KR100702998B1 - 일방향 방사패턴을 가지는 소형 초광대역 안테나 - Google Patents

일방향 방사패턴을 가지는 소형 초광대역 안테나 Download PDF

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Abstract

일방향 방사패턴(uni-directional radiation pattern)을 가지는 초광대역 안테나가 개시된다. 본 초광대역 안테나는, 기판, 기판의 상부 표면 상에 제작되어 외부 전자기 에너지를 공급받는 급전부, 급전부를 통해 급전된 전자기 에너지에 의해 여기(excitation, 勵起)되어 기판의 일측 및 타측 방향으로 전자기파를 방사하는 다이폴 방사체(dipole radiator), 및, 급전부를 통해 급전된 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 다이폴 방사체에 의해 기판의 일측 및 타측방향으로 방사되는 상기 전자기파를 각각 보강 및 상쇄시키는 능동형 루프 방사체(active loop radiator)를 포함한다. 이에 따라, 일방향 방사패턴을 가지는 초광대역 안테나를 소형으로 구현할 수 있게 된다.
초광대역 안테나, 다이폴 방사체, 능동형 루프 방사체, 일방향 방사패턴

Description

일방향 방사패턴을 가지는 소형 초광대역 안테나 { Ultra wide-band antenna having uni-directional radiation pattern characteristic }
도 1은 종래의 비발디 안테나(vivaldi antenna)의 구성을 나타내는 모식도,
도 2는 종래의 기판형 다이폴 안테나의 구성을 나타내는 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도,
도 4 및 도 5는 도 3의 안테나에 대한 단면도,
도 6은 도 3의 초광대역 안테나에서 일방향 방사패턴을 가지게 되는 원리를 설명하기 위한 모식도,
도 7, 도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 또다른 실시예에 따른 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도,
도 10은 도 9의 초광대역 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 설명하기 위한 그래프,
도 11은 도 9의 초광대역 안테나의 안테나 이득 특성을 설명하기 위한 그래프,
도 12 및 도 13은 각각 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라서 슬롯이 추가된 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도,
도 14는 도 13의 초광대역 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 설명하기 위한 그래프, 그리고,
도 15는 도 13의 초광대역 안테나의 안테나 이득 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판
110, 210, 310, 410, 510, 610 : 급전부
111, 211, 311, 411, 511, 611 : 신호 단자
112a, 212a, 312a, 412a, 512a, 612a : 제1 그라운드 단자
112b, 212b, 312b, 412b, 512b, 612b : 제2 그라운드 단자
120, 220, 320, 420, 520, 620 : 능동형 루프 방사체
130, 230, 330, 430, 530, 630 : 다이폴 방사체
240, 340, 440, 540, 640 : 수동형 루프 방사체
250, 350 : 지연부
431, 531, 631 : 입력부
432, 532, 632 : 제1 슬롯라인
422, 522, 622 : 제2 슬롯라인
550, 650, 660, 670 : 슬롯
본 발명은 소형 초광대역 안테나에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 일방향 방사패턴을 가지도록 설계된 소형 초광대역 안테나에 관한 것이다.
안테나란 전기적 신호를 소정의 전자기파로 변환하여 자유공간(free space)으로 방사하거나 그 반대의 동작을 수행하는 부품을 의미한다. 또한, 초광대역(Ultra Wide-Band, UWB) 기술은 RF 반송파를 사용하지 않고 임펄스 신호를 직접 송수신하는 무선 전송 기술을 의미한다. 초광대역(Ultra Wideband, UWB) 안테나는 3.1∼10.6 ㎓ 대의 주파수 대역을 사용하여 임펄스 신호를 송수신할 수 있는 안테나를 의미한다.
이러한 초광대역 기술은 기존의 협대역 통신과 달리 매우 넓은 주파수 대역을 사용하면서 초저전력을 이용하여 고속 데이터 전송을 이룰 수 있는 통신방법이다. 따라서, 현재 급속하게 발전하고 있는 휴대용 통신 기기 등에 적용될 수 있다.
현재 개발되고 있는 휴대용 통신 기기에 사용되는 안테나는 초광대역 신호 송수신이 가능할 것, 일방향 방사패턴(uni-directional radiation pattern)을 가질 것, 초소형일 것 등의 조건이 요구된다. 방사패턴이란 안테나가 전자기파를 복사 또는 감지할 수 있는 유효영역의 형태를 의미한다. 휴대용 통신 기기에서는 기지국 방향으로만 방사패턴이 형성되면 통신이 가능하므로, 일방향 방사패턴을 요하게 된다.
도 1은 공지기술인 비발디 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에 따르면, 급전부(11), 여기부(12), 슬롯(slot : 13), 다이폴 방사체(14) 및 이를 지지 하는 기판(15)을 포함한다. 이러한 비발디 안테나의 구조는 미국특허 US 5428364와 같은 선행특허에서 언급된 바 있다. 급전부(11)에 의해 외부 전자기 에너지가 공급되면, 여기부(12)가 여기(excitation, 勵起)된다. 이에 따라, 급전선(11)을 따라 전송된 전자기 에너지는 그 폭이 점점 넓어지는 슬롯(13)으로 전달된다. 전달된 전자기 에너지는 슬롯(13)의 우측 끝 부분에서 공기중의 전자기파로 변환되어 화살표와 같이 일방향으로 방사된다.
이러한 비발디 안테나는 초광대역 신호 송수신이 가능하고, 일방향 방사패턴을 가진다는 특성을 가진다. 하지만, 원하는 전 주파수 대역의 방사특성을 확보하고 외부 소스로부터 공급받은 전자기 에너지를 손실없이 전송하기 위해서, 임피던스 매칭을 해주어야 한다. 임피던스 매칭을 위해서는 파장이 길어질수록 안테나의 크기가 키워야 한다. 결과적으로, 저주파 대역 통신을 위해서는 안테나의 크기가 커져야 하므로 소형화에 부적합하다는 문제점이 있었다.
