KR100444218B1

KR100444218B1 - 다이버시티 기능을 구비한 듀얼 피딩 칩 안테나

Info

Publication number: KR100444218B1
Application number: KR10-2001-0059332A
Authority: KR
Inventors: 성재석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2004-08-16
Also published as: US20030058174A1; US6680701B2; KR20030028645A; JP2003124729A

Abstract

본 발명은 단일한 유전체 기판 상에 송수신 안테나를 위한 제1 도체패턴과 다이버시티 안테나를 위한 제2 도체패턴을 함께 형성하고, 상기 제1 도체패턴과 제2 도체패턴 각각의 일단에는 송신기와 수신기에 연결되는 제1 급전부와 수신기에 연결되는 제2 급전부가 마련된 칩 안테나를 제공하며, 나아가, 적어도 2개이상의 유전체기판을 포함하는 다층형 칩 안테나에 있어서, 제1 도체패턴이 형성된 제1 유전체 기판과 제2 도체패턴이 형성된 제2 유전체 기판을 포함하고, 각각의 도체패턴의 일단에 제1 급전부와 제2 급전부를 형성된 다층형 칩 안테나를 제공한다.

본 발명의 칩 안테나에 의하면, 송수신기능은 물론, 다이버시티 기능을 구현할 수 있는 단일한 형태의 안테나를 제조할 수 있다. 따라서, 다이버시티 기능을 구현하기 위한 별도의 안테나를 장착할 필요가 없어 제품의 소형화와 제조비용의 절감을 기대할 수 있다.

Description

다이버시티 기능을 구비한 듀얼 피딩 칩 안테나{DUAL FEEDING CHIP ANTENNA FOR PROVIDING DIVERSITY}

본 발명은 다이버시티(diversity) 기능을 구비한 듀얼피딩 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 통상적인 송수신 기능과 수신감도를 향상시키는 다이버시티 기능을 동시에 수행할 수 있는 듀얼 피딩 칩 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신기의 경우에는 사용자가 이동함에 따라 전파환경이 변화될 수 있다. 즉, 이동위치에 따라 다중파가 생성되어, 결국 신호의 페이딩(fading)이 발생된다. 이러한 신호의 페이딩(fading)을 경감시키기 위해 복수개의 안테나를 사용하는데, 이 때에 추가되는 안테나를 다이버시티용 안테나라고 한다. 이동통신기의 안테나는 일반 송수신용 안테나와 다이버시티용 안테나로 구성되어 있다.

도1a는 상기 설명한 바와 같은 안테나 구조가 구현된 무선통신단말기(10)의 개략도이다. 도1a를 참조하면, 상기 무선통신단말기(10)는 정합회로부(14)를 통해 송/수신기(12)에 연결된 휩안테나(15)와 별도의 수신기(13)에 연결된 평판형 안테나(16)가 구비하고 있다. 상기 휩안테나(15)는 일반 송수신을 위한 안테나 역할을 하며, 상기 평판형 안테나(16)는 수신감도를 높이기 위한 역할을 하며 역 F형태로 이루어진다.

이러한 구조는 도1b의 회로도로 구현된다. 도1b는 이러한 다이버시티기능이 구현된 송수신기의 회로도이다. 도1b에 도시된 바와 같이, 송수신을 위한 제1 안테나(15)와 다이버시티 기능을 위한 제2 안테나(16)를 구비하며, 상기 제1안테나(15)는 듀플렉서(18)를 구비하며, 듀플렉서는 송신 신호와 수신 신호를 위한 필터로서 작용한다. 또한, 상기 제2 안테나(16)를 수신단(RX)에 연결하여 페이딩을 제거하고 수신감도를 개선하기 위한 다이버시티 수신 기능을 구현한다.

