KR20080052819A - Low-profile antenna employing metamaterial structure - Google Patents

Abstract

A low-profile antenna employing a meta-material structure is provided to control a resonance frequency by changing inductance. A low-profile antenna includes a first inductive element(20), a second inductive element(22), and a conductor(10). The first inductive element is connected to a feed element. The second inductive element is connected to a ground surface. The conductor is connected between the first inductive element and the second inductive element. The conductor includes at least two parts(12,14,16) which are separated in substantially parallel with each other. The first inductive element or the second inductive element is a variable inductor.

Description

메타머티리얼 구조를 이용한 소형 안테나{LOW-PROFILE ANTENNA EMPLOYING METAMATERIAL STRUCTURE}LOW-PROFILE ANTENNA EMPLOYING METAMATERIAL STRUCTURE}

도 1a 및 도 1b 는 종래의 링 안테나를 도시하는 도면.1A and 1B show a conventional ring antenna.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 소형 안테나를 도시하는 도면.2 illustrates a small antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3 은 페아노 곡선을 나타내는 도면.3 shows a Peano curve.

도 4 는 본 발명의 일 구현예의 소형 안테나의 반사 계수를 나타내는 그래프.4 is a graph showing reflection coefficients of a small antenna of one embodiment of the present invention;

도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 소형 안테나의 공진 주파수 조정을 설명하는 그래프.5 is a graph illustrating resonance frequency adjustment of a small antenna according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 무선 통신용 안테나에 관한 것으로, 특히 영차 공진기 (ZOR; Zeroth Order Resonator) 로 동작하는 메타머티리얼 구조를 적용한 소형 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna for wireless communication, and more particularly, to a small antenna employing a metamaterial structure that operates as a zero order order resonator (ZOR).

안테나는 전자기파를 송신/수신하기 위한 무선 통신 장치의 필수 구성 요소로서, 특정 주파수의 전자기파에 대해 공진하여 그 주파수의 전자기파를 송신/수신 하도록 구성된다. 여기서 공진 (resonance) 이라 함은, 일반적으로 특정 주파수에서 회로의 임피던스가 실수가 됨을 의미하며, 실제적으로는 특정 주파수에서 회로의 반사계수인 S11 파라미터가 급격히 감소하는 현상을 지칭한다.An antenna is an essential component of a wireless communication device for transmitting / receiving electromagnetic waves, and is configured to resonate with electromagnetic waves of a specific frequency and to transmit / receive electromagnetic waves of that frequency. In this case, the resonance means that the impedance of the circuit is a real number at a specific frequency, and in practice, refers to a phenomenon in which the S11 parameter, which is the reflection coefficient of the circuit, decreases rapidly at a specific frequency.

종래의 안테나는 1 차 모드의 공진 구조를 가진다. 즉, 종래의 안테나는 희망 주파수에 대응하는 파장 λ 에 대해 λ/2 의 전기적 길이를 갖고 일단이 개방 (open) 되거나 단락 (short) 된 도선 (전송 선로) 으로 구성된다. 이에 의해, 도선을 따라 도파되는 전자기파는 도선 내에서 정상파 (standing wave) 를 형성하고, 공진이 발생하게 된다. 1 차 모드 공진 구조를 갖는 안테나는 안테나의 전기적 길이가 전적으로 공진 주파수에 의존하여 결정되므로, 안테나의 크기가 공진 주파수에 따라 변화하고 특히, 희망 공진 주파수가 낮아질수록 안테나가 커지는 단점이 있다.Conventional antennas have a resonant structure in primary mode. That is, the conventional antenna has an electrical length of λ / 2 with respect to the wavelength λ corresponding to the desired frequency and is composed of a conductor (transmission line) whose one end is open or shorted. As a result, electromagnetic waves guided along the conductive wire form standing waves in the conductive wire, and resonance occurs. An antenna having a primary mode resonant structure is determined by the electrical length of the antenna entirely dependent on the resonant frequency, so that the size of the antenna changes according to the resonant frequency, and in particular, the antenna becomes larger as the desired resonant frequency is lowered.

