KR102002060B1 - 안테나 및 방사 필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나 및 방사 필터에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 기판, 기판 상에 형성되어, 전자기 신호를 방사하는 방사체, 방사체에 연결된 급전부, 및 기판 상에 형성된 복수의 방사 필터 셀로 이루어져, 방사체에 의해 야기되는 표면파를 필터링하는 방사 필터를 포함하고, 복수의 방사 필터 셀 각각은 인접한 방사 필터 셀과 전기적으로 연결되어 인덕터를 형성하는 인덕터 패턴부, 및 인접한 방사 필터 셀과 이격되어 커패시터를 형성하는 커패시터 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나 및 방사 필터{ANTENNA AND EMISSION FILTER}
본 발명은 안테나 및 방사 필터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 표면파를 감소시키는 안테나 및 방사 필터에 관한 것이다.
안테나를 개발함에 있어서 최대의 이슈는 사이드 로브(Side lobe)를 감소시켜 메인 로브(Main lobe)를 최대화하는 것이고, 이는 곧 안테나의 성능에 관한 문제이다. 특히, 배열 안테나의 에지(Edge) 측에 발생하는 표면파는 사이드 로브와 같은 작용을 하여 안테나의 성능을 저하시키게 된다.
이를 위해, 종래에는 Amplitude tapering 기법을 사용하였다. 이는 배열 안테나의 급전 신호에 대한 진폭을 조절함으로써 메인 로브를 증가시키는 기법이다. 그러나, 이러한 방법은 안테나와 연결된 RF 칩의 PA(Power Amplifier) 및 LNA(Low Noise Amplifier)에 대한 이득(Gain) 제어를 필요로 한다. 따라서, 전력 소모가 증가한다는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 배열 안테나의 각 안테나 엘리먼트(element) 사이의 간격을 조절함으로써 메인 로브를 증가시키는 방법도 사용하였다. 그러나, 각 안테나 엘리먼트 사이의 간격을 적절하게 조절하기가 매우 어려운 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 각 안테나 엘리먼트 사이의 간격이 증가하면 메인 로브와 사이드 로브의 구별이 모호해지는 엘리어싱(Aliasing)이 발생하고, 각 안테나 엘리먼트 사이의 간격이 감소하면 이웃하는 안테나 간의 간섭이 발생하게 되는 커플링(Coupling)이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
미국 특허출원공개공보 US2003/0048234호(공개일: 2003.03.13.), 인용발명 2: 미국 특허출원공개공보 US2009/0015499호(공개일: 2009.01.15.) , 인용발명 3: 미국 특허출원공개공보 US2003/0071763호(공개일: 2003.04.17.)
본 발명의 목적은 표면파를 감소시키는 안테나 및 방사 필터를 제공하기 위함이다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 기판, 기판 상에 형성되어, 전자기 신호를 방사하는 방사체, 방사체에 연결된 급전부, 및 기판 상에 형성된 복수의 방사 필터 셀로 이루어져, 방사체에 의해 야기되는 표면파를 필터링하는 방사 필터를 포함하고, 복수의 방사 필터 셀 각각은 인접한 방사 필터 셀과 전기적으로 연결되어 인덕터를 형성하는 인덕터 패턴부, 및 인접한 방사 필터 셀과 이격되어 커패시터를 형성하는 커패시터 패턴부를 포함한다.
또한, 복수의 방사 필터 셀은 기판 표면상에 형성된 서로 동일한 형상의 전도성 패턴으로 이루어질 수 있다.
또한, 방사체는 기판상에 형성된 복수의 방사체 셀로 구성되며, 복수의 방사 필터 셀 중 적어도 하나의 방사 필터 셀은 복수의 방사체 셀 사이에 배치될 수 있다.
또한, 방사체는 기판에 형성된 비아(Via) 홀 내에 형성될 수 있다.
또한, 기판은 복수 개로 형성되어 상하로 적층되고, 방사체는 복수의 방사체 셀을 포함하며, 안테나는 복수 개의 기판 사이에 형성되는 유전체, 유전체 내에 형성된 비아 홀, 및 비아 홀 내에 형성되어, 유전체의 상측에 위치한 상부 방사체 셀 및 유전체의 하측에 위치한 하부 방사체 셀을 전기적으로 연결하는 피딩 라인(Feeding line)을 더 포함할 수 있다.
