite sheet, a polymer sheet, a nano ribbon sheet, and an iron sheet, for example.
  • the radiation wire 220 is wound on the base sheet 210 and wound in the vertical direction of the base sheet 210. That is, the radiating wire 220 alternately passes through the first long side 216 and the second long side 218 to be alternately disposed on the front and back sides of the base sheet 210, do. At this time, the radiating wire 220 is wound in the direction of the first short side 212 from the second short side 214 at the front surface of the base sheet 210, and is wound at the rear side of the base sheet 210 at the first short side 212 And is wound in the direction of the two short sides 214 as an example.
  • the radiating wire 220 is wound on a plate-shaped base sheet 210 and then connected to a terminal sheet 230 connected to the base sheet 210. At this time, the radiating wire 220 may be wound on the base sheet after the base sheet 210 and the terminal sheet 230 are formed into a ring shape.
  • the radiation wires 220 are disposed such that portions formed on the same surface are spaced apart from each other. That is, the radiation wires 220 wound on the front surface (or rear surface) of the base sheet 210 when the base sheet 210 is wound on the base sheet 210 are spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the radiation wire 220 is made of a conductive metal such as copper (Cu) or silver (Ag).
  • the terminal sheet 230 is connected to the first short side 212 and the second short side 214 of the base sheet 210. That is, one end of the terminal sheet 230 is connected to the first short side 212 of the base sheet 210, and the other end of the terminal sheet 230 is connected to the second short side 214 of the base sheet 210
  • the terminal sheet 230 and the base sheet 210 are formed in a ring shape, and the radiating wire 220 forms an antenna pattern for winding the ring in the vertical direction.
  • the terminal sheet 230 may be a synthetic resin having soft and insulating properties, or a magnetic sheet of one of a ferrite sheet, a polymer sheet, a nano ribbon sheet, and an iron sheet. At this time, the terminal sheet 230 may be formed integrally with the base sheet 210.
  • the first terminal 242 and the second terminal 244, which are connected to the radiation wire 220, are disposed on the terminal sheet 230 so as to be spaced apart from each other.
  • the first terminal 242 is formed on one surface of the terminal sheet 230 and connected to one end of the radiation wire 220 through soldering while the second terminal 244 is connected to one surface of the terminal sheet 230 And is connected to the other end of the radiating wire 220 through soldering.
  • the first terminal 242 and the second terminal 244 may be composed of a pair of terminals arranged on the same and rear sides.
  • the first terminal 242 and the second terminal 244 are respectively connected to terminals formed on the circuit board 50 of the wireless earphone 10 when the ring antenna 200 is mounted.
  • the antenna patterns that is, the front radiation pattern 140, the rear radiation pattern 150, and the radiation wire 220 of the ring-shaped antennas 100,
  • the resistance value increases and the goodness degree Q decreases.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 are wound such that the antenna patterns are spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the spacing between the patterns of the antenna patterns is preferably about 0.05 mm or more.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 are disposed on the periphery of a coin-type battery 40 mounted on a ear module (that is, the main ear module 20 and the sub-ear module 30). That is, the ring-shaped antennas 100 and 200 are disposed so as to surround the outer periphery of the side surface of the coin-type battery 40 housed in the inner earphone module.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 may further include a magnetic sheet (not shown) disposed on the other surface (that is, the surface facing the outer periphery of the side surface of the coin type battery 40).
  • the magnetic sheet is composed of a ferrite sheet, a soft polymer sheet, or the like.
  • the ring antennas 100 and 200 may be disposed between the outer periphery of the coin type battery 40 and the housing of the ear module. That is, the ring-shaped antennas 100 and 200 can be arranged so that the inner periphery surrounds the outer periphery of the side surface of the coin-type battery 40 and the outer periphery thereof is adjacent to the inner wall surface of the housing.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 are connected to the circuit board 50 via the terminal sheet 230. That is, the terminal sheet 230 is bent outwardly of the ring-shaped antennas 100 and 200 and the first terminal 242 and the second terminal 244 formed on the terminal sheet 230 are connected to the ring- To the circuit board 50 disposed outside of the circuit board 50.
