KR101345584B1 - 다중 대역 칩 안테나 - Google Patents

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KR101345584B1
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류병훈
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이경호
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주식회사 이엠따블유
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Abstract

다중 대역 칩 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나는, 기판 상에 실장되는 다중 대역 칩 안테나에 있어서, 기판을 통해 전류를 공급받는 제1-1 접속 패드, 제1-1 접속 패드와 상호 이격하여 형성되는 제1-2 접속 패드, 제1-1 접속 패드에 형성되는 제1-1 연결부, 제1-2 접속 패드에 형성되는 제1-2 연결부, 및 제1-1 연결부 및 상기 제1-2 연결부 상에 형성되는 제1 방사체를 포함하는 제1 방사체 구조물, 기판 상에서 제1-1 접속 패드 및 제1-2 접속 패드와 상호 이격하여 형성되는 제2 접속 패드, 제2 접속 패드에 형성되는 제2 연결부, 및 제1 방사체의 상부에서 제2 연결부 상에 형성되고, 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제1 주파수 대역의 신호를 수신하는 제2 방사체 구조물, 및 제1 방사체의 상부에서 제1-1 연결부 상에 형성되고, 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제2 주파수 대역의 신호를 수신하는 제3 방사체 구조물을 포함한다.

Description

다중 대역 칩 안테나{MULTIBAND CHIP ANTENNA}
본 발명의 실시예는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 대역 칩 안테나에 관한 것이다.
최근, 무선 통신 기기는 음성 통화 및 데이터 통신과 같은 기본적인 무선 통신 기능뿐만 아니라 다양한 부가 서비스를 제공하고 있다. 대표적인 부가 서비스로는 GPS(Global Positioning System), 근거리 무선 통신(예를 들어, Blue Tooth 또는 WLAN 등), 무선 인터넷(예를 들어, Wi-Fi) 등을 들 수 있다.
무선 통신 기기에서 다양한 부가 서비스를 제공하려면 무선 통신 기기 내에 여러 대의 안테나를 설치하거나 다중 주파수 대역의 신호를 수신할 수 있는 다중 대역 안테나를 설치하여야 한다. 그러나, 무선 통신 기기의 제한된 공간으로 인해 무선 통신 기기 내에 다수의 안테나를 장착하는 것은 쉽지가 않으므로, 다중 대역 안테나를 통해 다양한 부가 서비스를 제공하는 기술이 많이 연구되고 있다.
이때, 다중 대역 안테나의 성능을 충분히 구현하려면 안테나를 설치할 공간 및 비그라운드(Non-Ground) 영역이 충분히 주어져야 한다. 그러나, 무선 통신 기기는 점점 소형화 및 슬림화되어 가는 추세이므로, 무선 통신 기기 내에서 다중 대역 안테나의 부피 및 비그라운드 영역을 최소화하면서도 다중 대역 안테나의 성능을 충분히 구현하도록 하는 방안이 요구된다.
본 발명의 실시예는 다중 대역을 구현하면서 안테나의 체적을 최소화 할 수 있는 다중 대역 칩 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나는, 기판 상에 실장되는 다중 대역 칩 안테나에 있어서, 상기 기판을 통해 전류를 공급받는 제1-1 접속 패드, 상기 제1-1 접속 패드와 상호 이격하여 형성되는 제1-2 접속 패드, 상기 제1-1 접속 패드에 형성되는 제1-1 연결부, 상기 제1-2 접속 패드에 형성되는 제1-2 연결부, 및 상기 제1-1 연결부 및 상기 제1-2 연결부 상에 형성되는 제1 방사체를 포함하는 제1 방사체 구조물; 상기 기판 상에서 상기 제1-1 접속 패드 및 제1-2 접속 패드와 상호 이격하여 형성되는 제2 접속 패드, 상기 제2 접속 패드에 형성되는 제2 연결부, 및 상기 제1 방사체의 상부에서 상기 제2 연결부 상에 형성되고, 상기 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제1 주파수 대역의 신호를 수신하는 제2 방사체 구조물; 및 상기 제1 방사체의 상부에서 상기 제1-1 연결부 상에 형성되고, 상기 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제2 주파수 대역의 신호를 수신하는 제3 방사체 구조물을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 비접지 영역 상에서 제1 방사체 구조물, 제2 방사체 구조물, 제3 방사체 구조물, 및 제4 방사체 구조물을 상호 겹치도록 형성함으로써, 무선 통신 기기 내에서 안테나가 차지하는 부피 및 비접지 영역을 최소화 할 수 있게 된다. 그리고, 제1 방사체 구조물, 제2 방사체 구조물, 제3 방사체 구조물, 및 제4 방사체 구조물을 이용한 다중 커플 구조를 통해 다중 대역(예를 들어, 1.52 ~ 1.62 GHz 대역, 2.4 ~ 2.5 GHz 대역, 및 5.150 ~ 5.875 GHz 대역)을 구현할 수 있게 된다.
