KR20230086122A - Uwb 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 넓은 대역폭을 가지는, 공진 길이 조절 가능한 UWB 안테나에 관한 것으로, 안테나는, 반원형 판부, 및 상기 반원형 판부의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부를 포함할 수 있다.

Description

UWB 안테나{UWB ANTENNA}

본 발명은 넓은 대역폭을 가지는, 공진 길이 조절 가능한 UWB(Ultra Wideband) 안테나에 관한 것이다.

UWB 시스템은 기존 무선국 운용에 간섭을 주지 않을 정도의 극히 낮은 출력과 500㎒이상의 초광대역 주파수를 이용해 10m 이내 근거리에서 수백 Mbps의 초고속 정보전송이 가능한 무선 시스템이며, 신호를 광범위한 대역으로 확산시켜 데이터 전송이 빠르기 때문에, 대용량 정보를 고속으로 전송할 수 있다.

UWB 안테나로는 대수 주기(log-periodic) 안테나, 비발디(vivaldi) 안테나, 디스콘(discone) 안테나, 더블 리지드(double-ridged) 혼 안테나, 보우타이(bow-tie) 안테나 등이 있다. 하지만, 이러한 종류의 안테나는 광대역 특성은 가지고 있으나 안테나 구조가 크고 복잡하므로, 저 가격의 대량 생산이 어렵다.

이를 위해 많은 연구가 진행되고 있지만, 기존의 문제점들을 해결하지는 못하고 있는 실정이다.

일실시예에 따른 안테나는, 반원형 판부; 및 상기 반원형 판부의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 안테나는, 상기 반원형 판부의 적어도 일부분에서, 상기 반원형 판부의 직선과 수직 방향으로 연장된 CPW(coplanar waveguide) 라인을 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 복수의 조정 패턴부는, 상기 반원형 판부의 직선의 양쪽 말단에서 일정한 폭과 동일한 길이로 연장될 수 있다.

일실시예에 따른 상기 반원형 판부는, 상기 반원형 판부의 반원 중심으로부터 연장된 홈을 포함하되, 상기 홈은 상기 반원형 판부의 직선과 수직으로 연장될 수 있다.

일실시예에 따른 상기 복수의 조정 패턴부는 상기 반원형 판부의 직선과 수직으로 연장되고, 상기 복수의 조정 패턴부 사이의 적어도 일부에 상기 CPW 라인의 적어도 일부분이 배치되고, 상기 복수의 조정 패턴부와 상기 CPW 라인의 적어도 일부분은 평행을 이룰 수 있다.

일실시예에 따른 안테나 모듈은, 반원형 판부; 및 상기 반원형 판부의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 안테나 모듈은, 상기 반원형 판부의 적어도 일부분에서, 상기 반원형 판부의 직선과 수직 방향으로 연장된 CPW(coplanar waveguide) 라인을 더 포함할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 안테나의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 CPW 라인에 대한 대역폭을 나타내는 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 안테나의 공진 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 안테나의 공진 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일실시예에 따른 안테나의 구성을 나타내는 도면이다.

안테나는 반원형 판부(110), 복수의 조정 패턴부(121, 122), CPW 라인(130), UWB 칩/소자/회로(140) 등을 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 안테나는, 반원형 판부(110)과 반원형 판부(110)의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부(121, 122)을 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 안테나의 구성 요소 중 적어도 하나는 18미크론의 두께를 가질 수 있으며, FR4 기판의 1T 정도의 두께를 가질 수도 있다. 안테나의 구성 요소 중 적어도 하나는 PCB 기판의 적어도 일부의 재질을 포함할 수 있다. 안테나의 구성 요소 중 적어도 하나는 금속 재질을 포함할 수 있다.

반원형 판부(110)은 반원 모양의 판의 형태일 수 있다. 복수의 조정 패턴부(121, 122)은 반원형 판부(110)으로부터 연장된 날개의 형태일 수 있다. 복수의 조정 패턴부(121, 122)인 조정 패턴부(121)과 조정 패턴부(122)는 서로 대칭으로 배치될 수 있으며, 길이 및 폭이 동일할 수 있다.

