KR100677093B1

KR100677093B1 - 평면 안테나

Info

Publication number: KR100677093B1
Application number: KR1020000029567A
Authority: KR
Inventors: 김영일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2007-02-05
Also published as: JP2001345622A; EP1160916A2; US6275192B1; EP1160916B1; DE60041248D1; CN1326243A; EP1160916A3; JP3501757B2; SG88810A1; TW469668B; CN1147030C; KR20010109600A

Abstract

소정 두께를 가지는 유전체층과; 유전체층의 상부 및 하부면 각각에 상호 대응되도록 적층된 제1 및 제2접지층과; 각 접지층의 테두리로부터 소정 패턴으로 형성되며, 급전시 소정 제1편파를 방사하는 제1안테나부와; 제1편파와 수직으로 교차하는 제2편파를 방사하도록 각 접지층의 테두리로부터 소정 패턴으로 형성된 제2안테나부와; 안테나부들 사이에 설치되며, 각 안테나부들로 소정 전력을 각각 급전시킬 수 있도록 된 제1 및 제2분기부를 가지는 피딩선로;를 포함하여, 안테나부들 각각에서 독립적으로 전파를 방사할 수 있는 것을 특징으로 하는 평면안테나가 개시된다.

Description

평면 안테나{Planar type antenna}

도 1은 두 개의 편파가 90도의 위상차를 두고 직교하여 전파되는 상태를 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평면안테나를 나타내 보인 개략적인 사시도.

도 3은 도 2의 평면도.

도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개해 보인 단면도.

도 5는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개해 보인 단면도.

도 6a는 도 3의 제1안테나에서 전파되는 제1편파의 상태를 나타내 보인 개략적인 도면.

도 6b는 도 3의 제2안테나에서 전파되는 제2편파의 상태를 나타내 보인 개략적인 도면.

도 6c는 6a 및 도 6b에 도시된 제1 및 제2편파의 합성상태를 나타내 보인 개략적인 도면.

도 7은 도 2에 도시된 피딩선로의 다른 실시예를 나타내 보인 개략적인 평면도.

도 8은 도 2에 도시된 피딩선로의 또 다른 실시예를 나타내 보인 개략적인 평면도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면안테나를 나타내 보인 분리 사시도.

도 10 및 도 11 각각은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평면안테나를 나타내 보인 평면도 및 배면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1..제1편파 2..제2편파

10..유전체층 13,14..제1 및 제2비아홀

21,23..제1 및 제2접지층 30,40..제1 및 제2안테나부

31,41..제1 및 제2상부 방사패턴 32,45..제1 및 제2하부 방사 패턴

32,36,42,46..제1, 제2, 제3 및 제4스터브라인

33,37,43,47..제1, 제2, 제3 및 제4방사부

34,38,44,48..연장부 50,50´,60..피딩선로

51,61..급전부 53,63..제1분기부

55,65..제2분기부

본 발명은 평면 안테나에 관한 것이다.

안테나는 고주파 회로에 접속해서 사용되고 있는 하나의 특수한 전기회로라 고 할 수 있다. 송신안테나는 고주파 회로의 전력을 능률적으로 전파에너지로 변환하여 이것을 공간에 방사(radiation)하며, 수신안테나는 입력되는 전파에너지를 효율적으로 전력으로 변환해서 전기회로에 전달한다. 이와 같이 안테나는 전기회로와 전파간의 에너지 변환기 역할을 하며, 그 변환 능률이 좋아지도록 그 크기와 모양이 적절히 설계된다.

최근의 안테나는 방사되는 전파가 특정방향으로 방향성을 갖게 하는 지향성 안테나와, 방향성은 갖지 않는 무지향성 안테나로 구분되기도 한다. 상기 방향성 안테나는 고정된 장치들 간의 통신(도서, 산간지역 등) 등에 이용되어 적은 전력으로 큰 효율을 내며, 특히 혼선에 의한 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 또한 어느 한 평면으로의 파동의 전파를 최소화하여 휴대폰 사용시 인체로 방사되는 전파의 영향을 최소화시키기도 한다. 이와 반대로, 무지향성 안테나는 무선전화기의 고정장치 등에 적용되며 어느 방향에서든 일정한 전파의 송/수신 감도를 가지도록 설계된 안테나로서, 옥내용 데이타 통신용 안테나, 모빌폰(mobile phone) 등의 기지국용 안테나 등에 주로 사용된다.

또한, 안테나는 전파되는 편파(polarization)의 특성에 따라 리니어 편파(linear polarization; 수직 또는 수평편파)와, 원편파(circular polarization) 및 타원편파(elliptical polarization)로 구분될 수 있다. 여기서 상기 편파란 빛의 E-field와 H-field가 서로 수직으로 교차하면서 진행하는 것과 마찬가지로, 방사되는 전파가 특정한 면으로 전파되거나 빛과 같이 두 개의 파면(wave plane)이 서로 수직으로 교차하면서 전파되는 특성을 말한다. 따라서, 상기 리니어 편파는 한면으로만 전파되는 편파로서 편파손실성을 가지며, 원편파는 두 개의 전파면이 같은 크기를 가지고 서로 수직으로 교차하면서 전파되는 편파로서 편파손실을 최소화할 수 있으므로 이종 기기들간의 간섭을 배제시킬 수 있다. 그리고, 타원편파는 원편파 중에서도 두 개의 전파면의 크기가 다른 경우의 편파로서 이 또한 원편파와 동일한 특성을 갖는다.

또한, 상기 리니어편파 중에서도 그 파면의 방향이 대지에 대해 수직 또는 수평이냐에 따라 통상 '수직편파' 또는 '수평편파'라고 한다. 이러한 리니어 편파안테나는 작은 전력으로 큰 안테나 효율을 얻을 수 있는 이점이 있는 반면에, 전파가 편파손실성을 갖기 때문에 그 송신측과 수신측 안테나의 자세가 상호 대응되게 고정되어 있어야 하며, 전반향에 대해 일정한 송/수신 감도를 얻기 힘들다. 이에 반해 원편파 안테나는 수직편파와 수직편파의 두 가지 전파특성을 모두 갖고 있기 때문에, 송신측 또는 수신측 안테나의 위치 및 자세가 변하더라도, 전파의 송수신이 가능하고 전방향으로 일정한 감도를 가질 수 있다는 장점이 있다.

이러한 원편파는 단일편파가 나오는 두 개의 안테나를 직교하도록 배열하여 얻을 수 있다. 그래서 고안된 것이 반파장 다이폴 안테나를 서로 x-y방향으로 직교하도록 배열한 것으로서, 이 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이 x-방향의 안테나에서 나오는 수평편파(1)의 파장이 y-방향의 안테나에서 나오는 수직편파(2)의 파장에 대해 90도의 위상차를 갖도록 각각의 x-y방향 안테나에 90도의 위상차를 두어 순차적으로 급전함으로써 원편파를 얻을 수 있다. 이와 같이 x-y안테나에 90도의 위상차로 급전하기 위해서는 안테나의 RF회로 모듈에서 피딩되는 RF신호를 지연시 킬 수 있는 소위 Phase Shifter 회로를 별도로 마련하여야 한다.

한편, 최근에는 무선 데이타 통신이 발전함에 따라 PC, Note PC, Printer, mobile phone 등을 무선 네트웍 상으로 연결하는 소위 블루투스 피코 넷(Bluetooth PICO Net; 이하 'BPN')용 안테나가 요구되고 있으며, 이러한 BPN용 안테나로서는 무지향성을 가지며 전방향으로 일정한 송/수신 감도를 얻을 수 있는 상기 원편파 안테나 또는, 복수의 편파를 방사할 수 있는 안테나 등이 적합한 것으로 알려지고 있다.

