KR20200076611A - 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 인쇄회로기판의 라우팅 기법에 의해 듀얼 폴 패턴을 형성하고, 듀얼 폴 패턴을 도전성 비아를 통해 그라운드 플랜에 연결함으로써 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 상면과, 상면의 반대면인 하면을 갖는 유전층; 유전층의 상면에 라우팅 기법에 의해 형성된 제1듀얼 폴 패턴; 제1듀얼 폴 패턴의 일측에 이격되어 형성된 제1안테나; 제1듀얼 폴 패턴의 타측에 이격되어 형성된 제2안테나; 유전층의 하면에 형성된 제1그라운드 플랜; 및 유전층의 상면과 하면을 관통하여 제1듀얼 폴 패턴을 제1그라운드 플랜에 전기적으로 연결하는 제1그라운드 비아를 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 상면과, 상면의 반대면인 하면을 갖는 유전층; 유전층의 상면에 라우팅 기법에 의해 형성된 제1듀얼 폴 패턴; 제1듀얼 폴 패턴의 일측에 이격되어 형성된 제1안테나; 제1듀얼 폴 패턴의 타측에 이격되어 형성된 제2안테나; 유전층의 하면에 형성된 제1그라운드 플랜; 및 유전층의 상면과 하면을 관통하여 제1듀얼 폴 패턴을 제1그라운드 플랜에 전기적으로 연결하는 제1그라운드 비아를 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공한다.
Description
본 발명의 실시예는 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물에 관한 것이다.
무선 통신 디바이스의 크기는 기술의 진보로 날마다 축소되고 있다. 상기 디바이스들은 블루투스, Wi-Fi, Zig-bee, 4G/5G 등 이기종 서비스를 위해 혼성 네트워크에 연결해야 한다. 다중 모드, 다중 대역 안테나는 현재 및 미래의 통신 디바이스들의 기본 요건이다. MIMO 안테나에서 밀접하게 배치된 안테나 요소로 인하여 발생하는 높은 상호 결합 때문에 안테나 성능이 크게 저하될 수 있다. 최신 무선 디바이스의 축소로 인해 안테나가 서로 근접해 있더라도 안테나 성능이 향상되어야만 한다.
상이한 주파수 대역에서 MIMO 통신을 위한 다양한 다중 모드 안테나 모듈이 제안되었다. 소형 MIMO 모듈의 단점 중 하나는 입력 포트와 안테나 요소 사이에 상호 결합이 있어 격리도가 감소하여 안테나의 성능이 저하되는데 최근에는 상호 결합을 줄이고 격리도를 증가시킴으로써 MIMO 안테나의 성능을 향상시키는 기술이 도입되었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공하는데 있다. 일예로, 본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 인쇄회로기판의 라우팅 기법에 의해 듀얼 폴 패턴을 형성하고, 듀얼 폴 패턴을 도전성 비아를 통해 그라운드 플랜에 연결함으로써 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물은 상면과, 상면의 반대면인 하면을 갖는 유전층; 유전층의 상면에 라우팅 기법에 의해 형성된 제1듀얼 폴 패턴; 제1듀얼 폴 패턴의 일측에 이격되어 형성된 제1안테나; 제1듀얼 폴 패턴의 타측에 이격되어 형성된 제2안테나; 유전층의 하면에 형성된 제1그라운드 플랜; 및 유전층의 상면과 하면을 관통하여 제1듀얼 폴 패턴을 제1그라운드 플랜에 전기적으로 연결하는 제1그라운드 비아를 포함할 수 있다.
제1듀얼 폴 패턴은 제1사각 바디 패턴; 제1사각 바디 패턴의 제1변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제1연장 패턴; 제1사각 바디 패턴의 제2변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제2연장 패턴; 제1사각 바디 패턴의 제3변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제3연장 패턴; 및 제1사각 바디 패턴의 제4변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제4연장 패턴을 포함할 수 있다.
제1,2안테나는 각각 제1,3연장 패턴의 외측에 위치하거나, 또는 제2,4연장 패턴의 외측에 위치할 수 있다.
