KR20180080067A - Folded Patch Antenna for Mobile Terminal - Google Patents

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KR20180080067A
KR20180080067A KR1020170013539A KR20170013539A KR20180080067A KR 20180080067 A KR20180080067 A KR 20180080067A KR 1020170013539 A KR1020170013539 A KR 1020170013539A KR 20170013539 A KR20170013539 A KR 20170013539A KR 20180080067 A KR20180080067 A KR 20180080067A
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antenna
mhz
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Application number
KR1020170013539A
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Inventor
최인태
신호섭
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군산대학교산학협력단
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    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems

Abstract

Disclosed is a folded patch antenna for a mobile terminal. The small antenna having broadband frequency characteristics for a mobile communication terminal according to embodiments of the present invention overcomes high Q-factor, narrow-band and super-directional characteristics due to miniaturization and provides various communication systems having different using frequencies. The folded patch antenna comprises: a dielectric substrate; a radiation patch; a feeding part; and a ground part.

Description

이동통신 단말기용 폴디드 패치 안테나{Folded Patch Antenna for Mobile Terminal}[0001] The present invention relates to a folded patch antenna for a mobile communication terminal,

본 실시예는 이동통신 단말기를 위한 폴디드 패치 안테나에 관한 것이다.The present embodiment relates to a folded patch antenna for a mobile communication terminal.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.

이동통신 기술의 발전과 보다 다양한 서비스를 원하는 소비자의 요구가 맞물리면서 이동통신 서비스는 계속 진화하고 있다. 초기 이동통신 서비스는 단순히 음성통화만을 제공하였으나, 최근 이동통신 서비스에는 방송 등 멀티미디어 콘텐츠 전송이 가능하도록 수백 Mbps에서 수 Gbps까지의 무선 데이터 속도를 지원하는 것을 목표로 하고 있다.Mobile communication services are evolving as the development of mobile communication technology and the demand of consumers who desire more various services are combined. Although the initial mobile communication service provided only voice communication, the recent mobile communication service aims to support wireless data rates from several hundred Mbps to several Gbps in order to transmit multimedia contents such as broadcasting.

이를 위해서는 채널당 40 MHz 폭 이상의 광대역 주파수를 필요로 하는데 동일대역에서 광대역의 주파수폭 확보가 어려운 상황이다. 이에 따라 기존의 비연속적인 여러 이동통신 주파수를 묶어 연속적인 광대역과 동일한 성능을 낼 수 있는 주파수 집성기술(CA: Carrier Aggregation)의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 기술을 적용하기 위해 이동통신 단말기 역시 다중대역 및 광대역 주파수를 제공할 수 있어야 한다. 그러나 이동통신 단말기의 크기가 소형화되는 경향에 따라 안테나의 크기 역시 소형화됨으로써 구현에 어려움이 있다.This requires a broadband frequency of 40 MHz or more per channel, but it is difficult to obtain a wide frequency bandwidth in the same band. As a result, the development of CA (Carrier Aggregation) that can achieve the same performance as a continuous wide band by bundling existing non-consecutive mobile communication frequencies is actively under way. In order to apply such a technique, a mobile communication terminal must also be capable of providing multi-band and wide-band frequencies. However, as the size of the mobile communication terminal tends to be miniaturized, the size of the antenna is also miniaturized, making implementation difficult.

구체적으로, 안테나의 물리적인 크기(길이, 면적 등)는 주파수 의존적이어서 그 크기가 작아질수록 목적하는 주파수는 높아진다. 이에 따라, 안테나의 크기가 작아지면 안테나의 반사저항 및 리액턴스도 주파수 변화에 따라 달라지게 되어 안테나에서 부하로, 또는 발진기에서 안테나로의 전력 전달이 어려워진다. 이로 인해 안테나는 높은 Q값과 좁은 대역폭을 갖고, 이에 더하여 초지향성까지 갖는 경향이 있어 문제가 된다.Specifically, the physical size (length, area, etc.) of the antenna is frequency dependent, and the smaller the size, the higher the desired frequency. Accordingly, when the size of the antenna is reduced, the reflection resistance and reactance of the antenna also change according to the frequency change, and it becomes difficult to transmit power from the antenna to the load or from the oscillator to the antenna. As a result, the antenna has a problem of having a high Q value and a narrow bandwidth, as well as a tendency to have a super directivity.

