KR102276509B1 - Antenna and antenna module having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 안테나는 다수의 급전 패드, 상기 급전 패드의 일측에 위치하고 상기 급전 패드와 이격 배치되며 하나의 도체판으로 형성되는 방사부, 및 상기 급전 패드의 타측에 배치되는 접지부를 포함하며, 상기 급전 패드들은 각각 다각형의 패치 형상으로 형성된다.An antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of feeding pads, a radiating part disposed on one side of the feeding pad and spaced apart from the feeding pad and formed of a single conductor plate, and a grounding part disposed on the other side of the feeding pad. and the feeding pads are each formed in a polygonal patch shape.

Description

안테나 및 이를 구비하는 안테나 모듈{ANTENNA AND ANTENNA MODULE HAVING THE SAME}Antenna and antenna module having the same

본 발명은 안테나 및 이를 구비하는 안테나 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna and an antenna module having the same.

지금까지의 통신 시스템은 주로 UHF(Ultra High Frequency) 대역을 사용하여 왔지만, 향후 새로운 고속 정보 전송을 위한 통신 시스템은 802.11ad 통신의 60GHz와 같이 EHF(Extreme High Frequency) 대역을 사용할 예정에 있다. Until now, communication systems have mainly used the UHF (Ultra High Frequency) band, but in the future, a new communication system for high-speed information transmission is scheduled to use an EHF (Extreme High Frequency) band like 60 GHz of 802.11ad communication.

　EHF 대역의 통신 시스템은 고속 정보 전송을 위해 UHF 대역의 통신 시스템에서 사용하는 대역폭(Bandwidth)에 비해 10~100배 수준의 광대역폭을 사용하는데, 60GHz와 같은 EHF(Extreme High Frequency) 대역을 사용 하는 통신 시스템은 일반적인 UHF(Ultra High Frequency) 대역 통신 시스템과 달리 높은 주파수로 인해 신호 전달 손실이 큰 문제점이 있어 다수의 안테나를 필요로 한다. 이에 따라,　EHF 대역 통신 시스템은 다수의 안테나를 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board) 내에 내장되는 형태로 패키지 한다. For high-speed information transmission, the EHF band communication system uses a wide bandwidth of 10 to 100 times the bandwidth used in the UHF band communication system. A communication system has a problem in that a signal transmission loss is large due to a high frequency, unlike a general UHF (Ultra High Frequency) band communication system, and thus requires a plurality of antennas. Accordingly, the 　 EHF band communication system packages a plurality of antennas to be embedded in a printed circuit board.

한국공개특허 제2016-0042740호(2016.04.20)Korea Patent Publication No. 2016-0042740 (2016.04.20)

본 발명의 목적은 EHF 대역에서 이용할 수 있는 안테나 및 이를 구비하는 안테나 모듈을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide an antenna that can be used in an EHF band and an antenna module having the same.

본 발명의 실시예에 따른 안테나는 다수의 급전 패드, 상기 급전 패드의 일측에 위치하고 상기 급전 패드와 이격 배치되며 하나의 도체판으로 형성되는 방사부, 및 상기 급전 패드의 타측에 배치되는 접지부를 포함하며, 상기 급전 패드들은 각각 다각형의 패치 형상으로 형성된다.An antenna according to an embodiment of the present invention includes a plurality of feeding pads, a radiating part disposed on one side of the feeding pad and spaced apart from the feeding pad and formed of a single conductor plate, and a grounding part disposed on the other side of the feeding pad. and the feeding pads are each formed in a polygonal patch shape.

또한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 상기한 안테나 및 상기 안테나의 급전 패드와 전기적으로 연결되어 상기 안테나를 통해 신호를 송수신하는 신호처리 소자를 포함한다.In addition, the antenna module according to an embodiment of the present invention includes the above-described antenna and a signal processing element electrically connected to a feeding pad of the antenna to transmit and receive a signal through the antenna.

본 발명의 실시예에 따른 안테나 및 안테나 모듈은 안테나의 방사면 면적을 최소화할 수 있다. 이에 EHF 대역에서 이용할 수 있는 소형의 안테나를 제공할 수 있다. An antenna and an antenna module according to an embodiment of the present invention can minimize the radiation surface area of the antenna. Accordingly, it is possible to provide a small antenna that can be used in the EHF band.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 안테나의 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 안테나의 안테나 이득을 측정한 그래프.
도 4는 도 1에 도시된 안테나의 반사 손실을 측정한 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 안테나의 사시도.
도 8은 도 6에 도시된 안테나의 안테나 이득을 측정하여 도시한 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 개략적으로 도시한 사시도. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an antenna according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a perspective view of the antenna shown in Fig. 1;
FIG. 3 is a graph in which an antenna gain of the antenna shown in FIG. 1 is measured;
FIG. 4 is a graph illustrating measurement of return loss of the antenna shown in FIG. 1;
5 is a perspective view schematically showing an antenna according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view schematically illustrating an antenna according to another embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a perspective view of the antenna shown in Fig. 6;
FIG. 8 is a graph illustrating an antenna gain of the antenna shown in FIG. 6 measured;
9 is a perspective view schematically illustrating an antenna module according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.

한편, 본 명세서에서 상측 상부, 하측, 하부, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.On the other hand, in the present specification, expressions of upper upper, lower, lower, side, etc. have been described with reference to the drawings, and it should be noted in advance that if the direction of the corresponding object is changed, it may be expressed differently.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 안테나의 사시도로, 절연 부재를 생략하고 도시한 도면이다. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the antenna shown in FIG. 1 , in which an insulating member is omitted.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나(100)는 절연 부재(110), 급전부(130), 방사부(180), 및 접지부(170)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the antenna 100 according to the present embodiment may include an insulating member 110 , a feeding unit 130 , a radiating unit 180 , and a grounding unit 170 .

절연 부재(110)로는 절연 기판이 이용될 수 있다. 예를 들어, 절연 부재는 복수의 레이어로 형성된 다층 기판일 수 있으며 세라믹 기판, 인쇄 회로 기판 및 연성 기판 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.An insulating substrate may be used as the insulating member 110 . For example, the insulating member may be a multilayer substrate formed of a plurality of layers, and may include at least one of a ceramic substrate, a printed circuit board, and a flexible substrate. However, the present invention is not limited thereto.

급전부(130)는 제1 급전부(130a)와 제2 급전부(130b)를 포함한다. 제1 급전부(130a)는 제1 급전 패드(131a)와 제1 급전 패턴(133a), 그리고 제1 급전 패턴(133a)과 제1 급전 패드(131a)를 연결하는 제1 비아(132a)를 포함할 수 있다. 또한 제2 급전부(130b)는 제2 급전 패드(131b)와 제2 급전 패턴(133b), 그리고 제2 비아(132b)를 포함할 수 있다.The feeding unit 130 includes a first feeding unit 130a and a second feeding unit 130b. The first feeding part 130a connects the first feeding pad 131a and the first feeding pattern 133a, and the first via 132a connecting the first feeding pattern 133a and the first feeding pad 131a. may include Also, the second feeding part 130b may include a second feeding pad 131b, a second feeding pattern 133b, and a second via 132b.

급전 패드들(131a, 131b)은 평면 상에 일정한 면적을 갖는 패치(patch) 형태로 형성된다. The feeding pads 131a and 131b are formed in the form of patches having a constant area on a plane.

제1 급전 패드(131a)와 제2 급전 패드(131b)는 동일한 형상 및 면적으로 형성될 수 있으며, 일직선 상에 배치되되 일정 거리 이격 배치된다. The first feeding pad 131a and the second feeding pad 131b may be formed to have the same shape and area, and are disposed on a straight line and spaced apart from each other by a predetermined distance.

급전 패드들(131a, 131b)는 다각형 구조를 가질 수 있으며 본 실시예에서는 대략 직사각 형상으로 형성된다. 그러나 정사각 형상으로 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다. The feeding pads 131a and 131b may have a polygonal structure, and are formed in an approximately rectangular shape in the present embodiment. However, various modifications such as forming in a square shape are possible.

또한 도 2를 참조하면, 본 실시예에서 각 급전 패드들(131a, 131b)의 폭(W1)은 방사부(180) 폭(W2)의 30% 이하로 형성될 수 있다. 그리고 각 급전 패드들(131a, 131b)의 길이(L1)는 방사부 길이(L2)의 40% 이하로 형성될 수 있다. 급전 패드들(131a, 131b)이 상기한 크기보다 크게 형성되는 경우, 방사 효율이 저하될 수 있다.Also, referring to FIG. 2 , in the present embodiment, the width W1 of each of the feeding pads 131a and 131b may be formed to be 30% or less of the width W2 of the radiating portion 180 . In addition, the length L1 of each of the feeding pads 131a and 131b may be formed to be 40% or less of the length L2 of the radiating part. When the feeding pads 131a and 131b are formed to be larger than the above-described size, radiation efficiency may be reduced.

각 급전 패드들(131a, 131b)은 비아(132a, 132b)를 통해 각각 급전 패턴(133a, 133b)과 연결된다. Each of the feeding pads 131a and 131b is connected to the feeding patterns 133a and 133b through vias 132a and 132b, respectively.

비아(132a, 132b)는 급전 패드(131a, 131b)의 하부면에서 급전 패드(131a, 131b)와 수직을 이루는 형태로 길게 연장되어 급전 패턴(133a, 133b)과 연결된다. 따라서 비아는(132a, 132b) 일단이 급전 패드(131a, 131b)와 연결되고 타단이 급전 패턴(133a, 133b)과 연결된다. The vias 132a and 132b extend from the lower surfaces of the feeding pads 131a and 131b in a shape perpendicular to the feeding pads 131a and 131b and are connected to the feeding patterns 133a and 133b. Accordingly, one end of the vias 132a and 132b is connected to the feed pads 131a and 131b and the other end is connected to the feed patterns 133a and 133b.

제1 비아(132a)는 제1 급전 패드(131a)에 연결되고 제2 비아(132b)는 제2 급전 패드(131b)에 연결된다. The first via 132a is connected to the first feeding pad 131a and the second via 132b is connected to the second feeding pad 131b.

이때, 제1 비아(132a)와 제2 비아(132b)는 급전 패드(131a, 131b)의 중심이 아닌 일측으로 치우친 위치에 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 급전 패드(131a)에 연결되는 제1 비아(132a)는 제2 급전 패드(131b)와 최대한 인접한 위치에 배치된다. 또한 제2 급전 패드(131b)에 연결되는 제2 비아(132b)는 제1 급전 패드(131a)와 최대한 인접한 위치에 배치된다. In this case, the first via 132a and the second via 132b are disposed at positions biased toward one side rather than the center of the power feeding pads 131a and 131b. More specifically, the first via 132a connected to the first feeding pad 131a is disposed at a position as close to the second feeding pad 131b as possible. In addition, the second via 132b connected to the second feeding pad 131b is disposed at a position closest to the first feeding pad 131a as much as possible.

