KR100657871B1 - 미인더라인 적층형 구조의 지상파 ｄｍｂ 안테나 - Google Patents

미인더라인 적층형 구조의 지상파 ｄｍｂ 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나에 관한 것으로서, 소정의 유전율을 갖으며, 접지면이 평면상으로 형성되는 급전구조를 갖는 회로기판; 및 상부소자 및 하부소자가 상기 회로기판의 상부에 인쇄되되, 상기 상부소자 및 하부소자의 단부가 상기 회로기판 내부로 연장되어 'ㄷ' 형상으로 접힌 제 1 공진구조와, 상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 인쇄된 제 2 공진구조로 이루어진 적층형 안테나 소자; 를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 적층형 미인더라인 구조로 설계함으로써 안테나를 소형화시킬 수 있으며, 급전소자와 미인더라인 구조의 안테나 소자간의 커플링을 이용하여 이중 공진 특성을 도출시킴로써 광대역화를 실현할 수 있어, 지상파 DMB 수신용 휴대 단말기에 장착하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
미인더라인, 적층형 안테나, 소형화

Description

미인더라인 적층형 구조의 지상파 ＤＭＢ 안테나{The terrestrial wave digital multimedia broadcasting antenna of the meanderline layered structure}
도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 기본 안테나의 구조에 관한 도면.
도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 기본 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프.
도 2a 는 본 발명의 일실시예에 따른 'ㄷ' 형 안테나의 구조에 관한 도면.
도 2b 는 본 발명의 일실시예에 따른 'ㄷ' 형 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프.
도 3a 는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 안테나에 관한 구성도.
도 3b 는 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 공진구조 및 제 2 공진구조를 갖는 적층형 안테나 소자를 나타내는 도면.
도 3c 는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 안테나의 정면도.
도 3d 는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 적층형 안테나의 배면도.
도 3e 는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프.
도 3f 는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 안테나의 방사패턴을 나타내는 그래프.
본 발명은 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 커플링 급전을 이용한 적층형 미인더라인 구조로 설계함으로써, 소형화가 가능한 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나에 관한 것이다.
모바일 기기를 대상으로 한 디지털 방송 서비스가 다양해짐에 따라, 최근에는 이에 따른 안테나의 개발도 다양해지고 있다. 위성을 이용한 S-DMB 디지털 방송 서비스는 2.6GHz 대역을 사용하므로 안테나의 소형화가 가능하여 여러 형태의 안테나가 개발되고 있으며, 휴대폰을 비롯한 소형 휴대단말기에 내장되어 널리 이용되고 있다.
한편, 2006년 후반기부터 전국 광역시권역에 방송 예정인 지상파 DMB는 VHF 대역을 사용하고 있어 지상파 DMB용 모듈의 설치만으로 기존의 외부 안테나 시설을 이용하여 방송을 수신할 수 있는 장점이 있으나, 지상파 DMB 수신용 안테나는 그 크기가 파장에 기인하는 특성으로 인해 소형화에 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위해, 휴대단말기의 외부에 로드 안테나를 장착하여 사용하고 있으나, 이 또한 로드 안테나의 강도 및 길이의 부적합함으로 인해 휴대 단말기의 이동성을 저해하는 요인으로 작용하고 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 커플링 급전을 이용한 미인더라인 적층형 구조로 설계함으로써 소형화가 가능한, 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나를 제공함에 그 특징적인 목적이 있다.
본 발명은 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나에 관한 것으로서, 소정의 유전율을 갖으며, 접지면이 평면상으로 형성되는 급전구조를 갖는 회로기판; 및 상부소자 및 하부소자가 상기 회로기판의 상부에 인쇄되되, 상기 상부소자 및 하부소자의 단부가 상기 회로기판 내부로 연장되어 'ㄷ' 형상으로 접힌 제 1 공진구조와, 상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 인쇄된 제 2 공진구조로 이루어진 적층형 안테나 소자; 를 포함한다.
