KR20080011060A - 평면 안테나 - Google Patents

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KR20080011060A
KR20080011060A KR1020070072569A KR20070072569A KR20080011060A KR 20080011060 A KR20080011060 A KR 20080011060A KR 1020070072569 A KR1020070072569 A KR 1020070072569A KR 20070072569 A KR20070072569 A KR 20070072569A KR 20080011060 A KR20080011060 A KR 20080011060A
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야마가조 다까시
도루 마니와
안드레이 안드렌코
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

간이한 구성으로 양호한 원 편파 특성을 얻을 수 있는, 평면 안테나를 제공한다. 또한, 그 평면 안테나의 소형화를 도모한다. 선 형상의 급전 안테나 소자(1)와, 복수의 선 형상의 무급전 안테나 소자(2a, 2b)를 구비하고, 상기 무급전 안테나 소자(2a, 2b)를, 각각, 상기 급전 안테나 소자(1)와 비접촉으로 교차하는 위치 및 방향으로 배치함과 함께, 그 교차 부분(12)을 상기 급전 안테나 소자(1)와 병행하도록 절곡 가공한다.
급전 안테나 소자, 무급전 안테나 소자, 다이폴 안테나 소자, 미앤더라인

Description

평면 안테나{PLANAR ANTENNA}
본 발명은, 평면 안테나에 관한 것으로, 예를 들면, 유전체 기판 상에 형성되어, 원 편파를 발생하는 안테나로서 바람직한 기술에 관한 것이다.
최근, 자동차 등의 차량(이동체)에는, 고주파대의 GPS(Global　Positioning System)용의 안테나나, 위성 디지털 방송용의 위성 전파를 수신하는 안테나가 탑재되는 경우가 많아져 오고 있다. 또한, 고속도로나 유료도로의 요금을 자동적으로 징수하는 ETC(자동 요금소 시스템)나, 도로 교통 정보를 제공하는 VICS(도로 교통 정보 통신 시스템)의 전파 비컨에 대해서도 전파의 송수신을 행할 안테나가 필요해져 오고 있다.
이러한 이동체가 송신 또는 수신할 전파 중에서, GPS용의 전파, 위성 디지털 방송용의 위성 전파, ETC용의 전파에는 원 편파가 사용되고 있다. 그리고, 종래의 원 편파 안테나에는 패치 안테나(평면 안테나)가 많이 이용되고 있다.
도 10은 종래의 평면 안테나의 일례를 도시하는 모식적 평면도로서, 하기 특허 문헌 1에서 제안되어 있는 평면 안테나의 구조를 도시하고 있다. 이 도 10에 도시하는 평면 안테나는, 우선회의 원 편파를 수신할 수 있는 안테나로서, 도시하 지 않은 유전체(투명 필름) 상에, 정방 형상의 루프 안테나(급전 소자)(120)와, 일부가 절곡되어 제1 부분(140A) 및 제2 부분(140B)을 갖고, 루프 안테나(120)에 접속되지 않은 독립된 선 형상의 도체(무급전 소자)(140)가 형성되어 구성되어 있다. 또한, 참조 부호 160, 170은 루프 안테나(120)에 대한 급전 단자, 참조 부호 270은 급전 단자(160, 170)와 루프 안테나(120)와의 접속 도체인 연락 도체, 참조 부호 CP는 루프 안테나(120)의 중심점을 각각 나타내고 있다.
또한, 이 도 10에 도시하는 바와 같이, 무급전 소자(140)는, 루프 안테나(120)의 외측 근방에 배치되어 있고, 보다 구체적으로는, 제1 부분(140A)이, 루프 안테나(120)의 한변에 평행하고, 제2 부분(140B)이, 급전 단자(160, 170)의 중간점과 이에 대향하는 정점을 연결하는 직선과 평행하게 되도록 배치되어 있다.
