KR101044615B1 - 전기적인 루프 형태의 신호선을 이용하는 광대역 안테나 - Google Patents

전기적인 루프 형태의 신호선을 이용하는 광대역 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 안테나에 관한 것이다. 본 실시예의 안테나는 기판, 상기 기판 위에 배열되며, 커플링 방식을 통하여 임피던스 매칭을 수행하는 제 1 매칭 부재와 제 2 매칭 부재를 가지는 임피던스 매칭/급전부, 상기 임피던스 매칭/급전부와 전기적으로 연결된 방사 부재 및 상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결된 신호선을 포함한다. 여기서, 상기 신호선은 전기적인 루프 형태로 구현된다.
안테나, 임피던스 매칭, 광대역, 신호선

Description

전기적인 루프 형태의 신호선을 이용하는 광대역 안테나{BROADBAND ANTENNA USING AN ELECTRICAL LOOP TYPED SIGNAL LINE}
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적인 루프 타입 신호선을 이용하여 광대역을 구현하는 안테나에 관한 것이다.
최근, 이동통신단말기는 많은 주파수 대역들을 서비스하기 위한 다중 대역 서비스가 요구되고 있다. 예를 들어, 한국에서 상용화된 824~894MHz 대역의 CDMA 서비스와, 1750~1870MHz 대역의 PCS 서비스, 일본에서 상용화된 832~925MHz 대역의 CDMA 서비스, 미국에서 상용화된 1850~1990MHz 대역의 PCS 서비스, 유럽, 중국 등에 상용화된 880~960MHz 대역의 GSM 서비스 및 유럽 일부 지역에서 상용화된 1710~1880MHz 대역의 DCS 서비스 등과 같은 다양한 주파수 대역을 사용하는 서비스들을 제공할 수 있는 이동통신단말기가 요구되고 있다. 또한, 블루투스, 지그비, 무선랜, GPS 등과 같은 서비스를 함께 이용할 수 있는 복합 단말기가 요구되고 있다.
이러한 다중 대역 서비스를 지원하기 위해서는, 상기 이동통신단말기는 상기 주파수 대역들을 만족시킬 수 있는 대역 안테나를 구비하여야 한다. 일반적으로, 상기 다중 대역 서비스를 지원하기 위한 안테나로는 헬리컬 안테나(helical antenna)와 평면 역F 안테나(Planar InvertedF Antenna: PIFA)가 주로 사용된다.
상기 헬리컬 안테나는 상기 이동통신단말기 상단에 고정된 외장형 안테나로서 모노폴 안테나와 함께 사용된다. 여기서, 상기 안테나를 이동통신단말기의 본체로부터 인출(extended)하면 모노폴 안테나로 동작하고, 상기 본체로 삽입(Retracted)하면 λ/4 헬리컬 안테나로 동작한다.
이러한 헬리컬 안테나는 높은 이득을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 무지향성으로 인하여 전자파 인체 유해기준인 SAR 특성이 좋지 않은 단점이 있다. 또한, 상기 헬리컬 안테나가 상기 이동통신단말기의 외부로 돌출되므로, 상기 이동통신단말기를 휴대하기가 불편하고 미관이 수려하지 못하게 될 수 있는 단점이 있다.
상기 역F 안테나는 상기 헬리컬 안테나의 단점을 극복하기 위하여 낮은 프로파일 구조를 갖도록 설계된 안테나이다. 상세하게는, 상기 역F 안테나에서는, 방사체로부터 방사된 전체 빔 중 접지면 방향으로 출력된 빔이 상기 접지면에 의해 상기 방사체 방향으로 다시 유기된다. 결과적으로, 인체로 향하는 빔이 감쇄될 수 있으며, 따라서 SAR 특성을 개선된다. 또한, 상기 접지면으로부터 상기 방사체로 빔이 다시 유기되므로, 상기 방사체로부터 외부로 향하는 빔의 지향성이 향상될 수 있다. 결과적으로, 직사각형 형상을 가지는 평판형 방사체의 길이가 절반으로 감소될 수 있으며, 따라서 상기 역F 안테나는 직사각형의 마이크로 스트립 안테나로서 동작할 수 있게 되어 낮은 프로파일 구조를 실현할 수 있다.
