WO2013065893A1

WO2013065893A1 - 슬롯형 증강안테나

Info

Publication number: WO2013065893A1
Application number: PCT/KR2011/008977
Authority: WO
Inventors: 이주열
Original assignee: 브로콜리 주식회사
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-05-10
Also published as: KR20130049342A; JP5844918B2; US20140313091A1; US9413070B2; EP2835861A1; JP2015501097A; KR101268841B1; EP2835861A4

Abstract

본 발명은 넓은 주파수 대역에서 동작하고 무선신호를 수신하여 재방사할 수 있는 증강안테나에 관한 것으로서, 멀티 커플링 영역을 갖는 복수 개의 방사슬롯을 사용하여 방사패턴을 형성하고, 상기와 같이 형성된 방사패턴을 대칭결합시키고 임피던스 정합시켜서 무선신호를 송수신할 수 있게 하며, 이에 의해서 무선전파환경을 개선할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬롯형 증강안테나

본 발명은 넓은 주파수 대역에서 동작하고 무선신호를 수신하여 재방사할 수 있는 증강안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티 커플링 영역을 갖는 복수 개의 방사슬롯을 사용하여 방사슬롯패턴을 형성하고, 상기와 같이 형성된 방사슬롯패턴을 전자기적으로 대칭결합시키고 임피던스 정합시켜서 형성한 증강안테나에 관한 것이다.

최근에는 고층건물과 그 내부의 공간이 날로 복잡해짐에 따라 GSM/PCS/3G/4G 등의 무선통신 시스템에서 전파환경이 열악한 음영지역이 건물 내부 곳곳에서 발생하게 되었다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술들이 필요했는데, 종래에는 중계기를 이용한 기술이나 초소형 기지국을 사용하는 기술이 이러한 전파환경 개선을 위해 사용되었다.

먼저, 중계기를 이용하는 기술이란, 2개의 안테나와 그 사이에 양방향 증폭회로를 사용하는 능동중계기나 2개의 안테나를 동축케이블 또는 도파관으로 연결하는 수동중계기를 사용하여 전파환경을 개선하는 기술이다. 구체적으로, 음영지역을 해결하기 위해 전파환경이 좋은 건물 외부에 안테나를 설치하고 이 안테나를 도파관 또는 동축케이블에 연결하며, 상기 도파관과 동축케이블을 건물 내부의 음역지역에 설치된 안테나에 연결함으로써 음영지역의 전파환경을 개선하는 기술이다.

다음으로, 초소형 기지국을 사용하는 기술이란, 건물 내부에 많이 설치되어 있는 피코셀(Pico cell) 기지국 또는 펨토셀(Pemto cell) 기지국과 같은 초소형 기지국을 사용하여 전파환경을 개선하고 무선통신의 커버리지를 개선하는 기술이다.

