KR100932008B1 - 이중 공진 특성을 갖는 ｃｐｗ급전 슬롯 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나에 관한 것으로서, 특히 접지면이 방사체와 같은 평면에 놓이도록 한 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나는 접지 기능을 수행하는 접지면; 전체적으로 장방형 루프 형태를 이루되, 하부 중앙이 개방된 외부슬롯; 접지면의 하측으로부터 수직으로 외부슬롯의 좌측개방단과 연결되어 내측으로 연장되는 제1 CPW급전슬롯과, 접지면의 하측으로부터 수직으로 외부 슬롯의 우측개방단과 연결되어 내측으로 연장되는 제2 CPW급전슬롯으로 이루어진 CPW급전선; 및 외부슬롯의 좌측 패턴과 제1 CPW급전슬롯 사이에 이격배치되는 제1 수직슬롯과, 외부 슬롯의 우측 패턴과 제2 CPW급전슬롯 사이에 이격되어 CPW급전선을 기준으로 제1 수직슬롯과 대칭적으로 배치되는 제2 수직슬롯으로 이루어진 수직슬롯; 을 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 안테나의 구조가 단순한 형태를 가지고 있어, 제작시 제작공정의 단순화로 대량생산이 가능하며, 설계 파라미터가 적어 제작시 설계가 용이할 뿐만 아니라 설계시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

CPW급전, 슬롯, 이중 공진

Description

이중 공진 특성을 갖는 ＣＰＷ급전 슬롯 안테나{Coplanar waveguide feed slot antenna having double resonant characteristic}

본 발명은 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나에 관한 것으로서, 특히 접지면이 방사체와 같은 평면에 놓이도록 한 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나로 다기능 특성을 갖추어야 하는 다중 대역 무선시스템에 쉽게 적용할 수 있도록 하는 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나에 관한 것이다.

현재 무선통신은 협대역 통신으로부터 인터넷과 멀티미디어와 같은 광대역 통신으로 서비스의 변화가 일어나고 있으며, 또한 하나의 단말기로 다중의 서비스를 할 수 있는 다중 대역 복합 시스템의 개발에 대한 필요성 때문에 무선통신 시스템에서의 안테나도 다중 모드 특성이 절실히 요구되고 있다.

종래, 안테나에 대한 기술은 대한민국 공개특허 제2007-0016388호 '마이크로스트립 패치안테나' 이외에 다수 출원 및 공개된 상태이다.

상기 마이크로스트립 패치안테나는 유전체의 전면과 후면에 사각형의 형상으로 전도성 물질이 도포되는 마이크로스트립 패치안테나에 있어서, 둘 이상의 서로 다른 주파수 대역의 안테나 특성을 구현하기 위하여 상기 유전체 전면의 상기 전도 성 물질 하나의 대각선 방향의 길이가 다른 대각선 방향 길이보다 짧도록 대각선 양단의 상기 전도성 물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 종래기술은 소형, 경량, 평판구조, 여러가지 편파 구현의 용이성, 이중공진 특성 및 능동소자와의 집적성 등의 장점을 가지고 있으나, 1~2% 정도의 협대역 특성, 낮은 이득, 표면파의 발생, 유효전력의 한계성 등을 가지고 있어 실제 사용에는 많은 제약을 받아왔다.

현재 다중 대역을 구현하는 간단한 방법은 마이크로스트립 패치에서 두 직교 모드의 공진 주파수를 이용하는 방법으로, 주파수의 비는 대략 패치의 두 직교 모드의 양측 길이 비와 같다. 그러나, 두 개의 서로 다른 주파수는 두 직교 편파를 야기하므로, 짧은 거리의 저가 안테나에 응용된다.

이중 대역 패치 안테나의 기술 및 구조를 크게 직교모드 이중대역 패치안테나, 다수 패치에 의한 다중 주파수안테나, 그리고 리액턴스 부하 다중대역 패치안테나로 구분할 수 있다. 그러나, 이들은 배열시 방사체뿐만 아니라 급전선이 매우 복잡해 지는 문제점이 있고, 제작 공정이 어렵다는 문제점이 있다.

상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 간단한 모양의 장방형 루프 형태의 외부슬롯과 내부에 장방형의 수직슬롯을 배치시킴으로써, 이중 공진을 이루도록 하는 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나를 제공함에 있다.

그리고 안테나 설계시 설계 파라미터를 줄일 수 있는 단순한 형태의 안테나를 제시함으로써 설계 및 제작공정을 단순화하는 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나를 제공함에도 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 접지 기능을 수행하는 접지면; 전체적으로 장방형 루프 형태를 이루되, 하부 중앙이 개방된 외부 슬롯; 상기 접지면의 하측으로부터 수직으로 상기 외부 슬롯의 좌측개방단과 연결되어 내측으로 연장되는 제1 CPW급전슬롯과, 상기 접지면의 하측으로부터 수직으로 상기 외부 슬롯의 우측개방단과 연결되어 내측으로 연장되는 제2 CPW급전슬롯으로 이루어진 CPW급전선; 및 상기 외부슬롯의 좌측 패턴과 상기 제1 CPW급전슬롯 사이에 이격배치되는 제1 수직슬롯과, 상기 외부슬롯의 우측 패턴과 상기 제2 CPW급전슬롯 사이에 이격되어 상기 CPW급전선을 기준으로 상기 제1 수직슬롯과 대칭적으로 배치되는 제2 수직슬롯으로 이루어진 수직슬롯; 을 포함한다.

바람직하게 상기 외부슬롯의 길이(L, W)에 대한 초기값 설계시, 상기 수직슬롯의 공진 주파수보다 낮은 공진 주파수로서, 상기 낮은 공진 주파수의 한 파장길 이가 되도록 하며, 상기 수직슬롯의 길이(Ls, Ws) 및 간격(d)에 대한 초기값 설계시, 상기 외부슬롯의 공진 주파수보다 높은 공진 주파수로서, 상기 높은 공진 주파수의 한 파장길이가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 바람직하게, 상기 CPW급전선의 상기 외부슬롯 내부로 연장된 길이(t)를 조정하여 각 공진 주파수에 의한 안테나의 임피던스를 조절함으로써, 임피던스 정합을 이루는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 안테나의 구조가 단순한 형태를 가지고 있어, 제작시 제작공정의 단순화로 대량생산이 가능하며, 설계 파라미터가 적어 제작시 설계가 용이할 뿐만 아니라 설계시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 공진 주파수는 외부슬롯과 수직슬롯 간의 파라미터에 따라 크게 변화하며 이중 공진 주파수에서 동작하는 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, CPW급전선의 외부슬롯 내부로 연장된 길이(t)를 조정하여 각 공진 주파수에 의한 안테나의 임피던스를 조절할 수 있으므로, 임피던스 정합도 쉽게 이룰 수 있는 효과가 있다.

그리고, 이중 공진 특성을 위하여 단순한 설계 파라미터들을 가지고 구현할 수 있어 제안된 구조의 안테나를 원하는 용도에 맞추어 설계할 수 있는 본 발명에 따른 특유의 효과가 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나에 관하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯의 하측 패턴 폭에 따른 주파수의 특성변화를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일실시예에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이, 접지면(100), 외부슬롯(210), 수직슬롯(220) 및 CPW급전선(300)을 포함한다.

외부슬롯(210)은 전체적으로 장방형 루프 형태를 이루되, 하부 중앙이 개방된 형태이다.

또한, CPW급전선(300)은 접지면의 하측으로부터 시작하여 수직으로 외부슬롯의 좌측개방단(211)과 연결되어 외부슬롯 내측으로 연장되는 제1 CPW급전슬롯(301)과, 상기 접지면의 하측으로부터 수직으로 외부슬롯의 우측개방단(215)과 연결되어 외부슬롯 내측으로 연장되는 제2 CPW급전슬롯(302)을 포함한다. 상기 CPW급전선은 마이크로스트립 선로보다 분산(dispersion)이 적고, 회로의 크기면에서 소형화할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 수직슬롯(220)은 외부슬롯(210)의 좌측 패턴(212)과 제1 CPW급전슬롯(301) 사이에 이격배치되는 장방형의 제1 수직슬롯(221)과, 외부슬롯(210)의 우측 패턴(214)과 제2 CPW급전슬롯(302) 사이에 이격되어 CPW급전선(300)을 기준으로 제1 수직슬롯(221)과 대칭적으로 배치되는 장방형의 제2 수직슬롯(222)을 포함한다.

본 실시예에 따른 외부슬롯(210) 및 수직슬롯(220)을 설명하면 다음과 같다.

외부슬롯(210)은 장방형 루프 형태로서, 외부슬롯의 길이(L)와 폭(W)은 수직슬롯(220)의 공진 주파수보다 낮은 공진 주파수에 관계된 것이다.