이 무급전 소자(140)의 기능에 대해서, 하기 특허 문헌1의 단락 [0069]의 기재를 인용하여 설명하면, 무급전 소자(140)가 없는 상태의 루프 안테나(120), 특히, 주위(안테나 도체의 전체 길이)가 1파장인 루프 안테나(120)에서는, 수직 방향의 전계 성분(가로 성분)만 수신하지만(즉, 시간에 따라 전계의 방향이 변화되는 원 편파를 완전히 수신할 수 없지만), 무급전 소자(140)를 루프 안테나(120)에 근접하여 설치함으로써, 원 편파의 세로 성분을 수신하는 것이 가능하게 된다.
즉, 무급전 소자(140)의 제2 부분(140B)에 의해 원 편파의 세로 성분을 취득하고, 이 수신한 세로 성분을, 루프 안테나(120)의 안테나 도체에 근접하는 제1 부분(140A)에 의해, 루프 안테나(120)의 안테나 도체에 결합시키는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 원 편파의 세로 성분과 가로 성분이 동일 위상으로 루프 안테 나(120)로 수신되게 된다. 환언하면, 무급전 소자(140)가 제2 부분(140B)만이면, 수신한 원 편파가 루프 안테나(120)에 전해지기 어려우므로, 수신한 원 편파를 효율적으로 루프 안테나(120)에 전달하기 위해 무급전 소자(140)에 제1 부분(140A)을 설치하고 있는 것이다.
또한, 종래의 안테나 구조로서, 예를 들면 하기 특허 문헌2, 3에 의해 제안되어 있는 기술도 있다.
특허 문헌 2의 기술은, 복수의 쌍 루프 안테나 소자로 이루어지는 박형의 평면 구조로서, 좌선회 원 편파와 우선회 원 편파를 동시에 쌍방향으로부터 발생시킬 수 있는 안테나 구조에 관한 것이다.
이에 대하여, 특허 문헌3의 기술은, 복수의 안테나의 상호 간섭에 의해 형성되는 각각의 지향성이 최적으로 되도록, 안테나의 평면 내에서, 큰 스퀘어로우 안테나의 내측에 그보다도 작은 다이폴 안테나, 루프 안테나, 평면 안테나를 배치한 구조에 관한 것이다.
[특허 문헌1] 일본 특개 2005-102183호 공보
[특허 문헌2] 일본 특개 2005-72716호 공보
[특허 문헌3] 일본 특개평 9-260925호공보
그러나, 상기 특허 문헌1에서 제안되어 있는 기술에서는, 그 구성 상, 무급전 소자(140)에의 전계 분포가 약하기 때문에, 충분히 양호한 원 편파 특성을 얻는 것이 곤란하였다. 이것은, 유전체 기판 상에 단순하게 다이폴 안테나 등의 선 형상 안테나를 구성하면, 주로, 유전체 기판의 면부를 따른 방향으로 빔이 형성되게 되어, 유전체 기판의 면부와 교차하는 방향(즉, 두께 방향)으로의 방사 강도가 약한 것이 하나의 요인이라고 생각된다.
또한, 상기 특허 문헌2의 기술은, 좌선회 원 편파와 우선회 원 편파를 동시에 발생할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 기술이며, 상기 특허 문헌3의 기술은, 좁은 장소에서도 복수의 안테나를 접근, 혹은, 집중하여 설치할 수 있어, 소형화가 가능하며, 또한 차내로부터의 노이즈를 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 기술로서, 모두, 양호한 원 편파 특성을 얻는 것을 목적으로 하는 기술은 아니다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 창안된 것으로, 간이한 구성으로 양호한 원 편파 특성을 얻는 것이 가능한, 평면 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그 평면 안테나의 소형화를 도모하는 것도 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 평면 안테나의 적용 대상은, 차량 등의 이동체에 한하지 않고, RFID(Radio Frequency　IDentification) 시스템이나 POS 시스템, 상품 도난 방지용의 시큐러티 시스템, 그 밖의 무선 통신 시스템에도 적용 가능하다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 이하의 평면 안테나를 이용하는 것을 특징으로 한다. 즉,
(1) 본 발명의 평면 안테나는, 선 형상의 급전 안테나 소자와, 복수의 선 형 상의 무급전 안테나 소자를 구비하고, 상기 무급전 안테나 소자가, 각각, 상기 급전 안테나 소자와 비접촉으로 교차하는 위치 및 방향으로 배치됨과 함께, 그 교차 부분이 상기 급전 안테나 소자와 병행하도록 절곡 가공되어 있는 것을 특징으로 한다.
