KR100963123B1 - 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나 - Google Patents

Abstract

적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 기판; 상기 기판상 또는 기판으로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방사체; 상기 기판 상 또는 상기 기판으로부터 연장되어 형성되며 전기적 길이가 가변되는 아이솔레이션 엘리먼트를 포함한다. 개시된 안테나에 의하면, 가변 주파수 환경 및 주파수 재구성 환경에서 사용될 수 있으며, 주파수 환경이 변화하더라도 배열 안테나에서 방사체간의 효율적인 아이솔레이션을 확보할 수 있는 장점이 있다.

안테나, MIMO, 아이솔레이션

Description

적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나{MIMO Array Antenna for Adaptive Isolation}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 입력 및 다중 출력을 지원하는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 어레이 안테나에 관한 것이다.

멀티미디어 서비스에 대한 요구가 급증함에 따라 이동통신 시스템은 신뢰성이 있는 고속의 데이터를 전송하도록 요구되고 있다. 제한된 대역폭과 전력을 이용하는 무선 채널을 통해서 고속의 데이터 전송이 가능하려면 용량의 증가가 필수적이다. 최근에 들어 용량을 개선시키는 기술들에 대한 관심이 증가하고 있다.

무선 통신 환경은 페이딩, 음영 효과, 전파 감쇠, 잡음 및 간섭 등에 의해 수신 신호의 신뢰성이 크게 저하된다. 따라서, 고속의 데이터 통신이 가능하기 위해서는 이러한 무선 채널 특성을 극복하거나 그 성질을 이용하기 위한 대안이 필요하며, 이러한 필요성에 따라 제안된 기술이 MIMO 안테나 기술이다.

MIMO 안테나 기술은 송신기 또는 수신기에 다중 안테나를 사용하여 서로 다른 데이터를 동시에 전송함으로써 시스템의 대역폭을 더 증가시키지 않으면서 보다 고속의 데이터를 전송할 수 있는 공간적인 멀티플렉싱 기법을 사용한다.

MIMO 안테나는 복수의 방사체를 사용하는 배열 안테나 구조를 가지고 있으며, 복수개의 방사체가 사용되기 때문에 방사체 상호간에 간섭이 발생할 수 있다. 이와 같은 간섭은 방사 패턴을 왜곡시키거나 방사체간의 상호 결합 현상을 발생시킬 수 있다.

이를 방지하기 위해, MIMO 어레이 안테나에서는 각 방사체 사이에 3차원 구조의 벽을 쌓거나 기판상에 평면형 아이솔레이션(Isolation) 엘리먼트를 구비하여 방사체간의 간섭을 최소화하도록 하고 있다.

이러한 아이솔레이션 엘리먼트를 이용할 경우, 단일 주파수에서의 안테나간의 간섭은 방지될 수 있다.

그러나, 여러 주파수 대역에서 사용되거나 주파수 재구성 안테나와 같이 주파수를 가변시키는 환경에서 MIMO 어레이 안테나가 사용될 경우, 아이솔레이션 엘리먼트의 동작 주파수를 바꿀 수 없어 주파수 대역이 변할 때에는 MIMO 어레이 안테나에 구비된 아이솔레이션 엘리먼트가 제기능을 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명에서는, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 다중 주파수 환경 및 주파수 재구성 환경에서 사용될 수 있는 MIMO 어레이 안테나를 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 주파수 환경이 변화하더라도 배열 안테나에서 방사체간의 효율적인 아이솔레이션을 확보할 수 있는 MIMO 어레이 안테나를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 주파수 환경에 변화에 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 변화시켜 적응적으로 아이솔레이션을 수행할 수 있는 MIMO 어레이 안테나를 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판상 또는 기판으로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방사체; 상기 기판 상 또는 상기 기판으로부터 연장되어 형성되며 전기적 길이가 가변되는 아이솔레이션 엘리먼트를 포함하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나가 제공된다.

상기 아이솔레이션 엘리먼트는 적어도 하나의 스위치 소자를 포함할 수 있다.

상기 아이솔레이션 엘리먼트는 다수의 금속 아이솔레이션 소자들을 포함하 며, 상기 아이솔레이션 소자들은 상기 스위치 소자들에 의해 연결된다.

상기 아이솔레이션 엘리먼트는 기판상에 형성되는 슬릿이며, 상기 아이솔레이션 엘리먼트는 상기 슬릿의 양단을 전기적으로 연결하는 상기 적어도 하나의 스위치 소자를 포함할 수 있다.

상기 아이솔레이션 엘리먼트는 상기 스위치 소자의 양단에 결합되는 다수의 바이어싱 패드들 및 상기 바이어싱 패드들 및 상기 기판과 연결되는 캐패시터들을 더 포함할 수 있다.

상기 방사체는 기판과 소정 거리 이격되어 형성되는 역-F 형태의 방사체 및 역-L 형태의 방사체 및 상기 기판상에 형성되는 마이크로스트립 패치 형태의 방사체 및 모노폴 형태의 방사체를 포함할 수 있다.

고주파의 주파수가 사용될 경우 상기 스위치 소자에는 상기 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 상대적으로 짧게 하기 위한 제어 신호가 제공되고, 저주파의 주파수가 사용될 경우 상기 스위치 소자에는 상기 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 상대적으로 길게 하기 위한 제어 신호가 제공된다.

상기 스위치 소자는 다이오드 스위치, FET(Field-effect Transistor) 스위치, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 스위치 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 스위치, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 스위치 및 기계적 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판과 소정 거리 이격되어 배치되거나 상기 기판상에 형성되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방 사체; 상기 기판으로부터 연장되어 기판과 동일 평면에 형성되며, 상기 복수의 방사체간의 간접을 억제하기 위한 적어도 하나의 아이솔레이션 엘리먼트를 포함하되, 상기 아이솔레이션 엘리먼트들은 다수의 금속 바 형태의 아이솔레이션 소자들 및 상기 아이솔레이션 소자들 사이에 결합되어 상기 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 가변시키는 적어도 하나의 스위치 소자를 포함하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판상 또는 기판으로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방사체; 상기 기판 상에 슬릿 형태로 형성되며 상기 적어도 두 개의 방사체간의 간섭을 억제하기 위한 적어도 하나의 아이솔레이션 엘리먼트를 포함하되, 상기 적어도 하나의 아이솔레이션 엘리먼트는 한 방사체에서 다른 방사체로의 전류 흐름 경로를 제어하기 위한 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트를 포함하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나가 제공된다.

본 발명에 의하면, 가변 주파수 환경 및 주파수 재구성 환경에서 사용될 수 있으며, 주파수 환경이 변화하더라도 배열 안테나에서 방사체간의 효율적인 아이솔레이션을 확보할 수 있는 장점이 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 사시도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 평면도를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 어레이 안테나는 기판(100), 제1 방사체(102), 제2 방사체(104), 제1 아이솔레이션 엘리먼트(106), 제2 아이솔레이션 엘리먼트(108), 제1 단락핀(110), 제2 단락핀(112), 제1 급전핀(114) 및 제2 급전핀(116)을 포함할 수 있다.

도 1에는 MIMO 안테나로 사용할 수 있는 안테나 중 역-F 안테나(Planar Inverted F Antenna: PIFA)를 MIMO 안테나로 구현한 경우가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 안테나는 역-F MIMO 안테나는 본 발명이 적용될 수 있는 일례에 불과하다. 역-L 형태의 방사체 및 상기 기판상에 형성되는 마이크로스트립 패치 형태의 방사체 및 모노폴 형태의 방사체 등 다양한 종류의 안테나가 본 발명에 적용될 수 있으며, 설명의 편의를 위해 역-F 안테나를 예로 하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

기판(100)은 다른 구성 요소들이 결합되는 안테나 몸체로서의 역할을 하며 안테나 소자에 따라 PCB 기판, FR4 기판, 전체가 도체로 이루어진 기판 또는 상부가 금속체로 이루어진 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 스트립 패치 안테나가 MIMO 안테나 소자로 사용될 경우, 하부에 그라운드가 존재하고 상부는 방사체를 제외하면 유전체로 이루어진 PCB 기판 또는 FR4 기판 등이 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 역-F 안테나 또는 역-L 안테나가 MIMO 안테나 소자로 사용될 경우 상부가 금속체로 이루어진 기판이 사용될 수 있다.

도 1과 같이 역-F 안테나가 방사체로 사용될 경우 기판(100)의 상부는 금속으로 이루어진다.

제1 방사체(102) 및 제2 방사체(104)는 기판과 소정 거리 이격되어 기판과 평행하게 배치된다. 제1 방사체(102) 및 제2 방사체(104)는 제1 단락핀(110), 제2 단락핀(112), 제1 급전핀(114) 및 제2 급전핀(116)에 의해 지지된다.

