WO2009116832A9 - 페라이트 마이크로스트립 안테나 - Google Patents

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WO2009116832A9
WO2009116832A9 PCT/KR2009/001427 KR2009001427W WO2009116832A9 WO 2009116832 A9 WO2009116832 A9 WO 2009116832A9 KR 2009001427 W KR2009001427 W KR 2009001427W WO 2009116832 A9 WO2009116832 A9 WO 2009116832A9
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ferrite
antenna
radiator
microstrip antenna
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유병훈
성원모
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주식회사 이엠따블유안테나
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Definitions

  • the present invention relates to a T-DMB antenna of a size that can be embedded in a portable terminal using ferrite having a high dielectric constant as a dielectric.
  • the miniaturization method of the antenna can be divided into two types.
  • the first method is miniaturization in terms of design that improves the shape of the radiator, the feeding method structure, the parasitic patch, and the ground structure
  • the second method is to reduce the antenna length by using antenna materials with high dielectric constant.
  • An example of a method of miniaturizing the size of an antenna using an antenna material having a high dielectric constant is a method of using ferrite as a dielectric.
  • ferrite When ferrite is used as the dielectric, the higher the permeability and permittivity, the lower the resonance frequency of the antenna. Therefore, even with a relatively small antenna size (less than 1cc in volume), if the permeability and permittivity values are appropriately increased, it is possible to satisfy the T-DMB antenna frequency characteristics and to achieve miniaturization that can be embedded in a mobile terminal.
  • Permeability and permittivity values are related to the input wave impedance value of the electromagnetic wave incident on the ferrite substrate medium. It is possible to obtain 100% transmission of electromagnetic waves incident without reflection.
  • the transmitted electromagnetic wave causes the loss of energy according to the loss characteristics of the ferrite medium material. Therefore, in order to prevent the loss of energy in the ferrite medium, the ferrite should have a low loss characteristic value.
  • An object of the present invention is to provide a T-DMB antenna of a size that can be embedded in a portable terminal using a ferrite having a high dielectric constant as a dielectric.
  • a feed line to which a feed signal is transmitted A first substrate on which a first via is formed to extend the feed line, and a metal patch ground formed on a lower surface of the first via; A radiator formed on the first substrate by branching from a feed line extending through the first via to the upper surface of the first substrate; And a second substrate formed on the first substrate to cover the radiator, wherein the first and second substrates are formed of ferrite having a permeability and a dielectric constant greater than 1, respectively.
  • the ferrite has the formula M x Fe y O z , wherein M is one of Ni, Co, Zn, Mn, Ba, Sr, Li, Cu, Ca, Mg, Fe, Ti, or Y element Or a single crystal or polycrystalline soft ferrite of spinel or Z type hexagonal crystal having a plurality of combinations.
  • the ferrite particles (particles) used in the ferrite is characterized in that it is manufactured by a wet chemical synthesis method or a dry method to form a desired phase by mechanically pulverized mixing and heat treatment.
  • the ferrite microstrip antenna is characterized in that it has a volume within 1 cm 3 to satisfy the range of permeability 1 to 20, dielectric constant of 5 to 20.
  • the radiator may be formed in a microstrip line or a meander line shape.
  • the radiator may be branched from a feeder line extending through the first via to the upper surface of the first substrate to form a portion on the first substrate, and extend through the third via to the lower surface of the first substrate. It is characterized in that the extension is formed on the lower surface of the first substrate.
  • the radiator and the patch ground is characterized in that it is produced by any one of plating, lamination, vacuum deposition, printing.
  • a T-DMB antenna having a size that can be embedded in a mobile terminal using ferrite having a high dielectric constant as a dielectric is provided.
  • FIG. 1 is a view showing the center frequency and the radiation efficiency according to the increase in the permeability of the antenna designed using a ferrite dielectric according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective perspective view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 9 are diagrams illustrating the performance of the antenna disclosed through FIGS. 2 to 4.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to another preferred embodiment of the present invention.
