KR20100046506A

KR20100046506A - Minimized antenna apparatus

Info

Publication number: KR20100046506A
Application number: KR1020080105367A
Authority: KR
Inventors: 양태식; 변준호; 황순호; 김문일
Original assignee: 삼성전자주식회사; 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-05-07
Also published as: KR101524597B1

Abstract

PURPOSE: A small antenna apparatus is provided to determine a resonance frequency band using a serial capacitor and a parallel capacitor. CONSTITUTION: A small antenna apparatus comprises a feed unit(120) and a transmission unit(140). The feed unit is formed with a rod shape. The transmission unit is separated from the feed unit. The transmission unit resonates the preset frequency band when receiving the power from the feed unit. The transmission unit includes a serial capacitor(141), a conductor(145), and a parallel inductor(143). The serial capacitor is serially connected to the feed unit. The conductor is extended from the serial capacitor. A parallel inductor is connected to the conductor in parallel.

Description

Miniature antenna unit {MINIMIZED ANTENNA APPARATUS}

본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 적어도 하나의 주파수 대역에서 공진(resonance)하며, 보다 소형화되는 안테나 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an antenna device, and more particularly, to an antenna device which is resonated in at least one frequency band and which is further miniaturized.

일반적으로 통신 단말기는 전자기파를 송수신하기 위한 안테나 장치를 구비하여 이루어진다. 이러한 안테나 장치는 특정 주파수 대역에서 공진하여, 해당 주파수 대역의 전자기파를 송수신한다. 이 때 해당 주파수 대역에서 공진 시, 안테나 장치에서 임피던스(impedance)는 허수로 된다. 그리고 해당 안테나 장치에 대하여 해당 주파수 대역에서 S 파라미터(S parameter)가 급격히 감소한다. In general, a communication terminal includes an antenna device for transmitting and receiving electromagnetic waves. Such an antenna device resonates in a specific frequency band and transmits and receives electromagnetic waves of the corresponding frequency band. At this time, when resonating in the corresponding frequency band, the impedance of the antenna device becomes imaginary. And the S parameter (S parameter) is sharply reduced in the frequency band for the antenna device.

이를 위해, 안테나 장치는 원하는 주파수 대역에 대응하는 파장 λ에 대하여 λ/2의 전기적 길이를 갖고, 일단이 개방(open)되거나 단락(short)된 도선(conducting wire)을 구비한다. 이러한 안테나 장치는 도선을 통해 전자기파를 전송하며, 전자기파가 도선에서 정상파(standing wave)를 형성함에 따라, 안테나 장치에서 공진이 발생한다. 이 때 안테나 장치는 길이가 상이한 다수개의 도선을 구비함으로써, 공진 주파수 대역을 확장시킬 수 있다. To this end, the antenna device has an electrical length of λ / 2 with respect to the wavelength λ corresponding to the desired frequency band and has an open or shorted conducting wire. Such an antenna device transmits electromagnetic waves through a conductive wire, and resonance occurs in the antenna device as the electromagnetic wave forms a standing wave in the conductive wire. At this time, the antenna device can be provided with a plurality of conductor wires of different lengths, thereby extending the resonance frequency band.

그런데, 상기과 같은 안테나 장치에서 공진 주파수 대역에 대응하여 도선의 전기적 길이가 결정되기 때문에, 안테나 장치의 사이즈가 공진 주파수 대역에 따라 결정된다. 이로 인하여, 안테나 장치에서 구현하고자 하는 공진 주파수 대역이 낮아질수록, 안테나 장치의 사이즈가 대형화되는 문제점이 있다. 이는 안테나 장치에서 도선의 수가 증가할수록, 더욱 심각해진다. However, in the antenna device as described above, since the electrical length of the conductive wire is determined corresponding to the resonance frequency band, the size of the antenna device is determined according to the resonance frequency band. For this reason, the lower the resonance frequency band to be implemented in the antenna device, the larger the size of the antenna device has a problem. This becomes more serious as the number of leads in the antenna device increases.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 안테나 장치에서 다양한 형태로 도선을 구현하는 방안이 제안되었다. 그러나, 안테나 장치에서 도선들이 복잡한 구조로 배선됨에 따라, 도선들 사이에 커플링(coupling)에 의한 영향이 증가할 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치의 성능을 유지하는데 어려움이 발생한다. In order to solve the above problems, a method of implementing the conductor in various forms in the antenna device has been proposed. However, as the conductors are wired in a complicated structure in the antenna device, the influence of the coupling between the conductors may increase. This causes a difficulty in maintaining the performance of the antenna device.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 소형의 안테나 장치는, 일방향으로 연장되는 막대 형태로 형성되며, 급전을 위한 피드부와, 상기 피드부와 이격되어 있고, 상기 피드부에 직렬로 연결되는 직렬 커패시터, 상기 직렬 커패시터에서 상기 일방향에 수직한 타방향으로 연장되는 도선부와, 상기 도선부에 병렬로 연결되는 병렬 인턱터를 구비하는 적어도 하나의 셀로 이루어지며, 상기 피드부를 통해 급전 시, 일정 주파수 대역에서 공진하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 합니다. The miniature antenna device according to the present invention for solving the above problems is formed in the form of a rod extending in one direction, the feed unit for feeding, spaced apart from the feed unit, in series connected to the feed unit in series It consists of at least one cell having a capacitor, a conducting portion extending in the other direction perpendicular to the one direction in the series capacitor, and a parallel inductor connected in parallel to the conducting portion, when feeding through the feed portion, a predetermined frequency band It characterized in that it comprises a transmission unit resonating at.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 소형의 안테나 장치는, 평 판 형태로 형성된 기판과, 상기 기판의 일면에서 일방향으로 연장되도록 막대 형태로 형성되며, 급전을 위한 피드부와, 상기 기판의 일면에 반대되는 타면에서 상기 피드부에 인접한 위치로부터 연장되도록 형성되고, 상기 피드부에 직렬로 연결되는 직렬 커패시터, 상기 직렬 커패시터에서 상기 일방향에 수직한 타방향으로 연장되는 도선부와, 상기 도선부에 병렬로 연결되는 병렬 인덕터를 각각 구비하는 다수개의 셀들로 이루어지며, 상기 피드부를 통해 급전 시, 적어도 두 개의 주파수 대역에서 공진하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 합니다. On the other hand, a small antenna device according to the present invention for solving the above problems, the substrate formed in the form of a flat plate, formed in the shape of a rod so as to extend in one direction from one surface of the substrate, the feed unit for feeding and the substrate A series capacitor formed so as to extend from a position adjacent to the feed part on the other surface opposite to one side of the feeder, a series capacitor connected in series to the feed part, a conductor part extending in the other direction perpendicular to the one direction from the series capacitor, and the conductive wire It consists of a plurality of cells each having a parallel inductor connected in parallel to the unit, characterized in that it comprises a transmission unit that resonates in at least two frequency bands when the feed through the feed unit.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 소형의 안테나 장치는, 직렬 커패시터와 병렬 인덕터를 이용하여 공진 주파수 대역을 결정할 수 있다. 즉 안테나 장치에서 전송부의 전기적 길이와 무관하게 공진 주파수 대역을 결정할 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치의 소형화를 구현할 수 있다. Therefore, the small antenna device according to the present invention as described above can determine the resonant frequency band by using a series capacitor and a parallel inductor. That is, the antenna device may determine the resonance frequency band regardless of the electrical length of the transmitter. As a result, miniaturization of the antenna device can be realized.