  • the first terminal 242 and the second terminal 244 may be electrically connected to the circuit board 50 through soldering or may be electrically connected to the circuit board 50 through a conductive adhesive.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 may be disposed on the outer periphery of the coin type battery 40 and the circuit board 50 of the ear module. That is, the ring-shaped antennas 100 and 200 are disposed so as to surround the outer periphery of the inner periphery of the coin type battery 40 and the outer periphery of the circuit board 50 disposed on one side of the coin type battery 40.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 are connected to the circuit board 50 via the terminal sheets 120, 130 and 230. That is, the terminal sheets 120, 130 and 230 are bent inward of the ring-shaped antennas 100 and 200 and the first and second terminals 162 and 242 formed on the terminal sheets 120, 164, and 244 are connected to a circuit board 50 disposed inside the ring-shaped antennas 100 and 200.
  • the first terminals 162 and 242 and the second terminals 164 and 244 may be electrically connected to the circuit board 50 through soldering or may be electrically connected to the circuit board 50 through a conductive adhesive.
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 of the vertical winding structure according to the embodiment of the present invention have inductance of about 3.81 uH, resistance of about 4.62 ohms, and goodness Q of about 54.82 And forms an inductance of about 3.66 uH, a resistance of about 5.68? And a goodness Q of about 42.83 when the battery 40 is inserted.
  • the ring antenna of the horizontal winding type has an inductance of about 4.26 uH, a resistance of about 4.25 Q and a goodness Q of about 66.63 when used alone, and has an inductance of about 3.81 uH when the battery 40 is inserted A resistance of about 8.78? And a goodness Q of about 28.84.
  • the ring-shaped antenna of the horizontal winding structure has high Q characteristics as compared with the ring-shaped antennas 100 and 200 of the vertical winding structure when used alone, but the battery 40, the circuit board 50,
  • the inductance value at the used frequency is decreased and the resistance value is increased to form about 28.84 which is about 37.79 in the degree of goodness (Q).
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 having the vertical winding structure have a lower quality factor (Q) characteristic than the ring-type antenna having the horizontal winding structure.
  • Q quality factor
  • the ring-shaped antennas 100 and 200 of the vertical winding structure according to the embodiment of the present invention have an effect of improving the quality factor (Q) as compared with the ring-shaped antenna of the horizontal winding structure when applied to the ear module .

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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 이어폰을 제시한다. 제시된 링형 안테나는 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 단자가 형성된 제1 단자 시트 및 제2 단자 시트, 베이스 시트의 전면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 전면 방사 패턴 및 베이스 시트의 후면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 후면 방사 패턴을 포함하고, 복수의 전면 방사 패턴 및 복수의 후면 방사 패턴은 비아 홀을 통해 연결되어 베이스 시트의 수직 방향으로 권선된 안테나 패턴을 형성한다.

Description

링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈
본 발명은 링형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양측 귀에 각각 착용되는 이어 모듈들이 분리 구성된 무선 이어폰(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 이어폰으로 구분될 수 있다.
무선 이어폰은 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 이어폰은 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 이어폰은 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 이어폰에는 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.
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 제1 실시예에 따른 링형 안테나는 베이스 시트, 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제1 단자가 형성된 제1 단자 시트, 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제2 단자가 형성된 제2 단자 시트, 베이스 시트의 전면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 전면 방사 패턴 및 베이스 시트의 후면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 후면 방사 패턴을 포함하고, 복수의 전면 방사 패턴 및 복수의 후면 방사 패턴은 비아 홀을 통해 연결되어 베이스 시트의 수직 방향으로 권선된 안테나 패턴을 형성한다.
베이스 시트는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지, 또는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 선택된 하나의 자성 시트일 수 있다.
제1 단자 시트는 베이스 시트의 제1 단변 방향으로 치우쳐져 형성되고, 제2 단자 시트는 베이스 시트의 제2 단변 방향으로 치우쳐져 형성될 수 있다.
복수의 전면 방사 패턴 중 하나의 전면 방사 패턴은 일단이 제1 단자와 연결되고 타단이 후면 방사 패턴과 연결되고, 나머지 전면 방사 패턴은 일단이 후면 방사 패턴과 연결되고 타단이 다른 후면 방사 패턴과 연결될 수 있다. 이때, 복수의 전면 방사 패턴은 상호 이격되어 배치되고, 베이스 시트의 단변과 경사를 갖는 사선 형상으로 형성될 수 있다.
복수의 후면 방사 패턴 중 하나의 후면 방사 패턴은 일단이 제2 단자와 연결되고 타단이 후면 방사 패턴과 연결되고, 나머지 후면 방사 패턴은 일단이 전면 방사 패턴과 연결되고 타단이 다른 전면 방사 패턴과 연결될 수 있다. 이때, 복수의 후면 방사 패턴은 상호 이격되어 배치되고, 베이스 시트의 단변과 평행한 직선 형상으로 형성될 수 있다.