  • 11 to 15 are diagrams illustrating the performance of the antenna disclosed through FIG. 10.
  • 16 is a perspective perspective view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to another preferred embodiment of the present invention.
  • 17 to 21 are diagrams showing the performance of the antenna disclosed through FIG.
  • FIG. 22 is a graph showing VSWR versus frequency of an antenna designed using a ferrite dielectric according to an embodiment of the present invention.
  • Ferrites exhibiting low loss characteristics in the T-DMB frequency band include Z-type Ba ferrites having a hexagonal structure, Ni-Mn-Co ferrites, Ni-Co ferrites, and Ni-Zn-Co ferrites.
  • the ferrite has a chemical formula of M x Fe y O z , wherein M is one of a plurality of elements such as Ni, Co, Zn, Mn, Ba, Sr, Li, Cu, Ca, Mg, Fe, Ti, Y, or a plurality of It can be a single crystal or polycrystalline soft ferrite of spinel or Z type hexagonal crystal with a combination.
  • Ferrite particles (particles) used in such a ferrite may be prepared by a wet chemical synthesis method or a dry method to mechanically grind and heat treatment to form a desired phase.
  • the ferrite used in the T-DMB antenna of the present invention requires a small Gilbert damping constant value with a small loss value
  • the ferrite is preferably manufactured by the chemical synthesis method of the former.
  • FIG. 1 is a view showing the center frequency and the radiation efficiency according to the increase in the permeability of the antenna designed using a ferrite dielectric according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna center frequency can be easily controlled, and the radiation efficiency is also maintained at a constant value of about 90%. .
  • Figure 2 is a perspective perspective view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 Is a cross-sectional view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to an embodiment of the present invention.
  • the ferrite microstrip antenna of the present invention includes a feed line 100 through which a feed signal is transmitted, and a first substrate 200 having a first via 201 formed therein for extending the feed line 100. ), A line-shaped radiator 300 formed on the first substrate 200 by branching from a feed line extending to an upper surface of the first substrate 200 through the first via 201, and the first substrate And a second substrate 210 formed on the radiator 300 to cover the radiator 300, wherein the first and second substrates 200 and 210 are ferrites having a permeability and a dielectric constant greater than 1, respectively. Is done.
  • the feed line 100 extending on the top surface of the first substrate 200 has a bottom surface of the first substrate 200 through a second via 202 formed in a predetermined portion of the first substrate 200. Extends and is electrically connected to a patch ground 400 formed of a metal material formed on a lower surface of the first substrate 200.
  • a ground line 500 connected to the main PCB ground substrate is connected to the patch ground 400.
  • the radiator 300 and the patch ground 400 are metals such as Cu, Ni, Ag, and the like, and may be manufactured by plating, lamination, vacuum deposition, printing, or the like.
  • Table 1 below shows actual implementation sizes of the antennas disclosed in FIGS. 2 to 4.
  • 5 to 9 are diagrams illustrating the performance of the antenna disclosed through FIGS. 2 to 4.
  • the antenna disclosed through FIGS. 2 to 4 shows a center frequency of 274.7 MHz, a radiation efficiency of 95.85%, and a gain value of -13 dBi.
  • a gain pattern is obtained in the most important yz plain. It showed omni-directional characteristics.
  • more than 50% of radiation efficiency was obtained at a bandwidth of about 30 MHz.
  • FIG. 10 is a perspective perspective view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to another preferred embodiment of the present invention.
  • the ferrite microstrip antenna of the present invention includes a feed line 100 through which a feed signal is transmitted, a first substrate 200 on which a first via 201 is formed to extend the feed line 100, and Branched from the feed line extending to the upper surface of the first substrate 200 through the first via 201 is partially formed on the first substrate 200, the first substrate 200 through the third via (203) ), A line-shaped radiator 300 extending to a bottom surface of the first substrate and extending to the bottom surface of the first substrate, and a second substrate 210 formed to cover the radiator 300 on the first substrate 200.
