KR20050065958A - Multi-resonance antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광대역 특성을 구현하는 다공진 안테나에 있어서, 인접한 하나 이상의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나를 어레이 형태로 배열하는 것으로서, 각각의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나는 전체적으로 합쳐져 광대역 특성을 구현할 수 있다. According to the present invention, in a multi-resonant antenna for implementing broadband characteristics, dipole antennas having one or more adjacent resonance frequencies are arranged in an array form, and dipole antennas having respective resonance frequencies can be collectively combined to implement broadband characteristics.
Description
본 발명은 인접한 여러개의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나를 어레이 형태로 배열하여 광대역 특성을 구현하는 다공진 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-resonant antenna that implements a wideband characteristic by arranging dipole antennas having a plurality of adjacent resonant frequencies in an array form.
이동 통신 및 무선 통신의 발달과 더불어 멀티미디어 통신, SDR(Software Defined Radio), UWB(Ultra Wideband) 통신 등에서 사용될 수 있는 매우 넓은 대역폭을 가지는 안테나에 대한 요구가 증대되고 있다. 상기와 같은 광대역 안테나는 PCS(Personal Communication Service), IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 여러 무선 서비스를 하나의 안테나로 커버할 수 있기 때문에, 비용과 공간 효율면에서도 장점을 가진다고 할 수 있다.With the development of mobile communication and wireless communication, there is an increasing demand for an antenna having a very wide bandwidth that can be used in multimedia communication, software defined radio (SDR), ultra wideband (UWB) communication, and the like. The wideband antenna as described above can cover various wireless services such as PCS (Personal Communication Service), IMT-2000 (International Mobile Telecommunication 2000), Bluetooth, etc. with one antenna, which is advantageous in terms of cost and space efficiency. It can be said that
이동 통신 및 무선 통신에서 사용되는 여러 안테나 중에서, 인쇄형 안테나는 가볍고 저렴하며, 대량 생산이 가능하고 다른 고주파 회로와의 집적이 용이한 특성을 가진다. 특히, 인쇄형 다이폴 안테나는 마이크로스트립 안테나보다 훨씬 더 넓은 대역폭을 제공하고, 표면파(surface wave)의 여기가 적으며, 급전 선로로부터의 불요 방사(spurious radiation) 또한 적은 특성이 있다.Among the various antennas used in mobile communication and wireless communication, printed antennas are light and inexpensive, have mass production, and are easy to integrate with other high frequency circuits. In particular, printed dipole antennas offer much wider bandwidth than microstrip antennas, less excitation of surface waves, and less spurious radiation from feed lines.
이러한 인쇄형 다이폴 안테나의 급전은 주로 유전체 기판의 한 면에 다이폴과 함께 동일 평면 스트립(Coplanar Strip; 이하 'CPS'라 한다)으로 급전하거나, 유전체 기판의 양면에 다이폴과 스트립을 포개서 위치시키는 방식이 주로 사용된다. The feeding of the printed dipole antenna is mainly performed by feeding a coplanar strip (CPS) together with the dipole on one side of the dielectric substrate, or by placing the dipoles and the strips on both sides of the dielectric substrate. Mainly used.
이하 도면을 참조하여 단일 공진 안테나에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a single resonant antenna will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 단일 공진 안테나의 구조를 나타낸 도면, 도 2는 종래의 단일 공진 안테나의 대역폭 특성을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the structure of a conventional single resonant antenna, Figure 2 is a view showing the bandwidth characteristics of a conventional single resonant antenna.
도 1을 참조하면, 단일 공진 안테나는 다수의 적층기판들이 적층되어 사각형 구조의 패키지 형태로 제작된다. Referring to FIG. 1, a single resonant antenna is manufactured in a rectangular package by stacking a plurality of stacked substrates.
상기 단일 공진 안테나는 신호를 전파하는 방사 전극기판(140), 상기 방사 전극 기판(140)에 전파 신호를 일정한 위상차를 갖는 전파 신호를 인가하는 급전선 기판(100), 상기 급전선 기판(100)과 방사 전극 기판(140) 사이에 배치되어 상기 급전선(105)으로부터 전달되는 전파 신호를 상기 방사 전극 기판(140)상에 전달하는 슬롯 기판(120), 상기 급전선 기판(100)에 전달되는 신호의 접지를 위한 접지 기판(미도시), 상기 방사 전극 기판(140), 슬롯 기판(120), 급전선 기판(100) 및 접지 기판(미도시) 사이에 각각 삽입되는 유전체 기판(110, 130)으로 구성된다. The single resonant antenna includes a radiation electrode substrate 140 for propagating signals, a feeder substrate 100 for applying a radio wave signal having a predetermined phase difference to the radiation electrode substrate 140, and a radiation line with the feeder substrate 100. A slot substrate 120 disposed between the electrode substrate 140 and transmitting the radio wave signal transmitted from the feed line 105 to the radiation electrode substrate 140, and a ground of the signal transmitted to the feed line substrate 100. And a dielectric substrate 110 and 130 inserted between the ground substrate (not shown), the radiation electrode substrate 140, the slot substrate 120, the feeder substrate 100, and the ground substrate (not shown).
