KR20140004709A - 소형 광대역 안테나 - Google Patents

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Abstract

비도전성 재료로 형성된 기판, 상기 기판에 배치된 접지면, 상기 접지면의 에지에 하나의 단부가 접속된 광대역 방사 소자, 및 상기 광대역 방사 소자에 전력을 공급하고 사전결정된 파장의 1/100의 최대폭을 갖는 긴 피드 암을 포함하고, 상기 사전결정된 파장은 수식 (I)에 의해 정의되고, λp는 상기 사전결정된 파장이고, f는 상기 광대역 방사 소자의 최저 동작 주파수이고, μ는 상기 기판의 투자율이고, εr은 상기 기판의 상대 벌크 유전율이고, W는 상기 기판 위에 배치된 도전성 트레이스의 폭이고 H는 상기 기판의 두께이고, 수식 (II)인 안테나.

Description

소형 광대역 안테나{COMPACT BROADBAND ANTENNA}
본 발명은 일반적으로 안테나에 관한 것이고 보다 구체적으로 무선 통신 장치에 사용되는 안테나에 관한 것이다.
다음의 공보는 당업계 현 상태를 보여주는 것으로 생각된다.
미국 특허 번호 7,843,390 및 7,825,863
본 발명의 목적은 무선 통신 장치용 새로운 소형 광대역 안테나를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 비도전성 재료로 형성된 기판, 상기 기판에 배치된 접지면, 상기 접지면의 에지에 하나의 단부가 접속된 광대역 방사 소자, 및 상기 광대역 방사 소자에 전력을 공급하고 사전결정된 파장의 1/100의 최대폭을 갖는 긴 피드 암을 포함하고, 상기 사전결정된 파장은
Figure pct00001
에 의해 정의되고, λp는 상기 사전결정된 파장이고, f는 상기 광대역 방사 소자의 최저 동작 주파수이고, μ는 상기 기판의 투자율이고, εr은 상기 기판의 상대 벌크 유전율이고, W는 상기 기판 위에 배치된 도전성 트레이스의 폭이고 H는 상기 기판의 두께이고,
Figure pct00002
인 안테나가 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 피드 암 위에 피드 포인트가 위치되어 있다.
상기 안테나는 상기 피드 포인트에 전기 접속되고 상기 피드 포인트에 의해 전력공급되는 제2 방사 소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 피드 암은 상기 광대역 방사 소자 및 상기 접지면의 에지에 근접하여 배치되어 있지만 상기 광대역 방사 소자 및 상기 접지면의 에지로부터 오프셋되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 광대역 방사 소자는 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다.
상기 제1 부분 및 제2 부분은 서로 그리고 상기 접지면의 에지에 대략 평행한 것이 바람직하다.
상기 제1 부분은 상기 사전결정된 파장의 1/80 미만의 거리 만큼 상기 접지면의 에지로부터 이격되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 기판은 적어도 상면 및 하면을 갖고 있다.
적어도 상기 접지면 및 상기 광대역 방사 소자는 상기 상면 및 하면중 하나의 면에 위치된 것이 바람직하다.
적어도 상기 피드 암은 상기 상면 및 하면중 다른 면에 위치된 것이 바람직하다.
대안으로, 적어도 상기 접지면, 상기 광대역 방사 소자 및 상기 피드 암은 상기 기판의 공통 표면에 위치되어 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 광대역 방사 소자는 저주파수 대역에서 방사한다.
상기 저주파수 대역은 LTE 700, LTE 750, GSM 850, GSM 900 및 700-960 MHz 주파수 대역중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광대역 방사 소자의 길이는 대략 상기 저주파수 대역에 상응하는 파장의 1/4인 것이 바람직하다.
상기 제2 방사 소자는 고주파수 대역에서 방사하는 것이 바람직하다.
상기 광대역 방사 소자의 방사의 주파수는 상기 제2 방사 소자의 방사의 주파수에 대해 무시할 정도의 의존성을 나타내는 것이 바람직하다.
