WO2013100607A1 - Miniature antenna apparatus - Google Patents

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WO2013100607A1
WO2013100607A1 PCT/KR2012/011528 KR2012011528W WO2013100607A1 WO 2013100607 A1 WO2013100607 A1 WO 2013100607A1 KR 2012011528 W KR2012011528 W KR 2012011528W WO 2013100607 A1 WO2013100607 A1 WO 2013100607A1
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WO
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antenna
small
substrate
electronic device
patch surface
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/011528
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이호준
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas

Definitions

  • the present invention relates to a small antenna device.
  • the present invention relates to an antenna device that is made compact so that it can be used in a limited space such as a mobile terminal.
  • WiBro Wireless Broadband
  • LTE Long Term Evolution
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • a method of grounding using a shorting pin or a substrate having a high dielectric constant is used.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to use a relatively easy to obtain substrate, in a limited space, such as a mobile terminal It is to provide a small antenna device that can be used.
  • a small antenna device the antenna device is inserted into the small electronic device, the antenna patch surface formed on one surface of the antenna device for receiving a signal; An antenna fixing surface for attaching the antenna to the small electronic device; And a feeder line connecting the antenna patch surface with various models of the small electronic device, transferring a signal received through the antenna patch surface to the small electronic device, or transferring power supplied from the small electronic device to the antenna patch surface.
  • a small antenna having good performance at low cost, thereby efficiently saving not only a mobile terminal such as a mobile phone, a smartphone, a tablet pc, but also a limited space of various small electronic devices such as a game machine and a headset. It can be used.
  • MIMO multiple input multiple output
  • FIG. 1 is a view showing an antenna structure according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a simulation result according to the main parameter change in the antenna according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an illustration of a small antenna sample produced according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a view showing the structure of a measuring jig for testing the antenna characteristics according to an embodiment of the present invention
  • 5 is a graph showing the result of measuring the return loss of the antenna according to the embodiment of the present invention using the measurement jig,
  • Figure '6 is an illustration of a mobile station equipped with an antenna and a test fixture in accordance with an embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a radiation pattern measured according to an embodiment of the present invention. [Best form for implementation of the invention]
  • unit refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a view showing an antenna structure according to an embodiment of the present invention.
  • An antenna 100 includes a substrate 110, an antenna patch surface 120, an antenna fixing surface 130, and a feed line 140.
  • the substrate 110 is a space in which the antenna patch surface 120, the antenna fixing surface 130, and the feed line 140 are mounted, and various materials such as a flame retardant class 4 (FR4) substrate, a logis substrate, and a ceramic substrate may be used. have.
  • FR4 flame retardant class 4
  • the antenna patch surface 120 is disposed on the top surface of the substrate 110 and is connected to the antenna fixing surface 130 positioned on the bottom surface of the substrate 110 through the feed line 140.
  • the antenna patch surface 120 it is preferable that there is no restriction on the shape of the pattern used, the line width and the interval between the line widths.
  • the antenna patch surface 120 illustrated in FIG. 1 is a radiator having a line width of 0.2 GHz and forms a loop shape. At this time, the spacing and length between the line widths affect the coupling between each other. Therefore, it is desirable to determine the spacing between line widths within a range that is not affected by such coupling.
  • the length of the entire antenna patch surface 120 determines the resonance frequency of the antenna.
  • the material of the antenna patch surface 120 changes substrate characteristics such as permittivity and height, it serves as a factor for determining the resonance frequency of the antenna.
  • the antenna fixing surface 130 is a part for attaching the antenna 100 according to the embodiment of the present invention to a small electronic device such as a mobile terminal. In addition, it serves to secure the antenna 110 to the measuring jig for the test.
  • the antenna fixing surface 130 illustrated in FIG. 1 is implemented on both sides of the lower surface of the substrate 110, and for fixing the antenna to the measuring jig. The solution is implemented in the appropriate size.
  • the antenna fixing surface 130 is implemented as 4mm, 1.7 ⁇ , spacing 3.6 ⁇ respectively.
  • the feed line 140 is a portion for connecting the antenna patch surface 120 located on the upper surface of the substrate 110 with various models of the small electronic device in which the antenna 100 is installed, for the operation of the antenna 110. It is a part that performs power feeding from the power supply models of the small electronic device.
  • the feeder line 140 performs a function of transmitting the signal identified through the antenna patch surface 120 to the main processor of the small electronic device.
  • the feed line 140 is connected to various models of the small electronic device through a via-hole implemented on the bottom surface of the antenna 100.
