KR20180115162A

KR20180115162A - 무선 통신 안테나 및 그를 이용한 무선 통신 장치

Info

Publication number: KR20180115162A
Application number: KR1020170047513A
Authority: KR
Inventors: 이태헌; 남현길; 김춘희; 박현도; 전대성; 김남기
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2018-10-22
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: CN207938800U; CN108695592A; US20180301794A1; CN108695592B; US10218061B2; KR102312002B1

Abstract

본 발명의 일 기술적 측면에 따른 무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 중 적어도 하나의 층에 형성되고, 제1 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 코일 및 상기 복수의 층 중 적어도 하나의 다른 층에 형성되고, 상기 제1 축과 다른 제2 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 코일을 포함한다.

Description

무선 통신 안테나 및 그를 이용한 무선 통신 장치{WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA AND WIRELESS COMMUNICATION APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 무선 통신 안테나 및 그를 이용한 무선 통신 장치에 관한 것이다.

무선 통신은 다양한 환경에서 적용되고 있다. 특히, 전자 결재와 연관하여 코일 형태의 무선 통신 안테나는 다양한 기기에 적용되고 있다.

최근, 모바일 기기나 웨어러블 기기와 같은 전자 기기에도, 코일을 이용하여 무선으로 정보를 송신하는 정보 송신 장치가 적용되고 있다.

비교적 면적이 큰 모바일 기기는 모바일 기기의 커버 등에 부착되는 스파이럴(Spiral) 코일 형태의 무선 통신 안테나가 채용되고 있다.

한편, 웨어러블 기기가 확산되면서 모바일 기기뿐 아니라 웨어러블 기기에 적합한 무선 통신 안테나에 대한 수요가 증가하고 있다.

웨어러블 기기에 채용되는 무선 통신 안테나는 데이터 송신의 신뢰성 확보 및 사용자의 편의를 위한 방사 방향 및 방사 범위의 요건을 충족하여야 한다. 또한, 상대적으로 소형으로 구현되는 웨어러블 기기에 실장되는 무선 통신 안테나는 소형화 및 그에 따른 양산성을 가지는 것이 요구되고 있다.

한국 공개특허공보 제2016-0105269 한국 공개특허공보 제2010-0048273호 한국 등록특허공보 제10-0722083

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 기기에 적합하고 통신 성능을 향상시킬 수 있는 무선 통신 안테나가 제공된다.

본 발명의 일 기술적 측면은 무선 통신 안테나를 제공한다. 상기 무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 중 적어도 하나의 층에 형성되고, 제1 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 코일 및 상기 복수의 층 중 적어도 하나의 다른 층에 형성되고, 상기 제1 축과 다른 방향을 가지는 제2 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 코일을 포함한다.

본 발명의 다른 일 기술적 측면은 무선 통신 장치를 제공한다. 상기 무선 통신 장치는, 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 내에서 형성되어 서로 다른 축을 중심으로 형성된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하는 무선 통신 안테나 및 상기 무선 통신 안테나에 정보 신호를 제공하여 무선으로 정보를 송출하도록 제어하는 무선 통신 제어기를 포함한다.

상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 통신 안테나는 웨어러블 기기에 적합하고 통신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 무선 통신 안테나는, 무선 통신 대상 기기와 다양한 각도에서도 안정적인 통신 성능을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 마그네틱 카드에 인접한 자기 헤드의 양단 전압을 도시하는 도면이다.
도 3은 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드가 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나에 자기적으로 결합하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 일 예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 6a 및 6b는 도 5에 도시된 무선 통신 안테나에 포함된 기판층의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 일 예를 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 다른 일 예를 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 일 예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 10a 및 10b는 도 9에 도시된 무선 통신 안테나에 포함된 기판층의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 다양한 실시 형태를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 '~사이에'와 '바로 ~사이에' 또는 '~에 이웃하는'과 '~에 직접 이웃하는' 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.

