KR20130087144A

KR20130087144A - Slot antenna apparatus and providing method thereof

Info

Publication number: KR20130087144A
Application number: KR1020120008191A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 윤창배; 박대희
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2013-08-06
Also published as: KR101390251B1

Abstract

PURPOSE: A slot antenna device and a providing method thereof are provided to improve directivity by minimizing the device to the size of a half slot antenna. CONSTITUTION: A slot (111) is formed in a conductive antenna element (110). The slot is opened to an outer side of the conductive antenna element. An orientation body (120) is separated from the conductive antenna element. The slot has a 1/4 length of a use frequency wavelength. The orientation body has a predetermined length in a vertical direction to a length direction of the slot.

Description

[0001] Slot antenna apparatus and method [0002]

본 발명은 슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법에 관한 것으로, 슬롯 안테나를 소형으로 생성할 수 있으면서도 지향성을 높일 수 있는 슬롯 안테나 장치 및 그 제공방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a slot antenna apparatus and a method of providing the slot antenna apparatus, and more particularly, to a slot antenna apparatus capable of generating a small slot antenna while improving directivity, and a method of providing the slot antenna apparatus.

슬롯 안테나가 널리 공지되어 있다. Slot antennas are well known.

도 1은 종래의 슬롯 안테나의 구조를 개략적으로 나타내는데, 도 1에 도시된 바와 같이 슬롯 안테나(10)는 전도성 소자(예컨대, 금속 등)로 이루어진 관의 벽면 또는 평면상에 소정의 슬롯(slot, 11)을 형성하고, 형성된 슬롯(11)의 소정의 위치에 급전을 하게 되면 상기 슬롯(11)의 길이방향으로는 자계(H)가 형성되며, 상기 슬롯의 너비 방향으로는 전계(E)가 형성되면서 전파를 방사할 수 있는 안테나이다.1 schematically shows a structure of a conventional slot antenna. As shown in FIG. 1, a slot antenna 10 is formed on a wall surface of a tube made of a conductive element (e.g., metal or the like) A magnetic field H is formed in the longitudinal direction of the slot 11 when electric power is supplied to a predetermined position of the formed slot 11 and an electric field E is generated in the width direction of the slot 11 Is an antenna capable of radiating radio waves while being formed.

상기 슬롯 안테나의 슬롯의 길이는 사용 주파수의 파장(λ)/2 를 가질 수 있으며 슬롯의 너비는 상기 파장(λ)에 비해 매우 짧은 길이를 갖는 구조적 특징을 갖는다.The length of the slot of the slot antenna may have a wavelength? / 2 of the used frequency and the width of the slot has a very short length compared to the wavelength?.

이러한 슬롯 안테나는 대략 5dBi의 높은 지향성의 성능을 가질 수 있다. 하지만, 상기 슬롯 안테나는 파장(λ)/2의 길이를 갖는 슬롯을 포함하여야 하므로 적어도 파장(λ)/2의 길이보다 긴 길이를 필요로 하게 된다.Such a slot antenna can have a high directivity performance of about 5 dBi. However, since the slot antenna must include a slot having a length of? / 2, it needs at least a length longer than the length of the wavelength? / 2.

이러한 문제점을 해결하기 위해 하프 슬롯 안테나가 공지된바 있다.In order to solve such a problem, a half-slot antenna has been known.

하프 슬롯 안테나는 도 1에 도시된 바와 같은 슬롯 안테나와 등가회로는 비슷하지만 작은 구조이면서도 비슷한 주파수에서 방사를 하기 때문에 안테나의 소형화에 적합한 구조를 갖는다. 하지만, 이러한 하프 슬롯 안테나는 슬롯 안테나에 비해 낮은 지향성(대략 1.7dBi)을 보이게 되는 문제점이 같이 존재한다.The half-slot antenna is similar to the slot antenna as shown in FIG. 1, but has a small structure and a structure suitable for downsizing the antenna because it radiates at a similar frequency. However, such a half-slot antenna has a lower directivity (about 1.7 dBi) than the slot antenna.

따라서, 안테나를 소형화함과 동시에 지향성을 높일 수 있는 기술적 사상이 요구된다.
Therefore, there is a need for a technical idea that can downsize the antenna and improve the directivity.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 하프 슬롯 안테나와 비슷한 크기로 소형화가 가능하면서도 지향성은 높일 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an antenna device having a size similar to that of a half-slot antenna and capable of miniaturization while improving directivity.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 안테나 장치를 효율적으로 생성할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method for efficiently generating an antenna apparatus according to the technical idea of the present invention.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치는 전도성 안테나 소자, 상기 전도성 안테나 소자에 형성되며 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격되어 설치되는 지향체를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a slot antenna device including a conductive antenna element, a slot formed in the conductive antenna element, the slot being opened to the outer circumference side of the conductive antenna element, And a directional body disposed at a distance from the conductive antenna element.

상기 슬롯은 상기 슬롯 안테나 장치의 사용 주파수의 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.And the slot may have a length of 1/4 of the wavelength? Of the frequency of use of the slot antenna device.

