KR20130090770A - 절연 특성을 가진 지향성 안테나 - Google Patents

절연 특성을 가진 지향성 안테나 Download PDF

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갈트로닉스 코포레이션 리미티드
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Abstract

노치를 가진 접지면에 의해 형성된 반사체, 접지면으로부터 어긋나 있는 적어도 하나의 기생 디렉터, 및 노치와 근접하게 접지면에 연결된 다이폴 안테나에 의해 형성되고, 적어도 하나의 기생 디렉터와 접지면의 하나의 가장자리 사이에 위치하는 피여진 소자를 포함하는 안테나가 개시된다.

Description

절연 특성을 가진 지향성 안테나{DIRECTIVE ANTENNA WITH ISOLATION FEATURE}
본 발명은 일반적으로 안테나에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 무선 디바이스에서 사용하기 위한 지향성 안테나에 관한 것이다.
아래의 특허 문헌들이 해당 기술의 현재 상태를 대표하는 것으로 생각된다.
미국특허: 5,008,681; 5,220,335; 5,712,643; 5,913,549; 6,025,811; 6,046,703; 6,326,922; 6,483,476; 7,015,860 및 7,202,824.
본 발명은 무선 통신 디바이스에 사용하기 위한, 절연 특성을 가진 향상된 지향성 안테나를 제공하고자 한다.
그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 노치(notch)를 가진 접지면에 의해 형성된 반사체, 접지면으로부터 어긋나 있는 적어도 하나의 기생 디렉터, 및 노치와 인접하게 접지면에 연결된 다이폴 안테나에 의해 형성되고, 적어도 하나의 기생 디렉터와 접지면의 하나의 가장자리 사이에 위치하는 피여진 소자(driven element)를 포함하는 안테나가 제공된다.
바람직하게는, 노치는 다이폴과 대체로 평행하고, 그로부터 접지면의 상기 가장자리를 향하는 방향으로 뒤쪽으로 어긋나 있다.
바람직하게는, 노치는 다이폴의 동작 파장의 4분의 1과 2분의 1 사이의 길이를 가진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 접지면은 인쇄 회로 기판(PCB) 접지면을 포함한다.
바람직하게는, 접지면, 적어도 하나의 디렉터, 및 다이폴은 유전체면에 의해 지지된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 접지면 및 디렉터는 평평하다.
바람직하게는, 다이폴은 평평하다. 대안으로서, 다이폴은 평평하지 않다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 안테나는 또한 다이폴과 통합적으로 형성된 밸런(balun)을 포함한다.
바람직하게는, 다이폴은 제1 다이폴 암(arm) 및 제2 다이폴 암을 포함한다.
바람직하게는, 다이폴은 피드라인에 의해 급전된다.
바람직하게는, 피드라인은 전송선을 포함하고, 이 전송선은 인쇄된 전송선을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제1 다이폴 암은 전송선에 갈바니 전기에 의해(galvanically) 연결되고, 제2 다이폴 암은 접지면에 갈바니 전기에 의해 연결된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 피드라인은 내부 도체 및 외부 도체를 구비한 동축 케이블을 포함한다.
바람직하게는, 제1 다이폴 암은 내부 도체에 갈바니 전기에 의해 연결되고, 제2 다이폴 암은 상기 접지면에 갈바니 전기에 의해 연결된다.
대안으로서 또는 부가적으로, 외부 도체는 접지면에 갈바니 전기에 의해 연결된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 디렉터는 일체형 구조(unitary structure)를 형성하도록 다이폴에 갈바니 전기에 의해 연결된다.
바람직하게는, 안테나는 단일 금속 시트를 포함한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 디렉터는 적어도 하나의 도전성 스트립을 포함한다.
바람직하게는, 안테나의 피크 이득은 적어도 대략 5dBi와 동등하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 복수의 안테나 어셈블리는 적어도 2개의 안테나를 포함하고, 접지면은 적어도 2개의 안테나의 공통 접지면을 포함한다.
바람직하게는, 적어도 2개의 안테나 사이의 절연성은 대략 -35dB보다 우수하다.
본 발명은 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 더 완전히 이해되고 알게 될 것이다.
도 1a 및 2b는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 평면도 및 투시도이다.
도 2는 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 안테나의 표면 전류 분포를 도시하는 간단한 맵이다.
도 3은 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 안테나의 H-평면 방사 패턴을 도시하는 그래프이다.
도 4는 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 안테나의 E-평면 방사 패턴을 도시하는 그래프이다.
도 5는 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 안테나의 원거리장 방사 패턴을 도시하는 그래프이다.
도 6은 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 안테나의 반사 손실을 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 도면이다.
도 9는 추가 디렉터를 포함하는, 도 8에 도시된 타입의 안테나의 간단한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 도면이다.
도 11은 추가 디렉터를 포함하는, 도 10에 도시된 타입의 안테나의 간단한 도면이다.
도 12는 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된(co-located) 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리의 간단한 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나의 반사 손실 및 절연성을 도시하는 그래프이다.
도 14는 도 12에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나의 원거리장 방사 패턴을 도시하는 그래프이다.
도 15a 및 15b는 도 12에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나의 H-평면 방사 패턴을 도시하는 그래프이다.
도 16a 및 16b는 도 12에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나의 E-평면 방사 패턴을 도시하는 그래프이다.
이제, 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 평면도 및 투시도인 도 1a 및 1b를 참조한다.
도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 안테나(100)가 제공된다. 안테나(100)는 바람직하게는 접지면(102) 형태의 반사체, 및 접지면(102)으로부터 어긋나 있는, 여기서 기생 디렉터(104)를 포함하는, 적어도 하나의 기생 디렉터를 포함한다. 안테나(100)는 또한 다이폴 안테나(106) 형태이고, 접지면(102)에 연결되고, 바람직하게는 디렉터(104)와 접지면(102)의 가장자리(108) 사이에 위치하는 피여진 소자를 포함한다.
당업자들은 반사체(102), 적어도 하나의 기생 디렉터(104), 및 피여진 소자(106)를 포함하는 안테나(100)가 야기-우다(Yagi-Uda) 타입 안테나와 다소 유사함을 알 수 있을 것이다. 안테나(100)는 접지면(102)에 의해 형성된 반사체가 안테나의 동작 파장의 대략 반 파장의 전형적인 야기-우다 반사체 길이보다 실질적으로 더 긴 전기적 길이를 가진다는 점에서 종래의 야기-유다 타입 안테나와 상이하다.
노치(110)가 접지면(102) 내에 형성되어 있다는 점이 본 발명의 안테나의 특별한 특징인데, 노치(110)는 접지면(102)의 위쪽 가장자리(112)로부터 안쪽으로 뻗는 것이 바람직하다. 노치(110)는 바람직하게는 다이폴(106)과 대체로 평행하고, 가장자리(108)를 향하고 디렉터(104)로부터 멀어지는 방향으로 그에 대하여 뒤쪽으로 어긋나 있다. 노치(110)는 바람직하게는 다이폴(106)의 동작 파장의 대략 4분의 1과 2분의 1 사이의 길이를 가지고, 자신의 길이의 4분의 1과 2분의 1 사이의 폭을 가진다. 노치(110)는 다이폴(106)의 지향성 및 절연성을 향상시키는 역할을 하며, 이는 아래에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
접지면(102)은 인쇄회로기판(PCB) 접지면인 것이 바람직하지만, 접지면(102)이 임의의 적합한 도체로 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 접지면(102), 디렉터(104), 및 다이폴(106)은 유전체 면(114)에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 유전체 면(114)은 하나의 층의 PCB, 공기, 또는 적절한 유전 특성을 가진 임의의 다른 재료일 수 있다. 도 1b에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 다이폴(106)은 바람직하게는 비평면 소자이고, 바람직하게는 접지면(102)과 대체로 평행하게 그 위에 배치된다. 디렉터(104)는 지지면(114)에 인쇄되거나, 도금되거나, 또는 부착될 수 있는 도전성 재료의 평면 스트립인 것이 바람직하다.
다이폴(106)은 전송선(116)과 같은 피드라인에 의해 급전되는 것이 바람직하다. 비평면 밸런 부(118)는 전송선(116)에 대한 다이폴(106)의 임피던스 매칭을 향상시키기 위해 다이폴(106)과 통합적으로 형성되는 것이 바람직하다. 밸런(118)이 없다면, 다이폴(106)의 낮은 입력 임피던스는 종래의 전송선의 전형적인 50옴 임피던스와 잘 매칭되지 않을 것이고, 이는 안테나(100)의 효율 및 대역폭을 모두 열화시킨다.
