KR20210026856A - 안테나와 무선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나와 이를 이용한 무선장치에 관한 것으로서, 도체판(12)은 금속선(14)을 통해 도체 지판(11)과 접속되고, 금속선(13)을 통해 급전점(15)에서 급전되며, 도체벽(16)은 한 단이 도체판(12)과 전기적으로 접속되고, 전자계 결합 조정판(17)은 도체벽(16)의 타단과 전기적으로 접속되고, 전자계 결합 조정판(17)은 도체 지판(11)과 소정틈을 두고 배치되어 도체 지판(11) 사이에서 컨덴서를 형성한다. 이 때, 금속선(14)이 도체판(12)에 접속되는 단락부에서 전자계 결합 조정판(17)의 개방 단부까지의 경로 길이가 길어지도록 도체벽(16) 및 전자계 결합 조정판(17)이 배치되고, 바람직하게는 금속선(13)이 도체판(12)에 접속되는 급전부에서 단락부까지의 전류 경로가 원하는 공진 주파수의 1/2파장이 되도록 배치되어, 안테나 공진 주파수의 저주파화와 주파수 특성의 광대역화를 양립시키고,또 임피던스 특성의 안정화 및 설계의 자유도를 높인 안테나를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

안테나와 무선장치{Antennas and Radios}

첫번째는 전류 경로 길이의 증가에 따른 공진 주파수의 저하이다. 역상모드의 전류 경로길이의 최대값이 커지도록도체벽(116)을 배치함으로써(도 20), 공진 주파수가 저하된다. 안테나의 공진 주파수를 일정하게 하여 소형화하는것과 안테나의 점유 체적을 일정하게 하여 공진 주파수를 저하시키는 것은 등가이므로 상기 도 19의 구성에 의해 안테나를 소형화할 수 있다.

두번째는 용량 장하(裝荷)에 의한 공진 주파수의 저하이다. 도체벽(116)과 도체 지판(111)의 틈은 션트 용량으로서동작하는데 도체벽(116)의 개방단부는 전계가 가장 강해지므로 공진 주파수의 저주파화에 기여하고 있다.

본 발명은 안테나와 이를 이용한 무선장치에 관한 것으로서, 더 특정적으로는 주로 휴대전화단말 등의 무선장치에사용되는 이동 무선용 안테나 및 상기 안테나를 이용한 무선장치에 관한 것이다.

최근, 휴대전화 등의 이동체 통신에 관한 기술이 급속히 발달되고 있다. 휴대전화 단말에 있어서 안테나는 특히 중요한 디바이스의 하나이며, 단말의 소형화에 따라서 안테나도 소형화 및 내장화가 요구되고 있다.

이하에 도면을 참조하여 휴대 전화 단말에 사용되는 종래의 이동 무선용 안테나의 일례에 대해 설명한다.

도 16에 종래의 이동 무선용 안테나의 구조를 추상적으로 나타낸다. 도 16에 있어서 종래의 이동 무선용 안테나는 도체 지판(101)과 평면형상의 도체판(102) 및 2개의 금속선(103, 104)으로 구성된다. 도체판(102)에는 금속선(103)을 통해 급전점(105)에서 소정의 전압이 공급된다(이하, 급전이라고 함) 또, 도체판(102)은 금속선(104)를 통해 접지(GND) 레벨인 도체 지판(101)과 접속되어 있다.

상기 구조에 의한 안테나는 판형상 역F안테나(PIFA:Planar Inverted F Antenna)라고 불리우며, 통상, 키가 작고 소형인 안테나로서 휴대전화 단말에서 사용되고 있다. 이 PIFA는 λ/2 마이크로스트립 안테나의 안테나 중앙부를단락하여 체적을 절반으로 한 구조이며, λ/4 공진기이다

따라서, 본 발명의 목적은 안테나 공진 주파수의 저주파화와 주파수 특성의 광대역화를 양립시키고, 또 임피던스 특성의 안정화 및 설계의 자유도를 높인 안테나와 이를 이용한 무선장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 무선장치에 사용되는 안테나에 관한 것이고, 접지 레벨인 도체 지판과 도체 지판상에 배치되는 안테나 소자와, 안테나 소자와 전기적으로 접속되어 있고, 도체 지판에 대해 소정의 틈을 갖게 하여 배치되는 전자계 결합 조정소자와, 안테나 소자에 급전을 실시하는 급전 접속부를 구비한다.

바람직하게는 또 안테나 소자를 도체 지판에 단락 접속하는 단락 접속부를 적어도 1개 구비한다.

또, 전자계 결합 조정소자가 단락 접속부와의 사이에서 전자계 결합 효과가 생기도록 배치되거나 도체 지판 사이에서 전자계 결합 효과가 생기도록 그 일부가 도체 지판과 대략 평행하게 배치된다.