하지만, 상기와 같은 중계기를 이용한 기술이나 초소형 기지국을 사용하는 기술은, 음영지역을 전부 해결하기는 많은 비용이 소요되고, 무선통신의 대역확장시에는 장비를 교체해야하는 문제점이 있었다. 또한, 건물 내부의 유리창문이 인접한 영역에서는 외부의 전파신호와 내부의 중계된 전파신호와 중첩이 되는 현상이 발생한다는 문제점이 있었는데, 이러한 전파 신호 중첩 현상에 따라 해당 무선통신 시스템에 접속된 단말기들은 의도되지 않게 다중전파신호환경(Multi-path fading)에 노출이 될 수 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 발생시키지 않으면서 무선통신 시스템의 커버리지 확장에 기여할 수 있고, 넓은 주파수 대역에서 동작할 수 있는 안테나의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 기술적인 요구를 충족시키기 위해서 발명되었으며, 상기와 같은 문제점을 해결함은 물론 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 개발할 수 없는 기술들을 부가하여 발명되었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경이 좋지 않은 자유공간 상의 무선신호를 동시에 송수신하여 무선통신 시스템의 커버리지를 확장시키는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 단말기들을 다중전파신호환경(Multi-path fading)에 노출시키지 않으면서 전파환경을 개선하는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 중계기와 초소형 기지국의 확장 없이 적은 비용으로 전파환경을 개선하는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 멀티커플링 유도를 통해 넓은 주파수 대역폭을 갖는 것을 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경을 개선을 위한 안테나 패턴을 평면상에 형성하여, 시트(sheet)나 스티커 형태로 다양한 제품에 적용될 수 있는 것을 해결과제로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경 개선을 위한 안테나 패턴을 금속판에 타공형태로 형성하여 시트(sheet), 스티커나 금속판재의 형태로 다양한 제품의 표면에 적용될 수 있게 하는 것을 해결과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯; 및 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 동일 기판상에서 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 형성되고, 공진주파수의 크기 순서로 순차적으로 형성되며, 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 소정 간격으로 형성되고 전자기적으로 연결되어서, 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역을 형성하고, 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은, 소정 간격으로 형성되고 전자기적으로 연결되어서, 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 급전부를 기준으로 일직선상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 급전부를 기준으로 V자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 양의 신호성분으로 동작되는 제1방사슬롯; 상기 제1방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제1방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제3방사슬롯; 상기 제1방사슬롯으로부터 상기 제3방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제3방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제3방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제5방사슬롯; 상기 제3방사슬롯으로부터 상기 제5방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제5방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제5방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제7방사슬롯; 및 상기 제5방사슬롯으로부터 상기 제7방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제7방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제7방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제9방사슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 음의 신호성분으로 동작되는 제2방사슬롯; 상기 제2방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제2방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제4방사슬롯; 상기 제2방사슬롯으로부터 상기 제4방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제4방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제4방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제6방사슬롯; 상기 제4방사슬롯으로부터 상기 제6방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제6방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제6방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제8방사슬롯; 및 상기 제6방사슬롯으로부터방사슬롯으로부터방사슬롯으로부터방향으로, 상기 제8방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제8방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제10방사슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 급전부를 기준으로 V자형으로 형성되어서 방사슬롯패턴 1개를 형성하고, 상기와 같이 형성된 2개의 방사슬롯패턴이 급전부의 일측 끝단이 서로 연결된 상태로 안테나 패턴을 형성하여, 상기 2개의 방사슬롯패턴이 서로 대칭을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 급전부의 연결이 임피던스 정합이 되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 2개의 방사슬롯패턴이 제1방사슬롯패턴, 제2방사슬롯패턴을 포함하고, 상기 제1방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고, 상기 제1방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부가 임피턴드 정합되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 급전부를 기준으로 V자형으로 형성되어서 방사슬롯패턴 1개를 형성하고, 상기와 같이 형성된 4개의 방사슬롯패턴이 각각의 급전부의 일측 끝단이 서로 연결된 상태로 안테나 패턴을 형성하며, 상기 4개의 방사슬롯패턴이 각각 마주보는 방사슬롯패턴과 대칭을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 4개의 방사슬롯패턴이 제1방사슬롯패턴, 제2방사슬롯패턴, 제3방사슬롯패턴, 제4방사슬롯패턴을 포함하고, 상기 제1방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제4방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고, 상기 제2방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제1방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고, 상기 제3방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고, 상기 제4방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제3방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯 및 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 유전층의 일면에 배치되는 기판상에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 유전층은 PCB층인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 기판의 재질이 금속, 폴리실리콘(Polysilicon), 세라믹(Ceramic), 카본파이버(Carbon fiber), 전도성 잉크(Conductive ink), 전도성 페이스트(Conductive paste), ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube) 또는 전도성 고분자인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯 및 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 형성되는 기판이 금속층인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 금속층이 금속 판재인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 상기 금속 판재가 전자제품의 표면에 형성된 금속 판재인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경이 좋지 않은 자유공간 상의 무선신호를 동시에 송수신하여 무선통신 시스템의 커버리지 확장에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 단말기들을 다중전파신호환경(Multi-path fading)에 노출시키지 않으면서 전파환경을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 중계기와 초소형 기지국의 확장에 의존하지 않으면서, 적은 비용으로 전파환경을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 멀티커플링 유도를 통해 넓은 주파수 대역폭에서 전파를 재방사할 수 있다. 따라서, 넓은 주파수 대역에서 전파환경을 개선시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경을 개선을 위한 안테나 패턴을 유전층 위에 평면으로 형성할 수 있다. 따라서 시트(sheet)나 스티커의 형태로 제작될 수 있으며, 다양한 제품의 표면에 적용되어 전파환경을 개선시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경 개선을 위한 안테나 패턴을 금속판에 타공형태로 형성할 수 있다. 따라서 시트(sheet), 스티커 또는 금속판재의 형태로 제작될 수 있으며, 다양한 제품의 표면에 적용되어 전파환경을 개선 시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함하는 일자형 방사슬롯패턴을 나타내는 구성도이다.

도 2는, 일자형 단일 슬롯 다이폴 안테나의 반사계수 특성을 나타내는 그래프이다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함하는 일자형 방사슬롯패턴의 반사계수 특성을 나타내는 그래프이다.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함하는 V자형 방사슬롯 패턴을 나타내는 구성도이다.

도 5는, V자형 단일 슬롯 다이폴 안테나의 반사계수 특성을 나타내는 그래프이다.

도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함하는 V자형 방사슬롯패턴의 반사계수 특성을 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나의 반사계수와 전달계수의 특성을 나타내는 그래프이다.

도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나의 전파방사 특성을 나타내는 도면이다.

도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나의 구성을 나타내는 구성도이다.

도 11 내지 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나의 반사계수의 특성을 나타내는 그래프이다.

도 14 내지 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나의 전달계수의 특성을 나타내는 그래프이다.

도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나의 전파방사특성을 나타내는 도면이다.

도 17는, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나가 유전층에 구현된 도면이다.

또한, 도면에서 사용된 부호는 다음과 같다.

110 : 일자형 방사슬롯패턴 113 : 제1방사슬롯

114 : 제2방사슬롯 210 : V자형 방사슬롯패턴

213 : 제1방사슬롯 214 : 제2방사슬롯

310 : 이중 증강안테나 311 : 제1방사슬롯패턴

313 : 제1-1방사슬롯 318 : 제1-2방사슬롯

312 : 제2방사슬롯패턴 328 : 제2-1방사슬롯

323 : 제2-2방사슬롯 410 : 4중 증강안테나

421 : 제1방사슬롯패턴 466 : 제1-1방사슬롯

430 : 제1-2방사슬롯 422 : 제2방사슬롯패턴

435 : 제2-1방사슬롯 440 : 제2-2방사슬롯

423 : 제3방사슬롯패턴 445 : 제3-1방사슬롯

450 : 제3-2방사슬롯 424 : 제4방사슬롯패턴

456 : 제4-1방사슬롯 461 : 제4-2방사슬롯

111, 112, 333, 334, 471, 472, 473, 474 : 급전부

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 증강안테나를 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 일자형 방사슬롯패턴에 대해 상세하게 살펴본다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 일자형 방사슬롯패턴(110)은, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(113, 115, 117, 119, 121), 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 동일 기판상에서 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 형성되고, 공진주파수의 크기 순서로 순차적으로 형성되며, 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(114, 116, 118, 120, 122)을 포함할 수 있다.

