KR101554911B1 - 1/4 wavelength slot antenna - Google Patents
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Abstract
1/4 파장 슬롯 안테나에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나는 기판의 상부에 형성된 평면 금속판, 상기 평면 금속판의 양끝의 경계조건 중 한쪽은 단락이고 나머지 한쪽은 개방이 되도록 배치된 슬롯, 상기 슬롯의 길이방향 내주면 및 상기 평면 금속판의 외주면과 마주보면서 평행하도록 배치되어 상대 파장을 조절하는 금속체, 및 상기 기판의 하부에 형성된 급전 라인을 포함할 수 있으며, 1/4 파장 슬롯 안테나에 T형 금속체를 도입함으로써 기존의 1/4 파장 슬롯 안테나보다 소형화된 1/4 파장 슬롯 안테나를 제공할 수 있다.A 1/4 wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention includes a planar metal plate formed on an upper portion of a substrate, one of boundary conditions of the planar metal plate is short-circuited, And a power supply line disposed at a lower portion of the substrate, the power supply line being disposed parallel to the inner circumferential surface of the slot and the outer circumferential surface of the flat metal plate, By introducing a T-shaped metal body into the 4-wavelength slot antenna, it is possible to provide a 1/4 wavelength slot antenna that is smaller than the conventional 1/4 wavelength slot antenna.
Description
본 발명은 슬롯 안테나에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 1/4 파장 슬롯 안테나에 T형 금속체를 도입함으로써 기존의 1/4 파장 슬롯 안테나보다 그 크기를 소형화할 수 있는 1/4 파장 슬롯 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to slot antennas. More particularly, the present invention relates to a 1/4 wavelength slot antenna capable of reducing the size of a 1/4 wavelength slot antenna by introducing a T-shaped metal body into a 1/4 wavelength slot antenna.
안테나(Antenna) 기술은 무선 통신 사업의 폭발적인 증가와 함께 가장 많은 관심을 받아 왔다. 실제로 테블릿 PC, 휴대폰, 모바일 엑세스 포인트(Mobile Access Point) 등 그 활용 분야는 점차 확대되고 있는 추세이다.Antenna technology has attracted the most attention with the explosive growth of wireless communications business. In fact, applications such as tablet PCs, mobile phones, and mobile access points are increasingly being used.
이러한 안테나 중에서 도 1은, 전도성 소자(예컨대, 금속 등)로 이루어진 평면 금속판(10)에 일정 크기의 슬롯(11)(바람직하게는 직선형 슬롯)이 형성된 슬롯 안테나(10)를 도시한다. 도 1의 슬롯 안테나(10)는, 형성된 슬롯(11)의 소정의 위치에 급전을 하게 되면 슬롯(11)의 길이방향으로는 자계(H)가 형성되며 슬롯(11)의 너비방향으로는 전계(E)가 형성되면서 전파를 방사할 수 있다.1 shows a
이러한 슬롯 안테나(10)에서 슬롯(11)의 길이(L)와 너비(d) 및 파장(λ) 간의 관계를 살펴보면, L = λ/2 이며, d ≪ λ로서, 너비(d)가 매우 짧은 구조적 특징을 지닌다. 또한, 이와 같은 슬롯 안테나(10)는 대략 5dBi의 높은 지향성의 성능을 가질 수 있다. 하지만, 슬롯 안테나(10)는 파장(λ)/2의 길이를 갖는 슬롯(11)을 포함하여야 하므로 적어도 파장(λ)/2보다 그 길이가 더 길어야 한다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 등장한 것이 1/4 파장 슬롯 안테나이다.The relation between the length L, the width d and the wavelength lambda of the
도 2는 도 1의 슬롯 안테나에서 발전된 구조를 가지는 1/4 파장 슬롯 안테나의 구조를 나타낸 것이다.FIG. 2 illustrates a structure of a 1/4 wavelength slot antenna having a structure developed in the slot antenna of FIG. 1. Referring to FIG.
도 2에 도시된 1/4 파장 슬롯 안테나는, 평면 금속판(20)에 가장자리의 외주면부터 중앙영역까지 파낸 형태의 슬롯(21)을 포함한다.The 1/4 wavelength slot antenna shown in FIG. 2 includes a
이러한 1/4 파장 슬롯 안테나에서 슬롯(21)은 자유공간이고, 그 주위의 영역은 완전 전기 금속체(Perfect Electric Conductor, PEC)이며, 슬롯(21)의 너비(d)는 파장에 비해 매우 작은 길이로 설계가 된다. 이를 통해서 안테나가 차지하는 길이는 기존의 슬롯 안테나에 대비할 때에 약 0.5배로 줄어들 수 있다.In this 1/4 wavelength slot antenna, the
도 2에 도시된 1/4 파장 슬롯 안테나의 방사 원리 및 사용 주파수 설계와 임피던스 매칭 방법은 다음과 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 슬롯(21)의 너비(d)가 파장에 비해 매우 작으므로, 등가적으로 ①부분에서는 단락(short)으로 볼 수 있고 ②부분에서는 개방(open)으로 볼 수 있다. 단락에서는 전압이 0이고 개방에서는 전류가 0이라는 회로이론의 강제조건에 따르면, 전류(I)와 전압(V)의 분포는 도 3과 같이 형성된다. 따라서 안테나는 '파장 = 4*L'이 되는 주파수에서 방사하게 된다. The radiation principle, frequency design and impedance matching method of the 1/4 wavelength slot antenna shown in FIG. 2 are as follows. As shown in FIG. 2, since the width d of the
이 원리를 이용하여 사용 주파수에서 방사하는 하프 슬롯 안테나 설계가 가능하다. 또한 임피던스(Z)는 V/I이므로, 원하는 임피던스에 알맞은 전압과 전류 분포의 위치를 찾아서 급전하는 것으로 임피던스 매칭이 가능하다.Using this principle, it is possible to design a half-slot antenna emitting at the used frequency. Since the impedance (Z) is V / I, it is possible to perform impedance matching by finding the position of the voltage and current distribution suitable for the desired impedance and supplying power.
한편, 도 4는 슬롯 내에 금속편을 갖는 슬롯 안테나를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 평면 금속판(30)에는 일정 크기의 슬롯(31)이 형성되며, 이와 같이 형성된 슬롯(31) 내에 한 쌍의 금속체(33)가 배치된다. 배치된 한 쌍의 금속체(33)에 의하여 슬롯(31)의 길이는 기존의 슬롯 안테나에 대비할 때에 0.5배로 줄어들 수 있다.Meanwhile, FIG. 4 shows a slot antenna having a metal piece in a slot. As shown in FIG. 4, the
도 4에 도시된 슬롯 안테나에 대해 보다 자세히 살펴보면, 기판 아래쪽의 급전에 의해 금속체(33)에 전류가 발생하게 되면 슬롯(31)에서 발생하는 자속의 세기가 증가하게 되며, 이로 인해 상대 투자율이 증가하게 된다. 또한 상대 파장(effective loaded wavelength)이 감소하게 되므로, 슬롯(31)의 길이가 줄어들 수 있다.4, when a current is generated in the
그러나, 이와 같이 슬롯 안테나들을 소형화시키기 위한 연구노력은 지속되어 왔지만 현재의 기술 수준은 한계점에 다다른 실정인 반면, 현재보다 슬롯 안테나를 소형화하려는 요구는 계속되고 있다.
However, research efforts to miniaturize the slot antennas have been continued, but the present technology level is different from the limit, while the demand for miniaturization of the slot antenna is still more than the current one.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 1/4 파장 슬롯 안테나보다 소형화된 1/4 파장 슬롯 안테나를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a 1/4 wavelength slot antenna that is smaller than a conventional 1/4 wavelength slot antenna.
다만, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
It is to be understood, however, that the scope of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and may be embodied from the following description, which may be understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. have.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.In order to accomplish the above object, a representative structure of the present invention is as follows.
본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나는, 기판의 상부에 형성되며, 슬롯(slot)을 포함하고, 상기 슬롯에 의해 외주면에 개구부를 갖는 평면 금속판, 상기 슬롯의 길이방향 내주면 및 상기 개구부를 갖는 상기 평면 금속판의 상기 외주면과 이격되어 마주보도록 배치되어 상대 파장을 조절하는 금속체 및 상기 기판의 하부에 형성된 급전 라인을 포함할 수 있다.A 1/4 wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention includes a flat metal plate formed on an upper portion of a substrate and including a slot and having an opening on an outer circumferential surface by the slot, A metal body disposed to face the outer circumferential surface of the planar metal plate having the opening and facing the outer circumferential surface of the planar metal plate and adjusting a relative wavelength, and a feed line formed at a lower portion of the substrate.
또한, 상기 금속체는, 상기 슬롯의 길이방향 내주면의 한쪽과 이격되어 있는 제1 금속편, 상기 슬롯의 길이방향 내주면의 다른 한쪽과 이격되어 있는 제2 금속편, 상기 개구부를 기준으로 나누어지는 상기 평면 금속판의 상기 외주면 중 하나의 외주면과 마주보면서 평행하고 상기 제1 금속편과 연결되는 제3 금속편, 상기 개구부를 기준으로 나누어지는 상기 평면 금속판의 상기 외주면 중 다른 하나의 외주면과 마주보면서 평행하고 상기 제2 금속편과 연결되는 제4 금속편, 상기 제3 금속편 및 상기 제4 금속편과 마주보면서 상기 슬롯의 길이방향으로 이격되어 배치되는 제5 금속편, 상기 제3 금속편과 상기 제5 금속편을 서로 연결시켜주는 제6 금속편 및 상기 제4 금속편과 상기 제5 금속편을 서로 연결시켜주는 제7 금속편을 포함할 수 있다.The metal body may include a first metal piece spaced apart from one of the longitudinal inner circumferential surfaces of the slot, a second metal piece spaced apart from the other one of the longitudinal inner circumferential surfaces of the slot, A third metal piece parallel to and facing the outer circumferential surface of one of the outer circumferential surfaces of the first metal piece and parallel to the outer circumferential surface of the other of the outer circumferential surfaces of the plane metal plate divided by the opening, A fifth metal piece facing the third metal piece and spaced apart in the longitudinal direction of the slot while facing the fourth metal piece, and a sixth metal piece connected to the third metal piece and the fifth metal piece, And a seventh metal piece connecting the fourth metal piece and the fifth metal piece to each other.
또한, 상기 제5 금속편은 상기 슬롯의 길이방향에 대하여 수직으로 배치될 수 있다.The fifth metal piece may be disposed perpendicular to the longitudinal direction of the slot.
또한, 상기 제3 금속편은 상기 제1 금속편과 직교하도록 연결되며, 상기 제4 금속편은 상기 제2 금속편과 직교하도록 연결될 수 있다.The third metal piece may be connected to be perpendicular to the first metal piece, and the fourth metal piece may be connected to be perpendicular to the second metal piece.
또한, 상기 제3 금속편은 상기 제1 금속편과 직교하도록 연결되며, 상기 제4 금속편은 상기 제2 금속편과 직교하도록 연결될 수 있다.The third metal piece may be connected to be perpendicular to the first metal piece, and the fourth metal piece may be connected to be perpendicular to the second metal piece.
또한, 상기 제6 금속편은 상기 제3 금속편 및 상기 제5 금속편과 각각 직교하도록 연결되며, 상기 제7 금속편은 상기 제4 금속편 및 상기 제5 금속편과 각각 직교하도록 연결될 수 있다.The sixth metal piece may be connected to the third metal piece and the fifth metal piece so as to be orthogonal to each other, and the seventh metal piece may be connected to the fourth metal piece and the fifth metal piece so as to be orthogonal to each other.
또한, 상기 금속체는 'T'형인 것을 특징으로 할 수 있다.The metal body may be a 'T' type.
또한, 상기 제3 금속편의 길이는 상기 제4 금속편의 길이와 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.
The length of the third metal piece may be different from the length of the fourth metal piece.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 1/4 파장 슬롯 안테나에 T형 금속체를 도입함으로써 기존의 1/4 파장 슬롯 안테나보다 소형화된 1/4 파장 슬롯 안테나가 제공될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a 1/4 wavelength slot antenna can be provided by introducing a T-shaped metal body into a 1/4 wavelength slot antenna, which is smaller than a conventional 1/4 wavelength slot antenna.
도 1은 종래 기술에 따른 슬롯 안테나의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 슬롯 안테나에서 슬롯의 위치에 따른 전압, 전류 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래 기술에 따라 개선된 구조를 가지는 슬롯 안테나의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5a는 슬롯 내에 금속체가 배치된 1/4 파장 슬롯 안테나의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 나타난 A-A' 라인의 단면도이다.
도 6a는 슬롯의 경계조건이 개방인 방향에 지향부재를 갖는 1/4 파장의 슬롯 안테나의 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 나타난 A-A' 라인의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 A-A' 라인의 단면도이다.
도 9은 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 사시도이다.
도 10은 도 2에 나타낸 1/4 파장 슬롯 안테나의 S파라미터 크기를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 S파라미터 크기를 나타낸 그래프이다.1 is a plan view showing a structure of a conventional slot antenna.
2 is a plan view showing a structure of a 1/4 wavelength slot antenna according to the related art.
3 is a graph showing voltage and current distributions according to the positions of the slots in the slot antenna.
4 is a plan view showing a structure of a slot antenna having an improved structure according to the related art.
5A is a plan view of a 1/4 wavelength slot antenna in which a metal body is disposed in a slot.
5B is a cross-sectional view of line AA 'shown in FIG. 5A.
6A is a plan view of a 1/4 wavelength slot antenna having a directing member in a direction in which a boundary condition of a slot is opened.
6B is a cross-sectional view of line AA 'shown in FIG. 6A.
7 is a plan view of a 1/4 wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of the line AA 'shown in FIG.
FIG. 9 is a perspective view of a quarter-wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
10 is a graph showing the S parameter size of the 1/4 wavelength slot antenna shown in FIG.
11 is a graph illustrating the S parameter size of a quarter-wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5a는 슬롯 내에 금속체가 배치된 1/4 파장 슬롯 안테나의 평면도이며, 도 5b는 도 5a에 나타난 A-A' 라인의 단면도이다.FIG. 5A is a plan view of a 1/4 wavelength slot antenna in which a metal body is disposed in a slot, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the line A-A 'shown in FIG. 5A.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나(40)의 평면 금속판(41)에는, 평면 금속판(41)의 양끝의 경계조건 중 한쪽은 단락(short)이고 나머지 한쪽은 개방(open)인 슬롯(44)이 배치될 수 있다. 즉, 슬롯(44)은 평면 금속판(41)의 가장자리의 한쪽 외주면부터 중앙영역까지 파낸 형태일 수 있다.5A and 5B, in a
슬롯(44) 내에 슬롯(44)의 길이방향 내주면과 평행하는 제 1 금속편(46) 및 제 2 금속편(48)이 배치될 수 있으며, 제1 금속편(46)과 제2 금속편(48)의 양끝 중 슬롯(44)의 경계조건이 개방인 한쪽을 서로 연결하는 제3 금속편(47)이 배치될 수 있다. 여기서, 제3 금속편(47)은 제 1 금속편(46) 및 제 2 금속편(48)에 직교하여 평면 금속판(41)의 한쪽 외주면과 평행을 이루도록 배치될 수 있다. 이로써, 슬롯(44) 내에는 'ㄷ'자형의 금속체(45)가 배치될 수 있다.The
이러한 슬롯(44) 및 금속체(45)는 기판(49)의 상부에 형성될 수 있으며, 기판(49)의 하부에는 급전을 위한 급전 라인(43)이 형성될 수 있는데, 이러한 급전 라인으로는 마이크로스트립 라인을 예로 들 수 있다.The
또한, 평면 금속판(41) 및 기판(49)의 측면에는 마이크로스트립 라인을 예로 들 수 있는 급전 라인(43)이 배치되므로, 평면 금속판(41)의 급전 위치(42)에 예컨대 SMA(SubMiniature A) 커넥터를 연결함으로써 1/4 파장 슬롯 안테나(40)에 급전이 가능하게 된다.Since the
도 5a 및 도 5b에 도시된 1/4 파장 슬롯 안테나(40)의 방사 주파수는, 슬롯(44) 내에 배치된 금속체(45)로 인하여 도 2의 1/4 파장 슬롯 안테나의 방사 주파수보다 약 0.74배 이하로 줄어들게 된다.The radiation frequency of the quarter
이는, 급전에 의해 금속체(45)에 전류가 발생하면 슬롯(44)에서 발생하는 자속의 세기가 증가하고, 이러한 자속 세기의 증가는 상대 투자율을 증가시키고 또한 상대 파장을 감소시켜서 슬롯(44)의 길이가 줄어들게 되는 것이다. This is because when the current is generated in the
더욱이, 금속체(45)를 구성하는 제1 금속편(46)과 제2 금속편(48) 및 제3 금속편(47)의 폭이 더 넓게 집적되면 전류 전달을 더 크게 할 수 있으므로 상대 파장은 더 줄어들 수 있다. 따라서, 슬롯(44)의 길이, 즉 안테나의 길이를 더 줄일 수 있다.Further, when the widths of the
도 6a는 슬롯의 경계조건이 개방인 방향에 지향부재를 갖는 1/4 파장의 슬롯 안테나의 평면도이며, 도 6b는 도 6a에 나타난 A-A' 라인의 단면도이다. FIG. 6A is a plan view of a 1/4 wavelength slot antenna having a directional member in a direction in which a boundary condition of a slot is open, and FIG. 6B is a sectional view of the line A-A 'shown in FIG. 6A.
도 6a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나(50)의 평면 금속판(51)에는, 양끝의 경계조건 중 한쪽은 단락(short)이고 나머지 한쪽은 개방(open)인 슬롯(55)이 배치될 수 있다. 즉, 평면 금속판(51)에는 그 가장자리의 한쪽 외주면부터 중앙영역까지 파낸 형태의 슬롯(55)이 형성될 수 있다.In the
또한, 슬롯(55)의 경계조건이 개방인 방향에는 지향부재(54)가 배치될 수 있는데, 이 때 지향부재(54)는 슬롯(55)에 대해 수직한 형태로 배치될 수 있다. 지향부재(54)에 의하여 1/4 파장 슬롯 안테나(50)의 RF 신호의 지향성은 슬롯(55)의 경계조건이 개방인 방향, 즉 RF 신호가 방사하는 방향으로 증진된다.A
여기서, 슬롯의 길이가 길어질수록 공진 주파수가 낮아지고 슬롯의 길이가 짧아질수록 공진 주파수가 높아지므로, 원하는 주파수 대역은 슬롯의 길이 조절을 통해 맞출 수 있다. 또한, 원하는 임피던스 매칭은 급전을 주는 위치를 조절함으로써 맞출 수 있다.Here, since the resonance frequency decreases as the slot length becomes longer and the resonance frequency becomes higher as the slot length becomes shorter, the desired frequency band can be adjusted by adjusting the length of the slot. In addition, the desired impedance matching can be achieved by adjusting the feeding position.
한편, 슬롯(55)은 기판(56)의 상부에 형성되며, 기판(56)의 하부에는 급전을 위하여 마이크로스트립 라인을 예로 들 수 있는 급전 라인(53)이 형성될 수 있다.The
또한, 평면 금속판(51) 및 기판(56)의 측면에는 급전 라인(53)이 배치되므로, 평면 금속판(41)의 급전 위치(52)에 예컨대 SMA(SubMiniature A) 커넥터를 연결함으로써 1/4 파장 슬롯 안테나(50)에 급전이 가능하게 된다.Since the
도 7, 도 8, 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 평면도, 단면도, 및 사시도이다.7, 8, and 9 are a plan view, a sectional view, and a perspective view of a quarter-wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention.
도 7, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나(100)의 평면 금속판(110)에는, 양끝의 경계조건 중 한쪽은 단락(short)이고 나머지 한쪽은 개방(open)인 슬롯(111)이 배치될 수 있다. 즉, 평면 금속판(110)에는 가장자리의 한쪽 외주면부터 중앙영역까지 파낸 형태의 슬롯(111)이 형성될 수 있다. 여기서, 슬롯(111)은 바람직하게는 직사각형일 수 있으나, 다만 그 이외의 형태를 배제하는 것은 아니다.Referring to FIGS. 7, 8, and 9, in the
본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나(100)의 경우, 슬롯(111)의 길이방향 내주면, 및 슬롯(111)의 경계조건이 개방인 쪽인 평면 금속판(110)의 외주면과 이격되어 마주보도록 금속체(120)가 배치될 수 있으며, 여기서 금속체(120)는 바람직하게는 'T'형 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며(이하 T형 금속체(120)로 지칭), 또한 금속체(120)는 바람직하게는 슬롯(111)의 길이방향 내주면 및 슬롯(111)의 경계조건이 개방인 쪽인 평면 금속판(110)의 외주면과 평행할 수 있으나 이제 제한되는 것은 아니다. In the case of the 1/4
구체적으로, T형 금속체(120)는 슬롯(111)의 길이방향 내주면의 한쪽과 평행한 제1 금속편(126), 슬롯(111)의 길이방향 내주면의 다른 한쪽과 평행한 제2 금속편(127), 슬롯(111)에 의해 형성된 개구부를 기준으로 나누어진 평면 금속판(110)의 외주면 중 하나의 외주면과 마주보면서 평행하며 제1 금속편(126)과 연결되는 제3 금속편(124), 슬롯(111)에 의해 형성된 개구부를 기준으로 나누어진 평면 금속판(110)의 외주면 중 다른 하나의 외주면과 마주보면서 평행하며 제2 금속편(127)과 연결되는 제4 금속편(125), 제3 금속편(124) 및 제4 금속편(125)과 마주보면서 슬롯(111)의 길이방향으로 이격되어 배치되는 제5 금속편(121), 제3 금속편(124)과 제5 금속편(121)을 서로 연결시켜주는 제6 금속편(122), 제4 금속편(125)과 제5 금속편(121)을 서로 연결시켜주는 제7 금속편(123)을 포함할 수 있다. Specifically, the T-shaped
여기서, 제5 금속편(121)은 슬롯(111)의 길이방향에 대하여 예를 들면 수직으로 배치될 수 있다. 또한, 제1 금속편(126)과 제3 금속편(124)은 예를 들면 직교하도록 배치될 수 있으며, 제2 금속편(127)과 제4 금속편(125)은 예를 들면 직교하도록 배치될 수 있다. 추가로, 제6 금속편(122)은 제3 금속편(124) 및 제5 금속편(121)과 각각 예를 들면 직교하도록 배치될 수 있고, 제7 금속편(123)은 제4 금속편(125) 및 제5 금속편(121)과 각각 예를 들면 직교하도록 배치될 수 있다. 제1 금속편(126) 내지 제7 금속편(123)은 대칭적(symmetric)인 'T'형상의 T형 금속체(120)를 형성할 수 있다. Here, the
다만, 상기 'T'형상의 T형 금속체(120)는 이와 달리 비대칭적(asymmetric)일 수도 있다. 예를 들면, 'T'형상의 가운데 축을 기준으로 양 옆의 길이가 서로 상이할 수 있다. 즉, T형 금속체(120)에서, 제3 금속편(124)과 제4 금속편(125)의 길이는 서로 상이할 수 있으며, 이 때, 제5 금속편(121)은 서로 상이한 길이의 제3 금속편(124) 및 제4 금속편(125)과 마주보면서 평행한 길이일 수 있다.However, the 'T' shaped T-shaped
본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나(100)는 T형 금속체(120)에 의해서 슬롯(111)의 길이방향 내주면과 슬롯(111)의 경계조건이 개방인 쪽인 평면 금속판(110)의 외주면을 동시에 이용하고 있는 반면, 도 5a 및 도 5b에 도시된 'ㄷ'자형 1/4 파장 슬롯 안테나는 슬롯의 내주면만 이용하고 있으며, 도 6a 및 도 6b에 도시된 1/4 파장 슬롯 안테나는 슬롯의 경계조건이 개방인 쪽인 평면 금속판의 외주면만을 이용하고 있다.The 1/4
본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나(100)가 T형 금속체(120)에 의해서 슬롯(111)의 길이방향 내주면과 슬롯(111)의 경계조건이 개방인 쪽인 평면 금속판(110)의 외주면을 동시에 이용함으로써, 도 5a 및 도 5b에 도시된 'ㄷ'자형 1/4 파장 슬롯 안테나에 비해서 추가적인 컨덕터와 인덕터가 생성된다. 보다 구체적으로, T형 금속체(120)의 제3 금속편(124) 및 제4 금속편(125)과 접지면으로 작용하는 평면 금속판(110)의 외주면과의 사이에서 컨덕터(conductor)가 생성되고, 또한 가장 바깥쪽의 제5 금속편(121)에 의하여 인덕터(inductor)가 생성된다.The 1/4
이러한 추가적인 컨덕터와 인덕터의 생성은 안테나의 중심 주파수를 보다 낮아지게 하여 안테나의 전기적 크기가 줄어들게 할 수 있다. 구체적으로, 도 2의 1/4 파장 슬롯 안테나와 비교할 때에 방사 주파수는 약 0.6배 이하로 줄어든다.The creation of these additional conductors and inductors may cause the center frequency of the antenna to be lowered, thereby reducing the electrical size of the antenna. Specifically, when compared with the 1/4 wavelength slot antenna of FIG. 2, the radiation frequency is reduced to about 0.6 times or less.
한편, 슬롯(111) 및 T형 금속체(120)는 기판(160)의 상부에 형성되며, 기판(160)의 하부에는 급전을 위하여 마이크로스트립 라인을 예로 들 수 있는 급전 라인(130)이 형성될 수 있다.The
또한, 평면 금속판(110) 및 기판(160)의 측면에는 급전 라인(130)이 배치되므로, 평면 금속판(110)의 급전 위치(140)에 예컨대 SMA(SubMiniature A) 커넥터를 연결함으로써 1/4 파장 슬롯 안테나(100)에 급전이 가능하게 된다.Since the
도 10은 도 2에 나타낸 1/4 파장 슬롯 안테나의 S파라미터 크기를 나타낸 그래프이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 S파라미터 크기를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the S parameter size of the 1/4 wavelength slot antenna shown in FIG. 2, and FIG. 11 is a graph showing the S parameter size of the 1/4 wavelength slot antenna according to the embodiment of the present invention.
도 10과 도 11에 나타낸 S파라미터의 크기를 비교하여 보면, 도 10에서는 1/4 파장 슬롯 안테나의 중심주파수는 약 4.0GHz인 것을 알 수 있으며, 도 11에서는 1/4 파장 슬롯 안테나의 중심주파수가 약 2.45GHz인 것을 알 수 있다. 이러한 비교를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나가 기존의 1/4 파장 슬롯 안테나보다 더 낮은 중심주파수에서 방사하는 것을 확인할 수 있다. 10, the center frequency of the 1/4 wavelength slot antenna is about 4.0 GHz in FIG. 10, and the center frequency of the 1/4 wavelength slot antenna is about 4.0 GHz in FIG. Is about 2.45 GHz. It can be seen from this comparison that the 1/4 wavelength slot antenna according to an embodiment of the present invention emits at a lower center frequency than the conventional 1/4 wavelength slot antenna.
따라서, 방사하는 중심 주파수를 대비하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 1/4 파장 슬롯 안테나의 전기적 길이가 기존 1/4 파장 슬롯 안테나의 전기적 길이보다 0.6배 더 작아지게 되며, 이를 통해서 보다 소형화된 안테나의 설계가 가능하다.Accordingly, the electrical length of the 1/4 wavelength slot antenna according to an exemplary embodiment of the present invention is 0.6 times smaller than the electrical length of the conventional 1/4 wavelength slot antenna. It is possible to design a miniaturized antenna.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 1/4 파장 슬롯 안테나
110: 평면 금속판
111: 슬롯
120: T형 금속체
160: 기판100: 1/4 wavelength slot antenna
110: flat metal plate
111: Slot
120: T-shaped metal body
160: substrate
Claims (8)
상기 슬롯의 길이방향 내주면 및 상기 개구부를 갖는 상기 평면 금속판의 상기 외주면과 이격되어 마주보도록 배치되어 상대 파장을 조절하는 금속체; 및
상기 기판의 하부에 형성된 급전 라인을 포함하고,
상기 금속체는,
상기 슬롯의 길이방향 내주면의 한쪽과 이격되어 있는 제1 금속편;
상기 슬롯의 길이방향 내주면의 다른 한쪽과 이격되어 있는 제2 금속편;
상기 개구부를 기준으로 나누어지는 상기 평면 금속판의 상기 외주면 중 하나의 외주면과 마주보면서 평행하고 상기 제1 금속편과 연결되는 제3 금속편;
상기 개구부를 기준으로 나누어지는 상기 평면 금속판의 상기 외주면 중 다른 하나의 외주면과 마주보면서 평행하고 상기 제2 금속편과 연결되는 제4 금속편;
상기 제3 금속편 및 상기 제4 금속편과 마주보면서 상기 슬롯의 길이방향으로 이격되어 배치되는 제5 금속편;
상기 제3 금속편과 상기 제5 금속편을 서로 연결시켜주는 제6 금속편; 및
상기 제4 금속편과 상기 제5 금속편을 서로 연결시켜주는 제7 금속편을 포함하며,
상기 제 5 금속편은 상기 제6 금속편과 상기 제7 금속편을 서로 연결시키고,
상기 제1 금속편과 상기 제2 금속편은,
상기 슬롯의 경계조건이 개방인 쪽에서는 각각 상기 제3 금속편 및 상기 제4 금속편과 연결되고, 상기 슬롯의 경계조건이 단락인 쪽에서는 서로 연결되지 않는 것을 특징으로 하며,
상기 제3 금속편과 상기 평면 금속판은 일정 간격으로 이격되어 컨덕턴(conductor)를 생성하고, 상기 제4 금속편과 상기 평면 금속판은 일정 간격으로 이격되어 컨덕터를 생성하며,
상기 제3 금속편, 상기 제6 금속편, 상기 제5 금속편, 상기 제7 금속편 및 상기 제4 금속편은 서로 연결되어, 상기 개구부를 기준으로 나누어지는 상기 평면 금속판의 상기 외주면에서 인덕터(inductor)를 생성하는
1/4 파장 슬롯 안테나.
A planar metal plate formed on the top of the substrate, the planar metal plate including a slot and having an opening on an outer circumferential surface by the slot;
A metal body arranged to face the outer circumferential surface of the planar metal plate having the longitudinal inner circumferential surface of the slot and the opening and face each other and adjust the relative wavelength; And
And a feed line formed on a lower portion of the substrate,
Wherein the metal body comprises:
A first metal piece spaced apart from one of the longitudinal inner circumferential surfaces of the slot;
A second metal piece spaced apart from the other of the longitudinal inner circumferential surfaces of the slot;
A third metal piece parallel to and facing the outer circumferential surface of one of the outer circumferential surfaces of the planar metal plate divided by the opening, and connected to the first metal piece;
A fourth metal piece parallel to the outer circumferential surface of the other of the outer circumferential surfaces of the planar metal plate divided by the opening and connected to the second metal piece;
A fifth metal piece facing the third metal piece and the fourth metal piece and spaced apart from each other in the longitudinal direction of the slot;
A sixth metal piece connecting the third metal piece and the fifth metal piece to each other; And
And a seventh metal piece for connecting the fourth metal piece and the fifth metal piece to each other,
The fifth metal piece connects the sixth metal piece and the seventh metal piece to each other,
Wherein the first metal piece and the second metal piece,
And the boundary condition of the slot is connected to the third metal piece and the fourth metal piece respectively on the open side and the boundary condition of the slot is not connected to the side where the boundary condition is short,
The third metal piece and the planar metal plate are spaced apart from each other by a predetermined distance to generate a conductor, the fourth metal plate and the planar metal plate are spaced apart from each other by a predetermined distance to generate a conductor,
The third metal piece, the sixth metal piece, the fifth metal piece, the seventh metal piece, and the fourth metal piece are connected to each other to generate an inductor at the outer circumferential surface of the planar metal plate divided by the opening
1/4 wavelength slot antenna.
상기 제5 금속편은 상기 슬롯의 길이방향에 대하여 수직으로 배치되는,
1/4 파장 슬롯 안테나.
The method according to claim 1,
And the fifth metal piece is disposed perpendicularly to the longitudinal direction of the slot,
1/4 wavelength slot antenna.
상기 제3 금속편은 상기 제1 금속편과 직교하도록 연결되며,
상기 제4 금속편은 상기 제2 금속편과 직교하도록 연결되는,
1/4 파장 슬롯 안테나.
The method according to claim 1,
The third metal piece is connected to the first metal piece so as to be perpendicular to the first metal piece,
And the fourth metal piece is connected to the second metal piece so as to be orthogonal to the second metal piece,
1/4 wavelength slot antenna.
상기 제6 금속편은 상기 제3 금속편 및 상기 제5 금속편과 각각 직교하도록 연결되며,
상기 제7 금속편은 상기 제4 금속편 및 상기 제5 금속편과 각각 직교하도록 연결되는,
1/4 파장 슬롯 안테나.
The method according to claim 1,
The sixth metal piece is connected to the third metal piece and the fifth metal piece so as to be orthogonal to each other,
And the seventh metal piece is connected to the fourth metal piece and the fifth metal piece so as to be orthogonal to each other,
1/4 wavelength slot antenna.
상기 금속체는 'T'형인 것을 특징으로 하는,
1/4 파장 슬롯 안테나.
The method according to claim 1,
Characterized in that the metal body is of the 'T' type.
1/4 wavelength slot antenna.
상기 제3 금속편의 길이는 상기 제4 금속편의 길이와 상이한 것을 특징으로 하는,
1/4 파장 슬롯 안테나.The method according to claim 1,
And the length of the third metal piece is different from the length of the fourth metal piece.
1/4 wavelength slot antenna.
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|---|---|---|---|
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