KR100424050B1 - Micro chip antenna - Google Patents

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KR100424050B1
KR100424050B1 KR10-2001-0054564A KR20010054564A KR100424050B1 KR 100424050 B1 KR100424050 B1 KR 100424050B1 KR 20010054564 A KR20010054564 A KR 20010054564A KR 100424050 B1 KR100424050 B1 KR 100424050B1
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Abstract

본 발명은 광대역에서의 -10dB 이하의 반사손실을 얻을 수 있고, 정재파비가 1:1.0310∼1.1046 이하로서 양호하며, 입력 임피던스가 50Ω에 근사하고, 복사패턴이 전방향에 대하여 이루어져 휴대 단말기 및 블루투스에서부터 각종 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 이용될 수 있고, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈과 함께 기판 위에 설계할 수 있으며, 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대통신 서비스, 무선 가입자망 서비스(Wireless Local Looped), 플림스(Future Public Land Mobile Telecommunication System), IMT-2000 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신에 사용되어 휴대용 단말기 상호간 또는 무선 랜의 신호를 송수신하는 데에 매우 용이하게 사용할 수 있는 마이크로 칩 안테나에 관한 발명이다.The present invention can achieve a return loss of -10dB or less in a wide band, and has a good standing wave ratio of 1: 1.0310 to 1.1046 or less, an input impedance of approx. 50 kHz, and a radiation pattern in all directions. It can also be used as a transmit / receive antenna for flying objects such as rockets, missiles, aircrafts, and solid state devices such as oscillators, amplifying circuits, variable attenuators, switches, modulators, mixers, phase shifters, etc. Design on board with modules in solid state, personal cellular services using cellular phones and personal communication services, Wireless Local Looped and Future Public Land Mobile Telecommunication Systems ) Can be used for wireless communication including IMT-2000 and satellite communication. The present invention relates to a microchip antenna that can be used very easily for transmitting and receiving.

Description

마이크로 칩 안테나{MICRO CHIP ANTENNA}Microchip Antenna {MICRO CHIP ANTENNA}

본 발명은 마이크로 칩 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광대역에서의 통신기기에 적합한 반사손실 및 정재파비를 얻을 수 있고 전방향에 대한 복사패턴을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 안테나의 크기를 극소화시킬 수 있으며 휴대용 단말기 및 블루투스를 비롯한 각종 무선통신 장비에 소형으로 내장시킬 수 있는 마이크로 칩 안테나(Micro Chip Antenna)에 관한 것이다.The present invention relates to a microchip antenna, and more particularly, it is possible to obtain a return loss and standing wave ratio suitable for a communication device in a broadband, to realize a radiation pattern for all directions, and to minimize the size of the antenna. It relates to a micro chip antenna (Micro Chip Antenna) that can be compactly embedded in a variety of wireless communication equipment, including portable terminals and Bluetooth.

일반적으로 이동통신에서 주로 사용되고 있는 주파수는 150∼900㎒ 대역에서 활용되고 있으나 최근에는 그 수요의 급증으로 1∼3㎓ 대역인 준 마이크로파 대역의 주파수에서도 실시되고 있는 상태이다.In general, the frequency mainly used in mobile communication is utilized in the 150-900MHz band, but recently, it is also being performed in the frequency of the quasi-microwave band which is 1 to 3 GHz band due to the rapid increase of the demand.

준 마이크로파 대역의 활용은 이미 PCS가 1.7∼1.8㎓ 대역에서 상용화되고 있으며, 2000년대에는 통화지역이 전 세계 어느 지역에서나 가능한 GMPCS(1.6㎓), IMT2000(2㎓) 등의 차세대 이동통신 시스템에도 채용될 예정이다.The use of semi-microwave bands is already commercialized in the 1.7-1.8 GHz band, and in the 2000s, it was also adopted in next-generation mobile communication systems such as GMPCS (1.6 GHz) and IMT2000 (2 GHz), which can be used anywhere in the world. Will be.

휴대 전화기의 급속한 발전으로 소형화 및 고급화됨에 따라 정보통신의 출입문이라 할 수 있는 안테나의 중요성은 자연스럽게 부각되었고, 그러한 예로 마이크로 칩 안테나는 이 분야에서 특별한 연구의 대상으로 떠오르고 있다.With the rapid development of mobile phones and miniaturization and high-end, the importance of the antenna, which is the entrance of information and communication, has naturally emerged. For example, the microchip antenna has emerged as an object of special research in this field.

통상적으로 마이크로 칩 안테나는 유전율이 낮을수록, 기판이 두꺼울수록 효율이 좋다. 그리고 주파수가 낮을 경우에는 효율이 낮고, 주파수가 높을 경우에는 효율이 높기 때문에 준 마이크로파 대역과 같은 비교적 높은 주파수에서 적용할 수있는 마이크로 칩 안테나는 휴대 전화기가 추구하고 있는 소형화 제약 조건을 만족할 수 있는 최소한의 안테나라 할 수 있다.In general, a microchip antenna is more efficient with a lower dielectric constant and a thicker substrate. And because the efficiency is low when the frequency is low and the efficiency is high when the frequency is high, the microchip antenna that can be applied at a relatively high frequency such as the quasi-microwave band is the minimum that can satisfy the miniaturization constraints pursued by the mobile phone. It can be said that the antenna of.

한편, 통상의 마이크로 칩 안테나는 넓은 그라운드 패치 위에 공진길이가 λ/2인 방사패치가 공진형태를 이루고 있으며 구조적으로 어레이 형태를 취하고 있다. 그리고, 급전점의 좌우측에 패치와 그라운드 패치 사이에 전기력선이 형성되기 때문에 급전점의 좌우측 그라운드 패치를 짧게 할 경우에는 전기력선 형성에 제한을 받게 되고, 그에 따라 이득이 떨어지는 결과를 초래하여 소형화에 어려움이 따르기도 한다.On the other hand, in the conventional microchip antenna, a radiation patch having a resonant length of λ / 2 over a wide ground patch has a resonance shape, and has a structural form. In addition, since the electric field lines are formed between the patch and the ground patch on the left and right sides of the feed point, shortening the left and right ground patches at the feed point is limited to the formation of the electric field lines, resulting in a decrease in gain, which makes it difficult to miniaturize. It also follows.

또한, 마이크로 칩 안테나는 그라운드 패치 위에 유전체를 형성하고, 이 유전체의 상면에 장방형 또는 원형의 방사패치를 부착한 간단한 구조의 평면 안테나로서 대역폭이 좁고 효율이 낮다는 단점이 있기도 한다. 그러나, 가격이 저렴하고 소형 및 경량으로 제작할 수 있어 대량생산에 적합하다는 이점이 있다.In addition, the microchip antenna is a simple planar antenna having a dielectric formed on the ground patch and having a rectangular or circular radiation patch on the top surface of the dielectric, which has a disadvantage of narrow bandwidth and low efficiency. However, there is an advantage that it is suitable for mass production because the price is low and can be manufactured in a small size and light weight.

더불어, 마이크로 칩 안테나는 밴딩이 자유로와 각종 장치나 부품에 일정형상으로 감을 수 있고 고속으로 움직이는 물체에 용이하게 부착할 수 있으므로, 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 널리 이용되고 있다.In addition, the microchip antenna is widely used as a transmitting / receiving antenna for flying objects such as rockets, missiles, and aircrafts because it can be freely banded and wound around a variety of devices and components and can be easily attached to a moving object at high speed. have.