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(113, 115, 117, 119, 121)은, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 상기 음의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯(114, 116, 118, 120, 122)과 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 일직선상에 형성되며, 양의 신호성분으로 동작하는 구성이다.

이러한 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(113, 115, 117, 119, 121)은, 소정 간격으로 형성되고 급전부(111)가 서로 전자기적으로 연결되는데, 이에 따라 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역(123, 124, 125, 126)을 형성하게 된다.

또한, 이러한 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(113, 115, 117, 119, 121)은, 공진주파수가 순차적으로 높아지는 방사슬롯들을 포함하는데, 구체적으로, 양의 신호성분으로 동작되는 제1방사슬롯(113), 상기 제1방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며 상기 제1방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제3방사슬롯(115), 상기 제1방사슬롯으로부터 상기 제3방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제3방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제3방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제5방사슬롯(117), 상기 제3방사슬롯으로부터 상기 제5방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제5방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제5방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제7방사슬롯(119), 상기 제5방사슬롯으로부터 상기 제7방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제7방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제7방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제9방사슬롯(121)을 포함할 수 있다.

상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(114, 116, 118, 120, 122)은, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 상기 양의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯(113, 115, 117, 119, 121)과 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 일직선상에 형성되며, 음의 신호성분으로 동작하는 구성이다.

이러한 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(114, 116, 118, 120, 122)은, 소정 간격으로 형성되고 급전부(112)가 서로 전자기적으로 연결되는데, 이에 따라 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역(127, 128, 129, 130)을 형성하게 된다.

또한, 이러한 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(114, 116, 118, 120, 122)은 공진주파수가 순차적으로 높아지는 방사슬롯들을 포함할 수 있는데, 구체적으로, 음의 신호성분으로 동작되는 제2방사슬롯(114), 상기 제2방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며 상기 제2방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제4방사슬롯(116), 상기 제2방사슬롯으로부터 상기 제4방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제4방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제4방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제6방사슬롯(118), 상기 제4방사슬롯으로부터 상기 제6방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제6방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제6방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제8방사슬롯(120), 상기 제6방사슬롯으로부터 상기 제8방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제8방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제8방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제10방사슬롯(122)을 포함할 수 있다.

한편, 도 1의 실시예에서는 상기 양의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯과 음의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯이 각각 5개로 형성되어 있지만, 이러한 방사슬롯의 개수는 실시예와 같이 5개로 한정되는 것이 아니며, 2개 이상의 복수 개의 방사슬롯을 사용하여 다양하게 구성될 수 있다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 일자형 방사슬롯패턴(110)을 좀 더 상세하게 살펴보면, 먼저 양의 신호성분으로 동작되는 제1방사슬롯(113)과 음의 신호성분으로 동작되는 제2방사슬롯(114)이 급전부(111, 112)를 기준으로 일직선으로 형성된다. 여기에 상기 제1방사슬롯(113)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제3방사슬롯(115)이 상기 제1방사슬롯(113)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제3방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(123)을 형성하고, 상기 제2방사슬롯(114)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제4방사슬롯(116)이 상기 제2방사슬롯(114)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제2방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(127)을 형성한다.

또한, 상기 제3방사슬롯(115)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제5방사슬롯(117)이 상기 제3방사슬롯(115)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제3방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(124)을 형성하고, 상기 제4방사슬롯(116)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제6방사슬롯(118)이 상기 제4방사슬롯(116)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제4방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(128)을 형성한다

또한, 상기 제5방사슬롯(117)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제7방사슬롯(119)이 상기 제5방사슬롯(117)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제5방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(125)을 형성하고, 상기 제6방사슬롯(118)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제8방사슬롯(120)이 상기 제6방사슬롯(118)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제6방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(129)을 형성한다

그리고, 상기 제7방사슬롯(119)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제9방사슬롯(121)이 상기 제7방사슬롯(119)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제7방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(126)을 형성하고, 상기 제8방사슬롯(120)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제10방사슬롯(122)이 상기 제8방사슬롯(120)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제8방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(130)을 형성한다

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 일자형 방사슬롯패턴(110)의 특성을 살펴보면, 도 3에서 보듯이 상기 방사슬롯패턴(110)의 -10dB 이하의 반사계수(S11)는 2.2GHz 에서부터 2.6GHz까지 400MHz 대역폭에 이른다. 이러한 대역폭의 특성은, 도 2에서 알 수 있는 단일 슬롯 다이폴안테나 패턴(100)의 대역폭에 비해 2배 개선된 것인데, 상기 방사슬롯패턴(110)을 구성하는 방사슬롯들이 형성한 멀티커플링에 의해 이러한 대역폭 개선 효과가 나타나게 된다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 V자형 방사슬롯패턴에 대해 상세하게 살펴본다.

도 4을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 V자형 방사슬롯패턴(210)은, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(213, 215, 217, 219, 221), 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 동일 기판상에서 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 형성되고, 공진주파수의 크기 순서로 순차적으로 형성되며, 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(214, 216, 218, 220, 222)을 포함할 수 있다.

여기서 상기 V자의 형태는 다양하게 형성될 수 있으나, 수직을 이룬 상태에서 형성되는 V자 형태인 것이 바람직하다. 또한 엄밀히 말하면 상기 방사슬롯들은 그 자체로 완벽한 V자 형태와 수직을 형성하지 않으며, 상기 방사슬롯들의 길이방향의 연장선상에서 V자 형태와 수직을 형성할 수 있다.