  • the first and second substrates 200 and 210 are each made of ferrite having a permeability and a dielectric constant greater than one.
  • the feed line 100 extending on the top surface of the first substrate 200 has a bottom surface of the first substrate 200 through a second via 202 formed in a predetermined portion of the first substrate 200. Extends and is electrically connected to a patch ground 400 formed of a metal material formed on a lower surface of the first substrate 200.
  • a ground line 500 connected to the main PCB ground substrate is connected to the patch ground 400.
  • the T-DMB frequency can be realized even with a lower permeability and permittivity substrate by maximizing the electrical length.
  • Table 3 below shows the actual implementation size of the antenna disclosed in FIG.
  • an antenna having a volume within 1 cm 3 satisfying the range of permeability 1 to 20 and permittivity 5 to 20 is disclosed, and in more detail, within 45 mm of the long axis and within 10 mm of thickness. It is desirable to satisfy the range.
  • 11 to 15 are diagrams illustrating the performance of the antenna disclosed through FIG. 10.
  • the antenna disclosed through Figure 10 was able to obtain the characteristics of the radiation efficiency of 81.95%, gain -12 dBi at 287.6 MHz.
  • 16 is a perspective perspective view showing the structure of a ferrite microstrip antenna according to another preferred embodiment of the present invention.
  • the ferrite microstrip antenna of the present invention includes a feed line 100 through which a feed signal is transmitted, a first substrate 200 having a first via 201 formed therein for extending the feed line 100, and Meander line-shaped radiator 300 formed on the first substrate 200 by branching from a feed line extending to an upper surface of the first substrate 200 through a first via 201, the first And a second substrate 210 formed to cover the radiator 300 on the first substrate 200, wherein the first and second substrates 200 and 210 each have a permeability and a dielectric constant greater than one. It is made of ferrite.
  • the feed line 100 extending on the top surface of the first substrate 200 has a bottom surface of the first substrate 200 through a second via 202 formed in a predetermined portion of the first substrate 200. Extends and is electrically connected to a patch ground 400 formed of a metal material formed on a lower surface of the first substrate 200.
  • a ground line 500 connected to the main PCB ground substrate is connected to the patch ground 400.
  • the T-DMB frequency can be realized even with a lower permeability and permittivity substrate by maximizing the electrical length.
  • Table 5 below shows the actual implementation size of the antenna disclosed in FIG.
  • 17 to 21 are diagrams illustrating the performance of the antenna disclosed through FIG. 16.
  • the antenna disclosed through Figure 16 was able to obtain a radiation efficiency of 93.81% and a gain of about -12 dBi at 279.6 MHz.
  • the center frequency of the T-DMB antenna needs to satisfy the center frequency of 195 MHz when it is mounted in the mobile phone. As shown in the graph A part of FIG. 22, when the antenna characteristic is measured inside and outside the mobile phone, the center frequency is Internally, it will be as low as 50 to 100 MHz. The reason is that the cell phone case, peripheral components, etc. affect the antenna characteristics, so that proper frequency tuning is required. This frequency tuning can be tuned by several tens of MHz using passive components such as chip inductors on the ground line.
  • the antenna of the present invention can implement a multi-channel antenna function using a second mode or a third mode.

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Abstract

본 발명은, 급전 신호가 전달되는 급전선; 상기 급전선의 연장을 위하여 제 1 비아가 형성되고, 하면에 금속재질의 패치 그라운드가 형성되는 제 1 기판; 상기 제 1 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판 상에 형성되는 방사체; 및 상기 제 1 기판 위에 상기 방사체를 복개(覆蓋)하도록 형성되는 제 2 기판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판은 투자율과 유전율이 각각 1보다 큰 페라이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나를 제공한다.

Description

페라이트 마이크로스트립 안테나
본 발명은 유전율이 높은 페라이트를 유전체로 사용하여 휴대 단말기에 내장 가능한 크기의 T-DMB 안테나에 관한 것이다.
