WO2009104924A2 - 저주파 대역용 안테나 소자 및 이를 이용한 안테나 장치 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an antenna element for a low frequency band and an antenna device using the same. More specifically, the present invention relates to an antenna element capable of receiving FM radio and embedded in a miniaturized and slimmed portable terminal, and an antenna device using the same.
- the mobile communication terminal is no longer treated only as a voice call but as a combined integrated portable device having various user convenience functions and entertainment functions.
- the time for carrying and using a mobile communication terminal is gradually increasing.
- the internal antenna receiving the FM radio must resonate in the low frequency band of approximately 87.5 ⁇ 108MHz, the radiation line of the antenna must be formed long, which inevitably increases the physical size of the antenna. For this reason, it is not easy to implement a miniaturized built-in antenna suitable for an increasingly small and slim mobile communication terminal (the antenna's physical size becomes larger as the frequency to be used is low, that is, the wavelength is longer).
- the wires of the earphones are often used as an antenna for receiving FM radio.
- the earphone headset, ear microphone
- the FM radio reception efficiency is extremely low.
- the length of the connection function is an antenna for the FM receiver, but the length is not correct and may interfere with the amplifier and the like.
- the present invention has been proposed to solve the above-described problems, and when the built-in antenna for the conventional low frequency band is implemented, the low frequency band (FM frequency) is overcome by using a magnetic material and a coupling pattern to overcome the phenomenon of narrowing the resonance frequency bandwidth. It is an object to provide a built-in antenna that exhibits a wideband characteristic in the band).
- An object of the present invention is to provide a built-in antenna that exhibits excellent antenna characteristics in a band.
- An antenna device for a low frequency band includes a polyhedral block mounted on an ungrounded area of a printed circuit board, the antenna device comprising: a plurality of first radiator patterns formed on a polyhedral block; A plurality of second radiator patterns formed on an ungrounded area of the printed circuit board; And a plurality of connecting parts electrically connecting the first radiator pattern and the second radiator pattern such that the plurality of first radiator patterns and the second radiator pattern provide one radiation line.
- the printed circuit board is formed at least one separated from the second radiator pattern, characterized in that it further comprises a coupling pattern for coupling the flow of current flowing into the radiation line.
- the coupling pattern is characterized in that it comprises a ground portion connected to the ground end of the printed circuit board.
- the polyhedron block is characterized in that the magnetic block having a magnetic permeability greater than the permittivity.
- the second radiator pattern is characterized in that formed on the bottom surface of the printed circuit board.
- the printed circuit board includes an upper substrate and a lower substrate, and the second radiator pattern is formed between the upper substrate and the lower substrate.
- the radiation line is characterized in that it is implemented in a helical type.
- the polyhedron block is a rectangular parallelepiped structure
- the upper pattern is characterized in that formed in the 'c' shape over the upper surface and both sides of the polyhedral block.
- connection part is characterized in that the inside is a via hole plated or filled with a conductive material.
- the low-frequency band antenna substrate according to the present invention is an antenna substrate on which a polyhedral block on which a plurality of first radiator patterns are formed is mounted, the printed circuit board; A plurality of second radiator patterns formed on an ungrounded area of the printed circuit board; And a plurality of connecting parts electrically connecting the first radiator pattern and the second radiator pattern such that the plurality of first radiator patterns and the second radiator pattern provide one radiation line.
- the printed circuit board is formed at least one separated from the second radiator pattern, characterized in that it further comprises a coupling pattern for coupling the flow of current flowing into the radiation line.
- the coupling pattern is characterized in that connected to the ground terminal of the printed circuit board.
- connection part is characterized in that the inside is a via hole plated or filled with a conductive material.
- the second radiator pattern is formed on the bottom surface of the printed circuit board.
- the printed circuit board includes an upper substrate and a lower substrate, and the second radiator pattern is formed between the upper substrate and the lower substrate.
- the low frequency band antenna element is mounted in the non-grounded region of the printed circuit board formed with a plurality of second radiator pattern and a plurality of connection parts electrically connected to the second radiator pattern, a polyhedral block; And a plurality of first radiator patterns formed on the polyhedron block to be electrically connected to the second radiator pattern through the connection part to provide one radiation line.
- the polyhedron block is characterized in that the magnetic block having a magnetic permeability greater than the permittivity.
- the polyhedron block is a rectangular parallelepiped structure, characterized in that the first radiation pattern is formed in a 'c' shape over the upper surface and both sides of the polyhedral block.
- the first radiator pattern is characterized in that formed in the width direction of the polyhedral block.
- the built-in antenna device for a low frequency band simplifies its configuration because no additional means such as an earphone is required to implement a low frequency band.
- it is possible to effectively integrate the radiator pattern in a limited space in the portable terminal it is possible to provide a radiation line having a longer electrical resonance length. Therefore, the space utilization inside the portable terminal increases, and the portable terminal can be made slimmer and smaller.
- FIG. 1 is a perspective view illustrating an antenna device for a low frequency band according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1 for explaining a shape of a radiator pattern formed in an antenna device for low frequency band according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 and 4 are diagrams illustrating voltage standing wave ratio (VSWR) and impedance characteristics of an antenna when the coupling pattern of the antenna element is directly connected to the ground terminal of the antenna substrate.
- VSWR voltage standing wave ratio
- FIG. 5 and 6 are diagrams illustrating voltage standing wave ratio (VSWR) and impedance characteristics of an antenna when the coupling pattern of the antenna element is not connected to the ground terminal of the antenna substrate.
- VSWR voltage standing wave ratio
- FIG. 7 to 9 are perspective views illustrating an antenna device for a low frequency band according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a diagram illustrating a voltage standing wave ratio VSWR of the antenna device for low frequency band according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7.
- FIG. 11 is a diagram illustrating impedance characteristics of an antenna device for a low frequency band according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7.
- FIGS. 12 and 14 are perspective views illustrating an antenna device for a low frequency band according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 15 is a diagram illustrating a resonance frequency of the antenna device for low frequency band shown in FIG. 12.
- FIG. 16 is a diagram illustrating a resonance frequency of the antenna device for low frequency band shown in FIG. 14.
- FIG. 17 is a perspective view for explaining a low frequency band antenna device according to a fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 18 is a view for explaining the shape of the radiation line implemented through the antenna device for low frequency band according to a fourth embodiment of the present invention.
- 19 is a view showing a side view of the antenna device for low frequency band according to the fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 20 is a view showing another embodiment of the antenna substrate shown in FIG.
- FIG. 21 is a coupling diagram of FIG. 17.
- FIG. 22 is a graph showing a resonance frequency of the antenna device for low frequency band according to the fourth embodiment of the present invention.
- 23 and 24 are perspective views illustrating an antenna device for a low frequency band according to a fifth embodiment of the present invention.
- 24 and 25 illustrate various embodiments of a flexible circuit board.
- FIG. 26 is a coupling diagram of FIG. 23.
- FIG. 27 is a plan view showing an antenna element mounted on an antenna substrate shown in FIG. 25A.
- FIG. 28 is a perspective view illustrating a shape in which a low frequency band antenna according to a fifth embodiment of the present invention is mounted on a main circuit board of a portable terminal.
- 29 is a diagram illustrating received signal strength for each frequency band of the low frequency band antenna device according to the fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 30 is a view for explaining a low-frequency band antenna module including any one of the low-frequency band antenna apparatus according to the first to fifth embodiments of the present invention.
- FIG. 31 is a circuit diagram of the low pass filter and the low noise amplifier shown in FIG.
- 32 to 34 are diagrams for explaining antenna characteristics of an antenna module for a low frequency band according to the present invention.
- the low frequency band antenna device includes an antenna element 50 and an antenna substrate 100 on which the antenna element 50 is mounted.
- the antenna element 50 is formed on at least one surface of the magnetic block 10 of the polyhedron, the first radiator pattern 12 and the magnetic block 10 formed in a form wound along the outer surface of the magnetic block 10. And a coupling pattern 20 formed to be spaced apart from the first radiator pattern 12 formed on the surface by a predetermined distance.
- the magnetic block 10 is composed of a polyhedral magnetic material.
- Magnetic material Magnetic-dielectric refers to a material that can be magnetic, and there are iron oxide, chromium oxide, cobalt, ferrite and the like.
- Equation 1 is an equation indicating that the bandwidth (BW) of the antenna increases as the ratio between the permeability and the dielectric constant increases when the antenna size does not change.
- r r is the permeability
- ⁇ r is the permittivity
- t is the thickness of the antenna.
- the permeability of the high dielectric constant applied to the antenna is less than the permittivity.
- a dielectric having the same volume is used based on Equation (1). Wide bandwidth can be achieved.
- the bandwidth narrowing can be overcome by using a magnetic permeability, and the antenna can be miniaturized while maintaining the bandwidth.
- the magnetic material applied to the present invention has a different permeability and permittivity, it is a matter of course that can be selected according to the resonance frequency to be implemented. That is, in the present invention, by using the magnetic block 10 having a magnetic permeability greater than the dielectric constant, an embedded antenna having a wider bandwidth in a resonant frequency band is realized than when a dielectric block having the same volume is used.
- the magnetic block 10 applied to the present invention has a different permeability and dielectric constant, it is a matter of course that can be selected according to the resonance frequency to be implemented.
- the size and shape of the magnetic block 10 may vary depending on the frequency band to be implemented.
- the first radiator pattern 12 is wound along the outer surface of the magnetic block 10.
- the first radiator pattern 12 from I 1 to I 10 formed on the bottom of the magnetic block 10 is formed from I 1 to I 10 formed on one side of the magnetic block 10.
- the first radiator pattern 12 is connected to each.
- the first radiator pattern 12 may be wound along the outer surface of the magnetic block 10 starting from one side of the bottom of the magnetic block 10 to form one radiation line.
- the first radiator pattern 12 includes a feed part (eg, an end of the first radiator pattern), and the feed part is electrically connected to the feed end 108 provided in the antenna substrate 100.
- the length and line width of the first radiator pattern 12 and the interval between the first radiator patterns 12 may vary depending on a resonance frequency band to be implemented.
- a plurality of coupling patterns 20 are formed on the bottom surface of the magnetic block 10 to be separated from the first radiator pattern 12 to be separated from each other.
- the coupling pattern 20 formed on the magnetic block 110 is electrically connected to the ground terminal 106 provided on the antenna substrate 100.
- the number of coupling patterns 20 causing coupling with the first radiator pattern 12 may vary depending on the resonance frequency band and bandwidth to be implemented, and the resonance to be implemented by increasing or decreasing the number of coupling patterns 20. Frequency and bandwidth can be adjusted. In addition, the resonance frequency may be changed by adjusting the number of coupling patterns 20 connected to the ground terminal 106.
- two coupling patterns 20 are formed on the bottom of the magnetic block 10 to resonate in the FM radio frequency band (87.5 to 108 MHz), and each coupling pattern 20 is formed. All of these were to be connected to the ground terminal 106.
- the antenna substrate 100 includes a printed circuit board 120, connection pads 102 and 104, a ground terminal 106, and a power supply terminal 108.
- the antenna element 50 is mounted in an ungrounded (NO-GND) region 112 on the printed circuit board 120 (PCB).
- the printed circuit board 120 may be a printed circuit board installed in a portable terminal.
- the non-grounded area 112 is formed at one side of the printed circuit board 120 and refers to a space for separating the other chips from the printed circuit board 120.
- Connection pads 102 and 104 are formed in the ungrounded region 112.
- the connection pads 102 and 104 are conductors, and the connection pads 102 are electrically connected to the feed end 108 and used for feeding.
- the connection pad 102 is soldered and connected to the first radiator pattern 12 (I 1 ) formed on the bottom surface of the magnetic block 10.
- the connection pad 104 is soldered and connected to the first radiator pattern 12 (I 11 ) formed on the bottom surface of the magnetic block 10.
- ground terminals 106 are formed on the printed circuit board 120, and the ground terminals 106 are connected to the coupling pattern 20 formed on the magnetic block 10. In addition, the ground terminal 106 is electrically connected to the ground region 114.
- the ground area 114 refers to a space for mounting other chips on the printed circuit board 120.
- FIG. 3 and 4 are diagrams illustrating voltage standing wave ratio (VSWR) and impedance characteristics of the antenna when the coupling pattern 20 of the antenna element 50 is directly connected to the ground terminal of the antenna substrate 100.
- VSWR voltage standing wave ratio
- the built-in antenna device according to the first embodiment of the present invention resonates in a 98 MHz frequency band. It shows the characteristic to make.
- the low frequency band (87.5MHz ⁇ 108MHz) that can receive the FM radio is satisfied.
- 4 is a Smith chart showing impedance characteristics, showing that impedance matching is performed.
- the built-in antenna device according to the first embodiment of the present invention when the coupling pattern 20 of the antenna element 50 is not connected to the ground terminal of the antenna substrate 100, the built-in antenna device according to the first embodiment of the present invention resonates in the 168 MHz frequency band. It shows the characteristic to make. Therefore, it does not satisfy the low frequency band capable of receiving FM radio.
- 6 is a Smith chart showing impedance characteristics, showing that impedance mismatching is performed.
- the structure shown in FIG. 1 (that is, the coupling pattern is directly connected to the ground end of the printed circuit board, and the first radiator is spaced apart by a predetermined distance using electromagnetic coupling).
- the structure of grounding the pattern can reduce the resonance frequency by about 70 MHz, improve the bandwidth, and satisfy impedance matching.
- the portable terminal can be miniaturized and can be applied to a miniaturized portable terminal (for example, a mobile phone, a PDA, an MP3 player, etc.).
- a miniaturized portable terminal for example, a mobile phone, a PDA, an MP3 player, etc.
- FIG. 7 to 9 are perspective views illustrating an antenna device for a low frequency band according to a second embodiment of the present invention.
- the low frequency band antenna device includes an antenna element 50 and an antenna substrate 150 on which the antenna element 50 is mounted.
- the antenna element 50 is formed on at least one surface of the magnetic block 10 of the polyhedron, the first radiator pattern 12 formed in the form of being wound along the outer surface of the magnetic block 10, the magnetic block 10, It comprises a coupling pattern 20 formed spaced apart from the first radiator pattern 12 formed on the surface by a predetermined distance.
