KR20050067034A - 편평 광대역 안테나 - Google Patents

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Abstract

안테나에서, 제1 편평 방사 소자는 종방향으로 위치된다. 제2 편평 방사 소자는 제1 편평 방사 소자에 대향되어 배치된다. 제1 및 제2 편평 방사 소자들은 그 하단부에서 서로 연결된다. 제3 편평 방사 소자는 제2 편평 방사 소자의 아래에 종방향으로 위치된다. 동축 케이블의 중심 도전체는 제1 및 제2 편평 방사 소자의 하단부에 연결된다. 동축 케이블의 외부 도전체는 제3 편평 방사 소자의 상단부에 연결된다. 동축 케이블은 제3 편평 방사 소자에 대해 평행하게 위치된다.

Description

편평 광대역 안테나{FLAT WIDEBAND ANTENNA}
본 출원은 본원에서 전체적으로 참조된 일본 특허 출원 제2003-432993호에 기초하여 우선권을 주장한다.
본 발명은 안테나에 관한 것이고, 특히 퍼스널 컴퓨터, 프린터, 복사기, 오디오-비디오 장치 등과 같은 전자 장치에 설치되는 안테나에 관한 것이다.
최근, 무선 근거리 통신망(LAN) 시스템은 (대규모) 사무실, 핫 스팟 서비스 구역, 학교, 회사, 가정 등과 같은 다양한 장소에서 사용되게 되었다. 또한, 컴퓨터뿐만 아니라 복사기, 프로젝터, 프린터 및 텔레비전 세트 및/또는 비디오 레코더를 포함하는 오디오-비디오와 같은 다양한 전자 장치를 무선 LAN 시스템에 연결시키기 위한 요구가 있었다. 이를 달성하기 위해, UWB(초광대역)으로 지칭되는 기술이 제안되었다. UWB는 고속(예를 들어, 최대 480 Mbps)으로 고선명 (이동) 화상 데이터와 같은 대용량 데이터를 전송할 수 있다.
UWB용으로, 3.1 내지 10.6 GHz의 주파수 범위가 2003년 12월부터 이용될 계획이다. 따라서, 초광대역 또는 광대역 이상의 안테나 기능이 UWB용으로 요구된다. 또한, 안테나는 전술한 바와 같은 전자 장치에 설치되도록 작은 크기를 가져야 한다. 또한, 3차원 형상보다는 2차원 형상과 같은 형상을 갖는 안테나가 바람직하다. 이는 전자 장치에 설치하기 용이하기 때문이다.
그러나, 현재에는 전술한 상태를 충족시키는 안테나는 없다.
디스콘 안테나는 광대역 이상의 기능을 갖는 공지된 안테나 중 하나이다. 이러한 안테나는 IEICE(Institute of Electronics, Information and Communication Engineers)에 의해 편집되고 1991년 9월 30일에 Ohm Co.에 의해 출판된 "안테나 공학 핸드북(ANTENNA ENGINEERING HANDBOOK)"(제1판 제6쇄의 제128면)에 개시되어 있다.
광대역 이상의 디스콘 안테나의 기능에도 불구하고, 이는 3차원 형상을 가져서 퍼스널 컴퓨터, 오디오-비디오 장치 등에 장착하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 초광대역 성능을 갖고 전자 장치에 설치되기에 적절한 형상을 갖는 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 후술하는 설명에 따라 명백하게 될 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, 제1 측부를 향해 소정 부분으로부터 연장된 안테나는 제1 편평 방사 소자를 갖는다. 제2 편평 방사 소자는 제1 편평 방사 소자와 대체로 평행한 제1 측부를 향해 소정 부분으로부터 연장된다. 제3 편평 방사 소자는 제1 측부에 대향하는 제2 측부를 향해 소정 부분으로부터 연장된다. 제1 급전 라인은 소정 부분에서 제1 편평 방사 소자 및 제2 편평 방사 소자 모두에 전기적으로 연결된다. 제2 급전 라인은 소정 부분에서 제1 급전 라인에 대해 근접하게 위치되고 제3 편평 방사 소자에 전기적으로 연결된다. 제1 내지 제3 편평 방사 소자는 같은 방향으로 향한다.
