KR100932420B1

KR100932420B1 - MIO Antenna System

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Publication number: KR100932420B1
Application number: KR1020080089855A
Authority: KR
Inventors: 이현석; 박형무; 박현창; 윤상원
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2009-12-17

Abstract

본 발명은 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 시스템에 관한 것으로서, 기판상에 형성된 복수 개의 안테나와, 기판의 안테나 주위에 형성되며, 안테나 간의 상호 커플링을 방지하는 다수의 슬롯(Multi-slot) 쌍을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, MIMO 안테나 시스템의 성능을 유지함과 동시에 각 안테나 간의 격리도를 개선할 수 있고, 기판상에 다수 쌍의 슬롯을 형성하는 방법을 통해 안테나 간의 격리도를 개선하기 때문에, 제작 공정이 간단하고 용이하다는 장점이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MIMO antenna system, comprising a plurality of antennas formed on a substrate and a plurality of slot pairs formed around the antennas of the substrate and preventing mutual coupling between the antennas. Characterized in that comprises a. According to the present invention, it is possible to improve the isolation between antennas while maintaining the performance of the MIMO antenna system, and to improve the isolation between antennas by forming a plurality of pairs of slots on a substrate. It has the advantage of being easy.

Description

MIO Antenna System {Multi Input Multi Output Antenna System}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수 쌍의 슬롯(Slot)을 가지는 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a multi input multi output (MIMO) antenna system having a plurality of pairs of slots.

최근 무선통신 기술의 급격한 발전에 따라, 그에 적합한 이동통신 단말기 안테나에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있는데, 특히 이동통신 단말기의 안테나 성능 향상을 위해 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 시스템이 주목받고 있으며, 4세대 이동 통신에서는 통신 속도의 향상과 데이터의 용량 증대 등의 목적으로 MIMO 안테나 시스템 기술을 채택하였다.Recently, according to the rapid development of wireless communication technology, research on the mobile communication antenna suitable for it is continuously progressed. In particular, MIMO (Multi Input Multi Output) antenna system attracts attention for improving the antenna performance of the mobile communication terminal. In 4th generation mobile communication, MIMO antenna system technology is adopted to improve communication speed and increase data capacity.

MIMO 안테나 시스템은 다수의 안테나를 구비하여 서로 다른 신호를 수신함으로써 고속의 데이터 전송을 가능하게 한다. 즉, MIMO 안테나 시스템에서는 복수 개의 안테나를 배열(Array)하여 데이터의 양과 신뢰도를 높일 수 있다.MIMO antenna system is provided with a plurality of antennas to enable high-speed data transmission by receiving different signals. That is, in the MIMO antenna system, a plurality of antennas may be arranged to increase the amount and reliability of data.

그러나, 이동통신 단말기에서 MIMO 안테나 시스템을 사용하면, 이동통신 단말기라는 공간적인 제약 때문에 안테나 간 상호 간섭(Mutual Coupling)이 발생하여 격리도(Isolation)가 저하되는 문제점이 있다.However, when the MIMO antenna system is used in the mobile communication terminal, there is a problem in that isolation between antennas is reduced due to spatial constraints of the mobile communication terminal.

즉, 안테나 상호 간의 성능 저하를 막기 위해서는 0.5λ 이상의 이격된 공간이 필요한데, 이동통신 단말기에서는 공간적 제약으로 인해 안테나 간에 상호 간섭이 발생하여 격리도가 저하되고, MIMO 시스템의 용량 효율이 감소하는 문제가 발생한다.That is, in order to prevent performance deterioration between antennas, spaces of 0.5λ or more are required. In a mobile communication terminal, due to spatial constraints, mutual interference occurs between antennas, resulting in a decrease in isolation and a reduction in capacity efficiency of a MIMO system. do.

