WO2021010685A1 - Ｕｗｂ 안테나 모듈 - Google Patents

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WO2021010685A1
WO2021010685A1 PCT/KR2020/009135 KR2020009135W WO2021010685A1 WO 2021010685 A1 WO2021010685 A1 WO 2021010685A1 KR 2020009135 W KR2020009135 W KR 2020009135W WO 2021010685 A1 WO2021010685 A1 WO 2021010685A1
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base substrate
antenna module
radiation pattern
uwb antenna
disposed
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PCT/KR2020/009135
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French (fr)
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유경현
백형일
서윤식
허정근
이세호
박현주
이승엽
박재일
정홍대
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주식회사 아모센스
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    • H01Q3/247—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching by switching different parts of a primary active element

Definitions

  • the present invention relates to a UWB (ULTRA WIDE BAND) antenna module, and more particularly, to a UWB antenna module mounted on a portable terminal.
  • UWB ULTRA WIDE BAND
  • the portable terminal In the portable terminal, a plurality of antennas are already mounted, and the space for mounting the UWB antenna module is insufficient. In the mobile terminal, it is difficult to mount an antenna having a thickness exceeding 1mm with a thickness of about 7mm to 9mm.
  • the present invention has been proposed in order to solve the above problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a UWB antenna module arranged in a lateral direction of a portable terminal to minimize a mounting space and prevent communication performance degradation.
  • another object of the present invention is to provide a UWB antenna module in which a UWB radiation pattern and a chipset are formed on one base substrate to minimize signal loss in a signal transmission process.
  • the UWB antenna module includes a plate-shaped base substrate, a plurality of radiation patterns disposed on the upper surface of the base substrate, spaced apart from each other, and disposed on the lower surface of the base substrate, and And a communication chipset arranged to be spaced apart from the switching element on the lower surface of the base substrate and connected to the radiation pattern of, and connected to one of the plurality of radiation patterns through the switching operation of the switching element.
  • the UWB antenna module may further include a connector disposed on one of the upper and lower surfaces of the base substrate and connected to the communication chipset.
  • the long axis of each of the plurality of radiation patterns is arranged in different directions, and the angle between the long axis of the radiation pattern and the first side of the base substrate has an angle different from the angle between the long axis of the other radiation pattern and the first side of the base substrate.
  • the plurality of radiation patterns may be formed in an elliptical shape having a major axis and a minor axis.
  • the switching element may be connected to a plurality of radiation patterns and may switch one of the plurality of radiation patterns to a communication chipset.
  • the UWB antenna module is disposed under the base substrate so that one side extends to the outside of the base substrate and extends to the outside of the base substrate among the entire areas of the flexible cable and the flexible cable connected to the communication chipset. It may further include an arranged connector.
  • the communication chipset is inserted into the inside of the base substrate, but one side may be exposed to the lower surface of the base substrate.
  • the UWB antenna module is disposed in the lateral direction of the portable terminal, there is an effect of minimizing the mounting space and preventing deterioration of communication performance due to the metal substrate of the portable terminal.
  • the UWB antenna module has an effect of minimizing a signal transmission path by forming a UWB radiation pattern and a chipset on one base substrate, thereby minimizing signal loss occurring in a signal transmission process.
  • FIG. 1 is a view for explaining a mobile terminal mounted with a UWB antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining a UWB antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view for explaining a UWB antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • 4 to 8 are views for explaining various shapes of the radiation pattern of the present invention.
  • 9 to 14 are views for explaining various arrangement structures of a plurality of radiation patterns of the present invention.
  • FIG. 15 is a view for explaining a modified example of the UWB antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view for explaining a UWB antenna module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a bottom view for explaining a UWB antenna module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a side view for explaining a UWB antenna module according to another embodiment of the present invention.
  • UWB (Ultra Wide Band) antenna modules 100 and 200 are disposed inside the mobile terminal 10 and are disposed in a lateral direction of the mobile terminal 10. That is, the UWB antenna modules 100 and 200 are disposed inside the mobile terminal 10, but are disposed adjacent to the right side of the mobile terminal 10 based on the drawing. In this case, in FIG. 1, the UWB antenna modules 100 and 200 are shown to be disposed adjacent to the right side of the mobile terminal 10, but the present invention is not limited thereto and is disposed adjacent to the left side of the mobile terminal 10 based on the drawing. It could be.
  • a user uses the portable terminal 10 while holding the lower part of the rear and side surfaces of the portable terminal 10 based on the drawings.
  • the UWB antenna modules 100 and 200 are arranged to be skewed toward the lower side of the mobile terminal 10, a signal loss occurs due to the user's body and communication performance of the UWB antenna modules 100 and 200 is deteriorated.
  • the UWB antenna modules 100 and 200 are disposed on the side of the mobile terminal 10, and are skewed toward the top of the mobile terminal 10.
