KR20120062622A - Multi band antenna with multi layers - Google Patents

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KR20120062622A KR1020110125968A KR20110125968A KR20120062622A KR 20120062622 A KR20120062622 A KR 20120062622A KR 1020110125968 A KR1020110125968 A KR 1020110125968A KR 20110125968 A KR20110125968 A KR 20110125968A KR 20120062622 A KR20120062622 A KR 20120062622A
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양영구
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Abstract

PURPOSE: A multi-band antenna with multi-layers is provided to reduce the size of the antenna by piling up multi-layers having different dielectric permittivity. CONSTITUTION: A multi-band antenna with multi-layers comprises a power supply unit, a lower substrate(100), a middle substrate(200), and an upper substrate. The lower substrate touches the power supply unit and has first antenna patterns. The middle substrate is loaded on the lower substrate and has a space filled with air. The third substrate is loaded on the middle substrate and has second antenna patterns. The bandwidth of the antenna is changed depending on the thickness of the middle substrate.

Description

다중 대역 적층형 안테나{MULTI BAND ANTENNA WITH MULTI LAYERS}Multiband Stackable Antennas {MULTI BAND ANTENNA WITH MULTI LAYERS}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 보다 구체적으로 적층형 구조를 가지는 다중 대역 적층형 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a multi-band stacked antenna having a stacked structure.

일반적으로 무선 통신 시스템에서 음성 서비스 뿐만 아니라 각종 멀티미디어(multimedia) 서비스 등의 다양한 무선 통신 서비스들을 제공하고 있다. 이 때 무선 통신 시스템은 각각의 무선 통신 서비스를 각기 다른 주파수 대역을 통해 제공한다. 이로 인하여, 무선 통신 시스템에서 통신 단말기에 장착되는 안테나 장치로 다중 대역 안테나 장치가 제안되고 있다. 이 때 다중 대역 안테나 장치는 다수개의 안테나 소자들을 구비한다. 이러한 다중 대역 안테나 장치에서 각각의 안테나 소자가 각기 다른 주파수 대역에서 동작함으로써, 통신 단말기에서 다양한 무선 통신 서비스의 이용이 가능하다. In general, wireless communication systems provide various wireless communication services such as various multimedia services as well as voice services. At this time, the wireless communication system provides each wireless communication service through different frequency bands. For this reason, a multi-band antenna device has been proposed as an antenna device mounted to a communication terminal in a wireless communication system. In this case, the multi-band antenna device includes a plurality of antenna elements. In the multi-band antenna device, since each antenna element operates in different frequency bands, various wireless communication services can be used in a communication terminal.

종래에는 휴대 단말기의 안테나를 구현하기 위해, 제한된 공간에서 최대 성능을 구현하기 위해 하나의 캐리어(carrier)를 기구 모양에 맞게 삽입하고, 상기 캐리어에 안테나 패턴을 형성하였다. 이러한 경우, 하나의 캐리어 위에 패턴의 형태를 꺾어서 다중 대역 안테나를 구현하게 되므로 보다 넓은 면적이 필요하게 되며, 캐리어의 윗면 또는 윗면과 옆면만을 이용하게 된다. 이로 인해, 안테나의 크기가 커지고, 안테나의 크기가 커짐으로 인해 휴대 단말기 자체의 크기도 커진다는 문제점이 발생한다. Conventionally, in order to implement an antenna of a mobile terminal, one carrier is inserted to fit the shape of an apparatus in order to realize maximum performance in a limited space, and an antenna pattern is formed on the carrier. In this case, since a multi-band antenna is implemented by folding a pattern on one carrier, a larger area is required, and only the top or top and side surfaces of the carrier are used. As a result, a problem arises in that the size of the antenna is increased and the size of the portable terminal itself is also increased due to the size of the antenna.

또한, 소형 안테나를 구현하기 위해, 안테나의 체적 즉, 안테나가 차지하는 부피를 줄이게 되면 대역폭(Bandwidth) 역시 좁아져 안테나 성능이 떨어진다는 문제점이 있었다. In addition, in order to implement a small antenna, when the volume of the antenna, that is, the volume occupied by the antenna is reduced, bandwidth has also been narrowed, thereby degrading antenna performance.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 적층형 구조를 가지는 다중 대역 적층형 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a multi-band stacked antenna having a stacked structure.