제1,2안테나는 각각 유전층으로부터 수직 방향으로 연장된 급전봉; 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제1방사체; 및 제1방사체로부터 이격되고 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제2방사체를 포함할 수 있다.
제1듀얼 폴 패턴으로부터 이격된 유전층의 상면에 라우팅 기법에 의해 형성된 제2듀얼 폴 패턴; 제2듀얼 폴 패턴의 일측에 이격되어 형성된 제3안테나; 제2듀얼 폴 패턴의 타측에 이격되어 형성된 제4안테나; 유전층의 하면에 형성된 제2그라운드 플랜; 및 유전층의 상면과 하면을 관통하여 제2듀얼 폴 패턴을 제2그라운드 플랜에 전기적으로 연결하는 제2그라운드 비아를 더 포함할 수 있다.
제2듀얼 폴 패턴은 제2사각 바디 패턴; 제2사각 바디 패턴의 제1변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제1연장 패턴; 제2사각 바디 패턴의 제2변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제2연장 패턴; 제2사각 바디 패턴의 제3변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제3연장 패턴; 및 제2사각 바디 패턴의 제4변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제4연장 패턴을 포함할 수 있다.
제3,4안테나는 각각 제1,3연장 패턴의 외측에 위치하거나, 또는 제2,4연장 패턴의 외측에 위치할 수 있다.
제3,4안테나는 각각 유전층으로부터 수직 방향으로 연장된 급전봉; 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제1방사체; 및 제1방사체로부터 이격되고 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제2방사체를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공한다. 일예로, 본 발명의 실시예는 인쇄회로기판의 라우팅 기법에 의해 듀얼 폴 패턴을 형성하고, 듀얼 폴 패턴을 도전성 비아를 통해 그라운드 플랜에 연결함으로써 격리도가 개선된 안테나 구조물을 제공한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 도시한 사시도 및 평면도이고, 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 효과 비교를 위한 비교예의 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 도시한 평면도, 사시도 및 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 도시한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 S21 비교 그래프 및 비교 데이터이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 S43 비교 그래프 및 비교 데이터이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물에서 듀얼 폴 패턴에 의한 주파수 설정 예를 도시한 도면이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 도시한 평면도, 사시도 및 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 도시한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 S21 비교 그래프 및 비교 데이터이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 S43 비교 그래프 및 비교 데이터이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물에서 듀얼 폴 패턴에 의한 주파수 설정 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)을 도시한 사시도 및 평면도이고, 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 효과 비교를 위한 비교예의 사시도이다. 또한, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)을 도시한 평면도, 사시도 및 단면도이다.
도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)은 유전층(110), 제1듀얼 폴 패턴(120), 제1안테나(130), 제2안테나(140), 제1그라운드 플랜(150) 및 제1그라운드 비아(160)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)은 제2듀얼 폴 패턴(170), 제3안테나(180), 제4안테나(190), 제2그라운드 플랜(미도시) 및 제2그라운드 비아(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 비교예의 경우 제1듀얼 폴 패턴(120) 및 제2듀얼 폴 패턴(170)이 제공되지 않는다(도 1c 참조).
유전층(110)은 대략 평평한 상면(111)과 상면(111)의 반대면인 대략 평평한 하면(112)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 유전층(110)은 대략 납작한 평판 형태일 수 있다. 일부 예들에서, 유전층(110)은, 고유전율을 갖는, 알루미나, 지르코니아, 사이알론, 탄화규소, 질화규소와 같은 세라믹, PI(polyimide), PC(polycarbonate), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PBT(polybutylene terephthalate), ASA(acrylonitrile-styrene-acrylate), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene), FR-4와 같은 플라스틱 수지, 또는 그 혼합물로 형성될 수 있다. 이러한 유전층(110)은 안테나의 성능이 향상되도록, 대략 10 내지 대략 45 이상의 유전율을 갖도록 설계될 수 있다.
일부 예들에서, 유전층(110)은 양면 인쇄회로기판(인쇄배선기판), 다층 인쇄회로기판, 연성 인쇄회로기판, 경성 인쇄회로기판, 연/경성 인쇄회로기판, 페이퍼 페놀릭, 페이퍼 에폭시, 글래스 에폭시 라미네이티드, 비스말레마이드 트리아진, 테프론, 세라믹, 컴포지트, 빌드업 기판, 코어리스 기판 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다.