도1a과 도1b에서 살펴본 바와 같이, 종래의 다이버시티 기능을 구현하기 위한 무선통신단말기는 일반 송수신용 안테나 외에 별도의 안테나를 구비해야 한다. 이러한 안테나를 추가함에 의해, 제조비용이 증가시킬 뿐만 아니라, 통신기기의 내부회로 설계시에도 2개의 안테나를 위한 공간을 고려해야 하고, 추가적인 안테나의 설치로 인해 통신기 외형이 커지는 문제가 야기된다. 나아가, 다이버시티 안테나는 일반 송수신용 안테나와 부착위치에 따라 다른 특성을 나타내므로, 원하는 특성을 얻기 위해 상기 2개의 안테나 부착위치를 세밀하게 고려해야 하는 내부설계상 곤란한 점이 있어 왔다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 칩 안테나의 제조기술을 이용하여 단일한 유전체 기판 상에 송수신 안테나를 위한 제1 도체패턴과 다이버시티 안테나를 위한 제2 도체패턴을 함께 형성하고, 상기 제1 도체패턴과 제2 도체패턴 각각의 일단에는 송신기와 수신기에 연결되는 제1 급전단자와 수신기에 연결되는 제2 급전단자를 마련하여, 송수신 기능은 물론 다이버시티 기능을 함께 구비한 칩 안테나를 제공하는데 있다.

나아가, 본 발명의 다른 목적은 제1 도체패턴이 형성된 제1 유전체 기판과 제2 도체패턴이 형성된 제2 유전체 기판을 포함하고, 각각의 도체패턴의 일단에제1 급전단자와 제2 급전단자를 형성된 다층형 칩 안테나를 제공하는데 있다.

도1a는 종래의 다이버시티 수신기능을 구현한 무선단말기의 사시도.

도1b는 종래의 다이버시티 수신기능을 구현한 회로도.

도2a는 본 발명의 일실시형태에 따른 듀얼 피딩 칩 안테나의 개략도.

도2b는 본 발명에 따른 듀얼피딩 칩안테나를 채용한 회로도.

도3a 및 도3b는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 듀얼 피딩 칩 안테나의 개략도.

도4는 본 발명에 따른 다층형 듀얼피딩 칩안테나의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 무선통신단말기 15: 휩안테나

16: 평판 안테나 21: 유전체 기판

23,53: 제1 도체패턴 25,35,45,55: 제2 도체패턴

27,57: 제1 급전단자 29,59: 제2 급전단자

본 발명은, 칩안테나에 있어서, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판 상의 일부영역에 제1 도체패턴으로 형성된 송수신용 안테나와, 상기 유전체 기판 상의 다른 일부영역에 제2 도체패턴으로 형성된 다이버시티용 안테나와, 상기 송수신용 안테나의 일단에 형성되고, 송신단 회로부와 수신단 회로부에 연결하기 위해 마련된 제1 급전단자와, 상기 다이버시티용 안테나의 일단에 형성되고, 상기 수신단 회로부에 연결하기 위해 마련된 제2 급전단자를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 제1 도체패턴 또는 상기 제2 도체패턴은 소정의 각도변화를 적어도 2회이상 반복하는 패턴으로 형성할 수 있다.

나아가, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 제1 도체 패턴 및 상기 제2 도체 패턴을 소정의 간격을 두고 분리되어 형성되도록 구현할 수도 있으며, 또 다른 실시형태에서는 상기 제1 도체 패턴과 상기 제2 도체패턴은 각각 형성된 방향이 서로 다른 편파를 갖도록 제조될 수도 있다. 또한, 상기 제1 도체패턴의 길이와 상기 제2 도체패턴의 길이를 달리함으로써 새로운 다이버시티 특성을 기대할 수도 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에서는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판 내부에 제1 도체패턴으로 형성된 송수신용 안테나와, 상기 유전체 기판 내부의 다른 일부영역에 제2 도체패턴으로 형성된 다이버시티용 안테나와, 상기 송수신용 안테나의 일단에 형성되고 송신단 회로부와 수신단 회로부에 연결하기 위한 제1 급전단자와, 상기 다이버시티용 안테나의 일단에 형성되고 상기 수신단 회로부에 연결하기 위한 제2 급전단자로 이루어진 칩 안테나를 제공할 수도 있다.

상기 송수신용 안테나와 다이버시티용 안테나를 각각 구성하는 제1 및 제2 도체패턴은 동일한 평면 상에 위치하도록 구성할 수 있으며, 앞서 설명한 여러 실시형태와 같이, 다양한 도체 패턴으로 구현될 수 있다.

