KR20070058852A - 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나 - Google Patents

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KR20070058852A
KR20070058852A KR1020050117638A KR20050117638A KR20070058852A KR 20070058852 A KR20070058852 A KR 20070058852A KR 1020050117638 A KR1020050117638 A KR 1020050117638A KR 20050117638 A KR20050117638 A KR 20050117638A KR 20070058852 A KR20070058852 A KR 20070058852A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 복사 패치 내부에 슬롯을 형성하여 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 구현한 초광대역 안테나를 제공하는데 그 목적이 있음.
또한, 본 발명은 복사 패치에 노치를 형성하여 광대역 특성을 구현하고, 복사 패치 내부에 슬롯을 형성하여 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 구현함으로써, 소형·경량으로 제조가 가능하며 저가격으로 대량 생산이 가능한 초광대역 안테나를 제공하는데 다른 목적이 있음.
또한, 본 발명은 복사 패치에 노치를 형성하여 광대역 특성을 구현함으로써, 소형·경량으로 제조가 가능하며 저가격으로 대량 생산이 가능한 초광대역 안테나를 제공하는데 또 다른 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 초광대역 안테나에 있어서, 기판; 상기 기판의 상면에 형성된 복사체; 상기 복사체에 접속된 급전부; 및 상기 기판의 하면에 형성된 접지면을 포함하되, 특정 대역에서 대역 저지 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체 내부에 슬롯을 형성한 것을 특징으로 함.
또한, 상기 본 발명의 안테나는, 광대역 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사 체에 노치를 더 형성한 것을 특징으로 함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 초광대역(Ultra-WideBand, UWB) 통신 시스템 등에 이용됨.
초광대역 안테나, 슬롯, C 형상, 대역 저지 특성, 노치, L자 형상, 광대역 특성

Description

노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나{ULTRA-WIDEBAND ANTENNA USING NOTCH OR/AND SLOT}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나의 상면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나의 저면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 복사체에서의 전류 흐름을 모식(模式)적으로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에서 복사체의 노치 형성 유무에 따른 주파수대 반사 손실의 측정값을 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에서 노치 및 슬롯 형성에 따른 주파수대 반사 손실의 측정값 및 시뮬레이션 값을 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에서 슬롯 형성에 따른 주파수대 이득의 측정값을 나타낸 그래프이고,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에서 주파수에 따른 복사 패턴을 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 복사체 12 : 기판
13 : 급전부 14 : 슬롯
15 : 제 1 노치 16 : 제 2 노치
21 : 접지면
본 발명은 초광대역(Ultra-WideBand, 이하 "UWB"라 함) 통신 시스템용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하기는 노치를 이용하여 광대역 특성을 구현하거나, 슬롯을 이용하여 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 구현하거나, 노치 및 슬롯을 이용하여 광대역 특정과 대역 저지 특성을 구현한 초광대역 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 초광대역 통신은 중심 주파수의 25% 이상, 또는 1.5GHz 이상의 대역폭을 갖는 통신 시스템으로 정의된다. 초광대역 통신은 임펄스 신호와 같이 넓은 주파수 대역에 걸쳐 전력이 확산되어 있는 신호를 이용한다. 즉, 수 나노 초 내지 피코 초의 폭(duration)을 갖는 펄스를 사용함으로써, GHz 단위의 넓은 주파수 대역에 전력을 확산시키는 것이다. 이는 5MHz 정도의 대역폭을 갖는 광대역 코드분 할다중접속(CDMA) 통신에 비해 훨씬 넓은 대역폭을 갖는 통신 방식이다.
UWB 통신 시스템에서는 짧은 펄스를 이용하여 정보를 전달하기 위하여 신호를 변조하게 되는데, 펄스 자체의 광대역 특성을 유지하면서 OOK(On-Off Keying), PAM(Pulse Amplitude Modulation) 또는 PPM(Pulse Position Modulation) 등의 변조 방식을 이용한다. 그러므로 UWB 통신 시스템에서는 반송파(carrier)를 필요로 하지 않게 되어 시스템의 구성이 단순하고 구현이 용이하게 된다. 또한, 매우 넓은 대역에 걸쳐 전력이 확산되므로 각각의 주파수 성분은 매우 낮은 전력을 갖게 되어, 좁은 주파수 대역을 이용하는 다른 통신 시스템과의 간섭이 매우 적으며, 감청이 어려워 통신 보안 유지에 적합하다. 또한, UWB 통신 시스템은 매우 낮은 전력으로 고속의 통신이 가능하고, 장애물 투과 특성이 우수하다는 등의 장점을 갖는다.
이와 같은 장점 때문에 UWB 통신 시스템은 무선 홈 네트워크 등과 같은 차세대 개인 영역 무선 통신(Wireless Personal Area Network; WPAN) 분야에 널리 적용될 것으로 예상되고 있다. 특히, 2002년 2월 미국 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission; FCC)가 3.1GHz 이상의 주파수 대역에 대하여 UWB 통신 방식을 상업적으로 이용할 수 있도록 승인함으로써, UWB 통신 시스템의 상용화가 가속화되고 있다.
이러한 UWB 통신 시스템은 종래의 통신 시스템에 비해 넓은 주파수 대역을 사용하므로, 이에 적합한 광대역 특성을 갖는 소형 안테나의 개발이 필수적이다. UWB 통신 시스템용 안테나로서는 혼 안테나, 바이코니컬(bi-conical) 안테나 등이 알려져 있으며, "Time Domain Corporation"의 미국 특허 제6,621,462호, 및 "Xtreme Spectrum Inc."의 미국 특허 제6,590,545호 등에 다른 형태의 UWB 안테나가 개시되어 있다. 그러나 이들 종래 안테나는 그 크기가 커서 소형·경량의 안테나를 필요로 하는 분야에는 적절하지 않다는 문제점이 있다.
다른 UWB 통신 시스템용 안테나로는 "엘지전자 주식회사"의 한국 특허 출원 제2003-49755호(공개번호 10-2005-10549, 2005년 2월 28일 공개), "한국전자통신연구원"의 한국 특허 출원 제2002-77323호(공개번호 10-2004-49525, 2004년 6월 12일 공개)에 개시되어 있다. 이들 특허는 상대적으로 크기가 작고 광대역 특성을 갖는 평면 안테나 또는 역 L형 안테나를 개시한다. 여기서, 상기 "엘지전자 주식회사"의 특허는 인쇄회로 기판의 반대편에 형성되는 그라운드 영역의 크기를 줄임으로써 광대역 특성을 얻고, 또한 패치와 급전선 사이에 임피던스 정합을 위해 복수의 정합 스터브를 형성함으로써 더욱 넓은 대역폭 특성을 얻는 방식을 사용하고 있다.
한편, 무선 랜(LAN)에 관한 표준인 IEEE 802.11a 및 하이퍼랜(HIPERLAN)/2는 UWB가 사용할 수 있는 주파수 대역에 포함되는 5.15 ~ 5.825GHz 대역, 즉 UNII(Unlicensed National Information Infrastructure, 이하 "UNII"라 함) 대역을 무선 랜(LAN)에 사용하도록 하였다. 이들 표준은 큰 전력의 신호를 사용하므로 UNII 대역에서 UWB 통신 시스템과 간섭을 일으킬 수 있다. 따라서 UWB 통신 시스템에 있어서는 무선 랜(LAN)과 중첩되는 UNII 대역의 사용이 제한된다.
