KR20080062895A - 모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모노폴 안테나에 관한 것으로서, 상기 모노폴 안테나는 급전부에 전기적으로 연결되며, 유한 평면의 접지면상에 배치된 방사체; 및 상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되며, 상기 접지면에 접지되는 보강 회로부를 포함하여 동작 주파수에서의 파장에 비해 현저히 짧은 길이를 가지면서도 안테나의 효율이 향상될 뿐만 아니라 대역폭이 향상된다.

짧은 길이, 보강 회로부, 모노폴, 전류 분포, 균일화

Description

모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기{MONOPOLE ANTENNA AND ELECTRONIC EQUIPMENT HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 2는 도 1에 도시된 모노폴 안테나의 반사 계수를 개략적으로 나타낸 그래프,

도 3a는 동작 주파수의 파장에 비해 매우 짧은 길이를 가지는 모노폴 안테나의 전류 분포를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 3b는 도 1에 도시된 모노폴 안테나의 전류 분포를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 3c는 도 3a에 도시된 모노폴 안테나의 전류 분포와 도 3b에 도시된 모노폴 안테나의 전류 분포를 비교하기 위한 그래프,

도 4는 도 1에 도시된 모노폴 안테나의 복사 저항에 따른 반사 계수를 개략적으로 나타낸 그래프,

도 5a는 전송선 상에 임피던스 매칭부가 개재된 안테나의 등가 회로도,

도 5b는 도 1에 도시된 안테나의 등가 회로도,

도 5c는 도 5a와 도 5b에 각각 도시된 모노폴 안테나의 반사 계수를 비교하 기 위한 그래프,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 9a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 9b는 도 9a의 A 부분에 대한 상세도,

도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 개념도,

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 모노폴 안테나가 전자기기에 내장된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10; 급전부 11; 방사체

12; 보강 회로부 13a, 13b; 제 1 및 제 2 커패시터

14a, 14b; 제 1 및 제 2 인덕터 G; 접지면

UL; 접지면 상단선 66; 단락 스터브

본 발명은 모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자 기기에 관한 것으로서, 특히 동작 주파수에 대응하는 파장에 비해 현격히 짧은 길이를 가지면서도 안테나 성능을 유지할 수 있는 모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기에 관한 것이다.

통신 수단이 내장된 전자 기기는 전파를 수신하여 전자 기기를 통해 재생하거나 그 전자 기기로부터 생성된 정보를 전파 형태로 송신하는 기능을 한다. 상기 전자기기의 일예로는 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants), 차량용 네비게이션(Navigation), 노트북, 전자 수첩, 전자 사전, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 및 오디오 등이 있다.

이와 같은 전자 기기는 각각의 특유 기능이 탁월해야 될 뿐만 아니라 소비자의 미적 욕구를 충족시킬 수 있도록 전자 기기의 디자인의 중요성이 점차 증대되고있다.

특히, 최근에는 슬림(slim)한 디자인을 요구하는 소비자의 미적 욕구를 충족시키기 위해, 전자 기기의 외부로 길게 돌출되었던 안테나를 전자 기기의 내부에 내장시키려는 시도가 진행되고 있다.

주지된 바와 같이, 일반적인 모노폴 안테나는 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/2의 길이에서 공진이 발생하며, 모노폴 안테나는 거울 효과(mirror effect)로 인해 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/4인 길이에서 공진이 발생한다. 따라서, 동작 주파수가 고주파 대역인 안테나는 그 길이가 짧아 전자 기기에 내장이 가능하 다. 그러나 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 단말기와 같이 동작 주파수(174~216 MHz)가 저주파 대역인 경우, 공진을 발생시키기 위한 안테나의 길이는 전자 기기에 내장될 수 없을 정도로 길어야 한다. 일예로, 동작 주파수 200MHz를 기준으로 모노폴 안테나의 길이는 75cm이어야 하고, 모노폴 안테나의 길이는 37.5cm의 길이를 가져야 한다. 이러한 이유로 저주파 대역의 전파를 송수신하기 위한 전자기기에는 리트랙터블 안테나(retractable antenna)와 같은 외장형 안테나가 적용되고 있다.

