KR101094537B1 - 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 광대역 내장형 안테나 - Google Patents
스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 광대역 내장형 안테나 Download PDFInfo
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Abstract
스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 광대역 내장형 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 급전점과 전기적으로 연결되는 제1 도전 부재; 상기 제1 도전 부재와 소정 거리 이격되며 접지와 전기적으로 연결되는 제2 도전 부재; 상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재 사이에 상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재와 결합되어 적어도 두 개의 스파이럴 아암을 포함하는 적어도 하나의 스파이럴 셀; 및 상기 제2 도전 부재로부터 연장되는 방사체를 포함한다. 개시된 안테나에 따르면, 제한된 공간 내에서 보다 충분한 커플링량을 확보할 수 있어 광대역 및 다중 대역 특성을 확보하는데 유리한 장점이 있다.
Description
본 발명은 내장형 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기 결합을 이용한 광대역 내장형 안테나에 관한 것이다.
최근 이동통신 단말기는 소형화 및 경량화되면서 그 구조에 있어서도 슬림화가 요구되고 있다. 이와 같은 사이즈의 소형화가 계속적으로 요구되는 것에 비해 이동통신 단말기의 기능은 더욱 다양화될 것이 요구되고 있다.
이와 같이, 이동통신 단말기의 소형화 및 다기능화에 따라 이동통신 단말기 내에서 안테나가 차지하는 공간이 최소화될 것이 요구되고 있으며, 이는 안테나의 설계에 대한 부다을 가중시키고 있다.
아울러, 근래에는 다양한 주파수 대역에 대한 서비스를 하나의 단말기에서 수용할 수 있는 컨버전스(Convergence) 단말기로 발전하는 추세이며, 이에 따라 안테나는 광대역 특성 및 다중 대역 특성이 가장 주요한 요소로 작용하고 있다. 예를 들어, 하나의 안테나로 블루투스와 같은 근거리 통신 서비스, 이동통신 서비스 및 무선 랜 서비스와 같은 다양한 대역의 서비스를 지원할 수 있는 안테나가 요구되고 있다.
일반적으로 사용되는 이동통신 단말기의 안테나로는 헬리컬 안테나(helical antenna)와 평면 역F 안테나(Planar InvertedF Antenna: PIFA)가 주로 사용된다.
헬리컬 안테나의 경우 단말기의 외부에 돌출된 모양으로 구성되므로, 단말기의 미적외관 및 휴대기능에 적합한 외관 설계가 어려운데, 이에 대한 내장형의 구조는 아직 연구된 바 없어서 내장형 안테나를 요구와는 현재의 추세에는 사용하기 적합하지 않다.
역-F 안테나는 단말기에 내장이 가능하도록 낮은 프로파일 구조를 갖도록 설계된 안테나이다. 역-F 안테나는 상기 방사부에 유기된 전류에 의해 발생되는 전체 빔 중 접지면측으로 향하는 빔이 재유기되어 인체에 향하는 빔을 감쇠시켜 SAR 특성을 개선하는 동시에 방사부 방향으로 유기되는 빔을 강화시키는 지향성을 가지며, 직사각형인 평판형 방사부의길이가 절반으로 감소된 직사각형의 마이크로 스트립 안테나로서 작동하게 되어 낮은 프로파일 구조를 실현할 수 있다.
이와 같은 역-F 안테나는 소형화 및 방사 특성에 있어서 많은 장점을 제공하는 안테나이고 현재 가장 많이 사용되는 내장형 안테나이기는 하나, 협대역 특성을 가지는 문제로 인해 다중 대역 및 광대역 특성을 가지도록 설계하기 어려운 문제점이 있었다.
이와 같은 역-F 안테나의 문제점을 극복하기 위해, 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나가 국내특허출원 제 2008-2266호로 제안된 바 있으며, 도 1은 본 발명자에 의해 제안된 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 1과 같은 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나는 역-F 안테나에 비해 광대역 특성을 확보할 수 있으나 제한된 공간 내에서 보다 뛰어난 광대역 특성을 확보할 수 있는 구조가 계속적으로 요구되고 있다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 광대역 및 다중 대역 특성을 확보하는데 적합한 내장형 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명은 제한된 공간 내에서 보다 충분한 커플링량을 확보할 수 있는 내장형 안테나를 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 급전점과 전기적으로 연결되는 제1 도전 부재; 상기 제1 도전 부재와 소정 거리 이격되며 접지와 전기적으로 연결되는 제2 도전 부재; 상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재 사이에 상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재와 결합되어 적어도 두 개의 스파이럴 아암을 포함하는 적어도 하나의 스파이럴 셀; 및 상기 제2 도전 부재로부터 연장되는 방사체를 포함하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나가 제공된다.
상기 스파이럴 셀은 상기 제1 도전 부재로부터 연장되어 스파이럴 구조를 형성하는 제1 스파이럴 아암 및 상기 제2 도전 부재로부터 연장되며 상기 제1 스파이럴 아암과 소정 거리 이격되어 스파이럴 구조를 형성하는 제2 스파이럴 아암을 포함한다.
상기 제1 스파이럴 아암 및 제2 스파이럴 아암은 동일한 중심을 향하는 스파이럴 구조를 형성한다.
상기 제1 스파이럴 아암과 상기 제2 스파이럴 아암의 이격 거리는 상기 제1 스파이럴 아암에서 상기 제2 스파이럴 아암으로의 전자기 결합이 가능한 거리로 설정된다.
상기 스파이럴 셀은 상기 제1 도전 부재로부터 연장되어 스파이럴 구조를 형성하는 제1 스파이럴 아암 및 제2 스파이럴 아암과 상기 제2 도전 부재로부터 연장되어 스파이럴 구조를 형성하는 제3 스파이럴 아암 및 제4 스파이럴 아암을 포함한다.
상기 제1 스파이럴 아암 내지 제4 스파이럴 아암은 동일한 중심을 향하면서 소정 거리 이격되어 스파이럴 구조를 형성한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 급전점과 전기적으로 연결되는 제1 도전 부재; 상기 제1 도전 부재와 소정 거리 이격되며 접지와 전기적으로 연결되는 제2 도전 부재; 상기 제1 도전 부재로부터 연장되며 소정의 중심을 향해 스파이럴 구조를 형성하는 제1 스파이럴 아암; 상기 제2 도전 부재로부터 연장되며 상기 중심을 향해 스파이럴 구조를 형성하면서 상기 제1 스파이럴 아암과 소정 거리 이격되는 제2 스파이럴 아암; 및 상기 제2 도전 부재로부터 연장되는 방사체를 포함하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나가 제공된다.
본 발명의 안테나에 의하면, 제한된 공간 내에서 보다 충분한 커플링량을 확보할 수 있어 광대역 및 다중 대역 특성을 확보하는데 유리한 장점이 있다.
도 1은 본 발명자에 의해 제안된 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나의 구조를 도시한 평면도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스파이럴 셀의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스파이럴 셀의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나의 구조를 도시한 평면도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스파이럴 셀의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스파이럴 셀의 구조를 도시한 도면.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 광대역 내장형 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나의 구조를 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 구조의 전자기 결합 결합을 이용한 내장형 안테나는 제1 도전 부재(200), 제2 도전 부재(202), 적어도 하나의 스파이럴 셀(204) 및 방사체(206)를 포함할 수 있다.
제1 도전 부재(200)는 급전점과 전기적으로 연결되며, 제2 도전 부재(202)와 소정 거리 이격된다. 제2 도전 부재(202)는 접지와 전기적으로 연결된다.
제1 도전 부재(200) 및 제2 도전 부재(202) 사이에는 적어도 하나의 스파이럴 셀(204)이 구비되며, 전자기 결합은 스파이럴 셀(204)에서 이루어진다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스파이럴 셀의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스파이럴 셀은 제1 도전 부재(200)로부터 연장되는 제1 스파이럴 아암(300) 및 제2 도전 부재(202)로부터 연장되는 제2 스파이럴 아암(302)을 포함한다.
제1 스파이럴 아암(300)은 제1 도전 부재(200)로부터 연장되어 중심점을 향해 계속적으로 절곡되는 사각형 스파이럴 형태를 가지며, 제2 스파이럴 아암(302)은 제2 도전 부재(202)로부터 연장되어 중심점을 향해 계속적으로 절곡되는 사각형 스파이럴 형태를 가진다.
제1 스파이럴 아암(300) 및 제2 스파이럴 아암(302)은 소정 거리 이격되며, 이격된 상태에서 연속적으로 절곡되며 중심점을 향하는 스파이럴 구조를 가지게 된다.
스파이럴 셀(204)에서는 제1 스파이럴 아암(300)으로부터 제2 스파이럴 아암(302)으로의 전자기 결합이 발생한다. 이때, 제1 스파이럴 아암(300)과 제2 스파이럴 아암(302)에는 진행파(Traveling Wave)가 발생할 수 있다.
제1 스파이럴 아암(300) 및 제2 스파이럴 아암(302)은 제한된 공간 내에서 그 길이를 최대로 확보할 수 있는 스파이럴 구조를 가지므로 제1 스파이럴 아암(300)에서 제2 스파이럴 아암(302)으로의 전자기 결합 길이는 기존에 제안된 전자기 결합을 이용하는 안테나에 비해 보다 크게 확보될 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같은 스파이럴 셀(204)은 제1 도전 부재(200) 및 제2 도전 부재 사이에 복수개가 구비될 수 있으며, 스파이럴 셀(204)의 수는 필요한 대역폭에 따라 적절히 조절될 수 있다.
한편, 도 3에는 제1 스파이럴 아암(300) 및 제2 스파이럴 아암(302)이 사각형의 스파이럴 구조를 가지는 경우가 도시되어 있으나, 이와 다른 원형 스파이럴 구조와 같은 다른 형태의 스파이럴 구조를 가질 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
또한, 도 2에는 제1 스파이럴 아암(300) 및 제2 스파이럴 아암(302)이 실질적으로 동일한 스파이럴 구조를 가지고 있어 이격 거리가 동일한 경우가 도시되어 있으나, 제1 스파이럴 아암(300)과 제2 스파이럴 아암(302)의 이격 거리는 부분적으로 변화되는 구조를 가질 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스파이럴 셀의 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스파이럴 셀은 제1 도전 부재(200)와 결합되어 제1 도전 부재(200)로부터 연장되는 제1 스파이럴 아암(400) 및 제2 스파이럴 아암(402)과 제2 도전 부재(202)와 결합되어 제2 도전 부재(202)로부터 연장되는 제3 스파이럴 아암(404) 및 제4 스파이럴 아암(406)을 포함할 수 있다.
제1 실시예의 스파이럴 셀이 두 개의 아암을 가진 스파이럴 구조를 가진 반면 제2 실시예의 스파이럴 셀은 네 개의 아암을 가진 스파이럴 구조를 가지고 있어 아암의 수에 있어서 차이를 가지고 있다.
제2 실시예에서, 제1 스파이럴 아암(400)은 왼쪽 상단에서부터 시작되어 스파이럴 구조를 형성하고, 제2 스파이럴 아암(402)은 오른쪽 상단에서부터 시작되어 스파이럴 구조를 형성한다.
또한, 제3 스파이럴 아암(404)은 왼쪽 하단에서부터 시작되어 스파이럴 구조를 형성하고, 제4 스파이럴 아암(406)은 오른쪽 하단에서부터 시작되어 스파이럴 구조를 형성한다.
제1 내지 제4 스파이럴 아암(400, 402, 404, 406)은 모두 동일한 중심점을 향하는 스파이럴 구조를 형성하게 된다.
제1 내지 제4 스파이럴 아암(400, 402, 404, 406)은 각각 소정 거리 이격되며,이때 제1 도전 부재(200)와 결합되는 제1 스파이럴 아암(400) 및 제2 스파이럴 아암(402)으로부터 제2 도전 부재(202)와 결합되는 제3 스파이럴 아암(404) 및 제4 스파이럴 아암(406)으로의 전자기 결합이 발생한다. 이때, 제1 내지 제4 스파이럴 아암에서는 전송 선로에서와 같은 진행파가 발생할 수 있다.
이와 같은 4 개의 스파이럴 아암을 가진 스파이럴 셀 구조는 제1 실시예의 스파이럴 셀 구조에 비해 동일한 공간에서 전자기 결합량을 보다 증가시킬 수 있어 제한된 공간에서 보다 큰 대역폭을 확보하는 것이 가능하다.
한편, 도 4에도 제1 내지 제4 스파이럴 아암(400, 402, 404, 406)의 이격 거리가 동일한 경우가 도시되어 있으나, 제1 내지 제4 스파이럴 아암의 이격 거리가 부분적으로 다르게 설정될 수도 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
방사체(206)는 접지와 결합된 제2 도전 부재(202)로부터 연장된다. 방사체의 공진 주파수는 방사체(206)의 길이와 스파이럴 셀 및 제2 도전 부재(202)의 길이에 의해 정해진다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 캐리어, 기판과 같은 유전체 구조물에 결합되어 단말기에 내장될 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (8)
- 급전점과 전기적으로 연결되는 제1 도전 부재;
상기 제1 도전 부재와 소정 거리 이격되며 접지와 전기적으로 연결되는 제2 도전 부재;
상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재 사이에 상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재와 결합되어 전자기 결합을 형성하는 적어도 두 개의 스파이럴 아암을 포함하는 적어도 하나의 스파이럴 셀; 및
상기 제2 도전 부재로부터 연장되는 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 제1항에 있어서,
상기 스파이럴 셀은 상기 제1 도전 부재로부터 연장되어 스파이럴 구조를 형성하는 제1 스파이럴 아암 및 상기 제2 도전 부재로부터 연장되며 상기 제1 스파이럴 아암과 소정 거리 이격되어 스파이럴 구조를 형성하는 제2 스파이럴 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 제2항에 있어서,
상기 제1 스파이럴 아암 및 제2 스파이럴 아암은 동일한 중심을 향하는 스파이럴 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 제3항에 있어서,
상기 제1 스파이럴 아암과 상기 제2 스파이럴 아암의 이격 거리는 상기 제1 스파이럴 아암에서 상기 제2 스파이럴 아암으로의 전자기 결합이 가능한 거리로 설정되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 제1항에 있어서,
상기 스파이럴 셀은 상기 제1 도전 부재로부터 연장되어 스파이럴 구조를 형성하며 서로 이격된 제1 스파이럴 아암 및 제2 스파이럴 아암과 상기 제2 도전 부재로부터 연장되어 스파이럴 구조를 형성하며 서로 이격되고 상기 제1 스파이럴 아암 및 상기 제2 스파이럴 아암으로부터 이격된 제3 스파이럴 아암 및 제4 스파이럴 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 제4항에 있어서,
상기 제1 스파이럴 아암 내지 제4 스파이럴 아암은 동일한 중심을 향하면서 소정 거리 이격되어 스파이럴 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 급전점과 전기적으로 연결되는 제1 도전 부재;
상기 제1 도전 부재와 소정 거리 이격되며 접지와 전기적으로 연결되는 제2 도전 부재;
상기 제1 도전 부재로부터 연장되며 소정의 중심을 향해 스파이럴 구조를 형성하는 제1 스파이럴 아암;
상기 제2 도전 부재로부터 연장되며 상기 중심을 향해 스파이럴 구조를 형성하면서 상기 제1 스파이럴 아암과 소정 거리 이격되는 제2 스파이럴 아암; 및
상기 제2 도전 부재로부터 연장되는 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나. - 제7항에 있어서,
상기 제1 도전 부재로부터 연장되며 상기 제1 스파이럴 아암과는 이격되어 상기 중심을 향해 스파이럴 구조를 형성하며 상기 제2 스파이럴 아암과 이격된 제3 스파이럴 아암; 및
상기 제2 도전 부재로부터 연장되며 상기 제2 스파이럴 아암과는 이격되어 상기 중심을 향해 스파이럴 구조를 형성하며 상기 제1 스파이럴 아암 및 상기 제3 스파이럴 아암과는 이격된 제4 스파이럴 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 내장형 안테나.
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| KR20100029080A KR101094537B1 (ko) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | 스파이럴 구조의 전자기 결합을 이용한 광대역 내장형 안테나 |
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