이외에도 마이크로 칩 안테나는, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈과 함께 기판 위에 설계할 수 있는 특징을 또한 지니고 있다.In addition, microchip antennas can be designed on board with solid state modules such as oscillators, amplifiers, variable attenuators, switches, modulators, mixers, phase shifters, and the like. It also has features.

이러한 마이크로 칩 안테나는 원형 편파를 요구하는 위성통신에서 원형 또는장방형 방사패치에 한 개 또는 두 개의 급전 포인트를 갖도록 설계할 수 있고, 도플러 레이더(doppler radar), 전파 고도계(radio altimeter), 미사일 원격 측정기, 무기, 환경기계의 사용과 원격감지, 복합 안테나의 전송소자, 위성조종 수신기, 생물의학의 방사체 등에도 이용할 수 있으며 그 이용분야가 갈수록 증가되고 있는 추세이다.These microchip antennas can be designed to have one or two feed points in a circular or rectangular radiation patch in satellite communications requiring circular polarization, and can be used for doppler radar, radio altimeter, and missile telemetry. It can also be used in the use and remote sensing of weapons, environmental machines, transmission elements of composite antennas, satellite controlled receivers, and radiators in biomedical applications.

한편, 오늘날 정보화의 급속한 발달에 따라 자동차용 전화, 포킷 벨, 코드레스 전화 등의 이동통신 단말기가 급속히 보급되고 있는 데, 이러한 이동통신의 장비 역시 소형화되어 감에 따라 안테나의 크기 또한 필연적으로 작아질 수밖에 없는 현실이다.On the other hand, with the rapid development of informatization, mobile communication terminals such as automobile phones, pocket bells and cordless telephones are rapidly spreading, and as the size of such mobile communication equipment is miniaturized, the size of the antenna is inevitably smaller. There is no choice but to reality.

도 1은 일반적인 마이크로 칩 안테나를 나타내는 측면도이다.1 is a side view showing a general microchip antenna.

통상의 마이크로 칩 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 방사패치(1)의 양단이 개방되어 있어서 그 전류분포가 0이 되고, 전압분포는 최대치를 갖는다. 그리고, 급전위치는 급전선로(2)의 저항값에 따라 전류분포의 값과 전압분포의 값에 대한 비로 결정된다.In the conventional microchip antenna, as shown in FIG. 1, both ends of the radiation patch 1 are open so that the current distribution becomes zero, and the voltage distribution has a maximum value. The feed position is determined by the ratio of the value of the current distribution and the value of the voltage distribution in accordance with the resistance value of the feed line 2.

또한, 전기력선(3,5)은 수직성분과 수평성분으로 나누어 생각할 수 있으며, 수직성분은 위상이 반대여서 상쇄되고 수평성분만 동위상으로 어레이되어 존재하게 된다.Also, the electric force lines 3 and 5 can be considered to be divided into vertical components and horizontal components, and the vertical components are reversed in phase, and only horizontal components are arranged in phase.

이러한 마이크로 칩 안테나에 있어서 그라운드 패치(6)의 길이를 짧게 형성할 경우에는 전기력선(3,5)이 미치는 범위가 제한되어 결국 이득이 감쇠되므로 그라운드 패치(6)를 짧게 하는 방식으로는 안테나를 소형화할 수 없다.In the case of forming a short length of the ground patch 6 in such a microchip antenna, the range of the electric field lines 3 and 5 is limited and the gain is attenuated. As a result, the antenna can be miniaturized by shortening the ground patch 6. Can not.

일반적으로 마이크로 칩 안테나는 VHF/UHF 대역의 유니트로서 작고 가벼우며 콤팩트한 구조가 요망되고 있고, 현재 소형화로 개발된 변형된 마이크로 칩 안테나의 예로서는 QMSA(Quarter-Wavelength Micro-Strip Antenna), PMSA(Post-loading Micro-strip Antenna), WMSA(Window-attached Micro-Strip Antenna), FVMSA (Frequency-Variable Micro-Strip Antenna) 등의 종류가 있다. 이들 PMSA, WMSA, FVMSA는 QMSA로부터 부분적으로 변형된 것들이며, 상호 기본적으로 유사한 방사패턴을 지니고 있다.In general, a microchip antenna is a unit of the VHF / UHF band, and a small, light, and compact structure is desired. Examples of the modified microchip antenna developed by miniaturization include QMSA (Quarter-Wavelength Micro-Strip Antenna) and PMSA (Post). -loading micro-strip antenna, window-attached micro-strip antenna (WMSA), frequency-variable micro-strip antenna (FVMSA), and the like. These PMSAs, WMSAs and FVMSAs are partially modified from QMSAs and have basically similar radiation patterns.

도 2는 종래 기술에 따른 QMSA의 구성을 나타낸 사시도로서, 소형 무선장비의 한정된 용적 내에 탑재시킬 수 있도록 소형화된 안테나를 제공하기 위하여 방사패치(23)와 그라운드 패치(21)의 폭(W)을 동일하게 구성하고, 방사개구(22)의 반대방향에 그라운드 패치(21)를 신장시켜 사용하는 특징을 갖고 있다.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the QMSA according to the prior art, the width (W) of the radiation patch 23 and the ground patch 21 to provide a miniaturized antenna to be mounted within a limited volume of the small radio equipment It is comprised similarly and has the characteristic of extending | stretching and using the ground patch 21 in the opposite direction to the radiation opening 22. As shown in FIG.

즉, 도 2에 도시된 QMSA는 λg(관내파장)/2로 된 그라운드 패치(21)에 순차로 유전체(22)와 방사패치(23)가 부착되어 있고, 그라운드 패치(21)의 일측이 방사패치(23)에 단락되어 있으며, 방사패치(23)의 길이는 λg/4로 구성하여 일정한 주파수 영역을 갖도록 설계되어 있다.That is, in the QMSA shown in FIG. 2, the dielectric 22 and the radiation patch 23 are sequentially attached to the ground patch 21 of lambda g (internal wavelength) / 2, and one side of the ground patch 21 is radiated. It is short-circuited to the patch 23, and the length of the radiation patch 23 is designed so as to have a constant frequency range by configuring lambda g / 4.

더불어, 급전선(24)의 외부도체가 그라운드 패치(21)에 접지되어 있고, 급전선(24)의 내부도체(중심도체)는 그라운드 패치(21)와 유전체(22)를 통과해 방사패치(23)에 접속되어 있다(일본전자정보학회 Vol.J71-B, 1988.11.). 유전체(22)는 대표적으로 폴리에틸렌(εr=2.4), 테프론(εr=2.5) 또는 에폭시-화이버글라스(εr=3.7)가 사용될 수 있다.In addition, the outer conductor of the feed line 24 is grounded to the ground patch 21, and the inner conductor (center conductor) of the feed line 24 passes through the ground patch 21 and the dielectric 22 to radiate the patch 23. (Japanese Society for Electronics and Information Science Vol.J71-B, November 1988). The dielectric 22 may typically be polyethylene (ε r = 2.4), Teflon (ε r = 2.5) or epoxy-fiberglass (ε r = 3.7).

