WO2018151537A1 - 안테나 장치 - Google Patents

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WO2018151537A1
WO2018151537A1 PCT/KR2018/001949 KR2018001949W WO2018151537A1 WO 2018151537 A1 WO2018151537 A1 WO 2018151537A1 KR 2018001949 W KR2018001949 W KR 2018001949W WO 2018151537 A1 WO2018151537 A1 WO 2018151537A1
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antenna
frequency
metal pattern
length
frequency band
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PCT/KR2018/001949
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안정호
정성훈
최문석
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삼성전자 주식회사
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    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/48—Combinations of two or more dipole type antennas
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    • 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
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to an antenna device, and more particularly, to an antenna device including an antenna having a multiplication frequency of a specific frequency to be transmitted and received as a resonance frequency.
  • Wireless communication technology is not only commercially available mobile network connection, but also wireless local area network (W-LAN), Bluetooth, near field communication, which is recently represented by Wi-Fi technology.
  • WLAN wireless local area network
  • NFC low power wide area network
  • LPWAN low power wide area network
  • IoT Internet of Things
  • IoT integrates various technologies such as smart home, smart building, smart city, smart car or connected car, smart grid, health care, smart home appliance, and advanced medical service through convergence and complex of existing information technology (IT) technology and various industries. It can be applied to the field.
  • communication efficiency may be improved, but the number of antennas and the cost increase due to various designs may occur.
  • An antenna device is to solve the above-described problem, and may effectively improve radiation performance by using an antenna having a multiplication frequency of a specific frequency to be transmitted and received as a resonance frequency.
  • An antenna device may include a first antenna configured to set a first frequency as a resonant frequency and transmit and receive the first frequency band signal; And a second antenna having a multiplication frequency of the first frequency as a resonance frequency and disposed adjacent to the first antenna to transmit and receive the first frequency band signal.
  • an antenna apparatus including an antenna having a multiplied frequency of a specific frequency to be transmitted and received as a resonant frequency may provide an antenna apparatus that may improve improved radiation performance than a conventional antenna apparatus.
  • an antenna device structure that can secure the directionality of 360 ° coverage at low cost even without additional antennas.
  • an antenna device can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna device configuration according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an antenna device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3A to 3C are diagrams illustrating an antenna arrangement form of an antenna device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a view for explaining the effect of improving the directionality when transmitting and receiving radio waves of the antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view schematically illustrating an antenna device structure according to various embodiments of the present disclosure.
  • 6A through 6C are diagrams illustrating an arrangement structure of an antenna and a metal pattern in an antenna device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a view showing a perspective view of the antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a graph illustrating radiation efficiency characteristics of an antenna device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a view showing a perspective view of the antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph illustrating radiation efficiency characteristics of an antenna device including a metal pattern according to various embodiments of the present disclosure.
  • the expression “A or B,” “at least one of A or / and B,” or “one or more of A or / and B” may include all possible combinations of the items listed together.
  • “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B”, includes (1) at least one A, (2) at least one B, Or (3) both of cases including at least one A and at least one B.
  • first,” “second,” “first,” or “second,” and the like used in various embodiments may modify various components regardless of the order and / or importance, and such components. It does not limit them.
  • the above expressions may be used to distinguish one component from another.
  • the first user device and the second user device may represent different user devices regardless of the order or importance.
  • the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be renamed to the first component.
  • One component is "(operatively or communicatively) coupled with / to" to another component (eg the second component) or " When referred to as “connected to”, it is to be understood that any component may be directly connected to the other component or may be connected via another component (eg, a third component).
  • a component e.g., a first component
  • another component e.g., a second component
  • no other component e.g., a third component
  • the expression “configured to” used in this document is, for example, “having the capacity to” depending on the circumstances, for example, “suitable for,” “. It may be used interchangeably with “designed to,” “adapted to,” “made to,” or “capable of.”
  • the term “configured to” may not necessarily mean only “specifically designed to” in hardware. Instead, in some situations, the expression “device configured to” may mean that the device “can” along with other devices or components.
  • the phrase “processor configured (or configured) to perform A, B, and C” refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the operation, or one or more software programs stored in a memory device. By doing so, it may mean a general-purpose processor (for example, a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.
  • the electronic device may be a smartphone, a tablet personal computer, a mobile phone, a video phone, an electronic book reader (e-). book reader, desktop personal computer, laptop personal computer, netbook computer, workstation, server, personal digital assistant, PDA, portable multimedia player, MP3 Players, mobile medical devices, cameras, or wearable devices (e.g. smart glasses, head-mounted-device (HMD)), electronic clothing, electronic bracelets, electronic necklaces, electronic apps It may include at least one of an accessory, an electronic tattoo, a smart mirror, or a smart watch.
  • HMD head-mounted-device
  • the electronic device may be a smart home appliance.
  • Smart home appliances are, for example, televisions, digital video disk (DVD) players, audio, refrigerators, air conditioners, vacuum cleaners, ovens, microwaves, washing machines, air cleaners, set-top boxes, home automation Home automation control panel, security control panel, TV box (e.g. Samsung HomeSync TM, Apple TV TM, or Google TV TM), game console (e.g. Xbox TM, PlayStation TM), electronics It may include at least one of a dictionary, an electronic key, a camcorder, or an electronic picture frame.
  • DVD digital video disk
  • the electronic device may include a variety of medical devices (e.g., various portable medical measuring devices (such as blood glucose meters, heart rate monitors, blood pressure meters, or body temperature meters), magnetic resonance angiography (MRA), magnetic resonance imaging (MRI), Such as CT (computed tomography, imaging or ultrasound), navigation devices, GPS positioning (global positioning system receiver), event data recorder (EDR), flight data recorder (FDR), automotive infotainment devices, ships Electronic equipment (e.g. marine navigation systems, gyro compasses, etc.), avionics, security devices, vehicle head units, industrial or household robots, automatic teller's machines (financial institutions), point of sale (POS) stores (point of sales), or the Internet of things (e.g. light bulbs, sensors, electrical or gas meters, sprinkler devices, smoke alarms, thermostats, street lights, earth Of the emitter (toaster), exercise equipment, hot water tank, a heater, boiler, etc.) may include at least one.
  • medical devices e.g., various
  • an electronic device may be a piece of furniture or a building / structure, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, or various measuring devices (eg, Water, electricity, gas, or radio wave measuring instrument).
  • the electronic device may be a combination of one or more of the aforementioned various devices.
  • An electronic device according to an embodiment may be a flexible electronic device.
  • the electronic device according to the embodiment of the present disclosure is not limited to the above-described devices, and may include a new electronic device according to technology development.
  • the term user may refer to a person who uses an electronic device or a device (eg, an artificial intelligence electronic device) that uses an electronic device.
  • a device eg, an artificial intelligence electronic device
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna device configuration according to an exemplary embodiment.
  • the antenna device 100 may include a first antenna 101 and a second antenna 102 that transmit and receive the same frequency band signal.
  • Various antennas may be considered for the first antenna 101 and the second antenna 102, but in the present specification, it is assumed that the first antenna 101 and the second antenna 102 are monopole antennas. To explain.
  • the antennas 101 and 102 may form a current path when a current is supplied (powered) from a power supply unit electrically connected to the antennas 101 and 102.
  • a magnetic field may be formed around the antenna by the formed current path.
  • an electrical signal of a specific frequency corresponding to the electrical characteristics of the antenna is selected, and the selected signal is converted into a magnetic field signal through the antennas 101 and 102 and radiated to the outside.
  • the antennas 101 and 102 receive a magnetic field signal of a specific frequency (resonant frequency) according to the reciprocal principal of the antenna, and convert the signal into a current to convert the antennas 101 and 102 to the antennas 101 and 102. Can be transferred to an electrically connected circuit.
