KR20070003382A - Multi-band loop antenna and method for adjusting resonant frequencies thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 루프 안테나를 도시하는 상측 사시도.1 is a top perspective view showing a loop antenna according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 루프 안테나를 도시하는 하측 사시도. 2 is a bottom perspective view showing a loop antenna according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 공진 주파수 조정 방법을 나타내는 흐름도.3 is a flowchart illustrating a resonant frequency adjusting method according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 구현예를 도시하는 도면.4 illustrates an embodiment of the present invention.
도 5 는 본 발명의 구현예에 사용된 접지면을 도시하는 도면.5 shows a ground plane used in an embodiment of the invention.
도 6 은 본 발명의 구현예의 스터브 길이에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.6 is a graph showing the change of S11 parameter according to the stub length of the embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 구현예의 슬릿 길이 변화에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.7 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the slit length change of the embodiment of the present invention.
도 8 은 본 발명의 구현예의 슬릿 폭 변화에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.8 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the slit width change of the embodiment of the present invention.
도 9 는 본 발명의 구현예의 스터브와 루프 방사체 사이의 간극 변화에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프.9 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the change of the gap between the stub and the loop radiator of the embodiment of the present invention.
도 10 은 본 발명의 구현예의 S11 파라미터를 나타내는 그래프. 10 is a graph showing S11 parameters of an embodiment of the invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *
10 : 평면 방사체 12 : 루프 방사체10: planar radiator 12: loop radiator
14 : 절곡부 16 : 스터브14: bending portion 16: stub
18 : 슬릿 20 : 기재18: slit 20: substrate
22 : 접지단자 24 : 급전단자22: ground terminal 24: feed terminal
본 발명은 루프 안테나에 관한 것으로, 특히 스터브 및 평면 방사체를 포함하여 다중 공진 특성 및 광대역 특성을 갖는 소형 루프 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to loop antennas, and more particularly, to a small loop antenna having multiple resonance characteristics and wideband characteristics, including stubs and planar radiators.
근래 이동 통신의 비약적인 발전으로 인하여 단말기는 소형화 및 경량화 되어가고 있다. 그에 따라, 무선 통신 단말기의 안테나는 단말기의 외부로 돌출되어 있던 기존의 외장형 안테나에서, 단말기의 내부에 실장되는 내장형으로 발전되고 있다.Recently, due to the rapid development of mobile communication, terminals are becoming smaller and lighter. Accordingly, the antenna of the wireless communication terminal has been developed from the existing external antenna protruding to the outside of the terminal to an embedded type mounted inside the terminal.
한편, 전세계적으로 이동 통신 서비스는 CDMA, GSM, DCS 등 다양한 유형이 사용되고 있으며, 이들 각각의 서비스는 상이한 주파수 대역을 사용한다. 따라 서, 이들 서비스 모두에 대하여 하나의 단말기를 사용하기 위해서는 단말기는 복수의 주파수 대역에서 동작하도록 설계되어야 하며, 단말기의 안테나 역시 다중 대역 특성을 가지도록 설계되어야 한다. 또한, 근래의 단말기는 종래의 음성 통신뿐만 아니라, WiBro 등의 무선 인터넷, DMB 등의 디지털 방송, GPS 서비스, 결재 기능 등 상이한 주파수 대역을 사용하는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 그 기능이 복합화 되고 있다. 그에 따라 안테나의 다중 대역 특성에 대한 필요성은 더욱 증가하고 있다.Meanwhile, various types of mobile communication services, such as CDMA, GSM, DCS, etc. are used around the world, and each of these services uses different frequency bands. Therefore, in order to use one terminal for all these services, the terminal must be designed to operate in a plurality of frequency bands, and the antenna of the terminal must also be designed to have a multi-band characteristic. In addition, in recent years, the terminal has been combined to perform various functions using different frequency bands such as wireless Internet such as WiBro, digital broadcasting such as DMB, GPS service, and payment function as well as conventional voice communication. . Accordingly, the need for multiband characteristics of antennas is increasing.