도 3은 도 2의 Gz의 변화에 대한 이득율의 변화를 보인 것으로, 여기서, 0(dB)은 가장 기본적인 반파장 다이폴 안테나의 이득을 나타낸다. Gz는 방사 증가율을 결정하는 매우 중요한 역할을 한다. 도 4는 도 2의 안테나의 전체 길이(L)에 대한 이득 변화율을 나타내고 있으며, 도 5는 도 2의 방사패치(23)의 폭(W)에 대한 이득율을 나타내고 있다.3 shows a change in gain ratio with respect to a change in Gz of FIG. 2, where 0 (dB) represents the gain of the most basic half-wavelength dipole antenna. Gz plays a very important role in determining the rate of radiation increase. 4 illustrates a gain change rate with respect to the entire length L of the antenna of FIG. 2, and FIG. 5 illustrates a gain rate with respect to the width W of the radiation patch 23 of FIG. 2.

도 6은 도 2의 QMSA의 방사특성을 측정한 것으로, (가)는 XY면, (나)는 YZ면, (다)는 ZX면을 나타낸다. 도 6의 (가),(나),(다)에 도시된 바와 같이 도 2의 QMSA는 방사패턴이 거의 전방향으로 전파되고 있는 전계 안테나임을 알 수 있다. 이 QMSA의 방사특성은 안테나의 매개변수를 안테나의 전체 길이(L) = 7.67cm, Gz = 2.79cm, 방사패치(23)의 폭(W) = 3cm, 유전체(22)의 두께(t) = 0.12cm, 유전율(εr) = 2.5(테프론)로 한 경우의 예이다.6 is a measurement of the radiation characteristics of the QMSA of FIG. 2, wherein (a) is an XY plane, (b) is a YZ plane, and (a) is a ZX plane. As shown in (a), (b) and (c) of FIG. 6, it can be seen that the QMSA of FIG. 2 is an electric field antenna in which a radiation pattern propagates in almost all directions. Radiation characteristics of this QMSA are the parameters of the antenna: the total length of the antenna (L) = 7.67 cm, Gz = 2.79 cm, the width of the radiation patch 23 (W) = 3 cm, and the thickness of the dielectric (22) = It is an example in the case where 0.12 cm and permittivity (ε r ) = 2.5 (teflon).

한편, 복잡한 도시환경 속에서 정재파 분포가 최소점에 가깝게 위치할 때, 전계 안테나는 신호의 회절과 반사 등으로 인하여 송수신 감도가 저하되어 통신의 방해를 받게 된다.On the other hand, when the standing wave distribution is located close to the minimum point in a complex urban environment, the electric field antenna is disturbed in communication due to a decrease in transmission and reception sensitivity due to diffraction and reflection of a signal.

따라서, 현재의 무선장비 시스템에서는 이를 극복하기 위하여 공간 다이버시티, 지향성 다이버시티, 편파 다이버시티 등을 활용하고 있고, 멀티패스에 의한 저수신 감도를 해결하기 어렵기 때문에 2개 이상의 안테나를 설치하기도 한다.Therefore, the current radio equipment system utilizes spatial diversity, directional diversity, polarization diversity, and the like to overcome this problem, and since it is difficult to solve low reception sensitivity due to multipath, two or more antennas may be installed. .

한편, 변형된 마이크로 칩 안테나인 PMSA(미 도시됨)는 방사패치의 양측에 2개의 방사 개구면이 형성되어 있고, QMSA 안테나의 단락말단 대신에 유전체를 통해 그라운드 패치와 방사패치에 단락 포스트가 접속되어 있으며, 이로부터 일정 지점에 급전선이 위치되도록 구성한 것으로서, 2개의 개구면이 존재하지만 그 방사패턴은 실질적으로 QMSA와 유사하게 나타난다.On the other hand, the modified microchip antenna PMSA (not shown) has two radiation openings on both sides of the radiation patch, and a short post is connected to the ground patch and the radiation patch through a dielectric instead of the short end of the QMSA antenna. In this configuration, the feeder line is positioned at a predetermined point. Two opening surfaces exist, but the radiation pattern is substantially similar to that of the QMSA.

또한, 변형된 마이크로 칩 안테나인 WMSA(미 도시됨)는 QMSA의 방사패치의 일정 지점에 슬릿(slit)을 형성하여 리액턴스 성분을 갖도록 함으로써 방사패치의 길이를 짧게 할 수 있도록 설계된 것이고, FVMSA(미 도시됨)는 리액턴스 부하값의 변화에 의해 QMSA의 공진 주파수를 전자적으로 변경시킬 수 있도록 제안된 안테나이다.In addition, the modified microchip antenna WMSA (not shown) is designed to shorten the length of the radiation patch by forming a slit at a certain point of the radiation patch of the QMSA to have a reactance component, FVMSA (not shown) Is an antenna proposed to electronically change the resonant frequency of the QMSA by changing the reactance load value.

그러나, 이와 같이 다양한 종래의 변형된 마이크로 칩 안테나(MSA), 즉, QMSA, PMSA, WMSA, FVMSA는 그라운드 패치를 작게 할 경우 방사 개구면이 좁아지기 때문에 이득이 오히려 감쇠되어 그 크기를 소형화시킬 수가 없고, 휴대용 무선장비로 사용할 경우에는 전계 안테나가 이용되고 있기 때문에 건물의 벽면 또는 건물내의 각종 금속물질 등에 의해 전계강도가 저하될 뿐만 아니라 멀티패스 간섭에 의한 수신감도가 저하되는 커다란 문제점이 있었다.However, these various conventional modified microchip antennas (MSAs), i.e., QMSA, PMSA, WMSA, and FVMSA, have a narrowed radiating aperture when the ground patch is made smaller, so that the gain is rather attenuated and the size thereof can be made smaller. In the case of using the portable radio equipment, since the electric field antenna is used, not only the electric field strength is lowered due to the wall surface of the building or various metal materials in the building, but also the reception sensitivity is reduced due to the multipath interference.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 휴대용 단말기 및 블루투스를 비롯한 각종 무선통신 장비에 소형으로 내장시킬 수 있도록 광대역에서의 통신기기에 적합한 반사손실을 얻을 수 있고 정재파비가 양호하며 전방향에 대한 복사패턴을 구현할 수 있는 마이크로 칩 안테나를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the problems described above, and its object is to provide a reflection loss suitable for a communication device in a wide band so as to be compactly embedded in various wireless communication equipment including a portable terminal and Bluetooth. The present invention provides a microchip antenna capable of obtaining the signal, having a good standing wave ratio, and implementing a radiation pattern in all directions.

도 1은 일반적인 마이크로 칩 안테나를 나타내는 측면도.1 is a side view showing a typical microchip antenna.

도 2는 종래 기술에 따른 QMSA(Quarter-Wavelength Micro-Strip Antenna)를 나타내는 사시도.FIG. 2 is a perspective view illustrating a quarter-wavelength micro-strip antenna (QMSA) according to the prior art. FIG.

도 3은 도 2의 Gz에 대한 이득 관계를 나타낸 그래프.3 is a graph showing a gain relationship with respect to Gz of FIG.

