JP6386025B2 - 平面型アンテナ装置及び方法 - Google Patents

Description

本開示は平面型アンテナ装置及び方法に関する。

最近、無線通信技術が発達するにつれ、スマート機器間のデータ伝送（例えば、ＡｌｌＳｈａｒｅ（登録商標））が増加している。一例で、スマートＴＶと端末間のブルートゥース（登録商標）及びＷｉ−Ｆｉ（登録商標）通信を用いるデータ送受信が増加されることにつれ、端末及びＴＶにもアンテナが装着されている。

一方、データ受信率は、ＴＶに装着されたアンテナの高さに比例する。すなわち、データ受信率はＴＶに装着されたアンテナの高さが高いほど増加する。ＴＶアンテナは、一般的に、ＴＶの後面に装着されるのでアンテナの高さが増加するほどＴＶの厚さも厚くなる。しかし、スリム化されるＴＶの特性上、データ受信率向上のためにアンテナの高さを高くするには限界がある。したがって、アンテナの高さにかかわらずデータ受信率を高めるようにする方案が求められる。

既存のパッチアンテナは、アンテナが平面型態であるため、ＴＶに装着することが可能である。一般的にアンテナはＴＶの後面に装着されるが、上記パッチアンテナが上記ＴＶの後面に装着される場合、上記パッチアンテナから放射される大部分の信号は、上記ＴＶの後面にのみ存在するようになる。これは上記パッチアンテナが信号を垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ）に放射するためである。したがって、上記ＴＶの前面に位置した受信装置は上記ＴＶから送信される信号を正しく受信できなくなる問題を有する。

このような問題によって、上記ＴＶには水平放射が可能な平面タイプのアンテナ装着が求められる。このようなタイプのアンテナの一例で、Ｚｅｒｏｔｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＺＯＲ）アンテナがある。上記ＺＯＲアンテナは、アンテナの物理的サイズにも自由であり、アンテナの金属パターンの水平方向に放射することが可能である。上記ＺＯＲアンテナは、Ｒｉｇｈｔ−Ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ（ＲＨＭ）で電波が進行する方向の物理的制約をアンテナ構造を変更して、自然的に存在しない負の誘電率と負の透磁率を有するＬｅｆｔ−Ｈａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ（ＬＨＭ）の特性を導出することによって実現されることができる。

このようなＺＯＲは、例えば、次のような三つの形態で構成されることができる。まず、ＺＯＲアンテナの第１の形態は、動作周波数の並列インダクタンス値を導出するために、２レイヤー構造の基板上面にプリントされている放射体金属パターンと底面のグラウンド金属パターンを接続するビアを配置した構造である。

しかし、このような構造は、２レイヤー構造の基板の上面に存在する放射体金属パターンが予め設定された個数以上の配列を有することによって、直列キャパシタンスと並列インダクタンス値を導出することが可能であるため、より広い水平アンテナ空間が必要である。また、上記のような構造は、アンテナの上板と下板を接続するビアが必須的であるため、全体体積またはフォームファクターが増加する問題がある。したがって、第１の形態のＺＯＲアンテナが使用される場合、ＴＶのスリム化が不可能になる。

ＺＯＲアンテナの第２の形態は、多重帯域で動作できるように複数個の面を有する３Ｄ形態のアンテナ構造である。このような構造に従う場合に、ＺＯＲアンテナの短所である帯域幅特性が改善されてＺＯＲアンテナの第１の形態に比べて、アンテナの性能が向上することができる。しかし、上記第２の形態は、アンテナが一般的な構造ではなく六面体の面を用いる３Ｄ構造で実現されるので、小型無線機器やＴＶなどに装着することは不可能であり、３Ｄ構造による工程の制約を招く問題がある。

ＺＯＲアンテナの第３の形態は、上記第１の形態の底面に存在するグラウンドを上面に配置した平面型構造である。上記底面のグラウンドは放射体金属パターンの左右に配置され、３個の独立的なグラウンドが存在できる。上記第３の形態は、上記ＺＯＲアンテナの上記第１及び第２の形態とは異なり、アンテナが平面型で実現されるので、体積が非常に減少する長所がある。したがって、上記第３の形態は、小型製品に装着することが有利である。しかし上記第３の形態は次のような問題がある。

上記第３の形態は、平面型でアンテナを実現して、底面に位置するグラウンドを上面に配置するので広い水平的アンテナ空間が必要である。また、上記第３の形態によるアンテナは、薄膜型アンテナが製品に装着される時に、上記薄膜型アンテナによって製品のスリム化が可能であるが、アンテナが製品に近接するほどメタルの影響により上記薄膜型アンテナの性能の歪曲及び効率減少の現象が発生する問題がある。

したがって、コスト、実装性、実用性及び性能劣化問題などを考慮した新たなアンテナが求められる。

上述した情報は、本開示の理解を助けるための背景情報としてのみ提示される。上記で開示された内容が先行技術として適用可能であるか否かにより、本開示が先行技術として定義されるか否かが主張されてはいけない。

本開示の目的は、少なくとも上述した問題点及び／又は課題に取り組み、少なくとも以下の便宜を提供することにある。したがって、本発明は、平面型アンテナ装置及び方法を提案する。

また、本発明は、アンテナは平面構造であって、水平放射が可能であり、超薄型で構成されるアンテナ装置及び方法を提案する。

また、本発明は、放射方向を調整でき、アンテナ帯域幅を拡張できるアンテナ装置及び方法を提案する。

本発明で提案する装置は、平面型アンテナ装置であって、信号を送信する第１の放射部と、上記第１の放射部に電流を供給し、送信される上記信号を上記第１の放射部に印加する第１の給電部と、複数のアンテナ素子が接地された第１のＲＦグラウンドと、上記第１の放射部と上記第１のＲＦグラウンドを接続するビアと、を含み、上記第１の放射部、上記第１の給電部、上記第１のＲＦグラウンド及び上記ビアは、全て第１の平面上に配置され、上記第１の給電部と上記第１の放射部との間のキャパシタンス値と、上記第１の放射部の長さ及び幅により決定されるインダクタンス値とは、特定周波数帯域における共振周波数が予め設定された値になるような値として設定されることを特徴とする。

本発明で提案する方法は、アンテナを使用する信号送信方法であって、アンテナを使用して信号を送信するステップを含み、上記アンテナは信号を送信する第１の放射部と、上記第１の放射部に電流を供給し、送信される上記信号を上記第１の放射部に印加する第１の給電部と、複数のアンテナ素子が接地された第１のＲＦグラウンドと、上記第１の放射部と上記第１のＲＦグラウンドを接続するビアと、を含み、上記第１の放射部、上記第１の給電部、上記第１のＲＦグラウンド及び上記ビアは、全て第１の平面上に配置され、上記第１の放射部と上記第１の給電部との間のキャパシタンス値と、上記第１の放射部の長さ及び幅により決定されるインダクタンス値とは、特定周波数帯域における共振周波数が予め設定された値になるような値として設定されることを特徴とする。

本発明のより完全な理解及びそれに従う利点は、添付された図面とともに考慮すれば、後述する詳細な説明を参照してより容易に理解できる。また、図面中、同一の参照符号は、同一であるか又は類似した構成要素を示す。

本開示の実施形態によるアンテナの構造を示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナの構造を示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナの構造を示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナに含まれる等価回路を示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナで信号が水平放射される形態を示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナで信号が水平放射される形態を示す図である。 本開示の実施形態によるＴＶに装着されたアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるＴＶに装着されたアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるＴＶに装着されたアンテナで信号が放射される形態を示す図である。 本開示の実施形態による水平放射アンテナを一般的な垂直放射アンテナと比較した図である。 本開示の実施形態による水平放射アンテナを一般的な垂直放射アンテナと比較した図である。 本開示の実施形態によるアンテナとＴＶとの間の離隔距離による動作周波数変化量を示すグラフである。 本開示の実施形態によるアンテナとＴＶとの間の離隔距離による放射効率を示すグラフである。 本開示の実施形態によるアンテナの上面と底面を接続する接続部を示す図である。 本開示の実施形態によるスイッチング機能のために変更された接続部の位置を示す図である。 本開示の実施形態によるスイッチング機能のために変更された接続部の位置を示す図である。 図１２Ａから図１２Ｃは、本開示の実施形態による接続部の位置変更によるアンテナパターンを示す図である。 本開示の実施形態による放射部が追加構成されたアンテナを示す図である。 本開示の実施形態による複数個の給電部を含むアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナで発生される垂直放射と水平放射を示す図である。 本開示の実施形態によるアンテナで発生される垂直放射と水平放射を示す図である。 本開示の実施形態によるＣＰＷ給電線路を含むアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるＣＰＷ給電線路を含むアンテナの動作周波数を示す図である。 本開示の実施形態によるエアーブリッジを使用したアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるエアーブリッジを使用したアンテナを示す図である。 本開示の実施形態によるエアーブリッジを使用したアンテナの効率を示すグラフである。 本開示の実施形態によるアンテナを構成するステップを示す順序図である。