본 발명은 도면과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되고 동작하는 안테나의 단순화된 상면도 및 하면도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 타입의 안테나의 반사 손실을 보여주는 단순화된 그래프이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되고 동작되는, 안테나의 단순화된 상면도, 하면도 및 측면도이다.
도 4는 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 타입의 안테나의 반사 손실을 보여주는 단순화된 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되고 동작되는 안테나의 단순화된 상면도 및 하면도인 도 1a 및 도 1b에 대해 설명한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 접지면(102) 및 방사 소자(104)를 포함하고, 이러한 방사 소자(104)의 단부(106)는 접지면(102)의 에지(108)에 연결되는 것이 바람직한 안테나(100)가 제공되어 있다. 방사 소자(104)는 접지면(102)의 에지(108)에 전기 접속되는 것이 바람직하다. 대안으로, 방사 소자(104)는 접지면(102)의 에지(108)에 비-전기 접속될 수 있다.
도 1a에 가장 선명하게 도시된 바와 같이, 방사 소자(104)는 제1 부분(110)과 제2 부분(112)을 포함하는 소형 폴딩 구조를 갖고 있고, 제1 부분(110)과 제2 부분(112)은 서로 그리고 접지면(102)의 에지(108)에 대략 평행하게 뻗어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 방사 소자(104)의 다른 구성 역시 가능하고 본 발명의 범위에 포함되어 있다는 것을 이해해야 한다.
방사 소자(104)는 긴 피드 암(114)에 의해 전력공급되고, 이러한 피드 암(114)은 방사 소자(104)의 제1 부분(110)과 접지면(102)의 에지(108)에 모두에 근접하지만 오프셋되어 배치되는 것이 바람직하다. 도 1a의 섹션 A-A에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 본 발명의 특별히 바람직한 실시예에 따라, 피드 암(114)은 방사 소자(104)와 접지면(102)가 배치된 평면으로부터 오프셋된 평면에 배치되어 있다. 피드 암(114)은 위에 위치되는 것이 바람직한 피드 포인트(116)를 통해 무선(RF) 입력 신호를 수신한다. 피드 암(114)은 개방 단부 구조를 갖는 것이 바람직하다. 대안으로, 피드 암(114)은 접지면(102)로의 전기적 접속을 포함하는 다른 구성으로 단말처리될 수 있다.
도 1a의 섹션 A-A에 가장 도시된 바와 같이, 피드 암(114)은 매우 좁다. 피드 암(114)의 극도로 좁은 폭은 본 발명의 바람직한 실시예의 특별한 특징이고 안테나(100)에 상당한 작동의 유익을 가져다 준다. 피드 암(114)의 좁은 폭은 다른 특징중에서, 보통 상당히 보다 넓은 피딩 소자를 사용하는 외관상 비교가능한 안테나에 대해 본 발명의 안테나를 구별하는 역할을 한다.
이러한 좁은 긴 구조로 인해, 피드 암(114)은 높은 직렬 인덕턴스를 갖고 있다. 또한, 피드 암(114)가 접지면(102)의 에지(108)에 매우 근접하여 있기 때문에 접지면(102)에 상당한 병렬 커패시턴스를 부여한다. 이러한 2개의 리액턴스 즉, 직렬 인덕턴스 및 병렬 커패시턴스의 보상 상호작용으로 인해 방사 소자(104)와 피드 포인트(116) 사이에 향상된 임피던스 매칭을 얻을 수 있다. 이러한 향상된 임피던스 매칭에 의해 방사 소자(104)는 그 소형 폴딩 구조에도 불구하고 광범위의 주파수에 대해 효율적으로 방사할 수 있는 광대역 방사 소자로서 작동할 수 있다. 긴 좁은 피드 암(114)이 방사 소자(104)의 광대역 작동에 기여하는 메커니즘은 아래에 보다 상세하게 설명될 것이다.
안테나(100)는 비도전성 기판(118)에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 기판(118)은 인쇄회로기판(PCB)인 것이 바람직하고 예를 들어, FR-4를 포함하는 임의의 적합한 비도전성 재료로 형성될 수 있다.
도 1a 및 도 1b의 섹션 A-A 및 B-B에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 접지면(102) 및 방사 소자(104)는 기판(118)의 상면(120)에 배치되는 것이 바람직하고 피드 암(114)은 기판(118)의 반대 하면(122)에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 상면(120) 및 하면(122)에 대한 언급은 단지 예이고 대안으로 피드 암(114)이 기판(118)의 상면(120)에 위치될 수 있고 접지면(102) 및 방사 소자(104)가 기판(118)의 하면(122)에 위치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 설계 필요에 따라, 옵션으로 피드 암(114)이 접지면(102)과 방사 소자(104)의 양 에지(108)로부터 오프셋된 상태라는 가정하에, 접지면(102) 및 방사 소자(104)의 것과 동일한 기판(118)의 표면에 배치될 수 있다.
안테나(100)의 동작에서, 피드 암(114)은 피드 포인트(116)를 통해 RF 입력 신호를 수신한다. 그 결과, 근접장 결합(near field coupling)이 피드 암(114), 접지면(102)의 인접 에지(108)와 방사 소자(104)의 인접 제1 부분(110) 사이에 발생한다. 이러한 근접장 결합은 용량성 및 유도성 특성을 갖고 있는데, 그 유도성 성분은 피드 암(114)의 좁은 긴 구조로 인해 발생한다. 유도성 근접장 결합 및 용량성 근접장 결합은 방사 소자(104)의 피드 포인트(116)로의 임피던스 매치를 제어한다.
실제, 피드 암(114), 접지면(102)의 에지(108) 및 방사 소자(104)의 하부(110)는 단부(106)에 의해 단락 회로로 단말처리되는 느슨하게 결합된 전송 라인으로서 조합하여 기능하고, 이러한 느슨하게 결합된 전송 라인은 방사 소자(104)의 상부(112)에 전력을 공급한다. 이러한 전송 라인의 느슨하게 결합된 특성은 방사 소자(104)와 접지면(102)의 근방에 배치되지만 오프셋되어 배치된 피드 암(114)에 기인한다. 이러한 전송 라인의 느슨하게 결합된 특성은 방사 소자(104)의 하부(110)와 접지면의 에지(108) 사이의 갭에 의해 보다 강화되는데, 이러한 갭은 단부(106)에서의 하부의 에지(108)로의 접속을 제외하고 도체가 없는 것이 바람직하다.
이렇게 형성된 느슨하게 결합된 전송 라인은 분포된 매칭 회로로서 동작하고 이러한 매칭 회로는 방사 소자(104)의 방사의 주파수 대역에 대해 향상된 임피던스 매칭에 이르고 그래서 방사 소자(104)에 광대역 성능을 제공한다.
방사 소자(104)와 피드 포인트(116) 사이의 향상된 임피던스 매칭은 피드 암(114)의 좁고 긴 구조로부터 발생하는 상당한 직렬 유도성 결합 성분과 피드 암(14)의 근방으로부터 접지면 에지(108)로 발생하는 병렬 용량성 결합 성분의 보상 상호작용에 크게 기인하고 있다. 직렬 유도성 결합 성분이 없이, 근접장 용량성 결합만으로는 보다 불량한 임피던스를 얻을 수 있고 그래서 방사선 소자(104)의 보다 좁은 대역폭의 성능을 얻게 된다.
피드 암(114)은 사전결정된 파장 λp의 1/100의 최대폭을 갖고 있고, 이러한 사전결정된 파장 λp는 다음과 같이 정의되는 것이 바람직하다.
Figure pct00003
여기에서, f는 방사 소자(104)의 최저 동작 주파수이고, μ는 기판(118)의 투자율이고, εr은 기판(118)의 상대 벌크 유전율이고, W는 기판(118) 위에 배치되고 공기에 의해 경계지어진 마이크로칩 전송 라인을 형성하는 도전성 트레이스의 폭이고, H는 기판(118)의 두께이다.
Figure pct00004
는 기판 시스템용 유효 유전 상수에 상응한다. λp의 이러한 정의는
Figure pct00005
이고 "A Designer's Guide to Microstrip Line", Microwaves, May 1977, pp. 174-182에서 I. J. Bahl 과 D. K. Trivedi에 의해 유도된 등식에 기초하고 있다는 것을 가정하고 있다.