안테나 패턴은 베이스 시트의 전면 및 후면에 교대로 권선될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 링형 안테나는 베이스 시트, 베이스 시트에 수직 방향으로 권선된 방사 와이어 및 베이스 시트의 양단과 접촉되고, 방사 와이어의 양단이 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자가 형성된 단자 시트를 포함한다.
베이스 시트는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지, 또는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 선택된 하나의 자성 시트일 수 있다.
방사 와이어는 베이스 시트의 전면 및 후면을 교대로 권선하되, 동일면에 권선된 부분이 상호 이격될 수 있다. 이때, 방사 와이어는 베이스 시트의 장변들에 교대로 권선될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 이어 모듈은 하우징, 하우징에 수용된 코인형 배터리 및 코인형 배터리의 외주 및 하우징 사이에 배치된 링형 안테나를 포함한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 이어 모듈은 링형 안테나의 내부에 수용되되, 코인형 배터리의 상부에 배치된 회로 기판을 더 포함하고, 링형 안테나의 단자 시트는 회로 기판에 연결될 수 있다.
링형 안테나는 베이스 시트, 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제1 단자가 형성된 제1 단자 시트, 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제2 단자가 형성된 제2 단자 시트, 베이스 시트의 전면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 전면 방사 패턴 및 베이스 시트의 후면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 후면 방사 패턴을 포함하고, 복수의 전면 방사 패턴 및 복수의 후면 방사 패턴은 비아 홀을 통해 연결되어 베이스 시트의 수직 방향으로 권선된 안테나 패턴을 형성할 수 있다.
안테나 모듈은 베이스 시트, 베이스 시트에 수직 방향으로 권선된 방사 와이어 및 베이스 시트의 양단과 접촉되고, 방사 와이어의 양단이 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자가 형성된 단자 시트를 포함할 수 있다. 이때, 링형 안테나는 양단변이 이격되어 개구될 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 양호도(Q; Quality Factor) 및 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 링형 안테나는 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어 NFMI를 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 NFMI를 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 시트의 수직 방향으로 방사 패턴을 형성함으로써, 이어 모듈에 실장시 베이스 시트의 수평 방향으로 방사 패턴을 형성한 링형 안테나에 비해 양호도(Q; Quality Factor) 및 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다. 즉, 링형 안테나는 베이스 시트의 수직 방향으로 방사 패턴을 형성함으로써, 이어 모듈에 실장시 링형 안테나의 내부에 배터리, 회로기판, 도체 등이 삽입된 경우 베이스 시트의 수평 방향으로 방사 패턴을 형성한 링형 안테나에 비해 양호도(Q; Quality Factor) 및 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나의 방사 패턴을 설명하기 위한 도면.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나를 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 이어폰(10)의 메인 이어 모듈(20) 및 서브 이어 모듈(30)에 실장된다. 여기서, 링형 안테나(100)는 안테나 패턴의 일부만 도시한다.
링형 안테나(100)는 메인 이어 모듈(20) 및 서브 이어 모듈(30) 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 안테나(100)가 무선 이어폰(10)의 메인 이어 모듈(20) 및 서브 이어 모듈(30)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 제1 실시 예에 따른 링형 안테나(100)는 베이스 시트(110), 제1 단자 시트(120), 제2 단자 시트(130), 복수의 전면 방사 패턴(140) 및 복수의 후면 방사 패턴(150)을 포함한다.
베이스 시트(110)는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지로 형성된다. 즉, 링형 안테나(100)는 링(반지) 형상으로 형성되기 때문에, 베이스 시트(110)는 링 형성으로 가공이 용이한 연성 및 절연성을 갖는 재질로 형성된다. 베이스 시트(110)는 합성 수지 재질의 시트들 사이에 자성 시트가 개재된 연성인쇄회로기판(FPCB)일 수도 있다. 이때, 베이스 시트(110)는 제1 단변(112), 제2 단변(114), 제1 장변(116) 및 제2 장변(118)을 갖는 직사각형 형상일 수 있다.
베이스 시트(110)는 자성 재질로 형성될 수도 있다. 베이스 시트(110)는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 하나의 자성 시트인 것을 일례로 한다.
제1 단자 시트(120)는 베이스 시트(110)의 일측변에서 연장되어 형성된다. 즉, 제1 단자 시트(120)는 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다.