또한 수직슬롯(220)은 외부슬롯(210)의 내부에 CPW급전선(300)을 기준으로 좌우로 대칭하여 배치된다.

주요 파라미터 변화에 대한 공진 주파수 변화 및 밴드 폭 변화는 다음의 표 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나의 크기에 따라 공진 주파수가 변화한다.

상기 표 1에서 화살표가 없는 부분은 파라미터 변화에 대한 공진 주파수 변화 및 밴드 폭 변화가 적은 부분이다. 본 실시예에서 외부슬롯의 상측 패턴 폭(S1) 및 하측 패턴 폭(S2)의 변화에 따라 공진 주파수의 특성이 변화하나, 상기 상측 패턴 폭(S1)의 변화에 따른 공진 주파수의 특성변화는 적다.

본 발명의 일실시예에 따른 외부슬롯의 하측 패턴 폭(S2)에 따른 공진 주파수의 특성변화는 표 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외부슬롯의 하측 패턴 폭(S2)이 커지면 낮은 공진 주파수(f1)는 증가하며, 높은 공진 주파수(f2)는 감소한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나는 각 주파수에서 모두 원하는 만큼의 정합을 이루어야 하는데, CPW급전선의 외부슬롯 내부까지 연장된 길이(t)를 조절함으로써 쉽게 최적의 정합을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 공진 주파수는 외부슬롯과 수직슬롯 간의 파라미터에 따라 크게 변화하며 이중 공진 주파수에서 동작하는 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, CPW급전선(300)의 외부슬롯(210) 내부로 연장된 길이(t)를 조정하여 각 공진 주파수에 의한 안테나의 임피던스를 조절할 수 있으므로, 임피던스 정합도 쉽게 이룰 수 있는 장점이 있다.

즉, 이중 공진 특성을 위하여 주요 파라미터들을 가지고 구현할 수 있어 제안된 구조의 안테나를 휴대용 무선기기와 같은 원하는 용도에 맞추어 설계할 수 있는 효과가 있다.

본 실시예에 따른 주요 파라미터는 외부슬롯(210)의 하측 패턴 폭(S2), 길이 와 폭(L, W), 수직슬롯(220)의 길이와 폭(Ls, Ws), CPW급전선(300)의 외부슬롯(210) 내부로 연장된 길이(t) 및 CPW급전선(300)과 수직슬롯(220)의 간격(d)을 포함한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나의 평면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 슬롯의 하측 패턴의 폭에 따른 주파수의 특성변화를 나타낸 그래프.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 접지면

210 : 외부 슬롯 211 : 좌측개방단

212 : 좌측 패턴 213 : 상측 패턴

214 : 우측 패턴 215 : 우측개방단

220 : 수직 슬롯 221 : 제1 수직슬롯

222 : 제2 수직슬롯 300 : CPW급전선

301 : 제1 CPW급전슬롯 302 : 제2 CPW급전슬롯

Claims (3)

1. 접지 기능을 수행하는 접지면(100);

   전체적으로 장방형 루프 형태를 이루되, 하부 중앙이 개방된 외부슬롯(210);

   상기 접지면의 하측으로부터 수직으로 상기 외부슬롯의 좌측개방단(211)과 연결되어 외부슬롯의 내측으로 연장되는 제1 CPW급전슬롯(301)과, 상기 접지면의 하측으로부터 수직으로 상기 외부슬롯의 우측개방단(215)과 연결되어 외부슬롯의 내측으로 연장되는 제2 CPW급전슬롯(302)으로 이루어진 CPW급전선(300); 및

   상기 외부슬롯의 좌측 패턴(212)과 상기 제1 CPW급전슬롯(301) 사이에 이격배치되는 제1 수직슬롯(221)과, 상기 외부슬롯의 우측 패턴(214)과 상기 제2 CPW급전슬롯(302) 사이에 이격되어 상기 CPW급전선(300)을 기준으로 상기 제1 수직슬롯과 대칭적으로 배치되는 제2 수직슬롯(222)으로 이루어진 수직슬롯(220);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 CPW급전선(300)의 상기 외부슬롯(210) 내부로 연장된 길이(t)를 조정하여 각 공진 주파수에 의한 안테나의 임피던스를 조절함으로써, 임피던스 정합을 이루는 것을 특징으로 하는 이중 공진 특성을 갖는 CPW급전 슬롯 안테나.

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