KR20110066838A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안테나 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신장치에 내장되는 소형의 멀티밴드 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a small multi-band antenna device embedded in a wireless communication device.
최근, 무선통신장치용 내장 안테나의 개발이 진행되고 있다. 이러한 안테나로서는, 예를 들어 고속 데이터통신에 적합한 UWB(Ultra Wide Band) 전용의 내장 안테나나, 셀룰러(cellular)용 내장 안테나 등을 들 수 있다. 무선통신장치의 소형화 경향에 따라 이들 안테나에 대해서도 소형화가 요구되고 있다.Recently, the development of an internal antenna for a wireless communication device is in progress. Examples of such an antenna include a built-in antenna dedicated to ultra wide band (UWB) suitable for high-speed data communication, a built-in antenna for cellular, and the like. In accordance with the trend toward miniaturization of radio communication apparatuses, miniaturization of these antennas is also required.
따라서, 무선통신장치용 내장안테나에는 역L형 혹은 역F형 안테나의 엘리먼트 형상의 고안이나 전원공급부의 회로를 튜너블(Tunable)화함으로써 광대역으로 동작하는 안테나를 실현하고자 하는 것이다. 예를 들어, 구형 엘리먼트와 L형 엘리먼트의 안테나 구성에 의해 2개 이상의 주파수 대역에서 공진하여 임피던스 조정을 가능하게 하는 것(예를 들어, 특허문헌 1 참조)나 선형상 및 평면형상의 안테나 엘리먼트의 형상 고안이나 지판과의 용량성 결합에 의해 광대역 특성을 실현시키고자 하는 것(예를 들어, 특허문헌 2 참조)가 있다. 또한, 곡류 형상의 안테나 엘리먼트에 실장된 스위치 제어에 의해 멀티밴드(Multi-Band)화에 대응시키고자 하는 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조).Accordingly, an antenna for operating in a wide area by implementing an element shape of an inverted L-type or inverted-F antenna in a wireless communication device or tunable a circuit of a power supply unit is realized. For example, the antenna configuration of the spherical element and the L-type element enables resonance adjustment in two or more frequency bands (for example, refer to Patent Document 1) or the shape of the linear and planar antenna elements. There exists a thing (for example, refer patent document 2) to implement | achieve a broadband characteristic by the design and capacitive coupling with a fingerboard. In addition, there is a desire to cope with multi-banding by switch control mounted on a grain-shaped antenna element (see
그런데, 최근 무선통신장치는 무선통신방식의 다양화나 국제 로밍에 대응하는 것에 대한 요구가 높아지고 있고, 무선통신방식으로서 예를 들어 GSM850/900은 0.824∼0.960Hz, UMTS(WCDMA)는 1.92∼2.17GHz, WiMAX는 2.5∼2.7, 3.3∼3.8GHz 등의 주파수 대역에 대응시킬 필요가 있다. 그러나, 특허문헌 1 내지 3에 개시된 안테나 장치에서는 이들 모든 무선통신방식에 대응시키기가 어렵다.However, in recent years, wireless communication devices have increased in demand for diversification of wireless communication systems and international roaming. For example, the GSM850 / 900 is 0.824 to 0.960 Hz and the UMTS (WCDMA) is 1.92 to 2.17 GHz. WiMAX needs to correspond to frequency bands such as 2.5 to 2.7 and 3.3 to 3.8 GHz. However, in the antenna devices disclosed in
또한, 종래기술과 같이 안테나 엘리먼트의 형상을 역L형 혹은 역F형의 형상으로 한 경우, 안테나를 소형화했을 때에 공진의 날카로움을 나타내는 Q값이 높아져서 저효율이면서 협대역이 되는 문제점이 있다. 따라서, 종래기술에 의한 안테나 장치에서는 복수의 무선통신방식에 대응시키기 위해 별도의 안테나를 탑재할 필요가 있고, 탑재 공간을 확보할 수 없다면 안테나 장치의 소형화의 요구에 대응할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, when the shape of the antenna element is inverted L type or inverted F shape as in the prior art, there is a problem in that the Q value indicating sharpness of resonance increases when the antenna is miniaturized, resulting in low efficiency and narrow band. Therefore, in the antenna device according to the prior art, it is necessary to mount a separate antenna to cope with a plurality of wireless communication methods, and there is a problem in that it is not possible to meet the demand for miniaturization of the antenna device if the mounting space cannot be secured.
본 발명은 이러한 종래의 구성이 갖고 있던 문제점을 해결하고자 하는 것이며, 하나의 안테나 장치에 의해 복수의 무선통신방식에 대응하는 주파수 대역을 커버하고, 광대역으로 동작시킬 수 있으며, 또 소형화가 가능한 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional configuration, and one antenna device can cover a frequency band corresponding to a plurality of wireless communication system, can operate in a wide band, and can be miniaturized antenna device The purpose is to provide.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 지판과, 상기 지판의 단부에 배치된 유전체와, 상기 유전체의 한 쪽에 배치된 폴더 L형 안테나와, 상기 유전체의 다른 쪽에 배치된 광대역 모노폴 안테나와, 상기 폴더 L형 안테나와 상기 광대역 모노폴 안테나 사이에 배치된 전원공급부를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 폴더 L형 안테나와 광대역 모노폴 안테나를 서로 전기특성의 간섭을 줄여서 동작시키는 것이 가능하게 되므로, 저역측의 주파수 대역에서의 공진 특성을 유지한 채 고역측의 주파수 대역에서의 공진 특성도 얻을 수 있다.An antenna device according to an embodiment of the present invention includes a fingerboard, a dielectric disposed at an end of the fingerboard, a foldable L-type antenna disposed on one side of the dielectric, a wideband monopole antenna disposed on the other side of the dielectric, And a power supply disposed between the foldable L-type antenna and the wideband monopole antenna. According to the antenna device according to an embodiment of the present invention, since the foldable L-type antenna and the wideband monopole antenna can be operated by reducing the interference of electrical characteristics with each other, the high frequency range is maintained while maintaining the resonance characteristics in the low frequency band Resonance characteristics in the frequency band on the side can also be obtained.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 상기 폴더 L형 안테나의 일부는 곡류 형상을 갖고, 상기 광대역 다이폴 안테나의 일부는 테이퍼형상을 가져도 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 고역측의 주파수 대역에서의 공진 특성을 더욱 광대역화할 수 있다.In addition, in the antenna device according to an embodiment of the present disclosure, a part of the foldable L-type antenna may have a grain shape, and a part of the broadband dipole antenna may have a tapered shape. According to the antenna device according to an embodiment of the present invention, the resonance characteristic in the high frequency band can be further widened.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 상기 전원공급부는 상기 지판의 상기 단부의 중간부에 인접하여 배치되어도 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 폴더 L형 안테나와 광대역 모노폴 안테나의 간섭을 줄일 수 있기 때문에 원하는 주파수 대역에 대응시키는 것이 쉬워진다.In addition, the antenna device according to an embodiment of the present invention, the power supply may be disposed adjacent to the middle portion of the end of the fingerboard. According to the antenna device according to an embodiment of the present invention, since the interference between the foldable L-type antenna and the broadband monopole antenna can be reduced, it is easy to correspond to the desired frequency band.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 상기 폴더 L형 안테나와 상기 광대역 모노폴 안테나의 일부는 상기 지판의 근방에 배치되어도 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 저역측과 고역측의 주파수 대역에서의 공진 특성을 유지한 채 더욱 양호한 VSWR 특성을 얻을 수 있다.In the antenna device according to an embodiment of the present disclosure, a part of the foldable L-type antenna and the wideband monopole antenna may be disposed near the fingerboard. According to the antenna device according to an embodiment of the present invention, better VSWR characteristics can be obtained while maintaining resonance characteristics in the frequency bands on the low side and the high side.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 상기 폴더 L형 안테나는 복수의 가변 용량 다이오드를 포함하는 튜너블 회로를 갖고, 상기 튜너블 회로는 외부전원으로부터 인가되는 바이패스 전압이 가변하면, 상기 가변 용량 다이오드의 용량이 가변되어 상기 폴더 L형 안테나의 공진 주파수를 조정해도 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 저역측의 주파수 대역에서 원하는 공진 특성으로 용이하게 가변할 수 있다.In addition, the antenna device according to an embodiment of the present invention, the foldable L-type antenna has a tunable circuit including a plurality of variable capacitance diode, the tunable circuit is variable if the bypass voltage applied from an external power source is variable The capacitance of the variable capacitance diode may be varied to adjust the resonance frequency of the foldable L-type antenna. According to the antenna device according to an exemplary embodiment of the present disclosure, the antenna device may be easily changed to a desired resonance characteristic in a low frequency frequency band.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 상기 유전체는 박판 형상이며, 상기 폴더 L형 안테나는 상기 유전체의 한 쪽 면에 배치되고, 상기 광대역 모노폴 안테나는 상기 유전체의 다른 쪽 면의 단부에 배치되어도 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 안테나 장치의 소형화를 실현할 수 있다.In addition, the antenna device according to an embodiment of the present invention, the dielectric is thin plate-like, the foldable L-type antenna is disposed on one side of the dielectric, the broadband monopole antenna is the end of the other side of the dielectric It may be arranged in. According to the antenna device according to an embodiment of the present invention, the antenna device can be miniaturized.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치는, 상기 유전체는 프린트기판을 이용하여 형성되어도 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치에 의하면, 제조단가를 줄일 수 있다.In addition, the antenna device according to an embodiment of the present invention, the dielectric may be formed using a printed board. According to the antenna device according to an embodiment of the present invention, the manufacturing cost can be reduced.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신장치는, 상술한 안테나 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선통신장치에 의하면, 복수의 무선통신방식에 대응할 수 있다.In addition, the wireless communication device according to an embodiment of the present invention is characterized by including the above-described antenna device. According to a wireless communication device according to an embodiment of the present invention, a plurality of wireless communication methods may be supported.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 장치 및 이것을 구비하는 무선통신장치에 의하면, 하나의 안테나 장치에 의해 복수의 무선통신방식에 대응하는 주파수 대역을 커버하고, 광대역으로 동작시킬 수 있고, 또 소형화가 가능한 안테나 장치를 제공할 수 있으며, 복수의 셀룰러 방식에 대응하는 무선통신장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the antenna device and the wireless communication device including the same according to an embodiment of the present invention, a single antenna device can cover a frequency band corresponding to a plurality of wireless communication methods and operate in a wide band. In addition, it is possible to provide an antenna device capable of miniaturization, and to provide a wireless communication device corresponding to a plurality of cellular systems.
