KR100746257B1 - Broadband Antenna for Mobile Communication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신용 광대역 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PCB 안테나 구조를 개선하여 다중대역 및 광대역 특성을 구현할 수 있는 이동통신용 광대역 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a broadband antenna for mobile communication, and more particularly, to a broadband antenna for mobile communication that can implement a multi-band and broadband characteristics by improving the PCB antenna structure.
본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나는, 송수신 전력을 급전하는 급전부와 상기 급전부의 상단부에서 상부로 연장되어 형성되는 제 1 방사체가 구비된 급전체와, 상기 급전체와 전기적으로 연결되는 제 2 방사체가 형성된 PCB를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, a broadband antenna for mobile communication includes a feeder including a feeder for feeding transmission and reception power and a first radiator extending upwardly from an upper end of the feeder, and electrically connected to the feeder. And a PCB on which a second radiator is formed.
광대역 안테나, 봉메탈, PCB, 도체 패턴, 고주파. Broadband Antenna, Rod Metal, PCB, Conductor Pattern, High Frequency.
Description
도 1은 종래 이동통신용 광대역 안테나의 내부구조를 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing the internal structure of a conventional broadband broadband antenna for mobile communication;
도 2a와 도 2b는 종래 이동통신용 광대역 안테나를 이동통신 단말기에 적용시 VSWR과 방사패턴을 나타내는 그래프,2A and 2B are graphs showing a VSWR and a radiation pattern when a conventional broadband mobile communication antenna is applied to a mobile communication terminal;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 내부구조를 나타내는 사시도,3 is a perspective view showing the internal structure of a broadband antenna for mobile communication according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 3에 나타낸 급전체와 PCB와의 분해 사시도,4 is an exploded perspective view of a power supply and a PCB shown in FIG. 3;
도 5는 도 3의 안테나에 대한 전기적 등가회로도,5 is an electrical equivalent circuit diagram of the antenna of FIG.
도 6은 도 3의 안테나를 이동통신 단말기에 적용한 상태의 사시도,6 is a perspective view of a state in which the antenna of FIG. 3 is applied to a mobile communication terminal;
도 7a와 도 7b는 도 3의 안테나를 이동통신 단말기에 적용시 VSWR과 방사패턴을 나타내는 그래프이다.7A and 7B are graphs illustrating a VSWR and a radiation pattern when the antenna of FIG. 3 is applied to a mobile communication terminal.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
30: 급전체 32: 제 1 방사체30: feeder 32: first radiator
33a,33b: 돌기 34: 급전부33a, 33b: projection 34: feeder
40: PCB 42: 제 2 방사체40: PCB 42: second radiator
44a,44b: 비아홀 50: 유전체44a, 44b: via hole 50: dielectric
100: 안테나 200: 이동통신 단말기100: antenna 200: mobile communication terminal
본 발명은 이동통신용 광대역 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PCB 안테나 구조를 개선하여 다중대역 및 광대역 특성을 구현할 수 있는 이동통신용 광대역 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a broadband antenna for mobile communication, and more particularly, to a broadband antenna for mobile communication that can implement a multi-band and broadband characteristics by improving the PCB antenna structure.
현대 디지털 사회는 IT를 중심으로 급속히 변화하고 있으며 이동통신 단말기 기술도 혁신적인 기술 집약구조로 발전하고 있다.The modern digital society is rapidly changing around IT, and mobile communication terminal technology is also developing into an innovative technology-intensive structure.
이동통신 단말기 제조사는 점차 다양해지는 세계 각국의 통신방식을 포괄적으로 적용할 수 있는 다중대역 이동통신 단말기를 개발하는 추세이다.Mobile terminal manufacturers have been developing multi-band mobile communication terminals that can apply a wide variety of communication methods from all over the world.
상기 추세에 편승하여 다중대역 이동통신 단말기에 적용할 수 있는 안테나의 개발이 요구된다.It is necessary to develop an antenna applicable to the multi-band mobile communication terminal by riding on the above trend.
도 1은 종래 이동통신용 광대역 안테나의 내부구조를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing the internal structure of a conventional broadband mobile broadband antenna.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD) 고정형 안테나는 안테나(10)와 이동통신 단말기를 연결하는 금속성분의 급전체(11)와, 상기 급전체(11)와 비아홀(14)을 통해 전기적으로 연결되고 도체 패턴(13)이 형성된 PCB(12)와, 상기 급전체(11)의 상단부와 PCB(12)를 전체적으로 감싸는 외부의 유전체(15)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, a conventional printed circuit board (PCB) fixed antenna includes a
상기한 안테나(10) 구성에서 급전체(11)와 PCB(12)의 도체 패턴(13)이 접촉되어 이중 공진안테나를 이룬다.In the
즉, 상기 급전체(11)와 PCB(12)의 도체 패턴(13)이 접촉에 의해 전기적으로 연결되어 하나의 전기적인 길이값으로 작용함으로써 저주파 대역에서 λ/4 공진을 하고, 채배되는 고주파 대역에서 λ/4 공진을 하여 저주파 대역과 고주파 대역의 이중 공진안테나 역할을 한다.That is, the
그러나 상기한 종래의 안테나는 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 충분한 대역특성 및 방사 성능을 만족할 수 없었다.However, the conventional antenna described above cannot satisfy sufficient band characteristics and radiation performance, as shown in FIGS. 2A and 2B.
