KR20120037763A - Multi band mimo antenna - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A multiband multi-in multi-out antenna is provided to arrange a first antenna and a second antenna within a narrow space on a substrate without a separate structure, thereby minimizing the entire size of an antenna. CONSTITUTION: A first antenna(106) and a second antenna(108) are symmetrically arranged in left and right sides. The first antenna includes a first radiator pattern(110) and a second radiator pattern(120). The first radiator pattern includes a ground connection pattern(111), a loop formation pattern(113), and a patch(115). The ground(104) is formed with predetermined area on the lower end part of a substrate(102). A band-stop filter interrupts a frequency component generated due to a coupling between the first antenna and the second antenna.

Description

다중 대역 ＭＩＭＯ안테나{MULTI BAND MIMO ANTENNA}MULTI BAND MIMO ANTENNA

본 발명의 실시예는 MIMO(Multi-In Multi-Out) 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안테나들 간의 격리도를 개선한 다중 대역 MIMO 안테나 기술에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a multi-in multi-out (MIMO) antenna, and more particularly, to a multi-band MIMO antenna technology with improved isolation between antennas.

최근 무선통신 기술의 급격한 발전에 따라 그에 적합한 이동통신 단말기의 안테나에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 특히, 이동통신 단말기의 안테나 성능 향상을 위해 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 시스템이 주목받고 있으며, 4세대 이동 통신에서는 통신 속도의 향상과 데이터의 용량 증대 등의 목적으로 MIMO 안테나 시스템 기술을 채택하였다.Recently, with the rapid development of wireless communication technology, research on the antenna of a mobile communication terminal suitable for it has been continuously conducted. In particular, MIMO (Multi Input Multi Output) antenna system is attracting attention to improve antenna performance of mobile communication terminals. In 4G mobile communication, MIMO antenna system technology is adopted to improve communication speed and increase data capacity. .

MIMO 안테나 시스템은 다수의 안테나를 구비하여 서로 다른 신호를 수신함으로써 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다. 즉, MIMO 안테나 시스템에서는 복수 개의 안테나를 배열(Array)하여 데이터의 양과 신뢰도를 높일 수 있다.MIMO antenna system is provided with a plurality of antennas to enable high-speed data transmission by receiving different signals. That is, in the MIMO antenna system, a plurality of antennas may be arranged to increase the amount and reliability of data.

그러나, 이동통신 단말기에서 MIMO 안테나 시스템을 사용하면, 이동통신 단말기라는 공간적인 제약 때문에 안테나들 간에 상호 간섭(Mutual Coupling)이 발생하여 격리도(Isolation)가 저하되며, 그로 인해 안테나 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, when the MIMO antenna system is used in the mobile communication terminal, due to the spatial constraints of the mobile communication terminal, mutual interference occurs between antennas, thereby reducing isolation, thereby degrading antenna performance. There is this.

즉, MIMO 안테나 시스템에서 안테나 상호 간의 성능 저하를 막기 위해서는 0.5λ 이상의 이격된 공간이 필요한데, 이동통신 단말기에서는 공간적 제약으로 인해 안테나들 간에 상호 간섭이 발생하여 격리도가 저하되고, MIMO 안테나 시스템의 용량 효율이 감소하는 문제가 발생한다.In other words, in order to prevent performance degradation between antennas in a MIMO antenna system, spaces of 0.5λ or more are required. In a mobile communication terminal, interference is generated between antennas due to spatial constraints, and isolation is reduced, and capacity efficiency of the MIMO antenna system is reduced. This decreasing problem occurs.

이러한 문제를 해결하기 위해, 기판 상에 배열된 안테나들 사이에 3차원 구조의 격벽을 형성하거나 변형된 그라운드 구조를 사용함으로써, 각 안테나들 간의 상호 간섭을 최소화하고자 하는 방안이 시도되고 있다. In order to solve this problem, a method of minimizing mutual interference between antennas has been attempted by forming a partition of a three-dimensional structure between antennas arranged on a substrate or by using a modified ground structure.

그러나, 이러한 방안은 MIMO 안테나의 부피를 크게 만들기 때문에 이동통신 단말기의 소형화 추세에 맞지 않으며, 특히 낮은 주파수 대역(예를 들어, LTE 대역)에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.
However, such a scheme does not meet the trend of miniaturization of mobile communication terminals because it increases the volume of the MIMO antenna, and is particularly difficult to apply to low frequency bands (eg, LTE bands).

본 발명의 실시예들은 안테나들 상호 간의 간섭을 최소화하여 격리도를 개선할 수 있는 다중 대역 MIMO 안테나를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide a multi-band MIMO antenna that can improve isolation by minimizing interference between antennas.

