KR101448258B1 - 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나 - Google Patents

주파수 가변이 가능한 내장형 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR101448258B1
KR101448258B1 KR1020130015573A KR20130015573A KR101448258B1 KR 101448258 B1 KR101448258 B1 KR 101448258B1 KR 1020130015573 A KR1020130015573 A KR 1020130015573A KR 20130015573 A KR20130015573 A KR 20130015573A KR 101448258 B1 KR101448258 B1 KR 101448258B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
frequency band
shorting
circuit board
printed circuit
Prior art date
Application number
KR1020130015573A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140102098A (ko
Inventor
김태형
공기현
정희철
구석기
Original Assignee
엘에스엠트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스엠트론 주식회사 filed Critical 엘에스엠트론 주식회사
Priority to KR1020130015573A priority Critical patent/KR101448258B1/ko
Publication of KR20140102098A publication Critical patent/KR20140102098A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101448258B1 publication Critical patent/KR101448258B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나를 개시한다. 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 급전부와 연결되는 급전 라인과, 상기 인쇄회로기판의 공통 그라운드와 연결되는 단락 라인과, 복수개의 안테나 패턴을 포함하는 안테나 소자; 상기 안테나 소자의 단락 라인과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치되며, 일단이 상기 복수개의 안테나 패턴 중 어느 하나에 연결되고 타단이 상기 공통 그라운드에 연결되는 단락 스터브; 및 상기 단락 스터브가 연결되는 단락 지점이 위치한 상기 인쇄회로기판 상에 배치되며, 상기 단락 스터브와 연결되어 임피던스 특성을 조절하는 능동 소자;를 포함하되, 상기 능동 소자는 상기 단락 스터브의 임피던스 특성을 조절하는 것에 의해 상기 안테나 소자의 동작 주파수 대역을 가변시키는 것을 특징으로 한다.

Description

주파수 가변이 가능한 내장형 안테나{Internal antenna capable of frequency tuning}
본 발명은 내장형 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동통신 단말기와 같이 협소한 공간에서 광대역 특성을 구현하면서도 동작 주파수를 가변할 수 있는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나에 관한 것이다.
최근 무선통신 기술은 이동 통신용 휴대 단말기를 통해 음성 통신 서비스와 더불어 고품질의 멀티미디어 서비스가 제공됨에 따라 LTE(Long Term Evolution)와 같은 차세대 무선 통신 서비스와의 융합이 많은 관심을 받고 있다.
일반적으로 음성통신 서비스를 기반으로 하는 통신시스템은 한정된 주파수 영역 안에서 협대역 채널 특성 위주로 단일 안테나 소자만 사용하는 SISO(Single Input Single Output) 시스템이 주로 사용되고 있었다. 그러나, 단일 안테나를 사용하는 SISO 시스템으로는 협대역 채널 안에서 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기에는 많은 어려움이 존재하므로 보다 진보된 기술을 필요로 하였다.
이에 다수의 안테나를 이용하여 각각의 안테나를 독립적으로 구동하게 하여 데이터 송수신율을 더 빨리 더 낮은 오류 확률로 전송할 수 있는 차세대 무선 전송 기술인 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 요구되고 있다.
이와 같은 MIMO 시스템은 송수신단에서 다중 안테나를 이용함으로써, 전체 시스템이 사용하는 주파수 할당을 더 증가시키지 않고도 고속의 데이터 전송을 가능하도록 하여 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 이점으로 인하여 널리 사용되고 있다.
이러한 추세에 따라 차세대 이동통신 시스템에서는 이동통신 단말기 내에 다수의 안테나 및 저주파 대역의 LTE 대역을 구현해야 하므로 2개 이상의 다중 안테나가 단말기 내에 구현되어야 한다.
아울러, 다수의 안테나 및 저주파 대역의 LTE 대역을 이동통신 단말기에 구현하기 위해서는 저주파 대역을 포함한 광대역 특성을 갖는 안테나가 필요하다. 이와 함께, 저주파 대역에서의 다중대역 및 광대역 특성을 갖기 위해서는 최소한 사용 주파수의 1/4 파장만큼의 충분한 그라운드가 확보되어야 한다.