그런데, 상기와 같이 원편파 안테나는 구조가 복잡하므로 소형화가 힘들고, RF회로모듈에서 신호에 위상지연을 위한 성분이 추가되어야 하므로 비용이 상승하는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 전방향에 대해 일정한 송/수신 감도를 가지며, 소형화가 가능한 평면안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평면 안테나는, 소정 두께를 가지는 유전체층과; 상기 유전체층의 상부 및 하부면 각각에 상호 대응되도록 적층된 제1 및 제2접지층과; 상기 각 접지층의 테두리로부터 소정 패턴으로 형성되며, 급전시 소정 제1편파를 방사하는 제1안테나부와; 상기 제1편파와 수직으로 교차하는 제2편파를 방사하도록 상기 각 접지층의 테두리로부터 소정 패턴으로 형성된 제2안 테나부와; 상기 안테나부들 사이에 설치되며, 상기 각 안테나부들로 소정 전력을 각각 급전시킬 수 있도록 된 제1 및 제2분기부를 가지는 피딩선로;를 포함하여, 상기 안테나부들 각각에서 독립적으로 전파를 방사할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 평면 안테나를 자세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평면 안테나는, 소정 두께를 가지는 평면형의 유전체층(10)과, 상기 유전체층(10)의 상부면(11)과 하부면(12) 각각의 소정부분을 덮도록 적층된 제1 및 제2접지층(21)(23)과, 상기 각 접지층(21)(23)의 테두리로부터 소정 패턴으로 연장형성되어 소정 제1편파를 방사하는 제1안테나부(30)와, 상기 제1편파와 수직으로 교차하는 제2편파를 방사하도록 상기 각 접지층(21)(23)의 테두리로부터 소정 패턴으로 연장형성된 제2안테나부(40) 및 상기 각 안테나부(30)(40)로 소정 전압을 각각 급전시킬 있도록 그 안테나부들(30)(40) 사이에 설치되는 피딩선로(50)를 구비한다. 여기서, 설명의 편의상 도면에 도시된 바와 같이 x-y-z 직교좌표계를 이용하여 설명하기로 한다.

상기 유전체층(10)은 안테나를 회로기판과 일체형으로 제작할 수 있도록, 예컨대 PCB기판이 될 수 있으며, 그 상부 및 하부면(11)(12)에는 상기 접지층(21)(23)이 상호 소정두께 및 넓이로 가지면서 상호 대응되도록 실장된다. 여기서, 상기 각 접지층(21)(23) 사이에서 소위 커플링(Coupling)효과에 의해 전력을 상호 급전시킬 수 있도록 유전체층(10)은 충분히 얇은 소정 두께를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1안테나부(30)는 유전체층(10)의 상부면(11)에 소정 패턴으로 형성된 제1상부 방사패턴(31)과, 이 제1상부 방사패턴(31)에 대칭되도록 하부면(12)에 소정 패턴으로 형성된 제1하부 방사패턴(35)을 구비한다.

상기 제1상부 방사패턴(31)은 제1스터브라인(stub line;32)과, 제1방사부(33)를 구비한다. 상기 제1스터브라인(32)은 제1접지층(21)의 테두리로부터 상부면(11)의 동일평면상으로 -y 방향으로 소정폭으로 연장형성되며, 그 길이 ℓ1은 λ/4의 길이를 갖는다. 또한, 상기 방사부(33)는 제1스터브라인(32)의 길이방향 즉 y축에 대해 직교하도록 -x 방향으로 제1스터브라인(32)의 단부로부터 동일평면상으로 연장형성된다. 이 방사부(33)는 급전된 전류를 전파에너지로 공간상으로 방사하는 부분으로서, 그 반사면(33a)에서는 이미지(image)효과가 발생된다. 따라서, 이론적으로 방사부(33)는 λ/4의 길이를 갖지만 실질적으로 본 실시예에서는 상기 이미지효과를 감안하여 그 길이 ℓ2가 ℓ1보다 작은 값을 갖는다. 즉, 방사부(33)는 관계식 [ℓ2 ＜ λ/4]를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.

계속해서, 상기 제1하부 방사패턴(35)은 상기 제1스터브라인(32)에 대응되게 형성된 제2스터브라인(46)과, 상기 제1방사부(33)와 y축에 대해 대칭되도록 형성된 제2방사부(37)를 구비한다. 즉, 상기 제2스터브라인(46)은 제2접지층(23)의 테두리로부터 제1스터브라인(32)과 동일한 길이 및 방향으로 연장형성된다. 또한, 상기 제2방사부(37)는 제2스터브라인(46)의 단부로부터 제2스터브라인(46)의 길이방향인 y축에 직교하도록 x 방향으로 연장형성되며, 제1방사부(33)와 동일한 길이를 갖는 다. 이와 같이 y축을 기준으로 유전체층(10)의 상하부에 대칭되게 설치되는 상부 및 하부 방사 패턴(31)(35)은 반파장 안테나를 이루어 급전시 제1편파(1;도 6a참조)를 방사하게된다.

