KR100667149B1 - Broadband Printed Inverted F Antenna - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은, 광대역 역 에프 안테나(PIFA)에 관한 것임.The present invention relates to a wideband reverse antenna (PIFA).

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention

본 발명은, PIFA 소자를 소정의 길이를 돌출시켜 PCB에 배치함으로써, 안테나의 높이를 낮추는 동시에 광대역 특성을 지니도록 하기 위한 광대역 PIFA를 제공하는데 그 목적이 있음.An object of the present invention is to provide a wideband PIFA for lowering the height of an antenna and at the same time having a wideband characteristic by disposing a PIFA element on a PCB by protruding a predetermined length.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은, 인쇄형 회로 기판(PCB)의 일면에 배치되는 평면형 역 에프 안테나(PIFA) 소자부를 구비하는 광대역 PIFA에 있어서, 상기 PIFA 소자부의 소정 길이가 PCB의 에지 외부로 돌출되되, 상기 PIFA 소자부의 소정 부분이 상기 PCB의 급전부와 접속되도록 배치되며, 상기 PIFA 소자부는 그 높이가 실질적으로 낮은 것을 특징으로 함.The present invention provides a broadband PIFA having a planar inverted-f antenna (PIFA) element portion disposed on one surface of a printed circuit board (PCB), wherein a predetermined length of the PIFA element portion protrudes out of an edge of a PCB. A predetermined portion of the portion is arranged to be connected to the feeding portion of the PCB, wherein the PIFA element portion is characterized in that the height is substantially low.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 UWB 통신 시스템에 이용됨.The present invention is used in a UWB communication system.

PIFA, 광대역, PCB, 접지면, UWBPIFA, broadband, PCB, ground planes, UWB

Description

광대역 역 에프 안테나{Broadband Printed Inverted F Antenna} Broadband Inverted F Antenna             

도1a는 종래의 칩형 PIFA의 사시도, Figure 1a is a perspective view of a conventional chip-shaped PIFA,

도1b는 상기 도1a의 소자부의 구조도, FIG. 1B is a structural diagram of the device portion of FIG. 1A;

도1c는 상기 도1a의 유전체부의 구조도,1C is a structural diagram of the dielectric part of FIG. 1A;

도2는 상기 도1a의 PIFA가 PCB위에 장착된 모습을 설명하기 위한 구조도,FIG. 2 is a structural diagram illustrating a state in which the PIFA of FIG. 1A is mounted on a PCB; FIG.

도3은 상기 도2의 PIFA의 안테나 두께(H)의 변화에 따른 정재파비 대역폭 특성의 변화를 설명하기 위한 그래프,3 is a graph for explaining a change in the standing wave ratio bandwidth characteristics according to the change in the antenna thickness (H) of the PIFA of FIG.

도4는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 1실시예 구조도,4 is a structural diagram of a first embodiment of a broadband PIFA according to the present invention;

도5는 상기 도4의 S11 파라미터 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프,FIG. 5 is a graph illustrating an embodiment of S11 parameter characteristics of FIG. 4; FIG.

도6은 상기 도4의 안테나 복사효율을 설명하기 위한 일실시예 그래프,6 is a graph illustrating an embodiment of the antenna radiation efficiency of FIG. 4;

도7은 상기 도4의 안테나 이득을 설명하기 위한 일실시예 그래프,7 is a graph illustrating an embodiment of the antenna gain of FIG. 4;

도8a는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 2실시예 구조도,8A is a structural diagram of a second embodiment of a broadband PIFA according to the present invention;

도8b는 상기 도8a의 PIFA 소자부의 일실시예 상세 구조도, 8B is a detailed structural diagram of an embodiment of the PIFA element of FIG. 8A;

도8c는 상기 도8a의 PIFA 소자부의 도체부의 일실시예 상세 구조도,FIG. 8C is a detailed structural diagram of an embodiment of a conductor portion of the PIFA element portion of FIG. 8A;

도9는 본 발명에 의한 광대역 PIFA의 제 3실시예 구조도,9 is a structural diagram of a third embodiment of a broadband PIFA according to the present invention;

도10은 상기 도9의 일실시예 분해 사시도,10 is an exploded perspective view of an embodiment of FIG. 9;

도11은 상기 도9의 S11 파라미터 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프,FIG. 11 is a graph illustrating an embodiment of S11 parameter characteristics of FIG. 9; FIG.

도12는 상기 도9의 안테나 복사효율을 설명하기 위한 일실시예 그래프,12 is a graph illustrating an embodiment of the antenna radiation efficiency of FIG. 9;

도13은 상기 도9의 안테나 이득을 설명하기 위한 일실시예 그래프,FIG. 13 is a graph illustrating an embodiment of the antenna gain of FIG. 9; FIG.

