KR101309467B1

KR101309467B1 - 다이폴 안테나

Info

Publication number: KR101309467B1
Application number: KR1020110098962A
Authority: KR
Inventors: 한명우; 이정언
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-09-23
Also published as: KR20130034851A; US9397403B2; US20130082891A1

Abstract

본 발명은 다이폴 안테나에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다이폴 안테나는, 소정의 유전율을 갖는 기판, 상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 둘 이상의 전극과 급전선을 포함하는 안테나부를 포함하고, 상기 전극은 상기 급전선을 통해 전류를 공급받아 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성한다. 본 발명에 따르면, 급전선을 통해 전극에 공급되는 전류에 따라 전극 및 급전선이 형성된 기판의 일면과 평행한 방향으로 방사되는 무선 신호를 생성함으로써, 휴대용 기기와 가전 기기 등에의 적용성이 높고, 통신 효율을 극대화할 수 있으며 방사 특성 최적화에 용이한 다이폴 안테나를 제공할 수 있다.

Description

다이폴 안테나{DIPOLE ANTENNA}

본 발명은 기판, 및 기판의 일면에 마련되는 적어도 둘 이상의 전극과 급전선을 포함하며, 급전선에 의해 공급되어 전극을 통해 흐르는 전류로부터 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성할 수 있는 다이폴 안테나에 관한 것이다.

무선 통신 시스템은 현대 사회에서 필수적인 핵심 기술로 각광받고 있으며, 대다수의 전자 기기 제품에 포함되어 사용자들에게 다양한 규격에 따른 통신을 제공한다. 특히 최근에는 음성 데이터의 무선 통신 이외에도 빠른 속도로 데이터를 주고 받을 수 있는 무선 통신 기술이 개발되면서, 휴대폰, 타블렛 PC, 노트북 등과 같은 휴대용 기기를 중심으로 무선 통신 기술의 적용 비율이 점차 높아지고 있다.

무선 통신 시스템이 필수적으로 포함되어야 함과 동시에 가장 핵심적인 기술로 취급되는 기술분야는 휴대폰, 타블렛 PC 등과 같은 휴대용 기기 분야이다. 그러나 최근에는 휴대용 기기 뿐만이 아니라, 가전 기기 등과 같은 제품에도 무선 통신 시스템이 포함되는 경우가 늘어나고 있으며, 특히 슬림화가 주요 이슈 중에 하나인 최근의 휴대용 기기 및 가전 기기에 적용되는 안테나의 경우, 평면형 구조로 이루어지는 패치 안테나가 주로 적용된다.

그러나 휴대용 기기 등에 패치 안테나가 적용되는 경우, 방사 전극과 수직하는 정면으로 신호가 방사되는 특성(정면 방사)으로 인해, 휴대용 기기를 이용하여 무선 통신을 하고자 하는 경우, 기기를 세워서 통신하지 않으면 그 통신 감도가 저하되는 문제가 있다. 또한, 다층 구조를 갖는 패치 안테나를 휴대용 기기 또는 평판 디스플레이 장치와 같은 초박형 제품에 적용하고자 하는 경우, 제한된 폼팩터 내에서 안테나가 지나치게 많은 두께를 차지하여 그 적용이 곤란할 수 있다.

본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로서, 얇은 구조로 안테나를 구현함과 동시에, 측면 방사(side radiation)가 가능한 구조의 안테나를 제공함으로써, 휴대용 기기와 슬림형 가전 기기 등에서의 적용성을 극대화할 수 있는 다이폴 안테나를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 소정의 유전율을 갖는 기판, 상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 둘 이상의 전극과 급전선을 포함하는 안테나부를 포함하고, 상기 전극은 상기 급전선을 통해 전류를 공급받아 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 전극은, 상기 급전선을 통해 상기 기판의 상기 일면에 평행한 제1축 방향으로 흐르는 반파장 정현파 전류를 공급받는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 전극은, 상기 제1축과 교차하며 상기 기판의 상기 일면에 평행한 제2축 방향으로 방사되는 신호를 생성하는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 방사되는 신호의 특성은 상기 전극의 폭, 상기 전극 사이의 간격, 및 상기 기판의 유전상수 중 적어도 하나에 의해 결정되는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 방사되는 신호의 대역폭은 상기 전극의 폭과 상기 전극 사이의 간격의 곱에 비례하는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 방사되는 신호의 반사 손실(return loss)은 상기 전극의 폭, 및 상기 전극 사이의 간격 중 적어도 하나에 반비례하는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 방사되는 신호의 공진 주파수(resonant frequency)는 상기 전극의 폭에 비례하고, 상기 전극 사이의 간격에 반비례하는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 급전선은 서로 다른 방향으로 흐르는 전류를 공급하는 제1 급전선 및 제2 급전선을 포함하며, 상기 제1 전극은 상기 제1 급전선과 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 급전선과 연결되는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 동일한 면적을 가지며, 상기 기판의 상기 일면에 평행한 소정의 축을 기준으로 서로 대칭되는 형상을 갖도록 마련되는 다이폴 안테나를 제안한다.