도 2는 기판형 다이폴 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2에 따르면, 기판형 다이폴 안테나는 기판(21), 제1방사체(22), 제2방사체(23a, 23b), 급전체(24), 및, 신호공급부(25)를 포함한다. 도 2의 구조는 미국특허 US6642903호에서 공개하였는 바, 자세한 설명은 생략한다.
도 2의 기판형 다이폴 안테나를 살피면, 제1방사체(22), 및 제2방사체(23a, 23b)를 넓은 평면형 도체로 제작하여 기판(21) 상에 적층함으로써, 광대역 안테나를 구현하고 있다. 신호공급부(25)에서 공급된 전자기 에너지는 급전체(24)로 인가된다. 급전체(24) 및, 그 좌우측에 형성되는 세퍼레이션(separations : 26a, 26b) 은 급전영역(feed region : 30)을 형성한다. 이에 따라, 급전된 전자기 에너지는 제1 방사체(22) 및 제2방사체(23a, 23b)에 의해 전자기파로 변환된 후, 화살표 방향으로 방사된다. 이러한 기판형 다이폴 안테나는 초광대역 신호 전송이 가능하고, 비교적 소형으로 제작할 수 있다는 장점이 있으나, 일방향 방사패턴을 가지지 못한다는 문제점이 있었다.
한편, 상술한 비발디 안테나, 기판형 다이폴 안테나 이외에도, Weigand 등이 2003년 3월에 논문(IEEE Trans. Antennas Propagat. vol.51, no.3)을 통해 발표한 "마이크로스트립 패치 안테나"등도 알려져 있다. 하지만, "마이크로스트립 패치 안테나"는 일방향 방사패턴을 가지고, 초소형 제작이 가능하나 좁은 대역폭을 가진다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 루프 방사체 및 다이폴 방사체를 이용하여 설계됨으로써 초소형으로 구현가능하고, 일방향 방사패턴을 가지며, 초광대역 주파수 대역에서 사용할 수 있는 소형 초광대역 안테나를 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 초광대역 안테나는, 기판, 상기 기판의 상부 표면 상에 제작되어, 외부 전자기 에너지를 공급받는 급전부, 상기 급전부를 통해 급전된 상기 전자기 에너지에 의해 여기(excitation, 勵起)됨으로써, 상기 기판의 일측 및 타측 방향으로 전자기파를 방사 하는 다이폴 방사체(dipole radiator), 및, 상기 급전부를 통해 급전된 상기 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 상기 기판의 일측 및 타측방향으로 방사되는 전자기파를 각각 보강 및 상쇄시키는 능동형 루프 방사체(active loop radiator)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 기판의 상부 표면 상에서 상기 급전부 및 상기 다이폴 방사체를 연결하는 형태로 제작되어, 상기 전자기 에너지가 상기 다이폴 방사체로 공급되는 시점을 지연시키는 지연부를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 다이폴 방사체 및 상기 능동형 루프 방사체에 의해 유도되는 유도 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 상기 기판의 일측 및 타측으로 방사되는 전자기파를 각각 보강 및 상쇄시키는 적어도 하나의 수동형 루프 방사체(passive loop radiator)를 더 포함할 수도 있다.
또한 바람직하게는, 상기 능동형 루프 방사체, 상기 다이폴 방사체, 상기 지연부, 및, 상기 수동형 루프 방사체는 상기 기판의 상부 표면 상에서 상기 급전부와 동일 평면에 위치할 수 있다.
이 경우, 상기 급전부, 상기 능동형 루프 방사체, 상기 다이폴 방사체, 상기 지연부, 및, 상기 수동형 루프 방사체는 상기 기판의 상부 표면 상에 적층된 단일 금속막을 패터닝(patterning)하여 제작될 수 있다.
한편, 상기 급전부는, 상기 기판 상부 표면 상에 제작되어, 상기 전자기에너지를 공급받는 신호단자, 및, 상기 기판 상부 표면 상에서 상기 신호단자를 기준으로 양측에 배치되어, 코플래너 도파로(coplanar waveguide) 구조를 형성하는 제1 및 제2 그라운드단자를 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 능동형 루프 방사체는, 일단이 상기 신호단자와 연결되고, 타단이 상기 제1 그라운드단자와 연결된 구조로 제작될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 다이폴 방사체는, 상기 기판 상부 표면 상에서, 상기 기판의 일측을 향해 소정 각도로 기울어진 상태로 배치되는 제1극, 및, 상기 기판 상부 표면 상에서, 상기 제1극과 소정 각도로 기울어진 상태로 배치되는 제2극을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 다이폴 방사체는, 상기 제1극이 상기 신호단자와 연결되고, 상기 제2극이 상기 제2 그라운드 단자와 연결된 구조로 제작될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초광대역 안테나는, 기판, 상기 기판의 상부 표면 상에 제작되어, 전자기 에너지를 공급받는 급전부, 상기 급전부를 통해 급전된 상기 전자기 에너지에 의해 여기(excitation, 勵起)되어, 소정 방향으로 전자기파를 방사하는 다이폴 방사체(dipole radiator), 및, 상기 다이폴 방사체에 의해 방사되는 전자기파를 간섭(interference)하여, 일방향 방사패턴을 가지도록 하는 루프 방사체(loop radiator)를 포함한다.
바람직하게는, 상기 급전부는, 상기 기판 상부 표면 상에 제작되어, 상기 전자기에너지를 공급받는 신호단자, 상기 기판 상부 표면 상에서 상기 신호단자와 소정 거리 이격되어 배치되는 제1 그라운드 단자, 상기 기판 상부 표면 상에서 상기 신호단자를 기준으로 상기 제1 그라운드 단자 반대 방향에 배치되며, 상기 신호단자와 소정 거리 이격된 제2 그라운드 단자를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 그라운드 단자로 역류되는 전류를 차단하는 적어도 하나 이상의 슬롯을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 다이폴 방사체는, 상기 신호단자와 연결된 제1극, 상기 제2 그라운드 단자와 연결된 제2극, 및, 상기 다이폴 방사체를 여기시키는 제1 슬롯라인을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 슬롯라인의 일단은 상기 급전부와 연결되고, 상기 제1 슬롯라인의 타단은 상기 다이폴 방사체의 입력부를 형성하며, 상기 제1극 및 제2극 간의 간격은 상기 입력부를 기점으로 점점 넓어지는 형태로 구현될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 루프 방사체는, 일단이 상기 신호단자와 연결되고 타단이 상기 제1 그라운드 단자와 연결되어, 상기 신호단자를 통해 급전되는 전자기에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 방사되는 전자기파 중 일방향으로 방사되는 전자기파를 보강시키고, 타 방향으로 방사되는 전자기파를 상쇄시키는 능동형 루프 방사체(active loop radiator), 및, 상기 다이폴 방사체 및 상기 능동형 루프 방사체에 의해 유도되는 유도 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 방사되는 전자기파 중 일방향으로 방사되는 전자기파를 보강시키고, 타 방향으로 방사되는 전자기파를 상쇄시키는 적어도 하나의 수동형 루프 방사체(passive loop radiator)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 능동형 루프 방사체는, 상기 능동형 루프 방사체를 여기시키는 제2 슬롯라인, 및, 상기 제2 슬롯라인과 연결되며, 상기 제2 슬롯라인과 연결된 부분을 제외한 나머지 면이 폐면을 형성하는 루프를 포함할 수 있다.
한편, 상기 다이폴 안테나, 상기 급전부 및 상기 루프 방사체는, 상기 기판 표면 상에 적층된 금속막이 소정 형태로 패터닝(patterning)되어, 상기 제1극 및 제2극 사이 영역, 상기 신호단자 및 상기 제1 그라운드 단자 사이 영역, 상기 신호단자 및 상기 제2 그라운드 단자 사이 영역, 상기 능동형 루프 방사체의 루프 영역, 상기 수동형 루프 방사체의 루프영역에 대응되는 기판 표면을 노출시켜 제작될 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나 이상의 슬롯은, 상기 다이폴 방사체를 기준으로 상기 능동형 루프 방사체가 제작된 측면의 금속막 중 소정 영역이 패터닝되어 제작되는 적어도 하나의 제1 슬롯, 및, 상기 다이폴 방사체를 기준으로 상기 수동형 루프 방사체가 제작된 측면의 금속막 중 소정 영역이 패터닝되어 제작되는 적어도 하나의 제2 슬롯을 포함할 수 있다.
이상과 같은 실시 예들에서, 상기 기판은, 세로 길이가 가로 길이보다 긴 직사각 평판 형태로 구현될 수 있다.
이 경우, 상기 급전부는 상기 기판의 세로 면 가장 자리에 위치하고, 상기 다이폴 방사체는 상기 급전부가 위치한 세로 면의 반대 면을 향하는 방향으로 배치되어 급전 방향과 동일한 방향으로 전자기파를 방사하도록 구현될 수 있다.
또는, 상기 급전부는 상기 기판의 가로 면 가장 자리에 위치하고, 상기 다이폴 방사체는 상기 기판의 세로 면 방향으로 배치되어 급전 방향에 수직한 방향으로 상기 전자기파를 방사하도록 구현될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 기판은, 가용 주파수 대역의 최소 주파수가 fmin이고, 상기 fmin에 해당하는 자유공간 파장이 λmin이라면, 가로 길이가 0.2λmin, 세로 길이가 0.3λmin인 직사각 평판으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 제2 슬롯라인의 특성 임피던스는, 상기 제1 슬롯라인의 특성 임피던스의 3 내지 4 배가 되도록 구현될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 슬롯라인의 폭은 상기 제1 슬롯라인의 폭보다 넓게 제작함으로써 특성 임피던스를 키울 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 제2 슬롯라인이 형성된 기판 영역이 에칭되어, 상기 제2 슬롯라인의 특성 임피던스를 증가시킬 수도 있다.
한편, 가용 주파수 대역의 최소 주파수가 fmin이고, 상기 fmin에 해당하는 자유공간 파장이 λmin인 경우, 최소 주파수 상태에서의 상기 제1 슬롯라인의 전기적 길이 및 상기 제2 슬롯라인의 전기적 길이의 차는 0.15λmin되도록 구현될 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 3에 따르면, 본 초광대역 안테나는 급전부(power feeding part : 110), 능동형 루프 방사체(Active loop radiator : 120), 및, 다이폴 방사체(dipole radiator : 130)를 포함한다.
급전부(110)는 외부 단자와 연결되어 전자기 에너지를 공급받아, 후단으로 전달하는 급전(給電) 작용을 한다. 이를 위해, 급전부(110)는 신호단자(111) 및 그라운드 단자(112a, 112b)를 포함한다. 한편, 급전부(110)는 그라운드 단자(112a, 112b)가 신호단자(111)와 동일 평면 상에 위치하는 코플래너 도파로(coplanar waveguide)구조로 제작되는 것이 바람직하다. 코플래너 도파로 구조가 MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit)이나 MIC(Microwave Integrated Circuit)을 구현하는데 유용하기 때문이다. 또한, 그라운드 단자(112a, 112b)는 신호단자(111)를 사이에 두고 양측에 배치되는 제1 그라운드단자(112a) 및 제2 그라운드단자(112b)로 구분된다.
한편, 능동형 루프 방사체(120)는 일단이 급전부(110)의 신호단자(111)와 연결되고, 타단이 제1그라운드단자(112a)와 연결된다. 이에 따라, 신호단자(111)에 의해 입력된 전자기 에너지는 제1 그라운드단자(112a) 방향으로 전도된다. 이에 따라, 본 초광대역 안테나를 중심으로 옴니 방향(omni-directional) 방사 패턴을 가지게 된다.
