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KR102032457B1 - Wideband antenna apparatus - Google Patents

Wideband antenna apparatus Download PDF

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Publication number
KR102032457B1
KR102032457B1 KR1020180064659A KR20180064659A KR102032457B1 KR 102032457 B1 KR102032457 B1 KR 102032457B1 KR 1020180064659 A KR1020180064659 A KR 1020180064659A KR 20180064659 A KR20180064659 A KR 20180064659A KR 102032457 B1 KR102032457 B1 KR 102032457B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
radiators
power supply
feeding structure
parallel
ground
Prior art date
Application number
KR1020180064659A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김형동
신현웅
강산
양재성
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020180064659A priority Critical patent/KR102032457B1/en
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Publication of KR102032457B1 publication Critical patent/KR102032457B1/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46Electric supply lines or communication lines

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Abstract

Provided is a broadband antenna device. According to one embodiment of the present invention, the broadband antenna device comprises: a ground formed on a substrate; a feeding structure positioned on one side of the ground and forming a loop including feeding power supply; and a plurality of radiators connected to the feeding structure, wherein a plurality of antennas may be configured by the plurality of radiators.

Description

광대역 안테나 장치{WIDEBAND ANTENNA APPARATUS}Broadband Antenna Unit {WIDEBAND ANTENNA APPARATUS}

아래의 실시예들은 광대역 안테나 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 동일한 주파수 대역에서 공진을 갖는 2 개의 안테나를 광대역 급전 구조를 통해 결합하여 광대역 임피던스 대역폭을 구현하는 광대역 안테나 장치에 관한 것이다. The following embodiments relate to a wideband antenna device, and more particularly, to a wideband antenna device which combines two antennas having resonances in the same frequency band through a wideband feeding structure to implement a wideband impedance bandwidth.

무선 통신을 활용하는 휴대단말기의 보급률이 급격히 성장하고 있으며, 차후 유선 통신을 대체할 기술로 분류되고 있다. 현재 시판된 제품의 종류도 매우 다양하며, 특히 LTE 및 GSM, WCDMA 등을 사용하는 광대역 무선 휴대단말기의 경우 소비자들의 요구가 증대되고 있다. 하지만 이러한 광대역을 사용하는 제품에서 안테나를 광대역화시키는 기술이 많지 않아서 현재 시판된 제품의 수가 적고 개발에 어려움을 겪고 있다.The penetration rate of mobile terminals using wireless communication is growing rapidly, and it is classified as a technology to replace wired communication in the future. The types of products currently on the market are also very diverse, especially in the case of broadband wireless portable terminals using LTE, GSM, WCDMA, etc., consumer demand is increasing. However, there is not much technology to widen the antenna in the products using the broadband, so the number of products on the market is small and it is difficult to develop.

무선 단말기용 안테나는 인쇄회로기판(Print Circuit Board, PCB) 상에 위치하고 안테나는 PCB와 전자기적 결합을 이루게 되어 PCB로부터 공기 중으로 전자기 에너지를 방사하게 되는데, PCB가 파장에 비해 매우 작은 경우 임피던스 대역폭이 좁아지는 경우가 발생한다. 종래 기술은 파장에 비해 매우 작은 PCB를 갖는 구조에서 대역폭이 좁은 문제점이 있다.The antenna for the wireless terminal is located on a printed circuit board (PCB) and the antenna forms an electromagnetic coupling with the PCB to radiate electromagnetic energy from the PCB into the air. When the PCB is very small compared to the wavelength, the impedance bandwidth Narrowing occurs. The prior art has a problem of narrow bandwidth in a structure having a very small PCB compared to the wavelength.

한국공개특허 10-2012-0068273호는 이러한 광대역 단일 공진 안테나에 관한 것으로, 광대역을 지원하는 단일 공진 안테나에 관한 기술을 기재하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0068273 relates to such a wideband single resonant antenna, and describes a technology related to a single resonant antenna supporting wideband.

한국공개특허 10-2012-0068273호Korean Patent Publication No. 10-2012-0068273

실시예들은 광대역 안테나 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 동일한 주파수 대역에서 공진(Resonance)을 갖는 2 개의 안테나를 광대역 급전 구조를 통해 결합하여 광대역 임피던스 대역폭을 구현하는 기술을 제공한다. Embodiments describe a broadband antenna device, and more specifically, provide a technique for implementing a broadband impedance bandwidth by combining two antennas having resonances in the same frequency band through a broadband feeding structure.

