KR20110040127A - 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나 - Google Patents

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KR20110040127A
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김병남
정종호
이승철
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Abstract

광대역에 대한 임피던스 매칭을 지원하는 내장형 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는, 급전부와 전기적으로 결합되는 급전 부재; 상기 급전 부재와 소정 거리 이격되는 커플링 부재-상기 급전 부재와 커플링 부재 사이에는 제1 커플링이 발생함-; 일단이 접지와 결합되며 상기 커플링 부재와 소정 거리 이격되는 방사 부재를 포함하되, 상기 방사 부재와 커플링 부재 사이에는 제2 커플링이 발생하며, 상기 방사 부재는 상기 제2 커플링을 통해 RF 신호를 급전받아 방사한다. 개시된 안테나에 의하면, 일반적인 PIFA에 비해 광대역 특성을 확보할 수 있다.
안테나, 커플링, 광대역

Description

커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나{Wideband Impedance Matching Antenna Using Coupling}
본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광대역에 대한 임피던스 매칭을 지원하는 내장형 안테나에 관한 것이다.
최근 이동통신 단말기는 소형화 및 경량화되면서도, 서로 다른 주파수 대역의 이동통신 서비스를 하나의 단말기를 이용하여 제공받을 수 있는 기능이 요구되고 있다. 예를 들어, 한국에서 상용화된 824~894 MHz 대역의 CDMA 서비스와, 1750~1870 MHz 대역의 PCS 서비스, 일본에서 상용화된 832~925 MHz 대역의 CDMA 서비스, 미국에서 상용화된 1850~1990 MHz 대역의 PCS 서비스, 유럽, 중국 등에 상용화된 880~960 MHz 대역의 GSM 서비스 및 유럽 일부 지역에서 상용화된 1710~1880 MHz 대역의 DCS 서비스 등의 다양한 주파수 대역을 이용한 이동통신 서비스 가운데 필요에 따라 다중 대역의 신호를 동시에 이용할 수 있는 단말기가 요구되고 있으며 이러한 다중 대역의 수용을 위해 광대역 특성을 가지는 안테나가 요구되고 있다.
이외에도 블루투스, 지그비, 무선랜, GPS 등과 같은 서비스를 이용할 수 있는 복합 단말기가 요구되고 있는 실정이다. 이와 같은 다중 대역의 서비스를 이용 하기 위한 단말기에는 원하는 둘 이상의 대역에서 동작할 수 있는 다중 대역 안테나가 사용되어야 한다. 일반적으로 사용되는 이동통신 단말기의 안테나로는 헬리컬 안테나(helical antenna)와 평면 역-F 안테나(Planar Inverted F Antenna: PIFA)가 주로 사용된다.
여기서, 헬리컬 안테나는 단말기 상단에 고정된 외장형 안테나로서 모노폴 안테나와 함께 사용된다. 헬리컬 안테나와 모노폴 안테나가 병용되는 형태는 안테나를 단말기 본체로부터 인출(extended)하면 모노폴 안테나로 동작하고, 삽입(Retracted)하면
Figure 112009062696417-PAT00001
/4 헬리컬 안테나로 동작한다. 이러한 안테나는 높은 이득을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 무지향성으로 인해 전자파 인체 유해기준인 SAR 특성이 좋지 않다. 또한, 헬리컬 안테나는 단말기의 외부에 돌출된 모양으로 구성되므로, 단말기의 미적외관 및 휴대기능에 적합한 외관 설계가 어려운데, 이에 대한 내장형의 구조는 아직 연구된 바 없다.
그리고, 역-F 안테나는 이러한 단점을 극복하기 위하여, 낮은 프로파일 구조를 갖도록 설계된 안테나이다. 역-F 안테나는 상기 방사부에 유기된 전류에 의해 발생되는 전체 빔 중 접지면측으로 향하는 빔이 재유기되어 인체에 향하는 빔을 감쇠시켜 SAR 특성을 개선하는 동시에 방사부 방향으로 유기되는 빔을 강화시키는 지향성을 가지며, 직사각형인 평판형 방사부의길이가 절반으로 감소된 직사각형의 마이크로 스트립 안테나로서 작동하게 되어 낮은 프로파일 구조를 실현할 수 있다.
이러한 역-F 안테나는 인체방향으로 빔의 세기를 감쇠시키며 인체 바깥 방햐 으로 빔의 세기를 강하게 해주는 지향성을 갖는 방사 특성을 가지므로 헬리컬 안테나와 비교하였을 때 전자파 흡수율이 우수한 특성을 얻을 수 있다. 그러나, 역-F 안테나는 주파수 대역폭이 협소한 문제점이 있다.
역-F 안테나와 같이 소형의 사이즈로 단말기 내부에 내장되면서 보다 넓은 대역폭을 확보하여 다양한 주파수 대역에 대한 서비스를 제공할 수 있는 안테나가 요구되고 있다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 평면 역-F 안테나의 협대역 문제를 극복하기 위한 광대역 내장형 안테나를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 커플링을 이용하여 보과 광대역에 대한 임피던스 매칭이 가능한 내장형 안테나를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 용이하게 도출될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 급전부와 전기적으로 결합되는 급전 부재; 상기 급전 부재와 소정 거리 이격되는 커플링 부재-상기 급전 부재와 커플링 부재 사이에는 제1 커플링이 발생함-; 일단이 접지와 결합되며 상기 커플링 부재와 소정 거리 이격되는 방사 부재를 포함하되, 상기 방사 부재 커플링 부재 사이에는 제2 커플링이 발생하며, 상기 방사 부재는 상기 제2 커플링을 통해 RF 신호를 급전받아 방사하는 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나가 제공된다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 의하면, 평면 역-F 안테나의 협대역 문제를 극복할 수 있으며, 커플링을 이용하여 보다 광대역에 대한 임피던스 매칭이 가능하다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나는 캐리어(100), 급전부(102), 급전 부재(104), 커플링 부재(106) 및 방사 부재(108)를 포함한다.
도 1에서, 캐리어(100)는 안테나를 위한 금속 패턴이 형성되는 몸체로서의 기능을 하며, 유전체 재질로 이루어진다.
급전부(102)는 RF 신호가 급전되는 부분이며 RF 신호 급전을 위한 전송 선로와 전기적으로 연결된다. 여기서, 전송 선로는 내부에 중심 도체가 존재하고 외부 도체가 접지와 연결되는 동축 케이블일 수도 있으며, 그 외 다양한 종류의 전송 선로가 사용될 수 있을 것이다.
급전 부재(104)는 급전부(102)와 전기적으로 연결된다. 커플링 부재(106)는 급전 부재(104)와 소정 거리 이격되어 배치되며, 급전 부재(104)로부터 커플링 부재(106)로의 제1 접지와는 전기적으로 연결되지 않은 소자이다.
방사 부재(108)는 커플링 부재(106)와 소정 거리 이격되며 커플링 부재(106)로부터 방사 부재(108)로의 제2 커플링 현상이 발생한다.
커플링 부재(106)로부터 방사 부재(108)로의 커플링은 비교적 넓은 범위에서 이루어지는 것이 바람직하며, 커플링 부재(106)와 방사 부재(108) 사이의 제2 커플링 발생 시 커플링 부재(106)와 방사 부재(108) 사이에는 진행파(traveling wave)가 발생할 수 있다.
도 1을 참조하면 커플링 부재(106)와 방사 부재(108) 부재 사이로는 커플링 부재(106)와 방사 부재(108)로부터 다수의 돌출부(120, 122)가 형성된다. 커플링 부재(106)로부터는 다수의 제1 돌출부(120)가 형성되며, 방사 부재(108)로부터는 다수의 제2 돌출부(122)가 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(120) 및 제2 돌출부(122)는 서로 맞물리도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1 돌출부(120) 및 제2 돌출부(122)는 커플링 부재(106)와 방사 부재(108) 사이에서 커플링이 발생하는 영역의 전기적 길이를 증가시킨다. 돌출부(120, 122)와 같은 구성 요소를 통해 커플링이 발생하는 영역의 전기적 길이를 증가시킬 때 보다 광대역에 대한 임피던스 매칭이 가능하다.
방사 부재(108)는 접지로부터 연장되며, 커플링 부재(106)로부터 커플링 급전을 받아 RF 신호의 방사 및 수신을 수행한다. 방사 부재(108)의 종단은 도 1에 도시된 바와 같이 오픈될 수도 있으며, 이와 달리 접지와 전기적으로 결합될 수도 있다.
즉, 본 발명의 안테나는 제1 커플링 및 제2 커플링의 두 번의 커플링을 통해 RF 신호를 급전하며, 제1 커플링을 받는 커플링 소자(106)는 접지 및 급전부와 연 결되지 않은 상태이고, 제2 커플링을 받는 방사 부재(108)는 접지와 일단이 전기적으로 연결된 상태이다.
이와 같은 이중의 커플링을 통한 급전은 보다 광대역에 대한 임피던스 매칭이 가능하도록 하며 소형으로 구현될 수 있어 내장형 안테나로 사용되면서 PIFA가 가진 협대역 특성을 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나의 구조를 도시한 도면.

Claims (1)

  1. 급전부와 전기적으로 결합되는 급전 부재;
    상기 급전 부재와 소정 거리 이격되는 커플링 부재-상기 급전 부재와 커플링 부재 사이에는 제1 커플링이 발생함-;
    일단이 접지와 결합되며 상기 커플링 부재와 소정 거리 이격되는 방사 부재를 포함하되,
    상기 방사 부재와 커플링 부재 사이에는 제2 커플링이 발생하며, 상기 방사 부재는 상기 제2 커플링을 통해 RF 신호를 급전받아 방사하는 것을 특징으로 하는 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나.
KR1020090097275A 2009-10-13 2009-10-13 커플링을 이용한 광대역 임피던스 매칭 안테나 KR20110040127A (ko)

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