제1 단자 시트(120)에는 베이스 시트(110)에 형성된 전면 방사 패턴(140) 또는 후면 방사 패턴(150)과 연결되는 제1 단자(162)가 형성된다. 이때, 제1 단자(162)는 링형 안테나(100)의 실장시 무선 이어폰(10)의 회로 기판(50)과 연결된다. 이때, 제1 단자 시트(120)는 베이스 시트(110)의 제1 단변(112) 방향으로 치우쳐져 배치된다.
제2 단자 시트(130)는 베이스 시트(110)의 일측변에서 연장되어 형성된다. 즉, 제2 단자 시트(130)는 베이스 시트(110)의 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 단자 시트(130)는 베이스 시트(110)의 제2 단변(114) 방향으로 치우쳐져 배치된다.
제2 단자 시트(130)에는 베이스 시트(110)에 형성된 전면 방사 패턴(140) 또는 후면 방사 패턴(150)과 연결되는 제2 단자(164)가 형성된다. 이때, 제2 단자(164)는 링형 안테나(100)의 실장시 무선 이어폰(10)의 회로 기판(50)과 연결된다.
제1 단자 시트(120) 및 제2 단자 시트(130)는 동일한 장변에 상호 이격되어 형성되거나, 서로 다른 장변에 형성될 수 있다. 여기서, 제1 단자 시트(120) 및 제2 단자 시트(130)는 본 발명의 실시 예에 따른 링형 안테나(100)를 용이하게 설명하기 위해서 베이스 시트(110)와 분리된 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 베이스 시트(110)와 일체로 형성될 수도 있다.
복수의 전면 방사 패턴(140)은 베이스 시트(110)의 전면에 배치된다. 즉, 복수의 전면 방사 패턴(140)은 베이스 시트(110)의 전면에 상호 이격되어 배치된다. 복수의 전면 방사 패턴(140)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성된다. 복수의 전면 방사 패턴(140)은 증착, 인쇄, 도금 등의 공정을 통해 베이스 시트(110)의 일면에 형성된다.
복수의 전면 방사 패턴(140)은 베이스 시트(110)의 제1 단변(112) 또는 제2 단변(114)과 경사를 갖도록 형성된다. 즉, 복수의 전면 방사 패턴(140)은 제1 단변(112) 또는 제2 단변(114)과 소정의 경사도를 갖도록 형성된다. 그에 따라, 전면 방사 패턴(140)의 연장선은 베이스 시트(110)의 외부에서 제1 단변(112) 또는 제2 단변(114)의 연장선과 교차된다.
복수의 전면 방사 패턴(140) 중 하나는 일단이 비아 홀(170)을 통해 제1 단자(162) 또는 제2 단자(164)와 연결되고, 타단이 비아 홀(170)을 통해 후면 방사 패턴(150)과 연결된다. 나머지 전면 방사 패턴(140)은 양단이 비아 홀(170)을 통해 각각 서로 다른 후면 방사 패턴(150)과 연결된다.
일례로, 전면 방사 패턴(140)이 n개로 구성된 경우, 베이스 시트(110)의 제1 단변(112)에 치우쳐져 배치된 제1 전면 방사 패턴(140) 내지 제n-1 전면 방사 패턴(140)은 양단이 비아 홀(170)을 통해 서로 다른 후면 방사 패턴(150)에 각각 연결된다. 베이스 시트(110)의 제2 단변(114)에 치우쳐져 배치된 제n 전면 방사 패턴(140)은 일단이 비아 홀(170)을 통해 후면 방사 패턴(150)과 연결되고, 타단이 제2 단자(164)와 연결된다.
복수의 후면 방사 패턴(150)은 베이스 시트(110)의 후면에 배치된다. 즉, 복수의 후면 방사 패턴(150)은 베이스 시트(110)의 후면에 상호 이격되어 배치된다. 복수의 후면 방사 패턴(150)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성된다. 복수의 후면 방사 패턴(150)은 증착, 인쇄, 도금 등의 공정을 통해 베이스 시트(110)의 일면에 형성된다.
복수의 후면 방사 패턴(150)은 베이스 시트(110)의 제1 단변(112) 및 제2 단변(114)과 평행하게 형성된다. 복수의 후면 방사 패턴(150) 중 하나는 일단이 비아 홀(170)을 통해 제1 단자(162) 또는 제2 단자(164)와 연결되고, 타단이 비아 홀(170)을 통해 전면 방사 패턴(140)과 연결된다. 나머지 후면 방사 패턴(150)은 양단이 비아 홀(170)을 통해 각각 서로 다른 전면 방사 패턴(140)과 연결된다.