여기서, 각 주파수 대역 별로 서로 다른 위치의 그라운드 컨택 포인트를 갖도록 함으로써, 전류 패스를 각각 다르게 형성하여 각 주파수 대역의 공진 주파수 및 임피던스 정합을 독립적으로 조정할 수 있게 된다. 또한, WiFi를 5.150 ~ 5.875 GHz 대역에서 구현함으로써, 블루투스, WLAN, S-DMB 등의 다양한 부가 서비스가 제공되는 2.4 ~ 2.5 GHz 대역의 데이터 트래픽을 줄일 수 있고, WiFi를 5.150 ~ 5.875 GHz 대역으로 분산하여 서비스 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나의 반사 손실(S11)을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서 각 주파수 대역의 전류 패스를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서, 제2 방사체의 길이에 따른 공진 주파수 대역의 변화를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서, 제3 방사체의 길이에 따른 공진 주파수 대역의 변화를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서, 제4 방사체의 길이에 따른 공진 주파수 대역의 변화를 나타낸 그래프.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다중 대역 칩 안테나의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 다중 대역 칩 안테나(100)는 제1 방사체 구조물(102), 제2 방사체 구조물(104), 제3 방사체 구조물(106), 및 제4 방사체 구조물(108)을 포함한다.
여기서, 다중 대역 칩 안테나(100)는 기판(110)에 실장된다. 기판(110)은 예를 들어, FR-4 기판을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(110)의 일면에는 접지면(111) 및 접지면(111)이 일부 제거된 비접지 영역(114)이 형성된다. 이때, 다중 대역 칩 안테나(100)는 기판(110) 중 비접지 영역(114)에 실장되게 된다.
제1 방사체 구조물(102)은 제1-1 접속 패드(121), 제1-2 접속 패드(123), 제1-1 연결부(125), 제1-2 연결부(127), 및 제1 방사체(129)를 포함한다. 제1-1 접속 패드(121) 및 제1-2 접속 패드(123)는 비접지 영역(114) 상에서 상호 이격하여 형성된다. 제1-1 연결부(125)는 제1-1 접속 패드(121) 상에 형성된다. 제1-2 연결부(127)는 제1-2 접속 패드(123) 상에 형성된다.
제1-1 연결부(125) 및 제1-2 연결부(127)는 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 제1-1 연결부(125)는 제1-1 접속 패드(121)를 제1 방사체(129) 및 제3 방사체(141)와 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 제1-2 연결부(127)는 제1-2 접속 패드(123)를 제1 방사체(129)와 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 여기서는 제1-1 연결부(125) 및 제1-2 연결부(127)가 두 개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1-1 연결부(125) 및 제1-2 연결부(127)는 그 이외의 다양한 개수로 이루어질 수 있다.
제1 방사체(129)는 주 방사체로서, 제1-1 연결부(125) 및 제1-2 연결부(127) 상에 형성된다. 이때, 제1-1 연결부(125)는 제1 방사체(129)를 관통하여 형성될 수 있다.
제1-1 접속 패드(121)는 급전 라인(161)과 전기적으로 연결된다. 급전 라인(161)은 접지면(111)에서 제1-1 접속 패드(121) 방향으로 연장되어 제1-1 접속 패드(121)와 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 급전 라인(161)의 종단은 제1-1 접속 패드(121)와 상호 이격되어 형성될 수 있고, 이때 매칭 소자를 통해 급전 라인(161)과 제1-1 접속 패드(121) 사이를 연결할 수도 있다. 이 경우, 무선 통신 기기 내의 본체에서 급전 라인(161)으로 전류가 유입되어 급전이 이루어지게 된다. 이때, 급전 라인(161)을 통해 유입된 전류는 제1-1 접속 패드(121) 및 제1-1 연결부(125)를 경유하여 제1 방사체(129)로 공급되게 된다.
