KR102151479B1 - 3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 ap - Google Patents

3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 ap Download PDF

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올래디오 주식회사
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Abstract

본 발명은 3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 AP에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax) 통신을 수행할 수 있도록 듀얼밴드 안테나와 싱글 안테나를 동시에 구비하여 간섭을 최소화하는 3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 AP에 관한 것이다.

Description

3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 AP{Triple Band Antenna and AP with Triple Band Antenna}
본 발명은 3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 AP에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax) 통신을 수행할 수 있도록 듀얼밴드 안테나와 싱글 안테나를 동시에 구비하여 간섭을 최소화하는 3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 AP에 관한 것이다.
스마트폰의 보급이 대중화 되면서 많은 사람들이 와이파이(Wi-Fi)로 불리는 무선 인터넷을 사용하고 있다. 이와 같은 Wi-Fi는 초기 매우 낮은 전송 속도를 가지고 있었다. 1999년 9월 등장한 802.11b 규격의 무선 전송 속도는 11Mbps(초당 1.3MB), 4년 후 등장한 802.11g 규격도 54Mbps(초당 6.7MB)에 불과하다. 하지만 2009년에 출시된 802.11n부터 이론상 최대 속도가 600Mbps(초당 75MB)로 수직 상승하더니, 802.11ac에 이르러 6.9Gbps(초당 862MB)를 달성하기에 이르렀다.
기존의 Wi-Fi는 그 속도가 매우 느렸기 때문에, 발전 방향도 속도에 초점이 맞춰져 있었다. 하지만 사물 인터넷(Internet of Things) 시대에 진입하며 상황이 달라졌다. 최근 5년간 스마트폰 보급률이 높아지고, 컴퓨터에서 이용하는 데이터가 폭증하면서 802.11 ac가 제공하는 속도와 연결성도 한계에 도달하였다. 이용자가 많은 지하철 등에서, 공공 와이파이가 지나치게 끊기거나 아예 연결되지 않는 상황이 대표적이다. 이는 802.11ac AP(Access Point)가 제공하는 최대한도를 벗어나 과부하가 걸렸을 때 발생하는 문제다. 따라서 인터넷 속도가 빠른 것도 중요하지만, 와이파이 도달 범위도 넓고, 거리에 따른 끊김 현상도 적은 환경을 구축하는 것이 새로운 과제로 대두되었다.
따라서 2018년 10월, 무선 인터넷 규격을 지정하는 IEEE(전기 전자 기술자 협회)와 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)는 사용 중인 802.11ac를 대체할 차세대 규격, 802.11ax를 공개하였다. 보다 효율적인 트래픽 관리와 초 연결 사회에 맞는 전송 성능 향상을 그 내용으로 한다. 또한, 대중적 기술로 자리 잡은 Wi-Fi의 기술 변화를 사용자가 더욱 쉽게 구분할 수 있도록 802.11ax를 'Wi-Fi 6', 802.11ac를 'Wi-Fi 5', 802.11n을 'Wi-Fi 4'로　지칭하였다.
새로운 무선 인터넷 규격으로 확정된 802.11ax(이하 Wi-Fi 6)는 802.11ac(이하 Wi-Fi 5)에서 노출된 여러 문제를 수렴하고, 개선하였다. 그리고 최대 속도를 높이기보다는, 안정성을 끌어올려 실질적으로 체감할 수 있는 속도를 향상시켰다.
일반적인 2 ~ 4개 안테나를 장착하는 Wi-Fi 5 AP의 기대 성능은 866Mbps (초당 113MB)에서 최대 1.73Gbps(초당 216MB)다. 이론상 최대 6.9Gbps까지 속도를 낸다. Wi-Fi 6의 이론상 최대 속도는 9.6Gbps(초당 1.2GB)로 큰 차이가 없다. 하지만 장애물에 따른 전송 속도 감소가 적고, 지원되는 안테나 수도 늘어남에 따라 실질적으로 발휘할 수 있는 속도가 높은 것이 특징이다. 최대 속도는 1.4배 정도만 늘었으나, 안정성과 안테나 수를 늘려 실 체감 속도가 향상된 것이다.
Wi-Fi 5는 속도 향상을 위해 5GHz 주파수를 사용하고 있다. 5GHz 주파수를 사용하면 속도는 빨라지지만, 장애물을 관통하는 성능이 떨어진다. 콘크리트 벽이 없이 트인 장소라면 빠른 속도로 활용할 수 있으나, 가정집이나 사무실이라면 1~2개 콘크리트 벽만 거쳐도 제대로 연결되지 않는다.
이와 같은 문제점이 있어 Wi-Fi 5 공유기도 2.4GHz를 지원하지만, Wi-Fi 4 규격의 2.4GHz를 사용하므로 매우 느리다. 반면 Wi-Fi 6는 도달 범위는 짧지만, 속도만큼은 빠른 5GHz 주파수, 상대적으로 느리지만, 관통력이 좋고 도달 범위가 넓은 2.4GHz 주파수를 모두 사용한다.
따라서 5GHz가 원활하게 연결되는 근거리에서는 유선 랜 수준의 속도로 무선 인터넷을 활용할 수 있고, 5GHz가 미치지 않는 콘크리트 벽 2~3개 이상 거리에서는 2.4GHz로 연결해 안정적인 인터넷 연결이 가능하다. 다만, 이와 같이 2.4GHz 주파수 및 5GHz 주파수를 모두 사용하면서 다중 이용자에게 데이터를 배분하기 위하여 Wi-Fi 6 AP의 경우 복수의 안테나를 구비하여야 한다.
