KR101199259B1 - 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나 - Google Patents

이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR101199259B1
KR101199259B1 KR1020110047348A KR20110047348A KR101199259B1 KR 101199259 B1 KR101199259 B1 KR 101199259B1 KR 1020110047348 A KR1020110047348 A KR 1020110047348A KR 20110047348 A KR20110047348 A KR 20110047348A KR 101199259 B1 KR101199259 B1 KR 101199259B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
ferrite
dielectric
mobile communication
band
Prior art date
Application number
KR1020110047348A
Other languages
English (en)
Inventor
이학용
최의선
김재식
이병제
김병관
이종현
Original Assignee
(주)소노비젼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)소노비젼 filed Critical (주)소노비젼
Priority to KR1020110047348A priority Critical patent/KR101199259B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101199259B1 publication Critical patent/KR101199259B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H01Q7/06—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop with core of ferromagnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나에 관한 것으로, 안테나의 제1 급전 포트(feed port)를 통해 RF 트랜시버와 연결되고, 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 윗면에 형성되며, GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz 대역, US PCS 대역 등의 다중대역을 지원하는 3세대 이동통신 대역으로 영상 전화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하는 적층형 구조의 다중대역 안테나1; 평판 구조의 밑면에 접지 평면(ground plane)으로 형성된 접지(GND); 및 이동통신 단말기의 RF 트랜시버와 전송라인을 통해 연결되고, 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 아랫면에 형성되며, FR4 유전체만을 사용한 PIFA 안테나 보다 안테나의 크기를 감소하고 페라이트(ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나에 비해 안테나의 방사 효율을 향상시키며 4세대 이동통신 LTE 13 대역으로 영상 통화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하기 위한 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2(역 F자형 평판 안테나)를 포함하며, 4G 이동통신용 LTE 13 band에서 동작하는 페라이트와 유전체를 사용하여 적층형 다중대역 PIFA 안테나의 크기를 소형화하고, 이동통신 단말기에 내장되는 PIFA 안테나의 공진 주파수에서 안테나의 방사효율을 향상시킨다.

Description

이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ＰＩＦＡ 안테나{Adaptive multiple band antenna and PIFA antenna using dielectric substance and ferrite embedded in mobile communication terminal}
본 발명은 이동통신 단말기 내장형 안테나에 관한 것으로, 특히 유전체 및 페라이트를 사용하여 PIFA 안테나(Planner Inverted F-Antenna, 역 F자형 평판 안테나)의 크기를 소형화하고(size reduction), 안테나의 공진 주파수에서 안테나의 방사효율(efficiency)을 크게 향상시키는 4세대 이동통신용 LTE 대역을 지원하는 PIFA 안테나를 제공하고, 동시에 기존 GSM850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz 대역, US PCS 대역 등의 다중대역으로 3세대 이동통신 대역을 지원하는 적층형 다중대역 안테나를 제공하는, 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나에 관한 것이다.
종래의 이동통신 단말기는 음성 서비스 뿐만아니라 패킷 데이터 서비스와 같은 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하고 있으며, 이러한 다양한 서비스를 이동통신 단말기 내부에서 구현하기 위해 카메라, LCD, 후레쉬 등의 다수의 장치들의 공간이 필요하며 무선 통신 시스템 종단의 안테나 공간 역시 줄어들고 있는 실정이다.
차세대 이동통신 기술(LTE, WiMAX) 중 하나인 LTE(Long Term Evolution) 기술은 지역별로 다양한 주파수 대역을 사용하고 있으며, 특히 미국과 같은 경우(LTE class 13 and 17) 기존의 이동통신 서비스 대역보다도 낮은 주파수 대역을 사용하고 있기 때문에, 이동통신 단말기용 내장형 안테나의 구현의 어려움이 발생한다. 뿐만 아니라, 이들 차세대 이동통신 기술은 모두 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 지원하기 때문에 다수의 안테나가 이동통신 단말기에 내장되어야 하고, 안테나의 소형화 기술이 더욱 요구되고 있는 실정이다.
이동통신 단말기에 사용되는 Magneto-Dielectric 안테나 기판은 크기를 소형화하기 위해 페라이트(ferrite)를 사용할 수 있다.
초고주파수 대역에서 페라이트의 용도는 크게 3 가지로 구분될 수 있다. 가장 널리 쓰이는 용도는 비가역 회로 소자로서의 동작에 따르는 것이다. 페라이트는 초고주파 대역에서 큰 저항과 비등방성 특성을 가지며, 이러한 자기적 비등방성은 실제로 DC 자기 바이어스의 자계(Magnetic Field)를 인가하는 경우 나타나게 된다. 이렇게 가해지는 자계는 페라이트 물질내의 자기 쌍극자를 정렬시켜 net 자기 다이폴 모멘트를 생성시키며, 가해진 자계의 세기에 의해 제어된 주파수에서 magnetic polarization moment들을 세차운동(precession) 시킨다. 이러한 세차운동과 같은 방향으로 원편파된 초고주파 신호는 자기 다이폴 모멘트들과 함께 강하게 상호작용을 하며, 반대 방향으로 편파된 신호는 보다 덜 강하게 상호작용을 한다. 편파란 전파방향에 따라 달라지는 것이므로, 주어진 회전 방향에 대하여 초고주파 신호는 페라이트를 통과할 때 다른 방향으로 전파해 나갈 것이다. 이러한 성질로 인하여, 아이솔레이터나 써큘레이터 또는 자이레이터와 같은 지향성 소자의 제작에 이용된다. 또한 페라이트(ferrite)는 인가된 초고주파 신호와의 상호작용을, 가해지는 자계의 세기를 조절함으로써 제어할 수 있는데, 이 효과를 통해 위상천이기나 스위치 또는 가변 공진기나 필터 등의 제어소자를 만드는데 사용한다.
수백 MHz 또는 수 GHz 대역 이상에서 높은 자기 손실을 갖는 페라이트(Ferrite)는 전자파 흡수체로 이용될 수 있으며, 회로상에서 EMI(Electro-Magnetic Interference)를 줄이기 위해 이용되기도 한다. 이러한 전자파 흡수체로서의 구조는 페라이트 타일 뒷면에 금속면을 둔 형태로 그 앞면은 자유 공간 상이라 가정한다. 페라이트 투자율(μ, permeability)의 실수부와 허수부가 같은 경우와 허수부가 더 큰 경우 그리고 실수부가 더 큰 경우에 따라 페라이트가 전자파 흡수체로 동작하는 정합 조건이 달라지는데, 실수부가 더 큰 경우는 전자파 차폐로서의 역할이 극히 제한된다. 이는 결국 자기 손실 탄젠트값이 높을수록 차폐 효과가 크다는 것을 의미한다.
페라이트(Ferrite)의 용도는 고 투자율 재료로 사용된다. 페리자성 물질의 기본적인 특성에 따라서 실제 유한한 크기를 갖는 페라이트의 고 투자율 재료의 이용은 인가 바이어스 계의 세기와 포화 자화에 따라 달라지며, 또한 자기 공진 주파수의 대역폭이 좁은 관계로 실제 사용하고자 하는 주파수 대역에 걸쳐 투자율 텐서값이 제공되어야만 가능하다. 그러나, 페라이트의 기본적인 자기적 성질은 단순히 포화 자기화에만 의존하여 예측될 수 없고, 기존에 제안되었던 측정 방법들도 모두 일정하지 않은 결과를 제공하기 때문에 실제 공급자들에게서 얻는 특성을 토대로 안테나 설계에 비교 적용하는 방법이 가장 정확하다. 비록 Agilent사의 E4991A나 Ryowa 사의 PMF-3000 또는 PMM-9G1과 같은 계측기를 이용하여 일관된 측정 결과값을 얻을 수도 있겠지만, 이러한 계측기들을 보유하고 있는 곳이 많지 않다.