이러한 단점을 해결하기 위해, 안테나를 접지면 위에 형성하여 λ/4 의 전기적 길이를 갖는 모노폴 안테나가 제안되었고, 모노폴 안테나의 크기를 더욱 줄이기 위해 헬릭스 (helix) 형태, 미앤더 (meander) 형태 등 복잡한 형상을 갖는 안테나가 제안되었다. 그러나, 제안된 안테나들 역시 여전히 공진 주파수에 의존하여 크기가 결정되는 한계를 벗어나지 못하였으며, 안테나가 소형화될수록 좁은 공간에 고정된 길이의 안테나를 형성하기 위해 그 형태가 더욱 복잡해지는 문제가 있다. 또한 안테나의 형태가 복잡해 질수록 형성된 도선 사이의 커플링에 의한 영향이 증가하는 등 안테나의 성능을 유지하는데도 어려움이 있다.In order to solve this disadvantage, a monopole antenna having an electrical length of λ / 4 has been proposed by forming the antenna on the ground plane, and in order to further reduce the size of the monopole antenna, a complex such as a helix form and a meander form has been proposed. An antenna having a shape has been proposed. However, the proposed antennas still do not escape the limit of size depending on the resonant frequency, and as the antenna becomes smaller, its shape becomes more complicated to form a fixed length antenna in a narrow space. In addition, as the shape of the antenna becomes more complicated, there is a difficulty in maintaining the performance of the antenna, such as the influence of coupling between the conductors formed increases.

1 차 공진을 이용한 종래 기술의 단점을 해결하기 위해 메타머티리얼을 이용 한 0 차 공진 구조의 이용이 시도되고 있다. 메타머티리얼이란 자연에서 일반적으로 찾을 수 없는 특수한 전자기적 특성을 갖도록 인공적으로 설계된 물질 또는 전자기적 구조를 의미하는 것으로서, 본 기술 분야에서 일반적으로, 그리고 본 명세서에 있어서 메타머티리얼이라 함은 유전율 (permitivity) 과 투자율 (permeability) 이 모두 음수인 물질 또는 그러한 전자기적 구조를 의미한다.In order to solve the shortcomings of the prior art using the first resonance, the use of a zero order resonance structure using a metamaterial has been attempted. Metamaterial refers to a material or electromagnetic structure that is artificially designed to have special electromagnetic properties that are not generally found in nature. In general, and in this specification, metamaterial refers to permittivity. Refers to a material or any such electromagnetic structure that is both negative and permeability negative.

이러한 메타머티리얼을 이용하여 0 차 공진기 (ZOR) 를 구현하는 것이 가능하며, 메타머티리얼을 이용한 0 차 공진기 구현의 일 예가 Itoh 등의 미국 출원 제 11/092,143 호에 설명되어 있다. 0 차 공진기는 종래의 공진 구조와 달리 공진 주파수가 공진 구조의 전기적 길이와는 무관하게 결정된다. 0 차 공진기는 실질적으로 LC 공진 회로와 동일한 공진 구조를 가짐으로써, 회로에 포함되는 인덕터 및 커패시터의 인덕턴스와 커패시턴스가 공진 주파수를 결정한다. 따라서, 공진 주파수는 인덕턴스와 커패시턴스를 조정함으로써 변화될 수 있으며, 이를 이용한 안테나는 공진 주파수가 낮아지더라도 안테나의 크기가 대형화되지 않는다.It is possible to implement a zero-order resonator (ZOR) using such a metamaterial, and an example of zero-order resonator implementation using a metamaterial is described in U.S. Application No. 11 / 092,143 to Itoh et al. Unlike the conventional resonant structure, the zero-order resonator has a resonant frequency determined regardless of the electrical length of the resonant structure. The zero-order resonator has substantially the same resonant structure as the LC resonant circuit, so that the inductance and capacitance of the inductor and capacitor included in the circuit determine the resonant frequency. Therefore, the resonant frequency can be changed by adjusting the inductance and capacitance, and the antenna using the same does not increase in size even if the resonant frequency is lowered.