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(213, 215, 217, 219, 221)은, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 상기 음의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯(214, 216, 218, 220, 222)과 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 V자를 이루면서 형성되며, 양의 신호성분으로 동작하는 구성이다.

이러한 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(213, 215, 217, 219, 221)은, 소정 간격으로 형성되고 급전부(211)가 서로 전자기적으로 연결되는데, 이에 따라 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역(223, 224, 225, 226)을 형성하게 된다.

또한, 이러한 상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(213, 215, 217, 219, 221)은 공진주파수가 순차적으로 높아지는 방사슬롯들을 포함할 수 있는데, 구체적으로, 양의 신호성분으로 동작되는 제1방사슬롯(213), 상기 제1방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며 상기 제1방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제3방사슬롯(215), 상기 제1방사슬롯으로부터 상기 제3방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제3방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제3방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제5방사슬롯(217), 상기 제3방사슬롯으로부터 상기 제5방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제5방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제5방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제7방사슬롯(219), 상기 제5방사슬롯으로부터 상기 제7방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제7방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제7방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제9방사슬롯(221)을 포함할 수 있다.

상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(214, 216, 218, 220, 222)은, 공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 상기 양의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯(213, 215, 217, 219, 221)과 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 V자를 이루면서 형성되며, 음의 신호성분으로 동작하는 구성이다.

이러한 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(214, 216, 218, 220, 222)은, 소정 간격으로 형성되고 급전부(212)가 서로 전자기적으로 연결되는데, 이에 따라 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역(227, 228, 229, 230)을 형성하게 된다.

또한, 이러한 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯(214, 216, 218, 220, 222)은 공진주파수가 순차적으로 높아지는 방사슬롯들을 포함할 수 있는데, 구체적으로, 음의 신호성분으로 동작되는 제2방사슬롯(214), 상기 제2방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며 상기 제2방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제4방사슬롯(216), 상기 제2방사슬롯으로부터 상기 제4방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제4방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제4방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제6방사슬롯(218), 상기 제4방사슬롯으로부터 상기 제6방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제6방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제6방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제8방사슬롯(220), 상기 제6방사슬롯으로부터 상기 제8방사슬롯이 형성되는 방향으로 상기 제8방사슬롯과 소정간격을 두고 형성되며, 상기 제8방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제10방사슬롯(222)을 포함할 수 있다.

한편, 도 4의 실시예에서는 상기 양의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯과 음의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯이 각각 5개로 형성되어 있지만, 이러한 방사슬롯의 개수는 실시예와 같이 5개로 한정되는 것이 아니며, 2개 이상의 복수 개의 방사슬롯을 사용하여 다양하게 구성될 수 있다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 V자형 방사슬롯패턴(210)을 좀 더 상세하게 살펴보면, 먼저 양의 신호성분으로 동작되는 제1방사슬롯(213)과 음의 신호성분으로 동작되는 제2방사슬롯(214)이 급전부(211, 212)를 기준으로 수직으로 형성된다. 여기에 상기 제1방사슬롯(213)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제3방사슬롯(215)이 상기 제1방사슬롯(213)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제3방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(223)을 형성하고, 상기 제2방사슬롯(214)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제4방사슬롯(216)이 상기 제2방사슬롯(214)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제2방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(227)을 형성한다.

또한, 상기 제3방사슬롯(215)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제5방사슬롯(217)이 상기 제3방사슬롯(215)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제3방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(224)을 형성하고, 상기 제4방사슬롯(216)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제6방사슬롯(218)이 상기 제4방사슬롯(216)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제4방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(228)을 형성한다

또한, 상기 제5방사슬롯(217)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제7방사슬롯(219)이 상기 제5방사슬롯(217)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제5방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(225)을 형성하고, 상기 제6방사슬롯(218)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제8방사슬롯(220)이 상기 제6방사슬롯(218)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제6방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(229)을 형성한다

그리고, 상기 제7방사슬롯(219)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제9방사슬롯(221)이 상기 제7방사슬롯(218)의 상부에 소정간격으로 형성되고 상기 제7방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(226)을 형성하고, 상기 제8방사슬롯(220)의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제10방사슬롯(222)이 상기 제8방사슬롯(220)의 상부에 소정 간격으로 형성되고 상기 제8방사슬롯과 전자기적으로 연결되어서 근접 커플링 영역(230)을 형성한다

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나가 포함할 수 있는 V자형 방사슬롯패턴(210)의 특성을 살펴보면, 도 6에서 보듯이 상기 방사슬롯패턴(210)의 -10dB 이하의 반사계수(S11)는 2.2GHz 에서부터 2.6GHz까지 400MHz 대역폭에 이른다. 이러한 대역폭의 특성은, 도 5에서 알 수 있는 V자형 단일 슬롯 다이폴안테나 패턴(200)의 대역폭에 비해 2배 개선된 것인데, 상기 방사슬롯패턴(210)을 구성하는 방사슬롯들이 형성한 멀티커플링에 의해 이러한 대역폭 개선 효과가 나타나게 된다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나를 상세하게 살펴본다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나(310)는, 각각의 급전부 일측 끝단이 서로 연결된 상태에서 대칭형태로 형성되는 2개의 방사슬롯패턴(311, 312)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 2개의 방사슬롯패턴(311, 312) 각각은, 급전부를 기준으로 V자형으로 형성된 양의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯 및 음의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯을 포함할 수 있으며, 이러한 상기 2개의 방사슬롯패턴(311, 312)이 급전부를 기준으로 마주보면서 대칭의 형태로 형성되고 전자기적으로 연결되어서 상기 이중 증강안테나가 형성되게 된다. 또한, 상기 V자형은 다양한 형태로 형성될 수 있으나 사잇각이 수직인 V자형으로 형성되는 것이 바람직하다.(엄밀히 말하면 상기 방사슬롯들은 그 자체로 완벽한 V자 형태와 수직을 형성하지 않으며, 상기 방사슬롯들의 길이방향의 연장선상에서 V자 형태와 수직을 형성할 수 있다.)

