KR101252244B1

KR101252244B1 - 다중 안테나

Info

Publication number: KR101252244B1
Application number: KR1020110088958A
Authority: KR
Inventors: 류병훈; 성원모; 한경남; 황보창
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-04-09
Also published as: KR20130025571A

Abstract

다중 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나는, 기판의 상면에 형성되는 제1 루프, 기판의 상면에 제1 루프와 상호 이격하여 형성되는 제2 루프, 기판의 상면에 제1 루프 및 제2 루프와 각각 일정 간격 이격하여 형성되고 제1 루프 및 제2 루프로부터 각각 커플링 급전되는 공통 방사체, 기판의 저면에 제1 루프와 대응되는 위치에 형성되는 제1 기생 패치, 및 기판의 저면에 제1 기생 패치와 상호 이격하고, 제2 루프와 대응되는 위치에 형성되는 제2 기생 패치를 포함한다.

Description

다중 안테나{MULTI ANTENNA}

본 발명의 실시예는 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다중 안테나에 관한 것이다.

최근, 이동통신 단말기는 음성 통화 기능 이외에 GPS(Global Positioning System), DMB(Digital Multimedia Broadcasting), 데이터 통신, 인터넷, 인증, 결제, 근거리 무선 통신 등 다양한 기능을 수행하도록 제조되고 있으며, 이렇게 다양한 기능을 원활히 수행하도록 하기 위해 이동통신 단말기에 복수 개의 안테나를 장착하여 사용하는 기술이 주목 받고 있다.

즉, 이동통신 단말기의 안테나 성능 향상을 위해 MIMO(Multi Input Multi Output) 안테나 또는 다이버시티 안테나 등 다중 안테나 기술이 주목 받고 있으며, 특히 4세대 이동 통신(LTE : Long Term Evolution)에서는 통신 속도의 향상 및 데이터의 용량 증대 등의 목적으로 MIMO 안테나 기술을 채택하였다.

MIMO 안테나는 다수의 안테나를 구비하는데, 다수의 안테나를 통해 신호를 동시에 수신함으로써 데이터 트래픽를 분산시킬 수 있고, 그로 인해 대용량의 데이터를 빠른 시간에 수신할 수 있게 된다.

그러나, 이동통신 단말기의 좁은 공간 내에서 MIMO 안테나를 구현하면, 공간적인 제약 때문에 안테나들 간에 상호 간섭(Mutual Coupling)이 발생하여 격리도(Isolation)가 저하되며, 그로 인해 안테나 성능이 저하되게 된다. 특히, MIMO 안테나들이 동일한 편파를 갖는 경우, 각 안테나 간에 격리도가 일정 수준으로 유지되어야 할 필요가 있는 바, 안테나들 상호 간의 간섭을 줄이기 위한 방안이 요구된다.