안테나의 소형화 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다. 첫째는 방사체의 형상 및 피딩 방법 구조, 기생 패치, 그라운드 구조 등을 개선한 디자인 측면에서의 소형화 방법이고, 둘째는 유전율이 높은 안테나 재료를 사용하여 안테나 길이를 줄이는 방법이 있다.
이중 유전율이 높은 안테나 재료를 사용하여 안테나의 크기를 소형화하는 방법의 일 예로 페라이트를 유전체로 사용하는 방법이 있다. 페라이트를 유전체로 사용할 경우 투자율과 유전율의 값이 클수록 안테나의 공진주파수는 낮아지게 된다. 따라서, 비교적 작은 사이즈의 안테나 크기 (부피 1cc미만) 에서도 투자율과 유전율 값을 적절히 증가시키면 T-DMB 안테나 주파수 특성을 만족시키는 동시에 휴대 단말기에 내장 가능할 정도의 소형화를 달성할 수 있다.
투자율과 유전율 값은 페라이트 기판 매질에 입사되는 전자기파의 인풋 웨이브 임피던스(input wave impedance) 값과 연관이 있으며, 상기 인풋 웨이브 임피던스 값과 진공에서의 임피던스 값(impedance in free space)이 동일한 조건에서 이론적으로 반사(reflection) 없이 입사된 전자기파가 100% 투과되는 결과를 얻을 수 있다. 투과된 전자기파는 페라이트 매질 재료의 손실특성에 따라서 에너지의 소실이 발생하게 되며, 따라서 페라이트 매질에서의 에너지 소실을 막기 위해서는 페라이트는 낮은 손실특성 값을 가져야 한다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 유전율이 높은 페라이트를 유전체로 사용하여 휴대 단말기에 내장 가능한 크기의 T-DMB 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 급전 신호가 전달되는 급전선; 상기 급전선의 연장을 위하여 제 1 비아가 형성되고, 하면에 금속재질의 패치 그라운드가 형성되는 제 1 기판; 상기 제 1 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판 상에 형성되는 방사체; 및 상기 제 1 기판 위에 상기 방사체를 복개(覆蓋)하도록 형성되는 제 2 기판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판은 투자율과 유전율이 각각 1보다 큰 페라이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나를 제공한다.
바람직하게는, 상기 페라이트는 MxFeyOz의 화학식을 가지며, 상기 M은 Ni, Co, Zn, Mn, Ba, Sr, Li, Cu, Ca, Mg, Fe, Ti, 또는 Y 원소 중 하나이거나 복수의 조합을 갖는 스피넬(spinel) 또는 Z 타입 헥사고날 크리스탈(hexagonal crystal)의 단결정 또는 다결정 소프트 페라이트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 페라이트에 사용되는 페라이트 파티클(particle)은 습식의 화학적 합성방법 혹은 기계적으로 분쇄 혼합 후 열처리하여 원하는 상을 형성시키는 건식방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 페라이트 마이크로 스트립 안테나는 투자율 1 내지 20, 유전율 5 내지 20의 범위를 만족시키는 1㎤ 이내의 부피를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사체는 마이크로스트립 라인 또는 미엔더 라인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사체는 상기 제 1 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판 상에 일부가 형성되고, 제 3 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 하면으로 연장되어 상기 제 1 기판의 하면에 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사체와 패치 그라운드는 도금, 라미네이션, 진공증착, 인쇄 중 어느 한 방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유전율이 높은 페라이트를 유전체로 사용하여 휴대 단말기에 내장 가능한 크기의 T-DMB 안테나가 제공된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 유전체를 사용하여 설계된 안테나의 투자율 증가에 따른 중심주파수 및 방사효율을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 투시 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 종단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 횡단면도.
도 5 내지 도 9는 상기 도 2 내지 도 4를 통하여 개시된 안테나의 성능을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 투시 사시도.
