KR101015557B1

KR101015557B1 - Micromini multiband antenna and manufacturing method, and usb dongle device with built-in antenna

Info

Publication number: KR101015557B1
Application number: KR1020090106037A
Authority: KR
Inventors: 황금철; 김한별
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-02-17

Abstract

PURPOSE: A micro multiband antenna is provided to simplify the manufacturing process by reducing the size and the volume of the multiple bandwidth antenna. CONSTITUTION: A dielectric substrate(D) secures the various kinds of electronic elements. A ground plane(B) is formed on a first side of the dielectric substrate. A radiation patch part(A) comprises a radiation patch, a stub, and one or more patterns. A probe power supplier(C) is electrically connected to a ground surface(B) on one end of the radiation patch.

Description

Micromini multiband antenna and manufacturing method, and USB dongle device with built-in antenna

본 발명은 다중 대역 안테나에 관한 것으로, 특히, 초소형 다중 대역 안테나 및 그 제조 방법, 안테나 내장형 USB 동글 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to multiband antennas, and more particularly, to a microminiature multiband antenna, a method for manufacturing the same, and a built-in antenna USB dongle device.

안테나는 무선통신을 위해서, 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유지시키기 위해 공중에 가설한 도선으로서, 송수신을 위해 전자파를 공간으로 보내거나 받기 위한 장치이다.An antenna is a conductor laid in the air to efficiently radiate radio waves in a space for radio communication or to maintain an electromotive force efficiently by radio waves, and is an apparatus for transmitting or receiving electromagnetic waves to a space for transmission and reception.

안테나는 사용하는 주파수에 따라 모양이 여러 가지로 달라지는데, 안테나가 효율적으로 동작하도록 안테나를 사용하고자 하는 주파수로 공진시키게 된다. 하지만, 세계적으로 다양한 무선통신 표준이 존재하며, 각각은 상이한 주파수 대역을 사용하므로 하나의 단말기로 이들 모두의 주파수 대역에서 이용하기 위해서는 안테나가 다수의 공진 주파수를 가져야 한다. 특히, PCS(Personal Communication System) 단말기, UMPC(Ultra-Mobile PC)와 같은 핸드헬드 단말기가 급속도로 보급됨에 따라서 다중 대역을 커버할 수 있으면서도 소형화 및 경량화된 안테나에 대한 수요가 급증하고 있는 추세이다.The antenna varies in shape depending on the frequency used. The antenna is resonated at a frequency to be used for the antenna to operate efficiently. However, there are various wireless communication standards in the world, and since each uses a different frequency band, an antenna must have a plurality of resonant frequencies in order to use them in all of them in one frequency band. In particular, as handheld terminals such as personal communication system (PCS) terminals and ultra-mobile PCs (UMPCs) are rapidly spreading, demand for miniaturized and lightweight antennas, which can cover multiple bands, is rapidly increasing.

특히, 최근에는 전용 통신 단말기뿐만 아니라, PDA, 노트북 컴퓨터, 네비게이션 장치등과 같은 일반적인 휴대용 전자 기기들이 USB(Universal Serial Bus)포트를 통해서 유무선 통신이 가능하게 되었으며, 사용자는 무선 통신을 위해서 휴대용 전자 기기의 USB 포트에, 무선 통신이 가능한 USB 동글(Dongle) 장치를 결합시켜 무선 네트워크에 접속하거나, 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting)을 시청할 수 있다. 즉, 사용자는 USB동글 장치로 구현되는 데이터 송수신 장치를 이용하여 WiBro, 블루투스(Bluetooth), WLAN, WiMAX 및 위성 DMB등의 서비스를 이용할 수 있게 되었다.In particular, in recent years, as well as dedicated communication terminals, general portable electronic devices such as PDAs, notebook computers, navigation devices, and the like have been enabled for wired and wireless communication through a USB (Universal Serial Bus) port. A USB dongle device capable of wireless communication can be connected to a USB port of the to connect to a wireless network or watch digital multimedia broadcasting. In other words, the user can use services such as WiBro, Bluetooth, WLAN, WiMAX, and satellite DMB by using a data transmission / reception device implemented as a USB dongle device.

