KR20070049715A

KR20070049715A - Small-sized microstrip antenna

Info

Publication number: KR20070049715A
Application number: KR1020050106773A
Authority: KR
Inventors: 김시동; 홍성옥
Original assignee: 주식회사 오토전자
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-05-14
Also published as: KR100740314B1

Abstract

본 발명은 소형 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로, 유전체 기판과, 상기 기판 상부면에 설치되되 일정한 길이와 폭을 갖는 다수의 슬롯들과 매칭용 슬롯에 의해 기판의 길이방향으로 미앤더(meander) 형태를 갖는 제1 도체 패턴과, 기판 하부면에 설치되되 제2 도체 패턴과 제2 도체 패턴과 슬롯에 의해 단락되는 접지 도체 패턴과 슬롯 내에 형성되는 제3 도체 패턴과, 기판의 좌, 우 측면에 설치되며 각각 기판 상부면에 설치된 제1 도체 패턴을 기판 하부면에 설치된 제2 도체 패턴과 접지 도체 패턴에 연결하는 제4 도체 패턴들과, 기판 상부면에 설치된 제1 도체 패턴을 기판 하부면에 설치된 제3 도체 패턴과 연결하는 급전 도체 패턴을 포함한다.The present invention relates to a small microstrip antenna, and has a meander shape in the longitudinal direction of the substrate by a dielectric substrate, a plurality of slots having a predetermined length and width, and a matching slot. A first conductor pattern having the first conductor pattern, a ground conductor pattern shorted by the second conductor pattern, the second conductor pattern and the slot, and a third conductor pattern formed in the slot, and installed on the left and right sides of the substrate. And fourth conductor patterns connecting the first conductor pattern provided on the upper surface of the substrate to the second conductor pattern and the ground conductor pattern provided on the lower surface of the substrate, and the first conductor pattern provided on the upper surface of the substrate. A feed conductor pattern connected to the third conductor pattern is included.

마이크로스트립, 안테나, 도체, 매칭용, 슬롯. Microstrip, Antenna, Conductor, Matching, Slot.

Description

Small-sized microstrip antenna

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로스트립 안테나의 사시도,1 is a perspective view of a small microstrip antenna according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1에 도시한 안테나의 평면도,2 is a plan view of the antenna shown in FIG. 1;

도 3은 도 1에 도시한 안테나의 배면도,3 is a rear view of the antenna shown in FIG. 1;

도 4는 도 1에 도시한 안테나의 주파수에 대한 반사계수를 나타내는 그래프,4 is a graph showing a reflection coefficient with respect to a frequency of the antenna shown in FIG. 1;

도 5는 도 1에 도시한 안테나에 대한 스미스 챠트 예시도,5 is an exemplary view illustrating a Smith chart for the antenna shown in FIG. 1;

도 6과 도 7은 도 1에 도시한 안테나의 복사패턴 예시도,6 and 7 are exemplary diagrams of a radiation pattern of the antenna shown in FIG. 1;

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 루프 타입 소형 마이크로스트립 안테나의 사시도,8 is a perspective view of a loop type small microstrip antenna according to another embodiment of the present invention;

도 9는 도 8에 도시한 안테나의 평면도,9 is a plan view of the antenna shown in FIG. 8;

도 10은 도 8에 도시한 안테나의 배면도이다.FIG. 10 is a rear view of the antenna shown in FIG. 8.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 마이크로스트립 안테나 110 : 유전체 기판100 microstrip antenna 110 dielectric substrate

121 :제1 도체 패턴 122, 123 : 슬롯121: first conductor pattern 122, 123: slot

124 : 매칭용 슬롯124: slot for matching

131 :제2 도체 패턴 132 : 슬롯131: second conductor pattern 132: slot

133 : 접지 도체 패턴 134 : 제3 도체 패턴 133: ground conductor pattern 134: third conductor pattern

141,142 : 연결 도체 패턴 151 : 급전 도체 패턴141,142: connecting conductor pattern 151: feeding conductor pattern

본 발명은 근거리 무선 통신용 안테나에 관한 것으로, 특히 PIFA 구조를 기본으로 하는 소형 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna for short range wireless communication, and more particularly, to a small microstrip antenna based on a PIFA structure.