뿐만 아니라, 안테나 장치에서 각기 상이한 주파수 대역에서 공진하는 전송부를 구비함에 따라, 전송부의 전기적 길이와 무관하게 공진 주파수 대역을 확장시킬 수 있다. 그리고 안테나 장치에서 전송부를 단순한 구조로 구현할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, since the antenna device includes a transmitter that resonates in different frequency bands, the resonance frequency band can be extended regardless of the electrical length of the transmitter. In the antenna device, the transmitter may be implemented with a simple structure. As a result, the performance of the antenna device can be improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기 능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, the same components in the accompanying drawings should be noted that the same reference numerals as possible. And detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1의 배면도이다. 이 때 본 실시예에서 안테나 장치는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다. 1 is a perspective view showing an antenna device according to a first embodiment of the present invention. 2 is a plan view of FIG. 1, and FIG. 3 is a rear view of FIG. 1. At this time, it will be described on the assumption that the antenna device in the present embodiment is implemented as a printed circuit board (PCB).

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 안테나 장치(100)는 기판(substrate; 110), 피드부(feed part; 120), 그라운드부(ground part; 130) 및 전송부(transfer part; 140)를 포함한다. 1 to 3, the antenna device 100 of the present embodiment includes a substrate 110, a feed part 120, a ground part 130, and a transfer part 140. ).

기판(110)은 안테나 장치(100)에서 지지체의 역할을 한다. 이러한 기판(110)은 평판 형태로 형성된다. 그리고 기판(110)은 절연성의 유전체로 이루어진다. 또한 기판(110)은 일면에 피드 영역(111)을 포함하고, 일면의 반대되는 타면에 그라운드 영역(113)과 전송 영역(115)을 포함한다. 이 때 기판(110)에서, 그라운드 영역(113)은 전송 영역(115)의 일측으로 이웃하여 배치될 수 있다. 또는 기판(110)에서, 그라운드 영역(113)은 전송 영역(115)의 양측으로 이웃하여 배치될 수 있다. 또는 기판(110)에서, 그라운드 영역(113)은 전송 영역(115)의 둘레에 이웃하여 배치될 수 있다. The substrate 110 serves as a support in the antenna device 100. The substrate 110 is formed in a flat plate shape. The substrate 110 is made of an insulating dielectric. In addition, the substrate 110 includes a feed region 111 on one surface and a ground region 113 and a transfer region 115 on the other surface opposite to one surface. In this case, in the substrate 110, the ground region 113 may be disposed to be adjacent to one side of the transfer region 115. Alternatively, in the substrate 110, the ground region 113 may be disposed adjacent to both sides of the transfer region 115. Alternatively, in the substrate 110, the ground region 113 may be disposed adjacent to the periphery of the transmission region 115.

피드부(120)는 안테나 장치(100)에서 급전(急電)을 위해 제공된다. 이러한 피드부(120)는 기판(110)의 피드 영역(111)에 형성된다. 이 때 피드부(120)는 기판(110)의 표면에서 금속 물질의 패터닝(patterning)을 통해 형성될 수 있다. 그리고 피드부(120)는 피드 영역(111)에서 일방향으로 연장되는 막대 형태로 형성된다. 이 때 피드부(120)는 피드 영역(111)을 포함하는 기판(110)의 일면에서 중심을 통과하도록 연장될 수 있으며, 가장자리에 근접하여 연장될 수도 있다. 또한 피드부(120)는 기판(110)의 일면에서 타면의 전송 영역(115)에 대응하는 위치를 통과하도록 연장된다. The feed unit 120 is provided for feeding power from the antenna device 100. The feed part 120 is formed in the feed area 111 of the substrate 110. In this case, the feed part 120 may be formed by patterning a metal material on the surface of the substrate 110. The feed part 120 is formed in a rod shape extending in one direction from the feed area 111. In this case, the feed part 120 may extend to pass through the center at one surface of the substrate 110 including the feed area 111 or may extend close to the edge. In addition, the feed part 120 extends from one surface of the substrate 110 to pass through a position corresponding to the transmission area 115 of the other surface.

그라운드부(130)는 안테나 장치(100)에서 접지를 위해 제공된다. 이러한 그라운드부(130)는 기판(110)의 그라운드 영역(113)에 형성된다. 이 때 그라운드부(130)는 그라운드 영역(113)을 덮도록 형성된다. The ground portion 130 is provided for grounding in the antenna device 100. The ground portion 130 is formed in the ground region 113 of the substrate 110. In this case, the ground unit 130 is formed to cover the ground region 113.

전송부(140)는 안테나 장치(100)에서 실질적으로 전자기파를 송수신하는 역할을 한다. 전송부(140)는 피드부(120)를 통해 급전 시, 일정 주파수 대역에서 공진한다. 이러한 전송부(140)는 피드부(120)에 이격되어 형성된다. 이는 전송부(140)와 피드부(120) 사이는 여기 상태(勵起狀態; excited state)로 된다. 그리고 전송부(140)는 기판(110)의 전송 영역(115)에 형성된다. 즉 전송부(140)는 적어도 기판(110)의 두께에 상응하는 거리로 피드부(120)에 이격되어 형성된다. 또한 전송부(140)는 피드부(120)의 연장 방향을 나타내는 일방향에 수직한 타방향으로 연장된다. 이 때 전송부(140)는 일단을 통해 피드부(120)에 근접하게 위치하고, 일단에 반대되는 타단을 통해 개방되도록 연장된다. 여기서, 전송부(140)는 전송 영역(115)을 포함하는 기판(110)의 타면에서 중심을 통과하도록 연장될 수 있으며, 가장자리에 근접하여 연장될 수도 있다. The transmitter 140 substantially transmits and receives electromagnetic waves in the antenna device 100. The transmission unit 140 resonates in a predetermined frequency band when feeding through the feed unit 120. The transmission unit 140 is formed spaced apart from the feed unit 120. This is an excited state between the transmitter 140 and the feeder 120. The transfer unit 140 is formed in the transfer region 115 of the substrate 110. That is, the transmission unit 140 is formed to be spaced apart from the feed unit 120 at a distance corresponding to at least the thickness of the substrate 110. In addition, the transmission unit 140 extends in another direction perpendicular to one direction indicating the extending direction of the feed unit 120. At this time, the transmission unit 140 is located close to the feed unit 120 through one end, and is extended to open through the other end opposite to the one end. Here, the transfer unit 140 may extend to pass through the center at the other surface of the substrate 110 including the transfer area 115, or may extend close to the edge.

이러한 전송부(140)는 영차 공진기(Zeroth-Order mode Resonator; ZOR)로 구현된다. 즉 전송부(140)는 전자기파의 위상 상수(phase constant; β)가 0이 되는 주파수 대역에서 공진한다. 이를 위해, 전송부(140)는 메타머티어리얼(metamaterial) 구조로 이루어진다. The transmitter 140 is implemented with a zero-order mode resonator (ZOR). That is, the transmitter 140 resonates in a frequency band where the phase constant β of the electromagnetic wave becomes zero. To this end, the transmission unit 140 has a metamaterial structure.

이 때 메타머티어리얼은 자연계에서 흔히 볼 수 없는 특수한 전자기적 성질을 나타내도록 인공적인 방법으로 합성된 물질 또는 전자기적 구조를 의미한다. 이러한 메타머티어리얼은 특정 조건 하에서 유전율(permitivity)과 투자율(permeability)이 모두 음의 값을 가지며, 일반적인 물질 또는 전자기적 구조와 상이한 전자기파 전송 특성을 나타낸다. 즉 본 실시예에서 메타머티어리얼 구조는 전자기파의 위상 속도가 반전되는 특성을 이용하는 구조로서, CRLH(Composite Right/Left Handed) 구조로 이루어진다. 여기서, CRLH 구조는 전장, 자장 및 전자기파의 전파 방향이 플레밍의 오른손 법칙을 따르는 일반적인 특성을 나타내는 RH(Right Handed) 구조와 전장, 자장 및 전자기파의 전파 방향이 오른손 법칙과는 반대로 왼손 법칙을 따르는 특성을 나타내는 LH(Left Handed) 구조가 결합된 구조로 이루어진다. 이러한 메타머티어리얼 구조에서, 전자기파의 위상 상수와 주파수 대역의 관계는 비선형적이며, 그 특성 곡선이 좌표 평면의 좌반면에도 존재한다. In this case, metamaterial means a material or electromagnetic structure synthesized by an artificial method to exhibit special electromagnetic properties that are not commonly seen in nature. These metamaterials have negative values of both permittivity and permeability under certain conditions, and exhibit electromagnetic wave transmission characteristics different from those of general materials or electromagnetic structures. That is, in this embodiment, the metamaterial structure is a structure that uses a characteristic in which the phase velocity of the electromagnetic wave is inverted, and has a composite right / left handed (CRLH) structure. Here, the CRLH structure is a RH (Right Handed) structure in which the propagation direction of the electric field, the magnetic field and the electromagnetic wave follows the Fleming's right hand law, and the propagation direction of the electric field, the magnetic field and the electromagnetic wave follows the left hand law, as opposed to the right hand law. LH (Left Handed) structure representing the consists of a combined structure. In this metamaterial structure, the relationship between the phase constant and the frequency band of the electromagnetic wave is nonlinear, and its characteristic curve is also present in the left half of the coordinate plane.

