WO2016122015A1 - 격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역f형 어레이 안테나 - Google Patents

격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역f형 어레이 안테나 Download PDF

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WO2016122015A1
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inverted
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array
capacitor
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유종원
권덕수
김광석
이동진
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Definitions

  • Embodiments of the present invention are directed to an inverted-F array antenna having a structure for improving isolation, and more particularly, to a technique for preventing interference between inverted-F antennas included in an inverted-F array antenna. .
  • the data traffic required for communication services may increase more than 10 times in the next few years, compared to the 1Gbps system capacity provided by the existing IEEE 802.16ac or LTE-Advanced communication scheme. It is expected to be.
  • the mobile terminal utilizes several frequencies to provide a stable communication service, and has a built-in array antenna which is a set of antennas suitable for each frequency to transmit and receive information by using various radio signals transmitted and received at different frequencies. .
  • the conventional array antenna is arranged to fit the mobile terminal of a limited size, there is a disadvantage that the interference phenomenon occurs between a plurality of antennas included in the array antenna, and further, transmitted and received through a plurality of antennas There is a problem in that the quality of a communication service is degraded due to interference between radio signals.
  • the conventional array antenna has a disadvantage in that the degree of integration is reduced because a plurality of antennas should be arranged to be separated by more than a half wavelength distance of the operating frequency in order to prevent interference.
  • the present specification proposes a technique for integrating a plurality of antennas in a limited size space (eg, a space smaller than half of an operating frequency) while maintaining the quality of communication service by preventing interference between antennas.
  • a limited size space eg, a space smaller than half of an operating frequency
  • Embodiments of the present invention provide an inverted-F array antenna that prevents interference between inverted-F antennas by forming a slot in which at least one capacitor is disposed in an area between the inverted-F antennas.
  • embodiments of the present invention generate a resonant frequency that matches the frequency radiated by the inverted-F antennas in a slot in which at least one capacitor is disposed, thereby preventing interference between the inverted-F antennas.
  • embodiments of the present invention are inverted-F array antenna in which at least one capacitor or slot is adjusted to generate a resonant frequency that matches the frequency radiated by the inverted-F antennas in the slot in which at least one capacitor is disposed.
  • embodiments of the present invention provide a structure of an array antenna that prevents interference applicable to various array antennas, as well as an inverted-F array antenna.
  • an inverted F-type array antenna having a structure for improving isolation may include a substrate; A first inverted-F antenna formed on an upper surface of the substrate toward a first direction among directions parallel to the upper surface of the substrate; And a second inverted F-type antenna formed on the upper surface of the substrate toward a second direction opposite to the first direction among directions parallel to the upper surface of the substrate so as to be backed by the first inverted F-type antenna. At least one capacitor for preventing interference between the first inverted-F antenna and the second inverted-F antenna is located in an area between the first inverted-F antenna and the second inverted-F antenna of the substrate. Placed slots are formed.
  • the slot in which the at least one capacitor is disposed may include at least one of the first inverted-F antenna or the second inverted-F antenna to prevent interference between the first inverted-F antenna and the second inverted-F antenna. Either one can generate a resonant frequency that matches the radiating frequency.
  • the at least one capacitor may be adjusted such that a resonance frequency coincides with a frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna or the second inverted-F antenna.
  • the at least one capacitor may be adjusted to at least one of a number or a size of the at least one capacitor so that a resonance frequency corresponding to a frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna or the second inverted-F antenna is generated. Can be.
  • the slot in which the at least one capacitor is disposed may be adjusted in depth such that a resonance frequency coincides with a frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna or the second inverted-F antenna.
  • the slot in which the at least one capacitor is disposed may match an impedance between the first inverted-F antenna and the second inverted-F antenna.
  • each of the plurality of inverted-F array antennas may be physically disposed in an area between the plurality of inverted-F array antennas among the upper surfaces of the substrate.
  • at least one slot may be formed in which at least one capacitor is disposed.
  • Each of the first inverted-F antenna and the second inverted-F antenna is a grounding element electrically connected to the substrate; A power supply element formed adjacent to the battery element to transmit a power supply signal; And a radiating element electrically connected to the grounding element and the power feeding element and extending in any one of the first direction and the second direction to radiate a radio signal.
