KR102059329B1 - 초광대역 다이폴 안테나 - Google Patents

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Abstract

UWB(ultra-wideband) 안테나가 개시된다. UWB 안테나는, 중간 유전층, 상기 중간 유전층의 일면상에 배치된, 실질적으로 동일한 크기 및 형태를 가지는 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부, 상기 제 1 서브 방사부의 경계에 연결되는 상측 연결판, 상기 제 2 서브 방사부의 경계에 연결되는 하측 연결판, 상기 중간 유전층의 양측에 배치된 차동 마이크로스트립 급전 라인(differential microstrip feeding line), 상기 중간 유전층의 상측에 배치되는 상측 유전층, 상기 중간 유전층의 하측에 배치되는 하측 유전층, 상기 상측 연결판 및 상기 제 1 서브 방사부를 연결하는 제 1 서브 층간 커넥터 및 상기 하측 연결판 및 상기 제 2 서브 방사부를 연결하는 제 2 서브 층간 커넥터를 포함한다.

Description

초광대역 다이폴 안테나 {ULTRA WIDEBAND DIPOLE ANTENNA}
본 개시는 전자 통신 분야에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 인체의 표면 상 또는 표면에 근접한 센서 및 다른 장치들 사이의 통신을 주요 목적으로 하는 UWB(ultra-widemand) 다이폴(dipole) 안테나에 관한 것이다.
무선 통신 기능을 가지는 소형 장치의 신속한 발전은, 전자 포자의 크기에 대하여 엄중한 요구 조건을 야기하였다. 상술한 시스템에서의 가장 큰 소자는 안테나이다. 현재, IEEE 802.15.6과 같은 신규 무선 통신 표준이 활성화되고 있다. 신규 표준은 충분히 높은 주파수(6 내지 10 GHz)에서의 동작 및 그에 따른 안테나의 물리적 크기의 감소를 허용한다.
그러나, 인체에 근접하여 동작하는 장치들과 같은 다수 장치에 있어서, 크기 제한은 특히 작다. 이러한 경우, 그러한 장치들에서 이용되는 안테나 치수를 감소시킬 수 있는 추가적인 방법이 모색된다. 인체에 근접하여 동작하는 장치들은 보통 자가 급전(self-powered)이며, 에너지 소비에 있어 제한을 가진다. 이에 따라, 각각의 장치 블록의 전력 손실을 최소화하는 방법 개발이 요청된다.
일 실시 예에 의한 유전층의 일면 상에 배치된 두 개의 대칭된 방사부 및 상기 유전층의 양측에 배치되는 차동 마이크로스트립 급전 라인(differential microstrip feeding line)을 포함하며, 인체에 근접하여 가시선을 가지지 않는 장치들 사이의 무선 통신을 위한 소형 UWB(ultra-wideband) 안테나는, 상기 유전층의 상면 및 하면 각각에 근접하여 연결되는 추가 상부 및 하부 유전층들; 및 상기 방사부 각각의 경계 사이의 전기적 연결을 형성하며, 상기 상부 및 하부 유전층들의 외면상에 배치되는, 층간 커넥터들과 두 개의 연결 판들;을 포함하며, 상기 대칭 방사부들은 경계가 절단되어, 컷아웃(cutout)을 내부에 가져 전체 방사부의 형태가 U자 형태이며, 상기 방사부의 내부 및 외곽은 추가적인 컷 아웃을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 의한 상기 방사부는 단순한 기하 형태의 내곽 및 외곽을 가질 수 있다.
