KR20090080712A - 광대역 평면 역에프 안테나 - Google Patents

광대역 평면 역에프 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에 내장되는 광대역 평면 역에프 안테나에 관한 것으로서, 상세하게는, 방사체의 길이를 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성하고, 방사체와 연결된 급전부로부터 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 위치에 접지부를 형성함으로써 전류 경로가 다양하게 형성되도록 하여 대역폭을 향상시키는 효과가 있다.
평면 역에프 안테나, PIFA, 접지부 위치 조절, 슬릿

Description

광대역 평면 역에프 안테나{BROADBAND PLANAR INVERTED-F ANTENNA}
본 발명은 이동통신 단말기의 광대역 평면 역에프 안테나(Planar Inverted-F Antenna; PIFA)에 관한 것으로서, 특히 방사체의 길이, 및 급전부와 접지부 사이의 거리를 조절하여 대역폭을 확장하기 위한 광대역 평면 역에프 안테나에 관한 것이다.
이동통신 단말기에 사용되는 안테나는 크게 외장형과 내장형으로 나누어지며, 현재는 외장형의 안테나로부터 내장형의 안테나로 변화되는 추세이다.
외장형 안테나의 대표적인 형태는 헬리컬 안테나라 할 수 있으며, 내장형 안테나의 대표적인 형태는 평면 역에프 안테나라 할 수 있다.
도 1은 종래 평면 역에프 안테나의 구조를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 이동통신 단말기의 평면 역에프 안테나는, 접지면(10)과, 상기 접지면(10)과 평행하게 형성된 방사체(20)와, 급전부(30) 및 접지부(40)로 구성되며, 상기 접지부(40)는 상기 방사체(20)의 일종단부에서 공진 주파수의 λ/4의 길이에 해당되는 위치에 구비되고, 상기 급전부(30)는 상기 접지부(40)와 인접한 위치에 형성된다.
따라서, 상기 방사체(20)는 공진 주파수의 λ/4의 길이를 갖는다.
상기와 같이 구성된 종래 평면 역에프 안테나는, 종래 역에프 안테나에 있어서 방사체(20)를 도선이 아닌 평면으로 구성함으로써 전류의 경로를 다양하게 하여 대역폭을 개선한 형태이다.
그러나, 종래 평면 역에프 안테나는 종래 역에프 안테나보다는 대역폭에 있어서 약간의 개선 효과는 있으나 여전히 협대역의 특성을 가지고 있으며, 더구나 점점 다양해지는 이동통신 서비스를 지원하기 위한 광대역의 대역폭을 충족시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 방사체의 길이를 조절하고 급전부와 접지부 사이의 거리를 조절함으로써 전류의 경로를 다양하게 변경하여 대역폭을 향상시키는 광대역 평면 역에프 안테나를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 광대역 평면 역에프 안테나는, 평면의 금속판으로 형성되는 방사체와, 상기 방사체와 접지면 사이에 서로 인접하여 형성되는 급전부 및 접지부로 구성되는 평면 역에프 안테나에 있어서, 상기 방사체가 공진 주파수의 3λ/4의 길이가 되도록 형성되고, 상기 접지부가 상기 급전부로부터 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 위치에 형성되는 것을 특 징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 광대역 평면 역에프 안테나는, 소정 형상의 평면으로 형성되는 방사체와, 상기 방사체가 밀착 고정되는 유전체 프레임과, 상기 방사체와 각각 연결되는 접지부 및 급전부를 포함하여 구성되는 평면 역에프 안테나에 있어서, 상기 방사체가 공진주파수의 3λ/4의 길이로 형성되도록 튜닝하기 위한 슬릿을 포함한 평면으로 형성되고, 상기 접지부가 상기 급전부로부터 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 방사체를 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성함으로써 방사 이득을 높이는 효과가 있다.
본 발명은 급전을 위한 급전부를 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성된 방사체의 일단에 구비하며, 상기 급전부로부터 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 방사체 위치에 접지부를 형성함으로써, 전류 경로를 다양하게 형성하여 대역폭을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성되는 방사 도체를 다중으로 절곡함으로써 제한된 공간 내에서도 방사 도체를 구현 가능하도록 한 효과가 있다.
본 발명은 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성되는 방사 평면에 튜닝용 슬릿을 구비함으로써 제한된 공간 내에서도 방사 평면을 구현 가능하도록 한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 구조를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나는, 접지면(10)과, 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성되는 방사체(200)와, 상기 방사체(200)의 일단(A)과 상기 접지면(10) 사이에 연결되어 신호를 급전하는 급전부(30), 및 상기 급전부(30)로부터 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 상기 방사체(200)의 위치(B)에 형성되는 접지부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 방사체(200)는 상기 급전부(30) 및 상기 접지부(40)에 의하여 지지되어 상기 접지면(10)과 대면되도록 형성된다. 따라서, 상기 접지면(10)과 상기 방사체(200) 사이에는 공기층이 존재하게 된다.
상기 방사체(200)는, 제한된 공간 내에서 구현될 수 있도록, 소정의 폭을 가진 도체(금속판)가 다중으로 절곡되어 형성된다. 상기 방사체(200)는, 제한된 공간 내에서 구현될 수 있도록, 미앤더라인 구조의 금속판으로 형성될 수 있다.
상기 접지부(40)는, 상기 급전부(30)로부터 일정한 전류의 경로의 길이에 해당되는 위치, 즉, 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 방사체 위치(B)에 형성된다.
또한, 상기 접지부(40)는, 180° 신호 위상차가 형성되는 위치에 형성될 수 도 있다.
상기 접지부(40)와 상기 방사체(200)의 타단(즉, 개방된 종단)(C) 사이의 길이는 상기 공진 주파수의 λ/4의 길이가 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 동작을 설명하면 다음과 같다.
급전부(30)를 통하여 신호가 급전되면, 전류가 급전부(30)로부터 방사체(200)의 일단(A)을 통하여 방사체(200)의 종단(C)을 향하여 흐르게 된다. 방사체(200) 상에 흐르는 전류 중 일부는 방사체(200)의 B 위치에 형성된 접지부(40)로 흐르게 되고 나머지 일부는 방사체(200)의 종단(C)으로 흐르게 된다.