도14는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 4실시예 구조도,14 is a structural diagram of a fourth embodiment of a broadband PIFA according to the present invention;

도15는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 5실시예 구조도,15 is a structural diagram of a fifth embodiment of a broadband PIFA according to the present invention;

도16은 상기 도15의 PIFA를 무선 랜카드에 장착하여 노트북 컴퓨터에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예,FIG. 16 is an example for explaining a case in which the PIFA of FIG. 15 is installed in a notebook computer by attaching to a wireless LAN card;

도17은 상기 도9 또는 도14의 PIFA를 무선 랜카드에 장착하여 노트북 컴퓨터에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예,17 is an example for explaining the case where the PIFA of FIG. 9 or FIG. 14 is installed in a notebook computer by attaching to a wireless LAN card;

도18a는 상기 도14의 PIFA를 휴대폰에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예,18A is an example for explaining the case where PIFA of FIG. 14 is installed in a mobile phone;

도18b는 상기 도15의 PIFA를 휴대폰에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예,18B is an example for explaining the case where PIFA of FIG. 15 is installed in a mobile phone;

도19a는 상기 도18a의 휴대폰을 사용하는 경우 편파의 방향을 설명하기 위한 일예,19A is an example for explaining the direction of polarization when using the mobile phone of FIG. 18A;

도19b는 상기 도18b의 휴대폰을 사용하는 경우 편파의 향을 설명하기 위한 일예.Fig. 19B is an example for explaining the direction of polarization when using the mobile phone of Fig. 18B.

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

210 : PIFA 급전부 220 : PCB 금속박210: PIFA feed part 220: PCB metal foil

230 : PCB 유전체부 240 : PCB 접지부230: PCB dielectric portion 240: PCB ground portion

410, 810 : PIFA 소자부 420 : 에지 교차부410, 810: PIFA element portion 420: edge intersection

910, 1410 : 안테나 소자부 920 : 급전부 910, 1410: antenna element portion 920: power supply portion

940 : RF 송신부940: RF transmitter

본 발명은 광대역 역 에프 안테나(Printed Inverted F Antenna; 이하, 간단히 'PIFA'라 함)에 관한 것으로, 초광대역(Ultra Wide Band; 이하, 간단히 'UWB'라 함) 등의 광대역 통신 시스템은 물론, 개인 휴대 통신(Personal Communication Service; PCS), 셀룰러(Cellular), 국제 이동통신(International Mobile Telecommunication; IMT)-2000, 전지구적 이동통신 시스템(Global System for Mobile Communications; GSM), 무선랜(LAN) 등의 다양한 주파수대역의 통신 시스템에서 사용되는 광대역 PIFA에 관한 것이다.The present invention relates to a broadband inverted F antenna (hereinafter referred to simply as "PIFA"), as well as a broadband communication system such as an ultra wide band (hereinafter referred to as "UWB"), Personal Communication Service (PCS), Cellular, International Mobile Telecommunication (IMT) -2000, Global System for Mobile Communications (GSM), Wireless LAN (LAN), etc. It relates to a wideband PIFA used in communication systems of various frequency bands.

일반적으로, PIFA는 인쇄형 회로 기판(Printed Circuit Board; 이하, 간단히 'PCB'라 함) 위에서 동작하도록 제작되었다. In general, PIFA is designed to operate on a printed circuit board (hereinafter, simply referred to as 'PCB').

도1a는 종래의 칩형 PIFA의 사시도이고, 도1b는 상기 도1a의 소자부의 구조도이며, 도1c는 상기 도1a의 유전체부의 구조도이다. 또한, 도2는 상기 도1a의 PIFA가 PCB위에 장착된 모습을 설명하기 위한 구조도이다.FIG. 1A is a perspective view of a conventional chip type PIFA, FIG. 1B is a structural diagram of the element portion of FIG. 1A, and FIG. 1C is a structural diagram of the dielectric portion of FIG. In addition, FIG. 2 is a structural diagram illustrating a state in which the PIFA of FIG. 1A is mounted on a PCB.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 PIFA는 역F 형상의 안테나 도체부(110)와, 이를 지탱하고 있는 유전체부(120)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the conventional PIFA is composed of an inverted-F-shaped antenna conductor portion 110 and a dielectric portion 120 supporting it.

상기 도1의 안테나를 상기 도2와 같이 PCB 위에 설치할 경우, 상기 도2에 도시된 바와 같이, PIFA 급전부(210), PCB 금속박(220), PCB 유전체부(230) 및 PCB 접지부(240)를 포함하며, 전자파의 편파방향은 PCB에 수직을 이루며 복사한다. When the antenna of FIG. 1 is installed on a PCB as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, the PIFA feed part 210, the PCB metal foil 220, the PCB dielectric part 230, and the PCB ground part 240 are shown. ), And the polarization direction of electromagnetic waves is perpendicular to the PCB and radiates.

이러한 안테나는 상기 도체부(110)의 길이 L에 비해 일정한 크기 이상에서 복사가 이루어진다. 이를 도3을 참고로 설명하기로 한다.The antenna is radiated more than a certain size compared to the length L of the conductor portion 110. This will be described with reference to FIG. 3.

