KR20220158009A - 안테나, 안테나 모듈, 및 무선 네트워크 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 접힌 안테나, 다이폴 안테나, 및 결합 구조체를 포함하는 안테나를 제공한다. 접힌 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제1 방향이고, 다이폴 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제2 방향이고, 제1 방향은 제2 방향에 직교한다. 제2 방향에서, 접힌 안테나는 다이폴 안테나의 일 단부에 배치되고, 접힌 안테나의 동작 주파수는 제1 주파수 대역이고, 다이폴 안테나의 동작 주파수는 제2 주파수 대역을 포함하고, 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 높다. 결합 구조체는 접힌 안테나와 다이폴 안테나 사이에 접속되고, 제2 주파수 대역에서, 결합 구조체는 공진을 생성하여, 접힌 안테나는 다이폴 안테나의 방사에 참여하게 되고, 제1 주파수 대역에서, 결합 구조체는 격리 기능을 갖는다. 본 출원에서, 복수의 주파수 대역에서 안테나의 수평 전방향성 방사 및 수직 방향성 방사가 구현되고, 안테나는 작은 크기의 이점을 갖는다. 본 출원은 안테나 모듈 및 무선 네트워크 디바이스를 추가로 제공한다.
Description
본 출원은 2020년 3월 24일자로 중국 지적 재산권 관리국(China National Intellectual Property Administration)에 출원되고 발명의 명칭이 "ANTENNA, ANTENNA MODULE, AND WIRELESS NETWORK DEVICE"인 중국 특허 출원 제202010215335.0호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 통신 분야에 관한 것으로, 특히, 안테나, 안테나 모듈, 및 무선 네트워크 디바이스에 관한 것이다.
홈 네트워크의 무선 통신 제품의 사양은 2*2, 4*4에서 8*8로 급속하게 발전하고 있고, 그 주파수 대역은 또한 2G, 5G에서 6G로 발전하고 있으며, 심지어 밀리미터파 대역으로 확장하고 있다. 그러나, 제품 외관 설계, 사용자 습관, 및 시나리오에 의해 제한되어, 홈 네트워크의 무선 디바이스는 크기가 무한정 커질 수 없다. 따라서, 기존의 제품 공간 조건에서 어떻게 고사양 설계를 구현하고, 더 많은 고성능 안테나들을 서로에 대해 영향을 덜 주고 내부적으로 통합할 것인가가 시급한 설계 요건이다. 특히, 다가오는 6G 주파수 대역의 새로운 요건은 안테나들의 수량 및 무선 주파수 채널들이 N*N MIMO 설계에 대해 N만큼 증가한다는 것을 의미하고, 기존의 2/5G의 Wi-Fi 성능을 악화시키지 않고 6G의 더 나은 커버리지를 보장하기 위해 기존의 모듈에 N개의 새로운 독립적인 주파수 대역들을 어떻게 배치할지는 제품이 Wi-Fi 6 기술에서 기술적 경쟁력을 얻기 위해 극복할 필요가 있다는 도전과제가 된다. 사양 업그레이드를 구현하고 상이한 주파수들에서의 고성능 Wi-Fi 커버리지 능력을 보장하기 위해, 안테나 크기 또는 수량을 감소시키고 안테나 동작 주파수 대역을 증가시키기 위해 기존 환경에서 새로운 기술 또는 새로운 아키텍처를 사용하는 방법은 안테나 엔지니어들의 시급한 고려를 요구한다.
종래 기술의 통합 프로세스에서 다중-대역 안테나의 방사 성능의 감소를 극복하기 위해, 본 출원은 복수의 주파수 대역에서 안테나의 수평 전방향성 방사 및 수직 방향성 방사를 구현하기 위한 안테나를 제공한다.
제1 양태에 따르면, 본 출원은 접힌 안테나, 다이폴 안테나, 및 결합 구조체를 포함하는 안테나를 제공한다. 접힌 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제1 방향이고, 다이폴 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제2 방향이고, 제1 방향은 제2 방향에 직교한다. 제2 방향에서, 접힌 안테나는 다이폴 안테나의 일 단부에 배치되고, 접힌 안테나의 동작 주파수는 제1 주파수 대역이고, 다이폴 안테나의 동작 주파수는 제2 주파수 대역을 포함하고, 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 높다. 결합 구조체는 접힌 안테나와 다이폴 안테나 사이에 접속되고, 제2 주파수 대역에서, 결합 구조체는 공진을 생성하여, 접힌 안테나는 다이폴 안테나의 방사에 참여하게 되고, 제1 주파수 대역에서, 결합 구조체는 격리 기능을 갖는다.
접힌 안테나는 또한 2개의 주요 방사기를 포함하는 접힌 다이폴 안테나라고 지칭된다. 주요 방사기에서, 일반적으로 반파장 메인 다이폴 및 반파장 기생 다이폴은 서로 가깝고, 주요 방사기들은 접속 섹션(connecting section)을 사용하여 서로 접속된다. 기생 다이폴에 의해 유도되는 정재파 전류(standing wave current) 및 정재파 전압(standing wave voltage)과 메인 다이폴에 의해 유도되는 정재파 전류 및 정재파 전압은 동일한 분포를 갖고, 거리가 가깝고, 결합(coupling)이 타이트하고, 크기들이 동일하기 때문에 위상 지연은 무시될 수 있다. 메인 다이폴과 기생 다이폴은 서로 가까워서, 그들 사이의 접속 섹션은 매우 짧고, 방사에 거의 참여하지 않는다.
본 출원에서, 접힌 안테나와 다이폴 안테나는 결합 구조체를 사용하여 함께 통합된다. 결합 구조체의 제1 주파수 대역에서의 격리 효과 및 제2 주파수 대역에서의 스트레이트-스루 효과(straight-through effect)를 사용함으로써, 접힌 안테나는 자체의 동작 주파수 대역을 실행할 뿐만 아니라, 제2 주파수 대역에서 다이폴 안테나의 방사에 참여할 수 있고, 접힌 안테나의 방사기들은 상이한 안테나들의 방사에 참여할 수 있고, 성능에 있어서 서로 독립적이다. 접힌 안테나의 주요 방사기의 연장 방향을 제1 방향으로서, 다이폴 안테나의 주요 방사기의 연장 방향을 제2 방향으로서, 그리고 제1 방향을 제2 방향에 직교하도록 배치함으로써, 접힌 안테나의 편파는 다이폴 안테나의 편파에 직교하고, 그에 의해 접힌 안테나와 다이폴 안테나 사이의 높은 격리 편파 분리 및 공간 다이버시티를 구현한다. 본 출원에서 제공되는 안테나는 작은 크기 및 양호한 방사 성능의 이점들을 갖는다.
구체적으로, 본 출원에서 제공되는 안테나는 무선 네트워크 디바이스, 예를 들어, Wi-Fi 제품에 적용된다. 접힌 안테나는 수평 편파를 갖는 반파 접힌 안테나이고, 제1 주파수 대역은 6GHz 내지 7.8GHz를 커버하는 고주파수이다. 다이폴 안테나는 고주파수 방사기 및 저주파수 방사기를 포함하는 수직 편파 안테나이다. 다이폴 안테나는 3개의 상이한 주파수 대역 범위, 예를 들어, 2.4G, 5G 및 6G를 커버할 수 있다. 제2 주파수 대역은 저주파수 방사기의 동작 주파수 범위이다. 접힌 안테나는 방향성 방사 특성을 갖고, 다이폴 안테나는 전방향성 방사 특성을 갖는다. 본 출원에서, 접힌 안테나와 다이폴 안테나는 하나의 아키텍처로 통합되어, 작은 크기 및 고성능의 이점들을 달성한다.
가능한 구현에서, 결합 구조체는 제1 결합 라인과 제2 결합 라인을 포함하고, 제1 결합 라인은 접힌 안테나에 접속되고, 제2 결합 라인은 다이폴 안테나에 접속되고, 제1 결합 라인과 제2 결합 라인 사이에 갭이 형성되고, 직렬로 접속된 등가 인덕터 및 커패시터가 구성된다. 제1 결합 라인과 제2 결합 라인 사이의 전자기 결합 효과를 사용함으로써, 접힌 안테나와 다이폴 안테나는 함께 접속되어 통합된 안테나 아키텍처를 형성한다.
안테나가 제2 주파수 대역에서 동작할 때, 제1 결합 라인 및 제2 결합 라인에 의해 형성된 분산된 인덕터 및 커패시터는 공진을 형성하여, 직렬 회로의 임피던스가 작아지고, 이는 직접 관통 접속(direct through-connection)에 근사한다. 안테나가 제1 주파수 대역에서 동작할 때, 제1 결합 라인 및 제2 결합 라인에 의해 형성된 직렬 회로는 비공진 상태에 있고, 높은 임피던스 특성을 제시하고, 접속해제 효과에 근사한다. 이 구현에서, 직렬로 접속된 LC 회로가 2개의 결합 라인을 사용하여 형성됨으로써, 저주파수를 통과시키고 고주파수를 방지하는 기능이 구현될 수 있게 된다. 본 출원에서 제공되는 결합 구조체는 접힌 안테나와 다이폴 안테나 사이에 접속되고, 간단한 구조체 및 공간 절약의 이점들을 갖고, 소형화된 안테나의 설계를 용이하게 한다.
구체적인 디버깅 프로세스에서, 제1 결합 라인 및 제2 결합 라인 각각의 길이 및 폭 그리고 그 사이의 갭이 상이한 동작 주파수 및 대역폭 요건들에 기초하여 조절될 수 있거나, 공진 주파수가 제1 결합 라인 및 제2 결합 라인의 연장 형상들을 조절하는 것에 의해 조절될 수 있다.
가능한 구현에서, 제1 결합 라인과 제2 결합 라인은 선형이고, 제1 결합 라인의 연장 방향과 제2 결합 라인의 연장 방향 둘 다는 제2 방향이다. 제1 방향에서, 제1 결합 라인의 일부와 제2 결합 라인의 일부가 적층 방식으로 배치되고, 갭이 형성된다. 제1 결합 라인과 제2 결합 라인은 평행하게 배치될 수 있는데, 즉, 그들 사이의 갭들이 동등하게 분포되어, 공진 주파수를 튜닝하는 것을 돕는다.
구체적으로, 제1 결합 라인은 접힌 안테나의 주요 방사기에 수직이고, 제2 결합 라인은 제1 결합 라인에 평행하다.
가능한 구현에서, 2개의 제2 결합 라인이 있고, 이 2개의 제2 결합 라인은 제1 결합 라인의 양측에 평행하게 배치된다. 구체적으로, 다이폴 안테나의 주요 방사기는 제2 방향으로 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되고, 제1 단부는 접힌 안테나에 인접하고, 제2 단부는 접힌 안테나로부터 떨어져 있다. 제1 단부와 접힌 안테나 사이에 간격 공간이 형성되고, 결합 구조체는 간격 공간에 배치된다. 2개의 제2 결합 라인은 제1 결합 라인의 양측에 2개의 병렬 커패시터 구조체를 형성하고, 동일 평면 도파관형 구조체가 형성된다. 이중 갭을 사용하여 결합 계수를 증가시킴으로써, 주파수 튜닝을 구현한다. 이 아키텍처에서, 접힌 안테나와 다이폴 안테나 사이의 거리가 감소될 수 있는데, 즉, 제2 방향에서의 결합된 스트립라인의 길이가 감소될 수 있고, 이는 안테나의 전체적인 소형 설계를 용이하게 한다.
가능한 구현에서, 접힌 안테나의 주요 방사기는 일정 간격으로 대향하여 배치되는 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션을 포함하고, 접힌 안테나는 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이에 접속되고 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션과 함께 링-형상 아키텍처를 구성하는 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션을 추가로 포함하고, 제2 주파수 대역에서, 제1 접속 섹션과 제2 접속 섹션은 다이폴 안테나의 방사에 참여한다. 접힌 안테나의 경우, 제1 방사 섹션의 연장 방향과 제2 방사 섹션의 연장 방향은 제1 방향이고, 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션은 접힌 안테나의 주요 방사기들이다. 동작 상태에서, 제1 방사 섹션의 전류 분포와 제2 방사 섹션의 전류 분포는 동일한 방향이고, 제1 접속 섹션과 제2 접속 섹션은 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이에 접속되어, 제1 방사 섹션의 방사 에너지와 제2 방사 섹션의 방사 에너지의 동상 중첩을 구현한다.
본 출원에서, 종래의 접힌 안테나의 2개의 방사기가 서로 가깝다는 한계를 극복하고, 수평 길이와 수직 간격이 균형을 이루고, 소형화된 설계가 구현될 수 있다. 소형화된 안테나를 설계하기 위해, 접힌 안테나의 방사 성능이 영향을 받지 않는다는 전제하에, 제1 방향에서, 제1 방사 섹션의 크기와 제2 방사 섹션의 크기는 λh/4로부터 λh/3까지 설계되고, 제2 방향에서, 제1 접속 섹션의 크기와 제2 접속 섹션의 크기는 λh/10으로부터 λh/2까지 설계되고, λh는 접힌 안테나의 공진 파장이다. 본 출원에서, 종래의 접힌 안테나에 기초하여, 수평 길이가 감소되고, 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이의 갭이 개방되어, 그들 사이에 공간차가 존재함으로써, 이진 어레이 효과를 구현한다. 본 출원에서 제공되는 접힌 안테나에서, 제1 방사 섹션에 접속되는 제1 접속 섹션의 일부 및 제2 접속 섹션의 일부는 제1 방사 섹션과 함께 반파 방사기를 구성하는데, 즉, 반파 방사기의 전체 구조체는 비선형 형상이지만, 직선의 2개의 단부는 구부러진 구조체를 갖는다.