웨어러블 기기는 팔, 머리 등의 인체에 착용되거나 스트랩(130)에 의해 특정 구조물에 고정되는 전자 기기일 수 있다. 이하, 본 발명의 웨어러블 기기는 손목 시계 형태를 가지는 것으로 가정하고 서술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

무선 통신 안테나(20)는 웨어러블 기기(30)에 적용된다. 무선 통신 안테나(20)는 웨어러블 기기(30)의 제어에 따라 자기장을 형성할 수 있다.

무선 통신 안테나(20)는 송신 코일로서 동작할 수 있으며, 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다.

도 1에서는 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치로서 마그네틱 카드 리더(10)가 개시되어 있다. 실시 예에 따라, 수신 코일을 구비한 장치로서 마그네틱 카드 리더(10) 외에도 다양한 무선 신호 수신 장치가 사용될 수 있다.

무선 통신 안테나(20)는 송신 코일을 이용하여 넓게 퍼진 자기장을 형성하여, 마그네틱 카드 리더(10)의 수신 코일의 위치나 각도가 변경되는 경우에도 마그네틱 카드 리더(10)와 자기적 결합이 가능하다.

무선 통신 안테나(20)는 서로 다른 축으로 형성된 복수의 코일을 포함하고, 각 코일은 각각 서로 다른 무선 통신 영역을 가질 수 있다. 따라서, 무선 통신 안테나(20)는 서로 다른 통신 영역을 가지는 복수의 코일을 이용하여 통신 가능 영역을 넓힐 수 있다.

무선 통신 안테나(20)는 자기장의 방향을 변환함으로써, 마그네틱 카드 리더(10)에 전송하고자 하는 데이터 - 예컨대, 카드 번호 데이터-를 전송할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더(10)는 무선 통신 안테나(20)에서 형성된 자기장의 방향 변환으로부터 유발되는, 수신 코일의 양단 전압의 변화를 이용하여 상기 카드 번호 데이터를 생성할 수 있다.

이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 무선 통신 안테나와 마그네틱 카드 리더의 자기적 결합 및 마그네틱 카드 리더의 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 마그네틱 카드에 인접한 자기 헤드의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

마그네틱 카드 리더(10, 도 1)는 자기 헤드(110) 및 아날로그-디지털 컨버터 (미도시)를 포함한다. 자기 헤드(110)는 자기 플럭스(Magnetic Flux)에 의하여 전압을 발생시킬 수 있다. 즉, 자기 헤드(110)는 수신 코일을 포함할 수 있으며, 자기장에 의하여 수신 코일의 양단에 발생하는 양단 전압(Vhead)을 검출할 수 있다.

수신 코일이 자기장 내에 존재하는 경우, 수신 코일에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다.

유발된 양단 전압(Vhead)은 아날로그-디지털 컨버터에 제공되고, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다. 복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호일 수 있으며, 복호 신호(Vdecode)로부터 카드 정보 데이터가 생성될 수 있다.

한편, 마그네틱 카드에는 자화된 자기 띠(120)가 존재한다. 자기 헤드(110)가 자기 띠(120) 위를 이동함에 따라, 자기 헤드(110)의 수신 코일에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다.

양단 전압(Vhead)은 자기 띠(120)의 극성에 따라 피크 전압을 가질 수 있다. 예컨대, 동일한 극성이 인접해 있는 경우 양단 전압(Vhead)에는 피크 전압이 유발될 수 있다.

또한, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압(Vhead)으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터는 피크 전압이 검출될 때마다 에지를 생성하여 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다.

복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호이므로, 이로부터 디지털 데이터를 복호할 수 있다. 예를 들어, 복호 신호(Vdecode)의 주기의 길이에 따라 '1' 또는 '0'을 복호할 수 있다. 도시된 예를 들면, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 세 번째 주기의 2배 임을 알 수 있다. 따라서, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 '1'로 복호되고, 세번째 주기 내지 다섯번째 주기는 '0'으로 복호될 수 있다. 이러한 복호 방식은 예시적인 것으로써, 다양한 복호 기술이 적용될 수 있음은 자명하다.

