KR100973489B1 - 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빔 지향각도가 조절되는 동시에 고 이득 성능을 가지는 내장형 안테나에 관한 것으로서, 서로 소정간격 이격된 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 일끝단으로부터 연장되어 대칭형의 폴디드 다이폴구조로 형성되는 제 1 방사부와, 상기 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 다른 일끝단이 하부로 소정길이 연장되어 복수개의 이격된 간격이 형성되도록 끝단이 개방된 복수개의 연장부로 이루어진 비대칭형의 폴디드 다이폴구조로 형성되는 제 2 방사부 및 상기 제 1 방사부와 제 2 방사부 사이에서 소정간격 이격되며, 대칭형의 스터브 구조로 형성되는 제 3 방사부가 일체적으로 형성된다.
따라서, 상기 제 2 방사부의 끝단이 개방된 복수개의 연장부 사이에 형성된 복수개의 이격된 간격의 위치 및 이격된 간격의 전기적인 길이에 의하여 유도되는 용량성 커플링의 양에 따라 빔의 지향각도가 조절되어 상기 내장형 안테나의 아이솔레이션 및 이득특성이 향상될 뿐만 아니라, 상기 제 3 방사부에 의하여 주파수 대역폭이 확장됨과 동시에 사이즈가 소형화 되는 효과가 있다.
빔 패턴조절, 내장형 안테나, 폴디드 다이폴, 스터브

Description

빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나{INTENNA FOR ADJUSTING BEAM DIRECTIVITY DEGREE}
본 발명은 빔 지향각도가 조절되는 동시에 고 이득 성능을 가지는 내장형 안테나에 관한 것으로서, 상기 내장형 안테나의 비대칭형의 폴디드 다이폴구조를 가지는 제 2 방사부의 제 1 및 제 3 연장부와, 제 2 및 제 3 연장부 사이의 이격된 간격의 위치 및 상기 이격된 간격에 의하여 유도되는 용량성 커플링의 양에 의하여 빔의 지향각도가 조절되어 상기 내장형 안테나의 아이솔레이션 및 이득 특성을 향상시키며, 뿐만 아니라 스터브 구조의 제 3 방사부를 더 포함함으로 인하여 상기 내장형 안테나의 주파수 대역폭의 확장과 동시에 전체적인 사이즈를 소형화 시키는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나에 관한 것이다.
현재 이동단말기는 소형화 및 경량화 되면서도 다양한 서비스 기능이 요구되며, 이러한 요구를 만족시키기 위하여 상기 이동단말기에 사용되는 내장회로 및 부품들이 소형화 되고 있는 추세에 있다.
무선 통신에서는 상기 하나의 이동단말기 내부에 WLAN, WiMAX, 블루투스 등 복수 개의 주파수대역을 사용함에 따라 다수의 안테나가 장착되거나 또는 다중 대 역을 동시에 만족할 수 있는 하나의 안테나가 장착된다.
도 1a는 종래의 내장형 안테나(10)의 구성도이고, 도 1b는 상기 도 1a에 따른 효율 특성도이며, 도 1c는 상기 도 1a에 따른 반사손실 특성도이다.
상기 내장형 안테나(10)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 또는 유전기판에 형성되어 상기 이동단말기 내부에 장착된다.
하지만, 상기 이동단말기 내부에 상기 내장형 안테나(10)를 장착하는 경우 상기 이동단말기 내부의 많은 부품이 밀집하여 배치되므로 상기 안테나가 장착되는 위치는 제한적이다.
또한, 상기 도 1b와 도 1c에 도시된 바와 같이, 빔 방향이 전계 수신 강도에 저하되는 성능을 나타낼 뿐만 아니라 상기 이동단말기 내부에 장착된 다수의 안테나에 의하여 안테나 상호간에 아이솔레이션 문제가 발생하며, 상기 이동단말기 내부의 그라운드 조건에 따라서 널 포인트(null point) 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로로부터 연장되어 대칭형의 폴디드 다이폴 구조를 나타내는 제 1 방사부와, 상기 제 1 방사부의 상기 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 끝단으로부터 소정길이 연장되어 비대칭형의 폴디드 다이폴 구조를 나타내는 제 2 방사부로 이루어진 내장형 안테나는, 상기 제 2 방사부의 제 1 및 제 3 연장부와, 제 2 및 제 3 연장부 사이의 이격된 간격의 위치 및 상기 이 격된 간격으로부터 유도되는 용량성 커플링의 양에 의하여 빔 지향각도가 조절되어 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나는 보다 향상된 아이솔레이션 및 이득 특성을 제공하는데 있다.
또한, 상기 제 1 방사부 및 제 2 방사부 사이에 소정간격 이격되어 형성된 스터브 구조의 제 3 방사부에 의하여 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나의 주파수 대역폭의 확장 및 안테나의 전체적인 사이즈를 소형화시킬 수 있는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나는, 서로 소정간격 이격된 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 일끝단이 연장되고 그 일끝단이 접속되어 대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성되는 제 1 방사부와 상기 제 1 방사부의 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 다른 일끝단으로부터 하부로 소정길이 연장되어 그 각각의 끝단이 접속되지 않고 복수개의 이격된 공간을 형성하는 끝단이 개방된 복수개의 연장부로 이루어진 비대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성되는 제 2 방사부가 일체적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나는, 비대칭형의 다이폴 구조의 상기 제 2 방사부를 구성하는 제 1 및 제 3 연장부와, 제 2 및 제 3 연장부 사이의 이격된 간격의 위치 및 상기 이격된 간격으 로부터 유도되는 용량성 커플링의 양으로 빔 지향각도의 조절이 가능하며, 아이솔리에션 및 이득특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 제 1 방사부와 제 2 방사부 사이에 소정간격 이격되어 형성된 스터브 구조의 제 3 방사부에 의하여 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나는 주파수 대역폭이 확장됨과 동시에 상기 안테나의 사이즈가 소형화 되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명에 따른 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나(100)의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나(100)는 대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성된 제 1 방사부(110)와 상기 제 1 방사부(110)의 하부에 연장되어 복수개의 이격된 간격(A, B)이 형성되도록 끝단이 개방된 복수개의 연장부(121, 122, 123)가 비대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성된 제 2 방사부(120) 및 상기 제 1 방사부(110)와 제 2 방사부(120) 사이에서 소정간격 이격되어 소정길이의 스터브 구조로 형성된 제 3 방사부(130)가 일체적으로 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 제 1 방사부(110)는 서로 소정간격 이격된 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112) 각각의 일끝단이 대칭형의 폴디드 다이폴 구조를 형성하며 연장되어 그 일끝단이 접속된 대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성된 다.
상기 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112)는 소정길이를 가지며, 서로 소정간격 이격되어 대칭된다.
상기 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112) 각각의 일끝단을 서로 반대방향으로 소정길이 연장하고, 그 연장된 각각의 일끝단을 다시 상부로 절곡하여 소정길이 연장하며, 상기 상부로 연장된 각각의 일끝단이 서로 접속되도록 절곡 연장하여 방사되는 부분을 2 중으로 형성시킨 폴디드 구조의 폴디드 방사부(113)를 형성한다.
즉, 상기 제 1 방사부(110)는 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112)와 폴디드 방사부(113)가 대칭형의 폴디드 다이폴 구조를 형성한다.
또한, 상기 제 1 방사부(110)는 0.5λ의 전기적인 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 방사부(120)는 상기 제 1 방사부(110)의 상기 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112) 각각의 다른 일끝단이 하부로 소정길이 연장되고, 그 연장된 각각의 다른 일끝단이 서로 반대방향으로 소정길이 연장되어 개방된 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)를 형성한다.
또한, 상기 제 1 연장부(121)와 제 2 연장부(122)의 개방된 끝단으로부터 소정간격 이격되어 상기 제 1 및 제 2 연장부(121, 122)의 개방된 끝단 사이를 연장하는 양끝단이 개방된 소정길이의 제 3 연장부(123)로 이루어진다.
즉, 상기 제 2 방사부(120)는 상기 제 1 방사부(110)의 제 1 및 제 2 마이크 로스트립선로(111, 112)로부터 연장되어 그 끝단이 개방된 제 1 및 제 2 연장부(121, 122)와, 상기 제 1 및 제 2 방사부(121, 122) 개방된 끝단 사이를 연장하는 제 3 연장부(123)가 비대칭형의 폴디드 다이폴 구조를 형성한다.
또한, 상기 제 2 방사부(120)는 상기 제 1 및 제 3 연장부(121, 123) 사이에 소정간격 이격된 제 1 이격간격(A)과, 상기 제 2 및 제 3 연장부(122, 123) 사이에 소정간격 이격된 제 2 이격간격(B)이 형성된다.
특히, 상기 제 2 방사부(120)에 형성된 상기 제 1 및 제 2 이격간격(A, B) 및 제 1 및 제 2 이격간격(A, B) 위치는 상기 제 1 , 제 2 및 제 3 연장부(121, 122, 123)의 전기적인 길이를 변화시킴으로써 조절된다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112) 중 어느 하나의 소정위치에 동축케이블을 연결함으로써 상기 내장형 안테나(100)는 급전된다.
일례로, 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나(100)는 상기 제 1 마이크로스트립(111)의 소정위치에 상기 동축케이블에 의한 급전점(140)이 형성된다.
이와 같이, 상기 제 2 방사부(120)에 형성된 상기 제 1 및 제 2 이격간격(A, B) 및 제 1 및 제 2 이격간격(A, B) 위치에 의하여 유도되는 용량성 커플링의 양을 조절하여 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나(100)는 보다 향상된 아이솔레이션 및 이득 특성을 가진다.
따라서, 상기 제 3 연장부(123)의 전기적인 길이는 0.21λ ~ 0.28λ의 길이를 가진다. 상기 제 1 및 제 2 이격간격(A, B)의 전기적인 길이는 0.0064λ로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제3 연장부(123)는 좌, 우 패턴이 바뀐 구조도 가능하다. 즉, 상기 제3 연장부(123)를 포함하는 제2 방사부(120)는 중심을 기준으로 좌우 대칭인 구조도 가능하기 때문에, 도 2a에 왼측으로 형성된 제 1 이격간격(A)인 제 1 슬롯이 오른측으로, 도 2a에 오른측으로 형성된 제 2 이격간격(B)인 제 2 슬롯이 왼측으로 형성되는 것이 가능하다.
상기 제 3 연장부(123)는, 도 2a에는 도시되어 있지 않지만, 1개의 슬롯이 추가적으로 형성될 수도 있고, 복수개의 슬롯(즉, 2개의 슬롯 또는 3개의 슬롯 등)이 추가적으로 형성될 수도 있다.
상기 제 3 방사부(130)는 상기 제 1 방사부(110)와 제 2 방사부(120) 사이에서 상기 제 1 및 제 2 방사부(110, 120) 각각과 소정간격 이격되어 서로 대칭구조를 이루는 스터브 구조로 형성되는 제 3 방사부(130)가 더 포함되어 일체적으로 형성된다.
즉, 상기 제 1 방사부(110)와 제 2 방사부(120) 사이의 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로(111, 112) 각각의 소정부분으로부터 분기되어 일정한 폭으로 소정길이 연장되며, 끝단이 개방된 스터브 구조 제 3 마이크로스트립선로(131)와 제 4 마이크로스트립선로(132)가 대칭구조로 형성된다.
또한, 제 3 및 제 4 마이크로스트립선로(131, 132)는 상기 제 1 방사부(110)의 폴디드 방사부(113)와 평행하게 형성된다.
게다가, 상기 제 3 방사부(130)를 더 포함하여 형성함으로 인하여 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나(100)의 주파수 대역폭이 확장될 뿐만 아니라 전체적인 사이즈가 소형화 된다.
또한, 상기 제 3 및 제 4 마이크로스트립선로(131, 132) 각각의 전기적인 길이는 0.2λ ~ 0.25λ인 것이 바람직하다.
도 2b는 본 발명에 따른 상기 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나(100)가 노트북 컴퓨터(200)에 적용된 상태도이다.
도시된 바와 같이, 상기 내장형 안테나(100)는 상기 제 2 방사부(120)와 제 3 방사부(130) 사이의 점선(C-C')을 따라 접힌 상태로 노트북 컴퓨터(200)의 LCD 프레임부의 소정위치에 장착되기 때문에 유연성을 가지는 FPCB로 형성된다.
즉, 상기 내장형 안테나(100)의 제 1 방사부(110)와 제 3 방사부(130)가 상기 LCD 프레임부의 LCD와 동일한 면상에 위치하고, 상기 내장형 안테나(100)의 제 2 방사부(120)는 상기 LCD 프레임부의 측부면상에 위치한다.
도 3a는 상기 도 2a의 빔 지향각도에 따른 효율을 나타내는 그래프이고, 도 3b는 상기 도 2a에 따른 반사손실 및 아이솔레이션 특성도이며, 도 3c는 도 2a에 도시된 내장형 안테나의 제2 방사부의 제3 연장부에 형성되는 슬롯의 개수에 의한 빔 지향 각도에 따른 효율 특성도이다.
상기 도 3a의 효율 그래프는 종래기술인 상기 도 1b의 효율 그래프와 비교하여 빔의 지향각도가 우수한 성능으로 조절 되었으며 동시에 이득 특성이 향상되었음을 나타낸다.
또한, 상기 도 1c에 도시된 바와 같이, 종래의 내장형 안테나의 반사손실은 -4dB ~ -18dB, 아이솔레이션은 -8dB ~ -22dB으로 주파수 대역폭 및 아이솔레이션 특성을 가진다.
따라서, 상기 도 3c에 도시된 바와 같이, 반사손실은 -11dB ~ -24dB, 아이솔레이션은 -50dB ~ -65dB으로 종래기술에 따른 상기 도 1c와 비교하여 대역폭 및 아이솔레이션 특성이 현저히 개선되었음을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.
도 1a는 종래의 내장형 안테나의 구성도.
도 1b는 도 1a에 따른 효율 특성도.
도 1c는 도 1a에 따른 반사손실 특성도.
도 2a는 본 발명에 따른 내장형 안테나의 구성도.
도 2b는 본 발명의 내장형 안테나가 노트북에 적용된 상태도.
도 3a는 도 2a에 따른 효율 특성도.
도 3b는 도 2a에 따른 반사손실 및 아이솔레이션 특성도.
도 3c는 도 2a에 도시된 내장형 안테나의 제2 방사부의 제3 연장부에 형성되는 슬롯의 개수에 의한 빔 지향 각도에 따른 효율 특성도.
** 주요 도면부호에 대한 설명 **
10 : 종래의 내장형 안테나
11 : 방사부
100 : 내장형 안테나 200 : 노트북 컴퓨터
110 : 제 1 방사부 111 : 제 1 마이크로스트립선로
112 : 제 2 마이크로스트립선로 113 : 폴디드 방사부
120 : 제 2 방사부 121 : 제 1 연장부
122 : 제 2 연장부 123 : 제 3 연장부
130 : 제 3 방사부 131 : 제 3 마이크로스트립선로
132 : 제 4 마이크로스트립선로 140 : 급전점
A : 제 1 이격간격 B : 제 2 이격간격

Claims (6)

  1. 서로 소정간격 이격된 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 일끝단이 연장되고 그 일끝단이 접속되어 대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성되는 제 1 방사부와;
    상기 제 1 방사부의 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 다른 일끝단으로부터 하부로 소정길이 연장되어 그 각각의 끝단이 접속되지 않고 복수개의 이격된 간격이 형성되며 상기 복수개의 이격된 간격에 의하여 인접하여 배치된 상호간에 서로 용량성 커플링이 유도되도록 끝단이 개방된 적어도 셋 이상의 연장부로 이루어진 비대칭형의 폴디드 다이폴 구조로 형성되는 제 2 방사부;가 일체적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 제 2 방사부는,
    상기 제 1 방사부의 제 1 및 제 2 마이크로스트립선로 각각의 다른 일끝단이 하부로 소정길이 연장되고, 그 연장된 끝단이 소정형상을 가지며 서로 반대방향으로 연장되어 개방된 제 1 연장부 및 제 2 연장부와;
    상기 제 1 연장부 및 제 2 연장부의 개방된 끝단으로부터 소정간격 이격되어 용량성 커플링이 유도되도록 상기 제 1 연장부와 제 2 연장부 각각의 끝단 사이에서 양단이 개방되어 소정길이 연장된 제 3 연장부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 3 연장부는 복수개의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나.
  4. 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 1 및 제 3 연장부 각각의 개방된 끝단 사이에 제 1 이격간격이 형성되고, 상기 제 2 및 제 3 연장부 각각의 개방된 끝단 사이에 제 2 이격간격이 형성되며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 연장부의 전기적인 길이의 변화에 의하여 상기 제 1 및 제 2 이격간격 및 제 1 및 제 2 이격간격의 위치가 변화되어 유도되는 용량성 커플링의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나.
  5. 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 1 방사부와 제 2 방사부 사이의 제 1 마이크로스트립선로의 소정부분으로부터 분기되어 일정한 폭으로 소정길이 연장되며 끝단이 개방된 스터브 구조의 제 3 마이크로스트립선로와;
    상기 제 1 방사부와 제 2 방사부 사이의 제 2 마이크로스트립선로의 소정부분으로부터 분기되어 일정한 폭으로 소정길이 연장되며 끝단이 개방된 스터브 구조의 제 4 마이크로스트립선로;로 이루어지는 제 3 방사부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 제 1 방사부와 제 3 방사부는 노트북 컴퓨터 LCD 프레임부의 LCD와 동일한 면상의 소정부분에 위치하고, 상기 제 2 방사부는 상기 LCD 프레임부의 측부면상에 위치하도록 상기 제 2 방사부와 제 3 방사부 사이가 절곡되어 장착되는 것을 특징으로 하는 빔 지향각도가 조절되는 내장형 안테나.
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