KR102664005B1 - 안테나 및 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 안테나 및 전자 장치를 제공한다. 안테나는 다이폴 안테나와 슬롯 안테나의 조합으로, 안테나는 방사체와 이 방사체에 급전하는 발룬 구조를 포함한다. 방사체는 제1 전류가 흐르게 하는 제1 브랜치 및 제2 전류가 흐르게 하는 제2 브랜치를 포함한다. 제1 브랜치와 제2 브랜치는 발룬 구조의 2개의 대향 측면 상에 배치되며 다이폴 안테나의 두 브랜치 역할을 한다. 제1 전류의 방향은 제2 전류의 방향과는 적어도 부분적으로 반대이다. 제1 브랜치는 제1 슬롯만큼 발룬 구조로부터 이격된다. 제2 브랜치는 제2 슬롯만큼 발룬 구조로부터 이격된다. 제1 슬롯은 제1 전류 및 발룬 구조 상의 전류에 의해 제1 수평 방사 전계를 형성하도록 구성된다. 제2 슬롯은 제2 전류 및 발룬 구조 상의 전류에 의해 제2 수평 방사 전계를 형성하도록 구성된다. 슬롯을 제1 브랜치 및 제2 브랜치와 조정함으로써, 안테나의 수평 및 수직 방향에서의 방사가 향상되고 안테나 패턴 원형도가 증가한다.

Description

안테나 및 전자 장치
본 출원은 "안테나 및 전자 장치"라는 명칭으로 2019년 12월 27일자로 중국 국가 지적 재산 관리국에 제출된 중국 특허 출원 번호 201911378073.3에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원은 본 명세서에서 그 전체가 참조로 포함된다.
본 출원은 통신 기술 분야에 관한 것으로, 특히 안테나 및 전자 장치에 관한 것이다.
기존의 고객 댁내 장비(Customer Premise Equipment, CPE) 제품은 Wi-Fi 성능에 중점을 두고 있다. 벽걸이형 Wi-Fi 안테나의 형태 및 배선에 대한 연구를 통해, 수평 및 수직 커버리지가 향상되었다. 현재, 대부분의 Wi-Fi 안테나 설계 방식은 다이폴, IFA 및 기타 솔루션을 사용하며, Wi-Fi 동작은 대부분 이중 브랜치 설계를 사용하여 구현된다. 그러나, 두 솔루션 모두는 몇 가지 단점을 갖는다. 예를 들어, IFA 솔루션의 주요 문제점은 기판에 공간을 확보해야 하고, PCB의 영향으로 수평면의 안테나 패턴 원형도(antenna pattern roundness)가 좋지 않다는 것이다. 발룬 구조의 다이폴 솔루션의 주요 문제점은 수평면 커버리지만이 보장될 수 있고 수직면 커버리지는 좋지 않다는 점이다. 따라서, 고객 댁내 장비의 성능을 향상시키기 위해서는 바람직한 Wi-Fi 안테나가 시급히 필요하다.
본 출원은 전자 장치의 Wi-Fi 성능을 향상시키고 전자 장치의 통신 효과를 향상시키기 위한 안테나 및 전자 장치를 제공한다.
제1 양태에 따르면, 안테나가 제공된다. 안테나는 다이폴 안테나와 슬롯 안테나의 조합으로, 안테나는 방사체와 이 방사체에 급전하는 발룬 구조를 포함한다. 방사체는 제1 전류가 흐르게 하는 제1 브랜치 및 제2 전류가 흐르게 하는 제2 브랜치를 포함한다. 제1 브랜치와 제2 브랜치는 발룬 구조의 2개의 대향 측면 상에 배치되며 다이폴 안테나의 두 브랜치 역할을 한다. 제1 전류의 방향은 제2 전류의 방향과는 적어도 부분적으로 반대이다. 제1 브랜치는 제1 슬롯만큼 발룬 구조로부터 이격된다. 제2 브랜치는 제2 슬롯만큼 발룬 구조로부터 이격된다. 제1 슬롯과 제2 슬롯은 슬롯 안테나 역할을 한다. 제1 슬롯은 제1 전류 및 발룬 구조 상의 전류에 의해 제1 수평 방사 전계를 형성하도록 구성된다. 제2 슬롯은 제2 전류 및 발룬 구조 상의 전류에 의해 제2 수평 방사 전계를 형성하도록 구성된다. 전술한 기술 솔루션에서, 슬롯을 제1 브랜치 및 제2 브랜치와 조정함으로써, 안테나의 수평 및 수직 방향에서의 방사가 향상되고 안테나 패턴 원형도가 증가한다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 슬롯 및 제2 슬롯 각각의 폭은 0.5mm 내지 4mm의 범위이다. 예를 들어, 폭은 0.5mm, 0.8mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, 3mm, 4mm 등이다. 이것은 슬롯의 양쪽에 있는 브랜치와 발룬 구조 사이에 전계가 형성될 수 있도록 보장한다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 슬롯의 폭과 제2 슬롯의 폭은 동일하거나 상이할 수 있다. 이들이 동일하거나 상이한지 여부에 관계없이, 제1 슬롯과 제2 슬롯의 각각의 폭은 0.5mm 내지 4mm의 범위이어야 한다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 발룬 구조는 U자형이고, 발룬 구조는 스트립형 제1 구조 및 스트립형 제2 구조를 포함한다
제1 브랜치는 제1 구조에 연결되고, 제1 슬롯은 제1 브랜치와 제1 구조 사이에 형성된다.