  • the upper surface of the substrate may be formed to have any one of a plane, a circle, or a polygon.
  • an array antenna having a structure for improving isolation may include a substrate; A first antenna formed on the substrate toward a first direction among directions parallel to an upper surface of the substrate; And a second antenna formed on an upper surface of the substrate toward a second direction opposite to the first direction among directions parallel to the upper surface of the substrate so as to be oriented with the first antenna, wherein the second antenna is formed on the upper surface of the substrate.
  • a slot is formed in which at least one capacitor is disposed to prevent interference between the first antenna and the second antenna.
  • the slot in which the at least one capacitor is disposed may have a resonance frequency corresponding to a frequency radiated by at least one of the first antenna and the second antenna to prevent interference between the first antenna and the second antenna. Can be generated.
  • Embodiments of the present invention can provide an inverted-F array antenna to prevent the interference between the inverted-F antennas by forming a slot in which at least one capacitor is disposed in the region between the inverted-F antennas.
  • embodiments of the present invention improve the isolation by preventing interference between inverted-F antennas, thereby integrating a plurality of inverted-F antennas in a limited size space while maintaining the quality of communication service. Can be provided.
  • embodiments of the present invention generate a resonant frequency that matches the frequency radiated by the inverted-F antennas in a slot in which at least one capacitor is disposed, thereby preventing interference between the inverted-F antennas. Can be provided.
  • embodiments of the present invention are inverted-F array antenna in which at least one capacitor or slot is adjusted to generate a resonant frequency that matches the frequency radiated by the inverted-F antennas in the slot in which at least one capacitor is disposed. Can be provided.
  • embodiments of the present invention may provide a structure of an array antenna that prevents interference applicable to various array antennas as well as an inverted-F array antenna.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an inverted-F array antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a plurality of inverted-F array antennas according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 4 are cross-sectional views illustrating an inverted-F array antenna arranged in various forms according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an inverted-F array antenna according to an embodiment of the present invention.
  • an inverted-F array antenna includes a substrate 110, a first inverted-F antenna 120, and a second inverted-F antenna 130.
  • the first inverted-F antenna 120 is formed on the upper surface of the substrate 110 toward the first direction among directions parallel to the upper surface of the substrate 110.
  • the first inverted-F antenna 120 is a ground element 121 electrically connected to the substrate 110, the feed element 122 and the radiating element formed adjacent to the ground element 121 to transfer a feed signal 123.
  • the radiating element 123 may be electrically connected to the grounding element 121 and the feeding element 122 and may extend in a first direction to radiate a radio signal.
  • the second inverted F-type antenna 130 faces the upper surface of the substrate 110 toward a second direction opposite to the first direction among directions parallel to the upper surface of the substrate 110 so as to be backed by the first inverted F-type antenna 120. Is formed.
  • the second inverted-F antenna 130 is a grounding element 131 electrically connected to the substrate 110, the power supply element 132 and the radiating element is formed adjacent to the grounding element 131 to transfer a feed signal 133.
  • the radiating element 133 may be electrically connected to the grounding element 131 and the power feeding element 132 and may extend in a second direction to radiate a radio signal.
  • a slot 140 is formed in an area between the first inverted-F antenna 120 and the second inverted-F antenna 130 of the upper surface of the substrate 110.
  • at least one capacitor 141 is disposed in the slot 140.
  • the slot 140 in which the at least one capacitor 141 is disposed has a resonance frequency that matches the frequency emitted by at least one of the first inverted-F antenna 120 or the second inverted-F antenna 130.
  • the interference between the first inverted-F antenna 120 and the second inverted-F antenna 130 can be prevented.
  • the value of the at least one capacitor 141 may be adjusted to generate a resonance frequency that matches a frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna 120 or the second inverted-F antenna 130. have.
  • the number of the at least one capacitor 141 is disposed in the slot 140 is also a resonance that matches the frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna 120 or the second inverted-F antenna 130 A frequency may be adjusted to generate the resonance, and the size of the at least one capacitor 141 is also a resonance corresponding to a frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna 120 or the second inverted-F antenna 130. The frequency can be adjusted to generate.