도 2에서는 마그네틱 카드 리더가 마그네틱 자기 띠로부터 복호를 수행하는 예를 도시하고 있다. 한편, 자기 헤드(110)는 마그네틱 자기 띠 분만 아니라, 무선 통신 안테나에서 생성되는 자기장으로부터 양단 전압을 생성할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드(110)는 무선 통신 안테나의 송신 코일과 자기적으로 결합하여 데이터-예를 들어, 카드 번호 데이터-를 수신할 수 있다.

도 3은 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드가 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나에 자기적으로 결합하는 일 예를 도시하는 도면이다.

무선 통신 안테나는 자성체를 코어로 하고, 그 자성체 주변에 권선된 솔레노이드 타입의 코일을 포함할 수 있다.

즉, 무선 통신 안테나는 웨어러블 기기의 몸체에 평행하는 방향을 축으로 하는 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 통신 안테나는 서로 다른 축을 가지는 복수의 솔레노이드 코일을 포함할 수 있으며, 예컨대, 무선 통신 안테나는 S1축을 중심으로 권선되는 솔레노이드 코일과, S2축을 중심으로 권선되는 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다. 이러한 권선 축에 대해서는 이하의 도 4 내지 도 5에서 보다 상세히 설명한다.

이와 같이, 웨어러블 기기의 몸체에 평행하는 복수의 축을 중심으로 복수의 솔레노이드 코일을 포함함으로써, 모바일 기기와 자기 헤드(110) 간 어떠한 각도에서도 안정적으로 무선 통신을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 웨어러블 기기는 케이스(411, 412, 413), 디스플레이(420), 무선 통신 안테나(430), 배터리(440) 및 메인 기판(450)을 포함한다.

또한, 웨어러블 기기는 사용자의 착용을 위한 스트랩(460)을 포함할 수 있고, 케이스는 디스플레이 하우징(411), 배터리 케이스(412), 및 본체(413)를 포함할 수 있다.

디스플레이(420)는 케이스의 전면을 향하도록 배치될 수 있고, 전자신호를 시각화하여 사용자에게 시각정보를 제공한다. 또한, 일 예로, 손가락 등의 접촉 물체로부터 터치입력을 인가 받는 터치 스크린 패널을 포함할 수 있다.

배터리(440)는 웨어러블 기기를 구동하기 위한 전원을 제공한다. 배터리(440)는 배터리 케이스(412)에 장착될 수 있고, 무선 전력 충전 방식으로 충전될 수 있다.

메인 기판(450)은 웨어러블 기기를 제어하는 제어 회로가 실장될 수 있다. 또한, 메인 기판(450)은 무선 통신 제어기를 실장할 수 있으며, 무선 통신 제어기는 무선 통신 안테나(430)의 동작을 제어할 수 있다.

스트랩(460)은 두 개로 이루어져 각각 본체에 연결될 수 있다. 또한, 스트랩(460)이 하나의 일체형으로 형성되는 경우 본체(413)를 감싸는 형태를 가질 수 있다.

무선 통신 안테나(430)는 메인 기판(450)에 실장된 무선 통신 제어기로부터 정보 신호를 인가 받아 자기장을 형성할 수 있다. 즉, 무선 통신 안테나(430)는 송신 코일로서 자기 펄스를 방사할 수 있다. 구체적으로, 무선 통신 안테나(430)는 케이스(411)의 전면이 향하는 방향(F)에 대하여 수직하는 방향, 즉, 웨어러블 기기의 몸체에 평행하는 방향인 S1 축과 S2 축을 포함하는 방사 방향을 가질 수 있다.

무선 통신 안테나(430)는 다층 기판을 이용하여 형성되는 복수의 솔레노이드 코일들을 포함할 수 있다. 예컨대, 무선 통신 안테나(430)는 복수의 층을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 층 중 적어도 하나의 층에 형성되고 제1 축(예컨대, 도시된 S1축)을 중심으로 권선되는 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 코일과, 상기 복수의 층 중 적어도 하나의 다른 층에 형성되고 상기 제1 축과 다른 방향을 가지는 제2 축(예컨대, 도시된 S2축)을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 코일을 포함할 수 있다.

