KR100681329B1 - A multi-band antenna for mobile communication - Google Patents

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KR100681329B1 KR1020040046130A KR20040046130A KR100681329B1 KR 100681329 B1 KR100681329 B1 KR 100681329B1 KR 1020040046130 A KR1020040046130 A KR 1020040046130A KR 20040046130 A KR20040046130 A KR 20040046130A KR 100681329 B1 KR100681329 B1 KR 100681329B1
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Abstract

본 발명은 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치를 개시한다.The present invention discloses a multiband inbuilding antenna device for mobile communication.

본 발명은 단말기로부터 발생되는 외부 신호를 수신하고, 기지국장비 또는 중계기로부터 발생되는 신호를 자유공간으로 전파하는 방사소자와, 상기 방사소자와 일정 거리의 에어갭을 유지한 채 평형을 이루고, 어느 한 면에 신호 전송 및 전력공급을 위한 입출력 커넥터를 포함하는 접지면과, 상기 접지면에 평행하게 상기 방사소자를 고정하는 다수의 지지대와, 상기 접지면의 커넥터와 연결되어 입출력된 신호의 전송, 임피던스 정합 및 분배역할을 수행하는 제 1 급전부 및 상기 제 1 급전부와 연결되어 상기 방사소자와 상기 접지면 사이에 일정 거리를 두고 평행하게 고정되는 한 쌍의 L자형의 스트립 형태의 제 2 급전부를 포함한다.The present invention is balanced by receiving an external signal generated from the terminal, and propagating the signal generated from the base station equipment or repeater to a free space, and maintaining an air gap of a certain distance with the radiating element, A ground plane including an input / output connector for signal transmission and power supply to the surface, a plurality of supports for fixing the radiating element in parallel with the ground plane, and transmission and impedance of signals input and output connected to the ground plane connector A pair of L-shaped strip-shaped feeders connected to the first feeder and the first feeder which perform matching and distribution roles and fixed in parallel at a predetermined distance between the radiating element and the ground plane; It includes.

본 발명에 의하면, 음영지역으로 분류된 대형빌딩이나 지하공간 내 건물 곳곳에 설치되는 인빌딩 안테나 장치의 주파수 대역폭을 개선하여 다중대역에서 사용할 수 있도록 하고, 설계비용을 줄 일 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the frequency bandwidth of the in-building antenna device installed in a large building classified into a shaded area or a building in an underground space, so that it can be used in a multi-band and reduce the design cost.

L자형 스트립 급전선, 공진회로, 방사소자, 인빌딩 안테나 장치L-shaped strip feeder, resonant circuit, radiating element, in-building antenna device

Description

이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치{A multi-band antenna for mobile communication}Multi-band antenna for mobile communication

도 1은 종래의 인빌딩 안테나 장치의 급전구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a power supply structure of a conventional in-building antenna device.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치 급전구조를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a power supply structure of a multi-band in-building antenna device for mobile communication according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 도 2의 급전선 구조를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating the feeder structure of FIG. 2 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 2의 급전선 구조의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the feeder wire structure of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치의 등가회로를 나타낸다.5 shows an equivalent circuit of the multi-band in-building antenna device for mobile communication according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치와 종래의 안테나 장치의 주파수 대역폭을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing frequency bandwidths of a multiband in-building antenna device for mobile communication and a conventional antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치의 에어갭 높이에 따른 이득 특성을 나타낸 그래프이다.7 is a graph illustrating gain characteristics according to an air gap height of a multi-band in-building antenna device for mobile communication according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치에 관한 것으로, 높은 주파수 대역폭을 확보하여 다중대역에 대한 안테나 장치 역할을 할 수 있도록 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a multi-band in-building antenna device for mobile communication, and to a multi-band in-building antenna device for mobile communication to secure a high frequency bandwidth to act as an antenna device for multi-band.

최근 무선 통신기술의 급속한 발전으로 셀룰러, PCS(Personal Communications Services, IMT-2000(International Mobile Telecommunications - 2000), 2.3GHz 휴대인터넷 등 다양한 이동통신서비스가 실현되고 있다.Recently, due to the rapid development of wireless communication technology, various mobile communication services such as cellular, PCS (Personal Communications Services), IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) and 2.3 GHz portable Internet are being realized.

