KR20110133246A

KR20110133246A - Antenna apparatus

Info

Publication number: KR20110133246A
Application number: KR1020100052868A
Authority: KR
Inventors: 이재곤; 윤창원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-12-12

Abstract

PURPOSE: An antenna device is provided to reduce the physical length of an antenna by varying resonant frequency using a composite right and left handed meta material. CONSTITUTION: A ground layer is formed in the lower side of a dielectric substrate. A unit cell is formed on the dielectric substrate and is composed in order to form CRLH(Composite Right/Left Handed) meta material structure. The unit cell comprises a conductivity patch(110) and a shorting members(120). A power feeding member(400) is formed on the upper side of the dielectric substrate and supplies power to the unit cell. Switching members(500,510) c vary resonant frequency by connecting both ends of the unit cell with the ground layer or opening the both ends of the unit cell.

Description

Antenna device {Antenna Apparatus}

본 발명은 복합 좌우선회성(Composite Right/Left Handed : CRLH) 메타물질(Metamaterial)을 이용하여 공진 주파수를 가변시킴으로써 다중 주파수 대역에서 사용할 수 있는 안테나 장치를 제공함에 있다.
The present invention provides an antenna device that can be used in multiple frequency bands by varying the resonant frequency by using composite right / left handed (CRLH) metamaterial.

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, 이외에도 블루투스, 지그비, 무선랜, GPS 등과 같은 서비스를 이용할 수 있는 복합 단말기가 요구되고 있는 실정이다.Recently, a mobile terminal has been required to have a small size and a light weight, and to receive a mobile communication service having a different frequency band using a single terminal. For example, CDMA services in the 824-894 MHz band commercially available in Korea, PCS services in the 1750-1870 MHz band, CDMA services in the 832-925 MHz band commercially available in Japan, and the 1850-1990 MHz band commercially available in the US. Multi-band signal as needed among mobile communication services using various frequency bands such as PCS service, GSM service of 880 ~ 960 MHz band commercialized in Europe, China, and DCS service of 1710 ~ 1880 MHz band commercialized in some parts of Europe. There is a demand for a terminal that can be used at the same time, and in addition to the situation is required a complex terminal that can use services such as Bluetooth, Zigbee, WLAN, GPS.

이와 같이 다양한 주파수 대역을 가지는 서비스를 모두 제공하는 단말기는 이동통신 단말기의 주요한 추세이며, 이와 함께 단말기의 소형화는 계속적으로 요구되고 있다. As such, terminals providing all services having various frequency bands are a major trend of mobile communication terminals, and miniaturization of terminals is continuously required.

다양한 주파수 대역의 서비스가 요구됨에 따라 안테나의 방사체를 스위치를 사용하여 동작 주파수 대역에 따라 방사체의 길이를 선택적으로 조절하는 방안이 제안되고 있다. 그러나, 스위칭 소자를 이용한 주파수 대역 선택 방안은 동작하는 주파수 대역에 따라 별도의 정합 회로를 요구하며, 안테나의 물리적 길이도 감소시킬 수 없어 단말기의 소형화 요구에 부합하지 않는 문제점이 있었다.
As services of various frequency bands are required, a method of selectively adjusting the length of the radiator according to an operating frequency band by using a switch of the radiator of the antenna has been proposed. However, the frequency band selection method using the switching element requires a separate matching circuit according to the operating frequency band, there is a problem that does not meet the miniaturization requirements of the terminal because the physical length of the antenna can not be reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질을 이용하여 공진 주파수를 가변시킴으로써 다중 주파수 대역에서 사용할 수 있는 안테나 장치를 제공함에 있다.
The present invention is to provide an antenna device that can be used in multiple frequency bands by varying the resonant frequency by using a composite left and right swirl (CRLH) metamaterial to solve the above problems.

본 발명에 따른 일실시예인 안테나 장치는 유전체 기판, 유전체 기판의 하면에 형성된 접지층, 상기 유전체 기판상에 형성되고 복합 좌우선회성 메타물질 구조를 형성하도록 구성된 단위 셀, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 상기 단위 셀에 전류를 공급하는 급전수단 및 상기 단위 셀의 양끝단을 상기 접지층과 접속시키거나 또는 개방시켜 공진 주파수를 가변시키는 스위칭 수단을 포함할 수 있다. An antenna device according to an embodiment of the present invention includes a dielectric substrate, a ground layer formed on a bottom surface of the dielectric substrate, a unit cell formed on the dielectric substrate and configured to form a composite left-right swirling metamaterial structure, and formed on the top surface of the dielectric substrate. And a power supply means for supplying a current to the unit cell and switching means for varying the resonant frequency by connecting or opening both ends of the unit cell with the ground layer.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 단위 셀은 상기 유전체 기판의 상면에 형성된 도전성 패치 및 상기 도전성 패치를 상기 접지층에 접속시키는 단락수단을 포함하여 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the unit cell may include a conductive patch formed on an upper surface of the dielectric substrate and short circuiting means for connecting the conductive patch to the ground layer.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 단락수단은 상기 유전체 기판 내에 형성되어 상기 도전성 패치를 상기 접지층에 접속시키는 도전성의 비아인 것을 특징으로 할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the short circuiting means may be a conductive via formed in the dielectric substrate to connect the conductive patch to the ground layer.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 급전수단은 상기 도전성 패치와 서로 분리된 상태로 근접하여 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an aspect of an embodiment of the present invention, the power supply means may be formed in close proximity with the conductive patch.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 스위칭 수단은 일단이 상기 도전성 패치의 양끝단에 각각 연결되고, 타단이 상기 접지층과 연결되도록 형성되고, 상기 스위칭 수단이 상기 도전성 패치의 양끝단을 각각 상기 접지층과 접속시킨 경우 상기 안테나 장치가 제1 공진 주파수에서 동작하고, 상기 스위칭 수단이 개방된 경우 상기 안테나 장치가 상기 제1 공진 주파수보다 낮은 제2 공진 주파수에서 동작하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to one aspect of the embodiment of the present invention, the switching means has one end connected to both ends of the conductive patch, and the other end connected to the ground layer, and the switching means connects both ends of the conductive patch. The antenna device operates at a first resonant frequency when connected to the ground layer, and the antenna device operates at a second resonant frequency lower than the first resonant frequency when the switching means is opened. Can be.