일례로, 후면 방사 패턴(150)이 n개로 구성된 경우, 제1 후면 방사 패턴(150)은 비아 홀(170)을 통해 일단이 제1 단자(162)와 연결되고, 타단이 비아 홀(170)을 통해 전면 방사 패턴(140)과 연결된다. 제2 후면 방사 패턴(150) 내지 제n 후면 방사 패턴(150)은 양단이 비아 홀(170)을 통해 서로 다른 전면 방사 패턴(140)과 각각 연결된다.
복수의 전면 방사 패턴(140)과 복수의 후면 방사 패턴(150)은 비아 홀(170)을 통해 연결되어 베이스 시트(110)를 수직 방향으로 권선하는 형태의 안테나 패턴을 형성한다. 즉, 링형 안테나(100)는 평면 상태에서 링 형상으로 변형되고, 복수의 전면 방사 패턴(140) 및 복수의 후면 방사 패턴(150)은 링을 수직 방향으로 권선하는 나선형(Helical) 구조의 안테나 패턴을 형성한다. 이때, 안테나 패턴은 베이스 시트(110)의 전면 및 후면을 교대로 권선되거나, 제1 장변(116) 및 제2 장변(118)에 교대로 권선되어 베이스 시트(110)의 수직 방향으로 권선된다. 여기서, 수직 방향은 베이스 시트(110)의 장변(즉, 제1 장변(116), 제2 장변(118))과 직교 또는 소정의 경사도를 갖는 방향을 의미한다.
도 4를 참조하면, 링형 안테나(100)는 제1 단변(112) 및 제2 단변(114)이 접촉된 링 형상을 형성한다. 즉, 링형 안테나(100)는 제1 단변(112) 및 제2 단변(114)이 서로 접촉되어 개구되지 않은 링 형상을 형성한다.
도 5를 참조하면, 링형 안테나(100)는 제1 단변(112) 측 일부와 제2 단변(114) 측 일부가 중첩되어 개구되지 않은 링 형상을 형성할 수도 있다. 즉, 링형 안테나(100)는 제1 단변(112)측의 베이스 시트(110) 일부와 제2 단변(114)측의 베이스 시트(110) 일부가 중첩되어 개구되지 않은 링 형상을 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 링형 안테나(100)는 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118) 방향에서 바라본 단면이 원형(도 6의 (a)) 또는 타원형(도 6의 (b))인 링 형상을 형성한다. 이때, 링형 안테나(100)는 복수의 굴곡이 형성되어 단면이 삼각형, 사각형, 육각형 등의 다각형인 링 형상으로 형성될 수도 있다. 일례로, 링형 안테나(100)는 4개의 굴곡이 형성되어 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118) 방향에서 바라본 단면이 사각형(도 6의 (c))인 링 형상으로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 링형 안테나(100)는 제1 단변(112) 및 제2 단변(114)이 소정 간격 이격되어 일부가 개구된 링 형상(예를 들면, C 형상)으로 형성될 수 있다. 즉, 링형 안테나(100)는 제1 단변(112)과 제2 단변(114)이 서로 마주보도록 배치되어 이격됨에 따라 제1 단변(112)과 제2 단변(114) 사이의 이격 공간에서 개구된 링 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상술한 도 4, 도 5 및 도 7에서는 링형 안테나(100)는 안테나 패턴의 일부만 도시한다.
도 8을 참조하면, 링형 안테나(100)는 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118) 방향에서 바라본 단면이 일부 개구된 원형(도 8의 (a)) 또는 타원형(도 8의 (b))인 링 형상을 형성한다. 이때, 링형 안테나(100)는 복수의 굴곡이 형성되어 단면이 일부 개구된 삼각형, 사각형, 육각형 등의 다각형인 링 형상으로 형성될 수도 있다. 일례로, 링형 안테나(100)는 4개의 굴곡이 형성되어 제1 장변(116) 또는 제2 장변(118) 방향에서 바라본 단면이 일부 개구된 사각형(도 8의 (c))인 링 형상으로 형성할 수도 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 링형 안테나(200)는 베이스 시트(210), 방사 와이어(220) 및 단자 시트(230)를 포함한다.