  • FIG. 2 is a view showing a simulation result according to the change of the main parameter in the antenna according to an embodiment of the present invention.
  • Finite element method FEM or finite difference time domain (FDTD) may be used to analyze the patch antenna implemented on the top surface of the antenna 100.
  • FEM Finite element method
  • FDTD finite difference time domain
  • the finite element method separates the finite element into a finite area using various boundary conditions through points, lines, and planes common to the structure of the patch antenna, calculates the representative contact of the area, and uses the governing method of the contact structure. After calculating the system of equations for the whole, a solution is obtained.
  • the finite difference time domain method is a method for solving solutions using differential equations in space and time domains.
  • characteristics of the antenna patch surface 120 which are the main variables of the antenna 100, for each length of the antenna patch surface 120 are analyzed using Ansoft-HFSS.
  • the simulation results may be used to determine how much the length of each antenna patch surface 120 is affected. That is, as the change in the frequency band is increased through 2C, it can be seen that the antenna performance is responsive according to the length of the inner patch surface located on the left side of the antenna patch surface. Also, as the frequency band change is hardly changed through 2F, the length of the outer patch surface located on both sides of the antenna patch surface does not significantly affect the antenna performance.
  • FIG 3 is an exemplary view of a small antenna sample manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a measuring jig for testing antenna characteristics according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the measuring jig used to confirm the characteristics of the small antenna sample fabricated as shown in FIG. 3 includes one or more antenna mounting surfaces 410, 420, 430, and 440 and a resultant output stage 450.
  • the antenna mounting surfaces 410 to 440 are ground planes on which the antenna 100 is fixedly mounted, and may be implemented on one or more substrates 400. In FIG. 4, four antenna mounting surfaces 410 to 440 are implemented on the substrate 400, and each antenna mounting surface is implemented to have a size of 100 ⁇ 40 ⁇ 1.6 ⁇ s.
  • the antenna 100 is fixedly mounted on the first antenna mounting surface 410, and the resultant output terminal 450 is connected to the fixedly mounted antenna 100.
  • the result output stage 450 is connected to an external measuring device such as a computer, and performs a function of transferring the measured antenna characteristic value to the external measuring device.
  • FIG. 5 is a graph illustrating a result of measuring return loss of an antenna according to an exemplary embodiment of the present invention using a measuring jig.
  • a bandwidth of about 90 MHz based on a voltage standing wave ratio (VSWR) 2: 1 may be calculated using the measurement result.
  • the antenna can be calculated by mounting the measurement jig of FIG. 4 to the actual mobile terminal.
  • FIG. 6 is an exemplary view of a mobile terminal equipped with an antenna and a measuring jig according to an embodiment of the present invention.
  • the radiation pattern of FIG. 7 can be confirmed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a radiation pattern measured according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna measured in the mobile terminal equipped with the antenna and the measuring jig shows an omni-directional radiation pattern, which may be represented by a three-dimensional radiation pattern as shown in FIG. 7.
  • Table 1 shows the results of the measured antenna efficiency and gain.
  • the maximum gain of the antenna is 0.43dBi.
  • the average gain value (Avg) has a value of -9.62 dBi to -5.77 dBi, and the antenna efficiency can be obtained from 10.92% to 26.48%.

Abstract

The present invention relates to a miniature antenna apparatus. To this end, the present invention provides a miniature antenna apparatus comprising: an antenna patch surface formed on one substrate surface of the antenna apparatus, for receiving a signal; an antenna fixing surface for attaching an antenna to a miniature electronic device; and a feeder connecting the antenna patch surface to various modules of the miniature electronic device, and relaying a signal received through the antenna patch surface to the miniature electronic device or relaying power supplied from the miniature electronic device to the antenna patch surface.

Description

【명세서】  【Specification】
【발명의 명칭】  [Name of invention]
소형 안테나장치  Small antenna unit
【기술분야】  Technical Field
<ι> 본 발명은 소형 안테나 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 이동 단말기와 같이 제한된 공간에서 사용할 수 있도록 소형으로 제작되는 안테나 장치에 관한 것 이다.  The present invention relates to a small antenna device. In particular, the present invention relates to an antenna device that is made compact so that it can be used in a limited space such as a mobile terminal.