이러한 서비스는 도로뿐만 아니라 고층빌딩이나 지하공간까지 서비스가 가능해야만 고객의 요구를 충족시킬 수 있다. 따라서, 음영지역으로 분류된 대형빌딩이나 지하공간 내에 인빌딩 서비스용 중계기와 인빌딩 안테나 장치를 건물 곳곳에 설치하여 이동통신서비스가 가능하도록 추진하고 있다. These services can be provided not only roads, but also high-rise buildings and underground spaces to meet customer needs. Accordingly, in-building service repeaters and in-building antenna devices are installed in various places in large buildings or underground spaces classified as shaded areas to promote mobile communication services.

도 1은 종래의 인빌딩 안테나 장치의 급전구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a power supply structure of a conventional in-building antenna device.

도 1을 참조하면, 인빌딩 안테나 장치의 급전구조는 마이크로스트립 급전구조 (110), 동축케이블 급전구조(120), 슬롯 커플링 급전구조(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the feeding structure of the in-building antenna device includes a microstrip feeding structure 110, a coaxial cable feeding structure 120, and a slot coupling feeding structure 130.

상기한 급전구조는 각각 유전체기판(111, 121, 131), 접지면(114, 124, 134), 방사소자(112, 122, 132) 및 급전선(113, 123, 133)을 포함한다.The feed structure includes dielectric substrates 111, 121, 131, ground planes 114, 124, 134, radiating elements 112, 122, 132, and feed lines 113, 123, 133, respectively.

상기한 급전구조는 두개의 유전체기판(111, 121, 131) 사이로 접지면(114, 124, 134)이 있으며, 금속도체로 구성되는 방사소자(112, 122, 132)와 급전선(113, 123, 133)의 구성에 따라 구별된다.The feeding structure has ground planes 114, 124, and 134 between two dielectric substrates 111, 121, and 131, and radiation elements 112, 122, 132, and feed lines 113, 123, which are made of metal conductors. 133).

마이크로스트립 급전구조(110)는 급전위치에 따라 안테나 장치의 제반특성이 다르게 나타나며, 동축케이블 급전구조(120)는 방사소자가 어떤 위치에 있든지 급전시킬 수 있으므로 별도의 정합회로를 필요로 하지 않는다.The microstrip feeding structure 110 shows various characteristics of the antenna device according to the feeding position, and the coaxial cable feeding structure 120 does not need a separate matching circuit because the radiating element may feed any position. .

또한, 슬롯 커플링 급전구조(130)는 급전선이 있는 하층 기판의 두께를 얇게 하여 급전선에 의한 복사손실을 줄일 수 있고, 방사소자(132)와 접지면(134)간의 간격을 크게 하여 안테나 장치의 효율과 대역폭을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the slot coupling feed structure 130 may reduce the radiation loss caused by the feed line by reducing the thickness of the lower substrate having the feed line, and increase the distance between the radiating element 132 and the ground plane 134 of the antenna device. This has the advantage of increasing efficiency and bandwidth.

급전구조는 방사소자(112, 122, 132)와 접지면(114, 124, 134)과의 간격이 클수록 안테나 장치의 효율과 대역폭이 증가하고, 유전체기판(111, 121, 131)의 유전율이 낮으면 안테나 장치의 효율과 대역폭이 증가한다.In the feeding structure, as the distance between the radiating elements 112, 122, 132 and the ground planes 114, 124, 134 increases, the efficiency and bandwidth of the antenna device increase, and the dielectric constant of the dielectric substrates 111, 121, 131 is low. This increases the efficiency and bandwidth of the antenna device.

그러나, 종래의 인빌딩 안테나 장치의 구조로는 안테나 장치의 주파수 대역폭 확장에는 한계가 존재하며, 저 유전율을 가진 유전체기판(111, 121, 131)의 제작 또한 안테나 장치의 제작비용을 증가시키는 단점이 있다.However, there is a limit to the expansion of the frequency bandwidth of the antenna device in the structure of the conventional in-building antenna device, the manufacturing of the dielectric substrate 111, 121, 131 having a low dielectric constant also increases the manufacturing cost of the antenna device have.

