KR100987238B1 - 저주파 대역용 내장형 안테나 - Google Patents

저주파 대역용 내장형 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명의 저주파 대역용 내장형 안테나는 제1방사체패턴이 형성된 다면체 블럭; 및 다면체 블럭에 접속된 연성회로기판을 포함하고, 연성회로기판에는 제2방사체패턴이 형성되고, 제2방사체패턴은 제1방사체패턴과 접속되는 접속부와 접속부에 연장되어 다면체 블럭 영역의 외부에 형성되는 방사부를 구비한다. 상기한 구성에 따르면, 저주파 대역용 내장형 안테나를 메인 인쇄회로기판에 실장할 때 공간상의 부담이 줄어들어 공간 활용도가 증가하게 되고, 그에 따라 단말기 내부의 부품 설치 구조에 대한 자유도를 향상시킬 수 있게 되어 이동 통신 단말기의 슬림화 및 소형화가 가능해진다.
저주파, 자성체, 투자율, 방사체 패턴, 안테나, 연성회로기판

Description

저주파 대역용 내장형 안테나{Internal antenna for low frequency band}
본 발명은 저주파 대역용 내장형 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공간활용도가 우수하여 단말기의 소형화 및 슬림화를 도모할 수 있으며 FM 라디오 수신이 가능한 저주파 대역용 내장형 안테나에 관한 것이다.
이동 통신 단말기의 보급을 통해 언제 어디서나 전화를 걸고 받을 수 있게 되었으며, 이를 통해 실생활 전반에 혁신적인 변화가 있게 되었다. 그리고, 이동 통신 단말기를 항상 휴대하는 사용자가 많아지면서 다양한 기능들이 부가되어 실생활에 도움을 주고 있다. 이러한 이동 통신 단말기의 다양한 기능들 중에서 급격한 진보를 보이고 있는 부분이 멀티미디어에 관련된 부분들로, 현재 다양한 멀티미디어 파일들을 생성 및 재생할 수 있는 기능들이 추가된 이동 통신 단말기들이 쏟아져나오고 있다.
즉, 이제 이동 통신 단말기는 더 이상 음성 통화만을 위한 기기가 아니라 다양한 사용자 편의 기능과 엔터테인먼트 기능을 갖는 복합된 통합 휴대 기기로 취급되고 있다. 하나의 단말기를 통해 영화를 보고, 음악을 듣고, 통신하다가 필요 시 음성 통화도 하는 등, 사용자가 이동 통신 단말기를 휴대하고 사용하는 시간은 점 차 늘어만 가고 있다.
한편, 사용자가 이동 통신 단말기를 이용하여 영화를 보거나 음악을 청취하고자 하는 경우 영화 또는 음악 컨텐츠를 일일이 다운받아 사용하여야 하며, 그에 따른 소정의 추가적인 비용이 발생하게 된다. 반면에, FM 라디오 방송의 경우 사용자가 새로운 내용을 즐기기 위해 컨텐츠를 일일이 다운로드 하지 않아도 되고, 추가적인 비용이 발생하지 않기 때문에 새로운 내용의 방송 컨텐츠를 부담없이 즐길 수가 있다. 이러한 이유로, FM 라디오 수신 기능을 탑재한 이동 통신 단말기가 요구되고 있는 실정이다.
하지만, FM을 수신하는 안테나의 경우 대략 87.5 ~ 108MHz의 저주파 대역에서 공진해야하기 때문에 안테나의 방사라인이 길게 형성해 주어야만 하고 되고, 그로 인해 안테나의 물리적인 크기가 커질 수밖에 없었다. 따라서, 최근 들어 소형화되고 슬림화되는 이동 통신 단말기에 적합한 소형화된 내장형 안테나 구현하기가 쉽지 않았다(안테나의 물리적인 크기는 사용하려는 주파수가 낮을수록, 즉 파장이 길어질수록 커지게 된다).