다이폴(106)은 바람직하게는 반파장 다이폴이고, 바람직하게는 밸런(118)과 인접하고, 그것과 전기적으로 연결되고 각각의 제1 및 제2의 동일선상의 1/4 파장 암(120 및 122)을 포함한다. 다이폴(106) 및 밸런(118)이 그들의 상이한 기능을 설명할 목적으로 본 명세서에서 구별되었으나, 다이폴(106) 및 밸런(118)은 모노리식(monolithic) 구조로 형성되는 것이 바람직함을 이해해야 한다.
도 1a에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 제1 다이폴 암(120)은 피드 포인트(124)에서 전송선(116)에 연결되는 것이 바람직하고, 제2 다이폴 암(122)는 접지 포인트(126)에서 접지면(102)에 연결되는 것이 바람직하다. 피드 포인트(124) 및 접지 포인트(126)는 제1 및 제2 다이폴 암(120 및 122)과 밸런(118) 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
안테나(100)의 동작에 있어서, 다이폴(106)은 전송선(116)에 의해 전달되는 무선 주파수 신호에 의해 피드 포인트(124)에서 여기된다(excited). 접지면(102) 및 디렉터(104)는 기생 소자로 역할하고, 다이폴(106)로부터 수신된 파워를 재방사하고(re-radiating), 그로 인해 다이폴(106)에 수직인 축을 따라, 다이폴(106)에서 디렉터(104)를 향하는 방향으로 안테나(100)의 지향성을 증가시킨다. 당업자들은 지금까지 서술된 안테나(100)의 동작이 지향성 야기-우다 안테나의 전형적인 동작과 대체로 유사함을 알 것이다.
그러나, 노치(110)의 제공이 없었다면, 다이폴(106)에 의해 접지면(102)의 위쪽 가장자리(112)에 유도되는 표면 전류는 다이폴(106)에서 멀어지도록 위쪽 가장자리(112)를 따라 분산될 것이다. 이러한 분산된 표면 전류는 파워가 다이폴(106)의, 앞쪽보다는, 뒤쪽 방향으로 바람직하지 않게 방사되게 하여, 안테나(100)의 지향성에 나쁜 영향을 미치는 경향이 있다. 노치(110)의 존재는 접지면(102)에 불연속점(discontinuity)을 만들어, 접지면(102)의 위쪽 가장자리(112)를 따라 진행하는 유도 표면 전류가 노치(110) 주변에 집중되게 한다. 그 결과, 노치(110)는 커플링된 슬롯 안테나(coupled slot antenna)로서 효과적으로 역할하고, 방사하는 경향이 있어 안테나(100)의 지향성이 향상된다.
접지면(102) 상의 표면 전류의 분포에 대한 노치(110)의 영향은 도 2를 고려함으로써 가장 잘 알 수 있다.
이제, 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 안테나의 표면 전류 분포를 도시하는 간단한 맵인 도 2를 참조한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 접지면(102)의 위쪽 가장자리(112)를 따라 유도된 표면 전류는 노치(110)에 의해 차단되어(choked off), 다이폴(106) 부근의 접지면(102) 영역으로 한정된다. 이는 다이폴(106)의 뒤쪽 방향으로 접지면(102)에 의해 바람직하지 않게 방사되는 파워의 크기를 최소화하여, 안테나(100)의 지향성을 향상시킨다. 노치(110)가 없다면, 표면 전류는 위쪽 가장자리(112)를 따라 노치(110)를 지나 접지면(102)의 영역으로 계속 진행할 것이고, 그로 인해 다이폴(106)의 뒤쪽 방향으로 파워를 분산시키고, 안테나의 지향성이 감소한다.
안테나(100)의 지향성을 감소시키는 것과 더불어, 이러한 표면 전류는 또한 접지면(102) 상에 함께 설치될 수 있는 복수의 안테나들 사이에 바람직하지 않은 커플링(coupling)을 초래하기 쉽다. 표면 전류를 차단하는 노치(110)로 인해, 접지면(102)을 공유하는 복수의 안테나 간의 절연성이 향상되는데, 이는 도 12-16을 참조하여 아래에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
안테나(100)는 각각 도 3 및 4에 도시된 안테나(100)의 H- 및 E- 평면 방사 패턴에 각각 도시된 메인 로브(lobe)(302 및 402)에 의해 지시된 바와 같이, 주로 하나의 방향으로 방사한다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 제한된 파워만이 로브(304 및 404) 뒤쪽 방향으로 안테나(100)에 의해 방사된다. 안테나(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 2.6GHz에서 대략 5.57dBi의 피크 이득을 가질 수 있다.
안테나(100)의 지향성 및 절연성을 향상시키는 노치(110)의 존재와 더불어, 노치(110)는 안테나(100)의 동작 대역폭을 유리하게 넓히는 역할을 하는데, 이는 도 6에 도시된 안테나(100)의 반사 손실 그래프의 넓은 극소값에 의해 나타난다. 안테나(100)의 강화된 대역폭은 노치(110)의 공진 길이에 영향을 미치고, 이는 다이폴(106) 및 노치(110)가 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 방사하게 한다.
이제, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 도면인 도 7을 참조한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 접지면(702), 여기서 기생 디렉터(704)를 포함하는 적어도 하나의 기생 디렉터, 및 바람직하게는 디렉터(704)와 접지면(702)의 가장자리(708) 사이에 위치하는 다이폴(706)을 포함하는 안테나(700)가 제공되어 있다. 노치(710)는 접지면(702) 내에 형성되는 것이 바람직하고, 접지면(702)의 위쪽 가장자리(712)로부터 안쪽으로 뻗어 있고, 다이폴(706)로부터 어긋나 있다. 접지면(702), 디렉터(704), 및 다이폴(706)은 유전체 지지면(714) 상에 위치하는 것이 바람직하다. 디렉터(704)는 지지면(714)에 프린트되거나, 도금되거나, 또는 부착될 수 있는 도전성 재료의 평면 스트립인 것이 바람직하다.
안테나(700)는 50옴 정도의 임피던스를 가진 동편면 도파관과 같은 인쇄된 전송선(716)에 의해 급전되는 것이 바람직하다. 전송선(716)은 밸런(718)을 이용하여, 50옴보다 훨씬 낮은 입력 임피던스를 가진 다이폴(706)과 매칭되는데, 밸런(718)은 다이폴(706)에 결합되는 것이 바람직하다.
다이폴(706)은 반파장 다이폴인 것이 바람직하고, 제1 및 제2의 4분의 1 파장 다이폴 암(720 및 722)을 포함하는 것이 바람직하다. 다이폴 암(720 및 722)은 밸런(718)과 인접하고, 그것과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 제1 다이폴 암(720)은 피드 포인트(724)에서 전송선(716)에 연결되는 것이 바람직하다. 제2 다이폴 암(722)은 접지 포인트(726)에서 접지면(702)에 연결되는 것이 바람직하다. 피드 포인트(724) 및 접지 포인트(726)는 다이폴(706) 및 밸런(718)의 뒤쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
접지면(702), 디렉터(704), 다이폴(706), 전송선(716), 및 밸런(718)은 캐리어(174)의 공통면 상에 인쇄된 엘리먼트로 형성되는 것이 바람직하다.
안테나(700)가 안테나(100) 내의 다이폴(106) 및 밸런(118)의 비평면 구성과 대조되는 다이폴(706) 및 밸런(718)의 평면 특성을 제외하면, 그리고 밸런의 설치를 제외하면, 모든 관련 측면에서 안테나(100)와 유사함을 이해해야 한다. 안테나(100)에서는 밸런(118)이 접지면(102)의 방향으로 다이폴(106)의 뒤쪽으로 뻗어 있는 한편, 안테나(700)에서는 밸런(718)이 디렉터(704)의 방향으로 다이폴(706)의 앞쪽으로 뻗어 있다. 그러므로, 안테나(700)에서, 피드 및 접지 포인트(724 및 726)는 안테나(100)에서처럼 밸런과 다이폴 사이가 아니라, 밸런(718) 및 다이폴(706) 모두의 뒤쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
안테나(700)는 노치(710)의 존재로 인한 향상된 지향성 및 절연성, 및 넓어진 대역폭을 포함하여, 안테나(100)를 참조하여 앞서 서술된 다른 특징 및 장점을 공유한다.