그러나 상기의 미국 특허 및 한국 특허 출원에 개시된 안테나들은 초광대역 특성만을 가질 뿐, 사용이 제한되는 주파수 대역에서의 대역 저지 특성을 갖지 않는다. 그러므로 이들 안테나를 실제로 적용하기 위해서는 무선 랜(LAN)과 중첩되는 주파수 대역에 대해 높은 양호도(Quality factor)를 갖는 대역 저지 필터를 추가적으로 사용하여야 한다. 그러나 대역 저지 필터를 추가하는 것은 비용을 증가시킬 뿐 아니라, 장비의 소형화 및 경량화에 제약을 주며, 매우 짧은 펄스를 사용하는 UWB 통신 시스템에서는 펄스의 왜곡을 일으켜 성능의 저하를 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복사 패치 내부에 슬롯을 형성하여 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 구현한 초광대역 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복사 패치에 노치를 형성하여 광대역 특성을 구현하고, 복사 패치 내부에 슬롯을 형성하여 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 구현함으로써, 소형·경량으로 제조가 가능하며 저가격으로 대량 생산이 가능한 초광대역 안테나를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복사 패치에 노치를 형성하여 광대역 특성을 구현함으로써, 소형·경량으로 제조가 가능하며 저가격으로 대량 생산이 가능한 초광대역 안테나를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음 을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안테나는, 초광대역 안테나에 있어서, 기판; 상기 기판의 상면에 형성된 복사체; 상기 복사체에 접속된 급전부; 및 상기 기판의 하면에 형성된 접지면을 포함하되, 특정 대역에서 대역 저지 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체 내부에 슬롯을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위하여 상기 본 발명의 안테나는, 광대역 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체에 노치를 더 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 안테나는, 초광대역 안테나에 있어서, 기판; 상기 기판의 상면에 형성된 복사체; 상기 복사체에 접속된 급전부; 및 상기 기판의 하면에 형성된 접지면을 포함하되, 광대역 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체에 노치를 형성한 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나의 상면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나의 저면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노치 또는/및 슬롯을 이용한 초광대역 안테나는, 기본적으로는 마이크로스트립 패치 안테나로서, 기판(12), 상기 기판(12)의 상면에 형성된 사각형의 복사체(복사 패치)(11), 상기 복사체(11)에 접속되어 급전하기 위한 급전부(13), 및 상기 기판(12)의 하면에 형성된 접지면(ground plane; 21)을 포함한다.
이때, 상기 복사체(11)는 장방형이고, 복사체(11) 내에 C 형태의 슬롯(slot; 14)이 형성되며, 복사체(11)의 좌측 하부 모서리에는 L자 형상의 노치(notch; 15, 16)가 형성된다.
상기 복사체(11)의 좌측 하부 모서리에 형성된 L자 형태의 노치(15, 16)는 접지면(21)과 복사체(11) 사이의 커플링을 유도한다.
여기서, 제 1 노치(15)는 저주파 대역에서, 제 2 노치(16)는 고주파 대역에서 임피던스 정합을 조절할 수 있다. 따라서 L자 형태의 노치(15, 16)에 의하여 안테나의 임피던스 정합을 조절할 수 있으며, 그에 의하여 안테나 대역폭을 확장할 수 있다. 노치(15, 16)의 길이(Nl1, Nl2) 및 폭(Nw1, Nw2)을 조절함으로써 대역폭 확장 정도의 조절이 가능하다. 본 발명의 실시 형태에서는 복사체(11)에 L자 형태의 노치(15, 16)를 형성하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태 의 복사체(11)의 변형 역시 본 발명의 범위에 속한다.
한편, 본 발명의 실시 형태에 있어서, 접지면(21)은 복사체(11)와 중첩되지 않도록 기판(12) 저면의 일부에만 형성된다(도 2 참조). 따라서 복사체(11)에 의해 복사되는 전자기파가 접지면(21)에 의해 차폐됨이 없이 방출될 수 있으며, 그에 따라 일반적인 모노폴(monopole) 안테나와 유사한 전방향성의 복사 특성을 얻을 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 형태의 안테나에 있어서, 대역 저지 특성은 복사체(11)에 형성된 C 형태의 슬롯(14)에 의해 나타난다. 상기 슬롯(14)에 의한 대역 저지 특성은 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 복사체에서의 전류 흐름을 모식(模式)적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 급전부(13)를 통해 공급된 전류는 커플링으로 인하여 슬롯(14)의 내측으로 흐르기 시작한다. 이렇게 커플링에 의하여 슬롯(14)의 내측으로 흐른 전류는 다시 슬롯(14)의 외측을 우회하여 또 다시 급전부(13)를 통하여 흘러나간다. 상술한 바와 같이 전류가 흐르는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 슬롯 내측에서 흐르는 전류와 인접한 슬롯 외측에서 흐르는 전류는 정반대의 방향을 가지게 되므로, 이들 전류에 의해 발생되는 전자기장은 상쇄될 수 있다. 즉, 슬롯(14)이 반파장 공진 구조(half wave resonant structure)를 형성하여 해당 파장에서의 복사가 억제될 수 있는 것이다.
