KR20170140854A - 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나 - Google Patents

비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR20170140854A
KR20170140854A KR1020160073408A KR20160073408A KR20170140854A KR 20170140854 A KR20170140854 A KR 20170140854A KR 1020160073408 A KR1020160073408 A KR 1020160073408A KR 20160073408 A KR20160073408 A KR 20160073408A KR 20170140854 A KR20170140854 A KR 20170140854A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
groove
ground structure
antenna
noncontact
shape
Prior art date
Application number
KR1020160073408A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101812315B1 (ko
Inventor
손태호
조영상
Original Assignee
순천향대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 순천향대학교 산학협력단 filed Critical 순천향대학교 산학협력단
Priority to KR1020160073408A priority Critical patent/KR101812315B1/ko
Publication of KR20170140854A publication Critical patent/KR20170140854A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101812315B1 publication Critical patent/KR101812315B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나가 개시된다. 비접촉 접지 구조를 포함하는 MIMO 안테나는 복수의 안테나와 복수의 안테나 각각 사이에 비접촉 접지 구조를 포함할 수 있되, 비접촉 접지 구조는 복수의 안테나 각각 사이에서 전계를 유기되게 하기 위한 커플링 구조로서 탈부착이 가능하도록 구현될 수 있다.

Description

비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나{Method for improving isolation of antenna based on non-connected ground structure and antenna including non-connected ground structure}
본 발명은 안테나 격리도를 개선하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나에 관한 것이다.
최근 다수 무선 통신 시스템의 집적화 추세와 더불어 차량, 항공기, 선박 등에 장착되는 안테나의 수가 증가되었고, 이에 따라 제한된 공간에 다수의 안테나를 장착해야 하는 경우가 많아졌다. 좁은 공간에 안테나들이 탑재되면 근접한 위치에 있는 다른 안테나와 최소 수신 전력 이상의 신호를 주고받아 안테나 사이의 상호 간섭에 의해 통신 성능 열화 문제가 발생하며, 특히 광대역 특성을 지니는 안테나의 경우 이러한 안테나 간 간섭 문제가 더욱 심각하다. 일반적으로 전파 차폐 체를 삽입하거나, 물리적 이격 거리를 최대한으로 확장하는 방법을 통해 안테나 간 격리도를 향상시키고, 간섭에 의한 성능 열화를 최소화할 수 있다. 하지만 물리적인 이격 거리를 증가시키거나 추가적인 차폐 체를 삽입하는 것은 전체 통신 시스템의 크기와 비용을 증가시키는 단점을 가진다. 따라서, 안테나의 장착 위치와 배치를 유지하면서도 안테나 간 격리도 특성을 개선할 수 있는 기술의 수요가 증대되고 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2011-0070426(공개일: 2011년 06월 24일, 발명의 명칭: 격리도 향상을 위한 다중 입출력 안테나)
본 발명의 일 측면은 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법은 MIMO(multiple input multiple output) 안테나를 구성하는 복수의 안테나를 구현하는 단계와 상기 MIMO 안테나를 구성하는 상기 복수의 안테나 각각 사이에 비접촉 접지 구조를 구현하는 단계를 포함하되, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 복수의 안테나 각각 사이에서 전계를 유기되게 하기 위한 커플링 구조로서 탈부착이 가능하도록 구현될 수 있다.
한편, 상기 MIMO 안테나는 상기 커플링의 갭(gap)의 크기 및 상기 비접촉 접지 구조의 슬릿 폭의 크기를 적응적으로 조정하여 목표 대역에서 동작할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 하단 방향으로 분기되는 형태를 가지는 제2 홈 및 제3 홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 상기 개방 홈과 수직 방향으로 T자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈보다 짧은 길이로 하단 방향으로 형성되는 제2 홈, 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 우측에는 'ㄴ'자 모양으로 구현된 제3 홈 및 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 좌측에는 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭 구조를 가지는 제4 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 'ㄷ'자가 시계 반대 방향으로 90도로 회전된 형태를 가지며 상기 개방 홈과 결합되어 E자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 우측에 구현된 'ㄴ'자 모양의 제2 홈 및 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 좌측에 구현된 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭인 제3 홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비접촉 접지 구조를 포함하는 MIMO(multiple input multiple output) 안테나는 복수의 안테나와 상기 복수의 안테나 각각 사이에 위치한 비접촉 접지 구조를 포함하되, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 복수의 안테나 각각 사이에서 전계를 유기하기 위한 커플링 구조로서 탈부착이 가능하도록 구현될 수 있다.
한편, 상기 MIMO 안테나는 상기 커플링의 갭(gap)의 크기 및 상기 비접촉 접지 구조의 슬릿 폭의 크기를 적응적으로 조정하여 목표 대역에서 동작할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 하단 방향으로 분기되는 형태를 가지는 제2 홈 및 제3 홈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 상기 개방 홈과 수직 방향으로 T자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈보다 짧은 길이로 하단 방향으로 형성되는 제2 홈, 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 우측에는 'ㄴ'자 모양으로 구현된 제3 홈 및 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 좌측에는 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭 구조를 가지는 제4 홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고, 상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 'ㄷ'자가 시계 반대 방향으로 90도로 회전된 형태를 가지며 상기 개방 홈과 결합되어 E자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 우측에 구현된 'ㄴ'자 모양의 제2 홈 및 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 좌측에 구현된 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭인 제3 홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나에 따르면, 안테나 사이에 비접촉 접지 구조를 넣고 다양한 형태의 슬릿을 설계함으로써 MIMO 안테나의 격리도가 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 하이브리드 MIMO 안테나 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 종래의 MIMO 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 종래의 MIMO 안테나의 제작 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 가지는 MIMO 안테나를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 MIMO 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 MIMO 안테나 모델 및 MIMO 안테나 모델을 기반으로 산출된 S-parameter 결과를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나 제작 3D 방사 패턴을 나타낸 개념도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
인터넷 접속과 멀티미디어 서비스에 대한 욕구가 폭발적으로 증가함에 따라 고속의 데이터 전송은 차세대 이동 통신 시스템에서 매우 중요한 부분으로 부각되고 있다.
최근 이동 통신 시장의 급격한 성장에 따라 LTE(long term evolution) 기술을 이용한 이동 통신 시스템이 상용화되고 다양한 서비스가 제공되고 있다. LTE 이동 통신 시스템은 고속 패킷 데이터 전송 방식으로 LTE의 핵심 기술인 MIMO(multiple input multiple output) 안테나가 필수 조건으로 제시되고 있다. MIMO 안테나는 단말기 내에 두 개 이상의 안테나가 내장되어야 하며 MIMO 안테나 시스템에서는 복수의 안테나 간의 상관도(envelope correlation coefficient)와 격리도 확보가 중요한 부분을 차지하고 있다. MIMO 안테나 시스템에서는 송신기와 수신기에 다수의 안테나를 사용하여 안테나 각각에서 서로 다른 데이터(또는 동일한 데이터)가 동시에 송신/수신될 수 있다. MIMO 안테나 시스템에서는 시스템의 대역폭의 증가 없이 서로 다른 데이터의 송신/수신을 위해 공간 멀티플렉싱(spatial multiplexing) 기술, 시스템의 대역폭의 증가 없이 서로 동일한 데이터의 중첩적인 송신/수신을 위한 송수신 다이버시티(diversity) 기술이 사용될 수 있다.
이러한 기술들은 대용량 데이터의 고속 전송을 가능하게 할 뿐만 아니라 이동성에 대한 보장이 요구되는 차세대 이동 통신 시스템에서 전송되는 정보의 전송양과 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 그러나 다수의 안테나를 장착하면 각 안테나 사이에서 전자기적인 상호 간섭과 결합이 발생하게 되어, 안테나 간의 격리도 특성의 확보가 매우 어려워지는 문제점이 발생한다. 따라서, 각 안테나의 본래 성능을 유지하면서도 상호 간섭과 결함을 최소화시켜 높은 격리도를 얻기 위한 연구가 절실히 요구된다.