1. Magneto - Dielectrics 안테나 이론
R. C. Hansen과 M. Burke[3]는 'Antennas with Magneto-Dielectrics'이라는 논문에서 방사 저항과 리액턴스로 조절되는 전기적 소형 안테나의 대역폭에 대한 유전율(ε, permittivity)과 투자율(μ, permeability)의 효과를 정사각형 패치 안테나에 적용하여 확인하였다. 마이크로 스트립 패치 안테나는 일반적으로 유전체를 기판으로 사용하는데, 페라이트와 같은 magneto-dielectric material을 기판으로 대체하였을 때 그 방사 저항이 투자율(μ)과 유전율(ε)에 따라 도 1a에 도시된 바와 같이 나타난다.
도 1a는 정사각형 구조의 마이크로 스트립 패치 안테나의 투자율과 유전율 곱에 따른 컨덕턴스 변화를 나타낸 그래프이다.
Figure 112011037382223-pat00001
은 비교적 큰
Figure 112011037382223-pat00002
값에 대한 근사를 나타내고,
Figure 112011037382223-pat00003
은 비교적 작은
Figure 112011037382223-pat00004
값에 대한 근사이다. 이에 따라
Figure 112011037382223-pat00005
의 1에서 10까지의 근사는
Figure 112011037382223-pat00006
와 같이 표현하였다. 도면에 나타내지 않았지만, 실제
Figure 112011037382223-pat00007
와
Figure 112011037382223-pat00008
에 대한 그래프는 식에 대한 계산값의 절반으로 표현하였으며, 실제 패치는 두 개의 방사 슬롯을 가지기 때문이다. 이렇게 계산된 방사 저항은 Wheeler가 제안한 마이크로스트립 라인의 특성 어드미턴스
Figure 112011037382223-pat00009
와 결합하여 (여기서
Figure 112011037382223-pat00010
는 공기 중의 임피던스(120π)이고, t는 유전체의 두께이다.) 방사 Q값에 대한 표현이 가능하게 한다.
Figure 112011037382223-pat00011
(1.1)
VSWR(Voltage Standing Wave Ratio, 전압 정재파비)이 2일때 대역폭은
Figure 112011037382223-pat00012
이므로, 다음과 같이 표현된다.
Figure 112011037382223-pat00013
(1.2)
식 (1.2)로부터 magneto-dielectric material이 일반적인 유전체에 비해 효과적임을 입증할 수 있다.
도 1b는 정사각형 구조의 마이크로 스트립 패치 안테나의 투자율과 유전율에 따른 대역폭 변화를 나타낸 그래프이다. 도 1b는 식 (1.2)를 토대로 투자율이 1, 10, 그리고 20일 때 유전율의 변화에 따른 값과 유전율이 1, 5, 그리고 10 일 때 투자율에 따른 값을 계산한 결과이다. 이 결과로부터 1보다 큰 투자율을 기판으로 이용한 패치 안테나의 경우 투자율이 1일 때보다 약간 증가한 대역폭을 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, 유전율과 다르게 투자율의 증가는 안테나 대역폭의 감소를 야기하지 않으므로, 본 연구에서 이용하고자 하는 페라이트(Ferrite)와 같은 magneto-dielectric material이 안테나 소형화에 보다 효과적이다.
R. C. Hansen과 M. Burke의 연구는 안테나 소형화의 효율성을 판단하는데 있어서 단순히 대역폭만을 고려하여 결과를 얻는 반면, K. Sarabandi와 H. Mosallaei 는 대역폭 뿐만 아니라 안테나 방사 성능까지 고려하여 투자율 조절의 장점을 설명하였다. 논문에서 FDTD를 이용한 결과를 정리하면 표 1과 같이 나타낸다.
Figure 112011037382223-pat00014
도 1c는 Dielectric substrate 및 Metro-dielectric substrate 전자기파의 진행을 나타낸 도면이다.
도 1c는 magneto-dielectric material을 이용하는데 있어서 투자율과 유전율이 같은 재질을 사용하는 것이 안테나 효율면에서 더 유리함을 보여준다. 유전체를 이용한 마이크로스트립 안테나에서 보다 넓은 대역폭을 얻기 위해 기판의 두께가 높은 것을 사용하는 것이 일반적인 방법이지만, 이것은 기판 내에서 표면파에 의해 전달되는 에너지를 증가시키기 때문에 원치 않는 방향으로의 방사를 유도하거나 또는 기판 내에 그 에너지를 저장함으로써 이득을 감소시킨다. 반면에 도 2의 magneto-dielectric의 경우, 기판 내에서도 공기 중에서와 같은 임피던스를 가지기 때문에 기판 내에 갇히는 전자기파가 적어지게 되며, 이에 따라 안테나 대역폭과 효율이 증가된다. 표 1에서 보인 시뮬레이션 결과 역시 이러한 사실을 반영하며, 방사 성능면에서도 magneto-dielectric material의 이용이 유전체의 이용보다 더 효율적임을 알 수 있다.
이러한 magneto-dielectric material의 장점에도 불구하고 실제 안테나 소형화에 있어서 유전체가 더 많이 이용되는 것은 magneto-dielectric material의 자기적 특성이 주파수에 따라 일정하지 못하기 때문이다. 마이크로스트립 안테나는 캐패시턴스 성분에 의해 내부 저장에너지가 증가하게 되는데, magneto-dielectric material을 이용하는 경우 자기 공진 주파수에 안테나 동작 주파수를 근접하게 한다면 보다 큰 투자율을 얻을 수 있기 때문에 인덕턴스 성분의 증가로 이를 보상할 수 있다. 그러나 실제적으로 자기 공진 주파수 근처에서 magneto-dielectric material의 투자율은 크게 급변하게 때문에, 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 일정한 투자율을 제공할 수 없어 안테나의 대역폭을 확보하는 방안이 되지 못한다. 이렇게 주파수에 따라 달라지는 투자율은 마이크로스트립 안테나의 Q값 증가를 야기시킨다. 마이크로스트립 패치 안테나를 RLC 병렬 공진기로 표현하였을 때 그 Q값은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112011037382223-pat00015
(1.3)
유전율(ε, permittivity)의 경우 주파수에 따라 거의 일정한 특성을 가지므로 주파수에 따른 변화를 고려하지 않는 반면, 투자율(μ, permeability)의 경우 주파수에 따르지 않는 일정한 값을
Figure 112011037382223-pat00016
라고 하였을 때, 주파수에 따른 투자율은 다음식과 같이 나타낸다.
Figure 112011037382223-pat00017
(1.4)
이는 일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나의 공진주파수
Figure 112011037382223-pat00018
가 매질의 자기 공진 주파수
Figure 112011037382223-pat00019
에 비해 매우 작은 경우 가능한 표현이며, Λ는 0에서 1사이의 임의의 값이다. 식 (1.4)의 표현에 따라 손실이 없는 공진기의 공진 주파수에 관한 식은
Figure 112011037382223-pat00020
에
Figure 112011037382223-pat00021
를 대입하여 얻을 수 있다.
Figure 112011037382223-pat00022
(1.5)
안테나의 공진주파수
Figure 112011037382223-pat00023
가 매질의 자기 공진 주파수
Figure 112011037382223-pat00024
에 비해 매우 작은 경우 주파수에 따른 투자율 변동은 매우 작기 때문에
Figure 112011037382223-pat00025
인 것을 가정하여 Taylor Series를 이용하면 다음과 같은 표현이 가능하다.
Figure 112011037382223-pat00026
(1.6)
공진기의 서셉턴스(B)는
Figure 112011037382223-pat00027
(1.7)
이며, 따라서 공진기의 Q는 다음과 같이 기술된다.
Figure 112011037382223-pat00028
(1.8)
즉, 주파수에 따른 투자율 변화가 없다면
Figure 112011037382223-pat00029
이므로, Q는 식 (1.3)의 값을 가지며 주파수에 따른 투자율의 변화가 있는 경우라 하더라도
Figure 112011037382223-pat00030
의 값에 따라 크게 영향을 받는다.
Figure 112011037382223-pat00031
의 값이 1보다 매우 클 때, Q값을 작게 유지할 수 있고, 효율 감소를 최소화할 수 있다.
상기 설명한 것과 같이, 기판 내부의 특성 임피던스와 공기중의 특성 임피던스 차이로 인한 표면파의 안테나 효율 감소 효과, 주파수에 따라 다른 투자율이 여기하는 손실 아니더라도 마이크로스트립 안테나에서 사용되는 기판은 캐비티 공진 이론에 의해 안테나의 방사 효율을 감소시키고 방사 Q값을 증가시키는 손실 요소를 가지고 있다. 일반적으로 방사 효율은 방사 Q와 캐비티 공진기의 unloaded Q의 비로 표현한다.
Figure 112011037382223-pat00032
(1.9)
또한 캐버티 공진기 이론을 토대로 방사 Q는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112011037382223-pat00033
(1.10)
여기서
Figure 112011037382223-pat00034
와
Figure 112011037382223-pat00035
는 각각 자기 손실 탄젠트와 유전체 손실 탄젠트를 나타낸다.
Figure 112011037382223-pat00036
는
Figure 112011037382223-pat00037
와 마찬가지로 주파수에 따라 증가하는 제동력에 기인한 손실을 말한다.
2. Magneto - Dielectric 안테나 적용
안테나 기판으로 사용됨에 있어서 더욱 중요한 요소는 바로 자기 손실 탄젠트값에 의한 손실임이다. 페라이트의 자기적 손실과 투자율 같은 성능은 모두 그 구성 성분과 합성 과정에 의해 결정되며, 이에 따라 초고주파수 대역에서 사용을 위한 많은 연구가 진행되어 왔음에도 아직까지 유전체 손실 탄젠트 만큼 낮은 값을 갖는 페리자성 물질이 사실상 존재하지 않는다. 페라이트는 그 격자 모양에 따라 크게 spinels, garnets, 그리고 hexagonal 페라이트s로 크게 나뉜다. Spinels는 NiZn 페라이트나 MnZn페라이트 등이 대표적으로 이용되며, Snoek's limitation 에 의해 그 투자율과 자기 공진 주파수의 관계가 성립한다. 즉, 높은 투자율을 갖는 spinel 페라이트는 낮은 자기 공진주파수를 갖는다. 페라이트는 그 제조 과정과 합성 성분에 의해 포화 자화값이 결정되고, 포화 자화가 투자율과 자기 공진 주파수의 관계를 규정짓는다.
도 2a는 Ni1 - xZnxFe2O4의 주파수에 따른 투자율 성분을 나타낸 그래프이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 측정된 NiZn 페라이트는
Figure 112011037382223-pat00038
로 정의된
Figure 112011037382223-pat00039
가 1보다 큰 값을 가져 손실이 매우 크다는 것을 알 수 있다.
Spinels에 비해서 약한 페리자성을 갖지만 garnets 역시 초고주파수 대역에서의 이용을 고려해볼 수 있다. 이는 garnes의 내부 저항이 매우 높아 절연 특성이 좋고, 낮은 자기 손실 탄젠트값을 가지기 때문에 자기 손실이 낮기 때문이다. 상기한 바와 같이 주파수에 따라 변화되는 투자율(permeability)이 비록 큰 영향은 아니지만, 안테나의 Q값을 높이는 것을 보였다. 그러나 초고주파수 대역 안테나 적용에서 이것은 손실의 문제보다 안테나 소형화를 위한 투자율을 얻지 못하는 문제가 더 크다. 대부분의 페라이트는 자기 공진 주파수 이상에서 매우 낮은 투자율을 가지며 일반적으로 이러한 자기 공진 주파수는 VHF대역이나 UHF 대역에서 나타난다.
도 2b는 CVG(Ca-V garnet)와 YIG(Yttrium garnet)의 투자율을 나타낸 그래프이다.
도 2b에 나타낸 CVG(Ca-V garnet)나 YIG(Yttrium garnet)은 측정된
Figure 112011037382223-pat00040
값이 비교적 작아 손실이 낮을 것으로 기대할 수 있으나, 300MHz 대역에서 이미
Figure 112011037382223-pat00041
값이 1에 근접하여 안테나 소형화를 위한 투자율을 제공받을 수 없다.
이와 같이 페라이트의 안테나 적용에서 요구되는 특성은 초고주파수 대역에서의 낮은 손실과 함께 높은 투자율이며, 이를 얻기 위해 구성 성분이나 제조 과정 상의 여러가지 시도와 연구가 필요하다. Trans-Tech사가 연구 개발한 Z-type hexagonal 페라이트는 UHF 대역인 500MHz까지 낮은 손실을 가지면서도 10이상의 높은 투자율을 갖는 것으로 알려져있다. Hexagonal 페라이트는 본질적으로 하나의 축에 대해서만 이방성을 가지며, 이에 따라 자기 회전이 이루어지는 면이 그 축에 수직으로 존재하므로 Snoek's limitation을 극복한 투자율(μ, permeability)을 만들 수 있다.
H. Mosallaei와 K. Sarabandi는 그들의 연구에서 Trans-Tech사의 Z-type hexagonal 페라이트 특성을 Agilent E4991A 임피던스 분석기를 이용하여 측정한 결과를 도 2c와 같이 출력하였다.
도 2c는 Hexagonal 페라이트의 투자율(Trans-Tech사)을 나타낸 그래프이다.
여기에 나타난 1GHz 근처에서 공진은 측정 장비에 의한 것으로 페라이트 자기 공진과는 무관한 것이다. 측정 결과로부터 알 수 있듯이, 300MHz 정도까지 페라이트는 16 정도의 안정적인 투자율(μ, permeability)을 가지고 있으며, 자기 손실 탄젠트 또한 0.02 정도의 값을 유지하여 비교적 낮은 손실을 가짐을 알 수 있다. 그림에는 표시되지 않았지만, 비유전율 역시 16 정도의 값을 가지며, 유전체 손실은 0.002정도이다.
반면 H. Mosallaei와 K. Sarabandi의 또 다른 연구에 이용된 Trans-Tech사의 hexagonal 페라이트는 도 2c의 (b)와 같은 자기적 특성을 갖는다. 자기 손실 탄젠트 0.02이하의 낮은 손실과 주파수에 따른 급격한 투자율 변화을 고려한다면 약 500MHz 정도까지의 이용이 가능한 것으로 판단된다. 약 1GHz 근처의 자기 공진 주파수 이상에서는 투자율이 급격히 감소한다.
T. Nakamura와 E. Hankui는 1GHz 에서도 높은 투자율을 제공하고, 낮은 손실값을 갖는 polycrystalline hexagonal 페라이트를 제안하였고, 제안된 페라이트를 900MHz의 단말기에 적용하여 방사 효율을 계산하였다. 제안된 페라이트의 투자율은 1GHz 미만에서는 주파수에 따라 거의 일정한 값을 가지며 투자율의 허수 성분이 매우 작아 자기 손실 탄젠트가 0.1~0.2 정도로 매우 작은 값을 가진다. 이는 지금까지 소개되었던 페라이트 중 초고주파수 대역에서 가장 이상적인 성능을 갖는 것이다. 그러나 일반적으로 hexagonal 페라이트는 spinels나 garnets에 비해 비교적 높은 주파수 대역까지 사용이 가능하지만 보다 더 복잡한 결정 구조를 가지기 때문에 제작이 어렵고 물질 합성에 있어서도 여러가지 제약이 따르기 때문에 아직까지 그 수급과 이용에는 어려움이 많은 것으로 알려져 있다.
페라이트는 그 결정 구조에 의해 분류하기도 하지만 전자기적 성질이 합성 방법에 따라서도 달라지는데 초고주파수 대역에서 이용되는 페라이트는 또한 그 합성법에 따라 3가지(bulk 페라이트, 페라이트 필름, nano-composite)로 분류된다.
Bulk 페라이트는 상기 설명하였던 Snoek's law에 의해 투자율(permeability)의 일정한 성분과 자기 공진 주파수 사이의 관계가 포화 자화에 의해 다음과 같이 엄격히 제한된다.
Figure 112011037382223-pat00042
(1.11)
이는 bulk 페라이트에 적용되는 식이며,
Figure 112011037382223-pat00043
는 포화자화값,
Figure 112011037382223-pat00044
이다. 이 식에 따르면 초고주파수 대역에서 자기 공진 주파수를 얻는 것은 매우 어렵지만, 얇은 페라이트 필름에 대해
Figure 112011037382223-pat00045
와
Figure 112011037382223-pat00046
의 관계식이 다음과 같이 나타낸다.