도 4는 도 2의 안테나 전체길이(L)에 대한 이득 관계를 나타낸 그래프.4 is a graph showing a gain relationship with respect to the total antenna length L of FIG.

도 5는 도 2의 방사패치 폭(W)에 대한 이득 관계를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a gain relationship with respect to the radiation patch width (W) of FIG.

도 6은 도 2의 방사 특성도로서, (가)는 XY 방향, (나)는 YZ 방향, (다)는 ZX 방향.6 is a radiation characteristic diagram of FIG. 2, (a) in the XY direction, (b) the YZ direction, and (c) the ZX direction.

도 7은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나를 나타내는 사시도.7 is a perspective view showing a microchip antenna according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나를 나타내는 평면도.8 is a plan view showing a microchip antenna according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나를 나타내는 저면도.9 is a bottom view of a microchip antenna according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나를 나타내는 측면도.10 is a side view showing a microchip antenna according to the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나의 표면실장 상태를 설명하기 위한 기판을 포함한 사시도.11 is a perspective view including a substrate for explaining a surface mounted state of a microchip antenna according to the present invention.

도 12는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나의 주파수에 대한 반사손실(RETURN LOSS)을 나타내는 그래프.12 is a graph showing the return loss (RETURN LOSS) with respect to the frequency of the microchip antenna according to the present invention.

도 13은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나의 주파수에 대한 정재파비(VSWR)를 나타내는 그래프.Figure 13 is a graph showing the standing wave ratio (VSWR) with respect to the frequency of the microchip antenna according to the present invention.

도 14는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나를 설명하기 위한 스미스 챠트(Smith Chart).14 is a Smith chart for explaining a microchip antenna according to the present invention.

도 15는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나를 설명하기 위한 복사패턴(Radiation Pattern).15 is a radiation pattern for explaining a microchip antenna according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 마이크로 칩 안테나 10 : 유전체100 microchip antenna 10 dielectric

20 : 급전홀 21 : 도체20: power supply hole 21: conductor

31 : 상부패드 32 : 하부패드31: upper pad 32: lower pad

40 : 슬롯 51 : 센터 스트립라인40: slot 51: center stripline

52 : 제 1 어레이 스트립라인 53 : 제 2 어레이 스트립라인52: first array stripline 53: second array stripline

60 : 방사패치 70 : 접지면60: radiation patch 70: ground plane

200 : 기판 81 : 비그라운드 면200: substrate 81: non-ground surface

82 : 그라운드 면 91 : 시그널 라인82: ground plane 91: signal line

92 : 그라운드 라인92: ground line

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

직사각체를 이루는 유전체의 폭방향의 일측면에 상하방향으로 뚫려져 도체가 도금된 급전홀과;A feeding hole which is bored in a vertical direction on one side of the width direction of the dielectric forming a rectangular plated plated conductor;

상기 유전체 상면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 그 일단으로부터 2∼4%의 길이(ℓ1)로서 전체 폭(W)으로 씌워진 상부패드와;An upper pad covered with a full width W as a length L1 of 2 to 4% from one end of the entire length L of the dielectric upper surface;

상기 유전체 하면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 그 일단으로부터 4∼8%의 길이(ℓ2)로서 상기 상부패드에 단락되면서 전체 폭(W)으로 씌워진 하부패드와;A lower pad covered with the full width W while being shorted to the upper pad with a length L2 of 4 to 8% from one end of the entire length L of the dielectric lower surface;

상기 유전체 상면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 상기 상부패드로부터 2∼4%의 길이(ℓ3)로서 전체 폭(W)으로 스트립된 슬롯(slot)과, 상기 유전체 상면의 타단으로부터 상기 슬롯 사이의 중간정도의 지점에서 상기 급전홀이 위치한 측면으로부터 상기 유전체 상면의 전체 길이(ℓ) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 10∼15%의 길이(ℓ4)와 60∼80%의 폭(W1)으로서 스트립된 센터 스트립라인(center strip line)과, 상기 급전홀이 위치한 반대측면에서 상기 유전체 상면의 전체 길이(ℓ) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 10∼15%의 길이(ℓ5, ℓ6)와 60∼80%의 폭(W2, W3)으로서 상기 센터 스트립라인의 양측에 각각 스트립된 제 1 어레이 스트립라인(array strip line) 및 제 2 어레이 스트립라인에 의하여 구현된 방사패치와;A slot stripped at an overall width (W) with a length (L3) of 2 to 4% from the upper pad with respect to the total length (L) of the upper surface of the dielectric, and between the slot from the other end of the upper surface of the dielectric At a point of about 10-15% of the length (l4) and 60-80% of the width (W1) with respect to the total length (l) and the total width (W) of the upper surface of the dielectric from the side where the feed hole is located. Center strip line and 10-15% of length (l5, l6) and 60, respectively, with respect to the total length (l) and the total width (W) of the upper surface of the dielectric on the opposite side where the feed hole is located. A radiation patch implemented by a first array strip line and a second array strip line respectively stripped at both sides of the center strip line with a width W2 and W3 of ˜80%;

상기 유전체 하면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 그 타단으로부터 4∼8%의 길이(ℓ7)로서 상기 방사패치에 단락되면서 전체 폭(W)으로 씌워짐과 동시에 상기급전홀이 위치한 반대측면에서 상기 유전체 하면의 전체 폭(W)에 대하여 8∼12%의 폭(W4)으로서 상기 하부패드로부터 8∼12%의 길이(ℓ8)만큼 이격되는 위치까지 연장되는 접지면을 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.The dielectric on the opposite side where the feed hole is located while covering the entire width (W) while being shorted to the radiation patch with a length (L7) of 4-8% from the other end with respect to the entire length (L) of the lower surface of the dielectric. And a ground plane extending from the lower pad to a position spaced apart from the lower pad by a length L8 of 8 to 12% with respect to the entire width W of the lower surface thereof. It is a basic feature.

이하, 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이들 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 더 잘 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of a microchip antenna according to the present invention will be described with reference to the drawings. There may be many embodiments of the invention, and these embodiments will better understand the objects, features and advantages of the invention.

도 7은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)를 나타내는 사시도로서 직사각체의 유전체(10)의 하면에 접지면(70)이 씌워지고, 유전체(10)의 상면에 방사패치(60)가 씌워진 모습을 도시하고 있다.FIG. 7 is a perspective view illustrating a microchip antenna 100 according to the present invention, in which a ground plane 70 is covered on a lower surface of a rectangular dielectric 10, and a radiation patch 60 is covered on an upper surface of the dielectric 10. FIG. The figure is shown.

더욱 구체적으로, 도 8의 평면도, 도 9의 저면도 및 도 10의 측면도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 직사각체를 이루는 유전체(10)의 폭방향의 일측면에 상하방향으로 뚫려져 도체(21)가 도금된 급전홀(20)을 구비하고, 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ; 16㎜)에 대하여 그 일단으로부터 2∼4%의 길이(ℓ1; 0.5㎜)로서 전체 폭(W; 5㎜)으로 씌워진 상부패드(31)와, 유전체(10) 하면의 전체 길이(ℓ; 16㎜)에 대하여 그 일단으로부터 2∼4%의 길이(ℓ2; 0.5㎜)로서 상부패드(31)에 단락되면서 전체 폭(W; 5㎜)으로 씌워진 하부패드(32)를 포함한다.More specifically, as shown in the plan view of FIG. 8, the bottom view of FIG. 9, and the side view of FIG. 10, the microchip antenna 100 according to the present invention may be formed on one side of the dielectric 10 forming a rectangular shape. A feed hole 20 which is drilled in the vertical direction and plated with a conductor 21, and has a length of 2 to 4% from one end thereof with respect to the total length (l; 16 mm) of the upper surface of the dielectric material 10 (l1; 0.5). 2 mm to 4% from one end of the upper pad 31 covered with the entire width (W; 5 mm) and the entire length (l; 16 mm) of the lower surface of the dielectric material 10 (mm); ) And a lower pad 32 which is shorted to the upper pad 31 and covered with the entire width W (5 mm).

