WO2015009058A1 - 초광대역 안테나 - Google Patents

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WO2015009058A1
WO2015009058A1 PCT/KR2014/006445 KR2014006445W WO2015009058A1 WO 2015009058 A1 WO2015009058 A1 WO 2015009058A1 KR 2014006445 W KR2014006445 W KR 2014006445W WO 2015009058 A1 WO2015009058 A1 WO 2015009058A1
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WO
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ultra
antenna
radiator
present
impedance
Prior art date
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PCT/KR2014/006445
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English (en)
French (fr)
Inventor
박영훈
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an ultra-wideband antenna.
  • Ultra-wideband communication is a next-generation wireless technology, also known as ultra wideband (UWB) or wireless digital pulse. It is characterized by thousands of millions of low power pulses per second while using frequencies of GHz. A large amount of data can be transmitted at a distance of up to 70m with a low power of 0.5m / W, as well as in the ground or behind a wall. As well as high-speed Internet access, radar functions can be used to monitor specific areas, and when a disaster occurs such as an earthquake, radio detectors can save lives.
  • UWB ultra wideband
  • ultra-wideband communication is 10 to 20 times faster than existing wireless communication technologies such as IEEE 802.11 and Bluetooth, and the required amount of power is only one hundredth of that of a mobile phone or wireless LAN, and is about 10m away from an office or home. It can be used in a personal area network (PAN) that connects personal computers, peripherals, and home appliances, which are located in a high-speed wireless interface.
  • PAN personal area network
  • a method of minimizing interference between antennas is mainly used by separately designating an antenna region disposed in a system.
  • various methods for improving this have been studied.
  • the present invention has been made in an effort to provide an ultra-wideband antenna that reduces performance degradation due to interference between antennas.
  • the ultra-wideband antenna according to the present embodiment, the radiator for emitting electromagnetic waves passing through the antenna, the feeder for supplying an electrical signal to the radiator and the radiator and the feeder, An impedance feeder having a rectangular structure is included.
  • the ultra-wideband antenna of an embodiment of the present invention may further include a slot portion for increasing antenna efficiency inside the radiator.
  • the diameter of the radiator may be 2.0 to 3.0 times the horizontal length of the impedance feeder.
  • the longitudinal length of the impedance feeding portion may be 1.0 ⁇ 1.3 times the horizontal length of the impedance feeding portion.
  • the ultra-wideband antenna of one embodiment of the present invention is coupled to the upper surface of the radiator and is smaller than or equal to the size of the radiator, and may further include a reflective patch made of metal.
  • the radiator may be circular.
  • the radiator may be in the form of a triangle or more vertices.
  • the present embodiment as described above has the effect that it can be applied to a device using multiple input multiple output (MIMO) and high-speed data communication to secure an ultra-wide band with a single antenna.
  • MIMO multiple input multiple output
  • the present embodiment has an effect that the frequency change by the metal and the dielectric that affect the antenna in the ultra-wide band is small.
  • the present embodiment has the effect of increasing the antenna efficiency by being able to act as a patch antenna by placing a metal opposite the antenna.
  • 1 and 2 show an ultra-wideband antenna structure according to the present embodiment.
  • FIG 3 shows the size of the ultra-wideband antenna according to the present embodiment.
  • Figure 4 shows an example of the wavelength that can be used by the ultra-wideband antenna of the present embodiment.
  • FIG. 5 shows an ultra-wideband antenna having a slot according to the present embodiment.
  • VSWR refinement wave ratio
  • FIG 8 shows the radiation pattern of the antenna for each frequency in the ultra-wideband antenna of the present embodiment.
  • 1 and 2 show an ultra-wideband antenna structure according to the present embodiment.
  • the ultra-wideband antenna structure of the present embodiment may be composed of the radiator 10, the feeder 20 and the impedance feeder 30.
  • the radiator 10 is a portion that radiates electromagnetic waves directly to a space in antenna communication or toward a reflector for the purpose of focusing, direction setting, and the like.
  • the radiator 10 used in the ultra-wideband antenna structure according to the embodiment of the present embodiment has a circular structure, and when the diameter is increased, the radiator 10 may have a wider ultra-wideband (UWB) characteristic with a low frequency band.