【배경기술】  Background Art
현대 사회가 정보화 사회로 발전하면서, 다양하고 신속한 대용량의 정보 교 환이 필요하게 되었고, 이에 따라 언제 어디서나 정보를 제공받을 수 있는 이동통 신 서비스가 부각되었다. 아날로그 서비스 방식의 AMPS( Advanced Mobile Phone System)으로부터 초고속 휴대 인터넷 (WiBro: Wireless Broadband) , LTE(Long Term Evolution), 와이파이 (Wi— Fi: Wireless Fidelity)에 이르기까지 다양한 이동통신 서비스가 제공되고 있다.  As the modern society has developed into an information society, a variety of rapid and large-capacity information exchanges have been required. Accordingly, a mobile communication service that can provide information anytime and anywhere has emerged. A variety of mobile communication services are provided, ranging from AMPS (Advanced Mobile Phone System) with analog service, to Wireless Broadband (WiBro), Long Term Evolution (LTE), and Wi-Fi: Wireless Fidelity (WiBro).
이와 같은 다양한 이동통신 서비스의 제공에 의한 이동통신 서비스의 이용자 가 급증에 따라, 넓은 주파수 대역이 필요하게 되었으며, 이에 따라, 더 넓은 주파 수 대역의 신호를 수신할 수 있는 안테나가 요구되고 있다. 특히 휴대폰, 스마트 폰, 태플릿 PC 등의 이동 단말이기가 소형화됨에 따라, 부피가 작고 가벼우면서도 경제적인 안테나가요구되고 있다.  As the users of mobile communication services proliferate by the provision of such various mobile communication services, wide frequency bands are required. Accordingly, antennas capable of receiving signals in a wider frequency band are required. In particular, as mobile terminals such as mobile phones, smart phones, and tablet PCs are miniaturized, a small, light and economical antenna is required.
현재 이동 단말이기에 삽입되는 안테나의 크기를 줄이는 방법으로서, 쇼팅 핀 (Shorting Pin)을 사용하여 접지시키는 방법이나, 유전율이 높은 기판을 사용하 는 방식이 사용되고 있다.  As a method of reducing the size of an antenna inserted into a mobile terminal, a method of grounding using a shorting pin or a substrate having a high dielectric constant is used.
쇼팅 핀을 사용하여 접지시키는 방법을 사용하는 경우, 안테나의 크기를 줄 일 수는 있으나, 안테나를 제작하기 위하여 추가 공정이 필요하므로, 복잡성이 증 가하며, 안테나 이득 (Gain), 효율 (Efficiency), 대역폭 (Bandwidth) 등의 안테나 특 성이 나빠지는 문제점이 있다.  When the grounding method using the shorting pin is used, it is possible to reduce the size of the antenna, but since the additional process is required to manufacture the antenna, the complexity increases, the antenna gain, the efficiency, There is a problem in that antenna characteristics such as bandwidth are deteriorated.
로지스 기판이나 세라믹 기판과 같이 유전율이 높은 기판을사용하는 방법의 경우, 기판의 높은 가격으로 인하여 안테나 제작 단가가 높아지는 문제점이 있다. 또한, 안테나특성들이 나빠지는 경향이 발생한다.  In the case of using a substrate having a high dielectric constant such as a logis substrate or a ceramic substrate, there is a problem in that the cost of manufacturing the antenna increases due to the high price of the substrate. In addition, there is a tendency for the antenna characteristics to deteriorate.
【발명의 상세한설명】  Detailed Description of the Invention
【기술적 과제】 ᅳ  [Technical Challenges]
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제 는 비교적 구하기 쉬운 기판을 사용하여, 이동 단말이기와 같이 제한된 공간에서 사용할수 있도톡 하는 소형의 안테나 장치를 제공하는 것이다. In order to solve this problem, the technical problem to be achieved by the present invention is to use a relatively easy to obtain substrate, in a limited space, such as a mobile terminal It is to provide a small antenna device that can be used.
【기술적 해결방법】  Technical Solution
본 발명의 실시예에 따른 소형 안테나 장치는, 소형 전자 기기에 삽입되는 안테나 장치로서, 안테나 장치의 기판 일면에 형성되어 신호를 수신하는 안테나 패 치면; 안테나를 소형 전자 기기에 부착시키는 안테나 고정면; 및 안테나 패치면을 소형 전자 기기의 각종 모들과 연결시키며, 안테나 패치면을 통해 수신된 신호를 소형 전자 기기로 전달하거나, 소형 전자 기기로부터 공급되는 전원을 안테나 패치 면으로 전달하는 급전선을포함한다.  A small antenna device according to an embodiment of the present invention, the antenna device is inserted into the small electronic device, the antenna patch surface formed on one surface of the antenna device for receiving a signal; An antenna fixing surface for attaching the antenna to the small electronic device; And a feeder line connecting the antenna patch surface with various models of the small electronic device, transferring a signal received through the antenna patch surface to the small electronic device, or transferring power supplied from the small electronic device to the antenna patch surface.
.【유리한 효과】  [Favorable effect]
본 발명에 의하여 저렴한 비용으로 성능이 양호한 소형 안테나를 제작할 수 있게 됨에 따라, 휴대폰, 스마트폰, 태플릿 pc등의 이동 단말기뿐만 아니라, 게임 기, 헤드셋 등의 다양한 소형 전자 기기의 제한된 공간을 효율적으로 사용할 수 있 게 된다.  According to the present invention, it is possible to manufacture a small antenna having good performance at low cost, thereby efficiently saving not only a mobile terminal such as a mobile phone, a smartphone, a tablet pc, but also a limited space of various small electronic devices such as a game machine and a headset. It can be used.
또한, 안테나의 크기가 소형화됨에 따라, 하나의 소형 전자 기기에 여러 개 의 안테나를 실장할 수 있게 되며, 이에 따라, 소형 전자 기기에서도 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 등의 스마트 안테나 기술도 이용하여 통신 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.  In addition, as the size of the antenna becomes smaller, it is possible to mount several antennas in one small electronic device. Accordingly, even in the small electronic device, communication using smart antenna technology such as multiple input multiple output (MIMO) is also possible. This has the effect of improving performance.
【도면의 간단한설명】  【Brief Description of Drawings】
도 1은본 발명의 실시예에 따른 안테나 구조를 나타낸 도면,  1 is a view showing an antenna structure according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나에서의 주요 파라미터 변화에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면,  2 is a view showing a simulation result according to the main parameter change in the antenna according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 소형 안테나 샘플의 예시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 특성을 테스트하기 위한 측정 지그 의 구조를 나타낸 도면,  Figure 3 is an illustration of a small antenna sample produced according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing the structure of a measuring jig for testing the antenna characteristics according to an embodiment of the present invention,
도 5는 측정 지그를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 반사 손실 을 측정한 결과 그래프,  5 is a graph showing the result of measuring the return loss of the antenna according to the embodiment of the present invention using the measurement jig,
' 6은 본 발명의 실시예에 따라 안테나 및 측정 지그를 장착한 이동 단말의 예시도, Figure '6 is an illustration of a mobile station equipped with an antenna and a test fixture in accordance with an embodiment of the invention,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라측정된 방사 패턴을 나타낸 도면이다. 【발명의 실시를 위한 최선의 형태】  7 is a diagram illustrating a radiation pattern measured according to an embodiment of the present invention. [Best form for implementation of the invention]
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기 에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설 명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사 한부분에 대해서는 유사한도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, the invention may be embodied in many different forms It is not limited to the Example described in the following. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부 "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이 는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있 다.  Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the "... part" described in the specification The term "unit", "module", etc. refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나구조를 나타낸 도면이다.  1 is a view showing an antenna structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 안테나 (100)는 기판 (110), 안테나 패치면 (120), 안 테나 고정면 (130) 및 급전선 (140)을 포함한다.  An antenna 100 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 110, an antenna patch surface 120, an antenna fixing surface 130, and a feed line 140.
기판 (110)은 안테나 패치면 (120), 안테나 고정면 (130) 및 급전선 (140) 등이 실장되는 공간으로서, FR4(Flame Retardant Class 4) 기판, 로지스 기판, 세라믹 기판 등 다양한 재료가 사용할 수 있다. 그러나, 저렴한 비용으로 안테나 (100)를 구성하고자 하는 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 쉽게 구할 수 있는 FR4 기판 을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 기판 (110)을 구성하는 유전체의 유전율 뿐 아 니라, 두께나모양에는 제한을 두지 않는 것이 바람직하다.  The substrate 110 is a space in which the antenna patch surface 120, the antenna fixing surface 130, and the feed line 140 are mounted, and various materials such as a flame retardant class 4 (FR4) substrate, a logis substrate, and a ceramic substrate may be used. have. However, in order to achieve the object of the present invention to configure the antenna 100 at a low cost, it is preferable to use a readily available FR4 substrate. In addition, not only the dielectric constant of the dielectric constituting the substrate 110 but also the thickness and the shape are preferably not limited.
