KR100416883B1 - 광대역 모노폴 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 모노폴 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 기판에 금속 도체가 도포되어 있는 접지면들과, 상기 접지면 상부에 금속 도체를 가지고 있지 않는 기판패턴과, 상기 접지면의 중앙에 전기적 신호를 안테나에 급전하기 위한 급전 신호선을 구비하는 모노폴 안테나에 있어서; 상기 급전 신호선 단부에, 점차적으로 단차를 지며 폭이 넓어지는 금속 도체의 안테나와; 상기 기판 배면의 제 2 접지면 상단에 직사각형의 제 3 접지면이; 구비된 것을 특징으로 한다. 따라서, 기존의 모노폴 안테나에 비해 광대역 특성을 가지며, 저렴한 비용으로 단말기에 내장 가능한 안테나를 실현한 것이 가능하다.

Description

광대역 모노폴 안테나{A WIDEBAND MONOPOLE ANTENNA}

본 발명은 광대역 모노폴 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광대역 특성을 향상시킬 수 있는 광대역 모노폴 안테나에 관한 것이다.

이동통신 서비스에 이용되는 개인 휴대 단말기는 소형화, 경량화, 다기능화 등을 궁극적인 목표로 발전해 왔다. 여기에서 중요한 요소 중의 하나인 통화 품질을 결정하는 것은 수없이 많은 매개변수가 존재하며, 그 중 각 기지국이나 단말기에 부착된 안테나의 특성은 통화 품질을 결정하는 중요한 요소 중의 하나이다.

최근에 이동 통신 시스템은 가격이 저렴하고 소형의 다중 대역 안테나를 요구하고 있다.

이러한 종래의 모노폴 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 도체가 도포되어 있는 접지면(1)과, 그 상부로 금속 도체 부분이 포함되지 않은 기판패턴(2)과, 접지면(1)의 중심부를 가로 질려 안테나에 전기적 신호를 급전하기 위한 급전 신호선(3)과, 급전 신호선(3)의 단부에 수직으로 이어지는 직사각형의 모노폴 안테나(4)를 구비한다.

그러나 본 모노폴 안테나는 평면형이기 때문에 안테나 소자로 널리 사용되고 있기는 하나 공진 타입이므로 대역폭이 5% 정도로 좁고 패치의 크기가 공진 주파수 파장에 1/2 정도로 크기가 저주파 대역(Cellular, GSM Band)에서는 안테나의 크기가 큰 것이 단점이다. 그래서 이러한 단점, 즉 안테나의 크기를 줄이기 위하여 안테나에 쇽 핀(short pin)을 적용하는 방법 또는 안테나의 유전체를 비유전율이 높은 것을 사용하는 방법 등이 있는데 이 또한 대역폭이 줄어드는 단점을 가지고 있어 요즘 통신사의 관심 사항인 단말기 속에 내장 가능성과 여러 대역을 동시에 만족시킬 수 있는 안테나와는 부합하지 못하고 있다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 안테나의 크기를 줄여 단말기에 내장되면서 가격이 저렴하고, 다중 대역에 사용할 수 있는 광대역 모노폴 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 기판에 금속 도체가 도포되어 있는 접지면들과, 상기 접지면 상부에 금속 도체를 가지고 있지 않는 기판패턴과, 상기 접지면의 중앙에 전기적 신호를 안테나에 급전하기 위한 급전 신호선을 구비하는 모노폴 안테나에 있어서; 상기 급전 신호선 단부에, 점차적으로 단차를 지며 폭이 넓어지는 금속 도체의 안테나와; 상기 기판 배면의 제 2 접지면 상단에 직사각형의 제 3 접지면이; 구비된 것을 특징으로 하는 광대역 모노폴 안테나를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 광대역 모노폴 안테나를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 배면도.

도 4는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 광대역 특성을 측정치와 계산치의 비교 특성도.

도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 임피던스 정합 방법에 대한 측정치를 나타낸 특성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기판 20 : 제 1 접지면

22 : 제 2 접지면 24 : 제 3 접지면

30 : 기판패턴 40 : 급전 신호선

50 : 안테나 52 : 슬릿

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 배면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 광대역특성을 측정치와 계산치의 비교 특성도이고, 도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 임피던스 정합 방법에 대한 측정치를 나타낸 특성도이다.