메타머티리얼을 이용한 링 안테나 (Ring antenna) 가 알려져 있으며, 이는 도 1 에 도시된다.Ring antennas using metamaterials are known, which are shown in FIG.

도 1a 를 참조하면, 메타머티리얼을 이용한 링 안테나 (100) 는 2 개의 전송 선로 (106, 108) 와 이들 전송 선로 (106, 108) 를 서로 접속하는 2 개의 커패시터 (110) 를 포함한다. 또한, 도체 (106 및 108) 는 각각 인덕터 (102) 및 인덕터 (104) 에 접속된다. 도체 (106, 108), 커패시터 (110) 및 인덕터 (102, 104) 는 인쇄회로기판 상에 인쇄되거나 실장되어 제조될 수 있다. 한편 인덕터 (102) 는 포스트 (post; 미도시) 를 통해 도체 (106, 108) 와 평행하게 배치된 접지면 (미도시) 에 접속되고, 인덕터 (104) 는 포스트 (미도시) 를 통해 급전 소자에 접속된다.Referring to FIG. 1A, a ring antenna 100 using metamaterials includes two transmission lines 106 and 108 and two capacitors 110 connecting these transmission lines 106 and 108 to each other. In addition, the conductors 106 and 108 are connected to the inductor 102 and the inductor 104, respectively. The conductors 106 and 108, the capacitor 110 and the inductors 102 and 104 may be manufactured by being printed or mounted on a printed circuit board. On the other hand, the inductor 102 is connected to a ground plane (not shown) arranged in parallel with the conductors 106 and 108 via a post (not shown), and the inductor 104 is connected to a power supply element through a post (not shown). Is connected to.

이와 같은 구성의 안테나 (100) 는 전기적으로 도 1b 에 도시된 안테나 셀 (200) 이 2 개 병렬 접속된 것으로 해석되며, 안테나 셀 (200) 은 0 차 공진에 의하여 안테나로 동작할 수 있다. 특히, 공진 주파수는 도체 (106', 108'), 인덕터 (102', 104') 및 커패시터 (110') 에 의해 구성되는 0 차 공진부에 의해 결정된다. 따라서, 안테나의 공진 주파수에 무관하게 안테나를 소형으로 제조할 수 있다.The antenna 100 having such a configuration is electrically interpreted as two antenna cells 200 shown in FIG. 1B connected in parallel, and the antenna cells 200 can operate as antennas by zero order resonance. In particular, the resonant frequency is determined by the zero-order resonator comprised by the conductors 106 ', 108', the inductors 102 ', 104' and the capacitor 110 '. Therefore, the antenna can be made compact regardless of the resonance frequency of the antenna.

그러나, 도 1a 의 안테나 (100) 는 별도의 커패시터 (110) 를 이용하여 도체 (106, 108) 를 접속하므로, 안테나의 제조가 복잡해지고 안테나 소형화에 한계를 갖는다.However, since the antenna 100 of FIG. 1A connects the conductors 106 and 108 by using a separate capacitor 110, the manufacture of the antenna is complicated and the size of the antenna is limited.

본 발명은 메타머티리얼 구조를 이용하면서도, 더욱 소형화되고 제조가 용이한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an antenna that is more compact and easier to manufacture while using a metamaterial structure.

또한 본 발명은 용이하게 공진 주파수를 변경할 수 있는 소형 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a small antenna that can easily change the resonance frequency.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 급전 소자에 접속된 제 1 인덕티브 소자; 접지면에 접속된 제 2 인덕티브 소자; 및 상기 제 1 인덕티브 소자와 상기 제 2 인덕티브 소자 사이에 접속된 도체를 포함하고, 상기 도체는 상호 이격되고 실질적으로 평행하게 배치된 적어도 2 개의 부분을 포함하는, 안테나가 제공된다.In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, there is provided an apparatus comprising: a first inductive element connected to a power feeding element; A second inductive element connected to the ground plane; And a conductor connected between the first inductive element and the second inductive element, the conductor comprising at least two portions spaced apart from each other and arranged substantially parallel.