전술한 종래의 문제점을 극복하기 위해 고유전율의 유전체를 이용하여 안테나의 크기를 소형화하는 경우가 있었다. 하지만, 고유전율의 유전체를 이용하여 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현하는 경우, 안테나를 제조하는데 드는 원가가 상승할 뿐만 아니라, 저주파대역에서 주파수 대역폭이 좁아지는 문제가 발생하여 원하는 방사 이득 특성을 갖는 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현하지 못하였다.
또한, 전술한 종래의 문제점을 극복하기 위해, 대부분의 사용자들이 FM 라디 오 방송을 이어폰으로 청취한다는 것에 착안하여 이어폰을 이용해 FM 라디오 수신용 안테나로 사용하는 경우가 있었다. 하지만, 이 경우 이어폰(헤드셋, 이어 마이크)을 제거하는 경우 FM 라디오 수신 효율이 극히 낮아지게 되는 치명적인 문제점이 발생한다. 예컨대, FM 라디오 방송을 단말기에 내장된 스피커로 출력하는 경우나 외부 스피커를 이어폰용 잭에 연결하는 경우(연결부 길이가 FM 수신기용 안테나 기능을 하지만 길이가 맞지 않고 증폭부 등과 간섭이 발생할 수 있음)에는 FM 수신 성능이 현저히 낮아져 정상적인 FM 라디오 청취가 어렵게 된다. 또한, 최근 들어 많이 보급되는 블루투스 기능을 갖는 이동 통신 단말기의 경우에는, 무선 이어폰을 통해 단말기에서 출력되는 음성신호를 수신하기 때문에 이어폰용 잭을 통해 이어폰의 선을 안테나로 사용하는 방식을 적용할 수가 없는 문제가 발생하게 된다. 그리고, 블루투스 기능이 없는 이동 통신 단말기의 경우라 하더라도 FM 라디오를 수신하기 위해서는 필히 이어폰을 단말기에 연결해야만 하는 단점이 있었다.
따라서, 이동 통신 단말기에 적용되어 FM 라디오를 효과적으로 수신할 수 있는 소형화된 내장형 안테나가 필요하게 되었다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하고, FM 라디오를 수신하기 위한 저주파 대역에서 높은 방사 이득을 갖는 소형화된 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현하기 위해 다양한 구조의 내장형 안테나가 제시되고 있다. 그 일 예로 본 출원인이 2007년 8월 30일 출원하였던 출원번호 10-2007-0087802호에 제시된 저주파 대역용 안테나 장치가 있다.
도 1은 출원번호 10-2007-0087802호에 제시된 저주파 대역용 내장형 안테나 장치를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 칩 안테나(10)가 실장되는 인쇄회로기판(200)의 어느 일면을 나타낸 평면도이고, 도 3은 인쇄회로기판(200)의 타면을 나타낸 평면도이고, 도 4의 (a)는 인쇄회로기판(200)의 일면에 칩 안테나(100)가 실장된 모습을 설명하기 위한 평면도이고, 도 4의 (b)는 도 4 (a)의 반대쪽 면을 나타낸 평면도이다.
출원번호 10-2007-0087802호에 제시된 저주파 대역용 내장형 안테나 장치는 칩 안테나(100) 및 인쇄회로기판(200)을 포함한다. 칩 안테나(100)는 인쇄회로기판(200)의 일면에 형성된 NO-GND 영역(40)에 실장된다. 칩 안테나(100)는 자성체 블럭(10), 자성체 블럭(10)의 측면을 따라 권선되는 형태로 방사체 패턴(20), 및 방사체 패턴(12)과 소정거리 이격되어 커플링 패턴(도시 생략, 칩 안테나의 저면에 형성됨)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 종래 저주파 대역용 내장형 안테나 장치에서 칩 안테나(100)는 인쇄 회로 기판(200)의 어느 일면에 구비된 NO-GND 영역(40)에 실장된다. NO-GND영역(40) 상에는 제 1 내지 제 3도전성 패드(32, 34, 35)가 형성된다. 제 1도전성 패드(32)는 급전부로 사용되며 방사체 패턴(20)의 일측 끝단과 전기적으로 연결된다. 제 3도전성 패드(35)는 방사체 패턴(20)의 타측 끝단과 전기적으로 연결된다. GND 영역(30)과 연결되어 있는 제 2도전성 패드(34)는 접지단으로 형성되며 자성체 블럭(10)에 형성된 커플링 패턴과 전기적으로 연결된다.
