KR100939478B1

KR100939478B1 - 마이크로 평면 역 지 칩 안테나

Info

Publication number: KR100939478B1
Application number: KR1020080001164A
Authority: KR
Inventors: 김해동; 김영민
Original assignee: (주)광진텔레콤
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2010-01-29
Also published as: KR20090075341A

Abstract

본 발명은 마이크로 평면 역 지 칩 안테나에 관련되며, 구성에 특징으로 살펴보면, 직육면체를 이루는 유전체(10)의 상면에 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성되는 상면패치(20)와, 상면패치(20)의 제1상면도체(21)와 대응하는 유전체(10)의 측면에 형성되는 측면패치(30)와, 측면패치(30)의 일측에 단락되어 일단에 제1, 2접지면(42a)(42b)이 구비되는 제1하면도체(42)가 형성되고 제1하면도체(42)와 인접하는 위치에 제2하면도체(44)가 "ㄱ"자의 형태로 형성되는 하면패치(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명은 평면 역 지 안테나(100)는 측면 전체 패치활용과 전류상쇄를 최소화한 패치 설계로 광대역에서의 -10dB 이하의 반사손실을 얻을 수 있고, 전재파비가 2:1 이하로서 양호하면서 입력임피던스가 50Ω에 근사하며 복사패턴이 전방향성이므로 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan) 등의 송, 수신 안테나로 사용시 성능이 크게 향상되는 효과가 있다.

칩 안테나, 패턴, PIFA, 미엔더(meander), 보드, 유전체

Description

마이크로 평면 역 지 칩 안테나 {Micro planar inverted G chip antenna}

본 발명은 SMD방법으로 실장되는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내장형 안테나의 소형화를 추진하는 과정에서 사용되는 안테나 패치의 접힌구조(folded)중 전류성분에서 발생하는 전계의 위상 상쇄의 문제점을 극복하고 인접패치에 전류방향은 동일하게 배치하여 전체 패치표면에 인가되는 전류의 분포와 세기를 극대화시켜 최종으로는 최적의 방사성능을 유도하는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 무선기기에 적용되는 마이크로파 대역의 칩 안테나는 주파수대역이 높아 안테나의 소형화가 가능함에 따라 무선기기의 급속한 발전으로 디자인이나 휴대성의 향상을 이유로 점차 소형화되어가는 추세에 발맞추어 내장형 안테나로 널리 사용되고 있다.

통상 내장형 칩 안테나에 적용되는 패턴은 직육면체의 면에 패치가 나선형으로 감긴 헤리컬타입, 급전부의 Signal 패턴으로만 형성되어 있는 모노폴 타입, 급전부의 Signal 패턴 외 그라운드 패치가 더미로 적용되어 있는 다이폴타입, 급전부의 Signal 패턴과 그라운드 패치가 합쳐져 형성되는 IFA타입 또는 PIFA등이 있다.

이 가운데 PIFA(평면 역 에프 안테나:Planar Inverted F Antenna)는 다른 안테나에 비해 크기 절반 수준이므로 해당 공진 주파수 파장(λ)의 1/4크기로 안테나를 구현할 수 있다. 이는 안테나에 두 개의 복사소자 중 그라운드 복사소자를 시그널 복사소자에 단락시킴으로서 1/4파장 이하에서도 공진할 수 있는 것이다. 즉, 그라운드인 접지면이 시그널 복사소자에 거울 이미지 효과(mirror image effect)로 다이폴 안테나와 같은 전류 분포를 형성하게 된다.

하지만, 평면 역 에프 안테나는 안테나의 높이가 낮을수록 캐패시턴스의 성분이 감소해 대역폭이 좁아지는 특성이 있으므로 협대역인 대역폭을 개선하기 위해 안테나 높이 증가, 기생 방사소자 이용, 낮은 유전율을 갖는 기판사용, 적충방식 등의 여러 기술들이 연구되고 있다.