무선 통신 안테나(430)은 도 3에서 상술한 예와 같이, 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 정보는 마그네틱 카드의 마그네틱 스트라이프 데이터일 수 있다.

도 4에서는 무선 통신 안테나(430)가 디스플레이(420)와 배터리 케이스(412) 사이에 실장되는 것으로 도시하였으나, 무선 통신 안테나(430)의 실장 위치는 변경될 수 있다.

이러한 무선 통신 안테나(430)에 대하여, 도 5 내지 도 10b을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 일 예를 도시하는 분해 사시도이다.

도 5를 참조하면, 무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함한다. 일 예로, 무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함하는 다층기판으로 형성될 수 있다.

무선 통신 안테나는 캐리어 필름(510), 접착 층(520), 제1 기판층(530), 에폭시(540), 자성체 층(550) 및 제2 기판층(560)을 포함할 수 있다.

캐리어 필름(510)은 접착 층(520)의 일 면에 부착될 수 있다. 캐리어 필름(510)은 무선 통신 안테나를 이송하거나 또는 웨어러블 기기(30)에 고정되도록 할 수 있다.

제1 기판층(530)과 제2 기판층(560)은 코일을 형성하기 위한 도전성 패턴이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 기판층(530)과 제2 기판층(560)은 일 면과 타 면에 각각 도전성 패턴이 형성되어, 양 면에 각각 도전성 패턴이 형성될 수 있다.

제1 기판층(530)의 양 면에 형성된 도전성 패턴과 제2 기판층(560)의 양 면에 형성된 도전성 패턴은 비아를 통하여 연결되어, 2개의 솔레노이드 타입의 코일을 형성할 수 있다.

제1 코일은, 자성체 층(550)의 상부에 형성된 제1 도전성 패턴과, 자성체 층(550)의 하부에 형성된 제2 도전성 패턴과, 제1 도전성 패턴과 제2 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 비아를 통하여 형성될 수 있다.

마찬가지로, 제2 코일은, 자성체 층(550)의 상부에 형성된 제3 도전성 패턴과, 자성체 층(550)의 하부에 형성된 제4 도전성 패턴과, 제3 도전성 패턴과 제4 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 비아를 통하여 형성될 수 있다.

즉, 제1 기판층(530)과 제2 기판층(560)의 사이에는 자성체 층(550)이 형성될 수 있으며, 제1 기판층(530)과 제2 기판층(560)에 형성된 도전성 패턴은 복수의 비아들로 연결되어, 자성체 층(550)을 중심으로 권선된 두 개의 솔레노이드 코일을 구성할 수 있다.

또한, 제1 기판층(530)과 제2 기판층(560)을 통하여 서로 다른 중심축을 가지는 2개의 솔레노이드 코일이 형성될 수 있다. 이에 대하여, 이하의 도 6a 내지 도 6b를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 6a 및 6b는 도 5에 도시된 무선 통신 안테나에 포함된 기판층의 일 예를 도시하는 도면이다. 도 6a는 기판층(530)의 상 면을 도시하는 평면도이고, 도 6b는 기판층(530)의 아랫 면을 도시하는 저면도이다.

도시된 바와 같이, 기판층은 기판(601)과, 그의 일 면에 형성된 제1 도전성 패턴(611)과, 그의 타 면에 형성된 제2 도전성 패턴(612)를 포함한다. 실시예에 따라, 기판(601)에는 접촉 단자(620) 또는 필터 회로(630)가 더 구비될 수 있다.

제1 도전성 패턴(611)은 제1 방향(도시된 예에서 수평 방향)으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하고, 제2 도전성 패턴(612)은 제1 방향과 상이한 제2 방향(도시된 예에서는 수직 방향)으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판층의 양 면에서는 서로 다른 방향을 길이 방향으로 하여 형성된 도전성 패턴이 구비될 수 있으며, 이러한 기판층이 자성체 층(550)의 양 면에 구비되고, 동일 또는 유사한 방향으로 형성된 도전성 패턴을 복수의 비아로 연결함으로써, 서로 다른 축을 중심으로 형성된 2개의 솔레노이드 코일을 형성할 수 있다.