  • UWB ultra-wideband
  • 1 and 2 show the structure of the ultra-wideband antenna of the present embodiment and shows the configuration according to the position of the feeder.
  • the feeder 20 may be located at the left side of the radiator 10 as shown in FIG. 1, or may be positioned at the right side as shown in FIG. 2. In addition, although not shown in the drawings, it may be located in the center of the center. The position of the feeder may be located at various places according to the user's selection.
  • the position of the feeder is to change the phase of the signal. If two antennas are used, they are located on the left and right, respectively, so that the phase between the two signals is located at 180 degrees. To position the phase between the three signals at 120 degrees. In addition, when four antennas are used, the phases between the four signals may be positioned at 90 by being located at 1/2 positions of the feeds located at the left and right and right centers, respectively.
  • the power supply unit 20 supplies an electrical signal to the radiator, and is a place where an induced current is transmitted by radio waves received by the radiator.
  • the electrical signal transmitted from the feeder 20 to the radiator may radiate electrical energy into wireless energy through the radiator 10.
  • the impedance feeder 30 is a portion connecting the radiator 10 and the feeder 20 and has a rectangular structure.
  • the impedance feeder 30 may effectively distribute the electrical signal supplied from the feeder 20 to the radiator 30.
  • FIG 3 shows the size of the ultra-wideband antenna according to the present embodiment.
  • the ultra-wideband antenna of the present embodiment includes a radiator 10, a power feeding unit 20, and an impedance feeding unit 30, as described above with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the shape of the radiator 10 has a circular structure in the case of the ultra wide band antenna of the present embodiment, the square structure may have an ultra wide band (UWB) characteristic.
  • Antennas having various bands may be configured according to the shape and size of the radiator.
  • the ultra-wideband antenna When provided with a circular radiator 10, such as the ultra-wideband antenna according to the present embodiment. As the diameter of the circle increases, it may operate as an ultra-wideband antenna including low frequency.
  • the size of the radiator that is, the diameter of the circular radiator may be adjusted according to the frequency band to be used.
  • a circular radiator having a diameter of 2.5 times the horizontal length ⁇ of the impedance feeding unit 30 may be provided.
  • the size of the impedance feeding part 30 connecting the feeder 20 and the radiator 10 should be appropriately supported.
  • the longitudinal length and the diameter of the radiator can be expressed as Equations 1 and 2 below.
  • the ultra-wideband antenna according to the present embodiment may configure the radiator 10 and the impedance radiator 30 based on Equations 1 and 2 above.
  • the size of the antenna may be increased or decreased.
  • the diameter of the radiator 10 of the ultra-wideband antenna of the present embodiment may be changed in the range of 2.0 to 3.0 times ⁇ .
  • the longitudinal length of the impedance feeding unit 30 of the ultra-wideband antenna of the present embodiment may also be changed to a range of 1.0 to 1.3 times ⁇ .
  • the diameter of the radiator 10 and the longitudinal length of the impedance feeding portion 30 may be selected within the range of 2.0 to 3.0 times of ⁇ and 1.0 to 1.3 times of ⁇ , respectively, and an antenna satisfying this range is an ultra wide band Communication is possible.
  • the standing wave ratio (VSWR) is increased to 2: 1 or less, and the size of the impedance feeding unit 30 is increased based on ⁇ , which is the horizontal length, the start band, that is, the beginning of the frequency of the signal passing signal, The lower the value, the lower the frequency becomes the start band.
  • Figure 4 shows an example of the wavelength that can be used by the ultra-wideband antenna of the present embodiment.
  • lambda / 4 wavelength 4a of 1.8 GHz can be used, it can operate as an ultra-wideband antenna.
  • lambda / 4 wavelength 4a of 1.8 GHz can be used, it can operate as an ultra-wideband antenna.
  • lambda / 4 wavelength (4d) of 5GHz can be used, it can operate as an ultra-wideband antenna.
  • the ultra-wideband antenna of the present embodiment can use a variety of wavelengths from the same circular radiator 10 can be used for multiple input multiple output (MIMO) communication.
  • MIMO multiple input multiple output
  • FIG. 5 shows an ultra-wideband antenna having a slot according to the present embodiment.
  • an ultra wide band antenna having a slot includes a radiator 10, a power feeding unit 20, and an impedance feeding unit 30, like the ultra wide band antenna of FIGS. 40 may be further provided.