이와 같이, 방사체(200) 상에서, 상기 급전부(30)로부터 일정한 전류의 경로의 길이에 해당되는 위치, 즉, 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 위치에 접지부(40)를 구비함으로써, 전류의 경로가 다양해지며, 이로써, 대역폭이 향상되게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 구조를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나는, 접지면(10)과, 공진 주파수의 3λ/4의 길이를 갖도록 튜닝을 위한 슬릿(400)을 포함한 평면으로 형성되는 방사체(300)와, 상기 방사체(300)와 밀착 고정되는 유전체 프레임(50)과, 상기 방사체(300)의 일측면에 형성되어 상기 방사체(300)와 상기 접지면(10) 사이를 연결하는 급전부(30), 및 상기 급전부(30)로부터 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 상기 방사체(200)의 위치에 형성되 는 접지부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 방사체(300)가 밀착 고정되는 상기 유전체 프레임(50)이 상기 접지면(10)에 고정된다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나는, 단말기 보드, 즉, 접지면(10)과 방사체(300) 사이에 유전체가 존재하게 된다.
상기 슬릿(400)은 소정의 폭과 길이 및 형상을 갖는다. 상기 슬릿(400)은, 상기 급전부(30)와 상기 접지부(40) 사이의 상기 방사체(300)의 소정 위치에 구비된다. 상기 슬릿(400)의 폭, 길이 및 형상 중 적어도 어느 하나를 조절함으로써 상기 방사체(300)의 전기적 특성 조절이 가능하다. 따라서, 슬릿(400)은 제한된 공간 내에서 공진 주파수의 3λ/4의 길이에 해당되는 방사체(300)가 구현 가능하도록 하는 효과가 있다.
상기 접지부(40)는, 상기 급전부(30)로부터 일정한 전류의 경로의 길이에 해당되는 위치, 즉, 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 방사체 위치에 형성된다.
상기 접지부(40)는, 180° 신호 위상차가 형성되는 위치에 형성될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 동작을 설명하면 다음과 같다.
급전부(30)를 통하여 신호가 급전되면, 전류가 급전부(30)로부터 방사체(200)의 일측면을 통하여 슬릿(400)을 따라서 흐르게 된다. 상기 슬릿(400)으로 인해 전류의 경로의 길이가 더 길어지게 된다. 또한 상기 급전부(30)로부터 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 위치에 형성된 접지부(40)로 인하여 전류의 경로가 다양해지게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나는 전류의 경로가 다양하게 형성되도록 접지부의 위치를 조절함으로써 대역폭이 향상된다.
도 4는 종래 평면 역에프 안테나의 대역폭을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 대역폭을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 평면 역에프 안테나의 경우에는, 공진 주파수가 일례로 PCS(personal communication system) 서비스 대역일 경우, 대역폭이 약 0.091803 GHz가 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 경우에는, 공진 주파수가 일례로 PCS 서비스 대역일 경우, 대역폭이 약 0.12131 GHz가 된다. 따라서 본 발명에 의한 광대역 평면 역에프 안테나가 대역폭이 확장된 것을 알 수 있다.
여기서는 본 발명에 의한 광대역 평면 역에프 안테나가 PCS 주파수 대역일 경우에 대하여 예를 들어 설명하였으나, 본 발명이 PCS 주파수 대역에 한정되는 것이 아니라 다양한 통신 서비스 주파수 대역에 모두 적용될 수 있음을 유의하기 바란다.
도 6은 도 3을 참조하여 전술된 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 반사 손실 특성을 나타내는 그래프이다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 대역폭이 좀더 넓게 확장된 것을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 평면 역에프 안테나의 구조도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 구조도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 구조도.
도 4는 종래 평면 역에프 안테나의 대역폭의 일례를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 대역폭의 일례를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광대역 평면 역에프 안테나의 반사 손실 특성을 나타내는 그래프.
*** 도면의 주요 부호에 대한 설명 ***
10: 접지면 30: 급전부
40: 접지부 50: 프레임
200, 300: 방사체 400: 슬릿

Claims (5)

  1. 평면의 금속판으로 형성되는 방사체와, 상기 방사체와 접지면 사이에 서로 인접하여 형성되는 급전부 및 접지부로 구성되는 평면 역에프 안테나에 있어서,
    상기 방사체는 공진 주파수의 3λ/4의 길이로 형성되고, 상기 접지부는 상기 급전부로부터 상기 공진 주파수의 λ/2의 길이에 해당되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 평면 역에프 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사체는 소정의 폭을 가진 금속판이 다중으로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 평면 역에프 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사체는 슬릿(slit)을 포함한 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 평면 역에프 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭, 길이 및 형상 중 적어도 어느 하나를 조절하여 상기 방사체의 전기적 특성이 조절되는 것을 특징으로 하는 광대역 평면 역에프 안테나.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 슬릿은, 상기 급전부와 상기 접지부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 평면 역에프 안테나.
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