이 때 전송부(140)는 직렬 커패시터(141), 병렬 인덕터(143) 및 도선부(145)를 포함한다. 직렬 커패시터(141)는 피드부(120)에 직렬로 연결된다. 병렬 인덕터(143)는 직렬 커패시터(141)에 병렬로 연결된다. 이 때 병렬 인덕터(143)는 그라운드부(130)에 접지된다. 도선부(145)는 피드부(120), 직렬 커패시터(141) 및 병렬 인덕터(143)를 전기적으로 연결한다. 이 때 도선부(145)는 피드부(120)로부터 타방향으로 연장된다. 즉 도선부(145)는 다수개의 분할 도선들로 이루어지며, 각각의 분할 도선은 일정 간격으로 이격되어 일렬로 배열된다. 그리고 직렬 커패시터(141)가 분할 도선들 사이에 배치된다. 또한 병렬 인덕터(143)가 직렬 커패시터(141)로부터 연장되는 분할 도선과 그라운드부(130) 사이에 배치된다. 즉 병렬 인덕터(143)가 도선부(145)에 병렬로 연결된다. 이를 통해, 직렬 커패시터(141)와 병렬 인덕터(143)는 LH 구조로 배열되며, 도선부(145)는 RH 구조로 이루어진다. 즉 도선부(145)에서 총 길이 및 폭에 의해 직렬 인덕터와 같은 특성이 결정되고, 도선부(145)와 그라운드부(130) 사이의 거리 따라 병렬 커패시터와 같은 특성이 결정된다. In this case, the transmitter 140 includes a series capacitor 141, a parallel inductor 143, and a conductor 145. The series capacitor 141 is connected in series to the feed unit 120. The parallel inductor 143 is connected in parallel to the series capacitor 141. At this time, the parallel inductor 143 is grounded to the ground unit 130. The conductive part 145 electrically connects the feed part 120, the series capacitor 141, and the parallel inductor 143. At this time, the conductive part 145 extends in the other direction from the feed part 120. That is, the conductive line part 145 is composed of a plurality of divided wires, and each divided wire is arranged in a line spaced at a predetermined interval. A series capacitor 141 is disposed between the divided leads. In addition, a parallel inductor 143 is disposed between the divided lead extending from the series capacitor 141 and the ground 130. In other words, the parallel inductor 143 is connected in parallel to the conductive part 145. As a result, the series capacitor 141 and the parallel inductor 143 are arranged in an LH structure, and the conductive part 145 is formed in an RH structure. That is, characteristics such as a series inductor are determined by the total length and width of the conductive part 145, and characteristics such as a parallel capacitor are determined according to the distance between the conductive part 145 and the ground part 130.

여기서, 전송부(140)는 단일 직렬 커패시터(141) 및 단일 병렬 인덕터(143)로 이루어지는 단일 셀(cell)을 구비한다. 즉 전송부(140)는 적어도 하나의 셀이 배열된 구조로 이루어진다. 이 때 전송부(140)에서 공진 주파수 대역은 단일 셀의 사이즈, 셀의 수, 커패시턴스(capacitance) 및 인덕턴스(inductance)의 조합에 따라 결정된다. Here, the transmitter 140 includes a single cell including a single series capacitor 141 and a single parallel inductor 143. That is, the transmitter 140 has a structure in which at least one cell is arranged. In this case, the resonant frequency band in the transmitter 140 is determined according to a combination of the size of a single cell, the number of cells, capacitance, and inductance.

본 실시예에 따르면, 안테나 장치(100)에서 직렬 커패시터(141) 또는 병렬 인덕터(143) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 공진 주파수 대역을 결정할 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치(100)에서 전송부(140)의 전기적 길이와 무관하게 공진 주파수 대역을 결정할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치(100)의 소형화를 구현할 수 있다. According to the present exemplary embodiment, the antenna device 100 may determine the resonance frequency band using at least one of the series capacitor 141 and the parallel inductor 143. As a result, the antenna device 100 may determine the resonance frequency band regardless of the electrical length of the transmitter 140. Accordingly, miniaturization of the antenna device 100 can be realized.