이러한 내장형 안테나는 특정 크기의 직육면체로 이루어지고, 직육면체인 유전체에 전류가 흐르는 패치가 덮이는 형태이고, 여기서 안테나 크기를 더 소형화하면서 접지면과의 정합 중 캐패시턴스(Capacitance)의 성분을 유도하기 위해 패치의 접힌 구조(folded)를 변경하되, 특허등록번호 제10-500434(명칭:이동통신기기용 소형 미엔더 및 역 에프 구조를 이용한 안테나)에서처럼 주로 미엔더(meander) 형태의 패치로 구체화되어 많이 사용되는데, 이는 직사각형의 패치의 좌우 양쪽에 슬릿을 부설하여 실효전류를 늘인 구조로서 동일 크기의 사각패치의 경우보다 안테나의 길이가 길어진 효과를 내어 공진주파수가 낮아지는 효과가 있다.

하지만, 미엔더 형태의 패치는 가로방향의 전류성분에서 발생하는 전계는 동위상이 아닌 이유로 원거리 장에서 서로 상쇄되어 세로방향의 전류성분만 남게 된 다.

도 1은 종래에 미엔더(meander)형태의 패치를 사용한 안테나의 상면 전류세기 분포시뮬레이션 결과도이다.

도 1에서, 미엔더형태의 접힌구조의 패턴을 사용하여 구현한 안테나는 a방향의 전류성분에서의 전계는 b방향의 전계와 반대인 위상으로 서로 상쇄된다. 결국 c방향의 전류성분만 남게 되는데, 이는 실효전류를 늘여 안테나의 길이를 확장한 효과는 있지만, 전류의 분포, 세기가 안테나 급전부에서 안테나 끝부분으로 갈수록 감소되어 지고 협대역인 단점을 가진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 본 발명은 동형 무선기기에 내장되어 전파를 송수신할 수 있는 디바이스로 크기를 작게 제작하여 무선기기내에 설치가 용이하면서 제조단가를 절감하고, 특히 전류의 분포, 세기가 안테나 급전부에서 안테나 끝부분으로 갈수록 증폭되도록 하여 광대역을 가지는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 직육면체를 이루는 유전체(10)의 상면에는 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성되는 상면패치(20)와, 상면패치(20)의 제1상면도체(21)와 단락되도록 유전체(10)의 측면에 형성되는 측면패치(30)와, 측면패치(30)상에 단락되어 제1, 2접지 면(42a)(42b)이 구비되는 제1하면도체(42)가 유전체(10) 저면에 형성되고, 제1하면도체(42)와 인접하는 위치에 제2하면도체(44)가 "ㄱ"자의 형태로 형성되는 하면패치(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 상면패치(20)는 유전체(10) 상면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 8~12%의 길이(1ℓ)만큼 이격되는 지점(P1)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 87~93%의 길이(4ℓ)와 15~19%의 폭(1w)으로 형성되는 제1슬릿(30a)과, 상기 제1슬릿(30a)의 폭(1w)만큼 이격된 지점(P2)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 20~26%의 길이(2ℓ)와 20~26%의 폭(2w)으로 형성되는 제2슬릿(30b)과; 상기 제2슬릿(30b)의 폭(1w)만큼 이격된 지점(P3)지점으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 78~83%의 길이(3ℓ)와 28~33%의 폭(3w)(예컨대, P3에서 P4지점까지)으로 형성되는 제3슬릿(30c)을 제외한 나머지 유전체(10) 상면의 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측면패치(30)는 유전체(10) 측면의 전체길이(L) 및 전체높이(H)에 도체인 패치가 형성되고, 측면패치(30)의 일단은 상부패치(20)의 제1상면도체(21) 단부와 단락(短絡)되고, 다른 일단은 하면패치(40)의 제1하면도체(42)와 단락되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하면패치(40)의 제1하면도체(42)는 유전체(10) 하면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 68~73%의 길이(5ℓ)만큼 이격되는 지점(P5)으로부터 전체길이(L)에 대하여 25~31%의 길이(6ℓ)와 전체 폭(W)으로 형성되면서 일측(P6지점) 으로 개방되도록 전체길이(L) 및 전체폭(W)에 대하여 각각 17~23%의 길이(7ℓ)와 39~45%의 폭(4w)으로 제4슬릿(40a)이 구비되어 제1, 2접지면(42a)(42b)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하면패치(40)의 제2하면도체(44)는 유전체(10) 하면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 10~15%의 길이(8ℓ)만큼 이격되는 지점(P7)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 8~13%의 길이(9ℓ)와 92~98%의 폭(5w)으로 형성되는 세로도체(44a)와, 세로도체(44a)의 상단모서리점(P8)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 35~41%의 길이(10ℓ)와 21~27%의 폭(6w)으로 제1하면도체(42) 측으로 돌출되는 가로도체(44b)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 평면 역 지 안테나(100)는 측면 전체 패치활용과 전류상쇄를 최소화한 패치 설계로 광대역에서의 -10dB 이하의 반사손실을 얻을 수 있고, 정재파비가 2:1 이하로서 양호하면서 입력임피던스가 50Ω에 근사하며 복사패턴이 전방향성이므로 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan) 등의 송, 수신 안테나로 사용시 성능이 크게 향상되는 효과가 있다.