나아가, 본 발명은 적어도 2개의 유전체 기판을 구비한 적층형 칩 안테나에 있어서, 상기 적어도 2개의 유전체 기판 중 하나의 유전체 기판 상에 도체패턴으로 형성된 송수신용 안테나와, 상기 적어도 2개의 유전체 기판 중 다른 하나의 유전체 기판 상에 도체패턴으로 형성된 다이버시티용 안테나와, 상기 송수신용 안테나의 일단에 형성되고, 송신단 회로부와 수신단 회로부에 연결하기 위해 마련된 제1 급전단자와, 상기 다이버시티용 안테나의 일단에 형성되고, 상기 수신단 회로부에 연결하기 위해 마련된 제2 급전단자를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 특징은 유전체 기판 상에 도전성 물질로 패턴을 형성하는 칩 안테나 제조기술을 이용하여 일반 송수신용 안테나와 다이버시티용 안테나를 단일한 유전체 기판 또는 적어도 2개 이상의 유전체 기판이 적층된 구조물에 구현하는데 있다. 따라서, 다이버시티 기능을 구비하기 위해 별도의 안테나를 장착하는데에 따른 제품의 설계상의 복잡함을 해소할 수 있으며, 전체 안테나의 사이즈를 감소시킴으로써 안테나를 실장하는 제품의 소형화를 도모할 수 있다.

도면을 참조하여, 본 발명의 일실시형태를 보다 상세히 설명한다.

도2a는 본 발명의 일실시형태에 따른 칩 안테나(20)를 도시한다. 도2를 참조하면, 2개의 도체패턴(23,25)이 형성된 유전체 기판(21)이 도시되어 있다. 상기 유전체 기판(21) 상에는 일반 송수신용 안테나를 위한 제1 도체패턴(23)과, 다이버시티용 안테나를 위한 제2 도체패턴(25)이 형성되어 있다. 상기 도체패턴(23,25)은 Ag, Cu, Au 등의 고전도성 금속물질로 이루어지며, 민더라인(meander line)형으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도체패턴(23,25)은 소정의 각도 변화를 적어도 2회이상 반복하는 패턴형태로 형성하는 것이 전체 칩 안테나의 소형화하는데 바람직하다.

한편, 본 발명의 칩안테나(20)는 상기 제1 도체패턴(23)의 일단에 송신기 및 수신기에 연결하기 위한 제1 급전단자(27)를 구비하고, 상기 제2 도체패턴(25)의 일단에는 수신기에만 연결하기 위한 제2 급전단자(29)를 구비한다. 특히, 상기 제2 급전단자(29)는 수신기(미도시)와 연결되어, 상기 제2 도체패턴(29)이 다이버시티 수신용 안테나로서의 역할을 수행할 수 있도록 한다.

이하, 도2b를 참조하여, 무선통신 단말기에서 상기 칩안테나의 작동에 대해 설명한다. 도2b는 본 발명에 따른 칩안테나가 구현된 무선통신 단말기의 개략적인 회로도이다.

본 발명에 따른 칩 안테나는 앞서 설명한 바와 같이, 2개의 도체패턴으로 이루어진 안테나로 구성된다. 상기 회로의 동작을 간단히 설명하면, 회로도에 도시된 안테나(20)는 제1 도체패턴과 제2 도체패턴가 형성된 유전체기판이다. 제1 도체패턴으로 형성된 안테나는 송신단으로부터 얻은 전파를 송신하고 수신단에는 수신된 전파를 제공하고, 제2 도체패턴으로 형성된 안테나는 수신된 전파를 수신단에 제공하여 다이버시티용 안테나의 역할을 한다. 이와 같이, 상기 2개의 도체패턴을 단일한 유전체기판 상에 형성하고 각 도체패턴이 송수신용 안테나와 다이버시티용 안테나로 기능할 수 있도록 제1 및 제2 급전단자를 구비함으로써 일반 송수신용 안테나와 다이버시티용 안테나를 단일한 칩 안테나로 동시에 구현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 일반 송수신용 안테나와 다이버시티 수신용 안테나의 부착위치에 따른 다이버시티 특성을 용이하게 구현할 수 있다는데 있다. 즉, 다이버시티 특성은 그 기능을 위한 안테나의 부착위치에 따라 다른 다이버시티 특성을 나타내고, 심지어 그 특성 자체가 저하될 수 있는 문제가 있어 단말기 내부구조 설계상 곤란한 문제가 있어 왔다. 하지만, 본 발명은 단일한 칩형태에 안테나를 도체패턴으로 구현함으로써 원하는 특성을 위한 부착위치를 용이하게 설정하여 종래의 설계상 문제를 해소시킬 수 있었다.

