KR100417063B1 - 마이크로 스트립 안테나 - Google Patents

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KR100417063B1
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이시토비노리마사
미사와노부타카
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티디케이가부시기가이샤
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Abstract

본 발명의 마이크로 스트립 안테나는, 직사각형 형상의 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽 표면상에 형성된 접지판 도체와, 상기 유전체 기판의 다른 쪽 표면상에 형성된 직사각형 형상의 방사 도체와, 상기 방사 도체에 형성되어 있으며, 상기 방사 도체의 상호 직교하는 변에 따라 각각 신장하고 또한 길이가 상호 다른 2개의 아암을 갖는 교차 슬롯과, 상기 방사 도체의 대각선 또는 상기 대각선의 연장선상에 형성되며 상기 방사 도체의 중심점과는 다른 적어도 1점에 형성된 급전점을 구비하고 있고, 상기 슬롯의 적어도 한쪽 아암의 길이가, 그 아암에 따른 상기 방사 도체의 변의 길이로부터 상기 유전체 기판 두께의 4배의 값을 뺀 값 이상이다.

Description

마이크로 스트립 안테나{MICROSTRIP ANTENNA}
λ/2 패치 안테나는 GPS와 같은 휴대폰 또는 이동급전단자기에 내장되는 전형적인 마이크로 스트립 안테나이다.
상기 안테나는 한 표면에서 측면 길이 또는 직경이 대략 λ/2인 직사각형 또는 원형 방사 도체(패치 도체)를 갖고, 다른 쪽 표면에서 접지판 도체를 갖는 유전체 기판으로 주로 구성된다.
현재, 이에 더하여 휴대폰 및 이동급전단자기가 소형화되는 추세이며, 추가로 내장형 패치 안테나도 소형화되는 추세이다.
고유전상수를 갖는 유전체 기판은 상기 패치 도체 체적이 대략 λ/2인 패치 안테나를 물리적으로 소형화하는데 일반적으로 사용된다.
그러나, 고주파수에 대해 적절한 저온도 계수를 갖는 유전체 물질의 비례 유전 상수는 εr가 대략 110이므로, 유전 물질의 유전 상수를 높여서 안테나를 소형화하는 데에는 제한이 있다.
유전체 물질은 유전 상수를 높임에 따라 비용이 비싸지므로, 마이크로 스트립 안테나의 제작 비용은 높은 유전 상수 물질이 사용된 만큼 증가할 것이다.
일본 특허출원 5-152830호 공보(특허공보 제2826224호)를 참조하면, 유전체 물질의 유전 상수를 높이지 않고 마이크로 스트립 안테나를 소형화하는 사항이 기술되어 있는데, 이는 변성 분할 요소를 형성함으로써 서로 다른 면을 가지며 서로 직교하는 두 공진모드를 제공하기 위해, ±45°에서 공진 모드 방향으로 직교하는 직선 방향에서 급전점(給電点)을 형성하기 위해, 그리고 방사 도체의 직선 방향에서 양측 말단에 노치(notches)를 형성하기 위함이다.
상기 노치를 형성함으로써, 두 공진 모드의 전기적 길이를 대등하게 증가시키고 공진 주파수를 낮추는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 일정한 크기로 안테나 요소를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
일본 특허출원 6-276015호에 공지된 마이크로 스트립 안테나를 참조하면, 서로 다른 길이를 갖는 2개의 교차 슬롯(slots)은 방사 도체의 변성 분할 요소에 의해 형성되며, 노치 또는 스텁(stubs)은 방사 도체의 인덕턴스 요소를 조절할 수 있도록 방사 도체의 외부 에지(edge)에서 형성된다.
일본 특허출원 9-326628호는 마이크로 스트립 안테나의 또 다른 기술을 공지한 것으로, 서로 다른 길이의 경로를 갖는 두 모드를 재생하기 위한 두 공진 특성은 대칭축이 면의 두 대각선과 일치하도록 하기 위해 정방형 방사면상에서 서로 다른 두 아암(arm)길이를 갖는 교차된 절단면을 형성함으로써 획득된다.
그러나, 일본 특허출원 5-152830호(특허 2826224)를 참조하면, 노치가 도체의 급전점과 일치하는 방향에서 방사 도체의 양측 말단에서만 오직 형성되며 전류경로폭 전류가 흐르는 하부공진의 안티노드(antinode)에 해당하는 방사 도체의 중앙부에서 변경되지 않기 때문에, 공진 주파수를 현저하게 감소시킬 수는 없다. 또한, 접지에 대한 캐패시턴트(capacitance)가 하부 공진 전압의 안티노드에 해당하는 방사 도체의 양측 말단에서 노치를 형성함으로써 감소되므로, 공진 주파수를 현저하게 감소시킬 수 없다. 이에 따라, 상기 마이크로 스트립 안테나를 극도로 소형화하는 데에는 어려움이 있다.
변성 분할 요소로 인해 서로 다른 길이를 갖는 두개의 교차 슬롯을 형성하기 위한 일본 특허출원 6-276015호를 참조한다 해도, 안테나 요소의 소형화에 대해서는 기술되어 있지 않다. 또한, 공지된 기술에서 노치 또는 스텁이 방사 도체의 외부 에지에서 형성되므로, 방사 효율을 향상시키기 위한 유전체 기판의 제한된 표면 영역을 효과적으로 사용할 수 없다.
또한, 일본 특허출원 9-326628호를 참조하면, 두 공진 특성은 대칭축이 방사면의 대각선과 일치하기 위해 서로 다른 두 아암길이를 갖는 교차 절단면을 형성함으로써 획득되는데, 안테나 요소의 소형화에 대해서는 전혀 기술되어 있지않다. 또한, 급전점의 위치는 한 면의 중앙을 통과하는 수직선상에서 존재하므로, 이것이 소형화되는 때와 급전단자기 간격이 감소되는 때에 안테나 요소를 장착하는 것은 매우 어렵다.
본 발명은, 예를 들면, 휴대폰이나 이동급전단자기 등의 내장안테나로서 사용되는 마이크로 스트립 안테나에 관한 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 마이크로 스트립 안테나의 바람직한 실시예 형태를 도식적으로 나타내는 투시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 2는 표 1의 값을 이용하여 표시된 전류경로폭에 대한 소형화 비율을 나타내는 실험 특성 도표.
도 3는 도 1a 및 1b에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 주파수 특성을 측정하여 획득된 특성 도표.
도 4a는 본 발명의 또다른 실시예 형태를 나타내는 투시도.