한편, 상기 2개의 방사슬롯패턴(311, 312)이 대칭의 형태로 형성된 이후의 전자기적인 연결은 급전부의 전자기적인 연결에 의해 이루어지게 되는데, 이러한 상기 급전부의 연결은 임피던스 정합을 이루면서 연결되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1방사슬롯패턴(311)의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴(312)의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고(333), 상기 제1방사슬롯패턴(311)의 음의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴(312)의 양의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결(334)되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 2개의 방사슬롯패턴(311, 312)은 유전층 일면에 배치되는 기판상에 형성되는 것이 바람직한데, 여기서 상기 유전층은 바람직하게는 PCB로 구성될 수 있다.

또한, 상기 방사슬롯패턴(311, 312)이 형성되는 기판은 다양한 재질로 형성될 수 있는데, 여기서 상기 기판은 바람직하게는 금속, 폴리실리콘(Polysilicon), 세라믹(Ceramic), 카본파이버(Carbon fiber), 전도성 잉크(Conductive ink), 전도성 페이스트(Conductive paste), ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube) 또는 전도성 고분자 등에 의해 형성될 수 있다.

상기 방사슬롯패턴(311, 312)이 금속층에 형성되는 경우를 살펴보면, 상기 금속층은 바람직하게는 금속 판재로 형성될 수 있는데, 이러한 상기 금속 판재에 상기 방사슬롯패턴(311, 312)을 형성하여 다양한 제품의 표면에 적용시킬 수 있다. 따라서, 금속으로 만드는 전자제품의 표면에 상기 방사슬롯패턴(311, 312)을 적용하여 제품 주변의 전파환경을 개선 시킬 수 있게 된다.

도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나를 좀 더 상세하게 살펴보면, 상기 이중 증강안테나는 급전부(333, 334)를 기준으로 대칭의 형태로 형성되며, 서로 임피던스 정합이 된 상태로 전파를 재방사하게 되는 2개의 방사슬롯패턴(311, 312)을 포함할 수 있다.

상기 2개의 방사슬롯패턴(311, 312) 중 먼저 제1방사슬롯패턴(311)을 살펴보면, 상기 제1방사슬롯패턴(311)은, 양의 신호성분으로 동작되는 제1-1방사슬롯(313), 상기 제1-1방사슬롯(313)과 급전부를 기준으로 수직으로 형성되며 음의 신호성분으로 동작되는 제1-2방사슬롯(318)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1-1방사슬롯(313)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(314, 315, 316, 317)들이 상기 제1-1방사슬롯(313) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결되며, 상기 제1-2방사슬롯(318)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(319, 320, 321, 322)들이 상기 제1-2방사슬롯(318) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결된다.

다음으로 상기 제2방사슬롯패턴(312)은, 양의 신호성분으로 동작되는 제2-1방사슬롯(328), 상기 제2-1방사슬롯(328)과 급전부를 기준으로 수직으로 형성되며 음의 신호성분으로 동작되는 제2-2방사슬롯(323)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2-1방사슬롯(328)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(329, 330, 331, 332)들이 상기 제2-1방사슬롯(328) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결되며, 상기 제2-2방사슬롯(323)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(324, 325, 326, 327)들이 상기 제2-2방사슬롯(323) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결된다.

마지막으로 제1방사슬롯패턴(311)과 제2방사슬롯패턴(312)의 형성을 살펴보면, 상기 2개의 방사슬롯패턴(311, 312)은 제1방사슬롯패턴(311)의 급전부(333, 334) 일측 끝단과 상기 제2방사슬롯패턴(312)의 급전부(333, 334) 일측 끝단이 서로 대칭인 상태로 형성되며, 서로 임피던스 정합을 이루며 전자기적으로 연결된다.

이러한 상기 이중 증강안테나는, 넓은 주파수 대역에서 전파를 수신하여 재방사할 수 있는데, 이러한 특성에 의해 무선통신시스템의 전파환경을 개선하고 커버리지를 확장하는 데에 사용될 수 있다.

구체적으로, 상기 이중 증강안테나가 포함하는 제1방사슬롯패턴(311)에서 수신된 전파신호가 임피던스 정합에 의해 최대 효율로 제2방사슬롯패턴(312)으로 전달되어 방사가 일어나며, 동시에 제2방사슬롯패턴(312)에서 수신된 전파신호도 임피던스 정합에 의해 최대 효율로 제1방사슬롯패턴(311)으로 전달되어 방사가 일어난다. 따라서, 무선신호를 수신하여 임피던스 정합에 의해 최대 효율로 재방사하여 증강안테나 주변의 전파 증강에 기여하게 된다.

상기 이중 증강안테나의 동작과 관련하여, 도 8을 참조하면 상기 이중 증강안테나(310)에서 제1방사슬롯패턴(311)과 제2방사슬롯패턴(312)을 기준으로 급전부(333, 334)에서 각각의 상대를 바라본 반사계수(S11)와 전달계수(S21)를 확인할 수 있으며, 도 9를 참조하면, 상기 이중 증강안테나(310)가 방사하는 전파의 형태를 확인할 수 있다.

한편, 앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 증강안테나(310)는 복수 개의 방사슬롯으로 멀티커플링 영역을 형성하므로 도 7의 상부에 표현된 안테나패턴(300)보다 더 넓은 대역폭에서 무선신호를 송수신하여 전파환경을 개선시킬 수 있다.

이하, 도 10 내지 도 17를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나를 상세하게 살펴본다.

도 10 및 도 17를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나(410)는, 각각의 급전부 일측 끝단이 서로 연결된 상태에서 대칭형태로 형성되는 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424) 각각은, 급전부를 기준으로 V자형으로 형성된 양의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯 및 음의 신호성분으로 동작하는 복수 개의 방사슬롯을 포함할 수 있으며, 이러한 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)이 급전부를 기준으로 대칭의 형태로 형성되고 전자기적으로 연결되어서 상기 이중 증강안테나가 형성되게 된다. 또한, 상기 V자형은 다양한 형태로 형성될 수 있으나 사잇각이 수직인 V자형으로 형성되는 것이 바람직하다.(엄밀히 말하면 상기 방사슬롯들은 그 자체로 완벽한 V자 형태와 수직을 형성하지 않으며, 상기 방사슬롯들의 길이방향의 연장선상에서 V자 형태와 수직을 형성할 수 있다.)

상기 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)의 대칭적인 형성을 구체적으로 살펴보면, 상기 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)은 V자형의 꼭지점이 모두 모인 상태에서 대칭으로 형성되는데, 이 경우 하나의 방사슬롯패턴은 마주보는 방사슬롯패턴과 대칭을 이루며, 양 옆에 형성되는 방사슬롯패턴과도 대칭을 이루게 된다. 따라서 상기 V자형 방사슬롯패턴의 사잇각이 수직인 경우에는, 이러한 대칭적인 형성에 의해, 상기 4개의 방사슬롯패턴의 전체 형상이 도 10과 같은 십자가 혹은 X형태가 될 수 있다.

한편, 상기 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)이 대칭의 형태로 형성된 이후의 전자기적인 연결은 급전부의 전자기적인 연결에 의해 이루어지게 되는데, 이러한 상기 급전부의 연결은 임피던스 정합을 이루면서 연결되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 제1방사슬롯패턴(421)의 양의 신호성분측 급전부와 제4방사슬롯패턴(424)의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결(474)되고, 상기 제2방사슬롯패턴(422)의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제1방사슬롯패턴(421)의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결(471)되며, 상기 제3방사슬롯패턴(423)의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결(472)되고, 상기 제4방사슬롯패턴(424)의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제3방사슬롯패턴(423)의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결(473)되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)은 유전층 일면에 배치되는 기판상에 형성되는 것이 바람직한데, 여기서 상기 유전층은 바람직하게는 PCB로 구성될 수 있다.

또한, 상기 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)이 형성되는 기판은 다양한 재질로 형성될 수 있는데, 여기서 상기 기판은 바람직하게는 금속, 폴리실리콘(Polysilicon), 세라믹(Ceramic), 카본파이버(Carbon fiber), 전도성 잉크(Conductive ink), 전도성 페이스트(Conductive paste), ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube) 또는 전도성 고분자 등에 의해 형성될 수 있다.

상기 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)이 금속층에 형성되는 경우를 살펴보면, 상기 금속층은 바람직하게는 금속 판재로 형성될 수 있는데, 이러한 상기 금속 판재에 상기 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)을 형성하여 다양한 제품의 표면에 적용시킬 수 있다. 따라서, 금속으로 만드는 전자제품의 표면에 상기 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)을 적용하여 제품 주변의 전파환경을 개선 시킬 수 있게 된다.

도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나를 좀 더 상세하게 살펴보면, 상기 4중 증강안테나는 급전부(471, 472, 473, 474)를 기준으로 대칭의 형태로 형성되며, 서로 임피던스 정합이 된 상태로 전파를 재방사하게 되는 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)을 포함할 수 있다.

상기 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424) 중 먼저 제1방사슬롯패턴(421)을 살펴보면, 상기 제1방사슬롯패턴(421)은, 양의 신호성분으로 동작되는 제1-1방사슬롯(466), 상기 제1-1방사슬롯(466)과 급전부를 기준으로 수직으로 형성되며 음의 신호성분으로 동작되는 제1-2방사슬롯(430)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1-1방사슬롯(466)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(467, 468, 469, 470)들이 상기 제1-1방사슬롯(466) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결되며, 상기 제1-2방사슬롯(430)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(431, 432, 433, 434)들이 상기 제1-2방사슬롯(430) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결된다.

다음으로 상기 제2방사슬롯패턴(422)은, 양의 신호성분으로 동작되는 제2-1방사슬롯(435), 상기 제2-1방사슬롯(435)과 급전부를 기준으로 수직으로 형성되며 음의 신호성분으로 동작되는 제2-2방사슬롯(440)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2-1방사슬롯(435)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(436, 437, 438, 439)들이 상기 제2-1방사슬롯(435) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결되며, 상기 제2-2방사슬롯(440)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(441, 442, 443, 444)들이 상기 제2-2방사슬롯(440) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결된다.

다음으로 상기 제3방사슬롯패턴(423)은, 양의 신호성분으로 동작되는 제3-1방사슬롯(445), 상기 제3-1방사슬롯(445)과 급전부를 기준으로 수직으로 형성되며 음의 신호성분으로 동작되는 제3-2방사슬롯(450)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3-1방사슬롯(445)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(446, 447, 448, 449)들이 상기 제3-1방사슬롯(445) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결되며, 상기 제3-2방사슬롯(450)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(451, 452, 453, 454)들이 상기 제3-2방사슬롯(450) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결된다.