상기 급전선 기판(100)상에 형성되어 있는 급전선(105)의 상기 유전체 기판(110, 130), 슬롯 기판(120) 및 방사 전극 기판(140)들에 관통될 수 있도록 함으로써 전기적으로 결합된다. It is electrically coupled to each other so as to penetrate through the dielectric substrates 110 and 130, the slot substrate 120, and the radiation electrode substrate 140 of the feed line 105 formed on the feed line substrate 100.
상기 슬롯 기판(120)에는 상기 방사 전극 기판(140)상에 전파 신호를 전달하기 위한 하나의 슬롯이 존재한다. 따라서, 상기 슬롯 기판(120)은 상기 슬롯을 통하여 상기 방사 전극 기판(140)에 상기 전파 신호를 전달한다. The slot substrate 120 has a slot for transmitting a radio signal on the radiation electrode substrate 140. Therefore, the slot substrate 120 transmits the radio wave signal to the radiation electrode substrate 140 through the slot.
상기와 같은 단일 공진 안테나를 사용하면, 도 2와 같은 대역폭을 얻을수 있다. 즉, 단일 공진 안테나를 사용하면, 하나의 공진 주파수만 생김으로써 그 대역폭이 상당히 협소하다. Using the single resonant antenna as described above, it is possible to obtain a bandwidth as shown in FIG. In other words, if a single resonant antenna is used, only one resonant frequency is generated, thus the bandwidth is quite narrow.
즉, 상기와 같은 다이폴 안테나의 대역폭은 일반적으로 15 ~ 20 % 정도로써, 여러 이동 통신 및 무선 통신 서비스를 제공하기에는 그 대역폭이 매우 협소하다는 문제점이 있었다.That is, the bandwidth of the dipole antenna as described above is generally 15 to 20%, there is a problem that the bandwidth is very narrow to provide various mobile communication and wireless communication services.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다이폴 안테나의 대역폭을 증가시키기 위하여 다음과 같은 기술이 이용된다. The following technique is used to increase the bandwidth of the dipole antenna to solve the above problems.
첫째, 다이폴의 대역폭을 증가시키기 위하여 다이폴 암(arm)의 형태를 보우타이(bowtie) 안테나와 같은 삼각형 형태로 변형시켰으며, 한쪽 암(arm)이 다른 쪽 암(arm)보다 조금 짧은 구조를 가지고 있다. 그러나, 상기 기술에 의한 인쇄형 다이폴 안테나 역시 대역폭을 37% 정도까지밖에 얻지 못하는 문제점이 있다.First, in order to increase the bandwidth of the dipole, the shape of the dipole arm is modified into a triangular shape such as a bowtie antenna, and one arm has a slightly shorter structure than the other arm. have. However, the printed dipole antenna according to the above technique also has a problem of obtaining a bandwidth of only about 37%.
둘째, 다이폴 안테나는 접지용 도체판과 방사판 사이에 스페이서(spacer)를 포함하며, 다이폴에 급전을 하기 위하여 다이폴과 연결된 트윈-라인(twine-lines)이 기판의 양면에 위치하는 구조를 가지고 있다. 그러나, 상기 기술에 제시된 인쇄형 다이폴 안테나 역시, 그 대역폭이 25% 정도에 그치는 한계가 있다.Second, the dipole antenna includes a spacer between the grounding conductor plate and the radiating plate, and has a structure in which twin-lines connected to the dipole are located on both sides of the substrate to feed the dipole. . However, the printed dipole antenna presented in the above technique also has a limit of about 25% of its bandwidth.
