KR20220050589A - 준등방성 다중입력 다중출력 안테나 - Google Patents

준등방성 다중입력 다중출력 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR20220050589A
KR20220050589A KR1020200134432A KR20200134432A KR20220050589A KR 20220050589 A KR20220050589 A KR 20220050589A KR 1020200134432 A KR1020200134432 A KR 1020200134432A KR 20200134432 A KR20200134432 A KR 20200134432A KR 20220050589 A KR20220050589 A KR 20220050589A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
quasi
isotropic
ring
split
Prior art date
Application number
KR1020200134432A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102392755B1 (ko
Inventor
남상욱
김준홍
Original Assignee
국방과학연구소
서울대학교산학협력단
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 국방과학연구소, 서울대학교산학협력단 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020200134432A priority Critical patent/KR102392755B1/ko
Publication of KR20220050589A publication Critical patent/KR20220050589A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102392755B1 publication Critical patent/KR102392755B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0464Annular ring patch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

준등방성 다중입력 다중출력 안테나가 제공된다. 준등방성 다중입력 안테나는 전방향성 안테나부와 준등방성 안테나부를 포함한다. 전방향성 안테나부는 끊어짐이 없는 원형 형태의 제1 링 안테나, 일부가 끊어진 원형 형태의 제2 링 안테나, 상기 제2 링 안테나의 일단과 상기 제1 링 안테나를 연결하는 제1 연결부와, 상기 제2 링 안테나의 타단과 상기 제1 링 안테나를 연결하는 제2 연결부를 포함한다. 준등방성 안테나부는 일정 곡률을 갖는 원형 형태로 각각 설계되는 제1 및 제2 스플릿 링 공진기, 상기 제1 스플릿 공진기와 상기 제2 스플릿 공진기의 양 단을 각각 연결하는 제3 및 제4 연결부를 포함하여 폴디드 다이폴을 형성한다.
전방향성 안테나부와 준등방성 안테나부는 독립적으로 동작시킬 수 있으며, 안테나의 길이나 원형 루프의 급전 위치 등의 변수로 공진점 및 임피던스를 쉽게 조절할 수 있어 다양한 무선 단말기에 활용될 수 있다.

Description

준등방성 다중입력 다중출력 안테나 {Quasi-isotropic MIMO Antenna}
본 발명은 이중대역 준등방성 다중입력 다중출력(Multiple Input Multiple Output. 이하 "MIMO"라 함)안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 인식 (Radio frequency identification, RFID), 무선 공유기 (Wireless access points, APs), 전자파 센싱, 전자파 에너지 하베스팅 등에 사용되는 소형 이중대역 준등방성 MIMO 안테나에 관한 것이다.
단일대역에서 동작하는 단일입력 단일출력(Single Input Single Output; SISO) 안테나로 대용량의 데이터를 보내거나 고속으로 데이터를 주고받기에는 한계가 있다. 이를 개선하기 위하여 최근 MIMO 안테나에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다. MIMO 안테나는 다수의 채널을 이용하여 독립적으로 송수신 할 수 있어 고속 데이터 통신이 가능하며 데이터의 신뢰도를 개선할 수 있다. 그러나, MIMO 안테나는 다수의 안테나를 한 곳에 집적하여 설계하기 때문에 안테나간의 커플링, 모드간의 간섭, 전기적 크기, 편파, 방사패턴 등의 성능이 저하될 수 있다.
MIMO 안테나의 모드간의 간섭은 Envelope Correlation Coefficient(ECC)로 나타낼 수 있다. ECC는 각 모드에서 방사하는 필드의 내적으로, 패턴의 유사도를 의미하며, ECC가 낮을수록 패턴이 독립적으로 동작하여 고속 데이터 송수신에 활용될 수 있다.
안테나의 전기적 크기는 안테나를 감싸는 최소 구체의 반지름과 전파 상수로 나타낼 수 있다. 특히 RFID와 같은 용도에서 사용하는 안테나의 경우, 전기적인 크기가 작아야 다양한 물체에 접목할 수 있으므로, 소형 안테나의 설계가 중요한 이슈가 된다. 전기적 크기가 작으면 방사저항이 낮아 임피던스의 실수부가 낮아지게 된다. 그러나 매칭회로 없이 안테나만 활용하기 위해서는 50 ohm매칭이 되어야 하며, RFID 칩을 사용하는 경우, 임피던스의 튜닝이 쉽게 가능해야 한다.
마지막으로, MIMO 안테나의 특정 모드에서 등방성(isotropic) 패턴을 구현 할 필요가 있다. 등방성 패턴이란 모든 방향으로 균등하게 방사할 수 있는 패턴으로 수신기로 사용되면 모든 방향에서 입사하는 신호를 수신할 수 있다. 등방성 패턴의 경우 RFID, 전자파 센싱, 에너지 하베스팅 등의 용도에서 유용하게 활용될 수 있다. 그러나, 완벽한 등방성 안테나는 구현이 불가능하기 때문에, 등방성 안테나와 유사한 성능을 보이는 준등방성(quasi-isotropic) 안테나가 사용되며, 이에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 또한, 등방성 패턴의 안테나는 전 방향으로 필드를 보내기 때문에, 다중대역 안테나와 MIMO 안테나와 같이 다중 안테나에 적용할 시 간섭 이슈가 발생할 수 있다.
따라서 모드간 독립성이 보장되면서 소형, 준등방성 특징을 가지는 MIMO 안테나를 만드는 설계 기술이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 모드간 독립성이 보장되면서 소형, 준등방성 특징을 가지는 MIMO 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 준등방성 다중입력 다중출력 안테나는 끊어짐이 없는 원형 형태의 제1 링 안테나, 일부가 끊어진 원형 형태의 제2 링 안테나, 상기 제2 링 안테나의 일단과 상기 제1 링 안테나를 연결하는 제1 연결부와, 상기 제2 링 안테나의 타단과 상기 제1 링 안테나를 연결하는 제2 연결부를 포함하는 전방향성 안테나부; 및 일정 곡률을 갖는 원형 형태로 각각 설계되는 제1 및 제2 스플릿 링 공진기, 상기 제1 스플릿 공진기와 상기 제2 스플릿 공진기의 양 단을 각각 연결하는 제3 및 제4 연결부를 포함하여 폴디드 다이폴을 형성하는 준등방성 안테나부를 포함한다.
상기 전방향성 안테나부와 상기 준등방성 안테나부는 동일한 주파수를 가질 수 있다.
상기 제1 링 안테나는 상기 제2 링 안테나의 안쪽에 형성될 수 있으며, 상기 전방향성 안테나부를 구동하기 위한 제1 포트가 상기 제2 링 안테나의 중심 부근에서 이격된 위치에 형성될 수 있다.
상기 제1 스플릿 링 공진기의 두께가 상기 제2 스플릿 공진기의 두께보다 얇을 수 있으며, 상기 준등방성 안테나부를 구동하기 위한 제2 포트가 상기 제1 스플릿 링 공진기의 중심 부근에 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 스플릿 공진기와, 상기 제3 및 제4 연결부는 동일 평면상에 형성될 수 있으며, 상기 제1 스플릿 링 공진기는 상기 제2 스플릿 링 공진기의 안쪽에 형성될 수 있다.
상기 제2 링 안테나의 끊어진 부분은 상기 제1 스플릿 공진기의 중심 부근에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 전방향성 안테나부는 상기 제2 링 안테나의 중심부에서 상기 제2 링 안테나의 끊어진 방향으로 향하는 제1 방향(y 방향)으로 놓여있는 전기 다이폴로 동작할 수 있으며, 상기 준등방성 안테나부는 동일 평면상에서 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향(x 방향)의 등가 전기 다이폴과 상기 제1 방향과 상기 제2 방향과 수직하는 제3 방향(z 방향)의 등가 자기 다이폴로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 준등방성 특징을 가지는 MIMO 안테나를 구현할 수 있으며 각 안테나의 특징을 활용하여 독립적으로 동작시킬 수 있다.
또한, 안테나의 길이나 원형 루프의 급전 위치 등의 변수로 공진점 및 임피던스를 쉽게 조절할 수 있어 다양한 무선 단말기에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 공진시 전류분포를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 공진시 방사패턴을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 ECC 계수를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 S-Parameter를 나타낸 것이다.
도 6은 SRR의 등방성 방사 패턴을 분석한 것이다.
도 7은 폴디드 다이폴 안테나 구조를 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, MIMO 안테나를 설계하기 위해 독립적인 편파를 갖는 2개의 안테나를 합성하였다. 각 안테나의 방사 패턴은 준등방성(quasi-isotorpic), 전방향성(onmi-directional) 패턴의 특징이 있으며, 두 안테나 간의 모드 패턴 간섭이 매우 낮은 특징이 있다.
이하, 도 1 내지 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 준등방성 MIMO 안테나 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나 구조를 나타낸 것이다.
도 1에서, 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나는 링형태의 전방향성(omni-directional) 안테나부(100)와 준등방성(quasi-isotropic) 안테나부(200)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전방향성 안테나부(100)와 준등방성 안테나부(200)에 각각 형성된 포트(105, 205)에 파워를 인가하여 독립적으로 구동할 수 있게 하였다. 전방향성 안테나부(100)는 외부 링 안테나 (101), 내부 링 안테나(102), 연결부(103, 104)를 포함한다. 전방향성 안테나부(100)를 구동하기 위한 포트(105)가 외부 링 안테나(101)에 형성되며, 포트(105)의 위치변경을 통해 입력 임피던스를 조정할 수 있다. 도 1에서는 포트(105)가 외부 링 안테나(105)에 형성되어 있으나, 내부 링 안테나(104)에 형성될 수도 있다.
내부 링 안테나(102)는 끊어짐이 없는 원형 형태이며, 외부 링 안테나(101)는 일부가 끊어진 형태의 원형 안테나이다. 외부 링 안테나(101)는 연결부(103, 104)를 통해 내부 링 안테나(102)에 연결되어 있다. 도 1에서는 내부 링 안테나(102)는 끊어짐이 없는 원형 형태로, 외부 링 안테나(101)는 일부가 끊어진 형태의 원형 안테나로 설계했지만, 이와 반대로 내부 링 안테나(102)가 일부 끊어진 원형 형태이며, 외부 링 안테나(101)가 끊어짐이 없는 원형 안테나로 설계할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 포트(105, 205)의 위치를 변경하여 필요한 입력 임피던스(input impedance)를 만들 수 있다.
안테나의 입력 임피던스(Z)는 전압(V)에서 전류를 나눈 값(Z=V/I)이므로, 전류가 0으로 수렴하게 되면 임피던스가 무한대로 발산하는 결과가 나온다. 즉, 포트(105)를 전류가 흐르지 않는, 외부 링 안테나(101) 또는 내부 링 안테나(102)의 한 가운데에 놓으면 안테나가 동작할 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 포트(105)의 위치를 한 가운데에서 조금씩 옆으로 옮겨가면서 임피던스 매칭을 진행하였다.
안테나의 입력 임피던스는 50Ω에 맞추는 것이 일반적이지만, RFID와 같은 응용에서는 칩 임피던스에 맞추어야 할 필요가 있다. (예를 들어, Zin= 123+j50Ω). 이처럼, 본 발명의 실시예에서는 포트의 위치(θ1)만 바꾸어주면 입력 임피던스 값을 쉽게 조정할 수 있는 장점이 있다.
