KR20080062894A

KR20080062894A - 안테나 및 이를 구비한 전자기기

Info

Publication number: KR20080062894A
Application number: KR1020060139072A
Authority: KR
Inventors: 김문일; 김홍득; 이국주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-07-03

Abstract

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 상기 안테나는 급전부와 전기적으로 연결되며, 전파를 방사하는 방사체; 및 상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 보강 회로부를 포함하여, 동일한 크기의 안테나에 비해 안테나 효율이 현저히 향상된다.

안테나, 소형화, 보강 회로부, 인덕터, 커패시터, 전류 분포, 균일화

Description

안테나 및 이를 구비한 전자기기{ANTENNA AND ELECTRONIC EQUIPMENT HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 2는 도 1에 도시된 안테나의 반사 계수를 개략적으로 나타낸 그래프,

도 3a는 동작 주파수의 파장에 비해 매우 짧은 길이를 가지는 다이폴 안테나의 전류 분포를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 3b는 도 1에 도시된 안테나의 전류 분포를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 3c는 도 3a에 도시된 안테나의 전류 분포와 도 3b에 도시된 안테나의 전류 분포를 비교하기 위한 그래프,

도 4는 도 1에 도시된 안테나의 복사 저항에 따른 반사 계수를 개략적으로 나타낸 그래프,

도 5a는 전송선 상에 임피던스 매칭부가 개재된 안테나의 등가 회로도,

도 5b는 도 1에 도시된 안테나의 등가 회로도,

도 5c는 도 5a와 도 5b에 도시된 안테나의 반사 계수를 비교하기 위한 그래프,

도 6은 도 1에 도시된 안테나의 방사체에 인덕터를 연결시키는 제조 실시예를 개략적으로 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 12는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 13a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 13b는 도 13a의 A 부분에 대한 상세도,

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나가 전자기기에 내장된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10; 급전부 11; 방사체

11a, 11b; 제 1 및 제 2 다이폴 암 12; 보강 회로부

13a~13d; 제 1 내지 제 4 커패시터 12a, 12b; 제 1 및 제 2 인덕터

26; 전송선 27; 임피던스 매칭부

본 발명은 전파를 송수신하기 위한 안테나와 이를 구비한 전자기기에 관한 것이다.

통신 수단이 내장된 전자기기는 전파를 수신하여 전자기기를 통해 재생하거나 그 전자기기로부터 생성된 정보를 전파 형태로 송신하는 기능을 한다. 상기 전자기기의 일예로는 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants), 차량용 네비게이션(Navigation), 노트북, 전자 수첩, 전자 사전, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 및 오디오 등이 있다.

이와 같은 전자기기는 각각의 특유 기능이 탁월해야 될 뿐만 아니라 소비자의 미적 욕구를 충족시킬 수 있도록 전자기기의 디자인의 중요성이 점차 증대되고있다.

특히, 최근에는 슬림(slim)한 디자인을 요구하는 소비자의 미적 욕구를 충족시키기 위해, 전자기기의 외부로 길게 돌출되었던 안테나를 전자기기의 내부에 내장시키려는 시도가 진행되고 있다.

일반적인 다이폴 안테나는 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/2의 길이에서 공진이 발생한다. 따라서, 동작 주파수가 고주파 대역인 안테나는 안테나의 길이가 짧아 전자기기에 내장이 가능하다. 그러나 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 단말기와 같이 동작 주파수(174~216 MHz)가 저주파 대역인 경우, 공진을 발생시키기 위한 안테나의 길이는 전자기기에 내장될 수 없을 정도로 길어야 한다. 일예로, 동작 주파수가 200MHz인 경우, 다이폴 안테나의 길이는 75cm의 길이를 가져야 한다. 이러한 이유로 저주파 대역의 전파를 송수신하기 위한 전자기기에는 리트랙터블 안테나(retractable antenna)와 같은 외장형 안테나가 적용된다.

최근에는 저주파 대역의 신호를 송수신하기 안테나를 소형화시켜 전자기기 내부에 설치하려는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 안테나의 크기를 줄일 경우 안테나 대역폭, 이득 또는 효율을 희생시켜야 하기 때문에 동작 주파수가 저주파 대역인 안테나를 전자기기에 내장시키는 기술은 실용화되지 못하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 동일한 크기의 안테나에 비해 안테나 효율이 현저히 향상된 안테나 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 일정한 안테나 효율을 가지면서도 크기를 현저히 줄일 수 있는 안테나 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 크기가 현저히 감소된 상태에서 효율이 향상될 뿐만 아니라 대역폭이 향상된 안테나 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안테나는 급전부와 전기적으로 연결되며, 전파를 방사하는 방사체; 및 상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 보강 회로부를 포함한다.

