KR20030077020A - 복공진 안테나 장치 - Google Patents

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KR20030077020A KR10-2003-7010684A KR20037010684A KR20030077020A KR 20030077020 A KR20030077020 A KR 20030077020A KR 20037010684 A KR20037010684 A KR 20037010684A KR 20030077020 A KR20030077020 A KR 20030077020A
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 복공진 안테나 장치는, 안테나 소자(22)와, 안테나 소자(22)를 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 LC 병렬 공진 회로(31)를 구비하고, LC 병렬 공진 회로(31)는 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 션트(shunt) 소자인 인덕턴스 소자(26)와 커패시턴스 소자(29,30)로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비한다. 이것에 의해, 이득의 열화 원인이 되는 주파수 특성에 있어서의 저하(drop), 즉 노치를 없앨 수 있다.

Description

복공진 안테나 장치{Dual resonance antenna apparatus}
예를 들면, 2개의 주파수 대역에서 공진하는 복공진 안테나 장치를 실현하고자 할 때, 도 10 또는 도 11에 나타낸 바와 같은 회로 구성이 채용되고 있다(예를 들면, 사단법인 전자정보 통신학회, "안테나 공학 핸드북", 옴사(Ohmsha), 1981년 10월 30일, p.44-45 참조).
도 10에 나타낸 복공진 안테나 장치(1)는, 1개의 안테나 소자(2)를 이용하는 것으로, 안테나 소자(2)에는 급전 회로(3)로부터 1개의 급전점(4)을 통하여 전력이 공급된다.
안테나 소자(2)와 급전 회로(3)의 사이에는, 인덕턴스 소자(5) 및 커패시턴스 소자(7,8)가 접속되어, LC 병렬 공진 회로(9)를 구성하고 있다. 보다 구체적으로는, 안테나 소자(2)와 급전 회로(3)의 사이에, 인덕턴스 소자(5)와 커패시턴스 소자(7)가 직렬 접속된다. 그리고, 이 인덕턴스 소자(5)와 커패시턴스 소자(7)로 이루어지는 직렬 회로와 병렬로, 커패시턴스 소자(8)가 접속된다.
또한, 인덕턴스 소자(6)가 급전점(4)과 접지(ground) 사이에 접속된다. 이 인덕턴스 소자(6)는, 안테나 소자(2)의 입력 임피던스와 급전 회로(3)의 임피던스와의 정합을 취하기 위한 것이다.
도 11에 나타낸 복공진 안테나 장치(11)에서는, 2개의 안테나 소자(12,13)가 이용된다. 이들 안테나 소자(12,13)에는 급전 회로(14)로부터 1개의 급전점(15)을 통하여 전력이 공급된다.
안테나 소자(12)와 급전 회로(14)의 사이에는, 인덕턴스 소자(16)가 접속되고, 안테나 소자(13)와 급전 회로(14)의 사이에는, 커패시턴스 소자(18)가 접속되어 있다. 또한, 인덕턴스 소자(17)가 급전점(15)과 접지 사이에 접속되어 있다. 인덕턴스 소자(17)는, 안테나 소자(12,13)의 입력 임피던스와 급전 회로(14)의 임피던스와의 정합을 취하기 위한 것이다.
이 복공진 안테나 장치(11)에서는, 안테나 소자(12,13)의 각각의 공진 주파수를 원하는 주파수 대역에 맞춤으로써, 2개의 주파수 대역에서 공진시키도록 하고 있다.
그러나, 도 10 및 도 11에 각각 나타낸 복공진 안테나 장치(1,11)에 있어서는 이하와 같은 문제가 있다.
도 12는 복공진 안테나 장치(1 또는 11)의 반사 특성(S11) 및 통과 특성(S21) 각각의 주파수 특성을 나타낸 도면이다. 도 12에 있어서, 2개의 공진 주파수가 f1및 f2로 나타나 있다.
