KR101200097B1 - 모바일 기기용 다중대역 안테나 - Google Patents

모바일 기기용 다중대역 안테나 Download PDF

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Abstract

모바일 기기용 다중대역 안테나 기술이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대역 안테나는, 유전체 기판의 일 면의 일 측에 서로 다른 스트립 라인(strip line) 형태로 형성되는 복수의 복사 패치를 포함하는 복사 패치부; 상기 유전체 기판의 상기 일 면의 타 측에 형성된 접지부; 및 상기 복사 패치부 및 상기 접지부 사이에 형성되어 상기 복사 패치부에 대하여 급전을 수행하고 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 급전부를 포함하고, 상기 복사 패치부에 포함된 상기 복수의 복사 패치는 각각 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결되는 포함하는 것을 특징으로 하여, 공간 제약적인 모바일 환경에서 초소형화가 가능하면서도 설계 및 제조 용이성을 개선함은 물론, 다중대역 특성을 개선한다.

Description

모바일 기기용 다중대역 안테나{Multi-band antenna for mobile unit}
본 발명은 다중대역 안테나 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공간 제약적인 모바일 환경에서 초소형화가 가능하면서도 설계 및 제조 용이성을 개선함은 물론, 다중대역 특성을 개선하는 모바일 기기용 다중대역 안테나 기술에 관한 것이다.
안테나(antenna)란, 무선 통신을 위해 전파를 공간으로 효율적으로 방사하거나 또는 전파에 의한 기전력을 효율적으로 유지를 위해 공중에 가설한 도체로서, 송수신을 위해 전자파를 공간으로 보내거나 받기 위한 장치를 말한다. 이러한 안테나가 효율적으로 동작하기 위해서는 사용하고자 하는 주파수로 상기 안테나를 공진시켜야 한다.
한편, 현재 세계적으로 다양한 무선 통신 표준들이 존재하고 있으며, 이러한 다양한 무선 통신 표준들은 각각 상이한 주파수 대역을 사용하고 있다. 따라서, 하나의 단말기를 다양한 무선 통신 표준들이 사용하는 여러 가지 상이한 주파수 대역에서 이용할 수 있도록 하기 위해서는 다수의 공진 주파수를 지니는 안테나 기술을 필요로 한다. 이러한 측면에서, PCS(Personal Communication System) 단말기, UMPC(Ultra-Mobile PC)와 같은 핸드헬드 단말기의 급속한 보급과 함께 다중대역을 커버할 수 있으면서도 소형화 및 경량화가 가능한 안테나 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 추세이다.
특히, 최근에는 통신 전용 단말기뿐만 아니라, PDA, 노트북 컴퓨터, 네비게이션(navigation) 장치 등과 같은 일반적인 휴대용 전자 기기들은 USB(Universal Serial Bus) 포트에 USB 동글(USB dongle) 장치와 같은 소형 모바일 기기를 연결하여 무선 네트워크에 접속하거나, 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting)을 시청하는 등 유무선 통신을 수행할 수 있게 되었다. 즉, 사용자는 USB 동글 장치와 같은 데이터 송수신용 모바일 기기를 이용하여 WiBro, Bluetooth, WLAN, WiMAX 및 위성 DMB 등의 서비스들을 이용할 수 있게 되었다. 그러나, WiBro, Bluetooth, WLAN, WiMAX 및 위성 DMB 등의 서비스들은 각각 사용하는 주파수 대역이 서로 상이하기 때문에 일반적인 USB 동글 장치 하나만으로는 이러한 다양한 서비스를 동시에 이용할 수 없다.
그 결과, 다양한 주파수 대역의 무선 신호를 송수신하여 다양한 서비스들을 이용할 수 있도록 하는 모바일 기기용 다중대역 안테나 기술에 대한 관심과 수요가 급격히 증가하고 있는 실정이다.
한편, 기존 기술은 다중대역의 신호 송수신 장치 및 이러한 송수신 장치에 이용되는 다중대역 안테나 구조들을 제안한 바 있다. 그러나, 이러한 기존 기술의 안테나 구조들은 상대적으로 대규모 전용 통신 단말기에 최적화되도록 설계되어 USB 동글 장치와 같은 소형 모바일 기기에 적용하기는 어렵다.
따라서, 초소형화가 가능하면서 설계 및 제조 용이성을 개선함은 물론, 다양한 서비스에 이용할 수 있는 모바일 기기용 다중대역 안테나 기술이 절실히 요청되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들은, 서로 다른 2차원 구조를 지니는 복사 패치들을 이용하고 상기 복사 패치들 간의 커플링 효과를 극대화함으로써, 초소형화가 가능하면서도 설계 및 제조 용이성을 개선함은 물론, 다중대역 특성을 개선하는 모바일 기기용 다중대역 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나는, 유전체 기판의 일 면의 일 측에 서로 다른 스트립 라인(microstrip line) 형태로 형성되는 복수의 복사 패치를 포함하는 복사 패치부; 상기 유전체 기판의 상기 일 면의 타 측에 형성된 접지부; 및 상기 복사 패치부 및 상기 접지부 사이에 형성되어 상기 복사 패치부에 대하여 급전을 수행하고 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 급전부를 포함하고, 상기 복사 패치부에 포함된 상기 복수의 복사 패치는 각각 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나는, 유전체 기판의 일 면의 일 측에 서로 다른 스트립 라인 형태로 형성되는 복수의 복사 패치를 포함하는 복사 패치부; 상기 유전체 기판의 상기 일 면의 타 측에 형성된 접지부; 및 상기 복사 패치부 및 상기 접지부 사이에 형성되어 상기 복사 패치부에 대하여 급전을 수행하고 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 급전부를 포함하고, 상기 복사 패치부는, 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결되어 상기 급전부에서 상기 접지부와 수평하게 진행하다가 상기 접지부 쪽의 반대쪽으로 감기는 나선형(spiral type)의 스트립 라인 형태로 형성되는 제1 복사 패치; 및 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접지부에 전기적으로 연결되는 루프형(loop type)의 스트립 라인 형태로 형성되는 제2 복사 패치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나는, 유전체 기판의 일 면의 일 측에 서로 다른 스트립 라인 형태로 형성되는 복수의 복사 패치를 포함하는 복사 패치부; 상기 유전체 기판의 상기 일 면의 타 측에 형성된 접지부; 및 상기 복사 패치부 및 상기 접지부 사이에 형성되어 상기 복사 패치부에 대하여 급전을 수행하고 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 급전부를 포함하고, 상기 복사 패치부는, 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결되어 상기 급전부에서 상기 접지부와 수평하게 진행하다가 상기 접지부 쪽의 반대쪽으로 감기는 나선형의 스트립 라인 형태로 형성되는 제1 복사 패치; 및 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결된 고리형의 스트립 라인 형태로 형성되는 제2 복사 패치를 포함한다.
본 발명은, 기판의 일면에만 형성되는 2차원 구조의 복사 패치 및 접지면을 이용함으로써 모바일 기기용 안테나의 초소형화를 가능하게 함과 동시에 설계 및 제조 용이성을 개선할 수 있다.
또한, 서로 다른 형태의 복사 패치들 간의 결합을 이용함으로써 다양한 서비스에 사용되는 다양한 주파수 대역에 적용할 수 있다.
특히, 나선형 복사 패치 및 그와 상이한 형태의 복사 패치 간의 최적화된 커플링 효과를 이용함으로써 다중대역 특성을 더욱 개선할 수 있다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나를 나타낸 사시도, 평면도 및 단면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나의 복사 패치부를 나타낸 도면.
도 2b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나의 복사 패치부를 나타낸 도면.
도 3a 및 도 3b는 각각 나선형 복사 패치만으로 구성된 복사 패치부 및 그 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
도 4a 및 도 4b는 각각 루프형 복사 패치만으로 구성된 복사 패치부 및 그 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
도 5는 도 2a의 복사 패치부에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 도 2b의 복사 패치부에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 상용되고 있는 최신 무선 USB 동글 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대역 안테나를 적용한 무선 USB 동글 장치를 나타낸 사진.
