KR101915388B1

KR101915388B1 - 안테나 디바이스

Info

Publication number: KR101915388B1
Application number: KR1020170037369A
Authority: KR
Inventors: 구앙-용 쫑; 치앙 리우
Original assignee: 몰렉스 엘엘씨
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-11-05
Also published as: TWI651889B; KR20170113226A; CN107293858B; US20170288311A1; JP6382382B2; JP2017188882A; US10680336B2; TW201735452A; CN107293858A

Abstract

안테나 디바이스는 캐리어, 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분을 포함한다. 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분은 캐리어 상에 제공된다. 제2 방사 부분은 제1 방사 부분과 전기적으로 연결된다. 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 공유 부분을 공유하고, 공유 부분은 기준 접지에 직접 연결된다. 결합 부분은 전기 신호를 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분에 용량성으로 결합한다. 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 전기 신호를 안테나 디바이스에 의해 방출되는 방사 신호로 변환한다.

Description

안테나 디바이스{ANTENNA DEVICE}

본 개시물은 안테나 디바이스에 관한 것으로, 특히 슬롯을 갖는 안테나 디바이스에 관한 것이다.

통신 분야, 특히 가전제품 분야에서 급속한 발전은 가전제품 관련 제품에 대한 소비자의 요구를 점점 더 높아지게 하고, 초박형 제품을 끊임없이 등장하게 한다. 가전제품의 핵심 구성성분으로서, 안테나의 소형화 및 다중 주파수 대역은 항상 안테나 설계자를 끊임없이 고찰 및 개선하게 한다. 제품이 원하는 안테나를 제한된 공간 하에 어떻게 설계될 수 있는가는 현재 가장 일반적인 주제 중 하나이다. 현재, 다중 주파수 대역 안테나는 초박형 제품의 요구 조건을 충족시킬 수 없는 주어진 크기에 관한 결함을 갖는다. 예를 들어, 시장에 출시된 다중 주파수 대역 세라믹 안테나는 3개의 금속 방사 부분을 사용하여 원하는 주파수 대역을 실현하며 직접 피드 모드를 사용한다. 그러나, 이에 따라, 크기가 제한적일뿐만 아니라 대역폭은 LTE(Long Term Evolution)에 의해 요구하는 전체 주파수 대역을 충족시키기가 매우 어렵다. 따라서, 소형화된 다중 주파수 대역 안테나를 설계하는 것이 명확히 장래에 경향임을 알 수 있다.

CN102623801 특허에서는 직접 피드 설계가 사용되어 통신 주파수 대역이 상대적으로 좁은 결함을 초래한다. 통신 주파수 대역을 넓히기 위해서는 더 많은 방사 부분을 증가시킬 필요가 있으며, 그럼으로써 설계 및 제조에서 안테나 구조가 복잡해 진다.

특허 CN102683829, CN104701609 및 CN103403962에서, 결합 피드 모드가 사용되지만, 이들 특허에 개시된 안테나 구조는 모두 결합 부분을 어떤 방사 부분으로서 취하고, 결합 부분은 방사 부분의 기능을 갖는다. 이에 따라, 안테나의 전반적인 성능을 최적화하는 것은 이익이 안 된다. 결합 부분의 길이가 조정될 때, 이 조정으로 인해 다른 방사 부분의 임피던스가 영향을 받을 것이기 때문이다. 따라서, 이들 특허에서 안테나 디바이스의 결함은 안테나 디바이스의 볼륨이 상대적으로 크고, 안테나 디바이스의 설계가 상대적으로 복잡하다는 것에 있다.

위에 배경기술에서 설명은 배경 기술을 제공하기 위해서 사용된 것일 뿐이며, 배경기술의 설명은 본 개시물의 목적을 개시함을 인정하지 않으며, 본 개시물의 종래 기술을 구성하지 않으며, 위에서와 같이 배경기술의 어떠한 설명이든 본 개시물의 임의의 일부로서 역할하지 않을 것이다.

본 개시물의 일 실시예에서, 안테나 디바이스가 제공된다. 안테나 디바이스는 캐리어, 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분을 포함한다. 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분은 캐리어 상에 제공된다. 제2 방사 부분은 제1 방사 부분에 전기적으로 연결하고, 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 공유 부분을 공유하며, 공유 부분은 접지면에 직접 연결된다. 결합 부분은 전기 신호를 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분에 용량성으로 결합한다. 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 전기 신호를 안테나 디바이스에 의해 방출되는 방사 신호로 변환한다.

실시예에서, 공유 부분은 물리적으로 접지선과 접촉하고, 접지선은 접지면과 전기적으로 연결된다.

다른 실시예에서, 결합 부분은 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분으로부터 절연된다.

본 개시물의 실시예에서, 결합 부분은 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분과는 무관하다.

다른 실시예에서, 결합 부분의 길이는, 결합 부분이 안테나 디바이스의 임피던스를 조정하기 위해서만 사용되고 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분으로 에너지를 전달할 수 있게 하지만 방사 신호를 방사하는 방사 부분으로서 작용하지 않게 하기 위해서, 방사 신호의 동작 주파수에 대응하는 파장의 1/4보다 작다.

또 다른 실시예에서, 제1 방사 부분의 길이는 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정하고, 제2 방사 부분의 길이는 방사 신호의 제2 고주파 공진점을 결정한다.

또 다른 실시예에서, 제1 방사 부분은 측방 에지를 가지며, 측방 에지는 슬롯을 형성하고, 슬롯의 내측 에지 길이는 제1 방사 부분의 길이의 일부이다.