바람직하게는 상기 도체는 실질적으로 공간 채움 곡선 (Space-Filling Curve) 의 형태를 갖는다. 상기 도체는 실질적으로 페아노 곡선 (Peano Curve) 의 형태를 갖는 것이 더욱 바람직하다.Preferably the conductor is substantially in the form of a space-filling curve. More preferably, the conductor has a substantially Peano curve.

또한, 상기 제 1 인덕티브 소자 또는 상기 제 2 인덕티브 소자의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는 것이 바람직하다. 상기 제 1 인덕티브 소자 또는 상기 제 2 인덕티브 소자는 가변 인덕터인 것이 더욱 바람직하다. 상기 제 1 인덕티브 소자 또는 상기 제 2 인덕티브 소자는, 인덕턴스가 상이한 2 이상의 인덕터; 및 상기 인덕터들 중 하나를 선택적으로 상기 도체와 접속하는 스위치를 포함하는 것도 바람직하다.In addition, it is preferable that the inductance of the first inductive element or the second inductive element can be changed. More preferably, the first inductive element or the second inductive element is a variable inductor. The first inductive element or the second inductive element may include two or more inductors having different inductances; And a switch for selectively connecting one of the inductors with the conductor.

한편, 상기 인덕턴스는 상기 안테나의 동작 환경에 따라 변화되는 것이 바람직하다.On the other hand, the inductance is preferably changed according to the operating environment of the antenna.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 안테나를 포함하는 무선 통신 장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to another embodiment of the present invention, a wireless communication device including the antenna is provided.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다. 설명되는 실시형태는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The described embodiments are merely examples and the present invention is not limited thereto.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 소형 안테나를 도시하는 도면이다. 본 실시형태의 안테나는 급전 소자 (미도시) 에 접속된 제 1 인덕티브 소자 (inductive element; 20), 접지면 (미도시) 에 접속된 제 2 인덕티브 소자 (22) 및 인덕티브 소자들 (20, 22) 사이에 접속된 도체 (10) 를 포함한다. 도체 (10) 는 인쇄 회로 기판 상에 인쇄 또는 에칭에 의해 형성될 수 있으며, 인덕티브 소자 (20, 22) 는 집중 정수 소자 (lumped element) 로 구현되어 인쇄 회로 기판 상에 실장될 수 있다. 그러나, 인덕티브 소자 (20, 22) 를 분포 정수 소자로 구현하는 것도 가능하다.2 is a diagram illustrating a small antenna according to an embodiment of the present invention. The antenna of this embodiment includes a first inductive element 20 connected to a power feeding element (not shown), a second inductive element 22 connected to a ground plane (not shown) and inductive elements ( And a conductor 10 connected between 20 and 22. The conductor 10 may be formed by printing or etching on a printed circuit board, and the inductive elements 20 and 22 may be embodied as lumped elements and mounted on the printed circuit board. However, it is also possible to implement the inductive elements 20, 22 as distributed integer elements.

제 1 인덕티브 소자 (20) 및 제 2 인덕티브 소자 (22) 는 접속 도체 (미도시) 에 의해 각각 급전 소자 및 접지면에 접속되며, 접속 도체가 안테나의 주 방사체로 동작한다. 안테나가 인쇄 회로 기판 상에 형성되는 경우, 접속 도체는 비아 (via) 또는 관통홀을 통해 인덕티브 소자 (20, 22) 와 접속될 수 있다. 한편, 접지면은 실질적으로 도체 (10) 에 평행하게 배치될 수 있다.The first inductive element 20 and the second inductive element 22 are connected to the power feeding element and the ground plane, respectively, by a connecting conductor (not shown), and the connecting conductor acts as the main radiator of the antenna. When the antenna is formed on the printed circuit board, the connecting conductor can be connected with the inductive elements 20 and 22 through vias or through holes. On the other hand, the ground plane may be disposed substantially parallel to the conductor 10.

도체 (10) 는 양 단부 (18a 및 18b) 에서 각각 제 1 인덕티브 소자 (20) 및 제 2 인덕티브 소자 (22) 와 접속되어, 급전 소자로부터 접지면까지의 전기적 경로를 이룬다. 또한, 도체 (10) 는 서로 이격되고 실질적으로 상호 평행하게 배치된 3 개의 부분 (12, 14 및 16) 을 포함한다. 이와 같이 도체 부분 (12, 14 및 16) 간의 이격 배치에 의하여 이들 사이에 커패시턴스가 발생한다. 따라서, 종래의 안테나와 달리 커패시터를 사용하지 않고 메타머티리얼 구조를 구현할 수 있다.The conductor 10 is connected to the first inductive element 20 and the second inductive element 22 at both ends 18a and 18b, respectively, and forms an electrical path from the power feeding element to the ground plane. In addition, the conductor 10 comprises three parts 12, 14 and 16 spaced apart from one another and arranged substantially parallel to one another. Thus, capacitance is generated between them by the spacing between the conductor parts 12, 14 and 16. Therefore, unlike the conventional antenna, it is possible to implement a metamaterial structure without using a capacitor.

구체적으로, 본 실시형태의 안테나에 의해, 제 1 인덕티브 소자 (20) - 도체 부분 (12) - 도체 부분 (12, 14) 간의 커패시턴스 - 도체 부분 (14, 16) 간의 커패시턴스 - 도체 부분 (16) - 제 2 인덕티브 소자 (22) 의 전기적 경로가 형성된다. 따라서 실질적으로 도 1b 에 도시된 것과 유사하게 2 개의 인덕터와 커패시터가 직 렬로 접속된 메타머티리얼 구조가 형성되며, 0 차 공진기로 동작하게 된다.Specifically, by the antenna of the present embodiment, the capacitance between the first inductive element 20-the conductor part 12-the conductor parts 12 and 14-the capacitance between the conductor parts 14 and 16-the conductor part 16 ) An electrical path of the second inductive element 22 is formed. Thus, substantially similar to that shown in FIG. 1B, a metamaterial structure in which two inductors and capacitors are connected in series is formed, and operates as a zero-order resonator.

이와 같이 실질적으로 메타머티리얼 구조를 포함함으로써, 본 실시형태의 안테나는 안테나의 공진 주파수에 무관하게 안테나를 소형화할 수 있다. 뿐만 아니라, 별도의 커패시터를 사용하지 않고 메타머티리얼 구조를 구현함으로써 더욱 용이하고 낮은 비용으로 제조될 수 있을 뿐만 아니라 안테나를 더욱 소형으로 제조할 수 있다.By substantially including the metamaterial structure, the antenna of the present embodiment can be miniaturized regardless of the resonance frequency of the antenna. In addition, by implementing the metamaterial structure without using a separate capacitor, the antenna can be manufactured more easily and at low cost, and the antenna can be made smaller.

한편, 도체 (10) 는 실질적으로 공간 채움 곡선 (Space-Filling Curve) 의 형태를 가질 수 있다. 공간 채움 곡선이란, 원, 직사각형 등의 2 차원 도형을 빈틈없이 채울 수 있는 곡선을 의미하는 것으로, 쥐세페 페아노 (Guiseppe Peano) 에 의해 처음 설명된 이후 많은 수학자들이 다양한 형태의 곡선을 소개하였다. 즉, 본 실시형태의 도체 (10) 는 그 도체 (10) 가 형성될 수 있는 면적 내에서 그 면적을 채울 수 있는 단일한 곡선의 형태로 형성될 수 있다. 이에 의해, 한정된 면적 내에 긴 길이의 도체 (10) 를 효율적으로 형성할 수 있으며 그에 따라 도체에 의해 발생하는 전기적 특성을 최대한 이용할 수 있다. 또한, 정해진 면적 내에 효율적으로 도체를 형성하므로 안테나의 소형화를 달성할 수 있다.On the other hand, the conductor 10 may substantially have the form of a space-filling curve. The space filling curve means a curve that can fill two-dimensional figures such as circles and rectangles. Since it was first described by Guiseppe Peano, many mathematicians have introduced various types of curves. That is, the conductor 10 of the present embodiment can be formed in the form of a single curve that can fill the area within the area in which the conductor 10 can be formed. Thereby, the conductor 10 of a long length can be efficiently formed in a limited area, and the electrical characteristic generate | occur | produced by a conductor can thereby be utilized to the maximum. In addition, since the conductor is efficiently formed within a predetermined area, miniaturization of the antenna can be achieved.

예를 들어, 도체 (10) 는 실질적으로 페아노 곡선 (Peano Curve) 의 형태로 형성될 수 있다. 2 개의 예시적인 페아노 곡선이 도 3 에 도시된다. 도시된 바와 같이 페아노 곡선의 양 끝점을 도체의 양 단부 (18a, 18b) 로 삼아 안테나를 형성할 수 있다. 이 경우, 도체의 형성 면적을 효율적으로 사용하면서 다양한 설계 변경을 가져올 수 있다. 예를 들어, 도 3(a) 의 1 차 페아노 곡선을 이용하는 경우 에는 도 2 에 도시된 것과 동일한 안테나를 얻을 수 있는 반면, 도 3(b) 의 페아노 곡선을 이용하는 경우 커패시턴스 발생 부분이 증가하므로 메타머티리얼 구조에 의한 0 차 공진기에 있어 공진 주파수의 변화를 가져올 수 있다.For example, the conductor 10 can be formed substantially in the form of a Peano Curve. Two exemplary Peano curves are shown in FIG. 3. As shown, both ends of the Peano curve can be used as both ends 18a and 18b of the conductor to form an antenna. In this case, various design changes can be brought about while using the conductor formation area efficiently. For example, when the first Peano curve of FIG. 3 (a) is used, the same antenna as shown in FIG. 2 can be obtained, while the capacitance generation portion is increased when the Peano curve of FIG. 3 (b) is used. Therefore, the resonant frequency may be changed in the zero-order resonator by the metamaterial structure.

그러나, 도체 (10) 의 형태는 설명된 것에 한정되지 않으며 실질적으로 커패시턴스를 발생하여 메타머티리얼 구조 형성에 기여할 수 있는 형태라면 여하한 것을 사용할 수 있음을 당업자는 용이하게 인식할 수 있을 것이다.However, one of ordinary skill in the art will readily recognize that the shape of the conductor 10 is not limited to that described and may be used as long as it can substantially generate capacitance and contribute to the formation of the metamaterial structure.

도 2 의 실시형태의 안테나를 실제로 구현하여 그 특성을 시뮬레이션하였으며, 그 결과를 도 4 에 도시한다. 구현된 안테나는 1.77 GHz 에서 공진하도록 구현되었으며, 크기는 9 mm × 9 mm 였다. 한편 종래의 메타머티리얼 안테나를 동일한 공진 주파수를 갖도록 구현하여 비교예로 사용하였으며 그 크기는 9.1 mm × 12.4 mm 였다. 이와 같이 본 발명의 구현예의 안테나는 비교예에 비하여 그 크기가 약 30% 감소되었다. 한편, 도 4 의 그래프에 도시된 바와 같이, S11 값 - 10 dB 기준으로 구현예의 안테나는 127.2 MHz 의 대역폭을 갖는 반면, 비교예의 안테나는 105.6 MHz 의 대역폭을 가져 대역폭에 있어서도 구현예의 안테나가 우월함을 확인하였다.The antenna of the embodiment of FIG. 2 was actually implemented to simulate its characteristics, and the result is shown in FIG. 4. The implemented antenna is implemented to resonate at 1.77 GHz and its size is 9 mm × 9 mm. Meanwhile, the conventional metamaterial antenna was implemented to have the same resonance frequency and used as a comparative example, and the size thereof was 9.1 mm × 12.4 mm. As such, the antenna of the embodiment of the present invention is reduced in size by about 30% compared to the comparative example. Meanwhile, as shown in the graph of FIG. 4, the antenna of the embodiment has a bandwidth of 127.2 MHz based on the S11 value-10 dB, whereas the antenna of the comparative example has a bandwidth of 105.6 MHz, indicating that the antenna of the embodiment is superior in bandwidth. Confirmed.