그러나, 본 실시예에 따른 제1 비아(132a)와 제2 비아(132b)는 상기한 구성으로 한정되지 않으며, 제1 급전 패드(131a)와 제2 급전 패드(131b)와 결합되는 위치라면 다양한 위치에 배치될 수 있다. 또한 제1 비아(132a)와 제2 비아(132b)가 과도하게 가깝게 배치되는 경우, 제1 비아(132a)를 통해 전송되는 신호와, 제2 비아(132b)를 통해 전송되는 신호 간에 간섭이 발생될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 제1 비아(132a)와 제2 비아(132b)는 방사부(180)의 폭(W2)이나 방사부(180)의 길이(L2)의 10% 이상으로 이격 배치된다. However, the first via 132a and the second via 132b according to the present embodiment are not limited to the above-described configuration, and various positions may be provided as long as they are coupled to the first feeding pad 131a and the second feeding pad 131b. may be placed in position. Also, when the first via 132a and the second via 132b are disposed excessively close, interference occurs between a signal transmitted through the first via 132a and a signal transmitted through the second via 132b. can be Accordingly, the first via 132a and the second via 132b according to the present exemplary embodiment are spaced apart from each other by 10% or more of the width W2 of the radiating part 180 or the length L2 of the radiating part 180 .

또한 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 비아(132a)와 제2 비아(132b)는 접지부(170)를 관통하여 접지부(170)의 하부에 배치되는 급전 패턴(133a, 133b)에 각각 연결된다. 이때, 비아(132a, 132b)는 접지부(170)와 전기적으로 절연된다. Also, as shown in FIG. 1 , the first via 132a and the second via 132b pass through the ground portion 170 and are respectively connected to the feeding patterns 133a and 133b disposed under the ground portion 170 . Connected. In this case, the vias 132a and 132b are electrically insulated from the ground unit 170 .

급전 패턴(133a, 133b)은 접지부(170)의 하부에 배치된다. 따라서 접지부(170)는 급전 패턴(133a, 133b)과 급전 패드(131a, 131b) 사이에 배치된다. The feeding patterns 133a and 133b are disposed under the ground unit 170 . Accordingly, the ground unit 170 is disposed between the feeding patterns 133a and 133b and the feeding pads 131a and 131b.

급전 패턴(133a, 133b)은 신호처리 소자(미도시)와 연결되어 신호처리 소자로부터 인가되는 신호를 급전 패드(131a, 131b)로 전달한다. The feeding patterns 133a and 133b are connected to a signal processing device (not shown) to transmit a signal applied from the signal processing device to the feeding pads 131a and 131b.

제1 급전 패턴(133a)과 제2 급전 패턴(133b)은 서로 접촉하지 않으며, 각각 독립적으로 신호처리 소자와 연결된다. The first feeding pattern 133a and the second feeding pattern 133b do not contact each other and are independently connected to the signal processing element.

제1 급전부(130a)와 제2 급전부(130b)는 단일 편파의 송수신에 이용될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 안테나는 다중 급전이 가능하다. The first feeding unit 130a and the second feeding unit 130b may be used for transmitting and receiving a single polarized wave. Therefore, the antenna according to the present embodiment is capable of multiple feeding.

이를 위해, 본 실시예에 따른 제1 급전부(130a)와 제2 급전부(130b)는 동일한 길이로 형성될 수 있다. 또한 서로 대칭을 이루는 구조로 배치될 수 있다. To this end, the first feeding unit 130a and the second feeding unit 130b according to the present embodiment may be formed to have the same length. In addition, they may be arranged in a structure that is symmetrical to each other.

방사부(180)는 급전 패드들(131a, 131b)의 일측(예컨대, 상부)에 배치된다. The radiation unit 180 is disposed on one side (eg, an upper portion) of the feeding pads 131a and 131b.

방사부(180)는 급전 패드들(131a, 131b)과 일정 거리 이격 배치되며, 하나의 도체판으로 이루어진다. 방사부(180)는 급전 패드들(131a, 131b)과 평행을 이루도록 배치되며, 급전 패드들(131a, 131b) 전체를 완전히 덮는 크기로 형성된다. The radiation unit 180 is spaced apart from the feeding pads 131a and 131b by a predetermined distance, and is formed of a single conductor plate. The radiating part 180 is disposed parallel to the feeding pads 131a and 131b and has a size to completely cover the entire feeding pads 131a and 131b.

본 실시예에서는 방사부(180)가 사각 형상으로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다른 형상으로 변경될 수 있다. In this embodiment, although the case where the radiation part 180 is formed in a rectangular shape is exemplified, it is not limited thereto and may be changed to another shape as necessary.

이러한 본 실시예에 따른 방사부(180)는 종래에 비해 방사 면적이 증가되므로 안테나의 고이득 특성을 확보할 수 있다.Since the radiation area of the radiation unit 180 according to this embodiment is increased compared to the related art, it is possible to secure high gain characteristics of the antenna.

본 실시예에서 급전 패드들(131a, 131b)은 방사부(180)와 대면하는 영역 내에 배치된다. 따라서, 급전 패드들(131a, 131b)은 전체가 방사부(180)와 겹치는 범위 내에서 다양한 위치에 배치될 수 있다.In the present embodiment, the feeding pads 131a and 131b are disposed in a region facing the radiating part 180 . Accordingly, the feeding pads 131a and 131b may be disposed in various positions within a range where the entirety of the feeding pads 131a and 131b overlaps the radiating unit 180 .

이러한 급전 패드들(131a, 131b)의 위치 자유도는 안테나의 입력 임피던스 조절의 자유도로 이어져, 안테나 자체의 효율을 증가시켜 고이득 안테나를 구현할 수 있다.The degree of freedom of the position of the feeding pads 131a and 131b leads to a degree of freedom in adjusting the input impedance of the antenna, thereby increasing the efficiency of the antenna itself, thereby realizing a high-gain antenna.

접지부(170)는 급전 패드들(131a, 131b)의 타측(예컨대, 하부)에 배치되며, 급전부(130)나 방사부(180)보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다. The grounding unit 170 is disposed on the other side (eg, lower) of the feeding pads 131a and 131b, and may have a larger area than the feeding unit 130 or the radiating unit 180 .

접지부(170)는 급전 패드들(131a, 131b)과 평행하게 배치되며, 내부에는 비아(132a, 132b)가 배치되는 빈 공간을 구비한다. The ground unit 170 is disposed parallel to the feeding pads 131a and 131b and has an empty space in which the vias 132a and 132b are disposed.

도 3은 도 1에 도시된 안테나의 안테나 이득을 측정한 그래프이고, 도 4는 도 1에 도시된 안테나의 반사 손실을 측정한 도시한 그래프이다. 여기서, 제1 안테나(Ant1)는 도 1에 도시된 본 실시예와 같이 급전 패드(131a, 131b) 전체가 방사부(180)와 대면하는 범위 내에 배치된 안테나이고, 제2 안테나(Ant2)는 급전 패드(131a, 131b) 중 적어도 일부가 방사부(180)의 외측으로 벗어나도록 배치된 안테나이다.FIG. 3 is a graph of measuring the antenna gain of the antenna shown in FIG. 1 , and FIG. 4 is a graph showing measuring the return loss of the antenna shown in FIG. 1 . Here, the first antenna Ant1 is an antenna disposed within a range in which the entire feeding pads 131a and 131b face the radiation unit 180 as in the present embodiment shown in FIG. 1 , and the second antenna Ant2 is At least a portion of the feeding pads 131a and 131b is an antenna disposed to deviate to the outside of the radiating unit 180 .

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예와 같이 급전 패드(131a, 131b) 전체가 방사부(180)와 대면하는 범위 내에 배치된 제1 안테나(Ant1)는 제2 안테나(Ant2)에 비해 안테나 이득이 대략 1dB 높게 측정되었음을 알 수 있다. 또한 반사 손실은 2dB 이상 낮아지는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4 , as in the present embodiment, the first antenna Ant1 disposed within the range where the entire feeding pads 131a and 131b face the radiation unit 180 is compared to the second antenna Ant2. It can be seen that the antenna gain is measured to be about 1 dB higher. In addition, it can be seen that the return loss is lowered by more than 2dB.

따라서 급전 패드(131a, 131b) 전체가 방사부(180)와 대면하는 범위 내에 배치되는 경우 안테나 효율이 향상되는 것을 알 수 있으며, 이에 본 실시예에 따른 안테나는 급전부(130)의 급전 패드(131a, 131b) 전체가 방사부(180)와 대면하는 영역 내에 배치된다.Therefore, it can be seen that the antenna efficiency is improved when the entire feeding pads 131a and 131b are disposed within the range facing the radiating unit 180 , and accordingly, the antenna according to the present embodiment has the feeding pad ( 130 ) of the feeding unit 130 . The entirety of 131a and 131b is disposed in the area facing the radiation unit 180 .

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 안테나(100)는 방사부(180)가 면 형태의 패치(Patch) 구조로 형성된다. 또한 급전부(130)는 방사부(180)와 접촉하지 않도록 방사부(180)와 이격 배치되며 커플링(Coupling)을 통해, 방사부(180)에 신호를 전달한다.In the antenna 100 according to the present embodiment configured as described above, the radiating unit 180 is formed in a planar patch structure. In addition, the feeding unit 130 is spaced apart from the radiating unit 180 so as not to contact the radiating unit 180 and transmits a signal to the radiating unit 180 through a coupling.

따라서 종래의 다이폴 안테나에 비해 방사 면적(Aperture)이 증가되며, 이를 통해 방사되는 신호의 크기를 증가시켜 고이득 안테나 특성을 확보할 수 있다. Therefore, compared to the conventional dipole antenna, the radiation area is increased, and thus, the size of a signal radiated through this can be increased to secure high-gain antenna characteristics.

종래의 다이폴 안테나의 경우, 방사부가 급전부에서 연장되므로 방사부가 선형 또는 막대형으로 형성되며, 방사부의 길이는 해당 주파수의 반파장 길이로 형성된다. In the case of a conventional dipole antenna, since the radiating part extends from the feeding part, the radiating part is formed in a linear or bar shape, and the length of the radiating part is formed to be half the wavelength of the corresponding frequency.

반면에 본 실시예에 따른 안테나는 방사부(180)가 급전부(130)와 이격 배치되어 방사부(180)에 직접 급전이 이루어지지 않고 커플링(Coupliing) 급전 구조로 구성되며, 이에 급전 구조 길이와 방사부(180) 길이의 조합에 의해 방사 주파수가 결정된다.On the other hand, in the antenna according to the present embodiment, the radiating unit 180 is spaced apart from the feeding unit 130 so that direct power is not fed to the radiating unit 180 and is configured in a coupling feeding structure. The radiation frequency is determined by a combination of the length and the length of the radiation unit 180 .

이로 인해 본 실시예의 급전 패드(131a, 131b)는 방사에 직접 관여하지 않으므로 그 크기가 주파수나 파장과 직접적인 관계가 없다. 따라서 본 실시예의 급전 패드(131a, 131b)는 종래 다이폴 안테나의 방사부보다 짧은 길이로 형성된다. 또한 본 실시예에서 방사부(180)의 크기는 급전 패드(131a, 131b)의 크기를 기반으로 규정된다.For this reason, since the feeding pads 131a and 131b of the present embodiment are not directly involved in radiation, their size has no direct relationship with frequency or wavelength. Accordingly, the feeding pads 131a and 131b of the present embodiment are formed to have a shorter length than the radiating portion of the conventional dipole antenna. In addition, in the present embodiment, the size of the radiation unit 180 is defined based on the size of the feeding pads 131a and 131b.

