KR100948265B1 - 선택적 노치 특성을 갖는 안테나 - Google Patents

선택적 노치 특성을 갖는 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선택적 노치 특성을 갖는 안테나에 관한 것으로서, 기판 상의 방사체에 특정 주파수 대역에서 노치 특성을 갖도록 하는 적어도 하나의 슬롯을 형성하고, 상기 슬롯 중 적어도 어느 하나의 슬롯과 연결하여 해당 슬롯에 의한 주파수 대역에서 노치 특성의 활성화 여부를 결정하는 하나 이상의 스위치를 형성함으로써, 스위치의 온(On)/오프(Off) 동작에 따라 선택적으로 노치 특성을 갖도록 하여 안테나 효율을 향상시키는 선택적 노치 특성을 갖는 안테나가 개시된다.
UWB, 대역 저지, 전자파 간섭, 노치 특성, 안테나

Description

선택적 노치 특성을 갖는 안테나{ ANTENNA WITH SELECTIVE NOTCH CHARCTERISTIC }
본 발명은 선택적 노치 특성을 갖는 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위치의 온/오프 동작에 따라 특정 주파수 대역에서 선택적 노치 특성을 갖는 안테나에 관한 것이다.
초광대역(Ultra Wide Band: UWB) 통신 기술은 1960 년대에 미국 국방부가 군사적 목적으로 개발한 무선 기술로서, 군사용 통신 시스템 및 레이더 기술에만 제한적으로 적용되었으나, 2002년 미국 연방통신위원회(Federal Communication Comission : FCC)에서 UWB 통신 기술의 상업적 이용을 허가함으로써, 차세대 초고속 근거리 무선 전송 방식의 새로운 대안으로 주목 받고 있다.
UWB 통신은 3.1 ~ 10.6GHz 사이의 초광대역을 가지고, 매우 낮은 전력으로 고속의 통신이 가능하며, 반송파(Carrier)를 필요로 하지 않기 때문에 송수신 장치의 구성을 단순화 및 소형화할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 장점으로 인해 UWB 통신 기술은 무선 홈 네트워크, WPAN(Wireless Personal Area Network), WLAN(Wireless Local Area Network), ITS(Intelligent Transport System) 등 다양한 분야에서 폭 넓게 활용될 것으로 예상된다.
그러나 UWB 통신 시스템의 경우, 가장 중요한 요소인 초광대역 안테나의 개발이 쉽지 않은데, 초광대역 안테나는 관심 대역의 전 주파수에 대하여 안테나 패턴이 무지향성이고 위상의 변화가 작아야 하며, 펄스 신호의 왜곡이 적어야 한다.
또한, UWB 통신 시스템에서 사용하는 주파수 대역은 3.1 ~ 10.6GHz 로서, 인공위성 통신을 위한 C-밴드(3.6 ~ 4.3GHz) 및 IEEE 802.11 a 와 IEEE 802.11 b의 WLAN 주파수 대역(5.15 ~ 5.825GHz)을 포함하기 때문에, 이러한 대역에서 전자파 간섭(Electro-Magnetic Interference : EMI)이 발생할 우려가 있다.
이러한 주파수 대역에서 전자파 간섭을 제어하기 위해 복수 개의 대역 저지 필터(Band Stop Filter)들을 UWB 안테나에 연결하여 사용하는 방안이 있으나, 이 경우 UWB 시스템이 복잡해지는 단점이 있다.
보다 간편한 방법으로는, UWB 안테나가 노치(Notch) 특성(또는 대역 저지 특성)을 가지도록 구현하는 방안이 있는데, UWB 안테나가 노치 특성을 가지도록 하기 위해서, UWB 안테나에 복수 개의 슬롯을 형성하거나 기생 요소로서 작은 스트립 바(Strip Bar)를 사용할 수 있다.