  • the lower direction is the direction in which the voice call microphone is disposed
  • the upper direction is the direction in which the voice call speaker is disposed.
  • the UWB antenna module 100 includes a base substrate 110, a radiation pattern 120, a switching element 130, a communication chipset 140, and a flexible It is configured to include a cable 150.
  • the base substrate 110 is composed of a plate-shaped substrate having a predetermined area. Since the UWB antenna module 100 is disposed on the side of the portable terminal 10, the base substrate 110 is composed of a rectangular plate-like substrate. In this case, the base substrate 110 is made of a plate-like substrate such as a ceramic substrate, an FR4 substrate, or the like.
  • the radiation pattern 120 is formed on the upper surface of the base substrate 110.
  • the radiation pattern 120 is formed of a metal material such as copper.
  • AOA Angle of Arrival
  • the radiation pattern 120 is formed in a shape having a long axis and a short axis.
  • the radiation pattern 120 may be formed in various shapes according to the applied portable terminal 10 and an installation area.
  • the radiation pattern 120 is formed in an oval shape having a different length of a major axis and a minor axis.
  • the radiation pattern 120 is formed in a frame shape with a hole formed therein.
  • the radiation pattern 120 may be formed in a deformed elliptical shape in which one side parallel to the long axis is linear. That is, the radiation pattern 120 may be formed such that the upper portion of the ellipse is formed in a linear shape based on the drawing and is parallel to the long axis.
  • the radiation pattern 120 may be formed in an elliptical shape having a straight lower portion based on the drawing and may be formed to be parallel to the long axis.
  • the radiation pattern 120 may be formed in a shape in which a circular frame-shaped pattern having the same long axis and a short axis length and a linear pattern are combined. That is, the radiation pattern 120 includes a circular frame pattern and a linear pattern, and the circular frame pattern is disposed closer to the upper portion than the lower portion of the base substrate 110 based on the drawing, and one end of the linear pattern is circular. It is connected to the frame pattern, and the other end of the linear pattern may be formed to be located on the same line as the lower side of the base substrate.
  • the radiation pattern 120 may be formed in a deformed circular shape in which a part of the circular frame-shaped pattern is linear. That is, the radiation pattern 120 may have a circular upper portion formed in a linear shape based on the drawing, and may be formed to be parallel to the upper side of the base substrate 110. In this case, the linear pattern may be disposed to be orthogonal to the upper side (or lower side) of the base substrate 110.
  • the radiation pattern 120 may be formed in a shape in which a polygonal pattern having a plurality of sides and a plurality of vertices and a linear pattern are combined. That is, the radiation pattern includes a pentagonal pattern and a linear pattern, and the pentagonal pattern is disposed closer to the upper portion than the lower portion of the base substrate 110 based on the drawing, and one end of the linear pattern is connected to the pentagonal pattern, The other end of the linear pattern may be formed to be positioned on the same line as the lower side of the base substrate.
  • the plurality of radiation patterns 120 are formed in the same shape and are arranged so that their axes face different directions. That is, the long axis of the radiation pattern 120 is disposed to face a different direction from the long axis of the other radiation pattern 120.
  • the angle formed by the long axis of the radiation pattern 120 and one side of the base substrate is arranged to have a degree different from the angle formed by the long axis of the other radiation pattern 120 and one side of the base substrate.
  • the UWB antenna module 100 may be configured to include a first radiation pattern 122 and a second radiation pattern 124 in order to receive a signal in the XY direction.
  • the first radiation pattern 122 and the second radiation pattern 124 are formed to have different angles (different directions).
  • the first radiation pattern 122 and the second radiation pattern 124 are formed in an oval shape, and the long axis LS1 of the first radiation pattern 122 is parallel to the first side S1 of the base substrate 110.
  • the second radiation pattern 124 has a long axis LS2 disposed perpendicular to the first side S1 of the base substrate 110.
  • the first side S1 is one of two long sides having a long length from four sides of the base substrate 110.
  • the first radiation pattern 122 and the second radiation pattern 124 are formed in an elliptical shape, and the first radiation pattern 122 has a long axis LS1 as the base substrate 110
  • the second radiation pattern 124 is disposed parallel to the first side S1 of and the second radiation pattern 124 is disposed such that the long axis LS2 forms an angle of approximately 45° with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the first radiation pattern 122 and the second radiation pattern 124 are formed in an elliptical shape, and the first radiation pattern 122 has a long axis LS1 as the base substrate 110
  • the second radiation pattern 124 is disposed parallel to the first side S1 of and the second radiation pattern 124 is disposed such that the long axis LS2 forms an angle of about 135° with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the UWB antenna module 100 may include a first radiation pattern 122, a second radiation pattern 124, and a third radiation pattern 126 in order to receive a signal in the 3D (XYZ) direction.