실시예들은 PIE(Planar Inverted-E) 급전 구조와 2개 이상의 방사체를 사용하고 PIE 급전 구조에 집중 소자를 추가적으로 배치하여 방사체들 사이의 커플링(Coupling)을 조절함으로써 임피던스 대역폭을 확장시키는 광대역 안테나 장치를 제공하는데 있다. Embodiments of the present invention provide a wideband antenna device using a Planar Inverted-E (PIE) feeding structure and two or more radiators, and additionally arranging a lumped element in the PIE feeding structure to adjust the coupling between the radiators to expand the impedance bandwidth. To provide.

일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치는, 기판 상에 형성되는 그라운드; 상기 그라운드의 일측에 위치하며, 급전원을 포함하는 루프를 형성하는 급전 구조체; 및 상기 급전 구조체에 연결되는 복수의 방사체를 포함하고, 상기 복수의 방사체에 의해 복수의 안테나가 구성될 수 있다. Broadband antenna device according to an embodiment, the ground formed on the substrate; A feeding structure positioned on one side of the ground and forming a loop including a feeding power supply; And a plurality of radiators connected to the feeding structure, and a plurality of antennas may be configured by the plurality of radiators.

상기 급전 구조체는, 상기 급전원과 직렬로 연결되며 상기 복수의 방사체 사이에 배치되어 상기 복수의 방사체간 커플링(Coupling)을 조절하는 직렬 집중 소자를 더 포함할 수 있다. The power supply structure may further include a series concentrator connected in series with the power supply and disposed between the plurality of radiators to adjust coupling between the plurality of radiators.

상기 급전 구조체는, 상기 급전원과 병렬로 연결되는 병렬 집중 소자를 더 포함하고, 상기 급전원과 상기 직렬 집중 소자 및 상기 병렬 집중 소자를 포함하는 공진 회로를 가질 수 있다. The power supply structure may further include a parallel concentrator connected in parallel with the power supply, and may have a resonance circuit including the power supply, the series concentrator, and the parallel concentrator.

상기 급전 구조체의 상기 직렬 집중 소자 및 상기 병렬 집중 소자에 의해 상기 복수의 방사체의 공진이 서로 결합되며, 결합된 상기 복수의 방사체의 공진은 PIE(Planar Inverted-E) 공진과 동시에 결합되어 추가적인 임피던스 대역폭 확보를 할 수 있다. Resonances of the plurality of radiators are coupled to each other by the series concentrator and the parallel concentrators of the feed structure, and the resonances of the plurality of coupled radiators are coupled simultaneously with Planar Inverted-E (PIE) resonances to provide additional impedance bandwidth. It can be secured.

여기서, 상기 급전 구조체는, 상기 급전원이 구성된 급전부; 상기 급전원과 직렬로 이루어지며, 상기 복수의 방사체 사이를 연결하고 커패시터(Capacitor)로 이루어진 상기 직렬 집중 소자가 구성된 연결부; 상기 급전원과 병렬로 이루어지며, 커패시터로 이루어진 상기 병렬 집중 소자가 구성된 제1 도전 선로; 및 상기 연결부와 상기 그라운드를 연결시키는 제2 도전 선로를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, the power supply structure, the power supply unit is configured the power supply; A connection part formed in series with the power supply and configured to connect between the plurality of radiators and to have the series concentrator formed of a capacitor; A first conductive line formed in parallel with the power supply and configured with the parallel concentrator formed of a capacitor; And a second conductive line connecting the connection part and the ground.

실시예들에 따르면 동일한 주파수 대역에서 공진을 갖는 2 개의 안테나를 광대역 급전 구조를 통해 결합하여 광대역 임피던스 대역폭을 구현하는 광대역 안테나 장치를 제공할 수 있다. According to the embodiments, it is possible to provide a wideband antenna device that implements a wideband impedance bandwidth by combining two antennas having resonances in the same frequency band through a wideband feeding structure.