또한, 기판은 복수 개로 형성되어 상하로 적층되고, 방사체는 복수의 방사체 셀을 포함하며, 안테나는 복수 개의 기판 사이에 형성되는 유전체를 더 포함할 수 있다.
또한, 복수의 방사 필터 셀 각각은 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터는 기판, 기판상에 형성된 전도성 패턴으로 구성되어, 방사체로부터 야기되는 표면파를 필터링하는 복수의 방사 필터 셀을 포함하며, 복수의 방사 필터 셀 각각은 인접 방사 필터 셀과 전기적으로 연결되어 인덕터를 형성하는 인덕터 패턴부, 및 인접 방사 필터 셀과 이격되어 커패시터를 형성하는 커패시터 패턴부를 포함한다.
또한, 복수의 방사 필터 셀은 기판 표면상에 형성된 서로 동일한 형상의 전도성 패턴으로 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 방사 필터 셀 각각은 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 및 방사 필터에 의하면, 표면파가 감소되므로 안테나의 성능이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터의 평면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사 필터의 평면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사 필터의 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터 셀의 등가 회로도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사 필터의 평면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나의 단면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나의 단면도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터의 특성 그래프.
도 14는 종래의 안테나의 단면도 및 그에 따른 방사 패턴도.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 단면도 및 그에 따른 방사 패턴도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나(100)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(100)는 기판(110), 방사체, 급전부(미도시), 및 방사 필터를 포함한다.
기판(110) 상에는 방사체 및 방사 필터가 배치될 수 있고, 방사 필터가 배치된 기판(110)의 반대의 면에는 급전부(미도시)가 배치될 수 있다. 기판(110) 상에 배치되는 방사체는 전도성 물질이므로, 기판(110)은 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.
급전부(미도시)는 방사체에 대해 전자기 에너지를 공급한다. 이 경우, 급전부(미도시)는 피딩 라인(Feeding line)을 통해 방사체에 대하여 전자기 에너지를 공급할 수 있다. 이러한 피딩 라인의 구체적인 설명에 대해서는 후술하기로 한다. 급전부(미도시)는 기판(110)을 중심으로 방사체와 반대편의 기판(110)에 배치될 수 있고, 기판(110)의 측면에 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 방사체와 급전부(미도시)를 연결하는 피딩 라인은 기판(110)에 형성되고, 급전부(미도시)는 기판(110) 이외의 다른 부분에 배치될 수도 있다.
방사체는 기판(110) 상에 형성되어, 전자기 신호를 방사한다. 방사체는 기판(110)을 중심으로 방사체와 반대편에 배치된 급전부(미도시)와 연결된다. 급전부(미도시)는 방사체에 대해 전자기 에너지를 공급하고, 전자기 에너지를 공급받은 방사체는 전자기파의 형태로 전자기 신호를 방사할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방사체는 기판(110) 상에 형성된 복수 개의 방사체 셀(120)로 구성될 수 있으며, 복수 개의 방사체 셀(120)은 방사하고자 하는 방사 패턴에 따라 다양하게 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 따라서, 방사체는 복수 개의 방사체 셀(120)이 배치된 패턴에 따라 다양한 실시예가 도출될 수 있다.
방사 필터는 기판(110) 상에 배치되며, 방사체가 배치된 면과 동일한 면에 배치될 수 있다. 이러한 방사 필터는 기판(110) 상에 형성된 복수 개의 방사 필터 셀(130)로 이루어질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에는 복수 개의 방사 필터 셀(130) 배치될 수 있고, 복수 개의 방사 필터 셀(130)은 방사체 셀(120) 주위에 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 방사 필터 셀(130) 중 적어도 하나의 방사 필터 셀(130)은 복수 개의 방사체 셀(120) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 하나의 방사체 셀(120)의 주위에는 복수 개의 방사 필터 셀(130)이 배치될 수 있으며, 바람직하게는 하나의 방사체 셀(120)에 대한 평면 상의 4방향의 인접 부위에 방사체 셀(120)이 배치될 수 있다. 경우에 따라서는 복수 개의 방사 필터 셀(130) 사이에는 방사체 셀(120) 또는 방사 필터 셀(130)이 배치되지 않을 수도 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 방사 필터 셀(130) 각각은 기판(110) 표면 상에 형성된 서로 동일한 형상의 전도성 패턴으로 이루어질 수 있으며, 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부를 포함할 수 있다. 즉, 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부는 비전도성 기판(110) 상에 전도성 물질로 패터닝(Patterning)되어 형성되는 것일 수 있다. 따라서, 하나의 방사 필터 셀(130)은 비전도성 기판(110)의 상면에 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부를 포함하는 하나의 전도성 패턴이 형성된 것일 수 있다. 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부의 구체적인 설명에 대해서는 후술하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 안테나(1000)는 적어도 하나의 모노폴(Monopole) 안테나(1020)를 포함한다. 즉, 기판(1010) 상에 적어도 하나의 모노폴 안테나(1020)가 배치될 수 있고, 배치된 모노폴 안테나(1020)의 주위에는 복수 개의 방사 필터 셀(1030)들이 인접하여 배치될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 모노폴 안테나(1020)는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(1010)과 평행한 방향으로 배치될 수 있고, 기판(1010)과 수직인 방향으로 배치될 수도 있다.
이러한 방사 필터는 방사체에 의해 야기되는 표면파를 필터링할 수 있다. 여기서, 표면파라 함은 안테나가 방사하는 사이드 로브일 수 있으며, 표면파를 필터링함은 안테나가 방사하는 사이드 로브를 감소 또는 제거함으로써 안테나의 성능을 향상시킴을 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터의 평면도이다. 이하에서는 전술한 설명과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터는 기판(110-1, 110-2) 및 복수 개의 방사 필터 셀을 포함한다. 도 3에는 제1 방사 필터 셀(130-1) 및 제2 방사 필터 셀(130-2)만을 도시하였으나, 제1 방사 필터 셀(130-1) 및 제2 방사 필터 셀(130-2)과 인접하여 복수 개의 방사 필터 셀이 배치될 수 있다. 이 경우, 복수 개의 방사 필터 셀은 동일한 형상의 전도성 패턴으로 이루어질 수 있다.
도 3에는 제1 방사 필터 셀(130-1) 및 제2 방사 필터 셀(130-2)을 도시하였다. 제1 방사 필터 셀(130-1)과 제2 방사 필터 셀(130-2)은 동일한 형상으로 이루어지므로, 각 방사 필터 셀에 대하여 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제1 방사 필터 셀(130-1)은 사각형의 형상이며, 비전도성 기판(110-1, 110-2) 상에 전도성 패턴으로 구성될 수 있다. 제1 방사 필터 셀(130-1)의 일측에는 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부가 형성된다. 또한, 제1 방사 필터 셀(130-1)의 전도성 패턴은 가로축 방향 및 세로축 방향에 대하여 대칭일 수 있다. 따라서, 제1 방사 필터 셀(130-1)의 4측변에는 각각 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부가 형성될 수 있다.
인덕터 패턴부는 인접한 방사 필터 셀의 전도성 패턴과 전기적으로 연결됨으로써 인덕턴스를 형성하여 인덕터의 역할을 한다. 도 3을 참조하면, 제1 방사 필터 셀(130-1)의 우측 변에는 제1-1 인덕터 패턴부(131-1) 및 제1-2 인덕터 패턴부(133-1)가 형성되고, 제2 방사 필터 셀(130-2)의 좌측 변에는 제2-1 인덕터 패턴부(131-2) 및 제2-2 인덕터 패턴부(133-2)가 형성된다. 제1 방사 필터 셀(130-1)과 제2 방사 필터 셀(130-2)은 서로 인접하므로, 제1-1 인덕터 패턴부(131-1)와 제2-1 인덕터 패턴부(131-2), 제1-2 인덕터 패턴부(133-1)와 제2-2 인덕터 패턴부(133-2)는 서로 전기적으로 연결된다. 따라서, 전기적으로 연결된 제1-1 인덕터 패턴부(131-1)와 제2-1 인덕터 패턴부(131-2)에 의해 제1 인덕턴스가 형성되고, 전기적으로 연결된 제1-2 인덕터 패턴부(133-1)와 제2-2 인덕터 패턴부(133-2)에 의해 제2 인덕턴스가 형성된다. 이 경우, 인덕터 패턴부의 길이 및/또는 폭을 조절함으로써 인덕턴스를 설정할 수 있다.
커패시터 패턴부는 인접한 방사 필터 셀의 전도성 패턴과 전기적으로 이격됨으로써 커패시턴스를 형성하여 커패시터의 역할을 한다. 도 3을 참조하면, 제1 방사 필터 셀(130-1)의 우측 변에는 제1 커패시터 패턴부(132-1)가 형성되고, 제2 방사 필터 셀(130-2)의 좌측 변에는 제2 커패시터 패턴부(132-2)가 형성된다. 제1 방사 필터 셀(130-1)과 제2 방사 필터 셀(130-2)은 서로 인접하지만, 제1 커패시터 패턴부(132-1)와 제2 커패시터 패턴부(132-2)는 서로 전기적으로 이격된다. 따라서, 전기적으로 이격된 제1 커패시터 패턴부(132-1)와 제2 커패시터 패턴부(132-2)에 의해 커패시턴스가 형성된다. 이 경우, 커패시터 패턴부의 길이 및/또는 폭을 조절함으로써 커패시턴스를 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사 필터의 평면도이다. 이하에서는 도 3에서 설명한 부분과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4에는 제1 방사 필터 셀(230-1) 및 제2 방사 필터 셀(230-2)을 도시하였으며, 제1 방사 필터 셀(230-1)과 제2 방사 필터 셀(230-2)은 동일한 형상으로 이루어진다.
도 4를 참조하면, 제1 방사 필터 셀(230-1)의 우측 변에는 제1-1 인덕터 패턴부(231-1) 및 제1-2 인덕터 패턴부(233-1)가 형성되고, 제2 방사 필터 셀(230-2)의 좌측 변에는 제2-1 인덕터 패턴부(231-2) 및 제2-2 인덕터 패턴부(233-2)가 형성된다. 제1 방사 필터 셀(230-1)과 제2 방사 필터 셀(230-2)은 서로 인접하므로, 제1-1 인덕터 패턴부(231-1)와 제2-1 인덕터 패턴부(231-2), 제1-2 인덕터 패턴부(233-1)와 제2-2 인덕터 패턴부(233-2)는 서로 전기적으로 연결된다. 따라서, 전기적으로 연결된 제1-1 인덕터 패턴부(231-1)와 제2-1 인덕터 패턴부(231-2)에 의해 제1 인덕턴스가 형성되고, 전기적으로 연결된 제1-2 인덕터 패턴부(233-1)와 제2-2 인덕터 패턴부(233-2)에 의해 제2 인덕턴스가 형성된다.
또한, 제1 방사 필터 셀(230-1)의 우측 변에는 제1-1 커패시터 패턴부(232-1) 및 제1-2 커패시터 패턴부(234-1)가 형성되고, 제2 방사 필터 셀(230-2)의 좌측 변에는 제2-1 커패시터 패턴부(232-2) 및 제2-2 커패시터 패턴부(234-2)가 형성된다. 제1 방사 필터 셀(230-1)과 제2 방사 필터 셀(230-2)은 서로 인접하지만, 제1-1 커패시터 패턴부(232-1)와 제2-1 커패시터 패턴부(232-2), 제1-2 커패시터 패턴부(234-1)와 제2-2 커패시터 패턴부(234-2)는 서로 전기적으로 이격된다. 따라서, 전기적으로 이격된 제1-1 커패시터 패턴부(232-1)와 제2-1 커패시터 패턴부(232-2)에 의해 제1 커패시턴스가 형성되고, 전기적으로 이격된 제1-2 커패시터 패턴부(234-1)와 제2-2 커패시터 패턴부(234-2)에 의해 제2 커패시턴스가 형성된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사 필터의 평면도이다.
도 5에는 제1 방사 필터 셀(330-1) 및 제2 방사 필터 셀(330-2)을 도시하였으며, 제1 방사 필터 셀(330-1)과 제2 방사 필터 셀(330-2)은 동일한 형상으로 이루어진다.
도 5를 참조하면, 제1 방사 필터 셀(330-1)의 우측 변에는 제1-1 인덕터 패턴부(331-1) 및 제1-2 인덕터 패턴부(333-1)가 형성되고, 제2 방사 필터 셀(330-2)의 좌측 변에는 제2-1 인덕터 패턴부(331-2) 및 제2-2 인덕터 패턴부(333-2)가 형성된다. 따라서, 전기적으로 연결된 제1-1 인덕터 패턴부(331-1)와 제2-1 인덕터 패턴부(331-2)에 의해 제1 인덕턴스가 형성되고, 전기적으로 연결된 제1-2 인덕터 패턴부(333-1)와 제2-2 인덕터 패턴부(333-2)에 의해 제2 인덕턴스가 형성된다.
또한, 제1 방사 필터 셀(330-1)의 우측 변에는 제1-1 커패시터 패턴부(332-1) 및 제1-2 커패시터 패턴부(334-1)가 형성되고, 제2 방사 필터 셀(330-2)의 좌측 변에는 제2-1 커패시터 패턴부(332-2) 및 제2-2 커패시터 패턴부(334-2)가 형성된다. 여기서, 커패시터 패턴부는 방사 필터 셀 내부의 코너(Corner)측에 형성되어, 인접한 커패시터 패턴부와 전기적으로 이격될 수 있다. 따라서, 전기적으로 이격된 제1-1 커패시터 패턴부(332-1)와 제2-1 커패시터 패턴부(332-2)에 의해 제1 커패시턴스가 형성되고, 전기적으로 이격된 제1-2 커패시터 패턴부(334-1)와 제2-2 커패시터 패턴부(334-2)에 의해 제2 커패시턴스가 형성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터 셀의 등가 회로도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 인접한 방사 필터 셀 사이에는 적어도 하나 이상의 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부를 포함한다. 이러한 인덕터 패턴부 및 커패시터 패턴부는 도 6에 도시된 바와 같이 병렬 연결된 커패시터(C)와 직렬 연결된 인덕터(L1, L2)의 등가 회로로 표현할 수 있다. 도 6에 도시된 등가 회로도를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터 셀은 인덕터와 커패시터가 결합된 BSF(Band Stop Filter)로 구현된다. BSF는 특정 주파수에서 신호의 전달을 차단하는 필터이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터 셀은 특정 주파수에서 신호의 전달을 차단하는 BSF의 역할을 한다. 즉, 방사 필터 셀은 방사체로부터 야기되는 표면파를 필터링할 수 있다.
방사체 셀을 통하여 방사되는 전자기 신호는 방사체 셀이 형성된 기판의 에지(Edge) 측으로 누설될 수 있다. 이러한 전자기 신호의 누설은 표면파를 야기하게 되어 방사체 셀의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 방사체 셀의 주위에 방사 필터 셀을 배치하면 방사체 셀을 통하여 방사되는 전자기 신호는 BSF의 역할을 하는 방사 필터 셀에 의해 전자기 신호의 누설을 방지하게 되므로, 사이드 로브의 생성이 최소화되어 안테나의 성능이 향상될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사 필터의 평면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사 필터 셀 각각은 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상일 수 있다.
도 7에서는 원형인 방사 필터 셀, 도 8에서는 타원형인 방사 필터 셀, 도 9에서는 삼각형인 방사 필터 셀을 각각 도시하였으며, 이 외에도 다양한 형상에 따른 방사 필터 셀을 구현할 수 있음은 물론이다. 도 7 내지 도 9에 관하여는 도 3 내지 도 5에서 설명한 바와 중복되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(700)의 단면도이다. 이하에서는 전술한 설명과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(700)는 기판(710), 방사체, 급전부(760), 유전체(750), 및 방사 필터를 포함한다.
기판(710) 상에는 방사체 및 방사 필터가 배치된다. 방사체는 적어도 하나 이상의 방사체 셀(720)을 포함하고, 방사 필터는 복수 개의 방사 필터 셀(730)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 복수 개의 방사 필터 셀(730) 사이에 방사체 셀(720) 또는 방사 필터 셀(730)이 배치될 수 있고, 경우에 따라서는 복수 개의 방사 필터 셀(730) 사이에 방사체 셀(720) 또는 방사 필터 셀(730)이 배치되지 않을 수도 있다.
유전체(750)는 소정의 유전율을 가지고, 기판(710)의 하부 및 급전부(760)의 상부 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상면에 적어도 하나 이상의 방사체 셀(720) 및 복수 개의 방사 필터 셀(730)이 배치된 기판(710)의 하면에는 유전체(750)가 배치되고, 유전체(750)의 하면에는 급전부(760)가 연결될 수 있다.
이 경우, 기판(710) 및 유전체(750)에 비아 홀(Via hole)이 형성될 수 있다. 특히, 기판(710) 및 유전체(750)는 방사체 셀(720)이 배치되는 영역 및 방사 필터 셀(730)이 배치되는 영역으로 구분할 수 있고, 방사체 셀(720)이 배치된 영역 내에서 기판(710) 및 유전체(750) 내에 비아 홀이 형성될 수 있다. 즉, 방사체 셀(720)이 배치된 영역 내에서 기판(710) 및 유전체(750)의 수직 방향에 대하여 비아 홀이 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 비아 홀 내에는 전도성 물질로 채워질 수 있는데, 비아 홀 내에 채워진 전도성 물질은 급전부(760)와 방사체 셀(720)을 전기적으로 연결할 수 있다. 비아 홀 내에 채워진 전도성 물질을 피딩 라인(Feeding line)이라 하며, 피딩 라인(740)은 급전부(760)에서 출력한 전자기 에너지를 방사체로 전달하는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 피딩 라인(740)은 급전부(760)로부터 출력되는 전자기 에너지를 방사체 셀(720)로 전달하고, 피딩 라인(740)으로부터 전자기 에너지를 전달받은 각각의 방사체 셀(720)은 전자기 신호를 방사할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수 개의 방사체 셀(720) 사이에는 방사 필터 셀(730)이 배치되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 일부의 방사체 셀(720) 사이에는 필요에 의해 방사 필터 셀(730)이 포함되지 않을 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나(800)는 제1 안테나(800-1), 제2 안테나(800-2), 및 급전부(860)를 포함할 수 있다.
급전부(860)는 제2 안테나(800-2)의 하면에 배치된다. 제1 안테나(800-1) 및 제2 안테나(800-2)는 상하로 적층되며, 이 경우, 제1 안테나(800-1)와 제2 안테나(800-2)는 동일한 구조일 수 있다. 즉, 동일한 구조인 제1 안테나(800-1) 및 제2 안테나(800-2)가 각각 상층부 및 하층부에 배치되고, 제1 안테나(800-1)에 포함된 제1 피딩 라인(840-1)들은 제2 안테나(800-2)에 포함된 제2 방사체 셀(820-2)들에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 급전부(860)에서 출력한 전자기 에너지는 제2 피딩 라인(840-2), 제2 방사체 셀(820-2), 제1 피딩 라인(840-1), 및 제1 방사체 셀(820-1)로 순차적으로 전달될 수 있다.
한편, 제1 안테나(800-1)의 제1 방사체 셀(820-1)과 제2 안테나(800-2)의 제2 방사체 셀(820-2)은 서로 동일한 구조로 패터닝되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 방사체 셀(820-1)은 원형이고, 제2 방사체 셀(820-2)은 다각형의 형상일 수 있다.
또한, 제1 방사체 셀(820-1)과 제2 방사체 셀(820-2)은 서로 동일한 위치에서 패터닝되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 뿐만 아니라, 제1 방사 필터 셀(830-1)과 제2 방사 필터 셀(830-2)은 서로 동일한 위치에서 패터닝되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 11에서는 제1 안테나(800-1)의 하면에 제1 유전체(850-1)가 형성된 경우를 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 안테나(800-2)는 제2 기판(810-2) 및 제2 유전체(850-2)를 포함할 수 있고, 제1 안테나(800-1)는 제1 기판(810-1)만을 포함할 수도 있다.
또한, 도 11에서는 제1 안테나(800-1) 및 제2 안테나(800-2)가 적층된 경우만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 의한 안테나는 2이상의 안테나가 적층되어 형성된 것일 수 있다.
그 밖의 설명에 관하여는 도 10의 설명과 동일하므로, 생략하기로 한다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 12를 참조하면, 제2 안테나(900-2)에 포함된 제2 기판(910-2) 및 제2 유전체(950-2)에는 제2 피딩 라인(940-2)이 형성될 수 있고, 제1 안테나(900-1)에 포함된 제1 기판(910-1) 및 제1 유전체(950-1)에는 피딩 라인이 형성되지 않을 수도 있다. 도 12에 의하면, 급전부(960)에서 출력한 전자기 에너지는 제2 피딩 라인(940-2), 제2 방사체 셀(920-2)로 전달된다. 이 경우, 제2 방사체 셀(920-2)로 전달된 전자기 에너지는 피딩 라인을 통해 제1 방사체 셀(920-1)로 전달되는 것이 아니라, 전자기 에너지의 방사에 의해 제1 방사체 셀(920-1)로 전달될 수 있다.
한편, 도 12에서는 제1 안테나(900-1)의 제1 기판(910-1) 및 제1 유전체(950-1)에 피딩 라인이 형성되지 않은 경우만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 기판(910-1) 및 제1 유전체(950-1) 중 어느 하나에만 피딩 라인이 형성될 수 있다. 또한, 복수의 방사체 셀 중 일부에 해당하는 영역에 대해서만 피딩 라인이 형성될 수도 있다.
그 밖의 설명에 대해서는 도 10 내지 도 11에 관한 설명과 동일하므로, 생략하기로 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 필터의 특성 그래프이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사 필터는 대역 저지 필터(Band Stop Filter)의 역할을 함은 이미 도 6에 대한 설명에서 본 바와 같다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사 필터 셀은 방사체 셀이 방사하는 신호를 특정 주파수에서 차단하는 대역 저지 필터의 역할을 할 수 있다. 따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 방사 필터 셀은 특정 주파수에 대한 대역폭 내에 포함된 주파수가 기판의 에지 측으로 누설되는 것을 차단하는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 방사체 셀의 주위에 방사 필터 셀을 배치하면 방사체 셀을 통하여 방사되는 전자기 신호는 BSF의 역할을 하는 방사 필터 셀에 의해 전자기 신호의 누설을 방지하게 된다. 이로 인해, 사이드 로브의 생성이 최소화되어 안테나의 성능이 향상될 수 있다.
도 14는 종래의 안테나의 단면도 및 그에 따른 방사 패턴도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 단면도 및 그에 따른 방사 패턴도이다.
종래 기술에 의하면, 도 14에 도시된 바와 같이 안테나로부터 방사되는 전자기 신호의 일부는 기판(10)의 에지 측으로 누설되어 표면파가 형성된다. 그러나, 도 15에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에 의하면 기판(110)의 에지 측으로 누설되는 전자기 신호가 최소화될 수 있고, 바람직하게는 기판(110)의 에지 측으로 누설되는 전자기 신호는 영(Zero)일 수 있다. 즉, 사이드 로브의 발생이 최소화되므로, 메인 로브의 발생이 최대화될 수 있다. 따라서, 안테나의 성능은 향상될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100, 700, 800, 900, 1000 : 안테나
10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010 : 기판
120, 720, 820, 920 : 방사체 셀
20, 1020 : 방사체
130, 230, 330, 730, 830, 930, 1030 : 방사 필터 셀
740, 840, 940 : 피딩 라인(Feeding line)
750, 850, 950 : 유전체
60, 160, 760, 860, 960 : 급전부
131, 133, 231, 233, 331, 333, 431, 531, 631 : 인덕터 패턴부
132, 232, 234, 332, 334, 432, 532, 632 : 커패시터 패턴부

Claims (19)

  1. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 기판;
    상기 기판의 제1 표면상에 형성되어, 전자기 신호를 방사하는 방사체;
    상기 방사체에 연결된 급전부; 및
    상기 기판의 제1 표면상에 형성된 복수의 방사 필터 셀로 구성되어, 상기 방사체에 의해 야기되는 표면파를 필터링하는 방사 필터;를 포함하고,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은,
    상기 기판의 제1 표면상의 인접한 방사 필터 셀과 전기적으로 연결되어 인덕터를 형성하는 인덕터 패턴부 및 상기 기판의 제1 표면상의 상기 인접한 방사 필터 셀과 이격되어 커패시터를 형성하는 커패시터 패턴부를 포함하고,
    상기 방사체, 상기 방사 필터, 상기 인덕터 패턴부 및 상기 커패시터 패턴부는 상기 기판의 제1 표면에 형성된, 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사 필터 셀은 상기 기판의 제1 표면상에 형성된 서로 동일한 형상의 전도성 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사체는 상기 기판의 제1 표면상에 형성된 복수의 방사체 셀로 구성되며,
    상기 복수의 방사 필터 셀 중 적어도 하나의 방사 필터 셀은 상기 복수의 방사체 셀 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방사체는 상기 기판에 형성된 비아(Via) 홀 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 복수 개로 형성되어 상하로 적층되고,
    상기 방사체는 복수의 방사체 셀을 포함하며,
    상기 안테나는
    상기 복수 개의 기판 사이에 형성되는 유전체;
    상기 유전체 내에 형성된 비아 홀; 및
    상기 비아 홀 내에 형성되어, 상기 유전체의 상측에 위치한 상부 방사체 셀 및 상기 유전체의 하측에 위치한 하부 방사체 셀을 전기적으로 연결하는 피딩 라인(Feeding line);을 더 포함하는 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 복수 개로 형성되어 상하로 적층되고,
    상기 방사체는 복수의 방사체 셀을 포함하며,
    상기 안테나는 상기 복수 개의 기판 사이에 형성되는 유전체를 더 포함하는 안테나.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 기판;
    상기 기판의 제1 표면상에 형성된 전도성 패턴으로 구성되어, 상기 기판의 제1 표면상의 방사체로부터 야기되는 표면파를 필터링하는 복수의 방사 필터 셀;을 포함하며,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은
    상기 기판의 제1 표면상의 인접 방사 필터 셀과 전기적으로 연결되어 인덕터를 형성하는 인덕터 패턴부; 및
    상기 기판의 제1 표면상의 상기 인접 방사 필터 셀과 이격되어 커패시터를 형성하는 커패시터 패턴부;를 포함하고,
    상기 방사체, 상기 방사 필터, 상기 인덕터 패턴부 및 상기 커패시터 패턴부는 상기 기판의 제1 표면에 형성된, 방사 필터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 방사 필터 셀은 상기 기판의 제1 표면상에 형성된 서로 동일한 형상의 전도성 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사 필터.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 방사 필터.

  11. 기판;
    전자기 신호를 방사하는 방사체; 및
    BSF(Band Stop Filter)의 기능을 하는 복수의 방사 필터 셀로 구성되어 상기 방사체에 의해 야기되는 표면파를 필터링하는 방사 필터;를 포함하고,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은,
    인접한 방사 필터 셀과 전기적으로 연결되어 인덕터를 형성하는 인덕터 패턴부 및 상기 인접한 방사 필터 셀과 이격되어 커패시터를 형성하는 커패시터 패턴부를 포함하고,
    상기 방사체 및 상기 방사 필터는 상기 기판의 동일한 표면에 형성된, 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판은 복수 개로 형성되어 상하로 적층 되는, 안테나.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 방사체는 상기 기판에 형성된, 안테나.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 방사체에 연결된 급전부;를 더 포함하는, 안테나.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은 상기 방사체에 의해 야기되는 표면파를 필터링하기 위해 상기 기판에 형성된, 안테나.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 기판 사이에 형성되는 유전체;를 더 포함하는, 안테나.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 방사 필터 셀 각각은 원형, 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상인, 안테나.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 방사체는 상기 기판에 형성된 비아(Via) 홀 내에 형성되는, 안테나.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 비아 홀 내에 형성되어, 상기 유전체의 상측에 위치한 상부 방사체 셀 및 상기 유전체의 하측에 위치한 하부 방사체 셀을 전기적으로 연결하는 피딩 라인(Feeding line);을 더 포함하는, 안테나.
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