안테나 패치면 (120)은 기판 (110)의 상단면에 배치되며, 급전선 (140)을 통하 여 기판 (110)의 하단면에 위치한 안테나고정면 (130)과 연결된다.  The antenna patch surface 120 is disposed on the top surface of the substrate 110 and is connected to the antenna fixing surface 130 positioned on the bottom surface of the substrate 110 through the feed line 140.
여기서 안테나 패치면 (120)을 구현함에 있어서, 사용되는 패턴의 모양, 선폭 및 선폭간의 간격에는 제한을 두지 않는 것이 바람직하다.  Here, in implementing the antenna patch surface 120, it is preferable that there is no restriction on the shape of the pattern used, the line width and the interval between the line widths.
도 1에 예시된 안테나 패치면 (120)은 0.2讓의 선폭을 가지는 방사체로서, 루 프 형태의 모양을 형성하고 있다. 이 때, 선폭간의 간격 및 길이는 서로 간의 커플 링 (Coupling)에 영향을 주게 된다. 따라서 , 이러한 커플링의 영향을 받지 않는 범 위 내에서 선폭간의 간격을 결정하는 것이 바람직하다.  The antenna patch surface 120 illustrated in FIG. 1 is a radiator having a line width of 0.2 GHz and forms a loop shape. At this time, the spacing and length between the line widths affect the coupling between each other. Therefore, it is desirable to determine the spacing between line widths within a range that is not affected by such coupling.
여기서, 전체 안테나 패치면 (120)의 길이는 안테나의 공진 주파수를 결정하 게 된다. 또한, 안테나 패치면 (120)의 재료는 유전율 및 높이 등의 기판 특성을 변 화시키므로, 안테나의 공진 주파수를 결정하는 요인으로 작용하게 된다.  Here, the length of the entire antenna patch surface 120 determines the resonance frequency of the antenna. In addition, since the material of the antenna patch surface 120 changes substrate characteristics such as permittivity and height, it serves as a factor for determining the resonance frequency of the antenna.
안테나 고정면 (130)은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 (100)를 이동 단말등 의 소형 전자 기기에 부착시키기 위한 부분이다. 또한, 테스트를 위하여 안테나 (110)를 측정 지그에 고정시키는 역할도 수행한다. 도 1에 예시된 안테나 고정면 (130)은 기판 (110)의 하단면 양측에 구현되며, 측정 지그에 안테나를 고정하기 위 해 적절한 크기로 구현된다. 여기서 안테나 고정면 (130)은 각각 4mm, 1.7瞧, 간격 은 3.6隱로 구현하였다. The antenna fixing surface 130 is a part for attaching the antenna 100 according to the embodiment of the present invention to a small electronic device such as a mobile terminal. In addition, it serves to secure the antenna 110 to the measuring jig for the test. The antenna fixing surface 130 illustrated in FIG. 1 is implemented on both sides of the lower surface of the substrate 110, and for fixing the antenna to the measuring jig. The solution is implemented in the appropriate size. Here, the antenna fixing surface 130 is implemented as 4mm, 1.7 瞧, spacing 3.6 隱 respectively.
급전선 (140)은 기판 (110)의 상단면에 위치한 안테나 패치면 (120)을, 안테나 (100)가 설치되는 소형 전자 기기의 각종 모들과 연결시키는 부분으로서, 안테나 (110)의 동작올 위하여, 소형 전자 기기의 전원 공급 모들로부터 전달되는 급전을 수행하는 부분이다.  The feed line 140 is a portion for connecting the antenna patch surface 120 located on the upper surface of the substrate 110 with various models of the small electronic device in which the antenna 100 is installed, for the operation of the antenna 110. It is a part that performs power feeding from the power supply models of the small electronic device.
또한, 급전선 (140)은 안테나 패치면 (120)을 통해 확인된 신호를 소형 전자 기기의 메인 프로세서로 전달하는 기능을수행한다.  In addition, the feeder line 140 performs a function of transmitting the signal identified through the antenna patch surface 120 to the main processor of the small electronic device.
여기서, 급전선 (140)은 안테나 (100)의 하단면에 구현된 비아홀 (Via-hole)을 통해 소형 전자 기기의 각종모들과 연결된다.  Here, the feed line 140 is connected to various models of the small electronic device through a via-hole implemented on the bottom surface of the antenna 100.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나에서의 주요 파라미터 변화에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.  2 is a view showing a simulation result according to the change of the main parameter in the antenna according to an embodiment of the present invention.
안테나 (100)의 상단면에 구현된 패치 안테나를 해석하기 위해서는 유한요소 법 (FEM: Finite Element Method)이나 유한 차분 시간 영역법 (FDTD: Finite Difference Time Domain)이 사용될 수 있다.  Finite element method (FEM) or finite difference time domain (FDTD) may be used to analyze the patch antenna implemented on the top surface of the antenna 100.