제2 브랜치는 제2 구조에 연결되고, 제2 슬롯은 제2 브랜치와 제2 구조 사이에 형성된다. 2개의 상이한 구조는 2개의 브랜치에 대해 1:1로 대응하여 전계를 형성한다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 발룬 구조는 급전점 및 접지점을 더 포함하고, 급전점은 제1 구조 상에 배치되고 접지점은 제2 구조 상에 배치된다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 브랜치에 연결된 제1 구조의 일단에는 제2 구조에 대향하는 돌출부가 제공되고, 급전점은 이 돌출부에 배치된다. 돌출 위치는 급전점의 배치를 용이하게 한다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 브랜치 및 제2 브랜치는 대칭 구조이다. 수평 방향에서의 원형도 효과가 개선된다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 브랜치의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 0.15배 내지 0.35배이고, 제2 브랜치의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 0.15배 내지 0.35배이다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 접지점에서 발룬 구조의 급전점까지의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 1/2이다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 브랜치는 L자형이고, 제2 브랜치는 L자형이며, 제1 브랜치의 수직 부분의 전류 경로 길이는 제2 브랜치의 수직 부분의 전류 경로 길이와 동일하다. 제2 브랜치의 수평 부분을 이용하여 수직 전계가 생성된다.
제2 양태에 따르면, 전자 장치가 제공되는데, 이 전자 장치는 하우징, 하우징 내에 배치된 지지층, 및 지지층에 배치된 전술한 양태와 같은 안테나를 포함한다. 전술한 기술 솔루션에서, 슬롯을 제1 브랜치 및 제2 브랜치와 조정함으로써, 안테나의 수평 및 수직 방향 모두에서의 방사가 향상되고 안테나 패턴 원형도가 증가한다.
제3 양태에 따르면, 안테나가 제공되는데, 이 안테나는 발룬 구조 및 방사체 유닛을 포함한다. 발룬 구조는 U자형 구조이다. U자형 구조는 제1 구조, 제2 구조 및 제3 구조를 포함한다. 제1 구조 및 제2 구조는 제3 구조의 양측에 배치되고, 제3 구조의 2개의 대향 단부에 각각 일대일 대응으로 연결된다. 방사체 유닛은 U자형 구조의 일측에 위치한 제1 브랜치 및 U자형 구조의 타측에 위치한 제2 브랜치를 포함한다. 제1 브랜치는 제1 스트립형 구조를 포함한다. 제1 스트립형 구조와 제1 구조는 서로 연결되고 그 사이에 제1 슬롯을 갖는다. 제2 브랜치는 제2 스트립형 구조를 포함한다. 제2 스트립형 구조와 제2 구조는 서로 연결되고 그 사이에 제2 슬롯을 갖는다. 전술한 기술 솔루션에서, 슬롯을 제1 브랜치 및 제2 브랜치와 조정함으로써, 안테나의 수평 및 수직 방향에서의 방사가 향상되고 안테나 패턴 원형도가 증가한다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제1 브랜치는 역 L자형 구조이고, 제1 브랜치는 제1 스트립형 구조 및 제1 스트립형 구조에 연결된 제3 스트립형 구조를 포함한다. 제1 스트립형 구조는 제3 스트립형 구조를 사용하여 제1 구조에 연결된다. 제1 슬롯의 폭은 제3 스트립형 구조의 길이에 의해 제한된다.
특정 구현 가능한 솔루션에서, 제2 브랜치는 역 L자형 구조이고, 제2 브랜치는 제2 스트립형 구조 및 제2 스트립형 구조에 연결된 제4 스트립형 구조를 포함한다. 제2 스트립형 구조는 제4 스트립형 구조를 사용하여 제2 구조에 연결된다. 제1 슬롯의 폭은 제4 스트립형 구조의 길이에 의해 제한된다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 NFC 안테나의 구조의 개략도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 발룬 구조의 개략도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 제1 브랜치의 구조의 개략도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 제2 브랜치의 구조의 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따라 안테나가 2.4G에서 작동할 때 생성되는 전류의 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따라 안테나가 5G에서 작동할 때 생성되는 전류의 개략도이다.
도 7은 본 출원의 일례에 따른 시뮬레이션에 사용되는 안테나의 구조의 개략도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 비교 안테나의 구조의 개략도이다.
도 9는 도 7에 도시된 안테나의 3D 지향성 패턴을 나타낸다.
도 10은 도 8에 도시된 안테나의 3D 지향성 패턴을 나타낸다.
도 11은 도 7에 도시된 안테나의 수평 방향에서의 안테나 패턴 원형도를 나타낸다.
도 12는 도 8에 도시된 안테나의 수평 방향에서의 안테나 패턴 원형도를 나타낸다.
도 13은 도 7에 도시된 안테나의 정상파 다이어그램이다.
도 14는 도 8에 도시된 안테나의 정상파 다이어그램이다.
도 15는 도 7에 도시된 안테나의 효율도이다.
도 16은 본 출원의 실시예에 따른 다른 비교 안테나의 구조의 개략도이다.
도 17은 도 16에 도시된 안테나의 3D 지향성 패턴을 나타낸다.
도 18은 도 16에 도시된 안테나의 수평 방향에서의 안테나 패턴 원형도를 나타낸다.
도 19는 본 출원의 한 실시예에 따른 전자 장치의 개략도이다.