본 발명에 따른 다른 일실시예인 안테나 장치는 유전체 기판, 상기 유전체 기판상에 형성되고 복합 좌우선회성 메타물질 구조를 형성하도록 구성된 복수 개의 단위 셀, 유전체 기판의 하면에 형성된 접지층, 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 상기 복수 개의 단위 셀 중 하나에 전류를 공급하는 급전수단 및 상기 복수 개의 단위 셀의 일부를 상기 접지층과 접속시키거나 또는 개방시켜 공진 주파수를 가변시키는 스위칭 수단을 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an antenna device including a dielectric substrate, a plurality of unit cells formed on the dielectric substrate and configured to form a composite left-right swirling metamaterial structure, a ground layer formed on a bottom surface of the dielectric substrate, It is formed on the upper surface, and may include a power supply means for supplying a current to one of the plurality of unit cells and switching means for varying the resonant frequency by connecting or opening a portion of the plurality of unit cells with the ground layer. .

본 발명에 따른 다른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 복수 개의 단위 셀 각각은 상기 유전체 기판의 상면에 형성되는 도전성 패치 및 상기 유전체 기판 내에 형성되고, 상기 도전성 패치를 상기 접지층에 접속시키는 단락수단을 포함하여 이루어지고, 상기 복수 개의 단위 셀은 서로 분리된 상태로 근접하여 직선형으로 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, each of the plurality of unit cells includes a conductive patch formed on an upper surface of the dielectric substrate and a short circuit means formed in the dielectric substrate and connecting the conductive patch to the ground layer. And the plurality of unit cells are arranged in a straight line in close proximity to each other.

본 발명에 따른 다른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 단락수단은 상기 유전체 기판 내에 형성되어 상기 도전성 패치를 상기 접지층에 접속시키는 도전성의 비아인 것을 특징으로 할 수 있다. According to an aspect of another embodiment of the present invention, the short circuiting means may be a conductive via formed in the dielectric substrate to connect the conductive patch to the ground layer.

본 발명에 따른 다른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 급전수단은 직선형으로 배열된 상기 복수 개의 단위 셀의 양끝에 위치한 두 개의 단위 셀 중 하나와 서로 분리된 상태로 근접하여 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.According to an aspect of another embodiment according to the present invention the power supply means may be formed in close proximity to one of the two unit cells located at both ends of the plurality of unit cells arranged in a straight line separated from each other. .

본 발명에 따른 다른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 스위칭 수단은 일단이 직선형으로 배열된 상기 복수 개의 단위 셀의 양끝에 위치한 두 개의 단위 셀에 포함된 도전성 패치의 일측 끝단에 각각 연결되고, 타단이 상기 접지층과 연결되도록 형성되고, 상기 스위칭 수단이 상기 두 개의 도전성 패치의 끝단을 각각 상기 접지층과 접속시킨 경우 상기 안테나 장치가 제1 공진 주파수에서 동작하고, 상기 스위칭 수단이 개방된 경우 상기 안테나 장치가 상기 제1 공진 주파수보다 낮은 제2 공진 주파수에서 동작하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
According to an aspect of another embodiment according to the present invention, the switching means is connected to one end of the conductive patch included in two unit cells, one end of which is located at both ends of the plurality of unit cells arranged in a straight line, the other end is The antenna device is operated at a first resonant frequency when the switching means connects the ends of the two conductive patches with the ground layer, respectively, and the switching means is open. And allow the device to operate at a second resonant frequency lower than the first resonant frequency.

본 발명은 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질을 이용하여 안테나 장치의 공진 주파수를 가변시킴으로써 안테나의 물리적 크기 변경과 별도의 정합 회로 없이 다중 주파수 대역에서 사용할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, the resonant frequency of an antenna device is changed by using a composite left / right swirl (CRLH) metamaterial, so that the antenna can be used in multiple frequency bands without changing a physical size of the antenna and a matching circuit.

도 1은 복수 개의 단위 셀들이 직선형으로 배열된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치에 포함된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조의 등가 회로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치에 포함된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조의 분산 곡선이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 안테나 장치의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치의 주파수에 따른 반사 손실을 도시한 그래프이다. 1 is a perspective view of a structure of a composite left-right swirl (CRLH) metamaterial having a plurality of unit cells arranged in a straight line.
2 is a plan view of an antenna device according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates an equivalent circuit of a composite left-right swirl (CRLH) metamaterial structure included in an antenna device according to an embodiment of the present invention.
4 is a dispersion curve of a composite left-right swirl (CRLH) metamaterial structure included in an antenna device according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of an antenna device according to another embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating return loss according to frequency of an antenna device according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. With reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment according to the present invention. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1은 복수 개의 단위 셀들이 직선형으로 배열된 복합 좌우선회성(Composite Right/Left Handed:CRLH) 메타물질(Metamaterial) 구조의 사시도이다. 1 is a perspective view of a composite right / left handed (CRLH) metamaterial structure in which a plurality of unit cells are arranged in a straight line.

도 1을 참조하면, 복수 개의 단위 셀들이 직선형으로 배열된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조는 복수 개의 단위 셀(100), 유전체 기판(200), 접지층(300)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a complex left-right swirl (CRLH) metamaterial structure in which a plurality of unit cells are arranged in a straight line includes a plurality of unit cells 100, a dielectric substrate 200, and a ground layer 300.

단위 셀(100)은 상기 유전체 기판(200)의 상면에 형성된 도전성 패치(110)와 상기 도전성 패치(110)를 상기 접지층(300)에 접속시키는 단락수단(120)을 포함한다. The unit cell 100 includes a conductive patch 110 formed on an upper surface of the dielectric substrate 200 and short circuiting means 120 connecting the conductive patch 110 to the ground layer 300.

