KR101926576B1 - 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈 - Google Patents

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Abstract

제1 링형 안테나의 외주에 제2 링형 안테나를 배치하여 동일 형상 및 동일 크기에서 인덕턴스를 최대화하여 안테나 성능을 최대화하도록 한 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈을 제시한다. 제시된 링형 안테나는 일면에 제1 방사 패턴이 형성되고, 이어 모듈에 실장된 코인형 배터리의 외주를 따라 배치된 제1 링형 안테나 및 일면에 제2 방사 패턴이 형성되고, 제1 링형 안테나의 외주를 따라 배치된 제2 링형 안테나를 포함한다.

Description

이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈{DOUBLE RING TYPE ANTENNA AND EARPHONE HAVING THE SAME}
본 발명은 이중 링형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 이어폰, 보청기 등에 사용되는 이어 모듈에 실장되어 다른 이어 모듈 또는 단말기와의 통신을 수행하는 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈에 관한 것이다.
무선 이어폰, 보청기 등에 사용되는 이어 모듈에는 다른 이어 모듈 또는 단말기와의 통신을 위한 안테나 실장된다.
이어 모듈은 소형으로 형성되기 때문에 안테나를 실장할 수 있는 공간이 매우 협소하기 때문에 소체에 와이어가 권선된 소형의 지향성 솔레노이드 안테나가 사용되고 있다.
하지만, 지향성 솔레노이드 안테나는 방사체를 형성할 수 있는 매우 좁기 때문에 통신 거리가 한정적인 문제점이 있다.
또한, 지향성 솔레노이드 안테나는 좁은 지향각을 갖기 때문에 사용자의 착용 위치, 신체적 조건 등에 따라 통신 거리가 급격히 감소하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 지향성 솔레노이드 안테나는 통신 거리의 감소로 인해 음질이 저하되는 문제점이 있다.
이에, 이어 모듈의 한정된 실장 공간에서 인덕턴스를 최대화하여 안테나 성을 향상시키는 안테나가 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-1130441호(명칭: 무선 네트워크 사이를 전환하는 무선 이어폰)
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 제1 링형 안테나의 외주에 제2 링형 안테나를 배치하여 동일 형상 및 동일 크기에서 인덕턴스를 최대화하여 안테나 성능을 최대화하도록 한 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어, NFMI(Near-field magnetic communication, 근거리 자기유도방식 통신 또는 근거리 양이 통신)을 통해 다른 이어 모듈 또는 단말기와 통신하도록 한 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 이중 링형 안테나는 이어 모듈에 실장되는 링형 안테나로 일면에 제1 방사 패턴이 형성되고, 이어 모듈에 실장된 코인형 배터리의 외주를 따라 배치된 제1 링형 안테나 및 일면에 제2 방사 패턴이 형성되고, 제1 링형 안테나의 외주를 따라 배치된 제2 링형 안테나를 포함한다. 이때, 제1 링형 안테나의 지름은 제2 링형 안테나의 지름보다 짧게 형성될 수 있다.
제1 링형 안테나는 제1 방사 패턴의 일단에 연결된 제1 단자, 제1 방사 패턴의 타단에 연결된 제2 단자 및 제1 단자 및 제2 단자와 이격된 제3 단자를 포함하고, 제2 링형 안테나는 제2 방사 패턴의 일단에 연결되고, 제1 링형 안테나의 제2 단자에 연결된 제4 단자 및 제2 방사 패턴의 타단에 연결되고, 제1 링형 안테나의 제3 단자와 연결된 제5 단자를 포함하고, 제1 단자는 및 제2 단자는 이어 모듈의 회로기판에 연결될 수 있다.
제1 링형 안테나 및 제2 링형 안테나 사이에는 절연제, 접착제 및 커버레이 중 선택된 하나가 개재될 수 있다.
제1 링형 안테나는 연성의 제1 베이스 시트, 제1 베이스 시트의 일측 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성된 제1 단자 시트, 제1 단자 시트의 일면에 형성된 제1 단자, 제1 단자 시트의 일면에 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자, 제1 단자 시트의 일면에 제1 단자 및 제2 단자와 이격되어 형성된 제3 단자 및 제1 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 제1 단자와 연결되고, 타단이 제2 단자와 연결된 방사 패턴을 포함한다. 이때, 제1 링형 안테나는 제1 베이스 시트의 타면에 형성되고, 일단이 제1 방사 패턴의 타단과 연결되고 타단이 제2 단자와 연결된 제1 연결 패턴 및 제1 베이스 시트의 타면에 형성되어 방사 패턴과 연결된 제1 저항 패턴을 더 포함할 수 있다.