이제, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 도면인 도 8을 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 접지면(802), 여기서 기생 디렉터(804)를 포함하는 적어도 하나의 기생 디렉터, 및 디렉터(804)와 접지면(802)의 가장자리(808) 사이에 위치하는 것이 바람직한 다이폴 안테나(806)를 포함하는 안테나(800)가 제공되어 있다. 노치(810)는 접지면(802) 내에 형성되는 것이 바람직하고, 접지면(802)의 위쪽 가장자리(812)로부터 안쪽으로 뻗어 있고, 다이폴(806)로부터 어긋나 있다. 접지면(802), 디렉터(804), 및 다이폴(806)은 유전체 지지면(814) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
안테나(800)는 다이폴(806)에 결합된 밸런(818)에 의해 다이폴(806)과 임피던스 매칭된 (도시되지 않은) 동축케이블에 의해 급전되는 것이 바람직하다.
다이폴(806)은 반파장 다이폴이 바람직하고, 제1 및 제2의 4분의 1파장 다이폴 암(820 및 822)을 포함하는 것이 바람직하다. 다이폴 암(820 및 822)은 밸런(818)과 인접하고, 그것과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 제1 다이폴 암(820)은 피드 포인트(824)에서 동축 케이블의 내부 도체에 연결되는 것이 바람직하다. 제2 다이폴 암(822)은 접지 포인트(826)에서 접지면(802)과 연결되는 것이 바람직하다. 동축 케이블의 외부 도체는 연결 포인트(828)에서 접지면(802)과 연결되는 것이 바람직하다. 피드 포인트(824)와 접지 포인트(826)는 다이폴(806) 및 밸런(818)의 뒤쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
접지면(802), 디렉터(804), 및 다이폴(806)은 바람직하게는 평면이고, 선택으로서 인쇄된 도전성 소자이다. 지향성을 향상시키기 위해, 도 9에 도시된 도전성 소자(902)와 같은 추가적인 디렉터가 선택적으로 안테나(800)에 포함될 수 있음을 이해해야 한다.
안테나(800)가 그 피드라인 구조를 제외하면 모든 관련 측면에서 안테나(700)와 대체로 유사함을 알 수 있다. 안테나(700)는 인쇄된 전송선에 의해 급전되는 한편, 안테나(800)는 동축 케이블에 의해 급전된다. 그러므로, 안테나(800)는 기다란 인쇄된 전송선과 비교되는 동축 케이블의 낮은 전송 손실로 인해, 특히 무선 유닛이 안테나로부터 멀리 떨어진 무선 시스템에서 사용하기에 적합하다.
안테나(800)는 노치(810)의 존재로 인한 향상된 지향성 및 절연성, 및 넓은 대역폭을 포함하여, 안테나(100 및 700)를 참조하여 앞서 서술한 다른 특징 및 이점을 공유한다.
이제, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라 구성 및 동작하는 안테나의 간단한 평면도인 도 10을 참조한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 접지면(1002), 여기서 기생 디렉터(1004)를 포함하는 적어도 하나의 기생 디렉터, 및 접지면(1002)의 가장자리(1008) 사이에 위치하는 것이 바람직한 다이폴(1006)을 포함하는 안테나(1000)가 제공된다. 노치(1010)는 접지면(1002) 내에 형성되는 것이 바람직하고, 접지면(1002)의 위쪽 가장자리(1012)로부터 안쪽으로 뻗어 있고, 다이폴(1006)로부터 어긋나 있다. 접지면(1002), 디렉터(1004), 및 다이폴(1006)은 유전체 지지면(1014) 상에 배치되는 것이 바람직하다. 접지면(1002), 디렉터(1004), 및 다이폴(1006)은 평면인 것이 바람직하고, 선택으로서 인쇄된 도전성 소자이다.
안테나(1000)는 다이폴(1006)에 결합된 밸런(1018)을 이용하여 다이폴(1006)과 임피던스 매칭된 (도시되지 않은) 동축 케이블에 의해 급전되는 것이 바람직하다. 안테나(1000)가 단지 예로서 동축 케이블에 의해 급전되는 것으로 도시되어 있으나, 안테나(1000)가 대안으로서 안테나(100 및 700)를 참조하여 앞서 서술한 바와 같은 전송선을 포함한, 임의의 다른 적합한 피드라인에 의해 급전될 수 있음을 이해해야 한다.