(2) 여기서, 상기 급전 안테나 소자는, 유전체 기판의 한쪽의 면에 형성됨과 함께, 상기 복수의 무급전 안테나 소자는, 상기 유전체 기판의 다른쪽의 면에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
(3) 또한, 상기 복수의 무급전 안테나 소자는, 각각, 상기 급전 안테나 소자와 직교하는 방향으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
(4) 또한, 2개의 상기 무급전 안테나 소자는, 상기 급전 안테나 소자의 급전점을 중심으로 한 대칭의 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
(5) 또한, 상기 급전 안테나 소자 및 상기 복수의 무급전 안테나 소자는, 각각, 다이폴 안테나 소자로서 구성되어 있는 것이 바람직하다.
(6) 또한, 상기 급전 안테나 소자 및 상기 복수의 무급전 안테나 소자는, 각각, 송수할 전파의 반파장 또는 그 근방의 길이인 것이 바람직하다.
(7) 또한, 상기 무급전 안테나 소자의 상기 교차 부분을 제외하는 적어도 일부는 미앤더라인(meander line) 형상으로 형성되어 있어도 된다.
상기 본 발명에 따르면, 적어도 이하에 기재하는 어느 하나의 효과 내지 이점이 얻어진다.
(1) 무급전 안테나 소자가, 각각, 급전 안테나 소자와 비접촉으로 교차(바람직하게는 직교 또는 대략 직교)하는 위치 및 방향으로 배치됨과 함께, 그 교차 부분이 상기 급전 안테나 소자와 병행하도록 절곡 가공되어 있으므로, 급전 안테나 소자와 무급전 안테나 소자에서 편파면이 서로 교차하는 편파 성분을 발생하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 양호한 원 편파를 발생하는 것이 가능한 평면 안테나를, 작은 사이즈(면적)(예를 들면, 송수할 전파의 반파장×반파장 정도의 사이즈)로 실현할 수 있다.
(2) 또한, 상기 무급전 안테나 소자의 상기 교차 부분을 제외하는 적어도 일부를 미앤더라인 형상으로 형성하면, 보다 소형화를 도모할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 단, 본 발명의 이하의 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있는 것은 물론이다.
(A) 일 실시예의 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 안테나의 구성을 도시하는 모식적사시도로서, 이 도 1에 도시하는 평면 안테나는, 글래스나 세라믹 등의 유전체 기판(이하, 간단히 「유전체」 혹은 「기판」이라고 함)(10)의 한쪽의 면(도 1에서는 이면)에, 급전점(1e)으로부터 전력을 공급(급전)받는 선 형상 도체인 다이폴 안테나 소자(선 형상의 급전 안테나 소자)(1)(이하, 급전 안테나(1) 혹은 안테나(1)라고 칭하는 경우가 있음)가 형성됨과 함께, 상기 기판(10)의 다른쪽의 면(도 1에서 는 표면)에 복수(2개)의 무급전의 선 형상 도체인 다이폴 안테나 소자(선 형상의 무급전 안테나 소자)(2a, 2b)(이하, 무급전 안테나(2a, 2b) 혹은 안테나(2a, 2b)라고 칭하는 경우가 있음)가 소정의 간격을 두고 평행 혹은 대략 평행하게 형성되어 있다. 즉, 기판(10)이 투명하였던 경우에 각 안테나(1, 2a, 2b)가 전체적으로 문자 H형상으로 되도록 배치되어 있다.
보다 상세하게는, 송수하는 전파의 파장을 λ로 한 경우에, 상기 기판(10)의 한쪽의 면(XY 평면)에, 전체 길이 0.5λ의 길이의 급전 안테나(1)가 예를 들면 Y축과 평행한 방향으로 형성됨과 함께, 상기 기판(10)의 다른쪽의 면(XY 평면)에, 각각, 전체 길이 0.5λ의 길이의 무급전 안테나(2a, 2b)가 급전 안테나(1)의 양단부 근방(즉, 급전 안테나(1)와 교차하는 위치)에서 급전 안테나(1)와 교차하는 방향, 바람직하게는 직교 혹은 대략 직교하는 방향(X축과 평행한 방향)으로 형성되어 있다.
