KR101856216B1 - 멀티 밴드 안테나 - Google Patents

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Abstract

발명의 실시예에 따른 멀티밴드 안테나는 유전성 물질로 형성되는 유전체; 상기 유전체에 장착되며 신호를 반사시키는 반사판; 상기 유전체에 장착되며, 상기 반사판과 이격 배치되며 복수의 방사소자를 포함하는 방사체; 및 상기 복수의 방사소자와 각각 독립하여 연결되는 급전부;를 포함한다.

Description

멀티 밴드 안테나{MULTI BAND ANTENNA}
본 발명은 멀티 밴드를 형성하는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다수 개의 서로 다른 n개 파장의 방사체가 유전체와 더불어 n개의 급전을 갖는 안테나와 서로 같은 파장의 방사체가 n개 및 서로 다른 파장의 방사체 n개 이상 갖추어진 안테나로 나누어지며, SiSo(Single input Single output) 및 MiMo(Multi inpur Multi output) 시스템에 있어 n개의 급전을 독립적으로 형성함으로써 필요한 파장의 안테나를 선택하여 사용하는 안테나에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 디지털 통신기술의 급속한 발전으로 인해 다양한 종류의 통신 서비스가 제공되고 있다. 국내외적으로 무선을 이용한 초고속 정보통신 인프라가 구축되고 있으며, 이러한 이유로 통신 시스템의 주파수 대역폭은 서로 다른 주파수 대역에 상응하는 다른 표준들의 사용과 비트율의 증가로 인하여 그 크기가 증가하고 있어 넓은 주파수 대역 및 여러 주파수 대역을 만족시키는 안테나에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.
무선 통신 기술의 급변은, 2G 기술에서 3G 시장을 가능케 하였고 영상통화 및 고용량의 데이터 통신 또한 가능하게 되었다. 3G 시장의 사용자는 이에 그치지 않고 더 많은 기술을 요구하여 4G 기술을 탄생시키게 되었으며, 그 첫 단계로 스마트 폰, Full HD 영상 전송 단말기등 고속 데이터 전송이 가능한 정보통신 단말기 대중화가 가능하게 되었다. 이들 정보통신 단말기에는 소형 경량이며 멀티 밴드 안테나를 주로 사용된다.
일반적으로, 주로 사용하는 멀티 밴드 안테나는 하나의 방사체를 이용하여 다중 밴드를 형성하고 있어 모든 멀티 밴드의 주파수 성능을 우수하게 하기에는 한계를 가지고 있다.
이러한 멀티 밴드 안테나는 사용 주파수 효율이 낮은 단점은 가지고 있으며 결정적으로 단일 방사체 구조를 갖는 멀티 밴드 안테나는 모든 주파수 밴드에 hands, Head Effect에 취약하여 송/수신 성능이 급격히 저하되는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 새로운 구조 및 다양한 기법의 안테나 기술이 연구 및 적용되고 있으며, 그 구조 또한 매우 다양하게 제시되고 있다.
본 발명은 외부 자극에 강하고 효율이 우수한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 실시예에 따른 멀티밴드 안테나는 유전성 물질로 형성되는 유전체; 상기 유전체에 장착되며 신호를 반사시키는 반사판; 상기 유전체에 장착되며, 상기 반사판과 이격 배치되는 복수의 방사체; 및 상기 복수의 방사체와 각각 독립하여 연결되는 급전부;를 포함하고, 상기 반사판은 상기 유전체의 중앙에 배치될 수 있다.
또한, 발명의 실시예에 따른 멀티밴드 안테나는 유전성 물질로 형성되는 유전체; 상기 유전체에 장착되며 신호를 반사시키는 반사판; 상기 유전체에 장착되며, 상기 반사판과 이격 배치되는 복수의 방사체; 및 상기 복수의 방사체와 각각 독립하여 연결되는 급전부;를 포함하고, 상기 복수의 방사체는 제1 내지 제5 방사체를 포함하고, 상기 제1 방사체에서 제5 방사체로 갈수록 물리적 길이가 감소할 수 있다.
발명의 실시예에 따른 멀티밴드 안테나는 서로 다른 파장의 안테나가 독립적으로 유전체와 더불어 각각의 급전을 가지고 있어 안테나 효율이 증가하고 외부 영향에 강하여 어떠한 무선통신 시스템에도 적용이 가능하다.
그리고 서로 같은 파장의 안테나가 유전체와 더불어 각각의 급전을 가지기 때문에 Mimo system에 우수한 특성을 제공한다.
또한 하나의 유전체에 각각의 파장의 안테나가 독립적으로 구성되어 여러 개의 안테나를 필요로 하지 않는다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 다중 밴드 내장형 안테나를 구비한 휴대용 단말기를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 밴드 내장형 안테나의 설치 위치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 일반적인 안테나를 나타낸다.
도 4는 복수 형성된 일반적인 안테나의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나를 도시한 사시도이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성요소의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 다중 밴드 내장형 안테나를 구비한 휴대용 단말기를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 밴드 내장형 안테나의 설치 위치를 나타내는 모식도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 밴드 내장형 안테나를 구비한 휴대용 단말기를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 밴드 내장형 안테나의 설치 위치를 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는 본체부(100) 및 본체부(100)와 기계적으로 연결되고 외력에 의해 본체부(100)를 기준으로 슬라이드 업(slide up) 또는 슬라이드 다운(slide down)되어 휴대용 단말기가 개폐되도록 하는 슬라이드부(200)를 포함한다.
본체부(100)의 전면에는 슬라이드부(200)가 슬라이드 업되는 경우 노출되는 메인 키패드(101)가 설치되고 본체부(100)의 내부에는 다양한 전기 구성요소가 실장되는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, 이하 'PCB'라 약칭함)(110)이 설치된다. 또한, 본체부(100)의 배면에는 휴대용 단말기의 동작에 필요한 배터리(미도시)가 장착되고 장착된 배터리를 외부 환경으로부터 보호하기 위한 배터리 커버(120)가 설치된다. 여기서, 상기 배터리 커버(120)는 도전성 재질 (예를 들면, 금속)로 형성될 수 있다.
또한, 본체부(100) 내부의 하부에는 내장형 안테나(300)가 설치되고, 상기 내장형 안테나(300)는 상기 PCB(110)와 전기적으로 연결된다.
슬라이드부(200)에는 디스플레이 장치(201), 스피커(203), 보조 키패드(205) 등이 설치되고 설치된 구성 요소들을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 슬라이드부의 배면에는 배면 커버(210)가 설치된다. 여기서 상기 슬라이드부의 배면 커버(210)는 도전성 재질(예를 들면, 금속)로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 휴대용 단말기에서 슬라이드부(200)의 배면에 설치된 금속 재질의 배면 커버(210)와 본체부(100)의 배면에 장착되는 금속 재질의 배터리 커버(120)는 서로 전기적으로 연결될 수 있고 상기 배면 커버(210)와 배터리 커버(120)는 PCB(110)에 형성된 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 배면 커버(210)와 배터리 커버(120)는 PCB(110)와 전기적으로 연결된 내장형 안테나(300)의 그라운드 기능을 수행함으로써 그라운드 면적이 증가하게 되어 GSM 밴드와 같이 비교적 낮은 주파수 대역을 가지는 서비스 밴드의 방사 특성을 향상시킬수 있다.
도 3은 일반적인 안테나(120)를 나타낸다. 상기 안테나(120)는 반사판(11), 방사부(12) 및 급전부(13)를 포함한다. 상기 반사판(11)은 후방으로 방사되는 신호를 반사시키는 통상의 반사판이다.
상기 방사부(12)는 일방향으로 슬롯(15)이 형성된 형태로 상기 반사판(11) 상에 이격 배치되는 제1방사소자(14)와, 상기 제1방사소자(14) 상에 슬롯(15)과 중첩되는 위치에 이격 배치되는 제2방사소자(16)를 포함한다.
상기 방사소자들(14,16)은 금속 패치이고, 제1방사소자(14)는 저주파수대역 소자이며 제2방사소자(16)는 고주파수대역 소자이다. 그리고 상기 제2방사소자(16)는 제1방사소자(14)에 비하여 작은 표면적으로 형성된다.
상기 제1방사소자(14)는 일방향으로 슬롯(15)이 형성된 형태로서, 스페이서(17)에 의하여 반사판(11)으로부터 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 또한 제2방사소자는 스페이서(18)에 의하여 제1방사소자(14)로부터 일정 간격으로 이격되어 배치된다. 이때 제2방사소자(16)는 상기 제1방사소자(14)의 슬롯(15)과 중첩되는 위치에 있어야 한다. 이 구조에 의하여, 급전부(13)부터 고주파 급전이 상기 슬롯(15)을 통하여 제2방사소자(16)에 공급될 수 있다.
상기 급전부(13)는 일단이 반사판(11)에 고정되고 타단이 반사판(11)에 팽행하게 연장되는 소위 "L형" 급전부이다. 상기 급전부(13)는 반사판(11)과 제1방사소자(14) 사이에 배치되고 상기 슬롯(15)의 하부를 지나도록 연장되어 있다. 그리하여, 상기 제1방사소자(14) 및 제2방사소자(16)에 단일의 급전부(13)를 통하여 각각 전력을 공급할 수 있게 된다.
상기 제1방사소자(14)의 슬롯(15) 방향과 급전부(13)의 연장 방향은 서로 평행한 것보다 교차하도록 설계하는 것이 제2방사소자(16)에의 안전한 급전을 위하여는 유리할 수 있다.
상기 급전부(13)는 반사판(11)과의 거리 차이로 구분되는 원거리의 저주파 급전부(13a)와 단거리의 고주파 급전부(13b)를 일체로 포함한다. 이때 상기 고주파 급전부(13b)가 상기 제1방사소자(14)의 슬롯(15) 하부를 지나도록 연장된다. 이 구조로 인하여, 급전부(13)가 단순히 일직선으로 연장된 것에 비하여, 저주파 공진 및 고주파 공진이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다. 부호 19는 상기 연장된 급전부(13)를 안정적으로 받쳐주는 지지대이다.
상기 안테나(120)가 복수로 구비되고, 선형(linear) 또는 평면형(planar)으로 배열되어 어레이 안테나를 구성할 수 있다. 이 때, 반사판(11)은 어레이 안테나를 구성하기에 적합한 단일의 반사판으로 제공된다.
도 4를 참조하면, 상기 안테나(120)의 방사부(12) 및 급전부(13)가 복수로 구비되고, 반사판(11) 상에 선형으로 배열되어 어레이 안테나(21)를 구성한다. 이 때, 반사판(11)은 어레이 안테나를 구성하기에 적합한 단일의 반사판이다.
상기와 같이 복수의 방사부(12)의 간격을 조정하는 과정에서, 주파수 공진이 어렵고, 모든 멀티 밴드의 주파수 성능을 우수하게 유지하는 기술은 개선의 여지가 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 멀티 밴드 안테나를 도시한 단면도 및 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에서 멀티 밴드라 함은 GSM(Global System for Mobile telecommunication, 880 내지 960MHz), DCS(Digital Cordless System. 1710 내지 1880MHz), PCS(Personal Communication Services, 1850 내지 1990MHz) 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access 1920 내지 2170MHz)를 모두 포함하는 개념이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제 1 방사체(10), 제 2 방사체(20), 제 3 방사체(30), 제 4 방사체(40), 제 5 방사체(50) 유전체(60) 및 반사판(70)이 일정 간격 이격되어 차례로 구비되어 있다. 급전부(80)는 상기 복수의 방사체(10, 20, 30, 40, 50)와 각각 전기적으로 연결된다.
이와 같은 멀티 밴드 안테나의 구성 요소를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 방사체(10)부터 제 5 방사체(50)까지 파장이 긴 주파수부터 짧은 주파수 별로 일전 간격으로 나열된 안테나이다. 이는 안테나의 독립성을 위함이다.
도시된 바와 같이 제 1 방사체(10)부터 제 5 방사체(50)로 갈수록 내장형 안테나의 방사체(10, 20, 30, 40, 50)의 물리적 길이를 감소시키면 공진 주파수가 상향 조정된다.
상기 복수의 방사체는 상기 반사판(70)을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 복수의 방사체는 방사체 패턴의 조합에 따라 각각 서로 다른 주파수 밴드 특성을 가질 수 있다.
상기 복수의 방사체는 일정한 간격으로 이격하여 형성될 수 있으며 예를 들어, 상기 복수의 방사체는 상기 반사판(70)에 인접한 영역으로 갈수록 고주파 대역을 방사하도록 길이가 감소하여 형성될 수 있다.
그리고 어느 하나의 방사체가 안테나로 동작할 때 그와 인접한 방사체들은 안테나로 동작하는 안테나의 방사를 도와 주는 반사체 및 방사체로 동작하게 된다.
또한, 각각의 안테나의 동작은 스위칭 소자로 일정한 전기에너지를 이용하여 사용 안테나의 동작 유무를 결정하게 된다.
그리고, 유전체(60)는 일반적인 유전율을 가지고 있는 재질이다.
그 다음, 반사판(70)는 MiMo 안테나로 사용될 때 안테나간 서로 미치는 영향을 줄여주는 역할로 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 다수 개의 서로 다른 n개 파장의 방사체가 유전체와 더불어 n개의 급전을 갖는 안테나와 서로 같은 파장의 방사체가 n개 및 서로 다른 파장의 방사체 n개 이상 갖추어진 안테나로 나누어 구성되어 안테나의 개 수를 줄이고 사용자자 원하는 주파수를 선택하여 사용함으로써 양질의 무선 송/수신을 할 수 있다.
상기 반사체(70)는 상기 유전체의 중앙에 형성되었으나 이에 대해 한정하지는 않으며 상기 유전체(60)의 하면에 배치될 수도 있다.
상기 안테나(300)와 전기적으로 연결되어 상기 안테나(300)를 통한 전자기파의 송수신을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 연결되어, 상기 전자기파와 관련된 입력 또는 출력이 이루어지게 하는 유저 인터페이스를 포함하는 휴대 단말기가 사용될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유전성 물질로 형성되는 유전체;
    상기 유전체에 장착되며 신호를 반사시키는 반사판;
    상기 유전체에 장착되며, 상기 반사판과 이격 배치되는 복수의 방사체; 및
    상기 복수의 방사체와 각각 독립하여 연결되는 급전부;를 포함하고,
    상기 반사판은 상기 유전체의 중앙에 배치되는 멀티밴드 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사체는 제1 내지 제5 방사체를 포함하고,
    상기 제1 내지 제5 방사체는 상기 제1 방사체에서 제5 방사체로 갈수록 물리적 길이가 감소하는 멀티밴드 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사체는 상기 반사판을 기준으로 대칭으로 배치되는 멀티밴드 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 방사체는 방사체 패턴의 조합에 따라 각각 서로 다른 주파수 밴드 특성을 갖는 멀티밴드 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 방사체는 상기 반사판에 인접한 영역으로 갈수록 고주파 대역을 방사하도록 배치되는 멀티밴드 안테나.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사체는 일정한 간격으로 이격하여 배치되는 멀티밴드 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사판은 금속을 포함하는 멀티밴드 안테나.
  9. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 멀티 밴드 안테나;
    상기 안테나와 전기적으로 연결되어, 상기 안테나를 통한 전자기파의 송수신을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부에 연결되어, 상기 전자기파와 관련된 입력 또는 출력이 이루어지게 하는 유저 인터페이스를 포함하는 휴대 단말기.
  10. 유전성 물질로 형성되는 유전체;
    상기 유전체에 장착되며 신호를 반사시키는 반사판;
    상기 유전체에 장착되며, 상기 반사판과 이격 배치되는 복수의 방사체; 및
    상기 복수의 방사체와 각각 독립하여 연결되는 급전부;를 포함하고,
    상기 복수의 방사체는 제1 내지 제5 방사체를 포함하고,
    상기 제1 방사체에서 제5 방사체로 갈수록 물리적 길이가 감소하는 멀티밴드 안테나.
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