이때, 슬롯(14)의 길이를 조절함으로써 전자기장이 상쇄되는 파장을 결정할 수 있다. 일반적으로 자유공간 파장 λ의 전자기파는 유전체 내에서
Figure 112005070951214-PAT00001
(
Figure 112005070951214-PAT00002
은 유전체의 비유전률)의 파장으로 전달되므로, 중심 주파수
Figure 112005070951214-PAT00003
(파장
Figure 112005070951214-PAT00004
)에서 대역 저지 특성을 가지도록 하기 위한 슬롯의 길이(Cslot)는 하기의 [수학식 1]과 같이 주어진다.
Figure 112005070951214-PAT00005
이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 있어서, 복사체(11) 내에 슬롯(14)을 형성함으로써 안테나에 대역 저지 특성을 부가할 수 있으며, 슬롯 길이를 적절하게 결정함으로써 저지 대역의 중심 주파수를 조절하여 UNII 대역(예 : 5.15 ~ 5.825GHz 대역)에서의 대역 저지 특성을 유도할 수 있다. 이때, 저지 대역의 중심 주파수
Figure 112005070951214-PAT00006
는 5 ~ 6GHz인 것이 바람직하다. 또한, 슬롯(14)의 폭을 조절함으로써 저지 대역의 대역폭을 조정할 수 있다. 일반적으로 슬롯(14)의 폭이 넓어질수록 저지 대역의 대역폭이 증가하는 경향을 나타낸다.
이상에서 C 형태의 슬롯과 관련하여 본 발명의 실시 형태를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 본 명세서에 개시된 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 슬롯이 적용될 수 있음은 당업자가 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 실시 형태에 있어서, 안테나는 급전부(13)로서 마이크로스트립 급전을 채택한 패치 안테나를 기본 구조로 하여, 안테나의 경량화, 및 소형화를 달성하였으며 대량 생산에 적합한 구조를 가질 수 있다. 또한, 기판(12)으로서는 에프알-4(FR-4), 고저항 실리콘, 유리, 알루미나(alumina), 테프론(teflon), 에폭시(epoxy), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics, 저온 동시소성 세라믹) 등이 사용될 수 있으며, 특히 에프알-4(FR-4) 기판을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 안테나를 실제로 구현하여 성능을 시험하였다. 구현한 안테나는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 동일한 구성을 갖고, 각 부분의 치수는 다음의 [표 1]과 같다. 각 치수는 mm 단위로 주어진다. 한편, 급전부(13)의 폭은 2.2 mm, 길이는 7.8 mm로 하였으며, 기판(12)으로서는 두께 1.6 mm, 비유전율 4.4(
Figure 112005070951214-PAT00007
)의 에프알-4(FR-4) 기판을 사용하였다.
여기서, W는 안테나의 전체 폭, L은 안테나의 전체 길이, PW는 복사체(복사 패치)의 폭, PL은 복사체(복사 패치)의 길이, NW1은 제 1 노치의 폭, NL1은 제 1 노치의 길이, NW2는 제 2 노치의 폭, NL2는 제 2 노치의 길이, GL은 접지면의 길이, GS는 접지면과 복사체 간의 이격 거리를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에서 복사체의 노치 형성 유무에 따른 주파수대 반사 손실(Return loss)의 측정값을 나타낸 그래프이다.