또 다른 실시예에서, 슬롯의 내측 에지 길이는 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정한다.

일 실시예에서, 캐리어의 재료는 세라믹이다.

일 실시예에서, 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분을 정의하는 패터닝된 도전층은 은 소성 방법에 의해 세라믹 상에 형성된다.

다른 실시예에서, 캐리어의 재료는 플라스틱이다.

또 다른 실시예에서, 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분을 정의하는 패터닝된 도전층은 레이저 다이렉트 구조(LDS) 방법과 조합하여 고 유전 상수를 갖는 플라스틱을 사용함으로써 플라스틱 상에 형성된다.

다른 실시예에서, 제1 방사 부분, 제2 방사 부분 및 결합 부분 모두는 직사각형 패턴들이고 캐리어 상에 제공된다.

또 다른 실시예에서, 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 방사체를 구성하고, 방사체 및 결합 부분은 제1 커패시터를 정의하고, 결합 부분 및 기준 접지는 제2 커패시터를 형성하고, 방사체 및 기준 접지 제3 커패시터를 정의하고, 제1 커패시터, 제2 커패시터 및 제3 커패시터는 방사 신호의 주파수 대역폭을 결정한다.

본 개시물의 실시예에서, 캐리어는 직육면체이다.

본 개시물의 실시예에서, 직육면체는 상측 표면, 하측 표면, 전방 표면, 후방 표면, 좌측 표면 및 우측 표면을 가지며, 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 방사체를 구성하며, 방사체 및 결합 부분은 적어도 각각 하측 표면, 전방 표면, 상측 표면 및 후방 표면 상에서 연속적으로 확장한다.

본 개시물의 실시예에서, 안테나 디바이스가 제공된다. 안테나 디바이스는 캐리어 및 제1 방사 부분을 포함한다. 제1 방사 부분은 캐리어 상에 제공된다. 제1 방사 부분의 측방 에지는 슬롯을 정의하고, 안테나 디바이스에 의해 방출되는 방사 신호의 저주파수 공진점은 슬롯의 내측 에지 길이의 함수이다. 방사 신호의 제1 고주파 공진점은 슬롯의 내측 에지 길이의 함수이다.

본 개시물의 일 실시예에서, 방사 신호의 저주파수 공진점과 슬롯 사이의 관계는 다음과 같이 표현된다.

여기서, f1은 저주파 공진점을 나타내며, C는 진공에서 광의 전파 속도를 나타내며, S는 제1 방사 부분의 길이를 나타내고, 슬롯의 내측 에지 길이는 제1 방사 부분의 길이의 일부이고, ε은 캐리어의 유전 상수이다.

본 개시물의 실시예에서, 방사 신호의 제1 고주파 공진점과 슬롯 사이의 관계는 다음과 같이 표현된다.

여기서, f2는 제2 고주파 공진점을 나타내고, C는 진공에서 광의 전파 속도를 나타내며, S는 제1 방사 부분의 길이를 나타내고, 슬롯의 내측 에지 길이는 제1 방사 부분의 길이의 일부이고, ε은 캐리어의 유전 상수이다.

CN102623801 특허에서는 직접 피드 설계가 사용되며, 이는 통신 주파수 대역이 상대적으로 좁은 결점을 초래한다. 통신 주파수 대역을 넓히기 위해서는 더 많은 방사 부분을 증가시킬 필요가 있으며, 그 결과 설계 및 제조에서 안테나 구조가 복잡해진다.

CN102683829, CN104701609 및 CN103403962에서는, 결합 피드 모드가 사용되지만, 이들 특허에 개시된 안테나 구조는 모두 결합 부분을 어떤 방사 부분으로서 취하는데, 즉 결합 부분은 방사 부분의 기능을 갖는다. 이에 따라, 안테나의 전반적인 성능을 최적화하는 것은 이익이 안 된다. 결합 부분의 길이가 조정될 때, 이 조정으로 인해 다른 방사 부분의 임피던스가 영향을 받을 것이기 때문에, 이들 간에 호환성은 상대적으로 어렵다. 따라서, 이들 특허에서 안테나 디바이스의 결함은 안테나 디바이스의 볼륨이 상대적으로 크고, 안테나 디바이스의 설계가 상대적으로 복잡하다는 것에 있다.

비교하면, 본 개시물의 안테나 디바이스는 커플링 피드 모드를 사용하므로, 안테나 디바이스는 더 넓은 대역폭을 가지며, 직접 피드 모드의 결점을 극복한다. 또한, 본 개시물의 안테나 디바이스의 결합 부분은 결합 부분이 방사 부분으로서 작용하지 않고(즉, 방사 부분의 기능을 갖지 않고) 설계되며, 본 개시물의 결합 부분은 에너지 변환기로서만 작용하고 임피던스를 조정함으로서 기능하도록 설계된다. 결합 부분의 길이를 조정함으로써, 공진 주파수에서 방사체의(적어도 방사 부분에 의해 구성된) 방사 신호의 임피던스는 방사체의 임피던스를 50 오옴으로 더 잘 매칭되게 하기 위해서 더 잘 제어될 수 있다. 슬롯을 개방함으로써 확실히 저주파 공진점을 결정하는 방사 부분의 형상을 설계함으로써, 저주파 공진점의 다중 주파수 공진이 본 개시물에 의해 원하는 범위 내에 있을 수 있게 한다. 즉, 안테나 디바이스의 크기를 증가시킴이 없이 안테나 디바이스의 동작 주파수 대역이 넓어질 수 있다.

본 개시물의 기술적 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명을 더 잘 이해하기 위해 상기와 같이 광범위하게 요약된다. 본 개시물의 청구 범위의 기술적 해결책을 구성하는 다른 기술적 특징 및 다른 장점이 아래에서 설명될 것이다. 본 개시물의 기술 분야의 당업자는 이하에 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 개시물과 동일한 목적을 실현하기 위해 다른 구성 또는 제조 접근법을 수정하거나 설계하는데 용이하게 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시물의 기술 분야의 당업자는 또한 이와 동등한 구성 또는 접근법이 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 개시물의 정신 및 범위를 벗어날 수 없음을 이해해야 한다.

본 개시물의 여러 관점은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명에 의해 가장 잘 이해될 수 있다. 산업의 표준 구현 모드에 따라, 특징은 축척대로 도시되지 않았음에 유의한다. 실제로, 명확한 설명을 위해, 여러 특징들이 임의로 확대되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 개시물의 실시예의 안테나 장비의 구성성분들을 도시한 것이다.
도 2a는 일측에서 본 도 1의 안테나 디바이스의 사시도이다.
도 2b는 다른 측에서 본 도 1의 안테나 디바이스의 다른 사시도이다.
도 2c는 다른 측에서 본 도 1의 안테나 디바이스의 다른 사시도이다.
도 3은 전개한 후에 도 1의 패터닝된 도전층을 도시한 것이다.
도 4a는 본 개시물의 실시예의 안테나 장비를 도시한 것이다.
도 4b는 일측에서 본 도 4a의 영역의 부분 확대도이다.
도 4c는 다른 측에서 본 도 4a의 영역의 부분 확대도이다.
도 5는 도 4a의 안테나 디바이스의 등가 회로의 회로도이다.
도 6은 도 4a의 안테나 디바이스의 반사 손실 다이아그램을 도시한 것이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d는 도 4a의 안테나 디바이스의 스미스 임피던스 플롯이다.
참조번호는 다음과 같이 표현된다:
1 안테나 장비
7 트랜시버
10 안테나 디바이스
12 기판
14 캐리어
16 패터닝된 도전층
18 접지면
19 측방 에지
162 제1 방사 부분
164 제2 방사 부분
166 결합 부분
182 송신 라인
184 접지선
186 맞물림 패드
188 맞물림 패드
A1 제1 표면
A2 제2 표면
A3 제3 표면
A4 제4 표면
165 공유 부분
161 요소
163 요소
22 슬롯
W 폭
L 길이
L1 길이
X1 길이
X2 길이
A 영역
Vout 출력단
Vin 입력단
L1 인덕터
L2 인덕터
C1 커패시터
C2 커패시터
C3 커패시터
GND 접지
V 곡선
60 저주파 공진점
62 제1 고주파 공진점
64 제2 고주파 공진점
S1 곡선
S2 곡선
S3 커브
S4 곡선
P1 점
P2 점
P3 점
P4 점

다음의 개시 내용은 본 개시물의 여러 특징을 구현하기 위해 사용되는 여러 실시예 또는 예시를 제공한다. 본 개시물의 개시된 내용을 단순화하기 위해, 요소 및 배열의 구체적 예가 다음과 같이 설명된다. 물론, 이들은 단지 예일 뿐이며, 본 개시물을 제한하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 다음의 설명에서, 제1 특징이 제2 특징 상에 혹은 위에 형성된다는 것은 제1 특징 및 제2 특징이 서로 직접 접촉하도록 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 다른 특징이 제1 특징과 제2 특징 사이에 형성되고, 따라서, 제1 특징 및 제2 특징이 서로 직접 접촉하지 않는 실시예를 포함할 수도 있다. 또한, 본 개시물은 요소의 기호 및/또는 문자가 다른 예에서 반복되도록 허용할 수 있다. 반복은 단순화 및 명료성을 위해 사용되지만, 여러 실시예 및/또는 논의된 구조 간의 관계를 주도하기 위해 사용되지는 않는다.

또한, 본 개시물은 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징 간에 관계를 기술하기 위해, "아래", "보다 낮은", "상대적으로 낮은", "보다 높은", "상대적으로 높은", 등과 같은 공간적 대응 용어들을 사용할 수 있다. 공간 대응 용어는 도면에 도시된 방위 외에도 사용 또는 동작 중인 디바이스의 여러 방위를 포함하기 위해 사용된다. 또는, 디바이스는 방위를 취할 수 있고 (90도 또는 다른 방위로) 회전된다, 본 개시물에서 대응하는 공간적 설명이 대응하여 설명될 수 있다. 특징이 다른 특징에 혹은 기판 위에 형성될 때, 다른 특징이 이들 사이에 제공될 수도 있음을 이해해야 한다.

도 1은 방사 신호를 방출하는 본 개시물의 일 실시예의 안테나 장비(1)의 구성성분들의 개략도이다. 일 실시예에서, 안테나 장비(1)는 LTE(long term evolution)을 준수하는 안테나 장비이고, LTE는 모바일 전화 및 데이터 카드 단말에 적용되는 고속 무선 통신 표준이다.

도 1을 참조하면, 안테나 장비(1)는 안테나 디바이스(10) 및 기판(12)을 포함한다. 안테나 디바이스(10)는 기판(12) 상에 맞물림 패드(186) 및 맞물림 패드(188)를 통해 기판(12) 상에 제공된다. 안테나 디바이스(10)는 캐리어(14) 및 패터닝된 도전층(16)을 포함한다. 패터닝된 도전층(16))은 캐리어(14) 상에 제공된다. 실시예에서, 캐리어(14)는 직육면체이고, 상측 표면, 하측 표면, 전방 표면, 후방 표면, 좌측 표면 및 우측 표면을 갖는다.

일 실시예에서, 캐리어(14)의 재료는 세라믹이며, 패터닝된 도전층(16)은 은 피복 방법을 사용하여 세라믹인 캐리어(14) 상에 제공된다. 은 피복 방법은 또한 은 소성 방법이라고도 하는데, 소성 및 침투에 의해 세라믹의 표면 상에 은 층이 형성되는 것, 즉 금속 분말이 고온 처리로 세라믹 표면 상에 코팅되고, 유리를 통해 세라믹의 표면에 부착된 금속 막이 형성되는 것을 지칭한다. 은 피복 방법은 원숙한 세라믹 표면 금속화 방법이며, 이의 제조 방법은 순차적으로 수행되는, 세라믹의 전처리 단계, 슬리버 슬러리 준비 단계, 슬리버 코팅 및 소성 단계를 포함하며, 슬리버 소성 단계 후에, 최종 제품이 얻어진다.

다른 실시예에서, 캐리어(14)의 재료는 플라스틱이고, 패터닝된 도전층(16)은 레이저 다이렉트 구조(LDS) 방법과 조합되어 고 유전 상수(고 유전 상수는 예를 들면, 유전 상수가 8보다 큰 것을 지칭한다)를 갖는 플라스틱을 사용하며, 전기 도금 또는 무전해 도금에 의해 플라스틱인 캐리어(14) 상에 형성되고 제공된다.

패터닝된 도전층(16)은 제1 방사 부분(162), 제2 방사 부분(164), 및 결합 부분(166)을 정의한다. 캐리어(14) 상에 제공된 결합 부분(166)은 트랜시버(7)로부터의 전기 신호를 수신하기 위해 송신 라인(182)을 통해 트랜시버(7)에 전기적으로 연결되며, 트랜시버(7)는 수신 및 방출 능력을 갖는 디바이스이다. 일부 실시예에서, 트랜시버(7)는 제품의 집적된 칩이다. 또한, 결합 부분(166)은 전기 신호를 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)에 용량성으로 결합한다.

제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)은 모두 캐리어(14) 상에 제공되어 방사체를 구성한다. 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)은 접지선(184)을 통해, 기준 접지로서 작용하며 기판(12) 상에 제공되는 접지면(18)에 연결된다. 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164) 전기 신호를 방사 신호로 변환한다. 제1 방사 부분(162)은 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정한다. 제2 방사 부분(164)은 방사 신호의 제2 고주파 공진점을 결정한다. 실시예에서, 제2 고주파 공진점은 제1 고주파 공진점보다 높다.

도 2a는 일측에서 본 도 1의 안테나 디바이스(10)의 사시도이다. 도 2a를 참조하면, 제1 방사 부분(162)은 캐리어(14)의 제1 표면(A1)(캐리어(14)의 상측 표면으로 간주될 수 있음) 및 제2 표면(A2)(캐리어(14)의 전방 표면으로서 간주될 수 있음) 상에서 확장하며, 제1 표면(A1)은 제2 표면(A2)에 인접한다. 실시예에서, 제1 표면(A1)은 제2 표면(A2)에 직교한다. 제2 방사 부분(164)은 캐리어(14)의 제1 표면(A1) 상에서 확장된다. 결합 부분(166)은 캐리어(14)의 제1 표면(A1) 및 제2 표면(A2) 상에서 확장한다.

도 2b는 다른 측에서 본 도 1의 안테나 디바이스(10)의 또 다른 사시도이다. 도 2b를 참조하면, 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)에 의해 공유되는 공유 부분(165)은 제3 표면(A3)(캐리어(14)의 하측 표면으로 간주될 수 있음) 상에서 확장한다. 제3 표면(A3)은 제2 표면(A2)에 인접한다. 실시예에서, 제3 표면(A3)은 제2 표면(A2)과 직교하고, 제1 표면(A1)에 대향한다. 공유 부분(165)은 방사 부분의 기능을 갖는다. 또한, 공유 부분(165)은 도 1의 접지선(184)과 물리적으로 접촉하며, 접지선(184)을 통해 기준 접지로서 접지면(18)에 연결된다. 결합 부분(166)은 캐리어(14)의 제2 표면(A2) 및 제3 표면(A3) 상에서 확장된다. 제3 표면(A3) 상에서 확장하는 결합 부분(166)의 일부는 트랜시버(7)로부터 전기 신호를 수신하기 위해, 도 1의 송신 라인(182)과 물리적으로 접촉한다.

또한, 요소(161) 및 요소(163)는 캐리어(14)의 제3 표면(A3) 상에 제공된다. 요소(161)가 제1 방사 부분(162)로부터 확장하여 제1 방사 부분(162)과 물리적으로 접촉하고 있지만, 요소(161)는 방사 부분의 기능을 갖지 않는다. 요소(161) 및 요소(163)는 안테나 디바이스(10)를 도 1에 기판(12)에 고정한다. 예를 들어, 요소(161) 및 요소(163)는 각각 맞물림 패드(188) 및 맞물림 패드(186)에 납땜 작업에 의해 부착된다.

도 2c는 또 다른 측에서 본 도 1의 안테나 디바이스(10)의 또 다른 사시도이다. 도 2c를 참조하면, 결합 부분(166)은 제1 표면(A1) 및 제4 표면(A4)(캐리어(14)의 후방 표면으로 간주될 수 있음) 상에서 확장하며, 제4 표면(A4)은 제1 표면(A1)에 인접한다. 실시예에서, 제4 표면(A4)은 제1 표면(A1)에 직교한다. 제2 방사 부분(164)은 제1 표면(A1) 및 제4 표면(A4) 상에서 확장한다.

제1 방사 부분(162)은 제1 표면(A1) 및 제4 표면(A4) 상에서 확장한다. 제4 표면(A4) 상에 위치된 제1 방사 부분(162)의 측방 에지(19)는 슬롯(22)을 정의한다. 슬롯(22)은 방사 신호의 저주파수 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정하고, 도 3에 상세히 도시될 것이다. 본 개시물의 실시예에서, 슬롯(22)의 형상은 직사각형이지만, 본 개시물은 이에 한정되지 않는다.

또한, 도 3은 전개된 후에, 도 1의 안테나 디바이스(10)의 패터닝된 도전층(16)을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 패터닝된 도전층(16)의 패턴을 명확하게 이해하기 위해, 캐리어(14)의 제1 표면(A1), 제2 표면(A2), 제3 표면(A3) 및 제4 표면(A4) 상에 위치된 패터닝된 도전층(16)은 동일 평면 상에 전개된다. 제3 표면(A3) 및 제4 표면(A4)이 2개의 서로 대향하는 표면로 도시되어 있지만, 실제로는 제3 표면(A3)은 제4 표면(A4)에 인접한다.

상술한 바와 같이, 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)가 공유하는 공유 부분(165)은 접지면(18)에 연결되어있다. 제1 방사 부분(162)을 통해 흐르는 전류 및 제2 방사 부분(165)을 통해 흐르는 전류는 공유 부분(165)을 통해 접지면(18)으로 흐를 것이다. 따라서, 공유 부분(165)은 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)을 정의한다. 분명히, 공유 부분(165)의 일측에 위치된 방사 부분은 제1 방사 부분(162)이며, 공유 부분(165)의 다른 측에 위치된 방사 부분은 제2 방사 부분(164)이다. 또한, 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)이 공유 부분(165)을 공유하고 있기 때문에, 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)는 함께 포함된다. 결합 부분(166)은 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164) 각각과 무관하다.

제1 방사 부분(162)은 길이(X1)를 갖는다. 제1 방사 부분(162)의 길이(X1)는 슬롯(22)의 내측 에지 길이와 결합 부분(166)에 가까운 제1 방사 부분(162) 측의 에지들의 길이들과의 합으로 간주될 수 있다. 제1 방사 부분(162)의 길이(X1)는 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정한다. 제1 방사 부분(162)의 길이(X1)는 저주파 공진점에 대응하는 파장의 1/4이다. 또한, 제1 방사 부분(162)의 길이(X1)는 제1 고주파 공진점에 대응하는 파장의 3/4이다. 제1 고주파 공진점은 저주파 공진점의 3배 주파수이다.

슬롯(22)은 폭(W) 및 길이(L)를 가지므로, 슬롯(22)의 내측 에지 길이는 2W+L이다. 저주파 공진점과 슬롯(22)의 내측 에지 길이 간에 관계는 다음의 식(1)로 표현될 수 있다.

식(1)

여기서, f1은 저주파 공진점, C는 진공에서 광의 전파 속도, S는 제1 방사 부분(162)의 길이(X1)이고, 슬롯(22)의 내측 에지 길이는 제1 방사(162)의 길이(X1) 부분이고, ε은 캐리어(14)의 유전 상수이다.

식(1)로부터 알 수 있는 바와 같이, 방사 신호의 저주파 공진점은 슬롯(22)의 내측 에지 길이의 함수이다. 슬롯(22)의 내측 에지 길이가 변경되었을 때, 방사 신호의 저주파 공진점도 변경된다. 따라서, 슬롯(22)의 길이(L) 및/또는 폭(W)을 조정함으로써 방사 신호의 저주파 공진점을 조정할 수 있다. 슬롯(22)의 내측 에지 길이가 길어질수록, 저주파 공진점의 얻어진 주파수는 낮아진다.

또한, 방사 신호의 제1 고주파 공진점과 슬롯(22)의 내측 에지 길이 간에 관계는 다음의 식(2)로 표현될 수 있다.

식(2)

여기서, f2는 제1 고주파 공진점을 나타낸다.

식(2)로부터 알 수 있는 바와 같이, 방사 신호의 제1 고주파 공진점은 슬롯(22)의 내측 에지 길이의 함수이다. 슬롯(22)의 내측 에지 길이가 변경되었을 때, 방사 신호의 제1 고주파 공진점도 변경된다. 따라서, 슬롯(22)의 길이(L) 및/또는 폭(W)을 조정함으로써 방사 신호의 제1 고주파 공진점을 조정할 수 있다. 슬롯(22)의 내측 에지 길이가 길어질수록, 제1 고주파 공진점의 얻어진 주파수는 낮아진다.

슬롯(22)은 결합 부분(166)에 가까운 제1 방사 부분(162)의 측방 에지(19)에 의해 정의되고 제1 방사 부분(16)의 길이(X1)는 결합 부분(166)에 가까운 측에 에지들의 길이들의 합이기 때문에, 제1 방사 부분(16)의 길이(X1)는 슬롯(22)의 내측 에지 길이를 포함한다.

또한, 실시예에서, 슬롯(22)은 제4 표면(A4) 상에 제공된다. 그러나, 본 개시물은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 표면(A1) 및 제2 표면(A2) 중 하나에 슬롯(22)이 제공될 수 있다.

제2 방사 부분(164)은 길이(X2)를 갖는다. 제2 방사 부분(164)의 길이(X2)는 결합 부분(166)에 가까운 제2 방사 부분(164)의 측방의 에지들의 길이들의 합으로 간주될 수 있다. 제2 방사 부분(164)의 길이(X2)는 방사 신호의 제2 고주파 공진점을 결정한다. 제2 방사 부분(164)의 길이(X2)는 제2 고주파 공진점에 대응하는 파장의 1/4이다. 따라서, 제2 방사 부분(164)의 길이(X2)를 조정함으로써 제2 고주파 공진점의 공진 주파수를 조정할 수 있다.

결합 부분(166)은 길이(L1)를 갖는다. 결합 부분(166)의 길이(L1)는, 결합 부분(166)이 안테나 디바이스(10)의 임피던스를 조정하고 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)로 에너지를 전달하기 위해서만 사용되도록 하고 방사 신호를 방사하는 방사 부분으로서 작용하지 않도록 하기 위해서, 동작 주파수(예를 들면, 저주파 공진점, 제1 고주파 공진점 또는 제2 고주파 공진점)에 대응하는 파장의 1/4보다 작게 설계된다. 본 개시물에서, 결합 부분(166)은 전기 신호를 방사 신호로 변환하기 위해서만 사용되는데, 즉 에너지에 대한 전달 요소로서 작용한다.

또한, 제1 방사 부분(162), 제2 방사 부분(164), 및 결합 부분(166)은 캐리어(14)의 4개의 표면(제1 표면(A1), 제2 표면(A2), 제3 표면(A3) 및 제4 표면(A4)) 상에서 확장하기 때문에, 안테나 디바이스(10)는 3차원화 되었다. 따라서, 안테나 디바이스(10)의 크기는 치수가 더욱 감소될 수 있다.

도 4a는 본 개시물의 일 실시예의 안테나 장비(1)의 개략도이다. 도 4a를 참조하면, 안테나 디바이스(10)는 안테나 장치(1)를 구성하기 위해 기판(12)에 고정된다. 안테나 디바이스(10)는 트랜시버(7)로부터 전기 신호를 수신하여 전기 신호를 방사 신호로 변환하여 방사 신호를 방출한다.

도 4b는 다른 측에서 본 도 4a의 영역(A)의 부분 확대도이다. 도 4b를 참조하면, 도 4b는 구조에서 안테나 디바이스(10)와 송신 라인(182)과 접지선(184) 간에 연결을 명확히 도시한다.

또한, 도 4c는 도 4a에 영역(A)의 다른 부분 확대도이다. 도 4c를 참조하면, 도 4c는 제1 방사 부분(162)의 측방 에지(19)에 의해 정의된 슬롯(22)의 패턴을 명확하게 도시한다.

도 5는 도 4a에 안테나 디바이스(10)의 등가 회로(5)의 회로도이다. 도 5를 참조하면, 등가 회로(5)는 전기 신호를 수신하는 입력단(Vin) 및 방사 신호를 출력하는 출력단(Vout)을 갖는다. 등가 회로(5)는 인덕터(L1), 인덕터(L2), 커패시터(C1), 커패시터(C2), 및 커패시터(C3)를 포함한다.

인덕터(L1)는 결합 부분(166) 자신의 등가 인덕터이다. 커패시터(C1)는 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)으로 구성되는 방사체 및 결합 부분(166)에 의해 정의되는 커패시터이다. 커패시터(C2)는 결합 부분(166) 및 접지면(18)에 의해 정의되는 커패시터이다. 커패시터(C3)는 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)으로 구성되는 방사체 및 접지면(18)에 의해 정의되는 커패시터이다. 인덕터(L2)는 접지선(184) 자신의 등가 인덕터이다.

인덕터(L1), 커패시터(C1) 및 커패시터(C2)는 모두 결합 부분(166)과 연관된다. 따라서, 결합 부분(166)의 형상 및 위치는 인덕터(L1), 커패시터(C1) 및 커패시터(C2)에 직접적으로 영향을 미친다. 인덕터(L1), 커패시터(C1) 및 커패시터(C2)는 결합 부분(166)의 형상 및 위치를 조정함으로써 조정되고, 안테나 디바이스(10)의 공진 주파수의 임피던스는 최적화될수 있다. 또한, 커패시터(C1), 커패시터(C2) 및 커패시터(C3)는 안테나 디바이스(10)의 임피던스를 결정한다.

또한, 안테나 디바이스(10)의 임피던스는 인덕터(L1)를 조정함으로써 조정될 수 있는데, 이는 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d에 실시예에서 상세히 도시되었다. 본 개시물에서, 결합 부분(166)의 길이(L1)는 안테나 디바이스(10)의 임피던스를 조정하기 위해서만 사용되며, 방사 신호의 주파수 공진점들을 결정하기 위해 사용되지 않는다. 결합 부분(166)의 길이(L1)는 주파수 공진점에 현저히 영향을 미치지 않는다. 따라서, 결합 부분(166)의 길이(L1)는 안테나 디바이스(10)에 의해 방출되는 방사 신호에 의해 요망되는 주파수에 의해 제한되지 않는다. 이에 따라, 안테나 디바이스(10)의 임피던스를 디버깅하는 것이 더 편리하다.

도 6은 도 4a에 안테나 디바이스(10)의 반사 손실을 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 수평축은 주파수이고 수직축은 데시벨(dB)이다. 곡선(V)은 저주파 공진점(60), 제1 고주파 공진점(62) 및 제2 고주파 공진점(64)을 갖는다. 저주파 공진점(60)은 LTE 표준에 의해 요구되는 약 698 MHz 내지 약 960 MHz의 저주파 범위를 정의한다. 제1 고주파 공진점(62) 및 제2 고주파 공진점(64)은 LTE 표준에 요구되는 약 1710MHz 내지 약 2690MHz의 고주파 범위를 정의한다.

또한, 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d는, 도 4a에 안테나 디바이스(10)의 스미스 임피던스 플롯이다. 도 7a를 참조하면, 곡선(S1)은 결합 부분(166)이 이의 원래의 길이에 있는 경우를 나타내고, 점(P1) 및 점(P2)은 각각 LTE 표준에 요구되는 698 MHz의 저주파수 및 960 MHz의 저주파수를 나타낸다. 도 7c를 참조하면, 곡선(S2)은 결합 부분(166)이 원래 길이에 대해 2 mm만큼 감소된 경우를 나타낸다. 곡선(S1)과 곡선(S2) 간에 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 방사 신호의 대역폭이 본질적으로 변화하지 않는 상황 하에서, 결합 부분(166)의 길이(L1)를 변경하는 것은 LTE 표준에 의해 요구되는 저 주파수에서 안테나 디바이스(10)의 임피던스를 현저히 변경할 것이다.

도 7b로 돌아가서, 곡선(S3)은 결합 부분(166)이 이의 원래의 길이에 있는 경우를 나타내고, 점(P3) 및 점(P4)는 각각 LTE 표준에 의해 요구되는 1710 MHz의 고주파수 및 2700 MHz의 고주파수를 나타낸다. 도 7d를 참조하면, 곡선(S4)은 결합 부분(166)이 원래 길이에 대해 2 mm만큼 감소된 경우를 나타낸다. 곡선(S3)과 곡선(S4) 간에 비교로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 방사 신호의 대역폭이 본질적으로 변화하지 않는 상황 하에서, 결합 부분(166)의 길이(L1)를 변화시키는 것은 LTE 표준에 의해 요구되는 고주파에서 안테나 디바이스(10)의 임피던스를 현저히 변경할 것이다. 따라서, 안테나 디바이스(10)의 임피던스와 송신 라인(182)의 임피던스가 임피던스에서 매칭될 수 있게 하기 위해서, 안테나 디바이스(10)의 임피던스는 결합 부분(166)의 길이(L1)를 조정함으로써 조정될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 결합 부분(166)의 길이(L1)를 변경하는 것은 반사 손실을 현저히 변경하지 않는다. 따라서, 결합 부분(166)의 길이를 조정함으로써 안테나 디바이스(10)의 임피던스가 조정될 때, 반사 손실에 미치는 바람직하지 않은 영향에 대해 걱정할 필요가 없다. 결합 부분(166)은 임피던스를 조정하기 위해서만 사용되기 때문에, 안테나 디바이스(10)의 설계가 간단해진다.

본 개시물에서, 안테나 디바이스(10)는 제1 방사 부분(162), 제2 방사 부분(164) 및 결합 부분(166)을 갖는다. 제1 방사 부분(162)은 원하는 주파수 대역에 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정한다. 제2 방사 부분(164)은 방사 신호의 원하는 제2 고주파 공진점을 결정한다. 결합 부분(166), 제1 방사 부분(162) 및 제2 방사 부분(164)에 의해 정의되는 커패시터로 수행되는 피드(용량성 커플링)는, 충분한 대역폭을 얻는데에 도움이 되고, 설계에서 안테나 디바이스(10)의 소형화 및 다중 주파수 대역의 목적을 실현한다.

또한, 본 개시물의 패턴화된 도전층(16)은 캐리어(14)의 표면 상에 제공된다. 캐리어(14)는 고 유전 상수(고 유전 상수는 예를 들어, 유전 상수가 8보다 큰 것을 지칭한다)를 갖는 세라믹 또는 플라스틱 재료로 만들어지며, 따라서 안테나 디바이스(10)의 크기가 더욱 감소된다.

또한, 저주파 공진점을 결정하는(즉, 하나의 슬롯(22)을 형성하는) 제1 방사 부분(162)의 패턴을 설계함으로써, 저주파 공진점의 다중 주파수 공진은 방사 신호에 의해 요망되는 범위 내 일 수 있고(저주파 공진 점의 제2 고조파는 원하는 주파수 범위 내에만 포함된다), 따라서 안테나 디바이스(10)의 동작 주파수 대역은 안테나 디바이스(10)의 크기가 증가되지 않는다는 전제하에서 넓어진다.

특허 CN102683829, CN104701609 및 CN103403962에서, 결합 피드 모드가 사용되지만, 이들 특허에 개시된 안테나 구조는 모두 결합 부분을 어떤 방사 부분으로서 취하는데, 즉 결합 부분은 방사 부분의 기능을 갖는다. 이에 따라, 안테나의 전반적인 성능을 최적화하는 것은 이익이 안 된다. 결합 부분의 길이가 조정될 때, 이 조정으로 인해 다른 방사 부분의 임피던스가 영향을 받을 것이기 때문에, 이들 간에 호환성은 상대적으로 어렵다. 따라서, 이들 특허에서 안테나 디바이스의 결함은 안테나 디바이스의 볼륨이 상대적으로 크고, 안테나 디바이스의 설계가 상대적으로 복잡하다는 것에 있다.

일부 실시예의 특징이 상기 내용에 요약되었고, 따라서 당업자는 본 개시물의 개시된 내용의 여러 측면들을 더 잘 이해할 수 있다. 본 개시물의 당업자라면, 본 개시물의 개시 내용이 다른 제조 접근법 또는 구성을 설계 또는 수정하고 이에 따라 본 개시물의 실시예의 동일 목적 및/또는 잇점을 실현하는데 용이하게 사용될 수 있다. 본 개시물의 당업자는 이러한 등가의 접근법 또는 구성이 본 개시물의 개시된 내용의 정신 및 범위를 벗어날 수 없고, 당업자는 본 개시물의 개시 내용의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경, 치환 및 대체를 할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

안테나 디바이스에 있어서,
캐리어;
상기 캐리어 상에 제공된 제1 방사 부분;
상기 캐리어 상에 제공되고 상기 제1 방사 부분과 전기적으로 연결하는 제2 방사 부분으로서, 제1 방사 부분 및 제2 방사 부분은 공유 부분을 공유하며, 상기 공유 부분은 접지면에 직접 연결되는 것인, 상기 제2 방사 부분; 및
상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분에 전기 신호를 전기적으로 결합하기 위해 상기 캐리어 상에 제공된 결합 부분으로서, 상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분은 상기 전기 신호를 상기 안테나 디바이스에 의해 방출되는 방사 신호로 변환하는 것인, 상기 결합 부분을 포함하고,
상기 캐리어는 상측 표면, 하측 표면, 전방 표면, 후방 표면, 좌측 표면 및 우측 표면을 가지며, 상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분은 방사체를 구성하며, 상기 방사체 및 상기 결합 부분은 적어도 각각 상기 하측 표면, 상기 전방 표면, 상기 상측 표면 및 상기 후방 표면 상에서 연속적으로 확장하는,
안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 공유 부분은 물리적으로 접지선과 접촉하고, 상기 접지선은 상기 접지면과 전기적으로 연결되는, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 결합 부분은 상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분과 절연된, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 결합 부분은 상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분과는 무관한, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 결합 부분의 길이는, 상기 결합 부분이 안테나 디바이스의 임피던스를 조정하기 위해서만 사용되고 상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분으로 에너지를 전달할 수 있게 하지만 상기 방사 신호를 방사하는 방사 부분으로서 작용하지 않게 하기 위해서, 상기 방사 신호의 동작 주파수에 대응하는 파장의 1/4보다 작은, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 방사 부분의 길이는 상기 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정하고, 상기 제2 방사 부분의 길이는 방사 신호의 제2 고주파 공진점을 결정하는, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 방사 부분, 상기 제2 방사 부분 및 상기 결합 부분 모두는 직사각형 패턴들이고 상기 캐리어 상에 제공되는, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 방사 부분 및 상기 제2 방사 부분은 방사체를 구성하고, 상기 방사체 및 상기 결합 부분은 제1 커패시터를 정의하고, 상기 결합 부분 및 기준 접지는 제2 커패시터를 정의하고, 상기 방사체 및 상기 기준 접지는 제3 커패시터를 정의하고, 상기 제1 커패시터, 상기 제2 커패시터 및 상기 제3 커패시터는 방사 신호의 주파수 대역폭을 결정하는, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 방사 부분은 측방 에지를 가지며, 상기 측방 에지는 슬롯을 정의하고, 상기 슬롯의 내측 에지 길이는 상기 제1 방사 부분의 길이의 일부인, 안테나 디바이스.
청구항 9에 있어서, 상기 슬롯의 내측 에지 길이는 방사 신호의 저주파 공진점 및 제1 고주파 공진점을 결정하는, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 캐리어의 재료는 세라믹인, 안테나 디바이스.
청구항 11에 있어서, 상기 제1 방사 부분, 상기 제2 방사 부분 및 상기 결합 부분을 정의하는 패터닝된 도전층은 은 소성 방법에 의해 상기 세라믹 상에 형성되는, 안테나 디바이스.
청구항 1에 있어서, 상기 캐리어의 재료는 플라스틱인, 안테나 디바이스.
청구항 13에 있어서, 상기 제1 방사 부분, 상기 제2 방사 부분 및 상기 결합 부분을 정의하는 패터닝된 도전층은 레이저 다이렉트 구조 방법과 조합하여 고 유전 상수를 갖는 플라스틱을 사용함으로써 상기 플라스틱 상에 형성되는, 안테나 디바이스.
청구항 1 내지 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어는 직육면체인, 안테나 디바이스.
삭제
청구항 9에 있어서, 상기 안테나 디바이스에 의해 방출되는 방사 신호의 저주파 공진점은 상기 슬롯의 상기 내측 에지 길이의 함수이며, 상기 방사 신호의 제1 고주파 공진점은 상기 슬롯의 상기 내측 에지 길이의 함수인, 안테나 디바이스.
청구항 17에 있어서, 상기 방사 신호의 저주파 공진점과 상기 슬롯과의 관계는 다음처럼 표현되며;

여기서, f1은 저주파 공진점을 나타내며, C는 진공에서 광의 전파 속도를 나타내며, S는 상기 제1 방사 부분의 길이를 나타내고, 상기 슬롯의 상기 내측 에지 길이는 상기 제1 방사 부분의 길이의 일부이고, ε은 상기 캐리어의 유전 상수인, 안테나 디바이스.
청구항 17에 있어서, 상기 방사 신호의 상기 제1 고주파 공진점과 상기 슬롯과의 관계는 다음처럼 표현되며;

여기서, f2는 제2 고주파 공진점을 나타내고, C는 진공에서 광의 전파 속도를 나타내며, S는 상기 제1 방사 부분의 길이를 나타내고, 상기 슬롯의 상기 내측 에지 길이는 상기 제1 방사 부분의 길이의 일부이고, ε은 상기 캐리어의 유전 상수인, 안테나 디바이스.