KR100803560B1 - 다중 대역 안테나 - Google Patents

Abstract

복사소자의 결합을 이용한 다중 대역 안테나가 개시되어 있다.

이 개시된 다중 대역 안테나는 유전체 기판과, 유전체 기판의 단면 또는 양면에 형성되는 복수개의 복사소자와, 복사소자에 급전하는 급전선로;를 포함하며, 복사소자는 서로 다른 격자구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 구조에 의하여 안테나의 복사효율이나 다중 대역 특성을 향상시킬 수 있으며, 안테나가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

Description

다중 대역 안테나{Multi-resonant antenna}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 평면도이다.

도 2는 도 1의 A방향에서 본 측면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 측면도이다.

도 4 내지 도 14는 본 발명의 복사소자의 격자구조의 다양한 실시예를 보여주는 평면도이다.

도 15 및 도 16은 결합되기 전 각 복사소자의 공진주파수를 보여주는 그래프이다.

도 17 및 도 18은 결합된 복사소자의 공진주파수를 보여주는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...유전체 기판,

2,3,5...복사소자

8,9...급전선로

본 발명은 다중 대역 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복사소자의 결합을 이용한 다중 대역 안테나에 관한 것이다.

안테나는 무선통신에서 통신의 목적을 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유지시키기 위해 공중에 가설한 도선으로서, 송수신을 위해 전자파를 공간으로 보내거나 받기 위한 장치이다. 안테나는 사용하는 주파수에 따라 모양이 여러 가지로 달라지는데, 안테나가 효율적으로 동작하도록 안테나를 사용하고자 하는 주파수로 공진시키게 된다. 하지만, 세계적으로 다양한 무선통신 표준이 존재하며, 각각은 상이한 주파수 대역을 사용하므로 하나의 단말기로 이들 모두의 주파수 대역에서 사용하기 위해서는 안테나가 다수의 공진주파수를 가져야 한다.

이와 같이 다수의 공진주파수를 갖는 다중 대역 안테나로는 평면형 역 F 안테나(Planar Inverted F Antenna;이하, PIFA라 한다), 미앤더 라인 안테나(Meander Line Antenna;이하, MLA라 한다), 적층형 패치 안테나 등을 들 수 있다.

PIFA의 경우 그라운드면 위에 역 F 형태로 구성되며, 급전부와 단락부로 나뉘어진다. 단락부는 안테나 중간 부분에서 그라운드면으로 단락시켜주는 역할을 하며, 급전부와 단락부 간의 거리와 형태 등에 의해서 공진 특성을 갖게 되며, 다중 공진 특성을 구현하기 위해서는 안테나 상부의 형태를 여러 개의 서로 다른 크기로 나누어 합성함으로써 구현하게 된다. 그러나 PIFA 구조를 이용해서 여러 개의 안테나를 합성하는 경우 안테나 복사효율의 급격한 감소와 이득 감소 등의 문제를 가지고 있다. MLA의 경우도 PIFA 안테나와 유사한 특성을 갖고 있다.

적층형 패치 안테나 구조를 이용한 다중 공진 안테나의 경우 서로 다른 크기 의 패치 복사소자를 위 아래 방향으로 배열하여 사용하는 구조로 안테나 크기가 커지는 단점을 가지고 있으며, 구조적인 한계로 인하여 3중 공진 이상의 다중 대역 안테나로 사용하기에는 적합하지 않은 단점을 가지고 있다.

다중 대역으로 소형 안테나를 구성하기 위해서는 주로 PIFA와 MLA를 주로 사용하며, 단일 대역 특성을 갖는 여러 개의 안테나를 조합해서 사용하고 있다. 다중 대역으로 구성하는 경우 안테나의 복사효율이 급격히 저하되는 단점을 가지고 있어 3중 공진 주파수 이상을 갖는 다중 대역 안테나로 사용하기에는 안테나 성능에 문제가 발생할 수 있다. 적층형 패치 안테나 구조를 이용하여 다중 공진 특성을 구현할 수 있으나, 안테나 크기가 커지는 단점을 가지고 있으며, 3중 공진 이상의 특성을 구현하기에는 안테나의 구조가 적합하지 않을 수 있다.

