KR102246973B1 - 다중밴드 안테나 - Google Patents

Abstract

다중대역 안테나가 개시된다. 본 발명의 일실시예의 안테나는, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나; 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제2안테나; 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및 상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 매칭부를 포함한다.

Description

다중밴드 안테나{MULTI-BAND ANTENNA}

본 발명은 다중밴드 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 다중밴드 안테나는, 사용 주파수에 적합한 길이로 방사체를 분기하여 공진주파수를 형성하도록 구성된다. 이때, 안테나의 길이 λ는 다음 수학식과 같이 결정된다.

이때, 다중밴드 안테나에서, 안테나간 격리도(isolation) 확보를 위해, 안테나간 거리를 멀게 하거나, 또는 급전 방향을 서로 수직하게 하여 편파특성을 개선함으로써 격리도를 개선하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 이러한 경우, 동일 접지(ground)를 사용하기 때문에, 원천적으로 격리도를 확보하는 것이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 대부분의 경우, 다중밴드 안테나는 안테나의 방사효율을 저하함으로써 격리도를 확보하는 방법을 사용하고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대역폭을 향상하고 격리도를 개선할 수 있는 다중밴드 안테나를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나; 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제2안테나; 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및 상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 매칭부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2안테나는, 상기 제1안테나를 소정 각도 회전한 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은, 급전부로부터 전류를 수신하고, 신호를 방사하는 방사패턴부; 및 상기 방사패턴부의 근처에서, 커플링 급전영역을 형성하는 커플링 패턴부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은, 그라운드 커플링을 위한 제1 및 제2패턴을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 커플링 패턴부는, 다중밴드 형성을 위한 슬롯이 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 매칭부는, Y 형상의 슬롯에 형성되는 매칭소자를 포함할 수 있다.

또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 인쇄회로기판(PCB)에 형성되며, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나; 상기 PCB 상의 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 상기 제1안테나와 동일한 형상으로서 회전하여 배치되는 제2안테나; 상기 PCB 상의 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및 상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 슬롯 형상의 매칭부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은, 직접 급전되는 제1패턴부; 상기 제1패턴부로부터 커플링 급전되고, 내부에 슬롯이 형성되는 제2패턴부; 및 상기 제2패턴부 근처에 배치되고, 일직선 형상의 제3 및 제4패턴부를 포함하고, 상기 제3 및 제4패턴부는, 그 사이의 영역에서 그라운드 커플링 구조를 형성할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 매칭부는, 슬롯에 소정 매칭소자가 배치될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 사용 대역폭을 넓히면서 안테나간 격리도를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 다중밴드 안테나를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 PCB의 우측부를 확대한 일예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나를 실제 PCB에 제작한 샘플을 나타내는 일실시예 구성도이다.
도 4는 도 3의 안테나의 정재파비(VSWR)를 나타낸 일예시도이다.
도 5a는 도 3의 안테나의 제1주파수 대역의 방사패턴을 나타낸 일예시도이다.
도 5b는 도 3의 안테나의 제2주파수 대역의 방사패턴을 나타낸 일예시도이다.
도 6a 내지 도6c는 제1 내지 제3안테나의 격리도를 설명하기 위한 일예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 다양한 무선통신 기능(LTE, GPS, BT, WIFI 등)을 지원하는 휴대 단말기에 적용될 수 있으며, 특히 유사 대역(WIFI, BT)의 주파수의 송수신을 지원하는 휴대 단말기에 적용될 수 있다.

본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 인쇄회로기판(PCB)에 프린트되거나, 캐리어(carrier)와 같은 기구물 위에 형성된 일정 패턴의 양단 및/또는 급전점에 전기회로를 접속하는 구조이다.

이하, 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 다중밴드 안테나를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중밴드 안테나는, 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)(10)에 배치되는 것으로서, 제1안테나(1), 제2안테나(2) 및 제3안테나(3)를 포함할 수 있다. 즉, 제1안테나(1)는 PCB(10)의 우측 상부에, 제2안테나(2)는 PCB(10)의 좌측 상부에, 제3안테나(3)는 PCB(10)의 우측 하부에 배치될 수 있다.