이로 인해, 본 실시예의 방사부(180)는 종래 다이폴 안테나의 방사부 길이의 70% 이하로 형성할 수 있어 안테나의 방사면 면적을 최소화할 수 있다.For this reason, the radiation part 180 of the present embodiment can be formed to be 70% or less of the length of the radiation part of the conventional dipole antenna, thereby minimizing the radiation surface area of the antenna.

또한 본 실시예에서 급전 구조의 위치나 면적의 조정으로 임피던스를 정합한다. 예를 들어, 급전 패드(131a, 131b)의 길이와 폭을 조정하여 안테나의 입력 임피던스를 정합할 수 있으며, 급전 패드(131a, 131b)와 연결되는 비아(132a, 132b)의 위치 변화를 통해, 각 급전부(130)로 전달되는 위상을 조절할 수 있다.In addition, in this embodiment, impedance is matched by adjusting the position or area of the power feeding structure. For example, the input impedance of the antenna can be matched by adjusting the length and width of the feeding pads 131a and 131b, and through the position change of the vias 132a and 132b connected to the feeding pads 131a and 131b, The phase transmitted to each power feeding unit 130 may be adjusted.

또한 본 실시예에 따른 안테나는 다중 급전 구조를 갖는다. 보다 구체적으로, 급전부(130)에 신호를 인가하는 신호처리 소자(미도시)는 제1 급전부(130a)와 제2 급전부(130b)에 각각 연결되며, 제1 급전부(130a)와 제2 급전부(130b)에 동시에 신호를 인가한다. 따라서, 안테나 입력 신호 크기를 증가시킬 수 있으며, 이에 방사 이득아 증가된다.In addition, the antenna according to the present embodiment has a multi-feed structure. More specifically, a signal processing element (not shown) for applying a signal to the power feeding unit 130 is connected to the first feeding unit 130a and the second feeding unit 130b, respectively, and the first feeding unit 130a and A signal is simultaneously applied to the second power feeding unit 130b. Accordingly, it is possible to increase the antenna input signal size, and thus the radiation gain is increased.

한편, 방사부가 급전부에서 직접 연장되는 종래(예컨대, 종래의 다이폴 안테나)의 경우, 방사부가 다이폴(Dipole) 형태를 유지하기 위해서는 2개의 급전 패드가 매우 작은 거리로 이격되어야 한다. 그러나 본 실시예에 따른 안테나는 방사부(180)가 급전부(130)와 연결되지 않고 급전부(130)와 이격 배치되므로, 급전 패드(131a, 131b)는 방사부(180)와 대면하는 영역 내에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 따라서 종래에 비해 급전 위치의 자유도가 높다.On the other hand, in the case of a conventional (eg, a conventional dipole antenna) in which the radiating part extends directly from the feeding part, in order for the radiating part to maintain a dipole shape, two feeding pads must be spaced apart by a very small distance. However, in the antenna according to the present embodiment, since the radiating unit 180 is not connected to the power feeding unit 130 and is spaced apart from the feeding unit 130 , the feeding pads 131a and 131b are regions facing the radiating unit 180 . It can be placed in various positions within. Therefore, the degree of freedom of the feeding position is higher than that of the prior art.

한편 본 발명에 따른 안테나는 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.Meanwhile, the antenna according to the present invention is not limited to the above-described embodiment and various modifications are possible.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시한 사시도로, 도 2와 마찬가지로 절연 부재를 생략한 구조를 도시하고 있다. 5 is a perspective view schematically illustrating an antenna according to another embodiment of the present invention, and shows a structure in which an insulating member is omitted as in FIG. 2 .

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나는 4개의 급전부(130)를 구비한다. 따라서 급전 패드(131a, 131b, 131c, 131d)도 4개가 구비된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 6개, 또는 8개의 급전부를 포함하는 등 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다. Referring to FIG. 5 , the antenna according to the present embodiment includes four feeding units 130 . Accordingly, four feeding pads 131a, 131b, 131c, and 131d are also provided. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible as needed, such as including six or eight feeding units.

4개의 급전 패드(131a, 131b, 131c, 131d)는 사방으로 향하도록 배치되며, 비아들(132)은 서로 마주보도록 인접하게 배치될 수 있다. The four feeding pads 131a, 131b, 131c, and 131d may be disposed to face in all directions, and the vias 132 may be disposed adjacent to each other to face each other.

전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예의 안테나도 급전 패드들(131a, 131b, 131c, 131d)은 모두 방사부(180)와 겹치는 위치에 배치된다.As in the above-described embodiment, in the antenna of this embodiment, all of the feeding pads 131a, 131b, 131c, and 131d are disposed at positions overlapping the radiating unit 180 .

또한 서로 마주보도록 배치되는 2개의 급전 패드들(131a, 131b)은 일직선 상에서 이격 배치되며, 나머지 2개의 급전 패드들(131c, 131d)도 일직선 상에서 이격 배치된다. In addition, the two feeding pads 131a and 131b disposed to face each other are disposed to be spaced apart on a straight line, and the other two feeding pads 131c and 131d are also disposed to be spaced apart from each other on a straight line.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 안테나는 이중 편파(dual polarization)의 송수신에 이용될 수 있다. 또한 각 편파(수직 편파, 수평 편파)당 2개의 급전부(130)가 각각 배치되므로, 다중 급전이 가능하다. The antenna according to the present embodiment configured as described above may be used for transmission/reception of dual polarization. In addition, since two feeding units 130 are disposed for each polarization (vertical polarization, horizontal polarization), multiple feeding is possible.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 안테나의 사시도로, 절연 부재를 생략하고 도시한 도면이다. 6 is a cross-sectional view schematically showing an antenna according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of the antenna shown in FIG. 6 , without an insulating member.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나(100)는 방사부(180)와 접지부(170) 사이에 메타 그라운드부(190)와 더미 패턴(150)이 배치된다.6 and 7 , in the antenna 100 according to the present embodiment, a meta ground unit 190 and a dummy pattern 150 are disposed between the radiating unit 180 and the ground unit 170 .