본 발명의 상술한 종래의 다중 대역 안테나의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 다중 대역 안테나에 비해서 복사효율이 우수하며 소형으로 제작될 수 있는 다중 대역 안테나를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다중 대역 안테나는, 유전체 기판과; 상기 유전체 기판의 단면 또는 양면에 형성되는 복수개의 복사소자와; 상기 복사소자에 급전하는 급전선로;를 포함하며, 상기 복사소자는 서로 다른 격자구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 복사소자의 격자구조는 굽은 선로 또는 삼각형 모양의 격자구조인 것이 바람직하다.

상기 복사소자의 격자구조는 굽은 선로나 삼각형 등이 유한 반복되어 형성되는 프랙탈 모양일 수 있다.

상기 복수개의 복사소자 중 적어도 두 개의 복사소자는, 서로 다른 크기를 가지며, 크기가 상대적으로 큰 복사소자 안에 크기가 상대적으로 작은 복사소자가 비대칭적으로 배치될 수 있다.

이 경우, 최외곽의 복사소자는 상기 급전선로에 전기적으로 연결되어 급전되며, 상기 최외곽의 복사소자 안쪽에 배치된 복사소자는 상기 최외곽의 복사소자와 전기적으로 연결되어 급전되는 것이 바람직하다.

상기 복수개의 복사소자 중 적어도 두 개의 복사소자는, 상기 급전선로를 사이에 두고 배치되며, 상기 급전선로에 전기적으로 연결되어 합성될 수 있다.

상기 복사소자가 상기 유전체 기판의 양면에 형성되는 경우, 상기 유전체 기판의 양면에 형성되는 급전선로는 상기 유전체 기판 면으로부터 수직한 방향에서 볼 때, 수직으로 같은 면상에 놓이도록 배치되는 것이 바람직하다.

나아가, 이 경우 상기 유전체 기판의 양면에 형성되는 급전선로는 그 선로의 폭이 같은 것이 보다 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 대역 안테나를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A방향에서 본 측면도이다.

도면을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(1)과, 상기 유전체 기판(1)의 일면에 형성된 제1 및 제2복사소자(2,3)와, 상기 제1복사소자(2)에 급전하는 급전선로(8)를 포함한다. 본 실시예는 크기가 큰 복사소자(2)의 일부분에 크기가 작은 복사소자(3)를 포함하여 구성된 경우이다.

본 실시예는 유전체 기판(1)의 일면에 제1 및 제2복사소자(2,3)가 형성된 모노폴 안테나이다.

상기 유전체 기판(1)은 예를 들어, 글래스 에폭시(FR-4)와 같은 PCB 기판이 사용될 수 있다.

도시되지는 않았으나, 그라운드 반사판은 상기 유전체 기판(1)의 복사소자(2,3)가 형성된 면의 이면쪽에 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 다중 대역 안테나가 케이싱되는 케이스 자체가 이러한 그라운드 반사판의 기능을 수행할 수도 있다.

상기 제1 및 제2복사소자(2,3)는 상기 유전체 기판(1)의 일면에 형성되는 도전성 금속박막의 패치로서, 서로 다른 격자구조를 갖는 도전 선로이다. 이와 같이 패치로 이루어진 복사소자(2,3)는 패치의 형태 및 크기를 조절하여 공진주파수를 조절할 수 있으며, 반복되는 격자구조의 패치를 통하여 다중 공진주파수의 특성을 갖는 안테나를 구현할 수 있다. 나아가, 서로 다른 격자구조를 가짐에 따라 서로 다른 다중 공진주파수 특성을 갖는 복사소자를 합성함으로써, 폭넓은 다중 대역 특성의 안테나를 구현할 수 있다. 그러나, 본 발명의 복사소자는 마이크로스트립 패치 타입의 복사소자에 한정되지 않으며, 마이크로스트립 슬롯, 스트립 패치 또는 3 차원 선형 형태가 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 2개의 복사소자(2,3)가 유전체 기판(1) 상에 형성되었으나, 이에 한정되지 않으며, 후술하는 바와 같이 3 이상의 복사소자가 유전체 기판상에 형성될 수 있다.

