KR20040068207A - 모노폴 슬롯 안테나 - Google Patents

Abstract

접지면을 포함하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나(1)는 방사형 슬롯을 지니고, 상기 방사형 슬롯이 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 동작 주파수에서 전자기적으로 홀수의 ¼ 파장과 동등하도록 상기 방사형 슬롯의 치수가 정해지며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 급전부(3)가 상기 방사형 슬롯의 개방 단에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

모노폴 슬롯 안테나{Monopole slot antenna}

슬롯 안테나들은 무선 통신 분야에 광범위하게 적용되어 왔다. 종래의 슬롯 안테나들은 반파장 요소들을 포함한다. 이 때문에, 상기 슬롯 안테나들이, ¼ 파장 요소들로 구성될 수 있는, 평면 역-F형 안테나(planar inverted-F antenna; PIFA)와 같은, 패치 또는 와이어 안테나들에 비해, 크기면에서 불리해진다.

이상적으로는, 와이어 모노폴 안테나 등은 무한 접지면에 수직인 ¼ 파장의 방사형 요소를 포함하는 것이다. 이러한 구조는 실제로 달성하기가 불가능하다. 그러나, 이동 전화와 같은 특정의 경우에 있어서는, 다른 설계 제약들 때문에 이러한 구조에 적절하게 접근하기 조차도 불가능하다.

본 발명은 슬롯 안테나에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 안테나를 지닌 PCB의 정면(도 1(a)) 및 배면(도 1(b))을 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 제2 안테나를 지닌 PCB의 정면(도 2(a)) 및 배면(도 2(b))을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 제3 안테나를 지닌 PCB의 정면(도 3(a)) 및 배면(도 3(b))을 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 제4 안테나를 지닌 PCB의 정면(도 4(a)) 및 배면(도 4(b))을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 슬롯 안테나를 지닌 금속 형태의 무선 전화 케이싱(도 5(a)) 및 플라스틱 형태의 무선 전화 케이싱(도 5(b))을 보여주는 도면이다.

본 발명의 목적은 크기면에서 PIFA 안테나들에 비해 불리한 점이 없는 슬롯 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 공진형 모노폴 슬롯 안테나가 제공되며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나가 방사형 슬롯을 지니고, 상기 방사형 슬롯이 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 동작 주파수에서 전자기적으로 홀수의 ¼ 파장과 동등하도록 상기 방사형슬롯의 치수가 정해지며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 급전부가 상기 방사형 슬롯의 개방 단에 배치된다. 상기 방사형 슬롯의 개방 단에서 상기 방사형 슬롯을 급전하는 것은 상기 방사형 슬롯의 폐쇄 단을 향하는 위치에서 상기 방사형 슬롯을 급전하는 것보다 넓은 사용가능한 대역폭을 제공한다.

바람직하게는, 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 급전부는 최대 전기장이 생기게 되는 위치에 제공되는 것이다.

상기 방사형 슬롯은 직선 형상일 수도 있고 비직선 형상일 수도 있다. 만약 상기 방사형 슬롯이 비직선 형상이라면, 상기 방사형 슬롯은 예를 들면 L자 형상일 수도 있고 구불구불한 형상일 수도 있다.

바람직하게는, 상기 홀수가 1인 것이다.

바람직하게는, 상기 방사형 슬롯이 도체가 없는 인쇄 회로 기판 부위를 포함하는 것이다. 보다 바람직하게는, 상기 부위가 상기 인쇄 회로 기판의 한 에지 부분까지 연장되는 것이다.

바람직하게는, 상기 급전부가 길이 방향의 축을 따르거나 또는 길이 방향의 축과 나란하거나 또는 상기 방사형 슬롯의 개방 단에서 상기 방사형 슬롯을 가로지른 도체를 포함한다.

상기 급전부는 도체를 포함하며, 상기 도체는 임의의 전송 선로 구조일 수 있지만, 보다 바람직하게는, 상기 도체가 스트립라인(stripline) 또는 마이크로스트립 전송 선로의 신호 라인을 포함하는 것이다.

지금부터 단지 예로써만 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1(a) 및 도 1(b)를 참조하면, 슬롯 안테나(1)는 양면 인쇄 회로 기판(2) 상에 형성된다. 슬롯 안테나(1)는 상기 인쇄 회로 기판(2)의 정면(2a)의 가장자리로부터 구리 스트립을 제거함으로써 형성된다. 이와는 달리, 상기 인쇄 회로 기판( 2)의 정면(도 1(a) 참조)은 완전 접지면(unbroken ground plane)이다.

상기 인쇄 회로 기판(2)의 배면(2b; 도 1(b) 참조)에는 슬롯 안테나(1)에 대한 마이크로스트립 급전부(3) 및 무선 송신기 회로(4)의 흔적들을 제외하고 구리가 없다.

슬롯 안테나(1)는 상기 인쇄 회로 기판(2)의 에지 부분에서 개방된다. 본 발명의 예에서는, 상기 슬롯 안테나의 길이는 12㎜이고 그의 폭은 2㎜이며 상기 슬롯 안테나의 공진 주파수는 2451MHz이다. 이는 길이가 24㎜이고 폭이 2㎜인 폐쇄형 슬롯 안테나용으로 기대된 거의 동일한 공진 주파수이다. 그러한 폐쇄형 슬롯 안테나는 반파장의 다이폴 와이어 안테나와 유사하며 본 발명의 안테나는 ¼ 파장의 모노폴 와이어 안테나와 유사한 것으로 보여질 수 있다. 따라서, 이하에서는 슬롯의 치수가 유사한 와이어 안테나 길이에 관련지어 언급된다.

상기 슬롯 안테나(1)에 연결된 마이크로스트립 급전부(3)는, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 슬롯 안테나(1)에 수직인, 상기 인쇄 회로 기판(2)의 에지 부분을 따라 연장된다. 이는 상기 접지면(2a)으로부터 이격되어 있다. 상기 마이크로스트립 급전부(3)는 상기 슬롯 안테나(1)의 배면에서 종단된다. 이러한 예에서는, 상기 마이크로스트립 급전부(3)가 상기 슬롯 안테나(1)의 고 임피던스 단에서 상기 슬롯 안테나(1)를 급전한다. 이러한 방식으로 상기 고 임피던스 단에서 상기 슬롯 안테나를 급전하면, 슬롯의 저 임피던스 단에서 상기 슬롯을 급전함으로써 달성될 수 있는 것보다 큰 대역폭에 걸쳐 양호한 정합이 제공된다.

도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하면, 도 1(a) 및 도 1(b)의 슬롯 안테나(1)의 직선 슬롯이 L-자형 슬롯으로 대체될 수 있다.

도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 도 1(a) 및 도 1(b)의 슬롯 안테나(1)의 직선 슬롯이 구불구불한 슬롯으로 대체될 수 있다. 상기 마이크로스트립 급전부(3)는 최대 전기장 위치에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있다.

도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 도 1(a) 및 도 1(b)의 슬롯 안테나(1)의 "¼ 파장"의 슬롯이 "¼파 길이"의 단위로, 예를 들면, 도시된 바와 같이 3개의 "¼ 파장"으로 연장될 수 있다. 이러한 경우에, 보다 긴 슬롯의 길이는 36㎜이다. 상기 슬롯의 개방 단에 급전 지점을 지닐 경우, 안테나 급전 임피던스는 홀수의 "¼ 파장"인 길이에 대하여 높게 되고 짝수의 "¼ 파장"인 길이에 대하여 낮게 된다.

무선 전화 핸드셋(10)이 주로 금속 형태인 케이싱(11; 도 5(a) 참조)일 수도 있고 주로 플라스틱 형태인 케이싱(13; 도 5(b) 참조)일 수도 있다. 도 5(a)는 스틸(도전 재료)과 같은 금속으로 만들어진 핸드셋(10)의 외부 케이싱(11)을 보여주는 도면이다. 상기 핸드셋(10)의 측면은 이 측면으로부터 제거되는 'T'자형 부위( 12)를 지닌다(상기 제거된 부위의 영역은 'T'자 형상이여야 하는 것이 아니라 예를 들면 구불구불한 형상일 수도 있다). 상기 'T'자 형상의 베이스는 상기 금속 케이싱(11) 내에 슬롯을 한정하며, 상기 슬롯은, 앞서 언급된 바와 같이 급전부를 배치함을 조건으로 하여, 슬롯 안테나를 제공하는 데 사용될 수 있다. 변형 실시예에서는, 핸드셋(10)의 측면 내 비어있는 'T'자 형상(12)은 (비도전성) 플라스틱 인서트로 충전될 수 있다. 따라서, 플라스틱 케이싱(13; 도 5(b) 참조)을 지니는 무선 전화(10)의 측면 내에는 앞서 언급된 바와 같이 급전부를 적절하게 배치함을 조건으로 하여 다시금 슬롯 안테나를 제공하도록 'U'자형 금속 인서트(14)가 놓여질 수 있다.

외부 케이싱이 참조되었지만, 상기 안테나는 내부 케이싱의 일부를 형성할 수 있는 데, 상기 내부 케이싱이 이후 외부 핸드셋 케이싱에 의해 덮여진다.

본원 명세서에 첨부된 청구항들의 범위 및 정신으로부터 이탈하지 않고서도 위에서 언급된 실시예들에 대해 여러가지 변형이 이루어질 수 있다는 점이 이해될 것이다.

Claims (19)

1. 접지면을 포함하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나에 있어서, 공진형 모노폴 슬롯 안테나가 방사형 슬롯을 지니고, 상기 방사형 슬롯이 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 동작 주파수에서 전자기적으로 홀수의 ¼ 파장과 동등하도록 상기 방사형 슬롯의 치수가 정해지며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 급전부가 상기 방사형 슬롯의 개방 단에 배치되는 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 방사형 슬롯은 직선 형상인 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
3. 제1항에 있어서, 상기 방사형 슬롯은 직선 형상이 아닌 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
4. 제3항에 있어서, 상기 슬롯은 L자 형상인 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
5. 제3항에 있어서, 상기 슬롯은 구불구불한 형상인 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
6. 제1항에 있어서, 상기 홀수는 1인 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
7. 제1항에 있어서, 상기 방사형 슬롯은 도체가 없는 인쇄 회로 기판 부위를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
8. 제7항에 있어서, 상기 부위는 상기 인쇄 회로 기판의 에지까지 연장되는 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
9. 제1항에 있어서, 상기 급전부는 상기 방사형 슬롯의 개방 단에서 상기 방사형 슬롯을 가로질러 연장된 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
10. 제9항에 있어서, 상기 도체는 스트립라인 또는 마이크로스트립 전송 선로의의 신호 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
11. 제1항에 있어서, 상기 급전 지점은 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 최대 전기장 위치와 일치하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
12. 케이싱을 지니는 무선 통신 장치에 있어서, 상기 케이싱은 접지면을 포함하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나이도록 구성되며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나가 방사형 슬롯을 지니고, 상기 방사형 슬롯이 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 동작 주파수에서 전자기적으로 홀수의 ¼ 파장과 동등하도록 상기 방사형 슬롯의 치수가 정해지며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 급전부가 상기 방사형 슬롯의 개방 단에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 케이싱은 하나 또는 그 이상의 도전 부분으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 접지면은 상기 케이싱의 한 도전 부분으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 방사형 슬롯은 상기 케이싱의 비도전 부분으로 충전되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
16. 무선 통신 장치용 케이싱으로서, 상기 케이싱이 접지면을 포함하는 공진형 모노폴 슬롯 안테나이도록 구성된 무선 통신 장치용 케이싱에 있어서, 공진형 모노폴 슬롯 안테나가 방사형 슬롯을 지니고, 상기 방사형 슬롯이 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 동작 주파수에서 전자기적으로 홀수의 ¼ 파장과 동등하도록 상기 방사형 슬롯의 치수가 정해지며, 공진형 모노폴 슬롯 안테나의 급전부가 상기 방사형 슬롯의 개방 단에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치용 케이싱.
17. 도 1 내지 도 5에 도시되고 상세한 설명에 기재된 바와 같은 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
18. 도 1 내지 도 5에 도시되고 상세한 설명에 기재된 바와 같은 공진형 모노폴 슬롯 안테나.
19. 도 1 내지 도 5에 도시되고 상세한 설명에 기재된 바와 같은 공진형 모노폴 슬롯 안테나.