그러나, 이 경우 UWB 안테나의 노치 특성이 고정화되기 때문에, 전자파 간섭이 발생하지 않는 경우에도 노치 특성이 작용하여 전체 시스템의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 특정 주파수 대역에서 필요에 따라 선택적으로 노치 특성을 갖도록 하는 안테나를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 일 실시예는, 기판 상에 형성되는 방사체와, 상기 방사체 내에 형성되고, 제1 주파수 대역에서 노치 특성을 갖도록 하는 제1 슬롯과, 상기 방사체 내에 상기 제1 슬롯과 이격되어 형성되고, 제2 주파수 대역에서 노치 특성을 갖도록 하는 제2 슬롯과, 상기 제1 슬롯에 형성되고, 상기 제1 주파수 대역에서 노치 특성의 활성화 여부를 결정하는 제1 스위치와, 상기 제2 슬롯에 형성되고, 상기 제2 주파수 대역에서 노치 특성의 활성화 여부를 결정하는 제2 스위치를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 DC 바이어스에 따라 온(On)/오프(Off) 동작을 하며, 상기 제1 슬롯의 양단에서 연장되어 형성되고, 상기 제1 스위치가 상기 DC 바이어스에 따라 온/오프 동작하도록 하는 제1 DC 블럭과, 상기 제2 슬롯의 양단에서 연장되어 형성되고, 상기 제2 스위치가 상기 DC 바이어스에 따 라 온/오프 동작하도록 하는 제2 DC 블럭을 더 포함하는 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 스위치의 오프 동작에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나고, 상기 제1 스위치의 온 동작에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 스위치의 오프 동작에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나고, 상기 제2 스위치의 온 동작에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는, PIN 다이오드, 제너 다이오드 또는 쇼트키 다이오드 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 다른 실시예는, 기판 상에 형성되는 방사체와, 상기 방사체 내에 형성되고, 특정 주파수 대역에서 노치 특성을 갖도록 하는 하나 이상의 슬롯과, 상기 슬롯 중 적어도 어느 하나의 슬롯에 형성되어, 해당 슬롯에 의한 주파수 대역에서 노치 특성의 활성화 여부를 결정하는 하나 이상의 스위치를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 하나 이상의 스위치는 DC 바이어스에 따라 온(On)/오프(Off) 동작을 하며, 상기 스위치가 형성된 슬롯의 양단에서 연장되어 형성되고, 상기 스위치가 상기 DC 바이어스에 따라 온/오프 동작하도록 하는 하나 이상의 DC 블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치의 오프 동작에 의해 상기 스위치가 형성된 슬롯에 따른 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나고, 상기 스위치의 온 동작에 의해 상기 스위치가 형성된 슬롯에 따른 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 특정 주파수 대역에서의 노치 특성을 필요에 따라 선택적으로 활성화시킴으로써, 안테나의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자 에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
본 명세서에서는 UWB 안테나의 경우를 예로 들어 설명하나, 본 발명이 UWB 안테나에 한정되는 것은 아니며, 특정 주파수 대역에서 노치 특성을 구비하는 다양한 안테나에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나는 기판(100), 방사체(110), 제1 슬롯(120), 제2 슬롯(130), 제1 스위치(140), 제2 스위치(150), 제1 DC 블록(160), 제2 DC 블록(170), 코플라나 도파관(Coplanar Waveguide : CPW) 급전부(180) 및 접지부(190)를 포함하여 이루어진다.
상기 기판(100)의 일 예로는 유전율 4.3, 로스 탄젠트(Loss Tangent) 0.02, 두께 0.79mm 를 가지는 FR4 기판을 사용할 수 있으며, 상기 기판(100)의 크기는 30×29 mm2 으로 구현하였다. 다만, 상기 기판(100)의 재질, 크기 및 두께 등은 이에 한정되는 것은 아니며, 안테나 특성에 따라 다양하게 변경하여 사용할 수 있다.
상기 방사체(110)는 신호를 송/수신하는 곳으로, 상기 기판(100) 상에 프린트 방식, 증착 방식 및 포토리소그래피 방식 등 다양한 방식을 통해 형성된다. 상기 방사체(110)는 상기 기판(100) 상에 반원형 형상으로 형성되는데, 이는 전류의 흐름을 원활하게 하기 위한 것이다. 다만, 상기 방사체(110)의 형상은 반원형 형상 에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
상기 방사체(110)에는 제1 슬롯(120)이 형성되는데, 상기 제1 슬롯(120)은 인공위성 통신을 위한 C-밴드(3.6 ~ 4.3GHz)(이하, '제1 저지 대역' 이라 한다)에 대해 노치(Notch) 특성(또는 대역 저지 특성)을 나타내기 위해 형성된다.