기존의 MIMO 시스템에서 높은 격리도를 확보하기 위한 많은 방법이 제안되고 있다. 예를 들어, 단말기 내에서 각 안테나의 이격 거리와 배치를 조절하는 방법이 제안되었다. 하지만 다양한 크기의 단말기에 이러한 방법이 사용되는 경우, 안테나를 재배치해야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 본래 안테나의 성능을 기대하기 어렵다는 단점이 있다.
다른 방법으로 다이버시티 기법이 적용될 수 있다. 구체적으로 커패시턴스 급전 방식과 방사 패치 위에 연결된 개방 스터브를 이용하여 격리도를 개선하는 방법, 서로 다른 전류 모드를 이용하는 방법 등이 있다. 다이버시티 기법을 적용하여 최대의 시스템 전송 용량을 얻기 위해서는 안테나의 위치, 방위, 편파 등의 파라메터들이 최적화되어야만 한다. 하지만 이와 같은 다이버시티 기법들은 둘 이상의 기법을 혼용해야 효과적이다.
또 다른 방법으로 디커플링 네트워크(decoupling network)가 사용될 수 있다. 디커플링 네트워크를 사용하는 방법은 두 안테나 사이의 거리가 아주 가까운 경우 적용이 가능한 기법 중 하나이다. 디커플링 네트워크를 사용하는 방법은 두 안테나 사이의 S21의 크기와 위상을 추출하여 이 값을 보상해주는 회로만 추가함으로써 격리도 특성을 개선할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만, 이러한 기법은 특정 단일 주파수 대역에서만 적용 가능하므로 이중 대역에서는 적용이 어렵다는 단점이 있다.
또 다른 방법으로 배열된 복수 개 안테나 사이에 SRR(Split Ring Resonator), AMC(Artificial Magnetic Conductor), EBG(Electromagnetic Band Gab) 등을 삽입하여 안테나 간의 커플링을 차단하여 격리도를 향상 시키는 방법이 제안되었다. 그러나 이러한 구조물과 안테나 사이의 거리는 λ/4, 각 안테나 사이의 거리는 λ/2를 확보해야 하고, 구조물의 구조가 복잡하여 안테나의 제작에 어려움이 있고 단가가 높아지는 문제점이 있다.
또 다른 방법으로 다수의 안테나가 공통으로 접지된 그라운드 사이에 슬릿 또는 슬롯을 삽입하거나 그라운드를 확장하는 방법도 제안되었다. 이 방법은 각각의 안테나들이 독립된 그라운드를 가지게 되어 상호 간섭을 감소시키고 확장된 그라운드는 리플렉터(reflector)로 동작하여 각 안테나 소자의 방사 패턴이 상호 반대 방향으로 발생하게 되어 격리도가 향상될 수 있다. 하지만 이러한 방법은 슬릿 또는 슬롯에 의하여 전자 부품을 장착할 수 있는 공간을 제한하기 때문에 공간 상의 제약이 매우 많다.
본 발명의 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법에서는 전술한 기존의 MIMO 시스템에서 높은 격리도를 확보하기 방법들이 가진 문제점을 해결하기 위해 사용자 장치에서 적용 가능한 안테나의 격리도 향상 방법이 개시된다. LTE Class 40에서 동작하는 MIMO 안테나의 구현을 위해 동일한 구조인 하이브리드 구조의 두개의 모노폴(monopole) 안테나와 IFA(Inverted F Antenna)를 대칭적으로 설계한 후, 격리도(S21) 향상을 위해 접지 면으로 유기되는 전계를 제어할 수 있는 구조체인 접지 구조(Ground Structure)를 안테나 가운데 비접촉으로 삽입함으로써 안테나 격리도가 향상될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서 구체적인 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법이 개시된다.
도 1은 종래의 하이브리드 MIMO 안테나 구조를 나타낸 개념도이다.
도 1에서는 기존의 하이브리드 MIMO 안테나 구조(모노폴+IFA(inverted F antenna))가 개시된다.
도 1을 참조하면, 모노폴과 IFA가 커플링 급전을 통해 하이브리드(hybrid) 구조를 가지는 LTE Class 40(2.3~2.4GHz)에서 동작하는 안테나가 개시된다.
MIMO 동작을 위해 베어보드(bareboard) 상단에 안테나가 대칭으로 설계되었고, 모노폴과 IFA간의 커플링(Gap: 0.5mm)을 통하여 넓은 대역폭이 확보될 수 있다. 여기서, MIMO 안테나에서는 휴대 단말기 내에 두 개 이상의 안테나들이 배치되어야 한다. 따라서, 안테나들 사이의 격리도 확보가 중요하다. 그러나 휴대 단말기에서는 협소한 공간 때문에 도 1과 같이 안테나 간의 거리가 가까워져 서로 간섭이 발생되기 때문에 안테나의 격리도의 확보가 어렵다. 따라서, 기존 안테나 격리도(S21)는 목표 대역에서 -15dB보다 큰 값을 가질 수 있다.
도 2는 종래의 MIMO 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2에서는 기존 MIMO 안테나 시뮬레이션 반사손실(S11) 및 격리도(S21)가 개시된다.
비접촉 접지 구조가 없는 기존 MIMO 안테나에 대한 시뮬레이션 S-parameter 결과가 개시된다. 임피던스 대역폭은 VSWR(voltage standing wave ratio) 2:1(-10dB) 기준으로 LTE Class 40(2.3~2.4GHz)대역을 만족하였다. 하지만 대칭으로 MIMO를 이루고 있는 두 안테나 사이의 격리도는 목표 대역에서 -15dB 이상의 값을 갖기 때문에 MIMO 안테나로써 동작할 수 없음을 알 수 있다.
도 3은 종래의 MIMO 안테나의 제작 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 3에서는 시뮬레이션 결과를 토대로 실제 제작한 비접촉 접지 구조가 없는 MIMO 안테나 모델 및 S-parameter결과가 개시된다. 시뮬레이션과 동일한 구조이며, 제작 결과 역시 시뮬레이션과 유사하게 임피던스 대역폭 VSWR 2:1(-10dB) 기준으로 LTE Class 40(2.3~2.4GHz)대역을 만족하는 것을 볼 수 있으나 두 안테나 사이의 격리도는 -15dB이상으로 좋지 않은 것을 볼 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 가지는 MIMO 안테나를 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 두 안테나 사이의 격리도를 개선하기 위해 비접촉 접지 구조가 개시된다.
안테나의 후면에 구현된 비접촉 접지 구조는 후면 그라운드(ground)와 접합 형이 아닌 커플링(coupling)(Gap: 0.3mm) 구조로 탈부착이 가능하도록 설계되었다.
안테나 1에서 안테나 2로 유기되는 전계를 비접촉 접지 구조로 유기되게 함으로써 안테나1에서 커플링(coupling)에 의해 안테나2로 흘러 들어가는 전계를 감소시켜 두 안테나 간의 격리도가 개선될 수 있다.
예를 들어, 비접촉 접지 구조 슬릿(slit) 폭은 1.5mm로 설정될 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 가지는 MIMO 안테나는 슬릿(slit) 길이 및 비접촉 접지 구조 크기 조절을 기반으로 목표 대역에서 동작할 수 있도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 MIMO 안테나의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5에서는 비접촉 접지 구조를 삽입하였을 경우의 시뮬레이션 결과가 개시된다.
임피던스 대역폭은 큰 변화 없이 VSWR 2:1(-10dB)기준으로 LTE Class 40(2.3~2.4GHz)대역을 만족함이 확인할 수 있다. 또한, 격리도인 S21은 목표 대역에서 -15dB이하로 확보되었음이 확인될 수 있다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 비접촉 접지 구조를 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, 주파수 대역에 따른 여러 형태의 비접촉 접지 구조가 개시된다. 비접촉 접지 구조의 길이 조절을 기반으로 원하는 주파수 대역에 대한 격리도가 개선될 수도 있다. 하지만, 한 가지 모양을 기반으로 한 크기 조절만으로 다른 여러 주파수 대역에 대한 격리도 개선에는 한계가 있다.