한편, 상술한 바와 같은 목적은 급전부에 전기적으로 연결되며, 서로 다른 전위를 가지는 제 1 및 제 2 다이폴 암; 및 상기 제 1 및 제 2의 다이폴 암의 적어도 일부에서 전류 분포가 균일해지도록 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암 중 적어도 어 느 하나에 전기적으로 연결되는 보강 회로부를 포함하는 다이폴 안테나에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 상기 보강 회로부는 상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격으로 개재되는 제 1 및 제 2 커패시터; 상기 제 2 다이폴 암에 상기 제 1 및 제 2 커패시터와 동일한 간격으로 배치되는 제 3 및 제 4 커패시터; 일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 1 인덕터; 및 일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 4 커패시터와 상기 제 2 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 2 인덕터를 포함한다. 상기 제 1 내지 제 4 커패시터는 동일한 커패시턴스를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 인덕터는 동일한 인덕턴스를 가진다.

본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 상기 급전부와 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암을 연결하는 전송선에는 임피던스 매칭부가 개재된다.

본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 상기 제 1 다이폴 암과 상기 제 2 다이폴 암은 상호 나란하게 배치된다.

본 발명의 제 4 실시예에 의하면 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암은 미앤더(meander) 형상을 가진다.

본 발명의 제 5 실시예에 의하면, 상기 보강 회로부는 상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격 이격되게 개재되는 제 1 및 제 2 커패시터; 및 상기 제 2 다이폴 암 에 일정 간격 이격되게 개재되는 제 3 및 제 4 커패시터; 일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 1 인덕터; 일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 2 인덕터; 일단이 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 제 2 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 3 인덕터; 및 일단이 상기 제 4 커패시터와 상기 제 2 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 4 인덕터를 포함한다.

본 발명의 제 6 실시예에 의하면, 상기 제 1 다이폴 암과 상기 제 2 다이폴 암을 연장한 선은 0°초과 180°미만의 각도를 이루도록 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암이 배치된다.

본 발명의 제 7 실시예에 의하면, 상기 보강 회로부는 상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격으로 개재되는 제 1 및 제 2 커패시터; 상기 제 2 다이폴 암에 상기 제 1 및 제 2 커패시터와 동일한 간격으로 배치되는 제 3 및 제 4 커패시터; 일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 상기 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 1 커패시터와 상기 급전부 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 1 인덕터; 및 일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 2 인덕터를 포함한다.

본 발명의 제 8 실시예에 의하면, 상기 커패시터는 빗 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴(인터디지털(interdigital))으로 형성되며, 상기 인덕터는 미 앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성된다.

한편, 상술한 바와 같은 목적은, 급전부로부터 서로 다른 전위가 인가되는 선형의 제 1 및 제 2 다이폴 암; 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암에 상호 직렬 연결되게 배치되는 복수의 커패시터; 및 상호 병렬 연결되게 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암에 양단이 각각 연결되는 복수의 인덕터를 포함하는 다이폴 안테나에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 목적은 전파를 송수신하기 위한 안테나를 구비한 전자기기로서, 상기 안테나는 급전부와 전기적으로 연결되며, 전파를 방사하는 방사체; 및 상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 보강 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기에 의해서도 달성될 수 있다. 여기서, 상기 전자기기는 지상파 DMB 단말기일 수 있으나, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 또는 오디오일 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 안테나 및 이를 구비한 전자기기에 대하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 다이폴 안테나로서, 급전부(10)와 전기적으로 연결된 방사체(11)와, 상기 방사체(11)의 적어도 일부에서 전류 분포가 균일해질 수 있도록 상기 방사체(11)에 개재되는 적어도 하나의 보 강 회로부(12)를 포함한다.

