KR20080072404A - 다중대역 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중대역 안테나에 관한 것으로, 스트립라인 또는 마이크로스트립라인을 이용한 모노폴(Mono-Pole) 형태의 안테나에 의해, 커플링 효과 및 고조파성분으로 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 한다.

특히, 하나의 안테나에 다수의 동조부를 구성함으로써, 본 발명에 의한 다중대역 안테나를 서로 다른 휴대단말기에 적용함이 보다 용이하다.

또한, 하나의 안테나에 대하여 서로 다른 휴대단말기에 적용이 가능하도록 함으로써, 해당 안테나의 사용범위 및 적용대상을 확대하여, 안테나의 상품성 및 호환성을 향상시킴은 물론, 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

다중대역, 모노폴, 커플링, 고조파성분

Description

다중대역 안테나{Multiple Band Antenna}

도 1은 본 발명에 의한 다중대역 안테나의 일 예를 나타낸 구성도이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 부분확대도이다.

도 3은 도 1에 나타난 다중대역 안테나의 특성을 나타낸 그래프이다.

도 4는 도 1에 나타난 다중대역 안테나의 DVB-H에 대한 복사패턴을 나타낸 도면이다.

도 5는 도 1에 나타난 다중대역 안테나의 지상파 DMB에 대한 복사패턴을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제1 복사체 110 : 제1_1 동조부

120 : 제1_2 동조부 130 : 제1_3 동조부

140 : 제1_4 동조부 150 : 제1_5 동조부

200 : 제2 복사체 210 : 제2_1 동조부

220 : 제2_2 동조부 250 : 슬릿부

300 : 접지체 400 : 급전체

410 : 연결부

본 발명은 다중대역 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모노폴(Mono-Pole) 형태의 안테나를 이용하여 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 하나의 안테나에 대하여 서로 다른 휴대단말기에 적용이 가능하도록 함으로써, 해당 안테나의 사용범위 및 적용대상을 확대하여, 안테나의 상품성 및 호환성을 향상시킴은 물론, 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 것이다.

전자산업의 진보와 더불어 통신기술, 특히 무선통신기술이 발달함에 따라 언제, 어디서나, 누구와도 음성 및 데이터 통신을 수행할 수 있는 다양한 휴대단말기가 개발되어 보편화되고 있다. 또한, 휴대단말기의 휴대성을 향상시키기 위하여, 휴대단말기의 소형화를 위한 다양한 기술(예를 들어, 고밀도 집적회로소자의 개발 또는 전자회로보드의 소형화 방법 등)들이 개발되고 있으며, 휴대단말기를 사용하고자 하는 목적 또한 다양해짐에 따라, 네비게이션용 단말기 또는 인터넷용 단말기 등 다양한 기능을 수행하는 단말기들이 개발되고 있다.

한편, 무선통신기술에서 중요한 기술 중의 하나가 안테나에 관한 기술이며, 현재 동축안테나, 로드안테나, 루프안테나, 빔안테나, 슈퍼게인안테나 등 다양한 기법에 의한 안테나들이 알려져 있다.

이러한 안테나는 특정 주파수대역을 사용하기 위한 것으로, 사용자가 휴대단말기를 이용하여 음성, 데이터통신 및 인터넷 등 서로 다른 주파수대역을 사용하는 다양한 서비스를 이용하고자 하는 경우, 각 서비스별로 서로 다른 휴대단말기를 사용해야만 하는 불편함이 있었다.

따라서, 상기와 같은 불편함을 해소하기 위해서는, 하나의 안테나를 이용하여 서로 다른 주파수대역을 사용할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.

특히, 광대역 방사 특성을 얻기 위해서는, 안테나의 크기(길이 등)가 커지게 되어, 안테나의 소형화는 물론 해당 안테나가 탑재되는 휴대단말기의 소형화에 걸림돌이 되는 문제점이 있다.

