KR101637123B1 - 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나 - Google Patents

Abstract

표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는, 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 접지와 전기적으로 연결되는 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체; 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제1 기생 엘리먼트; 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되며 상기 제1 기생 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제2 기생 엘리먼트; 및 상기 유전체 기판 하부에 형성되는 접지면을 포함하되, 상기 접지면에는 제1 슬롯이 형성된다. 개시된 안테나는, 로우 프로파일 구조로 표면 지향 방사 특성을 제공할 수 있으며, 광대역에 대해 표면 지향 방사 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Description

표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나{Dipole Antenna Having Surface Radiation Pattern}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이폴 안테나에 관한 것이다.

무선 통신 기술이 발달함에 따라 초소형, 저전력 통신이 가능하게 되었고, 이러한 기술은 인체 내의 송신기와 외부의 수신기를 통해 체내 정보를 무선으로 송수신하는 의료용 기기에 활용 가능하게 하였다.

이로 인해, 무선 인체 근접 네트워크와 함께 모니터링, 진단, 치료를 위한 의료용 이식 장비 및 의료용 착용형 통신 기기의 연구가 활발히 진행되고 있다.

특히, 신체에 착용되어 심박수와 같은 생체 신호를 측정하는 착용형 장비의 사용이 점차 증가하고 있는데, 이러한 착용형 장비 중 특정 장비에서는 기존의 안테나와는 다른 표면 지향 방사 특성이 요구된다.

수직으로 세워진 모노폴 안테나가 표면 지향 방사 특성을 제공할 수 있는 대표적인 안테나이나. 수직으로 세워진 모노폴 안테나는 큰 높이를 가지므로 로우 프로파일로 제작될 수 없어 착용형 장비에는 사용되기 어려운 문제가 있었다.

본 발명에서는 로우 프로파일로 제작 가능하며 표면 지향 방사 특성을 가지는 다이폴 안테나를 제안한다.

또한, 본 발명은 광대역에 대해 표면 지향 방사 특성을 유지할 수 있는 다이폴 안테나를 제안한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 접지와 전기적으로 연결되는 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체; 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제1 기생 엘리먼트; 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되며 상기 제1 기생 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제2 기생 엘리먼트; 및 상기 유전체 기판 하부에 형성되는 접지면을 포함하되, 상기 접지면에는 제1 슬롯이 형성되는 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나가 제공된다.

상기 유전체 기판 상부에는 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 제2 다이폴 엘리먼트의 이격 공간 및 상기 제1 기생 엘리먼트와 상기 제2 기생 엘리먼트의 이격 공간에 의해 제2 슬롯이 형성된다.

상기 유전체 기판 상부에는 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 제1 기생 엘리먼트의 이격 공간 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 상기 제2 기생 엘리먼트의 이격 공간에 의해 제3 슬롯이 형성된다.

상기 제1 슬롯은 직사각형 구조일 수 있다.

상기 제1 슬롯의 중심은 상기 제2 슬롯 및 상기 제3 슬롯의 교차점과 오버랩된다.

상기 제1 다이폴 엘리먼트 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 대칭 구조이며, 상기 제1 기생 엘리먼트 및 상기 제2 기생 엘리먼트는 대칭 구조이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유전체 기판; 상기 유전체 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 접지와 전기적으로 연결되는 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체; 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제1 기생 엘리먼트; 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되며 상기 제1 기생 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제2 기생 엘리먼트를 포함하되, 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 대칭 구조이고, 상기 제1 기생 엘리먼트와 제2 기생 엘리먼트는 대칭 구조이며, 상기 다이폴 엘리먼트들 및 상기 기생 엘리먼트들 간 이격에 의해 서로 직교하는 제2 슬롯 및 제3 슬롯이 상기 유전체 기판상에 형성되는 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나가 제공된다.

상기 유전체 기판 하부에 형성되는 접지면을 더 포함하되, 상기 접지면에는 제1 슬롯이 형성된다.

본 발명의 안테나는 로우 프로파일 구조로 표면 지향 방사 특성을 제공할 수 있으며, 광대역에 대해 표면 지향 방사 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이폴 안테나에서 유전체 기판의 상부에 형성되는 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나의 하부 평면도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나에서 기판 상부의 패턴과 기판 하부의 슬롯간의 위치 관계를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이폴 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나의 상부 평면도를 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 유전체 기판의 상부 및 하부에 형성될 수 있으며, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이폴 안테나에서 유전체 기판의 상부에 형성되는 구조를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이폴 안테나는 제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102), 제1 기생 엘리먼트(104) 및 제2 기생 엘리먼트(106)를 포함한다.

도 1에 도시된 제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102), 제1 기생 엘리먼트(104) 및 제2 기생 엘리먼트(106)는 금속 패턴이며, 유전체 기판상에 패터닝된다. 에칭, 프린팅과 같은 공지된 다양한 금속 패터닝 방식에 의해 패터닝이 이루어질 수 있을 것이다.

제1 다이폴 엘리먼트(100)와 제2 다이폴 엘리먼트(102)는 전기적으로 이격되며, 제1 다이폴 엘리먼트(100)는 급전 신호와 전기적으로 연결되고 제2 다이폴 엘리먼트(102)는 접지와 전기적으로 연결된다. 급전 신호 및 접지 신호는 급전점(150)을 통해 제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102)로 제공된다. 제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102)는 다이폴 방사체로 동작한다.

제1 다이폴 엘리먼트(100)와 제2 다이폴 엘리먼트(102)는 사각 패치의 형상을 가질 수 있으며, 제1 다이폴 엘리먼트(100)와 제2 다이폴 엘리먼트(102)는 대칭 구조인 것이 바람직하다.

제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102)는 급전된 신호를 방사하며, 방사 주파수는 제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102)의 사이즈에 의해 결정될 수 있다.

제1 다이폴 엘리먼트(100)와 소정 거리 이격되어 제1 기생 엘리먼트(104)가 기판상에 형성되며, 제2 다이폴 엘리먼트(102)와 소정 거리 이격되어 제2 기생 엘리먼트(106)가 기판상에 형성된다.

제1 기생 엘리먼트(104) 및 제2 기생 엘리먼트(106)는 급전과 연결되지 않는 무급전 상태이다.

본 발명에서는 제1 기생 엘리먼트(104) 및 제2 기생 엘리먼트(106)가 각각 독립적으로 두 개의 다이폴 엘리먼트(100, 102)와 연관되어 이격되는 구조를 가지며, 이와 같이 독립적인 두 개의 기생 엘리먼트(104, 106)가 각각의 다이폴 엘리먼트(100, 102)로부터 이격될 때 표면 지향 방사 특성을 유지하면서 광대역 특성을 제공할 수 있게 된다.

제1 다이폴 엘리먼트(100)의 폭과 제1 다이폴 엘리먼트(100)로부터 이격되는 제1 기생 엘리먼트(104)의 폭은 서로 동일하고, 제2 다이폴 엘리먼트(102)의 폭과 제2 다이폴 엘리먼트(102)로부터 이격되는 제2 기생 엘리먼트(106)의 폭은 서로 동일한 것이 바람직하나 필요에 따라 폭은 서로 상이하게 설정될 수도 있을 것이다.

제1 다이폴 엘리먼트(100) 및 제2 다이폴 엘리먼트(102)의 이격에 의한 공간 및 제1 기생 엘리먼트(104) 및 제2 기생 엘리먼트(104)의 이격에 의한 공간으로 인해 도 1에서 수직으로 제2 슬롯(130)이 형성된다.

또한, 제1 다이폴 엘리먼트(100)와 제1 기생 엘리먼트(104)의 이격에 의한 공간 및 제2 다이폴 엘리먼트(102)와 제2 기생 엘리먼트(106)의 이격에 의한 공간으로 인해 도 1에서 수평으로 제3 슬롯(140)이 형성된다.

제2 슬롯(130) 및 제3 슬롯(140)은 서로 직교하여 십자가 형태로 교차하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나의 하부 평면도를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나의 기판 하부에는 접지면(200)이 형성된다. 접지면(200)은 기판 하부의 전 영역에 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

접지면(200)에는 제1 슬롯(210)이 형성된다. 제1 슬롯(210)은 사각형태를 가지는 것이 바람직하나 다른 다각형의 형태를 가질 수도 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나에서 기판 상부의 패턴과 기판 하부의 슬롯간의 위치 관계를 도시한 도면이다.

두 개의 기생 엘리먼트(104, 106) 및 접지면(200)에 형성되는 제1 슬롯(210)은 평면 형태의 다이폴 안테나가 광대역의 표면 지향 방사 패턴을 형성하도록 하기 위한 구성 요소이다.

이때 제1 슬롯(210)의 위치에 따라 보다 양호한 표면 지향 방사 패턴이 획득될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 슬롯(210)의 중심이 제2 슬롯(130) 및 제3 슬롯(140)의 교차점에 오버랩될 때 보다 양호한 표면 지향 방사 패턴이 획득될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나의 반사 손실을 도시한 그래프이다.

도 4에는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 반사 손실과, 기생 엘리먼트(104, 106)가 구비되지 않을 경우의 반사 손실 및 접지면(200)의 제1 슬롯(210)이 없을 경우의 반사 손실이 각각 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 두 개의 기생 엘리먼트(104, 106) 및 제1 슬롯(210)이 형성될 경우 5.8GHz ISM 대역에서 양호한 방사 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 기생 엘리먼트(104, 106)가 구비되지 않을 경우 매우 협대역의 방사 특성을 가지게 되어 ISM 대역에서 적절하게 사용될 수 없음을 확인할 수 있다. 또한, 제1 슬롯(210)이 구비되지 않을 경우 적절한 방사가 이루어지지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이폴 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이폴 안테나는 인체의 수직 방향으로는 최소 방사하면서 표면 지향적 방사 패턴을 가지는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 유전체 기판;
   상기 유전체 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되는 제1 다이폴 엘리먼트 및 접지와 전기적으로 연결되는 제2 다이폴 엘리먼트를 포함하는 다이폴 방사체;
   상기 제1 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제1 기생 엘리먼트;
   상기 제2 다이폴 엘리먼트와 소정 거리 이격되며 상기 제1 기생 엘리먼트와 소정 거리 이격되어 배치되는 제2 기생 엘리먼트; 및
   상기 유전체 기판 하부에 형성되는 접지면을 포함하되,
   상기 접지면에는 제1 슬롯이 형성되고, 상기 유전체 기판 상부에는 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 제2 다이폴 엘리먼트의 이격 공간 및 상기 제1 기생 엘리먼트와 상기 제2 기생 엘리먼트의 이격 공간에 의해 제2 슬롯이 형성되며, 상기 유전체 기판 상부에는 상기 제1 다이폴 엘리먼트와 상기 제1 기생 엘리먼트의 이격 공간 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트와 상기 제2 기생 엘리먼트의 이격 공간에 의해 제3 슬롯이 형성되고, 상기 제1 슬롯의 중심은 상기 제2 슬롯 및 상기 제3 슬롯의 교차점과 오버랩되는 것을 특징으로 하는 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 슬롯은 직사각형 구조인 것을 특징으로 하는 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 다이폴 엘리먼트 및 상기 제2 다이폴 엘리먼트는 대칭 구조이며, 상기 제1 기생 엘리먼트 및 상기 제2 기생 엘리먼트는 대칭 구조인 것을 특징으로 하는 표면 지향 방사 패턴을 가지는 다이폴 안테나.
   
   
   
   
   
   
   
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