- the antenna element 50 of FIG. 7 performs the same configuration and function as the antenna element in the first embodiment. Therefore, hereinafter, description of the antenna element 50 of FIG. 7 will be omitted to avoid overlapping descriptions.
- the antenna substrate 150 includes a printed circuit board 120, connection pads 102 and 104, a ground terminal 106, a power supply terminal 108, a via hole 152, and a second radiator pattern 154.
- connection pad 102 is soldered and connected to the first radiator pattern 12 (I 1 ) formed on the bottom surface of the magnetic block 10.
- connection pad 104 is soldered and connected to the first radiator pattern 12 (I 11 ) formed on the bottom surface of the magnetic block 10.
- the second radiator pattern 154 is formed on the bottom surface of the printed circuit board 120 corresponding to the non-grounded region.
- the second radiator pattern 154 is electrically connected to the connection pad 104 connected to the first radiator pattern 12 through the via hole 152 plated or filled with a conductive material. Accordingly, the first radiator pattern 12 and the second radiator pattern 154 are electrically connected to each other to form one radiation line.
- the second radiator pattern 154 formed on the front surface of the printed circuit board 120 may be formed in a shape including a meander line as shown in FIGS. 7 to 9.
- the second radiator pattern 154 including the rectangular shapes of FIGS. 8 and 9 generates more coupling with the first radiator pattern 12 formed in the width direction on the bottom surface of the magnetic block 10, thus being shown in FIG. 7.
- the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms in a range inferred by those skilled in the art.
- the second embodiment of the present invention it is easy to adjust the resonant frequency of the antenna through the structure as described above. That is, it is easy to implement a desired resonance frequency by changing the shape, length, line width, etc. of the second radiator pattern 154 without changing the shape of the first radiator pattern 12 formed on the magnetic block 10.
- ground terminal 106 Only one ground terminal 106 is formed on the printed circuit board 120, and the ground terminal 106 is connected to one coupling pattern 20 formed on the magnetic block 10. In addition, the ground terminal 106 is electrically connected to the ground region 114.
- the ground region 114 refers to a space for mounting other chips on the printed circuit board 120.
- the coupling patterns 20 formed on the bottom surface of the magnetic block 10 are connected to the ground terminal 106.
- the resonance frequency bandwidth of the antenna is wider, but the antenna gain is slightly lowered. Therefore, in the second embodiment of the present invention, only one of the two coupling patterns 20 formed on the bottom surface of the magnetic block 10 is connected to the ground terminal 106, thereby improving the separated antenna gain by about 4 dBi. As described above, the problem of narrowing the bandwidth is solved using the second radiator pattern 154.
- FIG. 10 is a diagram illustrating a voltage standing wave ratio VSWR of the antenna device for low frequency band according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7.
- FIG. 11 is a diagram illustrating impedance characteristics of an antenna device for a low frequency band according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7.
- the size of the magnetic block 10 is 25 * 5 * 2T, and the magnetic permeability of the magnetic block is 18.
- the low frequency band antenna device exhibits a characteristic of resonating in a 98 MHz frequency band, thereby satisfying a low frequency band (87.5 MHz to 108 MHz) capable of receiving FM radio.
- FIG. 11 is a Smith chart showing impedance characteristics, showing that impedance matching is performed.
- FIGS. 12 and 14 are perspective views illustrating an antenna device for a low frequency band according to a third embodiment of the present invention.
- the low frequency band antenna device includes an antenna element 50 and an antenna substrate 300 on which the antenna element 50 is mounted.
- the antenna element 50 is formed on at least one surface of the magnetic block 10 of the polyhedron, the first radiator pattern 12 formed in the form of being wound along the outer surface of the magnetic block 10, the magnetic block 10, It comprises a coupling pattern 20 formed spaced apart from the first radiator pattern 12 formed on the surface by a predetermined distance.
- the antenna element 50 of Fig. 12 performs the same configuration and function as the antenna element in the first embodiment. Therefore, hereinafter, description of the antenna element 50 of FIG. 12 will be omitted to avoid overlapping descriptions.
- the antenna substrate 300 includes a printed circuit board 120 having a plurality of substrates (connection pads 120b), connection pads 102 and 104, a ground end 106, a power supply end 108, a via hole 312, and a plurality of substrates. And a second radiator pattern 320 formed between the substrates and a third radiator pattern 330 formed on the bottom surface of the printed circuit board 120.
- the printed circuit board 120 according to the third embodiment is formed by stacking two substrates (connection pads 120b).
- the printed circuit board 120 has a dielectric constant different from that of the magnetic block 10.
- the printed circuit board of the reference connection pad will be referred to as an "upper layer board”
- the printed circuit board of reference code 260b positioned below the upper layer board 260a will be referred to as a "lower layer board”.
- FIG. 13 only the printed circuit board area in which the second radiator pattern 320 and the third radiator pattern 330 are formed is separated and illustrated.
- the antenna element 50 is mounted in an ungrounded (NO-GND) region 112 on the printed circuit board 120.
- Connection pads 102 and 104 are formed in the ungrounded region 112 on the printed circuit board 120.
- the connection pads 102 and 104 are conductors, and the connection pads 102 are electrically connected to the feed end 108 and used for feeding.
- the connection pad 102 is soldered and connected to the first radiator pattern 12 (I 1 ) formed on the bottom surface of the magnetic block 10.
- the connection pad 104 is soldered and connected to the first radiator pattern 12 (I 11 ) formed on the bottom surface of the magnetic block 10.
- connection pad 104 connected to the end of the first radiator pattern 12 is formed on the bottom surface of the upper substrate (connection pad) through the via hole 212 in which the inside of the upper substrate (connection pad) is plated or filled with a conductive material. It is electrically connected to the second radiator pattern 320.
- the second radiator pattern 320 may be formed on the bottom surface of the upper substrate (connection pad), and then the upper substrate (connection pad) and the lower substrate 120b may be combined, and the second radiator pattern 320 may be formed on the lower substrate. After the upper substrate 120b is formed, the lower substrate 120b and the upper substrate (connection pad) may be combined. This may vary depending on the manufacturing process.
- the end of the second radiator pattern 320 is electrically connected to the third radiator pattern 330 formed on the bottom surface of the lower substrate 120b through the via hole 306, the inside of which is plated or filled with a conductive material.
- the second radiator pattern 320 is formed in a meander line shape.
- the second radiator pattern 320 is formed in a meander line shape, mutual coupling between the second radiator pattern 320 and the first radiator pattern 12 with an upper substrate (connection pad) having a predetermined dielectric constant therebetween. It is easy to extend the bandwidth in the low frequency band by inducing a ring.
- the current flowing into the first radiator pattern 12 through the feed end 108 sequentially the linear radiator patterns formed in the width direction at regular intervals on the bottom surface of the magnetic block 10. Will pass.
- the current passing through the first radiator pattern 12 is introduced into the second radiator pattern 320 through the via hole 312.
- the second radiator pattern 320 is formed in a meander line shape, it is the same as the linear first radiator pattern 12 formed in the width direction at regular intervals on the bottom surface of the magnetic block 10.
- Mutual inductance to the direction can solve the problem of narrowing the bandwidth in the resonant frequency band.
- the thickness of the upper substrate is preferably thinner than that of the lower substrate 120b under the assumption that the thickness of the stacked printed circuit board 120 is constant.
- the thickness of the upper substrate (connection pad) As the thickness of the upper substrate (connection pad) is thinner, the physical distance between the second radiator pattern 320 formed on the bottom surface of the upper substrate (connection pad) and the first radiator pattern 12 formed on the magnetic block 10 becomes closer. The mutual induction between the second radiator pattern 320 and the first radiator pattern 12 may be further maximized. At this time, when the upper substrate (connection pad) and the magnetic block 10 have different dielectric constants, the resonance frequency band moves downward to the low frequency band due to the difference in dielectric constant.
- the third radiator pattern 330 is formed to have a meander line shape like the second radiator pattern 320, it is not only easy to expand the bandwidth in the low frequency band for the above-described reasons, By increasing the length, the resonance frequency band of the antenna can be moved downward. This will be described later in detail with reference to FIGS. 15 and 16.
- FIG. 14 illustrates an antenna device according to a third embodiment in which the third radiator pattern 330 has a 'c' shape.
- the antenna device of FIG. 14 differs from each other in the shape of the antenna device of FIG. 12 and the third radiator pattern 330.
- the present invention it is easy to implement a desired resonance frequency by changing only the shape of the third radiator pattern 330. That is, it is possible to easily adjust the desired resonant frequency by changing only the shape of the third radiator pattern 330 without changing the shapes of the first radiator pattern 12 and the second radiator pattern 320.
- FIG. 15 is a diagram showing a resonance frequency of the low frequency band antenna device shown in FIG. 12, and FIG. 16 is a diagram showing a resonance frequency of the low frequency band antenna device shown in FIG.
- an object of the present invention is basically to receive a signal of a low frequency band (for example, an FM radio frequency band). However, it can be seen that it operates in dual mode by resonating not only in the low frequency band but also in other frequency bands (about 220 to 315 MHz).
- the antenna device according to the third embodiment can be resonated even in multiple bands due to the shape of the second radiator pattern 320 and the third radiator pattern 330 having a stacked structure, so that the antenna device is utilized as a dual mode antenna. Can be.
- the antenna device according to the third embodiment can be seen that the resonant frequency band is implemented in a band lower than the frequency band (87.5 ⁇ 108MHz) capable of FM radio reception.
- the resonance frequency is easily adjusted by changing the shape of the third radiator pattern (high-banding). can do.
- the resonance frequency is changed to a frequency band capable of receiving FM radio by changing the shape of the third radiator pattern 330.
- the second radiator pattern 320 and the third radiator pattern 330 are formed using only two substrates (the upper substrate and the lower substrate).
- the printed circuit board 120 in which three or more substrates are formed.
- a radiator pattern may be formed on the bottom surface of the upper substrate, the middle substrate, and the lower substrate, respectively, and may be connected to each other through a via hole to have one radiation line. In this case, there is an effect that can further increase the electrical length of the radiation line.
- FIG. 17 is a perspective view illustrating an antenna device for a low frequency band according to a fourth embodiment of the present invention
- FIG. 18 illustrates a shape of a radiation line implemented through the antenna device for a low frequency band according to a fourth embodiment of the present invention. It is a figure for following.
- the low frequency band antenna device includes an antenna element 70 and an antenna substrate 400 on which the antenna element 70 is mounted.
- the antenna element 70 includes a magnetic block 10 of a polyhedron and a plurality of first radiator patterns 40 formed on the upper surface and both sides of the magnetic block 10.
- the antenna element 70 is mounted in an ungrounded region of the antenna substrate 400.
- the non-grounded region refers to a space for keeping a distance from other chips mounted on the printed circuit board 120.
- the non-grounded region implements the function of a portable terminal in the printed circuit board 120 according to the present invention. Various chipsets needed to do this can be implemented.
- the magnetic block 10 may be made of magnetic material.
- Magnetic material Magnetic-dielectric refers to a material that can be magnetic, and there are iron oxide, chromium oxide, cobalt, ferrite and the like. Detailed description of the magnetic block 10 will be replaced with the description in FIG. Since the magnetic block 10 applied to the present invention has different permeability and permittivity, it is of course possible to select the cooking according to the resonance frequency to be implemented. The size and shape of the magnetic block 10 may vary depending on the frequency band to be implemented.
- a plurality of first radiator patterns 40 are formed in the magnetic block 110 in the width direction.
- each of the first radiator patterns 40 is formed over the upper surface and both sides of the magnetic block 110, and is formed to be separated from the adjacent upper pattern 120.
- ten first radiator patterns 40 are formed in the width direction of the magnetic block 10.
- the first radiator pattern 40 formed on the upper surface of the magnetic block 110 may include a plurality of first radiator patterns 40 and a plurality of second radiators when the antenna element 70 is mounted on the antenna substrate 400.
- the patterns 420 are formed to be electrically connected to each other to provide one radiation line having a helical type. That is, the plurality of first radiator patterns 40 formed on the upper surface of the magnetic block 10 are inclined at a predetermined angle (for example, 5 ° to 15 °) with respect to the short sides of the magnetic block 10.
- the length, number, width, interval between patterns, and slope of the first radiator pattern 40 may be changed according to the resonance frequency, the size of the magnetic block, the shape and spacing of the second radiator pattern 420, and the like.
- connection pad 46 is formed on the bottom of the magnetic block 10 to correspond to the plurality of first radiator patterns 40. This connection pad 46 allows the first radiator pattern 40 to be easily connected with the second radiator pattern 220 when the antenna element 70 is mounted on the antenna substrate 400 (FIG. 18). Reference).
- connection pads 32 and 34 formed on the lower surface and the side surface of the magnetic block 10 are connected to the connection pads 432 and 434 formed on the upper surface of the printed circuit board 120, and are separated from the first radiator pattern 40. It is.
- connection pads 32 and 34 are intended to increase the bonding strength through soldering with the connection pads 32 and 34 when the antenna element 70 is mounted on the antenna substrate 400. It is okay.
- the antenna substrate 400 includes a coupling pattern 410, a second radiator pattern 420, connection pads 102, 104, 432, 434 and 440, via holes 438, a ground terminal 106, a power supply terminal 108, and a printed circuit.
- a substrate 120 is provided.
- a plurality of second radiator patterns 420 and at least one coupling pattern 410 separated from the second radiator pattern 420 of the printed circuit board 120 are formed.
- eleven second radiator patterns 420 and two coupling patterns 410 are formed.
- the second radiator pattern 420 is formed on the bottom surface of the printed circuit board 120, and is formed in parallel with another adjacent second radiator pattern 420 at a predetermined interval. Each of the second radiator patterns 420 is electrically connected to the connection pads 102, 104, and 440 formed on the upper surface of the printed circuit board 120 through via holes 438 formed at both ends thereof.
- the via hole 438 is plated or filled with a conductive material to electrically connect the second radiator pattern 420 to the connection pads 102, 104, and 440.
- the via hole 438 is provided as a conductive vertical connecting means.
- the via hole 438 may be a conductive pattern formed on the side surface of the printed circuit board 120.
- connection pads 102, 104, and 440 connected to the second radiator pattern 420 through the via hole 438 have one radiation line in which the first radiator pattern 40 and the second radiator pattern 420 have a helical type. It is electrically connected with the connection pad 46 formed on the bottom of the magnetic block 10 to provide a.