보다 구체적으로, 본 발명은 안테나 캐리어가 서로 다른 유전율을 가지는 다수 개의 층으로 적층된 구조를 가지도록 구성하여 안테나의 크기를 줄임과 동시에 대역폭이 줄어들지 않는 다중 대역 적층형 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. More specifically, an object of the present invention is to provide a multi-band stacked antenna that is configured such that the antenna carrier has a stacked structure of a plurality of layers having different dielectric constants, while reducing the size of the antenna and the bandwidth is not reduced. .

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다중 대역 적층형 안테나는 급전을 위한 급전부와, 상기 급전부에 접촉하고 있으며, 제1 안테나 패턴을 구비하는 하층 기판, 상기 하층 기판과 소정 간격으로 이격되어 적층되고, 내부에는 소정 모양의 빈 공간을 가지며, 두께에 따라 상기 안테나의 대역폭이 변동되는 중층 기판 및 상기 중층 기판과 소정 간격으로 이격되어 적층되고, 제2 안테나 패턴을 구비하는 상층 기판을 구비하는 것을 특징으로 한다. The multi-band stacked antenna of the present invention for solving the problems described above is in contact with the feeder for feeding, the feeder, the lower substrate having a first antenna pattern, spaced apart from the lower substrate at a predetermined interval It is stacked, and has an empty space of a predetermined shape therein, and the intermediate layer substrate having a bandwidth of the antenna is varied according to the thickness and the upper layer substrate spaced apart at a predetermined interval with the intermediate layer stacked, and having a second antenna pattern It is characterized by.

이 경우, 상기 중층 기판의 소정 모양의 빈 공간에는 공기(air)가 채워지는 것을 특징으로 한다. In this case, air is filled in the empty space of a predetermined shape of the multilayer substrate.

본 발명에 따르면, 안테나 캐리어가 서로 다른 유전율을 가지는 다수 개의 층으로 적층된 구조를 가지도록 구성되므로 안테나의 크기를 소형화 시킬 수 있고, 원하는 대역폭에서 향상된 방사 성능을 가지도록 구현할 수 있다. 또한, 안테나 패턴을 유전체로 감싸게 되므로 전기적 신호가 짧아지게 되어 상대적으로 안테나 패턴 자체도 짧아지게 되는 효과도 있다. According to the present invention, since the antenna carrier is configured to have a structure in which a plurality of layers having different dielectric constants are stacked, the antenna can be miniaturized and can be implemented to have improved radiation performance at a desired bandwidth. In addition, since the antenna pattern is wrapped in a dielectric, the electrical signal is shortened, so that the antenna pattern itself is also shortened.

도 1은 다중 대역 적층 안테나를 구성하는 하층 기판(100)을 도시하는 사시도.
도 2는 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 중층 기판(200)을 도시하는 사시도.
도 3은 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 상층 기판(300)을 도시하는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100)과 안테나 패턴의 배치를 도시하는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100)과 중층 기판(200)이 적층된 상태와 안테나 패턴의 배치를 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100), 중층 기판(200), 상층 기판(300)이 순차적으로 적층된 상태와 안테나 패턴의 배치를 도시하는 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 다중 대역 적층형 안테나에 배치될 안테나 패턴의 형상 및 치수를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 중층 기판(200)의 높이 변화에 따른 안테나의 대역폭 변화를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 주파수별 성능을 도시하는 도면.1 is a perspective view showing a lower substrate 100 constituting a multi-band stacked antenna;
FIG. 2 is a perspective view illustrating a multilayer substrate 200 constituting a multi-band stacked antenna. FIG.
3 is a perspective view illustrating an upper substrate 300 constituting a multi-band stacked antenna.
4 is a perspective view showing the arrangement of the lower substrate 100 and the antenna pattern of the multi-band stacked antenna according to the embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a state in which a lower substrate 100 and a middle substrate 200 are stacked and an antenna pattern of a multi-band stacked antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a state in which a lower substrate 100, a middle substrate 200, and an upper substrate 300 are sequentially stacked and an antenna pattern of a multi-band stacked antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 illustrates the shape and dimensions of an antenna pattern to be placed in a multi-band stacked antenna in accordance with an embodiment of the invention.
8 is a diagram illustrating a change in bandwidth of an antenna according to a change in height of a multilayer substrate 200 according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating frequency-specific performance of a multi-band stacked antenna according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, the same components in the accompanying drawings should be noted that the same reference numerals as possible. And a detailed description of known functions and configurations that can blur the gist of the present invention will be omitted.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 각각의 기판(substrate)을 도시하는 사시도이다. 구체적으로, 도 1은 다중 대역 적층 안테나를 구성하는 하층 기판(100)을 도시하며, 도 2는 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 중층 기판(200)을 도시하며, 도 3은 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 상층 기판(300)을 도시하는 도면이다. 1 to 3 are perspective views illustrating respective substrates constituting a multi-band stacked antenna according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 shows a lower substrate 100 constituting a multi band stacked antenna, FIG. 2 shows a middle substrate 200 constituting a multi band stacked antenna, and FIG. 3 shows a multi band stacked antenna. It is a figure which shows the upper substrate 300 shown.