도 10에 나타낸 복공진 안테나 장치(1)에서는, LC 병렬 공진 회로(9)는 거기에 포함되는 인덕턴스 성분 및 커패시턴스 성분에 의해 결정되는 반공진 주파수를 가지며, 이 반공진 주파수에서 임피던스가 무한대가 된다. 그 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이, 통과 특성(S21)에 있어서, 2개의 공진 주파수 f1및 f2의 사이에 이득 저하(drop), 즉 노치(20)가 나타난다.
상술한 것을 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13은 도 10에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(9)의 임피던스(S11)의 주파수 특성을 스미스 차트(Smith chart)로 나타낸 것이다.
LC 병렬 공진 회로(9)의 임피던스(S11)의 주파수 특성은, 도 13에 나타낸 바와 같이, 스미스 차트 상에서 인덕턴스성(L성)으로부터 커패시턴스성(C성)으로 연장되는 원의 궤적을 그린다. 즉, 800㎒대에서는 L성(스미스 차트의 상측)을 나타내고, 1.5㎓대에서는 C성(스미스 차트의 하측)을 나타낸다.
도 10에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(9)에 있어서는, 그 임피던스의 주파수 특성을 나타내는 궤적은, 예를 들면 1.2㎓의 주파수에 있어서 스미스 차트 상의 우측단의 무한대를 나타내는 점을 통과하기 때문에, 상술한 바와 같이 2개의 공진 주파수 f1및 f2사이에 이득 저하가 되는 노치(20)가 나타난다.
한편, 도 11에 나타낸 복공진 안테나 장치(11)에 있어서도, 2개의 안테나 소자(12,13)가 서로 근접하여 배치되므로, 이들 안테나 소자(12,13) 사이에 용량 결합이 발생하고, 이 용량과 안테나 소자(12,13)가 갖는 인덕턴스 성분에 의해, 병렬공진 회로가 형성된다. 이 병렬 공진 회로는 도 10에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(9)와 동일한 구성을 갖게 되고, 따라서 도 11에 나타낸 복공진 안테나 장치(11)의 경우에도, 도 10에 나타낸 복공진 안테나 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 도 12에 나타낸 바와 같이 통과 특성(S21)에 있어서 2개의 공진 주파수 f1및 f2사이에, 이득 저하가 되는 노치(20)가 나타난다.
이러한 노치(20)는 이득 열화의 원인이 되며, 이것을 없애는 것이 요구된다.
본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 요구를 만족시킬 수 있는 복공진 안테나 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 이루어진 복공진 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 복공진 안테나 장치의 이득(gain)의 개선을 도모하기 위한 개량에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치(21)를 나타낸 회로도.
도 2는 도 1에 나타낸 안테나 소자(22) 등의 실장 기판(32) 상에서의 실장 상태를 나타낸 평면도.
도 3은 도 1에 나타낸 복공진 안테나 장치(21)에 의해 얻어지는 주파수 특성을 나타낸 도면.
도 4는 도 1에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(31)의 임피던스(S11)의 주파수 특성 및 안테나 소자(22)의 임피던스(S11)의 주파수 특성을 스미스 차트로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치(41)를 나타낸 회로도.
도 6은 도 5에 나타낸 2개의 안테나 소자(42,43) 등의 실장 기판(32) 상에서의 실장 상태를 나타낸 도면.
도 7은 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 근접하여 배치된 2개의 안테나 소자(42,43)에 의해 제공되는 용량 결합 상태를 나타낸 등가 회로도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치(51)를 나타낸 회로도.
도 9는 도 8에 나타낸 안테나 소자(52) 등의 실장 기판(32) 상에서의 실장 상태를 나타낸 평면도.
도 10은 본 발명에 있어서 흥미있는 종래의 복공진 안테나 장치(1)를 나타낸 회로도.
도 11은 본 발명에 있어서 흥미있는 다른 종래의 복공진 안테나 장치(11)를 나타낸 회로도.
도 12는 도 10 또는 도 11에 나타낸 복공진 안테나 장치(1 또는 11)의 주파수 특성을 나타낸 도면.
도 13은 도 10에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(9)의 임피던스(S11)의 주파수 특성을 스미스 차트로 나타낸 도면.
본 발명에 따른 복공진 안테나 장치에는, 1개의 안테나 소자가 이용되는 제 1 실시형태와, 2개의 안테나 소자가 이용되는 제 2 실시형태가 있다.
제 1 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치는, 안테나 소자와, 안테나 소자를 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 LC 공진 회로를 구비하고, 이 LC 공진 회로가 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
제 1 실시형태에 따른 LC 공진 회로에 있어서, T형 회로 또는 π형 회로와 병렬 접속되는 다이오드 스위치 회로를 더 구비하고, 다이오드 스위치 회로를 온·오프함으로써 안테나 소자를 3개 이상의 주파수 대역에서 공진시키도록 구성되어도된다.
제 2 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치는, 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 2개의 안테나 소자를 포함하고, 이들 안테나 소자 중에서 적어도 한쪽과 급전점의 사이에, 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
<제 1 실시형태>
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치(21)를 나타낸 회로도이다.
복공진 안테나 장치(21)는 1개의 안테나 소자(22)를 구비하고, 안테나소자(22)에는 급전 회로(23)로부터 1개의 급전점(24)을 통하여 전력이 공급된다.
안테나 소자(22)와 급전 회로(23)의 사이에는, 인덕턴스 소자(25,26) 및 커패시턴스 소자(28,29,30)가 접속되어, LC 공진 회로(31)를 구성하고 있다. 보다 구체적으로는, 안테나 소자(22)와 급전 회로(23)의 사이에 인덕턴스 소자(25)와 커패시턴스 소자(28)가 직렬로 접속되어, LC 직렬 회로가 형성되어 있다. 그리고, 이 인덕턴스 소자(25)와 커패시턴스 소자(28)로 이루어지는 LC 직렬 회로와는 병렬로, 커패시턴스 소자(29,30)와 션트(shunt) 소자로서의 인덕턴스 소자(인덕터)(26)로 이루어지는 T형 회로가 접속된다.
또한, 인덕턴스 소자(27)가 급전점(24)과 접지의 사이에 접속된다. 이 인덕턴스 소자(27)는 안테나 소자(22)의 입력 임피던스와 급전 회로(23)의 임피던스와의 정합을 취하기 위한 정합 소자로서 작용하는 것이다.
즉, 이 LC 공진 회로(31)는 인덕턴스 소자(25) 및 커패시턴스 소자(28)로 이루어지는 LC 직렬 회로와, 이것에 병렬 접속되는 커패시턴스 소자(29,30)로 이루어지는 병렬 공진 회로를 구비함과 동시에, 커패시턴스 소자(29,30)와 인덕턴스 소자(26)로 이루어지는 T형 회로를 구비하는 회로가 된다(이하, LC 공진 회로를 LC 병렬 공진 회로로 칭하는 경우가 있다).
도 2에는 상술한 안테나 소자(22)가 칩 안테나에 의해 구성되는 경우의 안테나 소자(22)의 실장 상태가 나타나 있다.
도 2를 참조하여, 안테나 소자(22)를 실장하기 위한 실장 기판(마더 보드)(32) 상에는, 음영선에 의해 나타낸 바와 같이, 접지 도체막(33)이 형성되어있다. 접지 도체막(33)은, 그 주위 영역의 일부가 잘려져 있고, 실장 기판(32)의 코너 부분에는 직사각형의 도체 컷팅 영역(34)이 형성되어 있다. 안테나 소자(22)는, 실장 기판(32) 상의 도체 컷팅 영역(34) 내에 실장된다.
또한, 도 2에는 상기 안테나 소자(22)에 접속되는 LC 공진 회로(31)의 실장 상태도 나타나 있다.
실장 기판(32) 상의 도체 컷팅 영역(34) 내에는, 배선 도체막(35)이 형성되고, 이 배선 도체막(35)에 전기적으로 접속되며, 또한 필요에 따라서 접지 도체막(33)에 전기적으로 접속되도록, 상술한 인덕턴스 소자(25,26,27) 및 커패시턴스 소자(28,29,30)의 각각을 구성하는 칩 인덕터, 칩 커패시터 등의 칩 부품이 실장되어 있다.