한편, 상기 제2안테나부(40)는 제1안테나부(30)의 패턴형상에 대해 상호 직교하도록 패턴형성되어 상기 제1편파(1)에 직교하는 제2편파(2)를 방사한다. 이러한 제2안테나부(40)는 상부면(11)에 소정 패턴으로 형성된 제2상부 방사패턴(41)과, 이 제2상부 방사패턴(41)에 대칭되도록 하부면(12)에 소정 패턴으로 형성된 제2하부 방사패턴(45)을 구비한다.

상기 제2상부 방사패턴(41)은 상부면(11)에 제1접지층(21)과 동일평면상으로 마련되는 제3스터브라인(42)과, 제3방사부(43)를 구비한다. 상기 제3스터브라인(42)은 제1접지층(21)의 테두리로부터 제1스터브라인(32)에 직교하도록 -x 방향으로 연장형성되며, λ/4의 길이 ℓ3을 갖는다. 상기 제3방사부(43)는 제3스터브라인(32)의 단부로부터 그 제3스터브라인(32)의 길이방향에 대해 직교하도록 -y 방향으로 연장형성된다. 그리고, 제3방사부(43)의 길이 ℓ4는 상기 제1방사부(33)와 마찬가지로 이미지효과를 감안하여 ℓ3보다 작은 길이 즉, 관계식[ℓ4 ＜ λ/4]를 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2하부 방사패턴(45)은 제3스터브라인(42)에 대응되도록 동일방향 및 동일길이를 가지도록 제2접지층(23)으로부터 -x 방향으로 연장형성된 제4스터브라인(46)과, 제3방사부(43)와 x 축에 대해 대칭되도록 제4스터브라인(46)의 단부로부터 y 방향으로 연장형성된 제4방사부(47)를 구비한다. 이 제4방사부(47)도 제3방사 부(43)와 마찬가지로 상기 이미지효과를 보상하기 위해서 λ/4 이하의 길이를 갖는다. 이와 같이 구성된 상부 및 하부 방사패턴(41)(45)은 급전시 반파장 안테나의 기능을 하면서, 상기 제2편파(2)를 방사하게 된다.

계속해서, 상기 피딩선로(50)는 상기 각 안테나부(30)(40)로 즉, 각각의 상부 또는 하부 방사패턴(31,41)(35,45)으로 전력을 급전시키기 위한 것으로 유전체층(10) 내부에 실장된다. 이 피딩선로(50)의 일단의 급전점(feeding piont;50a)은 소정 RF 회로모듈(미도시)로부터 전력 즉, RF 신호(S)를 급전받을 수 있도록 유전체층(10)의 외부로 노출되는 것이 바람직하다. 또한, 피딩선로(50)는 상기 급전점(50a)을 가지며 소정 길이를 갖는 급전부(51)와, 상기 급전부(51)의 타단으로부터 분기된 제1분기부(53)와 제2분기부(55)를 구비한다. 상기 급전부(51)는 제1 및 제2접지층(21)(23) 사이에 위치된다. 그리고, 제1분기부(53)는 제1 및 제2스터브라인(32)(36) 사이에 위치되며, 그 단부에서는 제2방사부(37)로 커플링에 의해 전력을 급전한다. 또한 제2분기부(55)는 제3 및 제4스터브라인(42)(46) 사이에 위치되며, 그 단부에서는 제4방사부(47)로 커플링에 의해 전력을 급전한다. 이러한 제1 및 제2분기부(53)(55)는 동일평면상에서 상호 직교하도록 급전부(51)로부터 분기되며, 각 방사부(37)(47)로 동일한 전력을 위상차없이 급전할 수 있도록 동일 길이를 갖는다. 한편, 본 실시예에서는 급전부(51)와 제1분기부(53)가 x 방향으로 일치하도록 연결되어 있기 때문에, 급전부(51)로 급전된 전력의 대부분이 제1분기부(53)로 전달되고, 제2분기부(55)는 방향이 변환됨에 따라 상대적으로 적은 전력이 전달된다. 따라서, 제1분기부(53)로부터 급전되어 제1안테나부(30)에서 방사되는 제1편파(1)의 파워가 제2안테나부(40)에서 방사되는 제2편파(2)의 파워보다 크게 된다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 평편 안테나의 동작을 도 2내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 피딩선로(50)의 급전점(50a)으로 소정 RF 회로모듈로부터 RF 신호(S) 즉, 전력이 급전된다. 급전된 전력은 급전부(51)를 거쳐 제1분기부(53)와 제2분기부(55)로 분기되어 전달된다. 여기서, 앞서 설명한 대로 급전된 전력의 대부분은 제1분기부(53)로 전달되고 나머지가 제2분기부(55)로 전달된다.

그 중에서, 제1분기부(53)로 분기된 전력은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2방사부(37)로 커플링효과에 의해 전달되며, 전달된 전력은 제2방사부(37)에서 전파에너지로 변환되어 공중으로 방사된다. 이 때, 방사되지 않고 제2방사부(37)의 경계면(37a)에서 반사되는 일부 전력은 제2스터브라인(36)을 통해 제2접지층(23)으로 리턴된다. 그리고, 제2접지층(23)으로 리턴된 전력은 제1접지층(21)과의 커플링효과에 의해 제1접지층(21)을 전달된다. 계속해서 제1접지층(21)으로 전달된 전력은 제1스터브라인(32)을 거쳐 제1방사부(33)에서 공중으로 방사된다. 그리고, 이 제1방사부(33)의 경계면(33a)에서 반사된 전력은 다시 역방향으로 전달되어 제2방사부(37)로 전달되어 방사된다. 이와 같이, 최초 제1분기부(53)에서 급전된 전력은 제1 및 제2방사부(33)(37)를 반복적으로 오가면 전파에너지로 변환된다. 이 때, 제1 및 제2반사부(33)(37)는 일련의 반파장 안테나의 기능을 가짐으로써 도 6a에 도시된 바와 같이 소정 y-z 평면에 평행한 제1편파(1)를 전파한다.

한편, 상기 제2분기부(55)로 분기된 전력은 제2분기부(55)의 단부와 제4방사부(47) 사이의 커플링효과에 의해 제4방사부(47)로 전달되어 방사된다. 그리고, 방사되지 않고 제4방사부(47)의 경계면(47a)에서 반사되는 전력은 제2접지층(23)으로 리턴된다. 그리고, 제2접지층(23)으로 리턴된 전력은 제1접지층(21) 사이에서의 커플링효과에 의해 제1접지층(21)으로 전달된 후 제3스터브라인(42)을 거쳐 제3방사부(43)에서 공간상으로 방사된다. 그리고, 제3방사부(43)의 경계선(43a)에서 반사된 전력은 제1 및 제2접지층(21)(23)을 거쳐 제4방사부(47)로 다시 전달되어 반복적으로 방사된다. 이와 같이 제2분기부(55)로부터 급전된 전력을 제3 및 제4방사부(43)(47)를 반복적으로 오가면서 방사된다. 따라서, 제3 및 제4방사부(43)(47)는 반파장 안테나의 기능을 가짐으로써 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1전파(1)에 수직으로 교차하는 제2전파(2)를 전파하게 된다. 즉, 제2전파(2)는 소정 x-z 평면상 평행하게 전파된다. 이 때, 제2분기부(55)를 통해 급전된 전력이 제1분기부(53)를 통해 급전된 전력보다 작기 때문에, 제2전파(2)의 파워가 제1전파(1)보다 작은 값을 갖는다. 또한, 상기 제1분기부(53)와 제2분기부(55)의 길이가 동일하기 때문에, 급전된 전력은 동시에 제1 및 제2편파(1)(2)로 전파된다. 결과적으로 제1 및 제2편파(1)(2)는 도 6c에 도시된 바와 같이, 위상차를 갖지 않으며, 그 파원의 크기만 다르게 상호 교차하면서 동일한 방향으로 전파된다. 이와 같이 전파가 전파되는 형태는 마치 두 개의 다이폴 안테나를 직교하게 배치한 것과 같은 모양으로 서로 직교되는 이중 편파의 구현이 가능하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 평면 안테나는 평판상의 유전체층(10)에 간단한 구조의 패턴을 형성함으로써 쉽게 이중 편파를 구현하는 PCB 일체형 평면안테나의 제작이 가능하다. 또한, 안테나의 소형화가 가능하므로 PC, Note PC, Printer, mobile phone 등에 쉽게 채용할 수 있고, 무지향성을 가지므로 Bluetooth PICO Net용 안테나로 적합하다. 따라서, 안테나를 제품에 내장시킬 수 있기 때문에, 제품 디자인의 자유도를 높일 수 있다.