도3은 상기 도2의 PIFA의 안테나 두께(H)의 변화에 따른 정재파비 대역폭 특성의 변화를 설명하기 위한 그래프로서, 안테나의 폭 및 길이가 일정하고(W=0.4cm, L=3.6cm), 상기 유전체부(120)의 유전율이 2.8인 경우에, 안테나 높이(H)에 따른 S11파라미터 특성을 나타낸 것이다.3 is a graph for explaining the variation of the standing wave ratio bandwidth characteristics according to the change in the antenna thickness H of the PIFA of FIG. 2, wherein the width and length of the antenna are constant (W = 0.4 cm, L = 3.6 cm). In the case where the dielectric constant of the dielectric part 120 is 2.8, the S11 parameter characteristics according to the antenna height H are shown.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 PCB 위에 장착된 PIFA는 안테나 길이 대 안테나 높이의 비(H/L)가 높은 값을 유지해야만 공진이 발생되고 있음을 볼 수가 있다. 즉, H/L = 0.40이상에서 2GHz에서 -10dB 이하의 공진이 발생되며, 이 역시 매우 협대역 특성을 지니고 있음을 볼 수가 있다. As shown in the figure, the PIFA mounted on the conventional PCB can be seen that the resonance occurs only when the ratio (H / L) of the antenna length to the antenna height is maintained high. In other words, the resonance of less than -10dB occurs at 2GHz above H / L = 0.40, which also has a very narrow band characteristics.

이로 인해, 기존 PIFA는 광대역 무선통신시스템에 활용하기 어려운 점이 있으며, 또한 휴대폰, 무선LAN카드 등처럼 매우 얇은 구조를 요구하는 무선 통신용 안테나로의 활용이 어려운 문제점이 있다. Because of this, the existing PIFA is difficult to use in a broadband wireless communication system, and also has a problem that it is difficult to use as an antenna for wireless communication that requires a very thin structure, such as a mobile phone, a wireless LAN card.

현재, 무선통신의 추세는 UWB 시스템과 같이 임펄스 신호를 공간으로 복사시키고 수신해야 하므로, 이로 인해 매우 광대역 통신을 요구하고 있으며, IMT-2000처럼 광대역 CDMA, 셀룰러와 PCS의 공용휴대폰, 셀룰러와 GPS 동시 수신이 가능한 휴대폰, PCS와 무선 LAN 공용 휴대폰 등처럼 매우 넓은 송수신 대역을 지닌 무선통 신시스템이 개발되고 있다.Currently, the trend of wireless communication is that the impulse signal must be copied and received in space like UWB system, which is very demanding broadband communication, and IMD-2000 like broadband mobile CDMA, cellular and PCS common cell, cellular and GPS simultaneously Wireless communication systems with very wide transmit / receive bands are being developed, such as mobile phones capable of receiving mobile phones, PCS and wireless LAN mobile phones.

이러한 무선통신 시스템에 적용 가능하기 위해서는 반드시 넓은 광대역 특성을 갖는 안테나의 개발이 필요하나, 기존 PIFA는 협대역 특성으로 인해 사용할 수 없는 문제점이 있다.In order to be applicable to such a wireless communication system, it is necessary to develop an antenna having a wide broadband characteristic, but there is a problem that the existing PIFA cannot be used due to the narrow bandwidth characteristic.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, PIFA 소자를 소정의 길이를 돌출시켜 PCB에 배치함으로써, 안테나의 높이를 낮추는 동시에 광대역 특성을 지니도록 하기 위한 광대역 PIFA를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems described above, by providing a PIFA element protruding a predetermined length on the PCB, to provide a wideband PIFA for reducing the height of the antenna and at the same time having a broadband characteristic There is this.

또한, 본 발명은 PCB의 에칭면과 접지면을 이용하여 PCB 일체형으로 제작함으로써, PCB에 장착이 용이하도록 하기 위한 광대역 PIFA를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
In addition, the present invention is another object to provide a broadband PIFA for easy mounting on the PCB by manufacturing the PCB integrally using the etching surface and the ground surface of the PCB.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인쇄형 회로 기판(PCB)의 일면에 배치되는 평면형 역 에프 안테나(PIFA) 소자부를 구비하는 광대역 PIFA에 있어서, 상기 PIFA 소자부의 소정 길이가 PCB의 에지 외부로 돌출되되, 상기 PIFA 소자부의 소정 부분이 상기 PCB의 급전부와 접속되도록 배치되며, 상기 PIFA 소자부는 그 높이가 실질적으로 낮은 광대역 PIFA를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a broadband PIFA having a planar inverted-f antenna (PIFA) element portion disposed on one surface of a printed circuit board (PCB), the predetermined length of the PIFA element portion outside the edge of the PCB Protruding, wherein a predetermined portion of the PIFA element portion is arranged to be connected to the feed portion of the PCB, the PIFA element portion provides a broadband PIFA having a substantially low height.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금속박, 유전체부 및 접지부로 구성된 PCB 상에 일체로 형성되는 광대역 PIFA에 있어서, 상기 금속박의 모서리 일면에 배치되는 역 'F' 형상의 안테나 소자부; 및 상기 안테나 소자부에 전기적으로 접속되도록 배치되는 급전부를 포함하되, 상기 안테나 소자부의 일단은 상기 PCB의 접지부와 연결되는 광대역 PIFA를 제공한다.In addition, the present invention for achieving the above object, Broadband PIFA integrally formed on a PCB consisting of a metal foil, a dielectric portion and a ground portion, the antenna element portion of the inverted 'F' shape disposed on one side of the corner of the metal foil; And a feeding part disposed to be electrically connected to the antenna element part, wherein one end of the antenna element part provides a broadband PIFA connected to a ground part of the PCB.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same number as much as possible even if displayed on different drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도4는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 1실시예 구조도로서, PIFA를 PCB의 도체부 모서리에 배치한 구조를 설명하기 위한 것이다.Figure 4 is a structural diagram of a first embodiment of a broadband PIFA according to the present invention, for explaining the structure of the PIFA disposed on the edge of the conductor portion of the PCB.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 광대역 PIFA는, PIFA 소자부(410) 및 에지 교차부(420)를 포함하는 것으로, 상기 에지 교차부(420)는 상기 도1의 도면부호 "111"과 PCB 급전부(210)가 접속되도록 배치되는 곳이다.As shown in the figure, the broadband PIFA according to the first embodiment of the present invention includes a PIFA element portion 410 and the edge crossing portion 420, the edge crossing portion 420 of FIG. Reference numeral “111” and the PCB feeder 210 are arranged to be connected.

본 발명의 광대역 PIFA 는 상기 PIFA 소자(410)의 소정의 길이(D) 부분을 PCB 밖으로 돌출시키는 구조를 지닌다. 이는, 기존 PIFA와 그 동작원리 및 동작특성 자체가 상이하게 나타난다. 즉, 이는 기존 PIFA 동작원리에 일반 모노폴 안테나의 동작원리가 가미되어 동작될 수 있다. The broadband PIFA of the present invention has a structure that protrudes a predetermined length D portion of the PIFA element 410 out of the PCB. This is different from the existing PIFA, its operation principle and operation characteristics itself. That is, the operation principle of the general monopole antenna may be added to the existing PIFA operation principle.

따라서, 기존 PIFA가 단순히 돌출되었다고 해서 광대역 특성이 나타나는 것이 아니라, PCB 모서리인 상기 에지 교차부(420)에 유도되는 전하에 의한 공진 모드 변화가 이루어지기 위해서는 안테나의 높이가 매우 낮아야 하며, 일정 돌출길이 에 도달하는 경우에, 원하는 광대역 특성이 발생될 수 있다. Therefore, the existing PIFA is not simply projecting the broadband characteristics, but the height of the antenna must be very low in order to achieve the resonance mode change due to the charge induced in the edge intersection portion 420, which is the PCB edge, the constant protrusion length When is reached, the desired wideband characteristic can be generated.

즉, 본 발명의 광대역 PIFA는, PCB의 에지 교차부(420), 상기 PIFA 소자(410)의 낮은 높이와, 상기 PIFA 소자(410)의 돌출부의 구조가 포함되어야, 광대역 특성을 실현할 수 있다.That is, in the broadband PIFA of the present invention, the broadband intersection portion 420, the low height of the PIFA element 410, and the structure of the protrusion of the PIFA element 410 may be included in order to realize broadband characteristics.

도5는 상기 도4의 S11 파라미터 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프로서, 상기 유전체부(120)의 유전율이 2.8인 경우에, 소정의 안테나의 안테나 길이에 대한 안테나 폭의 비(H/L=0.06)에서의 S11파라미터 특성을 나타낸 것이다.FIG. 5 is an exemplary graph for describing the S11 parameter characteristic of FIG. 4. In the case where the dielectric constant of the dielectric part 120 is 2.8, a ratio of antenna width to antenna length of a predetermined antenna (H / L) is shown in FIG. = 0.06) shows the S11 parameter characteristics.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는, -10dB 이하 대역폭이 3~7GHz를 유지하고 있으며, 매우 광대역의 임피던스 정합이 이루어지고 있음을 알 수가 있다. As shown in the figure, in the broadband PIFA of the present invention, a bandwidth of -10 dB or less is maintained at 3 to 7 GHz, and it can be seen that impedance matching of a very wide band is achieved.

상기 도3의 돌출되지 않은 PIFA에서 H/L = 0.06인 경우와 그 S11 파라미터 특성을 비교하면, 종래의 PIFA는 공진 자체의 출현이 없는 것과는 달리, 본 발명에 따른 광대역 PIFA는 공진이 출연하고 있고, 매우 광대역의 특성을 갖고 있음을 알 수가 있다. Comparing the case of H / L = 0.06 in the non-protruding PIFA of Figure 3 and the S11 parameter characteristics, the conventional PIFA has no appearance of the resonance itself, the broadband PIFA according to the present invention is appeared in the resonance As a result, it can be seen that it is very broadband.