즉, 상기 제1 슬롯(120)은 본 발명의 안테나가 상기 제1 저지 대역에서 신호를 송/수신하지 못하도록 하기 위해 형성된 것이다. 이를 통해 상기 제1 저지 대역에서 전자파 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 슬롯(120)의 일 예로는 상기 방사체(110) 내에 아치 형상으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 제1 슬롯(120)의 윗변(121)의 길이는 26.43mm, 아랫변(123)의 길이는 27.83mm, 폭은 0.5mm로 한다. 상기 제1 슬롯(120)의 형상, 길이 및 폭 등은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 저지 대역에서 노치 특성을 나타내도록 하는 것이면 어떤 형상으로 형성되더라도 무방하다.
또한, 상기 방사체(110)에는 제2 슬롯(130)이 형성되는데, 상기 제2 슬롯(130)은 WLAN 주파수 대역(5.15 ~ 5.825GHz)(이하, '제2 저지 대역' 이라 한다)에 대해 노치(Notch) 특성을 나타내기 위해 형성된다.
즉, 상기 제2 슬롯(130)은 본 발명의 안테나가 상기 제2 저지 대역에서 신호를 송/수신하지 못하도록 하기 위해 형성된 것이다. 이를 통해 상기 제2 저지 대역에서 전자파 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 슬롯(130)의 일 예로는 상기 방사체(110) 내에 아치 형상으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 제2 슬롯(130)의 윗변(131)의 길이는 16.52mm, 아랫 변(133)의 길이는 19.69mm, 폭은 1.3mm로 한다. 상기 제2 슬롯(130)의 형상, 길이 및 폭 등은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제2 저지 대역에서 노치 특성을 나타내도록 하는 것이면 어떤 형상으로 형성되더라도 무방하다.
상기 제1 스위치(140)는 상기 방사체(110) 상에 상기 제1 슬롯(120)의 윗변(121) 및 아랫변(123)을 연결하며 형성되고, 외부의 DC 바이어스(Bias)를 통해 온(On)/오프(Off) 된다. 이때, 상기 제1 스위치(140)는 상기 제1 슬롯(120)의 중앙에 연결하여 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제1 스위치(140)가 상기 DC 바이어스를 통해 온(On)/오프(Off) 동작하도록 하기 위해, 상기 제1 슬롯(120)의 양단에 제1 DC 블럭(160)이 형성된다. 즉, 상기 제1 스위치(140)에 상기 DC 바이어스를 통한 전압차가 발생하도록 상기 제1 슬롯(120)의 양단에 제1 DC 블럭(160)을 형성한다.
본 발명에서는 상기 제1 저지 대역에서의 노치 특성의 활성화 여부가 상기 제1 스위치(140)의 상기 온(On)/오프(Off) 동작에 의해 선택적으로 결정된다.
예를 들어, 상기 제1 스위치(140)를 온(On) 시키면, 상기 제1 슬롯(120)이 보다 짧은 슬롯들로 양분되기 때문에 상기 제1 저지 대역에서 노치 특성을 나타내지 못하게 된다.
즉, 상기 제1 슬롯(120)은 상기 제1 저지 대역에서 노치 특성을 나타내도록 설계되었는데, 상기 제1 스위치(140)의 온(On) 동작에 의해 상기 제1 슬롯(120)이 보다 짧은 슬롯들로 양분되어 상기 제1 저지 대역에서 노치 특성을 나타내지 못하게 된다.
반면에, 상기 제1 스위치(140)를 오프(Off) 시키면, 상기 제1 슬롯(120)의 형상 및 특성이 그대로 유지되기 때문에, 상기 제1 저지 대역에서 노치 특성을 나타낼 수 있게 된다.
상기 제2 스위치(150)는 상기 방사체(110) 상에 상기 제2 슬롯(130)의 윗변(131) 및 아랫변(133)을 연결하며 형성되고, 외부의 DC 바이어스(Bias)를 통해 온(On)/오프(Off) 된다. 이때, 상기 제2 스위치(150)는 상기 제2 슬롯(130)의 중앙에 연결하여 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제2 스위치(150)가 상기 DC 바이어스를 통해 온(On)/오프(Off) 동작하도록 하기 위해, 상기 제2 슬롯(130)의 양단에 제2 DC 블럭(170)이 형성된다. 즉, 상기 제2 스위치(150)에 상기 DC 바이어스를 통한 전압차가 발생하도록 상기 제2 슬롯(130)의 양단에 제2 DC 블럭(170)을 형성한다.
본 발명에서는 상기 제2 저지 대역에서의 노치 특성의 활성화 여부가 상기 제2 스위치(150)의 상기 온(On)/오프(Off) 동작에 의해 선택적으로 결정된다.
예를 들어, 상기 제2 스위치(150)를 온(On) 시키면, 상기 제2 슬롯(130)이 보다 짧은 슬롯들로 양분되기 때문에 상기 제2 저지 대역에서 노치 특성을 나타내지 못하게 된다.
즉, 상기 제2 슬롯(130)은 상기 제2 저지 대역에서 노치 특성을 나타내도록 설계되었는데, 상기 제2 스위치(150)의 온(On) 동작에 의해 상기 제2 슬롯(130)이 보다 짧은 슬롯들로 양분되어 상기 제2 저지 대역에서 노치 특성을 나타내지 못하게 된다.
반면에, 상기 제2 스위치(150)를 오프(Off) 시키면, 상기 제2 슬롯(130)의 형상 및 특성이 그대로 유지되기 때문에, 상기 제2 저지 대역에서 노치 특성을 나타낼 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)의 온/오프 동작을 통해 제1 저지 대역 및 제2 저지 대역에서의 노치 특성의 활성화 여부를 선택적으로 결정할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의하면, 특정 주파수 대역에서의 노치 특성이 고정화되는 것이 아니라, 스위치 동작을 통해 노치 특성의 활성화 여부를 선택적으로 결정할 수 있게 된다.
따라서, 상기 제1 저지 대역 및 제2 저지 대역에서 전자파 간섭이 발생하는 경우에만 노치 특성을 활성화시킬 수 있으며, 그로 인해 안테나 시스템의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)로는 PIN 다이오드, 제너 다이오드, 쇼트키 다이오드 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 온/오프 동작이 가능한 다양한 전자 소자를 사용할 수 있다.
상기 코플라나 도파관(Coplanar Waveguide : CPW) 급전부(180)는 상기 방사체(110)에 전류를 공급한다. 본 발명은 상기 코플라나 도파관 급전부(180)를 이용한 급전 방식을 이용하는데, 코플라나 도파관 급전 방식은 마이크로 스트립 선로에 비해 분산이 적고, 광대역 특성을 얻을 수 있으며, 접지면과 동일면에 급전부를 구현함으로써 급전 손실을 줄일 수 있다.
그리고 비아홀(Via Hole)을 사용하지 않고도 수동 소자나 능동 소자의 직/병렬 부착이 용이하므로 회로를 소형화할 수 있으며, 밀리미터파 영역에서 비아홀 등에 의한 기생 효과를 줄일 수 있게 된다.
상기 접지부(190)는 접지를 위한 것으로, 상기 기판(100) 상에 상기 CPW 급전부(180)를 사이에 두고 형성된다. 상기 접지부(190)는 안테나의 특성에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나는 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)의 동작에 따라 다음 표 1같이 4개 모드로 동작한다.
제1 스위치 제2 스위치 노치 특성 동작모드
오프(OFF) 오프(OFF) 제1 저지 대역 및 제2 저지 대역에서 노치 특성 가짐 제1 동작모드
오프(OFF) 온(ON) 제1 저지 대역에서 노치 특성 가짐 제2 동작모드
온(ON) 오프(OFF) 제2 저지 대역에서 노치 특성 가짐 제3 동작모드
온(ON) 온(ON) 노치 특성 가지지 않음 제4 동작모드
도 2 내지 도 5는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 각 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. 여기서, 실선은 시뮬레이션한 결과를 나타내고, 점선은 실제 측정한 결과를 나타내며, 시뮬레이션 결과와 실제 측정한 결과가 유사하게 나타남을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제1 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1 동작모드는 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)에 DC 바이어스를 인가하지 않은 경우이다. 즉, 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)가 모두 오프(OFF)된 상태이다.
상기 제1 동작모드에 의하면, 제1 슬롯(120) 및 제2 슬롯(130)의 형상 및 특성이 그대로 유지되기 때문에, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz) 및 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz)에서 노치 특성을 나타내게 된다.
도 2를 참조하면, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz) 및 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz)에서 반사 손실이 -10dB 이상의 값을 가져 신호가 노치 특성을 나타내는 것을 볼 수 있다.
