JP5309227B2 - メタマテリアルを用いた多重帯域及び広帯域アンテナ及びそれを備える通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、メタマテリアルの特性を利用してアンテナのサイズをさらに小型化するとともに、共振周波数の調節が容易であり、多重帯域及び広帯域化を達成することができるアンテナ及びそれを備える通信装置に関する。

電子産業の進歩と共に、通信技術、特に、無線通信技術が発達するにつれて、いつでも、どこでも、誰とでも音声及びデータ通信を行うことができる多様な無線通信端末が開発されて普遍化されている。

また、無線通信端末の携帯性を向上させるために、無線通信端末の小型化のための多様な技術、例えば、高密度集積回路素子の開発、電子回路ボードの小型化方法などが研究されており、無線通信端末を使用しようとする目的も多様化するにつれて、ナビゲーション用端末、インターネット用端末などの多様な機能を有する端末が開発されている。

一方、無線通信技術において重要な技術の一つはアンテナに関する技術であり、現在、同軸アンテナ、ロッドアンテナ、ループアンテナ、ビームアンテナ、スーパーゲインアンテナなどの多様な技法によるアンテナが使用されている。

特に、最近、無線通信端末の携帯化または小型化の趨勢がさらに強まるにつれて、アンテナを小型化する技術的必要性がさらに高まっており、それにより、アンテナの導線がヘリックス（ｈｅｌｉｘ）状または蛇行線（ｍｅａｎｄｅｒ ｌｉｎｅ）状などに構成されるアンテナが提案されている。

しかし、前記提案されたアンテナは、共振周波数に依存してそのサイズが決定される限界を克服することができず、アンテナが小型化されるにつれて、狭い空間に固定された長さを有するアンテナを形成するためにその形状がさらに複雑になるという問題がある。

このような問題を解決するために提案された技術がメタマテリアルを用いたアンテナ技術である。

ここで、メタマテリアルとは、一般的に自然の中に存在しない特殊な電磁気的特性を有するように人工的に設計された物質または電磁気的構造を意味するものであって、前記メタマテリアルの特性をアンテナに応用する場合、アンテナの小型化に有利な特性を有する。

本発明は、このようなメタマテリアルを用いることによってさらに小型化され、多重帯域及び広帯域化を実現することができるアンテナシステムを提案する。

本発明は、メタマテリアルの特性を用いた一つ以上のダブルネガティブ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｎｅｇａｔｉｖｅ：ＤＮＧ）ユニット・セルを備える多重帯域及び広帯域アンテナであって、さらに小型化され、共振周波数の調節の容易なアンテナ及びそれを備える通信装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するための本発明の一実施形態によれば、キャリアの少なくとも一部に形成される給電部と、 前記キャリアに形成され、前記給電部によって給電され、ＣＲＬＨ−ＴＬ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｒｉｇｈｔ／Ｌｅｆｔ Ｈａｎｄｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ）の役割を行う少なくとも一つのＤＮＧユニット・セルとを備える多重帯域及び広帯域アンテナが提供される。

前記ＤＮＧユニット・セルは二つであり、前記二つのＤＮＧユニット・セルのうち第１ＤＮＧユニット・セルは前記給電部の左側に形成され、前記キャリアの少なくとも一面に形成される第１パッチ及び第１スタブを備え、前記二つのＤＮＧユニット・セルのうち第２ＤＮＧユニット・セルは前記給電部の右側に形成され、前記キャリアの少なくとも一面に形成される第２パッチ及び第２スタブを備えることができる。

前記給電部はヘリカル状の給電線路を備え、前記ヘリカル状の給電線路は、前記第１ＤＮＧユニット・セルと第１離隔距離をとって形成されてカップリング給電を行い、前記第２ＤＮＧユニット・セルには直接的に接続されて直接給電を行うことができる。

前記第２パッチの少なくとも一部には第２離隔距離が形成されていてもよい。前記第１スタブ及び前記第２スタブは、前記キャリアと別個として形成される基板に形成された接地面に接続されることができる。