또한, 7은 상기 피딩선로(50)의 다른 실시예를 나타내 보인 도면으로, 상호 직각으로 교차하는 제1분기부(53)와 제2분기부(55)는 급전부(51)로부터 동일한 각도로 분기된 점에 특징이 있다. 이 경우, 급전부(51)로 급전된 RF 신호(S)는 제1 및 제2분기부(53)(55)로 동일한 파워로 분기된다. 따라서, 도 2의 제1안테나부(30)와 제2안테나부(40) 각각에서 전파되는 편파들은 상호 직교하면서 동일한 파워를 갖게 된다. 결국, 본 실시예에 따른 피딩선로(50´)는 제1분기부(53)와 제2분기부(55)의 위치는 도 2에 도시된 바와 같으며, 급전부(51)의 자세만 상대적으로 변환된 형태이다. 즉, 급전부(51)의 자세를 변환시킴에 따라 각 분기부(53)(55)로 분기되는 전력의 크기에 차이가 발생되고, 전파되는 편파들의 파워에 차이가 발생되는 것이다. 전파되는 편파들의 파워를 조절하기 위해서는, 상기 급전부(51)의 위치를 조절하면 된다. 따라서, 급전부(51)는 제1분기부(53)와 나란하고 제2분기부(55)와 직교하는 제1위치와, 제1분기부(53)와 직교하고 제2분기부(55)와 나란한 제2위치 사이의 범위 내에 위치되도록 적절히 설계되어 유전체층(10) 내에 패턴형성될 수 있다.

한편, 안테나에서 전파되는 전파를 원편파로 구현하기 위해서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 급전부(61)로부터 동일각도로 분기된 제1분기부(63)와 제2분기부(65)가 서로 다른 길이를 갖도록 패턴형성된 피딩선로(60)를 마련하면 된다. 여기서, 상기 급전부(61)에서 제1 및 제2분기부(63)(65)로 분기되는 전력은 상호 균일하게 분기되어 전달되므로 동일한 파워를 가지며, 상호 수직으로 교차하는 편파들을 방사할 수 있게 된다. 그리고, 제1분기부(63)에서 제1안테나부(30;도3참조)로의 급전이 제2분기부(65)에서 제2안테나부(40)로 전달되는 급전에 대해 90도의 위상차를 두고 급전될 수 있도록 제1분기부(63)는 제2분기부(65)보다 길게 패턴형성된다. 여기서, 상기 제1분기부(63)의 패턴형상은 제2분기부(65)와 90도의 위상차를 갖는다면 어떠한 형태도 가능하다. 이상에서 설명한 바와 같이, 각 분기부(63)(65)의 길이를 달리하여 90도의 위상차를 갖도록 함므로써, 도 2의 각 안테나부(30)(40)로의 급전에도 90도의 위상차가 생기고, 결국 각 안테나부(30)(40)에서 전파되는 편파들은 도 1에 도시된 바와 같이 제1편파(1)와 제2편파(20)가 90도의 위상차를 두고 전파된다. 이와 같이, 각 편파들(1)(2)이 90도의 위상차를 두고 전파될 경우에는 원편파의 구현이 가능하게 된다. 따라서, 전방향에 대해 일정한 감도를 가지며, 소형화가 가능한 평면 원편파 안테나를 쉽게 제작할 수 있게 된다. 또한, 종래기술에 따르면 원편파를 구현하기 위해서는 RF 회로모듈에 별도의 지연성분 즉, Phase Shifter 회로를 추가로 설치해야하는 반면에, 본 발명에서는 별도의 지연 성분을 설치할 필요없이 피딩선로를 소정 패턴으로 형성함으로서 급전 지연효과를 얻을 수 있다. 따라서 종래기술에 비해 부품을 줄일 수 있어 비용을 절감할 수 있다. 여기서, 상기 원편파의 경우에는 그 전기력선들의 회전방향에 따라 좌선원편파와 우선원편파로 구분되는데, 이러한 원편파들은 상기 분기부(63)(65)들 중에서 어느 쪽의 길이를 길게하여 급전을 지연시키느냐에 따라 결정된다. 따라서, 안테나의 채용제품에 따라 상기 분기부(63)(65)의 길이를 적절히 조절하여 제작함으로서 다양한 형태의 편파를 구현하는 안테나를 제작할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면형 안테나를 나타내 보인 분리 사시도이다. 여기서, 앞서 도 2에 도시된 도면의 참조부호와 동일한 참조부호는 동일기능을 갖는 동일 부재이다.