안테나에서, 제2 편평 방사 소자는 개구를 형성하도록 링형 형상을 가진다.
도1을 참조하여, 방위각으로 전방향성 방사 특성 (또는 원형 방사 패턴)을 갖고 광대역 이상의 기능(예를 들어, 최저 이용 가능 주파수의 7-10배 높음)을 갖는 현재의 디스콘 안테나에 대해 설명한다.
디스콘 안테나는 전방향성 광대역 안테나로써 공지되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 디스콘 안테나(10)는 디스크 도전체(11), 원추형 도전체(12) 및 동축 케이블(13)을 포함한다. 동축 케이블(13)은 중심 도전체(14)와 외부 도전체(15)를 갖는다. 중심 도전체(14)는 디스크 도전체(11)의 중심에 연결된다. 외부 도전체(15)는 원추형 도전체(12)의 상단부에 연결된다. 디스콘 안테나(10)의 급전은 동축 케이블(13)을 통해 수행된다.
그러나, 디스콘 안테나(10)는 도1에 도시된 바와 같이 3차원 형상을 갖기 때문에 퍼스널 컴퓨터, 오디오-비디오 장치 등과 같은 전자 장치에 설치하는데 부적절하다.
도2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나에 대한 설명이 진행된다.
도2에서, 안테나(20)는 제1 편평 방사 소자(21), 제2 편평 방사 소자(22), 제3 편평 방사 소자(23) 및 동축 케이블(25)을 포함한다. 제1 편평 방사 소자 내지 제3 편평 방사 소자(21,22,23)는 같은 방향으로 향하고, 제1 또는 제2 편평 방사 소자(21 또는 22)와 제3 방사 소자(23) 사이의 급전부에서 동축 케이블(25)과 연결된다. 제3 편평 방사 소자(23)가 급전부로부터 하부로 연장되는 반면, 제1 및 제2 편평 방사 소자(21,22)는 급전부로부터 상부로 연장된다.
제1 편평 방사 소자(21)는 타원형 또는 포물선형 외부 형상, 주 표면, 및 주축을 갖는다. 그 다음에, 제1 편평 방사 소자(21)는 주 표면이 Y축에 대해 직교하고 주축이 Z축에 대해 평행하도록 위치된다. 또한, 제1 편평 방사 소자(21)는 수직으로 위치되는 것이 바람직하다. 또한, Z축이 수직축으로 고려될 수 있다.
제2 편평 방사 소자(22)는 제1 편평 방사 소자(21)의 외부 형상과 유사한 외부 및 내부 형상을 갖는 긴 환형 (또는 링형) 형상을 갖는다. 제2 편평 방사 소자(22)의 내부 형상은 개구 (또는 천공부)(221)를 한정한다. 제2 편평 방사 소자(22)의 외부 형상은 제1 편평 방사 소자(21)의 외부 형상과 불완전하게 유사할 수 있다. 게다가, 제2 편평 방사 소자(22)의 외부 및 내부 형상은 그들 사이에 어떤 차이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 편평 방사 소자(22)의 외부 및 내부 형상은 제2 편평 방사 소자(22)가 일정한 반경폭을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 외부 및 내부 형상은 개별 중심을 가질 수 있다. 예를 들어, 개구(221)는 제2 편평 방사 소자(22)의 (외부 형상의) 주축의 일측면 상에 형성될 수 있다.
제2 편평 방사 소자(22)는 주축이 Z축에 대해 대체로 평행하도록, 사이에 공간을 두고 제1 편평 방사 소자(21)에 대향된다. 달리 말하면, 제2 편평 방사 소자(22)의 주 표면과 주축은 제1 편평 방사 소자(21)에 대해 대체로 평행하다. 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)의 배열에 대한 오차의 공차 여유가 있다.
또한, 제2 편평 방사 소자(22)는 제1 편평 방사 소자(21)의 하단부와 수평인 하단부를 갖는다. 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)의 하단부는 도전성 단편(27)에 의해 서로 연결된다.
제3 편평 방사 소자(23)는 크로스바아부(231)와 크로스바아부(231)의 양단부로부터 연장하는 한 쌍의 아암부(232, 233)를 갖는 U자 또는 말굽 형상을 갖는다. 크로스바아부(231)와 아암부(232, 233)는 공통의 폭을 가질 수 있다. 이와 달리, 크로스바아부(231)는 아암부(232,233)와 폭이 다를 수 있다.