도 1은 안테나 장치의 일례를 나타내는 외관도이며, (a)는 일반적인 2개의 설계조건에 기초하는 안테나 장치를 나타내고, (b)는 (a)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타내고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 안테나 장치의 일례를 나타내는 외관도이며, (a)는 도 1의 (a)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내고, (b)는 도 1의 (b)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타내고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 (a) 및 도 3에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 안테나 장치의 일례를 나타내는 외관도이며, (a)는 도 1의 (a)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내고, (b)는 도 3의 (b)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타내고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치의 표면을 나타내고, (b)는 이면을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 나타난 안테나 장치의 안테나부를 나타내는 외관 사시도이며, (a)는 광대역 모노폴 안테나가 유전체의 길이방향의 한 쪽 표면에 배치된 상태를 나타내고, (b)는 폴더 L형 안테나가 유전체의 길이방향을 따라 표면에 배치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7에 나타낸 안테나 장치의 안테나부의 4개의 면을 나타낸 도면이며, (a)는 도 7에 나타난 안테나부를 상부에서 본 면을 나타내고, (b)는 도 7의 (a)에 나타난 안테나부의 표면을 나타내고, (c)는 도 7에 나타난 안테나부를 하부에서 본 면을 나타내고, (d)는 도 7의 (b)에 나타난 안테나부의 표면을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 0.9GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 1.71GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 2.17GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 2.5GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 3.5GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 4.5GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 5.5GHz의 주파수에서의 전류 분포를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치에 0.9GHz의 주파수에서 소정시간 전류를 흘린 경우의 전류 벡터에 대하여 나타내는 도면이다.
도 19은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치의 표면을 나타내고, (b)는 이면을 나타내는 도면이다.
도 20은 도 19에 나타난 안테나 장치의 안테나부의 4개의 면을 나타낸 도면이며, (a)는 도 19에 나타난 안테나부를 상부에서 본 면을 나타내고, (b)는 도 19의 (a)에 나타난 안테나부의 표면을 나타내고, (c)는 도 19에 나타난 안테나부를 하부에서 본 면을 나타내고, (d)는 도 19의 (b)에 나타난 안테나부의 표면을 나타내는 도면이다.
도 21은 도 19에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치의 표면을 나타내고, (b)는 이면을 나타내는 도면이다.
도 23은 도 22에 나타난 안테나 장치의 안테나부를 나타내는 외관 사시도이며, (a)는 광대역 모노폴 안테나가 유전체의 길이방향의 한 쪽 표면에 배치된 상태를 나타내고, (b)는 폴더 L형 안테나가 유전체의 길이방향을 따라 표면에 배치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 24는 도 22에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치의 표면을 나타내고, (b)는 이면을 나타내는 도면이다.
도 26은 도 25에 나타난 안테나 장치의 안테나부를 나타내는 외관 사시도이며, (a)는 광대역 모노폴 안테나가 유전체의 길이방향의 한 쪽 표면에 배치된 상태를 나타내고, (b)는 폴더 L형 안테나가 유전체의 길이방향을 따라 표면에 배치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 27은 도 25에 나타난 안테나 장치의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.
도 28은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치를 표면에서 본 사시도이고, (b)는 안테나 장치를 이면에서 본 사시도이며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부를 확대하여 나타낸 사시도이고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 29는 도 28에 나타난 안테나 장치에 형성된 튜너블 회로를 나타낸 등가회로도이다.
도 30은 도 28에 나타난 안테나 장치에서 전압을 가변한 경우의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.1 is an external view showing an example of an antenna device, (a) shows an antenna device based on two general design conditions, (b) shows a modification of the antenna device shown in (a), and (c) Is an enlarged view of the rear surface of the antenna unit shown in (a), and (d) is an enlarged view of the rear surface of the antenna unit shown in (b).
FIG. 2 is a graph showing VSWR characteristics of the antenna device shown in FIG. 1.
3 is an external view showing an example of an antenna device, (a) shows a modification of the antenna device shown in (a) of FIG. 1, and (b) shows a modification of the antenna device shown in (b) of FIG. (C) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (a), and (d) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (b).
4 is a graph illustrating VSWR characteristics of the antenna device of FIGS. 1A and 3.
5 is an external view showing an example of an antenna device, (a) shows a modification of the antenna device shown in (a) of FIG. 1, (b) shows a modification of the antenna device shown in (b) of FIG. (C) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (a), and (d) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (b).
FIG. 6 is a graph illustrating VSWR characteristics of the antenna device illustrated in FIG. 5.
7 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention, (a) shows the surface of the antenna device, (b) shows the back surface.
Fig. 8 is an external perspective view showing the antenna portion of the antenna device shown in Fig. 7, (a) shows a state where a wideband monopole antenna is disposed on one surface in the longitudinal direction of the dielectric, and (b) shows a folder L-type antenna on the dielectric. It is a figure which shows the state arrange | positioned at the surface along the longitudinal direction of.
FIG. 9 is a view showing four surfaces of an antenna unit of the antenna device shown in FIG. 7, (a) shows a plane view of the antenna unit shown in FIG. 7, and (b) shows an antenna shown in FIG. The negative surface is shown, (c) shows the surface seen from the lower part of the antenna part shown in FIG. 7, and (d) is the figure which shows the surface of the antenna part shown in FIG.
FIG. 10 is a graph illustrating VSWR characteristics of the antenna device illustrated in FIG. 8.
11 is a diagram illustrating a current distribution at a frequency of 0.9 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing a current distribution at a frequency of 1.71 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing a current distribution at a frequency of 2.17 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating a current distribution at a frequency of 2.5 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
15 is a diagram showing a current distribution at a frequency of 3.5 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating a current distribution at a frequency of 4.5 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating a current distribution at a frequency of 5.5 GHz of the antenna device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating a current vector when a predetermined time current flows in the antenna device according to the first embodiment of the present invention at a frequency of 0.9 GHz.
19 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a second embodiment of the present invention, (a) shows the surface of the antenna device, and (b) shows the rear surface thereof.
FIG. 20 is a view showing four surfaces of an antenna unit of the antenna device shown in FIG. 19, (a) shows a plane view of the antenna unit shown in FIG. 19, and (b) shows an antenna shown in FIG. 19 (a). The negative surface is shown, (c) shows the surface seen from the bottom of the antenna part shown in FIG. 19, and (d) is the figure which shows the surface of the antenna part shown in FIG.
21 is a graph illustrating VSWR characteristics of the antenna device illustrated in FIG. 19.
FIG. 22 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a third embodiment of the present invention, where (a) shows a surface of an antenna device and (b) shows a rear surface thereof.
Fig. 23 is an external perspective view showing the antenna portion of the antenna device shown in Fig. 22, (a) shows a state where a wideband monopole antenna is disposed on one surface in the longitudinal direction of the dielectric material, and (b) shows a folder L-type antenna for the dielectric material. It is a figure which shows the state arrange | positioned at the surface along the longitudinal direction of.
FIG. 24 is a graph illustrating VSWR characteristics of the antenna device illustrated in FIG. 22.
25 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention, where (a) shows a surface of an antenna device and (b) shows a rear surface thereof.
FIG. 26 is an external perspective view showing the antenna portion of the antenna device shown in FIG. 25, (a) shows a state where a wideband monopole antenna is disposed on one surface in the longitudinal direction of the dielectric, and (b) shows a folder L-shaped antenna It is a figure which shows the state arrange | positioned at the surface along the longitudinal direction of.
FIG. 27 is a graph illustrating VSWR characteristics of the antenna device illustrated in FIG. 25.
28 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention, (a) is a perspective view of the antenna device from the surface, (b) is a perspective view of the antenna device from the back, (c) is an enlarged perspective view of the antenna portion shown in (a), (d) is a plan view showing an enlarged antenna portion shown in (b).
FIG. 29 is an equivalent circuit diagram illustrating a tunable circuit formed in the antenna device shown in FIG. 28.
FIG. 30 is a graph illustrating VSWR characteristics when the voltage is changed in the antenna device shown in FIG. 28.