AP에 복수의 안테나를 구비하는 경우, 안테나 간의 신호 간섭 문제가 발생하고, 복수의 안테나를 외장으로 부착하는 경우 그 구조가 복잡해지는 문제가 있다. 반면, 안테나의 일부를 내장으로 부착하는 경우, AP 내부 부품 및 기구에 의한 성능 저하 및 회로 기판으로 인한 전방향성(Omni-Directional)에 영향을 받게 된다. 따라서, Wi-Fi 6 AP에 적합한 안테나의 개발의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax) 통신을 수행할 수 있도록 듀얼밴드 안테나와 싱글 안테나를 동시에 구비하여 간섭을 최소화하는 3중대역 안테나 및 3중대역 안테나를 구비한 AP를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 일측이 긴 직사각형 형태의 유전체로 구성된 기판; 상기 기판의 전면에 배치되는 제1방사패턴; 상기 기판의 후면에 배치되고 상기 제1방사패턴과 일부 영역에서 상하로 오버랩 되는 제2방사패턴; 상기 기판의 전면에 배치되고 상기 제1방사패턴과 기설정된 거리만큼 이격 되어 배치되는 제3방사패턴; 및 상기 제1방사패턴, 상기 기판 및 상기 제2방사패턴을 관통하여 상기 제1방사패턴 및 상기 제2방사패턴을 전기적으로 연결하는 관통홀; 을 포함하는, 3중대역 안테나를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 제1방사패턴은, 상기 기판의 폭방향 중앙에 길이방향으로 연장된 제1패턴축; 상기 제1패턴축의 길이방향 일단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-1방사패치; 상기 제1패턴축의 길이방향 타단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-2방사패치; 및 상기 제1패턴축의 길이방향 중앙부로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-3방사패치; 를 포함하고, 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치는 각각, 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 연장되는 패치축; 및 상기 패치축의 양단에서 길이방향 일측으로 연장되는 패치단; 을 포함하고, 상기 제2방사패턴은, 상기 기판의 폭방향 중앙에 길이방향으로 연장된 제2패턴축; 상기 제2패턴축의 길이방향 일단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-1방사패치; 상기 제2패턴축의 길이방향 타단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-2방사패치; 및 상기 제2패턴축의 길이방향 중앙부로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-3방사패치; 를 포함하고, 상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치는 각각, 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 연장되는 패치축; 및 상기 패치축의 양단에서 길이방향 타측으로 연장되는 패치단; 을 포함하고, 상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치의 패치축은 각각 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치축과 상응하는 위치에 배치되고, 상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치의 패치단은 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치단의 연장방향과 반대 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치단은, 기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제1길이를 갖는 제1형태; 기설정된 저주파수 대역에서 동작할 수 있는 제2길이를 갖는 제2형태; 및 상기 고주파수 대역 및 상기 저주파수 대역 모두에서 동작할 수 있도록 상기 제2길이를 갖고, 상기 제1길이에서 L자 형태의 스트립라인을 갖는 제3형태; 중 어느 하나의 형태를 갖고, 상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치의 패치단은, 각각 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치단과 상응하는 형태를 가질 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제1패턴축은, 상기 제1-1방사패치의 연결부로부터 상기 제1-3방사패치의 연결부로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지고, 상기 제1-3방사패치의 연결부로부터 상기 관통홀로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지고, 상기 제1-2방사패치의 연결부로부터 상기 관통홀로 갈수록 그 폭이 점점 좁아질 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제3방사패턴은, 제3-1방사패치; 및 제3-2방사패치; 를 포함하고, 상기 제3-1방사패치 및 상기 제3-2방사패치는 사다리꼴 형태로서, 중앙에 위치한 접합부를 기준으로 점대칭을 이룰 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제3-1방사패치 및 상기 제3-2방사패치는, 상기 접합부를 기준으로 기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제3길이를 갖는 사다리꼴 형태일 수 있다.
본 발명에서는, 상기 3중대역 안테나는, 상기 제1방사패턴 및 상기 제2방사패턴에 연결되는 제1급전선; 및 상기 제3방사패턴에 연결되는 제2급전선; 을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 제1급전선은 상기 기판의 전면으로부터 상기 기판에 구비된 급전홀을 관통하여 후면에 위치한 상기 제2방사패턴 측의 상기 관통홀에 연결될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 무선통신을 통해 인터넷 네트워크 서비스를 제공하는 억세스 포인트(AP)로서, 1 이상의 전술한 것과 같은 3중대역 안테나를 포함하는, 억세스 포인트를 제공할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 억세스 포인트는, 4개의 3중대역 안테나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 Wi-Fi 6 통신에 적합한 주파수 대역으로 무선 통신을 수행할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 억세스 포인트에 외장형으로 설치되어 각각 우수한 전방향성을 나타낼 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 일정한 격리도 수준을 유지하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 하나의 기판에 듀얼밴드 안테나와 싱글 안테나가 배치되어 설치가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 억세스 포인트(AP)를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사패치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3방사패턴을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 급전선의 연결 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나의 방사 특성을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 안테나의 방사 특성을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리에 따른 듀얼밴드 안테나의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리에 따른 싱글 안테나의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 12는 기존의 안테나 구조에 의한 방사특성을 확인하기 위한 억세스 포인트의 안테나 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 기존의 안테나 구조에 의한 저주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 14는 기존의 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 15는 기존의 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 16은 기존의 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 방사특성을 확인하기 위한 억세스 포인트의 안테나 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 저주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 억세스 포인트(AP)를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따라 무선통신을 통해 인터넷 네트워크 서비스를 제공하는 억세스 포인트(AP)(1)는 1 이상의 3중대역 안테나(10)를 포함할 수 있다. 바람직하게는 도 1에 도시된 것과 같이 상기 억세스 포인트(1)는 4개의 3중대역 안테나(10)를 포함할 수 있다.
이와 같은 3중대역 안테나(10)는 안테나부(2)의 일부로서 상기 억세스 포인트(1)에 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 안테나부(2)는 3중대역 안테나(10), 상기 3중대역 안테나(10)를 보호하는 안테나커버부(20) 및 상기 억세스 포인트(AP)에 연결되는 연결부(30)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 억세스 포인트(1)는 Wi-Fi 6(IEEE 802.11ax) 통신을 수행할 수 있다. 이와 같은 억세스 포인트(1)는 2.4GHz 대역 및 5GHz 대역을 통해 무선 통신을 수행하고, 최대 8개의 기기에 대한 MU-MIMO로 데이터 스트림을 제공할 수 있다. 이를 위해 상기 억세스 포인트(1)는 최소 8개의 안테나가 구비되어야 한다. 이 때 본 발명의 일 실시예에서 상기 3중대역 안테나(10)는 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나를 포함하여 상기 억세스 포인트(1)는 4개의 3중대역 안테나(10)에 의해 Wi-Fi 6 통신을 수행할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 3중대역 안테나(10)는, 일측이 긴 직사각형 형태의 유전체로 구성된 기판(500); 상기 기판(500)의 전면에 배치되는 제1방사패턴(100); 상기 기판(500)의 후면에 배치되고 상기 제1방사패턴(100)과 일부 영역에서 상하로 오버랩 되는 제2방사패턴(200); 상기 기판(500)의 전면에 배치되고 상기 제1방사패턴(100)과 기설정된 거리만큼 이격 되어 배치되는 제3방사패턴(300); 상기 제1방사패턴(100), 상기 기판(500) 및 상기 제2방사패턴(200)을 관통하여 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)을 전기적으로 연결하는 관통홀(400); 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)에 연결되는 제1급전선(610); 및 상기 제3방사패턴(300)에 연결되는 제2급전선(620); 을 포함할 수 있다.
도 2의 (a)에는 상기 3중 대역 안테나(10)의 전면이 도시되어 있다. 도 2의 (a)를 참조하면 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제3방사패턴(300)의 형태를 확인할 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1방사패턴(100)은, 상기 기판(500)의 폭방향 중앙에 길이방향으로 연장된 제1패턴축(110); 상기 제1패턴축(110)의 길이방향 일단으로부터 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-1방사패치(120); 상기 제1패턴축(110)의 길이방향 타단으로부터 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-2방사패치(130); 및 상기 제1패턴축(110)의 길이방향 중앙부로부터 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-3방사패치(140); 를 포함할 수 있다.
이와 같은 방사패치는 일정한 형상으로 구성되어 기설정된 주파수 대역에서 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)는 각각, 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 연장되는 패치축(121)(131)(141); 및 상기 패치축(121)(131)(141)의 양단에서 길이방향 일측으로 연장되는 패치단(122)(132)(142); 을 포함할 수 있다.
이와 같이 상기 패치축(121)(131)(141)에서 연장된 상기 패치단(122)(132)(142) 각각이 모노폴 안테나로서 동작하여 무선 통신을 수행하도록 할 수 있다.
한편, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 제1패턴축(110)은 상기 제1-1방사패치(120)의 연결부로부터 상기 제1-3방사패치(140)의 연결부로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지고, 상기 제1-3방사패치(140)의 연결부로부터 상기 관통홀(400)로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지고, 상기 제1-2방사패치(130)의 연결부로부터 상기 관통홀(400)로 갈수록 그 폭이 점점 좁아질 수 있다. 상기 제1패턴축(110)이 이와 같은 형태를 가짐으로써 상기 제1패턴축(110)의 임피던스를 각 방사패치의 임피던스에 정합시키는 역할을 수행할 수 있다.
도 2의 (c)에는 상기 3중 대역 안테나(10)의 후면이 도시되어 있다. 도 2의 (c)를 참조하면 상기 제2방사패턴(200)의 형태를 확인할 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2방사패턴(200)은, 상기 기판(500)의 폭방향 중앙에 길이방향으로 연장된 제2패턴축(210); 상기 제2패턴축(210)의 길이방향 일단으로부터 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-1방사패치(220); 상기 제2패턴축(210)의 길이방향 타단으로부터 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-2방사패치(230); 및 상기 제2패턴축(210)의 길이방향 중앙부로부터 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-3방사패치(240); 를 포함할 수 있다.
상기 제2-1방사패치(220), 상기 제2-2방사패치(230) 및 상기 제2-3방사패치(240)는 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)와 동일하게 기설정된 주파수 대역에서 동작할 수 있는 형상을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제2-1방사패치(220), 상기 제2-2방사패치(230) 및 상기 제2-3방사패치(240)는 각각, 상기 기판(500)의 폭방향으로 대칭적으로 연장되는 패치축(221)(231)(241); 및 상기 패치축(221)(231)(241)의 양단에서 길이방향 타측으로 연장되는 패치단(222)(232)(242); 을 포함할 수 있다.
도 2의 (b)에는 상기 3중대역 안테나(10)의 측면이 도시되어 있다.
도 2의 (b)를 참조하면 상기 기판(500)을 사이에 두고 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)이 일부 영역에서 상하로 오버랩 되어 배치되어 있음을 확인할 수 있다. 이와 같은 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)의 배치 및 상기 관통홀(400)에 의해 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)은 듀얼밴드 안테나로서 동작할 수 있게 된다.
또한, 도 2의 (a)를 참조하면 상기 제3방사패턴(300)은, 제3-1방사패치(320); 및 제3-2방사패치(330); 를 포함하고, 상기 제3-1방사패치(320) 및 상기 제3-2방사패치(330)는 사다리꼴 형태로서, 중앙에 위치한 접합부(310)를 기준으로 점대칭을 이루는 형태일 수 있다.
