KR20070092660A

KR20070092660A - 면형 안테나

Info

Publication number: KR20070092660A
Application number: KR1020070023387A
Authority: KR
Inventors: 요시나오 다카다; 다이스케 노즈에
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 에이엠피 케이.케이.
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2007-09-13
Also published as: TWM319527U; US20070210965A1; JP2007243836A; CN101034767A

Abstract

소형화되고 또한 광대역화된 면형 안테나를 제공한다.

하나의 면 내에 형성된 면형 안테나(10)에 있어서, 접지점(111)을 가지며 적어도 한 변(11a)이 직선 형상으로 연장된 지판(11)과, 급전점(121)을 가지며 한 변(11a)을 따라 이 한 변(11a)과의 사이에 간격을 두어 넓어지는 주 방사 소자(12)와, 주 방사 소자(12)에 인접하는 것과 동시에 한 변(11a)을 따라 주 방사 소자(12)와의 사이에 간격을 둠과 동시에 지판(11)과의 사이에 간격을 두어 넓어지는 무급전 소자(13)를 구비하고, 주 방사 소자(13)는 한 변(11a)과의 간격이 무급전 소자(13)에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지며, 무급전 소자(13)는 주 방사 소자(12)로부터 최원점에서 지판(11)에 접속하고, 한 변(11a)과의 간격이 주 방사 소자(12)에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지며, 또한 슬릿(131, 132)이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

면형 안테나{PLANAR ANTENNA}

도 1은 본 발명의 일 실시예의 면형 안테나의 외관도이다.

도 2는 도 1의 면형 안테나에 신호원이 접속된 모습을 설명하는 도면이다.

도 3은 비교예의 면형 안테나를 도시하는 도면이다.

도 4는 도 1에 도시하는 면형 안테나 및 도 3에 도시하는 비교예의 면형 안테나의 특성의 측정 결과를 도시하는 그래프이다.

도면 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 면형 안테나 11 : 지판(地板)

11a : 지판의 한 변 12 : 주 방사 소자

13 : 무급전 소자 20 : 유전체 기재

111 : 접지점 121 : 급전점

13l, 132 : 슬릿

본 발명은 하나의 면 내에 형성된 면형 안테나에 관한 것이다.

최근, 무선통신 있어서, 광대역에 걸쳐 신호를 송수신하는 통신 방식이 이용되고 있다. 예를 들면, 베이스 밴드 신호로부터 중간 주파수 신호까지의 신호 처리를 마이크로 프로세서나 DSP로 실시하는 소프트웨어 무선 기술은, 소프트웨어의 개서에 의해 복수의 통신 방식을 전환, 광대역의 신호 처리를 가능하게 하고 있다.

신호의 광대역화에 대응하여 신호를 송수신하는 안테나에도 광대역화가 요구되고 있고 여러 종류의 안테나가 제안되어 있다. 예를 들면, 비특허 문헌 1에는 주 방사 소자로서 원판 형상의 자기 단극자 소자를 갖춘 원판 자기 단극자 안테나가 개시되어 있다. 또 특허 문헌 1에는 주 방사 소자와는 별도로 무급전 소자를 구비한 안테나가 개시되어 있고, 비특허 문헌 2에는 무급전 소자를 구비한 면 형상의 안테나가 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 특개 2001-284946호 공보

[비특허 문헌 1] Agrawall, "Wide-Band Planar Monopole Antennas" IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION. VOL.46, NO.2(Feb.1998)

[비특허 문헌 2] kumar, "Broad-Band Microstrip Antennas Using Additional Resonators Gap-Coupled to the Radiating Edges" IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION. VOL.AP-32, N0.12(Dec.1984)

그러나 비특허 문헌 1에 개시된 원판 자기 단극자 안테나에는 원판 형상의 자기 단극자 소자와 직행하는 방향으로 배치된 지판(地板)이 필요하다. 게다가 지판으로부터 자기 단극자 소자의 정점까지의 높이는 최저 동작 주파수에 있어서의 자유 공간 파장의 약 1/4의 높이가 필요하고, 큰 설치 공간을 확보할 필요가 있다.

또, 비특허 문헌 2 및 특허 문헌 1에 개시하는 안테나에서는 무급전 소자가 단일의 전기적인 공진점에 대응하고 있고, 광대역화를 위해서는 다수의 무급전 소자를 배치하는 것이 필요하기 때문에 소형화가 곤란하다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 소형화되고 나아가 광대역화된 면형 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 면형 안테나는 하나의 면 내에 형성된 면형 안테나로서, 접지점을 가지며 적어도 한 변이 직선 형상으로 연장된 지판과, 급전점을 가지며, 상기 직선 형상의 한 변을 따라 이 한 변과의 사이에 간격을 두어 넓어지는 주 방사 소자와,

상기 주 방사 소자에 인접하는 것과 동시에 상기 직선 형상의 한 변을 따라, 상기 주 방사 소자와의 사이에 간격을 두는 것과 동시에 이 지판과의 사이에 간격을 두어 넓어지는 무급전 소자를 구비하고,

상기 주 방사 소자는 상기 한 변과의 간격이 상기 무급전 소자에 가까워질수 록 넓어지는 형상을 가지며,

상기 무급전 소자는 상기 주 방사 소자로부터 최원점에서 상기 지판에 접속하고, 상기 한 변과의 간격이 상기 주 방사 소자에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지며, 또한 슬릿이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 면형 안테나는, 각각이 서로 가까워질수록 지판의 한 변과의 간격이 넓어지는 형상을 갖는 주 방사 소자 및 무급전 소자를 구비함으로써 광대역화하고, 더욱이 무급전 소자에 슬릿이 형성됨으로써, 무급전 소자의 추가 배치 없이 전기적인 공진점이 추가되어 한층 더 광대역화된다. 따라서, 본 발명의 면형 안테나에 의하면, 무급전 소자의 추가 배치가 불필요하고, 소형화되며 나아가 광대역화된 면형 안테나가 실현된다.

여기서, 상기 본 발명의 면형 안테나에 있어서, 상기 무급전 소자는 상기 한 변에 평행하게 연장되는 슬릿이 형성된 것이 바람직하다.

슬릿이 지판의 한 변에 평행하게 형성됨으로써 슬릿에 의한 면형 안테나의 광대역화의 효과가 높아진다.

또, 상기 본 발명의 면형 안테나에 있어서, 상기 무급전 소자는 서로 길이가 다른 복수의 슬릿을 가지는 것이 바람직하다.

복수의 슬릿의 길이가 다른 것에 의해, 전기적인 공진점이 넓은 주파수 범위에 분산하므로 면형 안테나의 한층 더 넓은 광대역화를 도모할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 면형 안테나는 가요성의 유전체 기재의 표면에 형성된 것이어도 좋다.

면형 안테나가 가요성의 유전체 기재의 표면에 형성됨으로써 여러 형상의 공간에 배치가 가능해진다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 면형 안테나의 외관도이다.

도 1에 도시하는 면형 안테나(10)는 하나의 면 내에 형성된 면형 안테나이며, 판면 프린트 기판 상의 프린트 배선 패턴으로 형성되어 있다. 면형 안테나(10)는 대략 사각형 형상의 외형을 가지며, 접지점을 갖는 지판(11)과, 급전점을 갖는 주 방사 소자(12)와 주 방사 소자(12)에 인접하는 무급전 소자(13)를 갖추고 있고 이들 소자는 가요성의 유전체 기재(20)의 표면 상에 형성되어 있다.

지판(11)은 직선 형상으로 연장된 4개의 변 및 4개의 모서리를 갖는 대략 사각형 모양이며, 하나의 모서리 근방에는 접지점(111)이 배치되어 있다.

주 방사 소자(12)는 변 중 하나가 원호 형상으로 부풀어 오른 대략 직각 삼각형의 형상을 하고 있고, 원호 형상의 변(12a)이 지판(11) 및 무급전 소자(13)를 향하도록 배치되어 있다. 즉, 주 방사 소자(12)는 지판(11)의 4개의 변 중, 접지점(111)에 접하는 한 변(11a)을 따라 이 한 변(11a)과의 사이에 간격을 두어 확산되어 있고 한 변(11a)과의 간격이 무급전 소자(13)에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지고 있다.

대략 직각 삼각형의 주 방사 소자(12)의 모서리 중, 지판(11)의 접지점(111)에 가장 가까운 모서리의 부분은 급전점(121)으로서 기능한다.

즉, 주 방사 소자(12)는 무급전 소자(13)로부터의 최원점에서 지판(11)에 가 장 근접하고 있고, 이 지판(11)에 가장 근접한 위치의 모서리에는 급전점(121)이 배치되어 있다. 한편, 접지점(111)은 지판(11) 중, 주 방사 소자(12)에 가장 근접한 위치에 있는 무급전 소자(13)로부터의 최원점에 배치되어 있다.