이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 형태로 실시할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to a following example, It can implement in various forms in the range which does not deviate from the summary.
(본 발명에 이르는 경위)(Process to reach the present invention)
무선통신장치용 내장 안테나를 설계함에 있어서, 통상은 사용 주파수 대역, 안테나 체적, 안테나 탑재위치, 지판(GND-Plane) 크기 등의 다양한 조건을 고려할 필요가 있으나, 일반적으로 (Ⅰ)전원공급부 부근의 안테나 엘리먼트는 지판에서 극력 사이를 두고 형성할 것, 및 (Ⅱ)전원공급부는 지판의 모서리부(corner) 부근에 설계할 것, 이 두 가지 점에 주의하여 설계할 필요가 있다.In designing a built-in antenna for a wireless communication device, it is generally necessary to consider various conditions such as a frequency band used, an antenna volume, an antenna mounting position, and a GND-plane size. The antenna element is to be formed between the base plate and the pole force, and (II) the power supply unit should be designed near the corner of the base plate.
이것은 (Ⅰ)에 대해서는 안테나 엘리먼트와 지판의 거리가 너무 가까우면 서로의 용량성 결합에 의해 안테나의 임피던스 저하 형상이 발생하고, 전기 특성이 열화하기 때문에, 이것을 피하기 위해서이다. 특히 전원공급부 부근의 안테나 엘리먼트는 전류 분포가 높고, 성능에 영향을 받기 쉽다. (Ⅱ)에 대해서는 모서리부 부근에서 전원공급한 쪽이 결과적으로 안테나 엘리먼트의 체적을 크게 설계할 수 있기 때문에 양호한 안테나 성능을 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 안테나 장치의 소형화나 멀티밴드용으로 다엘리먼트화하는 경우에도 모서리부에서 전원공급한 쪽이 유리하기 때문이다.This is because in (I), if the distance between the antenna element and the fingerboard is too close, the impedance deterioration shape of the antenna occurs due to the capacitive coupling between them, and the electrical characteristics deteriorate. In particular, the antenna element near the power supply has a high current distribution and is susceptible to performance. This is because in the case of (II), the power supply near the corner portion can design a large volume of the antenna element, resulting in good antenna performance. In addition, even when the antenna device is miniaturized or multi-element for multiband, it is advantageous to supply power from the edge portion.
여기에서, 상술한 두 가지 설계조건에 기초하는 안테나 장치의 일례와 그 변형 예에 대하여 도 1∼도 6을 참조하여 설명한다.Here, an example of an antenna device based on the above two design conditions and a modification thereof will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
도 1은 안테나 장치의 일례를 나타내는 외관도이며, (a)는 상술한 두 가지 설계조건에 기초하는 안테나 장치를 나타내고, (b)는 (a)의 변형 예를 나타내며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타내고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타낸 도면이다.1 is an external view showing an example of an antenna device, (a) shows an antenna device based on the above two design conditions, (b) shows a modification of (a), and (c) shows (a) The back side of the antenna part shown in () is enlarged, and (d) is an enlarged view of the back side of the antenna part shown in (b).
도 1의 (a) 및 (c)를 참조하면, 안테나 장치(10)는 안테나 엘리먼트(11), 유전체(12), 전원공급부(13) 및 지판(14)을 포함한다. 안테나부(16)는 안테나 엘리먼트(11), 유전체(12) 및 전원공급부(13)를 포함한다. 안테나 장치(10)는 상술한 두 가지 조건에 기초하여 (Ⅰ)전원공급부(13) 부근의 안테나 엘리먼트(11)는 지판(14)으로부터 극력 사이를 두고 형성되고, (Ⅱ)전원공급부(13)는 지판(14)의 모서리부 부근에 배치되어 있다.Referring to FIGS. 1A and 1C, the
도 1의 (b) 및 (d)를 참조하면, 안테나 장치(20)는 안테나 엘리먼트(21), 유전체(22), 전원공급부(23) 및 지판(24)을 포함한다. 안테나부(26)는 안테나 엘리먼트(21), 유전체(22) 및 전원공급부(23)를 포함한다. 안테나 장치(20)는 상술한 두 가지 조건 중, 전원공급부(23)는 지판(24)의 모서리부 부근에 배치되고, (Ⅱ)의 조건을 만족하지만, 전원공급부(23) 부근의 안테나 엘리먼트(21)는 지판(24)의 근방에 형성되고, (Ⅰ)의 조건은 만족하지 않는 것으로 형성하였다.Referring to FIGS. 1B and 1D, the
안테나부(16, 26)의 크기는 길이 50mm, 폭 10mm, 높이 5mm의 박판 형상으로 형성하고, 체적을 2.5cc로 한다. 지판(14, 24)은 모두 셀룰러용 휴대단말에 탑재되는 일반적인 크기인 100mm×50mm의 박판 형상의 것으로 한다. 안테나부(16, 26)는 모두 지판(14, 24)의 길이방향의 단부에 설치하였다. 유전체(12, 22)는 재료로서 일반적인 내장 안테나에서 많이 이용하는 ABS(아크릴로니트릴ㆍ부타디엔ㆍ스틸렌) 수지를 이용하여 형성하였다.The size of the
도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 안테나 장치(10, 20)를 현행 셀룰러 밴드인 GSM850/900의 주파수대(0.0824∼0.894GHz, 0.88∼0.96GHz)를 상정하고, 중심 주파수가 0.9GHz가 되도록 안테나 엘리먼트(11, 21)는 모두 1/4λ 전기장의 L형 안테나로서 전자계 시뮬레이션을 이용하여 싱글밴드 안테나를 설계하고, 양자의 특성을 비교하였다.The
도 2는 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 안테나 장치(10, 20)의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) characteristics of the
도 2를 참조하면 도 1의 (a)에 나타낸 안테나 장치(10)는 상술한 조건 (Ⅰ)(Ⅱ)를 고려하여 이상적인 조건으로 설계되어 있기 때문에, 일반적으로 무선통신장치용 안테나로서 필요한 VSWR＜3의 사양을 약 230MHz의 대역폭에서 만족하기 때문에 셀룰러 용도로서 양호한 성능이 얻어지는 것이 확인되었다.Referring to Fig. 2, since the
한편, 도 1의 (b)에 나타낸 안테나 장치(20)는 전원공급부(23)로부터 연장되는 안테나 엘리먼트(21)의 배선이 지판(24)에 너무 가깝기 때문에 용량성 결합의 증가에 의해 임피던스의 저하 현상에 의해 VSWR이 열화하여 셀룰러 용도로서는 만족스럽지 않은 것이 확인되었다.On the other hand, in the
이어서, 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸 안테나 장치(10, 20)를 각각 상술한 조건 (Ⅱ)에 대하여 굳이 지판의 모서리부가 아닌, 지판의 상변의 중간부 부근에서 전원공급시키도록 변경하고, 또 1/4λ인 L형 안테나 엘리먼트의 선단부를 곡류 형상으로 하여 전자계 시뮬레이션을 이용하여 설계한 안테나 장치를 도 3의 (a) 및 (b)에 나타내어 설명한다.Subsequently, the
도 3은 안테나 장치의 일례를 나타내는 외관도이며, (a)는 도 1의 (a)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내고, (b)는 도 1의 (b)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타내고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타낸 도면이다.3 is an external view showing an example of an antenna device, (a) shows a modification of the antenna device shown in (a) of FIG. 1, and (b) shows a modification of the antenna device shown in (b) of FIG. (C) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (a), and (d) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (b).
도 3의 (a) 및 (c)를 참조하면, 안테나 장치는 안테나 엘리먼트(31), 유전체(32), 전원공급부(33) 및 지판(34)을 포함한다. 안테나부(36)는 안테나 엘리먼트(31), 유전체(32) 및 전원공급부(33)를 포함한다. 도 3의 (b) 및 (d)를 참조하면, 안테나 장치(40)는 안테나 엘리먼트(41), 유전체(42), 전원공급부(43) 및 지판(44)을 포함한다. 안테나부(46)는 안테나 엘리먼트(41), 유전체(42) 및 전원공급부(43)를 포함한다.Referring to FIGS. 3A and 3C, the antenna device includes an
또한, 도 3의 (a)에 나타내는 안테나 장치(30)는 조건(Ⅰ)을 고려하여 안테나 엘리먼트(31)를 지판(43)에서 극력 사이를 두고 형성하였지만, 도 3의 (b)에 나타내는 안테나 장치(40)는 조건(Ⅰ)을 고려하지 않고 지판(44) 근방에 안테나 엘리먼트(41)의 일부를 형성하였다. 또한, 안테나 장치(30, 40)는 모두 조건(Ⅱ)를 고려하지 않고 전원공급부(33, 43)를 각각 지판(34, 44)의 상변의 중간부 부근에 배치하였다.In addition, the
또한, 안테나 장치(30, 40)는 안테나 엘리먼트(31, 41)의 구성을 제외하면 각각 안테나 장치(10, 20)와 동일한 구성으로 하였다. 안테나 장치(10, 20)와 마찬가지로 안테나부(36, 46)의 체적은 2.5cc(길이 50mm, 폭 10mm, 높이 5mm)로 하고, 지판(34, 44)의 치수는 100mm×50mm로 하고, 중심 주파수가 0.9GHz가 되도록 전자계 시뮬레이션을 이용하여 싱글밴드 안테나로서 설계하였다.The
도 4는 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 안테나 장치(30, 40)와, 도 1의 (a)에 나타낸 안테나 장치(10)의 VSWR 특성의 비교를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing a comparison of the VSWR characteristics of the
도 4를 참조하여 VSWR 성능을 비교하면, 안테나 장치(30, 40)는 선단 형상을 곡류 형상화하여 안테나 엘리먼트(31, 41)의 체적을 소형화한 것에 의한 성능 열화가 발생하여 안테나 장치(10)와 비교하여 VSWR과 주파수 대역이 모두 열화되어 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 안테나 장치(30)와 안테나 장치(40)에서는 거의 성능에 차이가 없는 것이 확인되었다.When comparing the VSWR performance with reference to FIG. 4, the
이상에서 도 1∼도 4를 참조하면, 조건(Ⅱ)에 따라 전원공급부를 지판의 모서리부에 배치한 경우에는 배선방법에 따라 안테나 성능에 크게 차이가 발생하지만, 조건(Ⅱ)에 따르지 않고 지판의 한 변의 중간부 부근에서 전원공급시킨 경우에는 안테나 엘리먼트와 지판의 거리나 배선방법에 따라 성능 열화가 쉽게 발생하지 않는 것이 확인되었다.1 to 4, when the power supply unit is arranged at the edge of the fingerboard according to condition (II), the antenna performance greatly varies depending on the wiring method, but the fingerboard is not dependent on condition (II). When the power was supplied near the middle of one side, it was confirmed that performance deterioration did not easily occur depending on the distance between the antenna element and the fingerboard or the wiring method.
이어서, 도 1의 (a) 및 도 3의 (d)에 전선으로 나타낸 공간(15, 45)에 각각 안테나 엘리먼트를 추가하여 설계ㆍ배선한 안테나 장치를 도 5의 (a) 및 (b)에 나타내어 설명한다.Subsequently, an antenna device designed and wired by adding an antenna element to the
도 5는 안테나 장치의 일례를 나타내는 외관도이며, (a)는 도 1의 (a)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내고, (b)는 도 3의 (b)에 나타난 안테나 장치의 변형 예를 나타내며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타내고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부의 이면을 확대하여 나타낸 도면이다.5 is an external view showing an example of an antenna device, (a) shows a modification of the antenna device shown in (a) of FIG. 1, (b) shows a modification of the antenna device shown in (b) of FIG. (C) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (a), and (d) is an enlarged view of the rear surface of the antenna portion shown in (b).
도 5의 (a) 및 (c)를 참조하면, 안테나 장치(50)는 안테나 엘리먼트(51), 유전체(52), 전원공급부(53) 및 지판(54)을 포함한다. 안테나부(56)는 안테나 엘리먼트(51), 유전체(52) 및 전원공급부(53)를 포함한다. 도 5의 (b) 및 (d)를 참조하면, 안테나 장치(60)는 안테나 엘리먼트(61), 유전체(62), 전원공급부(63) 및 지판(64)을 포함한다. 안테나부(66)는 안테나 엘리먼트(61), 유전체(62) 및 전원공급부(63)를 포함한다.Referring to FIGS. 5A and 5C, the
안테나 엘리먼트(51, 61)는 각각 도 1의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 안테나 엘리먼트(11, 41)와 동일한 형상의 엘리먼트부(51a, 61a)와 추가된 엘리먼트부인 51b, 61b를 포함한다. 안테나 장치(50, 60)는 각각 추가한 엘리먼트부(51b, 61b)를 제외하면 안테나 장치(10, 40)와 동일한 구성으로 하였다.The
또한, 도 5의 (a) 및 (b)에 나타내는 안테나 장치(50, 60)는 주로 제3 세대에서 사용되는 셀룰러 밴드인 UMTS(WCDMA)대의 2GHz 부근에서도 공진 특성이 얻어지도록 설계한 것이다.The
도 6에 도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 안테나 장치(50, 60)의 VSWR 특성을 비교한 그래프를 나타낸다.6 is a graph comparing VSWR characteristics of the
도 4 및 도 6을 참조하여 도 1의 (a)에 나타내는 안테나 장치(10)와, 도 5의 (a)에 나타내는 안테나 장치(50)의 VSWR 특성을 비교하면, 안테나 장치(50)는 안테나 장치(10)의 안테나 엘리먼트(11)에 엘리먼트부(51b)를 추가함으로써 0.9GHz 부근의 저역측의 공진 특성을 유지한 채 1.9∼2.1GHz 부근의 고역측의 공진 특성을 얻는 안테나를 실현하고 있는 것을 알 수 있다.When comparing the VSWR characteristics of the
또한, 도 4 및 도 6을 참조하여 도 3의 (b)에 나타내는 안테나 장치(40)와, 도 5의 (b)에 나타내는 안테나 장치(60)의 VSWR 특성을 비교하면, 안테나 장치(60)는 안테나 장치(40)의 안테나 엘리먼트(41)에 엘리먼트부(61b)를 추가함으로써 0.9GHz 부근의 공진 특성을 더욱 양호한 것으로 할 수 있고, 저역측의 공진 특성을 유지한 채 1.9∼2.5GHz 부근의 고역측의 공진 특성을 광대역으로 얻는 안테나를 실현하고 있는 것을 알 수 있다.4 and 6, when comparing the VSWR characteristics of the
이어서, 도 6을 참조하여 도 5의 (a)에 나타내는 안테나 장치(50)와 도 5의 (b)에 나타내는 안테나 장치(60)를 비교하면, 점선부(L)에 나타내는 바와 같이 GSM850/900의 주파수대 부근에서는 안테나 장치(50)보다도 안테나 장치(60) 쪽이 VSWR＜2를 커버하는 대역을 갖고 있고, 양호한 특성을 얻는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 4에 나타낸 싱글밴드 안테나와의 비교에서는 GSM850/900의 주파수 부근에서 안테나 장치(10) 쪽이 안테나 장치(40)보다도 양호한 특성을 나타내고 있었으나, 안테나 장치(10)와 안테나 장치(40)에 각각 엘리먼트부(51b, 61b)를 추가함으로써 안테나 장치(60) 쪽이 안테나 장치(50)보다 양호한 특성을 얻을 수 있었기 때문에 역전현상이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 엘리먼트부(61a)에 곡류 형상을 채용한 안테나 장치(60)가 GSM850/900의 주파수대 부근에서 가장 양호한 특성을 얻을 수 있는 것이 판명되었다.Next, referring to FIG. 6, when the
또한, 도 6을 참조하면, 점선부(H)에 나타내는 바와 같이 UMTS(WCDMA)의 주파수대 부근에서도 도 5의 (b)에 나타내는 안테나 장치(60) 쪽이 도 5의 (a)에 나타내는 안테나 장치(50)보다도 광대역에서 양호한 VSWR 성능을 얻는 것이 확인되었다.6, the
이상과 같은 고찰에 기초하여 본 발명자는 이하에 나타내는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 장치에 이르렀다.Based on the above considerations, the present inventors have come to an antenna device according to an embodiment of the present invention shown below.
(제1 실시 예)(First embodiment)
이하, 도 7∼도 10을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, the antenna device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치의 표면을 나타내고, (b)는 표면과 대향하는 이면을 나타낸다.7 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention, (a) shows the surface of the antenna device, (b) shows the back surface facing the surface.
도 7을 참조하면, 안테나 장치(100)는 안테나 엘리먼트(101), 유전체(102), 전원공급부(103) 및 지판(104)을 포함한다. 안테나 엘리먼트(101)는 도 7의 (a)에 나타낸 테이퍼 형상을 갖는 광대역 모노폴 안테나(101a)와, 도 7의 (b)에 나타낸 곡류 형상을 갖는 폴더 L형 안테나(101b)를 포함한다. 안테나 엘리먼트(101)는 1/4λ 전기장을 갖는 것으로 한다. 전원공급부(103)는 광대역 모노폴 안테나(101a)와 폴더 L형 안테나(101b) 사이에 배치되고, 지판(104)의 모서리부가 아닌, 지판(104)의 상변의 중간부 부근에 배치된다. 안테나 엘리먼트(101), 유전체(102) 및 전원공급부(103)를 포함하는 안테나부(110)는 지판(104)의 길이방향의 단부에 배치된다.Referring to FIG. 7, the
안테나 엘리먼트(101)는 Molede Interconnect Device(MID) 기술에 의해 형성하거나 혹은 얇은 판금을 일체로 성형하여 유전체(102)의 표면 상에 형성해도 된다. 폴더 L형 안테나(101b)의 도체폭으로서는 예를 들어 1mm로 해도 된다. 또한, 유전체(102)의 재료로서는 ABS(아크릴로니트릴ㆍ부탄디엔ㆍ스틸렌) 수지를 이용하여 형성해도 된다. 또한, 안테나부(110)의 크기는 길이(L) 50mm, 폭(W) 10mm, 높이(H) 5mm의 박판 형상으로 형성하고, 체적을 2.5cc로 하였다. 지판(104)은 100mm×50mm의 박판 형상의 것으로 하였다.The
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)의 안테나부(110)의 구성을 나타내는 외관 사시도이며, (a)는 광대역 모노폴 안테나(101a)가 유전체(102)의 길이방향의 한 쪽 표면에 배치된 상태를 나타내고, (b)는 폴더 L형 안테나(101b)가 유전체(102)의 길이방향을 따라 표면에 배치된 상태를 나타낸다. 이 안테나부(110b)에서의 광대역 모노폴 안테나(101a)와 폴더 L형 안테나(101b)의 배치상태에 대하여 도 9를 참조하여 이하에 설명한다.FIG. 8 is an external perspective view showing the configuration of the
도 9은 도 7 및 도 8에 나타난 안테나부(110)의 4개의 면을 나타낸 도면이며, (a)는 도 7에 나타난 안테나부(110)를 상부에서 본 면을 나타내고, (b)는 도 7의 (a)에 나타난 안테나부(110)의 표면을 나타내고, (c)는 도 7에 나타난 안테나부(110)를 하부에서 본 면을 나타내고, (d)는 도 7의 (b)에 나타난 안테나부(110)의 표면을 나타낸다.FIG. 9 is a view showing four planes of the
도 8 및 도 9를 참조하면, 광대역 모노폴 안테나(101a)는 대략 직방체의 박판 형상으로 형성된 유전체(102)의 측면 중 도 9의 (a)∼(c)에 나타낸 3개의 면을 따라 형성된다. 폴더 L형 안테나(101b)는 유전체(102)의 측면 중 도 9의 (a) 및 (d)에 나타낸 2개의 면을 따라 형성된다.8 and 9, the
또한, 광대역 모노폴 안테나(101a)와 폴더 L형 안테나(101b)의 배치 위치는 유전체(102)의 한 쪽과 다른 쪽 측부이면 도시된 바와 같은 유전체(102)의 단부로 한정되지 않는 것으로 한다.Incidentally, the arrangement positions of the
도 7∼도 9에 나타내는 바와 같이, 유전체(102)는 직방체의 단부의 일부가 결여된 절결부(102a)가 있어도 된다. 도 9의 (b) 및 (d)에 나타내는 바와 같이 유전체(102)의 절결부(102a)의 치수는 L7을 10mm, L6을 1mm로 해도 되고, 높이는 도 9의 (c)에 나타낸 유전체(102)의 높이(H)와 동일한 5mm로 해도 된다. 이 유전체(102)에서의 절결부(102a)는 광대역 모노폴 안테나(101a)가 지판(104)과 접촉하지 않도록 형성된 것이다.As shown in FIGS. 7-9, the dielectric 102 may have the
또한, 도 9에 L1∼L5로서 도시한 안테나 엘리먼트(101)의 각 부의 치수는 각각 대응시키는 주파수 대역 및 임피던스 정합에 따라 적절히 조정할 수 있다. 도 6에 기초하여 상술한 바와 같이 도 5의 (b)에 나타낸 안테나 장치(60)는 도 3의 (b)에 나타낸 안테나 장치(40)의 곡류 형상을 갖는 안테나 엘리먼트(41)에 엘리먼트부(61b)를 추가함으로써 고역측의 공진 특성을 얻을 수 있었기 때문에 안테나 장치(100)에서도 곡류 형상을 갖는 폴더 L형 안테나(101b)의 치수가 저역 주파수대의 성능에 영향을 주고, 광대역 모노폴 안테나(101a)의 치수가 고역 주파수대의 성능에 영향을 주는 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 이 전제에 기초하여 폴더 L형 안테나(101b)의 설계에 관계되는 길이(L1, L2)를 저역 주파수대의 임피던스 정합에 따라 조정하고, 광대역 모노폴 안테나(101a)의 설계에 관계되는 길이(L3, L4, L5)를 고역 주파수대의 임피던스 정합에 따라 조정하고, 원하는 주파수대에 대응하도록 최적화 설계를 실시하였다. 여기에서, 안테나 엘리먼트(110)의 각 부의 치수는 L1을 1∼2mm, L2를 12∼20mm, L3을 5∼10mm, L4를 10mm, L5를 10∼20mm로 해도 된다. 또한, 도 9의 (c)에 R1으로서 도시한 광대역 모노폴 안테나(101a)가 갖는 테이퍼 형상에 대해서도 고역 주파수대의 광대역화 및 임피던스 정합에 따라 치수는 적절히 조정할 수 있다.In addition, the dimension of each part of the
이어서, 도 7∼도 9에 나타난 안테나부(110)를 포함하는 안테나 장치(100)의 VSWR 특성에 대하여 도 10에 나타내어 설명한다.Next, the VSWR characteristic of the
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)에 의한 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing VSWR characteristics by the
도 10을 참조하면, 안테나 장치(100)는 주파수 대역으로서 GSM850, GSM900, DCS(1.71∼1.88GHz), PCS(1.85∼1.99GHz), UMTS, mWimax 및 UWB Low-Band(3.4∼4.8GHz)의 7개의 주파수 대역을 커버하고, 0.824∼0.96GHz 및 1.71∼4.8GHz의 주파수 대역에서 VSWR＜3.0을 커버하고 있기 때문에 양호한 전기 특성을 얻고 있는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, the
이하, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)의 동작원리에 대하여 도 11∼도 18을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation principle of the
도 11∼도 17은 안테나 장치(100)에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포에 대하여 전자계 시뮬레이션을 이용하여 각 주파수로 해석한 결과를 나타낸다.11 to 17 show the results of analyzing the current distribution of the
도 11은 0.9GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타내고, 도 12는 1.71GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타내고, 도 13은 2.17GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타내고, 도 14는 2.5GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타내고, 도 15는 3.5GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타내고, 도 16은 4.5GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타내고, 도 17은 5.5GHz의 주파수에서의 안테나 엘리먼트(101)의 전류 분포를 나타낸다. 11 shows the current distribution of the
도 11을 참조하면, 0.9GHz의 주파수에서는 폴더 L형 안테나(101b)의 곡류 형상부분으로의 전류 분포가 매우 강한 것이 확인되고, 광대역 모노폴 안테나(101a)에는 거의 전류 분포가 보이지 않는 것이 확인되었다.Referring to Fig. 11, it was confirmed that the current distribution to the grain-shaped portion of the foldable L-shaped
한편, 도 12∼도 17에 나타내는 1.71GHz 이상의 주파수에서는 폴더 L형 안테나(101b)의 곡류 형상 부분으로의 전류 분포가 약해지고, 광대역 모노폴 안테나(101a)로의 강한 전류 분포가 확인되었다.On the other hand, at a frequency of 1.71 GHz or more shown in Figs. 12 to 17, the current distribution to the grain-shaped portion of the foldable L-shaped
이러한 도 11∼도 17에 나타난 전류 분포의 변화는 상술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)에서는 폴더 L형 안테나(101b)에 저역측의 주파수 대역용(GSM850/900)으로서 최적화 설계를 실시하고, 광대역 모노폴 안테나(101a)에 고역측의 주파수 대역용(DCS/PCS+UMTS+mWimax+UWB Low)로서 최적화 설계를 실시하였기 때문에 폴더 L형 안테나(101b)는 저역측의 원하는 주파수대에 대응하여 동작하고, 광대역 모노폴 안테나(101a)는 고역측의 원하는 주파수대에 대응하여 동작시키는 것을 가능하게 하였기 때문이라고 생각된다.As described above, in the
또한, 도 11에 나타난 광대역 모노폴 안테나(101a)에 0.9GHz의 주파수에서 거의 전류가 흐르지 않는 현상을 검증하기 위해 전자계 시뮬레이션을 이용하여 전류진폭의 벡터 해석을 실시하였다. 이 결과에 대하여 도 18에 나타낸다.In addition, in order to verify that almost no current flows in the
도 18은 안테나 엘리먼트(101)에 0.9GHz의 주파수에서 소정시간 전류를 흘린 경우의 전류 벡터에 대하여 나타내는 도면이다.FIG. 18 is a diagram showing a current vector when a predetermined time current is passed through the
일반적으로 접지형의 안테나 장치에 있어서는 전파를 효율적으로 방사시키기 위해 전류의 방향을 안테나 엘리먼트와 지판으로 맞추어 평형전류를 흘릴 필요가 있다. 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴더 L형 안테나(101b)는 지판(104)과 전류의 방향이 맞추어져 있고, 안테나로서 이상적인 상태로 동작하고 있는 것을 알 수 있다.In general, in a grounded antenna device, it is necessary to flow a balanced current by adjusting the direction of the current to the antenna element and the fingerboard in order to radiate radio waves efficiently. Referring to FIG. 18, it can be seen that the foldable L-
한편, 광대역 모노폴 안테나(101a)에는 지판(104)의 전류와는 역방향의 전류가 발생하고 있어 광대역 모노폴 안테나(101a)와 지판(104)에서는 불평형전류로 서로 부정하여 전파 방사가 발생하기 어려운 상태라고 판단할 수 있다. 이상에서 고역측의 주파수 대역용으로서 설계한 광대역 모노폴 안테나(101a)는 저역측의 주파수 대역용으로 설계한 폴더 L형 안테나(101b)의 동작에서는 거의 간섭하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 즉, 안테나 장치(100)는 폴더 L형 안테나(101b)에 의해 저역측의 주파수 대역에서 양호한 VSWR 특성을 얻을 수 있고, 광대역 모노폴 안테나(101a)에 의해 고역측의 주파수 대역에서 양호한 VSWR 특성을 얻을 수 있었던 것이 확인되었다.On the other hand, the
또한, 통상 안테나 장치를 멀티밴드화하거나 소형화하면 공진의 날카로움을 나타내는 Q값이 높아지거나 안테나 임피던스가 낮아지거나 또한 안테나 엘리먼트 사이의 전자계 결합이 야기되는 등, 안테나 장치의 주파수 대역의 협대역화나 임피던스 열화 등이 발생되기 쉬워진다.In addition, when the antenna device is multi-banded or downsized, a narrow band or an impedance deterioration of the frequency band of the antenna device may occur, such as a high Q value indicating resonance sharpness, a low antenna impedance, or an electromagnetic coupling between the antenna elements. It becomes easy to generate | occur | produce.