즉, 기존의 방식으로 설치되는 경우, 안테나의 높이 W가 높아야만 동작되는 경우와는 달리, 본 발명에 따른 광대역 PIFA는 안테나의 높이가 낮아도 동작되고 있음을 알 수가 있다. That is, when installed in a conventional manner, unlike the case where the height W of the antenna is operated high, it can be seen that the broadband PIFA according to the present invention is operated even if the height of the antenna is low.

도6은 상기 도4의 안테나 복사효율을 설명하기 위한 일실시예 그래프이다.FIG. 6 is a graph for explaining the antenna radiation efficiency of FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는, 3~7GHz까지 90% 이상의 특성을 보이고 있어, 매우 광대역에 걸쳐 안테나 복사 효율이 매우 우수함을 알 수 가 있다. As shown in the figure, the broadband PIFA of the present invention has a characteristic of more than 90% up to 3 ~ 7GHz, it can be seen that the antenna radiation efficiency is very excellent over a very wide bandwidth.

UWB 통신에서 사용하는 무선 주파수(Radio Frequency; 이하, 간단히 'RF'라 함) 신호는 매우 광대역의 펄스 신호를 복사시키고 수신해야 한다. 따라서, 3~7GHz에 걸친 UWB 신호를 본 발명의 광대역 PIFA를 사용하여 복사할 경우, 대부분의 신호가 공간으로 복사될 수 있음을 알 수 있다.Radio Frequency (hereinafter, simply referred to as 'RF') signals used in UWB communication must copy and receive a very wideband pulse signal. Therefore, when copying the UWB signal over the 3 ~ 7GHz using the broadband PIFA of the present invention, it can be seen that most of the signal can be copied to the space.

도7은 상기 도4의 안테나 이득을 설명하기 위한 일실시예 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating an antenna gain of FIG. 4.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는, 3~7GHz까지 안테나 이득이 약 +/- 1dB 특성을 보이고 있어, 매우 광대역에 걸쳐 안테나 이득을 일정하게 유지하고 있음을 알 수가 있다. As shown in the figure, in the broadband PIFA of the present invention, the antenna gain of about + /-1dB characteristics up to 3 ~ 7GHz, it can be seen that the antenna gain is kept constant over a very wide bandwidth.

UWB 통신에서는 안테나 이득을 일정하게 유지하는 기술은 매우 중요하다. 안테나의 이득이 일정하게 유지되는 경우, 임의의 방향에 수신안테나가 놓여도 송신한 신호에 대한 신호 파형의 왜곡현상이 낮게 나타나기 때문이다. In UWB communication, the technique of keeping the antenna gain constant is very important. This is because when the gain of the antenna is kept constant, the distortion of the signal waveform for the transmitted signal is low even if the receiving antenna is placed in any direction.

본 발명의 경우 -10dB 이하 S11 파라미터, 90% 이상의 안테나 효율 그리고 +/-1dB 안테나 이득 편차를 동시에 갖는 주파수대역이 3~7GHz까지 분포하고 있어, 중심주파수를 기준으로 주파수 대역폭이 80%이므로, 매우 우수한 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다. In the present invention, a frequency band having a S11 parameter of -10 dB or less, an antenna efficiency of 90% or more, and a +/- 1 dB antenna gain deviation is distributed from 3 to 7 GHz, and the frequency bandwidth is 80% based on the center frequency. It can be seen that excellent characteristics are shown.

도8a는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 2실시예 구조도이고, 도8b는 상기 도8a의 PIFA 소자부의 일실시예 상세 구조도이며, 도8c는 상기 도8a의 PIFA 소자부의 도체부의 일실시예 상세 구조도이다.FIG. 8A is a structural diagram of a second embodiment of a broadband PIFA according to the present invention, FIG. 8B is a detailed structural diagram of an embodiment of the PIFA element of FIG. 8A, and FIG. 8C is a detailed embodiment of the conductor portion of the PIFA element of FIG. 8A. It is a structural diagram.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 광대역 PIFA는, 상기 도4의 돌출길이(D)를 줄일 수 있도록 한 구조로서, PIFA 소자부(810)의 돌출된 부분에서, 상기 PIFA 소자부(810)의 도체부를 지그재그 형상으로 한 것이다.As shown in the figure, the broadband PIFA according to the second embodiment of the present invention is a structure to reduce the protruding length (D) of Figure 4, in the protruding portion of the PIFA element unit 810, The conductor portion of the PIFA element portion 810 is zigzag-shaped.

이 경우, 안테나 길이에 있어 약 20%를 줄일 수 있다.In this case, about 20% of the antenna length can be reduced.

일반 미앤더형 칩안테나와 달리, 본 발명의 광대역 PIFA는 지그재그 형상이 PCB로부터 돌출된 상기 에지 교환부(420)에서 시작되어야만 광대역 특성을 유지할 수 있다.Unlike general meander chip antennas, the broadband PIFA of the present invention can maintain broadband characteristics only when the zigzag shape is started at the edge exchange part 420 protruding from the PCB.

도9는 본 발명에 의한 광대역 PIFA의 제 3실시예 구조도로서, PIFA 소자를 별도로 제작하지 않고, PCB 자체로 제작하는 PCB 일체형을 설명하기 위한 것이다. 또한, 도10은 상기 도9의 일실시예 분해 사시도이다.FIG. 9 is a structural diagram of a third embodiment of a broadband PIFA according to the present invention, and is for explaining a PCB integrated type manufactured by the PCB itself without separately manufacturing a PIFA element. 10 is an exploded perspective view of an embodiment of FIG. 9.

도면에 도시된 바와 같이, PCB는 금속박(220)과 유전체부(231) 및 접지부(240)로 구성되어 있는데, 역 'F' 형상의 안테나 소자부(910)는 상기 PCB 금속박(220)의 모서리에 배치되고, 상기 안테나 소자부(910)의 입출력신호 급전부(920)는 상기 안테나 소자부(910)에 연결되도록 배치되고, 상기 안테나 소자부(910)의 끝부분(930)은 상기 PCB 접지면(240)에 연결되며, 상기 PCB 금속박(220) 모서리는 상기 안테나 소자부(910)를 남겨두고 제거되어 있다.As shown in the figure, the PCB is composed of a metal foil 220, a dielectric portion 231 and a ground portion 240, the inverted 'F' shape of the antenna element portion 910 of the PCB metal foil 220 Is disposed at the corner, the input and output signal feeding unit 920 of the antenna element unit 910 is arranged to be connected to the antenna element unit 910, the end portion 930 of the antenna element unit 910 is the PCB It is connected to the ground plane 240, the edge of the PCB metal foil 220 is removed leaving the antenna element portion 910.

상기 급전부(920)는 마이크로스트립라인 등을 이용하여 듀플렉서를 포함하고 있는 RF 송신부(940)과 연결될 수 있다. 또한 상기 접지부(240)도 상기 안테나 소자부(910)가 위치하는 모서리 부분이 상기 도10과 같이 제거될 수 있다.The power supply unit 920 may be connected to the RF transmitter 940 including the duplexer using a microstrip line or the like. In addition, the corner portion where the antenna element portion 910 is located in the ground portion 240 may be removed as shown in FIG. 10.

도11은 상기 도9의 S11 파라미터 특성을 설명하기 위한 일실시예 그래프로서, 상기 PCB 유전체부(유전율 2.8)(230)의 두께가 0.05cm, 안테나 길이 H가 3.6cm이고, 안테나 길이에 대한 폭 비 W/L이 0.06 일 때 S11 파라미터 특성을 설명하기 위한 것이다.FIG. 11 is a graph illustrating an S11 parameter characteristic of FIG. 9, wherein the PCB dielectric part (dielectric constant 2.8) 230 has a thickness of 0.05 cm, an antenna length H of 3.6 cm, and a width with respect to the antenna length. It is for explaining the S11 parameter characteristics when the ratio W / L is 0.06.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는 약 3~7GHz 대역에서 S11파라미터가 -10dB 이하를 유지하고 있음을 알 수가 있다. As shown in the figure, the broadband PIFA of the present invention can be seen that the S11 parameter is maintained at -10dB or less in the band of about 3 ~ 7GHz.

도12는 상기 도9의 안테나 복사효율을 설명하기 위한 일실시예 그래프이다.FIG. 12 is a graph illustrating an embodiment of the antenna radiation efficiency of FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는 3~7GHz 대역에서 85% 이상의 안테나 복사효율을 유지하고 있음을 알 수 있다. As shown in the figure, it can be seen that the broadband PIFA of the present invention maintains more than 85% of the antenna radiation efficiency in the 3 ~ 7GHz band.

도13은 상기 도9의 안테나 이득을 설명하기 위한 일실시예 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating an embodiment of the antenna gain of FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는, 3~7GHz 대역에서 +/- 1.5dB 편차를 유지하고 있음을 알 수가 있다. As shown in the figure, it can be seen that the broadband PIFA of the present invention maintains a +/- 1.5 dB deviation in the 3 to 7 GHz band.

상기한 바와 같이, 상기 도9의 광대역 PIFA는 안테나효율 및 이득편차 성능이 우수함을 알 수 있고, 이들 역시 충분히 UWB 통신에 사용이 가능한 구조임을 알 수 있다. 또한, 상기 도9의 광대역 PIFA는 PCB에서 곧바로 구현이 가능하므로 장착이 용이하고 제조 단가를 줄일 수 있을 것으로 예상된다.As described above, it can be seen that the broadband PIFA of FIG. 9 is excellent in antenna efficiency and gain deviation performance, and these can also be sufficiently used for UWB communication. In addition, since the broadband PIFA of FIG. 9 can be immediately implemented in a PCB, it is expected to be easy to mount and to reduce manufacturing cost.

도14는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 4실시예 구조도이다.14 is a structural diagram of a fourth embodiment of a broadband PIFA according to the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는, 상기 안테나 소자부(910) 길이를 줄이기 위해, 돌출된 소자를 지그재그형(1410)으로 제작하여 전체적인 PIFA 소자부 길이를 줄이도록 하고 있다. As shown in the figure, the broadband PIFA of the present invention, in order to reduce the length of the antenna element portion 910, to produce a protruding element in a zigzag shape 1410 to reduce the overall length of the PIFA element portion.