이에 안테나 간의 격리도를 향상시키기 위해 안테나 사이에 차단막을 형성하거나, 서로 다른 방향의 원 편파 안테나를 사용하여 안테나 간의 전자기적 결합을 방지하는 기술이 제안되었다.In order to improve the isolation between antennas, a technology for preventing electromagnetic coupling between antennas by forming a barrier between the antennas or using circularly polarized antennas in different directions has been proposed.

그러나, 안테나 사이에 차단막을 형성하는 방법은 MIMO 안테나를 제작하는 과정을 복잡하게 하고, 원 편파 안테나를 사용하는 방법은 무 지향성의 안테나를 사용하는 경우보다 경로 손실이 높다는 문제점이 있다.However, the method of forming the barrier film between the antennas complicates the process of manufacturing the MIMO antenna, and the method of using the circularly polarized antenna has a higher path loss than the case of using the non-directional antenna.

따라서, 이동통신 단말기라는 작은 공간 내에서 안테나의 성능을 유지하면서 안테나 간의 상호 간섭을 최소화하여 격리도를 향상시키는 방안이 요구된다.Therefore, there is a need for a method of improving isolation by minimizing mutual interference between antennas while maintaining the performance of the antenna in a small space called a mobile communication terminal.

본 발명의 목적은 MIMO 안테나의 성능을 유지하면서 안테나 간의 상호 간섭을 최소화하여 격리도를 개선할 수 있는 다수 쌍의 슬롯을 가지는 MIMO 안테나 시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a MIMO antenna system having a plurality of pairs of slots capable of improving isolation by minimizing mutual interference between antennas while maintaining the performance of the MIMO antenna.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다수 쌍의 슬롯을 가지는 MIMO 안테나 시스템의 바람직한 실시예는, 기판상에 형성된 복수 개의 안테나와, 상기 기판의 안테나 주위에 형성되며, 상기 안테나 간의 상호 커플링을 방지하는 다수의 슬롯(Multi-slot) 쌍을 포함하여 이루어진다.A preferred embodiment of the MIMO antenna system having a plurality of pairs of slots of the present invention for solving the above problems is a plurality of antennas formed on a substrate and formed around the antenna of the substrate, to prevent mutual coupling between the antennas. It consists of a plurality of slot (Multi-slot) pair.

여기서, 상기 안테나는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna) 안테나인 것을 특징으로 한다.Here, the antenna is characterized in that it is a Planar Inverted-F Antenna (PIFA) antenna.

또한, 상기 안테나의 개수는 2개 또는 4개이며, 각 안테나는 대칭적으로 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 안테나의 개수가 4개인 경우, 상기 기판의 중앙에 추가 슬롯 쌍이 상하 대칭으로 더 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the number of the antenna is two or four, each antenna is characterized in that formed symmetrically. Herein, when the number of antennas is 4, an additional slot pair is further formed in the center of the substrate in a symmetrical manner.

또한, 상기 복수 개의 안테나는 동일한 주파수 대역을 사용하거나, 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of antennas may be configured to use the same frequency band or different frequency bands.

또한, 상기 슬롯은 'L'자 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the slot is characterized in that the 'L' shape.

또한, 상기 다수의 슬롯 쌍은 일정한 간격을 두고 주기적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of slot pairs are characterized in that formed periodically at regular intervals.

본 발명의 실시예에 의하면, MIMO 안테나 시스템에 있어서 각 안테나 간의 격리도를 개선함과 동시에 안테나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the isolation between each antenna in the MIMO antenna system and to prevent the antenna performance from deteriorating.

그리고, 기판상에 다수 쌍의 슬롯을 형성하는 방법을 통해 안테나 간의 격리도를 개선하기 때문에, 제작 공정이 간단하고 용이하다는 장점이 있다.In addition, since the isolation between antennas is improved by forming a plurality of pairs of slots on the substrate, the manufacturing process is simple and easy.