본 발명에 따르면, 소정의 유전율을 갖는 기판의 일면에 적어도 둘 이상의 전극과 급전선을 포함하는 안테나부를 마련하되, 원하는 방사 특성을 얻기 위해 전극의 폭과 전극 사이의 간격, 또는 기판의 유전율 등을 조절함으로써, 휴대용 기기, 가전 기기 등 무선 통신 기능이 필요한 기기 각각의 통신 특성 및 측면 방사에 최적화된 다이폴 안테나를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나를 포함하는 휴대용 기기의 일례를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나를 도시한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 전류 분포를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 반사 계수(Return Loss)와 주파수의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나를 포함하는 휴대용 기기의 일례를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 휴대용 기기(100)는 휴대폰인 것으로 도시되어 있으나 이로 한정되는 것은 아니며, 무선 통신 기능을 구비한 타블렛 PC, 노트북, PMP(Portable Media Player) 등을 모두 포함하는 것으로 이해해야 한다. 또한, 가전 기기에 USB(Universal Serial Bus) 등으로 연결되어 무선 통신 기능을 제공하는 소형 통신 모듈 역시, 본 실시예에 따른 휴대용 기기(100)의 일례가 될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 휴대용 기기(100)는 화면을 표시하기 위한 디스플레이부(110), 입력부(120), 및 오디오 출력부(130) 등을 포함하며, 도 1의 외관 사시도에는 나타나지 않았으나, 그 내부에 무선 통신을 위한 안테나를 구비할 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 측면 방사에 최적화된 다이폴 안테나를 구비함으로써, 휴대용 기기(100)는 기기의 정면 또는 후면 방사(150)가 아닌 기기의 측면 방향으로의 측면 방사(140)를 지원할 수 있다.

통상적으로 휴대용 기기(100)의 사용 환경을 고려하면, 사용자가 휴대용 기기(100)를 손에 들고 사용하거나, 또는 휴대용 기기(100)의 디스플레이부(110)가 사용자를 향하도록 테이블 등에 올려놓고 사용하는 경우가 많다. 따라서, 휴대용 기기(100)의 후면을 향하도록 무선 통신 신호가 방사되는 경우, 사용자의 손 또는 테이블 등에 의해 신호가 차폐되어 통신 효율이 떨어질 수 있으며, 특히 현재 표준화가 진행되고 있는 108.11.ad의 Tri-bend(2.4/5/60GHz)의 경우 60GHz 혹은 다른 mmWave 대역에서의 통신에서는 휴대용 기기(100)를 반드시 세워서 통신해야 하는 불편함을 초래할 수 있다.

본 발명에 따른 다이폴 안테나는, 휴대용 기기(100)에 장착되어 정면이나 후면이 아닌 측면 방사(140)를 지원한다. 따라서, 휴대용 기기(100)의 사용 환경에 최적화된 방사 특성을 제공하므로, 통신 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나를 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다이폴 안테나(200)는 기판(210), 및 기판(210)의 일면에 마련되며 적어도 둘 이상의 급전선(220, 230)과 전극(240, 250)을 포함하는 안테나부를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해 육면체 형태를 갖는 기판(210)의 상면에 급전선(220, 230)과 전극(240, 250)이 마련되는 형태의 다이폴 안테나(200)에 대해 설명하나, 급전선(220, 230)과 전극(240, 250)을 포함하는 안테나부는 기판(210)의 하면 또는 다층 구조를 갖는 기판(210)의 내부에 인몰드(in-mold) 형태로 마련되는 것 또한 가능하다. 인몰드 구조를 갖는 경우, 급전선(220, 230)과 전극(240, 250)은 매우 얇은 두께의 금속 박막으로 제조되어 육면체 형상을 갖는 기판(210)의 외면이 아닌 내부에 삽입되는 형태로 전체 다이폴 안테나(200)가 구성될 수 있다.

기판(210)은 소정의 유전율(ε)을 갖는 유전체(Dielectric Material)로 형성되며, FR4, LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics), Organic 계열의 Teflon이나 BT, Rogers 등의 물질일 수 있다. 가격 측면을 고려할 때, FR4 재질의 기판(210)을 이용하는 것이 바람직하나, 밀리미터파 대역에서 가장 우수한 특성을 구현하기 위해서는 LTCC, Teflon, BT, Rogers 등의 재질을 갖는 기판(210)을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.

기판(210)의 일면에 마련되는 안테나부는, 적어도 둘 이상의 급전선(220, 230)과 전극(240, 250)을 포함하며, 급전선(220, 230)을 통해 전극(240, 250)에 소정의 전류가 공급된다. 도 2를 참조하면 급전선(220, 230)은 직사각형 형태를 가지며 종단 급전 형태로 전극(240, 250)에 전류를 공급하고, 전극(240, 250)은 소정의 다각형(Polygon) 형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 도 2에 도시된 형상으로 한정되는 것은 아님에 유의해야 할 것이다. 각 급전선(220, 230)을 통해 공급되는 전류는 반대 방향을 가지며, 각 전극(240, 250)에 흐르며 방사 신호를 생성하는 전류는 같은 방향을 가질 수 있다.

한편, z 축 방향을 따르는 전극(240, 250)의 길이 L과, 급전선(220, 230)을 따라 공급되는 전류의 진폭 I_m에 의해 전극(240, 250) 내에서 z 축 방향에 따른 전류 분포가 하기의 수학식 1과 같이 결정될 수 있다. 수학식 1에서 β는 파수(propagation constant)값으로, 2π/λ로 주어진다. 여기서 λ는 전파의 파장을 의미한다.

즉, 다이폴 안테나(200)의 전극(240, 250)에서 전류 분포는 반파장 정현파로 표현된다. 수학식 1에서, |z|는 z 축 좌표의 절대값이며, 기판(210)의 z축 방향에서 가운데 지점을 기준으로 z 축 좌표가 최대 ±L/2의 값을 가지므로, |z|는 L/2보다 이하의 값을 가질 수 있다. 수학식 1에서 알 수 있듯이, 전류 I(z)의 최대값은 |z|와 L에 따라서 결정될 수 있다. 이하, 도 3a 내지 3c를 참조하여, 본 실시예에 따른 다이폴 안테나(200)에서의 전류 분포에 관해 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 전류 분포를 나타낸 도이다.

우선 도 3a는, 전극(240, 250)의 길이 L이 λ/2 보다 작은 경우(L < λ/2)에 대해서, 다이폴 안테나(200)의 전류 분포를 나타낸 도이다. 도 3a를 참조하면, |z| = 0인 가운데 지점에서 전류 I(z)의 최대값이 나타난다. 전극(240, 250)의 길이 L이 λ/2보다 작은 경우에는, 제1 전극(240)과 제2 전극(250)에 각각 흐르는 전류 I1_1과 I2_1이 서로 반대 위상을 갖는 경우가 나타나지 않으므로, |z| = 0 인 지점에서 전류가 최대값을 갖게 된다.

도 3b는 전극(240, 250)의 길이 L이 λ/2 과 같은 경우(L = λ/2)에 대해서 다이폴 안테나(200)의 전류 분포를 나타낸 도이다. 도 3b를 참조하면, 도 3a와 유사하게 |z| = 0인 가운데 지점에서 전류 I(z)의 최대값이 나타난다. 수학식 1에서 L을 λ/2로 치환하고 식을 검토하면, |z| = 0인 지점에서 전류 I(z)의 최대값 I_m이 나타난다. 이는 L이 λ/2과 같은 경우, 도 3a와 마찬가지로 제1 전극(240)과 제2 전극(250) 각각에 흐르는 전류 I1_1과 I2_1에서 서로 반대 위상을 갖는 경우가 발생하지 않는 점에 기인한다.

도 3c는 전극(240, 250)의 길이 L이 λ 보다 큰 경우(L > λ)에 대해서, 다이폴 안테나(200)의 전류 분포를 나타낸 도이다. 도 3c를 참조하면, 도 3a 및 도 3b의 경우와는 달리 |z| = 0인 z 축 방향의 가운데 지점에서 전류 I(z)가 최소값을 갖는다. 이는 제1 전극(240)과 제2 전극(250) 각각에 흐르는 전류 I1_1과 I2_1에서 서로 반대 위상을 갖는 경우가 발생하여 방사 패턴에서 상쇄효과가 나타나는 것에 기인하며, 특히 L이 n*λ와 같은 값을 같는 경우에는 다이폴 안테나(200)의 z 축 방향 가운데 지점에서 전류 I(z)는 0이 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나를 도시한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 다이폴 안테나(200)는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 기판(210), 및 기판(210)의 일면에 마련되며 적어도 둘 이상의 급전선(220, 230)과 전극(240, 250)을 포함하는 안테나부를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 도 4에서 상대적으로 왼편에 도시된 전극(240)과 급전선(220)을 각각 제1 전극(240)과 제1 급전선(220)으로, 오른편에 도시된 전극(250)과 급전선(230)을 각각 제2 전극(250) 및 제2 급전선(230)으로 부르기로 하며, 제1 전극(240)과 제2 전극(250) 사이의 간격을 H, 제1 전극(240)과 제2 전극(250)의 폭을 W로 호칭한다. 또한, 제1 전극(240)과 제1 급전선(220) 각각은, 제2 전극(250) 및 제2 급전선(230)과 서로 대칭되는 구조를 가지며 동일한 형상과 면적을 갖는 것으로 가정한다.

제1 급전선(220)과 제2 급전선(230)을 통해 전류가 공급되면, 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)에 흐르는 전류에 의해 일정 방향으로 방사되는 무선 신호가 생성된다. 이때, 상기 무선 신호는 안테나부가 형성된 기판(210)의 일면과 평행한 방향(y축 방향)으로 방사되며, 방사되는 신호의 대역폭은 하기의 수학식 2와 같이 주어질 수 있다.

수학식 2는 스트립(strip) 다이폴 안테나, 즉 얇은 금속판으로 안테나부를 구현한 다이폴 안테나에 적용 가능하다. 수학식 2에서 W는 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)의 y축 방향 폭이며, H는 제1 전극(240)과 제2 전극(250) 사이의 간격에 해당하고, ε은 기판(210)의 유전율이다. 즉, 다이폴 안테나(200)의 대역폭 BW는 제1, 제2 전극(250)의 폭과 그 사이의 간격의 곱에 비례하여 증가하며, 3.82dB까지 높일 수 있으나, 폼팩터의 제한과 다른 특성(ex> 공진 주파수, 임피던스 변화) 등을 고려하여 무작정 제1, 제2 전극(240, 250)의 폭 W를 길게 설정할 수는 없다. 다이폴 안테나(200)의 다른 특성과 폼팩터의 제한 등을 고려한 trade-off에 따라서 대역폭을 설정해야 하며, 신호의 파장 λ와 W, H의 관계에 따른 대역폭을 그래프로 나타내면 아래의 참고도 1과 같다.

[참고도 1]

참고도 1에 나타낸 바와 같이, 파장 λ와 H, W의 비율을 적절히 조절함으로써, H가 0.1λ~0.2λ일 때 10~20%의 대역폭을 손쉽게 얻을 수 있다.

한편, 제1, 제2 전극(240, 250)의 폭 W가 넓어질수록 대역폭이 증가하는 반면, 각 전극(240, 250)의 임피던스 변화가 심해진다. 기판(210)의 평면에 구현되는 다이폴 안테나의 방사 저항은 각 전극(240, 250)의 임피던스와 연관되며, 자세히는 각 전극(240, 250)의 폭 W와, 기판(210)의 높이 h에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 대역폭을 넓히기 위해 각 전극(240, 250)의 폭 W를 지나치게 증가시키는 것은 임피던스 특성 측면에서 바람직하지 않으며, 위에서 언급한 바와 같이 trade-off를 고려한 설계가 필요하다. 특히, 임피던스 특성에서 부정합(mismatch)이 발생하는 경우, 이는 다이폴 안테나(200)의 반사 손실(return loss) 특성 열화로 이어질 수 있다. 이는 전극(240, 250)의 폭 W와 전극(240, 250) 사이의 간격 H에 의해 결정되는 공진 주파수 측면에서도 마찬가지이며, 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 반사 계수(Return Loss)와 주파수의 관계를 나타낸 그래프이다.

우선 도 5를 참조하면, 도 5는 전극(240, 250)의 폭 W의 변화에 따른 반사 계수와 주파수의 관계 및 공진 주파수를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 다섯 가지 조건에 대해 주파수에 따른 반사 계수(return loss) 변화가 도시되어 있으며, 각 조건을 도시한 그래프(510~550) 별로 반사 계수가 가장 큰 값을 갖는 지점의 주파수가 공진 주파수에 해당한다.

도 5에서 작은 점선으로 도시된 제3 조건(530)은 전극(240, 250)의 폭 W에 따른 반사 계수 특성이 최적화된 경우에 해당한다. 이때 공진 주파수는 대략 62GHz를 나타내며, 반사 계수는 -60dB에 가까운 값을 갖는다. 제4 조건(540)과 제5 조건(550)은 각각 제3 조건(530)에 비해 전극(240, 250)의 폭 W를 각각 50㎛, 100㎛ 씩 증가시킨 경우이며, 도 5에 도시된 바와 같이 대역폭이 제3 조건(530)에 비해 증가하고 공진 주파수는 고주파 측으로 이동한 것을 알 수 있다. 그러나 역시 도 5에 도시된 바와 같이 반사 계수 특성이 제3 조건(530)에 비해 매우 나빠진 것을 확인할 수 있다.

반대로, 제1 조건(510) 및 제2 조건(520)은 전극(240, 250)의 폭 W가 제3 조건(530)에 비해 각각 50㎛, 100㎛ 감소한 경우에 해당하는 그래프이며, 제4, 및 제5 조건(540, 550)과 반대로 공진 주파수는 저주파 측으로 이동하고 대역폭이 감소하였으며, 제3 조건(530)에 비해 반사 계수 특성이 열화된 것을 확인할 수 있다.

도 6은 전극(240, 250) 사이의 폭 H의 변화에 따른 반사 계수와 주파수의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5와 유사하게 제3 조건(630)이 최적화된 경우에 해당하며, 약 61~62GHz에서 공진 주파수가 나타나고 반사 계수가 약 -60dB에 가까운 값을 갖는다. H값이 제3 조건(630)보다 큰 제4 및 제5 조건(640, 650)의 경우 공진 주파수 값이 저주파 측으로 이동하며, 반대로 H값이 제3 조건(630)보다 작은 제1 및 제2 조건(610, 620)의 경우 공진 주파수 값은 고주파 측으로 이동한다. 그러나 제1, 제2, 제4, 및 제5 조건(610, 620, 640, 650) 모두 반사 계수 특성이 열화되는 것으로 나타났다.

즉, 위의 수학식 2와 참고도 1, 도 5 및 도 6에서 확인할 수 있듯이 본 실시예에 따른 다이폴 안테나(200)의 방사 특성은 전극(240, 250)의 폭 W와 전극(240, 250) 사이의 간격 H, 기판(210)의 유전율, 기판(210)의 높이 등의 파라미터에 따라 결정된다. 공진 주파수를 고주파 측으로 증가시키고자 하는 경우에는 다이폴 안테나(200) 설계시에 W/H의 비율을 높이고, 반대로 공진 주파수를 저주파 측으로 감소시키고자 하는 경우에는 W/H의 비율을 감소시켜서 조절할 수 있다. 그러나 W와 H의 값이 최적화되어 설계되지 않는 경우에는 도 5 및 도 6에 도시된 그래프와 같이 반사 계수 특성이 열화되어 원하는 성능의 다이폴 안테나(200)를 구현하는 것이 곤란할 수 있으므로, 각 특성 간의 trade-off를 적절히 조절하는 것이 필요하다. 일례로, 도 5에 도시된 제3 조건(530)과 같이 주파수에 따른 반사 계수가 최대값을 갖는 W값으로 각 전극(240, 250)을 마련하고, 전극(240, 250)의 간격 H를 미세 조정함으로써 원하는 대역폭과 공진 주파수 등을 설정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 다이폴 안테나(200)의 시뮬레이션 결과로 E-Plane(710)과 H-Plane(720)의 방사 패턴이 도시되어 있다. 도 7에 도시된 방사 패턴은 대략 60GHz의 주파수 대역에서의 방사 패턴에 해당한다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

200 : 다이폴 안테나
210 : 기판
220, 230 : 급전선
240, 250 : 전극

Claims

소정의 유전율을 갖는 기판; 및
상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 한 쌍의 전극과 급전선을 포함하는 안테나부; 를 포함하고,
상기 전극은 상기 급전선을 통해 전류를 공급받아 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하고,
상기 방사되는 신호의 대역폭은 상기 전극의 폭과 상기 전극 사이의 간격의 곱에 비례하는 다이폴 안테나.
소정의 유전율을 갖는 기판; 및
상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 한 쌍의 전극과 급전선을 포함하는 안테나부; 를 포함하고,
상기 전극은 상기 급전선을 통해 전류를 공급받아 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하고,
상기 방사되는 신호의 반사 손실(return loss)은 상기 전극의 폭, 및 상기 전극 사이의 간격 중 적어도 하나에 반비례하는 다이폴 안테나.
소정의 유전율을 갖는 기판; 및
상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 한 쌍의 전극과 급전선을 포함하는 안테나부; 를 포함하고,
상기 전극은 상기 급전선을 통해 전류를 공급받아 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하고,
상기 방사되는 신호의 공진 주파수(resonant frequency)는 상기 전극의 폭에 비례하고, 상기 전극 사이의 간격에 반비례하는 다이폴 안테나.
제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 전극은,
상기 급전선을 통해 상기 기판의 상기 일면에 평행한 제1축 방향으로 흐르는 반파장 정현파 전류를 공급받는 다이폴 안테나.
제4항에 있어서, 상기 전극은,
상기 제1축과 교차하며 상기 기판의 상기 일면에 평행한 제2축 방향으로 방사되는 신호를 생성하는 다이폴 안테나.
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 급전선은 서로 다른 방향으로 흐르는 전류를 공급하는 제1 급전선 및 제2 급전선을 포함하며,
상기 제1 전극은 상기 제1 급전선과 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 급전선과 연결되는 다이폴 안테나.
제8항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 동일한 면적을 가지며, 상기 기판의 상기 일면에 평행한 소정의 축을 기준으로 서로 대칭되는 형상을 갖도록 마련되는 다이폴 안테나.
소정의 유전율을 갖는 기판; 및
상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 한 쌍의 전극과 급전선을 포함하며, 상기 급전선을 통해 상기 기판의 상기 일면에 평행한 방향으로 흐르는 반파장 정현파 전류를 공급받는 안테나부; 를 포함하고,
상기 안테나부는 상기 반파장 정현파 전류로부터 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하고,
상기 방사되는 신호의 특성은 상기 전극의 폭, 상기 전극 사이의 간격, 및 상기 기판의 유전 상수 중 적어도 하나에 의해 결정되며,
상기 방사되는 신호의 대역폭은 상기 전극의 폭과 상기 전극 사이의 간격의 곱에 비례하는 다이폴 안테나.
소정의 유전율을 갖는 기판; 및
상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 한 쌍의 전극과 급전선을 포함하며, 상기 급전선을 통해 상기 기판의 상기 일면에 평행한 방향으로 흐르는 반파장 정현파 전류를 공급받는 안테나부; 를 포함하고,
상기 안테나부는 상기 반파장 정현파 전류로부터 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하고,
상기 방사되는 신호의 특성은 상기 전극의 폭, 상기 전극 사이의 간격, 및 상기 기판의 유전 상수 중 적어도 하나에 의해 결정되며,
상기 방사되는 신호의 반사 손실(return loss)은 상기 전극의 폭, 및 상기 전극 사이의 간격 중 적어도 하나에 반비례하는 다이폴 안테나.
소정의 유전율을 갖는 기판; 및
상기 기판의 일면에 마련되는 적어도 한 쌍의 전극과 급전선을 포함하며, 상기 급전선을 통해 상기 기판의 상기 일면에 평행한 방향으로 흐르는 반파장 정현파 전류를 공급받는 안테나부; 를 포함하고,
상기 안테나부는 상기 반파장 정현파 전류로부터 상기 기판의 상기 일면과 평행한 방향으로 방사되는 신호를 생성하고,
상기 방사되는 신호의 특성은 상기 전극의 폭, 상기 전극 사이의 간격, 및 상기 기판의 유전 상수 중 적어도 하나에 의해 결정되며,
상기 방사되는 신호의 공진 주파수(resonant frequency)는 상기 전극의 폭에 비례하고, 상기 전극 사이의 간격에 반비례하는 다이폴 안테나.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 한 쌍의 전극에 흐르는 전류는 서로 같은 방향을 갖고, 상기 적어도 한 쌍의 급전선에 흐르는 전류는 서로 다른 방향을 갖는 다이폴 안테나.
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제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 한 쌍의 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 적어도 한 쌍의 급전선은 서로 다른 방향으로 흐르는 전류를 공급하는 제1 급전선 및 제2 급전선을 포함하며,
상기 제1 전극은 상기 제1 급전선과 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 급전선과 연결되는 다이폴 안테나.
제15항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 서로 동일한 면적을 가지며, 상기 기판의 상기 일면에 평행한 소정의 축을 기준으로 서로 대칭되는 형상을 갖도록 마련되는 다이폴 안테나.