KR101345764B1

KR101345764B1 - 쿼시 야기 안테나

Info

Publication number: KR101345764B1
Application number: KR1020120091450A
Authority: KR
Inventors: 김당오; 김채영
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-01-03
Anticipated expiration: 2032-08-21

Abstract

본 발명은 쿼시 야기 안테나에 관한 것으로, 급전부; 상기 급전부에 의해 급전되어 전파를 방사하는 다이폴 유도기; 및 상기 다이폴 유도기와 이격된 위치에 형성되어, 상기 전파의 방사 방향을 소정의 방향으로 지향시키는 도파기를 포함하며, 상기 도파기는 상기 전파를 다중 주파수 대역을 통해 방사시키는 한 쌍의 분할 링 공진기를 포함하는 쿼시 야기 안테나를 제공한다.

Description

쿼시 야기 안테나{QUASI YAGI ANTENNA}

본 발명은 쿼시 야기 안테나(quasi Yagi antenna)에 관한 것이다.

최근의 무선 통신기술의 급속한 발전과 함께, 무선 전파의 전송 효율을 높이기 위한 일환으로, 다양한 구조를 갖는 안테나들이 제안되고 있다. 이들 안테나 중에서 쿼시 야기 안테나(quasi Yagi antenna)는 유도기(driver)의 앞쪽에 도파기(director)가, 뒤쪽에 반사기(reflector)가 배치된 구조로 이루어져 있으며, 전파의 지향성을 높인 안테나이다. 한편, 데이터 통신 수요의 폭발적인 증가로 인하여, 예를 들어 5GHz 주파수의 무선랜(WLAN; Wireless Local Area Network) 대역, 또는 3GHz 주파수의 와이맥스(WiMAX; Worldwide interoperability for Microwave Access) 대역 등의 다중 대역을 통한 전송 특성을 구현하는 안테나가 요구되고 있다. 그런데, 기존의 쿼시 야기 안테나는 단일 대역을 통한 데이터 전송만을 지원할 수 있다. 만약, 쿼시 야기 안테나를 이용하여 낮은 주파수 대역을 통해 전파를 전송하기 위해서는, 유도기와 도파기의 길이를 증가시켜야 하므로, 안테나의 크기의 대형화를 초래한다.