상기 지향체는 상기 슬롯의 길이 방향과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.And the directing body is formed to have a predetermined length in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slot.

상기 지향체는 상기 전도성 안테나 소자의 높이와 동일한 길이 또는 상기 높이보다 소정의 길이만큼 짧은 길이를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The directivity body may have the same length as the conductive antenna element or a length shorter than the height by a predetermined length.

상기 지향체는 상기 전도성 안테나 소자와 동일한 소자로 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.The directivity body may be implemented by the same element as the conductive antenna element.

상기 전도성 안테나 소자는 원형 또는 사각형의 형태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The conductive antenna element may have a circular or rectangular shape.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 슬롯 안테나 장치는 기판, 상기 기판상에 서로 이격되도록 형성되는 제1전도성 소자 및 제2전도성 소자를 포함하며, 상기 제1전도성 소자는 상기 제1전도성 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯을 포함하고, 상기 제2전도성 소자는 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 위치하도록 형성되어 상기 제1전도성 소자는 하프 슬롯 안테나로 구동되고 상기 제2전도성 소자는 상기 하프 슬롯 안테나의 지향체로 구동되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a slot antenna device including a substrate, a first conductive element and a second conductive element spaced apart from each other on the substrate, wherein the first conductive element is disposed on an outer circumferential side of the first conductive element, Wherein the second conductive element is formed to be positioned at a predetermined distance from the opening side of the slot such that the first conductive element is driven by a half slot antenna and the second conductive element is connected to the half slot antenna And is driven by a steering body of

상기 제2전도성 소자는 상기 기판의 모서리 부분에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.The second conductive element may be formed at an edge portion of the substrate.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 슬롯 안테나 장치 제공방법은 전도성 안테나 소자가 제공되는 단계, 상기 전도성 안테나 소자에 상기 전도성 안테나 소자의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯이 형성되는 단계, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격된 지향체가 형성되는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of providing a slot antenna device, including the steps of providing a conductive antenna element, forming a slot in the conductive antenna element on the outer circumference side of the conductive antenna element, And forming a directional body spaced apart from the conductive antenna element at a predetermined distance.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 슬롯 안테나 장치 제공방법은 소정의 기판상에 전도성 소자 층이 형성되는 단계, 상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되는 단계, 및 상기 제1전도성 소자에 상기 제1전도성 소자의 외주 측으로 개방되어 있는 슬롯이 형성되는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of providing a slot antenna device, including: forming a conductive element layer on a substrate; separating the conductive element layer so as to be electrically separated from the first conductive element and the second conductive element; And forming a slot in the first conductive element that is opened to the outer circumference side of the first conductive element.

상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되는 단계는 상기 제1전도성 소자와 상기 제2전도성 소자를 전기적으로 이격시키도록 소정의 이격 공간이 형성되는 단계를 포함하며, 상기 이격 공간과 상기 슬롯은 서로 수직하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
The step of separating the conductive element layer so as to be electrically separated from the first conductive element and the second conductive element includes the step of forming a predetermined spaced space to electrically separate the first conductive element and the second conductive element And the spacing space and the slots are formed to be perpendicular to each other.

본 발명의 기술적 사상에 의하면, 하프 슬롯 안테나에 비해 크기는 동일하거나 크게 증가시키지 않으면서도 기존의 하프 슬롯 안테나에 비해 지향성을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the technical idea of the present invention, the directivity can be increased compared to the conventional half-slot antenna without increasing the size or the size of the half-slot antenna.

또한, 안테나 장치의 소형화와 함께 지향성을 높일 수 있으므로 일정 공간에 다수의 안테나 장치를 서로 간의 간섭에 크게 영향을 받지 않도록 집적할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the antenna device can be downsized and the directivity can be enhanced, there is an effect that a plurality of antenna devices can be integrated in a certain space without being greatly affected by interference between them.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 슬롯 안테나의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치에 포함될 수 있는 전도성 안테나 소자의 일 예를 나타낸다.
도 3은 종래의 야기-유다(Yagi-Uda) 안테나의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 전도성 안테나 소자의 구조에서 슬롯의 중심에서의 위치에 따른 전압 및 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치가 소정의 기판상에 형성된 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 방사 패턴을 2차원으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면이다.
도 12는 종래의 하프 슬롯 안테나의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A brief description of each drawing is provided to more fully understand the drawings recited in the description of the invention.
1 shows a schematic structure of a conventional slot antenna.
2 illustrates an example of a conductive antenna element that may be included in a slot antenna device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a structure of a conventional Yagi-Uda antenna.
FIG. 4 is a diagram showing voltage and current distributions according to positions at the center of a slot in the structure of the conductive antenna element of FIG. 2. FIG.
5 shows a schematic structure of a slot antenna device according to an embodiment of the present invention.
6 shows a schematic structure of a slot antenna device according to another embodiment of the present invention.
7 schematically shows a structure in which a slot antenna device according to an embodiment of the present invention is formed on a predetermined substrate.
8 is a graph showing a result of simulating the performance of a slot antenna apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 to 10 are views showing a radiation pattern of the slot antenna device in two dimensions according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing a radiation pattern of a slot antenna device according to an embodiment of the present invention in three dimensions.
12 is a diagram showing a radiation pattern of a conventional half-slot antenna in three dimensions.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다. Also, in this specification, when any one element 'transmits' data to another element, the element may transmit the data directly to the other element, or may be transmitted through at least one other element And may transmit the data to the other component.