즉, 도 5를 다시 참조하여 더 설명하면, 자성체 층(550)의 상부에 위치하는 제1 기판층(530)의 상면에 제1 도전성 패턴이 형성되고, 자성체 층(550)의 하부에 위치하는 제2 기판층(560)의 상면에 제3 도전성 패턴이 형성된다.

제1 기판층(530)의 상면에 형성된 제1 도전성 패턴과 제2 기판층(560)의 상면에 형성된 제3 도전성 패턴은, 각각 제1 축(S1)과 상이한 방향을 길이 방향으로 하여형성된다.

따라서, 제1 도전성 패턴의 양 말단과 제3 도전성 패턴의 양 말단을 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결하게 되면, 제1 도전성 패턴, 제3 도전성 패턴 및 복수의 비아는 자성체 층을 코어로 하여 제1 축(S1)을 중심으로 권선되는 솔레노이드 코일이 된다.

한편, 도 6a 내지 도 6b에서 설명한 바와 같이, 제1 기판층(530)의 하면에는, 상면의 제1 도전성 패턴과는 다른 각도, 즉, 도 6b에 예시된 예에서는 수직하는 방향으로 제2 도전성 패턴이 형성된다.

마찬가지로, 제1 기판층(530)의 하면에 형성된 제2 도전성 패턴과, 제2 기판층(560)의 하면에 형성된 제4 도전성 패턴은, 각각 제2 축(S2)과 상이한 방향을 길이 방향으로 하여 형성된다.

따라서, 복수의 비아를 통하여 제1 기판층(530)의 하면에 형성된 제2 도전성 패턴의 양 말단과 제2 기판층(560)의 하면에 형성된 제4 도전성 패턴의 양 말단을 전기적으로 연결하면, 제2 도전성 패턴, 제4 도전성 패턴 및 복수의 비아는 자성체 층(550)을 코어로 하여 제2 축(S2)을 중심으로 권선되는 솔레노이드 코일이 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나는 복수의 층을 이용하여 서로 다른 중심축을 중심으로 권선된 복수의 코일을 형성할 수 있다. 또한 각 코일은 중심축이 서로 상이하므로 그에 따라 자기적 결합의 영역이 상이하므로, 두 코일을 이용하여 음영 지역 없이 다양한 각도에 대해서도 자기적 결합을 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 일 예를 도시하는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 무선 통신 안테나는 자성체 층(741), 자성체 층(741)의 상부에 적층되는 제1 기판층(721), 자성체 층(741)의 하부에 적층되는 제2 기판층 (761)을 포함할 수 있다.

에폭시(742)는 자성체 층(741)의 테두리에 형성될 수 있다. 각 기판의 외측에는 제1 커버층(711)과 제2 커버층(712)이 형성될 수 있다.

자성체 층(741)과 제1 및 제2 기판층(721, 761) 사이에 접착층(781,782)이 형성되어, 제1 및 제2 기판층(721, 761)이 자성체 층(741)에 고정되도록 할 수 있다.

제1 기판층(721)의 상면에는 제1 도전성 패턴(731)이, 제1 기판층(721)의 하면에는 제2 도전성 패턴(732)이 형성되며, 상술한 바와 같이, 제1 도전성 패턴(731)의 방향과 제2 도전성 패턴(732)의 방향은 서로 상이하다.

마찬가지로, 제2 기판층(761)의 상면에는 제3 도전성 패턴(751)이, 제2 기판층(761)의 하면에는 제4 도전성 패턴(752)이 형성되며, 상술한 바와 같이, 제3 도전성 패턴(751)의 방향과 제4 도전성 패턴(752)의 방향은 서로 상이하다.

제1 도전성 패턴(731)은 비아(771)를 통하여 제3 도전성 패턴(751)에 연결되어, 자성체 층(741)을 중심으로 권선된 제1 솔레노이드 코일을 형성한다.

제2 도전성 패턴(732)은 비아(722)를 통하여 제4 도전성 패턴(752)에 연결되어, 자성체 층(741)을 중심으로 권선된 제2 솔레노이드 코일을 형성한다.