또한, 본 발명은 와이브로(Wibro) 대역에서 우수한 동작 특성을 보일 뿐 아니라, 안테나 어레이를 통해 예상되는 리플 현상이 발생하지 않아 차세대 고주파 대역에도 적용할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention not only shows excellent operating characteristics in the Wibro band, but also has the advantage that it is applicable to the next generation high frequency band because the expected ripple phenomenon does not occur through the antenna array.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다수 쌍의 슬롯을 가지는 MIMO 안테나 시스템의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of a MIMO antenna system having a plurality of pairs of slots of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이 다. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

본 발명은 MIMO 안테나 시스템에 있어서, 기판에 다수 쌍의 L-slot을 일정한 간격으로 형성하여 안테나 간의 격리도를 향상시키는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 실시예에서 MIMO 안테나 시스템은 와이브로(Wibro) 대역(2.3GHz ~ 2.4GHz)에 적합하도록 설계하였다.The present invention is characterized in that in the MIMO antenna system, a plurality of pairs of L-slots are formed on a substrate at regular intervals to improve the isolation between the antennas. In the embodiment of the present invention, the MIMO antenna system is designed to be suitable for the Wibro band (2.3 GHz to 2.4 GHz).

도 1은 본 발명의 2쌍의 L-slot을 가지는 MIMO 안테나 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of a MIMO antenna system having two pairs of L-slots of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판(100)상에 두 개의 안테나(110)들이 대칭적으로 형성되어 있고, 각 안테나(110) 주변의 상기 기판(100)에 'L'자 모양의 2쌍의 슬롯(Slot)을 형성하였다.Referring to FIG. 1, two antennas 110 are symmetrically formed on a substrate 100, and two pairs of slots having an 'L' shape are formed in the substrate 100 around each antenna 110. Slot) was formed.

여기서, 상기 안테나(110)로는 소형화가 가능하고 광대역 특성을 가진 PIFA(Planar Inverted-F Antenna) 안테나를 사용하는 것이 바람직하며, 도 2에서 PIFA 안테나 부분을 확대하여 도시하였다.Here, it is preferable to use a Planar Inverted-F Antenna (PIFA) antenna that can be miniaturized and has broadband characteristics as the antenna 110, and the PIFA antenna portion is enlarged in FIG. 2.

도 2를 참조하면, PIFA 안테나(110)는 기판(100), 방사 패치(111), 급전부(114), 단락핀(117)으로 이루어진다. Referring to FIG. 2, the PIFA antenna 110 includes a substrate 100, a radiation patch 111, a power supply unit 114, and a short circuit pin 117.

상기 PIFA 안테나(110)의 작동 원리를 간단히 살펴보면, 기판(100)으로부터 공급된 전류가 급전부(114)를 통해 방사 패치(111)에 전달되고, 방사 패치(111)를 순환한 전류가 다시 단락핀(117)을 통해 기판(100)으로 들어오면서 회로 전송 라인 을 형성하며, 이렇게 형성된 회로 전송 라인을 통해 공기 중의 전파를 수신하거나, 공기 중으로 전파를 방사하게 된다.Looking at the operating principle of the PIFA antenna 110 briefly, the current supplied from the substrate 100 is transmitted to the radiation patch 111 through the feed section 114, the current circulating through the radiation patch 111 is short-circuited again Entering the substrate 100 through the pin 117 forms a circuit transmission line, and receives the radio wave in the air through the circuit transmission line thus formed, or radiates the radio wave into the air.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 MIMO 안테나 시스템의 각 설계 파라미터들을 표 1에 나타내었다.Meanwhile, Table 1 shows each design parameter of the MIMO antenna system of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2.

구 분 division 파라미터 parameter 길이(mm) Length (mm) 기판 Board a a 100 100 b b 40 40 방사 패치 Spinning patch c c 32 32 d d 6 6 단락핀 Short circuit pin e e 2 2 f f 4 4

이와 같이, 기판(100)상에 L-slot 쌍을 형성하면, L-slot 쌍이 형성되지 않은 경우와 달리, 기판(100)상에 전류가 한쪽으로 치우쳐 흐르게 된다.As such, when the L-slot pair is formed on the substrate 100, current flows in one direction on the substrate 100, unlike when the L-slot pair is not formed.