상기 등식에 언급된 도전성 트레이스는 단순히, 방사 소자(104)의 최저 동작 주파수에 상응하는 기판-특정 파장 그래서 피드 암(114)의 바람직한 최대폭을 정의하는데 사용되는 계산 편의의 엔티티라는 것을 이해할 수 있다. 이러한 도전성 트레이스는 기판(118)의 바람직한 실시예에서 반드시 실제로 형성될 필요는 없다는 것을 이해할 수 있다.
광대역 방사 소자(104)는 바람직하게는 LTE 700, LTE 750, GSM 850, GSM 900 및 700-960 MHz 주파수 대역중 적어도 하나에서 방사할 수 있는 저대역 방사 소자로서 동작하는 것이 바람직하다. 따라서, 예로서, 광대역 방사 소자(104)가 700 MHz의 최저 주파수에서 동작할 때, 사전결정된 파장 λp는 700 MHz에 상응하고 1mm 두께의 FR-4 PCB 기판(118)으로 형성된 50 옴 마이크로스트립 전송 라인에 대해 정의되고 대략 230mm이다. 이러한 실시예에 따른 피드 암(114)의 최대폭은 대략 2.3mm이다.
방사 소자(104)는 그 동작 파장의 대략 1/4의 전체 물리적 길이를 갖는 것이 바람직하다. 그래서 방사 소자(104)의 제1 부분(110)은 상술된 바와 같이, 피드 암(114)과 방사 소자(104) 사이의 근접장 결합에 기여하고, 방사 소자(104)의 전체 길이의 일부를 구성한다는 점에서 듀얼 기능을 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 접지면(102)에 접속된 방사 소자(104)의 단부(106)로부터 먼 방사 소자(104)의 제2 단부(124)는 접지면(102)의 에지(108)쪽 방향으로 구부러지는 바람직한데, 이로 인해 방사 소자(104)는 소형으로 배열된다.
안테나(100)는 접지면(102)의 에지의 상술된 유효 매칭 회로에 대한 기여로 인해 방사 소자(104)가 접지면(102)의 에지(108) 근방에 위치될 때 최적으로 작동한다. 특히, 방사 소자(104)의 제1 부분(110)은 위에서 정의된 사전결정된 파장 λp의 1/80 미만의 거리만큼 접지면(102)의 에지(108)로부터 떨어져 있는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 광대역 방사 소자(104)가 700 MHz의 최저 주파수에서 작동할 때, 700 MHz에 상응하고 1mm 두께의 FR-4 PCB 기판(118)으로 형성된 50 옴 마이크로스트립 전송 라인에 대해 정의된 사전결정된 파장 λp는 대략 230 mm이다. 이러한 실시예에 따른, 방사 소자(104)의 제1 부분(110)의 접지면의 에지(108)로부터의 간격은 대략 2.8mm 미만이다.
방사 소자(104)의 접지면(102)로의 근접성은 안테나의 동작 대역폭 및 방사 효율의 열화를 방지하기 위해, 보통 방사 소자가 접지면으로부터 보다 큰 거리에 있을 필요가 있는 종래의 안테나와 비교할 때 매우 이례적인 안테나(100)의 특징이다. 방사 소자(104)가 안테나(100)에서 접지면(102)에 그렇게 근접하게 위치함으로써 안테나(100)는 소형이 되는 장점을 가질 수 있다.
피드 암(114), 접지면(102)의 에지(108)와 방사 소자(104)의 제1 부분(110) 사이의 결합의 정도는 피드 암(114)의 길이 및 폭을 포함하는, 안테나(100)의 다양한 기하학적 파라미터, 방사 소자(104)의 제1 부분(110) 및 제2 부분(112)의 구성 및 방사 소자(104)의 제1 부분(110)과 제2 부분(124)의 접지면(102)의 에지(108)로부터의 각각의 분리에 의해 영향을 받는다.
피드 암(114) 및 방사 소자(104)는 기판(118)에 본딩된 3차원 도전성 트레이스로서, 또는 기판(118)의 표면(120, 122) 위에 인쇄된 2차원 도전성 구조로서 구현될 수 있다. 매칭 회로(126)와 같은, 이산 수동 소자 매칭 회로는 옵션으로 피드 포인트(116) 이전에, RF 피드라인 구동 안테나(100) 내에 포함될 수 있다.
이제 도 1a 및 도 1b에 도시된 타입의 안테나의 반사 손실을 보여주는 단순화된 그래프인 도 2에 대해 설명한다.
이러한 그래프의 제1 로컬 최소값들 A는 대략 방사 소자(104)에 의해 제공된 안테나(100)의 주파수 응답에 대략 상응한다. 영역 A의 폭에서 볼 수 있는 바와 같이, 안테나(100)의 응답은 광대역이고 예를 들어, -5 dB 보다 양호한 반사 손실을 갖고 700-960 MHz의 범위에 분포되어 있다. 도 1a 및 도 1b에 대해 상술된 바와 같이, 안테나(100)의 광대역 저주파수 응답은 피드 암(14)의 좁은 긴 구조의 결과로서, 방사 소자(104)의 피드 포인트(116)로의 향상된 임피던스 매치에 기인한다.
그래프의 영역 B에 알 수 있는 바와 같이, 안테나(100)는 상당한 고대역 응답을 나타내지 않는다. 이것은 피드 암(114)이 그 좁은 구조 및 접지면(102)에 매우 근접하여 있기 때문에, 연관된 상당한 고주파수 응답을 갖고 있지 않기 때문이다. 피드 암(14)의 불량한 방사 성능은 안테나(100)의 유익한 특징인데, 그 이유는 도 3a 내지 도 3c에 대해 아래에 상세히 설명되는 바와 같이, 저대역 방사 소자(104)에 대한 무시못하는 의존관계로 동작할 수 있는, 별개의 고대역 방사 소자의 추가를 허용하기 때문이다.
이제 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 구성되고 동작하는 안테나의 단순화된 상면도, 하면도 및 측면도인 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 대해 설명한다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 접지면(302) 및 제1 광대역 방사 소자(304)를 포함하는 안테나(300)가 제공되어 있고, 제1 광대역 방사 소자(304)는 그 하나의 단부(306)에서 접지면(302)의 에지(308)와 접속되고 제1 부분(310) 및 제2 부분(312)을 포함하고 있다. 제1 광대역 방사 소자(304)는 피드 포인트(316)가 위에 위치되는 것이 바람직한 좁은 피드 암(314)에 의해 전력공급된다. 도 3a 및 도 3b의 섹션 A-A 및 B-B에서 각각 가장 잘 도시된 바와 같이, 피드 암(314)은 제1 접지면(302) 및 방사 소자(304)의 제1 부분(310)에 근접하지만 오프셋되어 배치되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 피드 암(314)은 방사 소자(304)와 접지면(302)이 배치되어 있는 평면으로부터 오프셋된 평면에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
안테나(300)는 상면(320)과 하면(322)을 각각 갖고 있는 비도전성 기판(318)에 의해 지지되는 것이 바람직하고, 상면(320) 위에 접지면(302)과 방사 소자(304)가 위치되는 것이 바람직하고, 하면(322) 위에는 피드 암(314)이 위치되는 것이 바람직하다.
피드 암(314)은 사전결정된 파장 λp의 1/100의 최대폭을 갖고 있고, 이러한 사전결정된 파장 λp는 다음과 같이 정의되는 것이 바람직하다.
Figure pct00006
여기에서, f는 방사 소자(304)의 최저 동작 주파수이고, μ는 기판(318)의 투자율이고, εr은 기판(318)의 상대 벌크 유전율이고, W는 기판(318) 위에 배치되고 공기에 의해 경계지어진 마이크로칩 전송 라인을 형성하는 도전성 트레이스의 폭이고, H는 기판(318)의 두께이다.
Figure pct00007
는 기판 시스템용 유효 유전 상수에 상응한다. λp의 이러한 정의는
Figure pct00008
이고 "A Designer's Guide to Microstrip Line", Microwaves, May 1977, pp. 174-182에서 I. J. Bahl 과 D. K. Trivedi에 의해 유도된 등식에 기초하고 있다는 것을 가정하고 있다.
방사 소자(304)의 제1 부분(310)은 위에서 정의된 사전결정된 파장 λp의 1/80 보다 작은 거리 만큼 접지면(302)의 에지(308)로부터 떨어져 있는 것이 바람직하다.
안테나(300)는 안테나(300)에 제2 방사 소자(330)를 포함하는 것을 제외하곤 안테나(100)와 모든 관련 분야에서 유사하다는 것을 알 수 있다. 제2 방사 소자(330)는 도 3b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피드 포인트(316)를 피드 암(314)과 공유하고 있고, 피드 포인트(316)에 전기 접속되어 있는 것이 바람직하다.
도 3c에 가잘 도시된 바와 같이, 제2 방사 소자(330)는 기판(318)에 의해 형성된 평면으로부터 오프셋된 평면에 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 제2 방사 소자(330)는 4 mm의 거리 만큼 기판(318)에 의해 형성된 평면으로부터 오프셋된 평면에 배치되어 있다. 본 발명의 다른 특별히 바람직한 실시예에 따라, 제2 방사 소자(330)는 7 mm의 거리 만큼 기판(318)에 의해 형성된 평면으로부터 오프셋된 평면에 배치되어 있다.
안테나(300)의 동작에서, 제1 방사 소자(304)는 대략 안테나(100)의 저주파수 광대역 방사 소자(104)에 대해 상술된 메커니즘에 따라, 광대역 저주파수 방사 소자로서 동작하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 방사 소자(330)는 피드 포인트(316)에 의해 전력공급되는 고주파수 방사 소자로서 동작하는 것이 바람직하다. 따라서, 안테나(300)는 제1 방사 소자(304)와 제2 방사 소자(330)에 의해 각각 제공되는 저주파수 대역 및 고주파수 대역에서 방사할 수 있는 다중대역 안테나로서 동작한다.
제1 방사 소자(304)와 제2 방사 소자(330)의 각각이 공통 피드 포인트(316)에 의해 전력공급됨에도 불구하고, 예외적으로 낮은 정도의 상호 의존성을 갖고 동작한다는 것이 본 발명의 바람직한 실시예의 특별한 특징이다. 따라서, 안테나(300)의 낮은 동작 주파수 및 높은 동작 주파수는 종래 다중대역 안테나에 의해 나타난 강한 저대역 및 고대역 튜닝 상호종속성의 거의 온전한 부재로 인해 자유롭게 조정될 수 있다.
도 2에 대해 상술된 바와 같이, 안테나(300)의 저주파수 방사 소자(304)와 고주파수 방사 소자(330)의 비교적 독립적인 동작은 피드 암(314)의 좁은 긴 구조 및 접지면(302)로의 피드 암(314)의 근접 위치로 기인하고, 이러한 특징으로 인해 피드 암(314)이 단독으로 고대역 방사 소자로서 동작하는 것이 방지되고 따라서 고대역 방사 소자(330)의 동작에 간섭하는 것이 방지된다.
제2 고대역 방사 소자(330)는 도 3a 및 도 3b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 반전된 L 형상의 구성을 가질 수 있다. 그러나, 제2 방사 소자(330)의 도시된 구성은 단지 예이고 다른 소형 구성 역시 가능하다는 것을 알 수 있다.
긴 좁은 피드 암(314)에 의해 제공된 향상된 임피던스 매칭으로 인한 그 광대역 응답을 포함하는, 안테나(300)의 다른 특징 및 장점은 대략 안테나(100)에 대해 상술된 바와 같다.
이제, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 타입의 안테나의 반사 손실을 보여주는 단순화된 그래프인 도 4에 대해 설명한다.
이러한 그래프의 제1 로컬 최소값들 A는 제1 방사 소자(304)에 의해 제공된 광대역 저주파수 대역에 대략 상응하고 제2 로컬 최소값들 B는 제2 방사 소자(330)에 의해 제공되는 바람직한 고주파수 대역의 방사에 대략 상응한다.
안테나(300)에서의 저대역 방사 소자(304) 및 안테나(100)에서의 저대역 방사 소자(104)의 주파수 응답에 각각 상응하는, 도 4의 영역 A와 도 2의 영역 A와의 비교에서 알 수 있는 바와 같이, 안테나(300)에서의 고대역 방사 소자(330)의 추가는 저대역 방사 소자의 광대역 응답을 손상시키지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 제2 방사 소자(330)의 동작 주파수는 대략 1800 MHz에서 센터링될 수 있다. 그러나, 제2 방사 소자(330)의 동작 주파수는 방사 소자(330)의 전체 길이 및 접지면(302)로부터의 간격을 포함하는 (하지만 이에 제한되지 않는다) 방사 소자(330)의 다양한 기하학적 파라미터를 수정함으로써 조정될 수 있다는 것을 알 수 있다.
당업자는 본 발명이 아래에 특별하게 청구된 내용에 의해 한정되지 않음을 이해할 것이다. 그보다는, 본 발명의 범위는 본 명세서에 서술된 특징의 다양한 조합 및 하부조합을 포함함은 물론, 그들의 수정 및 변형이 도면을 참조하여 배경기술 외의 앞선 설명을 읽을 때 당업자들에게 일어날 수 있다. 특히, 본 발명의 단일 안테나만을 포함하는 실시예가 기술되었지만, 단일 안테나 기판에 본 발명의 안테나의 다수를 포함하는 것 역시 가능하다.

Claims (16)

  1. 비도전성 재료로 형성된 기판;
    상기 기판에 배치된 접지면;
    상기 접지면의 에지에 하나의 단부가 접속된 광대역 방사 소자; 및
    상기 광대역 방사 소자에 전력을 공급하고 사전결정된 파장의 1/100의 최대폭을 갖는 긴 피드 암을 포함하고,
    상기 사전결정된 파장은
    Figure pct00009

    에 의해 정의되고,
    λp는 상기 사전결정된 파장이고, f는 상기 광대역 방사 소자의 최저 동작 주파수이고, μ는 상기 기판의 투자율이고, εr은 상기 기판의 상대 벌크 유전율이고, W는 상기 기판 위에 배치된 도전성 트레이스의 폭이고 H는 상기 기판의 두께이고,
    Figure pct00010
    인 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피드 암 위에 피드 포인트가 위치된 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피드 포인트에 전기 접속되고 상기 피드 포인트에 의해 전력공급되는 제2 방사 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피드 암은 상기 광대역 방사 소자 및 상기 접지면의 에지에 근접하여 배치되어 있지만 상기 광대역 방사 소자 및 상기 접지면의 에지로부터 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광대역 방사 소자는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 부분 및 제2 부분은 서로 그리고 상기 접지면의 에지에 대략 평행한 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 사전결정된 파장의 1/80 미만의 거리 만큼 상기 접지면의 에지로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 제1항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 적어도 상면 및 하면을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 상기 접지면 및 상기 광대역 방사 소자는 상기 상면 및 하면중 하나의 면에 위치된 것을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제9항에 있어서, 적어도 상기 피드 암은 상기 상면 및 하면중 다른 면에 위치된 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 제8항에 있어서, 적어도 상기 접지면, 상기 광대역 방사 소자 및 상기 피드 암은 상기 기판의 공통 표면에 위치된 것을 특징으로 하는 안테나.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 광대역 방사 소자는 저주파수 대역에서 방사하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  13. 제12항에 있어서, 상기 저주파수 대역은 LTE 700, LTE 750, GSM 850, GSM 900 및 700-960 MHz 주파수 대역중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 광대역 방사 소자의 길이는 대략 상기 저주파수 대역에 상응하는 파장의 1/4인 것을 특징으로 하는 안테나.
  15. 제3항에 있어서, 상기 제2 방사 소자는 고주파수 대역에서 방사하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  16. 제3항에 있어서, 상기 광대역 방사 소자의 방사의 주파수는 상기 제2 방사 소자의 방사의 주파수에 대해 무시할 정도의 의존성을 나타내는 것을 특징으로 하는 안테나.
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