KR0179257B1 - Slot dipole antenna for wireless lan - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 개의 안테나를 직교로 배열하고 이들에 2단계의 바이어스 전압으로 구동되는 SPDT 스위치를 결합하여, 반사파에 의한 신호 감쇄 및 간섭을 배제하여 완전한 통신채널을 구축함과 동시에 구조가 간편하면서도 SPDT 스위치의 바이어스를 경감시킨 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나를 제공하기 위한 것이다.According to the present invention, the two antennas are orthogonally arranged and the SPDT switch driven by the bias voltage of the two stages is combined to eliminate the signal attenuation and interference caused by the reflected wave to establish a complete communication channel and at the same time, the structure is simple and the SPDT switch It is to provide a slotted dipole antenna for a wireless LAN which reduces the bias of the antenna.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나는 기판 전면에 서로 직교되도록 형성된 2개의 다이폴 방사소자와, 이들 다이폴 방사소자에 T자형을 이루도록 형성된 마이크로스트립 급전선로와, 상기 각 다이폴 방사소자의 투과면을 포함하는 크기 및 위치에 형성된 슬롯방사 소자와 상기 2개의 급전선로에 각각 접속되는 2개의 출력단과 안테나 입력부에 접속되는 1개의 입력단을 가지는 하이브리드형 스위치를 구비함을 특징으로 하고 있다.A slot dipole antenna for a wireless LAN for achieving the object of the present invention comprises two dipole radiating elements formed to orthogonal to each other on the front of the substrate, a microstrip feed line formed to form a T-shape on these dipole radiating elements, and each of the dipoles And a hybrid switch having a slot radiating element formed at a size and a position including a transmissive surface of the radiating element, two output terminals respectively connected to the two feed lines, and one input terminal connected to the antenna input unit. have.
Description
본 발명은 무선 LAN용 슬롯 다이폴(slot-dipole) 안테나에 관한 것으로, 구체적으로는 비어홀(bia-hole)을 없앤 슬롯-다이폴 안테나와 스위칭 소자의 바이어스 전압을 2단계로 줄인 SPDT(single-pole double-through) 스위치를 결합하여 무선 LAN 환경에서 사용되도록 한 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a slot-dipole antenna for a wireless LAN, and more particularly, a single-pole double that reduces the bias voltage of a slot-dipole antenna and a switching element without via-holes. slot through a dipole antenna for a wireless LAN to be used in a wireless LAN environment.
종래의 무선 LAN에 사용되는 안테나는 다이폴 안테나로서 제1a도, 제1b도, 제1c도에 도시된 바와 같이, 다이폴 방사소자(1)와 급전선로(2)를 서로 다른 평면에 구성한 후에 비어홀(3)을 이용하여 서로 연결한 구조로 되어 있다.The antenna used in the conventional wireless LAN is a dipole antenna, as shown in Figs. 1A, 1B, and 1C, and after the dipole radiating element 1 and the feed line 2 are formed on different planes, a via hole ( It is connected to each other by using 3).
한편, 종래의 슬롯-다이폴 안테나의 스위칭 소자인 SPDT 스위치는 제2a도와 제2b도에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 직렬형과 병렬형이 있고, 이들은 하나의 입력단(11,21)과, 2개의 출력단(12,13,22와 23)을 각각 가지고 있으며, 각 출력단에는 신호흐름을 일방향으로 전환하기 위해 3단계의 바이어스 전압에 의해 그 중 하나가 스위칭되는 2개의 다이오드나 트랜지스터로 형성되는 스위칭 소자(14와 15,24와 25)가 접속되어 있다.On the other hand, the SPDT switch, which is a switching element of the conventional slot-dipole antenna, has a series type and a parallel type, as shown in FIGS. 2A and 2B, respectively, and they have one input terminal 11 and 21 and two Each output stage has output stages 12, 13, 22 and 23, each switching stage being formed of two diodes or transistors, one of which is switched by a bias voltage of three stages in order to switch the signal flow in one direction. 14 and 15, 24 and 25 are connected.
이와 같은 종래의 SPDT 스위치에는, 제2a도에 도시된 직렬형의 경우는, 스위칭 소자(14)가 온 상태이고 스위칭 소자(15)가 오프 상태일때는 입력단(11)의 신호는 출력단(13)으로만 전달되고, 소자의 스위칭 상태가 반전되면 입력단(11)의 신호는 출력단(12)으로만 전달된다. 한편, 제2b도에 도시된 병렬형의 경우는, 스위칭 소자(24)가 온 상태이고 스위칭 소자(25)가 오프 상태일때는 입력단(21)의 신호는 출력단(22)으로만 나타나고 스위칭 소자(24,25)의 바이어스 상태가 반전되어 스위칭 소자(24)가 오프되고 스위칭 소자(25)가 온되면 입력단(21)의 신호는 하나의 출력단(23)으로만 출력된다.In the conventional SPDT switch, in the case of the series type shown in FIG. 2A, when the switching element 14 is on and the switching element 15 is off, the signal of the input terminal 11 is output to the output terminal 13. Is transmitted only, and when the switching state of the device is reversed, the signal of the input terminal 11 is transmitted only to the output terminal 12. On the other hand, in the case of the parallel type shown in FIG. 2B, when the switching element 24 is on and the switching element 25 is off, the signal of the input terminal 21 appears only at the output terminal 22 and the switching element ( When the bias state of the 24 and 25 is inverted so that the switching element 24 is turned off and the switching element 25 is turned on, the signal of the input terminal 21 is output to only one output terminal 23.
그러나, 종래의 LAN에 사용되는 안테나는 급전선로(2)를 구성하기 위해 다이폴 안테나(1)에는 넓은 접지판(4)이 설치되어야 할 뿐만 아니라 다이폴 안테나(1)와 급전선로(2)를 서로 연결하기 위해서는 비어홀(3)의 설치가 필요하게 되며, 한편, SPDT 스위치의 경우에는 한 스위칭 소자가 온되면 다른 스위칭 소자가 오프상태를 유지하여야 하므로 3단계의 바이어스 전압(+5V,0V,-5V)이 필요하게 되어 통상의 2단계 바이어스 전압으로는 구동될 수 없다는 불편한 점이 있었다.However, the antenna used in the conventional LAN requires not only a wide ground plate 4 to be installed on the dipole antenna 1 in order to form the feed line 2, but also the dipole antenna 1 and the feed line 2 to each other. In order to connect, the via hole 3 needs to be installed. On the other hand, in the case of the SPDT switch, when one switching element is turned on, the other switching element must be kept off. Therefore, the bias voltage (+ 5V, 0V, -5V) of three stages is required. ), It is inconvenient that it cannot be driven by a normal two-stage bias voltage.
뿐만 아니라 무선 LAN용 안테나는 실내에서 사용되는 안테나이므로 반사파에 의한 신호 감쇄와 간섭이 많이 발생하게 되어 일방향으로 설치된 안테나로서는 완전한 통신채널을 구축하기가 어렵다는 문제점이 있었다.In addition, since the antenna for the wireless LAN is an antenna used indoors, signal attenuation and interference caused by reflected waves are generated a lot, and thus, it is difficult to establish a complete communication channel with an antenna installed in one direction.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 두 개의 안테나를 직교로 배열하고 이들에 2단계의 바이어스 전압으로 구동되는 SPDT 스위치를 결합하여, 반사파에 의한 신호 감쇄 및 간섭을 배제하여 완전한 통신채널을 구축함과 동시에 구조가 간편하면서도 SPDT 스위치의 바이어스를 경감시킨 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나를 제공하기 위한 것이다.Therefore, in view of the conventional problems, the present invention arranges two antennas orthogonally and couples them to a SPDT switch driven by a bias voltage in two stages, thereby eliminating signal attenuation and interference caused by reflected waves to form a complete communication channel. The aim is to provide a slotted dipole antenna for wireless LAN that is simple to build and has a simple structure and reduces the bias of the SPDT switch.
제1a도∼제1c도는 각각 종래의 다이폴 안테나의 전면, 후면 및 결합상태를 각각 모식적으로 나타낸 도면.1A to 1C are diagrams schematically showing the front, rear, and coupling states of a conventional dipole antenna, respectively.
제2a도 및 제2b도는 종래의 직렬형 SPDT 스위치와 병렬형 SPDT 스위치를 각각 모식적으로 나타낸 도면.2A and 2B schematically show a conventional series SPDT switch and a parallel SPDT switch, respectively.
제3a도∼제3c도는 본 발명의 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나의 전면, 후면 및 결합 상태를 모식적으로 나타낸 도면.3A to 3C are diagrams schematically showing the front, rear and coupling states of a slot dipole antenna for a wireless LAN of the present invention.
제4도는 본 발명의 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나에 스위칭 장치로서 사용되는 SPDT 스위치의 상세도이다.4 is a detailed view of an SPDT switch used as a switching device in a slot dipole antenna for a wireless LAN of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1,34,36 : 다이폴 방사소자 2,37,38 : 급전선로1,34,36: Dipole radiating element 2,37,38: Feed line
11,21,31 : 입력단 12,13,22,23 : 출력단11,21,31: Input terminal 12,13,22,23: Output terminal
14,15,24,25,44,45 : 스위칭 소자 46,48,47,49 : 마이크로스트립 선로14,15,24,25,44,45: switching elements 46,48,47,49: microstrip lines
30 : 접지면 33,35 : 슬롯방사 소자30: ground plane 33, 35: slot radiating element
39 : 러그 커넥터39: lug connector
32 : 하이브리드형 스위치(또는 SPDT 스위치)32: hybrid switch (or SPDT switch)
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나는 기판 전면에 서로 직교되도록 형성된 2개의 다이폴 방사소자와, 이들 다이폴 방사소자에 T자형을 이루도록 형성된 마이크로스트립 급전선로와, 상기 각 다이폴 방사소자의 투과면을 포함하는 크기 및 위치에 형성된 슬롯방사 소자와, 상기 2개의 급전선로에 각각 접속되는 2개의 출력단과 안테나 입력부에 접속되는 1개의 입력단을 가지는 하이브리드형 스위치를 구비함을 특징으로 하고 있다.A slot dipole antenna for a wireless LAN for achieving the object of the present invention comprises two dipole radiating elements formed to orthogonal to each other on the front of the substrate, a microstrip feed line formed to form a T-shape on these dipole radiating elements, and each of the dipoles And a hybrid type switch having a slot radiating element formed at a size and a position including a transmission surface of the radiating element, two output terminals respectively connected to the two feed lines, and one input terminal connected to the antenna input unit. Doing.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
제3a도, 제3b도 및 제3c도는 각각 본 발명의 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나의 전면, 후면 및 결합상태를 나타낸 것이다.3A, 3B, and 3C show the front, rear, and coupled states of the slot dipole antenna for a wireless LAN of the present invention, respectively.
제3a도에 도시되어 있는 바와 같이, 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나는 평행한 방향과 이에 직교하는 방향으로 각각 다이폴 방사소자(34,36)가 형성되어 있고 각 다이폴 방사소자(34,36)에는 T자를 이루도록 마이크로스트립의 급전선로(37,38)가 연결되어 있다.As shown in FIG. 3A, a slot dipole antenna for a wireless LAN has dipole radiating elements 34 and 36 formed in parallel and orthogonal directions, respectively. The feed lines 37 and 38 of the microstrip are connected to form a ruler.
그리고 마이크로스트립의 급전선로(37,38)의 각 단부에는 후술하는 하이브리드형 스위치(32)의 2개의 출력단이 접속되어 있으며 상기 하이브리드형 스위치(32)의 하나의 입력단은 러그 커넥터(lug connector)(39)를 통하여 안테나의 전체 입력단(31)에 연결되어 있다. 그리고 상기 다이폴 방사소자(34,36)의 투사면에 상응하는 후면부분에 적어도 상기 다이폴 방사소자(34,36)의 크기인 슬롯방사 소자(33,35)가 형성되어 있으며 이들 슬롯방사 소자(33,35)는 마치 아령의 단면형상으로 되어 있다. 그리고 슬롯방사 소자(33,35) 이외는 모두 접지면(30)을 나타낸 것이다.In addition, two output ends of the hybrid switch 32 to be described later are connected to each end of the feed lines 37 and 38 of the microstrip, and one input terminal of the hybrid switch 32 is a lug connector ( 39 is connected to the entire input terminal 31 of the antenna. And slot radiating elements 33 and 35 which are at least the size of the dipole radiating elements 34 and 36 are formed in the rear portion corresponding to the projection surfaces of the dipole radiating elements 34 and 36. 35 is like a cross-sectional shape of a dumbbell. The ground plane 30 is shown except for the slot radiating elements 33 and 35.
그리고 하이브리드형 스위치(32)는 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 SPDT 스위치로서, 신호가 입력되는 입력단(41), 2개의 출력단(42,43), 2개의 출력단(42,43)으로의 신호를 스위칭 하기 위한 2개의 스위칭 소자(44,45)와, 2개 라인으로 형성되는 마이크로스트립 선로(46,47,48,49)로 구성되어 있다. 그리고 하나의 출력단(42)은 급전선로(37)에, 다른 또 하나의 출력단(43)은 급전선로(38)에 각각 접속되어 있다.As shown in FIG. 4, the hybrid switch 32 is an SPDT switch, and has a signal to an input terminal 41, two output terminals 42 and 43, and two output terminals 42 and 43 to which a signal is input. It consists of two switching elements (44, 45) for switching the microstrip lines (46, 47, 48, 49) formed of two lines. One output end 42 is connected to the feed line 37, and the other output end 43 is connected to the feed line 38, respectively.
그리고 상기 스위칭 소자(44,45)가 온되었을 때, 입력단(41)으로부터 마이크로스트립 선로(46)로 형성되는 라인과, 마이크로스트립 선로(48,47,49) 및 스위칭 소자(44,45)로 형성되는 라인을 각각 경유하여 출력단(43)에 전달되는 신호는 특정주파수 영역에서 위상차가 실질적으로 (2n-1)π(단 n은 정수)가 되어 출력단(43)의 신호는 서로 상쇄간섭되어서 나타나지 않음과 동시에 마이크로스트립 선로(46,49) 및 스위칭 소자(45)로 형성되는 라인과, 스위칭 소자(44) 및 마이크로스트립 선로(48,47)로 형성되는 라인을 각각 경유하여 출력단(42)에 전달하는 신호는 그의 위상차가 실질적으로 2nπ(단 n은 정수)가 되어서 출력단(42)의 신호는 보강간섭되어 나타나게 되도록 상기 마이크로스트립 선로(46∼49)의 회로정수가 설정되어 있다.When the switching elements 44 and 45 are turned on, the lines formed from the input end 41 to the microstrip line 46, the microstrip lines 48, 47 and 49 and the switching elements 44 and 45 are formed. The signal transmitted to the output terminal 43 via each of the lines to be formed has a phase difference of (2n-1) π (where n is an integer) substantially in a specific frequency region, and the signals of the output terminal 43 appear to cancel each other. At the same time, the output stage 42 is connected to each other via the lines formed by the microstrip lines 46 and 49 and the switching elements 45, and the lines formed by the switching elements 44 and the microstrip lines 48 and 47, respectively. The circuit constants of the microstrip lines 46 to 49 are set so that the signal to be transmitted has a phase difference of 2 n pi (where n is an integer) so that the signal of the output terminal 42 is subjected to constructive interference.
이와 같이 구성된 본 발명의 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나의 동작에 대하여 설명한다.The operation of the slot dipole antenna for wireless LAN of the present invention configured as described above will be described.
안테나의 입력부에 접속되어 있는 SPDT 스위치는 스위칭 소자(44,45)가 오프되면 입력단(41)의 신호는 마이크로스트립 선로(46)를 경유하여 출력단(43)에만 나타나게 된다.In the SPDT switch connected to the input of the antenna, when the switching elements 44 and 45 are turned off, the signal of the input terminal 41 appears only at the output terminal 43 via the microstrip line 46.
한편, 스위칭 소자(44,45)가 온되는 경우에는 입력단(41)의 신호는 마이크로스트립 선로(46), 스위칭 소자(45) 및 마이크로스트립 선로(49)로 이루어지는 라인과, 스위칭 소자(44), 마이크로스트립 선로(48) 및 마이크로스트립 선로(47)로 이루어지는 라인을 각각 경유하여 출력단(42)에 전달되고, 전술한 바와 같이 이들 라인 경로에 의한 위상차가 특정사용 주파수 영역에서 2nπ되게 마이크로스트립 선로의 회로정수가 설정되었기 때문에 상기 2개 라인을 통하여 출력단(42)으로 입력되는 신호는 보강간섭이 되어 신호가 나타나게 된다.On the other hand, when the switching elements 44 and 45 are turned on, the signal of the input terminal 41 is a line composed of the microstrip line 46, the switching element 45, and the microstrip line 49, and the switching element 44. And a microstrip line 48 and a microstrip line 47, respectively, and are transmitted to the output terminal 42, and as described above, the microstrip line has a phase difference of 2 nπ in a specific frequency range. Since the circuit constant of is set, the signal inputted to the output terminal 42 through the two lines is subjected to constructive interference and the signal appears.
이에 반하여 마이크로스트립 선로(46)의 라인과, 스위칭 소자(44), 마이크로스트립 선로(48,47,49) 및 스위칭 소자(45)로 이루어지는 라인을 각각 경유하여 출력단(43)으로 입력되는 신호는 특정사용 주파수에서 위상차가 (2n-1)π가 되게 각 마이크로스트립 선로의 회로정수가 설정되었기 때문에, 출력단(43)에는 신호가 서로 상쇄간섭되어 나타나지 않게 된다.On the contrary, the signal input to the output terminal 43 via the line of the microstrip line 46 and the line consisting of the switching element 44, the microstrip lines 48, 47, and 49 and the switching element 45, respectively. Since the circuit constant of each microstrip line is set so that the phase difference becomes (2n-1) pi at a specific frequency of use, signals are canceled from each other at the output stage 43 so that they do not appear.
이와 같이 입력단(41)의 신호는 스위칭 소자(44,45)가 온되었을 때에는 출력단(42)으로만 전달되고, 스위칭 소자(44,45)가 오프되었을 때에는 출력단(43)으로만 전달된다.As such, the signal of the input terminal 41 is transmitted only to the output terminal 42 when the switching elements 44 and 45 are turned on, and only to the output terminal 43 when the switching elements 44 and 45 are turned off.
이와 같이 스위칭 소자(44,45)가 온되면 마이크로스트립 급전선로(37)에 신호가 전달되고 이 신호는 마이크로스트립 급전선로(37)를 경유하여 다이폴 방사소자(34)를 여기하여 전자파를 앞쪽 및 뒷쪽으로 방사하게 되며, 스위칭 소자(44,45)가 모두 오프되면 마이크로스트립 급전선로(38)에만 신호가 전달되며, 이 신호는 마이크로스트립 급전선로(38)를 경유하여 다이폴 방사소자(36)를 여기하게 되어 전자파를 앞쪽 및 뒷쪽으로 방사하게 된다.As such, when the switching elements 44 and 45 are turned on, a signal is transmitted to the microstrip feed line 37, and the signal excites the dipole radiating element 34 via the microstrip feed line 37 to move the electromagnetic wave forward and When the switching elements 44 and 45 are turned off, a signal is transmitted only to the microstrip feed line 38, and the signal passes through the dipole radiating element 36 via the microstrip feed line 38. The excitation causes electromagnetic waves to radiate forward and backward.
역으로 외부로부터 수신하는 경우에는 그의 반대의 경로를 통하여 입력단(31)으로 입력하게 된다. 이때 다이폴 방사소자(34,36)중 어느 것을 사용할 것인가는 안테나가 위치하는 주위환경에 따라 각각의 다이폴 방사소자(34,36)를 시험한 후 성능이 뛰어난 것을 선택하여 사용하면 된다.On the contrary, when receiving from the outside, it is input to the input terminal 31 through the opposite path thereof. At this time, which one of the dipole radiating elements 34 and 36 is to be used may be selected and used after testing the dipole radiating elements 34 and 36 according to the surrounding environment in which the antenna is located.
본 발명의 무선 LAN용 슬롯 다이폴 안테나에 의하면 2개의 다이폴 방사소자(34,36)가 직각으로 배열되어 있고 이들에 각각 T형을 이루는 마이크로스트립의 급전선로(37,38)에 접속되어 있는 하이브리드형 스위치(32)를 이용하여 반사파에 의한 신호감쇄와 간섭에 따른 안테나의 수신 및 송신상태를 감안하여 간편하게 다이폴 방사소자(34,36) 중의 하나를 선택하여 사용하기 때문에 완전한 통신채널을 구축할 수 있으며, 또한 기존의 다이폴 안테나에 설치되는 비어홀이 필요없어 제조가 간편할 뿐 아니라 스위치와 안테나 사이에 직류성분을 차단하기 위한 커패시터가 필요치 않으며, 2개의 다이폴 방사소자를 절환하기 위한 SPDT 스위치는 2중의 바이어스 전원만 있으면 되므로 바이어스 전원 설비가 간편하고 또한 안테나의 전체 입력부에는 저렴한 러그 커넥터를 사용하였기 때문에 전체 코스트가 다운된다는 등의 뛰어난 효과가 있다.According to the slotted dipole antenna for a wireless LAN of the present invention, two dipole radiating elements 34 and 36 are arranged at right angles and are connected to feed lines 37 and 38 of microstrips forming a T-shape. By using the switch 32, one of the dipole radiating elements 34 and 36 can be easily selected and used in consideration of the signal attenuation caused by the reflected wave and the reception and transmission state of the antenna due to the interference. In addition, it is easy to manufacture because there is no need for a via hole installed in the existing dipole antenna, and no capacitor is required to cut off the DC component between the switch and the antenna.The SPDT switch for switching two dipole radiating elements has a double bias. The bias power supply is simple because only a power source is required, and an inexpensive lug connector is provided for the entire input of the antenna. Because using a excellent effect such that the overall cost down.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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