즉, 기판(100)상에 L-slot 쌍을 형성하면, 기판(100)의 급전부(114)에서 가까이 위치한 L-slot 끝에서 전류가 가장 많이 흐르고, 상기 급전부(114)에서 멀리 위치한 L-slot의 끝에서 전류의 세기가 작아지는데, 이러한 현상은 한 급전부에서 다른 급전부로 흐르는 전류를 방해하는 역할을 한다.That is, when the L-slot pair is formed on the substrate 100, the current flows most at the end of the L-slot located close to the feed part 114 of the substrate 100, and L located far from the feed part 114. At the end of the -slot, the strength of the current decreases, which impedes the flow of current from one feeder to the other.

이를 도 3을 통하여 자세히 살펴보기로 한다. 도 3a는 L-slot이 없을 때의 H-field 분포를 나타낸 그래프이고, 도 3b는 L-slot이 1쌍 있을 때의 H-field 분포를 나타낸 그래프이며, 도 3c는 L-slot이 6쌍 있을 때의 H-field 분포를 나타낸 그래프이다.This will be described in detail with reference to FIG. 3. Figure 3a is a graph showing the H-field distribution when there is no L-slot, Figure 3b is a graph showing the H-field distribution when there is one pair of L-slot, Figure 3c is a pair of six L-slot A graph showing the H-field distribution at the time.

도 3에서 H-field(자기장)가 약해질수록 옅은 회색에서 점차 검은색에 가까운 색으로 표시됨을 알 수 있는데, 일반적으로 포트가 하나만 존재하는 경우(즉, 안테나가 1개인 경우)의 H-field는 그라운드 기판 전체에 검은 부분이 나타나고 옅은 회색 부분이 그라운드 기판의 가장 자리에 나타나게 되며, 이는 다른 안테나의 간섭이 없다면 전류가 가장 자리를 따라 흐른다는 사실을 알려준다.In FIG. 3, the weaker the H-field (magnetic field) is, the lighter gray is displayed as the color gradually closer to black. In general, the H-field when there is only one port (that is, one antenna) is present. The black part appears throughout the ground substrate and the light gray part appears at the edge of the ground substrate, indicating that current flows along the edge without interference from other antennas.

하지만, 도 3a에 도시된 바와 같이 안테나가 두 개 존재하는 경우에는, 다른 안테나로부터 간섭을 받기 때문에, H-field의 검은 부분이 작고 좁게 나타나고 전류가 그라운드 기판에 전체적으로 흐르게 된다.However, when there are two antennas as shown in FIG. 3A, since they are interfered with by other antennas, black portions of the H-field appear small and narrow, and current flows to the ground substrate as a whole.

따라서, H-field의 검은 부분(즉, 전류가 흐르지 않는 부분)이 넓혀져야 안테나 간의 격리도가 향상되는데, 도 3b 및 도 3c를 살펴보면 L-slot 쌍이 많을수록 그라운드 기판상에 H-field의 검은 부분이 점차 넓어지는 것을 확인할 수 있다. Therefore, the black portion of the H-field (that is, the portion where no current flows) should be widened to improve the isolation between the antennas. You can see that it gradually widens.

이렇게 H-field의 검은 부분이 점차 넓어지는 것을 통해, 한 안테나에서 다른 안테나로 전류가 잘 흐르지 않는 것을 볼 수 있으며, 안테나 간의 격리도가 개선되는 것을 확인할 수 있다.As the black portion of the H-field is gradually widened, it can be seen that current does not flow well from one antenna to the other, and the isolation between the antennas is improved.

이는 일정한 간격과 길이를 가지는 L-slot쌍이 늘어남에 따라 공진기의 개수를 증가시키는 것과 유사한 효과를 나타내기 때문인데, 그로 인해 안테나 간의 커플링이 감소되고, 스커트 특성이 향상되어 격리도를 높일 수 있게 된다. This is because the increase in the number of resonators increases as the number of L-slot pairs with a constant spacing and length increases, which reduces the coupling between antennas and improves the skirting characteristics to increase the isolation. .

도 4는 본 발명의 다수 쌍의 L-slot을 가지는 MIMO 안테나 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a structure of a MIMO antenna system having a plurality of pairs of L-slots according to the present invention.

도 4를 참조하면, 기판(100)상에 두 안테나(110)를 사이에 두고 'L'자 모양의 다수 쌍의 슬롯(Slot)들이 일정한 간격을 두고 주기적으로 형성된 것을 볼 수 있다. 여기서, 각 L-slot의 전체 길이는 반사파의 억제를 위해 λ/4로 하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4, it can be seen that a plurality of L-shaped pairs of slots are periodically formed at regular intervals with two antennas 110 interposed therebetween on the substrate 100. Here, the total length of each L-slot is preferably set to λ / 4 for suppression of reflected waves.

한편, 도 5는 본 발명의 다수 L-slot 쌍의 구조를 나타낸 도면이다. 여기서, SL은 L-slot의 짧은 변의 길이를 나타내고, LL은 L-slot의 긴 변의 길이를 나타내며, W는 L-slot의 폭을 나타내고, S는 L-slot 간의 간격을 나타낸다.On the other hand, Figure 5 is a view showing the structure of a plurality of L-slot pair of the present invention. Here, SL represents the length of the short side of the L-slot, LL represents the length of the long side of the L-slot, W represents the width of the L-slot, and S represents the spacing between the L-slot.

그리고, 표 2에서 최적화된 다수 쌍의 L-slot 구조의 치수 파라미터를 나타내었다.Table 2 shows the dimensional parameters of the optimized pair of L-slot structures.

구분 division 파라미터 parameter 길이(mm) Length (mm) SLOT SLOT SL SL 7 7 LL LL 30 30 W W 1 One S S 1 One

이하에서는 L-slot의 짧은 변 길이에 따른 격리도 특성 변화, L-slot 간의 간격에 따른 격리도 특성 변화, L-slot쌍의 개수에 따른 격리도 특성 변화 등을 각각 살펴보기로 한다. Hereinafter, the change in isolation characteristics according to the short side length of the L-slot, the change in isolation characteristics according to the spacing between L-slots, and the change in isolation characteristics according to the number of L-slot pairs will be described.

여기서, 격리도 특성의 변화는 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 이용하여 해석하였고, L-slot의 폭(W)에 따른 격리도 특성 변화는 큰 차이가 없기 때문에, L-slot의 폭(W)은 1mm로 고정하였다. 또한, 각 L-slot의 전체 길이는 37mm로 고정하였다.Here, the change in isolation characteristics was analyzed using the HFSS (High Frequency Structure Simulator), and the change in isolation characteristics according to the width (W) of the L-slot has no significant difference, so the width (W) of the L-slot Was fixed at 1 mm. In addition, the total length of each L-slot was fixed to 37mm.

1. L-slot의 짧은 변 길이에 따른 격리도 특성 변화1. The change of isolation characteristics according to the short side length of L-slot

도 6은 L-slot의 짧은 변의 길이 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, L-slot의 짧은 변의 길이를 3mm, 5mm, 7mm로 변화시키면서 격리도 특성을 살펴본 결과, L-slot의 짧은 변의 길이가 길어질수록 격리도 특성이 향상되는 것을 볼 수 있다.Figure 6 is a graph showing the isolation characteristics according to the change in the length of the short side of the L-slot. Referring to FIG. 6, when the length of the short sides of the L-slot is changed to 3 mm, 5 mm, and 7 mm, the isolation characteristics are improved. As the length of the short sides of the L-slot is longer, the isolation characteristics may be improved.