본 발명의 실시예들은 안테나들을 좁은 공간에 형성하면서도 MIMO 안테나로서의 성능을 정상적으로 유지할 수 있는 다중 대역 MIMO 안테나를 제공하고자 한다.
Embodiments of the present invention are to provide a multi-band MIMO antenna that can form the antennas in a narrow space while maintaining the normal performance as a MIMO antenna.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나는, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 그라운드; 상기 기판 상에서 상기 그라운드와 연결되어 형성되고 다중 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나; 및 상기 기판 상에서 상기 그라운드와 연결되고 상기 제1 안테나와 일정 간격 이격되어 형성되며, 다중 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나를 포함하며, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 상호 간의 커플링으로 인해 발생하는 주파수 성분을 저지하는 대역 저지 필터를 각각 포함한다.
Multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention, the substrate; A ground formed on the substrate; A first antenna formed on the substrate and connected to the ground and transmitting and receiving a signal of a multi-frequency band; And a second antenna connected to the ground on the substrate and spaced apart from the first antenna at a predetermined interval, and transmitting and receiving a signal of a multi-frequency band, wherein the first antenna and the second antenna are the first antenna. And a band reject filter for rejecting frequency components generated due to coupling between the second antennas.

본 발명의 실시예에 의하면, 제1 안테나 및 제2 안테나 각각에 제1 안테나와 제2 안테나 상호 간의 커플링으로 인해 발생하는 주파수 대역을 저지하는 대역 저지 필터를 구현함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나 사이의 상호 간섭을 최소화 할 수 있고, 그로 인해 안테나들 간의 격리도를 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first antenna and the second antenna are implemented in each of the first antenna and the second antenna by implementing a band rejection filter for rejecting a frequency band generated due to coupling between the first antenna and the second antenna. Mutual interference between the antennas can be minimized, thereby improving the isolation between the antennas.

그리고, 별도의 구조물 없이 기판 상의 좁은 공간 내에 제1 안테나와 제2 안테나를 형성하여 안테나들 간의 격리도를 개선할 수 있기 때문에, 전체 안테나 크기를 소형화 할 수 있으며, 제조 공정을 간소화 할 수 있게 된다.
In addition, since the isolation between the antennas can be improved by forming the first antenna and the second antenna in a narrow space on the substrate without a separate structure, the overall antenna size can be reduced and the manufacturing process can be simplified.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나의 대역 저지 필터 등가회로를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나의 특성을 비교하기 위한 비교 안테나의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나와 비교 안테나의 반사 손실(Return Loss) 및 격리도(Isolation)를 비교한 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 값의 변화에 따른 반사 손실 특성을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나에서 안테나들 상호 간의 상관 계수를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 방사빔 패턴을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 방사빔 패턴을 나타낸 도면.1 illustrates a multi-band MIMO antenna in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a band-stop filter equivalent circuit of a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the structure of a comparison antenna for comparing the characteristics of a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph comparing return loss and isolation of a multi-band MIMO antenna and a comparison antenna according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the return loss characteristics according to the change of the inductor value according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing correlation coefficients between antennas in a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a radiation beam pattern of a first antenna according to an embodiment of the present invention.
8 illustrates a radiation beam pattern of a second antenna according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다중 대역 MIMO 안테나의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the multi-band MIMO antenna of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. However, this is only an exemplary embodiment and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intention or custom of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
The technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for effectively explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 다중 대역 MIMO 안테나는 기판(102), 그라운드(104), 제1 안테나(106), 및 제2 안테나(108)를 포함한다. 여기서, 상기 제1 안테나(106)와 상기 제2 안테나(108)는 좌우 대칭하여 형성된다. 따라서, 이하에서는 상기 제1 안테나(106)의 구성에 대해서만 설명하며, 상기 제2 안테나(108)의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 1, a multiband MIMO antenna includes a substrate 102, ground 104, a first antenna 106, and a second antenna 108. Here, the first antenna 106 and the second antenna 108 are formed symmetrically. Therefore, hereinafter, only the configuration of the first antenna 106 will be described, and a detailed description of the configuration of the second antenna 108 will be omitted.

상기 그라운드(104)는 상기 기판(102)의 하단부에 일정 면적을 가지고 형성되고, 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108)는 상기 기판(102)의 상단부에 상기 그라운드(104)와 각각 연결되어 형성된다.The ground 104 has a predetermined area at the lower end of the substrate 102, and the first antenna 106 and the second antenna 108 have the ground 104 at the upper end of the substrate 102. And are connected to each other.