그리고, 유전체(10)의 상면에 제공된 방사패치(60)는 그 상면의 전체 길이(ℓ; 16㎜)에 대하여 상부패드(31)로부터 2∼4%의 길이(ℓ3; 0.5㎜)로서 전체 폭(W; 5㎜)으로 스트립된 슬롯(slot; 40)과, 유전체(10) 상면의 타단으로부터 슬롯(40) 사이의 중간정도의 지점에서 급전홀(20)이 위치한 측면으로부터 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ; 16㎜) 및 전체 폭(W; 5㎜)에 대하여 각각 10∼15%의 길이(ℓ4; 2㎜)와 60∼80%의 폭(W1; 3.5㎜)으로서 스트립된 센터 스트립라인(center strip line; 51)과, 급전홀(20)이 위치한 반대측면에서 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ; 16㎜) 및 전체 폭(W; 5㎜)에 대하여 각각 10∼15%의 길이(ℓ5; 2㎜, ℓ6; 2㎜)와 60∼80%의 폭(W2; 3.5㎜, W3; 3.5㎜)으로서 센터 스트립라인(51)의 양측에 각각 스트립된 제 1 어레이 스트립라인(array strip line; 52) 및 제 2 어레이 스트립라인(53)에 의하여 구현된다.The radiation patch 60 provided on the upper surface of the dielectric 10 has a total width of 2 to 4% from the upper pad 31 (l 3; 0.5 mm) relative to the total length (l; 16 mm) of the upper surface. The upper surface of the dielectric 10 from the side where the feed hole 20 is located at a midway point between the slot 40 stripped with (W; 5 mm) and the slot 40 from the other end of the upper surface of the dielectric 10. Center stripped as 10-15% length (L4; 2mm) and 60-80% width (W1; 3.5mm) for the total length (l; 16mm) and full width (W; 5mm) of 10 to 15 for the total length (l; 16 mm) and the total width (W; 5 mm) of the top surface of the dielectric 10 at the center strip line 51 and the opposite side where the feed hole 20 is located, respectively. A first array stripline stripped on each side of the center stripline 51 with a length (l5; 2mm, l6; 2mm) and a width (W2; 3.5mm, W3; 3.5mm) of 60% to 80%, respectively (array strip line; 52) and second array strip It is implemented by a 53.

더불어, 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 유전체(10) 하면의 전체 길이(ℓ; 16㎜)에 대하여 그 타단으로부터 4∼8%의 길이(ℓ7; 1㎜)로서 방사패치(60)에 단락되면서 전체 폭(W; 5㎜)으로 씌워짐과 동시에 급전홀(20)이 위치한 반대측면에서 유전체(10) 하면의 전체 폭(W; 5㎜)에 대하여 8∼12%의 폭(W4; 0.5㎜)으로서 하부패드(32)로부터 8∼12%의 길이(ℓ8; 1.5㎜)만큼 이격되는 위치까지 연장되는 접지면(70)을 더 포함한다.In addition, the microchip antenna 100 according to the present invention is a radiation patch 60 as the length (L7; 1mm) of 4-8% from the other end with respect to the total length (L; 16mm) of the lower surface of the dielectric 10 8-12% of width (W4) with respect to the total width (W; 5 mm) of the lower surface of the dielectric material 10 on the opposite side where the feeding hole 20 is located while covering the entire width (W; 5 mm) while being shorted. 0.5 mm), further including a ground plane 70 extending from the lower pad 32 to a position spaced apart by a length of 8 to 12% (l8; 1.5 mm).

이와 같이 유전체(10)의 상면에 방사패치(60)가 센터 스트립라인(51), 제 1 어레이 스트립라인(52) 및 제 2 어레이 스트립라인(53)에 의하여 굴곡을 이루어 씌워지고 그 하면에 방사패치(60)와 용량을 구현하면서 접지되는 접지면(70)이 접혀지므로써 용량을 방사패치(60) 쪽으로 장하시킬 수 있게 되고, 이로써 마이크로 칩 안테나(100)의 크기를 더더욱 소형화시킬 수 있으며, 접지면(70) 쪽보다 용량이 장하되는 방사패치(60) 쪽으로 이득이 더욱 커질 뿐만 아니라, 이득이 더욱 큰 방사패턴을 가질 수 있게 되어 광대역을 필요로 하는 휴대용 단말기 또는 블루투스 서비스 대역에서의 안테나로서 적합하게 활용할 수 있게 된다.In this manner, the radiation patch 60 is bent on the top surface of the dielectric 10 by the center strip line 51, the first array strip line 52, and the second array strip line 53, and radiates on the bottom surface thereof. Since the ground plane 70, which is grounded while implementing the patch 60 and the capacitance, is folded, it is possible to load the capacitance toward the radiation patch 60, thereby further miniaturizing the size of the microchip antenna 100. Not only can the gain be greater toward the radiation patch 60 where the capacity is loaded than the ground plane 70 side, but also the gain can have a larger radiation pattern, so that it can be used as a portable terminal or an antenna in a Bluetooth service band requiring broadband. It can be utilized suitably.

부연하면, 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)의 복사이득은 접지면(70) 쪽보다 용량이 장하되는 방사패치(60) 쪽으로 -1∼2dB 정도 더욱 크게 전방향에 대해서 방사패턴을 가질 수 있게 되어 각종 무선장비에 매우 적합하게 사용될 수 있는 것이다.In other words, the radiation gain of the microchip antenna 100 according to the present invention may have a radiation pattern about -1 to 2 dB greater than the ground plane 70 toward the radiation patch 60 where the capacitance is loaded. It can be used very suitably for various wireless devices.

그리고, 유전체(10)를 세라믹이 아닌 에폭시 재질을 이용하여 제조비용을 절감할 수 있으며, PCB 가공으로 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 특히 전자파의 영향을 감소시킬 수 있다.In addition, the manufacturing cost of the dielectric material 10 may be reduced by using an epoxy material instead of a ceramic, and mass production may be performed by PCB processing, and in particular, the influence of electromagnetic waves may be reduced.