밸런(1018)이 바람직하게는 연장된 밸런 구조(1018)가 통해 디렉터(1004)가 바람직하게는 다이폴(1006)에 갈바니 전기에 의해 연결되는 연장된 구조를 가진다는 것이 안테나(1000)의 특별한 특징이다. 그 일체형 설계로 인해, 안테나(1000)는 무선 통신 디바이스의 내부 플라스틱 벽에 직접 부착되는 하나의 얇은 금속 시트로 이루어질 수 있고, 그로 인해 지지면(1014)이 생략될 수 있다.
지향성을 향상시키기 위해, 도 11에 도시된 도전성 소자(1102)와 같은 추가적인 디렉터가 안테나(1000)에 포함될 수 있고, 밸런(1018) 및 디렉터(104) 모두에 연결될 수 있음을 이해해야 한다.
다이폴(1006)은 바람직하게는 반파장 다이폴이고, 바람직하게는 제1 및 제2의 4분의 1 파장 다이폴 암(1020 및 1022)을 포함한다. 다이폴 암(1020 및 1022)은 밸런(1018)과 인접하고, 그것과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 제1 다이폴(1020)은 피드 포인트(1024)에서 동축 케이블의 내부 도체에 연결되는 것이 바람직하다. 제2 다이폴(1022)은 접지 포인트(1026)에서 접지면(1002)에 연결되는 것이 바람직하다. 동축 케이블의 외부 도체는 연결 포인트(1028)에서 접지면(1002)에 연결되는 것이 바람직하다. 피드 포인트(1024) 및 접지 포인트(1026)는 다이폴(1006) 및 밸런(1018)의 뒤쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
안테나(1000)는 그 일체형 설계를 제외하면 모든 관련 측면에서 안테나(800)와 대체로 유사함을 이해해야 한다. 안테나(1000)는 노치(1010)의 존재로 인한 향상된 지향성 및 절연성, 및 넓어진 대역폭을 포함하여, 안테나(800)를 참조하여 앞서 서술한 다른 특징 및 이점을 공유한다.
이제, 도 1a 및 1b에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리의 간단한 평면도인 도 12를 참조한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 여기서 예시의 방법으로 도시된 안테나(1202 및 1204)와 같은 적어도 2개의 안테나를 포함하는 안테나 어셈블리(1200)가 제공된다. 각각의 안테나(1202 및 1204)는 도 1a 및 1b의 안테나(100)를 참조하여 앞서 서술된 본 발명의 실시예에 따라 구성 및 동작하는 것이 바람직하다. 그러므로, 안테나(1202)는 다이폴(1206), 인쇄된 전송 피드라인(1208), 및 도전성 디렉터(1210)를 포함하는 것이 바람직하고, 안테나(1204)는 다이폴(1212), 인쇄된 전송 피드라인(1214), 및 도전성 디렉터(1216)를 포함하는 것이 바람직하다. 안테나(1202 및 1204)는 각각 공통 접지면(1218)에 연결되는 것이 바람직하다.
안테나(1202)는 공통 접지면(1218) 내에 형성된 노치(1220)와 인접하게 배치되는 것이 바람직하고, 안테나(1204)는 공통 접지면 내에 형성된 노치(1222)와 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 안테나(1202 및 1204) 및 접지면(1218)은 공통 유전체면(1224)에 의해 지지되는 것이 바람직하다.
노치(1220 및 1222)의 존재는 공통 접지면(1218)의 위쪽 가장자리를 따라 유도되는 표면 전류를 차단하는 역할을 하는데, 노치가 없다면 이러한 표면 전류는 안테나(1202 및 1204) 사이의 바람직하지 않은 커플링을 야기할 수 있다.
이제, 도 12에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나의 반사 손실 및 절연성을 보여주는 그래프인 도 13을 참조한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 라인(1302)으로부터 추론될 수 있는 각각의 안테나의 동작 대역폭은 대략 2.6GHz의 공진 주파수상에 중심을 가진다. 선(1304)으로 그려진 안테나 간의 절연성은 2.6GHz에서 -36dB 보다 우수한 것으로 도시되어 있다. 안테나(1202 및 1204) 사이의 이러한 높은 절연성은, 절연성이 높지 않을 경우에 두 안테나 사이의 커플링을 최소화하기 위해 필요할 수 있는, PCB 상의 필터에 대한 필요성을 줄인다. 안테나(1202 및 1204)는 각각 도 14에 도시된 바와 같이, 2.6GHz에서 대략 5.6dBi의 피크 이득을 가질 수 있다.