그러나, L-slot의 짧은 변의 길이를 7mm 이상으로 하는 경우에는 그라운드 기판이 L-slot의 짧은 변에 의해 단락될 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다.However, when the length of the short side of the L-slot is 7 mm or more, it is not preferable because the ground substrate may be shorted by the short side of the L-slot.

2. L-slot 간의 간격에 따른 격리도 특성 변화2. Variation of isolation characteristics according to the spacing between L-slots

도 7은 L-slot 간의 간격의 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, L-slot 간의 간격을 1mm, 6mm, 11mm로 변화시키면서 격리도 특성을 살펴본 결과, L-slot 간의 간격이 증가할수록 격리도 특성이 향상되는 것을 볼 수 있으며, L-slot 간의 간격을 11mm로 하였을 때, -30.5 dB의 격리도를 보이는 것을 확인할 수 있다.7 is a graph showing the isolation characteristics according to the change in the interval between the L-slot. Referring to FIG. 7, as a result of examining the isolation characteristics while changing the interval between L-slots to 1 mm, 6 mm, and 11 mm, it can be seen that the isolation characteristics improve as the interval between L-slots increases. When the interval is set to 11mm, it can be seen that the isolation of -30.5 dB.

그러나, L-slot 간의 간격을 11mm로 하게 되면, 그라운드 기판에 형성할 수 있는 L-slot 쌍이 2개로 제한된다는 단점이 있다.However, when the distance between the L-slot is 11mm, there is a disadvantage that the number of L-slot pairs that can be formed on the ground substrate is limited to two.

따라서, L-slot 간의 간격이 격리도 향상에 기여하는 정도와 L-slot쌍의 개수가 격리도 향상에 기여하는 정도를 비교 검토할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to examine the degree to which the interval between L-slots contributes to the isolation and the degree to which the number of L-slot pairs contribute to the isolation.

3. L-slot 쌍의 개수에 따른 격리도 특성 변화3. Variation of Isolation Characteristics According to the Number of L-slot Pairs

도 8은 L-slot 쌍의 개수 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프이다. 여기서, L-slot 간의 간격은 1mm로 고정하였으며, L-slot 쌍의 개수를 1쌍에서 그라운드 기판에 형성할 수 있는 최대 개수인 6쌍까지 점차 증가시키면서 격리도 특성을 살펴보았다.8 is a graph showing the isolation characteristics according to the change in the number of L-slot pairs. Here, the spacing between L-slots was fixed at 1 mm, and the isolation characteristics were examined while gradually increasing the number of L-slot pairs from one pair to six pairs, the maximum number that can be formed on the ground substrate.

도 8을 참조하면, L-slot 쌍의 개수가 증가함에 따라 격리도 특성이 향상되는 것을 볼 수 있으며, L-slot 쌍의 개수를 6쌍으로 하였을 때, 가장 좋은 격리도 특성인 -37.5 dB를 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the isolation characteristic is improved as the number of L-slot pairs increases. When the number of L-slot pairs is 6, the best isolation characteristic is -37.5 dB. You can see it.

이는 L-slot 간의 간격을 11mm로 한 경우(이때, 그라운드 기판에 형성할 수 있는 최대 L-slot 쌍은 2쌍)보다 더 우수한 격리도 특성을 보인 것으로, 이를 통해 L-slot 간의 간격보다 L-slot 쌍의 개수가 격리도 향상에 더 중요하게 작용함을 알 수 있다.This resulted in better isolation characteristics than 11mm spacing between two L-slots (two pairs of the maximum L-slot pairs that can be formed on the ground substrate). It can be seen that the number of slot pairs is more important for improving isolation.

표 3에서 L-slot 쌍의 개수 변화에 따른 반사 손실 및 격리도의 변화를 나타내었다.Table 3 shows the change of return loss and isolation according to the number of L-slot pairs.