제1듀얼 폴 패턴(120)은 유전층(110)의 상면(111)에 라우팅 기법에 의해 형성될 수 있다. 제1듀얼 폴 패턴(120)은 제1사각 바디 패턴(120a)(대략 사각 형태)과, 제1사각 바디 패턴(120a)의 제1변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제1연장 패턴(121)(대략 ㄱ 형태)과, 제1사각 바디 패턴(120a)의 제2변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제2연장 패턴(122)과, 제1사각 바디 패턴(120a)의 제3변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제3연장 패턴(123)과, 제1사각 바디 패턴(120a)의 제4변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제4연장 패턴(124)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1,2,3,4변은 제1사각 바디 패턴(120a)에 구비된 4개의 각 변을 의미하고, 수직 방향은 변에 대한 수직 방향(법선 방향)을 의미하며, 수평 방향은 변에 대한 수평 방향(평행한 방향)을 의미한다.
또한, 라우팅 기법이란 표면에 동박이 형성된 기판 준비 단계, 비아가 형성될 부분을 드릴링하는 드릴링 단계, 패턴(신호 패턴 및 그라운드 패턴)의 형성을 위한 동 도금 단계, 동 도금층을 평평하게 처리하는 정면 단계, 동 도금층 상에 드라이 필름을 밀착하는 드라이 필름 부착 단계, 드라이 필름 노광 단계, 드라이 필름 현상 단계, 드라이 필름을 통해 노출된 동 도금층 에칭 단계, 드라이 필름 박리 단계, 솔더 마스크에 의한 표면 처리 단계 등을 통해 원하는 패턴(듀얼 폴 패턴, 그라운드 플랜 및 그라운드 비아 등)을 형성하는 기법을 의미한다. 물론, 이러한 라우팅 기법은 일례에 불과하며, 기판의 재질이나 종류 등에 따라 다양한 라우티 기법이 수행될 수 있다.
제1안테나(130)는 제1듀얼 폴 패턴(120)의 일측에 이격되어 형성되고, 제2안테나(140)는 제1듀얼 폴 패턴(120)의 타측에 이격되어 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2안테나(130,140)는 각각 제1,3연장 패턴(121,123)의 외측에 형성(위치)될 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2안테나(130,140)는 제2,4연장 패턴(122,124)의 외측에 형성(위치)될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 제1,2안테나(130,140)는 동일한 주파수 대역에서 공진할 수 있다.
일부 예들에서, 제1,2안테나(130,140)는 각각 유전층(110)의 제1면(111)으로부터 대략 수직 방향(법선 방향)으로 연장된 급전봉(131,141)과, 급전봉(131,141)으로부터 수평 방향으로 연장된 제1방사체(132,142)(대략 원판 형태)와, 제1방사체(132,142)로부터 이격되고 급전봉(131,141)으로부터 수평 방향으로 연장된 제2방사체(133,143)(대략 원판 형태)를 포함할 수 있다.
제1그라운드 플랜(150)은 유전층(110)의 하면(112)에 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 제1그라운드 플랜(150)의 면적은 제1듀얼 폴 패턴(120)의 면적보다 클 수 있다.
제1그라운드 비아(160)는 유전층(110)의 상면(111)과 하면(112)을 관통함으로써, 제1듀얼 폴 패턴(120)을 제1그라운드 플랜(150)에 전기적으로 연결(접지)할 수 있다.