복수 개의 단위 셀(100)은 상기 유전체 기판(200)의 상면에 서로 분리된 상태로 직선형 어레이를 형성하도록 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 단위 셀(100)들은 1차원 직선형 어레이를 형성하도록 배열될 수 있고, 또는 2차원 어레이를 형성하도록 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 단위 셀(100)에 포함된 상기 도전성 패치들(110)은 인접하는 두 개의 패치들간에 용량성 결합이 가능하도록 서로 분리되어 일정한 간격을 두고 배열된다. 상기 도전성 패치(110)는 유전체 기판(200)의 상면에 도전체층을 전면으로 적층한 후, 적절한 형태로 식각함으로써 형성할 수 있다. 예컨대, 일반적인 PCB (printed circuit board) 기술을 이용하여 용이하게 제작할 수 있다.The plurality of unit cells 100 may be arranged on the top surface of the dielectric substrate 200 to form a straight array in a state separated from each other. The plurality of unit cells 100 may be arranged to form a one-dimensional linear array, or may be arranged to form a two-dimensional array. The conductive patches 110 included in the plurality of unit cells 100 are separated from each other and arranged at regular intervals so as to allow capacitive coupling between two adjacent patches. The conductive patch 110 may be formed by stacking a conductor layer on the entire surface of the dielectric substrate 200 to the front and then etching it in an appropriate shape. For example, it can be easily manufactured using a common printed circuit board (PCB) technology.

상기 단락수단(120)은 상기 유전체 기판(200)내에 형성되어 상기 도전성 패치(110)를 상기 접지층(300)에 접속시키는 도전성의 비아가 이에 해당할 수 있다. 또한, 상기 단락수단(120)은 상기 도전성 패치(110)에 일단이 연결되고, 상기 접지층(300)에 타단이 접속되는 마이크로스트립 라인이 이에 해당할 수 있다. The short circuit means 120 may be formed in the dielectric substrate 200 to correspond to a conductive via that connects the conductive patch 110 to the ground layer 300. In addition, one end of the short circuit means 120 may be connected to the conductive patch 110, and a microstrip line having the other end connected to the ground layer 300 may correspond thereto.

유전체 기판(200)은 양(positive)의 유전율(permittivity), 투자율(permeability)을 가지는 직사각형 구조로 이루어지고, 일정한 두께를 갖는다. 그러나, 유전체 기판(200)이 단층 구조에 한정되지 않고 다른 유전율을 갖는 복수의 층상 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.The dielectric substrate 200 has a rectangular structure having a positive permittivity and a permeability, and has a constant thickness. However, it is a matter of course that the dielectric substrate 200 is not limited to a single layer structure but may be formed of a plurality of layer structures having different dielectric constants.

상기 유전체 기판(200) 하면에는 접지층(300)이 형성되고, 상기 접지층(300)은 상기 단락 수단(120)의 일측 끝단에 연결되어 상기 도전성 패치(110)를 전기적으로 접지시킨다. A ground layer 300 is formed on the bottom surface of the dielectric substrate 200, and the ground layer 300 is connected to one end of the short circuit means 120 to electrically ground the conductive patch 110.

이와 같이 형성된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타 물질은 이용하고자 하는 주파수 대역에서 음의 유전율(permittivity), 음의 투자율(permeability), 및 음의 굴절률(refractive index)을 가지도록 상기 도전성 패치의 형태 및 사이즈, 상기 도전성 패치의 배열 간격, 상기 단락수단의 길이 등이 조절될 수 있다. The composite left-right swirl (CRLH) meta-material thus formed has the shape and shape of the conductive patch to have negative permittivity, negative permeability, and negative refractive index in the frequency band to be used. Size, the spacing of the conductive patches, the length of the short circuit means and the like can be adjusted.

복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조는 '0'이 아닌 주파수에서 전파 상수(β)가 '0'이 될 수 있는데, 이를 이용하여 영차 공진기(Zeroth Order Resonator; ZOR)를 구현할 수 있다. 영차 공진기(ZOR)는 종래의 공진 구조와 달리 공진 주파수가 공진 구조의 전기적 길이와는 무관하게 결정된다. 영차 공진기(ZOR)는 실질적으로 LC 공진 회로와 동일한 공진 구조를 가짐으로써, 회로에 포함되는 인덕터 및 커패시터의 인덕턴스와 커패시턴스가 공진 주파수를 결정한다. 따라서, 공진 주파수는 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질의 리액턴스, 즉 인덕턴스와 커패시턴스 성분들에 의해 결정되므로, 공진 주파수가 낮아지더라도 안테나의 크기와 무관하여 안테나의 소형화에 유리하다.
In the CRLH metamaterial structure, a propagation constant β may be '0' at a frequency other than '0', and a zero order resonator (ZOR) may be implemented using the CRLH metamaterial structure. The zero order resonator (ZOR), unlike the conventional resonant structure, the resonant frequency is determined irrespective of the electrical length of the resonant structure. The zero order resonator ZOR has substantially the same resonant structure as the LC resonant circuit, so that the inductance and capacitance of the inductor and capacitor included in the circuit determine the resonant frequency. Therefore, the resonant frequency is determined by the reactance of the composite left / right slewability (CRLH) metamaterial, that is, the inductance and capacitance components, and thus, even if the resonance frequency is lowered, it is advantageous to miniaturize the antenna regardless of the size of the antenna.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치의 평면도이다.2 is a plan view of an antenna device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치는 도전성 패치(110), 단락수단(120), 유전체 기판(도시하지 않음), 접지층(도시하지 않음), 스위칭 수단(500, 510), 급전수단(400)을 포함한다. 2, the antenna device according to an embodiment of the present invention is a conductive patch 110, a short circuit means 120, a dielectric substrate (not shown), a ground layer (not shown), switching means 500, 510, the power supply means 400.

본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치는 유전체 기판의 상면에 형성된 도전성 패치(110)와 상기 도전성 패치를 접지층에 접속시키는 단락수단(120)을 포함하는 단위 셀을 한 개 포함하여 이루어질 수 있다. An antenna device according to an embodiment of the present invention may include one unit cell including a conductive patch 110 formed on an upper surface of a dielectric substrate and short circuiting means 120 connecting the conductive patch to a ground layer. .

상기 도전성 패치(110), 단락수단(120)을 포함하는 단위 셀은 도 1에 도시된 구조와 동일한 것으로서, 상기 도전성 패치는 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 상기 단락수단은 상기 유전체 기판내에 형성되며 상기 유전체 기판을 관통하여 상기 도전성 패치(110)를 상기 접지층과 접속시킨다. 상기 접지층은 상기 유전체 기판의 하면에 형성되고, 상기 유전체 기판은 상기 단위 셀 구조를 지지하도록 형성된다. The unit cell including the conductive patch 110 and the shorting means 120 is the same as the structure shown in FIG. 1, wherein the conductive patch is formed on the upper surface of the dielectric substrate, and the shorting means is formed in the dielectric substrate. The conductive patch 110 is connected to the ground layer through the dielectric substrate. The ground layer is formed on a lower surface of the dielectric substrate, and the dielectric substrate is formed to support the unit cell structure.