최근에는 저주파 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나를 전자기기에 내장 가능한 길이로 소형화시키려는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 안테나의 크기가 감소됨에 따라 안테나 대역폭, 이득 또는 효율이 희생되어야 하기 때문에 동작 주파수가 저주파 대역인 안테나를 전자기기에 내장시키는 기술은 실용화되지 못하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 동일한 크기의 안테나에 비해 안테나 효율이 현저히 향상된 모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 일정한 안테나 효율을 가지면서도 크기를 현저히 줄일 수 있는 모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 동작 주파수에서의 파장에 비해 현저히 짧은 길이를 가지면서도 안테나의 효율이 향상될 수 있을 뿐만 아니라 대역폭이 향상된 모노 폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모노폴 안테나는 급전부에 전기적으로 연결되며, 유한 평면의 접지면상에 배치된 방사체; 및 상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되며, 상기 접지면에 접지되는 보강 회로부를 포함한다.

여기서, 상기 보강 회로부는 복수개가 상기 방사체에 주기적으로 배치된다.

본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 상기 보강 회로부는 상기 방사체에 일정 간격 이격되게 배치되는 제 1 및 제 2 커패시터; 일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 방사체에 연결되며, 타단은 상기 접지면에 연결되는 제 1 인덕터; 및 일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 방사체의 끝단 사이의 상기 방사체에 연결되며, 타단은 상기 접지면에 연결되는 제 2 인덕터를 포함한다. 그리고 상기 커패시터들은 동일한 커패시턴스를 가지고, 상기 인덕터들은 동일한 인덕턴스를 가진다.

상기 방사체는 선형이며, 상기 방사체의 길이는 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/40로 설정된다. 또한, 상기 보강 회로부는 상기 방사체에 흐르는 전류량이 증가되도록 상기 방사체에 배치될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 상기 방사체는 상기 접지면의 상단선과 수직인 수직부; 및 상기 접지면의 상단선과 나란한 수평부를 포함하며, 상기 보강 회로부는 상기 수평부에 개재된다. 상기 복수의 커패시터는 상기 수평부에 일정 간격 이격되고 상호 직렬로 배치되며, 상기 복수의 인덕터는 상기 수평부와 상기 접지면 사이에 상호 병렬되게 배치된다.

본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 상기 수평부는 상기 접지면과 근접된 적어도 하나의 수평 근접부; 상기 수평 근접부로부터 상기 접지면으로부터 멀어지는 방향으로 이격된 적어도 하나의 수평 이격부; 및 상기 수평 근접부 및 상기 수평 이격부를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 포함하며, 상기 커패시터는 상기 수평 이격부에 개재되고, 상기 인덕터는 상기 수평 근접부와 상기 접지면 사이에는 배치된다.

본 발명의 제 4 실시예에 의하면, 상기 방사체는 중심선(CA)이 상기 접지면 상단선과 나란한 헬리컬 형상을 가진다.

본 발명의 제 5 실시예에 의하면, 상기 커패시터는 빗 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴(인터디지털(interdigital) 커패시터)으로 형성되며, 상기 인덕터는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성된다.

본 발명의 제 6 실시예에 의하면, 상기 인덕터는 상기 방사체와 상기 접지면 사이에 개재되는 단락 스터브로 대체될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 목적은 전파를 송수신하기 위한 모노폴 안테나를 구비하며, 접지면이 마련된 전자기기에 있어서, 상기 모노폴 안테나는 급전부에 전기적으로 연결되며, 상기 접지면상에 배치된 방사체; 및 상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되며, 상기 접지면에 접지되는 보강 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기에 의해 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모노폴 안테나 및 이를 구비한 전자기기에 대하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모노폴 안테나는 접지면(G)상에 배치되며, 급전부(10)와 전기적으로 연결된 방사체(11)와, 상기 방사체(11)의 적어도 일부에서 전류 분포가 균일해질 수 있도록 상기 방사체(11)에 개재되는 적어도 하나의 보강 회로부(12)를 포함한다.