다음으로 상기 제4방사슬롯패턴(424)은, 양의 신호성분으로 동작되는 제4-1방사슬롯(456), 상기 제4-1방사슬롯(456)과 급전부를 기준으로 수직으로 형성되며 음의 신호성분으로 동작되는 제4-2방사슬롯(461)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제4-1방사슬롯(456)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(457, 458, 459, 460)들이 상기 제4-1방사슬롯(456) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결되며, 상기 제4-2방사슬롯(461)의 공진주파수보다 순차적으로 높아지는 공진주파수를 갖는 다수개의 방사슬롯(462, 463, 464, 465)들이 상기 제4-2방사슬롯(461) 상부에 소정 간격으로 순차적으로 형성되고 전자기적으로 연결된다.

마지막으로 상기 제1방사슬롯패턴(421), 상기 제2방사슬롯패턴(422), 상기 제3방사슬롯패턴(423), 상기 제4방사슬롯패턴(424)의 형성을 살펴보면, 상기 4개의 방사슬롯패턴(421, 422, 423, 424)은 V자형의 꼭지점이 모두 모인 상태에서 대칭으로 형성되는데, 이 경우 하나의 방사슬롯패턴은 마주보는 방사슬롯패턴과 대칭을 이루며, 양 옆에 형성되는 방사슬롯패턴과도 대칭을 이루게 된다. 한가지 예로 상기 제1방사슬롯패턴(421)을 살펴보면, 상기 제1방사슬롯패턴(421)은 급전부를 기준으로 마주보면서 형성되는 상기 제3방사슬롯패턴(423)과 대칭을 이루며, 양 옆에 형성되는 사익 제2방사슬롯패턴(422) 및 제4방사슬롯패턴(424)과도 대칭의 형태로 형성된다. 따라서 상기 V자형 방사슬롯패턴의 사잇각이 수직인 경우에는, 이러한 대칭적인 형성에 의해, 상기 4개의 방사슬롯패턴의 전체 형상이 도 10과 같은 십자가 혹은 X형태가 될 수 있다.

이러한 상기 4중 증강안테나는, 넓은 주파수 대역에서 전파를 수신하여 재방사할 수 있는데, 이러한 특성에 의해 무선통신시스템의 전파환경을 개선하고 커버리지를 확장하는 데에 사용될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1방사슬롯패턴(421)에서 수신된 전파신호는 임피던스 정합으로 최대 신호가 상기 제3방사슬롯패턴(423)으로 전달되어 방사가 되고, 동시에 상기 제3방사슬롯패턴(423)에서 수신된 전파신호는 임피던스 정합으로 최대 신호가 상기 제1방사슬롯패턴(421)으로 전달되어 방사된다. 또한, 상기 제2방사슬롯패턴(422)에서 수신된 전파신호는 임피던스 정합으로 최대 신호가 상기 제4방사슬롯패턴(424)으로 전달되어 방사되고, 상기 제4방사슬롯패턴(424)에서 수신된 전파신호는 임피던스 정합으로 최대 신호가 상기 제2방사슬롯패턴(422)으로 전달되어 방사된다.

한편, 상기 제1방사슬롯패턴(421), 제2방사슬롯패턴(422), 제3방사슬롯패턴(423), 제4방사슬롯패턴(424)에서 수신된 전파신호는 마주보는 방사슬롯패턴뿐 아니라 양 옆의 이웃하는 방사슬롯패턴들에게도 유기될 수 있는데, 상기 제1방사슬롯패턴(421)에서 수신된 전파신호의 일부가 상기 제2방사슬롯패턴(422) 및 상기 제4방사슬롯패턴(424)으로 유기되어 방사되며, 상기 제2방사슬롯패턴(422)에서 수신된 전파신호의 일부가 상기 제1방사슬롯패턴(421) 및 상기 제3방사슬롯패턴(423)으로 유기되어 방사된다. 또한, 상기 제3방사슬롯패턴(423)에서 수신된 전파신호의 일부가 상기 제2방사슬롯패턴(422) 및 상기 제4방사슬롯패턴(424)으로 유기되어 방사되고, 상기 제4방사슬롯패턴(424)에서 수신된 전파신호의 일부가 상기 제1방사슬롯패턴(421) 및 상기 제3방사슬롯패턴(423)으로 유기되어 방사된다.

결국, 이러한 과정에 의해 상기 4중 증강안테나는 무선신호를 수신하여 임피던스 정합에 의해 최대 효율로 재방사하며, 증강안테나 주변의 전파 증강에 기여하게 된다.

상기 4중 증강안테나의 동작과 관련한 도 11 내지 13을 참조하면, 상기 4중 증강안테나(410)에서 제1방사슬롯패턴(421), 제2방사슬롯패턴(422), 제3방사슬롯패턴(423), 제4방사슬롯패턴(424)를 기준으로 급전부(471, 474), 급전부(471, 472), 급전부(472, 473), 급전부(473, 474)에서 각각의 상대를 바라본 반사계수(S11, S22, S33, S44)를 확인할 수 있다.

또한, 도 14 내지 15를 참조하면, 상기 4중 증강안테나(410)에서 제1방사슬롯패턴(421), 제2방사슬롯패턴(422), 제3방사슬롯패턴(423), 제4방사슬롯패턴(424)을 기준으로 급전부(471, 474), 급전부(471, 472), 급전부(472, 473), 급전부(473, 474)에서 각각의 상대를 바라본 전달계수(S21, S31, S41)를 확인할 수 있다.

그리고, 도 16을 참조하면, 상기 4중 증강안테나(410)가 방사하는 전파의 특성를 확인할 수 있다. 이러한 상기 4중 증강안테나의 전파 방사 특성은 모든 방향으로 고르게 전파를 방사하는 구의 형태인데, 도 9를 참조하여 알 수 있는 이중 증강안테나의 전파 방사 특성과 비교하여 전파 방사 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다.

한편, 앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 4중 증강안테나(410)는 복수 개의 방사슬롯으로 멀티커플링 영역을 형성하므로 도 10의 상부에 표현된 안테나패턴(400)보다 더 넓은 대역폭에서 무선신호를 송수신하여 전파환경을 개선시킬 수 있다.

이상에서 살핀, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경이 좋지 않은 자유공간 상의 무선신호를 동시에 송수신하여 무선통신 시스템의 커버리지 확장에 기여할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강안테나는, 전파환경을 개선을 위한 안테나 패턴을 유전층 위에 평면으로 형성할 수 있다. 따라서 시트(sheet)나 스티커의 형태로 제작될 수 있으며, 다양한 제품의 표면에 적용되어 전파환경을 개선시킬 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

공진주파수의 크기 순서로 기판상에 순차적으로 형성되고, 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯; 및

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 동일 기판상에서 슬롯 다이폴 안테나의 형태로 형성되고, 공진주파수의 크기 순서로 순차적으로 형성되며, 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은, 소정 간격으로 형성되고 전자기적으로 연결되어서, 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역을 형성하고,

상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은, 소정 간격으로 형성되고 전자기적으로 연결되어서, 이웃하는 방사슬롯들 사이에 멀티 커플링 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 2 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은, 급전부를 기준으로 일직선상에 형성되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 2 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은, 급전부를 기준으로 V자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은,

양의 신호성분으로 동작되는 제1방사슬롯;

상기 제1방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제1방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제3방사슬롯;

상기 제1방사슬롯으로부터 상기 제3방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제3방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제3방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제5방사슬롯;

상기 제3방사슬롯으로부터 상기 제5방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제5방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제5방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제7방사슬롯; 및

상기 제5방사슬롯으로부터 상기 제7방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제7방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제7방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제9방사슬롯;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은,

음의 신호성분으로 동작되는 제2방사슬롯;

상기 제2방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제2방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제4방사슬롯;

상기 제2방사슬롯으로부터 상기 제4방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제4방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제4방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제6방사슬롯;

상기 제4방사슬롯으로부터 상기 제6방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제6방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제6방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제8방사슬롯; 및

상기 제6방사슬롯으로부터 상기 제8방사슬롯이 형성되는 방향으로, 상기 제8방사슬롯과 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 제8방사슬롯의 공진주파수보다 높은 공진주파수를 갖는 제10방사슬롯;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 4 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 급전부를 기준으로 V자형으로 형성되어서 방사슬롯패턴 1개를 형성하고,

상기와 같이 형성된 2개의 방사슬롯패턴은, 급전부의 일측 끝단이 서로 연결된 상태로 안테나 패턴을 형성하며, 상기 2개의 방사슬롯패턴은 서로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 7 항에 있어서,

상기 급전부의 연결은, 임피던스 정합이 되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 8 항에 있어서,

상기 2개의 방사슬롯패턴은 제1방사슬롯패턴, 제2방사슬롯패턴을 포함하고,

상기 제1방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고,

상기 제1방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부가 임피턴드 정합되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 4 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯과 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 급전부를 기준으로 V자형으로 형성되어서 방사슬롯패턴 1개를 형성하고,

상기와 같이 형성된 4개의 방사슬롯패턴은, 각각의 급전부의 일측 끝단이 서로 연결된 상태로 안테나 패턴을 형성하며, 상기 4개의 방사슬롯패턴은 각각 마주보는 방사슬롯패턴과 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 10 항에 있어서,

상기 급전부의 연결은, 임피던스 정합이 되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 11 항에 있어서,

상기 4개의 방사슬롯패턴은 제1방사슬롯패턴, 제2방사슬롯패턴, 제3방사슬롯패턴, 제4방사슬롯패턴을 포함하고,

상기 제1방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제4방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고,

상기 제2방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제1방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고,

상기 제3방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제2방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되고,

상기 제4방사슬롯패턴의 양의 신호성분측 급전부와 상기 제3방사슬롯패턴의 음의 신호성분측 급전부가 임피던스 정합되어 전자기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯 및 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯은, 유전층의 일면에 배치되는 기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 13 항에 있어서,

상기 유전층은 PCB층인 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 1 항에 있어서,

상기 기판의 재질은,

금속, 폴리실리콘(Polysilicon), 세라믹(Ceramic), 카본파이버(Carbon fiber), 전도성 잉크(Conductive ink), 전도성 페이스트(Conductive paste), ITO(Indium Tin Oxide), CNT(Carbon Nano Tube) 또는 전도성 고분자인 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 15 항에 있어서

상기 양의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯 및 상기 음의 신호성분으로 동작되는 복수 개의 방사슬롯이 형성되는 기판은 금속층인 것을 특징으로 하는 증강안테나
제 16 항에 있어서,

상기 금속층은 금속 판재인 것을 특징으로 하는 증강안테나.
제 17 항에 있어서,

상기 금속 판재는 전자제품의 표면에 형성된 금속 판재인 것을 특징으로 하는 증강안테나.