상기 실시형태와 달리, 송수신용 안테나 및 다이버시티용 안테나를 형성하는 제1 및 제2 도체패턴을 유전체 기판 내부에 형성되도록 구현할 수도 있다. 이러한방식은 복수개의 그린시트를 마련하고, 그 중 적어도 하나의 시트 상에 제1 및 제2 도체패턴을 형성한 후에 이를 적층하여 소성하는 방식으로 제조될 수도 있다. 상기 유전체기판 내부에 도체패턴을 형성한 칩 안테나에서도 앞서 설명한 실시형태와 같이 다양한 도체패턴을 구성함으로써 원하는 다이버시티 기능을 용이하게 얻을 수 있다. 이와 같은 기판 내부에 송수신용 안테나 및 다이버시티용 안테나를 제조하는 방법은 당업자에게는 자명할 것이다.

이하, 원하는 다이버시티 특성을 얻기 위한 칩 안테나의 다양한 실시형태를 설명하기로 한다. 앞서 설명한 도2a의 실시형태의 경우에는, 2개의 도체패턴을 이격된 위치에 형성하는 경우에는 공간 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 도2a의 실시형태 외에도 본 발명에 따른 칩안테나는 도체패턴을 변형함으로써 원하는 다이버시티 기능을 다양하게 구현할 수 있다.

도3a 내지 도3b는 다양한 다이버시티 기능을 구현하기 위한 칩안테나의 실시형태를 나타낸다.

도3a를 참조하면, 이러한 편파 다이버시티 효과를 얻기 위한 칩 안테나의 실시형태를 나타낸다. 도3a에 도시된 칩안테나는 제1 도체패턴(33)과 제2 도체패턴(35)을 편파방향이 다르도록 형성된다. 따라서, 다이버시티 기능을 위한 안테나인 제2 도체패턴(35)은 제1 도체패턴(33)에서 수신되는 전파와 직교하는 전파를 수신하여 편파 다이버시티 기능을 수행할 수 있다.

도3b는 주파수 다이버시티 효과를 얻기 위한 칩 안테나의 실시형태이다. 이러한 칩안테나는 제1 도체패턴(43)과 제2 도체패턴(45)의 길이를 차이를 둠으로써 각 패턴에 의한 안테나의 공진주파수를 달리하는 방식을 취한 경우이다. 도3b를 참조하면, 제1 도체패턴(43)이 제2 도체패턴(45)의 길이보다 길게 형성되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 제2 도체패턴이 높은 공진주파수를 갖고, 이를 통해 수신되는 전파에 의해 주파수 다이버시티 기능을 구현할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명은 유전체 기판 상에 형성되는 도체패턴의 상호 위치를 조정함으로써 원하는 다이버시티 기능을 얻을 수 있다. 따라서, 상기 칩안테나를 채용하는 무선통신단말기의 경우에, 2개의 안테나의 장착위치를 고려하기 위해서 내부설계를 미리 고려해야 하는 문제를 해소할 수 있다.

상기 실시형태는 단일한 유전체 기판을 이용하여 칩안테나를 형성하는 방식을 설명한 것이다. 이와 달리, 본 발명의 다른 실시형태에서는 2개 이상의 유전체 기판을 적층하여 형성하는 다층형 칩 안테나에도 동일한 원리로 구현할 수도 있다.