이 때, 본 발명의 실시예에서는 다중 대역 적층형 안테나가 ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene)로 구현되는 경우를 가정하여 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 ABS 수지의 상대적 유전율(relative permittivity)은 2.3 이다. At this time, in the embodiment of the present invention, the multi-band stacked antenna is assumed to be implemented with ABS resin (Acrylonitrile Butadiene Styrene), but is not necessarily limited thereto. The relative permittivity of the ABS resin is 2.3.

도 1을 참조하면, 본 발명의 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100)은 하층 기판 몸체(substrate body, 110), 하층 기판층(substrate layer, 140)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the lower substrate 100 of the multi-band stacked antenna of the present invention includes a lower substrate body 110 and a lower substrate layer 140.

하층 기판 몸체(110)는 다중 대역 적층형 안테나의 하측 지지체로서 제공된다. 이러한 하층 기판 몸체(110)는 적어도 네 개의 모서리들로 구성된 평판 구도를 가지며, 이에 더하여 각각의 모서리에 중층 기판(200) 및 상층 기판(300)과 결합하기 위한 돌출부(120)와 함몰부(130)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 하층 기판 몸체(110)는 유전체로 이루어지며, 일 면에 급전 영역을 포함할 수 있다. The lower substrate body 110 is provided as a lower support of the multi band stacked antenna. The lower substrate body 110 has a flat plate structure composed of at least four corners, and in addition, protrusions 120 and depressions 130 for engaging the upper substrate 300 and the middle substrate 200 at each corner. ) May be further included. In addition, the lower substrate body 110 may be formed of a dielectric, and may include a feeding area on one surface.

하층 기판층(140)에는 다중 대역 적층형 안테나에서 미리 정해진 주파수 대역의 신호 송수신을 위한 제1 안테나 패턴이 배치될 수 있다. 이러한 안테나 패턴은 1.5mm의 구리 스트립(copper strip)일 수 있으며, 미리 정해진 일정 주파수 대역에서 공진하여 신호를 통과시킬 수 있다. 상기 안테나 패턴은 하층 기판층(140)에 접촉된 상태에서 배치되거나 소정의 거리를 두고 이격되어 배치될 수도 있다. In the lower substrate layer 140, a first antenna pattern for transmitting and receiving a signal of a predetermined frequency band may be disposed in the multi-band stacked antenna. The antenna pattern may be a copper strip of 1.5 mm, and may resonate in a predetermined frequency band to pass a signal. The antenna pattern may be disposed in contact with the lower substrate layer 140 or spaced apart from each other at a predetermined distance.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다중 대역 적층형 안테나의 중층 기판(200)은 중층 기판 몸체(substrate body, 210), 중층 기판층(substrate layer, 220)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the middle substrate 200 of the multi-band stacked antenna of the present invention includes a substrate body 210 and a substrate layer 220.

중층 기판(200)은 하층 기판(100)의 위쪽에 소정 간격으로 이격되어 적층된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중층 기판(200)과 하층 기판(100)은 간격 없이 접촉되어 적층될 수도 있다.The middle substrate 200 is stacked above the lower substrate 100 at predetermined intervals. However, according to the exemplary embodiment of the present invention, the middle substrate 200 and the lower substrate 100 may be stacked without contact with each other.