제1-2 접속 패드(123)는 제1 접지 라인(171)과 전기적으로 연결된다. 제1 접지 라인(171)은 접지면(111)에서 제1-2 접속 패드(123) 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제1 접지 라인(171)의 종단은 제1-2 접속 패드(123)와 상호 이격하여 형성될 수 있다. 제1 접지 라인(171)과 제1-2 접속 패드(123) 사이에는 제1 매칭 소자(181)가 형성되어 제1 접지 라인(171)과 제1-2 접속 패드(123)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 매칭 소자 없이 제1 접지 라인(171)을 제1-2 접속 패드(123)와 직접 연결할 수도 있다.
제1 방사체(129)는 제1-2 연결부(127) 및 제1-2 접속 패드(123)를 통해 제1 접지 라인(171)과 전기적으로 연결되어 접지되게 된다. 이때, 제1 방사체(129)는 제1 접지 라인(171)에서 접지가 이루어지며 기준 그라운드 컨택 포인트(G0)를 가지게 된다.
제2 방사체 구조물(104)은 비접지 영역(114) 상에서 제1 방사체 구조물(102)과 상호 이격하여 형성된다. 제2 방사체 구조물(104)은 제2 접속 패드(131), 제2 연결부(133), 및 제2 방사체(135)를 포함한다. 제2 접속 패드(131)는 비접지 영역(114) 상에서 제1-2 접속 패드(123)와 상호 이격하여 형성된다.
제2 연결부(133)는 제2 접속 패드(131) 상에 형성된다. 제2 연결부(133)는 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 제2 연결부(133)는 제2 접속 패드(131)를 제2 방사체(135)와 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 여기서는 제2 연결부(133)가 두 개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 연결부(133)는 그 이외의 다양한 개수로 이루어질 수 있다.
제2 방사체(135)는 제2 연결부(133) 상에 형성된다. 이때, 제2 방사체(135)는 제1 방사체(129)의 상부에서 제1 방사체(129) 상호 이격하여 형성된다. 즉, 제2 방사체(135)는 제1 방사체(129)의 상부에서 제1 방사체(129)와 일정 영역이 겹치도록 형성된다. 이 경우, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간에 커플링이 발생하게 되며, 제2 방사체(135)는 제1 방사체(129)를 통해 커플링 급전을 받게 된다.
제2 접속 패드(131)는 제2 접지 라인(173)과 전기적으로 연결된다. 제2 접지 라인(173)은 접지면(111)에서 제2 접속 패드(131) 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제2 접지 라인(173)은 제1 접지 라인(171)과 상호 이격하여 형성된다. 제2 접지 라인(173)의 종단은 제2 접속 패드(131)와 상호 이격하여 형성될 수 있다. 제2 접지 라인(173)과 제2 접속 패드(131) 사이에는 제2 매칭 소자(183)가 형성되어 제2 접지 라인(173)과 제2 접속 패드(131)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 매칭 소자 없이 제2 접지 라인(173)을 제2 접속 패드(131)와 직접 연결할 수도 있다.
제2 방사체(135)는 제2 연결부(133) 및 제2 접속 패드(131)를 통해 제2 접지 라인(173)과 전기적으로 연결되어 접지되게 된다. 이때, 제2 방사체(135)는 제1 접지 라인(171)과 상호 이격하여 형성된 제2 접지 라인(173)에서 접지가 이루어지며 제1 그라운드 컨택 포인트(G1)를 가지게 된다. 즉, 제2 방사체(135)는 제1 방사체(129)의 기준 그라운드 컨택 포인트(G0)와는 다른 위치의 제1 그라운드 컨택 포인트(G1)를 가지게 된다.