셋째, 최대의 대역폭을 얻을 수 있도록 하기 위하여 광대역 설계 지침을 제시하고 있으며, 단일 방향의 방사 패턴을 형성하기 위해 방사 소자 후면에 반사판을 두고 있고, 50Ω 동축 선로로부터 직접 다이폴의 각 암(arm)에 급전하는 구조를 형성하고 있다. 상기 기술에 의하면 VSWR ≤ 2인 경우에 대역폭이 82%인 광대역 다이폴 안테나를 설계할 수 있으나, 불평형 선로인 동축 선로를 직접 다이폴에 연결하게 되므로 동축 선로 외부 도체에 표면 전류가 흐르게 되므로, 상기 전류가 반사판의 영향과 함께 부가적인 공진을 형성하게 되고, 불필요한 방사를 형성하게 되어 안테나의 특성을 저하시키게 되는 심각한 문제가 있다. Third, broadband design guidelines are presented to obtain the maximum bandwidth, reflectors on the back of the radiating element to form a unidirectional radiation pattern, and on each arm of the dipole directly from the 50Ω coaxial line. A power feeding structure is formed. According to the above technique, when VSWR? Along with the influence of the reflector, there is a serious problem of forming an additional resonance and forming unnecessary radiation, thereby degrading the characteristics of the antenna.
따라서, 본 발명의 목적은 인접한 여러개의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나를 어레이 형태로 배열하여 광대역 특성을 구현하는 다공진 안테나를 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-resonant antenna to implement a wideband characteristic by arranging dipole antennas having a plurality of adjacent resonant frequencies in an array form.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 광대역 특성을 구현하는 다공진 안테나에 있어서, 인접한 하나 이상의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나를 어레이 형태로 배열하는 것을 특징으로 하는 다공진 안테나가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the multi-resonant antenna to implement a wideband characteristics, there is provided a multi-resonant antenna, characterized in that the dipole antenna having one or more adjacent resonant frequencies arranged in an array form do.
상기 다이폴 안테나가 어레이 형태로 배열된 다공진 안테나는 하나 이상의 라디에이터가 구비되어 하나 이상의 전파 신호를 방사하는 방사 전극 기판, 상기 방사 전극 기판에 전파 신호를 공급하기 위한 다수의 급전선을 포함하는 급전선 기판, 상기 급전선 기판과 방사 전극 기판사이에 배치되어 상기 급전선으로부터 공급되는 전파 신호를 상기 방사 전극 기판에 전달하는 슬롯 기판, 상기 방사 전극기판, 급전선 기판 및 슬롯 기판사이에 각각 삽입되는 유전체 기판을 포함한다. The resonant antenna in which the dipole antennas are arranged in an array form includes: a radiation electrode substrate provided with one or more radiators, the feeder substrate including a plurality of feed lines for supplying a radio wave signal to the radiation electrode substrate; And a dielectric substrate disposed between the feeder substrate and the radiation electrode substrate to be inserted between the slot substrate, the radiation electrode substrate, the feeder substrate, and the slot substrate, respectively, to transmit a radio signal supplied from the feeder line to the radiation electrode substrate.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다공진 안테나를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다공진 안테나의 대역폭 특성을 나타낸 도면이다. 3 is a view showing a multi-resonant antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing the bandwidth characteristics of a multi-resonant antenna according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 다공진 안테나는 다수의 적층기판들이 적층되어 사각형 구조의 패키지 형태로 제작된다. Referring to FIG. 3, a multi-resonant antenna is manufactured by stacking a plurality of stacked substrates in a rectangular package.
상기 다공진 안테나는 신호를 전파하는 방사 전극기판(340), 상기 방사 전극 기판(340)에 일정한 위상차를 갖는 전파 신호를 인가하는 급전선 기판(300), 상기 급전선 기판(300)과 방사 전극 기판(340) 사이에 배치되어 상기 급전선(305)으로부터 전달되는 전파 신호를 상기 방사 전극 기판(340)상에 전달하는 슬롯 기판(320), 상기 급전선 기판(300)에 전달되는 신호의 접지를 위한 접지 기판(미도시), 상기 방사 전극 기판(340), 슬롯 기판(320), 급전선 기판(300) 및 접지 기판(미도시) 사이에 각각 삽입되는 유전체 기판(310, 330)으로 구성된다. The resonant antenna may include a radiation electrode substrate 340 for propagating a signal, a feeder substrate 300 for applying a radio wave signal having a predetermined phase difference to the radiation electrode substrate 340, the feeder substrate 300, and a radiation electrode substrate ( A slot substrate 320 disposed between the 340 and transmitting the radio wave signal transmitted from the feed line 305 on the radiation electrode substrate 340, and a ground substrate for grounding the signal transmitted to the feed line substrate 300. (Not shown), the radiation electrode substrate 340, the slot substrate 320, the feeder substrate 300 and the dielectric substrate 310, 330 inserted between the ground substrate (not shown), respectively.
상기 급전선 기판(300)상에는 여러개의 공진 주파수를 제공하기 위하여 다수의 급전선(305)이 존재한다. There are a plurality of feed lines 305 on the feed line substrate 300 to provide a plurality of resonant frequencies.
상기 슬롯 기판(320)에는 상기 급전선 기판(300)상의 급전선의 개수에 상응하는 슬롯(315)이 존재한다. The slot substrate 320 has a slot 315 corresponding to the number of feed lines on the feed line substrate 300.
상기 방사 전극 기판(340)에는 상기 슬롯 기판(320)의 슬롯수에 상응하는 라디에이터(345)가 존재한다. 즉, 상기 방사 전극 기판(340)에는 여러개의 주파수대별로 라디에이터(345)가 존재한다.The radiator 345 corresponding to the number of slots of the slot substrate 320 is present in the radiation electrode substrate 340. That is, the radiator 345 is present in the radiation electrode substrate 340 according to several frequency bands.
상기와 같이 다공진 안테나는 인접한 여러개의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나가 어레이 형태로 배열된 형태이다. As described above, in the resonant antenna, dipole antennas having a plurality of adjacent resonant frequencies are arranged in an array form.
상기와 같이 구성된 다공진 안테나의 동작에 대하여 설명하기로 한다. The operation of the resonant antenna configured as described above will be described.
급전선 기판(300)상의 급전선(305)을 통한 전파 신호는 상기 슬롯 기판(320)의 슬롯(315)에 전달된다. 이때, 각각의 급전선(305)에서 전달되는 전파신호는 해당되는 슬롯(315)으로 전달된다. The propagation signal through the feed line 305 on the feed line substrate 300 is transmitted to the slot 315 of the slot substrate 320. At this time, the radio wave signal transmitted from each feed line 305 is transmitted to the corresponding slot 315.
그러면, 상기 슬롯기판(320)은 상기 급전선 기판(300)으로부터 전달된 각 전파 신호를 상기 방사 전극 기판(340)에 전송하고, 상기 방사 전극 기판(340)은 상기 전파신호를 각 라디에이터(345)를 통하여 방사한다.Then, the slot substrate 320 transmits each radio signal transmitted from the feeder substrate 300 to the radiation electrode substrate 340, and the radiation electrode substrate 340 transmits the radio signal to each radiator 345. Radiate through.
그러면, 도 4와 같은 대역폭이 생성된다. Then, the bandwidth as shown in Figure 4 is generated.
즉, 인접한 여러개의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나를 어레이 형태로 배열함으로써 각각의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나는 전체적으로 합쳐져서 그 대역폭이 증대된다. That is, by arranging dipole antennas having a plurality of adjacent resonant frequencies in an array form, the dipole antennas having the respective resonant frequencies are collectively combined to increase their bandwidth.
따라서 기존의 단일 소자 다이폴 안테나로는 구현하기 힘든 광대역 특성을 구현할 수 있다. Therefore, it is possible to implement broadband characteristics that are difficult to achieve with conventional single-element dipole antennas.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 인접한 여러개의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나를 어레이 형태로 배열함으로써 각각의 공진 주파수를 가지는 다이폴 안테나는 전체적으로 합쳐져 광대역 특성을 구현할 수 있는 다공진 안테나를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, by arranging dipole antennas having a plurality of adjacent resonant frequencies in an array form, the dipole antennas having the respective resonant frequencies may be combined to provide a multi-resonant antenna capable of realizing broadband characteristics.
도 1은 종래의 단일 공진 안테나의 구조를 나타낸 도면. 1 is a view showing the structure of a conventional single resonant antenna;
도 2는 종래의 단일 공진 안테나의 대역폭 특성을 나타낸 도면. 2 is a view showing the bandwidth characteristics of a conventional single resonant antenna.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다공진 안테나를 나타낸 도면.3 is a view showing a multi-resonant antenna according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다공진 안테나의 대역폭 특성을 나타낸 도면. 4 is a diagram illustrating bandwidth characteristics of a resonant antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
300 : 급전선 기판 305 : 급전선300: feeder board 305: feeder
310, 330 : 유전체 기판 320 : 슬롯 기판310, 330: dielectric substrate 320: slot substrate
325 : 슬롯 340 : 방사 전극 기판 325: slot 340: radiation electrode substrate
Claims (2)
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Publications (1)
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2003
- 2003-12-26 KR KR1020030097130A patent/KR20050065958A/en not_active Ceased
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20031226 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20081216 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20031226 Comment text: Patent Application |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20101028 Patent event code: PE09021S01D |
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| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20110531 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20101028 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |