KR101390251B1

KR101390251B1 - 슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법

Info

Publication number: KR101390251B1
Application number: KR1020120008191A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 윤창배; 박대희
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2014-05-07
Also published as: KR20130087144A

Abstract

슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법이 개시된다. 상기 슬롯 안테나 장치는 전도성 안테나 소자, 상기 전도성 안테나 소자에 형성되며 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격되어 설치되는 지향체를 포함한다.

Description

슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법{Slot antenna apparatus and providing method thereof}

본 발명은 슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법에 관한 것으로, 슬롯 안테나를 소형으로 생성할 수 있으면서도 지향성을 높일 수 있는 슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법에 관한 것이다.

슬롯 안테나가 널리 공지되어 있다.

도 1은 종래의 슬롯 안테나의 구조를 개략적으로 나타내는데, 도 1에 도시된 바와 같이 슬롯 안테나(10)는 전도성 소자(예컨대, 금속 등)로 이루어진 관의 벽면 또는 평면상에 소정의 슬롯(slot, 11)을 형성하고, 형성된 슬롯(11)의 소정의 위치에 급전을 하게 되면 상기 슬롯(11)의 길이방향으로는 자계(H)가 형성되며, 상기 슬롯의 너비 방향으로는 전계(E)가 형성되면서 전파를 방사할 수 있는 안테나이다.

상기 슬롯 안테나의 슬롯의 길이는 사용 주파수의 파장(λ)/2 를 가질 수 있으며 슬롯의 너비는 상기 파장(λ)에 비해 매우 짧은 길이를 갖는 구조적 특징을 갖는다.

이러한 슬롯 안테나는 대략 5dBi의 높은 지향성의 성능을 가질 수 있다. 하지만, 상기 슬롯 안테나는 파장(λ)/2의 길이를 갖는 슬롯을 포함하여야 하므로 적어도 파장(λ)/2의 길이보다 긴 길이를 필요로 하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 하프 슬롯 안테나가 공지된바 있다.

하프 슬롯 안테나는 도 1에 도시된 바와 같은 슬롯 안테나와 등가회로는 비슷하지만 작은 구조이면서도 비슷한 주파수에서 방사를 하기 때문에 안테나의 소형화에 적합한 구조를 갖는다. 하지만, 이러한 하프 슬롯 안테나는 슬롯 안테나에 비해 낮은 지향성(대략 1.7dBi)을 보이게 되는 문제점이 같이 존재한다.

따라서, 안테나를 소형화함과 동시에 지향성을 높일 수 있는 기술적 사상이 요구된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 하프 슬롯 안테나와 비슷한 크기로 소형화가 가능하면서도 지향성은 높일 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 안테나 장치를 효율적으로 생성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치는 전도성 안테나 소자, 상기 전도성 안테나 소자에 형성되며 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격되어 설치되는 지향체를 포함한다.

상기 슬롯은 상기 슬롯 안테나 장치의 사용 주파수의 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 지향체는 상기 슬롯의 길이 방향과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 지향체는 상기 전도성 안테나 소자의 높이와 동일한 길이 또는 상기 높이보다 소정의 길이만큼 짧은 길이를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 지향체는 상기 전도성 안테나 소자와 동일한 소자로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 전도성 안테나 소자는 원형 또는 사각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 슬롯 안테나 장치는 기판, 상기 기판상에 서로 이격되도록 형성되는 제1전도성 소자 및 제2전도성 소자를 포함하며, 상기 제1전도성 소자는 상기 제1전도성 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯을 포함하고, 상기 제2전도성 소자는 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 위치하도록 형성되어 상기 제1전도성 소자는 하프 슬롯 안테나로 구동되고 상기 제2전도성 소자는 상기 하프 슬롯 안테나의 지향체로 구동되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2전도성 소자는 상기 기판의 모서리 부분에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 슬롯 안테나 장치 제공방법은 전도성 안테나 소자가 제공되는 단계, 상기 전도성 안테나 소자에 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯이 형성되는 단계, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격된 지향체가 형성되는 단계를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 슬롯 안테나 장치 제공방법은 소정의 기판상에 전도성 소자 층이 형성되는 단계, 상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되는 단계, 및 상기 제1전도성 소자에 상기 제1전도성 소자의 외주 측으로 개방되어 있는 슬롯이 형성되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되는 단계는 상기 제1전도성 소자와 상기 제2전도성 소자를 전기적으로 이격시키도록 소정의 이격 공간이 형성되는 단계를 포함하며, 상기 이격 공간과 상기 슬롯은 서로 수직하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의하면, 하프 슬롯 안테나에 비해 크기는 동일하거나 크게 증가시키지 않으면서도 기존의 하프 슬롯 안테나에 비해 지향성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 장치의 소형화와 함께 지향성을 높일 수 있으므로 일정 공간에 다수의 안테나 장치를 서로 간의 간섭에 크게 영향을 받지 않도록 집적할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 슬롯 안테나의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치에 포함될 수 있는 전도성 안테나 소자의 일 예를 나타낸다.
도 3은 종래의 야기-유다(Yagi-Uda) 안테나의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 전도성 안테나 소자의 구조에서 슬롯의 중심에서의 위치에 따른 전압 및 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치가 소정의 기판상에 형성된 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 방사 패턴을 2차원으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면이다.
도 12는 종래의 하프 슬롯 안테나의 방사 패턴을 3차원으로 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 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치에 포함될 수 있는 전도성 안테나 소자의 일 예를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 전도성 안테나 소자(110)는 종래의 하프 슬롯 안테나(20)와 동일 또는 유사한 형상을 갖도록 구현될 수 있다. 즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 슬롯 안테나(10)를 슬롯의 길이 방향으로 중앙의 위치에서 절단한 것과 유사한 구조를 갖는다. 전도성 안테나 소자(110)는 슬롯(111)을 포함하며, 상기 슬롯(111)은 자유공간으로 형성될 수 있다. 나머지 영역은 이론적으로는 PEC(Perfect electric conductor)로 구현될 수 있다. 하지만, 실제로는 구리 등과 같이 전도성이 높은 전도성 소자(예컨대, 구리 등)로 구현될 수 있다.

상기 전도성 안테나 소자(110)의 슬롯(111)은 사용 주파수의 파장(λ)/4의 길이(l)를 갖도록 형성될 수 있으며, 너비 또는 높이(h)는 파장에 비해 매우 작은 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 슬롯의 제1일측(113)은 종래의 하프 슬롯 안테나와 마찬가지로 외주 방향에 형성되어 개방되는 구조를 갖는다. 또한, 다른 일 측 즉, 제2측(112)은 상기 외주 방향과는 반대방향으로 상기 전도성 안테나 소자(110)의 중심 측으로 형성될 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 안테나 소자(110)는 종래의 하프 슬롯 안테나와 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다.

따라서, 등가적으로 상기 전도성 안테나 소자(110)의 제2측은 h가 파장(λ)에 비해 매우 작기 때문에 단락(short)로 볼 수 있고, 제1측은 개방(open)으로 볼 수 있다. 따라서, 단락에서는 전압이 0이고 개방에서는 전류가 0이라는 강제조건에 의해 상기 슬롯(111)의 중심(즉, 상기 제1측(112))에서의 위치에 따른 전류와 전압은 도 4와 같은 분포를 형성할 수 있다.

도 4는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 구조에서 슬롯(111)의 중심(112)에서의 위치에 따른 전압 및 전류 분포를 나타내는 도면을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 슬롯(111)의 중심에서의 위치별로 전압 및 전류가 변화하게 되며, 파장(λ) = 4* 슬롯의 길이(l)이 되는 주파수에서 상기 전도성 안테나 소자(110)는 방사하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 사용 주파수에서 방사하는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 설계가 가능하게 된다. 또한, 임피던스 Z = V/I 이므로, 원하는 임피던스 값을 갖는 위치를 찾아서 상기 위치에 급전을 함으로써 임피던스 매칭이 가능할 수 있다.

하지만, 이러한 전도성 안테나 소자(110)는 슬롯 안테나(10)의 절반 정도의 크기로 생성할 수 있는 장점이 있지만 전술한 바와 같이 지향성이 낮아지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 기술적 사상에 따른 슬롯 안테나 장치는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 지향방향(즉, 슬롯(111)의 개방측 방향)에 소정의 지향체를 위치시킴으로써 지향성을 향상시킬 수 있다.

이러한 지향체를 이용하여 지향성을 향상시킬 수 있는 개념은 야기-유다(Yagi-Uda) 안테나에서 공지된바 있는데, 이에 대해 도 3을 참조하여 간략히만 설명하면 다음과 같다.

도 3은 종래의 야기-유다(Yagi-Uda) 안테나의 구조를 개략적으로 나타내는 도면인데, 도 3에 도시된 바와 같이 야기-유다 안테나(30)는 다이폴(dipole) 안테나(31)의 지향성을 개선하기 위해 상기 다이폴 안테나(31)와 이격된 소정의 위치에 지향체(32) 및 반사체(33)를 킨 구조이다. 상기 반사체(33)는 지향방향으로 상기 다이폴 안테나(31)와 파장(λ)/2 거리 이내에 다이폴 안테나(31)보다 더 긴 금속을 위치시킴으로 구현되며, 이러한 반사체(33)가 구비되는 경우 상기 다이폴 안테나(31)를 기준으로 상기 반사체(33)의 반대 방향으로 지향성이 증가한다.

반면, 상기 지향체(32)는 다이폴 안테나(31)보다 짧은 금속을 파장(λ)/2 거리 이내에 위치시킴으로써 구현된다. 그러며, 상기 지향체(32)가 있는 방향으로 방사패턴이 몰리는 현상 즉, 지향성이 증가하는 현상이 발생한다.

따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 슬롯 안테나 장치는 종래의 하프 슬롯 안테나의 개념과 종래의 야기-유다 안테나의 지향성을 높일 수 있는 개념을 혼합하여 소형화라는 하프 슬롯 안테나의 장점을 유지하면서도 지향성을 높일 수 있는 것을 주요한 특징으로 할 수 있다.

이러한 본 발명의 기술적 사상에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조는 도 5에 도시된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 전술한 바와 같은 전도성 안테나 소자(110) 및 지향체(120)를 포함한다.

상기 전도성 안테나 소자(110) 상에는 도 2에서 설명한 바와 같이 소정의 슬롯(111)이 형성되며, 상기 슬롯(111)의 일 측(113)은 상기 전도성 안테나 소자(110)의 외주 측으로 형성되어 개방된 구조를 가질 수 있다. 또한, 타측(112)은 상기 전도성 안테나 소자(110)의 중심 측으로 형성된다.

상기 슬롯(111)의 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 일자형으로 구현되어 일정한 높이(h)를 갖도록 형성될 수도 있지만, 상기 슬롯(111)의 상기 타측(112)에서의 거리에 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 5에 도시된 바와 같이 일자형으로 슬롯(111)이 형성될 수 있다.

상기 슬롯(111)의 길이는 대략 사용 주파수의 파장(λ)/4의 길이를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 슬롯(111)의 높이(또는 너비)는 상기 사용 주파수의 파장(λ)에 비해 매우 짧은 길이로 형성될 수 있다.

상기 지향체(120)는 상기 전도성 안테나 소자(110)와 지향방향 즉, 상기 슬롯(111)의 개방된 일측(113) 방향으로 소정의 거리에 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 지향체(120)는 상기 슬롯(111)의 길이방향(도 5에서는 가로 방향)과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성될 수 있다.

야기-유다 안테나의 구조에 의하면 안테나와 지향체는 파장(λ)/2의 거리 이내에 위치하면 족하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 슬롯 안테나 장치(100)는 소형화를 하나의 목적으로 하므로, 상기 전도성 안테나 소자(110)와 상기 지향체(120)의 이격 거리는 파장(λ)/2보다 충분히 짧도록 구현될 수 있다.

또한, 상기 지향체(120)의 길이는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이(H)와 동일하거나 상기 높이(H) 보다 소정의 길이만큼 짧도록 구현될 수 있다. 즉, 상기 지향체(120)의 길이는 야기-유다 안테나의 구조에서는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이보다 짧아야 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 슬롯 안테나 장치(100)에서는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이와 동일한 길이로 상기 지향체(120)가 구현되어도 지향성 성능의 향상은 존재함을 실험결과 확인할 수 있었다. 또한, 이처럼 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이와 동일한 길이로 상기 지향체(120)가 구현되는 경우에는 제작의 용이성이 증가하는 효과가 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 소정의 기판에 상기 슬롯 안테나 장치(100)를 형성하는 경우 단일의 전도성 소자 층을 상기 기판 상에 형성한 후 상기 전도성 안테나 소자(110)와 상기 지향체(120)로 이격시키도록 소정의 이격 거리만큼만 상기 전도성 소자 층을 물리적 또는 화학적으로 식각하거나 파냄으로써 간단하게 상기 지향체(120)를 형성할 수 있는 효과가 있다. 그러한 경우 상기 전도성 안테나 소자(110)와 상기 지향체(120)는 동일한 전도성 소자(예컨대, 구리 등의 금속)으로 구현될 수 있다.

한편, 상기 전도성 안테나 소자(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 반드시 사각형의 형태를 갖도록 구현될 필요는 없다. 예컨대, 상기 전도성 안테나 소자(110)는 원형의 형태를 갖도록 구현될 수도 있으며, 이러한 일 예는 도 6에 도시된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 슬롯 안테나 장치(100)는 원형의 형태를 갖는 전도성 안테나 소자(110) 및 지향체(120)를 포함하도록 구현될 수도 있다. 상기 전도성 안테나 소자(110)에는 전술한 바와 같이 소정의 슬롯(111)이 형성되며, 상기 슬롯(111)의 일 측은 상기 원형의 외주 측으로 형성되어 개방된 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 슬롯(111)의 길이 역시 사용 주파수의 파장(λ)/4의 길이를 가질 수 있으며, 상기 슬롯(111)의 길이 방향과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖는 지향체(120)가 상기 전도성 안테나 소자(110)와 지향방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 구비될 수 있다. 상기 지향체(120)의 길이는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이(지름)과 동일하거나 짧을 수 있다.

이처럼 전도성 안테나 소자(110)의 형태에 따라 편파의 형태가 선형편파 또는 원형 편파 등과 같이 다양한 형태의 편파를 형성할 수 있으므로, 필요에 따라 상기 전도성 안테나 소자(110)의 형태는 다양하게 구현될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치가 소정의 기판상에 형성된 구조를 개략적으로 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 소정의 기판(예컨대, FR4 에폭시 수지 기판, 140)상에 형성될 수 있다.

상기 슬롯 안테나 장치(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기판(140)상에 전도성 소자 층이 형성된 후, 상기 전도성 소자 층의 소정의 이격 공간(130)을 식각하거나 물리적으로 파냄으로써 제1전도성 소자(110)와 제2전도성 소자(120)로 분리할 수 있다. 상기 이격 공간(130)은 상기 제1전도성 소자(110)에 형성되는 슬롯(111)의 길이방향과는 수직인 방향으로 형성되어 상기 제1전도성 소자(110)와 상기 제2전도성 소자(120)를 전기적으로 이격시킬 수 있다. 물론, 상기 기판(140)상에 상기 제1전도성 소자(110)와 상기 제2전도성 소자(120)가 각각 독립적으로 배치되어 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)를 형성할 수도 있다.

상기 제1전도성 소자(110)는 전술한 바와 같이 전도성 안테나 소자(110)로 형성될 수 있다. 이를 위해 상기 제1전도성 소자(110)는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯(111)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 슬롯(111)의 소정의 위치가 급전위치(114)로 선택될 수 있으며, 상기 급전위치(114)에서 상기 슬롯(111)을 기준으로 어느 한 측의 제1포인트에는 소정의 전압이 인가되고 다른 한 측의 제2포인트는 접지될 수 있다. 상기 제1포인트와 상기 제2포인트는 상기 기판(140)의 소정의 전기적 회로와 연결될 수 있다.

상기 제2전도성 소자(120)는 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리(즉, 이격 공간(130)의 폭)에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 제1전도성 소자(110) 즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)의 크기가 클수록 신호 전송 효율 또는 사용 가능 주파수 대역의 폭이 커질 수 있으므로, 상기 전도성 안테나 소자(110)의 크기를 충분히 확보하기 위해 상기 제2전도성 소자(120)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기판(140)의 모서리 부분에 형성될 수도 있다.

이러한 경우, 상기 제1전도성 소자(110)는 전술한 바와 같이 하프 슬롯 안테나로 구동하고, 상기 제2전도성 소자(120)는 지향체로 구동할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 슬롯 안테나 장치(100)를 구현하기 위해서는 소정의 공간에 전도성 안테나 소자(110)가 구비되는 단계, 상기 전도성 안테나 소자(110)에 슬롯(111)이 형성되는 단계, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격되도록 지향체가 배치되는 단계를 포함할 수 있다. 물론, 상기 지향체(120)가 배치된 후 상기 전도성 안테나 소자(110)에 슬롯(111)이 형성될 수도 있다.

또한, 다른 실시 예에 의하면, 상기 슬롯 안테나 장치(100)는 소정의 기판(140)상에 형성될 수도 있다.

이러한 경우, 소정의 기판(140)상에 단일 전도성 소자 층이 형성되고, 상기 상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자(110)와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되며, 분리된 상기 제1전도성 소자(110)에 상기 제1전도성 소자(110)의 외주 측으로 개방되어 있는 슬롯(111)이 형성될 수도 있다.

한편, 상기 단일 전도성 소자 층에는 소정의 이격 공간(130)이 형성됨으로써 상기 단일 전도성 소자 층이 상기 제1전도성 소자(110)와 상기 제2전도성 소자(120)로 전기적으로 이격되어 분리될 수 있으며, 상기 이격 공간(130)과 상기 슬롯(111)은 서로 수직하도록 형성될 수 있다.

또 다른 구현 예에 의하면, 상기 기판(140)상에 전술한 바와 같은 슬롯(111)을 포함하는 제1전도성 소자(110)가 소정의 위치에 배치되고, 상기 제1전도성 소자(110)와는 독립적으로 형성된 제2전도성 소자(120)가 전술한 바와 같이 위치에 전술한 바와 같은 형태로 상기 기판(140)상에 배치될 수도 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 종래의 동일한 하프 슬롯 안테나에 소정의 지향체(120)가 추가로 구비되므로, 상기 지향체(120) 및 상기 이격 공간(130)의 폭 만큼의 크기가 더 커지는 결과가 될 수 있다. 따라서, 종래의 하프 슬롯 안테나와 동일한 크기의 안테나 장치를 생성하기 위해서는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 지향방향과는 반대방향의 일정 폭(150) 만큼을 잘라냄으로써 구현할 수도 있다. 물론, 이처럼 상기 전도성 안테나 소자(110)의 일정 폭(150)을 잘라내는 경우 신호 전송효율이나 사용가능 주파수 대역이 일부 감소할 수는 있지만 크기를 소형화하는데에 효과가 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 중심 주파수(1GHz)에서 S11 파라미터가 대략 -41 dB가 되어 리턴 로스(return loss)가 매우 낮아서 뛰어난 성능을 보임을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)의 방사 패턴을 xy 평면(즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)와 평행한 평면)의 평면도로 확인하면 도 9와 같이 나타나고, zx 평면(즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)와 수직인 평면)의 평면도로 확인하면 도 10과 같이 나타남을 알 수 있다. 도 9 및 도 10 모두 상대적으로 지향성이 높은 성능을 나타내는 결과를 나타냄을 알 수 있다.

또한, 종래의 하프 슬롯 안테나와 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)의 지향성 성능을 비교하기 위해 도 10 및 도 11이 제시된다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면이고, 도 12는 종래의 하프 슬롯 안테나의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면인데, 도 11에 도시된 방사 패턴이 도 12에 도시된 방사 패턴에 비해 지향성이 더 높음을 용이하게 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)에 의하면 종래의 하프 슬롯 안테나 정도의 크기로 종래의 하프 슬롯 안테나 보다 더 높은 지향성을 갖는 안테나를 설계할 수 있는 효과가 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

전도성 안테나 소자;
상기 전도성 안테나 소자에 형성되며 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있고, 상기 외주 측 반대방향은 단락되어 있으며, 상기 외주 측 방향으로 지향성 신호를 방사하는 슬롯; 및
상기 슬롯의 개방 방향 측으로 사용 주파수의 파장(λ)/2의 거리 이내에 상기 전도성 안테나 소자와 이격되어 설치되는 지향체를 포함하는 슬롯 안테나 장치.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 지향체는,
상기 슬롯의 길이 방향과 수직인 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치.
제 3항에 있어서, 상기 지향체는,
상기 전도성 안테나 소자의 높이와 동일한 길이 또는 상기 높이보다 짧은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치.
제 1항에 있어서, 상기 지향체는,
상기 전도성 안테나 소자와 동일한 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치.
제 1항에 있어서, 상기 전도성 안테나 소자는,
원형 또는 사각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치.
기판; 및
상기 기판상에 서로 이격되도록 형성되는 제1전도성 소자 및 제2전도성 소자를 포함하며,
상기 제1전도성 소자는,
상기 제1전도성 소자의 외주 측으로는 개방되어 있고, 상기 외주 측 반대방향은 단락되어 있으며, 상기 외주 측 방향으로 지향성 신호를 방사하는 슬롯을 포함하고,
상기 제2전도성 소자는,
상기 슬롯의 개방 방향 측으로 사용 주파수의 파장(λ)/2의 거리 이내에 위치하도록 형성되어,
상기 제1전도성 소자는 하프 슬롯 안테나로 구동되고 상기 제2전도성 소자는 상기 하프 슬롯 안테나의 지향체로 구동되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치.
제7항에 있어서, 상기 제2전도성 소자는,
상기 기판의 모서리 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치.
전도성 안테나 소자가 제공되는 단계;
상기 전도성 안테나 소자에 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯이 형성되는 단계; 및
상기 슬롯의 개방 방향 측으로 사용 주파수의 파장(λ)/2의 거리 이내에 상기 전도성 안테나 소자와 이격된 지향체가 형성되는 단계를 포함하는 슬롯 안테나 장치 제공방법.
기판상에 전도성 소자 층이 형성되는 단계;
상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되는 단계; 및
상기 제1전도성 소자에 상기 제1전도성 소자의 외주 측으로 개방되어 있고, 상기 외주 측 반대방향은 단락되어 있으며, 상기 외주 측 방향으로 지향성 신호를 방사하는 슬롯이 형성되는 단계를 포함하는 슬롯 안테나 장치 제공방법.
제10항에 있어서, 상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되는 단계는,
상기 제1전도성 소자와 상기 제2전도성 소자를 전기적으로 이격시키도록 사용 주파수의 파장(λ)/2의 거리 이내의 이격 공간이 형성되는 단계를 포함하며,
상기 이격 공간과 상기 슬롯은 서로 수직하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 슬롯 안테나 장치 제공방법.