베이스 시트(210)는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지로 형성된다. 즉, 링형 안테나(200)는 링(반지) 형상으로 형성되기 때문에, 베이스 시트(210)는 링 형성으로 가공이 용이한 연성 및 절연성을 갖는 재질로 형성된다. 베이스 시트(210)는 합성 수지 재질의 시트들 사이에 자성 시트가 개재된 연성인쇄회로기판(FPCB)일 수도 있다. 이때, 베이스 시트(210)는 제1 단변(212), 제2 단변(214), 제1 장변(216) 및 제2 장변(218)을 갖는 직사각형 형상일 수 있다.
베이스 시트(210)는 자성 재질로 형성될 수도 있다. 베이스 시트(210)는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 하나의 자성 시트인 것을 일례로 한다.
방사 와이어(220)는 베이스 시트(210)에 권선되되, 베이스 시트(210)의 수직 방향으로 권선된다. 즉, 방사 와이어(220)는 제1 장변(216) 및 제2 장변(218)을 교대로 통과하여 베이스 시트(210)의 전면과 후면에 교대로 배치되어 베이스 시트(210)의 수직 방향으로 권선된다. 이때, 방사 와이어(220)는 베이스 시트(210)의 전면에서 제2 단변(214)에서 제1 단변(212) 방향으로 권선되고, 베이스 시트(210)의 후면에서 제1 단변(212)에서 제2 단변(214) 방향으로 권선되는 것을 일례로 한다.
방사 와이어(220)는 판상의 베이스 시트(210)에 권선된 후, 베이스 시트(210)에 연결된 단자 시트(230)에 연결된다. 이때, 방사 와이어(220)는 베이스 시트(210) 및 단자 시트(230)가 링 형상으로 형성된 후에 베이스시트에 권선될 수도 있다.
방사 와이어(220)는 동일면에 형성된 부분이 상호 이격되어 배치된다. 즉, 베이스 시트(210)에 권선시 베이스 시트(210)의 전면(또는 후면)에 권선된 방사 와이어(220)는 상호 간 소정 간격 이격되어 배치된다. 여기서, 방사 와이어(220)는 구리(Cu), 은(Ag) 등의 도전성 금속 재질인 것을 일례로 한다.
단자 시트(230)는 베이스 시트(210)의 제1 단변(212) 및 제2 단변(214)과 연결된다. 즉, 단자 시트(230)의 일단과 베이스 시트(210)의 제1 단변(212)이 연결되고, 단자 시트(230)의 타단과 베이스 시트(210)의 제2 단변(214)이 연결됨에 따라, 단자 시트(230)와 베이스 시트(210)는 링 형상으로 형성되고, 방사 와이어(220)는 링을 수직 방향으로 권선하는 안테나 패턴을 형성한다.
단자 시트(230)는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지, 또는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 하나의 자성 시트일 수 있다. 이때, 단자 시트(230)는 베이스 시트(210)와 일체로 형성될 수도 있다.
단자 시트(230)에는 방사 와이어(220)와 연결되는 제1 단자(242) 및 제2 단자(244)가 상호 이격되어 배치된다. 즉, 제1 단자(242)는 단자 시트(230)의 일면에 형성되어 방사 와이어(220)의 일단과 솔더링(Soldering)을 통해 연결되고, 제2 단자(244)는 단자 시트(230)의 일면에 제1 단자(242)와 이격 형성되어 방사 와이어(220)의 타단과 솔더링을 통해 연결된다. 이때, 제1 단자(242) 및 제2 단자(244)는 동일한 및 후면에 배치된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 단자(242) 및 제2 단자(244)는 링형 안테나(200)의 실장시 무선 이어폰(10)의 회로 기판(50)에 형성된 단자에 각각 연결된다.
도 11을 참조하면, 링형 안테나(100, 200)의 안테나 패턴(즉, 전면 방사 패턴(140), 후면 방사 패턴(150), 방사 와이어(220))은 패턴 간의 간격이 좁아짐에 따라 사용 주파수에 대한 저항값이 증가하여 양호도(Q)가 저하된다.
이에, 링형 안테나(100, 200)는 안테나 패턴이 소정 간격 이격되도록 권선된다. 일례로, NFMI 대역인 10.579㎒ 정도의 사용 주파수를 이용하는 경우, 안테나 패턴의 패턴 간의 간격은 대략 0.05 mm 이상인 것이 바람직하다.
도 12를 참조하면, 링형 안테나(100, 200)는 이어 모듈(즉, 메인 이어 모듈(20) 및 서브 이어 모듈(30))에 실장되는 코인형 배터리(40)의 외주에 배치된다. 즉, 링형 안테나(100, 200)는 내주가 이어 모듈에 수용되는 코인형 배터리(40)의 측면 외주를 둘러싸게 배치된다. 이때, 링형 안테나(100, 200)는 타면(즉, 코인형 배터리(40)의 측면 외주에 대면하는 면)에 배치되는 자성 시트(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 여기서, 자성 시트는 페라이트 시트, 연성 폴리머 시트 등으로 구성된다.