도 3을 참조하면, 이동 통신 단말기의 인쇄 회로 기판(200)의 타면에는 소정 영역의 NO-GND 영역(42)과 GND 영역(45)이 구비된다. NO-GND 영역(42)에는 소정의 방사체 패턴(39)이 형성된다. 방사체 패턴(39)은 비아홀(33)을 통해 제 3도전성 패드(35)와 연결된다. 따라서, 칩 안테나(100)에 형성된 방사체 패턴(20)과 인쇄회로기판(200)의 바닥면에 형성된 방사체 패턴(39)은 서로 전기적으로 연결되어 하나의 방사라인을 형성한다.
본 출원인이 이전에 출원한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치에 따르면, 칩 안테나(100)에 실장되는 인쇄회로기판(200)의 소정 공간을 이용하여 안테나의 방사라인을 길게 구현해줌으로써 저주파 대역에서 공진하는 소형화된 내장형 안테나 장치를 제공해줄 수 있었다.
하지만, 점점 더 소형화되고 슬림화되는 이동 통신 단말기에 추세로 인해 이동 통신 단말기에 장착되는 인쇄회로기판(200)의 면적이 작아지게 됨에 따라 인쇄회로기판(200)에 다수 개의 부품들이 고밀도로 집적되는 경우가 발생하게 되었고, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 소정의 방사체 패턴(39)이 형성되어야할 'I' 영역(NO-GND 영역)에 다른 부품들이 위치하여야 하는 경우가 발생하게 되었다. 다시 말해, 이동 통신 단말기의 소형화로 인해 인쇄회로기판(200) 상의 공간 제한이 발생하고, 그로 인해 'I' 영역에 방사체 패턴(39)을 형성해줄 수 없는 경우가 발생하게 되었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 이동 통신 단말기의 소형화로 인해 인쇄회로기판상에 방사체 패턴을 추가로 형성해 주기 위한 별도의 공간이 구비되지 않는다고 하더라도 단말기 프레임 내부의 여유공간을 활용하여 방사체 패턴을 추가로 형성할 수 있게 하고, 그로 인해 저주파 대역에서 높은 방사 이득을 갖는 소형화된 내장형 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 안테나의 실장 면적을 최적화하고 주변 금속 기기로부터의 간섭을 최소화하여 우수한 방사특성 나타내는 저주파 대역용 내장형 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 저주파 대역용 내장형 안테나는, 제1방사체패턴이 형성된 다면체 블럭; 및 다면체 블럭에 접속된 연성회로기판을 포함하고, 연성회로기판에는 제2방사체패턴이 형성되고, 제2방사체패턴은 제1방사체패턴과 접속되는 접속부와 상기 접속부에 연장되어 다면체 블럭 영역의 외부에 형성되는 방사부를 구비한다.
특히, 다면체 블럭은 제1방사체패턴과 이격되어 제1방사체패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 커플링 패턴은 다면체 블럭의 하면에 다면체 블럭의 폭 방향으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 인쇄회로기판은 접지 패드를 더 구비하고, 커플링 패턴이 접지 패드와 전기적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것이 바람직하다.
또한, 자성체 블럭은 육면체 형태를 갖는 자성체 블럭인 것이 바람직하다.
또한, 제1방사체패턴은 다면체 블럭의 외측면을 따라 권선 형태로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 연성회로기판은 급전 패드를 더 구비하고, 제1방사체패턴의 일단이 급전 패드와 전기적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 제1방사체패턴의 일단은 자성체 블럭의 하면에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나를 메인 인쇄회로기판에 실장할 때 공간상의 부담이 줄어들어 공간 활용도를 증가시킨다. 그에 따라 단말기 내부의 부품 설치 구조에 대한 자유도를 향상시킬 수 있게 되어 이동 통신 단말기의 슬림화 및 소형화가 가능해진다.