  • the first radiation pattern 122, the second radiation pattern 124, and the third radiation pattern 126 are formed to have different angles (different directions).
  • the first radiation pattern 122, the second radiation pattern 124, and the third radiation pattern 126 are formed in an elliptical shape, and the first radiation pattern 122 is a long axis LS1 ) Is disposed parallel to the first side (S1) of the base substrate 110, the long axis (LS2) of the second radiation pattern 124 is disposed perpendicular to the first side (S1) of the base substrate 110 , The third radiation pattern 126 is disposed such that the long axis LS3 forms an angle of approximately 45° with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the first radiation pattern 122 and the second radiation pattern 124 are formed in an elliptical shape, and the first radiation pattern 122 has a long axis LS1 as the base substrate 110 It is disposed parallel to the first side (S1) of the second radiation pattern 124, the long axis (LS2) is disposed perpendicular to the first side (S1) of the base substrate 110, the third radiation pattern 126 ) Is disposed so that the long axis LS3 forms an angle of approximately 135° with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the UWB antenna module 100 includes a first radiation pattern 122, a second radiation pattern 124, a third radiation pattern 126, and a fourth radiation pattern 128. It could be.
  • the first radiation pattern 122, the second radiation pattern 124, the third radiation pattern 126, and the fourth radiation pattern 128 are formed to have different angles (different directions). That is, the first radiation pattern 122, the second radiation pattern 124, the third radiation pattern 126, and the fourth radiation pattern 128 are formed in an elliptical shape.
  • the first radiation pattern 122 has a long axis LS1 disposed in parallel with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the long axis LS2 is disposed perpendicular to the first side S1 of the base substrate 110.
  • the third radiation pattern 126 is disposed such that the long axis LS3 forms an angle of approximately 45° with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the fourth radiation pattern 128 is disposed such that the long axis LS4 forms an angle of approximately 135° with the first side S1 of the base substrate 110.
  • the installation direction of the radiation pattern is described based on the angle between the long axis of the ellipse and one side of the base substrate 110, but is not limited thereto and a specific part of the radiation pattern (for example, a straight pattern ) Can also be classified based on the location.
  • the UWB antenna module 100 may be configured to include only one radiation pattern 120 when the communication chipset 140 processes the UWB signal in a time of flight (RoF) method.
  • RoF time of flight
  • the switching element 130 is disposed on the lower surface of the base substrate 110.
  • the switching element 130 is connected to the plurality of radiation patterns 120 formed on the upper surface of the base substrate 110.
  • the switching element 130 is connected to the plurality of radiation patterns 120 through a via hole (not shown) penetrating the base substrate 110.
  • the via hole may be composed of connection patterns (not shown) formed in a layer constituting the base substrate 110.
  • the switching element 130 may be omitted from the configuration when the radiation pattern 120 is configured as one.
  • the switching element 130 switches one of the plurality of radiation patterns 120 to the communication chipset 140. That is, the plurality of radiation patterns 120 are connected to the switching element 130 through one or more via holes (not shown) or connection patterns (not shown) penetrating the base substrate 110, and the switching element 130 One of the plurality of radiation patterns 120 is switched to the communication chipset 140. In this case, the switching element 130 may sequentially switch the plurality of radiation patterns 120 to the communication chipset 140.
  • the communication chipset 140 is disposed on the lower surface of the base substrate 110.
  • the communication chipset 140 is disposed to be spaced apart from the switching element 130 by a predetermined distance.
  • the communication chipset 140 is connected to the switching element through a signal line formed on the base substrate 110.
  • the communication chipset 140 is composed of a UWB communication device that processes UWB signals.
  • the switching element 130 and the communication chipset 140 may be disposed inside the base substrate 110.
  • the switching element 130 and the communication chipset 140 are disposed so that one surface thereof is exposed from the inside of the base substrate 110 to the lower surface of the base substrate 110.
  • the switching element 130 and the communication chipset 140 may be accommodated inside the base substrate 110 and may be configured to be electrically connected to terminals formed on the lower surface of the base substrate 110.
  • the flexible cable 150 is disposed on the lower surface of the base substrate 110 to connect the communication chipset 140 and the circuit board of the portable terminal 10. That is, the flexible cable 150 is formed of a plate-shaped flexible substrate. The flexible cable 150 is disposed on the lower surface of the base substrate 110 and is electrically connected to the communication chipset 140. One side of the flexible cable 150 extends to the outside of the base substrate 110.
  • a connector 152 is disposed on one side of the flexible cable 150.
  • the connector 152 is disposed in a region of the flexible cable 150 extending to the outside of the base substrate 110, and is disposed outside the base substrate 110.
  • the flexible cable 150 is formed of a flexible printed circuit board on which wirings electrically connecting the communication chipset 140 and the circuit board of the portable terminal 10 are formed.