도 2 및 도 4에 도시되어있는 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나는 기판(10)의 전면에 금속 도체가 도포된 제 1 접지면(20)이 설치되고, 제 1 접지면(20)의 상부 즉, 금속 도체로 도포되어 있지 않은 부분을 기판패턴(30)이라 한다. 그리고 제 1 접지면(20)의 중앙부에는 수직으로 이어져 전기적 신호를 안테나에 급전하기 위한 급전 신호선(40)이 설치되며, 그 제 1 접지면(20)의 단부에는 점차적으로 단차를 지며 폭이 넓어지는 금속 도체의 안테나(50)가 설치된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 배면에는 제 1 접지면(20)과 대응되게 금속 도체의 제 2 접지면(22)이 설치되며, 그 상단에는 직사각형의 제 3 접지면(24)이 설치된다.

제 3 접지면(24)의 재질은 제 1, 2 접지면(20)(22)과 같은 재질의 금속 도체로 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나의 작용은 다음과 같다.

커넥터 또는 능동회로의 터미널에서 인가되는 전기 신호가 급전 신호선(40)을 통해 안테나(50)에 전달되고, 이 급전된 전기 신호는 안테나(50)의 길이에 대해 적절한 공진 주파수를 갖는 신호만 안테나(50)를 통해서 공기 중으로 방사된다.

이 때 대부분의 전파는 안테나(50)의 가장 자리를 따라서 최대로 방사된다.

그리고 기판 배면에 제 3 접지면(24)을 추가시킴으로써 광대역 특성를 가지며 이런 제 3 접지면(24)의 추가는 궁극적으로 안테나(50)의 크기를 줄이는 효과가 있기 때문에 안테나(50)의 크기를 전기적으로 늘이는 방법으로 슬릿(52)을 사용하였다. 그리고 제 3 접지면(24)의 크기나 슬릿(52)의 길이를 조절함으로써 적당한 광대역 또는 반사손실을 얻을 수 있다.

그 예로 본 출원인의 실험 결과를 나타낸 도 5를 참조하면, 광대역 특성을 적용 전후의 측정치와 계산치를 비교한 특성도이다.

그리고 도 6a는 임피던스 정합 방법을 나타낸 그림으로서, 제 3 접지면(24)의 길이에 변화하는 대역폭을 비교하였다.

그리고 도 6b에서는 제 3 접지면(24)의 길이를 5mm에 맞추고 슬릿(52)의 길이 변화에 따른 대역폭 변화를 나타내고 있다.

상기 실험 결과에 의하여 알 수 있듯이 새로운 임피던스 정합을 적용한 후의 안테나(50)의 광대역 특성이 대략 40%에서 77.8%로 향상된 것을 알 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광대역 모노폴 안테나는, 기존의 모노폴 안테나에 비해 광대역 특성을 가지며, 저렴한 비용으로 단말기에 내장 가능한 안테나를 실현한 것이 가능하다.

Claims (5)

1. 기판에 금속 도체가 도포되어 있는 접지면들과, 상기 접지면 상부에 금속 도체를 가지고 있지 않는 기판패턴과, 상기 접지면의 중앙에 전기적 신호를 안테나에 급전하기 위한 급전 신호선을 구비하는 모노폴 안테나에 있어서;

   상기 급전 신호선 단부에, 점차적으로 단차를 지며 폭이 넓어지는 금속 도체의 안테나와;

   상기 기판 배면의 제 2 접지면 상단에 직사각형의 제 3 접지면이; 구비된 것을 특징으로 하는 광대역 모노폴 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 3 접지면의 설치로 상기 안테나의 길이를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 광대역 모노폴 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 안테나의 하단 일부에 소정의 길이로 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 모노폴 안테나.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 3 접지면의 길이 조절에 의하여 광대역 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 광대역 모노폴 안테나.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 슬릿의 길이 조절에 의하여 광대역 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 광대역 모노폴 안테나.