본 발명에 의한 저주파 대역용 내장형 안테나는 저주파 대역을 구현하기 위해 이어폰 등과 같은 별도의 수단이 추가로 필요하지 않아서 그 구성이 간단해진다. 따라서, 블루투스 이동 통신 단말기의 경우, 무선 이어폰을 사용한다 해도 별다른 FM 라디오 방송 수신율의 저하 없이 일정한 수신품질을 유지할 수 있게 된다.
이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이므로, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나에 적용되는 안테나 소자를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 안테나 소자의 방사체 패턴 및 커플링 패턴의 구조를 설명하기 위한 전개도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치는 안테나 소자(300) 및 연성회로기판(400, 도 7 및 도 8 참조)을 구비한다.
안테나 소자(300)는 다면체의 자성체 블럭(310), 자성체 블럭(310)의 외측면을 따라 권선 형태로 형성된 제1방사체 패턴(320), 제1방사체 패턴(320)과 소정거리 이격되어 형성된 커플링 패턴(325)으로 구비한다.
자성체 블럭(310)은 다면체의 자성체 재료로 구성된다. 자성체(Magneto-dielectric)란 자성을 띠는 것이 가능한 물질을 말하며, 산화철, 산화크롬, 코발트, 페라이트 등이 있다.
Figure 112008012674114-pat00001
수학식 1은 안테나 사이즈가 변하지 않을 때, 투자율과 유전율 사이의 비가 증가함에 따라 안테나의 대역폭(BW)이 증가함을 나타내는 식이다. 여기서, λ0 는 파장이고, μr은 투자율이며, εr은 유전율이고, t는 안테나의 두께이다. 일반적으로, 안테나에 적용되는 고유전율의 유전체의 경우 투자율이 유전율보다 작다. 하지만, 투자율이 유전율보다 큰 자성체(본 발명의 실시예에서 적용된 자성체의 투자율은 약 18이며, 유전율은 약 10이다.)를 이용할 경우 수학식 1에 근거하여 동일한 안테나 사이즈에서 고유전율의 유전체를 사용하였을 때보다 넓은 대역폭을 구현할 수가 있게 된다. 따라서, 소형화를 위해 고유전율의 유전체 블럭을 이용하여 저주파 대역용 안테나를 구현할 경우 대역폭이 좁아지는 현상을 자성체의 저유전율과 투자율을 이용하여 극복해 줌으로써, 대역폭은 유지하면서 안테나의 소형화가 가능하게 된다. 한편, 본 발명에 적용되는 자성체 블럭(310)은 각기 다른 투자율 및 유전율을 갖으므로 구현하고자 하는 공진 주파수에 따라 취사선택 할 수 있음은 물론이다. 또한, 자성체 블럭(310)의 크기 및 모양은 구현하고자 하는 주파수대역에 따라 달라질 수 있다.
도 6을 참조하여 자성체 블럭(310)에 형성된 제1방사체패턴(320) 및 커플링 패턴(325)에 대해서 설명하기로 한다. 본 발명의 이해를 돕기 위해서 자성체 블럭(310)에 형성된 도체패턴을 제1방사체패턴(320)이라 칭하고, 도 7에서 후술되는 연성회로기판(400)에 형성되는 도체패턴을 제2방사체패턴(430)이라 칭하기로 한다.
자성체 블럭(310)의 일측면(310a)에 형성된 I1에서 Ik까지의 제1방사체패턴(320)은 자성체 블럭(310)의 하면(310b)에 형성된 I1에서 Ik까지의 제1방사체패턴(320)과 각각 연결된다. 도 6에서는, 일측면(310a)에 형성된 제1방사체패턴(320) I1~Ik와 하면(310b)에 형성된 제1방사체패턴(320) I1~Ik가 별개인 것처럼 도시되어 있으나, 도 6을 도 5의 상태로 구현하면, 제1방사체 패턴(320)은 자성체 블럭(310)의 하면(310b)의 일측에서 시작하여 자성체 블럭(310)의 외부면을 따라 권선 형태로 형성되어 하나의 방사라인이 형성된다. 제1방사체패턴(320)의 길이 및 선 폭, 제1방사체패턴(320) 간 간격은 구현하고자 하는 공진주파수에 따라 달라질 수 있다.