이러한 제1 솔레노이드 코일의 중심축과, 제2 솔레노이드 코일의 중심축이 상이함은 기 설명한 바와 같다.

도 7에서는, 복수의 기판층의 상면들이 하나의 코일을, 하면들이 하나의 코일을 구성하는 예를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것이다.

도 8은 이와 다른 예를 도시하고 단면도로서, 도 8을 참조하면, 무선 통신 안테나는 자성체 층(841), 자성체 층(841)의 상부에 적층되는 제1 기판층(821), 자성체 층(841)의 하부에 적층되는 제2 기판층 (861), 자성체 층(841)의 양 면에 구비되어 제1 기판층(821) 및 제2 기판층 (861)을 자성체 층(841)에 고정시키는 접착층(881,882)을 포함할 수 있다.

에폭시(842), 제1 커버층(811) 및 제2 커버층(812), 접착층(881, 882)에 대해서는 상술한 설명으로부터 이해할 수 있다.

제1 도전성 패턴(831)은 비아(871)를 통하여 제4 도전성 패턴(852)에 연결되어, 자성체(841)를 중심으로 권선된 제1 솔레노이드 코일을 형성한다.

제2 도전성 패턴(832)은 비아(822)를 통하여 제3 도전성 패턴(751)에 연결되어, 자성체(841)를 중심으로 권선된 제2 솔레노이드 코일을 형성한다.

상술한 설명들은 2개의 코일을 이용하는 실시예를 예시하여 설명하였으나, 본 발명에 따른 무선 통신 안테나는 3개 이상의 복수의 코일로 형성될 수 있음을 본 기술분야의 통상의 기술자는 상술한 설명으로부터 쉽게 이해할 수 있다.

한편, 상술한 예에서, 무선 통신 안테나는 사각형의 형상으로 형성된 예를 개시하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 일 예를 도시하는 분해 사시도이고, 도 10a 및 10b는 도 9에 도시된 무선 통신 안테나에 포함된 기판층의 일 예를 도시하는 도면이다.

도 9 내지 도 10b를 참조하여 설명하는 무선 통신 안테나의 예는, 도 5 내지 도 6b의 무선 통신 안테나의 예와 상호 배타적일 필요는 없다. 따라서, 상술한 무선 통신 안테나에 대한 서술과 중복되는 설명은 생략한다.

도 9 내지 도 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 기판(1001)은 웨어러블 기기에 실장하는 데 용이한 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 기판층(930, 960)은 원형, 타원, 다각형의 형상을 가질 수 있고, 적어도 일부분이 함입되거나 돌출된 부분을 가질 수 있다.

또한, 코일과 메인 기판(450, 도 4에 도시됨)의 전기적인 연결을 위한 접촉 단자(1030)가 기판(901)으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.

자성체(950)의 형상은 기판(930, 960)의 형상, 또는 복수의 도전성 패턴의 길이 및 배열에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 원형, 타원, 다각형의 형상을 가질 수 있고, 적어도 일부분이 함입되거나 돌출된 부분을 가질 수 있다.

이러한 자성체(950)의 형태 변화에 따라, 솔레노이드 코일이 방사하는 자기장의 방사 방향 및 방사 범위가 조절될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 안테나의 다양한 실시 형태에 대하여 설명하였다.

이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 다양한 실시 형태를 설명한다.

도 11을 참조하면, 무선 통신 장치는 무선 통신 제어기(1110)와 무선 통신 안테나를 포함할 수 있다.

무선 통신 제어기(1110)는 무선 통신 안테나에 정보 신호를 제공하여 무선으로 정보를 송출하도록 제어할 수 있다.

무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 내에서 형성되어 서로 다른 축을 중심으로 형성된 제1 코일(1120) 및 제2 코일(1130)을 포함한다.

도시된 예에서, 제1 코일(1120)과 제2 코일(1130)은 직렬 연결되어 있으므로, 무선 통신 안테나는 제1 코일(1120)에 의한 통신 가능 범위와 제2 코일(1130)에 의한 통신 가능 범위 모두에 정보를 송출할 수 있다.