제2 링형 안테나는 연성의 제2 베이스 시트, 제2 베이스 시트의 일측 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성된 제2 단자 시트, 제2 단자 시트의 일면에 형성된 제4 단자, 제2 단자 시트의 일면에 제4 단자와 이격되어 형성된 제5 단자 및 제2 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 제4 단자와 연결되고, 타단이 제5 단자와 연결된 방사 패턴을 포함한다. 이때,
제2 링형 안테나는 제2 베이스 시트의 타면에 형성되고, 일단이 제2 방사 패턴의 타단과 연결되고 타단이 제5 단자와 연결된 제2 연결 패턴 및 제2 베이스 시트의 타면에 형성되어 방사 패턴과 연결된 제2 저항 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 이중 링형 안테나를 구비한 이어 모듈은 하우징, 하우징에 수용된 코인형 배터리 및 코인형 배터리의 외주 및 하우징 사이에 배치된 제1항에 기재된 링형 안테나를 포함한다. 이때, 이어 모듈은 링형 안테나의 내부에 수용되되 코인형 배터리의 상부에 배치된 회로기판을 더 포함하고, 링형 안테나의 단자 시트는 내부 방향으로 굽어 회로기판에 연결될 수 있다. 여기서, 링형 안테나의 전극 시트는 내부 방향으로 굽어 코인형 배터리의 단자에 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈은 제1 링형 안테나의 외주에 제2 링형 안테나를 배치함으로써, 소체에 방사 패턴을 권선하는 종래의 안테나에 비해 방사 패턴의 면적이 증가하여 큐 인자(Quality Factor) 및 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈은 제1 링형 안테나의 외주에 제2 링형 안테나를 배치함으로써, 동일 형상 및 동일 크기에서 인덕턴스를 최대화하여 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다. 즉, 링형 안테나는 종래의 안테나에 비해 방사 면적을 증가시킴으로써 안테나의 인식 거리 및 통신 성능을 최대화할 수 있다.
또한, 이중 링형 안테나 및 이를 구비한 이어 모듈은 무선 이어 모듈의 하우징과 코인형 배터리의 외주 사이에 실장되는 링 형상으로 형성되어 NFMI를 통해 이어 모듈 또는 단말기와 통신함으로써, 2.4㎓ 대역의 블루투스 대역 통신을 수행하는 종래의 안테나에 비해 통신 거리가 증가하고, 방향성에 관계없이 일정 수준(대략 25cm) 이상의 통신 거리를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이중 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 7은 도 1의 제1 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 13은 도 1의 제2 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 링형 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 이중 링형 안테나를 구비한 이어 모듈을 설명하기 위한 도면.
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.
본 발명의 실시 예에 따른 이중 링형 안테나는 무선 이어폰 또는 보청기의 이어 모듈 내부에 실장된다.
이중 링형 안테나는 무선 이어폰의 이어 모듈에 실장시 다른 이어 모듈과의 통신을 위한 안테나로 동작하고, 보청기의 이어 모듈에 실장시 단말기와의 통신을 위한 안테나로 동작한다.
이때, 이중 링형 안테나는 대략 10㎒ 정도의 주파수 대역에 공진하는 NFMI(Near-field magnetic communication; 즉, 근거리 자기유도방식) 안테나로 동작한다.
도 1을 참조하면, 이중 링형 안테나(100)는 동일 형상 및 동일 사이즈에서 인덕턴스를 최대화하기 위해서 제1 링형 안테나(200)의 외주에 제2 링형 안테나(300)를 배치하는 구조로 형성된다.
이를 위해, 제1 링형 안테나(200)의 지름(d1)은 제2 링형 안테나(300)의 지름(d2)보다 크게 형성된다. 이때, 제1 링형 안테나(200) 및 제2 링형 안테나(300) 사이에는 절연을 위한 절연제, 접착제, 커버레이 등이 배치될 수 있다.
이를 통해, 이중 링형 안테나(100)는 단층 구조의 링형 안테나와 동일 형상 및 동일 사이즈에서 상대적으로 높은 인덕턴스를 구현하여 안테나 성능 및 인식거리를 최대화할 수 있다.
제1 링형 안테나(200)는 한 쌍의 장변 및 한 쌍의 단변을 갖는 형상으로 형성된다. 제1 링형 안테나(200)는 단변들을 연결하여 제1 지름(d1)을 갖는 링 형상으로 형성된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 링형 안테나(200)는 제1 베이스 시트(210), 제1 단자 시트(220), 제1 방사 패턴(230) 및 제1 연결 패턴(240)을 포함한다.
제1 베이스 시트(210)는 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 형성된다. 즉, 제1 링형 안테나(200)는 링(반지) 형상으로 형성되기 때문에, 제1 베이스 시트(210)는 링 형상으로 가공이 용이한 연성을 갖는 재질로 형성된다. 이때, 제1 베이스 시트(210)는 링 형상으로 형성되기 때문에 제1 단변(212), 제2 단변(214), 제1 장변(216) 및 제2 장변(218)을 갖는 직사각형 형상일 수 있다.
제1 단자 시트(220)는 제1 베이스 시트(210)의 일측변에서 연장되어 형성된다. 제1 단자 시트(220)는 제1 베이스 시트(210)의 제1 장변(216) 또는 제2 장변(218)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다.
이때, 제1 단자 시트(220)에는 방사 패턴과 연결되는 제1 단자(222), 제2 단자(224) 및 제3 단자(226)가 상호 이격되어 배치된다.
제1 단자(222)는 제1 단자 시트(220)의 일면에 형성되어 제1 방사 패턴(230)의 일단과 연결된다. 이때, 제1 단자(222)는 제1 단자 시트(220)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 단자 시트(220)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자는 비아 홀(223)을 통해 연결되어 제1 단자(222)를 구성한다.
제2 단자(224)는 제1 단자 시트(220)의 일면에 제1 단자(222)와 이격 형성되어 제1 방사 패턴(230)의 타단과 연결된다. 이때, 제2 단자(224)는 제1 단자 시트(220)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 단자 시트(220)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자는 비아 홀(225)을 통해 연결되어 제2 단자(224)를 구성한다.
제3 단자(226)는 제1 단자 시트(220)의 일면에 제1 단자(222) 및 제2 단자(224)와 이격 형성된다. 이때, 제3 단자(226)는 제1 단자 시트(220)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 단자 시트(220)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자는 비아 홀(미도시)을 통해 연결되어 제3 단자(226)를 구성한다.
제1 단자(222) 및 제3 단자(226)는 제1 링형 안테나(200)의 실장시 이어 모듈의 회로기판에 형성된 단자에 각각 연결된다.
제1 방사 패턴(230)은 제1 베이스 시트(210)의 일면(즉, 상면)에 배치된다. 제1 방사 패턴(230)은 제1 베이스 시트(210)의 일면에 배치된 복수의 방사 라인(232)으로 구성된다. 복수의 방사 라인(232)은 증착, 인쇄, 도금 등의 공정을 통해 제1 베이스 시트(210)의 일면에 배치된다. 이때, 복수의 방사 라인(232)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성되며, 상호 이격되어 배치된다.
일례로, 제1 방사 패턴(230)이 제1 방사 라인 내지 제n 방사 라인으로 구성된 경우, 제1 방사 라인은 일단이 제1 단자(222)와 연결되고, 타단이 제2 방사 라인과 연결된다. 제2 방사 라인 내지 제n-1 방사 라인은 일단이 이전 방사 라인(즉, 제1 방사 라인 내지 제n-2 방사 라인)과 연결되고, 타단이 다음 방사 라인(즉, 제3 방사 라인 내지 제n 방사 라인)과 연결된다. 제n 방사 라인은 일단이 제n-1 방사 라인과 연결되고, 타단이 연결 패턴을 통해 제2 단자(224)와 연결된다.
제1 연결 패턴(240)은 제1 베이스 시트(210)의 타면에 형성된다. 제1 연결 패턴(240)은 일단이 복수의 방사 라인(232) 중 하나와 연결되고, 타단이 제2 단자(224)와 연결된다. 이때, 제1 연결 패턴(240)은 일단이 비아 홀(242)을 통해 방사 라인(232)과 연결되고, 타단이 비아 홀(215)을 통해 제1 단자 시트(220)의 타면에 형성된 제2 단자(224)와 연결된다. 이를 통해, 제1 연결 패턴(240)은 제2 방사 패턴(230)의 타단을 제2 단자(224)에 연결한다.
여기서, 도 3에서는 제1 연결 패턴(240)이 제1 베이스 시트(210)의 타면(즉, 하면)에 형성된 것으로 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 제1 베이스 시트(210)가 2층(2 Layer) 구조로 형성되고, 제1 방사 패턴(230) 및 제1 연결 패턴(240)이 서로 다른 시트에 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 상술한 구성의 제1 링형 안테나(200)는 평면 상태에서 링형으로 변형됨에 따라 제1 방사 패턴(230)의 양단이 연결된다. 이때, 제1 베이스 시트(210) 양면에는 제1 방사 패턴(230)의 양단 일부가 외부로 노출되도록 보호 시트(미도시)가 형성되며, 제1 방사 패턴(230)의 양단은 비아 홀(234)을 통해 전기적으로 연결된다.
이를 통해, 제1 방사 패턴(230)은 링형 형상으로 변형된 제1 베이스 시트(210)의 외주를 따라 권선된 나선형(Helical) 구조의 안테나를 형성한다.
제1 링형 안테나(200)는 설치되는 이어 모듈의 크기에 따라 서로 다른 사이즈로 제작되어야 하므로, 제1 방사 패턴(230)의 양단이 결합되는 위치를 조정하여 제1 링형 안테나(200)의 사이즈를 조정할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 링형 안테나(200)는 제1 베이스 시트(210)의 타면에 형성된 제1 저항 패턴(250)을 더 포함할 수 있다.
제1 링형 안테나(200)는 제1 베이스 시트(210)의 일면에 제1 방사 패턴(230)만 형성되면 제1 링형 안테나(200)의 저항값이 높아 큐 인자(Quality Factor)가 저하된다.
제1 링형 안테나(200)는 큐 인자가 저하되면 제1 링형 안테나(200)의 안테나 성능이 저하되므로 일정 이상의 큐 인자를 제공해야 한다.
하기 수학식 1을 참조하면, 큐 인자(Q)를 결정하는 요인으로는 인덕턴스(L) 및 저항(R)이 있다. 여기서, wo는 공진각 주파수이다.
Figure 112017031734381-pat00001
이때, 제1 링형 안테나(200)의 큐 인자는 저항에 반비례하므로 제1 방사 패턴(230)의 면적을 증가시켜 저항을 감소시킴으로써 큐 인자를 증가시킬 수 있다.
이에, 제1 링형 안테나(200)는 제1 베이스 시트(210)의 타면에 제1 저항 패턴(250)을 형성하고, 제1 저항 패턴(250)을 제1 베이스 시트(210)의 일면에 형성된 제1 방사 패턴(230)과 연결하여 제1 방사 패턴(230)의 저항을 감소시킨다. 이때, 제1 저항 패턴(250)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.
제1 저항 패턴(250)은 제1 베이스 시트(210)의 하면에 형성된 제1 연결 패턴(240)을 중심으로 제1 단변(212) 방향에 배치된 복수의 제1 저항 라인(252) 및 제2 단변(214) 방향에 배치된 복수의 제2 저항 라인(254)으로 구성된다.
제1 저항 라인(252)은 일단부가 비아 홀(234)을 통해 방사 라인(232)의 일단부에 연결되고, 타단부가 비아 홀(242, 258)을 통해 방사 라인(232)과 연결된다. 이때, 제1 저항 라인(252)의 타단부는 제1 베이스 시트(210)의 타면에 형성된 제1 연결 패턴(240)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 비아 홀(242, 258)을 통해 방사 라인(232)과 연결된다. 이때, 복수의 제1 저항 라인(252) 중 하나는 타단부가 제1 연결 패턴(240)과 연결된다.
제2 저항 라인(254)은 일단부가 비아 홀(254)을 통해 방사 라인(232)과 연결되고, 타단부가 비아 홀(234)을 통해 방사 라인(232)의 타단부와 연결된다. 이때, 제2 저항 라인(254)의 일단부는 제1 베이스 시트(210)의 타면에 형성된 제1 연결 패턴(240)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 비아 홀(254)을 통해 방사 라인(232)과 연결된다. 이때, 복수의 제2 저항 라인(254) 중 하나는 일단부가 제1 단자 시트(220)로 연장되어 제1 단자(222)와 연결된다.
여기서, 제1 저항 라인(252) 및 제2 저항 라인(254)은 요구되는 큐 인자에 따라 길이, 개수, 면적 등이 다르게 형성될 수 있으며, 제1 저항 라인(252) 및 제2 저항 라인(254) 중 어느 하나만 형성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 제1 링형 안테나(200)는 평면 상태에서 링형으로 변형시 결합 위치를 가이드하기 위한 가이드 시트를 더 포함할 수 있다. 일례로, 가이드 시트는 제1 가이드 시트(260) 내지 제4 가이드 시트(290)를 더 포함할 수 있다.
제1 가이드 시트(260)는 제1 베이스 시트(210)의 제1 장변(216) 일측부에 형성된다. 제1 가이드 시트(260)는 제1 베이스 시트(210)와 동일 재질로 형성되며, 제1 베이스 시트(210)의 제1 장변(216) 방향 일측부(즉, 제1 단변(212) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제1 가이드 시트(260)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 제1 가이드 홀(262)이 형성된다.
제1 가이드 시트(260)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제1 베이스 시트(210)와 연결되는 부분에 제1 가이드 시트(260)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제1 절취선(264)을 형성한다. 여기서, 제1 가이드 시트(260)를 제1 베이스 시트(210)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제1 절취선(264) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제2 가이드 시트(270)는 제1 베이스 시트(210)의 제2 장변(218) 일측부에 형성된다. 제2 가이드 시트(270)는 제1 베이스 시트(210)와 동일 재질로 형성되며, 제1 베이스 시트(210)의 제2 장변(218) 방향 일측부(즉, 제1 단변(212) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제2 가이드 시트(270)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제2 가이드 홀(272)이 형성된다.
제2 가이드 시트(270)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제1 베이스 시트(210)와 연결되는 부분에 제2 가이드 시트(270)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제2 절취선(274)을 형성한다. 여기서, 제2 가이드 시트(270)를 제1 베이스 시트(210)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제2 절취선(274) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제3 가이드 시트(280)는 제1 베이스 시트(210)의 제1 장변(216) 타측부에 형성된다. 제3 가이드 시트(280)는 제1 베이스 시트(210)와 동일 재질로 형성되며, 제1 베이스 시트(210)의 제1 장변(216) 방향 타측부(즉, 제2 단변(214) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제3 가이드 시트(280)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제3 가이드 홀(282)이 형성된다.
제3 가이드 시트(280)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제1 베이스 시트(210)와 연결되는 부분에 제3 가이드 시트(280)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제3 절취선(284)을 형성한다. 여기서, 제3 가이드 시트(280)를 제1 베이스 시트(210)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제3 절취선(284) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제4 가이드 시트(290)는 제1 베이스 시트(210)의 제2 장변(218) 타측부에 형성된다. 제4 가이드 시트(290)는 제1 베이스 시트(210)와 동일 재질로 형성되며, 제1 베이스 시트(210)의 제2 장변(218) 방향 타측부(즉, 제2 단변(214) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제4 가이드 시트(290)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제4 가이드 홀(292)이 형성된다.