도 2에 있어서, 도 1에 나타낸 요소에 해당하는 요소에는 동일한 참조 부호가 부여되어 있으므로, 도 1 및 도 2를 함께 참조하면 실장 기판(32) 상에서의 각 부품의 실장 상태를 이해할 수 있을 것이다.
도 3은 상술한 도 12에 대응하는 도면으로, 복공진 안테나 장치(21)의 반사 특성(S11) 및 통과 특성(S21)의 각각의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 복공진 안테나 장치(21)는 2개의 공진 주파수 f1및 f2를 갖고 있지만, 통과 특성(S21)에 있어서 2개의 공진 주파수 f1및 f2사이에 이득 저하, 즉 노치가 생기지 않는다.
이것을 도 4를 참조하여 다시 설명한다. 도 4는 도 1에 나타낸 LC 공진회로(31)의 임피던스(S11)의 주파수 특성을 스미스 차트로 나타낸 것이다.
LC 공진 회로(31)의 임피던스(S11)의 주파수 특성은, 도 4에서 굵은 실선으로 나타낸 바와 같이 스미스 차트 상에서 인덕턴스성(L성)으로부터 커패시턴스성(C성)으로 연장되는 원의 궤적을 그리고 있다. 즉, 800㎒대에서는 L성(스미스 차트의 상측)을 나타내고, 1.5㎓대에서는 C성(스미스 차트의 하측)을 나타내고 있다. 이것은 종래 기술로서의 도 10에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(9)의 경우와 동일하다.
그러나, 도 1에 나타낸 LC 공진 회로(31)의 경우에는, 임피던스(S11)의 주파수 특성을 나타내는 궤적은 스미스 차트 상에서 좌측으로 이동하고, 따라서 예를 들면 1.2㎓의 주파수에 있어서, 우측단의 무한대를 나타내는 점을 통과하지 않는다. 이것으로부터 도 1에 나타낸 복공진 안테나 장치(21)는, 통과 특성(S21)에 있어서 도 3에 나타낸 바와 같이, 2개의 공진 주파수 f1및 f2사이에 이득 저하가 되는 노치(20)가 생기지 않는 것이다.
또한, 도 4에는 안테나 소자(22)의 임피던스(S11)의 주파수 특성이 굵은 점선에 의해 나타나 있다. 개방계의 안테나 소자(22)의 임피던스(S11)의 주파수 특성은, 오픈단으로서 C성으로부터 L성으로 연장되는 원의 궤적을 그리고 있다. 이 경우, 안테나 소자(22)의 공진 주파수 및 LC 공진 회로(31)에 구비한 소자(25,26,28∼30)의 각각의 특성값을 적당히 선택하면, 800㎒대 및 1.5㎓에 있어서 복소공역을 만들 수 있고(스미스 차트 상에서 상하 대칭 위치에 있는 것), 각각의 주파수에서 정합을 취하는 것, 즉 공진시킬 수 있다.
이하에, 보다 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는, EPDC800(800㎒대) 및 PDC1500(1.5㎓대)용의 2개의 주파수 대역에서 공진하는 복공진 안테나 장치를 예로 들어 설명한다.
도 1에 나타낸 복공진 안테나 장치(21)에 있어서, LC 공진 회로(31)가 없는 상태에서는 예를 들면, 1.2㎓ 부근에 1개의 공진이 나타나며, 한편 도 1에 나타낸 바와 같이, LC 공진 회로(31)를 추가함으로써, f1=850㎒ 및 f2=1.5㎓의 각 부근에 2개의 공진이 나타난다.
이 경우, LC 공진 회로(31)는 850㎒ 부근에서는 L성이 되고, 1.5㎓ 대역에서는 C성이 되는 LC 공진 회로를 구성하고 있다.
따라서, 복공진 안테나 장치(21)에 따르면, LC 병렬 공진 회로(31)가 임피던스가 무한대가 되는 반공진점을 갖지 않으며, 2개의 주파수 대역에서 각각 L성 및 C성을 발현하면서, 이들 2개의 주파수 대역에서 공진이 생기도록 하고 있기 때문에, 상술한 바와 같이 노치를 생기지 않게 할 수 있다.
어느 특정적인 구체예에 기초하여, 도 2에 나타낸 실장 상태를 채용하면서 도 1에 나타낸 복공진 안테나 장치(21) 및 도 10에 나타낸 종래의 복공진 안테나 장치(1)의 각각의 주파수 특성을 구하였더니 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같은 대표적인 특성이 얻어졌다. 표 1은 도 1에 나타낸 복공진 안테나 장치(21)의 대표적인 주파수 특성을 나타내고, 표 2는 도 10에 나타낸 복공진 안테나 장치(1)의 대표적인 주파수 특성을 나타내고 있다.
대역 공진 주파수(㎒) 대역폭(㎒) 최대 이득(dBd) 효율(dB)
800㎒ 855 54.6 -2.3 -3.0
1.5㎓ 1486 49.4 -3.0 -4.8
대역 공진 주파수(㎒) 대역폭(㎒) 최대 이득(dBd) 효율(dB)
800㎒ 845 53.8 -2.6 -3.3
1.5㎓ 1487 36.5 -3.1 -4.8
표 1 및 표 2를 비교하면, 표 1에 나타낸 도 1의 복공진 안테나 장치(21)에 있어서, 이득의 개선이 도모되고 있다는 것을 알 수 있다.
<제 2 실시형태>
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치(41)를 나타낸 회로도이다.
도 5를 참조하여, 복공진 안테나 장치(41)는 2개의 안테나 소자(42,43)를 구비하고 있다. 이들 안테나 소자(42,43)로서는, 예를 들면 800㎒ 및 1.5㎓와 같이 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것이 이용된다. 안테나 소자(42,43)에는 급전 회로(44)로부터 1개의 급전점(45)을 통하여 전력이 공급된다.
안테나 소자(42,43)의 적어도 한쪽과 급전 회로(44)의 사이, 이 실시형태에서는 안테나 소자(43)와 급전 회로(44)의 사이에는, 2개의 커패시턴스 소자(48,49)가 직렬 접속되고, 이들 커패시턴스 소자(48,49)의 중간점과 접지 사이에는, 션트 소자로서의 인덕터(46)가 접속되어, 그것에 의해 이들 커패시턴스 소자(48,49) 및인덕턴스 소자(46)로 이루어지는 T형 LC 회로(50)가 구성된다.
또한, 급전점(45)과 접지 사이에는, 인덕턴스 소자(47)가 접속된다. 이 인덕턴스 소자(47)는 안테나 소자(42,43)의 입력 임피던스와 급전 회로(44)의 임피던스와의 정합을 취하기 위한 것이다.
상술한 안테나 소자(42,43)에 대해서도, 각각 칩 안테나를 이용할 수 있고, 이렇게 칩 안테나가 이용된 경우, 도 6에 나타낸 바와 같은 안테나 소자(42,43)의 실장 상태를 채용할 수 있다. 즉, 안테나 소자(42,43)는 나란한 상태로 실장 기판(32) 상의 도체 컷팅 영역(34) 내에 실장될 수 있다.
또한, 도 6에는 상술한 안테나 소자(42,43)에 접속되는 T형 LC 회로(50) 및 인덕턴스 소자(47)의 실장 상태도 나타내고 있다.
실장 기판(32) 상의 도체 컷팅 영역(34) 내에는, 배선 도체막(36)이 형성되고, 이 배선 도체막(36)에 전기적으로 접속되며, 또한 필요에 따라서 접지 도체막(33)에 전기적으로 접속되도록, 상술한 인덕턴스 소자(46,47) 및 커패시턴스 소자(48,49)의 각각을 구성하는 칩 부품이 실장되어 있다.
도 6에 있어서, 도 5에 나타낸 요소에 해당하는 요소에는 동일한 참조 부호가 부여되어 있으므로, 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 실장 기판(32) 상에서의 각 부품의 실장 상태를 이해할 수 있을 것이다.
