KR20160055277A - 다중주파수 안테나 및 단말기 - Google Patents

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KR20160055277A
KR20160055277A KR1020167010342A KR20167010342A KR20160055277A KR 20160055277 A KR20160055277 A KR 20160055277A KR 1020167010342 A KR1020167010342 A KR 1020167010342A KR 20167010342 A KR20167010342 A KR 20167010342A KR 20160055277 A KR20160055277 A KR 20160055277A
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Abstract

본 발명은 다중주파수 안테나 및 단말기를 개시한다. 다중주파수 안테나의 안테나 본체는 접지부, 급전부 및 급전부와 연결된 제1 방사 브랜치 암 및 제2 방사 브랜치 암을 구비하고, 추가로 일단이 급전부와 연결되고 다른 일단이 접지부와 연결된 제3 방사 브랜치 암을 구비한다.

Description

다중주파수 안테나 및 단말기{MULTI-FREQUENCY ANTENNA AND TERMINAL}
본 발명은 통신 분야에 관한 것으로, 구체적으로 다중주파수 안테나 및 단말기에 관한 것이다.
안테나는 통신 시스템에 있어서 꼭 필요한 부재이다. 안테나의 성능은 신호의 송수신 퀄리티와 직접적인 연관이 있다. 특히 통신설비 단말기의 설계에 있어서 안테나 설계에 대한 어려움이 나날이 높아지고 있다. 장기 진화(LTE: Long Term Evolution) 인터넷의 설치 및 응용과 더불어 안테나는 보다 넓은 대역의 주파수와 설치공간을 확보하는 것이 필요하다. 하지만 현재 각종 통신 단말기, 특히 핸드폰 단말기는 박형화, 소형화, 글로벌화 추세로 발전함과 동시에 단말기 미관도 고려해야 한다. 이에 안테나 설치공간을 충분히 확보하지 못하게 되고, 제한된 설치공간은 직접적으로 대역폭 부족을 초래하며 이는 안테나 설계에 있어서 직면하게 되는 가장 큰 문제이다. 이를 해결하기 위해 안테나 대역폭을 증가하는 방법은 보통 기생소자 수량을 증가하여 이를 메인 방사체와 결합하여 필요한 주파수 대역의 공진을 발생한다. 이와같은 방법은 일부 주파수 대역의 대역폭 손실을 초래한다.
현재 존재하는 기술적인 문제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예는 다중주파수 안테나 및 단말기를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다중주파수 안테나에 있어서, 상기 다중주파수 안테나는 안테나 본체를 구비하며, 상기 안테나 본체는 접지부, 급전부 및 상기 급전부와 연결된 제1 방사 브랜치 암(branch arm)과 제2 방사 브랜치 암을 구비하고, 상기 안테나 본체는 추가로 제3 방사 브랜치 암을 구비하며, 상기 제3 방사 브랜치 암의 일단은 상기 급전부와 연결되고 다른 일단은 상기 접지부와 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 일단은 상기 급전부와 병렬연결되고 상기 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 다른 일단은 각기 제3 방사 브랜치 암의 연장 방향을 따라 연장되며 연장 및 상응하게 절곡된 후 상기 제1 방사 브랜치 암 및 제2 방사 브랜치 암은 역G형으로 조합된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 방사 브랜치 암의 전기적 길이(electrical length)는 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이보다 길다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제1 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 미리 설정된 주파수 대역은 1710MHz 내지 2170MHz이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제2 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제2 미리 설정된 주파수 대역은 824MHz 내지 960MHz이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제3 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제3 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제3 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 사이의 간격은 제1 미리 설정된 거리의 임계값보다 작거나 같다.
본 발명은 또한 단말기를 제공하며, 상기 단말기는 상기 다중주파수 안테나를 포함한다.
본 발명의 실시예에 다른 유익한 효과는 다음과 같다.
본 발명의 다중주파수 안테나와 단말기에 있어서, 안테나 본체는 접지부, 급전부 및 상기 급전부와 연결된 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암을 구비하고 추가로 일단이 상기 급전부와 연결되고 다른 일단이 상기 접지부와 연결된 제3 방사 브랜치 암을 구비한다. 즉, 본발명의 실시예에 따른 급전부와 접지부 사이에 제3 방사 브랜치 암을 회로로 추가 설치하며, 제3 방사 브랜치 암은 주파수 대역을 확대하여 안테나 대역폭을 증가하는 동시에 일부 주파수 대역의 대역폭 손실을 방지할 수 있다. 본발명의 실시예에 따른 제3 방사 브랜치 암은 또한 더욱 좋은 정재파비의 주파수 대역으로 튜닝하도록 협조할수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 2에 따른 다중주파수 안테나의 구조 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 안테나 본체의 구조 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 안테나를 핸드폰 단말기에 적용한 실체 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 안테나 정재파비 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 안테나가 880MHz 주파수에서의 지향성 방사 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 안테나가 1710MHz 주파수에서의 지향성 방사 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 안테나가 2170MHz 주파수에서의 지향성 방사 도면이다.
도면 (비율에 따라 그려지지 않을 수도 있다)에 있어서 유사한 부호들은 각기 다른 도면에서 유사한 부재를 나타낼 수 있다. 유사 부호 뒤의 다른 알파벳은 유사 부재의 서로 다른 예시를 나타낼 수 있다. 본 발명의 각 실시예는 도면에서 예시적으로 도시될뿐 이에 국한되지 않는다.
기존의 한정된 안테나 설치공간으로 인한 대역폭 부족 문제 및 대역폭 확대 과정에서의 일부 주파수 대역폭의 손실 문제에 대하여 본 발명의 각 실시예에 의하면, 안테나 본체의 급전부 (즉 신호 급전점)와 접지부 (즉 접지 급전점)사이에 제3 방사 브랜치 암을 하나의 회로로 추가 설치하며, 상기 제3 방사 브랜치 암은 주파수 대역을 확대하여 안테나 대역폭을 증가하는 동시에 일부 주파수 대역의 대역폭 손실을 방지할 수 있으며, 또한 더욱 좋은 정재파비의 주파수 대역으로 튜닝하도록 협조할수 있다.
이하 구체적인 실시예 및 첨부 도면을 결합하여 본 발명의 내용을 상세하게 설명한다.
실시예 1:
본 실시예의 다중주파수 안테나는 안테나 본체를 구비하고, 상기 안테나 본체는 접지부 (즉 접지 급전점)와 급전부 (즉 신호 급전점) 및 상기 급전부와 연결된 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암을 구비한다. 본 실시예의 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 일단은 급전부와 병렬연결되고, 상기 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 다른 일단은 안테나의 구체적인 유형에 따라 각기 동일한 방향으로 연장 및 절곡되여 해당 유형의 안테나를 구성한다. 본 실시예의 안테나 본체는 추가로 제3 방사 브랜치 암을 구비하고, 제3 방사 브랜치 암의 일단은 급전부와 연결된다. 즉, 상기 일단은 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암에 병렬연결된다. 상기 제3 방사 브랜치 암의 다른 일단은 접지부와 연결되여 급전부와 접지부 사이에 주파수 대역 확대용 회로를 형성한다. 이와같이 본 실시예에 의하면 안테나 대역폭을 증가하기 위하여 기생(parasitic)소자를 증가할 필요가 없으므로 일부 주파수 대역의 대역폭 손실을 방지한다. 본 실시예에 의하면, 구체적인 적용 상황에 따라 제3 방사 브랜치 암은 또한 더욱 좋은 정재파비의 주파수 대역으로의 튜닝을 협조하는 역할도 한다.
본 실시예에 있어서, 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 다른 일단은 각기 제3 방사 브랜치 암의 연장 방향을 따라 연장되고, 대응되는 길이 연장후 및 대응되는 절곡후, 대응되는 유형의 안테나를 형성한다. 예를들어, 본 실시예의 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암은 연장 및 절곡후 역G형 안테나로 조합되어 구성될수 있다. 이때 제2 방사 브랜치 암의 전기적 길이(electrical length)는 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이보다 길고 제2 방사 브랜치 암은 제3 방사 브랜치 암에 근접한다. 제2 방사 브랜치 암의 다른 일단은 제3 방사 브랜치 암의 연장 방향을 따라 일정길이 연장후 백(Back)으로 절곡되고 다시 일정길이 연장하여 역U형을 구성한다. 제1 방사 브랜치 암의 다른 일단은 제3 방사 브랜치 암의 전기적 방향을 따라 일정한 거리 연장후 상기 제2 방사 브랜치 암과 역G형 안테나를 구성한다.
본 실시예에 있어서, 제1 방사 브랜치 암, 제2 방사 브랜치 암 및 제3 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 구제척인 적용 시나리오에 따라 다르게 설정된다. 예를들어, 본 실시예에서 제1 방사 브랜치 암은 고주파 공진 발생에 사용되고, 제2 방사 브랜치 암은 보조(Secondary) 고주파 공진과 저주파 공진 발생에 사용되고, 제3 방사 브랜치 암은 확대되어야 할 주파수 대역의 공진 발생에 전용되거나 혹은 더욱 좋은 정재파비의 주파수 대역으로의 튜닝을 협조하는데 사용된다. 구체적으로 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이를 제1 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장으로 설정할 수 있다. 이때 제1 미리 설정된 주파수 대역은 고주파 대역일 수 있으며, 예를들어, 제1 미리 설정된 주파수 대역을 1710MHz 내지 2170MHz으로 설정할 수 있다. 제2 방사 브랜치 암의 전기적 길이를 제2 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장으로 설정할 수 있다. 이때 제2 미리 설정된 주파수 대역은 제1 미리 설정된 주파수 대역보다 보조(Secondary) 고주파 대역과 저주파 대역일 수 있으며, 예를들어, 제2 미리 설정된 주파수 대역을 824MHz 내지 960MHz으로 설정할 수 있다. 제3 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제3 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장으로 설정할 수 있다. 이때 제3 미리 설정된 주파수 대역은 현재의 확대되어야 할 주파수 대역일 수 있으며, 이는 구체적인 적용 시나리오에 따라 설정하여야 한다.
본 실시예에 있어서, 제2 방사 브랜치 암과 제3 방사 브랜치 암 사이의 간격 크기는 고주파 공진의 오프셋에 영향을 미치는데, 이는 두 방사 브랜치 암 사이에 결합이 존재하기 때문이다. 제2 방사 브랜치 암과 제3 방사 브랜치 암 사이의 간격 크기는 결합강도에 영향을 미치며 나아가 방사 브랜치 암 전체에 발생한 공진에 작용한다. 그러므로 본 실시예에서는 제2 방사 브랜치 암과 제3 방사 브랜치 암 사이의 간격을 미리 설정된 거리의 임계값보다 작거나 같게 설정할 수 있다. 미리 설정된 거리 임계값의 크기는 구체적인 적용 시나리오에 따라 구체적으로 선택하여 설정될 수 있으며, 예를들어 1mm, 2mm등으로 설정될 수 있다.
본 실시예의 다중주파수 안테나는 메인보드와 메인보드상에 설치되는 방사모듈(즉 방사체)을 구비한다. 안테나 본체는 급전부에 의해 메인보드상의 방사모듈과 연결되고 안테나 본체의 접지부는 메인보드상에 설치된 해당 접지 급전점과 연결된다
본 실시예에 있어서, 주파수 대역별 인피던스를 조절하기 위하여 다중주파수 안테나에 정합회로를 설치할수 있다. 안테나 본체의 급전부는 정합회로에 의해 방사모듈과 연결되고 정합회로를 통하여 주파수 대역별 인피던스를 조절함으로써, 주파수 대역의 정합출력을 개선하여 최적화 방사효과를 달성한다.
실시예 2:
본 실시예에 따른 안테나는 각종 통신 설비에 적용될 수 있다. 예를 들어, 핸드폰, IPAD등 각종 이동 통신 단말기에 적용된다. 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 결부하여 구체적인 안테나를 예로 하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 안테나는 안테나 본체(1), 정합회로(4), RF(무선주파수: radio frequency)모듈(5) 및 메인보드(6)를 구비한다. 안테나 본체(1)는 급전부(3)와 접지부(2)에 의해 메인보드(6)상에 연결되고, 안테나 본체(1)의 튜닝을 협조하기 위한 정합회로(4)는 급전부(3)와 RF모듈(5) 사이에 설치된다.
본 실시예에 있어서 안테나 본체(1)의 급전부(3)와 접지부(2)는 각기 메인보드(6)의 테두리에 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 본체(1)는 추가로 제1 방사 브랜치 암(10), 제2 방사 브랜치 암(8) 및 제3 방사 브랜치 암(7)을 구비한다. 제1 방사 브랜치 암(10)과 제2 방사 브랜치 암(8)의 일단은 공통부분(9)에 의해 병렬연결후 일체화되어 급전부(3)에 연결된다. 제2 방사 브랜치 암(8)의 다른 일단은 공통부분(9)에서 인출된 후 제3 방사 브랜치 암(7)의 전기적 방향 즉, 제3 방사 브랜치 암(7)과 평행되는 방향으로 연장되며, 설정된 길이까지 연장된 후, 아래로 백(back)방향으로 절곡된다. 제1 방사 브랜치 암(10)의 다른 일단은 공통부분(9)에서 인출된 후, 제3 방사 브랜치 암(7)과 평행되는 방향으로 일정한 길이 연장하여 제2 방사 브랜치 암(8)과 역G형을 구성한다. 제1 방사 브랜치 암(10)은 고주파 대역의 공진 발생에 사용되고, 제2 방사 브랜치 암(8)은 보조 고주파 대역과 저주파 대역의 공진 발생에 사용된다. 제3 방사 브랜치 암(7)의 일단은 공통부분(9)에 의해 급전부(3)에 연결되며, 즉 상기 일단은 제1 방사 브랜치 암(10) 및 제2 방사 브랜치 암(8)과 병렬연결되고 다른 일단은 수평으로 일정거리 연장후 접지부(2)를 향해 절곡되어 접지부(2)에 연결되며 최종적으로 급전부(3)와 접지부(2) 사이에 하나의 회로를 형성하여 주파수 대역을 확대하거나, 혹은 더 좋은 정재파비의 주파수 대역으로의 튜닝을 협조한다. 도 3에 도시된 바를 참조할 수 있으며, 도 3은 도 2에 도시된 안테나 본체(1)를 핸드폰에 적용한 실체 예시도이다.
본 실시예에 있어서, 제2 방사 브랜치 암(8)과 제3 방사 브랜치 암(7) 사이의 간격은 약 1mm이다. 도 3에 도시된 바와 같이 안테나 튜닝의 주요 주파수 대역은 저주파 대역 824MHz-960MHz, 고주파 대역 1710MHz-2170MHz이다. 도 4의 안테나 정재파비 예시도를 참조하면, 고주파 대역은 3개의 고조파 파장대가 존재한다. 그중, 동그라미로 표시한 b위치의 첫번째 고조파 파장대는 주요하게 제2 방사 브랜치 암의 첫번째 절곡 전기적 길이에 의해 결정되고 동그라미로 표시한 a위치의 두번째 고조파 파장대는 주요하게 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이에 의해 결정되며 동그라미로 표시한 c위치의 세번째 고조파 파장대는 주요하게 제3 방사 브랜치 암의 전기적 길이에 의해 결정된다. 이하 표 1은 안테나 이득(gain)과 효율에 관한 도표이다.
Figure pct00001
표 1에서 Freq.항목은 주파수 대역을 표시하고 Efficency항목은 주파수 대역별 효율을 표시하고 Average Gain항목은 주파수 대역별 평균 이득을 표시한다. 표 1에서 알 수 있듯이 안테나는 고주파 대역에서 보다 좋은 대역폭을 가지며 1710MHz에서 3G까지 커버하고 효율은 모두 40%이상이다(표 1의 efficency항목 참조).
이외에, 도 5 내지 도 7을 참조하면 도 5 내지 도 7은 각기 본 실시예에 따른 안테나가 800MHz, 1710MHz, 2710MHz에서의 지향성 방사 도면이다. 각 도면을 참조하면 본 실시예에 따른 안테나는 주파수 대역이 넓고 효율이 높은 외에 각 방향에서의 방사효과도 훌륭하여 각종 적용 시나리오에 적합하다.
상기에서 언급된 바는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며 본 발명의 보호범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 사상과 원칙 내에서 진행되는 임의의 변경 및 치환은 응당 모두 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 다중주파수 안테나에 있어서,
    상기 다중주파수 안테나는 안테나 본체를 구비하고;
    상기 안테나 본체는 접지부, 급전부 및 상기 급전부와 연결된 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암을 구비하며;
    상기 안테나 본체는 추가로 제3 방사 브랜치 암을 구비하고;
    상기 제3 방사 브랜치 암의 일단은 상기 급전부와 연결되고 다른 일단은 상기 접지부와 연결되는 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 일단은 상기 급전부와 병렬연결되고, 상기 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암의 다른 일단은 각기 상기 제3 방사 브랜치 암의 연장 방향을 따라 연장되며, 연장 및 상응하게 절곡된 후 상기 제1 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암은 역G형으로 조합되는 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제1 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장인 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 미리 설정된 주파수 대역은 1710MHz 내지 2170MHz인 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제2 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장인 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 미리 설정된 주파수 대역은 824MHz 내지 960MHz인 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 방사 브랜치 암의 전기적 길이는 제3 미리 설정된 주파수 대역 중심점의 4분의 1 파장인 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 방사 브랜치 암과 제2 방사 브랜치 암 사이의 간격은 미리 설정된 거리의 임계값보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 다중주파수 안테나.
  10. 단말기에 있어서,
    청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 다중주파수 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
KR1020167010342A 2013-09-22 2014-04-18 다중주파수 안테나 및 단말기 KR101756607B1 (ko)

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