KR101306535B1 - Multiple Input Multiple Output Antenna - Google Patents

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Abstract

발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나는 접지면; 상기 접지면과 소정거리 이격되어 배열된 제1 및 제2 방사체; 및, 상기 제1 및 제2 방사체의 사이에 형성되는 방사 유도체;를 포함한다.MIMO antenna according to an embodiment of the invention the ground plane; First and second radiators arranged spaced apart from the ground plane by a predetermined distance; And a radiation derivative formed between the first and second radiators.

Description

ＭＩＭＯ 안테나{Multiple Input Multiple Output Antenna}MIO Antennas

본 발명은 MIMO 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a MIMO antenna.

도 1은 종래의 MIMO(Multiple-Input Multipl-Output) 안테나의 구성도이다. MIMO 안테나를 구성하는 복수의 안테나 소자(10)는 방사체(11)와 급전점(12)을 포함하고 접지면(13)에 연결된다. 복수의 안테나 소자(10)를 배열하여 다중 입출력 동작을 수행하는 종래의 MIMO 안테나는 일반적으로 소형 이동통신 단말기내에 설치되기 때문에 각 안테나 소자(10) 사이의 간격이 좁고, 이러한 경우 각 안테나소자로부터 방사된 전자파가 상호간섭을 일으키게 된다. 1 is a configuration diagram of a conventional multiple-input multipl-output (MIMO) antenna. The plurality of antenna elements 10 constituting the MIMO antenna includes a radiator 11 and a feed point 12 and is connected to the ground plane 13. Conventional MIMO antennas that perform multiple input / output operations by arranging a plurality of antenna elements 10 are generally installed in a small mobile communication terminal, so that the distance between each antenna element 10 is narrow, and in this case, radiates from each antenna element. Electromagnetic waves will interfere with each other.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 MIMO 안테나는 좁은 공간의 격리도를 향상시키기 위하여 각 안테나 소자(10)의 급전점(12) 사이의 이격거리를 확보하거나, 격리도가 향상되길 원하는 주파수 대역의 0.25λ에 해당하는 슬릿(14)을 상기 각 안테나소자(10)가 연결된 접지면(20)에 도 1과 같이 형성하여 전류성분의 흐름을 상기 각 안테나소자(10) 사이의 상기 접지면(13)에 형성되는 슬릿(14)으로 유도하여 전자파의 상호간섭을 감소시키도록 하였다. Conventional MIMO antenna for solving this problem is to secure the separation distance between the feed point 12 of each antenna element 10 in order to improve the isolation of the narrow space, or to 0.25λ of the frequency band to be isolated A corresponding slit 14 is formed on the ground plane 20 to which each antenna element 10 is connected as shown in FIG. 1 to form a flow of current components on the ground plane 13 between each antenna element 10. Induced by the slits 14 to reduce the interference of the electromagnetic waves.

그러나 도 1과 같이 접지면(13)에 슬롯(14)을 형성할 경우 슬롯(14)이 형성되는 접지면(13)의 소정 영역에 타 기기부품의 장착이 어려워지거나 타 기기부품을 장착할수 있는 위치가 자유롭지 못하여 회로 구성 및 디자인구현에 있어서 제한요소가 크며 유연하지 못하는 문제점이 있다.However, when the slot 14 is formed in the ground plane 13 as shown in FIG. Since the location is not free, there are problems in that the constraints are large and inflexible in circuit construction and design implementation.

이에 따라 공간이 협소한 무선 기기에서도 안테나의 방사빔을 유도시켜 방사 성능을 개선하는 기술에 관해 연구가 계속되고 있는 실정이다.Accordingly, research is being conducted on a technique for improving radiation performance by inducing a radiation beam of an antenna even in a narrow space wireless device.

발명의 실시예에 따르면 사용자가 원하는 곳으로 안테나의 빔을 형성하여 특정 사용자만을 위한 무선 환경을 형성하는 안테나를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an antenna for forming a wireless environment for a specific user by forming a beam of the antenna where the user desires.

발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나는 접지면; 상기 접지면과 소정거리 이격되어 배열된 제1 및 제2 방사체; 및, 상기 제1 및 제2 방사체의 사이에 형성되는 방사 유도체;를 포함한다.MIMO antenna according to an embodiment of the invention the ground plane; First and second radiators arranged spaced apart from the ground plane by a predetermined distance; And a radiation derivative formed between the first and second radiators.

발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나는 다음과 같은 효과를 제공한다.MIMO antenna according to an embodiment of the present invention provides the following effects.

첫째, 불특정 다수가 아닌 사용자가 원하는 곳으로 빔을 집중시켜 양질의 고 용량, 고속 데이터 전송이 가능하다.First, high-quality, high-capacity, high-speed data transmission is possible by focusing the beam where the user wants, rather than by an unspecified number.

둘째, 사용자 만의 무선 환경을 구축하여 양질의 무선 환경을 제공받을 수 있다.Second, it is possible to build a wireless environment of the user to receive a high quality wireless environment.

셋째, 방사 할 수 있는 공간이 협소한 무선기기에서도 빔 성형을 통하여 빔을 집중하여 방사 효율을 극대화할 수 있다.Third, even in a wireless device with a small space to radiate, the beam efficiency can be maximized by concentrating the beam through beam forming.

넷째, 안테나의 빔을 방사 유도체로 집중하여 안테나 이득을 증가시킬 수 있다.Fourth, the antenna gain can be increased by concentrating the beam of the antenna as a radiating derivative.

도 1은 종래의 MIMO 안테나의 구성도.
도 2는 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 사시도.
도 3은 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 방사패턴(radiation pattern)을 도시한 도면.
도 4는 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 전류흐름을 나타낸 도면.1 is a block diagram of a conventional MIMO antenna.
2 is a perspective view of a MIMO antenna according to an embodiment of the invention.
3 illustrates a radiation pattern of a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a current flow of a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 2는 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 사시도이다. 도 2를 참조하면 MiMo 안테나는 기판(100)상의 일측면에 형성되는 제1 및 제2 방사체(111, 211)와 상기 제1 방사체(111) 및 제2 방사체(211)의 사이에 형성되는 방사 유도체(120)를 포함한다.2 is a perspective view of a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the MiMo antenna includes radiation formed between the first and second radiators 111 and 211 and the first radiator 111 and the second radiator 211 formed on one side of the substrate 100. Derivative 120.

상기 제1 및 제2 방사체(111, 211)는 소정간격을 두고 상호 대칭적으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 방사체(111, 211)에 신호를 급전하는 급전점(112,212)을 더 포함하고 상기 기판(100) 상에 금속평판의 접지면(113)이 더 포함되어 형성된다.The first and second radiators 111 and 211 are symmetrically formed with a predetermined interval therebetween, and further include feed points 112 and 212 for feeding signals to the first and second radiators 111 and 211. The ground plane 113 of the metal plate is further included on the substrate 100.

상기 접지면(113)은 주로 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB) 상에 동판(Copper Plate)으로 구성된다. The ground plane 113 is mainly composed of a copper plate on a printed circuit board (PCB).

상기 제1 및 제2 방사체(111, 211)는 IEEE 802.11 과 802.16 표준에서 요구하는 모든 대역에서 정상적으로 작동할 수 있는 안테나이다.The first and second radiators 111 and 211 are antennas that can operate normally in all bands required by the IEEE 802.11 and 802.16 standards.

제1 및 제2 방사체(111, 211)는 금속 재질로 이루어진다. 상기 제1 및 제2 방사체(111, 211)는 소정 방사 패턴을 발생시켜 외부로 RF 신호를 출력하거나 외부의 RF 신호를 수신한다. 제1 및 제2 방사체(111, 211)는 접지면(113)과 이격되어 배치되고, 절곡된 판형의 형상으로 설계된다. 제1 및 제2 방사체(111, 211)는 반드시 절곡된 판형이어야 하는 것은 아니고, 귀퉁이가 잘려나간 사각판형, 타원판형, 원판형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.The first and second radiators 111 and 211 are made of a metal material. The first and second radiators 111 and 211 generate a predetermined radiation pattern to output an RF signal or to receive an external RF signal. The first and second radiators 111 and 211 are spaced apart from the ground plane 113 and are designed to have a bent plate shape. The first and second radiators 111 and 211 are not necessarily to be bent plate shape, but may have various shapes such as a square plate shape, an elliptical plate shape, and a disc shape having corners cut out.

제1 및 제2 방사체(111, 211)는 이격되어 형성되고, 상호 대칭되는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.The first and second radiators 111 and 211 may be formed to be spaced apart from each other and may have shapes that are symmetrical to each other.

상기 급전점(112,212)은 전력이 공급되는 통로이며 전원부로부터 전원을 공급받아 제1 및 제2 방사체(111, 211)에 전류를 공급한다. 상기 급전점(112,212)은 도시된 바와 같이 급전 핀(Feed Pin)의 형태로 구성되거나, 급전 라인(Feed Line)의 형태로 구성될 수도 있다. The feed points 112 and 212 are passages through which power is supplied, and receive power from the power supply unit to supply current to the first and second radiators 111 and 211. The feed points 112 and 212 may be configured in the form of a feed pin as shown, or may be configured in the form of a feed line.

상기 방사 유도체(120)는 제1 방사체(111) 및 제2 방사체(211)의 사이에 형성될 수 있다. 상기 방사 유도체(120)는 제1 방사체(111) 및 제2 방사체(211)의 사이에 형성되고, 제1 방사체(111) 및 제2 방사체(211)와 일정한 간격을 갖도록 이격되어 형성될 수 있다. The radiation derivative 120 may be formed between the first radiator 111 and the second radiator 211. The radiating derivative 120 may be formed between the first radiator 111 and the second radiator 211, and may be formed to be spaced apart from the first radiator 111 and the second radiator 211 at a predetermined interval. .

상기 방사 유도체(120)는 금속 등의 전도성 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 방사체(111, 211)와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 방사 유도체(120)는 상기 제1 및 제2 방사체(111, 211)에서 출력되는 RF 신호를 일정한 방향으로 집중시킬 수 있다.The radiation derivative 120 may include a conductive material such as a metal, and may be formed of the same material as the first and second radiators 111 and 211. The radiation derivative 120 may concentrate the RF signals output from the first and second radiators 111 and 211 in a predetermined direction.

상기 방사 유도체(120)는 수평방향의 단면이 원형, 삼각형 등의 다각형으로 형성될 수 있으며, 전체적으로 하부에서 상부를 향해 폭이 좁아지는 구성으로 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 방사 유도체(120)는 반구, 원뿔, 삼각뿔, 마름모등 다양한 형태로 형성될 수 있다.The radiating derivative 120 may be formed in a polygonal shape, such as a circular cross section or a horizontal cross section, and may be formed in a configuration in which the width thereof becomes narrower from the bottom to the top. Specifically, the radiation derivative 120 may be formed in various forms, such as hemispheres, cones, triangular pyramids, rhombus.

도 3은 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 방사패턴(radiation pattern)을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 안테나에서 형성되는 빔을 방사 유도체(120)로 집중시키는 구조로 제 1 방사체(111)로부터 방사 유도체(120) 방향으로 빔을 집중 시키고 제 2 방사체(211) 역시 방사체로부터 방사 유도체(120) 방향으로 빔을 집중 시킨다.3 is a diagram illustrating a radiation pattern of a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the beam formed in the antenna is concentrated to the radiation derivative 120. The beam is focused from the first radiator 111 toward the radiation derivative 120 and the second radiator 211 also radiates the radiation derivative from the radiator. Focus the beam in the direction of 120).

상기와 같이 방사 유도체(120)로 안테나의 방사패턴이 집중되므로 방향성이 우 고용량, 고속데이터 전송이 가능하고, 방사 공간이 협소한 무선기기에서도 빔 성형을 통하여 빔을 집중하여 방사 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 안테나의 빔을 방사 유도체로 집중하여 안테나 이득을 증가시킬 수 있다.Since the radiation pattern of the antenna is concentrated to the radiation derivative 120 as described above, high-capacity and high-speed data transmission is possible with high directionality, and even in a wireless device having a narrow radiation space, the beam can be concentrated through beam forming to maximize radiation efficiency. have. In addition, the antenna gain can be increased by concentrating the beam of the antenna with a radiating derivative.

도 4는 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 전류흐름을 나타낸 도면이다. 도 4는 제1 및 제2 방사체(111, 211)의 전류가 방사 유도체(120)로 집중되어 방사되는 형상을 나타낸다.
4 is a diagram illustrating a current flow of a MIMO antenna according to an embodiment of the present invention. 4 illustrates a shape in which currents of the first and second radiators 111 and 211 are concentrated and radiated to the radiating derivative 120.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (6)

접지면;
상기 접지면과 소정거리 이격되어 배열된 제1 및 제2 방사체; 및,
상기 제1 및 제2 방사체의 사이에 형성되고, 하부에서 상부를 향해 폭이 좁아지는 형상으로 형성되는 방사 유도체;를 포함하며,
상기 방사 유도체는 상기 제1 또는 제2 방사체에서 형성되어 상기 방사 유도체로 집중된 빔을 일정한 방향으로 성형하고, 상기 제1 또는 제2 방사체로 송수신되는 신호를 상기 성형된 빔을 통해 상기 일정한 방향으로 집중시키는 MIMO 안테나.Ground plane;
First and second radiators arranged spaced apart from the ground plane by a predetermined distance; And
And a radiation derivative formed between the first and second radiators and formed to have a shape narrowing from the lower side to the upper side.
The radiating derivative is formed in the first or second radiator to form a beam focused on the radiating derivative in a predetermined direction, and concentrates a signal transmitted and received to the first or second radiator in the predetermined direction through the formed beam. Letting MIMO antenna. 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 방사체는 단면이 절곡된 판형으로 형성되는 MIMO 안테나.The method of claim 1,
The first and second radiators are MIMO antenna is formed in a plate shape bent cross section. 제1항에 있어서,
상기 방사 유도체는 상기 제1 및 제2 방사체와 동일한 물질을 포함하는 MIMO 안테나.The method of claim 1,
And the radiating derivative comprises the same material as the first and second radiators. 제1항에 있어서,
상기 방사 유도체는 금속물질을 포함하는 MIMO 안테나.The method of claim 1,
The radiating derivative is a MIMO antenna comprising a metal material. 제1항에 있어서,
상기 방사 유도체는 수평방향의 단면이 원형 또는 다각형으로 형성되는 MIMO 안테나.The method of claim 1,
The radiating derivative is a MIMO antenna having a horizontal cross section formed in a circular or polygonal. 제1항에 있어서,
상기 방사 유도체는 반구, 원뿔, 삼각뿔, 마름모 중 적어도 하나의 형상으로 형성되는 MIMO 안테나.The method of claim 1,
The radiating derivative is a MIMO antenna is formed in the shape of at least one of hemispheres, cones, triangular pyramids, rhombus.
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