제3 편평 방사 소자(23)는 주 표면이 Y축에 대해 대체로 직교하도록 제2 방사 소자(22)의 하측에 배열된다. 크로스바아부는 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)의 하단부로부터 거리를 갖고 위치된다. 제3 편평 방사 소자(23)의 중심축은 Z축에 대해 대체로 평행하다. 제3 편평 방사 소자(23)의 중심축은 제2 편평 방사 소자(22)의 주축과 동일 선상일 수 있다. 아암부(232, 233)들은 하향으로 (또는 역 Z축 방향으로) 배향된다. 달리 말하면, 아암부(232, 233)들은 대체로 Z축을 따라 제1 및 제2 방사 소자(21, 22)의 대향측으로 연장된다.
동축 케이블(25)은 급전 라인으로서 중심 도전체(251)와 외부 도전체(252)를 갖는다. 동축 케이블(25)은 Z축에 대해 대체로 평행하게 위치된다. 중심 도전체(251)는 도전체 단편(27)을 통해 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)에 전기적으로 연결된다. 한편, 외부 도전체(252)는 크로스바아부(231)의 에지와 수평인 단부를 갖는다. 외부 도전체(252)는 크로스바아부(231)의 중심에 고정되어 전기적으로 연결된다. 크로스바아부(231)의 폭의 전체 또는 일부는 외부 도전체(252)에 고정될 수 있다. 동축 케이블(25)은 제3 편평 방사 소자(23)의 높이(h4)보다 긴 길이를 갖는다. 동축 케이블(25)은 크로스바아부(231)로부터 아암부(232, 233)의 단부들보다 더 먼 지점에서 구부러질 수 있다. 이와 달리, 동축 케이블(25)은 단지 크로스바아부(231) 아래에서 구부러질 수 있다.
제1 내지 제3 편평 방사 소자(21 내지 23)와 도전체 단편(27)은 하나 이상의 도전체 (박형) 플레이트를 절단함으로써 형성될 수 있다. 특히, 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)와 도전체 단편(27)은 하나의 도전체 플레이트로부터 절단되는 연속 플레이트로서 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 연속 플레이트를 구부림으로써 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)와 도전체 단편(23)을 형성할 수 있다. 제1 내지 제3 편평 방사 소자(21 내지 23)용 도전체 플레이트로서, 구리 플레이트, 황동 플레이트, 알루미늄 플레이트 등이 있다. 도전성 플레이트는 예를 들어 0.1 내지 1 ㎜의 두께를 가질 수 있다. 또한, 도전체 플레이트는 녹을 방지하기 위해 도금 또는 코팅될 수 있다.
예를 들어, 제1 편평 방사소자(21)는 최저 이용 가능 주파수(fL)에 상응하는 파장(λL)의 약 0.16배와 동일한 높이(h1)를 갖는다. 또한, 제1 편평 방사 소자(21)는 파장(λL)의 0.1배와 동일하거나 또는 그 이하인 폭(w1)을 갖는다. 제2 편평 방사 소자(22)의 높이(h2)와 폭(w2)은 파장(λL)의 약 0.25배 내지 약 0.16배와 동일하다. 게다가, 제2 편평 방사 소자(22)의 개구(221)의 높이(h3) 및 폭(w3)은 파장(λL)의 약 0.13배 및 약 0.06배와 동일하다. 또한, 도전성 단편(27)의 폭(w4) 및 길이(w5)는 파장(λL)의 1/100 내지 1/12 사이의 값을 갖는다. 제3 편평 방사 소자(23)에 대해, 높이(h4) 및 폭(w6) 각각은 파장(λL)의 약 0.2 내지 0.25배와 동일하다. 이러한 예에 따르면, 안테나는 이용 가능한 최저 주파수(fL)로부터 이용 가능한 최저 주파수(fL)의 약 5배 이상의 범위에 걸쳐 기능할 수 있다. 또한, 안테나는 크기 및 두께가 작기 때문에 장치에 설치하기 쉽다. 또한, 안테나는 간단한 구조를 갖고 제조하기 쉽기 때문에 저렴하다.
도3은 주파수에 대한 안테나의 복귀 손실의 그래프이다. 여기서, 안테나(20)는 2.4 ㎓의 이용 가능한 최저 주파수(fL)에 대해 다음과 같이 측정된다. 이용 가능한 최저 주파수(fL)에 상응하는 파장(λL)은 125 ㎜이다.
제1 편평 방사 소자(21)는 20 ㎜의 높이(h1)와 10 ㎜의 폭(w1)을 갖는다. 높이(h1) 및 폭(w1)은 파장(λL)의 0.16배 및 0.08배에 상응한다. 제2 편평 방사 소자(22)는 30 ㎜의 높이(h2), 20 ㎜의 폭(w2), 16 ㎜의 높이(h3) 및 8 ㎜의 폭(w3)을 갖는다. 높이(h2), 폭(w2), 높이(h3) 및 폭(w3)은 파장(λL)의 0.24배, 0.16배, 약 0.13배 및 약 0.08배에 각각 상응한다. 도전성 단편(27)은 3 ㎜ 및 2.5 ㎜와 동일한 폭(w4) 및 길이(w5)를 갖는다. 폭(w4) 및 길이(w5)는 파장(λL)의 약 1/14 및 1/15에 상응한다. 제3 편평 방사 소자(23)는 27 ㎜의 높이(h4)와 27 ㎜의 폭(w6)을 갖는다. 높이(h4) 및 폭(w6)은 파장(λL)의 0.22배에 상응한다.
도3에 도시된 바와 같이, 안테나(20)는 2.4 내지 10.6 ㎓의 주파수 범위에 걸쳐 -9.5 ㏈이하의 복귀 손실을 갖는다. 즉, 안테나(20)는 UWB용 주파수 범위(3.1 내지 10.6 ㎓)뿐만 아니라 무선 LAN용 주파수 범위(2.4 ㎓)에 걸쳐 작동할 수 있다. 따라서, 안테나(20)는 퍼스널 컴퓨터와 (가정용) 오디오-비디오 장치용으로 적합하다. 또한, 안테나(20)는 2.0 이하의 VSWR(전압 정상파 비율)을 갖는다.
도4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나에 대해 설명된다. 유사한 부품들은 유사한 도면 부호로 지시된다.
도4에서, 안테나(40)는 제1 내지 제3 편평 소자(41 내지 43)가 각도를 갖는 코너부 또는 정방형 코너부를 갖는 것을 제외하고는 도2의 안테나(20)와 유사하다.
상세하게는, 제1 편평 방사 소자(41)는 주 장방형부(411)와 주요부(411)의 하단부로부터 하향으로 연장되는 장방형 탭부(412)를 갖는다. 탭부(412)의 하단부는 도전성 단편(27)으로 제2 방사 소자(42)의 단부에 결합된다.
제2 편평 방사 소자(42)는 내부 및 외부 형상을 갖는 환형 링 (또는 프레임) 형상을 갖는다. 내부 및 외부 형상은 제1 편평 방사 소자(41)의 주요부(411)의 형상과 유사하다. 제2 편평 방사 소자(42)의 외부 형상은 제1 편평 방사 소자(41)의 형상과 불완전하게 유사할 수 있다. 제2 방사 소자(42)의 외부 및 내부 형상은 그들 사이에 어떤 차이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 편평 방사 소자(42)의 외부 및 내부 형상은 제2 편평 방사 소자(42)의 수직 및 수평부가 공통 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 개구(421)는 제2 방사 소자(42)의 종방향축의 일측에 형성될 수 있다. 개구(421)는 제1 편평 방사 소자(41)와 작거나 같다.
동축 케이블(25)의 중심 도전체(251)는 제1 및 제2 편평 방사 소자(41, 42)에 전기적으로 연결된다. 외부 도전체(252)는 제3 편평 방사 소자(43)의 크로스바아부(431)의 중심에 연결된다. 크로스바아부(431)의 상부 에지가 외부 도전체(252)보다 낮지만, 이들은 동일한 수준으로 배열될 수 있다.
