KR20210026856A

KR20210026856A - Antennas and Radios

Info

Publication number: KR20210026856A
Application number: KR1020190108219A
Authority: KR
Inventors: 김춘옥
Original assignee: 김춘옥
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-10

Abstract

The present invention relates to an antenna and a wireless device using the same. According to the present invention, a conductor plate (12) is connected to a conductor ground plate (11) through a metal line (14), and is fed at a feeding point (15) through a metal line (13). A conductor wall (16) has one end electrically connected to the conductor plate (12), and an electromagnetic field coupling adjustment plate (17) is electrically connected to the other end of the conductor wall (16). Also, the electromagnetic field coupling adjustment plate (17) is disposed separately from the conductor ground plate (11) with a predetermined gap, and forms a condenser at a gap from the conductor ground plate (11). The conductor wall (16) and the electromagnetic field coupling adjustment plate (17) are disposed to allow a path length from a short circuit unit in which the metal line (14) is connected to the conductor plate (12) to an open end of the electromagnetic field coupling adjustment plate (17) to be extended, and preferably are disposed to allow a current path from a feeding unit in which the metal line (13) is connected to the conductor plate (12) to the short circuit unit to have a half wavelength of a desired resonance frequency. Therefore, both low frequency and broadband frequency characteristics of an antenna resonant frequency are achieved, impedance characteristics are stabilized, and the degree of freedom of a design increases.

Description

Antennas and Radios {Antennas and Radios}

첫번째는 전류 경로 길이의 증가에 따른 공진 주파수의 저하이다. 역상모드의 전류 경로길이의 최대값이 커지도록도체벽(116)을 배치함으로써(도 20), 공진 주파수가 저하된다. 안테나의 공진 주파수를 일정하게 하여 소형화하는것과 안테나의 점유 체적을 일정하게 하여 공진 주파수를 저하시키는 것은 등가이므로 상기 도 19의 구성에 의해 안테나를 소형화할 수 있다.The first is the decrease in the resonant frequency as the current path length increases. By arranging the conductor wall 116 so that the maximum value of the current path length in the reversed-phase mode increases (FIG. 20), the resonance frequency is lowered. Since miniaturization by making the resonant frequency of the antenna constant and reducing the resonant frequency by making the antenna occupied volume constant are equivalent, the antenna can be downsized by the configuration of FIG.

두번째는 용량 장하(裝荷)에 의한 공진 주파수의 저하이다. 도체벽(116)과 도체 지판(111)의 틈은 션트 용량으로서동작하는데 도체벽(116)의 개방단부는 전계가 가장 강해지므로 공진 주파수의 저주파화에 기여하고 있다.The second is the decrease in the resonant frequency due to capacitance loading. The gap between the conductor wall 116 and the conductor finger plate 111 operates as a shunt capacitance, and the open end of the conductor wall 116 has the strongest electric field, contributing to a lower frequency of the resonance frequency.

본 발명은 안테나와 이를 이용한 무선장치에 관한 것으로서, 더 특정적으로는 주로 휴대전화단말 등의 무선장치에사용되는 이동 무선용 안테나 및 상기 안테나를 이용한 무선장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna and a wireless device using the same, and more particularly, to a mobile wireless antenna mainly used for a wireless device such as a mobile phone terminal, and a wireless device using the antenna.

최근, 휴대전화 등의 이동체 통신에 관한 기술이 급속히 발달되고 있다. 휴대전화 단말에 있어서 안테나는 특히 중요한 디바이스의 하나이며, 단말의 소형화에 따라서 안테나도 소형화 및 내장화가 요구되고 있다.In recent years, technologies related to mobile communication such as mobile phones have been rapidly developed. In a mobile phone terminal, an antenna is one of particularly important devices, and as the terminal becomes smaller, the antenna is also required to be miniaturized and built-in.

이하에 도면을 참조하여 휴대 전화 단말에 사용되는 종래의 이동 무선용 안테나의 일례에 대해 설명한다.Hereinafter, an example of a conventional mobile radio antenna used in a mobile phone terminal will be described with reference to the drawings.

도 16에 종래의 이동 무선용 안테나의 구조를 추상적으로 나타낸다. 도 16에 있어서 종래의 이동 무선용 안테나는 도체 지판(101)과 평면형상의 도체판(102) 및 2개의 금속선(103, 104)으로 구성된다. 도체판(102)에는 금속선(103)을 통해 급전점(105)에서 소정의 전압이 공급된다(이하, 급전이라고 함) 또, 도체판(102)은 금속선(104)를 통해 접지(GND) 레벨인 도체 지판(101)과 접속되어 있다.16 shows an abstract structure of a conventional antenna for mobile radio. In Fig. 16, a conventional mobile radio antenna is composed of a conductor finger plate 101, a flat conductor plate 102, and two metal wires 103 and 104. A predetermined voltage is supplied to the conductor plate 102 from the feeding point 105 through the metal line 103 (hereinafter, referred to as power supply). In addition, the conductor plate 102 is ground (GND) level through the metal line 104 It is connected to the phosphorous conductor fingerboard 101.

상기 구조에 의한 안테나는 판형상 역F안테나(PIFA:Planar Inverted F Antenna)라고 불리우며, 통상, 키가 작고 소형인 안테나로서 휴대전화 단말에서 사용되고 있다. 이 PIFA는 λ/2 마이크로스트립 안테나의 안테나 중앙부를단락하여 체적을 절반으로 한 구조이며, λ/4 공진기이다The antenna having the above structure is called a planar inverted F antenna (PIFA), and is generally used in mobile phone terminals as a small and small antenna. This PIFA is a structure in which the central part of the antenna of a λ/2 microstrip antenna is shorted and the volume is halved, and it is a λ/4 resonator.

따라서, 본 발명의 목적은 안테나 공진 주파수의 저주파화와 주파수 특성의 광대역화를 양립시키고, 또 임피던스 특성의 안정화 및 설계의 자유도를 높인 안테나와 이를 이용한 무선장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna that achieves both a low frequency reduction of an antenna resonance frequency and a broadband increase of a frequency characteristic, stabilizes impedance characteristics, and increases design freedom, and a wireless device using the same.

본 발명은 무선장치에 사용되는 안테나에 관한 것이고, 접지 레벨인 도체 지판과 도체 지판상에 배치되는 안테나 소자와, 안테나 소자와 전기적으로 접속되어 있고, 도체 지판에 대해 소정의 틈을 갖게 하여 배치되는 전자계 결합 조정소자와, 안테나 소자에 급전을 실시하는 급전 접속부를 구비한다.The present invention relates to an antenna used in a wireless device, an antenna element disposed on a conductor fingerboard and a conductor fingerboard at ground level, and electrically connected to the antenna element, and arranged with a predetermined gap with respect to the conductor fingerboard. It includes an electromagnetic field coupling adjustment element and a power supply connection for feeding power to the antenna element.

바람직하게는 또 안테나 소자를 도체 지판에 단락 접속하는 단락 접속부를 적어도 1개 구비한다.Preferably, at least one short-circuit connection part for short-circuiting the antenna element to the conductor fingerboard is provided.

또, 전자계 결합 조정소자가 단락 접속부와의 사이에서 전자계 결합 효과가 생기도록 배치되거나 도체 지판 사이에서 전자계 결합 효과가 생기도록 그 일부가 도체 지판과 대략 평행하게 배치된다.Further, the electromagnetic field coupling adjustment element is disposed so as to generate an electromagnetic field coupling effect between the short-circuit connection portion, or a part thereof is disposed substantially parallel to the conductor finger plate so as to generate an electromagnetic field coupling effect between the conductor fingerboards.

또, 전자계 결합 조정 소자가 안테나 소자와 접속되지 않은 개방 단부(端部)를 돌아나와 급전 접속부에서 단락 접속부까지의 최대 경로가 원하는 공진 주파수의 1/2파장과 일치하도록 배치된다.Further, the electromagnetic field coupling adjustment element is disposed so that the maximum path from the power supply connection portion to the short-circuit connection portion by returning from the open end portion not connected to the antenna element coincides with a half wavelength of the desired resonance frequency.

상기와 같이 본 발명에 의하면 안테나 엘리먼트를 안테나 소자에 전자계 결합 조정소자를 접속한 특징적인 형상으로 하여 도체 지판의 전자계 결합을 이용한다. 따라서, 전자계 결합 조정소자의 크기를 매개변수로 하여 안테나와 도체 지판 사이의 전자계 결합을 조정하는 것에 의해 안테나의 공진 주파수와 도체 지판의 공진 주파수를 약간 어긋나게 하여 광대역인 주파수 특성을 실현할 수 있다. 또, 공진 주파수의 저하에 의한 안테나의 소형화를 실현함과 동시에 임피던스 특성을 광대역화하는 것도 가능해진다. 또, 설계 매개변수의 증가에 의해 임피던스 정합을 용이하게취하는 것이 가능해진다.As described above, according to the present invention, the electromagnetic field coupling of the conductor finger plate is used by making the antenna element a characteristic shape in which an electromagnetic field coupling adjustment element is connected to the antenna element. Therefore, by adjusting the electromagnetic field coupling between the antenna and the conductor fingerboard using the size of the electromagnetic field coupling adjusting element as a parameter, the resonance frequency of the antenna and the resonance frequency of the conductor fingerboard slightly deviate, thereby realizing a broadband frequency characteristic. In addition, it is possible to realize a miniaturization of the antenna by lowering the resonance frequency and to increase the impedance characteristic at the same time. In addition, it becomes possible to easily obtain impedance matching by increasing the design parameters.

이상과 같이, 안테나 공진 주파수의 저주파화와 주파수 특성의 광대역화를 양립시키고, 임피던스 특성의 안정화 및 설계의 자유도를 높인 안테나와 이를 이용한 무선장치를 제공할 수 있다.As described above, it is possible to provide an antenna and a wireless device using the same, which achieves both a low frequency reduction of an antenna resonant frequency and a broadband increase of a frequency characteristic, stabilizes an impedance characteristic, and increases design freedom.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 안테나의 구체적인 구성예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 5의 (a) 및 (b)는 도 4에 도시한 안테나에 있어서 급전점에서 급전된 경우의 전류 경로의 일례를 설명하는 도면,
도 6의 (a)∼(c)는 도 4에 도시한 안테나의 입력 임피던스의 리턴 로스를 도시한 주파수 특성도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 안테나의 구체적인 구성예를 도시한 도면,
도 10은 도 9에 도시한 안테나의 S11를 나타내는 스미스차트,
도 11은 도 9에 도시한 안테나에 있어서 도체 지판(地板)의 길이를 변경한 경우의 S11을 나타내는 스미스차트,
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 13은 도 12에 도시한 안테나의 S11를 나타내는 스미스차트,
도 14의 (a)∼(c)는 본 발명의 제 1∼제 3 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조예를 추상적으로 도시한 도면,
도 15의 (a)∼(c)는 본 발명의 제 1∼제 3 실시형태에 따른 안테나를 응용한 1개의 안테나로 2개의 공진 주파수 대역을 커버시키는 구조예를 추상적으로 도시한 도면,
도 16은 종래의 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,1 is a diagram showing an abstract structure of an antenna according to a first embodiment of the present invention;
2 is a diagram showing a specific configuration example of an antenna according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram abstractly showing another structure to which an antenna according to the first embodiment of the present invention is applied;
4 is a diagram showing an abstract structure of an antenna according to a second embodiment of the present invention;
5A and 5B are diagrams for explaining an example of a current path when power is supplied from a feeding point in the antenna shown in FIG. 4;
6A to 6C are frequency characteristic diagrams showing the return loss of the input impedance of the antenna shown in FIG. 4;
FIG. 7 is a diagram abstractly showing another structure to which an antenna according to a second embodiment of the present invention is applied;
8 is a diagram showing an abstract structure of an antenna according to a third embodiment of the present invention;
9 is a diagram showing a specific configuration example of an antenna according to a third embodiment of the present invention;
10 is a Smith chart showing S11 of the antenna shown in FIG. 9;
Fig. 11 is a Smith chart showing S11 when the length of a conductor fingerboard is changed in the antenna shown in Fig. 9;
12 is an abstract view showing another structure to which an antenna according to a third embodiment of the present invention is applied;
13 is a Smith chart showing S11 of the antenna shown in FIG. 12;
14A to 14C are views abstractly showing another structural example to which an antenna according to the first to third embodiments of the present invention is applied;
15A to 15C are diagrams showing abstract examples of a structure in which two resonant frequency bands are covered with one antenna to which the antennas according to the first to third embodiments of the present invention are applied.
16 is a diagram showing an abstract structure of a conventional antenna;

상기 종래의 이동 무선용 안테나의 구성에서는 안테나 엘리먼트(도체판)의 단부를 접어 구부려 공진 주파수의 저주파수를 도모할 수 있는데, 저주파화에 따라서 주파수대역이 좁아지는 과제가 있었다. 또, 도체벽과 도체 지판의 틈을 좁게 할 수록 안테나 공진 주파수의 저주파화가 가능해지는데, 이 경우에는 틈의 변화에 대한 피던스특성의 변화가 커져 특성의 안정성이 열화해버리는 과제가 있다. 또 설계의 자유도가 낮기 때문에 안테나의 키를 낮게 하면 안테나 엘리먼트와 도체 지판과의 용량성 결합이 증가하여 정합이 취해지지 않는 과제가 있었다In the configuration of the conventional mobile radio antenna, the end of the antenna element (conductor plate) can be folded and bent to achieve a low frequency of the resonant frequency. In addition, the narrower the gap between the conductor wall and the conductor fingerboard, the lower the frequency of the antenna resonance frequency becomes.In this case, there is a problem in that the stability of the characteristic is deteriorated due to a large change in the feedback characteristic with respect to the change of the gap. Also, since the degree of freedom of design is low, if the height of the antenna is decreased, the capacitive coupling between the antenna element and the conductor fingerboard increases, and there is a problem that matching is not taken.

11, 31, 101 : 도체지판 12, 22, 32, 102 : 도체판
13, 14, 23, 24, 103 : 금속선 16 : 도체벽
27 : 전자계 결합 조정벽 52 : 지지대53 : 슬릿 105 : 급전점11, 31, 101: conductor finger plate 12, 22, 32, 102: conductor plate
13, 14, 23, 24, 103: metal wire 16: conductor wall
27: electromagnetic field coupling adjustment wall 52: support 53: slit 105: feeding point

Claims

In an antenna used in a radio device, a conductor fingerboard at a ground level,
An antenna element disposed on the conductor fingerboard, a power supply connection portion for supplying power to the antenna element, at least one short-circuit connection portion for short-circuiting the antenna element to the conductor fingerboard, and an end electrically connected to the antenna element One electromagnetic field coupling adjustment element is provided, wherein the electromagnetic field coupling adjustment element does not increase a maximum value of the current path length, and at least an electromagnetic field coupling effect is exhibited between the at least one conductor fingerboard and the at least one short-circuit connection portion. One of the conductor fingerboards and the enemy
At least one short-circuit connection has a predetermined gap, and is arranged approximately parallel,
From the connection point of the feed connection part and the antenna element to the open end of the antenna element along the antenna element
The antenna, characterized in that the length of the branch is greater than or equal to a length from the connection point to an open end of the electromagnetic field coupling adjusting element along the part of the antenna element between the power supply connecting portion and the electromagnetic field coupling adjusting element and the electromagnetic field coupling adjusting element.