급전수단(400)은 유전체 기판의 상면에 형성되고, 상기 단위 셀에 전류를 공급한다. 상기 급전수단(400)은 그 말단부가 단위 셀에 포함된 상기 도전성 패치(110)와 인접하여 위치한다. 즉, 상기 급전수단(400)은 상기 도전성 패치(110)와 용량성 결합할 수 있도록, 서로 분리된 상태로 근접하여 형성된다. 이러한 급전수단(400)과 도전성 패치(100)의 근접 형성은 한 개의 단위셀로부터 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조를 형성할 수 있도록 한다. The power supply means 400 is formed on an upper surface of the dielectric substrate and supplies current to the unit cells. The power supply means 400 is positioned adjacent to the conductive patch 110, the terminal portion of which is included in the unit cell. That is, the power supply means 400 is formed close to each other in a state separated from each other so as to be capacitively coupled to the conductive patch 110. Proximity formation of the power supply means 400 and the conductive patch 100 enables formation of a composite left-right swirl (CRLH) metamaterial structure from one unit cell.

스위칭 수단(500, 510)은 일단은 상기 도전성 패치(110)의 양쪽 끝단에 각각 연결되고, 타단은 상기 접지층과 연결되도록 형성된다. 상기 스위칭 수단(500, 510)은 상기 도전성 패치(110)의 양끝단을 상기 접지층과 접속시키거나 또는 개방시켜 안테나 장치가 동작하는 공진 주파수를 가변시킨다. One end of the switching means 500 and 510 is connected to both ends of the conductive patch 110, and the other end thereof is connected to the ground layer. The switching means 500 and 510 connect or open both ends of the conductive patch 110 with the ground layer to change the resonance frequency at which the antenna device operates.

상기 스위칭 수단(500, 510)이 상기 도전성 패치(110)의 양끝단을 각각 상기 접지층과 접속시킨 경우(short-ended)에 상기 안테나 장치는 제1 공진 주파수에서 동작하게 된다. 상기 제1 공진 주파수는 예를 들면, 900MHz(EGSM 900)로 설정할 수 있다. 상기 스위칭 수단(500, 510)이 개방되어 상기 도전성 패치(110)의 양끝단이 개방된 경우(open-ended)에 상기 안테나 장치는 상기 제1 공진 주파수보다 낮은 제2 공진 주파수에서 동작하게 된다. 상기 제2 공진 주파수는 예를 들면, 850MHz(GSM 850)로 설정할 수 있다.
When the switching means 500 and 510 connect both ends of the conductive patch 110 to the ground layer, respectively, the antenna device operates at a first resonance frequency. The first resonant frequency may be set to, for example, 900 MHz (EGSM 900). When the switching means 500 and 510 are opened and both ends of the conductive patch 110 are open-ended, the antenna device operates at a second resonance frequency lower than the first resonance frequency. The second resonant frequency may be set to, for example, 850 MHz (GSM 850).

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치에 포함된 복합 좌우선회성(Composite Right and Left Handed; CRLH) 메타물질(Metamaterial) 구조의 등가회로를 도시한 것이다. 3 illustrates an equivalent circuit of a composite right and left handed (CRLH) metamaterial structure included in an antenna device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, RH(Right Handed) 물질의 특성을 나타내는 직렬 인덕턴스(L_R)와 병렬 커패시턴스(C_R), LH(Left Handed) 물질의 특성을 나타내는 직렬 커패시턴스(C_L)와 병렬 인덕턴스(L_L)를 모두 결합하여 등가회로로 모델링 할 수 있다. 리액턴스 성분의 특징에 의하여 낮은 주파수에서는 직렬 커패시턴스와 병렬 인덕턴스가 우세(dominant)하여 LH 메타물질의 특성을 나타내는 반면, 높은 주파수에서는 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스가 우세하여 RH 물질의 특성을 나타내게 된다.Referring to FIG. 3, the series inductance (L _R ) and the parallel capacitance (C _R ) representing the properties of the RH (Right Handed) material and the series capacitance (C _L ) and the parallel inductance ( _{L L} ) representing the properties of the LH (Left Handed) material L _L ) can be combined to model the equivalent circuit. Due to the characteristics of the reactance component, the series capacitance and parallel inductance dominate at low frequencies, indicating the characteristics of the LH metamaterial, while the series inductance and parallel capacitance prevail at the high frequencies, indicating the properties of the RH material.

RH(Right Handed) 물질의 특성을 나타내는 직렬 인덕턴스(L_R)와 병렬 커패시턴스(C_R)는 상기 도전성 패치(110)와 접지층(300)간의 용량성 결합 및 상기 도전성 패치(110)를 따른 전파에 기인한 유도성 결합에 기한 것이다. 즉, 상기 도전성 패치(110)와 접지층(300)간의 용량성 결합에 기한 병렬 커패시턴스(C_R) 성분과 상기 도전성 패치에 기인한 유도성 결합에 기한 직렬 인덕턴스(L_R)가 형성된다. Series inductance (L _R ) and parallel capacitance (C _R ) representing the characteristics of the RH (Right Handed) material are capacitive coupling between the conductive patch 110 and the ground layer 300 and propagate along the conductive patch 110. It is due to inductive coupling due to. That is, a series capacitance C _R component based on the capacitive coupling between the conductive patch 110 and the ground layer 300 and a series inductance L _{R based} on the inductive coupling caused by the conductive patch are formed.