종래의 급전구조 중 일반적으로 이용되는 마이크로스트립 급전구조(110)의 경우는 저 유전율 유전체기판(111, 121, 131)의 가격이 비싸고 핸들링 파워가 작기 때문에 건물규모가 작은 인빌딩 안테나 장치로의 적용이 가능하며 대형 지하공간을 서비스해야 하는 고이득 안테나 장치로의 사용은 불가능하다.In the case of the microstrip feeding structure 110, which is generally used among the conventional feeding structures, the low dielectric constant dielectric substrates 111, 121, and 131 are expensive and have low handling power. This is not possible and it is not possible to use it as a high gain antenna device that needs to service a large underground space.

이는 유전체기판(111, 121, 131)의 두께가 두껍고 유전율이 낮은 재질을 사용한다면 안테나 장치의 특성에서 표면파와 고차모드가 발생하기 때문이다.This is because surface waves and higher-order modes occur in the characteristics of the antenna device when the thickness of the dielectric substrates 111, 121, and 131 is used and the dielectric constant is low.

또한, 종래의 급전구조는 기생 인덕턴스에 의해서 주파수 대역폭을 현저히 감소시키는 문제가 있어서 최근의 다양한 통신 서비스, 즉 PCS, IMT-2000, 2.3GHz 휴대인터넷 등과 같은 다중대역이 서비스를 공용으로 사용할 수 있는 안테나 장치로서의 사용이 불가능하다.In addition, the conventional power supply structure has a problem of significantly reducing the frequency bandwidth due to parasitic inductance, so that various antenna services such as PCS, IMT-2000, 2.3 GHz portable Internet, etc. can be used in common. It cannot be used as a device.

상기한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 음영지역으로 분류된 대형빌딩이나 지하공간 내 건물 곳곳에 설치되는 인빌딩 안테나 장치의 주파수 대역폭을 개선하여 다중대역에서 사용할 수 있도록 하고, 설계비용을 줄 일 수 있는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치를 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention improves the frequency bandwidth of the in-building antenna device installed in the large building or the underground space, which is classified as a shadow area to be used in multiple bands, and reduce the design cost An object of the present invention is to provide a multi-band in-building antenna device for mobile communication.

본 발명의 하나의 특징에 따른 이동 통신용 다중 대역 인빌딩 안테나 장치는,
어느 한 모서리에 노치형이고, 단말기로부터 발생되는 외부 신호를 수신하며, 기지국장비 또는 중계기로부터 발생되는 신호를 자유공간으로 전파하는 방사소자; 상기 방사소자와 일정 거리의 에어갭을 유지하고, 어느 한 면에 신호 전송 및 전력공급을 위한 입출력 커넥터를 포함하는 접지면; 상기 방사소자를 고정하는 다수의 지지대; 상기 접지면의 커넥터와 연결되어 입출력된 신호의 전송, 임피던스 정합 및 분배역할을 수행하는 제 1 급전부; 및 상기 제 1 급전부와 연결되어 상기 방사소자와 상기 접지면 사이에 일정 거리를 두고 고정되는 제 2 급전부를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a multi-band in-building antenna device for mobile communication.
A radiating element which is notched at one corner and receives an external signal generated from a terminal and propagates a signal generated from a base station equipment or a repeater to a free space; A ground plane maintaining an air gap at a distance from the radiating element and including an input / output connector for signal transmission and power supply on one surface thereof; A plurality of supports for fixing the radiating element; A first feeding part connected to the connector of the ground plane to perform transmission, impedance matching, and distribution roles of input and output signals; And a second feed part connected to the first feed part and fixed at a predetermined distance between the radiating element and the ground plane.

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그리고, 상기 방사소자는, 얇은 금속막인 것을 특징으로 한다.The radiating element is a thin metal film.

그리고, 상기 방사소자는 어느 한 모서리에 삼각형모양의 절단면을 가지는 노치형인 것을 특징으로 한다.And, the radiating element is characterized in that the notched having a triangular-shaped cut surface at any one corner.