그러나, 상기 역F 안테나는 지향성 등이 개선되는 장점이 있는 반면에 다중 대역 서비스를 제공할 때 협소한 주파수 대역을 가지는 문제점이 있다.
따라서, 다중 대역에서의 보다 안정적인 동작을 위해 낮은 프로파일 구조를 가지면서 역F 안테나의 단점인 협대역 특성을 극복할 수 있는 안테나가 요구된다.
본 발명의 목적은 커플링 방식을 사용하는 임피던스 매칭/급전부를 통하여 광대역을 구현하는 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신호선을 충분한 면적을 가지면서 전기적인 루프 형태로 구현하여 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭을 향상시키고 광대역을 구현하는 안테나를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나는 기판; 상기 기판 위에 배열되며, 커플링 방식을 통하여 임피던스 매칭을 수행하는 제 1 매칭 부재와 제 2 매칭 부재를 가지는 임피던스 매칭/급전부; 상기 임피던스 매칭/급전부와 전기적으로 연결된 방사 부재; 및 상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결된 신호선을 포함한다. 여기서, 상기 신호선은 전기적인 루프 형태로 구현된다.
상기 제 1 매칭 부재는 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 신호선은 상기 임피던스 매칭/급전부와 커플링된다.
상기 신호선은 상기 제 2 매칭 부재와 평행하게 배열되며, 상기 제 2 매칭 부재와 커플링되는 제 1 신호부; 상기 제 2 매칭 부재와 수직한 방향으로 하여 상기 제 1 신호부와 전기적으로 연결되며, 상기 임피던스 매칭/급전부와 커플링되는 제 2 신호부; 및 상기 제 2 신호부와 전기적으로 연결되며 소정 길이를 가지는 제 3 신호부를 포함한다. 여기서, 상기 신호선은 고주파 대역에서 이중 공진을 발생시킨다.
상기 안테나는 상기 제 1 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 1 돌출부; 및 상기 제 2 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 2 돌출부를 더 포함한다. 여기서, 상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들은 서로 이격되며, 상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들 사이의 거리들 중 일부는 다른 이격 거리를 가진다.
상기 제 1 매칭 부재 및 제 2 매칭 부재 중 적어도 하나는 절곡된 구조를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 안테나는 기판; 상기 기판 위에 배열되며, 커플링 방식을 통하여 임피던스 매칭을 수행하는 제 1 매칭 부재와 제 2 매칭 부재를 가지는 임피던스 매칭/급전부; 상기 임피던스 매칭/급전부와 전기적으로 연결된 방사 부재; 및 상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결되는 신호선을 포함한다. 여기서, 상기 신호선은 상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결되는 제 1 신호부; 및 상기 제 2 매칭 부재와 교차하는 방향으로 하여 상기 제 1 신호부와 전기적으로 연결된 제 2 신호선을 포함한다.
상기 신호선은 상기 제 2 신호부와 전기적으로 연결되며 소정 길이를 가지는 제 3 신호부를 더 포함한다. 여기서, 상기 제 1 신호부는 상기 제 2 매칭 부재와 커플링되고, 상기 제 2 신호부는 상기 임피던스 매칭/급전부와 커플링되며, 상기 신호선은 전기적인 루프로 구현되어 고주파 대역에서 이중 공진을 발생시킨다.
상기 안테나는 상기 제 1 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 1 돌출부; 및 상기 제 2 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 2 돌출부를 더 포함한다. 여기서, 상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들은 서로 이격되며, 상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들 사이의 거리들 중 일부는 다른 이격 거리를 가진다.
상기 제 1 매칭 부재와 상기 제 2 매칭 부재 사이의 거리는 부분적으로 다르다.
상기 제 1 매칭 부재 및 상기 제 2 매칭 부재 중 적어도 하나는 절곡된 구조를 가진다.