이와 같은 형태의 방사패턴에 의해 상기 제3방사패턴(300)은 싱글 안테나로서 동작할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 상기 기판(500)의 전면 및 후면에 각각 위치한 상기 제1방사패턴(100), 상기 제2방사패턴(200) 및 상기 제3방사패턴(300)을 도시하는 도면이다. 전면에 위치한 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제3방사패턴(300)은 실선으로 도시되어 있고, 상기 제2방사패턴(200)은 점선으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2-1방사패치(220), 상기 제2-2방사패치(230) 및 상기 제2-3방사패치(240)의 패치축(221)(231)(241)은 각각 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치축(121)(131)(141)과 상응하는 위치에 배치되고, 상기 제2-1방사패치(220), 상기 제2-2방사패치(230) 및 상기 제2-3방사패치(240)의 패치단(222)(232)(242)은 각각 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단(122)(132)(142)의 연장방향과 반대 방향으로 연장된다.
도 3에 도시된 실시예에서 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단(122)(132)(142)은 패치축(121)(131)(141)으로부터 오른쪽으로 연장되어 있고, 상기 제2-1방사패치(220), 상기 제2-2방사패치(230) 및 상기 제2-3방사패치(240)의 패치단(222)(232)(242)은 패치축(221)(231)(241)으로부터 왼쪽으로 연장되어 서로 반대 방향으로 연장되어 있다.
이와 같이 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)의 방사패치들이 상기 기판(500)을 사이에 두고 서로 반대 방향으로 대칭적으로 배치되어 그 형태에 따라 기설정된 주파수 대역에서 동작할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사패치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4의 (a), (b) 및 (c)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사패치의 다양한 형태가 각각 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단은, 기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제1길이(L1)를 갖는 제1형태; 기설정된 저주파수 대역에서 동작할 수 있는 제2길이(L2)를 갖는 제2형태; 및 상기 고주파수 대역 및 상기 저주파수 대역 모두에서 동작할 수 있도록 상기 제2길이(L2)를 갖고, 상기 제1길이(L1)에서 L자 형태의 스트립라인(123)을 갖는 제3형태; 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.
도 4의 (a)에는 상기 제1형태를 갖는 상기 제1-1방사패치(120)의 실시예가 도시되어 있다. 상기 제1형태에서는 상기 패치축(121)으로부터 제1길이(L1)만큼 연장되는 패치단(122)을 갖는다. 이와 같은 패치단(122)의 길이에 의해 상기 제1-1방사패치(120)가 동작하는 주파수 대역이 정해질 수 있다.
도 4의 (b)에는 상기 제2형태를 갖는 상기 제1-1방사패치(120)의 실시예가 도시되어 있다. 상기 제2형태에서는 상기 패치축(121)으로부터 제2길이(L2)만큼 연장되는 패치단(122)을 갖는다. 이와 같은 패치단(122)의 길이에 의해 상기 제1-1방사패치(120)가 동작하는 주파수 대역이 정해질 수 있다. 이 때, 상기 제2길이(L2)는 상기 제1길이(L1)에 비하여 더 긴 길이를 갖고, 이에 따라 상기 제2형태는 상기 제1형태에 비해 더 낮은 주파수 대역에서 동작하게 된다.
도 4의 (c)에는 상기 제3형태를 갖는 상기 제1-1방사패치(120)의 실시예가 도시되어 있다. 상기 제3형태에서는 상기 패치축(121)으로부터 제2길이(L2)만큼 연장되는 패치단(122)이 L자 형태의 스트립라인(123)에 의해 두 개의 패치단(122)으로 분리된다. 이 때, 상기 스트립라인(123)이 제1길이(L1)에 위치함으로써 상기 스트립라인(123)에 의해 분리된 패치단(122) 중 짧은 쪽의 패치단(122a)은 상기 패치축(121)으로부터 제1길이(L1)만큼 연장되는 형태를 갖고, 긴 쪽의 패치단(122b)은 상기 패치축(121)으로부터 제2길이(L2)만큼 연장되는 형태를 갖는다. 이와 같은 두 패치단(122a)(122b)에 의해 상기 제1-1방사패치(120)는 동시에 두 개의 주파수 대역에서 동작할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단이 도 4에 도시된 것과 같은 다양한 형태를 가지게 됨으로써 다른 주파수 대역에서 동작을 할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)는 1 이상의 상기 제1형태 및 1 이상의 상기 제2형태를 가지거나, 혹은 1 이상의 제3형태를가질 수 있다.
상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단이 1 이상의 상기 제1형태 및 1 이상의 상기 제2형태를 가지는 경우, 상기 제1형태의 방사패치에서는 상기 제1길이(L1)에 의해 정해지는 주파수 대역에서 동작하고, 상기 제2형태의 방사패치에서는 상기 제2길이(L2)에 의해 정해지는 주파수 대역에서 동작함으로써 두 주파수 대역에서 동작하는 듀얼 밴드 안테나로서의 역할을 수행할 수 있다.
한편, 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단이 1 이상의 상기 제3형태를 가지는 경우, 전술한 바와 같이 상기 제3형태의 방사패치에서 상기 제1길이(L1) 및 상기 제2길이(L2)에 의해 정해지는 두 주파수 대역에서 동작함으로써 듀얼 밴드 안테나로서의 역할을 수행할 수 있다.
바람직하게는 도 2 내지 도 3에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단은 하나의 제1형태 및 두 개의 제3형태를 가진다.
이 경우 제1형태 또는 제3형태를 갖는 세 방사패치의 패치단은 모두 상대적으로 높은 주파수 대역에서 동작할 수 있고, 제3형태를 갖는 두 방사패치의 패치단은 낮은 주파수 대역에서 동작할 수도 있다.