  • a magnetic field signal of a specific frequency resonant frequency
  • the antennas 101 and 102 may determine the length (or shape, etc.) in consideration of the frequency band to be received.
  • the monopole antenna may transmit / receive the corresponding frequency band signal by using a resonant frequency at a specific frequency whose antenna length is 1/4 wavelength by using an image effect by the ground portion of the antenna.
  • the conventional antenna device 100 includes a plurality of antennas 101 and 102 having the same length L1 to selectively transmit and receive signals of an antenna having good radiation efficiency.
  • FIG. 2 is a view schematically showing an antenna device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna device 200 may include a first antenna 201 and a second antenna 202.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may be disposed at physically different positions.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may be arranged such that the ends of each antenna face in directions opposite to each other in order to secure directionality of wider coverage.
  • the antenna device 200 may correspond to a first antenna 201 having a first frequency as a resonant frequency and a multiplication frequency of the first frequency in order to transmit and receive a specific frequency (first frequency) band signal.
  • a second antenna 202 whose frequency is a resonant frequency may be included.
  • the first antenna 201 may have a length corresponding to 1/4 wavelength to 2 wavelengths of a specific frequency (first frequency) in order to set a specific frequency to be transmitted and received as a resonance frequency.
  • the second antenna 202 is an antenna for transmitting and receiving the same frequency band as the frequency (first frequency) band transmitted and received by the first antenna 201 and is a frequency corresponding to a multiplication frequency of the first frequency. It can have a length that can be made into the resonant frequency.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may resonate in frequency bands in which each antenna has a length of 1/4 wavelength ⁇ .
  • the second antenna 202 is a resonance of the first antenna 201.
  • the frequency corresponding to 2 times the frequency can be set as the resonance frequency.
  • both the first antenna 201 and the second antenna 202 may resonate in the resonant frequency band of the second antenna 202.
  • the specific frequency band (first frequency band) transmitted and received by the antenna device 200 may be a low frequency band among the frequency bands for IoT.
  • the low frequency band may refer to a frequency of 600 MHz to 1 GHz, the mid-frequency band of 1.5 GHz to 2.2 GHz, and the high frequency band of 2.5 GHz or more.
  • the frequency band used for the IoT service may be provided in various ways for each operator or protocol.
  • the LoRa network or the Sigfox network may support the 915 MHz to 922 MHz band
  • the Cat-M1 or NB-IoT network may support the 698 MHz to 960 MHz band.
  • an antenna device 200 including a first antenna 201 having a first frequency as a resonance frequency and a second antenna 202 having a frequency corresponding to a multiplication frequency of the first frequency as a resonance frequency
  • a signal of the first frequency band When compared to an antenna device having only the first antenna 201 or an antenna device having only the second antenna 202, it is possible to transmit and receive a signal of the first frequency band with improved radiation efficiency.
  • an increase in radiation efficiency improved by the antenna device 200 including the first antenna 201 and the second antenna 202, compared to the antenna device having only the first antenna 201, is shown in Table 1 below. Can be.
  • Second device (first antenna and second antenna) RSSI PER RSSI PER Condition 1 0 ° -127 ⁇ -130 0% -123--125 0% 90 ° -127 ⁇ -130 0% -130 ⁇ -135 0% 180 ° -131--144 13% -130 ⁇ -132 0% 270 ° -124 ⁇ -125 0% -135--138 0% Condition 2 0 ° -118 ⁇ -124 0% -118 ⁇ -119 0% 90 ° -118 ⁇ -132 0% -124 ⁇ -125 0% 180 ° -135--143 15% -124 ⁇ -130 0% 270 ° -118 ⁇ -119 0% -119 ⁇ -124 0% Condition 3 0 ° -116 14% -126 One% 90 ° -130 ⁇ -131 67% -132 ⁇ -Pay Payment 180 ° -132 50% Payment 45%
  • the antenna device 200 including the first antenna 201 and the second antenna 202 is generally larger than the antenna device including only the first antenna 201. Since the RSSI value is high and the PER is low, it may be confirmed that the radiation efficiency of the antenna device 200 is improved when the second antenna 202 including the multiplied frequency of the first frequency is used as the resonance frequency.
  • Reference numeral 203 in FIG. 2 is for schematically indicating that the first antenna 201 and the second antenna 202 are electrically connected to emit the same frequency band signal.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may include a power supply part for receiving power and a ground part used for transmitting and receiving electromagnetic waves, respectively, and the first antenna 201 and The second antennas 202 may operate separately from each other.
  • the antenna device 200 may further include a dielectric that can be electrically induced so that the radiated electromagnetic waves may radiate to the outside with a uniform radiation pattern in all directions.
  • the dielectric may include various materials such as poly sterol, ferrite, or epoxy resin having a high dielectric constant.
  • a dielectric substance may be filled in a space where the first antenna 201 and the second antenna 202 are spaced apart from each other.
  • the dielectric filled in the spaced space between the first and second antennas disclosed herein may be air.
  • 3A to 3C are diagrams illustrating an antenna arrangement form of the antenna device 200 according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3A to 3C illustrate only the antenna device including the first antenna 201 and the second antenna 202, the antenna device according to various embodiments of the present disclosure may have a length or a length of the first antenna 201.
  • the antenna may further include a third antenna (not shown) having the same length as that of the two antennas 202.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may be disposed at physically different positions.
  • the first antenna and the second antenna may be disposed at different locations on a substrate (eg, a printed circuit board (PCB) or a flexible printed circuit board (FPCB)) for providing electrical signals to each antenna.
  • a substrate eg, a printed circuit board (PCB) or a flexible printed circuit board (FPCB)
  • PCB printed circuit board
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a radio wave signal may be lost due to an obstacle (for example, a building or a feature) when transmitting and receiving a signal by an antenna device. Therefore, the antenna device needs to ensure directionality of 360 ° coverage.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 are physically spaced apart from each other to secure the directionality of the coverage of 360 °, but substantially including the spaced apart spaces ( substantially) may be arranged to form one circumferential form.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may have a curved shape having the same curvature.
  • one end of the first antenna 201 and one end of the second antenna 202 are disposed to be spaced apart by a first interval, and the other end of the second antenna 202 and the other end of the second antenna 202 are firstly formed. It may be spaced apart by two intervals.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may include one circumference on a single plane including the first antenna 201, the first interval, the second antenna 202, and the second interval. It can be arranged to form.
  • the length of the first antenna 201 is L1
  • the length of the second antenna is L2
  • the antenna device 200 may further include a third antenna (not shown) having the same length as the length of the first antenna 201 or the length of the second antenna 202.
  • a third antenna (not shown) having the same length as the length of the first antenna 201 or the length of the second antenna 202.
  • the first antenna 201, the second antenna 202, and the third antenna may all have the same curvature, and the first antenna 201, the second antenna 202, And a third antenna (not shown) may be arranged to form one circumference on the same plane, including a spaced interval between each end.
  • the antenna device 200 may further include a switch (not shown) capable of selectively supplying a current to a power supply unit of each antenna, so that the first antenna 201 and the second antenna ( 202, and at least one antenna of the third antenna (not shown) may be selectively operated.
  • a switch capable of selectively supplying a current to a power supply unit of each antenna, so that the first antenna 201 and the second antenna ( 202, and at least one antenna of the third antenna (not shown) may be selectively operated.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 are physically spaced apart from each other and include spaced intervals between ends of each antenna.
  • the length of the first antenna 201 is L1
  • the length of the second antenna is L2
  • the antenna device 200 may further include a third antenna (not shown) having the same length as the length of the first antenna 201 or the length of the second antenna 202.
  • the first antenna 201 may have a length of L1
  • the second antenna 202 may have a length of L2
  • the third antenna (not shown) may have a length of L1 or L2.