즉, 신호의 크기가 -10dB 이상이 되면 반사 손실이 커서 신호가 수신되지 않게 되는데, 제1 동작모드에 의하면 상기 제1 저지 대역 및 제2 저지 대역에서 노치 특성이 활성화되어 신호가 수신되지 않게 된다.
도 3은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제2 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. 여기서, 제2 동작모드는 제2 스위치(150)에만 DC 바이어스를 인가한 경우이다. 즉, 제1 스위치(140)는 오프(OFF)된 상태이고, 제2 스위치(150)는 온(ON)된 상태이다.
상기 제2 동작모드에 의하면, 제1 슬롯(120)의 형상 및 특성은 그대로 유지되나 제2 슬롯(130)은 양분되기 때문에, 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz)에서는 노치 특성이 나타나지 않고, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz)에서만 노치 특성을 나타내게 된다.
도 3을 참조하면, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz)에서 반사 손실이 -10dB 이상의 값을 가져 신호가 노치 특성을 나타내는 것을 볼 수 있다. 즉, 신호의 크기가 -10dB 이상이 되면 반사 손실이 커서 신호가 수신되지 않게 되는데, 제2 동작모드에 의하면 상기 제1 저지 대역에서 노치 특성이 활성화되어 신호가 수신되지 않게 된다.
한편, 제2 스위치(150)가 온(ON)되어 제2 슬롯(130)이 보다 짧은 두 개의 슬롯으로 나뉘어진다 하더라도, 주파수 특성에는 별다른 영향이 없는 것을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제3 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. 여기서, 제3 동작모드는 제1 스위치(150)에만 DC 바이어스를 인가한 경우이다. 즉, 제1 스위치(140)는 온(ON)된 상태이고, 제2 스위치(150)는 오프(OFF)된 상태이다.
상기 제3 동작모드에 의하면, 제2 슬롯(130)의 형상 및 특성은 그대로 유지되나 제1 슬롯(120)은 양분되기 때문에, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz)에서는 노치 특성이 나타나지 않고, 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz)에서만 노치 특성을 나타내게 된다.
도 4를 참조하면, 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz)에서 반사 손실이 -10dB 이상의 값을 가져 노치 특성을 나타내는 것을 볼 수 있다. 즉, 신호의 크기가 -10dB 이상이 되면 반사 손실이 커서 신호가 수신되지 않게 되는데, 제3 동작모드에 의하면 상기 제2 저지 대역에서 노치 특성이 활성화되어 신호가 수신되지 않게 된다.
한편, 제1 스위치(140)가 온(ON)되어 제1 슬롯(120)이 보다 짧은 두 개의 슬롯으로 나뉘어진다 하더라도, 주파수 특성에는 별다른 영향이 없는 것을 볼 수 있다.
도 5는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제4 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1 동작모드는 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150) 모두에 DC 바이어스를 인가한 경우이다. 즉, 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)가 모두 온(ON)된 상태이다.
상기 제4 동작모드에 의하면, 제1 슬롯(120) 및 제2 슬롯(130)이 모두 양분되기 때문에, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz) 및 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz) 중 어느 대역에서도 노치 특성을 나타내지 않게 된다.
도 5를 참조하면, 제1 저지 대역(3.6 ~ 4.3GHz) 및 제2 저지 대역(5.15 ~ 5.825GHz) 중 어느 대역에서도 노치 특성이 나타나지 않는 것을 볼 수 있다. 즉, 모든 주파수 대역에서 신호가 잘 수신됨을 확인할 수 있다.
한편, 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)가 온(ON)되어 제1 슬롯(120) 및 제2 슬롯(130)이 각각 보다 짧은 두 개의 슬롯으로 나뉘어진다 하더라도, 주파수 특성에는 별다른 영향이 없는 것을 볼 수 있다.
도 6은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나를 나타낸 사진으로, 여기서 기판의 크기는 30×29 mm2 으로 제작하였다.
도 7은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 E-플레인(E-Plane)에 있어서 방사 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 H-플레인(H-Plane)에 있어서 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, E-플레인(E-Plane)에서의 방사 패턴 및 H-플레인(H-Plane)에서의 방사 패턴이 모든 동작 모드(제1 내지 제4 동작모드)에서 전방향(Omni-directional) 특성을 나타냄을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 UWB 안테나가 모든 방향에서 송/수신이 가능해야한다는 초광대역 안테나의 무지향성이라는 조건을 만족함을 의미한다.
한편, 여기서는 제1 슬롯(120) 및 제2 슬롯(130)에 각각 제1 스위치(140) 및 제2 스위치(150)가 연결 형성되어, 각 슬롯에 따른 주파수 대역에서 선택적으로 노치 특성이 나타나도록 하였으나, 상기 제1 슬롯(120) 및 제2 슬롯(130) 중 어느 하나의 슬롯에만 스위치를 형성할 수도 있다. 이 경우, 스위치가 형성되지 않은 슬롯에 따른 주파수 대역에서의 노치 특성은 고정화된다.
그리고, 서로 다른 주파수 대역에서 노치 특성을 나타내도록 적어도 하나 이상의 슬롯을 상기 방사체(110) 내에 상호 이격하여 형성할 수 있고, 이때 모든 슬롯에 스위치를 연결하여 해당 주파수 대역에서 선택적으로 노치 특성이 나타나도록 할 수 있다.
또한, 서로 다른 주파수 대역에서 노치 특성을 나타내도록 적어도 하나 이상의 슬롯을 상기 방사체(110) 내에 상호 이격하여 형성하고, 여러 개의 슬롯 중 적어도 하나 이상의 슬롯에 스위치를 연결하여 해당 주파수 대역에서 선택적으로 노치 특성이 나타나도록 할 수 있으며, 이 외에도 다양한 형태와 방식으로 변경하여 사용할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제1 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제2 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제3 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 제4 동작모드에 따른 반사 손실을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나를 나타낸 사진.
도 7은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 E-플레인(E-Plane)에 있어서 방사 패턴을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 선택적 노치 특성을 갖는 안테나의 H-플레인(H-Plane)에 있어서 방사 패턴을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 110 : 방사체
120 : 제1 슬롯 130 : 제2 슬롯
140 : 제1 스위치 150 : 제2 스위치
160 : 제1 DC 블럭 170 : 제2 DC 블럭
180 : CPW 급전부 190 : 접지부

Claims (16)

  1. 기판 상에 형성되는 방사체;
    상기 방사체 내에 형성되고, 제1 주파수 대역에서 노치 특성을 갖도록 하는 제1 슬롯;
    상기 방사체 내에 상기 제1 슬롯과 이격되어 형성되고, 제2 주파수 대역에서 노치 특성을 갖도록 하는 제2 슬롯;
    상기 제1 슬롯에 형성되고, 상기 제1 주파수 대역에서 노치 특성의 활성화 여부를 결정하는 제1 스위치;
    상기 제2 슬롯에 형성되고, 상기 제2 주파수 대역에서 노치 특성의 활성화 여부를 결정하는 제2 스위치; 및
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 DC 바이어스에 따라 온(On)/오프(Off) 동작을 하며, 상기 제1 슬롯의 양단에서 연장되어 형성되고, 상기 제1 스위치가 상기 DC 바이어스에 따라 온/오프 동작하도록 하는 제1 DC 블럭과, 상기 제2 슬롯의 양단에서 연장되어 형성되고, 상기 제2 스위치가 상기 DC 바이어스에 따라 온/오프 동작하도록 하는 제2 DC 블럭을 포함하며,
    상기 제1 스위치의 오프 동작에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나고, 상기 제1 스위치의 온 동작에 의해 상기 제1 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나지 않으며, 상기 제2 스위치의 오프 동작에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나고, 상기 제2 스위치의 온 동작에 의해 상기 제2 주파수 대역에서 노치 특성이 나타나지 않는, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는,
    각각 상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 중앙에 형성되는, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는,
    PIN 다이오드, 제너 다이오드 또는 쇼트키 다이오드 중에서 선택되는, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역은 3.6 ~ 4.3GHz 이고, 상기 제2 주파수 대역은 5.15 ~ 5.825GHz 인, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방사체는 반원형의 형상으로 이루어지는, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯은 아치 형상으로 이루어지는, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성되고, 상기 방사체에 급전하는 코플라나 도파관(Coplanar Waveguide : CPW) 급전부; 및
    상기 기판 상에 상기 코플라나 도파관 급전부를 사이에 두고 형성되는 접지부를 더 포함하는, 선택적 노치 특성을 갖는 안테나.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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