KR100705359B1 - 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCB 기판에 형성된 방사패치와, 상기 방사패치 일측면에 형성된 루프형 급전라인과, 상기 루프형 급전라인 내측에 형성된 제 1 슬릿라인과, 상기 루프형 급전라인의 형상에 따라 외측에 형성된 제 2 슬릿라인 및 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치 측면 중심으로부터 제 2 슬릿라인과 연결된 제 3 슬릿라인을 형성한 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 방사패치가 급전라인과 전기적으로 개방되어서 직접 급전에 비해 마이크로칩과의 공액정합이 용이하며, 전류가 루프형 급전라인을 통해서 방사패치의 두 영역에 서로 역 위상으로 급전되기 때문에 접지기판에 부착되는 금속의 크기에 대한 안테나의 특성변화가 적게 됨으로써, 금속 또는 비금속으로 이루어진 어느 곳에라도 안테나를 부착시켜 사용할 수 있는 효과가 있다.

유도, 루프, 공진, 위상, 공액정합, 커플링, 대역폭, 방사패턴

Description

금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그 {Balance Antenna and Tag Mountable on Metallic Plates}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속에 부착 가능한 밸런스 태그

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 금속에 부착 가능한 밸런스 태그

도 4는 본 발명의 도 2에 따른 방사패치 및 급전라인의 전류 흐름도

도 5는 본 발명의 도 2에 따른 측정된 대역폭을 나타낸 그래프

도 6은 본 발명의 도 2에 따른 금속의 크기 변화에 따른 방사패턴을 나타낸 그래프

* 주요 도면부호에 대한 설명 *

100 : PCB 기판 200 : 방사패치

300 : 루프형 급전라인 400 : 제 1 슬릿라인

410 : 제 2 슬릿라인 420 : 제 3 슬릿라인

430 : 제 4 슬릿라인 500 : 단락부

600 : 접지기판 700 : 마이크로칩

본 발명은 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접지기판과 부착되는 물체의 특성과 위치에 대한 안테나의 성능 변화가 적게 되는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그에 관한 것이다.

종래의 전자기적 커플링 급전방식이 적용되는 방사판에 슬롯이 형성된 역-F형 안테나에 관한 기술로서, 출원번호 제10-2003-0099743 호는 PCB 기판의 상부방향에 이격 설치되며 전자기적 커플링 급전방식에 의해 급전되는 방사판에 다양한 형상을 갖는 슬롯을 형성하여 보다 효율적으로 안테나 크기를 줄이도록 하는 전자기적 커플링급전방식이 적용되는 방사판에 슬롯이 형성된 역-F형 안테나를 제공하고 상기 방사판에 형성된 슬롯과 교차하지 않는 소정 부위에 공진주파수의 튜닝이 가능하도록 일정 길이와 폭을 갖는 슬릿을 형성하여 고주파수대역에서의 공진 주파수를 정교하게 조절할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있으며, 전자기적 커플링 급전방식이 적용되는 방사판에 슬롯이 형성된 역-F형 안테나는 PCB 기판과 그 PCB 기판의 급전점으로 부터 수직 형성되는 급전라인과 단락점으로 부터 수직 형성되는 방사판이 각각 소정간격 이격 설치되며, 그 PCB 기판과 급전라인사이 및 급전라인과 방사판의 사이에 전자기적인 틈새를 제공하도록 유전체가 각각 채워져서 적층 형성되고, 전자기적인 커플링 방식에 의해 상기 급전라인으로부터 방사체에 에너지 를 급전하는 역-F형 안테나에 있어서, 상기 급전라인의 상측방향으로 소정 이격 설치되는 방사판에는 상기 안테나의 형상에 맞게 그 방사판의 표면전류 밀도를 향상시키도록 소정길이와 폭을 갖는 슬롯이 구비되는 것을 특징으로 하며, 상기 방사판에는 슬롯 이외에 공진주파수를 조절하기 위한 튜닝용 슬릿이 더 구비되는 기술이 있었다.