  • the resonance frequency generated in the slot 140 in which the at least one capacitor 141 is disposed is proportional to the length of the current path of the substrate 110 in which the slot 140 is formed, the at least one capacitor 141 is formed.
  • the depth 142 of the slot 140 is disposed is adjusted to generate a resonance frequency that matches the frequency radiated by at least one of the first inverted-F antenna 120 or the second inverted-F antenna (130) Can be.
  • the slot 140 in which the at least one capacitor 141 is disposed has a resonance frequency that matches the frequency emitted by at least one of the first inverted-F antenna 120 or the second inverted-F antenna 130.
  • the impedance between the first inverted F antenna 120 and the second inverted F antenna 130 may be matched.
  • the inverted-F array antenna includes at least one capacitor 141 formed in an area between the first inverted-F antenna 120 and the second inverted-F antenna 130 among the upper surfaces of the substrate 110.
  • the inverted-F array antenna may be integrated in a small space (eg, a space within 1/8 wavelength of an operating frequency) while maintaining the quality of communication service.
  • At least one slot in which at least one capacitor is additionally arranged to physically separate each of the plurality of inverted-F array antennas may be formed on an upper surface of the substrate 110. Detailed description thereof will be described with reference to FIG. 2.
  • the inverted-F array antenna may be arranged in various forms such as flat, circular or polygonal. Detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 3 to 4.
  • the above-described structure for improving isolation is not only applied to the inverted-F array antenna, but is not limited or limited thereto, and may be applied to various array antennas.
  • the array antenna when the structure of the inverted-F array antenna described above is applied to an array antenna including an antenna such as an inverted L-type antenna, the array antenna is directed toward the first direction of the substrate, the direction parallel to the upper surface of the substrate.
  • a first antenna formed on the substrate and a second antenna formed on an upper surface of the substrate in a second direction opposite to the first direction so as to be opposite to the first antenna, the first antenna and the second of the upper surfaces of the substrate In the region between the antennas, slots in which at least one capacitor is disposed to prevent interference between the first antenna and the second antenna may be formed.
  • the slot in which at least one capacitor is disposed may generate a resonance frequency that matches a frequency radiated by at least one of the first antenna and the second antenna, thereby preventing interference between the first antenna and the second antenna.
  • the value, the size of the at least one capacitor and the number arranged in the slot may also be adjusted to generate a resonant frequency corresponding to a frequency radiated by at least one of the first antenna and the second antenna, and at least one capacitor Depth of the slot is disposed can also be adjusted to generate a resonant frequency matching the frequency radiated by at least one of the first antenna or the second antenna.
  • the array antenna having such a structure also prevents interference between the first antenna and the second antenna, thereby maintaining the quality of communication service and being integrated in a small space (eg, a space within 1/8 wavelength of an operating frequency). Can be.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a plurality of inverted-F array antennas according to an embodiment of the present invention.
  • the inverted F-type array antenna 220 of the first inverted-F array antenna 220 when the plurality of inverted-F array antennas 220 and 230 are disposed on the top surface of the substrate 210, the inverted F-type array antenna 220 of the first inverted-F array antenna 220 according to an embodiment of the present invention. Since the right inverted-F antenna and the left inverted-F antenna of the second inverted-F array antenna 230 face each other, to physically separate each of the plurality of inverted-F array antennas 220 and 230, or In order to prevent interference between the plurality of inverted-F array antennas 220 and 230, an area (eg, a first inverted region) between the plurality of inverted-F array antennas 220 and 230 among the top surfaces of the substrate 210. At least one slot 240 in which at least one capacitor 241 is disposed may be formed in the region between the F-type array antenna 220 and the second inverted-F array antenna 230.
  • an area eg, a first in
  • the at least one slot 240 in which at least one capacitor 241 is disposed is the right inverted-F antenna of the first inverted-F array antenna 220.
  • the first inverted-F array antenna 220 and the second inverted-F array by generating a resonant frequency corresponding to a frequency radiated by at least one of the left inverted-F antennas of the second inverted-F array antenna 230. Interference between the array antenna 230 may be prevented.
  • the value, the size of the at least one capacitor 241 and the number arranged in the at least one slot 240 may also be the right inverted-F antenna or the second inverted-F array of the first inverted-F array antenna 220.