또한, 상기 제 2 급전부는, 상기 제 1 급전부와 연결되어 상기 접지면과 수 직을 이루는 수직부; 및 상기 수직부에 연결되어 상기 방사소자와 평행을 이루는 수평부를 포함한다.The second feeder may include a vertical part connected to the first feeder and perpendicular to the ground plane; And a horizontal part connected to the vertical part and parallel to the radiating element.

삭제delete

그리고, 상기 제 1 급전부는 에어마이크로 스트립 급전선인 것을 특징으로 한다.The first feeder is an air micro strip feeder.

또한, 상기 방사소자는 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 0.456λ×0.34λ의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.The radiating element may have a size of 0.456λ × 0.34λ based on the wavelength λ of the reference frequency of the in-building antenna device.

그리고, 상기 삼각형 모양의 절단면은 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 모든 변의 길이를 0.307λ로 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the triangle-shaped cut surface is characterized in that the length of all sides to 0.307λ based on the wavelength λ of the reference frequency of the in-building antenna device.

그리고, 상기 수직부는 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 0.4323λ의 높이를 가지고, 상기 수평부는 0.1914λ의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.The vertical portion has a height of 0.4323λ based on the wavelength λ of the reference frequency of the inbuilding antenna device, and the horizontal portion has a length of 0.1914λ.

또한, 상기 에어갭은 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 0. 1254λ인 것을 특징으로 한다.The air gap may be 0.1254 lambda based on the wavelength lambda of the reference frequency of the in-building antenna device.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 첨부된 도면은 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 본 발명의 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the accompanying drawings, parts irrelevant to the description of the present invention are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same or similar parts are denoted by the same reference numerals.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치의 급전구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 도 2의 급전선 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 2의 급전선 구조의 단면도이다.2 is a diagram showing a power supply structure of a multi-band in-building antenna device for mobile communication according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the structure of a power supply line of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the feeder structure of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 다중대역 인빌딩 안테나 장치의 급전구조는 노치형 방사소자(210), 접지면(230), 지지대(220), 에어마이크로스트립 급전선(240) 및 L자형 스트립 급전선(250)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the feeding structure of the multi-band in-building antenna device includes a notch-type radiating element 210, a ground plane 230, a supporter 220, an air microstrip feed line 240, and an L-shaped strip feed line 250. It includes.

그리고 도 3을 참조하면, 에어마이크로스트립 급전선(240)은 t의 높이를 갖고, 접지면에서 L3과 L4 방향으로 평행이 되게 나뉘어서 구성된다.3, the air microstrip feed line 240 has a height t and is divided into parallel to L3 and L4 in the ground plane.

상기 L3과 L4 방향에 L자형 스트립 급전선(250) 두개가 한 쌍을 이루어 D1의 간격으로 연결되며, 각각의 L자형 스트립 급전선(250)은 접지면(230)에서 수직을 이루는 수직부(251)와, 접지면(230) 또는 노치형 방사소자(210)와 수평을 이루는 수평부(252)로 구성된다.Two L-shaped strip feed lines 250 are connected in a pair of D1 in the L3 and L4 directions, and each L-shaped strip feed line 250 is a vertical portion 251 perpendicular to the ground plane 230. And a horizontal portion 252 which is parallel to the ground plane 230 or the notched radiating element 210.

또한, 두 개의 L자형 스트립 급전선(250)의 수평부(252)는 D1의 거리를 두고 평행을 이루도록 구성된다.In addition, the horizontal portion 252 of the two L-shaped strip feed line 250 is configured to be parallel to the distance of D1.

노치형 방사소자(210)는 W1×L1의 넓이를 가지는 사각형의 방사소자로 사각형을 이루는 4부분의 모서리 중 커넥터 방향과 반대방향 모서리에 높이 L2, 밑변 W2의 삼각형 모양을 갖는 삼각형 톱니 모양의 절단면을 가진다.The notch-type radiating element 210 is a rectangular radiating element having a width of W1 × L1, and a triangular serrated cut surface having a triangular shape having a height L2 and a base W2 at a corner opposite to the connector direction among four corners forming a rectangle. Has

상기한 노치형 방사소자(210)는 방사소자의 크기를 축소하는 효과가 있다.The notch-type radiating element 210 has an effect of reducing the size of the radiating element.

이때, 상기 노치형 방사소자(210)와 접지면(230)간의 거리, 즉 에어갭(H)은 안테나 장치 이득에 큰 영향을 주는 변수로, 에어갭의 높이가 낮을 수록 안테나 장치 이득이 높아지고, 그와 반대로 주파수 대역폭은 임피던스 부정합으로 인해 축소된다.At this time, the distance between the notched radiating element 210 and the ground plane 230, that is, the air gap (H) is a variable that greatly affects the antenna device gain, the lower the height of the air gap, the higher the antenna device gain, In contrast, the frequency bandwidth is reduced due to impedance mismatch.

따라서, 높은 이득과 주파수 대역폭향상의 효과를 얻기 위해 실험을 통하여 효율적인 에어갭 값을 추출할 수 있다.Therefore, an efficient air gap value can be extracted through experiments to obtain high gain and frequency bandwidth improvement.

상기한 모양으로 구성되는 노치형 방사소자(210)는 접지면(230)과 4 개의 지지대(220)를 통해 평행으로 구성되고, 노치형 방사소자(210)와 접지면(230)사이에는 2 개의 L자형 스트립 급전선(250)의 수평부(252)가 h2의 거리를 두고 노치형 방사소자(210) 아래에 수평으로 구성된다.The notched radiating element 210 having the above-described shape is configured in parallel through the ground plane 230 and the four support bases 220, and there are two notched radiating elements 210 and the ground plane 230. The horizontal portion 252 of the L-shaped strip feed line 250 is configured horizontally under the notched radiating element 210 at a distance of h2.

상기 도 2에서 본 발명의 실시 예에서 기준 주파수(1.96GHz)의 파장을 기준으로 하는 경우 노치형 방사소자(210)의 W1=0.456λ, W2=0.307λ, L1=0.34λ 이고, 접지면(230)과 노치형 방사소자(210)의 간격 즉 에어갭 H=0.4323λ이며 L자형 스트립 급전선(250)의 간격은 D1=0.1784λ이고, 길이 D2=0.1914λ로 구해질 수 있다.In FIG. 2, when the wavelength of the reference frequency (1.96 GHz) is used as a reference, W1 = 0.456λ, W2 = 0.307λ, and L1 = 0.34λ of the notch-type radiating element 210 may be used. An interval between the 230 and the notched radiating element 210, that is, the air gap H = 0.4323λ, and the interval between the L-shaped strip feed line 250 may be D1 = 0.1784λ, and the length D2 = 0.1914λ.

또한 에어갭(H)에 대하여 L자형 스트립 급전선(250)의 수직부(251)의 높이 h1=0.1254λ로 구해진다.Further, the height h1 = 0.1254 lambda of the vertical portion 251 of the L-shaped strip feed line 250 with respect to the air gap H is obtained.

상기한 설명에 따라 본 발명의 실시 예인 도 3의 단면도는 도 4와 같다.3 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention according to the above description.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치의 등가회로를 나타낸다. 5 shows an equivalent circuit of the multi-band in-building antenna device for mobile communication according to an embodiment of the present invention.

도 5는 한 쌍을 이루는 L자형 스트립 급전선(250)중 하나의 L자형 스트립 급 전선(250)에 의한 등가회로만을 나타내었다.5 shows only an equivalent circuit by one L-shaped strip feed wire 250 of a pair of L-shaped strip feed wires 250.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인빌딩 안테나 장치의 등가 회로는 직렬 공진 회로부(510)와, 병렬 공진 회로부(520)를 포함한다.Referring to FIG. 5, an equivalent circuit of an in-building antenna device according to an embodiment of the present invention includes a series resonant circuit unit 510 and a parallel resonant circuit unit 520.

직렬 공진 회로부(510)는 상기 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 노치형 방사소자(210)와 L자형 스트립 급전선(250)간에 인덕턴스(Lc)와 캐패시터(Cc)에 의한 공진회로이다.As described above with reference to FIGS. 3 to 4, the series resonant circuit unit 510 is a resonant circuit formed by an inductance Lc and a capacitor Cc between the notched radiating element 210 and the L-shaped strip feed line 250. .

그리고 병렬 공진 회로부(520)는 노치형 방사소자(210)와 동일한 등가회로이며 R-L-C의 병렬 회로로 구성된다.In addition, the parallel resonant circuit unit 520 is the same equivalent circuit as the notch-type radiating element 210 and is composed of a parallel circuit of R-L-C.

또한, 직렬 공진 회로부(510)와 병렬 공진 회로부(520)는 직렬로 연결된 것처럼 동작한다. 따라서 노치형 방사소자(210)의 공진 되는 주파수 부근에서 직렬 공진 회로부(510)에 의하여 두 번째 공진이 발생되어 안테나 장치의 주파수 대역폭을 증가시킨다.In addition, the series resonance circuit portion 510 and the parallel resonance circuit portion 520 operate as if connected in series. Therefore, the second resonance is generated by the series resonance circuit unit 510 near the resonance frequency of the notch-type radiating element 210 to increase the frequency bandwidth of the antenna device.

이상에서 설명한 바와 같은 급전구조는 노치형 방사소자(210)와 L자형 스트립 급전선(250)의 수직부(251)간에 발생되는 인덕턴스(Lc)와 노치형 방사소자(210)와 L자형 스트립 급전선(250)의 수평부(D2)간에 발생되는 캐패시턴스(Cc)가 각각 존재한다.As described above, the feeding structure includes an inductance Lc and a notch-type radiating element 210 and an L-shaped strip feeding line generated between the notch-type radiating element 210 and the vertical portion 251 of the L-shaped strip feeding line 250. The capacitance Cc generated between the horizontal portions D2 of 250 is present.

즉, 급전 메커니즘에서 발생되는 파라미터들이 직렬 Lc-Cc 공진회로와 같이 동작하게 되며 상기 L자형 스트립 급전선(250)을 두 개가 아닌 하나의 L자형 스트립 급전선(250)으로 한 경우에 비하여 본 발명의 실시 예와 같이 두 개의 한 쌍을 이루는 L자형 스트립 급전선(250)으로 구성하는 것이 인덕턴스(Lc)와 캐패시터(Cc)에 의한 공진 주파수가 TM(Transverse Magnetic)01 모드에 근접시킬 수 있어 안테나 장치의 광대역 특성이 가능하게 하는데 효율적이다.That is, the parameters generated in the feeding mechanism operate like a series Lc-Cc resonant circuit, and the L-shaped strip feed line 250 is not the two, but one L-shaped strip feed line 250. As shown in the example, two pairs of L-shaped strip feed lines 250 may be formed so that the resonance frequency of the inductance Lc and the capacitor Cc may be close to the TM (Transverse Magnetic) 01 mode. It is efficient to enable the characteristic.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 인빌딩 안테나 장치의 성능을 실험을 통해 종래의 인빌딩 안테나 장치와 비교하면 도 6과 같다.The performance of the in-building antenna device according to the embodiment of the present invention as described above is compared with the conventional in-building antenna device through an experiment as shown in FIG. 6.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치와 종래의 안테나 장치의 주파수 대역폭을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing frequency bandwidths of a multiband in-building antenna device for mobile communication and a conventional antenna device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 종래 동축케이블 급전구조(120)를 가지는 인빌딩 안테나 장치의 유전체기판(121)의 유전율은 2.17mm, 두께는 2.04mm이고, 본 발명의 실시 예에 따른 인빌딩 안테나 장치의 노치형 방사소자(210)는 기준 주파수(1.96GHz)에 대한 파장이 λ=153.07mm 이때, 도 2를 참조하여 W1=69.8mm, W2=47mm, L1=52mm, 접지면(230)과 노치형 방사소자(210)와의 간격, 즉 에어갭(H)은 19.2mm, L자형 스트립 급전선 (250)의 수직부(251), 수평부(252)와 간격, 높이는 D2=29.3mm, D1=27.3mm, h1=8.3mm, h2=10.8mm이며, 에어마이크로 스트립 급전선(240)의 높이 t=1mm 이다.Referring to FIG. 6, a dielectric constant of a dielectric substrate 121 of an in-building antenna device having a conventional coaxial cable feeding structure 120 is 2.17 mm and a thickness of 2.04 mm, and according to an embodiment of the present invention. The notch-type radiating element 210 has a wavelength of λ = 153.07 mm at a reference frequency (1.96 GHz), where W1 = 69.8 mm, W2 = 47 mm, L1 = 52 mm, and the ground plane 230 and the notch type with reference to FIG. 2. The distance from the radiating element 210, that is, the air gap H is 19.2 mm, the distance from the vertical portion 251, the horizontal portion 252 of the L-shaped strip feed line 250, the height is D2 = 29.3 mm, D1 = 27.3 mm , h1 = 8.3mm, h2 = 10.8mm, and the height t = 1mm of the air microstrip feed line 240.

