KR100981025B1 - 미앤더 슬롯 루프 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미앤더 슬롯 루프 안테나에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판에 설치되어 소정의 전기신호를 발생시키는 RF모듈과, 수평방향과 수직방향으로 서로 직각을 이루는 급전구조를 가지며 상기 RF모듈과 연결되어 상기 RF모듈로부터 소정의 전기신호를 전달받는 급전선 및 상기 급전선으로부터 소정의 전자기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 슬롯부를 포함하는 미앤더 슬롯 루프 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 PCB(인쇄회로기판)의 접지면인 하부면에 일정한 형태의 슬롯부를 구비함으로써 안테나가 작은 공간점유로도 낮은 공진주파수로 동작이 가능하게 되고, PCB(인쇄회로기판)의 제작시 안테나 패턴을 동시에 제작하므로 별도의 안테나 공정이 필요치 않게 되는 효과가 있다.

또한 원편파를 발생시켜 송수신시 발생하는 페딩현상을 방지하는 효과가 있다.

급전선, 슬롯부, 인쇄회로기판

Description

미앤더 슬롯 루프 안테나{MEANDER SLOT LOOP ANTENNA}

본 발명은 미앤더 슬롯 루프 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직각 형태의 급전구조를 가진 급전부와 사각형의 루프 형태를 가진 슬롯부를 구비한 미앤더 루프 안테나에 관한 것이다.

최근 휴대용 무선통신기기의 발달로 다양한 방식의 무선통신이 이루어지고 있다. 이러한 휴대용 무선통신기기에는 소형 안테나가 필수적인데, 일반적으로 소형 안테나는 일정 주파수 대역에서 변조된 신호의 시작과 끝이 되는 지점으로서 안테나 자체의 성능은 휴대용 무선통신기기 전체의 성능에 중요한 역할을 한다.

휴대용 무선통신기기의 안테나로는 외장형과 내장형으로 나눌 수 있는데, 무선통신기기가 점차 소형화되어가는 점과 기기의 디자인적인 요소를 감안하여 내장형 안테나가 선호되고 있다.

그러나 현재 사용되고 있는 내장형 안테나는 안테나실장을 위한 별도의 공정이 요구되는 불편함이 있었고, 정보의 송수신시 발생하는 페딩현상을 방지하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, PCB(인쇄회로기판)의 하부면에 일정한 형태의 슬롯부를 구비함으로써 안테나가 낮은 공진주파수로 동작되게 하고, PCB(인쇄회로기판)의 제작시 안테나 패턴을 동시에 제작하므로 별도의 안테나 공정을 필요치 않게 하며 또한 원편파를 발생시켜 송수신시 발생하는 페딩현상을 방지할 수 있도록 하는 미앤더 슬롯 루프 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적은, 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판에 설치되어 소정의 전기신호를 발생시키는 RF모듈과, 수평방향과 수직방향으로 서로 직각을 이루는 급전구조를 가지며 상기 RF모듈과 연결되어 상기 RF모듈로부터 소정의 전기신호를 전달받는 급전선과, 상기 급전선으로부터 소정의 전자기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 슬롯부를 포함하는 미앤더 슬롯 루프 안테나를 제공함으로써 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나는, 적어도 하나이상의 요철을 가지며 단절없는 사각형의 루프형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬롯부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나는, 상기 급전선의 급전구조와 수직방향인 각 슬롯에 상기 RF모듈로부터 전달받은 전기신호를 방사하는 것을 특징으로 하는 급전선을 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나는, 상기 급전선의 수직방향과 수평방향의 중심부간 거리가 원편파 발생을 위해 λ/4 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나는, 상기 급전선의 수직방향과 수평방향의 중심부에서의 전류 위상차가 90°인것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명인 미앤더 슬롯 루프 안테나는, PCB(인쇄회로기판)의 하부면에 일정한 형태의 슬롯부를 구비함으로써 안테나가 낮은 공진주파수로 동작되게 하고, PCB(인쇄회로기판)의 제작시 안테나 패턴을 동시에 제작하므로 별도의 안테나 공정이 필요치 않게 되는 효과가 있다.

또한 원편파를 발생시켜 송수신시 발생하는 페딩현상을 방지하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 상부면을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나는 부품실장부(103), 급전선(105) 및 도체판을 포함한다.

부품실장부(103)는 RF회로가 구비되어 고주파전류로 이루어진 소정의 전기신호가 상기 급전선(105)에 전달되도록 소정의 전기신호를 RF채널 주파수로 변환하여 출력하는 장치를 포함한다.

급전선(105)은 상기 인쇄회로기판(101)의 상부면 일측에 형성된 수평방향과 수직방향으로 이루어진 직각형태의 급전구조를 가지며 안테나에서 전파를 공간에 복사하는 복사소자인 후술되는 슬롯부(201)에 전기신호를 공급한다.

상기 급전선(105)은 동축선로, 코플래너 웨이브 가이드(CPW), 마이크로 스트립선로등으로 이루어지며 본 발명의 급전선(105)은 마이크로 스트립선로를 이용하는 것이 바람직하다.

보다 상세히 설명하면 상기 급전선(105)은 수평방향과 수직방향으로 이루어진 직각형태의 급전구조로서 'ㄱ'자 모양을 이루고 있으며, 수평방향(F_X)으로 흐르는 고주파전류에 의한 전계는 후술되는 슬롯부(201)중 수직방향(b)의 슬롯부(201)를 여기시키고 수직방향(F_Y)으로 흐르는 고주파전류에 의한 전계는 수평방향(a)의 슬롯부(201)를 여기시킨다.

본 발명에 따른 상기 급전선(105)의 수평방향과 수직방향을 각각 흐르는 고주파전류의 위상차는 90°이고 수평방향과 수직방향의 중심부간의 거리가 λ/4가 되는 것이 원편파 발생을 위해 바람직하다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 하부면을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 인쇄회로기판의 하부면은 도체로 만들어진 얇고 평평한 판인 접지부(203)와 상기 접지부(203)에 소정의 폭과 길이로 미앤드된 슬롯부(201)를 포함한다.

상기 접지부(203)는 인쇄회로기판(PCB)에 설치된 도체로 만들어진 얇고 편평한 도체판을 나타내고 다양한 형태의 안테나 패턴이 구현될 수 있다.

상기 슬롯부(201)는 전파를 공간에 복사하도록 설계된 구조물로서, 인쇄회로기판의 하부면에서, 상기 급전선에 대응되는 일측에 형성되고, 상기 급전선(105)에 의해 유기되는 전류에 의한 전계에 의해 전자파가 방사되도록 한다.

또한 상기 슬롯부(201)의 길이, 폭, 형상등을 조절함으로써 안테나의 공진주파수가 조절된다.

본 발명의 상기 슬롯부(201)는 가늘고 긴 단절없는 사각형의 루프형상으로 이루어지며 상기 인쇄회로기판의 하부면에 구성된 접지부(203)에 소정의 폭과 길이로 함몰되어 형성되고 적어도 하나이상의 요철을 포함한다.

도 1과 도 2를 참조하여 본 발명인 미앤더 루프 안테나의 동작원리를 설명하면 상기 부품실장부(103)에서 특정주파수대역을 통해 전송될 수 있도록 하는 전기신호를 상기 급전선(105)의 수평방향(F_X)과 수직방향(F_Y)으로 공급한다.

상기 공급된 전기신호는 상기 급전선(105)을 통해 상기 슬롯부로 방사되며 이때 상기 급전선(105)의 급전구조중 수평방향(F_X)으로 공급된 전기신호는 상기 슬 롯부중 수직방향(b)의 슬롯부를 주되게 여기시키고 수직방향(F_Y)으로 공급된 전기신호는 수평방향(a)의 슬롯부를 주되게 여기시켜 상기 슬롯부에 여기된 전계에 따라 전자파를 방사하게 된다.

상기와 같은 과정으로 인해 본 발명에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나가 적은 점유공간으로도 낮은 공진주파수에서 동작되게 되며 또한 원편파를 발생시켜 페딩현상을 방지하게 된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 모의실험시 사용된 상부면의 치수를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면 인쇄회로기판의 X축방향의 길이(L_X1)는 39.5㎜, Y축방향의 길이(L_Y1)는 76㎜, 안테나부분의 Y축 방향의 길이(A_y)는 12㎜, 급전선(105)의 X축방향의 길이(F_X)는 16㎜, 급전선(105)의 Y축방향의 길이(F_y)는 12㎜가 된다.

또한 급전점의 X축방향의 오프셋(Off_{x )}은 13.75㎜, 급전점의 Y축방향의 오프셋(Off_y)은 9㎜이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 루프 안테나의 모의실험시 사용된 하부면의 치수를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 슬릿의 X축방향 총길이(S_X1)는 27㎜, 부슬릿의 Y축방향의 총길이(S_Y1)는 7㎜, 부슬릿의 Y축 방향의 길이(S_y2)는 4㎜, 슬릿의 X축 방향 폭(W_X) 은 1㎜, 슬릿의 Y축방향 폭(W_Y)는 1㎜, 슬릿의 턴수(N)는 2개가 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 X-Y평면상에서의 방사패턴을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯루프 안테나의 Y-Z평면상에서의 방사패턴을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 X-Y-Z평면상에서의 방사패턴을 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 일실시에에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 리턴로스(return loss)를 나타낸 도면으로 공진주파수 2.44GHZ에 대해 17.42dB를 얻는다.

도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 사용주파수 대역에 따른 축비를 나타낸 도면으로 지그비(Zigbee)사용주파수 대역의 축비는 3dB이하로 나타난다.

이상에서 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있고, 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용 할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인쇄회로 기판의 상부면을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인쇄회로 기판의 하부면을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 모의실험시 사용된 상부면의 치수를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 모의실험시 사용된 하부면의 치수를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 X-Y평면상에서의 방사패턴을 나타낸 도면.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 Y-Z평면상에서의 방사패턴을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 X-Y-Z평면상에서의 방사패턴을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 일실시에에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 리턴로스(return loss)를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 미앤더 슬롯 루프 안테나의 사용 주파수 대역에 따른 축비를 나타낸 도면.

****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

101: 인쇄회로기판 103: 부품실장부

105: 급전선 201: 슬롯부

203: 접지부

Claims (5)

1. 인쇄회로기판;

   상기 인쇄회로기판의 상부면에 설치되어 소정의 전기신호를 발생시키는 RF모듈;

   상기 인쇄회로기판의 상부면 일측에 형성된 'ㄱ'자 모양의 급전구조를 가지며, 상기 RF모듈과 연결되어 상기 RF모듈로부터 소정의 전기신호를 전달받는 급전선; 및

   상기 인쇄회로기판의 하부면에서 상기 급전선에 대응되는 일측에 형성되고, 상기 급전선으로부터 소정의 전자기신호를 전달받아 전자파로 방사하는 루프형상의슬롯부를 포함하고,

   상기 급전선의 수평방향(F_X)으로 공급된 전기신호는 슬롯부중 수직방향(b)의 슬롯부로 방사되고, 상기 급전선의 수직방향(F_Y)으로 공급된 상기 전기신호는 상기 슬롯부의 수평방향(a)으로 방사되는 것을 특징으로 하는 미앤더 슬롯 루프 안테나
2. 제1항에 있어서, 상기 슬롯부는,

   적어도 하나이상의 요철을 가지며 단절없는 사각형의 루프형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미앤더 슬롯 루프 안테나.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,

   상기 급전선의 수평방향(F_X)과 수직방향(F_Y)의 중심부간 거리가 λ/4 인 것을 특징으로 하는 미앤더 슬롯 루프 안테나
5. 제4항에 있어서, 상기 급전선은

   상기 수평방향(F_X)과 수직방향(F_Y)의 급전선에 각각 흐르는 전류의 위상차가 90°인것을 특징으로 하는 미앤더 슬롯 루프 안테나.

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