상기 접지면(G)은 전자기기의 내부에 마련된 인쇄회로기판의 일면에 도전물질이 도포된 형태로 형성된다.

상기 급전부(10)는 상기 방사체(11)에 신호 전류를 인가하기 위한 것으로서, 인쇄회로기판에 패터닝된 신호 패턴을 통해 상기 방사체(11)에 전류를 공급한다.

상기 방사체(11)는 도전체로 형성되며, 상기 접지면(G)상에 마련된다. 상기 방사체(11)의 길이는 동작 주파수에서의 파장에 1/40 정도의 길이를 가지도록 제작된다.

주지된 바와 같이, 모노폴 안테나는 동작 주파수에서의 파장에 1/4 길이를 가지는 경우, 동작 주파수에서 공진이 발생한다. 따라서, 동작 주파수를 200MHz로 설정한 경우, 도 2에 점선으로 표시된 바와 같이, 상기 보강 회로부(12)가 상기 방사체(11)에 배치되지 않은 일반적인 모노폴 안테나는 200MHz 근방의 주파수 대역에서는 공진이 발생하지 않는다.

또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 방사체(1)의 끝단이 개방된 상태로 저항이 무한대가 되어 전류값이 0이 된다. 그리고, 방사체(1)의 끝단으로부터 급전부(2) 방향으로 사인 곡선으로 전류가 분포하게 된다. 그러나 방사체(1)의 길이(L)가 동작 주파수에서의 파장에 1/40 정도의 매우 짧은 길이를 가지도록 설정되기 때문에 방사체(1)의 전류 분포는 전류값이 대략 0 근방에서 직선적으로 감소하는 것처럼 나타난다. 이와 같이, 동작 주파수의 대역에서 공진이 발생하지 않고 전류의 양도 대략 0 근처이어서 동작 주파수에서 전파의 방사가 미약하다. 또한, 전류 분포가 직선적으로 감소하기 때문에 반사 계수의 크기가 증가하여 미약하나마 방사체에 흐르는 전류는 대부분이 전파로 방사되지 못하고 반사된다.

그러나 상기 보강 회로부(12)를 방사체(11)의 내부에 배치함으로써, 방사체(11)의 특성이 변화되어 전류 분포가 변하고, 방사체(11)에 흐르는 전류의 양이 변한다. 이하에서는 보강 회로부(12)에 대해 상세히 설명한다.

상기 보강 회로부(12)는 상기 방사체(11)에 인가되는 전류의 양을 증가시킴과 아울러 상기 방사체(11)의 전류 분포 값을 균일하게 하기 위한 것으로서, 상기 방사체(11)에 복수개가 주기적으로 배치된다. 본 실시예에서는 2 개의 보강 회로부(12a)(12b)가 배치된 안테나를 예시하고 있다. 상기 각 보강 회로부(12a)(12b)는 방사체(11)에 일정 간격(d)으로 배치되는 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b)와, 일단이 상기 방사체(11)에 연결되고 타단은 상기 접지면(G)에 연결되는 제 1 및 제 2 인덕터(14a)(14b)를 포함한다.

상기 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b)는 동일한 커패시턴스(capacitance)를 가지는 것이 바람직하나, 안테나 임피던스 매칭을 감안하여 서로 다른 커패시턴스 를 가질 수도 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b)는 일정 간격(d) 이격되게 배치되는 것을 예시하였으나, 안테나 성능의 최적화를 위해 그 간격은 서로 다르게 튜닝될 수도 있다.

상기 제 1 인덕터(14a)는 그 일단이 제 1 및 제 2 커패시터(13a)(13b) 사이의 방사체(11)에 연결되고, 타단은 접지면(G)에 연결되어 접지된다.

상기 제 2 인덕터(14b)는 그 일단이 제 2 커패시터(13b)와 방사체(11)의 끝단 사이의 방사체(11)에 연결되고, 타단은 상기 접지면(G)에 연결되어 접지된다. 이와 같이, 제 1 및 제 2 인덕터(14a)(14b) 각각의 양단이 서로 다른 전위에 연결되어 도 5b에 도시된 바와 같이, 등가회로 상에서 리액턴스(reactance)로 작용하게 된다.

상기 제 1 및 제 2 인덕터(14a)(14b)는 동일한 인덕턴스(inductance)를 가지는 것이 바람직하나, 안테나 성능의 최적화를 위해 각 인덕턴스는 다소 차이가 있을 수 있다.

한편, 상기 커패시터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)는 집중 소자(lumped element)가 사용될 수 있으나, 마이크로스트립과 같이 크기 및 사이즈를 변형시킨 분산형 소자(distributed element)가 사용될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 2개의 보강 회로부(12a)(12b)가 배치된 모노폴 안테나를 예시하였으나, 3개 이상의 보강 회로부가 방사체(11)에 배치될 수도 있음은 당연하다.

도 2는 도 1에 도시된 안테나의 반사계수(S11)를 나타낸 그래프로서, 이를 참조하면 상술한 바와 같은 구성을 가지는 모노폴 안테나는 실선으로 표시된 바와 같이 200MHz에서 공진이 발생함으로 알 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 도 3a에 도시된 보강 회로부(12)가 배치되지 않은 안테나는 도 2에 점선으로 표시된 바와 같이 동작 주파수(200MHz) 근방의 대역에서 공진이 발생하지 않는다. 이는 보강 회로부(12)가 없는 안테나는 동작 주파수(200MHz)에 해당하는 파장에 1/4의 길이(32.5cm)를 가져야 하나, 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/40에 해당하는 길이(3.75cm)를 가진 안테나를 대상으로 반사 계수(S11)를 측정했기 때문이다. 그러나 동작 주파수(200MHz)에 해당하는 파장의 1/40(3.75cm)의 길이(L)를 가지는 모노폴 안테나라도, 도 2에 도시된 바와 같이, 방사체(11)의 내부에 커패시터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)를 포함하는 보강 회로부(12)를 배치시킴으로써, 동작 주파수(200MHz)에서 공진이 발생하게 된다. 이와 같이 공진 주파수는 안테나 길이에 관계없이 보강 회로부(12)에 의해 결정됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 동작 주파수에 해당하는 파장에 비해 현격히 길이가 짧은 모노폴 안테나는 동작 주파수에서 공진이 발생될 수 있고, 이에 의해 저주파 대역(1GHz 이하)의 안테나 사이즈를 일반 휴대용 단말기에 내장할 수 있을 정도로 줄일 수 있게 된다. 그러나 동작 주파수에 해당하는 파장에 대비하여 현격히 짧은 길이를 가지는 모노폴 안테나에 커패시터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)를 배치시켜 인위적으로 동작 주파수에서 공진을 발생시키더라도 안테나 이득 및 효율과 대역폭이 현저히 저하될 경우 실용화될 수 없다. 여기서, 안테나 이득 및 효율은 전류량과 전류 분포(Current Distribution) 및 복사 저항(Radiation Resistance)과 밀접 한 관계가 있으므로, 도 1에 도시된 모노폴 안테나의 전류량과 전류 분포 및 복사저항에 대하여 살펴본다.

도 3b를 참조하면, 보강 회로부(12)가 배치된 모노폴 안테나는 방사체(11)에 흐르는 전류의 양이 증가될 뿐만 아니라 커패시터(13a)(13b)를 기준으로 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)에서 균일한 전류 분포를 가진다. 이는 보강 회로부(12)에 의해 방사체(11)의 특성이 변형되었기 때문이다. 보다 구체적으로, 커패시터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)의 배치 및 각 커패시터(13a)(13b)의 커패시턴 및 각 인덕터(14a)(14b)의 인덕턴스를 튜닝하여 위상 상수(phase constant)가 특정 주파수에서 0이 되도록 조절되고, 위상 상수가 0에 근접함으로써 방사체(11)의 일정 구간(SE1)(SE2)(SE3)에서 전류 분포가 균일하게 된다.

도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 모노폴 안테나의 전류 분포를 비교를 위해 하나의 그래프에 나타낸 것으로, 이를 참조하면, 도 3a의 모노폴 안테나는 급전부(10)로부터 방사체(11)의 끝단으로 갈수록 전류 분포가 직선적으로 감소(이론상 사인(sine) 곡선을 따라 감소하나 모노폴 안테나의 길이가 매우 짧아 직선으로 표현될 수 있음)함에 비하여 도 3b에 도시된 모노폴 안테나는 방사체(11)의 구간(SE1)(SE2)(SE3)들의 경계에서는 전류 크기가 급격히 감소하나 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)내에서는 전류 분포가 균일하다. 이와 같이 각 구간(SE1)(SE2)(SE3)내에서 전류 분포가 균일화됨으로써 안테나의 복사 저항(radiation resistance)가 증가되고 복사 저항의 증가에 의해 복사 전력이 증가되며, 복사 전력의 증가에 의해 결국, 안테나 효율이 향상된다.

도 4는 도 1에 도시된 모노폴 안테나의 보강 회로부(12)의 커패시턴스와 인덕턴스, 배치 간격 및 개수를 조절하여 복사 저항(R) 크기를 변화시키고, 변화된 복사 저항(R)에 따른 반사 계수(S11)를 나타낸 그래프로서, 이를 참조하면, 복사 저항(R)이 5옴(Ω)인 경우의 대역폭(BW1)에 비하여 복사 저항(R)이 10옴(Ω)인 경우의 대역폭(BW2)이 확장된다. 또한, 복사 저항(R)이 증가됨에 따라 반사 계수(S11)도 낮아진다. 이와 같이 보강 회로부(12)를 튜닝하여 복사 저항(R)을 증가시킬 수 있고, 복사 저항(R)의 증가에 의해 대역폭(BW2)이 확장될 뿐만 아니라 반사 계수(S11)가 더욱 낮아져 안테나 효율이 더욱 향상된다.

도 5a는 급전부(3)와 방사체(1) 사이의 전송선(미도시)에 임피던스 매칭부(7)가 배치된 안테나의 등가 회로이고, 도 5b는 도 1에 도시된 모노폴 안테나의 등가 회로도이며, 도 5c는 도 5a와 도 5b에 등가 회로도로 도시된 안테나의 반사계수(S11) 그래프이다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 임피던스 매칭부(7)를 방사체(1)의 외부에 배치시키는 경우의 대역폭(BW1)보다 방사체(11)의 내부에 보강 회로부(12)를 삽입한 안테나의 대역폭(BW2)이 향상됨을 알 수 있다. 또한, 상기 안테나의 대역폭(BW2)은 보강 회로부(12) 내부의 커패시턴스와 인덕턴스의 크기, 커패시터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)의 배치 간격 및 개수에 의존하게 된다. 따라서, 커패시터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)의 개수 및 배치 간격 또는 각 커패시터(13a)(13b)의 커패시턴스 및 각 인덕터(14a)(14b)의 인덕턴스를 조절하여 최적의 대역폭(BW2)을 확보할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 내용을 요약하면, 방사체(11)의 내부에 커패시 터(13a)(13b)와 인덕터(14a)(14b)를 포함하는 보강 회로부(12)를 배치시킴으로써, 방사체(11)의 적어도 일부에서 균일한 전류 분포를 가질 수 있게 되어 복사 저항을 증가시킬 수 있고, 복사 저항이 증가됨에 따라 복사 전력 및 안테나 효율과 더불어 대역폭이 향상될 수 있다. 또한, 보강 회로부(12)에 의해 방사체(11)에 흐르는 전류의 양을 증가되어 복사 전력 및 안테나 효율이 더욱 향상된다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 것으로서, 방사체(21)의 일부가 접지면(G)의 상단선(UL)과 나란하도록 절곡된다는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방사체(21)는 상기 접지면(G)의 상단선(UL)과 교차하는 방향으로 배치되는 수직부(21a)와, 상기 접지면(G)의 상단선(UL)과 나란하도록 상기 수직부(21a)로부터 90° 절곡된 수평부(21b)를 포함한다. 그리고 제 1 및 제 2 커패시터(23a)(23b)는 상기 수평부(21b)에 일정 간격 이격되게 배치되고, 제 1 및 제 2 인덕터(24a)(24b)는 상기 수평부(21b)와 상기 접지면(G) 사이에 상호 병렬로 배치된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 인덕터(24a)는 제 1 및 제 2 커패시터(23a)(23b) 사이의 수평부(21b)에 일단이 연결되고, 상기 제 1 인덕터(24a)의 타단은 상기 접지면(G)에 연결된다. 또한, 상기 제 2 인덕터(24b)의 일단은 상기 제 2 커패시터(23b)와 상기 수평부(21b)의 끝단 사이의 상기 수평부(21b)에 연결되고, 상기 제 2 인덕터(24b)의 타단은 상기 접지면(G)에 접지된다. 이와 같이, 방사체(21)가 절곡됨으로써, 안테나의 크기가 더욱 작아진다. 또한, 상술한 구조에 의해, 제 1 및 제 2 인덕터(24a)(24b)를 수평부(21b)와 접지면(G) 사이에 배치시키기 위한 연결 도체(미도 시)의 길이를 줄일 수 있다. 상기 연결 도체의 길이가 줄어듬에 따라, 상기 연결 도체와 상기 방사체(21)의 전자계 간섭을 최소화시킬 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면, 방사체(31)의 수평부(31b)는 접지면(G)과 근접 및 이격되는 방향으로 복수회 굴곡된 미앤더(meander) 형상을 가진다. 이와 같이, 수평부(31b)가 미앤더(meander) 형상을 가짐으로써, 방사체(31)의 전기적인 길이를 유지한 채 전체적인 안테나의 물리적 길이를 줄일 수 있게 된다. 따라서, 안테나가 더욱 소형화될 수 있다.

상기 수평부(31b)는 상기 접지면(G)과 근접한 수평 근접부(31ba)와, 상기 접지면(G)으로부터 이격되는 방향으로 상기 수평 근접부(31ba)로부터 일정 거리 이격된 수평 이격부(31bc)와, 상기 수평 근접부(31ba)와 상기 수평 이격부(31bc)를 연결하는 복수의 연결부(31bb)를 포함한다.

그리고 제 1 및 제 2 인덕터(34a)(34b)는 상기 수평 근접부(31ba)에 일단이 연결되고, 타단은 접지면(G)에 연결된다. 이와 같은 구조에 의해 상기 제 1 및 제 2 인덕터(34a)(34b)를 연결하기 위한 연결도체의 길이가 더욱 줄어들어 연결도체와 방사체(31) 사이의 전자계 간섭 현상이 최소화될 수 있다. 제 1 및 제 2 커패시터(33a)(33b)는 상기 수평 이격부(31bc)에 각각 배치된다.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 방사체(41)는 접지면(G)의 상단선(UL)과 나란한 중심선(CA)을 기준으로한 헬리컬 형상을 가진다. 이와 같이 방사체(41)가 헬리컬 형상을 가짐으로써, 상당히 넓은 주파수 범위에 걸쳐 높은 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 안테나를 더욱 소형화할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 제 1 및 제 2 커패시터(53a)(53b)가, 도 9b에 도시된 바와 같이, 빗(comb) 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴으로 형성되고, 제 1 및 제 2 인덕터(54a)(54b)는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성된다는 점에서 제 1 내지 제 4 실시예와 다르다. 이와 같이, 패턴으로 커패시터(53a)(53b)와 인덕터(54a)(54b)를 방사체(51)에 삽입함으로써 방사체(51)와 동시에 제작이 가능하다. 즉, 상술한 구조에 의해 안테나의 제작이 용이해진다.

도 10은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 모노폴 안테나를 개략적으로 나타낸 것으로서, 집중형 인덕터 대신 단락 스터브(66)를 사용한 점에서 본 발명의 제 2 실시예와 다르다. 상기 단락 스터브(66)는, 주지된 바와 같이, 그 길이(S)가 동작 주파수에서의 파장에 1/4 이하인 경우, 인덕터로 동작한다. 상기 단락 스터브(66)는 제 1 및 제 2 커패시터(63a)(63b) 사이의 방사체(61)와 접지면(G)을 연결하는 제 1 스터브(66a)와, 상기 제 2 커패시터(13b)와 상기 방사체(61)의 끝단 사이의 상기 방사체(61)와 상기 접지면(G)을 연결하는 제 2 스터브(66b)를 포함한다. 이와 같이, 집중형 인덕터 대신 단락 스터브(66)를 사용함으로써, 안테나의 제작이 더욱 용이해 진다.

도 11는 본 발명의 실시예에 따른 모노폴 안테나가 전자기기에 내장된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 전자기기는 각종 소자들이 실장되는 기판(미 도시)을 포함하며, 상기 기판에는 도전 물질이 도포된 접지면(미도시)이 형성된다. 그리고 상기 모노폴 안테나는 상기 접지면상에 배치된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모노폴 안테나(100)는 무선 통신 가능한 모든 전자기기에 적용될 수 있으며, 특히 모노폴 안테나(100)를 설치시 전자기기 내부에 이미 마련되어 있는 접지면을 활용할 수 있어, 더욱 효율적으로 모노폴 안테나(100)를 전자기기에 내장할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 의하면, 일정한 안테나 성능을 유지하면서 안테나 크기가 현격히 감소될 수 있어 지상파 DMB 단말기(101)와 같이 동작 주파수가 저주파 대역(1GHz 이하의 대역)인 전자기기에도 내장될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 안테나는 지상파 DMB 단말기 이외에도 일반 휴대폰, PDA, 차량용 네비게이션, 노트북, 전자 수첩, 전자 사전, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 및 오디오 등 다양한 전자기기에 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모노폴 안테나에 의하면, 커패시터와 인덕터의 조합으로 이루어진 보강 회로부가 방사체에 배치됨으로써 방사체의 적어도 일부에 전류 분포를 균일하게 할 수 있게 되고, 전류 분포가 균일해짐에 따 라 안테나의 복사 저항이 증가한다. 안테나의 복사 저항이 증가함에 따라 복사전력 및 안테나 효율이 향상된다.

또한, 복사 저항의 증가에 의해 반사계수가 낮아져서 안테나 효율이 향상될 뿐만 아니라 대역폭이 향상된다.

또한, 방사체에 삽입된 보강 회로부에 의해 방사체에 흐르는 전류양이 증가되고, 방사체에 흐르는 전류양의 증가에 의해 복사전력이 증가하여 안테나 효율이 더욱 향상된다.

상술한 바와 같은 효과를 달리 말하면, 일정한 안테나의 효율이 유지되면서도 안테나의 크기가 현격히 줄어들 수 있어서, 지상파 DMB 단말기와 같은 저주파 대역의 동작 주파수를 가지는 전자기기에 안테나를 내장시킬 수 있다.

또한, 방사체의 적어도 일부가 접지면의 상단선과 나란하도록 배치되어 방사체와 접지면 사이에 인덕터를 연결하기 위한 연결 도체의 길이를 줄일 수 있고, 연결 도체의 길이가 줄어듬에 따라 연결 도체와 방사체의 전자계 간섭 현상을 줄일 수 있게 되어 안테나 효율이 더욱 향상될 수 있다.

또한, 방사체가 미앤더(meander) 형상 또는 헬리컬 구조로 제작됨으로써, 안테나가 더욱 소형화될 수 있을 뿐만 아니라 방사체와 접지면 사이의 간격이 줄어들게 되어 방사체와 접지면 사이에 인덕터를 연결하는 연결 도체의 길이가 줄어들고 이에 의해 연결 도체와 방사체 사이의 전자계 간섭 현상이 최소화될 수 있다.

또한, 커패시터가 빗(comb) 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴으로 형성되고, 인덕터는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성되어 안테나의 제작이 용 이해진다.

또한, 단락 스터브를 이용하여 인덕터로서 동작시킴으로써, 안테나의 제작이 더욱 용이해진다.

Claims (21)

1. 급전부에 전기적으로 연결되며, 유한 평면의 접지면상에 배치된 방사체; 및

   상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되며, 상기 접지면에 접지되는 보강 회로부를 포함하는 모노폴 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강 회로부는 복수개가 상기 방사체에 주기적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

   상기 방사체에 개재되는 적어도 하나의 커패시터; 및

   상기 방사체에 일단이 연결되고, 타단은 상기 접지면에 연결되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

   상기 방사체에 일정 간격 이격되게 배치되는 제 1 및 제 2 커패시터;

   일단이 상기 제 1 및 제 2 커패시터 사이의 방사체에 연결되며, 타단은 상기 접지면에 연결되는 제 1 인덕터; 및

   일단이 상기 제 2 커패시터와 상기 방사체의 끝단 사이의 상기 방사체에 연 결되며, 타단은 상기 접지면에 연결되는 제 2 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 보강 회로부는,

   상기 방사체에 상호 직렬로 배치되는 복수의 커패시터; 및

   상기 방사체와 상기 접지면 사이에 상호 병렬로 배치되는 복수의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 복수의 커패시터는 동일한 커패시턴스를 가지고, 상기 복수의 인덕터는 동일한 인덕턴스를 가지는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사체는 선형이며, 상기 방사체의 길이는 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/40인 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강 회로부는 상기 방사체에 흐르는 전류량이 증가되도록 상기 방사체에 배치되는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 방사체는,

   상기 접지면의 상단선과 수직인 수직부; 및

   상기 접지면의 상단선과 나란한 수평부를 포함하며,

   상기 보강 회로부는 상기 수평부에 개재되는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 보강 회로부는,

    상기 수평부에 일정 간격 이격되고 상호 직렬로 배치된 복수의 커패시터; 및

    상기 수평부와 상기 접지면 사이에 상호 병렬되게 배치되는 복수의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 수평부는,

    상기 접지면과 근접된 적어도 하나의 수평 근접부;

    상기 수평 근접부로부터 상기 접지면으로부터 멀어지는 방향으로 이격된 적어도 하나의 수평 이격부; 및

    상기 수평 근접부 및 상기 수평 이격부를 연결하는 적어도 하나의 연결부를 포함하며,

    상기 보강 회로부는,

    상기 수평 이격부에 개재되는 적어도 하나의 커패시터; 및

    상기 수평 근접부와 상기 접지면 사이에는 배치되는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
12. 제 9항에 있어서,

    상기 수평부는 상기 접지면과 접근 및 이격되는 방향으로 복수회 굴곡진 미앤더(meander) 형상인 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 방사체는 중심선(CA)이 상기 접지면 상단선과 나란한 헬리컬 형상인 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
14. 제 3 항 내지 제 6 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 커패시터는 빗 모양의 형상이 상호 맞물린 커패시터 패턴으로 형성되며,

    상기 인덕터는 미앤더 형상의 인덕터 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
15. 제 3 항 내지 제 6 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 인덕터는 상기 방사체와 상기 접지면 사이에 개재되는 단락 스터브인 것을 특징으로 하는 모노폴 안테나.
16. 전파를 송수신하기 위한 모노폴 안테나를 구비하며, 접지면이 마련된 전자기기에 있어서,

    상기 모노폴 안테나는,

    급전부에 전기적으로 연결되며, 상기 접지면상에 배치된 방사체; 및

    상기 방사체의 적어도 일부에서 전류분포가 균일해지도록 상기 방사체에 개재되며, 상기 접지면에 접지되는 보강 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 보강 회로부는 복수개가 상기 방사체에 일정 주기로 개재되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 보강 회로부는 상기 방사체의 전류량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자기기.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 모노폴 안테나는 상기 전자기기에 내장되는 것을 특징으로 하는 전자기 기.
20. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전자기기는 지상파 DMB 단말기인 것을 특징으로 하는 전자기기.
21. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전자기기는 휴대 단말기, 휴대용 컴퓨터, 엠피 쓰리(MP3) 플레이어, 엠디(MD) 플레이어, 라디오 및 오디오 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자기기.

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