또, 전자계 결합 조정 소자가 안테나 소자와 접속되지 않은 개방 단부(端部)를 돌아나와 급전 접속부에서 단락 접속부까지의 최대 경로가 원하는 공진 주파수의 1/2파장과 일치하도록 배치된다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 안테나 엘리먼트를 안테나 소자에 전자계 결합 조정소자를 접속한 특징적인 형상으로 하여 도체 지판의 전자계 결합을 이용한다. 따라서, 전자계 결합 조정소자의 크기를 매개변수로 하여 안테나와 도체 지판 사이의 전자계 결합을 조정하는 것에 의해 안테나의 공진 주파수와 도체 지판의 공진 주파수를 약간 어긋나게 하여 광대역인 주파수 특성을 실현할 수 있다. 또, 공진 주파수의 저하에 의한 안테나의 소형화를 실현함과 동시에 임피던스 특성을 광대역화하는 것도 가능해진다. 또, 설계 매개변수의 증가에 의해 임피던스 정합을 용이하게취하는 것이 가능해진다.

이상과 같이, 안테나 공진 주파수의 저주파화와 주파수 특성의 광대역화를 양립시키고, 임피던스 특성의 안정화 및 설계의 자유도를 높인 안테나와 이를 이용한 무선장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 안테나의 구체적인 구성예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 5의 (a) 및 (b)는 도 4에 도시한 안테나에 있어서 급전점에서 급전된 경우의 전류 경로의 일례를 설명하는 도면,
도 6의 (a)∼(c)는 도 4에 도시한 안테나의 입력 임피던스의 리턴 로스를 도시한 주파수 특성도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 안테나의 구체적인 구성예를 도시한 도면,
도 10은 도 9에 도시한 안테나의 S11를 나타내는 스미스차트,
도 11은 도 9에 도시한 안테나에 있어서 도체 지판(地板)의 길이를 변경한 경우의 S11을 나타내는 스미스차트,
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조를 추상적으로 도시한 도면,
도 13은 도 12에 도시한 안테나의 S11를 나타내는 스미스차트,
도 14의 (a)∼(c)는 본 발명의 제 1∼제 3 실시형태에 따른 안테나를 응용한 다른 구조예를 추상적으로 도시한 도면,
도 15의 (a)∼(c)는 본 발명의 제 1∼제 3 실시형태에 따른 안테나를 응용한 1개의 안테나로 2개의 공진 주파수 대역을 커버시키는 구조예를 추상적으로 도시한 도면,
도 16은 종래의 안테나의 구조를 추상적으로 도시한 도면,

상기 종래의 이동 무선용 안테나의 구성에서는 안테나 엘리먼트(도체판)의 단부를 접어 구부려 공진 주파수의 저주파수를 도모할 수 있는데, 저주파화에 따라서 주파수대역이 좁아지는 과제가 있었다. 또, 도체벽과 도체 지판의 틈을 좁게 할 수록 안테나 공진 주파수의 저주파화가 가능해지는데, 이 경우에는 틈의 변화에 대한 피던스특성의 변화가 커져 특성의 안정성이 열화해버리는 과제가 있다. 또 설계의 자유도가 낮기 때문에 안테나의 키를 낮게 하면 안테나 엘리먼트와 도체 지판과의 용량성 결합이 증가하여 정합이 취해지지 않는 과제가 있었다

11, 31, 101 : 도체지판 12, 22, 32, 102 : 도체판
13, 14, 23, 24, 103 : 금속선 16 : 도체벽
27 : 전자계 결합 조정벽 52 : 지지대53 : 슬릿 105 : 급전점

Claims (1)

1. 무선장치에 사용되는 안테나에 있어서,접지 레벨인 도체 지판,
   상기 도체 지판 상에 배치되는 안테나 소자,상기 안테나 소자에 급전을 실시하는 급전 접속부,상기 안테나 소자를 상기 도체 지판에 단락 접속하는 적어도 하나의 단락 접속부, 및 상기 안테나 소자와 전기적으로 접속된 단부를 구비한 전자계 결합 조정 소자를 구비하고,상기 전자계 결합 조정 소자는 전류 경로 길이의 최대값을 증가시키지 않고, 상기 적어도 하나의 도체 지판 및 상기 적어도 하나의 단락 접속부와의 사이에서 전자계 결합 효과가 나타나도록 적어도 하나의 상기 도체 지판 및 상기 적
   어도 하나의 단락 접속부에 대해 소정의 틈을 갖고, 또 대략 평행하게 배치되며,
   상기 급전 접속부와 상기 안테나 소자의 접속점에서부터 상기 안테나 소자를 따라 상기 안테나 소자의 개방 단부까
   지의 길이가, 상기 접속점에서부터 상기 급전 접속부와 상기 전자계 결합 조정 소자 사이의 상기 안테나 소자의 일부분 및 상기 전자계 결합 조정 소자를 따라 상기 전자계 결합 조정 소자의 개방 단부까지의 길이 이상인 것을 특징으로 하는 안테나.

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