다중 대역 칩 안테나(100)는 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링을 통해 제1 주파수 대역의 신호를 수신한다. 제1 주파수 대역은 예를 들어, 1.52 ~ 1.62 GHz의 GPS 대역일 수 있다. 이때, 제2 방사체(135)의 면적(즉, 제2 방사체(135)의 길이 및 폭)을 조절함으로써, 제1 주파수 대역을 조정할 수 있다. 또한, 제2 접지 라인(173)과 제2 접속 패드(131) 사이에 형성되는 제2 매칭 소자(183)의 임피던스 값을 조절함으로써, 제1 주파수 대역을 조정할 수도 있다. 여기서, 제2 방사체(135)는 제1 그라운드 컨택 포인트(G1)를 통해 독립적인 전류 패스를 가지므로, 제2 방사체(135)의 면적 또는 제2 매칭 소자(183)의 임피던스 값을 조절함으로써, 제1 주파수 대역만을 독립적으로 조정할 수 있게 된다.
제3 방사체 구조물(106)은 제3 방사체(141)를 포함한다. 제3 방사체(141)는 제1-1 연결부(125) 상에서 제1 방사체(129)의 상부에 형성된다. 즉, 제3 방사체(141)는 제1-1 연결부(125)의 종단에서 제1 방사체(129)와 일정 영역이 겹치도록 형성되며, 제1 방사체(129)와 상호 이격하여 형성된다. 이 경우, 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간에 커플링이 발생하게 되며, 제3 방사체(141)는 제1 방사체(129)를 통해 커플링 급전을 받게 된다.
한편, 제1-1 접속 패드(121)는 제3 접지 라인(175)과 전기적으로 연결된다. 제3 접지 라인(175)은 접지면(111)에서 제1-1 접속 패드(121) 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제3 접지 라인(175)은 제1 접지 라인(171) 및 제2 접지 라인(173)과 각각 상호 이격하여 형성된다. 제3 접지 라인(175)의 종단은 제1-1 접속 패드(121)와 상호 이격하여 형성될 수 있다. 제3 접지 라인(175)과 제1-1 접속 패드(121) 사이에는 제3 매칭 소자(185)가 형성되어 제3 접지 라인(175)과 제1-1 접속 패드(121)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 매칭 소자 없이 제3 접지 라인(175)을 제1-1 접속 패드(121)와 직접 연결할 수도 있다.
여기서, 제3 방사체(141)는 제1-1 연결부(125) 및 제1-1 접속 패드(121)를 통해 제3 접지 라인(175)과 전기적으로 연결되어 접지되게 된다. 이때, 제3 방사체(141)는 제3 접지 라인(175)에서 접지가 이루어지며 제2 그라운드 컨택 포인트(G2)를 가지게 된다. 즉, 제3 방사체(141)는 제1 방사체(129)의 기준 그라운드 컨택 포인트(G0) 및 제2 방사체(135)의 제1 그라운드 컨택 포인트(G1)와는 다른 위치의 제2 그라운드 컨택 포인트(G2)를 가지게 된다.
다중 대역 칩 안테나(100)는 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링을 통해 제2 주파수 대역의 신호를 수신한다. 제2 주파수 대역은 예를 들어, 2.4 ~ 2.5 GHz의 블루투스(Blue-Tooth) 및 WiFi 대역일 수 있다. 이때, 제3 방사체(141)의 면적을 조절함으로써, 제2 주파수 대역을 조정할 수 있다. 또한, 제3 접지 라인(175)과 제1-1 접속 패드(121) 사이에 형성되는 제3 매칭 소자(185)의 임피던스 값을 조절함으로써, 제2 주파수 대역을 조정할 수도 있다. 여기서, 제3 방사체(141)는 제2 그라운드 컨택 포인트(G2)를 통해 독립적인 전류 패스를 가지므로, 제3 방사체(141)의 면적 또는 제3 매칭 소자(185)의 임피던스 값을 조절함으로써, 제2 주파수 대역만을 독립적으로 조정할 수 있게 된다.
제4 방사체 구조물(108)은 제3 연결부(151) 및 제4 방사체(153)를 포함한다. 제3 연결부(151)는 접지면(111) 상에 형성된다. 제3 연결부(151)는 접지면(111)을 제4 방사체(153)와 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 제4 방사체(153)는 제3 연결부(151) 상에 형성된다. 여기서는 제3 연결부(151)가 두 개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 연결부(151)는 그 이외의 다양한 개수로 이루어질 수 있다.