  • the first antenna 201, the second antenna 202, and the third antenna (not shown) may be arranged to be spaced apart from each other, and may be arranged to form a substantially regular polygonal shape on the same plane including each spaced apart space. have.
  • the antenna device 200 may further include a switch (not shown) capable of selectively supplying current to a power supply unit of each antenna, such that the first antenna 201, the second antenna 202, and At least one antenna of the third antenna (not shown) may be controlled to selectively operate.
  • a switch capable of selectively supplying current to a power supply unit of each antenna, such that the first antenna 201, the second antenna 202, and At least one antenna of the third antenna (not shown) may be controlled to selectively operate.
  • a dielectric substance may be filled in a space where the first antenna 201 and the second antenna 202 are spaced apart from each other.
  • the dielectric filled in the spaced space between the first antenna 201 and the second antenna 202 disclosed herein may be air.
  • the antennas included in the antenna device 200 may be arranged in various oval or polygonal forms, in addition to those illustrated in FIGS. 3A to 3C.
  • Reference numeral 410 denotes a radiation pattern of the antenna device 200 in which the first antenna 201 and the second antenna 202 are arranged in a circumferential form according to an embodiment of the present invention. Is a radiation pattern in a single antenna device. Each radiation pattern shows the electric field strength of each direction in a specific plane (for example, x-y plane) in order to compare the directionality of the antenna device during transmission and reception.
  • a specific plane for example, x-y plane
  • the conventional single antenna device has a low electric field strength in a specific orientation (for example, near 0 ° and 170 °), and thus may not partially receive a signal transmitted in a specific direction.
  • a radiation pattern is formed relatively broadly and evenly in all directions, so that the antenna device is uniform regardless of the direction of transmission and reception of radio waves. Performance can be secured.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 according to the embodiment of the present invention are arranged in a circumferential form, not only does the radiation efficiency increase as compared to a structure in which a single antenna is arranged in a straight line, but also in terms of directionality. It can be seen that the radiation pattern is formed more broadly and evenly at the coverage of 360 °.
  • FIG. 5 is a view schematically illustrating an antenna device structure according to various embodiments of the present disclosure.
  • an antenna device including a plurality of antennas
  • spaces of 0.5 wavelength or more of resonant frequency are required between antennas in order to prevent performance degradation of each antenna.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 are not spaced apart by 0.5 wavelength or more of the frequency band to be transmitted and received, mutual interference occurs between antennas, so that isolation is reduced. Radiation efficiency of each antenna may be reduced.
  • the plurality of antennas 201 and 202 may be adjacent to each other by utilizing a plurality of metal patterns 401 and 402 that are capable of electromagnetic coupling with each antenna. Even if it is arranged so that the performance of each antenna can be prevented from being lowered.
  • an antenna device 400 may include a first antenna 201, a second antenna 202, a first metal pattern 401, and a second metal pattern 402. can do.
  • the first metal pattern 401 is disposed to be spaced apart from the first antenna 201 by a predetermined distance (L5), and one end of the first metal pattern 401 is connected to the ground portion, and the electromagnetic coupling with the first antenna 201 is performed. Can be formed.
  • the second metal pattern 402 is disposed to be spaced apart from the second antenna 202 by a predetermined distance (L5), and one end of the second metal pattern 402 is connected to the ground portion, and the electromagnetic coupling with the second antenna 202 is performed. Can be formed.
  • the length and width of the antennas 201 and 202 may be optimized for each resonant frequency.
  • the first antenna 201 may have a length for setting the first frequency, which is a frequency that the antenna device 400 intends to transmit and receive, as a resonance frequency.
  • the length of the first antenna 201 may correspond to 1/4 wavelength to 2 wavelengths of the first frequency band signal.
  • the second antenna 202 may have a length for setting a frequency corresponding to a multiplication frequency of the first frequency as a resonance frequency.
  • the second antenna 202 may have a length of 1/2 wavelength to 4 wavelengths of the first frequency band signal.
  • lengths of the metal patterns 401 and 402 may be determined corresponding to lengths of the adjacent antennas 201 and 202.
  • the length of the first metal pattern 401 may be the same as the length of the first antenna 201 or shorter than the length of the first antenna 201.
  • the first metal pattern 401 may have a length corresponding to 0.95 times the length of the first antenna 201.
  • the length of the second metal pattern 402 may be the same as the length of the second antenna 202 or shorter than the length of the second antenna 202.
  • the second metal pattern 402 may have a length corresponding to 0.95 times the length of the second antenna 202.
  • the metal patterns 401 and 402 may be spaced apart from the antenna by a predetermined distance.
  • the distance L5 may be defined as a distance at which the antenna and the electromagnetic field coupling effect may occur.
  • the distance L5 between the first metal pattern 401 and the first antenna 201 may correspond to a length of 0.1 wavelength to 0.15 wavelength of the first frequency band signal.
  • the distance L5 between the second metal pattern 402 and the second antenna 202 may correspond to a length of 0.1 wavelength to 0.15 wavelength of the first frequency band signal.
  • 6A to 6C are diagrams illustrating an arrangement structure of the antennas 201 and 202 and the metal patterns 401 and 402 in the antenna device 400 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may be physically spaced apart from each other on the same plane, and may be disposed in a substantially circumferential form including spaced spaces.
  • the metal patterns 401 and 402 may be disposed to be spaced apart from the antennas 201 and 202 along the inner circumferential surface or outer circumferential surface of the circumferential shape.
  • the first metal pattern 401 is spaced apart from the first antenna 201 by L5
  • the second metal pattern 402 is spaced apart by the distance of the second antenna 202 from L5. Can be.
  • an interval L5 in which the metal patterns 401 and 402 are spaced apart from each of the antennas 201 and 202 may be used to generate an electromagnetic coupling effect with the adjacent antennas 201 and 202.
  • 201 and 202 may be set to a length of 0.1 wavelength to 0.15 wavelength of the first frequency that is a frequency band to be transmitted and received.
  • the lengths of the metal patterns 401 and 402 may be determined corresponding to the lengths of the adjacent antennas 201 and 202.
  • the length of the first metal pattern 401 may be equal to or less than the length of the first antenna 201.
  • the first metal pattern 401 may have a length corresponding to 0.95 times the length of the first antenna 201.
  • the length of the second metal pattern 402 may be equal to or less than the length of the second antenna 202.
  • the second metal pattern 402 may have a length corresponding to 0.95 times the length of the second antenna 202.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may be physically spaced apart from each other on the same plane, and may be disposed in substantially one regular polygonal shape including spaced spaces.
  • the metal patterns 401 and 402 may be disposed to be spaced apart from the antenna by a predetermined distance adjacent to the antenna of the regular polygonal shape.
  • the first metal pattern 401 is spaced apart from the first antenna 201 by L5, and the second metal pattern 402 is spaced apart by the distance of the second antenna 202 from L5.
  • the first metal pattern 401 and the second metal pattern 402 may be arranged in one regular polygonal shape.
  • the distance L5 between the first metal pattern 401 and the first antenna 201 and the distance L5 between the second metal pattern 402 and the second antenna 202 may be defined as the first distance between the first metal pattern 401 and the first antenna 201. It may correspond to a length of 0.1 wavelength to 0.15 wavelength of one frequency band signal.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a perspective view of the antenna device 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna device 400 may include a first antenna 201 and a second antenna 202.
  • the first antenna 201 has a length L1 that allows the first frequency to be a resonance frequency, and the second antenna 202.
  • L1 has a length that can be a resonant frequency of the frequency corresponding to the multiplication frequency of the first frequency
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 are physically spaced apart from each other, but a single plane It can be arranged to form one circumferential shape including the spaced gap on (eg, xy plane).