- the antenna element 70 When the antenna element 70 is coupled to the antenna substrate 400, as shown in FIG. 18, starting with the via hole 438a formed at one corner of the printed circuit board 120, the antenna element 70 may be connected to the other side of the printed circuit board 120.
- One radiation line is formed having a helical type that extends to the via hole 438b formed at the corner. That is, one radiation line is formed in succession in the order of the via hole-second radiator pattern-via hole-first radiator pattern-via hole-second radiator pattern-via hole-first radiator pattern.
- the radiation line having the above structure can effectively integrate the radiator pattern in the same space, and can provide a radiation line having a longer electrical resonance length.
- an antenna element having a thickness of 3 mm is required to obtain desired antenna characteristics. It can be implemented to show the same antenna characteristics.
- the radiation line may be formed using one base having a constant dielectric constant.
- the resonant frequency band can be moved downward, and the resonant frequency band can be widened. That is, the permittivity of the printed circuit board 120 and the permittivity of the magnetic block 110 are different from each other.
- At least one coupling pattern 410 is formed on the bottom surface of the printed circuit board 120 on which the second radiator pattern 420 is formed to be separated from the plurality of second radiator patterns 420.
- the plurality of second radiator patterns 420 are electrically connected to the first radiator pattern 40 formed in the magnetic block 10 through the via holes 438, but the coupling pattern 410 is connected to the printed circuit board 120.
- the via holes 438 formed at both ends are electrically connected to the connection pads formed in the magnetic block 10, but are not directly connected to the first radiator pattern 40.
- the number and position of the coupling pattern 410 may vary depending on the frequency band and bandwidth to be implemented, and increase or decrease the number or position of the coupling pattern 410 to satisfy the FM radio frequency band in the low frequency band. You can change it.
- connection pad 434 is electrically connected to the ground terminal 270, and the ground terminal 106 is electrically connected to the ground region 114 on the printed circuit board. Accordingly, the connection pad 434 serves as a ground part.
- the resonance frequency is lowered, the impedance There is an effect that can satisfy the match.
- FIG. 20 is a view showing another embodiment of the antenna substrate shown in FIG.
- the antenna substrate 420 of FIG. 20 differs from the antenna substrate 400 of FIG. 17 by including a printed circuit board 120 on which a plurality of substrates are stacked, and having a second radiator pattern 420 and a couple.
- the ring pattern 410 is formed between the plurality of substrates.
- the printed circuit board of the reference connection pad will be referred to as an 'upper substrate'
- the substrate having a reference numeral 120b positioned below the upper substrate 120a will be referred to as a 'lower substrate'.
- a plurality of second radiator patterns 420 are formed between the upper substrate 120a and the lower substrate 120b.
- the second radiator pattern 420 is formed in parallel with another adjacent second radiator pattern 420 at a predetermined interval.
- each of the second radiator patterns 420 is electrically connected to connection pads (not shown) formed on the upper surface of the printed circuit board 120 through via holes 438 formed at both ends thereof. do.
- Each connection pad connected to the second radiator pattern 420 through the via hole 438 may be configured such that the second radiator pattern 420 and the first radiator pattern 40 provide one radiation line having a helical type. It is electrically connected to the first radiator pattern 40.
- the antenna substrate 420 of FIG. 20 has a shorter electrical length of the radiation line, but the second radiator pattern 420 and the coupling pattern 410 are externally provided. Because it is not directly exposed, the external interference can be minimized. For example, when the antenna substrate 420 is installed inside the portable terminal, there is an effect of minimizing noise generated due to a metallic material, a chipset, or the like located on the bottom surface of the antenna substrate 420.
- FIG. 21 is a coupling diagram of FIG. 17.
- FIG. 22 is a graph showing a resonance frequency of the antenna device for low frequency band according to the fourth embodiment of the present invention.
- a wide resonance frequency band is formed over a band (87.5 to 108 MHz) capable of receiving FM radio.
- a broadband effect there is an effect of stably maintaining the transmission and reception functions that can be degraded by external influences.
- 23 and 24 are perspective views illustrating an antenna device for a low frequency band according to a fifth embodiment of the present invention.
- the low frequency band antenna device includes an antenna element 50 and an antenna substrate 500 on which the antenna element 50 is mounted.
- the low frequency band antenna device is mounted on a main circuit board of a portable terminal.
- the antenna element 50 is formed on at least one surface of the magnetic block 10 of the polyhedron, the first radiator pattern 12 formed in the form of being wound along the outer surface of the magnetic block 10, the magnetic block 10, It comprises a coupling pattern 20 formed spaced apart from the first radiator pattern 12 formed on the surface by a predetermined distance.
- the antenna element 50 of FIG. 23 performs the same configuration and function as the antenna element in the first embodiment. Therefore, hereinafter, detailed description of the antenna element 50 of FIG. 23 will be omitted to avoid overlapping descriptions.
- the antenna substrate 500 includes a flexible printed circuit board 140 (FPCB, hereinafter referred to as a 'flexible circuit board'), connection pads 504 and 506, and a second radiator pattern 502.
- FPCB flexible printed circuit board 140
- connection pads 504 and 506 connection pads 504 and 506, and a second radiator pattern 502.
- the antenna element 50 is mounted on one surface of the flexible circuit board 140 (eg, the upper surface of the flexible circuit board).
- connection pad 506 is used as a feeding part, and is soldered and electrically connected to the first radiator pattern 12 (I 1 ) formed at one end of the bottom surface of the magnetic block 10. Then, when the antenna device according to the fifth embodiment of the present invention is mounted on the main circuit board of the portable terminal, the power supply terminal and the connection pad 506 provided on the main circuit board of the portable terminal can be easily connected by soldering.
- the via hole 508 is preferably formed at the end of the connection pad 506.
- connection pad 504 is used as a ground portion, and is soldered and electrically connected to the coupling pattern 20 formed on the bottom surface of the magnetic block 10. Then, when the antenna device according to the fifth embodiment of the present invention is mounted on the main circuit board of the portable terminal, the connection pad 504 is connected to the ground terminal provided in the main circuit board of the portable terminal. To this end, the via hole 508 is preferably formed at the end of the connection pad 504.
- the second radiator pattern 502 is soldered and electrically connected to the first radiator pattern 12 formed at the other end of the bottom surface of the magnetic block 10.
- the second radiator pattern 502 may include a connection part connected to the first radiator pattern 12 and a radiating part formed outside the region where the magnetic block 10 is mounted on the flexible circuit board 140. Equipped.
- the connection part and the radiating part may be divided based on the bent part 510 illustrated in FIG. 23. That is, a portion of the second radiator pattern 502 that is soldered with the first radiator pattern 12 based on the bent portion 510 corresponds to a connection portion, and extends to the connection portion to extend the magnetic block (eg, a magnetic block (B) in the flexible circuit board 140.
- the part formed outside the region where 10 is mounted corresponds to the radiating part. This also applies to the drawings described below.
- the first radiator pattern 12 and the second radiator pattern 502 formed on the flexible circuit board 140 form one radiation line (see FIG. 26).
- the first radiator pattern 12 formed in the magnetic block 10 having a permeability greater than that of the permittivity can realize a wider bandwidth than using a dielectric having a high dielectric constant at the same antenna size.
- the second radiator pattern 502 formed on the flexible circuit board 140 electrically connected to the first radiator pattern 12 to form a long radiation line can reduce the resonance frequency of the antenna.
- the radiation characteristics and the resonant frequency of radio waves emitted by the second radiator pattern 502 are changed by the length or width of the second radiator pattern 502, the slots formed in the second radiator pattern 502, and the like. That is, the antenna radiation characteristic and the resonance frequency may be changed by tuning the second radiator pattern 502. Therefore, when the antenna device according to the fifth embodiment of the present invention is mounted inside the terminal, only the second radiator pattern 502 may be changed to implement a desired radiation characteristic and a resonance frequency.
- the second radiator pattern 502 is formed on the flexible circuit board 140, and thus can be bent freely along the bent portion 510 inside the terminal.
- bent portion 510 is not limited to the portion shown in the drawings, it is possible to change depending on the shape and structure of the flexible circuit board 140. In addition, the shape and structure of the flexible circuit board 140 may also be changed depending on the free space inside the terminal.
- 26 is a coupling diagram of FIG. 23.
- FIG. 27 is a plan view showing a state in which the antenna element 50 is mounted on the antenna substrate 520 shown in FIG. 25A.
- FIG. 28 is a perspective view illustrating a shape in which a low frequency band antenna according to a fifth embodiment of the present invention is mounted on a main circuit board of a portable terminal.
- the low frequency band antenna according to the fifth embodiment of the present invention is mounted on the main circuit board 800 of the portable terminal. More specifically, the portion in which the antenna element 50 is mounted on the flexible circuit board 140 is mounted on the main circuit board 800, and the second radiator pattern 520 is formed on the flexible circuit board 140. The formed area is located in a free space inside the mobile terminal. For example, when the antenna device according to the fifth embodiment of the present invention is mounted on the main circuit board 800 of the portable terminal, the second radiator pattern 502 formed on the flexible circuit board 140 is the main circuit board 450.
- the bent portion 510 is bent and mounted to form a right angle with the top surface of the.
- the second radiator pattern 502 is installed inside the portable terminal at a predetermined distance apart from the main circuit board 800 of the portable terminal, the second radiator pattern 502 receives less interference from the circuit terminal of the main circuit board. This is improved.
- the built-in antenna for FM radio reception is very sensitive to ambient noise, so the radiation characteristic depends a lot on the ambient interference.
- a shielding film may be formed between the main circuit board 800 and the second radiator pattern 502 to block peripheral interference.
- the antenna device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention when the antenna device according to the fifth exemplary embodiment of the present invention is mounted on the main circuit board 800 of the portable terminal, physical deformation may not be applied to the antenna element 50, and the second radiator pattern 502 may be used. Physical deformation may be applied only to the formed flexible circuit board 140. Therefore, degradation of antenna radiation characteristics due to physical deformation of the feed pad and the ground pad formed on the antenna element 50 is minimized.
- the second radiator pattern 502 is formed on the flexible circuit board 140, it is easy to mount the second radiator pattern 502 so as to be located in a free space inside the portable terminal. It allows you to increase it.
- 29 is a diagram illustrating received signal strength for each frequency band of the low frequency band antenna device according to the fifth embodiment of the present invention.
- an antenna element that is, when only the antenna element 50 is used as an antenna for FM reception, and according to the present invention Received Signal Strength Indication (RSSI) of an antenna according to the case of using the low-band internal antenna device according to the fifth embodiment is shown.
- the source of the antenna element 50 to be applied is a magnetic block having a magnetic permeability of 18 and size 12 * 5 * 2T.
- the overall received signal strength is slightly lower than the earphone antenna used in the related art, but the received signal strength is almost the same. That is, according to the present invention, the low frequency band (87.5MHz ⁇ 108MHz) that can receive the FM radio, the low frequency band built-in antenna device for impedance matching while satisfying a wide bandwidth in the low frequency band is implemented . In addition, since the antenna efficiency and radiation characteristics can be maintained and miniaturized, it can be applied to a mobile communication terminal and the like, and an antenna device for a low frequency band capable of diversifying the frequency is realized.
- FIG. 30 is a view for explaining a low frequency band antenna module including any one of the low frequency band antenna devices according to the first to fifth embodiments of the present invention
- FIG. 31 is a low pass band shown in FIG.
- a circuit diagram of the filter unit 700 and the low noise amplifier 710 is shown.
- An antenna module for a low frequency band includes any one of the antenna devices (hereinafter, referred to as an antenna device), a low pass filter unit 700, and low noise amplification of the low frequency band antenna device according to the first to fifth embodiments.
- a low noise amplifier 710 is provided.
- the low noise amplifier 710 amplifies the signal received through the antenna device to enable FM radio reception at a high level of signal strength (RSSI).
- the low noise amplifier 710 is designed by holding the operating point and the matching point so that the input signal is low NF (noise index), the received signal amplified through the low noise amplifier 710 is input to the FM chipset 720 do. In order for the low noise amplifier 710 to operate, a constant power must be supplied.
- the low noise amplifier 710 applied to the present invention is a technical matter that can be easily implemented by those skilled in the art using various known techniques, and thus, detailed description thereof will be omitted.
- the low pass filter 700 is positioned between the antenna device and the low noise amplifier 710 and passes only a predetermined low frequency band (eg, 87.5 to 108 MHz) received signal from the received signal received through the antenna device. Noise) and the influence of other frequency bands (frequency band except FM radio frequency band).
- the low pass filter unit 700 includes an antenna matching structure. Therefore, the low pass filter 700 matches the impedance of the antenna device to the impedance of the low noise amplifier 710 in the frequency band range of the FM radio signal, thereby matching the potential difference applied to the antenna device to the low noise amplifier 710. As much as possible.
- the low pass filter unit 700 includes five capacitors C1, C2, C3, C4 and C5 and two inductors L1 and L2.
- the low-pass filter unit 700 between the antenna device and the low noise amplifier 710, the antenna gain and bandwidth is reduced due to the miniaturization of the antenna device to block the other frequency band A low frequency band antenna module with good characteristics is implemented.
- the low pass filter 700 between the antenna device and the low noise amplifier 710, while filtering the other frequency band excluding the FM radio frequency band, the antenna device and the low noise amplifier 710 Antenna matching can be performed between them.
- the antenna device according to the present invention receives a predetermined low frequency band, even if the low pass filter unit 700 is positioned in front of the low noise amplifier 710, the antenna device is not greatly affected by losses due to a plurality of capacitors and inductors. In this case, the antenna characteristics are not disturbed.
- 32 to 34 are diagrams for explaining antenna characteristics of an antenna module for a low frequency band according to the present invention.
- 32 is a diagram illustrating operating characteristics for each frequency band when the low pass filter unit 700 is not provided in the antenna module for low frequency band according to the present invention
- FIG. 33 is a low noise amplifying unit for the low pass filter unit 700
- FIG. 34 is a diagram illustrating operating characteristics for each frequency when positioned at the rear end of FIG. 710
- FIG. 34 is a diagram illustrating operating characteristics for each frequency when the low pass filter unit 700 is positioned in front of the low noise amplifier 710.