도면을 참조하면, 유전체층(10)에는 제1분기부(53)의 단부로부터 제1안테나부(35)로의 급전을 위한 제1비아홀(13)과, 제2분기부(55)의 단부로부터 제2안테나부(45)로의 급전을 위한 제2비아홀(14)이 형성되어 있다. 이러한 비아홀들(13)(14)은 커플링효과에 의해 급전시키는 것보다 높은 급전효율을 얻기 위해 마련된 것으로, 바람직하게는 도전성물질로 채워진다. 따라서, 제1비아홀(13)은 제1분기부(53)의 단부로부터 제2방사부(37)와 제2스터브라인(36)의 경계를 전기적으로 연결시켜준다. 또한, 제2비아홀(14)은 제2분기부(55)의 단부로부터 제4방사부(47)와 제4스터브라인(46)의 경계를 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.

또한, 유전체층(10)에는 상부면(11)과 하부면(12)으로 관통하도록 형성된 리턴 비아홀(15)이 더 마련된다. 이 리턴 비아홀(15)은 제1 및 제2접지층(21)(23) 사이에서의 전력을 상호 직접적으로 리턴가능하게 하기 위한 것으로, 이 또한 전도성 물질로 채워진다. 그리고, 이 리턴 비아홀(15)은 각 접지층(21)(23)에 대응되도록 복수개가 마련될 수 있다.

또한, 도 10 및 도 11에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평면 안테나에 따르면, 제1 내지 제4방사부(33,37)(43,47)의 단부에는 소정 거리 연장형성된 연장부(34,38)(44,48)가 더 마련되어 있다. 이 연장부들(34,38)(44,48)은 각 스터브라인(32,36)(42,46)과 나란하게 마주하며, 방사부들(33,27)(43,47)과 직교하는 방향으로 연장형성된다. 또한, 상기 각 연장부(32,36)(42,46)의 길이는 λ/25 내지 λ/30의 사이인 것이 바람직하다. 이와 같이 연장부들(32,36)(42,46)을 마련함으로써 안테나의 방사효율을 향상시키는 이점을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 평면 안테나에 따르면, 평면형의 안테나로서 PCB 일체형으로 제작이 가능하여, 안테나와 RF회로모듈을 동일평면상에 설치하여 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제품내부에 내장시키는 것이 용이하다.

또한, 본 발명에 따른 평면 안테나는 간단한 구조에 의해 이중 편파 안테나 또는 원편파 및 타원편파의 구현이 모두 가능하고, 그 설계가 쉽다. 따라서, 블루투스 피코넷용 안테나로서 매우 적합하며, 이 때 이종 단말기 또는 서버간의 간섭을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 종래와는 달리 원편파의 구현을 위해 RF회로모듈에 별도의 지연성분이 불필요하게 되므로, 그 RF회로 모듈의 단가를 낮출 수 있어 전체적인 제품의 단가 를 낮출 수 있다는 장점이 있다.

Claims

유전체층과;

상기 유전체층의 상부 및 하부면 각각에 상호 대응되도록 적층된 제1 및 제2접지층과;

상기 각 접지층의 테두리로부터 형성되며, 급전시 제1편파를 방사하는 제1안테나부와;

상기 제1편파와 수직으로 교차하는 제2편파를 방사하도록 상기 각 접지층의 테두리로부터 형성된 제2안테나부와;

상기 안테나부들 사이에 설치되며, 상기 각 안테나부들로 전력을 각각 급전시킬 수 있도록 된 제1 및 제2분기부를 가지는 피딩선로;를 포함하여, 상기 안테나부들 각각에서 독립적으로 전파를 방사할 수 있는 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제1항에 있어서, 상기 제1안테나부는,

상기 제1접지층의 테두리로부터 동일평면상으로 λ/4의 길이로 연장된 제1스터브라인과, 상기 제1스터브라인의 길이방향에 대해 직교하도록 그 제1스터브라인의 단부로부터 동일평면상으로 연장형성되며 전파를 방사하는 제1방사부를 가지는 제1상부 방사패턴과;

상기 제1스터브라인과 대응되도록 상기 제2접지층의 테두리로부터 동일평면상으로 λ/4의 길이로 연장된 제2스터브라인과, 상기 제2스터브라인의 길이방향에 대해 직교하며 상기 각 스터브라인을 중심으로 상기 제1방사부에 대칭되게 연장형성된 제2방사부를 가지는 제1하부 방사패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
제1항에 있어서, 상기 제2안테나부는,

상기 제1접지층의 테두리로부터 λ/4의 길이로 연장된 제3스터브라인과, 상기 제3스터브라인의 길이방향에 대해 직교하도록 그 제3스터브라인의 단부로부터 동일평면상으로 연장형성되며 전파를 방사하는 제3방사부를 가지는 제2상부 방사패턴과;

상기 제3스터브라인과 대응되도록 상기 제2접지층의 테두리로부터 동일평면상으로 λ/4의 길이로 연장된 제4스터브라인과, 상기 제4스터브라인의 길이방향에 대해 직교하며 상기 제3 및 제4스터브라인을 중심으로 상기 제3방사부에 대칭되게 연장형성된 제4방사부를 가지는 제2하부 방사패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 각 방사부들는 λ/4 이하의 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 각 방사부의 단부에는 그 방사부와 연결된 상기 스터브라인과 나란하며 각 접지층으로 접근되는 방향으로 소정거리 더 연장된 연장부가 마련된 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제5항에 있어서,

상기 연장부는 λ/25 내지 λ/30의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피딩선로는,

일단으로 상기 제1 및 제2분기부가 동일길이로 분기되는 급전부를 더 포함하며, 상기 급전부는 상기 각 접지층 사이에 설치되어 소정 RF회로모듈로부터 타단으로 전력을 인가받는 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 및 제2분기부는 상기 각 접지층과 평행한 평면상에서 수직으로 교차하도록 패턴형성된 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제7항에 있어서, 상기 급전부는,

상기 제1분기부와 나란하며 상기 제2분기부와 수직으로 교차하는 제1위치와, 상기 제1분기부와 수직으로 교차하며 상기 제2분기부와 나란한 제2위치 사이의 범위내에 위치하도록 패턴형성된 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제7항에 있어서,

상기 제1 및 제2분기부는 상기 접지층과 나란한 동일평면상에서 수직으로 교차하며 상기 급전부에 대해 각각 동일한 각도를 유지하도록 분기되어, 상기 제1 및 제2편파의 편파면이 직교하도록 된 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제10항에 있어서,

상기 제1 및 제2분기부는 90도의 위상차를 두고 상기 각 안테나부로의 급전을 지연시킬 수 있도록 서로 다른 길이로 패턴형성되어, 상기 각 안테나부에서 공용의 원편파를 방사할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 평면안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유전체층에는 상기 제1분기부의 단부로부터 상기 제1안테나부로의 급전을 위한 제1비아홀과, 상기 제2분기부의 단부로부터 상기 제2안테나부로의 급전을 위한 제2비아홀이 형성된 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유전체층에는 상기 각 접지층 사이에서의 전류를 리턴시키기 위한 적어도 하나의 리턴 비아홀이 형성된 것을 특징으로 하는 평면 안테나.