Figure 112011037382223-pat00047
(1.12)
여기서,
Figure 112011037382223-pat00048
이다. 즉 페라이트 필름을 이용하는 경우 bulk 페라이트에 비해 같은 투자율(μ, permeability)에 대해서도 높은 자기 공진 주파수를 얻을 수 있다. D. Kuruma의 연구에서 Snoek's Law에 의해 bulk 형태의 NiZn 페라이트가 130MHz의 자기 공진 주파수에서 투자율 45까지를 얻는 것에 반해 필름으로 제작된 NiZn페라이트의 자기 공진 주파수가 650MHz까지 증가함을 보였다. 또한 N. Matsushita의 연구에서 도 2d에서 도시된 바와 같이 자기 공진 주파수가 약 900MHz 인 NiZn 페라이트 필름을 제작하고 주파수에 따른 투자율(μ, permeability)을 측정하였다.
도 2d는 NiZn 페라이트 필름의 주파수에 따른 투자율을 나타낸 도면이다.
T.D. Xiao는 Co-Silica-BCB nano-composite으로 구현된 페라이트 필름을 제안하여 1GHz 이상에서도 5-10 사이의 비교적 높은 유전율과 투자율을 가지기 때문에 안테나 소형화에도 적절히 이용될 수 있을 것으로 기대되지만, 손실에 대한 부분은 고려되지 못하였다.
도 2e는 헬리컬 형태의 안테나를 예시한 도면이다.
도 2e는 이동통신 단말기 안테나 소형화에 관한 기존의 논문 연구에서 제시한 구조를 바탕으로 magneto-dielectric의 특성에 따른 안테나 소형화 효과를 확인하기 위한 헬리컬 형태 안테나 구조를 보여준다. 안테나는 40×80mm2 크기의 접지면에 구현되었다.
도 2f는 유전율/투자율에 따른 안테나 공진 주파수 변화에 따른 반사 손실을 나타낸 도면이다.
도 2f는 도 2e의 물질 유전율(ε, permittivity)과 투자율(μ, permeability)에 따른 안테나 소형화 효과를 시뮬레이션을 통해서 얻은 결과이다.
Magneto-dielectric은 1보다 큰 유전율과 투자율을 가지므로 전기적 파장
Figure 112011037382223-pat00049
이 이 값에 따라 감소하며, 결국 안테나 공진 주파수를 낮출 수 있다.
Figure 112011037382223-pat00050
인 경우와
Figure 112011037382223-pat00051
인 경우 모두 파장이 공기중에 비해 약
Figure 112011037382223-pat00052
로 감소하는데, 이를 magneto-dielectric의 경우
Figure 112011037382223-pat00053
와 비교하여, 실제 소형화에 대한 효과가 있는지를 확인하고자 하였다. 도 2f의 (a)는 자기 손실 탄젠트를 0.05로 두었을 때이며, (b)는 0.1로 두었을 때의 결과이다. 유전체 손실 탄젠트는 0으로 두었으며, 상기 설명하였던 것과 같이 결과적으로 비투자율의 증가가 안테나 소형화에 보다 더 큰 영향을 끼치고, 유전율과 투자율의 일정한 조절을 통해
Figure 112011037382223-pat00054
안테나 소형화에 따른 대역폭 감소나 효율 감소 등을 최적화할 수 있음을 알 수 있다.
도 2g는 자기 손실 탄젠트에 따른 공진 임피던스 변화를 나타낸 도면이다.
Figure 112011037382223-pat00055
인 경우 자기 손실 탄젠트에 따른 임피던스 특성을 보여주는 것으로, 페라이트의 저항 성분에 따라 안테나 공진이 달라짐을 알 수 있다. 상기 설명한 것과 같이 일반적으로 페라이트의 자기 손실 탄젠트는 유전체와 달리 그 값이 비교적 크고 주파수에 따라 다른 값을 가지므로, 안테나 설계시 이에 대한 고려를 충분히 해야만 한다.
기존의 안테나 소형화에 대한 연구는 주로 안테나의 구조적인 측면으로 낮은 Q 값을 갖는 안테나를 설계하는 것으로 연구되었다.
재료적인 측면에서, 높은 유전율을 갖는 물질을 안테나의 캐리어(carrier) 또는 기판(substrate)으로 사용하여 안테나의 공진 주파수를 낮추는 방법을 주로 이용하였다. 하지만 이런 기술은 이동통신 단말기의 안테나의 소형화에 효과가 있으나, 안테나의 동작 주파수에 대한 대역폭을 좁게 만드는 한계점을 갖고 있기 때문에 실제 이동통신 단말기의 소형화 기법으로 사용하기에 제한이 있다.
하지만 유전율(ε,permittivity)과 투자율(μ,permeability)이 동일한 값을 갖고 있는 페라이트(Ferrite)의 경우, 대역폭이 줄어드는 현상 없이 안테나 소형화를 이룩할 수 있고, 이를 이용한 안테나 설계가 제안되고 있지만, 800MHz 이상의 높은 주파수를 사용하고 있는 기존의 이동통신 주파수 대역보다 높은 주파수에서는 페라이트의 자기 손실값(자기 로스 탄젠트)이 기존의 공기 층 또는 FR4(loss tangent=0.02)와 같은 유전체에 비하여 높은 값(1 이상)을 갖고 있거나, 투자율과 유전율의 동일한 크기 값을 기대할 수 없기 때문에 사용에 문제가 있다.
최근, 500MHz 대역까지도 투자율(μ) 및 유전율(ε) 값이 동일하고, 0.05 이하의 낮은 로스 탄젠트(loss tangent) 값을 가지는 페라이트 소재가 개발되어 DVB-H와 같은 광대역 주파수 대역폭을 요구하는 시스템의 이동통신 단말기의 안테나에 적용되고 있지만, 아직 이동통신 대역까지 커버하기에 재료적인 한계점이 있었다.
c = fλ (c = 3x10m/sec2, f:주파수, λ: 파장)
또한, 이동통신 기지국에서 이동통신 단말기에 내장된 안테나로 다운링크(down link, 순방향 링크)로 주파수 송수신시, 광속 c = 3x10m/sec2는 고정적인 값이므로, 주파수(f)가 작아지면 파장(λ)이 커지게 된다.
이동통신 단말기에 내장된 PIFA 안테나가 공진으로 RF 신호인 wave를 수신하려면, PIFA 안테나의 λ/4 길이가 필요하므로, 주파수(f)가 너무 낮아지면 이동통신 단말기에 내장된 안테나의 크기가 너무 커지는 문제점이 있었다.
또한, 유전율εr>1, 투자율 μr>1 인 경우, 이동통신 단말기 안테나에 FR4 유전체만 사용하거나 고유한 유전체 세라믹 소재를 사용하게 되면, 안테나의 크기를 소형화할 수 있지만, 그로 인해 안테나의 송수신 대역폭이 좁아지고 낮은 방사효율이 문제점이었다.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이동통신 단말기에 내장되고, 4세대 이동통신용 LTE 13 대역을 지원하는 FR4 유전체 및 페라이트(Ba3Co2-2x(Mn,Zn)2xFe24O41)를 사용하여 PIFA 안테나(Planner Inverted F-Antenna, 역 F자형 평판 안테나)의 크기를 소형화하고(size reduction), 안테나의 공진 주파수에서 안테나의 방사효율(efficiency)을 크게 향상시키는 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나를 제공하며, 동시에 기존 GSM850/900 대역, DCS 1800 대역, US PCS 대역 등의 다중대역으로 3세대 이동통신 대역을 지원하는 적층형 구조의 다중대역 안테나를 제공하는, 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나를 제공한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 4세대 이동통신 단말기의 MIMO 안테나에 사용가능한 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나는, 안테나의 제1 급전 포트(feed port)를 통해 RF 트랜시버와 연결되고, 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 윗면에 형성되며, GSM 대역, DCS 대역, US PCS 대역 등의 다중대역을 지원하는 3세대 이동통신 대역으로 영상 전화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하는 적층형 다중대역 안테나1; 평판 구조의 밑면에 접지 평면(ground plane)으로 형성된 접지(GND); 및 이동통신 단말기의 RF 트랜시버와 전송라인(transmission line)을 통해 연결되고, 상기 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 아랫면에 형성되며, FR4 유전체만을 사용한 PIFA 안테나 보다 안테나의 크기를 감소하고 페라이트(ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나에 비해 안테나의 방사 효율을 향상시키며 4세대 이동통신 LTE 대역으로 영상 통화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하기 위한 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2(역 F자형 평판 안테나)를 포함한다.
본 발명에 따른 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나는 이동통신 단말기에 내장되고, FR4 유전체 및 페라이트(Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41)를 사용한 PIFA 안테나(Planner Inverted F-Antenna, 역 F자형 평판 안테나)의 크기를 소형화하고(size reduction), 안테나의 공진 주파수에서 안테나의 방사효율(efficiency)을 크게 향상시키는 4세대 이동통신용 LTE 13 대역을 지원하는 PIFA 안테나를 제공하고, 동시에 기존 GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz 대역, US PCS 대역 등의 다중 대역으로 3세대 이동통신 대역을 지원하는 적층형 구조의 다중대역 안테나를 제공한다.
도 1a는 정사각형 구조의 마이크로 스트립 패치 안테나의 투자율과 유전율 곱에 따른 컨덕턴스 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1b는 정사각형 구조의 마이크로 스트립 패치 안테나의 투자율과 유전율에 따른 대역폭 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1c는 Dielectric substrate 및 Metro-dielectric substrate 전자기파의 진행을 나타낸 도면이다.
도 2a의 주파수에 따른 투자율(permeability)을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 CVG(Ca-V garnet)와 YIG(Yttrium garnet)의 투자율을 나타낸 그래프이다.
도 2c는 Hexagonal 페라이트의 투자율을 나타낸 그래프이다.
도 2d는 NiZn 페라이트 필름의 주파수에 따른 투자율을 나타낸 도면이다.
도 2e는 헬리컬 형태의 안테나를 예시한 도면이다.
도 2f는 유전율/투자율에 따른 안테나 공진 주파수 변화에 따른 반사 손실을 나타낸 도면이다.
도 2g는 자기 손실 탄젠트에 따른 공진 임피던스 변화를 나타낸 도면이다.
도 3은 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 유전체만을 사용한 PIFA 안테나(역 F자형 평판 안테나) 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 유전체만을 사용한 내장형 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 5는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 PIFA type의 안테나를 소형화하기 위해 페라이트(Ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 페라이트(Ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 PIFA 안테나의 급전부분에 FR4 유전체, open단에 페라이트를 위치시키고, FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 PIFA 안테나 구조1를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 PIFA 안테나의 급전부분에 페라이트, open단에 유전체를 위치시키고, FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 다중대역 PIFA 안테나 구조2를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 적층형 다중대역 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 4세대 이동통신용 LTE 대역을 지원하는 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나(역 F자형 평판 안테나)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 본 발명에서 제안된 이동통신 단말기에 내장되는 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 3typ대 이동통신용 적층형 다중대역 안테나의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13의 적층형 다중대역 안테나를 PCB 아래 층과 PCB 위 층의 각 층에 따른 자세한 구조와 크기를 나타낸 도면이다.
도 15는 GSM 대역 및 DCS/PCS 대역 등의 이동통신 대역에 사용되는 제안된 구조의 적층형 다중대역 PIFA 안테나의 주파수(GHz) 및 반사손실에 대한 CST 시뮬레이션 반사 손실 결과를 나타낸 그래프이다.
도 16은 이동통신 단말기의 내부 구성도이다.
도 17은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에 내장하는 적층형 다중대역 안테나와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나의 구성도이다.
도 18은 본 발명에서 제안된 적층형 다중대역 안테나(3세대 이동통신용 GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz/US PCS 대역)와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나(4세대 이동통신용 LTE 13 대역)에서 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio, 전압 정재파비)가 3:1일 때 이동통신 주파수 대역별 S parameters를 나타낸 그래프이다.
도 19는 제작된 이동통신 단말기에 내장하는 적층형 다중대역 안테나1와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나2의 사진이다.
도 20은 이동통신 대역별 적층형 구조의 다중대역 안테나1(GSM 850/900, DCS1800/US PCS 대역)와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나2(LTE 13)의 반사손실 및 안테나의 효율을 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나(3세대 이동통신용 GSM 850/900, DCS 1800MHz/US PCS 대역 지원)와 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나(Planner Inverted F-Antenna, 역 F자형 평판 안테나)(4세대 이동통신 LTE 13 대역 지원)는 페라이트(Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41)와 FR4 유전체를 사용하여 PIFA 안테나의 크기를 소형화하고(size reduction), 이동통신 단말기 내장형 PIFA 안테나의 공진 주파수에서 안테나의 방사효율(efficiency)을 크게 향상시키고, 4세대 이동통신용 LTE 주파수 대역에서 동작되도록 하는 것이다.
이동통신 단말기 내장형 페라이트 및 FR4 유전체를 이용한 PIFA 안테나는 전기적인 측면에서 4세대 이동통신용 LTE class 13 대역을 위한 안테나 소형화를 했음에도 대역폭 및 고효율을 유지하는 특징을 보이며, 구조적인 측면에서 페라이트와 유전체(FR4)를 동시에 안테나 기판으로 사용하였으며, PIFA 안테나의 형태를 갖는다.
1) 페라이트 소재 및 FR4 유전체를 이용한 안테나는 안테나의 주파수 대역폭을 유지하면서도 소형화를 이루고, 페라이트(ferrite) 소재를 기판으로 사용하였기 때문이므로, 안테나의 동작에 있어서 효율이 낮은 단점이 존재한다.
2) 페라이트 소재의 자기 로스 탄젠트(loss tangent)의 값이 높고 효율이 낮기 때문에, 페라이트를 부분적으로 안테나의 기판으로 사용하게 되면 효율 감소를 억제할 수 있다.
3) 페라이트를 통한 안테나의 크기 축소(size reduction)는 안테나 구조체의 전류가 강한 부분에서 가장 major하게 발생하고, PIFA 안테나의 경우 PIFA의 Short 부분을 페라이트로 부분적으로 사용하더라도 대역폭을 유지하여 이동통신 단말기에 내장된 안테나 크기의 소형화를 기대할 수 있다.
4) 추가적으로 PIFA 안테나의 전기장이 센 부분 또는 전류가 가장 약한 부분(open 부분)은 효율 감소가 major하게 발생하는 부분이기 때문에 페라이트를 사용하면 안 되지만, 다소 낮은 로스 탄젠트(loss tangent)를 가지고 있는 FR4(loss tangent=0.02)는 기판으로 사용하더라도 효율 감소에 큰 영향을 끼치지 않는다. 또한, FR4 유전체는 이러한 전기장이 센 부분 또는 전류가 약한 부분에서 안테나 크기 축소에 major하게 작용하므로 효과적인 안테나 설계가 가능하다.
5) 따라서, PIFA 안테나의 전류가 강한 Short 부분은 페라이트로 채우고, 전기장이 센 open 부분은 FR4 유전체로 채워서 안테나의 기판으로 사용하며, 안테나의 대역폭을 유지하면서 안테나 크기(size)의 소형화가 가능하고, 사이즈 대비 고효율의 안테나 설계가 가능하다.
2. 안테나의 소형화 설계
이동통신 단말기 내장형 PIFA 안테나(Planner Inverted F-Antenna, 역 F자형 평판 안테나)는 적층형 구조의 PIFA type의 안테나에 페라이트(ferrite)를 사용하여 안테나의 소형화에 관한 연구를 진행하였다. 접지면의 크기는 90 x 50 x 1 mm3 이며 안테나의 크기는10 x 50 x 3 mm3 이다. 총 4가지 case를 통해 공진주파수, 대역폭, 효율의 비교를 하였다.
이것을 통해 최적 크기의 안테나를 설계하였고, 이때 사용한 FR4 유전체의 특성은 유전율 4.4, loss tangent 0.02이며, Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트의 특성은 유전율 12, 투자율 12, loss tangent는 0.05 이다.
(1) 유전체를 사용한 경우
도 3은 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 유전체만을 사용한 PIFA 안테나(역 F자형 평판 안테나) 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 유전체만을 사용한 내장형 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다. 유전체만을 사용한 내장형 PIFA 안테나에서 공진주파수는 770 MHz이고, 대역폭은 46 MHz(5.9%)이며, 효율은 70%가 된다.
(2) Ferrite 를 사용한 경우
도 5는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 PIFA type의 안테나(역 F자형 평판 안테나)를 소형화하기 위해 페라이트(Ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 페라이트(Ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다. 페라이트 만을 사용한 PIFA 안테나에서 공진주파수는 541 MHz이고, 대역폭은 39 MHz(7.2%)이며, 효율은 17%가 된다.
이동통신 단말기에 내장되는 PIFA 안테나는 FR4 유전체 대신 페라이트(ferrite)를 사용함으로써 같은 크기에서 공진주파수를 200 MHz정도 낮춘다. 대역폭은 감소하지 않았지만, 효율이 70%에서 17%로 감소되는 문제점이 있었다.
(3) 유전체와 페라이트를 같이 사용한 경우 ( FR4 + Ferrite )
도 7은 이동통신 단말기에 내장되는 PIFA 안테나의 급전부분에 FR4 유전체, open단에 페라이트를 위치시키고, FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 PIFA 안테나 구조1를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다. FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 PIFA 안테나에서 공진주파수는 629MHz이고, 대역폭은 31MHz(4.9%)이며, 효율은 26%가 된다. 상기 PIFA 안테나(역 F자형 평판 안테나)는 급전부분에 유전체, open단에 페라이트(ferrite)를 위치시켰다. 전계(E-field)가 가장 강한 open단에 페라이트를 위치하여 효율이 낮다.
(4) 유전체와 페라이트를 같이 사용한 경우 ( Ferrite + FR4 )
도 9는 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 PIFA 안테나의 급전(feed) 부분에 페라이트, open단에 유전체를 위치시키고, FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 다중대역 PIFA 안테나 구조2를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 적층형 다중대역 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다.
FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 적층형 다중대역 PIFA 안테나의 공진주파수는 650 MHz이고, 대역폭은 37 MHz(5.6%)이며, 효율은 42%가 된다.
FR4 유전체와 페라이트가 혼합된 적층형 다중대역 PIFA 안테나는 안테나의 급전부분에 페라이트, open단에 유전체를 위치시키고, 페라이트를 E-field가 약한 부분에 위치시켜 효율을 높인다. PIFA 안테나(역 F자형 평판 안테나)의 페라이트가 open단에 위치한 경우보다 효율이 16% 상승한다.
(5) 제안된 안테나 구조체
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 4세대 이동통신용 LTE 대역을 지원하는 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나(역 F자형 평판 안테나)의 구조를 나타낸 도면이다. 이동통신 단말기에 내장되는 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나는 4세대 이동통신용 LTE 13 대역 안테나로 사용한다.
도 12는 도 11의 본 발명에서 제안된 이동통신 단말기에 내장되는 FR4 유전체(loss tangent=0.02) 및 페라이트(Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41)를 이용한 PIFA 안테나의 반사손실을 나타낸 그래프이다. FR4 유전체는 유전율 4.4, loss tangent 0.02인 것을 사용하였으며, Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트의 특성은 유전율 12, 투자율 12, loss tangent 0.05 인 것을 사용하였다
이동통신 단말기에 내장되는 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 적층형 다중대역 PIFA 안테나는 공진주파수는 768MHz이고, 대역폭은 44MHz(5.7%)이며, 효율은 51%가 된다. FR4 유전체와 페라이트를 파트별로 나누어 사용함으로써 안테나의 크기 감소(size reduction)와 함께 효율 감소를 억제시키며, FR4 유전체만 사용했을 시에 비해 25% 안테나의 크기를 감소시킨다(size reduction). 안테나의 방사 효율은 페라이트만을 사용하였을 때 비해 25% 상승한다.
3. 다중대역 안테나 설계
(1) 적층형 구조의 다중대역 안테나의 설계
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신 단말기에 내장되는 3세대 이동통신용 적층형 다중대역 안테나의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
이동통신 단말기에 내장되는 3세대 이동통신용 적층형 구조의 다중대역 메인 안테나는 도 13에 도시된 바와 같이, PCB 아래층과 PCB 위층, 그리고 공기층 위 층을 포함하여 총 3개의 층으로 구성된다. 접지면(Ground Plane)은 60 × 105 mm2의 크기로 일반적인 스마트폰을 가정한 것이다. 제안된 이동통신 대역 안테나는 좌측에 'ㄷ'자 형태로 급전부(Feed)가 연결되고, 우측에 'ㄹ'자 형태로 shorting이 연결된다.
도 14는 도 13의 적층형 구조의 다중대역 안테나를 PCB 아래 층과 PCB 위 층의 각 층에 따른 자세한 구조와 크기를 나타낸 것으로, 제안된 메인 안테나 구조와 크기를 층에 따라 표현한 것이다. PCB 아래 면에 구현된 층은 PCB 위 층에 형성된 방사체에 간접 급전(feed)을 주기 위한 급전 라인(feed line)이 형성되어 있다. 적층형 구조의 다중대역 안테나는 공기층 위층의 개방점에서 PCB 위층의 패턴이 접지면과 단락되는 지점까지 PCB(Printed Circuit Board) 위층의 면에 형성되어 있는 안테나는 GSM 대역의 λ/4 길이를 갖는다. 이 층에 구현된 방사체는 PCB의 제거된 면에 구현되어 추가적인 공간을 필요로 하지 않으며, 이러한 급전 라인의 위치는 PCB 위에 구현된 안테나에 간접 급전을 가능하게 한다. 끝으로 안테나의 맨 위 층에는 DCS/PCS 대역의 대역폭 확장을 위한 추가 방사체 패턴이 구현되어 있다. 추가 방사체는 PCB 아래 면에서부터 확장되어 안테나의 맨 위쪽 측면을 일부 이용하였다. 적층형 구조의 다중대역 PIFA 안테나는 전체적으로 60 × 5 × 6mm3 즉, 1.8 cc의 부피 공간만을 차지하는데 이것은 일반적인 이동통신 단말기와 달리 스마트폰의 넓은 PCB 면과 안테나의 높이를 이용하여 그 구현 공간을 최소화하였기 때문이다.
제안된 구조의 CST를 이용한 시뮬레이션 결과는 도 15와 같이 나타낸다.
도 15는 GSM band 및 DCS/PCS band 등의 이동통신 대역에 사용되는 제안된 구조의 적층형 다중대역 안테나의 주파수(GHz) 및 반사손실에 대한 CST 시뮬레이션 반사 손실 결과를 나타낸 그래프이다.
시뮬레이션 결과 800MHz, 1800MHz 에서 공진을 확인할 수 있다. 이는 각각 PIFA 안테나 공진모드와 PIFA 안테나의 고차 공진 모드로 해석될 수 있다. 각 공진 주파수에서 나타나는 전류 분포를 확인하면, 800MHz 근처에서 나타나는 PIFA 안테나 소자의 공진 모드는 공기층 위층의 개방점에서 PCB 위층의 패턴이 접지면과 단락되는 지점까지 약 λ/4 공간 길이를 가진다. 1800MHz 근처의 PIFA 안테나의 고차 모드는 공기층 위층의 개방점에서 PCB 위층의 지점까지 약 λ/2 길이의 공진 모드가 생성된다.
도 16은 이동통신 단말기의 내부 구성도이다.
이동통신 단말기는 단말기의 키입력을 위한 키입력부(10); 단말기 응용 프로그램을 동작시키고 음성 통화 데이타, 무선 인터넷 및 SMS 송수신, MMS 메시지 등의 패킷 데이타 송수신 서비스를 제어하는 제어부(11); 음성 및 패킷 데이타를 변복조하여 이동통신 대역으로 송수신하는 RF 트랜시버(12); RF 트랜시버(12)와 전송라인(transmission line)으로 연결되고, 이동통신 기지국으로부터 이동통신단말기의 Down link(순방향 링크, 기지국->이동통신 단말기) 또는 Up link(역방향 링크, 이동통신 단말기->기지국)로 음성 신호 또는 패킷 데이타와 관련된 신호를 송수신하는 안테나(ANT); 음성과 동영상을 압축 및 복원하는 A/V 코덱(13), 음성을 입력받는 마이크(14); 동영상을 입력받는 카메라(15); LCD구동부(16); 음성 통화 관련 정보 및 멀티미디어 메시지 등의 이동통신 응용 데이타를 화면으로 출력하는 LCD 표시부(17); 제어부(11)와 연결되어 데이타를 저장하는 메모리(18); 및 배터리(19)로 구성된다.
(2) 적층형 구조의 다중대역 안테나와 페라이트 소자를 이용한 소형 안테나의 설계
도 17은 본 발명에 따른 이동통신 단말기에 내장하는 적층형 다중대역 안테나와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나의 구성도이다.
도 11에서 제안된 페라이트와 FR4 유전체를 결합한 구조의 PIFA 안테나는 이동통신 단말기에 내장되는 안테나의 소형화를 하기 위해 문제점이던 좁은 대역폭과 낮은 효율을 향상시킨다. 이러한 안테나 구조체를 일반적인 스마트폰에 적용 가능한 내장형 안테나로 사용하기 위해 도 11과 같은 일반적인 통신 대역을 포함하는 다른 안테나와 결합돼야 한다. 도 17은 도 11의 FR4 유전체와 페라이트를 이용한 PIFA 안테나(4세대 이동통신 LTE 대역용) 및 도 13의 적층형 구조의 다중대역 안테나(3세대 이동통신 GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz 대역, US PCS 대역용) 구조를 결합한 안테나의 구조를 나타낸다.
본 발명에 따른 3세대 이동통신용 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 4세대 이동통신 단말기의 MIMO 안테나에 사용가능한 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나는 안테나의 제1 급전 포트(feed port)를 통해 RF 트랜시버와 연결되고, 이동통신 단말기(스마트폰) 내부의 평판 구조의 윗면에 형성되며, GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz 대역, US PCS 대역 등의 이동통신의 다중대역을 지원하는 3세대 이동통신 대역으로 영상 전화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하는 적층형 구조의 다중대역 안테나1(100); 평판 구조의 밑면에 접지 평면(ground plane)으로 형성된 접지(GND)(154); 이동통신 단말기의 RF 트랜시버(RF tranceiver)와 전송라인(transmission line)을 통해 연결되고, 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 아랫면에 형성되며, FR4 유전체만을 사용한 PIFA 안테나 보다 안테나의 크기를 감소하고(size reduction) 페라이트(ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나에 비해 안테나의 방사 효율을 향상시키며 4세대 이동통신 LTE 13 대역으로 영상 통화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하기 위한 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2(역 F자형 평판 안테나)(200)로 구성된다.
적층형 구조의 다중대역 안테나1(100)는 3세대 이동통신용 GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz/US PCS 대역에 사용되며, short(104)와 연결되는 short 연결 안테나부(101); 급전점(Feed)(103)과 연결되는 Feed 연결 안테나부(102); RF신호를 송수신하는 급전점(103); 접지(GND)와 연결되는 쇼트(short)(104); 상기 급전점(Feed)(103)과 연결되는 제1 급전선(105); 및 상기 제1 급전선(105)과 연결되고 이동통신 단말기의 RF 트랜시버와 연결되는 제1 급전포트(106)(50Ω)로 구성된다.
FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2(200)는 4세대 이동통신용 LTE 13 주파수 대역에 사용하며, Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트(유전률 12, 투자율 12, loss tangent 0.05)를 사용하여 안테나의 크기를 축소하고 4세대 이동통신 LTE 주파수 대역을 지원하는 페라이트(201); 안테나의 크기를 축소하는 FR4 유전체(202); 동(Cu)막을 입힌 안테나의 구조체로 형성된 동막을 입힌 FR4 유전체(203); 급전점(Feed)와 연결되는 제2 급전선(204); 전송 라인(transmission line)을 통해 RF 트랜시버로 연결되고, 동영상, 음성, 패킷 데이타를 송수신하며 제2 급전선(204)과 연결되는 제2 급전 포트(205)(50Ω)로 구성된다.
최적 안테나를 설계하기 위해, FR4 유전체는 유전율 4.4, loss tangent 0.02 특성인 것을 사용하였으며, 페라이트(ferrite)는 1250℃에서 소결한 Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2xFe24O41 사용하였으며 유전율 12, 투자율 12, loss tangent 0.05 특성인 것을 사용하였다.
Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트 소재 및 FR4 유전체를 이용한 안테나는 안테나의 주파수 대역폭을 유지하면서도 안테나 크기의 소형화하고, 페라이트(ferrite) 소재를 기판으로 사용하였기 때문이므로, 안테나의 동작에 있어서 효율이 낮아진다. 페라이트 소재의 자기 로스 탄젠트(loss tangent)의 값이 높고 효율이 낮기 때문에, 페라이트를 부분적으로 안테나의 기판으로 사용하게 되면 효율 감소를 억제할 수 있다.
Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트를 통한 안테나의 크기 축소(size reduction)는 안테나 구조체의 전류가 강한 부분에서 가장 major하게 발생하고, PIFA 안테나의 경우 PIFA의 Short 부분을 페라이트로 부분적으로 사용하더라도 대역폭을 유지하여 이동통신 단말기에 내장된 안테나 크기의 소형화할 수 있다.
추가적으로 PIFA 안테나의 전기장이 센 부분 또는 전류가 가장 약한 부분(open 부분)은 효율 감소가 major하게 발생하는 부분이기 때문에 페라이트를 사용하면 안 되지만, 다소 낮은 로스 탄젠트(loss tangent)를 가지고 있는 FR4(loss tangent=0.02)는 기판으로 사용하더라도 효율 감소에 큰 영향을 끼치지 않는다. 또한, FR4 유전체는 이러한 전기장이 센 부분 또는 전류가 약한 부분에서 안테나 크기 축소에 major하게 작용하므로 효과적인 안테나 설계가 가능하다.
따라서, 4세대 이동통신 LTE 대역을 지원하는 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나(200)는 전류가 강한 Short 부분(104)은 페라이트(ferrite)로 채우고, 전기장이 센 open 부분은 FR4 유전체로 채워서 안테나의 기판으로 사용하며, 이동통신 단말기에 내장된 안테나의 대역폭을 유지하면서 안테나 크기(size)를 축소하여(size reduction) 소형화가 가능하고, 사이즈 대비 고효율의 안테나 설계가 가능하다.
도 18은 본 발명에서 제안된 적층형 다중대역 안테나1(3세대 이동통신용 GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz/US PCS 대역)와, FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나2(4세대 이동통신 MIMO 안테나용 LTE 13 대역)에서 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio, 전압 정재파비)가 3:1일 때 이동통신 주파수 대역별 S parameters를 나타낸 그래프이다.
LTE 13 대역은 4세대 이동통신 대역으로 영상 통화, 음성 통화 및 패킷 데이타 통신 대역으로 사용된다.
GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz/US PCS 대역은 3세대 이동통신 대역으로 영상 통화, 음성 통화 및 패킷 데이타 통신 대역으로 사용된다.
(2) 안테나 제작 및 측정
도 19는 제작된 이동통신 단말기에 내장하는 적층형 구조의 다중대역 안테나1와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나2의 사진이다.
Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트 소자를 내장형 PIFA 안테나의 크기에 맞게 가공하고, 컴퓨터 EM 시뮬레이션 결과를 바탕으로 도 19에 도시된 바와 같이 제작하였다. 시뮬레이션에서 확인된 최적의 안테나 형태인 부분 유전체와 부분 페라이트 형태로 도 19 (c)처럼 제작하고, 안테나의 반사손실 및 안테나의 효율에 대한 그 결과를 도 20에 도시하였다.