그러나, 상기 종래의 기술은 방사패치가 (+) 전하를 갖고 접지 기판이 (-) 전하를 갖는 구조로서, 전계의 방향이 항상 접지기판과 방사패치를 향하고, 접지기판에 야기되는 전류의 변화가 전체적인 안테나의 전기적 특성을 변화시켜서, 접지기판 및 위치의 변화에 따른 안테나의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 방사패치가 급전라인과 전기적으로 개방되고, 루프형 급전라인이 방사패치의 두 영역에 역 위상으로 급전되기 때문에 접지기판과 부착되는 물체의 특성과 위치에 대한 안테나의 성능변화를 적게 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따르면 PCB 기판에 형성된 방사패치와 상기 방사패치 일측면에 형성된 루프형 급전라인과 상기 루프형 급전라인 내측에 형성된 제 1 슬릿라인과 상기 루프형 급전라인의 형상에 따라 외측에 형성된 제 2 슬릿라인 및 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치 측면 중심으로부터 제 2 슬릿라인과 연결된 제 3 슬릿라인을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치의 측면과 연장된 양측 끝단에 결합되어 상기 방사패치의 크기를 조절하는 단락부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 단락부와 수직으로 연결되며 상기 PCB 기판과 평행하게 일정간격으로 이격된 접지기판이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제 3 슬릿라인과 연결되어 상기 방사패치의 공진 길이를 조절하는 제 4 슬릿라인이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 방사패치는 제 3 슬릿라인에 의하여 두 영역으로 구분되고, 상기 방사패치의 두 영역은 루프형 급전라인을 통해서 서로 역 위상으로 급전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 방사패치는 사각형, 타원형 및 다각형의 형상으로 형성되고, 상기 방사패치의 형상에 따라서 루프형 급전라인의 형상도 사각형, 타원형 및 다각형의 형태로 변형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 루프형 급전라인은 급전루프를 이용하여 유도결합 급전방식으로 급전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 PCB 기판에 형성된 방사패치와 상기 방사패치 일측면에 형성된 루프형 급전라인과 상기 루프형 급전라인 내측에 형성된 제 1 슬릿라인과 상기 루프형 급전라인의 형상에 따라 외측에 형성된 제 2 슬릿라인과 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치 측면 중심으로부터 제 2 슬릿라인과 연결된 제 3 슬릿라인 및 상기 루프형 급전라인의 하부 중앙에 마이크로칩이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치의 측면과 연장된 양측 끝단에 결합되어 상기 방사패치의 크기를 조절하는 단락부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 단락부와 수직으로 연결되며 상기 PCB 기판과 평행하게 일정간격으로 이격된 접지기판이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 제 3 슬릿라인과 연결되어 상기 방사패치의 공진 길이를 조절하는 제 4 슬릿라인이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 방사패치는 제 3 슬릿라인에 의하여 두 영역으로 구분되고, 상기 방사패치의 두 영역은 루프형 급전라인을 통해서 서로 역 위상으로 급전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 방사패치는 사각형, 타원형 및 다각형의 형상으로 형성되고, 상기 방사패치의 형상에 따라서 루프형 급전라인의 형상도 사각형, 타원형 및 다각형의 형태로 변형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 루프형 급전라인은 급전루프를 이용하여 유도결합 급전방식으로 급전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면 상기 마이크로칩은 고유의 데이터를 저장 하며, 저장된 데이터는 상기 방사패치의 개방지점에서 방사되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나의 구성도로서, 상기 안테나는 PCB 기판(100)에 형성된 방사패치(200)와, 상기 방사패치(200) 일측면에 형성된 루프형 급전라인(300)과, 상기 루프형 급전라인(300) 내측에 형성된 제 1 슬릿라인(400)과, 상기 루프형 급전라인(300)의 형상에 따라 외측에 형성된 제 2 슬릿라인(410)과, 상기 루프형 급전라인(300)과 마주하는 상기 방사패치(200) 측면 중심으로부터 제 2 슬릿라인(410)과 연결된 제 3 슬릿라인(420)과, 상기 루프형 급전라인(300)과 마주하는 상기 방사패치(200)의 측면과 연장된 양측 끝단에 결합된 단락부(500) 및 상기 단락부(500)와 수직으로 연결되며 상기 PCB 기판(100)과 평행하게 일정간격으로 이격된 접지기판(600)으로 이루어진다.

보다 상세하게, 상기 방사패치(200)는 상기 제 3 슬릿라인(420)에 의해 두 영역으로 구분되고, 구분된 두 영역은 λ/4의 공진 길이를 가지며 서로 역 위상으로 급전되므로 두 영역 중 하나의 영역이 (+) 전하를 갖는 순간 다른 영역은 (-) 전하를 갖게 된다.

또한, 상기 방사패치(200)는 상기 루프형 급전라인(300)과 전기적으로 개방 되어 마이크로칩(700)과 공액정합이 용이한 특성을 가지고 있다.

특히, 상기 방사패치(200)는 상기 두 영역에서 전류의 흐름이 최소가 되는 영역이며, 전계가 방사되는 개방지점이 된다.