자성체 블럭(310)의 하면(310b)에는 커플링 패턴(325)이 제1방사체패턴(320)과 소정거리 이격하여 독립적으로 형성된다. 커플링 패턴(325)은 제1방사체패턴(320)으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하여 안테나의 대역폭을 넓혀준다. 본 발명의 실시예에서는 FM 라디오 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz)에서 공진 하기 위하여 자성체 블럭(310)의 하면(310b)에 하나의 커플링 패턴(325)이 형성된다. 도 6에는 커플링 패턴(325)이 하나만 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 커플링을 일으키는 커플링 패턴(325)의 개수는 구현하고자 하는 주파수 대역 및 대역폭에 따라 달라질 수 있으며, 커플링 패턴(325)의 개수를 증감시켜 구현하고자하는 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수가 있다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 도 5의 안테나 소자에 전기적으로 연결되는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성회로기판의 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 8의 (a) 내지 (c)는 도 5의 안테나 소자에 전기적으로 연결되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성회로기판의 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 9는 도 5의 안테나 소자가 도 7 (a)의 연성회로기판에 실장된 모습을 설명하기 위한 평면도이다. 도 10은 도 5의 안테나 소자가 도 8 (a)의 연성회로기판에 실장된 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
먼저, 도 7의 (a) 내지 (c)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연성회로기판(400)의 구조를 설명하기로 한다.
안테나 소자(300)는 연성회로기판(400)의 어느 일면(예컨대, 연성회로기판의 상면)에 실장된다.
연성회로기판(400)에는 제1도전성패드(410), 제2도전성패드(420), 및 제2방사체 패턴(430)이 구비된다.
제1도전성패드(410)는 급전 패드로 사용되며, 자성체 블럭(310)의 하면(310b) 일측 끝단에 형성된 제1방사체 패턴(320;I1)과 솔더링(Soldering)되어 전기적으로 연결된다. 한편, 추후 본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치 가 단말기의 메인 인쇄회로기판에 실장될 때, 단말기의 메인 인쇄회로기판에 구비되는 급전단과 제1도전성패드(410)를 솔더링으로 용이하게 연결할 수 있도록 제1도전성패드(410)의 끝단에는 비아홀(440)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제2도전성패드(420)는 접지 패드로 사용된다. 제2도전성패드(420)는 자성체 블럭(310)의 하면(310b)에 형성된 커플링 패턴(325)과 솔더링되어 전기적으로 연결된다. 추후 본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치가 단말기의 메인 인쇄회로기판에 실장되면, 제2도전성 패드(420)는 단말기의 메인 인쇄회로기판에 구비된 접지단(GND 영역)과 연결된다. 이를 위해 제2도전성패드(420)의 끝단에는 비아홀(440)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 접지단은 일반적으로 단말기의 메인 인쇄회로기판상에 다른 칩들을 실장하기 위한 공간을 지칭한다.
제2방사체패턴(430)은 자성체 블럭(310)의 하면(310b) 타측 끝단에 형성된 제1방사체패턴(320;Ik +1)과 솔더링되어 전기적으로 접속된다. 이를 위해 제2방사체패턴(430)은 제1방사체패턴(320;Ik +1)과 접속되는 접속부와 그 접속부에 연장되어 연성회로기판(400)에서 자성체 블럭(310)이 실장된 영역의 외부에 형성되는 방사부를 구비한다. 여기서, 상기한 접속부와 방사부는 는 도 7에 도시된 절곡부(435)를 기준으로 하여 구분될 수 있다. 즉, 제2방사체패턴(430)에서 절곡부(435)를 기준으로 제1방사체패턴(320;Ik +1)과 솔더링되는 부분이 접속부에 해당되고, 그 접속부에 연장되어 연성회로기판(400)에서 자성체 블럭(310)이 실장된 영역의 외부에 형성되는 부분이 방사부에 해당된다. 이는 이하에서 설명되는 도면에서도 마찬가지로 적 용된다.
따라서, 제1방사체패턴(320)과 연성회로기판(400)에 형성된 제2방사체패턴(430)은 하나의 방사라인을 형성한다(도 9참조).
그러면, 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭(310)에 형성된 제1방사체패턴(320)으로 인해 동일한 안테나 사이즈에서 고유전율의 유전체를 사용하였을 때보다 넓은 대역폭을 구현할 수가 있게 되고, 제1방사체패턴(320)과 전기적으로 연결되어 방사라인을 길게 형성해 주는 연성회로기판(400)에 형성된 제2방사체패턴(430)으로 인해 안테나의 공진주파수를 낮춰 줄 수 있게 된다.
그리고, 제1도전성패드(410)를 통하여 제1방사체패턴(320) 및 제2방사체패턴(430)에 공급되는 전류에 의하여 일어나는 공진과, 커플링 패턴(325)과 제1방사체패턴(320) 및 제2방사체패턴(430)에 의하여 일어나는 공진의 상호작용으로 인하여 방사특성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제2방사체패턴(430)의 길이 또는 폭, 제2방사체패턴(430)에 새겨진 슬롯 등에 의해 제2방사체패턴(430)이 방사 하는 전파의 방사특성 및 공진 주파수가 바뀐다. 즉, 제2방사체패턴(430)의 튜닝에 의해 안테나 방사특성 및 공진주파수가 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 안테나를 단말기 내부에 실장 시 제2방사체패턴(430)만을 조절함으로써 원하는 방사특성 및 공진주파수를 구현할 수 있게 된다. 또한, 전술한 것처럼 제2방사체패턴(430)은 연성회로기판(400)에 형성되어 있어서, 제2방사체패턴(430)이 연성회로기판(400) 부분은 단말기 내부에서 절곡부(435)를 따라서 자유롭게 절곡이 가능하다. 이는 단말기 설계시 부품배치 구 조의 자유도 및 부품의 집적도를 높여줄 수 있게 해주기 때문에 단말기의 소형화 및 슬림화를 도모할 수 있게 한다. 한편, 절곡부(435)는 도면에 도시된 부분에 한정되는 것은 아니며, 연성회로기판(400)의 형상 및 구조에 따라 변경이 가능하다. 그리고, 연성회로기판(400)의 형상 및 구조 또한 단말기 내부의 여유 공간에 따라 변경이 가능하다.
다음으로, 도 8의 (a) 내지 (c)를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성회로기판(400)의 구조를 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성회로기판(400)에는 제2방사체 패턴(430)만이 구비된다. 도 7에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 연성회로기판(400)과는 달리 제1도전성패드(410) 및 제2도전성패드(420)을 별도로 구비하지 않고, 제2방사체패턴(430)만이 구비된다.
안테나 소자(300)는 연성회로기판(400)의 어느 일면(예컨대, 연성회로기판의 상면)에 실장된다. 제2방사체패턴(430)은 자성체 블럭(310)의 제2측면(10b) 타측 끝단에 형성된 제1방사체패턴(320;Ik +1)과 솔더링되어 전기적으로 접속된다. 따라서, 제1방사체패턴(320)과 연성회로기판(400)에 형성된 제2방사체패턴(430)은 하나의 방사라인을 형성한다(도 10참조). 그러면, 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭(10)에 형성된 제1방사체패턴(320)으로 인해 동일한 안테나 사이즈에서 고유전율의 유전체를 사용하였을 때보다 넓은 대역폭을 구현할 수가 있게 되고, 제1방사체 패턴(320)과 전기적으로 연결되어 방사라인을 길게 형성해 주는 연성회로기판(400)에 형성된 제2방사체패턴(430)으로 인해 안테나의 공진주파수를 낮춰 줄 수 있게 된다.
그리고, 제1도전성패드(410)를 통하여 제1방사체패턴(320) 및 제2방사체패턴(430)에 공급되는 전류에 의하여 일어나는 공진과, 커플링 패턴(435)과 제1방사체패턴(320) 및 제2방사체패턴(430)에 의하여 일어나는 공진의 상호작용으로 인하여 방사특성을 향상시킬 수 있게 된다
본 발명에 적용되는 연성회로기판(400)의 구조 및 형상이 도 7 및 도 8에 도시된 구조 및 형상에 한정되는 것은 아니며, 단말기 설계시 부품배치 구조에 따라 구조 및 형상이 변형될 수 있음은 물론이다.
한편, 추후 본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나가 단말기의 메인 인쇄회로기판에 실장될 때, 자성체 블럭(310)의 제2측면(310b) 일측 끝단에 형성된 제1방사체 패턴(320;I1)은 단말기의 메인 인쇄회로기판의 급전단과 되어 전기적으로 연결되고, 자성체 블럭(310)에 형성된 커플링 패턴(325)은 단말기의 메인 인쇄회로기판에 구비된 접지단(GND 영역)과 전기적으로 연결된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나가 실장된 이동 통신 단말기를 설명하기 위한 사시도 이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테 나는 이동 통신 단말기의 메인 인쇄회로기판(450)상에 실장 된다. 보다 상세하게는, 연성회로기판(400) 중 안테나 소자(300)가 실장된 부분은 메인 인쇄회로기판(450) 상에 위치하여 실장되고, 연성회로기판(400) 중 제2방사체패턴(430)이 형성된 부분은 이동 통신 단말기 내부의 여유공간에 위치하게 된다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나가 이동 통신 단말기의 메인 인쇄회로기판(450)에 장착될 때, 연성회로기판(400)에 형성된 제2방사체패턴(430)이 메인 인쇄회로기판(450)의 주면과 서로 직각을 이루도록 절곡부(435)가 절곡되어 장착된다. 이때, 제2방사체패턴(430)과 메인 인쇄회로기판(450) 간에 이격거리를 둠으로써, 안테나의 방사특성에 대한 메인 인쇄회로기판(450)으로부터의 간섭을 완화할 수가 있다. 즉, 제2방사체 패턴(430)은 단말기의 메인 인쇄회로기판과 소정거리 이격하여 단말기 내부에 설치되기 때문에 메인 인쇄회로기판의 회로단으로부터 간섭을 적게 받게 되고, 이로 인해 안테나의 방사특성이 향상된다. 참고로, FM 라디오 수신용 내장형 안테나는 주변 잡음(Noise)에 매우 민감하여 주변 잡음에 따라 방사특성이 많이 좌우된다. 바람직하게는 메인 인쇄회로기판(450)와 제2방사체패턴(430) 사이에 차폐막을 형성할 수도 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나가 이동 통신 단말기의 메인 인쇄회로기판(450)에 장착될 때, 안테나 소자(300)에 대해서는 물리적인 변형을 가할 수 없고, 제2방사체패턴(400)이 형성된 연성회로기판(400)에 대해서만 물리적인 변형을 가할 수 있다. 따라서, 안테나 소자(300)에 형성된 급전 패드 및 접지 패드에 대해서는 물리적 변형에 따른 안테나 방사특성의 변화가 최소화된다. 반면에, 제2 방사체 패턴(430)은 연성회로기판(400) 상에 형성되기 때문에 이동 통신 단말기 내부의 여유공간에 위치하도록 장착하는 것이 용이하고, 단말기 설계시 부품배치 구조의 자유도 및 부품의 집적도를 높여줄 수 있게 해준다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나의 주파수 대역별 수신신호강도를 나타내는 도표이다.
도 12에서는 이어폰 안테나(Earphone Antenna)를 FM 수신을 위한 안테나로 사용하는 경우, 칩 안테나(Chip antenna), 즉, 안테나 소자(300)만을 FM 수신을 위한 안테나로 사용하는 경우, 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나를 사용하는 경우에 따른 안테나의 수신신호강도(RSSI:Received Signal Strength Indication)를 나타낸다. 여기서, 적용되는 안테나 소자(300)의 재원은 18의 투자율을 갖는 자성체 블럭, 사이즈 12*5*2이다. 종래 적용되던 이어폰 안테나(Earphone Antenna)의 경우 저주파 대역에서 전체적으로 수신신호강도가 양호한 것을 확인할 수 있다. 하지만, 앞서 배경기술에서 언급한 바와 같이, 이어폰을 단말기로부터 분리하는 경우 FM 라디오 수신 효율이 극히 낮아지게 되는 치명적인 문제점이 있다.
하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나의 경우, 종래 적용되던 이어폰 안테나에 비해 전체적인 수신신호강도는 다소 낮지만 거의 대등한 수신신호강도를 나타낸다. 즉, 본 발명에 따르면, FM 라디오를 수신할 수 있는 저주파 대역(87.5MHz~108MHz)에서 원하는 수신신호강도를 나타내며, 저주파 대역에서 넓은 대역폭을 만족하면서 임피던스 매칭되는 저주파 대역용 내장형 안테나가 구현된다. 또한, 안테나 효율 및 방사특성은 유지하며 소형화가 가능하여 이동 통신 단말기 등에 적용할 수 있으며, 주파수를 다양화하여 여러 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현할 수가 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나는 이동 통신 단말기에만 국한되어 적용될 수 있는 것은 아니며, 그 밖의 소형 음향기기 등에도 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져는 안될 것이다.
도 1은 종래의 저주파 대역용 내장형 안테나 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 종래 칩 안테나가 실장되는 인쇄회로기판의 어느 일면을 나타낸 평면도이다.
도 3은 종래 인쇄회로기판의 타면을 나타낸 평면도이다.
도 4의 (a)는 종래 인쇄회로기판의 일면에 칩 안테나가 실장된 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4의 (b)는 도 4 (a)의 반대쪽 면을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나에 적용되는 안테나 소자를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 안테나 소자의 방사체 패턴 및 커플링 패턴의 구조를 설명하기 위한 전개도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 도 5의 안테나 소자에 전기적으로 연결되는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성회로기판의 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8의 (a) 내지 (c)는 도 5의 안테나 소자에 전기적으로 연결되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성회로기판의 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 도 5의 안테나 소자가 도 7 (a)의 연성회로기판에 실장된 모습을 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 도 5의 안테나 소자가 도 8 (a)의 연성회로기판에 실장된 모습을 설 명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나가 실장된 이동 통신 단말기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나의 주파수 대역별 수신신호강도를 나타내는 도표이다.

Claims (9)

  1. 제1방사체패턴이 형성되고, 단말기의 인쇄회로기판에 실장되는 다면체 블럭; 및
    상기 다면체 블럭에 접속된 연성회로기판을 포함하고,
    상기 연성회로기판에는 제2방사체패턴이 형성되고, 상기 제2방사체패턴은 상기 제1방사체패턴과 접속되는 접속부와 상기 접속부에서 연장되어 상기 단말기의 내측부에서 상기 단말기의 인쇄회로기판의 주면과 직각을 이루는 방사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다면체 블럭은 상기 제1방사체패턴과 이격되어 상기 제1방사체패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커플링 패턴은 상기 다면체 블럭의 하면에 상기 다면체 블럭의 폭 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 연성회로기판은 접지 패드를 더 구비하고,
    상기 커플링 패턴이 상기 접지 패드와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 자성체 블럭은 육면체 형태를 갖는 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1방사체패턴은 상기 다면체 블럭의 외측면을 따라 권선 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 연성회로기판은 급전 패드를 더 구비하고,
    상기 제1방사체패턴의 일단이 상기 급전 패드와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1방사체패턴의 일단은 상기 다면체 블럭의 하면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나.
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