또한, 도 2에 확대하여 도시한 바와 같이, 무급전 안테나(2a, 2b)는, 각각, 그 일부(예를 들면, 중앙부), 구체적으로는, Z축 방향으로부터 보았을 때에 급전 다이폴 안테나(1)와 교차(바람직하게는 직교)하는 부분이, 급전 안테나(1)와 병행하도록 절곡 가공되어 있다. 이 병행 부분은, 급전 안테나(1)와의 전자적인 결합을 효율적으로 행하기 위한 결합부(12)로서 기능한다.
또한, 급전 안테나(1)와 무급전 안테나(2a, 2b)는, 기판(10)의 두께 분만큼 공간적으로 떨어져 있으며, 도 2에서는 그 모습이 상기 결합부(12)에서 나타내어져 있다. 즉, 급전 안테나(1)와 무급전 안테나(2a, 2b)는, 유전체 재료에 의해 절연 되어 있게 된다. 단, Z축 방향으로부터 본 경우, 결합부(12)에서 급전 안테나(1)와 무급전 안테나(2a, 2b)는 겹쳐서(일치하여) 보인다.
이상에 의해, 본 실시예의 평면 안테나는, 0.5λ×0.5λ 정도의 사이즈(면적)로 구성하는 것이 가능하게 된다.
도 3에 각 부의 치수예를 도시한다. 이 도 3에 도시하는 예는, 취급하는(송수하는) 전파의 주파수가 950㎒(즉, λ≒320㎜)인 경우에, 각 안테나(1, 2a, 2b)의 길이는 각각 0.5λ=160㎜, 각 무급전 안테나(2a, 2b)는, 각각, 급전 안테나(1)의 중심으로부터 각각 ±60㎜의 위치에 있고(즉, 무급전 안테나(2a, 2b)의 Y축 방향의 간격은 120㎜임), 각각의 급전 안테나(1)와의 결합부(12)(Y축 방향)의 길이는 각각 20㎜이고 남은 부분이 ±X축 방향으로 각각 70㎜로 되어 있다. 또한, 급전 안테나(1)가 형성되어 있는 XY 평면과, 무급전 안테나(2a, 2b)가 형성되어 있는 XY 평면은, Z축 방향으로 5㎜만큼 공간적으로 벗어나 있다(이것은 기판(10)의 두께가 5㎜에 상당함).
또한, 무급전 안테나(2a, 2b) 사이의 Y축 방향의 거리(간격)는, 급전 안테나(1)에 급전했을 때의 자계 강도 분포에 기초하여, 급전 안테나(1)와의 결합부(12)에서의 결합 효율이 양호한 간격으로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 급전 안테나(1)의 전압 분포는, 그 중심(급전점(1e) 부근)으로부터 양단부(±Y축 방향)로 향할수록 전압치(절대치)가 커지는(양단부에서 최대로 되는) 경향에 있고, 결합 효율이 양호하기 때문에, 각 무급전 안테나(2a, 2b)의 상기 결합부(12)가 급전 안테나(1)의 양단부 근방에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 각 안테나(도체 패턴)(1, 2a, 2b)는, 예를 들면, 은 인쇄 등의 인쇄 기술을 이용하여 간단히 형성할 수 있고, 양면 동시 인쇄를 이용하면 제조 공수를 삭감하여 제조 코스트를 저감하는 것이 가능하게 된다(이하, 동일함).
이와 같은 안테나 구성에서, 급전 안테나(1)에 급전점(1e)으로부터 급전하면, 그 급전 안테나(1)가 한쪽의 교차 편파 성분을 갖고, 각 무급전 안테나(2a, 2b)가 각각 그 교차 편파 성분과 위상이 90° 늦고 편파도 90° 상이한 다른쪽의 교차 편파 성분을 갖도록 전계가 ±Z축 방향으로 방사된다.
보다 상세하게는, 급전 안테나(1)에 의해 Y축 방향의 편파(수평 편파) 성분을 갖는 전계 필드(Ey 필드)가 발생하고, 이것이 각 무급전 안테나(2a, 2b)에 결합부(12)에서 결합함으로써, 각 무급전 안테나(2a, 2b)에 전류가 흐른다. 이 때, 무급전 안테나(2a, 2b)는, 각각, 결합부(12)로부터 ±X축 방향으로 연장하고 있기 때문에, X축 방향으로 편파(수직 편파) 성분을 갖는 전계 필드(Ex 필드)가 발생한다.
그 결과, Z축 방향에는, 상기의 Ey 필드와 Ex 필드가 합성된 전계 필드, 즉, 원 편파(이 경우에는, 우선회 원 편파(RHCP;　Right-Hand　Circularly　Polarized)) 필드가 발생한다. 환언하면, 상기 평면 안테나는, 선 형상 안테나 소자인 무급전 안테나(2a, 2b)가, 동일하게 선 형상 안테나 소자인 급전 안테나(1)가 발생할 수 있는 편파(수평 편파)와 교차하는 교차 편파(수직 편파)를 발생하기 위해, 각각, 기판(10)(유전체 재료)에 의해 급전 안테나(1)와 절연되어 급전 안테나(1)와 교차하는 방향으로 연장하는 선 형상 부분을 구성하고 있는 것이다.
여기서, 무급전 안테나(2a, 2b)의 형상(급전 안테나(1)와의 결합부(12)의 형 상(병행 부분의 길이), 급전 안테나(1)와 무급전 안테나(2a, 2b)의 Z축 방향의 거리(기판(10)의 두께), Y축 방향의 위치를 각각 조정함으로써, 직교하는 교차 전계 성분의 강도, 위상을 조정할 수 있어, 이상적인 원 편파에 가깝게 하는 것이 가능하다.
도 4에, 도 3에 의해 전술한 치수를 전제로 하여, 각 안테나(1, 2a, 2b)는 완전 도체로서, 기판(10)이 없다(즉, 급전 안테나(1)가 형성된 XY 평면과 각 무급전 안테나(2a, 2b)가 형성된 XY 평면 사이가 공기로 채워져 있다(비유전률 εr=1))고 가정하고, 950㎒의 무선 신호에 의해 급전 안테나(1)를 급전한 경우의 시뮬레이션 결과(축비(Axial Ratio: AR))를 도 4에 도시한다.
이 도 4에 도시한 바와 같이, 전파(빔)와 +Z축이 이루는 각도를 θ라고 한 경우에, θ=0(360), 180[deg]일 때에 축비가 최소(3㏈ 정도)로 되어, 평면 안테나의 표리 수직 방향(±Z축 방향)으로 양호한 원 편파가 얻어지는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예의 평면 안테나에 따르면, 1개의 급전 소자인 다이폴 안테나 소자(1)와, 복수(2개)의 무급전 소자인 다이폴 안테나 소자(2a, 2b)를 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이 조합하여 배치함으로써, 급전 소자(1)와 무급전 소자(2a, 2b)의 편파면이 서로 직교하고, 또한, 위상이 서로 90° 상이한 편파 성분을 발생하는 것이 가능하게 된다.
따라서, 표면 및 이면의 쌍방향으로 양호한 원 편파를 발생하는 것이 가능한 평면 안테나를, 0.5λ×0.5λ 정도의 작은 사이즈(면적)로 실현할 수 있어, 그 소 형화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 본 평면 안테나를, 예를 들면, RFID 태그의 리더 라이터(RW)용 안테나로서 이용하면, 광범위하게 존재하는 RFID 태그의 인식이 가능하게 된다.
(B) 변형예의 설명
도 5는 전술한 평면 안테나의 변형예를 도시하는 모식적 사시도로서, 이 도 5에 도시하는 평면 안테나는, 도 1∼도 3에 도시한 평면 안테나에 비하여, 이미 전술한 무급전 안테나(2a, 2b)의 일부가 각각 미앤더라인 형상으로 절곡 가공(참조 부호 21)됨과 함께, 이들 무급전 안테나(2a, 2b)가 형성된 면(XY 평면)과 급전 안테나(1)가 형성된 면(XY 평면)이 Z축 방향으로 1.5㎜ 정도 공간적으로 떨어져(절연되어) 배치되어 있는(이미 전술한 기판(10)의 두께가 1.5㎜에 상당함) 점이 상이하다.