따라서, 도 6과 같이 비접촉 접지 구조의 특정 모양 형태로 접지의 인덕턴스 성분과 커패시턴스 성분을 주파수 대역에 맞게 변화시켜 격리도 개선이 가능할 수 있다.
본 발명에서는 π형 모양으로 LTE class 40대역의 격리도가 개선되었는데 도 6에서 개시된 위 형태의 모양이 적용되는 경우, 여러 주파수 대역에서의 격리도가 개선될 수 있다.
구체적으로 제1 형태(610)의 비접촉 접지 구조에서는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈(612)이 구현되고, 개방 홈에서 하단부로 이동하면서, 제2 홈(614) 및 제3 홈(616)이 하단 방향으로 분기되는 형태를 가질 수 있다.
제2 형태(620)는 상단을 기준으로 개방 홈(622)이 구현되고, 개방 홈(622)에서 하단부로 이동하면서 개방 홈(622)과 수직 방향으로 T자 형태를 형성하는 제1 홈(624)이 구현되고, 제1 홈(624)보다 짧은 길이로 하단 방향으로 형성되는 제2 홈(625)이 구현될 수 있다. 제2 홈(625)을 기준으로 하단 방향으로 우측에는 'ㄴ'자 모양의 제3 홈(627)이 구현되고, 좌측에는 'ㄴ'자와 좌우 대칭 구조를 가지는 제4 홈(629)이 구현될 수 있다.
제3 형태(630)는 상단을 기준으로 개방 홈(632)이 구현되고, 개방 홈(632)에서 하단부로 이동하면서 'ㄷ'자가 시계 반대 방향으로 90도로 회전된 형태를 가지며 개방 홈과 결합되어 E자 형태를 형성하는 제1 홈(634)이 구현될 수 있다. 제1 홈(634)을 기준으로 하단 방향으로 우측에는 'ㄴ'자 모양의 제2 홈(638)이 구현되고, 좌측에는 'ㄴ'자와 좌우 대칭인 제3 홈(636)이 구현될 수 있다.
제4 형태(640)는 상단을 기준으로 개방 홈(642)이 구현되고, 개방 홈(642)에서 하단부로 이동하면서 개방 홈(642)보다 작은 폭의 제1 홈(644)이 구현될 수 있다. 제1 홈(644)을 기준으로 하단 방향에는 제1 홈(644)보다 넓은 폭의 제2 홈(646)이 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 MIMO 안테나 모델 및 MIMO 안테나 모델을 기반으로 산출된 에스-파라미터(S-parameter) 결과를 나타낸 개념도이다.
도 7에서는 시뮬레이션과 동일한 구조로 제작되었으며, 시뮬레이션 결과와 제작 결과가 거의 유사함이 확인될 수 있다.
시뮬레이션과 제작 시 약간의 오차는 기판의 유전율 오차 및 제작시의 SMA 커넥터의 오차일 수 있다. LTE Class 40(2.3~2.4GHz)대역에서 요구하는 대역폭을 만족하고 비접촉 접지 구조가 추가됨으로써 격리도인 S21이 -15dB 이하를 충분히 확보하였음이 확인될 수 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 MIMO 안테나 제작 3D 방사 패턴을 나타낸 개념도이다.
도 8에서는 휴대 단말기용 안테나의 요구사항으로서 어떠한 자세에서도 통신이 되어야 하는 전 방향 특성이 요구될 수 있다.
목표 대역인 LTE Class 40(2.3~2.4GHz) 대역에서 모두 전방향 특성이 확인될 수 있고, 요구 사항이 만족될 수 있다. 일부 각도에서 약간의 찌그러짐이 나타나고 있으나, 이는 높은 주파수 대역에서 나타나는 현상으로 널(null)이 발생하지 않는 한 패턴으로서 문제가 되지 않는다.
