KR101328530B1

KR101328530B1 - 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치 및 이를 이용한 무선 통신 시스템

Info

Publication number: KR101328530B1
Application number: KR1020120008192A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 윤창배; 박대희
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20130087145A

Abstract

집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치 및 이를 이용한 무선 통신 시스템이 개시된다. 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치는 다면체의 일면에 배치되는 제1슬롯 안테나 및 상기 일면에 배치되며 상기 제1슬롯 안테나와 수직방향으로 설치되는 제2 슬롯 안테나를 포함한다.

Description

집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치 및 이를 이용한 무선 통신 시스템{Slot antenna apparatus having integrated structure and wireless communication system using the apparatus}

본 발명은 복수의 슬롯 안테나를 일정 공간 내에 집적하여 한정된 공간에서 편파 다이버시티 이득과 공간적 이득을 동시에 얻을 수 있는 슬롯 안테나 장치 및 상기 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선 통신 시스템에 관한 것이다.

복수의 안테나를 배열하는 방식은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 3가지로 분류될 수 있다.

먼저 도 1a에 도시된 바와 같이 복수의 안테나를 직선으로 배열하는 방식이다. 이러한 방식은 안테나 간의 간섭을 줄이기 위해 약 1/2 파장의 거리를 띄우고 설치하는 것이 일반적이며 대부분의 MIMO(Multiple input multiple putput) 시스템에서 사용하는 방식이다. 이러한 방식은 안테나 간의 배치의 복잡성이 낮은 반면 많은 공간을 차지하게 되는 단점이 있다.

두 번째는 도 1b에 도시된 바와 같이 복수의 안테나를 2차원으로 배열하는 방식이다. 사각형 배열이나 원형 배열 등이 주로 사용이 된다.

세 번째는 도 1c에 도시된 바와 같이 복수의 안테나를 3차원으로 배열하는 방식이다. 주로 육면체를 이용하는 방법이 많으며 육면체의 꼭지점에 안테나를 배치하거나 도 2에 도시된 바와 같이 육면체의 모서리에 각각 안테나를 배치하는 경우가 종래에 많이 쓰였다. 도 1c와 같은 방식은 육면체의 각각의 꼭지점에 안테나를 배치하게 되므로 8 개의 안테나가 배치되는 경우이며, 도 2의 경우에는 육면체의 각각의 모서리에 안테나가 배치되므로 12 개의 안테나가 배치될 수 있다.

위와 같은 다양한 안테나 배열 방식 중 3차원으로 배열하는 방식이 복수의 안테나를 일정 공간 안에 집적하는데 가장 효율적이다. 따라서 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있다. 이러한 선행 연구들의 일 예는 다음과 같은 논문으로 공지된 바 있다.

[1] Getu, B.N.; Andersen, J.B.; , "The MIMO cube - a compact MIMO antenna," Wireless Communications, IEEE Transactions on , vol.4, no.3, pp. 1136- 1141, May 2005

[2] Getu, B.N.; Janaswamy, R.; , "The effect of mutual coupling on the capacity of the MIMO cube," Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE , vol.4, no., pp. 240- 244, 2005

[3] Yun, J.X.; Vaughan, R.G.; , "Slot MIMO Cube," Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), 2010 IEEE , vol., no., pp.1-4, 11-17 July 2010

[4] Nemeth, A.; Sziics, L.; Nagy, L.; , "MIMO Cube Formed of Slot Dipoles," Mobile and Wireless Communications Summit, 2007. 16th IST , vol., no., pp.1-5, 1-5 July 2007

논문 [1],[2],[3]에서는 정육면체의 각각의 모서리에 안테나를 하나씩 위치시킨 구조를 제안하고 이에 대한 성능 분석을 수행하는 연구에 대해 개시하고 있다.

또한, 논문 [4]에서는 공간적으로 3개의 슬롯 안테나를 집적시킨 구조를 제안하고 있는데, 도 3a에 도시된 바와 같이 모서리에 3개의 슬롯 안테나를 배치한 방식과 도 3b에 도시된 바와 같이 3면에 슬롯 안테나를 배치시킨 구조를 제안하였다.

이처럼 종래의 기술적 사상은 육면체의 모서리나 꼭지점에 안테나를 각각 하나씩 위치시키고 있거나, 육면체의 일 면에 하나의 안테나를 집적시키고 있다. 하지만, 이러한 종래의 기술은 일정 공간에 다수의 안테나를 집적하기에는 집적도가 그리 높지 않은 문제점이 있다.

따라서, 일정 공간에 다수의 안테나를 보다 효율적으로 집적할 수 있는 기술적 사상이 요구된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 복수의 슬롯 안테나를 일정 공간 안에 집적시키면서 안테나 서로 간의 간섭이 일정 수준 이하가 되도록 배치하면서도 편파 다이버시티 이득과 공간적 이득을 동시에 얻을 수 있는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 제공하는 것이다.

또한, 이러한 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선통신 시스템을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 다면체의 일면에 배치되는 제1슬롯 안테나 및 상기 일면에 배치되며 상기 제1슬롯 안테나와 수직방향으로 설치되는 제2 슬롯 안테나를 포함한다.

상기 제1슬롯 안테나와 상기 제2슬롯 안테나 각각은 상기 일면과 평행하게 상기 일면에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1슬롯 안테나 또는 상기 제2슬롯 안테나 중 적어도 하나는 상기 일면에 수직 방향으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다면체의 구조를 갖는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치에 있어서 상기 다면체의 어느 제1면에는 복수의 슬롯 안테나들이 배치되고, 상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은 인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 다면체를 구성하는 각 면에는 상기 제1면과 동일한 개수의 슬롯 안테나가 동일한 형태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은 상기 복수의 슬롯 안테나들이 배치된 면과는 평행하게 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 복수의 슬롯 안테나들 중 적어도 하나는 상기 복수의 슬롯 안테나들이 배치된 면과는 수직방향으로 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 다면체는 육면체로 구현되며 상기 육면체의 각 면에는 4개의 동일한 형태의 슬롯 안테나가 상기 각 면의 외곽에 "ㅁ"자 형태로 배치될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 무선 통신 시스템은 다면체의 집적 구조를 가지며 신호를 전송하는 제1슬롯 안테나 장치 및 상기 제1슬롯 안테나 장치로부터 수신되는 신호를 수신하며 다면체의 집적 구조를 가지는 제2슬롯 안테나 장치를 포함하며, 상기 제1슬롯 안테나 장치와 상기 제2슬롯 안테나 장치 각각의 어느 한 면에는 복수의 슬롯 안테나들이 배치되고 상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은 인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는다.

상기 제1슬롯 안테나 장치 또는 상기 제2슬롯 안테나 장치를 구성하는 다면체의 각 면에는 동일한 개수의 슬롯 안테나가 동일한 형태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은 상기 복수의 슬롯 안테나들이 설치된 면과는 평행하게 배치되거나 상기 복수의 슬롯 안테나들 중 적어도 하나는 상기 복수의 슬롯 안테나들이 배치된 면과는 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의하면, 복수의 슬롯 안테나가 3차원의 일정 공간에 배치되는 경우, 다면체의 한 면에도 복수의 슬롯 안테나를 배치할 수 있어서 공간적 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 복수의 슬롯 안테나들 간의 간섭이 일정 수준 이하가 되도록 적어도 일부의 슬롯 안테나들 간은 수직방향으로 배치되도록 하여 편파 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일반적인 복수 안테나의 배열 방식을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 3차원 안테나 배열 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 3차원 슬롯 안테나 배열 방식의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치에 배치되는 슬롯 안테나의 일 예를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 슬롯 안테나의 방사 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 다면체의 한 면에 복수의 슬롯 안테나가 집적되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 다면체의 한 면에 복수의 슬롯 안테나가 집적되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 다면체의 한 면에 복수의 슬롯 안테나가 집적되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 S 파라미터 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 어느 한 슬롯 안테나에 의한 방사패턴을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 13은 도 12에 도시된 무선 통신 시스템의 성능을 나타내는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다.

반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치에 배치되는 슬롯 안테나의 일 예를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치는 도 4에 도시된 바와 같은 슬롯 안테나(10)를 복수 개 집적할 수 있다. 이때, 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치는 다면체의 구조로 구현될 수 있다. 또한, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치는 상기 다면체의 어느 한 면에도 복수의 슬롯 안테나를 배치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 종래에 다면체(예컨대, 육면체)의 모서리 또는 꼭지점에 각각 하나의 슬롯 안테나를 배치하거나, 다면체의 한 면에 각각 하나의 슬롯 안테나를 배치하는 것에 비해 집적도가 높은 안테나 장치를 형성할 수 있다.

상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치에 포함되는 어느 하나의 슬롯 안테나(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 슬롯 안테나(10)는 전도성 소자(예컨대, 구리 등의 전도성이 높은 금속)로 구현되는 평면 기판상에 소정의 슬롯(slot, 11)을 형성하고, 형성된 슬롯(11)의 소정의 위치(12)에 급전을 하게 되면 상기 슬롯(11)의 길이(l) 방향으로는 자계가 형성되며, 상기 슬롯(11)의 너비(또는 높이, h) 방향으로는 전계가 형성되면서 전파를 방사할 수 있는 안테나이다.

상기 슬롯 안테나(10)의 슬롯의 길이(l)는 사용 주파수의 파장(λ)/2 를 가질 수 있으며 슬롯의 너비는 상기 파장(λ)에 비해 매우 짧은 길이를 갖는 구조적 특징을 갖는다.

상기 슬롯(111)의 형태는 일자형으로 구현되어 일정한 높이(h)를 갖도록 형성되는 일 예를 도시하고 있지만, 상기 슬롯(11)은 상기 슬롯(11)의 길이방향의 위치에 따라 높이가 달라지거나 구불구불한 형태로 형성될 수도 있다. 상기 슬롯(111)의 형태에 따라 방사하는 주파수의 대역이 달라질 수 있음은 널리 공지된 바와 같으며, 단일 주파수 대역을 이용하고자 하는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 일자형으로 슬롯(11)이 형성될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.

한편, 이러한 슬롯 안테나(10)에 의해 형성되는 방사 패턴은 도 5에 도시된다.

도 5는 도 4에 도시된 슬롯 안테나의 방사 패턴을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면 알 수 있듯이, 상기 슬롯 안테나(10)에 의해 형성되는 방사 패턴은 상기 슬롯 안테나(10)와는 수직한 방향으로 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치는 이러한 슬롯 안테나(10)의 특성을 이용하여 다면체의 어느 한 면에 복수의 슬롯 안테나들이 배치되는 경우에도 복수의 슬롯 안테나들(10)간의 간섭을 줄일 수 있도록 배치될 수 있는 기술적 사상을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치는 다면체의 구조로 구현될 수 있다. 상기 다면체의 구조는 예컨대, 육면체의 구조일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의하면 복수의 슬롯 안테나들이 상기 다면체의 일면에 배치될 수 있다.

상기 복수의 슬롯 안테나들이 상기 다면체의 일면에 배치된다고 함은, 상기 복수의 슬롯 안테나가 자유 공간상에 배치된 결과 상기 다면체의 일면을 형성하는 경우를 의미할 수도 있고, 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치가 소정의 다면체 구조를 갖도록 하는 다면체 기판(예컨대, FR4 기판)을 포함하며, 상기 다면체 기판의 일 면 상에 복수의 슬롯 안테나가 형성되는 경우를 의미할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 다면체의 일 면이라고 함은, 소정의 물리적 기판으로 형성되는 일면을 의미할 수도 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치가 공간상에 형성될 때 갖는 다면체 구조의 가상의 일 평면을 의미할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따라 상기 다면체의 일 면에 복수의 슬롯 안테나가 배치되는 일 예는 도 6 내지 도 8에 도시된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 다면체의 한 면에 복수의 슬롯 안테나가 집적되는 일 예를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 다면체의 한 면에 복수의 슬롯 안테나가 집적되는 일 예를 나타내는 도면이며, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 다면체의 한 면에 복수의 슬롯 안테나가 집적되는 일 예를 나타내는 도면이다.

먼저 도 6a를 참조하면, 다면체 구조를 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 어느 한 면(100)에는 도 6a에 도시된 바와 같이 제1슬롯 안테나(110) 및 제2슬롯 안테나(120)가 배치될 수 있다. 이때 상기 제1슬롯 안테나(110)와 상기 제2슬롯 안테나(120)는 서로 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 명세서에서 두 개의 슬롯 안테나가 서로 수직방향으로 배치된다고 함은, 상기 두 개의 슬롯 안테나 각각에 형성된 슬롯이 서로 수직이 되도록 상기 두 개의 슬롯 안테나가 배치되는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 결과적으로는 상기 두 개의 슬롯 안테나 각각에 의해 형성되는 방사 패턴 역시 가급적 수직하게 형성될 수 있도록 함으로써 슬롯 안테나 간의 상호 간섭을 줄 일 수 있다.

따라서, 상기 일면(100)에 제1슬롯 안테나(110)와 제2슬롯 안테나(120)가 배치되는 경우에는, 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 제1슬롯 안테나(110) 및 상기 제2슬롯 안테나(120) 각각이 상기 일면(100)과 평행하도록 배치되면서, 상기 제1슬롯 안테나(110)와 상기 제2슬롯 안테나(120)는 서로 수직방향으로 배치될 수 있다. 본 명세서에서 상기 제1슬롯 안테나(110)와 상기 일면(100)이 평행 또는 수직하도록 배치된다고 함은, 상기 제1슬롯 안테나(110)의 금속기판이 상기 일면(100)과 평행또는 수직하도록 배치되는 것을 의미할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 다면체의 일면(100-1) 내에 제1슬롯 안테나(111) 및 제2슬롯 안테나(121)가 배치되며, 상기 제1슬롯 안테나(111) 또는 상기 제2슬롯 안테나(121) 중 적어도 하나는 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 일면(100-1)과는 수직방향으로 배치될 수도 있다. 도 6b에서는 예시적으로 상기 제1슬롯 안테나(111)가 상기 일면(100-1)과 수직방향으로 배치되고, 상기 제2슬롯 안테나(121)는 상기 일면(100-1)과 평행한 방향으로 배치된 경우를 나타낸다. 이러한 경우에도 상기 제1슬롯 안테나(111)에 의해 형성되는 방사 패턴과 상기 제2슬롯 안테나(121)에 의해 형성되는 방사 패턴은 서로 수직하게 형성될 수 있어서 상호 간섭이 줄어드는 효과가 있다.

물론, 상기 제1슬롯 안테나(111) 및 상기 제2슬롯 안테나(121) 모두가 상기 일면(100-1)과 수직 방향으로 배치될 수도 있다. 물론, 이러한 경우에도 상기 제1슬롯 안테나(111)와 상기 제2슬롯 안테나(121)는 서로 수직 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치가 형성하는 다면체 구조의 일면에는 3 개 이상의 슬롯 안테나가 배치될 수도 있으며, 이러한 경우 복수의 슬롯 안테나들 각각은 인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 수직방향으로 설치될 수 있다. 이러한 경우의 일 예는 도 7 내지 도 8에 도시된다.

도 7을 참조하면, 상기 다면체의 일면(100-2)에는 3 개의 슬롯 안테나들(112, 122, 132)이 배치될 수도 있다. 이러한 경우 상기 슬롯 안테나들(112, 122, 132) 각각은 인접하는 슬롯 안테나와는 수직방향으로 설치될 수 있다. 예컨대, 제1슬롯 안테나(112)는 제2슬롯 안테나(122)와 인접하고 있으며, 제2슬롯 안테나(122)는 제1슬롯 안테나(112) 및 제3슬롯 안테나(132)와 인접하고 있다. 또한, 제3슬롯 안테나(132)는 제2슬롯 안테나(122)와 인접하고 있다.

여기서 어느 하나의 슬롯 안테나(예컨대, 112)와 다른 슬롯 안테나(예컨대, 122)가 인접하다고 함은 전기적으로는 서로 이격되어 있지만, 두 슬롯 안테나 간의 거리가 미리 설정된 일정거리 이내에 존재하거나 복수의 슬롯 안테나들 중에서 서로 이웃하는 슬롯 안테나를 의미할 수 있다.

따라서, 본 발명의 기술적 사상에 의하면 상기 제1슬롯 안테나(112)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2슬롯 안테나(122)와 수직 방향으로 배치되며, 상기 제2슬롯 안테나(122)는 상기 제1슬롯 안테나(112) 및 상기 제3슬롯 안테나(132) 각각과 수직방향으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3슬롯 안테나(132)는 상기 제2슬롯 안테나(122)와 수직방향으로 배치될 수 있다. 도 7의 경우에는 슬롯 안테나(112)와 슬롯 안테나(132)는 수직방향으로 배치된 것이 아니라 평행하게 배치되어 있지만, 일정 수준 이상 거리(예컨대, 슬롯 간의 거리가 슬롯의 길이(l)이상인 경우)가 이격되어 있으므로 상대적으로 상호 간섭이 작게 되어 공간적인 이득을 얻을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 제1 내지 제3슬롯 안테나들(112, 122, 132) 중 적어도 하나는 상기 일면(100-2)과는 수직 방향으로 배치될 수도 있다. 이러한 경우에도 인접한 슬롯 안테나들은 서로 수직한 방향으로 배치될 수 있다.

도 8을 참조하면, 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치가 형성하는 다면체의 일면(100-3)에는 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 슬롯 안테나들(113, 123, 133, 143)이 배치되며, 상기 복수의 슬롯 안테나들(113, 123, 133, 143) 각각은 인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 서로 수직방향으로 배치될 수 있다.

예컨대, 제1슬롯 안테나(113)는 인접한 제2슬롯 안테나(123) 및 제4슬롯 안테나(143)와 각각 수직방향으로 배치되고, 제2슬롯 안테나(123)는 인접한 제1 및 제3슬롯 안테나(113, 133)와 각각 수직방향으로 배치될 수 있다. 또한, 제3슬롯 안테나(133)는 인접한 제2 및 제4슬롯 안테나(123, 143)와 각각 수직방향으로 배치되고, 제4슬롯 안테나는 인접한 제1 및 제3슬롯 안테나(113, 133)와 각각 수직방향으로 배치될 수 있다. 또한, 서로 평행한 방향으로 배치되는 제1 및 제3슬롯 안테나(113, 133)는 상기 제1 및 제3슬롯 안테나에 각각 형성된 슬롯의 거리가 일정 거리(예컨대, 상기 슬롯의 길이(l))만큼 이격되도록 배치될 수 있으며, 상기 제2 및 상기 제4슬롯 안테나(123, 143) 역시 상기 일정 거리 이상 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 다면체가 육면체이고 동일한 형태의 슬롯 안테나가 4개 상기 일면(100-3)에 배치되는 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이 "ㅁ"자 형태로 상기 4개의 슬롯 안테나들(113, 123, 133, 143)들이 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4슬롯 안테나(113, 123, 133, 143) 중 적어도 하나는, 인접한 슬롯 안테나와 수직방향으로 배치만 된다면, 상기 일면(100-3)과 수직 방향으로 배치될 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치가 형성하는 다면체의 일면에는 상기 다면체의 종류에 따라 4 개 이상의 복수의 슬롯 안테나들이 배치될 수도 있으며, 이러한 경우에도 복수의 슬롯 안테나들은 각각 인접한 슬롯 안테나와는 수직방향으로 배치될 수 있다. 또한, 평행한 방향으로 배치되는 슬롯 안테나들 간에는 일정 수준 이상의 거리로 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이처럼 다면체의 소정의 일면에 복수의 슬롯 안테나들이 배치되면, 상기 다면체의 각각의 면은 상기 일면과 동일한 개수의 슬롯 안테나들이 동일한 형태로 배치될 수 있다. 이러한 일 예는 도 9에 도시된다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 9는 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1)가 육면체의 구조를 가지며 각각의 면에는 4개의 슬롯 안테나들이 도 8에 도시된 바와 같이 배치되는 일 예를 나타내고 있다.

도 9에 도시된 바와 같이 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1)가 형성되는 경우에는 종래의 3차원 안테나 장치(예컨대, 도 1c 내지 도 3에 도시된 바와 같은 안테나 장치)에 비해 일정 공간에 보다 많은 슬롯 안테나가 집적될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 도 9에는 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1)의 어느 일면에 배치된 복수의 슬롯 안테나들이 각각 상기 일면과 평행하도록 배치된 경우를 나타내는데, 전술한 바와 같이 상기 복수의 슬롯 안테나들 중 적어도 하나는 상기 일면과는 수직 방향으로 배치될 수도 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 S 파라미터 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.

S 파라미터는 어느 한 슬롯 안테나의 방사 효율과 안테나 간 상호 간섭의 정도를 나타내는 값이다. 예컨대, 첫 번째 슬롯 안테나의 S11은 리턴 로스(return loss)를 나타내고, Sn1은 n 번째 슬롯 안테나와 상기 첫 번째 슬롯 안테나간의 간섭을 나타내는데, 각각의 S 파라미터의 값이 모두 -10dB 이하로 서로 간에 간ㅅ버의 영향이 매우 작은 것을 확인할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치의 어느 한 슬롯 안테나에 의한 방사 패턴을 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1)가 형성하는 다면체의 어느 일 면에 배치된 특정 슬롯 안테나(122)의 방사 패턴은 도 5에서 도시된 방사 패턴과는 달리 상기 특정 슬롯 안테나(122)가 위치하고 있는 방향(즉, 다른 슬롯 안테나가 존재하지 않는 방향)으로 소정의 각도만큼 기울어지는 지향성을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 특정 슬롯 안테나(122)에 의해 형성되는 방사 패턴이 다른 안테나에 영향을 상대적으로 적게 주는 것을 확인할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선 통신 시스템의 일 예를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템은 전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1)를 송신 안테나로 이용하고, 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(2)를 수신 안테나로 이용할 수 있다.

이때 각각의 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1 및 2)는 도 9에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.

예컨대, 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(1)는 24 개의 안테나를 이용해 서로 다른 24개의 신호를 전송할 수 있고, 상기 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치(2)에 포함된 24개의 안테나 각각은 서로 다른 신호를 수신하고 이에 기초하여 상기 24개의 신호를 추출할 수도 있다.

도 13은 도 12에 도시된 무선 통신 시스템의 성능을 나타내는 도면이다.

도 13은 도 12에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 이용했을 때와 송수신단 안테나를 각각 1개의 전기장 다이폴로 사용하였을 경우의 전송 용량 결과를 나타내는데, 본 발명의 실시 예에 따른 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 송수신단 안테나로 이용하는 경우에 전송 용량이 확연히 증가함을 알 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

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다면체의 구조를 갖는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치에 있어서,
상기 다면체의 어느 제1면에는,
서로 다른 신호를 전송할 수 있는 독립된 복수의 슬롯 안테나들이 배치되고,
상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은,
인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치.
제 4항에 있어서, 상기 다면체를 구성하는 각 면에는,
상기 제1면과 동일한 개수의 슬롯 안테나가 동일한 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치.
제 4항에 있어서, 상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은,
상기 복수의 슬롯 안테나들이 배치된 면과는 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치.
제 4항에 있어서, 상기 복수의 슬롯 안테나들 중 적어도 하나는,
상기 복수의 슬롯 안테나들이 배치된 면과는 수직방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치.
다면체의 구조를 갖는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치에 있어서,
상기 다면체의 어느 제1면에는,
복수의 슬롯 안테나들이 배치되고,
상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은,
인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 수직방향으로 배치되며,
상기 다면체는 육면체로 구현되며,
상기 육면체의 각 면에는,
4개의 동일한 형태의 슬롯 안테나가 상기 각 면의 외곽에 "ㅁ"자 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치.
다면체의 집적 구조를 가지며 신호를 전송하는 제1슬롯 안테나 장치; 및
상기 제1슬롯 안테나 장치로부터 수신되는 신호를 수신하며 다면체의 집적 구조를 가지는 제2슬롯 안테나 장치를 포함하며,
상기 제1슬롯 안테나 장치와 상기 제2슬롯 안테나 장치 각각의 어느 한 면에는,
복수의 슬롯 안테나들이 배치되고,
상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은,
인접한 적어도 하나의 슬롯 안테나와는 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선 통신 시스템.
제 9항에 있어서, 상기 제1슬롯 안테나 장치 또는 상기 제2슬롯 안테나 장치를 구성하는 다면체의 각 면에는 동일한 개수의 슬롯 안테나가 동일한 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선 통신 시스템.
제 9항에 있어서, 상기 복수의 슬롯 안테나들 각각은,
상기 복수의 슬롯 안테나들이 설치된 면과는 평행하게 배치되거나,
상기 복수의 슬롯 안테나들 중 적어도 하나는,
상기 복수의 슬롯 안테나들이 배치된 면과는 수직방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 집적 구조를 갖는 슬롯 안테나 장치를 이용한 무선 통신 시스템.