일부 예들에서, 제1듀얼 폴 패턴(120), 제1그라운드 플랜(150) 및/또는 제1그라운드 비아(160)는 구리, 금, 백금, 은, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 제1듀얼 폴 패턴(120), 제1그라운드 플랜(150) 및/또는 제1그라운드 비아(160)는 무전해 도금, 전해 도금, 스퍼터링, 증발, CVD(Chemical Vapor Deposition), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced CVD), ALD(Atomic Layer Deposition), PVD(Physical vapor Deposition), PLD (Pulsed Laser Deposition), L-MBE (Laser Molecular Beam Epitaxy) 및 등가 방법 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 제1듀얼 폴 패턴(120), 제1그라운드 플랜(150) 및/또는 제1그라운드 비아(160)는 전도성 잉크의 인쇄 및 소결 공정, 플라즈마 용사 공정, 또는 상온 진공 분사 공정, 에어로졸 디포지션 공정 등으로 형성될 수도 있다. 더욱이, 일부 예들에서, 제1듀얼 폴 패턴(120), 제1그라운드 플랜(150) 및/또는 제1그라운드 비아(160)는 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅. 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식을 이용하여 형성한 후, 유전층(110)에 접착층으로 접착시켜 형성할 수도 있다.
일부 예들에서, 제1,2안테나(130,140)는 구리, 금, 백금, 은, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 제1,2안테나(130,140)는 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅. 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식 또는 용융된 금속을 주조하는 방식을 이용하여 형성한 후, 유전층(110)에 결합시켜 고정할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)을 제공할 수 있다. 일예로, 본 발명의 실시예는 인쇄회로기판의 라우팅 기법에 의해 제1듀얼 폴 패턴(120)을 형성하고, 제1듀얼 폴 패턴(120)을 제1도전성 비아를 통해 제1그라운드 플랜(150)에 연결함으로써 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)을 제공할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)은 제2듀얼 폴 패턴(170), 제3,4안테나(180,190), 제2그라운드 플랜(미도시) 및 제2그라운드 비아(미도시)를 더 포함할 수 있는데, 이들의 형태 및 재질은 제1듀얼 폴 패턴(120), 제1,2안테나(130,140), 제1그라운드 플랜(150) 및 제1그라운드 비아(160)와 유사할 수 있다.
일례로, 제2듀얼 폴 패턴(170)은 제1듀얼 폴 패턴(120)으로부터 이격된 유전층(110)의 상면(111)에 라우팅 기법에 의해 형성될 수 있는데, 제3안테나(180)가 제2듀얼 폴 패턴(170)의 일측에 이격되어 형성될 수 있고 제4안테나(190)가 제2듀얼 폴 패턴(170)의 타측에 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 제2그라운드 플랜은 제1그라운드 플랜(150)으로부터 이격된 유전층(110)의 하면(112)에 형성될 수 있다. 일부 예에서, 제2그라운드 플랜은 제1그라운드 플랜(150)에 전기적으로 연결되거나 또는 전기적으로 완전히 분리될 수 있다. 제2그라운드 비아는 유전층(110)의 상면(111)과 하면(112)을 관통하여 제2듀얼 폴 패턴(170)을 제2그라운드 플랜에 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 제1그라운드 플랜과 제2그라운드 플랜은 서로 다른 그라운드 전위를 가질 수 있음으로써, 이에 관련된 제1,2안테나 및 제3,4안테나 사이의 간섭 현상이 방지될 수 있다.
일부 예들에서, 제2듀얼 폴 패턴(170)은 제2사각 바디 패턴(170a)과, 제2사각 바디 패턴(170a)의 제1변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제1연장 패턴(171)과, 제2사각 바디 패턴(170a)의 제2변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제2연장 패턴(172)과, 제2사각 바디 패턴의 제3변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제3연장 패턴(173)과, 제2사각 바디 패턴의 제4변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제4연장 패턴(174)을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 제3,4안테나(180,190)는 각각 제1,3연장 패턴(171,173)의 외측에 위치할 수 있다. 또한, 제3,4안테나(180,190)는 제2,4연장 패턴(172,174)의 외측에 위치할 수 있다. 여기서, 제3,4안테나(180,190)는 동일한 공진 주파수를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 제3,4안테나(180,190)의 공진 주파수는 제1,2안테나(130,140)의 공진 주파수와 다를 수 있다.
일부 예들에서 제3,4안테나(180,190)는 각각 유전층(110)의 제1면(111)으로부터 수직 방향으로 연장된 급전봉과, 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제1방사체와, 제1방사체로부터 이격되고 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제2방사체를 포함할 수 있다.
도면중 미설명 부호 199는 본 발명에 따른 안테나 구조물(100)이 안착되는 베이스 부재이다. 베이스 부재에는 하우징(미도시)이 결합되어 안테나 구조물(100)을 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 또한, 도 1b에서 ①은 제1안테나(130)를, ②는 제2안테나(140)를, ③은 제3안테나(180)를, ④는 제4안테나(190)를 의미한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)을 제공할 수 있다. 일예로, 본 발명의 실시예는 인쇄회로기판의 라우팅 기법에 의해 제1,2듀얼 폴 패턴(120,170)을 각각 형성하고, 제1,2듀얼 폴 패턴(120,170)을 각각 제1,2그라운드 비아를 통해 제1,2그라운드 플랜에 연결함으로써 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조물(100)은 MIMO 기능을 구현하면서도 안테나간 간섭 현상이 적어 좁은 공간에 다수의 안테나를 형성할 수 있도록 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물(100)의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 도시한 그래프이다.
여기서, X축은 주파수이고, Y축은 정재파(standing wave)의 높이이다. 또한, 도 3a의 Port 1은 제1안테나(130)를, 도 3b의 Port 2는 제2안테나(140)를, 도 3c의 Port 3은 제3안테나(180)를, 도 3d의 Port 4는 제4안테나(190)를 의미한다,
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1,2안테나(130,140)의 경우 대략 3420 MHz 내지 대략 3700 MHz에서 VSWR이 상대적으로 낮고(거의 1에 가까움), 또한 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 제3,4안테나(180,190)의 경우 대략 5850 MHz 내지 5925 MHz에서 VSWR이 상대적으로 낮음(거의 2에 가까움)을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 안테나 구조물(100)에서 서로 다른 주파수 대역에서 공진하는 제1,2안테나(130,140) 및 제3,4안테나(180,190)는 격리도가 높음으로써, 반사율이 낮고 임피던스 매칭이 잘됨을 알 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 S21 비교 그래프 및 비교 데이터이다. 여기서 도 4a에서 X축은 주파수이고, Y축은 S21 파마리터(dB)이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1,2안테나(130,140)의 경우 비교예에 비하여 본 발명의 S21 및 VSWR이 개선됨을 볼 수 있다. 일례로, 주파수 3420 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 6.77만큼 VSWR이 개선되었고, 주파수 3500 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 9.56만큼 VSWR이 개선되었으며, 주파수 3600 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 8.65만큼 VSWR이 개선되었고, 주파수 3700 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 2.88만큼 VSWR이 개선됨을 볼 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 S43 비교 그래프 및 비교 데이터이다. 여기서 도 5a에서 X축은 주파수이고, Y축은 S43 파마리터(dB)이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제3,4안테나(180,190)의 경우 비교예에 비하여 본 발명의 S43 및 VSWR이 개선됨을 볼 수 있다. 일례로, 주파수 5850 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 4.54만큼 VSWR이 개선되었고, 주파수 5880 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 4.13만큼 VSWR이 개선되었으며, 주파수 5890 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 3.72만큼 VSWR이 개선되었고, 주파수 5925 MHz에서 본 발명이 비교예에 비하여 1.92만큼 VSWR이 개선됨을 볼 수 있다.