주지하는 바와 같이, 안테나는 무선용의 송/수신기와 공간을 결합하는 중계장치로서 전자파를 방사 또는 수신하는 일종의 에너지 변환장치(Energy Converter)이다. 즉, 송신 안테나는 송신기(고주파 회로)로부터 전달된 전기 에너지(전력)를 전자파 에너지로 변환하여 공간에 방사하며, 자유공간을 전송선로로 하여 수신 안테나에서는 전자파 에너지를 다시 전기적 에너지로 변환시켜 수신기에 전달하는 것이다. 이와 같은 기능을 보유하는 안테나는 이동통신, 위성통신 등 무선통신의 활성화를 위한 주력 기술분야의 하나로서 통신 시스템, 레이다 시스템 및 우주 항공분야 등에 널리 응용되고 있다.As is well known, an antenna is a kind of energy converter that radiates or receives electromagnetic waves as a relay that combines a space with a radio transmitter / receiver. That is, the transmitting antenna converts electrical energy (power) transmitted from the transmitter (high frequency circuit) into electromagnetic energy and radiates it into the space.The free antenna serves as a transmission line, and the receiving antenna converts electromagnetic energy into electrical energy again to the receiver. To convey. An antenna having such a function is one of the main technology fields for activating wireless communication such as mobile communication and satellite communication, and is widely applied to communication systems, radar systems, and aerospace fields.

개인 휴대통신 서비스, 근거리 무선 접속을 위한 무선 통신 기술에 사용할 수 있는 마이크로스트립 안테나에서 가장 많이 쓰이는 구조는 평면 역 에프 안테나(Planer Inverted-F Antenna:PIFA) 타입이다. 기존의 PIFA 타입의 안테나에서는 경박 단소한 제품에 실장되면서 주파수의 광대역화를 위해 복사패치 부분을 미앤더(meander) 혹은 헤리컬로 설계한다. The most commonly used structure of a microstrip antenna that can be used for personal mobile communication service and wireless communication technology for short-range wireless access is Planer Inverted-F Antenna (PIFA) type. In existing PIFA type antennas, the radiant patch part is designed as meander or helical for widening frequency while being mounted in a light and simple product.

한편, 근거리 무선 통신기기의 기능이 다양해지고 점차 슬림화되면서 부품 실장환경이 협소해지고 있다. 이에 안테나는 주변 부품에 의한 신호 간섭으로 인해 기기에서 원하는 주파수 특성을 갖지 못하는 문제가 있었다.Meanwhile, as the functions of short-range wireless communication devices are diversified and gradually slimmer, component mounting environments are narrowing. Therefore, the antenna has a problem that the device does not have the desired frequency characteristics due to signal interference by the peripheral components.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 주변 부품에 의한 신호 간섭이 많은 근거리 무선 응용 기기에 내장되더라도 그 기기에 맞는 주파수 특성을 가지는 소형 마이크로스트립 안테나를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in the above background, and an object of the present invention is to provide a small microstrip antenna having a frequency characteristic suitable for the device even if it is embedded in a short range wireless application device with a lot of signal interference by peripheral components.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 소형 마이크로스트립 안테나는, 유전체 기판과, 상기 기판 상부면에 설치되되 일정한 길이와 폭을 갖는 다수의 슬롯들과 매칭용 슬롯에 의해 기판의 길이방향으로 미앤더(meander) 형태를 갖는 제1 도체 패턴과, 기판 하부면에 설치되되 제2 도체 패턴과 제2 도체 패턴과 슬롯에 의해 단락되는 접지 도체 패턴과 슬롯 내에 형성되는 제3 도체 패턴과, 기판의 좌, 우 측면에 설치되며 각각 기판 상부면에 설치된 제1 도체 패턴을 기판 하부면에 설치된 제2 도체 패턴과 접지 도체 패턴에 연결하는 제4 도체 패턴들과, 기판 상부면에 설치된 제1 도체 패턴을 기판 하부면에 설치된 제3 도체 패턴과 연결하는 급전 도체 패턴을 포함한다.A small microstrip antenna according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a longitudinal direction of the substrate by a dielectric substrate, a plurality of slots having a predetermined length and width and a slot for matching the substrate is installed on the upper surface; A first conductor pattern having a meander shape, a ground conductor pattern disposed on a lower surface of the substrate and shorted by a second conductor pattern, a second conductor pattern, and a slot, and a third conductor pattern formed in the slot; Fourth conductor patterns disposed on the left and right sides of the substrate and connecting the first conductor patterns respectively disposed on the upper surface of the substrate to the second conductor pattern and the ground conductor pattern disposed on the lower surface of the substrate, and the first conductor patterns provided on the upper surface of the substrate; And a feed conductor pattern connecting the conductor pattern to the third conductor pattern provided on the lower surface of the substrate.