  • the length L2 of the second antenna 202 is longer than the length L1 of the first antenna 201, and corresponds to an integer multiple of two or more times the length L1 of the first antenna 201. Can be.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 extend the ends on the -z axis as necessary in order to adjust the length to transmit and receive the required frequency band signal. It can be arranged as. Ends of the first antenna 201 and the second antenna 202 may be connected to a power supply unit for providing a power feed to each of the first antenna 201 and the second antenna 202.
  • the antenna device 400 may include a switch (not shown) for controlling power supply to at least one of the first antenna 201 and the second antenna 202.
  • the switch may provide power to both the first antenna 201 and the second antenna 202 so as to receive the first frequency band signal from the first antenna 201 and the second antenna 202.
  • the switch may select the antennas 201 and 202 to transmit and receive signals by selectively supplying power to the first antenna 201 or the second antenna 202.
  • FIG 8 is a graph illustrating a radiation efficiency characteristic of the antenna device 400 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the horizontal axis represents frequency ([MHz]), and the vertical axis represents total radiation efficiency (dB) obtained from the antenna.
  • the solid line 702 is the radiation efficiency for each frequency of the antenna device including only the first antenna 201, and the dotted line 701 includes both the first antenna 201 and the second antenna 202 shown in FIG. 7. It means the radiation efficiency for each frequency of the antenna device 400.
  • the first frequency band that the antenna device 400 intends to transmit and receive may be 915 to 922 MHz.
  • a peak of an antenna device including only a first antenna 201 having a first frequency as a resonant frequency in a first frequency band (eg, a low frequency band of the IoT frequency band).
  • the gain is about -1.7 dBi
  • the antenna device 400 further includes a second antenna 202 having a frequency corresponding to a multiplication frequency of the first frequency (for example, three multiplications of the first frequency) as a resonance frequency.
  • the peak gain at is about -0.8 dBi. That is, when using the antenna device 400 according to an embodiment of the present invention, it can be seen that the radiation efficiency is increased compared to the antenna device including only the first antenna 201.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a perspective view of the antenna device 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna device 400 may include a first antenna 201, a second antenna 202, a first metal pattern 401, and a second metal pattern 402.
  • the first antenna 201 has a length L1 that allows the first frequency to be a resonant frequency
  • the second antenna 202 may have a first frequency. It may have a length (L2) that can be multiplied by the frequency of the resonant frequency.
  • the first antenna 201 and the second antenna 202 may be physically spaced apart from each other, but may be arranged to form a circumferential shape including spaces spaced apart on a single plane.
  • the length of the first metal pattern 401 may be less than or equal to the length of the first antenna 201.
  • the length of the second metal pattern 402 may be less than or equal to the length of the second antenna 202.
  • the first metal pattern 401 has a length of 0.95 times (0.95 * L1) of the length of the first antenna
  • the second metal pattern 402 has 0.95 times (0.95 * L2) of the length of the second antenna.
  • the first metal pattern 401 and the second metal pattern 402 may be spaced apart from the antennas 201 and 202 by a predetermined distance L5 along the circumferential inner or outer circumferential surfaces of the antennas 201 and 202, respectively. Can be arranged.
  • the distance L5 between the metal patterns 401 and 402 spaced apart from the antennas 201 and 202 may be such that the adjacent antennas 201 and 202 and the metal patterns 401 and 402 have an electromagnetic coupling effect.
  • the wavelength may be set to a length of 0.1 to 0.15 wavelengths of the first frequency.
  • the first metal pattern 401 and the second metal pattern 402 may be disposed in a form in which their ends extend on the -z axis as necessary. One end of the first metal pattern 401 and the second metal pattern 402 may be connected to the ground portion, respectively.
  • FIG. 10 is a graph illustrating radiation efficiency characteristics of an antenna device including metal patterns 401 and 402 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the horizontal axis represents frequency ([MHz]), and the vertical axis represents total radiation efficiency (dB) obtained from the antenna.
  • the solid line 802 is radiation efficiency for each frequency of the antenna device shown in FIG. 7, and the dotted line 802 means antenna efficiency for each frequency of the antenna device including the metal patterns 401 and 402 shown in FIG. 9. .
  • the first frequency band to be transmitted and received by the antenna device 400 may be a low frequency band among the frequency bands for IoT.
  • the peak gain of the antenna device not including the metal patterns 401 and 402 is about -3.8 dBi, and the antenna device including the metal patterns 401 and 402.
  • the peak gain of is about -2.0dBi. That is, in the case of using the antenna device including the metal patterns 401 and 402 according to the embodiment of the present invention, it can be seen that the radiation efficiency is improved compared to the antenna device not including the metal patterns 401 and 402. .
  • module may refer to a unit that includes one or a combination of two or more of hardware, software, or firmware.
  • a “module” may be used interchangeably with terms such as, for example, unit, logic, logical block, component, or circuit.
  • the module may be a minimum unit or part of an integrally constructed part.
  • the module may be a minimum unit or part of performing one or more functions.
  • the “module” can be implemented mechanically or electronically.
  • a “module” is one of application-specific integrated circuit (ASIC) chips, field-programmable gate arrays (FPGAs), or programmable-logic devices that perform certain operations, known or developed in the future. It may include at least one.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGAs field-programmable gate arrays

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Abstract

다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 제1주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1주파수 대역 신호를 송수신하는 제1안테나; 및 상기 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1안테나와 인접하게 배치되어 상기 제1주파수 대역신호를 송수신하는 제2안테나를 포함할 수 있다. 이 밖에 다른 실시예들이 가능하다.

Description

안테나 장치
본 발명의 다양한 실시 예는 안테나 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 송수신하고자 하는 특정 주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하는 안테나를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술은 상용화된 이동통신망 접속뿐만 아니라, 최근에는 와이파이(Wi-Fi) 기술로 대표되는 근거리 무선통신(wireless local area network; w-LAN), 블루투스(Bluetooth), 근접무선통신(near field communication; NFC), 저전력 광역통신망(LPWAN, low power wide area network) 등 다양한 방식으로 구현되고 있다. 특히 최근에는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다.