반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.Conversely, when one element 'directly transmits' data to another element, it means that the data is transmitted to the other element without passing through another element in the element.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치에 포함될 수 있는 전도성 안테나 소자의 일 예를 나타낸다.2 illustrates an example of a conductive antenna element that may be included in a slot antenna device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전도성 안테나 소자(110)는 종래의 하프 슬롯 안테나(20)와 동일 또는 유사한 형상을 갖도록 구현될 수 있다. 즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 슬롯 안테나(10)를 슬롯의 길이 방향으로 중앙의 위치에서 절단한 것과 유사한 구조를 갖는다. 전도성 안테나 소자(110)는 슬롯(111)을 포함하며, 상기 슬롯(111)은 자유공간으로 형성될 수 있다. 나머지 영역은 이론적으로는 PEC(Perfect electric conductor)로 구현될 수 있다. 하지만, 실제로는 구리 등과 같이 전도성이 높은 전도성 소자(예컨대, 구리 등)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2, the conductive antenna element 110 may be implemented to have the same or similar shape as the conventional half-slot antenna 20. That is, as shown in FIG. 2, the conductive antenna element 110 has a structure similar to that of the conventional slot antenna 10 cut at a central position in the longitudinal direction of the slot. The conductive antenna element 110 includes a slot 111, and the slot 111 may be formed as a free space. The remaining region can theoretically be implemented as a PEC (Perfect Electric Conductor). However, in practice, it may be implemented with a conductive element (e.g., copper, etc.) having high conductivity such as copper.

상기 전도성 안테나 소자(110)의 슬롯(111)은 사용 주파수의 파장(λ)/4의 길이(l)를 갖도록 형성될 수 있으며, 너비 또는 높이(h)는 파장에 비해 매우 작은 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 슬롯의 제1일측(113)은 종래의 하프 슬롯 안테나와 마찬가지로 외주 방향에 형성되어 개방되는 구조를 갖는다. 또한, 다른 일 측 즉, 제2측(112)은 상기 외주 방향과는 반대방향으로 상기 전도성 안테나 소자(110)의 중심 측으로 형성될 수 있다.The slot 111 of the conductive antenna element 110 may be formed to have a length l of the wavelength? / 4 of the used frequency and the width or height h may be formed to have a length . The first side 113 of the slot has a structure that is formed in the outer circumferential direction and opens like the conventional half-slot antenna. In addition, the other side, that is, the second side 112, may be formed toward the center side of the conductive antenna element 110 in the direction opposite to the circumferential direction.

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 안테나 소자(110)는 종래의 하프 슬롯 안테나와 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다. As described above, the conductive antenna element 110 according to the embodiment of the present invention may have the same or similar structure as the conventional half-slot antenna.

따라서, 등가적으로 상기 전도성 안테나 소자(110)의 제2측은 h가 파장(λ)에 비해 매우 작기 때문에 단락(short)로 볼 수 있고, 제1측은 개방(open)으로 볼 수 있다. 따라서, 단락에서는 전압이 0이고 개방에서는 전류가 0이라는 강제조건에 의해 상기 슬롯(111)의 중심(즉, 상기 제1측(112))에서의 위치에 따른 전류와 전압은 도 4와 같은 분포를 형성할 수 있다.Thus, equivalently, the second side of the conductive antenna element 110 can be seen as a short because h is very small compared to the wavelength?, And the first side can be seen as open. Therefore, the current and the voltage according to the position at the center of the slot 111 (i.e., the first side 112) due to the forced condition that the voltage is 0 in the short circuit and the current is 0 in the open circuit, Can be formed.

도 4는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 구조에서 슬롯(111)의 중심(112)에서의 위치에 따른 전압 및 전류 분포를 나타내는 도면을 나타낸다.4 shows a diagram showing the voltage and current distribution according to the position in the center 112 of the slot 111 in the structure of the conductive antenna element 110.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 슬롯(111)의 중심에서의 위치별로 전압 및 전류가 변화하게 되며, 파장(λ) = 4* 슬롯의 길이(l)이 되는 주파수에서 상기 전도성 안테나 소자(110)는 방사하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 사용 주파수에서 방사하는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 설계가 가능하게 된다. 또한, 임피던스 Z = V/I 이므로, 원하는 임피던스 값을 갖는 위치를 찾아서 상기 위치에 급전을 함으로써 임피던스 매칭이 가능할 수 있다.4, the voltage and the current are changed according to positions in the center of the slot 111, and the conductive antenna element 110 at a frequency of which the wavelength lambda = 4 * . With this principle, it is possible to design the conductive antenna element 110 emitting at the used frequency. Further, since the impedance Z = V / I, impedance matching can be achieved by finding a position having a desired impedance value and supplying power to the position.