  • the slot portion 40 is a structure for optimizing the angle of the phase 90, 120, 180 degrees, respectively, can be located in any form other than a simple straight. That is, the slot part 40 may exhibit various characteristics according to factors such as the length, width, and direction of the slot, and may exist in various forms according to an antenna of a desired frequency.
  • VSWR refinement wave ratio
  • Figure 6 when ⁇ is 2.4 millimeters shows a refinement wave ratio according to each frequency, Figure 7 shows a refinement wave ratio according to each frequency when ⁇ is 2.5 millimeters.
  • the larger the ⁇ i.e., the larger the diameter of the radiator 10
  • the start band which is the start frequency of the pass band, decreases to a smaller value.
  • the start band frequency was 2.2 GHz.
  • the start band frequency was about 1.4354 GHz, and a passband of about 765 MHz can be obtained.
  • the ultra-wideband antenna according to the present embodiment may be manufactured in a printed form on a printed circuit board, thereby speeding up production and reducing defects.
  • the dielectric substrate may also be configured in a metal form, and may also have characteristics of an ultra wide band (UWB) antenna in the form of a combination of a dielectric and a metal.
  • UWB ultra wide band
  • a structure having a hole in a planar inverted-F antenna (PIFA) structure may have characteristics of an ultra wide band (UWB) antenna.
  • UWB ultra wide band
  • FIG 8 shows the radiation pattern of the antenna for each frequency in the ultra-wideband antenna of the present embodiment.
  • the ultra-wideband antenna of the present embodiment actually radiates radio waves at all frequencies. Therefore, it can be seen from this that the ultra-wideband antenna of the present embodiment operates with high efficiency at a wide bandwidth.

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Abstract

초광대역 안테나가 개시된다. 본 발명의 안테나는, 안테나를 통과하는 전자파를 방출하는 방사체, 방사체에 전기적 신호를 공급하는 급전부, 및 방사체와 급전부를 연결하고, 사각형 구조를 갖는 임피던스 급전부를 포함하며, 방사체 내부에 안테나 효을을 증가시키기 위한 슬롯부를 더 포함한다. 또한 방사체의 직경은 임피던스 급전부의 가로방향 길이의 2.0~3.0배이며, 임피던스 급전부의 세로방향의 길이는 임피던스 급전부의 가로방향 길이의 1.0~1.3배로 구성하여, 단일 안테나로 초광대역을 확보한 다증입출력 및 고속 데이터 통신을 이용하는기기에 적용가능하다.

Description

초광대역 안테나
본 발명은 초광대역 안테나에 관한 것이다.
초광대역 통신은 차세대 무선통신 기술로 울트라와이드밴드(UWB:ultra wideband) 또는 무선디지털펄스라고도 한다. GHz대의 주파수를 사용하면서도 초당 수천∼수백만 회의 저출력 펄스로 이루어진 것이 큰 특색이다. 대용량의 데이터를 0.5m/W 정도의 저전력으로 70m의 거리까지 전송할 수 있을 뿐 아니라, 땅 속이나 벽면 뒤로도 전송할 수 있다. 초고속 인터넷 접속은 물론 레이더 기능으로 특정 지역을 감시할 수 있으며, 지진 등 재해가 일어났을 때 전파탐지기 기능으로 인명구조를 할 수 있는 등 응용범위가 광범위하다.
또한 초광대역 통신은 기존 무선통신 기술인 IEEE 802.11과 블루투스 등에 비해 속도의 경우 10∼20배 앞서고, 필요한 전력량은 휴대폰이나 무선랜에 비해 100분의 1수준밖에 되지 않고 특히 사무실이나 가정에서 10m 내외의 거리에 위치한 퍼스널컴퓨터와 주변기기 및 가전제품 등을 초고속 무선 인터페이스로 연결하는 근거리 개인통신망(PAN:Personal Area Network)에 활용될 수 있다.
종래 초광대역 특성을 갖는 안테나는 각각의 서비스마다 다양한 구조의 방사체가 사용되었다. 이 경우 하나의 시스템에 다양한 안테나가 내장되기 때문에 안테나간의 간섭에 의한 성능 저하와 시스템 내부에서 전자계의 상호 결합으로 부터 발생하는 내부 노이즈가 발생하게 된다.
따라서 간섭을 최소화하기 위해서, 시스템 내부에 배치되는 안테나 영역을 따로 지정하여 안테나 간의 간섭을 최소화하는 방법이 주로 사용되고 있다. 특히 주변 반사체와 일정한 간격이 유지되어야 안테나로써 성능을 발휘하므로, 이를 개선하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 안테나간 간섭에 의한 성능저하를 줄이는 초광대역 안테나를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나는 안테나를 통과하는 전자파를 방출하는 방사체, 상기 방사체에 전기적 신호를 공급하는 급전부 및 상기 방사체와 상기 급전부를 연결하고, 사각형 구조를 갖는 임피던스 급전부를 포함한다.
본 발명의 일실시예의 초광대역 안테나는 상기 방사체 내부에 안테나 효율을 증가시키기 위한 슬롯(Slot)부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 방사체의 직경은 상기 임피던스 급전부의 가로방향 길이의 2.0~3.0배일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 임피던스 급전부의 세로방향 길이는 상기 임피던스 급전부의 가로방향 길이의 1.0~1.3배일 수 있다.
본 발명의 일실시예의 초광대역 안테나는 상기 방사체의 상면에 결합하고 상기 방사체의 크기보다 작거나 같으며, 금속(Metal)으로 이루어진 반사패치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 방사체는 원형일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 방사체는 삼각형 또는 그 이상의 꼭지점을 갖는 형태일 수 있다.
상기와 같은 본 실시 예는 단일 안테나로 초광대역을 확보한 다중입출력(MIMO :Multiple Input Multiple Output) 및 고속 데이터 통신을 이용하는 기기에 적용 가능하다는 효과가 있다.
또한 본 실시 예는 초광대역으로 안테나에 영향을 미치는 금속과 유전체에 의한 주파수 변화가 적다는 효과가 있다.
또한 본 실시 예는 안테나 맞은 편에 금속을 배치하여 패치 안테나로 작용이 가능하여 안테나 효율이 증가하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나의 크기를 나타낸 것이다.
도 4는 본 실시 예의 초광대역 안테나가 사용할 수 있는 파장의 예시를 나타낸 것이다.
도 5는 본 실시 예에 따른 슬롯을 구비한 초광대역 안테나를 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나에 있어서, 방사체(10)의 크기에 따른 정제파비(VSWR)를 나타낸 것이다.
도 8은 본 실시 예의 초광대역 안테나에 있어서, 주파수 별로 안테나의 방사 패턴을 나타낸 것이다.
본 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 실시 예의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시 예에 따른 바람직한 일실시 예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나 구조를 나타낸 것이다.
본 실시 예의 초광대역 안테나 구조는 방사체(10), 급전부(20) 및 임피던스 급전부(30)로 구성될 수 있다.
방사체(10)는 안테나 통신에서 전자파를 직접 공간으로, 혹은 집속, 방향 설정 등의 목적으로 반사기를 향해서 방사하는 부분이다. 본 실시예의 일 실시 예에 따른 초광대역 안테나 구조에 사용되는 방사체(10)는 원형 구조로 되어 있고, 직경을 키우면 저주파 대역으로 더 넓은 초광대역(UWB) 특성을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 실시 예의 초광대역 안테나 구조를 나타낸 것으로 급전부의 위치에 따른 구성을 나타낸 것이다.
급전부(20)는 도 1과 같이 방사체(10)의 좌측에 위치할 수도 있고, 도 2와 같이 우측에 위치할 수 있다. 또한 도면에 나타나 있지는 않으나, 정중앙에 위치할 수도 있다. 급전부의 위치는 사용자의 선택에 따라 다양한 곳에 위치할 수 있다.
급전부의 위치는 신호의 위상을 변경하기 위한 것으로 안테나 두 개가 사용되는 경우 각각 좌우에 위치하여 두 신호간 위상을 180도에 위치하게 하며, 안테나 세 개가 사용되는 경우 각각 좌우와 정 중앙에 급전이 위치하여 세 신호간 위상을 120도에 위치하게 한다. 또한 네 개의 안테나가 사용되는 경우 각각 좌우와 정 중앙을 기준으로 좌우에 위치한 급전의 1/2 위치에 각각 위치하여 네 신호간 위상을 90에 위치하게 할 수 있다.
급전부(20)는 방사체로 전기적 신호를 공급하며, 방사체가 수신한 전파에 의한 유도 전류가 전달되는 곳이다. 급전부(20)에서 방사체로 전달되는 전기적 신호는 방사체(10)를 통해 전기에너지를 무선에너지로 방사될 수 있다.
임피던스 급전부(30)는 방사체(10)와 급전부(20)를 연결하는 부분으로, 사각형 구조이다. 임피던스 급전부(30)는 급전부(20)에서 공급되는 전기적 신호를 효과적으로 분배하여 방사체(30)에 전달할 수 있다.
도 3은 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나의 크기를 나타낸 것이다.
도 3에 따르면 본 실시 예의 초광대역 안테나는 앞서 설명한 도 1 및 도 2과 같이 방사체(10), 급전부(20) 및 임피던스 급전부(30)를 포함한다.
방사체(10)의 형태는 본 실시 예의 초광대역 안테나의 경우 원형 구조로 되어 있으나, 정방형의 구조로도 초광대역(UWB) 특성을 가질 수 있다. 방사체의 형태와 크기에 따라 다양한 대역을 갖는 안테나가 구성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 초광대역 안테나와 같이 원형 방사체(10)를 구비하는 경우. 원의 직경이 증가할수록 저주파를 포함하는 초광대역 안테나로 동작할 수 있다.
따라서 사용하고자 하는 주파수 대역에 맞게 방사체의 크기, 즉 원형 방사체의 직경을 조절할 수 있다.
본 실시 예의 경우, 임피던스 급전부(30)의 가로방향 길이(λ)의 2.5배 크기의 직경을 갖는 원형 방사체를 구비할 수 있다. 이 경우 해당 방사체에 가장 효율적으로 전파를 방사하기 위해서는 급전부(20)와 방사체(10)를 연결하는 임피던스 급전부(30)의 크기가 적절하게 뒷받침 되어야 한다.
따라서 본 실시 예의 경우, 임피던스 급전부(30)의 가로방향 길이를 기준으로 하여 이를 λ라고 하면, 세로방향 길이 및 방사체의 직경을 아래 수학식 1 및 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
직경=2.5×λ
[수학식 2]
세로길이=1.15×λ
본 실시 예에 따른 초광대역 안테나는 위 수학식 1 및 2을 기준으로 방사체(10) 및 임피던스 방사체(30)를 구성할 수 있다.
또한 초광대역 안테나는 상기 수학식 1 및 2를 만족하면서 λ를 키우거나 줄이면, 안테나의 크기는 커지거나 작아질 수 있다.
다만 본 실시 예의 초광대역 안테나의 방사체(10)의 직경은 λ의 2.0~3.0배의 범위에서 변경될 수 있다. 또한 본 실시 예의 초광대역 안테나의 임피던스 급전부(30)의 세로 길이 또한 λ의 1.0~1.3배의 범위로 변경될 수 있다.
즉 방사체(10)의 직경과 임피던스 급전부(30)의 세로 길이는 각각 λ의 2.0~3.0배 및 λ의 1.0~1.3배의 범위 내에서 선택될 수 있으며, 이 범위를 만족하는 안테나는 초광대역 통신이 가능하다.
구체적으로 정재파비(VSWR) 2:1 이하를 대상으로, 임피던스 급전부(30)를 가로방향 길이인 λ를 기준으로 크기를 키우면, 스타트 밴드(Startband) 즉, 신호를 통과시키는 주파수의 시작부분의 값이 더 낮아지게 되고, 더 낮은 주파수가 스타트 밴드가 된다.
도 4는 본 실시 예의 초광대역 안테나가 사용할 수 있는 파장의 예시를 나타낸 것이다.
도 4a 내지 4d에 따르면 동일한 원형 방사체(10) 및 임피던스 급전부(30)로부터 1.8GHz의 λ/4 파장(4a), 2.4GHz의 λ/4 파장(4b), 3GHz의 λ/4 파장(4c) 및 5GHz의 λ/4 파장(4d)등 다양한 파장의 길이를 이용할 수 있으므로, 초광대역 안테나로 동작할 수 있다.
따라서 본 실시 예의 초광대역 안테나는 동일한 원형 방사체(10)로부터 다양한 파장의 길이를 이용할 수 있어 다중입출력(MIMO : Multiple Input Multiple Output) 통신에 사용될 수 있다.