제4 방사체(153)는 제2 방사체(135) 및 제3 방사체(141)의 상부에서 제2 방사체(135) 및 제3 방사체(141)와 상호 이격하여 형성될 수 있다. 이때, 제2 방사체(135) 및 제3 방사체(141)와 제4 방사체(153) 간에 각각 커플링이 발생할 수 있다.
그리고, 제4 방사체(153)는 제1 방사체(129)의 상부에서 제1 방사체(129)와 일정 영역이 겹치도록 형성된다. 이 경우, 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간에 커플링이 발생하게 되며, 제4 방사체(153)는 제1 방사체(129)를 통해 커플링 급전을 받게 된다. 이때, 제4 방사체(153)는 제1 방사체(129)의 전 면적을 커버하도록 형성될 수 있다.
한편, 제1-1 접속 패드(121)는 제4 접지 라인(177)과 전기적으로 연결된다. 제4 접지 라인(177)은 접지면(111)에서 제1-1 접속 패드(121) 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 제4 접지 라인(177)은 제1 접지 라인(171), 제2 접지 라인(173), 및 제3 접지 라인(175)과 각각 상호 이격하여 형성된다. 제4 접지 라인(177)의 종단은 제1-1 접속 패드(121)와 상호 이격하여 형성될 수 있다. 제4 접지 라인(177)과 제1-1 접속 패드(121) 사이에는 제4 매칭 소자(187)가 형성되어 제4 접지 라인(177)과 제1-1 접속 패드(121)를 전기적으로 연결할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 매칭 소자 없이 제4 접지 라인(177)을 제1-1 접속 패드(121)와 직접 연결할 수도 있다.
여기서, 제4 방사체(153)는 커플링을 통해 제3 방사체(141)와 전기적으로 연결되므로, 제4 방사체(153)는 제3 방사체(141), 제1-1 연결부(125), 및 제1-1 접속 패드(121)를 통해 제4 접지 라인(177)과 전기적으로 연결되어 접지되게 된다. 이때, 제4 방사체(153)는 제4 접지 라인(177)에서 접지가 이루어져 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)를 가지게 된다. 즉, 제4 방사체(153)는 제1 방사체(129)의 기준 그라운드 컨택 포인트(G0), 제2 방사체(135)의 제1 그라운드 컨택 포인트(G1), 및 제3 방사체(141)의 제2 그라운드 컨택 포인트(G2)와는 다른 위치의 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)를 가지게 된다.
제4 방사체(153)는 제3 연결부(151)를 통해 접지면(111)과 전기적으로 연결되기 때문에 제3 연결부(151)에서도 접지가 이루어지게 된다. 하지만, 제3 연결부(151)는 제1-1 접속 패드(121)의 급전 포인트에서 멀리 떨어져 있고, 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)는 제1-1 접속 패드(121)의 급전 포인트에서 가깝기 때문에, 제4 방사체(153)에 전류가 공급되었을 때 제3 연결부(151)를 통해 접지로 흐르는 전류의 양은 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)를 통해 접지로 흐르는 전류의 양에 비하면 매우 작게 된다. 그러므로, 이하에서는 제4 방사체(153)로 공급된 전류는 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)를 통해 접지로 흘러 전류 패스를 형성하는 것으로 설명하기로 한다.
다중 대역 칩 안테나(100)는 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링을 통해 제3 주파수 대역의 신호를 수신한다. 제3 주파수 대역은 예를 들어, 5.150 ~ 5.875 GHz의 WiFi 대역일 수 있다. 이때, 제4 방사체(153)의 면적을 조절함으로써, 제3 주파수 대역을 조정할 수 있다. 또한, 제4 접지 라인(177)과 제1-1 접속 패드(121) 사이에 형성되는 제4 매칭 소자(187)의 임피던스 값을 조절함으로써, 제3 주파수 대역을 조정할 수도 있다. 여기서, 제4 방사체(153)는 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)를 통해 독립적인 전류 패스를 가지므로, 제4 방사체(153)의 면적 또는 제4 매칭 소자(187)의 임피던스 값을 조절함으로써, 제3 주파수 대역만을 독립적으로 조정할 수 있게 된다. 이때, 제4 방사체(153)를 제1 방사체(129)의 전 면적을 커버하도록 형성하는 경우, 제1 방사체(129)의 전체 면적에서 제4 방사체(153)와 커플링이 발생하게 되므로, 제3 주파수 대역을 광대역으로 구현할 수 있게 된다.
