KR100848038B1 - 다중대역 안테나 - Google Patents

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KR100848038B1
KR100848038B1 KR1020070015316A KR20070015316A KR100848038B1 KR 100848038 B1 KR100848038 B1 KR 100848038B1 KR 1020070015316 A KR1020070015316 A KR 1020070015316A KR 20070015316 A KR20070015316 A KR 20070015316A KR 100848038 B1 KR100848038 B1 KR 100848038B1
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KR
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radiating element
inductor
resonant frequency
band
antenna
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KR1020070015316A
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유병훈
성원모
김기호
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주식회사 이엠따블유안테나
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Abstract

본 발명은, 인접한 방사소자와의 커플링 효과로 줄어든 공진길이를 이용하여 제 1 공진 주파수 대역에서 공진하는 제 1 방사소자; 상기 제 1 방사소자의 하단 일측에 결합되어 급전하는 급전부; 상기 제 1 방사소자의 하단 타측에 직렬로 결합되는 제 1 인덕터; 상기 제1 복사체와 대향하도록 형성되어 커플링 효과를 얻을 수 있으며, 하단 소정부가 상기 제 1 인덕터와 연결되는 2 방사소자; 일단이 상기 제 2 방사소자의 상단 소정부에 직렬로 결합되는 제 2 인덕터; 및 상기 제 2 인덕터의 타단에 결합되고, 상기 제 2 방사소자와 하나의 방사소자로 동작하여 제 2 주파수 대역에서 공진하는 제 3 방사소자를 포함하는 다중대역 안테나를 제공한다.
다중대역, 모노폴, 커플링, 고조파성분

Description

다중대역 안테나{Multiple Band Antenna}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대역 안테나를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 다중대역 안테나를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중대역 안테나를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 단말기 회로기판 200 : 제 1 방사소자
300 : 제 2 방사소자 400 : 제 3 방사소자
500 : 그라운드 스터브 600 : 급전부
700 : 그라운드 스터브 매칭부 800 : 제 1 인덕터
900 : 제 2 인덕터
본 발명은 다중대역 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 방사 대역을 커버하는 복수의 방사소자를 이용하여 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 하나의 안테나에 대하여 서로 다른 휴대단말기에 적용이 가능하도록 함으로써, 해당 안테나의 사용범위 및 적용대상을 확대하여, 안테나의 상품성 및 호환성을 향상시킴은 물론, 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 것이다.
전자산업의 진보와 더불어 통신기술, 특히 무선통신기술이 발달함에 따라 언제, 어디서나, 누구와도 음성 및 데이터 통신을 수행할 수 있는 다양한 휴대단말기가 개발되어 보편화되고 있다. 또한, 휴대단말기의 휴대성을 향상시키기 위하여, 휴대단말기의 소형화를 위한 다양한 기술(예를 들어, 고밀도 집적회로소자의 개발 또는 전자회로보드의 소형화 방법 등)들이 개발되고 있으며, 휴대단말기를 사용하고자 하는 목적 또한 다양해짐에 따라, 네비게이션용 단말기 또는 인터넷용 단말기 등 다양한 기능을 수행하는 단말기들이 개발되고 있다.
한편, 무선통신기술에서 중요한 기술 중의 하나가 안테나에 관한 기술이며, 현재 동축안테나, 로드안테나, 루프안테나, 빔안테나, 슈퍼게인안테나 등 다양한 기법에 의한 안테나들이 알려져 있다.
이러한 안테나는 특정 주파수대역을 사용하기 위한 것으로, 사용자가 휴대단말기를 이용하여 음성, 데이터통신 및 인터넷 등 서로 다른 주파수대역을 사용하는 다양한 서비스를 이용하고자 하는 경우, 각 서비스별로 서로 다른 휴대단말기를 사용해야만 하는 불편함이 있었다.
따라서, 상기와 같은 불편함을 해소하기 위해서는, 하나의 안테나를 이용하 여 서로 다른 주파수대역을 사용할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
특히, 광대역 방사 특성을 얻기 위해서는, 안테나의 크기(길이 등)가 커지게 되어, 안테나의 소형화는 물론 해당 안테나가 탑재되는 휴대단말기의 소형화에 걸림돌이 되는 문제점이 있다.