상기 제1 안테나(106)는 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 방사체 패턴(110) 및 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 방사체 패턴(120)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 방사체 패턴(110)은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 대역인 1.92 ~ 2.17 GHz 대역의 신호를 송수신하고, 상기 제2 방사체 패턴(120)은 LTE(Long Term Evolution) 대역인 698 ~ 800 MHz 대역의 신호를 송수신한다. 즉, 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108)는 다중 대역 안테나로 동작한다.The first antenna 106 includes a first radiator pattern 110 for transmitting and receiving a signal of a first frequency band and a second radiator pattern 120 for transmitting and receiving a signal of a second frequency band. For example, the first radiator pattern 110 transmits and receives signals in a band 1.92 to 2.17 GHz, which is a wideband code division multiple access (WCDMA) band, and the second radiator pattern 120 transmits a long term evolution (LTE) band. Transmit and receive signals in the 698-800 MHz band. That is, the first antenna 106 and the second antenna 108 operates as a multi band antenna.

상기 제1 방사체 패턴(110)은 접지 연결 패턴(111), 루프 형성 패턴(113), 및 패치(115)를 포함한다. 상기 접지 연결 패턴(111)은 상기 그라운드(104)에서 상기 그라운드(104)와 수직하게 연결되어 형성된다. 한편, 상기 제2 안테나(108)의 접지 연결 패턴(161)은 상기 제1 안테나(106)의 접지 연결 패턴(111)과 일정 간격 이격하여 형성된다. 즉, 상기 제2 안테나(108)는 상기 제1 안테나(106)와 일정 간격 이격한 상태에서 상기 제1 안테나(106)와 좌우 대칭하여 형성된다.The first radiator pattern 110 includes a ground connection pattern 111, a loop forming pattern 113, and a patch 115. The ground connection pattern 111 is formed to be perpendicular to the ground 104 in the ground 104. Meanwhile, the ground connection pattern 161 of the second antenna 108 is formed to be spaced apart from the ground connection pattern 111 of the first antenna 106 by a predetermined interval. That is, the second antenna 108 is formed to be symmetrical with the first antenna 106 in a state spaced apart from the first antenna 106 at a predetermined interval.

상기 루프 형성 패턴(113)은 상기 접지 연결 패턴(111)의 말단에서 연결되어 상기 접지 연결 패턴(111)과 반대 방향으로 상기 접지 연결 패턴(111)과 일정 간격 평행하게 형성된다. 이때, 상기 루프 형성 패턴(113)은 상기 접지 연결 패턴(111) 보다 짧은 길이로 형성된다.The loop forming pattern 113 is connected at an end of the ground connection pattern 111 to be formed in parallel with the ground connection pattern 111 in a direction opposite to the ground connection pattern 111. In this case, the loop formation pattern 113 is formed to have a shorter length than the ground connection pattern 111.

상기 패치(115)는 상기 루프 형성 패턴(113)의 말단에 연결되어 일정 면적을 가지고 형성된다. 이때, 상기 패치(115)는 상기 접지 연결 패턴(111)과 상호 이격하여 형성된다. 여기서는 상기 패치(115)의 형상을 직사각형으로 도시하였지만, 상기 패치(115)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 형상으로 형성할 수 있다.The patch 115 is connected to the end of the loop forming pattern 113 and is formed to have a predetermined area. In this case, the patch 115 is formed to be spaced apart from the ground connection pattern 111. Although the shape of the patch 115 is shown as a rectangle here, the shape of the patch 115 is not limited thereto, and the patch 115 may be formed in various shapes other than that.

그리고, 상기 패치(115) 및 상기 접지 연결 패턴(111) 사이에 상기 패치(115) 및 상기 접지 연결 패턴(111)을 연결하며 급전 포인트(Feed Point)(130)가 형성된다. 상기 급전 포인트(130)는 예를 들어, 동축 케이블(미도시)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 제1 안테나(106)에는 상기 접지 연결 패턴(111), 상기 루프 형성 패턴(113), 및 상기 급전 포인트(130)로 인해 루프 구조(150)가 형성되게 된다.In addition, a feed point 130 is formed between the patch 115 and the ground connection pattern 111 by connecting the patch 115 and the ground connection pattern 111. The feed point 130 is electrically connected to, for example, a coaxial cable (not shown). In this case, a loop structure 150 is formed in the first antenna 106 due to the ground connection pattern 111, the loop formation pattern 113, and the feed point 130.

상기 제2 방사체 패턴(120)은 상기 패치(115)와 일정 간격 이격하여 상기 패치(115)를 감싸며 형성된다. 여기서, 상기 제2 방사체 패턴(120)의 일단에 상기 제2 방사체 패턴(120)과 상기 루프 형성 패턴(113)을 연결하여 인덕터(140)가 형성된다.The second radiator pattern 120 is formed to surround the patch 115 at a predetermined interval from the patch 115. Here, the inductor 140 is formed by connecting the second radiator pattern 120 and the loop forming pattern 113 to one end of the second radiator pattern 120.

상기 인덕터(140)를 상기 제2 방사체 패턴(120)과 상기 루프 형성 패턴(113)을 연결하며 형성하면, 상기 제2 방사체 패턴(120)과 상기 루프 형성 패턴(113)을 직접 연결하는 경우에 비하여 상기 제2 방사체 패턴(120)의 공진 주파수를 낮게 형성할 수 있게 된다. When the inductor 140 is formed by connecting the second radiator pattern 120 and the loop forming pattern 113, when the second radiator pattern 120 is directly connected to the loop forming pattern 113. In comparison, the resonance frequency of the second radiator pattern 120 may be lowered.

예를 들어, 상기 제2 방사체 패턴(120)과 상기 루프 형성 패턴(113)을 직접 연결하는 경우 상기 제2 방사체 패턴(120)의 공진 주파수는 1.3 GHz에 형성되는 반면에, 상기 인덕터(140)를 통해 상기 제2 방사체 패턴(120)과 상기 루프 형성 패턴(113)을 연결하면, 상기 제2 방사체 패턴(120)의 공진 주파수가 0.77 GHz(즉, LTE 대역)에 형성되게 된다. 이 경우, 상기 인덕터(140)를 통해 상기 제2 방사체 패턴(120)의 전기적 길이를 줄임으로써, 상기 제1 안테나(106)의 크기를 소형화 할 수 있게 된다.For example, when directly connecting the second radiator pattern 120 and the loop forming pattern 113, the resonance frequency of the second radiator pattern 120 is formed at 1.3 GHz, whereas the inductor 140 is formed. When the second radiator pattern 120 and the loop formation pattern 113 are connected to each other, a resonance frequency of the second radiator pattern 120 is formed at 0.77 GHz (ie, LTE band). In this case, the size of the first antenna 106 can be reduced by reducing the electrical length of the second radiator pattern 120 through the inductor 140.

또한, 상기 인덕터(140)를 통해 상기 제2 방사체 패턴(120)의 공진 주파수를 낮추어 0.77 GHz에 형성하게 되면, WiBro 대역인 2.3 ~ 2.4 GHz에 그 체배 주파수가 형성되게 된다. 이 경우, 상기 제1 안테나(106)는 상기 제1 주파수 대역(예를 들어, WCDMA 대역) 및 상기 제2 주파수 대역(예를 들어, LTE 대역) 이외에 제3 주파수 대역(예를 들어, WiBro 대역)의 신호를 송수신할 수 있게 된다.
In addition, when the resonance frequency of the second radiator pattern 120 is lowered through the inductor 140 to be formed at 0.77 GHz, the multiplication frequency is formed at 2.3 to 2.4 GHz, which is a WiBro band. In this case, the first antenna 106 may have a third frequency band (eg, WiBro band) in addition to the first frequency band (eg, WCDMA band) and the second frequency band (eg, LTE band). ) Can be transmitted and received.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108) 간의 상호 간섭으로 인한 커플링 성분에 대해 대역 저지 필터를 구성할 수 있게 되므로, 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108) 간의 상호 간섭을 최소화 할 수 있으며, 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108) 간의 격리도를 향상시킬 수 있게 된다. 이에 대해 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나의 대역 저지 필터 등가회로를 나타낸 도면이다.According to the embodiment of the present invention, since the band reject filter can be configured for the coupling component due to the mutual interference between the first antenna 106 and the second antenna 108, the first antenna 106 can be configured. And it is possible to minimize the mutual interference between the second antenna 108, it is possible to improve the isolation between the first antenna 106 and the second antenna 108. This will be described with reference to FIG. 2. 2 is a diagram illustrating a band-stop filter equivalent circuit of a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.

여기서, L1은 상기 인덕터(140)를 나타내고, C1은 상기 제2 방사체 패턴(120)과 상기 패치(115) 간의 이격된 간격을 통한 커플링을 나타내며, L2는 상기 루프 구조(150)를 나타내고, C2는 상기 제1 안테나(106)의 접지 연결 패턴(111)과 상기 제2 안테나(108)의 접지 연결 패턴(161) 사이의 간격을 통한 커플링을 나타낸다.Here, L1 represents the inductor 140, C1 represents the coupling through the spaced gap between the second radiator pattern 120 and the patch 115, L2 represents the loop structure 150, C2 represents a coupling through a gap between the ground connection pattern 111 of the first antenna 106 and the ground connection pattern 161 of the second antenna 108.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108) 각각이 대역 저지 필터로 작용하게 되며, 그로 인해 상기 제1 안테나(106)와 상기 제2 안테나(108) 간의 상호 간섭으로 인한 커플링 성분을 효과적으로 제거할 수 있게 된다. As shown in FIG. 2, each of the first antenna 106 and the second antenna 108 acts as a band suppression filter, thereby the first antenna 106 and the second antenna 108. It is possible to effectively eliminate the coupling component due to mutual interference between them.