상기 방사체(11)는 도전체로 형성되는 제 1 다이폴 암(11a)과 제 2 다이폴 암(11b)을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)은 상기 급전부(10)에 전기적으로 연결되며, 상기 급전부(10)로부터 인가되는 제 1 다이폴 암(11a)의 전압(전위)과 제 2 다이폴 암(11b)의 전압(전위)은 180°정도 위상차가 발생한다. 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)의 총길이는 동작 주파수에 대응하는 파장의 1/20 정도이다. 따라서, 제 1 및 제2 다이폴 암(11a)(11b)에 상기 보강 회로부(12)가 없는 경우, 도 2에 점선으로 표시된 바와 같이 동작 주파수(200MHz) 근처에서 공진이 발생하지 않는다.

상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)은 와이어와 같은 선형의 도전체로 구성될 수 있으나, 도전체의 폭이 신호 전류의 진행에 영향을 미치지 않을 정도라면, 다양한 형태의 도전체로 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)을 형성할 수 있다.

상기 보강 회로부(12)는 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)에 인가되는 전류의 양을 증가시킴과 아울러 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)의 전류 분포 값을 균일하게 하기 위한 것으로서, 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)에 복수개가 주기적으로 배치된다. 본 실시예에서는 2개의 보강 회로부(12a)(12b)가 예시된다.

상기 보강 회로부(12a)(12b)는 제 1 다이폴 암(11a)에 일정 간격(d, 도 3 참조)으로 배치되는 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b)와, 상기 제 2 다이폴 암(11b)에 상기 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b)에 대응되게 일정 간격(d, 도 3 참조)으 로 배치되는 제 3 및 제 4 커패시터(13c)(13d)와, 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b) 각각에 양단이 연결되는 제 1 및 제 2 인덕터(14a)(14b)를 포함한다.

상기 제 1 내지 제 4 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)는 동일한 커패시턴스(capacitance)를 가지는 것이 바람직하나, 임피던스 매칭을 위해 각 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)들의 커패시턴스는 다소 차이가 발생될 수 있다. 또한, 상기 제 1 내지 제 4 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)는 일정 간격(d) 이격되게 배치되는 것을 예시하였으나, 안테나 성능의 최적화를 위해 그 간격은 달라질 수 있다.

상기 제 1 인덕터(14a)는 그 일단이 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b) 사이의 제 1 다이폴 암(11a)에 연결되고, 타단은 제 3 및 제 4 커패시터(13c)(13d) 사이의 제 2 다이폴 암(11b)에 연결된다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)은 전위가 서로 다르다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b) 각각에 양단이 연결된 제 1 인덕터(14a)는 서로 다른 전위에 연결되어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 등가회로 상에서 리액턴스(reactance)로 작용하게 된다.

상기 제 2 인덕터(14b)는 그 일단이 제 2 커패시터(13b)와 제 1 다이폴 암(11a)의 끝단 사이의 제 1 다이폴 암(11a)에 연결되고, 타단은 제 4 커패시터(13d)와 제 2 다이폴 암(11b)의 끝단 사이의 제 2 다이폴 암(11b)에 연결된다. 이와 같이, 제 2 인덕터(14b)의 양단도 제 1 인덕터(14a)와 동일하게 서로 다른 전위에 연결되어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 등가회로 상에서 리액턴스(reactance)로 작용하게 된다.

상기 제 1 및 제 2 인덕터(14a)(14b)는 동일한 인덕턴스(inductance)를 가지는 것이 바람직하나, 안테나 성능의 최적화를 위해 각 인덕턴스는 다소 차이를 발생할 수 있다.

한편, 상기 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인덕터(14a)(14b)는 집중 소자(lumped element)가 사용될 수 있으나, 마이크로스트립과 같이 크기 및 사이즈를 변형시킨 분산형 소자(distributed element)가 사용될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 2개의 보강 회로부(12a)(12b)가 개재된 다이폴 안테나를 예시하였으나, 3개 이상의 보강 회로부(12a)(12b)가 다이폴 안테나에 배치될 수도 있음은 당연하다.