본 출원의 실시예에서 제공되는 안테나의 이해를 용이하게 하기 위해, 이하에서는 먼저 본 출원의 실시예에서 제공되는 안테나의 적용 시나리오를 설명한다. 본 출원의 실시예들에서 제공되는 안테나는 전자 장치에 적용된다. 전자 장치는 실제로 모바일 신호를 수신하고 무선 Wi-Fi 신호를 사용하여 모바일 신호를 전달하는 모바일 신호 액세스 장치이다. 전자 장치는 또한 고속의 4G 또는 5G 신호를 Wi-Fi 신호로 변환하는 장치이며, 비교적 많은 모바일 단말이 인터넷에 동시에 접속하도록 지원할 수 있다. 전자 장치는 유선 네트워크 구축 비용을 절감하기 위해 농촌 지역, 도시, 병원, 회사, 공장 및 주거 지역에서 무선 네트워크 액세스에 널리 적용될 수 있다. 그러나, 기존 기술에서는, 전자 장치의 안테나를 사용하는 경우 수평면 커버리지와 수직면 커버리지를 동시에 보장할 수 없어 비교적 통신 효과가 좋지 않았다. 따라서, 본 출원의 실시예는 고객 댁내 단말의 통신 효과를 향상시키기 위한 안테나를 제공한다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 안테나의 구조의 개략도이다. 도 1에 도시된 안테나는 두 부분, 즉 방사체 및 발룬 구조(10)를 포함한다. 발룬 구조(10)는 방사체에 급전하도록 구성되고 방사체는 신호를 방사하도록 구성된다.
도 1을 참조한다. 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 발룬 구조(10)는 전자 장치의 기판 상에 배치된다. 발룬 구조(10)는 금속층, 가요성 회로 기판, 금속 시트 등과 같이 기판 상에 배치되는 일반적인 도전성 매체일 수 있다. 본 출원의 이 실시예에서 발룬 구조는 불평형 구조(동축 케이블)에서 평형 구조(다이폴)로의 급전 변환을 구현하는 컴포넌트 또는 구조를 의미한다. 본 출원에서, 발룬 구조는 1/2 파장(안테나의 동작 대역에 해당하는 파장)의 케이블을 이용하여 급전 누설 전류의 위상을 반전시켜, 지상의 누설 전류를 상쇄하고 균형 잡힌 급전 기능을 달성하도록 구성된다. 구체적인 설정에서, 1/2 파장의 연결 급전 구조는 예를 들어 도 1에 도시된 U자형 구조를 이용하여, 상이한 형태로 급전점(60)과 접지점(70) 사이에 구현될 수 있다. 전술한 치수 조건 중 임의의 것을 충족하는 구조가 본 출원의 이 실시예에서 발룬 구조로서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 2는 발룬 구조(10)의 특정 개략도이다. 발룬 구조(10)는 일단에 개구를 갖는 U자형 구조이다. 설명의 편의를 위해, 발룬 구조는 제1 구조(11), 제2 구조(12) 및 제3 구조(13)로 구분된다. 제1 구조(11) 및 제2 구조(12)는 도 2에 도시된 화살표로 도시된 제1 방향으로 긴 스트립형 구조이고, 제3 구조(13)는 제1 구조(11)와 제2 구조(12) 사이에 위치하며, 제3 구조(13)는 제1 구조(11)와 제2 구조(12) 모두에 연결되어 U자형 구조를 형성한다. U자형 구조의 양단부는 제1 구조(11)의 제1 단부(a)와 제2 구조(12)의 제2 단부(b)이다. 도 2를 참조한다. 제1 구조(11), 제2 구조(12), 및 제3 구조(13)는 모두 직사각형의 스트립형 구조이다. 그러나, 본 출원의 이 실시예에서 특정 형상은 제한되지 않는다. 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 제1 구조(11), 제2 구조(12) 및 제3 구조(13)는 다른 형상을 사용할 수도 있다. 여전히 도 2를 참조한다. 제1 구조(11)와 제2 구조(12)가 배치될 때, 제1 구조(11)와 제2 구조(12)의 폭은 같거나 거의 같을 수 있으며, 이는 본 명세서에서 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 제1 구조(11)와 제2 구조(12)는 제1 방향으로 서로 평행하다. 그러나, 본 출원의 이 실시예에서, 제1 구조(11) 및 제2 구조(12)는 대안적으로 서로에 대해 대략 평행할 수 있다. 예를 들어, 제1 구조(11) 및 제2 구조(12)는 각각 제1 방향과 특정 각도, 예를 들어, 2°, 5° 또는 다른 각도를 형성할 수 있다.
여전히 도 2를 참조한다. 발룬 구조(10)는 급전점(60) 및 접지점(70)을 더 포함한다. 급전점(60)은 전자 장치의 안테나 전단 컴포넌트(an antenna front-end component)에 연결되도록 구성되고, 이 전단 컴포넌트는 위상 시프터 및 전력 분배기와 같은 일반적인 안테나 컴포넌트를 포함한다. 여전히 도 2를 참조한다. 급전점(60)은 제1 구조(11)에 배치되고, 급전점(60)은 발룬 구조(10)의 U자형 개구와 함께 있는 단부에 위치된다. 급전점(60)의 배치를 용이하게 하기 위해, 제1 돌출부(14)가 제3 구조(13)로부터 멀리 떨어져 있는 제1 구조(11)의 단부에 배치되고, 급전점(60)은 제1 돌출부(14)에 배치된다. 접지점(70)은 제2 구조(12) 상에 배치되고, 접지점(70)은 발룬 구조의 U자형 개구와 함께 있는 단부에 위치된다. 접지점(70)의 배치를 용이하게 하기 위해, 제3 구조(13)로부터 멀리 떨어져 있는 제2 구조(11)의 단부에 배치되고, 접지점(70)은 제2 돌출부(15)에 배치된다.
여전히 도 2를 참조한다. 발룬 구조(10)가 배치될 때, 발룬 구조(10)의 접지점(70)에서 급전점(60)까지의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 1/2이다. 발룬 구조(10)의 접지점(70)에서 급전점(60)까지의 전류 경로 길이는 급전점(60)에서 제3 구조(13)까지의 전류 경로 길이, 또는 접지점(70)에서 제3 구조(13)까지의 전류 경로 길이이다. 본 출원의 이 실시예에서, 발룬 구조(10)의 접지점(70)으로부터 급전점(60)까지의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 1/2이라는 것은, 발룬 구조(10)의 접지점(70)에서 급전점(60)까지의 전류 경로 길이가 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 1/2이거나 대략 1/2이라는 것을 포함하는데, 즉 본 출원의 이 실시예에서 정의는 발룬 구조(10)의 접지점(70)에서 급전점(60)까지의 전류 경로 길이가 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 1/2에 가까우면 충족될 수 있다.
도 1을 참조한다. 본 출원의 이 실시예에서 제공된 방사체는 두 부분, 즉 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)를 포함한다. 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)는 다이폴 안테나의 2개의 브랜치로서 작용한다. 따라서, 제1 브랜치(20)와 제2 브랜치(30)는 대략 대칭적인 구조로 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)는 발룬 구조(10)의 양측에 배치되고, 제1 브랜치(20)는 제1 구조(11)의 일단에 연결되고, 제2 브랜치(30)는 제2 구조(11)의 일단에 연결된다. 다음은 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)를 별도로 설명한다.
도 3은 제1 브랜치(20)의 구조를 나타낸다. 도 3에 도시된 제1 브랜치(20)는 역 L자형 구조이다. 설명의 편의를 위해, 제1 브랜치(20)는 제1 부분(21)과 제2 부분(22)으로 구분된다. 제1 부분(21)과 제2 부분(22)은 일체화된 구조이다. 제1 부분(21)의 길이 방향은 제2 방향이고, 제1 부분(21)은 제2 부분(22)으로부터 멀리 떨어져 있는 제3 단부(c)를 갖는다. 제2 부분(22)의 길이 방향은 제1 방향이고, 제2 부분(22)은 제1 부분(21)으로부터 멀리 떨어진 제4 단부(d)를 갖는다. 도 3을 참조한다. 제1 브랜치(20)의 폭(D1)은 1mm 내지 4mm이다. 예를 들어, 제1 브랜치(20)의 폭(D1)은 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 또는 다른 폭일 수 있다. 제1 브랜치(20)의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 해당하는 파장의 1/4이거나, 또는 파장의 0.15배 내지 0.35배, 예컨대 0.15배, 0.2배, 0.25배, 0.3배 또는 0.35배이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 브랜치(20)의 전류 경로 길이(L1)는 제1 부분(21)의 길이(L2)와 제2 부분(22)의 길이(L3)의 합과 같은데, 즉 L1 = L2 + L3이다. 발룬 구조(10)에 연결될 때, 제1 부분(21)의 제3 단부(c)는 제1 구조(11)의 제1 단부(a)에 연결되고, 제2 부분(22)은 제1 구조(11)와 평행하거나 대략 평행하다. 도 1 및 도 3을 참조한다. 제1 브랜치(20)는 제2 부분(22)과 제1 구조(11) 사이에 제1 슬롯(40)을 포함한다. 제1 슬롯(40)의 폭(H1)은 0.5mm 내지 4mm의 범위이고, 그에 따라 안정적인 제1 수평 방사 전계가 제1 브랜치(20)와 제1 구조(11) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 슬롯(40)의 폭(H1)은 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm, 4mm, 또는 다른 폭일 수 있다.
도 4는 제2 브랜치(30)의 구조를 나타낸다. 도 4에 도시된 제2 브랜치(30)는 역 L자형 구조이다. 설명의 편의를 위해, 제2 브랜치(30)는 제3 부분(31)과 제4 부분(32)으로 구분된다. 제3 부분(31)과 제4 부분(32)은 일체형 구조이다. 제3 부분(31)의 길이 방향은 제2 방향이고, 제3 부분(31)은 제4 부분으로부터 멀리 떨어져 있는 제3 단부(e)를 갖는다. 제4 부분(32)의 길이 방향은 제1 방향이고, 제4 부분(32)은 제3 부분(31)으로부터 멀리 떨어져 있는 제4 단부(f)를 갖는다. 도 4를 참조한다. 제2 브랜치(30)의 폭(D2)은 1mm 내지 4mm이다. 예를 들어, 제2 브랜치(30)의 폭(D2)은 1mm, 2mm, 3mm, 4mm 또는 다른 폭일 수 있다. 제2 브랜치(30)의 전류 경로 길이는 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 1/4이거나, 또는 파장의 0.15배 내지 0.35배, 예를 들어 0.15배, 0.2배, 0.25배, 0.3배, 0.35배이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 브랜치(30)의 전류 경로 길이(L4)는 제3 부분(31)의 길이(L5)와 제4 부분(32)의 길이(L6)의 합과 같은데, 즉 L4 = L5 + L6이다. 발룬 구조(10)에 연결될 때, 제3 부분(31)의 제3 단부(e)는 제2 구조(12)의 제2 단부(b)에 연결되고, 제4 부분(32)은 제2 구조(12)와 평행하거나 대략 평행하다. 제4 부분(32)과 제2 구조(12) 사이에 제2 슬롯(50)이 존재한다. 제2 슬롯(50)의 폭(H2)은 0.5mm 내지 4mm의 범위를 가지며, 그에 따라 제2 브랜치(30)와 제2 구조(12) 사이에 안정적인 제2 수평 방사 전계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 슬롯(50)의 폭(H2)은 0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.5mm, 4mm, 또는 다른 다른 폭일 수 있다.
제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)가 구체적으로 배치되는 경우, 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)는 정확히 동일하거나 대략 동일할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 구조에서, 제1 브랜치(20)와 제2 브랜치(30)는 대칭 구조이다. 따라서, 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)의 구조는 다음을 충족한다: D1 = D2; L1 = L4; L2 = L5; 및 L3 = L6. 제1 브랜치(20)가 제2 브랜치(30)와 대략 같을 때, 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)는 모두 L자형이고 크기만 다르다. 예를 들어, L3과 L6이 동일하지 않으면 L3 > L6 또는 L3 < L6이다. 제1 슬롯(40)과 제2 슬롯(50)의 폭에 있어서, 제1 슬롯(40)과 제2 슬롯(50)은 동일한 폭 또는 거의 동일한 폭을 가질 수 있어, 슬롯의 2개의 측면에 위치된 구조 사이에(제1 구조(11)와 제2 부분(22) 사이에, 그리고 제4 부분(32)과 제2 구조(12) 사이에) 안정적인 전계가 형성될 수 있다.
전술한 구조에서, 안테나는 두 가지 모드, 즉 다이폴 모드와 슬롯 모드를 갖는다. 다이폴 모드는 발룬 구조(10)에서 안테나의 두 개의 방사 브랜치에서의 제1 부분(21)과 제3 부분(31), 및 제3 구조(13)를 사용하여 구현된다. 슬롯 모드는 방사 브랜치에서의 제2 부분(22), 제1 구조(11), 및 그 사이의 제1 슬롯(40)을 사용하여, 그리고 방사 브랜치에서의 제4 부분(32), 제2 구조(12), 및 그 사이의 제2 슬롯(50)을 사용하여 구현된다. 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나의 두 가지 모드의 이해를 용이하게 하기 위해, 다음은 안테나의 전류 다이어그램을 참조하여 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 안테나를 설명한다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따라 안테나가 2.4G에서 작동할 때 생성되는 전류의 개략적인 다이아그램이다. 도 5에 도시된 전류 다이어그램으로부터, 전류는 제1 방향의 전류와 제2 방향의 전류를 포함함을 알 수 있다. 도 5에서, 제1 방향으로 흐르는 전류는 점선 화살표로 표시되고, 제2 방향으로 흐르는 전류는 실선 화살표로 표시된다. 제1 방향으로 흐르는 전류는 4개의 부분, 즉 제2 부분(22)에 흐르는 전류(I1), 제1 구조(11) 상에 흐르는 전류(I2), 제2 구조(12) 상에 흐르는 전류(I3) 및 제4 부분(32) 상에 흐르는 전류(I4)를 포함한다. 전류(I1) 및 전류(I2)는 각각 제1 슬롯(40)의 양측에 있다. 전류(I3) 및 전류(I4)는 각각 제2 슬롯(50)의 양측에 있다. 전류(I1) 및 전류(I2)는 제1 슬롯(40)에 제1 수평 방사 전계를 형성한다. 제1 수평 방사 전계는 제1 브랜치(20)로부터 발룬 구조(10)로 지향된다. 전류(I3) 및 전류(I4)는 제2 슬롯(50)에 제2 수평 방사 전계를 형성한다. 제2 수평 방사 전계는 발룬 구조(10)로부터 제2 브랜치(30)로 지향된다. 이런 식으로, 브랜치와 발룬 구조(10) 사이에 슬롯 모드가 발생하고 이에 상응하는 보상이 안테나의 수평면(안테나를 배치하는 평면 또는 안테나가 배치된 평면에 평행함) 상의 커버리지에 대해 수행되어, 안테나의 안테나 패턴 원형도가 수평면에서 대략 8dB가 되도록 한다.
도 5를 참조한다. 제2 방향으로 흐르는 전류는 3개의 부분, 즉 제1 부분(21)에 흐르는 전류(I5), 제3 구조(13)에 흐르는 전류(I6), 및 제3 부분(31)에 흐르는 전류(I7)를 포함한다. 전류(I5), 전류(I6) 및 전류(I7)는 모두 제2 방향으로 흐르고, 동일한 흐름 방향을 갖는다는 것을 도 5로부터 알 수 있다. 전류(I5), 전류(I6) 및 전류(I7)는 다이폴 모드에서 안테나의 전류 흐름 방향을 형성하며, 주로 수직면(수평면에 수직인 평면)에서 지향성 패턴을 형성한다.
도 6은 안테나가 5G에서 작동할 때 생성되는 전류의 개략도이다. 원은 이 지점에서 전류가 흐르는 방향이 반대임을 나타낸다. 발룬 구조(10)의 제1 부분과 제1 브랜치(20) 사이의 제1 슬롯에도 수평 전계가 생성될 수 있다. 발룬 구조(10)의 제2 부분과 제2 브랜치(30) 사이의 제2 슬롯에도 수평 전계가 생성될 수 있다. 이와 같이, 브랜치와 발룬 구조(10) 사이에 슬롯 모드가 생성되고, 안테나의 수평면(안테나를 배치하기 위한 평면 또는 안테나가 배치된 평면과 평행한 평면)에서의 커버리지에 대해 상응하는 보상이 수행되어, 안테나의 안테나 패턴 원형도가 수평면에서 약 8dB이 되도록 한다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나는 수평 및 수직 평면에서 양호한 안테나 패턴 원형도를 가질 수 있음을, 도 5 및 도 6에 도시된 전류로부터 알 수 있다. 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 안테나의 효과를 나타내기 위해, 다음은 특정 예를 사용하여 종래 기술의 안테나와의 비교를 제공한다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나의 구조를 나타낸다. 본 출원의 전술한 실시예에서 제공되는 안테나(100)에 추가하여, 도 7에 도시된 안테나 구조는 안테나(100)에 연결된 케이블(200)을 더 포함한다. 도 8은 종래 기술의 다이폴 안테나(300)를 나타낸다. 안테나(300)는 단지 2개의 대칭 방사체(301) 및 방사체에 급전하도록 구성된 급전부를 포함한다. 도 7 및 도 8에 도시된 두 개의 안테나에 대해 시뮬레이션이 수행된다. 도 9는 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나(100)의 3D 지향성 패턴을 도시한다. 도 10은 도 8에 도시된 안테나(300)의 3D 지향성 패턴을 나타낸다. "지향성 총계"이라 함은 안테나의 지향성 계수를 말한다. 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 안테나(100)의 3D 지향성 패턴은 다이폴과 같은 형태의 지향성 패턴이며, 비교적 낮은 지향성과 비교적 큰 최소 이득을 갖는다는 것을 도 9로부터 알 수 있다. 도 8에 도시된 안테나(300)의 3D 지향성 패턴은 다이폴과 같은 형태의 지향성 패턴이며, 오목한 점이 비교적 뚜렷하고 비대칭적임을 도 10으로부터 알 수 있다. 도 9와 도 10 간의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나의 3D 지향성 패턴은 도 8의 안테나의 3D 지향성 패턴보다 확실히 우수하다. 도 11과 도 12 간의 비교가 수행된다. 도 11은 본 출원의 이 실시예에서 제공된 수평면에서의 안테나의 안테나 패턴 원형도를 도시한다. 도 12는 수평면에서 도 8에 도시된 안테나(300)의 안테나 패턴 원형도를 나타낸다. "이득 대 각도"는 이득에 대비되는 각도이다. 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 수평면 상의 지향성 패턴에서, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 수평면 상의 안테나에 대한 오목한 영역은 비교적 작고, 전체 수평면에서의 지향성 패턴은 대략 원형임을 도 11로부터 알 수 있다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 8에 도시된 수평면 상의 안테나의 안테나 패턴 원형도 다이어그램에서, 겉보기 오목 영역이 있고, 25°위치에서 겉보기 선명도의 단점이 존재한다. 이것은 수평면에서 안테나의 열악한 방사 성능을 유발한다. 도 11과 도 12 간의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나는 수평면에서 안테나의 안테나 패턴 원형도를 개선하고 안테나 성능을 개선한다. 도 13과 도 14 간에 비교가 수행된다. 도 13은 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나의 정상파 다이어그램이다. 도 14는 도 8에 도시된 안테나의 정상파 다이어그램이다. "|S11| VS Frequency"는 주파수에 대한 에코 손실을 나타낸다. 도 13 및 도 14에서, 가로축은 주파수이고 세로축은 에코 손실이다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나의 정상파는 2.4G 및 5G의 모든 주파수를 커버할 수 있다. 도 14에서 알 수 있듯이, 기존 기술의 안테나의 정상파는 비교적 많은 양의 공진 주파수를 가지며, 2.4G 및 5G Wi-Fi의 모든 주파수를 커버할 수 없다. 도 13 및 도 14 간의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나는 2.4G 및 5G Wi-Fi 대역에서 우수한 성능을 갖는다.
도 15는 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나의 효율을 나타낸다. "Efficiency VS Frequency"는 효율성 대 주파수이다. 도 15에서, 가로 좌표는 주파수이고 세로 좌표는 효율이다. 도 15부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 성능은 2.4G 및 5G Wi-Fi에서 우수한 효율을 갖는다.
도 16은 비교를 위한 다른 안테나(400)를 도시한다. 도 16에 도시된 안테나는 도 16은 발룬 구조(401)와 발룬 구조(401)에 연결된 2개의 다이폴(402)을 포함한다. 그러나, 도 16에 도시된 안테나 다이폴과 발룬 구조 사이에는 슬롯 결합이 없다. 도 7에 도시된 안테나와 도 16에 도시된 안테나 간의 비교가 수행된다. 도 1에 대해, 그리고 도 9 및 도 17을 참조하여 비교가 수행된다. 도 9는 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나의 3D 지향성 패턴을 도시한다. 도 17은 도 16에 도시된 안테나의 3D 지향성 패턴을 나타낸다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나의 3D 지향성 패턴은 다이폴과 같은 형태의 지향성 패턴이다. 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 16에 도시된 안테나의 3D 지향성 패턴은 표준 다이폴의 지향성 패턴이다. 도 9와 도 17 간의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나의 3D 지향성 패턴은 도 16의 안테나의 3D 지향성 패턴보다 확실히 우수하다. 도 11과 도 18 사이에 비교가 수행된다. 도 11은 본 출원의 이 실시예에서 제공된 수평면에서의 안테나의 안테나 패턴 원형도의 지향성 패턴을 도시한다. 도 18은 수평면에서 도 16에 도시된 안테나의 안테나 패턴 원형도의 지향성 패턴을 나타낸다. 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나 패턴 원형도의 지향성 패턴에서, 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나에 대한 수평면에서의 오목한 영역은 비교적 작고, 전체 수평면 상에서의 안테나 패턴 원형도의 다이어그램은 대략 원형이다. 도 18로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 16에 도시된 안테나의 수평면에서의 안테나 패턴 원형도 다이어그램에서, 겉보기 오목 부분이 있고, 0°와 180°에서 겉보기 선명도의 단점이 존재한다. 이것은 수평면에서 안테나의 열악한 방사 성능을 유발한다. 도 11과 도 18 간의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나는 수평면에서 안테나의 안테나 패턴 원형도를 향상시키고 안테나 성능을 향상시킨다.
전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 출원의 이 예에서 제공된 안테나에서, 발룬 구조와 방사체 사이에 슬롯 결합이 형성되어 안테나가 2가지 동작 모드, 즉 슬롯 모드 및 다이폴 모드를 갖는다. 슬롯 모드는 안테나의 수평 방향에서의 방사 효과를 향상시키고 안테나 성능을 향상시킨다.
본 출원의 실시예는 안테나를 더 제공한다. 안테나는 발룬 구조와 방사체 유닛을 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조한다. 발룬 구조(10)는 U자형 구조이다. U자형 구조는 제1 구조(11), 제2 구조(12) 및 제3 구조(13)를 포함한다. 제1 구조(11) 및 제2 구조(12)는 제3 구조(13)의 양측에 배치되고, 제3 구조(13)의 2개의 대향 단부에 각각 일대일 대응으로 연결된다. 방사체 유닛은 U자형 구조의 일측에 위치하는 제1 브랜치(20) 및 U자형 구조의 타측에 위치하는 제2 브랜치(30)를 포함한다. 제1 브랜치(20)는 제1 스트립형 구조(도 3의 제2 부분(22))를 포함한다. 제1 스트립형 구조와 제1 구조(11)는 서로 연결되며 그 사이에 제1 슬롯(40)을 갖는다. 제2 브랜치(30)는 제2 스트립형 구조(도 4의 제4 부분(32))를 포함한다. 제2 스트립형 구조와 제2 구조(12)는 서로 연결되고 그 사이에 제2 슬롯(50)을 갖는다. 전술한 기술 솔루션에서, 슬롯을 제1 브랜치(20) 및 제2 브랜치(30)와 조정함으로써, 안테나의 수평 및 수직 방향 모두에서의 방사가 향상되고 안테나 패턴 원형도가 증가한다.
제1 브랜치(20)가 발룬 구조(10)에 구체적으로 연결되는 경우, 제1 브랜치(20)는 역 L자형 구조이다. 제1 브랜치(20)는 제1 스트립형 구조 및 제1 스트립형 구조에 연결된 제3 스트립형 구조(도 3의 제2 부분(21))를 포함한다. 제1 스트립형 구조는 제3 스트립형 구조를 이용하여 제1 구조(11)에 연결된다. 제1 슬롯(40)의 폭은 제3 스트립형 구조의 길이에 의해 제한된다. 제2 브랜치(30)는 역 L자형 구조이다. 제2 브랜치(30)는 제2 스트립형 구조 및 제2 스트립형 구조에 연결된 제4 스트립형 구조(도 4의 제3 부분(31))을 포함한다. 제2 스트립형 구조는 제4 스트립형 구조를 이용하여 제2 구조(12)에 연결된다. 제1 슬롯(40)의 폭은 제4 스트립형 구조의 길이에 의해 제한된다. 전술한 내용을 참조하여 안테나에 대한 시뮬레이션이 수행될 수 있다.
도 19는 본 출원의 실시예에 따른 본 출원의 이 예에서 제공된 안테나를 적용하는 장치를 도시한다. 장치는 라우터, 고객 댁내 장비(customer premise equipment: CPE) 등일 수 있다. 고객 댁내 장비가 예로 사용된다. 장치는 하우징(400), 하우징(400) 내에 배치된 지지층(500), 및 지지층(500)에 배치된 전술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 안테나(100)를 포함한다. 안테나(100)는 고객 댁내 장비에서 수평, 수직 또는 비스듬하게 배치될 수 있다. 지지층(500)은 고객 댁내 장비에서 지지 기능을 갖춘 회로 기판 또는 다른 구조적 층일 수 있다. 본 출원의 이 예시에서 제공되는 안테나(100)에서, 발룬 구조와 방사체 사이에 슬롯 결합이 형성되어, 안테나(100)는 슬롯 모드 및 다이폴 모드의 2가지 동작 모드를 갖는다. 슬롯 모드는 안테나(100)의 수평 방향에서의 방사 효과를 향상시키고, 안테나(100)의 성능을 향상시킨다.
전술한 설명은 단지 본 출원의 특정 구현일 뿐, 본 출원의 보호 범위를 제한하려 의도된 것은 아니다. 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 파악된 임의의 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위에 속할 것이다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 방사체(radiator) 및 상기 방사체에 급전하도록 구성된 발룬 구조(balun structure)를 포함하는 안테나로서,
    상기 방사체는 제1 전류가 흐르게 하는 제1 브랜치 및 제2 전류가 흐르게 하는 제2 브랜치를 포함하고, 상기 제1 브랜치 및 상기 제2 브랜치는 상기 발룬 구조의 2개의 대향하는 측에 배열되고, 상기 제1 전류의 방향은 상기 제2 전류의 방향과 적어도 부분적으로 반대이고,
    상기 제1 브랜치는 제1 슬롯만큼 상기 발룬 구조로부터 이격되고, 상기 제2 브랜치는 제2 슬롯만큼 상기 발룬 구조로부터 이격되고, 상기 제1 슬롯은 상기 제1 전류 및 상기 발룬 구조 상의 전류에 의해 제1 수평 방사 전계를 형성하도록 구성되며, 상기 제2 슬롯은 상기 제2 전류 및 상기 발룬 구조 상의 전류에 의해 제2 수평 방사 전계를 형성하도록 구성되고,
    상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯의 각각의 폭은 0.5mm 내지 4mm이며, 상기 제1 슬롯의 폭은 상기 제1 브랜치의 폭보다 작고, 상기 제2 슬롯의 폭은 상기 제2 브랜치의 폭보다 작으며,
    상기 발룬 구조는 U자형 구조를 포함하고, 상기 발룬 구조는 스트립형 제1 구조 및 스트립형 제2 구조를 포함하되, 상기 제1 브랜치는 상기 제1 구조에 연결되고, 상기 제1 슬롯은 상기 제1 브랜치와 상기 제1 구조 사이에 형성되고, 상기 제2 브랜치는 상기 제2 구조에 연결되고, 상기 제2 슬롯은 상기 제2 브랜치와 상기 제2 구조 사이에 형성되며,
    상기 제1 수평 방사 전계가 상기 제1 브랜치와 상기 발룬 구조의 상기 제1 구조 사이에 형성되고, 상기 제1 브랜치는 L자형이며,
    상기 제2 수평 방사 전계가 상기 제2 브랜치와 상기 발룬 구조의 상기 제2 구조 사이에 형성되고, 상기 제2 브랜치는 L자형인,
    안테나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발룬 구조는 급전점과 접지점을 더 포함하고, 상기 급전점은 상기 제1 구조 상에 배치되고 상기 접지점은 상기 제2 구조 상에 배치된
    안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 브랜치에 연결되는 상기 제1 구조의 일단에는 상기 제2 구조와 대향하는 돌출부가 제공되고, 상기 급전점은 상기 돌출부에 배치된
    안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 브랜치 및 상기 제2 브랜치는 대칭 구조인
    안테나.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 브랜치의 전류 경로 길이는 상기 안테나의 동작 대역에 대응하는 파장의 0.15배 내지 0.35배이고,
    상기 제2 브랜치의 전류 경로 길이는 상기 안테나의 동작 대역에 대응하는 상기 파장의 0.15배 내지 0.35배인
    안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발룬 구조의 상기 접지점에서 상기 급전점까지의 전류 경로 길이는 상기 안테나의 동작 대역에 대응하는 상기 파장의 1/2인
    안테나.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 브랜치의 수직 부분의 전류 경로 길이는 상기 제2 브랜치의 수직 부분의 전류 경로 길이와 동일한
    안테나.
  10. 하우징, 상기 하우징 내에 배치된 지지층, 및 상기 지지층에 배치된 제1항, 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 안테나를 포함하는 전자 장치.
  11. 안테나로서,
    발룬 구조- 상기 발룬 구조는 U자형 구조이고, 상기 U자형 구조는 제1 구조, 제2 구조 및 제3 구조를 포함하고, 상기 제1 구조 및 상기 제2 구조는 상기 제3 구조의 2개의 측에 배열되고, 각각이 1:1 대응으로 상기 제3 구조의 2개의 대향 단부에 연결됨 -와,
    방사체 유닛을 포함하되,
    상기 방사체 유닛은 상기 U자형 구조의 일측에 위치한 제1 브랜치 및 상기 U자형 구조의 타측에 위치한 제2 브랜치를 포함하고, 상기 제1 브랜치는 제1 스트립형 구조를 포함하고, 상기 제1 스트립형 구조 및 상기 제1 구조는 서로 연결되고 그 사이에 제1 슬롯을 갖고, 상기 제2 브랜치는 제2 스트립형 구조를 포함하고, 상기 제2 스트립형 구조와 상기 제2 구조는 서로 연결되고 그 사이에 제2 슬롯을 가지며,
    상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯의 각각의 폭은 0.5mm 내지 4mm이며, 상기 제1 슬롯의 폭은 상기 제1 브랜치의 폭보다 작고, 상기 제2 슬롯의 폭은 상기 제2 브랜치의 폭보다 작으며,
    제1 수평 방사 전계가 상기 제1 브랜치와 상기 발룬 구조의 상기 제1 구조 사이에 형성되고, 상기 제1 브랜치는 L자형이며,
    제2 수평 방사 전계가 상기 제2 브랜치와 상기 발룬 구조의 상기 제2 구조 사이에 형성되고, 상기 제2 브랜치는 L자형인,
    안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 브랜치는 상기 제1 스트립형 구조 및 상기 제1 스트립형 구조에 연결된 제3 스트립형 구조를 포함하고,
    상기 제1 스트립형 구조는 상기 제3 스트립형 구조를 사용하여 상기 제1 구조에 연결된
    안테나.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 브랜치는 상기 제2 스트립형 구조 및 상기 제2 스트립형 구조에 연결된 제4 스트립형 구조를 포함하고,
    상기 제2 스트립형 구조는 상기 제4 스트립형 구조를 사용하여 상기 제2 구조에 연결된
    안테나.
  14. 삭제
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 안테나를 포함하는 전자 장치.
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