  • the UWB antenna module 200 may be configured in the form of a printed circuit board (FPCB) or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the UWB antenna module 200 includes a base substrate 210, a plurality of radiation patterns 220, a switching element 230, and a communication chipset 240.
  • the base substrate 210 is made of a flexible substrate such as POLYIMIDE (PI), POLYESTER (PET), and GLASS EPOXY (GE).
  • PI POLYIMIDE
  • PET POLYESTER
  • GE GLASS EPOXY
  • the plurality of radiation patterns 220 are disposed on the upper surface of the base substrate 210.
  • the shape, number, and arrangement structure of the radiation patterns 220 are the same as those of the radiation patterns 220 of the first embodiment described above, detailed descriptions will be omitted.
  • the switching element 230 is disposed on the lower surface of the base substrate 210.
  • the switching element 230 is connected to the plurality of radiation patterns 220 formed on the upper surface of the base substrate 210.
  • the switching element 230 is connected to the plurality of radiation patterns 220 through a via hole penetrating the base substrate 210.
  • the switching element 230 may be omitted from the configuration when the radiation pattern 220 is configured as one.
  • the switching element 230 switches one of the plurality of radiation patterns 220 to the communication chipset 240. That is, each of the plurality of radiation patterns 220 is connected to the switching element 230 through one or more via holes penetrating the base substrate 210. The switching element 230 switches one of the plurality of radiation patterns 220 to the communication chipset 240. In this case, the switching element 230 sequentially switches the plurality of radiation patterns 220 to the communication chipset 240.
  • the communication chipset 240 is disposed on the lower surface of the base substrate 210.
  • the communication chipset 240 is disposed to be spaced apart from the switching element 230 by a predetermined distance.
  • the communication chipset 240 is connected to the switching element through a signal line formed on the base substrate 210.
  • the communication chipset 240 is composed of a UWB communication chipset 240 that processes UWB signals.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

휴대 단말의 측면 방향에 배치되어 실장 공간을 최소화하면서 통신 성능 저하를 방지하도록 한 UWB 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 UWB 안테나 모듈은 판상의 베이스 기재, 베이스 기재의 상면에 배치되고, 서로 이격되도록 배치된 복수의 방사 패턴, 베이스 기재의 하면에 배치되고, 복수의 방사 패턴과 연결된 스위칭 소자 및 베이스 기재의 하면에서 스위칭 소자의 이격되도록 배치되고, 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 복수의 방사 패턴 중 하나와 연결되도록 구성된 통신 칩셋을 포함한다.

Description

ＵＷＢ 안테나 모듈
본 발명은 UWB(ULTRA WIDE BAND) 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 실장되는 UWB 안테나 모듈에 관한 것이다.
최근에는 차량의 스마트키를 휴대 단말로 대체하기 위한 기술이 연구되고 있다. 휴대 단말이 스마트키를 대체하기 위해서는 실내 측위를 위해 사용되는 UWB 안테나 모듈을 필요로 한다.
휴대 단말은 이미 다수의 안테나가 실장되고 있어 UWB 안테나 모듈을 실장하기 위한 공간이 부족한 실정이다. 휴대 단말은 7mm~9mm 정도의 두께로 1mm를 초과하는 두께의 안테나를 실장하기 어려운 실정이다.
또한, UWB 안테나 모듈은 휴대 단말의 내부에서 후면 커버 방향으로 배치되는 경우 후면 커버 등과 같은 금속 기재들에 의해 통신 성능이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 일반적인 UWB 안테나 모듈은 UWB 안테나를 휴대 단말의 내부에서 후면 커버 방향에 설치되고, UWB 신호를 처리하는 통신 칩셋을 휴대 단말의 회로 기판에 설치되기 때문에 UWB 안테나와 통신 칩셋 사이의 신호전달 과정에서 신호 손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 휴대 단말의 측면 방향에 배치되어 실장 공간을 최소화하면서 통신 성능 저하를 방지하도록 한 UWB 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하나의 베이스 기재에 UWB용 방사 패턴 및 칩셋을 형성하여 신호전달 과정에서의 신호 손실을 최소화하도록 한 UWB 안테나 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈은 판상의 베이스 기재, 베이스 기재의 상면에 배치되고, 서로 이격되도록 배치된 복수의 방사 패턴, 베이스 기재의 하면에 배치되고, 복수의 방사 패턴과 연결된 스위칭 소자 및 베이스 기재의 하면에서 스위칭 소자의 이격되도록 배치되고, 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 복수의 방사 패턴 중 하나와 연결되도록 구성된 통신 칩셋을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈은 베이스 기재의 상면 및 하면 중 한 면에 배치되어 통신 칩셋과 연결된 커넥터를 더 포함할 수 있다.