이때, 상기 L1, C1, L2, 및 C2의 값에 따라 저지하고자 하는 주파수 대역을 다르게 할 수 있다. 예를 들어, 상기 L1, C1, L2, 및 C2의 값을 조절하여 상기 대역 저지 필터가 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108)의 공진 주파수 대역(예를 들어, LTE 대역 및 WCDMA 대역)을 저지하도록 구성하면, 상기 제1 안테나(106)와 상기 제2 안테나(108) 간의 상호 간섭으로 인해 나타나는 LTE 대역 및 WCDMA 대역의 주파수 성분(즉, 커플링으로 인한 성분)을 저지하여 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108) 상호 간의 간섭을 최소화 할 수 있게 되고, 격리도를 향상시킬 수 있게 된다.In this case, the frequency band to be blocked may be different according to the values of L1, C1, L2, and C2. For example, by adjusting the values of L1, C1, L2, and C2, the band reject filter may be used to resonate the frequency bands of the first antenna 106 and the second antenna 108 (eg, LTE band and When configured to block the WCDMA band, the frequency components (ie, components due to coupling) of the LTE band and the WCDMA band that appear due to mutual interference between the first antenna 106 and the second antenna 108 The interference between the first antenna 106 and the second antenna 108 can be minimized, and the isolation can be improved.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나는 기판(102) 상에 형성되고, 격리도 개선을 위해 별도의 구조물을 필요로 하지 않기 때문에, 안테나의 부피를 줄일 수 있어 안테나를 소형화 할 수 있고, 안테나의 제조에 따른 비용을 줄일 수 있다.
On the other hand, since the multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention is formed on the substrate 102 and does not require a separate structure for improving the isolation, the antenna can be reduced in size, thereby miniaturizing the antenna. It is possible to reduce the cost according to the manufacture of the antenna.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나의 특성을 비교하기 위한 비교 안테나의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 비교 안테나는 인덕터(140) 없이 제2 방사체 패턴(120)을 제1 방사체 패턴(110)의 루프 형성 패턴(113)과 직접 연결하여 형성한 것이다.3 is a diagram illustrating a structure of a comparison antenna for comparing characteristics of a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the comparison antenna is formed by directly connecting the second radiator pattern 120 to the loop forming pattern 113 of the first radiator pattern 110 without the inductor 140.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나와 비교 안테나의 반사 손실(Return Loss) 및 격리도(Isolation)를 비교한 그래프이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 비교 안테나의 경우 공진 주파수가 약 1.3 GHz에 형성되는 것을 볼 수 있다. 즉, 상기 비교 안테나는 단일 주파수 대역의 신호만을 송수신할 수 있게 된다.4 is a graph comparing return loss and isolation of a multi-band MIMO antenna and a comparison antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 4 (a), it can be seen that the resonance frequency is formed at about 1.3 GHz for the comparison antenna. That is, the comparison antenna can transmit and receive only signals of a single frequency band.

반면에, 다중 대역 MIMO 안테나는 LTE 대역인 0.746 ~ 0.787 GHz, WCDMA 대역인 1.92 ~ 2.17 GHz, 및 WiBro 대역인 2.3 ~ 2.4 GHz에 공진 주파수가 형성되는 것을 볼 수 있다. 즉, 다중 대역 MIMO 안테나는 3개 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다.On the other hand, the multi-band MIMO antenna can be seen that the resonant frequency is formed in the LTE band 0.746 ~ 0.787 GHz, the WCDMA band 1.92 ~ 2.17 GHz, and the WiBro band 2.3 ~ 2.4 GHz. That is, the multi-band MIMO antenna can transmit and receive signals of three frequency bands.

상기 다중 대역 MIMO 안테나는 상기 인덕터(140)를 통해 제2 방사체 패턴(120)과 상기 루프 형성 패턴(113)을 연결함으로써, 1.3 GHz에 형성되는 공진 주파수를 LTE 대역인 0.746 ~ 0.787 GHz으로 낮출 수 있게 된다. 이 경우, 상기 LTE 대역의 체배 주파수가 상기 2.3 ~ 2.4 GHz에 형성되어 상기 WiBro 대역에도 공진 주파수가 형성될 수 있게 된다.The multi-band MIMO antenna may connect the second radiator pattern 120 and the loop forming pattern 113 through the inductor 140 to reduce the resonance frequency formed at 1.3 GHz to 0.746 to 0.787 GHz, which is an LTE band. Will be. In this case, the multiplication frequency of the LTE band is formed in the 2.3 ~ 2.4 GHz it is possible to form a resonance frequency in the WiBro band.