링형 안테나(100, 200)는 코인형 배터리(40)의 외주와 이어 모듈의 하우징 사이에 배치될 수도 있다. 즉, 링형 안테나(100, 200)는 내주가 코인형 배터리(40)의 측면 외주를 둘러싸고, 외주가 하우징의 내부 벽면에 인접하도록 배치될 수 있다.
링형 안테나(100, 200)는 단자 시트(230)를 통해 회로 기판(50)과 연결된다. 즉, 단자 시트(230)가 링형 안테나(100, 200)의 외부 방향으로 굽어지고, 단자 시트(230)에 형성된 제1 단자(242) 및 제2 단자(244)가 링형 안테나(100, 200)의 외부에 배치된 회로 기판(50)에 연결된다. 이때, 제1 단자(242) 및 제2 단자(244)는 납땜을 통해 회로 기판(50)에 전기적으로 연결되거나, 도전성 접착제를 통해 회로 기판(50)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 13을 참조하면, 링형 안테나(100, 200)는 코인형 배터리(40) 및 이어 모듈의 회로 기판(50) 외주에 배치될 수도 있다. 즉, 링형 안테나(100, 200)는 내주가 코인형 배터리(40)의 외주 및 코인형 배터리(40)의 일면에 배치된 회로 기판(50)의 외주를 둘러싸게 배치된다.
링형 안테나(100, 200)는 단자 시트(120, 130, 230)를 통해 회로 기판(50)과 연결된다. 즉, 단자 시트(120, 130, 230)가 링형 안테나(100, 200)의 내부 방향으로 굽어지고, 단자 시트(120, 130, 230)에 형성된 제1 단자(162, 242) 및 제2 단자(164, 244)가 링형 안테나(100, 200)의 내부에 배치된 회로 기판(50)에 연결된다. 이때, 제1 단자(162, 242) 및 제2 단자(164, 244)는 납땜을 통해 회로 기판(50)에 전기적으로 연결되거나, 도전성 접착제를 통해 회로 기판(50)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 14는 수평 방향 권선 구조와 수직 방향 권선 구조로 형성된 링형 안테나(100, 200)의 인덕턴스, 저항 및 양호도(Q)를 측정한 데이터이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수직 방향 권선 구조의 링형 안테나(100, 200)는 단독 사용시 대략 3.81uH 정도의 인덕턴스와 4.62Ω 정도의 저항 및 54.82 정도의 양호도(Q)를 형성하고, 배터리(40)가 삽입된 경우 대략 3.66uH 정도의 인덕턴스와 5.68Ω 정도의 저항 및 42.83 정도의 양호도(Q)를 형성한다.
수평 방향 권선 구조의 링형 안테나는 단독 사용시 대략 4.26uH 정도의 인덕턴스와 4.25Ω 정도의 저항 및 66.63 정도의 양호도(Q)를 형성하고, 배터리(40)가 삽입된 경우 대략 3.81uH 정도의 인덕턴스와 8.78Ω 정도의 저항 및 28.84 정도의 양호도(Q)를 형성한다.
이때, 수평 방향 권선 구조의 링형 안테나는 단독 사용시 수직 방향 권선 구조의 링형 안테나(100, 200)에 비해 높은 양호도(Q) 특성을 갖지만, 배터리(40), 회로 기판(50) 및 도체가 삽입되는 경우 사용주파수에서의 인덕턴스 값이 감소하고 저항 값이 증가하여 양호도(Q)가 대략 37.79 정도 저하된 28.84 정도를 형성한다.
이에 반해, 수직 방향 권선 구조의 링형 안테나(100, 200)는 단독 사용시 수평 방향 권선 구조의 링형 안테나에 비해 낮은 양호도(Q) 특성을 갖지만, 회로 기판(50) 및 도체가 삽입되는 경우 사용주파수에서의 양호도(Q)가 대략 11.99 정도 저하된 42.83 정도를 형성한다.
이는, 회로 기판(50) 및 도체가 삽입되는 경우, 수직 방향 권선 구조의 링형 안테나(100, 200)의 인덕턴스 값의 감소분과 저항값의 증가분이 수평 방향 권선 구조의 링형 안테나에 비해 적어 양호도(Q)의 저하를 최소화할 수 있기 때문이다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 수직 방향 권선 구조의 링형 안테나(100, 200)는 이어 모듈에 적용시 수평 방향 권선 구조의 링형 안테나에 비해 양호도(Q) 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
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.