하지만, 이러한 전도성 안테나 소자(110)는 슬롯 안테나(10)의 절반 정도의 크기로 생성할 수 있는 장점이 있지만 전술한 바와 같이 지향성이 낮아지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 기술적 사상에 따른 슬롯 안테나 장치는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 지향방향(즉, 슬롯(111)의 개방측 방향)에 소정의 지향체를 위치시킴으로써 지향성을 향상시킬 수 있다.However, such a conductive antenna element 110 has an advantage that it can be formed in a size of about half the size of the slot antenna 10, but the directivity is low as described above. In order to solve such a problem, the slot antenna device according to the technical idea of the present invention improves the directivity by placing a predetermined direction in the direction of the conductive antenna element 110 (i.e., the direction of the opening of the slot 111) .

이러한 지향체를 이용하여 지향성을 향상시킬 수 있는 개념은 야기-유다(Yagi-Uda) 안테나에서 공지된바 있는데, 이에 대해 도 3을 참조하여 간략히만 설명하면 다음과 같다.The concept of improving the directivity using such a directional body is known from a Yagi-Uda antenna, which will be briefly described with reference to FIG.

도 3은 종래의 야기-유다(Yagi-Uda) 안테나의 구조를 개략적으로 나타내는 도면인데, 도 3에 도시된 바와 같이 야기-유다 안테나(30)는 다이폴(dipole) 안테나(31)의 지향성을 개선하기 위해 상기 다이폴 안테나(31)와 이격된 소정의 위치에 지향체(32) 및 반사체(33)를 킨 구조이다. 상기 반사체(33)는 지향방향으로 상기 다이폴 안테나(31)와 파장(λ)/2 거리 이내에 다이폴 안테나(31)보다 더 긴 금속을 위치시킴으로 구현되며, 이러한 반사체(33)가 구비되는 경우 상기 다이폴 안테나(31)를 기준으로 상기 반사체(33)의 반대 방향으로 지향성이 증가한다.3, the Yagi-Yuda antenna 30 improves the directivity of the dipole antenna 31. The Yagi-Uda antenna 30 has an improved directivity of the dipole antenna 31, A directivity body 32 and a reflector 33 are provided at predetermined positions spaced apart from the dipole antenna 31. [ The reflector 33 is realized by positioning a metal longer than the dipole antenna 31 within a distance of λ / 2 from the dipole antenna 31 in the direction of the directivity. When the reflector 33 is provided, The directivity increases in the direction opposite to the reflector 33 with respect to the antenna 31.

반면, 상기 지향체(32)는 다이폴 안테나(31)보다 짧은 금속을 파장(λ)/2 거리 이내에 위치시킴으로써 구현된다. 그러며, 상기 지향체(32)가 있는 방향으로 방사패턴이 몰리는 현상 즉, 지향성이 증가하는 현상이 발생한다. On the other hand, the directivity body 32 is realized by placing a metal shorter than the dipole antenna 31 within a wavelength? / 2 distance. As a result, the radiation pattern is gathered in the direction of the directing body 32, that is, the directivity increases.

따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 슬롯 안테나 장치는 종래의 하프 슬롯 안테나의 개념과 종래의 야기-유다 안테나의 지향성을 높일 수 있는 개념을 혼합하여 소형화라는 하프 슬롯 안테나의 장점을 유지하면서도 지향성을 높일 수 있는 것을 주요한 특징으로 할 수 있다.Therefore, the slot antenna device according to the technical idea of the present invention can improve the directivity by combining the concept of the conventional half-slot antenna with the concept of improving the directivity of the conventional Yagi-Judah antenna, while maintaining the advantages of the half- Can be a major feature.

이러한 본 발명의 기술적 사상에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조는 도 5에 도시된다.The schematic structure of the slot antenna device according to the technical idea of the present invention is shown in Fig.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다.5 shows a schematic structure of a slot antenna device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 전술한 바와 같은 전도성 안테나 소자(110) 및 지향체(120)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a slot antenna device 100 according to an embodiment of the present invention includes the conductive antenna element 110 and the directivity body 120 as described above.

상기 전도성 안테나 소자(110) 상에는 도 2에서 설명한 바와 같이 소정의 슬롯(111)이 형성되며, 상기 슬롯(111)의 일 측(113)은 상기 전도성 안테나 소자(110)의 외주 측으로 형성되어 개방된 구조를 가질 수 있다. 또한, 타측(112)은 상기 전도성 안테나 소자(110)의 중심 측으로 형성된다. A predetermined slot 111 is formed on the conductive antenna element 110 and one side 113 of the slot 111 is formed on the outer circumference side of the conductive antenna element 110 Structure. The other side 112 is formed on the center side of the conductive antenna element 110.

상기 슬롯(111)의 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 일자형으로 구현되어 일정한 높이(h)를 갖도록 형성될 수도 있지만, 상기 슬롯(111)의 상기 타측(112)에서의 거리에 따라 높이가 달라지거나 구불구불한 형태로 형성될 수도 있다. 상기 슬롯(111)의 형태에 따라 방사하는 주파수의 대역이 달라질 수 있음은 널리 공지된 바와 같으며, 단일 주파수 대역을 이용하고자 하는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 일자형으로 슬롯(111)이 형성될 수 있다.5, the height of the slot 111 may be different from that of the other side 112 of the slot 111. However, the slot 111 may be formed to have a constant height h, Or may be formed in a meandering form. It is well known that the band of the frequency to be radiated can be varied according to the shape of the slot 111. In the case of using a single frequency band, the slots 111 are formed in a straight line shape as shown in FIG. .

상기 슬롯(111)의 길이는 대략 사용 주파수의 파장(λ)/4의 길이를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 슬롯(111)의 높이(또는 너비)는 상기 사용 주파수의 파장(λ)에 비해 매우 짧은 길이로 형성될 수 있다.The length of the slot 111 may be formed to have a length of a wavelength? / 4 of a used frequency and the height (or width) of the slot 111 may be set to be very high And may be formed in a short length.

상기 지향체(120)는 상기 전도성 안테나 소자(110)와 지향방향 즉, 상기 슬롯(111)의 개방된 일측(113) 방향으로 소정의 거리에 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 지향체(120)는 상기 슬롯(111)의 길이방향(도 5에서는 가로 방향)과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. The directivity body 120 may be spaced apart from the conductive antenna element 110 by a predetermined distance in a direction of a direction toward an open side 113 of the slot 111. [ In addition, the directing body 120 may be formed to have a predetermined length in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slot 111 (the transverse direction in FIG. 5).

야기-유다 안테나의 구조에 의하면 안테나와 지향체는 파장(λ)/2의 거리 이내에 위치하면 족하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 슬롯 안테나 장치(100)는 소형화를 하나의 목적으로 하므로, 상기 전도성 안테나 소자(110)와 상기 지향체(120)의 이격 거리는 파장(λ)/2보다 충분히 짧도록 구현될 수 있다. According to the structure of the Yagi-Juda antenna, the antenna and the directivity may be located within a distance of a wavelength? / 2. However, since the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention has a small size, The separation distance between the conductive antenna element 110 and the directing body 120 can be realized to be sufficiently shorter than the wavelength? / 2.

또한, 상기 지향체(120)의 길이는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이(H)와 동일하거나 상기 높이(H) 보다 소정의 길이만큼 짧도록 구현될 수 있다. 즉, 상기 지향체(120)의 길이는 야기-유다 안테나의 구조에서는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이보다 짧아야 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 슬롯 안테나 장치(100)에서는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이와 동일한 길이로 상기 지향체(120)가 구현되어도 지향성 성능의 향상은 존재함을 실험결과 확인할 수 있었다. 또한, 이처럼 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이와 동일한 길이로 상기 지향체(120)가 구현되는 경우에는 제작의 용이성이 증가하는 효과가 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 소정의 기판에 상기 슬롯 안테나 장치(100)를 형성하는 경우 단일의 전도성 소자 층을 상기 기판 상에 형성한 후 상기 전도성 안테나 소자(110)와 상기 지향체(120)로 이격시키도록 소정의 이격 거리만큼만 상기 전도성 소자 층을 물리적 또는 화학적으로 식각하거나 파냄으로써 간단하게 상기 지향체(120)를 형성할 수 있는 효과가 있다. 그러한 경우 상기 전도성 안테나 소자(110)와 상기 지향체(120)는 동일한 전도성 소자(예컨대, 구리 등의 금속)으로 구현될 수 있다. The length of the directing body 120 may be the same as the height H of the conductive antenna element 110 or may be shorter than the height H by a predetermined length. That is, it is preferable that the length of the directivity body 120 should be shorter than the height of the conductive antenna element 110 in the structure of the Yagi-Judah antenna. However, in the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention, It can be confirmed from the experiments that there is an improvement in the directivity performance even if the directivity body 120 is implemented with a length equal to the height of the conductive antenna element 110. In addition, when the directivity body 120 is realized with a length equal to the height of the conductive antenna element 110, the ease of manufacture is increased. That is, when the slot antenna device 100 is formed on a predetermined substrate as described later, a single conductive element layer is formed on the substrate, and then the conductive antenna element 110 and the directivity body 120 are separated from each other The conductive material layer is physically or chemically etched or peeled only by a predetermined distance to form the directing body 120. In such a case, the conductive antenna element 110 and the directivity body 120 may be implemented with the same conductive element (e.g., metal such as copper).

한편, 상기 전도성 안테나 소자(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 반드시 사각형의 형태를 갖도록 구현될 필요는 없다. 예컨대, 상기 전도성 안테나 소자(110)는 원형의 형태를 갖도록 구현될 수도 있으며, 이러한 일 예는 도 6에 도시된다.Meanwhile, the conductive antenna element 110 need not necessarily be formed to have a rectangular shape as shown in FIG. For example, the conductive antenna element 110 may be implemented to have a circular shape, and an example of such an example is shown in FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 개략적인 구조를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 슬롯 안테나 장치(100)는 원형의 형태를 갖는 전도성 안테나 소자(110) 및 지향체(120)를 포함하도록 구현될 수도 있다. 상기 전도성 안테나 소자(110)에는 전술한 바와 같이 소정의 슬롯(111)이 형성되며, 상기 슬롯(111)의 일 측은 상기 원형의 외주 측으로 형성되어 개방된 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 슬롯(111)의 길이 역시 사용 주파수의 파장(λ)/4의 길이를 가질 수 있으며, 상기 슬롯(111)의 길이 방향과 수직인 방향으로 소정의 길이를 갖는 지향체(120)가 상기 전도성 안테나 소자(110)와 지향방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 구비될 수 있다. 상기 지향체(120)의 길이는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 높이(지름)과 동일하거나 짧을 수 있다. 6 shows a schematic structure of a slot antenna device according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the slot antenna device 100 may be embodied to include a conductive antenna element 110 and a directivity body 120 having a circular shape. A predetermined slot 111 is formed in the conductive antenna element 110 as described above, and one side of the slot 111 may have a circular outer periphery to open. Also, the length of the slot 111 may have a length of the wavelength? / 4 of the used frequency, and the directivity body 120 having a predetermined length in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slot 111 And may be spaced apart from the conductive antenna element 110 by a predetermined distance in the directing direction. The length of the directing body 120 may be equal to or shorter than the height (diameter) of the conductive antenna element 110.

이처럼 전도성 안테나 소자(110)의 형태에 따라 편파의 형태가 선형편파 또는 원형 편파 등과 같이 다양한 형태의 편파를 형성할 수 있으므로, 필요에 따라 상기 전도성 안테나 소자(110)의 형태는 다양하게 구현될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다. In this way, depending on the shape of the conductive antenna element 110, various types of polarization can be formed, such as a linear polarization or a circular polarization, so that the shape of the conductive antenna element 110 can be variously implemented May be easily deduced by the average expert in the field of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치가 소정의 기판상에 형성된 구조를 개략적으로 나타낸다.7 schematically shows a structure in which a slot antenna device according to an embodiment of the present invention is formed on a predetermined substrate.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 소정의 기판(예컨대, FR4 에폭시 수지 기판, 140)상에 형성될 수 있다. Referring to FIG. 7, a slot antenna device 100 according to an embodiment of the present invention may be formed on a predetermined substrate (for example, an FR4 epoxy resin substrate 140).

상기 슬롯 안테나 장치(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기판(140)상에 전도성 소자 층이 형성된 후, 상기 전도성 소자 층의 소정의 이격 공간(130)을 식각하거나 물리적으로 파냄으로써 제1전도성 소자(110)와 제2전도성 소자(120)로 분리할 수 있다. 상기 이격 공간(130)은 상기 제1전도성 소자(110)에 형성되는 슬롯(111)의 길이방향과는 수직인 방향으로 형성되어 상기 제1전도성 소자(110)와 상기 제2전도성 소자(120)를 전기적으로 이격시킬 수 있다. 물론, 상기 기판(140)상에 상기 제1전도성 소자(110)와 상기 제2전도성 소자(120)가 각각 독립적으로 배치되어 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)를 형성할 수도 있다. The slot antenna device 100 may be formed by forming a conductive element layer on the substrate 140 as shown in FIG. 7, and then etching or physically grinding a predetermined spaced space 130 of the conductive element layer, The conductive element 110 and the second conductive element 120 can be separated. The spacing space 130 is formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slot 111 formed in the first conductive element 110 so that the distance between the first conductive element 110 and the second conductive element 120, Can be electrically separated from each other. Of course, the first conductive element 110 and the second conductive element 120 may be independently disposed on the substrate 140 to form the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention .

상기 제1전도성 소자(110)는 전술한 바와 같이 전도성 안테나 소자(110)로 형성될 수 있다. 이를 위해 상기 제1전도성 소자(110)는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 외주 측으로는 개방되어 있는 슬롯(111)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 슬롯(111)의 소정의 위치가 급전위치(114)로 선택될 수 있으며, 상기 급전위치(114)에서 상기 슬롯(111)을 기준으로 어느 한 측의 제1포인트에는 소정의 전압이 인가되고 다른 한 측의 제2포인트는 접지될 수 있다. 상기 제1포인트와 상기 제2포인트는 상기 기판(140)의 소정의 전기적 회로와 연결될 수 있다.The first conductive element 110 may be formed of a conductive antenna element 110 as described above. To this end, the first conductive element 110 may include a slot 111 that is open to the outer periphery of the conductive antenna element 110. A predetermined position of the slot 111 may be selected as the feed position 114 and a predetermined voltage may be applied to the first point on either side of the feed position 114 with respect to the slot 111 And the second point on the other side can be grounded. The first point and the second point may be connected to a predetermined electrical circuit of the substrate 140.

상기 제2전도성 소자(120)는 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리(즉, 이격 공간(130)의 폭)에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 제1전도성 소자(110) 즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)의 크기가 클수록 신호 전송 효율 또는 사용 가능 주파수 대역의 폭이 커질 수 있으므로, 상기 전도성 안테나 소자(110)의 크기를 충분히 확보하기 위해 상기 제2전도성 소자(120)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 기판(140)의 모서리 부분에 형성될 수도 있다. The second conductive element 120 may be formed to be positioned at a predetermined distance (i.e., a width of the space 130) toward the opening side of the slot. The greater the size of the first conductive element 110, that is, the conductive antenna element 110, the greater the signal transmission efficiency or the usable frequency band width. Therefore, in order to sufficiently secure the size of the conductive antenna element 110 The second conductive element 120 may be formed at an edge portion of the substrate 140 as shown in FIG.

이러한 경우, 상기 제1전도성 소자(110)는 전술한 바와 같이 하프 슬롯 안테나로 구동하고, 상기 제2전도성 소자(120)는 지향체로 구동할 수 있다. In this case, the first conductive element 110 may be driven by a half-slot antenna as described above, and the second conductive element 120 may be driven by a conductive body.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 슬롯 안테나 장치(100)를 구현하기 위해서는 소정의 공간에 전도성 안테나 소자(110)가 구비되는 단계, 상기 전도성 안테나 소자(110)에 슬롯(111)이 형성되는 단계, 및 상기 슬롯의 개방 방향 측으로 소정의 거리에 상기 전도성 안테나 소자와 이격되도록 지향체가 배치되는 단계를 포함할 수 있다. 물론, 상기 지향체(120)가 배치된 후 상기 전도성 안테나 소자(110)에 슬롯(111)이 형성될 수도 있다.In order to implement the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention, a conductive antenna element 110 is provided in a predetermined space, a slot 111 is formed in the conductive antenna element 110, And a step of disposing a directional body so as to be spaced apart from the conductive antenna element by a predetermined distance toward the opening direction side of the slot. Of course, a slot 111 may be formed in the conductive antenna element 110 after the directivity body 120 is disposed.

또한, 다른 실시 예에 의하면, 상기 슬롯 안테나 장치(100)는 소정의 기판(140)상에 형성될 수도 있다.According to another embodiment, the slot antenna device 100 may be formed on a predetermined substrate 140.

이러한 경우, 소정의 기판(140)상에 단일 전도성 소자 층이 형성되고, 상기 상기 전도성 소자 층이 제1전도성 소자(110)와 제2전도성 소자로 전기적으로 이격되도록 분리되며, 분리된 상기 제1전도성 소자(110)에 상기 제1전도성 소자(110)의 외주 측으로 개방되어 있는 슬롯(111)이 형성될 수도 있다.In this case, a single conductive element layer is formed on a predetermined substrate 140, and the conductive element layer is separated so as to be electrically separated from the first conductive element 110 and the second conductive element, A slot 111 opened to the outer circumference side of the first conductive element 110 may be formed in the conductive element 110.

한편, 상기 단일 전도성 소자 층에는 소정의 이격 공간(130)이 형성됨으로써 상기 단일 전도성 소자 층이 상기 제1전도성 소자(110)와 상기 제2전도성 소자(120)로 전기적으로 이격되어 분리될 수 있으며, 상기 이격 공간(130)과 상기 슬롯(111)은 서로 수직하도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the single conductive element layer is formed with a predetermined spacing space 130 so that the single conductive element layer can be electrically separated and separated from the first conductive element 110 and the second conductive element 120 The spacing space 130 and the slot 111 may be formed to be perpendicular to each other.

또 다른 구현 예에 의하면, 상기 기판(140)상에 전술한 바와 같은 슬롯(111)을 포함하는 제1전도성 소자(110)가 소정의 위치에 배치되고, 상기 제1전도성 소자(110)와는 독립적으로 형성된 제2전도성 소자(120)가 전술한 바와 같이 위치에 전술한 바와 같은 형태로 상기 기판(140)상에 배치될 수도 있다.According to another embodiment, the first conductive element 110 including the slot 111 as described above is disposed on the substrate 140 at a predetermined position, and the first conductive element 110 is independent of the first conductive element 110 May be disposed on the substrate 140 in a manner as described above in place of the second conductive element 120 formed as described above.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 종래의 동일한 하프 슬롯 안테나에 소정의 지향체(120)가 추가로 구비되므로, 상기 지향체(120) 및 상기 이격 공간(130)의 폭 만큼의 크기가 더 커지는 결과가 될 수 있다. 따라서, 종래의 하프 슬롯 안테나와 동일한 크기의 안테나 장치를 생성하기 위해서는 상기 전도성 안테나 소자(110)의 지향방향과는 반대방향의 일정 폭(150) 만큼을 잘라냄으로써 구현할 수도 있다. 물론, 이처럼 상기 전도성 안테나 소자(110)의 일정 폭(150)을 잘라내는 경우 신호 전송효율이나 사용가능 주파수 대역이 일부 감소할 수는 있지만 크기를 소형화하는데에 효과가 있다.7, the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention is further provided with a predetermined directional body 120 in the same half-slot antenna of the related art, The size of the spacing space 130 may be larger. Therefore, in order to produce an antenna device having the same size as that of the conventional half-slot antenna, it is possible to cut out a predetermined width 150 in a direction opposite to the direction of the conductive antenna element 110. Of course, when the constant width 150 of the conductive antenna element 110 is cut off, the signal transmission efficiency and the usable frequency band can be partially reduced, but it is effective in reducing the size.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.8 is a graph showing a result of simulating the performance of a slot antenna apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)는 중심 주파수(1GHz)에서 S11 파라미터가 대략 -41 dB가 되어 리턴 로스(return loss)가 매우 낮아서 뛰어난 성능을 보임을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention exhibits excellent performance because the S11 parameter is approximately -41 dB at a center frequency (1 GHz) and the return loss is very low .

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)의 방사 패턴을 xy 평면(즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)와 평행한 평면)의 평면도로 확인하면 도 9와 같이 나타나고, zx 평면(즉, 상기 전도성 안테나 소자(110)와 수직인 평면)의 평면도로 확인하면 도 10과 같이 나타남을 알 수 있다. 도 9 및 도 10 모두 상대적으로 지향성이 높은 성능을 나타내는 결과를 나타냄을 알 수 있다.9, when the radiation pattern of the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention is viewed in the xy plane (i.e., the plane parallel to the conductive antenna element 110) (That is, a plane perpendicular to the conductive antenna element 110), as shown in FIG. 10. It can be seen that both FIGS. 9 and 10 show results showing relatively high directivity.

또한, 종래의 하프 슬롯 안테나와 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)의 지향성 성능을 비교하기 위해 도 10 및 도 11이 제시된다.10 and 11 are also shown for comparing the directivity performance of the conventional half-slot antenna and the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면이고, 도 12는 종래의 하프 슬롯 안테나의 방사 패턴을 3차원으로 나타내는 도면인데, 도 11에 도시된 방사 패턴이 도 12에 도시된 방사 패턴에 비해 지향성이 더 높음을 용이하게 확인할 수 있다.FIG. 11 is a three-dimensional view illustrating a radiation pattern of a slot antenna apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a three-dimensional diagram illustrating a radiation pattern of a conventional half- It can be easily confirmed that the directivity is higher than the radiation pattern shown in Fig.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯 안테나 장치(100)에 의하면 종래의 하프 슬롯 안테나 정도의 크기로 종래의 하프 슬롯 안테나 보다 더 높은 지향성을 갖는 안테나를 설계할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the slot antenna device 100 according to the embodiment of the present invention, it is possible to design an antenna having a higher directivity than a conventional half-slot antenna with a size of about half a conventional slot antenna.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

Conductive antenna elements;
A slot formed in the conductive antenna element and open to an outer circumferential side of the conductive antenna element; And
And a directing body spaced apart from the conductive antenna element at a predetermined distance toward the opening direction side of the slot.

The method of claim 1, wherein the slot,
And a length of 1/4 of a wavelength? Of a frequency used by the slot antenna device.

The apparatus according to claim 1,
Slot antenna device, characterized in that formed to have a predetermined length in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slot.

4. The apparatus according to claim 3,
And a length equal to a height of the conductive antenna element or a length shorter than the height by a predetermined length.

The apparatus according to claim 1,
Wherein the antenna element is implemented with the same element as the conductive antenna element.

The antenna of claim 1, wherein the conductive antenna element comprises:
Wherein the slot antenna device has a circular or rectangular shape.

Board; And
A first conductive element and a second conductive element formed on the substrate so as to be spaced apart from each other,
Wherein the first conductive element comprises:
An outer circumferential side of the first conductive element includes an open slot,
Wherein the second conductive element comprises:
Is formed to be located at a predetermined distance toward the opening direction side of the slot,
Wherein the first conductive element is driven by a half slot antenna and the second conductive element is driven by a directional body of the half slot antenna.

8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the second conductive element comprises:
Wherein the antenna is formed at an edge portion of the substrate.

Providing a conductive antenna element;
Forming a slot in the conductive antenna element that is open at an outer periphery of the conductive antenna element; And
And forming a director spaced apart from the conductive antenna element at a predetermined distance toward the opening direction side of the slot.

Forming a conductive element layer on a substrate;
Separating the conductive element layer so as to be electrically separated from the first conductive element and the second conductive element; And
And forming a slot in the first conductive element that is open to the outer circumferential side of the first conductive element.

11. The method of claim 10 wherein separating the conductive element layer so as to be electrically isolated from the first conductive element and the second conductive element comprises:
And forming a predetermined separation space to electrically separate the first conductive element and the second conductive element,
Wherein the spacing space and the slot are formed to be perpendicular to each other.