이와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조물(100)은 인쇄회로기판중 유전층을 중심으로 양측면에 듀얼 폴 패턴 및 그라운드 플랜이 형성되고, 이들이 그라운드 비아로 상호간 연결됨으로써, 안테나간 간섭 현상이 없고, 이에 따라 좁은 공간에서 안테나간 격리도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물에서 듀얼 폴 패턴에 의한 주파수 설정 예를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 듀얼 폴 패턴 중 연장 패턴의 길이(①, 또는 사각 바디 패턴의 한변의 길이), 사각 바디 패턴과 연장 패턴 사이에 형성되는 슬롯의 길이(②) 및/또는 사각 바디 패턴과 연장 패턴 사이에 형성되는 슬롯의 폭(③)을 조절함으로써, 공진 주파수를 설정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 듀얼 폴 패턴의 디자인을 적절하게 설계함으로써, 사용하고자 하는 공진 주파수를 쉽게 설정할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조물
110; 유전층 111; 상면
112; 하면 120; 제1듀얼 폴 패턴
120a; 제1사각 바디 패턴 121; 제1연장 패턴
122; 제2연장 패턴 123; 제3연장 패턴
124; 제4연장 패턴 130; 제1안테나
131; 급전봉 132; 제1방사체
133; 제2방사체 140; 제2안테나
150; 제1그라운드 플랜 160; 제1그라운드 비아
170; 제2듀얼 폴 패턴 180; 제3안테나
190; 제4안테나 199; 베이스 부재
110; 유전층 111; 상면
112; 하면 120; 제1듀얼 폴 패턴
120a; 제1사각 바디 패턴 121; 제1연장 패턴
122; 제2연장 패턴 123; 제3연장 패턴
124; 제4연장 패턴 130; 제1안테나
131; 급전봉 132; 제1방사체
133; 제2방사체 140; 제2안테나
150; 제1그라운드 플랜 160; 제1그라운드 비아
170; 제2듀얼 폴 패턴 180; 제3안테나
190; 제4안테나 199; 베이스 부재
Claims (8)
- 상면과, 상면의 반대면인 하면을 갖는 유전층;
유전층의 상면에 라우팅 기법에 의해 형성된 제1듀얼 폴 패턴;
제1듀얼 폴 패턴의 일측에 이격되어 형성된 제1안테나;
제1듀얼 폴 패턴의 타측에 이격되어 형성된 제2안테나;
유전층의 하면에 형성된 제1그라운드 플랜; 및
유전층의 상면과 하면을 관통하여 제1듀얼 폴 패턴을 제1그라운드 플랜에 전기적으로 연결하는 제1그라운드 비아를 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 1 항에 있어서,
제1듀얼 폴 패턴은
제1사각 바디 패턴;
제1사각 바디 패턴의 제1변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제1연장 패턴;
제1사각 바디 패턴의 제2변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제2연장 패턴;
제1사각 바디 패턴의 제3변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제3연장 패턴; 및
제1사각 바디 패턴의 제4변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제4연장 패턴을 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 2 항에 있어서,
제1,2안테나는 각각 제1,3연장 패턴의 외측에 위치하거나, 또는 제2,4연장 패턴의 외측에 위치하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 1 항에 있어서,
제1,2안테나는 각각
유전층으로부터 수직 방향으로 연장된 급전봉;
급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제1방사체; 및
제1방사체로부터 이격되고 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제2방사체를 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 1 항에 있어서,
제1듀얼 폴 패턴으로부터 이격된 유전층의 상면에 라우팅 기법에 의해 형성된 제2듀얼 폴 패턴;
제2듀얼 폴 패턴의 일측에 이격되어 형성된 제3안테나;
제2듀얼 폴 패턴의 타측에 이격되어 형성된 제4안테나;
유전층의 하면에 형성된 제2그라운드 플랜; 및
유전층의 상면과 하면을 관통하여 제2듀얼 폴 패턴을 제2그라운드 플랜에 전기적으로 연결하는 제2그라운드 비아를 더 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 5 항에 있어서,
제2듀얼 폴 패턴은
제2사각 바디 패턴;
제2사각 바디 패턴의 제1변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제1연장 패턴;
제2사각 바디 패턴의 제2변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제2연장 패턴;
제2사각 바디 패턴의 제3변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제3연장 패턴; 및
제2사각 바디 패턴의 제4변으로부터 수직 방향으로 연장된 후 수평 방향으로 절곡된 제4연장 패턴을 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 6 항에 있어서,
제3,4안테나는 각각 제1,3연장 패턴의 외측에 위치하거나, 또는 제2,4연장 패턴의 외측에 위치하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물. - 제 5 항에 있어서,
제3,4안테나는 각각
유전층으로부터 수직 방향으로 연장된 급전봉;
급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제1방사체; 및
제1방사체로부터 이격되고 급전봉으로부터 수평 방향으로 연장된 제2방사체를 포함하는, 라우팅에 의해 격리도가 개선된 안테나 구조물.
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