도 2는 도 1에 도시된 안테나의 반사계수(S11)를 나타낸 그래프로서, 이를 참조하면 상술한 바와 같은 구성을 가지는 다이폴 안테나는 실선으로 표시된 바와 같이 200MHz에서 공진이 발생함으로 알 수 있다. 그러나, 도 3a에 도시된 바와 같이 보강 회로부(12)가 배치되지 않은 안테나는 도 2에 점선으로 표시된 바와 같이 동작 주파수(200MHz) 영역에서 공진이 발생하지 않는다. 이는 보강 회로부(12)가 없는 안테나는 동작 주파수(200MHz)에 해당하는 파장에 1/2의 길이(75cm)를 가져야 하나, 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/20에 해당하는 길이(7.5cm)를 가진 안테나를 대상으로 반사계수(S11)를 측정했기 때문이다. 그러나 동작 주파수(200MHz)에 해당하는 파장의 1/20(7.5cm)의 길이(L)를 가지는 다이폴 안테나(도 1 참조)라 하더라도 방사체(11)의 내부에 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인덕터(14a)(14b)를 포함하는 보강 회로부(12)를 배치시킴으로써, 동작 주파수(200MHz)에서 공진이 발 생할 수 있다. 이와 같이 공진 주파수는 안테나 길이에 관계없이 보강 회로부(12), 특히 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)에 개재되는 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d) 및 인덕터(14a)(14b)에 의해 결정된다.

상술한 바와 같이, 동작 주파수에 해당하는 파장에 비해 현격히 길이가 짧은 다이폴 안테나는 보강 회로부(12)에 의해 동작 주파수에서 공진이 발생할 수 있고, 이에 의해 저주파 대역(1GHz 이하)의 안테나 사이즈를 일반 휴대용 단말기에 내장할 수 있을 정도로 줄일 수 있게 된다. 그러나 동작 주파수에 해당하는 파장에 대비하여 현저히 짧은 길의의 안테나에 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인덕터(14a)(14b)를 배치시켜 인위적으로 동작 주파수에서 공진을 발생시키더라도 안테나 이득 및 효율과 대역폭이 현저히 저하될 경우 실용화될 수 없다. 여기서, 안테나 이득 및 효율은 전류량과 전류 분포(Current Distribution) 및 복사 저항(Radiation Resistance)과 밀접한 관계가 있으므로, 도 1에 도시된 다이폴 안테나의 전류량과 전류 분포 및 복사저항에 대하여 살펴본다.

도 3a는 보강 회로부(12)가 없고 동작 주파수에 대응하는 파장에 1/20에 해당하는 길이(L)를 가지는 다이폴 안테나의 전류 분포를 개략적으로 나타낸 것으로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 양단이 개방된 상태이므로 양단의 저항은 무한대가 되어 전류값이 0이 된다. 그리고 제 1 및 제 2 다이폴 암(1a)(1b)의 양단으로부터 급전부(3)로 사인 곡선의 전류 분포가 형성된다. 그러나 제 1 및 제 2 다이폴 암(1a)(1b)의 길이가 동작 주파수에 대응하는 파장의 1/20 정도로 매우 짧아서, 제 1 및 제 2 다이폴 암(1a)(1b)의 전류 분포는 0에 근접한다.

그러나, 도 3b에 도시된 바와 같이, 보강 회로부(12)를 가지는 다이폴 안테나는 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)에 흐르는 전류의 양이 증가될 뿐만 아니라 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)를 기준으로 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)에서 균일한 전류 분포가 형성된다. 이는 보강 회로부(12)에 의해 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)의 특성이 변형되었기 때문이다. 보다 구체적으로, 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인덕터(14a)(14b)의 배치 및 각 커패시턴스 및 인덕턴스를 튜닝하여 위상 상수(phase constant)가 특정 주파수에서 0이 되도록 하고, 위상 상수가 0에 근접함으로써 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)의 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)내부에서 전류 분포가 균일하게 된다.

도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 다이폴 안테나의 전류 분포를 비교를 위해 하나의 그래프에 나타낸 것으로, 이를 참조하면, 도 3a의 다이폴 안테나는 급전부(10)로부터 일단으로 갈수록 전류 분포가 직선적으로 감소(이론상 사인(sine) 곡선을 따라 감소하나 다이폴 안테나의 길이가 매우 작아 직선으로 표현될 수 있음)함에 비하여 도 3b에 도시된 다이폴 안테나는 다이폴 암(11a)(11b)의 구간(SE1)(SE2)(SE3)들의 경계선상에서는 전류 크기가 급격히 감소하나 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)내에서는 전류의 크기가 균일함을 알 수 있다. 이와 같이 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)에서 전류 분포가 균일화되어 안테나의 복사 저항(radiation resistance)가 증가되고 복사 저항이 증가에 의해 복사 전력이 증가되며, 복사 전력의 증가에 의해 안테나 효율이 향상된다.