종래 내장형 안테나로서는 PIFA (Planar Inverted F Antenna), 역 L 형 안테나, 루프 안테나 등이 사용되고 있다. Conventionally, as a built-in antenna, a PIAR (Planar Inverted F Antenna), an inverted L antenna, a loop antenna, and the like are used.
PIFA 는 접지면과 평행하게 형성된 평면의 방사체를 포함하고, 방사체는 접지선 및 급전선을 갖는다. 접지선 및 급전선은 방사체와 수직으로 접속되어, F 형상을 이룬다. 일반적으로 PIFA 의 대역폭은 방사체의 높이, 즉 접지면과 방사체의 거리가 커질수록 넓어지는 것으로 알려져 있다. 따라서 넓은 대역폭을 갖기 위해서는 PIFA 의 두께가 두꺼워지며, 안테나의 소형화가 어려워진다는 문제가 있다.PIFA includes a planar radiator formed parallel to the ground plane, the radiator having a ground line and a feed line. The ground line and the feed line are vertically connected to the radiator to form an F shape. In general, the bandwidth of PIFA is known to increase as the height of the radiator increases, ie, the distance between the ground plane and the radiator increases. Therefore, in order to have a wide bandwidth, the thickness of the PIFA becomes thick, and there is a problem that it is difficult to miniaturize the antenna.
한편, 역 L 형 안테나는 PIFA 의 방사체에서 접지선이 제거된 형태를 갖는다. 즉, 역 L 형 안테나는 접지면과 평행한 방사체와 이에 수직으로 접속된 급전선을 포함하여 L 형상을 갖는다. 역 L 형 안테나는 PIFA 에 비하여 넓은 대역폭을 가지므로, 광대역 안테나를 구현하기에 적합하다. 그러나, 역 L 형 안테나는 PIFA 에 비하여 양호도가 낮고, 외부 환경에 의한 특성 변동이 크다. 따라서, 단말기 형상 변화에 의한 영향, 사용자 촉수의 영향 (hand effect) 등에 의해 안테나의 성능이 변화한다는 문제가 있다.On the other hand, the inverted L-type antenna has a form in which the ground wire is removed from the radiator of the PIFA. That is, the inverted L-type antenna has an L shape, including a radiator parallel to the ground plane and a feed line connected perpendicularly thereto. The inverted L-type antenna has a wider bandwidth than PIFA, and thus is suitable for implementing a wideband antenna. However, the inverted L-type antenna has a lower goodness than the PIFA and has a large characteristic variation due to the external environment. Therefore, there is a problem in that the performance of the antenna is changed by the influence of the shape of the terminal, the effect of the user's tentacles, and the like.
이러한 PIFA 및 역 L 형 안테나의 단점을 극복하기 위하여 루프 안테나가 사용되고 있다. 루프 안테나는, 일단은 접지부에, 타단은 급전부에 접속되어 전체적으로 루프 (loop) 를 이루는 방사체를 포함한다. 루프 안테나는 일반적으로 광대역 특성을 갖고, 복수의 루프를 형성하여 다중 대역 안테나를 구현하기 용이하다.Loop antennas are used to overcome the disadvantages of the PIFA and inverted L antennas. The loop antenna includes a radiator having one end connected to the ground part and the other end connected to the feed part to form a loop as a whole. Loop antennas generally have a wideband characteristic, and it is easy to implement a multi-band antenna by forming a plurality of loops.
그러나, 루프 안테나는 λ (공진 주파수에 대응하는 파장) 의 길이를 가지므로, λ/4 의 길이를 갖는 PIFA 나 L 형 안테나에 비해 그 크기가 크다는 문제가 있다.However, since the loop antenna has a length of λ (wavelength corresponding to the resonance frequency), there is a problem in that the size of the loop antenna is larger than that of a PIFA or L type antenna having a length of λ / 4.