이제, 도 12에 도시된 타입의 2개의 함께 설치된 안테나의 H-평면 및 E-평면의 방사 패턴을 각각 보여주는 그래프인 도 15a-16b를 참조한다.
도 15a 및 15b에 도시된 바와 같이, 안테나(1202 및 1204)의 H-평면의 방사 패턴은 플롯(1502 및 1504)에 의해 각각 표시된다. 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, 안테나(1202 및 1204)의 E-평면의 방사 패턴은 플롯(1602 및 1604)에 의해 각각 표시된다. 이들 플롯으로부터 알 수 있듯이, 안테나(1202 및 1294)는 접지면(1218) 상에 그들이 함께 설치되어 있음에도 불구하고 높은 지향성을 유지한다.
2개의 안테나, 즉, 안테나(1202 및 11204)만이 도 12에 도시되어 있으나, 공통 접지면(1218) 상에 더 많은 개수의 안테나를 포함하는 것도 그들의 향상된 상호 절연성으로 인해 가능함을 이해해야 한다. 또한, 임의의 안테나(700-1100)를 포함한, 본 명세서에 서술된 임의의 타입의 안테나의 2 이상의 안테나가 공통 접지면 상에 함께 설치될 수 있음을 이해해야 한다.
당업자들은 본 발명이 아래에 특정하게 청구된 것에 의해 한정되지 않음을 이해할 것이다. 그보다는, 본 발명의 범위는 앞서 서술한 특징의 다양한 조합 및 하부 조합은 물론, 종래기술이 아닌 도면을 참조하여 앞선 설명을 읽을 때 당업자들에게 일어날 수 있는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (23)

  1. 노치(notch)를 가진 접지면에 의해 형성된 반사체;
    상기 접지면으로부터 어긋나 있는 적어도 하나의 기생 디렉터; 및
    상기 노치와 인접하게 상기 접지면에 연결된 다이폴 안테나에 의해 형성되고, 상기 적어도 하나의 기생 디렉터와 상기 접지면의 하나의 가장자리 사이에 위치하는 피여진 소자(driven element)를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노치는 상기 다이폴과 대체로 평행하고, 그로부터 상기 접지면의 상기 가장자리를 향하는 방향으로 뒤쪽으로 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노치는 상기 다이폴의 동작 파장의 4분의 1과 2분의 1 사이의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접지면은 인쇄 회로 기판(PCB) 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접지면, 상기 적어도 하나의 디렉터, 및 상기 다이폴은 유전체면에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접지면 및 상기 디렉터는 평평한 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 다이폴은 평평한 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 다이폴은 평평하지 않은 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이폴과 통합적으로 형성된 밸런을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이폴은 제1 다이폴 암 및 제2 다이폴 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 다이폴은 피드라인에 의해 급전되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 피드라인은 전송선을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전송선은 인쇄된 전송선을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 제1 다이폴 암은 상기 전송선에 갈바니 전기에 의해(galvanically) 연결되고, 상기 제2 다이폴 암은 상기 접지면에 갈바니 전기에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 안테나.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 피드라인은 내부 도체 및 외부 도체를 구비한 동축 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 다이폴 암은 상기 내부체에 갈바니 전기에 의해(galvanically) 연결되고, 상기 제2 다이폴 암은 상기 접지면에 갈바니 전기에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 안테나.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 외부 도체는 상기 접지면에 갈바니 전기에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 안테나.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 디렉터는 일체형 구조를 형성하도록 상기 다이폴에 갈바니 전기에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 안테나.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 안테나는 단일 금속 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 디렉터는 적어도 하나의 도전성 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나의 피크 이득은 적어도 대략 5dBi와 동등하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항의 안테나 중 적어도 2개의 안테나를 포함하는 복수의 안테나 어셈블리로서,
    상기 접지면은 상기 적어도 2개의 안테나의 공통 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 안테나 어셈블리.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 안테나 사이의 절연성은 대략 -35dB보다 우수한 것을 특징으로 하는 복수의 안테나 어셈블리.
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