도 12를 참조하면, 무선 통신 장치는 무선 통신 제어기(1210), 센서(1240) 및 무선 통신 안테나를 포함할 수 있다.

무선 통신 제어기(1210)는 무선 통신 안테나에 정보 신호를 제공하여 무선으로 정보를 송출하도록 제어할 수 있다.

무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 내에서 형성되어 서로 다른 축을 중심으로 형성된 제1 코일(1220) 및 제2 코일(1230)을 포함한다.

제1 코일(1220)과 제2 코일(1230)은 서로 병렬 연결되어 있으며, 무선 통신 제어기(1210)는 센서(1240)를 통하여 무선으로 정보를 송신할 코일을 결정하고, 결정된 코일이 무선 통신 제어기(1210)에 연결되도록 스위치(1211)를 제어할 수 있다.

도 13을 참조하면, 무선 통신 장치는 무선 통신 제어기(1310) 및 무선 통신 안테나를 포함할 수 있다.

무선 통신 제어기(1310)는 무선 통신 안테나에 정보 신호를 제공하여 무선으로 정보를 송출하도록 제어할 수 있다.

무선 통신 안테나는 복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 내에서 형성되어 서로 다른 축을 중심으로 형성된 제1 코일(1320) 및 제2 코일(1330)을 포함한다.

제1 코일(1320)과 제2 코일(1330)은 서로 독립적으로 무선 통신 제어기(1310)에 연결되어 있다.

일 예로, 무선 통신 제어기(1310)는 정보를 제1 코일(1320)을 통하여 송신한 후 일정 시간 후에, 동일한 정보를 제2 코일(1330)을 통하여 재 송신할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