여기에서, 상기 컷 아웃은 단순한 기하 형태일 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 차동 마이크로스트립 급전 라인은, 대칭의 안테나 주요 평면에 직각으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 방사부는 내부 및 외과 모두 상에 두 개 이상의 컷아웃을 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 연결 판은 간단한 기하 형태를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 UWB(ultra-wideband) 안테나는, 중간 유전층; 상기 중간 유전층의 일면상에 배치된, 실질적으로 동일한 크기 및 형태를 가지는 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부; 상기 제 1 서브 방사부의 경계에 연결되는 상측 연결판; 상기 제 2 서브 방사부의 경계에 연결되는 하측 연결판; 상기 중간 유전층의 양측에 배치된 차동 마이크로스트립 급전 라인(differential microstrip feeding line); 상기 중간 유전층의 상측에 배치되는 상측 유전층; 상기 중간 유전층의 하측에 배치되는 하측 유전층; 상기 상측 연결판 및 상기 제 1 서브 방사부를 연결하는 제 1 서브 층간 커넥터; 및 상기 하측 연결판 및 상기 제 2 서브 방사부를 연결하는 제 2 서브 층간 커넥터를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부는, 실질적으로 동일한 위치에 컷 아웃을 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부 각각은 내부 또는 외곽에 형성된 내부 홀 및 외부 홀 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 내부 홀 및 상기 외부 홀 중 적어도 하나는, 상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부가 U자 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 제 1 서브 층간 커넥터는, 상기 상측 유전층을 통과하여 상기 상측 연결판 및 상기 제 1 서브 방사부를 연결하며, 상기 제 2 서브 층간 커넥터는, 상기 하측 유전층을 통과하여 상기 하측 연결판 및 상기 제 2 서브 방사부를 연결할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 내부 홀은 복수 개의 원 또는 타원이 겹쳐진 형태를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 외부 홀은 복수 개이며, 원 또는 타원의 형태를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 차동 마이크로스트립 급전 라인은 상기 UWB 안테나의 대칭 평면에 수직할 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 차동 마이크로스트립 급전 라인은 상기 UWB 안테나의 기하학적 중심을 지날 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 차동 마이크로스트립 급전 라인의 너비는 안테나 입력을 50 ohm 에 매칭되도록 설정될 수 있다.
또 다른 실시 예에 의한 상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부는, 상기 상측 유전층 및 상기 중간 유전층 사이에 배치될 수 있다.
도 1은 제안되는 안테나의 구조를 도시한다.
도 2.1은, 안테나의 ZX 평면내의 슬릿을 도시한다.
도 2.2는 안테나의 XY 평면내의 슬릿을 도시한다.
도 2.3은 안테나의 YZ 평면 상의 슬릿을 도시한다.
도 3은 안테나가 인체 표면 근처에 배치된 경우의, 안테나의 반사 계수의 주파수 의존도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
도 1은 제안되는 안테나(100)의 구조를 도시한다. 안테나(100)는 두 개의 방사부(101), 상측 연결판(102), 하측 연결판(103), 급전 마이크로스트립 차동라인(feeding microstrip differential line)(105), 하부 유전층(109), 중간 유전층(108), 상부 유전층(110) 및 층간 연결부(104)를 포함할 수 있다.
방사부(101)는 급전된 전력을 이용하여 전자기파를 방사할 수 있다.
방사부(101)는 내부 홀(106) 및 외부 홀(107) 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 여기에서, 내부 홀(106)은, 방사부(101)의 내부를 절단한 컷 아웃(cut out)일 수 있으며, 도 1에서와 같은 타원형 또는 복수 개의 원들이 겹쳐져서 형성된 형태를 가질 수 있다. 다만, 내부 홀(106)의 형태는 단순히 예시적인 것으로 내부 홀(106)은 단순한 기하 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 내부 홀(106)은 방사부(101)의 윤곽의 형태가 다각형 또는 원과 같은 여타의 간단한 기하학 형태가 되도록 형성될 수 있으며, 특히 도 1에서와 같이 방사부(101)의 경계(end)들이 알파벳 U자의 형태를 가지도록 절단될 수 있다. 아울러, 도 1에서는 내부 홀(106)이 각 방사부(101)마다 1개인 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적이다.