도 11 내지 도 15는 상기 도 10을 통하여 개시된 안테나의 성능을 나타낸 도면.
도 16은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 투시 사시도.
도 17 내지 도 21은 상기 도 16을 통하여 개시된 안테나의 성능을 나타낸 도면.
도 22는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 유전체를 사용하여 설계된 안테나의 주파수에 따른 VSWR을 나타낸 그래프.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
T-DMB 주파수 대역에서 낮은 손실특성 값을 보이는 페라이트는 육방정 구조를 갖는 Z-type의 Ba 페라이트 혹은 Ni-Mn-Co 페라이트, Ni-Co 페라이트, Ni-Zn-Co 페라이트 등이 있으며, 구체적으로 상기 페라이트는 MxFeyOz의 화학식을 가지며, 상기 M은 Ni, Co, Zn, Mn, Ba, Sr, Li, Cu, Ca, Mg, Fe, Ti, Y 등의 원소 중 하나이거나 복수의 조합을 갖는 스피넬(spinel) 또는 Z 타입 헥사고날 크리스탈(hexagonal crystal)의 단결정 또는 다결정 소프트 페라이트일 수 있다.
이러한 페라이트에 사용되는 페라이트 파티클(particle)은 습식의 화학적 합성방법 혹은 기계적으로 분쇄 혼합 후 열처리하여 원하는 상을 형성시키는 건식방법으로 제조할 수 있다.
본 발명의 T-DMB 안테나에 사용되는 페라이트는 작은 손실값과 함께 작은 길버트 감쇠 상수(Gilbert damping constant) 값이 필요하므로 전자의 화학적 합성방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 유전체를 사용하여 설계된 안테나의 투자율 증가에 따른 중심주파수 및 방사효율을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 페라이트를 유전체로 사용하여 설계된 안테나의 경우, 투자율이 증가함에 따라 안테나 중심주파수를 쉽게 제어할 수 있으며, 방사효율(radiation efficiency) 또한 90% 정도로 일정한 값을 유지함을 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 투시 사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 종단면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 횡단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 페라이트 마이크로 스트립 안테나는 급전 신호가 전달되는 급전선(100), 상기 급전선(100)의 연장을 위하여 제 1 비아(201)가 형성되는 제 1 기판(200), 상기 제 1 비아(201)를 통하여 상기 제 1 기판(200)의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판(200) 상에 형성되는 라인 형상의 방사체(300), 상기 제 1 기판(200) 위에 상기 방사체(300)를 복개(覆蓋)하도록 형성되는 제 2 기판(210)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판(200, 210)은 투자율과 유전율이 각각 1보다 큰 페라이트로 이루어진다.
또한, 상기 제 1 기판(200)의 상면에 연장된 상기 급전선(100)은 상기 제 1 기판(200)의 소정부에 형성되는 제 2 비아(202)를 통하여 상기 제 1 기판(200)의 하면으로 연장되고, 상기 제 1 기판(200)의 하면에 형성되는 금속재질의 패치 그라운드(400)와 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 패치 그라운드(400)에는 메인 PCB 그라운드 기판과 연결되는 그라운드 라인(500)이 연결된다.
상기 방사체(300)와 패치 그라운드(400)는 Cu, Ni, Ag 등의 금속이며, 도금, 라미네이션, 진공증착, 인쇄 등의 방법으로 제조될 수 있다.
아래 표 1은 상기 도 2 내지 도 4에 개시된 안테나의 실제 구현 크기를 나타낸 것이다.
표 1
Figure PCTKR2009001427-appb-T000001
위 표 1을 참조하면, 투자율 1 내지 20, 유전율 5 내지 20의 범위를 만족시키는 1㎤ 이내의 부피를 가지는 안테나가 개시되며, 보다 상세히, 장축의 길이 45mm 이내, 두께 10mm 이내 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.
도 5 내지 도 9는 상기 도 2 내지 도 4를 통하여 개시된 안테나의 성능을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 9에 나타난 결과를 분석해보면, 아래 표 2와 같다.
