KR200329766Y1 - 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나 - Google Patents

Abstract

본 고안은 각종 무선 통신에 사용되는 프린티드 안테나에 관한 것으로, 평면 역-에프 구조를 이용하여 대역폭을 개선한 소형 마이크로 스트립 안테나에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 무선 통신기기용 안테나는 소형 평면안테나, 집적안테나 및 능동안테나가 많이 사용되며, 대표적인 예로써, 마이크로스트립 안테나는 회로기판상에 구현된 패턴을 이용한 평면 안테나이다. 마이크로스트립 안테나는 제작이 용이하고 소형화 및 경량화가 가능하며, 형상의 변경이 용이하므로 원형과 구형을 포함한 임의의 구부러진 표면에서 이용이 가능하다.

그러나, 마이크로스트립 안테나는 주파수 대역폭이 3∼4% 정도로 좁기 때문에 실제 장비에의 적용시 많은 제한을 받는다. 그래서 마이크로 스트립 안테나의 협대역성을 극복하기 위한 다수의 형태가 제안되고 있으나 기생방사와 교차편차에 따른 고차모드가 생성되어 특성의 열화를 초래하게 되는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 프린트 기판의 단면 또는 양면에 평면 역-에프 구조의 도체 패턴으로 복사소자를 형성하여 광대역 특성을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며 안테나의 길이를 감소시켜 슬림형 구조로 구현할 수 있는 효과를 가진다.

Description

평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나{Compact microstrip antenna with inverted F}

본 고안은 각종 무선 통신에 사용되는 프린티드 안테나에 관한 것으로, 평면 역-에프 구조를 이용하여 대역폭을 개선한 소형 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 통신장비를 위한 안테나 기술분야에는 소형 평면안테나, 집적안테나 및 능동안테나 기술 등이 있다. 특히, 최근 이동통신 등에서 통신장비의 휴대성을 고려하게 됨에 따라 소형, 경량 및 박형의 특성을 갖는 안테나의 개발이 추진되고 있다.

고주파 회로에서 선로상을 흐르는 신호의 주파수가 높아질수록 선로의 외부 표면에만 전류가 흐르는 표피효과가 발생하여 복사에너지를 방사하려는 경향이 강해진다. 이러한 전송선로의 방사특성을 이용한 것이 마이크로스트립 안테나이다.

마이크로스트립 안테나는 이러한 최근의 안테나 개발추세에 따르는 것으로, 회로기판(PCB;Printed Circuit Board)상에 구현된 패턴을 이용한 평면 안테나로써 제작이 용이하고 소형화 및 경량화가 가능하며, 형상의 변경이 용이하므로 원형과 구형을 포함한 임의의 구부러진 표면에서 이용이 가능하다.

전형적인 마이크로스트립은 기판의 밑면 전체를 하나의 금속판을 이용해 접지면으로 처리하고, 그 상부에 소정 두께의 유전체 기판을 적층한 후 상기 유전체 위에 전송선로의 형상을 구현한 구조이다. 이를 통해 신호선과 접지면간의 거리와 매질특성이 균일하게 배치된다.

그러나, 마이크로스트립 안테나는 주파수 대역폭이 3∼4% 정도로 매우 협대역이기 때문에 실제 장비에의 적용시 많은 제한을 받는다. 이러한 마이크로스트립 안테나의 협대역성을 극복하기 위한 다수의 형태가 제안되고 있으나 기생방사와 교차편차에 따른 고차모드가 생성되어 특성의 열화를 초래하게 되는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 프린트 양면 기판의 전면에 평면 역-에프 구조의 도체 패턴으로 복사소자를 형성하여 광대역 특성을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며, 안테나의 길이를 줄인 슬림형 구조로 구현할 수 있어 종래 기술에 따른 안테나에 비해 광대역 특성을 갖는 안테나를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 복사소자를 나타내는 프린트면의 전면 패턴도면.

도 2는 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 임피던스 정합 및 접지를 나타내는 프린트면의 후면 패턴도면.

도 3a는 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 커버 외형도.

도 3b는 상기 도 3a의 반단면도.

도 4는 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 VSWR 특성도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 복사소자 2. 임피던스 정합 및 접지

3. 연결 홀 4. 급전 홀

5. 콘넥터 6. 커버

7. 기판

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 고안에 따른 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나는, 양면 기판(7)의 전면에 역-에프 구조의 패턴으로 형성된 복사소자(1)와; 상기 양면 기판의 후면에 형성된 임피던스 정합 및 접지(2)면과; 상기 양면 기판의 전면과 후면을 전기적으로 연결시키는 연결 홀(3)과; 급전부에 접속되는 급전홀(4)과; 상기 급전홀에 결합되어 신호를 전달하는 콘넥터(5); 및 상기 콘넥터와 결합되어 안테나를 보호하기 위한 커버(6)를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 복사소자를 나타내는 프린트면의 전면 패턴도면이고, 도 2는 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 임피던스 정합 및 접지를 나타내는 프린트면의 후면 패턴도면이다.

도 1에서 프린트 기판(7)의 전면에는 급전 홀(4)로부터 신호를 받아 공간으로 내보내기 위한 복사소자(1)가 소정의 폭을 갖고 길이 방향으로 형성되되 하부 일측에 패턴이 연결되어 연결 홀(3)과 접속되어 있다. 이는 평면 역-에프 구조를 형성하기 위한 것으로써 상기 연결 홀에 의해 후술하는 후면 패턴에 접속된다.

이와함께 도 2에서는 상기 프린트 기판(7)의 후면에 상기 연결 홀(3)과 접속된 임피던스 정합 및 접지(2)가 급전 홀(4)로부터 소정 높이로 형성되어 있다. 이는 전술한 바와 같이 평면 역-에프 구조를 형성하기 위한 것이다. 상기 임피던스 정합 및 접지(2)는 복사소자(1)의 복사 패턴에 영향을 주지 않는 범위내에서 안테나의 전기적 특성을 최적화하기 위해 그 높이가 가감될 수 있다.

도 3a와 도 3b는 각각 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 커버 외형도와 반단면도이다. 본 고안에 따른 안테나는 상기 프린트 기판(7)이 하부 커버(6)에 끼워진 후 콘넥터(5)가 납땜 등의 방법으로 고정되고, 다시 상부 커버(6)가 끼워져 조립된다.

도 4는 본 고안에 따른 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나의 VSWR 특성도이다. 도시된 바와 같이 셀룰러 이동전화 주파수대인 824∼894MHz 대역에서 전압정재파비(VSWR;Voltage Standing Wave Ratio)가 1.3 이하로써 매우 우수함을 알 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상기와 같이 본 고안은 프린트 기판의 단면 또는 양면에 평면 역-에프 구조의 도체 패턴으로 복사소자를 형성하여 광대역 특성을 구현할 수 있고, 대량생산시 균일한 특성을 얻을 수 있으며 안테나의 길이를 감소시켜 슬림형 구조로 구현할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 양면 기판의 전면에 역-에프 구조의 패턴으로 형성된 복사소자;와

   상기 양면 기판의 후면에 형성된 임피던스 정합 및 접지면;과

   상기 양면 기판의 전면과 후면을 전기적으로 연결시키는 연결 홀;과

   급전부에 접속되는 급전홀;과

   상기 급전홀에 결합되어 신호를 전달하는 콘넥터; 및 상기 콘넥터와 결합되어 안테나를 보호하기 위한 커버;를 포함하는 평면 역-에프 구조를 이용한 소형 마이크로스트립 안테나.