복수의 방사 패턴 각각의 장축은 서로 다른 방향으로 배치되고, 방사 패턴의 장축과 베이스 기재의 제1 변이 사이의 각도는 다른 방사 패턴의 장축과 베이스 기재의 제1 변 사이의 각도와 다른 각도를 가질 수 있다. 이때, 복수의 방사 패턴은 장축 및 단축을 갖는 타원 형상으로 형성일 수 있다.
스위칭 소자는 복수의 방사 패턴과 연결되고, 복수의 방사 패턴 중 하나를 통신 칩셋으로 스위칭할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈은 베이스 기재의 하부에 배치되어 일측이 베이스 기재의 외부로 연장되고, 통신 칩셋과 연결된 연성 케이블, 연성 케이블의 전체 영역 중에서 베이스 기재의 외부로 연장된 영역에 배치된 커넥터를 더 포함할 수 있다.
통신 칩셋은 베이스 기재의 내부에 삽입되되, 한 면이 베이스 기재의 하면으로 노출될 수 있다.
본 발명에 의하면, UWB 안테나 모듈은 휴대 단말의 측면 방향에 배치됨으로써, 실장 공간을 최소화하면서 휴대 단말의 금속 기재로 인해 통신 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, UWB 안테나 모듈은 하나의 베이스 기재에 UWB용 방사 패턴 및 칩셋을 형성함으로써, 신호 전달을 위한 경로를 최소화하여 신호 전달 과정에서 발생하는 신호 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈이 실장된 휴대 단말을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈을 설명하기 위한 측면도.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 방사 패턴의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 복수의 방사 패턴의 다양한 배치 구조를 설명하기 위한 도면.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈을 설명하기 위한 사시도.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈을 설명하기 위한 하측면도.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈을 설명하기 위한 측면도.
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 UWB(Ultra Wide Band) 안테나 모듈(100, 200)은 휴대 단말(10)의 내부에 배치되며, 휴대 단말(10)의 측면 방향으로 배치된다. 즉, UWB 안테나 모듈(100, 200)은 휴대 단말(10)의 내부에 배치되되, 도면을 기준으로 휴대 단말(10)의 우측면에 인접하여 배치되는 것을 일례로 한다. 이때, 도 1에서는 UWB 안테나 모듈(100, 200)이 휴대 단말(10)의 우측면에 인접하여 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 도면을 기준으로 휴대 단말(10)의 좌측면에 인접하여 배치될 수도 있다.
일반적으로, 사용자는 도면을 기준으로 휴대 단말(10)의 후면 및 측면의 하부를 잡은 상태로 휴대 단말(10)을 사용한다. UWB 안테나 모듈(100, 200)이 휴대 단말(10)의 하부 방향 측면으로 치우쳐져 배치되면, 사용자의 신체로 인한 신호 손실이 발생하여 UWB 안테나 모듈(100, 200)의 통신 성능이 저하된다.
이에, UWB 안테나 모듈(100, 200)은 휴대 단말(10)의 측면에 배치되되, 휴대 단말(10)의 상부 방향으로 치우쳐져 배치된다. 여기서, 하부 방향은 음성 통화용 마이크가 배치된 방향이고, 상부 방향은 음성 통화용 스피커가 배치된 방향인 것을 일례로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈(100)은 베이스 기재(110), 방사 패턴(120), 스위칭 소자(130), 통신 칩셋(140) 및 연성 케이블(150)을 포함하여 구성된다.
베이스 기재(110)는 소정 면적을 갖는 판상 기재로 구성된다. UWB 안테나 모듈(100)이 휴대 단말(10)의 측면에 배치되므로, 베이스 기재(110)는 직사각형 형상의 판상 기재로 구성된다. 이때, 베이스 기재(110)는 세라믹 기판, FR4 기판 등과 같은 판상 기재로 구성된 것을 일례로 한다.
방사 패턴(120)은 베이스 기재(110)의 상면에 형성된다. 방사 패턴(120)은 구리 등의 금속 재질로 형성된다. 이때, UWB 안테나 모듈(100)은 측위 정확도를 높이기 위해 AOA(Angle of Arrival) 측위 방식을 이용하므로, 방사 패턴(120)은 복수로 구성된다.
방사 패턴(120)은 장축과 단축을 갖는 형상으로 형성된다. 방사 패턴(120)은 적용되는 휴대 단말(10), 설치 면적 등에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 방사 패턴(120)은 장축과 단축의 길이가 서로 다른 타원 형상으로 형성된다. 방사 패턴(120)은 내부에 홀이 형성된 프레임 형상으로 형성된다.