도 11은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)의 표면실장 상태를 설명하기 위한 기판(200)을 포함한 사시도로서, 급전홀(20)이 직사각체를 이루는 유전체(10)의 폭방향의 타측면에 상하방향으로 뚫려져 도체(21)가 도금되어 방사패치(60)와 단락되므로써, 예를 들면 블루투스용 기판(200) 위에 탑재될 경우 표면실장으로서 접속이 가능하고, 시그널 라인(91)으로부터 신호가 공급될 경우 별도의 급전선로를 필요하지 않아 전기력선의 부정(不整)분포를 능동적으로 극복할 수 있게 된다.FIG. 11 is a perspective view of a substrate 200 for explaining a surface mounted state of the microchip antenna 100 according to the present invention, and the other side of the dielectric 10 in which the feed hole 20 forms a rectangular shape in the width direction. The conductor 21 is plated and short-circuited with the radiation patch 60 so as to be connected as a surface mount, for example, when mounted on the Bluetooth substrate 200, and a signal from the signal line 91 is formed. If is supplied, it does not need a separate feeder line can actively overcome the negative distribution of the electric line.

여기서, 블루투스용 기판(200)은 도 11에 도시된 바와 같이그라운드(ground) 면(82)과 비그라운드(non ground) 면(81)으로 나뉘어지고, 마이크로 칩 안테나(100)의 급전홀(20)이 그라운드 면(82)으로부터 회로정합에 의한 신호를 제공하는 시그널 라인(91)에 솔더링 접속되며, 접지면(70)은 기판(200)의 그라운드 면(82)에 접지된 그라운드 라인(92)에 접속되어 전체적으로 기판(200) 위에 표면실장됨을 확인할 수 있다.Here, the Bluetooth substrate 200 is divided into a ground plane 82 and a non-ground plane 81, as shown in Figure 11, the power supply hole 20 of the microchip antenna 100 ) Is soldered and connected from the ground plane 82 to a signal line 91 that provides a signal by circuit matching, the ground plane 70 being grounded to the ground line 82 of the substrate 200. It can be seen that the surface mounted on the substrate 200 as a whole.

상술한 바와 같이 구체적인 실시예를 통하여 구현된 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 각종 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 이용되고, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈 또는 블루투스(bluetooth) 등의 기판(200) 위에 설계할 수 있다.As described above, the microchip antenna 100 according to the present invention implemented through specific embodiments is also used as a transmission / reception antenna for flying objects such as various rockets, missiles, aircrafts, oscillators, amplification circuits, and variable attenuators. ), A solid state module such as a switch, a modulator, a mixer, a phase shifter, or the like, or a substrate 200 such as Bluetooth.

예를 들어, 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 실시예로서 휴대용 단말기 또는 불루투스에 적합하게 적용된다.For example, the microchip antenna 100 according to the present invention is suitably applied to a portable terminal or Bluetooth as an embodiment.

휴대용 단말기에는 다이폴 안테나, 야기 안테나 등이 주로 사용된다. 다이폴 안테나는 반파장 길이의 공진형 안테나로서 원형의 전방향 방사특성을 가지므로 셀룰러 통신의 가입자 단말기용 안테나와 소형 중계기의 서비스 안테나로 주로 사용되고 있고, 야기 안테나는 다이폴 안테나를 길이방향으로 여러 개 중첩시켜 지향성을 높인 예로서 소형 중계기의 안테나에 이용되고 있다.A dipole antenna, a yagi antenna, etc. are mainly used for a portable terminal. The dipole antenna is a half-wavelength resonant antenna with circular omni-directional radiation characteristics. It is mainly used as a subscriber antenna for cellular communication and as a service antenna for small repeaters. Yagi antennas overlap several dipole antennas in a longitudinal direction. As an example of improving directivity, the antenna is used for an antenna of a small repeater.

그리고, 마이크로 칩 안테나(100)는 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대통신 서비스, 무선 가입자망서비스(Wireless Local Looped), 플림스(Future Public Land Mobile Telecommunication System) 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신에 사용되어 기지국과 휴대용 단말기 상호간의 신호를 송수신하는 데에 사용될 수 있다.In addition, the microchip antenna 100 may provide a personal mobile communication service using a cellular phone and a personal communication service (PCS), a wireless local looped service, a future public land mobile telecommunication system, and satellite communication. It can be used for wireless communication, including for transmitting and receiving signals between a base station and a portable terminal.

한편, 종래에 사용되던 마이크로스트립 적층 안테나는 근본적인 속성이 공진형 안테나이므로 주파수 대역폭이 수% 이하로 매우 좁고 복사이득이 낮은 단점을 가지고 있으며, 이득이 좋지 않아 여러 장의 패치를 어레이시키거나 적층시켜야만 하기 때문에 안테나의 크기 및 두께가 당연히 커질 수밖에 없고, 이러한 이유로 일반적인 개인 휴대용 단말기나 휴대통신 중계기용 안테나, 기타 무선통신 장비 등의 탑재시 어려움이 따르는 문제가 있었다.On the other hand, conventionally used microstrip multilayer antennas have the disadvantage of having a very narrow frequency bandwidth of several percent or less and a low radiation gain because the fundamental property is a resonant antenna, and it is not good to have to array or stack several patches. As a result, the size and thickness of the antenna are inevitably large, and for this reason, there is a problem in that a general personal portable terminal, a antenna for a portable communication repeater, and other wireless communication equipment are difficult to mount.

그러나, 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 광범위의 주파수 대역폭을 가질 뿐만 아니라 누설전류를 작게 하여 이득을 보다 좋게 할 수 있으며 특히 정재파비가 개선되어, 소형의 크기로 다른 휴대용 단말기와 같은 각종 통신장비의 극소화를 구현할 수 있다.However, the microchip antenna 100 according to the present invention not only has a wide range of frequency bandwidths, but also can improve the gain by reducing the leakage current, and in particular, the standing wave ratio is improved, so that various types of communication, such as other portable terminals, are small. Minimize equipment.

불루투스는 노트북 PC와 휴대전화 등의 이동기기를 간단하게 링크하는 무선 데이터 통신기술로서 2,400∼2,483.5㎒의 주파수 대역에서 주파수 호핑 스펙트럼 확산(FH-SS) 방식을 이용하며, 통신 거리는 약 10∼20m 정도이다.Bluetooth is a wireless data communication technology that easily links notebook PCs and mobile devices such as mobile phones. It uses frequency hopping spectrum spreading (FH-SS) in the frequency band 2,400 to 2,483.5 MHz, and the communication distance is about 10 to 20 m. to be.

블루투스는 IrDA와 자주 비교되지만 통신상대와 마주대할 필요가 없고 직물이나 종이 정도로는 차단되지 않는다는 등의 우위점이 있다.Bluetooth is often compared to IrDA, but has the advantage of not having to face the communication partner and not being cut off by fabric or paper.

이러한 블루투스에 사용되는 안테나는 여러 형태가 고려될 수 있으나, 소형 디지털 기기에 내장해야할 필요성을 감안할 때 마이크로 칩 안테나(100)가 가장 유력한 대안으로 평가되고 있고, 그에 요구되는 안테나의 성능을 살펴보면 다음과 같다.The antenna used for Bluetooth may be considered in various forms, but considering the need to be embedded in a small digital device, the microchip antenna 100 is evaluated as the most viable alternative, and the performance of the required antenna is as follows. same.

첫째, 안테나 성능으로서 이득이 중요하지만 내장형 안테나의 경우 실장조건에 따라 중심 주파수가 변동되기 쉽기 때문에 블루투스에 사용되는 2,400∼2,483.5㎒에 충분한 마진을 갖도록 커버할 필요가 있으므로 광대역이어야 한다.First, the gain is important as antenna performance, but since the center frequency is easily changed according to the mounting conditions of the built-in antenna, it should be wideband because it needs to cover enough margin to 2,400 ~ 2,483.5MHz used for Bluetooth.