표 2
Figure PCTKR2009001427-appb-T000002
위 표 2를 참조하면, 도 2 내지 도 4를 통하여 개시된 안테나는 274.7 MHz의 중심주파수와 95.85%의 방사효율과 -13dBi의 gain 값을 보이며, 도 8을 참조하면 gain pattern은 가장 중요한 yz plain에서 omni-directional 특성을 보였다. 또한, 30 MHz정도의 대역폭에서 50% 이상의 방사효율 특성을 얻을 수 있었다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 투시 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 페라이트 마이크로 스트립 안테나는 급전 신호가 전달되는 급전선(100), 상기 급전선(100)의 연장을 위하여 제 1 비아(201)가 형성되는 제 1 기판(200), 상기 제 1 비아(201)를 통하여 상기 제 1 기판(200)의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판(200) 상에 일부 형성되고, 제 3 비아(203)를 통하여 제 1 기판(200)의 하면으로 연장되어 상기 제 1 기판의 하면에 연장 형성되는 라인 형상의 방사체(300), 상기 제 1 기판(200) 위에 상기 방사체(300)를 복개(覆蓋)하도록 형성되는 제 2 기판(210)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판(200, 210)은 투자율과 유전율이 각각 1보다 큰 페라이트로 이루어진다.
또한, 상기 제 1 기판(200)의 상면에 연장된 상기 급전선(100)은 상기 제 1 기판(200)의 소정부에 형성되는 제 2 비아(202)를 통하여 상기 제 1 기판(200)의 하면으로 연장되고, 상기 제 1 기판(200)의 하면에 형성되는 금속재질의 패치 그라운드(400)와 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 패치 그라운드(400)에는 메인 PCB 그라운드 기판과 연결되는 그라운드 라인(500)이 연결된다.
이와 같은 형상의 방사체(300)를 이용하면, 전기적 길이를 최대화하여 보다 낮은 투자율과 유전율 기판으로도 T-DMB 주파수를 구현할 수 있다.
아래 표 3은 상기 도 10에 개시된 안테나의 실제 구현 크기를 나타낸 것이다.
표 3
Figure PCTKR2009001427-appb-T000003
위 표 3을 참조하면, 표 1에서와 같이 투자율 1 내지 20, 유전율 5 내지 20의 범위를 만족시키는 1㎤ 이내의 부피를 가지는 안테나가 개시되며, 보다 상세히, 장축의 길이 45mm 이내, 두께 10mm 이내 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.
도 11 내지 도 15는 상기 도 10을 통하여 개시된 안테나의 성능을 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 15에 나타난 결과를 분석해보면, 아래 표 4와 같다.
표 4
Figure PCTKR2009001427-appb-T000004
위 표 4를 참조하면, 도 10을 통하여 개시된 안테나는 287.6 MHz에 방사효율 81.95%, gain -12 dBi정도의 특성을 얻을 수 있었다.
도 16은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 페라이트 마이크로스트립 안테나의 구조를 도시한 투시 사시도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 페라이트 마이크로 스트립 안테나는 급전 신호가 전달되는 급전선(100), 상기 급전선(100)의 연장을 위하여 제 1 비아(201)가 형성되는 제 1 기판(200), 상기 제 1 비아(201)를 통하여 상기 제 1 기판(200)의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판(200) 상에 형성되는 미엔더(meander) 라인 형상의 방사체(300), 상기 제 1 기판(200) 위에 상기 방사체(300)를 복개(覆蓋)하도록 형성되는 제 2 기판(210)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 기판(200, 210)은 투자율과 유전율이 각각 1보다 큰 페라이트로 이루어진다.
또한, 상기 제 1 기판(200)의 상면에 연장된 상기 급전선(100)은 상기 제 1 기판(200)의 소정부에 형성되는 제 2 비아(202)를 통하여 상기 제 1 기판(200)의 하면으로 연장되고, 상기 제 1 기판(200)의 하면에 형성되는 금속재질의 패치 그라운드(400)와 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 패치 그라운드(400)에는 메인 PCB 그라운드 기판과 연결되는 그라운드 라인(500)이 연결된다.