실시예들에 따르면 PIE(Planar Inverted-E) 급전 구조와 2개 이상의 방사체를 사용하고 PIE 급전 구조에 집중 소자를 추가적으로 배치하여 방사체들 사이의 커플링을 조절함으로써 임피던스 대역폭을 확장시키는 광대역 안테나 장치를 제공할 수 있다. According to embodiments, a broadband antenna device using a Planar Inverted-E (PIE) feeding structure and two or more radiators and additionally placing a lumped element in the PIE feeding structure to adjust the coupling between the radiators to expand the impedance bandwidth Can provide.

도 1은 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 A부분 확대도를 나타내는 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 다중 안테나 공진 결합을 위한 급전 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치의 입력 임피던스를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치와 기존의 PIFA 안테나 장치의 반사 손실을 나타내는 도면이다.
1 is a view schematically showing the structure of a broadband antenna device according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an enlarged view of portion A of FIG. 1.
3 is a diagram illustrating a power supply structure for multiple antenna resonance coupling according to another embodiment.
4 is a diagram illustrating an input impedance of a broadband antenna device according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating return loss between a broadband antenna device and a conventional PIFA antenna device according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the described embodiments may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Shape and size of the elements in the drawings may be exaggerated for more clear description.

아래의 실시예들은 동일한 주파수 대역에서 공진을 갖는 2 개의 안테나를 광대역 급전(feeding) 구조를 통해 결합하여 광대역 임피던스 대역폭을 구현하는 기술을 제공한다. The following embodiments provide a technique for implementing a wideband impedance bandwidth by combining two antennas having resonance in the same frequency band through a wideband feeding structure.

안테나의 방사 효율 및 대역폭을 충족시키기 위해서는 단말기의 그라운드 크기와 커플링(Coupling)이 매우 중요하다. 일반적으로 파장에 비해 매우 작은 그라운드에서는 안테나가 갖는 대역폭이 매우 협소하다.In order to meet the radiation efficiency and bandwidth of the antenna, the ground size and coupling of the terminal are very important. In general, the bandwidth of the antenna is very narrow in the case of very small ground compared to the wavelength.

기존 휴대 단말기 안테나로 널리 사용되는 PIFA(Planar Inverted-F Antenna)는 유도성 단락핀을 사용하여 급전원과 방사체간의 결합을 자유롭게 조절할 수 있었으나, 임피던스 대역폭이 최근 통신 서비스 주파수 대역의 요구에는 매우 부족한 문제점을 가지고 있다. Planar Inverted-F Antenna (PIFA), which is widely used as an existing antenna for mobile terminals, was able to freely adjust the coupling between the power supply and the radiator by using an inductive short-circuit pin, but the impedance bandwidth is very insufficient for the recent demand of the communication service frequency band Have

이러한 문제점을 해결하기 위하여 다수의 방사체를 사용하는 경우가 있지만 방사체간의 커플링 문제로 인해 공진이 서로 결합되지 않는다. 최근, 급전 구조에 용량성 단락핀을 추가로 사용하여 공진형 단락핀으로 변환시킴으로써 PIFA에 비해 대역폭을 2~3배 확대할 수 있는 기술이 PIE(Planar Inverted-E) 기술이 연구되고 있다. In order to solve this problem, a plurality of radiators may be used, but resonance may not be coupled to each other due to coupling problems between radiators. In recent years, PIE (Planar Inverted-E) technology has been studied for a technology that can expand a bandwidth 2 to 3 times compared to PIFA by converting to a resonant short pin using a capacitive short pin in a feed structure.

하지만, 이 또한 파장에 비해 매우 작은 그라운드를 가지고 있는 단말기의 경우에는 추가적인 임피던스 대역폭 확보가 필요하다. However, this also requires additional impedance bandwidth for terminals with very small ground compared to the wavelength.

도 1은 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing the structure of a broadband antenna device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치는 동일한 주파수 대역에서 공진을 갖는 2 개의 안테나를 광대역 급전 구조를 통해 결합하여 광대역 임피던스(Impedance) 대역폭을 구현할 수 있다. Referring to FIG. 1, a broadband antenna device according to an embodiment may implement a broadband impedance bandwidth by combining two antennas having resonances in the same frequency band through a broadband feeding structure.

여기서, 2 개의 안테나는 급전원으로부터 광대역 병렬 공진 급전 구조를 통해 연결되어 있다. 급전 구조에서 2 개의 안테나 사이에는 집중 소자(Lumped Element)가 배치됨으로써 집중 소자를 통해 안테나간의 전자기적 결합력 제어가 가능하다. 각 안테나와 급전 구조의 배치 및 급전 구조 내의 집중 소자의 제어를 통해 안테나의 입력 임피던스를 독립적으로 제어할 수 있다. Here, two antennas are connected from a power supply through a wideband parallel resonant feeding structure. In the feeding structure, a concentrated element is disposed between the two antennas so that the electromagnetic coupling force between the antennas can be controlled through the concentrated element. The input impedance of the antenna can be controlled independently through the arrangement of each antenna and the feeding structure and the control of the lumped elements in the feeding structure.

기존의 광대역 급전 구조와 두 가지 이상의 안테나 공진이 독립적으로 결합함으로써 광대역 임피던스 대역폭 특성을 얻을 수 있다. Broadband impedance bandwidth characteristics can be obtained by combining existing broadband feed structures and two or more antenna resonances independently.

예를 들어, 43 x 80 mm2 의 인쇄회로기판(Print Circuit Board, PCB) 상에 설계된 안테나를 포함하는 임의의 휴대단말기 구조를 도시한 것이다. 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치(100)는 840~1040 MHz에서 동작하도록 설계되었다. 광대역 안테나 장치(100)의 안테나 영역은 그라운드(ground)(110)와 동일한 평면상(111)에 43 x 10 mm2 와 그라운드(110)와 수직인 면(112)에 43 x 10 mm2 로 구성되어 있다.For example, it illustrates an arbitrary portable terminal structure including an antenna designed on a 43 x 80 mm 2 Print Circuit Board (PCB). Broadband antenna device 100 according to an embodiment is designed to operate at 840 ~ 1040 MHz. The antenna area of the broadband antenna device 100 is 43 x 10 mm 2 on the same plane 111 as the ground 110 and 43 x 10 mm 2 on the surface 112 perpendicular to the ground 110. It is.

PCB 상의 안테나 급전 구조는 그라운드(110)의 끝 부분에 위치하여 루프 형태로 구성(A)되어 있으며, 급전원과 직렬 집중 소자 및 병렬 집중 소자를 포함하는 공진 회로 구조를 가질 수 있다. The antenna feeding structure on the PCB is positioned at the end of the ground 110 and is configured in a loop form (A), and may have a resonant circuit structure including a power supply, a series concentrating element, and a parallel concentrating element.

도 2는 도 1의 A부분 확대도를 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating an enlarged view of portion A of FIG. 1.

일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치는 PIE(Planar Inverted-E) 급전 구조와 2개 이상의 방사체를 사용하고, PIE 급전 구조에 집중 소자를 추가적으로 배치하여 방사체 사이의 커플링을 조절하여 임피던스 대역폭을 확장할 수 있다. The broadband antenna device according to an embodiment uses a Planar Inverted-E (PIE) feeding structure and two or more radiators, and additionally arranges lumped elements in the PIE feeding structure to adjust the coupling between the radiators to expand the impedance bandwidth. Can be.

급전 구조에는 2 개 이상의 방사체가 연결되어 있고, 급전 구조에서 방사체 사이에는 집중 소자가 추가적으로 배치된다. 이 집중 소자를 통해 방사체간 커플링이 조절 가능하며 2 개의 방사체 공진이 서로 결합이 가능하다. 결합된 2 개의 방사체 공진은 기존의 광대역 기술인 PIE 공진과 동시에 결합되면서 추가적인 임피던스 대역폭 확보가 가능하다. Two or more radiators are connected to the feeding structure, and the concentrating element is additionally disposed between the radiators in the feeding structure. Through this concentrator, coupling between radiators is adjustable and two radiator resonances can be coupled to each other. The combined two radiator resonances are combined with the existing broadband technology, PIE resonance, to secure additional impedance bandwidth.