Frequency Frequency 2.3 ~ 2.4 GHz 2.3 to 2.4 GHz No.of L-slot No.of L-slot S11(dB) S11 (dB) S21(dB) S21 (dB) 0 pairs 0 pairs -30.2 -30.2 -12.5 -12.5 1 pairs 1 pairs -27.5 -27.5 -25.4 -25.4 6 pairs 6 pairs -26.4 -26.4 -37.5 -37.5

표 3에 나타낸 바와 같이, L-slot 쌍의 개수를 6쌍으로 하였을 때, 반사 손실 S11은 -26.4 dB, 격리도 S21은 -37.5 dB로서, 목표 주파수인 2.3 ~ 2.4 GHz 대역에서 양호한 반사 특성과 더불어 우수한 격리도 특성을 나타내는 것을 볼 수 있다. As shown in Table 3, when the number of L-slot pairs is 6 pairs, the return loss S11 is -26.4 dB and the isolation S21 is -37.5 dB, which provides good reflection characteristics in the target frequency range of 2.3 to 2.4 GHz. In addition, it can be seen that it shows excellent isolation properties.

도 9는 기존의 L-slot 쌍이 없는 MIMO 안테나 시스템과 본 발명의 6개의 L-slot 쌍을 갖는 MIMO 안테나 시스템의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.9 is a graph illustrating a radiation pattern of a MIMO antenna system without a conventional L-slot pair and a MIMO antenna system having six L-slot pairs according to the present invention.

도 9를 참조하면, 기존의 L-slot 쌍이 없는 MIMO 안테나 시스템의 경우, 안테나 서로 간의 간섭으로 안테나 개개의 방사 패턴이 둔화되어 나타난 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 9, in the case of the MIMO antenna system without the existing L-slot pair, it can be seen that the radiation pattern of each antenna is slowed due to the interference between the antennas.

반면에, 본 발명의 6개의 L-slot 쌍을 갖는 MIMO 안테나 시스템의 경우, 안테나 개개의 방사 패턴의 골이 더욱 깊게 나타난 볼 수 있는데, 이는 안테나 상호 간의 간섭이 줄어든 것으로 안테나 간의 격리도가 개선되었음을 나타내준다.On the other hand, in the case of the MIMO antenna system having six L-slot pairs of the present invention, the valleys of the individual radiation patterns of the antennas can be seen more deeply, which indicates that the interference between the antennas is reduced and the antenna isolation is improved. give.

즉, 본 발명은 2개 이상의 안테나를 갖는 무선 휴대용 단말기용 MIMO 안테나 시스템뿐만 아니라, 기지국용 배열 안테나 등에서도 격리도 향상에 용이하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.That is, it is expected that the present invention can be easily applied not only to MIMO antenna systems for wireless portable terminals having two or more antennas, but also to improve isolation in array antennas for base stations.

한편, 여기서는 기판상에 두 개의 안테나가 형성되어 있는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기판상에 복수 개의 안테나가 형성된 경우에도 적용할 수 있다. 바람직하게는 기판상에 2개 또는 4개의 안테나를 대칭적으로 형성한 경우에 적용한다.Meanwhile, although two antennas are formed on the substrate, for example, the present invention is not limited thereto. The present invention is also applicable to a case where a plurality of antennas are formed on the substrate. It is preferably applied to the case where two or four antennas are symmetrically formed on a substrate.

도 10은 안테나가 4개인 경우의 MIMO 안테나 시스템을 나타낸 도면이다. 여기서, 각 안테나의 주파수 대역은 2.4GHz 로 하여 설계하였다.10 is a diagram illustrating a MIMO antenna system when four antennas are used. Here, the frequency band of each antenna was designed to be 2.4 GHz.

도 10을 참조하면, 기판상에 안테나가 4개가 형성된 경우에는, 기판의 중앙에 격리도 개선을 위한 추가 슬롯 쌍을 상하 대칭적으로 형성한다.Referring to FIG. 10, when four antennas are formed on a substrate, additional pairs of slots are symmetrically formed in the center of the substrate to improve isolation.