이 같은 양상에 따르면, 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 기존의 소형 마이크로스트립 안테나에 주류인 PIFA 구조를 따르면서 제1 도체 패턴을 언밸런스한 미앤더(meander) 형태 구조로 구현함으로써, 주위의 부품에 영향을 적게 받으면서 근거리 무선 응용 기기에 적합한 반사손실을 얻을 수 있고 정재파비가 양호하 며 전방향에 대한 복사패턴을 얻을 수 있다. 나아가 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 무선 통신 기기의 PCB 기판위에 각종 모듈과 함께 설계 가능하여 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대 통신단말, 근거리 무선 접속(Wireless Local Area Network), IMT-2000 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신단말에 사용할 수 있다.According to this aspect, the small microstrip antenna of the present invention follows the PIFA structure that is mainstream in the existing small microstrip antenna, and implements the first conductor pattern in an unbalanced meander shape structure, thereby affecting the surrounding components. It is possible to obtain the return loss suitable for short-range wireless applications with less reception, good standing wave ratio, and radiation pattern in all directions. Furthermore, the small microstrip antenna of the present invention can be designed with various modules on a PCB board of a wireless communication device, so that a personal mobile communication terminal using a cellular phone and a personal communication service (PCS), a wireless local area network (IMT), an IMT It can be used in wireless communication terminals including -2000 and satellite communication.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 소형 마이크로스트립 안테나는, 매칭용 슬롯은 기판의 길이방향으로 상기 기판의 전체 길이에 대해서 1∼9%의 폭 값을, 상기 기판의 폭 방향으로 기판의 전체 폭에 대해서 80∼96%의 길이 값을 가짐을 특징으로 한다. In a small microstrip antenna according to an additional aspect of the present invention, the matching slot has a width value of 1 to 9% of the total length of the substrate in the longitudinal direction of the substrate, and a width of the substrate in the width direction of the substrate. It is characterized by having a length value of 80 to 96%.

이 같은 양상에 따르면, 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 매칭용 슬롯의 길이 또는 폭이 안테나가 실장될 기기의 주파수 특성에 맞춰 설계되도록 구현됨으로써, 주변 부품에 의한 신호 간섭이 많은 근거리 무선 응용 기기에 내장하더라도 그 기기에 맞는 주파수 특성을 갖게 되는 것이다.According to this aspect, the small microstrip antenna of the present invention is implemented such that the length or width of the matching slot is designed according to the frequency characteristics of the device in which the antenna is to be mounted, so that the small size microstrip antenna is applied to a short range wireless application device having a lot of signal interference by peripheral components. Even if it is built, it will have a frequency characteristic for the device.

본 발명의 다른 양상에 따른 소형 마이크로스트립 안테나는, 유전체 기판과, 기판 상부면에 설치되되 일정한 길이와 폭을 갖는 다수의 제1 슬롯들에 의해 기판의 길이방향으로 미앤더(meander) 형태를 갖는 제1 도체 패턴과 제1 도체 패턴과 매칭용 슬롯에 의해 단락되는 제2 도체 패턴과, 기판 하부면에 설치되되, 제3 도체 패턴과 제3 도체 패턴과 제2 슬롯에 의해 단락되는 접지 도체 패턴과 제2 슬롯 내에 형성되는 제4 도체 패턴과, 기판의 좌, 우 측면에 설치되며 각각 기판 상부면에 설치된 제1 도체 패턴과 제2 도체 패턴을 기판 하부면에 설치된 제3 도체 패턴과 접지 도체 패턴에 연결하는 제5 도체 패턴들과, 기판 상부면에 설치된 제1 도체 패턴을 기판 하부면에 설치된 제4 도체 패턴과 연결하는 급전 도체 패턴을 포함한다.According to another aspect of the present invention, a small microstrip antenna has a meander shape in the longitudinal direction of the substrate by a dielectric substrate and a plurality of first slots installed on a top surface of the substrate and having a predetermined length and width. The first conductor pattern, the second conductor pattern shorted by the first conductor pattern and the matching slot, and the ground conductor pattern installed on the lower surface of the substrate and shorted by the third conductor pattern, the third conductor pattern and the second slot. And a fourth conductor pattern formed in the second slot, and a third conductor pattern and a ground conductor provided on the left and right sides of the substrate, respectively, and the first conductor pattern and the second conductor pattern disposed on the upper surface of the substrate, respectively. 5th conductor patterns connected to a pattern, and a feed conductor pattern which connects the 1st conductor pattern provided in the upper surface of a board | substrate with the 4th conductor pattern provided in the lower surface of a board | substrate.

이 같은 양상에 따르면, 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 기존의 소형 마이크로스트립 안테나에 주류인 PIFA 구조를 따르면서 제1 도체 패턴과 접지 도체 패턴을 슬롯으로 단락시켜 커플링 형태 구조로 구현함으로써, 주위의 부품에 영향을 적게 받으면서 근거리 무선 응용 기기에 적합한 반사손실을 얻을 수 있고 정재파비가 양호하며 전방향에 대한 복사패턴을 얻을 수 있다. According to this aspect, the small microstrip antenna of the present invention follows the PIFA structure that is mainstream in the existing small microstrip antenna, and implements the coupling type structure by shorting the first conductor pattern and the ground conductor pattern into slots, It is possible to obtain return loss suitable for short-range wireless applications with less component influence, good standing wave ratio and radiation pattern in all directions.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예를 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and further aspects of the present invention will become apparent from the following examples. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

우선 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 마이크로스트립 안테나(100)의 사시도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 안테나의 평면도를, 도 3은 도 1에 도시한 안테나의 배면도를 각각 도시한 것이다.First, Figure 1 shows a perspective view of a small microstrip antenna 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view of the antenna shown in Figure 1, Figure 3 is the back of the antenna shown in Figure 1 Each figure is shown.