무급전 소자(13)는 주 방사 소자(12)에 간격을 두어 인접하는 것과 동시에, 지판(11)의 한 변(11a)을 따라 이 지판(11)과의 사이에 간격을 두어 넓어지고 있다. 무급전 소자(13)도 변 중 하나가 원호 형상으로 부풀어 오른 대략 직각 삼각형상의 외형을 가지고 있고, 원호 형상의 변(13a)이 지판(11) 및 주 방사 소자(12)를 향하도록 배치되어 있다. 즉, 지판(11)의 한 변(11a)과의 간격이 주 방사 소자(12)에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지고 있다. 주 방사 소자(12) 및 무급전 소자(13)의 형상에 의해 전기적인 공진점이 일정한 범위에서 분산되어 면형 안테나(10)가 광대역화된다.

또한, 무급전 소자(13)에는 면형 안테나(10)를 한층 더 광대역화시키기 위한 2개의 직선 형상의 슬릿(131, 132)이 형성되어 있다.

이 슬릿(131)과 슬릿(132)은 면형 안테나(10)의 전기적인 공진점을 보다 넓은 주파수 범위에 분산시키도록 서로 다른 길이로 형성되어 있다. 또한, 슬릿 (131,132)은 면형 안테나(10)가 효율적으로 광대역화되도록 지판(11)의 한 변(11a)에 평행하게 연장되도록 형성되어 있다.

여기서, 면형 안테나(10)의 주 방사 소자(12) 및 무급전 소장(13)가 배치된 영역의, 주 방사 소자(12)와 무급전 소자(13)가 나란한 폭 방향에서의 폭(W1)은 면형 안테나(10)의 최저 동작 주파수의 1/4 파장 이상 1/3 파장 이하의 범위인 것이 바람직하다. 또, 주 방사 소자(12) 및 무급전 소자(13)의 높이(H2)는 최저 동작 주파수의 1/10 파장 이하이면 실용적인 특성을 얻을 수 있다.

또한, 지판(11)의 폭(W2)은 보다 상세하게는 동축 케이블의 쉴드가 접속하기 용이하도록 주 방사 소자(12) 및 무급전 소자(13)가 배치된 영역의 폭(W1)보다도 근소하게 넓고, 지판(11)은 폭 방향에 있어서 주 방사 소자(12)보다도 돌출하도록 배치되어 있다. 접지점(111)은 이 돌출한 부분으로부터 주 방사 소자(12)의 급전점 (121)을 둘러싸듯이 돌출하여 연장된 돌출부(11b)에 배치되어 있다.

상술한 면형 안테나(10)는 구리 등의 금속 피막이 적층된 유전체 기재(20)로부터 불필요한 금속 피막을 에칭 등에 의해 제거함으로써 제조된다. 다만, 면형 안테나(10)는 다른 방법으로 제조하는 것도 가능하고, 예를 들면, 오려내 가공된 금속제의 시트가 유전체 기재(20)의 표면에 접착되는 것으로도 제조 가능하다.

면형 안테나(10)가 가요성의 유전체 기재(20)의 표면 상에 형성되는 것에 의해 만곡한 상태, 또는 일부가 접어 구부러진 상태로 여러 가지 형상의 공간에 배치 가능해지다. 예를 들면, 면형 안테나(10)에 대해서는 지판(11)을 포함한 높이 H1가 큰 만큼 특성이 안정하지만, 지판(11)이, 장치 등의 근체의 금속 부분에 상기적으로 결합되는 것으로, 높이 H1의 크기 관계없이 안정된 특성을 얻을 수 있다.

면형 안테나(10)가 송신측 안테나로서 사용되는 장면에서는 도 2에 도시하듯이 면형 안테나(10)의 접지점(111) 및 급전점(121)이 동축 케이블 등을 통해 신호원 (30)에 접속된다.

여기서, 도 1에 도시하는 면형 안테나(10) 및 비교예가 되는 안테나를 제작하여 특성을 측정했다.

도 3은 비교예의 면형 안테나를 도시하는 도면이다.

도 3에 도시하는 비교예의 면형 안테나(50)는 도 1에 도시하는 면형 안테나(10)와 특성을 비교하기 위한 면형 안테나이며, 지판(51)과 주 방사 소자(52)와 무급전 소자 (53)을 구비하고 있다. 비교예의 면형 안테나(50)는 무급전 소자(53)에 슬릿이 형성되어 있지 않은 점을 제외하고 도 1에 도시하는 면형 안테나(10)와 동일한 구성이다.

제작된 면형 안테나(10) 및 면형 안테나(50)의 쌍방에 있어서 주 방사 소자 및 무급전 소자가 배치된 영역의 폭(W1:도 1 참조)은 60㎜이며, 높이(H1)는 50㎜이다.

또, 지판의 폭(W2)은 65㎜이며, 주 방사 소자 및 무급전 소자의 높이(H2)는 12㎜이다. 제작한 면형 안테나(10) 및 면형 안테나(50)의 각각을 신호원에 접속하여 특성을 측정했다.

그래프의 횡축은 신호원으로부터 급전되는 신호의 주파수를 나타내고, 종축은 전압 정재파비(VSWR)를 나타낸다. 그래프에 도시하는 바와 같이, 슬릿이 형성되어 있지 않은 비교예의 면형 안테나(50)는 약 1.8㎓ 부근에 공진점을 가지고 있고, 이 주파수 부근에서 양호한 VSWR 특성을 갖는다. 그러나 1.8㎓ 부근으로부터 주파수가 상승함에 따라 VSWR 특성이 열화되어 간다.

한편, 도 1의 2개의 슬릿(131, 132)이 형성된 면형 안테나(10)는 슬릿(131, 132)에 대응하여 추가된 공진점을 가지고 있기 때문에, VSWR은 주파수의 상승에 반하여 상승 및 하강을 반복하면서 일정한 범위 내에 유지되고 있다.

이 결과로서 비교예의 슬릿이 없는 면형 안테나(50)에 있어서는 VSWR가 2.8 이하로 유지되는 주파수의 대역은 약 1.7㎓로부터 약 2.7㎓까지 였다. 한편, 슬릿 (131, 132)이 형성된 면형 안테나(10)는 약 1.4㎓에서 2.9㎓까지의 1 옥타브를 넘는 광대역에 있어서 VSWR가 2.8 이하로 유지되었다.

이와 같이, 본 실시예의 면형 안테나(10)는 각각이 서로 가까워질수록 지판(11)의 한 변(11a)과의 간격이 넓어지는 형상을 갖는 주 방사 소자(12) 및 무급전 소자(13)를 구비함으로써 광대역화되고, 또한 무급전 소자(13)에 2개의 슬릿(131, 132)이 형성됨으로써, 무급전 소자의 추가 배치 없이 1 옥타브를 넘는 광대역에서 양호한 VSWR 특성을 유지한다. 따라서 본 실시예의 면형 안테나(10)에 의하면, 무급전 소자의 추가가 불필요하고, 소형화되며 나아가 광대역화된 면형 안테나가 실현된다.

또한, 상술한 실시예에서 무급전 소자(13)에는 서로 길이가 다른 2개의 슬릿(131, 132)이 형성되어 있다고 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 슬릿의 개수는 2개가 아닌 복수라도 좋고, 또, 1개라도 좋다. 다만, 복수의 슬릿을 가짐으로써 면형 안테나가 보다 광대역화 된다.

또, 복수 개의 슬릿은 형성된 위치에 따라 다른 공진점을 갖기 때문에 각각 의 길이는 동일해도 좋다. 다만, 서로 다른 길이로 형성되는 것에 의해 공진점이 보다 넓은 주파수 범위에 분산하여 면형 안테나가 보다 광대역화 된다.

또, 상술한 실시예에서는 지판(11), 주 방사 소자(12) 및 무급전 소자(13)의 상세한 형상을 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 주 방사 소자(12)의 변(12a) 및 무급전 소자(13)의 변(13a)은 원호 형상으로 부풀어 오른 형상으로 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 변의 상세한 형상은 직선 형상이어도 좋고 또 계단 형상이어도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 소형화되고 더욱 광대역화된 면형 안테나가 실현 가능하게 된다.

Claims

하나의 면 내에 형성된 면형 안테나에 있어서,

접지점을 가지며 적어도 한 변이 직선 형상으로 연장된 지판(地板)과,

급전점을 가지며 상기 직선 형상의 한 변을 따라 해당 한 변과의 사이에 간격을 두어 넓어지는 주 방사 소자와,

상기 주 방사 소자에 인접하는 것과 동시에 상기 직선 형상의 한 변을 따라 상기 주 방사 소자와의 사이에 간격을 둠과 동시에 해당 지판과의 사이에 간격을 두어 넓어지는 무급전 소자를 구비하고,

상기 주 방사 소자는 상기 한 변과의 간격이 상기 무급전 소자에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지며,

상기 무급전 소자는 상기 주 방사 소자로부터 최원점에서 상기 지판에 접속하고, 상기 한 변과의 간격이 상기 주 방사 소자에 가까워질수록 넓어지는 형상을 가지며, 또한 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는, 면형 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 무급전 소자는, 상기 한 변에 평행하게 연장되는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 면형 안테나.
제 2 항에 있어서,

상기 무급전 소자는, 서로 길이가 다른 복수의 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 면형 안테나.
제 1 항에 있어서,

가요성 유전체 기재의 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 면형 안테나.