안테나의 공진 주파수는 0 차 공진 구조에 의해 결정되므로, 도체 (10) 의 형태 이외에 인덕티브 소자 (20, 22) 의 인덕턴스를 변경함으로써 공진 주파수가 변경될 수 있다. 예를 들어, 인덕티브 소자 (20, 22) 중 하나 이상은 가변 인덕터일 수 있다. 다르게는 인덕티브 소자 (20, 22) 중 하나 이상은 상이한 인덕턴스를 갖는 2 이상의 인덕터를 포함하고, 스위치에 의해 그 중 하나의 선택된 인덕터만을 도체 (10) 에 접속되도록 할 수 있다. Since the resonant frequency of the antenna is determined by the zero-order resonant structure, the resonant frequency can be changed by changing the inductance of the inductive elements 20, 22 in addition to the shape of the conductor 10. For example, one or more of the inductive elements 20, 22 may be a variable inductor. Alternatively one or more of the inductive elements 20, 22 may comprise two or more inductors with different inductances, and only one selected inductor thereof may be connected to the conductor 10 by a switch.

인덕턴스의 변경은 사용자의 입력에 의해 이루어질 수도 있고, 안테나의 동작 상태를 감지하여 자동으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 2 개의 상이한 주파수 대역을 사용하는 통신 서비스를 하나의 장치로 이용하고자 하는 경우, 사용자가 입력하는 서비스 선택 신호에 의하여 인덕턴스가 변경되고 안테나의 공진 주파수가 적절하게 조정될 수 있다. 반면, 동일한 서비스가 지리적 위치에 따라 상이한 주파수 대역을 이용하는 경우 혹은 장치의 위치에 따라 상이한 서비스를 이용하여야 하는 경우에는, 별도의 수단에 의해 결정된 장치의 위치에 따라 자동으로 인덕턴스가 변경되고 안테나의 공진 주파수가 조정될 수 있다.The change in inductance may be made by a user's input, or may be made automatically by detecting an operating state of the antenna. For example, when using a communication service using two different frequency bands as one device, the inductance may be changed by the service selection signal input by the user and the resonance frequency of the antenna may be appropriately adjusted. On the other hand, when the same service uses different frequency bands depending on the geographical location, or when different services are required according to the location of the device, the inductance is automatically changed according to the location of the device determined by a separate means and the resonance of the antenna The frequency can be adjusted.

도 2 에 도시된 본 실시형태의 안테나를 구현하여, 인덕턴스 변경에 따른 공진 주파수 변화를 시뮬레이션하였으며, 그 결과를 도 5 에 도시한다. 먼저 제 1 인덕티브 소자 (20) 의 인덕턴스를 15 nH 로, 제 2 인덕티브 소자 (22) 의 인덕턴스를 39 nH 로 하여 1.77 GHz 의 공진 주파수를 갖는 안테나를 얻을 수 있었다 (구현예 1). 반면, 제 1 인덕티브 소자 (20) 의 인덕턴스를 27 nH 로, 제 2 인덕티브 소자 (22) 의 인덕턴스를 100 nH 로 한 경우 안테나는 1.29 GHz 의 공진 주파수를 가졌다 (구현예 2). 따라서, 인덕턴스 변경에 의하여 안테나의 공진 주파수를 조정할 수 있음을 확인하였다.By implementing the antenna of the present embodiment shown in FIG. 2, the resonance frequency change according to the inductance change was simulated, and the result is shown in FIG. First, an antenna having a resonant frequency of 1.77 GHz was obtained with an inductance of the first inductive element 20 at 15 nH and an inductance of the second inductive element 22 at 39 nH (implementation example 1). On the other hand, when the inductance of the first inductive element 20 was 27 nH and the inductance of the second inductive element 22 was 100 nH, the antenna had a resonance frequency of 1.29 GHz (implementation example 2). Therefore, it was confirmed that the resonance frequency of the antenna can be adjusted by changing the inductance.

이상 본 발명의 구체적인 실시형태와 관련하여 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 명세서에 설명된 원리에 기초하여 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변경 또는 변형 역시 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들어, 안테나의 구현을 위한 구체적인 소자의 종류, 인덕턴스, 커패시턴스, 도체의 재질, 기판의 종류, 안테나의 크기 등은 당업자가 용이하게 선택할 수 있다. 또한 메타머티리얼, 도체 등 구체적인 용어로 설명된 구성요소는 기능적으로 균등한 구조 또는 재질로 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 명세서의 설명이 아니라 청구범위에 기재된 사항에 의해서 정해져야 한다.As described above with reference to specific embodiments of the present invention, this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art will be able to make various changes or modifications to the invention based on the principles described herein, and such changes or modifications are also within the scope of the invention. For example, a specific device type, inductance, capacitance, material of a conductor, type of substrate, size of an antenna, etc. for implementing an antenna can be easily selected by those skilled in the art. In addition, components described in specific terms such as metamaterials and conductors may be easily changed to functionally equivalent structures or materials. Therefore, the scope of the present invention should be defined by the matter described in the claims, not the description.

본 발명에 따르면, 메타머티리얼 구조를 이용하는 동시에 커패시터를 사용하지 않아 더욱 소형화되고 제조가 용이한 안테나를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain an antenna which is further miniaturized and easy to manufacture by using a metamaterial structure and no capacitor.

또한 본 발명에 의하면 인덕턴스 변경에 의하여 용이하게 공진 주파수를 변경할 수 있는 소형 안테나를 얻을 수 있다.Further, according to the present invention, a small antenna capable of easily changing the resonance frequency by changing the inductance can be obtained.

Claims (8)

급전 소자에 접속된 제 1 인덕티브 소자;A first inductive element connected to the power feeding element; 접지면에 접속된 제 2 인덕티브 소자; 및 A second inductive element connected to the ground plane; And 상기 제 1 인덕티브 소자와 상기 제 2 인덕티브 소자 사이에 접속된 도체를 포함하고,A conductor connected between the first inductive element and the second inductive element, 상기 도체는 상호 이격되고 실질적으로 평행하게 배치된 적어도 2 개의 부분을 포함하는, 안테나.The conductor comprising at least two portions spaced apart from each other and arranged substantially parallel to each other. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도체는 실질적으로 공간 채움 곡선 (Space-Filling Curve) 의 형태를 갖는, 안테나.The conductor substantially in the form of a space-filling curve. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 도체는 실질적으로 페아노 곡선 (Peano Curve) 의 형태를 갖는, 안테나.The conductor substantially in the form of a Peano curve. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 인덕티브 소자 또는 상기 제 2 인덕티브 소자의 인덕턴스를 변화시킬 수 있는, 안테나.Wherein the inductance of the first inductive element or the second inductive element can be varied. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 1 인덕티브 소자 또는 상기 제 2 인덕티브 소자는 가변 인덕터인, 안테나.The first inductive element or the second inductive element is a variable inductor. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 1 인덕티브 소자 또는 상기 제 2 인덕티브 소자는,The first inductive element or the second inductive element, 인덕턴스가 상이한 2 이상의 인덕터; 및Two or more inductors with different inductances; And 상기 인덕터들 중 하나를 선택적으로 상기 도체와 접속하는 스위치를 포함하는, 안테나.And a switch for selectively connecting one of the inductors with the conductor. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 인덕턴스는 상기 안테나의 동작 환경에 따라 변화되는, 안테나.The inductance is varied according to the operating environment of the antenna. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 안테나를 포함하는 무선 통신 장치.A wireless communication device comprising the antenna of claim 1.

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