본 발명의 실시예들은 이동통신 단말기를 위한 안테나에 있어, 소형화에 따른 높은 Q값, 협대역 및 초지향성 특성을 극복하고 사용주파수가 상이한 다양한 통신시스템을 제공할 수 있도록 광대역 주파수 특성을 갖는 소형의 안테나를 제공하는데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention are directed to an antenna for a mobile communication terminal, which can overcome high Q-factor, narrow-band and super-directional characteristics due to miniaturization and provide a communication system with a different frequency of use, There is a main purpose in providing an antenna.

본 발명의 실시예들이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and another problem to be solved not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below .

본 발명의 실시예에 의하면, 이동통신 단말기용 폴디드 패치 안테나(Folded Patch Antenna)에 있어서, 유전체 기판; 유전체 기판의 일면 상에 모노폴의 방사패턴으로서, L자 형상으로 형성되는 제1 패턴, 제1 패턴의 일단에서 연장되어 미앤더(meander) 선로 구조로 형성되는 제2 패턴, 및 제1 패턴의 일단에서 직선으로 연장되어 ㄷ자 형상으로 절곡 형성되는 제3 패턴을 포함하는 방사패치; 일단은 제1, 제2 및 제3 패턴 각각의 일단과 연결되고 타단은 전원과 연결되는 급전부; 및, 방사패치 및 급전부와 소정 간격 이격되어 방사패치 및 급전부를 둘러싸는 구조로 형성되는 접지부를 포함하는 폴디드 패치 안테나를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a folded patch antenna for a mobile communication terminal, comprising: a dielectric substrate; A first pattern formed in an L shape on the one surface of the dielectric substrate as a monopole radiation pattern, a second pattern formed in a meander line structure extending from one end of the first pattern, A third pattern extending in a straight line and bent in a U-shape; A power feeding part connected to one end of each of the first, second and third patterns and connected to a power source at the other end; And a ground portion formed in a structure that surrounds the radiation patch and the feeding portion spaced apart from the radiation patch and the feeding portion by a predetermined distance.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 이동통신 단말기를 위한 안테나에 있어, 소형화에 따른 높은 Q값, 협대역 및 초지향성을 갖는 특성을 극복하고 사용주파수가 상이한 다양한 통신시스템을 제공할 수 있도록 광대역 주파수 특성을 갖는 소형의 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to provide various communication systems which overcome characteristics of high Q value, narrow band and supergain according to miniaturization, and use frequencies different from each other in an antenna for a mobile communication terminal It is possible to provide a small-sized antenna having a broadband frequency characteristic so as to be able to be used.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 미앤더 선로와 접지부의 간극 변화에 따른 반사손실 특성 모의실험 결과이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 미앤더 선로와 접지부의 간극변화에 따른 반사손실 특성 모의실험 결과이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 미앤더 선로와 접지부의 간극변화에 따른 반사손실 특성 모의실험 결과이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 반사손실 특성 모의실험 결과와 실제 제작된 안테나의 반사손실 측정 결과를 비교한 결과이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 폴디드 패치 안테나에 대하여 측정된 방사패턴이다.1 is a structural view of a folded patch antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a simulation result of a return loss characteristic according to a change in gap between a meander line and a ground portion of a folded patch antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a simulation result of the return loss characteristic according to a change in gap between the meander line and the ground portion of the folded patch antenna according to another embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a simulation result of a return loss characteristic according to a change in gap between a meander line and a ground portion of a folded patch antenna according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating a comparison between the return loss characteristic simulation result of a folded patch antenna according to an embodiment of the present invention and the return loss measurement result of an actually fabricated antenna.
6 to 8 are radiation patterns measured for a folded patch antenna fabricated according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0027] In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention unclear.

본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In describing the constituent elements of the embodiment according to the present invention, the first, second, i), ii), a), b) and the like can be used. These codes are for distinguishing the constituent elements from other constituent elements, and the nature of the constituent elements, the order and the order of the constituent elements are not limited by those codes. It is to be understood that when a component is referred to as being "comprising" or "comprising" an element in the specification, it does not exclude other elements, unless explicitly contradicted by the description, . In addition, '... Quot ;, " module ", and " module " refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 단말기용 폴디드 패치 안테나(Folded Patch Antenna)에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a folded patch antenna for a mobile communication terminal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 구조도이다. 폴디드 패치 안테나(100)는 평면형 구조를 가지며, 유전체 기판(110)과 유전체 기판(110)의 일면 상에 형성된 단일평면 도파관(CPW: Coplanar Wave Guide) 구조의 도체(120)를 포함한다. 본 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나(100)의 바람직한 크기는 44.9 × 35 × 1 mm3이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.1 is a structural view of a folded patch antenna according to an embodiment of the present invention. The folded patch antenna 100 has a planar structure and includes a dielectric substrate 110 and a conductor 120 of a single planar waveguide (CPW) structure formed on one surface of the dielectric substrate 110. The preferred size of the folded patch antenna 100 according to the present embodiment is 44.9 x 35 x 1 mm 3 , but it is not necessarily limited thereto.

유전체 기판(110)은 저온 소성 세라믹(LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramic), 세라믹, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs) 중 적어도 하나의 재질을 선택하여 형성될 수 있다. 바람직하게는, 인쇄회로기판(PCB)을 사용하여 안테나(100)의 두께를 줄일 수 있다. 유전체 기판(110)으로는 예를 들어, 두께가 1.0 mm이고 비유전율은 4.2이며, 손실 탄젠트는 0.019인 FR-4 기판이 이용될 수 있다.The dielectric substrate 110 may be made of at least one material selected from low temperature co-fired ceramics (LTCC), ceramics, printed circuit boards (PCB), silicon (Si), and gallium arsenide . Preferably, the thickness of the antenna 100 can be reduced by using a printed circuit board (PCB). As the dielectric substrate 110, for example, an FR-4 substrate having a thickness of 1.0 mm, a relative dielectric constant of 4.2, and a loss tangent of 0.019 may be used.

도체(120)에는 방사패치(130), 급전부(140) 및 접지부(150)가 포함된다. 도체는 동일한 재질의 금속일 수 있으며, 예를 들어 구리(Copper), 은(Silver), 금(Gold), 알루미늄(Aluminum) 중 어느 하나인 단일 금속 물질 또는 적어도 둘 이상을 포함하는 합금(Alloy)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 단일평면 도파관(CPW) 구조에 따라, 방사패치(130), 급전부(140) 및 접지부(150)는 동일 평면상에 형성된다. 예를 들어, 모두 한번의 식각(Etching) 공정으로 형성되거나 직접 인쇄(Direct Printing) 공정으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The conductor 120 includes a radiation patch 130, a feeding part 140, and a grounding part 150. The conductor may be a metal of the same material, for example, a single metal material such as copper, silver, gold, aluminum, or an alloy containing at least two or more metals. But the present invention is not limited thereto. According to the single plane waveguide (CPW) structure, the radiation patch 130, the feed part 140, and the ground part 150 are formed on the same plane. For example, they may be formed by a single etching process or may be formed by a direct printing process, but the present invention is not limited thereto.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나(100)의 도체(120)에 형성되는 구성요소에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, constituent elements formed on the conductor 120 of the folded patch antenna 100 according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

본 실시예의 방사패치(130)는 안테나 길이를 4배 줄일 수 있는 1/4λ모노폴 안테나를 이용하고, 기하학적 형태로는 폴디드 선로(Folded Line)와 미앤더 선로(Meander Line) 구조를 이용함으로써 안테나를 소형화한다. 방사패치(130)는 다중대역의 공진주파수를 형성하도록 다양한 패턴의 조합으로 이루어진다.The radiation patch 130 of the present embodiment uses a 1/4? Monopole antenna that can reduce the antenna length four times and uses a folded line and a meander line structure in a geometric form, . The radiation patch 130 is made up of a combination of various patterns to form the resonance frequency of the multi-band.

도 1을 참조하면, 방사패치(130)는 유전체 기판(110)의 일면 상에 모노폴의 방사패턴으로서, 제1 패턴(132), 제2 패턴(134) 및 제3 패턴(136)을 포함한다. 도 1에 나타난 파라미터들 중 Lx는 방사패치(130)를 구성하는 선로(또는 세그먼트)들의 길이를 나타내고, 각각의 선로(또는 세그먼트)를 지칭하기 위한 부호로도 병용될 수 있다. Wx는 방사패치(130)를 구성하는 선로(또는 세그먼트)들의 폭을 나타내며, Gapx는 구성요소들 간의 간극을 나타낸다.1, a radiation patch 130 includes a first pattern 132, a second pattern 134, and a third pattern 136 as monopole radiation patterns on one side of a dielectric substrate 110 . Among the parameters shown in FIG. 1, Lx represents the length of the line (or segments) constituting the radiation patch 130, and may also be used as a code for designating each line (or segment). Wx represents the width of the line (or segments) constituting the radiation patch 130, and Gapx represents the gap between the components.

제1 패턴(132)은 L자 형상으로 형성된다. 구체적으로, 직선 형태의 주 선로(L2) 및 주 선로(L2)의 일단에서 주 선로(L2)의 폭방향으로 연장되는 부 선로(L1)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 패턴(132)는 폴디드 선로 구조를 가지며 주 선로(L2) 및 부 선로(L1) 사이에 하나의 절곡부를 가질 수 있다. 제1 패턴(132)은 폴디드 선로 구조로서 길이(L1+L2)는 바람직하게 약 133.6 mm가 될 수 있다.The first pattern 132 is formed in an L shape. Specifically, it may include a main line L2 in the form of a straight line and a sub-line L1 extending in the width direction of the main line L2 at one end of the main line L2. That is, the first pattern 132 has a folded line structure and may have one bend between the main line L2 and the sub-line L1. The first pattern 132 may have a folded line structure, and the length (L1 + L2) may preferably be about 133.6 mm.

제2 패턴(134)은 제1 패턴(132)의 일단에서 연장되어 미앤더 선로 구조로 형성된다. 미앤더 선로 구조의 안테나는 도선을 구부려 접어서 크랭크 모양으로 만든 것으로, 안테나의 길이, 폭, 접어진 단수, 도선의 폭, 도선의 간격 등에 의하여 안테나의 파라미터가 결정된다. 제1 패턴(132)의 부 선로(L1)의 일단에서 주 선로(L2)와 평행하게 연장되어 형성될 수 있다. 제2 패턴(134)의 일단은 제1 패턴(132)와 연결되고 타단은 개방된다.The second pattern 134 extends from one end of the first pattern 132 and is formed in a meander line structure. An antenna of a meander line structure is formed by bending a lead wire into a crank shape. An antenna parameter is determined by an antenna length, a width, a folded terminal number, a width of a wire, and a distance between conductors. And may extend from one end of the sub line L1 of the first pattern 132 in parallel with the main line L2. One end of the second pattern 134 is connected to the first pattern 132 and the other end is opened.

제2 패턴(134)은 공진주파수에 따라 접어진 단수를 다양하게 변형할 수 있으나, 바람직하게는, 6번 절곡되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 패턴(134)은 제1 패턴(132)의 주 선로(L2)와 평행하게 형성되는 세그먼트들(L3, L5, L7, L9) 및 이들로부터 직각으로 절곡되어 형성되는 세그먼트들(L4, L6, L8)로 구성될 수 있다. The second pattern 134 may be formed by bending six times, although it may be modified variously according to the resonance frequency. In this case, the second pattern 134 includes segments L3, L5, L7, and L9 formed in parallel with the main line L2 of the first pattern 132, and segments L4, L6, and L8.

제2 패턴(134)의 각 세그먼트들(L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9)들의 폭(W3, W4, W5, W6, W7, W8, W9)은 모두 동일할 필요는 없으며 공진주파수에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 제2 패턴(134)의 길이(L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9)는 바람직하게는 약 17.4 mm가 될 수 있다.W4, W5, W6, W7, W8 and W9 of the segments L3, L4, L5, L6, L7, L8 and L9 of the second pattern 134 need not be all the same, And may be variously formed according to the frequency. The length (L3 + L4 + L5 + L6 + L7 + L8 + L9) of the second pattern 134 may preferably be about 17.4 mm.

제3 패턴(136)은 제1 패턴(132)의 일단에서 직선으로 연장되어 ㄷ자 형상으로 절곡되어 형성된다. 구체적으로, 제3 패턴(136)은 직선 선로(L10) 및 폴디드 선로(L11+L12+L13)를 포함할 수 있다. 직선 선로(L10)는 제1 패턴(132)의 부 선로(L1)의 일단에서 주 선로(L2)에 수직하게 연장되고, 폴디드 선로(L11+L12+L13)는 직선 선로(L10)의 말단에서 수직으로 절곡하여 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다. 제3 패턴(136)의 폴디드 선로(L11+L12+L13) 중 두 선로(L11, L13)는 제1 패턴(132)의 주 선로(L2)와 평행하게 형성될 수 있다. 제3 패턴(136)의 길이(L10+L11+L12+L13)는 바람직하게는 약 94.2 mm가 될 수 있다.The third pattern 136 is formed by extending in a straight line at one end of the first pattern 132 and being bent in a C shape. Specifically, the third pattern 136 may include a straight line L10 and a folded line L11 + L12 + L13. The straight line L10 extends perpendicularly to the main line L2 at one end of the sub line L1 of the first pattern 132 and the folded lines L11 + L12 + L13 extend at the ends of the straight line L10 And may be formed in a U-shape. The two lines L11 and L13 of the folded lines L11 + L12 + L13 of the third pattern 136 may be formed in parallel with the main line L2 of the first pattern 132. The length (L10 + L11 + L12 + L13) of the third pattern 136 may preferably be about 94.2 mm.

제2 패턴(134)은 제1 패턴(132) 및 제3 패턴(136) 사이에 형성될 수 있다. 제1 패턴(132), 제2 패턴(134) 및 제3 패턴(136)의 일단은 모두 접지부(140)와 연결되고 타단은 개방될 수 있다.The second pattern 134 may be formed between the first pattern 132 and the third pattern 136. One end of the first pattern 132, the second pattern 134, and the third pattern 136 may all be connected to the grounding portion 140 and the other end thereof may be opened.

방사패치(130)는 제2 패턴(134)의 미앤더 선로를 구성하는 복수 개의 세그먼트들 중 적어도 하나의 세그먼트와 접지부(150)의 간극(Gap)의 변화에 따라 달라지는 하나 이상의 공진주파수 대역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 공진주파수 대역은 제1 공진주파수 대역, 제2 공진주파수 대역 및 제3 공진주파수 대역을 포함하고, 제1 공진주파수 대역은 893 MHz 내지 1145 MHz, 제2 공진주파수 대역은 1759 MHz 내지 2168 MHz, 제3 공진주파수 대역은 2258 MHz 내지 2460 MHz가 될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 폴디드 패치 안테나(100)는 LTE, WCDMA, US-PCS, WLAN 등을 포함한 서로 다른 주파수를 사용하는 다양한 형태의 이동통신 시스템을 지원할 수 있다.The radiation patch 130 may include at least one of a plurality of segments constituting the meander line of the second pattern 134 and at least one resonant frequency band that varies depending on a change in gap of the ground portion 150 . For example, the resonance frequency band includes the first resonance frequency band, the second resonance frequency band, and the third resonance frequency band, the first resonance frequency band is 893 MHz to 1145 MHz, the second resonance frequency band is 1759 MHz to 2168 MHz, and the third resonant frequency band may be 2258 MHz to 2460 MHz. Accordingly, the folded patch antenna 100 of the present embodiment can support various types of mobile communication systems using different frequencies including LTE, WCDMA, US-PCS, WLAN, and the like.

급전부(140)는 방사패치(130)와 연결되어 이에 전기 에너지를 공급하도록 형성된다. 급전부(140)의 일단은 제1 패턴(132), 제2 패턴(134) 및 제3 패턴(136) 각각의 일단과 연결되고 타단은 전원과 연결된다.The feeding part 140 is connected to the radiation patch 130 and is formed to supply electric energy thereto. One end of the feeding part 140 is connected to one end of each of the first pattern 132, the second pattern 134 and the third pattern 136 and the other end is connected to a power source.

접지부(150)는 방사패치(130) 및 급전부(140)와 소정 간격 이격되어 방사패치(130) 및 급전부(140)를 둘러싸는 구조로 형성된다. 예를 들어, 접지부(150)는 유전체 기판(110) 상에 형성된 도체(120)에서, 방사패치(130)와 급전부(140) 및 이들로부터의 소정 간격을 포함한 부분을 제외한 나머지 부분들을 모두 포함할 수 있다. 접지부(150)와 방사패치(130) 및 급전부(140)의 간극은 모두 동일할 필요는 없으며 각각의 선로에 따라 접지부(150)와의 간격을 상이하게 둘 수 있다.The grounding part 150 is formed in a structure that surrounds the radiation patch 130 and the feed part 140 by a predetermined distance from the radiation patch 130 and the feed part 140. For example, the grounding part 150 may be formed on the conductor 120 formed on the dielectric substrate 110 such that the radiation patch 130, the feed part 140, . The gap between the grounding part 150 and the radiation patch 130 and the feeding part 140 is not necessarily the same and the gap between the grounding part 150 and the grounding part 150 may be different according to each line.

본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나(100)의 구성요소들에 대한 바람직한 파라미터 값은 [표 1]과 같다.Preferred parameter values for the elements of the folded patch antenna 100 according to the embodiment of the present invention are shown in Table 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

[표 1]은 본 실시예의 폴디드 패치 안테나(100)의 크기(Dimension)가 44.9 × 35 × 1 mm3인 경우에 각 파라미터들의 최적값을 나타낸다.Table 1 shows the optimum value of each parameter when the size of the folded patch antenna 100 of this embodiment is 44.9 x 35 x 1 mm 3 .