- the frequency characteristics of the antenna module to which the low pass filter unit 700 is not applied are not limited to the FM radio frequency band (87.5 to 108 MHz) due to the characteristics of the low noise amplifier 710. It can be seen that the insertion loss S (2,1) increases up to the other frequency band. The insertion loss is 28.519dB at 100MHz, the insertion loss is 28.193dB at 200MHz, and the insertion loss is 27.431dB at 400MHz. That is, in the case of the antenna to which the low pass filter unit 700 is not applied, noise of another frequency band can be amplified in addition to the FM radio frequency band, and thus the reception sensitivity of the antenna is increased due to noise and frequency interference of other frequency bands. It can deteriorate and affect the gain as well as the bandwidth of the antenna.
- the low pass filter unit 700 has a low noise amplification unit according to the position of the low pass filter unit 700.
- the difference in return loss (S (1,1)) is shown depending on whether it is located at the front end or the rear end of 710.
- the return loss is 0 dB at 150 MHz or more. That is, when the low pass filter unit 700 is located in front of the low noise amplifier 710, a signal of a low frequency band (approximately 0 to 150 MHz) including a frequency capable of receiving FM radio is better passed.
- a low frequency band approximately 0 to 150 MHz
- the FM radio by blocking the noise and interference of other frequency bands except the frequency band to be received, the FM radio can be received at a high level of signal strength, thereby improving the radiation gain and frequency bandwidth of the antenna for the low frequency band.
- the antenna module may be provided.
- the built-in antenna device for low frequency band is not limited to the portable terminal and can be applied to, but may also be applied to a small acoustic device and a device for receiving low frequency.
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Abstract
FM 라디오 수신이 가능하며 소형화 및 슬림화된 휴대용 단말기에 내장 가능한 안테나 소자 및 이를 이용한 안테나 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 내장형 안테나가 실장되는 휴대 단말기의 인쇄회로기판의 공간을 활용해 효과적으로 방사체 패턴을 집적화하여 휴대 단말기의 제한된 공간에서 방사라인의 전기적인 길이를 극대화시켜줌으로써, 소형화된 휴대용 단말기에 적용 가능하고 저주파 대역에서 우수한 안테나 특성을 나타내는 내장형 안테나가 구현된다.
Description
본 발명은 저주파 대역용 안테나 소자 및 이를 이용한 안테나 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, FM 라디오 수신이 가능하며 소형화 및 슬림화된 휴대용 단말기에 내장 가능한 안테나 소자 및 이를 이용한 안테나 장치에 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 항시 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 점차 늘어만 가고 있다.
하지만, 사용자가 이동 통신 단말기를 이용하여 영화를 보거나 음악을 청취하기 위해서는 영화 또는 음악 컨텐츠를 일일이 다운받아 사용하여야 하며, 그에 따른 소정의 추가 비용을 지불하여야만 한다.
반면 FM 라디오 방송의 경우, 사용자가 새로운 내용을 즐기기 위해 컨텐츠를 일일이 다운로드 하지 않아도 되고, 추가 비용이 발생하지 않기 때문에 무료로 방송 컨텐츠를 부담없이 즐길 수가 있다. 때문에, 사용자들은 FM 라디오 수신 기능을 탑재한 이동 통신 단말기를 요구하고 있다.
FM 라디오를 수신하는 내장형 안테나의 경우 대략 87.5 ~ 108MHz의 저주파 대역에서 공진해야하기 때문에 안테나의 방사라인을 길게 형성해 주어야만 하고, 이로 인해 안테나의 물리적인 크기가 커질 수 밖에 없다. 이러한 이유로, 갈수록 소형화되고 슬림화되는 이동 통신 단말기에 적합한 소형화된 내장형 안테나를 구현하기가 쉽지 않았다(안테나의 물리적인 크기는 사용하려는 주파수가 낮을수록, 즉 파장이 길어질수록 커지게 된다).
전술한 종래의 문제점을 극복하기 위해 고유전율의 유전체를 이용하여 안테나의 크기를 소형화하려는 시도가 있었다. 하지만, 고유전율의 유전체를 이용하여 내장형 안테나를 구현하는 경우, 고유전율을 갖는 유전체의 가격이 상대적으로 비싸기 때문에 안테나의 생산원가가 상승하게 된다. 뿐만 아니라, 저주파 대역에서 공진 주파수 대역폭이 좁아지는 문제가 발생하여 원하는 방사 이득 특성을 갖는 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현하기가 매우 어려웠다.
한편, 대부분의 사용자들이 휴대용 단말기를 통해 FM 라디오 방송을 청취할 때 이어폰을 이용한다는 것에 착안하여 이어폰의 선을 FM 라디오 수신용 안테나로 사용하는 경우가 많다. 하지만, 이 경우(이어폰을 FM 수신용 안테나로 이용하는 경우) 이어폰(헤드셋, 이어 마이크)을 휴대용 단말기와 분리하면 FM 라디오 수신 효율이 극히 낮아지게 되는 치명적인 문제점이 발생한다. 예컨대, FM 라디오 방송을 휴대용 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 불가능하다. 또한, 최근 들어 많이 보급되는 블루투스 기능을 갖는 이동 통신 단말기의 경우에는, 무선 이어폰을 통해 단말기에서 출력되는 음성신호를 수신하기 때문에 이어폰의 선을 FM 수신용 안테나로 사용하는 방식을 적용할 수가 없는 문제점이 있다.
따라서, 휴대용 단말기에 내장 가능하도록 소형화된 구조를 갖는 저주파 대역용 안테나의 필요성이 갈수록 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 종래 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현할 경우 공진 주파수 대역폭이 좁아지는 현상을 자성체와 커플링 패턴을 이용하여 극복해줌으로써, 저주파 대역(FM 주파수 대역)에서 광대역 특성을 나타내는 내장형 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 내장형 안테나가 실장되는 휴대 단말기의 인쇄회로기판의 공간을 활용해 효과적으로 방사체 패턴을 집적화하여 휴대 단말기의 제한된 공간에서 방사라인의 전기적인 길이를 극대화시켜줌으로써, 소형화된 휴대용 단말기에 적용 가능하고 저주파 대역에서 우수한 안테나 특성을 나타내는 내장형 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는, 다면체 블럭이 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서, 다면체 블럭에 형성된 복수 개의 제1방사체 패턴; 인쇄회로기판의 비접지 영역에 형성된 복수 개의 제2방사체 패턴; 및 복수 개의 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴이 하나의 방사라인을 제공하도록 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴을 전기적으로 연결하는 복수 개의 연결부를 구비한다.
특히, 인쇄회로기판에 제2방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 방사라인으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 커플링 패턴은, 인쇄회로기판의 접지단과 연결되는 접지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 다면체 블럭은 투자율이 유전율 보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 한다.
또한, 제2방사체 패턴은 인쇄회로기판의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 인쇄회로기판은 상층 기판 및 하층 기판을 구비하고, 제2방사체 패턴은 상층 기판과 하층 기판 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 방사라인은 헬리컬(helical) 타입으로 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 다면체 블럭은 직방체 구조이고, 상부 패턴은 다면체 블럭의 상면 및 양측면에 걸쳐 'ㄷ' 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 연결부는 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 기판은, 복수 개의 제1방사체 패턴이 형성된 다면체 블럭이 실장되는 안테나 기판으로서, 인쇄회로기판; 인쇄회로기판의 비접지 영역에 형성된 복수 개의 제2방사체 패턴; 및 복수 개의 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴이 하나의 방사라인을 제공하도록 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴을 전기적으로 연결하는 복수 개의 연결부를 구비한다.
특히, 인쇄회로기판에 제2방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 방사라인으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 커플링 패턴은 인쇄회로기판의 접지단과 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 연결부는 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀인 것을 특징으로 한다.
또한, 제2방사체 패턴은 인쇄회로기판의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 인쇄회로기판은 상층 기판 및 하층 기판을 구비하고, 제2방사체 패턴은 상층 기판과 하층 기판 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 소자는, 복수 개의 제2방사체 패턴 및 제2방사체 패턴과 전기적으로 연결된 복수 개의 연결부가 형성된 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되는 안테나 소자로서, 다면체 블럭; 및 연결부를 통해 제2방사체 패턴과 전기적으로 연결되어 하나의 방사라인을 제공하도록 다면체 블럭에 형성된 복수 개의 제1방사체 패턴을 구비한다.
특히, 다면체 블럭은 투자율이 유전율 보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 한다.
또한, 다면체 블럭은 직방체 구조이고, 제1방사체 패턴은 다면체 블럭의 상면 및 양측면에 걸쳐 'ㄷ' 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 제1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 폭방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 저주파 대역용 내장형 안테나 장치는 저주파 대역을 구현하기 위해 이어폰 등과 같은 별도의 수단이 추가로 필요하지 않기 때문에 그 구성이 간단해진다. 뿐만 아니라, 휴대 단말기 내의 제한된 공간에서 효과적으로 방사체 패턴을 집적화시킬 수 있으며, 보다 긴 전기적 공진 길이를 갖는 방사라인을 제공할 수 있다. 따라서, 휴대 단말기 내부의 공간 활용도가 증가하고, 휴대 단말기의 슬림화 및 소형화가 가능해진다.
또한, 블루투스 이동 통신 단말기의 경우, 무선 이어폰을 사용한다 해도 별다른 FM 라디오 방송 수신율의 저하없이 일정한 수신품질을 유지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치에 형성된 방사체 패턴의 형상의 설명하기 위한 도 1의 전개도이다.
도 3 및 도 4는 안테나 소자의 커플링 패턴이 안테나 기판의 접지단과 직접 연결되어 있는 경우 안테나의 전압 정재파비(VSWR) 및 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.
도 5 및 도 6은 안테나 소자의 커플링 패턴이 안테나 기판의 접지단과 연결되어 있지 않은 경우 안테나의 전압 정재파비(VSWR) 및 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 7에 도시된 본 발명의 제 2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 전압 정재파비(VSWR)를 나타내는 도표이다.
도 11은 도 7에 도시된 본 발명의 제 2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.
도 12 및 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 15는 도 12에 도시된 저주파 대역용 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 도표이다.
도 16은 도 14에 도시된 저주파 대역용 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 도표이다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 통해 구현된 방사라인의 형상를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 측면에서 바라본 모양을 나타내는 도면이다.
도 20은 도 17에 도시된 안테나 기판의 다른 실시예를 나타낸 도면이다
도 21은 도17의 결합도이다.
도 22는 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 공진 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 24 및 도 25는 연성회로기판의 다양한 실시예를 나타낸다.
도 26은 도 23의 결합도이다.
도 27은 안테나 소자가 도 25의 (a)에 도시된 안테나 기판에 실장된 모습을 나타내는 평면도이다.
도 28은 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나가 휴대 단말기의 메인회로기판 실장된 모양을 설명하기 위한 사시도이다.
도 29는 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 주파수 대역별 수신신호강도를 나타내는 도표이다.
도 30은 본 발명의 제1실시예 내지 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치 중 어느 하나를 구비하는 저주파 대역용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 31는 도 30에 도시된 저역통과 필터부 및 저잡음 증폭부의 회로도이다.
도 32 내지 도 34는 본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도표이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 에어갭을 갖는 내장형 안테나에 대하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
(제1실시예)
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치에 형성된 방사체 패턴의 형상의 설명하기 위한 도 1의 전개도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 안테나 소자(50), 및 안테나 소자(50)가 실장되는 안테나 기판(100)을 구비한다.
먼저, 안테나 소자(50)는 다면체의 자성체 블럭(10), 자성체 블럭(10)의 외부면을 따라 권선되는 형태로 형성된 제1방사체 패턴(12), 자성체 블럭(10)의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면에 형성되어 있는 제1방사체 패턴(12)과 소정거리 이격되어 형성된 커플링 패턴(20)을 포함하여 구성된다.
자성체 블럭(10)은 다면체의 자성체 재료로 구성된다. 자성체(Magneto-dielectric)란 자성을 띠는 것이 가능한 물질을 말하며, 산화철·산화크롬·코발트·페라이트 등이 있다.
수학식 1은 안테나 사이즈가 변하지 않을 때, 투자율과 유전율 사이의 비가 증가함에 따라 안테나의 대역폭(BW)이 증가함을 나타내는 식이다. 여기서, μr은 투자율이며, εr은 유전율이고, t는 안테나의 두께이다. 일반적으로, 안테나에 적용되는 고유전율의 유전체의 경우 투자율이 유전율보다 작다. 하지만, 투자율이 유전율보다 큰 자성체(본 발명의 제1실시예에 적용된 자성체 블럭의 투자율은 약 45이며, 유전율은 약 10이다.)를 이용할 경우 수학식 1에 근거하여 동일한 체적을 갖는 유전체를 사용하였을 때보다 넓은 대역폭을 구현할 수가 있다. 따라서, 종래 소형화를 위해 고유전율의 유전체 블럭을 이용하여 저주파 대역용 안테나를 구현할 경우 대역폭이 좁아지는 현상을 자성체의 투자율을 이용하여 극복할 수 있고, 대역폭은 유지하면서 안테나의 소형화가 가능하게 된다. 한편, 본 발명에 적용되는 자성체는 각기 다른 투자율 및 유전율을 갖으므로 구현하고 하는 공진 주파수에 따라 취사선택 할 수 있음은 물론이다. 즉, 본 발명에서는 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭(10)을 이용해줌으로써 동일한 체적을 갖는 유전체 블럭을 사용하였을 때보다 공진 주파수 대역에서 보다 넓은 대역폭을 갖는 내장형 안테나가 구현되도록 하였다.
한편, 본 발명에 적용되는 자성체 블럭(10)은 각기 다른 투자율 및 유전율을 갖으므로 구현하고자 하는 공진 주파수에 따라 취사선택 할 수 있음은 물론이다. 그리고, 자성체 블럭(10)의 크기 및 모양은 구현하고자 하는 주파수 대역에 따라 달라질 수 있다.