본 실시예에서 상기 복사소자(2,3)는 정사각형 안에 굽은 선로가 채워진 근사적인 힐버트 곡선(Hilbert curve)으로 이루어졌다. 그러나, 상기 복사소자(2,3)의 모양은, 이에 한정되는 것은 아니고, 후술하는 바와 같이 다양한 형태의 프랙탈 모양이 가능하며, 나아가 프랙탈 모양에 한정되지 않고 굽은 선로나, 반복된 삼각형 등 다양한 격자 모양이 가능하다.

일반적으로 힐버트 곡선과 같은 프랙탈은 자기 유사성(self-similarity)와 순환성(recursiveness)을 갖는 모양으로, 동형인 패턴이 무한 반복되어 형성된다. 그러나, 실제로 제작될 수 있는 프랙탈은 동형인 패턴이 유한 반복되어 형성되는 근사적인 프랙탈 모양이며, 본 발명에서 프랙탈 모양이란 동형인 패턴이 유한 반복되어 형성되는 근사적인 프랙탈 모양을 말한다.

제1복사소자(2)는 제2복사소자(3)보다 큰 크기를 가지며, 상기 제2복사소자(3)는 상기 제1복사소자(2)의 안에 비대칭적으로 배치된다. 상기 제2복사소자(3)는 정사각형의 외곽을 갖는 상기 제1복사소자의 어느 한쪽 모서리 쪽에 배치되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 상기 제1 및 제2복사소자(2,3)의 격자구조는 동형의 패턴이 반복된 횟수는 같으나 굽은 선로 자체의 길이가 다르고 그 선로의 폭이 다르다. 이 는 서로 다른 격자구조의 일 예이며, 제1 및 제2복사소자(2,3)는 동형의 패턴이 반복된 횟수가 다른 동종의 힐버트 곡선을 가질 수도 있고 서로 다른 종류의 프랙탈 모양을 가질 수도 있다. 프랙탈로는 코흐 곡선(Koch curve), 시어핀스킨 삼각형(Sierpinki triangle) 등 다양한 모양이 알려져 있다.

상기 급전선로(8)는 상기 유전체 기판(1)의 상기 복사소자(2,3)가 형성된 면쪽에 형성되며, 상기 복사소자(2,3) 중 외곽에 위치하는 제1복사소자(2)에 전기적으로 연결되어 급전한다. 제2복사소자(3)는, 상기 제1복사소자(2)와 전기적으로 연결되어 급전됨으로써 상기 제1복사소자(2)와 합성된다. 상기 제1 및 제2복사소자(2,3) 각각은 그 자체로도 다중 대역 특성을 가지지만, 이와 같이 합성됨으로써 전체 안테나 다중 대역 특성을 가지며, 안테나 전체의 유효면적이 커지는 효과를 나타내어 낮은 주파수 대역에서의 공진 특성 또한 갖게 된다. 또한, 본 실시예와 같이, 하나의 격자구조 복사소자(2)의 일부분에 크기가 작은 격자구조의 복사소자(3)를 삽입함으로써 특정 주파수 대역의 특성을 강화시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 대역 안테나를 보여준다.

본 실시예는 유전체 기판의 양면에 복수개의 복사소자가 형성된 다이폴 안테나로서, 도 3은 도 1의 A방향에서 본 측면도에 해당된다. 다만 본 실시예의 다중 대역 안테나는, 유전체 기판의 양면에 복수개의 복사소자가 형성된 다이폴 안테나로서, 유전체 기판의 일면에 복사소자가 형성된 모노폴 안테나에 해당되는 상술된 실시예와 차이점이 있다. 즉, 본 실시예의 경우, 도 1에서 유전체 기판(1)의 저면에도 복사소자가 형성되어 있다고 본다. 본 실시예의 다중 대역 안테나는 도 1 및 도 2를 참조하여 상술된 다중 대역 안테나와 유전체 기판의 양면에 복사소자가 형성되어 있다는 점을 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(1)과, 상기 유전체 기판(1)의 양면에 형성된 제1 내지 제3복사소자(2,3,5)와, 상기 제1 및 제3복사소자(2,5) 각각에 급전하는 급전선로(8,9)를 포함한다.

상기 복사소자(2,3,5)의 모양은 도 1을 참조하여 설명된 복사소자의 모양과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니고 후술하는 바와 같이 다양한 패턴이 가능하다. 유전체 기판(1)의 동일한 면에 형성되는 제1 및 제2복사소자(2,3)의 격자구조가 서로 다를 뿐만 아니라, 유전체 기판(1)의 다른 면에 형성된 제1 및 제3복사소자(2,5)의 격자구조 또는 제2 및 제3복사소자(3,5)의 격자구조도 서로 다를 수 있다.

상기 급전선로(8,9)는 유전체 기판(1)의 양면에 형성된 복사소자(2,3,5)에 급전하기 위하여 상기 유전체 기판(1)의 양면에 형성된다. 이때, 상기 급전선로(8,9)는 상기 유전체 기판(1) 면으로부터 수직한 방향에서 볼 때, 수직으로 같은 면상에 놓이도록 배치되는 것이 바람직하다. 나아가 상기 급전선로(8,9)는 그 선로의 폭이 같은 것이 더욱 바람직하다.

본 실시예에서도 각각 서로 다른 다중 대역 특성을 갖는 복사소자들이 전기적으로 연결되어 합성됨으로써 안테나의 다중 대역 특성을 확장하여 사용할 수 있다. 나아가, 본 실시예와 같이 다이폴 안테나 형태의 다중 대역 안테나는, 안테나 가 설치되는 위치의 그라운드면의 형태에 대한 영향을 최소화함으로써 상술된 모노폴 안테나 형태의 다중 대역 안테나에 비하여 외부 영향이 적은 안테나 구성을 할 수 있다.

도 4 내지 도 14 각각은 다양한 격자구조의 복사소자를 갖는 다중 대역 안테나의 다양한 실시예들을 보여준다. 이러한 실시예들의 구성은 복사소자의 격자구조를 제외하고는 도1 내지 도 3을 참조하여 상술된 두 실시예와 실질적으로 동일하므로 복사소자의 격자구조의 모양을 중심으로 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(10)과, 상기 유전체 기판(10)의 일면에 형성된 제1 및 제2복사소자(11,12)와, 상기 제1복사소자(11)에 급전하는 급전선로(13)를 포함한다. 본 실시예는 크기가 큰 복사소자(11)의 일부분에 크기가 작은 복사소자(12)를 포함하여 구성된 경우이다.

상기 제1 및 제2복사소자(11,12)는 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양을 갖는다. 시어핀스키 삼각형이란 삼각형 내에 무한히 반복되는 작은 삼각형들로 채워진 프랙탈로, 본 실시예의 경우, 소정 횟수로 반복되어 형성된 근사적인 프랙탈 모양이다. 도면을 참조하면, 제1복사소자(11)의 격자구조는 3번 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형이며, 제2복사소자(12)의 격자구조는 상기 제1복사소자(11)의 격자구조 내의 한 쪽 모퉁이에서 다시 3번 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형이다. 이러한 시어핀스키 삼각형을 구성하는 삼각형 패치들은 서로 전기적으로 연결되어 제1 및 제2 복사소자(11,12)를 이루며, 제1 및 제2 복사소자(11,12)도 서로 전기적으로 연결되어 하나의 안테나로 합성된다.

도 5를 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(15)과, 상기 유전체 기판(15)의 일면에 형성된 제1 내지 제3복사소자(16,17,18)와, 상기 제1복사소자(16)에 급전하는 급전선로(19)를 포함한다. 본 실시예는 크기가 큰 복사소자(16)의 일부분에 크기가 작은 복사소자(17,18)를 포함하여 구성된 경우이다.

본 실시예는 도 4를 참조하여 설명된 다중 대역 안테나와 달리 3개의 복사소자(16,17,18)가 합성된 경우이다.

상기 제1 내지 제3복사소자(16,17,18)는 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양을 갖는다. 도면을 참조하면, 제1복사소자(16)의 격자구조는 3번 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형이고, 제2복사소자(17)의 격자구조는 상기 제1복사소자(16)의 격자구조 내의 중앙쪽에서 2번 더 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형이며, 제3복사소자(18)는 상기 제1복사소자(16)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 3번 더 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형이다. 이러한 시어핀스키 삼각형을 구성하는 삼각형 패치들은 서로 전기적으로 연결되어 하나의 안테나로 합성된다.

도 6을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(20)과, 상기 유전체 기판(20)의 일면에 형성된 제1 및 제2복사소자(21,22)와, 상기 제1 및 제2복사소자(21,22)에 급전하는 급전선로(23)를 포함한다. 본 실시예는 크기가 다른 2 개의 복사소자(21,22)를 급전선로(23)를 통해 합성한 경우이다.

본 실시예는 상술된 실시예들과 달리, 제1 및 제2복사소자(21,22)가 급전선로(23)를 사이에 배치된다.

상기 제1 및 제2복사소자(21,22)는 근사적인 힐버트 곡선 모양을 갖는다. 도 면을 참조하면, 제1 및 제2복사소자(21,22)는 동일한 횟수로 반복되어 형성된 힐버트 곡선 모양이나, 굽은 선로 조각의 길이는 제1복사소자(21)가 제2복사소자(22)보다 길어 전체 크기가 다르다. 이와 같이 복사소자(21,22)의 전체 크기나 굽은 선로 조각의 길이가 다름에 따라 제1 및 제2복사소자(21,22)는 서로 다른 다중 대역 특성을 가지며, 공통의 급전선로(23)를 통하여 합성됨으로써 보다 넓은 다중 대역 특성을 구현할 수 있다.

도 7을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(25)과, 상기 유전체 기판(25)의 일면에 형성된 제1 및 제2복사소자(26,27)와, 상기 제1 및 제2복사소자(26,27)에 급전하는 급전선로(28)를 포함한다. 본 실시예 또한 크기가 다른 2 개의 복사소자(26,27)를 급전선로(28)를 통해 합성한 경우이다.

본 실시예는 도 6을 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 제1 및 제2복사소자(26,27)의 격자구조는 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양을 갖는다. 도면을 참조하면, 제1 및 제2복사소자(26,27)는 3번 반복되어 형성된 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양이나, 그 출발하는 삼각형의 크기가 다르므로, 제1 및 제2복사소자(26,27)는 서로 다른 다중 대역 특성을 가지며, 공통의 급전선로(28)를 통하여 합성됨으로써 보다 넓은 다중 대역 특성을 구현할 수 있다.

도 8을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(30)과, 상기 유전체 기판(30)의 일면에 형성된 제1 내지 제3복사소자(31,32,33)와, 상기 제1 및 제3복사소자(31,33)에 급전하는 급전선로(34)를 포함한다. 본 실시예는 크기가 큰 복사소자(31)의 일부분에 크기가 작은 복사소자(32)를 포함시키고, 이를 다른 복사소 자(33)와 급전선로(34)를 통해 합성한 경우이다.

본 실시예는 도 6을 참조하여 설명된 실시예와 달리, 급전선로(34)를 사이에 두고 배치되는 제1 및 제3복사소자(31,33)는 그 크기는 같다는 점과, 제1복사소자(31) 안쪽에는 제2복사소자(32)가 더 배치된다는 점에서 차이가 있다.

상기 제1 내지 제3복사소자(31,32,33)는 근사적인 힐버트 곡선 모양을 갖는다. 도면을 참조하면, 제2복사소자(32)의 격자구조는 제1복사소자(31)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성된다. 제1 및 제2복사소자(31,32)는 굽은 선로가 서로 전기적으로 연결되어 합성되며, 상기 제1 및 제3복사소자(31,33)는 공통의 급전선로(34)를 통해 합성됨으로써 전체가 합성된다.

도 9를 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(40)과, 상기 유전체 기판(40)의 일면에 형성된 제1 내지 제4복사소자(41,42,43,44)와, 상기 제1 및 제2복사소자(41,42)에 급전하는 급전선로(45)를 포함한다.

본 실시예는 도 8을 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 4개의 복사소자(41,42,43,44)가 합성되어 다중 대역 안테나를 형성한다는 점과, 제1 내지 제4복사소자(41,42,43,44)의 격자구조는 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양을 갖는다는 점에서 차이가 있다.

상기 제2 내지 제4복사소자(42,43,44)는 도 5를 참조하여 설명된 실시예의 복사소자와 실질적으로 동일한 격자구조를 갖는다.

상기 제1 및 제2복사소자(41,42)는 공통의 급선선로(45)를 통하여 합성되며, 상기 제2 내지 제4복사소자(42,43,44)는 시어핀스키 삼각형을 구성하는 삼각형 패 치들이 서로 전기적으로 연결되어 합성된다.

도 10을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(50)과, 상기 유전체 기판(50)의 일면에 형성된 제1 내지 제4복사소자(51,52,53,54)와, 상기 제1 및 제4복사소자(51,53)에 급전하는 급전선로(55)를 포함한다.

본 실시예는 도 8을 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 4개의 복사소자(51,52,53,54)가 합성되어 다중 대역 안테나를 형성한다는 점에서 차이가 있다.

도면을 참조하면, 제1 내지 제4복사소자(51,52,53,54)의 격자구조는 근사적인 힐버트 곡선 모양으로서, 제2복사소자(52)의 격자구조는 제1복사소자(51)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성되며, 제4복사소자(54)의 격자구조는 제2복사소자(53)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성된다.제1 및 제2복사소자(51,52)와 제3 및 제4복사소자(53,54) 각각은 굽은 선로가 서로 전기적으로 연결되어 합성되며, 상기 제1 및 제3복사소자(51,53)는 공통의 급전선로(55)를 통해 합성됨으로써 전체가 합성된다.

본 실시예의 경우, 제1 및 제3복사소자(51,53)의 크기가 같으며, 제2 및 제4복사소자(52,54)의 크기가 같다. 이와 같이 크기가 같은 복사소자를 합성함으로써, 일부 특정 대역의 안테나 복사효율 특성을 개선할 수 있으며, 일부의 복사소자의 크기를 조절함으로써 다중 공진주파수 대역을 조정할 수 있다.

도 11을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(60)과, 상기 유전체 기판(60)의 일면에 형성된 제1 내지 제4복사소자(61,62,63,64)와, 상기 제1 및 제4복사소자(61,63)에 급전하는 급전선로(65)를 포함한다.

본 실시예는 도 10을 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 안쪽에 배치되는 제2 및 제4복사소자(62,64)의 크기가 다르다는 점에서 차이가 있다.

도면을 참조하면, 제1 내지 제4복사소자(61,62,63,64)의 격자구조는 근사적인 힐버트 곡선 모양으로서, 제2복사소자(62)의 격자구조는 제1복사소자(61)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성되며, 제4복사소자(64)의 격자구조는 제2복사소자(63)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성된다. 본 실시예의 경우 제1 및 제3복사소자(61,63)의 크기는 같으나, 제2 및 제4복사소자(62,64)의 크기는 다르다. 따라서, 본 실시예의 경우, 3 종류의 다중 공진 특성을 갖는 복사소자가 합성되는 경우이다.

도 12를 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(70)과, 상기 유전체 기판(70)의 일면에 형성된 제1 내지 제5복사소자(71,72,73,74,75)와, 상기 제1 및 제3복사소자(71,73)에 급전하는 급전선로(76)를 포함한다.

본 실시예는 도 9를 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 5개의 복사소자(71,72,73,74,75)가 합성되어 다중 대역 안테나를 형성한다는 점에서 차이가 있다.

도면을 참조하면, 제1 내지 제5복사소자(71,72,73,74,75)는 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양의 격자구조를 가진다. 상기 제2복사소자(72)는 3번 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형 모양의 제1복사소자(71)의 한쪽 모퉁이에서 3번 더 반복되어 형성된 시어핀스키 삼각형 모양의 격자구조를 가진다. 상기 제3 내지 제5복사소자(73,74,75)는 도 5를 참조하여 설명된 실시예의 복사소자와 실질적으로 동일한 격자구조를 갖는다.

상기 제1 및 제3복사소자(71,73)는 공통의 급선선로(76)를 통하여 합성되며, 상기 제1 및 제2 복사소자(71,72)와 제3 내지 제5복사소자(73,74,75) 각각은 시어핀스키 삼각형을 구성하는 삼각형 패치들이 서로 전기적으로 연결되어 합성된다.

도 13을 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(80)과, 상기 유전체 기판(80)의 일면에 형성된 제1 내지 제4복사소자(81,82,83,84)와, 상기 제1 및 제4복사소자(81,83)에 급전하는 급전선로(85)를 포함한다.

본 실시예는 도 10을 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 제1 내지 제4복사소자(81,82,83,84) 모두의 크기가 다르다는 점에서 차이가 있다.

도면을 참조하면, 제1 내지 제4복사소자(61,62,63,64)의 격자구조는 근사적인 힐버트 곡선 모양으로서, 제2복사소자(62)의 격자구조는 제1복사소자(61)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성되며, 제4복사소자(64)의 격자구조는 제2복사소자(63)의 격자구조 내의 모퉁이쪽에서 소정 횟수를 더 반복되어 형성된다. 본 실시예의 경우 제3 및 제4복사소자(83,84)의 격자구조는 제1 및 제2복사소자(81,82)의 격자구조와 동형이나 크기가 축소된 형태이다. 따라서, 본 실시예의 경우, 4 종류의 다중 공진 특성을 갖는 복사소자가 합성되는 경우이다. 이와 같이, 제1 내지 제4복사소자(61,62,63,64)의 크기를 서로 달리함으로써, 주파수 대역 특성을 용이하게 조정할 수 있다.

도 14를 참조하면, 다중 대역 안테나는 유전체 기판(90)과, 상기 유전체 기판(90)의 일면에 형성된 제1 내지 제5복사소자(91,92,93,94,95)와, 상기 제1 및 제 3복사소자(91,93)에 급전하는 급전선로(96)를 포함한다.

본 실시예는 도 12를 참조하여 설명된 실시예와 거의 유사하나, 제1 내지 제5복사소자(91,92,93,94,95) 모두의 크기가 다르다는 점에서 차이가 있다.