중층 기판 몸체(210)는 다중 대역 적층형 안테나의 중층 지지체로서 제공된다. 이러한 중층 기판 몸체(210)는 적어도 네 개의 모서리들로 구성된 평판 구도를 가지며, 이에 더하여 일면에 하층 기판(100) 및 상층 기판(300)과 결합하기 위한 돌출부(215)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 중층 기판 몸체(210)는 유전체로 이루어진다. The middle substrate body 210 is provided as a middle support of a multi band stacked antenna. The mid-layer substrate body 210 may have a flat plate structure composed of at least four corners, and may further include a protrusion 215 for coupling to the lower substrate 100 and the upper substrate 300 on one surface thereof. The multilayer substrate body 210 is made of a dielectric.

또한, 상기 중층 기판 몸체(210)의 내부는 소정 모양의 빈 공간을 가진다. 도 2에서는 상기 빈 공간이 직사각형 모양임을 도시하였다. 상기 빈 공간에는 하층 기판(100) 및 상층 기판(300) 재료의 유전율과 다른 유전율을 가지는 물질이 채워질 수 있으며, 또는 하층 기판(100)으로부터 연장된 안테나 패턴이 공간을 점유할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 중층 기판(100) 내부의 빈 공간에는 공기(air)가 채워질 수 있다. 내부에 공기를 가지는 상기 중층 기판 몸체(210)의 두께(h)에 따라 다중 대역 적층형 안테나의 대역폭이 변동된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 구성을 통해 종래 기술의 문제점을 해결한다. In addition, the inside of the multilayer substrate body 210 has an empty space of a predetermined shape. 2 shows that the empty space has a rectangular shape. The empty space may be filled with a material having a dielectric constant different from that of the materials of the lower substrate 100 and the upper substrate 300, or an antenna pattern extending from the lower substrate 100 may occupy the space. According to a preferred embodiment of the present invention, an air may be filled in the empty space inside the middle substrate 100. The bandwidth of the multi-band stacked antenna is varied according to the thickness h of the multilayer substrate body 210 having air therein. In the embodiment of the present invention through the above configuration solves the problems of the prior art.

다시 말해, 종래 기술에 따르면, 안테나를 적층하여 안테나가 차지하는 부피가 줄어들면 대역폭도 함께 좁아져 안테나 성능이 떨어지는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 공기로 채워진 빈 공간을 가지는 중층 기판(200)을 상기 다중 대역 적층형 안테나에 삽입하고, 상기 중층 기판(200)의 두께를 조절하여 안테나 대역폭이 좁아지는 문제점을 해결한다. In other words, according to the prior art, if the volume occupied by stacking the antennas decreases, the bandwidth is also narrowed, thereby degrading antenna performance. However, the embodiment of the present invention solves the problem of narrowing the antenna bandwidth by inserting a middle substrate 200 having an empty space filled with air into the multi-band stacked antenna, and adjusting the thickness of the middle substrate 200.

중층 기판층(220)은 상면과 하면으로 구분되며, 상면은 상층 기판(300)과 접촉되며, 하면은 하층 기판(100)과 접촉된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중층 기판층(200)에는 안테나 패턴이 배치될 수도 있다. The middle substrate layer 220 is divided into an upper surface and a lower surface, and the upper surface is in contact with the upper substrate 300, and the lower surface is in contact with the lower substrate 100. According to an embodiment of the present invention, an antenna pattern may be disposed on the multilayer substrate layer 200.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다중 대역 적층형 안테나의 상층 기판(300)은 상층 기판 몸체(substrate body, 310), 상층 기판층(substrate layer, 320)을 포함한다. Referring to FIG. 3, the upper substrate 300 of the multi-band stacked antenna of the present invention includes a substrate body 310 and a substrate layer 320.

상층 기판(300)은 중층 기판(200)의 위쪽에 소정 간격으로 이격되어 적층된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상층 기판(300)과 중층 기판(200)은 간격 없이 접촉되어 적층될 수도 있다.The upper substrate 300 is stacked above the intermediate substrate 200 at predetermined intervals. However, according to the exemplary embodiment of the present invention, the upper substrate 300 and the intermediate substrate 200 may be stacked in contact with each other without a gap.