따라서, 광대역 특성을 갖으면서 소형화가 가능한 안테나의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의하여 안출된 것으로, 모노폴(Mono-Pole) 형태의 안테나를 이용하여 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 커플링 효과를 이용하여 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 한 다중대역 안테나를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 하나의 안테나에 대하여 서로 다른 휴대단말기에 적용이 가능하도록 다수의 동조부를 구성함으로써, 해당 안테나의 사용범위 및 적용대상을 확대하여, 안테나의 상품성 및 호환성을 향상시킬 수 있는 다중대역 안테나를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 다중대역 안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중대역 안테나는, 인접한 복사체와의 커플링 효과를 이용하여 제1 공진주파수에 대응하는 공진을 발생하기 위한 제1 공진길이를 갖는 제1 복사체; 상기 제1 복사체와 대향하도록 형성되어, 상기 제1 복사체와의 커플링 효과를 이용하여 제2 공진주파수에 대응하는 공진을 발생하기 위한 제2 공진길이를 갖고, 일단이 접지체와 연결되며 슬릿을 구비하는 제2 복사체; 및 상기 제1 복사체와 제2 복사체에 급전하는 급전체를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

따라서, 하나의 안테나, 바람직하게는 모노폴 안테나를 이용하여 서로 다른 대역의 공진주파수를 갖는 신호를 송수신할 수 있도록 한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 다중대역 안테나의 가장 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 다중대역 안테나의 일 예를 나타낸 구성도로서, 제1 복사체(100), 제2 복사체(200), 접지체(300), 급전체(400)를 포함하여 구성되며, 상기 제1 복사체(100) 및 제2 복사체(200)는 스트립라인 또는 마이크로 스트립라인 으로 구성할 수 있다. 여기서, 도 1에 나타난 구성은 제1 복사체(100) 및 제2 복사체(200)를 형성한 스트립라인 또는 마이크로 스트립라인의 도체부분을 도시한 것이다(유전체부분은 생략함). 또한, 상기 제1 복사체(100) 및 제2 복사체(200)는 당업자의 요구에 따라 다양한 재질의 금속판을 이용할 수도 있음은 당연하다.

상기 제1 복사체(100)는 도 3에 나타난 (가)에 해당하는 제1 공진주파수, 예를 들어 DVB-H(Digital Vedio Broadcasting - Handheld)에서 사용되는 500MHz 대역에서 공진을 발생하기 위한 것이다.

한편, 통상적으로 500MHz의 λ/4에 해당하는 길이는 150mm이나, 제1 복사체(100)와 제2 복사체(200)의 커플링 효과에 의해 제1 공진길이가 줄어들게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 500MHz의 λ/4에 해당하는 공진길이가 제1 공진길이(130mm)(L1)로 줄어들게 되는 것이다.

상기 제2 복사체(200)는 도 3에 나타난 (나)에 해당하는 제2 공진주파수, 예를 들어 780MHz 대역에서 공진을 발생하기 위한 것으로, 상기 제2 공진주파수에 대응하는 제2 공진길이(80mm)(L2)를 갖게 된다. 이때, 80mm는 대략 900MHz의 λ/4에 해당하는 공진길이이나, 상기 제1 복사체(100)와 제2 복사체(200)의 커플링(Coupling)효과에 의해 780MHz 대역에서 공진을 하게 된다.

그리고, 상기 제2 복사체(200)는 제2 공진주파수의 고조파(Harmonic)성분 중에서 2고조파성분을 제3 공진주파수(예를 들어 1.56GHz 대역)로 하여 공진을 발생한다.

따라서, 주파수 대역의 중첩을 이용하여 광대역 특성을 얻을 수 있으며, 2고 조파성분을 제3 공진주파수로 하여 다중 대역의 구현이 가능함으로써, 안테나의 소형화가 이루어질 수 있다.

상기 접지체(300)는, 제2 복사체(200)와 전기적으로 연결되어 접지 역할을 하기 위한 것으로, 도 1에는 판형 접지체(300)가 구성되어 있으나, 휴대단말기에 적용할 경우, 다양한 형태로 변형될 수 있음은 당연하다.

상기 급전체(400)는 제1 복사체(100) 및 제2 복사체(200)에 의하여 송수신 되는 신호의 전송라인으로 이용하기 위한 것으로, 동축케이블 등과 같이 신호를 전송하는 중심도체와 접지역할을 하는 외부도체로 구성된 케이블로 구성한다.