상기 방사 부재는 상기 제 1 매칭 부재로부터 길이 연장되며, 상기 제 2 매칭 부재로부터 커플링 방식을 통하여 급전받는다.
본 발명에 따른 광대역 안테나는 임피던스 매칭/급전부를 이용하여 커플링 매칭시키므로, 광대역 특성을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 안테나에서 임피던스 매칭/급전부의 매칭 부재들에 돌출부들이 형성되므로, 용량성 성분이 커질 수 있을 뿐만 아니라 다양화 될 수 있다. 결과적으로, 상기 안테나가 핸드 이펙트와 같은 외부적인 요인에 덜 영향을 받을 수 있다.
게다가, 상기 안테나에서 임피던스 매칭/급전부에 전기적으로 연결된 신호선이 충분한 면적을 가지면서 전기적인 루프 형태로 구현되므로, 저주파 대역 및 고 주파 대역에서 임피던스 매칭이 향상되고 광대역이 구현될 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부들의 다양한 구조를 도시한 도면이다.
본 실시예의 안테나는 광대역을 가지고 다중 대역을 서비스하는 안테나로서 예를 들어 이동통신단말기에 내장되며, 예를 들어 GSM 서비스 대역 및 WCDMA 서비스 대역 등을 구현할 수 있다. 특히, 상기 안테나는 후술하는 바와 같이 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭(impedance matching)을 향상시키고 상기 고주파 대역에서 광대역을 구현할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 안테나는 기판(100), 방사 부재(102), 임피던스 매칭/급전부(104) 및 신호선(106)을 포함한다.
기판(100)은 소정 유전율을 가지는 유전체 재질로 이루어진다.
방사 부재(102)는 임피던스 매칭/급전부(104)와 전기적으로 연결되며, 소정 전력이 임피던스 매칭/급전부(104)를 통하여 급전되는 경우 특정 방사 패턴을 출력시킨다. 다만, 방사 부재(102)는 도 1의 구조로 한정되지는 않으며, 임피던스 매칭/급전부(104)에 전기적으로 연결되는 한 특별한 제한없이 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 방사 부재(102)는 그 자체로서 다중 대역을 구현할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
임피던스 매칭/급전부(104)는 협소한 주파수 대역을 가졌던 역F 안테나의 문제점을 해결하기 위하여 커플링 방식을 이용하여 주파수 대역을 증가시킨다.
이러한 임피던스 매칭/급전부(104)는 기판(100) 위에 배열되며, 접지와 전기적으로 연결된 제 1 매칭 부재(110), 신호선(106)과 전기적으로 연결된 제 2 매칭 부재(112), 적어도 하나의 제 1 돌출부(114) 및 적어도 하나의 제 2 돌출부(116)를 포함한다.
제 1 매칭 부재(110)는 제 2 매칭 부재(112)로부터 커플링 방식을 통하여 급전받는다. 여기서, 방사 부재(102)가 제 1 매칭 부재(110)와 전기적으로 연결되어 있으므로 상기 커플링을 통하여 급전된 전력이 방사 부재(102)로 전달되며, 그 결과 방사 부재(102)로부터 특정 방사 패턴을 출력된다.
제 2 매칭 부재(112)는 신호선(106)과 전기적으로 연결되며, 신호선(104)으로부터 전송되는 RF 신호(전력)를 제 1 매칭 부재(110)를 통하여 방사 부재(102)로 제공한다.
제 1 돌출부들(114)은 제 1 매칭 부재(110)로부터 돌출되며, 제 2 돌출부들(116)은 제 2 매칭 부재(112)로부터 돌출된다.
이러한 돌출부들(114 및 116)로 인하여 매칭 부재들(110 및 112) 사이의 거리가 실질적으로 가까워지며, 그 결과 돌출부들(114 및 116)이 없는 경우보다 더 큰 용량성 성분의 획득이 가능해진다. 따라서, 상기 안테나를 사용하는 이동통신단말기 등은 핸드 이펙트(Hand effect)와 같은 외부적인 요인에 덜 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 돌출부들(114)과 제 2 돌출부들(116) 사이의 거리들은 모두 동일할 수도 있지만 도 2에 도시된 바와 같이 일부가 다른 이격 거리를 가질 수 있다. 상기 거리들 중 일부가 다른 경우, 매칭 부재들(110 및 112) 사이의 용량성 성분이 부분적으로 달라진다. 즉, 임피던스 매칭/급전부(104)의 용량성 성분이 다양화되며, 그 결과 광대역 매칭이 가능해질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 돌출부들(114 및 116)이 매칭 부재들(110 및 112)로부터 각기 돌출되지 않고, 제 1 돌출부들(114)이 제 1 매칭 부재(110)로부터 돌출되고 제 2 돌출부들(116)은 제 2 매칭 부재(112)로부터 돌출되지 않을 수 있다. 물론, 제 2 돌출부들(116)이 제 2 매칭 부재(112)로부터 돌출되고, 제 1 돌출부들(114)이 제 1 매칭 부재(110)로부터 돌출되지 않을 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 2(A)에 도시된 바와 같이 돌출부들(114 및 116)의 일부 폭이 다르거나 도 2(B)에 도시된 바와 같이 돌출부들(114 및 116)의 일부 길이가 다를 수 있다. 결과적으로, 돌출부들(114 및 116) 사이의 간격이 부분적으로 달라져서 임피던스 매칭/급전부(104)의 용량성 성분이 다양화될 수 있다. 물론, 이러한 다양화를 위해서, 제 2 돌출부들(116)이 모두 동일한 길이 는 가지는 반면에 제 1 돌출부들(114) 중 일부가 다른 길이를 가지도록 구현될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 2(C)에 도시된 바와 같이 돌출부들(114 및 116)이 직사각형이 아닌 다른 형상을 가질 수도 있다.
즉, 임피던스 매칭/급전부(104)의 구조는 커플링 방식을 이용하고 용량성 성분을 다양화시킬 수 있는 한 다양하게 변형될 수 있다.
위 임피던스 매칭/급전부(104)의 구조를 매칭 관점에서 살펴보면, 제 1 매칭 부재(110)와 제 2 매칭 부재(112)는 상호 작용에 의해 커플링 임피던스 매칭을 수행한다. 여기서, 여기서, 제 1 매칭 부재(110)와 제 2 매칭 부재(112)의 상호 작용시 상기 커플링 임피던스 매칭을 위하여 용량성 성분과 유도성 성분 중 용량성 성분이 주요한 요소로서 작용한다. 따라서, 상기 용량성 성분을 크게 하면 유리하므로, 도 1에 도시된 바와 같이 돌출부들(114 및 116)을 활용한다.
방사 부재(102)는 위에서 언급한 바와 같이 제 1 매칭 부재(110)와 전기적으로 연결된다. 또한, 방사 부재(102)와 제 1 매칭 부재(110) 사이에 커플링이 일어나며, 따라서 방사 부재(102)와 제 1 매칭 부재(110) 사이의 거리(c)가 커플링 양을 결정함에 있어서 중요하다. 여기서, 상기 안테나의 주파수 대역은 방사 부재(102)의 길이 및 임피던스 매칭/급전부(104)의 길이에 의해 설정될 수 있다.
신호선(106)은 제 2 매칭 부재(112)에 전기적으로 연결되며, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 전기적인 루프(Electrical Loop) 형태로 구현된다. 상세하게는, 신호선(106)의 일 종단이 제 2 매칭 부재(112)에 연결되고 제 1 매칭 부 재(110)가 상기 접지에 연결되므로, 신호선(106)의 일종단은 매칭 부재들(110 및 112)의 커플링을 통하여 상기 접지에 전기적으로 연결된다. 또한, 신호선(106)의 타종단이 급전점과 연결되어 있으므로, 신호선(106)에 의해 상기 급전점과 상기 접지가 전기적으로 연결된다. 즉, 신호선(106)은 전기적인 루프 형태로 구현된다.
이러한 신호선(106)은 제 1 신호부(120), 제 2 신호부(122) 및 제 3 신호부(124)를 포함한다.
제 1 신호부(120)는 제 2 매칭 부재(112)와 전기적으로 연결되며, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 제 2 매칭 부재(112)와 평행하게 배열된다. 여기서, 제 1 신호부(120)와 제 2 매칭 부재(112) 사이에 커플링이 발생하며, 따라서 제 1 신호부(120)와 제 2 매칭 부재(112) 사이의 거리(a)가 커플링 양을 결정함에 있어서 중요하다.
제 2 신호부(122)는 예를 들어 제 2 매칭 부재(112)에 수직한 방향으로 하여 제 1 신호부(120)와 전기적으로 연결되며, 임피던스 매칭/급전부(102)와 커플링이 발생한다. 따라서, 제 2 신호부(122)와 임피던스 매칭/급전부(102) 사이의 거리(b)가 커플링 양을 결정함에 있어서 중요하다.
제 3 신호부(124)는 제 2 신호부(122)와 전기적으로 연결되고, 상기 급전점과 전기적으로 연결된다.
요컨대, 본 실시예의 안테나는 커플링 방식을 이용하는 임피던스 매칭/급전부(104)를 사용하여 다중 대역 및 광대역을 구현하고 용량성 성분을 다양화시킨다.
또한, 상기 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 신호선(106)을 전기적인 루프 형태로 구현하여 후술하는 바와 같이 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭을 향상시키고, 고주파 대역에서 광대역을 구현한다.
위에서 언급하지는 않았지만, 상기 광대역 및 임피던스 매칭을 구현할 때, 신호선(106)의 길이 뿐만 아니라 폭 또한 중요히다. 다만, 이러한 신호선(106)의 길이 및 폭은 구현하고자 하는 안테나의 대역 및 임피던스 특성에 따라 결정될 것이다.
이하, 본 실시예의 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
본 발명의 안테나와 달리 도 3(A)에 도시된 제 1 안테나는 신호선(304)이 제 2 매칭 부재(302)에 직접적으로 연결된다.
이러한 제 1 안테나의 S11 특성 곡선(302)과 도 1에 도시된 본 실시예의 안테나의 S11 특성 곡선(300)을 살펴보면, 도 3(B)에 도시된 바와 같이 본 실시예의 안테나가 상기 제 1 안테나보다 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭 특성이 우수함이 확인된다. 또한, 고주파 대역을 살펴보면, 본 실시예의 안테나에서는 이중 공진이 발생하여서 대역폭이 더 넓음이 확인된다.
즉, 본 실시예의 안테나는 신호선(106)을 전기적인 루프 형태로 구현하면서 충분한 면적(길이 및 폭)을 확보하도록 구현하여 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭 특성을 향상시키고 고주파 대역에서 광대역을 구현한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 4(A)에 도시된 제 2 안테나의 신호선(106)에서, 제 3 신호부(124)의 종단이 제 1 신호부(120)에 직접적으로 연결된다.
이러한 제 2 안테나의 특성 곡선(402)과 도 1에 도시된 안테나의 S11 특성 곡선(400)을 살펴보면, 도 4(B)에 도시된 바와 같이 도 1의 안테나가 상기 제 2 안테나보다 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭 특성이 우수함이 확인된다. 이것은 신호선(106)이 전기적인 루프 형태로 구현됨에 따라 일정 주파수 대역에 에너지가 집중되면서 Q값이 증가하기 때문이다.
또한, 고주파 대역을 살펴보면, 본 실시예의 안테나에서는 이중 공진이 발생하여 대역폭이 넓어짐이 확인된다.
즉, 본 실시예의 안테나는 임피던스 매칭 특성 및 대역폭 특성이 우수하다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 5(A)에 도시된 제 3 안테나는 본 발명의 안테나의 변형예로서 임피던스 매칭/급전부(104)와 제 2 신호부(122) 사이의 거리(b)가 도 1의 안테나에서보다 멀어진다.
이 경우 제 3 안테나의 특성 곡선(502)과 도 1에 도시된 안테나의 S11 특성 곡선(500)을 살펴보면, 도 5(B)에 도시된 바와 같이 도 1의 안테나가 상기 제 3 안테나에서보다 고주파 대역에서 임피던스 매칭 특성이 우수함이 확인된다. 이것은 도 1의 안테나에서 임피던스 매칭/급전부(104)와 제 2 신호부(122) 사이의 거리가 제 3 안테나에서의 거리보다 가까워 더 큰 커플링 양이 임피던스 매칭/급전부(104)로 급전되기 때문이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 6(A)에 도시된 제 4 안테나는 본 발명의 안테나의 변형예로서 제 2 매칭 부재(112)와 제 1 신호부(120) 사이의 거리(a)가 도 1의 안테나에서보다 멀어진다.
이 경우 제 4 안테나의 특성 곡선(602)과 도 1에 도시된 안테나의 S11 특성 곡선(600)을 살펴보면, 도 6(B)에 도시된 바와 같이 도 1의 안테나가 상기 제 4 안테나에서보다 고주파 대역에서 더 큰 광대역이 구현됨이 확인된다. 이것은 도 1의 안테나에서 제 2 매칭 부재(112)와 제 2 신호부(122) 사이의 거리가 제 4 안테나에서의 거리보다 가까워 더 큰 커플링 양이 임피던스 매칭/급전부(104)로 급전되기 때문이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 7(A)에 도시된 제 5 안테나는 본 발명의 안테나의 변형예로서 제 1 매칭 부재(110)와 방사 부재(102) 사이의 거리(c)가 도 1의 안테나에서보다 멀어진다.
이 경우 제 5 안테나의 특성 곡선(702)과 도 1에 도시된 안테나의 S11 특성 곡선(700)을 살펴보면, 도 7(B)에 도시된 바와 같이 도 1의 안테나가 상기 제 5 안테나보다 고주파 대역에서 임피던스 매칭이 향상되고 더 큰 광대역이 구현됨이 확 인된다. 이것은 도 1의 안테나에서 제 1 매칭 부재(110)와 방사 부재(102) 사이의 거리가 제 5 안테나에서의 거리보다 가까워 더 큰 커플링 양이 방사 부재(102)로 급전되기 때문이다.
요컨대, 위 실시예들을 참조할 때, 거리들(a, b 및 c)을 가깝게 설정함에 의해 커플링 양을 증가시켜 저주파 대역 및 고주파 대역에서 임피던스 매칭을 향상시키고 고주파 대역에서 더 큰 광대역을 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광대역 안테나를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 광대역 안테나는 기판(800), 방사 부재(802), 임피던스 매칭/급전부(804) 및 신호선(806)을 포함한다.
임피던스 매칭/급전부(804)를 제외한 나머지 구성 요소들은 제 1 실시예에서와 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.
임피던스 매칭/급전부(804)의 제 1 매칭 부재(810)와 제 2 매칭 부재(812)에는 돌출부들이 형성되지 않는다. 다만, 제 1 매칭 부재(810)의 일부분이 절곡되고, 제 2 매칭 부재(812) 또한 제 1 매칭 부재(810)에 상응하여 절곡된다. 결과적으로, 제 1 매칭 부재(810)와 제 2 매칭 부재(812) 사이의 거리가 일정하지 않으며, 따라서 용량성 성분의 다양화가 가능하여진다.
위에서는 각 매칭 부재들(810 및 812)에 각기 하나의 절곡된 부분이 존재하였으나, 2개 이상의 절곡된 부분이 존재할 수도 있다. 즉, 임피던스 매칭/급전부(804)의 매칭 부재들(810 및 812)의 절곡 구조는 특별한 제한없이 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 매칭 부재(810)와 제 2 매칭 부재(812) 사이의 거리들 중 일부분의 거리를 다르게 설정하기 위하여 임피던스 매칭/급전부(804)의 구조가 다르게 설계될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 매칭 부재(812)가 제 1 매칭 부재(810)에 대하여 비스듬하게 배열될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 안테나는 임피던스 매칭/급전부(804)의 매칭 부재들(810 및 812) 중 적어도 하나를 절곡시키거나 비스듬하게 배열시키는 등의 방법을 통하여 용량성 성분을 다양화시킨다. 바람직하게는, 임피던스 매칭/급전부(804)는 상기 안테나가 큰 용량성 성분을 가지도록 구현될 수 있다.
위에서 도시하지는 않았지만, 제 1 실시예와 제 2 실시예의 안테나는 제 1 매칭 부재와 전기적으로 연결된 제 1 방사 부재 외에 제 2 방사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 방사 부재는 신호선과 직접적으로 연결될 수도 있고, 접지에 전기적으로 연결된 상태하에서 상기 신호선으로부터 커플링 방식으로 급전받을 수도 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 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 광대역 안테나를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출부들의 다양한 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 안테나의 임피던스 매칭 및 대역폭 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광대역 안테나를 도시한 도면이다.

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 배열되며, 커플링 방식을 통하여 임피던스 매칭을 수행하는 제 1 매칭 부재와 제 2 매칭 부재를 가지는 임피던스 매칭/급전부;
    상기 임피던스 매칭/급전부와 전기적으로 연결된 방사 부재; 및
    상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결된 신호선을 포함하되,
    상기 신호선은 전기적인 루프 형태로 구현되며, 상기 제 1 매칭 부재는 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 신호선은 상기 임피던스 매칭/급전부와 커플링되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 신호선은,
    상기 제 2 매칭 부재와 평행하게 배열되며, 상기 제 2 매칭 부재와 커플링되는 제 1 신호부;
    상기 제 2 매칭 부재와 수직한 방향으로 하여 상기 제 1 신호부와 전기적으로 연결되며, 상기 임피던스 매칭/급전부와 커플링되는 제 2 신호부; 및
    상기 제 2 신호부와 전기적으로 연결되며 소정 길이를 가지는 제 3 신호부를 포함하되,
    상기 신호선은 고주파 대역에서 이중 공진을 발생시키는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 안테나는,
    상기 제 1 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 1 돌출부; 및
    상기 제 2 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 2 돌출부를 더 포함하되,
    상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들은 서로 이격되며, 상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들 사이의 거리들 중 일부는 다른 이격 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 매칭 부재 및 제 2 매칭 부재 중 적어도 하나는 절곡된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  6. 기판;
    상기 기판 위에 배열되며, 커플링 방식을 통하여 임피던스 매칭을 수행하는 제 1 매칭 부재와 제 2 매칭 부재를 가지는 임피던스 매칭/급전부;
    상기 임피던스 매칭/급전부와 전기적으로 연결된 방사 부재; 및
    상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결되는 신호선을 포함하되,
    상기 신호선은,
    상기 제 2 매칭 부재와 전기적으로 연결되는 제 1 신호부; 및
    상기 제 2 매칭 부재와 교차하는 방향으로 하여 상기 제 1 신호부와 전기적으로 연결된 제 2 신호선을 포함하되,
    상기 신호선은 상기 제 2 신호부와 전기적으로 연결되며 소정 길이를 가지는 제 3 신호부를 더 포함하되,
    상기 제 1 신호부는 상기 제 2 매칭 부재와 커플링되고, 상기 제 2 신호부는 상기 임피던스 매칭/급전부와 커플링되며, 상기 신호선은 전기적인 루프로 구현되어 고주파 대역에서 이중 공진을 발생시키는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 안테나는,
    상기 제 1 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 1 돌출부; 및
    상기 제 2 매칭 부재로부터 돌출된 적어도 하나의 제 2 돌출부를 더 포함하되,
    상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들은 서로 이격되며, 상기 제 1 돌출부들과 상기 제 2 돌출부들 사이의 거리들 중 일부는 다른 이격 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 매칭 부재와 상기 제 2 매칭 부재 사이의 거리 는 부분적으로 다른 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 매칭 부재 및 상기 제 2 매칭 부재 중 적어도 하나는 절곡된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 방사 부재는 상기 제 1 매칭 부재로부터 길이 연장되며, 상기 제 2 매칭 부재로부터 커플링 방식을 통하여 급전받는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
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