상층 기판 몸체(310)는 다중 대역 적층형 안테나의 상층 지지체로서 제공된다. 이러한 상층 기판 몸체(310)는 적어도 네 개의 모서리들로 구성된 평판 구도를 가지며, 이에 더하여 일면에 중층 기판(200)과 결합하기 위한 돌출부(330)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 상층 기판 몸체(310)는 유전체로 이루어진다. The upper substrate body 310 is provided as an upper support of the multi band stacked antenna. The upper substrate body 310 may have a flat plate structure composed of at least four corners, and may further include a protrusion 330 for coupling to the middle substrate 200 on one surface thereof. The upper substrate body 310 is made of a dielectric.

상층 기판층(320)은 상면과 하면으로 구성되며, 상면 또는 하면에 다중 대역 적층형 안테나에서 미리 정해진 주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 제2 안테나 패턴이 배치될 수 있다. 이러한 안테나 패턴은 1.5mm의 구리 스트립(copper strip)일 수 있으며, 미리 정해진 일정 주파수 대역에서 공진하여 신호를 통과시킬 수 있다. 상기 안테나 패턴은 상층 기판층(320)에 접촉된 상태에서 배치되거나 소정의 거리를 두고 하측으로 이격되어 배치될 수도 있다. 상기 안테나 패턴이 하측으로 이격되어 배치될 경우에는 중층 기판(200)의 내부 공간에 배치될 수 있다. The upper substrate layer 320 may include an upper surface and a lower surface, and a second antenna pattern may be disposed on the upper surface or the lower surface to transmit and receive a signal of a predetermined frequency band in the multi-band stacked antenna. The antenna pattern may be a copper strip of 1.5 mm, and may resonate in a predetermined frequency band to pass a signal. The antenna pattern may be disposed in contact with the upper substrate layer 320 or spaced downward from a predetermined distance. When the antenna pattern is disposed spaced downward, the antenna pattern may be disposed in an internal space of the middle substrate 200.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 각각의 층에 안테나 패턴이 배치된 상태를 도시하는 사시도이다. 4 to 6 are perspective views showing a state in which an antenna pattern is disposed in each layer constituting the multi-band stacked antenna of the present invention.

우선, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100)과 안테나 패턴의 배치를 도시하는 도면이다. First, FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of the lower substrate 100 and the antenna pattern of the multi-band stacked antenna according to the embodiment of the present invention.

우선, 하층 기판(100)은 급전부(410)와 연결될 수 있다. First, the lower substrate 100 may be connected to the feeder 410.

급전부(410)는 다중 대역 적층형 안테나에서 급전(急電)을 위해 제공된다. 이러한 급전부(410)는 안테나 패턴에 접촉하여, 전류를 공급하는 역할을 수행한다. 이 때 급전부(410)는 하층 기판(100)의 급전 영역에 형성될 수 있다. 또한 급전부(410)는 하층 기판(100)의 표면에서 금속 물질의 패터닝을 통해 형성될 수 있다. The feeder 410 is provided for feeding power in a multi-band stacked antenna. The power supply unit 410 contacts the antenna pattern and serves to supply current. In this case, the power feeding unit 410 may be formed in the power feeding area of the lower substrate 100. In addition, the power supply unit 410 may be formed by patterning a metal material on the surface of the lower substrate 100.

도 4에서는 하층 기판(100) 및 다중 대역 적층형 안테나의 공진을 위한 안테나 패턴을 동시에 도시한다. 상기 안테나 패턴은 하층 기판(100), 중층 기판(200), 상층 기판(300) 전체에 대해 배치되는 패턴이다. 4 simultaneously shows an antenna pattern for resonance of the lower substrate 100 and the multi-band stacked antenna. The antenna pattern is a pattern disposed for the entire lower layer substrate 100, the middle layer substrate 200, and the upper layer substrate 300.

우선, 제1 안테나 패턴(415)은 하층 기판(100)에 배치되는 안테나 패턴이다. 상기 안테나 패턴은 하층 기판(100)의 상면, 하면 뿐만 아니라 측면을 통해서도 배치될 수 있다. First, the first antenna pattern 415 is an antenna pattern disposed on the lower substrate 100. The antenna pattern may be disposed not only on the upper and lower surfaces of the lower substrate 100 but also on the side surfaces.