또한, 안테나 크기에 의하여 도체 패턴 길이 및 폭에 제한이 있어서 다중대역을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that it is difficult to implement a multi-band because there is a limit in the length and width of the conductor pattern by the antenna size.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, PCB의 제 2 방사체와 제 1 방사체를 포함하는 급전체에 의해 다중대역 및 광대역 특성을 구현할 수 있는 이동통신용 광대역 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a broadband antenna for mobile communication, which can realize multi-band and broadband characteristics by a feeder including a second radiator and a first radiator of a PCB. .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나는, 송수신 전력을 급전하는 급전부 및 상기 급전부의 상단부에서 상부로 연장되도록 형성되어 고주파 대역에서 동작하는 제 1 방사체가 구비된 급전체와, 상기 급전체와 전기적으로 연결되며 상기 급전체와 전기적인 결합에 의해 저주파 대역에서 동작하는 제 2 방사체가 형성된 PCB를 포함한다.Broadband antenna for mobile communication according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is provided with a power supply unit for transmitting and receiving power and a first radiator which is formed so as to extend from the upper end of the power supply unit to the upper portion to operate in a high frequency band And a PCB formed with a second radiator electrically connected to the feeder and operating in a low frequency band by electrical coupling with the feeder.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 내부구조를 나 타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 급전체와 PCB와의 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 안테나에 대한 전기적 등가회로도이다.3 is a perspective view showing the internal structure of a mobile broadband antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view of the power supply and the PCB shown in Figure 3, Figure 5 is an electrical equivalent to the antenna of Figure 3 It is a circuit diagram.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 제 1 방사체(32)를 구비하는 급전체(30), PCB(40) 및 유전체(50)을 포함하여 구성된다.As shown, the antenna according to the embodiment of the present invention comprises a
상기 급전체(30)는 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)와 이동통신 단말기(200)를 연결하는 급전부(34)와, 상기 급전부(34) 상단부에서 상부로 연장되어 돌출 형성된 제 1 방사체(32)를 포함하고 금속성분으로 이루어진다.The
상기 제 1 방사체(32)의 일측면에 측방으로 돌출되는 돌기(33a,33b)가 형성된다.
상기 제 1 방사체(32)의 길이, 폭 및 두께를 조절함으로써 고주파 대역(1.71GHz~3.00GHz)의 광대역 특성을 만족시키고 주파수에 따른 전기적인 길이값을 조정한다.By adjusting the length, width and thickness of the
상기 PCB(40)에는 도체 패턴이 형성된 제 2 방사체(42)와, 상기 돌기(33a,33b)와 대응되는 위치에 비아홀(44a,44b)이 형성된다.The PCB 40 has a
상기 2개의 비아홀(44a,44b) 중에서 하나의 비아홀(44a)은 제 2 방사체(42)에 연결되어 제 2 방사체(42)를 급전체(30)와 전기적으로 연결하고, 나머지 하나의 비아홀(44b)은 PCB(40)를 급전체(30)에 지지하는 역할을 한다.One via
도면에서는 상부의 비아홀(44a)이 제 2 방사체(42)에 연결되는 것을 예를 들었으나, 상하 위치를 변경하여 하부의 비아홀(44b)을 제 2 방사체(42)에 연결할 수도 있는 것이다.In the drawings, the
또한, 도면에서는 두개의 돌기와 비아홀을 도시하였으나, 하나 또는 세개 등 1개 이상의 돌기와 비아홀을 구성할 수 있다.In addition, although two projections and via holes are illustrated in the drawing, one or more protrusions and via holes, such as one or three, may be configured.
상기 제 2 방사체(42)는 제 1 방사체(32)를 포함하는 급전체(30)에 전기적으로 결합되어 하나의 전기적 길이값으로 작용함으로써 저주파 대역(800~900MHz)에서 방사 특성을 만족시킨다.The
상기 PCB(40)의 제 2 방사체(42)와 제 1 방사체(32)의 접점 위치나 제 2 방사체(42)의 도체 패턴의 길이 및 모양을 변경함으로써 저주파 대역의 전기적 길이값을 조정한다.The electrical length value of the low frequency band is adjusted by changing the contact position of the
상기 유전체(50)는 급전체(30) 상부와 PCB(40)을 전체적으로 감싸서 보호한다.The dielectric 50 surrounds and protects the
도 5에서 코일(L1)은 제 2 방사체(42)의 등가이고, 코일(L2)은 제 1 방사체(32)의 등가이다.In FIG. 5, the coil L1 is equivalent to the
상기한 구성에 의해 제 1 방사체(32)의 고유 길이값(고주파 대역에서의 λ/4)을 조정함으로써 고주파에서의 고효율의 방사성능을 향상시킬 수 있고, 상기 제 1 방사체(32)와 제 2 방사체(42)의 전기적으로 결합된 길이값(저주파 대역에서의 λ/4)을 조정함으로써 저주파 대역에서의 대역특성 및 방사 성능을 만족시킬 수 있다.By adjusting the intrinsic length value (λ / 4 in the high frequency band) of the
도 6에 도시한 대로 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)를 이동통신 단말기(200)에 적용하여 특성을 측정한 결과, 도 7a와 도 7b에 도시한 바와 같이, 종래 이중 대역 안테나의 저주파와 고주파 각각 한 대역 특성만을 커버할 수 있는 좁은 대역폭(도 2a와 도 2b)보다 넓게 유지할 수 있음을 알 수 있다.As a result of measuring the characteristics by applying the
도 7a와 도 2a의 VSWR을 비교해보면, 2번 마크(960MHz)에서 2.4368(본원발명):3.1279(종래기술), 3번 마크(1.71GHz)에서 2.3152:4.0712, 4번 마크(1.99GHz)에서 1.4785:1.9557, 5번 마크(2.17GHz)에서 1.5162:2.4910인 것을 확인할 수 있고 이에 따라 본원발명이 고주파 대역에서 손실이 적음을 알 수 있다.Comparing the VSWR of FIG. 7A and FIG. 2A, at the mark 2 (960 MHz), 2.4368 (original invention): 3.1279 (prior art), the mark 3 (1.71 GHz), 2.3152: 4.0712, the mark 4 (1.99 GHz) At 1.4785: 1.9557, mark 5 (2.17 GHz), it can be seen that it is 1.5162: 2.4910, and accordingly, the present invention can be seen that there is little loss in the high frequency band.
도 7b와 도 2b의 방사패턴에서 주파수별 빔 피크치를 비교하면 아래의 표 1과 같고, 표 1에 나타낸 바와 같이 방사 패턴의 특성이 종래 기술보다 우수함을 알 수 있다.Comparing the beam peak value for each frequency in the radiation pattern of Figure 7b and Figure 2b is shown in Table 1 below, as shown in Table 1 it can be seen that the characteristics of the radiation pattern is superior to the prior art.
결국 본 발명에 의하면 안테나 하나로 기존의 고정형 안테나와는 달리 저주파(800MHz~900MHz), 고주파(1.71GHz~3.00GHz) 대역 전체를 커버할 수 있다.After all, according to the present invention one antenna can cover the entire low frequency (800MHz ~ 900MHz), high frequency (1.71GHz ~ 3.00GHz) band unlike the conventional fixed antenna.
특히, 이동통신 단말기 제조사의 요구사항에 부응하여 하나의 이동통신 단말기를 개발할 경우에 다중대역 특성구현에 적용할 수 있도록 충분한 대역 특성을 확보하여 기존의 GSM/DCS/PCS 대역과, WCDMA(IMT2000)/지상파 DMB/2.6GHz 위성 DMB에 이르기까지 단일 대역 특성 뿐만 아니라 전 대역을 포괄할 수 있을 정도로 넓은 특성을 확보한다.In particular, when developing a single mobile communication terminal in response to the requirements of the mobile communication terminal manufacturer, sufficient bandwidth characteristics can be applied to implement multi-band characteristics, and thus, existing GSM / DCS / PCS bands and WCDMA (IMT2000). It has not only single band characteristics, but also wide enough to cover all bands, ranging from terrestrial DMB / 2.6GHz satellite DMB.
이상 도면과 상세한 설명에서 최적 실시예들이 개시되고, 이상에서 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다.Embodiments of the present invention are disclosed in the drawings and the detailed description, and the specific terms used above are used only for the purpose of describing the present invention, and are used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. It is not.
그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, those skilled in the art can be various modifications and other equivalent embodiments from this, and the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, PCB의 제 2 방사체와 제 1 방사체를 포함하는 급전체에 의해 다중대역 및 광대역 특성을 구현할 수 있다.As described above, according to the present invention, multiband and broadband characteristics may be realized by a feeder including a second radiator and a first radiator of a PCB.
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