그러나, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)는 지판(104)의 한 변의 중간부 부근에서 전원공급시키고, 폴더 L형 안테나(101b)와 광대역 모노폴 안테나(101a)를 안테나부(110)의 좌우로 나뉘도록 배치하고, 전원공급부(103) 부근의 안테나 엘리먼트(101)를 지판(104)의 근방에 배치하도록 설계하여 사용 주파수 대역에 따른 최적화 설계를 실시하였다. 이로 인하여 안테나 장치(100)에 의하면 저역측의 주파수 대역과 고역측의 주파수 대역에서 폴더 L형 안테나(101b)와 광대역 모노폴 안테나(101a)가 서로의 간섭을 줄여서 동작하는 것이 가능하게 되어 안테나 장치의 구조를 크게 하지 않고 광대역인 VSWR 특성을 얻을 수 있고, 소형화한 채 멀티밴드화에 대응시킬 수 있다.However, the
또한, 최근 무선통신장치는 GSM/DCS/PCS/ UMTS(IMT2000) 등의 셀룰러대의 시스템 외에 다양한 무선시스템이 증가하여 다기능화하는 경향이 있는데, 시스템 수의 증가에 의한 안테나 탑재수의 증가는 틀체의 설치공간이나 비용 문제 때문에도 허용되지 않는다.In addition, in recent years, wireless communication devices tend to be multifunctional due to the increase in the number of wireless systems in addition to cellular systems such as GSM / DCS / PCS / UMTS (IMT2000). Neither is it allowed due to space or cost concerns.
따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)에 의하면, 주파수 6GHz 이하에서 무선통신장치에서의 사용이 상정되는 무선시스템의 주파수 대역을 커버하는 것이 가능하며, 또 안테나 탑재수의 감소에 의해 비용을 삭감하는 것도 가능하다.Therefore, according to the
이하, 상술한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 장치(100)의 설계방법을 이용하여 제작한 다른 실시 예에 따른 안테나 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, an antenna device according to another embodiment manufactured by using the design method of the
최근, 스마트폰과 같은 디자인성(슬림화)의 중시나 단말 자체의 소형화가 요구됨으로써 상술한 안테나부(110)의 크기인 2.5cc보다도 더욱 소형화가 요구되는 경우가 있다.In recent years, the importance of design (slimization) such as a smart phone and the miniaturization of the terminal itself are required, so that the miniaturization may be required more than 2.5cc, which is the size of the
따라서, 안테나부의 얇기를 2mm로 하고, 1cc 정도로 소형화한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 안테나 장치에 대해서 도 19∼도 21에 나타내어 설명한다.Therefore, the antenna device according to the second embodiment of the present invention having the antenna portion thinned to 2 mm and downsized to about 1 cc will be described with reference to FIGS. 19 to 21.
(제2 실시 예)(Second embodiment)
도 19는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 안테나 장치의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치의 표면을 나타내고, (b)는 표면과 대향하는 이면을 나타낸다.19 is an external view showing a schematic configuration of an antenna device according to a second embodiment of the present invention, (a) shows the surface of the antenna device, (b) shows the back surface facing the surface.
도 19를 참조하면, 안테나 장치(200)는 안테나 엘리먼트(201), 유전체(202), 전원공급부(203) 및 지판(204)을 포함한다. 안테나 엘리먼트(201)는 도 19의 (a)에 나타낸 테이퍼 형상을 갖는 광대역 모노폴 안테나(201a)와, 도 19의 (b)에 나타낸 곡류 형상을 갖는 폴더 L형 안테나(201b)를 포함한다. 전원공급부(203)는 지판(204)의 모서리부가 아닌, 지판(204)의 상변의 중간부 부근에 배치된다. 안테나 엘리먼트(201), 유전체(202) 및 전원공급부(203)를 포함하는 안테나부(210)는 지판(204)의 길이방향의 단부에 배치된다.Referring to FIG. 19, the
또한, 안테나부(210)의 크기는 길이(L) 50mm, 폭(W) 10mm, 높이(H) 2mm의 박판 형상으로 형성하고, 체적을 1cc로 했다. 지판(204)은 100mm×50mm의 박판 형상의 것으로 하였다.Moreover, the size of the
도 20은 도 19에 나타난 안테나부(210)의 4개의 면을 나타낸 도면이며, (a)는 도 19에 나타난 안테나부(210)를 상부에서 본 면을 나타내고, (b)는 도 19의 (a)에 나타난 안테나부(210)의 표면을 나타내고, (c)는 도 19에 나타난 안테나부(210)를 하부에서 본 면을 나타내고, (d)는 도 19의 (b)에 나타난 안테나부(210)의 표면을 나타낸다.FIG. 20 is a view showing four surfaces of the
도 19 및 도 20을 참조하면, 광대역 모노폴 안테나(201a)는 도 19의 (a)∼(c)에 나타낸 유전체(202)의 3개의 면을 따라 형성된다. 폴더 L형 안테나(201b)는 도 19의 (a), (b) 및 (d)에 나타낸 3개의 면을 따라 형성된다. 또한, 유전체(202)는 절결부(202a)를 갖는다. 이 절결부(202a)는 광대역 모노폴 안테나(201a)가 지판(204)과 접촉하지 않도록 형성된 것이다. 도 20의 (b)에 나타내는 바와 같이 유전체(202)의 절결부(202a)의 치수는 L17을 10mm, L16을 1mm로 해도 되고, 높이는 유전체(202)의 높이(H)와 동일한 2mm로 해도 된다.19 and 20, a
또한, 도 20에 나타난 안테나 엘리먼트(201)의 각 부의 치수인 L11∼L15에 대해서는 제1 실시 예와 마찬가지로 적절히 조정함으로써 임피던스 조정이 가능하다. 예를 들면, L11을 1∼2mm, L12를 12∼20mm, L13을 7mm, L14를 5mm, L15를 10∼20mm로 해도 된다. 또한, R2로서 도시한 광대역 모노폴 안테나(201a)가 갖는 테이퍼 형상에 대해서도 제1 실시 예와 마찬가지로, 대응시키는 주파수 대역 및 임피던스 정합에 따라 치수가 결정되어도 된다.In addition, impedance adjustment can be performed by adjusting suitably about L11-L15 which are the dimension of each part of the
또한, 안테나 장치(200)는 상술한 안테나 엘리먼트(201)의 구성 및 안테나부(210)의 크기 이외에는 안테나 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다.In addition, the
이어서, 도 19 및 도 20에 나타낸 안테나부(210)를 포함하는 안테나 장치(200)의 VSWR 특성에 대하여 도 21에 나타내어 설명한다.Next, the VSWR characteristic of the
도 21은 도 19에 나타낸 안테나 장치(200)의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 21 is a graph showing the VSWR characteristic of the
도 21을 참조하면, 안테나부(210)의 크기를 길이 50mm, 폭 10mm, 높이 2mm로 하여 약 1cc의 체적으로 소형화한 경우에도 현행의 셀룰러 단말에서 사용되는 주파수대 0.824∼0.96GHz+1.71∼4GHz에서 VSWR＜3.0의 특성을 커버하는 소형이고 광대역인 멀티밴드 안테나를 실현 가능한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 21, even when the size of the
또한, 통상은 셀룰러용 내장 멀티밴드 안테나를 소형화시키면 저역측 주파수대(GSM850/900 등)에서의 성능 열화가 현저하게 발생하지만, 안테나 장치(200)에 의하면 저역측 주파수대를 사용할 때에는 고역 주파수대에 사용되는 광대역 모노폴 안테나(201a)의 간섭을 극력 억제한 상태에서 폴더 L형 안테나(201b)를 동작시킬 수 있기 때문에 소형화에 의한 성능 열화를 억제한 안테나를 실현할 수 있다.In general, miniaturization of the cellular internal multiband antenna causes significant performance degradation in the low frequency band (GSM850 / 900, etc.). However, according to the
(제3 실시 예)(Third embodiment)
이어서, 안테나부의 크기를 0.5cc 정도로 더욱 소형화한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 안테나 장치에 대하여 도 22∼도 24를 참조하여 설명한다.Next, the antenna device according to the third embodiment of the present invention, which is further miniaturized to about 0.5 cc, will be described with reference to FIGS. 22 to 24.