본 발명은 이러한 문제를 인식하여 이루어진 것으로, 대역폭이 넓고 다중 공진 특성을 갖는 소형의 루프 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a small loop antenna having a wide bandwidth and having multiple resonance characteristics.
또한, 본 발명은 루프 안테나에 있어서 간단하고 정확하게 공진 주파수를 조정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for simply and accurately adjusting a resonance frequency in a loop antenna.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기재, 상기 기재의 전면에 형성되며, 접지단자 및 급전단자와 접속된 평면 방사체, 및 일단이 상기 접지단자와 접속되고 타단이 상기 급전단자와 접속되며, 상기 기재의 측면을 우회하도록 형성된 루프 방사체를 포함하는 루프 안테나가 제공된다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a base plate, a planar radiator formed on the front surface of the base material and connected to the ground terminal and the feed terminal, and one end is connected to the ground terminal and the other end is fed A loop antenna is provided that is connected to the terminal and includes a loop radiator configured to bypass a side of the substrate.
바람직하게는, 상기 평면 방사체에는 슬릿이 형성된다.Preferably, slits are formed in the planar radiator.
또한, 상기 슬릿은 L 형상인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the said slit is L shape.
상기 슬릿은 상기 평면 방사체의 일 외측면까지 연장되어 상기 평면 방사체를 일단이 접속된 2 개의 영역으로 분할하며, 상기 영역들은 각각 상기 접지단자 및 상기 급전단자와 접속된 것이 바람직하다.The slit extends to one outer surface of the planar radiator to divide the planar radiator into two regions to which one end is connected, and the regions are connected to the ground terminal and the feed terminal, respectively.
또한, 바람직하게는, 루프 안테나는 상기 루프 방사체에서 분기되어 상기 기재의 측면을 우회하는 스터브를 더 포함한다.Also preferably, the loop antenna further comprises a stub branching off the loop radiator and bypassing the side of the substrate.
상기 스터브는 상기 루프 방사체와 소정 간격을 두고 실질적으로 평행하게 연장하는 것이 바람직하다.The stub preferably extends substantially parallel to the loop radiator at a predetermined distance.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기재, 상기 기재의 전면에 형성되며 접지단자 및 급전단자와 접속되고 슬릿이 형성된 평면 방사체, 일단이 상기 접지단자와 접속되고 타단이 상기 급전단자와 접속되며 상기 기재의 측면을 우회하도록 형성된 루프 방사체, 및 상기 루프 방사체에서 분기되어 상기 기재의 측면을 우회하며 상기 루프 방사체와 소정 간격을 두고 실질적으로 평행하게 연장하는 스터브를 포함하는 루프 안테나의 공진 주파수를 조정하는 방법에 있어서, 상기 스터브의 길이를 조정하여 상기 안테나의 저주파 대역 공진 특성을 조정하는 단계, 상기 슬릿의 길이를 조정하여 상기 안테나의 고주파 대역 및 중간 주파수 대역의 공진 특성을 조정하는 단계, 상기 슬릿의 폭을 조정하여 상기 안테나의 고주파 대역의 공진 특성을 조정하는 단계, 및 상기 스터브와 상기 루프 방사체의 간격을 조정하여 상기 안테나의 중간 주파수 대역의 공진 특성을 미세 조정하 는 단계를 포함하는 공진 주파수 조정 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to another embodiment of the present invention, a flat radiator formed on the base material, the front surface of the base material and connected to the ground terminal and the feed terminal, the slit is formed, one end is connected to