제1 및 제2안테나(1, 2)는, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2안테나(1, 2)는 2.5㎓ 및 5.5㎓ 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 일실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.

제2안테나(2)는, 제1안테나(1)를 270도 회전한 형태로 배치되는 것으로 그 구조은 제1안테나(1)의 구조와 동일하다 할 것이다.

또한, 제3안테나(3)는 제1주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제3안테나(3)는 블루투스(bluetooth®) 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 블루투스 주파수 대역은, 2400~2483.5MHz로서, 제3안테나(3)와 제1/제2안테나(1, 2)는 그 주파수 대역이 중첩될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 일실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 일실시예의 다중밴드 안테나는, 슬롯(slot)형 매칭부(4)를 더 포함할 수 있다.

도 2는 도 1의 PCB의 우측부를 확대한 일예시도이다. 도 1에서 제1안테나(1)와 제2안테나(2)는 동일한 구조이므로, 제2안테나(2)에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1안테나(1)는, 방사패턴부(11), 커플링 패턴부(12), 그라운드 커플링을 위한 제1 및 제2패턴부(13, 14)를 포함할 수 있다.

방사패턴부(11)의 일측면에는, 급전을 위한 급전부(15)가 형성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 급전을 위한 급전핀이 급전부(15)를 위해 연결될 수 있다.

방사패턴부(11)는, 급전되는 전류를 방사하기 위한 것으로서, 방사패턴부(11)의 근처에 배치되는 커플링 패턴부(12)는, 커플링 급전구조(A)를 형성할 수 있을 것이다.

커플링 패턴부(12)는, 그 내부에, 다중밴드 형성을 위한 슬롯(slot)(12a)이 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예의 제1안테나(1)는, 커플링 급전구조(A) 및 슬롯(12a) 구조를 적용함으로써, 다중밴드를 형성할 수 있으며, 이와 같은 커플링 급전구조(A) 및 슬롯(12a) 구조가 적용되지 않은 안테나에 비해, 20% 이상의 대역폭의 확보가 가능하다.

제1 및 제2패턴부(13, 14)는, 커플링 패턴부(12)를 둘러싸는 형상으로 배치되고, 일직선 형상을 가지는 것으로서, 그 사이의 영역(B)에서, 그라운드 커플링 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 대역폭 향상 및 격리도 개선을 이룰 수 있다.

슬롯형 매칭부(4)는, 제1안테나(1)와 제3안테나(3) 사이에 그라운드의 전류의 흐름을 조절할 수 있도록, 'Y' 형태의 슬롯(C)을 포함할 수 있다. 슬롯에는 매칭소자(도시되지 않음)가 배치되어, 이 매칭소자를 통해 그라운드의 전류 흐름을 조절할 수 있으며, 이에 의해 안테나간 편파 특성을 향상할 수 있다. 즉, 이로부터, 안테나간 격리도가 향상되고, 방사효율이 개선될 수 있다.

이와 같은 형태에 의해, 동일 주파수 대역을 사용하는 제1 및 제3안테나(1, 3) 간 격리도가 -10dB 이상 향상될 수 있다.

제3안테나(3)는, 제1주파수 대역의 블루투스 신호를 송수신하기 위한 방사부(31)와, 방사부(31)에 전류를 제공하기 위한 급전부(32)를 포함할 수 있다.

이와 같은 구조의 본 발명의 일실시예의 안테나는, 대역폭을 20% 이상 확보할 수 있으며, 또한 동일 주파수 대역을 사용하는 안테나간 격리도를 향상할 수 있다. 또한, 그라운드 커플링 구조를 이용하여 대역폭을 향상하고 격리도를 개선할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나를 실제 PCB에 제작한 샘플을 나타내는 일실시예 구성도이고, 도 4는 도 3의 안테나의 정재파비(voltage standing wave ratio, VSWR)을 나타낸 일예시도이고, 도 5a는 도 3의 안테나의 제1주파수 대역의 방사패턴을 나타낸 일예시도이고, 도 5b는 도 3의 안테나의 제2주파수 대역의 방사패턴을 나타낸 일예시도이다.