둘째, 휴대전화와 노트북 PC 등과 같이 추가의 부품을 탑재할 여유가 거의 없는 공간 내에 내장하여야 한다는 점에서 소형화된 내장형 안테나이어야 한다.Second, it should be a miniaturized internal antenna in that it should be embedded in a space where there is little room for additional components such as a mobile phone and a notebook PC.

셋째, 블루투스의 광범위한 보급이라는 측면에서 저렴한 가격이어야 한다.Third, the price should be low in terms of widespread use of Bluetooth.

이상과 같은 제반조건을 만족할 수 있는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)의 특성을 이하에 더욱 상세하게 설명한다.The characteristics of the microchip antenna 100 according to the present invention that can satisfy the above conditions will be described in more detail below.

도 12는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)의 주파수에 대한 반사손실(RETURN LOSS)을 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing return loss with respect to the frequency of the microchip antenna 100 according to the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)의 서비스 대역은 2.400∼2.4835㎓이고, 그 대역폭은 835㎒이상으로 나타나 광대역의 대역폭을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 개인 휴대통신 또는 최소한 83.5㎒의 대역폭을 요구하는 블루투스 서비스 대역에 보다 용이하게 채용할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 12, the service band of the microchip antenna 100 according to the present invention is 2.400 to 2.4835 GHz, and the bandwidth of the microchip antenna 100 is 835 MHz or more, thereby confirming that a wide bandwidth can be realized. Therefore, it can be more easily employed in personal mobile communication or a Bluetooth service band requiring a bandwidth of at least 83.5 MHz.

즉, 본 발명의 마이크로 칩 안테나(100)는 적어도 블루투스에서 요구하는 주파수 대역 2.400㎓로부터 2.4835㎓ 사이(실질적으로 도면 12에서 2.400∼2.4835㎓)의 반사손실이 -10dB이하로 구현되어 반사전력에 대한 손실분이 매우 양호하게 나타나고, 더불어 그 대역폭이 약 835㎒정도의 넓은 폭을 유지하여 휴대통신 또는 블루투스 서비스 대역에 매우 적합하게 활용될 수 있는 것이다.That is, in the microchip antenna 100 of the present invention, the return loss of at least the frequency band 2.400 GHz to 2.4835 kHz required by Bluetooth (actually 2.400 to 2.4835 GHz in FIG. 12) is implemented to be -10 dB or less, so that The loss is very good, and the bandwidth is maintained at a wide width of about 835 MHz so that it can be utilized for a mobile communication or a Bluetooth service band.

도 13은 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)의 주파수에 대한 정재파비(VSWR)를 나타내는 그래프로서, 블루투스의 동작 주파수 대역에서 공진 임피던스 50Ω에 대하여 최대 정재파비가 1:1.0310∼1.1046로 나타나는 것을 보여주고 있다.FIG. 13 is a graph showing the standing wave ratio (VSWR) with respect to the frequency of the microchip antenna 100 according to the present invention, and shows that the maximum standing wave ratio is 1: 1.0310 to 1.1046 for the resonance impedance of 50Ω in the operating frequency band of the Bluetooth. Giving.

즉, 마이크로 칩 안테나(100)에 있어서의 정재파비가 1이 이상적이라 했을 때, 마커 1에서의 정재파비는 1.1046으로 나타나고 이때의 주파수는 2.400㎓이다. 그리고, 마커 2에서의 정재파비는 1.0310, 주파수는 2.442㎓, 마커 3에서의 정재파비는 1.1086, 주파수는 2.4835㎓로 각각 나타남을 알 수 있고, 이러한 상태는 835(2.4835㎓-2.400㎓)㎒의 대역폭에서의 공진 임피던스 50Ω에 대한 정재파비가 매우 좋게 구현되어 블루투스 서비스 대역에 있어서의 활용 가능성을 더욱 증폭시키고 있음을 알 수 있다.In other words, when the standing wave ratio in the microchip antenna 100 is 1, the standing wave ratio in the marker 1 is represented by 1.1046 and the frequency at this time is 2.400 kHz. In addition, the standing wave ratio of the marker 2 is 1.0310, the frequency is 2.442 kHz, the standing wave ratio of the marker 3 is 1.1086, and the frequency is 2.4835 kHz, respectively. This state is 835 (2.4835 ㎓-2.400 kHz) MHz. It can be seen that the standing wave ratio with respect to the resonance impedance of 50Ω in the bandwidth is very well implemented, which further amplifies the utilization in the Bluetooth service band.

더불어, 본 발명의 마이크로 칩 안테나(100)의 복사이득은 휴대통신 또는 노트북 PC와 송수신하기 위하여 효율적인 복사가 이루어져야만 하는 데, 이를 위하여 전자파 무반실에서 측정한 결과 전방향에 대하여 -1∼2dB의 복사이득을 얻었다.In addition, the radiation gain of the microchip antenna 100 of the present invention must be efficient radiation in order to transmit and receive with the portable communication or notebook PC, for this purpose -1 ~ 2dB of the omnidirectional measurement as measured in the electromagnetic anechoic chamber A copy gain was obtained.

도 14는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)를 설명하기 위한 스미스 챠트(Smith Chart)이다.14 is a Smith chart for explaining the microchip antenna 100 according to the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이 블루투스의 동작 주파수 대역에서 공진 임피던스를 50Ω으로 기준하였을 때, 마커 1에서는 임피던스가 47.506Ω으로 나타나고, 이때의 주파수는 2.400㎓이다. 그리고, 마커 2에서의 임피던스는 51.412Ω, 주파수는 2.442㎓, 마커 3에서의 임피던스는 48.516Ω, 주파수는 2.4835㎓로 각각 나타남을 알 수 있고, 이러한 상태는 835(2.4835㎓-2.400㎓)㎒의 대역폭에서의 공진 임피던스가 전체적으로 47.506∼51.412Ω을 구현하고 있고, 특히 마커 1, 마커 2 및 마커 3에서의 공진 임피던스는 50Ω의 근사치를 이루어 블루투스 서비스 대역에서의 활용가치를 더욱 높이고 있는 것이다.As shown in FIG. 14, when the resonance impedance is 50 Ω in the operating frequency band of Bluetooth, the impedance is 47.506 Ω in marker 1, and the frequency is 2.400 kHz. In addition, it can be seen that the impedance at the marker 2 is 51.412 Ω, the frequency is 2.442 kHz, the impedance at the marker 3 is 48.516 Ω, and the frequency is 2.4835 kHz, and this state is 835 (2.4835 kHz-2.400 kHz) MHz. The resonance impedance in the bandwidth is 47.506 to 51.412Ω as a whole, and the resonance impedance in the marker 1, the marker 2 and the marker 3 is an approximation of 50Ω, further increasing the useful value in the Bluetooth service band.

도 15는 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)를 설명하기 위한 복사패턴(Radiation Pattern)이다.15 is a radiation pattern for explaining the microchip antenna 100 according to the present invention.