제1방사체 패턴(12)은 자성체 블럭(10)의 외부면을 따라 권취 형성된다. 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 I1에서 I10까지의 제1방사체 패턴(12)은 자성체 블럭(10)의 일측면에 형성된 I1에서 I10까지의 제1방사체 패턴(12)과 각각 연결된다. 일측면에 형성된 제1방사체 패턴(12,I1~I10)과 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12,I1~I10)이 별개인 것처럼 도시되어 있으나, 도 2를 도 1상태로 구현하면, 제1방사체 패턴(12)은 자성체 블럭(10)의 저면의 일측에서 시작하여 자성체 블럭(10)의 외부면을 따라 권취 형성되어 하나의 방사라인을 형성한다. 그리고, 제1방사체 패턴(12)는 급전부(예컨대, 제1방사체 패턴의 끝단)를 구비하고, 이 급전부는 안테나 기판(100)에 구비되어 있는 급전단(108)과 전기적으로 연결된다. 제1방사체 패턴(12)의 길이 및 선폭, 제1방사체 패턴(12)간 간격은 구현하고자 하는 공진 주파수 대역에 따라 달라질 수 있다.
자성체 블럭(10)의 저면에는 복수 개의 커플링 패턴(20)이 제1방사체 패턴(12)과는 분리 이격하여 각각 독립적으로 형성된다. 안테나 소자(50)가 안테나 기판(100)에 실장되면, 자성체 블럭(110)에 형성된 커플링 패턴(20)은 안테나 기판(100)에 구비되어 있는 접지단(106)과 전기적으로 연결되어, 제1방사체 패턴(12)으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링한다. 제1방사체 패턴(12)와 커플링을 일으키는 커플링 패턴(20)의 개수는 구현하고자 하는 공진 주파수 대역 및 대역폭에 따라 달라질 수 있으며, 커플링 패턴(20)의 개수를 증감시켜 구현하고자하는 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수가 있다. 또한, 접지단(106)과 연결되는 커플링 패턴(20)의 개수를 조절하여 공진 주파수를 변경할 수도 있다. 본 발명의 제1실시예에서는 FM 라디오 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz)에서 공진하도록 하기 위해 자성체 블럭(10)의 저면에 2개의 커플링 패턴(20)을 형성하였고, 각각의 커플링 패턴(20)이 모두 접지단(106)과 연결되도록 하였다.
다음으로, 안테나 기판(100)은 인쇄회로기판(120), 연결 패드(102,104), 접지단(106), 및 급전단(108)을 구비한다.
안테나 소자(50)는 인쇄회로기판(120,PCB)상의 비접지(NO-GND) 영역(112)에 실장된다. 예컨대, 인쇄회로기판(120)은 휴대 단말기에 내장되어 설치되는 인쇄회로기판이 될 수 있다. 일반적으로, 비접지 영역(112)은 인쇄회로기판(120)의 일측에 형성되며, 인쇄회로기판(120) 상에 실장되는 다른 칩들과 이격거리를 두기 위한 공간을 말한다. 비접지 영역(112)에는 연결 패드(102,104)가 형성되어 있다. 연결 패드(102,104)는 전도체이며, 연결 패드(102)는 급전단(108)과 전기적으로 연결되어 급전을 위해 사용된다. 연결 패드(102)는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12;I1)과 솔더링(Soldering)되어 연결된다. 그리고, 연결 패드(104)는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12;I11)과 솔더링되어 연결된다.
접지단(106)은 인쇄회로기판(120)에 하나 이상 형성되고, 접지단(106)은 자성체 블럭(10)에 형성된 커플링 패턴(20)과 접속된다. 그리고, 접지단(106)은 접지 영역(114)과 전기적으로 연결된다. 접지 영역(114)은 인쇄회로기판(120)상에 다른 칩들을 실장하기 위한 공간을 지칭한다.
도 3 및 도 4는 안테나 소자(50)의 커플링 패턴(20)이 안테나 기판(100)의 접지단과 직접 연결되어 있는 경우 안테나의 전압 정재파비(VSWR) 및 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.
도 3을 참고하면, 안테나 소자(50)의 커플링 패턴(20)이 안테나 기판(100)의 접지단과 직접 연결되어 있는 경우 본 발명의 제1실시예에 따른 내장형 안테나 장치는 98MHz 주파수 대역에서 공진하는 특성을 나타낸다.
따라서, FM 라디오를 수신할 수 있는 저주파 대역(87.5MHz~108MHz)을 만족한다. 도 4는 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트로서, 임피던스 매칭(Impedence matching)됨을 보여준다.
도 5 및 도 6은 안테나 소자(50)의 커플링 패턴(20)이 안테나 기판(100)의 접지단과 연결되어 있지 않은 경우 안테나의 전압 정재파비(VSWR) 및 임피던스 특성을 나타내는 도표이다.
도 5를 참고하면, 안테나 소자(50)의 커플링 패턴(20)이 안테나 기판(100)의 접지단과 연결되어 있지 않은 경우 본 발명의 제1실시예에 따른 내장형 안테나 장치는 168MHz 주파수대역에서 공진하는 특성을 나타낸다. 따라서, FM 라디오를 수신할 수 있는 저주파 대역을 만족하지 못한다. 도 6은 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트로서, 임피던스 미스매칭(Impedence mismatching)됨을 보여준다.
도 3 내지 도 6을 통해 확인한 바와 같이, 본 발명에서는 도 1에 도시한 구조(즉, 커플링 패턴이 인쇄회로기판의 접지단과 직접 연결되어 전자기적 커플링을 이용해 소정거리 이격하여 있는 제1방사체 패턴을 접지시키는 구조)를 통해, 공진 주파수를 약 70MHz 정도 낮추고, 대역폭을 개선하는 효과를 얻을 수 있으며, 임피던스 매칭(Impedence matching)을 만족시킬 수가 있다.
그리고, 전술한 것처럼, 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭(10)을 이용해줌으로써 동일한 체적을 갖는 유전체를 사용하였을 때보다 해당 공진 주파수 대역에서 보다 넓은 대역폭을 갖는 내장형 안테나를 구현하였다.
따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 안테나 장치를 사용하면 휴대 단말기의 소형화가 가능해지고, 소형화된 휴대 단말기(예컨대, 핸드폰, PDA, MP3 플레이어 등) 등에 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 공진 주파수를 조정하여 다양한 저주파 대역용 내장형 안테나를 구현할 수가 있다.
(제2실시예)
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 제2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 안테나 소자(50), 및 안테나 소자(50)가 실장되는 안테나 기판(150)을 구비한다.
안테나 소자(50)는 다면체의 자성체 블럭(10), 자성체 블럭(10)의 외부면을 따라 권선되는 형태로 형성된 제1방사체 패턴(12), 자성체 블럭(10)의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면에 형성되어 있는 제1방사체 패턴(12)과 소정거리 이격되어 형성된 커플링 패턴(20)을 포함하여 구성된다.
도 7의 안테나 소자(50)는 제1실시예에서의 안테나 소자와 동일한 구성 및 기능을 수행한다. 따라서, 이하에서는 중복되는 설명을 피하기 위해 도 7의 안테나 소자(50)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
안테나 기판(150)은 인쇄회로기판(120), 연결 패드(102,104), 접지단(106), 급전단(108), 비아홀(152), 및 제2방사체 패턴(154)을 구비한다.
안테나 소자(50)는 인쇄회로기판(120)상의 비접지(NO-GND) 영역(112)에 실장된다. 예컨대, 인쇄회로기판(120)은 휴대 단말기에 내장되어 설치되는 인쇄회로기판이 될 수 있다. 일반적으로, 비접지 영역(112)은 인쇄회로기판(120)의 일측에 형성되며, 인쇄회로기판(120) 상에 실장되는 다른 칩들과 이격거리를 두기 위한 공간을 말한다. 인쇄회로기판(120)은 자성체 블럭(10)과 다른 유전율을 갖는다. 인쇄회로기판(120)상의 비접지 영역(112)에는 연결 패드(102,104)가 형성되어 있다. 연결 패드(102,104)는 전도체이며, 연결 패드(102)는 급전단(108)과 전기적으로 연결되어 급전을 위해 사용된다. 연결 패드(102)는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12;I1)과 솔더링(Soldering)되어 연결된다. 그리고, 연결 패드(104)는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12;I11)과 솔더링되어 연결된다.
비접지 영역에 해당하는 인쇄회로기판(120)의 저면에는 제2방사체 패턴(154)이 형성된다. 제2방사체 패턴(154)은 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀(152)을 통해 제1방사체 패턴(12)과 연결된 연결 패드(104)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 제1방사체 패턴(12)과 제2방사체 패턴(154)과 전기적으로 연결되어 하나의 방사라인을 형성한다.
상기한 구조에 따르면, 비접지 영역(즉, 빈공간)인 인쇄회로기판(120)의 저면을 이용하여 안테나의 방사라인을 길게 구현해줄 수 있게 되어 공진 주파수를 낮춰줄 수가 있게 된다. 즉, 제2방사체 패턴(154)을 이용하여 안테나의 전기적 길이를 확보해 줄 수 있게 때문에 안테나 소자(50)의 사이즈를 소형화시킬 수 있다. 예컨대, 제1실시예에서의 안테나 소자의 크기가 27*7*2.5T이었다면, 제2실시예에서는 그 보다 작은 안테나 소자를 이용하더라도 동일한 공진 주파수를 구현할 수 있다. 때문에, 본 발명의 제2실시예에 따른 안테나 장치에 의하면 휴대용 단말기 내부 공간의 설계 자유도를 보다 향상시킬 수가 있고, 휴대용 단말기의 슬림화 및 소형화를 가능하게 한다.
인쇄회로기판(120)의 전면에 형성된 제2방사체 패턴(154)은 도 7 내지 도 9에 도시한 것처럼 미앤더 라인을 포함한 형태로 형성될 수 있다. 도 8 및 도 9의 직사각형 모양을 포함하는 제2방사체 패턴(154)은 자성체 블럭(10)의 저면에 폭방향으로 형성된 제1방사체 패턴(12)과 더 많은 커플링을 일으켜서, 도 7에 미앤더 라인으로만 이루어진 제2방사체 패턴(154)과 비교했을 때, 안테나의 공진주파수는 유지하면서 대역폭을 더 확장시키고 안테나 이득을 향상시키는 효과를 얻게 한다. 이를 통해 공진 주파수 대역에서 대역폭이 좁아지는 문제를 해결할 수 있다. 하지만 이에 국한되는 것은 아니며, 당업자가 유추 가능한 범위에서 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서는 상기한 바와 같은 구조를 통해 안테의 공진 주파수를 조정하는 것이 용이해진다. 즉, 자성체 블럭(10)에 형성된 제1방사체 패턴(12)의 형상은 변경하지 않고, 제2방사체 패턴(154)의 형상, 길이, 선폭 등을 변경하여 원하는 공진 주파수를 구현하는 것이 용이해진다.
접지단(106)은 인쇄회로기판(120)에 하나만 형성되고, 접지단(106)은 자성체 블럭(10)에 형성된 하나의 커플링 패턴(20)과 접속된다. 그리고, 접지단(106)은 접지 영역(114)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 접지 영역(114)은 인쇄회로기판(120)상에 다른 칩들을 실장하기 위한 공간을 지칭한다.
한편, 본 발명의 제1실시예에서는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 커플링 패턴(20)이 모두 접지단(106)과 연결되는 구조였다. 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 커플링 패턴(20)이 모두 접지단(106)에 연결되는 경우, 안테나의 공진 주파수 대역폭은 더 넓어지지만, 안테나 이득(gain)이 다소 떨어진다. 따라서, 본 발명의 제2실시예에서는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 두 개의 커플링 패턴(20) 중 하나만 접지단(106)과 연결되도록 하여 떨어진 안테나 이득을 4dBi 정도 개선시켰다. 그리고, 전술한 바와 같이, 대역폭이 좁아지는 문제를 제2방사체 패턴(154)을 이용하여 해결하였다.
도 10은 도 7에 도시된 본 발명의 제 2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 전압 정재파비(VSWR)를 나타내는 도표이다. 도 11은 도 7에 도시된 본 발명의 제 2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타내는 도표이다. 자성체 블럭(10)의 사이즈는 25*5*2T이고, 자성체 블럭의 투자율은 18이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 98MHz 주파수대역에서 공진하는 특성을 나타내서, FM 라디오를 수신할 수 있는 저주파 대역(87.5MHz~108MHz)을 만족한다. 도 11은 임피던스 특성을 나타내는 스미스 차트로서, 임피던스 매칭(Impedence matching)됨을 보여준다.
(제3실시예)
도 12 및 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 제3실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 안테나 소자(50), 및 안테나 소자(50)가 실장되는 안테나 기판(300)을 구비한다.
안테나 소자(50)는 다면체의 자성체 블럭(10), 자성체 블럭(10)의 외부면을 따라 권선되는 형태로 형성된 제1방사체 패턴(12), 자성체 블럭(10)의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면에 형성되어 있는 제1방사체 패턴(12)과 소정거리 이격되어 형성된 커플링 패턴(20)을 포함하여 구성된다.
도 12의 안테나 소자(50)는 제1실시예에서의 안테나 소자와 동일한 구성 및 기능을 수행한다. 따라서, 이하에서는 중복되는 설명을 피하기 위해 도 12의 안테나 소자(50)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
안테나 기판(300)은 복수 개의 기판(연결 패드,120b)을 구비하는 인쇄회로기판(120), 연결 패드(102,104), 접지단(106), 급전단(108), 비아홀(312), 복수 개의 기판사이에 형성되는 제2방사체 패턴(320), 인쇄회로기판(120)의 저면에 형성되는 제3방사체 패턴(330)을 포함하여 구성된다.
제3실시예에서의 인쇄회로기판(120)은 두 개의 기판(연결 패드, 120b)이 적층 형성되어 이루어진다. 그리고, 인쇄회로기판(120)은 자성체 블럭(10)과 다른 유전율을 갖는다.
이하에서는 참조부호 연결 패드의 인쇄회로기판을 '상층 기판'이라 칭하기로 하고, 상층 기판(260a)의 하부에 위치하는 참조부호 260b의 인쇄회로기판을 '하층 기판'으로 칭하기로 한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 13에서 제2방사체 패턴(320) 및 제3방사체 패턴(330)이 형성된 인쇄회로기판 영역만을 분리하여 도시하였다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 안테나 소자(50)는 인쇄회로기판(120)상의 비접지(NO-GND) 영역(112)에 실장된다. 인쇄회로기판(120)상의 비접지 영역(112)에는 연결 패드(102,104)가 형성되어 있다. 연결 패드(102,104)는 전도체이며, 연결 패드(102)는 급전단(108)과 전기적으로 연결되어 급전을 위해 사용된다. 연결 패드(102)는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12;I1)과 솔더링되어 연결된다. 그리고, 연결 패드(104)는 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 제1방사체 패턴(12;I11)과 솔더링되어 연결된다.
제1방사체 패턴(12)의 끝단에 연결된 연결 패드(104)는 상층 기판(연결 패드)에 형성된 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀(212)을 통해 상층 기판(연결 패드)의 저면에 형성된 제2방사체 패턴(320)과 전기적으로 연결된다. 이때, 제2방사체 패턴(320)을 상층 기판(연결 패드)의 저면에 형성한 후 상층 기판(연결 패드)과 하층 기판(120b)을 결합할 수도 있고, 제2방사체 패턴(320)을 하층 기판(120b)의 상면에 형성한 후 하층 기판(120b)과 상층 기판(연결 패드)을 결합할 수도 있다. 이는 제조 공정에 따라 달라질 수 있다.
그리고, 제2방사체 패턴(320)의 끝단은 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀(306)을 통해 하층 기판(120b)의 하면에 형성된 제3방사체 패턴(330)과 전기적으로 연결된다.
따라서, 자성체 블럭(10), 상층 기판(연결 패드), 및 하층 기판(120b)에 각각 형성된 제1방사체 패턴(12), 제2방사체 패턴(320), 및 제 3방사체 패턴(330)은 전기적으로 서로 연결되어 하나의 방사라인을 형성한다. 이때, 제2방사체 패턴(320) 및 제3방사체 패턴(330)은 안테나 소자(50) 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것이 바람직하다. 자성체 블럭(10)이 실장되는 인쇄회로기판 영역 내에 방사체 패턴을 형성하면, 인쇄회로기판(120)의 접지 영역에 실장되는 다른 칩들과 일정한 이격거리를 둘 수 있게 되어 인접하는 다른 칩들로 인해 발생하는 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제2방사체 패턴(320)은 미앤더 라인 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 미앤더 라인 형상으로 제2방사체 패턴(320)을 형성하면, 소정의 유전율을 갖는 상층 기판(연결 패드)을 사이에 두고 제2방사체 패턴(320)과 제1방사체 패턴(12)과의 상호 커플링을 유도하여 저주파 대역에서 대역폭을 확장시키는 것이 용이해진다.
보다 상세하게는, 급전단(108)을 통해 제1방사체 패턴(12)에 유입되는 전류는 자성체 블럭(10)의 저면에 일정한 간격을 두고 폭방향으로 형성되어 있는 직선 형태의 방사체 패턴들을 순차적으로 통과하게 된다.
그리고, 제1방사체 패턴(12)을 거친 전류는 비아홀(312)를 거쳐 제2방사체 패턴(320)으로 유입된다. 이 경우, 제2방사체 패턴(320)이 미앤더 라인 형상으로 형성되어 있으면, 자성체 블럭(10)의 저면에 일정한 간격을 두고 폭방향으로 형성되어 있는 직선 형태의 제1방사체 패턴(12)과 동일 방향에 대한 상호 유도(mutual inductance)를 통해 공진 주파수 대역에서 대역폭이 좁아지는 문제를 해결할 수 있다.
더불어, 적층형성되어 있는 인쇄회로기판(120)의 두께가 일정하다는 가정 하에 상층 기판(연결 패드)의 두께는 하층 기판(120b)에 비해 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
상층 기판(연결 패드)의 두께가 얇을 수록 상층 기판(연결 패드)의 저면에 형성된 제2방사체 패턴(320)과 자성체 블럭(10)에 형성된 제1방사체 패턴(12) 간의 물리적인 거리는 가까워지게 되고, 제2방사체 패턴(320)과 제1방사체 패턴(12) 간의 상호 유도는 더욱 극대화될 수 있다. 이때, 상층 기판(연결 패드)과 자성체 블럭(10)이 서로 다른 유전율을 갖으면, 유전율 차이로 인해 공진 주파수 대역이 저주파 대역으로 하향 이동한다.
한편, 제3방사체 패턴(330)을 제2방사체 패턴(320)과 같이 미앤더 라인 형상을 갖도록 형성하는 경우, 전술한 바와 같은 이유로 저주파 대역에서 대역폭을 확장시키는 것이 용이할 뿐만 아니라, 안테나의 전기적인 길이를 증가시켜 안테나의 공진 주파수 대역을 하향 이동시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 대해서는 도 15 및 도 16을 통해 자세하게 후술하기로 한다.
도 14는 제3방사체 패턴(330)이 'ㄷ' 형상을 갖도록 형성된 제3실시예에 따른 안테나 장치를 나타낸다. 도 14의 안테나 장치는 도 12의 안테나 장치와 제3방사체 패턴(330)의 형상에 있어서 서로 차이가 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 제3방사체 패턴(330)의 형상만을 변경하여 원하는 공진 주파수를 구현하는 것이 용이해진다. 즉, 기본적으로 제1방사체 패턴(12)과 제2방사체 패턴(320)의 형상은 변경하지 않고, 제3방사체 패턴(330)의 형상만을 변경하여 원하는 공진 주파수를 용이하게 조정하는 것이 가능해진다.
도 15는 도 12에 도시된 저주파 대역용 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 도표이고, 도 16은 도 14에 도시된 저주파 대역용 안테나 장치의 공진 주파수를 나타낸 도표이다.
도 15을 참고하면, 감쇄량이 -0.2dB인 지점을 기준으로 하였을 때, 약 40 ~ 65MHz에서 공진 주파수 대역이 넓게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 광대역 효과를 통해 외부영향에 의해 저하될 수 있는 송수신기능을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 경우, 기본적으로 저주파 대역(예컨대, FM 라디오 주파수 대역)의 신호를 수신하는 것을 목적으로 한다. 하지만, 저주파 대역 뿐만 아니라 다른 주파수 대역(약 220 ~ 315MHz)에서도 공진하여 듀얼 모드로 동작하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 제3실시예에 따른 안테나 장치는, 적층 구조를 갖는 제2방사체 패턴(320) 및 제3방사체 패턴(330)의 형상으로 인해 다중 대역에서도 공진하는 것이 가능하기 때문에, 듀얼 모드 안테나로 활용될 수 있다.
한편, 도 15을 살펴보면, 제3일실시예에 따른 안테나 장치는 FM 라디오 수신이 가능한 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz) 보다 낮은 대역에서 공진 주파수 대역이 구현된 것을 확인할 수 있다.
통상적으로 제한된 공간 내에서 안테나의 공진 주파수를 고역화시키는 것은 방사체 패턴의 형상 및 구조 변경을 통해 용이하게 이루어질 수 있는 일이며, 이는 당업자라면 용이하게 구현할 수 있는 사항이다. 하지만, 제한된 공간 내에서 안테나의 공진 주파수를 저역화시키는 것은 상대적으로 어렵다.
즉, FM 라디오 수신이 가능한 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz)으로 고역화시키는 것은 용이하게 실시할 수 사항이며, 전술한 바와 같이, 제 3방사체 패턴의 형상의 변경하여 공진 주파수를 용이하게 조절(고역화)할 수 있다.
도 16을 참고하면, 제3방사체 패턴(330)의 형상 변경을 통해 FM 라디오 수신이 가능한 주파수 대역으로 공진 주파수가 변경된 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3실시예에서는 두 개의 기판(상층 기판 및 하층 기판)만을 이용하여 제2방사체 패턴(320) 및 제3방사체 패턴(330)을 형성하였다. 하지만, 휴대 단말기의 여유 공간 및 기판의 두께 등을 고려하여, 3개 이상의 기판이 적측형성된 인쇄회로기판(120)을 구현하는 것도 가능하다. 예컨대, 상층 기판, 중층 기판, 및 하층 기판의 저면에 방사체 패턴을 각각 형성하고, 서로 비아홀을 통해 연결하여 하나의 방사라인을 갖도록 구현할 수도 있다. 이 경우 방사라인의 전기적인 길이를 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
(제4실시예)
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 통해 구현된 방사라인의 형상를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 안테나 소자(70), 및 안테나 소자(70)가 실장되는 안테나 기판(400)을 구비한다.
먼저, 안테나 소자(70)는 다면체의 자성체 블럭(10), 및 자성체 블럭(10)의 상면 및 양측면에 걸쳐 형성된 복수 개의 제1방사체 패턴(40)을 포함하여 구성된다. 그리고, 안테나 소자(70)는 안테나 기판(400)의 비접지 영역에 실장된다. 비접지 영역은 인쇄회로기판(120) 상에 실장되는 다른 칩들과 이격거리를 두기 위한 공간을 지칭하며, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(120)에는 휴대용 단말의 기능을 구현하기 위해 필요한 다양한 칩셋들이 실장될 수 있다.
자성체 블럭(10)은 자성체 재료로 구성될 수 있다. 자성체(Magneto-dielectric)란 자성을 띠는 것이 가능한 물질을 말하며, 산화철, 산화크롬, 코발트, 페라이트 등이 있다. 자성체 블럭(10)에 대한 자세한 설명은 도 1에서의 설명으로 대체하기로 한다. 본 발명에 적용되는 자성체 블럭(10)은 각기 다른 투자율 및 유전율을 갖으므로 구현하고자 하는 공진 주파수에 따라 취사선택 할 수 있음은 물론이다. 그리고, 자성체 블럭(10)의 크기 및 모양은 구현하고자 하는 주파수 대역에 따라 달라질 수 있다.
자성체 블럭(110)에는 제1방사체 패턴(40)이 폭 방향으로 복수 개 형성된다. 이때, 각각의 제1방사체 패턴(40)은 자성체 블럭(110)의 상면과 양측면에 걸쳐 형성되며, 인접하는 상부 패턴(120)과는 분리 이격되게 형성된다. 예컨대, 도 17에서는 10개의 제1방사체 패턴(40)이 자성체 블럭(10)의 폭방향으로 형성되어 있다.
그리고, 자성체 블럭(110)의 상면에 형성된 제1방사체 패턴(40)은 안테나 소자(70)가 안테나 기판(400)에 실장되었을 때, 복수 개의 제1방사체 패턴(40)과 복수 개의 제2방사체 패턴(420)이 서로 전기적으로 연결되어 헬리컬(helical) 타입을 갖는 하나의 방사라인을 제공할 수 있도록 형성된다. 즉, 자성체 블럭(10)의 상면에 형성된 다수 개의 제1방사체 패턴(40)은 자성체 블럭(10)의 단변에 대해 소정 각도(예컨대, 5°~ 15°) 기울어져 각각 형성된다. 제1방사체 패턴(40)의 길이, 개수, 폭, 패턴 간 간격, 기울기 등은 구현하고자 하는 공진 주파수, 자성체 블럭의 크기, 제2방사체 패턴(420)의 형상 및 간격 등에 따라 변경될 수 있다.
그리고, 자성체 블럭(10)의 저면에는 복수 개의 제1방사체 패턴(40)에 각각 대응하여 연결된 연결 패드(46)가 형성된다. 이 연결 패드(46)는 안테나 소자(70)가 안테나 기판(400)에 실장되었을 때, 제1방사체 패턴(40)이 제2방사체 패턴(220)과의 용이하도록 접속될 수 있도록 한다(도 18참조).
자성체 블럭(10)의 하면 및 측면에 걸쳐 형성된 연결 패드(32,34)는 인쇄회로기판(120)의 상면에 형성된 연결 패드(432,434)에 접속되며, 제1방사체 패턴(40)과는 분리 이격되어 있다.
연결 패드(32,34)는 안테나 소자(70)가 안테나 기판(400)에 실장될 때, 연결 패드(32,34)와의 솔더링을 통해 결합 강도를 높일 수 있도록 하기 위함이며, 경우에 따라 생략하여도 무방하다.
다음으로, 안테나 기판(400)은 커플링 패턴(410), 제2방사체 패턴(420), 연결 패드(102,104,432,434,440), 비아홀(438), 접지단(106), 급전단(108), 및 인쇄회로기판(120)을 구비한다.
인쇄회로기판(120)의 복수 개의 제2방사체 패턴(420), 제2방사체 패턴(420)과 분리 이격되어 있는 하나 이상의 커플링 패턴(410)이 형성된다. 예컨대, 도 1에는 11개의 제2방사체 패턴(420)과 2개의 커플링 패턴(410)이 형성되어 있다.
제2방사체 패턴(420)은 인쇄회로기판(120)의 저면에 형성되며, 인접하는 다른 제2방사체 패턴(420)과 소정 간격을 두고 평행하게 형성된다. 그리고, 각각의 제2방사체 패턴(420)은 양끝단에 각각 형성되어 있는 비아홀(438)을 통해 인쇄회로기판(120)의 상면에 형성된 연결 패드(102,104,440)와 전기적으로 연결된다.
비아홀(438)은 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진되어 있어 제2방사체 패턴(420)과 연결 패드(102,104,440)를 전기적으로 연결한다. 여기서, 비아홀(438)은 도전성 수직연결수단으로 제공되는 것으로서 다른 실시형태에서는 인쇄회로기판(120)의 측면에 형성된 도체 패턴일 수 있다.
그리고, 비아홀(438)을 통해 제2방사체 패턴(420)과 연결된 연결 패드(102,104,440)는 제1방사체 패턴(40) 및 제2방사체 패턴(420)이 헬리컬(helical) 타입을 갖는 하나의 방사라인을 제공하도록 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 연결 패드(46)와 전기적으로 연결된다.
안테나 소자(70)가 안테나 기판(400)에 결합되면, 도 18에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(120)의 일측 모서리에 형성된 비아홀(438a)을 시작으로 인쇄회로기판(120)의 타측에 모서리에 형성된 비아홀(438b)까지 이어지는 헬리컬 타입을 갖는 하나의 방사라인이 형성된다. 즉, 비아홀-제2방사체 패턴-비아홀-제1방사체 패턴-비아홀-제2방사체 패턴-비아홀-제1방사체 패턴의 순으로 연속하여 이어지는 하나의 방사라인이 형성된다.