가능한 구현에서, 제1 접속 섹션은 제3 방향으로 상호 연장되는 제1 케이블링을 포함하고, 제1 케이블링은 무방사 유도 부하를 형성하여, 접힌 안테나의 크기를 감소시키도록 구성되고, 제3 방향은 제2 방향과 각도를 형성한다. 본 출원에서, 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이의 수직 간격은 제1 케이블링을 배치함으로써 개방된다. 또한, 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션 각각의 수평 길이가 감소되는데, 이 경우, 수평 길이와 수직 간격이 균형을 이루고, 소형화된 설계가 구현된다.
가능한 구현예에서, 수용 공간이 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이에 형성되고, 제1 케이블링의 연장 경로가 수용 공간 내에 위치된다. 제1 케이블링은 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이의 수용 공간을 점유하고, 이 아키텍처는 안테나에 의해 점유되는 공간을 감소시키는 것을 돕는다.
제1 케이블링이 상호 연장되는 복수의 주기가 존재한다. 제1 방사 섹션의 종점과 제2 방사 섹션의 종점 사이의 접속 라인은 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션에 대해 설정된 기준 위치이고, 제1 케이블링은 기준 위치로부터 수용 공간 내로 연장하고, 제1 케이블링이 연장하는 하나의 주기는 기준 위치로부터 수용 공간 내로 연장하는 하나의 왕복 경로로서 이해될 수 있고, 그 다음 기준 위치로 복귀한다. 제1 케이블링이 상호 연장되는 1개, 2개, 또는 그 이상의 주기가 있을 수 있다. 제1 케이블링은 접힌 안테나에서 인덕턴스 부하 기능을 갖는 분산된 인덕터를 형성한다. 선형 구조체와 비교하여, 제1 케이블링은 더 높은 유도값을 가져서, 접힌 안테나의 크기가 선형 구조체와 비교하여 감소될 수 있다. 제1 케이블링이 연장되는 주기의 양이 상이할 때, 분산된 인덕터가 변화된다. 더 많은 양의 주기는 더 많은 직선 부분(이 직선 부분은 제1 방사 섹션의 종점과 제2 방사 섹션의 종점 사이에 직접 접속된 아키텍처를 지칭함)이 교체될 수 있고, 제1 케이블링이 접힌 안테나의 대역폭을 튜닝하는 기능을 가짐으로써, 접힌 안테나가 양호한 공진 방사를 달성하고 접힌 안테나의 방사 성능을 작은 크기로 보호하는 것을 돕는다는 것을 나타낸다.
제1 케이블링의 연장 경로는 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 물론, 규칙적인 경로 설계는 안테나의 대역폭을 튜닝하는 것을 돕는다.
가능한 구현예에서, 제1 케이블링의 연장 경로는 사행형, 톱니형, 또는 물결형이다.
가능한 구현에서, 제1 케이블링은 서로 평행한 복수의 제1 라인을 포함하고, 인접한 제1 라인들은 제2 라인을 사용하여 서로 접속되어, 연속적으로 연장되는 제1 케이블링을 형성한다. 제1 라인의 연장 방향은 제1 방사 섹션에 평행할 수 있거나, 또는 제1 방사 섹션과 각도를 형성할 수 있다. 즉, 제1 라인의 연장 방향은 제1 방향일 수 있거나, 또는 제1 방향에 대해 각도를 형성할 수 있고, 제2 라인은 제2 방향에 평행할 수 있거나, 또는 제2 방향에 대해 각도를 형성할 수 있다.
가능한 구현에서, 제1 접속 섹션은 제1 케이블링의 양측에 대칭적으로 분포된 제3 라인 및 제4 라인을 추가로 포함하고, 제1 케이블링은 제3 라인을 사용하여 제1 방사 섹션에 접속되고, 제1 케이블링은 제4 라인을 사용하여 제2 방사 섹션에 접속된다. 이 구현에서, 제1 케이블링은 양측에 제3 라인 및 제4 라인을 추가로 포함하고, 제3 라인은 제1 방사 섹션의 연장으로서 사용될 수 있고, 제1 방사 섹션의 방사에 참여한다. 마찬가지로, 제4 라인은 제2 방사 섹션의 연장으로서 사용될 수 있고, 제2 방사 섹션의 방사에 참여한다. 이 경우, 접힌 안테나는 소형 아키텍처를 형성할 수 있다.
가능한 구현에서, 제3 라인의 연장 방향과 제4 라인의 연장 방향 둘 다는 제2 방향인데, 즉, 제3 라인은 제1 방사 섹션에 수직으로 접속되고, 제4 라인은 제2 방사 섹션에 수직으로 접속된다. 다른 구현에서, 제3 라인과 제1 방사 섹션 사이의 예각 또는 둔각의 접속 관계가 대안적으로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제4 라인과 제2 방사 섹션 사이의 예각 또는 둔각의 접속 관계가 대안적으로 형성될 수 있다.
가능한 구현에서, 제2 접속 섹션은 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이에 순차적으로 접속되는 제5 라인, 제2 케이블링, 및 제6 라인을 포함하고, 제2 케이블링은 제3 방향으로 상호 연장되는 아키텍처이고, 무방사 유도 부하를 형성하여, 접힌 안테나의 크기를 감소시키도록 구성되고, 제5 라인, 제3 라인, 및 제1 방사 섹션은 함께 반파 방사기를 형성한다.
중심선은 제1 방사 섹션의 중간점을 통과하고 제2 방향으로 연장되며, 제1 케이블링과 제2 케이블링은 중심선의 양측에 대칭적으로 분포된다. 제1 방사 섹션은 선형 형상일 수 있거나, 또는 다른 형상으로 연장되는 스트립 라인일 수 있고, 제1 방사 섹션은 중심선을 중심으로서 사용함으로써 대칭적으로 분포된다.
본 출원에서, 2개의 주요 방사기(즉, 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션)는 접힌 안테나에서 제2 방향으로 서로 적절히 분리되고, 제1 케이블링의 아키텍처와 제2 케이블링의 아키텍처는 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션에 도입되고, 유도 부하는 크기를 줄이기 위해 형성되며, 이는 접힌 안테나가 넓은 빔 및 높은 이득을 갖는 순방향 및 역방향 양방향 방사 특성을 갖는 것을 구현할 수 있다.
가능한 구현에서, 제2 방사 섹션은 제1 주요 바디, 제2 주요 바디, 및 급전 스터브를 포함한다. 제1 주요 바디는 제1 접속 단부와 제1 급전 단부를 포함하고, 제1 접속 단부는 제1 접속 섹션에 접속되고, 제2 주요 바디는 제2 접속 단부와 제2 급전 단부를 포함하고, 제2 접속 단부는 제2 접속 섹션에 접속되고, 제1 급전 단부와 제2 급전 단부는 서로 대향하여 배치되고 그 사이에 갭을 형성하고, 급전 스터브는 제1 급전 단부에 접속되고, 급전 스터브는 제2 주요 바디와 대면하는 개구를 갖는 인클로저 구역을 형성하고, 제2 주요 바디의 적어도 일부는 인클로저 구역 내로 연장되고, 제2 급전 단부는 인클로저 구역 내에 위치되고, 급전 스터브는 인클로저 구역 내의 제2 주요 바디의 일부와 동일 평면 도파관 구조체를 형성하고, 제2 주요 바디 내에 급전 홀이 제공되고, 급전 홀이 제1 급전기를 통과시키기 위해 사용되어, 제1 급전기를 급전 동일 평면 도파관 구조체에 전기적으로 접속함으로써 접힌 안테나에 급전한다.
본 출원에서, 접힌 안테나의 급전 측 상의 반파 방사기(즉, 제2 방사 섹션)에 동일 평면 도파관 구조체를 도입함으로써, 삼지창-형상의 급전 구조체(trident-shaped feeding structure)가 형성된다. 안테나 여기는 직교 레이아웃 방식으로 구현되는데, 즉 (무선 주파수 동축 라인일 수 있는) 급전기는 접힌 안테나가 위치하는 평면에 수직이다. 예를 들어, 접힌 안테나는 유전체 플레이트의 하나의 표면 상에 배치된 마이크로스트립 형태이고, 급전기는 접힌 안테나에 급전하기 위해 유전체 플레이트 상의 비아를 통과하고, 급전기의 외부 전도체는 비아를 통과하고 비아가 위치되는 방사 아암에 직접 접속된다. 즉, 급전기는 제2 주요 바디 상의 급전 홀을 통과하고, 급전기의 외부 전도체는 제2 주요 바디에 접속되고, 외부 전도체는 용접되어 제2 주요 바디에 고정되고 전자적으로 접속될 수 있다. 급전기의 내부 전도체 및 절연 매체는 급전 홀을 통과하고 구부러지며, 내부 전도체는 제1 주요 바디에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 내부 전도체는 제1 주요 바디에 고정되어 전기적으로 접속되도록 용접될 수 있다. 절연 매체는 내부 전도체를 제2 주요 바디로부터 격리하여 단락의 위험을 감소시키는 기능을 갖는다.
가능한 구현에서, 다이폴 안테나는 고주파수 방사 소자와 저주파수 방사 소자를 포함하고, 고주파수 방사 소자의 주 방사 부분 및 저주파수 방사 소자의 주 방사 부분 둘 다는 제2 방향으로 연장된다. 다이폴 안테나는 직사각형 형상으로 배치되고, 직사각형 형상의 긴 변은 제2 방향이다. 결합 구조체는 저주파수 방사 소자에 접속되고, 저주파수 방사 소자의 동작 주파수는 제2 주파수 대역이고, 고주파수 방사 소자의 동작 주파수들은 제3 주파수 대역 및 제4 주파수 대역이고, 제4 주파수 대역은 제3 주파수 대역보다 높고, 제3 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 높다. 고주파수 방사 소자는 비교적 넓은 주파수 대역 범위, 예를 들어, 5.1GHz 내지 7GHz를 갖는다. 특정 응용 시나리오에서, 주파수 대역들 중 일부는 상이한 응용 시나리오들의 요건들에 기초하여 하나의 동작 주파수 대역으로서 선택될 수 있어서, 고주파수 방사 소자는 상이한 방사 기능들을 갖는 제3 주파수 대역 및 제4 주파수 대역을 실행할 수 있다. 이러한 방식으로, 다이폴 안테나는 3-대역 수직 편파 안테나 아키텍처를 형성하고, 3개의 주파수 대역은 각각: 제2 주파수 대역 2.4GHz 내지 2.5GHz, 제3 주파수 대역 5.1GHz 내지 5.9GHz, 및 제4 주파수 대역 7G 이하: 6 내지 7GHz이다.
다이폴 안테나는 급전 포트를 포함하고, 접힌 안테나는 또한 급전 포트를 포함하고, 다이폴 안테나의 편파는 접힌 안테나의 편파와 직교한다. 본 출원에서 제공되는 안테나는 4-대역 이중-편파 이중-급전 안테나 아키텍처이다.
가능한 구현에서, 저주파수 방사 소자는 축대칭 구조체이고, 저주파수 방사 소자의 대칭 축은 중심 축이고, 중심 축의 양측에 각각 2개의 결합 구조체가 있다. 구체적으로, 중심 축의 연장 방향은 제2 방향이다. 중심 축은 접힌 안테나 내의 제1 방사 섹션의 대칭 중심의 중심선과 동일 선상에 있다.
가능한 구현에서, 고주파수 방사 소자는 저주파수 방사 소자의 양측에 대칭적으로 분포되고, 중심 축은 또한 고주파수 방사 소자의 대칭 축이고, 접힌 안테나의 주요 방사기는 일정 간격으로 대향하여 배치된 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션을 포함하고, 접힌 안테나는 제1 방사 섹션과 제2 방사 섹션 사이에 접속되고 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션과 함께 링-형상 아키텍처를 구성하는 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션을 추가로 포함한다. 제2 주파수 대역에서, 제1 접속 섹션과 제2 접속 섹션은 저주파수 방사 소자의 방사에 참여하고, 제2 방향에서, 고주파수 방사 소자는 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션과 대면한다.
가능한 구현에서, 저주파수 방사 소자는 저주파수 상부 방사기와 저주파수 하부 방사기를 포함하고, 고주파수 방사 소자는 고주파수 상부 방사기와 고주파수 하부 방사기를 포함한다. 고주파수 상부 방사기는 저주파수 상부 방사기의 양측에 분포되고, 고주파수 하부 방사기는 저주파수 하부 방사기의 양측에 분포된다. 고주파수 하부 방사기와 저주파수 하부 방사기는 하부 스터브를 형성하고, 고주파수 상부 방사기와 저주파수 상부 방사기는 상부 스터브를 형성한다. 상부 스터브는 접힌 안테나와 하부 스터브 사이에 위치하고, 상부 스터브와 하부 스터브 사이에 갭이 형성된다. 다이폴 안테나의 급전 포트는 상부 스터브와 하부 스터브 사이에 위치하고, 저주파수 방사 소자의 중심 축 상에 위치한다. 구체적으로, 고주파수 방사 소자는 저주파수 방사 소자와 고주파수 방사 소자 사이의 충돌을 최소화하기 위해 저주파수 방사 소자의 양측에 분포된다. 저주파수 방사 소자의 방사 아암의 크기가 클 필요가 있기 때문에, 저주파수 방사 소자는 결합 구조체를 사용하여 접힌 안테나에 접속되고, 접힌 안테나의 일부는 소형화된 설계를 위해 저주파수 방사 소자의 방사에 참여하는데, 즉, 접힌 안테나의 일부와 저주파수 방사 소자는 함께 제2 주파수 대역의 방사 작업을 완료한다.
저주파수 상부 방사기는 평행하게 배치되고 양쪽 모두가 제2 방향으로 연장되는 2개의 송신 라인을 포함한다. 2개의 송신 라인은 저주파수 방사 소자의 중심 축의 양측에 대칭적으로 분포되고, 접힌 안테나에 가까운 2개의 송신 라인의 단부들은 결합 구조체의 제2 결합 라인에 접속되고, 접힌 안테나로부터 멀리 떨어져 있는 2개의 송신 라인의 단부들은 상부 접속 라인을 사용하여 접속되고, 상부 접속 라인은 제1 방향으로 연장되며, 즉 상부 접속 라인은 2개의 송신 라인에 수직으로 접속된다.
가능한 구현에서, 저주파수 하부 방사기는 평행하게 배치되고 제2 방향으로 연장되는 2개의 송신 라인을 포함하고, 저주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인은 저주파수 방사 소자의 중심 축의 양측에 대칭적으로 분포된다. 저주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인과 저주파수 상부 방사기의 2개의 송신 라인은 제2 방향으로 일대일 대응 방식으로 동일 선상에 있을 수 있다. 저주파수 방사 소자의 경우, 제1 방향에서의 크기는 저주파수 방사 소자의 송신 라인의 폭이다. 이 구현에서, 저주파수 하부 방사기의 송신 라인의 폭은 저주파수 상부 방사기의 송신 라인의 폭과 동일할 수 있고, 저주파수 하부 방사기의 송신 라인의 폭은 대안적으로 저주파수 상부 방사기의 송신 라인의 폭보다 클 수 있다. 상부 스터브에 가까운 저주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인의 단부들은 하부 접속 라인을 사용하여 접속된다. 하부 접속 라인은 제1 방향으로 연장되고, 하부 접속 라인은 저주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인에 수직으로 접속되고, 하부 접속 라인은 상부 접속 라인에 평행하고, 상부 접속 라인과 하부 접속 라인 사이에 갭이 형성된다. 다이폴 안테나의 급전 포트는 상부 접속 라인과 하부 접속 라인 사이에 위치하고, 저주파수 방사 소자의 중심 축 상에 위치한다.
다른 가능한 구현에서, 저주파수 하부 방사기는 통합된 구조체일 수 있는데, 즉, 저주파수 하부 방사기는 비교적 넓은 방사 스터브를 포함하고, 이는 전술한 구현에서의 2개의 송신 라인이 상호접속되는 통합된 아키텍처와 동등하다. 이 구현에서, 저주파수 하부 방사기는 대안적으로 저주파수 방사 소자의 중심 축을 대칭 중심으로 하는 대칭 아키텍처일 수 있으며, 예를 들어, 저주파수 하부 방사기는 직사각형 형상이다.
저주파수 하부 방사기의 경우, 2개의 송신 라인이 평행하게 배치되는 아키텍처 또는 비교적 넓은 방사 스터브를 갖는 통합된 아키텍처에 관계없이, 구부러지고 연장되는 연장 스터브는 저주파수 상부 방사기로부터 멀리 떨어져 있는 저주파수 하부 방사기의 한 단부에 배치될 수 있다. 저주파수 하부 방사기의 연장 스터브들은 저주파수 방사 소자의 중심 축의 양측에 쌍으로 배치되고, 연장 스터브들은 2개의 송신 라인들이 평행하게 배치되는 아키텍처의 양측에 또는 비교적 넓은 방사 스터브를 갖는 통합된 아키텍처의 양측에 분포된다. 연장 스터브는 안테나의 물리적 크기를 개선하도록 구성되어, 공진 주파수가 충족되는 것을 전제로 안테나의 전체 크기가 감소될 수 있고, 이는 소형화된 안테나의 설계를 용이하게 한다.
고주파수 방사 소자는 고주파수 상부 방사기와 고주파수 하부 방사기를 포함한다. 가능한 구현에서, 고주파수 상부 방사기는 둘 다 제2 방향으로 연장되는 2개의 송신 라인을 포함하고, 2개의 송신 라인은 저주파수 상부 방사기의 양측에 대칭적으로 분포된다. 또한, 접힌 안테나에 가까운 고주파수 상부 방사기의 송신 라인의 단부들은 각각 접힌 안테나의 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션과 대면하고, 접힌 안테나로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 상부 방사기의 송신 라인의 단부들은 상부 접속 라인을 사용하여 접속된다. 상부 접속 라인은 고주파수 상부 방사기의 2개의 송신 라인 및 저주파수 상부 방사기의 2개의 송신 라인 모두에 수직으로 접속된다.
가능한 구현에서, 고주파수 하부 방사기는 평행하게 배치되고 제2 방향으로 연장되는 2개의 송신 라인을 포함하고, 고주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인은 저주파수 하부 방사기의 양측에 대칭적으로 분포된다. 고주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인과 고주파수 상부 방사기의 2개의 송신 라인은 제2 방향으로 일대일 대응 방식으로 동일 선상에 있을 수 있다. 상부 스터브에 가까운 고주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인의 단부들은 하부 접속 라인을 사용하여 접속되고, 하부 접속 라인은 제1 방향으로 고주파수 하부 방사기의 2개의 송신 라인의 모든 종점 및 저주파수 하부 방사기의 한 단부에 접속된다.
저주파수 하부 방사기의 연장 스터브는 상부 스터브로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 하부 방사기의 일측에 위치된다. 즉, 저주파수 하부 방사기의 연장 스터브는 상부 스터브로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 하부 방사기의 일측 상의 유휴 공간을 점유하고, 저주파수 하부 방사기의 물리적 크기는 안테나의 전체 크기를 변경하지 않고 변경되는데, 이는 소형화된 안테나의 설정을 용이하게 한다.
구체적으로, 다이폴 안테나는 고주파수 특성 및 저주파수 특성을 갖는다. 고주파수 방사 소자 및 저주파수 방사 소자의 편파를 접힌 안테나의 편파에 직교하게 함으로써, 다이폴 안테나의 편파는 접힌 안테나의 편파에 직교하고, 그에 의해 상이한 동작 주파수 대역들에서 다이폴 안테나와 접힌 안테나 사이의 충돌을 감소시킨다.
제2 양태에 따르면, 본 출원은 제1 급전기, 제2 급전기, 및 전술한 안테나들 중 어느 하나를 포함하는 안테나 모듈을 제공한다. 제1 급전기는 접힌 안테나에 전기적으로 접속되고, 제2 급전기는 다이폴 안테나에 전기적으로 접속된다. 접힌 안테나는 제1 급전기를 사용하여 여기되어 수평 편파를 생성하고, 다이폴 안테나는 제2 급전기를 사용하여 여기되어 수직 편파를 생성함으로써, 4-대역 이중-편파 안테나를 형성한다.
가능한 구현에서, 안테나는 제1 평면 상에 위치되고, 제1 급전기는 제1 평면에 수직이고, 제2 급전기는 제1 평면에 평행하다. 전류는 제1 급전기 및 제2 급전기를 통과하고, 이는 급전기들 주위에 전자기장을 불가피하게 야기한다. 직교 설계의 선택은 제1 급전기 및 제2 급전기 주위의 유도장들이 직교하게 하여, 유도장들 사이의 충돌이 가장 적고, 송신 효율이 가장 높다.
구체적으로, 안테나는 유전체 플레이트 상에 배치된 마이크로스트립 구조체이다. 제1 급전기는 제1 외부 전도체, 제1 내부 전도체, 및 제1 유전체 절연부를 포함한다. 제1 급전기는 유전체 플레이트 상의 비아를 통과하고, 제1 외부 전도체는 접힌 안테나의 제2 방사 섹션의 제2 주요 바디에 전기적으로 접속되고, 제1 유전체 절연부와 제1 내부 전도체는 유전체 플레이트 상의 비아를 통과하여 구부러지고, 제1 내부 전도체는 접힌 안테나의 제2 방사 섹션의 제1 주요 바디에 전기적으로 접속되는데, 즉, 제1 급전점과 제2 급전점은 제1 주요 바디 및 제2 주요 바디 상에 각각 배치되고, 제1 급전기의 제1 외부 전도체는 제2 급전점에 고정되어 전기적으로 접속되도록 용접되고, 제1 급전기의 제1 내부 전도체는 제1 주요 바디의 제1 급전점에 고정되어 전기적으로 접속되도록 만곡되고, 연장되고, 용접되고, 제1 유전체 절연부는 제1 내부 전도체를 둘러싸서, 제1 내부 전도체와 제2 주요 바디 사이의 절연 격리를 보장한다.
제2 급전기는 제2 외부 전도체, 제2 내부 전도체, 및 제2 유전체 절연부를 포함한다. 제2 외부 전도체와 제2 내부 전도체는 제1 평면에 부착되고, 제2 외부 전도체는 다이폴 안테나의 제3 급전점에 접속되고, 제2 유전체 절연부는 제3 급전점으로부터 인출되고, 제2 내부 전도체는 다이폴 안테나의 제4 급전점에 접속되고, 제2 유전체 절연부는 제2 내부 전도체를 둘러싸서, 제2 내부 전도체와 제3 급전점이 위치되는 방사기 사이의 절연 격리를 보장한다. 구체적으로, 제3 급전점과 제4 급전점은 다이폴 안테나의 하부 스터브 및 상부 스터브에 각각 배치되고, 상부 스터브와 하부 스터브 사이에 갭이 배치되고, 상부 스터브는 접힌 안테나와 하부 스터브 사이에 위치되고, 제3 급전점과 제4 급전점은 다이폴 안테나의 중심 축 상에 위치된다.
제3 양태에 따르면, 본 출원은 급전 네트워크 및 전술한 안테나 모듈들 중 어느 하나를 포함하는 무선 네트워크 디바이스를 제공하고, 여기서 급전 네트워크는 안테나 모듈의 제1 급전기 및 제2 급전기에 접속되어 접힌 안테나 및 다이폴 안테나 상에 여기를 구현한다.
도 1은 본 출원의 구현에 따른 무선 네트워크 디바이스의 응용 시나리오 도면이고;
도 2는 본 출원의 구현에 따른 안테나 모듈의 개략도이고;
도 3은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 4는 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 5는 본 출원의 구현에 따른 안테나 내의 접힌 안테나의 개략도이고;
도 6은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 접힌 안테나 내의 제3 접속 섹션의 확대 개략도이고;
도 7은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 8은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 9는 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 10은 본 출원의 구현에 따른 안테나 내의 접힌 안테나의 급전 구조체의 개략도이고;
도 11은 다이폴 안테나의 급전 구조체를 포함하는, 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 12는 본 출원의 구현에 따른 제1 주파수 대역 상태에서의 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 13은 본 출원의 구현에 따라 안테나가 제1 주파수 대역 상태에 있을 때의 접힌 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 14는 본 출원의 구현에 따른 제2 주파수 대역 상태에서의 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 15는 본 출원의 구현에 따른 제4 주파수 대역 상태에서의 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 16은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 반사 손실 곡선(return loss curve)의 도면이고;
도 17 및 도 18은 본 출원의 구현에 따른 2G 주파수 및 6G 주파수의 안테나의 다이폴 안테나에 대응하는 안테나 방사 패턴들이고;
도 19는 본 출원의 구현에 따른 6G 주파수의 안테나의 접힌 안테나에 대응하는 안테나 방사 패턴이다.
도 2는 본 출원의 구현에 따른 안테나 모듈의 개략도이고;
도 3은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 4는 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 5는 본 출원의 구현에 따른 안테나 내의 접힌 안테나의 개략도이고;
도 6은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 접힌 안테나 내의 제3 접속 섹션의 확대 개략도이고;
도 7은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 8은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 9는 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 10은 본 출원의 구현에 따른 안테나 내의 접힌 안테나의 급전 구조체의 개략도이고;
도 11은 다이폴 안테나의 급전 구조체를 포함하는, 본 출원의 구현에 따른 안테나의 개략도이고;
도 12는 본 출원의 구현에 따른 제1 주파수 대역 상태에서의 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 13은 본 출원의 구현에 따라 안테나가 제1 주파수 대역 상태에 있을 때의 접힌 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 14는 본 출원의 구현에 따른 제2 주파수 대역 상태에서의 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 15는 본 출원의 구현에 따른 제4 주파수 대역 상태에서의 안테나의 전류 분포의 개략도이고;
도 16은 본 출원의 구현에 따른 안테나의 반사 손실 곡선(return loss curve)의 도면이고;
도 17 및 도 18은 본 출원의 구현에 따른 2G 주파수 및 6G 주파수의 안테나의 다이폴 안테나에 대응하는 안테나 방사 패턴들이고;
도 19는 본 출원의 구현에 따른 6G 주파수의 안테나의 접힌 안테나에 대응하는 안테나 방사 패턴이다.
아래에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 출원의 실시예들을 설명한다.
통신 기술의 발전과 함께, 홈 시나리오의 무선 통신 송신 요건도 증가한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원은 무선 네트워크 디바이스(200)를 제공한다. 무선 네트워크 디바이스(200)는 Wi-Fi 제품일 수 있고, 무선 네트워크 디바이스(200) 내부에 배치된 안테나(도면에 도시되지 않음)는 양호한 수평 전방향성 특성 및 수직 방향성 특성을 가지며, 상이한 홈 시나리오들에서의 무선 통신 요건들을 따를 수 있다. 일반적으로, 가장 일반적인 가정들의 주택 타입들은 단일-층 주택 타입들이고, 홈 무선 통신을 위한 이러한 주택 타입의 커버리지 요건은 수평 전방향성 기능에 집중되는데, 즉, 동일한 층의 주택 타입 내의 상이한 방들은 무선 네트워크 디바이스(200)에 의해 커버될 수 있다. 그러나, 복층 아파트(duplex) 또는 빌라 주택 타입들을 갖는 일부 가정들의 경우, 상이한 층들에서 무선 통신을 구현하기 위해 무선 네트워크의 수직 커버리지 기능이 추가로 충족될 필요가 있고, 이 경우에, 무선 네트워크 디바이스(200)의 에너지 집중은 양호할 필요가 있고, 무선 네트워크 디바이스(200)는 수직 방향성 특성을 가질 필요가 있다.
특정 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 네트워크 디바이스(200) 내의 안테나 모듈은 베이스 보드(140) 상에 배치된 안테나(100), 제1 급전기(110), 제2 급전기(120), 및 안테나(100)를 여기시키도록 구성된 급전 네트워크(160)를 포함한다. 이 실시예에서, 안테나(100)는 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20)를 포함한다. 급전 네트워크(160)의 신호가 입력될 때, 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20)가 여기되어, 상이한 주파수들에서 접힌 안테나(10) 및 다이폴 안테나(20)의 공진 모드들을 획득하고, 접힌 안테나(10)의 수직 방향성 방사 및 다이폴 안테나(20)의 수평 전방향성 방사를 구현함으로써, 상이한 주파수 대역들에서 무선 네트워크 디바이스(200)의 수평 전방향성 및 수직 방향성 기능들을 보장한다.
도 3을 참조하면, 본 출원에서 제공되는 안테나(100)는 접힌 안테나(10), 다이폴 안테나(20), 및 결합 구조체(30)를 포함한다.
접힌 안테나는 또한 2개의 주요 방사기를 포함하는 접힌 다이폴 안테나라고 지칭된다. 주요 방사기에서, 일반적으로 반파장 메인 다이폴 및 반파장 기생 다이폴은 서로 가깝고, 주요 방사기들은 접속 섹션(connecting section)을 사용하여 서로 접속된다. 기생 다이폴에 의해 유도되는 정재파 전류(standing wave current) 및 정재파 전압(standing wave voltage)과 메인 다이폴에 의해 유도되는 정재파 전류 및 정재파 전압은 동일한 분포를 갖고, 거리가 가깝고, 결합(coupling)이 타이트하고, 크기들이 동일하기 때문에 위상 지연은 무시될 수 있다. 메인 다이폴과 기생 다이폴은 서로 가까워서, 그들 사이의 접속 섹션은 매우 짧고, 방사에 거의 참여하지 않는다.
접힌 안테나(10)의 주요 방사기의 연장 방향은 제1 방향 A1이고, 다이폴 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제2 방향 A2이고, 제1 방향 A1은 제2 방향 A2에 직교한다. 제2 방향 A2에서, 접힌 안테나(10)는 다이폴 안테나(20)의 일 단부에 배치되고, 접힌 안테나(10)의 동작 주파수는 제1 주파수 대역이고, 다이폴 안테나(20)의 동작 주파수는 제2 주파수 대역을 포함하고(다이폴 안테나(20)는 다중-대역 안테나, 예를 들어, 나중에 설명될 수 있는 3-대역 안테나일 수 있음), 제1 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 높고, 결합 구조체(30)는 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20) 사이에 접속된다. 제2 주파수 대역에서, 결합 구조체(30)가 공진을 생성하여, 접힌 안테나(10)는 다이폴 안테나(20)의 방사에 참여하고, 제1 주파수 대역에서, 결합 구조체(30)는 격리 기능을 갖는다.
제1 방향 A1 및 제2 방향 A2 각각의 정의는 다음과 같이 이해될 수 있다: 도 3에 도시된 바와 같이, 양 단부에 화살표를 갖는 표시선은 제1 방향 A1 및 제2 방향 A2로 표시되며, 이는 직선의 연장 방향을 지칭하고, 직선이 연장되는 특정 단부를 제한하지 않는다. 예를 들어, 제1 방향 A1은 직선을 따라 좌측으로 연장되는 것으로 이해될 수 있거나, 또는 제1 방향 A1이 직선에 있다면 직선을 따라 우측으로 연장되는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서, 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20)는 결합 구조체(30)를 사용하여 함께 통합된다. 결합 구조체(30)의 제1 주파수 대역에서의 격리 효과 및 제2 주파수 대역에서의 스트레이트-스루 효과(straight-through effect)를 이용함으로써, 접힌 안테나(10)는 자체의 동작 주파수 대역을 실행할 뿐만 아니라, 제2 주파수 대역에서 다이폴 안테나(20)의 방사에 참여할 수 있고, 접힌 안테나(10)의 방사기들은 상이한 안테나들의 방사에 참여할 수 있고, 성능에 있어서 서로 독립적이다. 접힌 안테나(10)의 주요 방사기의 연장 방향을 제1 방향 A1으로서, 다이폴 안테나(20)의 주요 방사기의 연장 방향을 제2 방향 A2로서, 그리고 제1 방향 A1을 제2 방향 A2에 직교하도록 배치함으로써, 접힌 안테나(10)의 편파는 다이폴 안테나(20)의 편파에 직교하고, 그에 의해 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20) 사이의 높은 격리 편파 분리 및 공간 다이버시티를 구현한다. 본 출원에서 제공되는 안테나(100)는 작은 크기 및 양호한 방사 성능의 이점들을 갖는다.
도 4를 참조하면, 접힌 안테나(10)의 주요 방사기는 일정 간격으로 대향하여 배치된 제1 방사 섹션(11) 및 제2 방사 섹션(12)을 포함하고, 접힌 안테나(10)는 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이에 접속되고 제1 방사 섹션(11) 및 제2 방사 섹션(12)과 함께 링-형상 아키텍처를 구성하는 제1 접속 섹션(13) 및 제2 접속 섹션(14)을 추가로 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 접힌 안테나(10)는 전체적으로 직사각형 아키텍처이고, 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12)은 긴 변을 구성한다. 다이폴 안테나(20)는 또한 전체적으로 직사각형 아키텍처이지만, 다이폴 안테나(20)의 긴 변 방향은 제2 방향 A2이고, 접힌 안테나(10)의 긴 변 방향에 수직이다. 제1 접속 섹션(13)과 제2 접속 섹션(14)은 다이폴 안테나(20)의 긴 변 방향으로 연장되고, 제2 주파수 대역에서, 제1 접속 섹션(13)과 제2 접속 섹션(14)은 다이폴 안테나(20)의 방사에 참여하도록 구성된다. 접힌 안테나(10)의 경우, 제1 방사 섹션(11)의 연장 방향과 제2 방사 섹션(12)의 연장 방향은 제1 방향 A1이고, 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12)은 접힌 안테나(10)의 주요 방사기들이다. 동작 상태에서, 제1 방사 섹션(11)의 전류 분포와 제2 방사 섹션(12)의 전류 분포는 동일한 방향이고, 제1 접속 섹션(13)과 제2 접속 섹션(14)은 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이에 접속되어, 제1 방사 섹션(11)의 방사 에너지와 제2 방사 섹션(12)의 방사 에너지의 동상 중첩을 구현한다.
본 출원에서, 접힌 안테나(10)는 종래의 접힌 안테나에 기초한 개선된 설계이고, 종래의 접힌 안테나의 2개의 방사기가 서로 가깝다는 한계를 극복하고, 수평 길이와 수직 간격이 균형을 이루고, 소형화된 설계가 구현될 수 있다. 소형화된 안테나를 설계하기 위해, 접힌 안테나(10)의 방사 성능이 영향을 받지 않는다는 전제하에, 제1 방향 A1에서, 제1 방사 섹션(11)의 크기와 제2 방사 섹션(12)의 크기는 λh/4로부터 λh/3까지 설계되고, 제2 방향 A2에서, 제1 접속 섹션(13)의 크기와 제2 접속 섹션(14)의 크기는 λh/10으로부터 λh/2까지 설계되고, λh는 접힌 안테나(10)의 공진 파장이다. 본 출원에서, 종래의 접힌 안테나(10)에 기초하여, 수평 길이가 감소되고, 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이의 갭이 개방되어, 그들 사이에 공간차가 존재함으로써, 이진 어레이 효과를 구현한다. 본 출원에 제공되는 접힌 안테나(10)에서, 제1 방사 섹션(11), 제1 접속 섹션(13)의 일부, 및 제2 접속 섹션(14)의 일부는 함께 연속적으로 연장되는 반파 방사기를 구성하는데, 즉, 반파 방사기의 전체 구조체는 비선형 형상이지만, 직선의 2개의 단부는 구부러진 구조체를 갖는다.
제1 방사 섹션(11)의 연장 방향이 제1 방향 A1이라는 제한은 제1 방사 섹션(11)의 연장 추세가 제1 방향 A1이라는 것으로서 이해될 수 있고, 제1 방사 섹션(11)이 단지 선형 구조체일 때, 제1 방사 섹션(11)의 연장 방향이 단지 제1 방향 A1이고, 제1 방향 A1으로부터 벗어나는 스터브가 없다는 것으로서 이해될 수 있다. 본 출원에서, 제1 방사 섹션(11)은 선형 형상으로 한정되지 않고, 제1 방사 섹션(11)은 대안적으로 비선형 형상일 수 있거나, 또는 짧은 스터브가 선형 형상에 기초하여 추가되고, 짧은 스터브는 제1 방사 섹션(11)의 연장 추세에 영향을 미치지 않는다. 제1 방사 섹션(11)은 대안적으로 선형 송신 라인에 기초하여 변형될 수 있는데, 예를 들어, 도 5는 접힌 안테나(10)의 아키텍처를 간략하게 도시한다. 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12)은 규칙적인 또는 불규칙적인 물결형 송신 라인 연장 구조체를 갖도록 설계되고, 물결형 송신 라인 연장 추세가 제1 방향 A1이라는 것은 물결형 송신 라인의 일 단부로부터 물결형 송신 라인의 다른 단부로의 방향이 제1 방향 A1이라는 것으로서 이해될 수 있다. 물결 라인이 비교적 넓은 직사각형 송신 구조체로서 보여질 때, 전체 연장 추세는 직사각형의 긴 변 방향, 즉 제1 방향 A1이다.
본 출원에서, 접힌 안테나(10)의 방사 능력은 제1 방사 섹션(11)의 폭(즉, 제2 방향에서의 제1 방사 섹션(11)의 크기)을 증가시킴으로써 개선될 수 있는데, 예를 들어, 도 11에 도시된 실시예에서의 제1 방사 섹션(11)의 폭은 도 4 및 도 7 내지 도 9 각각에 도시된 실시예들에서의 제1 방사 섹션(11)의 폭보다 크다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제1 접속 섹션(13)은 순차적으로 접속된 제3 라인(131), 제1 케이블링(132), 및 제4 라인(133)을 포함한다. 제1 케이블링(132)은 제3 방향(제3 방향은 도 4에 표시되어 있지 않고, 이 구현에서, 제3 방향은 제1 방향 A1과 동일하고, 다른 구현에서, 제3 방향은 대안적으로 제1 방향 A1과 각도를 형성할 수 있음)으로 상호 연장되고, 제1 케이블링(132)은 무방사 유도 부하를 형성하여, 접힌 안테나(10)의 크기를 감소시키도록 구성되고, 제3 방향은 제2 방향 A2와 각도를 형성한다. 제2 접속 섹션(14)은 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이에 순차적으로 접속된 제5 라인(141), 제2 케이블링(142), 및 제6 라인을 포함하고, 제2 케이블링(142)은 제3 방향으로 상호 연장되는 아키텍처이고, 무방사 유도 부하를 형성하여, 접힌 안테나(10)의 크기를 감소시키도록 구성되고, 제5 라인(141), 제3 라인(131), 및 제1 방사 섹션(11)은 함께 반파 방사기를 형성한다. 본 출원에서, 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이의 수직 간격은 제1 케이블링(132)과 제2 케이블링(142)을 배치함으로써 개방된다. 또한, 제1 방향 A1에서의 제1 방사 섹션(11)의 길이(즉, 수평 길이)가 감소되고, 이 경우, 수평 길이와 수직 간격이 균형을 이루고, 소형화된 접힌 안테나(10)의 설계가 구현된다.
그 후, 제1 케이블링(132)의 구체적인 구조체가 주로 상세히 설명된다. 제2 케이블링(142)의 구체적인 구조체는 제1 케이블링(132)의 구조체와 동일할 수 있고, 세부사항들은 설명되지 않는다.
수용 공간(101)이 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이에 형성되고, 제1 케이블링(132)과 제2 케이블링(142)이 연장되는 경로들이 수용 공간(101) 내에 위치된다. 제1 케이블링(132)은 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12) 사이의 수용 공간(101)을 점유하고, 이 아키텍처는 안테나(100)에 의해 점유되는 공간을 감소시키는 것을 돕는다. 제1 케이블링(132)은 제1 방사 섹션(11)의 일 단부의 에지 영역에 대응하여 배치되고, 제2 케이블링(142)은 제1 방사 섹션(11)의 다른 단부의 에지 영역에 대응하여 배치된다. 제1 케이블링(132)이 제1 방향 A1으로 연장되는 크기는 λh/4이하이고, λh는 접힌 안테나(10)의 공진 파장이다. 제2 케이블링(142)과 제1 케이블링(132) 사이에 일정 간격이 유지되어, 접힌 안테나(10)의 방사 효과를 보장한다. 전류는 주로 제1 방사 섹션(11) 및 제2 방사 섹션(12) 상에 집중된다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 제1 케이블링(132)은 서로 평행한 복수의 제1 라인(1321)을 포함하고, 인접한 제1 라인들(1321)은 제2 라인(1322)을 사용하여 서로 접속되어, 연속적으로 연장되는 제1 케이블링(132)을 형성한다. 제1 라인(1321)의 연장 방향은 제1 방사 섹션(11)에 평행할 수 있거나, 또는 제1 방사 섹션(11)과 각도를 형성할 수 있다. 즉, 제1 라인(1321)의 연장 방향은 제1 방향 A1일 수 있거나, 또는 제1 방향 A1에 대해 각도를 형성할 수 있고, 제2 라인(1322)은 제2 방향 A2에 평행할 수 있거나, 또는 제2 방향 A2에 대해 각도를 형성할 수 있다.
제1 케이블링(132)이 상호 연장되는 복수의 주기가 존재한다. 제1 방사 섹션(11)의 종점과 제2 방사점의 종점 사이의 접속 라인은 제1 접속 섹션(13) 및 제2 접속 섹션(14)에 대해 설정된 기준 위치(예를 들어, 점선 L이 도 4에 위치되는 접속 라인 위치)이고, 제1 케이블링(132)은 기준 위치로부터 수용 공간 내로 연장된다. 제1 케이블링(132)이 연장되는 하나의 주기는 기준 위치로부터 수용 공간 내로 연장되고, 그 다음 기준 위치로 복귀하는 하나의 왕복 경로로서 이해될 수 있다. 제1 케이블링(132)이 상호 연장되는 1개, 2개 또는 그 이상의 주기가 있을 수 있다. 제1 케이블링(132)은 접힌 안테나(10)에서 인덕턴스 부하 기능을 갖는 분산된 인덕터를 형성한다. 선형 구조체와 비교하여, 제1 케이블링(132)은 더 높은 유도값을 가져서, 접힌 안테나(10)의 크기가 선형 구조체와 비교하여 감소될 수 있다. 제1 직선이 연장되는 주기의 양이 상이한 경우, 분산된 인덕터가 변한다. 더 많은 양의 주기들은 더 많은 직선 부분들(이 직선 부분은 제1 방사 섹션(11)의 종점과 제2 방사 섹션(12)의 종점 사이에 직접 접속된 아키텍처를 지칭함)이 교체될 수 있고, 그에 의해 접힌 안테나(10)가 양호한 공진 방사를 달성하고 접힌 안테나(10)의 방사 성능을 작은 크기로 보호하는 것을 돕는다는 것을 나타낸다.
제1 케이블링(132)의 연장 경로는 규칙적이거나 불규칙적일 수 있다. 물론, 규칙적인 경로 설계는 안테나의 대역폭을 튜닝하는 것을 돕는다. 제1 케이블링(132)의 연장 경로는 사행형, 톱니형, 또는 물결형일 수 있다.
제3 라인(131)과 제4 라인(133)은 제1 케이블링(132)의 양측에 대칭적으로 분포되고, 제1 케이블링(132)은 제3 라인(131)을 사용하여 제1 방사 섹션(11)에 접속되고, 제1 케이블링(132)은 제4 라인(133)을 사용하여 제2 방사 섹션(12)에 접속된다. 이 구현에서, 제3 라인(131)은 제1 방사 섹션(11)의 연장으로서 사용될 수 있고, 제1 방사 섹션(11)의 방사에 참여한다. 마찬가지로, 제4 라인(133)은 제2 방사 섹션(12)의 연장으로서 사용될 수 있고, 제2 방사 섹션(12)의 방사에 참여한다. 이러한 방식으로, 접힌 안테나(10)는 소형 아키텍처를 형성할 수 있다.
가능한 구현에서, 제3 라인(131)의 연장 방향과 제4 라인(133)의 연장 방향 둘 다는 제2 방향인데, 즉, 제3 라인(131)은 제1 방사 섹션(11)에 수직으로 접속되고, 제4 라인(133)은 제2 방사 섹션(12)에 수직으로 접속된다. 다른 구현에서, 제3 라인(131)과 제1 방사 섹션(11) 사이의 예각 또는 둔각의 접속 관계가 대안적으로 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제4 라인(133)과 제2 방사 섹션(12) 사이의 예각 또는 둔각의 접속 관계가 대안적으로 형성될 수 있다.
(도 4에 도시된 바와 같은) 중심선 B1은 제1 방사 섹션(11)의 중간점을 통과하여 제2 방향으로 연장되고, 제1 케이블링(132)과 제2 케이블링(142)은 중심선 B1의 양측에 대칭적으로 분포된다. 도 4에 도시된 구현에서, 제1 케이블링(132)의 연장 방향과 제2 케이블링(142)의 연장 방향은 동일하고 제1 방향 A1이다. 다른 구현에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 케이블링(132)의 연장 방향과 제2 케이블링(142)의 연장 방향 모두는 제1 방향 A1과 각도를 형성하고, 제1 케이블링(132)의 연장 방향과 제2 케이블링(142)의 연장 방향은 중심선 B1의 양측에 대칭적으로 분포된다.
제1 방사 섹션(11)이 다른 형상으로 연장되는 스트립 라인(예를 들어, 물결 라인)일 때, 제1 방사 섹션(11)은 또한 중심선 B1 주위에 대칭적으로 분포되어, 접힌 안테나(10)의 방사 방향을 보장한다.
본 출원에서, 접힌 안테나(10)의 2개의 주요 방사기(즉, 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12))는 제2 방향에서 서로 적절히 분리되고, 제1 방향 A1에서의 제1 방사 섹션(11)의 크기 및 제2 방사 섹션(12)의 크기는 파장의 절반 미만이도록 설계된다. 제1 방사 섹션(11), 제1 접속 섹션(13)의 일부, 및 제2 접속 섹션(14)의 일부는 함께 반파 방사기를 구성하여, 제1 방사 섹션(11)의 단부에 구부러진 전류 경로를 형성하고, 제1 방향 A1에서의 접힌 안테나(10)의 크기가 감소될 수 있다. 제1 케이블링(132)의 아키텍처와 제2 케이블링(142)의 아키텍처를 제1 접속 섹션(13)과 제2 접속 섹션(14)에 도입함으로써, 유도 부하가 형성되어 크기를 감소시키고, 이는 접힌 안테나(10)가 넓은 빔 및 높은 이득을 갖는 순방향 및 역방향 양방향 방사 특성을 갖는 것을 구현할 수 있다.
접힌 안테나(10)의 급전 포트는 제2 방사 섹션(12) 상에 배치된다. 제2 방사 섹션(12)은 제1 주요 바디(121), 제2 주요 바디(122), 및 급전 스터브(123)를 포함한다. 제1 주요 바디(121)는 선형 송신 라인이고 제1 방향 A1으로 연장되고, 제1 주요 바디(121)는 제1 접속 단부(1211)와 제1 급전 단부(1212)를 포함하고, 제1 접속 단부(1211)는 제1 접속 섹션(13)에 접속된다. 제2 주요 바디(122)는 제2 접속 단부(1223)와 제2 급전 단부(1224)를 포함하고, 제2 접속 단부(1223)는 제2 접속 섹션(14)에 접속된다. 제1 급전 단부(1212)는 제2 급전 단부(1224)에 대향하여 배치되고, 그 사이에 갭이 형성된다. 구체적으로, 갭은 접힌 안테나(10)의 중심선 B1에 위치할 수 있는데, 즉 중심선 B1은 갭을 통과한다. 제1 접속 섹션(13)과 제2 접속 섹션(14)은 중심선 B1을 대칭 중심으로하여 대칭적으로 분포되고, 제1 방사 섹션(11)의 중간점은 또한 중심선 B1 상에 위치된다. 급전 스터브(123)는 제1 급전 단부(1212)에 접속되고, 급전 스터브(123)는 제2 주요 바디(122)와 대면하는 개구를 갖는 인클로저 구역을 형성하고, 급전 스터브(123)는 순차적으로 수직으로 접속되는 제1 스터브(1231), 제2 스터브(1232), 및 제3 스터브(1233)를 포함한다. 제1 스터브(1231)와 제3 스터브(1233)는 서로 평행하고 대향하며, 제2 스터브(1232)는 제1 스터브(1231)와 제3 스터브(1233) 사이에 수직으로 접속되고, 제1 주요 바디(121)의 제1 급전 단부(1212)는 제2 스터브(1232)의 중간점에 접속된다. 다른 구현에서, 급전 스터브(123)는 대안적으로 호-형상, 예를 들어, C-형상일 수 있다. 제2 주요 바디(122)의 적어도 일부는 인클로저 구역 내로 연장되고, 제2 급전 단부(1224)는 인클로저 구역에 위치되고, 급전 스터브(123) 및 인클로저 구역 내의 제2 주요 바디(122)의 일부는 동일 평면 도파관 구조체를 구성한다.
도 7을 참조하면, 제2 주요 바디(122)에 급전 홀(1225)이 제공되고, 급전 홀(1225)가 제1 급전기를 통과시키기 위해 사용되어, 제1 급전기를 급전 동일 평면 도파관 구조체에 전기적으로 접속함으로써 접힌 안테나(10)에 급전한다. 제2 주요 바디(122)는 상호접속되는 제1 섹션(1221) 및 제2 섹션(1222)을 포함하고, 제1 섹션(1221)의 폭과 제2 섹션(1222)의 폭은 상이하다. 폭은 제2 방향 A2에서의 제2 주요 바디(122)의 크기를 지칭하고, 제1 섹션(1221)의 폭은 제2 섹션(1222)의 폭보다 크다. 따라서, 급전 홀(1225)은 제1 섹션(1221) 상에 배치되고, 이는 제1 급전기가 급전 홀(1225)을 통과한 후에 제1 급전기의 외부 전도체를 제1 섹션(1221)에 용접하는 것을 돕는다. 제1 섹션(1221)은 제2 섹션(1222)과 제2 접속 섹션(14) 사이에 접속되고, 제2 접속 단부(1223)는 제1 섹션과 제2 접속 섹션(14) 사이의 접속 위치이다. 제2 급전 단부(1224)는 제1 주요 바디(121)와 대면하는 제2 섹션(1222)의 단부이다. 제2 급전 단부(1224)는 급전 스터브(123)의 인클로저 구역에 위치된다. 급전 홀(1225)은 제2 섹션(1222)에 인접한 제1 섹션(1221)의 위치에 있다. 제1 방사 섹션(11)과 대면하는 제1 섹션(1221)의 에지 및 제1 방사 섹션(11)과 대면하는 제2 섹션(1222)의 에지는 동일 선상에 있다.
본 출원에서, 접힌 안테나(10)의 급전 측 상의 반파 방사기(즉, 제2 방사 섹션(12))에 동일 평면 도파관 구조체를 도입함으로써, 삼지창-형상의 급전 구조체가 형성된다. 안테나 여기는 직교 레이아웃 방식으로 구현되는데, 즉 (무선 주파수 동축 라인일 수 있는) 급전기는 접힌 안테나(10)가 위치하는 평면에 수직이다. 예를 들어, 접힌 안테나(10)는 유전체 플레이트의 하나의 표면 상에 배치된 마이크로스트립 형태이고, 급전기는 접힌 안테나(10)에 급전하기 위해 유전체 플레이트 상의 비아를 통과하고, 급전기의 외부 전도체는 비아를 통과하고 비아가 위치되는 방사 아암에 직접 접속된다. 즉, 급전기는 제2 주요 바디(122) 상의 급전 홀(1225)을 통과하고, 급전기의 외부 전도체는 제2 주요 바디(122)에 접속되며, 이는 용접 방식으로 고정되어 전자적으로 접속될 수 있다. 급전기의 내부 전도체 및 절연 매체는 급전 홀 및 벤드를 통과하고, 내부 전도체는 제1 주요 바디(121)에 전기적으로 접속되고, 내부 전도체는 제1 주요 바디(121)에 고정되어 전자적으로 접속되도록 용접될 수 있다. 절연 매체는 내부 전도체를 제2 주요 바디(122)로부터 격리시켜 단락의 위험을 감소시키는 기능을 갖는다.
구체적으로, 제1 급전점 D1 및 제2 급전점 D2는 각각 제1 주요 바디(121) 및 제2 주요 바디(122) 상에 배치된다. 제1 급전기의 제1 외부 전도체는 제2 급전점 D2에 고정되어 전기적으로 접속되도록 용접되고, 제1 급전기의 제1 내부 전도체는 구부러지고 연장되며, 제1 주요 바디(121) 내의 제1 급전점 D1에 고정되어 전기적으로 접속되도록 용접되고, 제1 유전체 절연부는 제1 내부 전도체를 둘러싸서, 제1 내부 전도체와 제2 주요 바디(122) 사이의 절연된 격리를 보장한다.
