KR101727859B1 - Multi-band antenna for energy harvesting - Google Patents

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KR101727859B1
KR101727859B1 KR1020160048191A KR20160048191A KR101727859B1 KR 101727859 B1 KR101727859 B1 KR 101727859B1 KR 1020160048191 A KR1020160048191 A KR 1020160048191A KR 20160048191 A KR20160048191 A KR 20160048191A KR 101727859 B1 KR101727859 B1 KR 101727859B1
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엄귀섭
이창현
이정해
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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a multi-band antenna to harvest energy, comprising: a coplanar waveguide (CPW)-structured power supply unit formed on a substrate, and having a power supply line and a ground surface; a mono-pole structured radiating patch combined with an end part of the power supply line to be extended therefrom; a mono-pole antenna line disposed in parallel to the radiation patch to indirectly receive power and connecting one end part in a longitudinal direction to the ground surface; and a mu-negative (MNG) transmission line disposed in parallel between the radiation patch and the mono-pole antenna to indirectly receive power, connecting both end parts thereof to both end parts of the mono-pole antenna line, and having a plurality of gaps in a longitudinal direction of the mono-pole antenna line. According to the present invention, multiple frequency bands with a high energy density can be used at the same time based on the mono-pole antenna line and a meta structure transmission line, and a high efficiency characteristic is provided in the multiple frequency bands with one antenna, so radio frequency (RF) energy can be efficiently harvested.

Description

에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나{Multi-band antenna for energy harvesting}[0001] Multi-band antenna for energy harvesting [0002]

본 발명은 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 주파수 대역을 동시에 활용할 수 있는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-band antenna for energy harvesting, and more particularly, to a multi-band antenna for energy harvesting capable of simultaneously utilizing a plurality of frequency bands.

휴대폰 디지털 통신 기기가 대중화됨에 따라, 통신 기기의 크기는 점차적으로 소형화되는 추세에 있지만, 통신 기기에 내장되는 무선 안테나의 효율은 물리적인 크기에 의존하므로 통신기기가 소형화되는데 제약으로 작용한다.As cellular phone digital communication devices become popular, the size of communication devices is gradually becoming smaller, but the efficiency of wireless antennas built in communication devices depends on the physical size, which limits communication devices to be miniaturized.

최근 메타물질(Metamaterial)의 특성을 이용하여 기존의 RF 부품보다 소형화되고 고성능을 갖는 제품을 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 메타물질의 고유한 특성 중 하나인 영차 공진(ZOR;zeroth-order resonator)을 이용하게 되면 크기의 소형화가 가능해지며 전방향성 방사 특성을 가지는 장점이 있다.In recent years, studies have been actively carried out to develop products that are smaller and have higher performance than conventional RF parts by using the characteristics of metamaterials. Particularly, when zeroth-order resonator (ZOR), which is one of the inherent characteristics of metamaterial, is used, it is possible to downsize its size and it has an advantage of omnidirectional radiation characteristic.

안테나의 특성상 일반적으로 안테나의 크기가 작아지면 공진 주파수는 커지게 되는데, 메타물질 안테나는 영차 공진 주파수를 이용함에 따라 크기는 소형화하면서 공진 주파수를 낮출 수 있다. 그러나, 이러한 구조는 협대역의 좁은 대역폭 특성으로 인하여 제품의 실용화에 한계가 따르는 단점이 있다.In general, as the size of the antenna becomes smaller, the resonance frequency becomes larger. In the metamaterial antenna, the resonance frequency can be lowered while miniaturizing the size by using the zero resonant frequency. However, such a structure is disadvantageous in that the practical use of the product is limited due to the narrow bandwidth characteristic of the narrow band.

또한 최근 안테나를 통한 RF 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술의 관심이 증대되고 있다. 전자기파 방식의 무선 전력 전송은 자기유도 방식과 자기공명 방식에 비하여 원거리 전송이 가능하다. 에너지 하베스팅 기술은 전자기파 방식의 무선 전력 전송 기술을 응용한 것으로 자유공간의 전자기파를 수확하여 기기에 전력을 제공한다.Recently, interest in RF energy harvesting technology through an antenna is increasing. Electromagnetic wave type wireless power transmission is capable of long distance transmission compared to magnetic induction type and magnetic resonance type. Energy harvesting technology is an application of electromagnetic wave type wireless power transmission technology, harvesting electromagnetic waves in free space to provide electric power to devices.

에너지 하베스팅은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 의미의 사물 인터넷(IoT;internet of things)에 기초가 되는 기술로서, 높은 에너지를 효율적으로 수집하는 것이 요구된다. 더욱이, 각종 사물과 센서에 건전지나 전원 케이블 없이도 전력을 제공해야 하기 때문에 자유 공간에서 에너지 밀도가 높은 주파수 대역을 활용해야 한다. 따라서, 하베스팅 효율을 높이면서 에너지 밀도가 높은 다수의 대역을 동시 활용할 수 있는 안테나가 요구된다.Energy harvesting is a technology based on the internet of things (IoT), which is a means of connecting sensors and communication functions to various objects and connecting them to the Internet. It is required to collect high energy efficiently. Furthermore, because it is necessary to provide power to various objects and sensors without batteries or power cables, it is necessary to utilize energy-dense frequency bands in free space. Therefore, an antenna capable of simultaneously utilizing a plurality of bands having high energy density while increasing the harvesting efficiency is required.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2015-0125897호(2015.11.10 공개)에 개시되어 있다.The technology of the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2015-0125897 (published on Nov. 11, 2015).

본 발명은 다수의 주파수 대역을 동시에 활용할 수 있는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a multi-band antenna for energy harvesting which can utilize a plurality of frequency bands at the same time.

본 발명은, 기판 상에 형성되고 급전선 및 접지면을 가지는 CPW 구조의 급전부와, 상기 급전선의 단부에 결합되어 연장된 모노폴 구조의 방사 패치와, 상기 방사 패치와 나란히 배치되어 간접 급전되고 길이 방향의 일단부가 상기 접지면에 연결되어 있는 모노폴 안테나 선로, 및 상기 방사 패치와 상기 모노폴 안테나 선로 사이에 나란히 배치되어 간접 급전되고, 양 단부가 상기 모노폴 안테나 선로의 양 단부에 각각 접속되며 선로의 길이 방향으로 복수의 갭이 형성된 MNG 전송 선로를 포함하는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나를 제공한다.The present invention relates to a radiation patch comprising: a feed part of a CPW structure formed on a substrate and having a feed line and a ground plane; a radiation patch of a monopole structure extended to be coupled to an end of the feed line; A monopole antenna line connected at one end of the monopole antenna line to the ground plane, and a pair of monopole antenna lines disposed in parallel between the radiation patch and the monopole antenna line, indirectly fed to both ends of the monopole antenna line, And an MNG transmission line having a plurality of gaps formed therein.

여기서, 상기 모노폴 안테나 선로는, 단일 공진 주파수에 의한 제1 대역을 생성하고, 상기 MNG 전송 선로는, 상기 제1 대역보다 넓으며 듀얼 공진 주파수에 의한 제2 대역을 생성할 수 있다.Here, the monopole antenna line generates a first band based on a single resonance frequency, and the MNG transmission line is wider than the first band and can generate a second band based on a dual resonance frequency.

또한, 상기 MNG 전송 선로는, 상기 갭을 N(N은 2 이상의 정수)개 형성하며, 길이 방향의 중앙부에 상기 갭이 형성된 제1 내지 제N 단위 선로가 상호 직렬 연결된 구조를 가질 수 있다.In addition, the MNG transmission line may have N (N is an integer of 2 or more) gaps, and the first to Nth unit lines formed with the gap may be connected to each other in the longitudinal direction at a central portion thereof.

또한, 상기 갭은 인터디지털 갭 구조로 형성될 수 있다.In addition, the gap may be formed by an interdigital gap structure.

또한, 상기 MNG 전송 선로는, 상기 모노폴 안테나의 일단부와 상기 제1 단위 선로의 일단부 사이, 그리고 상기 모노폴 안테나의 타단부와 상기 제N 단위 선로의 일단부 사이를 각각 수직 연결하는 제1 및 제2 연결 선로를 더 포함하며, 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.The MNG transmission line may include a first and a second transmission line that vertically connect between one end of the monopole antenna and one end of the first unit line and between the other end of the monopole antenna and one end of the Nth unit line, And further includes a second connection line, and may have a 'C' shape.

또한, 상기 방사 패치의 일단부와 상기 급전선의 단부 사이는 인터디지털 갭 구조로 자기적 결합될 수 있다.Further, between one end of the radiation patch and the end of the feed line may be magnetically coupled with an interdigital gap structure.

본 발명에 따른 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나에 따르면, 모노폴 선로와 메타구조 전송 선로를 기반으로 에너지 밀도가 높은 다수의 주파수 대역을 동시에 활용할 수 있으며 하나의 안테나로 다중 주파수 대역에서 고효율 특성을 가지므로 RF 에너지를 효율적으로 하베스팅할 수 있는 이점이 있다.According to the multi-band antenna for energy harvesting according to the present invention, a plurality of frequency bands having high energy density can be utilized simultaneously based on a monopole line and a metastructure transmission line, and since one antenna has high efficiency characteristics in multiple frequency bands, There is an advantage of harvesting energy efficiently.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 MNG 전송 선로를 상세히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 반사계수 특성을 나타낸 도면이다.1 is a view illustrating a configuration of a multi-band antenna for energy harvesting according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed view of the MNG transmission line shown in FIG.
3 is a diagram illustrating reflection coefficient characteristics of a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나에 관한 것으로서, 하나의 안테나로 다중 주파수 대역에서 고효율 특성으로 동작할 수 있는 RF 에너지 하베스팅을 위한 고효율 안테나를 제공한다.The present invention relates to a multi-band antenna for energy harvesting, and provides a high efficiency antenna for RF energy harvesting that can operate with high efficiency characteristics in multiple frequency bands with one antenna.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1의 (a)는 안테나의 평면 구성도, (b)는 안테나의 배면 구성도를 나타낸다.1 is a view illustrating a configuration of a multi-band antenna for energy harvesting according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a plan view of the antenna, and Fig. 1 (b) is a back view of the antenna.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나(100)는 유전체 재질의 기판(110)과, 기판(110) 상에 각각 형성되는 급전부(120), 방사 패치(130), 모노폴 안테나 선로(140), 그리고 MNG(mu-negative) 전송 선로(150)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a multi-band antenna 100 for energy harvesting according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 110 made of a dielectric material, a power feeder 120 formed on the substrate 110, 130, a monopole antenna line 140, and a mu-negative (MTG) transmission line 150.

급전부(120)는 동축 선로에 의해 급전이 이루어지며, 급전선(121) 및 접지면(122)이 동일 평면 상에 구현되는 CPW(Coplanar Waveguide) 구조를 가진다. 도 1의 (a)의 경우 기판(110)의 상면에 급전선(121) 및 급전선(121)과 이격된 양측에 접지면(122)이 형성된 것을 확인할 수 있다.The feeding part 120 is fed by a coaxial line and has a coplanar waveguide (CPW) structure in which the feeder line 121 and the ground plane 122 are implemented on the same plane. 1 (a), it can be seen that a ground plane 122 is formed on the upper surface of the substrate 110 on both sides of the feed line 121 and the feed line 121.

물론, 본 실시예에서 급전부(120)는 도 1의 (b)와 같이, 기판(110)의 뒷면에 추가적인 접지면(123)을 형성한 CPWG(Coplanar Waveguide with Ground) 구조를 사용하고 있다. 이러한 CPWG는 CPW의 한 종류에 해당한다. 도 1의 경우 상면과 하면의 각 접지면이 상호 동일한 위치 및 크기로 형성된 것을 예시하고 있다.Of course, in this embodiment, the feeding part 120 uses a CPWG (Coplanar Waveguide with Ground) structure in which an additional ground plane 123 is formed on the back surface of the substrate 110 as shown in FIG. 1 (b). These CPWGs are a kind of CPW. In FIG. 1, the ground planes of the upper and lower surfaces are formed to have the same position and size.

방사 패치(130)는 급전선(121)의 단부에 결합되어 연장되며 그 길이(Lf)는 λ/4(λ는 동작주파수의 파장)로 형성된다. 이러한 방사 패치(130)는 급전선(121)으로부터 전달받은 전력을 외부로 방사하여 주변 선로를 간접 급전하는 급전용 안테나로서, λ/4의 모노폴 구조를 가진다.Radiation patch 130 extends is coupled to an end of the feed line 121, the length (L f) is formed by λ / 4 (λ is a wavelength of an operating frequency). This radiation patch 130 is a power supply antenna for indirectly feeding the peripheral line by radiating the power received from the feeder line 121 to the outside, and has a monopole structure of? / 4.

구체적으로 방사 패치(130)는 자계 커플링(자기장)을 이용하여 모노폴 안테나 선로(140)와 MNG 전송 선로(150)를 간접 급전한다. 본 발명의 실시예는 간접 급전 방식을 사용하여 하나의 급전부만으로 두 개의 방사체(140,150)에 전력을 공급할 수 있으며 다중 대역에서 반사 계수 특성을 향상시킨다.Specifically, the radiation patch 130 indirectly feeds the monopole antenna line 140 and the MNG transmission line 150 using a magnetic field coupling (magnetic field). The embodiment of the present invention can supply electric power to the two radiators 140 and 150 using only one feeder using the indirect feed method and improve reflection coefficient characteristics in multiple bands.

방사 패치(130)는 그 일단부가 급전선(121)의 단부와 결합되어 있는데, 구체적으로는 톱니 형태의 인터디지털 갭(interdigital gap) 구조를 통하여 자기적 결합되어 있으며, 이러한 갭을 통하여 급전 전력을 전달받아 외부로 방사시킨다. 여기서 갭은 커패시터 역할을 하고 방사 패치의 길이(Ls)는 인덕터 역할을 하므로 LC 공진을 통해 급전용 안테나로 동작하게 된다. One end of the radiation patch 130 is coupled to the end of the feed line 121, specifically, it is magnetically coupled through an interdigital gap structure of a sawtooth shape, and the feed power is transmitted through the gap And radiate it to the outside. Here, the gap serves as a capacitor and the length (L s ) of the radiation patch serves as an inductor, so that it operates as a power supply antenna through LC resonance.

모노폴 안테나 선로(140) 및 MNG 전송 선로(150)는 방사 패치(130)와 나란히 배치되어 자계 커플링을 통해 간접 급전된다. 모노폴 안테나 선로(140)와 MNG 전송 선로(150)는 각각의 양 단부 간이 서로 연결된 구조를 가진다. The monopole antenna line 140 and the MNG transmission line 150 are arranged side by side with the radiation patch 130 and indirectly fed through the magnetic coupling. The monopole antenna line 140 and the MNG transmission line 150 have a structure in which both ends are connected to each other.

모노폴 안테나 선로(140)는 길이 방향의 일단부가 접지면에 연결되어 있다. 이에 따라 MNG 전송 선로(150)에 대해 모노폴 안테나 선로(140)가 그라운드(GND)로 사용될 수 있다.One end of the monopole antenna line 140 in the longitudinal direction is connected to the ground plane. Accordingly, the monopole antenna line 140 can be used as a ground (GND) for the MNG transmission line 150.

모노폴 안테나 선로(140)는 일단부가 접지면에 연결된 상태에서 타단부가 방사 패치(130)와 평행하도록 연장된 구조를 가진다. 모노폴 안테나 선로(140)는 단일의 공진 주파수를 형성하는데 선로의 길이(LS)를 조절하여 동작 대역인 제1 대역을 결정할 수 있다.The monopole antenna line 140 has a structure in which one end is connected to the ground plane and the other end is extended to be parallel to the radiation patch 130. The monopole antenna line 140 may determine the first band, which is the operating band, by adjusting the length L S of the line to form a single resonant frequency.

MNG 전송 선로(150)는 방사 패치(130)와 모노폴 안테나 선로(140) 사이에 나란히 배치되어 간접 급전된다. MNG 전송 선로(150)의 경우 선로의 길이 방향으로 복수의 갭(gap)이 형성되어 있다. 도 1의 경우, 2개의 갭이 형성된 경우를 예시한 것이다.The MNG transmission line 150 is disposed between the radiation patch 130 and the monopole antenna line 140 and indirectly fed. In the case of the MNG transmission line 150, a plurality of gaps are formed in the longitudinal direction of the line. In the case of Fig. 1, two gaps are formed.

MNG 전송 선로(150)는 선로의 길이(2Lm)를 조절하면 동작 대역인 제2 대역을 결정할 수 있다. 도 1의 경우 MNG 전송 선로(150)의 길이가 모노폴 안테나 선로(140) 보다 짧은 형태이며 제2 대역이 제1 대역보다 높은 주파수 위치에 형성된다. 여기서, MNG 전송 선로(150)에 형성된 두 개의 갭은 두 개의 공진 주파수(듀얼 공진)를 형성하게 하여 MNG 전송 선로(150)가 듀얼 밴드에서 동작할 수 있게 한다. The MNG transmission line 150 can determine the second band, which is the operating band, by adjusting the length (2L m ) of the line. 1, the length of the MNG transmission line 150 is shorter than that of the monopole antenna line 140, and the second band is formed at a higher frequency than the first band. Here, the two gaps formed on the MNG transmission line 150 form two resonant frequencies (dual resonance) so that the MNG transmission line 150 can operate in the dual band.

도 2는 도 1에 도시된 MNG 전송 선로를 상세히 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, MNG 전송 선로(150)는 제1 단위 선로(151), 제2 단위 선로(152), 제1 연결 선로(153), 제2 연결 선로(154)를 포함하며, 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 가진다. 2 is a detailed view of the MNG transmission line shown in FIG. 1 and 2, the MNG transmission line 150 includes a first unit line 151, a second unit line 152, a first connection line 153, and a second connection line 154 , And has a "C" shape as a whole.

제1 단위 선로(151)는 Lm의 길이를 가지며 길이 방향의 중앙부에 갭(gap)이 형성되어 있다. 제2 단위 선로(152)는 제1 단위 선로(151)와 동일 구조를 가지며 제1 단위 선로(151)에 직렬 연결되어 있다.The first unit line 151 has a length L m and a gap is formed at a central portion in the longitudinal direction. The second unit line 152 has the same structure as the first unit line 151 and is connected in series to the first unit line 151.

도 1 및 도 2와 같이, 각 단위 선로(151,152)에 형성된 갭(gap)은 톱니 형태의 인터디지털 갭(interdigital gap) 구조를 가진다. MNG 전송 선로(150)는 상술한 바와 같은 두 개의 단위 구조가 연결되어 최종적으로 두 개의 갭을 가진다. 단위 구조의 개수를 확장하면 공진 모드가 증가하여 대역을 확장할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, a gap formed in each of the unit lines 151 and 152 has a sawtooth interdigital gap structure. The MNG transmission line 150 is connected to two unit structures as described above, and finally has two gaps. If the number of unit structures is increased, the resonance mode is increased and the band can be expanded.

제1 연결 선로(153)는 모노폴 안테나 선로(140)의 일단부와 제1 단위 선로(151)의 일단부 사이를 수직 연결하고, 제2 연결 선로(154)는 모노폴 안테나 선로(140)의 타단부와 제2 단위 선로(152)의 일단부 사이를 각각 수직 연결한다. 이에 따라 MNG 전송 선로(150)는 전체적으로 양 끝단이 꺾인 'ㄷ'자 형상을 가진다.The first connection line 153 vertically connects one end of the monopole antenna line 140 and one end of the first unit line 151 and the second connection line 154 connects the other end of the monopole antenna line 140 And the one end of the second unit line 152 are vertically connected. Accordingly, the MNG transmission line 150 has a 'C' shape in which both ends are bent as a whole.

도 1 및 도 2는 MNG 전송 선로(150)가 2개의 단위 선로로 구현된 것을 예시하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.1 and 2 illustrate that the MNG transmission line 150 is implemented by two unit lines, but the present invention is not limited thereto.

즉, MNG 전송 선로(150)는 제1 내지 제N 단위 선로(N은 2 이상의 정수)를 포함한 N개의 단위 선로가 상호 직렬 연결된 구조로 구현될 수 있으며, 결과적으로 N개의 갭을 형성한 구조가 된다. 이 경우, 제1 연결 선로(153)는 맨 처음의 제1 단위 선로의 일단부에 연결되면 되고, 제2 연결 선로(154)는 맨 마지막의 제N 단위 선로의 일단부에 연결되면 된다.That is, the MNG transmission line 150 can be implemented in a structure in which N unit lines including first to Nth unit lines (N is an integer of 2 or more) are connected in series, resulting in a structure in which N gaps are formed do. In this case, the first connection line 153 may be connected to one end of the first unit line, and the second connection line 154 may be connected to one end of the last N-th line.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 MNG 전송 선로(150)를 2개 이상의 단위 선로를 포함하는 구조로도 구현할 수 있다. 이처럼 MNG 단위 셀을 추가할 경우, 주파수 대역을 더욱 확장할 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention can also be implemented in a structure including the MNG transmission line 150 including two or more unit lines. When the MNG unit cell is added as described above, the frequency band can be further expanded.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 반사계수 특성을 나타낸 도면이다. 도 3은 시뮬레이션을 통해 획득한 반사계수 특성(Simulation)과 실제로 측정한 반사계수 특성(Measure)를 함께 도시하고 있다.3 is a diagram illustrating reflection coefficient characteristics of a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention. 3 shows the reflection coefficient characteristic (Simulation) obtained through simulation and the actually measured reflection coefficient characteristic (Measure) together.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 다중 대역에서 동작하는 것을 확인할 수 있으며, 0.9GHz의 단일 공진 주파수에 의한 제1 대역과, 1.8GHz 및 2.45GHz의 듀얼 공진 주파수에 의한 듀얼 밴드를 가지는 제2 대역에서 동작하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, the antenna according to an embodiment of the present invention can be operated in multiple bands. The antenna according to an embodiment of the present invention includes a first band of a single resonant frequency of 0.9 GHz, a dual band of dual resonance frequencies of 1.8 GHz and 2.45 GHz, Lt; RTI ID = 0.0 > band. ≪ / RTI >

여기서, 제1 대역은 모노폴 안테나 선로(140)에 의해 생성되며 제2 대역의 경우 MNG 전송 선로(150)에 의해 생성된다. 도 1의 경우 MNG 전송 선로(150)의 길이가 모노폴 안테나 선로(140)보다 짧으며 이에 따라 제2 대역이 제1 대역보다 높은 주파수에 형성된다.Here, the first band is generated by the monopole antenna line 140 and the MNG transmission line 150 is generated in the second band. In FIG. 1, the length of the MNG transmission line 150 is shorter than that of the monopole antenna line 140, so that the second band is formed at a higher frequency than the first band.

여기서, 제2 대역의 경우, MNG 전송 선로(150)에 형성된 두 개의 인터디지털 갭으로 인한 듀얼 공진을 통해 듀얼 밴드로 형성되어 제1 대역보다 넓은 대역 특성을 가진다. 결론적으로 본 발명의 실시예는 다중 대역에서 동작 가능한 RF 에너지 하베스팅용 안테나를 제공할 수 있으며, 추가적인 방사체를 사용하여 원하는 주파수에서 동작하도록 할 수 있다.Here, in the case of the second band, it is formed as a dual band through dual resonance due to two interdigital gaps formed in the MNG transmission line 150 and has a band characteristic wider than the first band. In conclusion, embodiments of the present invention can provide an antenna for RF energy harvesting that can operate in multiple bands, and can operate at a desired frequency using additional radiators.

이상과 같은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나에 따르면, 모노폴 선로와 메타구조 전송 선로를 기반으로 에너지 밀도가 높은 다수의 주파수 대역을 동시에 활용할 수 있으며, 뿐만 아니라 하나의 안테나로 다중 주파수 대역에서 고효율 특성을 가지므로 RF 에너지를 효율적으로 하베스팅할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the multi-band antenna for energy harvesting according to the present invention, a plurality of frequency bands having high energy density can be utilized simultaneously on the basis of the monopole line and the metastructure transmission line, Since it has high efficiency characteristics, there is an advantage that the RF energy can be harvested efficiently.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 다중 대역 안테나 110: 기판
120: 급전부 121: 급전선
122,123: 접지면 130: 방사 패치
140: 모노폴 안테나 선로 150: MNG 전송 선로
151: 제1 단위 선로 152: 제2 단위 선로
153: 제1 연결 선로 154: 제2 연결 선로100: multi-band antenna 110: substrate
120: feeding part 121: feeding line
122, 123: ground plane 130: radiation patch
140: Monopole antenna line 150: MNG transmission line
151: first unit line 152: second unit line
153: first connection line 154: second connection line

Claims (6)

기판 상에 형성되고 급전선 및 접지면을 가지는 CPW 구조의 급전부;
상기 급전선의 단부에 결합되어 연장된 모노폴 구조의 방사 패치;
상기 방사 패치와 나란히 배치되어 간접 급전되고 길이 방향의 일단부가 상기 접지면에 연결되어 있는 모노폴 안테나 선로; 및
상기 방사 패치와 상기 모노폴 안테나 선로 사이에 나란히 배치되어 간접 급전되고, 양 단부가 상기 모노폴 안테나 선로의 양 단부에 각각 접속되며 선로의 길이 방향으로 복수의 갭이 형성된 MNG 전송 선로를 포함하는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나.A feed portion of a CPW structure formed on a substrate and having a feed line and a ground plane;
A radiation patch of a monopole structure coupled to the end of the feed line;
A monopole antenna line disposed in parallel with the radiation patch and indirectly fed and having one end in the longitudinal direction connected to the ground plane; And
And an MNG transmission line disposed in parallel between the radiation patch and the monopole antenna line and indirectly fed and having both ends connected to both ends of the monopole antenna line and having a plurality of gaps in the longitudinal direction of the line, Multiband antenna. 청구항 1에 있어서,
상기 모노폴 안테나 선로는,
단일 공진 주파수에 의한 제1 대역을 생성하고,
상기 MNG 전송 선로는,
상기 제1 대역보다 넓으며 듀얼 공진 주파수에 의한 제2 대역을 생성하는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나.The method according to claim 1,
The monopole antenna line includes:
Generating a first band by a single resonance frequency,
The MNG transmission line includes:
Band antenna that is wider than the first band and generates a second band based on a dual resonant frequency. 청구항 1에 있어서,
상기 MNG 전송 선로는,
상기 갭을 N(N은 2 이상의 정수)개 형성하며,
길이 방향의 중앙부에 상기 갭이 형성된 제1 내지 제N 단위 선로가 상호 직렬 연결된 구조를 가지는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나. The method according to claim 1,
The MNG transmission line includes:
The gap is formed by N (N is an integer of 2 or more)
And the first to Nth unit lines formed with the gap are connected to each other in series at a central portion in the longitudinal direction of the multi-band antenna for energy harvesting. 청구항 3에 있어서,
상기 갭은 인터디지털 갭 구조로 형성된 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나.The method of claim 3,
Wherein the gap is formed by an interdigital gap structure. 청구항 3에 있어서,
상기 MNG 전송 선로는,
상기 모노폴 안테나 선로의 일단부와 상기 제1 단위 선로의 일단부 사이, 그리고 상기 모노폴 안테나 선로의 타단부와 상기 제N 단위 선로의 일단부 사이를 각각 수직 연결하는 제1 및 제2 연결 선로를 더 포함하며,
'ㄷ'자 형상을 가지는 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나.The method of claim 3,
The MNG transmission line includes:
And first and second connection lines for vertically connecting between one end of the monopole antenna line and one end of the first unit line and between the other end of the monopole antenna line and one end of the Nth unit line, ≪ / RTI &
A multi - band antenna for energy harvesting having a 'C' shape. 청구항 1에 있어서,
상기 방사 패치의 일단부와 상기 급전선의 단부 사이는 인터디지털 갭 구조로 자기적 결합된 에너지 하베스팅용 다중 대역 안테나.The method according to claim 1,
Band antenna for magnetically coupled energy harvesting with an interdigital gap structure between one end of the radiation patch and an end of the feed line.
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