다이폴 방사체(130)는 제1극(131) 및 제2극(132)으로 구성된다. 다이폴 방사체(130)는 본 초광대역 안테나의 일측 및 타측으로 동일 극성의 전자기파를 방사한다. 다이폴 방사체(130)에서 방사되는 전자기파에 의해 생성되는 전기장의 극성은 기판의 일측 및 타측에서 서로 동일한 방향이다. 이 경우, 기판의 일측(도 3의 경우, 우측)에 형성된 전기장은 능동형 루프 방사체(120)에서 방사하는 전자기파에 의해 생성되는 전기장과 동일 극성을 가지게 되므로, 보강된다. 반면에, 기판의 타측(도 3의 경우, 좌측)에 형성된 전기장은 능동형 루프 방사체(120)에서 방사하는 전자기파에 의해 생성되는 전기장과 반대 극성을 가지게 상쇄된다. 결과적으로, 기판의 일측으로만 전기장이 생성되는 일 방향(uni directional) 방사 패턴이 형성된 다.
도 4는 도 3의 초광대역 안테나에 대해서 a 지점에서 바라본 단면도이다. 도 4에 따르면, 본 초광대역 안테나는 기판(100)에 의해 지지된다. 급전부(110)를 구성하는 신호단자(111), 제1 및 제2 그라운드단자(112a, 112b)는 코플래너 도파로 구조로 제작된다.
도 5는 도 3의 초광대역 안테나에 대해 b 지점에서 바라본 단면도이다. 도 5에 따르면, 능동형 루프 방사체(120), 및, 다이폴 방사체(130)는 기판(100) 상부 표면 상에서 급전부(110)와 동일 평면에 위치한다. 또한, 다이폴 방사체(130)의 제1극(131)은 능동형 루프 방사체(120)의 일부가 된다.
도 4 및 도 5에 도시된 구조를 가지는 초광대역 안테나는 기판(100) 상에 소정의 금속막을 적층한 후, 에칭하여 패터닝하는 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 금속막에 도 3의 패턴으로 제작된 포토레지스트막을 적층한 후, 에칭액 또는 에칭가스를 투입하여 급전부(110), 능동형 루프 방사체(120), 및, 다이폴 방사체(130)를 일괄 제조할 수 있다.
도 6은 본 초광대역 안테나가 일방향 방사패턴을 가지는 원리를 설명하기 위한 모식도이다. 도 6은 초광대역 안테나를 기준으로 소정 거리 떨어진 원방 영역(遠方領域 : far-field region)에 생성되는 전기장의 극성을 나타낸다. 도 6에 따르면, 다이폴 방사체(130)에 의해 기판(100) 일측 및 타측 방향으로 생성되는 전기장은 각각 하단을 향하게 된다. 즉, 동일 극성의 전기장이 생성된다. 반면, 능동형 루프 방사체(120)에 의해 기판(100) 일측에 생성되는 전기장은 하단, 타측에 생성 되는 전기장은 상단을 향하게 된다. 즉, 서로 다른 극성의 전기장이 생성된다.
결과적으로, 능동형 루프 방사체(120) 및 다이폴 방사체(130)를 조합시켜 초광대역 안테나(300)를 구현하면, 일측에 생성되는 전기장은 보강되고, 타측에 생성되는 전기장은 상쇄된다. 이에 따라, 기판 일측에 일방향 방사패턴이 형성된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 7에 따르면, 본 초광대역 안테나는, 급전부(210), 능동형 루프 방사체(220), 및, 다이폴 방사체(230) 이외에, 수동형 루프 방사체(240), 및, 지연부(250)를 더 포함한다.
수동형 루프 방사체(240)는 제2 그라운드단자(212b)와 연결된 금속막 부분에 형성된다. 이에 따라, 급전부(210)로부터 전자기 에너지를 급전받지 못하고, 능동형 루프 방사체(220) 및 다이폴 방사체(230)가 여기됨으로써 유도되는 유도 전자기 에너지를 급전받게 된다. 즉, 수동형 루프 방사체(240)도 옴니 방향 방사패턴(omni-directional radiation pattern)으로 전자기파를 방사한다. 수동형 루프 방사체(240)의 크기, 위치 등을 조정하여, 초광대역 안테나의 방사패턴을 최적 상태로 조정할 수 있다. 즉, 수동형 루프 방사체(240)에 의해 생성되는 전기장이 다이폴 방사체(230)에 의해 기판의 일측 및 타측 방향으로 생성되는 전기장을 보강 및 상쇄시키게 된다. 도 7에서는 수동형 루프 방사체(240)가 하나만 도시되어 있으나, 실시예에 따라 복수개로 구현될 수 있다.
한편, 다이폴 방사체(230)를 구성하는 제1극(231)은 신호단자(211)와 연결된다. 제2극(232)은 제2 그라운드단자(212b)와 연결된다. 이 경우, 제1극 및 제2극 (231, 232)이 분기되는 영역은 급전부(210)와 일정 거리 이격되어 지연부(250)를 구현하게 된다. 이에 따라, 지연부(250)는 다이폴 방사체(230)로 공급되는 전자기 에너지의 공급시점을 지연(delay)시키는 역할을 한다. 이에 따라, 능동형 및 수동형 루프 방사체(220, 240)에 의해 생성되는 전기장 및 다이폴 방사체(230)에 의해 생성되는 전기장의 위상을 동일하게 맞추어 줌으로써, 전기장 보강 및 상쇄가 이루어지도록 한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 8에 따른 초광대역 안테나는 급전부(310), 능동형 루프 방사체(320), 다이폴 방사체(330), 수동형 루프 방사체(340), 및, 지연부(350)의 형태 및 위치가 도 7과 상이하다. 금속막을 패터닝하는 형태를 변경함으로써, 도 8과 같은 구조로 제작할 수 있게 된다. 도 8에 따르면, 수동형 루프 방사체(340)가 급전부(310)의 제2 그라운드 단자(312b)와 연결되지 않고, 제1 그라운드 단자(312a) 측에 제작된다. 다이폴 방사체(330) 상부에 제작된다. 한편, 도 8의 초광대역 안테나의 동작 및 동작원리는 도 7의 초광대역 안테나와 동일하므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 9에 따른 초광대역 안테나는, 급전부(410), 능동형 루프 방사체(420), 다이폴 방사체(430), 수동형 루프 방사체(440)를 포함한다. 각 구성요소는 기판상에 적층된 금속막을 패터닝함으로써 일괄적으로 제작될 수 있다. 즉, 도 9에서 빗금친 부분을 제외한 부분은 기판의 상부 표면을 나타낸다. 따라서, 도 9의 각 구성요소들은 다이폴 방사체(430)의 제1극(433) 측의 금속막과 제2극(434) 측의 금속막 상으로 구분되어 제작된다. 즉, 도 9에 따르면, 능동형 루프 방사체(420)는 제1극(433) 측의 금속막 상에 제작되고, 수동형 루프 방사체(440)는 제2극(434) 측의 금속막 상에 제작된다.
급전부(410)는 신호단자(411), 제1 그라운드 단자(412a), 제2 그라운드 단자(412b)를 포함한다. 도 9에서는 도시되지 않았으나, 급전부(410)에는 급전 케이블이 장착될 수 있는 커넥터가 연결된다. 도 9에서 신호단자(411), 제1 그라운드 단자(412a), 제2 그라운드 단자(412b)로 표시된 부분은 커넥터 상의 신호라인, 그라운드라인과 각각 연결되는 부분을 의미한다.
한편, 신호단자(411) 및 제2 그라운드 단자(412b) 사이의 공간과, 제1극(433) 및 제2극(434) 사이의 공간은 제1 슬롯라인(432)을 형성한다. 제1 슬롯라인(432)은 급전 시에 다이폴 안테나(430)를 여기하는 역할을 한다. 제1 슬롯라인(432)의 일단은 급전부(410)에 연결되고, 타단은 다이폴 안테나(430)의 입력부(431)와 연결된다. 제1극(433) 및 제2극(434)은 입력부(431)를 기점으로 서로간의 간격이 점점 넓어지는 형태로 분기된다. 제1극(433) 및 제2극(434)이 분기되는 방향은 기판 상에서 급전부(410)가 위치한 면의 반대 면을 향하는 방향, 즉, 급전이 이루어지는 방향과 동일하다.
제1 슬롯라인(432) 중 소정 부분, 즉, 도 9에서 입력부(431) 방향으로 휘어진 부분은 도 7 및 도 8의 초광대역 안테나에 구비되었던 지연부(250, 350)로 동작할 수 있다.
한편, 능동형 루프 안테나(420)는 제2 슬롯라인(422) 및 루프(423)을 포함한다. 제2 슬롯라인(422)은 신호단자(411) 및 제1 그라운드 단자(412a) 사이의 공간을 의미한다. 제2 슬롯라인(422)은 능동형 루프 안테나(420)를 여기하는 역할을 한다. 제2 슬롯라인(422)의 일단은 급전부(410)와 연결된다. 루프(423)는 제2 슬롯라인(422)과 연결된 부분을 제외한 나머지 면이 폐면을 형성한다. 제2 슬롯라인(422)과 루프(423)의 연결부위는 능동형 루프 안테나 입력부(421)가 된다. 즉, 제2 슬롯라인(422)의 타단은 능동형 루프 안테나 입력부(421)를 형성한다.
제1 슬롯라인(432)의 폭 w1, 제2 슬롯라인(422)의 폭 w2의 크기는 제1 및 제2 슬롯라인(432, 422)의 특성 임피던스와 비례한다. 즉, 폭이 넓을수록 특성 임피던스의 값이 커진다. 이러한 점을 이용하여, 제1 및 제2 슬롯라인(432, 422) 간의 특성 임피던스 비율을 조정하여 안테나 특성을 최적화할 수 있다. 구체적으로는, 제2 슬롯라인(422)의 특성 임피던스가 제1 슬롯라인(432)의 특성 임피던스의 3 내지 4 배가 되도록 구현할 수 있다.
이에 따라, 제2 슬롯라인(422)의 특성 임피던스를 키우기 위해서, w1의 크기를 넓힐 수 있다. 이 경우, w1이 너무 커지게 되면, 제2 그라운드 단자(412a)가 급전부(410)의 범위, 즉, 커넥터가 연결된 부분을 벗어날 수 있다. 이러한 경우, w1을 유지한 상태에서 제2 슬롯라인(422)에 대응되는 기판 영역을 식각하여 제2 슬롯라인(422)의 단면적을 넓히는 방식으로, 특성 임피던스를 키울 수 있다.
한편, 도 9의 초광대역 안테나에서 사용된 기판은 직사각 평판 형태의 유전체 기판으로 구현될 수 있다. 유전체 기판의 세로길이 및 가로길이는 초광대역 안 테나의 사용분야 및 목적에 따라 임의로 설정할 수 있다.
구체적으로는, 가용 주파수 대역의 최소 주파수가 fmin이고, 상기 fmin에 해당하는 자유공간 파장이 λmin이라면, 기판의 가로 길이는 0.2λmin, 세로 길이는 0.3λmin로 설정할 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 급전부(410)가 좌측 세로 면의 가장자리에 배치되고, 다이폴 방사체(430)의 제1 및 제2극(433, 434)은 급전부(410) 위치의 반대 방향(즉, 도면상에서의 우측 방향)으로 점점 넓어지는 형태로 배치되었다면, 수동형 루프 안테나(440)는 능동형 루프 안테나(420)의 반대 측 금속 막 상에 제작된다. 그리고, 수동형 루프 안테나(440)는 기판 가로면 가장 자리 중 급전부(410)가 제작된 세로면으로부터 0.05 ~ 0.067λmin 정도 떨어진 위치에 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 최소 주파수 조건에서의 제1 슬롯라인(432)의 전기적 길이 및 제2 슬롯라인(422)의 전기적 길이 간의 차는 대략 0.15λmin정도로 맞추는 것이 바람직하다. 예를 들어, fmin이 3.2GHz인 경우라면, 유전체 상에서 fmin에 대응되는 파장 λmin은 3.2cm정도이다. 따라서, 이 경우의 제1 및 제2 슬롯라인(432, 422) 간의 길이 차는 약 5mm 정도가 된다.
도 10은 도 9의 초광대역 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 나타내는 그래프이다. 도 10에서 가로축은 주파수 f[GHz], 세로축은 VSWR을 의미한다. VSWR 값이 2 미만이면 입력 전력의 90% 이상을 전자기파로 방사할 수 있게 된다. 도 10의 그래프에 따르면, 도 9의 초광대역 안테나는 대략 2.9 내지 10.8GHz의 주파수 대역에서 사용할 수 있으므로, 초광대역 통신이 가능함을 알 수 있다.
도 11은 도 9의 초광대역 안테나의 안테나 이득 특성을 나타내는 그래프이다. 도 11에서 가로축은 주파수 f[GHz], 세로축은 이득 G[dB]을 의미한다. 도 11에 따르면, 3 ~ 10.5 GHz 주파수 대역에서의 평균 이득은 대략 3.8 dBi로 높게 나타난다. 특히, 6.5 ~ 9.5 GHz 주파수 대역에서는 4 dBi 이상으로 나타난다. 안테나의 이득이 크다는 것은 방사패턴의 방향성이 뚜렷해진다는 의미이다. 즉, 도 11의 이득 특성을 살피면, 도 9의 초광대역 안테나는 특정 방향으로 더욱 강한 전자기파를 방사하는 일방향 방사패턴을 가진다는 것을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 슬롯이 추가된 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 12에 따른 초광대역 안테나는, 급전부(510), 능동형 루프 방사체(520), 다이폴 방사체(530), 수동형 루프 방사체(540) 이외에 슬롯(550)을 추가로 구비한다.
도 12의 초광대역 안테나에 따르면, 급전부(510)가 기판의 가로 면 상의 가장 자리에 배치되고, 다이폴 방사체(530)는 좌측을 향해 배치된다. 이에 따라, 전자기파의 주 방사 방향은 급전 방향에 수직한 방향이 된다. 한편, 도 8의 초광대역 안테나도 급전방향과 방사방향이 수직하게 형성되지만, 도 12의 초광대역 안테나는 도 8의 초광대역 안테나에 비해 방사방향이 반대가 됨을 알 수 있다.
능동형 루프 방사체(520) 및 수동형 루프 방사체(540)는 다이폴 방사체(530)를 기준으로 양측의 금속막 상에 제작된다. 이 경우, 능동형 루프 방사체(520)의 일단은 급전부(510) 내의 신호단자(511)와 연결되고, 타단은 급전부(510) 내의 제1 그라운드 단자(512a)와 연결된다. 이 때, 능동형 루프 방사체(520)를 따라 흐르는 전류는 제1 그라운드 단자(512a)로 역류되어 누설될 가능성이 있다. 누설 전류가 발생하면 방사 패턴이 급전 케이블 방향으로 기울어진다는 문제점이 생길 수 있다.
이에 따라, 도 12에서와 같이 슬롯(550)을 능동형 루프 방사체(520) 주변에 제작하면, 신호단자(511)를 통해 유입되어 기판 가장자리의 금속막을 따라 흐르는 전류가 제1 그라운드 단자(512a)로 역류하는 것을 사전에 차단할 수 있게 된다. 이에 따라, 전류 누설을 방지할 수 있게 된다.
그 밖에, 다이폴 방사체(530)를 구성하는 제1극(533) 및 제2극(534), 입력부(531), 제1 슬롯라인(532)과, 능동형 루프 방사체(520)를 구성하는 제2 슬롯라인(522), 루프(523)와, 수동형 루프 방사체(540) 등의 구조 및 동작 원리는 상술한 실시 예들과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 슬롯이 추가된 초광대역 안테나의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 13에 따르면, 급전부(610), 능동형 루프 방사체(620), 다이폴 방사체(630), 수동형 루프 방사체(640) 이외에, 복수개의 슬롯(650, 660, 670)이 추가된다.
구체적으로는, 능동형 루프 방사체(620) 주변에 두 개의 슬롯(650, 660)이 제작되고, 수동형 루프 방사체(670) 주변에 한 개의 슬롯(670)이 제작된다. 본 명세서에서는 능동형 루프 방사체(620) 주변의 슬롯(650, 660)을 제1 슬롯이라고 명명하고, 수동형 루프 방사체(670) 주변의 슬롯(670)을 제2 슬롯이라고 명명한다. 제1 슬롯 및 제2 슬롯(650, 660, 670)의 개수 및 길이는 임의로 조정될 수 있다.
바람직하게는 각 슬롯(650, 660, 670)의 전기적 길이를 0.2λmin ~ 0.25λ min 내의 범위로 제작할 수 있다.
그 밖에, 다이폴 방사체(530)를 구성하는 제1극(633) 및 제2극(634), 입력부(631), 제1 슬롯라인(632)과, 능동형 루프 방사체(620)를 구성하는 제2 슬롯라인(622), 루프(623)와, 수동형 루프 방사체(640) 등의 구조 및 동작 원리는 상술한 실시 예들과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
도 14 및 도 15는 도 13의 초광대역 안테나 특성을 측정한 그래프이다. 즉, 기판의 가로*세로*폭은 20mm*30mm*1.27mm, 제1 슬롯라인(632)의 전기적 길이 및 제2 슬롯라인(622)의 전기적 길이 간의 차는 대략 0.15λmin, 각 슬롯의 전기적 길이는 0.2λmin ~ 0.25λmin 정도로 설계된 초광대역 안테나에 대한 실험결과를 나타낸다.
도 14는 도 13의 초광대역 안테나의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다. 도 14에 따르면, 3.0 ~ 10.7 GHz 주파수 대역에서 VSWR이 2 미만으로 나타난다. 따라서, 도 13의 안테나는 초광대역 주파수 대역에서 사용할 수 있는 안테나임을 알 수 있다.
도 15는 도 13의 초광대역 안테나의 안테나 이득 특성을 나타내는 그래프이다. 도 15에 따르면, 3.0 ~ 10.7 GHz 주파수 대역에서의 평균이득이 대략 3.0dBi로 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 13의 초광대역 안테나가 일방향 방사패턴을 가짐을 알 수 있다.
이상의 실시예에서 표시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초광대역 안테나는 능동형 루프 방사체(120, 220, 320, 420, 520, 620) 및 다이폴 방사체(130, 230, 330, 430, 530, 630)의 조합으로 이루어진다. 각 방사체의 주파수 특성을 살펴보면, 다이폴 방사체(130, 230, 330, 430, 530, 630)는 저주파 대역에서 커패시터(capacitor)처럼 동작하다가, 일정 주파수 f1이상이 되면 전자기파를 방사하게 된다. 즉, f1 이상의 주파수 대역에서만 안테나로써 동작하게 된다. 반면, 능동형 루프 방사체(120, 220, 320, 420, 520, 620)는 저주파 대역에서 인덕터(inductor)처럼 동작하다가, 일정 주파수 f2 이상이 되면 전자기파를 방사하게 된다. 본 발명에 따르면, 다이폴 방사체(130, 230, 330, 430, 530, 630) 및 능동형 루프 방사체(120, 220, 320, 420, 520, 620)를 조합한 후, 그 중 적어도 하나의 방사체 크기를 조정하여 임계 주사수를 f1 = f2로 일치시킨다. 이렇게 되면, 주파수 f<f1=f2 인 영역에서, 다이폴 방사체(130, 230, 330, 430, 530, 630)의 커패시턴스 성분과 능동형 루프 방사체(120, 220, 320, 420, 520, 620)의 인덕턴스 성분이 서로 상쇄된다. 이에 따라, f<f1=f2 영역에서도 전자기파의 방사가 이루어지게 된다. 이 경우, 도 7, 8, 9, 12, 13에 도시된 바와 같이 수동형 루프 방사체(240, 340, 440, 540, 640)를 더 구비함으로써, 방사 특성을 튜닝할 수도 있다. 또한, 도 12, 13에 도시된 바와 같이 슬롯(550, 650, 660, 670)을 더 구비함으로써 방사패턴이 왜곡되지 않도록 설계할 수도 있다.
결과적으로, 안테나의 크기를 키우지 않더라도 저주파 대역에서까지 동작할 수 있으므로 초광대역 통신이 가능해진다. 따라서, 본 초광대역 안테나를 사용하면, 비슷한 크기의 종래 초광대역 안테나를 사용할 때보다 최대 3dB만큼 향상된 이득을 가질 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나는 일방향 방사패턴을 가지는 동시에, 초광대역 통신이 가능하며, 소형으로 구현이 가능하다. 결과적으로, 현재 개발되고 있는 각종 휴대용 통신 기기에 용이하게 적용될 수 있다. 또한, 기판 상에 단일 금속막을 적층한 후, 이를 패터닝하는 방식으로 제조될 수 있으므로, 제조공정이 용이하다. 특히, 동일 크기의 종래 초광대역 안테나와 비교하여 볼 때, 안테나 이득도 향상된다. 그리고, 적어도 하나 이상의 슬롯을 추가하게 되면, 전류 누설을 방지하여 방사패턴이 왜곡되는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (26)

  1. 기판;
    상기 기판의 상부 표면 상에 제작되어, 외부 전자기 에너지를 공급받는 급전부;
    상기 급전부를 통해 급전된 상기 전자기 에너지에 의해 여기(excitation, 勵起)됨으로써, 상기 기판의 일측 및 타측 방향으로 전자기파를 방사하는 다이폴 방 사체(dipole radiator); 및,
    상기 급전부를 통해 급전된 상기 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 상기 기판의 일측 및 타측방향으로 방사되는 전자기파를 각각 보강 및 상쇄시키는 능동형 루프 방사체(active loop radiator);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상부 표면 상에서 상기 급전부 및 상기 다이폴 방사체를 연결하는 형태로 제작되어, 상기 전자기 에너지가 상기 다이폴 방사체로 공급되는 시점을 지연시키는 지연부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다이폴 방사체 및 상기 능동형 루프 방사체에 의해 유도되는 유도 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 상기 기판의 일측 및 타측으로 방사되는 전자기파를 각각 보강 및 상쇄시키는 적어도 하나의 수동형 루프 방사체(passive loop radiator);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 능동형 루프 방사체, 상기 다이폴 방사체, 상기 지연부, 및, 상기 수동 형 루프 방사체는 상기 기판의 상부 표면 상에서 상기 급전부와 동일 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 급전부, 상기 능동형 루프 방사체, 상기 다이폴 방사체, 상기 지연부, 및, 상기 수동형 루프 방사체는 상기 기판의 상부 표면 상에 적층된 금속막을 패터닝(patterning)하여 제작된 것임을 특징으로 초광대역 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 급전부는,
    상기 기판 상부 표면 상에 제작되어, 상기 전자기에너지를 공급받는 신호단자; 및,
    상기 기판 상부 표면 상에서 상기 신호단자를 기준으로 양측에 배치되어, 코플래너 도파로(coplanar waveguide) 구조를 형성하는 제1 및 제2 그라운드단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 능동형 루프 방사체는,
    일단이 상기 신호단자와 연결되고, 타단이 상기 제1 그라운드단자와 연결된 구조인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다이폴 방사체는,
    상기 기판 상부 표면 상에서, 상기 기판의 일측을 향해 소정 각도로 기울어진 상태로 배치되는 제1극; 및,
    상기 기판 상부 표면 상에서, 상기 제1극과 소정 각도로 기울어진 상태로 배치되는 제2극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다이폴 방사체는,
    상기 제1극이 상기 신호단자와 연결되고, 상기 제2극이 상기 제2 그라운드 단자와 연결된 구조인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  10. 기판;
    상기 기판의 상부 표면 상에 제작되어, 전자기 에너지를 공급받는 급전부;
    상기 급전부를 통해 급전된 상기 전자기 에너지에 의해 여기(excitation, 勵起)되어, 소정 방향으로 전자기파를 방사하는 다이폴 방사체(dipole radiator); 및,
    상기 다이폴 방사체에 의해 방사되는 전자기파를 간섭(interference)하여, 일방향 방사패턴을 가지도록 하는 루프 방사체(loop radiator);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 급전부는,
    상기 기판 상부 표면 상에 제작되어, 상기 전자기에너지를 공급받는 신호단자;
    상기 기판 상부 표면 상에서 상기 신호단자와 소정 거리 이격되어 배치되는 제1 그라운드 단자;
    상기 기판 상부 표면 상에서 상기 신호단자를 기준으로 상기 제1 그라운드 단자 반대 방향에 배치되며, 상기 신호단자와 소정 거리 이격된 제2 그라운드 단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 그라운드 단자로 역류되는 전류를 차단하는 적어도 하나 이상의 슬롯;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다이폴 방사체는,
    상기 신호단자와 연결된 제1극;
    상기 제2 그라운드 단자와 연결된 제2극; 및,
    상기 다이폴 방사체를 여기시키는 제1 슬롯라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 슬롯라인의 일단은 상기 급전부와 연결되고, 상기 제1 슬롯라인의 타단은 상기 다이폴 방사체의 입력부를 형성하며,
    상기 제1극 및 제2극 간의 간격은 상기 입력부를 기점으로 점점 넓어지는 형태인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 루프 방사체는,
    일단이 상기 신호단자와 연결되고 타단이 상기 제1 그라운드 단자와 연결되어, 상기 신호단자를 통해 급전되는 전자기에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 방사되는 전자기파 중 일방향으로 방사되는 전자기파를 보강시키고, 타 방향으로 방사되는 전자기파를 상쇄시키는 능동형 루프 방사체(active loop radiator); 및,
    상기 다이폴 방사체 및 상기 능동형 루프 방사체에 의해 유도되는 유도 전자기 에너지에 의해 여기됨으로써, 상기 다이폴 방사체에 의해 방사되는 전자기파 중 일방향으로 방사되는 전자기파를 보강시키고, 타 방향으로 방사되는 전자기파를 상쇄시키는 적어도 하나의 수동형 루프 방사체(passive loop radiator);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 능동형 루프 방사체는,
    상기 능동형 루프 방사체를 여기시키는 제2 슬롯라인; 및
    상기 제2 슬롯라인과 연결되며, 상기 제2 슬롯라인과 연결된 부분을 제외한 나머지 면이 폐면을 형성하는 루프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다이폴 안테나, 상기 급전부 및 상기 루프 방사체는,
    상기 기판 표면 상에 적층된 금속막이 소정 형태로 패터닝(patterning)되어, 상기 제1극 및 제2극 사이 영역, 상기 신호단자 및 상기 제1 그라운드 단자 사이 영역, 상기 신호단자 및 상기 제2 그라운드 단자 사이 영역, 상기 능동형 루프 방사체의 루프 영역, 상기 수동형 루프 방사체의 루프영역에 대응되는 기판 표면을 노출시켜 제작되는 것임을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 슬롯은,
    상기 다이폴 방사체를 기준으로 상기 능동형 루프 방사체가 제작된 측면의 금속막 중 소정 영역이 패터닝되어 제작되는 적어도 하나의 제1 슬롯; 및,
    상기 다이폴 방사체를 기준으로 상기 수동형 루프 방사체가 제작된 측면의 금속막 중 소정 영역이 패터닝되어 제작되는 적어도 하나의 제2 슬롯;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  19. 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은, 세로 길이가 가로 길이보다 긴 직사각 평판 형태인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 기판의 세로 면 가장 자리에 위치하고, 상기 다이폴 방사체는 상기 급전부가 위치한 세로 면의 반대 면을 향하는 방향으로 배치되어 급전 방향과 동일한 방향으로 전자기파를 방사하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 기판의 가로 면 가장 자리에 위치하고, 상기 다이폴 방사체는 상기 기판의 세로 면 방향으로 배치되어 급전 방향에 수직한 방향으로 상기 전자기파를 방사하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 기판은, 가용 주파수 대역의 최소 주파수가 fmin이고, 상기 fmin에 해당하는 자유공간 파장이 λmin이라면, 가로 길이가 0.2λmin, 세로 길이가 0.3λmin인 직사각 평판인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제2 슬롯라인의 특성 임피던스는, 상기 제1 슬롯라인의 특성 임피던스의 3 내지 4 배인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2 슬롯라인의 폭은 상기 제1 슬롯라인의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2 슬롯라인이 형성된 기판 영역이 에칭되어, 상기 제2 슬롯라인의 특성 임피던스를 증가시킨 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  26. 제19항에 있어서,
    가용 주파수 대역의 최소 주파수가 fmin이고, 상기 fmin에 해당하는 자유공간 파장이 λmin인 경우, 최소 주파수 상태에서의 상기 제1 슬롯라인의 전기적 길 이 및 상기 제2 슬롯라인의 전기적 길이의 차는 0.15λmin인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
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