아래에서 하나의 예를 들어 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치를 보다 구체적으로 설명한다. As an example, a broadband antenna device according to an embodiment will be described in more detail.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치(100)는 그라운드(110), 복수의 방사체(160, 170) 및 급전 구조체를 포함하여 이루어질 수 있으며, 복수의 안테나를 형성할 수 있다. 여기서 급전 구조체는 앞에서 설명한 급전 구조를 지칭할 수 있다. Referring to FIG. 2, the broadband antenna device 100 may include a ground 110, a plurality of radiators 160 and 170, and a power supply structure, and may form a plurality of antennas. Here, the power supply structure may refer to the power supply structure described above.

그라운드(110)는 기판 상에 형성되며, 보다 구체적으로 기판 상부의 소정 영역에 그라운드(110)가 형성될 수 있고, 이러한 그라운드(110)는 도전성 금속 물질로 이루어지며 급전 구조체와 전기적으로 결합될 수 있다.The ground 110 may be formed on a substrate, and more specifically, the ground 110 may be formed in a predetermined region on the substrate, and the ground 110 may be made of a conductive metal material and electrically coupled to the feeding structure. have.

여기서, 기판은 광대역 안테나 장치의 구성 요소들이 결합되는 몸체부로, 도1에서 설명한 바와 같이, PCB로 이루어질 수 있다. 기판은 유전체 재질로 이루어질 수 있으며, 기판의 유전율은 요구되는 방사 특성에 의해 정해질 수 있다. 또한 기판은 PCB뿐 아니라 연성인쇄회로기판(Flexible Print Circuit Board, FPCB)이 사용될 수도 있다. Here, the substrate is a body portion to which the components of the broadband antenna device are coupled, and as described with reference to FIG. 1, may be formed of a PCB. The substrate may be made of a dielectric material, and the dielectric constant of the substrate may be determined by required radiation characteristics. In addition, the PCB may be used as well as a flexible printed circuit board (FPCB).

복수의 방사체(160, 170)는 급전 구조체에 서로 이격되어 연결되며, 예컨대 서로 평행하게 배치될 수 있어 복수의 방사체(160, 170)에 의해 복수의 안테나가 구성될 수 있다. The plurality of radiators 160 and 170 are spaced apart from each other and connected to the power supply structure, for example, may be arranged in parallel with each other, so that a plurality of antennas may be configured by the plurality of radiators 160 and 170.

예를 들어, 복수의 방사체(160, 170)는 2 개의 방사체로 구성될 수 있으며 이에 따라 2 개의 안테나가 구현될 수 있다. 즉, 복수의 방사체(160, 170)는 제1 방사체(160) 및 제2 방사체(170)로 구성될 수 있다.For example, the plurality of radiators 160 and 170 may be configured as two radiators, and thus two antennas may be implemented. That is, the plurality of radiators 160 and 170 may be composed of the first radiator 160 and the second radiator 170.

여기서 제1 방사체(160)는, 도 1에서 설명한 그라운드(110)와 동일한 평면상(111)의 안테나 영역에 배치될 수 있으며, 제2 방사체(170)는 그라운드(110)와 수직인 면(112)의 안테나 영역까지 길게 연장될 수 있고 절곡되어 보다 길게 연장될 수 있다. Here, the first radiator 160 may be disposed in the antenna region on the same plane 111 as the ground 110 described with reference to FIG. 1, and the second radiator 170 may have a surface 112 perpendicular to the ground 110. It can be extended to the antenna area of) and can be bent to extend longer.

급전 구조체는 그라운드(110)의 일측의 끝단에 위치하며, 급전원(121)을 포함하는 루프를 형성할 수 있다. The power supply structure is positioned at one end of the ground 110 and may form a loop including the power supply 121.

급전 구조체는 급전원(121), 직렬 집중 소자(CF1, 131) 및 병렬 집중 소자(CF2, 141)를 포함하여 이루어질 수 있다. The power supply structure may include the power supply 121, the series concentrating elements CF 1 and 131, and the parallel concentrating elements CF 2 and 141.

직렬 집중 소자(131)는 급전 구조체는 급전원(121)과 직렬로 연결되며, 복수의 방사체(160, 170) 사이에 배치되어 복수의 방사체(160, 170)간 커플링을 조절할 수 있다. 이러한 직렬 집중 소자(131)는 커패시터(Capacitor)로 이루어질 수 있다. The series concentrating element 131 may have a power supply structure connected in series with the power supply 121, and may be disposed between the plurality of radiators 160 and 170 to adjust coupling between the plurality of radiators 160 and 170. The series concentrator 131 may be formed of a capacitor.

병렬 집중 소자(141)는 급전원(121)과 병렬로 연결될 수 있다. 여기서 병렬 집중 소자(141)는 커패시터로 이루어질 수 있다. The parallel concentrator 141 may be connected in parallel with the power supply 121. In this case, the parallel concentrator 141 may be formed of a capacitor.

이에 따라 급전원(121)과 직렬 집중 소자(131) 및 병렬 집중 소자(141)를 포함하는 공진 회로를 가질 수 있다. Accordingly, a resonance circuit including a power supply 121, a series concentrator 131, and a parallel concentrator 141 may be provided.

또한, 다른 측면에서 급전 구조체는 급전부(120), 연결부(130), 제1 도전 선로(140) 및 제2 도전 선로(150)를 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, in another aspect, the power supply structure may include a power supply unit 120, a connection unit 130, a first conductive line 140, and a second conductive line 150.

급전부(120)는 급전원(121)이 구성되고, 연결부(130)는 급전원(121)과 직렬로 이루어지며, 복수의 방사체(160, 170) 사이를 연결하고 직렬 집중 소자(131)가 구성될 수 있다. 그리고 제1 도전 선로(140)는 급전원(121)과 병렬로 이루어지며 병렬 집중 소자(141)가 구성되고, 제2 도전 선로(150)는 연결부(130)와 그라운드(110)를 연결시킬 수 있다. The power supply unit 120 is composed of a power supply 121, the connection portion 130 is made in series with the power supply 121, connects between the plurality of radiators (160, 170) and the series concentrating element 131 is Can be configured. In addition, the first conductive line 140 may be formed in parallel with the power supply 121, and the parallel concentrating element 141 may be configured, and the second conductive line 150 may connect the connection unit 130 and the ground 110. have.

급전 구조체의 직렬 집중 소자(131) 및 병렬 집중 소자(141)에 의해 복수의 방사체(160, 170)의 공진이 서로 결합되며, 결합된 복수의 방사체(160, 170)의 공진은 PIE(Planar Inverted-E) 공진과 동시에 결합되어 추가적인 임피던스 대역폭 확보를 할 수 있다. The resonance of the plurality of radiators 160 and 170 are coupled to each other by the series concentrating element 131 and the parallel concentrating element 141 of the power supply structure, and the resonance of the coupled radiators 160 and 170 is PIE (Planar Inverted). -E) Combined with resonance, additional impedance bandwidth can be secured.

이러한 급전 구조체의 공진 회로에는 동일한 공진 주파수를 갖는 복수의 안테나(예를 들어, 2 개의 안테나)가 연결되어 있다. 급전원(121)과 직렬 집중 소자(131) 및 병렬 집중 소자(141)로 급전 루프를 형성하며 안테나의 입력 임피던스를 조절할 수 있다. 안테나의 입력 임피던스는 루프 형태에 연결된 집중 소자를 이용해서 조절이 가능하기 때문에 급전원(121) 및 집중 소자는 공진 회로의 위치에 상관없이 구현이 가능하다.A plurality of antennas (for example, two antennas) having the same resonance frequency are connected to the resonance circuit of the power supply structure. A power supply loop 121, a series concentrator 131, and a parallel concentrator 141 may form a feed loop and adjust an input impedance of an antenna. Since the input impedance of the antenna can be adjusted using a lumped element connected to the loop shape, the power supply 121 and the lumped element can be implemented regardless of the position of the resonance circuit.

도 3은 다른 실시예에 따른 다중 안테나 공진 결합을 위한 급전 구조를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a power supply structure for multiple antenna resonance coupling according to another embodiment.

도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 다중 안테나 공진 결합을 위한 급전 구조를 나타내는 것으로, 도시된 바와 같이 급전 구조에서 급전원 및 단락핀의 위치는 변경 가능하다. 이 때, 안테나들 사이에는 커패시터가 구성되어야 한다. Referring to FIG. 3, a power supply structure for multiple antenna resonance coupling according to another embodiment is illustrated. As illustrated, positions of a power supply and a short circuit pin may be changed in the power supply structure. At this time, a capacitor must be configured between the antennas.

