KR100742098B1 - Antenna using slit skirt - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 PIFA 안테나의 구조도이다.1 is a structural diagram of a typical PIFA antenna.
도 2는 출원인에 의해 개발되어 적용되고 있는 일반적인 평면 역 F 안테나의 구조도이다.2 is a structural diagram of a general planar inverted-F antenna being developed and applied by the applicant.
도 3은 도 2에 도시된 PIFA의 측면도이다.3 is a side view of the PIFA shown in FIG.
도 4는 본 발명에 따른 변형된 평면 역 F 안테나의 구조도이다.4 is a structural diagram of a modified planar inverted-F antenna according to the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 PIFA의 측면도이다.FIG. 5 is a side view of the PIFA shown in FIG. 4. FIG.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 평면 역 F 안테나의 구조도이다.6 is a structural diagram of a planar inverted F antenna according to another embodiment of the present invention.
도 7은 도 6에 도시된 PIFA의 측면도이다.FIG. 7 is a side view of the PIFA shown in FIG. 6.
도 8a 는 도 2의 일반적인 PIFA 구조를 시뮬레이션 한 반사계수 결과 그래프이다.FIG. 8A is a graph of reflection coefficient results simulating the general PIFA structure of FIG. 2. FIG.
도 8b 는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 설계한 내장형 안테나이다. 8B is a built-in antenna designed using a simulation program.
도 8c 는 제1 방사체(21)의 제1 슬릿_스커트(42)의 길이(L1)를 변화하며 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.FIG. 8C is a graph showing simulation results of varying the length L1 of the first
도 8d 는 제2 방사체(22)의 제2 슬릿_스커트(43)의 길이(L2)를 변화하며 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.FIG. 8D is a graph showing simulation results of varying the length L2 of the
도 8e 는 제1 슬릿_스커트(42) 및 제2 슬릿_스커트(43)의 길이(L1, L2)를 동시에 변화하며 시뮬레이션한 결과 그래프이다.FIG. 8E is a graph of simulation results by simultaneously varying the lengths L1 and L2 of the
도 8f 는 제1 슬릿_스커트(42) 및 제2 슬릿_스커트(43) 사이에 유전체(61)를 삽입하고, 제1 슬릿_스커트(42), 제2 슬릿_스커트(43) 및 유전체(61)의 길이를 동시에 변화하며 시뮬레이션한 결과 그래프이다.FIG. 8F shows a dielectric 61 inserted between the
도 9a 내지 9e 는 본 발명에 따라 제작된 슬릿_스커트 안테나를 ADVANTEST 사의 Network Analyzer R3765CG로 측정한 반사계수 그래프이다.9A to 9E are graphs of reflection coefficients measured by a network analyzer R3765CG manufactured by ADVANTEST, for a slit_skirt antenna manufactured according to the present invention.
도 9a 는 도 2를 참조하여 설명된 일반적인 PIFA의 반사계수 그래프이다.9A is a reflection coefficient graph of a general PIFA described with reference to FIG. 2.
도 9b 및 도 9c 는 폭 10mm, 길이 3mm 인 슬릿_스커트(42, 43)를 각각 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)에 단일 적용하여 측정한 결과 그래프이다.9B and 9C are graphs of the measurement results of a single application of the
도 9d 는 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22)에 슬릿_스커트(42, 43)를 동시에 적용하여 측정한 결과 그래프이다.FIG. 9D is a graph showing results obtained by simultaneously applying the
도 9e 는 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22)의 슬릿_스커트(42, 43) 사이에 유전체(61)를 삽입하여 측정한 결과 그래프이다.FIG. 9E is a graph showing the results obtained by inserting a dielectric 61 between the
도 10a 내지 10d 는 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22)에 각각 슬릿_스커트(42, 43)를 적용하고, 그 사이에 유전체(61)를 삽입한 안테나의 각각 GSM900(도 10a), DCS1800(도 10b), DCS1900(도 10c), WCDMA 대역(도 10d) 3D 이득측정결과를 나타낸 그래프이다.10A to 10D show slits_skirts 42 and 43 respectively applied to the
본 발명은 안테나 구조에 관한 것으로 구체적으로는 이동통신 단말기, DMB 단말기, 차량용 주파수용 안테나, 차량용 전자 자동키, RFID 항만용 안테나 등의 안테나로 이용되는 안테나의 효율을 극대화한 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna structure, and more particularly, to an antenna for maximizing the efficiency of an antenna used as an antenna, such as a mobile communication terminal, a DMB terminal, a vehicle frequency antenna, a vehicle electronic key, and an RFID port antenna.
