KR100565640B1 - 무선랜용 다중대역 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선랜용 다중대역 안테나에 관한 것으로서 특히, 인쇄회로 기판의 상하면에 각각 미앤더 라인과 부분 접지를 패터닝하여 이중대역(즉, 2.4GHz, 5.8GHz)을 구현하고, 상기 부분 접지면을 제외한 다른 면에 마이크로스트립 라인을 부착하여 5.2∼5.8GHz를 포함하는 광대역화를 이룸으로써, 무선랜용 다중 대역을 모두 수용할 수 있는 안테나 제작이 가능해진다. 또한, 인쇄회로 기판인 FR-4를 사용함으로서, 안테나 제작이 용이하고 제작 비용을 낮출 수 있다.

무선랜, 안테나, 다중 대역

Description

무선랜용 다중대역 안테나{Multi-band antenna for WLAN}

도 1은 본 발명에 따른 무선랜용 다중대역 안테나 중 기판의 일면에 패터닝된 미앤더 라인의 일 예를 보인 도면

도 2는 본 발명에 따른 무선랜용 다중대역 안테나 중 기판의 다른면에 패터닝된 부분 접지와 마이크로스트립 라인의 일 예를 보인 도면

도 3은 본 발명을 적용하여 제작된 안테나의 측정 결과를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따른 안테나의 방사 패턴을 측정한 결과를 보인 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 기판 102 : 미앤더 라인

103 : 부분 접지 104 : 마이크로스트립 라인

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 특히 무선 인터넷 및 무선 디지털 정보 가전에서 널리 사용되고 있는 무선랜 통신 모듈에 핵심 소자인 내장형 안테나를 다중 대역화하는 무선랜용 다중대역 안테나에 관한 것이다.

현대의 이동 통신 시스템은 안테나의 높은 효율을 요구하며 또한, 휴대하기 편하고 이동성을 좋게 하기 위해서 작은 크기와 무게를 필요로 하게 된다. 또 시스템의 효율을 높이기 위해서 하나의 시스템에 여러 개의 대역을 수용하게 되었다. 현대의 이동 통신의 이러한 요구를 만족하기 위해서 안테나 또한 작은 크기와 무게를 가지며 여러 개의 대역을 수용할 수 있는 구조를 가지게 되는데 이를 위해서 평면형 안테나가 널리 사용되고 있다.

상기 평면형 안테나는 내장형 안테나의 전형적인 예로서 매우 간단한 구조를 가지고 제작이 쉽고 대량 생산이 쉽기 때문에 지난 수 년 동안 많은 주목을 받아 왔다.

그런데, 무선랜(Wireless LAN ; WLAN) 통신의 경우 세가지 주파수 대역이 할당된다(즉, IEEE 802.11a(5.15∼5.35GHz),(5.75∼5.85GHz), IEEE 802.11b(2.4∼2.485 GHz)). 그러나, 지금까지 3개의 주파수 대역을 모두 지원하는 안테나에 대하여 보고된 것은 없다.

본 발명의 목적은 무선랜 통신용 다중대역(즉, 2.4GHz, 5.2GHz, 5.8GHz)을 모두 지원할 수 있는 무선랜용 다중대역 안테나를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선랜용 다중대역 안테나는, 절연상 기판의 상면의 일부에는 제 1 주파수 대역(즉 2.4GHz)에 대응하도록 미앤더 라인 형상을 패터닝하고, 상기 기판의 하면의 일부는 제 3 주파수 대역(즉 5.8GHz)에서 공진하도록 접지면을 형성하여 이중 대역을 구성하고, 상기 기판의 하 면의 다른 일부에는 제 2, 제 3 주파수 대역(즉 5.2GHz, 5.8GHz)을 수용하도록 소정 길이를 갖는 마이크로스트립 라인을 형성하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

본 발명의 무선랜 통신에 이용되는 내장형 다중대역 안테나는 3가지 주파수 대역(2.4/5.2/5.8GHz)을 지원할 뿐만 아니라, 안테나의 크기를 소형화하면서 저가격화하는데 그 특징이 있다.

이러한 본 발명의 내장형 안테나는 무선랜 통신용 다중 대역을 모두 지원할 수 있도록 하기 위해 도 1과 같이 미앤더 라인(meander line)(102)을 응용한다.

상기 미앤더 라인(102)은 안테나 크기를 줄이는 기술로 공지된 기술이며, 본 발명은 상기된 미앤더 라인을 활용하고 응용한다.

즉, 도 1에서와 같이 절연성 기판(101)의 상면의 일부를 미앤더 라인(102) 형상으로 패터닝한다. 이때, 상기 미앤더 라인(102)의 길이에 따라서 공진되는 주파수가 결정된다. 즉, 상기 미앤더 라인(102)의 길이가 길어질수록 낮은 주파수에서 공진이 이루어진다.

일 예로, 상기 미앤더 라인(102)은 제 1 주파수 대역(즉, 2.4GHz)에 대응되 도록 설계된다.

그리고, 상기 미앤더 라인(102)을 사용하여 전기적 길이를 증가시켜서 물리적인 안테나의 크기를 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 이 기술을 사용하면 최대 40%까지 안테나 크기를 줄일 수 있다.

또한, 상기 미앤더 라인(102)을 사용하여 안테나의 크기를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 도 2에서와 같이 상기 절연성 기판(101)의 하면의 일부를 접지(104)로 패터닝하여 제 3 주파수 대역(즉, 5.8GHz)에서 공진하도록 유도한다. 이때, 상기 부분 접지(104)의 면적 즉, 길이와 크기에 따라서 주파수의 대역폭과 공진 주파수의 값이 달라지게 된다. 일 예로, 상기 부분 접지(104) 면적이 커지면 공진 주파수가 상대적으로 저 주파수에서 발생하게 되며 작아지면 높은 주파수에서 발생하게 된다.

이와 같이 본 발명은 상기 미앤더 라인(102)과 부분 접지(104)를 사용하여 이중대역(즉, 2.4GHz, 5.8GHz)을 구현한다. 즉, 상기 부분 접지(104)를 사용하여 이중 공진을 유도하고 있다.

또한 본 발명은 도 2에서 보는 것처럼 부분 접지(104)의 위쪽에 백 마이크로스트립 라인(back microstrip line)(103)을 부착하여 고주파의 임피던스 대역폭을 증가시킨다. 즉, 임피던스 대역폭을 개선시킨다.

본 발명은 상기 백 마이크로트립 라인(103)을 부착함으로써, 제 2 주파수(즉, 5.2GHz), 제 3 주파수(즉, 5.8GHz)를 수용하는 광대역화를 이룰 수 있다. 이 때, 상기 백 마이크로스트립 라인(103)은 그 길이와 위치에 따라서 대역폭에 변화를 준다. 그러나, 마이크로스트립 라인(103)의 넓이에 대해선 거의 영향이 없다.

즉, 상기 마이크로스트립 라인(103)은 5GHz 대역의 대역폭을 넓히는 목적으로 부착시켰다. 이로 인해 5.2∼5.8GHz를 포함하는 광대역화를 이룬다.

이와 같이 본 발명의 안테나는 이동통신에 적합하도록 작은 부피로 설계되었으며, 이동통신 단말기에 내장 가능하게 제작된다.

또한 범용적으로 사용되는 인쇄회로 기판인 FR-4를 사용함으로서, 안테나 제작이 용이하고 생산 비용을 낮출 수 있다.

도 3은 본 발명을 적용하여 제작된 안테나의 측정 결과를 나타내는 것으로 반사계수를 측정한 결과이다. VSWR은 2.5:1이고 대역폭은 2.13~2.59GHz, 4.12~6.57GHz이다. 즉, 도 3을 보면 안테나는 WLAN 대역을 모두 수용할 수 있는 2.4GHz, 5.2GHz, 5.8GHz의 대역폭을 포함하고 있음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 안테나의 방사패턴을 측정한 결과를 보인 것이다. 측정 결과를 보면 모노폴 안테나와 유사한 방사패턴을 얻고 있음을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 무선랜용 다중대역 안테나에 의하면, 인쇄회로 기판의 앞뒷면에 각각 미앤더 라인과 부분 접지를 패터닝하여 이중대역(즉, 2.4GHz, 5.8GHz)을 구현하고, 상기 부분 접지 위에 마이크로스트립 라인을 부착하여 5.2∼5.8GHz를 포함하는 광대역화를 이룸으로써, 무선랜용 다중 대역을 모두 수용할 수 있는 안테나 제작이 가능해진다. 또한, 미앤더 라인을 사용하여 이동통신 에 적용 가능한 작은 부피로 안테나를 설계할 수 있다. 그리고, 인쇄회로 기판인 FR-4를 사용함으로서, 안테나 제작이 용이하고 제작 비용을 낮출 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 무선랜용 내장형 안테나에 있어서,

   절연상 기판의 상면의 일부에는 제 1 주파수 대역에 대응하도록 미앤더 라인 형상을 패터닝하고, 상기 기판의 하면의 일부는 제 3 주파수 대역에서 공진하도록 접지면을 형성하여 이중 대역을 구성하고, 상기 기판의 하면의 다른 일부에는 제 2, 제 3 주파수 대역을 수용하도록 소정 길이를 갖는 마이크로스트립 라인을 형성하여 제작되는 것을 특징으로 하는 무선랜용 다중대역 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 주파수 대역은 2.4GHz, 제 2 주파수 대역은 5.2GHz, 제 3 주파수 대역은 5.8GHz의 대역폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선랜용 다중대역 안테나.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은

   인쇄회로용 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 무선랜용 다중대역 안테나.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 인쇄회로용 기판은 FR-4인 것을 특징으로 하는 무선랜용 다중대역 안테나.

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