10 : 마그네틱 리더
110 : 자기 헤드 120 : 자기 띠
20 : 무선 통신 안테나 30 : 웨어러블 기기

Claims

복수의 층을 포함하는 무선 통신 안테나로서,
상기 복수의 층 중 적어도 하나의 층에 형성되고, 제1 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 코일; 및
상기 복수의 층 중 적어도 하나의 다른 층에 형성되고, 상기 제1 축과 다른 방향을 가지는 제2 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 코일;
포함하는 무선 통신 안테나.
제1항에 있어서, 상기 무선 통신 안테나는
상기 복수의 층 중 어느 하나의 층으로서 자성체를 포함하는 자성체 층;
을 포함하는 무선 통신 안테나.
제2항에 있어서, 상기 제1 코일은
상기 자성체 층의 상부에 위치하는 제1 층에 형성되고, 상기 제1 축과 상이한 방향을 길이방향으로 하여 형성된 복수의 제1 도전성 패턴;
상기 자성체 층의 하부에 위치하는 제2 층에 형성되고, 상기 제1 축과 상이한 방향을 길이방향으로 하여형성된 복수의 제2 도전성 패턴; 및
상기 제1 도전성 패턴과 상기 제2 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 제1 비아; 를 포함하고,
상기 복수의 제1 도전성 패턴, 상기 복수의 제2 도전성 패턴 및 상기 복수의 제1 비아는, 상기 제1 축을 중심으로 권선되는 코일인 무선 통신 안테나.
제3항에 있어서, 상기 제2 코일은
상기 자성체 층의 상부에 위치하는 제3 층에 형성되고, 상기 제2 축과 상이한 방향을 길이방향으로 하여 형성된 복수의 제3 도전성 패턴;
상기 자성체 층의 하부에 위치하는 제4 층에 형성되고, 상기 제2 축 과 상이한 방향을 길이방향으로 하여 형성된 복수의 제4 도전성 패턴; 및
상기 제3 도전성 패턴과 상기 제4 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 제2 비아; 를 포함하고,
상기 복수의 제3 도전성 패턴, 상기 복수의 제4 도전성 패턴 및 상기 복수의 제2 비아는, 상기 제2 축을 중심으로 권선되는 코일인 무선 통신 안테나.
제3항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴, 상기 제2 도전성 패턴 및 상기 복수의 제1 비아는 상기 자성체 층을 코어로 가지는 솔레노이드 코일을 형성하는 무선 통신 안테나.
제4항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴과 상기 제3 도전성 패턴은 서로 직교하고,
상기 제2 도전성 패턴과 상기 제4 도전성 패턴은 서로 직교하는 무선 통신 안테나.
제1항에 있어서, 상기 무선 통신 안테나는
제1 기판층;
상기 제1 기판층의 상면에 형성되는 제1 도전성 패턴;
상기 제1 기판층의 하면에 형성되는 제2 도전성 패턴;
제1 기판층의 하부에 위치하는 제2 기판층;
상기 제2 기판층의 상면에 형성되는 제3 도전성 패턴;
상기 제2 기판층의 하면에 형성되는 제4 도전성 패턴; 및
상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층 사이에 형성되고, 자성체를 포함하는 자성체 층;
을 포함하는 다층 기판인 무선 통신 안테나.
제7항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은 상기 제4 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제1 코일을 형성하고,
상기 제2 도전성 패턴은 상기 제3 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제2 코일을 형성하는 무선 통신 안테나.
제7항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은 상기 제3 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제1 코일을 형성하고,
상기 제2 도전성 패턴은 상기 제4 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제2 코일을 형성하는 무선 통신 안테나.
복수의 층을 포함하고, 상기 복수의 층 내에서 형성되어 서로 다른 축을 중심으로 형성된 제1 코일 및 제2 코일을 포함하는 무선 통신 안테나; 및
상기 무선 통신 안테나에 정보 신호를 제공하여 무선으로 정보를 송출하도록 제어하는 무선 통신 제어기;
를 포함하는 무선 통신 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 코일에 의한 통신 영역과 상기 제2 코일에 의한 통신 영역은 서로 상이한 무선 통신 장치.
제10항에 있어서, 상기 무선 통신 안테나는
상기 복수의 층 중 적어도 하나의 층에 형성되고, 제1 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 상기 제1 코일;
상기 복수의 층 중 적어도 하나의 다른 층에 형성되고, 상기 제1 축과 다른 제2 축을 중심으로 형성된 복수의 도전성 패턴을 포함하는 상기 제2 코일;
을 포함하는 무선 통신 장치.
제12항에 있어서, 상기 무선 통신 장치는
상기 복수의 층 중 어느 하나의 층으로서 자성체를 포함하는 자성체 층;
을 포함하고,
상기 제1 코일은
상기 자성체 층의 상부에 위치하는 제1 층에 형성되고, 상기 제1 축과 상이한 방향을 길이방향으로 하여 형성된 복수의 제1 도전성 패턴;
상기 자성체 층의 하부에 위치하는 제2 층에 형성되고, 상기 제1 축과 상이한 방향을 길이방향으로 하여 형성된 복수의 제2 도전성 패턴; 및
상기 제1 도전성 패턴과 상기 제2 도전성 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 제1 비아; 를 포함하고,
상기 복수의 제1 도전성 패턴, 상기 복수의 제2 도전성 패턴 및 상기 복수의 제1 비아는, 상기 제1 축을 중심으로 권선되는 코일인 무선 통신 장치.
제12항에 있어서, 상기 무선 통신 장치는
제1 기판층;
상기 제1 기판층의 상면에 형성되는 제1 도전성 패턴;
상기 제1 기판층의 하면에 형성되는 제2 도전성 패턴;
제1 기판층의 하부에 위치하는 제2 기판층;
상기 제2 기판층의 상면에 형성되는 제3 도전성 패턴;
상기 제2 기판층의 하면에 형성되는 제4 도전성 패턴; 및
상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층 사이에 형성되고, 자성체를 포함하는 자성체 층;
을 포함하는 다층 기판인 무선 통신 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은 상기 제4 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제1 코일을 형성하고,
상기 제2 도전성 패턴은 상기 제3 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제2 코일을 형성하는 무선 통신 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 도전성 패턴은 상기 제3 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제1 코일을 형성하고,
상기 제2 도전성 패턴은 상기 제4 도전성 패턴과 복수의 비아를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 제2 코일을 형성하는 무선 통신 장치.