상기한 구조를 갖는 방사라인은 동일한 공간에서 효과적으로 방사체 패턴을 집적화시킬 수 있으며, 보다 긴 전기적 공진 길이를 갖는 방사라인을 제공할 수 있다. 예컨대, 인쇄회로기판의 두께가 1.5mm 상태에서, 종래에는 원하는 안테나 특성을 얻기 위해서 3mm의 두께를 갖는 안테나 소자가 필요하였다면, 본 발명에서는 그 절반의 두께(1.5mmm)를 갖는 안테나 소자만으로도 종래와 동일한 안테나 특성이 나타나도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제4실시예에서와 같이 유전율이 서로 다른 이종의 베이스(즉, 자성체 블럭과 인쇄회로기판)를 이용하여 방사라인을 구현하면, 일정한 유전율을 갖는 하나의 베이스를 이용하여 방사라인을 구현해주었을 때보다 공진 주파수 대역을 하향 이동시킬 수 있고, 공진 주파수 대역을 광대역화시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 인쇄회로기판(120)의 유전율과 자성체 블럭(110)의 유전율은 서로 상이하다.
도 19는 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 측면에서 바라본 모양을 나타내는 도면이다(도 17의 'A' 방향에서 바라본 모양).
도 19를 참고하면, 제2방사체 패턴(420)이 형성되어 있는 인쇄회로기판(120)의 저면에는 하나 이상의 커플링 패턴(410)이 복수 개의 제2방사체 패턴(420)과 분리 이격되어 형성된다. 복수 개의 제2방사체 패턴(420)은 비아홀(438)을 통해 자성체 블럭(10)에 형성된 제1방사체 패턴(40)과 전기적으로 연결되지만, 커플링 패턴(410)은 인쇄회로기판(120)의 양끝단에 각각 형성된 비아홀(438)을 통해 자성체 블럭(10)에 형성된 연결 패드와 전기적으로 연결될 뿐 제1방사체 패턴(40)과는 직접 연결되지 않는다.
한편, 도 17 내지 도 19에서는 인쇄회로기판(120)의 저면에 두개의 커플링 패턴(410)이 형성되어 있는 것으로 도시하였다. 하지만, 커플링 패턴(410)의 개수 및 위치는 구현하고자 하는 주파수 대역 및 대역폭에 따라 달라질 수 있으며, 저주파 대역에서 FM 라디오 주파수 대역을 만족하도록 커플링 패턴(410)의 개수를 증감시키거나 위치를 변경시킬 수 있다.
커플링 패턴(410)은 비아홀(438)을 통해 인쇄회로기판(120)의 상면에 형성된 연결 패드(432,434)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 연결 패드(434)는 접지단(270)과 전기적으로 연결되고, 접지단(106)은 인쇄회로기판상의 접지 영역(114)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 연결 패드(434)는 접지부로서의 역할을 수행하게 된다.
본 발명에서는 이러한 구조(즉, 커플링 패턴이 인쇄회로기판의 접지단과 직접 연결되어 전자기적 커플링을 이용해 소정거리 이격하여 있는 방사체 패턴을 접지시키는 구조)를 통해, 공진 주파수를 저역화하고, 임피던스 매칭을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
도 20은 도 17에 도시된 안테나 기판의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 17에 도시된 안테나 기판과 동일한 구성 요소에는 동일한 참조부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 20의 안테나 기판(420)이 도 17의 안테나 기판(400)과 다른 점은, 복수 개의 기판이 적층 형성되어 있는 인쇄회로기판(120)을 구비하고 있고, 제2방사체 패턴(420) 및 커플링 패턴(410)이 복수 개의 기판 사이에 형성되어 있는 것이다.
이하에서는 참조부호 연결 패드의 인쇄회로기판을 '상층 기판'이라 칭하기로 하고, 상층 기판(120a)의 하부에 위치하는 참조부호 120b의 기판을 '하층 기판'으로 칭하기로 한다.
상층 기판(120a)과 하층 기판(120b) 사이에는 복수 개의 제2방사체 패턴(420)이 형성된다. 제2방사체 패턴(420)은 인접하는 다른 제2방사체 패턴(420)과 소정 간격을 두고 평행하게 형성된다.
그리고, 도 17에서와 마찬가지로 각각의 제2방사체 패턴(420)은 양끝단에 각각 형성되어 있는 비아홀(438)을 통해 인쇄회로기판(120)의 상면에 형성된 연결 패드(도시 생략)와 전기적으로 연결된다.
비아홀(438)을 통해 제2방사체 패턴(420)과 연결된 각각의 연결 패드는 제2방사체 패턴(420) 및 제1방사체 패턴(40)이 헬리컬(helical) 타입을 갖는 하나의 방사라인을 제공하도록 제1방사체 패턴(40)과 전기적으로 연결된다.
도 20에서의 안테나 기판(420)은 도 17의 안테나 기판(400)과 비교했을 때, 방사라인의 전기적인 길이는 다소 짧아지지만, 제2방사체 패턴(420) 및 커플링 패턴(410)이 외부로 직접 노출되지 않기 때문에 외부로 인한 간섭을 최소화시킬 수 있다. 예컨대, 휴대용 단말기 내부에 안테나 기판(420)이 설치되는 경우, 안테나 기판(420)의 저면에 위치하는 금속성 물질, 칩셋 등으로 인해 발생되는 노이즈를 최소화시켜줄 수 있는 효과가 있다.
도 21은 도17의 결합도이다.
도 22는 본 발명의 제4실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 공진 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 22를 참조하면, FM 라디오 수신이 가능한 대역(87.5 ~ 108MHz)에 걸쳐 넓은 공진 주파수 대역이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이러한 광대역 효과를 통해 외부영향에 의해 저하될 수 있는 송수신기능을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
(제5실시예)
도 23 및 도 24는 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 안테나 소자(50), 및 안테나 소자(50)가 실장되는 안테나 기판(500)을 구비한다. 그리고, 본 발명에 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치는 휴대 단말기의 메인회로기판에 실장된다.
안테나 소자(50)는 다면체의 자성체 블럭(10), 자성체 블럭(10)의 외부면을 따라 권선되는 형태로 형성된 제1방사체 패턴(12), 자성체 블럭(10)의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면에 형성되어 있는 제1방사체 패턴(12)과 소정거리 이격되어 형성된 커플링 패턴(20)을 포함하여 구성된다.
도 23의 안테나 소자(50)는 제1실시예에서의 안테나 소자와 동일한 구성 및 기능을 수행한다. 따라서, 이하에서는 중복되는 설명을 피하기 위해 도 23의 안테나 소자(50)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
안테나 기판(500)은 연성인쇄회로기판(140,FPCB, 이하,'연성회로기판'), 연결 패드(504,506), 및 제2방사체 패턴(502)를 구비한다.
안테나 소자(50)는 연성회로기판(140)의 일면(예컨대, 연성회로기판의 상면)에 실장된다.
연결 패드(506)는 급전부로 사용되며, 자성체 블럭(10)의 저면 일측 끝단에 형성된 제1방사체 패턴(12;I1)과 솔더링되어 전기적으로 연결된다. 그리고, 추후 본 발명의 제5실시예에 따른 안테나 장치가 휴대 단말기의 메인회로기판에 실장될 때, 휴대 단말기의 메인회로기판에 구비되는 급전단과 연결 패드(506)를 솔더링으로 용이하게 연결할 수 있도록 연결 패드(506)의 끝단에는 비아홀(508)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
연결 패드(504)는 접지부로 사용되며, 자성체 블럭(10)의 저면에 형성된 커플링 패턴(20)과 솔더링되어 전기적으로 연결된다. 그리고, 추후 본 발명의 제5실시예 따른 안테나 장치가 휴대 단말기의 메인회로기판에 실장되면, 연결 패드(504)는 휴대 단말기의 메인회로기판에 구비된 접지단과 연결된다. 이를 위해 연결 패드(504)의 끝단에는 비아홀(508)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제2방사체 패턴(502)은 자성체 블럭(10)의 저면 타측 끝단에 형성된 제1방사체 패턴(12)과 솔더링되어 전기적으로 접속된다. 이를 위해 제2방사체 패턴(502)은 제1방사체 패턴(12)과 접속되는 접속부와 그 접속부에 연장되어 연성회로기판(140)에서 자성체 블럭(10)이 실장된 영역의 외부에 형성되는 방사부를 구비한다. 여기서, 상기한 접속부와 방사부는 도 23에 도시된 절곡부(510)를 기준으로 구분될 수 있다. 즉, 제2방사체 패턴(502)에서 절곡부(510)를 기준으로 제1방사체 패턴(12)과 솔더링되는 부분이 접속부에 해당되고, 그 접속부에 연장되어 연성회로기판(140)에서 자성체 블럭(10)이 실장된 영역의 외부에 형성되는 부분이 방사부에 해당된다. 이는 이하에서 설명되는 도면에서도 마찬가지로 적용된다.
따라서, 제1방사체 패턴(12)과 연성회로기판(140)에 형성된 제2방사체 패턴(502)은 하나의 방사라인을 형성한다(도 26참조).
상기한 구조에 따르면, 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭(10)에 형성된 제1방사체 패턴(12)으로 인해 동일한 안테나 사이즈에서 고유전율의 유전체를 사용하였을 때보다 넓은 대역폭을 구현할 수가 있게 된다. 그리고, 제1방사체패턴(12)과 전기적으로 연결되어 방사라인을 길게 형성해 주는 연성회로기판(140)에 형성된 제2방사체 패턴(502)으로 인해 안테나의 공진주파수를 낮춰 줄 수 있게 된다.
그리고, 제1방사체 패턴(12) 및 제2방사체 패턴(502)에 공급되는 전류에 의하여 일어나는 공진과, 커플링 패턴(20), 제1방사체 패턴(12) 및 제2방사체 패턴(502)에 의하여 일어나는 공진의 상호작용으로 인하여 방사특성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제2방사체 패턴(502)의 길이 또는 폭, 제2방사체 패턴(502)에 형성된 슬롯 등에 의해 제2방사체 패턴(502)이 방사하는 전파의 방사특성 및 공진 주파수가 변경된다. 즉, 제2방사체 패턴(502)의 튜닝에 의해 안테나 방사특성 및 공진주파수가 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제5실시예에 따른 안테나 장치를 단말기 내부에 실장할 때 제2방사체 패턴(502)만을 변경함으로써 원하는 방사특성 및 공진주파수를 구현할 수 있다. 또한, 전술한 것처럼 제2방사체 패턴(502)은 연성회로기판(140)에 형성되어 있어서, 단말기 내부에서 절곡부(510)를 따라서 자유롭게 절곡이 가능하다. 이는 단말기 설계시 부품배치 구조의 자유도 및 부품의 집적도를 높여줄 수 있게 해주기 때문에 단말기의 소형화 및 슬림화를 도모할 수 있게 한다. 한편, 절곡부(510)는 도면에 도시된 부분에 한정되는 것은 아니며, 연성회로기판(140)의 형상 및 구조에 따라 변경이 가능하다. 그리고, 연성회로기판(140)의 형상 및 구조 또한 단말기 내부의 여유 공간에 따라 변경이 가능하다.
도 24 및 도 25는 연성회로기판(140)의 다양한 실시예를 나타낸다.
그리고, 도 26은 도 23의 결합도이다.
그리고, 도 27은 안테나 소자(50)가 도 25의 (a)에 도시된 안테나 기판(520)에 실장된 모습을 나타내는 평면도이다.
도 28은 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나가 휴대 단말기의 메인회로기판 실장된 모양을 설명하기 위한 사시도이다.
도 28을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나는 휴대 단말기의 메인회로기판(800)상에 실장 된다. 보다 상세하게는, 연성회로기판(140)에서 안테나 소자(50)가 실장된 부분은 메인회로기판(800) 상에 위치하여 실장되고, 연성회로기판(140)에서 제2방사체 패턴(520)이 형성된 영역은 휴대 단말기 내부의 여유공간에 위치하게 된다. 예컨대, 본 발명의 제5실시예에 따른 안테나 장치가 휴대 단말기의 메인회로기판(800)에 장착될 때, 연성회로기판(140)에 형성된 제2방사체 패턴(502)이 메인회로기판(450)의 상면과 서로 직각을 이루도록 절곡부(510)가 절곡되어 장착된다. 이때, 제2방사체 패턴(502)과 메인회로기판(800) 간에 이격거리를 둠으로써, 안테나의 방사특성에 대한 메인 회로기판(800)으로부터의 간섭을 완화할 수가 있다. 즉, 제2방사체 패턴(502)은 휴대 단말기의 메인회로기판(800)과 소정거리 이격하여 휴대 단말기 내부에 설치되기 때문에 메인회로기판의 회로단으로부터 간섭을 적게 받게 되고, 이로 인해 안테나의 방사특성이 향상된다. 참고로, FM 라디오 수신용 내장형 안테나는 주변 간섭(Noise)에 매우 민감하여 주변 간섭에 따라 방사특성이 많이 좌우된다. 바람직하게는, 주변 간섭을 차단하기 위해 메인회로기판(800)과 제2방사체 패턴(502) 사이에 차폐막을 형성할 수도 있다.
이처럼, 본 발명의 제5실시예에 따른 안테나 장치가 휴대 단말기의 메인회로기판(800)에 장착될 때, 안테나 소자(50)에 대해서는 물리적인 변형을 가할 수 없고, 제2방사체 패턴(502)이 형성된 연성회로기판(140)에 대해서만 물리적인 변형을 가할 수 있다. 따라서, 안테나 소자(50)에 형성된 급전 패드 및 접지 패드의 물리적 변형에 따른 안테나 방사특성의 열화가 최소화된다. 반면, 제2방사체 패턴(502)은 연성회로기판(140) 상에 형성되기 때문에 휴대 단말기 내부의 여유공간에 위치하도록 장착하는 것이 용이하고, 단말기 설계시 부품배치 구조의 자유도 및 부품의 집적도를 높여줄 수 있게 해준다.
도 29는 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 주파수 대역별 수신신호강도를 나타내는 도표이다.
도 29에서는 이어폰 안테나(Earphone Antenna)를 FM 수신을 위한 안테나로 사용하는 경우, 안테나 소자(Chip antenna), 즉, 안테나 소자(50)만을 FM 수신을 위한 안테나로 사용하는 경우, 그리고 본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치를 사용하는 경우에 따른 안테나의 수신신호강도(RSSI:Received Signal Strength Indication)를 나타낸다. 여기서, 적용되는 안테나 소자(50)의 재원은, 투자율인 18인 자성체 블럭, 사이즈 12*5*2T이다. 종래 사용되던 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.
본 발명의 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치의 경우, 종래 적용되던 이어폰 안테나와 비교했을 때, 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 나타내고, 저주파 대역에서 넓은 대역폭을 만족하면서 임피던스 매칭되는 저주파 대역용 내장형 안테나 장치가 구현된다. 또한, 안테나 효율 및 방사특성은 유지하며 소형화가 가능하여 이동 통신 단말기 등에 적용할 수 있으며, 주파수를 다양화할 수 있는 저주파 대역용 안테나 장치가 구현된다.
도 30은 본 발명의 제1실시예 내지 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치 중 어느 하나를 구비하는 저주파 대역용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 31는 도 30에 도시된 저역통과 필터부(700) 및 저잡음 증폭부(710)의 회로도이다.
본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 모듈은 제1실시예 내지 제5실시예에 따른 저주파 대역용 안테나 장치 중 어느 하나의 안테나 장치(이하, 안테나 장치), 저역통과 필터부(700), 및 저잡음 증폭부(LNA:Low Noise Amplifier, 710)를 구비한다.
저잡음 증폭부(710)는 안테나 장치을 통해 수신되는 신호를 증폭시켜 높은 레벨의 신호강도(RSSI)로 FM 라디오 수신이 가능하게 한다. 저잡음 증폭부(710)는 입력되는 수신 신호를 NF(잡음지수)가 낮도록 동작점과 매칭 포인트를 잡아서 설계되고, 저잡음 증폭부(710)를 거쳐 증폭된 수신 신호는 FM 칩셋(720)으로 입력된다. 저잡음 증폭부(710)가 동작하기 위해서는 일정한 전원이 공급되어야 한다. 본 발명에 적용되는 저잡음 증폭부(710)는 당업자가 다양한 공지의 기술을 이용하여 용이하게 구현할 수 있는 기술적 사항이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
저역통과 필터부(700)는 안테나 장치와 저잡음 증폭부(710) 사이에 위치하여 안테나 장치를 통해 수신받은 수신 신호 중에서 소정의 저주파 대역(예컨대, 87.5 ~ 108MHz) 수신 신호만을 통과시켜줌으로써, 잡음(Noise) 및 타 주파수 대역(FM 라디오 주파수 대역을 제외한 주파수 대역)의 영향을 감소시킨다. 또한, 저역통과 필터부(700)는 안테나 정합 구조를 포함한다. 따라서, 저역통과 필터부(700)는 안테나 장치의 임피던스를 FM 라디오 신호의 주파수 대역 범위에서 저잡음 증폭부(710)의 임피던스로 정합(Impedance matching)하여 안테나 장치에 인가된 전위차를 저잡음 증폭부(710)로 최대한 전달한다. 도 31를 참조하면, 저역통과 필터부(700)는 5개의 캐패시터(C1,C2,C3,C4,C5)와 2개의 인덕터(L1, L2)를 구비한다.
본 발명에서는 안테나 장치와 저잡음 증폭부(710) 사이에 저역통과 필터부(700)를 위치시켜줌으로써, 안테나 장치의 소형화로 인해 안테나의 이득 및 대역폭이 감소하는 현상을 해결하고 타 주파수 대역에 대한 차단 특성이 좋은 저주파 대역용 안테나 모듈을 구현하였다. 또한, 본 발명에서는 안테나 장치와 저잡음 증폭부(710) 사이에 저역통과 필터부(700)를 위치시켜줌으로써, FM 라디오 주파수 대역을 제외한 타 주파수 대역을 필터링하는 동시에 안테나 장치와 저잡음 증폭부(710) 사이에서 안테나 정합을 수행할 수 있도록 해주었다.
한편, 본 발명에 따른 안테나 장치는 소정의 저주파 대역을 수신하기 때문에 저역통과 필터부(700)를 저잡음 증폭부(710)의 전단에 위치시키더라도 다수 개의 캐패시터와 인덕터로 인한 손실에 크게 영향을 받지 않게 되고, 안테나 특성에 큰 지장을 주지 않을 수 있게 된다.
도 32 내지 도 34는 본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 모듈의 안테나 특성을 설명하기 위한 도표이다. 도 32는 본 발명에 따른 저주파 대역용 안테나 모듈에서 저역통과 필터부(700)가 구비되지 않았을 경우에 주파수별 동작 특성을 나타내는 도표이고, 도 33은 저역통과 필터부(700)가 저잡음 증폭부(710)의 후단에 위치하였을 때의 주파수별 동작 특성을 나타내는 도면이고, 도 34는 저역통과 필터부(700)가 저잡음 증폭부(710) 전단에 위치하였을 때의 주파수별 동작 특성을 나타내는 도표이다.
도 32를 참조하여 주파수별 동작 특성을 살펴보면, 저역통과 필터부(700)가 적용되지 않은 안테나 모듈의 경우, 저잡음 증폭부(710)의 특성으로 인하여 FM 라디오 주파수 대역(87.5 ~ 108MHz)은 물론, 타 주파수 대역에서까지 삽입손실(S(2,1))이 증가하여 있는 것을 확인할 수 있다. 100MHz에서 삽입손실은 28.519dB이고, 200MHz에서 삽입손실은 28.193dB이고, 400MHz에서 삽입손실은 27.431dB 인 것을 확인할 수가 있다. 즉, 저역통과 필터부(700)가 적용되지 않은 안테나의 경우, FM 라디오 주파수 대역 이외에 타 주파수 대역의 잡음까지 증폭될 수 있고, 이로 인해 타 주파수 대역의 잡음 및 주파수 간섭으로 인해 안테나의 수신 감도가 악화될 수 있으며, 안테나의 이득은 물론 대역폭에도 영향을 끼칠 수 있다.
도 33 및 도 34를 참조하여 저역통과 필터부(700)의 위치에 따른 주파수별 동작 특성을 살펴보면, 저역통과 필터부(700) 위치에 따라, 즉, 저역통과 필터부(700)가 저잡음 증폭부(710)의 전단에 위치하느냐 후단에 위치하느냐에 따라 반사손실(S(1,1))에서 뚜렷한 차이점을 나타낸다. 저역통과 필터부(700)가 저잡음 증폭부(710) 전단에 위치하였을 경우, 150MHz 이상에서 반사손실이 0dB를 나타낸다. 즉, 저역통과 필터부(700)가 저잡음 증폭부(710) 전단에 위치하였을 경우가 FM 라디오를 수신할 수 있는 주파수를 포함하는 저주파 대역(대략 0~150MHz)의 신호가 더 잘 통과되고 있음을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 따르면 수신하고자하는 주파수 대역을 제외한 타 주파수 대역의 잡음 및 간섭을 차단하여 높은 레벨의 신호 강도로 FM 라디오를 수신하게 해줌으로써, 안테나의 방사 이득 및 주파수 대역폭이 개선된 저주파 대역용 안테나 모듈을 제공받을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 저주파 대역용 내장형 안테나 장치는 휴대용 단말기에만 국한되어 적용될 수 있는 것은 아니며, 소형 음향기기 및 저주파를 수신하기 위한 장치 등에도 적용될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (47)
- 다면체의 자성체 블럭이 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서,상기 자성체 블럭에 형성된 제1방사체 패턴;상기 자성체 블럭의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면의 상기 제1방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 상기 제1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴;상기 인쇄회로기판에 형성되고, 상기 제1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제2방사체 패턴; 및상기 인쇄회로기판에 형성되고, 상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제2방사체 패턴은 상기 인쇄회로기판의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 2에 있어서,상기 제 2방사체 패턴은 상기 자성체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 자성체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 제1방사체 패턴은 상기 자성체 블럭의 외측면을 따라 헬리컬 타입으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 다면체의 자성체 블럭이 상층 기판 및 하층 기판을 구비하는 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서,상기 자성체 블럭에 형성된 제1방사체 패턴;상기 자성체 블럭의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면의 상기 제1방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 상기 제1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴;상기 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 상기 제 1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴;상기 하층 기판의 저면에 형성되고, 상기 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및상기 인쇄회로기판에 형성되고, 상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 제2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 제1방사체 패턴은 상기 자성체 블럭의 외측면을 따라 헬리컬 타입으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 하층 기판의 두께는 상기 상층 기판의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 자성체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 제2방사체 패턴 및 상기 제3방사체 패턴은 상기 자성체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 제1방사체 패턴 및 상기 제1방사체 패턴과는 분리 이격되어 상기 제1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴이 형성된 다면체 블럭이 실장되는 안테나 기판으로서,상층 기판 및 하층 기판을 구비하는 인쇄회로기판;상기 상층 기판 및 하층 기판 사이에 형성되고, 상기 제1방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 2방사체 패턴;상기 하층 기판의 저면에 형성되고, 상기 제 2방사체 패턴과 전기적으로 연결되는 제 3방사체 패턴; 및상기 커플링 패턴에 접속되는 접지단을 구비하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 13에 있어서,상기 하층 기판의 두께는 상기 상층 기판의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 13에 있어서,상기 제2방사체 패턴은 미앤더 라인 형상의 방사체 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 13에 있어서,상기 제2방사체 패턴 및 상기 제3방사체 패턴은 상기 다면체 블럭이 실장되는 인쇄회로기판 영역의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 다면체 블럭이 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되어 이루어지는 안테나 장치로서,상기 다면체 블럭에 형성된 복수 개의 제1방사체 패턴;상기 인쇄회로기판의 비접지 영역에 형성된 복수 개의 제2방사체 패턴; 및상기 복수 개의 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴이 하나의 방사라인을 제공하도록 상기 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴을 전기적으로 연결하는 복수 개의 연결부를 구비하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 인쇄회로기판에 상기 제2방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 상기 방사라인으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 18에 있어서,상기 커플링 패턴은,상기 인쇄회로기판의 접지단과 연결되는 접지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율 보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 제2방사체 패턴은 상기 인쇄회로기판의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 인쇄회로기판은 상층 기판 및 하층 기판을 구비하고,상기 제2방사체 패턴은 상기 상층 기판과 상기 하층 기판 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 방사라인은 헬리컬(helical) 타입으로 구현되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 다면체 블럭은 직방체 구조이고,상기 제1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 상면 및 양측면에 걸쳐 'ㄷ' 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 17에 있어서,상기 연결부는 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 복수 개의 제1방사체 패턴이 형성된 다면체 블럭이 실장되는 안테나 기판으로서,인쇄회로기판;상기 인쇄회로기판의 비접지 영역에 형성된 복수 개의 제2방사체 패턴; 및상기 복수 개의 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴이 하나의 방사라인을 제공하도록 상기 제1방사체 패턴 및 제2방사체 패턴을 전기적으로 연결하는 복수 개의 연결부를 구비하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 26에 있어서,상기 인쇄회로기판에 상기 제2방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 상기 방사라인으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 27에 있어서,상기 커플링 패턴은 상기 인쇄회로기판의 접지단과 연결되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 26에 있어서,상기 연결부는 내부가 도전성 물질로 도금 또는 충진된 비아홀인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 26에 있어서,상기 제2방사체 패턴은 상기 인쇄회로기판의 저면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 청구항 26에 있어서,상기 인쇄회로기판은 상층 기판 및 하층 기판을 구비하고,상기 제2방사체 패턴은 상기 상층 기판과 상기 하층 기판 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 기판.
- 복수 개의 제2방사체 패턴 및 상기 제2방사체 패턴과 전기적으로 연결된 복수 개의 연결부가 형성된 인쇄회로기판의 비접지 영역에 실장되는 안테나 소자로서,다면체 블럭; 및상기 연결부를 통해 상기 제2방사체 패턴과 전기적으로 연결되어 하나의 방사라인을 제공하도록 상기 다면체 블럭에 형성된 복수 개의 제1방사체 패턴을 구비하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 청구항 32에 있어서,상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율 보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 청구항 32에 있어서,상기 다면체 블럭은 직방체 구조이고,상기 제1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 상면 및 양측면에 걸쳐 'ㄷ' 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 청구항 34에 있어서,상기 제1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 폭방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 제1방사체패턴이 형성된 다면체 블럭; 및상기 다면체 블럭에 접속된 연성인쇄회로기판(FPCB)을 포함하고,상기 연성인쇄회로기판에는 제2방사체 패턴이 형성되고, 상기 제2방사체 패턴은 상기 제1방사체 패턴과 접속되는 접속부와 상기 접속부에 연장되어 상기 다면체 블럭 영역의 외부에 형성되는 방사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 36에 있어서,상기 다면체 블럭은 상기 제1방사체 패턴과 이격되어 상기 제1방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 37에 있어서,상기 연성인쇄회로기판은 접지 패드를 더 구비하고,상기 커플링 패턴은 상기 접지 패드와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 36에 있어서,상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 청구항 36에 있어서,상기 제1방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 외측면을 따라 헬리컬 타입으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 장치.
- 다면체의 자성체 블럭;상기 자성체 블럭에 형성된 방사체 패턴; 및상기 자성체 블럭의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면의 상기 방사체 패턴과는 분리 이격되어 하나 이상 형성되며, 상기 방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 포함하고,상기 커플링 패턴은 접지단과 연결되는 접지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 청구항 41에 있어서,상기 방사체 패턴은 상기 자성체 블럭의 외측면을 따라 헬리컬 타입으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 청구항 41에 있어서,상기 방사체 패턴의 끝단은 상기 자성체 블럭의 저면에 급전부로 형성되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 소자.
- 청구항 41에 있어서,상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 내장형 안테나 소자.
- 방사체 패턴이 형성된 다면체 블럭, 및 상기 다면체 블럭의 한 면 이상에 형성되고, 해당 면의 상기 방사체 패턴과 이격되어 하나 이상 형성되며, 상기 방사체 패턴으로 유입되는 전류의 흐름을 커플링하는 커플링 패턴을 포함하는 안테나 소자;상기 안테나 소자를 통해 수신받은 수신 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭부; 및상기 안테나 소자와 상기 저잡음 증폭부 사이에서 임피던스를 정합하고, 상기 안테나 소자를 통해 수신받은 수신 신호 중에서 소정의 저주파 대역 신호만을 통과시키는 저역통과 필터부를 구비하는 저주파 대역용 안테나 모듈.
- 청구항 45에 있어서,상기 다면체 블럭은 투자율이 유전율보다 큰 자성체 블럭인 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 모듈.
- 청구항 45에 있어서,상기 방사체 패턴은 상기 다면체 블럭의 외측면을 따라 헬리컬 타입으로 형성된 것을 특징으로 하는 저주파 대역용 안테나 모듈.
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