도 1에서, 연결부 (103)와 연결부(104) 사이의 간격은 공진 주파수를 결정한다. 즉, 연결부(103)와 연결부(104)가 멀리 떨어져 있을수록 공진길이가 짧아져 공진주파수가 높아지게 된다. 또한, 외부 링 안테나(101)와 내부 링 안테나 (102)사이의 간격도 공진주파수에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 외부 링의 반지름이 고정되어 있을 때, 간격이 클수록 내부 링의 총 길이가 짧아져 공진주파수가 높아질 수 있다.
도 1에서, 준등방성 안테나부(200)는 대한민국 등록특허 10-1862060호에 개시된 FSRR(Folded Split Ring Resonator)구조를 변형해서 설계하였다
도 1에서, 준등방성 안테나부(200)는 일정 곡률을 갖는 원형 형태로 설계되어 각각 내부 스플릿 링 공진기(201)와 외부 스플릿 링 공진기(202)를 포함하며, 내부 스플릿 링 공진기(201)와 외부 스플릿 링 공진기(202)의 양 단은 연결부(203, 204)를 통해 연결되어, 폴디드 다이폴(Folded Dipole)을 형성한다. 내부 스플릿 링 공진기(201)와 외부 링 스플릿 공진기(202)의 두께를 다르게 설정하였다. 본 발명의 실시예에서는, 두 스플릿 링 공진기의 두께 비율을 조절함으로써 방사저항을 쉽게 조절할 수 있고, 이에 따라 방사 효율이나 임피던스 정합 등의 방사 특성을 개선할 수 있다.
준등방성 안테나부(200)를 구동하기 위한 포트(205)는 두 스플릿 링 공진기 중 두께가 얇은 내부 스플릿 링 공진기(201)에 형성하였으며, 전류가 가장 강한 곳인 내부 스플릿 링 공진기(201)의 중심 부근에 형성했다. 도 1에서 포트(205)가 내부 스플릿 링 공진기(201)에 형성되어 있으나, 외부 스플릿 링 공진기(202)의 두께를 더 얇게 설계한다면 외부 스플릿 링 공진기(202)에도 설계할 수 있다.
도 1에서, 준등방성 안테나부(200)의 전체 길이는 θ2의 값으로 결정된다. 본 발명의 실시예에서는 전방향성 안테나부(100)와 동일한 공진주파수를 갖도록 준등방성 안테나부(200)의 길이를 조절하였다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 동일한 주파수에서도 독립적으로 동작할 수 있다.
FSRR은 폴디드 다이폴(Folded dipole)을 스플릿 링 공진기 (Split-Ring Resonator; 이하 'SRR")에 접목한 구조이다.
SRR은 다이폴 안테나를 원형으로 둥글게 말아놓은 구조이며, 도 6의 화살표와 같이 공진 전류모드가 형성된다. SRR은 도 6의 (a)와 같이 양단의 갭(위쪽 가운데)에서는 전류가 최소가 되며, 중심부(아래쪽 가운데)에서는 전류가 최대가 되는 Sinusoidal 전류가 흐른다고 가정할 수 있으며, 이 경우 도 6의 (b)와 같이 균일한 크기와 방향을 가지는 전류(even 모드)와 도 6의 (c)와 같이 같은 방향으로 짧게 끊어져 흐르는 전류(odd 모드)로 나누어 분석할 수 있다.
도 6의 (b)와 같이, odd모드는 전류가 반시계 방향으로 흐르므로 지면을 뚫고 나오는 등가 자기 다이폴로 이해할 수 있다. 도 6의 (c)와 같이, even 모드는 위와 아래쪽 모두 우측 방향방향으로 전류가 흐르는 등가 전기 다이폴로 이해할 수 있다.
도 6에서 등가 자기 다이폴과 등가 전기 다이폴은 전방향성 패턴으로 방사한다. 두 등가 다이폴이 동시에 발생될 때, 각 다이폴에서 방사하는 필드는 90도의 위상 차이를 가지므로 서로 간섭 없이 방사할 수 있게 된다. 따라서 각 다이폴의 전방향성 방사 패턴이 더해져 도 6의 (a)와 같은 등방성 방사 패턴을 형성할 수 있게 된다.
한편, SRR 단일 구조로는 방사저항이 낮아 임피던스 정합과 방사효율 등의 방사특성이 매우 저조하다. 따라서 SRR을 안테나로 활용하기 위해 폴디드 다이폴 (Folded dipole) 구조를 적용한 것이 도 7에 표현된 구조이다. 폴디드 다이폴 구조를 적용한 SRR을 FSRR이라 명명하였고, FSRR은 도7에 명시된 것처럼 Transmission line mode(도76 (a))와 Antenna mode(도7 (b))로 동작하게 된다.
폴디드 SRR의 둘레 길이가 반파장이 되면 Transmission line mode의 인풋 저항이 발산하면서 도 7(b)와 같이 Antenna mode만 발생하게 되고, 이는 SRR두개가 동시에 방사하는 효과를 보이기 때문에 SRR의 등방성 패턴을 유지하면서도 방사특성을 향상시킬 수 있다.
도 1의 준등방성 안테나부(200)는 도 7과는 달리, 동일 평면 상에 형성되는 내부 SRR(201)과 외부 SRR(202)의 양 단을 연결부(203, 204)를 통해 연결하여 FSRR을 형성하였기 때문에, 안테나 제조가 용이하며 내구성이 높다는 장점이 있다.
도 1에서, 전방향성 안테나부(100)와 동일한 공진주파수를 갖도록 준등방성 안테나부(200)의 길이를 조절한 결과, 도 7과는 달리 내부 SRR(202)와 외부 SRR(202)가 거의 원형 형태가 아닌, 거의 반원 형태로 설계되었다. 이에 따라, 도 1의 준등방성 안테나부(200)는 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 방사패턴이 완전히 둥그렇지 못하고 찌그러져 있음을 알 수 있다. 그러나, 도 3(b)의 방사 패턴도 쏙 들어간 null 값은 존재하지 않아 준등방성 특징을 보이는 것을 알 수 있다
다음은 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 MIMO 안테나의 공진시 전류분포와 방사패턴을 설명한다.
포트(105)에 파워를 인가하는 경우 전방향성 안테나부(100)만 동작하는데, 이때의 공진 전류 분포와 방사 패턴은 각각 도 2의 (a)와 도 3의 (a)와 같다.
도 2의 (a)에 흐르는 전류의 방향을 살펴보면, x방향의 전류는 서로 반대로 나타나면서 등가적으로 상쇄된다. y방향의 전류를 살펴보면, 내부 링 안테나(102)와 외부 링 안테나(101)에서는 서로 반대 방향의 전류가 발생되어 상쇄되지만, 연결부(103, 104)에서는 모두 y방향으로 흐르고, 그 두 전류가 더해지면서 가장 강한 전류가 흐르게 된다. 즉, 도 2의 (a)에서는 등가적으로 y 방향의 전류만 남게 된다. 따라서 루프 내부에 화살표로 그려놓은 것과 같이, y 방향의 편파를 발생시키는 전기 다이폴처럼 동작하게 되며, 이는 y방향으로 놓여있는 다이폴의 방사패턴인 도3(a)의 방사패턴을 통해서도 알 수 있다.
포트(205)에 파워를 인가하는 경우 준등방성 안테나부(200)만 동작하며, 이때의 공진 전류 분포와 방사 패턴은 각각 도 2의 (b)와 도 3의 (b)와 같다.
도 2의 (b)에서 전류분포는 x방향으로 강하면서 약간 둥그렇게 말려서 흐르는 것을 알 수 있다. 준등방성 안테나부(200)는 SRR 구조이므로 x방향의 등가 전기 다이폴과 z방향의 등가 자기 다이폴로 나누어 분석할 수 있으며, 두 다이폴이 동시에 발생되면서 도 3의 (b)와 같이 준등방성 패턴이 발현되게 된다. 이때, x방향의 등가 전기 다이폴은 x방향의 편파를 발생시키고, z방향의 등가 자기 다이폴은 x와 y방향의 편파를 발생시킨다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 포트(105, 205)에 선택적으로 전원을 인가하면 전방향성 안테나부(100)와 준등방성 안테나부(200)가 동일한 주파수에서도 독립적으로 동작할 수 있기 때문에, MIMO 안테나로 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ECC(Envelope Correlation Coefficient) 값을 나타낸 것이다.
MIMO 안테나로 동작하기 위해서는, 각 구조에서 방사하는 필드간의 간섭이 매우 적어야 하므로 ECC 값이 낮아야 한다. ECC가 낮다는 것은 전방향성 안테나부(100)에서 나온 필드가 준등방성 안테나부(200)로 들어가지 못한다는 것을 의미하거나, 각 안테나(100, 200)에서 나온 필드가 수직하여 서로 영향을 주지 않고 독립적으로 사용될 수 있음을 의미한다.
일반적으로 ECC가 0.2보다 낮으면 MIMO 안테나로 사용할 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 ECC는 0.05보다도 작아 매우 간섭이 낮은 구조임을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 S-파라미터를 나타낸 것이다.
각 안테나의 매칭이나 커플링은 S11, S22, S21으로 확인할 수 있으며, 도 5에 나타난 것과 같이 본 발명의 실시예에 따르면 매칭이 잘 이루어지며 각 안테나간 커플링도 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 이때, 안테나의 포트위치를 변경하면 임피턴스의 값을 쉽게 조절할 수 있는데, 이는 RFID 칩과 안테나를 접합하는 경우에 유용하게 사용될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 준등방성 특징을 가지는 MIMO 안테나를 구현할 수 있으며 각 안테나의 특징을 활용하여 독립적으로 동작시킬 수 있다. 또한, 안테나의 길이나 원형 루프의 급전 위치 등의 변수로 공진점 및 임피던스를 쉽게 조절할 수 있어 다양한 무선 단말기에 활용될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 전방향성 안테나부 200: 준등방성 안테나부
101: 외부 링 안테나 102: 내부 링 안테나
103, 104: 연결부 105: 포트
201: 내부 SRR 202: 외부 SRR
203, 204: 연결부 205: 포트

Claims (11)

  1. 끊어짐이 없는 원형 형태의 제1 링 안테나, 일부가 끊어진 원형 형태의 제2 링 안테나, 상기 제2 링 안테나의 일단과 상기 제1 링 안테나를 연결하는 제1 연결부와, 상기 제2 링 안테나의 타단과 상기 제1 링 안테나를 연결하는 제2 연결부를 포함하는 전방향성 안테나부; 및
    일정 곡률을 갖는 원형 형태로 각각 설계되는 제1 및 제2 스플릿 링 공진기, 상기 제1 스플릿 공진기와 상기 제2 스플릿 공진기의 양 단을 각각 연결하는 제3 및 제4 연결부를 포함하여 폴디드 다이폴을 형성하는 준등방성 안테나부를 포함하는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방향성 안테나부와 상기 준등방성 안테나부는 동일한 주파수를 가지는 동일한 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링 안테나는 상기 제2 링 안테나의 안쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 동일한 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전방향성 안테나부를 구동하기 위한 제1 포트가 상기 제2 링 안테나의 중심 부근에서 이격된 위치에 형성되는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스플릿 링 공진기의 두께가 상기 제2 스플릿 공진기의 두께보다 얇은 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 준등방성 안테나부를 구동하기 위한 제2 포트가 상기 제1 스플릿 링 공진기의 중심 부근에 형성되는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스플릿 공진기와, 상기 제3 및 제4 연결부는 동일 평면상에 형성되는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스플릿 링 공진기는 상기 제2 스플릿 링 공진기의 안쪽에 형성되는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 링 안테나의 끊어진 부분은 상기 제1 스플릿 공진기의 중심 부근에 대응하는 위치에 형성되는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전방향성 안테나부는 상기 제2 링 안테나의 중심부에서 상기 제2 링 안테나의 끊어진 방향으로 향하는 제1 방향(y 방향)으로 놓여있는 전기 다이폴로 동작하는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 준등방성 안테나부는 동일 평면상에서 상기 제1 방향과 수직하는 제2 방향(x 방향)의 등가 전기 다이폴과 상기 제1 방향과 상기 제2 방향과 수직하는 제3 방향(z 방향)의 등가 자기 다이폴로 동작하는 준등방성 다중입력 다중출력 안테나.
KR1020200134432A 2020-10-16 2020-10-16 준등방성 다중입력 다중출력 안테나 KR102392755B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200134432A KR102392755B1 (ko) 2020-10-16 2020-10-16 준등방성 다중입력 다중출력 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200134432A KR102392755B1 (ko) 2020-10-16 2020-10-16 준등방성 다중입력 다중출력 안테나

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220050589A true KR20220050589A (ko) 2022-04-25
KR102392755B1 KR102392755B1 (ko) 2022-04-29

Family

ID=81429022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200134432A KR102392755B1 (ko) 2020-10-16 2020-10-16 준등방성 다중입력 다중출력 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102392755B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220021118A1 (en) * 2020-07-20 2022-01-20 Wistron Neweb Corp. Antenna structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110006852A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 한국후지필름 주식회사 등방성 태그 안테나
KR20110006856A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 한국후지필름 주식회사 등방성 안테나
KR101703065B1 (ko) * 2015-10-27 2017-02-06 국방과학연구소 전자파 에너지 하베스팅을 위한 등방성 폴디드 srr 안테나
KR101862060B1 (ko) * 2017-04-13 2018-05-29 국방과학연구소 다중대역에서 동작하는 소형 유사 등방성 안테나

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110006852A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 한국후지필름 주식회사 등방성 태그 안테나
KR20110006856A (ko) * 2009-07-15 2011-01-21 한국후지필름 주식회사 등방성 안테나
KR101703065B1 (ko) * 2015-10-27 2017-02-06 국방과학연구소 전자파 에너지 하베스팅을 위한 등방성 폴디드 srr 안테나
KR101862060B1 (ko) * 2017-04-13 2018-05-29 국방과학연구소 다중대역에서 동작하는 소형 유사 등방성 안테나

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220021118A1 (en) * 2020-07-20 2022-01-20 Wistron Neweb Corp. Antenna structure
US11600925B2 (en) * 2020-07-20 2023-03-07 Wistron Neweb Corp. Antenna structure

Also Published As

Publication number Publication date
KR102392755B1 (ko) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9680514B2 (en) Methods for reducing near-field radiation and specific absorption rate (SAR) values in communications devices
US9660337B2 (en) Multimode antenna structure
US9401547B2 (en) Multimode antenna structure
US7688275B2 (en) Multimode antenna structure
US7830329B2 (en) Composite antenna and portable terminal using same
US8907857B2 (en) Compact multi-antenna and multi-antenna system
US10622716B1 (en) Balanced antenna
TWI532256B (zh) 用以在通訊裝置中減少近場輻射及比吸收率(sar)值之方法
Wang et al. A compact in-band full duplexing antenna with quasi-isotropic radiation pattern for IoT-based smart home and intravehicle wireless communication applications
KR20110129475A (ko) 멀티모드 안테나 구조
Mojail et al. Understanding Capacitance and Inductance in Antennas
JP3618267B2 (ja) アンテナ装置
KR102392755B1 (ko) 준등방성 다중입력 다중출력 안테나
US10892562B1 (en) Multi-beam Yagi-based MIMO antenna system
WO2010138453A2 (en) Methods for reducing near-field radiation and specific absorption rate (sar) values in communications devices
CN111373603B (zh) 通信设备
CN220273669U (zh) 一种天线设备
KR102258706B1 (ko) 유사 등방성 안테나
Singh et al. Design of printed dipole antenna for enhanced coverage efficiency
Jha et al. Reconfigurable MIMO Antennas
Kurvinen Antennas for metal-covered handsets

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant