KR100362177B1 - 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 단말기에 내장될 수 있는 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로스트립 패치 안테나는, 상기 마이크로스트립 패치 안테나의 접지를 위한 접지면; 상기 접지면의 일면에 배치되는 유전체 기판; 삼각형 형태를 가지며, 상기 유전체 기판의 일면에 배치되고, 방사 수단에 에너지를 급전하기 위한 급전 수단; 및 지그재그형 형태를 가지며, 2개의 요소가 서로 마주보도록 상기 유전체 기판의 일면에 배치되고, 상기 급전 수단으로부터 급전된 에너지를 방사하기 위한 상기 방사 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 안테나의 효율을 극대화시켜 방사 패턴, 이득,대역성을 개선시키며, 또한 인체 두부에 미치는 전자파의 영향을 최소화하고 안테나의 소형, 경량화를 가져올 수 있다.

Description

2요소로 구성된 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나 {Zigzag-shape Microstrip Patch Antenna comprising two patches}

본 발명은 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나에 관한 것으로서, 특히 개인통신서비스(PCS: Personal Communication Services)와 무선가입자망(WLL: Wireless Local Loop) 단말기에 내장되는 2요소의 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나에 관한 것이다.

현재, 가장 많이 사용되고 있는 단말기 안테나는 수축되었을 때 헬리컬 안테나로 동작하고, 확장되었을 때 헬리컬 안테나와 모노폴 안테나가 결합에 의해 동작하고 있으며, 또 휴대용 단말기 본체의 하우징을 접지로 이용하고 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 헬리컬 안테나의 일예를 들면 섀시(25)와 그리고 안테나와 통신장비와의 전기적 접속을 마련하는 급전점(22) 및 무선신호를 송수신하는 회로(23)를 포함하고 있다. 또한 섀시(23)의 외부에 고정된 중공의 나선형 안테나(6)와, 이 나선형 안테나(6)를 통해 슬라이드할 수 있는 직립의 방사체(1)의 부분인 안테나 로드(1)를 포함한다.

또, 나선형 안테나(6)는 1/4파 형식의 것이며, 급전점(22)을 경유하여 회로(23)에 항상 결합되어 있다.

그리고, 직립의 방사체(1)는 1/4파 방사체이고, 안테나 장치는 스위칭 장치(2,12,13)가 마련되어 있어, 안테나 로드를 연장하는 때에 이는 급전점(22)을 경유하여 4분의 1파 방사체(1)를 나선형 안테나와 병렬로 회로(23)에 결합하지만, 안테나 로드를 수축하는 때에는 4분의 1파 방사체를 회로(23)와 급전점(22)으로부터 분리한다.

이러한 구조의 단말기 안테나는 방사패턴이 안테나 전체의 중심부에서 나타나게 되어 전자파에 의해 인체 두부가 영향을 받을 뿐 아니라, 사용자에 의해 안테나의 방사가 방해를 받아 방사효율의 저하를 초래한다.

또한, 안테나의 크기가 크고 외부에 부착되어 있어서 단말기 소형화에 많은 제한을 준다.

본 발명의 목적은 휴대용 통신단말기에서 발생된 전자파가 인체에 미치는 영향을 줄임과 동시에 방사효율이 높은 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 휴대용 단말기를 소형, 경량화할 수 있는 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나를 제공하는 데에 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 2요소로 구성된 평면 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나의 단면도이며,

도2는 도1의 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나의 사양을 도시한 표이고,

도 3은 상기 안테나의 복사 패턴을 나타내며,

도 4a 및 도 4b는 종래 헬리컬 안테나를 도시한 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기존의 입체 헬리컬 안테나를 대신하여 단말기의 내부에 실장할 수 있는 2요소의 평면 지그재그형 마이크로 스트립 안테나를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 도면을 참고하여 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 2요소의 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나의 단면도이다.도1에 나타난 바와 같이, 본 발명은 높은 유전율(2.33)을 가지는 유리 마이크로파이버 강화 폴리테트라플루오로에틸렌 조성체인 RT-duroid 5880 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상면에 사진감광법에 의해 설치된 도전금속으로 이루어진 2요소의 지그재그형 패치(20), 상기 패치옆에 구비된 도전금속의 삼각패드(30) 및 접지면(40)으로 구성된다.

도면에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(10)의 폭은 15mm이고, 길이는 27mm이며, 그 폭은 1.5mm로서, 통상적으로 상용되는 듀로이드 기판을 사용한 것이다.또한, L1은 5 mm, 패치의 길이(L2) 및 직경(D)는 각각 22 mm, 7 mm이다. 상기 패치의 턴사이의 간격(b)은 1.5 mm이고, 피치각은 12.23°이며, 스트립의 두께(w)는 0.3 mm이다.또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 지그재그형 패치(20)는 각각 상기 삼각패드(30)에 전기적으로 연결되어 급전되고, 두 개의 패치가 서로 마주보도록 배치됨을 알 수 있다.상기 삼각패드(30)는 상기 지그재그 패치(20)에 에너지를 전달하는 기능을 담당하는 것은, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이며, 또한, 상기 접지면(40)이 접지된 평행판 도파관(Grounded Coplanar Waveguide; 이하, 간단히 "GCPW"라 함)의 기능을 담당함은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 안테나를 수직으로 설치하여 측정한 복사 패턴은 E 패턴을 나타내고, 수평으로 설치하여 측정한 복사패턴은 H 패턴을 나타낸다.

도2는 상기 2요소로 된 지그재그형 마이크로 스트립 패치 안테나의 성능을 도시한 표이다. 이 표에서 수신 주파수 대역의 중심 주파수는 1.8 GHz이며, 또한, 대역폭은 350 MHz이고, 게인은 2.5 dBi를 얻었으며, 이로부터 본 발명의 안테나는 넓은 대역폭 및 높은 게인값을 가지는 것을 알 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단말기의 내부에 실장할 수 있는 2요소로 구성된 평면 지그재그형 안테나를 제공함으로써 안테나의 효율을 극대화시켜 방사 패턴, 이득,대역성이 개선되며, 또한 인체 두부에 미치는 전자파의 영향을 최소화하고 안테나의 소형, 경량화를 가져올 수 있다.

Claims (4)

1. 단말기 내부에 실장하기 위한 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서,

   상기 마이크로스트립 패치 안테나의 접지를 위한 접지면;

   상기 접지면의 일면에 배치되는 유전체 기판;

   삼각형 형태를 가지며, 상기 유전체 기판의 일면에 배치되고, 방사 수단에 에너지를 급전하기 위한 급전 수단; 및

   지그재그형 형태를 가지며, 2개의 요소가 서로 마주보도록 상기 유전체 기판의 일면에 배치되고, 상기 급전 수단으로부터 급전된 에너지를 방사하기 위한 상기 방사 수단

   을 포함하는 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로스트립 패치 안테나.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방사 수단은,

   상기 2요소가 각각 상기 급전 수단과 전기적으로 접속되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로스트립 패치 안테나.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방사 수단은,

   그 턴 사이의 간격이 실질적으로 1.5mm인 것을 특징으로 하는 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로스트립 패치 안테나.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 방사 수단은,

   그 피치각이 실질적으로 12.23°인 것을 특징으로 하는 2요소로 구성된 지그재그형 마이크로스트립 패치 안테나.