본 실시형태에 의해서도, 상술한 바와 같은 구성의 T형 LC 회로(50)를 구비하고 있으므로, 도 3에 나타낸 특성도의 경우과 마찬가지로, 안테나 소자(42)의 공진 주파수 f1과 안테나 소자(43)의 공진 주파수 f2사이에서 노치를 생기지 않도록 할 수 있다. 이것을 이하에 보다 상세하게 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 안테나 소자(42,43)를 근접하여 배치하면, 2개의 안테나 소자(42,43) 사이에 용량 결합이 생긴다. 또한, 안테나 소자(42,43)는 각각 인덕턴스 성분을 갖는다. 따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 안테나(42)의 인덕턴스 성분, 안테나(43)의 인덕턴스 성분 및 양자의 용량 결합에 의한 용량(C)에 의해, 병렬 공진 회로가 형성된다. 이러한 병렬 공진 회로에 따르면, 종래 기술로서의 도 10에 나타낸 LC 병렬 공진 회로(9)의 경우와 마찬가지로, 임피던스가 무한대가 되는 주파수가 존재하여 노치의 원인이 된다.
이에 비해, 본 실시형태에 따르면, 도 5에 나타낸 바와 같은 T형 LC 회로(50)가 안테나 소자(42,43)의 적어도 한쪽과 급전 회로(44) 사이에 삽입되므로, 제 1 실시형태에 있어서 도 4를 참조하여 설명한 것과 마찬가지로, 임피던스가 무한대가 되는 주파수가 없어지고, 따라서 안테나 소자(42)의 공진 주파수 f1과 안테나 소자(42)의 공진 주파수 f2의 사이에서 노치를 생기지 않도록 할 수 있다.
어느 특정한 구체예에 기초하여, 도 6에 나타낸 실장 상태를 채용하면서 도 5에 나타낸 복공진 안테나 장치(41) 및 도 11에 나타낸 종래의 복공진 안테나 장치(11)의 각각의 주파수 특성을 구하였더니, 표 3 및 표 4에 나타낸 바와 같은 대표적인 특성이 얻어졌다. 표 3은 도 5의 복공진 안테나 장치(41)의 대표적인 주파수 특성을 나타내고, 표 4는 도 11의 복공진 안테나 장치(11)의 대표적인 주파수특성을 나타내고 있다.
대역 공진 주파수(㎒) 대역폭(㎒) 최대 이득(dBd) 효율(dB)
800㎒ 841 37.4 -2.3 -2.6
1.5㎓ 1490 61.7 -2.6 -4.2
대역 공진 주파수(㎒) 대역폭(㎒) 최대 이득(dBd) 효율(dB)
800㎒ 855 45.3 -2.7 -2.9
1.5㎓ 1496 46.2 -2.7 -4.3
표 3 및 표 4를 비교하면, 표 3에 나타낸 도 5의 복공진 안테나 장치(41)에 있어서, 이득의 개선이 도모되고 있다는 것을 알 수 있다.
한편, 이상 설명한 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, LC 병렬 공진 회로(31) 및 T형 LC 회로(50)에 대하여, 이하와 같은 변경도 가능하다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 복공진 안테나 장치(21)에 대하여 설명하면, 커패시턴스 소자(29,30)의 한쪽은 인덕턴스 소자로 치환되어도 되고, 이 경우 인덕턴스 소자(25)는 커패시턴스 소자로 치환되어도 된다.
또한, 션트 소자로서의 인덕턴스 소자(26)와의 사이에서 커패시턴스 소자(29)를 사이에 두도록, 1개의 션트 소자로서의 인덕턴스 소자를 더 형성하고, LC 공진 회로(31)가 그 적어도 일부에 있어서 π형 회로를 구성하도록 하여도 된다. 이것은 도 5에 나타낸 복공진 안테나 장치(41)에 대해서도 말할 수 있다.
<제 3 실시형태>
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 복공진 안테나 장치(51)를 나타낸회로도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 복공진 안테나 장치(51)는 1개의 안테나 소자(52)를 구비하고, 이 안테나 소자(52)에는 급전 회로(53)로부터 1개의 급전점(54)을 통하여 전력이 공급된다.
또한, 복공진 안테나 장치(51)는 안테나 소자(52)의 이득 열화를 방지하기 위한 LC 병렬 공진 회로(55)를 구비하고 있다. LC 병렬 공진 회로(55)는 상술한 LC 병렬 공진 회로(31)의 경우와 마찬가지로, 인덕턴스 소자(56) 및 커패시턴스 소자(57,58)를 구비하고, 션트 소자로서의 인덕턴스 소자(56)와 안테나 소자(52)에 직렬로 접속되는 커패시턴스 소자(57,58)에 의해 T형 회로를 구성하고 있다.
본 실시형태에서는, 복공진 안테나 장치(51)가 다이오드(59)를 포함하는 다이오드 스위치 회로(60)를 더 구비한 것을 특징으로 한다. 다이오드 스위치 회로(60)는 LC 병렬 공진 회로(55)에 구비한 인덕턴스 소자(L2) 및 커패시턴스 소자(C2)로 이루어지는 직렬 회로와 급전 회로(53) 사이에 삽입되며, LC 병렬 공진 회로(55)에 구비한 인덕턴스 소자(56)와 커패시턴스 소자(57,58)로 이루어지는 T형 회로와 병렬 접속된다.
다이오드 스위치 회로(60)는, 공진하는 주파수 대역수를 증가시키기 위한 것이고, 예를 들면, 다이오드 스위치 회로(60)의 온·오프에 의해 EPDC800의 800㎒-디지털 대역(810∼843㎒)과 800㎒-아날로그 대역(870∼885㎒)으로 전환할 수 있고, 그 결과, 3개의 주파수 대역, 예를 들면 800㎒-디지털 대역, 800㎒-아날로그 대역 및 1.5㎓대역에 대응시킬 수 있다.
다이오드 스위치 회로(60)의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
다이오드 스위치 회로(60)가 온 상태일 때, 다이오드(59)가 쇼트(short) 상태로, 임피던스가 낮아진다. 이 때, 다이오드 스위치 회로(60)에 구비한 인덕턴스 소자(L1) 및 커패시턴스 소자(C1)에는 전류가 실질적으로 흐르지 않는다. 따라서, 다이오드 스위치 회로(60)가 없는 것과 실질적으로 동일한 상태가 되어, 800㎒-아날로그 대역 및 1.5㎓대역의 2개의 주파수 대역에서 공진시킬 수 있다.
한편, 다이오드 스위치 회로(60)가 오프 상태로 되었을 때, 다이오드(59)가 오픈 상태로, 임피던스가 높아진다. 이 때, 다이오드 스위치 회로(60)에 구비한 인덕턴스 소자(L1) 및 커패시턴스 소자(C1) 측에 전류가 흐른다. 따라서, 이들 인덕턴스 소자(L1) 및 커패시턴스 소자(C1)의 각각의 인덕턴스 성분 및 커패시턴스 성분이, LC 병렬 공진 회로(55)에 있어서의 인덕턴스 소자(L2) 및 커패시턴스 소자(C2)의 각각의 인덕턴스 성분 및 커패시턴스 성분에 부가되게 되어, 결과로서 LC 병렬 공진 회로(55)의 각 소자의 특성값이 변하여, 800㎒-디지털 대역의 주파수 대역에서 공진시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서도 인덕턴스 소자(56) 및 커패시턴스 소자(57,58)로 이루어지는 T형 회로를 포함하는 LC 병렬 공진 회로(55)를 구비하고 있기 때문에, 이득 저하 즉, 노치를 없앨 수 있다.
상술한 안테나 소자(52)에 대해서도, 칩 안테나를 이용할 수 있고, 이렇게 칩 안테나가 이용되었을 경우, 도 9에 나타낸 바와 같은 안테나 소자(52)의 실장 상태를 채용할 수 있다. 즉, 안테나 소자(52)는 실장 기판(32) 상의 도체 컷팅 영역(34) 내에 실장될 수 있다.