한편, 직렬 커패시턴스(C_L)와 병렬 인덕턴스(L_L)는 LH(Left Handed) 물질의 특성을 나타내는 성분이다. 두 개의 인접한 도전성 패치가 서로 분리되어 근접 형성됨으로써 상기 두 개의 인접한 도전성 패치들이 용량성 결합을 하게 되고 상기 용량성 결합에 기하여 직렬 커패시턴스(C_L) 성분이 형성되고, 상기 도전성 패치(110)와 상기 접지층(300)을 접속시키는 단락수단(120), 예를 들면 비아에 의한 유도성 결합에 기하여 병렬 인덕턴스(L_L) 성분이 형성된다. On the other hand, the series capacitance (C _L ) and the parallel inductance (L _L ) is a component that shows the characteristics of the left handed (LH) material. Two adjacent conductive patches are separated from each other to form a close proximity, so that the two adjacent conductive patches are capacitively coupled, and a series capacitance (C _L ) component is formed based on the capacitive coupling, and the conductive patch 110 and the The parallel inductance L _L component is formed based on the inductive coupling by the short circuit means 120 connecting the ground layer 300, for example, vias.

상기와 같은 등가회로로 표현될 수 있는 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조는 직렬 임피던스(Z)와 병렬 어드미턴스(Y)에 대응하는 두 개의 공진 주파수(f_SE, f_SH)를 갖는다. 상기 직렬 임피던스(Z)와 병렬 어드미턴스(Y)는 다음과 같다. The composite left-right slewability (CRLH) metamaterial structure, which can be represented by the equivalent circuit as described above, has two resonance frequencies f _SE and f _SH corresponding to series impedance Z and parallel admittance Y. The series impedance Z and parallel admittance Y are as follows.

상기 직렬 임피던스(Z)와 병렬 어드미턴스(Y)에 대응하는 두 개의 공진 주파수(f_SE, f_SH)는 아래의 수학식에 의한다. Two resonance frequencies f _SE and f _SH corresponding to the series impedance Z and the parallel admittance Y are expressed by the following equation.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치에 포함된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조의 분산(Dispersion) 곡선을 도시한 것이다. 4 illustrates a dispersion curve of a composite left-right swirl (CRLH) metamaterial structure included in an antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4의 분산 곡선을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치에 포함된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조는 전자기파가 전파되지 않는 밴드스탑 영역(Bandstop Region)이 존재하는 불균형 모드임을 알 수 있다. Referring to the dispersion curve of FIG. 4, the complex left-right swirl (CRLH) metamaterial structure included in the antenna device according to the embodiment of the present invention is an imbalance mode in which a bandstop region in which electromagnetic waves are not propagated exists. It can be seen that.

분산 곡선은 전파 상수(β)와 주파수의 관계를 나타내는 그래프이다. 부호 600, 610은 전파 상수 β(ω)가 '0'이 되는 주파수로서, 영차 공진 주파수를 의미한다. The dispersion curve is a graph showing the relationship between the propagation constant β and the frequency. Reference numerals 600 and 610 denote frequencies at which the propagation constant β (ω) becomes '0', and mean a zero-order resonant frequency.

분산 곡선은 도 3에 도시한 등가회로의 리액턴스 성분에 의해 결정되어지는데, 고주파에서는 직렬 인덕턴스(L_R), 병렬 커패시턴스(C_R)의 영향이 크게 나타나므로 RH 모드의 특성을 보이고(RH 영역), 저주파에서는 직렬 커패시턴스(C_L)와 병렬 인덕턴스(L_L)의 영향이 크게 나타나므로 LH 모드의 특성을 보인다(LH 영역).The dispersion curve is determined by the reactance component of the equivalent circuit shown in FIG. 3, and shows the characteristics of the RH mode at high frequencies since the effects of series inductance (L _R ) and parallel capacitance (C _R ) are large (RH region). In low frequency, the effect of series capacitance (C _L ) and parallel inductance (L _L ) is large, which shows the characteristics of LH mode (LH region).

한편, 균형 모드에서는 상기 영차 공진 주파수(600, 610)가 동일하게 형성되어, LH 영역과 RH 영역 사이에 밴드스탑 영역이 존재하지 않게 된다. 즉, 균형 모드는 L_RC_L = L_LC_R인 경우가 이에 해당하고, β(ω)=0에서 어떠한 불연속성도 나타내지 않으며, 결국 f_SE = f_SH 의 균형을 이루게 된다. On the other hand, in the balanced mode, the zero-order resonant frequencies 600 and 610 are the same, so that there is no bandstop region between the LH region and the RH region. That is, the balance mode corresponds to the case of L _R C _L = L _L C _R , and does not show any discontinuity at β (ω) = 0, and thus f _SE = f _SH Will be balanced.

불균형 모드에서는 L_RC_L ≠ L_LC_R의 관계를 나타내고, LH 영역과 RH 영역 사이에 전자기파가 전파되지 않는 일정한 갭, 즉 밴드스탑 영역이 존재하게 된다. β(ω)=0을 만족하는 영차 공진 주파수(600, 610)는 상기 밴드스탑 영역을 벗어나는 주파수에서 각각 형성된다. 본 발명에 따른 안테나 장치에 포함되는 상기 스위칭 수단(500, 510)은 상기 안테나 장치가 제1 공진 주파수(600) 또는 제2 공진 주파수(610)에서 동작하도록 한다.
In the unbalanced mode, a relationship of L _R C _L ? L _L C _R is shown, and a constant gap, ie, a bandstop region, in which electromagnetic waves do not propagate exists between the LH region and the RH region. Zero order resonant frequencies 600 and 610 satisfying β (ω) = 0 are formed at frequencies outside the bandstop region, respectively. The switching means 500 and 510 included in the antenna device according to the present invention allow the antenna device to operate at the first resonant frequency 600 or the second resonant frequency 610.

상기와 같은 특성을 가진 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 스위칭 수단(500, 510)에 의한 공진 주파수의 가변에 대하여 상세히 설명하도록 한다. In the antenna device according to the present invention having the above characteristics, the variation of the resonance frequency by the switching means 500 and 510 will be described in detail.

본 발명에 따른 안테나 장치는 불균형 모드의 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조를 이용한 것으로서, β(ω)=0에서 불연속성을 나타내어 영차 공진 주파수(600, 610)가 각기 달리 형성됨에 따라 안테나의 공진 주파수를 가변시켜 다중 대역에서 사용되는 휴대 단말기 등에 적용될 수 있다. The antenna device according to the present invention uses a complex left-right swirl (CRLH) metamaterial structure in an unbalanced mode, and exhibits discontinuity at β (ω) = 0 so that zero-order resonant frequencies 600 and 610 are formed differently. The resonant frequency may be varied and applied to a portable terminal used in multiple bands.

이와 같이 상기 안테나 장치의 공진 주파수가 달리 설정되는 것은 상기 스위칭 수단(500, 510)에 의해 가능해진다. 상기 스위칭 수단(500, 510)은 안테나 장치가 구비되는 휴대 단말기 등의 제어부에서 제어신호를 받아 동작할 수 있다. 상기 스위칭 수단(500, 510)은 상기 제어신호에 따라 공급되는 전압 또는 전류의 변화에 따라 개방 또는 접속되는 스위치가 이에 해당할 수 있다. In this way, the resonant frequency of the antenna device can be set differently by the switching means 500 and 510. The switching means 500 and 510 may operate by receiving a control signal from a control unit such as a portable terminal having an antenna device. The switching means 500 and 510 may correspond to a switch that is opened or connected according to a change in voltage or current supplied according to the control signal.

상기 스위칭 수단(500, 510)은 일단이 상기 도전성 패치(110)의 양끝단에 연결되고, 타단은 상기 접지층과 연결되며, 상기 두 개의 스위칭 수단(500, 510)은 상기 제어신호에 따라 모두 개방되거나, 또는 모두 접속되도록 형성된다. One end of the switching means 500 and 510 is connected to both ends of the conductive patch 110, the other end is connected to the ground layer, and the two switching means 500 and 510 are all in accordance with the control signal. It is formed to be open, or both connected.

상기 스위칭 수단(500, 510)이 접속되어 상기 도전성 패치의 양끝단이 상기 접지층과 전기적으로 연결되는 경우(short-ended)에는 상기 안테나 장치의 공진 주파수는 직렬 임피던스(Z)에 의해 결정된다. 즉, 직렬 인덕턴스(L_R)와 직렬 커패시턴스(C_L)에 의해

의 공진 주파수를 얻게 된다. When the switching means 500 and 510 are connected and both ends of the conductive patch are electrically short-ended, the resonance frequency of the antenna device is determined by the series impedance Z. That is, by series inductance (L _R ) and series capacitance (C _L )

The resonant frequency of is obtained.

상기 스위칭 수단(500, 510)이 개방된 경우(open-ended)에는 상기 안테나 장치의 공진 주파수는 병렬 어드미턴스(Y)에 의해 결정된다. 즉, 병렬 커패시턴스(C_R)와 병렬 인덕턴스(L_L)에 의해

의 공진 주파수를 얻게 된다. When the switching means 500 and 510 are open-ended, the resonance frequency of the antenna device is determined by the parallel admittance Y. That is, by the parallel capacitance (C _R ) and parallel inductance (L _L )

The resonant frequency of is obtained.

상기 스위칭 수단(500, 510)이 접속되어 직렬 임피던스(Z)에 의해 결정되는 공진 주파수

는 제1 공진 주파수(600)에 해당하고, 상기 스위칭 수단(500, 510)이 개방되어 병렬 어드미턴스(Y)에 의해 결정되는 공진 주파수

는 상기 제1 공진 주파수(600)보다 낮은 제2 공진 주파수(610)에 해당된다.
Resonant frequency determined by the series impedance (Z) by connecting the switching means (500, 510)

Resonance frequency corresponding to the first resonant frequency 600, the switching means 500, 510 is opened and determined by the parallel admittance (Y)

Corresponds to a second resonance frequency 610 that is lower than the first resonance frequency 600.

도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 안테나 장치의 평면도이다. 5 is a plan view of an antenna device according to another embodiment of the present invention.

도 5를 본 발명의 다른 일실시예에 따른 안테나 장치는 참조하면 직선형 어레이를 형성하도록 배열된 복수 개의 단위 셀, 유전체 기판(도시하지 않음), 접지층(도시하지 않음), 스위칭 수단(500, 510), 급전수단(400)을 포함한다. Referring to FIG. 5, an antenna device according to another embodiment of the present invention may include a plurality of unit cells, a dielectric substrate (not shown), a ground layer (not shown), a switching means 500, which are arranged to form a straight array. 510, the power supply means 400.

상기 복수 개의 단위 셀은 도 1에 도시된 구조와 동일하게 형성될 수 있다. 상기 단위 셀은 도전성 패치(110-1, 110-2, … , 110-N)와 상기 도전성 패치를 접지층에 접속시키는 단락수단(120-1, 120-2, … , 120-N)을 포함하여 이루어질 수 있다.The plurality of unit cells may be formed in the same structure as shown in FIG. 1. The unit cell includes conductive patches 110-1, 110-2,..., 110 -N and short circuiting means 120-1, 120-2,..., 120 -N connecting the conductive patches to a ground layer. It can be done by.

상기 복수 개의 단위 셀은 상기 유전체 기판의 상면에 서로 분리된 상태로 직선형 어레이를 형성하도록 배열된다. 상기 복수 개의 단위 셀들은 1차원 직선형 어레이를 형성하도록 배열된 구조를 도시하였으나, 상기 복수 개의 단위 셀들이 2차원 어레이를 형성하도록 배열될 수 있음은 물론이다. The plurality of unit cells are arranged to form a straight array on the top surface of the dielectric substrate, separated from each other. Although the plurality of unit cells are arranged to form a one-dimensional linear array, the plurality of unit cells may be arranged to form a two-dimensional array.

상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N)은 상기 유전체 기판의 상면에 형성되며, 인접하는 두 개의 패치들 간에 용량성 결합이 가능하도록 서로 분리되어 일정한 간격을 두고 배열된다. The conductive patches 110-1, 110-2,..., 110 -N are formed on an upper surface of the dielectric substrate, and are separated from each other and arranged at regular intervals to allow capacitive coupling between two adjacent patches. do.