the ground terminal and the other end is A loop antenna comprising a loop radiator connected to a feed terminal and bypassing a side of the substrate, and a stub branched from the loop radiator to bypass the side of the substrate and extend substantially parallel to the loop radiator at a predetermined interval. In the method of adjusting the resonant frequency of the antenna, adjusting the length of the stub to adjust the low frequency band resonance characteristics of the antenna, by adjusting the length of the slit to adjust the resonance characteristics of the high frequency band and the intermediate frequency band of the antenna Adjusting the width of the slit to obtain a high frequency band of the antenna. Adjusting the step of adjusting the resonance characteristics, and the interval between the stubs and the loop radiating element to finely adjust the resonant characteristics of the intermediate frequency band of the antenna the resonance frequency adjusting comprises the step is provided.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 루프 안테나를 도시하는 상측 사시도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 루프 안테나를 도시하는 하측 사시도이다. 본 실시형태의 루프 안테나 (100) 는, 직육면체 형의 기재 (20), 기재 (20) 의 전면에 형성된 평면 방사체 (10) 및 기재 (20) 의 양측면, 상면 및 하면을 따라 권선된 루프 방사체 (12) 를 포함한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a top perspective view showing a loop antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a bottom perspective view showing a loop antenna according to an embodiment of the present invention. The
기재 (20) 는 방사체 (10, 12) 및 스터브 (16) 를 지지하는 부재로서, 안테나를 단말기에 용이하게 설치하고 급전단자 (24) 및 접지단자 (22) 를 단말기의 RF 회로에 용이하게 접속할 수 있도록 하기 위해 방사체 (10, 12) 와 결합된다. 방사체 (10, 12) 는 프레스 가공 등에 의해 별도로 제조된 후 기재 (20) 와 결합되거나, 이중 사출, 도금, 또는 인쇄에 의하여기재 (20) 상에 직접 형성될 수 있다. 또한, 기재 (20) 는 안테나 (100) 에서의 유효 파장을 감소시키고 안테나 (100) 를 소형화 하도록 유전체로 형성될 수 있다.The
루프 방사체 (12) 는 기재 (20) 의 하면에서, 일단이 급전단자 (24) 에 접속되고 타단이 접지단자 (22) 에 접속되어 단일 루프를 형성한다. 또한, 패턴의 일부가 절곡부 (14) 에서 루프 방사체 (12) 로부터 분기되어 스터브 (16) 가 형성될 수 있다. 스터브 (16) 는 절곡부 (14) 로부터 기재 (20) 의 상면 및 측면을 따라 소정 길이만큼 연장될 수 있다.The
평면 방사체 (10) 에는 슬릿 (18) 이 형성된다. 슬릿 (18) 은 L 형으로 형성 될 수 있다. 그러나, 슬릿 (18) 의 형상은 L 형에 제한되는 것이 아니며, 후술하는 슬릿 (18) 의 기능을 달성하기 위한 여하한 형상을 채택할 수 있다. 또한, 슬릿 (18) 은 평면 방사체 (10) 의 외측까지 연장되어 방사체 (10) 를 일단이 접속된 2 개의 영역으로 분할하며, 각각의 영역은 급전단자 (24) 및 접지단자 (22) 중 하나에 접속될 수 있다. 따라서, 방사체 (10) 도 하나의 전류 루프를 형성하여 루프 안테나로서 동작할 수 있다.In the
본 실시형태의 루프 방사체 (12) 는 평면 방사체 (10) 와 인접하고 전기적으로 커플링 된다. 따라서, 루프 방사체 (12) 만 사용하는 경우에 비하여 대역폭이 확대되고, 종래에 비해 소형의 루프 방사체 (12) 로 넓은 대역폭을 구현할 수 있다. 또한, 평면 방사체 (10) 에 형성된 슬릿 (18) 은 평면 방사체 (10) 내에서의 커플링을 유도하므로, 고주파 대역에서의 공진을 발생시키고, 대역폭 확장의 효과를 나타낸다. 슬릿 (16) 의 길이 및 폭을 조정함으로써 고주파 대역의 공진 주파수 및 대역폭을 조정할 수 있다.The