제1 단락핀(110) 및 제2 단락핀(112)은 기판(100)과 방사체(102, 104)를 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 제1 급전핀(114) 및 제2 급전핀(116)은 외부 회로로부터 RF 신호를 방사체(102, 104)에 전달하는 기능을 한다.

제1 방사체(102) 및 제2 방사체(104)는 전도성이 있는 금속 물질로 이루어지고, 그 형태는 다양하게 설정될 수 있으며, 도 1에 도시된 사각 형상의 방사체는 일례에 불과하다. 제1 방사체(102) 및 제2 방사체(104)는 독립적으로 급전을 받고 신호를 방사한다.

제1 아이솔레이션 엘리먼트(106) 및 제2 아이솔레이션 엘리먼트(108)는 복수개의 아이솔레이션 소자(106a, 106b, 106c, 108a, 108b, 108c)로 이루어진다.

제1 아이솔레이션 엘리먼트를 구성하는 복수의 제1 아이솔레이션 소자(106a, 106b, 106c)는 전기적으로 단절되어 있으며, 각 제1 아이솔레이션 소자(106a, 106b, 106c) 사이에는 제1 스위칭 소자(106d, 106e)가 결합된다.

제2 아이솔레이션 엘리먼트를 구성하는 복수의 제2 아이솔레이션 소자(108a, 108b, 108c)는 전기적으로 단절되어 있으며, 각 제2 아이솔레이션 소자(108a, 108b, 108c) 사이에는 제2 스위칭 소자(108d, 108e)가 결합된다.

제1 아이솔레이션 엘리먼트(106) 및 제2 아이솔레이션 엘리먼트(108)는 하나의 방사체가 다른 방사체에 미치는 영향을 감쇄시키는 기능을 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 방사체(102) 및 제2 방사체(104)가 동일한 기판에 위치할 때, 각 방사체로부터 발생한 전류의 분포는 동일한 기판(100)에 존재하게 되며, 이로 인해 상대측 방사체에 까지 전류가 전파된다.

제1 아이솔레이션 엘리먼트(106) 및 제2 아이솔레이션 엘리먼트(108)는 기판(100)으로부터 연장되어 기판(100)과 전기적으로 연결되며 방사체와는 소정 거리 이격되어 소정 주파수에서 동작하는 공진기로서의 동작을 수행하게 된다.

이와 같이 공진기로서의 동작을 수행하는 제1 아이솔레이션 엘리먼트(106) 및 제2 아이솔레이션 엘리먼트(108)는 기판을 통해 상대측 방사체로 전파되는 전류가 자신으로 이동하도록 하며 따라서 한 방사체가 다른 방사체에 미치는 영향을 감쇄시키는 역할을 수행하게 된다.

도 1에는 아이솔레이션 엘리먼트의 예로 기판에서 연장되어 공진기로서의 역할을 수행하는 아이솔레이션 엘리먼트가 도시되어 있으나, 이러한 아이솔레이션 엘리먼트 이외에도 공지된 다양한 종류의 아이솔레이션 엘리먼트가 본 발명에 적용될 수 있다.

예를 들어, 두 개의 방사체 사이에 홀을 형성하여 방사체간의 간섭을 최소화하는 아이솔레이션 엘리먼트가 사용될 수도 있으며, 두 개의 방사체 사이에 2차원 또는 3차원의 금속 월을 형성하여 방사체간의 간섭을 최소화하는 아이솔레이션 엘 리먼트가 사용될 수도 있을 것이다.

이와 같이 방사체간의 간섭을 최소화하기 위한 역할을 하는 아이솔레이션 엘리먼트는 사이즈에 따라 특정 주파수에서만 동작하는 바, 종래에는 다중 대역에서 사용되거나 주파수 재구성 환경에서는 적절한 아이솔레이션 동작을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 바람직한 실시에에 따르면, 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적인 길이를 적응적으로 변화시킴으로써 다중 대역 및 주파수 재구성 환경에서도 적절한 아이솔레이션 동작이 이루어질 수 있는 MIMO 어레이 안테나가 제안된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 아이솔레이션 소자(106a, 106b, 106c) 및 제2 아이솔레이션 소자(108a, 108b, 108c)는 소자들 사이의 스위치 소자들(106d, 106e, 108d, 108e)이 결합된다.

스위칭 소자들(106d, 106e, 108d, 108e)은 온/오프 동작에 따라 전기적으로 단절된 아이솔레이션 소자들을 전기적으로 연결시키거나 단절시킴으로써 아이솔레이션 엘리먼트(106, 108)의 전체적인 전기적 길이를 가변시킨다.

