KR20150018757A - 그라운드 방사 안테나 - Google Patents

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KR20150018757A
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antenna
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capacitive element
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KR20140192030A
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최형철
이재석
조얼
루신신
장진혁
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라디나 주식회사
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Abstract

본 발명은 용량성 소자를 이용한 간단한 구조의 방사체 구성 회로를 제공할 뿐 아니라 이에 적합한 급전회로를 제공함으로써, 그 구조가 간단하여 크기가 작고, 제조 공정이 간단할 뿐 아니라, 제작 비용을 현저히 감소시킨 그라운드 방사 안테나를 제공한다.

Description

그라운드 방사 안테나{GROUND RADIATION ANTENNA}
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 단말기의 그라운드 방사를 이용한 그라운드 방사 안테나에 관한 것이다.
안테나는 공중의 RF 신호를 무선통신 단말기 내부로 수신하거나, 무선통신 단말기 내부의 신호를 외부로 송신하는 장치로서, 무선통신에 필수적으로 사용되는 장치이다. 최근, 이동통신 단말기가 소형화 및 경량화되면서, 안테나도 그 구조에 있어서도 보다 슬림화 될 것이 요구되고 있다. 또한, 무선을 통해 송수신되는 데이터량이 많아지면서, 보다 더 좋은 성능의 안테나가 필요하게 되었다.
이러한 필요성에 의해 제안된 것이 그라운드를 이용하여 RF 신호가 방사되도록 하는 그라운드 방사 안테나이다. 즉, 종래 기술에 따른 안테나의 방사체는 무선통신 단말기 내부 혹은 외부에 많은 부피를 차지하는 방사체를 별도로 구비하였으나, 그라운드 방사 안테나에 있어서는 무선통신 단말기에 필수적으로 제공되는 그라운드를 방사체로 이용함으로써, 안테나의 크기를 줄일 수 있게 되었다.
그러나, 그라운드 방사 안테나에 있어서도 그라운드 만으로 방사체의 역할을 할 수는 없고, 그라운드와 함께 방사체의 역할을 수행하는 방사 구조체를 별도로 구비하고 있었다.
종래 기술에 따르면, 복잡하고 부피가 큰 방사 구조체로 인해 그라운드 방사 안테나 자체의 크기가 커 질 뿐 아니라, 안테나의 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 보다 간단한 구조를 가지면서도 우수한 방사 성능을 가지는 그라운드 방사 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 그라운드 안테나 자체의 본질에 착안하여, 복잡한 방사 구조체를 대체할 수 있는 용량성 소자를 사용한 방사체 구성 회로를 제공한다.
또한 본 발명은 구조가 간단하면서도 방사 성능을 극대화 할 수 있는 급전회로를 제공한다.
이와 같이, 현저히 구조가 단순해진 방사체 구성 회로와 급전회로를 이용하여 안테나를 제작함으로써, 크기가 작으면서도 방사성능이 우수한 안테나를 제공한다.
본 발명에 따른 그라운드 방사 안테나는 매우 단순한 구조로 이루어져 안테나의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 방사 안테나는 단순한 구조로 인해 제조 공정을 용이하게 하고, 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 방사 안테나는 광대역 및 다중대역 특성을 가질 수 있으며, 우수한 방사 성능을 가지는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 9 는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
종래 기술에 따르면, 그라운드 방사를 위한 방사 구조체를 별도로 구현하고, 그 방사 구조체의 형상이나 구조를 변경함으로써 방사 성능을 향상시키고자 노력하였다. 즉, 인덕턴스 성분 및 캐패시턴스 성분을 함께 가지는 구조체 및 캐패시터와 인덕터를 조합함으로써 방사체를 구현하고자 노력하였다.
그러나, 본 출원인은 그라운드의 인덕턴스 성분을 이용하면, 별도의 복잡한 구조체 없이도, 그라운드에 캐패시터만을 연결함으로써 방사성능이 우수한 그라운드 방사 구조체를 만들 수 있다는 것을 알게 되었다.
안테나의 방사 구조체로서 기능하기 위해서는, 캐패시턴스 성질을 가지는 캐패시터 뿐 아니라, 인덕턴스 성질을 가지는 인덕터가 존재하여 공진을 일으켜야 하는데, 이러한 공진 현상에 필요한 인덕턴스는 그라운드가 제공하므로, 인덕턴스 제공을 위한 별도의 구조체 없이 캐패시터와 그라운드 만으로 방사 구조체의 기능을 수행할 수 있다는 것을 알게 되었다.
그러나, 종래 기술에 따른 그라운드 방사체들은 그라운드가 가지는 인덕턴스 성분을 효율적으로 이용하지 못하고, 캐패시턴스 성분 뿐 아니라 인덕턴스 성분도 함께 가지는 복잡한 구조체들을 구성하여 공진을 일으키려고 노력하였다.
본 발명에 따르면, 그라운드 자체의 인덕턴스를 효율적으로 이용함으로써, 캐패시터와 그라운드를 연결하는 간단한 구조를 가진 방사체를 구현하고, 이를 이용한 안테나를 제공한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나는 급전점(12)과 급전선로(180)로 이루어진 급전부(120)와, 급전점(12), 그라운드(10), 제 1 선로(11), 제 1 엘리먼트(13), 제 2 선로(12a), 제 2 엘리먼트(15), 제 3 선로(12b), 용량성 소자(17), 제 4 선로(14a), 제 5 선로(14b)를 포함하여 이루어진다.
그라운드(10)는 이동통신 단말기 등 통신기기 내부에 기준 전위를 제공하는데, 일반적으로 단말기 그라운드는 단말기 동작을 위해 필요한 회로 소자들이 결합되는 기판에 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 그라운드(10)는 기준 전위를 제공하는 이외에, 안테나의 그라운드 방사체로서의 기능을 가지며, 이하 본 발명의 다른 실시예에서도 같다.
본 실시예에서, 급전부(120), 제 1 선로(11), 제 1 엘리먼트(13), 제 2 선로(12a), 제 2 엘리먼트(15), 제 3 선로(12b)는 안테나 방사체를 통해 RF 신호의 방사가 이루어지도록 안테나 방사를 여기시키는 급전회로로 동작한다. 또한, 제 4 선로(14a), 용량성 소자(17), 제 5 선로(14b)는 실제로 RF 신호가 방사되도록 하는 안테나 방사체 구성회로로서 동작한다.
즉, 본 실시예에서, 급전부(120), 제 1 선로(11), 제 1 엘리먼트(13), 제 2 선로(12a), 제 2 엘리먼트(15), 제 3 선로(12b)는 급전회로로서 동작하며, 제 4 선로(14a), 용량성 소자(17), 제 5 선로(14b)는 급전회로의 급전에 따라 RF 신호를 방사하는 안테나의 방사체 구성요소로서 동작한다.
본 실시예에 있어서, 제 1 엘리먼트(13)는 유도성 소자이거나, 용량성 소자이거나, 또는 단순한 도선일 수 있다. 또한, 제 2 엘리먼트(15)는 유도성 소자이거나 용량성 소자이거나, 단순한 도선일 수 있다.
이때, 제 1 엘리먼트(13)가 용량성 소자인 경우, 제 1 선로(11), 제 1 엘리먼트(13), 제 2 선로(12a), 제 2 엘리먼트(15), 제 3 선로(12b)는 급전회로로서 뿐 아니라, 방사체 구성회로로서 동작하게 되며, 본 실시예에 따른 안테나는 다중대역 특성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 급전부(120)는 CPW(Coplanar Waveguide)로 구성하였다. 그러나, CPW 이외에도 다양한 방식의 급전부를 구성할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예들에서도 같다.
본 실시예에서는 급전회로가 클리어런스 영역(100) 내에 구성된다. 클리어런스 영역(100)은 단말기 그라운드(10)에서 그라운드의 일부가 제거된 영역이다.
본 실시예에서, 용량성 소자는 칩 캐패시터와 같은 집중회로 소자인 것이 바람직하나, 칩 캐패시터 이외에 구조적으로 형성된 용량성 소자를 사용할 수도 있다. 또한, 용량성 소자는 하나의 캐패시터로 구성되거나, 혹은 두개 이상의 캐패시터를 연결하여 구성할 수도 있다.
한편, 본 실시예에서 용량성 소자(13)는 특정한 캐패시턴스를 얻기 위해서 여러가지 소자의 결합으로 대체할 수 있다. 예를 들어, 용량성 소자(13)는 용량성 소자와 유도성 소자의 결합 형태로 대체할 수 있다.
또한, 이하 본 발명의 다른 실시예에서도 용량성 소자는 특정한 캐패시턴스를 얻기 위해서 여러가지 소자의 결합으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 용량성 소자는 용량성 소자와 유도성 소자가 결합된 형태로 대체할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나는 급전점(22)과 급전선로(280)로 이루어지는 급전부(220), 그라운드(20), 제 1 선로(21), 제 1 엘리먼트(23), 제 2 선로(22a), 제 2 엘리먼트(25), 제 3 선로(22b), 제 3 엘리먼트(27), 제 4 선로(24a), 제 5 선로(24b), 용량성 소자(29), 제 6 선로(22c)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서, 급전부(220), 제 1 선로(21), 제 1 엘리먼트(23), 제 2 선로(22a), 제 2 엘리먼트(25) 및 제 3 선로(22b)는 안테나 방사체를 통해 RF 신호의 방사가 이루어지도록 안테나 방사를 여기시키는 급전회로로 동작한다.
한편, 제 4 선로(24a), 제 3 엘리먼트(17) 및 제 5 선로(24b)는 실제로 RF 신호가 방사되도록 하는 제 1 안테나 방사체 구성회로로서 작동한다. 또한, 제 1 선로(21), 제 1 엘리먼트(23), 제 2 선로(22a), 용량성 소자(29) 및 제 6 선로(22c)는 제 2 안테나 방사체 구성회로로서 동작한다. 본 실시예에 따른 안테나는 복수의 방사체 구성회로를 구비함으로 인해 다중대역 특성을 가질 수 있다.
제 3 선로(22b) 및 제 2 엘리먼트(25)는 임피던스 매칭을 용이하게 하기 위해 부가된 것이다.
본 실시예에 있어서, 제 1 엘리먼트(23)는 유도성 소자이거나, 용량성 소자이거나, 단순한 도선일 수 있다. 제 2 엘리먼트(25)는 유도성 소자이거나, 단순한 도선일 수 있다. 한편, 제 3 엘리먼트(27)는 유도성 소자이거나, 용량성 소자이거나, 단순한 도선일 수 있다.
본 실시예에서는 급전회로가 클리어런스 영역(200) 내에 구성된다. 클리어런스 영역(200)은 단말기 그라운드(20)에서 그라운드의 일부가 제거된 영역이다.
본 실시예에서, 용량성 소자는 칩 캐패시터와 같은 집중회로 소자인 것이 바람직하나, 칩 캐패시터 이외에 구조적으로 형성된 용량성 소자를 사용할 수도 있다. 또한, 용량성 소자는 하나의 캐패시터로 구성되거나, 혹은 두개 이상의 캐패시터를 연결하여 구성할 수도 있다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그라운드를 이용한 안테나는 급전점(32)과 급전선로(380)로 이루어진 급전부(320), 그라운드(30), 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 2 선로(31b), 제 1 용량성 소자(33), 제 3 선로(34a), 제 4 선로(34b), 제 2 엘리먼트(37), 제 5 선로(34c), 제 6 선로(36a), 제 2 용량성 소자(39), 제 7 선로(36b), 제 8 선로(38a), 제 3 엘리먼트(390), 제 9 선로(38b)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에 있어서, 급전부(320), 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 2 선로(31b), 제 4 선로(34b), 제 1 용량성 소자(33) 및 제 3 선로(34a)는 안테나 방사체를 통해 RF 신호의 방사가 이루어지도록 안테나 방사를 여기시키는 제 1 급전회로로 동작한다.
또한, 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 2 선로(31b), 제 4 선로(34b), 제 1 용량성 소자(33) 및 제 3 선로(34a)는 실제로 RF 신호가 방사되도록 하는 제 1 안테나 방사체 구성회로로서 작동한다.
즉, 본 실시예에서, 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 2 선로(31b), 제 4 선로(34b), 제 1 용량성 소자(33) 및 제 3 선로(34a)는 안테나의 급전회로의 일부일 뿐 아니라, 방사체 구성회로의 일부이기도 하다.
급전부(320), 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 6 선로(36a), 제 2 용량성 소자(39) 및 제 7 선로(36b)는 안테나 방사체를 통해 RF 신호의 방사가 이루어지도록 안테나 방사를 여기시키는 제 2 급전회로로 동작한다.
또한, 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 6 선로(36a), 제 2 용량성 소자(39) 및 제 7 선로(36b)는 실제로 RF 신호가 방사되도록 하는 제 2 안테나 방사체 구성회로로서 작동한다.
즉, 본 실시예에서, 제 1 선로(31a), 제 1 엘리먼트(35), 제 6 선로(36a), 제 2 용량성 소자(39) 및 제 7 선로(36b)는 안테나의 급전회로의 일부일 뿐 아니라, 방사체 구성회로의 일부이기도 하다.
한편, 제 8 선로(38a), 제 3 엘리먼트(390), 제 9 선로(38b)는 제 3 방사체 구성회로로서 작동한다.
본 실시예에 따른 안테나는 삼중의 안테나 방사체 구성회로로 인해 다중대역을 구현할 수 있는 특징이 있다.
한편, 제 5 선로(34c) 및 제 2 엘리먼트(37)는 임피던스 매칭을 용이하기 위해 부가된 것이다.
본 실시예에 있어서, 제 1 엘리먼트(35)는 유도성 소자이거나, 용량성 소자이거나, 단순한 도선일 수 있다. 제 2 엘리먼트(37)는 유도성 소자이거나, 단순한 도선일 수 있다.
본 실시예에서는 급전회로가 클리어런스 영역(300) 내에 구성된다. 클리어런스 영역(300)은 단말기 그라운드(30)에서 그라운드의 일부가 제거된 영역이다.
본 실시예에서, 용량성 소자는 칩 캐패시터와 같은 집중회로 소자인 것이 바람직하나, 칩 캐패시터 이외에 구조적으로 형성된 용량성 소자를 사용할 수도 있다. 또한, 용량성 소자는 하나의 캐패시터로 구성되거나, 혹은 두개 이상의 캐패시터를 연결하여 구성할 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
본 실시예는 기본적으로 제 1 실시예에 따른 안테나와 동일한 구조를 가지나, 안테나의 일부는 클리어런스 영역(400)에 구성하고, 안테나의 다른 일부는 클리어런스 영역(400) 밖에 구성한 것이다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
본 실시예는 기본적으로 제 1 실시예에 따른 안테나와 동일한 구조를 가지나, 별도의 클리어런스를 형성하지 않고, 그라운드로 둘러싸이지 않은 영역에 안테나를 구현한 것이 특징이다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다. 본 실시예는 기본적으로 제 2 실시예에 따른 안테나와 동일한 구조를 가지나, 안테나의 일부는 클리어런스 영역(600)에 구성하고, 안테나의 다른 일부는 클리어런스 영역(600) 밖에 구성한 것이다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
본 실시예는 기본적으로 제 2 실시예에 따른 안테나와 동일한 구조를 가지나, 별도의 클리어런스를 형성하지 않고, 그라운드로 둘러싸이지 않은 영역에 안테나를 구현한 것이 특징이다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
본 실시예는 기본적으로 제 1 실시예와 동일한 구조를 가지나, 클리어런스의 형태가 제 1 실시예에 따른 안테나와 다르다.
즉, 제 1 실시예에 따른 안테나의 클리어런스는 삼면이 그라운드에 둘러싸이고, 일면만이 외부로 오픈된 형태이다. 그러나, 본 실시예에 따른 안테나의 클리어런스(800)는 사면 모두가 그라운드(80)로 둘러싸인 형태이다.
도 9 는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 그라운드 방사를 이용한 안테나를 도시한 것이다.
본 실시예는 기본적으로 제 2 실시예와 동일한 구조를 가지나, 클리어런스의 형태가 제 2 실시예에 따른 안테나와 다르다.
즉, 제 2 실시예에 따른 안테나의 클리어런스는 삼면이 그라운드에 둘러싸이고, 일면만이 외부로 오픈된 형태이다. 그러나, 본 실시예에 따른 안테나의 클리어런스(900)는 사면 모두가 그라운드(90)로 둘러싸인 형태이다.
상기한 바와 같이, 제 1 실시예, 제 4 실시예, 제 5 실시예 및 제 8 실시예는 기본적으로 동일한 연결관계를 가지는 안테나에 속하나, 클리어런스의 형태 및 안테나의 일부 또는 전부가 클리어런스에 형성되는지 클리어런스 밖에 형성되는지에 따라 서로 다른 형태로 구성된 것이다. 따라서, 두면이 그라운드에 둘러싸이고, 두면은 외부로 오픈된 형태의 클리어런스를 형성하고, 이를 상기 실시예들에 적용함으로써, 도면에 도시되지 않은 형태의 안테나들을 구성할 수도 있다.
따라서, 동일한 안테나 그룹에 속하는 제 2 실시예, 제 6 실시예, 제 7 실시예, 제 9 실시예에 대해서도 두면이 외부로 오픈된 클리어런스를 적용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판상에 형성된 그라운드;
    양단이 상기 그라운드에 연결되고, 상기 양단 사이에 적어도 하나의 용량성 소자를 포함하여 이루어지는 제 1 회로부;
    RF 신호를 피딩하는 급전부; 및
    일단은 상기 그라운드에, 타단은 상기 급전부에 각각 연결되며, 상기 양단 사이에 적어도 하나의 리액턴스 소자를 가지는 제 2 회로부를 포함하여 이루어지되,
    상기 제 1 회로부와 상기 제 2 회로부는 분리된 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리액턴스 소자는 제 2 용량성 소자인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 용량성 소자 및 상기 제 2 용량성 소자는 집중회로소자인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 집중회로소자는 칩 캐패시터인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 클리어런스는 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클리어런스는 상기 직사각형 형태의 네 변 중 한변이 외부로 오픈된 형태인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리액턴스 소자는 유도성 소자인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유도성 소자는 집중회로소자인 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 회로부는 상기 양단 사이에 제 2 용량성 소자를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라운드 방사 안테나.
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