무선 통신에 이용되는 안테나 장치는 특정 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신하거나 수신하는 기능을 한다. 안테나 장치는, 장애물 등으로 인한 전파 신호 손실에 의해 송수신 기능이 저하되지 않도록, 모든 방향으로 신호를 고르게 방사할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나 동일한 모양의 안테나를 여러 개 배치하여 선택적으로 신호를 송수신하는 경우, 통신 효율은 좋아질 수 있으나 안테나의 개수 증가 및 제반 설계에 따른 비용 상승 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 송수신하고자 하는 특정 주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하는 안테나를 이용하여 효율적으로 방사 성능을 개선할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 제1주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1주파수 대역 신호를 송수신하는 제1안테나; 및 상기 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1안테나와 인접하게 배치되어 상기 제1주파수 대역신호를 송수신하는 제2안테나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 송수신하고자 하는 특정 주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하는 안테나를 포함함으로써 종래의 안테나 장치보다 개선된 방사 성능을 확보하는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 추가적으로 안테나를 구비하지 않더라도 저비용으로 360° 커버리지의 방향성을 확보할 수 있는 안테나 장치 구조를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 송수신하고자 하는 특정 주파수를 공진 주파수로 하는 제1안테나와 특정 주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하는 제2안테나가 1/2 파장보다 가깝게 배치되더라도 안테나 성능 저하를 방지할 수 있는 안테나 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 장치 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 안테나 배치 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전파 송수신 시 방향성 향상 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치에서 안테나 및 금속패턴의 배치 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치의 방사 효율 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 사시도를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 금속패턴을 포함하는 안테나 장치의 방사 효율 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시예의 다양한 변경 (modification), 균등물 (equivalent), 및/또는 대체물 (alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, “가진다,” “가질 수 있다,”“포함한다,” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징 (예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, “A 또는 B,”“A 또는/및 B 중 적어도 하나,”또는 “A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상”등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, “A 또는 B,” “ A 및 B 중 적어도 하나,”또는 “ A 또는 B 중 적어도 하나”는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
다양한 실시 예에서 사용된 “제 1,”“제 2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소 (예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어 ((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어 (connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소 (예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소 (예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소 (예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 “~하도록 구성된 (또는 설정된)(configured to)”은 상황에 따라, 예를 들면, “~에 적합한 (suitable for),” “~하는 능력을 가지는 (having the capacity to),” “~하도록 설계된 (designed to),” “~하도록 변경된 (adapted to),” “~하도록 만들어진 (made to),”또는 “~를 할 수 있는 (capable of)”과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 “~하도록 구성 (또는 설정)된”은 하드웨어적으로 “특별히 설계된 (specifically designed to)”것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, “~하도록 구성된 장치”라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 “~할 수 있는” 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 “A, B, 및 C를 수행하도록 구성 (또는 설정)된 프로세서”는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서 (예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서 (generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 전자 장치는 스마트폰 (smartphone), 태블릿 PC (tablet personal computer), 이동 전화기 (mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기 (e-book reader), 데스크탑 PC (desktop personal computer), 랩탑 PC (laptop personal computer), 넷북 컴퓨터 (netbook computer), 워크스테이션 (workstation), 서버, PDA (personal digital assistant), PMP (portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라 (camera), 또는 웨어러블 장치 (wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치 (head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리 (appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치 (smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 전자 장치는 스마트 가전 제품 (smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD (digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스 (set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널 (home automation control panel), 보안 컨트롤 패널 (security control panel), TV 박스 (예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔 (예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더 (camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기 (예: 각종 휴대용 의료측정기기 (혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA (magnetic resonance angiography), MRI (magnetic resonance imaging), CT (computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 (navigation) 장치, GPS 수신기 (global positioning system receiver), EDR (event data recorder), FDR (flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 (infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기 (avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛 (head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM (automatic teller's machine), 상점의 POS (point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기 (thermostat), 가로등, 토스터 (toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구 (furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드 (electronic board), 전자 사인 수신 장치 (electronic signature receiving device), 프로젝터 (projector), 또는 각종 계측 기기 (예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치 (예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 장치 구성을 도시한 도면이다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 동일 주파수 대역 신호를 송수신하는 제1안테나(101) 및 제2안테나(102)를 포함할 수 있다. 제1안테나(101) 및 제2안테나(102)에는 다양한 종류의 안테나가 고려될 수 있으나, 본 명세서에서는 제1안테나(101) 및 제2안테나(102)를 모노폴 안테나(monopole antenna)인 것으로 가정하여 설명하도록 한다.
안테나(101, 102)는, 안테나(101, 102)와 전기적으로 연결된 급전부로부터 전류가 공급(급전)되면 전류 경로(current path)를 형성할 수 있다. 형성된 전류 경로에 의하여 안테나의 주변에는 자기장이 형성될 수 있다.
예를 들어 안테나(101, 102)에 전류가 공급되면 안테나의 전기적인 특성에 대응하는 특정 주파수의 전기적 신호가 선택되고, 선택된 신호는 안테나(101, 102)를 통해 자기장 신호로 변환되어 외부로 방사될 수 있다.
예를 들어, 안테나(101, 102)는, 안테나가 갖는 쌍대성 원리(reciprocal principal)에 따라, 특정 주파수(공진 주파수)의 자기장 신호를 수신하고, 이를 전류로 변환하여 안테나(101, 102)와 전기적으로 연결된 회로로 전달할 수 있다.
안테나(101, 102)는, 수신하고자 하는 주파수 대역을 고려하여 그 길이(또는 모양 등)를 결정할 수 있다. 예를 들면, 모노폴 안테나는 안테나의 접지부에 의한 이미지 효과를 이용하여, 안테나의 길이가 1/4 파장에 해당하는 특정 주파수를 공진 주파수로 하여, 해당 주파수 대역 신호를 송수신할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나 장치(100)는 동일한 길이(L1)의 안테나(101, 102)를 복수 개 포함하여, 방사 효율이 좋은 안테나의 신호를 선택적으로 송수신하였다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는 물리적으로 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201)와 제2안테나(202)는 보다 넓은 커버리지의 방향성을 확보하기 위하여, 각 안테나의 끝단이 서로 반대되는 방향으로 향하도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 특정 주파수(제1주파수) 대역 신호를 송수신하기 위하여, 제1주파수를 공진 주파수로 하는 제1안테나(201) 및 제1주파수의 체배 주파수에 해당하는 주파수를 공진 주파수로 하는 제2안테나(202)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1안테나(201)는, 송수신하고자 하는 특정 주파수를 공진 주파수로 하기 위하여, 특정 주파수(제1주파수)의 1/4 파장 내지 2 파장에 해당하는 길이를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 제2안테나(202)는, 제1안테나(201)가 송수신하는 주파수(제1주파수) 대역과 동일한 주파수 대역을 송수신하기 위한 안테나로서, 제1주파수의 체배 주파수에 해당하는 주파수를 공진 주파수로 할 수 있는 길이를 가질 수 있다.
예를 들면, 제2안테나(202)의 길이(L2)는, 제1안테나(201)의 길이(L1)의 2 이상의 정수 배(L2=L1*n, n=2, 3, 4 뀉)일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는 각 안테나의 길이를 1/4 파장(λ)으로 하는 주파수 대역에서 각각 공진할 수 있다.
예를 들어, 제2안테나(202)의 길이(L2)가 제1안테나(201)의 길이(L1)의 2배에 해당하는 경우, 제2안테나(202)는 제1안테나(201)의 공진 주파수의 2체배에 해당하는 주파수를 공진 주파수로 할 수 있다. 이 경우, 제1안테나(201)와 제2안테나(202)는 모두 제2안테나(202)의 공진 주파수 대역에서 공진할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 장치(200)가 송수신하는 특정 주파수 대역(제1주파수 대역)은 IoT 용 주파수 대역 중 저주파 대역(low frequency band)일 수 있다.
예를 들면, 저주파 대역은 600MHz 내지 1GHz, 중주파 대역(mid-frequency band)은 1.5GHz 내지 2.2GHz, 고주파 대역(high frequency band)은 2.5GHz 이상의 주파수를 의미할 수 있다. IoT 서비스에 이용되는 주파수 대역은 각 사업자 또는 프로토콜 별로 다양하게 제공될 수 있다. 예를 들어 LoRa망 또는 Sigfox 망의 경우 915MHz 내지 922MHz 대역, Cat-M1 또는 NB-IoT망의 경우 698MHz 내지 960MHz 대역을 지원할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1주파수를 공진 주파수로 하는 제1안테나(201)와, 제1주파수의 체배 주파수에 해당하는 주파수를 공진 주파수로 하는 제2안테나(202)를 포함하는 안테나 장치(200)를 이용할 경우, 제1안테나(201)만을 구비한 안테나 장치 또는 제2안테나(202)만을 구비한 안테나 장치와 비교할 때, 보다 향상된 방사 효율로 제1주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201)만을 구비한 안테나 장치보다, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 포함하는 안테나 장치(200)에 의해 개선되는 방사 효율 증가는 표 1과 같을 수 있다.
제1장치 (제1안테나) 제2장치(제1안테나 및 제2안테나)
RSSI PER RSSI PER
조건1 0° -127~-130 0% -123~-125 0%
90° -127~-130 0% -130~-135 0%
180° -131~-144 13% -130~-132 0%
270° -124~-125 0% -135~-138 0%
조건2 0° -118~-124 0% -118~-119 0%
90° -118~-132 0% -124~-125 0%
180° -135~-143 15% -124~-130 0%
270° -118~-119 0% -119~-124 0%
조건3 0° -116 14% -126 1%
90° -130~-131 67% -132~-수불 수불
180° -132 50% 수불 45%
270° -127 38% -126~-128 13%
표 1의 결과와 같이, 복수의 조건에서, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 포함하는 안테나 장치(200)가, 제1안테나(201)만을 포함하는 안테나 장치보다, 대체적으로 RSSI 값이 높고 PER가 낮으므로, 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하는 제2안테나(202)를 포함하는 경우 안테나 장치(200)의 방사 효율이 개선됨을 확인할 수 있다.
