KR102089658B1 - Communication System - Google Patents
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Abstract
인체에 착용가능한 통신장치에 따르면, RF 신호를 송수신하는 안테나 패턴, 통신장치를 제어하는 메인보드 및 메인보드에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.According to a communication device wearable on the human body, an antenna pattern for transmitting and receiving RF signals, a main board for controlling the communication device, and a power supply unit for supplying power to the main board may be included.
Description
인체에 착용가능한 통신장치가 개시된다.Disclosed is a communication device wearable on a human body.
고령 인구의 증가에 따라, 환자의 의료정보를 수집하기 위하여 인체의 내부에 이식하거나, 또는 외부에 부착 또는 착용하는 기술에 대한 연구가 활발하다. 인체의 내부에 이식되거나, 외부에 부착 또는 착용되는 통신장치는 인체의 생체신호를 측정하여 무선으로 데이터를 송신하고, 외부로부터 무선으로 데이터를 수신할 수 있다.As the elderly population increases, research into technology for implanting the inside of the human body or attaching or wearing the outside of the human body is actively conducted to collect medical information of the patient. A communication device that is implanted inside or attached to or worn inside the human body may measure a biosignal of the human body and transmit data wirelessly and receive data wirelessly from the outside.
방사효율이 향상된 인체 착용형 통신장치를 제공한다. 해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.Provided is a wearable communication device with improved radiation efficiency. The technical problem to be solved is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 인체에 착용가능한(wearable) 통신장치는 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하는 안테나 패턴; 상기 통신장치를 제어하는 메인보드; 상기 메인보드에 전원을 공급하는 전원 공급부;를 포함하고, 상기 안테나 패턴은 상기 메인보드 및 상기 전원 공급부의 상단에 적층된 형태로 구현된다.To solve the above technical problem, a wearable communication device for a human body includes an antenna pattern for transmitting and receiving radio frequency (RF) signals; A main board that controls the communication device; It includes; a power supply for supplying power to the main board; and, the antenna pattern is implemented in a stacked form on top of the main board and the power supply.
상기된 바에 따르면, 인체에 착용가능한 제약조건을 만족하면서도 방사효율이 향상된 통신장치를 구현할 수 있다.According to the above, it is possible to implement a communication device with improved radiation efficiency while satisfying the wearable constraints on the human body.
도 1은 본 실시예에 따른 통신장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2a는 도 1에 도시된 통신장치의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 2b는 도 1에 도시된 통신장치의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시된 통신장치의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 1에 도시된 통신장치의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 실시예에 따른 안테나 패턴의 다양한 예들을 도시한 도면이다.
도 4b는 본 실시예에 따른 안테나 패턴의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 연결수단들의 연결형태의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 안테나 패턴에 포함된 피더(feeder)의 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 통신장치가 적층된 구조의 일 예를 도시한 도면이다.1 is a view showing an example of a communication device according to the present embodiment.
2A is a diagram illustrating another example of the communication device shown in FIG. 1.
2B is a diagram illustrating another example of the communication device shown in FIG. 1.
3A is a diagram illustrating another example of the communication device shown in FIG. 1.
3B is a diagram illustrating another example of the communication device shown in FIG. 1.
4A is a diagram illustrating various examples of an antenna pattern according to the present embodiment.
4B is a diagram showing another example of the antenna pattern according to the present embodiment.
5 is a view showing an example of a connection type of the connecting means according to the present embodiment.
6 is a diagram illustrating an example of a structure of a feeder included in the antenna pattern shown in FIG. 1.
7 is a diagram illustrating an example of a structure in which a communication device according to the present embodiment is stacked.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 실시예에 따른 통신장치(100)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 통신장치(100)는 안테나 패턴(110), 메인보드(120) 및 전원 공급부(130)로 구성된다.1 is a diagram showing an example of a
도 1에 도시된 통신장치(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.In the
본 실시예에 따른 통신장치(100)는 착용가능한(wearable) 안테나가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 이식형(implant) 안테나가 될 수도 있다. 이때, 착용가능한 안테나는 인체의 피부 표면에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 통신장치(100)가 인체에 착용가능한 안테나일 경우, 통신장치(100)는 체내에 있는 이식형 안테나 및 인체 외부의 장치들 중 적어도 어느 하나와 통신할 수 있다.For example, when the
이하에서는 설명의 편의를 위하여 통신장치(100)는 착용가능한 안테나가 인체 외부의 장치들과 통신하는 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, for convenience of description, the
안테나 패턴(110)은 RF(Radio Frequency) 신호를 송수신한다. 예를 들어 설명하면, 안테나 패턴(110)은 RF 신호를 통신대상인 장치와 송수신한다.The
본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 접지면(미도시)과 연결된 상태에서 RF 신호가 공진함에 따라 스탠딩 빔(standing beam)이 형성될 수 있다.The
이때, 본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 WBAN(Wireless Body Area Network) 기술에 따라 신호를 송수신할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 좀 더 상세히 설명하면, 안테나 패턴(100)은 사용환경에 따라 medical WBAN 기술 또는 non-medical WBAN 기술을 이용하여 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 안테나 패턴(110)은 2.4GHz 대역에서 WBAN 기술에 따른 신호를 송수신할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.At this time, the
본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 도전체로 구성되며, 안테나 패턴(110)을 중심에 두고 상하에 절연체가 부착되는 형태로 안테나 레이어(layer)가 구성될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 도전체는 구리(copper), 금(gold) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 전류를 통하게 하는 특성을 가지는 금속을 포함할 수도 있다.The
이에 따라, 안테나 레이어는 안테나 패턴(110), 안테나 패턴(110)에 절연체를 부착하기 위하여 접착력을 가지는 어데시브 레이어(adhesive layer) 및 절연특성 및 유연성을 가지는 폴리마이드 레이어(polymide layer)를 포함할 수 있다.Accordingly, the antenna layer includes an
본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 단방향 방사 패턴 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 설명하면, 안테나 패턴(110)은 마이크로 스트립 패치 안테나 또는 모노폴 안테나 등과 같이 접지면이 존재하고, 접지면이 존재함에 따라 안테나 패턴(110)은 단방향 방사를 수행할 수 있다. 단방향 방사를 수행함에 따라, 인체 방향으로의 방사전력이 감소하게 됨에 따라, 통신장치(100)의 방사효율이 증가할 수 있다. 이와 같은 안테나 패턴(110)은 다양한 형태로 구현될 수 있고, 이에 관하여 이하 도 4에서 상세히 설명한다.The
메인보드(120)는 통신장치(100)를 제어한다. 예를 들어 설명하면, 메인보드(120)는 아날로그 칩(analog chip) 및 RF 칩(Radio Frequency chip)이 PCB(Printed Circuit Board)에 부착 또는 마운트(mount)되거나, 삽입 또는 임베디드(embedded)된 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다른 기능을 수행하는 칩들을 더 포함할 수도 있다. 또한, 본 실시예에 따른 PCB는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)가 될 수도 있다.The
전원 공급부(130)는 메인보드(120)에 전원을 공급한다. 예를 들어 설명하면, 전원 공급부(130)는 베터리(battery)가 될 수 있고, 이때, 베터리는 플렉서블 베터리(flexible battery)가 될 수 있다.The
본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 메인보드(120) 및 전원 공급부(130)의 상단에 적층된 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 안테나 패턴(110)은 통신장치(100)가 인체에 착용된 경우, 인체로부터 가장 멀리 떨어져서 위치하기에 인체와의 유격거리가 커짐에 따라, 통신장치(100)는 높은 방사효율(radiation efficiency)을 가질 수 있다. 이러한 구조에 관하여 이하 도 3에서 좀 더 상세히 설명한다.The
또한, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 안테나 패턴(110), 메인보드(120) 및 전원 공급부(130)가 적층된 형태로 구현되고, 안테나 패턴(110)이 통신장치(100)의 최상단에 적층될 수 있다. 이러한 경우, 통신장치(100)는 안테나 패턴(110)이 메인보드(120) 및 전원 공급부(130)의 상단에 적층된 형태, 또는 안테나 패턴(110), 전원 공급부(130) 및 메인보드(120)가 순차적으로 적층된 형태로 구현될 수 있다. 안테나 패턴(110), 전원 공급부(130) 및 메인보드(120)가 순차적으로 적층된 형태에 관하여 이하 도 2a 내지 도 2b에서 상세히 설명하고, 안테나 패턴(110)이 메인보드(120) 및 전원 공급부(130)의 상단에 적층된 형태에 관하여 이하 도 3a 내지 도 3b에서 상세히 설명한다.In addition, the
이에 따라, 안테나 패턴(110)이 통신장치(100)의 최상단에 위치함에 따라, 안테나 패턴(110)의 방사패턴이 인체로 흡수되는 현상을 감소시킬 수 있고, 통신장치(100)가 높은 방사효율을 가질 수 있고, 또한, 전원 공급부(130)가 적층구조로 구현됨에 따라 전원 공급부(130)의 용량을 증가시킬 수 있다. 이러한 구조에 관하여 이하 도 2a 내지 도 2b에서 좀 더 상세히 설명한다.Accordingly, as the
이처럼, 본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)이 통신장치(100)의 최상단에 위치하는 적층구조로 구현됨에 따라, 통신장치(100)는 방사 효율을 증가시킬 수 있고, 또한, 전원 공급부(130)의 용량이 증가될 수 있다.As described above, as the
이하 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에서 도 1에 도시된 통신장치(100)의 다양한 실시예들에 관하여 설명한다. 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 통신장치(100)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또한, 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 통신장치(100)는 도 1에 도시된 통신장치(100)의 실시예들에 해당하기에, 도 1에서 기재한 내용은 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 통신장치(100)에도 적용이 가능하기에 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, various embodiments of the
도 2a는 도 1에 도시된 통신장치(100)의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 2a를 참조하면, 통신장치(100)는 안테나 패턴(110), 안테나 레이어(112), 매질(114), 메인보드(120), 적어도 하나 이상의 연결수단들(1291 내지 1294), 전원 공급부(130), 전극 인터페이스(140) 및 전극(145)로 구성되고, 메인보드(120)는 FPCB(122), RF 제어부(124), 전원 제어부(125), 로직 제어부(126) 및 접지면(ground plane)(128)로 구성된다. 다만, 도 2a에서는 설명의 편의를 위하여 접지면(128)이 메인보드(120)에 포함되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 접지면(128)은 메인보드(120)에 포함되지 않고, 전원 공급부(130)의 상단 커버로 구현될 수도 있다.2A is a diagram illustrating another example of the
도 2a는 도 1에 도시된 통신장치(100)에 대한 측면도(side view)에 해당한다. 통신장치(100)가 인체에 착용된 경우를 예로 들어 설명하면, 전극(145)이 인체에 가장 가깝게 위치하고, 안테나 레이어(112) 또는 안테나 레이어(112)에 포함된 안테나 패턴(110)이 인체로부터 가장 멀게 위치하게 된다.FIG. 2A corresponds to a side view of the
또한, 본 실시예에 따른 통신장치(100)가 착용형 medical WBAN 기술을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하면, 통신장치(100)는 약 1.5mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 안테나 레이어(112)는 약 0.15mm 이하의 두께를 가질 수 있고, 매질(114)은 약 0.65mm의 두께를 가질 수 있고, FPCB(122)는 약 0.15mm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Also, when the
안테나 패턴(110)은 신호를 송수신한다. 이때, 안테나 패턴(110)은 안테나 레이어(112)에 포함될 수 있다.The
또한, 본 실시예에 따른 안테나 레이어(112)에는 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아(interconnect via)(미도시)가 마련될 수 있다. 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아는 안테나 패턴(110)의 주변에 마련될 수 있고, 이에 따라, 안테나 패턴(110)으로부터 송수신되는 신호로부터 회절에 따른 인체 방향으로의 back-lobe가 생성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 통신장치(100)의 방사효율이 증가될 수 있다. 안테나 레이어(112)에 마련되는 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아에 관하여 이하 도 7에서 좀 더 상세히 설명한다.Also, at least one interconnect via (not shown) may be provided in the
매질(114)은 안테나 패턴(110) 하단의 공간을 나타낸다. 이때, 매질(114)은 서브스트레이트(substrate)의 매질(114)이 될 수 있다.The medium 114 represents a space under the
좀 더 상세히 설명하면, 매질(114)은 안테나 패턴(110)을 포함하는 안테나 레이어(112) 하단의 공간을 나타낼 수 있다. 이때, 안테나 패턴(110) 하단의 공간은 통신장치(100) 내에서 안테나 레이어(112) 및 메인보드(120)에 의하여 정의되는 공간일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 통신장치(100)의 각 유닛들 또는 장치들의 배열형태에 따라, 안테나 레이어(112) 또는 안테나 패턴(110)의 하단에 존재하는 공간을 모두 포함할 수 있다.In more detail, the medium 114 may represent a space under the
또한, 안테나 레이어(112)의 하단 및 메인보드(120)의 상단 사이의 공간에 안테나 레이어(112)를 지지하며, 통신장치(100)가 평평한 구조를 가지도록 외곽 높이를 균일하게 맞추어 주는 중간 연결 레이어(middle interconnect layer)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이에 관하여, 이하 도 7에서 좀 더 상세히 설명한다.In addition, an intermediate connection that supports the
본 실시예에 따른 매질(114)은 dielectric constant 및 loss tangent를 모두 고려하여 선택된 물질로 구현될 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 본 실시예에 따른 매질(114)은 낮은 loss tangent를 지닌 물질로 채워질 수 있다.The medium 114 according to the present embodiment may be implemented with a material selected in consideration of both dielectric constant and loss tangent. In more detail, the medium 114 according to the present embodiment may be filled with a material having a low loss tangent.
통신장치(100)가 인체 착용형 통신장치(100)인 경우, 고유전율 및 유한한 전도성을 가지는 인체의 전기적 특성으로 인하여, 통신장치(100)의 방사효율의 성능이 열화된다. 그러하기에, 안테나 패턴(100) 하단의 공간인 매질(114)은 안테나 패턴(110)에서 방사되는 신호의 공진주파수에 대한 방사효율을 향상시키기 위한 loss tangent를 가지는 물질로 채워질 수 있다.When the
따라서, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 인체 착용형 센서 플랫폼의 크기에 해당하는 약 70×25×1.5mm3 이하의 크기를 가지면서, 방사효율을 증가시키기 위하여 매질(114)에 낮은 loss tangent를 지닌 물질을 채운다.Therefore, the
예를 들어 설명하면, 매질(114)에 loss tangent가 낮은 물질이 채워지는 경우, 매질(114)을 통과하는 신호에 대하여 매질(114)에서 흡수되는 에너지가 감소한다. 즉, 매질(114)에 loss tangent가 낮은 물질이 채워지는 경우, 통신장치(100)의 방사효율이 증가하게 된다. 그러하기에, 통신장치(100)는 서브스트레이트의 매질(114)에 적절한 dielectric constant를 가지며 낮은 loss tangent를 지니는 물질이 채워지도록 구현하고, 이에 따라, 통신장치(100)의 방사효율을 증가시킬 수 있다.For example, when the medium 114 is filled with a substance having a low loss tangent, energy absorbed from the medium 114 is reduced for a signal passing through the medium 114. That is, when the medium 114 is filled with a material having low loss tangent, the radiation efficiency of the
통신장치(100)의 서브스트레이트의 매질(114)에 채워질 물질에 대한 dielectric constant 및 loss tangent는 표 1과 같이 도시될 수 있다.The dielectric constant and loss tangent for a material to be filled in the substrate medium 114 of the
상기 표 1에 도시된 바와 같이, kapton Polyimide는 PDMS와 유사한 dielectric constant를 가지면서도 PDMS보다 낮은 loss tangent를 가진다.As shown in Table 1, kapton Polyimide has a dielectric constant similar to PDMS, but has a lower loss tangent than PDMS.
또한, Rogers RT5880, Rogers RT6010은 PDMS에 비하여 현저히 낮은 loss tangent를 가지고, FR-4는 PDMS와 유사한 loss-tangent를 가진다.In addition, Rogers RT5880 and Rogers RT6010 have significantly lower loss tangent than PDMS, and FR-4 has loss-tangent similar to PDMS.
그러하기에, 예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 적절한 dielectric constant를 가지며 낮은 loss tangent를 지니는 물질은 공기(air), kapton Polyimide, Rogers RT5880, Rogers RT6010 및 FR-4 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Therefore, for example, a material having a suitable dielectric constant and a low loss tangent according to this embodiment may be any one of air, kapton Polyimide, Rogers RT5880, Rogers RT6010 and FR-4, , But is not limited to this.
또한, 다른 예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 적절한 dielectric constant를 가지며 낮은 loss tangent를 지니는 물질은 Teflon, PolyEthylene, Polyolefin, Polystyrene, Polyvinal formal, Nylon, Quartz, Pyrex Glass, water 등을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 표 2는 이와 같이 물질들 각각에 대한 loss tangent(@3GHz)를 나타낸다.Also, for another example, a material having an appropriate dielectric constant and having a low loss tangent according to this embodiment may further include Teflon, PolyEthylene, Polyolefin, Polystyrene, Polyvinal formal, Nylon, Quartz, Pyrex Glass, water, etc. However, it is not limited thereto. Table 2 shows the loss tangent (@ 3 GHz) for each of these materials.
이에 따라, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 얇고 유연한 구조를 가지면서도, 서브스트레이트의 매질(114)에서 흡수되는 에너지의 양을 감소시킴에 따라, 통신장치(100)의 방사효율을 증가시킬 수 있다.Accordingly, the
메인보드(120)는 통신장치(100)를 제어한다. 예를 들어 설명하면, 메인보드(120)는 FPCB(122), FPCB(122)에 부착 또는 마운트된 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)로 구성될 수 있고, FPCB(122)는 접지면(128)을 더 포함할 수 있다. 즉, 메인보드(120)는 패시브 임베딩(passive embedding)된 형태로 구현될 수 있다.The
RF 제어부(124)는 통신장치(100)의 RF통신을 제어한다. 예를 들어 설명하면, RF 제어부(124)는 RF통신을 제어하는 RF 칩이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
이에 따라, 본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 메인보드(120)의 RF 제어부(124)가 존재하지 않는 영역의 상단에 적층된 형태로 구현될 수 있다. 도 2a를 참조하여 예를 들어 설명하면, 안테나 패턴(110)은 FPCB(112) 중 메인보드(120)의 RF 제어부(124)가 존재하는 영역의 상단(1131) 외의 영역(1132)에 적층된 형태로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 본 실시예에 따른 RF 제어부(134)는 메인보드(120)의 외곽에 위치할 수 있다.Accordingly, the
이처럼, 안테나 패턴(110)이 RF 제어부(124)가 존재하지 않는 영역의 상단에 적층된 형태로 구현됨에 따라, 안테나 패턴(110)에서 송수신되는 신호가 RF 제어부(124)의 동작에 따른 신호와 간섭되는 현상을 방지할 수 있다. As described above, as the
전원 제어부(125)는 전원 공급부(130)에 의하여 공급되는 전원을 제어한다. 예를 들어 설명하면, 전원 제어부(125)는 PMIC(Power Management IC)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
로직 제어부(126)는 통신장치(100)의 전반적인 기능을 제어한다. 예를 들어 설명하면, 로직 제어부(126)는 통신장치(100)의 전반적인 기능을 제어하는 AFE(Analog Front End) 보드, DSP(Digital Signal Processing) 칩, CPU(Central Processing Unit) 칩을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
또한, 본 실시예에 따른 FPCB(122)는 접지면(128)을 더 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 본 실시예에 따른 접지면(128)은 전원 공급부(130)의 상단 커버(cover)로 구현될 수도 있다. 이때, 접지면(128)이 전원 공급부(130)의 상단 커버로 구현된다 함은 전원 공급부(130)의 상단 커버의 코팅(coating)을 접지면으로 구현하는 경우를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the
예를 들어 설명하면, 접지면(128)은 FPCB(122)의 멀티 레이어 중 하나 또는 복수의 레이어로 포함되거나, 또는 전원 공급부(130)의 상단 커버로 구현될 수 있다. 접지면(128)이 FPCB(122)에 포함되는 경우, 접지면(128)은 FPCB(122)의 하단에 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the
이에 따라, 접지면(128) 및 전원 공급부(130)는 안테나 패턴(110)으로부터 방사되는 신호가 인체로 흡수되는 에너지의 양을 감소시키기 위한 쉴딩(shielding) 기능을 수행할 수 있다.Accordingly, the
제1 내지 제4 연결수단들(1291 내지 1294)은 안테나 패턴(110)과 메인보드(120)를 연결하거나, 또는, 전원 제어부(125)와 전원 공급부(130)를 연결한다. 이때, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)은 메인보드(120)에 포함된 FPCB(122)의 신호면과 연결될 수 있고, 제3 연결수단(1293)은 메인보드(120) 또는 전원 공급부(130)에 마련되는 접지면(128)과 연결될 수 있다.The first to fourth connecting
본 실시예에 따른 제1 내지 제4 연결수단들(1291 내지 1294)은 via hole에 납과 같은 전도성 물질이 채워짐에 따른 thru via 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 설명하면, 제4 연결수단(1294)은 메탈 트랙(metal track)의 형태로 구현될 수도 있다.The first to fourth connecting
좀 더 상세히 설명하면, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 안테나 패턴(110)이 메인보드(120) 및 전원 공급부(130) 중 적어도 어느 하나의 상단에 적층된 형태로 구현됨에 따라, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)은 안테나 패턴(110)과 메인보드(120)를 연결하기 위하여 thru via 형태로 구현되고, 제3 연결수단(1293)은 안테나 패턴(110)과 접지면(128)을 연결하기 위하여 thru via 형태로 구현된다.In more detail, as the
제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)은 안테나 패턴(110)과 메인보드(120)를 연결함에 따라, RF 제어부(124)에서 출력되는 RF 신호를 안테나 패턴(110)으로 전달한다. As the first to second connecting
또한, 도 2a는 RF 제어부(124)에서 밸런스드 신호(balanced signal) 또는 차이 신호(differential signal)가 출력되는 경우에 따라 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)이 마련되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, RF 제어부(124)에서 언-밸런스드 신호(un-balanced signal)가 출력되는 경우에는 제1 연결수단(1291)만이 마련될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1992)이 마련된 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않는다.In addition, FIG. 2A is an example in which the first to second connecting
예를 들어 설명하면, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292) 각각은 안테나 패턴(110)과 메인보드(120) 사이의 공간을 관통하도록 구현될 수 있다. 이러한 경우, 안테나 패턴(110)과 메인보드(120) 사이의 공간은 매질(114)이 될 수 있다.For example, each of the first to second connection means 1291 and 1292 may be implemented to penetrate the space between the
또한, 본 실시예에 따른 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292) 각각은 안테나 패턴(110)과 메인보드(120) 사이의 공간을 수직으로 관통하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Further, each of the first to second connection means 1291 and 1292 according to the present exemplary embodiment may be implemented to vertically penetrate the space between the
예를 들어 설명하면, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)은 안테나 패턴(110)에 마련되는 안테나 피더(antenna feeder)와 연결되어, Thru via 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292) 각각은 fedding via가 될 수 있다. 이처럼, 연결수단들(1291 및 1292) 각각이 Thru via 형태로 구현됨에 따라, 피더(feeder)의 손실을 최소화하고, 또한, 방사효율을 개선시키고, 통신장치(100)의 설계공간을 최소화할 수 있다.For example, the first to second connecting
추가적으로, 매질(114)이 공기로 구현되는 경우, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)은 안테나 패턴(110) 및 안테나 레이어(112)를 지지(support)할 수 있다. 그러하기에, 안테나 레이어(112) 및 메인보드(120) 사이의 공간이 비워져 있는 경우에도, 안테나 레이어(112) 및 메인보드(120)가 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)에 의하여 지지될 수 있다.Additionally, when the medium 114 is implemented with air, the first to second connecting
또한, 이에 한정되지 않고, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 안테나 패턴(110)과 접지면(128)을 연결하는 적어도 하나 이상의 제3 연결수단(1293)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 제3 연결수단(1293)은 쇼팅핀(shorting pin)이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 제3 연결수단(1293)은 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)과 같이 Thru via 형태로 구현될 수 있다. 이와 같이, 제3 연결수단(1293)은 안테나 패턴(110)과 메인보드(120) 사이의 공간을 수직으로 관통하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In addition, the present invention is not limited thereto, and the
본 실시예에 따른 통신장치(100)에 제3 연결수단(1293)이 마련됨에 따라, 통신장치(100)는 안테나 패턴(110)이 인버티드(inverted) 구조를 사용함에 따른 소형화를 보장할 수 있다.As the third connection means 1293 is provided in the
제4 연결수단(1294)는 전원 제어부(125)와 전원 공급부(130)을 연결한다. 예를 들어 설명하면, 제4 연결수단(1294)은 파워 비아(power via)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다The fourth connection means 1294 connects the
제1 내지 제3 연결수단들(1291 내지 1293)에 관하여 이하 도 4 내지 도 6에서 좀 더 상세히 설명한다.The first to third connecting
전원 공급부(130)는 메인보드(120)에 전원을 공급한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전원 공급부(130)의 상단 커버는 접지면(128)의 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
예를 들어 설명하면, 접지면(128)이 전원 공급부(130)의 상단 커버에 코팅됨에 따라, 전원 공급부(130)의 상단 커버가 접지면(128)의 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, as the
이와 같이, 전원 공급부(130)의 상단 커버가 접지면(128)의 형태로 구현됨에 따라, 통신장치(100)의 두께가 더욱 얇아질 수 있다.As such, as the upper cover of the
전극 인터페이스(140)는 전극(145)과 메인보드(120)간을 인터페이싱한다. 또한, 본 실시예에 따른 전극 인터페이스(140)는 통신장치(100)의 하단 커버의 기능을 수행할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.The electrode interface 140 interfaces between the electrode 145 and the
전극(145)은 인체로부터 신호를 검출한다. 본 실시예에 따른 전극(145)은 인체의 피부 표면에 부착된 상태로 생체신호를 검출할 수 있다. 전극(145)에서 검출된 생체신호는 로직 제어부(126)에 의하여 처리될 수 있다.The electrode 145 detects a signal from the human body. The electrode 145 according to the present embodiment can detect a biosignal while being attached to the human skin surface. The biosignal detected at the electrode 145 may be processed by the
이에 따라, 통신장치(100)는 초박/소형이면서도 향상된 방사효율을 가질 수 있다.Accordingly, the
도 2b는 도 1에 도시된 통신장치(100)의 또 다른 예를 도시한 도면이다. 도 2b에 도시된 통신장치(100)는 메인보드(120)가 엑티브 임베딩(active embedding)된 경우를 제외하고는 도 2a에 도시된 통신장치(100)와 동일하기에, 중복되는 설명은 생략한다.2B is a diagram showing another example of the
도 2b를 참조하면, 메인보드(120)는 FPCB(122), FPCB(122)에 삽입 또는 임베디드된 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)로 구성될 수 있고, FPCB(122)는 접지면(128)을 더 포함할 수 있다. 즉, 메인보드(120)는 칩 임베딩(chip embedding) 기술 중 액티브 임베딩(active embedding) 기술에 따라 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2B, the
이에 따라, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126) 각각을 연결하기 위한 커넥터(123)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 커넥터(123)는 전도체로 구성된 메탈 트랙(metal track)이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Accordingly, the
액티브 임베딩에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, FPCB(122)에 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)가 임베디드된 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 FPCB(122)는 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)을 탑재하고 있는 임베디드 FPCB가 될 수 있다.In more detail about the active embedding, the
이와 같이, 도 2b에 도시된 통신장치(100)에 따르면 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)가 FPCB(112)에 삽입 또는 임베디드됨에 따라, 통신장치(100)의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있다.As described above, according to the
도 3a는 도 1에 도시된 통신장치(100)의 또 다른 예를 도시한 도면이다. 도 3a는 도 1에 도시된 통신장치(100)에 대한 측면도(side view)에 해당한다. 또한, 도 3a에 도시된 통신장치(100)는 도 2a에 도시된 통신장치(100)와 동일한 기능을 수행하는 유닛 또는 장치들이 도 2a에 도시된 통신장치(100)와 다른 형태로 배열된 경우에 해당한다. 이에 따라, 도 2a의 통신장치(100)와 관련한 설명은 도 3a의 통신장치(100)에도 적용이 가능하기에, 중복되는 설명은 생략한다.3A is a diagram illustrating another example of the
도 3a를 참조하면, 안테나 패턴(110)은 메인보드(120) 및 전원 공급부(130)의 상단에 적층된 형태로 구현되어 있다. 이러한 경우, 통신장치(100)의 두께가 얇아질 수 있고, 또한, 안테나 패턴(110) 하단의 공간인 매질(114)에 loss tangent가 고련된 물질로 채워지도록 구현됨에 따라, 향상된 방사효율을 가질 수 있다.Referring to Figure 3a, the
도 3b는 도 1에 도시된 통신장치(100)의 또 다른 예를 도시한 도면이다. 도 3b는 도 1에 도시된 통신장치(100)에 대한 측면도(side view)에 해당한다. 또한, 도 3b에 도시된 통신장치(100)는 도 2b에 도시된 통신장치(100)와 동일한 기능을 수행하는 유닛 또는 장치들이 도 2b에 도시된 통신장치(100)와 다른 형태로 배열된 경우에 해당한다. 이에 따라, 도 2b의 통신장치(100)와 관련한 설명은 도 3b의 통신장치(100)에도 적용이 가능하기에, 중복되는 설명은 생략한다.3B is a diagram showing another example of the
또한, 도 3b에 도시된 통신장치(100)는 메인보드(120)가 엑티브 임베딩(active embedding)된 경우를 제외하고는 도 3a에 도시된 통신장치(100)와 동일하기에, 중복되는 설명은 생략한다.In addition, since the
도 3b를 참조하면, 메인보드(120)는 FPCB(122), FPCB(122)에 삽입 또는 임베디드된 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)로 구성될 수 있고, FPCB(122)는 접지면(128)을 더 포함할 수 있다. 즉, 메인보드(120)는 액티브 임베딩(active embedding)된 형태로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 3B, the
이에 따라, 본 실시예에 따른 통신장치(100)는 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126) 각각을 연결하기 위한 커넥터(123)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 커넥터(123)는 전도체로 구성된 메탈 트랙(metal track)이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Accordingly, the
이와 같이, 도 3b에 도시된 통신장치(100)에 따르면 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126)가 FPCB(112)에 삽입 또는 임베디드됨에 따라, 통신장치(100)의 두께를 현저하게 감소시킬 수 있다.As described above, according to the
도 4a는 본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)의 다양한 예들을 도시한 도면이다. 도 4a를 참조하면, 제1 안테나 레이어(41)에 포함된 제1 안테나 패턴(411), 제2 안테나 레이어(42)에 포함된 제2 안테나 패턴(421), 제3 안테나 레이어(43)에 포함된 제3 안테나 패턴(431) 및 제4 안테나 레이어(44)에 포함된 제4 안테나 패턴(441)이 각각 도시되어 있다.4A is a diagram illustrating various examples of the
제1 안테나 패턴(411) 내지 제4 안테나 패턴(441)은 Planar Inverted F Antenna(PIFA)가 될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)은 이에 한정되지 않고, Slotted Patch Antenna 형태로 구현될 수도 있다. Slotted Patch Antenna에 관하여 이하 도 4b에서 상세히 설명한다.The
또한, 제1 안테나 패턴(411) 내지 제4 안테나 패턴(441) 각각은 연결수단들을 연결하는 피더(feeder)들(412 내지 414, 422 내지 424, 432 내지 434, 442 내지 444)을 구비할 수 있다. 이때, 피더(feeder)들(414, 424, 434 및 444)은 연결수단들의 일 예인 쇼팅핀을 연결할 수 있다.In addition, each of the
이와 관련하여, 제1 안테나 패턴(411) 내지 제4 안테나 패턴(424) 각각의 연결수단들을 연결하는 피더(feeder)들(412 내지 414, 422 내지 424, 432 내지 434, 442 내지 444)의 연결형태에 관하여 이하 도 5 내지 도 6에서 좀 더 상세히 설명한다.In this regard, the connection of the feeders (412 to 414, 422 to 424, 432 to 434, 442 to 444) connecting the connecting means of each of the
또한, 제1 안테나 패턴(411) 내지 제4 안테나 패턴(441)이 메인보드(120)의 RF 제어부(124)가 존재하지 않는 영역의 상단에 적층된 형태로 구현될 수 있도록 하기 위하여, 제1 안테나 패턴(411) 내지 제4 안테나 패턴(441) 각각은 제1 안테나 레이어(41) 내지 제4 안테나 레이어(44) 각각의 적절한 위치에 포함될 수 있다.In addition, in order to enable the
도 4a에 도시된 바와 같이, 연결수단들을 연결하는 피더들(412 내지 414, 422 내지 424, 432 내지 434, 442 내지 444)은 메인보드(120)의 가운데 영역과 연결되기 위한 위치에 마련될 수 있다.As shown in Figure 4a, the feeders (412 to 414, 422 to 424, 432 to 434, 442 to 444) connecting the connecting means may be provided in a position to be connected to the center region of the
이처럼, 쇼팅핀을 연결하기 위한 피더(feeder)들(414, 424, 434 및 444)이 접지면(128)가 연결됨에 따라, 제1 안테나 레이어(41) 내지 제4 안테나 레이어(44) 각각의 길이가 확장되는 것과 같은 효과를 가질 수 있다.As described above, as the ground planes 128 are connected to the
도 4b는 본 실시예에 따른 안테나 패턴(110)의 다른 예를 도시한 도면이다. 예를 들어 설명하면, 도 4b에 도시된 안테나 패턴(451)은 Slotted Patch Antenna 형태로 구현된 경우를 나타낸다. 예를 들어 설명하면, 안테나 패턴(451)은 x축 방향으로 약 36.5mm(458)의 크기를 가질 수 있고, y축 방향으로 약 20mm(459)의 크기를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.4B is a diagram showing another example of the
도 4b에 도시된 평면도(45)를 참조하면, 안테나 패턴(451)은 외곽 루프(loop)(452) 및 메인 패치(453)를 포함할 수 있고, 또한, 메인 패치(453)에는 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)이 삽입되어 있다. 이때, 메인 패치(453)는 사각형 형태로 구현될 수 있고, 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)은 메인 패치(453)가 뚫린 형태로 구현될 수 있다.4B, the
안테나 패턴(451)은 외곽 루프(452)를 통하여 메인보드(120)로부터 RF 신호를 획득한다. 이때, 외곽 루프(452)는 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b의 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)을 통하여 메인보드(120)로부터 RF 신호를 획득할 수 있다.The
도 4b에 도시된 확대된 도면(46)을 참조하면, 외곽 루프(452)는 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)이 연결되어 있고, 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)을 통하여 메인 보드(120)의 RF 제어부(124)로부터 RF 신호를 획득할 수 있다. 또한, 도 4b에 도시되어 있지 않지만, 본 실시예에 따른 외곽 루프(452)에는 제1 내지 제2 연결수단들(1291 및 1292)을 연결하기 위한 피더들(미도시)이 랜드되어 있을 수 있다.Referring to the enlarged drawing 46 shown in FIG. 4B, the
또한, 안테나 패턴(451)이 Slotted Patch Antenna 형태로 구현되는 경우, 제3 연결수단(1293)은 마련되지 않을 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 안테나 패턴(451)이 Slotted Patch Antenna 형태로 구현되는 경우 접지면(128)과의 연결을 위한 쇼팅핀은 존재하지 않을 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 사용환경에 따라 다른 형태로 구현될 수도 있다.In addition, when the
이처럼, 메인보드(120)로부터 획득된 RF 신호는 외곽 루프(452)와 메인 패치(453) 사이의 공간(4515)에서 발생하는 전자기 결합(electromagnetic coupling) 현상을 이용하여, 외곽 루프(452)에서 메인 패치(453)로 전달될 수 있다. As described above, the RF signal obtained from the
이러한 경우, 안테나 패턴(451)은 외곽 루프(452)와 메인 패치(453) 사이의 공간(4515)의 크기를 조정하여, 안테나 패턴(451)의 방사되는 RF 신호의 파장 및 공진주파수 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있다.In this case, the
예를 들어 설명하면, 외곽 루프(452)와 메인 패치(453) 사이의 공간(4515)의 크기가 넓어지면 전자기 결합 현상이 상대적으로 약해짐에 따라, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF의 신호의 파장이 길어지고, 공진주파수가 낮아질 수 있다.For example, when the size of the
다른 예를 들어 설명하면, 외곽 루프(452)와 메인 패치(453) 사이의 공간(4515)의 크기가 좁아지면 전자기 결합 현상이 상대적으로 강해짐에 따라, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF의 신호의 파장이 짧아지고, 공진주파수가 높아질 수 있다.For another example, when the size of the
또한, 안테나 패턴(451)의 메인 패치(453)에는 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)이 삽입될 수 있다. 이때, 메인 패치(453)에 삽입되는 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)은 y축 좌표를 기준으로 메인 패치(453)의 상단에서 하단의 끝에 닿지 않는 길이의 라인이 뚫린 상태로 구현되거나, 또는 메인 패치(453)의 하단에서 상단의 끝에 닿지 않는 길이의 라인이 뚫린 상태로 구현될 수 있다.Also, at least one
도 4b에서는 설명의 편의를 위하여 y축 좌표를 기준으로, 제1 슬롯(454)은 및 제4 슬롯(457)은 메인 패치(453)의 상단에서 하단 방향으로 마련되고, 제2 슬롯(455) 및 제3 슬롯(456)은 메인 패치(453)의 하단에서 상단 방향으로 마련되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.In FIG. 4B, for convenience of description, the
즉, 메인 패치(453)는 하나 또는 그 이상의 슬롯들을 포함할 수 있고, 이때, 하나 또는 그 이상의 슬롯들은 모두 상단에서 하단 방향으로 마련되거나, 모두 하단에서 상단 방향으로 마련되거나, 소정의 규칙에 따라 상단에서 하단 방향으로 마련된 경우와 하단에서 상단 방향으로 마련된 경우가 혼합되어 존재할 수 있다.That is, the
또한, 안테나 패턴(451)은 메인 패치(453)에 마련되는 슬롯의 수, 메인 패치(453)에 마련된 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)의 길이 및 메인 패치(453)에 마련된 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)의 넓이를 조정하여, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF 신호의 파장 및 공진주파수 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있다.In addition, the
예를 들어 설명하면, 메인 패치(453)에 포함되는 슬롯의 수가 많고, 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)의 길이가 길어질수록, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF 신호의 파장이 길어지고, 공진주파수가 작아질 수 있다.For example, if the number of slots included in the
다른 예를 들어 설명하면, 메인 패치(453)에 포함되는 슬롯의 수가 적고, 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)의 길이가 짧아질수록, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF 신호의 파장이 짧아지고, 공진주파수가 커질 수 있다.For another example, the number of slots included in the
이처럼, 메인 패치(453)에 마련된 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)에 의하여, 메인 패치(453)의 크기를 감소될 수 있고, 또한, 작은 공간에서 긴 파장의 RF 신호를 사용할 수 있도록 한다. 이에 따라, 안테나 패턴(451)의 크기가 감소될 수 있다.In this way, the size of the
또한, 안테나 패턴(451)은 외곽 루프(451)의 두께를 조정하여, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF 신호의 파장 및 공진주파수 중 적어도 어느 하나를 조절할 수 있다.In addition, the
예를 들어 설명하면, 외곽 루프(451)의 두께가 두꺼울수록, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF 신호의 파장이 길어지고, 공진주파수가 작아질 수 있다.For example, the thicker the
다른 예를 들어 설명하면, 외곽 루프(451)의 두께가 얇을수록, 안테나 패턴(451)에서 방사되는 RF 신호의 파장이 짧아지고, 공진주파수가 커질 수 있다.For another example, the thinner the
이처럼, 본 실시예에 따른 안테나 패턴(451)은 외곽 루프(452), 메인 패치(453)에 마련된 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)에 의하여 크기가 감소할 수 있고, 또한, 외곽 루프(452), 메인 패치(453), 적어도 하나 이상의 슬롯(454 내지 457)을 이용하여 공진주파수 및 방사되는 RF 신호의 파장을 조절할 수 있다. 이에 따라, 안테나 패턴(451)의 동작 대역폭이 확대될 수 있다.As described above, the
도 5는 본 실시예에 따른 연결수단들의 연결형태의 일 예를 도시한 도면이다.5 is a view showing an example of a connection type of the connecting means according to the present embodiment.
안테나 패턴(110)에 연결된 제1 내지 제3 연결수단들(53 내지 55)에 대한 연결형태를 나타낸 도면(51)을 참조하면, 안테나 레이어(112)에 포함된 안테나 패턴(110)에 제1 내지 제3 연결수단들(53 내지 55)이 연결되어 있다. 이때, 제3 연결수단(55)은 쇼팅핀이 될 수 있다. Referring to the drawing 51 showing the connection form to the first to third connecting means 53 to 55 connected to the
안테나 패턴(110)에 연결된 제1 내지 제3 연결수단들(53 내지 55)에 대한 측면도(52)를 참조하면, 제1 내지 제2 연결수단들(53 및 54)은 메인보드(120)의 FPCB(122)에 연결될 수 있고, 제3 연결수단(55)은 접지면(128)까지 연결될 수 있다.Referring to the
제3 연결수단(55)에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 안테나 패턴(110)에는 제3 연결수단(55)을 형성하기 위한 via hole이 구현되고, 안테나 패턴(110)에 구현된 via hole에 납과 같은 전도성 물질을 채움에 따라 제3 연결수단(55)의 일 예인 쇼팅핀을 구현할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 쇼팅핀은 thru via 형태로 안테나 패턴(110)과 메인보드(120) 사이의 공간을 관통하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.When the third connection means 55 is described in more detail, a via hole for forming the third connection means 55 is implemented in the
또한, 본 실시예에 따른 제1 내지 제3 연결수단들(53 내지 55)은 안테나 패턴(110)에 랜드(land)된 피더들을 이용하여 안테나 패턴(110)과 신호를 송수신할 수 있다. 안테나 패턴(110)에 랜드된 피더들에 관하여 이하 도 6에서 상세히 설명한다.In addition, the first to third connection means 53 to 55 according to the present embodiment may transmit and receive signals to and from the
도 6은 도 1에 도시된 안테나 패턴(110)에 포함된 피더(feeder)의 구조(61)의 일 예를 도시한 도면이다. 이때, 도 6에 도시된 제1 내지 제3 피더들(65 내지 67) 각각은 안테나 패턴(110)에 랜드(land)될 수 있다. 제1 내지 제2 피더들(65 및 66)은 도 5에 도시된 제1 내지 제2 연결수단들(53 및 54)을 연결할 수 있고, 제3 피더(67)는 도 5에 도시된 제3 연결수단(55)을 연결할 수 있다.6 is a diagram illustrating an example of a
도 6에 도시된 피더의 구조(61)를 참조하면, 제1 내지 제2 피더들(65 및 66)의 크기는 1.5mm×1.5mm(63)가 될 수 있다. 또한, 제1 내지 제2 피더들(65 및 66) 각각에 포함된 홀의 지름은 약 1mm, 홀 간의 간격은 약 2.1mm(64)가 될 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제2 피더들(65 및 66) 전체에 대한 크기는 약 3.6mm(62)가 될 수 있다.Referring to the
또한, 제3 피더(67)는 제1 피더(65) 또는 제2 피더(66)와 동일 또는 유사한 형태로 구현되어, 안테나 패턴(110)에 랜드될 수 있다.In addition, the
도 7은 본 실시예에 따른 통신장치(100)가 적층된 구조의 일 예를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 통신장치(100)는 안테나 레이어(71), 중간 연결 레이어(72), 메인보드 레이어(73), 전원 공급 레이어(74), 전극 인터페이스 레이어(75) 및 전극 레이어(76)을 포함할 수 있다.7 is a diagram illustrating an example of a structure in which the
도 7에 도시된 적층 구조에 따른 안테나 레이어(71), 메인보드 레이어(73), 전원 공급 레이어(74), 전극 인터페이스 레이어(75) 및 전극 레이어(76) 각각은 도 1 내지 도 3b에 도시된 안테나 레이어(112), 메인보드(120), 전원 공급부(130), 전극 인터페이스(140) 및 전극(145)에 대응가능하기에, 중복되는 설명은 생략한다.Each of the
도 7을 참조하면, 통신장치(100)의 최상단에는 안테나 레이어(71)가 존재할 수 있다. 이때, 안테나 레이어(71)의 두께는 약 100μm가 될 수 있다.Referring to FIG. 7, an
통신장치(100)의 안테나 레이어(71)의 하단에는 중간 연결 레이어(72)가 존재할 수 있다. 이때, 중간 연결 레이어(72)의 두께는 약 100μm가 될 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 중간 연결 레이어(72)는 안테나 레이어(71)의 하단과 메인보드 레이어(73)의 상단에 존재할 수 있다.An
중간 연결 레이어(72)는 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 매질(114)이 공기로 채워질 경우, 공기층을 형성하기 위하여 존재할 수 있다. 이에 따라, 중간 연결 레이어(72)에 의하여 안테나 레이어(71)가 물리적으로 지지될 수 있고, 매질(114)에 공기층이 형성될 수 있고, 메인보드(120)에 존재하는 RF 제어부(124), 전원 제어부(125) 및 로직 제어부(126) 등의 불균일한 높이로 인하여 상단 커버가 곡률반경을 가지게되는 현상을 방지할 수 있다.The intermediate connecting
본 실시예에 따른 중간 연결 레이어(72)는 사용환경에 따라 적어도 하나 이상 마련될 수도 있고, 또한, 중간 연결 레이어(72)는 통신장치(100)에 마련되지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 안테나 레이어(71)의 지지는 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 제1 내지 제3 연결수단들(1291 내지 1293) 또는 인터커넥트 비아 홀(734 내지 737)에 의하여 구현될 수 있다. 인터커넥트 비아 홀(734 내지 737)에 관하여, 이하 도 7의 하단부에서 좀 더 상세히 설명한다.The
통신장치(100)의 중간 연결 레이어(72)의 하단에는 메인보드 레이어(73)가 존재할 수 있다. 이때, 메인보드 레이어(73)의 두께는 실장(mounting)된 부품의 높이를 포함하여 약 1250μm가 될 수 있다.The
메인보드 레이어(73)는 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에 도시된 전원을 제어하기 위한 영역(731), 통신장치(100)의 전반적인 기능을 제어하기 위한 영역(732) 및 RF 통신을 제어하기 위한 영역(733)으로 구성될 수 있다.The
통신장치(100)의 메인보드 레이어(73)의 하단에는 전원 공급 레이어(74)가 존재할 수 있다. 이때, 전원 공급 레이어(74)는 플렉서블 베터리로 구현될 수 있다.A
통신장치(100)의 전원 공급 레이어(74)의 하단에는 전극 인터페이스 레이어(75)가 존재할 수 있고, 전극 인터페이스 레이어(75)의 하단에는 전극 레이어(76)가 존재할 수 있다. 이때, 전극 인터페이스 레이어(75)는 통신장치(100)의 하단 커버로 구현될 수도 있다.The
이러한 경우, 전극 인터페이스 레이어(75)의 두께는 약 150μm가 될 수 있고, 전극 레이어(76)의 두께는 약 300μm가 될 수 있다.In this case, the thickness of the
또한, 도 7을 참조하면, 안테나 레이어(74), 중간 연결 레이어(72), 메인보드 레이어(73), 전극 인터페이스 레이어(75) 각각에는 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀들(734 내지 737)이 마련될 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 안테나 레이어(74)의 외곽을 둘러싸는 형태로 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀(734)이 마련될 수 있고, 이와 같은 형태로 중간 연결 레이어(72), 메인보드 레이어(73), 전극 인터페이스 레이어(75) 각각에도 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀들(735내지 737)이 마련될 수 있다.In addition, referring to FIG. 7, at least one or more interconnect via
이에 따라, 안테나 레이어(71) 및 메인보드 레이어(73)는 안테나 레이어(71)에 마련된 인터커넥트 비아 홀(734) 및 메인보드 레이어(73)에 마련된 인터커넥트 비아 홀(736)을 통하여 서로 연결될 수 있다.Accordingly, the
좀 더 상세히 설명하면, 안테나 레이어(71)에 구현된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀(734)은 중간 연결 레이어(72)에 구현된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀(735), 메인보드 레이어(73)에 구현된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀(736), 및 전극 인터페이스 레이어(75)에 구현된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀(737)들 각각에 서로 연결될 수 있다. In more detail, the at least one interconnect via
다만, 사용환경에 따라서, 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀은 전원 공급 레이어(74) 및 전극 레이어(76)에도 구현되고, 이에 따라, 전원 공급 레이어(74) 및 전극 레이어(76)도 안테나 레이아(71)와 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.However, depending on the use environment, at least one interconnect via hole is also implemented in the
이에 따라, 복수의 레이어들 각각에 마련된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀들(734 내지 737)에 납과 같은 전도성 물질이 채워짐에 따라, 통신장치(100)의 외곽이 물리적으로 결합될 수 있다. 다만, 복수의 레이어들 각각에 마련된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀들(734 내지 737)을 연결함에 있어서, thru via 형태가 구현가능한 위치에 따른 인터커넥트 비아 홀들(734 내지 737)이 서로 연결될 수 있다.Accordingly, as at least one or more interconnect via
또한, 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀들(734 내지 737)는 통신장치(100)의 기능에 따른 신호를 전달하는 전기적 경로의 기능을 더 수행할 수도 있다.Also, the at least one interconnect via
추가적으로, 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀들(734 내지 737)은 안테나 패턴(110)에서 형성되는 빔이 전체 시스템의 면적이 제한됨으로 인하여, 회절에 따른 인체 방향으로의 back-lobe가 생성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 통신장치(100)의 방사효율이 증가될 수 있다.Additionally, at least one of the interconnect via
이에 따라, 본 실시예에 따른 인체 착용형 통신장치(100)는 크기 및 두께를 감소시키고, 유연성을 보장하면서도, 방사효율이 향상될 수 있다.Accordingly, the human body
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those of ordinary skill in the art related to the present embodiment will understand that it may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the above-described substrate. Therefore, the disclosed methods should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.
100 ... 통신장치
110 ... 안테나 패턴
120 ... 메인보드
130 ... 전원 공급부100 ... communication device
110 ... antenna pattern
120 ... Motherboard
130 ... power supply
Claims (25)
RF(Radio Frequency) 신호를 송수신하는 안테나 패턴;
상기 통신장치를 제어하는 메인보드;
상기 메인보드에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 통신장치가 상기 인체에 착용된 경우, 상기 인체에 밀착되는 전극 레이어를 포함하고,
상기 안테나 패턴이 포함된 안테나 레이어의 하단 방향으로, 상기 메인보드가 포함된 메인보드 레이어, 상기 전원 공급부가 포함된 전원 공급 레이어, 및 상기 전극 레이어가 차례로 적층되고,
상기 메인보드는,
상기 메인보드의 외곽에 위치하고, 상기 통신장치의 RF 통신을 제어하는 RF 제어부를 포함하고,
상기 안테나 패턴은, 상기 메인보드 내에서 상기 RF 제어부가 존재하지 않는 영역의 상단에 적층된 형태로 구현되고,
상기 안테나 패턴의 하단과 상기 메인보드 사이에는 상기 안테나 패턴에서 방사되는 신호의 공진주파수에 대한 방사효율을 향상시키기 위한 손실 탄젠트(loss tangent)를 갖는 물질로 채워진 매질의 공간이 구비되는,
통신장치.In a wearable communication device for the human body,
An antenna pattern for transmitting and receiving radio frequency (RF) signals;
A main board that controls the communication device;
A power supply unit supplying power to the main board; And
When the communication device is worn on the human body, and includes an electrode layer in close contact with the human body,
In the downward direction of the antenna layer including the antenna pattern, the main board layer including the main board, the power supply layer including the power supply unit, and the electrode layer are sequentially stacked,
The main board,
Located on the outer periphery of the main board, and includes an RF control unit for controlling the RF communication of the communication device,
The antenna pattern is implemented in a form stacked on top of an area where the RF control unit does not exist in the main board.
Between the lower end of the antenna pattern and the main board, a space of a medium filled with a material having a loss tangent for improving radiation efficiency for a resonance frequency of a signal emitted from the antenna pattern is provided.
Communication device.
상기 안테나 레이어가 상기 통신장치의 최상단에 적층되는 통신장치.According to claim 1,
A communication device in which the antenna layer is stacked on top of the communication device.
상기 안테나 패턴 하단의 공간은 PolyDimethylSiloxane (PDMS)의 loss tangent보다 더 낮은 loss tangent를 가지는 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 통신장치.According to claim 1,
The space below the antenna pattern is filled with a material having a lower loss tangent than the loss tangent of PolyDimethylSiloxane (PDMS).
상기 안테나 패턴 하단의 공간은 loss tangent가 0.025 미만인 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 통신장치.According to claim 1,
The communication device, characterized in that the space under the antenna pattern is filled with a material having a loss tangent of less than 0.025.
상기 안테나 패턴 하단의 공간은 공기(air), kapton Polyimide, Rogers RT5880, Rogers RT6010 및 FR-4 중 어느 하나로 채워지는 것을 특징으로 하는 통신장치.According to claim 1,
The communication device, characterized in that the space under the antenna pattern is filled with any one of air, kapton Polyimide, Rogers RT5880, Rogers RT6010 and FR-4.
상기 안테나 패턴과 상기 메인보드에 포함된 RF 제어부를 연결하는 적어도 하나 이상의 연결수단;을 더 포함하고,
상기 적어도 하나 이상의 연결수단은 상기 안테나 패턴과 상기 메인보드 사이의 공간을 관통하도록 구현되는 통신장치.According to claim 1,
Further comprising; at least one or more connecting means for connecting the antenna pattern and the RF control unit included in the main board;
The at least one connection means is a communication device that is implemented to penetrate the space between the antenna pattern and the main board.
상기 안테나 패턴과 연결될 접지면;을 더 포함하고,
상기 접지면은 메인보드에 포함되거나, 또는, 상기 전원 공급부의 상단 커버로 구현되는 통신장치.According to claim 1,
Further comprising; a ground plane to be connected to the antenna pattern,
The ground plane is included in the main board, or a communication device implemented as a top cover of the power supply.
상기 안테나 패턴과 상기 접지면을 연결하는 적어도 하나 이상의 쇼팅핀(shoring pin)을 더 포함하는 통신장치.The method of claim 8,
And at least one shorting pin connecting the antenna pattern and the ground plane.
상기 접지면은 상기 전원 공급부의 상단 커버에 코팅된 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 통신장치.The method of claim 8,
The ground plane is a communication device, characterized in that implemented in a form coated on the upper cover of the power supply.
상기 쇼팅핀은 상기 안테나 패턴과 상기 접지면을 연결하기 위하여 상기 안테나 패턴과 상기 메인보드 사이의 공간을 관통하도록 구현되는 통신장치.The method of claim 9,
The shorting pin is a communication device implemented to penetrate a space between the antenna pattern and the main board to connect the antenna pattern and the ground plane.
상기 안테나 레이어에 마련된 적어도 하나 이상의 인터커넥트 비아 홀(interconnect via hole);을 더 포함하는 통신장치.According to claim 1,
And at least one or more interconnect via holes provided in the antenna layer.
상기 안테나 레이어 및 상기 메인보드는 상기 안테나 레이어에 마련된 인터커넥트 비아 홀 및 상기 메인보드에 마련된 인터커넥트 비아 홀을 통하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 통신장치.The method of claim 12,
The antenna layer and the main board are connected to each other through an interconnect via hole provided in the antenna layer and an interconnect via hole provided in the main board.
상기 안테나 레이어의 하단과 메인보드의 상단에 존재하는 중간 연결 레이어;를 더 포함하는 통신장치.According to claim 1,
And an intermediate connection layer existing at the bottom of the antenna layer and the top of the main board.
상기 안테나 패턴은 단방향 방사 패턴 구조로 가지는 것을 특징으로 하는 통신장치.According to claim 1,
The antenna pattern is a communication device characterized in that it has a unidirectional radiation pattern structure.
상기 안테나 패턴은 WBAN(Wireless Body Area Network) 기술에 따라 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 통신장치.According to claim 1,
The antenna pattern is a communication device, characterized in that for transmitting and receiving signals according to WBAN (Wireless Body Area Network) technology.
상기 통신장치의 두께는 1.5mm 이하인 것을 특징으로 하는 통신장치.According to claim 1,
The communication device, characterized in that the thickness of the communication device is less than 1.5mm.
상기 메인보드는 FPCB에 삽입 또는 임베디드된 RF 제어부, 전원 제어부 및 로직 제어부 중 적어도 어느 하나를 포함하는 통신장치.According to claim 1,
The main board is a communication device including at least one of an RF controller, a power controller, and a logic controller embedded or embedded in an FPCB.
상기 FPCB는 상기 RF 제어부, 전원 제어부 및 로직 제어부 중 적어도 어느 하나가 임베디드된 임베디드 FPCB인 것을 특징으로 하는 통신장치.The method of claim 18,
The FPCB is a communication device, characterized in that at least one of the RF controller, power controller, and logic controller is an embedded FPCB.
상기 메인보드는 엑티브 임베딩(active embedding) 기술에 따라 구현되는 것을 특징으로 하는 통신장치.The method of claim 18,
The main board is a communication device, characterized in that implemented in accordance with active embedding (active embedding) technology.
상기 메인보드는 상기 RF 제어부, 상기 전원 제어부 및 상기 로직 제어부 각각을 연결하는 커넥터를 더 포함하는 통신장치.The method of claim 18,
The main board further includes a connector for connecting each of the RF control unit, the power control unit, and the logic control unit.
상기 안테나 패턴은 Planar Inverted F Antenna(PIFA) 형태 또는 Slotted Patch Antenna 형태 중 어느 하나로 구현되는 통신장치.According to claim 1,
The antenna pattern is a communication device implemented in either a Planar Inverted F Antenna (PIFA) form or a Slotted Patch Antenna form.
상기 안테나 패턴이 Slotted Patch Antenna 형태로 구현되는 경우, 상기 안테나 패턴은 외곽 루프를 통하여 상기 메인보드로부터 RF 신호를 획득하고, 상기 외곽 루프와 매인 패치 사이의 공간의 크기를 조정하여, 상기 안테나 패턴에서 방사되는 RF 신호의 파장 및 공진주파수 중 적어도 어느 하나를 조절하는 통신장치.The method of claim 22,
When the antenna pattern is implemented in the form of a slotted patch antenna, the antenna pattern acquires an RF signal from the main board through an outer loop, adjusts the size of the space between the outer loop and the main patch, and in the antenna pattern A communication device that controls at least one of a wavelength and a resonance frequency of the radiated RF signal.
상기 안테나 패턴이 Slotted Patch Antenna 형태로 구현되는 경우, 상기 안테나 패턴은 메인 패치에 마련되는 슬롯의 수 및 메인 패치에 마련된 적어도 하나 이상의 슬롯의 길이를 조정하여, 상기 안테나 패턴에서 방사되는 RF 신호의 파장 및 공진주파수 중 적어도 어느 하나를 조절하는 통신장치.The method of claim 22,
When the antenna pattern is implemented in the form of a slotted patch antenna, the antenna pattern adjusts the number of slots provided in the main patch and the length of at least one slot provided in the main patch, and the wavelength of the RF signal emitted from the antenna pattern And a resonant frequency controlling at least one.
상기 안테나 패턴이 Slotted Patch Antenna 형태로 구현되는 경우, 상기 안테나 패턴의 외곽 루프의 두께를 조정하여, 상기 안테나 패턴에서 방사되는 RF 신호의 파장 및 공진주파수 중 적어도 어느 하나를 조절하는 통신장치.
The method of claim 22,
When the antenna pattern is implemented in the form of a slotted patch antenna, a communication device that adjusts at least one of a wavelength and a resonance frequency of an RF signal emitted from the antenna pattern by adjusting the thickness of the outer loop of the antenna pattern.
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