상기 단락수단(120-1, 120-2, … , 120-N)들은 상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N)을 각각 접지층과 전기적으로 접속시키기 위한 수단으로서, 상기 유전체 기판 내에 형성되며 상기 유전체 기판을 관통하여 상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N)을 각각 접지층에 접속시키는 복수 개의 도전성의 비아가 이에 해당할 수 있다. 또는, 상기 단락수단들(120-1, 120-2, … , 120-N)은 상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N)과 일단이 연결되고, 타단이 상기 접지층과 연결되는 마이크로스트립 라인이 이에 해당할 수 있다. The short circuit means 120-1, 120-2,..., 120 -N are means for electrically connecting the conductive patches 110-1, 110-2,..., 110 -N with the ground layer, respectively. The plurality of conductive vias may be formed in the dielectric substrate and penetrate the dielectric substrate to connect the conductive patches 110-1, 110-2,..., 110 -N to the ground layer, respectively. . Alternatively, the short circuiting means 120-1, 120-2,..., 120 -N may be connected to one end of the conductive patches 110-1, 110-2,..., 110 -N, and the other end thereof. This may be the microstrip line connected to the ground layer.

상기 유전체 기판은 양(positive)의 유전율(permittivity), 투자율(permeability)을 가지는 직사각형 구조로 이루어지고, 일정한 두께를 갖는다. 그러나, 유전체 기판이 단층 구조에 한정되지 않고 다른 유전율을 갖는 복수의 층상 구조로 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 유전체 기판은 상기 단위 셀 구조를 지지하도록 형성된다. The dielectric substrate has a rectangular structure having a positive permittivity and permeability, and has a constant thickness. However, it is a matter of course that the dielectric substrate is not limited to a single layer structure but can be formed of a plurality of layered structures having different dielectric constants. The dielectric substrate is formed to support the unit cell structure.

상기 접지층은 상기 유전체 기판의 하면에 형성되고 상기 단락수단들(120-1, 120-2, … , 120-N) 각각의 일측 끝단에 연결되어 상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N)을 전기적으로 접지시킨다. The ground layer is formed on a lower surface of the dielectric substrate and is connected to one end of each of the short circuiting means 120-1, 120-2,. , ..., 110-N) is electrically grounded.

급전수단(400)은 유전체 기판의 상면에 형성되고, 상기 단위 셀에 전류를 공급한다. 상기 급전수단(400)은 상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N)의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 도전성의 마이크로스트립 라인 또는 도전성의 패치 형태로 형성될 수 있다. 상기 급전수단(400)은 그 말단부가 상기 도전성 패치들(110-1, 110-2, … , 110-N) 중 끝단에 위치한 도전성 패치(110-1)와 인접하여 위치한다. 즉, 상기 급전수단(400)은 직선형으로 배열된 상기 복수 개의 단위 셀 어레이의 양끝의 단위 셀 중 어느 하나에 포함된 도전성 패치와 용량성 결합이 가능하도록 서로 분리된 상태로 근접하여 형성될 수 있는 것으로서, 도 5를 참조하면, 부호 110-1 또는 110-N의 도전성 패치 중 어느 하나의 끝단에 인접하여 형성될 수 있다. The power supply means 400 is formed on an upper surface of the dielectric substrate and supplies current to the unit cells. The power supply means 400 may be formed in the form of a conductive microstrip line or a conductive patch having a width substantially the same as the width of the conductive patches (110-1, 110-2, ..., 110-N). . The power supply means 400 is positioned adjacent to the conductive patch (110-1) at the distal end of the conductive patches (110-1, 110-2, ..., 110-N). That is, the power supply means 400 may be formed in close proximity to each other to enable capacitive coupling with the conductive patches included in any one of the unit cells at both ends of the plurality of unit cell arrays arranged in a straight line. 5, it may be formed adjacent to one end of any one of the conductive patches of 110-1 or 110-N.

스위칭 수단(500, 510)은 그 일단이 직선형으로 배열된 상기 복수 개의 단위 셀 어레이의 양끝의 단위 셀에 포함된 도전성 패치(110-1, 110-N)의 각각의 일측 끝단에 각각 연결되고 타단은 상기 접지층과 연결되도록 형성된다. 상기 스위칭 수단(500, 510)은 직선형으로 배열된 상기 복수 개의 단위 셀 어레이의 양끝의 단위 셀에 포함된 도전성 패치(110-1, 110-N) 각각의 일측 끝단을 상기 접지층과 접속시키거나 또는 개방시켜 안테나 장치가 동작하는 공진 주파수를 가변시킨다. Switching means 500 and 510 are respectively connected to one end of each of the conductive patches 110-1 and 110-N included in the unit cells at both ends of the plurality of unit cell arrays, one end of which is arranged in a straight line. Is formed to be connected to the ground layer. The switching means 500 and 510 connect one end of each of the conductive patches 110-1 and 110 -N included in the unit cells at both ends of the plurality of unit cell arrays arranged in a straight line with the ground layer. Or open to vary the resonant frequency at which the antenna device operates.

직선형 어레이를 형성하도록 배열된 복수 개의 단위 셀을 포함하는 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조의 등가회로는 한 개의 단위 셀을 포함하는 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조의 등가회로와 대응된다. 즉, 도 3에 도시된 등가회로와 유사하게 직렬 인덕턴스(L_R′)와 직렬 커패시턴스(C_L′)로 이루어지는 직렬 임피던스(Z′)와 병렬 커패시턴스(C_R′)와 병렬 인덕턴스(L_L′)로 이루어지는 병렬 어드미턴스(Y′)로 이루어지는 등가회로로 나타낼 수 있다. An equivalent circuit of a composite left and right swirlable (CRLH) metamaterial structure comprising a plurality of unit cells arranged to form a straight array corresponds to an equivalent circuit of a composite left and right swirlable (CRLH) metamaterial structure comprising one unit cell. do. That is, similar to the equivalent circuit shown in FIG. 3, the series impedance Z ′ composed of the series inductance L _R ′ and the series capacitance C _L ′, the parallel capacitance C _R ′, and the parallel inductance L _L ′ It can be represented by the equivalent circuit which consists of parallel admittance (Y ') which consists of ().

상기 스위칭 수단(500, 510)이 접속되어 직선형으로 배열된 상기 복수 개의 단위 셀 어레이의 양끝의 단위 셀에 포함된 도전성 패치(110-1, 110-N) 각각의 일측 끝단이 상기 접지층과 전기적으로 접속되는 경우(short-ended)에는 상기 안테나 장치의 공진 주파수는 직렬 임피던스(Z′)에 의해 결정된다. 즉, 직렬 인덕턴스(L_R′)와 직렬 커패시턴스(C_L′)에 의해

의 공진 주파수를 얻게 된다. One end of each of the conductive patches 110-1 and 110 -N included in the unit cells of both ends of the plurality of unit cell arrays in which the switching means 500 and 510 are connected and arranged in a straight line is electrically connected to the ground layer. In the case of short-ended connection, the resonance frequency of the antenna device is determined by the series impedance Z '. That is, by the series inductance (L _R ') and the series capacitance (C _L ')

The resonant frequency of is obtained.

상기 스위칭 수단(500, 510)이 개방된 경우(open-ended)에는 상기 안테나 장치의 공진 주파수는 병렬 어드미턴스(Y′)에 의해 결정된다. 즉, 병렬 커패시턴스(C_R′)와 병렬 인덕턴스(L_L′)에 의해

의 공진 주파수를 얻게 된다.
When the switching means 500 and 510 are open-ended, the resonance frequency of the antenna device is determined by the parallel admittance Y '. That is, by the parallel capacitance (C _R ') and the parallel inductance (L _L ')

The resonant frequency of is obtained.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 장치의 주파수에 따른 반사 손실을 도시한 그래프이다.6 is a graph illustrating return loss according to frequency of an antenna device according to an embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 안테나 장치에 포함된 복합 좌우선회성(CRLH) 메타물질 구조는 전자기파가 전파되지 않는 밴드스탑 영역(Bandstop Region)이 존재하여 영차 공진 주파수가 서로 달리 형성되는 불균형 모드이다. 상기 영차 공진 주파수가 각기 달리 형성됨에 따라 상기 스위칭 수단(500, 510)을 이용하여 상기 안테나 장치의 공진 주파수를 가변시킬 수 있게 되고, 이에 따라 다중 대역에서 사용되는 휴대 단말기 등에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 안테나 장치는 상기 스위칭 수단(500, 510)을 이용하여 900MHz 대역의 GSM 900 과 850MHz 대역의 EGSM 850 에서 동작할 수 있도록 상기 공진 주파수를 가변시키며, 상기 제1 공진 주파수(600)는 900MHz, 제2 공진 주파수(610)는 850MHz가 된다. As described above, the CRLH metamaterial structure included in the antenna device according to the present invention is an unbalanced mode in which zero-order resonant frequencies are formed differently due to the presence of a bandstop region where electromagnetic waves do not propagate. . As the zero-order resonant frequency is formed differently, the resonant frequency of the antenna device may be changed by using the switching means 500 and 510, and thus, the zero-order resonant frequency may be applied to a portable terminal used in a multi-band. The antenna device according to the present invention uses the switching means (500, 510) to vary the resonant frequency to operate in the 900 900 MHz GSM 900 and EGSM 850 850MHz band, the first resonant frequency 600 is 900 MHz, the second resonant frequency 610 is 850 MHz.

도 6의 주파수에 따른 반사 손실 그래프를 참조하면, 850MHz와 900MHz에서 공진이 발생함을 알 수 있으며, 상기 스위칭 수단(500, 510)이 개방 또는 접속됨에 따라 공진 주파수가 850MHz 또는 900MHz로 가변됨을 알 수 있다.
Referring to the reflection loss graph according to the frequency of FIG. 6, it can be seen that resonance occurs at 850 MHz and 900 MHz, and that the resonance frequency is changed to 850 MHz or 900 MHz as the switching means 500 and 510 are opened or connected. Can be.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Although embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments of the present invention are possible therefrom. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the following claims, as well as equivalents thereof.

100 : 단위 셀 110 : 도전성 패치
120 : 단락수단 200 : 유전체 기판
300 : 접지층 400 : 급전수단
500, 510 : 스위칭 수단100: unit cell 110: conductive patch
120: short circuit means 200: dielectric substrate
300: ground layer 400: power supply means
500, 510: switching means

Claims

Dielectric substrates;
A ground layer formed on the bottom surface of the dielectric substrate;
A unit cell formed on said dielectric substrate and configured to form a composite left and right pivotal metamaterial structure;
Power supply means formed on an upper surface of the dielectric substrate and supplying current to the unit cells; And
And switching means for varying the resonant frequency by connecting or opening both ends of the unit cell with the ground layer.

The method of claim 1,
The unit cell is
A conductive patch formed on an upper surface of the dielectric substrate; And
And short circuiting means for connecting the conductive patch to the ground layer.

The method of claim 2,
The short circuit means
And a conductive via formed in the dielectric substrate to connect the conductive patch to the ground layer.

The method of claim 2,
The power supply means
The antenna device, characterized in that formed in close proximity to the conductive patch and separated from each other.

The method of claim 2,
The switching means
One end is connected to both ends of the conductive patch, the other end is formed to be connected to the ground layer,
The antenna device operates at a first resonant frequency when the switching means connects both ends of the conductive patch with the ground layer, respectively, and the antenna device is lower than the first resonant frequency when the switching means is opened. An antenna device, characterized in that to operate at two resonance frequencies.

Dielectric substrates;
A plurality of unit cells formed on said dielectric substrate and configured to form a composite left and right pivotal metamaterial structure;
A ground layer formed on the bottom surface of the dielectric substrate;
Power supply means formed on an upper surface of the dielectric substrate and supplying current to one of the plurality of unit cells; And
Switching means for varying a resonant frequency by connecting or opening a portion of the plurality of unit cells with the ground layer;
Antenna device comprising a.

The method according to claim 6,
Each of the plurality of unit cells
A conductive patch formed on an upper surface of the dielectric substrate; And
A short circuit means formed in the dielectric substrate and connecting the conductive patch to the ground layer;
And the plurality of unit cells are arranged in a straight line in close proximity to each other.

The method of claim 7, wherein
The short circuit means
And a conductive via formed in the dielectric substrate to connect the conductive patch to the ground layer.

The method of claim 7, wherein
The power supply means
An antenna device, characterized in that formed in close proximity to one of the two unit cells located at both ends of the plurality of unit cells arranged in a straight line separated from each other.

The method of claim 7, wherein
The switching means
One end is connected to one end of the conductive patch included in the two unit cells located at both ends of the plurality of unit cells arranged in a straight line, and the other end is formed to be connected to the ground layer,
The antenna device operates at a first resonant frequency when the switching means connects the ends of the two conductive patches with the ground layer, respectively, and when the switching means is open, the antenna device is lower than the first resonant frequency. And at the second resonant frequency.