따라서, 광대역 특성을 가지면서 소형화가 가능한 안테나의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의하여 안출된 것으로, 서로 다른 방사 대역을 커버하는 복수의 방사소자를 이용하여 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 커플링 효과를 이용하여 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 한 다중대역 안테나를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 다중대역 안테나를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인접한 방사소자와의 커플링 효과로 줄어든 공진길이를 이용하여 제 1 공진 주파수 대역에서 공진하는 제 1 방사소자; 상기 제 1 방사소자의 하단 일측에 결합되어 급전하는 급전부; 상기 제 1 방사소자의 하단 타측에 직렬로 결합되는 제 1 인덕터; 상기 제1 복사체와 대향하도록 형성되어 커플링 효과를 얻을 수 있으며, 하단 소정부가 상기 제 1 인덕터와 연결되는 2 방사소자; 일단이 상기 제 2 방사소자의 상단 소정부에 직렬로 결합되는 제 2 인덕터; 및 상기 제 2 인덕터의 타단에 결합되고, 상기 제 2 방사소자와 하나의 방사소자로 동작하여 제 2 주파수 대역에서 공진하는 제 3 방사소자를 포함하는 다중대역 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 대역 확장 효과를 가져오며, 길이를 조절하여 세부 주파수 튜닝이 가능한 그라운드 스터브; 및 상기 그라운드 스터브를 조절하여 공진 주파수와 매칭시키는 그라운드 스터브 매칭부를 더 포함한다.
여기서, 상기 제 1 인덕터 또는 제 2 인덕터는 연장코일의 역할을 수행함으로써 안테나의 사이즈를 축소시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 인덕터는 로패스 필터로 동작하여 상기 제 2 방사소자가 상기 제 2 공진 주파수 대역 외의 다른 대역의 특성에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 인덕터는 상기 제 2 공진 주파수 대역 외의 공진 주파수 대역에 대해서는 차단 특성을 가지고 상기 제 2 공진 주파수 대역에서는 매우 낮은 임피던스를 가짐으로써 상기 제 2 방사소자와 제 3 방사소자가 연결되어 하나의 방사소자로 동작할 수 있다.
또한, 상기 제 2 또는 제 3 방사소자 각각의 길이는 상기 제 1 공진 주파수 의 1/5λ 이하가 되어 상기 제 1 방사소자의 기생소자로 동작할 수 있다.
또한, 상기 제 1 방사소자는 DVB-H 대역에서 공진하며, 상기 제 2 방사소자 및 제 3 방사소자는 BANDIII 대역에서 공진할 수 있다.
또한, 상기 제 1 방사소자는 제 1 공진 주파수의 고조파 성분인 제 3 공진 주파수 대역에서 공진할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 다중대역 안테나를 포함하는 무선통신장치를 제공한다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대역 안테나를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 다중대역 안테나를 도시한 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 다중대역 안테나는 단말기 회로기판(100)과, 상기 단말기 회로기판(100)의 소정부와 연결되어 급전되는 급전부(600)와, 상기 급전부(600)와 단락되어 서로 다른 주파수 대역에서 방사하는 제 1 내지 제 3 방사소자(200, 300, 400)와, 상기 단말기 회로기판(100)과 연결되며, 상기 복수의 방사소자와 커플링되는 그라운드 스터브(500) 및 상기 그라운드 스터브를 매칭시키는 그라운드 매칭부(700)를 포함한다.
보다 상세히, 상기 제 1 내지 제 3 방사소자(200, 300, 400)는 모노폴 형태로 구성될 수 있으며, 제 1 방사소자(200)와 제 2 방사소자(300) 사이는 제 1 인덕터(800)로 연결되며, 제 2 방사소자(300)와 제 3 방사소자(400) 사이는 제 2 인덕터(900)로 연결될 수 있다. 한편, 상기 제 1 내지 제 3 방사소자(200, 300, 400)는 당업자의 요구에 따라 다양한 재질의 금속판을 이용하여 형성될 수 있다. 또한, PCB 상에 도금이나 인쇄 등의 방법으로 구현될 수도 있다.
상기 제 1 방사소자(200)는 제 1 공진주파수, 예를 들어 DVB-H(Digital Vedio Broadcasting - Handheld)에서 사용되는 500MHz 대역에서 공진할 수 있다. 상기 제 1 방사소자(200)는 상기 급전부(600)를 통하여 급전되며, DVB-H 주파수 대역에서 커플링 소자로 동작하는 제 2 방사소자(300)로 인하여 대역확장 효과를 얻을 수 있다. 또한 상기 그라운드 스터브(500)의 길이에 의해 2차 대역 확장 효과를 얻을 수 있으므로 매우 넓은 DVB-H 대역폭을 커버할 수 있다.