메타 그라운드(Meta ground)부(190)는 급전 패드(131)와 접지부(170) 사이에 배치된다. 메타 그라운드부(190)는 급전 패드(131)나 접지부(170)와 평행을 이루도록 배치되며, 급전부(130)나 접지부(170)와 전기적으로 연결되지 않는다. The meta ground unit 190 is disposed between the feeding pad 131 and the ground unit 170 . The meta ground unit 190 is disposed parallel to the feeding pad 131 or the grounding unit 170 , and is not electrically connected to the feeding unit 130 or the grounding unit 170 .

메타 그라운드부(190)는 접지부(170)보다 급전 패드(131)에 인접하게 배치된다.The meta ground unit 190 is disposed closer to the feeding pad 131 than the ground unit 170 .

메타 그라운드부(190)가 접지부(170)와 전기적으로 연결되는 경우, 메타 그라운드부(190)는 접지부(170)로 동작하게 된다. 이 경우, 접지부(170)와 급전 패드(131)가 매우 인접하게 배치되므로 신호 손실이 발생될 수 있다. When the meta-ground unit 190 is electrically connected to the ground unit 170 , the meta-ground unit 190 operates as the ground unit 170 . In this case, since the ground portion 170 and the feeding pad 131 are disposed very adjacent to each other, signal loss may occur.

따라서 본 실시예에 따른 메타 그라운드부(190)는 접지부(170)나 급전부(130)와 전기적으로 연결되지 않는 더미 형태의 도전성 패드로 형성되며, 메쉬(Mesh) 형태 또는 격자 형태로 다수의 도전성 조각들이 배열되는 형태로 형성된다.Therefore, the meta-ground unit 190 according to the present embodiment is formed as a dummy-shaped conductive pad that is not electrically connected to the ground unit 170 or the power supply unit 130, and is formed of a plurality of conductive pads in the form of a mesh or a grid. It is formed in the form in which the conductive pieces are arranged.

급전 패드(131)와 접지부(170) 사이의 간격이 증가할수록 방사부(180)의 크기는 축소되어야 한다. 그러나 본 실시예에서는 메타 그라운드부(190)가 유사 접지부로 동작하므로, 급전 패드(131)와 접지부(170) 사이의 간격이 크더라도 방사부(180)의 크기를 유지시켜 고이득 안테나를 구현할 수 있다.As the distance between the feeding pad 131 and the grounding unit 170 increases, the size of the radiating unit 180 should be reduced. However, in this embodiment, since the meta-ground unit 190 operates as a similar grounding unit, even if the distance between the feeding pad 131 and the grounding unit 170 is large, the size of the radiating unit 180 is maintained to implement a high-gain antenna. can

더미 패턴(150)은 메타 그라운드부(190)와 유사하게 더미 형태의 도전성 패드로 형성된다. The dummy pattern 150 is formed of a dummy-shaped conductive pad similar to the meta-ground part 190 .

더미 패턴(150)은 급전 패드(131)가 배치된 평면과 동일한 평면 상에 배치되며, 급전 패드(131)와 일정 거리 이격 배치된다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 더미 패턴(150)은 급전 패드(131)가 형성된 평면이 아닌 기판 내의 다른 평면에 배치될 수도 있다. 또한 하나의 평면이 아닌, 여러 평면에 더미 패턴을 배치하는 것도 가능하다. The dummy pattern 150 is disposed on the same plane as the feeding pad 131 , and spaced apart from the feeding pad 131 by a predetermined distance. However, the present invention is not limited thereto, and the dummy pattern 150 may be disposed on a plane other than the plane on which the feeding pad 131 is formed. It is also possible to arrange the dummy pattern on several planes instead of on one plane.

더미 패턴(150)은 전체 영역이 방사부(180)와 대면하도록 배치될 수 있다. 반면에 메타 그라운드부(190)는 전체 영역이 방사부(180)와 대면하도록 배치되거나, 일부만 방사부(180)와 대면하고 적어도 일부가 방사부의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.The dummy pattern 150 may be disposed so that the entire area faces the radiation unit 180 . On the other hand, the meta-ground part 190 may be disposed such that the entire area faces the radiating part 180 , or only a part of the meta ground part 190 faces the radiating part 180 and at least a part thereof is exposed to the outside of the radiating part.

본 실시예에서 더미 패턴(150)은 사방을 향해 배치된 4개의 급전 패드(131)들 사이에 각각 배치된다. In the present embodiment, the dummy pattern 150 is disposed between the four feeding pads 131 disposed in all directions, respectively.

또한 메타 그라운드부(190)는 8개의 도전성 패드가 더미 패턴들(150)과 급전 패드들(131)의 하부에서 더미 패턴들(150) 또는 급전 패드들(131)과 대면하는 형태로 배치된다. 본 실시예에서 메타 그라운드부(190)는 전체적으로 중심부가 비어있는 사각의 링(ring) 형상으로 도전성 패드가 배치된 형태로 구성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, in the meta-ground part 190 , eight conductive pads are disposed to face the dummy patterns 150 or the feeding pads 131 under the dummy patterns 150 and the feeding pads 131 . In the present embodiment, the meta-ground unit 190 is configured in a form in which conductive pads are disposed in a rectangular ring shape with an entirely empty center. However, the present invention is not limited thereto.