본 발명은 전파를 소정 방향으로 지향시키는 것과 동시에, 다중 주파수 대역을 통해 전파를 방사할 수 있는 쿼시 야기 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 지향도 및 다중 대역 전송 특성을 갖는 것과 동시에 소형화 특성을 갖는 쿼시 야기 안테나를 제공하는 것에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 쿼시 야기 안테나는 급전부; 상기 급전부에 의해 급전되어 전파를 방사하는 다이폴 유도기; 및 상기 다이폴 유도기와 이격된 위치에 형성되어, 상기 전파의 방사 방향을 소정의 방향으로 지향시키는 도파기를 포함하며, 상기 도파기는 상기 전파를 다중 주파수 대역을 통해 방사시키는 한 쌍의 분할 링 공진기를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기는 상기 다이폴 유도기의 궤전점을 기준으로 대칭되는 형태로 형성되며, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각은 갭이 형성된 링 형상으로 이루어지는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기에 형성된 한 쌍의 상기 갭은, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기의 마주보는 면과 반대되는 면에 서로 반대 방향을 향하도록 형성되는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 도파기는 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각의 내부에 형성된 내부 분할 링 공진기를 더 포함하며, 상기 내부 분할 링 공진기는 갭이 형성된 링 형상으로 이루어지며, 상기 내부 분할 링 공진기의 상기 갭은 상기 분할 링 공진기의 갭이 형성된 면과 반대되는 상기 내부 분할 링 공진기의 면에 형성되는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각의 상기 갭은, 상기 갭의 양측 단부로부터 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각의 내부를 향하도록 연장되는 형태로 형성되는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각은 원형 또는 사각형의 링 형상으로 이루어지는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 급전부는, 전원을 공급받기 위한 마이크로스트립 급전면; 상기 다이폴 유도기를 급전시키는 공면 스트립 라인; 및 상기 마이크로스트립 급전면을 상기 공면 스트립 라인에 접속하는 발룬을 포함하는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유전체 기판을 더 포함하며, 상기 급전부, 상기 다이폴 유도기 및 상기 도파기는 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고, 상기 유전체 기판의 하면에는 상기 쿼시 야기 안테나의 반사기 기능을 수행하는 접지면이 형성되는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 다이폴 유도기는 상기 다중 주파수 대역 중의 제1 주파수의 역수에 대응하는 길이로 형성되고, 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각은 상기 다중 주파수 대역 중의 상기 제1 주파수보다 작은 제2 주파수의 역수에 대응하는 길이로 형성되는 쿼시 야기 안테나가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 전파를 소정 방향으로 지향시키는 것과 동시에, 다중 주파수 대역을 통해 전파를 방사시킬 수 있는 쿼시 야기 안테나를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 지향도 및 다중 대역 특성과 함께, 소형화 특성을 갖는 쿼시 야기 안테나를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도(a) 및 배면도(b)이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 주파수별 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 4는 종래 안테나의 방사패턴 및 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 방사패턴을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 다양한 분할 링 공진기의 폭에 대한 주파수별 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 주파수별 반사손실을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들은 언급된 구성요소, 동작 및/또는 소자 외의 하나 이상의 다른 구성요소, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(quasi-Yagi Antenna)는 분할 링 공진기(SRR; Split Ring Resonator)를 이용하여 도파기(director)를 구현함으로써, 전파를 소정 방향으로 지향시키는 것과 동시에, 다중 주파수 대역을 통해 전파를 방사시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나는 소형의 분할 링 공진기를 이용하여 낮은 주파수 대역의 송수신이 가능하므로, 소형화된 크기를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도(a) 및 배면도(b)이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)는 단일 평면 쿼시 야기 안테나(coplanar quasi-Yagi Antenna)로 구현된 것으로서, 유전체 기판(110), 급전부(120), 다이폴 유도기(130), 도파기(140) 및 접지면(150)을 포함한다.

유전체 기판(110)은 이의 상면과 하면에 금속면을 갖는 단일 유전체로 구현될 수 있다. 유전체 기판(110)의 상면(111)에는 급전부(120), 다이폴 유도기(130) 및 도파기(140)가 형성될 수 있다. 급전부(120)는 다이폴 유도기(130)를 급전시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 급전부(120)는 마이크로스트립 급전면(121), 발룬(122) 및 공면 스트립라인(coplanar stripline)(123)을 포함할 수 있다. 마이크로스트립 급전면(121)은 전원을 공급받을 수 있다. 발룬(122)은 마이크로스트립 급전면(121)을 공면 스트립라인(122)에 접속시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발룬(BALUN; BALance to UNbalance transformer, 평형 불평형 변성기)(122)은 정합용 트랜스로서, 공면 스트립라인(122)의 평행 2선 선로와, 마이크로스트립 급전면(121)의 불평형 선로를 접속시킬 수 있다. 공면 스트립라인(123)은 다이폴 유도기(130)를 급전시킬 수 있다.

다이폴 유도기(130)는 급전부(120)에 의해 급전되어 전파를 방사할 수 있다. 다이폴 유도기(130)는 대칭되는 형태로 제공되는 2개의 다이폴 소자를 이용하여 전파를 방사할 수 있다. 도파기(140)는 다이폴 유도기(130)와 이격된 위치에 형성되어, 전파의 방사 방향을 소정의 방향으로 지향시킬 수 있다. 다이폴 유도기(130)의 중앙부에는 궤전점(131)이 형성될 수 있다. 접지면(150)은 쿼시 야기 안테나(100)의 반사기(reflector) 기능을 수행할 수 있다. 접지면(150)은 유전체 기판(110)의 하면(112)에 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도파기(140)는 전파를 다중 주파수 대역을 통해 방사시키도록, 한 쌍의 분할 링 공진기(SRR; Sprit Ring Resonator)(141,142)로 구현될 수 있다. 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142)는 다이폴 유도기(130)의 궤전점(131)을 기준으로 상호 대칭을 이루는 형태로 형성될 수 있다. 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142) 각각은 갭(1412,1422)이 형성된 금속 링의 형상으로 이루어질 수 있다. 도 1의 실시예에서 분할 링 공진기(141,142)는 사각 링 형상인 것으로 나타나 있지만, 분할 링 공진기(141,142)는 원형 링 등의 형상으로 변형될 수도 있다.

제1 분할 링 공진기(141)의 갭(1412)은 제2 분할 링 공진기(142)와 마주보는 면과 반대되는 제1 분할 링 공진기(141)의 면(1411)에 형성될 수 있다. 제2 분할 링 공진기(142)의 갭(1422)은 제1 분할 링 공진기(141)와 마주보는 면과 반대되는 제2 분할 링 공진기(142)의 면(1421)에 형성될 수 있다. 즉, 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142)의 한 쌍의 갭(1412,1422)는 서로 반대 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 분할 링 공진기(141,142)의 갭(1412,1422)은 서로 안테나 외부를 향하면서 반대인 방향으로 분리되므로, 서로 간의 결합 효과를 최소화하면서 전기적인 다이폴로서 동작하는 효과를 갖는다.

분할 링 공진기(141,142)는 이의 수직방향으로 인가되는 시변 자기장에 의해서 동작하며, 전기적으로 소형이고 높은 Q값을 갖는 LC 공진기로서 동작한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)는 분할 링 공진기(141,142)의 2개의 주파수 동작 모드에 의하여 이중 대역 전송 특성을 구현할 수 있으며, 쿼시 야기 안테나 고유의 지향도 특성이 유지될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 물리적 파라미터들은 전송 주파수 대역을 고려하여 설계될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 쿼시 야기 안테나(100)의 물리적 파라미터들은 안소프트(Ansoft)사의 고주파 시뮬레이터(HFSS; High Frequency Structure Simulator)에 의해 최적화될 수 있다. 일 예로, 도 2를 참조하면, 3GHz 대역 및 5GHz 대역의 이중 대역 특성을 갖는 쿼시 야기 안테나(100)의 설계를 위해 다음과 같은 수치들이 선택될 수 있다.

유전체 기판(110)의 두께 = 0.812 mm, 유전체 기판(110)의 유전상수 = 3.55, L1 = 9.1 mm, L2 = 15.7 mm, L3 = 4.9 mm, L4 = 3.1 mm, L5 = 4 mm, L6 = 11.4 mm, L7 = 25.75 mm, L8 = 9.5 mm, L9 = 28.5 mm, W1 = 1.85 mm, W2 = 3.6 mm, W3 = 0.9 mm, W4 = 1.2 mm, d1 = 1.25 mm, d2 = 8 mm, g1 = 0.75 mm, and g2 = 0.7 mm

다이폴 유도기(130)의 길이는 반파장 길이(λ/2, λ는 전파의 파장)로 설계되었다. 발룬(122)은 임피던스 정합된 T접합과, 설계 주파수(제1 주파수)에서 반파장 길이(L ₃-L ₂=λ/4)의 마이크로스트립 라인(microstrip line)의 지연에 의하여 구현될 수 있다. 이와 같이 설계된 쿼시 야기 안테나(100)를 제작하고, 그 특성을 측정하여 도 3 및 도 4에 나타내었다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 주파수별 반사손실(return loss)을 나타낸 그래프이다. 도 3에서, 일점 쇄선으로 된 그래프는 종래 안테나의 주파수별 반사손실을 나타내고, 점선으로 된 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 시뮬레이션을 통한 주파수별 반사손실을 나타내고, 실선으로 된 그래프는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 쿼시 야기 안테나(100)의 주파수별 반사손실을 나타낸다. 종래 안테나로는 다이폴(dipole) 소자로 된 도파기를 갖는 쿼시 야기 안테나가 사용되었다. 반사손실은 안리츠(Anritsu)사의 네트워크 분석기 38397C에 의하여 측정되었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 안테나는 5GHz 대역, 즉 5~5.57GHz 주파수 대역에서 -10(dB) 이하의 반사손실(return loss)을 요구하는 단일 대역으로 동작함을 알 수 있다. 이와 대비하여, 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)는 3GHz WiMAX 대역(FB2)과 5GHz WLAN 대역(FB1) 모두에서 동작하는 2개의 동작 모드를 갖는다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)는 분할 링 공진기 모드와 기생 모드로 인하여 이중 대역의 특성을 갖는다.

첫 번째 모드는 WLAN 5GHz 대역(FB1)에서 발생되는 기생 모드로써, 분할 링 공진기(141,142)는 기생소자로써의 전형적인 도파기와 유사한 형태로 동작할 수 있다. 두 번째 모드는 안테나의 다이폴 유도기(130)가 분할 링 공진기(141,142)의 수직한 방향으로 시변 자기장을 인가하여 분할 링 공진기(141,142)가 WiMAX 대역(FB2)에서 전형적인 공진기로서 동작하는 분할 링 공진기 모드이다. 특히, 분할 링 공진기 모드에서 동작하는 쿼시 야기 안테나(100)는 5.2GHz 대역에서 반파장의 길이를 갖는 다이폴 유도기(130)를 가지고 있음에도, 3.45GHz의 공진 주파수에서 동작하게 되므로, 종래의 쿼시 야기 안테나와 비교하여 전기적으로 소형화될 수 있음을 의미한다.

도 4는 종래 안테나의 방사패턴 및 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 방사패턴을 나타낸 그래프이다. 도 4에서, 일점 쇄선으로 된 그래프는 종래 안테나의 방사패턴을 나타내고, 점선으로 된 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 3.45GHz 주파수에서의 방사패턴을 나타내고, 실선으로 된 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 5.2GHz 주파수에서의 방사패턴을 나타낸다.

기생모드인 5.2GHz 주파수에서는 종래의 쿼시 야기 안테나와 거의 유사한 방사 패턴을 갖는다. 그리고, 3.45GHz 주파수의 분할 링 공진기 모드에서도 쿼시 야기 안테나 고유의 지향도를 유지하는 패턴을 갖는다. 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 3.45GHz 주파수에서의 방사 패턴의 지향도는 5.7dBi(방사효율 0.61)이고, 5.2GHz 주파수에서의 방사패턴의 지향도는 6.3dBi(방사효율 0.84)으로서, 두 주파수 대역에서의 지향도는 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다.

본 발명의 실시예에서 도파기를 구성하는 분할 링 공진기(141,142)는 링의 전체 길이가 인덕턴스 성분을 만들어내고, 분할 링 공진기(141,142)의 갭(gap) (1412,1422)이 커패시턴스 성분을 만들어내어서, 아래의 식 1과 같은 공진주파수를 발생시키게 된다.

[식 1]

(f₀는 공진주파수(Hz), L은 분할 링 공진기의 인덕턴스(H) 성분, C는 분할 링 공진기의 커패시턴스(F) 성분)

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 다양한 분할 링 공진기의 크기에 대한 주파수별 반사손실을 나타낸 그래프이다. 도 5에서, 일점 쇄선으로 된 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 분할 링 공진기(141,142)의 폭이 8.5mm인 경우의 주파수별 반사손실을 나타내고, 실선으로 된 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 분할 링 공진기(141,142)의 폭이 9.0mm인 경우의 주파수별 반사손실을 나타내고, 점선으로 된 그래프는 분할 링 공진기(141,142)의 폭이 9.5mm인 경우의 주파수별 반사손실을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 분할 링 공진기(141,142)의 한 변의 길이(L8)가 변화되면, 분할 링 공진기(141,142)의 공진 주파수가 이동하므로, 분할 링 공진기 모드의 주파수 대역이 변화하게 된다. 즉, 정사각형 형상의 분할 링 공진기(141,142)의 한 변의 길이(L8)의 값을 8.5mm에서 9.0mm, 9.5mm로 증가시킴에 따라, 분할 링 공진기 모드의 주파수 대역이 3.7GHz 대역(FB21)에서 3.5GHz 대역(FB22), 3.4GHz 대역(FB23) 순으로 점차 낮은 주파수를 향해 이동하는 것을 알 수 있다. 이는 분할 링 공진기(141,142)의 크기가 증가함에 따라 인덕턴스 성분이 증가하여, 공진 주파수가 낮아지기 때문이다. 이때, 기생모드의 5.2GHz 주파수 대역(FB1)은 분할 링 공진기의 크기 변화에 불구하고, 그 특성이 크게 변동되지 않고 유지될 수 있음을 알 수 있다.

근본적으로 '공진기'와 '안테나'는 '비(非)방사'와 '방사'라는 부분에서 모순된 개념을 가질 수 있지만, 본 발명의 실시예에서 도파기(140)로 사용된 분할 링 공진기(141,142)는 상대적으로 낮은 Q값을 가질 수 있다. 이러한 분할 링 공진기의 낮은 Q특성으로 인하여, '비방사'를 갖는 공진기 형태의 도파기(140)가 안테나에 실장될 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 분할 링 공진기(141,142)는 분할 링 공진기 모드에서 전기적으로 소형화된 유도기에 의하여 도파기로 동작하므로, 안테나를 소형화할 수 있다. 이때, 쿼시 야기 안테나(100)의 기생모드에서의 특성 및 지향도 패턴은 그대로 유지될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 다이폴 유도기(130)는 다중 주파수 대역 중의 제1 주파수(FB1 대역의 5.2GHz)의 역수에 대응하는 길이로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142) 각각은 앞서 언급된 식 1에 따라, 다중 주파수 대역 중의 제1 주파수보다 작은 제2 주파수(FB2 대역의 3.4GHz, 3.5GHz, 3.7GHz 등)의 역수에 대응하는 길이로 형성될 수 있다. 이와 같이, 다중 대역의 주파수에 따라 다이폴 유도기(130) 및 분할 링 공진기(141,142)의 물리적 파라미터를 설정함으로써, 다중 모드 전송 특성의 쿼시 야기 안테나(100)를 설계할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다. 도 6의 실시예에 나타낸 구성들 중에서 도 1의 실시예와 동일한 구성에 대하여는 중복 설명을 생략한다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)를 구성하는 분할 링 공진기(141,142)는 원형의 금속 링 형상으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분할 링 공진기(141,142)의 원형의 금속 링의 직경 및 갭(1412,1422)의 크기는 다중 주파수 대역 중의 낮은 주파수의 역수에 대응하는 거리로 설정될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다. 도 7의 실시예에 나타낸 구성들 중에서 도 1의 실시예와 동일한 구성에 대하여는 중복 설명을 생략한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)를 구성하는 도파기(140)는 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142) 각각의 내부에 형성된 내부 분할 링 공진기(143,144)를 더 포함할 수 있다. 내부 분할 링 공진기(143,144)는 갭(1432)이 형성된 링 형상으로 이루어질 수 있다. 내부 분할 링 공진기(143,144)는 분할 링 공진기(141,142)와 대응하는 형상으로 이루어질 수 있다. 내부 분할 링 공진기(143,144)의 갭(1432,1442)이 분할 링 공진기(141,142)의 갭(1412,1422)이 형성된 면(1411,1421)과 반대되는 내부 분할 링 공진기(143,144)의 면(1431,1441)에 형성되면, 보다 더 낮은 공진 주파수에서 전파를 송수신할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 평면도이다. 도 8의 실시예에 나타낸 구성들 중에서 도 1의 실시예와 동일한 구성에 대하여는 중복 설명을 생략한다. 도 8을 참조하면, 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142) 각각의 갭(1412,1422)은 갭(1412,1422)의 양측 단부로부터 한 쌍의 분할 링 공진기(141,142) 각각의 내부를 향하도록 연장되는 형태(1413,1414)(1423,1424)로 형성될 수 있다. 이에 따라 분할 링 공진기(141,142)의 커패시턴스 성분이 증가되어 보다 낮은 공진 주파수를 통한 전파 송수신이 가능할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나의 주파수별 반사손실을 나타낸 그래프이다. 도 9에서, 실선으로 도시된 그래프는 도 1의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 주파수별 반사손실을 나타내고, 얇은 점선으로 도시된 그래프는 도 7의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 주파수별 반사손실을 나타내고, 굵은 점선으로 도시된 그래프는 도 6의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 주파수별 반사손실을 나타내고, 일점쇄선으로 도시된 그래프는 도 8의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)의 주파수별 반사손실을 나타낸다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)는 5GHz 주파수 대역의 특성에 큰 영향을 미치지 않으면서, 2.7~3.5GHz 주파수 대역의 이중 대역 모드가 추가되는 효과를 제공함을 알 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 실시예 및 도 8에 도시된 실시예에 따른 쿼시 야기 안테나(100)는 인덕턴스와 커패시턴스를 증가시키는 구조이므로 공진 주파수를 더욱 낮은 주파수로 이동시키는 효과를 가짐을 알 수 있다.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

100: 쿼시 야기 안테나 110: 유전체 기판
120: 급전부 121: 마이크로스트립 급전면
122: 발룬 123: 공면 스트립라인
130: 다이폴 유도기 131: 궤전점
140: 도파기 141,142: 분할 링 공진기
1412,1422: 갭 143,144: 내부 분할 링 공진기
150: 접지면

Claims

급전부;
상기 급전부에 의해 급전되어 전파를 방사하는 다이폴 유도기; 및
상기 다이폴 유도기와 이격된 위치에 형성되어, 상기 전파의 방사 방향을 소정의 방향으로 지향시키고, 한 쌍의 분할 링 공진기로 구현된 도파기를 포함하며,
상기 도파기는 상기 전파를 다중 주파수 대역을 통해 방사시키는 쿼시 야기 안테나.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기는 상기 다이폴 유도기의 궤전점을 기준으로 대칭되는 형태로 형성되며,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각은 갭이 형성된 링 형상으로 이루어지는 쿼시 야기 안테나.
제2 항에 있어서,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기에 형성된 한 쌍의 상기 갭은,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기의 마주보는 면과 반대되는 면에 서로 반대 방향을 향하도록 형성되는 쿼시 야기 안테나.
제3 항에 있어서,
상기 도파기는 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각의 내부에 형성된 내부 분할 링 공진기를 더 포함하며,
상기 내부 분할 링 공진기는 갭이 형성된 링 형상으로 이루어지며,
상기 내부 분할 링 공진기의 상기 갭은 상기 분할 링 공진기의 갭이 형성된 면과 반대되는 상기 내부 분할 링 공진기의 면에 형성되는 쿼시 야기 안테나.
제2 항에 있어서,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각의 상기 갭은,
상기 갭의 양측 단부로부터 상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각의 내부를 향하도록 연장되는 형태로 형성되는 쿼시 야기 안테나.
제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각은 원형 또는 사각형의 링 형상으로 이루어지는 쿼시 야기 안테나.
제1 항에 있어서,
상기 급전부는,
전원을 공급받기 위한 마이크로스트립 급전면;
상기 다이폴 유도기를 급전시키는 공면 스트립 라인; 및
상기 마이크로스트립 급전면을 상기 공면 스트립 라인에 접속하는 발룬을 포함하는 쿼시 야기 안테나.
제1 항에 있어서,
유전체 기판을 더 포함하며,
상기 급전부, 상기 다이폴 유도기 및 상기 도파기는 상기 유전체 기판의 상면에 형성되고,
상기 유전체 기판의 하면에는 상기 쿼시 야기 안테나의 반사기 기능을 수행하는 접지면이 형성되는 쿼시 야기 안테나.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다이폴 유도기는 상기 다중 주파수 대역 중의 제1 주파수의 역수에 대응하는 길이로 형성되고,
상기 한 쌍의 분할 링 공진기 각각은 상기 다중 주파수 대역 중의 상기 제1 주파수보다 작은 제2 주파수의 역수에 대응하는 길이로 형성되는 쿼시 야기 안테나.