상기와 같은 구조에서 주의할 점은, 돌출된 부분에서만 지그재그형으로 PIFA 소자부를 제작한다는 점이다. Note that in the above structure, the PIFA element portion is manufactured in a zigzag shape only in the protruding portion.

도15는 본 발명에 따른 광대역 PIFA의 제 5실시예 구조도로서, 상기 도9의 PIFA를 PCB의 윗변에 설치한 경우를 설명하기 위한 것이다.FIG. 15 is a structural diagram of a fifth embodiment of a broadband PIFA according to the present invention, illustrating the case where the PIFA of FIG. 9 is installed on the upper side of the PCB.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는, 상기 도14와 달리 편파의 방향이 수평편파를 이루고 있음을 알 수가 있다. 이러한 안테나의 경우, 광대역성에 이동단말기 수신은 물론, DMB와 같은 위성방송 수신 겸용 단말기에 적용이 가능하다. As shown in the figure, in the broadband PIFA of the present invention, it can be seen that the polarization direction is horizontally polarized, unlike in FIG. In the case of such an antenna, it is applicable to a mobile terminal reception as well as a satellite broadcasting receiving terminal such as DMB.

도16은 상기 도15의 PIFA를 무선 랜카드에 장착하여 노트북 컴퓨터에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예이다.FIG. 16 is an example for explaining a case in which the PIFA of FIG. 15 is mounted on a wireless LAN card and installed in a notebook computer.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA를 노트북 컴퓨터에 설치하는 경우, 돌출한 길이 DL을 줄일 수 있는 효과가 있다. 이때의 복사전자파의 편파 방향은 도시된 바와 같다. 즉, 기존 광대역 L형 안테나와 다른 물리적인 특성을 보여주고 있음을 알 수가 있다. As shown in the figure, when the broadband PIFA of the present invention is installed in a notebook computer, the protruding length DL can be reduced. The polarization direction of the electromagnetic wave at this time is as shown. That is, it can be seen that the physical characteristics are different from the existing wideband L-type antenna.

도17은 상기 도9 또는 도14의 PIFA를 무선 랜카드에 장착하여 노트북 컴퓨터에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예이다.FIG. 17 is an example for explaining a case in which the PIFA of FIG. 9 or FIG. 14 is mounted on a wireless LAN card and installed in a notebook computer.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 광대역 PIFA를 배치하면, 편파의 방향을 수직편파 방향으로 조절이 가능하다. 즉, 상기 도17과 같이 본 발명의 광대역 PIFA를 설치하는 경우, 전방향 복사패턴 특성을 유지할 수 있다. As shown in the figure, if the wideband PIFA of the present invention is arranged, the polarization direction can be adjusted in the vertical polarization direction. That is, when the broadband PIFA of the present invention is installed as shown in FIG. 17, omnidirectional radiation pattern characteristics can be maintained.

도18a 및 도18b는 각각 상기 도14 및 상기 도15의 PIFA를 휴대폰에 설치한 경우를 설명하기 위한 일예이다.18A and 18B illustrate an example in which the PIFAs of FIGS. 14 and 15 are installed in a mobile phone, respectively.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 광대역 PIFA를 휴대폰에 설치하는 경우, 휴대폰 설치에 있어서 힌지의 내림 길이 DP를 줄일 수 있다. As shown in the figure, when the broadband PIFA of the present invention is installed in a cellular phone, the down-length DP of the hinge can be reduced in the cellular phone installation.

도19a 및 도19b는 각각 상기 도18a 및 상기 도18b의 휴대폰을 사용하는 경우 편파의 방향을 설명하기 위한 일예이다.19A and 19B are examples for explaining the direction of polarization when using the mobile phones of FIGS. 18A and 18B, respectively.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광대역 PIFA는 사용가능한 편파를 지니고 있음을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the broadband PIFA of the present invention has usable polarization.

폴더형 휴대폰에서 힌지 내림으로 설치하는 경우, PIFA 소자부와 인체의 두부간에 직접 노출되는 현상을 제거하고 PIFA 소자부와 인체의 두부간의 거리를 더욱더 길게 확보함으로써 인체 전자파 영향을 줄일 수가 있는 효과를 지니고 있고, 힌지의 내림 길이를 적게 유지하는 경우 두부의 전자파 영향을 다소 커지는 경향이 있으나, 휴대폰의 덮개 부분이 상대적으로 켜져 보다 큰 디스플레이 장착이 가능하므로 이들 모두 장단점을 지니고 있어, 목적에 따라 그 구조 선택이 가능하다. When the hinged installation is performed on the folding mobile phone, the effect of reducing the electromagnetic wave effect of the human body can be reduced by eliminating the direct exposure between the PIFA element part and the head of the human body and securing a longer distance between the PIFA element part and the head of the human body. If the hinge length is kept small, the electromagnetic wave effect of the head tends to be somewhat large, but since the cover of the mobile phone is relatively turned on, it is possible to mount a larger display, and both of them have advantages and disadvantages. This is possible.