한편, 외부 홀(107)은 방사부(101)의 외곽의 일부를 절단한 컷 아웃일 수 있으며, 도 1에서와 타원형 또는 같은 원의 일부의 형태를 가질 수 있다. 다만, 외부 홀(107)의 형태는 단순히 예시적인 것으로 외부 홀(107)은 단순한 기하 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 외부 홀(107)은 방사부(101)의 윤곽의 형태가 다각형 또는 원과 같은 여타의 간단한 기하학 형태가 되도록 형성될 수 있으며, 특히 도 1에서와 같이 방사부(101)의 경계(end)들이 알파벳 U자의 형태를 가지도록 절단될 수 있다. 아울러, 도 1에서는 내부 홀(106)이 각 방사부(101)마다 2개인 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적이다.
상술한 바에서, 내부 홀(106) 또는 외부 홀(107)은 각각 방사부(101)의 내부 또는 외곽을 절단하여 생성된 것과 같이 설명되었지만 이는 단순히 예시적인 것이다. 방사부(101)는 제작단계에서 내부 홀(106) 및 외부 홀(107) 중 적어도 하나를 가지도록 제작될 수 있으며, 방사부(101)의 형태가 생성되는 과정에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 양 방사부(101)는 대칭의 형태를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 양 방사부(101)는 실질적으로 동일한 크기 및 형태를 가질 수 있다. 아울러, 양 방사부(101)는 실질적으로 동일한 위치에 내부 홀(106) 또는 외부 홀(107)을 가질 수도 있으며, 이에 따라 양 방사부(101)는 대칭의 형태를 가질 수 있다.
방사부(101)는 상부 유전층(110) 및 중간 유전층(108) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 상부 유전층(110)은 중간 유전층(108) 상에 배치될 수 있으며, 중간 유전층(108)은 하부 유전층(109) 상에 배치될 수 있다. 여기에서, 상부 유전층(110)이 중간 유전층(108) 상에 배치되며, 중간 유전층(108)은 하부 유전층(109) 상에 배치되는 것은 두 개의 층이 접촉하거나 또는 근접하여 배치되는 것일 수 있다. 여기에서, 두 개의 방사부들 각각을 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부라고도 명명할 수 있으며, 이 경우 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부는 서로 실질적으로 동일한 크기 및 형태를 가질 수 있다. 아울러, 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부는 서로 대칭되게 배치될 수 있다.
상측 연결판(102) 및 하측 연결판(103) 중 적어도 하나는 직사각형 형태일 수 있다. 또한 연결판은 다각형 또는 타원과 같은 간단한 기하학 형태일 수도 있다.
상측 연결판(102)은 상부 유전층(110) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상측 연결판(102)은 상부 유전층(110)의 상측에서 가로 방향으로 연장되는 직사각형 형태를 가질 수 있다. 상측 연결판(102)은 방사부(101) 중 상측의 방사부의 경계에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상측의 방사부는 알파벳 U자의 형태를 가질 수 있으며, 상측 연결판(102)에는 알파벳 U자의 양 단들이 연결될 수 있다.
하측 연결판(103)은 하측 유전층(109) 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하측 연결판(103)은 하측 유전층(109)의 하측에서 가로 방향으로 연장되는 직사각형 형태를 가질 수 있다. 하측 연결판(103)은 방사부(101) 중 하측의 방사부의 경계에 연결될 수 있다. 예를 들어, 하측의 방사부는 알파벳 U자의 역방향 형태를 가질 수 있으며, 하측 연결판(103)에는 알파벳 U자의 양 단들이 연결될 수 있다.
층간 연결부(104)는 방사부(101) 각각의 경계를 외부 연결판(102,103)에 전기적으로 연결할 수 있다. 층간 연결부(104)의 구조에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
급전 마이크로스트립 차동라인(105)은 중간 유전층(108)의 양면에 배치될 수 있으며, 그 구조에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
인체 조직은 상대적으로 높은 유전 상수 및 낮은 전도율을 가지는 것이 알려져 있다. 상술한 조건에서, 인체 근처에서 진행되는 전자기파는 심각한 감쇄(attenuation)를 가진다. 하지만, 상술한 조건에서, 전자기파는 곡면의 객체를 따라 진행할 수 있다. 이러한 현상은 표면파라고 명명되며, 회절의 종류이다. 이러한 진행(propagation)에서, 전자기파는 최소화된 감쇄를 가진다. 상기 현상을 위한 조건들은, 객체 표면에 수직하는 수직 파동 편광, 객체의 높은 유전율(permittivity), 파장과 비교하여 큰 객체의 크기이다.