또, 소형화된 크기로 어떠한 크기의 무선기기에도 간편하게 적용되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나를 보드상에 적용된 상태를 나타내는 사시도이며, 도 4a 내지 4b는 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 상면·측면·하면패치를 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 전체 전류세기와 분포의 시뮬레이션 결과도이며, 도 6은 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 Network 분석기 데이터이며, 도 7은 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 복사패턴(Radiation Pattern)을 나타내는 구성도이다.

본 발명은 마이크로 평면 역 지 칩 안테나에 관련되며, 이때 마이크로 평면 역 지 칩 안테나는 전류흐름을 원활하게 하여 방사성능을 향상시키기 위해 직육면체를 이루는 유전체(10)의 상면, 하면, 측면에 동박과 같은 도체의 성분을 가진 상면패치(20), 측면패치(30), 하면패치(40)를 구비되는바, 여기서 유전체(10)와 상면패치(20), 측면패치(30), 하면패치(40)의 상세한 설명은 후술하는 내용을 통하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 직육면체를 이루는 유전체(10)의 상면에는 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성되는 상면패치(20)와, 상면패치(20)의 제1상면도체(21)와 대응하는 유전체(10)의 측면에 형성되는 측면패치(30)와, 측면패치(30)의 일측에 단락되어 일단에 제1, 2접지면(42a)(42b)이 구비되는 제1하면도체(42)가 형성되고 제1하면도체(42)와 인접하는 위치에 제2하면도체(44)가 "ㄱ" 자의 형태로 형성되는 하면패치(40)를 포함하여 이루어진다.

이때, 발명에 따른 상면패치(20)는 도 4a에 도시된 바와 같이 유전체(10) 상면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 8~12%의 길이(1ℓ)만큼 이격되는 지점(P1)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 87~93%의 길이(4ℓ)와 15~19%의 폭(1w)으로 형성되는 제1슬릿(30a)과, 상기 제1슬릿(30a)의 폭(1w)만큼 이격된 지점(P2)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 20~26%의 길이(2ℓ)와 20~26%의 폭(2w)으로 형성되는 제2슬릿(30b)과; 상기 제2슬릿(30b)의 폭(1w)만큼 이격된 지점(P3)지점으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 78~83%의 길이(3ℓ)와 28~33%의 폭(3w)(P3에서 P4까지)으로 형성되는 제3슬릿(30c)을 제외한 나머지 유전체(10) 상면의 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성된다. 여기서 제1, 2, 3슬릿(30a)(30b)(30c)은 도체가 형성되지 않은 부분이다.

또한, 발명에 따른 측면패치(30)는 4b처럼 유전체(10) 측면의 전체길이(L) 및 전체높이(H)에 도체인 패치가 형성된다. 그리고 측면패치(30)의 일단은 유전체(10) 상면의 전체길이(L)에 대하여 8~12%의 길이(1ℓ)로 형성되는 상부패치(20)의 제1상면도체(21) 단부와 단락(短絡)되고, 또 측면패치(30)의 다른 일단은 유전체(20) 하면의 전체길이(L)에 대하여 68~73%의 길이(5ℓ)만큼 이격되는 지점(P9)에서부터 25~31%의 길이(6ℓ:2.1mm)로 형성되는 후술하는 하면패치(40)의 제1하면도체(42)와 단락된다.

또한, 발명에 따른 하면패치(40)는 도 4c와 같이 유전체(10) 하면에 제1, 2 하면도체(42)(44)로 구분 형성되되, 이때 제1하면도체(42)는 유전체(10) 하면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 68~73%의 길이(5ℓ)만큼 이격되는 지점(P5)으로부터 전체길이(L)에 대하여 25~31%의 길이(6ℓ)와 전체 폭(W)으로 형성되면서 일측으로 개방되도록 전체길이(L) 및 전체폭(W)에 대하여 각각 17~23%의 길이(7ℓ)와 39~45%의 폭(4w)으로 제4슬릿(40a)이 구비되어 제1, 2접지면(42a)(42b)을 형성하게 된다.

그리고, 제2하면도체(44)는 유전체(10) 하면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 10~15%의 길이(8ℓ)만큼 이격되는 지점(P7)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 8~13%의 길이(9ℓ)와 92~98%의 폭(5w)으로 형성되는 세로도체(44a)와, 세로도체(44a)의 상단모서리점(P8)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 35~41%의 길이(10ℓ)와 21~27%의 폭(6w)으로 제1하면도체(42) 측으로 돌출되는 가로도체(44b)가 형성된다.

이처럼, 상기한 상면패치(20), 측면패치(30), 하면패치(40)는 유전체(10)의 상면, 하면, 측면에 서로 연결되도록 형성되는바, 여기서 상면패치(20), 측면패치(30), 하면패치(40)의 작동상 특징과 용도는 후술하는 도 2를 통하여 상세하게 설명한다.

도 2에서, 측면패치(30)와 단락되는 하면패치(40)의 제1하면도체(42)는 급전패드로서, 제1접지면(42a)이 보드접지면(Board Ground)(51)와 단락되고 제2접지면(42b)은 Signal Line인 패치(50)와 단락된다. 이는 평면 역 에프 안테나(100)의 급전부(Feeding)를 응용한 것으로 제1하면도체(42)에 중간부분에서 일측으로 개방되도록 제4슬릿(40a)을 형성함으로써 공진의 대역폭(Bandwidth)과 Q(Quality factor)를 안테나 성능에 맞게 조절할 수 있다.

그리고, 제2하면도체(44)는 전류의 분포와 세기가 가장 강한 제1하면도체(42)의 제2접지면(20b) 전류성분을 유도하기 위한 더미 패치로서 보드접지면(52)과 단락되고, 측면패치(30)와 최소의 거리(예컨대, 0.1mm~0.3mm정도)에 근접하게 위치하게 함으로서 그 특성이 극대화된다. 여기서 제2하면도체(44)는 측면패치(30), 상면패치(20)의 제4상면도체(24)과의 전류방향을 동일하게 함으로 전류의 상쇄가 크게 감소된다.

이처럼, 더미 패치를 추가함으로 안테나의 물리적인 길이를 간접적으로 늘이는 효과를 얻을 수 있고, 따라서 작은 크기의 방사패치로도 원하는 주파수대의 공진을 형성할 수 있다. 물리적인 특징으로는 표면실장기법인 SMD(Surface Mount Device)시 안테나와 보드(200)간의 신뢰성 있는 결합을 위한 더미 패드이다.

그리고, 측면패치(30)는 유전체(10)의 측면 전면에 형성되어 제작 및 관리가 간편함은 물론 단순히 하면패치(40) 또는 보드(200)내의 접지면(51)(52)과 상면패치(20)와의 단락을 위한 기능은 물론이고 전류의 분포와 세기가 가장 강한 급전부인 제2접지면(42b)의 전류성분들을 수동적인 변위전류가 흐르는 하면패치(40)의 제2하면도체(44)와 제1하면도체(42)에서 가장 멀어 전류성분 특성이 가장 약한 상면패치(20)의 제4상면도체(24)의 전류분포와 세기 등의 특성을 개선하는 역할을 한다.

이는 전류방향이 반대인 상면패치(20)의 제2상면도체(22)와의 거리를 멀리하여 전계의 위상 상쇄를 최소로 하였고, 전류성분의 특성이 상대적으로 약한 제3상 면도체(43)와 하부패치(40)의 제2접지면(42b)과의 거리는 근접하게 하여 전류분포와 세기 등의 특성이 개선된다.

상면패치(20)의 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)는 전류흐름이 서로 반대인 제1상면도체(21)와 제3상면도체(23)의 거리를 최대(5.8mm)로 하기 위해 양끝단에 위치하게 했으며, 또 전류흐름이 서로 반대인 제2상면도체(22)와 제4상면도체(24)의 거리를 최대(0.6mm)로 위치하게 하여 전계의 위상 상쇄를 최소로 하였다.

또한, 유전체(10)의 측면 전체를 측면패치(30)로 활용함으로써, 하면패치(40)와 상면패치(20)의 전류흐름과 세기가 더욱 강하게 되면서 안테나의 끝부분인 상면패치(20)의 제4상면도체(24)부분으로 전류흐름과 분포가 증가되어 전류성분의 특성이 개선되었다. 그리고 전류방향이 동일한 상면패치(20)의 제4상면도체(24), 측면패치(30), 하면패치(40)의 가로도체(44b)부분의 패치간격을 최소로 하여 전류흐름과 분포가 증폭되는 효과가 있다.

또한, 상면패치(20)의 제2상면도체(22)의 폭와 제4상면도체(24)의 폭 크기도 측면패치(30)의 높이 수치로부터 단계적으로 줄여 전류성분의 상쇄부분이 감소된다.

또, 상면패치(20) 가운데 제3상면도체(23)는 전류흐름이 동일한 하면의 급전부와 가까운 제1접지면(42a)과의 위치를 최대한 가까이하였고, 상면패치(20)는 전류흐름이 동일한 하면패치(40)의 더미 패치인 제2하면도체(44)과의 위치를 가까이하여 전류흐름이 극대화된다. 그리고 전체적인 전류의 흐름은 하면패치(40)의 급전패드인 제2접지면(42b)로부터 측면패치(30)를 거쳐 상면패치(20)의 제1, 2, 3, 4상 면도체(21)(22)(23)(24) 순으로 흐르게 되는데 이 흐름은 ‘G'의 역 형상이다.

또, 보드(200)는 에폭시 재질로 제작되고, 상면에 접지면(Ground)(51), (52)이 형성되어 도 5에 도시된 바와 같이 안테나(100)의 Ground 패드인 제1접지면(42a)과 제2하면도체(44)에 솔더링 방식으로 단락된다. 또 하면패치(40)의 급전패드인 제2접지면(42b)는 Signal Line인 패치(예컨대, 도 7에 도면부호 50)과 단락되며 Signal Line인 패치(50)로는 50Ω의 매칭으로 INPUT신호가 입력된다.

이때, 에폭시재질의 보드(200) 상면에 Ground인 접지면을 최대로 형성하지 않으므로 전계영역을 넓혀 안테나의 전기적인 부피를 늘임으로써 대역폭이 확장된다.

상술한 바와 같이 구체적인 실시 예를 통해 구현된 본 발명에 따른 평면 역 지 안테나(100)는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan) 등의 무선이동통신 기기의 안테나로 이용된다. 특히, 블루투스(Bluetooth)는 컴퓨터와 휴대전화 등의 이동통신기기를 간단하게 링크하는 무선 데이터 통신기술로서 2.4~2.48MHz의 주파수 대역에서 동작하고 통신 거리는 약 10~20m 정도이다.

이러한 블루투스 안테나의 요구되는 성능 및 특징은 2.4~2.48MHz의 주파수 대역을 커버 할 수 있는 충분한 대역폭확보, 소형화, 저렴한 단가 등이 충족되어야 하는바, 상기한 요구 성능 및 특징을 만족할 수 있는 본 발명에 따른 평면 역 지 안테나(100)의 특성을 후술하는 설명을 통하여 상세히 설명한다.

도 6에서, 상단좌측은 대역에서의 공진 임피던스를 나타내는 것으로 공진 포인트인 마커4에서 50Ω의 근사치를 이루고 있다. 우측상단은 반사손실(Log Mag)을 나타내는 것으로 마커1에서 마커3까지의 주파수 범위인 2.4~2.5GHz 대역전 범위의 반사손실이 -10dB 이하로 구현되어 반사전력에 대한 손실분이 매우 양호하게 나타난다.

그리고, 하단은 정재파비(VSWR)를 나타내는 것으로 마커1에서 마커3까지의 주파수 범위인 2.4~2.5GHz 대역 전범위 2:1 이하로 나타나는 것을 보여준다.

이를 도 7과 같이 평면 역 지 안테나(100)의 전기적 장애물이 없는 무반사실에서 측정한 2.4~2.5GHz 대역의 복사이득을 나타내는 도면을 살펴보면, 무지향성 복사패턴을 구현하므로 어느 위치에서라도 송수신이 가능하고 방향성 문제를 해결할 수 있다. 또한 복사이득 측정치는 전 방향에 대하여 평균 -1~ -0.9dBi 이다.

이상의 전기적, 방사적인 특징은 2.4GHz 대역을 사용하는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 무선랜(Wireless-Lan)등의 송, 수신 안테나로 활용 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 평면 역 지 안테나(100)의 크기는 세로, 가로, 높이가 각각 7.2mm, 2.1mm, 1.6mm로 초소형화된 크기로 제작가능하므로 휴대전화와 소형무선기기처럼 좁은 공간을 가진 기판내에 부품탑재 할 여유공간이 충분히 확보되는 이점이 있다.

도 1은 종래에 미엔더(meander)형태의 패치를 사용한 안테나의 상면 전류세기 분포시뮬레이션 결과도.

도 2는 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나를 나타내는 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나를 보드상에 적용된 상태를 나타내는 사시도.

도 4a 내지 4b는 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 상면·측면·하면패치를 나타내는 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 전체 전류세기와 분포의 시뮬레이션 결과도.

도 6은 본 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 Network 분석기 데이터.

도 7은 발명에 따른 마이크로 평면 역 지 안테나의 복사패턴(Radiation Pattern)을 나타내는 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 유전체 20: 상면패치 30: 측면패치

40: 하면패치 100: 평면 역 지 안테나 200: 보드

Claims

직육면체를 이루는 유전체(10);와,

상기 유전체(10)의 상면에 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성되는 상면패치(20);와,

상기 상면패치(20)의 제1상면도체(21)와 단락되도록 유전체(10)의 측면에 형성되는 측면패치(30);와,

상기 측면패치(30)상에 단락되어 제1, 2접지면(42a)(42b)이 구비되는 제1하면도체(42)가 유전체(10) 저면에 형성되고, 제1하면도체(42)와 인접하는 위치에 제2하면도체(44)가 "ㄱ"자의 형태로 형성되는 하면패치(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 상면패치(20)는 유전체(10) 상면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 8~12%의 길이(1ℓ)만큼 이격되는 지점(P1)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 87~93%의 길이(4ℓ)와 15~19%의 폭(1w)으로 형성되는 제1슬릿(30a)과, 상기 제1슬릿(30a)의 폭(1w)만큼 이격된 지점(P2)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 20~26%의 길이(2ℓ)와 20~26%의 폭(2w)으로 형성되는 제2슬릿(30b)과, 상기 제2슬릿(30b)의 폭(1w)만큼 이격된 지점(P3)지점으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 78~83%의 길이(3ℓ)와 28~33%의 폭(3w)(예컨 대, P3에서 P4지점까지)으로 형성되는 제3슬릿(30c)을 제외한 나머지 유전체(10) 상면의 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 제1, 2, 3, 4상면도체(21)(22)(23)(24)가 역 지(G) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 측면패치(30)는 유전체(10) 측면의 전체길이(L) 및 전체높이(H)에 도체인 패치가 형성되고, 측면패치(30)의 일단은 상부패치(20)의 제1상면도체(21) 단부와 단락(短絡)되고, 다른 일단은 하면패치(40)의 제1하면도체(42)와 단락되는 것을 특징으로 하는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 하면패치(40)의 제1하면도체(42)는 유전체(10) 하면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 68~73%의 길이(5ℓ)만큼 이격되는 지점(P5)으로부터 전체길이(L)에 대하여 25~31%의 길이(6ℓ)와 전체 폭(W)으로 형성되면서 일측으로 개방되도록 전체길이(L) 및 전체폭(W)에 대하여 각각 17~23%의 길이(7ℓ)와 39~45%의 폭(4w)으로 제4슬릿(40a)이 구비되어 제1, 2접지면(42a)(42b)을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 하면패치(40)의 제2하면도체(44)는 유전체(10) 하면의 전체길이(L)에 대하여 일단에서 10~15%의 길이(8ℓ)만큼 이격되는 지점(P7)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 8~13%의 길이(9ℓ)와 92~98%의 폭(5w)으로 형성되는 세로도체(44a)와, 세로도체(44a)의 상단모서리점(P8)으로부터 전체길이(L) 및 전체 폭(W)에 대하여 각각 35~41%의 길이(10ℓ)와 21~27%의 폭(6w)으로 제1하면도체(42) 측으로 돌출되는 가로도체(44b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 평면 역 지 칩 안테나.