일실시예에 따른 안테나는, 반원형 판부(110)의 적어도 일부분에서, 반원형 판부(110)의 직선과 수직 방향으로 연장된 CPW(coplanar waveguide) 라인(130)을 더 포함할 수 있다.

CPW 라인(130)은 UWB 칩/소자/회로(140)와 연결될 수 있으며, 그라운드(GND)에 연결될 수 있다.

반원형 판부(110), 복수의 조정 패턴부(121, 122), CPW 라인(130), UWB 칩/소자/회로(140) 중 적어도 일부는 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 복수의 조정 패턴부(121, 122), CPW 라인(130)은 UWB 칩/소자/회로(140)을 향하여 연장될 수 있다.

일실시예에 따른 복수의 조정 패턴부(121, 122)은, 반원형 판부(110)의 직선의 양쪽 말단에서 일정한 폭과 동일한 길이로 연장될 수 있다.

복수의 조정 패턴부(121, 122)의 폭은 약 0.5mm일 수 있으며, 복수의 조정 패턴부(121, 122)의 길이(L)는 5mm일 수 있으며, 또는 4 내지 6mm일 수 있다. 반원형 판부(110)의 직경(D)은 8mm일 수 있다.

일실시예에 따른 반원형 판부(110)은, 반원형 판부(110)의 반원 중심으로부터 연장된 홈(111)을 포함하되, 홈(111)은 반원형 판부(110)의 직선과 수직으로 연장될 수 있다. 홈(111)은 CPW 라인(130)과 동일한 일직선상에 놓이는 위치에 배치될 수 있다. 홈(111)의 폭과 CPW 라인(130)은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 홈(111)은 CPW 라인(130)과 동일한 방향으로 연장될 수 있다.

홈(111)의 길이는 반원형 판부(110)의 반경보다 작을 수 있으며, 복수의 조정 패턴부(121, 122)의 길이보다 작을 수 있다. CPW 라인(130)의 길이는 복수의 조정 패턴부(121, 122)의 길이보다 작을 수 있다.

일실시예에 따른 복수의 조정 패턴부(121, 122)은 반원형 판부(110)의 직선과 수직으로 연장되고, 복수의 조정 패턴부(121, 122) 사이의 적어도 일부에 CPW 라인(130)의 적어도 일부분이 배치되고, 복수의 조정 패턴부(121, 122)과 CPW 라인(130)의 적어도 일부분은 평행을 이룰 수 있다.

UWB 칩/소자/회로(140)의 크기에 따라 상술한 안테나의 구성요소 중 적어도 일부의 크기가 변경될 수 있다. UWB 칩/소자/회로(140)의 길이(C)는 10.00mm일 수 있다. 안테나의 UWB 칩/소자/회로(140)를 제외한 길이(B)는 5.50mm일 수 있다. UWB 칩/소자/회로(140)의 폭은 안테나의 폭(A)과 동일할 수 있으며 10.00mm일 수 있다.

일실시예에 따른 안테나는 10.00mm의 폭(A)과 15.50mm의 길이(B+C)를 가질 수 있다. 일실시예에 따른 안테나는 8mm의 폭과 5.50mm의 길이보다 클 수 있다.

안테나는 조정 패턴부(121, 122)를 안테나 말단에 추가하여 실장되는 세트 또는 모듈의 그라운드(GND) 조건에 따라 공진 주파수를 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 2는 일실시예에 따른 CPW 라인에 대한 대역폭을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, S-파라미터(S-Parameters)[크기(dB)(Magnitude in dB)]를 나타내는 그래프를 알 수 있으며, 안테나는 주로 3.1 내지 10.6GHz 대역의 주파수(Frequency)(GHz)를 가질 수 있다는 것을 알 수 있다. 일실시예에 따른 CPW 라인을 포함하는 안테나(S1, 1_with CPW)(220)는 CPW 라인을 포함하지 않는 안테나(S1, 1_without CPW)(210)보다 향상된 성능을 나타낼 수 있다.

도 3은 일실시예에 따른 안테나의 공진 변화를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, S-파라미터(S-Parameters)[크기(dB)(Magnitude in dB)]를 나타내는 그래프를 알 수 있다. 안테나의 조정 패턴부의 길이가 4.0mm(310), 4.5 mm(320), 5.0 mm(330), 5.5 mm(340), 6.0 mm(350)일 때, 각각 다른 그래프로 나타날 수 있다.