도 8은 도 7의 무선 USB 동글 장치에 적용된 본 발명의 일 실시예 따른 다중대역 안테나의 실제 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 9는 도 7의 무선 USB 동글 장치에 적용된 본 발명의 일 실시예 따른 다중대역 안테나의 3D 방사 패턴 측정 결과를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 기술적 과제의 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나가 각각 사시도, 평면도 및 단면도로 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 다중대역 안테나(100)는, 유전체 기판(110)의 일 면에 형성된 복사 패치부(120), 급전부(130), 및 접지부(140)를 포함한다.
상기 유전체 기판(110)은 유전체 재질로 이루어지며 다른 구성 요소들이 형성되는 안테나 몸체로서의 기능을 한다. 다양한 유전체 재질을 이용하여 상기 유전체 기판(110)을 제작할 수 있다. 예컨대, 글래스 에폭시(FR-4)와 같은 PCB 기판이 사용하여 상기 유전체 기판(110)을 제작할 수 있다. 또한, 상기 유전체 기판(110)은, 크기가 10mm×50mm인 직사각형이고, 상기 유전체 기판(110)의 상기 일 면에 형성된 상기 복사 패치부(120), 급전부(130), 및 접지부(140)를 포함하여 상기 다중대역 안테나(100)의 두께(h)가 1mm이고, 상대 유전상수가 4.6이며, 그리고 loss tangent가 0.025인 FR-4 기판으로 제작될 수 있다.
상기 복사 패치부(120)는, 다중 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하며, 상기 유전체 기판(110)의 일 면의 일 측에 서로 다른 스트립 라인(strip line) 형태로 형성되는 복수의 복사 패치를 포함한다. 상기 복수의 복사 패치는 각각 일단이 상기 급전부(130)에 전기적으로 연결된다.
상기 접지부(140)는, 상기 복사 패치부(120)가 형성된 면과 동일한 상기 유전체 기판(110)의 상기 일 면의 타 측에 형성되며, 접지 전압을 제공한다. 상기 접지부(140)는, 일반적인 금속체를 이용하여 구현될 수 있으며, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 10mm×40mm 크기의 직사각형 형태로 구현될 수 있다.
상기 급전부(130)는, 상기 복사 패치부(120) 및 상기 접지부(140) 사이에 형성되어 상기 복사 패치부(120)에 대하여 다중대역 RF 신호의 급전을 수행하고 상기 접지부(140)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전부(130)는, 50옴 라인의 동축 케이블로 연결될 수 있다.
다중대역 안테나 구조를 USB 동글 장치와 같은 소형 모바일 기기에 적용하기 위해서는 소형화가 필수적인데, 기존 기술의 안테나 구조를 소형 USB 동글 장치에 형성하기 위해서는 USB 동글 장치의 기판 양면 및 측면에 안테나 패턴을 형성해야 하므로 추가적인 제조 공정을 요하게 되고, 그에 따라 제조 공정이 복잡해지며 제조 단가가 증가하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같이 본 발명 따른 실시예들은, 상기 유전체 기판(110)의 일 면에만 복사 패치부(120), 급전부(130), 및 접지부(140)를 형성하도록 하여 다중대역의 안테나의 크기 및 두께를 초소형화할 수 있음 물론 제조 공정을 단순화하고 제조 단가를 감소시킬 수 있다.
도 2a에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나의 복사 패치부가 도시되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 복사 패치부(120)는, 나선형(spiral type)의 스트립 라인 형태로 형성되고 상기 나선형의 외측에 위치하는 일단이 상기 급전부(130)에 전기적으로 연결되는 제1 복사 패치(122), 및 상기 제1 복사 패치(122)에 대하여 미리 결정된 고주파 대역의 공진 주파수를 지니는 제2 복사 패치(124)를 포함할 수 있다.
