KR20110076528A - 초광대역 안테나 - Google Patents

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Abstract

저지 대역의 특성을 가지며, 소형화에 유리한 초광대역 안테나는 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 유전체 기판의 상부에 형성되는 방사 패드; 상기 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 유전체 기판의 선단으로부터 상기 방사 패드까지 연장되는 급전선; 및 상기 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 급전선을 중심으로 상기 급전선 좌우에 형성되는 그라운드를 포함하며, 상기 급전선은 상기 방사 패드 하부의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 한다.
초광대역, 안테나, 소형화

Description

초광대역 안테나{Ultra-Wide Band Antenna}
본 발명은 초광대역 안테나에 관한 것으로, 특히 저지 대역의 특성을 가지며, 소형화에 유리한 초광대역 안테나에 관한 것이다.
초광대역(UWB: Ultra-Wide Band) 통신은 3.1㎓ ~ 10.6㎓ 대역을 이용한다. 초광대역 통신은 디지털 정보 신호를 1㎱이하의 짧은 펄스 신호를 사용하여 중심 주파수에 대해 25% 이상의 점유 대역폭을 차지하는 통신을 말한다. 초광대역(UWB) 통신의 장점은 1GB 이상의 초고속 통신이 가능하며, 낮은 송신 전력을 사용함으로써 배터리를 기존 무선 통신 방식보다 수십 배 이상 오래 사용할 수 있고, 중간 주파수를 사용하지 않아 송수신 장치도 소형화할 수 있다.
이러한 초광대역(UWB) 기술은 휴먼 인터페이스를 비롯하여 미래 정보 가전용 홈 네트워크, WPAN(Wireless PersonalArea Networks), WLAN(Wireless Local Area Network) 등에 유용하게 사용될 것으로 기대된다. 또한, 자동차용으로 ITS(Intelligent Transport System) 통신, 산업분야에서는 물류, 공장 기계의 컨트롤, 의료용 기기, 재난 구조용, 개인 휴대 이동 통신기기 등의 폭넓은 분야에서 활용될 것으로 기대된다.
대한민국의 경우, 상기 UWB 통신 주파수 대역에서 상업적 사용이 허용된 주파수 대역은 3.1∼4.8㎓ 및 7.2∼10.2㎓이다. 상기 3.1∼4.8㎓ 및 7.2∼10.2㎓ 양 대역에서 송수신을 가능하게 하는 안테나는 듀얼 밴드(Dual Band) 형태로 안테나를 구현하는 것보다 3.1∼10.6㎓의 주파수 대역 내에서 4.8∼7.2㎓의 저지 대역을 갖도록 구현하는 것이 여러모로 이점이 있을 수 있다.
UWB 안테나로는 팻 다이폴(Fat Dipole) 안테나, 보우-타이(Bow-tie) 안테나, 모노폴(Monopole) 안테나, 및 슬롯(Slot) 안테나 등과 같이, 다양한 안테나들이 있다. 상기 UWB 안테나들 중에서 모노폴 안테나가 용이하게 제작할 수 있다는 이유로 가장 널리 활용되고 있다.
도 1은 종래의 초광대역 안테나의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 도면 부호 100은 기판이고, 부호 110은 상기 기판(100)에 형성된 안테나 패턴이다. 상기 안테나 패턴(110)은 예를 들면, 직사각형 패턴(112)과, 반원형 패턴(114)이 일체로 형성된다. 그리고 상기 반원형 패턴(114)의 하단부에는 급전선(120)이 형성되고, 급전선(120)의 좌우 양측에는 접지(130)가 형성된다.
이러한 구성을 가지는 모노폴 안테나에서 안테나 패턴(110)의 길이(L)는 통상적으로 동작 주파수의 λ/4(여기서, λ는 동작 주파수의 파장임) 길이를 갖도록 설계된다. 즉, 상기 안테나 패턴(110)의 길이(L)는 예를 들면, 넓은 주파수 대역 중에서 통상적으로 최저 주파수인 3.1㎓의 λ/4 길이를 갖도록 설계된다. 그리고, 상기 모노폴 안테나가 광대역 특성을 갖도록 하기 위하여 안테나 패턴(110)이 소정 의 너비(D)를 갖도록 제작된다. 상기 안테나 패턴(110)의 너비(D)를 증가시키면, 안테나 패턴(110)이 λ/4에서 공진하기 보다는 혼 안테나와 같이 진행파 형태로 동작하게 된다.
그러나, 상술한 종래의 초광대역 안테나의 경우, 소형화가 어려운 문제가 있다.
이에 본 발명은 저지 대역의 특성을 가지며, 소형화에 유리한 초광대역 안테나를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초광대역 안테나는 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 유전체 기판의 상부에 형성되는 방사 패드; 상기 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 유전체 기판의 선단으로부터 상기 방사 패드까지 연장되는 급전선; 및 상기 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 급전선을 중심으로 상기 급전선 좌우에 형성되는 그라운드를 포함하며, 상기 급전선은 상기 방사 패드 하부의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 방사 패드는 상부 패드 및 하부 패드를 포함하며, 상기 상부 패드 및 하부 패드는 일체로 형성되며, 상기 상부 패드는 대략적으로 직사각형 형상을 가지며, 상기 하부 패드는 대략적으로 부채꼴 형상을 갖는다.
실시 예에 따라서는, 상기 방사 패드는 상부 패드 및 하부 패드를 포함하며, 상기 상부 패드 및 하부 패드는 일체로 형성되며, 상기 상부 패드는 대략적으로 직사각형 형상을 가지며, 상기 하부 패드는 대략적으로 삼각형 형상을 갖는다.
바람직하게는, 상기 방사 패드에는 슬롯이 형성되며, 상기 슬롯은 제 1 슬롯 및 제 2 슬롯을 포함하며, 상기 제 1 슬롯은 상기 하부 패드의 선단으로부터 상기 방사 패드의 중심 방향으로 형성되고, 상기 제 2 슬롯은 상기 제 1 슬롯으로부터 연장되어 형성된다.
또한 바람직하게는, 상기 제 2 슬롯은 그 폭이 상기 제 1 슬롯의 폭보다 크고, 그 길이가 상기 제 1 슬롯의 길이보다 작으며, 제 2 슬롯은 대략적으로 원, 삼각형, 사각형 및 오각형 중 어느 한 형상을 갖는다.
본 발명에 의하면, 초광대역 안테나의 저지 대역의 특성을 유지하면서, 소형화에 성취할 수 있게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초광대역 안테나를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 유전체 기판(200) 상에 형성되는 방사 패드(210), 그라운드(231, 232), 및 급전선(220)을 포함한다.
상기 방사 패드(210)는 상기 유전체 기판(200)의 상부에 형성된다. 상기 방사 패드(210)는 상부 패드(212) 및 하부 패드(214)로 구성되며, 상기 상부 패드(212) 및 상기 하부 패드(212 및 214)는 일체로 형성된다. 상기 상부 패드(212)는 직사각형 형상을 가지며, 상기 하부 패드(214)는 부채꼴 형상을 갖는다. 실시 예에 따라서는 상기 하부 패드(214)는 도 6에 도시된 바와 같이, 대략적으로 삼각형 형상을 가질 수 있다.
상기 급전선(220)은 상기 유전체 기판(200)의 하단부로부터 상기 하부 패드(214)까지 연장되어, 상기 하부 패드(214)와 전기적으로 연결된다. 상기 급전 선(200)은 상기 하부 패드(214) 선단의 모서리에 접속된다.
상기 그라운드(231, 232)는 상기 유전체 기판(200)의 하부에 형성되며, 상기 급전선(220)을 가운데 두고 제 1 그라운드(231) 및 제 2 그라운드(232)로 분리된다. 상기 제 1 및 제 2 그라운드(231 및 232)는 상기 급전선(220)과 이격되어, 상기 급전선(220)과 CPW(Co-Planer Wave) 선로를 형성한다.
즉, 상기 하부 패드(214)의 아래에 급전선(220)이 형성되고, 급전선(220)의 좌우 양측에는 제 1 및 제 2 그라운드(231 및 232)가 형성된다.
상기 방사 패드(210)에는 슬롯(240)이 형성된다. 실시 예에 따라서는 상기 슬롯(240)은 상기 하부 패드(214)의 선단으로부터 상기 방사 패드(210)의 중심 방향으로 형성된다. 또한 다른 실시 예에 따라서는 상기 슬롯(240)은 제 1 슬롯(241) 및 제 2 슬롯(242)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 슬롯(241)은 상기 하부 패드(214)의 선단으로부터 상기 방사 패드(210)의 중심 방향으로 형성되며, 상기 제 2 슬롯(242)은 상기 제 1 슬롯(241)으로부터 연장되어 형성된다. 상기 제 2 슬롯(242)은 그 폭이 상기 제 1 슬롯(241)의 폭보다 크고, 그 길이가 상기 제 1 슬롯(241)의 길이보다 작다. 상기 제 2 슬롯(242)은 도 2에 도시된 바와 같이, 대략적으로 원의 형상을 갖는다. 실시 예에 따라는, 상기 제 2 슬롯(242)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 대략적으로 사각형, 삼각형, 오각형 등과 같이, 다양한 형상들을 가질 수 있다.
상술한 본 발명의 초광대역 안테나에서, 전송하고자 하는 신호는 상기 급전선(220)을 통해 상기 방사 패드(210)에 전달된다. 상기 방사 패드(210)에 전달된 신호는 안테나 패드(210)의 외주를 따라 진행하면서 공중으로 방사된다. 한편, 신호는 방사 패드(210)의 하부 패드(214)에 형성된 슬롯(240)에 의한 LC 직렬 공진에 의해 저지 대역을 얻을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 초광대역 안테나의 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이며, 도 8은 슬롯 길이에 따른 공진 주파수 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초광대역 안테나는 대략 4.8 ~ 7.2㎓ 대역의 신호가 저지되는 것을 확인할 수 있었다.
도 1은 종래의 초광대역 안테나의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초광대역 안테나를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 초광대역 안테나의 제 2 슬롯의 다양한 실시 예들을 나타낸 도면들이다.
도 6은 도 2에 도시된 하부 패드의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 초광대역 안테나의 주파수 응답 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 2에 도시된 초광대역 안테나의 슬롯 길이에 따른 공진 주파수 변화를 나타낸 그래프이다.

Claims (7)

  1. 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 유전체 기판의 상부에 형성되는 방사 패드;
    상기 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 유전체 기판의 선단으로부터 상기 방사 패드까지 연장되는 급전선; 및
    상기 유전체 기판 상에 형성되며, 상기 급전선을 중심으로 상기 급전선 좌우에 형성되는 그라운드를 포함하며,
    상기 급전선은 상기 방사 패드 하부의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 패드는 상부 패드 및 하부 패드를 포함하며,
    상기 상부 패드 및 하부 패드는 일체로 형성되며, 상기 상부 패드는 대략적으로 직사각형 형상을 가지며, 상기 하부 패드는 대략적으로 부채꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 패드는 상부 패드 및 하부 패드를 포함하며,
    상기 상부 패드 및 하부 패드는 일체로 형성되며, 상기 상부 패드는 대략적으로 직사각형 형상을 가지며, 상기 하부 패드는 대략적으로 삼각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사 패드에는 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 슬롯은 제 1 슬롯 및 제 2 슬롯을 포함하며, 상기 제 1 슬롯은 상기 하부 패드의 선단으로부터 상기 방사 패드의 중심 방향으로 형성되며, 상기 제 2 슬롯은 상기 제 1 슬롯으로부터 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 슬롯은 그 폭이 상기 제 1 슬롯의 폭보다 크고, 그 길이가 상기 제 1 슬롯의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 슬롯은 대략적으로 원, 삼각형, 사각형 및 오각형 중 어느 한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 초광대역 안테나.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101669607B1 (ko) * 2015-06-04 2016-10-27 주식회사 씨비클라인 후면 방사패치를 구비한 초소형 초광대역 안테나
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