KR20100077921A - 마이크로스트립라인 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 수동소자를 사용하지 않고, 안테나의 체결구를 이용하여 안테나 동작특성을 개선한 마이크로스트립라인 안테나에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로스트립라인 안테나는 신호발생부와; 상기 신호발생부에서 발생한 신호를 방사하는 방사부와; 상기 방사부와 대향하게 배치되는 접지부와; 상기 방사부와 상기 접지부 사이에 위치하는 유전체와; 상기 방사부와 접촉하면서 상기 유전체를 관통하여 상기 방사부 및 상기 유전체를 전자기기에 체결하는 체결구를 포함하며, 상기 체결구는 도체로 이루어지고 상기 방사부가 상기 신호발생부에서 발생한 입력신호와 임피던스 정합을 이루게하는 상기 방사부 상의 지점에 위치된다.

마이크로스트립라인, 방사부, 신호발생부, 체결구, 나사, 볼트, 유전체, 접지부

Description

마이크로스트립라인 안테나{MICROSTRIP LINE ANTENNA}

본 발명은 마이크로스트립라인 안테나에 관한 것으로서, 특히 별도의 수동소자를 사용하지 않고, 안테나 체결구를 이용하여 안테나 동작특성을 개선한 마이크로스트립라인 안테나에 관한 것이다.

마이크로스트립안테나는 경량 박형구조의 안테나로서 연구되고 있다. 마이크로스트립 안테나는 광대역 안테나로 사용되면서도 부피에 제한이 있는 응용범위에서 주로 사용되며, 이들 중에는 입력신호와 안테나의 임피던스 정합을 이용한 소형의 광대역 안테나가 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 마이크로스트립라인 안테나를 상세히 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 마이크로스트립라인 안테나를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 마이크로스트립라인 안테나의 산란계수를 도시한 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립라인 안테나는 신호발생부(30)에서 발생된 신호를 급전부(20)를 통해 받아들여 외부로 방사하는 방사부인 스터브(stub)부(10)를 구비한다. 스터브부(10)는 유전체(50)에 코팅된 박막의 도체부 이다. 유전체(50)의 반대면에는 접지부(40)가 형성된다.

마이크로스트립라인 안테나는 전자기기에 안테나를 지지하기 위한 브라켓(70) 등에 볼트(60) 등을 이용하여 결합된다. 볼트(60)는 유전체(50)를 관통하여 브라켓(70)에 마이크로스트립라인 안테나를 나사결합한다.

상기와 같은 종래기술에 따른 마이크로스트립라인 안테나는 스터브부(10)가 유전체(50) 평면상에서만 존재하므로 캐패시턴스가 한정적이어서 한정적인 대역폭을 갖는다.

도 2는 스터브부(10)의 길이가 반파장 길이인 경우 산란계수를 시뮬레이션한 스미스 차트이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1과 같이 구성된 마이크로스트립라인 안테나의 입력산란계수를 살펴보면, Z0를 지나지 않으므로, 신호발생부(30)에서 입력된 입력신호와 안테나의 임피던스 정합이 이루어지지 않음을 알 수 있다. 임피던스 정합이 이루어지지 않는 경우 안테나가 정상적으로 작동하지 않는다. 따라서, 임피던스 정합을 위한 추가적인 정합회로가 필요하다. 이러한 정합회로는 RLC회로 등의 수동소자가 주로 사용된다.

따라서, 종래의 스트립라인 안테나는 임피던스 정합을 위해 추가적인 정합회로가 필요하므로 구조가 복잡하며, 생산성이 낮고, 비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마이크로스트립라 인 안테나를 고정하는 도체로 이루어진 볼트가 스터브부와 접촉하게 함으로써 추가적인 정합회로 없이도 대역폭을 증가시키고 임피던스 정합을 이룰 수 있는 마이크로스트립라인 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마이크로스트립라인 안테나는 신호발생부와; 상기 신호발생부에서 발생한 신호를 방사하는 방사부와; 상기 방사부와 대향하게 배치되는 접지부와; 상기 방사부와 상기 접지부 사이에 위치하는 유전체와; 상기 방사부와 접촉하면서 상기 유전체를 관통하여 상기 방사부 및 상기 유전체를 전자기기에 체결하는 체결구를 포함하며, 상기 체결구는 도체로 이루어지고 상기 방사부가 상기 신호발생부에서 발생한 입력신호와 임피던스 정합을 이루게하는 상기 방사부 상의 지점에 위치된다.

상기 체결구는 상기 방사부와 접촉하면서 상기 유전체를 관통하여 상기 전자기기에 나사결합시키는 볼트인 것이 바람직하다.

상기 방사부는 상기 볼트가 삽입되는 관통홀과, 상기 관통홀 주위에 형성된 볼트접촉부를 구비하고, 상기 볼트의 헤드가 상기 볼트접촉부에 접촉하여 상기 볼트가 상기 방사부와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 체결구는 하나 이상일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 RLC 회로 등의 수동소자로 이루어진 추가적인 정합회로 없이도 임피던스 정합을 이룰 수 있으므로, 안테나의 구조가 간단 해지고, 생산성이 높아지며, 생산비용을 절감할 수 있다.

또한, 유전체 평면 위의 스터브부를 지나는 도체로 이루어진 체결구에 의해 안테나의 작동 대역폭을 증가시킬 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 마이크로스트립라인 안테나를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 마이크로스트립라인 안테나의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 마이크로스트립라인 안테나를 A-A선을 기준으로 도시한 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로스트립라인 안테나는, 신호발생부(130)와; 신호발생부(130)에서 발생한 신호를 방사하는 방사부인 스터브부(110)와; 신호발생부(130)의 신호를 스터브부(110)에 공급하는 급전부(120)와; 스터브부(110)와 대향하게 배치되는 도체로 이루어진 접지부(140)와; 스터브부(110)와 접지부 사이에 위치하는 유전체(150)와; 스터브부(110)와 접촉하면서 유전체(150)를 관통하여 안테나를 전자기기 본체 또는 고정용 브라켓(170)에 나사결합시키는 볼트(160)를 포함한다.

스터브부(110)에는 볼트(160)가 관통되는 관통홀(112)이 형성되며, 관통홀(112) 주위는 볼트(160)의 헤드와 접촉하는 환형의 볼트접촉부(111)가 형성된다. 즉, 볼트(160)의 나사부(161)가 관통홀(112)로 삽입되어 유전체를 관통하여 완전히 조여지면, 볼트(160)의 헤드는 볼트접촉부(111)에 안착되어 스터브부(110)와 볼 트(160)가 전기적으로 접촉한다. 볼트(160)는 도체로 이루어져 스터브부(110)의 방사특성을 변화시킨다.

표 1은, 유전체(150)가 유전율 FR4, 4.2인 PCB이며, 스터브부(110)가 반파장 길이이며, 측정 주파수 대역이 2.4GHz이며, 볼트(160)의 직경이 2mm, 길이가 4mm인 경우에, 볼트의 개수에 따라 변화하는 안테나의 대역폭을 시뮬레이션 한 것이다

볼트개수	0개(종래기술)	1개(본 발명)	2개 (본 발명)
안테나 동작	0.417MHz	0.494MHz	0.520MHz
동작대역/공진주파수(%)	17.4%	20.5%	21.5%

볼트(160)가 하나 사용된 경우 볼트(160)가 스터브부(110)에 7/40파장 위치에 체결되고, 볼트(160)가 두 개 사용된 경우 볼트(160)가 스터브부(110)에 1/8파장 및 1/5파장 위치에 각각 체결되었다. 볼트(160)의 위치는 임피던스 정합을 위한 것으로서 볼트(160)의 규격 및 스터브부(110)의 형태에 따라 달라진다. 볼트(160)의 위치가 임피던스정합을 이루는 위치가 아니면 안테나가 정상적으로 작동하지 않는다.

볼트(160)는 스터브부(110)와 접촉하여 캐패시턴스 성분을 증가시킨다. 표 1에 나타난 바와 같이, 도체로 이루어진 볼트(160)가 스터브부(110)와 접촉되는 경우 볼트의 개수가 많아짐에 따라 대역폭이 증가한다.

전술한 바와 같이, 볼트(160)의 개수와 위치는 스터브부(110)의 형상 및 두께, 볼트의 재질 및 크기에 따라 달라지므로 실험 또는 시뮬레이션에 의해 결정된다. 즉, 상기와 같은 규격의 볼트(160)를 이용하는 경우 그 개수에 따른 상기의 위치에 체결되어야 볼트(160)는 신호발생부(110)에서 생성된 입력신호와 볼트(160)가 결합된 스터브부(110)의 임피던스 정합이 이루어져 안테나가 작동하는 것이다.

도 5는 도 3의 마이크로스트립라인 안테나의 산란계수를 도시한 그래프이다. 도 5의 스미스차트는 스터브부(110)의 길이가 반파장 길이인 경우 산란계수를 시뮬레이션하여 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로스트립라인 안테나는 별도의 수동소자가 없이도 스미스차트 상에서 임피던스 정합(Z0)을 지난다. 즉, 볼트(160)의 위치, 크기 및 재질이 정해지고, 스터브부(110)의 형상 및 크기는 정해져 있으므로, 이에 따라 임피던스정합을 이루는 위치를 실험적으로 구할 수 있다.

마이크로스트립라인 안테나 설치시, 상기 실험적으로 구해진 위치에 정해진 규격의 볼트(160)가 스터브부(110)의 관통홀(112)을 지나도록 하여 안테나를 전자기기에 나사결합 시킨다. 이 경우 대역폭이 증가하면서도 정합회로 등의 수동소자 없이도 임피던스 정합이 이루어지므로 안테나의 성능이 향상되고 제조과정이 단순해지며, 비용이 절감될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 마이크로스트립라인 안테나를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 마이크로스트립라인 안테나의 산란계수를 도시한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 마이크로스트립라인 안테나의 일 실시예를 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 마이크로스트립라인 안테나를 A-A선을 기준으로 잘라낸 단면도, 그리고

도 5는 도 3의 마이크로스트립라인 안테나의 산란계수를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 스터브부 111: 볼트헤드 안착부

112: 관통홀 120: 급전부

130: 신호발생부 140: 접지부

150: 유전체 160: 볼트

Claims (4)

1. 신호발생부와;

   상기 신호발생부에서 발생한 신호를 방사하는 방사부와;

   상기 방사부와 대향하게 배치되는 접지부와;

   상기 방사부와 상기 접지부 사이에 위치하는 유전체와;

   상기 방사부와 접촉하면서 상기 유전체를 관통하여 상기 방사부 및 상기 유전체를 전자기기에 체결하는 체결구

   를 포함하며,

   상기 체결구는 도체로 이루어지고 상기 방사부가 상기 신호발생부에서 발생한 입력신호와 임피던스 정합을 이루게 하는 상기 방사부 상의 지점에 위치되는,

   마이크로스트립라인 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 체결구는 상기 방사부와 접촉하면서 상기 유전체를 관통하여 상기 전자기기에 나사결합시키는 볼트인 마이크로스트립라인 안테나.
3. 제2항에 있어서,

   상기 방사부는 상기 볼트가 삽입되는 관통홀과, 상기 관통홀 주위에 형성된 볼트접촉부를 구비하고,

   상기 볼트의 헤드가 상기 볼트접촉부에 접촉하여 상기 볼트가 상기 방사부와 전기적으로 연결되는

   마이크로스트립라인 안테나.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 있어서,

   상기 체결구는 하나 이상인 마이크로스트립라인 안테나.

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