일반적으로, VSWR은 반사에 의해 생성되는 정재파의 높이 비로써, 크기가 0에 가까울수록 출력이 커지는 것을 의미한다.

도 4에서, 4A는 제1안테나(1)의 VSWR을, 4B는 제2안테나(2)의 VSWR을, 4C는 제3안테나(3)의 VSWR을 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, 2.5㎓ 대역에서 제1 내지 제3안테나(1, 2, 3)의 VSWR이 최소이고, 또한, 5.5㎓ 대역에서는 제1 및 제2안테나(1, 2)의 VSWR이 작아지도 있음을 알 수 있다.

또한, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 2.5㎓ 및 5.5㎓ 대역에서 방사가 이루어지고 있음을 알 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 제1 내지 제3안테나의 격리도를 설명하기 위한 일예시도로서, 도 6a는 제1 및 제3안테나(1, 3) 간 격리도를 나타내는 것이고, 도 6b는 제2 및 제3안테나(2, 3)간 격리도를 나타내는 것이고, 도 6c는 제1 및 제2안테나(1, 2)간 격리도를 나타내는 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1주파수 대역에서의 격리도가 -40dB 이상으로서, 종래 안테나에 비해 격리도가 향상되고 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1, 2, 3: 안테나 4: 매칭부

Claims (10)

1. 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나;
   상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제2안테나;
   상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및
   상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 매칭부를 포함하고,
   상기 매칭부는 상기 제1안테나와 근접한 제1슬롯 및 상기 제3안테나와 근접하고 상기 제1슬롯으로부터 분기되어 상기 제1슬롯과 소정 간격 이격되어 형성되는 제2슬롯을 포함하는 다중대역 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2안테나는,
   상기 제1안테나를 소정 각도 회전한 구조로 이루어지는 다중대역 안테나.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은,
   급전부로부터 전류를 수신하고, 신호를 방사하는 방사패턴부; 및
   상기 방사패턴부의 근처에서, 커플링 급전영역을 형성하는 커플링 패턴부를 포함하는 다중대역 안테나.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은,
   그라운드 커플링을 위한 제1 및 제2패턴을 더 포함하는 다중대역 안테나.
   
5. 제3항에 있어서, 상기 커플링 패턴부는,
   내부 영역에 다중밴드 형성을 위한 슬롯이 형성되는 다중대역 안테나.
6. 제1항에 있어서, 상기 매칭부는,
   Y 형상의 슬롯에 형성되는 매칭소자를 포함하는 다중대역 안테나.
   
7. 인쇄회로기판(PCB)에 형성되며, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나;
   상기 PCB 상의 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 상기 제1안테나와 동일한 형상으로서 회전하여 배치되는 제2안테나;
   상기 PCB 상의 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및
   상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 슬롯 형상의 매칭부를 포함하고,
   상기 매칭부는 상기 제1안테나와 근접한 제1슬롯 및 상기 제3안테나와 근접하고 상기 제1슬롯으로부터 분기되어 상기 제1슬롯과 소정 간격 이격되어 형성되는 제2슬롯을 포함하는 다중대역 안테나.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은,
   직접 급전되는 제1패턴부;
   상기 제1패턴부로부터 커플링 급전되고, 내부에 슬롯이 형성되는 제2패턴부; 및
   상기 제2패턴부 근처에 배치되고, 일직선 형상의 제3 및 제4패턴부를 포함하고,
   상기 제3 및 제4패턴부는, 그 사이의 영역에서 그라운드 커플링 구조를 형성하는 다중대역 안테나.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 매칭부는, 슬롯에 소정 매칭소자가 배치되는 다중대역 안테나.
   
10. 제4항에 있어서,
    상기 제1패턴은 제1방향으로 일직선 형상이고, 상기 제2패턴은 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 일직선 형상이고, 상기 제1 및 제2패턴은 상기 커플링 패턴부를 둘러싸는 형상으로 형성되는 다중대역 안테나.
    

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