도 4는 도 1에 도시된 다이폴 안테나의 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인 덕터(14a)(14b)의 배치 및 각 커패시턴스 및 인덕턴스를 튜닝하여 복사 저항(R) 크기를 변화시키고, 변화된 복사 저항(R)에 따른 반사 계수(S11)를 나타낸 그래프로서, 이를 참조하면, 복사 저항(R)이 5옴(Ω)인 경우의 대역폭(BW1)에 비하여 복사 저항(R)이 10옴(Ω)인 경우의 대역폭(BW2)이 확장된다. 또한, 복사 저항(R)이 증가됨에 따라 반사 계수(S11)도 낮아진다. 이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 복사 저항(R)을 증가시켜 대역폭(BW2)을 확장시킬 수 있을 뿐만 아니라 복사 저항(R)의 증가에 의해 반사 계수(S11)가 낮아져 안테나 효율이 더욱 향상될 수 있다.

도 5a는 급전부(3)와 방사체(1) 사이의 전송선(미도시)에 임피던스 매칭부(7)가 배치된 안테나의 등가 회로이고, 도 5b는 도 1에 도시된 다이폴 안테나의 등가 회로도이며, 도 5c는 도 5a와 도 5b에 등가 회로도로 도시된 각 안테나의 반사 계수(S11)를 나타낸 그래프이다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 임피던스 매칭부(7)를 방사체(1)의 외부에 배치시키는 경우의 대역폭(BW1)보다 방사체(11)의 내부에 보강 회로부(12)를 삽입한 안테나의 대역폭(BW2)이 향상된다. 또한, 상기 안테나의 대역폭(BW2)은 보강 회로부(12) 내부의 커패시턴스와 인덕턴스 및 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)(도 1 참조)와 인덕터(14a)(14b)(도 1 참조)의 배치간격에 의존하게 된다. 따라서, 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인덕터(14a)(14b)의 개수 및 배치 간격 또는 각 커패시터(13a)(13b)(13c)(13d)의 커패시턴스 및 각 인덕터(14a)(14b)의 인덕턴스를 조절하여 최적의 대역폭(BW2)을 확보할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 내용을 요약하면, 방사체(11)의 내부에 커패시 터(13a)(13b)(13c)(13d)와 인덕터(14a)(14b)를 포함하는 보강 회로부(12)를 배치시킴으로써, 방사체(11)의 적어도 일부에서 균일한 전류 분포를 가질 수 있고, 이에 의해 복사 저항을 증가되어 복사 전력 및 안테나 효율과 더불어 대역폭이 향상된다. 또한, 보강 회로부(12)에 의해 방사체(11)에 흐르는 전류의 양이 증가되어 복사전력 및 안테나 효율이 더욱 향상된다.

도 6은 도 1에 도시된 다이폴 안테나를 실제로 구현시킬 수 있는 실제 제조예를 도시한 도면으로서, 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)에 다이폴 암(11a)(11b)과 동일한 재질의 연결 도체(15)를 연결시켜 인덕터(14a)(14b)를 배치시킬 수 있다. 물론 스터브(stub)를 제 1 및 제 2 다이폴 암(11a)(11b)에 연결시켜 인덕터(14a)(14b)를 대체할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 제 2 실시예에 의하면 임피던스 매칭부(27)가 급전부(20)와 방사체(21) 사이의 전송선(26) 상에 개재된다. 이와 같이 보강 회로부(22)와 더불어 임피던스 매칭부(27)가 전송선(26)에 배치되어 임피던스 매칭이 최적화됨으로써 안테나 효율이 더욱 향상될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면, 제 1 및 제 2 다이폴 암(31a)(31b)은 상호 나란하게 배치된다. 따라서, 제 1 및 제 2 다이폴 암(31a)(31b) 사이에 인덕터(34a)(34b)를 연결하기 위한 연결 도체(35)의 길이가 최소화될 수 있다. 이와 같이 연결 도체(35)의 길이가 최소화됨으로써, 안테나의 크기가 더욱 줄어들 뿐만 아니라 뿐만 아니라 연결 도체(35)에 의한 전자계의 간섭 현상이 감소한다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 다이폴 암(41a)(41b)은 미앤더(meander) 형상을 가진다. 이와 같이 제 1 및 제 2 다이폴 암(41a)(41b)이 지그재그 형태로 제작됨으로써 안테나의 크기가 더욱더 줄어든다. 또한, 제 1 및 제 2 다이폴 암(41a)(41b)암의 Z방향 길이가 줄어듬에 따라 제 1 및 제 2 다이폴 암(41a)(41b)에 인덕터(44a)(44b)를 연결하는 연결 도체(45)의 길이가 줄어들게 되어 연결 도체(45)와 제 1 및 제 2 다이폴 암(41a)(41b) 사이의 전자계 간섭 현상이 최소화될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 것으로서, 제 1 및 제 2 다이폴 암(51a)(51b)에 제 1 내지 제 4 커패시터(53a)(53b)(53c)(53d)가 개재되는 구성은 제 1 실시예와 동일하나, 인덕터(54a)(54b)(54c)(54d)의 개수 및 인덕터(54a)(54b)(54c)(54d)의 일단이 접지된다는 점에서 차이가 있다. 즉, 제 1 내지 제 4 인덕터(54a)(54b)(54c)(54d)의 일단은 각각 제 1 및 제 2 커패시터(53a)(53b) 사이의 제 1 다이폴 암(51a)과, 제 2 커패시터(53b)와 제 1 다이폴 암(51a)의 끝단 사이의 제 1 다이폴 암(51a)과, 제 3 및 제 4 커패시터(53c)(53d) 사이의 제 2 다이폴 암(51b)과, 제 4 커패시터(53d) 및 제 2 다이폴 암(51b)의 끝단 사이의 제 2 다이폴 암(51b) 각각에 연결된다. 그러나 제 1 내지 제 4 인덕터(54a)(54b)(54c)(54d)의 타단은 접지된다. 이와 같은 구조에 의해, 제 1 내지 제 4 인덕터(54a)(54b)(54c)(54d)는 서로 다른 전위에 양단이 각 각 연결되어 리액턴스로서 작용할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 제 6 실시예에 의하면, 제 1 다이폴 암(61a)과 제 2 다이폴 암(61b)은 0°보다는 크고 180°보다는 작은 임의의 각(θ)으로 교차되게 배치된다. 이와 같이 제 1 및 제 2 다이폴 암(61a)(61b)이 임의의 각도로 교차되게 배치됨으로써, 안테나 설치 공간의 자유도가 향상되어, 안테나가 내장되는 전자기기의 설계가 용이해진다.

도 12는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 다이폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 제 1 및 제 2 다이폴 암(71a)(71b)상의 제 1 및 제 2 인덕터(74a)(74b) 양단의 연결부위가 제 1 실시예와 다르다. 즉, 본 발명의 제 7 실시예에 의하면, 제 1 인덕터(74a)의 일단은 제 1 및 제 2 커패시터(73a)(73b)의 사이의 제 1 다이폴 암(71a)에 연결되나, 제 1 인덕터(74a)의 타단은 급전부(70)와 제 3 커패시터(73c) 사이의 제 2 다이폴 암(71b)에 연결된다. 한편, 제 2 인덕터(74b)의 일단은 제 2 커패시터(73b)와 제 1 다이폴 암(71a)의 끝단 사이의 제 1 다이폴 암(71a)에 연결되나, 제 2 인덕터(74b)의 타단은 제 3 및 제 4 커패시터(73c)(73d) 사이의 제 2 다이폴 암(71b)에 연결된다. 이와 같이, 제 1 및 제 2 인덕터(74a)(74b)는 양단 각각이 서로 다른 전위에 연결되는 한, 제 1 및 제 2 다이폴 암(71a)(71b)의 다양한 부위에 연결될 수 있다.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 다이폴 안테나로서, 제 1 내지 제 4 커패시터(83a)(83b)(83c)(83d)가, 도 13b에 도시된 바와 같이, 빗(comb) 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴(인터디지털 커패시터)으로 형성되고, 제 1 및 제 2 인덕터(84a)(84b)는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성된다는 점에서 제 1 내지 제 7 실시예와 다르다. 이와 같이, 커패시터(83a)(83b)(83c)(83d)와 인덕터(54a)(54b)가 패턴으로 형성되어 방사체(81)와 동일한 공정에 의해 제작될 수 있다. 즉, 안테나의 제작을 용이하게 할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나가 전자기기에 내장된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다이폴 안테나(100)는 무선 통신 가능한 모든 전자기기에 내장될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 의하면, 일정한 안테나 성능을 유지하면서도 안테나 크기가 현격히 감소되어 지상파 DMB 단말기(101)와 같이 동작 주파수가 저주파 대역(1GHz 이하의 대역)인 전자기기에도 내장될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 안테나는 지상파 DMB 단말기 이외에도 일반 휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 및 오디오 등 다양한 전자기기에 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 커패시터와 인덕터의 조합으 로 이루어진 보강 회로부가 방사체에 배치됨으로써 방사체의 적어도 일부에 전류 분포를 균일하게 할 수 있게 되고, 전류 분포가 균일해짐에 따라 안테나의 복사 저항이 증가한다. 안테나의 복사 저항이 증가함에 의해 안테나 복사 전력 및 효율이 향상된다.

또한, 복사 저항의 증가에 의해 반사 계수가 낮아져서 안테나 효율이 향상될 뿐만 아니라 대역폭이 향상된다.

또한, 방사체에 삽입된 보강 회로부에 의해 방사체에 흐르는 전류양이 증가되고, 방사체에 흐르는 전류양의 증가에 의해 복사전력이 증가되어 안테나 효율이 더욱 향상된다.

상술한 바와 같은 효과를 달리 말하면, 안테나의 효율을 일정 수준으로 유지하면서도 안테나의 크기를 동작 주파수의 파장에 비해 현격히 줄일 수 있어서, 지상파 DMB 단말기와 같은 저주파 대역의 동작 주파수를 가지는 전자기기에도 안테나가 내장될 수 있다.

한편, 급전부와 방사체를 연결하는 전송선 상에 임피던스 매칭부가 배치되어 방사체에 흐르는 전류의 양을 최대화시킬 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 다이폴 암을 나란하게 배치시켜 제 1 및 제 2 다이폴 암에 인덕터를 연결시키기 위한 연결 도체의 길이가 줄어들고, 연결 도체의 길이가 줄어듬에 따라 연결 도체와 제 1 및 제 2 다이폴 암의 전자계 간섭 현상이 줄어들어 안테나 효율이 더욱 향상된다. 또한, 제 1 및 제 2 다이폴 암을 미앤더(meander) 형상으로 제작함으로써, 안테나의 크기를 더욱 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 제 1 및 제 2 다이폴 암의 길이가 줄어듬에 따라 제 1 및 제 2 다이폴 암에 인덕터를 연결하기 위한 연결 도체의 길이가 줄어들어 연결 도체와 제 1 및 제 2 다이폴 암 사이의 전자계 간섭 현상이 감소된다.

또한, 제 1 및 제 2 다이폴 암이 일정한 각도를 이루도록 배치시킬 수 있게 되어 전자기기 내부에 마련되는 안테나 설치공간의 자유도를 향상시킬 수 있다. 안테나 설치공간의 자유도가 향상됨에 따라 전자기기의 설계가 용이해 진다.

또한, 커패시터가 빗(comb) 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴으로 형성하고, 인덕터는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성되어 안테나의 제작이 용이해진다.

Claims

급전부와 전기적으로 연결되며, 전파를 방사하는 방사체; 및

상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 보강 회로부를 포함하는 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 보강 회로부는 복수개가 상기 방사체에 주기적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 커패시터; 및

일단이 상기 방사체에 연결되고, 타단은 상기 방사체와 다른 전위의 회로에 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 방사체는,

서로 다른 전위가 인가되는 제 1 및 제 2 다이폴 암을 포함하며,

상기 보강 회로부는,

상기 제 1 및 제 2 다이폴 암 중 적어도 어느 하나에 개재되는 커패시터; 및

일단이 상기 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 방사체는,

서로 다른 전위가 인가되는 제 1 및 제 2 다이폴 암을 포함하고,

상기 보강 회로부는,

상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격 이격되게 개재되는 복수의 커패시터;

상기 제 1 다이폴 암에 개재된 복수의 커패시터에 대응되게 상기 제 2 다이폴 암에 일정 간격 이격되게 개재되는 복수 커패시터; 및

상기 제 1 다이폴 암과 상기 제 2 다이폴 암에 양단이 각각 연결되는 복수의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 방사체는 선형이며, 상기 방사체의 길이는 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/20인 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 방사체와 상기 급전부를 연결하는 전송선에는 임피던스 매칭부가 개재되는 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 보강 회로부는 상기 방사체에 흐르는 전류량이 증가되도록 상기 방사체에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
급전부에 전기적으로 연결되며, 서로 다른 전위를 가지는 제 1 및 제 2 다이폴 암; 및

상기 제 1 및 제 2의 다이폴 암의 적어도 일부에서 전류 분포가 균일해지도록 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암 중 적어도 어느 하나에 전기적으로 연결되는 보강 회로부를 포함하는 다이폴 안테나.
제 9 항에 있어서,

상기 보강 회로부는,

상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격으로 개재되는 제 1 및 제 2 커패시터;

상기 제 2 다이폴 암에 상기 제 1 및 제 2 커패시터와 동일한 간격으로 배치되는 제 3 및 제 4 커패시터;

일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 1 인덕터; 및

일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이 폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 4 커패시터와 상기 제 2 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 2 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 커패시터는 동일한 커패시턴스를 가지며, 상기 제 1 및 제 2 인덕터는 동일한 인덕턴스를 가지는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 10 항에 있어서,

상기 급전부와 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암을 연결하는 전송선에는 임피던스 매칭부가 개재되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 다이폴 암과 상기 제 2 다이폴 암은 상호 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 다이폴 암은 미앤더(meander) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 9 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

상기 제 1 및 제 2 다이폴 암에 개재되는 복수의 커패시터; 및

일단이 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암 중 적어도 어느 하나에 연결되고, 타단은 접지되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 9 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격 이격되게 개재되는 제 1 및 제 2 커패시터; 및

상기 제 2 다이폴 암에 일정 간격 이격되게 개재되는 제 3 및 제 4 커패시터;

일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 1 인덕터;

일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 2 인덕터;

일단이 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 제 2 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 3 인덕터; 및

일단이 상기 제 4 커패시터와 상기 제 2 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 접지되는 제 4 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 9 항에 있어서,

상기 제 1 다이폴 암과 상기 제 2 다이폴 암을 연장한 선은 0°초과 180°미만의 각도를 이루도록 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암이 배치되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 9 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격으로 개재되는 제 1 및 제 2 커패시터;

상기 제 2 다이폴 암에 상기 제 1 및 제 2 커패시터와 동일한 간격으로 배치되는 제 3 및 제 4 커패시터;

일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 상기 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 3 커패시터와 상기 급전부 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 1 인덕터; 및

일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 2 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 9 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 다이폴 암을 합산한 길이는 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/20인 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제 10 항 내지 제 16 항 및 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 커패시터는 빗 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴으로 형성되며,

상기 인덕터는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
급전부로부터 서로 다른 전위가 인가되는 선형의 제 1 및 제 2 다이폴 암;

상기 제 1 및 제 2 다이폴 암에 상호 직렬 연결되게 배치되는 복수의 커패시터; 및

상호 병렬 연결되게 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암에 양단이 각각 연결되는 복수의 인덕터를 포함하는 다이폴 안테나.
전파를 송수신하기 위한 안테나를 구비한 전자기기에 있어서,

상기 안테나는,

급전부와 전기적으로 연결되며, 전파를 방사하는 방사체; 및

상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 보강 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 22 항에 있어서,

상기 보강 회로부는 복수개가 상기 방사체에 주기적으로 배치되는 것을 특징 으로 하는 전자기기.
제 22 항에 있어서,

상기 보강 회로부는 상기 방사체의 전류량이 증가되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
전파를 송수신하기 위한 다이폴 안테나를 구비한 전자기기에 있어서,

상기 다이폴 안테나는,

급전부에 전기적으로 연결되며, 서로 다른 전위를 가지는 제 1 및 제 2 다이폴 암; 및

상기 제 1 및 제 2의 다이폴 암의 적어도 일부에서 전류 분포가 균일해지도록 상기 제 1 및 제 2 다이폴 암 중 적어도 어느 하나에 전기적으로 연결되는 보강 회로부를 포함하는 전자기기.
제 25 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

상기 제 1 다이폴 암에 일정 간격으로 배치되는 제 1 및 제 2 커패시터;

상기 제 2 다이폴 암에 상기 제 1 및 제 2 커패시터와 동일한 간격으로 배치되는 제 3 및 제 4 커패시터;

일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 제 1 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 3 및 제 4 커패시터 사이의 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 1 인덕터; 및

일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 제 1 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 다이폴 암에 연결되고, 타단은 상기 제 4 커패시터와 상기 제 2 다이폴 암의 끝단 사이의 상기 제 2 다이폴 암에 연결되는 제 2 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 안테나는 상기 전자기기에 내장되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자기기는 지상파 DMB 단말기인 것을 특징으로 하는 전자기기.
제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자기기는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 및 오디오 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자기기.