제1 내지 제3 편평 방사 소자(41 내지 43)와 도전성 단편(27)은 도2의 안테나의 경우와 유사하게 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 편평 방사 소자(31 내지 33)와 도전성 단편(27)은 도2의 안테나(20)와 거의 동일한 치수를 갖는다. 엄밀하게는, 제1 내지 제3 편평 방사 소자(31 내지 33)와 도전성 단편(27)의 치수는 그의 형상에 따른다.
도5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나가 설명된다.
도5에서, 안테나(40)는 제3 편평 방사 소자(53)가 타원형 또는 포물선 형상의 주요부(531)와 주요부(531)에 대해 직교하는 장방형 탭부(532)를 갖는 것을 제외하고는 도2의 안테나(20)와 유사하다.
제3 편평 방사 소자(53)의 주요부(531)는 Y축에 대해 직교하여 위치되고 동축 케이블(25)로부터 이격된다. 주요부(531)의 주축은 제2 방사 소자(22)의 주축에 대해 대체로 평행하다. 주요부(531)의 주축은 제2 방사 소자(22)의 주축과 동일 선상일 수 있다.
장방형 탭부(532)는 외부 도전체(252)의 단부 (및/또는 그의 주위)를 제3 방사 소자(53)의 주요부(531)의 상단부에 연결시킨다.
제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)가 도2의 안테나(20)에 대해 전술한 치수를 가질 때, 제3 편평 방사 소자(53)의 높이(h5) 및 폭(w7)은 예를 들어 파장(λL)의 약 0.2 내지 0.25배 및 약 0.15 내지 0.25배와 동일하다. 게다가, 탭부(532)의 폭(w8) 및 길이(w9)는 파장(λL)의 1/100과 1/20 사이의 값과 동일하다. 일반적으로, 폭(w8)은 외부 도전체(252)의 직경과 동일하다.
도6을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나에 대해 설명된다.
도6에서, 안테나(60)는 동축 케이블(25)이 Z축에 대해 직교하여 위치되고, 제3 편평 방사 소자(53)에 대향된 제4 편평 방사 소자(64)가 외부 도전체(252)에 연결되는 것을 제외하고는 도5의 안테나(50)와 유사하다.
제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 64)의 조합은 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)의 조합과 유사하다. 그러나, 제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 64)는 Z축에 대해 역전된다. 특히, 제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 64)는 그들의 주축이 Z축에 대해 평행하도록 Y축에 대해 직교하여 위치된다. 장방형 탭부(532)는 제4 편평 방사 소자(64)의 상단부 및 외부 도전체(252)에 연결된다.
도6에서, 제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 64)의 치수는 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)의 치수와 다르다. 그러나, 제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 64)는 제1 및 제2 편평 방사 소자(53, 64)와 동일한 치수를 가질 수 있다.
동축 케이블(25)은 Y축에 대해 평행할 수 있다. 이러한 경우, 동축 케이블(25)은 안테나(60)의 두께를 감소시키기 위해 구부러질 수 있다. 동축 케이블(25)이 X축에 대해 평행하게 위치될 때, 안테나(60)의 두께는 최소값을 갖는다. 중심 도전체(251)는 구부러져서 도전성 단편(27)에 고정된다. 외부 도전체(252)는 장방형 탭부(532)의 일부에 고정된다.
안테나(60)에 대해, 도7에 도시된 바와 같은 밸런스드 페어 케이블(balanced pair cable)이 동축 케이블(25) 대신에 이용될 수 있다. 밸런스드 페어 케이블은 하나는 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)에 전기적으로 연결되고 다른 하나는 제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 64)에 전기적으로 연결된 한 쌍의 와이어를 갖는다. 이러한 경우, 제3 편평 방사 소자(53)의 주축은 제1 편평 방사 소자(21)와 동일 선상이고, 그리고/또는 제4 편평 방사 소자(64)의 주축은 제2 편평 방사 소자(22)와 동일 선상이다. 종종 밸런스드 페어 케이블이 동축 케이블(25)과 비교하여 임피던스 정합을 개선하는 경우가 있다.
도8 및 도9a 내지 도9c를 참조하여, 본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나에 대해 설명된다.
도8 및 도9a 내지 도9c의 안테나(80)는 이론적으로 도2의 안테나(20)와 동등하다. 안테나(80)는 제1 편평 방사 소자(81), 제2 편평 방사 소자(82), 제3 편평 방사 소자(83), 마이크로스트립 라인(85), 접지 도전체(86), 관통 구멍(87) 및 유전성 기판(88)을 포함한다.