일실시예에 따른 조정 패턴부를 포함하는 안테나는 조정 패턴부의 길이에 따라 공진 주파수 조절이 가능한 것을 알 수 있다.

조정 패턴부의 길이는 4 내지 6mm 정도(4 mm, 4.5 mm, 5 mm, 5.5 mm, 6 mm)가 될 수 있으며, 7GHz 주파수에 최적화된 조정 패턴부의 길이는 5mm일 수 있다. 안테나는 조정 패턴부의 길이가 길수록 낮은 주파수를 가질 수 있다. 안테나는 조정 패턴부의 길이가 짧을수록 높은 주파수를 가질 수 있다.

안테나는 조정(Tunable) 패턴부를 안테나 말단 또는 끝단에 추가하여 실장되는 세트(Set) 또는 모듈의 그라운드(GND) 조건에 따라 공진 주파수 조절이 가능하므로 다용도로 활용 가능할 수 있다.

도 4는 일실시예에 따른 안테나의 공진 특성을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 안테나는 CPW 라인을 포함하므로 광대역 매칭이 가능하므로 6 내지 8.5GHz 광대역 매칭으로 UWB 대부분 대역을 커버(cover)할 수 있다.

또한, 일실시예에 따른 안테나는 공진 특성을 변경 가능한 조정 패턴부를 포함하므로 여러 세트(set) 환경이나 사이즈가 다른 모듈에 활용 가능하며, 공진 주파수 1.5GHz 시프트(shift)가능하다.

도 5는 일실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 안테나 모듈(500)은 상술한 안테나의 구성 요소 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 안테나 모듈(500)은, 반원형 판부와, 반원형 판부의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 안테나 모듈(500)은, 반원형 판부의 적어도 일부분에서, 반원형 판부의 직선과 수직 방향으로 연장된 CPW(coplanar waveguide) 라인을 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 복수의 조정 패턴부는, 반원형 판부의 직선의 양쪽 말단에서 일정한 폭과 동일한 길이로 연장될 수 있다.

일실시예에 따른 반원형 판부는, 반원형 판부의 반원 중심으로부터 연장된 홈을 포함하되, 홈은 반원형 판부의 직선과 수직으로 연장될 수 있다.

일실시예에 따른 복수의 조정 패턴부는 반원형 판부의 직선과 수직으로 연장되고, 복수의 조정 패턴부 사이의 적어도 일부에 CPW 라인의 적어도 일부분이 배치되고, 복수의 조정 패턴부와 CPW 라인의 적어도 일부분은 평행을 이룰 수 있다.

안테나 모듈(500)은 TV 등의 가전 제품에 사용될 수 있으며, 소형 가전에 사용될 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 반원형 판부; 및
   상기 반원형 판부의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부
   을 포함하는 안테나.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반원형 판부의 적어도 일부분에서, 상기 반원형 판부의 직선과 수직 방향으로 연장된 CPW(coplanar waveguide) 라인
   을 더 포함하는 안테나.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 조정 패턴부는,
   상기 반원형 판부의 직선의 양쪽 말단에서 일정한 폭과 동일한 길이로 연장된
   안테나.
4. 제2항에 있어서,
   상기 반원형 판부는,
   상기 반원형 판부의 반원 중심으로부터 연장된 홈
   을 포함하되,
   상기 홈은 상기 반원형 판부의 직선과 수직으로 연장된
   안테나.
5. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 조정 패턴부는 상기 반원형 판부의 직선과 수직으로 연장되고,
   상기 복수의 조정 패턴부 사이의 적어도 일부에 상기 CPW 라인의 적어도 일부분이 배치되고,
   상기 복수의 조정 패턴부와 상기 CPW 라인의 적어도 일부분은 평행을 이루는
   안테나.
6. 반원형 판부; 및
   상기 반원형 판부의 말단으로부터 연장된 복수의 조정 패턴부
   을 포함하는 안테나 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 반원형 판부의 적어도 일부분에서, 상기 반원형 판부의 직선과 수직 방향으로 연장된 CPW(coplanar waveguide) 라인
   을 더 포함하는 안테나 모듈.

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