添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供され、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、これらは単なる実施形態にすぎない。したがって、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、ここに説明した実施形態の様々な変更及び修正が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかであろう。また、明瞭性と簡潔性の観点から、当業者に良く知られている機能や構成に関する具体的な説明を省略する。

次の説明及び請求項に使用する用語及び単語は、辞典的意味に限定されるものではなく、発明者により本開示の理解を明確且つ一貫性があるようにするために使用する。従って、特許請求の範囲とこれと均等なものに基づいて定義されるものであり、本開示の実施形態の説明が単に実例を提供するためのものであって、本開示の目的を限定するものでないことは、本開示の技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。

英文明細書に記載の“ａ”、“ａｎ”、及び“ｔｈｅ”、すなわち単数形は、コンテキスト中に特記で明示されない限り、複数形を含むことは、当業者には理解できることである。したがって、例えば、“コンポーネント表面（ａ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｓｕｒｆａｃｅ）”との記載は一つ又は複数の表面を含む。

“実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）”という用語は、提示された特徴、パラメータ、又は値が正確に設定される必要はないが、許容誤差、測定誤り、測定精度限界及び当業者に知られているか、あるいは当業者によって実験なしに得られる要素を含む偏差又は変化が、これら特性が提供しようとする効果を排除しない範囲内で発生することを意味する。

本開示の実施形態では、直列キャパシタンスと並列インダクタンスが同一平面に構成されたＺｅｒｏｔｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（ＺＯＲ）特性を有するアンテナを提案する。本開示の実施形態によるアンテナ構造は図１に示す通りである。

図１Ａ乃至図１Ｃ は、本開示の実施形態によるアンテナの構造を示す図である。

図１Ａを参照すると、アンテナの上面が示される。上記アンテナの上面は、平面構造を有して伝導性を有する金属パターンの基板１０８と共に、ＲＦグラウンド１００、給電部１０２、放射部１０４及び少なくとも一つのビア１０６を含む。

ＲＦグラウンド１００には複数のアンテナ素子が接地されており、ビア１０６を通して放射部１０４と接続する。また、給電部１０２は、放射部１０４に電流を供給し、ＲＦチップから提供された信号を放射部１０４に印加する。放射部１０４は給電部１０２から印加された信号を放射する。給電部１０２と放射部１０４は、相互誘導性を有する方式または容量結合方式を使用して信号印加を実行することができる。

一方、上記水平方向に信号が放射されるようにするために、アンテナ内部の等価回路上の直列キャパシタンス値及び並列インダクタンス値が決定されることができる。上記直列キャパシタンス値及び上記並列インダクタンス値は、ＺＯＲアンテナ特性を有するように、予め設定された周波数帯域における共振周波数が０になるようにする値として決定されることができる。

上記決定された直列キャパシタンス値は、給電部１０２と放射部１０４との間の離隔距離を決定するために使用され、上記決定された並列インダクタンス値は、放射部１０４の幅及び長さを決定するために使用されることができる。給電部１０２と放射部１０４との間の離隔距離及び放射部１０４の幅及び長さに基づいて、上記アンテナの上面には、ＲＦグラウンド１００、給電部１０２、放射部１０４及びビア１０６が配置されることができる。また、上記アンテナでは、基板１０８の水平方向に信号が放射されることができる。

図１Ｂを参照すると、上記アンテナの側面が示される。上記アンテナの側面には、上記アンテナの上面と底面を接続する接続部１０９が含まれる。接続部１０９は、上記アンテナの放射方向及び／または方位角を調整することができるスイッチング機能を実現するために使用されることができる。これに対しては、以下で具体的に説明する。

図１Ｃを参照すると、上記アンテナの底面が示される。上記アンテナの底面は、ＲＦグラウンド１１０が含まれる形態で構成されることができる。すなわち、上記アンテナの底面は、装置の実装時に金属の影響を減少させるために上面のＲＦグラウンド１００が拡張される形態で構成されることができる。

図２は、本開示の実施形態によるアンテナを示す図である。

図２を参照すると、図１Ａ乃至図１Ｃのような構造を有するアンテナは、図２に示すような六面体形態の構成を有することができる。

図３は、本開示の実施形態によるアンテナに含まれる等価回路を示す図である。

図３を参照すれば、上記等価回路は、直列キャパシタンス（Ｃ_Ｌ）３００と並列インダクタンス（Ｌ_Ｌ）３２０を含む。直列キャパシタンス（Ｃ_Ｌ）３００と並列インダクタンス（Ｌ_Ｌ）３２０の値によってアンテナの共振周波数が決定されることができる。したがって、本開示の実施形態では、直列キャパシタンス（Ｃ_Ｌ）３００と並列インダクタンス（Ｌ_Ｌ）３２０の値を調整して、特定周波数帯域における共振周波数が０になるようにすることによって、無限波長を有するＺＯＲ特性を実現できる。

すなわち、上記で図１Ａに関して説明した通り、給電部１０２と放射部１０４との離隔距離（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ）を調整して直列キャパシタンス（Ｃ_Ｌ）３００の値を決定し、放射部１０４の上記幅と上記長さを調整して、並列インダクタンス（Ｌ_Ｌ）３２０の値を決定することによってＺＯＲ特性が実現されるようにする。

図４Ａ及び図４Ｂは、本開示の実施形態によるアンテナで信号が水平放射される形態を示す図である。

本開示の実施形態によるアンテナは、ＺＯＲ特性によって、図４Ａに示すように水平方向の放射パターンを有する。具体的に、上記アンテナは、図４Ｂに示すように大部分の信号がＺ軸方向に放射されるパターンを有する。

図５Ａ及び図５Ｂは、本開示の実施形態によるＴＶに装着されたアンテナを示す図である。５Ａ及び図５Ｂを参照すると、アンテナがＴＶに装着されることを説明しているが、上記アンテナは上記ＴＶの他に無線通信が可能な他の装置に装着されることも可能である。

本開示の実施形態によるアンテナ５００は、図５Ａに示すようにＴＶ５０２の後面に装着され得る。また、アンテナ５００は、図５Ｂに示すように、ＴＶ５０２から特定距離ほど離隔されて装着されるか、または離隔距離無しに装着されることができる。一方、ＴＶ５０２に装着されたアンテナ５００で信号が放射される形態を図６に示す。

図６は、本開示の実施形態によるＴＶに装着されたアンテナから信号が放射される形態を示す図である。

図６を参照すると、ＴＶ５０２の後面に付着されたアンテナ５００から放射される信号は、ＴＶ５０２の前面に位置した受信アンテナ５０４に送信される。上記受信アンテナは、またＲｘアンテナ５０４とも称される。この時、ＴＶ５０２の後面に付着されたアンテナ５００は、水平放射アンテナであって、既存の垂直放射アンテナと比較すると、図７に示すようである。

図７Ａ及び図７Ｂは、本開示の実施形態による水平放射アンテナを一般的な垂直放射アンテナと比較した図である。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、図７Ａに図示される垂直放射アンテナに比較して、図７Ｂに図示する水平放射アンテナは、ＴＶの後面に装着される場合に上記ＴＶの前面側により多くの信号を放射することができる。すなわち、上記水平放射アンテナは、上記垂直放射アンテナが使用される時より、例えば、３〜７ｄＢより高いアンテナ利得を有することができる。

図８は、本開示の実施形態によるアンテナとＴＶとの間の離隔距離による動作周波数変化量を示すグラフである。

図８を参照すれば、ＴＶに装着される前のアンテナの第１の動作周波数８００と、上記アンテナとＴＶとの間の離隔距離が０．１ｍｍである時の第２の動作周波数８０２と、上記アンテナとＴＶとの間の離隔距離が２ｍｍである時の第３の動作周波数８０４は、全て２．４ＧＨｚ乃至２．６ＧＨｚ範囲内に存在することが分かる。従って、本開示の実施形態では、アンテナがメタルからなるＴＶ後面に近接するように装着されても、上記アンテナの動作周波数変化は非常に少ない。

図９は、本開示の実施形態によるアンテナとＴＶとの間の離隔距離による放射効率を示すグラフである。

図９を参照すれば、ＴＶに装着される前のアンテナの第１の放射効率９００と比較すると、上記アンテナとＴＶとの間の離隔距離が０．１ｍｍである時の第２の放射効率９０２と、上記アンテナとＴＶとの間の離隔距離が２ｍｍである時の第３の放射効率９０４は、より高いことが分かる。すなわち、上記関連技術分野におけるアンテナは、メタルに近接するようになれば、上記関連技術分野におけるアンテナの放射効率が既存対比２０％水準に低下するが、本開示の実施形態によるアンテナは、底面にＲＦグラウンドが配置されることによって、アンテナ性能に及ぼす金属の影響が大きく減少されるので、メタルに近接するほど放射効率が増加されることができる。

一方、上述した本開示の実施形態によるアンテナは、追加的に次のように多様な形態で使用されることができる。

図１０は、本開示の実施形態によるアンテナの上面と底面を接続する接続部を示す図である。

図１０を参照すれば、上記アンテナの側面には、アンテナの上面のＲＦグラウンドとアンテナの底面のＲＦグラウンドを接続する接続部１０００が存在する。接続部１０００は、アンテナパターンを再構成できるスイッチング機能を実現するために使用されることができる。これに対して図１１を参照して具体的に説明する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本開示の実施形態によるスイッチング機能のために変更された接続部の位置を示す図である。

図１１Ａを参照すると、接続部１０００の位置が上記アンテナの側面の真ん中の位置から予め設定された距離、サイズ、または長さが一例で、６ｍｍほど左側方向に向かう（ｔｏｗａｒｄ）ように移動する場合、上記アンテナのパターン、すなわち、放射方向は、既存方向から左側方向に、変更される。

図１１Ｂを参照すると、接続部１０００の位置が上記アンテナの側面の真ん中の位置から予め設定された距離、サイズ、または長さが一例で、６ｍｍほど右側方向に向かうように移動する場合、上記アンテナのパターン、すなわち、放射方向は、既存方向から右側方向に、変更される。

具体的に、上記接続部１０００の位置変更によるアンテナパターンは、図１２Ａ乃至図１２Ｃに図示される。

図１２Ａ乃至図１２Ｃは、本開示の実施形態による接続部の位置変更によるアンテナパターンを示す図である。

図１２Ａを参照すると、接続部１０００が上記アンテナの側面の真ん中またはおおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）上記真ん中に位置する場合のアンテナのパターンが示される。図１２Ａを参照すれば、接続部１０００が上記アンテナの側面の真ん中に位置する場合、上記アンテナの放射方向は、全方向になり得て無指向性特徴を有することが分かる。

図１２Ｂを参照すると、接続部１０００の位置が図１１Ａに示すようにアンテナの側面における中央の位置から予め設定された距離、サイズ、または長さほど左側に移動した場合のアンテナのパターンが示される。図１２Ｂに示すように、接続部１０００の位置が上記予め設定された距離、サイズ、または長さほど左側に移動した場合、上記アンテナの放射方向は左側方向に偏るようになることが分かる。

図１２Ｃを参照すると、接続部１０００の位置が図１１Ｂに示すようにアンテナの側面における中央の位置から予め設定された距離、サイズ、または長さほど右側に移動した場合のアンテナのパターンが示される。図１２Ｃに示すように、接続部１０００の位置が上記予め設定された距離、サイズ、または長さほど右側に移動した場合、上記アンテナの放射方向は右側方向に偏るようになることが分かる。

接続部１０００の位置によって、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示すようなアンテナパターンは選択的に使用されることができる。

図１３は、本開示の実施形態による放射部が追加構成されたアンテナを示す図である。

図１３を参照すれば、本開示の実施形態でアンテナは、少なくとも一つの放射部をさらに含むことができる。一例で、上記アンテナは、図１３に示すように図１に図示する放射部１０４と同一形態の第１の放射部１３００に追加的に第２の放射部１３０２を寄生放射部として含むことができる。第２の放射部１３０２は、第１の放射部１３００と相異なる周波数帯域を使用して信号を送信できる。従って、第２の放射部１３０２が追加的に使用される場合、アンテナ帯域幅が拡張されてアンテナ効率性が増加される。図１３に図示するアンテナは、図１３の実施形態のアンテナに第２の放射部１３０２が追加的に含まれることを除いては、上述した図１のアンテナと同一構成を有することができる。

図１４は、本開示の実施形態による複数個の給電部を含むアンテナを示す図である。

図１４を参照すれば、本開示の実施形態でアンテナは、複数個の給電部を含むことができる。例えば、上記アンテナは、水平放射のための第１の給電部１４００と垂直放射のための第２の給電部１４２０を含むことができるが、上記アンテナは、図１に示すようなアンテナに第２の給電部１４２０のための一つの給電線路が追加された形態で構成されることができる。

第１の給電部１４００と第２の給電部１４２０は選択的に使用されることができる。すなわち、ＲＦチップにより第１の給電部１４００と第２の給電部１４２０のうち信号の強度が大きい方向に位置した一つが選択されて使用されることができる。また一つの給電部が選択されてオン（Ｏｎ）になれば他の給電部はオフ（Ｏｆｆ）になり、第１の給電部１４００と第２の給電部１４２０はスイッチングされ、言い換えれば、選択的（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｌｙ）に使用されることができる。

一方、第１の給電部１４００と第２の給電部１４２０の放射形態は図１５Ａ及び図１５Ｂに示すようである。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、本開示の実施形態によるアンテナで発生される垂直放射と水平放射を示す図である。

図１５Ａを参照すると、第２の給電部１４２０が選択された場合に発生されるアンテナの垂直放射の場合が示され、図１５Ｂを参照すると、第１の給電部１４００が選択された場合に発生されるアンテナの水平放射の場合が示される。

このように本開示の実施形態では、一つのアンテナに一つの給電線路を追加して水平放射だけではなく垂直放射もできるようにすることで、より簡単かつ小さな構造でアンテナの動作カバレッジを増加させることができる。

図１６は、本開示の実施形態による共平面導波路（ＣＰＷ）給電線路を含むアンテナを示す図である。

図１６を参照すると、図１で説明した平面型のアンテナは、プリント回路基板（ＰＣＢ）及び／またはメタルなどに付着されることができる。この時、上記アンテナがＰＣＢやメタルなどに近接する場合アンテナ効率と性能が低下する問題が発生する。これを考慮して図１６に示すようにＣＰＷ給電線路１６２０が使用されることができる。

ＣＰＷ給電線路１６２０は、ＰＣＢやメタルをアンテナの一部として使用して給電を実行するために、使用されることによって、ポート１６００を通してパワーが印加されることによりエネルギー放射効率が低下する問題を防止できる。

図１７は、本開示の実施形態によるＣＰＷ給電線路を含むアンテナの動作周波数を示す図である。

図１７を参照すれば、ＣＰＷ給電線路１６２０が使用される場合にアンテナの動作周波数は２．３ＧＨｚに一定に維持されることが分かる。すなわち、給電時、上記アンテナの水平放射特性は一定に維持される。

一方、ＣＰＷ給電線路１６２０が使用される場合に、該当給電線路に電荷の方向が反対になるＯｄｄモードが発生し、信号の電界が反対方向に分布することがある。このような問題を考慮してエアーブリッジをアンテナに適用することができる。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、本開示の実施形態によるエアーブリッジを使用したアンテナを示す図である。

図１８Ａ及び図１８Ｂを参照すると、図１８Ａに示すように、ＣＰＷ給電線路でＯｄｄモードが発生した場合、図１８Ｂに示すように上記ＣＰＷ給電線路にエアーブリッジ１８００が追加されることができる。エアーブリッジ１８００が追加される場合、ＣＰＷ給電線路上の信号の電位差がなくなり、全て同位相を有するＥｖｅｎモードが発生されることができる。従って、アンテナ効率が増加され得るが、これは具体的に図１９に示す。

図１９は、本開示の実施形態によるエアーブリッジを使用したアンテナの効率を示すグラフである。

図１９を参照すれば、アンテナにエアーブリッジが使用される場合、グラウンドフィールドにおける電界方向が全て同一方向に変更されることによって、上記エアーブリッジが使用されない場合に比べて効率が高くなる。例えば、１００ＭＨｚ帯域で上記アンテナにエアーブリッジが使用される場合、上記エアーブリッジが使用されない場合に比べて平均１０％程度の高い効率を有するようになる。

一方、図面に図示されないが、本開示の実施形態ではアンテナは複数個のアンテナがアレイ形態で構成されるなど、追加的に多様な形態で使用されることが可能である。

図２０は、本開示の実施形態によるアンテナを構成する過程を示すフローチャートである。

図１を参照して図２０の過程を説明すれば、ステップ２０００で放射部１０４と給電部１０２との間の直列キャパシタンス値と、放射部１０４の長さ及び幅による並列インダクタンス値とをＺＯＲ特性を有するように決定する。また、ステップ２００２で、上記決定された直列キャパシタンス値及び並列インダクタンス値に基づいて、アンテナの上面に放射部１０４、給電部１０２、ＲＦグラウンド１００及びビア１０６を配置する。続いて、ステップ２００４では、アンテナの底面にＲＦグラウンド１１０を配置し、ステップ２００６で、上記アンテナの側面に二つのＲＦグラウンドを接続する接続部１０９を配置する。上記のようにアンテナが構成されると、水平放射される形態で信号が送信されることができる。

上述のことから明らかであるように、本開示で提案された平面型アンテナは平面構造を有し、水平放射が可能であり、低費用でアンテナ効率性を高めることができる。また、上記平面型アンテナは、水平放射方向を調整でき、アンテナ帯域幅を拡張できる。その上、上記平面型アンテナは関連技術分野におけるアンテナ対比、半分以下（ｌｅｓｓ ｔｈａｎ）水準の体積を有するため、超薄型（ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ）で構成されることができる。したがって、上記平面型アンテナは、セルラー端末機やＴＶのような、漸次にスリム化される多様な無線通信装置に装着されることができる。また、上記アンテナは、低費用で生産されることができるので、価格競争力を高め、量産性を極大化できる利点を有する。

本開示の詳細な説明では具体的な実施形態に関し説明したが、本開示の範囲から抜け出さない限度内で色々な変形が可能であることは明らかである。したがって、本開示の範囲は説明された実施形態に限定されず、後述する特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。

１００ ＲＦグラウンド
１０２ 給電部
１０４ 放射部
１０６ ビア
１０８ 基板
１０９ 接続部
１１０ ＲＦグラウンド
３００ 直列キャパシタンス（ＣＬ）
３２０ 並列インダクタンス（ＬＬ）
５００ アンテナ
５０２ ＴＶ
５０４ アンテナ
９００ 第１の放射効率
９０２ 第２の放射効率
９０４ 第３の放射効率
１０００ 接続部
１３００ 第１の放射部
１３０２ 第２の放射部
１４００ 第１の給電部
１４２０ 第２の給電部
１６００ ポート
１６２０ 給電線路
１８００ エアーブリッジ

Claims (12)

1. アンテナ装置であって、
   信号を送信する第１の放射部と、
   前記第１の放射部に電流を供給し、送信される前記信号を前記第１の放射部に印加する第１の給電部と、
   複数のアンテナ素子が接地された第１のＲＦグラウンドと、
   前記第１の放射部と前記第１のＲＦグラウンドを接続するビアと、を含み、
   前記第１の放射部、前記第１の給電部、前記第１のＲＦグラウンド及び前記ビアは、全て第１の平面上に配置され、
   前記第１の平面と水平になる位置に存在する第２の平面に配置された第２のＲＦグラウンドと、
   前記第１の平面と前記第２の平面を接続する第３の平面に配置されて、前記第１のＲＦグラウンドと前記第２のＲＦグラウンドを接続する接続部と、をさらに含み、
   前記第３の平面上に前記接続部が配置された位置によって放射パターンが変更され、
   前記第１の放射部と前記第１の給電部との間の離隔距離は、前記第１の放射部と前記第１の給電部との間の直列キャパシタンス値を提供するために構成され、
   前記第１の給電部は、前記直列キャパシタンス値に基づいて前記第１の放射部に信号を印加し、
   前記第１の放射部の長さ及び幅は、前記第１の放射部の並列インダクタンス値を提供するために構成され、
   前記直列キャパシタンス値と前記並列インダクタンス値は、前記第１の平面上に形成され、特定周波数帯域における共振周波数が予め設定された値になるような値として設定されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１の平面は、六面体を構成する六個の面のうち第１の面に対応し、
   前記第２の平面は、前記六個の面のうち前記第１の平面と水平になる位置に存在する第２の面に対応し、
   前記第３の平面は、前記六個の面のうち前記第１の平面と前記第２の平面を接続する第３の面に対応することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１の放射部と異なる周波数帯域を使用して信号を送信する第２の放射部をさらに含み、
   前記第２の放射部は、前記第１の平面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１の平面と垂直的に接続した第４の平面に位置した給電線路に基づいて、前記第１の放射部の放射パターンを水平放射及び垂直放射のうちの一つに変更するための第２の給電部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記給電線路は、共平面導波路（ＣＰＷ）給電線路であり、
   前記ＣＰＷ給電線路には、信号の電界方向の全てが同一の方向を有するようにするためのエアーブリッジが追加され、
   前記ＣＰＷ給電線路は、プリント回路基板（ＰＣＢ）及びメタル基板のうち少なくとも一つに接続されることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記第１の給電部と前記第２の給電部のうち一つがオンになると、前記第１の給電部及び前記第２の給電部のうち他の一つはオフになることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
7. 信号送信方法であって、
   アンテナを使用して信号を送信するステップを含み、
   前記アンテナは、信号を送信する第１の放射部と、前記第１の放射部に電流を供給し、送信される前記信号を前記第１の放射部に印加する第１の給電部と、複数のアンテナ素子が接地された第１のＲＦグラウンドと、前記第１の放射部と前記第１のＲＦグラウンドを接続するビアと、を含み、
   前記第１の放射部、前記第１の給電部、前記第１のＲＦグラウンド及び前記ビアは、全て第１の平面上に配置され、
   前記第１の平面と水平になる位置に存在する第２の平面に第２のＲＦグラウンドが配置され、
   前記第１の平面と前記第２の平面を接続する第３の平面に接続部が配置され、
   前記接続部は、前記第１のＲＦグラウンドと前記第２のＲＦグラウンドを接続し、
   前記第３の平面上に前記接続部が配置された位置によって放射方向が変更され、
   前記第１の放射部と前記第１の給電部との間の離隔距離は、前記第１の放射部と前記第１の給電部との間の直列キャパシタンス値を提供するために構成され、
   前記第１の給電部は、前記直列キャパシタンス値に基づいて前記第１の放射部に信号を印加し、
   前記第１の放射部の長さ及び幅は、前記第１の放射部の並列インダクタンス値を提供するために構成され、
   前記直列キャパシタンス値と前記並列インダクタンス値は、前記第１の平面上に形成され、特定周波数帯域における共振周波数が予め設定された値になるような値として設定されることを特徴とする信号送信方法。
8. 前記第１の平面は六面体を構成する六個の面のうち第１の面に対応し、
   前記第２の平面は前記六個の面のうち前記第１の平面と水平になる位置に存在する第２の面に対応し、
   前記第３の平面は、前記六個の面のうち前記第１の平面と前記第２の平面を接続する第３の面に対応することを特徴とする請求項７に記載の信号送信方法。
9. 第２の放射部により、前記第１の放射部と異なる周波数帯域を使用して信号を送信するステップをさらに含み、
   前記第２の放射部は、前記第１の平面上に配置されることを特徴とする請求項７に記載の信号送信方法。
10. 第２の給電部により、前記第１の平面と垂直的に接続された第４の平面に位置した給電線路に基づいて、前記第１の放射部の放射パターンを水平放射及び垂直放射のうちの一つに変更するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の信号送信方法。
11. 前記給電線路は、共平面導波路（ＣＰＷ）給電線路であり、
    前記ＣＰＷ給電線路に追加されたエアーブリッジを用いて、信号の電界方向の全てを同一の方向を有するようにさせるステップをさらに含み、
    前記ＣＰＷ給電線路は、ＰＣＢ及びメタル基板のうち少なくとも一つに接続されることを特徴とする請求項１０に記載の信号送信方法。
12. 前記第１の給電部及び前記第２の給電部のうち一つがオンになると、前記第１の給電部及び前記第２の給電部のうち他の一つはオフになることを特徴とする請求項１０に記載の信号送信方法。

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