여기서, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링 및 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링이 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링에 영향을 줄 수 있다고 생각할 수 있다. 그러나, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링은 1.52 ~ 1.62 GHz 대역에서 공진을 발생시키고, 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링은 2.4 ~ 2.5 GHz 대역에서 공진을 발생시키며, 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링은 5.150 ~ 5.875 GHz 대역에서 공진을 발생시키는 바, 그 주파수 대역이 서로 상이하므로 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링 및 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링은 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링에 거의 영향을 주지 않게 된다.
한편, 여기서는 제1 접지 라인(171), 제2 접지 라인(173), 제3 접지 라인(175), 및 제4 접지 라인(177)이 각각 접지면(111)에서 제1-2 접속 패드(123), 제2 접속 패드(131), 및 제1-1 접속 패드(121) 방향으로 연장되어 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 방사체(129), 제2 방사체(134), 제3 방사체(141), 및 제4 방사체(153)가 각각 서로 다른 위치의 그라운드 컨택 포인트를 가지도록 다양하게 변경할 수 있다.
또한, 여기서는 제1 방사체(129) 내지 제4 방사체(153)가 각각 제1-1 연결부(125) 내지 제3 연결부(151) 상에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 방사체(129) 내지 제4 방사체(153)가 기판(110) 상에 실장되는 유전체 블록을 통해 지지되도록 형성할 수도 있다. 이때, 제1 방사체(129) 내지 제4 방사체(153)는 유전체 블록 내에 삽입되어 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 방사체(129) 내지 제3 방사체(141)는 유전체 블록 내에 삽입되고, 제4 방사체(153)는 유전체 블록의 표면에 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1-1 연결부(125), 제1-2 연결부(127), 제2 연결부(133), 및 제3 연결부(151)는 유전체 블록의 해당 부분을 관통하며 형성되는 비아홀로 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 비접지 영역(114) 상에서 제1 방사체 구조물(102), 제2 방사체 구조물(104), 제3 방사체 구조물(106), 및 제4 방사체 구조물(108)을 상호 겹치도록 형성함으로써, 무선 통신 기기 내에서 안테나가 차지하는 부피 및 비접지 영역을 최소화 할 수 있게 된다. 그리고, 제1 방사체 구조물(102), 제2 방사체 구조물(104), 제3 방사체 구조물(106), 및 제4 방사체 구조물(108)을 이용한 다중 커플 구조를 통해 다중 대역(예를 들어, 1.52 ~ 1.62 GHz 대역, 2.4 ~ 2.5 GHz 대역, 및 5.150 ~ 5.875 GHz 대역)을 구현할 수 있게 된다.
여기서, 각 주파수 대역 별로 서로 다른 위치의 그라운드 컨택 포인트를 갖도록 함으로써, 전류 패스를 각각 다르게 형성하여 각 주파수 대역의 공진 주파수 및 임피던스 정합을 독립적으로 조정할 수 있게 된다.
또한, WiFi를 5.150 ~ 5.875 GHz 대역에서 구현함으로써, 블루투스, WLAN, S-DMB 등의 다양한 부가 서비스가 제공되는 2.4 ~ 2.6 GHz 대역의 데이터 트래픽을 줄일 수 있고, WiFi를 5.150 ~ 5.875 GHz 대역으로 분산하여 서비스 할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나의 반사 손실(S11)을 나타낸 그래프이다. 여기서, 기판(110)은 비유전율이 4.9인 FR-4 기판을 사용하였고, 다중 대역 칩 안테나(100)의 크기는 가로(8mm)×세로(2mm)×높이(2mm)로 구현하였다.
도 3을 참조하면, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링으로 인해 1.52 ~ 1.62 GHz 대역에서 공진이 발생하고, 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링으로 인해 2.4 ~ 2.5 GHz 대역에서 공진이 발생하며, 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링으로 인해 5.150 ~ 5.875 GHz 대역에서 공진이 발생하는 것을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서 각 주파수 대역의 전류 패스(Current Path)를 나타낸 도면이다.