바람직하게 제 1 공진구조는, 상기 회로기판 상부 및 하부의 상면에 각각 인쇄되어 있는 상부소자 및 하부소자와, 상기 상부소자와 하부소자 각각의 일측단부와 연장되어 상부소자 및 하부소자를 연결하는 수직소자와, 상기 상부소자 및 하부소자 각각의 타측단부에서, 상기 수직소자와 대향하며 회로기판 방향으로 수직하게 소정길이 연장된 아이리스, 및 상기 아이리스 단부에서 상부소자 및 하부소자와 평행하게 연장된 접이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 제 2 공진구조는, 상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 각각 인쇄되되, 수직소자에서 접지면 방향으로 연장된 상기 상부소자 및 하부소자들을 각각 연장하는 연장부를 포함하며, 상기 연장부는 각각의 상부소자 및 하부소자와 수직하게 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 제 2 공진구조의 연장부(326a,326b)는 서로 상이한 길 이(L1, L2)를 갖으며, 상부소자(321h,321i)는 서로 상이한 길이(L3, L4)를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 제 1 공진구조의 상부소자, 수직소자, 하부소자, 아이리스 및 접이부는, 서로에 대해 수직하게 절곡되어 있으며, 제 2 공진구조의 상부소자, 연장부, 수직소자 및 하부소자는, 서로에 대해 수직하게 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게 적층형 안테나 소자는, 회로기판의 급전소자에 의해 커플링을 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 안테나의 구조 및 특성의 기술에 앞서, 기준이 되는 기본형 미인더라인 커플링 안테나(이하, '기준 안테나')(100)를 설계하도록 한다.
기준 안테나(100)는 도 1a 에 도시된 바와 같이, 가로 45mm × 세로 110mm 의 크기를 갖는 FR4(εr = 4.6) 재질로 형성된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)을 이용하여, 접지면(Ground)이 평면상으로 형성된 코플레나 웨이브 가이드(Coplanar Waveguide with Ground Plane: CPWG) 급전구조로 설계한다.
구체적으로, 코플레나 웨이브 가이드 급전을 이용하여 모노폴 안테나를 구현한 후, 모노폴 안테나의 표면 즉, 코플레나 웨이브 가이드 급전구조의 회로기판 표면에 미인더라인 구조의 안테나소자를 부착한다. 이때, 모노폴 안테나와 미인더라인 구조 사이에 얇은 유전체 막을 구비하여 지상파 DMB 대역인 172~217MHz에서 공진 되도록 설계한다. 본 실시예에서 인쇄회로기판의 재질 및 급전구조를 구체적으로 예시하였으나, 본 발명이 그 재질 및 급전방식에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 구조와 기능을 갖는 기준 안테나(100)의 반사손실은 도 1b 에 도시된 바와 같이, 설계주파수인 172MHz에서 -5.687dB, 217MHz에서 -8.423dB이고, -5dB 대역폭은 약 114MHz로 특성을 나타내었다.
그러나, 이와 같은 기준 안테나는 무선 휴대단말기에 장착하기에 적절치 않은 크기이며, 접지면의 크기에 따라 안테나의 특성이 바뀔 우려가 있다. 따라서, 기준 안테나를 소형화함과 아울러, 안테나 소자와 접지면과의 접촉면적을 최소화한 'ㄷ' 형 안테나(200)를 제시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 'ㄷ' 형 안테나(200)는 상기 미인더라인 구조의 안테나 소자를 도 2a 와 같이, 'ㄷ' 자로 변형하여 접은 형상으로서, 상기 기준 안테나(100)와 동일한 급전구조를 바탕으로 가로 45mm × 세로 81mm 의 기판위에 'ㄷ' 자 형태로 부착되어 소형화되었으며, 안테나 소자와 접지면과의 접촉 면적이 현저히 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 안테나 소자와 접지면과의 접촉 면적은, 안테나의 크기에 영향을 미치는 중요한 요소로서, 최대한 접촉부분이 적어야 소형화에 유리하다. 본 실시예에서 인쇄회로기판의 재질 및 급전방식을 구체적으로 예시하였으나, 본 발명이 그 재질 및 급전방식에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 구조와 기능을 갖는 'ㄷ' 형 안테나(200)의 반사손실은 도 2b 에 도시된 바와 같이, 설계주파수인 172MHz에서 -7.671dB, 217MHz에서 -7.472dB이고, -5dB 대역폭은 60MHz로 양호한 특성을 나타내었다.
그러나, 상술한 'ㄷ' 형 안테나 역시 휴대 단말기의 내부에 부착하기 어려운 크기이다. 따라서, 'ㄷ' 형 안테나를 더욱 소형화함과 아울러, 급전부를 최대한 줄이고, 'ㄷ' 형 안테나 소자가 적층형 구조로 형성된 적층형 안테나(300)를 제시한다.