유한 요소법은 패치 안테나의 구조에 대해서 공통되는 점, 선, 및 면 등을 통해 여러가지 경계 조건을 사용하여 유한개의 영역으로 분리한 후, 영역의 대표 접점을 산정하고, 접점의 지배 방식을 이용하여 구조 전체에 대한 연립 방정식을 산정한 후, 해를 구하는 방법이며, 유한 차분 시간 영역법은 공간 영역과 시간 영 역에서의 차분 방정식을 이용하여 해를 구하는 방법이다.  The finite element method separates the finite element into a finite area using various boundary conditions through points, lines, and planes common to the structure of the patch antenna, calculates the representative contact of the area, and uses the governing method of the contact structure. After calculating the system of equations for the whole, a solution is obtained. The finite difference time domain method is a method for solving solutions using differential equations in space and time domains.
도 2에서는 안테나 (100)의 주요 변수인 안테나 패치면 (120)의 각 길이에 대 하여 Ansoft-HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 이용하여 특성을 분석한 결과이다.  In FIG. 2, characteristics of the antenna patch surface 120, which are the main variables of the antenna 100, for each length of the antenna patch surface 120 are analyzed using Ansoft-HFSS.
여기서 시물레이션 결과를 이용하여 각 안테나 패치면 (120)의 길이가 어느 정도 영향을 미치는가를 확인할 수 있다. 즉, 2C를 통해서 주파수 대역 변화가 커 짐이 확인됨에 따라, 안테나 패치면의 왼쪽 측면에 위치한 내측 패치면 길이에 따 라 안테나 성능이 민감하게 반응함을 확인할 수 있다. 또 2F를 통하여 주파수 대역 변화가 거의 변경되지 않음에 따라, 안테나 패치면의 양쪽 측면에 위치한 외측 패 치면의 길이는 안테나 성능에 크게 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다.  Here, the simulation results may be used to determine how much the length of each antenna patch surface 120 is affected. That is, as the change in the frequency band is increased through 2C, it can be seen that the antenna performance is responsive according to the length of the inner patch surface located on the left side of the antenna patch surface. Also, as the frequency band change is hardly changed through 2F, the length of the outer patch surface located on both sides of the antenna patch surface does not significantly affect the antenna performance.
이와 같은 시뮬레이션 결과를 이용하여, 안테나 패치면 (120)의 각 길이에 대 한 최적 조건을 확인할수 있게 된다.  Using this simulation result, it is possible to check the optimum condition for each length of the antenna patch surface 120.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제작된 소형 안테나 샘플의 예시도이다. 3 is an exemplary view of a small antenna sample manufactured according to an embodiment of the present invention.
2A 내지 2F를 통해 확인된 안테나 패치면 (120)의 길이를 이용하여 제작된 6 X3X1.6讓의 소형 안테나는 도 3과 같다. 6 fabricated using the length of antenna patch surface 120 identified through 2A through 2F. The small antenna of X3X1.6 같다 is shown in FIG. 3.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 특성을 테스트하기 위한 측정 지그 의 구조를 나타낸 도면이다.  4 is a diagram illustrating a structure of a measuring jig for testing antenna characteristics according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3과 같이 제작된 소형 안테나 샘플의 특성을 확인하기 위하여 사용되는 측정 지그는 하나 이상의 안테나 장착면 (410, 420, 430, 440) 및 결과 출력단 (450) 으로 구성된다.  The measuring jig used to confirm the characteristics of the small antenna sample fabricated as shown in FIG. 3 includes one or more antenna mounting surfaces 410, 420, 430, and 440 and a resultant output stage 450.
안테나 장착면 (410 내지 440)은 안테나 (100)가 고정 장착되는 접지 면으로 서, 기판 (400) 상에 하나 이상 구현될 수 있다. 도 4에서는 기판 (400) 위에 4개의 안테나 장착면 (410 내지 440)을 구현하였으며, 각 안테나 장착면은 100X40X1.6画 의 크기로 구현하였다.  The antenna mounting surfaces 410 to 440 are ground planes on which the antenna 100 is fixedly mounted, and may be implemented on one or more substrates 400. In FIG. 4, four antenna mounting surfaces 410 to 440 are implemented on the substrate 400, and each antenna mounting surface is implemented to have a size of 100 × 40 × 1.6 μs.
여기서는 제 1 안테나 장착면 (410)에 안테나 (100)를 고정 장착하였으며, 고정 장착된 안테나 (100)에 결과출력단 (450)을 연결하였다.  Here, the antenna 100 is fixedly mounted on the first antenna mounting surface 410, and the resultant output terminal 450 is connected to the fixedly mounted antenna 100.
결과 출력단 (450)은 컴퓨터 등의 외부 측정 장치에 연결되어, 측정된 안테나 특성 값을 외부 측정 장치로 전달하는 기능을 수행한다.  The result output stage 450 is connected to an external measuring device such as a computer, and performs a function of transferring the measured antenna characteristic value to the external measuring device.
도 5는 측정 지그를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 반사 손실 을 측정한 결과 그래프이다.  5 is a graph illustrating a result of measuring return loss of an antenna according to an exemplary embodiment of the present invention using a measuring jig.
측정 지그를 이용하여 S11을 측정한 결과, 도 5와 같은 결과 그래프를 산출 할 수 있다. 여기서 S11은 신호의 주파수 도메인 (Frequency domain)상에서 발생된 반사 손실 (Return Loss)을 의미한다. 즉, S11(0 = V_ref lected(f )/V_incident(f ) 로 이해될 수 있다.  As a result of measuring S11 using the measurement jig, a result graph as shown in FIG. 5 may be calculated. Here, S11 denotes a return loss generated in the frequency domain of the signal. That is, it may be understood as S11 (0 = V_ref lected (f) / V_incident (f).
도 5에 도시된 바와 같이 측정 결과를 이용하여, 전압정재파비 (VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) 2:1 기준 약 90MHz의 대역폭을산출할수 있다. 이와 같이 도 4의 측정 지그를 실제 이동 단말에 장착하여 안테나 특성을 산 출할수 있다.  As shown in FIG. 5, a bandwidth of about 90 MHz based on a voltage standing wave ratio (VSWR) 2: 1 may be calculated using the measurement result. In this way, the antenna can be calculated by mounting the measurement jig of FIG. 4 to the actual mobile terminal.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 안테나 및 측정 지그를 장착한 이동 단말의 예시도이다.  6 is an exemplary view of a mobile terminal equipped with an antenna and a measuring jig according to an embodiment of the present invention.
안테나 및 측정 지그가 장착된 이동 단말을 이용하여, 무반사실 (Anechoic Chamber)에서 안테나 특성을 측정한 결과 도 7과 같은 방사 패턴을 확인할 수 있 다.  As a result of measuring antenna characteristics in an anechoic chamber using a mobile terminal equipped with an antenna and a measuring jig, the radiation pattern of FIG. 7 can be confirmed.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라측정된 방사 패턴을 나타낸 도면이다.  7 is a diagram illustrating a radiation pattern measured according to an embodiment of the present invention.
안테나 및 측정 지그가 장착된 이동 단말에서 측정된 안테나는 전방향 (Omni.) 방사 패턴을 나타내고 있으며, 이는 도 7과 같이 3차원 방사 패턴으로 표 현될 수 있다. 측정된 안테나의 효율 및 이득의 결과치는 표 1과 같다. The antenna measured in the mobile terminal equipped with the antenna and the measuring jig shows an omni-directional radiation pattern, which may be represented by a three-dimensional radiation pattern as shown in FIG. 7. Table 1 shows the results of the measured antenna efficiency and gain.
【표 1】  Table 1
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
표 1의 결과값을 이용하여 안테나의 최대 이득은 0.43dBi임을 확인할 수 있 다. 또한, 평균 이득값 (Avg)은 -9.62 dBi 내지 -5.77 dBi 값을 가지며, 안테나 효 율은 10.92% 내지 26.48% 값을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.  Using the results in Table 1, we can see that the maximum gain of the antenna is 0.43dBi. In addition, it can be seen that the average gain value (Avg) has a value of -9.62 dBi to -5.77 dBi, and the antenna efficiency can be obtained from 10.92% to 26.48%.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대옹하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명 이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽 게 구현할 수 있는 것이다.  The above-described embodiments of the present invention are not implemented only through the apparatus and the method, but may be implemented through a program or a recording medium on which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여 러 변형 및 개량 형 태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.  Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.