한편, 통상적으로 500MHz의 λ/4에 해당하는 길이는 150mm이나, 제 1 방사소자(200)와 제 2 방사소자(300)의 커플링 효과에 의해 제 1 공진길이가 줄어들게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 500MHz의 λ/4에 해당하는 공진길이가 축소되어 안테나의 소형화를 이룰 수 있다.
그리고, 상기 제 1 방사소자(200)는 제 1 공진주파수의 고조파(Harmonic)성 분 중 L-BAND와 같은 제 3 공진주파수 대역에서 공진할 수 있다. 따라서, 주파수 대역의 중첩을 이용하여 광대역 특성을 얻을 수 있으며, 고조파성분을 제 3 공진주파수로 하여 다중 대역의 구현이 가능함으로써, 안테나의 소형화가 이루어질 수 있다. 이 때 세부 주파수의 튜닝은 그라운드 스터브의 길이 조절에 의해 가능해 진다.
상기 제 2 방사소자(300)는 제 2 공진주파수, 예를 들어 BANDIII(T-DMB) 대역에서 공진할 수 있다. 상기 급전부(600)로부터 급전된 전기적 신호는 상기 제 1 방사소자(200) 하단에 형성되는 제 1 인덕터(800)를 통하여 제 2 방사소자(300)로 급전되며, 이때 상기 제 1 인덕터(800)는 직렬의 코일형 인덕터를 사용하여 연장코일의 역할을 하여 안테나의 사이즈를 줄여줄 수 있다.
이때, 상기 제 1 인덕터(800)의 크기는 약 300MHz 이상에서 차단특성을 갖는 로패스(Low-pass) 필터로 동작할 수 있으며, 이러한 특성을 이용하여 상기 BANDIII 대역에서 방사하는 제 2 방사소자(300)가 기타 다른 대역의 특성에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 인덕터(900) 역시 타 공진 주파수 대역에 대해서는 차단 특성을 가지고 동작주파수에서는 매우 낮은 임피던스를 갖도록 하여 제 2 및 제 3 방사소자(300, 400)와 연결되어 하나의 방사소자로 동작할 수 있도록 하며, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 달리 셋 이상의 방사소자 사이에 복수의 인덕터를 개재하여 직렬로 연결할 수도 있다.
한편, 상기 제 2 인덕터(900)에 의해 분할된 방사소자 각각의 길이가 타 공 진 주파수의 1/5λ 이하가 되도록 분할 배치할 수 있다. 이는 상기 제 2 인덕터(900)에 의해 BANDIII 대역에서 공진하는 제 2 및 제 3 방사소자(300,400)의 길이를 타 공진 주파수의 1/5λ이하로 줄임으로써, 상기 제 2 및 제 3 방사소자(300, 400)가 타 공진 주파수 대역을 가지는 방사소자의 기생소자처럼 동작하도록 하여. 대역폭 확장 등의 성능 향상을 얻을 수 있다.
상기 단말기 회로기판(100)은 접지체(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 접지체는 상기 복수의 방사소자(200, 300, 400)에 대해 접지 역할을 수행하여, 상기 복수의 방사소자(200, 300, 400)가 모노폴 안테나로 동작할 수 있도록 한다. 접지체의 형태에는 제한이 없으며, 판형 접지체를 포함하여 다양한 형태로 변형될 수 있다.
상기 급전부(600)는 상기 복수의 방사소자(200, 300, 400)에 의하여 송수신 되는 신호의 전송라인으로, 동축케이블 등과 같이 신호를 전송하는 중심도체와 접지역할을 하는 외부도체로 구성된 케이블로 구성될 수 있다. 그리고, 케이블의 중심도체는 상기 복수의 방사소자(200, 300, 400)와 연결되며, 케이블의 접지역할을 하는 외부도체는 상기 접지체와 연결된다.
한편, 상기 복수의 방사소자(200, 300, 400)로 구성된 안테나가 휴대단말기에 연결되어 구성될 경우, 상기 휴대단말기와의 임피던스 매칭 또는 결합시의 여러 요인 등으로 인하여, 공진 주파수가 변화하는 등의 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 공진 주파수의 변화를 동조하고 반사손실 감소하는 등의 튜닝(Tuning)과정을 거치게 된다.