본 발명의 특징적인 일 양상에 따른 적층형 안테나(300)의 구조 및 특성을 도 3a 내지 도 3f 를 참조하여 설명하면, 적층형 안테나(300)는 상기 'ㄷ' 형 안테나의 급전부를 줄이고, 미인더라인 적층형 구조로 형성된 안테나로서, 코플레나 웨이브 가이드 급전을 이용한 모노폴을 급전소자로 하여, 안테나 소자간의 커플링을 이용한다.
도 3a 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적층형 안테나(300)는 코플레나 웨이브 가이드 급전구조의 회로기판(310)과, 적층형 안테나 소자(320)를 포함한다.
적층형 안테나 소자(320)는 상부소자 및 하부소자가 각각 회로기판의 상부 및 하부의 상면에 인쇄되되, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 상부소자 및 하부소자의 단부가 회로기판 내부로 연장되어 'ㄷ' 형상으로 접힌 제 1 공진구조와, 상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 인쇄된 제 2 공진구조로 형성된다. 이와 같은 구조적 상이함을 통해 이중 공진을 얻을 수 있으며, 이는 광대역을 실현하기 위함이라 이해하는 것이 바람직하다.
이하, 제 1 공진구조 및 제 2 공진구조의 구성에 관해 상세히 설명하되, 첨부된 도면에 부제번호가 부여된 구성 위주로 설명하도록 한다.
먼저, 제 1 공진구조는, 회로기판의 상부 및 하부의 상면에 각각 인쇄되어 있는 상부소자 및 하부소자와, 상부소자 및 하부소자 각각의 일측단부와 연장되어 상부소자 및 하부소자를 연결하는 수직소자와, 상부소자 및 하부소자 각각의 타측단부에서, 수직소자와 대향하며 회로기판 방향으로 수직하게 소정길이 연장된 아이리스, 및 아이리스 단부에서 상부소자 및 하부소자와 평행하게 연장된 접이부를 포함한다.
여기서, 제 1 공진구조 및 제 2 공진구조는 회로기판을 중심으로 상부 및 하부에 동일한 방법으로 형성되는 바, 상부소자를 바탕으로 도 3c 및 도 3d 를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
제 1 및 제 2 수직소자(323a,323b)에서 접지면 방향으로 수직하게 연장된 제 1 및 제 2 상부소자(321a,321b)의 단부에서, 제 1 및 제 2 수직소자(323a,323b)와 대향하며 회로기판 방향으로 소정길이 연장된 제 1 및 제 2 아이리스(324a,324b)가 형성되고, 제 1 및 제 2 아이리스(324a,324b) 단부에서 제 1 및 제 2 상부소자(321a,321b)와 평행하게 연장된 'ㄷ' 형상의 접이부(325a)가 형성된다.
그리고, 제 2 공진구조는, 상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 각각 인쇄되되, 수직소자에서 접지면 방향으로 수직하게 연장된 상부소자 및 하부소자들을 각각 연장하는 연장부를 포함하며, 이때, 연장부는 각각의 상부소자 및 하부소자와 수직하게 연결된다.
더욱 상세하게 상부소자를 바탕으로 도 3c 및 도 3d 를 참조하여 설명하면, 제 7 및 제 8 수직소자(323g,323h)에서 접지면 방향으로 수직하게 연장된 제 7 및 제 8 상부소자(321g,321h)는 그 각각의 단부와 수직하게 연장되는 연장부(326a)와 연결된다.
이때, 제 2 공진구조의 제 1 연장부(326a)의 길이(L1)와 제 2 연장부(326b)의 길이(L2)는 서로 상이하며, 제 8 상부소자(321h)의 길이(L3)와 제 9 상부소자(321i)의 길이(L4) 역시 서로 상이하다. 본 실시예에서, 첨부된 도면 및 부제번호를 바탕으로 상부소자, 하부소자, 수직소자 및 그에 따른 접이부, 아이리스, 연장부의 개수가 설정되었으나, 본 발명이 그 개수에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같은 구조를 바탕으로, 적층형 안테나 소자의 연결관계를 살펴보면, 도 3c 및 도 3d 에 도시된 바와 같이, 제 2 상부소자(321b)는 제 2 수직소자(323b)와 수직하게 연결되며, 제 2 수직소자(323b)는 제 2 하부소자(322b)와 수 직하게 연결된다. 또한, 제 2 하부소자(322b)의 단부는 제 8 아이리스(324h) 및 제 4 접이부(325d), 제 9 아이리스(324i)로 연결되며, 제 3 하부소자(322c) 및 제 3 수직소자(323c)를 통해 제 3 상부소자(321c)로 연결된다. 즉, 적층형 안테나 소자는 각각의 아이리스 및 접이부와 연결된 상부소자가 수직소자를 통해 하부소자로 연결되며, 다시 하부소자에서 수직소자를 통해 상부소자로 교번되게 연결되는 구조로 형성된다.
본 실시예에서, 제 1 공진구조의 상부소자, 수직소자, 하부소자, 아이리스, 접이부가 서로에 대해 수직하게 절곡되어 있으며, 제 2 공진구조의 상부소자, 연장부, 수직소자, 하부소자가 서로에 대해 수직하게 절곡되어 있다고 설정하겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 구조와 기능을 갖는 적층형 안테나(300)는 가로 35mm × 세로 17mm × 두께 5mm 의 크기로서, 전술한 기본 안테나(100)와 비교하여 88%의 면적 축소율을 나타내었으며, 도 3e 에 도시된 바와 같이, 설계주파수 171.4MHz에서 반사손실 -5.205dB, 217.3MHz에서 -6.725dB이고, -5dB 대역폭은 57MHz(33%)를 나타내었다. 이때, 안테나의 최대 지향 이득은 -10dBd, 방사패턴은 도 3f 와 같이, 전방향성 방사패턴을 나타내었다.
상술한 구성과 특징적인 기능을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 적층형 안테나는, 종래와 달리 급전소자와 미인더라인 구조의 안테나 소자간의 커플링을 이용하여 이중 공진 특성을 도출시킴로써 광대역화를 실현할 수 있는 바, 지상파 DMB 수신용 휴대 단말기에 장착하여 사용할 수 있는 특징적인 장점을 갖는다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 커플링 급전을 이용한 적층형 미인더라인 구조로 설계함으로써 안테나를 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 급전소자와 미인더라인 구조의 안테나 소자간의 커플링을 이용하여 이중 공진 특성을 도출시킴로써 광대역화를 실현할 수 있어, 지상파 DMB 수신용 휴대 단말기에 장착하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 접지면이 평면상으로 형성되는 급전구조로 설계된 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나에 있어서,
    소정의 유전율을 갖으며, 접지면이 동일 평면상에 형성되는 급전구조를 갖는 회로기판(310); 및
    상부소자 및 하부소자가 상기 회로기판의 상부에 인쇄되되, 상기 상부소자 및 하부소자의 단부가 상기 회로기판 내부로 연장되어 'ㄷ' 형상으로 접힌 제 1 공진구조와, 상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 인쇄된 제 2 공진구조로 이루어진 적층형 안테나 소자(320); 를 포함하되, 상기 적층형 안테나 소자(320)는, 상기 회로기판(310)의 급전소자에 의해 커플링을 되는 것을 특징으로 하는 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공진구조는,
    상기 회로기판 상부 및 하부의 상면에 각각 인쇄되어 있는 상부소자 및 하부소자와, 상기 상부소자와 하부소자 각각의 일측단부와 연장되어 상부소자 및 하부소자를 연결하는 수직소자와, 상기 상부소자 및 하부소자 각각의 타측단부에서, 상기 수직소자와 대향하며 회로기판 방향으로 수직하게 소정길이 연장된 아이리스, 및 상기 아이리스 단부에서 상부소자 및 하부소자와 평행하게 연장된 접이부를 포 함하는 것을 특징으로 하는 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 공진구조는,
    상부소자 및 하부소자가 회로기판 상부 및 하부의 상면에 각각 인쇄되되, 수직소자에서 접지면 방향으로 연장된 상기 상부소자 및 하부소자들을 각각 연장하는 연장부를 포함하며, 상기 연장부는 각각의 상부소자 및 하부소자와 수직하게 연결되는 것을 특징으로 하는 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 공진구조의 연장부(326a,326b)는 서로 상이한 길이(L1, L2)를 갖으며, 상부소자(321h,321i)는 서로 상이한 길이(L3, L4)를 갖는 것을 특징으로 하는 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부소자, 수직소자, 하부소자, 아이리스 및 접이부는,
    서로에 대해 수직하게 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부소자, 연장부, 수직소자 및 하부소자는,
    서로에 대해 수직하게 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 미인더라인 적층형 구조의 지상파 DMB 안테나.
KR1020060066108A 2006-07-14 2006-07-14 미인더라인 적층형 구조의 지상파 ｄｍｂ 안테나 KR100657871B1 (ko)

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