상기 제1 복사 패치(122)는, 상기 제2 복사 패치(124)에 비해 상대적으로 저주파 대역의 공진 주파수를 지니며, 나선형(spiral type)의 스트립 라인 형태로 형성되고 상기 나선형의 외측에 위치하는 일단이 상기 급전부(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 복사 패치는, 상기 급전부(130)에서 상기 접지부(140)와 수평하게 진행하다가 상기 접지부(140) 쪽의 반대쪽으로 감기는 나선형으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 나선형의 가장 안쪽에 있는 상기 복사 패치에 사각형의 홈이 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 다중대역 안테나는, 기존의 무선 USB 동글 안테나가 차지하는 저주파수 대역 처리를 위한 공간을, 상기와 같은 나선형 복사 패치를 통해 최소화시킨다.
상기 제2 복사 패치(124)는, 상기 제1 복사 패치(122)에 비해 상대적으로 고주파 대역의 공진 주파수를 지니며, 일단이 상기 급전부(130)에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접지부(140)에 전기적으로 연결되는 루프형(loop type)의 스트립 라인 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 급전부(130)에서 상기 접지부(140) 쪽의 반대쪽으로 진행하다가 상기 제1 복사 패치(122) 쪽의 반대쪽으로 절곡되어 상기 타단이 상기 접지부(140)에 연결되는 루프형으로 형성될 수 있다.
도 2a에서, 상기 복사 패치부(120)를 구성하는 각각의 스트립 라인의 폭은, P1: 0.3mm, p2: 1mm, p3: 0.3mm, p4: 0.31mm, P5: 0.79mm, p6: 0.75mm, p7: 0.31mm, p8: 0.57mm, P9: 0.51mm, p10: 0.74mm, p11: 0.71mm로 설계되었다.
도 2b에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 모바일 기기용 다중대역 안테나의 복사 패치부가 도시되어 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 복사 패치부(120)의 제2 복사 패치(126)는, 일단이 상기 급전부(130)에 전기적으로 연결되는 모노폴(monopole) 타입의 복사 패치일 수 있다. 예컨대, 상기 제2 복사 패치(126)는 일단이 상기 급전부(130)에 연결되는 고리형(hook type)의 스트립 라인 형태로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 복사 패치(126)는, 상기 급전부(130)에서 상기 접지부(140) 쪽의 반대쪽으로 진행하다가 상기 제1 복사 패치(122) 쪽의 반대쪽으로 절곡되는 고리형으로 형성될 수 있다.
기존 기술의 다중대역 안테나 구조를 동일한 비율로 축소하는 경우, 동일한 성능을 나타낼 것이라는 예상과는 달리, 공진 주파수 및 대역폭이 변경되는 결과를 초래하며, 또한 2.4GHz 주파수 대역에 필요한 공진 주파수를 얻기 위해서는 한 파장의 길이(약 60mm)에 해당하는 공간을 확보하여야 하는 결과, 현재 시판 중인 USB 동글 장치의 크기는 접지면을 포함하여 20mm×50mm로 충분한 소형화를 달성하지 못하고 있다. 이러한 결과들은 전체 USB 동글 장치의 소형화 및 제조 효율성 개선을 방해하는 주요 요인이 되고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예들은, 상술한 바와 같이 유전체 기판 상에 2차원 평면 구조로 형성되는 복사 패치들을 이용함으로써 모바일 기기에 사용되는 안테나의 크기 및 두께를 획기적으로 감소시킨다.
또한, 본 발명에 따른 실시예들은, 상기 제1 복사 패치(122) 및 상기 제2 복사 패치(124 또는 126)를 상기 급전부(130)를 통해 결합하여 사용함으로써, 초소형화가 가능하면서도 WiBro, Bluetooth, WLAN, WiMAX 및 위성 DMB 등 다양한 주파수 대역의 서비스를 이용할 수 있도록 하는 이점을 제공한다.
나아가, 아래에서 다시 설명하겠지만 본 발명에 따른 실시예들은, 상기 제1 복사 패치(122) 및 상기 제2 복사 패치(124) 간의 결합에 의한 최적화된 커플링(coupling) 효과를 이용함으로써, 상기 복사 패치들(122, 124, 126) 각각의 협대역 단점을 보완하고, 추가적인 공진 주파수를 발생시켜 대역폭을 확장시킨다. 즉, 다중대역 특성을 더욱 개선한다.
