KR20210156403A

KR20210156403A - Multiband antenna

Info

Publication number: KR20210156403A
Application number: KR1020200073958A
Authority: KR
Inventors: 윤종순
Original assignee: 윤종순
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2021-12-27

Abstract

Disclosed is a multiband antenna. According to one embodiment of the present invention, the antenna includes: a first antenna for transmitting signals of first and second frequency bands; a second antenna disposed near the first antenna and transmitting signals of the first and second frequency bands; a third antenna disposed near the first antenna and transmitting a signal of the first frequency band; a matching unit formed between the first and third antennas. The present invention provides the multiband antenna capable of improving bandwidth and improving isolation.

Description

Multiband antenna

본 발명은 다중밴드 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-band antenna.

일반적으로, 다중밴드 안테나는, 사용 주파수에 적합한 길이로 방사체를 분기하여 공진주파수를 형성하도록 구In general, a multi-band antenna is constructed to form a resonant frequency by branching a radiator to a length suitable for the frequency used.

성된다. 이때, 안테나의 길이 λ는 다음 수학식과 같이 결정된다.is made In this case, the length λ of the antenna is determined by the following equation.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대역폭을 향상하고 격리도를 개선할 수 있는 다중밴드 안테나를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a multi-band antenna capable of improving bandwidth and improving isolation.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나; 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제2안테나; 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및 상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 매칭부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 제2안테나는, 상기 제1안테나를 소정 각도 회전한 구조로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은, 급전부로부터 전류를 수신하고, 신호를 방사하는 방사패턴부; 및 상기 방사패턴부의 근처에서, 커플링 급전영역을 형성하는 커플링 패턴부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은, 그라운드 커플링을 위한 제1 및 제2패턴을 더 포함할수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 커플링 패턴부는, 다중밴드 형성을 위한 슬롯이 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 매칭부는, Y 형상의 슬롯에 형성되는 매칭소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 인쇄회로기판(PCB)에 형성되며, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송신하는 제1안테나; 상기 PCB 상의 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 상기 제1안테나와 동일한 형상으로서 회전하여 배치되는 제2안테나; 상기 PCB 상의 상기 제1안테나의 근처에 배치되고, 제1주파수 대역의 신호를 송신하는 제3안테나; 및 상기 제1 및 제3안테나 사이에 형성되는 슬롯 형상의 매칭부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 및 제2안테나 각각은, 직접 급전되는 제1패턴부; 상기 제1패턴부로부터 커플링 급전되고, 내부에 슬롯이 형성되는 제2패턴부; 및 상기 제2패턴부 근처에 배치되고, 일직선 형상의 제3 및 제4패턴부를 포함하고, 상기 제3 및 제4패턴부는, 그 사이의 영역에서 그라운드 커플링 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 매칭부는, 슬롯에 소정 매칭소자가 배치될 수 있다.In order to solve the above technical problem, the multi-band antenna according to an embodiment of the present invention includes: a first antenna for transmitting signals of first and second frequency bands; a second antenna disposed near the first antenna and transmitting signals of first and second frequency bands; a third antenna disposed near the first antenna and transmitting a signal of a first frequency band; and a matching unit formed between the first and third antennas. In an embodiment of the present invention, the second antenna may have a structure in which the first antenna is rotated by a predetermined angle. In one embodiment of the present invention, each of the first and second antennas, receiving a current from a power supply unit, and a radiation pattern unit for emitting a signal; and a coupling pattern portion forming a coupling feeding region near the radiation pattern portion. In an embodiment of the present invention, each of the first and second antennas may further include first and second patterns for ground coupling. In one embodiment of the present invention, the coupling pattern unit, a slot for forming a multi-band may be formed. In an embodiment of the present invention, the matching unit may include a matching element formed in a Y-shaped slot. In addition, in order to solve the above technical problem, the multi-band antenna of an embodiment of the present invention is formed on a printed circuit board (PCB), the first antenna for transmitting signals of first and second frequency bands; a second antenna disposed near the first antenna on the PCB and rotatably disposed in the same shape as the first antenna; a third antenna disposed near the first antenna on the PCB and transmitting a signal of a first frequency band; and a slot-shaped matching unit formed between the first and third antennas. In one embodiment of the present invention, each of the first and second antennas, a first pattern portion directly fed; a second pattern unit supplied with coupling power from the first pattern unit and having a slot formed therein; and third and fourth pattern portions disposed near the second pattern portion and having a straight line shape, wherein the third and fourth pattern portions may form a ground coupling structure in a region therebetween. In one embodiment of the present invention, the matching unit, a predetermined matching element may be disposed in a slot.