유전성 기판(88)은 서로 대향된 제1 및 제2 표면을 갖는다.
제1 편평 방사 소자(81)는 타원형 또는 포물선 형상을 갖고 주축을 갖는다. 제1 편평 방사 소자(81)는 유전성 기판(88)의 제1 표면에 형성된다.
제2 편평 방사 소자(82)는 제1 편평 방사 소자(81)의 외부 형상과 유사한 외부 및 내부 형상을 갖는 긴 환형이다. 제2 편평 방사 소자(82)는 제1 방사 소자(81)에 대향되도록 유전성 기판의 제2 표면에 형성된다. 제2 편평 방사 소자(82)는 제1 방사 소자(81)에 대해 평행한 주축을 갖는다. 또한, 제2 편평 방사 소자(82)는 제1 편평 방사 소자(81)와 수평인 하단부를 갖는다. 제2 편평 방사 소자(82)의 하단부는 유전성 기판(88)에 형성된 관통 구멍(87)을 통해 제1 방사 소자(81)에 전기적으로 연결된다.
제3 편평 방사 소자(83)는 U자 또는 말굽 형상을 갖는다. 제3 편평 방사 소자(83)는 제2 편평 방사 소자(82)로부터 거리를 갖고 유전성 기판(88)의 제2 표면에 형성된다. 제3 편평 방사 소자(83)는 제2 편평 방사 소자(82)의 주축과 동일 선상의 중심축과, 제2 편평 방사 소자(82)의 대향측으로 향하는 단부를 갖는다.
마이크로스트립 라인(85)은 스트립 형상이고 제1 편평 방사 소자(81)의 주축과 동일 선상인 중심축을 갖는다. 마이크로스트립 라인(85)은 제1 편평 방사 소자(81)와 연속하도록 유전성 기판(88)의 제1 표면에 형성된다. 마이크로스트립 라인(85)은 제1 급전 라인으로서 제공된다.
접지 도전체(86)는 넓은 스트립 형상이고 제2 편평 방사 소자(82)의 주축과 동일 선상인 중심축을 갖는다. 접지 도전체(86)는 마이크로스트립 라인(85)의 폭보다 2 내지 2.5배 넓은 폭을 갖는 것이 바람직하다. 선택적으로, 마이크로스트립 라인(85)은 접지 도전체(86)의 폭보다 2 내지 2.5배 넓은 폭을 가질 수 있다. 접지 도전체(86)는 제3 편평 방사 소자(83)와 연속적이도록 유전성 기판(88)의 제2 표면에 형성된다. 접지 도전체(86)는 제2 급전 라인으로서 제공된다. 즉, 접지 도전체(86)는 마이크로스트립 라인(85)과 함께 마이크로스트립 전송 라인을 형성한다. 따라서, 접지 도전체(86)의 중심축은 유전성 기판의 두께 방향에 대해 마이크로스트립 라인(85)의 중심축과 일치하는 것이 바람직하다.
유전성 기판(88)이 두께가 작을 때, 제1 편평 방사 소자(81)와 제2 편평 방사 소자(82) 사이에서 용량성 커플링이 발생되는 경우가 있다.
안테나(80)는 예를 들어 유전성 기판과 유전성 기판의 양측에 적층된 구리 포일을 갖는 인쇄 회로 기판으로 제조될 수 있다. 인쇄 회로 기판용 유전성 기판으로서, 테플론(등록 상표) 기판, 변성 BT(비스말레이미드 트리아진) 수지 기판, PPE(폴리페닐에테르) 기판, 유리 에폭시 기판 등이 이용될 수 있다. 절연 기판은 예를 들어 0.4 내지 3.2 ㎜의 두께를 갖는다. 또한, FPC(가요성 인쇄 회로)가 인쇄 회로 기판 대신에 안테나(80)를 제조하는데 이용될 수 있다. 이러한 경우에, FPC의 유전성 기판은 0.2 ㎜ 미만의 두께를 가질 수 있다.