도 5는 본 실시 예에 따른 슬롯을 구비한 초광대역 안테나를 나타낸 것이다.
도 5에 따르면, 슬롯을 구비한 초광대역 안테나의 경우 도 1 내지 도 3의 초광대역 안테나와 같이 방사체(10), 급전부(20) 및 임피던스 급전부(30)을 구비하고, 방사체 내에 슬롯부(40)를 더 구비할 수 있다.
슬롯부(40)는 위상의 각도를 각각 90, 120, 180도로 최적화하기 위한 구조로 단순 직선형이 아닌 어떠한 형태로도 위치할 수 있다. 즉, 슬롯부(40)는 슬롯의 길이, 폭, 방향 등의 요소에 따라 다양한 특성을 나타낼 수 있고, 원하는 주파수의 안테나에 따라 다양한 형태로 존재할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 실시 예에 따른 초광대역 안테나에 있어서, 방사체(10)의 크기에 따른 정제파비(VSWR)를 나타낸 것이다.
도 6의 경우, λ가 2.4 밀리미터인 경우 각 주파수에 따른 정제파비를 나타낸 것이고, 도 7은 λ가 2.5밀리미터인 경우 각 주파수에 따른 정제파비를 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7에 따르면, λ가 커질수록, 즉 방사체(10)의 직경이 커질수록 정재파비가 2:1 이하로 내려오는(그래프의 세로축) 최소점의 위치가 더 작은 값으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 이는 통과대역의 시작주파수인 스타트밴드(Startband)가 더 작은 값으로 감소하는 것을 알 수 있다.
이는 통과대역 주파수를 더 낮은 주파수를 포함하는 안테나의 설계가 가능함을 의미한다.
구체적으로 λ가 2.4밀리미터인 경우에는 스타트밴드 주파수가 2.2GHz 였으나, λ가 2.5밀리미터인 경우 스타트밴드 주파수는 약 1.4354GHz로 약 765MHz의 통과대역을 더 확보할 수 있음을 알 수 있다.
본 실시 예에 따른 초광대역 안테나는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 인쇄된(Printed)형태로 제작될 수 있어, 생산의 고속화 및 불량을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
다만 유전체 기판에 인쇄(Printed)된 형태로 제작되는 것이 바람직 하나, 금속 형태로도 구성될 수 있고, 또한 유전체와 금속의 결합형태로도 초광대역(UWB) 안테나의 특성을 가질 수 있다.
또한 평판형 역 에프 안테나(PIFA : Planar Inverted-F Antenna) 구조에 구멍(Hole)을 구비한 구조로도 초광대역(UWB)안테나의 특성을 가질 수 있다.
도 8은 본 실시 예의 초광대역 안테나에 있어서, 주파수 별로 안테나의 방사 패턴을 나타낸 것이다.
도 8에 따르면 본 실시 예의 초광대역 안테나는 모든 주파수에서 실제로 전파의 방사가 이루어 지는 것을 알 수 있다. 따라서 이로부터 본 실시 예의 초광대역 안테나는 광대역에서 고효율을 가지고 동작하는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 실시 예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 실시 예의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 안테나를 통과하는 전자파를 방출하는 방사체;
    상기 방사체에 전기적 신호를 공급하는 급전부; 및
    상기 방사체와 상기 급전부를 연결하고, 사각형 구조를 갖는 임피던스 급전부를 포함하는 초광대역 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사체 내부에 안테나 효율을 증가시키기 위한 슬롯(Slot)부를 더 포함하는 초광대역 안테나.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 상기 방사체의 직경은,
    상기 임피던스 급전부의 가로방향 길이의 2.0~3.0배인 초광대역 안테나.
  4. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서 상기 임피던스 급전부의 세로방향 길이는,
    상기 임피던스 급전부의 가로방향 길이의 1.0~1.3배인 초광대역 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방사체의 상면에 결합하고 상기 방사체의 크기보다 작거나 같으며, 금속(Metal)으로 이루어진 반사패치를 더 포함하는 초광대역 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서 상기 방사체는 원형인 초광대역 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서 상기 방사체는 삼각형 또는 그 이상의 꼭지점을 갖는 형태인 초광대역 안테나.
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