도 20은 이동통신 대역별 적층형 다중대역 안테나1(GSM 850/900, DCS1800/US PCS 대역)와 FR4 유전체 및 페라이트를 이용한 PIFA 안테나2(LTE 13)의 반사손실 및 안테나의 효율을 나타낸다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 적층형 구조의 다중대역 안테나1 101: short 연결 안테나부
102: Feed 연결 안테나부 103: 급전(feed)
104: short 105: 제1 급전선(feed line)
106: 제1 급전포트 200: FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2
201: 페라이트 202: FR4 유전체
203: 동(Cu)막을 입힌 FR4 유전체 204: 제2 급전선
205: 제2 급전포트

Claims (7)

  1. 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 4세대 이동통신 단말기의 MIMO 안테나에 사용가능한 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나에 있어서,
    안테나의 제1 급전 포트(feed port)를 통해 RF 트랜시버와 연결되고, 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 윗면에 형성되며, GSM 대역, DCS 대역, US PCS 대역 등의 다중대역을 지원하는 3세대 이동통신 대역으로 영상 전화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하는 적층형 구조의 다중대역 안테나1;
    평판 구조의 밑면에 접지 평면(ground plane)으로 형성된 접지(GND); 및
    상기 이동통신 단말기의 RF 트랜시버와 전송라인(transmission line)을 통해 연결되고, 상기 이동통신 단말기 내부의 평판 구조의 아랫면에 형성되며, FR4 유전체만을 사용한 PIFA 안테나 보다 크기를 감소하고 페라이트(ferrite)만을 사용한 PIFA 안테나에 비해 안테나의 방사 효율을 향상시키며 4세대 이동통신 LTE 대역으로 영상 통화, 음성 통화, 패킷 데이타를 송수신하기 위한 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2(역 F자형 평판 안테나);
    를 포함하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 구조의 다중대역 안테나1는
    3세대 이동통신용 GSM 850/900 MHz 대역, DCS 1800 MHz/US PCS 대역에 사용되며, short와 연결되는 short 연결 안테나부;
    급전점(feed)과 연결되는 Feed 연결 안테나부;
    RF신호를 송수신하는 급전점;
    접지(GND)와 연결되는 쇼트(short);
    상기 급전점(feed)과 연결되는 제1 급전선; 및
    상기 제1 급전선과 연결되고 이동통신 단말기의 RF 트랜시버와 연결되는 제1 급전포트;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나2는
    4세대 이동통신용 LTE 13 주파수 대역에 사용하며, 안테나의 크기를 축소하고 4세대 이동통신 LTE 주파수 대역을 지원하는 페라이트;
    안테나의 크기를 축소하는 FR4 유전체;
    동(Cu)막을 입힌 안테나의 구조체로 형성된 동막을 입힌 FR4 유전체;
    급전점(Feed)와 연결되는 제2 급전선;
    전송 라인(transmission line)을 통해 RF 트랜시버로 연결되고, 동영상, 음성, 패킷 데이타를 송수신하며 상기 제2 급전선과 연결되는 제2 급전 포트
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 페라이트는 유전률 12, 투자율 12, loss tangent 0.05인 1250℃에서 소결한 Ba3Co2 -2x(Mn,Zn)2 xFe24O41 페라이트를 사용한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 FR4 유전체는 유전율 4.4, loss tangent 0.02 특성인 것을 사용한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적층형 구조의 다중대역 안테나는, PCB 아래층, PCB 위층, 공기층 위층을 포함하여 총 3개 층으로 구성되며, 상기 PCB 아래 층은 PCB 위 층에 형성된 방사체에 간접 급전(feed)을 주기 위한 급전 라인(feed line)이 형성되고, 공기층 위층의 개방점에서 PCB 위층의 패턴이 접지면과 단락되는 지점까지 PCB 위층의 면에 형성되어 있는 안테나는 GSM 대역의 λ/4 길이를 갖고, 안테나의 맨 위 층에는 DCS/PCS 대역의 대역폭 확장을 위한 추가 방사체 패턴이 구현되어 있으며, 추가 방사체에는 PCB 아래 면에서부터 확장되어 안테나의 맨 위쪽 측면을 일부 사용한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 FR4 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나는
    전류가 강한 Short 부분을 페라이트(ferrite)로 채우고, 전기장이 센 open 부분을 FR4 유전체로 채워서 안테나의 기판으로 사용하며, 이동통신 단말기에 내장된 안테나의 대역폭을 유지하면서 안테나 크기(size)를 축소하여 소형화한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기에 내장되는 적층형 구조의 다중대역 안테나 및 유전체와 페라이트를 사용한 PIFA 안테나.
KR1020110047348A 2011-05-19 2011-05-19 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나 KR101199259B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110047348A KR101199259B1 (ko) 2011-05-19 2011-05-19 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110047348A KR101199259B1 (ko) 2011-05-19 2011-05-19 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101199259B1 true KR101199259B1 (ko) 2012-11-09

Family

ID=47564250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110047348A KR101199259B1 (ko) 2011-05-19 2011-05-19 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101199259B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109509962A (zh) * 2018-11-19 2019-03-22 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种用于5g手机终端的双频mimo天线结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100817758B1 (ko) 2006-11-01 2008-03-31 주식회사 에이스테크놀로지 고유전체 및 고자성체 재료가 결합된 물질을 이용한 소형광대역 내장형 안테나

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100817758B1 (ko) 2006-11-01 2008-03-31 주식회사 에이스테크놀로지 고유전체 및 고자성체 재료가 결합된 물질을 이용한 소형광대역 내장형 안테나

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109509962A (zh) * 2018-11-19 2019-03-22 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种用于5g手机终端的双频mimo天线结构
CN109509962B (zh) * 2018-11-19 2023-10-20 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种用于5g手机终端的双频mimo天线结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Volakis et al. Narrowband and wideband metamaterial antennas based on degenerate band edge and magnetic photonic crystals
US8547286B2 (en) Metamaterial antennas for wideband operations
Ibrahim et al. Triple-band microstrip-fed monopole antenna loaded with CRLH unit cell
WO2009064926A1 (en) Metamaterial structures with multilayer metallization and via
Jang et al. Size reduction of patch antenna array using CSRRs loaded ground plane
Zheng et al. A miniaturized UHF vivaldi antenna with tailored radiation performance based on magneto-dielectric ferrite materials
Niamien et al. A compact dual-band notch antenna for wireless multistandard terminals
US20120068901A1 (en) Multiband and broadband antenna using metamaterials, and communication apparatus comprising the same
US20120056788A1 (en) Multiband and broadband antenna using metamaterials, and communication apparatus comprising the same
Ji et al. Miniaturized T-DMB antenna with a low–loss Ni–Mn–Co ferrite for mobile handset applications
KR101199259B1 (ko) 이동통신 단말기에 내장된 적층형 다중대역 안테나와 유전체 및 페라이트를 이용한 ｐｉｆａ 안테나
Lin et al. Internal hybrid antenna for multiband operation in the mobile phone
Dong et al. A coupled-fed antenna for 4G mobile handset
Ortiz et al. Radiation efficiency improvement of dual band patch antenna based on a complementary rectangular split ring resonator
Agrawal et al. High gain microstrip MIMO antenna for wireless applications
Kim et al. Multimode multiband (VHF/UHF/L/802.11 a/b) antennas for broadcasting and telecommunication services
Chen et al. Compact PIFA using capacitive coupled-fed for LTE/GSM/UMTS WWAN operation in the mobile application
CN107834165A (zh) 一种应用于多移动通信模式的双频段介质谐振器天线
Huang et al. A compact triple‐band antenna design for UMTS, WLAN and WiMAX applications
Rhyu et al. DVB-H antenna design using folder-type chassis and coupling element on a ferrite
Lai et al. A novel technique for broadband circular polarized PIFA and diversity PIFA systems
Xu et al. Wideband-notched miniaturized UWB polygon-slot antenna using rectangular CSRR
Kumari et al. A Modern Approach for Planar Inverted F Antenna Miniaturization
Abdalla et al. SIR double periodic CRLH loaded dipole antenna
Wong et al. An EMC foam‐base chip antenna for WLAN operation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151023

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171027

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181025

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190826

Year of fee payment: 8