상기 PCB 기판(100)은 상기 방사패치(200)와 상기 루프형 급전라인(300)으로 구성된 유전체기판이며, 상기 유전체기판은 46mm x 54 mm 의 면적과 0.6 mm 의 두께로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 루프형 급전라인(300)은 급전루프를 이용하여 상기 방사패치(200)의 두 영역에 서로 역 위상으로 급전하고, 공액정합을 용이하게 하기 위해서 유도결합급전방식을 사용한다.

또한, 상기 루프형 급전라인(300)은 상기 방사패치(200)의 두 영역에 서로 역 위상으로 급전하여 하나의 영역이 (+) 전하를 갖는 순간 다른 영역은 (-) 전하를 갖게 됨으로써, 접지기판으로 유도되는 전류량이 감소하는 효과를 가지게 되고, 접지기판(600)과 부착되는 물체의 특성과 위치에 대한 안테나의 성능변화가 적게 된다.

상기 제 1 슬릿라인(400)은 상기 루프형 급전라인(300)에서 전류 및 방사되는 전자파의 커플링현상이 방지되는 일반적인 두께를 가지고 상기 루프형 급전라인(300) 내부에 위치한다.

상기 제 2 슬릿라인(410)은 상기 루프형 급전라인(300)과 상기 방사패치(200)에서 전류 및 방사되는 전자파의 커플링현상이 방지되는 일반적인 두께를 가지고 상기 루프형 급전라인(300) 외부에 위치한다.

상기 제 3 슬릿라인(420)은 상기 방사패치(200)의 두 영역의 전류 및 방사되는 전자파의 커플링현상이 형성되는 일반적인 두께를 가지고 상기 루프형 급전라인(300)과 마주보는 상기 PCB 기판(100)의 일측면 중앙에서부터 제 2 슬릿라인(410)과 연결된다.

상기 단락부(500)는 상기 루프형 급전라인(300)이 형성된 곳으로부터 가장 먼 곳의 상기 방사패치(200) 양측면에 수직으로 형성되고, 상기 방사패치(200)가 서로 역 위상으로 급전되므로 두 영역 중 하나의 영역이 (+) 전하를 갖는 순간 다른 영역은 (-) 전하를 갖게 됨으로써, 접지기판(600)으로 유기되는 전류량이 줄어들고, 접지기판(600)과 부착되는 물체의 특성과 위치에 대한 안테나의 성능변화가 적게 된다.

또한, 상기 단락부(500)는 상기 방사패치(200)의 크기를 조절하는 특징이 있다.

상기 접지기판(600)은 상기 단락부(500)와 수직으로 연결되고, 상기 PCB 기판(100)과 평행하여 일정간격으로 이격된 것으로써, 상기 일정간격으로 이격된 공간에는 공기유전체가 존재한다.

특히, 상기 방사패치(200)의 형상은 사각형, 타원형, 다각형 등의 형태로 변형될 수 있으며, 상기 방사패치(200)의 형상에 따라서 루프형 급전라인(300)의 형상도 사각형, 타원형, 다각형 등의 형태로 변형된다.

도 2는 본 발명의 일실시예 따른 금속에 부착 가능한 밸런스 태그의 구성도로서, 상기 태그는 상기 도 1의 루프형 급전라인(300)에 위치한 마이크로칩(700)이 더 포함하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그의 구성도이다.

보다 상세하게, 상기 마이크로칩(700)은 고유의 데이터를 저장하며, 저장된 데이터는 상기 방사패치(200)의 개방지점에서 방사된다.

도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 금속에 부착 가능한 밸런스 태그로서, 상기 제 3 슬릿라인(420)과 연결된 제 4 슬릿라인(430)은 수직, 수평, 다각형 등의 형태로 형성될 수 있으며, 상기 제 4 슬릿라인(430)은 상기 방사패치(200)의 공진 길이를 조절한다.

도 4는 본 발명의 도 2에 따른 방사패치 및 루프형 급전라인의 전류 흐름도로서, 상기 루프형 급전라인(300)을 통하여 두 영역의 방사패치(200)로 전류가 유도 결합되고, 상기 방사패치(200)의 두 영역의 전류 방향은 서로 역방향이므로 전계의 방향은 좌/우로 형성된다.

특히, 상기 방사패치(200)의 전계 최대점은 전류의 최소지점인 제 1 영역과 제 2 영역이 되며, 상기 방사패치(200)의 전계를 개방하는 방사지점이 된다.