본 실시예에 따른 소형 마이크로스트립 안테나(100)는 기본적인 구조는 평면 역 에프 안테나(Planer Inverted-F Antenna:PIFA) 타입이며, 복사 도체 패턴이 미앤더(meander) 형태를 갖도록 구현된다. 기존의 PIFA 타입의 구조를 가지는 안테나에서는 주파수의 대역폭을 늘이는데 주안점을 두고 제작되었지만, 본 실시예에 따른 소형 마이크로스트립 안테나에서는 주위 부품에 영향을 적게 받으면서 근거리 무선 응용 기기에 적합한 반사손실을 얻을 수 있고 정재파비가 양호하며 전방향에 대한 복사패턴을 갖도록 하는데 특징이 있다. The small microstrip antenna 100 according to the present embodiment has a basic inverted-F antenna (PIFA) type, and is implemented such that a radiation conductor pattern has a meander shape. In the antenna having the structure of the conventional PIFA type, the antenna is designed to increase the bandwidth of the frequency, but the small microstrip antenna according to the present embodiment obtains a return loss suitable for short-range wireless applications while being less affected by surrounding components. It is characterized by good standing wave ratio and good radiation pattern in all directions.

이하 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 구조를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 우선 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 길이( L1), 폭(L2), 높이를 가지는 직육면체 유전체 기판(110)을 기본 구성으로 한다. 이러한 직육면체 유전체 기판(110)의 육면은 각각 상부면, 하부면, 좌 측면, 우 측면, 전면, 후면으로 정의할 수 있다.Hereinafter, the structure of an antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. First, as shown in FIG. 1, an antenna according to an embodiment of the present invention has a length L1, a width L2, A cuboid dielectric substrate 110 having a height is a basic configuration. The six-sided surface of the cuboid dielectric substrate 110 may be defined as an upper surface, a lower surface, a left side, a right side, a front side, and a rear side, respectively.

도 1에 도시한 바와 같이, 유전체 기판(110) 상부면에는 제1 도체 패턴(121)이 설치된다. 제1 도체 패턴(121)은 일정한 길이와 폭을 갖는 슬롯들(122, 123)과 매칭용 슬롯(124)에 의해 기판의 길이방향으로 미앤더(meander) 형태를 갖는다. 여기서, 매칭용 슬롯(124)은 안테나가 실장될 기기의 주파수 특성에 맞춰 그 길이 또는 폭이 조절되도록 구현됨으로써, 안테나가 주변 부품에 의한 신호 간섭이 많은 근거리 무선 응용 기기에 내장하더라도 그 기기에 맞는 주파수 특성을 갖도록 해준다. As illustrated in FIG. 1, a first conductor pattern 121 is disposed on an upper surface of the dielectric substrate 110. The first conductor pattern 121 has a meander shape in the longitudinal direction of the substrate by the slots 122 and 123 having a predetermined length and width and the matching slot 124. Here, the matching slot 124 is implemented so that the length or width is adjusted according to the frequency characteristics of the device on which the antenna is to be mounted, so that even if the antenna is embedded in a short-range wireless application device with a lot of signal interference by peripheral components, It has a frequency characteristic.

한편, 유전체 기판(110) 하부면에는 제2 도체 패턴(131)과, 제2 도체 패턴(131)과 슬롯(132)에 의해 단락되는 접지 도체 패턴(133)과, 슬롯(132) 내에 형성되는 제3 도체 패턴(134)이 설치된다. 유전체 기판(110)의 좌, 우 측면에는 기판(110)의 상부면에 설치된 제1 도체 패턴(121)을 기판(110) 하부면에 설치된 제2 도체 패턴(131)과 접지 도체 패턴(133)에 연결하는 도체 패턴들(141,142)이 설치된다. 유전체 기판(110)의 전 측면에는 기판(110)의 상부면에 설치된 제1 도체 패턴 (121)을 기판(110) 하부면에 설치된 제3 도체 패턴(134)과 연결하는 급전 도체 패턴(151)이 설치된다. Meanwhile, a lower surface of the dielectric substrate 110 is formed in the second conductor pattern 131, the ground conductor pattern 133 shorted by the second conductor pattern 131, and the slot 132, and formed in the slot 132. The third conductor pattern 134 is provided. On the left and right sides of the dielectric substrate 110, a first conductor pattern 121 provided on the upper surface of the substrate 110 is provided with a second conductor pattern 131 and a ground conductor pattern 133 provided on the lower surface of the substrate 110. Conductor patterns 141 and 142 are connected to each other. Feeding conductor patterns 151 connecting the first conductor pattern 121 provided on the upper surface of the substrate 110 to the third conductor pattern 134 provided on the lower surface of the substrate 110 on all sides of the dielectric substrate 110. This is installed.