한편, 상기 제2-1방사패치(220), 상기 제2-2방사패치(230) 및 상기 제2-3방사패치(240)의 패치단은, 각각 상기 제1-1방사패치(120), 상기 제1-2방사패치(130) 및 상기 제1-3방사패치(140)의 패치단과 상응하는 형태를 갖는다. 이와 같이 상기 기판(500)을 사이에 두고 마주보게 위치한 방사패치들이 서로 상응하는 형태를 가짐으로써 기설정된 주파수 대역에서 안테나로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3방사패턴을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에는 본 발명의 실시예에 따른 제3방사패턴(300)의 다양한 형태가 각각 도시되어 있다.
도 5의 (a)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3-1방사패치(320) 및 상기 제3-2방사패치(330)는 사다리꼴 형태로서, 중앙에 위치한 접합부(310)를 기준으로 점대칭을 이루는 형태로서, 상기 제3-1방사패치(320) 및 상기 제3-2방사패치(330)는, 상기 접합부(310)를 기준으로 기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제3길이(L3)를 갖는 사다리꼴 형태를 가질 수 있다.
또한, 도 5의 (b) 를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3-1방사패치(320) 및 상기 제3-2방사패치(330)는 사다리꼴 형태로서, 중앙에 위치한 접합부(310)를 기준으로 점대칭을 이루는 형태로서, 상기 제3-1방사패치(320) 및 상기 제3-2방사패치(330)는, 상기 접합부(310)를 기준으로 기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제3길이(L3)를 갖고, 모서리 일부에 패치홈(321)이 구비된 사다리꼴 형태를 가질 수 있다.
이와 같은 상기 제3방사패턴(300)의 방사패치는 기설정된 주파수 대역에 따라 그 크기와 형태가 다양하게 결정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 급전선의 연결 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)에 의해 구성되는 듀얼밴드 안테나 및 상기 제3방사패턴(300)에 의해 구성되는 싱글 안테나에는 안테나를 통해 전송 될 신호 및 안테나를 통해 수신 될 신호가 전달 되기 위한 급전선(600)이 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 듀얼밴드 안테나에 제1급전선(610)이 연결되고, 상기 싱글 안테나에 제2급전선(620)이 연결될 수 있다.
도 6을 참조하면 상기 제1급전선(610)은 상기 기판(500)의 전면으로부터 상기 기판에 구비된 급전홀(700)을 관통하여 후면에 위치한 상기 제2방사패턴(200) 측의 상기 관통홀(400)에 연결될 수 있고, 상기 제2급전선(620)은 상기 기판(500)의 전면에 위치한 상기 제3방사패턴(300)의 접합부(310)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 3중대역 안테나(10)는 상기 제1급전선(610) 및 상기 제2급전선(620)이 각각 상기 관통홀(400) 및 상기 접합부(310)와 연결을 보호하기 위하여 각각 제1급전보호부(611) 및 제2급전보호부(621)를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나의 전면도이고, 도 7의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나의 측면도이고, 도 7의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나의 후면도이다.
안테나를 구성하는 패턴의 크기는 상기 안테나가 동작하기 위한 주파수 대역의 파장에 의해 결정될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 다른 3중대역 안테나가 Wi-Fi 6 통신을 수행할 수 있도록 기설정된 주파수 대역에서 동작하기 위한 패턴의 크기에 대해 설명한다.
도 7의 (a)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1방사패치(100) 및 상기 제2방사패치(200)의 제1패턴축(110) 및 제2패턴축(210)은 W11의 폭을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1패턴축(110)은 그 위치에 따라 폭이 변할 수 있다. 이 때 상기 제1패턴축(110)은 가장 폭이 넓은 곳에서 W11의 폭을 갖는다. 바람직하게는 상기 W11은 2.5 내지 3.5mm이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1-1방사패치(120), 제1-2방사패치(130), 제1-3방사패치(140), 제2-1방사패치(220), 제2-2방사패치(230) 및 제2-3방사패치(240)는 W12의 폭을 갖는다. 이 W12는 각 방사패치의 패치축의 길이와 동일하다. 바람직하게는 상기 W12는 13 내지 15mm이다. 또한, 상기 각 방사패치의 패치축은 W21의 폭을 갖는다. 바람직하게는 상기 W12는 0.5 내지 1.5mm이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1-1방사패치(120), 제1-2방사패치(130), 제1-3방사패치(140), 제2-1방사패치(220), 제2-2방사패치(230) 및 제2-3방사패치(240)의 패치단은 도 4에서 전술한 바와 같이 L1의 길이를 갖는 제1형태, L2의 길이를 갖는 제2형태 및 L2의 길이를 갖고 L1위치에 스트립라인(123)이 형성된 제3형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다. 바람직하게는 상기 L1은 9 내지 10mm이고, 상기 L2는 18 내지 22mm이다.
이 때, 상기 제1형태 및 상기 제2형태에서 상기 패치단은 W22의 폭을 갖는다. 바람직하게는 상기 W22는 2 내지 4mm이다.
상기 제3형태에서 상기 패치단 전체는 W23의 폭을 갖는다. 바람직하게는 상기 W23은 3 내지 5mm이다. 또한, 상기 스트립라인(123)에 의해 분리된 패치단 중 짧은 쪽의 패치단(122a)은 W24의 폭을 갖고, 긴 쪽의 패치단(122b) 중 상기 스트립라인(123)에 의해 절제된 측은 W25의 폭을 갖는다. 바람직하게는 상기 W24는 2 내지 3mm이고, 상기 W22는 0.5 내지 1.5mm이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3방사패턴(300)의 제3-1방사패치(320) 및 제3-2방사패치(330)는 전술한 바와 같이 L3의 길이를 갖는다. 또한, 상기 제3-1방사패치(320) 및 상기 제3-2방사패치(330)는 폭이 가장 넓은 곳에서 W31의 폭을 갖는다. 바람직하게는 상기 L3은 7 내지 9mm이고, 상기 W22는 2.5 내지 4mm이다.
또한, 상기 제1-1방사패치(120)는 상기 제1-3방사패치(140)와 G1만큼의 간격을 두고 있고, 상기 제1-3방사패치(140)는 상기 제1-2방사패치(130)와 G2만큼의 간격을 두고 있고, 상기 제1-2방사패치(130)는 상기 제3방사패턴(300)과 G3만큼의 간격을 두고 있다. 바람직하게는 상기 G1은 15 내지 20mm이고, 상기 G2는 25 내지 30mm이고 상기 G3은 13 내지 17mm이다.
도 7의 (c)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기판(500)은 Wb의 폭 및 Lb의 길이를 갖는다. 바람직하게는 상기 Wb는 15내지 17mm이고, 상기 Lb는 130내지 140mm이다.
이 때, 듀얼밴드 안테나의 역할을 수행하는 상기 제1방사패턴(100) 및 싱글 안테나의 역할을 수행하는 상기 제3방사패턴(200) 사이의 간격(G3)은 3중대역 안테나의 성능에 큰 영향을 미친다. 상기 듀얼밴드 안테나와 상기 싱글 안테나가 너무 가까이 위치하는 경우 서로에게 영향을 미치게 되어 성능이 저하될 수 있다. 따라서 상기 듀얼밴드 안테나와 상기 싱글 안테나 사이의 간격(G3)을 결정하기 위한 분석이 필요하다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나의 방사 특성을 도시하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 안테나의 방사 특성을 도시하는 도면이다.
도 8의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1방사패턴(100) 및 상기 제2방사패턴(200)에 의한 듀얼밴드 안테나의 전압 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)가 도시되어 있고, 도 8의 (b)에는 2.4GHz 대역에서의 상기 듀얼밴드 안테나의 방사 패턴이 도시되어 있고, 도 8의 (c)에는 5GHz 대역에서의 상기 듀얼밴드 안테나의 방사패턴이 도시되어 있다.
또한, 도 9의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제3방사패턴(300)에 의한 싱글 안테나의 전압 정재파비(VSWR)가 도시되어 있고, 도 9의 (b)에는 5GHz 대역에서의 상기 싱글 안테나의 방사패턴이 도시되어 있다.
도시된 것과 같이 상기 듀얼밴드 안테나 및 상기 싱글 안테나 각각은 XY평면에서 전방향성을 나타냄을 확인할 수 있다.
이와 같이 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나 각각의 방사 특성을 파악하고, 이를 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 간격을 변화시키면서 파악한 방사 특성과 비교하여, 성능 저하 여부를 확인함으로써 적절한 간격(G3)을 결정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리에 따른 듀얼밴드 안테나의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리를 변화시켜 가며 측정한 듀얼밴드 안테나의 전압 정재파비(VSWR)가 도시되어 있다.
도 10을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나의 경우 싱글 안테나와의 거리에 상관 없이 거의 일정한 전압 정재파비(VSWR)를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리에 따른 싱글 안테나의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 11의 (a)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리를 변화시켜 가며 측정한 싱글 안테나의 전압 정재파비(VSWR)가 도시되어 있고, 도 11의 (b)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼밴드 안테나 및 싱글 안테나의 거리를 변화시켜 가며 측정한 싱글 안테나의 S파라미터가 도시되어 있다.
도 11의 (a)를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 싱글 안테나의 경우 듀얼밴드 안테나와의 거리가 15mm 이상 떨어지면 단독으로 측정했을 때와 유사한 전압 정재파비(VSWR)를 나타내는 것을 확인할 수 있고, 도 11의 (b)를 참조하면 듀얼밴드 안테나와의 거리가 멀어질수록 5GHz 대역에서의 격리도는 -30dB 이하를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 도 10 및 도 11의 결과에서와 같이 상기 듀얼밴드 안테나와 상기 싱글 안테나의 거리가 10mm 이상인 15mm부터 우수한 성능을 나타냄을 알 수 있다. 이와 같은 상기 듀얼밴드 안테나를 구성하는 제1방사패턴(100) 및 상기 싱글 안테나를 구성하는 제3방사패턴(300) 사이의 간격(G3)은 10mm 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 13mm 이상이다.
또한, 일반적인 억세스 포인트는 다양한 곳에 설치될 수 있고, 인근의 임의의 방향에 있는 기기와 안정적으로 무선 통신을 수행하기 위하여 설치된 위치에서 모든 방향으로 신호를 고르게 전달할 수 있는 전방향성을 나타내는 것이 중요하다. 이를 확인하기 위하여 안테나의 방사패턴을 분석 할 필요가 있다.
도 12는 기존의 안테나 구조에 의한 방사특성을 확인하기 위한 억세스 포인트의 안테나 구조를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 13은 기존의 안테나 구조에 의한 저주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이고, 도 14 내지 도 16은 기존의 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 12를 참조하면 기존의 듀얼밴드 안테나를 이용한 억세스 포인트의 경우 Wi-Fi 6 통신을 수행하기 위하여 4 개의 외장형 듀얼밴드 안테나(5a)(5b)(5c)(5d)와 네 개의 내장형 싱글 안테나(5e)(5f)(5g)(5h)를 구비하여야 한다. 이와 같이 도 12에 도시 된 구조의 억세스 포인트에서의 방사특성을 시뮬레이션 하여 측정하였다.
도 13의 (a) 내지 (d)는 각각 도 12의 억세스 포인트의 외장형 듀얼밴드 안테나(5a)(5b)(5c)(5d)에서의 저주파수 대역의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면 외장형으로 구성되는 듀얼밴드 안테나(5a)(5b)(5c)(5d)를 통한 저주파수 대역의 방사패턴은 XY평면에서 전방향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 14의 (a) 내지 (h)는 각각 도 12의 억세스 포인트의 외장형 듀얼밴드 안테나(5a)(5b)(5c)(5d) 및 내장형 싱글 안테나(5e)(5f)(5g)(5h)에서의 고주파수 대역의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 14의 (a) 내지 (d)를 참조하면 외장형으로 구성되는 듀얼밴드 안테나(5a)(5b)(5c)(5d)를 통한 고주파수 대역의 방사패턴은 XY평면에서 전방향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 14의 (e) 내지 (h)를 참조하면 내장형으로 구성되는 싱글 안테나(5e)(5f)(5g)(5h)를 통한 고주파수 대역의 방사패턴은 억세스 포인트의 회로 기판의 영향으로 인해 기판의 방향으로는 방사하지 못하고, 한 쪽으로 지향성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 15에는 기존의 듀얼밴드 안테나를 이용한 억세스 포인트의 고주파수 대역에서의 8개의 안테나의 중첩 된 방사패턴이 도시되어 있다.
도 15를 참조하면 기존의 억세스 포인트의 외장형 듀얼밴드 안테나(5a)(5b)(5c)(5d) 및 내장형 싱글 안테나(5e)(5f)(5g)(5h)에서의 고주파수 대역의 방사패턴은 Peak 이득이 약 8.8dBi 정도이고, 방사 패턴이 균일하지 못하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는 내장형 싱글 안테나(5e)(5f)(5g)(5h)에서 나타나는 지향성 패턴에 기인하는 것으로서, 내장형 안테나의 위치에 따라 중첩 방사패턴이 불균일하게 나타나게 되는 것이다.
도 16에는 기존의 듀얼밴드 안테나를 이용한 억세스 포인트의 고주파수 대역에서의 S파라미터가 도시되어 있다.
도 16을 참조하면 표시된 5GHz 주파수 대역에서 외장형 듀얼밴드 안테나와 내장형 싱글 안테나 사이의 격리도가 약 26dB로 나타남을 확인할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 방사특성을 확인하기 위한 억세스 포인트의 안테나 구조를 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 저주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이고, 도 19 내지 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조에 의한 고주파수 대역에서의 방사특성을 도시하는 도면이다.
도 17을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 이용한 억세스 포인트의 경우 Wi-Fi 6 통신을 수행하기 위하여 듀얼밴드 안테나(6a)(6b)(6c)(6d)와 싱글 안테나(7a)(7b)(7c)(7d)를 각각 포함하는 4 개의 외장형 3중대역 안테나를 구비하고 있다. 이와 같이 도 17에 도시 된 구조의 억세스 포인트에서의 방사특성을 시뮬레이션 하여 측정하였다.
도 18의 (a)내지 (d)는 각각 도 17의 억세스 포인트의 듀얼밴드 안테나(6a)(6b)(6c)(6d)에서의 저주파수 대역의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면 외장형으로 구성되는 3중대역 안테나에 구비되는 듀얼밴드 안테나(6a)(6b)(6c)(6d)를 통한 저주파수 대역의 방사패턴은 XY평면에서 전방향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 19의 (a) 내지 (h)는 각각 도 17의 억세스 포인트의 듀얼밴드 안테나(6a)(6b)(6c)(6d) 및 싱글 안테나(7a)(7b)(7c)(7d)에서의 고주파수 대역의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 19의 (a) 내지 (d)를 참조하면 외장형으로 구성되는 3중대역 안테나에 구비되는 듀얼밴드 안테나(6a)(6b)(6c)(5d)를 통한 고주파수 대역의 방사패턴은 XY평면에서 전방향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 19의 (e) 내지 (h)를 참조하면 외장형으로 구성되는 3중대역 안테나에 구비되는 싱글 안테나(7a)(7b)(7c)(7d)를 통한 고주파수 대역의 방사패턴은 빔 폭이 넓어 눈에 띄지는 않지만 마찬가지로 XY평면에서 전바향성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 20에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 이용한 억세스 포인트의 고주파수 대역에서의 8개의 안테나의 중첩 된 방사패턴이 도시되어 있다.
도 20을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 억세스 포인트의 외장형 3중대역 안테나의 듀얼밴드 안테나(6a)(6b)(6c)(6d) 및 싱글 안테나(7a)(7b)(7c)(7d)에서의 고주파수 대역의 방사패턴은 Peak 이득이 10.1dBi 정도로 도 15에서의 8.8dBi로 높게 나타나고, 방사패턴이 균일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 21에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 이용한 억세스 포인트의 고주파수 대역에서의 S파라미터가 도시되어 있다.
도 21을 참조하면 표시된 5GHz 주파수 대역에서 외장형 듀얼밴드 안테나와 내장형 싱글 안테나 사이의 격리도가 약 28dB로 나타남을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나를 이용하여 Wi-Fi 6 통신을 수행하는 억세스 포인트를 구성하는 경우, 우수한 전방향성을 나타내고, Peak 이득이 기존의 듀얼밴드 안테나를 이용하는 억세스 포인트에 비해 1.3dBi 이상 우수하고, 격리도 또한 2dB 이상 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 Wi-Fi 6 통신에 적합한 주파수 대역으로 무선 통신을 수행할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 억세스 포인트에 외장형으로 설치되어 각각 우수한 전방향성을 나타낼 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 일정한 격리도 수준을 유지하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3중대역 안테나는 하나의 기판에 듀얼밴드 안테나와 싱글 안테나가 배치되어 설치가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 억세스 포인트(AP)
2: 안테나부 10: 3중대역 안테나
20: 안테나커버부 30: 안테나연결부
100: 제1방사패턴
110: 제1패턴축 120: 제1-1방사패치
121: 패치축 122: 패치단
130: 제1-2방사패치 131: 패치축
132: 패치단 140: 제1-3방사패치
141: 패치축 142: 패치단
200: 제2방사패턴
210: 제2패턴축 220: 제2-1방사패치
221: 패치축 222: 패치단
230: 제2-2방사패치 231: 패치축
232: 패치단 240: 제2-3방사패치
241: 패치축 242: 패치단
300: 제3방사패턴 310: 접합부
320: 제3-1방사패치 321: 패치홈
330: 제3-2방사패치 331: 패치홈
400: 관통홀 500: 기판
600: 급전선
610: 제1급전선 611: 제1급전보호부
620: 제2급전선 621: 제2급전보호부

Claims (10)

  1. 일측이 긴 직사각형 형태의 유전체로 구성된 기판;
    상기 기판의 전면에 배치되는 제1방사패턴;
    상기 기판의 후면에 배치되고 상기 제1방사패턴과 일부 영역에서 상하로 오버랩 되는 제2방사패턴;
    상기 기판의 전면에 배치되고 상기 제1방사패턴과 기설정된 거리만큼 이격 되어 배치되는 제3방사패턴; 및
    상기 제1방사패턴, 상기 기판 및 상기 제2방사패턴을 관통하여 상기 제1방사패턴 및 상기 제2방사패턴을 전기적으로 연결하는 관통홀; 을 포함하고,
    상기 제1방사패턴은,
    상기 기판의 폭방향 중앙에 길이방향으로 연장된 제1패턴축;
    상기 제1패턴축의 길이방향 일단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-1방사패치;
    상기 제1패턴축의 길이방향 타단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-2방사패치; 및
    상기 제1패턴축의 길이방향 중앙부로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제1-3방사패치; 를 포함하고,
    상기 제2방사패턴은,
    상기 기판의 폭방향 중앙에 길이방향으로 연장된 제2패턴축;
    상기 제2패턴축의 길이방향 일단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-1방사패치;
    상기 제2패턴축의 길이방향 타단으로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-2방사패치; 및
    상기 제2패턴축의 길이방향 중앙부로부터 상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 돌출된 제2-3방사패치; 를 포함하고,
    상기 제3방사패턴은,
    제3-1방사패치; 및 제3-2방사패치; 를 포함하고,
    상기 제3-1방사패치 및 상기 제3-2방사패치는 사다리꼴 형태로서, 중앙에 위치한 접합부를 기준으로 점대칭을 이루는, 3중대역 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치는 각각,
    상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 연장되는 패치축; 및
    상기 패치축의 양단에서 길이방향 일측으로 연장되는 패치단; 을 포함하고,
    상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치는 각각,
    상기 기판의 폭방향으로 대칭적으로 연장되는 패치축; 및
    상기 패치축의 양단에서 길이방향 타측으로 연장되는 패치단; 을 포함하고,
    상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치의 패치축은 각각 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치축과 상응하는 위치에 배치되고,
    상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치의 패치단은 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치단의 연장방향과 반대 방향으로 연장되는, 3중대역 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치단은,
    기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제1길이를 갖는 제1형태;
    기설정된 저주파수 대역에서 동작할 수 있는 제2길이를 갖는 제2형태; 및
    상기 고주파수 대역 및 상기 저주파수 대역 모두에서 동작할 수 있도록 상기 제2길이를 갖고, 상기 제1길이에서 L자 형태의 스트립라인을 갖는 제3형태; 중 어느 하나의 형태를 갖고,
    상기 제2-1방사패치, 상기 제2-2방사패치 및 상기 제2-3방사패치의 패치단은, 각각 상기 제1-1방사패치, 상기 제1-2방사패치 및 상기 제1-3방사패치의 패치단과 상응하는 형태를 갖는, 3중대역 안테나.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1패턴축은,
    상기 제1-1방사패치의 연결부로부터 상기 제1-3방사패치의 연결부로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지고,
    상기 제1-3방사패치의 연결부로부터 상기 관통홀로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지고,
    상기 제1-2방사패치의 연결부로부터 상기 관통홀로 갈수록 그 폭이 점점 좁아지는, 3중대역 안테나.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3-1방사패치 및 상기 제3-2방사패치는,
    상기 접합부를 기준으로 기설정된 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 제3길이를 갖는 사다리꼴 형태인, 3중대역 안테나.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 3중대역 안테나는,
    상기 제1방사패턴 및 상기 제2방사패턴에 연결되는 제1급전선; 및
    상기 제3방사패턴에 연결되는 제2급전선; 을 더 포함하는, 3중대역 안테나.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1급전선은 상기 기판의 전면으로부터 상기 기판에 구비된 급전홀을 관통하여 후면에 위치한 상기 제2방사패턴 측의 상기 관통홀에 연결되는, 3중대역 안테나.
  9. 무선통신을 통해 인터넷 네트워크 서비스를 제공하는 억세스 포인트(AP)로서,
    1 이상의 청구항 1에 따른 3중대역 안테나를 포함하는, 억세스 포인트.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 억세스 포인트는,
    4개의 3중대역 안테나를 포함하는, 억세스 포인트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008167098A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nec Saitama Ltd アンテナ装置及び該アンテナ装置を用いた携帯無線機
KR101445598B1 (ko) * 2013-04-17 2014-10-06 주식회사 에이스테크놀로지 다중대역 무지향성 배열 안테나 구조를 갖는 스몰셀 기지국용 안테나

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