KR101350311B1

KR101350311B1 - 이중 대역 안테나

Info

Publication number: KR101350311B1
Application number: KR1020120131638A
Authority: KR
Inventors: 박종철; 김준철; 유종인
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-01-13

Abstract

본 발명은 이중 대역 안테나에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 이중 대역 안테나는, 제1단은 그라운드와 연결되는 역 ㄱ자 형태의 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부의 제2단에 연결되어, 상기 제2단의 반대방향으로 연장되어 형성되는 제1 패턴 라인; 및 제1 내지 제4 라인을 포함하고, 상기 제1 라인은 상기 임피던스 매칭부의 제2단 및 상기 제1 패턴 라인의 연결 지점과 교차하며 상기 그라운드에 근접 위치하는 급전선과 연결되며, 상기 제2 내지 제4 라인은 상기 제1 패턴 라인과 적어도 일정간격 이격되어 형성되며, 상기 제2 라인의 일부, 상기 제3 라인 및 상기 제4 라인은 역 ㄷ자 형상으로 형성되어 상기 제1 패턴 라인과 커플링(coupling)되는 제2 패턴 라인을 포함하며, 상기 임피던스 매칭부, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인은 인쇄회로기판에 형성되며, 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 대역 안테나{Dual Band Antenna}

본 발명은 이중 대역 안테나에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 인쇄회로기판에 실장되는 형태의 이중 대역 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 안테나는 모듈 형태로 구성되어, PCB에 실장 또는 접속되는 구조로 구성되었다.

그러나, 최근에는 이동통신 단말의 소형화 추세로 인하여, 평판형 역 에프 안테나(PIFA; Plannar Inverted-F Antenna)나, 다이폴 형태의 안테나 등의 PCB(인쇄회로기판) 임베딩 안테나가 관심을 받고 있다.

종래의 PCB 임베딩 안테나는 안테나를 PCB에 실장 하지 않아도 되며, 안테나 매칭 작업을 단순화할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 종래의 내장형 안테나는 하나의 대역폭의 신호를 송수신하였다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 인쇄회로기판에 실장되는 내장형 이중 대역 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일면에 따른 이중 대역 안테나는, 제1단은 그라운드와 연결되는 역 ㄱ자 형태의 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부의 제2단에 연결되어, 상기 제2단의 반대방향으로 연장되어 형성되는 제1 패턴 라인; 및 제1 내지 제4 라인을 포함하고, 상기 제1 라인은 상기 임피던스 매칭부의 제2단 및 상기 제1 패턴 라인의 연결 지점과 교차하며 상기 그라운드에 근접 위치하는 급전선과 연결되며, 상기 제2 내지 제4 라인은 상기 제1 패턴 라인과 적어도 일정간격 이격되어 형성되며, 상기 제2 라인의 일부, 상기 제3 라인 및 상기 제4 라인은 역 ㄷ자 형상으로 형성되어 상기 제1 패턴 라인과 커플링(coupling)되는 제2 패턴 라인을 포함하며, 상기 임피던스 매칭부, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인은 인쇄회로기판에 형성되며, 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 면에 따른 이중 대역 안테나는, 제1단은 그라운드와 연결되는 임피던스 매칭부; 상기 임피던스 매칭부의 제2단에 연결되어, 상기 제2단의 반대방향으로 연장되어 형성되는 제1 패턴 라인; 및 상기 임피던스 매칭부의 제2단 및 상기 제1 패턴 라인의 연결 지점과 교차하는 부분, 급전선과 연결되는 부분, 상기 제1 패턴 라인과 적어도 일정간격 이격되는 부분, 및 상기 제1 패턴 라인과 커플링(coupling)되는 부분을 포함하는 제2 패턴 라인을 포함하며, 상기 임피던스 매칭부, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인은 인쇄회로기판에 형성되며, 상기 급전선을 이용하여 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 안테나 모듈을 인쇄회로기판에 실장(SMT 등)하는 수고를 덜 수 있고, 소형화 추세에 부합할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 대역 안테나가 형성된 인쇄회로기판의 상면도.
도 2는 본 발명에 따른 이중 대역 안테나의 S 파라미터를 도시한 그래프.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나가 형성된 인쇄회로기판의 상면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나의 S 파라미터를 도시한 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나(10)는 임피던스 매칭부(Im), 제1 패턴 라인(L22) 및 제2 패턴 라인(L11~L14)을 포함한다.

임피던스 매칭부(Im), 제1 패턴 라인(L22) 및 제2 패턴 라인(L11~L14)은 인쇄회로기판의 하나의 층에 형성되는 패턴으로서, 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 이때, 임피던스 매칭부(Im), 제1 패턴 라인(L22) 및 제2 패턴 라인(L11~L14)은 하나 이상의 층에 형성될 수도 있음은 물론이다.

임피던스 매칭부(Im)는 역 ㄱ자 형태로 구성되어, 제1단은 그라운드(GND)와 연결되고, 제2단은 제1 패턴 라인(L22)의 제1단 및 제2 패턴 라인(L11~L14)의 제1 라인과 연결된다. 이때, 그라운드(GND)는 인쇄회로기판(PCB)의 이중 대역 안테나(10)가 형성된 층(Layer)에 제1 패턴 라인(L22) 및 제2 패턴 라인(L11~L14)과는 적어도 일정 간격 이격되어, 형성된다.

임피던스 매칭부(Im)는 제1 패턴 라인(L22) 및 제2 패턴 라인(L11~L14)에 의해 송수신 되는 신호의 손실을 줄일 수 있도록, 제1 패턴 라인(L22)과 제2 패턴 라인(L11~L14)을 임피던스 매칭한다.

제1 패턴 라인(L22)은 임피던스 매칭부(Im)의 제2단에 연결되어, 임피던스 매칭부(Im)의 제1단의 반대방향으로 연장된다. 즉, 임피던스 매칭부(Im) 및 제1 패턴 라인(L22)은 상호 연결되어, 역 'ㄱ'의 'ㅡ'부분이 더 길어진 역 'ㄱ'자 형태를 이룬다.

제2 패턴 라인(L11~L14)은 제1 내지 제4 라인(L11~L12)을 포함하여 제1 라인(L11)에 의해 제1 패턴 라인(L22)과 연결된다.

제1 라인(L11)은 임피던스 매칭부(Im)의 제2단 및 제1 패턴 라인(L22)의 연결 지점과 교차하며, 그라운드(GND)에 근접하여 위치하는 급전선(Si)과 연결된다.

제2 라인(L12)은 제1 라인(L11)과 연결되어, 역 ㄱ자 형태를 구성하며, 제1 패턴 라인(L22)과 제1 방향(그라운드에서 멀어지는 방향)으로 일정 간격 이격되어 형성된다.

제3 라인(L13)은 제4 라인(L14)과 상호 연결되어 역 ㄴ자 형태를 구성한다. 이때, 제3 라인(L13)은 제1 패턴 라인(L22)의 제2단에서 일정 간격 이격되어 형성되며, 제4 라인(L14)은 제1 패턴 라인(L22)과 제2 방향(그라운드에 가까워지는 방향)으로 일정 간격 이격되어 형성된다.

전술한 바와 같이 구성되어, 제2 패턴 라인(L11~L14)의 제2 라인(L12) 일부, 제3 라인(L13) 및 제4 라인(L14)에 의해 형성된 역 ㄷ자 형상(점선 동그라미 부분)은 제1 패턴 라인(L22)과 커플링(coupling)된다. 여기서, 제2 라인(L12)의 일부는 제2 라인(L12)과 제3 라인(L13)이 만나는 지점에서 제4 라인(L14)의 길이에 상응하는 길이까지의 제2 라인(L12)을 포함할 수 있다.

이때, 제3 라인(L13) 및 제4 라인(L14)은 그 길이에 대응하여 제1 패턴 라인(L22)과 제2 패턴 라인(L11~L14)의 커플링 세기를 조절할 수 있다. 예를 들면, 커플링 세기는 제3 라인(L13)과 제4 라인(L14)의 길이에 비례할 수 있다. 따라서, 제3 라인(L13)과 제4 라인(L14)은 그 길이에 따라 낮은 주파수의 신호를 송수신하는 안테나의 공진 주파수를 조절할 수 있다.

제1 패턴 라인(L22)과 제2 패턴 라인(L11~L14)의 제1 라인(L11)의 일부(L21, L22)는 두 개의 송수신 주파수 대역 중 저주파 대역의 신호를 송수신하며, 제1 내지 제4 라인(L11~L14)은 고주파 대역의 신호를 송수신한다. 여기서, 제1 라인(L11)의 일부는 제1 라인(L11) 중에서 임피던스 매칭부(Im)의 제2단 및 제1 패턴 라인(L22)의 연결 지점에서 급전선(Si)과 연결되는 점까지의 라인을 포함한다.

한편, 종래의 안테나 길이는 λ/4인데 반해서, 본 발명의 실시예에서 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 패턴 라인(L22)과 제2 패턴 라인(L11~L14)의 커플링 영역으로 인해 제1 패턴 라인(L22)과 제2 패턴 라인(L11~L14)의 전체 길이는 λ/4 미만일 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 1과 같은 형태로 구현된 이중 대역 안테나는 두 개의 주파수 대역(고주파 대역: 2.7GHz, 저주파 대역: 약 1.6GHz)에서 공진하여 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다.

한편, 전술한 예에서는 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나를 임피던스 매칭부, 제1 패턴 라인 및 제2 패턴 라인으로 구분하여 설명하였지만, 이중 대역 안테나는 달리 구분될 수도 있음은 물론이다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나(10)는 임피던스 매칭부(Im)와 제1 패턴 라인(L22)을 포함하는 일 패턴, 제2 패턴 라인(L11~L14)을 포함하는 타 패턴으로 구분될 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 1에서는 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나(10)가 역 ㄱ자 형태의 부분과 역 ㄱ자 형태와 역 ㄷ자 형태가 결합된 부분을 포함하는 구조로 구성된 경우를 예로 들어 도시하였다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 안테나(10)는 임피던스 매칭부와 제1 패턴 라인과 제2 패턴 라인이 연결되는 인쇄회로기판의 패턴 형태로 구성되고, 하나의 급전선을 이용하여 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하고, 제2 패턴 라인은 제1 패턴 라인과 커플링되는 부분 및 제1 패턴 라인과 일정간격 이격되는 부분을 포함하며 다양한 다른 구조로 구성될 수도 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판에 패턴 형태로 이중 대역 안테나를 구현할 수 있으며, 제1 패턴 라인과 제2 패턴 라인의 커플링을 이용하여 종래의 안테나에 비하여 길이를 줄일 수 있어, 공간을 절약할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예는 제2 패턴 라인의 세부 라인의 길이를 조절하여 제1 패턴 라인과 제2 패턴 라인의 커플링 양을 조절할 수 있고, 따라서 낮은 주파수 대역의 안테나 특성을 용이하게 조절할 수 있다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

제1단은 그라운드와 연결되는 역 ㄱ자 형태의 임피던스 매칭부;
상기 임피던스 매칭부의 제2단에 연결되어, 상기 제2단의 반대방향으로 연장되어 형성되는 제1 패턴 라인; 및
제1 내지 제4 라인을 포함하고, 상기 제1 라인은 상기 임피던스 매칭부의 제2단 및 상기 제1 패턴 라인의 연결 지점과 교차하며 상기 그라운드에 근접 위치하는 급전선과 연결되며, 상기 제2 내지 제4 라인은 상기 제1 패턴 라인과 적어도 일정간격 이격되어 형성되며, 상기 제2 라인의 일부, 상기 제3 라인 및 상기 제4 라인은 역 ㄷ자 형상으로 형성되어 상기 제1 패턴 라인과 커플링(coupling)되는 제2 패턴 라인을 포함하며,
상기 임피던스 매칭부, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인은 인쇄회로기판에 형성되며, 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 것인 이중 대역 안테나.
제1항에 있어서, 상기 제3 라인 및 상기 제4 라인은,
그 길이에 대응하여 상기 커플링의 세기를 조절하는 것인 이중 대역 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 패턴 라인과 상기 제2 패턴 라인의 상기 제1 라인의 일부는, 상기 두 개의 주파수 대역 중 저주파 대역의 신호를 송수신하며, 상기 제1 내지 제4 라인은, 상기 두 개의 주파수 대역 중 고주파 대역의 신호를 송수신하는 것인 이중 대역 안테나.
제3항에 있어서, 상기 제1 라인의 일부는,
상기 연결 지점에서 상기 급전선과 연결되는 점까지의 라인을 포함하는 것인 이중 대역 안테나.
제1항에 있어서, 상기 제2 라인의 일부는,
상기 제2 라인과 상기 제3 라인이 만나는 지점에서 상기 제4 라인의 길이에 상응하는 길이까지의 제2 라인을 포함하는 것인 이중 대역 안테나.
제1항에 있어서, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인의 전체 길이는,
λ/4 미만인 이중 대역 안테나.
제1단은 그라운드와 연결되는 임피던스 매칭부;
상기 임피던스 매칭부의 제2단에 연결되어, 상기 제2단의 반대방향으로 연장되어 형성되는 제1 패턴 라인; 및
상기 임피던스 매칭부의 제2단 및 상기 제1 패턴 라인의 연결 지점과 교차하는 부분, 급전선과 연결되는 부분, 상기 제1 패턴 라인과 적어도 일정간격 이격되는 부분, 및 상기 제1 패턴 라인과 커플링(coupling)되는 부분을 포함하는 제2 패턴 라인을 포함하며,
상기 임피던스 매칭부, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인은 인쇄회로기판에 형성되며, 상기 급전선을 이용하여 두 개의 주파수 대역의 신호를 송수신하는 것인 이중 대역 안테나.
제7항에 있어서, 상기 제1 패턴 라인 및 상기 제2 패턴 라인의 전체 길이는,
λ/4 미만인 이중 대역 안테나.