도 5를 참조하면, 방사 패턴(120)은 장축과 평행한 일측이 직선 형상인 변형 타원 형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 방사 패턴(120)은 도면을 기준으로 타원의 상부가 직선 형상으로 형성되어 장축과 평행하도록 형성될 수 있다. 방사 패턴(120)은 도면을 기준으로 하부가 직선 형상인 타원 형상으로 형성되어 장축과 평행하도록 형성될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 방사 패턴(120)은 장축과 단축의 길이가 같은 원형 프레임 형상의 패턴과 직선 형상의 패턴이 조합된 형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 방사 패턴(120)은 원형 프레임 패턴과 직선형 패턴을 포함하여 구성되고, 도면을 기준으로 원형 프레임 패턴이 베이스 기재(110)의 하부보다 상부에 가깝게 위치하도록 배치되고, 직선형 패턴의 일단이 원형 프레임 패턴과 연결되고, 직선형 패턴의 타단이 베이스 기재의 하부 변과 동일선상에 위치하도록 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 방사 패턴(120)은 원형 프레임 형상의 패턴의 일부가 직선 형상인 변형 원 형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 방사 패턴(120)은 도면을 기준으로 원형의 상부가 직선 형상으로 형성되어 베이스 기재(110)의 상부 변과 평행하도록 형성될 수 있다. 이때, 직선 패턴은 베이스 기재(110)의 상부 변(또는, 하부 변)과 직교하도록 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 방사 패턴(120)은 복수의 변 및 복수의 꼭짓점을 갖는 다각형 패턴과 직선 패턴이 조합된 형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 방사 패턴은 오각형 패턴과 직선형 패턴을 포함하여 구성되고, 도면을 기준으로 오각형 패턴이 베이스 기재(110)의 하부보다 상부에 가깝게 위치하도록 배치되고, 직선형 패턴의 일단이 오각형 패턴과 연결되고, 직선형 패턴의 타단이 베이스 기재의 하부 변과 동일선상에 위치하도록 형성될 수 있다.
복수의 방사 패턴(120)은 동일한 형상으로 형성되고, 축이 서로 다른 방향을 향하도록 배치된다. 즉, 방사 패턴(120)의 장축은 다른 방사 패턴(120)의 장축과 다른 방향을 향하도록 배치된다. 방사 패턴(120)의 장축과 베이스 기재의 일변이 이루는 각도는 다른 방사 패턴(120)의 장축과 베이스 기재의 일변이 이루는 각도와 다른 도를 가지도록 배치된다.
도 9를 참조하면, UWB 안테나 모듈(100)은 XY 방향의 신호를 수신하기 위해서 제1 방사 패턴(122) 및 제2 방사 패턴(124)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 방사 패턴(122) 및 제2 방사 패턴(124)은 서로 다른 각도(서로 다른 방향)를 갖도록 형성된다.
제1 방사 패턴(122) 및 제2 방사 패턴(124)은 타원형 형상으로 형성되고, 제1 방사 패턴(122)은 장축(LS1)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 평행하게 배치되고, 제2 방사 패턴(124)은 장축(LS2)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 수직으로 배치된다. 여기서, 제1 변(S1)은 베이스 기재(110)의 네 변에서 길이가 긴 2개의 장변 중 하나인 것을 일례로 한다.
다른 일례로, 도 10을 참조하면, 제1 방사 패턴(122) 및 제2 방사 패턴(124)은 타원형 형상으로 형성되고, 제1 방사 패턴(122)은 장축(LS1)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 평행하게 배치되고, 제2 방사 패턴(124)은 장축(LS2)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 대략 45° 정도의 각도를 이루도록 배치된다.
다른 일례로, 도 11을 참조하면, 제1 방사 패턴(122) 및 제2 방사 패턴(124)은 타원형 형상으로 형성되고, 제1 방사 패턴(122)은 장축(LS1)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 평행하게 배치되고, 제2 방사 패턴(124)은 장축(LS2)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 대략 135° 정도의 각도를 이루도록 배치된다.
UWB 안테나 모듈(100)은 3D(XYZ) 방향의 신호를 수신하기 위해서 제1 방사 패턴(122), 제2 방사 패턴(124) 및 제3 방사 패턴(126)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 방사 패턴(122), 제2 방사 패턴(124) 및 제3 방사 패턴(126)은 서로 다른 각도(서로 다른 방향)를 갖도록 형성된다.
일례로, 도 12를 참조하면, 제1 방사 패턴(122), 제2 방사 패턴(124) 및 제3 방사 패턴(126)은 타원형 형상으로 형성되고, 제1 방사 패턴(122)은 장축(LS1)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 평행하게 배치되고, 제2 방사 패턴(124)은 장축(LS2)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 수직으로 배치되고, 제3 방사 패턴(126)은 장축(LS3)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 대략 45° 정도의 각도를 이루도록 배치된다.
다른 일례로, 도 13을 참조하면, 제1 방사 패턴(122) 및 제2 방사 패턴(124)은 타원형 형상으로 형성되고, 제1 방사 패턴(122)은 장축(LS1)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 평행하게 배치되고, 제2 방사 패턴(124)은 장축(LS2)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 수직으로 배치되고, 제3 방사 패턴(126)은 장축(LS3)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 대략 135° 정도의 각도를 이루도록 배치된다.
한편, 도 14를 참조하면, UWB 안테나 모듈(100)은 제1 방사 패턴(122), 제2 방사 패턴(124), 제3 방사 패턴(126) 및 제4 방사 패턴(128)을 포함하여 구성될 수도 있다. 이때, 제1 방사 패턴(122), 제2 방사 패턴(124), 제3 방사 패턴(126) 및 제4 방사 패턴(128)은 서로 다른 각도(서로 다른 방향)를 갖도록 형성된다. 즉, 제1 방사 패턴(122), 제2 방사 패턴(124), 제3 방사 패턴(126) 및 제4 방사 패턴(128)은 타원형 형상으로 형성된다. 제1 방사 패턴(122)은 장축(LS1)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 평행하게 배치된다. 제2 방사 패턴(124)은 장축(LS2)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 수직으로 배치된다. 제3 방사 패턴(126)은 장축(LS3)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 대략 45° 정도의 각도를 이루도록 배치된다. 제4 방사 패턴(128)은 장축(LS4)이 베이스 기재(110)의 제1 변(S1)과 대략 135° 정도의 각도를 이루도록 배치된다.
한편, 도 9 내지 도 14에서는 타원형의 장축과 베이스 기재(110)의 일변 사이의 각도를 기준으로 방사 패턴의 설치 방향을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 방사 패턴의 특정 부분(예를 들면, 직선 패턴)이 배치되는 위치를 기준으로 구분할 수도 있다.
한편, UWB 안테나 모듈(100)은 통신 칩셋(140)이 RoF(Time of Flight) 방식으로 UWB 신호를 처리하는 경우 하나의 방사 패턴(120)만을 포함하여 구성될 수 있다.
스위칭 소자(130)는 베이스 기재(110)의 하면에 배치된다. 스위칭 소자(130)는 베이스 기재(110)의 상면에 형성된 복수의 방사 패턴(120)과 연결된다. 이때, 스위칭 소자(130)는 베이스 기재(110)를 관통하는 비아 홀(미도시)을 통해 복수의 방사 패턴(120)과 연결된다. 베이스 기재(110)가 복수의 레이어(Layer)로 구성된 경우, 비아 홀은 베이스 기재(110)를 구성하는 레이어에 형성된 연결 패턴들(미도시)로 구성될 수도 있다. 여기서, 스위칭 소자(130)는 방사 패턴(120)이 하나로 구성되는 경우 구성에서 생략될 수도 있다.
스위칭 소자(130)는 복수의 방사 패턴(120) 중 하나를 통신 칩셋(140)으로 스위칭한다. 즉, 복수의 방사 패턴(120)은 베이스 기재(110)를 관통하는 하나 이상의 비아 홀(미도시) 또는 연결 패턴(미도시)을 통해 스위칭 소자(130)와 연결되고, 스위칭 소자(130)는 복수의 방사 패턴(120) 중 하나를 통신 칩셋(140)으로 스위칭한다. 이때, 스위칭 소자(130)는 복수의 방사 패턴(120)을 순차적으로 통신 칩셋(140)으로 스위칭할 수 있다.
통신 칩셋(140)은 베이스 기재(110)의 하면에 배치된다. 통신 칩셋(140)은 스위칭 소자(130)와 소정 간격 이격되도록 배치된다. 통신 칩셋(140)은 베이스 기재(110)에 형성된 신호 라인을 통해 스위칭 소자와 연결된다. 이때, 통신 칩셋(140)은 UWB 신호를 처리하는 UWB 통신 소자로 구성된다.
도 15를 참조하면, 스위칭 소자(130) 및 통신 칩셋(140)은 베이스 기재(110)의 내부에 배치될 수 있다. 스위칭 소자(130) 및 통신 칩셋(140)은 베이스 기재(110)의 내부에서 베이스 기재(110)의 하부 면으로 일면이 노출되도록 배치된다. 이때, 스위칭 소자(130) 및 통신 칩셋(140)은 베이스 기재(110)의 내부에 수용되고, 베이스 기재(110)의 하면에 형성된 단자와 전기적으로 연결되도록 구성될 수도 있다.
연성 케이블(150)은 베이스 기재(110)의 하면에 배치되어 통신 칩셋(140)과 휴대 단말(10)의 회로 기판을 연결한다. 즉, 연성 케이블(150)은 판상의 연성 기재로 형성된다. 연성 케이블(150)은 베이스 기재(110)의 하면에 배치되어 통신 칩셋(140)과 전기적으로 연결된다. 연성 케이블(150)은 일측이 베이스 기재(110)의 외부로 연장된다.
연성 케이블(150)의 일측에는 커넥터(152)가 배치된다. 이때, 커넥터(152)는 연성 케이블(150) 중 베이스 기재(110)의 외부로 연장된 영역에 배치되어, 베이스 기재(110)의 외부에 배치된다. 여기서, 연성 케이블(150)은 통신 칩셋(140)과 휴대 단말(10)의 회로 기판을 전기적으로 연결하는 배선이 형성된 연성인쇄회로기판으로 구성된 것을 일례로 한다.
한편, 도 16 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 UWB 안테나 모듈(200)은 인쇄회로기판(FPCB) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB) 형태로 구성될 수도 있다.
이를 위해, UWB 안테나 모듈(200)은 베이스 기재(210), 복수의 방사 패턴(220), 스위칭 소자(230) 및 통신 칩셋(240)을 포함하여 구성된다.
베이스 기재(210)는 POLYIMIDE(PI), POLYESTER(PET), GLASS EPOXY(GE) 등의 연성 기재로 구성된다. 이때, 베이스 기재(210)의 일측 단부에는 휴대 단말(10)의 회로 기판에 연결되는 커넥터(212)가 형성된다.
복수의 방사 패턴(220)은 베이스 기재(210)의 상면에 배치된다. 이때, 방사 패턴(220)의 형상, 개수, 배치 구조 등은 상술한 제1 실시 예의 방사 패턴(220)과 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
스위칭 소자(230)는 베이스 기재(210)의 하면에 배치된다. 스위칭 소자(230)는 베이스 기재(210)의 상면에 형성된 복수의 방사 패턴(220)과 연결된다. 이때, 스위칭 소자(230)는 베이스 기재(210)를 관통하는 비아 홀을 통해 복수의 방사 패턴(220)과 연결된다. 여기서, 스위칭 소자(230)는 방사 패턴(220)이 하나로 구성되는 경우 구성에서 생략될 수도 있다.
스위칭 소자(230)는 복수의 방사 패턴(220) 중 하나를 통신 칩셋(240)으로 스위칭한다. 즉, 복수의 방사 패턴(220) 각각은 베이스 기재(210)를 관통하는 하나 이상의 비아 홀을 통해 스위칭 소자(230)와 연결된다. 스위칭 소자(230)는 복수의 방사 패턴(220) 중 하나를 통신 칩셋(240)으로 스위칭한다. 이때, 스위칭 소자(230)는 복수의 방사 패턴(220)을 순차적으로 통신 칩셋(240)으로 스위칭한다.
통신 칩셋(240)은 베이스 기재(210)의 하면에 배치된다. 통신 칩셋(240)은 스위칭 소자(230)와 소정 간격 이격되도록 배치된다. 통신 칩셋(240)은 베이스 기재(210)에 형성된 신호 라인을 통해 스위칭 소자와 연결된다. 이때, 통신 칩셋(240)은 UWB 신호를 처리하는 UWB용 통신 칩셋(240)으로 구성된다.
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 (9)

  1. 판상의 베이스 기재;
    상기 베이스 기재의 상면에 배치되고, 서로 이격되도록 배치된 복수의 방사 패턴;
    상기 베이스 기재의 하면에 배치되고, 상기 복수의 방사 패턴과 연결된 스위칭 소자; 및
    상기 베이스 기재의 하면에서 상기 스위칭 소자의 이격되도록 배치되고, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 상기 복수의 방사 패턴 중 하나와 연결되도록 구성된 통신 칩셋을 포함하는 UWB 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재의 상면 및 하면 중 한 면에 배치되어 상기 통신 칩셋과 연결된 커넥터를 더 포함하는 UWB 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사 패턴 각각의 장축은 서로 다른 방향으로 배치된 UWB 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패턴의 장축과 상기 베이스 기재의 제1 변이 사이의 각도는 다른 방사 패턴의 장축과 상기 베이스 기재의 제1 변 사이의 각도와 다른 각도를 갖는 UWB 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 방사 패턴은 장축 및 단축을 갖는 타원 형상으로 형성된 UWB 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 복수의 방사 패턴과 연결되고, 상기 복수의 방사 패턴 중 하나를 상기 통신 칩셋으로 스위칭하는 UWB 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기재의 하부에 배치되어 일측이 상기 베이스 기재의 외부로 연장되고, 상기 통신 칩셋과 연결된 연성 케이블을 더 포함하는 UWB 안테나 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연성 케이블의 전체 영역 중에서 상기 베이스 기재의 외부로 연장된 영역에 배치된 커넥터를 더 포함하는 UWB 안테나 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 통신 칩셋은 상기 베이스 기재의 내부에 삽입되되, 한 면이 상기 베이스 기재의 하면으로 노출된 UWB 안테나 모듈.
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