도면을 참조하면, 제1 내지 제5복사소자(91,92,93,94,95)는 도 12의 실시예와 근사적인 시어핀스키 삼각형 모양의 격자구조와 동형인 격자구조를 가진다. 그러나, 제3 내지 제5복사소자(93,94,95)의 격자구조는 급전선로(96)를 사이에 맞은편 쪽의 제1 및 제2복사소자(91,92)의 격자구조에 비해 크기가 축소된 형태이다. 따라서, 본 실시예의 경우, 5 종류의 다중 공진 특성을 갖는 복사소자가 합성되는 경우이다. 이와 같이, 제1 내지 제5복사소자(91,92,93,94,95)의 크기를 서로 달리함으로써, 주파수 대역 특성을 용이하게 조정할 수 있다.

상술된 도 4 내지 도 14를 참조로 설명된 실시예들은 모노폴 안테나인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상술된 실시예의 격자구조가 유전체 기판의 양면에 형성되는 다이폴 안테나에도 적용될 수 있다. 이 경우, 서로 다른 격자구조의 복사소자가 유전체 기판의 양면에 형성될 수 있다. 특히, 도 6 내지 도 14를 참조로 설명된 급전선로를 사이에 두고 양쪽에 복사소자가 배치되는 구조의 다중 대역 안테나의 경우, 유전체 기판의 양면에 마련된 급전선로는 유전체 기판 면으로부터 수직한 방향에서 볼 때, 수직으로 같은 면상에 놓이도록 배치되는 것이 바람직하며, 두 급전선로는 그 선로의 폭이 같은 것이 보다 바람직하다.

도 15 내지 도 18은 본 발명의 다중 대역 안테나의 다중 공진 특성을 보여준다.

도 15는 도 6을 참조하여 설명된 실시예의 제1복사소자(도 6의 21)만을 이용한 모노폴 안테나의 공진주파수를 보여주는 시뮬레이션 결과이며, 도 16은 도 7을 참조하여 설명된 실시예의 제1복사소자(도 7의 26)만을 이용한 모노폴 안테나의 공진주파수를 보여주는 시뮬레이션 결과이다. 한편, 도 17은 도 1을 참조하여 설명된 실시예의 모노폴 안테나의 공진주파수를 보여주는 시뮬레이션 결과이며, 도 18은 도 4를 참조하여 설명된 실시예의 모노폴 안테나의 공진주파수를 보여주는 시뮬레이션 결과이다. 즉, 도 15 및 도 16은 결합되기 전 각 복사소자의 공진주파수를 보여주는 그래프이며, 도 17 및 도 18은 결합된 복사소자의 공진주파수를 보여주는 그래프이다. 도 17 및 도 18에 도시되듯이, 각 복사소자의 공진주파수들이 유지된 채로 합성되고 있음을 볼 수 있다.

도 15 내지 도 18은 서로 다른 다중 공진 특성을 가진 복사소자를 본 발명과 같이 합성함으로써, 안테나의 다중 대역 특성을 확장시킬 수 있음을 보여준다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 대역 안테나는 서로 크기가 다르거나 격자구조가 다른 복사소자를 결합함으로써 안테나의 복사효율이나 다중 대역 특성을 향상시킬 수 있으며, 하나의 복사소자 안에 다른 복사소자를 삽입함으로써 안테나가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

이러한 본원 발명인 다중 대역 안테나는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 유전체 기판;

   상기 유전체 기판의 단면 또는 양면에 형성되는 패치로 이루어지는 복수개의 복사소자;

   상기 복수개의 복사소자에 급전하는 급전선로;를 포함하며,

   상기 복수개의 복사소자 중 상기 유전체 기판의 동일면에 배치되는 적어도 두 개의 복사소자는 크기가 다르거나 반복된 횟수가 다른 프랙탈 모양의 서로 다른 격자구조를 가지며,

   상기 적어도 두 개의 복사소자는, 크기가 상대적으로 큰 복사소자 안에 크기가 상대적으로 작은 복사소자가 비대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.
6. 제5항에 있어서,

   상기 적어도 두 개의 복사소자는,

   상기 급전선로를 사이에 두고 배치되며, 상기 급전선로에 전기적으로 연결되어 합성되는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.

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