도 5는 본 발명의 도 2에 따른 측정된 대역폭을 나타낸 그래프로서, 대역폭 측정데이터는 3 dB이고 전력대역폭의 변화는 13 [MHz] ~ 14 [MHz]로써, 단지 1 [MHz]의 변화를 나타내었고, 공진 주파수의 변화도 1 [MHz]의 변화만 나타내었다.

또한, 금속면 크기의 변화에도 902 [MHz] ~ 928 [MHz]내에서 동작한다.

도 6은 본 발명의 도 2에 따른 금속의 크기 변화에 따른 방사패턴을 나타낸 그래프로서, 각 방사패턴은 자유공간과 금속위에 부착된 안테나에 대해 측정된 것으로써, 일반적인 안테나의 경우에서와 같이 금속면의 크기가 커질수록 안테나의 역방사가 감소하지만 상기 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나 및 태그는 기존의 안테나와는 달리 부착되는 금속의 크기가 변화하여도 특성의 변화가 적다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시 예는 예시적인 것일 뿐, 한정적인 것이 아님을 분명히 하며, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 방사패치가 급전라인과 전기적으로 개방되어서 마이크로칩과 공액정합이 용이하며, 루프형 급전라인이 방사패치의 두 영역에 서로 역 위상으로 급전하여서 방사패치에 의해 접지기판으로 유도되는 전류량이 줄어드는 효과가 있으며, 접지기판과 부착되는 물체의 특성과 위치에 대한 안테나의 성능변화를 적게 하는 효과가 있다.

Claims (15)

1. PCB 기판에 형성된 방사패치와;

   상기 방사패치 일측면에 형성된 루프형 급전라인과;

   상기 루프형 급전라인 내측에 형성된 제 1 슬릿라인과;

   상기 루프형 급전라인의 형상에 따라 외측에 형성된 제 2 슬릿라인; 및

   상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치 측면 중심으로부터 제 2 슬릿라인과 연결된 제 3 슬릿라인을 형성한 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치의 측면과 연장된 양측 끝단에 결합되어 상기 방사패치의 크기를 조절하는 단락부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 단락부와 수직으로 연결되며 상기 PCB 기판과 평행하게 일정간격으로 이격된 접지기판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 슬릿라인과 연결되어 상기 방사패치의 공진 길이를 조절하는 제 4 슬릿라인이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 방사패치는 제 3 슬릿라인에 의하여 두 영역으로 구분되고, 상기 방사패치의 두 영역은 루프형 급전라인을 통해서 서로 역 위상으로 급전되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
6. 제 1 항 내지 제 3 항에 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사패치는 사각형, 타원형 및 다각형의 형상으로 형성되고, 상기 방사패치의 형상에 따라서 루프형 급전라인의 형상도 사각형, 타원형 및 다각형의 형태로 변형되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프형 급전라인은 급전루프를 이용하여 유도결합 급전방식으로 급전하는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 안테나.
8. PCB 기판에 형성된 방사패치와;

   상기 방사패치 일측면에 형성된 루프형 급전라인과;

   상기 루프형 급전라인 내측에 형성된 제 1 슬릿라인과;

   상기 루프형 급전라인의 형상에 따라 외측에 형성된 제 2 슬릿라인과;

   상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치 측면 중심으로부터 제 2 슬릿라인과 연결된 제 3 슬릿라인; 및

   상기 루프형 급전라인의 하부 중앙에 마이크로칩이 형성된 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 루프형 급전라인과 마주하는 상기 방사패치의 측면과 연장된 양측 끝단에 결합되어 상기 방사패치의 크기를 조절하는 단락부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 단락부와 수직으로 연결되며 상기 PCB 기판과 평행하게 일정간격으로 이격된 접지기판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 슬릿라인과 연결되어 상기 방사패치의 공진 길이를 조절하는 제 4 슬릿라인이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 방사패치는 제 3 슬릿라인에 의하여 두 영역으로 구분되고, 상기 방사패치의 두 영역은 루프형 급전라인을 통해서 서로 역 위상으로 급전되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.
13. 제 8 항 내지 제 10 항에 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사패치는 사각형, 타원형 및 다각형의 형상으로 형성되고, 상기 방사패치의 형상에 따라서 루프형 급전라인의 형상도 사각형, 타원형 및 다각형의 형태로 변형되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.
14. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프형 급전라인은 급전루프를 이용하여 유도결합 급전방식으로 급전하는 것을 특징으로 하는 금속에 부 착 가능한 밸런스 태그.
15. 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로칩은 고유의 데이터를 저장하며, 저장된 데이터는 상기 방사패치의 개방지점에서 방사되는 것을 특징으로 하는 금속에 부착 가능한 밸런스 태그.

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