상기와 같은 본 발명은, 사용 대역폭을 넓히면서 안테나간 격리도를 개선할 수 있다.The present invention as described above can improve the degree of isolation between antennas while widening the bandwidth used.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예로서 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 다양한 무선통신 기능(LTE, GPS, BT, WIFI 등)을 지원하는 휴대 단말기에 적용될 수 있으며, 특히 유사 대역(WIFI, BT)의 주파수의 송수신을 지원하는 휴대 단말기에 적용될 수 있다. 본 발명의 일실시예의 다중대역 안테나는, 인쇄회로기판(PCB)에 프린트되거나, 캐리어(carrier)와 같은 기구물위에 형성된 일정 패턴의 양단 및/또는 급전점에 전기회로를 접속하는 구조이다. 본 발명의 다중밴드 안테나는, 하나의 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)에 배치되는 것으로서, 제1안테나, 제2안테나 및 제3안테나를 포함할 수 있다. 즉, 제1안테나는 PCB의 우측 상부에, 제2안테나는 PCB의 좌측 상부에, 제3안테나는 PCB의 우측 하부에 배치될 수 있다. 제1 및 제2안테나는, 제1 및 제2주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2안테나는 2.5㎓ 및 5.5㎓ 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 일실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제2안테나는, 제1안테나를 270도 회전한 형태로 배치되는 것으로 그 구조은 제1안테나의 구조와 동일하다 할 것이다. 또한, 제3안테나는 제1주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제3안테나는 블루투스(bluetooth) 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 블루투스 주파수 대역은, 2400~2483.5MHz로서, 제3안테나와 제1/제2안테나는 그 주파수 대역이 중첩될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 일실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일실시예의 다중밴드 안테나는, 슬롯(slot)형 매칭부를 더 포함할 수 있다. 제1안테나와 제2안테나는 동일한 구조이므로, 제2안테나에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 제1안테나는 방사패턴부, 커플링 패턴부, 그라운드 커플링을 위한 제1 및 제2패턴부를 포함할 수 있다. 방사패턴부의 일측면에는, 급전을 위한 급전부가 형성될 수 있으며, 도시되지는 않았으나, 급전을 위한 급전핀이 급전부를 위해 연결될 수 있다. 방사패턴부는, 급전되는 전류를 방사하기 위한 것으로서, 방사패턴부의 근처에 배치되는 커플링 패턴부는, 커플링 급전구조를 형성할 수 있을 것이다. 커플링 패턴부는, 그 내부에, 다중밴드 형성을 위한 슬롯(slot)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일실시예의 제1안테나는, 커플링 급전구조 및 슬롯 구조를 적용함으로써, 다중밴드를 형성할 수 있으며, 이와 같은 커플링 급전구조 및 슬롯 구조가 적용되지 않은 안테나에 비해, 20% 이상의 대역폭의 확보가 가능하다. 제1 및 제2패턴부는, 커플링 패턴부를 둘러싸는 형상으로 배치되고, 일직선 형상을 가지는 것으로서, 그 사이의 영역에서, 그라운드 커플링 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 대역폭 향상 및 격리도 개선을 이룰 수 있다. 슬롯형 매칭부는, 제1안테나와 제3안테나 사이에 그라운드의 전류의 흐름을 조절할 수 있도록, 'Y' 형태의 슬롯을 포함할 수 있다. 슬롯에는 매칭소자(도시되지 않음)가 배치되어, 이 매칭소자를 통해 그라운드의 전류 흐름을 조절할 수 있으며, 이에 의해 안테나간 편파 특성을 향상할 수 있다. 즉, 이로부터, 안테나간 격리도가 향상되고, 방사효율이 개선될 수 있다. 이와 같은 형태에 의해, 동일 주파수 대역을 사용하는 제1 및 제3안테나간 격리도가 -10dB 이상 향상될수 있다. 제3안테나는, 제1주파수 대역의 블루투스 신호를 송수신하기 위한 방사부와, 방사부에 전류를 제공하기 위한 급전부를 포함할 수 있다. 이와 같은 구조의 본 발명의 일실시예의 안테나는, 대역폭을 20% 이상 확보할 수 있으며, 또한 동일 주파수 대역을 사용하는 안테나간 격리도를 향상할 수 있다. 또한, 그라운드 커플링 구조를 이용하여 대역폭을 향상하고 격리도를 개선할 수 있다. 일반적으로, VSWR은 반사에 의해 생성되는 정재파의 높이 비로써, 크기가 0에 가까울수록 출력이 커지는 것을 의미한다. 4A는 제1안테나의 VSWR을, 4B는 제2안테나의 VSWR을, 4C는 제3안테나의 VSWR을 나타낸다. 2.5㎓ 대역에서 제1 내지 제3안테나의 VSWR이 최소이고, 또한, 5.5㎓ 대역에서는 제1 및 제2안테나의 VSWR이 작아지도 있음을 알 수 있다. 또한, 2.5㎓ 및 5.5㎓ 대역에서 방사가 이루어지고 있음을 알 수 있다. 제1주파수 대역에서의 격리도가 -40dB 이상으로서, 종래 안테나에 비해 격리도가 향상되고 있음을 확인할 수 있다. 이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, it will be described in detail in the detailed description as specific embodiments. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The multi-band antenna of an embodiment of the present invention can be applied to a mobile terminal supporting various wireless communication functions (LTE, GPS, BT, WIFI, etc.), and in particular, supports transmission and reception of frequencies in similar bands (WIFI, BT) It can be applied to a mobile terminal. The multi-band antenna of one embodiment of the present invention has a structure in which an electric circuit is connected to both ends and/or feeding points of a predetermined pattern printed on a printed circuit board (PCB) or formed on a device such as a carrier. The multi-band antenna of the present invention is disposed on one printed circuit board (PCB), and may include a first antenna, a second antenna, and a third antenna. That is, the first antenna may be disposed on the upper right side of the PCB, the second antenna may be disposed on the upper left side of the PCB, and the third antenna may be disposed on the lower right side of the PCB. The first and second antennas may transmit/receive signals of the first and second frequency bands. For example, the first and second antennas may transmit and receive signals in the 2.5 GHz and 5.5 GHz bands. However, this is an example, and an embodiment of the present invention is not limited thereto. The second antenna is disposed in a form in which the first antenna is rotated by 270 degrees, and its structure will be the same as that of the first antenna. Also, the third antenna may transmit/receive a signal of the first frequency band. For example, the third antenna may transmit/receive a signal in a Bluetooth frequency band. The Bluetooth frequency band is 2400 to 2483.5 MHz, and the frequency bands of the third antenna and the first/second antenna may overlap. However, this is an example, and an embodiment of the present invention is not limited thereto. In addition, the multi-band antenna according to an embodiment of the present invention may further include a slot-type matching unit. Since the first antenna and the second antenna have the same structure, a detailed description of the second antenna will be omitted. The first antenna may include a radiation pattern part, a coupling pattern part, and first and second pattern parts for ground coupling. A feeding unit for feeding may be formed on one side of the radiation pattern unit, and although not shown, a feeding pin for feeding may be connected to the feeding unit. The radiation pattern part is for radiating the current to be fed, and the coupling pattern part disposed near the radiation pattern part may form a coupling power supply structure. The coupling pattern unit, therein, a slot (slot) for forming a multi-band may be formed. In this way, the first antenna of an embodiment of the present invention can form a multi-band by applying the coupling feeding structure and the slot structure, and compared to the antenna to which the coupling feeding structure and the slot structure are not applied, It is possible to secure more than 20% of bandwidth. The first and second pattern portions are disposed in a shape surrounding the coupling pattern portion and have a straight shape, and a ground coupling structure may be formed in a region therebetween. With such a structure, bandwidth improvement and isolation can be improved. The slot-type matching unit may include a 'Y'-shaped slot to control the flow of ground current between the first antenna and the third antenna. A matching element (not shown) is disposed in the slot to control the current flow of the ground through the matching element, thereby improving polarization characteristics between antennas. That is, from this, the degree of isolation between antennas can be improved, and radiation efficiency can be improved. With such a form, the degree of isolation between the first and third antennas using the same frequency band may be improved by -10 dB or more. The third antenna may include a radiating unit for transmitting and receiving a Bluetooth signal of the first frequency band, and a power supply unit for providing current to the radiating unit. The antenna according to an embodiment of the present invention having such a structure can secure a bandwidth of 20% or more, and can also improve the degree of isolation between antennas using the same frequency band. In addition, bandwidth can be improved and isolation can be improved by using a ground coupling structure. In general, VSWR is a height ratio of a standing wave generated by reflection, and the closer the magnitude is to 0, the greater the output. 4A indicates the VSWR of the first antenna, 4B indicates the VSWR of the second antenna, and 4C indicates the VSWR of the third antenna. It can be seen that the VSWRs of the first to third antennas are the minimum in the 2.5 GHz band, and the VSWRs of the first and second antennas may be small in the 5.5 GHz band. In addition, it can be seen that radiation is made in the 2.5 GHz and 5.5 GHz bands. As the isolation degree in the first frequency band is -40 dB or more, it can be confirmed that the isolation degree is improved compared to the conventional antenna. Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

Claims

a first antenna for transmitting signals of first and second frequency bands; a second antenna disposed near the first antenna and transmitting signals of first and second frequency bands; a third antenna disposed near the first antenna and transmitting a signal of a first frequency band; and a matching unit formed between the first and third antennas.