본 실시형태의 스터브 (16) 는 안테나 (100) 의 방사체의 전기적 길이를 증가시킨다. 따라서, 스터브 (16) 의 형성에 의하여 저주파 대역의 공진이 발생하며, 저주파 대역의 대역폭 확장의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 스터브 (16) 는 소정의 간격을 두고 루프 방사체 (12) 와 평행하게 배치된다. 따라서, 스터브 (16) 와 루프 방사체 (12) 는 전기적으로 커플링 되어 안테나 (100) 의 공진 주파수를 변화시킨다. 그러므로, 스터브 (16) 의 길이 및 스터브 (16) 와 루프 방사체 (12) 사이의 간격을 조정함으로써 안테나의 대역폭 및 공진 주파수의 조정이 가능하다.The
다음, 도 1 내지 3 을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 안테나의 공진 주파수 조정 방법을 설명한다. 본 실시형태의 방법은 먼저, 단계 (S100) 에서 스터브 (16) 의 길이를 조정하여 저주파 대역의 공진 특성을 조정한다. 상술한 바와 같이, 스터브 (16) 는 방사체의 전기적 길이를 증가시켜 주로 저주파 대역의 공진 특성에 영향을 미치므로, 스터브 (16) 의 길이를 조정하여 저주파 대역의 공진 주파수를 조정할 수 있다. 이 때, 중간 주파수 대역 및 고주파 대역의 공진 특성도 함께 변화하나, 그 변화는 저주파 대역에서의 변화에 비하여 작으므로, 본 단계에서는 주로 저주파 공진 특성을 조정한다.Next, a resonance frequency adjusting method of an antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The method of this embodiment first adjusts the length of the
다음, 단계 (S110) 에서 슬릿 (18) 의 길이를 조정하여 고주파 대역의 공진 특성 및 중간 주파수 대역의 공진 특성을 조정한다. 슬릿 (18) 은 방사체 (10) 에서의 커플링을 유도하여 고주파 공진을 발생시키므로, 슬릿 (18) 의 길이를 조정하여 고주파 공진 특성을 조정할 수 있다. 본 단계에서 주로 고주파 공진 특성이 조정되나, 이와 함께 중간 주파수 공진 특성도 변화한다. 반면, 저주파 공진 특성은 주로 스터브 (16) 에 의해 결정되므로, 슬릿 (16) 의 길이 변화에 의하여서는 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 본 단계에서는 중간 대역 및 고주파 대역에서의 공진 특성을 대략적으로 조정할 수 있다.Next, in step S110, the length of the
다음, 슬릿 (18) 의 폭을 조정함으로써, 고주파 공진 특성을 미세 조정한다 (단계 (S120)). 본 단계의 슬릿 (18) 폭의 조정은 역시 고주파 및 중간 주파수 대역에서의 공진 특성에 영향을 미친다. 그러나, 슬릿 (18) 폭의 변화는 주로 고주파 대역의 공진 특성에 영향을 주며, 중간 대역의 공진 주파수 및 대역폭에는 크게 영 향을 주지 않는다. 따라서, 본 단계에서, 이전 단계 (S120) 에서 대략적으로 결정된 고주파 대역의 공진 주파수를 미세하게 조정할 수 있다.Next, the high frequency resonance characteristic is finely adjusted by adjusting the width of the slit 18 (step S120). The adjustment of the
마지막으로, 단계 (S130) 에서, 루프 방사체 (12) 와 스터브 (16) 사이의 간격을 조정함으로써, 중간 주파수 대역의 공진 특성을 미세 조정한다. 루프 방사체 (12) 와 스터브 (16) 의 커플링에 의한 공진 주파수에의 영향은 크지 않으므로, 이들 사이의 간격을 조정하여 공진 특성을 미세하게 조정할 수 있다. 특히, 저주파 대역의 공진 특성은 주로 스터브 (16) 에 의해, 고주파 대역의 공진 특성은 주로 슬릿 (18) 에 의해 결정되므로, 본 단계에서의 간격 조정은 주로 중간 주파수 대역에서의 공진 특성을 변화시킨다. 따라서, 본 단계에서는 중간 주파수 대역에서의 공진 특성을 미세조정하여 안테나의 공진 주파수 조정을 완료한다.Finally, in step S130, by adjusting the interval between the
본 실시형태에 따르면, 스터브 (16) 의 길이 조정에 의하여 저주파 대역의 공진 특성을 조정하고, 슬릿 (18) 의 길이 및 폭을 조정하여 고주파 대역의 공진 특성을 조정하므로, 저주파 대역과 고주파 대역의 공진 주파수를 서로 독립적으로 조정할 수 있다. 또한, 스터브 (16) 와 루프 방사체 (12) 사이의 간격을 조정하여 중간 대역 주파수를 미세 조정할 수 있으므로, 중간 대역 주파수를 정확하게 조정할 수 있다. 따라서, 고주파 대역, 중간 주파수 대역 및 고주파 대역의 공진 특성을 간단하고 정확하게 조정할 수 있다.According to the present embodiment, the resonance characteristics of the low frequency band are adjusted by adjusting the length of the