또한, 상기 도18b는 상기 도19b와 같이 사용되는 경우, 셀룰러, PCS, IMT-2000 등처럼 지상에서 수직 편파 통신에도 적용이 가능하다.In addition, when used as shown in FIG. 19B, FIG. 18B is applicable to vertically polarized wave communication on the ground such as cellular, PCS, IMT-2000, and the like.

한편, DMB 위성 디지털 방송 서비스가 실현될 때, 단말기는 상기 도19와 같이 귀에 대고 수신하기보다는 손으로 잡고 수신하여야 하므로 편파의 방향이 수평편파를 유지하는 것이 필요하다. 따라서, 상기 도18b의 구조는 DMB 디지털 위성수신용 겸용 안테나로 활용이 가능함을 알 수 있다. On the other hand, when the DMB satellite digital broadcasting service is realized, the terminal needs to hold by the hand rather than receive it in the ear as shown in Fig. 19, so the polarization direction needs to maintain the horizontal polarization. Therefore, it can be seen that the structure of FIG. 18B can be used as a combined antenna for DMB digital satellite reception.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

상기한 바와 같은 본 발명은, PIFA 소자를 소정의 길이를 돌출시켜 PCB에 배치함으로써, 안테나의 높이를 낮추는 동시에 광대역 특성을 지닐 수 있도록 하는 효과가 있다. As described above, the present invention has an effect of lowering the height of the antenna and having broadband characteristics by disposing a PIFA element on a PCB by protruding a predetermined length.

또한, 본 발명은 PCB의 에칭면과 접지면을 이용하여 PCB 일체형으로 제작함으로써, PCB에 장착이 용이하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of making it easy to mount on the PCB by making the integrated PCB using the etching surface and the ground surface of the PCB.

본 발명의 광대역 PIFA는 중심주파수를 기준으로 하여 80% 이상의 광대역 특성을 얻어낼 수가 있었으며, 또한 높이가 매우 낮은 PIFA를 제공함으로써, PCB 상에서 에칭면과 접지면 사이의 높이로도 충분히 광대역의 PIFA가 구현됨을 알 수 있다.The broadband PIFA of the present invention was able to obtain a broadband characteristic of 80% or more based on the center frequency, and also provided a very low PIFA, so that the PIFA having a sufficiently wide bandwidth even at the height between the etching surface and the ground surface on the PCB could be obtained. It can be seen that it is implemented.

따라서, 나아가 본 발명은 UWB와 같은 광대역 무선통신 서비스를 가능하게 함은 물론, 다양한 주파수대역의 통신을 하나의 안테나로 서비스할 수가 있도록 하는 효과가 있다. Therefore, the present invention further enables broadband wireless communication services such as UWB, as well as the ability to service various frequency bands with one antenna.

Claims (5)

인쇄형 회로 기판(PCB)의 일면에 배치되는 평면형 역 에프 안테나(PIFA) 소자부를 구비하는 광대역 PIFA에 있어서,In a broadband PIFA having a planar inverted-f antenna (PIFA) element portion disposed on one surface of a printed circuit board (PCB), 상기 PIFA 소자부의 소정 길이가 PCB의 에지 외부로 돌출되되,The predetermined length of the PIFA element portion protrudes outside the edge of the PCB, 상기 PIFA 소자부의 소정 부분이 상기 PCB의 급전부와 접속되도록 배치되며,A predetermined portion of the PIFA element portion is disposed so as to be connected to the feed portion of the PCB, 상기 PIFA 소자부는 그 높이가 실질적으로 낮은The PIFA element portion is substantially low in height 광대역 PIFA.Broadband PIFA. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PIFA 소자부의 상기 PCB의 에지 외부로 돌출된 부분은,The portion protruding outside the edge of the PCB of the PIFA element portion, 미앤더 형상인Meander shape 광대역 PIFA.Broadband PIFA. 금속박, 유전체부 및 접지부로 구성된 PCB 상에 일체로 형성되는 광대역 PIFA에 있어서,In a broadband PIFA formed integrally on a PCB consisting of a metal foil, a dielectric part and a ground part, 상기 금속박의 모서리 일면에 배치되는 역 'F' 형상의 안테나 소자부; 및An inverted 'F' shape antenna element disposed on one edge of the metal foil; And 상기 안테나 소자부에 전기적으로 접속되도록 배치되는 급전부A feeder disposed to be electrically connected to the antenna element 를 포함하되,Including but not limited to: 상기 안테나 소자부의 일단은 상기 PCB의 접지부와 연결되는One end of the antenna element portion is connected to the ground portion of the PCB 광대역 PIFA.Broadband PIFA. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 금속박은The metal foil 상기 안테나 소자부의 형상과 일치하도록 제거되어 있는Removed to match the shape of the antenna element 광대역 PIFA.Broadband PIFA. 제3항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 안테나 소자부의 타단은 미앤더 형상인The other end of the antenna element portion is a meander shape 광대역 PIFA.Broadband PIFA.
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