먼저, 급전 라인(161)을 통해 다중 대역 칩 안테나(100)로 전류를 공급하면, 공급된 전류는 제1 방사체(129)를 따라 흐르다가 기준 그라운드 컨택 포인트(G0)로 빠져나가게 된다. 이때, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간에 커플링이 발생하여 제2 방사체(135)에 전류가 유기되며, 유기된 전류는 제2 방사체(135)를 따라 흐르다가 제1 그라운드 컨택 포인트(G1)로 빠져나가게 된다. 이 경우, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링으로 인한 전류는 제1 전류 패스(CP1)를 형성하게 된다(도 4의 (a)).
그리고, 급전 라인(161)을 통해 다중 대역 칩 안테나(100)로 전류를 공급하면, 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간에 커플링이 발생하여 제3방사체(141)에 전류가 유기되며, 유기된 전류는 제3 방사체(141)를 따라 흐르다가 제2 그라운드 컨택 포인트(G2)로 빠져나가게 된다. 이 경우, 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링으로 인한 전류는 제2 전류 패스(CP2)를 형성하게 된다(도 4의 (b)).
또한, 급전 라인(161)을 통해 다중 대역 칩 안테나(100)로 전류를 공급하면, 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간에 커플링이 발생하여 제4 방사체(153)에 전류가 유기되며, 유기된 전류는 제4 방사체(153)를 따라 흐르다가 제3 그라운드 컨택 포인트(G3)로 빠져나가게 된다. 이 경우, 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링으로 인한 전류는 제3 전류 패스(CP3)를 형성하게 된다(도 4의 (c)).
이와 같이, 제1 전류 패스(CP1), 제2 전류 패스(CP2), 및 제3 전류 패스(CP3)가 각각 서로 다른 경로를 형성하기 때문에, 제1 방사체(129)와 제2 방사체(135) 간의 커플링으로 인한 제1 주파수 대역, 제1 방사체(129)와 제3 방사체(141) 간의 커플링으로 인한 제2 주파수 대역, 및 제1 방사체(129)와 제4 방사체(153) 간의 커플링으로 인한 제3 주파수 대역을 각각 독립적으로 조정할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서, 제2 방사체의 길이에 따른 공진 주파수 대역의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서는 제2 방사체의 폭은 동일하게 하고, 제2 방사체의 길이를 변화시키면서 공진 주파수 대역의 변화를 측정하였다.
도 5를 참조하면, 제2 방사체(135)의 길이를 1.5mm, 2mm, 2.5mm로 변화시킴에 따라 제1 공진 주파수 대역이 그래프에서 왼쪽으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 반면, 제2 공진 주파수 대역 및 제3 공진 주파수 대역은 제2 방사체(135)의 길이를 1.5mm, 2mm, 2.5mm로 변화시키더라도 주파수 대역의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다. 따라서, 제2 방사체(135)의 길이를 조절함에 따라 제1 공진 주파수 대역이 독립적으로 조절되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서, 제3 방사체의 길이에 따른 공진 주파수 대역의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서는 제3 방사체의 폭은 동일하게 하고, 제3 방사체의 길이를 변화시키면서 공진 주파수 대역의 변화를 측정하였다.
도 6을 참조하면, 제3 방사체(141)의 길이를 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm로 변화시킴에 따라 제2 공진 주파수 대역이 그래프에서 왼쪽으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 반면, 제1 공진 주파수 대역 및 제3 공진 주파수 대역은 제3 방사체(141)의 길이를 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm로 변화시키더라도 주파수 대역의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다. 따라서, 제3 방사체(141)의 길이를 조절함에 따라 제2 공진 주파수 대역이 독립적으로 조절되는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 칩 안테나에서, 제4 방사체의 길이에 따른 공진 주파수 대역의 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서는 제4 방사체의 폭은 동일하게 하고, 제4 방사체의 길이를 변화시키면서 공진 주파수 대역의 변화를 측정하였다.