안테나가 상술한 조건들을 만족하면, 안테나는 이는 직접적인 경로 진행 없이 인체 표면을 따라서 인체의 상이한 위치에 배치된 곳들 사이에 정보를 송신할 수 있다. 이는, 장치 내 송수신 라디오 모듈의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
한편, 상술한 바에 의하여 UWB 안테나를 종래와 비교하여 소형으로 제작하는 것으로, 인체에 표면상 또는 표면에 근접하여 무선 통신 채널을 형성하고, 소량의 신호 감쇄 및 수신기의 감도 및 요구되는 송신 전력을 감소시키도록 하는 크기를 가지게 한다. 특히, 인체에 근접한 가시선(line of sight)을 가지지 않는 장치들 사이의 무선 통신의 품질이 향상될 수 있다.
도 2는 제안되는 안테나(100)의 면들을 도시한다.
도 2.1은, ZX 평면내의 슬릿을 도시하며, 도 2.2는 XY 평면내의 슬릿을 도시하며, 도 2.3은 YZ 평면 상의 슬릿을 도시한다. 도 2.3에서는 안테나(100)의 급전점(feeding point)(111)이 표시된다.
도 2.1에 도시된 바와 같이, 방사부(101)는 내부 홀(106) 및 외부 홀(107) 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 내부 홀(106)은, 방사부(101)의 내부를 절단한 컷 아웃(cut out)일 수 있으며, 도 2.1에서와 같은 타원형 또는 복수 개의 원들이 겹쳐져서 형성된 형태를 가질 수 있다. 한편, 외부 홀(107)은 방사부(101)의 외곽의 일부를 절단한 컷 아웃일 수 있으며, 도 1에서와 타원형 또는 같은 원의 일부의 형태를 가질 수 있다. 다만, 내부 홀(106) 또는 외부 홀(107)의 형태는 단순히 예시적인 것으로 단순한 기하 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 내부 홀(106) 또는 외부 홀(107)은 방사부(101)의 윤곽의 형태가 다각형 또는 원과 같은 여타의 간단한 기하학 형태가 되도록 형성될 수 있으며, 특히 도 2.1에서와 같이 방사부(101)의 경계(end)들이 알파벳 U자의 형태를 가지도록 절단될 수 있다. 아울러, 도 1에서는 내부 홀(106)이 각 방사부(101)마다 2개인 것과 같이 도시되어 있지만 이는 단순히 예시적이다.
한편, 양 방사부(101)는 대칭의 형태를 가질 수 있다.
방사부(101)는 상부 유전층(110) 및 중간 유전층(108) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 상부 유전층(110)은 중간 유전층(108) 상에 배치될 수 있으며, 중간 유전층(108)은 하부 유전층(109) 상에 배치될 수 있다.
상측 연결판(102) 및 하측 연결판(103) 중 적어도 하나는 직사각형 형태일 수 있다. 또한 연결판은 다각형 또는 타원과 같은 간단한 기하학 형태일 수도 있다.
상측 연결판(102)은 상부 유전층(110) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상측 연결판(102)은 상부 유전층(110)의 상측에서 가로 방향으로 연장되는 직사각형 형태를 가질 수 있다. 상측 연결판(102)은 방사부(101) 중 상측의 방사부의 경계에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상측의 방사부는 알파벳 U자의 형태를 가질 수 있으며, 상측 연결판(102)에는 알파벳 U자의 양 단들이 연결될 수 있다.