도 4b는 도 4a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 5a는 본 발명의 또다른 실시예 형태를 나타내는 투시도.
도 5b는 도 5b에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 6a는 본 발명에 더 추가되는 실시예 형태를 나타내는 투시도.
도 6b는 도 6a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 7a는 본 발명의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 투시도.
도 7b는 도 7a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 8a는 본 발명에 더 추가되는 실시예의 형태를 나타내는 투시도.
도 8b는 도 8a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 9a는 본 발명의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 투시도.
도 9b는 도 9a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 10a는 본 발명에 더 추가되는 실시예의 형태를 나타내는 투시도.
도 10b는 도 10a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 11a는 본 발명의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 투시도.
도 11b는 도 11a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
도 12a는 본 발명에 더 추가되는 실시예의 형태를 나타내는 투시도.
도 12b는 도 12a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도.
따라서, 본 발명의 목적은, 보다 더 한층의 소형화를 도모할 수 있는 마이크로 스트립 안테나를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유전체 기판의 제한된 표면 영역을 유효하게 사용하여 방사효율의 향상을 도모할 수 있는 마이크로 스트립 안테나를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 실장이 용이한 위치에 급전점이 존재하는 마이크로 스트립 안테나를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 있어서의 마이크로 스트립 안테나는, 직사각형 형상의 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽 표면상에 형성된 접지판 도체와, 상기 유전체 기판의 다른 쪽 표면상에 형성된 직사각형 형상의 방사 도체와, 상기 방사 도체에 형성되어 있으며, 상기 방사 도체의 상호 직교하는 변에 따라 각각 신장하고 또한 길이가 상호 다른 2개의 아암을 갖는 교차 슬롯과, 상기 방사 도체의 대각선 또는 상기 대각선의 연장선상에 형성되며 상기 방사 도체의 중심점과는 다른 적어도 1점에 형성된 급전점을 구비하고 있으며, 상기 슬롯의 적어도 한쪽 아암의 길이가, 그 아암에 따른 상기 방사 도체의 변의 길이로부터 상기 유전체 기판 두께의 4배의 값을 뺀 값 이상인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 있어서, 상기 방사 도체의 직교면과 평행하는, 상기 교차 슬롯의 두 아암의 적어도 한 길이는 상기 방향에서 방사 도체의 측면 길이에서 유전체 기판 두께의 4배 값을 뺀 값 이상으로 설정된다.
즉 다시 말하면, 각 아암의 중심점이 상기 방사 도체의 중앙에 위치한다고 가정한다면, 상기 슬롯의 적어도 한 아암의 정상말단과 상기 방사 도체의 외부 에지간의 거리는 상기 거리가 유전체 기판 두께의 2배 값 이하로 설정된다.
아암 또는 슬롯의 정상말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 상기 전류경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자기장이 상기 영역에서 인덕턴스를 증대시키는 영역에, 그리고 상기 영역에서 캐패시턴스를 감소시키는 영역에 집중된다.
이에 따라, 더욱 유도적인 저전위의 영역을 조성함으로써, 상기 공진 주파수는 마이크로 스트립 안테나의 범위가 더욱 감소되는 결과를 약하게 한다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 슬롯의 적어도 한 아암의 정상말단과 상기 방사 도체의 외부 에지간의 거리, 즉 전류경로 하부 공진에서 전류의 안티노드로 수행하는 전류경로폭은 유전체 기판 두께의 2배 값 이하로 설정된다. 그러므로, 공진 주파수는 현저하게 낮아지며, 결과적으로 안테나를 더욱 소형화할 수 있게 한다.
또한, 적어도 한 급전점이 방사 도체의 중앙부를 제외한 대각선의 연장선 또는 대각선에 위치하며 방사 도체의 코너에 위치하므로, 전원에 전선을 연결하고 장착하는 것이 용이하게 수행될 수 있게 한다.
상기 슬롯의 어느 아암의 길이도, 그 아암에 따른 상기 방사 도체의 변의 길이로부터 상기 유전체 기판 두께의 4배의 값을 뺀 값 이상인 것이 바람직하다.
또한, 슬롯의 말단이 라운드 되는 것이 바람직하다.
상기 말단을 라운드함으로써, 전류가 각 말단 부분 및 도체 손실 증가 부분에 집중되는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 상기 전류의 흐름이 말단에서 원활해지며, 패턴의 대형화를 초래하지 않고, 도체 손실을 감소시킬 수 있게 되므로, 도체 손실에 기인하는 Q를 향상시킬 수 있다.
적어도 1개의 절단면 또는 스텁이 슬롯의 교차부분에서 형성되는 것이 바람직하다. 상기 슬롯에서 임피던스 특성 및 주파수 특성을 조절하기 위한 적어도 하나의 절단면 또는 스텁을 형성하며 유전체 기판의 제한된 표면영역에서 가능한 큰 방사 도체를 형성함으로써, 안테나의 영역-실용 비율 및 방사 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 경우, 적어도 하나의 절단면 또는 스텁은 방사 도체의 대각선상에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방사 도체의 형상이 정방형이며, 상기 슬롯의 상기 아암이 상기 급전점이 존재하는 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루고 있는 것이 바람직하다.
추가로 상기 안테나는, 방사 도체와 급전점을 결합하기 위해 그 방사 도체의 일부를 절삭하여 구성한 정전결합패턴을 포함한다.
상기 정전결합패턴은 방사 도체 부분 및 적어도 하나의 급전점을 차단함으로써 형성되므로, 방사 도체의 효용을 추가로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 유전체 기판의 두께는,사용주파수에 있어서의 1/4파장 이하인 것이 바람직하다.
상기 유전체 기판의 변의 길이가, 그 유전체 기판의 그 변에 따른 방사 도체의 변의 길이에 그 유전체 기판의 두께를 더한 값 이하인 것이 바람직하다.
일반적으로, 테두리형 전계가 방사 도체의 외부 에지에서 추가로 분리됨에따라 약화되며, 전계의 강도가 기판에서 분리하는 유전체 기판 두께의 반이 되는 위치에서 대략 1/2이 감소되는 것으로 추정된다. 유전체 기판의 표면을 효율적으로 사용하기 위해, 유전체 기판의 외부 에지까지 방사 도체를 형성하는 것이 바람직하다.
그러나, 이와 같은 경우, 대부분의 테두리형 전계는 상기 기판의 외측으로 누출한다. 그러므로, 상기 유전체 기판의 외부 에지와 상기 방사 도체의 외부 에지와의 거리는 유전체 기판 표면의 효율적인 사용 및 말단 캐패시티 효과를 고려하여 유전체 기판 두께의 1/2 이하로 설정된다.
두 급전점은 방사 도체의 중앙에 각각 점대칭하는 두 위치에 제공되는 것이 바람직하다. 이는 차동 앰프(amplifier)와 같은 활성 회로에 안테나의 급전점을 직접 연결할 수 있게하며, 180°의 위상차를 갖는 신호를 직접 공급하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 추가되는 목적 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음 바람직한 실시예의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.
도 1a 및 1b는 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 바람직한 실시예의 형태를 도식적으로 나타내는 도면이며, 도 1a는 그 형태의 투시도, 도 1b는 그 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에 있어서, 10은 직사각형 또는 정방형 유전체 기판, 11은 상기 유전체 기판(10) 이면의 전체면에 형성된 접지판 도체(접지 전극), 12는 유전체 기판(10)의 표면에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)을, 13은 급전단자를 각각 나타내고 있다.
상기 유전체 기판(10)은, 예를 들면 유전율이 εr= 90정도의 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(10)의 두께는, 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(11) 및 방사 도체(12)는, 유전체 기판(10)의 이면 및 표면에, 동 또는 은 등의 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로는, 예를 들면 은 등의 금속성 페이스트(paste)를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 급전단자(13)은 방사 도체(12)의 중심점과는 다른 대각선상에 위치되며, 방사 도체(12)와 전기적으로 연결되는 한 점에 형성된다. 도시되지 않은 전원 라인은 급전단자(13)에 연결된다. 상기 전원 라인은 유전체 기판(10)에서 기판(10)의 이면까지 통과하며, 송수신 회로 또는 그와 유사한 것에 연결된다. 여기서 상기 전원 라인이 접지판 도체(11)에서 전기적으로 절연되는 것은 물론이다.
방사 도체(12)의 직교면(12a 및 12b)에 평행하는 두 아암(14 및 15)으로 구성된 교차 슬롯(16)은 방사 도체(12)의 중앙부분에서 형성된다. 상기 방사 도체(12)의 형태는 정방형인 경우, 상기 아암(14 및 15)는, 급전점(13)상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루고 있다.
상기 아암(14 및 15)의 길이는 서로 다르며, 상기 아암(14)의 두 말단(14a 및 14b)과 상기 아암(15)의 두 말단(15a 및 15b)은 각각 원호와 같은 원형이다. 상기 실시예에서, 두 아암(14 및 15)의 길이인 L14및 L15는 L14L15로 설정된다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(14 및 15)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나-성능 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 두 아암(14 및 15)의 길이인 L14및 L15는, L14≥ L12a-4T 또는 L15≥ L12b-4T로 설정되며, L12a및 L12b는 방사 도체(12)의 측면(12a 및 12b)의 길이(L12a및 L12b)이고, T는 유전체 기판(10)의 두께이다. 즉 다시 말하면, 두 아암(14 또는 15)의 길이인 L14또는 L15는 상기 아암(14 또는 15)에 따른 방사 도체(12)의 측면(12a 또는 12b)의 길이(L12a또는 L12b)에서 4T를 빼서 획득된 값 이상으로 설정되는데, 여기서 4T는 유전체 기판(10)의 두께(T)를 4배한 값이다.
이는, 아암(14 및 15)의 중심점이 방사 도체(12)의 중앙에 위치된다면, 상기 방사 도체(12)의 외부 에지와 아암(14 또는 15)의 정상 말단간의 거리는 2T 이하로 설정되는데, 여기서 2T는 유전체 기판(10)의 두께(T)를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류경로 하부 공진의 안티노드에 위치한다. 그러므로, 전류경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계는 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역으로 집중되며, 상기 영역의 구역은 상기 영역에서 캐패시턴스를 낮추는 것을 감소시킨다. 상술한 바와 같이, 더욱 유도체적인 저전위를 갖는 영역을 제조함으로써, 마이크로 스트립 안테나의 범위를 결과적으로 낮추게 하는 상기 공진 주파수는 추가로 감소된다. 구체적으로, 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 축소율이 증가하여 향상된다.
표 1은 방사 도체가 6 × 6 × 1 mm의 크기를 갖는 유전체 기판의 전체 표면상에 형성되는 경우, 전류경로폭(W)와 공진 주파수(f0)의 관계에 대한 실험적인 결과이다.
표 1
전류경로폭 W(mm) 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.75 0.50 0.25
공진주파수f0(GHz) 3.0200 2.9975 2.9375 2.7875 2.5700 2.4575 2.3225 2.2025
도 2는 표 1의 결과를 이용하여 전류경로폭에 대한 소형화 비율을 나타내는 실험적 특성 도표인데, 여기서 가로축이 전류경로폭/유전체기판 두께(W/T, T=1mm)이고, 세로축이 공진 주파수 f0을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, W/T가 2 이하인 경우, 상기 공진 주파수 f0는 급격히 감소한다. 이에 따라, 슬롯 아암(14 또는 15)의 정상 말단과 방사 도체(12)의 외부 에지간의 거리(전류경로폭 W)를 2T 이하로 설정함으로써 안테나를 효율적으로 소형화할 수 있게 되며, 여기서 상기 2T는 유전체 기판(10) 두께(T)의 두배 값이고, 즉 아암(14 또는 15)의 길이는 상기 아암에 따른 방사 도체(12)의 측면 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정하는 것이며, 여기서 상기 4T는 유전체 기판(10)의 두께(T)를 4배한 값이다.
상기 실시예에서, 급전점(13)이 방사 도체(12)의 코너 근방에 위치되기 때문에, 안테나는 소형화된다 해도 안테나 화살 급전단자 구간에 용이하게 장착될 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 아암 말단(14a, 14b, 15a, 15b)은 라운드되며, 이는 전류가 상기 말단부상에 집중되고 도체 손실이 증가하는 것을 저지한다. 즉 다시 말하면, 상기 말단을 통과하여 원활하게 흐르는 전류는 크기를 증가시키는 패턴없이도 감소될 수 있으며, 이에 따라 Q를 향상시킬 수 있게 된다.
상기 실시예의 칩안테나의 경우, 유전체 기판(10)의 측면(10a 및 10b)의 길이(L10a및 L10b)은 유전체 기판(10)의 측면(10a 및 10b)에 따른 유전체 기판(10)의 두께(T)를 방사 도체(12)의 측면(12a 및 12b)의 길이(L12a및 L12b)에 더한 값 이하로 설정된다. 즉, 상기 L10a및 L10b는 각각 L10a≤ L12a+ T 또는 L10b≤ L12b+ T이다.
일반적으로, 측면-프린징(side-fringing) 전계는 방사 도체(12)의 외부 에지에서 추가로 분리함으로써 약화되며, 외부 에지에서 분리하는 T/2 위치에서 거의 이등분되는 것으로 확인된다. 유전체 기판(10)의 표면 영역을 효율적으로 사용하기 위해서는, 유전체 기판(10)의 외부 에지까지 방사 도체(12)를 형성시키는 것이 필요하다. 그러나 이와 같은 경우, 대부분의 측면-프린징 전계는 유전체 기판(10)의 외부에 약화된다. 이에 따라, 캐패시티 효과와 전체 기판 표면의 효율적인 사용간의 완전한 균형을 위해, 유전체 기판(10)의 외부 에지와 방사 도체(12)의 외부 에지간의 거리는 유전체 기판(10) 두께(T)의 1/2 이하로 설정된다.
상기 실시예에 기술된 마이크로 스트립 안테나에 있어서, 적절한 유전율εr= 90정도를 갖는 유전체 물질은 크기가 6 × 6 × 1 mm인 유전체 기판(10)내에서 형성되며, 상기 접지판 도체(11)은 기판(10)의 전체 이면상에서 형성되고, 상기 방사 도체(12)는 각각의 막 두께에서 10을 뺀 표면상에서 형성된다.
상기 방사 도체(12)는, L12a및 L12b= 5.4 × 5.4mm의 크기이며, 상기 교차 슬롯(16)은 방사 도체(12)의 중앙에 설치된다. 상기 슬롯(16)의 아암(14 및 15)은 넓이가 각각 방사 도체(12)의 측면 길이의 1/7에 해당하는 0.771mm이다. 상기 아암(14)는 길이(L14)가 4.628mm이며, 아암(15)는 길이(L15)가 4.428이다. 상기 아암의 말단은 각각 0.3855mm의 굴곡 반경을 갖는 원호를 구비한다.
도 3은 상기 마이크로 스트립 안테나의 주파수 특성을 측정하여 획득한 도표로, 가로축은 공진 주파수(GHz)이고, 세로축은 반사 손실(dB)를 나타낸다. 그러므로, 두 직교 공진 모드의 공진 주파수는 서로 이동되며, 더블-공진 특성이 획득되고 안테나의 밴드가 확장된다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 또 다른 실시예의 형태를 나타내는 도면으로 여기서 도 4a는 상기 형태의 투시도이고, 도 4b는 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조부재 40은 유전체 기판을, 41은 상기 기판(40)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)을, 42는 상기 유전체 기판(40)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 43은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(40)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(40)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(41) 및 방사 도체(42)는 유전체 기판(40)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(43)은 방사 도체(42)의 대각선의 연장선상에서의 방사 도체(42)의 한 코너에서 삼각형 같은 방사 도체(42)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 모양으로 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(42)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(43)은 유전체 기판(40)의 측면을 통과하는 전원 도체(47)를 지나서 유전체 기판(40)의 이면상에 형성된, 도시되지는 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(41)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(43)이 방사 도체(42)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(43)의 구조는 휠씬 간소화되어 용이하게 제조되며, 상기 급전단자(43)이 이의 표면에 의해서만 그외 회로와 연결될 수 있으므로 더욱 용이하게 장착된다. 또한, 상기 유전체 기판(40)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(42)를 형성함으로써, 면적유효율 및 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(42)의 직교 측면(42a 및 42b)에 평행하는 두 아암(44 및 45)으로 구성된 교차 슬롯(46)은 방사 도체(42)상에 형성된다. 상기 방사 도체(42)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(44 및 45)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°를 이루고 있다.
상기 아암(44 및 45)의 길이는 서로 다르며 아암(44)의 양 말단(44a 및 44b)와 아암(45)의 양 말단(45a 및 45b)는 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(44 및 45)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(44 또는 45)의 길이는 상기 아암(44 또는 45)에 따른 방사 도체의 측면(42a 또는 42b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(40)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(44 및 45)의 중심점이 방사 도체(42)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(44 또는 45)의 정상 말단과 방사 도체(42)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(40)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다. 상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(44a, 44b, 45a, 45b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단을 통해 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그 외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같다.
도 5a 및 5b는 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 추가 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 5a는 상기 형태의 투시도이며, 도 5b는 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 실시예는 능동회로 및/또는 다수의 안테나와 같은 그 외 회로 소자가 동일한 유전체 기판상에서 형성되는 것을 예로 든다.
상기 도면에서, 참조 부호 50은 유전체 기판을, 51은 상기 유전체 기판 50의 이면상의 안테나 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)를, 52는 유전체 기판50의 표면에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)을, 53은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(50)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(50)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(51) 및 방사 도체(52)는 유전체 기판(50)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트(paste)를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(53)은 삼각형으로 된 방사 도체(52)의 한 부분을 절삭함으로써 기판의 내부를 마주보는 방사 도체(52)의 코너에서 방사 도체(52)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(52)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(53)은 유전체 기판(50)의 동일 표면상에 형성된 전원 도체(57)을 통과하는 유전체 기판(50)상의 송수신기 회로와 전기적으로 연결된다.
상기 급전단자(53)이 방사 도체(52)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(53)의 구조는 휠씬 간소화되어, 상기 급전단자(53)의 제조가 용이해지며, 또한 그 외 회로를 갖는 급전단자(53)의 연결이 동일한 표면만으로 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(53)의 장착이 더욱 용이해진다. 아울러, 유전체 기판(50)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(52)를 형성함으로써, 그 면적 유효율을 높여 방사 효율의 향상을 도모할 수 있게 된다.
방사 도체(52)의 직교 측면(52a 및 52b)에 평행하는 두 아암(54 및 55)으로 구성된 교차 슬롯(56)은 방사 도체(52)상에 형성된다. 상기 방사 도체(52)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(54 및 55)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°를 이루고 있다.
상기 아암(54 및 55)의 길이는 서로 다르며 아암(54)의 양 말단(54a 및 54b)와 아암(55)의 양 말단(55a 및 55b)는 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(54 및 55)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(54 또는 55)의 길이는 상기 아암(54 또는 55)에 따른 방사 도체의 측면(52a 또는 52b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(40)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(54 및 55)의 중심점이 방사 도체(52)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(54 또는 55)의 정상 말단과 방사 도체(52)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(50)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(54a, 54b, 55a, 55b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단을 통해 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b과 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 6a 및 도 6b은 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 6a는 상기 형태의 투시도이며, 도 6b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조 부호 60은 유전체 기판을, 61은 상기 유전체 기판(60)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)를, 62는 상기 유전체 기판(60)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)을, 63은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(60)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(60)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(61) 및 방사 도체(62)는 유전체 기판(60)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(63)은 삼각형으로 된 방사 도체(62)의 한 부분을 절삭함으로써 방사 도체(62)의 한 코너에 위치한 방사 도체(62)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(62)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(63)은 유전체 기판(60)의 측면을 통과하는 전원 도체(67)를 지나서 유전체 기판(60)의 이면상에 형성된, 도시하지 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(61)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(63)이 방사 도체(62)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(63)의 구조는 휠씬 간소화되고, 급전단자(63)의 제조가 용이해지게 되며, 그외 회로를 갖는 급전단자(63)의 연결이상기 표면에 의해서만 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(63)의 장착이 더욱 용이해진다. 또한, 상기 유전체 기판(60)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(62)를 형성함으로써, 면적 유효율을 높이고 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(62)의 직교 측면(62a 및 62b)에 평행하는 두 아암(64 및 65)으로 구성된 교차 슬롯(66)은 방사 도체(62)상에 형성된다. 상기 방사 도체(62)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(64 및 65)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(64 및 65)의 길이는 서로 다르며 아암(64)의 양 말단(64a 및 64b)과 아암(65)의 양 말단(65a 및 65b)는 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(64 및 65)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(64 또는 65)의 길이는 상기 아암(64 또는 65)에 따른 방사 도체의 측면(62a 또는 62b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(60)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(64 및 65)의 중심점이 방사 도체(62)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(64 또는 65)의 정상 말단과 방사 도체(62)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(60)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(64a, 64b, 65a, 65b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단을 통해 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그 외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 추가 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 7a는 상기 형태의 투시도이며, 도 7b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조 부호 70은 유전체 기판을, 71은 상기 유전체 기판(70)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)을, 72는 상기 유전체 기판(70)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 73은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(70)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(70)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(71) 및 방사 도체(72)는 유전체 기판(70)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(73)은 삼각형으로 된 방사 도체(72)의 한 부분을 절삭함으로써 방사 도체(72)의 한 코너에 위치한 방사 도체(72)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(72)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(73)은 유전체 기판(70)의 측면을 통과하는 전원 도체(77)를 지나서 유전체 기판(70)의 이면상에 형성된, 도시되지는 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(71)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(73)이 방사 도체(72)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(73)의 구조는 휠씬 간소화되고, 급전단자(73)의 제조가 용이해지게 되며, 그 외 회로를 갖는 급전단자(73)의 연결이상기 표면에 의해서만 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(73)의 장착이 더욱 용이해진다. 또한, 상기 유전체 기판(70)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(72)를 형성함으로써, 면적유효율과 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(72)의 직교 측면(72a 및 72b)에 평행하는 두 아암(74 및 75)으로 구성된 교차 슬롯(76)은 방사 도체(72)상에 형성된다. 상기 방사 도체(72)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(74 및 75)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(74 및 75)의 길이는 서로 다르며 아암(74)의 양 말단(74a 및 74b)과 아암(75)의 양 말단(75a 및 75b)는 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(74 및 75)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(74 또는 75)의 길이는 상기 아암(74 또는 75)에 따른 방사 도체의 측면(72a 또는 72b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(70)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(74 및 75)의 중심점이 방사 도체(72)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(74 또는 75)의 정상 말단과 방사 도체(72)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(70)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
구체적으로, 상시 실시예에서 두 절단면(78 및 79)은 방사 도체(72)의 급전단자(73)이 존재하는 조건상에서 대각선상의 슬롯(76)의 교차 부분에서 형성된다. 상기 절단면(78 및 79)는 안테나의 주파수 특성 및 임피던스 특성을 조절하는 데에 사용된다. 상기 급전단자(73)은 방사 도체(72)의 한 부분을 절삭함으로써 형성되며, 상기 절단면(78 및 79)이 쇠퇴 분리 효과로 인한 직교 공진 모드에서의 전류의 비대칭 왜곡을 교정할 수 있도록 한다. 즉, 상기 절단면을 형성함으로써, 전압 정상파 비율(VSWR)이 방사 효율을 향상시킬수 있는 곳까지 도달하는 것을 가능하게 한다.
또한, 상기 실시예에서 상기 절단면(78 및 79)은 방사 도체(72)의 외부 에지 부분상이 아닌 슬롯(76)의 내부 교차 부분에서 형성되기 때문에, 면적유효율을 향상시켜서 방사 효율까지 더욱 향상시킬 수 있도록 유전체 기판(70)의 제한된 표면 영역에서 방사 도체(72)를 가능한 크게 형성하는 것이 가능하다.
상기 슬롯의 아암의 말단(74a, 74b, 75a, 75b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단에서 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 8a 및 도 8b은 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 8a는 상기 형태의 투시도이며, 도 8b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조 부호 80은 유전체 기판을, 81은 상기 유전체 기판(80)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)을, 82는 상기 유전체 기판(80)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 83은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(80)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(80)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(81) 및 방사 도체(82)는 유전체 기판(80)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(83)은 삼각형으로 된 방사 도체(82)의 한 부분을 절삭함으로써 방사 도체(82)의 한 코너에 위치한 방사 도체(82)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(82)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(83)은 유전체 기판(80)의 측면을 통과하는 전원 도체(87)를 지나서 유전체 기판(80)의 이면상에 형성된, 도시되지는 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(81)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(83)이 방사 도체(82)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(83)의 구조는 휠씬 간소화되고, 급전단자(83)의 제조가 용이해지게 되며, 그 외 회로를 갖는 급전단자(83)의 연결이 상기 표면에 의해서만 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(83)의 장착이 더욱 용이해진다. 또한, 상기 유전체 기판(80)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(82)를 형성함으로써, 면적유효율과 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(82)의 직교 측면(82a 및 82b)에 평행하는 두 아암(84 및 85)으로 구성된 교차 슬롯(86)은 방사 도체(82)상에 형성된다. 상기 방사 도체(82)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(84 및 85)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(84 및 85)의 길이는 서로 다르며 아암(84)의 양 말단(84a 및 84b)과 아암(85)의 양 말단(85a 및 85b)는 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(84 및 85)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(84 또는 85)의 길이는 상기 아암(84 또는 85)에 따른 방사 도체의 측면(82a 또는 82b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(80)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(84 및 85)의 중심점이 방사 도체(82)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(84 또는 85)의 정상 말단과 방사 도체(82)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(80)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다. 상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 또는 그보다 적게 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
구체적으로, 상시 실시예에서 두 절단면(88 및 89)은 방사 도체(82)의 급전단자(83)이 존재하지 않는 조건상에서 대각선상의 슬롯(86)의 교차 부분에서 형성된다. 상기 절단면(88 및 89)은 안테나의 주파수 특성 및 임피던스 특성을 조절하는 데에 사용된다. 상기 급전단자(83)은 방사 도체(82)의 한 부분을 절삭함으로써형성되며, 상기 절단면(88 및 89)이 쇠퇴 분리 효과로 인한 직교 공진 모드에서의 전류의 비대칭 왜곡을 교정할 수 있도록 한다. 즉, 상기 절단면을 형성함으로써, 전압 정상파 비율(VSWR)이 방사 효율을 향상시킬수 있는 곳까지 도달하는 것을 가능하게 한다.
또한, 상기 실시예에서 상기 절단면(88 및 89)은 방사 도체(82)의 외부 에지 부분상에서가 아니라 슬롯(86)의 내부 교차 부분에서 형성되기 때문에, 면적유효율을 향상시켜서 방사 효율까지 더욱 향상시킬 수 있도록 유전체 기판(80)의 제한된 표면 영역에서 방사 도체(82)를 가능한 크게 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(84a, 84b, 85a, 85b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단에서 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지않고도 감소될수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그 외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 9a 및 도 9b은 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 9a는 상기 형태의 투시도이며, 도 9b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조부재 90은 유전체 기판을, 91은 상기 유전체 기판(90)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)을,92는 상기 유전체 기판(90)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 93은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(90)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(90)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(91) 및 방사 도체(92)는 유전체 기판(90)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(93)은 삼각형으로 된 방사 도체(92)의 한 부분을 절삭함으로써 방사 도체(92)의 한 코너에 위치한 방사 도체(92)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(92)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(93)은 유전체 기판(90)의 측면을 통과하는 전원 도체(97)를 지나서 유전체 기판(90)의 이면상에 형성된, 도시되지는 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(91)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(93)이 방사 도체(92)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(93)의 구조는 휠씬 간소화되고, 급전단자(93)의 제조가 용이해지게 되며, 그 외 회로를 갖는 급전단자(93)의 연결이 상기 표면에 의해서만 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(93)의 장착이 더욱 용이해진다. 또한, 상기 유전체 기판(90)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(92)를 형성함으로써, 면적유효율 및 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(92)의 직교 측면(92a 및 92b)에 평행하는 두 아암(94 및 95)으로 구성된 교차 슬롯(96)은 방사 도체(92)상에 형성된다. 상기 방사 도체(92)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(94 및 95)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(94 및 95)의 길이는 서로 다르며 아암(94)의 양 말단(94a 및 94b)과 아암(95)의 양 말단(95a 및 95b)은 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(94 및 95)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(94 또는 95)의 길이는 상기 아암(94 또는 95)에 따른 방사 도체의 측면(92a 또는 92b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(90)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(94 및 95)의 중심점이 방사 도체(92)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(94 또는 95)의 정상 말단과 방사 도체(92)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(90)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다.이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다. 상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
구체적으로, 상시 실시예에서 두 스텁(98 및 99)은 방사 도체(92)의 급전단자(93)이 존재하는 조건상에서 대각선상의 슬롯(96)의 교차 부분에서 형성된다. 상기 스텁(98 및 99)은 안테나의 주파수 특성 및 임피던스 특성을 조절하는 데에 사용된다. 상기 급전단자(93)은 방사 도체(92)의 한 부분을 절삭함으로써 형성되며, 상기 스텁(98 및 99)이 쇠퇴 분리 효과로 인한 직교 공진 모드에서의 전류의 비대칭 왜곡을 교정할 수 있도록 한다. 즉, 상기 스텁을 형성함으로써, 전압 정상파 비율(VSWR)이 방사 효율을 향상시킬 수 있는 곳까지 도달하는 것을 가능하게 한다.
또한, 상기 실시예에서 상기 스텁(98 및 99)은 방사 도체(92)의 외부 에지 부분상에서가 아니라 슬롯(96)의 내부 교차 부분에서 형성되기 때문에, 면적유효율을 향상시켜서 방사 효율까지 더욱 향상시킬 수 있도록 유전체 기판(90)의 제한된 표면 영역에서 방사 도체(92)를 가능한 크게 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(94a, 94b, 95a, 95b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다.즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단에서 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그 외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 또 다른 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 10a는 상기 형태의 투시도이며, 도 10b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조부재 100은 유전체 기판을, 101은 상기 유전체 기판(100)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)를, 102는 상기 유전체 기판(100)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 103은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(100)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(100)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(101) 및 방사 도체(102)는 유전체 기판(100)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(103)은 삼각형으로 된 방사 도체(102)의 한 부분을 절삭함으로써 방사 도체(102)의 한 코너에 위치한 방사 도체(102)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(102)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(103)은 유전체 기판(100)의 측면을 통과하는 전원 도체(107)를 지나서 유전체 기판(100)의 이면상에 형성된, 도시되지는 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(101)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(103)이 방사 도체(102)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(103)의 구조는 휠씬 간소화되고, 급전단자(103)의 제조가 용이해지게 되며, 그 외 회로를 갖는 급전단자(103)의 연결이 상기 표면에 의해서만 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(103)의 장착이 더욱 용이해진다. 또한, 상기 유전체 기판(100)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(102)를 형성함으로써, 면적유효율 및 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(102)의 직교 측면(102a 및 102b)에 평행하는 두 아암(104 및 105)으로 구성된 교차 슬롯(106)은 방사 도체(102)상에 형성된다. 상기 방사 도체(102)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(104 및 105)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(104 및 105)의 길이는 서로 다르며 아암(104)의 양 말단(104a 및104b)과 아암(105)의 양 말단(105a 및 105b)은 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(104 및 105)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(104 및 105)의 길이는 상기 아암(104 또는 105)에 따른 방사 도체의 측면(102a 또는 102b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(100)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(104 및 105)의 중심점이 방사 도체(102)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(104 또는 105)의 정상 말단과 방사 도체(102)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(100)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다. 상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기때문에 향상 될 수 있다.
구체적으로, 상시 실시예에서 두 스텁(108 및 109)은 방사 도체(102)의 급전단자(103)이 존재하지 않는 조건상에서 대각선상의 슬롯(106)의 교차 부분에서 형성된다. 상기 스텁(108 및 109)은 안테나의 주파수 특성 및 임피던스 특성을 조절하는 데에 사용된다. 상기 급전단자(103)은 방사 도체(102)의 한 부분을 절삭함으로써 형성되며, 상기 스텁(108 및 109)이 쇠퇴 분리 효과로 인한 직교 공진 모드에서의 전류의 비대칭 왜곡을 교정할 수 있도록 한다. 즉, 상기 스텁을 형성함으로써, 전압 정상파 비율(VSWR)이 방사 효율을 향상시킬 수 있는 곳까지 도달하는 것을 가능하게 한다.
또한, 상기 실시예에서 상기 스텁(108 및 109)은 방사 도체(102)의 외부 에지 부분상에서가 아니라 슬롯(106)의 내부 교차 부분에서 형성되기 때문에, 면적유효율을 향상시켜서 방사 효율까지 더욱 향상시킬 수 있도록 유전체 기판(100)의 제한된 표면 영역에서 방사 도체(102)를 가능한 크게 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(104a, 104b, 105a, 105b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 한 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단에서 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 11a 및 도 11b은 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 추가 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 11a는 상기 형태의 투시도이며, 도 11b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조부재 110은 유전체 기판을, 111은 상기 유전체 기판(110)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)를, 112는 상기 유전체 기판(110)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 113은 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(110)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(110)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(111) 및 방사 도체(112)는 유전체 기판(110)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(113)은 삼각형으로 된 방사 도체(112)의 한 부분을 절삭함으로써 방사 도체(112)의 한 코너에 위치한 방사 도체(112)의 대각선의 연장선상에서 형성되며, 정전결합패턴에 의해 방사 도체(112)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전단자(113)은 유전체 기판(110)의 측면을 통과하는 전원 도체(117)를 지나서 유전체 기판(110)의 이면상에 형성된, 도시되지는 않은, 전원 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 전원 전극은 접지판 도체(111)에서 전기적으로 절연되며 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 것이다.
상기 급전단자(113)이 방사 도체(112)의 한 부분을 절삭함으로써 획득된 정전결합패턴으로 형성되기 때문에, 상기 급전단자(113)의 구조는 휠씬 간소화되고, 급전단자(113)의 제조가 용이해지게 되며, 그 외 회로를 갖는 급전단자(113)의 연결이 상기 표면에 의해서만 수행될 수 있으므로 상기 급전단자(113)의 장착이 더욱 용이해진다. 또한, 상기 유전체 기판(110)의 제한된 표면 영역에서 가능한 크게 방사 도체(112)를 형성함으로써, 면적유효율 및 방사 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
방사 도체(112)의 직교 측면(112a 및 112b)에 평행하는 두 아암(114 및 115)으로 구성된 교차 슬롯(116)은 방사 도체(112)상에 형성된다. 상기 방사 도체(112)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(114 및 115)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(114 및 115)의 길이는 서로 다르며 아암(114)의 양 말단(114a 및 114b)과 아암(115)의 양 말단(115a 및 115b)은 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(114 및 115)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(114 또는 115)의 길이는 상기 아암(114 또는 115)에 따른 방사 도체의 측면(112a 또는 112b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(110)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(114 및 115)의 중심점이 방사 도체(112)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(114 또는 115)의정상 말단과 방사 도체(112)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(110)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 이하로 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(114a, 114b, 115a, 115b)이 큰 반경으로 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 여러 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단에서 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b와 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같다.
도 12a 및 도 12b은 본 발명에 있어서 마이크로 스트립 안테나의 또다른 실시예의 형태를 나타내는 도면으로, 도 12a는 상기 형태의 투시도이며, 도 12b은 상기 형태의 방사 도체 패턴을 나타내는 상측도이다.
상기 도면에서, 참조부재 120은 유전체 기판을, 121은 상기 유전체 기판(120)의 이면상에 전원 전극을 제외한 전체 영역에 걸쳐 형성된 접지판 도체(접지 전극)를, 122는 상기 유전체 기판(120)의 표면상에 형성된 직사각형 또는 정방형 방사 도체(패치 전극)를, 123a 및 123b는 서로 독립적인 두개의 급전단자를 나타낸다.
상기 유전체 기판(120)은 적절한 유전율 εr= 90 정도를 갖는 고주파수용 세라믹 유전체 물질로 제조된다. 상기 기판(120)의 두께는 사용된 주파수의 1/4 파장 이하로 설정된다.
상기 접지판 도체(121) 및 방사 도체(122)는 유전체 기판(120)의 이면 및 표면상에서 동 또는 은으로 제조된 금속성 도체층을 패턴화함으로써 각각 형성된다. 구체적으로, 다음은 상기 도체를 형성하기 위해 사용되는 방법들로; 은과 같은 금속성 페이스트를 패턴-인쇄화하며 이를 베이킹하는 방법과, 도금을 통해 패턴화된 금속 레이어를 형성하는 방법과, 에칭을 통해 얇은 금속막을 패턴화하는 방법이 있다.
상기 실시예에서, 급전단자(123a 및 123b)은 방사 도체(122)의 대각선상에서 방사 도체(122)의 중앙에 점대칭하는 위치에서 형성되며, 방사 도체(122)와 전기적으로 연결된다. 도시되지 않은 전원 라인은 상기 유전체 기판(120)을 통과하며 상기 기판(122)의 이면으로 유도됨으로써 송수신기 회로 또는 그와 유사한 것과 연결될 수 있도록 상기 급전단자(123a 및 123b)과 연결된다. 상기 전원 라인이 접지판도체(121)에서 전기적으로 절연되는 것은 물론이다.
상기 두 급전단자(123a 및 123b)이 방사 도체(122)의 중앙에 점대칭하는 위치에서 형성되기 때문에, 상기 급전단자(123a 및 123b)을 차동 앰프 또는 유사물질과 같은 활성 회로에 직접 연결하는 것이 가능하며, 180°의 위상차를 갖는 신호를 직접 제공하는 것이 가능하다.
방사 도체(122)의 직교 측면(122a 및 122b)에 평행하는 두 아암(124 및 125)으로 구성된 교차 슬롯(126)은 방사 도체(122)상에 형성된다. 상기 방사 도체(122)의 모양이 정방형인 경우, 상기 아암(124 및 125)은 급전점이 존재하는 조건상의 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루는 것으로 된다.
상기 아암(124 및 125)의 길이는 서로 다르며 아암(124)의 양 말단(124a 및 124b)과 아암(125)의 양 말단(125a 및 125b)은 각각 원호처럼 구형이다. 더블-공진 특성을 획득하기 위해 두 직교 공진 모드의 공진 주파수를 교차 이동시켜 상기 아암(124 및 125)의 길이를 서로 다르게 제조함으로써, 안테나의 기능적 밴드가 확장될 수 있다.
또한, 상기 아암(124 또는 125)의 길이는 상기 아암(124 또는 125)에 따른 방사 도체의 측면(122a 또는 122b)의 길이에서 4T를 뺀 값 이상으로 설정되며, 여기서 4T는 유전체 기판(120)의 두께 T를 4배한 값이다. 즉, 상기 두 아암(124 및 125)의 중심점이 방사 도체(122)의 중앙에 위치한다면, 두 아암(124 또는 125)의 정상 말단과 방사 도체(122)의 외부 에지간의 거리는 2T 이하로 설정되며, 여기서 2T는 유전체 기판(120)의 두께 T를 2배한 값이다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다. 이에 따라, 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다. 구체적으로, 상기 전류경로폭을 2T 또는 그보다 적게 설정함으로써, 소형화 효과는 공진 주파수의 감소 비율이 증가되기 때문에 향상 될 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 아암의 말단(124a, 124b, 125a, 125b)이 라운드됨으로써, 전류가 상기 말단의 여러 부분에 집중되는 것과 도체 손실이 증가하는 것이 저지된다. 즉 다시 말하면, 전류는 상기 말단에서 원활하게 흐르며 도체 손실은 크기에서 패턴을 증가시키지 않고도 감소될 수 있다. 그러므로, 도체 손실로 인해 Q를 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 실시예의 그 외 형태, 변형, 기능 및 이점은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같다.
정전결합패턴에 따른 급전단자의 모양은 도 11a 및 도 11b의 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예와 같이 삼각형 또는 직사각형에 제한되지는 않는다. 방사 도체를 정전기적으로 커플링하며 방사 도체의 코너를 절삭함으로써 획득된 모양이라면 모두 허용된다.
또한, 절삭면 또는 스텁의 모양도 도 10a 및 도 10b의 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예와 같이 삼각형 또는 직사각형에 제한되는 것이 아니라 모든 모양이 허용된다.
도 1a 및 도 1b, 도 10a 및 도 10b의 도 4a 및 도 4b, 도 12a 및 도 12b에 도시된 실시예에 있어서, 슬롯의 각 아암의 말단 모양은 도 11a 및 도 11b에 도시된 실시예의 모양으로 형성될 수 있음이 명백하다.
보다 상세하게는, 본 발명에 있어서, 방사 도체의 직교 측면에 평행하는, 교차 슬롯의 두 아암의 적어도 하나의 길이는, 상기 방향에서 방사 도체의 측면 길이에서 유전체 기판의 두께를 4배한 값을 빼서 획득된 값 이상으로 설정된다. 즉, 각 아암의 중심점이 방사 도체의 중앙에 위치한다고 가정한다면, 상기 슬롯의 적어도 한 아암의 정상 말단과 상기 방사 도체의 외부 에지간의 거리는 유전체 기판의 두께를 2배한 값 이하로 설정된다. 상기 아암 또는 슬롯의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 각 영역은 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드에 위치한다.
이에 따라, 상기 전류 경로 영역의 넓이를 감소시킴으로써, 자계가 상기 영역에서 인덕턴스를 증가시키는 영역에 집중되며, 상기 영역의 구역이 상기 영역에서 캐패시턴스가 낮아지는 것을 감소시킨다. 그러므로, 더욱 유도적인 저전위를 갖는 영역을 조성함으로써, 그 결과로 된 마이크로 스트립 안테나의 범위를 줄이는 상기 공진 주파수는 더욱 감소된다.
보다 상세하게는, 본 발명에 있어서, 상기 슬롯의 적어도 한 아암의 정상 말단과 방사 도체의 외부 에지간의 거리, 즉, 전류 경로 하부 공진에서 전류의 안티노드로 수행하는 전류경로폭은 상기 유전체 기판의 두께를 2배한 값 이하로 설정된다. 이에 따라, 공진 주파수는 현저하게 낮아지며, 결과적으로 안테나의 추가 소형화가 가능하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이다. 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 직사각형 형상의 유전체 기판과;
    상기 유전체 기판의 한쪽 표면상에 형성된 접지판 도체와;
    상기 유전체 기판의 다른 쪽 표면상에 형성된 직사각형 형상의 방사 도체와;
    상기 방사 도체에 형성되어 있으며, 상기 방사 도체의 상호 직교하는 변에 따라 각각 신장하고 또한 길이가 상호 다른 2개의 아암을 갖는 교차 슬롯과;
    상기 방사 도체의 대각선 또는 상기 대각선의 연장선상에 형성되며 상기 방사 도체의 중심점과는 다른 적어도 1점에 형성된 급전점을 구비한 마이크로 스트립 안테나로서,
    상기 슬롯의 적어도 한쪽 아암의 길이가, 그 아암에 따른 상기 방사 도체의 변의 길이로부터 상기 유전체 기판 두께의 4배의 값을 뺀 값 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯의 어느 아암의 길이도, 그 아암에 따른 상기 방사 도체의 변의 길이로부터 상기 유전체 기판 두께의 4배의 값을 뺀 값 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯의 말단들이 라운드 된 형상인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 슬롯의 교차부에 적어도 1개의 절단부 또는 스텁이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 적어도 1개의 절단부 또는 스텁이 상기 방사 도체의 대각선상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 방사 도체의 형상이 정방형이며, 상기 슬롯의 상기 아암이 상기 급전점이 존재하는 대각선에 대하여 ±45°의 각도를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방사 도체와 상기 급전점을 결합하기 위해 그 방사 도체의 일부를 절삭하여 구성한 정전결합패턴을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 유전체 기판의 두께가, 사용주파수에 있어서의 1/4파장 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 유전체 기판의 변의 길이가, 그 유전체 기판의 그 변에 따른 상기 방사도체의 변의 길이에 그 유전체 기판의 두께를 더한 길이 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 급전점이 상기 방사도체의 중심점에 관하여 점대칭의 2점에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
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