기존의 안테나들 간의 상호 간섭을 줄이기 위한 방안으로는 1) 안테나들 상호 간의 거리를 늘리는 방안, 2) 안테나들 사이에 차단막을 형성하는 방안, 3)안테나들 사이에 집중 정수 소자를 이용하여 디커플링 네트워크(De-coupling Network)를 형성하는 방안 등이 있으나, 기존의 방안들은 다중 안테나의 부피를 커지게 하고, 안테나들 간의 상호 간섭을 줄이기 위해 안테나 이외의 별도의 장치를 형성하여야 하므로 구현하기가 복잡하다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 다중 안테나를 소형화하여 무선 기기에서 차지하는 공간을 최소화하고, 각 안테나들 간의 격리도를 일정 수준으로 유지할 수 있는 다중 안테나를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나는, 기판의 상면에 형성되는 제1 루프; 상기 기판의 상면에 상기 제1 루프와 상호 이격하여 형성되는 제2 루프; 상기 기판의 상면에 상기 제1 루프 및 상기 제2 루프와 각각 일정 간격 이격하여 형성되고, 상기 제1 루프 및 상기 제2 루프로부터 각각 커플링 급전되는 공통 방사체; 상기 기판의 저면에 상기 제1 루프와 대응되는 위치에 형성되는 제1 기생 패치; 및 상기 기판의 저면에 상기 제1 기생 패치와 상호 이격하고, 상기 제2 루프와 대응되는 위치에 형성되는 제2 기생 패치를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 제1 안테나와 제2 안테나가 공통 방사체를 공유하도록 함으로써, 다중 안테나를 소형화 할 수 있다. 그리고, 공통 방사체가 제1 루프와 제2 루프로부터 커플링 급전을 받도록 형성함으로써, 다중 안테나를 소형화함과 동시에 광대역 특성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 기판의 저면에 제1 루프 및 제2 루프와 대응되는 위치에 제1 기생 패치 및 제2 기생 패치를 상호 이격하여 형성함으로써, 제1 안테나 및 제2 안테나가 공통 방사체를 공유하고 동일한 편파 특성을 가짐에도 불구하고 제1 안테나와 제2 안테나 간에 일정 수준의 격리도를 유지할 수 있고, 제1 안테나와 제2 안테나에서 방사되는 빔 패턴을 한 방향으로 모아주어 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 다중 안테나의 하부에 형성된 메인 보드의 그라운드를 반사체로 사용하여 안테나의 지향성을 향상시킬 수 있으며, 이때 루프 구조 및 커플링 급전 구조를 통해 다중 안테나와 메인 보드 간의 거리를 λ/16으로 줄임으로써, 다중 안테나를 무선 기기 내에 실장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 저면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나를 메인 보드에 장착한 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 2D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 2D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 3D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 3D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 안테나의 평면도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 안테나의 평면도.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다중 안테나의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

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 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나의 저면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 다중 안테나(100)는 기판(102), 제1 루프(104), 제2 루프(106), 공통 방사체(108), 제1 기생 패치(110), 및 제2 기생 패치(112)를 포함한다.

기판(102)은 예를 들어, 일정한 유전율을 가지는 유전체로 이루어질 수 있다. 이때, 기판(102)은 일정한 두께의 판상 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 기판(102)이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(102)은 일정한 유전율 및 투자율을 가지는 자성체로 이루어질 수도 있다.

제1 루프(104)는 기판(102)의 상면에 형성된다. 제1 루프(104)는 양단이 개방(Open)된 형태로 형성된다. 이때, 제1 루프(104)의 일단은 제1 급전부(미도시)와 연결되고, 제1 루프(104)의 타단은 제1 접지부(미도시)와 연결된다. 예를 들어, 제1 루프(104)의 일단은 제1 동축 케이블(미도시)의 급전 선로와 연결되고, 제1 루프(104)의 타단은 제1 동축 케이블(미도시)의 접지 선로와 연결될 수 있다.

제2 루프(106)는 기판(102)의 상면에 제1 루프(104)와 상호 이격하여 형성되고, 양단이 개방된 형태로 형성된다. 제2 루프(106)는 제1 루프(104)와 상하 대칭하여 형성될 수 있다. 이때, 제2 루프(106)의 일단은 제2 급전부(미도시)와 연결되고, 제2 루프(106)의 타단은 제2 접지부(미도시)와 연결된다. 예를 들어, 제2 루프(106)의 일단은 제2 동축 케이블(미도시)의 급전 선로와 연결되고, 제2 루프(106)의 타단은 제2 동축 케이블(미도시)의 접지 선로와 연결될 수 있다. 여기서는, 제1 루프(104)와 제2 루프(106)가 기판(102)의 상면에서 상하 대칭하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 비대칭으로 형성될 수도 있다. 또한, 여기서는 제1 루프(104)와 제2 루프(106)의 형상이 직사각형으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 형상 예를 들어, 삼각형, 정사각형, 원형, 타원형 등으로 형성될 수 있다.