하측 연결판(103)은 하측 유전층(109) 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하측 연결판(103)은 하측 유전층(109)의 하측에서 가로 방향으로 연장되는 직사각형 형태를 가질 수 있다. 하측 연결판(103)은 방사부(101) 중 하측의 방사부의 경계에 연결될 수 있다. 예를 들어, 하측의 방사부는 알파벳 U자의 역방향 형태를 가질 수 있으며, 하측 연결판(103)에는 알파벳 U자의 양 단들이 연결될 수 있다. 더욱 상세하게 후술할 것으로, 양 방사부(101)의 양 단들은 예를 들어 층간 연결부(104)를 이용하여 각각 상측 연결판(102) 및 하측 연결판(103)에 연결될 수 있다.
도 2.2에 도시된 바와 같이, 층간 연결부(104)는 유전층들(108,109,110) 사이를 연결할 수 있다. 층간 연결부(104)는 y축 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 층간 연결부(104)는 방사부(101) 각각의 경계를 외부 연결판(102,103)에 전기적으로 연결할 수 있다. 한편, 도 2.2에서 층간 연결부(104)는 3개의 유전층들(108,109,110) 사이를 연결하는 것과 같이 도시되어 있지만, 이는 2개의 층간 연결부(104) 각각이 상측 유전층(110) 및 중간 유전층(108)과 중간 유전층(108) 및 하측 유전층(109)을 연결하는 것으로, 더욱 세부적인 구성은 도 2.3을 참조하여 설명하도록 한다.
급전 마이크로스트립 차동라인(105)은 중간 유전층(108)의 양면에 배치될 수 있다.
도 2.3에서, 상측 유전층(110)의 YZ 평면의 좌상단에는 상측 연결판(102)이 배치될 수 있다. 상측 연결판(102)에는 층간 연결부(104)가 연결될 수 있다.
층간 연결부(104)는 YZ 평면에서 y축 방향으로 신장되도록 형성될 수 있으며, 상측 연결판(102) 및 중간 유전층(108) 상에 배치된 방사부(101)를 연결할 수 있다.
한편, 다른 층간 연결부(104)는 중간 유전층(108) 상에 배치된 다른 방사부(101) 및 하측 연결판(103)을 연결할 수 있으며, YZ 평면에서 y축 방향으로 신장되도록 형성될 수 있다.
안테나(100)는, 안테나(100)로부터 신호 급전점(signal feeding point)으로 연결되는 차동 스트립 급전라인(105)을 통하여 급전된다. 급전 라인(105)은 메인 안테나(100) 대칭 평면 YZ에 수직하며, x 축을 따라서 안테나(100)의 기하학적 중심을 지난다. 급전 라인(105)의 너비는 안테나 입력을 50 ohm 에 매칭되도록 변경할 수 있다.
도 3은 안테나가 인체 표면 근처에 배치된 경우의, 안테나의 반사 계수(S11)의 주파수 의존도를 도시한다. 도시된 주파수 범위는 5 내지 10 GHz이다. S11<-6dB의 안테나 매칭은, 고주파 영역인 6.8 내지 10 GHz내에서 측정된다.
UWB 안테나(100)은, 인체 표면에 근접하여 동작하는 통신 네트워크의 소형 장치 내에서 UWB 라디오 신호를 송수신한다. 네트워크의 향상된 품질을 위하여, 발신된 신호 편광은 인체 표면에 수직하여야 한다. 이러한 이유 때문에, 안테나 최적 위치는 인체 표면에 수직한 z축에 수직하여야 한다. 청구되는 안테나(100)는 FR-4 등과 같은 다층 PCB 물질로 제작될 수 있다.
UWB 안테나(100)가 평면 다이폴의 형태로 구현됨에 따라서, 안테나(100)는 다른 보드(board) 등에 추가적인 금속화된 층을 적절한 동작을 위하여 요구하지 않는다. 안테나(100)는, 서로에 대하여 거울에 비친 것과 같이 배치된 두 개의 동일한 방사부(101)를 포함한다. 양 방사부(101)는 타원형 외곽 및 내곽을 가진다. 방사부(101)의 윤곽의 형태는 다각형 또는 원과 같은 여타의 간단한 기하학 형태가 될 수도 있다. 추가적으로, 방사부(101)의 경계(end)들은 알파벳 U자의 형태를 가지도록 절단될 수 있다.
방사부(101) 각각의 경계는 층간 커넥터(104)를 이용하여 외부 연결판(102,103)에 연결된다. 연결판(102)는 직사각형 형태일 수 있다. 또한 연결판은 다각형 또는 타원과 같은 간단한 기하학 형태일 수도 있다.
안테나(100)는, 안테나(100)로부터 신호 급전점(signal feeding point)로 연결되는 차동 스트립 급전라인(105)을 통하여 급전된다. 급전 라인(105)은 메인 안테나(100) 대칭 평면 YZ에 수직하며, x 축을 따라서 안테나(100)의 기하학적 중심을 지난다. 급전 라인(105)의 너비는 안테나 입력을 50 ohm 에 매칭되도록 변경할 수 있다.
방사부(101)의 내곽 및 외곽을 따라서, 내부 홀(106) 및 외부 홀(107)이 생성된다. 내부 홀(106) 및 외부 홀(107)은 원형의 일부이지만 다각형 또는 타원과 같은 간단한 기하학 형태일 수도 있다. 홀들의 개수는 두 개 이상에서 랜덤(random)하게 결정될 수 있다. 외부 홀(107)의 개수 또한 두 개 이상일 수 있다.
방사부(101)는 중간 유전층(108)의 일면 상에 생성될 수 있다. 또한, 중간 유전층(108)의 양면에는 급전 라인(105)가 배치된다. 중간 유전층(108)의 면들 각각은 추가 유전층들(109,110)에 근접한다. 추가 유전층들(109,110)의 외면들 상에서, 연결 판들(103,102)가 배치된다. 모든 유전층들(108,109,110)의 두께는 안테나(100)의 조정을 위하여 선택될 수 있다. 안테나(100)는 장치 케이스의 내부 자유 공간에 배치될 수 있으며, 또는 케이스 외부에 배치될 수도 있다.
도 2.3에서, 안테나(100)의 급전점(111)이 표시된다.
도 3은 청구된 안테나 대역폭을, 반사 계수의 주파수 의존도의 예시에 의하여 도시한다. 도면에서, 주파수 대역이 파라미터 S11이 -6dB보다 낮은 영역이 예측될 수 있다. 상술한 경우에서, 도 3의 주파수 대역은 6.8 내지 10 GHz이다. 상술한 관계에서, 최적 매칭 공진 주파수는 7.7GHz이다.
제안된 안테나는 인체에 근접하여 배치된 장치들 사이의 무선 통신에 이용될 수 있으며, 또한 온 바디 상 위치한 장치 및 오프 바디 상 위치한 장치 사이의 무선 통신에도 이용될 수 있다. 안테나에 의하여 방출되는 수직 편광된 라디오 신호는, 인체 내부 진행과 비교하여 작은 감쇄를 가지면서 인체의 곡면을 따라서 퍼질 수 있으며, 이에 따라 온 바디 신호 진행을 위한 직접적인 경로의 존재가 요구되지 않는다. 안테나의 작은 크기에 따라서, 안테나는 인체 표면 근처에서 동작하는 무선 네트워크에 대한 IEEE 802.15.6 표준에 의하여 요청되는 주파수 영역에서 이용될 수 있다. 청구된 안테나를 포함하는 장치는. 예를 들어 보청기, 전화기, MP3 플레이어와 같은 작은 크기일 수 있다.

Claims (17)

  1. 유전층의 일면 상에 배치된 두 개의 대칭된 방사부 및 상기 유전층의 양측에 배치되는 차동 마이크로스트립 급전 라인(differential microstrip feeding line)을 포함하며, 인체에 근접하여 가시선을 가지지 않는 장치들 사이의 무선 통신을 위한 소형 UWB(ultra-wideband) 안테나에 있어서,
    상기 유전층의 상면 및 하면 각각에 근접하여 연결되는 추가 상부 및 하부 유전층들; 및
    상기 방사부 각각의 경계 사이의 전기적 연결을 형성하며, 상기 상부 및 하부 유전층들의 외면상에 배치되는, 층간 커넥터들을 가지는 두 개의 연결 판들;을 포함하며,
    상기 대칭된 방사부들은 경계가 절단되며, 컷아웃(cutout)을 내부에 가져 전체 방사부의 형태가 U자 형태이며,
    상기 방사부의 내부 및 외곽은 추가적인 컷 아웃을 포함하고,
    상기 방사부의 전자기파는 상기 UWB 안테나에 근접한 객체의 표면을 따라 전파되는 UWB 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사부는 단순한 기하 형태의 내곽 및 외곽을 가지는 UWB 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컷 아웃은 단순한 기하 형태인 UWB 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차동 마이크로스트립 급전 라인은, 대칭의 안테나 주요 평면에 직각으로 배치된 UWB 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사부는 내부 및 외과 모두 상에 두 개 이상의 컷아웃을 가지는 UWB 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 판은 간단한 기하 형태를 가지는 UWB 안테나.
  7. UWB(ultra-wideband) 안테나에 있어서,
    중간 유전층;
    상기 중간 유전층의 일면상에 배치된, 실질적으로 동일한 크기 및 형태를 가지는 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부;
    상기 제 1 서브 방사부의 경계에 연결되는 상측 연결판;
    상기 제 2 서브 방사부의 경계에 연결되는 하측 연결판;
    상기 중간 유전층의 양측에 배치된 차동 마이크로스트립 급전 라인(differential microstrip feeding line);
    상기 중간 유전층의 상측에 배치되는 상측 유전층;
    상기 중간 유전층의 하측에 배치되는 하측 유전층;
    상기 상측 연결판 및 상기 제 1 서브 방사부를 연결하는 제 1 서브 층간 커넥터; 및
    상기 하측 연결판 및 상기 제 2 서브 방사부를 연결하는 제 2 서브 층간 커넥터를 포함하고,
    상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부들은 경계가 절단되며, 컷아웃(cutout)을 내부에 가져 전체 제1 서브 방사부 및 상기 제2 서브 방사부의 형태가 U자 형태이며,
    상기 제 1 서브 방사부 및 제 2 서브 방사부의 내부 및 외곽은 추가적인 컷 아웃을 포함하고,
    상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부의 전자기파는 상기 UWB 안테나에 근접한 객체의 표면을 따라 전파되는 UWB 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부는, 실질적으로 동일한 위치에 컷 아웃을 가지는 UWB 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부 각각은 내부 또는 외곽에 형성된 내부 홀 및 외부 홀 중 적어도 하나를 가지는 UWB 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 홀 및 상기 외부 홀 중 적어도 하나는, 상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부가 U자 형태를 가지도록 형성된 UWB 안테나.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내부 홀은 복수 개의 원 또는 타원이 겹쳐진 형태를 가지는 UWB 안테나.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 외부 홀은 복수 개이며, 원 또는 타원의 형태를 가지는 UWB 안테나.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 층간 커넥터는, 상기 상측 유전층을 통과하여 상기 상측 연결판 및 상기 제 1 서브 방사부를 연결하며,
    상기 제 2 서브 층간 커넥터는, 상기 하측 유전층을 통과하여 상기 하측 연결판 및 상기 제 2 서브 방사부를 연결하는 UWB 안테나.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 차동 마이크로스트립 급전 라인은 상기 UWB 안테나의 대칭 평면에 수직한 UWB 안테나.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 차동 마이크로스트립 급전 라인은 상기 UWB 안테나의 기하학적 중심을 지나는 UWB 안테나.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 차동 마이크로스트립 급전 라인의 너비는 안테나 입력을 50 ohm 에 매칭되도록 설정되는 UWB 안테나.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 방사부 및 상기 제 2 서브 방사부는, 상기 상측 유전층 및 상기 중간 유전층 사이에 배치되는 UWB 안테나.
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