본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 내장형 평면 역 F 형 안테나를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명의 범위는 평면 역 F 안테나뿐만 아니라 L 형 안테나도 포함하며, 다중공진 안테나 혹은 내장형 안테나를 포함하는 모든 안테나 구조를 포함한다.In the embodiments of the present invention, for convenience of description, the built-in planar inverted F antenna is described as an example. All antenna structures included are included.
현재, 이동통신 단말기나 DMB 단말기가 소형화 및 경량화되면서도, 다양한 서비스 제공 기능이 요구되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 이동통신 단말기 등에 채용되는 내장회로 및 부품들도 점차 소형화되고 있으며, 안테나 관련 부품도 소형화 또는 내장화 되고 있다.At present, a variety of service providing functions are required while the mobile communication terminal and the DMB terminal are smaller and lighter. In order to satisfy these demands, embedded circuits and components employed in mobile communication terminals are gradually miniaturized, and antenna-related components are also miniaturized or embedded.
일반적으로 이동 단말기에 사용되는 안테나로는 헬리컬 안테나(helical antenna)와 평면 역 F 안테나(Planner Inverted F Antenna; 이하 PIFA 라 한다)가 있다. 헬리컬 안테나는 단말기 상단에 고정된 외장형 안테나로서 모노폴 안테나와 함께 사용된다. 헬리컬 안테나와 모노폴 안테나가 병용되는 형태는 안테나를 단말기 본체로부터 인출(extended)하면 모노폴 안테나로 동작하며, 삽입(retracted)하면 λ/4 헬리컬 안테나로 동작한다.In general, antennas used in mobile terminals include a helical antenna and a planar inverted F antenna (hereinafter referred to as PIFA). The helical antenna is an external antenna fixed to the top of the terminal and used together with the monopole antenna. When the helical antenna and the monopole antenna are used together, the antenna is operated as a monopole antenna when the antenna is extended from the main body of the terminal, and when the antenna is extended, the antenna is operated as a λ / 4 helical antenna.
이러한 안테나는 높은 이득을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 무지향성으로 인해 전자파 인체 유해기준인 SAR 특성이 좋지 않다. 또한, 헬리컬 안테나는 단말기 외부에 돌출된 모양으로 구성되므로, 단말기의 미적 외관 및 휴대기능에 적합한 외관 설계가 어렵다. 모노폴 안테나도 단말기 내부에 그 길이에 충분한 공간을 별도로 마련해야 하므로, 단말기의 소형화를 위한 제품설계에 제약이 따르는 문제가 있다.These antennas have the advantage of obtaining high gain, but due to their omni-directional, SAR characteristics, which are harmful to the human body of electromagnetic waves, are not good. In addition, since the helical antenna is configured to protrude outside the terminal, it is difficult to design an exterior suitable for the aesthetic appearance and the portable function of the terminal. Since the monopole antenna also needs to provide a sufficient space for its length inside the terminal, there is a problem in that the product design for miniaturization of the terminal is limited.
이러한 단점을 극복하기 위해 낮은 프로파일 구조를 갖는 평면 역 F 안테나(PIFA)가 있다.To overcome this disadvantage, there is a planar inverted F antenna (PIFA) having a low profile structure.
도 1은 일반적인 PIFA 안테나의 구조도이다.1 is a structural diagram of a typical PIFA antenna.
PIFA는 이동 단말기에 내장할 수 있는 안테나로서 도 1에 도시된 바와 같이, 기본적으로 평면형상의 방사부(1), 방사부(1)에 연결된 단락핀(3), 동축선(5), 및 접지판(7)으로 구성된다. 방사부(1)는 동축선(5)을 통해 급전되고, 단락핀(3)에 의해 접지판(7)과 단락시켜 임피던스 정합을 이루게 된다. PIFA는 단락핀(3)의 폭(Wp)과 방사부(1)의 폭(W)에 따라 방사부(2)의 길이(L)와 안테나의 높이(H)를 고려하여 설계해야 한다.PIFA is an antenna that can be embedded in a mobile terminal, as shown in FIG. 1, basically a
한편, 이러한 PIFA 는 안테나 체적이 한정되기 때문에 그 안에서 구성할 수 있는 면적 및 길이만으로는 저주파 대역을 구현하기에 어려움이 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하고 안테나의 제한된 공간 안에서 저주파 대역을 구현할 수 있는 개량된 평면 역 F 안테나의 필요성이 대두된다.On the other hand, since the PIFA has a limited antenna volume, it is difficult to realize a low frequency band only by the area and length configurable therein. Therefore, there is a need for an improved planar inverse F antenna that can solve this problem and implement a low frequency band within the limited space of the antenna.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 면적 및 길이가 제한될 수밖에 없는 평면 역 F 안테나(PIFA)에서 안테나의 제한적인 공간과 안테나의 효율을 극대화시켜 저주파 대역을 구현할 수 있는 안테나를 구현하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to implement an antenna capable of realizing a low frequency band by maximizing the limited space of the antenna and the efficiency of the antenna in a planar inverted F antenna (PIFA), which must be limited in area and length do.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 특징에 의하면, 슬릿 스커트 안테나가, 유전체 기판 상면에 도전성 패턴으로 형성된 제1 방사체, 상기 유전체 기판 상면에서 상기 제1 방사체와 일측에서 연결되고 상기 제1방사체가 형성된 공간의 일 측에 소정 공간을 차지하는 슬릿을 두고 형성된 제2 방사체, 상기 슬릿이 점유하는 상기 유전체 기판 영역의 일부를 제거하여 형성되는 빈 공간, 상기 제1 방사체 또는 상기 제2 방사체의 일단에 연결되어 상기 제1 방사체 및 상기 제2 방사체를 급전시키기 위해 연결되는 급전부, 상기 빈 공간에 슬릿_스커트를 내려 상기 제1 방사체로부터 연장 형성된 제1 슬릿_스커트, 및 상기 빈 공간에 슬릿_스커트를 내려 상기 제2 방사체로부터 연장 형성된 제2 슬릿_스커트를 포함한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, according to a feature of the present invention, a slit skirt antenna is connected to the first radiator formed in a conductive pattern on the upper surface of the dielectric substrate, the first radiator on one side of the dielectric substrate upper surface And a second radiator formed with a slit occupying a predetermined space on one side of the space where the first radiator is formed, an empty space formed by removing a portion of the dielectric substrate region occupied by the slit, the first radiator or the first agent. 2 a feeder connected to one end of the radiator and connected to feed the first radiator and the second radiator, a first slit_skirt formed by lowering a slit_skirt in the empty space and extending from the first radiator, and the bin And a second slit_skirt formed by lowering the slit_skirt into the space and extending from the second radiator.
이때, 상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체는 각각에 유입되는 전류를 이용하여 이중 대역의 공진 주파수를 형성하고, 상기 제1 슬릿_스커트와 상기 제2 슬릿_스커트 사이의 전자기 커플링에 의해 상기 공진 주파수를 저주파 대역으로 이동시 킨다.In this case, the first radiator and the second radiator form a resonant frequency of a dual band by using the current flowing into the respective, and by the electromagnetic coupling between the first slit skirt and the second slit skirt Move the resonant frequency to the low frequency band.
바람직하게는, 상기 제1 슬릿_스커트 및 상기 제2 슬릿_스커트는 상호 평행하게 마주보도록 형성된다. 상기 저주파 대역으로의 이동 량은 상기 제1 슬릿_스커트와 상기 제2 슬릿_스커트 사이의 커플링에 의한 커패스턴스 값 조절을 통해 조절될 수 있다. 또한, 상기 커패시턴스 값은 상기 제1 슬릿_스커트와 상기 제2 슬릿_스커트의 수직방향의 길이조절을 통해 조절될 수 있다.Preferably, the first slit skirt and the second slit skirt are formed to face each other in parallel. The amount of movement to the low frequency band may be adjusted by adjusting the capacitance value by the coupling between the first slit skirt and the second slit skirt. In addition, the capacitance value may be adjusted by adjusting the length in the vertical direction of the first slit skirt and the second slit skirt.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 슬릿_스커트와 상기 제2 슬릿_스커트 사이는 유전체로 채워진다.More preferably, between the first slit skirt and the second slit skirt is filled with a dielectric.
상기 슬릿 스커트 안테나는 다중공진 내장형 안테나일 수 있으며, 구체적으로 평면 역 F 안테나일 수 있다. 이때, 상기 제1 방사체는 상기 제2 방사체의 둘레를 따라 평행한 방향으로 굴곡져 상기 제2 방사체를 상기 슬릿을 사이에 두고 한 변이 트인 사각형으로 둘러싸도록 형성된다.The slit skirt antenna may be a multi-resonance built-in antenna, specifically a planar inverted F antenna. In this case, the first radiator is formed to be bent in a parallel direction along the circumference of the second radiator so as to surround the second radiator with a quadrangle having one side with the slit therebetween.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 2는 출원인에 의해 개발되어 적용되고 있는 일반적인 평면 역 F 안테나의 구조도이다.2 is a structural diagram of a general planar inverted-F antenna being developed and applied by the applicant.
도 2를 참조하면 평면 역 F 안테나(20)는 유전체 기판 상면에 형성되고, 방사체를 구성하는 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)가 단일 패스를 가지고 형성된다.Referring to FIG. 2, a planar
제1 방사체(21)는 유전체의 상면에 슬릿(24)에 의하여 저주파 대역의 주파수와 공진할 수 있도록 충분한 길이를 형성하며, 제2 방사체(22)는 슬릿(24)을 사이에 두고 제1 방사체(21)가 형성된 공간의 일측에서 제1 방사체(21)와 평행하게 연장되는 형태로 형성된다. The
한편 슬릿(24)은 제1 방사체(21) 내부를 일부 제거함으로써 형성될 수 있다. 또한, 제1 방사체(21), 제2 방사체(22) 및 슬릿(24)의 형상은 PIFA(20)의 접지 및 방사 특성에 따라 변형이 가능하다. 또한, 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)는 연결부(26)를 통해 전기적으로 직접 연결된다, 연결부(26)는 도전체로 형성된다. Meanwhile, the
급전부(25)는 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)에 전류를 공급하도록 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)와 전원공급부(미도시)를 연결하며, 접지부(23)는 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)를 접지시키는 기능을 한다.The
도 3은 도 2에 도시된 PIFA의 측면도이다.3 is a side view of the PIFA shown in FIG.
도 3을 참조하면, 유전체 기판(31)에 제1 방사체(21), 제2 방사체(22), 슬릿(24), 접지부(23) 및 급전부(25)가 형성됨을 볼 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the
하지만, 도 2에 도시된 종래의 PIFA의 구조로는 최근 중요시되고 있는 DMB 나 차량용 주파수까지 이용할 수 있는 모바일용 소형 안테나는 구현할 수 없다. However, with the structure of the conventional PIFA shown in FIG. 2, a mobile small antenna capable of using DMB or a vehicle frequency, which is recently important, cannot be implemented.
도 4는 본 발명에 따른 변형된 평면 역 F 안테나의 구조도이다.4 is a structural diagram of a modified planar inverted-F antenna according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 PIFA(40)는 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22) 사이의 슬릿(24)이 존재하는 공간의 일부를 제거하여 빈공간(41)을 만들고 그 사이로 제1 방사체(21)의 연장인 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 방사체(22)의 연장인 제2 슬릿_스커트(43)를 형성한다.Referring to FIG. 4, the
제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43)는 각각 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22)의 전기적 길이를 신장하는 스터브로서 동작하므로, 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22) 각각의 공진주파수를 저주파 대역으로 이동시킨다. 더욱이, 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43)의 서로 가까이서 마주보는 형태로 인해, 슬릿_스커트(42, 43) 간에 발생하는 커패시턴스 성분은 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22) 각각의 공진 주파수를 더욱 낮출 뿐만 아니라, 각 공진 대역의 대역폭을 확장한다.Since the first slit _
저주파 대역으로의 이동을 조절할 수 있는 한 가지 방법으로는 상기 슬릿_스커트들 사이의 상호 커플링에 의한 커패시턴스를 조절하여 이루어질 수 있으며, 이 커패시턴스는 상기 슬릿_스커트들 사이의 거리, 또는 상기 슬릿_스커트들의 폭, 그리고 슬릿_스커트의 수직방향 길이를 조절하여 저주파 대역으로의 이동을 조절할 수 있다.One way to control the shift to the low frequency band may be achieved by adjusting capacitance due to mutual coupling between the slit_skirts, which is the distance between the slit_skirts, or the slit_. The shift in the low frequency band can be controlled by adjusting the width of the skirts and the vertical length of the slit skirt.
도 5는 도 4에 도시된 PIFA의 측면도이다.FIG. 5 is a side view of the PIFA shown in FIG. 4. FIG.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PIFA(40)는 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43)가 서로 마주보는 형상으로 공진을 저주파로 이동시킨다. 또한, 이러한 이동량은 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43)의 길이(L1, L2) 조절을 통해 커패시턴스 값의 변화로 조절가능하다.Referring to FIG. 5, the
만일 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43)의 길이(L1, L2)가 작다면 커패시턴스가 작아 저주파로의 이동량이 작고 슬릿_스커트들의 길이(L1, L2)가 길다면 커패시턴스가 커 저주파로의 이동량이 크게 된다.If the lengths L1 and L2 of the
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 평면 역 F 안테나의 구조도이다.6 is a structural diagram of a planar inverted F antenna according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 PIFA(60)는 도 4의 PIFA(40)의 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22) 사이의 슬릿(24)을 제거한 빈 공간(41)에 유전체(61)를 삽입한 형상을 하고 있다.Referring to FIG. 6, the
본 발명의 다른 실시예에 따른 PIFA(60)는 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43) 사이에 유전체(61)가 삽입되어 두 슬릿_스커트 사이의 커플링 효과를 극대화 시킨다. 따라서, 도 6에 도시된 PIFA(60)의 경우 유전체(61) 삽입으로 인한 커패시턴스의 증가로 공진 주파수의 저주파수대로의 이동을 강화시킬 수 있다.In the
이 경우에도 상기 슬릿_스커트들 사이의 거리, 또는 상기 슬릿_스커트들의 폭, 그리고 슬릿_스커트의 수직방향 길이의 조절, 또는 상기 유전율이 다른 유전체 의 사용을 통해 상기 슬릿_스커트들(42, 43) 사이의 상호 커플링에 의한 커패시턴스를 조절하고 저주파 대역을 조절할 수 있다.Even in this case, the slit skirts 42, 43 through adjustment of the distance between the slit skirts, or the width of the slit skirts, the vertical length of the slit skirts, or the use of a dielectric having a different dielectric constant. It is possible to adjust the capacitance due to the mutual coupling between the and the low frequency band.
도 7은 도 6에 도시된 PIFA의 측면도이다.FIG. 7 is a side view of the PIFA shown in FIG. 6.
도 7을 참조하면, PIFA(60)는 제1 슬릿_스커트(42)와 제2 슬릿_스커트(43) 사이에 유전체(61)가 삽입되어 있음을 볼 수 있다.Referring to FIG. 7, in the
이하, 본 발명에 따른 슬릿 스커트 안테나의 특성에 대한 시뮬레이션 실험 결과를 소개한다. 시뮬레이션 프로그램으로는 CST Microwave Studio 5.1을 사용하였다.Hereinafter, the simulation experiment results for the characteristics of the slit skirt antenna according to the present invention will be introduced. The simulation program was CST Microwave Studio 5.1.
도 8a는 도 2의 일반적인 PIFA 구조를 시뮬레이션 한 반사계수 결과이다. 도 8a의 그래프에 대한 이하의 설명은 도 2를 참조한다. 이때 PIFA가 접속되는 접지면 크기는 일반적인 휴대폰과 유사한 68×40×1mm 로 하였고, 유전체기판(31; εr = 3.5) 상부에 방사체를 구성하였다. 유전체 기판(31)의 크기는 40×21mm 이며, 높이는 6mm 이다. 도 8b는 위의 조건에 따라 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 설계한 내장형 안테나이다. 주파수 대역은 유럽에서 사용하는 GSM900(800~960MHz), DCS1800(1710~1880MHz), DCS1900(1850~1990MHz), WCDMA(1920~2170MHz) 등 4개의 서비스 대역을 만족하도록 설계하였다. 그 결과, 950MHz 대역과 2,200MHz 대역에서 이중공진하는 안테나가 구현되었다. 대역폭은 리턴 로스(return loss) -6 dB 기준 으로 각각 43MHz, 290MHz 였다.8A is a reflection coefficient result of simulating the general PIFA structure of FIG. 2. The following description of the graph of FIG. 8A refers to FIG. 2. In this case, the size of the ground plane to which the PIFA is connected was 68 × 40 × 1 mm, similar to a general mobile phone, and a radiator was formed on the dielectric substrate 31 (ε r = 3.5). The size of the
도 8c 내지 도 8e 는 본 발명에 따른 슬릿 스커트 안테나로서 도 4를 참조하여 설명된 PIFA의 특성에 대한 시뮬레이션 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8c 내지 도 8e 의 그래프에 대한 이하의 설명은 도 4를 참조한다.8C to 8E are graphs showing simulation results of the characteristics of the PIFA described with reference to FIG. 4 as the slit skirt antenna according to the present invention. The following description of the graph of FIGS. 8C-8E refers to FIG. 4.
도 8c는 제1 방사체(21)의 제1 슬릿_스커트(42)의 길이(L1)를 변화하며 시뮬레이션 한 결과이며, 도 8d 는 제2 방사체(22)의 제2 슬릿_스커트(43)의 길이(L2)를 변화하며 시뮬레이션 한 결과를 나타낸다. 시뮬레이션 결과, 저주파 및 고주파 특성 변화가 미약하였다.FIG. 8C is a simulation result of varying the length L1 of the
도 8e 는 제1 슬릿_스커트(42) 및 제2 슬릿_스커트(43)의 길이(L1, L2)를 동시에 변화하며 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 시뮬레이션 결과, 저주파 대역의 공진주파수가 저주파 대역으로 약 150MHz 이동하였으며, 이보다는 주파수 이동량이 적으나 고주파 대역의 공진주파수도 저주파 대역으로 상당히 이동하였다.FIG. 8E shows a simulation result by simultaneously changing the lengths L1 and L2 of the
도 8f 는 본 발명에 따른 슬릿 스커트 안테나로서 도 6을 참조하여 설명된 PIFA의 특성에 대한 시뮬레이션 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8f 의 그래프에 대한 이하의 설명은 도 6을 참조한다.FIG. 8F is a graph showing a simulation experiment result for the characteristics of the PIFA described with reference to FIG. 6 as the slit skirt antenna according to the present invention. The following description of the graph of FIG. 8F refers to FIG. 6.
도 8f 는 제1 슬릿_스커트(42) 및 제2 슬릿_스커트(43) 사이에 유전체(61; εr = 3.5)를 삽입하고, 제1 슬릿_스커트(42), 제2 슬릿_스커트(43) 및 유전체(61)의 길이를 동시에 변화하며 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 시뮬레이션 결과, 저주 파 대역이 600MHz 대역까지 이동하여 향후 800MHz 이하의 저주파 대역 성능 구현에 적용할 수 있음을 확인하였다.FIG. 8F shows a dielectric slit (epsilon r = 3.5) is inserted between the
이하, 본 발명에 따라 제작된 슬릿 스커트 안테나의 특성에 대한 실험 결과를 소개한다. 안테나 특성 측정은 ADVANTEST 사의 Network Analyzer R3765CG를 이용하여 이루어졌다.Hereinafter, experimental results on the characteristics of the slit skirt antenna manufactured according to the present invention will be introduced. Antenna characteristics were measured using ADVANTEST's Network Analyzer R3765CG.
도 9a는 도 2를 참조하여 설명된 일반적인 PIFA의 반사계수(S11) 그래프이다. 저주파 대역 중심 주파수는 1086MHz, 대역폭은 S11 -6dB 기준으로 203MHz(18.7%)이며, 고주파 대역 중심 주파수는 1569MHz, 대역폭은 739MHz(39.2%)이다.FIG. 9A is a graph of reflection coefficient S 11 of the general PIFA described with reference to FIG. 2. The low center frequency is 1086MHz, the bandwidth is 203MHz (18.7%) at S 11 -6dB, the high frequency center frequency is 1569MHz, and the bandwidth is 739MHz (39.2%).
도 9b 내지 도 9d 는 본 발명에 따른 슬릿 스커트 안테나로서 도 4를 참조하여 설명된 PIFA의 특성에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 9b 내지 9d 의 그래프에 대한 이하의 설명은 도 4를 참조한다.9B to 9D are graphs showing experimental results of the characteristics of the PIFA described with reference to FIG. 4 as the slit skirt antenna according to the present invention. The following description of the graphs of FIGS. 9B-9D refers to FIG. 4.
도 9b 및 도 9c 는 폭 10mm, 길이(L1, L2) 3mm 인 슬릿_스커트(42, 43)를 각각 제1 방사체(21) 및 제2 방사체(22)에 단일 적용하여 측정한 결과이다. 스터브로 기능하는 슬릿 스커트(42, 43)에 의한 방사체(21, 22)의 전기적 길이 연장에 따라 공진 주파수 이동 효과가 나타났으며, 고주파 대역의 대역폭은 약10% 정도 증가하였다.9B and 9C show the results obtained by applying the slit skirts 42 and 43 having a width of 10 mm and lengths of L1 and L2 to 3 mm to the
도 9d는 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22)에 슬릿_스커트(42, 43)를 동시에 적용하여 측정한 결과이다. 도 9d 의 경우 도 9b 및 도 9c 의 경우보다 저주파 공진 대역에서 178MHz, 고주파 공진 대역에서 210MHz 만큼 저주파 대역으로의 공진주파수 이동이 나타났으며, 고주파 대역의 대역폭은 약 25% 증가하였다. 이는 슬릿 스커트(42, 43)는 각각 방사체(21, 22)의 스터브로 기능할 뿐만 아니라, 상호간에 전자기적 결합을 일으키기 때문이다. 즉, 방사체(21, 22)의 공진 주파수 대역은 저주파 대역으로 더욱 이동하고 광대역 효과까지 나타난다.FIG. 9D is a result obtained by simultaneously applying the slit skirts 42 and 43 to the
도 9e 는 제1 방사체(21)와 제2 방사체(22)의 슬릿_스커트(42, 43) 사이에 유전체(61)를 삽입하여 측정한 결과이다. 저주파 공진 대역이 보다 낮은 주파수 대역으로 220MHz 만큼 이동하여 가장 큰 폭의 주파수 이동이 있었으며, 고주파 대역은 147MHz 이동하였다. 또한, 고주파 대역의 대역폭은 약 10% 증가하였다.FIG. 9E shows the measurement result of inserting the dielectric 61 between the slit skirts 42 and 43 of the
아래 표 1은 본 발명에 따른 안테나의 슬릿_스커트의 길이 변화에 따른 공진주파수와 대역폭 변화를 나타낸다.Table 1 below shows the resonance frequency and the bandwidth change according to the length change of the slit_skirt of the antenna according to the present invention.
도 10a 내지 10d는 저주파 방사체(21)와 고주파 방사체(22)에 각각 슬릿_스커트(42, 43)를 적용하고, 그 사이에 유전체(61)를 삽입한 안테나의 각각 GSM900(도 10a), DCS1800(도 10b), DCS1900(도 10c), WCDMA 대역(도 10d) 3D 이득측정결과를 나타낸다. 측정결과, 전 대역에서 피크 이득(peak gain)이 1.16 ~ 3.21 dBi 의 높은 방사 효율을 가짐을 확인할 수 있다.10A to 10D show slit_skirts 42 and 43 respectively applied to the
아래의 표 2는 유전체를 삽입하여 제작한 본 발명에 따른 슬릿_스커트 안테나의 대역별 피크 이득 및 평균 이득을 나타낸다.Table 2 below shows the band-specific peak gain and average gain of the slit skirt antenna according to the present invention prepared by inserting a dielectric.
본 발명에 따른 슬릿_스커트 안테나는 이동단말기 내장형 안테나 설계시 한정된 공간에서 저주파 구현의 어려움을 해결할 수 있다. 본 발명에 따른 안테나는 저주파 대역 방사체와 고주파 대역 방사체 사이에 슬릿_스커트를 이용함으로써 전기적 길이의 연장효과를 얻을 수 있다. 두 개의 슬릿_스커트 사이의 커패시턴스 성분을 이용하여 전기적 길이 연장 효과를 극대화함과 아울러 대역폭을 증가시켰고, 슬릿_스커트 사이에 유전체를 삽입함으로써 저주파 대역으로의 공진 주파수 이동을 최대화하는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 저주파 대역에서 우수한 성능의 안테나를 구현할 수 있게 된다. The slit_skirt antenna according to the present invention can solve the difficulty of implementing low frequency in a limited space when designing a mobile terminal embedded antenna. The antenna according to the present invention can obtain the effect of extending the electrical length by using the slit skirt between the low frequency band radiator and the high frequency band radiator. The capacitance component between the two slit skirts maximizes the effect of extending the electrical length and increases the bandwidth. The insertion of a dielectric between the slit skirts maximizes the resonant frequency shift into the low frequency band. . In particular, it is possible to implement an antenna of excellent performance in the low frequency band.
따라서 본 발명에 따른 안테나를 이용하면 저주파 대역 400MHz 대역 차량용 전자자동키, 동유럽에서 사용중인 CDME, 433MHz RFID 항만용 컨테이너 관리, 470MHz~740MHz UHF 대역과 DCS 1800, DCS 1900, UMTS 의 고주파 대역 신호를 수신할 수 있는 소형 안테나를 구현할 수 있다.Therefore, the antenna according to the present invention receives a low frequency band 400MHz band vehicle electronic key, CDME in Eastern Europe, container management for 433MHz RFID port, 470MHz ~ 740MHz UHF band and DCS 1800, DCS 1900, UMTS A small antenna can be implemented.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
본 발명에 따른 안테나 구조에 따르면, 기본적인 내장형 안테나에 슬릿을 형성하고 슬릿 사이로 슬릿_스커트(Skirt)를 내려 패턴의 면적을 넓혀주고 슬릿_스커트 간의 커패시턴스 성분을 이용함으로써 공진을 저주파로 이동시키고 대역을 넓게 확보한다. 특히 슬릿 스커트 사이에 유전체를 삽입시켜 저주파로의 이동 효과를 극대화시킬 수 있다.According to the antenna structure according to the present invention, by forming a slit in the basic built-in antenna, the slit_skirt (skirt) between the slit to expand the area of the pattern and by using the capacitance component between the slit_skirt to move the resonance to a low frequency and band Secure wide. In particular, by inserting a dielectric between the slit skirt can maximize the effect of moving to low frequencies.
본 발명에 따른 슬릿_스커트를 내장한 안테나를 이용하면, 안테나 사이즈를 크게 축소할 수 있으며, 광대역 효과를 얻을 수 있다. 또한, 슬릿_스커트 안테나를 슬림형 이동 단말기에 적용하여, 보다 적은 공간에서 저주파 대역 공진 구현이 용이한 안테나 제작이 가능해진다.By using the antenna incorporating the slit_skirt according to the present invention, the antenna size can be greatly reduced and a wideband effect can be obtained. In addition, by applying the slit skirt antenna to a slim mobile terminal, it is possible to manufacture an antenna that can easily implement low frequency band resonance in a less space.
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