  • At least one of the left inverted-F antennas of the antenna 230 may be adjusted to generate a resonant frequency that matches the frequency radiated, and the depth of the at least one slot 240 in which the at least one capacitor 241 is disposed
  • FIG. 242 also illustrates a resonant frequency corresponding to a frequency radiated by at least one of the right inverted-F antenna of the first inverted-F array antenna 220 and the left inverted-F antenna of the second inverted-F array antenna 230. Can be adjusted to occur.
  • the structure of the inverted-F array antenna arranged in the plurality on the upper surface of the substrate, described above can be applied to various array antennas.
  • a plurality of array antennas including an antenna such as an inverted-L antenna is disposed on an upper surface of a substrate, at least one in the area between the plurality of array antennas so that each of the plurality of array antennas is physically separated.
  • At least one slot may be formed in which a capacitor of.
  • 3 to 4 are cross-sectional views illustrating an inverted-F array antenna arranged in various forms according to an embodiment of the present invention.
  • the inverted-F array antenna according to the exemplary embodiment of the present invention may be disposed in a circular shape by forming a circular upper surface of the substrate 310.
  • the inverted-F array antenna disposed in a circular shape may have a structure for improving the isolation shown in FIG. 1.
  • At least one slot 340 in which at least one capacitor is disposed may be formed in an area of the region (eg, an area between the first inverted-F array antenna 320 and the second inverted-F array antenna 330).
  • the inverted-F array antenna according to the exemplary embodiment of the present invention may be arranged in the shape of a polygon by forming an upper surface of the substrate 410 in a polygon.
  • the inverted-F array antenna arranged in the shape of a polygon may have a structure for improving the isolation shown in FIG. 1.
  • At least one slot 440 in which at least one capacitor is disposed may be formed in an area of the region (eg, an area between the first inverted-F array antenna 420 and the second inverted-F array antenna 430).
  • the inverted-F array antenna is arranged in the form of any one of planar, circular, or polygonal, interference between the inverted-F antennas in the inverted-F array antenna can be prevented, and a plurality of inverted-F array antennas are provided. When deployed, interference between a plurality of inverted-F array antennas can also be prevented.
  • an array antenna including an antenna such as an inverted L-type antenna
  • an array antenna may be disposed on an upper surface of a substrate formed of any one of a plane, a circle, and a polygon, and thus may be disposed in the form of one of a plane, a circle, or a polygon.
  • interference between the antennas in the array antenna can be prevented, and even if a plurality of array antennas are arranged, interference between the plurality of array antennas can also be prevented.

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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역F형 어레이 안테나(inverted F-type array antenna)는 기판; 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제1 역F형 안테나; 및 상기 제1 역F형 안테나와 등지도록 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제2 역F형 안테나를 포함하고, 상기 기판의 상면 중 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 영역에는 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성된다.

Description

격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역F형 어레이 안테나
본 발명의 실시예들은 격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역F형 어레이 안테나에 대한 기술로서, 보다 구체적으로 역F형 어레이 안테나에 포함되는 역F형 안테나들 사이의 간섭을 방지하는 기술에 관한 것이다.
최근 휴대 가능한 스마트 기기와 같은 이동 단말의 증가에 따라, 기존 IEEE 802.16ac 또는 LTE-Advanced 통신 방식에서 제공하는 1Gbps 시스템 용량에 비해, 통신 서비스에 요구되는 데이터 트래픽이 향후 수 년 이내에 10배 이상 증가할 것으로 전망되고 있다.
이에, 이동 단말은 안정적인 통신 서비스를 제공하기 위하여 여러 주파수를 활용하고 있으며, 서로 다른 주파수로 송수신되는 다양한 무선신호를 활용하여 정보를 주고 받기 위해 각 주파수에 맞는 안테나들의 집합인 어레이 안테나를 내장하고 있다.
이와 같은 기존의 어레이 안테나는 제한된 크기의 이동 단말에 맞도록 배치하게 되기 때문에, 어레이 안테나에 포함되는 복수의 안테나들 사이에서 간섭 현상이 발생되는 단점이 있으며, 더 나아가, 복수의 안테나들을 통하여 송수신되는 무선신호 간 간섭에 의한 통신 서비스의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 기존의 어레이 안테나는 간섭을 방지하기 위해서는, 복수의 안테나들을 동작 주파수의 반 파장 거리 이상 떨어지도록 배치해야 하기 때문에, 집적화 정도가 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 본 명세서에서는 안테나들 사이의 간섭을 방지함으로써, 통신 서비스의 품질을 유지하면서 제한된 크기의 공간(예컨대, 동작 주파수의 반 파장 보다 작은 공간)에 복수의 안테나들을 집적화하는 기술을 제안한다.
본 발명의 실시예들은 역F형 안테나들 사이의 영역에 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성됨으로써, 역F형 안테나들 사이의 간섭을 방지하는 역F형 어레이 안테나를 제공한다.
특히, 본 발명의 실시예들은 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯에서 역F형 안테나들이 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킴으로써, 역F형 안테나들 사이의 간섭을 방지하는 역F형 어레이 안테나를 제공한다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯에서 역F형 안테나들이 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시키도록, 적어도 하나의 커패시터 또는 슬롯이 조절되는 역F형 어레이 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 역F형 어레이 안테나뿐만 아니라, 다양한 어레이 안테나에서 적용 가능한 간섭을 방지하는 어레이 안테나의 구조를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역F형 어레이 안테나(inverted F-type array antenna)는 기판; 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제1 역F형 안테나; 및 상기 제1 역F형 안테나와 등지도록 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제2 역F형 안테나를 포함하고, 상기 기판의 상면 중 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 영역에는 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성된다.
상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위하여, 상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킬 수 있다.
상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록, 값이 조절될 수 있다.
상기 적어도 하나의 커패시터는 상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록, 배치되는 개수 또는 크기 중 적어도 어느 하나가 조절될 수 있다.
상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은 상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록, 깊이가 조절될 수 있다.
상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 임피던스를 매칭할 수 있다.
상기 역F형 어레이 안테나가 상기 기판의 상면에 복수 개로 배치되는 경우, 상기 기판의 상면 중 상기 복수 개의 역F형 어레이 안테나들 사이의 영역에는, 상기 복수 개의 역F형 어레이 안테나들 각각을 물리적으로 분리하기 위하여, 적어도 하나의 커패시터가 배치된 적어도 하나의 슬롯이 형성될 수 있다.
상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 각각은 상기 기판과 전기적으로 연결되는 접지소자; 상기 전지소자와 인접하여 형성되어 급전신호를 전달하는 급전소자; 및 상기 접지소자 및 상기 급전소자와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 중 어느 하나로 연장되어 무선신호를 방사하는 방사소자를 포함할 수 있다.
상기 기판의 상면은 평면, 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 격리도 개선을 위한 구조를 갖는 어레이 안테나는 기판; 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 상기 기판에 형성되는 제1 안테나; 및 상기 제1 안테나와 등지도록 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제2 안테나를 포함하고, 상기 기판의 상면 중 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 영역에는 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성된다.
상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위하여, 상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 역F형 안테나들 사이의 영역에 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성됨으로써, 역F형 안테나들 사이의 간섭을 방지하는 역F형 어레이 안테나를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 역F형 안테나들 사이의 간섭을 방지하여 격리도를 개선함으로써, 통신 서비스의 품질을 유지하면서 제한된 크기의 공간에 복수의 역F형 안테나들을 집적화하는 역F형 어레이 안테나를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들은 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯에서 역F형 안테나들이 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킴으로써, 역F형 안테나들 사이의 간섭을 방지하는 역F형 어레이 안테나를 제공할 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시예들은 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯에서 역F형 안테나들이 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시키도록, 적어도 하나의 커패시터 또는 슬롯이 조절되는 역F형 어레이 안테나를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 역F형 어레이 안테나뿐만 아니라, 다양한 어레이 안테나에서 적용 가능한 간섭을 방지하는 어레이 안테나의 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역F형 어레이 안테나의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 역F형 어레이 안테나들을 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 다양한 형태로 배치되는 역F형 어레이 안테나를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역F형 어레이 안테나의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 역F형 어레이 안테나는 기판(110), 제1 역F형 안테나(120) 및 제2 역F형 안테나(130)를 포함한다.
제1 역F형 안테나(120)는 기판(110)의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 기판(110)의 상면에 형성된다. 여기서, 제1 역F형 안테나(120)는 기판(110)과 전기적으로 연결되는 접지소자(121), 접지소자(121)와 인접하여 형성되어 급전신호를 전달하는 급전소자(122) 및 방사소자(123)를 포함한다. 방사소자(123)는 접지소자(121) 및 급전소자(122)와 전기적으로 연결되고, 제1 방향으로 연장되어 무선신호를 방사할 수 있다.
제2 역F형 안테나(130)는 제1 역F형 안테나(120)와 등지도록 기판(110)의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 기판(110)의 상면에 형성된다. 여기서, 제2 역F형 안테나(130)는 기판(110)과 전기적으로 연결되는 접지소자(131), 접지소자(131)와 인접하여 형성되어 급전신호를 전달하는 급전소자(132) 및 방사소자(133)를 포함한다. 방사소자(133)는 접지소자(131) 및 급전소자(132)와 전기적으로 연결되고, 제2 방향으로 연장되어 무선신호를 방사할 수 있다.
기판(110)의 상면 중 제1 역F형 안테나(120) 및 제2 역F형 안테나(130) 사이의 영역에는 슬롯(140)이 형성된다. 여기서, 슬롯(140)에는 적어도 하나의 커패시터(141)가 배치된다.
이 때, 적어도 하나의 커패시터(141)가 배치된 슬롯(140)은 제1 역F형 안테나(120) 또는 제2 역F형 안테나(130) 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킴으로써, 제1 역F형 안테나(120) 및 제2 역F형 안테나(130) 사이의 간섭을 방지할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 커패시터(141)의 값은 제1 역F형 안테나(120) 또는 제2 역F형 안테나(130) 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 커패시터(141)가 슬롯(140)에 배치되는 개수도 제1 역F형 안테나(120) 또는 제2 역F형 안테나(130) 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있고, 적어도 하나의 커패시터(141)의 크기 역시 제1 역F형 안테나(120) 또는 제2 역F형 안테나(130) 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 커패시터(141)가 배치된 슬롯(140)에서 발생시키는 공진 주파수는 슬롯(140)이 형성되는 기판(110)의 전류 패스의 길이에 비례하기 때문에, 적어도 하나의 커패시터(141)가 배치된 슬롯(140)의 깊이(142)는 제1 역F형 안테나(120) 또는 제2 역F형 안테나(130) 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 커패시터(141)가 배치된 슬롯(140)은 제1 역F형 안테나(120) 또는 제2 역F형 안테나(130) 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킬 뿐만 아니라, 제1 역F형 안테나(120) 및 제2 역F형 안테나(130) 사이의 임피던스를 매칭할 수도 있다.
이와 같이, 역F형 어레이 안테나는 기판(110)의 상면 중 제1 역F형 안테나(120) 및 제2 역F형 안테나(130) 사이의 영역에 형성된, 적어도 하나의 커패시터(141)가 배치된 슬롯(140)을 포함하는 격리도를 개선하는 구조를 가짐으로써(예컨대, 기존의 어레이 안테나에 비하여 10B 이상 확보 가능한 구조), 제1 역F형 안테나(120) 및 제2 역F형 안테나(130) 사이의 간섭을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 역F형 어레이 안테나는 통신 서비스의 품질을 유지하며 작은 공간(예컨대, 동작 주파수의 1/8 파장 이내의 공간)에 집적될 수 있다.
또한, 역F형 어레이 안테나가 기판(110)의 상면에 복수 개로 배치되는 경우, 복수 개의 역F형 어레이 안테나들 각각을 물리적으로 분리하기 위하여, 추가적으로, 적어도 하나의 커패시터가 배치된 적어도 하나의 슬롯이 기판(110)의 상면에 형성될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 역F형 어레이 안테나는 평면, 원형 또는 다각형과 같은 다양한 형태로 배치될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 4를 참조하여 기재하기로 한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 위에서 상술된 격리도 개선을 위한 구조는 역F형 어레이 안테나에 적용될 뿐만 아니라, 이에 제한되거나 한정되지 않고, 다양한 어레이 안테나에 적용될 수 있다.
예를 들어, 위에서 상술된 역F형 어레이 안테나의 구조가 역L형 안테나와 같은 안테나를 포함하는 어레이 안테나에 적용되는 경우, 어레이 안테나는 기판, 기판의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 기판에 형성되는 제1 안테나 및 제1 안테나와 등지도록 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 기판의 상면에 형성되는 제2 안테나를 포함하도록 구성되고, 기판의 상면 중 제1 안테나 및 제2 안테나 사이의 영역에는 제1 안테나 및 제2 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성될 수 있다.
마찬가지로, 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은 제1 안테나 또는 제2 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킴으로써, 제1 안테나 및 제2 안테나 사이의 간섭을 방지할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 커패시터의 값, 크기 및 슬롯에 배치되는 개수 역시 제1 안테나 또는 제2 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있고, 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯의 깊이도 제1 안테나 또는 제2 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있다.
따라서, 이와 같은 구조를 갖는 어레이 안테나 역시 제1 안테나 및 제2 안테나 사이의 간섭을 방지함으로써, 통신 서비스의 품질을 유지하며 작은 공간(예컨대, 동작 주파수의 1/8 파장 이내의 공간)에 집적될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 역F형 어레이 안테나들을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(220, 230)이 기판(210)의 상면에 배치되는 경우, 제1 역F형 어레이 안테나(220)의 우측 역F형 안테나와 제2 역F형 어레이 안테나(230)의 좌측 역F형 안테나가 서로 마주보고 있기 때문에, 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(220, 230) 각각을 물리적으로 분리하기 위하여 또는 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(220, 230) 사이의 간섭을 방지하기 위하여, 기판(210)의 상면 중 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(220, 230) 사이의 영역(예컨대, 제1 역F형 어레이 안테나(220) 및 제2 역F형 어레이 안테나(230) 사이의 영역)에 적어도 하나의 커패시터(241)가 배치된 적어도 하나의 슬롯(240)이 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯과 마찬가지로, 적어도 하나의 커패시터(241)가 배치된 적어도 하나의 슬롯(240)은 제1 역F형 어레이 안테나(220)의 우측 역F형 안테나 또는 제2 역F형 어레이 안테나(230)의 좌측 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시킴으로써, 제1 역F형 어레이 안테나(220) 및 제2 역F형 어레이 안테나(230) 사이의 간섭을 방지할 수 있다.
이 때, 적어도 하나의 커패시터(241)의 값, 크기 및 적어도 하나의 슬롯(240)에 배치되는 개수 역시 제1 역F형 어레이 안테나(220)의 우측 역F형 안테나 또는 제2 역F형 어레이 안테나(230)의 좌측 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있고, 적어도 하나의 커패시터(241)가 배치된 적어도 하나의 슬롯(240)의 깊이(242)도 제1 역F형 어레이 안테나(220)의 우측 역F형 안테나 또는 제2 역F형 어레이 안테나(230)의 좌측 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록 조절될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 위에서 상술된, 기판의 상면에 복수 개가 배치되는 역F형 어레이 안테나의 구조는 다양한 어레이 안테나에 적용될 수 있다.
예를 들어, 역L형 안테나와 같은 안테나를 포함하는 어레이 안테나가 기판의 상면에 복수 개가 배치되는 경우, 복수 개의 어레이 안테나들 각각이 물리적으로 분리되도록, 복수 개의 어레이 안테나들 사이의 영역에 적어도 하나의 커패시터가 배치된 적어도 하나의 슬롯이 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 다양한 형태로 배치되는 역F형 어레이 안테나를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 역F형 어레이 안테나는 기판(310)의 상면이 원형으로 형성됨으로써, 원형의 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 원형의 형태로 배치되는 역F형 어레이 안테나는 도 1에 도시된 격리도 개선을 위한 구조를 가질 수 있다.
또한, 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(320, 330)이 기판(310)의 원형 상면에 배치되는 경우, 기판(310)의 원형 상면 중 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(320, 330) 사이의 영역(예컨대, 제1 역F형 어레이 안테나(320) 및 제2 역F형 어레이 안테나(330) 사이의 영역)에는 적어도 하나의 커패시터가 배치된 적어도 하나의 슬롯(340)이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 역F형 어레이 안테나는 기판(410)의 상면이 다각형으로 형성됨으로써, 다각형의 형태로 배치될 수 있다. 여기서, 다각형의 형태로 배치되는 역F형 어레이 안테나는 도 1에 도시된 격리도 개선을 위한 구조를 가질 수 있다.
또한, 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(420, 430)이 기판(410)의 다각형 상면에 배치되는 경우, 기판(410)의 다각형 상면 중 복수 개의 역F형 어레이 안테나들(420, 430) 사이의 영역(예컨대, 제1 역F형 어레이 안테나(420) 및 제2 역F형 어레이 안테나(430) 사이의 영역)에는 적어도 하나의 커패시터가 배치된 적어도 하나의 슬롯(440)이 형성될 수 있다.
따라서, 역F형 어레이 안테나가 평면, 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태로 배치되더라도, 역F형 어레이 안테나 내에서 역F형 안테나 사이의 간섭이 방지될 수 있고, 역F형 어레이 안테나가 복수 개 배치되는 경우, 복수 개의 역F형 어레이 안테나들 사이의 간섭 또한 방지될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 위에서 상술된, 평면, 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태로 배치되는 역F형 어레이 안테나의 구조는 다양한 어레이 안테나에 적용될 수 있다. 예를 들어, 역L형 안테나와 같은 안테나를 포함하는 어레이 안테나는 평면, 원형 또는 다각형 중 어느 하나로 형성되는 기판의 상면에 배치됨으로써, 평면, 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태로 배치될 수 있다. 이러한 경우에도, 어레이 안테나에서 안테나 사이의 간섭이 방지될 수 있고, 어레이 안테나가 복수 개 배치되더라도, 복수 개의 어레이 안테나들 사이의 간섭 또한 방지될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 격리도 개선을 위한 구조를 갖는 역F형 어레이 안테나(inverted F-type array antenna)에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제1 역F형 안테나; 및
    상기 제1 역F형 안테나와 등지도록 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제2 역F형 안테나
    를 포함하고,
    상기 기판의 상면 중 상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 영역에는
    상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성되는 역F형 어레이 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은
    상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위하여, 상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시키는 역F형 어레이 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터는
    상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록, 값이 조절되는 역F형 어레이 안테나.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터는
    상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록, 배치되는 개수 또는 크기 중 적어도 어느 하나가 조절되는 역F형 어레이 안테나.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은
    상기 제1 역F형 안테나 또는 상기 제2 역F형 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수가 발생되도록, 깊이가 조절되는 역F형 어레이 안테나.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은
    상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 사이의 임피던스를 매칭하는 역F형 어레이 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 역F형 어레이 안테나가 상기 기판의 상면에 복수 개로 배치되는 경우, 상기 기판의 상면 중 상기 복수 개의 역F형 어레이 안테나들 사이의 영역에는
    상기 복수 개의 역F형 어레이 안테나들 각각을 물리적으로 분리하기 위하여, 적어도 하나의 커패시터가 배치된 적어도 하나의 슬롯이 형성되는 역F형 어레이 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 역F형 안테나 및 상기 제2 역F형 안테나 각각은
    상기 기판과 전기적으로 연결되는 접지소자;
    상기 전지소자와 인접하여 형성되어 급전신호를 전달하는 급전소자; 및
    상기 접지소자 및 상기 급전소자와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 중 어느 하나로 연장되어 무선신호를 방사하는 방사소자
    를 포함하는 역F형 어레이 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상면은
    평면, 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태를 갖도록 형성되는 역F형 어레이 안테나.
  10. 격리도 개선을 위한 구조를 갖는 어레이 안테나에 있어서,
    기판;
    상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 제1 방향을 향하여 상기 기판에 형성되는 제1 안테나; 및
    상기 제1 안테나와 등지도록 상기 기판의 상면과 평행한 방향 중 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 향하여 상기 기판의 상면에 형성되는 제2 안테나
    를 포함하고,
    상기 기판의 상면 중 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 영역에는
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위한 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯이 형성되는 어레이 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 커패시터가 배치된 슬롯은
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 사이의 간섭을 방지하기 위하여, 상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나 중 적어도 어느 하나가 방사하는 주파수와 일치하는 공진 주파수를 발생시키는 어레이 안테나.
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