보다 상세하게는, 예를 들면 도 6의 모식적 평면도에 도시한 바와 같이, 급전 안테나(1)의 길이(Y축 방향)는 136㎜(0.5λ 근방), 무급전 안테나(2a, 2b)의 길이(X축 방향)는 각각 109㎜이며, 무급전 안테나(2a, 2b) 간의 거리는 100㎜, 급전 안테나(1)와 무급전 안테나(2a, 2b)의 결합부(12)의 길이는 20㎜, 그 결합부(12)의 단부로부터 무급전 안테나(2a, 2b)의 미앤더라인(21)까지의 거리(X축 방향)는 25㎜, 미앤더라인(21)의 Y축 방향의 길이는 10㎜, X축 방향의 길이(피치)는 5㎜, 무급전 안테나(2a, 2b)의 말단으로부터 미앤더라인까지의 거리는 10㎜로 되어 있다. 물론, 이들 치수는 어디까지나 일례로서, 적절히 변경 가능하다.
또한, 본 예에서도, 각 안테나(도체 패턴)(1, 2a, 2b)는, 예를 들면, 은 인 쇄 등의 인쇄 기술을 이용하여 간단히 형성할 수 있고, 양면 동시 인쇄 기술을 이용하면 제조 공수를 삭감하여 제조 코스트를 저감하는 것이 가능해진다(이하, 동일함).
이러한 안테나 구성에서도, 전술한 실시예와 마찬가지로 하여, 급전 안테나(1)에 급전점(1e)으로부터 급전하면, 그 급전 안테나(1)가 한쪽의 교차 편파 성분을 갖고, 각 무급전 안테나(2a, 2b)가 각각 그 교차 편파 성분과 위상이 90° 늦고 편파도 90° 상이한 다른쪽의 교차 편파 성분을 갖도록 전계가 ±Z축 방향으로 방사된다.
즉, 급전 안테나(1)에 의해 Y축 방향의 편파(수평 편파) 성분을 갖는 전계 필드(Ey 필드)가 발생하고, 이것이 각 무급전 안테나(2a, 2b)에 결합부(12)에서 결합함으로써, 각 무급전 안테나(2a, 2b)에 전류가 흘러서, X축 방향으로 편파(수직 편파) 성분을 갖는 전계 필드(Ex 필드)가 발생한다.
그 결과, Z축 방향에는, 상기한 Ey 필드와 Ex 필드가 합성된 전계 필드, 즉, 원 편파(이 경우에는, 우선회 원 편파(RHCP)) 필드가 발생한다. 그리고, 무급전 안테나(2a, 2b)의 형상(급전 안테나(1)와의 결합부(12)의 형상(병행 부분의 길이), 급전 안테나(1)와 무급전 안테나(2a, 2b)의 Z축 방향의 거리(기판(10)의 두께), Y축 방향의 위치를 각각 조정함으로써, 직교하는 교차 전계 성분의 강도, 위상을 조정할 수 있어, 이상적인 원 편파에 가깝게 하는 것이 가능하다.
도 7에, 도 5 및 도 6에 의해 전술한 치수를 전제로 하고, 각 안테나(1, 2a, 2b)는 완전 도체이며, 기판(10)이 없다(즉, 급전 안테나(1)가 형성된 XY 평면과 각 무급전 안테나(2a, 2b)가 형성된 XY 평면 사이가 공기로 채워져 있다(비유전률 εr=1))고 가정하고, 950㎒의 무선 신호에 의해 급전 안테나(1)를 급전한 경우의 시뮬레이션 결과(축비(Axial Ratio: AR))를 나타낸다. 또한, 도 8에는 그 시뮬레이션 조건에서의 평면 안테나의 임피던스 스미스차트를 나타내고, 도 9에는 그 시뮬레이션 조건에서의 평면 안테나의 이득 특성을 나타낸다.
도 7 및 도 9로부터, 전파(빔)와 +Z축이 이루는 각도를 θ로 한 경우에, θ=0(360), 180[deg] 근방일 때에 축비가 급격히 작아져서, 평면 안테나의 표리 수직 방향(+Z축 방향)으로 양호한 원 편파가 얻어지는 것을 알 수 있어, 도 8로부터 원 편파에 전형적인 형상(하트형의 일부와 같은 형상: 참조 부호 30)의 임피던스 특성이 나타나 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 변형예의 평면 안테나에 따르면, 무급전 안테나(2a, 2b)의 결합부(12)를 제외하는 일부를 미앤더라인 형상으로 형성하고 있으므로, 이미 전술한 실시예에서의 평면 안테나에 비해서 보다 작은 사이즈(면적)로, 표면 및 이면의 쌍방향으로 양호한 원 편파를 발생하는 것이 가능한 평면 안테나를 실현할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 무급전 안테나(2a, 2b)의 일부를 미앤더라인 형상으로 형성하고 있지만, 톱니형상이나 파형상으로 형성하여도 된다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선 형상의 급전 안테나 소자와 복수의 무급전 안테나 소자를 조합한 간이하면서 소형인 구성으로, 양호한 원 편파를 발생하는 것이 가능한 평면 안테나를 실현할 수 있으므로, RFID 시스템이나 POS 시스템, 상품 도난 방지용 시큐러티 시스템 등의 무선 통신 기술 분야에 매우 유용하다고 생각된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 안테나의 모식적 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 평면 안테나의 안테나 소자 부분을 확대하여 도시하는 모식적 사시도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시하는 평면 안테나를 안테나 소자 부분의 치수를 병기하여 도시하는 모식적 사시도.
도 4는 도 3에 도시하는 치수를 전제로 한 평면 안테나의 시뮬레이션 결과(축비)의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 도 1에 도시하는 평면 안테나의 변형예를 도시하는 모식적 사시도.
도 6은 도 5에 도시하는 평면 안테나를 안테나 소자 부분의 치수를 병기하여 도시하는 평면도.
도 7은 도 5에 도시하는 치수를 전제로 한 평면 안테나의 시뮬레이션 결과(축비)를 도시하는 도면.
도 8은 도 5에 도시하는 치수를 전제로 한 평면 안테나의 임피던스 스미스 차트.
도 9는 도 5에 도시하는 치수를 전제로 한 평면 안테나의 이득 특성을 도시하는 도면.
도 10은 종래의 평면 안테나의 일례를 도시하는 모식적 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 다이폴 안테나 소자(선 형상의 급전 안테나 소자)
1e : 급전점
2a, 2b : 다이폴 안테나 소자(선 형상의 무급전 안테나 소자)
10 : 유전체 기판
12 : 결합부
21 : 미앤더라인

Claims (7)

  1. 선 형상의 급전 안테나 소자와,
    복수의 선 형상의 무급전 안테나 소자를 구비하고,
    상기 무급전 안테나 소자가, 각각, 상기 급전 안테나 소자와 비접촉으로 교차하는 위치 및 방향으로 배치됨과 함께, 그 교차 부분이 상기 급전 안테나 소자와 병행하도록 절곡 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급전 안테나 소자가, 유전체 기판의 한쪽의 면에 형성됨과 함께,
    상기 복수의 무급전 안테나 소자가, 상기 유전체 기판의 다른쪽의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 무급전 안테나 소자가, 각각, 상기 급전 안테나 소자와 직교하는 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    2개의 상기 무급전 안테나 소자가, 상기 급전 안테나 소자의 급전점을 중심으로 한 대칭의 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급전 안테나 소자 및 상기 복수의 무급전 안테나 소자가, 각각, 다이폴 안테나 소자로서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 급전 안테나 소자 및 상기 복수의 무급전 안테나 소자가, 각각, 송수할 전파의 반파장 또는 그 근방의 길이인 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무급전 안테나 소자의 상기 교차 부분을 제외하는 적어도 일부가 미앤더라인(meander line) 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
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