먼저, 단순한 모노폴 안테나에 대한 곡선을 살펴보면, 약 3.5GHz의 주파수와 약 6GHz의 주파수에서 공진이 발생하며, 3 ~ 4GHz 대역, 5 ~ 6GHz 대역, 9 ~ 10GHz 대역에서 -10 dB 이하의 반사 손실 값을 갖는다.
그러나 제 1 노치(15)만 형성된 안테나에 대한 그래프를 살펴보면, 4 ~ 5GHz 대역에서 임피던스 정합이 향상되어 단순한 모노폴 안테나에 비해 3 ~ 6.5GHz 저주파 대역에서 임피던스 정합이 향상된다.
다음으로, 제 2 노치(16)만 형성된 안테나에 대한 그래프를 살펴보면, 6 ~ 9GHz 대역에서 임피던스 정합이 향상되어 단순한 모노폴 안테나에 비해 5 ~ 10GHz 고주파 대역에서 임피던스 정합이 향상되어 반사 손실 값이 -10 dB 이하로 유지된다.
다음으로, 제 1 및 제 2 노치(15, 16)가 형성된 안테나에 대한 그래프를 살펴보면, 저주파 대역과 고주파 대역의 임피던스 정합이 동시에 향상되어 전체적으로 3.03 ~ 10.85GHz 범위에서 반사 손실 값이 -10 dB 이하로 유지된다.
따라서 복사체(11)에 L자 형태의 노치(15, 16) 형성에 의하여 초광대역 특성을 얻을 수 있음을 확인하였다.
도 5는 본 발명의 일실시예에서 노치 및 슬롯 형성에 따른 주파수대 반사 손실의 측정값 및 시뮬레이션 값을 나타낸 그래프이다.
먼저, L자 형태의 노치(15, 16)가 형성되고, C 형태의 슬롯(14)이 형성되지 않은 경우의 곡선을 살펴보면, 저주파 대역(4GHz ~ 5GHz)과 고주파 대역(6GHz ~ 9GHz)에서 임피던스 정합 효과가 나타나 대역폭이 확장되었고, 약 3GHz에서 11GHz까지 반사 손실 값이 -10 dB 이하로 유지되지만, UNII 대역(예 : 5.15 ~ 5.825GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 나타내지는 않는다.
반면에, L자 형태의 노치(15, 16)와 C 형태의 슬롯(14)이 모두 형성된 경우의 곡선을 살펴보면, 5GHz(UNII 대역 근처), 구체적으로는 5.03GHz ~ 5.91GHz에서 대역 저지 특성이 추가로 나타난다.
또한, 슬롯이 형성된 경우의 시뮬레이션 값의 곡선을 살펴보아도 측정치의 곡선과 유사하게 나타난다.
특히, 슬롯의 길이(Cslot)가 짧아질수록 저지 대역의 중심 주파수가 증가하고 슬롯의 길이(Cslot)가 길어질수록 저지 대역의 중심 주파수가 낮아져, 슬롯의 길이가 16mm로 주어진 경우에 UNII 대역에서 대역 저지 특성이 나타난다.
따라서 노치와 슬롯을 형성함으로써 5.03GHz ~ 5.91GHz에서 대역 저지 특성을 갖고, 3.08GHz ~ 10.97GHz의 대역폭을 갖는 초광대역 안테나를 구현할 수 있었다.
도 6은 본 발명의 일실시예에서 슬롯 형성에 따른 주파수대 이득의 측정값을 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 슬롯이 형성되지 않은 안테나의 경우 대역 저지 특성을 보이지 않으나, 슬롯이 형성된 경우에는 5GHz 대역에서 이득이 대폭 감소하여 대역 저지 특성이 나타남을 확인할 수 있다. 또한, 전 대역(3GHz ~ 10GHz)에서 2.06dBi 이하의 이득 변화를 보였다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에서 주파수에 따른 복사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 3GHz에 대한 복사 패턴을 나타내고, 도 7b는 6GHz에 대한 복사 패턴을 나타내며, 도 7c는 9GHz에 대한 복사 패턴을 나타낸다. 그리고 그래프에서 점선은 주 편파(co-pol)에 대한 복사 패턴을 나타내고, 실선은 주 편파에 수직인 편파(cross-pol)에 대한 복사 패턴을 나타낸다.
전술한 바와 같이 구현한 안테나는 복사체와 중첩되지 않고 면적이 작은 접지면을 이용하므로, 일반적인 모노폴 안테나와 유사하게 전방향성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 복사체(복사 패치)에 노치를 형성함으로써 3GHz에서 11GHz의 넓은 대역폭을 갖는 초광대역 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 복사체(복사 패치) 내에 슬롯을 형성함으로써 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 갖는 초광대역 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 복사체(복사 패치)에 노치를 형성하고 또한 복사체(복사 패치) 내에 슬롯을 형성함으로써 3GHz에서 11GHz의 넓은 대역폭을 가질 뿐만 아니라 특정 대역(예 : 5GHz 대역)에서 대역 저지 특성을 갖는 초광대역 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 경량화 및 소형화가 가능하고 대량 생산에 적합하면서, 전방향성의 복사 패턴을 갖는 초광대역 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 초광대역 안테나에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 상면에 형성된 복사체;
    상기 복사체에 접속된 급전부; 및
    상기 기판의 하면에 형성된 접지면을 포함하되,
    특정 대역에서 대역 저지 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체 내부에 슬롯을 형성한 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    광대역 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체에 노치를 형성한 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 노치는,
    L자 형상인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노치는,
    저주파 대역에서 임피던스 정합을 조절하기 위한 제 1 노치; 및
    고주파 대역에서 임피던스 정합을 조절하기 위한 제 2 노치
    를 포함하는 초광대역 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노치는,
    상기 복사체의 좌측 하부 모서리에 형상되어, 상기 접지면과 상기 복사체 사이의 커플링을 유도하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬롯은,
    C 형상인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬롯은,
    대역 저지 특성을 구현하기 위하여, 반파장 공진 구조(half wave resonant structure)를 형성하여 특정 파장에서의 복사를 억제시키는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬롯의 길이를 조절하여 저지 대역의 중심 주파수를 조절하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬롯의 길이(Cslot)는, 하기의 [수학식]과 같은 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
    [수학식]
    Figure 112005070951214-PAT00009
    여기서, 은 상기 기판의 비유전률이고,
    Figure 112005070951214-PAT00011
    는 상기 저지 대역의 중심 주파수,
    Figure 112005070951214-PAT00012
    는 상기 저지 대역의 중심 주파수
    Figure 112005070951214-PAT00013
    에 대응하는 파장임.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 저지 대역의 중심 주파수는,
    UNII(Unlicensed National Information Infrastructure) 대역(예 : 5.15 ~ 5.825GHz 대역)인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬롯의 폭을 조절하여 저지 대역의 대역폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 접지면은,
    전방향성의 복사 패턴을 얻기 위하여, 상기 복사체와 중첩되지 않도록 상기 기판의 저면 중 일부분에만 형성된 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 급전부는,
    마이크로스트립 급전선으로 구현된 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  14. 초광대역 안테나에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 상면에 형성된 복사체;
    상기 복사체에 접속된 급전부; 및
    상기 기판의 하면에 형성된 접지면을 포함하되,
    광대역 특성을 구현하기 위하여, 상기 복사체에 노치를 형성한 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 노치는,
    L자 형상인 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 노치는,
    저주파 대역에서 임피던스 정합을 조절하기 위한 제 1 노치; 및
    고주파 대역에서 임피던스 정합을 조절하기 위한 제 2 노치
    를 포함하는 초광대역 안테나.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 노치는,
    상기 복사체의 좌측 하부 모서리에 형상되어, 상기 접지면과 상기 복사체 사이의 커플링을 유도하는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 접지면은,
    전방향성의 복사 패턴을 얻기 위하여, 상기 복사체와 중첩되지 않도록 상기 기판의 저면 중 일부분에만 형성된 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 급전부는,
    마이크로스트립 급전선으로 구현된 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
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