도 7을 참조하면, 제4 방사체(153)의 길이를 5mm, 6mm, 7mm, 8mm로 변화시킴에 따라 제3 공진 주파수 대역이 그래프에서 오른쪽으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 반면, 제1 공진 주파수 대역 및 제2 공진 주파수 대역은 제4 방사체(153)의 길이를 5mm, 6mm, 7mm, 8mm로 변화시키더라도 주파수 대역의 변화가 거의 없는 것을 볼 수 있다. 따라서, 제4 방사체(153)의 길이를 조절함에 따라 제3 공진 주파수 대역이 독립적으로 조절되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 다중 대역 칩 안테나 102 : 제1 방사체 구조물
104 : 제2 방사체 구조물 106 : 제3 방사체 구조물
108 : 제4 방사체 구조물 110 : 기판
111 : 접지면 114 : 비접지 영역
121 : 제1-1 접속 패드 123 : 제1-2 접속 패드
125 : 제1-1 연결부 127 : 제1-2 연결부
129 : 제1 방사체 131 : 제2 접속 패드
133 : 제2 연결부 135 : 제2 방사체
141 : 제3 방사체 151 : 제3 연결부
153 : 제4 방사체 161 : 급전 라인
171 : 제1 접지 라인 173 : 제2 접지 라인
175 : 제3 접지 라인 177 : 제4 접지 라인
181 : 제1 매칭 소자 183 : 제2 매칭 소자
185 : 제3 매칭 소자 187 : 제4 매칭 소자

Claims (6)

  1. 기판 상에 실장되는 다중 대역 칩 안테나에 있어서,
    상기 기판을 통해 전류를 공급받는 제1-1 접속 패드, 상기 제1-1 접속 패드와 상호 이격하여 형성되는 제1-2 접속 패드, 상기 제1-1 접속 패드에 형성되는 제1-1 연결부, 상기 제1-2 접속 패드에 형성되는 제1-2 연결부, 및 상기 제1-1 연결부 및 상기 제1-2 연결부 상에 형성되는 제1 방사체를 포함하는 제1 방사체 구조물;
    상기 기판 상에서 상기 제1-1 접속 패드 및 제1-2 접속 패드와 상호 이격하여 형성되는 제2 접속 패드, 상기 제2 접속 패드에 형성되는 제2 연결부, 및 상기 제1 방사체의 상부에서 상기 제2 연결부 상에 형성되고, 상기 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제1 주파수 대역의 신호를 수신하는 제2 방사체를 포함하는 제2 방사체 구조물; 및
    상기 제1 방사체의 상부에서 상기 제1-1 연결부 상에 형성되고, 상기 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제2 주파수 대역의 신호를 수신하는 제3 방사체를 포함하는 제3 방사체 구조물을 포함하는, 다중 대역 칩 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체 구조물, 상기 제2 방사체 구조물, 및 상기 제3 방사체 구조물 각각은,
    각각 다른 위치의 기준 그라운드 컨택 포인트, 제1 그라운드 컨택 포인트, 및 제2 그라운드 컨택 포인트를 갖는, 다중 대역 칩 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다중 대역 칩 안테나는,
    상기 기판 상에 형성되는 제3 연결부, 상기 제3 연결부 상에 형성되고 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 및 상기 제3 방사체의 상부에서 상기 제1 방사체, 상기 제2 방사체, 및 상기 제3 방사체와 각각 상호 이격하여 형성되며, 상기 제1 방사체와 커플링을 발생하여 제3 주파수 대역의 신호를 수신하는 제4 방사체를 포함하는 제4 방사체 구조물을 더 포함하는, 다중 대역 칩 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 방사체 구조물은,
    상기 기준 그라운드 컨택 포인트, 상기 제1 그라운드 컨택 포인트, 및 상기 제2 그라운드 컨택 포인트와는 다른 위치의 제3 그라운드 컨택 포인트를 갖는, 다중 대역 칩 안테나.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역, 상기 제2 주파수 대역, 및 상기 제3 주파수 대역은 각각,
    1.52 ~ 1.62 GHz 대역, 2.4 ~ 2.5 GHz 대역, 및 5.150 ~ 5.875 GHz 대역인, 다중 대역 칩 안테나.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제4 방사체는,
    상기 제1 방사체 전부를 커버하도록 형성되는, 다중 대역 안테나.

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