도 8은 도 6에 도시된 안테나의 안테나 이득(Gain)을 측정하여 도시한 그래프이다. 여기서 제3 안테나(Ant3)는 도 6에 도시된 안테나이고, 제4 안테나(Ant4)는 메타 그라운드부(190)와 방사부(180)를 포함하지 않는 안테나를 의미한다. 8 is a graph illustrating an antenna gain (Gain) of the antenna shown in FIG. 6 measured. Here, the third antenna Ant3 is the antenna shown in FIG. 6 , and the fourth antenna Ant4 refers to an antenna that does not include the meta-ground unit 190 and the radiation unit 180 .

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 제3 안테나(Ant 3)는 제4 안테나(Ant 4)에 비해 전체적으로 안테나 이득이 2~3dB 높게 측정되었음을 알 수 있다. 따라서 안테나 효율이 향상되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 8 , it can be seen that the antenna gain of the third antenna Ant 3 according to the present embodiment was measured to be 2 to 3 dB higher than that of the fourth antenna Ant 4 as a whole. Accordingly, it can be seen that the antenna efficiency is improved.

한편, 본 실시예의 안테나는 메타 그라운드부(190)와 더미 패턴(150)을 모두 포함하고 있으나, 이 중 어느 하나만 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.Meanwhile, although the antenna of this embodiment includes both the meta-ground part 190 and the dummy pattern 150, it is also possible to include only one of them.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 개략적으로 도시한 사시도로, 설명의 편의를 위해 안테나의 절연 부재를 생략하고 도시하였다. 9 is a perspective view schematically illustrating an antenna module according to an embodiment of the present invention, and for convenience of description, an insulating member of the antenna is omitted.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 60GHz 대역을 기반으로 하는 와이파이(WIFI)용 안테나 모듈로, 회로 기판(102)의 일면에 실장되는 다수의 안테나들(100, 101)과, 안테나들(100, 101)에 연결되는 적어도 하나의 신호처리 소자(미도시)를 구비한다. 여기서 신호처리 소자는 회로 기판(102)의 타면에 실장될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 9 , the antenna module according to the present embodiment is an antenna module for Wi-Fi based on a 60 GHz band, and a plurality of antennas 100 and 101 mounted on one surface of the circuit board 102; At least one signal processing element (not shown) connected to the antennas 100 and 101 is provided. Here, the signal processing element may be mounted on the other surface of the circuit board 102 , but is not limited thereto.

다수의 안테나(100, 101)는 어레이 안테나(array antenna)로 동작한다. The plurality of antennas 100 and 101 operates as an array antenna.

다수의 안테나들(100, 101) 중 적어도 하나는 도 2에 도시된 안테나(100)가 이용된다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 도 5에 도시된 안테나나 도 7에 도시된 안테나가 이용될 수도 있다. 또한 다수의 안테나들 중 일부가 아닌 전체를 본 발명의 안테나(100)로 구성하는 것도 가능하다.The antenna 100 shown in FIG. 2 is used as at least one of the plurality of antennas 100 and 101 . However, the present invention is not limited thereto, and the antenna shown in FIG. 5 or the antenna shown in FIG. 7 may be used. In addition, it is also possible to configure the whole rather than some of the plurality of antennas as the antenna 100 of the present invention.

한편, 도 9에서 본 실시예의 안테나(100)가 아닌, 다른 안테나들(101)은 종래의 안테나로, 본 발명과 같이 다중 급전 구조를 구비하지 않고 각 편파당 단일 급전부를 갖는 안테나이다. 이처럼 본 실시예에 따른 안테나는 필요에 따라 종래의 안테나와도 결합되어 어레이 안테나(array antenna)로 동작할 수 있다. Meanwhile, in FIG. 9 , other antennas 101 other than the antenna 100 of this embodiment are conventional antennas, which do not have a multi-feed structure as in the present invention and have a single feed unit for each polarized wave. As such, the antenna according to the present embodiment may be combined with a conventional antenna if necessary to operate as an array antenna.

또한 종래의 안테나(101)는 방사부 주변에 더미 금속판(101a)이 배치된다. 이러한 더미 금속판(101a)은 방사 효율을 증가시키기 위해 구비되는 구성이다. 따라서 도면에는 도시되어 있지 않지만, 필요에 따라 본 발명의 안테나에도 적용될 수 있다. In addition, in the conventional antenna 101, a dummy metal plate 101a is disposed around the radiating part. The dummy metal plate 101a is configured to increase radiation efficiency. Therefore, although not shown in the drawings, it may be applied to the antenna of the present invention if necessary.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

100: 안테나
110: 기판
130: 급전부
150: 더미 패턴
170: 접지부
180: 방사부
190: 메타 그라운드부100: antenna
110: substrate
130: feeding unit
150: dummy pattern
170: ground
180: radiating unit
190: meta ground part

Claims (20)

다수의 급전 패드;
상기 급전 패드의 일측에 위치하고 상기 급전 패드와 이격 배치되며, 하나의 도체판으로 형성되는 방사부; 및
상기 급전 패드와 동일한 평면 상에 배치되는 더미 패턴;을 포함하며,
상기 더미 패턴은 상기 방사부와 대면하도록 배치되는 안테나.
multiple feeding pads;
a radiating part positioned on one side of the feeding pad and spaced apart from the feeding pad, and formed of a single conductor plate; and
and a dummy pattern disposed on the same plane as the feeding pad.
The dummy pattern is an antenna disposed to face the radiating part.
 제1항에 있어서, 상기 더미 패턴은,
전체 영역이 상기 급전 패드와 겹치지 않도록 배치되는 안테나
According to claim 1, wherein the dummy pattern,
Antenna disposed so that the entire area does not overlap the feeding pad
 제1항에 있어서, 다수의 상기 급전 패드는,
각각 동일한 면적 및 동일한 형상을 갖도록 형성되는 안테나.
According to claim 1, wherein the plurality of feeding pads,
Antenna formed to have the same area and the same shape, respectively.
 제2항에 있어서,
일단이 상기 급전 패드에 결합되고, 상기 급전 패드와 수직을 이루는 형태로 연장되며, 타단이 상기 급전 패드와 이격 배치되는 급전 패턴에 연결되는 비아를 포함하는 안테나.
3. The method of claim 2,
An antenna comprising a via having one end coupled to the feeding pad, extending in a shape perpendicular to the feeding pad, and the other end connected to a feeding pattern spaced apart from the feeding pad.
 제4항에 있어서, 상기 비아는,
상기 급전 패드의 중심에서 일측으로 치우친 위치에서 상기 급전 패드에 연결되는 안테나.
5. The method of claim 4, wherein the via
An antenna connected to the feeding pad at a position biased to one side from the center of the feeding pad.
 제4항에 있어서,
다수의 상기 급전 패드는 서로 이격 배치되는 제1 급전 패드와 제2 급전 패드를 포함하고,
상기 비아는, 일단이 상기 제1 급전 패드에 결합되는 제1 비아 및 상기 제2 급전 패드에 결합되는 제2 비아를 포함하며,
상기 제1 비아와 상기 제2 비아는,
상기 방사부의 폭이나 상기 방사부 길이의 10% 이상으로 이격 배치되는 안테나.
5. The method of claim 4,
A plurality of the feeding pads include a first feeding pad and a second feeding pad spaced apart from each other,
The via includes a first via having one end coupled to the first feeding pad and a second via coupled to the second feeding pad,
The first via and the second via are
An antenna spaced apart by 10% or more of a width of the radiating part or a length of the radiating part.
 제4항에 있어서,
상기 급전 패드와 상기 급전 패턴 사이에 배치되는 접지부를 더 포함하는 안테나.
5. The method of claim 4,
The antenna further comprising a ground portion disposed between the feeding pad and the feeding pattern.
 제7항에 있어서, 상기 비아는,
상기 접지부를 관통하며 상기 급전 패턴에 연결되는 안테나
The method of claim 7, wherein the via
An antenna passing through the ground and connected to the feeding pattern
 제1항에 있어서 상기 급전 패드는,
전체가 상기 방사부와 대면하도록 배치되는 안테나.
According to claim 1, The feeding pad,
An antenna disposed so that the entirety faces the radiating part.
 제1항에 있어서 상기 방사부는,
상기 급전 패드와 평행을 이루도록 배치되는 안테나.
According to claim 1, wherein the radiating unit,
An antenna disposed parallel to the feeding pad.
 제7항에 있어서 상기 접지부는,
상기 방사부보다 넓은 면적으로 형성되는 안테나.
The method of claim 7, wherein the ground portion,
An antenna formed in a larger area than the radiating part.
 제6항에 있어서 상기 급전 패턴은,
신호처리 소자와 전기적으로 연결되는 안테나.
According to claim 6, The feeding pattern,
An antenna electrically connected to the signal processing element.
 제12항에 있어서
상기 급전 패턴은 상기 제1 비아와 연결되는 제1 급전 패턴, 상기 제2 비아와 연결되는 제2 급전 패턴을 포함하며,
상기 제1 급전 패턴, 제2 급전 패턴은 각각 독립적으로 상기 신호처리 소자에 연결되는 안테나.
13. The method of claim 12
The feeding pattern includes a first feeding pattern connected to the first via and a second feeding pattern connected to the second via,
The first feeding pattern and the second feeding pattern are each independently connected to the signal processing element.
 제7항에 있어서,
상기 급전 패드와 상기 접지부 사이에 배치되고, 상기 급전 패드나 상기 접지부와 전기적으로 연결되지 않는 메타 그라운드부를 더 포함하는 안테나.
8. The method of claim 7,
The antenna further comprising a meta-ground part disposed between the feeding pad and the ground part and not electrically connected to the feeding pad or the ground part.
 제14항에 있어서, 상기 메타 그라운드부는,
상기 급전 패드와 상기 접지부 사이에서 상기 급전 패드에 인접하게 배치되는 안테나.
The method of claim 14, wherein the meta ground unit,
An antenna disposed adjacent to the feeding pad between the feeding pad and the ground portion.
 제14항에 있어서, 상기 메타 그라운드부는,
상기 급전 패드와 상기 접지부 사이에서 상기 급전 패드에 인접하게 배치되는 안테나.
The method of claim 14, wherein the meta ground unit,
An antenna disposed adjacent to the feeding pad between the feeding pad and the ground portion.
 제1항에 있어서, 상기 더미 패턴은,
여러 평면에 배치되는 안테나.
According to claim 1, wherein the dummy pattern,
Antennas placed in multiple planes.
 제1항에 있어서, 상기 더미 패턴은,
상기 급전 패드들 사이에 배치되는 안테나.
According to claim 1, wherein the dummy pattern,
An antenna disposed between the feed pads.
 제1항에 있어서,
상기 방사부의 주변에 배치되는 제2 더미 패턴을 더 포함하는 안테나.
According to claim 1,
The antenna further comprising a second dummy pattern disposed around the radiating part.
 제1항에 기재된 다수의 안테나; 및
다수의 상기 안테나가 배치되는 회로 기판;을 포함하며,
상기 다수의 안테나는 모두 상기 회로 기판의 일면에 배치되어 어레이 안테나로 동작하는 안테나 모듈.A plurality of antennas according to claim 1; and
a circuit board on which a plurality of the antennas are disposed;
The plurality of antennas are all disposed on one surface of the circuit board to operate as an array antenna.
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