가능한 구현에서, 다이폴 안테나(20)는 고주파수 방사 소자(21)와 저주파수 방사 소자(22)를 포함하고, 고주파수 방사 소자(21)의 주 방사 부분 및 저주파수 방사 소자(22)의 주 방사 부분 둘 다는 제2 방향 A2로 연장된다. 다이폴 안테나(20)는 전체적으로 직사각형 형상으로 배치되고, 직사각형 형상의 긴 변은 제2 방향 A2에 있다. 결합 구조체(30)는 저주파수 방사 소자(22)에 접속되고, 저주파수 방사 소자(22)의 동작 주파수는 제2 주파수 대역이고, 고주파수 방사 소자(21)의 동작 주파수는 제3 주파수 대역 및 제4 주파수 대역이고, 제4 주파수 대역은 제3 주파수 대역보다 높고, 제3 주파수 대역은 제2 주파수 대역보다 높다. 고주파수 방사 소자(21)는 비교적 넓은 주파수 대역 범위, 예를 들어, 5.1GHz 내지 7GHz를 갖는다. 특정 응용 시나리오에서, 주파수 대역들 중 일부는 상이한 응용 시나리오들의 요건들에 기초하여 하나의 동작 주파수 대역으로서 선택될 수 있고, 상이한 응용 시나리오들의 요건들에 기초하여 급전을 위해 상이한 주파수 대역들이 선택될 수 있어서, 고주파수 방사 소자(21)는 상이한 방사 기능들을 갖는 제3 주파수 대역 및 제4 주파수 대역을 실행할 수 있게 된다. 이러한 방식으로, 다이폴 안테나(20)는 3-대역 수직 편파 안테나 아키텍처를 형성하고, 3개의 주파수 대역은 각각: 제2 주파수 대역 2.4GHz 내지 2.5GHz, 제3 주파수 대역 5.1GHz 내지 5.9GHz, 및 제4 주파수 대역 7G 이하: 6 내지 7GHz이다.
다이폴 안테나(20)는 급전 포트를 포함하고, 접힌 안테나(10)도 급전 포트를 포함하고, 다이폴 안테나(20)의 편파는 접힌 안테나(10)의 편파와 직교한다. 본 출원에서 제공되는 안테나는 4-대역 이중-편파 이중-급전 안테나 아키텍처이다.
가능한 구현에서, 저주파수 방사 소자(22)는 축대칭 구조체이고, 저주파수 방사 소자(22)의 대칭 축은 중심 축 B2이다. 2개의 결합 구조체(30)가 있고, 이들은 중심 축 B2의 양측에 각각 있다. 구체적으로, 중심 축 B2의 연장 방향은 제2 방향 A2이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 중심 축 B2는 접힌 안테나(10) 내의 제1 방사 섹션(11)의 대칭 중심의 중심선 B1과 동일 선상에 있다.
가능한 구현에서, 고주파수 방사 소자(21)는 저주파수 방사 소자(22)의 양측에 대칭적으로 분포되고, 중심 축 B2는 또한 고주파수 방사 소자(21)의 대칭 축이다. 제2 주파수 대역에서, 제1 접속 섹션(13) 및 제2 접속 섹션(14)은 저주파수 방사 소자(22)의 방사에 참여하고, 제2 방향 A2에서, 고주파수 방사 소자(21)는 제1 접속 섹션(13) 및 제2 접속 섹션(14)과 대면한다.
도 4를 참조하면, 가능한 구현에서, 저주파수 방사 소자(22)는 저주파수 상부 방사기(221)와 저주파수 하부 방사기(222)를 포함하고, 고주파수 방사 소자(21)는 고주파수 상부 방사기(211)와 고주파수 하부 방사기(212)를 포함한다. 고주파수 상부 방사기(211)는 저주파수 상부 방사기(221)의 양측에 분포되고, 고주파수 하부 방사기(212)는 저주파수 하부 방사기(222)의 양측에 분포된다. 고주파수 하부 방사기(212)와 저주파수 하부 방사기(222)는 하부 스터브를 형성하고, 고주파수 상부 방사기(211)와 저주파수 상부 방사기(221)는 상부 스터브를 형성한다. 상부 스터브는 접힌 안테나(10)와 하부 스터브 사이에 위치하고, 상부 스터브와 하부 스터브 사이에 갭이 형성된다. 다이폴 안테나(20)의 급전 포트는 상부 스터브와 하부 스터브 사이에 위치하고, 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 상에 위치한다. 구체적으로, 고주파수 방사 소자(21)는 저주파수 방사 소자(22)와 고주파수 방사 소자(21) 사이의 충돌을 최소화하기 위해 저주파수 방사 소자(22)의 양측에 분포된다. 저주파수 방사 소자(22)의 방사 아암의 크기가 클 필요가 있기 때문에, 저주파수 방사 소자(22)는 결합 구조체(30)를 사용하여 접힌 안테나(10)에 접속되고, 접힌 안테나(10)의 일부는 소형화된 설계를 위해 저주파수 방사 소자(22)의 방사에 참여하는데, 즉 접힌 안테나(10)의 일부와 저주파수 방사 소자(22)는 함께 제2 주파수 대역의 방사 작업을 완료한다.
도 7을 참조하면, 저주파수 상부 방사기(221)는 평행하게 배치되고 둘 다 제2 방향 A2로 연장되는 2개의 송신 라인(2211, 2212)을 포함한다. 2개의 송신 라인(2211, 2212)은 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 B2의 양측에 대칭적으로 분포되고, 접힌 안테나(10)에 가까운 2개의 송신 라인(2211, 2212)의 단부들은 결합 구조체(30)에 접속되고, 접힌 안테나(10)로부터 멀리 떨어져 있는 2개의 송신 라인(2211, 2212)의 단부들은 상부 접속 라인(23)을 사용하여 접속되고, 상부 접속 라인(23)은 제1 방향 A1으로 연장되는데, 즉 상부 접속 라인(23)은 2개의 송신 라인(2211, 2212)에 수직으로 접속된다.
가능한 구현에서, 저주파수 하부 방사기(222)는 평행하게 배치되고 제2 방향 A2로 연장되는 2개의 송신 라인(2221, 2222)을 포함하고, 저주파수 하부 방사기(222)의 2개의 송신 라인(2221, 2222)은 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 B2의 양측에 대칭적으로 분포된다. 저주파수 하부 방사기(222)의 2개의 송신 라인(2221, 2222)과 저주파수 상부 방사기(221)의 2개의 송신 라인(2211, 2212)은 제2 방향 A2로 일대일 대응 방식으로 동일 선상에 있을 수 있다. 저주파수 방사 소자(22)의 경우, 제1 방향 A1에서의 크기는 저주파수 방사 소자의 송신 라인의 폭이다. 이 구현에서, 저주파수 하부 방사기(222)의 송신 라인(2221, 2222) 각각의 폭은 저주파수 상부 방사기(221)의 송신 라인(2211, 2212) 각각의 폭과 동일할 수 있고, 저주파수 하부 방사기(222)의 송신 라인(2221, 2222) 각각의 폭은 대안적으로 저주파수 상부 방사기(221)의 송신 라인(2211, 2212) 각각의 폭보다 클 수 있다. 상부 스터브에 가까운 저주파수 하부 방사기(222)의 2개의 송신 라인(2221, 2222)의 단부들은 하부 접속 라인(24)을 사용하여 접속된다. 하부 접속 라인(24)은 제1 방향 A1으로 연장되고, 하부 접속 라인(24)은 저주파수 하부 방사기(222)의 2개의 송신 라인(2221, 2222)에 수직으로 접속되고, 하부 접속 라인(24)은 상부 접속 라인(23)에 평행하고, 상부 접속 라인(23)과 하부 접속 라인(24) 사이에 갭이 형성된다. 다이폴 안테나(20)의 급전 포트는 상부 접속 라인(23)과 하부 접속 라인(24) 사이에 위치하고, 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 B1 상에 위치한다.
다른 가능한 구현에서, 저주파수 하부 방사기(222)는 통합된 구조체일 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저주파수 하부 방사기(222)는 비교적 넓은 방사 스터브를 포함하는데, 이는 도 4에 도시된 구현에서 2개의 송신 라인(2221, 2222)이 상호접속되는 통합된 아키텍처와 동등하다. 이 구현에서, 저주파수 하부 방사기(222)는 대안적으로 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 B2을 대칭 중심으로하는 대칭 아키텍처일 수 있는데, 예를 들어, 저주파수 하부 방사기(222)는 직사각형 형상이다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 저주파수 하부 방사기(222)의 경우, 2개의 송신 라인이 평행하게 배치되는 아키텍처 또는 비교적 넓은 방사 스터브를 갖는 통합된 아키텍처에 관계없이, 급혀지고 연장되는 연장 스터브(223)가 저주파수 상부 방사기(221)로부터 멀리 떨어져 있는 저주파수 하부 방사기(222)의 일 단부에 배치될 수 있다. 저주파수 하부 방사기(222)의 연장 스터브들(223)은 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 B2의 양측에 쌍으로 배치되고, 연장 스터브들(223)은 저주파수 하부 방사기(222)의 양측에 분포된다. 연장 스터브(223)는 안테나(100)의 물리적 크기를 개선하도록 구성되어, 공진 주파수가 충족되는 것을 전제로 안테나(100)의 전체 크기가 감소될 수 있고, 이는 소형화된 안테나(100)의 설계를 용이하게 한다. 구체적으로, 연장 스터브(223)는 제1 연장 라인(2231)과 제2 연장 라인(2232)을 포함하고, 제1 연장 라인(2231)의 폭은 제2 연장 라인(2232)의 폭보다 작고, 제1 연장 라인(2231)은 제2 연장 라인(2232)과 저주파수 하부 방사기(222) 사이에 접속되고, 제1 연장 라인(2231) 및 제2 연장 라인(2232) 각각의 폭은 제1 방향 A1에서의 크기를 지칭한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고주파수 방사 소자(21)는 고주파수 상부 방사기(211)와 고주파수 하부 방사기(212)를 포함한다. 가능한 구현에서, 고주파수 상부 방사기(211)는 둘 다 제2 방향으로 연장되는 2개의 송신 라인(2111, 2112)을 포함하고, 2개의 송신 라인(2111, 2112)은 저주파수 상부 방사기(221)의 양측에 대칭적으로 분포된다. 또한, 접힌 안테나(10)에 가까운 고주파수 상부 방사기(211)의 2개의 송신 라인(2111, 2112)의 단부들은 접힌 안테나(10)의 제1 접속 섹션(13) 및 제2 접속 섹션(14)과 대면하고, 접힌 안테나(10)로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 상부 방사기(211)의 2개의 송신 라인(2111, 2112)의 단부들은 상부 접속 라인(23)을 사용하여 접속된다. 상부 접속 라인(23)은 고주파수 상부 방사기(211)의 2개의 송신 라인(2111, 2112) 및 저주파수 상부 방사기(221)의 2개의 송신 라인(2211, 2212) 모두에 수직으로 접속된다.
가능한 구현에서, 고주파수 하부 방사기(212)는 평행하게 배치되고 제2 방향으로 연장되는 2개의 송신 라인(2121, 2122)을 포함하고, 고주파수 하부 방사기(212)의 2개의 송신 라인(2121, 2122)은 저주파수 하부 방사기(222)의 양측에 대칭적으로 분포된다. 고주파수 하부 방사기(212)의 2개의 송신 라인(2121, 2122)과 고주파수 상부 방사기(211)의 2개의 송신 라인(2111, 2112)은 제2 방향으로 일대일 대응으로 동일 선상에 있을 수 있다. 상부 스터브에 가까운 고주파수 하부 방사기(212)의 2개의 송신 라인(2121, 2122)의 단부들은 하부 접속 라인(24)을 사용하여 접속되고, 하부 접속 라인(24)은 제1 방향 A1으로 고주파수 하부 방사기(212)의 2개의 송신 라인(2121, 2122)의 모든 종점 및 저주파수 하부 방사기(222)의 한 단부에 접속된다.
저주파수 하부 방사기(222)의 연장 스터브(223)는 상부 스터브로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 하부 방사기(212)의 일측에 위치된다. 즉, 저주파수 하부 방사기(222)의 연장 스터브(223)는 상부 스터브로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 하부 방사기(212)의 일측 상의 유휴 공간을 점유하고, 저주파수 하부 방사기(222)의 물리적 크기는 안테나의 전체 크기를 변경하지 않고 변경되는데, 이는 소형화된 안테나의 설정을 용이하게 한다.
접힌 안테나(10)의 급전 구조체는 구체적으로 다음과 같다: 도 7 및 도 8을 참조하면, 접힌 안테나(10)는 둘 다 제2 방사 섹션(12) 상에 위치하는 2개의 급전점을 포함하고, 2개의 급전점은 각각 제1 주요 바디(121) 상에 배치된 제1 급전점 D1 및 제2 주요 바디(122) 상에 배치된 제2 급전점 D2이다. 도 10을 참조하면, 접힌 안테나(10)는 제1 급전기(110)를 사용하여 급전된다. 제1 급전기(110)는 제1 외부 전도체(111), 제1 유전체 절연부(112), 및 제1 내부 전도체(113)를 포함한다. 제1 급전기(110)는 유전체 플레이트 상의 비아, 즉 급전 홀(1225)을 통과한다(도 7 참조). 제1 외부 전도체(111)는 제2 급전점 D2에 전기적으로 접속되고, 제1 외부 전도체(111)와 제2 급전점 D2 사이의 전기적 접속은 용접 방식으로 구현될 수 있다. 제1 유전체 절연부(112)와 제1 내부 전도체(113)는 급전 홀(1225)을 통과하고 구부러지고, 제1 내부 전도체(113)는 구부러져서 접힌 안테나(10)의 제2 방사 섹션(12)의 제1 주요 바디(121)에 전기적으로 접속되도록 연장되고, 제1 내부 전도체(113)는 제1 급전점 D1에 전기적으로 접속되고, 제1 유전체 절연부(112)는 제1 내부 전도체(113)를 둘러싸서, 제1 내부 전도체(113)와 제2 주요 바디(122) 사이의 절연된 격리를 보장한다.
다이폴 안테나(20)의 급전 구조체는 구체적으로 다음과 같다: 도 7 및 도 8을 참조하면, 다이폴 안테나(20)는 2개의 급전점: 제3 급전점 D3과 제4 급전점 D4를 포함한다. 다이폴 안테나(20)의 2개의 급전점은 상부 접속 라인(23) 및 하부 접속 라인(24) 상에 각각 위치된다. 구체적으로, 제4 급전점 D4는 상부 접속 라인(23)과 다이폴 안테나(20)의 중심 축 B2(즉, 전술한 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축) 사이의 교차점에 위치하고, 제3 급전점 D3은 하부 접속 라인(24)과 다이폴 안테나(20)의 중심 축 B2 사이의 교차점에 위치한다.
도 11을 참조하면, 다이폴 안테나(20)는 제2 급전기(120)를 사용하여 급전되고, 제2 급전기(120)는 동축 케이블일 수 있고, 급전 네트워크와 다이폴 안테나(20) 사이에서 전자기파 신호를 송신하도록 구성된다. 제2 급전기(120)는 제2 외부 전도체(121), 제2 내부 전도체(123), 및 제2 유전체 절연부(122)를 포함한다. 구체적으로, 다이폴 안테나(20)는 유전체 플레이트 상에 배치된 마이크로스트립 형태일 수 있다. 다이폴 안테나(20)는 제1 평면 상에 배치되고, 제1 평면은 유전체 플레이트의 표면일 수 있다. 다이폴 안테나(20)와 제2 급전기(120)는 유전체 기판의 동일한 표면 상에 위치될 수 있거나, 또는 2개의 대향 표면 상에 각각 위치될 수 있다. 이 경우, 제2 급전기(120)는 유전체 플레이트 내의 비아를 통과하여 다이폴 안테나(20)의 급전점에 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 급전기(120)는 제1 평면에 부착될 수 있다. 제2 급전기(120)는 제1 평면 상에서 제2 방향 A2로 연장되고, 상부 스터브로부터 멀리 떨어져 있는 다이폴 안테나(20)의 하부 스터브의 일 단부로부터 상부 스터브까지 연장된다. 구체적으로, 제2 급전기(120)는 저주파수 방사 소자(22)의 중심 축 B2를 따라 연장된다. 제2 외부 전도체(121)는 제3 급전점 D3에 전기적으로 접속된다. 제2 유전체 절연부(122)는 제2 내부 전도체(123)와 제2 외부 전도체(121) 사이의 절연체로서 기능하고, 제2 유전체 절연부(122)는 제2 외부 전도체(121)로부터 상부 접속 라인(23)과 하부 접속 라인(24) 사이의 갭 내로 신장한다. 제2 내부 전도체(123)는 제2 유전체 절연부(122)로부터 신장되고, 다이폴 안테나(20)의 제4 급전점 D4에 전기적으로 접속된다.
이 실시예에서, 전류는 제1 급전기(110) 및 제2 급전기(120)를 통과하고, 이는 급전기들 주위에 전자기장들을 불가피하게 야기한다. 제1 급전기(110)와 제2 급전기(120)는 제1 급전기(110) 및 제2 급전기(120) 주위의 유도장들이 직교하도록 직교되게 설계되어, 유도장들 사이의 충돌이 최소이고, 송신 효율이 가장 높다.
구체적으로, 다이폴 안테나(20)는 고주파수 특성과 저주파수 특성을 갖는다. 고주파수 방사 소자(21) 및 저주파수 방사 소자(22)의 편파를 접힌 안테나(10)의 편파와 직교하게 함으로써, 다이폴 안테나(20)의 편파는 접힌 안테나(10)의 편파와 직교하고, 그에 의해 상이한 동작 주파수 대역들에서 다이폴 안테나(20)와 접힌 안테나(10) 사이의 충돌을 감소시킨다.
본 출원에서, 결합 구조체(30)는 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20) 사이에 배치되고, 결합 구조체(30)는 고정 주파수 대역의 전자기파를 선택적으로 통과할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 특정 구현에서, 다이폴 안테나(20)의 저주파수 방사기가 제2 주파수 대역에서 동작할 때, 결합 구조체(30)는 공진을 생성하여 전류가 통과하게 하여, 접힌 안테나(10)가 다이폴 안테나(20)의 저주파수 방사 소자(22)의 방사에 참여하게 한다. 접힌 안테나(10)의 동작 주파수 대역에서, 즉 제1 주파수 대역에서, 결합 구조체(30)는 전류가 통과하는 것을 방지한다. 구체적으로, 결합 구조체(30)는 저주파수를 통과시키고 고주파수를 방지하는 기능을 갖는다. 결합 구조체(30)의 구체적인 형태는 다음과 같다:
도 7, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 가능한 구현에서, 결합 구조체(30)는 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32)을 포함하고, 제1 결합 라인(31)은 접힌 안테나(10)에 접속되고, 제2 결합 라인(32)은 다이폴 안테나(20)에 접속되고, 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32) 사이에 갭이 형성되고, 직렬로 접속된 등가 인덕터 및 커패시터가 구성된다. 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32) 사이의 전자기 결합 효과를 사용함으로써, 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20)는 함께 접속되어 통합된 안테나 아키텍처를 형성한다.
이 구현에서, 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32)은 선형이고, 제1 결합 라인(31)의 연장 방향과 제2 결합 라인(32)의 연장 방향 둘 다는 제2 방향 A2이다. 제1 방향 A1에서, 제1 결합 라인(31)의 일부와 제2 결합 라인(32)의 일부가 적층 방식으로 배치되고, 갭이 형성된다. 제1 결합 라인(31)은 접힌 안테나(10)의 주요 방사기에 수직이다. 구체적으로, 제1 결합 라인(31)은 제2 방사 섹션(12)에 수직이고, 제2 결합 라인(32)은 제1 결합 라인(31)에 평행하다. 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32) 사이의 갭들은 동등하게 분포되어, 공진 주파수를 튜닝하는 것을 돕는다.
도 11을 참조하면, 다른 구현에서, 2개의 제2 결합 라인(32)이 있고, 2개의 제2 결합 라인(32)은 제1 결합 라인(31)의 양측에 평행하게 배치된다. 구체적으로, 간격 공간이 다이폴 안테나(20)의 저주파수 상부 방사 소자(221)와 접힌 안테나(10) 사이에 형성되고, 결합 구조체(30)는 간격 공간에 배치된다. 2개의 제2 결합 라인(32)은 제1 결합 라인(31)의 양측에 2개의 병렬 커패시터 구조체를 형성하고, 동일 평면 도파관형 구조체가 형성된다. 이중 갭을 사용하여 결합 계수를 증가시킴으로써, 주파수를 튜닝한다. 이 아키텍처에서, 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20) 사이의 거리가 감소될 수 있는데, 즉, 제2 방향으로의 결합된 스트립라인의 길이가 감소될 수 있고, 이는 안테나의 전체적인 소형 설계를 용이하게 한다.
다른 구현에서, 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32) 각각은 대안적으로 구부러진 연장 부분을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32) 사이에 갭이 형성되고, 직렬로 접속된 등가 커패시터 및 인덕터가 구성된다면, 제1 결합 라인(31)과 제2 결합 라인(32)은 각각 L-형상 또는 호-형상 구조체로서 설계된다.
특정 디버깅 프로세스에서, 제1 결합 라인(31) 및 제2 결합 라인(32) 각각의 길이 및 폭과 이들 사이의 갭은 상이한 동작 주파수 및 대역폭 요건들에 기초하여 조정될 수 있거나, 또는 공진 주파수는 제1 결합 라인(31) 및 제2 결합 라인(32)의 연장 형상들을 조정함으로써 조정될 수 있다.
안테나가 제2 주파수 대역에서 동작할 때, 제1 결합 라인(31) 및 제2 결합 라인(32)에 의해 형성된 분산된 인덕터 및 커패시터는 공진을 형성하여, 직렬 회로의 임피던스가 작아지고, 이는 직접 관통 접속에 근사한다. 안테나가 제1 주파수 대역에서 동작할 때, 제1 결합 라인(31) 및 제2 결합 라인(32)에 의해 형성된 직렬 회로는 비공진 상태에 있고, 높은 임피던스 특성을 제시하고, 접속해제 효과에 근사한다. 이 구현에서, 직렬로 접속된 LC 회로가 2개의 결합 라인을 사용하여 형성됨으로써, 저주파수를 통과시키고 고주파수를 방지하는 기능이 구현될 수 있게 된다. 본 출원에서 제공되는 결합 구조체(30)는 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20) 사이에 접속되고, 간단한 구조체 및 공간 절약의 이점들을 갖고, 소형화된 안테나의 설계를 용이하게 한다.
접힌 안테나(10)가 제1 급전기에 의해 급전될 때, 접힌 안테나(10)는 제1 주파수 대역, 즉, 7G 이하: 6 내지 7GHz의 상태에서 동작한다. 안테나의 전류 분포는 도 12 및 도 13에 도시된다. 도면에서 화살표로 표시된 방향은 전류 분포와 전류 방향이다. 도 12에서는 다이폴 안테나(20)로 흐르는 전류가 거의 없다는 것을 분명히 알 수 있다. 도 13은 도 12의 캡처된 도면이고, 도 13은 주로 접힌 안테나(10) 상의 전류 분포를 나타낸다. 특히, 도 13에서는 제1 방사 섹션(11)과 제2 방사 섹션(12)이 에너지 중첩을 형성하기 때문에, 제2 방사 섹션(12) 내의 전류 분포는 제1 방사 섹션(11) 내의 전류 분포와 동일하다는 것을 분명히 알 수 있다. 본 출원에서의 안테나가 제1 주파수 대역의 동작 상태에 있을 때, 결합 구조체(30)는 높은 임피던스 특성을 가져서, 전류들이 접힌 안테나(10) 상에 집중되고, 다이폴 안테나(20) 상에 단지 소수의 전류가 분포되고, 결합 구조체(30)는 다이폴 안테나(20)와 접힌 안테나(10) 사이에 격리 효과를 형성한다. 제1 방사 섹션(11) 상의 전류 분포와 제2 방사 섹션(12) 상의 전류 분포는 수평 상태에 있고, 도면에서 화살표 방향은 우측으로부터 좌측으로이다. 또한, 제1 접속 섹션(13)의 일부와 제2 접속 섹션(14)의 일부는 모두 방사에 참여한다. 상부 절반의 전류는 제2 접속 섹션(14)의 제5 라인(141)이 제2 접속 섹션(14)의 제2 케이블링(142)에 접속되는 위치로부터 제1 방사 섹션(11)으로 상향으로 흐르고, 제1 방사 섹션(11)을 따라 제1 접속 섹션(13)의 제3 라인(131)으로 좌측으로 흐른 다음, 제3 라인(131)을 따라 제1 케이블링(132)으로 흐른다. 하부 절반의 전류는 제2 접속 섹션(14)의 제6 라인이 제2 접속 섹션(14)의 제2 케이블링(142)에 접속되는 위치로부터 제2 방사 섹션(12)으로 하향으로 흐른 다음, 제2 방사 섹션(12)을 따라 제1 접속 섹션(13)의 제4 라인(133)으로 좌측으로 흐르고, 그 후 제4 라인(133)을 따라 제1 케이블링(132)으로 상향으로 흐른다. 제2 방향에서의 제1 케이블링(132) 및 제2 케이블링(142)의 중심 위치는 전류 제로이다.
다이폴 안테나(20)가 제2 급전기에 의해 급전되고, 다이폴 안테나(20)가 제2 주파수 대역, 즉 2.4GHz 내지 2.5GHz의 상태에서 동작할 때, 이 경우, 다이폴 안테나(20)의 저주파수 방사 소자(22)가 동작하고, 2.45GHz 신호를 예로 들면, 안테나의 전류 분포가 도 14에 도시된다. 제2 주파수 대역에서, 결합 구조체(30)는 공진을 형성하여, 직렬 회로의 임피던스가 작고, 이는 짧은 상태에 근사한다. 접힌 안테나(10)는 저주파수 방사 소자(22)의 동작에 참여한다. 전류는 제2 방향으로 흐르고, 도 14의 좌측에 화살표로 표시된 방향은 전류 분포와 전류 방향이다. 분명히, 전류는 접힌 안테나(10)로부터 멀리 떨어져 있는 저주파수 방사 소자(22)의 한 단부로부터 저주파수 방사 소자(22)로부터 멀리 떨어져 있는 접힌 안테나(10)의 한 단부로 흐르는데, 즉, 전류는 안테나의 하단부로부터 그의 상단부로 흐르고, 중간에서 결합 구조체(30)를 직접 통과한다.
다이폴 안테나(20)가 제4 주파수 대역, 즉, 7G 이하: 6 내지 7GHz에서 동작할 때, 6.5GHz 신호를 예로 들면, 안테나의 전류 분포가 도 15에 도시된다. 제4 주파수 대역에서, 전류는 주로 다이폴 안테나(20)의 고주파수 방사 소자(21) 상에 분포된다. 예를 들어, 전류 분포와 전류 방향은 도 15의 우측에 화살표로 표시된다. 이 경우, 결합 구조체(30)는 높은 임피던스 특성을 가져서, 전류들은 고주파수 방사 소자(21)에 집중되고, 전류들은 접힌 안테나(10)에 가까운 고주파수 방사 소자(21)의 한 단부로부터 접힌 안테나(10)로부터 멀리 떨어져 있는 고주파수 방사 소자(21)의 한 단부로의 제2 방향으로 흐른다. 결합 구조체(30)는 다이폴 안테나(20)와 접힌 안테나(10) 사이에 격리 효과를 형성한다.
도 16은 Wi-Fi 제품에 적용되고 본 출원에서 제공되는 안테나의 반사 손실 곡선이다. S11은 다이폴 안테나(20)의 포트 특성을 반영하고, S11로부터 다이폴 안테나(20)가 2G, 5G, 및 6G의 3개의 주파수 스펙트럼 간격을 커버한다는 것을 알 수 있다. S22는 접힌 안테나(10)의 포트 특성을 반영하고, 안테나는 6G 주파수 대역을 개별적으로 커버한다. S1,2는 접힌 안테나(10)와 다이폴 안테나(20)의 2개의 포트 사이의 격리를 반영한다. 더 낮은 값은 둘 사이의 더 낮은 충돌을 나타내고, 도면으로부터 Wi-Fi 주파수 대역에서의 격리가 -30dB보다 크다는 것을 알 수 있다. 본 출원에서 제공되는 안테나에 의해 커버되는 3개의 주파수 대역, 예를 들어, 각각 2G, 5G, 및 6G가 있다. 안테나는 2개의 안테나 급전 포트를 포함하고, 4개의 주파수 대역, 즉, 2G, 5G, 6G, 및 6G의 출력을 구현할 수 있다. 또한, 본 출원에서 제공되는 안테나가 4-대역 이중-편파 안테나이기 때문에, 접힌 안테나(10)의 편파와 다이폴 안테나(20)의 편파는 직교한다. 도면으로부터 접힌 안테나(10)의 방사기는 매우 양호한 광대역 특성을 갖고, 주파수는 6GHz 내지 7.8GHz를 커버하며, 다이폴 안테나(20)의 방사기는 2.4G, 5G, 및 6G를 커버하는 3-대역 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
도 17 및 도 18은 2G 및 6G 주파수들에서 다이폴 안테나(20)에 대응하는 안테나 방사 패턴들이다. 도 19는 6G 주파수에서 접힌 안테나(10)에 대응하는 안테나 방사 패턴이다. 접힌 안테나(10)의 수평 편파 방사기는 넓은 빔 및 높은 이득을 갖는 순방향 및 역방향 양방향 방사 특성을 갖고, 다이폴 안테나(20)는 전방향 방사 성능을 갖는다는 것을 알 수 있다.
본 출원에서 제공되는 안테나는 접힌 안테나(10) 및 다이폴 안테나(20)의 방사 성능이 충족된다는 전제하에 작은 크기의 이점을 갖는다. 구체적으로, 제2 방향 A2에서, 안테나의 총 길이는 λL/2이고, λL은 다이폴 안테나(20)의 저주파수 방사 소자(22)의 공진 파장이다. 제1 방향 A1에서, 안테나의 총 길이는 λh/2보다 작고, λh는 접힌 안테나(10)의 공진 파장이다. 특정 구현에서, 제1 방향 A1에서, 안테나의 총 길이는 λh/4 내지 λh/3이다. 제2 방향 A2에서의 접힌 안테나(10)의 크기는 λh/10 내지 λh/2이다.
본 출원에서 제공되는 안테나는 유전체 플레이트 상에 인쇄된 마이크로스트립 형태로 한정되지 않거나, 또는 금속 구조체 또는 마이크로스트립과 금속 구조체의 조합일 수 있다. 예를 들어, 접힌 안테나(10)는 금속 구조체이고, 다이폴 안테나(20)는 유전체 플레이트 상에 인쇄된 마이크로스트립 구조체이고, 결합 구조체는 마이크로스트립 구조체일 수 있다. 결합 구조체(30)와 접힌 안테나(10)는 고정되어, 금속 돔 등을 사용하여 전기적으로 접속되도록 용접될 수 있다.
위에 개시된 것은 단지 본 출원의 예시적인 실시예들일 뿐이고, 물론 본 출원의 보호 범위를 제한하려고 의도되는 것은 아니다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 전술한 실시예들을 구현하는 프로세스들 및 본 출원의 청구항들에 따라 이루어진 등가의 수정들 중 전부 또는 일부가 본 출원의 범위 내에 속할 것임을 이해할 수 있다.
Claims (20)
- 접힌 안테나, 다이폴 안테나, 및 결합 구조체를 포함하는 안테나로서,
상기 접힌 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제1 방향이고, 상기 다이폴 안테나의 주요 방사기의 연장 방향은 제2 방향이며, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향에 직교하고;
상기 제2 방향에서, 상기 접힌 안테나는 상기 다이폴 안테나의 일 단부에 배치되고;
상기 접힌 안테나의 동작 주파수는 제1 주파수 대역이고, 상기 다이폴 안테나의 동작 주파수는 제2 주파수 대역을 포함하고, 상기 제1 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 높고;
상기 결합 구조체는 상기 접힌 안테나와 상기 다이폴 안테나 사이에 접속되고;
상기 제2 주파수 대역에서, 상기 결합 구조체는 공진을 발생시켜, 상기 접힌 안테나가 상기 다이폴 안테나의 방사에 참여하게 하고;
상기 제1 주파수 대역에서, 상기 결합 구조체는 격리 기능을 갖는 안테나. - 제1항에 있어서,
상기 결합 구조체는 제1 결합 라인 및 제2 결합 라인을 포함하고, 상기 제1 결합 라인은 상기 접힌 안테나에 접속되고, 상기 제2 결합 라인은 상기 다이폴 안테나에 접속되고, 상기 제1 결합 라인과 상기 제2 결합 라인 사이에 갭이 형성되고, 직렬로 접속된 등가 인덕터 및 커패시터가 구성되는 안테나. - 제2항에 있어서,
상기 제1 결합 라인은 상기 접힌 안테나의 상기 주요 방사기에 수직하고, 상기 제2 결합 라인은 상기 제1 결합 라인에 평행한 안테나. - 제2항에 있어서,
2개의 제2 결합 라인이 있고, 상기 2개의 제2 결합 라인은 상기 제1 결합 라인의 양측에 평행하게 배치되는 안테나. - 제1항에 있어서,
상기 접힌 안테나의 상기 주요 방사기는 일정 간격으로 대향하여 배치되는 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션을 포함하고, 상기 접힌 안테나는 상기 제1 방사 섹션과 상기 제2 방사 섹션 사이에 접속되고 상기 제1 방사 섹션 및 상기 제2 방사 섹션과 함께 링-형상 아키텍처를 구성하는 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션을 추가로 포함하고, 상기 제2 주파수 대역에서, 상기 제1 접속 섹션과 상기 제2 접속 섹션은 상기 다이폴 안테나의 방사에 참여하는 안테나. - 제5항에 있어서,
상기 제1 접속 섹션은 제3 방향으로 상호 연장되는 제1 케이블링을 포함하고, 상기 제1 케이블링은 상기 접힌 안테나의 크기를 줄이기 위해 무방사 유도 부하(radiation-free inductive loading)를 형성하도록 구성되고, 상기 제3 방향은 상기 제2 방향과 각도를 형성하는 안테나. - 제6항에 있어서,
상기 제1 방사 섹션과 상기 제2 방사 섹션 사이에 수용 공간이 형성되고, 상기 제1 케이블링의 연장 경로가 상기 수용 공간 내에 위치되는 안테나. - 제7항에 있어서,
상기 제1 케이블링이 상호 연장되는 복수의 주기가 존재하는 안테나. - 제7항에 있어서,
상기 제1 케이블링의 연장 경로는 사행형(serpentine), 톱니형(sawtooth), 또는 물결형(wavy)인 안테나. - 제7항에 있어서,
상기 제1 케이블링은 서로 평행한 복수의 제1 라인을 포함하고, 인접한 제1 라인들은 제2 라인을 사용하여 서로 접속되어, 연속적으로 연장되는 상기 제1 케이블링을 형성하는 안테나. - 제6항에 있어서,
상기 제1 접속 섹션은 상기 제1 케이블링의 양측에 대칭적으로 분포된 제3 라인 및 제4 라인을 추가로 포함하고, 상기 제1 케이블링은 상기 제3 라인을 사용하여 상기 제1 방사 섹션에 접속되고, 상기 제1 케이블링은 상기 제4 라인을 사용하여 상기 제2 방사 섹션에 접속되는 안테나. - 제11항에 있어서,
상기 제3 라인 및 상기 제4 라인의 연장 방향들 둘 다는 상기 제2 방향인 안테나. - 제11항에 있어서,
상기 제2 접속 섹션은 상기 제1 방사 섹션과 상기 제2 방사 섹션 사이에 순차적으로 접속되는 제5 라인, 제2 케이블링, 및 제6 라인을 포함하고, 상기 제2 케이블링은 상기 제3 방향으로 상호 연장되는 아키텍처이고, 무방사 유도 부하를 형성하여, 상기 접힌 안테나의 크기를 감소시키도록 구성되고, 상기 제5 라인은 상기 제3 라인 및 상기 제1 방사 섹션과 함께 반파 방사기를 형성하는 안테나. - 제5항에 있어서,
상기 제2 방사 섹션은 제1 주요 바디, 제2 주요 바디, 및 급전 스터브를 포함하고, 상기 제1 주요 바디는 제1 접속 단부와 제1 급전 단부를 포함하고, 상기 제1 접속 단부는 상기 제1 접속 섹션에 접속되고, 상기 제2 주요 바디는 제2 접속 단부와 제2 급전 단부를 포함하고, 상기 제2 접속 단부는 상기 제2 접속 섹션에 접속되고, 상기 제1 급전 단부와 상기 제2 급전 단부는 서로 대향하여 배치되고 그 사이에 갭을 형성하고, 상기 급전 스터브는 상기 제1 급전 단부에 접속되고, 상기 급전 스터브는 상기 제2 주요 바디와 대면하는 개구를 갖는 인클로저 구역(enclosure zone)을 형성하고, 상기 제2 주요 바디의 적어도 일부는 상기 인클로저 구역 내로 연장되고, 상기 제2 급전 단부는 상기 인클로저 구역 내에 위치되고, 상기 급전 스터브는 상기 인클로저 구역 내의 상기 제2 주요 바디의 일부와 동일 평면 도파관 구조체를 형성하고, 상기 제2 주요 바디 내에 급전 홀이 제공되고, 상기 급전 홀이 제1 급전기를 통과시키기 위해 사용되어, 상기 제1 급전기를 상기 급전 동일 평면 도파관 구조체에 전기적으로 접속함으로써 상기 접힌 안테나에 급전하는 안테나. - 제14항에 있어서,
상기 제1 급전기의 외부 전도체는 상기 제2 주요 바디에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 급전기의 내부 전도체는 상기 급전 홀을 통과한 후에 구부러지고, 상기 제1 주요 바디에 전기적으로 접속되는 안테나. - 제1항에 있어서,
상기 다이폴 안테나는 고주파수 방사 소자와 저주파수 방사 소자를 포함하고, 상기 결합 구조체는 상기 저주파수 방사 소자에 접속되고, 상기 저주파수 방사 소자의 동작 주파수는 상기 제2 주파수 대역이고, 상기 고주파수 방사 소자의 동작 주파수들은 제3 주파수 대역과 제4 주파수 대역이고, 상기 제4 주파수 대역은 상기 제3 주파수 대역보다 높고, 상기 제3 주파수 대역은 상기 제2 주파수 대역보다 높은 안테나. - 제16항에 있어서,
상기 저주파수 방사 소자는 축대칭 구조체이고, 상기 저주파수 방사 소자의 대칭 축은 중심 축이고, 상기 중심 축의 양측에 각각 2개의 결합 구조체가 있는 안테나. - 제17항에 있어서,
상기 고주파수 방사 소자는 상기 저주파수 방사 소자의 양측에 대칭적으로 분포되고, 상기 중심 축은 또한 상기 고주파수 방사 소자의 대칭 축이고, 상기 접힌 안테나의 상기 주요 방사기는 일정 간격으로 대향하여 배치된 제1 방사 섹션 및 제2 방사 섹션을 포함하고, 상기 접힌 안테나는 상기 제1 방사 섹션과 상기 제2 방사 섹션 사이에 접속되고 상기 제1 방사 섹션 및 상기 제2 방사 섹션과 함께 링-형상 아키텍처를 구성하는 제1 접속 섹션 및 제2 접속 섹션을 추가로 포함하고, 상기 제2 주파수 대역에서, 상기 제1 접속 섹션과 상기 제2 접속 섹션은 상기 저주파수 방사 소자의 방사에 참여하고, 상기 제2 방향에서, 상기 고주파수 방사 소자는 상기 제1 접속 섹션 및 상기 제2 접속 섹션과 대면하는 안테나. - 안테나 모듈로서,
제1 급전기, 제2 급전기, 및 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 안테나를 포함하고, 상기 제1 급전기는 상기 접힌 안테나에 접속되고, 상기 제2 급전기는 상기 다이폴 안테나에 접속되는 안테나 모듈. - 무선 네트워크 디바이스로서,
급전 네트워크 및 제19항에 따른 안테나 모듈을 포함하고, 상기 급전 네트워크는 상기 안테나 모듈의 상기 제1 급전기 및 상기 제2 급전기에 접속되어 상기 접힌 안테나 및 다이폴 안테나 상에 여기를 구현하는 무선 네트워크 디바이스.
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