인쇄 회로 기판은 구리 포일을 패터닝하도록 처리된다. 달리 말하면, 구리 포일의 에칭은 제1 내지 제3 편평 방사 소자(81 내지 83), 마이크로스트립 라인(85) 및 접지 도전체(86)를 제조한다. 관통 구멍(87)의 구멍이 인쇄 회로 기판에 형성된다. 구멍을 한정하는 외부 표면은 관통 구멍(87)을 형성하기 위해 도전체로 덮인다. 잔여 구리 포일은 부식을 방지하기 위해 땜납으로 코팅되거나 또는 니켈 도금된다. 니켈의 땜납 또는 구리의 코팅은 도전체로 관통 구멍(87)의 구멍의 내부 표면을 덮는데 이용될 수 있다.
제1 내지 제3 편평 방사 소자(81 내지 83)의 치수는 도2의 것과 거의 동일하다. 그러나, 유전성 기판(88)의 존재는 안테나(80)가 광대역 특성을 갖기 때문에 제1 내지 제3 편평 방사 소자(81 내지 83)를 소형화하도록 한다. 따라서, 안테나(80)는 소형 컴퓨터 또는 소형 오디오-비디오 장치에 적합하다. 또한, 안테나(80)는 제1 내지 제3 편평 방사 소자(81 내지 83)의 상대 위치가 유전성 기판에 의해 고정되기 때문에 안정적인 특성을 갖는다.
도10을 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 대해 설명한다. 안테나(100)는 한 쌍의 기생(parasitic) 소자(109, 110)를 제외하고는 도8의 안테나(80)와 유사하다.
기생 소자(109, 110)는 제3 편평 방사 소자(83)의 일부에 대향되도록 유전성 기판(88)의 제1 표면에 형성된다. 안테나(100)가 인쇄 회로 기판으로 제조될 때, 기생 소자(109, 110)는 제1 내지 제3 편평 방사 소자(81 내지 83), 마이크로스트립 라인(85) 및 접지 도전체(86)의 에칭에 의해 형성될 수 있다. 기생 소자(109, 110)는 안테나(80)의 주파수 대역을 넓히도록 역할한다. 기생 소자(109, 110)는 파장(λL)의 약 0.2 내지 0.25배 또는 약 0.5배의 길이를 갖는다.
기생 소자의 수는 목적 및/또는 제3 편평 방사 소자(83)의 형상에 따라 결정된다. 예를 들어, 기생 소자의 수는 1 내지 4개이다. 기생 소자는 마이크로스트립 라인(85)의 중심축에 대해 비대칭일 수 있다. 기생 소자는 관통 구멍(75)이 생략되는 경우에 적합하다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 다양한 다른 방식으로 실시되는 것은 해당 기술 분야 종사자들에게 가능할 것이다.
예를 들어, 제1 편평 방사 소자(21, 41 또는 81)는 도11a 내지 도11k에 도시된 바와 같은 다양한 형상으로부터 선택될 수 있다. 유사하게, 제2 편평 방사 소자(22, 42 또는 82)의 형상은 도12a 내지 도12j에 도시된 바와 같은 다양한 형상으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 제2 편평 방사 소자(2, 42 또는 82)의 외부 형상 및 내부 형상은 약간 다를 수 있다. 또한, 제3 편평 방사 소자(23, 43 또는 83)는 도13a 내지 도13j에 도시된 바와 같은 다양한 형상으로부터 선택될 수 있다. 제3 및 제4 편평 방사 소자(53, 54)에 대해서는, 제1 및 제2 편평 방사 소자(21, 22)와 유사하다. 또한, 기생 소자의 형상은 도11a 내지 도11k에 도시된 다양한 형상으로부터 선택될 수 있다. 또한, 형상의 다양한 조합이 제1 내지 제3 (또는 제4) 편평 방사 소자에 대해 이용될 수 있다.
여하튼, 제1 편평 방사 소자의 형상은 바람직한 특성과 안테나가 수납되는 공간에 따라 설계될 수 있다.
상기와 같이 구성함으로써, 방위각으로 전방향성 방사 특성을 갖고 전자 장치에 설치되기에 적절한 형상을 갖는 안테나를 제공할 수 있다.
도1은 현재의 디스콘 안테나의 예를 도시한 사시도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도3은 도2의 안테나의 복귀 손실 특성의 그래프.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도7은 도6의 안테나에 이용 가능한 밸런스드 페어 케이블의 사시도.
도8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도9a는 도8의 안테나의 정면도.
도9b는 도8의 안테나의 배면도.
도9c는 도8의 안테나의 사시도.
도10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 안테나의 사시도.
도11a 내지 도11k는 본 발명에 이용 가능한 제1 방사 소자용의 형상의 예를 도시한 도면.
도12a 내지 도12j는 본 발명에 이용 가능한 제2 방사 소자용의 형상의 예를 도시한 도면.
도13a 내지 도13i는 본 발명에 이용 가능한 제3 방사 소자용 형상의 예를 도시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 안테나
21 : 제1 편평 방사 소자
22 : 제2 편평 방사 소자
23 : 제3 편평 방사 소자
25 : 동축 케이블

Claims (12)

  1. 제1 측부를 향해 소정 부분으로부터 연장된 제1 편평 방사 소자와,
    상기 제1 편평 방사 소자와 대체로 평행한 제1 측부를 향해 소정 부분으로부터 연장된 제2 편평 방사 소자와,
    제1 측부에 대향되는 제2 측부를 향해 소정 부분으로부터 연장된 제3 편평 방사 소자와,
    소정 부분에서 상기 제1 편평 방사 소자 및 제2 편평 방사 소자 모두에 전기적으로 연결된 제1 급전 라인과,
    상기 제1 급전 라인에 대해 근접하게 위치되고 소정 부분에서 제3 편평 방사 소자에 전기적으로 연결된 제2 급전 라인을 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 편평 방사 소자가 같은 방향으로 향하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 편평 방사 소자는 링형 형상인 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 편평 방사 소자는 제1 외부 형상을 갖고, 제2 편평 방사 소자의 링 형상은 제1 외부 형상과 유사한 제2 외부 형상을 갖는 안테나.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 편평 방사 소자의 링 형상은 제1 외부 형상과 유사한 내부 형상을 갖는 안테나.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 외부 형상은 원형, 타원형, 장원형 또는 다각형인 안테나.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제3 편평 방사 소자는 역전된 U형상, 역전된 말발굽 형상, 포크 형상, 갈퀴 형상, 원 형상, 타원 형상, 장원형 형상 또는 다각형 형상을 갖는 안테나.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제1 편평 방사 소자, 제2 편평 방사 소자 및 제3 편평 방사 소자는 도전성 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 급전 라인과 제2 급전 라인은 동축 케이블에 의해 제공되는 안테나.
  8. 제3항에 있어서, 제2 측부를 향하는 상기 제3 편평 방사 소자와 평행한 제4 편평 방사 소자를 더 포함하고,
    상기 제2 급전 라인은 제3 편평 방사 소자 및 제4 편평 방사 소자 모두에 전기적으로 연결된 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3 편평 방사 소자는 제1 외부 형상과 유사한 제3 외부 형상을 갖고,
    상기 제4 편평 방사 소자는 상기 제2 편평 방사 소자와 형상이 유사한 안테나.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 편평 방사 소자, 제2 편평 방사 소자, 제3 편평 방사 소자 및 제4 편평 방사 소자는 도전성 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인은 2개의 밸런스드 와이어형 케이블에 의해 제공되는 안테나.
  11. 제3항에 있어서, 서로 대향된 제1 및 제2 표면을 갖는 유전성 기판을 더 포함하고,
    상기 제1 편평 방사 소자는 유전성 기판의 제1 표면에 형성된 제1 도전성 필름을 포함하고,
    상기 제2 편평 방사 소자와 제3 편평 방사 소자는 유전성 기판의 제2 표면에 형성된 제2 도전성 필름 및 제3 도전성 필름을 각각 포함하고, 상기 제2 도전성 필름은 유전성 기판의 관통 구멍을 통해 제1 도전성 필름에 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 급전 라인은 상기 유전성 기판의 제1 표면에 형성된 제1 마이크로스트립 라인을 포함하고,
    상기 제2 급전 라인은 상기 유전성 기판의 제2 표면에 형성된 제2 마이크로스트립 라인을 포함하는 안테나.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제3 도전성 필름에 대향된 유전성 기판의 제1 표면에 형성된 기생 편평 소자를 더 포함하는 안테나.
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