상기 실시형태의 루프 안테나를 구현하고, CST 사의 Microwave Studio 5.1 을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 도 4 의 (a) 및 (b) 는 각각 구현된 안테나의 전면도 및 좌측면도를 도시한다. 안테나는 GSM (Group Special Mobile) 의 사용 주파수 대역인 880 내지 960 MHz, DCS (Digital Cellular Network) 의 사용 주파수 대역인 1710 내지 1880 MHz, GPS (Global Positioning System) 의 사용 주파수 대역인 1574 내지 1577 MHz, 및 DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 의 사용 주파수 대역인 2630 내지 2655 MHz 에서 동작하도록 설계되었다. 구체적으로, 안테나의 폭 (Wr) 은 36 mm, 높이 (Hr) 는 16 mm 이며, 두께 (Tr) 는 8 mm 이다. 기재 (20) 로서는 유전율 3.5 의 유전체를 사용하였으며, 기재의 두께는 0.8 mm 로 하여 중공의 직육면체를 형성하였다. 안테나가 설치되는 접지면으로서는 도 5 에 도시된 바와 같이, 실제 단말기의 접지면 형태와 동일한 형태의 FR4 기판을 사용하였다. 접지면의 폭(Wg) 은 40 mm, 높이 (Hg) 는 86 mm 이며, 두께는 1 mm 이다. 따라서, 안테나의 설치부를 제외한 실제 접지면의 높이는 70 mm 이다.The loop antenna of the above embodiment was implemented, and simulations were performed using Microwave Studio 5.1 of CST. 4 (a) and 4 (b) show a front view and a left side view of the implemented antenna, respectively. The antenna is 880 to 960 MHz, which is a frequency band of GSM (Group Special Mobile), 1710 to 1880 MHz, which is a frequency band of Digital Cellular Network (DCS), 1574 to 1577 MHz, a frequency band of GPS (Global Positioning System). And 2630 to 2655 MHz, which is a frequency band used for DMB (Digital Multimedia Broadcasting). Specifically, the width Wr of the antenna is 36 mm, the height Hr is 16 mm, and the thickness Tr is 8 mm. As the
구현된 안테나에 대하여, 스터브의 길이 (L1), 슬릿의 길이 (L2), 슬릿의 폭 (W) 및 스터브 (16) 와 방사체 (12) 사이의 간격 (G) 를 각각 변화시키며, 공진 특성을 관찰하였다.For the embodied antenna, the length of the stub (L1), the length of the slit (L2), the width of the slit (W) and the spacing (G) between the
도 6 은 본 발명의 구현예의 스터브 길이 (L1) 에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프는, G = 1.5 mm, L2 = 25 mm, 그리고 W = 2 mm 인 경우, 스터브 길이 (L1) 을 4 ~ 16 mm 범위 내에서 변화시켰을 때의 S11 파라미터를 도시한다. 도시된 바와 같이, 스터브 길이 (L1) 가 증가함에 따라 저주파 대역에서의 공진 특성이 크게 변화하며, 스터브 길이 (L1) 가 16 mm 일 때, 약 1 GHz 에서 공진 주파수가 도입된다. 따라서, 스터브 길이 (L1) 의 조정에 의하여 저주파 대역의 공진 특성을 조정할 수 있음을 확인하였다.6 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the stub length L1 of the embodiment of the present invention. The graph shows the S11 parameter when the stub length L1 was changed within the range of 4-16 mm for G = 1.5 mm, L2 = 25 mm, and W = 2 mm. As shown, as the stub length L1 increases, the resonance characteristic in the low frequency band changes greatly, and when the stub length L1 is 16 mm, a resonance frequency is introduced at about 1 GHz. Therefore, it was confirmed that the resonance characteristics of the low frequency band can be adjusted by adjusting the stub length L1.
도 7 은 본 발명의 구현예의 슬릿 길이 (L2) 변화에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프는, L1 = 16 mm, G = 1.5 mm, 그리고 W = 2 mm 인 경우, 슬릿 길이 (L2) 를 10 ~ 25 mm 범위 내에서 변화시켰을 때의 S11 파라미터를 도시한다. 도시된 바와 같이, 슬릿 길이 (L2) 의 변화는 저주파 대역의 공진 특성에는 거의 영향을 주지 않으며, 중간 대역 공진 주파수의 이동 및 고주파 대역의 공진 특성 변화를 가져온다. 특히, 슬릿 길이 (L2) 가 증가함에 따라 고주파 대역의 대역폭이 크게 증가하는 경향을 보이므로, 슬릿 길이 (L2) 에 의해 고주파 대역의 공진 특성을 조정할 수 있음을 확인하였다. 또한, 슬릿 길이 (L2) 의 증가에 따라 중간 대역 주파수의 공진 주파수도 고주파 대역으로 이동하는 경향을 보이는 바, 중간 주파수 대역의 공진 주파수 조정이 가능함을 확인하였다.7 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the change of the slit length (L2) of the embodiment of the present invention. The graph shows the S11 parameter when the slit length L2 is changed within the range of 10-25 mm, when L1 = 16 mm, G = 1.5 mm, and W = 2 mm. As shown, the change in the slit length L2 hardly affects the resonance characteristics of the low frequency band, and brings about a shift in the intermediate band resonance frequency and a change in the resonance characteristics of the high frequency band. In particular, since the bandwidth of the high frequency band tends to increase as the slit length L2 increases, it was confirmed that the resonance characteristics of the high frequency band can be adjusted by the slit length L2. In addition, as the slit length L2 increases, the resonant frequency of the intermediate band frequency also tends to shift to the high frequency band, and it was confirmed that the resonance frequency of the intermediate frequency band can be adjusted.
도 8 은 본 발명의 구현예의 슬릿 폭 (W) 변화에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프는, L1 = 16 mm, G = 1.5 mm, 그리고 L2 = 25 mm 인 경우, 슬릿 폭 (W) 를 2 ~ 6 mm 범위 내에서 변화시켰을 때의 S11 파라미터를 도시한다. 도시된 바와 같이, 슬릿 폭 (W) 의 증가에 따라 고주파 대역의 대역폭이 증가하는 경향을 보인다. 반면, 중간 주파수 대역에서는, S11 파라미터의 크기가 변화할 뿐 공진 주파수나 대역폭은 거의 변화하지 않으며, 저주파 대역의 특성 역시 변화가 없다. 따라서, 슬릿 폭 (W) 의 조정에 의하여 고주파 대역의 공진 주파수를 독립적으로 조정할 수 있음을 확인하였다.8 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the change of the slit width (W) of the embodiment of the present invention. The graph shows the S11 parameter when the slit width W is varied within the range of 2-6 mm for L1 = 16 mm, G = 1.5 mm, and L2 = 25 mm. As shown, the bandwidth of the high frequency band tends to increase as the slit width W increases. On the other hand, in the intermediate frequency band, only the magnitude of the S11 parameter changes, the resonance frequency and the bandwidth hardly change, and the characteristics of the low frequency band also remain unchanged. Therefore, it was confirmed that the resonance frequency of the high frequency band can be adjusted independently by adjusting the slit width W. FIG.
도 9 는 본 발명의 구현예의 스터브와 루프 방사체 사이의 간극 (G) 변화에 따른 S11 파라미터의 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프는, L1 = 16 mm, L2 = 25 mm , 그리고 W = 2 mm 인 경우, 스터브와 루프 방사체 사이의 간극 (G) 을 1 ~ 2.5 mm 범위 내에서 변화시켰을 때의 S11 파라미터를 도시한다. 도시된 바와 같이, 간극 (G) 의 변화는 중간 대역의 공진 주파수를 미세하게 변화시키며, 고주파 대역 및 저주파 대역의 공진 특성에는 거의 영향을 주지 않는다. 따라서, 간극 (G) 의 조정에 의하여 중간 대역 공진 주파수의 미세 조정이 가능함을 확인하였다.9 is a graph showing the change of the S11 parameter according to the change of the gap G between the stub and the loop radiator of the embodiment of the present invention. The graph shows the S11 parameter when the gap G between the stub and the loop radiator is changed within the range of 1 to 2.5 mm when L1 = 16 mm, L2 = 25 mm, and W = 2 mm. As shown, the change in the gap G slightly changes the resonant frequency of the intermediate band, and hardly affects the resonance characteristics of the high frequency band and the low frequency band. Therefore, it was confirmed that fine adjustment of the intermediate band resonant frequency is possible by adjusting the gap G.
도 10 은 구현된 안테나의 S11 파라미터를 나타내는 그래프이다. 안테나는, 스터브 길이 (L1) 16 mm, 슬릿 길이 (L2) 25 mm, 간극 (G) 1.5 mm, 및 슬릿 폭 (W) 2 mm 의 치수를 갖는다. 도시된 바와 같이, 설계된 안테나는 반사 손실 - 6 dB (VSWR = 3) 를 기준으로, 저주파 대역에서 약 2.3 %, 중간 주파수 대역에서 약 47 % 의 대역폭을 가지며, 고주파 대역에서는 약 27 % 의 대역폭을 갖는다. 이와 같이, 36 mm × 16 mm 의 작은 루프 안테나로 다중 대역 및 광대역 특성이 구현됨을 확인하였다.10 is a graph illustrating S11 parameters of an implemented antenna. The antenna has dimensions of
이상 구체적인 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 또한, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 실시형태에 대하여 다양한 변형 및 변경을 가할 수 있으며, 이 역시 본 발명의 범위에 속한다.Although the present invention has been described above in connection with specific embodiments, this is only an example and the scope of the present invention is not limited thereto. In addition, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present embodiment without departing from the scope of the present invention, which is also within the scope of the present invention.
본 발명에 따르면, 슬릿이 형성된 평면 방사체와 루프 방사체를 커플링 시키고, 스터브를 형성함으로써 소형이면서도 넓은 대역폭을 갖는 다중 대역 루프 안테 나를 얻을 수 있다.According to the present invention, a multiband loop antenna having a small and wide bandwidth can be obtained by coupling a planar radiator having a slit with a loop radiator and forming a stub.
또한, 본 발명에 따르면, 고주파 대역, 중간 주파수 대역, 및 저주파 대역 각각에서의 공진 특성을 별개의 구성요소를 통해 조정하여 간단하고 효율적으로 안테나의 공진 주파수를 조정할 수 있다.In addition, according to the present invention, the resonant characteristics in each of the high frequency band, the intermediate frequency band, and the low frequency band can be adjusted through separate components to adjust the resonant frequency of the antenna simply and efficiently.
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