본 고안의 제안된 MIMO 안테나를 무반사실에서 측정한 방사특성(주파수별 이득 및 효율)은 아래의 표 1과 같을 수 있다.
Figure pat00001
표 1을 참조하면, LTE Class 40(2.3~2.4GHz)대역을 포함하여 2.0~2.6GHz에서 효율 및 평균 이득은 37.32~72.36%, -4.28~-1.40dBi의 특성을 가질 수 있다. 즉, 기존 안테나의 효율 및 평균 이득인 12.10~67.81%, -9.17~-1.69dBi 보다 향상되었음이 확인될 수 있다.
특히 LTE Class 40(2.3~2.4GHz) 대역에서 기존보다 평균 8% 이상의 효율이 증가됨이 확인될 수 있다. 즉, 중간에 삽입한 비접촉 접지 구조가 격리도를 낮추는 역할 뿐만 아니라, 일종의 방사체가 되어 안테나의 성능이 기존보다 향상될 수 있다. 본 발명의 한 실시예에 따른MIMO 안테나는 실제 이동 통신 휴대 단말기용 안테나에 연구 및 적용에 유용할 수 있다.
이와 같은 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하기 위해 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들일 수 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. MIMO(multiple input multiple output) 안테나를 구성하는 복수의 안테나를 구현하는 단계; 및
    상기 MIMO 안테나를 구성하는 상기 복수의 안테나 각각 사이에 비접촉 접지 구조를 구현하는 단계
    를 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 복수의 안테나 각각 사이에서 전계를 유기되게 하기 위한 커플링 구조로서 탈부착이 가능하도록 구현되는
    비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 MIMO 안테나는 상기 커플링의 갭(gap)의 크기 및 상기 비접촉 접지 구조의 슬릿 폭의 크기를 적응적으로 조정하여 목표 대역에서 동작하는 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 하단 방향으로 분기되는 형태를 가지는 제2 홈 및 제3 홈을 더 포함하는
    비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 상기 개방 홈과 수직 방향으로 T자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈보다 짧은 길이로 하단 방향으로 형성되는 제2 홈, 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 우측에는 'ㄴ'자 모양으로 구현된 제3 홈 및 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 좌측에는 상기 'ㄴ' 자 모양과 좌우 대칭 구조를 가지는 제4 홈을 포함하는
    비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 'ㄷ'자가 시계 반대 방향으로 90도로 회전된 형태를 가지며 상기 개방 홈과 결합되어 E자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 우측에 구현된 'ㄴ'자 모양의 제2 홈 및 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 좌측에 구현된 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭인 제3 홈을 포함하는
    비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법.
  6. 복수의 안테나; 그리고
    상기 복수의 안테나 각각 사이에 위치한 비접촉 접지 구조
    를 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 복수의 안테나 각각 사이에서 전계를 유기되게 하기 위한 커플링 구조로서 탈부착이 가능하도록 구현되는
    MIMO(multiple input multiple output) 안테나.
  7. 제6항에서,
    상기 MIMO 안테나는 상기 커플링의 갭(gap)의 크기 및 상기 비접촉 접지 구조의 슬릿 폭의 크기를 적응적으로 조정하여 목표 대역에서 동작하는 MIMO 안테나.
  8. 제6항에서,
    상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 하단 방향으로 분기되는 형태를 가지는 제2 홈 및 제3 홈을 더 포함하는
    MIMO 안테나.
  9. 제6항에서,
    상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 상기 개방 홈과 수직 방향으로 T자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈보다 짧은 길이로 하단 방향으로 형성되는 제2 홈, 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 우측에는 'ㄴ'자 모양으로 구현된 제3 홈 및 상기 제2 홈을 기준으로 상기 하단 방향으로 좌측에는 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭 구조를 가지는 제4 홈을 포함하는
    MIMO 안테나.
  10. 제6항에서,
    상기 비접촉 접지 구조는 상단을 기준으로 일면이 개방된 개방 홈을 포함하고,
    상기 비접촉 접지 구조는 상기 개방 홈에서 하단부로 이동하면서 'ㄷ'자가 시계 반대 방향으로 90도로 회전된 형태를 가지며 상기 개방 홈과 결합되어 E자 형태를 형성하는 제1 홈, 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 우측에 구현된 'ㄴ'자 모양의 제2 홈 및 상기 제1 홈을 기준으로 하단 방향으로 좌측에 구현된 상기 'ㄴ'자 모양과 좌우 대칭인 제3 홈을 포함하는
    MIMO 안테나.
KR1020160073408A 2016-06-13 2016-06-13 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나 KR101812315B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160073408A KR101812315B1 (ko) 2016-06-13 2016-06-13 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160073408A KR101812315B1 (ko) 2016-06-13 2016-06-13 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170140854A true KR20170140854A (ko) 2017-12-22
KR101812315B1 KR101812315B1 (ko) 2017-12-27

Family

ID=60936693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160073408A KR101812315B1 (ko) 2016-06-13 2016-06-13 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101812315B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102244429B1 (ko) * 2019-11-20 2021-04-27 베이징 시아오미 모바일 소프트웨어 컴퍼니 리미티드 안테나, 단말 중간 프레임 및 단말
US11699854B2 (en) 2019-11-20 2023-07-11 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Antenna, terminal middle-frame, and terminal

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9774079B2 (en) * 2014-04-08 2017-09-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Capacitively-coupled isolator assembly

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102244429B1 (ko) * 2019-11-20 2021-04-27 베이징 시아오미 모바일 소프트웨어 컴퍼니 리미티드 안테나, 단말 중간 프레임 및 단말
US11699854B2 (en) 2019-11-20 2023-07-11 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. Antenna, terminal middle-frame, and terminal

Also Published As

Publication number Publication date
KR101812315B1 (ko) 2017-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10862198B2 (en) Wideband, low profile, small area, circular polarized uhf antenna
US10854994B2 (en) Broadband phased array antenna system with hybrid radiating elements
US8395552B2 (en) Antenna module having reduced size, high gain, and increased power efficiency
KR101102650B1 (ko) 아이솔레이션 향상을 위한 ｍｉｍｏ 안테나
KR100960018B1 (ko) 다중공진을 이용한 비분산 특성의 초광대역 안테나 장치
US7605769B2 (en) Multi-ban U-slot antenna
CN102422486A (zh) 高增益超材料天线设备
Moradikordalivand et al. Wideband MIMO antenna system with dual polarization for WiFi and LTE applications
WO2019205846A1 (zh) 一种小型化三频段单向辐射天线
Kim et al. High isolation internal dual-band planar inverted-F antenna diversity system with band-notched slots for MIMO terminals
Cui et al. An omnidirectional multiband antenna for railway application
KR102120281B1 (ko) 무선 수신/송신 디바이스 및 기지국
KR101484034B1 (ko) 이동통신 중계기 및 실내용 기지국에 사용되는 소형 광대역 ｍｉｍｏ 안테나
KR101630674B1 (ko) 폭이 다른 슬롯선로 구조를 이용한 이중 다이폴 준야기 안테나
Abdelgwad et al. Mutual coupling reduction of a two-element MIMO antenna system using defected ground structure
Bhanumathi et al. High isolation MIMO antenna using semi-circle patch for UWB applications
KR101812315B1 (ko) 비접촉 접지 구조를 기반으로 안테나의 격리도를 개선하는 방법 및 비접촉 접지 구조를 포함하는 안테나
US9627747B2 (en) Dual-polarized magnetic antennas
KR101729036B1 (ko) 모노폴 안테나
JP2006140735A (ja) 平面アンテナ
Khade et al. Square shape MIMO antenna with defected ground structure
Pramono et al. Performance of groundplane shaping in four-element dualband MIMO antenna
Vadlamudi et al. Very Low Profile, Wideband, Dual polarized Massive MIMO Antenna Element with High Isolation for 5G Base Station Applications
Sharma et al. 4-Element MIMO Antenna with CSRR and Mendered Line Loaded for Multiband Applications
US10629992B2 (en) Antenna system for matching an impedance

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant