KR100911938B1 - 모노폴 안테나와 루프 안테나가 결합된 광대역 내장형안테나 - Google Patents

모노폴 안테나와 루프 안테나가 결합된 광대역 내장형안테나 Download PDF

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Abstract

모노폴 안테나와 루프 안테나가 결합된 광대역 내장형 안테나가 개시된다. 광대역 내장형 안테나는 접지판 및 안테나부를 포함하되, 안테나부는 급전점, 급전점을 일단으로 하는 막대 형상의 타단에서 'ㄷ' 형상으로 연장되어 형성된 제1 방사체, 접지판에 연결되는 접지점, 접지점이 일단에 구비되고, 타단이 제1 방사체의 'ㄷ' 형상이 시작되는 지점에 연결되어 개루프 형상으로 형성된 제2 방사체, 제1 방사체의 'ㄷ' 형상에서 돌출되어 폐루프 형상으로 형성되는 제1 돌출부 및 제2 방사체의 개루프 형상의 내부로 '역 L' 형상으로 돌출되어 형성된 제2 돌출부를 포함할 수 있다. 본 발명은 다양한 이동통신 서비스의 사용 주파수를 포함할 수 있는 광대역 내장형 안테나를 제공할 수 있다.
광대역, 모노폴 안테나, 루프 안테나

Description

모노폴 안테나와 루프 안테나가 결합된 광대역 내장형 안테나{Broadband internal antenna combined with shorted monopole antenna and loop antenna}
본 발명은 광대역 내장형 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모노폴 안테나와 루프 안테나가 결합된 광대역 내장형 안테나에 관한 것이다.
현재 세계적으로 아날로그 및 디지털 통신기술의 급속한 발전으로 셀룰러(Cellular) 방식, PCS(Personal Communication System) 방식, GSM(Global System for Mobile communication) 방식, PHS(Personal Handy System) 방식 및 인공위성을 이용한 Iridium 방식 등 다양한 종류의 이동 통신 방식의 서비스가 시행되고 있으며, 국내에서도 셀룰러 방식, PCS 방식 및 CT-2 방식 등이 서비스되었거나 서비스 중에 있다. 이외에도 DCS(Digital Cordless System) 방식, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 방식, WiBro 방식 및 WLAN 방식 등이 현재 서비스 중이거나 서비스 준비 중에 있다.
그리고 다중 규격, 다중대역(또는 광대역), 다중 서비스 시대에 시스템 통합 의 해결책을 제시해 줄 수 있는 차세대 기반 기술로서 SDR(Software Defined Radio) 기술이 전세계적으로 연구 및 개발되고 있다. SDR 기술은 고속 디지털 신호처리, FPGA(Field Programmable Gate Array) 등 재구성이 가능한 부품들을 사용하여 기저 대역에서부터 RF/IF 신호들까지 처리할 수 있다. 다양한 무선 이동 통신 환경에 유연하게 적용 가능한 시스템을 구축하기 위하여 개방형 구조를 가진 단일 단말기 하드웨어 플랫폼 상에 객체 지향구조의 소프트웨어를 다운로드 하여 끊임없는 통신이 가능하게 하는 SDR 기술은 이동 통신 시장에 현존하는 다양한 통신 시스템을 하나로 묶는 다중 표준, 다중 처리 주파수 및 여러 가지 이동 통신 서비스를 동시에 제공할 수 있는 새로운 시스템이다.
특히, 미국에서의 SDR 기술은 군 작전 수행 시 언제, 어디에서나 연속 통신이 가능한 단일 시스템 구축의 필요성에서 시작되었다. 기존에 사용 중이던 통신 장비는 특정 지역 내 동작 주파수 대역에서 군 통신 인프라를 이용하여 통신이 가능한 것으로 서비스 지역을 벗어나거나 군 네트워크가 손상될 경우 작전 수행 명령을 수신할 수 없는 단점을 갖는다. 이에 군에서는 연속 통신이 가능하며 통신 기술의 변화에 유연하게 적응 가능한 시스템 개발이 필요하였다. 미 국방부에서는 공통된 기능을 수행하는 하드웨어 플랫폼 기반으로 응용프로그램을 변경시킴으로써 서비스 규격의 변경이 가능하고 하드웨어에 독립적으로 동작 실행이 가능한 시스템 개발 프로젝트로서 SPEAKeasy를 1995년에 시행하여 성공함으로써 SDR 시스템 개발에 대한 투자가 확대되었고 객체지향 기반구조 정의를 위한 JTRS 프로젝트를 시작하였다.
마찬가지로 유럽에서도 1994년부터 SDR 기술 관력 프로젝트가 여러 가지 형태로 진행되어 오고 있다. 더 나아가서 이제는 SDR 기술이 군사 목적뿐만 아니라 경제적 이익을 줄 수 있는 차세대 기술로 고려되어 기업체들의 관심을 얻기 시작했고 이미 전 세계적으로 대학 및 다양한 연구 기관을 통해 연구가 진행 중에 있다. 이를 바탕으로 2010년경 SDR 통신 시스템은 기지국뿐만 아니라 개인 휴대 단말기 시스템에도 적용이 가능할 것으로 예상된다. 따라서 안테나 분야에 있어서도 SDR 시스템 사용에 적합한 다중대역(또는 광대역) 안테나가 연구 및 개발되고 있다.
현재 다중대역(또는 광대역) 안테나로서 대역폭 향상을 통해 여러 가지 이동 통신 서비스의 사용 주파수를 모두 포함할 수 있는 광대역 안테나와 칩 다이오드와 같은 신호의 on/off를 이용한 Reconfigurable 안테나, 다중 공진을 이용한 안테나 등 여러 가지 형태의 다중대역(또는 광대역) 안테나가 개발 중에 있다. 이에 이동통신 단말기의 휴대성에 적합하도록 보다 콤팩트(Compact)한 광대역 안테나가 요구되고 있으며, 보다 넓은 주파수 대역에서 사용될 수 있는 안테나가 요구되고 있다.
본 발명은 다양한 이동통신 서비스의 사용 주파수를 포함할 수 있는 광대역 내장형 안테나를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 종래의 광대역 내장형 안테나에 비하여 보다 콤팩트한 광대역 내장형 안테나를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 종래의 광대역 내장형 안테나에 비하여 보다 넓은 주파수 대역에서 사용될 수 있는 광대역 내장형 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 접지판 및 안테나부를 포함하되, 상기 안테나부는 급전점; 상기 급전점을 일단으로 하는 막대 형상의 타단에서 'ㄷ' 형상으로 연장되어 형성된 제1 방사체; 상기 접지판에 연결되는 접지점; 상기 접지점이 일단에 구비되고, 타단이 상기 제1 방사체의 상기 'ㄷ' 형상이 시작되는 지점에 연결되어 개루프 형상으로 형성된 제2 방사체; 상기 제1 방사체의 상기 'ㄷ' 형상에서 돌출되어 폐루프 형상으로 형성되는 제1 돌출부; 및 상기 제2 방사체의 상기 개루프 형상의 내부로 '역 L' 형상으로 돌출되어 형성된 제2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치가 제공된다.
여기서, 상기 급전점 및 상기 접지점이 포함되는 안테나 말단부가 소정의 각도로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 소정의 각도는 직각일 수 있다.
또한, 상기 안테나부의 안테나 상부가 소정의 각도로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 소정의 각도는 직각일 수 있다.
또한, 상기 안테나부의 안테나 중부가 소정의 각도로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 소정의 각도는 직각일 수 있다.
또한, 상기 접지판의 크기는 75 [mm] X 42 [mm]일 수 있다.
또한, 상기 안테나부는 14 [mm] X 37 [mm] X 3.5 [mm]의 입방구조 내에 실장될 수 있다.
또한, 상기 제1 방사체는 모노폴 안테나 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제2 방사체는 루프 안테나 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 광대역 내장형 안테나 장치는 0.849[GHz]에서부터 0.963[GHz] 사이의 임피던스 대역폭을 가질 수 있다.
또한, 상기 광대역 내장형 안테나 장치는 1.350[GHz]에서부터 2.560[GHz] 사이의 임피던스 대역폭을 가질 수 있다.
또한, 상기 급전점부터 상기 제1 방사체의 타단인 제1 방사체 말단점까지의 길이는 저주파 대역(Lower band) 공진주파수에서의 파장의 4분의 1에 상응할 수 있다.