제4 가이드 시트(290)는 제1 링형 안테나(200)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제1 베이스 시트(210)와 연결되는 부분에 제4 가이드 시트(290)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제4 절취선(294)을 형성한다. 여기서, 제4 가이드 시트(290)를 제1 베이스 시트(210)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제4 절취선(294) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제2 링형 안테나(300)는 한 쌍의 장변 및 한 쌍의 단변을 갖는 형상으로 형성된다. 제2 링형 안테나(300)는 단변들을 연결하여 제2 지름(d2)을 갖는 링 형상으로 형성된다. 이때, 제2 링형 안테나(300)는 제1 링형 안테나(200)의 외주에 배치되므로, 제2 지름(d2)은 제1 지름(d1)보다 크게 형성된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 링형 안테나(300)는 제2 베이스 시트(310), 제2 단자 시트(320), 제2 방사 패턴(330) 및 제2 연결 패턴(340)을 포함한다.
제2 베이스 시트(310)는 연성인쇄회로기판(FPCB)으로 형성된다. 즉, 제2 링형 안테나(300)는 링(반지) 형상으로 형성되기 때문에, 제2 베이스 시트(310)는 링 형상으로 가공이 용이한 연성을 갖는 재질로 형성된다. 이때, 제2 베이스 시트(310)는 링 형상으로 형성되기 때문에 제3 단변(312), 제4 단변(314), 제3 장변(316) 및 제4 장변(318)을 갖는 직사각형 형상일 수 있다.
제2 단자 시트(320)는 제2 베이스 시트(310)의 일측변에서 연장되어 형성된다. 제2 단자 시트(320)는 제2 베이스 시트(310)의 제3 장변(316) 또는 제4 장변(318)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 여기서, 제2 단자 시트(320)는 제1 링형 안테나(200) 및 제2 링형 안테나(300)의 결합시 제 단자 시트(220)와 중첩된다.
제2 단자 시트(320)에는 제2 방사 패턴(330)과 연결되는 제4 단자(322) 및 제5 단자(324)가 상호 이격되어 배치된다.
제4 단자(322)는 제2 단자 시트(320)의 일면에 형성되어 제2 방사 패턴(330)의 일단과 연결된다. 이때, 제4 단자(322)는 제2 단자 시트(320)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 제4 단자(322)는 비아 홀을 통해 제1 링형 안테나(200)의 제3 단자(226)에 연결된다.
제5 단자(324)는 제2 단자 시트(320)의 일면에 제4 단자(322)와 이격 형성되어 제2 방사 패턴(330)의 타단과 연결된다. 이때, 제5 단자(324)는 제2 단자 시트(320)의 양면에 각각 형성된 한 쌍의 단자로 구성될 수 있다. 여기서, 제5 단자(324)는 비아 홀을 통해 제1 링형 안테나(200)의 제1 단자(222)에 연결된다.
제2 방사 패턴(330)은 제2 베이스 시트(310)의 일면(즉, 상면)에 배치된다. 제2 방사 패턴(330)은 제2 베이스 시트(310)의 일면에 배치된 복수의 방사 라인(332)으로 구성된다. 복수의 방사 라인(332)은 증착, 인쇄, 도금 등의 공정을 통해 제2 베이스 시트(310)의 일면에 배치된다. 이때, 복수의 방사 라인(332)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성되며, 상호 이격되어 배치된다.
일례로, 제2 방사 패턴(330)이 제1 방사 라인 내지 제m 방사 라인으로 구성된 경우, 제1 방사 라인은 일단이 제4 단자(322)와 연결되고, 타단이 제2 방사 라인과 연결된다. 제2 방사 라인 내지 제m-1 방사 라인은 일단이 이전 방사 라인(즉, 제1 방사 라인 내지 제m-2 방사 라인)과 연결되고, 타단이 다음 방사 라인(즉, 제3 방사 라인 내지 제n 방사 라인)과 연결된다. 제m 방사 라인은 일단이 제m-1 방사 라인과 연결되고, 타단이 연결 패턴을 통해 제5 단자(324)와 연결된다.
제2 연결 패턴(340)은 제2 베이스 시트(310)의 타면에 형성된다. 제2 연결 패턴(340)은 일단이 복수의 방사 라인(332) 중 하나와 연결되고, 타단이 제5 단자(324)와 연결된다. 이때, 제2 연결 패턴(340)은 일단이 비아 홀(342)을 통해 방사 라인(332)과 연결되고, 타단이 제2 단자 시트(320)의 타면에 형성된 제5 단자(324)와 연결된다. 이를 통해, 제2 연결 패턴(340)은 제2 방사 패턴(330)의 타단을 제5 단자(324)에 연결한다.
여기서, 도 9에서는 제2 연결 패턴(340)이 제2 베이스 시트(310)의 타면(즉, 하면)에 형성된 것으로 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 제2 베이스 시트(310)가 2층(2 Layer) 구조로 형성되고, 제2 방사 패턴(330) 및 제2 연결 패턴(340)이 서로 다른 시트에 형성될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 상술한 구성의 제2 링형 안테나(300)는 평면 상태에서 링형으로 변형됨에 따라 제2 방사 패턴(330)의 양단이 연결된다. 이때, 제2 베이스 시트(310) 양면에는 제2 방사 패턴(330)의 양단 일부가 외부로 노출되도록 보호 시트(미도시)가 형성되며, 제2 방사 패턴(330)의 양단은 비아 홀(334)을 통해 전기적으로 연결된다.
이를 통해, 제2 방사 패턴(330)은 링형 형상으로 변형된 제2 베이스 시트(310)의 외주를 따라 권선된 나선형(Helical) 구조의 안테나를 형성한다.
제2 링형 안테나(300)는 설치되는 이어 모듈의 크기에 따라 서로 다른 사이즈로 제작되어야 하므로, 제2 방사 패턴(330)의 양단이 결합되는 위치를 조정하여 제2 링형 안테나(300)의 사이즈를 조정할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 제2 링형 안테나(300)는 제2 베이스 시트(310)의 타면에 형성된 제2 저항 패턴(350)을 더 포함할 수 있다.
제2 링형 안테나(300)는 제2 베이스 시트(310)의 타면에 제2 저항 패턴(350)을 형성하고, 제2 저항 패턴(350)을 제2 베이스 시트(310)의 일면에 형성된 제2 방사 패턴(330)과 연결하여 제2 방사 패턴(330)의 저항을 감소시킨다. 이때, 제2 저항 패턴(350)은 구리, 알루미늄, 은 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.
제2 저항 패턴(350)은 제2 베이스 시트(310)의 하면에 형성된 제2 연결 패턴(340)을 중심으로 제3 단변(312) 방향에 배치된 복수의 제3 저항 라인(352) 및 제4 단변(314) 방향에 배치된 복수의 제4 저항 라인(356)으로 구성된다.
제3 저항 라인(352)은 일단부가 비아 홀(334)을 통해 방사 라인(332)의 일단부에 연결되고, 타단부가 비아 홀(354)을 통해 방사 라인(332)과 연결된다. 이때, 제3 저항 라인(352)의 타단부는 제2 베이스 시트(310)의 타면에 형성된 제2 연결 패턴(340)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 비아 홀을 통해 방사 라인(332)과 연결된다. 이때, 복수의 제3 저항 라인(352) 중 하나는 타단부가 제2 연결 패턴(340)과 연결된다.
제4 저항 라인(354)은 일단부가 비아 홀(358)을 통해 방사 라인(332)과 연결되고, 타단부가 비아 홀(334)을 통해 방사 라인(332)의 타단부와 연결된다. 이때, 제4 저항 라인(354)의 일단부는 제2 베이스 시트(310)의 타면에 형성된 제2 연결 패턴(340)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 비아 홀을 통해 방사 라인(332)과 연결된다. 이때, 복수의 제4 저항 라인(354) 중 하나는 일단부가 제2 단자 시트(320)로 연장되어 제4 단자(322)와 연결된다.
여기서, 제3 저항 라인(352) 및 제4 저항 라인(354)은 요구되는 큐 인자에 따라 길이, 개수, 면적 등이 다르게 형성될 수 있으며, 제3 저항 라인(352) 및 제4 저항 라인(354) 중 어느 하나만 형성될 수도 있다.
도 13을 참조하면, 제2 링형 안테나(300)는 평면 상태에서 링형으로 변형시 결합 위치를 가이드하기 위한 가이드 시트를 더 포함할 수 있다. 일례로, 가이드 시트는 제5 가이드 시트(360) 내지 제8 가이드 시트(390)를 더 포함할 수 있다.
제5 가이드 시트(360)는 제2 베이스 시트(310)의 제3 장변(316) 일측부에 형성된다. 제5 가이드 시트(360)는 제2 베이스 시트(310)와 동일 재질로 형성되며, 제2 베이스 시트(310)의 제3 장변(316) 방향 일측부(즉, 제3 단변(312) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제5 가이드 시트(360)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 제5 가이드 홀(362)이 형성된다.
제5 가이드 시트(360)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제2 베이스 시트(310)와 연결되는 부분에 제5 가이드 시트(360)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제5 절취선(364)을 형성한다. 여기서, 제5 가이드 시트(360)를 제2 베이스 시트(310)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제5 절취선(364) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제6 가이드 시트(370)는 제2 베이스 시트(310)의 제4 장변(318) 일측부에 형성된다. 제6 가이드 시트(370)는 제2 베이스 시트(310)와 동일 재질로 형성되며, 제2 베이스 시트(310)의 제4 장변(318) 방향 일측부(즉, 제3 단변(312) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제6 가이드 시트(370)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제6 가이드 홀(372)이 형성된다.
제6 가이드 시트(370)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제2 베이스 시트(310)와 연결되는 부분에 제6 가이드 시트(370)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제6 절취선(374)을 형성한다. 여기서, 제6 가이드 시트(370)를 제2 베이스 시트(310)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제6 절취선(374) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제7 가이드 시트(380)는 제2 베이스 시트(310)의 제3 장변(316) 타측부에 형성된다. 제7 가이드 시트(380)는 제2 베이스 시트(310)와 동일 재질로 형성되며, 제2 베이스 시트(310)의 제3 장변(316) 방향 타측부(즉, 제4 단변(314) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제7 가이드 시트(380)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제7 가이드 홀(382)이 형성된다.
제7 가이드 시트(380)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제2 베이스 시트(310)와 연결되는 부분에 제7 가이드 시트(380)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제7 절취선(384)을 형성한다. 여기서, 제7 가이드 시트(380)를 제2 베이스 시트(310)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제7 절취선(384) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
제8 가이드 시트(390)는 제2 베이스 시트(310)의 제4 장변(318) 타측부에 형성된다. 제8 가이드 시트(390)는 제2 베이스 시트(310)와 동일 재질로 형성되며, 제2 베이스 시트(310)의 제4 장변(318) 방향 타측부(즉, 제4 단변(314) 방향)에서 외부 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 제8 가이드 시트(390)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합하기 위해 사용되는 제조용 지그(미도시)에 결합하기 위한 하나 이상의 제8 가이드 홀(392)이 형성된다.
제8 가이드 시트(390)는 제2 링형 안테나(300)를 링 형상으로 결합한 후에 제거되며, 이를 위해 제2 베이스 시트(310)와 연결되는 부분에 제8 가이드 시트(390)의 절취를 위한 복수의 홀이 형성되어 제8 절취선(394)을 형성한다. 여기서, 제8 가이드 시트(390)를 제2 베이스 시트(310)로부터 제거할 수 있는 구성이라면 제8 절취선(394) 이외에도 다양하게 변형이 가능하다.
이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200)의 외주에 제2 링형 안테나(300)를 배치하여 형성된다. 이때, 도 14를 참조하면, 이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200)의 제1 단자(222)에 제2 링형 안테나(300)의 제5 단자(324)를 배치한 상태에서 비아 홀을 형성하여, 제1 단자(222)와 제5 단자(324)를 전기적으로 연결한다. 이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200)의 제3 단자(226)에 제2 링형 안테나(300)의 제4 단자(322)를 배치한 상태에서 비아 홀을 형성하여, 제3 단자(226)와 제4 단자(322)를 전기적으로 연결한다.
그에 따라, 제1 링형 안테나(200)의 제1 방사 패턴(230)과 제2 링형 안테나(300)의 제2 방사 패턴(330)은 하나의 나선형 구조의 안테나를 형성하여 NFMI 안테나로 동작한다.
한편, 제1 링형 안테나(200) 및 제2 링형 안테나(300)는 양면에 커버레이 시트(미도시)가 배치되기 때문에 두 안테나 간의 절연 상태를 유지한다.
이때, 제1 링형 안테나(200) 및 제2 링형 안테나(300)의 양단(즉, 양 단변)은 링 형상으로 변형되는 과정에서 방사 패턴(즉, 제1 방사 패턴(230) 및 제2 방사 패턴(330))의 일부가 외부로 노출되어 절연을 유지하지 못할 수도 있다.
이에, 이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200) 및 제2 링형 안테나(300) 사이에 절연제 또는 접착제가 배치될 수도 있다.
이처럼, 이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200)의 외주에 제2 링형 안테나(300)를 배치함으로써, 동일 형상 및 동일 크기에서 인덕턴스를 최대화하여 안테나 성능을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 15를 참조하면, 이중 링형 안테나(100)는 이어 모듈에 실장되는 코인형 배터리(420)의 외주에 배치된다. 즉, 이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200)의 내주가 이어 모듈의 코인형 배터리(420)의 측면 외주를 둘러싸게 배치되고, 제2 링형 안테나(300)이 제1 링형 안테나(200)의 내주를 둘러싸게 배치된다.
이때, 이중 링형 안테나(100)는 제1 링형 안테나(200)와 코인형 배터리(420) 사이에 배치되는 자성 시트(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 여기서, 자성 시트는 페라이트 시트, 연성 폴리머 시트 등으로 구성될 수 있다.
이중 링형 안테나(100)는 코인형 배터리(420)의 외주와 이어 모듈의 하우징 사이에 배치될 수도 있다. 즉, 이중 링형 안테나(100)는 내주가 코인형 배터리(420)의 측면 외주를 둘러싸고, 외주가 하우징의 내부 벽면에 인접하도록 배치될 수 있다.
이중 링형 안테나(100)는 단자 시트(즉, 제1 단자 시트(220) 및 제2 단자 시트(320))의 제1 단자(222) 및 제3 단자(226)를 통해 회로기판과 연결된다. 즉, 단자 시트가 이중 링형 안테나(100)의 외부 방향으로 굽어지고, 단자 시트에 형성된 제1 단자(222) 및 제3 단자(226)가 이중 링형 안테나(100)의 외부에 배치된 회로기판에 연결된다. 이때, 제1 단자(222) 및 제3 단자(226)는 납땜을 통해 회로기판에 전기적으로 연결되거나, 도전성 접착제를 통해 회로기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16을 참조하면, 이중 링형 안테나(100)는 코인형 배터리(420) 및 이어 모듈의 회로기판(440) 외주에 배치될 수도 있다. 즉, 이중 링형 안테나(100)는 내주가 코인형 배터리(420)의 외주 및 코인형 배터리(420)의 일면에 배치된 회로기판(440)의 외주를 둘러싸게 배치된다.
이중 링형 안테나(100)는 단자 시트(즉, 제1 단자 시트(220) 및 제2 단자 시트(320))의 제1 단자(222) 및 제3 단자(226)를 통해 회로기판(440)과 연결된다. 즉, 단자 시트가 이중 링형 안테나(100)의 내부 방향으로 굽어지고, 단자 시트에 형성된 제1 단자(222) 및 제3 단자(226)가 이중 링형 안테나(100)의 내부에 배치된 회로기판(440)에 연결된다. 이때, 제1 단자(222) 및 제3 단자(226)는 납땜을 통해 회로기판(440)에 전기적으로 연결되거나, 도전성 접착제를 통해 회로기판(440)에 전기적으로 연결될 수 있다.
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.
100: 이중 링형 안테나 200: 제1 링형 안테나
210: 제1 베이스 시트 220: 제1 단자 시트
222: 제1 단자 224: 제2 단자
226: 제3 단자 230: 제1 방사 패턴
240: 제1 연결 패턴 250: 제1 저항 패턴
260: 제1 가이드 시트 270: 제2 가이드 시트
280: 제3 가이드 시트 290: 제4 가이드 시트
300: 제2 링형 안테나
310: 제2 베이스 시트 320: 제2 단자 시트
322: 제4 단자 324: 제5 단자
330: 제2 방사 패턴 340: 제2 연결 패턴
350: 제2 저항 패턴 360: 제5 가이드 시트
370: 제6 가이드 시트 380: 제7 가이드 시트
390: 제8 가이드 시트 420: 코인형 배터리
440: 회로기판

Claims (15)

  1. 이어 모듈에 실장되는 링형 안테나에 있어서,
    일면에 제1 방사 패턴이 형성되고, 상기 이어 모듈에 실장된 코인형 배터리의 외주를 따라 배치된 제1 링형 안테나; 및
    일면에 제2 방사 패턴이 형성되고, 상기 제1 링형 안테나의 외주를 따라 배치된 제2 링형 안테나를 포함하는 링형 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링형 안테나의 지름은 상기 제2 링형 안테나의 지름보다 짧게 형성된 링형 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 링형 안테나는,
    상기 제1 방사 패턴의 일단에 연결된 제1 단자;
    상기 제1 방사 패턴의 타단에 연결된 제2 단자; 및
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자와 이격된 제3 단자를 포함하는 링형 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 링형 안테나는,
    상기 제2 방사 패턴의 일단에 연결되고, 상기 제1 링형 안테나의 제2 단자에 연결된 제4 단자; 및
    상기 제2 방사 패턴의 타단에 연결되고, 상기 제1 링형 안테나의 제3 단자와 연결된 제5 단자를 포함하는 링형 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단자는 및 상기 제2 단자는 상기 이어 모듈의 회로기판에 연결된 링형 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링형 안테나 및 상기 제2 링형 안테나 사이에는 절연제, 접착제 및 커버레이 중 선택된 하나가 개재된 링형 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링형 안테나는,
    연성의 제1 베이스 시트;
    상기 제1 베이스 시트의 일측 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성된 제1 단자 시트;
    상기 제1 단자 시트의 일면에 형성된 제1 단자;
    상기 제1 단자 시트의 일면에 상기 제1 단자와 이격되어 형성된 제2 단자;
    상기 제1 단자 시트의 일면에 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자와 이격되어 형성된 제3 단자; 및
    상기 제1 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 상기 제1 단자와 연결되고, 타단이 상기 제2 단자와 연결된 방사 패턴을 포함하는 링형 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 링형 안테나는,
    상기 제1 베이스 시트의 타면에 형성되고, 일단이 상기 제1 방사 패턴의 타단과 연결되고 타단이 상기 제2 단자와 연결된 제1 연결 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 링형 안테나는,
    상기 제1 베이스 시트의 타면에 형성되어 상기 방사 패턴과 연결된 제1 저항 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 링형 안테나는,
    연성의 제2 베이스 시트;
    상기 제2 베이스 시트의 일측 장변에서 외부 방향으로 연장되어 형성된 제2 단자 시트;
    상기 제2 단자 시트의 일면에 형성된 제4 단자;
    상기 제2 단자 시트의 일면에 상기 제4 단자와 이격되어 형성된 제5 단자; 및
    상기 제2 베이스 시트의 일면에 형성되고, 일단이 상기 제4 단자와 연결되고, 타단이 상기 제5 단자와 연결된 방사 패턴을 포함하는 링형 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 링형 안테나는,
    상기 제2 베이스 시트의 타면에 형성되고, 일단이 상기 제2 방사 패턴의 타단과 연결되고 타단이 상기 제5 단자와 연결된 제2 연결 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 링형 안테나는,
    상기 제2 베이스 시트의 타면에 형성되어 상기 방사 패턴과 연결된 제2 저항 패턴을 더 포함하는 링형 안테나.
  13. 하우징;
    상기 하우징에 수용된 코인형 배터리; 및
    상기 코인형 배터리의 외주 및 상기 하우징 사이에 배치된 제1항에 기재된 링형 안테나를 포함하는 이어 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 링형 안테나의 내부에 수용되되 상기 코인형 배터리의 상부에 배치된 회로기판을 더 포함하고,
    상기 링형 안테나의 단자 시트는 내부 방향으로 굽어 상기 회로기판에 연결된 이어 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 링형 안테나의 전극 시트는 내부 방향으로 굽어 상기 코인형 배터리의 단자에 연결된 이어 모듈.
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