또한, 실장 기판(32) 상의 도체 컷팅 영역(34) 내에는, 배선 도체막(37)이 형성되고, 이 배선 도체막(37) 및 접지 도체막(33)에 전기적으로 접속되도록, 상술한 LC 병렬 공진 회로(55) 및 다이오드 스위치 회로(60) 등을 일체화한 모듈 칩(38)이 실장되어 있다. 한편, 모듈 칩(38)은 도 2 또는 도 6에 나타낸 바와 같은 복수개의 칩 부품으로 치환되어도 된다.
어느 특정한 구체예에 기초하여, 도 8에 나타낸 복공진 안테나 장치(51)의 주파수 특성을 구하였더니, 표 5에 나타낸 바와 같은 대표적인 특성이 얻어졌다. 표 5에 있어서, "800㎒-D" 및 "800㎒-A"는 각각 "800㎒-디지털 대역" 및 "800㎒-아날로그 대역"을 나타내고 있다.
대역 다이오드ON/OFF 공진 주파수(㎒) 대역폭(㎒) 최대 이득(dBd) 효율(dB)
800㎒-D OFF 827 47.1 -3.6 -4.3
1.5㎓-A ON 878 55.0 -2.4 -3.1
1.5㎓ OFF 1488 49.3 -2.9 -4.6
또한, 상술한 특정적인 실시예에서는, EPDC800과 PDC1500용의 복공진 안테나 장치에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 EPDC800과 GPS, EPDC800과 PHS 등, 다른 조합이여도 된다.
이상과 같이, 본 발명의 각 실시형태에 따르면, 1개의 안테나 소자를 이용하여 복공진 안테나 장치를 실현하고자 할 때, 안테나 소자를 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 LC 공진 회로가, 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비하고 있기 때문에, 2개의 공진 주파수 사이에 있어서, 이득 저하, 즉 극단적인 노치를 없앨 수 있고, 이득의 열화를 방지할 수 있다.
상술한 경우에 있어서, T형 회로 또는 π형 회로에 병렬 접속되는 다이오드 스위치 회로를 더 구비하고 있으면, 이 다이오드 스위치 회로를 온·오프함으로써 안테나 소자를 3개 이상의 주파수 대역에서 공진시킬 수 있다.
또한, 2개의 안테나 소자를 이용하여 복공진 안테나 장치를 실현하고자 할 때, 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 2개의 안테나 소자가 이용되고, 이들 안테나 소자 중에서 적어도 한쪽과 급전점 사이에, 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비하고 있기 때문에, 2개의 공진 주파수의 사이에 있어서, 이득 저하, 즉 노치를 없앨 수 있고, 이득의 열화를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 복공진 안테나 장치는, 복수의 주파수 대역에서 공진하도록 이루어진 복공진 안테나 장치로서, 복수의 주파수 대역으로의 대응이 필요한 휴대 전화 등의 무선 통신기에 이용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 안테나 소자와, 상기 안테나 소자를 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 LC 공진 회로를 구비하고, 상기 LC 공진 회로는 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비하는 복공진 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LC 공진 회로는 상기 T형 회로 또는 상기 π형 회로에 병렬 접속되는 다이오드 스위치 회로를 더 구비하고, 상기 다이오드 스위치 회로를 온·오프함으로써, 상기 안테나 소자를 3개 이상의 주파수 대역에서 공진시키도록 구성되어 있는 복공진 안테나 장치.
  3. 복수의 주파수 대역에서 공진시키기 위한 2개의 안테나 소자를 포함하는 복공진 안테나 장치로서, 상기 안테나 소자 중에서 적어도 한쪽과 급전점 사이에, 소정의 주파수 대역에서 임피던스가 무한대가 되는 것을 방지하기 위한 인덕턴스 소자 및 커패시턴스 소자로 이루어지는 T형 회로 또는 π형 회로를 구비하는 복공진 안테나 장치.
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