이는 각 방사소자의 형태나 길이, 인접 거리 등을 조절하거나, 방사소자의 일측에 형성되어 커플링 되는 그라운드 스터브(500)의 크기, 방사소자와의 인접 거리 등을 조절하여 이루어질 수 있다. 또한, 그라운드 스터브 매칭부(700)의 조절을 통하여 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중대역 안테나를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다중대역 안테나는 모노폴 뿐만 아니라 인테나에도 적용이 가능하며 도 3은 이를 도시한다. 보다 상세히, 상기 인테나는 모노폴 안테나와 동일하게 단말기 회로기판(100)의 소정부에 급전부(600)의 일단이 결합되고, 상기 급전부(600)의 타단은 제 1 방사소자와 결합한다. 상기 제 1 방사소자의 소정부에는 제 1 인덕터(800)의 일단이 결합될 수 있으며, 상기 제 1 인덕터(800)의 타단에는 제 2 방사소자(300)의 소정부가 결합될 수 있다. 안테나의 사양에 따라서, 제 2 인덕터 및 제 3 방사소자는 생략될 수 있으며, 그라운드 스터브 및 그라운드 스터브 매칭부 역시 생략될 수 있음은 물론이다.
이상에서 본 발명에 의한 다중대역 안테나에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 다중대역 안테나를 이용하는 다양한 휴대단말기 및 무선통 신용 송수신장치 등이 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있음은 당연하다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기와 같은 본 발명은 서로 다른 방사 대역을 커버하는 복수의 방사소자를 이용하여 커플링 효과를 얻고 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 하나의 안테나에 대하여 서로 다른 휴대단말기에 적용이 가능하도록 함으로써, 해당 안테나의 사용범위 및 적용대상을 확대하여, 안테나의 상품성 및 호환성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 인접한 방사소자와의 커플링 효과로 줄어든 공진길이를 이용하여 제 1 공진 주파수 대역에서 공진하는 제 1 방사소자;
    상기 제 1 방사소자의 하단 일측에 결합되어 급전하는 급전부;
    상기 제 1 방사소자의 하단 타측에 직렬로 결합되는 제 1 인덕터;
    상기 제1 복사체와 대향하도록 형성되어 커플링 효과를 얻을 수 있으며, 하단 소정부가 상기 제 1 인덕터와 연결되는 2 방사소자;
    일단이 상기 제 2 방사소자의 상단 소정부에 직렬로 결합되는 제 2 인덕터; 및
    상기 제 2 인덕터의 타단에 결합되고, 상기 제 2 방사소자와 하나의 방사소자로 동작하여 제 2 주파수 대역에서 공진하는 제 3 방사소자를 포함하는 다중대역 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    대역 확장 효과를 가져오며, 길이를 조절하여 세부 주파수 튜닝이 가능한 그라운드 스터브; 및
    상기 그라운드 스터브를 조절하여 공진 주파수와 매칭시키는 그라운드 스터브 매칭부를 더 포함하는 다중대역 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터 또는 제 2 인덕터는 연장코일의 역할을 수행함으로써 안테나의 사이즈를 축소시키는, 다중대역 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터는 로패스 필터로 동작하여 상기 제 2 방사소자가 상기 제 2 공진 주파수 대역 외의 다른 대역의 특성에 영향을 미치지 않도록 하는, 다중대역 안테나.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 인덕터는 상기 제 2 공진 주파수 대역 외의 공진 주파수 대역에 대해서는 차단 특성을 가지고 상기 제 2 공진 주파수 대역에서는 매우 낮은 임피던스를 가짐으로써 상기 제 2 방사소자와 제 3 방사소자가 연결되어 하나의 방사소자로 동작할 수 있도록 하는, 다중대역 안테나.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 또는 제 3 방사소자 각각의 길이는 상기 제 1 공진 주파수의 1/5λ 이하가 되어 상기 제 1 방사소자의 기생소자로 동작하는, 다중대역 안테나.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방사소자는 DVB-H 대역에서 공진하며, 상기 제 2 방사소자 및 제 3 방사소자는 BANDIII 대역에서 공진하는, 다중대역 안테나.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방사소자는 제 1 공진 주파수의 고조파 성분인 제 3 공진 주파수 대역에서 공진하는, 다중대역 안테나.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 다중대역 안테나를 포함하는 무선통신장치.
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