즉, 소정의 안테나를 기준으로 주위의 3개 안테나 사이에 형성되는 상호 커플링을 방지하기 위해 기판의 중앙에 추가 슬롯 쌍을 상하 대칭적으로 형성한다. 이때, 각 추가 슬롯의 전체 길이는 λ/4인 36mm로 한다.That is, in order to prevent mutual coupling formed between three antennas around the predetermined antenna, additional pairs of slots are symmetrically formed in the center of the substrate. At this time, the total length of each additional slot is 36 mm, which is λ / 4.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

도 1은 본 발명의 2쌍의 L-slot을 가지는 MIMO 안테나 시스템의 구조를 나타낸 도면.1 is a diagram showing the structure of a MIMO antenna system having two pairs of L-slots of the present invention.

도 2는 PIFA 안테나 부분을 확대하여 도시한 도면.2 is an enlarged view of a PIFA antenna part;

도 3a는 L-slot이 없을 때의 H-field 분포를 나타낸 그래프.Figure 3a is a graph showing the H-field distribution when there is no L-slot.

도 3b는 L-slot이 1쌍 있을 때의 H-field 분포를 나타낸 그래프.Figure 3b is a graph showing the H-field distribution when there is one pair of L-slot.

도 3c는 L-slot이 6쌍 있을 때의 H-field 분포를 나타낸 그래프.3C is a graph showing an H-field distribution when there are six pairs of L-slots.

도 4는 본 발명의 다수 쌍의 L-slot을 가지는 MIMO 안테나 시스템의 구조를 나타낸 도면.4 is a diagram showing the structure of a MIMO antenna system having multiple pairs of L-slots of the present invention.

도 5는 본 발명의 다수 L-slot 쌍의 구조를 나타낸 도면.5 illustrates the structure of multiple L-slot pairs of the present invention.

도 6은 L-slot의 짧은 변의 길이 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the isolation characteristics according to the change in the length of the short side of the L-slot.

도 7은 L-slot 간의 간격의 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the isolation characteristics according to the change in the interval between the L-slot.

도 8은 L-slot 쌍의 개수 변화에 따른 격리도 특성을 나타낸 그래프.8 is a graph showing the isolation characteristics according to the change in the number of L-slot pairs.

도 9는 기존의 L-slot 쌍이 없는 MIMO 안테나 시스템과 본 발명의 6개의 L-slot 쌍을 갖는 MIMO 안테나 시스템의 방사 패턴을 나타낸 그래프.9 is a graph showing a radiation pattern of a MIMO antenna system without a conventional L-slot pair and a MIMO antenna system having six L-slot pairs of the present invention.

도 10은 안테나가 4개인 경우의 MIMO 안테나 시스템을 나타낸 도면.10 is a diagram illustrating a MIMO antenna system when four antennas are used.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 기판 110 : 안테나100: substrate 110: antenna

111 : 방사 패치 114 : 급전부111: spinning patch 114: feeder

117 : 단락핀117: short circuit pin

Claims

A plurality of antennas formed on the substrate; And

It is formed around the antenna in the ground of the substrate, and includes a plurality of slot (Multi-slot) pair to prevent mutual coupling between the antenna,

Each of the plurality of antennas is formed symmetrically,

And an additional slot pair symmetrically formed in the center of the substrate.

The method of claim 1,

And the plurality of slot pairs are formed periodically at regular intervals.

The method of claim 1,

MIMO antenna system, characterized in that the number of slot pairs 2 to 6.

The method of claim 1,

Wherein the total length of each slot is λ / 4, and λ is a wavelength at the center frequency of the operating frequency band of the antenna.

The method of claim 1,

And each slot has an 'L' shape.

The method of claim 1,

The antenna is a MIMO antenna system, characterized in that the PIFA (Planar Inverted-F Antenna) antenna.

delete

The method according to claim 1 or 6,

And said plurality of antennas use the same frequency band.

delete