도 4는 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치의 입력 임피던스를 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating an input impedance of a broadband antenna device according to an exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 광대역 안테나 장치의 입력 임피던스를 나타내는 것으로, 급전 구조의 직렬 집중 소자(CF1)와 병렬 집중 소자(CF2)를 이용하여 안테나의 입력 임피던스를 제어할 수 있다. Referring to FIG. 4, which illustrates the input impedance of the broadband antenna device, the input impedance of the antenna may be controlled by using the series concentrating element CF 1 and the parallel concentrating element CF 2 having a power supply structure.

도 5는 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치와 기존의 PIFA 안테나 장치의 반사 손실을 나타내는 도면이다. 5 is a diagram illustrating return loss between a broadband antenna device and a conventional PIFA antenna device according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 동일한 단말기 구조에서 기존의 PIFA 안테나 장치(510)와 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치(520)의 반사 손실을 나타낸 것이다. 기존의 PIFA 안테나 장치(510)는 반사 손실 -6 dB 이하에서 840~880 MHz로 약 40 MHz의 대역폭을 만족하였으며, 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치(520)는 840~1040 MHz 약 200 MHz의 대역폭을 만족한다. Referring to FIG. 5, the return loss of the existing PIFA antenna device 510 and the broadband antenna device 520 according to an embodiment is shown in the same terminal structure. The conventional PIFA antenna device 510 satisfies a bandwidth of about 40 MHz with a return loss of -6 dB at 840 to 880 MHz, and the broadband antenna device 520 according to an embodiment has a wavelength of about 200 MHz at 840 to 1040 MHz. Meets the bandwidth.

이는 기존 PIFA 안테나 장치(510)에 비해 일 실시예에 따른 광대역 안테나 장치(520)가 약 5배 이상 임피던스 대역폭이 향상되었음을 나타낸다.This indicates that the impedance bandwidth of the broadband antenna device 520 according to the embodiment is improved by about 5 times or more, compared to the existing PIFA antenna device 510.

휴대 무선 단말기가 소형화됨에 따라 안테나의 방사 성능 및 광대역 특성을 얻기 위한 노력이 지금까지 무수히 많이 이루어져 왔으나, 실제 제품에 적용할 수 있도록 간단한 모델은 제시되지 못하고 있다. 이상의 실시예들을 활용하게 되면, 휴대폰, 휴대용 무선 AP, GPS 단말기 등에서 다중 안테나 공진 결합 급전 구조를 적용하여 고성능의 광대역 안테나를 실현시킬 수 있게 된다. 따라서 실시예들을 통해 모바일 안테나 분야에서 높은 방사 성능, 광대역 안테나를 매우 효율적으로 구현할 수 있다. As portable wireless terminals have been miniaturized, numerous efforts have been made to obtain the radiation performance and the broadband characteristics of the antenna. However, a simple model has not been proposed for practical application. By utilizing the above embodiments, it is possible to realize a high-performance broadband antenna by applying a multi-antenna resonant coupling feed structure in a mobile phone, a portable wireless AP, a GPS terminal and the like. Therefore, embodiments of the present invention can implement a high radiation performance, broadband antenna in the mobile antenna field very efficiently.

이러한 실시예들은 휴대폰뿐만 아니라, WCDMA, LTE, GPS, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 등의 무선 통신을 위한 단말기, 광대역을 사용하는 단말기, 다중입력 다중출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 안테나를 사용하는 단말기인 경우 적용이 가능하고, 해당 제품의 PCB 상에 본 기술을 적용할 수 있다.These embodiments are not only mobile phones, but also terminals for wireless communication such as WCDMA, LTE, GPS, Wi-Fi, and Bluetooth, terminals using broadband, and multiple input multiple output (MIMO). ) In case of terminal using antenna, it is applicable, and this technology can be applied on PCB of the product.

이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as "connected" or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, but another component may be present in the middle. It should be understood that. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “… unit”, “… module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.In addition, the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the corresponding embodiments, and may be implemented to be included in other embodiments within the scope of the technical spirit of the present invention. Even if the description is omitted, it is obvious that a plurality of embodiments may be reimplemented into one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same or related reference numerals and redundant description thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

Claims (5)

기판 상에 형성되는 그라운드;
상기 그라운드의 일측에 위치하며, 급전원을 포함하는 루프를 형성하는 급전 구조체; 및
상기 급전 구조체에 연결되는 복수의 방사체
를 포함하고,
상기 급전 구조체는,
상기 급전원이 구성된 급전부;
상기 급전원과 직렬로 이루어지며, 상기 복수의 방사체 사이를 연결하고 직렬 집중 소자가 구성된 연결부;
상기 급전원과 병렬로 이루어지며, 병렬 집중 소자가 구성된 제1 도전 선로; 및
상기 연결부와 상기 그라운드를 연결시키는 제2 도전 선로
를 포함하며, PIE(Planar Inverted-E) 급전 구조를 형성하고,
상기 복수의 방사체는,
상기 PIE(Planar Inverted-E) 급전 구조의 상기 급전 구조체에 서로 소정 간격 이격되어 배치되되, 상기 복수의 방사체 중 하나는 상기 그라운드와 동일한 평면상의 안테나 영역에 배치되고, 상기 복수의 방사체 중 다른 하나는 상기 그라운드와 수직인 면의 안테나 영역까지 길게 연장되며, 상기 복수의 방사체에 의해 복수의 안테나가 구성되고,
상기 급전 구조체의 상기 직렬 집중 소자 및 상기 병렬 집중 소자에 의해 상기 복수의 방사체의 공진이 서로 결합되며, 결합된 상기 복수의 방사체의 공진은 PIE(Planar Inverted-E) 공진과 동시에 결합되어 추가적인 임피던스 대역폭 확보를 하는 것
을 특징으로 하는, 광대역 안테나 장치.
A ground formed on the substrate;
A feeding structure positioned on one side of the ground and forming a loop including a feeding power supply; And
A plurality of radiators connected to the feeding structure
Including,
The feeding structure,
A feeder configured with the feeder;
A connection portion formed in series with the power supply and configured to connect between the plurality of radiators and have a series concentrating element;
A first conductive line made in parallel with the power supply and configured with a parallel concentrator; And
A second conductive line connecting the connecting portion to the ground
To include, form a Planar Inverted-E (PIE) feeding structure,
The plurality of radiators,
The PIE (Planar Inverted-E) feeding structure is arranged spaced apart from each other at a predetermined interval, one of the plurality of radiators are disposed in the antenna area on the same plane as the ground, the other of the plurality of radiators Extending to the antenna area of the surface perpendicular to the ground, the plurality of radiators are configured by the plurality of radiators,
Resonances of the plurality of radiators are coupled to each other by the series concentrator and the parallel concentrators of the feed structure, and the resonances of the plurality of coupled radiators are coupled simultaneously with Planar Inverted-E (PIE) resonances to provide additional impedance bandwidth. Securing
Characterized in that, the broadband antenna device.
제1항에 있어서,
상기 급전 구조체는,
상기 급전원과 직렬로 연결되며 상기 복수의 방사체 사이에 배치되어 상기 복수의 방사체간 커플링(Coupling)을 조절하는 커패시터(Capacitor)로 이루어진 직렬 집중 소자
를 더 포함하는, 광대역 안테나 장치.
The method of claim 1,
The feeding structure,
A serial concentrator connected in series with the power supply and having a capacitor disposed between the plurality of radiators to adjust coupling between the plurality of radiators;
Further comprising a wideband antenna device.
제2항에 있어서,
상기 급전 구조체는,
상기 급전원과 병렬로 연결되는 커패시터(Capacitor)로 이루어진 병렬 집중 소자
를 더 포함하고,
상기 급전원과 상기 직렬 집중 소자 및 상기 병렬 집중 소자를 포함하는 공진 회로를 갖는 것
을 특징으로 하는, 광대역 안테나 장치.
The method of claim 2,
The feeding structure,
Parallel lumped element consisting of a capacitor connected in parallel with the power supply
More,
Having a resonant circuit comprising said power supply, said series concentrator and said parallel concentrator
Characterized in that, the broadband antenna device.
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