도 3a 및 도 3b에는 각각 나선형 복사 패치만으로 구성된 복사 패치부 및 그 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 나선형 복사 패치(122)만으로 상기 복사 패치부(120)를 구성하여 시뮬레이션하는 경우, 상기 나선형 복사 패치(122)의 전체길이는, 2.4GHz의 한 파장에 해당하는 57mm이므로 2GHz 대역에 영향을 준다. 즉, 나선형 복사 패치(122)는 2GHz, 4GHz, 5GHz 대역에서 각각 공진이 일어나고 중심 주파수는 각각 2.6GHz, 4GHz, 5.1GHz임을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에는 각각 루프형 복사 패치만으로 구성된 복사 패치부 및 그 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 루프형 복사 패치(124)만으로 상기 복사 패치부(120)를 구성하여 시뮬레이션하는 경우, 상기 루프형 복사 패치(124)의 전체길이는, 5GHz의 한 파장에 해당하는 27mm이므로 5GHz 대역에 영향을 준다. 즉, 5GHz 대역에서 공진이 일어나고, 중심 주파수가 5.1GHz임을 확인할 수 있다. 상기 시뮬레이션 결과에 나타난 바와 같이 루프형 복사 패치(124)만으로 상기 복사 패치부(120)를 구성하는 경우 5GHz 대역에서 협대역 특성을 보임을 알 수 있다.
도 5에는 도 2a의 복사 패치부에 의한 시뮬레이션 결과가 그래프로 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 나선형의 제1 복사 패치(122) 및 루프형의 제2 복사 패치(124)를 결합하여 상기 복사 패치부(120)를 구성하는 경우, 2.29GHz ~ 2.77GHz와 4.55GHz ~ 6GHz에서 공진이 일어남을 알 수 있다. 즉, 상기 나선형의 제1 복사 패치(122)에 의해 2GHz 대역을 확보하고, 상기 나선형의 제1 복사 패치(122)와 상기 루프형의 제2 복사 패치(124) 간의 최적화된 커플링 효과에 의해서 전체 5GHz 대역을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
도 6에는 도 2b의 복사 패치부에 의한 시뮬레이션 결과가 그래프로 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 나선형의 제1 복사 패치(122) 및 고리형의 제2 복사 패치(126)를 결합하여 상기 복사 패치부(120)를 구성하는 경우, 즉, 상기 나선형의 제1 복사 패치(122)에 의해 2GHz 대역을 확보하고, 상기 나선형의 제1 복사 패치(122)와 상기 고리형의 제2 복사 패치(126) 간의 최적화된 커플링 효과에 의해서 전체 5GHz 대역을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
도 5 및 도 6의 시뮬레이션 결과로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 다중대역 안테나를 적용하는 경우, WiBro(2.3GHz ~ 2.39GHz), WLAN(2.4GHz ~ 2.483GHz , 5.15GHz ~ 5.825GHz), WiMAX(2.5GHz ~ 2.7GHz), S-DMB(2.605GHz ~ 2.655GHz), ISM/Bluetooth(2.4 GHz ~ 2.480 GHz) 등의 다양한 서비스를 이용할 수 있게 된다.
도 7에는 상용되고 있는 최신 무선 USB 동글 장치(ipTIME 사의 G054UA)와 본 발명의 일 실시예에 따른 다중대역 안테나를 적용한 무선 USB 동글 장치가 사진으로 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예를 적용한 무선 USB 동글 장치의 경우, 안테나의 크기가 상용제품 대비 1/51배 이하로 소형화될 수 있음을 확인할 수 있다. 그 외에 성능 비교는 표 1과 같다.
Figure 112010071868612-pat00001
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 안테나를 초소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 이득을 개선함은 물론 다양한 서비스에 적용이 가능하다.
도 8에는 도 7의 무선 USB 동글 장치에 적용된 본 발명의 일 실시예 따른 다중대역 안테나의 실제 측정 결과가 그래프로 도시되어 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용하여 실제 제작된 다중대역 안테나에 대한 측정결과는 상기 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 상기 실제 제작된 다중대역 안테나는 2.29GHz ~ 2.77GHz와 4.55GHz ~ 6GHz에서 반사계수 -10dB를 만족시키고 있다. 결론적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 다중대역 안테나의 경우, 단일 안테나만으로도 WiBro(2.3 GHz ~ 2.39 GHz), WLAN(2.4GHz ~ 2.483GHz, 5.15 GHz ~ 5.825GHz), WiMAX(2.5 GHz ~ 2.7 GHz), S-DMB(2.605 GHz ~ 2.655 GHz), ISM/Bluetooth(2.4 GHz ~ 2.480 GHz) 등의 모든 서비스를 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 9에는 도 7의 무선 USB 동글 장치에 적용된 본 발명의 일 실시예 따른 다중대역 안테나의 3D 방사 패턴 측정 결과가 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용하여 실제 제작된 다중대역 안테나는, 2.5GHz, 5.1GHz, 5.3GHz, 5.7GHz에서 모두 무지향적(omni-directional) 방사 패턴을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 상기 실제 제작된 다중대역 안테나는 2GHz 대역과 5GHz 대역에서 모두 무지향성을 지니므로 하므로, 다양한 서비스에 사용되는 주파수 대역 전체에서 전파가 모든 방향으로 방사가 된다. 결론적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 다중대역 안테나는 모바일 기기 탑재용 안테나로서의 필요충분 조건을 갖추고 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 기판의 일면에만 형성되는 2차원 구조의 복사 패치 및 접지면을 이용함으로써 모바일 기기용 안테나의 초소형화를 가능하게 함과 동시에 설계 및 제조 용이성을 개선할 수 있다. 또한, 서로 다른 형태의 복사 패치들 간의 결합을 이용함으로써 다양한 서비스에 사용되는 다양한 주파수 대역에 적용할 수 있다. 특히, 나선형 복사 패치 및 그와 상이한 형태의 복사 패치 간의 최적화된 커플링 효과를 이용함으로써 다중대역 특성을 더욱 개선할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대해 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적인 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 유전체 기판의 일 면의 일 측에 서로 다른 스트립 라인(strip line) 형태로 형성되는 제1 및 제2 복사 패치를 포함하는 복사 패치부;
    상기 유전체 기판의 상기 일 면의 타 측에 형성된 접지부; 및
    상기 복사 패치부 및 상기 접지부 사이에 형성되어 상기 복사 패치부에 대하여 급전을 수행하고 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 급전부를 포함하고,
    상기 복사 패치부, 상기 접지부, 및 상기 급전부의 외곽선이 사각형을 형성하면서,
    상기 제1 복사 패치는 나선형(spiral type)의 스트립 라인 형태로 형성되고 상기 나선형의 외측에 위치하는 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결되고, 상기 나선형의 가장 안쪽에 있는 복사 패치에 사각형의 홈이 형성되며,
    상기 제2 복사 패치는, 일단이 상기 급전부에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 접지부에 전기적으로 연결되는 루프형(loop type)의 스트립 라인 형태이며,
    상기 제 1 복사 패치의 구간별 두께와 상기 제 2 복사 패치의 구간별 두께가 구간별로 상이하고, 상기 제 1 복사 패치를 구성하는 스트립 라인들 간의 이격거리가 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 다중대역 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 복사 패치는 상기 제1 복사 패치에 대하여 미리 결정된 고주파 대역의 공진 주파수를 지니는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 다중대역 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 복사 패치는, 상기 급전부에서 상기 접지부와 수평하게 진행하다가 상기 접지부 쪽의 반대쪽으로 감기는 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 다중대역 안테나.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 복사 패치는, 상기 급전부에서 상기 접지부 쪽의 반대쪽으로 진행하다가 상기 제1 복사 패치 쪽의 반대쪽으로 절곡되어 상기 타단이 상기 접지부에 연결되는 루프형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 다중대역 안테나.
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