제2 안테나 패턴(425)은 하층 기판(100), 중층 기판(200), 상층 기판(300)에 배치되는 각각의 안테나 패턴을 연결한다. 상기 제2 안테나 패턴(425)은 각각의 기판 측면에 배치되어 각 층에 배치된 안테나 패턴을 연결한다. The second antenna pattern 425 connects each antenna pattern disposed on the lower substrate 100, the middle substrate 200, and the upper substrate 300. The second antenna pattern 425 is disposed on the side of each substrate to connect the antenna patterns disposed on each layer.

제3 안테나 패턴(430)은 상층 기판(300)에 배치되는 안테나 패턴이다. 상기 안테나 패턴은 상층 기판(300)의 상면, 하면 뿐만 아니라 측면을 통해서도 배치될 수 있다. The third antenna pattern 430 is an antenna pattern disposed on the upper substrate 300. The antenna pattern may be disposed not only on the top and bottom surfaces of the upper substrate 300, but also on the side surfaces thereof.

다음으로, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100)과 중층 기판(200)이 적층된 상태와 안테나 패턴의 배치를 도시하는 도면이다. Next, FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a lower substrate 100 and a middle substrate 200 are stacked and an antenna pattern of a multi-band stacked antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에서 도시되는 바와 같이, 하층 기판(100) 위쪽에 중층 기판(200)이 적층된다. 이 경우, 상기 하층 기판(100)과 중층 기판(200)은 소정의 거리를 두고 이격될 수도 있지만, 도 5에서는 서로 접촉된 실시예에 대하여 도시하였다. 적층 시, 하층 기판(100)의 함몰부(130)와 중층 기판(215)의 돌출부(215)가 서로 겹쳐 포개어질 수 있다. As shown in FIG. 5, the middle substrate 200 is stacked on the lower substrate 100. In this case, the lower substrate 100 and the intermediate substrate 200 may be spaced apart by a predetermined distance, but FIG. 5 illustrates an embodiment in contact with each other. When stacked, the recess 130 of the lower substrate 100 and the protrusion 215 of the middle substrate 215 may overlap each other.

도 5에서, 중층 기판(200)의 내부에 소정 모양의 빈 공간이 구비된 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 빈 공간에는 공기(air)가 채워질 수 있다. 또한, 내부에 공기를 가지는 상기 중층 기판 몸체(210)의 두께(h)에 따라 다중 대역 적층형 안테나의 대역폭이 변동된다. In FIG. 5, it can be seen that an empty space having a predetermined shape is provided inside the middle substrate 200. According to a preferred embodiment of the present invention, the empty space may be filled with air. In addition, the bandwidth of the multi-band stacked antenna is varied according to the thickness h of the multilayer substrate body 210 having air therein.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 하층 기판(100), 중층 기판(200), 상층 기판(300)이 순차적으로 적층된 상태와 안테나 패턴의 배치를 도시하는 도면이다. FIG. 6 is a view illustrating a state in which the lower substrate 100, the middle substrate 200, and the upper substrate 300 are sequentially stacked and the arrangement of the antenna pattern of the multi-band stacked antenna according to the exemplary embodiment of the present invention.

도 6에서 도시되는 바와 같이, 하층 기판(100) 위쪽에 중층 기판(200)이 적층되고, 중층 기판(200) 위에 상층 기판(300)이 적층된다. 이 경우, 각 층의 기판들이 소정의 거리를 두고 이격될 수도 있지만, 도 6에서는 서로 접촉된 실시예에 대하여 도시하였다. As shown in FIG. 6, the middle substrate 200 is stacked on the lower substrate 100, and the upper substrate 300 is stacked on the middle substrate 200. In this case, the substrates of each layer may be spaced apart by a predetermined distance, but FIG. 6 illustrates an embodiment in contact with each other.

상층 기판(300)이 중층 기판(200) 위쪽으로 적층되어, 중층 기판(200)의 내부 공간이 상층 기판(300)에 의해 막히게 된다. 이로 인해, 다중 대역 적층형 안테나는 가운데가 빈 공간을 가지며, 복수 개의 층이 적층된 형태의 캐리어(carrier)로 형성된다. The upper substrate 300 is stacked above the middle substrate 200, so that the inner space of the middle substrate 200 is blocked by the upper substrate 300. As a result, the multi-band stacked antenna has an empty space in the center and is formed of a carrier having a plurality of layers stacked therein.

상술한 바와 같이, 상기 다중 대역 적층형 안테나의 대역폭은 중층 기판(200)의 높이(h)에 따라 결정된다. 한편, 상기 중층 기판(200)의 높이(h)가 변하더라도 상기 다중 대역 적층형 안테나 전체 높이는 변하지 않는다. 즉, 중층 기판(200)의 높이(h)가 길어지면 하층 기판(100) 및 상층 기판(300)의 높이가 짧아진다. 반면, 중층 기판(200)의 높이(h)가 짧아지면 하층 기판(100) 및 상층 기판(300)의 높이가 길어진다. As described above, the bandwidth of the multi-band stacked antenna is determined according to the height h of the middle substrate 200. On the other hand, even if the height h of the multilayer substrate 200 changes, the overall height of the multi-band stacked antenna does not change. That is, when the height h of the middle substrate 200 becomes long, the heights of the lower substrate 100 and the upper substrate 300 become short. On the other hand, when the height h of the middle substrate 200 is shortened, the heights of the lower substrate 100 and the upper substrate 300 become long.

이하에서는 표 1, 도 8 및 도 9를 통해 본 발명의 다중 대역 적층형 안테나의 성능을 설명하기로 한다. Hereinafter, the performance of the multi-band stacked antenna of the present invention will be described with reference to Tables 1, 8, and 9.

이 경우, 다중 대역 적층형 안테나의 성능을 실험하기 위한 조건은 하기와 같다. 우선, 다중 대역 적층형 안테나를 구성하는 각각의 기판에 대한 상태 유전율(relative permittivity)은 2.3 이며, 크기는 40*9mm2이다. 그리고 하층 기판(100), 중층 기판(200), 상층 기판(300)의 높이는 각각 2mm, 1.85mm, 1.85mm 이다. 그리고 중층 기판(200)의 내부의 빈 공간에 대한 체적은 32*5*1.85mm3 이다. In this case, the conditions for testing the performance of the multi-band stacked antenna are as follows. First, the relative permittivity of each substrate constituting the multi-band stacked antenna is 2.3, and the size is 40 * 9 mm 2 . The lower substrate 100, the intermediate substrate 200, and the upper substrate 300 have heights of 2 mm, 1.85 mm, and 1.85 mm, respectively. The volume of the empty space inside the middle substrate 200 is 32 * 5 * 1.85mm 3 .

안테나 패턴의 너비는 1.5mm 이며, 안테나의 전체 크기(overall size)는 30*9*5.7mm3(1.54cc)이다.The width of the antenna pattern is 1.5mm, and the overall size of the antenna is 30 * 9 * 5.7mm 3 (1.54cc).

한편, 본 발명의 실시예에 따라 다중 대역 적층형 안테나에 배치될 안테나 패턴의 형상 및 치수가 도 7에서 도시된다. 상기 안테나는 두께 1.2mm, 상대 유전율 4.0, 크기 80*40mm2를 가지는 FR4 기판을 사용하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 장착된다. On the other hand, the shape and dimensions of the antenna pattern to be disposed in the multi-band stacked antenna according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The antenna is mounted on a printed circuit board (PCB) using an FR4 substrate having a thickness of 1.2 mm, a relative dielectric constant of 4.0, and a size of 80 * 40 mm2.

상술한 조건에 따라 측정된 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 방사 성능은 하기의 표 1과 같다.The radiation performance of the multi-band stacked antenna according to the embodiment of the present invention measured according to the above conditions is shown in Table 1 below.


Bands
Bands
Ave.Efficiency(%)
Ave.Efficiency (%)
Ave.Gain(dBi)
Ave.Gain (dBi)
GSM900
GSM900
41.68
41.68
-3.80
-3.80
DCS1800
DCS1800
51.74
51.74
-2.87
-2.87
PCS1900
PCS1900
53.29
53.29
-2.77
-2.77
WCDMA
WCDMA
59.14
59.14
-2.31
-2.31

일반적인 내장형 안테나(intenna)의 방사 성능이 저주파 대역에서는 30~40%, 고주파 대역에서는 50% 이상임을 고려해볼 때, 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 방사 성능이 우수한 것임을 알 수 있다. Considering that the radiation performance of a general internal antenna is 30-40% in the low frequency band and 50% or more in the high frequency band, it can be seen that the radiation performance of the multi-band stacked antenna according to the embodiment of the present invention is excellent.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 중층 기판(200)의 높이 변화에 따른 안테나의 대역폭 변화를 도시하는 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a change in bandwidth of an antenna according to a change in height of the middle substrate 200 according to an exemplary embodiment of the present invention.

일반적으로 반사 손실(Return Loss)이 -6dB 이하가 되어야 안테나로서의 역할을 수행한다고 볼 수 있다. 도 8에서는 중층 기판(200)의 높이(즉, air-gap의 두께)가 길어질수록 대역폭이 넓어진다는 것을 확인할 수 있다. In general, it can be said that the antenna performs the role of return loss when the return loss is -6dB or less. In FIG. 8, it can be seen that the bandwidth becomes wider as the height of the middle substrate 200 (that is, the thickness of the air-gap) becomes longer.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 적층형 안테나의 주파수별 성능을 도시하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating frequency-specific performance of a multi-band stacked antenna according to an embodiment of the present invention.

도 9에서 도시되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 복수 개의 기판 층을 순차적으로 적층하고, 상기 기판이 서로 다른 유전율을 갖도록 특히, 중간 층에 공기 층을 넣는 경우, GSM900, DCS, PCS, WCDMA 대역에서 유효한 안테나 성능을 보여줄 수 있음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 9, according to an embodiment of the present invention, in the case of sequentially stacking a plurality of substrate layers and placing an air layer in an intermediate layer such that the substrates have different dielectric constants, GSM900, DCS, PCS In addition, it can be seen that the antenna performance can be shown to be effective in the WCDMA band.

100 : 하층 기판 200 : 중층 기판
300 : 상층 기판100: lower layer substrate 200: middle layer substrate
300: upper substrate

Claims (7)

다중 대역 적층형 안테나에 있어서,
급전을 위한 급전부;
상기 급전부에 접촉하고 있으며, 제1 안테나 패턴을 구비하는 하층 기판;
상기 하층 기판과 소정 간격으로 이격되어 적층되고, 내부에는 소정 모양의 빈 공간을 가지며, 두께에 따라 상기 안테나의 대역폭이 변동되는 중층 기판; 및
상기 중층 기판과 소정 간격으로 이격되어 적층되고, 제2 안테나 패턴을 구비하는 상층 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.In the multi-band stacked antenna,
A feeder for feeding;
An underlayer substrate in contact with the power feeding unit and having a first antenna pattern;
A middle layer substrate spaced apart from the lower layer substrate at predetermined intervals, having an empty space having a predetermined shape therein, and having a varying bandwidth of the antenna according to a thickness; And
And an upper substrate having a second antenna pattern and stacked on the multilayer substrate at predetermined intervals. 제1항에 있어서,
상기 중층 기판의 소정 모양의 빈 공간에는 공기(air)가 채워지는 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.The method of claim 1,
The multi-band stacked antenna, characterized in that the air filled in the empty space of the predetermined shape of the multilayer substrate. 제1항에 있어서,
상기 하층 기판과, 상기 중층 기판과, 상기 상층 기판의 유전율은 서로 다른 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.The method of claim 1,
And a dielectric constant of the lower substrate, the middle substrate, and the upper substrate is different from each other. 제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 상기 기판의 상면, 하면 또는 측면 중 적어도 하나의 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.The method of claim 1,
The first antenna pattern and the second antenna pattern is a multi-band stacked antenna, characterized in that disposed on at least one of the top, bottom or side surfaces of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴은 상호 연결된 하나의 안테나 패턴인 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.The method of claim 1,
The first antenna pattern and the second antenna pattern is a multi-band stacked antenna, characterized in that the interconnected one antenna pattern. 제2항에 있어서,
공기가 채워진 상기 중층 기판의 두께가 두꺼워질수록 상기 안테나의 대역폭이 넓어지는 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.The method of claim 2,
The multi-band stacked antenna, characterized in that the bandwidth of the antenna is wider as the thickness of the air-filled multilayer board becomes thicker. 제1항에 있어서,
상기 하층 기판과, 상기 중층 기판과, 상기 상층 기판은 서로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 대역 적층형 안테나.The method of claim 1,
And the lower substrate, the middle substrate, and the upper substrate are in contact with each other.
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