도 2의 203 부호는 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)가 동일한 주파수 대역 신호를 방사하기 위하여 전기적으로 연결되어 있음을 개략적으로 표시하기 위한 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는, 각각 전원을 공급받기 위한 급전부 및 전자파의 송수신 시 이용되는 접지부를 포함할 수 있으며, 제1안테나(201)과 제2안테나(202)는 각각 별개로 작동할 수 있다.
도시되지 않았으나, 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는 방사되는 전자파가 전방향 균일한 방사 패턴(radiation pattern)을 가지며 외부로 방사될 수 있도록 전기적으로 유도할 수 있는 유전체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전체는 유전율이 큰 폴리스티롤(poly sterol), 페라이트(ferrite), 또는 에폭시(epoxy) 수지 등의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)가 이격되는 공간에는 유전체(dielectric substance)가 채워질 수 있다. 본 명세서의 개시되는 제1안테나 및 제2안테나 사이의 이격되는 공간에 채워지는 유전체는 공기(air)일 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)의 안테나 배치 형태를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c에서는 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 포함하는 안테나 장치만을 도시하였으나, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치는, 제1안테나(201)의 길이 또는 제2안테나(202)의 길이와 동일한 길이를 갖는, 제3안테나(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는 물리적으로 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1안테나 및 제2안테나는 각 안테나에 전기적 신호를 제공하기 위한 기판(예를 들면, PCB(printed circuit board) 또는 FPCB(flexible printed circuit board))상의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.
일반적으로 전파 신호는, 안테나 장치에 의한 신호 송수신 시, 장애물(예: 건물이나 지형지물) 등으로 인하여 손실이 발생할 수 있다. 따라서 안테나 장치는 360° 커버리지의 방향성을 확보할 필요가 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는, 360°의 커버리지의 방향성을 확보하기 위하여, 물리적으로 서로 이격되어 배치되되, 상기 이격된 간격을 포함하여 실질적으로(substantially) 하나의 원주 형태를 형성하도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1안테나(201)와 제2안테나(202)는 동일한 곡률을 가지는 곡선형태일 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201)의 일단과 제2안테나(202)의 일단은 제1간격만큼 이격되어 배치되고, 제2안테나(202)의 타단과 제2안테나(202)의 타단은 제2간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1안테나(201)와 제2안테나(202)는, 제1안테나(201), 제1간격, 제2안테나(202), 및 제2간격을 포함하여 단일 평면 상에서 하나의 원주를 형성하도록 배치될 수 있다. 여기서, 제1안테나(201)의 길이는 L1이고, 제2안테나의 길이는 L2이며, L2는 L1의 2 이상의 정수 배(L2=L1*n, n=2, 3, 4 뀉)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 제1안테나(201)의 길이 또는 제2안테나(202)의 길이와 동일한 길이의 제3안테나(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201), 제2안테나(202), 및 제3안테나(미도시)는 모두 동일한 곡률을 갖는 곡선 형태로, 제1안테나(201), 제2안테나(202), 및 제3안테나(미도시)는, 각 끝단의 이격 간격을 포함하여, 동일 평면상에서 하나의 원주를 형성하도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 각 안테나의 급전부에 선택적으로 전류를 공급할 수 있는 스위치(미도시)를 더 포함하여, 제1안테나(201), 제2안테나(202), 및 제3안테나(미도시) 중 적어도 하나의 안테나가 선택적으로 동작하도록 제어할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는, 서로 물리적으로 이격되어 배치되며, 각 안테나의 끝단의 이격된 간격을 포함하여 동일 평면 상에서 실질적으로(substantially) 정다각형 형태를 형성하도록 배치될 수 있다. 여기서, 제1안테나(201)의 길이가 L1이고, 제2안테나의 길이는 L2이며, L2는 L1의 2 이상의 정수 배(L2=L1*n, n=2, 3, 4 뀉)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 제1안테나(201)의 길이 또는 제2안테나(202)의 길이와 동일한 길이인 제3안테나(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201)는 L1의 길이를 갖고, 제2안테나(202)는 L2의 길이를 가지며, 제3안테나(미도시)는 L1 또는 L2의 길이를 가질 수 있다. 제1안테나(201), 제2안테나(202), 및 제3안테나(미도시)는 서로 이격되어 배치되되, 각각의 이격된 간격을 포함하여 동일 평면 상에서 실질적으로 정다각형 형태를 형성하도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)는, 각 안테나의 급전부에 선택적으로 전류를 공급할 수 있는 스위치(미도시)를 더 포함하여, 제1안테나(201), 제2안테나(202), 및 제3안테나(미도시) 중 적어도 하나의 안테나가 선택적으로 동작하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)가 이격되는 공간에는 유전체(dielectric substance)가 채워질 수 있다. 본 명세서의 개시되는 제1안테나(201) 및 제2안테나(202) 사이의 이격되는 공간에 채워지는 유전체는 공기(air)일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 안테나 장치(200)에 포함되는 안테나들은, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 형태 외에도, 다양한 종류의 타원형 또는 다각형 형태로 배치될 수 있다.
참조 부호 410은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 원주 형태로 배치한 안테나 장치(200)의 방사 패턴(radiation pattern)이고, 참조부호 420은 종래의 단일 안테나 장치에서의 방사패턴이다. 각각의 방사 패턴은 안테나 장치의 전파 송수신시 방향성을 비교하기 위하여 특정 평면(예를 들면 x-y 평면)에서의 방위 별 전계 강도를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 단일 안테나 장치는 특정 방위(예를 들면 0°, 170° 근방)에서는 전계 강도가 낮아, 특정 방향에서 송신되는 신호는 일부 수신하지 못할 수 있다. 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)가 원주 형태로 배치되는 안테나 장치(200)의 경우 전 방위에서 비교적 넓고 고르게 방사 패턴이 형성되어, 전파의 송수신 방향과 무관하게 균일한 안테나 장치의 성능을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 원주 형태로 배치하는 경우, 종래 단일 안테나를 직선형으로 배치하는 구조보다 방사 효율이 증가할 뿐 아니라, 방향성 측면에서도 360°의 커버리지에서 보다 넓고 고르게 방사 패턴이 형성됨을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
복수의 안테나를 포함하는 안테나 장치에서, 각각의 안테나의 성능 저하를 막기 위해서는 각 안테나 사이에 공진 주파수의 0.5파장 이상의 이격된 공간이 요구된다. 예를 들어, 제1안테나(201)와 제2안테나(202)가 송수신하고자 하는 주파수 대역의 0.5 파장 이상 이격되어 배치되지 않으면 안테나들 간의 상호 간섭이 발생하여, 격리도(isolation)가 저하되고, 각 안테나의 방사 효율이 저하될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(400)는, 각 안테나와 전자계 결합(coupling)할 수 있는 복수의 금속패턴(401, 402)을 활용하여, 복수의 안테나(201, 202)가 서로 인접하여 배치되더라도 각 안테나의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(400)는, 제1안테나(201), 제2안테나(202), 제1금속패턴(401), 및 제2금속패턴(402)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1금속패턴(401)은, 제1안테나(201)와 소정 거리(L5) 이격되어 배치되고, 일단이 접지부와 연결되며, 제1안테나(201)와 전자계 결합을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2금속패턴(402)은, 제2안테나(202)와 소정 거리(L5) 이격되어 배치되고, 일단이 접지부와 연결되며, 제2안테나(202)와 전자계 결합을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나(201, 202)의 길이(length) 그리고 그 폭(width)는 각각의 공진 주파수에 최적화될 수 있다.
예를 들면, 제1안테나(201)는 안테나 장치(400)가 송수신하고자 하는 주파수인 제1주파수를 공진 주파수로 하기 위한 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201)의 길이는 제1주파수 대역 신호의 1/4 파장 내지 2 파장에 해당할 수 있다.
예를 들면, 제2안테나(202)는 제1주파수의 체배 주파수에 해당하는 주파수를 공진 주파수로 하기 위한 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2안테나(202)는 제1주파수 대역 신호의 1/2 파장 내지 4 파장의 길이를 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 금속패턴(401, 402)의 길이는 인접하는 안테나(201, 202)의 길이에 대응하여 결정될 수 있다. 예를 들면 제1금속 패턴(401)의 길이는 제1안테나(201)의 길이와 동일하거나 제1안테나(201)의 길이보다 짧을 수 있다. 예를 들면, 제1금속패턴(401)은 제1안테나(201)의 길이의 0.95배에 해당하는 길이일 수 있다. 예를 들면 제2금속 패턴(402)의 길이는 제2안테나(202)의 길이와 동일하거나 제2안테나(202)의 길이보다 짧을 수 있다. 예를 들면, 제2금속패턴(402)은 제2안테나(202)의 길이의 0.95배에 해당하는 길이일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 금속패턴(401, 402)은 안테나와 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 여기서 이격되는 거리(L5)는 안테나와 전자계 결합 효과가 발생될 수 있는 거리로 정의될 수 있다.
예를 들면, 제1금속패턴(401)과 제1안테나(201) 간의 이격된 거리(L5)는 제1주파수 대역 신호의 0.1 파장 내지 0.15 파장의 길이에 해당할 수 있다. 예를 들면, 제2금속패턴(402)과 제2안테나(202) 간의 이격된 거리(L5)는, 제1주파수 대역 신호의 0.1 파장 내지 0.15 파장의 길이에 해당할 수 있다.
도 6a 내지 6c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(400)에서 안테나(201, 202) 및 금속패턴(401, 402)의 배치 구조를 도시한 도면이다.
다양한 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는, 동일 평면상에서 물리적으로 서로 이격되어 배치되되, 이격된 간격을 포함하여 실질적으로 하나의 원주 형태로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 금속패턴(401, 402)은 이러한 원주 형태의 내주면또는 외주면을 따라 안테나(201, 202)와 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1금속패턴(401)은 제1안테나(201)와 L5의 거리만큼 이격되어 배치되고, 제2금속패턴(402)은 제2안테나(202)와 L5의 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들면, 금속패턴(401, 402)이 각 안테나(201, 202)와 이격 배치되는 간격(L5)은, 인접한 각각의 안테나(201, 202)와 전자계 결합 효과를 발생시키도록 하기 위하여, 안테나(201, 202)가 송수신하고자 하는 주파수 대역인 제1주파수의 0.1 파장 내지 0.15 파장의 길이로 설정할 수 있다.
예를 들면, 금속패턴(401, 402)의 길이는, 인접하는 안테나(201, 202)의 길이에 대응하여 결정될 수 있다. 예를 들면 제1금속 패턴(401)의 길이는 제1안테나(201)의 길이 이하일 수 있다. 예를 들면, 제1금속패턴(401)은 제1안테나(201)의 길이의 0.95배에 해당하는 길이일 수 있다. 예를 들면 제2금속 패턴(402)의 길이는 제2안테나(202)의 길이 이하일 수 있다. 예를 들면, 제2금속패턴(402)은 제2안테나(202)의 길이의 0.95배에 해당하는 길이일 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는, 동일 평면상에서 물리적으로 서로 이격되어 배치되되, 이격된 간격을 포함하여 실질적으로 하나의 정다각형 형태로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 금속패턴(401, 402)은 이러한 정다각형 형태의 안테나와 인접하여 안테나와 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들면, 제1금속패턴(401)은 제1안테나(201)와 L5의 거리만큼 이격되어 배치되고, 제2금속패턴(402)은 제2안테나(202)와 L5의 거리만큼 이격되어 배치되어, 제1금속패턴(401) 및 제2금속패턴(402)은 하나의 정다각형 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1금속패턴(401)과 제1안테나(201) 간의 이격된 거리(L5) 및 제2금속패턴(402)과 제2안테나(202) 간의 이격된 거리(L5)는, 제1주파수 대역 신호의 0.1 파장 내지 0.15 파장의 길이에 해당할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(400)의 사시도를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따른 안테나 장치(400)는, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 안테나 장치(400)는, 제1주파수 대역 신호를 송수신하기 위하여, 제1안테나(201)는 제1주파수를 공진 주파수로 할 수 있는 길이(L1)를 갖고, 제2안테나(202)는 제1주파수의 체배 주파수에 해당하는 주파수를 공진 주파수로 할 수 있는 길이(L2)를 가지며, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는 서로 물리적으로 이격되어 배치되나, 단일 평면(예를 들면, x-y 평면) 상에서 상기 이격된 간격을 포함하여 하나의 원주 형태를 형성하도록 배치될 수 있다.
예를 들면, 제2안테나(202)의 길이(L2)는, 제1안테나(201)의 길이(L1)보다 길며, 제1안테나(201)의 길이(L1)의 2 이상의 정수 배에 해당할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는 요구되는 주파수 대역 신호를 송수신할 수 있도록 길이를 조절하기 위하여, 필요에 따라 그 끝단을 -z축 상으로 연장하는 형태로 배치될 수 있다. 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)의 끝단은 제1안테나(201) 및 제2안테나(202) 각각에 급전을 제공할 수 있도록 하는 급전부와 연결될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 안테나 장치(400)는 제1안테나(201) 및 제2안테나(202) 중 적어도 하나에 급전을 제공할 수 있도록 제어하는 스위치(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스위치는 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)에 모두 급전이 제공되도록 하여, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)로부터 제1주파수 대역 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 스위치는 제1안테나(201) 또는 제2안테나(202)에 선택적으로 급전을 제공하도록 함으로써, 신호를 송수신할 안테나(201, 202)를 선택할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 안테나 장치(400)의 방사 효율(radiation efficiency) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 그래프의 가로축은 주파수 (frequency, [MHz]), 세로축은 안테나로부터 획득하는 방사 효율(total radiation efficiency, [dB])을 나타낸다. 여기서 실선(702)은 제1안테나(201)만을 포함하는 안테나 장치의 주파수 별 방사 효율이고, 점선(701)은 도 7에 도시된 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)를 모두 포함하는 안테나 장치(400)의 주파수 별 방사 효율을 의미한다.
예를 들면, 안테나 장치(400)가 송수신하고자 하는 제1주파수 대역은 915~922MHz일 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1주파수 대역(예를 들면 IoT 용 주파수 대역 중 저주파 대역(low frequency band))에서, 제1주파수를 공진 주파수로 하는 제1안테나(201)만을 포함하는 안테나 장치의 peak gain은 약 -1.7dBi 이고, 제1주파수의 체배 주파수에 해당하는 주파수(예를 들면, 제1주파수의 3체배)를 공진 주파수로 하는 제2안테나(202)를 더 포함하는 안테나 장치(400)의 peak gain은 약 -0.8dBi 이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(400)를 이용하는 경우, 제1안테나만(201)을 포함하는 안테나 장치와 비교하여 방사 효율이 상승함을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(400)의 사시도를 도시한 도면이다.
일 실시예에 따른 안테나 장치(400)는, 제1안테나(201), 제2안테나(202), 제1금속패턴(401), 및 제2금속패턴(402)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 안테나 장치는 제1주파수 대역 신호를 송수신하기 위하여, 제1안테나(201)는 제1주파수를 공진 주파수로 할 수 있는 길이(L1)를 갖고, 제2안테나(202)는 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 할 수 있는 길이(L2)를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1안테나(201) 및 제2안테나(202)는 물리적으로 서로 이격되어 배치되나, 단일 평면 상에서 이격된 공간을 포함하여 하나의 원주 형태를 형성하도록 배치될 수 있다.
예를 들면 제1금속 패턴(401)의 길이는 제1안테나(201)의 길이 이하일 수 있다., 제2금속 패턴(402)의 길이는 제2안테나(202)의 길이 이하일 수 있다. 예를 들면, 제1금속패턴(401)은 제1안테나의 길이의 0.95배 (0.95*L1)의 길이를 갖고, 제2금속패턴(402)는 제2안테나의 길이의 0.95배(0.95*L2)의 길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1금속패턴(401) 및 제2금속패턴(402)은 안테나(201, 202)의 원주 형태의 내주면 또는 외주면을 따라, 안테나(201, 202)와 각각 소정 거리(L5) 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 금속패턴(401, 402)이 안테나(201, 202)와 이격 배치되는 간격(L5)은, 인접한 안테나(201, 202)와 금속패턴(401,402)이 전자계 결합 효과를 가질 수 있도록 하기 위하여, 제1주파수의 0.1파장 내지 0.15파장의 길이로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1금속패턴(401) 및 제2금속패턴(402)은 필요에 따라 그 끝단을 -z축 상으로 연장하는 형태로 배치될 수 있다. 제1금속패턴(401) 및 제2금속패턴(402)의 일단은 각각 접지부와 연결될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 금속패턴(401, 402)을 포함하는 안테나 장치의 방사 효율 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 그래프의 가로축은 주파수 (frequency, [MHz])를 나타내며, 세로축은 안테나로부터 획득하는 방사 효율(total radiation efficiency, [dB])을 나타낸다. 여기서 실선(802)은 도 7에 도시된 안테나 장치의 주파수 별 방사 효율이며, 점선(802)은 도9에 도시된 금속패턴(401, 402)을 포함하는 안테나 장치의 주파수 별 안테나 효율을 의미한다.
예를 들면, 안테나 장치(400)가 송수신하고자 하는 제1주파수 대역은 IoT 용 주파수 대역 중 저주파 대역(low frequency band)일 수 있다.
제1주파수 대역(예를 들면, 915~922MHz)에서, 금속패턴(401, 402)을 포함하지 않는 안테나 장치의 peak gain은 약 -3.8dBi 이고, 금속패턴(401, 402)를 포함하는 안테나 장치의 peak gain은 약 -2.0dBi 이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속패턴(401, 402)을 포함하는 안테나 장치를 이용하는 경우, 금속패턴(401, 402)을 포함하지 않는 안테나 장치와 비교하여 방사 효율이 개선됨을 확인할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들면, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어 (firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위 (unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은, 예를 들면, 유닛 (unit), 로직 (logic), 논리 블록 (logical block), 부품 (component), 또는 회로 (circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용 (interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면,"모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC (application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs (field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치 (programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (15)

  1. 안테나 장치에 있어서,
    제1주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1주파수 대역 신호를 송수신하는 제1안테나; 및
    상기 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1안테나와 인접하게 배치되어 상기 제1주파수 대역신호를 송수신하는 제2안테나를 포함하는 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1안테나의 일단과 상기 제2안테나의 일단, 및 상기 제1안테나의 타단과 상기 제2안테나의 타단은, 각각 소정 거리만큼 이격되어 배치되고,
    상기 제1안테나 및 상기 제2안테나는, 상기 제1안테나, 상기 제2안테나, 및상기 이격된 간격들을 포함하여 실질적으로(substantially) 하나의 원주 형태를 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1안테나의 길이는, 상기 제1주파수 대역 신호의 1/4 파장 내지 2 파장인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2안테나의 길이는 상기 제1주파수 대역 신호의 1/2 파장 내지 4 파장인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 제1안테나와 전자계 결합을 형성하는 제1금속패턴; 및
    상기 제2안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 제2안테나와 전자계 결합을 형성하는 제2금속패턴을 더 포함하고,
    상기 제1금속패턴의 일단 및 상기 제2금속패턴의 일단은 각각 접지부와 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1안테나와 상기 제1금속패턴, 및 상기 제2안테나와 상기 제2금속패턴은, 각각 상기 제1주파수 대역 신호의 1/10 파장보다 크고 3/20 파장보다 작은 길이만큼 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1안테나의 길이는, 상기 제1주파수 신호의 1/4 파장 내지2 파장이고,
    상기 제1금속패턴의 길이는 상기 제1안테나의 길이 이하인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1주파수 대역은 IoT 용 주파수 대역 중 저주파 대역(low frequency band) 대역인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1안테나의 일단과 상기 제2안테나의 일단, 및 상기 제1안테나의 타단과 상기 제2안테나의 타단은, 각각 소정 거리만큼 이격되어 배치되고,
    상기 제1안테나 및 상기 제2안테나는,
    상기 제1안테나, 상기 제2안테나, 및 상기 이격된 간격들을 포함하여 실질적으로(substantially) 하나의 정다각형 형태를 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고 상기 제1안테나와 전자계 결합을 형성하는 제1금속패턴; 및
    상기 제2안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고 상기 제2안테나와 전자계 결합을 형성하는 제2금속패턴을 더 포함하고,
    상기 제1금속패턴의 일단 및 상기 제2금속패턴의 일단은 각각 접지부와 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  11. 안테나 장치에 있어서,
    상기 제1주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1주파수 대역 신호를 송수신하는 제1안테나;
    상기 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1안테나와 인접하게 배치되어 상기 제1주파수 대역신호를 송수신하는 제2안테나; 및
    상기 제1안테나 또는 상기 제2안테나에 선택적으로 급전을 제공하도록 제어하는 스위치를 포함하는 안테나 장치.
  12. 안테나 장치에 있어서,
    상기 제1주파수를 공진 주파수로 하고 상기 제1주파수 대역 신호를 송수신하는 제1안테나;
    상기 제1주파수의 체배 주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1안테나와 인접하게 배치되어 상기 제1주파수 대역 신호를 송수신하는 제2안테나;
    상기 제1안테나 또는 상기 제2안테나의 공진 주파수와 동일한 주파수를 공진 주파수로 하고, 상기 제1안테나 및 상기 제2안테나와 인접하게 배치되어 상기 제1주파수 대역신호를 송수신하는 제3안테나; 및
    상기 제1안테나, 상기 제2안테나, 및 상기 제3안테나 중 적어도 하나에 급전을 제공하도록 제어하는 스위치를 포함하는 안테나 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1안테나, 제2안테나, 및 제3안테나는 각각 다른 위치에 소정 거리만큼 이격되어 배치되고,
    상기 제1안테나, 제2안테나, 및 제3안테나는, 상기 제1안테나, 상기 제2안테나, 및 상기 이격된 간격들을 포함하여 실질적으로(substantially) 하나의 원주 형태를 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 제1안테나와 전자계 결합을 형성하는 제1금속패턴;
    상기 제2안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 제2안테나와 전자계 결합을 형성하는 제2금속패턴; 및
    상기 제3안테나와 소정 거리 이격되어 배치되고, 상기 제3안테나와 전자계 결합을 형성하는 제3금속패턴을 더 포함하고,
    상기 제1금속패턴의 일단, 상기 제2금속패턴의 일단, 및 상기 제3금속패턴의 일단은 각각 접지부와 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1안테나의 길이는, 상기 제1주파수 신호의 1/4 파장 내지 2 파장이고,
    상기 제1금속패턴의 길이는 상기 제1안테나의 길이 이하인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
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