도4는 제1 유전체 기판(52)과 제2 유전체 기판(51)으로 이루어진 다층형 칩 안테나(50)가 도시되어 있다. 상기 제1 유전체 기판(52)과 제2 유전체 기판(51) 상에는 각각 제1 도체패턴(53)과 제2 도체패턴(55)이 형성되어 있다. 상기 제1 도체패턴(53)과 제2 도체패턴(55)의 각 일단에는 제1 급전단자(57)와 제2 급전단자(59)를 각각 구비하고 있다. 상기 제1 급전단자(57)는 제1 도체패턴(53)이 일반 송수신용 안테나의 기능을 하도록 송신기 및 수신기와 연결부를 제공하며, 상기 제2 급전단자(59)는 제2 도체패턴(55)이 다이버시티 수신용 안테나의 기능을 하도록 수신기와 연결부를 제공한다. 결과적으로, 상기 다층형 칩 안테나도 앞서 설명한 단일한 유전체 기판이 갖는 동일하게 가질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 칩 안테나에 따르면, 유전체 기판 상에 도전성 물질로 패턴을 형성하는 칩 안테나 제조기술을 이용하여 일반 송수신용 안테나와 다이버시티용 안테나를 단일한 유전체 기판 또는 적어도 2개 이상의 유전체 기판이 적층된 구조물에 형성함으로써 하나의 칩안테나로서 일반송수신기능은 물론 다이버시티 기능을 구현할 수 있다. 따라서, 별도의 안테나를 부착하는데 따른 제품의 설계상의 복잡함을 해소할 수 있으며, 전체 안테나에 의한 제품용적을 감소시켜 제품의 소형화를 기대할 수 있다. 또한, 다양한 다이버시티 특성을 각 도체패턴의 형성위치를 조절함으로써 용이하게 얻을 수 있어 종래의 내부 설계상 문제를 해소시킬 수 있다.

Claims

유전체 기판;

상기 유전체 기판 상의 일부영역에 제1 도체패턴으로 형성된 송수신용 안테나;

상기 유전체 기판 상의 다른 일부영역에 제2 도체패턴으로 형성된 다이버시티용 안테나;

상기 송수신용 안테나의 일단에 형성되고, 송신단 회로부와 수신단 회로부에 연결하기 위한 제1 급전단자 및;

상기 다이버시티용 안테나의 일단에 형성되고, 상기 수신단 회로부에 연결하기 위한 제2 급전단자를 포함하는 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴 중 적어도 하나의 도체패턴은

소정의 각도변화를 적어도 2회이상 반복하는 패턴인 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 제2 도체패턴은 소정의 간격을 두고 분리되어 형성된 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체 패턴과 상기 제2 도체패턴은 그 형성된 방향에 의해 편파차이를 갖는 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴은 서로 다른 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴 중 적어도 하나는 민더라인형으로 형성된 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
유전체 기판;

상기 유전체 기판 내부에 제1 도체패턴으로 형성된 송수신용 안테나;

상기 유전체 기판 내부의 다른 일부영역에 제2 도체패턴으로 형성된 다이버시티용 안테나;

상기 송수신용 안테나의 일단에 형성되고, 송신단 회로부와 수신단 회로부에 연결하기 위한 제1 급전단자 및;

상기 다이버시티용 안테나의 일단에 형성되고, 상기 수신단 회로부에 연결하기 위한 제2 급전단자를 포함하는 칩 안테나.
제7항에 있어서,

상기 송수신용 안테나와 상기 다이버시티용 안테나는 상기 유전체 기판 내부의 동일한 평면 상에 배치된 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴 중 적어도 하나의 도체패턴은

소정의 각도변화를 적어도 2회이상 반복하는 패턴인 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 제2 도체패턴은 소정의 간격을 두고 분리되어 형성된 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 도체 패턴과 상기 제2 도체패턴은 그 형성된 방향에 의해 편파차이를 갖는 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴은 서로 다른 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 도체패턴과 상기 제2 도체패턴 중 적어도 하나는 민더라인형으로 형성된 것을 특징으로 하는 칩 안테나.
적어도 2개의 유전체 기판을 구비한 적층형 칩 안테나에 있어서,

상기 적어도 2개의 유전체 기판 중 하나의 유전체 기판 상에 도체패턴으로 형성된 송수신용 안테나;

상기 적어도 2개의 유전체 기판 중 다른 하나의 유전체 기판 상에 도체패턴으로 형성된 다이버시티용 안테나;

상기 송수신용 안테나의 일단에 형성되고, 송신단 회로부와 수신단 회로부에 연결하기 위한 제1 급전단자 및;

상기 다이버시티용 안테나의 일단에 형성되고, 상기 수신단 회로부에 연결하기 위한 제2 급전단자를 포함하는 적층형 칩 안테나.