Claims (19)

  1. 베이스 시트;
    상기 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제1 단자가 형성된 제1 단자 시트;
    상기 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제2 단자가 형성된 제2 단자 시트;
    상기 베이스 시트의 전면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 전면 방사 패턴; 및
    상기 베이스 시트의 후면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 후면 방사 패턴을 포함하고,
    상기 복수의 전면 방사 패턴 및 복수의 후면 방사 패턴은 비아 홀을 통해 연결되어 상기 베이스 시트의 수직 방향으로 권선된 안테나 패턴을 형성한 링형 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지인 링형 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 시트는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 선택된 하나의 자성 시트인 링형 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자 시트는 상기 베이스 시트의 제1 단변 방향으로 치우쳐져 형성되고, 상기 제2 단자 시트는 상기 베이스 시트의 제2 단변 방향으로 치우쳐져 형성된 링형 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전면 방사 패턴 중 하나의 전면 방사 패턴은 일단이 상기 제1 단자와 연결되고 타단이 후면 방사 패턴과 연결되고,
    나머지 전면 방사 패턴은 일단이 후면 방사 패턴과 연결되고 타단이 다른 후면 방사 패턴과 연결된 링형 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전면 방사 패턴은 상호 이격되어 배치되고, 상기 베이스 시트의 단변과 경사를 갖는 사선 형상으로 형성된 링형 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 후면 방사 패턴 중 하나의 후면 방사 패턴은 일단이 상기 제2 단자와 연결되고 타단이 후면 방사 패턴과 연결되고,
    나머지 후면 방사 패턴은 일단이 전면 방사 패턴과 연결되고 타단이 다른 전면 방사 패턴과 연결된 링형 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 후면 방사 패턴은 상호 이격되어 배치되고, 상기 베이스 시트의 단변과 평행한 직선 형상으로 형성된 링형 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은 상기 베이스 시트의 전면 및 후면에 교대로 권선된 링형 안테나.
  10. 베이스 시트;
    상기 베이스 시트에 수직 방향으로 권선된 방사 와이어; 및
    상기 베이스 시트의 양단과 접촉되고, 상기 방사 와이어의 양단이 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자가 형성된 단자 시트를 포함하는 링형 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 시트는 연성 및 절연성을 갖는 합성 수지인 링형 안테나.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 시트는 페라이트 시트, 폴리머 시트, 나노 리본 시트, 철 계열 시트 중 선택된 하나의 자성 시트인 링형 안테나.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 방사 와이어는 상기 베이스 시트의 전면 및 후면을 교대로 권선하되, 동일면에 권선된 부분이 상호 이격된 링형 안테나.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 방사 와이어는 상기 베이스 시트의 장변들에 교대로 권선된 링형 안테나.
  15. 하우징;
    상기 하우징에 수용된 코인형 배터리; 및
    상기 코인형 배터리의 외주 및 상기 하우징 사이에 배치된 링형 안테나를 포함하는 이어 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 링형 안테나의 내부에 수용되되, 상기 코인형 배터리의 상부에 배치된 회로 기판을 더 포함하고,
    상기 링형 안테나의 단자 시트는 상기 회로 기판에 연결된 이어 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 링형 안테나는,
    베이스 시트;
    상기 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제1 단자가 형성된 제1 단자 시트;
    상기 베이스 시트의 일측변에서 연장되어 형성되고, 제2 단자가 형성된 제2 단자 시트;
    상기 베이스 시트의 전면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 전면 방사 패턴; 및
    상기 베이스 시트의 후면에 상호 이격되어 배치되는 복수의 후면 방사 패턴을 포함하고,
    상기 복수의 전면 방사 패턴 및 복수의 후면 방사 패턴은 비아 홀을 통해 연결되어 상기 베이스 시트의 수직 방향으로 권선된 안테나 패턴을 형성한 이어 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은,
    베이스 시트;
    상기 베이스 시트에 수직 방향으로 권선된 방사 와이어; 및
    상기 베이스 시트의 양단과 접촉되고, 상기 방사 와이어의 양단이 각각 연결된 제1 단자 및 제2 단자가 형성된 단자 시트를 포함하는 이어 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 링형 안테나는 양단변이 이격되어 개구된 이어 모듈.
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