한편, 안테나의 설계가 고정된 주파수 대역만을 송수신하는 경우, 이동통신 단말기에서 주파수 대역이 서로 다른 다양한 서비스를 제공하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 속한 기술분야에서는 광대역 특성을 가지면서도 안테나의 동작 주파수를 조정하여 서로 다른 주파수 대역의 다양한 서비스를 제공할 수 있는 안테나의 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 이동통신 단말기와 같이 내부 공간이 협소한 장치에서 저주파 대역을 포함하는 광대역 특성을 가지면서도 능동 소자를 포함한 단락 스터브의 임피던스 특성 조절을 통해 동작 주파수 대역을 가변할 수 있는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 급전부와 연결되는 급전 라인과, 상기 인쇄회로기판의 공통 그라운드와 연결되는 단락 라인과, 복수개의 안테나 패턴을 포함하는 안테나 소자; 상기 안테나 소자의 단락 라인과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치되며, 일단이 상기 복수개의 안테나 패턴 중 어느 하나에 연결되고 타단이 상기 공통 그라운드에 연결되는 단락 스터브; 및 상기 단락 스터브가 연결되는 단락 지점이 위치한 상기 인쇄회로기판 상에 배치되며, 상기 단락 스터브와 연결되어 임피던스 특성을 조절하는 능동 소자;를 포함하되, 상기 능동 소자는 상기 단락 스터브의 임피던스 특성을 조절하는 것에 의해 상기 안테나 소자의 동작 주파수 대역을 가변시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴은 각각이 서로 다른 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사한다.
바람직하게, 상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴은 적어도 일회 이상 절곡된 형태를 갖는다.
바람직하게, 상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴은 각각 상기 급전 라인으로부터 말단까지의 전기적 길이가 각각의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는다.
바람직하게, 상기 단락 스터브는 상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴 중 동작 주파수 대역을 가변하고자 하는 안테나 패턴에 연결되고, 상기 단락 스터브와 상기 급전 라인 사이에 상기 단락 라인이 위치한다.
바람직하게, 상기 능동 소자는 가변 커패시터를 포함하는 전자소자이다.
바람직하게, 상기 능동 소자는 커패시턴스 특성의 변경을 통해 상기 단락 스터브의 임피던스 특성을 조절한다.
바람직하게, 상기 안테나 소자는, 상기 급전 라인으로부터 상기 인쇄회로기판의 일측 방향으로 연장되어 저주파 대역의 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 제1 안테나 패턴과, 상기 급전 라인으로부터 상기 인쇄회로기판의 타측 방향으로 연장되어 고주파 대역의 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 제2 안테나 패턴을 구비한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 안테나 패턴은 적어도 일회 이상 절곡된 형태를 갖는다.
바람직하게, 상기 제1 안테나 패턴은 상기 급전 라인으로부터 말단까지의 전기적 길이가 저주파 대역의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λL)의 1/4의 길이를 갖는다.
바람직하게, 상기 제2 안테나 패턴은 상기 급전 라인으로부터 말단까지의 전기적 길이가 고주파 대역의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λH)의 1/4의 길이를 갖는다.
바람직하게, 상기 제1 또는 제2 안테나 패턴 중 동작 주파수 대역을 가변하고자 하는 안테나 패턴에 상기 단락 스터브가 연결되고, 상기 단락 스터브와 상기 급전 라인 사이에 상기 단락 라인이 위치한다.
바람직하게, 상기 안테나 소자의 급전 라인은, 상기 제1 안테나 패턴이 위치한 인쇄회로기판의 일측보다 상기 제2 안테나 패턴이 위치한 인쇄회로기판의 타측에 상대적으로 치우치게 위치한다.
바람직하게, 상기 안테나 소자는 공간상에 형성되거나, 소정의 유전율을 갖는 유전체 블록에 형성하여 고정된다.
본 발명에 따르면, 이동통신 단말기와 같이 내부 공간이 협소한 장치에서 능동 소자를 포함한 단락 스터브를 구성하고, 이 단락 스터브를 통해 임피던스 특성을 조절함으로써, 동작 주파수 대역을 가변할 수 있는 내장형 안테나를 제공한다. 또한, 이동통신 단말기의 협소한 내부 공간에 구현될 수 있도록 구조를 소형화하고, 복잡한 임피던스 매칭 구조를 요구하지 않으면서 동작 주파수 대역의 가변이 가능하기 때문에 주파수 대역이 다양한 일반 통신 서비스를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 낮은 주파수 대역에서 구동되는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 차세대 무선 통신 서비스에 적용 가능하다.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 후술되는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나에서 능동 소자를 포함한 단락 스터브의 조절에 따른 안테나의 임피던스 매칭 특성을 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(1), 급전부(2), 유전체 블록(3), 안테나 소자(100), 단락 스터브(140, 140') 및 능동 소자(150, 150')를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는, 인쇄회로기판(1), 상기 인쇄회로기판(1)의 급전부(2)로부터 급전되는 안테나 소자(100), 상기 안테나 소자(100)와 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결되는 단락 스터브(140), 단락 스터브(140)의 임피던스 특성을 조절하는 능동 소자(150) 및 상기 안테나 소자(100)와 단락 스터브(140)가 형성되어 고정되는 소정의 유전율을 갖는 유전체 블록(3)을 포함한다.
상기 인쇄회로기판(1)은 이동통신 단말기의 각종 기능을 동작시키기 위한 전자부품들이 장착되고, 상기 안테나 소자(100)에 전력을 공급하는 급전부(2)가 위치한 부분과, 안테나 소자(100)와 단락 스터브(140)를 공통적으로 접지하는 공통 그라운드 부분으로 이루어진다. 상기 공통 그라운드는 인쇄회로기판(1)의 일면에 금속 물질이 패터닝되어 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 안테나 소자(100)는 상기 인쇄회로기판(1)의 일단에 위치한 유전체 블록(3)에 형성되며, 상기 인쇄회로기판(1)의 급전부(2)와 연결되는 급전 라인(110)과, 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드와 연결되는 단락 라인(120)과, 복수개의 안테나 패턴(131, 132)을 구비한다.
상기 안테나 소자(100)의 복수개의 안테나 패턴(131, 132)은 상기 급전 라인(110)과 단락 라인(120)에 공통으로 연결되며, 각각이 서로 다른 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사할 수 있는 형태로 형성된다.
상기 복수개의 안테나 패턴(131, 132)은 도 1에 도시된 바와 같이, 급전 라인(110)으로부터 인쇄회로기판(1)의 일측 방향으로 연장되어 저주파 대역의 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 제1 안테나 패턴(131)과, 급전 라인(110)으로부터 인쇄회로기판(1)의 타측 방향으로 연장되어 고주파 대역의 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 제2 안테나 패턴(132)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 안테나 패턴(131, 132)의 저주파 대역과 고주파 대역은 상대적인 개념이며, 예컨대 저주파 대역으로는 700 ~ 1000㎒일 수 있고, 고주파 대역으로는 1800 ~ 2200㎒일 수 있다. 하지만, 본 발명이 안테나 패턴의 동작 주파수 대역의 범위에 의해 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 동작 주파수 대역의 범위를 갖는 안테나 형태로 변형 가능함은 자명하다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 안테나 패턴(131, 132)은 적어도 일회 이상 절곡된 형태로 형성되어 각각이 상기 급전 라인(110)으로부터 말단까지의 전기적 길이가 각각의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λ)의 1/4의 길이로 형성된다. 즉, 상기 제1 안테나 패턴(131)은 상기 급전 라인(110)으로부터 말단까지의 전기적 길이가 저주파 대역의 동작 주파수에 해당하는 파장(λL)의 1/4의 길이로 형성되고, 상기 제2 안테나 패턴(132)은 상기 급전 라인(110)으로부터 말단까지의 전기적 길이가 고주파 대역의 동작 주파수에 해당하는 파장(λH)의 1/4의 길이로 형성된다.
이와 같은 구성에서 상기 안테나 소자(100)의 급전 라인(110)은 상기 인쇄회로기판(1)의 일단 전체 길이에서 상기 제1 및 제2 안테나 패턴(131, 132)의 전기적 길이를 모두 확보할 수 있는 위치에 위치할 수 있도록 상기 제1 안테나 패턴(131)이 위치한 인쇄회로기판(1)의 일측보다 상기 제2 안테나 패턴(132)이 위치한 인쇄회로기판(1)의 타측에 상대적으로 치우치게 위치하는 것이 바람직하다. 이는 제1 안테나 패턴(131)이 제2 안테나 패턴(132)보다 상대적으로 낮은 주파수 대역을 커버하는 형태로 설계되어 있기 때문에 그 전기적 길이가 길어지게 되므로 이에 따른 공간을 더 확보할 수 있도록 하기 위함이다.
상기 안테나 소자(100)의 단락 라인(120)은 상기 제1 안테나 패턴(131)과 연결되어 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결된다. 상기 단락 라인(120)은 상기 급전 라인(110)과 후술될 단락 스터브(140) 사이에 위치하게 된다.
본 발명에서는, 상기 안테나 소자(100)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있도록 기존의 안테나 구조에 부가적으로 단락 스터브(140)와 능동 소자(150)를 더 포함하는 형태로 구성된다.
상기 단락 스터브(140)는 상기 안테나 소자(100)의 제1 또는 제2 안테나 패턴(131, 132) 중 동작 주파수 대역을 가변하고자 하는 안테나 패턴(131, 132)과 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드를 연결한다. 이때, 단락 스터브(140)와 상기 급전 라인(110) 사이에는 단락 라인(120)이 위치하게 된다. 즉, 단락 스터브(140)는 단락 라인(120)과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치된다.
본 발명의 일 실시예에서는 제1 안테나 패턴(131)과 제2 안테나 패턴(132) 중에서 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있도록 한 구성으로서, 상기 단락 스터브(140)는 상기 안테나 소자(100)의 단락 라인(120)과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치되며, 일단이 상기 제1 안테나 패턴(131)에 연결되고, 타단이 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결되어 제1 안테나 패턴(131)의 임피던스 정합 특성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 단락 스터브(140)는 능동 소자(150)와 연결되어 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역을 가변시키는 역할을 수행하게 된다.
상기 단락 스터브(140)는 상기 단락 라인(120)과 인접하여 일정 간격 이격되게 상기 제1 안테나 패턴(131)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결됨으로써, 제1 안테나 패턴(131)의 커패시턴스 역할을 수행하여 임피던스 정합 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 단락 스터브(140)는 제1 안테나 패턴(131)의 표면 전류가 특정 부분에 집중되지 않도록 하여 안테나의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 단락 스터브(140)는 상기 인쇄회로기판(1)에 연결되는 단락 지점에 배치된 능동 소자(150)와 연결되고, 능동 소자(150)를 통해 임피던스 특성이 조절되는 것에 의해 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 한다.
상기 능동 소자(150)는 상기 단락 스터브(140)가 연결되는 단락 지점이 위치한 상기 인쇄회로기판(1) 상에 배치되며, 상기 단락 스터브(140)와 연결되어 임피던스 특성을 조절하는 역할을 한다. 상기 능동 소자(150)는 상기 단락 스터브(140)의 임피던스 특성을 조절하는 것에 의해 상기 안테나 소자(100)의 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 된다. 이러한 능동 소자(150)는 커패시턴스 특성을 변화시킬 수 있는 전자소자로서, 인쇄회로기판(1)에 장착된 이동통신 단말기의 제어 회로에서 인가되는 제어 신호에 의해 커패시턴스 특성을 가변시킬 수 있는 디지털 가변 커패시터가 이용될 수 있다.
즉, 능동 소자(150)는 커패시턴스 특성의 변경을 통해 상기 단락 스터브(140)의 길이 변화나 단락 또는 개방과 같은 구조적인 변형을 하지 않고도, 단락 스터브(140)의 임피던스 특성을 조절할 수 있고, 이러한 단락 스터브(140)의 임피던스 특성의 변화로 이와 연결된 제1 안테나 패턴(131)의 입력 임피던스에 영향을 주게 되어 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 한다.
한편, 상기한 일 실시예에서는 안테나 소자(100)의 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수를 가변할 수 있도록 구성된 것을 설명하였다. 하지만, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니며, 다른 실시예의 형태로 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수를 가변할 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 이하, 본 발명의 다른 실시예를 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는, 상기한 일 실시예에 따른 내장형 안테나의 기본 구성에서 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수를 가변할 수 있도록 구성된 것으로서, 단락 라인(120'), 단락 스터브(140') 및 능동 소자(150')의 위치가 변경된 점을 제외하면 일 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 단락 라인(120'), 단락 스터브(140') 및 능동 소자(150')를 제외한 나머지 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는, 인쇄회로기판(1), 상기 인쇄회로기판(1)의 급전부(2)로부터 급전되는 안테나 소자(100), 상기 안테나 소자(100)와 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결되는 단락 스터브(140'), 단락 스터브(140')의 임피던스 특성을 조절하는 능동 소자(150') 및 상기 안테나 소자(100)와 단락 스터브(140')가 형성되어 고정되는 소정의 유전율을 갖는 유전체 블록(3)을 포함한다.
상기 단락 스터브(140')는 상기 안테나 소자(100)의 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역을 가변할 수 있도록 상기 안테나 소자(100)의 단락 라인(120')과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치되며, 일단이 상기 제2 안테나 패턴(132)에 연결되고, 타단이 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결되어 제2 안테나 패턴(132)의 임피던스 정합 특성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 단락 스터브(140')는 능동 소자(150')와 연결되어 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역을 가변시키는 역할을 수행하게 된다. 이때, 단락 스터브(140)와 상기 급전 라인(110) 사이에는 단락 라인(120')이 위치하게 된다. 즉, 단락 스터브(140')는 단락 라인(120')과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치된다.
상기 단락 스터브(140')는 상기 단락 라인(120')과 인접하여 일정 간격 이격되게 상기 제2 안테나 패턴(132)에 일단이 연결되고, 타단이 상기 인쇄회로기판(1)의 공통 그라운드에 연결됨으로써, 제2 안테나 패턴(132)의 커패시턴스 역할을 수행하여 임피던스 정합 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 단락 스터브(140')는 제2 안테나 패턴(132)의 표면 전류가 특정 부분에 집중되지 않도록 하여 안테나의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 단락 스터브(140')는 상기 인쇄회로기판(1)에 연결되는 단락 지점에 배치된 능동 소자(150')와 연결되고, 능동 소자(150')를 통해 임피던스 특성이 조절되는 것에 의해 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 한다.
상기 능동 소자(150')는 상기 단락 스터브(140')가 연결되는 단락 지점이 위치한 상기 인쇄회로기판(1) 상에 배치되며, 상기 단락 스터브(140')와 연결되어 임피던스 특성을 조절하는 역할을 한다. 상기 능동 소자(150')는 상기 단락 스터브(140')의 임피던스 특성을 조절하는 것에 의해 상기 안테나 소자(100)의 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 된다. 이러한 능동 소자(150')는 커패시턴스 특성을 변화시킬 수 있는 전자소자로서, 인쇄회로기판(1)에 장착된 이동통신 단말기의 제어 회로에서 인가되는 제어 신호에 의해 커패시턴스 특성을 가변시킬 수 있는 디지털 가변 커패시터가 이용될 수 있다.
즉, 능동 소자(150')는 커패시턴스 특성의 변경을 통해 상기 단락 스터브(140')의 길이 변화나 단락 또는 개방과 같은 구조적인 변형을 하지 않고도, 단락 스터브(140')의 임피던스 특성을 조절할 수 있고, 이러한 단락 스터브(140')의 임피던스 특성의 변화로 이와 연결된 제2 안테나 패턴(132)의 입력 임피던스에 영향을 주게 되어 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나는, 이동통신 단말기와 같이 내부 공간이 협소한 장치에서 능동 소자(150, 150')를 포함한 단락 스터브(140, 140')를 구성하고, 이 단락 스터브(140, 140')를 통해 임피던스 특성을 조절함으로써, 안테나 소자(100)의 제1 또는 제2 안테나 패턴(131, 132)의 동작 주파수 대역을 가변시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 단락 스터브(140, 140')는 안테나 소자(100)의 제1 또는 제2 안테나 패턴(131, 132) 중 동작 주파수 대역을 가변하고자 하는 안테나 패턴(131, 132)에 연결하고, 이 단락 스터브(140)와 안테나 소자(100)의 급전 라인(110) 사이에 단락 라인(120)이 위치하게 됨으로써, 한 쪽의 안테나 패턴(131, 132)의 동작 주파수 가변에 의한 영향이 다른 쪽의 안테나 패턴(131, 132)에 영향을 주지 않으므로 주파수의 가변이 안정적으로 이루어질 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나에서 능동 소자(150)를 포함한 단락 스터브(140)의 조절에 따른 안테나의 임피던스 매칭 특성을 나타낸 그래프로서, 능동 소자(150)를 포함한 단락 스터브(140)의 임피던스 특성을 3가지 패턴(Step1 ~ 3)으로 조절하였을 때, 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역과 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역을 직관적으로 인지할 수 있도록 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)를 측정하여 나타낸 그래프이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 안테나의 능동 소자(150)를 포함한 단락 스터브(140)를 3가지 패턴으로 조절할 경우, VSWR의 3:1 이하를 기준으로 안테나의 동작 주파수 대역을 판단하였을 때 제1 안테나 패턴(131)의 동작 주파수 대역이 3가지 패턴으로 가변되는 것을 알 수 있다. 또한, 능동 소자(150)를 포함한 단락 스터브(140)가 배치되지 않은 제2 안테나 패턴(132)의 동작 주파수 대역의 경우, 큰 변동 없이 광대역 특성을 유지하는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 안테나 소자 110 : 급전 라인
120 : 단락 라인 131, 132 : 안테나 패턴
140 : 단락 스터브 150 : 능동 소자

Claims (14)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 급전부와 연결되는 급전 라인과, 상기 인쇄회로기판의 공통 그라운드와 연결되는 단락 라인과, 복수개의 안테나 패턴을 포함하는 안테나 소자;
    상기 안테나 소자의 단락 라인과 인접한 위치에 일정 간격 이격되게 배치되며, 일단이 상기 복수개의 안테나 패턴 중 어느 하나에 연결되고 타단이 상기 공통 그라운드에 연결되는 단락 스터브; 및
    상기 단락 스터브가 연결되는 단락 지점이 위치한 상기 인쇄회로기판 상에 배치되며, 상기 단락 스터브와 연결되어 임피던스 특성을 조절하는 능동 소자;를 포함하되,
    상기 단락 스터브는 상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴 중 동작 주파수 대역을 가변하고자 하는 안테나 패턴에 연결되고, 상기 단락 스터브와 상기 급전 라인 사이에 상기 단락 라인이 위치하고,
    상기 능동 소자는 상기 인쇄회로기판의 제어 회로에서 인가되는 제어 신호에 의해 커패시턴스 특성을 가변시킬 수 있는 디지털 가변 커패시터이고, 커패시턴스 특성의 변경을 통해 상기 단락 스터브의 임피던스 특성을 조절하여 상기 안테나 소자의 동작 주파수 대역을 가변시키는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴은 각각이 서로 다른 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴은 적어도 일회 이상 절곡된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 복수개의 안테나 패턴은 각각 상기 급전 라인으로부터 말단까지의 전기적 길이가 각각의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λ)의 1/4의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자는,
    상기 급전 라인으로부터 상기 인쇄회로기판의 일측 방향으로 연장되어 저주파 대역의 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 제1 안테나 패턴과,
    상기 급전 라인으로부터 상기 인쇄회로기판의 타측 방향으로 연장되어 고주파 대역의 동작 주파수 대역으로 전자기파를 외부로 방사하는 제2 안테나 패턴을 구비한 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 안테나 패턴은 적어도 일회 이상 절곡된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴은 상기 급전 라인으로부터 말단까지의 전기적 길이가 저주파 대역의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λL)의 1/4의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 안테나 패턴은 상기 급전 라인으로부터 말단까지의 전기적 길이가 고주파 대역의 동작 주파수 대역의 중심 주파수에 해당하는 파장(λH)의 1/4의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 안테나 패턴 중 동작 주파수 대역을 가변하고자 하는 안테나 패턴에 상기 단락 스터브가 연결되고, 상기 단락 스터브와 상기 급전 라인 사이에 상기 단락 라인이 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 급전 라인은,
    상기 제1 안테나 패턴이 위치한 인쇄회로기판의 일측보다 상기 제2 안테나 패턴이 위치한 인쇄회로기판의 타측에 상대적으로 치우치게 위치하는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 소자는 공간상에 형성되거나, 소정의 유전율을 갖는 유전체 블록에 형성하여 고정되는 것을 특징으로 하는 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나.
KR1020130015573A 2013-02-13 2013-02-13 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나 KR101448258B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130015573A KR101448258B1 (ko) 2013-02-13 2013-02-13 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130015573A KR101448258B1 (ko) 2013-02-13 2013-02-13 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140102098A KR20140102098A (ko) 2014-08-21
KR101448258B1 true KR101448258B1 (ko) 2014-10-07

Family

ID=51747124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130015573A KR101448258B1 (ko) 2013-02-13 2013-02-13 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101448258B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102517198B1 (ko) * 2016-02-04 2023-04-03 엘지이노텍 주식회사 플러그 장치
KR101995115B1 (ko) 2017-07-17 2019-09-30 두산중공업 주식회사 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR101995114B1 (ko) 2017-07-17 2019-07-01 두산중공업 주식회사 저온 부식 방지를 위한 초임계 이산화탄소 발전 시스템
KR102026327B1 (ko) 2017-07-20 2019-09-30 두산중공업 주식회사 하이브리드 발전 시스템
KR102138238B1 (ko) * 2019-12-04 2020-07-28 (주)제이엔디 지능형 주차검지 센서용 안테나

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080041010A (ko) * 2006-11-06 2008-05-09 한양대학교 산학협력단 변형된 단락구조를 채용한 광대역 내장형 안테나 및 이를구비한 이동통신 단말기
KR20080097824A (ko) * 2007-05-03 2008-11-06 주식회사 이엠따블유안테나 다중 대역 안테나 및 그를 포함하는 무선 통신 장치
KR20120057366A (ko) * 2010-11-26 2012-06-05 주식회사 이엠따블유 Ｍｉｍｏ 안테나

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080041010A (ko) * 2006-11-06 2008-05-09 한양대학교 산학협력단 변형된 단락구조를 채용한 광대역 내장형 안테나 및 이를구비한 이동통신 단말기
KR20080097824A (ko) * 2007-05-03 2008-11-06 주식회사 이엠따블유안테나 다중 대역 안테나 및 그를 포함하는 무선 통신 장치
KR20120057366A (ko) * 2010-11-26 2012-06-05 주식회사 이엠따블유 Ｍｉｍｏ 안테나

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140102098A (ko) 2014-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10819013B2 (en) Antenna structure and wireless communication device using the same
EP3057177B1 (en) Adjustable antenna and terminal
EP2840651B1 (en) Tunable multiband multiport antennas and method
KR100707242B1 (ko) 유전체 칩 안테나
US8473017B2 (en) Adjustable antenna and methods
TWI411160B (zh) 天線及具有該天線之通訊裝置
US9401543B2 (en) Broadband antenna
US8339321B2 (en) Antenna device and portable radio apparatus
KR101919840B1 (ko) 휴대용 단말기의 광대역 가변 안테나 장치
JP2020510365A (ja) モバイル端末のアンテナおよびモバイル端末
KR20010098511A (ko) 표면 실장형 안테나 및 이를 포함하는 무선기
JP2006180463A (ja) アンテナ装置
CN104396086A (zh) 一种天线及移动终端
EP2071668A1 (en) Antenna and wireless communication apparatus
KR101448258B1 (ko) 주파수 가변이 가능한 내장형 안테나
CN112751174A (zh) 天线组件和电子设备
JP2001284954A (ja) 表面実装型アンテナおよびその複共振の周波数調整設定方法および表面実装型アンテナを備えた通信装置
US10014574B2 (en) Antenna device
EP2019448A1 (en) Antenna device
WO2024027258A1 (zh) 天线结构及电子设备
US20110254747A1 (en) System for radiating radio frequency signals
KR100830568B1 (ko) 셀룰러 통신 단말기용 안테나 장치
US10320057B2 (en) Antenna device, wireless communication device, and band adjustment method
TWI581508B (zh) Lte天線結構
JPH09232854A (ja) 移動無線機用小型平面アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170811

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180807

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190806

Year of fee payment: 6