前記給電部、前記第１スタブ、及び前記第２スタブのうち少なくとも一つと前記接地面との間にはインダクターがさらに形成されていてもよい。

前記第２スタブは、一端が前記接地面に接続され、他端が前記第２パッチに接続されるヘリカル状のスタブであることができる。

前記第１ＤＮＧユニット・セルの共振周波数は、ＣＲＬＨ−ＴＬ構造のリアクタンス成分によって決定され、前記リアクタンス成分は、前記給電線路の位置、前記給電線路の幅、前記給電線路の長さ、前記第１離隔距離、前記第１パッチのサイズ、前記キャリアの誘電率、前記キャリアの透磁率、前記キャリアのサイズ、前記第１スタブの位置、前記第１スタブの幅、及び前記第１スタブの長さのうち、少なくとも一つによって調節されることができる。

前記第２ＤＮＧユニット・セルの共振周波数もＣＲＬＨ−ＴＬ構造のリアクタンス成分によって決定され、前記リアクタンス成分は、前記第２離隔距離、前記第２パッチのサイズ、前記キャリアの誘電率、前記キャリアの透磁率、前記キャリアのサイズ、前記第２スタブの位置、前記第２スタブの幅、及び前記第２スタブの長さのうち少なくとも一つによって調節されることができる。

前記第１ＤＮＧユニット・セル及び前記第２ＤＮＧユニット・セルは−１次共振、０次共振、及び＋１次共振を発生させ、前記第１ＤＮＧユニット・セルの０次共振、前記第２ＤＮＧユニット・セルの＋１次共振、及び前記第１ＤＮＧユニット・セルの±１次共振のうち少なくとも二つが結合して広帯域を形成することができる。

一方、前述の目的を達成するための本発明の他の実施形態によれば、前記多重帯域及び広帯域アンテナを備える通信装置が提供されることができる。

本発明によれば、ＤＮＧユニット・セルのリアクタンス成分を調節することによって、アンテナの長さに依存しない多重帯域及び広帯域アンテナを具現することができる。

したがって、本発明によれば、アンテナの小型化を達成するとともに、多重帯域を有し、その帯域幅の広いアンテナ及びそれを備える通信装置を得ることができる。

本発明の一実施形態によるメタマテリアルを用いた多重帯域及び広帯域アンテナの全体の構成を示す図である。 図１のアンテナにおいて給電部の構成を詳細に示す図である。 図１のアンテナに対する等価回路図である。 図１のアンテナに対する等価回路図である。 図１のアンテナに対する分散図である。 本発明の一実施形態によるメタマテリアルを用いた多重帯域及び広帯域アンテナを実際に具現した一例を示す図である。 図６のアンテナに対する反射損失を示すグラフである。 図６のアンテナにおいてｘ−ｙ平面に対する放射パターンを示す図である。 図６のアンテナにおいてｘ−ｚ平面に対する放射パターンを示す図である。 図６のアンテナにおいてｙ−ｚ平面に対する放射パターンを示す図である。 本発明の一実施形態による多重帯域及び広帯域アンテナをＧＳＭ８５０／１８００／１９００、ＷＣＤＭＡ、ＷｉＢｒｏ帯域でそれぞれ測定したアンテナ効率及び最大利得を示す図である。

後述する本発明についての詳細な説明は、本発明が実施され得る特定の実施形態を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を十分に実施することができるように詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されねばならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して、本発明の精神を逸脱しない範囲内で他の実施形態に具現されてもよい。また、それぞれの開示された実施形態内の個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神を逸脱しない範囲内で変更され得るということが理解されねばならない。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として解釈されてはならず、本発明の範囲は、適切に説明されるならば、その請求項が主張するものと均等な全ての範囲と共に、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。図面において、類似した参照符号は、いくつかの側面にわたって同一または類似の機能を表す。

以下では、当業者が本発明を容易に実施することができるようにするため、本発明の好ましい実施形態に関して添付図面を参照して詳細に説明する。

（多重帯域及び広帯域アンテナの全体の構成）
図１は、本発明の一実施形態によるメタマテリアルを用いた多重帯域及び広帯域アンテナの全体の構成を示す図である。

メタマテリアルとは、一般的に自然の中に存在しない特殊な電磁気的特性を有するように人工的に設計された物質または電磁気的構造を意味するものであって、本技術分野で、一般的に、そして本明細書においてメタマテリアルとは、誘電率（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）または透磁率（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）が負数である物質またはそのような電磁気的構造を意味する。

このような物質（または構造）は、二つの負数パラメーターを有するという意味からＤＮＧ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｎｅｇａｔｉｖｅ）物質とも言われる。また、メタマテリアルは、負の誘電率及び透磁率によって負の反射係数を有し、それにより、ＮＲＩ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ）物質とも言われる。メタマテリアルは、１９６７年ソ連の物理学者であるヴェセラゴ（Ｖ．Ｖｅｓｅｌａｇｏ）によって初めて研究されたが、あれから約３０年が過ぎた最近、具体的な具現方法が研究されて応用が試みられている。

前記のような特性によって、メタマテリアル内で電磁気波は、フレミングの右手法則によらずに左手法則によって伝達される。すなわち、電磁気波の位相電波方向（位相速度方向）とエネルギー電波方向（群速度方向）が逆になって、メタマテリアルを通過する信号は負の位相遅延を有する。それにより、メタマテリアルをＬＨＭ（Ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ）とも言う。また、メタマテリアルでは、β（位相定数）とω（周波数）との関係が非線形であるだけでなく、その特性曲線が座標平面の左半面にも存在する特性を示す。このような非線形特性によってメタマテリアルでは、周波数による位相差が小さいため、広帯域回路の具現が可能であり、位相変化が伝送線路の長さに比例しないため、小型の回路を具現することができる。

本発明の多重帯域及び広帯域アンテナは、図１に示すように、前記のようなメタマテリアルを用いた一つ以上のＤＮＧユニット・セルを備えることができる。ＤＮＧユニット・セルの数は一つ以上であればよいが、以下では、説明の便宜上、ＤＮＧユニット・セルの数が二つである場合を例として挙げて説明する。

図１では、このようなＤＮＧユニット・セルをそれぞれ第１ＤＮＧユニット・セル１１０と第２ＤＮＧユニット・セル１２０と称する。ここで、第１ＤＮＧユニット・セル１１０と第２ＤＮＧユニット・セル１２０は両方ともメタマテリアルを用いた０次共振器（Ｚｅｒｏｔｈ Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）であり得る。

第１ＤＮＧユニット・セル１１０と第２ＤＮＧユニット・セル１２０はアンテナ放射体として機能するパッチ１１１、１２１をそれぞれ備え、このようなパッチ１１１、１２１は所定のキャリア１００上に形成されることができる。キャリア１００が通常の直方体の形状に形成される場合、パッチ１１１、１２１はキャリア１００の少なくとも２面に形成される折り畳み状に形成されることができる。一方、前記キャリア１００は、所定の誘電率ρ、所定の透磁率μまたは所定の誘電率と透磁率の両方を有する物質であることができ、その一例として、誘電率が約４．５であるＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ４）が前記キャリア１００として利用されることができる。しかし、前記キャリア１００はこれに制限されるものではなく、多様な誘電物質または磁性体などが利用されることができる。

一方、第１ＤＮＧユニット・セル１１０と第１ＤＮＧユニット・セル１２０の間には第１パッチ１１１と第２パッチ１２１に電力を供給してアンテナ放射体として機能することができる給電部１３０が形成されることができる。

図２は、本発明の一実施形態による給電部１３０の構成を詳細に示す図である。図２には具体的な数値が例示されているが、それは単に一具現例を示すものであり、本発明がこれに限定されないということは言うまでもない。

図２に示すように、給電部１３０はキャリア１００の一面から他面に延長されるヘリカル状の給電線路であることができる。図２に示すように、給電部１３０は、給電点１３１から延長される給電線路がキャリア１００の下面と上面を交互に通過し、最終的には第２ＤＮＧユニット・セル１２０の第２パッチ１２１に電気的に接続されることができる。図２では、給電部１３０に備えられる給電線路がキャリア１００の下面から延長されて、キャリア１００の上面で終了するが、これに限定されないということは言うまでもない。図２に示すように、給電点１３１からの給電線路が第２ＤＮＧユニット・セル１２０の第２パッチ１２１にのみ電気的に接続されるため、第１ＤＮＧユニット・セル１１０の第１パッチ１１１は直接給電が不可能であるが、給電部１３０との離隔距離によるカップリング給電が可能になる。すなわち、たとえ給電部１３０との直接的な電気的接続は行われないとしても、電磁気的接続が可能になってカップリング給電が行われることができる。このようなカップリング給電は、給電部１３０がヘリカル状の給電線路で形成されることによって、さらに高い信頼性を達成することができる。一方、第１パッチ１１１と給電部１３０との離隔距離Ｇ１は、第１ＤＮＧユニット・セル１１０がダブルネガティブ・ユニット・セルとして動作するための直列キャパシタンス成分として機能し、このような離隔距離Ｇ１の調節を通じて共振周波数の調節が可能になる。これについては後述する。

一方、第２ＤＮＧユニット・セル１２０の第２パッチ１２１上に形成されている所定の離隔距離Ｇ２も第２ＤＮＧユニット・セル１２０がダブルネガティブ・ユニット・セルとして動作するための直列キャパシタとして機能する。このような離隔距離Ｇ２の調節を通じても第２ＤＮＧユニット・セル１２０の共振周波数の調節が可能になる。これについては後述する。

そして、第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０はスタブ１４０、１５０を備えることができる。具体的に、第１ＤＮＧユニット・セル１１０の第１パッチ１１１の終端及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０の第２パッチ１２１の終端には、それぞれスタブ１４０、１５０の一端が連結され、スタブ１４０、１５０の他端は接地面ＧＮＤに接続されることができる。第１パッチ１１１側のスタブ１４０は、第１ＤＮＧユニット・セル１１０が形成された領域においてキャリア１００の少なくとも一面に形成され、第２パッチ１２１側のスタブ１５０は第２ＤＮＧユニット・セル１２０が形成された領域の少なくとも一部にヘリカル状に具現されることができる。このようなヘリカル状のスタブ１５０は、給電部１３０の形状と同様に構成されることができる。一例として、スタブ１５０は、図１に示すように、キャリア１００の上面で第２パッチ１２１から延長されてキャリア１００の上面及び下面を交互に通過した後、最終的に接地面ＧＮＤに接続されることができる。このようなスタブ１４０、１５０は、第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０がダブルネガティブ・ユニット・セルとして動作するとき、並列インダクタンス成分として機能することができ、スタブ１４０、１５０の位置、幅、長さを調節することによって共振周波数の微細調整が可能になる。

一方、図１には示されていないが、給電点１３１と接地面ＧＮＤとの間、及びスタブ１４０、１５０と接地面ＧＮＤとの間には第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０の共振周波数の調節のためのロードインダクターがさらに挿入されることができる。

以下では、図１に示す多重帯域及び広帯域アンテナの等価回路に基づいてその動作を詳細に説明する。

（等価回路図）
図３は、図１の多重帯域及び広帯域アンテナにおいて第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０の等価回路図を示す。図３に示す回路によって、第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０はメタマテリアルＣＲＬＨ−ＴＬ回路として機能することができる。

図３に示すように、ＣＲＬＨ−ＴＬ回路としての第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０は一つの直列キャパシタＣ_Ｌと二つの並列インダクターＬ_Ｌを備えることによって等価化されることができる。

一方、第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０は、一般的なアンテナとしての構成によって、Ｚ_０の特性インピーダンスを有するが、このような特性インピーダンスＺ_０は並列キャパシタと直列インダクター成分で表現されることができる。図４は、特性インピーダンスＺ_０を並列キャパシタＣ_Ｒと直列インダクターＬ_Ｒ成分で表現した等価回路図である。

まず、図４の回路を第１ＤＮＧユニット・セル１１０に対して等価化させれば、直列キャパシタＣ_Ｌは、第１パッチ１１１と給電部１３０との離隔距離Ｇ１に等価化させることができ、並列インダクターＬ_Ｌは、スタブ１４０と接地面ＧＮＤとの間に形成されるインダクタンス成分に等価化させることができる。また、並列キャパシタＣ_Ｒは、第１パッチ１１１と接地面ＧＮＤとの間に形成されるキャパシタンス成分に等価化させることができ、直列インダクターＬ_Ｒは、第１パッチ１１１によって形成されるインダクタンス成分に等価化させることができる。

一方、図４の回路を第２ＤＮＧユニット・セル１２０に対して等価化させれば、直列キャパシタＣ_Ｌは、第２パッチ１２１に形成される離隔距離Ｇ２に等価化させることができ、並列インダクターＬ_Ｌは、スタブ１５０と接地面ＧＮＤとの間に形成されるインダクタンス成分に等価化させることができる。また、並列キャパシタＣ_Ｒは、第２パッチ１２１と接地面ＧＮＤとの間に形成されるキャパシタンス成分に等価化させることができ、直列インダクターＬ_Ｒは、第２パッチ１２１によって形成されるインダクタンス成分に等価化させることができる。

前述のように、第１ＤＮＧユニット・セル１１０においては、第１パッチ１１１と給電部１３０との離隔距離Ｇ１を調節することによって直列キャパシタＣ_Ｌのキャパシタンス値を調節することができ、スタブ１４０を調節することによって並列インダクターＬ_Ｌのインダクタンス値を調節することができ、第１パッチ１１１と接地面ＧＮＤとの間隔を調節することによって並列キャパシタＣ_Ｒのキャパシタンス値を調節することができ、第１パッチ１１１のサイズなどを調節して直列インダクターＬ_Ｒのインダクタンス値を調節することができる。

また、第２ＤＮＧユニット・セル１２０においては、第２パッチ１２１に形成される離隔距離Ｇ２を調節することによって直列キャパシタＣ_Ｌのキャパシタンス値を調節することができ、スタブ１５０を調節することによって並列インダクターＬ_Ｌのインダクタンス値を調節することができ、第２パッチ１２１と接地面ＧＮＤとの間隔を調節することによって並列キャパシタＣ_Ｒのキャパシタンス値を調節することができ、第２パッチ１２１のサイズなどを調節して直列インダクターＬ_Ｒのインダクタンス値を調節することができる。

それにより、第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０の共振周波数が調節され、前述のように、メタマテリアル特性を利用するため、アンテナの全長ｄに依存しない小型化されたアンテナが具現されることができる。

（分散図）
図５は、本発明の一実施形態による第１ＤＮＧユニット・セル１１０と第２ＤＮＧユニット・セル１２０に対する分散図（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｄｉａｇｒａｍ）である。

図５のダイアグラムにおいて逆三角形（▽）で表示される曲線は、第１ＤＮＧユニット・セル１１０に対する分散図であり、円形（○）で表示される曲線は、第２ＤＮＧユニット・セル１２０に対する分散図である。

図５に示すように、第１ＤＮＧユニット・セル１１０及び第２ＤＮＧユニット・セル１２０は、周波数特性によって正の次数（＋）だけでなく、０次及び負の次数（−）の共振周波数も得ることができるということが分かる。

具体的に、第１ＤＮＧユニット・セル１１０は、１ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ、２．１ＧＨｚ近傍の周波数でそれぞれ−１次共振、０次共振、＋１次共振を発生させ、第２ＤＮＧユニット・セル１２０は、０．５ＧＨｚ、１．０５ＧＨｚ、１．８ＧＨｚ近傍の周波数でそれぞれ−１次共振、０次共振、＋１次共振を発生させるということが分かる。第１ＤＮＧユニット・セル１１０と第２ＤＮＧユニット・セル１２０の共振周波数を相対的に比較すれば、同一の次数で第１ＤＮＧユニット・セル１１０の共振周波数が第２ＤＮＧユニット・セル１２０のそれより高く形成されるため、第１ＤＮＧユニット・セル１１０を高帯域ＤＮＧユニット・セル、第２ＤＮＧユニット・セル１２０を低帯域ＤＮＧユニット・セルとして称することができる。

一方、第２ＤＮＧユニット・セル１２０の−１次共振周波数及び０次共振周波数は、全体のアンテナシステムの低帯域動作周波数になることができる。また、第１ＤＮＧユニット・セル１１０の０次共振周波数と第２ＤＮＧユニット・セル１２０の＋１次共振周波数は隣接しているため、その二つの共振周波数帯域が合成されて、全体のアンテナシステムにおいては広帯域化された高帯域動作周波数として機能することができる。さらに、第１ＤＮＧユニット・セル１１０の０次共振周波数、第２ＤＮＧユニット・セル１２０の＋１次共振周波数と第１ＤＮＧユニット・セル１１０の＋１次共振周波数が合成されて、全体のアンテナシステムの広帯域化された高帯域動作周波数としても機能することができる。

（実際の具現例に対するシミュレーション）
図６は、本発明の一実施形態による多重帯域及び広帯域アンテナの実際の具現例を示す図である。キャリア１００としては、誘電率が４．５であり、４０ｍｍ×６ｍｍ×３ｍｍのサイズを有するＦＲ４誘電物質を使用した。その他のそれぞれの構成要素についての具体的な具現サイズは、図６に詳細に示されているところ、その説明を省略する。また、それぞれの構成要素は図１と同様の参照符号を使用するため。図面の簡略化のためにその表示を省略する。

図７は、図６の多重帯域及び広帯域アンテナに対して測定した反射損失を示すグラフである。図７のグラフにおいて、中空の円（○）で表示される曲線はシミュレーション結果を示し、黒色の円（●）で表示される曲線は実際の測定結果を示す。

図７に示すように、全体のアンテナシステムは約０．８ＧＨｚ近傍の周波数帯域で低周波共振を示し、約１．７ＧＨｚないし約２．４ＧＨｚの周波数帯域で高周波共振を示すということが分かる。具体的に説明すれば、第２ＤＮＧユニット・セル１２０は、約０．６ＧＨｚ近傍で−１次共振を引き起こすが、これは微弱であるため、全体のアンテナシステムで低周波共振帯域として機能できず、０次共振による約０．８ＧＨｚ近傍での共振周波数が低周波帯域の共振周波数として示されることができる。また、第１ＤＮＧユニット・セル１１０の約１．８ＧＨｚ近傍での０次共振と第２ＤＮＧユニット・セル１２０の約２．２ＧＨｚ近傍での＋１次共振が合成されて、全体として広帯域化された高周波共振が具現されるということが分かる。

（放射パターンの測定結果）
図８ないし図１０は、本発明の一実施形態による多重帯域及び広帯域アンテナの放射パターンをそれぞれｘ−ｙ平面、ｘ−ｚ平面及びｙ−ｚ平面に対して示す図である。

図８ないし図１０に示すように、本発明のアンテナシステムは、全方向性を有する放射パターンを示すということが分かる。したがって、本発明のアンテナシステムは、移動式端末に適用されることができる。

（帯域別のアンテナ効率及び最大利得）
図１１は、本発明の一実施形態による多重帯域及び広帯域アンテナをＧＳＭ８５０／１８００／１９００、ＷＣＤＭＡ、ＷｉＢｒｏ帯域でそれぞれ測定したアンテナ効率及び最大利得を示す。

以上の説明及び図１１から分かるように、本発明のアンテナは、低帯域及び高帯域共振周波数を有する多重帯域アンテナとして動作するということが分かり、特に、高帯域共振周波数では広帯域特性を示すということが分かる。

このように、本発明の多重帯域及び広帯域アンテナは、給電部の形状（給電線路の位置、給電線路の幅、給電線路の長さ）、第１パッチと給電部との離隔距離、第２パッチの離隔距離、スタブの位置、スタブの幅、スタブの長さなどを調節することによって、ＤＮＧユニット・セルの共振周波数特性を調節することができる。しかし、本発明は、これに制限されるものではなく、ＤＮＧユニット・セルのリアクタンスが調節できれば、前記構成以外の構成、例えば、キャリアの誘電率、キャリアのサイズ、キャリアの形状、ユニット・セルの数など、アンテナシステムに備えられるすべての構成要素の形を調節することによって共振周波数を調節することができる。

以上、本発明の具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、これは例示に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。当業者は、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で説明された実施形態を変更または変形させることができる。本明細書で説明されたそれぞれの機能ブロックまたは手段は、電子回路、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの公知の多様な素子に具現されることができ、それぞれ別個として具現されるか、または二つ以上が一つに統合されて具現されることができる。本明細書及び特許請求の範囲で別個のものとして説明された手段などの構成要素は単に機能上区別されたものであって、物理的には一つの手段に具現されることができ、単一のものとして説明された手段などの構成要素も複数の構成要素の結合によってなることができる。また、本明細書で説明されたそれぞれの方法のステップは本発明の範囲を逸脱せずに、その順序が変更されることができ、他のステップが付加されることができる。さらに、本明細書で説明された多様な実施形態はそれぞれ独立して、または適切に結合されて具現されることも可能である。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態ではなく、特許請求の範囲及びその均等物によって定められねばならない。

Claims (9)

1. キャリアの少なくとも一部に形成される給電部と、
   前記キャリアに形成され、前記給電部によって給電され、ＣＲＬＨ−ＴＬの役割を行う少なくとも一つのＤＮＧユニット・セルと、
   を備え、
   前記ＤＮＧユニット・セルは二つであり、
   前記二つのＤＮＧユニット・セルのうち第１ＤＮＧユニット・セルは前記給電部の一方に形成され、前記キャリアの少なくとも一面に形成される第１パッチ及び第１スタブを備え、前記第１スタブは一端が接地面に接続され、他端が前記第１パッチに接続されて前記キャリアの少なくとも一面に形成されるスタブであり、
   前記二つのＤＮＧユニット・セルのうち第２ＤＮＧユニット・セルは前記給電部の他方に形成され、前記キャリアの少なくとも一面に形成される第２パッチ及び第２スタブを備え、前記第２スタブは一端が前記接地面に接続され、他端が前記第２パッチに接続されるヘリカル状のスタブである、多重帯域及び広帯域アンテナ。
2. 前記給電部はヘリカル状の給電線路を備え、
   前記ヘリカル状の給電線路は、前記第１ＤＮＧユニット・セルと第１離隔距離をとって形成されてカップリング給電を行い、前記第２ＤＮＧユニット・セルには直接的に接続されて直接給電を行うことを特徴とする請求項１に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
3. 前記第２パッチの少なくとも一部には第２離隔距離が形成されることを特徴とする請求項１に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
4. 前記接地面は、前記キャリアと別個として形成される基板に形成されることを特徴とする請求項１に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
5. 前記給電部、前記第１スタブ、及び前記第２スタブのうち少なくとも一つと前記接地面との間にはインダクターが形成されることを特徴とする請求項１に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
6. 前記第１ＤＮＧユニット・セルの共振周波数は、ＣＲＬＨ−ＴＬ構造のリアクタンス成分によって決定され、
   前記リアクタンス成分は、
   前記給電線路の位置、前記給電線路の幅、前記給電線路の長さ、前記第１離隔距離、前記第１パッチのサイズ、前記キャリアの誘電率、前記キャリアの透磁率、前記キャリアのサイズ、前記第１スタブの位置、前記第１スタブの幅、及び前記第１スタブの長さのうち、少なくとも一つによって調節されることを特徴とする請求項２に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
7. 前記第２ＤＮＧユニット・セルの共振周波数は、ＣＲＬＨ−ＴＬ構造のリアクタンス成分によって決定され、
   前記リアクタンス成分は、
   前記第２離隔距離、前記第２パッチのサイズ、前記キャリアの誘電率、前記キャリアの透磁率、前記キャリアのサイズ、前記第２スタブの位置、前記第２スタブの幅、及び前記第２スタブの長さのうち、少なくとも一つによって調節されることを特徴とする請求項３に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
8. 前記第１ＤＮＧユニット・セル及び前記第２ＤＮＧユニット・セルは−１次共振、０次共振、及び＋１次共振を発生させ、
   前記第１ＤＮＧユニット・セルの０次共振、前記第２ＤＮＧユニット・セルの＋１次共振、及び前記第１ＤＮＧユニット・セルの±１次共振のうち少なくとも二つが結合して広帯域を形成することを特徴とする請求項１に記載の多重帯域及び広帯域アンテナ。
9. 請求項１〜請求項８のうち何れか１項に記載の多重帯域及び広帯域アンテナを備える通信装置。

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