또한, 노치형 방사소자(210)와 L자형 스트립 급전선(250)의 금속두께는 0.3mm 이다.In addition, the metal thickness of the notched type radiating element 210 and the L-shaped strip feed line 250 is 0.3 mm.

도 6을 참조하면, 검정 실선이 본 발명의 실시 예에 따른 인빌딩 안테나 장치의 주파수 대역폭이고, 붉은 색의 점선이 종래의 인빌딩 안테나 장치의 주파수 대역폭으로, 본 발명의 특성에 따른 인빌딩 안테나 장치의 주파수 대역폭이 700.6MHz 로 PCS, IMT-2000, 2.3GHz 휴대인터넷 서비스까지 다중대역의 서비스가 가능케 하는 것을 알 수 있다.6, the solid black line is the frequency bandwidth of the in-building antenna device according to the embodiment of the present invention, and the red dotted line is the frequency bandwidth of the conventional in-building antenna device. The in-building antenna according to the characteristics of the present invention. It can be seen that the device's frequency bandwidth is 700.6MHz, enabling multi-band services up to PCS, IMT-2000, and 2.3GHz portable Internet services.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치의 에어캡 높이에 따른 이득 특성을 나타낸 그래프이다.7 is a graph illustrating gain characteristics according to air cap height of a multi-band in-building antenna device for mobile communication according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인빌딩 안테나 장치의 노치형 방사소자(210)와 접지면(230)간의 거리, 즉 에어갭(H)이 주파수 영향에 가장 큰 영향을 주는 요소인 에어갭의 높이를 가변시켜 안테나 장치의 이득변화를 나타낸 것으로 에어갭의 높이를 각각 15.2mm, 19.2mm, 25.2mm로 하여 실험한 모습을 나타낸다.Referring to FIG. 7, the distance between the notch-type radiating element 210 and the ground plane 230, that is, the air gap H, of the in-building antenna device according to the embodiment of the present invention has the greatest influence on the frequency influence. The gain change of the antenna device is shown by varying the height of the in-air gap.

상기 도 2의 상세한 설명에서 설명한 바와 같이 에어갭(H)의 높이가 낮을 수록 안테나 장치의 이득은 높아지지만, 주파수 대역폭은 임피던스 부정합에 의해 축소될 수 있다.As described in the detailed description of FIG. 2, the lower the height of the air gap H, the higher the gain of the antenna device, but the frequency bandwidth can be reduced by impedance mismatch.

따라서, 도 7에 나타난 에어갭(H)의 값에 따른 주파수는 H=15.2mm 인 경우 대역폭이 492MHz, H=19.2mm 인 경우 대역폭이 700.6MHz, H=25.2mm 인 경우 대역폭이 336MHz인 것을 알 수 있으며, 본 발명의 실시 예의 안테나 장치에서의 최적 조건은 19.2mm가 적합한 것을 알 수 있다.Therefore, the frequency according to the value of the air gap (H) shown in FIG. 7 indicates that the bandwidth is 492 MHz when H = 15.2 mm and the bandwidth is 336 MHz when the bandwidth is 700.6 MHz and H = 25.2 mm when H = 19.2 mm. It can be seen that the optimum condition in the antenna device of the embodiment of the present invention is 19.2mm is suitable.

상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and detailed description of the invention are merely exemplary of the invention, which are used for the purpose of illustrating the invention only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the appended claims or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치는, L자형 스트립 급전구조를 이용하여 이중 공진이 가능하도록 하여 주파수 대역을 향상시켜 안테나 장치를 광대역으로 동작할 수 있도록 하며, 비싼 유전체기판이 아닌 얇은 금속판으로 안테나 장치를 제작하여 저렴한 비용에 제작이 가능하고, 핸들링 파워를 높여 고이득 안테나 장치로서의 확장이 가능하도록 하는 효과가 있다.As described above, the multi-band in-building antenna device for mobile communication according to the present invention, by using the L-shaped strip feeding structure to enable dual resonance to improve the frequency band to operate the antenna device in a wide band, It is possible to manufacture the antenna device from a thin metal plate rather than an expensive dielectric substrate, and to manufacture the antenna device at a low cost, and to increase the handling power and to expand it as a high gain antenna device.

Claims (11)

어느 한 모서리에 노치형이고, 단말기로부터 발생되는 외부 신호를 수신하며, 기지국장비 또는 중계기로부터 발생되는 신호를 자유공간으로 전파하는 방사소자;A radiating element which is notched at one corner and receives an external signal generated from a terminal and propagates a signal generated from a base station equipment or a repeater to a free space; 상기 방사소자와 일정 거리의 에어갭을 유지하고, 어느 한 면에 신호 전송 및 전력공급을 위한 입출력 커넥터를 포함하는 접지면;A ground plane maintaining an air gap at a distance from the radiating element and including an input / output connector for signal transmission and power supply on one surface thereof; 상기 방사소자를 고정하는 다수의 지지대;A plurality of supports for fixing the radiating element; 상기 접지면의 커넥터와 연결되어 입출력된 신호의 전송, 임피던스 정합 및 분배역할을 수행하는 제 1 급전부; 및A first feeding part connected to the connector of the ground plane to perform transmission, impedance matching, and distribution roles of input and output signals; And 상기 제 1 급전부와 연결되어 상기 방사소자와 상기 접지면 사이에 일정 거리를 두고 고정되는 제 2 급전부A second feed part connected to the first feed part and fixed at a predetermined distance between the radiating element and the ground plane 를 포함하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.Multiband in-building antenna device for mobile communication comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사소자는,The radiating element, 얇은 금속막인 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.Multiband in-building antenna device for mobile communication, characterized in that the thin metal film. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 급전부는,The second feeder, 상기 제 1 급전부와 연결되어 상기 접지면과 수직을 이루는 수직부; 및A vertical part connected to the first feeding part and perpendicular to the ground plane; And 상기 수직부에 연결되어 상기 방사소자와 평행을 이루는 수평부A horizontal portion connected to the vertical portion and parallel to the radiating element 를 포함하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.Multiband in-building antenna device for mobile communication comprising a. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 급전부는 에어마이크로 스트립 급전선인 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.And the first feeder is an air micro strip feeder. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사소자는 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 0.456λ ×0.34λ의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.And the radiating element has a size of 0.456λ × 0.34λ based on a wavelength λ of a reference frequency of the inbuilding antenna device. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 삼각형 모양의 절단면은 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 모든 변의 길이를 0.307λ로 하는 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.The triangular cut surface has a length of all sides of 0.307λ based on the wavelength λ of the reference frequency of the in-building antenna device for mobile communication multi-band in-building antenna device. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 수직부는 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 0.4323λ의 높이를 가지고, 상기 수평부는 0.1914λ의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치. The vertical portion has a height of 0.4323λ based on the wavelength λ of the reference frequency of the inbuilding antenna device, the horizontal portion has a length of 0.1914λ for mobile communication multiband in-building antenna device. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 에어갭은 상기 인빌딩 안테나 장치의 기준 주파수의 파장 λ를 기준으로 0. 1254λ인 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.And the air gap is 0.1254 lambda based on the wavelength [lambda] of the reference frequency of the in-building antenna device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 급전부는 두개로 구성된 쌍으로 구성되고, 서로 평행하게 구성되는 한 쌍의 L자형의 스트립 형태인 것을 특징으로 하는 이동 통신용 다중대역 인빌딩 안테나 장치.The second feeder is composed of two pairs, multi-band in-building antenna device for mobile communication, characterized in that in the form of a pair of L-shaped strips configured in parallel to each other.
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