이하 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나에 설치되는 도체 패턴 치수를 보다 구체적으로 예시하기로 한다. Hereinafter, the conductor pattern dimensions installed in the small microstrip antenna of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

우선, 도2를 참조하면 기판(110) 상부면에 설치되는 제1 도체 패턴(121)의 전체 길이 L21은 11mm이고 전체 폭 L22는 4.0mm이다. 슬롯 122, 123의 길이 L23은 2.0mm이고 폭 L24는 1.5mm이다. 여기서, 슬롯 122에서 좌측 테두리까지의 간격 L25는 2.0mm이고 슬롯 123에서 우측 테두리까지의 간격 L26은 3.5mm이다. First, referring to FIG. 2, the total length L21 of the first conductor pattern 121 installed on the upper surface of the substrate 110 is 11 mm and the total width L22 is 4.0 mm. The length L23 of the slots 122, 123 is 2.0 mm and the width L24 is 1.5 mm. Here, the spacing L25 from the slot 122 to the left rim is 2.0 mm and the spacing L26 from the slot 123 to the right rim is 3.5 mm.

매칭용 슬롯 124의 폭 L27은 0.11∼0.99mm이고 길이 L28은 3.2∼3.84mm이다. 매칭용 슬롯 124과 좌측 테두리까지의 간격 L29는 0.2~1.0mm이다. 즉, 매칭용 슬롯(135)은 기판의 길이방향으로 기판의 전체 길이에 대해서 1∼9%의 폭 값을, 기판의 폭 방향으로 기판의 전체 폭에 대해서 80∼96%의 길이 값을 가질 수 있다.The width L27 of the matching slot 124 is 0.11-0.99 mm and the length L28 is 3.2-43.8 mm. The distance L29 between the matching slot 124 and the left edge is 0.2-1.0 mm. That is, the matching slot 135 may have a width value of 1 to 9% of the total length of the substrate in the longitudinal direction of the substrate, and a length value of 80 to 96% of the total width of the substrate in the width direction of the substrate. have.

도 3을 참조하면 기판(110) 하부면에 설치되는 제2 도체 패턴(131)의 전체 길이 L31은 8.2mm이고 전체 폭 L32는 4.0mm이다. 제3 도체 패턴(133)의 폭은 L33은 0.7mm이다. 제4 도체 패턴(134) 길이 L34는 1.3mm이고 폭 L35는 1.3mm이다. 여기서, 제4 도체 패턴(134)과 제2 도체 패턴(131) 간의 간격 L36은 0.5mm이다.Referring to FIG. 3, the total length L31 of the second conductor pattern 131 installed on the lower surface of the substrate 110 is 8.2 mm and the total width L32 is 4.0 mm. The width of the third conductor pattern 133 is 0.7 mm. The fourth conductor pattern 134 length L34 is 1.3 mm and the width L35 is 1.3 mm. Here, the distance L36 between the fourth conductor pattern 134 and the second conductor pattern 131 is 0.5 mm.

참고적으로 블루투스는 노트북 PC와 휴대전화 등의 이동 기기를 간단하게 링크하는 무선 데이터 통신 기술로서, 2.4GHz부터 2.4835GHz까지의 대역을 가지며 대역폭은 83.5MHz가 필요하다. 이러한 조건을 만족할 수 있는 마이크로스트립 안테나의 특성을 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면,For reference, Bluetooth is a wireless data communication technology that simply links mobile devices such as notebook PCs and mobile phones. It has a band from 2.4GHz to 2.4835GHz and requires a bandwidth of 83.5MHz. The characteristics of the microstrip antenna that can satisfy these conditions will be described with reference to FIGS. 4 to 7.

우선 도 4는 도 1에 도시한 안테나의 주파수에 대한 반사계수를 나타내는 그래프를 도시한 것이며, 도 5는 도 1에 도시한 안테나에 대한 스미스 챠트를 예시한 것이다. 그리고 도 6과 도 7은 도 1에 도시한 안테나의 복사패턴을 각각 예시한 것이다.First, FIG. 4 shows a graph showing a reflection coefficient with respect to the frequency of the antenna shown in FIG. 1, and FIG. 5 illustrates a Smith chart for the antenna shown in FIG. 6 and 7 illustrate radiation patterns of the antenna shown in FIG. 1, respectively.

도 4에 도시한 반사계수 그래프를 참조해 보면, 마커1 지점인 2.4GHz에서는 반사손실이 -11.401dB로 나타나고 마커2 지점인 2.44GHz에서는 반사손실이 -25.318dB가 되며, 마커3 지점인 2.48GHz에서는 반사손실이 -10.351dB인 것으로 나타났다. 마커 1,2,3을 보면 반사계수 -10dB이하에서 동작을 하게 되므로 본 발명의 실시예에 따른 안테나가 블루투스 서비스 대역에 매우 적합하게 활용될 수 있다는 것을 보여 주고 있다.Referring to the reflection coefficient graph shown in FIG. 4, the return loss is represented by -11.401 dB at the marker GHz of 2.4 GHz, and the return loss is -25.318 dB at the 2.44 GHz of marker 2, and the 2.48 GHz of marker 3 is shown. The return loss is -10.351dB. Looking at the markers 1, 2 and 3 shows that the antenna operates according to the reflection coefficient of -10 dB or less, so that the antenna according to the embodiment of the present invention can be suitably used for the Bluetooth service band.

한편 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 입력임피던스를 나타낸 도 5를 참조해 보면, 마커1은 2.4GHz에서

이고, 마커2는 2.44GHz에서

가 되고, 마커3는 2.48GHz에서

가 된다. 마커1,2,3을 보면 임피던스 매칭점인 50Ω계에서 동작하고 있음을 볼 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 블루투스 서비스 대역에서의 활용가치를 더욱 높일 수 있는 것이다.On the other hand, referring to Figure 5 showing the input impedance of the antenna according to an embodiment of the present invention, marker 1 at 2.4GHz

Marker 2 at 2.44 GHz

Marker3 at 2.48GHz

Becomes Looking at the

markers

1, 2 and 3, it can be seen that the system operates in the 50-ohm impedance matching point. Therefore, the antenna according to the embodiment of the present invention can further increase the utilization value in the Bluetooth service band.

한편 도 6과 도 7은 루프 타입 소형 마이크로스트립 안테나의 복사패턴을 도시한 것으로, 보다 구체적으로 도 6은 소형 마이크로스트립 안테나의 수직평면을 측정한 것으로 주파수는 2.45GHz이다. 약간의 널(NULL) 데이터가 발생하는 것을 제 외하곤 전방향에 대해 양호한 복사패턴을 보이고 있다. 도 7은 2.45GHz의 수평평면을 나타낸 것으로 전방향에 대해 양호한 복사패턴을 보이고 있는 것으로 나타났다. 이러한 복사패턴의 특성을 고려해 볼때 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 블루투스 서비스 대역에 적합한 송수신용 안테나임을 확인할 수 있었다. 6 and 7 illustrate a radiation pattern of a loop type microstrip antenna, and more specifically, FIG. 6 measures a vertical plane of the microstrip antenna and has a frequency of 2.45 GHz. Except for the generation of some null data, it shows good radiation patterns in all directions. 7 shows a horizontal plane of 2.45 GHz, showing a good radiation pattern in all directions. Considering the characteristics of the radiation pattern, it can be seen that the antenna according to the embodiment of the present invention is a transmission / reception antenna suitable for a Bluetooth service band.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 루프 타입 소형 마이크로스트립 안테나의 사시도를 도시한 것이며, 도 9는 도 8에 도시한 안테나의 평면도를, 도 10은 도 8에 도시한 안테나의 배면도를 각각 도시한 것이다.8 is a perspective view of a loop type small microstrip antenna according to another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a plan view of the antenna shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a rear view of the antenna shown in FIG. 8. Each is shown.

이하 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 구조를 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명하면, 우선 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 안테나(200)는 길이( L1), 폭(L2), 높이를 가지는 직육면체 유전체 기판(210)을 기본 구성으로 한다. 이러한 직육면체 유전체 기판(210)의 육면은 각각 상부면, 하부면, 좌 측면, 우 측면, 전면, 후면으로 정의할 수 있다.Hereinafter, the structure of an antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10. First, as shown in FIG. 8, the antenna 200 according to the embodiment of the present invention has a length L1 and a width ( L2) has a rectangular parallelepiped dielectric substrate 210 having a height as a basic configuration. The six sides of the rectangular parallelepiped dielectric substrate 210 may be defined as an upper surface, a lower surface, a left side, a right side, a front side, and a rear side, respectively.

도 8에 도시한 바와 같이, 유전체 기판(210) 상부면에는 제1 도체 패턴(221)과 제2 도체 패턴(226)이 설치된다. 제1 도체 패턴(221)은 일정한 길이와 폭을 갖는 슬롯들(222, 223, 224)과 매칭용 슬롯(225)에 의해 기판의 길이방향으로 미앤더(meander) 형태를 갖는다. 여기서, 매칭용 슬롯(225)은 안테나가 실장될 기기의 주파수 특성에 맞춰 그 길이 또는 폭이 조절되도록 구현됨으로써, 안테나가 주변 부품에 의한 신호 간섭이 많은 근거리 무선 응용 기기에 내장하더라도 그 기기에 맞는 주파수 특성을 갖도록 해준다. As illustrated in FIG. 8, a first conductor pattern 221 and a second conductor pattern 226 are disposed on an upper surface of the dielectric substrate 210. The first conductor pattern 221 has a meander shape in the longitudinal direction of the substrate by the slots 222, 223, and 224 having a predetermined length and width and the matching slot 225. Here, the matching slot 225 is implemented so that the length or width is adjusted in accordance with the frequency characteristics of the device on which the antenna is to be mounted, so that even if the antenna is embedded in a short-range wireless application device with a lot of signal interference by peripheral components, It has a frequency characteristic.

한편, 유전체 기판(210) 하부면에는 제3 도체 패턴(231)과, 제3 도체 패턴 (231)과 슬롯(232)에 의해 단락되는 접지 도체 패턴(233)과, 슬롯(232) 내에 형성되는 제4 도체 패턴(234)이 설치된다. 유전체 기판(210)의 좌, 우 측면에는 기판(210)의 상부면에 설치된 제1 도체 패턴(221)과 제2 도체 패턴(226)을 기판(210) 하부면에 설치된 제2 도체 패턴(231)과 접지 도체 패턴(233)에 연결하는 도체 패턴들(241,242)이 설치된다. 유전체 기판(210)의 전 측면에는 기판(210)의 상부면에 설치된 제1 도체 패턴(221)을 기판(210) 하부면에 설치된 제3 도체 패턴(234)과 연결하는 급전 도체 패턴(251)이 설치된다. Meanwhile, a lower surface of the dielectric substrate 210 is formed in the third conductor pattern 231, the ground conductor pattern 233 shorted by the third conductor pattern 231, and the slot 232, and formed in the slot 232. The fourth conductor pattern 234 is provided. On the left and right sides of the dielectric substrate 210, the first conductor pattern 221 and the second conductor pattern 226 provided on the upper surface of the substrate 210 are provided on the lower surface of the substrate 210. ) And the conductor patterns 241 and 242 connected to the ground conductor pattern 233 are provided. Feeding conductor patterns 251 connecting the first conductor pattern 221 provided on the upper surface of the substrate 210 to the third conductor pattern 234 provided on the lower surface of the substrate 210 on all sides of the dielectric substrate 210. This is installed.

이하 도 9와 도 10을 참조하여 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나에 설치되는 도체 패턴 치수를 보다 구체적으로 예시하기로 한다. Hereinafter, the size of the conductor pattern installed in the small microstrip antenna of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 9 and 10.

우선, 도9를 참조하면 기판(210) 상부면에 설치되는 제1 도체 패턴(221)의 전체 길이 L81은 16mm이고 전체 폭 L82는 3.0mm이다. 슬롯 222, 223, 234의 길이 L83은 2mm이고 폭 L84는 2.0mm이다. 여기서, 슬롯 222에서 좌측 테두리까지의 간격 L85는 2.25mm이고 슬롯 222, 223, 234 간의 간격 L86은 2.0mm이다. First, referring to FIG. 9, the total length L81 of the first conductor pattern 221 provided on the upper surface of the substrate 210 is 16 mm and the total width L82 is 3.0 mm. The length L83 of the slots 222, 223, 234 is 2 mm and the width L84 is 2.0 mm. Here, the spacing L85 from the slot 222 to the left edge is 2.25 mm and the spacing L86 between the slots 222, 223 and 234 is 2.0 mm.

매칭용 슬롯 225의 폭 L87은 0.16∼1.44mm이다. 즉, 매칭용 슬롯(225)은 기판의 길이방향으로 기판의 전체 길이에 대해서 1∼9%의 폭 값을 가질 수 있다.The width L87 of the matching slot 225 is 0.16-1.44 mm. That is, the matching slot 225 may have a width value of 1 to 9% of the entire length of the substrate in the longitudinal direction of the substrate.

도 10을 참조하면 기판(210) 하부면에 설치되는 제3 도체 패턴(231)의 전체 길이 L91은 7.20mm이고 전체 폭 L92는 3mm이다. 접지 도체 패턴(233)의 폭 L93은 0.75mm이다. 제4 도체 패턴(234) 길이 L94는 0.7mm이고 폭 L95는 1.10mm이다. 여기서, 제4 도체 패턴(234)과 제3 도체 패턴(231) 간의 간격 L96은 6.50mm이다.Referring to FIG. 10, the total length L91 of the third conductor pattern 231 provided on the lower surface of the substrate 210 is 7.20 mm, and the total width L92 is 3 mm. The width L93 of the ground conductor pattern 233 is 0.75 mm. The length L94 of the fourth conductor pattern 234 is 0.7 mm and the width L95 is 1.10 mm. Here, the distance L96 between the fourth conductor pattern 234 and the third conductor pattern 231 is 6.50 mm.

상술한 바와 같이 도체 패턴과 접지 도체 패턴이 슬롯으로 단락된 커플링 형 태를 이용하여 급전을 수행하는 소형 마이크로스트립 안테나 역시 블루투스 서비스 대역에서 반사계수 -10dB이하의 특성을 나타냄은 물론, 임피던스 매칭점인 50Ω계에서 동작하며 전방향에 대해 양호한 복사패턴을 보이기 때문에 근거리 무선통신을 위한 송수신용 안테나로 활용될 수 있다.As described above, the small microstrip antenna that feeds by using a coupling type in which the conductor pattern and the ground conductor pattern are short-circuited to the slots also exhibits a reflection coefficient of -10 dB or less in the Bluetooth service band, as well as an impedance matching point. It can be used as a transmitting / receiving antenna for short-range wireless communication because it operates in the 50Ω system and shows a good radiation pattern in all directions.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 기존의 소형 마이크로스트립 안테나에 주류인 PIFA 구조를 따르면서 도체 패턴을 언밸런스한 미앤더(meander) 형태 구조로 또는 도체 패턴과 접지 도체 패턴을 슬롯으로 단락시켜 커플링 형태 구조로 구현함으로써, 주위의 부품에 영향을 적게 받으면서 근거리 무선 통신 기기에 적합한 반사손실을 얻을 수 있고 정재파비가 양호하며 전방향에 대한 복사패턴을 얻을 수 있는 유용한 효과가 있다. As described above, the small microstrip antenna of the present invention follows a PIFA structure that is mainstream of the existing small microstrip antenna, and has a meander shape structure in which the conductor pattern is unbalanced, or the conductor pattern and the ground conductor pattern are short-circuited with slots. By implementing the coupling type structure, it is possible to obtain a return loss suitable for a short range wireless communication device with less influence on surrounding components, to have a good standing wave ratio, and to obtain a radiation pattern in all directions.

또한, 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 무선 통신 기기의 PCB 기판위에 각종 모듈과 함께 설계 가능하여 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대 통신단말, 근거리 무선 접속(Wireless Local Area Network), IMT-2000 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신단말에 사용할 수 있는 유용한 효과가 있다.In addition, the small microstrip antenna of the present invention can be designed with various modules on a PCB substrate of a wireless communication device, such as a personal mobile communication terminal using a cellular phone and a personal communication service (PCS), a wireless local area network (Wireless Local Area Network), There is a useful effect that can be used in wireless communication terminals including IMT-2000 and satellite communication.

또한, 본 발명의 소형 마이크로스트립 안테나는 매칭용 슬롯의 길이 또는 폭이 안테나가 실장될 기기의 주파수 특성에 맞춰 설계되도록 구현됨으로써, 주변 부품에 의한 신호 간섭이 많은 근거리 무선 응용 기기에 내장하더라고 그 기기에 맞는 주파수 특성을 갖게 되는 유용한 효과가 있다.In addition, the small microstrip antenna of the present invention is implemented so that the length or width of the matching slot is designed according to the frequency characteristics of the device in which the antenna is to be mounted, so that the small microstrip antenna is embedded in a short range wireless application device with a lot of signal interference by peripheral components. There is a useful effect of having a frequency characteristic that is suitable for.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서, 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, it should be interpreted by the claims described to include many such variations.

Claims

A dielectric substrate;

A first conductor pattern disposed on an upper surface of the substrate and having a meander shape in the longitudinal direction of the substrate by a plurality of first slots having a predetermined length and width and a matching slot;

A ground conductor pattern disposed on the lower surface of the substrate and short-circuited by the second conductor pattern, the second conductor pattern, and the second slot, and a third conductor pattern formed in the second slot;

Fourth conductor patterns disposed on left and right sides of the substrate and connecting first conductor patterns disposed on an upper surface of the substrate to second conductor patterns and ground conductor patterns disposed on the lower surface of the substrate;

A feed conductor pattern connecting a first conductor pattern provided on the upper surface of the substrate with a third conductor pattern provided on the lower surface of the substrate;

Small microstrip antenna comprising a.

2. The matching slot according to claim 1, wherein the matching slot has a width value of 1 to 9% of the total length of the substrate in the longitudinal direction of the substrate, and 80 to 96% of the total width of the substrate in the width direction of the substrate. Small microstrip antenna characterized in that has a length value of.

A dielectric substrate;

A slot formed on the upper surface of the substrate and having a meander shape in the longitudinal direction of the substrate by a plurality of first slots having a predetermined length and width, and a slot for matching the first conductor pattern A second conductor pattern shorted by;

A ground conductor pattern disposed on the bottom surface of the substrate and short-circuited by a third conductor pattern, the third conductor pattern and the second slot, and a fourth conductor pattern formed in the second slot;

Fifth conductor patterns disposed on left and right sides of the substrate and respectively connecting first and second conductor patterns disposed on an upper surface of the substrate to third and ground conductor patterns disposed on the lower surface of the substrate;

A feed conductor pattern connecting a first conductor pattern provided on the upper surface of the substrate with a fourth conductor pattern provided on the lower surface of the substrate;

Small microstrip antenna comprising a.

4. The miniature microstrip antenna according to claim 3, wherein the matching slot has a width value of 1 to 9% with respect to the entire length of the substrate in the longitudinal direction of the substrate.