공통 방사체(108)는 제1 루프(104) 및 제2 루프(106)의 외측에서 제1 루프(104) 및 제2 루프(106)를 감싸며 기판(102)의 상면 전체에 걸쳐 형성될 수 있으다. 이때, 공통 방사체(108)는 기판(102)의 상면에서 제1 루프(104) 및 제2 루프(106)와 각각 상호 이격하여 형성된다. 그리고, 공통 방사체(108)는 상하 대칭으로 형성될 수 있다.

여기서, 공통 방사체(108)와 제1 루프(104) 및 공통 방사체(108)와 제2 루프(106) 간에는 전기적 커플링이 발생하게 된다. 이때, 공통 방사체(108)는 제1 루프(104) 및 제2 루프(106)를 통해 커플링 급전을 받게 된다.

구체적으로, 제1 루프(104)의 일단에 전류가 공급되면, 제1 루프(104)와 공통 방사체(108) 간에 전기적 커플링이 발생하여 공통 방사체(108)에 커플링 급전이 이루어지게 된다. 이 경우, 제1 루프(104)와 공통 방사체(108)에서 방사가 이루어지며, 제1 루프(104)와 공통 방사체(108)가 제1 안테나로 동작하게 된다.

또한, 제2 루프(106)의 일단에 전류가 공급되면, 제2 루프(106)와 공통 방사체(108) 간에 전기적 커플링이 발생하여 공통 방사체(108)에 커플링 급전이 이루어지게 된다. 이 경우, 제2 루프(106)와 공통 방사체(108)에서 방사가 이루어지며, 제2 루프(106)와 공통 방사체(108)가 제2 안테나로 동작하게 된다.

본 발명의 실시예에서는, 공통 방사체(108)가 제1 루프(104) 및 제2 루프(106)를 통해 커플링 급전을 받도록 함으로써, 다중 안테나(100)를 소형화 할 수 있고, 제1 안테나 및 제2 안테나를 광대역화 할 수 있게 된다.

이때, 제1 안테나와 제2 안테나는 동시에 작동할 수 있으며, 이 경우 제1 안테나와 제2 안테나는 공통 방사체(108)를 공유하게 되고, 동일한 편파 특성을 갖게 된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나(100)는 제1 안테나와 제2 안테나 간에 일정 수준의 격리도를 유지하게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 도 6에서 후술하기로 한다.

제1 루프(104) 및 제2 루프(106)를 상하 대칭하여 형성하고, 공통 방사체(108)를 상하 대칭하여 형성하는 경우, 제1 안테나와 제2 안테나는 동일한 주파수 대역의 신호를 송수신하게 되며, 다중 안테나(100)는 MIMO 안테나로 동작하게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 안테나와 제2 안테나가 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하도록 구현할 수도 있다.

한편, 공통 방사체(108)는 기판(102)의 일측 상의 제1 루프(104)의 개방된 부분과 마주 대하는 위치에 형성된 제1 개방부(121) 및 기판(102)의 타측 상의 제2 루프(106)의 개방된 부분과 마주 대하는 위치에 형성된 제2 개방부(123)를 포함할 수 있다. 이렇게 공통 방사체(108)에 제1 개방부(121) 및 제2 개방부(123)를 형성하는 경우, 제1 안테나와 제2 안테나의 방사가 원활히 이루어지게 할 수 있다. 이때, 제1 개방부(121) 및 제2 개방부(123)의 폭을 조절함으로써, 다중 안테나(100)의 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 된다.

또한, 공통 방사체(108)는 제1 루프(104)의 개방된 부분과 인접한 영역에 형성된 제1 매칭부(122) 및 제2 루프(106)의 개방된 부분과 인접한 영역에 형성된 제2 매칭부(124)를 포함할 수 있다. 제1 매칭부(122) 및 제2 매칭부(124)는 다중 안테나(100)의 임피던스 매칭을 위해 형성된다. 즉, 제1 매칭부(122) 및 제2 매칭부(124)의 폭 및 길이를 조절함으로써, 다중 안테나(100)의 임피던스 매칭을 수행할 수 있게 된다.

또한, 공통 방사체(108)에는 일정한 길이 및 폭을 갖는 제1 슬릿(125) 및 제2 슬릿(127)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 슬릿(125)은 제1 루프(104)의 일측면에서 제1 루프(104)와 상호 이격하여 기판(102)의 가로 방향으로 일정 길이를 갖고 형성될 수 있고, 제1 슬릿(125)의 종단은 개방되어 형성될 수 있다. 제2 슬릿(127)은 제2 루프(106)의 일측면에서 제2 루프(106)와 상호 이격하여 기판(102)의 가로 방향으로 일정 길이를 갖고 형성될 수 있고, 제2 슬릿(127)의 종단은 개방되어 형성될 수 있다. 제1 슬릿(125)과 제2 슬릿(127)은 기판(102) 상에서 상하 대칭하여 형성될 수 있다. 여기서, 제1 슬릿(125)과 제2 슬릿(127)의 길이 및 폭을 조절함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나의 공진 주파수를 각각 조정(튜닝)할 수 있게 된다.

제1 기생 패치(110)는 기판(102)의 저면에 제1 루프(104)와 대응되는 위치에 형성된다. 제2 기생 패치(112)는 기판(102)의 저면에 제2 루프(106)와 대응되는 위치에 형성된다. 제1 기생 패치(110)와 제2 기생 패치(112)는 일정한 간격을 두고 상호 이격하여 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판(102)의 저면에 제1 기생 패치(110)와 제2 기생 패치(112)를 형성함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도를 향상시킬 수 있게 된다. 이때, 제1 기생 패치(110)와 제2 기생 패치(112) 사이의 이격된 간격을 조절함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도를 조정할 수 있게 된다.

그리고, 기판(102)의 저면에 제1 기생 패치(110)와 제2 기생 패치(112)를 형성함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나의 방사 패턴을 기판(102)과 수직한 방향으로 모아줄 수 있게 된다.

한편, 제1 기생 패치(110)와 제2 기생 패치(112)는 각각 기판(102)의 상면에 형성된 공통 방사체(108)와 전기적 커플링을 발생시킨다. 이때, 제1 기생 패치(110)와 제2 기생 패치(112) 간의 상호 이격된 간격을 통해 제1 기생 패치(110) 및 제2 기생 패치(112)와 공통 방사체(108) 간에 발생되는 전기적 커플링양을 조절할 수 있게 된다. 그리고, 제1 기생 패치(110) 및 제2 기생 패치(112)와 공통 방사체(108) 간에 발생되는 전기적 커플링양을 조절함으로써, 제1 안테나 및 제2 안테나의 임피던스, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도, 및 제1 안테나 및 제2 안테나의 빔폭 등을 조절할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나를 메인 보드에 장착한 상태를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 다중 안테나(100)는 메인 보드(150)의 상부에 형성되며, 지지부(160)에 의해 지지될 수 있다. 메인 보드(150)에는 그라운드가 형성되는데, 이때 메인 보드(150)는 다중 안테나(100)의 반사체(Reflector)로 동작하게 된다. 즉, 메인 보드(150)의 그라운드는 다중 안테나(100)에서 방사되는 전파를 다중 안테나(100)의 상부 방향으로 다시 반사시켜 주는 역할을 한다. 이 경우, 다중 안테나(100)의 지향성을 향상시켜 줄 수 있게 된다.

일반적으로 반사체는 안테나와 λ/4(λ는 해당 안테나의 사용 주파수에 따른 파장)의 이격 거리를 두고 형성하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나(100)는 루프 급전 및 커플링 급전을 사용하여 다중 안테나(100)에서 공진을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 다중 안테나(100)와 반사체 즉, 메인 보드(150) 간의 이격 거리를 λ/4보다 짧은 λ/16로 할 수 있게 된다. 예를 들어, 다중 안테나(100)의 공진 주파수가 800 MHz 인 경우, 다중 안테나(100)와 메인 보드(150) 간의 이격 거리(λ/16)는 23mm가 되게 된다.

이 경우, 반사체를 사용하여 다중 안테나(100)의 지향성을 향상시키면서도 메인 보드(150)와의 이격 거리를 기존의 안테나에 비해 1/4 수준으로 줄일 수 있게 되므로, 다중 안테나(100)를 무선 기기 내에 장착하는 내장형 안테나로 구현할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)을 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1 안테나와 제2 안테나의 공진 주파수는 LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)으로 하였다.

도 4를 참조하면, 제1 안테나는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 VSWR이 각각 2.0564, 1.2591, 1.8644, 1.9128인 것을 볼 수 있다.

도 5를 참조하면, 제2 안테나는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 VSWR이 각각 1.9822, 1.4482, 1.4861, 2.1547인 것을 볼 수 있다.

이와 같이, 제1 안테나 및 제2 안테나는 LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)의 대부분의 주파수 대역에서 VSWR이 2 이하로 나타나는 것을 볼 수 있다. 이로써, 제1 안테나 및 제2 안테나가 해당 주파수 대역에서 공진이 잘 형성됨을 알 수 있고, 다중 안테나(100)를 통해 LTE BAND 5 대역에서 전 주파수 대역의 신호를 정상적으로 송수신할 수 있음을 알 수 있다.

이는 공통 방사체(108)가 제1 루프(104) 및 제2 루프(106)를 통해 커플링 급전을 받도록 형성함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나의 광대역 특성을 향상시킨 결과이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도를 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1 안테나와 제2 안테나의 공진 주파수는 LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)인 것으로 하였다. 그리고, 그래프에서 가로축은 주파수(MHz)를 나타내고, 세로축은 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도(dB)를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 각각 -7.6177 dB, -7.3562dB, -9.5850dB, -12.477dB 인 것을 볼 수 있다. 즉, LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)의 전 주파수 대역에서 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도가 -7 dB 이하인 것을 확인할 수 있다.

앞에서 살펴본 바와 같이, 제1 안테나와 제2 안테나는 공통 방사체(108)를 공유하고, 동일한 편파 특성을 갖는다. 따라서, 제1 안테나와 제2 안테나 간에 충분한 격리도를 확보하기 어려움에도 불구하고, LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)의 주파수 전 영역에서 격리도가 -7 dB 이하로 일정 수준의 격리도를 나타내는 것을 볼 수 있다.

이는 기판(102)의 저면에 제1 루프(104)와 대응되는 위치에 제1 기생 패치(110)를 형성하고, 제1 기생 패치(110)와 상호 이격하여 제2 루프(106)와 대응되는 위치에 제2 기생 패치(112)를 형성함으로써, 제1 안테나와 제2 안테나 간의 격리도를 향상시킨 결과이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 2D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 2D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1 안테나 및 제2 안테나의 2D 방사빔 패턴을 도시한 것은 제1 안테나 및 제2 안테나의 빔폭(Beam Width)을 확인하기 위해서이다.

도 7을 참조하면, 제1 안테나는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 빔폭(Beam Width)이 70.84°, 72.34°, 76.35°, 77.57° 인 것을 볼 수 있다.

도 8을 참조하면, 제2 안테나는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 빔폭(Beam Width)이 66.27°, 73.46°, 76.04°, 75.92°인 것을 볼 수 있다.

이와 같이, 제1 안테나 및 제2 안테나는 LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)의 대부분의 주파수 대역에서 빔폭이 70°이상인 것을 확인할 수 있으며, 이로써 제1 안테나 및 제2 안테나는 넓은 빔 폭을 갖는 지향성 안테나의 특성을 만족하는 것을 알 수 있다.

이는 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 보드(150)의 그라운드를 다중 안테나(100)의 반사체로 사용하여 다중 안테나(100)의 지향성을 향상시킨 결과이다. 또한, 기판(102)의 저면에 제1 루프(104)와 대응되는 위치에 제1 기생 패치(110)를 형성하고, 제1 기생 패치(110)와 상호 이격하여 제2 루프(106)와 대응되는 위치에 제2 기생 패치(112)를 형성함으로써, 제1 안테나 및 제2 안테나에서 방사되는 빔 패턴을 한 방향 즉, 다중 안테나(100)의 상부 방향으로 모아준 결과이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 안테나의 3D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 안테나의 3D 방사빔 패턴을 나타낸 그래프이다.

도 9를 참조하면, 제1 안테나는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 안테나 이득이 각각 3.044 dBi, 4.442 dBi, 5.040 dBi, 4.678 dBi 인 것을 볼 수 있고, 안테나 효율이 27.51 %, 37.18 %, 41.61 %, 38.96 % 인 것을 볼 수 있다.

도 10을 참조하면, 제2 안테나는 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 894 MHz에서 안테나 이득이 각각 3.228 dBi, 4.215 dBi, 4.353 dBi, 3.697 dBi 인 것을 볼 수 있고, 안테나 효율이 29.49 %, 35.73 %, 36.91 %, 32.04 % 인 것을 볼 수 있다.

이와 같이, 제1 안테나 및 제2 안테나는 LTE BAND 5 대역(824 ~ 894 MHz)의 전 주파수 대역에서 안테나 이득이 3 dBi 이상이고, 안테나 효율이 27 % 이상인 것을 확인할 수 있으며, 이로써 다중 안테나(100)가 해당 주파수 대역에서 안테나의 역할을 정상적으로 수행할 수 있음을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 안테나의 평면도이다.

도 11을 참조하면, 다중 안테나(100)는 한 쌍의 제1 슬릿(125-1, 125-2) 및 한 쌍의 제2 슬릿(127-1, 127-2)을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 다중 안테나와 동일한 구성을 가지므로, 여기서는 한 쌍의 제1 슬릿(125-1, 125-2) 및 한 쌍의 제2 슬릿(127-1, 127-2)에 대해서만 설명하며, 다른 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한 쌍의 제1 슬릿(125-1, 125-2)은 제1 루프(104)의 양 측면에서 각각 제1 루프(104)와 이격하여 상호 대칭되게 형성된다. 또한, 한 쌍의 제2 슬릿(127-1, 127-2)은 제2 루프(106)의 양 측면에서 각각 제2 루프(106)와 이격하여 상호 대칭되게 형성된다. 이때, 한 쌍의 제1 슬릿(125-1, 125-2)의 전체 길이 및 폭은 도 1에 도시된 제1 슬릿(125)의 길이 및 폭과 동일하게 형성할 수 있고, 한 쌍의 제2 슬릿(127-1, 127-2)의 전체 길이 및 폭은 도 1에 도시된 제2 슬릿(127)의 길이 및 폭과 동일하게 형성할 수 있다.

이와 같이, 도 1의 제1 슬릿(125)을 제1 루프(104)의 양 측면에서 상호 대칭되게 형성하고, 도 1의 제2 슬릿(127)을 제2 루프(106)의 양 측면에서 상호 대칭되게 형성함으로써, 다중 안테나(100)의 가로 길이를 줄일 수 있으며, 그로 인해 다중 안테나(100)를 소형화 할 수 있게 된다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 안테나의 평면도이다.

도 12를 참조하면, 다중 안테나(100)는 공통 방사체(108)가 분리되어 형성되는 것을 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 다중 안테나와 동일한 구성을 가지므로, 여기서는 공통 방사체(108)에 대해서만 설명하며, 다른 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

공통 방사체(108)는 제1 루프(104)와 상호 이격하여 제1 루프(104)를 감싸며 형성되는 제1 공통 방사체(108-1) 및 제2 루프(106)와 상호 이격하여 제2 루프(106)를 감싸며 형성되는 제2 공통 방사체(108-2)를 포함한다. 이때, 제1 공통 방사체(108-1)와 제2 공통 방사체(108-2)는 일정 간격 이격하여 형성된다. 이와 같이, 공통 방사체(108)는 제1 공통 방사체(108-1)와 제2 공통 방사체(108-2)로 분리되어 형성될 수 있다. 여기서는 공통 방사체(108)가 기판(102)의 상면에서 상하로 두 부분으로 분리되어 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 공통 방사체(108)는 그 이외의 다양한 형태 또는 두 부분 이상으로 분리되어 형성될 수 있다.

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. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

102 : 기판 104 : 제1 루프
106 : 제2 루프 108 : 공통 방사체
108-1 : 제1 공통 방사체 108-2 : 제2 공통 방사체
110 : 제1 기생 패치 112 : 제2 기생 패치
121 : 제1 개방부 122 : 제1 매칭부
123 : 제2 개방부 124 : 제2 매칭부
125 : 제1 슬릿 127 : 제2 슬릿
125-1, 125-2 : 한 쌍의 제1 슬릿 127-1, 127-2 : 한 쌍의 제2 슬릿
150 : 메인 보드 160 : 지지부

Claims

기판의 상면에 형성되는 제1 루프;
상기 기판의 상면에 상기 제1 루프와 상호 이격하여 형성되는 제2 루프;
상기 기판의 상면에 상기 제1 루프 및 상기 제2 루프와 각각 일정 간격 이격하여 형성되고, 상기 제1 루프 및 상기 제2 루프로부터 각각 커플링 급전되는 공통 방사체;
상기 기판의 저면에 상기 제1 루프와 대응되는 위치에 형성되는 제1 기생 패치; 및
상기 기판의 저면에 상기 제1 기생 패치와 상호 이격하고, 상기 제2 루프와 대응되는 위치에 형성되는 제2 기생 패치를 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
제1 루프 및 제2 루프는,
상기 기판의 상면에서 상하로 이격하여 형성되는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 공통 방사체는,
상기 기판의 일측 상의 상기 제1 루프의 개방된 부분과 마주 대하는 위치에 형성되는 제1 개방부; 및
상기 기판의 타측 상의 상기 제2 루프의 개방된 부분과 마주 대하는 위치에 형성되는 제2 개방부를 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 공통 방사체는,
상기 제1 루프의 개방된 부분과 인접한 영역에 형성되는 제1 매칭부; 및
상기 제2 루프의 개방된 부분과 인접한 영역에 형성되는 제2 매칭부를 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 공통 방사체는,
상기 제1 루프의 일측면에서 상기 제1 루프와 상호 이격하여 형성되는 제1 슬릿; 및
상기 제2 루프의 일측면에서 상기 제2 루프와 상호 이격하여 형성되는 제2 슬릿을 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 공통 방사체는,
상기 제1 루프의 양 측면에서 상기 제1 루프와 각각 이격하여 형성되는 한 쌍의 제1 슬릿; 및
상기 제2 루프의 양 측면에서 상기 제2 루프와 각각 이격하여 형성되는 한 쌍의 제2 슬릿을 포함하는, 다중 안테나.
제1항에 있어서,
상기 공통 방사체는,
상기 기판의 상면에서 적어도 두 부분으로 분리되어 형성되는, 다중 안테나.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 다중 안테나;
상기 다중 안테나의 하부에 형성되고, 상면에 그라운드가 형성되는 메인 보드; 및
상기 메인 보드 상에서 상기 다중 안테나를 지지하는 지지부를 포함하는, 다중 안테나 장치.