KR20100065445A

KR20100065445A - Multi-Band Internal Loop Antenna with Up-Down Symmetry

Info

Publication number: KR20100065445A
Application number: KR1020080123775A
Authority: KR
Inventors: 박정숙; 신천우
Original assignee: 박정숙
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-17

Abstract

본 발명은 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 루프형 안테나를 상하대칭의 적층형으로 구성함으로써 내장형 안테나의 크기를 줄이고, 루프패턴을 반환부 전까지 다수개의 절곡점을 구현하여 복수개의 오픈루프를 형성하여 복수개의 주파수에 공진하는 안테나를 구현하면서 루프안테나의 루프패턴의 면적을 더욱 줄이며, 복수개의 오픈루프 간의 간격을 조절함으로써 고주파수 대역에서 광대역 특성을 얻을 수 있으며, 안테나 패치를 대칭 구조로 형성함으로써 전자파 인체 흡수율(SAR)을 저감시키고 전방향성의 방사패턴을 얻을 수 있는, 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-band internal loop antenna having a vertically symmetrical structure, and more particularly, by configuring a loop type antenna in a vertically symmetric stacked type, reducing the size of the internal antenna and implementing a plurality of bending points before returning the loop pattern. By forming a plurality of open loops to realize the antenna resonating to a plurality of frequencies, further reducing the area of the loop pattern of the loop antenna, and by adjusting the interval between the plurality of open loops can obtain broadband characteristics in the high frequency band, antenna patch The present invention relates to a multi-band internal loop antenna having a vertically symmetrical structure, which can reduce electromagnetic absorption rate (AR) and obtain an omnidirectional radiation pattern by forming a symmetrical structure.

Description

Multi-Band Loop Antenna with vertically symmetrical structure

본 발명은 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나(인테나)에 관한 것이다.The present invention relates to a multiband embedded loop antenna (intenna) having a vertically symmetrical structure.

일반적으로 안테나는 무선통신 단말기(이동통신 단말기, 개인 휴대통신 단말기(PCS), 개인용 디지털 단말기(PDA), 위성수신용 단말기(GPS), 무선랜 단말기(스마트폰 등))에 구비되어 외부로부터의 수신 신호를 수신하고 송신 신호를 외부로 방사하는 역할을 하는 소자이다.In general, the antenna is provided in a wireless communication terminal (mobile communication terminal, personal digital communication terminal (PCS), personal digital terminal (PDA), satellite reception terminal (GPS), wireless LAN terminal (smartphone, etc.) from the outside A device that receives a received signal and radiates a transmitted signal to the outside.

이처럼 무선통신 단말기는 상대방이 송신한 신호를 수신하거나 상대방으로 신호를 송신하기 위한 안테나를 무선통신 단말기 본체 내외부의 적소에 구비하여 무선통신망을 통하여 상대방과의 신호를 주고받으며 통신을 한다.As such, the wireless communication terminal has an antenna for receiving a signal transmitted from the other party or transmitting a signal to the other party in place inside and outside the main body of the wireless communication terminal to communicate with the other party through a wireless communication network.

그리고 최근에는 무선통신 단말기가 점점 소형화, 경량화 되어감에 따라 무선통신 단말기의 가장 큰 부품 중의 하나인 안테나를 수신감도와 전자파의 유해성 등을 고려하여 점점 크기가 작은 안테나로 설계하고 있는 추세이다.In recent years, as the wireless communication terminal becomes smaller and lighter, the antenna, which is one of the largest components of the wireless communication terminal, is being designed as an increasingly smaller antenna in consideration of reception sensitivity and harmfulness of electromagnetic waves.

일반적으로 소형의 무선통신 단말기의 안테나로는 도 1(a)의 PIFA 형태의 안테나가 가장 많이 사용되고 있으나, 이는 모노폴 안테나를 소형화한 방식의 안테나중 하나이다. 그러나 이러한 도 1(a)의 PIFA형 안테나를 사용하게 되면 모노폴 안테나의 방식인 전계가 외부로 방사되는 공간이 필요하여 안테나의 두께가 일정 크기 이상이 요구되며, 또한 안테나 주위에 다른 부품이나 회로가 있을 경우 전계방사에 영향을 받아 공진주파수 및 방사 특성이 변하면서 이득이 낮아지고 지향성이 변하는 등의 어려움이 발생한다. Generally, the antenna of the PIFA type antenna of FIG. 1 (a) is most used as an antenna of a small wireless communication terminal, but this is one of the antennas of a miniaturized monopole antenna. However, when the PIFA type antenna of FIG. 1 (a) is used, a space where the electric field of the monopole antenna is radiated to the outside is required, and the thickness of the antenna is required to be larger than a certain size. If so, the resonance frequency and radiation characteristics are affected by the field radiation, so that the gain is lowered and the directivity is changed.

따라서 최근에는 전술한 바와 같은 PIFA 안테나의 문제점을 개선하기 위하여 도 1(b)에 도시된 바와 같이 평면형 루프 안테나 등을 무선통신 단말기 내부에 내장형으로 구비함으로써 단말기의 외관 디자인을 미려하게 하고, 단말기를 소형화 하며, 송수신 특성을 향상시키는 단계에까지 이르렀다.Therefore, recently, in order to improve the problems of the PIFA antenna as described above, as shown in FIG. It has reached the stage of miniaturization and improving transmission and reception characteristics.

그러나 도 1(b)의 평면형 루프 안테나의 경우에도 공진주파수에 해당하는 길이의 루프를 형성해야 하므로 그 크기가 커져 소형의 단말기에 적용하기에는 어려움이 따르는 문제점이 발생한다.However, even in the case of the planar loop antenna of FIG. 1 (b), a loop having a length corresponding to a resonance frequency must be formed, which causes a problem in that it is difficult to be applied to a small terminal.

본 발명은 루프형 안테나를 상하로 적층형으로 구성함으로써 내장형 안테나의 크기를 줄이고, 상기 안테나의 루프를 폴딩하여 루프간의 배치가 스터브 역할을 하게 함으로써 고주파수 대역에서 광대역 특성을 얻을 수 있으며, 루프안테나의 배치를 상하대칭 구조로 형성함으로써 소형화를 구현하면서도 전자파 인체 흡수율(SAR)을 저감시키고 전방향성의 방사패턴을 얻을 수 있으며, 상하대칭 구조의 루프패턴을 폴딩하여 소형의 다중대역 내장형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can reduce the size of the built-in antenna by stacking the loop antennas vertically, and by folding the loops of the antennas so that the arrangement between the loops serves as a stub, the broadband characteristics can be obtained in a high frequency band, and the arrangement of loop antennas It is possible to reduce the electromagnetic absorption rate (SAR) and obtain an omnidirectional radiation pattern while forming a miniaturized structure by forming a vertically symmetric structure, and to provide a small multiband internal antenna by folding the loop pattern of the vertically symmetric structure. There is this.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 루프형 안테나를 박막형의 유전체기판 혹은 필름에 상하 적층형으로 구성함으로써 안테나의 크기를 줄이고, 루프패턴을 반환부 전까지 다수개의 절곡점을 구현하여 복수개의 오픈루프를 형성하여 복수개의 주파수에 공진하는 안테나를 구현하면서 루프안테나의 루프패턴의 면적을 더욱 줄여 초소형화하며, 복수개의 오픈루프 간의 간격을 조절함으로써 고주파수 대역에서 광대역 특성을 얻을 수 있는 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by reducing the size of the antenna by configuring a loop antenna in a thin film dielectric substrate or film stacked up and down, and implementing a plurality of bending points before returning the loop pattern to a plurality of By forming an open loop and realizing an antenna that resonates to a plurality of frequencies, it is further miniaturized by further reducing the area of the loop pattern of the loop antenna, and vertically symmetrical structure that can obtain wideband characteristics in the high frequency band by adjusting the interval between the plurality of open loops. Its purpose is to provide a multiband embedded loop antenna for.

또한, 본 발명은 안테나 루프패턴을 상하대칭 구조로 형성하여 전류 밀도를 상하대칭으로 고르게 분포시킴으로써 전자파 인체 흡수율(SAR)을 저감시키고 전방향성의 방사패턴을 얻을 수 있어 안테나의 게인이 높고 방사 효율이 높으며 다중대역에 공진이 가능한, 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나를 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention by forming the antenna loop pattern in a vertically symmetrical structure to distribute the current density evenly up and down symmetrical to reduce the electromagnetic absorption rate (SAR) and to obtain an omnidirectional radiation pattern, the antenna gain is high and the radiation efficiency is high It is an object of the present invention to provide a multi-band internal loop antenna having a vertically symmetric structure that is high and resonant in a multi-band.

본 발명의 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명은, 다중대역 내장형 안테나에 있어서, 유전체기판 혹은 유전체필름에 상하대칭으로 상기 안테나의 루프패턴을 형성하고; 상기 안테나의 상하대칭 루프패턴의 길이를 줄일 목적으로 루프의 반환부 전에 수차례 절곡점을 가져 복수개의 오픈루프를 형성시키는 폴딩을 하고; 상기 안테나의 동작 주파수 중 고주파수 대역의 공진 및 공진주파수의 대역폭을 확장시키기 위하여 상기 복수개의 오픈루프 사이의 간격을 조절하고; 상기 유전체필름의 상하에 대칭으로 형성하는 루프의 반환부에 연결되는 복수개의 스루홀; 상기 상하대칭 루프의 상부루프에 급전시키기 위한 급전부; 및 상기 하부루프를 접지시키기 위한 접지부를 포함한다.The present invention provides a multi-band internal antenna, comprising: forming a loop pattern of the antenna on a dielectric substrate or a dielectric film in up-down symmetry; Folding to form a plurality of open loops having a bending point several times before the return portion of the loop for the purpose of reducing the length of the vertically symmetric loop pattern of the antenna; Adjusting an interval between the plurality of open loops to extend a resonance of a high frequency band and a bandwidth of a resonance frequency among operating frequencies of the antenna; A plurality of through holes connected to a return portion of a loop symmetrically formed above and below the dielectric film; A feeding part for feeding the upper loop of the vertically symmetric loop; And a grounding part for grounding the lower loop.

본 발명은 루프형 안테나를 상하 적층 구조 및 오픈루프 구조로 구현함으로써 안테나의 사이즈를 최대한 줄일 수 있다.The present invention can reduce the size of the antenna as much as possible by implementing the loop-type antenna in a vertical stack structure and an open loop structure.

또한, 본 발명은 오픈루프를 복수개 만들어 오픈루프 간의 간격을 조절함으로 인해 안테나 동작 주파수인 기본주파수와 고주파수 대역의 대역폭을 큰 폭으로 확장시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of greatly expanding the bandwidth of the fundamental frequency and the high frequency band of the antenna operating frequency by adjusting the interval between the open loop by making a plurality of open loops.

또한, 본 발명은 안테나 루프패턴을 상하대칭 및 좌우대칭 구조로 형성함으로써, 전류 밀도 분포를 고르게 하여 전자파 인체 흡수율(SAR)을 저감시키고, 안테나의 동작 주파수 전체(기본주파수 대역 및 고주파수 대역)에 대해 전방향성의 방사패턴을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by forming the antenna loop pattern in the up-down symmetry and left-right symmetry structure, to evenly distribute the current density to reduce the electromagnetic wave absorption rate (SAR), and to the entire operating frequency (base frequency band and high frequency band) of the antenna The omnidirectional radiation pattern can be obtained.

다중대역 내장형 안테나에 있어서, 상기 안테나의 상부에 위치하고 급전부에서 반환부까지 루프 형태로 형성된 상부루프패턴; 루프패턴의 면적을 줄이면서 상기 안테나의 동작 주파수 중 고주파수 대역의 대역폭을 넓히기 위한 루프패턴의 중간 중간에 삽입된 절곡점을 통하여 형성된 1차 오픈루프 및 2차 오픈루프; 반환부에서 상부루프와 상하대칭으로 형성되어 접지부와 연결되는 하부루프; 반환부 이전에 상부루프와 하부루프가 연결되는 복수개의 스루홀; 상기 상부루프를 급전시키기 위한 상기 급전부; 및 상기 하부루프를 접지시키기 위한 접지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A multi-band internal antenna, comprising: an upper loop pattern positioned on an upper portion of the antenna and formed in a loop form from a feeding part to a returning part; A first open loop and a second open loop formed through a bending point inserted in the middle of the loop pattern to widen the bandwidth of the high frequency band among the operating frequencies of the antenna while reducing the area of the loop pattern; A lower loop formed in an upper symmetry with an upper loop in a return part and connected to a ground part; A plurality of through holes to which the upper loop and the lower loop are connected before the return unit; The feeding part for feeding the upper loop; And a grounding part for grounding the lower loop.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명 을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: There will be. In addition, 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 gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 스터브를 포함한 대칭 구조의 다중대역 내장형 안테나에 대한 일실시예 구성도이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a multi-band internal antenna having a symmetrical structure including a stub according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중대역 내장형 안테나는 상부루프(11), 하부루프(12), 1차 오픈루프(13), 2차 오픈루프(14), 반환부(15), 반환부 연결용 스루홀(16), 절곡점(17,18,19,20,21,22,23,24), 급전부(25), 및 접지부(26)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the multi-band internal antenna according to the present invention includes an upper loop 11, a lower loop 12, a primary open loop 13, a secondary open loop 14, and a return unit 15. And a through hole 16 for return part connection, bending points 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, and 24, a feed part 25, and a ground part 26.

상기 상부루프(11)와 하부루프(12)는 유전체기판의 상면과 하면에 위치하여 급전부(25)로부터 전달받은 신호를 루프 외부로 최종적으로 방사하는 역할을 한다. 여기서, 상부루프의 급전부와 반대측 끝부분의 루프패턴에는 단락되어 있는데, 본 발명에서는 그 부분을 반환부라고 지칭하고 반환부와 일정거리를 두고 하부루프와 연결하는 스루홀을 가공하여 상부루프(11)과 하부루프(12)을 연결하여 전체 루프를 폐루프로 형성한다. The upper loop 11 and the lower loop 12 are positioned on the upper and lower surfaces of the dielectric substrate to finally radiate a signal received from the feeder 25 to the outside of the loop. Here, the loop pattern of the feed end of the upper loop and the opposite end is short-circuited. In the present invention, the part is referred to as a return part, and the upper loop is formed by processing a through hole connecting the lower loop at a predetermined distance from the return part. 11) and the lower loop 12 are connected to form an entire loop as a closed loop.

그리고 루프패턴의 길이를 더욱 줄이기 위하여, 루프패턴의 중간에 1차 절곡점(17)과 2차 절곡점(18)을 넣어 루프패턴의 방향을 변화시켜 전체적으로 1차 오픈루프(13)를 형성한다. 다음 루프패턴의 길이를 더욱 줄이기 위하여 루프패턴의 중간에 3차 절곡점(19)과 4차 절곡점(20), 5차 절곡점(21) 및 6차 절곡점(22)을 넣어 루프패턴을 이용한 2차 오픈루프(14)를 형성한다. 이로써 루프패턴의 길이는 원래의 루프길이보다 1/8 이상으로 줄일 수가 있게 된다. In addition, in order to further reduce the length of the loop pattern, the first bent point 17 and the second bent point 18 are inserted in the middle of the loop pattern to change the direction of the loop pattern to form the first open loop 13 as a whole. . In order to further reduce the length of the next loop pattern, the loop pattern is inserted by inserting a third bending point 19, a fourth bending point 20, a fifth bending point 21, and a sixth bending point 22 in the middle of the loop pattern. The secondary open loop 14 used is formed. As a result, the length of the loop pattern can be reduced to 1/8 or more than the original loop length.

상기와 같은 기본형의 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나의 형상이 도 2에 나타나 있다. 이뿐만 아니라 도 3(a)과 같이 도 2의 기본형을 변형시켜 2개의 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나를 하나의 유전체기판 위에 형성시킬 수가 있으며, 또한 1차 오픈루프 안테나만으로도 동작이 가능하며, 도 3(b)와 같이 1차 오픈루프(13)와 2차 오픈루프(14), 3차 오픈루프(28)를 같이 형성시켜 더욱 소형화하여 사용할 수가 있다. 그리고 임의의 대역의 특성을 향상시킬 목적으로 도 3과 같이 루프의 임의의 지점에 오픈스터브(27)를 형성시켜 특성을 개선할 수가 있다. The shape of the multi-band internal loop antenna of the basic vertically symmetric structure as shown above is shown in FIG. 2. In addition, as shown in FIG. 3 (a), the basic type of FIG. 2 may be modified to form a multiband internal loop antenna having two vertically symmetrical structures on a single dielectric substrate, and may be operated only with a first open loop antenna. As shown in FIG. 3B, the primary open loop 13, the secondary open loop 14, and the tertiary open loop 28 may be formed together to be further miniaturized. In order to improve the characteristics of an arbitrary band, as shown in FIG. 3, an open stub 27 may be formed at an arbitrary point of a loop to improve characteristics.

한편, 상기 상부루프(11)는 상기 상부루프(11)와 하부루프(12) 사이에 소정 두께를 가지는 유전체기판(10) 혹은 필름 위에 형성된다. 이때, 유전체기판(10) 혹은 필름의 두께는 안테나로서의 동작에 영향을 미치지 않는다. Meanwhile, the upper loop 11 is formed on the dielectric substrate 10 or the film having a predetermined thickness between the upper loop 11 and the lower loop 12. At this time, the thickness of the dielectric substrate 10 or the film does not affect the operation as an antenna.

그리고 상기 안테나의 급전부(25)에서 들어오는 신호는 상부루프(11)을 타고 복수개의 절곡점(17, 18, 19, 20, 21, 22)을 지나 반환부(15)까지 전달되고, 반환부 인근의 스루홀(16)을 통하여 상기 상부루프(11)와 상하대칭인 하부루프(12)를 타고 전달되어 접지부(26)로 연결되는 완전한 루프를 형성한다. 이때 루프패턴은 일정한 선폭을 가지게 설계된다. The signal from the feeder 25 of the antenna is transferred to the return unit 15 through the plurality of bending points 17, 18, 19, 20, 21, 22 by the upper loop 11. The upper loop 11 is transferred through the lower loop 12 which is symmetrical with the upper loop 11 to form a complete loop connected to the ground portion 26. At this time, the loop pattern is designed to have a constant line width.

급전부(25)에서부터 시작된 루프패턴은 몇 개의 절곡점(17, 18, 19, 20, 21, 22)을 지나 반환부(15) 까지 오는 과정에 한측면이 오픈된 형태의 오픈루프를 형성하여 1차 오픈루프(13)만으로 구성하거나, 혹은 1차 오픈루프(13)와 2차 오픈루프(14)로 구성할 수가 있고, 루프안테나를 더욱 소형화하기 위하여 1차 오픈루 프(13)와 2차 오픈루프(14) 및 3차 오픈루프(28) 혹은 그 이상의 다차 오픈루프를 구현하여 소형화를 꾀할 수가 있다. The loop pattern starting from the feed section 25 forms an open loop with one side open in the process of passing through several bending points 17, 18, 19, 20, 21, 22 to the return section 15. It can be composed of only the primary open loop 13 or the primary open loop 13 and the secondary open loop 14, and the primary open loop 13 and the 2 in order to further reduce the loop antenna. It is possible to achieve miniaturization by implementing the primary open loop 14 and the third open loop 28 or more multiple open loops.

또한, 도 2에는 1차 오픈루프(13) 및 2차 오픈루프(14)의 오픈 방향이 오른쪽 방향으로 되어 있는데, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 안테나의 특성을 만족시킬 수 있는 위치라면 어느 곳에 구비하여도 무방함을 밝혀둔다.In addition, the opening direction of the primary open loop 13 and the secondary open loop 14 is shown in the right direction in FIG. 2, but the present invention is not limited thereto, and any position may satisfy the characteristics of the antenna. It is clear that it may be provided.

그리고 상기 상부루프(11)와 하부루프(12)의 총 길이를 합한 루프패턴의 총 길이는 상기 안테나의 사용 대역 중 저주파수 대역의 반파장 길이에 해당한다.The total length of the loop pattern, which is the sum of the total lengths of the upper loop 11 and the lower loop 12, corresponds to the half-wavelength length of the low frequency band of the use band of the antenna.

도 3은 본 발명에 따른 스터브를 포함한 복수개의 루프안테나를 동시에 구현하여 더욱 우수한 특성을 얻는 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 안테나를 상세 설명하기 위한 도면이며, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 안테나의 각 부분의 상세 사양을 살펴보면 다음과 같다.3 is a view for explaining in detail a multi-band internal antenna having a vertically symmetrical structure to obtain more excellent characteristics by implementing a plurality of loop antennas including a stub according to the present invention, with reference to Figures 2 and 3 According to the detailed specifications of each part of the multi-band internal antenna of the vertically symmetric structure according to the following.

여기서, 본 발명은 도 2에 도시된 안테나의 사양에 한정되는 것은 아니며, 단지 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예를 들어 설계한 안테나의 사양을 기재한 것임을 밝혀둔다. 따라서 안테나의 동작 주파수 및 설계 방식에 따라 각 재질, 구조, 사이즈, 및 위치는 얼마든지 변경 가능하다.Here, the present invention is not limited to the specification of the antenna shown in FIG. 2, but it is to be noted that the specification of the antenna designed by way of example only for the purpose of understanding the present invention is described. Therefore, each material, structure, size, and position can be changed according to the operating frequency and design method of the antenna.

상기 제시된 방법으로 가로 길이가 30mm 이며, 세로 길이가 10mm 이고 두께가 0.2mm 인 직사각형의 유전체기판 위에 선폭 1mm 의 루프패턴을 형성시켜 4밴드(850MHz, 1.58GHz, 1.8GHz, 2.1GHz)에 공진하는 박막형의 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 안테나를 구현하였다.In the proposed method, a loop pattern having a line width of 1 mm is formed on a rectangular dielectric substrate having a width of 30 mm, a length of 10 mm, and a thickness of 0.2 mm to resonate in 4 bands (850 MHz, 1.58 GHz, 1.8 GHz, 2.1 GHz). A multiband internal antenna with a thin film vertically symmetric structure is implemented.

여기서, 유전체기판으로는 두께 0.2mm 의 FR-4 기판을 사용하였으며, 상부루 프(11) 및 하부루프(12)로는 모두 완전 전도체(PEC : Perfect Electric Conductor)의 일종인 구리를 사용하였다.In this case, a FR-4 substrate having a thickness of 0.2 mm was used as the dielectric substrate, and copper, which is a kind of perfect electric conductor (PEC), was used as the upper loop 11 and the lower loop 12.

상기 상부루프(11) 패턴은 접지부(26)를 기점으로 좌측 10mm 위치에서 시작하여 좌측 끝점에서 1차 절곡점(17)을 형성하여 수직으로 위로 향하게 되고 10mm 를 지나 다시 2차 절곡점(18)을 지나 수평으로 오른쪽으로 이동하여 1차 오픈루프(13)를 형성한다. 우측 끝점 5mm 지점에서 3차 절곡점(19)으로 밑으로 이동하고 일정간격 “d"를 가지고 바로 4차 절곡점(20)을 지나 수평으로 좌측으로 이동하며 2차 절곡점(18)과 임의의 간격 ”dd"를 가지고 5차 절곡점(21)을 가지고 밑으로 향하여, 다시 6차 절곡점(22)을 지나 수평으로 이동하여 반환부(15) 까지 연결되어 1차 오픈루프(13)와 일정간격 “d"를 가지는 2차 오픈루프(14)가 형성된다. The upper loop 11 pattern starts at the left 10 mm position starting from the ground portion 26 and forms a primary bend point 17 at the left end point so that the upper loop 11 is vertically upward. ) To the right to move horizontally to form a primary open loop (13). Move downward to the 3rd bend point 19 at the right end point 5mm, and move horizontally to the left just after the 4th bend point 20 with a certain distance “d” and the 2nd bend point 18 With the spacing dd, the 5th bend point 21 is directed downwards, and then again horizontally past the 6th bend point 22 and connected to the return unit 15 so as to be constant with the first open loop 13. A secondary open loop 14 with a gap “d” is formed.

1차 오픈루프(13)과 2차 오픈루프(14)와는 일정한 간격 “d"는 상기 안테나의 가장 기본주파수의 공진특성을, 일정간격 ”dd"는 상기 안테나의 고주파 공진특성을 조절하며 안테나의 게인 및 공진대역 등의 방사특성을 조절하게 된다. The interval “d” between the primary open loop 13 and the secondary open loop 14 is a resonance characteristic of the most fundamental frequency of the antenna, and a constant interval “dd” is a high frequency resonance characteristic of the antenna. Radiation characteristics such as gain and resonance band are adjusted.

도 2에 나타낸 안테나의 사양은 전술한 바와 같이, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예를 들어 설계된 안테나의 사양이므로 그에 한정되는 것은 아니며, 후술한 도 4 내지 도 8의 안테나 특성은 모두 도 2에 나타낸 사양으로 설계된 안테나를 이용하여 측정한 안테나 특성임을 밝혀둔다.As described above, the specifications of the antenna shown in FIG. 2 are not limited thereto, for example, because they are specifications of an antenna designed to help an understanding of the present invention, and the antenna characteristics of FIGS. Note that this is an antenna characteristic measured using an antenna designed with the specifications shown.

본 실시예에서는 “d"를 1mm로 설정하고, ”dd"를 10mm 로 설정하여 기본공진주파수 850MHz 대역에서 반사특성이 공진 주파수 -6dB 이하(정재파비 3 이하)의 반사계수를 기준으로 그 대역폭이 기본공진주파수 대역(850MHz 중심)에서는 50MHz, 고주파수 대역에서는 1.45GHz에서 2.45GHz 까지 그 대역이 1GHz 에 이르는 광대역 특성을 얻을 수 있었다.In this embodiment, “d” is set to 1mm, and “dd” is set to 10mm so that the reflection characteristic in the fundamental resonance frequency of 850MHz is based on the reflection coefficient whose resonance frequency is -6dB or less (standing wave ratio 3 or less). In the basic resonant frequency band (centered at 850 MHz), broadband characteristics of 50 MHz and 1.45 GHz to 2.45 GHz in the high frequency band of 1 GHz were obtained.

여기서, 방사되는 안테나의 방사패턴을 보면 도 4의 850MHz 대역의 특성에서 안테나 게인 0dBi 정도 얻을 수가 있었으며, 도 5에서 나타난 바와 같이 1.58GHz GPS 대역에서는 안테나 게인이 0.5dBi 정도 얻었으며, 1.8GHz 대역의 PCS대역에서는 도 6과 같이 게인이 3.5dBi 정도 얻어졌으며, 2.12GHz 대역의 WCDMA 대역에서는 도 7과 같이 3.8dBi 정도 얻어졌고 방사패턴도 좌우로 양호하게 대칭적으로 방사됨을 알 수가 있다. Herein, the radiation pattern of the radiating antenna shows that the antenna gain of about 0 dBi can be obtained in the characteristics of the 850 MHz band of FIG. 4, and as shown in FIG. 5, the antenna gain of about 0.5 dBi is obtained in the 1.58 GHz GPS band. In the PCS band, gain is obtained about 3.5 dBi as shown in FIG. 6, and in the WCDMA band of 2.12 GHz band, about 3.8 dBi is obtained as shown in FIG. 7, and the radiation pattern is well symmetrically radiated from side to side.

실제 상기 안테나를 30mm×10mm 유전체기판 위에 양면의 프린트패턴을 에칭기법으로 형성시켜 제작하여 전파암실의 챔버에서 측정한 결과가 도 9에 나타난 바와 같이, 850MHz 대역의 CDMA영역과 1800MHz PCS 영역, 2130MHz WCDMA영역에서 방사효율이 60%~99% 정도로 우수하게 방사됨을 확인할 수가 있었으며, 피크게인도 3dBi 이상 얻어짐을 알 수가 있고, 평균게인도 -1dBi 이상 얻어져 양호한 특성을 나타냄을 확인할 수가 있다. 뿐만 아니라 안테나에서 방사되는 방사패턴도 좌우로 양호하게 대칭적으로 방사됨을 알 수가 있다.Actually, the antenna was fabricated by forming a printed pattern of both sides on a 30mm × 10mm dielectric substrate by etching, and the result of the measurement in the chamber of the radio darkroom is shown in FIG. 9. As shown in FIG. It was confirmed that the radiation efficiency was excellently emitted in the range of 60% to 99%, and the peak gain was also obtained at 3dBi or more, and the average gain was obtained at -1dBi or more, indicating good characteristics. In addition, it can be seen that the radiation pattern radiated from the antenna is well symmetrically radiated from side to side.

이러한 루프안테나의 절곡방향은 방사패턴에 직접적으로 영향을 미치며, 좌우대칭적으로 고른 절곡방향으로 인하여 고주파수 대역에서 얻기가 어려운 전방향성 방사패턴을 얻을 수 있고, 그와 더불어 전자파 인체 흡수율(SAR)을 저감시킬 수 있는 것이다.The bending direction of the loop antenna directly affects the radiation pattern, and it is possible to obtain an omnidirectional radiation pattern that is difficult to obtain in the high frequency band due to the symmetrical bending direction. It can be reduced.

도 3과 같이 850MHz 대역의 기본공진주파수의 대역이 50MHz 정도 얻어지는 데, 보다 광대역 특성을 얻기 위해서는 도 3과 같이 상하대칭형 루프안테나를 2개 연결하여 하나의 급전부에 연결하는 방법도 가능하다. 이 경우에는 100MHz 이상의 광대역 특성을 얻을 수가 있으며, 경우에 따라서는 850MHz 대역의 CDMA 에 공진하는 특성과 900MHz 대역의 GSM 대역에 공진하는 기본공진주파수가 2개인 2중 공진특성을 가지는 안테나를 구현할 수도 있게 된다. 또한 공진대역의 특성을 개선하기 위해서는 루프패턴의 특정지점에 오픈스터브(27)를 부착하여 공진특성을 개선하는 것도 가능하다. As shown in FIG. 3, a band of the fundamental resonance frequency of the 850 MHz band is obtained about 50 MHz. In order to obtain a wider bandwidth characteristic, a method of connecting two vertically symmetrical loop antennas as shown in FIG. In this case, a broadband characteristic of 100 MHz or more can be obtained, and in some cases, an antenna having a double resonance characteristic having a resonance characteristic of CDMA in the 850 MHz band and two fundamental resonance frequencies resonating in the GSM band in the 900 MHz band can be realized. do. In addition, in order to improve the characteristics of the resonance band, it is also possible to improve the resonance characteristics by attaching the open stub 27 to a specific point of the loop pattern.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 안테나는 저주파수 대역과 고주파수 대역 모두에서 전방향성의 방사패턴을 나타내고 있다. 이는, 본 발명에 따른 안테나의 상부루프와 하부루프 모두가 대칭 구조로 형성되어 있으므로 나타나는 특성으로서 안테나에 있어서 상당한 장점으로 작용한다.4 to 7, the multi-band internal antenna of the vertical symmetry structure according to the present invention shows the omnidirectional radiation pattern in both the low frequency band and high frequency band. This is a characteristic that appears because both the upper loop and the lower loop of the antenna according to the present invention is formed in a symmetrical structure, which acts as a significant advantage in the antenna.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

본 발명은 무선통신 분야 특히 핸드폰, GPS수신기, 무선랜 등의 무선통신 단말기 등에 이용된다.The present invention is used in the field of wireless communication, in particular wireless communication terminals such as mobile phones, GPS receivers, WLAN.

도 1은 종래의 내장형 안테나를 설명하기 위한 도면1 is a view for explaining a conventional built-in antenna

도 2는 본 발명에 따른 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나에 대한 일실시예 구성도2 is a diagram illustrating an embodiment of a multi-band internal loop antenna having a vertically symmetric structure according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나를 변형한 안테나에 대한 일실시예 도면3 is a diagram illustrating an embodiment of an antenna modified from a multi-band internal loop antenna having a vertically symmetric structure according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 상하대칭 구조의 다중대역 내장형 루프안테나의 반사계수 특성을 비교 설명하기 위한 도면4 is a view for comparing and explaining the reflection coefficient characteristics of a multi-band internal loop antenna having a vertically symmetric structure according to the present invention.

도 5는 상기 안테나의 850MHz 대의 방사패턴5 is a radiation pattern of 850MHz band of the antenna

도 6은 상기 안테나의 1.58GHz 대의 방사패턴6 is a radiation pattern of the 1.58GHz band of the antenna

도 7은 상기 안테나의 1.89GHz 대의 방사패턴7 is a radiation pattern of the 1.89GHz band of the antenna

도 8은 상기 안테나의 2.13GHz 대의 방사패턴8 is a radiation pattern of 2.13GHz band of the antenna

도 9는 제작된 안테나의 측정 데이터9 is measurement data of the fabricated antenna

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

10: 유전체기판 혹은 필름, 11: 상부루프, 12: 하부루프,10: dielectric substrate or film, 11: upper loop, 12: lower loop,

13: 1차 오픈루프, 14: 2차 오픈루프, 15: 반환부,13: 1st open loop, 14: 2nd open loop, 15: Return part,

16: 반환부 연결용 스루홀, 17: 1차 절곡점, 18: 2차 절곡점,16: Through hole for return connection, 17: 1st bending point, 18: 2nd bending point,

19: 3차 절곡점, 20: 4차 절곡점, 21: 5차 절곡점,19: 3rd bending point, 20: 4th bending point, 21: 5th bending point,

22: 6차 절곡점, 23: 7차 절곡점, 24: 8차 절곡점,22: 6th bending point, 23: 7th bending point, 24: 8th bending point,

25: 급전부, 26: 접지부, 27: 오픈스터브,25: feeder, 26: ground, 27: open stub,

28: 3차 오픈루프, 29: 회로접지판28: 3rd open loop, 29: circuit ground board

Claims

In a multi-band internal antenna having a vertically symmetric structure,

An upper loop and a lower loop formed on upper and lower portions of the dielectric substrate having a predetermined size and symmetrically;

An open loop pattern for forming one or two or more open loops by forming one or two bend points in the middle of the upper loop and the lower loop;

An open loop pattern having a return portion formed at one end of the open loop pattern;

A connecting through hole connecting the upper loop and the lower loop pattern formed near the return part of the open loop pattern;

A feeding unit for feeding the upper loop pattern; And

A grounding part for grounding the lower loop pattern

Multiband internal antenna of the up and down symmetric structure comprising a.

The method of claim 1,

The upper loop and the lower loop,

The multi-band internal antenna of the up and down symmetric structure, characterized in that formed in a vertical symmetry structure around the power supply and the ground.

The method according to claim 1 or 2,

And a plurality of bending points are formed in the middle of the upper loop and the lower loop to change the direction of the pattern.

The method of claim 3, wherein

And a plurality of bending points are formed in the middle of the upper loop and the lower loop to form a plurality of open loops.

The method of claim 4, wherein

The total length of the loop pattern, which is the sum of the length of the upper loop and the length of the lower loop, corresponds to the half-wavelength of the fundamental frequency of the operating frequency of the antenna, characterized in that the multi-band internal antenna of the up-down symmetry structure.

The method of claim 4, wherein

The middle portion between the upper loop and the lower loop,

A multi-band internal antenna having a vertically symmetrical structure, characterized in that the dielectric.

The method of claim 4, wherein

The pattern of the upper loop and the lower loop,

A multi-band internal antenna having a vertically symmetrical structure, characterized in that the conductor.

The method of claim 4, wherein

The connecting portion of the upper loop and the lower loop pattern,

And an up-and-down symmetrical multi-band internal antenna having a through hole in the vicinity of a return part which is one end of the upper loop pattern and the lower loop pattern.

The method of claim 4, wherein

In the method of using the multi-band internal antenna,

The multi-band internal antenna is attached to one side of the circuit board, or multi-band internal antenna of the up and down symmetric structure, characterized in that implemented by etching on the substrate extending the circuit board.