그리고, 케이블의 전송라인(중심도체)인 연결부(410)는 상기 제1 복사체(100) 및 제2 복사체(200)와 연결되며, 케이블의 접지역할을 하는 외부도체(도시하지 않음)는 상기 접지체(300)와 연결되어 있다.

한편, 상기 제1 복사체(100) 및 제2 복사체(200)로 구성된 안테나가 휴대단말기에 연결되어 구성될 경우, 상기 휴대단말기와의 임피던스매칭 또는 결합시의 여러 요인 등으로 인하여, 공진주파수가 변화하는 등의 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 공진주파수의 변화를 동조하고 반사손실 감소하는 등의 튜닝(Tuning)과정을 거치게 된다.

상기 튜닝과정을 위하여 상기 제1 복사체(100)는 도 2a에 나타난 바와 같이, 제1_1 동조부(110) 내지 제1_5 동조부(150)가 형성되어 있다.

상기 제1_1 동조부(110)는 상기 제1 복사체(100)의 일측종단부에 사각형상으로 형성되어 있으며, 사각형상의 높이와 크기 등을 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

상기 제1_2 동조부(120)는 상기 제1_1 동조부(110)의 일측부를 연장하여 상기 제1 복사체(100)와 수직으로 연결하도록 구성되어 있으며, 수직연결된 도체의 폭과 길이 등을 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

상기 제1_3 동조부(130)는 상기 제1 복사체(100)의 일측부에 경사면을 갖도록 절삭하여 형성되어 있으며, 상기 경사면의 경사각 및 경사면의 길이를 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

상기 제1_4 동조부(140)는 상기 제1 복사체(100)의 다른 일측부를 사각형상으로 절삭하여 형성되어 있으며, 상기 절삭된 깊이 및 길이를 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

상기 제1_5 동조부(150)는 상기 제1_4 동조부(140)와 연결하고 상기 제1 복사체(100)와 수직으로 연결하도록 구성되어 있으며, 수직연결된 도체의 폭과 길이 등을 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

상기와 같이 다수의 동조부를 형성한 이유는, 서로 다른 다양한 휴대단말기에 안테나를 구성함에 있어, 당업자의 요구에 따라 보다 효과적인 튜닝과정을 수행할 수 있도록 융통성을 부여하기 위한 것이다.

또한, 상기 튜닝과정을 위하여 상기 제2 복사체(200)는 도 2b에 나타난 바와 같이, 제2_1 동조부(210) 및 제2_2 동조부(220)가 형성되어 있다.

상기 제2_1 동조부(210)는 상기 제2 복사체(200)의 일측종단부에 직삼각형상으로 형성되어 있으며, 직삼각형의 높이 등을 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

상기 제2_2 동조부(220)는 상기 제2 복사체(200)의 다른 일측종단부에 이등변삼각형상으로 형성되어 있으며, 이등변삼각형의 높이 등을 조절하여 튜닝과정을 수행하게 된다.

따라서, 특정 휴대단말기에 본 발명에 의한 안테나를 적용하고자 하는 경우, 하나의 안테나에 구성된 다수의 동조부에 의해 보다 효과적으로 튜닝과정을 수행할 수 있어, 서로 다른 휴대단말기에 본 발명의 안테나를 적용함이 보다 용이해지는 것이다.

이상에서 설명한 각 동조부는 당업자의 요구에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 제2 복사체(200)에는 제3 공진길이(L3)에 해당하는 슬릿부(250)가 형성되어 있으며, 상기 슬릿부(250)에 의해 제2 복사체(200)에서 발생하는 제3 공진주파수(예를 들어 1.56GHz)대역의 공진을, 도 3에 나타난 (다)에 해당하는 제4 공진주파수(예를 들어, L-Band 대역의 1.45~1.48GHz)로 낮추게 된다.

특히, 상기 슬릿부(250)의 길이에 해당하는 제3 공진길이(L3)를 조절함으로써, 제4 공진주파수의 조절이 가능해진다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 다중대역 안테나의 특성에 대한 시뮬레이션 및 측정 데이터는 도 3에 나타난 바와 같으며, 상기 본 발명에 의한 다중대역 안테나의 복사패턴은 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 전방향 방사패턴이 가능함을 알 수 있다.

도 4는 도 3에 나타난 (가)에 해당하는 제1 공진주파수(500MHz)와, (나)에 해당하는 제2 공진주파수(780MHz)에서의 안테나 복사패턴을 각각 나타내며, 도 5는 도 3에 나타난 (다)에 해당하는 제4 공진주파수(1,45GHz, 1.48GHz)에서의 안테나 복사패턴을 각각 나타낸다.

이상에서 본 발명에 의한 다중대역 안테나에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 다중대역 안테나를 이용하는 다양한 휴대단말기 및 무선통신용 송수신장치 등이 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있음은 당연하다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기와 같은 본 발명은 모노폴(Mono-Pole) 형태의 안테나에 의해, 커플링 효과 및 고조파성분으로 서로 다른 주파수에서 공진이 일어나도록 함으로써, 안테나의 길이를 최소화함은 물론 하나의 안테나를 통해 서로 다른 주파수대역을 사용하여 통신할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 하나의 안테나에 대하여 서로 다른 휴대단말기에 적용이 가능하도록 함으로써, 해당 안테나의 사용범위 및 적용대상을 확대하여, 안테나의 상품성 및 호환성을 향상시킬 수 있는 것이다.

특히, 하나의 안테나에 다수의 동조부를 구성함으로써, 해당 안테나를 서로 다른 휴대단말기에 적용함이 보다 용이해지는 것이다.

또한, 본 발명은 서로 다른 서비스를 하나의 단말기에서 사용할 수 있도록 함으로써, 단말기 기능의 다양화 및 제품의 상품성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 인접한 복사체와의 커플링 효과를 이용하여 제1 공진주파수에 대응하는 공진을 발생하기 위한 제1 공진길이를 갖는 제1 복사체;

   상기 제1 복사체와 대향하도록 형성되어, 상기 제1 복사체와의 커플링 효과를 이용하여 제2 공진주파수에 대응하는 공진을 발생하기 위한 제2 공진길이를 갖고, 일단이 접지체와 연결되며 슬릿을 구비하는 제2 복사체; 및

   상기 제1 복사체와 제2 복사체에 급전하는 급전체를 포함하는 다중대역 안테나.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2 복사체는,

   상기 제2 공진주파수의 고조파 성분으로 제3 공진주파수에 대응하는 공진을 발생하며, 상기 제3 공진주파수로부터 제4 공진주파수에 대응하는 공진을 발생하도록 상기 슬릿이 형성된 다중대역 안테나.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 복사체는,

   상기 제1 공진길이에 의해 발생하는 공진을 제1 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 상기 제1 복사체의 일측종단부에 사격형상으로 형성된 제1_1 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 복사체는,

   상기 제1 공진길이에 의해 발생한 공진을 제1 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 제1_1 동조부의 일측부를 연장하여 상기 제1 복사체와 수직으로 연결하도록 구성되는 제1_2 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 복사체는,

   상기 제1 공진길이에 의해 발생한 공진을 제1 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 상기 제1 복사체의 일측부에 경사면을 갖도록 절삭하여 형성된 제1_3 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제1 복사체는,

   상기 제1 공진길이에 의해 발생한 공진을 제1 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 상기 제1 복사체의 다른 일측부를 사각형상으로 절삭하여 형성된 제1_4 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제1 복사체는,

   상기 제1 공진길이에 의해 발생한 공진을 제1 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 제1_4 동조부와 연결되고 상기 제1 복사체와 수직으로 연결된 제1_5 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 제2 복사체는,

   상기 제2 공진길이에 의해 발생한 공진을 제2 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 상기 제2 복사체의 일측종단부에 직삼각형상으로 형성된 제2_1 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제2 복사체는,

   상기 제2 공진길이에 의해 발생한 공진을 제2 공진주파수와 주파수동조하기 위하여, 상기 제2 복사체의 다른 일측종단부에 이등변삼각형상으로 형성된 제2_2 동조부를 포함하는 다중대역 안테나.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 다중대역 안테나를 포함하는 무선통신장치.

Images