예를 들어, 제1 아이솔레이션 엘리먼트(106)의 스위치 소자(106d)가 온 상태가 된 경우, 제1 아이솔레이션 엘리먼트(106)의 전기적인 길이는 스위치 소자들(106d, 106e) 모두가 오프 상태인 경우에 비해 더 길어진다. 또한, 스위치 소자들(106d, 106e) 모두가 온 상태가 될 경우 전자의 경우보다 전기적 길이가 더 길어진다.

동작 주파수가 커질 경우 스위치 소자들을 오프 상태로 제어함으로써 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 짧게 하고, 동작 주파수가 작아질 경우 스위치 소자들을 온 상태로 제어함으로써 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 길게 함으로써 주파수가 변화하는 환경에서도 아이솔레이션 동작이 적절히 이루어지도록 제어할 수 있다.

다양한 종류의 스위치 소자가 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 가변시키기 위해 사용될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 스위치, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 스위치, 기계적 스위치 등이 사용될 수 있다. 한편, 반도체 스위치는 다이오드 스위치, FET(Field-effect Transistor) 스위치, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 스위치 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 스위치 등을 포함할 수 있다.

스위치 소자들(106d, 106e, 108d, 108e)에는 온/오프 동작 제어를 위한 제어 신호가 외부 장치로부터 제공되며, 제어 신호는 가변되는 주파수에 상응한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 사시도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 평면도를 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나는 기판(300), 제1 방사체(302), 제2 방사체(304), 아이솔레이션 엘리먼트(306), 제1 단락핀(310), 제2 단락핀(312), 제1 급전핀(314) 및 제2 급전핀(316)을 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4에도 MIMO 안테나로 사용할 수 있는 안테나 중 역-F 안테나를 MIMO 안테나로 구현한 경우가 도시되어 있으며, 도 1 및 도 2와는 다른 형태의 아이솔레이션 엘리먼트가 도시되어 있다. 도 3에도 안테나 소자로 역-F MIMO 안테나가 도시되어 있으나 이는 일례에 불과하며, 다양한 종류의 안테나가 본 발명에 적용될 수 있으며, 설명의 편의를 위해 역-F 안테나를 예로 설명하기로 한다.

도 3및 도 4에서, 기판(300), 제1 방사체(302), 제2 방사체(304), 제1 단락핀(310), 제2 단락핀(312), 제1 급전핀(314) 및 제2 급전핀(316)의 기능은 도 1 및 도 2에 도시된 안테나에서의 동일 구성 요소의 기능과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와는 달리 슬롯 형태의 아이솔레이션 엘리먼트(306)가 도시되어 있다.

제1 방사체(302) 및 제2 방사체(304)는 동일한 기판(300)상에 위치하므로 각 방사체로부터 발생한 전류의 분포는 동일하게 기판상에 존재하며, 이는 각 방사체에 의해 발생되는 전류는 다른 방사체에도 영향을 미치게 된다.

기판상에 형성된 슬롯 형태의 아이솔레이션 엘리먼트(306)는 한 방사체가 다른 방사체에 영향을 주는 전자기파를 상쇄시키고 기판(300)을 통해 흐르는 전류 흐름의 경로를 상대적으로 길게 하여 다른 방사체에 미치는 영향을 감쇄시킨다.

이때, 슬릿 형태의 아이솔레이션 엘리먼트(306)의 길이는 신호 파장의 1/4로 설정되는 것이 바람직하다.

사용 주파수에 따라 아이솔레이션 엘리먼트가 적절한 전기적 길이를 가질 수 있도록 아이솔레이션 엘리먼트는 다수의 스위칭 엘리먼트(330, 332)를 포함한다. 스위칭 엘리먼트들(330, 332)은 온 상태가 될 경우 스위칭 엘리먼트들(330, 332)의 양 옆 기판을 전기적으로 도통 상태가 되도록 한다.

이와 같이 도통 상태가 될 경우, 한 방사체에서 다른 방사체로의 전류 흐름의 경로가 상대적으로 짧아지며, 스위칭 엘리먼트가 오프 상태일 경우 한 방사체에서 다른 방사체로의 전류 흐름의 경로가 상대적으로 길어진다.

안테나가 비교적 높은 주파수에서 동작하는 경우, 스위칭 엘리먼트들(330, 332)을 선택적으로 온 상태로 천이시키고, 안테나가 비교적 낮은 주파수에서 동작하는 경우 스위칭 엘리먼트들은 선택적으로 오프 상태로 천이시켜 아이솔레이션 동작이 적응적으로 수행되도록 제어하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 엘리먼트의 확대도를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 엘리먼트는 스위칭 소자(520), 제1 바이어싱 패드(522), 제2 바이어싱 패드(524), 제1 캐패시터(526) 및 제2 캐패시터(528)를 포함할 수 있다.

도 5에는 전기적인 바이어스에 따라 스위칭 동작이 수행되는 스위칭 엘리먼트가 도시되어 있으나, 이는 본 발명에 따른 스위칭 엘리먼트의 일례에 불과하며 기계적 스위치 등도 본 발명에 적용될 수 있음은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

스위치 소자(520)로는, 전술한 바와 같이, 반도체 스위치, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 스위치, 기계적 스위치 등이 사용될 수 있다. 한편, 반도체 스위치는 다이오드 스위치, FET(Field-effect Transistor) 스위치, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 스위치 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 스위치 등을 포함할 수 있다.

제1 바이어싱 패드(522) 및 제2 바이어싱 패드(524)에는 바이어스 전압이 인가되어 스위치 소자(520)의 온/오프 동작을 제어한다.

제1 캐패시터(526) 및 제2 캐패시터(528)는 제1 바이어싱 패드(522) 및 제2 바이어싱 패드(524)와 전기적으로 연결되며, DC 바이어스에 의핸 DC 전류가 기판으로 유입되는 것을 차단한다.

DC 바이어스에 의해 스위치가 동작하지 않을 경우, 바이어싱 패드(522, 524) 및 캐패시터(526, 528)는 구비되지 않아도 무방하다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나가 2.5GHz에서 동작할 때 스위치가 스위칭 엘리먼트가 온 상태(a) 및 스위칭 엘리먼트가 오프 상태(b)일 경우의 S11 파라미터 및 S21 파라미터를 도시한 도면이다. 도 6에서 파란색 라인은 S11 파라미터이며, 녹색 라인은 S21 파라미터이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 2.5GHz에서 공진은 이루어지나 공진 대역에서 S21 파라미터가 -12dB 이상인 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 6의 (b)를 참조하면, 공진 대역에서 S21 파라미터가 (a)의 경우에 비해 크게 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

즉, 안테나가 2.5GHz로 동작할 때 스위칭 엘리먼트를 오프 상태로 하여 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 길게 할 때 아이솔레이션 엘리먼트가 효과적으 로 동작하며 스위칭 엘리먼트를 온 상태로 하여 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 길게 설정할 때는 아이솔레이션 엘리먼트가 효과적으로 동작하지 않음을 확인할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나가 3.4GHz에서 동작할 때 스위치가 스위칭 엘리먼트가 온 상태(a) 및 스위칭 엘리먼트가 오프 상태(b)일 경우의 S11 파라미터 및 S21 파라미터를 도시한 도면이다. 도 7에서 파란색 라인은 S11 파라미터이며, 녹색 라인은 S21 파라미터이다.

도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 스위치가 온 상태일 경우 공진 대역에서 S21 파라미터가 -20dB 이하이나, 스위치가 오프 상태일 경우 공진 대역에서 S21 파라미터가 -20dB 이상인 것을 확인할 수 있다.

즉, 안테나가 3.4GHz에서 동작할 경우, 스위치를 온 상태로 하여 아이솔레이션 엘리먼트의 길이를 짧게 설정할 때 효과적인 아이솔레이션 동작이 수행됨을 확인할 수 있다.

상기에서는 역-F 안테나를 예로 하여, 라인 형태의 아이솔레이션 엘리먼트 및 슬롯 형태의 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 스위칭 동작에 의해 가변시키는 실시예에 대해 기술하였으나, 이러한 본 발명의 사상과 범위는 다양한 방식으로 변형, 부가 및 수정이 가능할 것이다.

예를 들어, 역-F 안테나 이외에도 마이크로스트립 패치 안테나 등 다양한 형태의 안테나들이 적용될 수 있겠으며, 특정 전기적 길이를 가지는 다양항 형태의 아이솔레이션 엘리먼트들의 전기적 길이가 본 발명의 사상에 따라 가변 가능할 것 이다.

따라서, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 사시도를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 평면도를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 사시도를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 아이솔레이션을 위한 MIMO 어레이 안테나의 평면도를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 엘리먼트의 확대도를 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나가 2.5GHz에서 동작할 때 스위치가 스위칭 엘리먼트가 온 상태(a) 및 스위칭 엘리먼트가 오프 상태(b)일 경우의 S11 파라미터 및 S21 파라미터를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나가 3.4GHz에서 동작할 때 스위치가 스위칭 엘리먼트가 온 상태(a) 및 스위칭 엘리먼트가 오프 상태(b)일 경우의 S11 파라미터 및 S21 파라미터를 도시한 도면.

Claims (12)

1. 기판;

   상기 기판상 또는 기판으로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방사체;

   상기 기판 상 또는 상기 기판으로부터 연장되어 형성되며 전기적 길이가 가변되는 아이솔레이션 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 아이솔레이션 엘리먼트는 적어도 하나의 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
3. 제2항에 있어서,

   상기 아이솔레이션 엘리먼트는 다수의 금속 아이솔레이션 소자들을 포함하며, 상기 아이솔레이션 소자들은 상기 스위치 소자들에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
4. 제2항에 있어서,

   상기 아이솔레이션 엘리먼트는 기판상에 형성되는 슬릿이며, 상기 아이솔레 이션 엘리먼트는 상기 슬릿의 양단을 전기적으로 연결하는 상기 적어도 하나의 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
5. 제4항에 있어서,

   상기 아이솔레이션 엘리먼트는 상기 스위치 소자의 양단에 결합되는 다수의 바이어싱 패드들 및 상기 바이어싱 패드들 및 상기 기판과 연결되는 캐패시터들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
6. 제1항에 있어서,

   상기 방사체는 기판과 소정 거리 이격되어 형성되는 역-F 형태의 방사체, 역-L 형태의 방사체, 상기 기판상에 형성되는 마이크로스트립 패치 형태의 방사체 및 모노폴 형태의 방사체 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
7. 제2항에 있어서,

   고주파의 주파수가 사용될 경우 상기 스위치 소자에는 상기 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 상대적으로 짧게 하기 위한 제어 신호가 외부 장치로부터 제공되고, 저주파의 주파수가 사용될 경우 상기 스위치 소자에는 상기 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 상대적으로 길게 하기 위한 제어 신호가 외부 장치로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
8. 제7항에 있어서,

   상기 스위치 소자는 다이오드 스위치, FET(Field-effect Transistor) 스위치, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 스위치 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 스위치, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 스위치 및 기계적 스위치 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
9. 기판;

   상기 기판과 소정 거리 이격되어 배치되거나 상기 기판상에 형성되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방사체;

   상기 기판으로부터 연장되어 기판과 동일 평면에 형성되며, 상기 적어도 두 개의 방사체간의 간섭을 억제하기 위한 적어도 하나의 아이솔레이션 엘리먼트를 포함하되,

   상기 아이솔레이션 엘리먼트들은 다수의 금속 바 형태의 아이솔레이션 소자들 및 상기 아이솔레이션 소자들 사이에 결합되어 상기 아이솔레이션 엘리먼트의 전기적 길이를 가변시키는 적어도 하나의 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
10. 제9항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 스위치 소자에는 상기 다수의 아이솔레이션 소자들을 전기적으로 연결시키거나 단절시키는 제어 신호가 외부 장치로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
11. 기판;

    상기 기판상 또는 기판으로부터 소정 거리 이격되어 배치되며 독립적으로 급전이 이루어지는 적어도 두 개의 방사체;

    상기 기판 상에 슬릿 형태로 형성되며 상기 적어도 두 개의 방사체간의 간섭을 억제하기 위한 적어도 하나의 아이솔레이션 엘리먼트를 포함하되,

    상기 적어도 하나의 아이솔레이션 엘리먼트는 한 방사체에서 다른 방사체로의 전류 흐름 경로를 제어하기 위한 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.
12. 제11항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 스위칭 엘리먼트는,

    스위치 소자;

    상기 스위치 소자의 양단에 결합되는 제1 바이어싱 패드 및 제2 바이어싱 패드;

    일단이 상기 제1 바이어싱 패드에 연결되고 타단이 상기 기판에 결합되어 상기 기판으로의 직류 유입을 차단하는 제1 캐패시터; 및

    일단이 상기 제2 바이어싱 패드에 연결되고 타단이 상기 기판에 결합되어 상기 기판으로의 직류 유입을 차단하는 제2 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 아이솔레이션을 위한 미모 어레이 안테나.

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