도 4의 (b)를 참조하면, 비교 안테나의 경우 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 격리도가 기준치인 -15dB 이상인 것을 알 수 있다. 이 경우, 상기 제1 안테나(106)와 상기 제2 안테나(108) 간의 간섭으로 안테나 성능이 저하되게 된다.Referring to FIG. 4B, it can be seen that, in the case of the comparison antenna, the isolation between the first antenna 106 and the second antenna 108 is greater than or equal to -15 dB as a reference value. In this case, antenna performance is degraded due to interference between the first antenna 106 and the second antenna 108.

반면에, 다중 대역 MIMO 안테나는 LTE 대역(0.746 ~ 0.787 GHz)에서 격리도가 -18 dB이고, WCDMA 대역(1.92 ~ 2.17 GHz) 및 WiBro 대역(2.3 ~ 2.4 GHz)에서 격리도가 -17 ~ -18 dB 로 격리도가 향상되어 나타난 것을 볼 수 있다. Multiband MIMO antennas, on the other hand, have -18 dB isolation in the LTE band (0.746-0.787 GHz) and -17--18 dB isolation in the WCDMA band (1.92-2.17 GHz) and the WiBro band (2.3-2.4 GHz). It can be seen that the isolation is improved.

이와 같이 격리도가 개선된 것은 도 1에 도시한 구성을 통해 상기 제1 안테나(106) 및 상기 제2 안테나(108) 간의 상호 간섭으로 인한 커플링 성분에 대해 대역 저지 필터를 구성하였기 때문이다.The isolation is improved because the band rejection filter is configured for the coupling component due to mutual interference between the first antenna 106 and the second antenna 108 through the configuration shown in FIG. 1.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나는 제1 안테나(106)와 제2 안테나(108) 간의 거리가 매우 짧은 거리(예를 들어, 1mm) 임에도 불구하고 우수한 격리도 특성을 나타내게 된다. 이 경우, 좁은 공간 내에서도 안테나들 간의 간섭을 최소화하면서 MIMO 안테나 시스템을 구현할 수 있게 된다.
Meanwhile, the multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention exhibits excellent isolation characteristics even though the distance between the first antenna 106 and the second antenna 108 is a very short distance (for example, 1 mm). do. In this case, the MIMO antenna system can be implemented while minimizing interference between antennas even in a narrow space.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 값의 변화에 따른 반사 손실 특성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph illustrating return loss characteristics according to a change of an inductor value according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 인덕터(140)의 인덕터 값이 작아질수록 제1 방사체 패턴(110) 및 제2 방사체 패턴(120)의 공진 주파수가 높게 형성되는 것을 볼 수 있다. 이때, 상기 제2 방사체 패턴(120)의 공진 주파수 변화가 상기 제1 방사체 패턴(110)의 공진 주파수 변화보다 더욱 크게 나타나는 것을 볼 수 있다.
Referring to FIG. 5, it can be seen that as the inductor value of the inductor 140 decreases, the resonance frequencies of the first radiator pattern 110 and the second radiator pattern 120 are increased. In this case, it can be seen that the change in the resonance frequency of the second radiator pattern 120 is larger than the change in the resonance frequency of the first radiator pattern 110.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 MIMO 안테나에서 안테나들 상호 간의 상관 계수를 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating correlation coefficients between antennas in a multi-band MIMO antenna according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, LTE 대역(0.746 ~ 0.787 GHz)에서 상관 계수가 0.3 ~ 0.4 인 것을 알 수 있고, WCDMA 대역(1.92 ~ 2.17 GHz) 및 WiBro 대역(2.3 ~ 2.4 GHz)에서 상관 계수가 0.1 미만인 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the correlation coefficient is 0.3 to 0.4 in the LTE band (0.746 to 0.787 GHz), and the correlation coefficient is less than 0.1 in the WCDMA band (1.92 to 2.17 GHz) and the WiBro band (2.3 to 2.4 GHz). It can be seen that.

일반적으로, 두 안테나 간의 상관 계수는 0.5 이하가 되었을 때 우수한 다이버시티 성능을 갖는 것으로 판단하는데, 다중 대역 MIMO 안테나는 LTE 대역, WCDMA 대역, 및 WiBro 대역 모두에서 상관 계수가 0.5 미만인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 두 안테나 간의 상호 간섭을 최소화면서 우수한 다이버시트 기능을 수행할 수 있게 된다.
In general, it is determined that the correlation coefficient between the two antennas has excellent diversity performance when it is 0.5 or less, and the multi-band MIMO antenna has a correlation coefficient of less than 0.5 in both the LTE band, the WCDMA band, and the WiBro band. Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to perform an excellent diver seat function while minimizing mutual interference between two antennas.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 방사빔 패턴을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 방사빔 패턴을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 7은 제2 안테나를 50 Ω 터미네이션 한 상태에서 제1 안테나의 방사빔 패턴을 측정한 것이고, 도 8은 제1 안테나를 50 Ω 터미네이션 한 상태에서 제2 안테나의 방사빔 패턴을 측정한 것이다. 그리고, 제1 안테나 및 제2 안테나 각각은 0.77 GHz, 2.05 GHz, 및 2.35 GHz 를 공진 주파수로 한다.7 is a view showing a radiation beam pattern of the first antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a view showing a radiation beam pattern of the second antenna according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 7 measures the radiation beam pattern of the first antenna in a state where the second antenna is terminated by 50 Ω, and FIG. 8 measures the radiation beam pattern of the second antenna in the state where the first antenna is terminated by 50 Ω. will be. The first antenna and the second antenna each have a resonance frequency of 0.77 GHz, 2.05 GHz, and 2.35 GHz.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 안테나 및 제2 안테나는 방사빔 패턴이 모든 방향에서 고루 나타나는 것을 볼 수 있다. 즉, 제1 안테나 및 제2 안테나의 방사빔 패턴이 전방향성(Omni-Directional)임을 알 수 있다.7 and 8, the first antenna and the second antenna can be seen that the radiation beam pattern appears evenly in all directions. That is, it can be seen that the radiation beam patterns of the first antenna and the second antenna are omni-directional.

이때, 제1 안테나 및 제2 안테나의 안테나 이득 및 안테나 효율은 표 1에서 나타내었다.In this case, the antenna gain and antenna efficiency of the first antenna and the second antenna are shown in Table 1.

안테나 이득(dBi)  Antenna gain (dBi) f = 0.77 GHz   f = 0.77 GHz f = 2.05 GHz   f = 2.05 GHz f = 2.35 GHz   f = 2.35 GHz 제1 안테나    First antenna -0.52      -0.52 3.8       3.8 3.4      3.4 제2 안테나    Second antenna -0.64      -0.64 3.5       3.5 3.2      3.2 안테나 효율(%)  Antenna efficiency (%) f = 0.77 GHz   f = 0.77 GHz f = 2.05 GHz   f = 2.05 GHz f = 2.35 GHz   f = 2.35 GHz 제1 안테나    First antenna 28       28 56.8       56.8 53      53 제2 안테나    Second antenna 29       29 56.2       56.2 53.6      53.6

표 1을 참조하면, 제1 안테나 및 제2 안테나의 안테나 이득은 0.77 GHz 에서 각각 -0.52 및 -0.64 dBi 인 것을 알 수 있는데, 해당 주파수 대역의 기준 안테나 이득이 -3 dBi이므로, 상기 제1 안테나 및 제2 안테나는 0.77 GHz 에서 양호한 안테나 이득을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the antenna gains of the first antenna and the second antenna are -0.52 and -0.64 dBi, respectively, at 0.77 GHz. Since the reference antenna gain of the corresponding frequency band is -3 dBi, the first antenna And it can be seen that the second antenna shows a good antenna gain at 0.77 GHz.

그리고, 제1 안테나 및 제2 안테나의 안테나 이득은 2.05 GHz에서 각각 3.8 및 3.5 dBi, 2.35 GHz 에서 각각 3.4 및 3.2 dBi 인 것을 알 수 있는데, 해당 주파수 대역의 기준 안테나 이득이 0 dBi 이므로, 상기 제1 안테나 및 제2 안테나는 2.05 GHz 및 2.35 GHz 에서 양호한 안테나 이득을 나타내는 것을 확인할 수 있다.The antenna gains of the first antenna and the second antenna are 3.8 and 3.5 dBi at 2.05 GHz, and 3.4 and 3.2 dBi at 2.35 GHz, respectively. The reference antenna gain of the corresponding frequency band is 0 dBi. It can be seen that the first antenna and the second antenna show good antenna gains at 2.05 GHz and 2.35 GHz.

또한, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 효율은 해당 주파수 대역에서 정상적인 수준을 유지하는 것을 볼 수 있다.
In addition, the efficiency of the first antenna and the second antenna can be seen to maintain a normal level in the frequency band.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되 며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

102 : 기판 104 : 그라운드
106 : 제1 안테나 108 : 제2 안테나
110 : 제1 방사체 패턴 111 : 접지 연결 패턴
113 : 루프 형성 패턴 115 : 패치
120 : 제2 방사체 패턴 130 : 급전 포인트
140 : 인덕터 150 : 루프 구조102: substrate 104: ground
106: first antenna 108: second antenna
110: first radiator pattern 111: ground connection pattern
113: loop formation pattern 115: patch
120: second radiator pattern 130: feeding point
140: inductor 150: loop structure

Claims (8)

기판;
상기 기판 상에 형성되는 그라운드;
상기 기판 상에서 상기 그라운드와 연결되어 형성되고 다중 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 안테나; 및
상기 기판 상에서 상기 그라운드와 연결되고 상기 제1 안테나와 일정 간격 이격되어 형성되며, 다중 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 안테나를 포함하며,
상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 상호 간의 커플링으로 인해 발생하는 주파수 성분을 저지하는 대역 저지 필터를 각각 포함하는, 다중 대역 MIMO 안테나.
Board;
A ground formed on the substrate;
A first antenna formed on the substrate and connected to the ground and transmitting and receiving a signal of a multi-frequency band; And
A second antenna connected to the ground on the substrate and spaced apart from the first antenna at a predetermined interval, and transmitting and receiving a signal of a multi-frequency band,
Wherein the first antenna and the second antenna each include a band reject filter for rejecting frequency components caused by coupling between the first antenna and the second antenna.
제1항에 있어서,
상기 제2 안테나는,
상기 제1 안테나와 좌우 대칭하여 형성되는, 다중 대역 MIMO 안테나.
The method of claim 1,
The second antenna,
A multi-band MIMO antenna is formed symmetrically with the first antenna.
제2항에 있어서,
상기 제1 안테나는,
상기 그라운드와 연결되고, 제1 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제1 방사체 패턴;
상기 제1 방사체 패턴과 일정 간격 이격되어 형성되고, 제2 주파수 대역의 신호를 송수신하는 제2 방사체 패턴; 및
상기 제1 방사체 패턴과 상기 제2 방사체 패턴을 연결하며 형성되는 인덕터를 포함하는, 다중 대역 MIMO 안테나.
The method of claim 2,
The first antenna,
A first radiator pattern connected to the ground and transmitting and receiving a signal of a first frequency band;
A second radiator pattern formed to be spaced apart from the first radiator pattern by a predetermined interval and transmitting and receiving a signal of a second frequency band; And
And an inductor formed by connecting the first radiator pattern and the second radiator pattern.
제3항에 있어서,
상기 제1 방사체 패턴은,
상기 그라운드에서 상기 그라운드와 수직하게 연결되어 형성되는 접지 연결 패턴;
상기 접지 연결 패턴의 말단에 연결되고, 상기 접지 연결 패턴과 반대 방향으로 상기 접지 연결 패턴과 일정 간격 이격되어 평행하게 형성되는 루프 형성 패턴; 및
상기 루프 형성 패턴의 말단에 연결되고, 상기 접지 연결 패턴과 일정 간격 이격하여 형성되는 패치를 포함하는, 다중 대역 MIMO 안테나.
The method of claim 3,
The first radiator pattern is,
A ground connection pattern formed in the ground to be perpendicular to the ground;
A loop forming pattern connected to an end of the ground connection pattern, the loop forming pattern being spaced apart from the ground connection pattern in a direction opposite to the ground connection pattern in parallel; And
And a patch connected to an end of the loop formation pattern, the patch being spaced apart from the ground connection pattern at a predetermined interval.
제4항에 있어서,
상기 제1 안테나는,
상기 패치와 상기 접지 연결 패턴의 사이에 상기 패치와 상기 접지 연결 패턴을 연결하며 형성되는 급전 포인트를 더 포함하는, 다중 대역 MIMO 안테나.
The method of claim 4, wherein
The first antenna,
And a feed point formed by connecting the patch and the ground connection pattern between the patch and the ground connection pattern.
제5항에 있어서,
상기 제1 안테나는,
상기 접지 연결 패턴, 상기 루프 형성 패턴, 및 상기 급전 포인트로 이루어진 루프 구조를 구비하는, 다중 대역 MIMO 안테나.
The method of claim 5,
The first antenna,
And a loop structure consisting of the ground connection pattern, the loop formation pattern, and the feed point.
제4항에 있어서,
상기 제2 방사체 패턴은,
상기 패치와 일정 간격 이격하여 상기 패치를 감싸며 형성되는, 다중 대역 MIMO 안테나.
The method of claim 4, wherein
The second radiator pattern is,
A multi-band MIMO antenna formed to surround the patch spaced apart from the patch.
제7항에 있어서,
상기 인덕터는,
상기 제2 방사체 패턴의 일단과 상기 루프 형성 패턴의 사이에서 상기 제2 방사체 패턴과 상기 루프 형성 패턴을 연결하며 형성되는, 다중 대역 MIMO 안테나.



The method of claim 7, wherein
The inductor is,
And connecting the second radiator pattern and the loop forming pattern between one end of the second radiator pattern and the loop forming pattern.



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