그러나, WiBro, WLAN, WiMAX, 블루투스 및 위성 DMB등의 서비스는 이용하는 주파수 대역이 서로 상이하여, 다양한 주파수의 무선 신호를 송수신할 수 있는 다중 대역의 USB 동글 장치가 요구되는 실정이다.However, since services such as WiBro, WLAN, WiMAX, Bluetooth, and satellite DMB are different from each other, a multi-band USB dongle device capable of transmitting and receiving wireless signals of various frequencies is required.

종래에, 이러한 다중 대역의 신호 송수신 장치 및 이러한 송수신 장치에 이용되는 다중 대역을 가지는 안테나 구조들이 제안되었다. 그러나, 종래의 이러한 안테나 구조들은 USB 동글 장치에 비하여 상대적으로 대규모인 전용 통신 단말기에 최적화되도록 설계되었으므로, 소형의 USB 동글 장치에 적용하기는 어렵다.In the past, such multi-band signal transceivers and antenna structures having multiple bands used for such transceivers have been proposed. However, these conventional antenna structures are designed to be optimized for a relatively large dedicated communication terminal compared to the USB dongle device, and thus, it is difficult to apply them to a small USB dongle device.

또한, 종래의 다중 대역의 안테나 구조를 USB 동글 장치에 적용하기 위해서는 소형화가 필수적인데, 종래의 안테나 구조를 작은 USB 동글 장치에 형성하기 위해서는 USB 동글 장치의 기판 양면 및 측면에 안테나 패턴을 형성해야 하는데, 이는 추가적인 제조 공정이 소요되므로, 제조 단가가 과도하게 증가하는 문제가 발생 한다. In addition, miniaturization is essential for applying a conventional multi-band antenna structure to a USB dongle device, but in order to form a conventional antenna structure on a small USB dongle device, an antenna pattern must be formed on both sides and sides of a substrate of the USB dongle device. This requires additional manufacturing processes, resulting in excessive manufacturing costs.

또한, 종래의 다중 대역 안테나 구조를 동일한 비율로 축소하는 경우, 동일한 성능을 나타낼 것이라는 예상과 달리, 공진 주파수 및 대역폭이 변경되는 것을 알 수 있다.In addition, when the conventional multi-band antenna structure is reduced at the same ratio, it can be seen that the resonance frequency and bandwidth are changed, unlike the expectation that the same performance will be achieved.

특히, USB 동글 장치에 포함된 다양한 전자 부품들의 공통 그라운드로서 이용되는 접지면의 크기가 대략 19 mm * 45 mm의 크기임을 감안하면, 실제로 안테나 복사 패치의 크기가 19 mm * 5 mm정도의 크기로 형성되어야 하므로, 종래의 대형 안테나 구조를 동일한 비율로 축소하는 것 자체가 불가능하므로, USB 동글 장치에 적용될 수 있는 새로운 구조의 다중 대역 안테나가 요구되는 실정이다.In particular, considering that the size of the ground plane used as a common ground for the various electronic components included in the USB dongle device is approximately 19 mm * 45 mm, the size of the antenna radiation patch is actually 19 mm * 5 mm. Since it is impossible to reduce the conventional large antenna structure by the same ratio because it must be formed, there is a need for a multi-band antenna of a new structure that can be applied to the USB dongle device.

본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 크기 및 부피를 최소화할 수 있고, 제조 공정이 단순한 초소형 다중 대역 안테나를 제공하는 데 있다.The first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a miniature multi-band antenna that can minimize the size and volume, and the manufacturing process is simple.

본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기의 초소형 다중 대역 안테나가 적용된 통신 장치인 안테나 내장형 USB 동글 장치를 제공하는 데 있다.The second technical problem to be achieved by the present invention is to provide an antenna-embedded USB dongle device which is a communication device to which the ultra-small multi-band antenna is applied.

본 발명이 이루고자 하는 세 번째 기술적 과제는 크기 및 부피를 최소화할 수 있고, 제조 공정이 단순한 초소형 다중 대역 안테나의 제조 방법을 제공하는 데 있다.The third technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a miniature multi-band antenna that can minimize the size and volume, the manufacturing process is simple.

본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 제1면에 형성된 접지면; 하나 이상의 패턴을 포함하여 상기 제1면의 나머지 공간에 형성된 모노폴 안테나인 복사 패치; 상위 공진 주파수 대역의 확장을 위해 상기 복사 패치의 제1단에 연결된 스터브; 및 상기 접지면과 상기 제1단을 연결하는 프로브 급전을 포함한다.According to one or more exemplary embodiments, a micro multi-band antenna may include a dielectric substrate; A ground plane formed on the first surface of the dielectric substrate; A radiation patch which is a monopole antenna formed in the remaining space of the first surface including one or more patterns; A stub connected to the first end of the radiation patch for extending an upper resonant frequency band; And a probe feed connecting the ground plane and the first end.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 제1면에 형성된 접지면; 하나 이상의 패턴을 포함하여 상기 제1면의 나머지 공간과 대칭인 제2면에 상기 나머지 공간과 동일한 면적 내에 형성된 모노폴 안테나인 복사 패치; 상위 공진 주파수 대역의 확장을 위해 상기 복사 패치의 제1단에 연결된 스터브; 및 상기 접지면과 상기 제1단을 연결하는 프로브 급전 를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a micro multi-band antenna includes a dielectric substrate; A ground plane formed on the first surface of the dielectric substrate; A radiation patch which is a monopole antenna formed in the same area as the remaining space on a second surface symmetrical with the remaining space of the first surface including one or more patterns; A stub connected to the first end of the radiation patch for extending an upper resonant frequency band; And a probe feed connecting the ground plane and the first end.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 내장형 USB 동글 장치는 접지면을 공통 그라운드로 사용하는 USB 동글용 부품들을 포함하는 장치에 있어서, 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 제1면에 형성된 접지면; 하나 이상의 패턴을 포함하여 상기 제1면의 나머지 공간에 형성된 모노폴 안테나인 복사 패치; 상위 공진 주파수 대역의 확장을 위해 상기 복사 패치의 제1단에 연결된 스터브; 및 상기 접지면과 상기 제1단을 연결하는 프로브 급전을 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an antenna-embedded USB dongle device includes a device for USB dongle using a ground plane as a common ground, comprising: a dielectric substrate; A ground plane formed on the first surface of the dielectric substrate; A radiation patch which is a monopole antenna formed in the remaining space of the first surface including one or more patterns; A stub connected to the first end of the radiation patch for extending an upper resonant frequency band; And a probe feed connecting the ground plane and the first end.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나 제조 방법은 유전체 기판의 제1면에 접지면을 형성하는 단계; 상기 제1면의 나머지 공간에 하나 이상의 패턴을 포함하는 복사 패치를 형성하고, 상기 복사 패치의 제1단에 상위 공진 주파수 대역이 확장되도록 스터브를 추가하는 단계; 및 상기 접지면과 상기 제1단을 프로브 급전으로 연결하는 단계를 포함한다.In addition, the method for manufacturing a micro multi-band antenna according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming a ground plane on the first surface of the dielectric substrate; Forming a radiation patch including at least one pattern in the remaining space of the first surface, and adding a stub to the first end of the radiation patch so that an upper resonant frequency band is extended; And connecting the ground plane and the first end by probe feeding.

본 발명의 실시 예들에 의하면, 다중 대역 안테나의 크기 및 부피를 크게 줄일 수 있고, 넓은 대역폭을 제공하여 다양한 무선 서비스에 적합하고, 제조 공정이 간단하여 제조 비용을 절감할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to greatly reduce the size and volume of the multi-band antenna, to provide a wide bandwidth is suitable for a variety of wireless services, and the manufacturing process is simple to reduce the manufacturing cost.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하기로 한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나를 도시한 것이다.1A illustrates a micro multi-band antenna according to an embodiment of the present invention.

복사 패치부(A)는 유전체 기판(D)의 한쪽 면에 형성된 모노폴(Monopole) 안테나인 복사 패치와 상위 공진 주파수 대역의 확장을 위해 복사 패치의 한 쪽 끝에 연장된 스터브(Stub)를 포함한다. 복사 패치부(A)는 유전체 기판(D)의 한쪽 면에서 접지면(B)이 형성된 공간을 제외한 나머지 공간에 형성된다. 복사 패치는 하나 이상의 패턴을 포함한다. 복사 패치는 도 1a와 같이 S자형일 수도 있으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.The radiation patch A includes a radiation patch, which is a monopole antenna formed on one side of the dielectric substrate D, and a stub extending at one end of the radiation patch for extending the upper resonance frequency band. The radiation patch portion A is formed in the remaining space except the space in which the ground plane B is formed on one surface of the dielectric substrate D. FIG. The copy patch includes one or more patterns. The copy patch may be S-shaped as shown in FIG. 1A, but the present invention is not limited thereto.

접지면(B)은 복사 패치부(A)가 형성된 면과 동일한 면에 형성된다. The ground plane B is formed on the same plane as the plane on which the radiation patch A is formed.

프로브 급전(C)은 복사 패치의 한쪽 끝을 접지면(B)과 전기적으로 연결시킨다. 프로브 급전(C)은 마이크로 스트립 급전과 달리 소형화가 용이하다.The probe feed (C) electrically connects one end of the radiation patch to the ground plane (B). The probe feed C can be easily miniaturized, unlike the micro strip feed.

유전체 기판(D)은 각종 전자 부품들이 고정되는 기저 면에 해당한다.The dielectric substrate D corresponds to a base surface on which various electronic components are fixed.

도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나의 적층 구조를 도시한 것이다.1B illustrates a stacked structure of a micro multi-band antenna according to an embodiment of the present invention.

도 1b와 같은 적층 구조를 형성하기 위해, 먼저 유전체 기판(D)의 한쪽 면에 접지면(B)을 형성한다. 다음, 접지면(B)이 형성된 면의 나머지 공간에 하나 이상의 패턴을 포함하는 복사 패치(A)를 형성하고, 복사 패치(A)의 한쪽 끝에 스터브를 추가한다. 마지막으로, 접지면(B)과 복사 패치(A)의 한쪽 끝을 프로브 급전(C)으로 연결한다. 이후, 각종 전자 부품들을 유전체 기판(D)에 고정하면서 접지면(B)에 접지시킨다. 이렇게 기판(D)의 일면에만 복사 패치(A)와 접지면(B)을 형성하면, 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 절감될 수 있다.In order to form a stacked structure as shown in FIG. 1B, a ground plane B is first formed on one surface of the dielectric substrate D. FIG. Next, a radiation patch A including one or more patterns is formed in the remaining space of the plane on which the ground plane B is formed, and a stub is added at one end of the radiation patch A. FIG. Finally, one end of the ground plane (B) and the radiation patch (A) is connected to the probe feed (C). Thereafter, various electronic components are grounded to the ground plane B while being fixed to the dielectric substrate D. FIG. When the radiation patch A and the ground plane B are formed only on one surface of the substrate D in this way, the manufacturing process may be simplified and the manufacturing cost may be reduced.

도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나의 크기를 결정한 예이다.1C is an example of determining the size of an ultra-small multi-band antenna according to an embodiment of the present invention.

도 1c는 폭 19 mm , 길이 50 mm, 두께 1 mm 인 유전체 기판에 폭 19mm, 길이 45 mm인 접지면을 형성하고, 접지면이 형성되지 않은 나머지, 폭 19mm, 길이 5mm인 공간에 복사 패치를 형성한 예를 보여준다. 유전체 기판의 기판으로 상대 유전상수가 4.6, Loss tangent가 0.02인 글래시 에폭시(FR-4)를 사용할 수도 있다. 도 1c의 프로브 급전은 유전체 기판의 좌측에서 4.5 mm ~ 5 mm인 지점을 급전 포인트로 하여 50 Ohm라인의 동축 케이블로 연결한 형태이다.Figure 1c shows a 19 mm wide, 45 mm long ground plane on a 19 mm wide, 50 mm long, 1 mm thick dielectric substrate, and the radiation patch is applied to a space of 19 mm wide and 5 mm long with no ground plane formed. Show the example of formation. A glass epoxy (FR-4) having a relative dielectric constant of 4.6 and a loss tangent of 0.02 may be used as the substrate of the dielectric substrate. The probe feeding in FIG. 1C is a form connected by a 50 Ohm line coaxial cable with a feeding point of 4.5 mm to 5 mm from the left side of the dielectric substrate.

도 1d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나의 적층 구조를 도시한 것이다.1D illustrates a stacked structure of a micro multi-band antenna according to another embodiment of the present invention.

도 1d의 복사 패치부(A)는 접지면(B)이 형성된 면과 대칭인 면에 형성된다. 즉, 접지면(B)은 복사 패치부(A)가 형성된 면과 다른 면에 형성된다. 복사 패치부(A)는 접지면(B)이 형성된 면에서 나머지 공간과 동일한 면적 내에 형성된다. The radiation patch A of FIG. 1D is formed on a surface symmetrical to the surface on which the ground plane B is formed. That is, the ground plane B is formed on a surface different from the surface on which the radiation patch A is formed. The radiation patch portion A is formed in the same area as the remaining space on the surface where the ground plane B is formed.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나에서 스터브를 제외한 구조를 도시한 것이다. 도 2는 도 1에서 복사 패치부(A)의 꼬리 부분이 없는 형태를 보여준다.2 is a view illustrating a structure excluding a stub in a micro multi-band antenna according to an embodiment of the present invention. Figure 2 shows the form without the tail portion of the radiation patch (A) in FIG.

도 3a는 도 2에 따른 주파수 특성을 도시한 것이다.3A shows the frequency characteristic according to FIG. 2.

도 3a는 도 2의 안테나만으로 시뮬레이션 한 결과이다. 모노폴 안테나의 전체길이는 35.6 mm로 2 GHz과 5 GHz 대역에서 공진이 발생한다. 즉, 주파수 비율이 약 1 : 2.36인 2개의 공진 주파수가 발생함으로써 이중 대역이 발생하게 된다. 이러한 이중대역의 특성을 보면, 주모드(dominant mode)는 하위 주파수 대역(2 GHz대역)에서 발생하고 2차 모드는 상위 대역(5 GHz대역)에서 발생함을 알 수 있다. 중심 주파수는 각각 2.5 GHz와 5.9 GHz이다. 그러나, 도 3a에서는 공진이 발생할 때 협대역 특성을 보인다. 상위 공진 주파수(5 GHz 대역)의 대역폭은 802.11a WLAN 서비스 대역(5.15 GHz ~ 5.825 GHz)을 완전 포함하기에는 좁다.3A is a simulation result using only the antenna of FIG. 2. The total length of the monopole antenna is 35.6 mm and resonance occurs in the 2 GHz and 5 GHz bands. That is, two resonance frequencies are generated by generating two resonance frequencies having a frequency ratio of about 1: 2.36. From the characteristics of the dual band, it can be seen that the dominant mode occurs in the lower frequency band (2 GHz band) and the secondary mode occurs in the upper band (5 GHz band). The center frequencies are 2.5 GHz and 5.9 GHz, respectively. However, in FIG. 3A, narrow band characteristics are shown when resonance occurs. The bandwidth of the upper resonant frequency (5 GHz band) is narrow to fully cover the 802.11a WLAN service band (5.15 GHz to 5.825 GHz).

도 3b는 도 2에 스터브를 추가하는 경우의 주파수 특성을 도시한 것이다.3B illustrates frequency characteristics when a stub is added to FIG. 2.

스터브를 연결 함으로써, 넓은 대역폭을 확보할 수 있다. 도 3b에서는 스터브가 추가되어 상위 공진 주파수 대역(5 GHz대역)을 확장되는 예를 보여준다. 스터브를 설계할 때, 길이나 폭, 위치에 따라서 안테나의 성능이 달라진다. 도 1c와 같은 스케일에서는 다른 경우(301, 303)보다 스터브가 4mm인 경우(302)가 2 GHz대역에는 거의 영향을 주지 않으면서, 5GHz 대역의 폭을 넓힐 수 있음을 알 수 있다.By connecting stubs, a wide bandwidth can be secured. 3b shows an example in which a stub is added to extend an upper resonant frequency band (5 GHz band). When designing a stub, the performance of the antenna depends on its length, width, and position. In the scale shown in FIG. 1C, when the stub is 4 mm than the other cases 301 and 303, 302 can broaden the width of the 5 GHz band with little effect on the 2 GHz band.

도 4는 도 2에 스터브를 추가하는 경우의 안테나 구조를 도시한 것이다. 복사 패치부(A)는 복사 패치(A')와 스터브(A'')로 구성된다. 복사 패치(A')에 의해서 2개의 공진 주파수가 발생하므로 다중 주파수 대역이 발생하고, 스터브(A'')에 의해서 추가적인 공진 주파수가 발생하여 주파수 대역이 확장된다.4 illustrates an antenna structure when a stub is added to FIG. 2. The copy patch A is composed of a copy patch A 'and a stub A' '. Since two resonant frequencies are generated by the radiation patch A ', multiple frequency bands are generated, and an additional resonant frequency is generated by the stub A ", thereby extending the frequency band.

도 5는 도 4에 따른 주파수 특성을 도시한 것이다. 5.5 GHz 근처에서도 상당한 대역폭을 확보할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 5 shows the frequency characteristics according to FIG. 4. It can be seen that significant bandwidth can be obtained even near 5.5 GHz.

도 6은 도 4에서 패치부(A)의 길이 및 폭을 결정한 예이다.FIG. 6 is an example in which the length and width of the patch A are determined in FIG. 4.

도 6은 이하에서 시뮬레이션과 실측 실험을 수행하는 데 사용된 안테나의 규격을 도시한 것이다.Figure 6 shows the specification of the antenna used to perform the simulation and measurement experiments below.

도 6의 폭 파라미터는 다음과 같다. P1은 폭 1.2 mm, 길이 1.15 mm이다. P2는 폭 0.5 mm이다. P4는 길이 10.5 mm, 폭 0.3 mm이다. P5는 길이 3.45mm, 폭 1.2 mm이다. P6는 길이 12.5 mm, 폭 1.2 mm이다. 이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 대역 안테나는 안테나 상의 위치에 따라 다른 폭을 가질 수 있다.The width parameter of FIG. 6 is as follows. P1 is 1.2 mm wide and 1.15 mm long. P2 is 0.5 mm wide. P4 is 10.5 mm long and 0.3 mm wide. P5 is 3.45 mm long and 1.2 mm wide. P6 is 12.5 mm long and 1.2 mm wide. As such, the multi-band antenna according to an embodiment of the present invention may have a different width depending on the position on the antenna.

모노폴 안테나에 왼쪽으로 스터브를 달아 알파벳 S자 형의안테나를 만들면, 부족했던 대역폭을 넓혀주어 WiBro (2.3 GHz ~ 2.39 GHz), WLAN 802.11b/g/a (2.4 GHz ~ 2.483 GHz, 5.15 GHz ~ 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz ~ 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz ~ 2.655 GHz), ISM/블루투스 (2.4 GHz ~ 2.480 GHz) 등을 모두 커버할 수 있는 다중 대역 안테나를 얻을 수 있다. 설계된 안테나는 종래의 USB 동글 안테나가 가진 저주파수 대역을 위한 공간을 모노폴 안테나로 최소화 시키고, 스터브를 연결하여 협대역의 단점을 보완한다. 이러한 USB 동글용 초소형 안테나는 소형화(휴대성) 및 다중 대역 특성을 동시에 향상시킬 수 있다.If you create a letter S-shaped antenna with a stub left to the monopole antenna, it will increase the bandwidth that was lacking, allowing WiBro (2.3 GHz to 2.39 GHz), WLAN 802.11b / g / a (2.4 GHz to 2.483 GHz, 5.15 GHz to 5.825). GHz), WiMAX (2.5 GHz to 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz to 2.655 GHz) and ISM / Bluetooth (2.4 GHz to 2.480 GHz) are all available. The designed antenna minimizes the space for the low frequency band of the conventional USB dongle antenna with a monopole antenna and compensates for the narrow band by connecting stubs. This miniature antenna for USB dongle can simultaneously improve miniaturization (portability) and multi-band characteristics.

도 7의 그래프는 시뮬레이션 결과와 실제로 제작된 안테나의 측정결과를 비교한 그래프이다. 7 is a graph comparing a simulation result and a measurement result of an actually manufactured antenna.

실제 측정 결과는 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 결과를 보이고 있다. 측정된 안테나는 2.3 GHz ~ 2.7 GHz, 5.15 GHz ~ 6 GHz VSWR이 2:1 이다. 따라서 설계된 단일 안테나로 WiBro (2.3 GHz ~ 2.39 GHz), WLAN 802.11b/g/a (2.4 GHz ~ 2.483 GHz, 5.15 GHz ~ 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz ~ 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz ~ 2.655 GHz), ISM/블루투스 (2.4 GHz ~ 2.480 GHz) 등의 모든 서비스를 이용할 수 있음을 알 수 있다.The actual measurement results are very similar to the simulation results. The measured antenna has a 2: 1 GHz to 2.7 GHz, 5.15 GHz to 6 GHz VSWR. So a single antenna designed for WiBro (2.3 GHz to 2.39 GHz), WLAN 802.11b / g / a (2.4 GHz to 2.483 GHz, 5.15 GHz to 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz to 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz) ~ 2.655 GHz), ISM / Bluetooth (2.4 GHz ~ 2.480 GHz), etc. are available.

도 8은 도 6의 안테나 구조에 따른 3차원 방사 패턴을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates a three-dimensional radiation pattern according to the antenna structure of FIG. 6.

측정된 방사 패턴은 2.3 GHz, 2.7 GHz, 5.3 GHz, 5.7 GHz에서 모두 전방향(omni-directional) 방사 패턴을 나타낸다. 제작된 안테나가 2 GHz 대역과 5 GHz 대역에서 모두 전방향 방사를 하므로, WiBro , ISM/블루투스 , WiMAX , S-DMB , WLAN대역에서도 전파가 모든 방향으로 방사될 수 있다. 따라서 제작된 안테나는 휴대 단말기용 안테나로써 적합하다.The measured radiation pattern shows omni-directional radiation patterns at 2.3 GHz, 2.7 GHz, 5.3 GHz, and 5.7 GHz. Since the fabricated antenna emits omni-directional radiation in both 2 GHz and 5 GHz bands, radio waves can be radiated in all directions in WiBro, ISM / Bluetooth, WiMAX, S-DMB, and WLAN bands. Therefore, the manufactured antenna is suitable as an antenna for a portable terminal.

도 9a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 실제 제작된 안테나의 크기를 쿼터 달러 동전과 비교한 것이다.Figure 9a is compared with a quarter dollar coin size of the antenna actually fabricated according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따라 실제 제작된 안테나는 접지면을 포함한 면적이 쿼터 달러 동전(24.3 mm)의 1개 반의 면적과 유사하다. 따라서 USB 동글 장치를 소형화 시키는데 가장 걸림돌 이었던 안테나 크기를 줄임으로써 전체 디바이스의 크기를 줄일 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, the antenna actually manufactured has an area including the ground plane, which is similar to the area of one half of the quarter dollar coin (24.3 mm). Therefore, the size of the entire device can be reduced by reducing the antenna size, which was the biggest obstacle to miniaturizing the USB dongle device.

도 9b는 제작된 안테나(920)와 외장형 안테나를 채택하여 시판되고 있는 최신 상용 제품(910)을 비교한 사진이다. FIG. 9B is a photograph comparing the latest commercial product 910 that is commercially available using the manufactured antenna 920 and the external antenna.

도 9b에서 본 발명의 일 실시 예에 따라 제작된 안테나는 USB 동글용 초소형 다중대역 안테나이다. USB 동글용 안테나이기 때문에, 플러그 앤 플레이 방식으로 전자 기기에 부착하여 이용하기 쉽고, 안테나가 유전체 단면에만 설계 되어 있기 때문에 간단한 공정을 통해 안테나를 쉽게 제작할 수 있다. 전체 안테나의 크기는 50 mm * 19 mm * 1 mm 이고, 그라운드가 차지하는 면적은 45 mm * 19 mm, 나머지 안테나 패치가 들어 있는 면적은 5 mm * 19 mm이다. 안테나를 소형화 시키고 내장형으로 만듦으로써, USB 동글 장치의 크기 및 부피가 상용 제품에 비해 크게 줄어든 것을 알 수 있다. In Figure 9b is an antenna manufactured according to an embodiment of the present invention is a micro multi-band antenna for the USB dongle. Since it is an antenna for USB dongle, it is easy to attach and use to an electronic device by plug and play method, and the antenna can be easily manufactured by a simple process because the antenna is designed only on the dielectric section. The total antenna size is 50 mm * 19 mm * 1 mm, the area occupied by ground is 45 mm * 19 mm, and the area containing the remaining antenna patches is 5 mm * 19 mm. By miniaturizing the antenna and making it internal, the size and volume of the USB dongle device is significantly reduced compared to commercial products.

뿐만 아니라, 제작한 단일 안테나로 WiBro (2.3 GHz ~ 2.39 GHz), WLAN 802.11b/g/a (2.4 GHz ~ 2.483 GHz, 5.15 GHz ~ 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz ~ 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz ~ 2.655 GHz), ISM/블루투스 (2.4 GHz ~ 2.480 GHz ) 등 다중 서비스 대역을 동시에 이용할 수 장점이 있다.In addition, WiBro (2.3 GHz to 2.39 GHz), WLAN 802.11b / g / a (2.4 GHz to 2.483 GHz, 5.15 GHz to 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz to 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz to 2.655 GHz) and ISM / Bluetooth (2.4 GHz to 2.480 GHz) can be used simultaneously.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시 예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그리고, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and variations may be made therefrom. And, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명은 WiBro (2.3 GHz ~ 2.39 GHz), WLAN 802.11b/g/a (2.4 GHz ~ 2.483 GHz, 5.15 GHz ~ 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz ~ 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz ~ 2.655 GHz), ISM/블루투스 (2.4 GHz ~ 2.480 GHz) 등을 모두 커버할 수 있으므로 다양한 서비스에 이용될 수 있는데, 다중 대역 안테나의 크기 및 부피를 최소화할 수 있어, 휴대성이 중시되어 내부 공간이 협소한 USB 동글 장치를 안테나 내장형으로 설계할 때 적용되거나, 기존 통신 단말의 소형화 또는 박형화를 위한 내장 안테나 설계에도 적용될 수 있다.The present invention includes WiBro (2.3 GHz to 2.39 GHz), WLAN 802.11b / g / a (2.4 GHz to 2.483 GHz, 5.15 GHz to 5.825 GHz), WiMAX (2.5 GHz to 2.7 GHz), S-DMB (2.605 GHz to 2.655 GHz), ISM / Bluetooth (2.4 GHz ~ 2.480 GHz), etc., can be used for various services.The size and volume of the multi-band antenna can be minimized. One USB dongle device may be applied when designing a built-in antenna, or may be applied to a built-in antenna design for miniaturization or thinning of an existing communication terminal.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초소형 다중 대역 안테나에서 스터브를 제외한 구조를 도시한 것이다.2 is a view illustrating a structure excluding a stub in a micro multi-band antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 2에 스터브를 추가하는 경우의 안테나 구조를 도시한 것이다.4 illustrates an antenna structure when a stub is added to FIG. 2.

도 5는 도 4에 따른 주파수 특성을 도시한 것이다.FIG. 5 shows the frequency characteristics according to FIG. 4.

도 7은 도 6의 안테나 구조에 대한 모사 실험값과 실제 측정치를 비교한 그래프이다.FIG. 7 is a graph comparing simulated experimental values and actual measurements of the antenna structure of FIG. 6.

도 9a는 본 발명의 일 실시 예에 따라 실제 제작된 안테나의 크기를 쿼터 달 러 동전과 비교한 것이다.Figure 9a is compared with a quarter-dollar coin the size of the antenna actually manufactured according to an embodiment of the present invention.

도 9b는 제작된 안테나와 외장형 안테나를 채택하여 시판되고 있는 최신 상용 제품을 비교한 사진이다. 9B is a photograph comparing a commercially available commercially available product using an manufactured antenna and an external antenna.

Claims

Dielectric substrates;

A ground plane formed on the first surface of the dielectric substrate;

A radiation patch which is a monopole antenna formed in a space other than a space in which the ground plane is formed on the first surface including an S-shaped pattern for a first resonance frequency band;

A stub connected to the first end of the S-shaped pattern for extension of a second resonant frequency band higher than the first resonant frequency band; And

Probe feeding of the probe method for connecting the ground plane and the first end,

Wherein said radiation patch has a different width depending on the location on said S-shaped pattern, and said stub is disposed perpendicular to said probe feed.

delete

The method of claim 1,

And wherein said ground plane occupies 90% of said first surface.

The method of claim 1,

Wherein said radiation patch is 35.6 mm long and said stub is 4 mm long.

Dielectric substrates;

A ground plane formed on the first surface of the dielectric substrate;

Radiation is a monopole antenna formed in a region symmetrical to the remaining space on the second surface, including the S-shaped pattern for the first resonant frequency band on the second surface opposite to the remaining space except the space in which the ground plane is formed on the first surface patch;

A device comprising components for a USB dongle that uses a ground plane as common ground,

Dielectric substrates;

A ground plane formed on the first surface of the dielectric substrate;

And the radiation patch has a different width according to a position on the pattern, and the stub is disposed perpendicular to the probe feeding.

delete

Forming a ground plane on the first surface of the dielectric substrate;

A radiation patch including an S-shaped pattern in a space other than the space where the ground plane is formed on the first surface for the first resonant frequency band, and having a different width according to a position on the pattern, and forming the S-shaped Adding a stub to the first end of the pattern such that a second resonant frequency band higher than the first resonant frequency band is extended; And

Connecting the ground plane and the first end to a probe feeding probe;

And the stub is disposed perpendicular to the probe feed.

delete