우선, 급전부(140)의 폭(W0)은 2.7 mm, 길이(L0)는 3.95 mm, 접지부(150)와의 간극(Gap0)은 0.8 mm가 바람직하다. 제1 패턴(132)을 구성하는 선로들의 길이(L1, L2)는 각각 2.1 mm, 15.3 mm, 폭(W1, W2)은 각각 0.6 mm, 1.2 mm, 접지부(150)와의 간극(Gap2)는 0.3 mm가 바람직하다. 제2 패턴(134)을 구성하는 선로들의 길이(L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9)는 각각 28.15 mm, 8.2 mm, 25 mm, 8.2 mm, 25.7 mm, 12.8 mm, 25.6 mm, 폭(W3, W4, W5, W6, W7, W8, W9)는 각각 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.7 mm, 0.9 mm, 0.5 mm, 2.7 mm, 접지부(150)와의 간극(Gap3, Gap4, Gap5)은 0.5 mm, 0.5 mm, 0.5 mm가 바람직하다. 제3 패턴(136)을 구성하는 선로들의 길이(L10, L11, L12, L13)는 각각 29.5 mm, 28.1 mm, 5.75 mm, 30.9 mm, 폭(W10, W11, W12, W13)은 각각 0.55 mm, 1.4 mm, 0.9 mm, 2.35 mm, 접지부(150)와의 간극(Gap1)은 0.6 mm가 바람직하다.It is preferable that the width W0 of the feeding part 140 is 2.7 mm, the length L0 is 3.95 mm and the gap Gap0 with respect to the grounding part 150 is 0.8 mm. The lengths L1 and L2 of the lines constituting the first pattern 132 are 2.1 mm and 15.3 mm respectively and the widths W1 and W2 are 0.6 mm and 1.2 mm respectively and the gap Gap2 between the grounding portions 150 is 0.3 mm is preferable. The lengths L3, L4, L5, L6, L7, L8 and L9 of the second patterns 134 are 28.15 mm, 8.2 mm, 25 mm, 8.2 mm, 25.7 mm, 12.8 mm, 25.6 mm, The widths W3, W4, W5, W6, W7, W8 and W9 are 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.7 mm, 0.9 mm, 0.5 mm and 2.7 mm, , Gap 5) is preferably 0.5 mm, 0.5 mm, and 0.5 mm. The lengths L10, L11, L12 and L13 of the lines constituting the third pattern 136 are respectively 29.5 mm, 28.1 mm, 5.75 mm and 30.9 mm and the widths W10, W11, W12 and W13 are 0.55 mm, 1.4 mm, 0.9 mm, and 2.35 mm, and the gap (Gap1) with the grounding portion 150 is preferably 0.6 mm.