이와 같은 형상의 방사체(300)를 이용하면, 전기적 길이를 최대화하여 보다 낮은 투자율과 유전율 기판으로도 T-DMB 주파수를 구현할 수 있다.
아래 표 5는 상기 도 16에 개시된 안테나의 실제 구현 크기를 나타낸 것이다.
표 5
Figure PCTKR2009001427-appb-T000005
위 표 5를 참조하면, 표 1 및 표 3에서와 같이 투자율 1 내지 20, 유전율 5 내지 20의 범위를 만족시키는 1㎤ 이내의 부피를 가지는 안테나가 개시되며, 보다 상세히, 장축의 길이 45mm 이내, 두께 10mm 이내 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.
도 17 내지 도 21은 상기 도 16을 통하여 개시된 안테나의 성능을 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 21에 나타난 결과를 분석해보면, 아래 표 6과 같다.
표 6
Figure PCTKR2009001427-appb-T000006
위 표 6을 참조하면, 도 16을 통하여 개시된 안테나는 279.6 MHz에 93.81%의 방사효율과 역시 -12 dBi정도의 gain특성을 얻을 수 있었다.
T-DMB 안테나의 중심주파수는 휴대폰에 실장된 상태에서 195 MHz의 중심주파수를 만족시키면 되는데, 도 22에 나타난 그래프 A 부분에서 보는 바와 같이 안테나 특성을 휴대폰 내부와 외부에서 측정하였을 때, 중심주파수가 내부일 때, 50 ~100 MHz 정도 낮아지게 된다. 그 이유는 휴대폰 케이스, 주변 부품 등이 안테나 특성에 영향을 주게 되어, 적절한 주파수 튜닝이 필요하게 된다. 이러한 주파수 튜닝은 ground 라인 상에 칩 인덕터 등의 수동소자를 사용하여 수십 MHz 정도의 주파수 조정이 가능하다.
또한, 본 발명의 안테나는 second 모드나 third 모드 등을 이용하여 다중채널 안테나 기능을 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 급전 신호가 전달되는 급전선;
    상기 급전선의 연장을 위하여 제 1 비아가 형성되고, 하면에 금속재질의 패치 그라운드가 형성되는 제 1 기판;
    상기 제 1 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판 상에 형성되는 방사체; 및
    상기 제 1 기판 위에 상기 방사체를 복개(覆蓋)하도록 형성되는 제 2 기판을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 기판은 투자율과 유전율이 각각 1보다 큰 페라이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트는 MxFeyOz의 화학식을 가지며, 상기 M은 Ni, Co, Zn, Mn, Ba, Sr, Li, Cu, Ca, Mg, Fe, Ti, 또는 Y 원소 중 하나이거나 복수의 조합을 갖는 스피넬(spinel) 또는 Z 타입 헥사고날 크리스탈(hexagonal crystal)의 단결정 또는 다결정 소프트 페라이트인 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트에 사용되는 페라이트 파티클(particle)은 습식의 화학적 합성방법 혹은 기계적으로 분쇄 혼합 후 열처리하여 원하는 상을 형성시키는 건식방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트 마이크로 스트립 안테나는 투자율 1 내지 20, 유전율 5 내지 20의 범위를 만족시키는 1㎤ 이내의 부피를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 방사체는 마이크로스트립 라인 또는 미엔더 라인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 방사체는 상기 제 1 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 상면으로 연장된 급전선으로부터 분기되어 상기 제 1 기판 상에 일부가 형성되고, 제 3 비아를 통하여 상기 제 1 기판의 하면으로 연장되어 상기 제 1 기판의 하면에 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방사체와 패치 그라운드는 도금, 라미네이션, 진공증착, 인쇄 중 어느 한 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 페라이트 마이크로 스트립 안테나.
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