한편, 전술한 실시예에서 안테나 장치가 특정 주파수 대역에서 공진하기 위한 예를 개시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉 안테나 장치에서 적어도 하 나의 주파수 대역에서 공진하도록 구성함으로써, 본 발명을 구현할 수 있다. 도 4, 도 6a 및 도 6b는 그러한 예를 도시하고 있다. Meanwhile, in the above-described embodiment, an example in which the antenna device resonates in a specific frequency band is disclosed, but is not limited thereto. That is, by configuring the antenna device to resonate in at least one frequency band, the present invention can be implemented. 4, 6A and 6B illustrate such an example.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 평면도이다. 이 때 본 실시예에서 안테나 장치는 인쇄회로기판으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다. 그리고 본 실시예에서 안테나 장치에서 두 개의 주파수 대역에서 공진하는 예를 가정하여 설명한다. 4 is a plan view showing an antenna device according to a second embodiment of the present invention. At this time, it will be described on the assumption that the antenna device in the present embodiment is implemented as a printed circuit board. In the present embodiment, an example in which the antenna device resonates in two frequency bands will be described.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 안테나 장치(200)에서, 기판(210), 피드부(220) 및 그라운드부(230)는 전술한 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 다만, 본 실시예의 안테나 장치(200)에서 전송부(240)는 두 개의 상이한 주파수 대역에서 공진한다. 이를 위해, 전송부(240)는 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)로 이루어진다. Referring to FIG. 4, in the antenna device 200 of the present embodiment, since the substrate 210, the feed part 220, and the ground part 230 are similar to the corresponding configurations of the above-described embodiment, detailed description thereof will be omitted. However, in the antenna device 200 of the present embodiment, the transmitter 240 resonates in two different frequency bands. To this end, the transmitter 240 includes a first transmitter 250 and a second transmitter 260.

제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 상이한 주파수 대역에서 공진한다. 즉 피드부(220)를 통해 급전 시, 제 1 전송부(250)는 제 1 주파수 대역에서 공진하고, 제 2 전송부(260)는 제 1 주파수 대역과 상이한 제 2 주파수 대역에서 공진한다. 이러한 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 피드부(220)에 이격되어 형성된다. 또한 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 피드부(220)의 연장 방향을 나타내는 일방향에 수직한 타방향으로 각각 연장된다. 이 때 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 일단을 통해 피드부(220)에 근접하게 위치하고, 일단에 반대되는 타단을 통해 개방되도록 연장된다. 여기서, 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 기판(210)에서 피드부(220)를 중심으로 각각 피드부(220)의 양측에 구분되어 배치될 수 있다. 또는 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 기판(210)에서 피드부(220)의 일측에 상호 나란하게 배치될 수 있다. The first transmitter 250 and the second transmitter 260 resonate at different frequency bands, respectively. That is, when power is supplied through the feeder 220, the first transmitter 250 resonates in the first frequency band, and the second transmitter 260 resonates in a second frequency band different from the first frequency band. The first transmitter 250 and the second transmitter 260 are formed to be spaced apart from the feed unit 220, respectively. In addition, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 respectively extend in the other direction perpendicular to one direction indicating the extension direction of the feed unit 220. At this time, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 are respectively located close to the feeder 220 through one end and extend to open through the other end opposite to the one end. Here, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 may be disposed on both sides of the feed unit 220 with respect to the feed unit 220 on the substrate 210. Alternatively, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 may be disposed in parallel with each other on one side of the feeder 220 on the substrate 210.

이러한 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 영차 공진기로 구현된다. 이 때 제 1 전송부(250)는 제 1 주파수 대역에서 전자기파의 위상 상수가 0이 되도록 구현되며, 제 2 전송부(260)는 제 2 주파수 대역에서 전자기파의 위상 상수가 0이 되도록 구현된다. 이를 통해, 제 1 전송부(250)는 제 1 주파수 대역에서 공진하고, 제 2 전송부(260)는 제 2 주파수 대역에서 공진한다. 이를 위해, 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 메타머티어리얼 구조로 이루어진다. The first transmitter 250 and the second transmitter 260 are each implemented with a zero difference resonator. In this case, the first transmitter 250 is implemented such that the phase constant of the electromagnetic wave is 0 in the first frequency band, and the second transmitter 260 is implemented such that the phase constant of the electromagnetic wave is 0 in the second frequency band. As a result, the first transmitter 250 resonates in the first frequency band, and the second transmitter 260 resonates in the second frequency band. To this end, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 each have a metamaterial structure.

이 때 제 1 전송부(250)는 제 1 직렬 커패시터(251), 제 1 병렬 인덕터(253) 및 제 1 도선부(255)를 포함한다. 그리고 제 2 전송부(260)는 제 2 직렬 커패시터(261), 제 2 병렬 인덕터(263) 및 제 2 도선부(265)를 포함한다. 제 1 직렬 커패시터(251) 및 제 2 직렬 커패시터(261)는 각각 피드부(220)에 직렬로 연결된다. 제 1 병렬 인덕터(253) 및 제 2 병렬 인덕터(263)는 각각 제 1 직렬 커패시터(251) 및 제 2 직렬 커패시터(261)에 병렬로 연결된다. 이 때 제 1 병렬 인덕터(253) 및 제 2 병렬 인덕터(263)는 각각 그라운드부(230)에 접지된다. 제 1 도선부(255)는 피드부(220), 제 1 직렬 커패시터(251) 및 제 1 병렬 인덕터(253)를 전기적으로 연결하고, 제 2 도선부(265)는 피드부(220), 제 2 직렬 커패시터(253) 및 제 2 병렬 인덕터(263)를 전기적으로 연결한다. In this case, the first transmitter 250 includes a first series capacitor 251, a first parallel inductor 253, and a first conductor 255. The second transmitter 260 includes a second series capacitor 261, a second parallel inductor 263, and a second lead 265. The first series capacitor 251 and the second series capacitor 261 are respectively connected in series to the feed unit 220. The first parallel inductor 253 and the second parallel inductor 263 are connected in parallel to the first series capacitor 251 and the second series capacitor 261, respectively. At this time, the first parallel inductor 253 and the second parallel inductor 263 are respectively grounded to the ground unit 230. The first conductive part 255 electrically connects the feed part 220, the first series capacitor 251, and the first parallel inductor 253, and the second conductive part 265 includes the feed part 220 and the first conductive part. The second series capacitor 253 and the second parallel inductor 263 are electrically connected.

여기서, 제 1 도선부(255)에서 총 길이 및 폭에 의해 제 1 직렬 인덕터와 같은 특성이 결정되고, 제 1 도선부(255)와 그라운드부(230) 사이의 거리에 따라 제 1 병렬 커패시터와 같은 특성이 결정된다. 그리고 제 2 도선부(265)에서 총 길이 및 폭에 의해 제 2 직렬 인덕터의 특성와 같은 결정되고, 제 2 도선부(265)와 그라운드부(230) 사이의 거리에 따라 제 2 병렬 커패시터와 같은 특성이 결정된다. Herein, characteristics such as the first series inductor are determined by the total length and width of the first conductive part 255, and the first parallel capacitor and the first parallel inductor 255 depend on the distance between the first conductive part 255 and the ground part 230. The same characteristics are determined. In the second lead 265, the total length and the width are determined as the characteristics of the second series inductor, and the same as the second parallel capacitor according to the distance between the second lead 265 and the ground 230. This is determined.

그리고 제 1 전송부(250)와 제 2 전송부(260)는 제 1 직렬 커패시터(251) 또는 제 2 직렬 커패시터(261)를 공통으로 구비할 수 있으며, 제 1 도선부(255) 또는 제 2 도선부(265)를 공통으로 구비할 수 있다. 다만, 제 1 병렬 인덕터(253) 및 제 2 병렬 인덕터(263)는 기판(210)에서 제 1 도선부(255) 또는 제 2 도선부(265)를 중심으로 제 1 도선부(255) 또는 제 2 도선부(265)의 양측에 배치될 수 있다. 즉 제 1 전송부(250)와 제 2 전송부(260)는 제 1 병렬 인덕터(253) 및 제 2 병렬 인덕터(263)를 상이하게 구비함으로써, 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역을 각기 상이하게 결정할 수 있다. In addition, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 may include the first series capacitor 251 or the second series capacitor 261 in common, and may include the first lead unit 255 or the second. The conductive portion 265 may be provided in common. However, the first parallel inductor 253 and the second parallel inductor 263 may be formed of the first conductive part 255 or the first conductive part 255 or the second conductive part 265 on the substrate 210. 2 may be disposed on both sides of the wire part 265. That is, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 are provided with the first parallel inductor 253 and the second parallel inductor 263 differently, so that the first frequency band and the second frequency band are different from each other. Can decide.

또한 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 단일 셀을 구비한다. 즉 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각 적어도 하나의 셀들이 배열된 구조로 이루어진다. 이 때 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)에서 각각의 단일 셀의 사이즈, 셀의 수, 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 어느 하나에 따라, 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역이 각각 결정된다. 그리고 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)는 각각의 단일 셀의 사이즈, 셀의 수, 커패시턴스 또는 인덕턴스 중 적어도 어느 하나의 상이함에 따라 상이한 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역을 각각 갖는다. In addition, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 are each provided with a single cell. That is, the first transmitter 250 and the second transmitter 260 each have a structure in which at least one cell is arranged. In this case, in the first transmitter 250 and the second transmitter 260, the first frequency band and the second frequency band are respectively changed according to at least one of the size, the number of cells, the capacitance, or the inductance of each single cell. Is determined. The first transmitter 250 and the second transmitter 260 may use different first frequency bands and second frequency bands depending on at least one of the size, the number of cells, the capacitance, and the inductance of each single cell. Have each.

본 실시예에 따르면, 안테나 장치(200)에서 제 1 직렬 커패시터(251), 제 1 병렬 인덕터(253), 제 2 직렬 커패시터(261) 및 제 2 병렬 인덕터(263) 각각을 이용하여 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역을 상이하게 결정할 수 있다. 즉 안테나 장치(200)에서 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260) 각각의 전기적 길이를 동일하게 구현하더라도, 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역을 상이하게 결정할 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치(200)의 소형화를 구현할 뿐만 아니라, 공진 주파수 대역을 확장시킬 수 있다. 그리고 안테나 장치(200)에서 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260)를 각각 단순한 구조로 구현할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치(200)에서 제 1 전송부(250) 및 제 2 전송부(260) 간 영향을 억제함으로써, 안테나 장치(200)의 성능을 향상시킬 수 있다. According to the present embodiment, the antenna device 200 uses the first series capacitor 251, the first parallel inductor 253, the second series capacitor 261, and the second parallel inductor 263, respectively. The band and the second frequency band can be determined differently. That is, even if the antenna device 200 implements the same electrical length of each of the first transmitter 250 and the second transmitter 260, the first frequency band and the second frequency band may be differently determined. Thus, not only the miniaturization of the antenna device 200 can be realized, but also the resonance frequency band can be extended. In the antenna device 200, each of the first transmitter 250 and the second transmitter 260 may have a simple structure. Accordingly, the antenna device 200 may improve the performance of the antenna device 200 by suppressing the influence between the first transmitter 250 and the second transmitter 260.

이러한 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 결과를 예를 통해 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 결과를 설명하기 위한 그래프이다. 이 때 도 5는 고주파 특성 그래프로서, 주파수 대역에 따른 S 파라미터의 변화를 나타낸다. S 파라미터는 특정 주파수 대역에서 입출력 간 전압비(출력 전압/입력 전압)를 의미하는 지표로서, dB 스케일로 나타낸다. 여기서, S11은 제 1 실시예의 안테나 장치에 대한 S 파라미터의 변화를 나타내며, S22는 제 2 실시예의 안테나 장치에대한 S 파라미터의 변화를 나타낸다. The operation results of the antenna device according to the first and second embodiments of the present invention will be described below by way of example. 5 is a graph illustrating the operation results of the antenna device according to the first and second embodiments of the present invention. 5 is a graph of high frequency characteristics and shows a change of the S parameter according to the frequency band. The S parameter is an index indicating a voltage ratio (output voltage / input voltage) between input and output in a specific frequency band and is expressed in dB scale. Here, S11 represents a change in the S parameter for the antenna device of the first embodiment, and S22 represents a change in the S parameter for the antenna device of the second embodiment.

도 5를 참조하면, S11이 대략 620㎒에서 급격히 낮아지는 것으로 판단해 볼 때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치는 대략 620㎒에서 공진한다. 그리고 S22가 대략 610㎒ 및 680㎒에서 급격히 낮아지는 것으로 판단해 볼 때, 본 발명 의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치는 대략 610㎒ 및 680㎒에서 공진한다. 즉 본 발명에 따른 안테나 장치에서 전송부의 구성에 따라, 공진 주파수 대역을 확장시킬 수 있다. Referring to FIG. 5, when it is determined that S11 decreases rapidly at about 620 MHz, the antenna device according to the first embodiment of the present invention resonates at about 620 MHz. And when it is determined that S22 is rapidly lowered at approximately 610 MHz and 680 MHz, the antenna device according to the second embodiment of the present invention resonates at approximately 610 MHz and 680 MHz. That is, the resonance frequency band can be extended according to the configuration of the transmitter in the antenna device according to the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나 장치들을 도시하는 평면도이다. 이 때 본 실시예에서 안테나 장치는 인쇄회로기판으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다. 그리고 본 실시예에서 안테나 장치에서 네 개의 주파수 대역에서 공진하는 예를 가정하여 설명한다. 6A and 6B are plan views illustrating antenna devices according to a third embodiment of the present invention. At this time, it will be described on the assumption that the antenna device in the present embodiment is implemented as a printed circuit board. In the present embodiment, an example in which the antenna device resonates in four frequency bands will be described.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예의 안테나 장치(300)에서, 기판(310), 피드부(320) 및 그라운드부(330)는 전술한 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 다만, 본 실시예의 안테나 장치(300)에서 전송부(340)는 네 개의 주파수 대역에서 공진한다. 이를 위해, 전송부(340)는 네 개의 부분 전송부들(350a, 360a, 370a, 380a; 350b, 360b, 370b, 380b)로 이루어진다. 이 때 부분 전송부들(350a, 360a, 370a, 380a; 350b, 360b, 370b, 380b)은 각각 상이한 주파수 대역에서 공진한다. 그리고 부분 전송부들(350a, 360a, 370a, 380a; 350b, 360b, 370b, 380b) 중 어느 하나는 제 1 전송부이고, 다른 하나는 제 2 전송부일 수 있다. 여기서, 부분 전송부들(350a, 360a, 370a, 380a; 350b, 360b, 370b, 380b)의 기본 구성은 전술한 실시예의 대응하는 구성과 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 6A and 6B, in the antenna device 300 of the present embodiment, the substrate 310, the feed part 320, and the ground part 330 are similar to the corresponding configurations of the above-described embodiment, and thus, detailed description thereof will be provided. Omit. However, in the antenna device 300 of the present embodiment, the transmitter 340 resonates in four frequency bands. To this end, the transmitter 340 is composed of four partial transmitters 350a, 360a, 370a, 380a; 350b, 360b, 370b, 380b. In this case, the partial transmitters 350a, 360a, 370a, and 380a; 350b, 360b, 370b, and 380b respectively resonate in different frequency bands. One of the partial transmitters 350a, 360a, 370a, and 380a; 350b, 360b, 370b, and 380b may be a first transmitter, and the other may be a second transmitter. Here, since the basic configuration of the partial transmitters 350a, 360a, 370a, 380a; 350b, 360b, 370b, 380b is similar to the corresponding configuration of the above-described embodiment, detailed description thereof will be omitted.

다만, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제 1 전송부(350a, 360a) 및 제 2 전송부(370a, 380a)는 기판(310)에서 피드부(320)를 중심으로 각각 피드부(320)의 양측 에 구분되어 배치될 수 있다. 또는 제 1 전송부(350a, 370a) 및 제 2 전송부(360a, 380a)에서, 제 1 병렬 인덕터(353a, 373a) 및 제 2 병렬 인덕터(363a, 383a)는 기판(310)에서 공통의 직렬 커패시터(351a, 371a), 도선부(355a, 375a)의 양측에 배치될 수 있다. However, as shown in FIG. 6A, the first transmitters 350a and 360a and the second transmitters 370a and 380a of the feed unit 320 are respectively formed around the feed unit 320 on the substrate 310. It can be arranged separately on both sides. Alternatively, in the first transmitters 350a and 370a and the second transmitters 360a and 380a, the first parallel inductors 353a and 373a and the second parallel inductors 363a and 383a have a common series in the substrate 310. The capacitors 351a and 371a may be disposed at both sides of the conductive lines 355a and 375a.

한편, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 전송부(350b, 360b) 및 제 2 전송부(370b, 380b)는 기판(310)에서 피드부(320)를 중심으로 각각 피드부(320)의 양측에 구분되어 배치될 수 있다. 또는 제 1 전송부(350b, 370b) 및 제 2 전송부(360b, 380b)는 기판(310)에서 피드부(320)의 일측에 상호 나란하게 배치될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 6B, the first transmitters 350b and 360b and the second transmitters 370b and 380b of the feed unit 320 are respectively formed around the feed unit 320 on the substrate 310. It may be arranged separately on both sides. Alternatively, the first transmitters 350b and 370b and the second transmitters 360b and 380b may be disposed parallel to each other on one side of the feeder 320 on the substrate 310.

따라서, 본 발명에 따르면, 안테나 장치에서 직렬 커패시터와 병렬 인덕터를 이용하여 공진 주파수 대역을 결정할 수 있다. 즉 안테나 장치에서 전송부의 전기적 길이와 무관하게 공진 주파수 대역을 결정할 수 있다. 이로 인하여, 안테나 장치의 소형화를 구현할 수 있다. Therefore, according to the present invention, the resonance frequency band may be determined using a series capacitor and a parallel inductor in the antenna device. That is, the antenna device may determine the resonance frequency band regardless of the electrical length of the transmitter. As a result, miniaturization of the antenna device can be realized.

뿐만 아니라, 안테나 장치에서 각기 상이한 주파수 대역에서 공진하는 적어도 두 개의 전송부들을 구비함에 따라, 전송부들 각각의 전기적 길이와 무관하게 공진 주파수 대역을 확장시킬 수 있다. 그리고 안테나 장치에서 전송부들을 각각 단순한 구조로 구현할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치에서 전송부들 간 영향을 억제함으로써, 안테나 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, since the antenna device includes at least two transmitters resonating in different frequency bands, the resonance frequency band can be extended regardless of the electrical length of each of the transmitters. In the antenna device, the transmitters may be implemented in simple structures. Accordingly, the performance of the antenna device can be improved by suppressing the influence between the transmitters in the antenna device.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕 을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. That is, it will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be implemented.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 사시도,1 is a perspective view showing an antenna device according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 평면도,2 is a plan view of FIG.

도 3은 도 1의 배면도, 3 is a rear view of FIG. 1;

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 평면도, 4 is a plan view showing an antenna device according to a second embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 안테나 장치의 동작 결과를 설명하기 위한 그래프, 그리고5 is a graph for explaining an operation result of the antenna device according to the first and second embodiments of the present invention, and

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나 장치들을 도시하는 평면도이다. 6A and 6B are plan views illustrating antenna devices according to a third embodiment of the present invention.

Claims

In the small antenna device,

It is formed in the shape of a rod extending in one direction, the feed portion for feeding,

A series capacitor spaced apart from the feed part and connected in series to the feed part, a lead part extending in another direction perpendicular to the one direction from the series capacitor, and a parallel inductor connected in parallel to the lead part; At least one cell, the antenna device, characterized in that it comprises a transmitter for resonating in a predetermined frequency band when the power supply through the feed.

The method of claim 1, wherein the transmission unit,

An antenna device comprising: a plurality of first transmitters resonating in a first frequency band and a second transmitter resonating in a second frequency band different from the first frequency band.

The method of claim 2, wherein the first transmitter and the second transmitter,

An antenna device, characterized in that formed with the same electrical length.

The method of claim 3, wherein

The first transfer unit includes a first series capacitor and a first parallel inductor,

The second transmitter has a second series capacitor and a second parallel inductor,

And at least one of the first series capacitor and the second series capacitor or the first parallel inductor and the second parallel inductor is different.

The method of claim 2,

The feeder is formed on one surface, the antenna device characterized in that it further comprises a flat plate-shaped substrate on which the transmission is formed on the other surface opposite to the one surface.

The method of claim 5, wherein the first transmitter and the second transmitter,

The antenna device, characterized in that arranged on both sides of the feed portion in the substrate centered on the feed portion.

The antenna device, characterized in that arranged in parallel to one side of the feed portion in the substrate.

And the parallel inductor having the series capacitor and the lead unit in common, and each of the parallel inductors connected to the series capacitor in parallel and disposed on both sides of the lead unit on the substrate.

In the small antenna device,

A substrate formed in a flat plate shape,

It is formed in the form of a rod so as to extend in one direction on one surface of the substrate, the feed unit for feeding;

A series capacitor formed to extend from a position adjacent to the feed part on the other surface opposite to the one surface of the substrate, a series capacitor connected in series to the feed part, a lead part extending in the other direction perpendicular to the one direction from the series capacitor, Comprising a plurality of cells each having a parallel inductor connected in parallel to the lead portion, the antenna device, characterized in that it comprises a transmitter for resonating in at least two frequency bands when the feed through the feed.

The method of claim 9, wherein the transmission unit,

A first transmission unit resonating in a first frequency band,

And a second transmitter resonating in a second frequency band different from the first frequency band.

The method of claim 10, wherein the first transmitter and the second transmitter,

The method of claim 11,

And the inductor having the series capacitor and the conductive line in common, and each of the inductors connected to the series capacitor in parallel and disposed on both sides of the conductive line in the substrate.