본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 도 15에 도시된 바와 같이 전방향성 복사패턴을 구현하므로 어느 위치에서라도 송수신이 가능하며 방향성 문제를 해결할 수 있다. 이때, 본 발명의 마이크로 칩 안테나(100)의 측정은 전기적 장애물이 없는 무반사실 및 전후방 50m 내에 장애물이 없는 필드에서 측정이 이루어져야 하고, 이에 따라 본 자체기술시험에서는 무반사실에서 측정이 이루어졌고 각 마커 포인트의 주전계면과 주자계면의 복사패턴을 측정한 결과 각 측정 주파수에서 주전계면과 주자계면의 복사패턴은 전방향성을 나타내어 블루투스 서비스 대역에 있어서의 송수신용 안테나로서 매우 적합한 것임을 알 수 있다.Since the microchip antenna 100 according to the present invention implements an omnidirectional radiation pattern as shown in FIG. 15, transmission and reception at any position can be solved and a directional problem can be solved. In this case, the measurement of the microchip antenna 100 of the present invention should be performed in the anechoic chamber without electrical obstacles and in the field where there are no obstacles within 50m of the front and rear, and thus, in this self-test, the measurement was made in the anechoic chamber and each marker As a result of measuring the radiation pattern of the main and interfering surface of the point, it can be seen that the radiation patterns of the main and interfering planes at each measurement frequency are omnidirectional, which is very suitable as an antenna for transmission and reception in the Bluetooth service band.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 광대역에서의 -10dB 이하의 반사손실을 얻을 수 있고, 정재파비가 1:1.0310∼1.1046 이하로서 양호하며, 입력 임피던스가 50Ω에 근사하고, 복사패턴이 전방향에 대하여 이루어져휴대 단말기 및 블루투스에서부터 각종 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 이용될 수 있고, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈과 함께 기판(200) 위에 설계할 수 있으며, 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대통신 서비스, 무선 가입자망 서비스(Wireless Local Looped), 플림스(Future Public Land Mobile Telecommunication System), IMT-2000 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신에 사용되어 휴대용 단말기 상호간 또는 무선 랜의 신호를 송수신하는 데에 매우 용이하게 사용할 수 있다.As described above, the microchip antenna 100 according to the present invention can obtain a return loss of -10dB or less over a wide band, and has a good standing wave ratio of 1: 1.0310 to 1.1046 or less, and an input impedance of approximately 50 kHz, and radiation. The pattern is made in all directions and can be used as a transmitting / receiving antenna of flying objects such as rockets, missiles and aircrafts from mobile terminals and Bluetooth, and an oscillator, amplifying circuit, variable attenuator, switch, and modulator. Can be designed on the substrate 200 with modules in solid state such as mixers, mixers, phase shifters, etc., and can be used for personal mobile communication services and wireless subscriber network services using cellular phones and personal communication services (PCS). (Wireless Local Looped), Flims (Future Public Land Mobile Telecommunication System), IMT-2000 and satellite communications It may be very readily be used to send and receive signals between a wireless LAN or a mobile terminal.

특히, 본 발명에 따른 마이크로 칩 안테나(100)는 광범위의 주파수 대역폭을 가질 뿐만 아니라 누설전류를 작게 하여 이득을 좋게 할 수 있으며 정재파비를 개선할 수 있기 때문에 소형의 크기로 각종 통신장비에 내장할 수 있는 탁월한 효과가 있다.In particular, the microchip antenna 100 according to the present invention can not only have a wide range of frequency bandwidth, but also can improve the gain by reducing the leakage current, and can improve the standing wave ratio, so that the microchip antenna 100 can be embedded in various communication equipments in a small size. It has an excellent effect.

Claims (1)

직사각체를 이루는 유전체(10)의 폭방향의 일측면에 상하방향으로 뚫려져 도체(21)가 도금된 급전홀(20)과;A feeding hole 20 which is bored in one side in the width direction of the dielectric 10 forming a rectangular shape and plated with a conductor 21; 상기 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 그 일단으로부터 2∼4%의 길이(ℓ1)로서 전체 폭(W)으로 씌워진 상부패드(31)와;An upper pad (31) covered with a full width (W) as a length (L1) of 2 to 4% from one end of the entire length (L) of the upper surface of the dielectric (10); 상기 유전체(10) 하면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 그 일단으로부터 2∼4%의 길이(ℓ2)로서 상기 상부패드(31)에 단락되면서 전체 폭(W)으로 씌워진 하부패드(32)와;A lower pad 32 covering the entire width W while being shorted to the upper pad 31 with a length L2 of 2 to 4% from one end of the entire length L of the lower surface of the dielectric 10; 상기 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 상기 상부패드(31)로부터 2∼4%의 길이(ℓ3)로서 전체 폭(W)으로 스트립된 슬롯(slot; 40)과, 상기 유전체(10) 상면의 타단으로부터 상기 슬롯(40) 사이의 중간정도의 지점에서 상기 급전홀(20)이 위치한 측면으로부터 상기 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 10∼15%의 길이(ℓ4)와 60∼80%의 폭(W1)으로서 스트립된 센터 스트립라인(center strip line; 51)과, 상기 급전홀(20)이 위치한 반대측면에서 상기 유전체(10) 상면의 전체 길이(ℓ) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 10∼15%의 길이(ℓ5, ℓ6)와 60∼80%의 폭(W2, W3)으로서 상기 센터 스트립라인(51)의 양측에 각각 스트립된 제 1 어레이 스트립라인(array strip line; 52) 및 제 2 어레이 스트립라인(53)에 의하여 구현된 방사패치(60)와;A slot 40 stripped to the full width W with a length L3 of 2 to 4% from the upper pad 31 with respect to the total length L of the upper surface of the dielectric 10; 10) 10 to the total length (l) and the total width (W) of the upper surface of the dielectric 10 from the side where the feed hole 20 is located at an intermediate point between the other end of the upper surface and the slot 40, respectively. A top surface of the dielectric 10 on the opposite side where the center strip line 51 is stripped with a length? 4 of 15% and a width W1 of 60-80%, and the feed hole 20 is located; On both sides of the center stripline 51 as lengths (L5, L6) and widths (W2, W3) of 10 to 15%, respectively, and widths (W2, W3) of the total length (L) and the total width (W), respectively. A radiation patch 60 implemented by a stripped first array strip line 52 and a second array strip line 53; 상기 유전체(10) 하면의 전체 길이(ℓ)에 대하여 그 타단으로부터 4∼8%의길이(ℓ7)로서 상기 방사패치(60)에 단락되면서 전체 폭(W)으로 씌워짐과 동시에 상기 급전홀(20)이 위치한 반대측면에서 상기 유전체(10) 하면의 전체 폭(W)에 대하여 8∼12%의 폭(W4)으로서 상기 하부패드(32)로부터 8∼12%의 길이(ℓ8)만큼 이격되는 위치까지 연장되는 접지면(70)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 칩 안테나(100).The total length L of the lower surface of the dielectric 10 is shorted to the radiation patch 60 at a length L7 of 4 to 8% from the other end thereof, and is covered with the entire width W and at the same time the power supply hole 20 to a width W4 of 8 to 12% of the total width W of the bottom surface of the dielectric material 10 from the lower side of the dielectric pad 10, spaced apart from the lower pad 32 by 8 to 12% of length L8. Microchip antenna (100), characterized in that it comprises a ground plane (70) extending to a position.
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