도 22는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 안테나 장치(300)의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치(300)의 표면을 나타내고, (b)는 이면을 나타낸다. 도 23은 도 22에 나타난 안테나 장치(300)의 안테나부(310)를 나타내는 외관 사시도이며, (a)는 광대역 모노폴 안테나(301a)가 유전체(302)의 길이방향의 한 쪽의 표면에 배치된 상태를 나타내고, (b)는 폴더 L형 안테나(301b)가 유전체(302)의 길이방향을 따라 표면에 배치된 상태를 나타낸다. 도 24는 도 22에 나타낸 안테나 장치(300)의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.22 is an external view showing a schematic configuration of an
도 22 및 도 23을 참조하면, 안테나 장치(300)는 안테나 엘리먼트(301), 유전체(302), 전원공급부(303) 및 지판(304)을 포함한다. 안테나 엘리먼트(301)는 테이퍼 형상을 갖는 광대역 모노폴 안테나(301a)와, 곡류 형상을 갖는 폴더 L형 안테나(301b)를 포함한다. 도 23에 나타내는 바와 같이 광대역 모노폴 안테나(301a)와, 폴더 L형 안테나(301b)는 유전체(302)의 대향하는 2면에 형성되어 있고, 유전체(302)의 내부에는 2개의 스루홀(301c, 301d)이 형성된다. 이 스루홀(301c)을 관통 전극으로 하여 광대역 모노폴 안테나(301a)와 폴더 L형 안테나(301b)가 전기적으로 접속된다. 또한, 광대역 모노폴 안테나(301a)와 동일한 면에 형성된 폴더 L형 안테나(301b)의 일부에 대해서도 스루홀(301d)을 관통 전극으로 하여 대향하는 면에 형성된 폴더 L형 안테나(301b)에 전기적으로 접속된다. 또한, 전원공급부(303)는 지판(304)의 모서리부가 아닌, 지판(304)의 상변의 중간부 부근에 배치되고, 안테나 엘리먼트(301), 유전체(302) 및 전원공급부(303)를 포함하는 안테나부(310)는 지판(304)의 길이방향의 단부에 배치된다.22 and 23, the
또한, 안테나부(310)는 길이 50mm, 폭 12.5mm, 높이 0.8mm의 박판 형상을 형성하고, 체적을 0.5cc로 하였다. 또한, 안테나부(310)는 안테나(110, 210)와는 달리 유전체(302)는 직방체의 일부가 결여된 형상을 갖지 않는다. 이것은 안테나 엘리먼트(301)의 광대역 모노폴 안테나(301a)가 지판(304)에 접촉하지 않는 형상을 갖고 있기 때문에 유전체(302)에서 절결부를 필요로 하지 않기 때문이다. 지판(304)은 100mm×50mm의 박판 형상의 것으로 하였다.Moreover, the
또한, 안테나부(310)를 형성함에 있어서, 기판 재료로서 FR-4를 이용해도 된다. 그 경우에는 프린트 기판을 그대로 사용할 수 있기 때문에 제조비용을 절감할 수 있다.In forming the
또한, 안테나 장치(300)는 상술한 안테나 엘리먼트(301)의 구성 및 안테나부(310)의 크기 및 형상 이외에는 안테나 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다.In addition, the
도 24를 참조하면, 안테나부(310)의 크기를 길이 50mm, 폭 12.5mm, 높이 0.8mm로 하여 약 0.5cc의 체적으로 소형화한 경우에도 현행의 셀룰러 단말에서 사용되는 주파수대 0.824∼0.96GHz+1.71∼4GHz에서 VSWR＜3.0의 특성을 커버하는 소형이고 광대역인 멀티밴드 안테나를 실현 가능한 것이 확인되었다. 또한, 안테나 장치(300)는 높이를 0.8mm로 하여 제1 및 제2 실시 예에 비하여 더욱 저자세화하였기 때문에 휴대단말에 실장할 때의 용적을 축소할 수 있다.Referring to FIG. 24, even when the size of the
(제4 실시 예)(Fourth embodiment)
또한, 안테나부의 치수를 바꾸어 1.5cc의 크기로 소형화시킨 본 발명의 제4 실시 예에 따른 안테나 장치에 대하여 도 25∼도 27을 참조하여 설명한다.In addition, the antenna device according to the fourth embodiment of the present invention, which is miniaturized to a size of 1.5 cc by changing the dimensions of the antenna part, will be described with reference to FIGS. 25 to 27.
도 25는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 안테나 장치(400)의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치(400)의 표면을 나타내고, (b)는 이면을 나타낸다. 도 26은 도 25에 나타난 안테나 장치(400)의 안테나부(410)를 나타내는 외관 사시도이며, (a)는 광대역 모노폴 안테나(401a)가 유전체(402)의 길이방향의 한 쪽 표면에 배치된 상태를 나타내고, (b)는 폴더 L형 안테나(401b)가 유전체(402)의 길이방향을 따라 표면에 배치된 상태를 나타낸다. 도 27은 도 25에 나타낸 안테나 장치(400)의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.25 is an external view showing a schematic configuration of an
도 25 및 도 26을 참조하면, 안테나 장치(400)는 안테나 엘리먼트(401), 유전체(402), 전원공급부(403) 및 지판(404)을 포함한다. 안테나 엘리먼트(401)는 테이퍼 형상을 갖는 광대역 모노폴 안테나(401a)와, 곡류 형상을 갖는 폴더 L형 안테나(401b)를 포함한다. 광대역 모노폴 안테나(401a)는 도 26에 나타낸 바와 같이 유전체(402)의 3개의 면을 따라 형성된다. 또한, 폴더 L형 안테나(401b)도 유전체(402)의 3개의 면을 따라 형성된다. 전원공급부(403)는 지판(404)의 모서리부가 아닌, 지판(404)의 상변의 중간부 부근에 배치되고, 안테나 엘리먼트(401), 유전체(402) 및 전원공급부(403)를 포함하는 안테나부(410)는 지판(404)의 길이방향의 단부에 배치된다.25 and 26, the
안테나부(410)는 길이 50mm, 폭 7mm, 높이 5mm의 박판 형상을 형성하고, 체적을 1.75cc로 하였다. 지판(404)은 100mm×50mm의 박판 형상의 것으로 하였다.The
또한, 안테나 장치(400)은 상술한 안테나 엘리먼트(401)의 구성 및 안테나부(410)의 크기 이외에는 안테나 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다.In addition, the
도 27을 참조하면, 안테나부(410)의 크기를 길이 50mm, 폭 7mm, 높이 5mm로 하여 약 1.75cc의 체적으로 소형화한 경우에도 현행의 셀룰러 단말에서 사용되는 주파수대 0.824∼0.96GHz+1.71∼4GHz에서 VSWR＜3.0의 특성을 커버하는 저자세 안테나를 실현할 수 있으며, 최근 많은 요구가 있는 휴대단말의 저자세화에 대응한다.Referring to FIG. 27, even when the size of the
또한, 앞으로 셀룰러의 통일규격으로서 LTE(Lomg Term Evolution)의 사양이 책정되어 있고, 북미 여러나라에서는 LTE700/LTE2600대(0.698∼0.806GHz, 2.5∼2.69GHz)의 사용이 상정되고 있다. 따라서, 이하 LTE700이나 LTE2600 등의 복수의 주파수대에 대응할 수 있도록 튜너블 안테나(Tunable Anttenna)로 한, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 안테나 장치를 도 28∼도30에 나타내어 설명한다.In addition, the specification of LTE (Lomg Term Evolution) has been formulated as a cellular standard in the future, and in North America, the use of 600 LTE700 / LTE2600 (0.698 to 0.806GHz, 2.5 to 2.69GHz) is expected. Therefore, the antenna device according to the fifth embodiment of the present invention, which is a tunable antenna (Tunable Anttenna) so as to cope with a plurality of frequency bands such as LTE700 and LTE2600, will be described with reference to FIGS. 28 to 30.
(제5 실시 예)(Fifth Embodiment)
도 28은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 안테나 장치(500)의 개략적인 구성을 나타내는 외관도이며, (a)는 안테나 장치(500)를 표면에서 본 사시도이고, (b)는 안테나 장치(500)를 이면에서 본 사시도이며, (c)는 (a)에 나타난 안테나부(510)를 확대하여 나타낸 사시도이고, (d)는 (b)에 나타난 안테나부(510)를 확대하여 나타낸 평면도이다. 도 29는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 안테나 장치(500)에 형성된 튜너블 회로를 나타낸 등가회로도이다. 도 30은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 안테나 장치(500)에서 바이패스 전압을 가변한 경우의 VSWR 특성을 나타내는 그래프이다.28 is an external view showing a schematic configuration of an
도 28을 참조하면, 안테나 장치(500)는 안테나 엘리먼트(501), 유전체(502), 전원공급부(503) 및 지판(504)을 포함한다. 안테나 엘리먼트(501)는 테이퍼형상을 갖는 광대역 모노폴 안테나(501a)와, 곡류 형상을 갖는 폴더 L형 안테나(501b)를 포함한다. 전원공급부(503)는 지판(504)의 모서리부가 아닌, 지판(504)의 상변의 중간부 부근에 배치되고, 안테나 엘리먼트(501), 유전체(502) 및 전원공급부(503)를 포함하는 안테나부(510)는 지판(504)의 길이방향의 단부에 배치된다.Referring to FIG. 28, the
도 28의 (d)는 안테나부(510)의 튜너블 회로를 구성하는 부분을 나타내는 평면도이며, 이 도 28의 (d)에서 폴더 L형 안테나(501b)를 구성하는 엘리먼트 상에는 도면에 나타내는 각 위치에 콘덴서(C), 저항(R), 코일(L21∼23) 및 가변 용량 다이오드(VD1, VD2)가 배치되어 있다. 이들 전기부품에 의해 구성되는 튜너블 회로의 등가회로를 도 29에 나타내고, 회로구성에 대하여 추가로 설명한다.FIG. 28 (d) is a plan view showing a portion constituting a tunable circuit of the
도 29에서 입력단자(IN)에는 외부의 전원(도시 생략)으로부터 바이어스 전압(Vcc)이 입력된다. 입력단자(IN)의 근방에는 콘덴서(C)의 일단부와 저항(R)의 일단부가 병렬로 접속되어 있다. 콘덴서(C)의 타단부는 접지되어 있다. 즉, 도 28의 (d)에서 콘덴서(C)의 타단부는 지판(504)에 전기적으로 접속되어 있다. 저항(R)의 타단부에는 코일(L23)의 일단부가 직렬로 접속되고, 코일(L23)의 타단부에는 가변 용량 다이오드(VD1, VD2)의 각 캐소드 단자가 병렬로 접속되어 있다. 가변 용량 다이오드(VD1)의 애노드 단자에는 코일(L21) 및 코일(L22)의 각 일단부가 병렬로 접속되어 있다. 코일(L22)의 타단부는 접지되어 있다. 코일(L21)의 타단부에는 전원공급부(503)와 광대역 모노폴 안테나(501a)의 각 일단부가 병렬로 접속되어 있다. 가변 용량 다이오드(VD2)의 애노드 단자에는 코일(L22) 및 폴더 L형 안테나(501b)의 각 일단부가 병렬로 접속되어 있다. 코일(L22)의 타단부는 접지되어 있다.In FIG. 29, a bias voltage Vcc is input to an input terminal IN from an external power supply (not shown). In the vicinity of the input terminal IN, one end of the capacitor C and one end of the resistor R are connected in parallel. The other end of the capacitor C is grounded. That is, in FIG. 28D, the other end of the capacitor C is electrically connected to the
또한, 도 29에 나타난 등가회로에서 각 회로소자는 코일 L21=22nH, L2=220nH, L3=180nH, 저항 R=1㏀, 콘덴서 C=180pF, 바이어스 전압(Vcc)을 0.1∼1.6V로 하고, 가변 용량 다이오드(VD1, VD2)가 1∼6pF로 가변되도록 설계하였다.In the equivalent circuit shown in Fig. 29, each circuit element has coils L21 = 22nH, L2 = 220nH, L3 = 180nH, resistor R = 1kV, capacitor C = 180pF, and bias voltage (Vcc) of 0.1 to 1.6V. The variable capacitance diodes VD1 and VD2 are designed to vary from 1 to 6 pF.
또한, 안테나부(510)의 크기로서는 길이 50mm, 폭 10mm, 높이 3mm의 박판 형상으로 형성하고, 체적을 1.5cc로 해도 된다. 유전체(502)를 ABS 수지를 이용하여 형성하는 경우는 안테나부(510)의 크기를 길이 50mm, 폭 10mm, 높이 2.2mm로 형성해도 된다. 또한, 유전체(502)를 FR-4를 이용하여 형성하는 경우는 안테나부(510)의 크기를 길이 50mm, 폭 10mm, 높이 0.8mm로 형성해도 된다. 지판(504)은 110mm×50mm의 박판 형상의 것으로 하였다.In addition, the size of the
도 30을 참조하면, 튜닝회로를 실장하고, 입력단자(IN)에 인가하는 바이어스 전압(VCC)을 가변하여 가변 용량 다이오드(VD1, VD2)의 용량을 가변함으로써 저역측의 LTE700∼GSM850/900의 주파수대에서 공진 주파수의 가변이 가능하며, 또 DCS/PCS/UMTS 및 LTE2600을 포함하는 고역측의 주파수 대역을 커버할 수 있기 때문에 기존의 셀룰러대 및 LTE대에 대응하는 튜너블ㆍ안테나를 실현할 수 있는 것이 확인되었다.Referring to FIG. 30, a tuning circuit is mounted and the bias voltage VCC applied to the input terminal IN is varied to change the capacitances of the variable capacitance diodes VD1 and VD2, so that The resonant frequency can be changed in the frequency band, and the high frequency side band including DCS / PCS / UMTS and LTE2600 can be covered so that a tunable antenna corresponding to the existing cellular band and LTE band can be realized. It was confirmed.
또한 도 30을 참조하면, 바이어스 전압(Vcc)을 0V, 0.8V, 1.6V로 가변한 경우에 고역측의 주파수대에서는 거의 변화가 없고, 저역측만 주파수가 가변되어 있는 것이 확인되었다. 이것은 상술한 바와 같이 저역측의 주파수대와 고역측의 주파수대에서 폴더 L형 안테나(501b)와 광대역 모노폴 안테나(501a)는 서로 간섭이 극력 억제되어 동작하고 있고, 폴더 L형 안테나(501b)의 엘리먼트 상에만 튜닝회로를 설계함으로써 고역측의 주파수대에서의 동작에 거의 영향을 주지 않고, 저역측의 주파수대에서 원하는 공진 특성으로 용이하게 가변할 수 있는 것이 확인되었다.Referring to FIG. 30, it was confirmed that when the bias voltage Vcc was varied to 0 V, 0.8 V, and 1.6 V, there was almost no change in the frequency band on the high side, and the frequency was changed only on the low side. As described above, in the low frequency band and the high frequency band, the foldable L-
이상, 본 발명에 따른 안테나 장치에 의하면, 안테나 탑재수를 증가하지 않고 앞으로 무선통신장치에서의 사용이 상정되는 무선시스템의 주파수 대역을 광대역으로 커버할 수 있으며, 또한 소형화가 가능한 안테나 장치 및 이것을 구비하는 무선통신장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the antenna device according to the present invention, an antenna device capable of covering a frequency band of a wireless system, which is expected to be used in a wireless communication device in the future, without having to increase the number of antennas mounted thereon, and having a miniaturization, and having the same A wireless communication device can be provided.
100, 200, 300, 400, 500 : 안테나 장치
101, 201, 301, 401, 501 : 안테나 엘리먼트
101a, 201a, 301a, 401a, 501a : 광대역 모노폴 안테나
101b, 201b, 301b, 401b, 501b : 폴더 L형 안테나
102, 202, 302, 402, 502 : 유전체
103, 203, 303, 403, 503 : 전원공급부
104, 204, 304, 404, 504 : 지판100, 200, 300, 400, 500: antenna device
101, 201, 301, 401, 501: antenna element
101a, 201a, 301a, 401a, 501a: wideband monopole antenna
101b, 201b, 301b, 401b, 501b: Folder L type antenna
102, 202, 302, 402, 502: dielectric
103, 203, 303, 403, 503: power supply
104, 204, 304, 404, 504: fingerboard
Claims (8)
상기 지판의 단부에 배치된 유전체와,
상기 유전체의 한 쪽에 배치된 폴더 L형 안테나와,
상기 유전체의 다른 쪽에 배치된 광대역 모노폴 안테나와,
상기 폴더 L형 안테나와 상기 광대역 모노폴 안테나 사이에 배치된 전원공급부를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.Fingerboard,
A dielectric disposed at an end of the fingerboard;
A foldable L-type antenna disposed on one side of the dielectric,
A wideband monopole antenna disposed on the other side of the dielectric;
And a power supply disposed between the foldable L-type antenna and the wideband monopole antenna.
상기 폴더 L형 안테나의 일부는 곡류 형상을 갖고, 상기 광대역 다이폴 안테나의 일부는 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.The method according to claim 1,
A part of the foldable L-type antenna has a grain shape, and a part of the wideband dipole antenna has a taper shape.
상기 전원공급부는 상기 지판의 상기 단부의 중간부에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.The method according to claim 1 or 2,
And the power supply unit is disposed adjacent to an intermediate portion of the end portion of the fingerboard.
상기 폴더 L형 안테나와 상기 광대역 모노폴 안테나의 일부는 상기 지판의 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
And a part of the foldable L-type antenna and the wideband monopole antenna are arranged near the fingerboard.
상기 폴더 L형 안테나는 복수의 가변 용량 다이오드를 포함하는 튜너블 회로를 갖고,
상기 튜너블 회로는 외부 전원으로부터 인가되는 바이패스 전압이 가변하면, 상기 가변 용량 다이오드의 용량이 가변되어 상기 폴더 L형 안테나의 공진 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The foldable L-type antenna has a tunable circuit including a plurality of variable capacitance diodes,
And the tunable circuit adjusts the resonance frequency of the foldable L-type antenna by varying the capacitance of the variable capacitance diode when the bypass voltage applied from an external power source is variable.
상기 유전체는 박판 형상이며, 상기 폴더 L형 안테나는 상기 유전체의 한 쪽 면에 배치되고, 상기 광대역 모노폴 안테나는 상기 유전체의 다른 쪽 면의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.The method according to claim 1, wherein
Wherein said dielectric is thin in shape, said clamshell L antenna is disposed on one side of said dielectric, and said wideband monopole antenna is disposed at an end of said other side of said dielectric.
상기 유전체는 프린트기판을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 안테나 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
And the dielectric is formed using a printed board.
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