본 발명은 다양한 이동통신 서비스의 사용 주파수를 포함할 수 있는 광대역 내장형 안테나를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 광대역 내장형 안테나에 비하여 보다 콤팩트한 광대역 내장형 안테나를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 광대역 내장형 안테나에 비하여 보다 넓은 주파수 대역에서 사용될 수 있는 광대역 내장형 안테나를 제공할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나부의 전개도이다. 이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)의 형상에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(100)는 안테나부(105) 및 접지판(Ground plane)(160)을 포함할 수 있으며, 안테나부(105)는 접지판(160) 일측에 형성되어 있을 수 있다. 또한, 안테나부(105)에는 제1 방사체 및 제2 방사체가 포함되어 있을 수 있다. 또한, 제1 방사체에는 급전점(110)이 구비되어 있을 수 있고, 제2 방사체의 말단에는 접지점(130)이 구비되어 있을 수 있다. 이때, 접지점(130)은 도 1에 예시된 바와 같이 접지판(160)과 연결되어 있을 수 있고, 급전점(110)은 접지판(160)과 연결되어 있지 않을 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(100)는 유전체기판(미도시)을 더 포함할 수 있고, 유전체기판(미도시)의 일면에 안테나부(105)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체기판(미도시)의 재료로는 비교적 단가가 저렴한 'FR-4'가 사용될 수 있다. 물론, 유전체기판(미도시)의 재료는 이에 국한되는 것은 아니며, 에폭시(epoxy), 듀로이드(Duroid), 테프론(Teflon), 베이크라이트, 고저항 실리콘, 유리, 알루미나, LTCC 및 에어폼(Air form) 중 어느 하나 이상이 사용될 수도 있다. 본 실시예에 따른 유전체기판(미도 시)의 재료는 두께가 1(mm)이고, 투전율(比透電率)(Relative permittivity)이 4.4인 FR-4 기판이 사용되었다. 물론, 유전체기판의 두께 및 비투전율이 이에 제한되지 않음은 자명하다.
또한, 안테나부(105)에 포함된 제1 방사체는 급전점(110) 및 제1 방사체 말단점(120)을 양 말단으로 할 수 있다. 이때, 제1 방사체의 형상은, 도 4에 예시된 바와 같이, 급전점(110)을 일단으로 하는 막대형상의 타단에서 'ㄷ' 형상으로 연장된 형상일 수 있다. 이때, 제1 방사체는 후술할 제2 방사체와 연결되어 모노폴 안테나(shorted monopole antenna)의 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 급전점(110)에서부터 제1 방사체 말단점(120)까지의 길이는 저주파 대역(Lower band) 공진주파수에서의 파장의 4분의 1에 상응하는 길이일 수 있다. 이에, 저주파 대역에서의 공진주파수는 급전점(110)에서부터 제1 방사체 말단점(120)까지의 길이에 영향을 받을 수 있다. 또한, 제1 방사체의 서로 다른 3개의 부분은 직각으로 각각 절곡될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.
또한, 제1 방사체의 'ㄷ' 형상의 하부에는 'U' 형상의 제1 돌출부(140)가 연결될 수 있다. 따라서, 제1 돌출부(140)는 제1 방사체의 'ㄷ' 형상의 하부와 연결되어 폐루프(또는 링(Ring)) 형상을 형성할 수 있다. 제1 돌출부(140)는 후술할 제2 돌출부(150)와 함께 모든 주파수 대역에서 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나(100)의 전기적 특성(특히, 입력임피던스(Input impedance))에 영향을 미칠 수 있는데, 이에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.
안테나부(105)에 포함된 제2 방사체는, 첨부된 도면에 예시된 바와 같이, 일 단에 접지점(130)이 구비될 수 있고, 당해 접지점(130)이 접지판(160)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 방사체는 타단(즉, 접지점(130)이 구비된 말단 외의 타단)이 제1 방사체의 'ㄷ' 형상이 연장되는 지점에 연결되어 전체적으로 개루프(Open Loop)(즉, 일부가 개방된 루프) 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 방사체 및 제2 방사체는 연결되어 있을 수 있다. 또한, 제2 방사체의 개루프 형상 부분은 제1 방사체의 'ㄷ' 형상과 함께 절곡될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.
또한, 제2 방사체에 의하여 기본 대역(Fundamental band)에서의 공진 및/또는 고주파 대역(Higher band)에서의 공진이 추가될 수 있다. 즉, 제2 방사체는 전체적으로 루프 형상으로 형성되어 있으므로 루프 안테나의 역할을 수행할 수 있고, 이에 의하여 기본 대역(Fundamental band)에서의 공진 및/또는 고주파 대역(Higher band)에서의 공진이 추가될 수 있다.
또한, 제2 방사체의 개루프 형상의 일 지점 중 접지점(130)에 가까운 지점에는 '역 L' 형상의 제2 돌출부(150)가 개루프 내부로 형성될 수 있다. 제1 돌출부(140)와 함께 제2 돌출부(150) 모든 주파수 대역에서 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나(100)의 전기적 특성(특히, 입력임피던스(Input impedance))에 영향을 미칠 수 있는데, 이에 대해서는 도 8을 참조하여 후술한다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 안테나부(105)는 3개의 절곡선(410, 420, 430)을 따라 각각 직각으로 절곡될 수 있다. 여기서, 3개의 절곡선(410, 420, 430)은 안테나부(105)를 절곡하기 위한 가상의 라인(Line)일 수 있다. 이때, 제1 절곡선(410)은 제1 방사체의 제1 방사체 말단점(120)을 포함하는 'ㄷ' 형상의 상부(上 部)(이하, '안테나 상부' 라 정의함)만이 절곡되도록 설정될 수 있다. 또한, 제2 절곡선(420)은 제1 방사체의'ㄷ' 형상의 중부(中部) 및 제2 방사체의 루프 부분(이하, '안테나 중부' 라 정의함)이 함께 절곡되도록 설정될 수 있다. 또한, 제 3 절곡선(430)은 제1 방사체의 급전점(110)을 포함하는 소정 부분 및 제2 방사체의 접지점(120)을 포함하는 소정 부분(이하, '안테나 말단부'라 정의함) 만이 절곡되도록 설정될 수 있다.
따라서, 안테나부(105)는 안테나 상부, 안테나 중부, 안테나 하부 및 안테나 말단부로 구성될 수 있는데, 제1 절곡선(410)을 기준으로 상부를 안테나 상부로 정의한다. 또한, 제1 절곡선(410)과 제2 절곡선(420) 사이의 부분을 안테나 중부로 정의한다. 또한, 제2 절곡선(420)와 제3 절곡선(430) 사이의 부분을 안테나 하부로 정의한다. 마지막으로, 제3 절곡선 하부(즉, 급전점(110) 및 접지점(130)이 포함되는 부분)를 안테나 말단부로 정의한다.
이때, 안테나부(105)는 상술한 3개의 절곡선(410, 420, 430)을 따라 동일한 방향으로 절곡될 수 있는데, 각각 직각으로 절곡될 수 있다. 따라서, 안테나부(105)의 평면은 도 2에 예시된 형상으로 형성될 수 있고, 측면은 도 3에 예시된 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 이에 의하여 안테나부(105)가 실장되는 공간이 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 휴대용 단말기(예를 들어, 이동통신 단말기, PDA(Personal Digital Assistant) 등)에 사용되는 인터널 안테나(Internal Antenna)로 이용될 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 제1 돌출부(140)만 절곡되도록 제4 절곡 선(미도시)이 설정될 수 있다. 따라서, 제4 절곡선(미도시)을 따라서 제1 돌출부(140)가 절곡될 수 있고, 이에 의하여 안테나부(105)가 실장되는 공간의 넓이는 더욱 감소될 수 있음은 자명하다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(100)의 형상에 대하여 중점적으로 설명하였다. 여기에서는 안테나부(105)가 절곡되는 각도가 직각인 것으로 가정하고 설명하였으나, 이는 예시에 불과할 뿐이다. 즉, 안테나부(105)가 절곡되는 각도는 직각 이상 또는 이하의 각도일 수도 있다. 또한, 접지판(160), 안테나부(105)에 포함되는 제1 방사체, 제2 방사체, 제1 돌출부(140) 및/또는 제2 돌출부(150) 등의 치수는 공진주파수, 파장 등에 따라서 각각 다르게 설정될 수도 있다. 이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 각 구성 요소의 치수를 한정한 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 측면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나부의 전개도이다(단, 단위는 [mm]임).
첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(100)와 유사하다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)(이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명 한 광대역 내장형 안테나 장치(100)와 구별하기 위하여 '제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)'라 칭함)는 제2 안테나부(505) 및 제2 접지판(560)을 포함하며, 제2 안테나부(505)의 접지점(530)은 제2 접지판(560) 일측에 연결되어 있다. 또한, 제2 안테나부(505)는 도 6에 도시된 바와 같이 3회 절곡되어 있다.
또한, 제2 안테나부(505)는 제1 안테나부(105)와 동일하게 모노폴 안테나 기능을 수행하는 부분(이하, '제3 방사체'라 칭함), 루프 안테나 기능을 수행하는 부분(이하, '제4 방사체'라 칭함)이 서로 연결되어 있다. 또한, 제2 안테나부(505)에는 모든 주파수 대역에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나(500)의 전기적 특성(특히, 입력임피던스(Input impedance))에 영향을 미칠 수 있는 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550)가 형성되어 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 유전체기판(미도시)을 더 포함될 수 있고, 유전체기판(미도시)의 일면에 제2 안테나부(505)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체기판(미도시)의 재료로는 'FR-4'가 사용될 수 있다. 여기서는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(100)와 동일하게, 두께가 1(mm)이고, 투전율(比透電率)(Relative permittivity)이 4.4인 FR-4 기판이 유전체기판(미도시)으로 사용되었다. 물론, 유전체기판의 두께 및 비투전율이 이에 제한되지 않음은 자명하다.
다만, 제2 안테나부(505)는 제1 안테나부(105)와 달리 하나 이상의 굴곡부가 형성되어 있을 수 있다. 도 7을 참조하면, 제3 방사체의 제3 돌출부(540)에 인접하여 하나의 굴곡부(740-3)가 형성되고, 제4 방사체의 제4 돌출부(550)에 인접하여 두 개의 돌출부(740-1, 740-2)가 형성된다. 이러한 굴곡부(740-1, 740-2, 740-3)는 안테나의 전기적인 특성에 미세한 영향을 미칠 수 있고, 이는 실험, 시뮬레이션 등에 의하여 검증될 수 있음은 자명하다.
또한, 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 제1 광대역 내장형 안테나 장치(100)와 두께, 부피 등의 각종 치수가 상이할 수 있는데, 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 정확한 치수는 도 5 내지 도 7을 참조할 수 있다(단, 단위는 [mm]임). 간단히 설명하면, 제2 접지판(560)은 가로 길이가 75 [mm]이고, 세로 길이가 42 [mm]일 수 있다. 또한, 3회 절곡된 후의 제2 안테나부(505)는 가로 길이가 14 [mm]이고, 세로 길이가 37 [mm]이며, 높이 길이가 3.5 [mm]일 수 있다. 즉, 제2 안테나부(505)는 14 [mm] X 37 [mm] X 3.5 [mm]의 입방구조 내에 실장될 수 있다.
여기서, 도 5 내지 도 7에 나타난 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 치수는 예시에 불과할 뿐이므로 본 발명의 권리 범위를 제한하지 않음은 자명하다.
도 8은 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 전기적 특성인 정재파비의 측정 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(여기서는 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)가 사용되었음)의 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)의 측정 결과에 대하여 설명한다. 여기서, 정재파비는 1에서 반사계수를 가산한 값을 1에서 반사계수를 감산한 값으로 나눈 값을 의미한다(즉, 정재파비=(1+반사계수)/(1-반사계수)).
도 8에 도시된 그래프에는 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 시뮬레이션에 따른 정재파비 결과, 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550) 없이 시행한 시뮬레이션에 따른 정재파비 결과 및 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)를 이용한 실제 측정에 따른 정재파비 결과가 도시된다. 이때, 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 정재파비 결과는 Semcad X 소프트웨어를 통하여 시뮬레이션된 결과이고, 반사 손실(Return Loss)과 같은 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 전기적인 특성 등은 HP 8720C network analyzer를 통하여 측정되었다. 물론, Ansoft HFSS 소프트웨어를 통하여 시뮬레이션되어도 동일 또는 유사한 결과를 얻을 수 있음은 자명하다.
도 8을 참조하면, 실측정 결과에 따른 정재파비 결과는 시뮬레이션에 따른 정재파비 결과와 거의 유사함을 알 수 있다. 실측정 결과에 따르면, 저주파 대역에서의 임피던스 대역폭(Impedance Bandwidth)(즉, 정재파비가 3 이하인 경우의 대역폭)은 114[MHz](즉, 0.849[GHz]에서부터 0.963[GHz] 사이)이고, 기본 대역 및 고주파 대역에서의 임피던스 대역폭은 1210[MHz](즉, 1.350[GHz]에서부터 2.560[GHz] 사이)임을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 임피던스 대역폭은 GSM(0.88~0.96GHz), GPS(1.575 GHz), DCS(1.71~1.88GHz), UMTS(1.91~2.17GHz), WiBro(2.30~2.39GHz) 및/또는 2.4GHz WLAN(2.40~2.50) 등 대역폭을 모두 포함한다.
또한, 도 8을 참조하면, 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550) 없이 시행한 시뮬레이션에 따른 정재파비 결과에 따르면, 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550) 가 제2 광대역 내장형 안테나(500)의 입력임피던스에 영향을 미침을 알 수 있다. 즉, 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550)가 없는 제2 광대역 내장형 안테나 장치는 기본 대역 및 고주파 대역에 상응하는 임피던스 대역폭이 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550)가 없는 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)에 비하여 현저히 좁음을 알 수 있다. 또한, 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550)가 없는 제2 광대역 내장형 안테나 장치는 저주파 대역에 상응하는 임피던스 대역폭이 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550)가 없는 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)에 비하여 현저히 좁음을 알 수 있다.
따라서, 제3 돌출부(540) 및 제4 돌출부(550)는 제2 광대역 내장형 안테나 장치(500)의 임피던스 대역폭을 넓혀주는 역할을 수행함을 알 수 있다.
도 9a는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 0.92 GHz 주파수에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면이고, 도 9b는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 1.575 GHz 주파수에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면이고, 도 9c는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 1.94 GHz 주파수 대역에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면이며, 도 9d는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 2.40 GHz 주파수 대역에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9a를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 GSM 대역의 중심 주파수인 0.92 [GHz]에서 전방향 특성을 나타냄을 알 수 있다.
도 9b를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 GPS 대역의 중심주파수인 1.575 [GHz]에서 전방향 특성을 나타냄을 알 수 있다.
도 9c를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 DCS 대역, PCS 대역 및 UMTS 대역의 중심주파수인 1.940 [GHz]에서 전방향 특성을 나타냄을 알 수 있다.
도 9d를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 WiBro 대역 및 WLAN 대역의 중심주파수인 2.40 [GHz]에서 전방향 특성을 나타냄을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치(500)는 0.849[GHz]에서부터 0.963[GHz] 사이의 저주파 대역, 1.350[GHz]에서부터 2.560[GHz] 사이의 기본 대역 및 고주파 대역에서 전방향성을 나타냄을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나부의 전개도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 측면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나부의 전개도.
도 8은 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 전기적 특성인 정재파비의 측정 결과를 나타낸 도면.
도 9a는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 0.92 GHz 주파수에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면.
도 9b는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 1.575 GHz 주파수에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면.
도 9c는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 1.94 GHz 주파수 대역에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면.
도 9d는 본 발명에 따른 광대역 내장형 안테나 장치의 2.40 GHz 주파수 대역에서의 방사특성을 측정한 결과를 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광대역 내장형 안테나 장치
105 : 안테나부
110 : 급전점
120 : 제1 방사체 말단점
130 : 접지점
140 : 제1 돌출부
150 : 제2 돌출부
160 : 접지판

Claims (12)

  1. 접지판 및 안테나부를 포함하되,
    상기 안테나부는,
    급전점;
    상기 급전점을 일단으로 하는 막대 형상의 타단에서 'ㄷ' 형상으로 연장되어 형성된 제1 방사체;
    상기 접지판에 연결되는 접지점;
    상기 접지점이 일단에 구비되고, 타단이 상기 제1 방사체의 상기 'ㄷ' 형상이 시작되는 지점에 연결되어 개루프(Open loop) 형상으로 형성된 제2 방사체;
    상기 제1 방사체의 상기 'ㄷ' 형상에서 돌출되어 폐루프(Close loop) 형상으로 형성되는 제1 돌출부; 및
    상기 제2 방사체의 상기 개루프 형상의 내부로 '역 L' 형상으로 돌출되어 형성된 제2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급전점 및 상기 접지점이 포함되는 안테나 말단부가 미리 설정된 제1 각도로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 각도는 직각인 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 안테나부의 안테나 상부가 미리 설정된 제2 각도로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 각도는 직각인 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 안테나부의 안테나 중부가 미리 설정된 제3 각도로 절곡된 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 각도는 직각인 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접지판의 크기는 75 [mm] X 42 [mm]인 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 안테나부는 14 [mm] X 37 [mm] X 3.5 [mm]의 입방구조 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사체는 모노폴 안테나 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방사체는 루프 안테나 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 급전점부터 상기 제1 방사체의 타단인 제1 방사체 말단점까지의 길이는 저주파 대역(Lower band) 공진주파수에서의 파장의 4분의 1에 상응하는 것을 특징으로 하는 광대역 내장형 안테나 장치.
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