Claims

【청구의 범위】 [Range of request]
【청구항 11  [Claim 11
케이스,  case,
상기 케이스에 제공된 안테나를 포함하는 이동통신 단말기에 있어서, 상기 안테나는  In the mobile communication terminal comprising an antenna provided in the case, the antenna
와이파이 및 블루투스용 계 1 안테나,  System 1 antenna for wifi and bluetooth,
소형 전자 기기에 삽입되는 안테나 장치에 있어서,  In the antenna device inserted into the small electronic device,
상기 안테나 장치의 기판 일면에 형성되어 신호를 수신하는 안테나 패치면 ; 상기 안테나를 상기 소형 전자 기기 에 부착시키는 안테나 고정면 ; 및 상기 안테나 패치면을 상기 소형 전자 기기의 각종 모들과 연결시키며, 상기 안테나 패치면을 통해 수신된 신호를 상기 소형 전자 기기로 전달하거나ᅳ 상기 소 형 전자 기기로부터 공급되는 전원을 상기 안테나 패치면으로 전달하는 급전선  An antenna patch surface formed on one surface of the substrate of the antenna device to receive a signal; An antenna fixing surface for attaching the antenna to the small electronic device; And connecting the antenna patch surface with various models of the small electronic device, transmitting a signal received through the antenna patch surface to the small electronic device, or power supplied from the small electronic device to the antenna patch surface. Feeder transmitting
을 포함하는 소형 안테나 장치 .  Small antenna device comprising a.
【청구항 2】  [Claim 2]
제 1항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 안테나 패치면은,  The antenna patch surface is,
상기 안테나 패치면의 선폭간 간격 및 길이에 따라 발생되는 커플링 이 최소 가 되도특, 상기 길이에 대응되는 선폭간 간격을 결정하는 것을 특징으로 하는 소 형 안테나 장치 .  And a coupling generated according to the line width spacing and length of the antenna patch surface is minimized, and the line antenna spacing corresponding to the length is determined.
【청구항 3】  [Claim 3]
제 1항 또는 제 2항에 있어서,  The method according to claim 1 or 2,
상기 안테나 패치면은,  The antenna patch surface is,
루프 형 태의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 안테나 장치 .  Small antenna device, characterized in that formed in the shape of a loop.
【청구항 4】 [Claim 4]
저 U항에 있어서,  In that U term,
상기 안테나 고정면은,  The antenna fixing surface is,
상기 안테나 장치의 기판에서, 상기 안테나 패치면의 반대측 일면에 형성되 는 것을 특징으로 하는 소형 안테나 장치 .  In the substrate of the antenna device, the small antenna device, characterized in that formed on one side opposite to the antenna patch surface.
【청구항 5】  [Claim 5]
제 1항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 급전선은,  The feeder is,
상기 안테나 장치의 기판의 일면에 구현된 비아홀 (Via-hole)을 통해 상기 소 형 전자 기기의 각종 모들과 연결되는 것을 특징으로 하는 소형 안테나 장치 . The small antenna device, characterized in that connected to the various models of the small electronic device through a via-hole (Via-hole) implemented on one surface of the substrate of the antenna device.
【청구항 6] [Claim 6]
제 1항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 기판은 ,  The substrate,
FR4(Flame Retardant Class 4) 기판, 로지스 기판, 세라믹 기판 중 하나로 구현되어, 상기 안테나 패치면, 상기 안테나 고정면 및 상기 급전선을 실장하는 것 을 특징으로 하는 소형 안테나 장치 .  A small antenna device comprising one of a Flame Retardant Class 4 (FR4) substrate, a Logis substrate, and a ceramic substrate to mount the antenna patch surface, the antenna fixing surface, and the feed line.
【청구항 7】  [Claim 7]
제 1항에 있어서,  The method of claim 1,
상기 소형 안테나 장치는 측정 지그를 통해 외부 측정 장치에 연결되어, 효 율, 평균 이득, 최대 이득 중 하나 이상의 안테나 특성을 확인하는 것을 특징으로 하는 소형 안테나 장치 .  The small antenna device is connected to an external measuring device through a measuring jig, the small antenna device characterized in that for identifying the antenna characteristics of at least one of efficiency, average gain, maximum gain.
【청구항 8】  [Claim 8]
제 7항에 있어서,  The method of claim 7,
상기 측정 지그는,  The measuring jig is
상기 소형 안테나 장치를 고정 장착시키는 하나 이상의 안테나 장착면 ; 및 상기 소형 안테나 장치에서 확인된 안테나 특성 값을 외부 측정 장치로 전달 하는 결과 출력단을 포함하는 소형 안테나 장치 .  At least one antenna mounting surface for fixedly mounting the small antenna device; And a result output terminal for transmitting the antenna characteristic value identified in the small antenna device to an external measuring device.
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