이하, [표 1]에 도시된 파라미터 값들로 설계된 폴디드 패치 안테나(100)에 대한 반사손실 특성 모의실험 결과에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 참고로, 도 2 내지 도 5는 안테나 분석기(Antenna Analyzer, Anritsu S331D)를 이용하여 측정된 결과이다.Hereinafter, the simulation results of the return loss characteristics for the folded patch antenna 100 designed with the parameter values shown in [Table 1] will be described with reference to FIG. 2 to FIG. For reference, FIGS. 2 to 5 are the results of measurement using an antenna analyzer (Anritsu S331D).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 미앤더 선로와 접지부의 간극 변화에 따른 반사손실 특성 모의실험 결과이다. 구체적으로, 파라미터 Gap3의 변화에 따른 반사손실을 나타낸다. Gap3가 증가함에 따라 첫 번째 대역의 중심주파수는 높아지고 대역폭은 감소되지만, 두 번째 대역은 첫 번째 대역과 반대되는 경향을 나타냄을 알 수 있다.2 is a simulation result of a return loss characteristic according to a change in gap between a meander line and a ground portion of a folded patch antenna according to an embodiment of the present invention. Specifically, it shows the reflection loss due to the change of the parameter Gap3. As Gap3 increases, the center frequency of the first band increases and the bandwidth decreases. However, it can be seen that the second band tends to be opposite to the first band.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 미앤더 선로와 접지부의 간극변화에 따른 반사손실 특성 모의실험 결과이다. 구체적으로 파라미터 Gap4의 변화에 따른 반사손실을 나타낸다. Gap4가 증가함에 따라 첫 번째 대역의 대역폭에는 큰 변화가 없지만 중심 주파수는 높아지고, 반대로 두 번째 대역의 중심주파수는 큰 변화가 없으나 대역폭에는 변화가 많음을 알 수 있다.3 is a simulation result of the return loss characteristic according to a change in gap between the meander line and the ground portion of the folded patch antenna according to another embodiment of the present invention. Specifically, the reflection loss according to the change of the parameter Gap4 is shown. As Gap4 increases, the bandwidth of the first band does not change much, but the center frequency increases. On the contrary, the center frequency of the second band does not change much, but the bandwidth varies greatly.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나의 미앤더 선로와 접지부의 간극변화에 따른 반사손실 특성 모의실험 결과이다. 구체적으로 파라미터 Gap5의 변화에 따른 반사손실을 나타낸다. Gap5의 변화에 따른 반사손실 특성은 Gap4의 경우와 유사하게 나타남을 알 수 있다.4 is a graph illustrating a simulation result of a return loss characteristic according to a change in gap between a meander line and a ground portion of a folded patch antenna according to another embodiment of the present invention. Specifically, it shows the reflection loss due to the change of the parameter Gap5. It can be seen that the return loss characteristic according to the change of Gap 5 is similar to that of Gap 4.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 [표 1]의 파라미터 값을 갖는 폴디드 패치 안테나의 반사손실(Return Loss) 특성 모의실험 결과와 실제 제작된 안테나의 반사손실 측정 결과를 비교한 결과이다. 본 실시예의 방사패치(130)가 제공하는 제1 공진주파수, 제2 공진주파수 및 제3 공진주파수 대역에서의 반사손실은 -6 dB이다. 도 5의 측정 결과는 모의실험 결과와 반사손실의 차이가 있으나, 전압 정재파비(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio)가 3보다 작은 즉, 반사손실이 -6 dB 이하인 임피던스 대역폭에서 LTE, WCDMA, DCS, US-PCS, WLAN의 주파수들을 모두 수용할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing a result of comparison between return loss test results of a folded patch antenna having parameter values shown in [Table 1] according to an embodiment of the present invention and return loss measurement results of actually fabricated antennas. The reflection loss in the first resonance frequency, the second resonance frequency, and the third resonance frequency band provided by the radiation patch 130 of this embodiment is -6 dB. The measurement results of FIG. 5 show that there is a difference between the simulation result and the reflection loss. However, in the impedance bandwidth of VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) of less than 3, that is, the reflection loss of -6 dB or less, US-PCS, and WLAN, respectively.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 [표 1]의 파라미터 값을 갖도록 제작된 폴디드 패치 안테나에 대하여 측정된 방사패턴이다. 구체적으로, 도 6은 본 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나(100)의 x-z 평면의 방사패턴, 도 7은 y-z 평면의 방사패턴, 도 8은 x-y 평면의 방사패턴을 나타낸다. 방사패턴의 측정은 MTG사의 전자파 무반사실(Anechoic Chamber)에서 이루어졌으며, 송신안테나로 표준 혼안테나(Horn Antenna)를 사용하였다.6 to 8 are radiation patterns measured for a folded patch antenna fabricated to have the parameter values of Table 1 according to an embodiment of the present invention. Specifically, Fig. 6 shows the radiation pattern in the x-z plane of the folded patch antenna 100 according to the present embodiment, Fig. 7 shows the radiation pattern in the y-z plane, and Fig. 8 shows the radiation pattern in the x-y plane. The radiation pattern was measured by MTG's Anechoic Chamber and a standard horn antenna was used as a transmitting antenna.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 3면(x-z면, y-z면, x-y면)에서 전방향성에 가까운 복사패턴을 나타낸다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 폴디드 패치 안테나(100)는 모노폴 안테나처럼 전방향성에 가까운 방사패턴을 요구하는 이동통신 단말기용 안테나의 조건을 만족한다고 할 수 있다.Referring to Figs. 6 to 8, a radiation pattern close to omnidirectional on three surfaces (xz plane, yz plane, xy plane) is shown. Accordingly, the folded patch antenna 100 according to the present embodiment can be said to satisfy the condition of an antenna for a mobile communication terminal requiring a radiation pattern nearly asymmetric as a monopole antenna.

이득을 보면, 0.945 GHz에서 평균이득은 -6.42 dBi이고 최대이득은 -1.35 dBi이며, 2.045 GHz에서 평균이득은 -3.90 dBi이고 최대이득은 2.01 dBi이며, 2.400 GHz에서 평균이득은 -4.23 dBi이고 최대이득은 2.55 dBi이다.The average gain at 0.945 GHz is -6.42 dBi and the maximum gain is -1.35 dBi. At 2.045 GHz, the average gain is -3.90 dBi and the maximum gain is 2.01 dBi. At 2.400 GHz, the average gain is -4.23 dBi. The gain is 2.55 dBi.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 폴디드 패치 안테나
110: 유전체 기판
120: 도체
130: 방사패치
132: 제1 패턴
134: 제2 패턴
136: 제3 패턴
140: 급전부
150: 접지부100: Folded patch antenna
110: dielectric substrate
120: conductor
130: radiation patch
132: 1st pattern
134: the second pattern
136: Third pattern
140: Feeding part
150:

Claims (8)

이동통신 단말기용 폴디드 패치 안테나(Folded Patch Antenna)에 있어서,
유전체 기판;
상기 유전체 기판의 일면 상에 모노폴의 방사패턴으로서, L자 형상으로 형성되는 제1 패턴, 상기 제1 패턴의 일단에서 연장되어 미앤더(meander) 선로 구조로 형성되는 제2 패턴, 및 상기 제1 패턴의 일단에서 직선으로 연장되어 ㄷ자 형상으로 절곡 형성되는 제3 패턴을 포함하는 방사패치;
일단은 상기 제1, 제2 및 제3 패턴 각각의 일단과 연결되고 타단은 전원과 연결되는 급전부; 및
상기 방사패치 및 상기 급전부와 소정 간격 이격되어 상기 방사패치 및 상기 급전부를 둘러싸는 구조로 형성되는 접지부
를 포함하는 폴디드 패치 안테나.A folded patch antenna for a mobile communication terminal,
A dielectric substrate;
A first pattern formed in an L shape on the one surface of the dielectric substrate as a monopole radiation pattern, a second pattern formed in a meander line structure extending from one end of the first pattern, A radiation patch including a third pattern extending straight at one end of the pattern and bent in a U-shape;
A power feeding part connected to one end of each of the first, second and third patterns and connected to a power source at the other end; And
A radiation patch, and a feeding part that is spaced apart from the feeding part by a predetermined distance and surrounds the radiation patch and the feeding part,
And a folded patch antenna. 제1항에 있어서,
상기 제1 패턴은 직선 형태의 주 선로 및 상기 주 선로의 일단에서 상기 주 선로의 폭방향으로 연장되는 부 선로를 포함하고,
상기 제2 패턴은 상기 부 선로의 일단에서 상기 주 선로와 평행하게 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the first pattern includes a main line in a straight line shape and a sub line extending from one end of the main line in the width direction of the main line,
And the second pattern is formed to extend in parallel with the main line at one end of the sub line. 제2항에 있어서,
상기 제3 패턴은 상기 부 선로의 일단에서 상기 주 선로에 수직하게 연장되는 직선 선로 및 상기 직선 선로의 말단에서 수직으로 절곡하여 ㄷ자 형상으로 형성되는 폴디드 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.3. The method of claim 2,
Wherein the third pattern includes a straight line extending perpendicularly to the main line at one end of the sub line, and a folded line bent in a vertical U shape at the end of the straight line. antenna. 제1항에 있어서,
상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴 및 상기 제3 패턴 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.The method according to claim 1,
And the second pattern is formed between the first pattern and the third pattern. 제1항에 있어서,
상기 방사패치, 상기 급전부 및 상기 접지부는 동일 평면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the radiation patch, the feeding part, and the grounding part are formed on the same plane. 제1항에 있어서,
상기 방사패치는,
상기 제2 패턴의 미앤더 선로를 구성하는 복수 개의 세그먼트들 중 적어도 하나의 세그먼트와 상기 접지부의 간극의 변화에 따라 달라지는 하나 이상의 공진주파수 대역을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.The method according to claim 1,
The radiation patch
Wherein at least one of a plurality of segments constituting the meander line of the second pattern and at least one resonance frequency band varying depending on a change of a gap between the ground and the meandering line are formed. 제6항에 있어서,
상기 하나 이상의 공진주파수 대역은 제1 공진주파수 대역, 제2 공진주파수 대역 및 제3 공진주파수 대역을 포함하며,
상기 제1 공진주파수 대역은 893 MHz 내지 1145 MHz이고, 상기 제2 공진주파수 대역은 1759 MHz 내지 2168 MHz이고, 제3 공진주파수 대역은 2258 MHz 내지 2460 MHz인 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.The method according to claim 6,
Wherein the at least one resonance frequency band includes a first resonance frequency band, a second resonance frequency band, and a third resonance frequency band,
Wherein the first resonant frequency band is from 893 MHz to 1145 MHz, the second resonant frequency band is from 1759 MHz to 2168 MHz, and the third resonant frequency band is from 2258 MHz to 2460 MHz. 제7항에 있어서,
상기 제1, 제2 및 제3 공진주파수 대역에서의 반사손실(Return Loss)이 -6 dB 이하인 것을 특징으로 하는 폴디드 패치 안테나.8. The method of claim 7,
And the return loss in the first, second, and third resonance frequency bands is -6 dB or less.
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