WO2010093131A2 - Ｃｒｌｈ－ｔｌ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치 - Google Patents

Ｃｒｌｈ－ｔｌ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2010093131A2
WO2010093131A2 PCT/KR2010/000423 KR2010000423W WO2010093131A2 WO 2010093131 A2 WO2010093131 A2 WO 2010093131A2 KR 2010000423 W KR2010000423 W KR 2010000423W WO 2010093131 A2 WO2010093131 A2 WO 2010093131A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crlh
antenna
periodic structure
stub
dielectric carrier
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2010/000423
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010093131A3 (ko
Inventor
유병훈
성원모
지정근
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kespion Co Ltd
Original Assignee
EMW Co Ltd
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 EMW Co Ltd filed Critical EMW Co Ltd
Publication of WO2010093131A2 publication Critical patent/WO2010093131A2/ko
Publication of WO2010093131A3 publication Critical patent/WO2010093131A3/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/30—Combinations of separate antenna units operating in different wavebands and connected to a common feeder system

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a multi-band antenna using a CRLH-TL periodic structure for further minimizing the antenna size by using the properties of the metamaterial and a communication apparatus using the antenna.
  • antennas by various techniques such as coaxial antenna, rod antenna, loop antenna, beam antenna, super gain antenna are currently used.
  • the conductors of the antennas are in the form of helix or meander line.
  • An antenna constructed is proposed.
  • the proposed antenna does not deviate from the limit of size depending on the resonant frequency, and as the size of the antenna becomes smaller, the shape thereof becomes more complicated to form an antenna of fixed length in a narrow space.
  • a proposed technique is an antenna technology using metamaterial.
  • the metamaterial refers to a material or an electromagnetic structure that is artificially designed to have special electromagnetic properties that are not generally found in nature.
  • the metamaterial has an advantageous property for miniaturization of the antenna size. .
  • An embodiment of the present invention provides a multi-band antenna capable of miniaturizing the antenna by using the resonance characteristics of the CRLH-TL structure and operating in a multi-band, and a communication apparatus using the antenna.
  • a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention can form a radiating element having a CRLH-TL periodic structure by arranging at least one unit cell serving as a composite right / left handed transmission line (CRLH-TL) on a dielectric carrier. have.
  • the resonance frequency of the radiating element is determined by a reactance component forming the CRLH-TL periodic structure.
  • the feed line of the radiating element is formed on one end of the dielectric carrier
  • the unit cell is a patch (patch) formed on one side of the dielectric carrier, and formed on the other side of the dielectric carrier and one end of the patch It may be configured as a stub to be connected.
  • the radiating element is connected to a ground plane formed on a substrate separate from the feed carrier and one end of the feed line and the stub, respectively, and an inductor between the feed line and the ground plane or between the stub and the ground plane. Can be connected.
  • the reactance component of the CRLH-TL periodic structure may include the number of unit cells, the size of the patch, the dielectric constant of the dielectric carrier, the size of the dielectric carrier, the position of the stub, the width of the stub, and the length of the stub. It may be adjusted by at least one of the position of the feed line, the width of the feed line, the length of the feed line.
  • a low resonance frequency may be obtained without depending on the length of the antenna.
  • an embodiment of the present invention can achieve the miniaturization of the antenna through the CRLH-TL period structure and obtain the antenna performance operating in a multi-band.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention, and illustrates a CRLH-TL periodic structure composed of two unit cells.
  • FIG. 2 is a view for explaining a state in which the multi-band antenna of FIG. 1 is connected to a printed circuit board.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit for an antenna having a CRLH-TL periodic structure.
  • FIG. 4 is a graph showing a resonance frequency versus a resonance frequency for an antenna having a CRLH-TL periodic structure.
  • FIG. 5 is a graph showing return loss for the CRLH-TL periodic structure of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a dispersion graph of the CRLH-TL periodic structure of FIG. 1.
  • FIG. 7 illustrates a multi-band antenna according to an embodiment of the present invention and illustrates a CRLH-TL periodic structure composed of four unit cells.
  • FIG. 8 is a view for explaining a state in which the multi band antenna of FIG. 7 is connected to a printed circuit board.
  • FIG. 9 is a graph illustrating reflection loss for the CRLH-TL periodic structure of FIG. 7.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a dispersion graph of the CRLH-TL periodic structure of FIG. 7.
  • the multi-band antenna according to an embodiment of the present invention can implement a radiating element using a metamaterial.
  • Metamaterials applied to antennas are representative of a composite right / left handed transmission line (CRLH-TL) structure, and the antenna of the CRLH-TL structure is a combination of RH (right-handed) and LH (left-handed) characteristics. It has positive order resonance modes as well as zero order and negative order resonance modes.
  • the zero-order resonant mode has a propagation constant of zero and the wavelength becomes infinite, and no phase delay occurs due to propagation.
  • the antenna of the CRLH-TL structure is advantageous in miniaturization of the antenna because the resonance frequency in the 0th-order resonance mode is determined by a reactance component constituting the CRLH-TL.
  • One embodiment of the present invention can obtain a low resonance frequency by adjusting the reactance component by periodically arranging the CRLH-TL structure. That is, an embodiment of the present invention can implement an antenna capable of miniaturizing the antenna and operating in multiple bands.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a multi-band antenna using a CRLH-TL periodic structure according to an embodiment of the present invention.
  • a multi-band antenna may form a radiating element 100 having a CRLH-TL periodic structure by periodically arranging CRLH-TL structures.
  • the radiating element 100 of the CRLH-TL periodic structure uses a dielectric carrier 110 having a predetermined dielectric constant ⁇ and spaces at least one unit cell serving as a CRLH-TL in the dielectric carrier 110. It can be arranged to form.
  • the unit cell constituting the radiating element 100 of the CRLH-TL periodic structure is a patch (130) formed on one side of the dielectric carrier 110, and the other side of the dielectric carrier 110 It may be formed of a stub (140) is formed in and connected to one end of the patch (130).
  • the radiating element 100 having the CRLH-TL periodic structure may form a feed line 120 at one end of the dielectric carrier 110.
  • the feed line 120 formed on the dielectric carrier 110 and the unit cell or the unit cell and the unit cell maintain a predetermined interval.
  • FIG. 2 illustrates a state in which the radiating element 100 having the CRLH-TL periodic structure is connected to a printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the radiating element 100 of the CRLH-TL periodic structure uses a ground plane 150 formed on a printed circuit board which is a separate substrate from the dielectric carrier 110.
  • each end of the feed line 120 and the stub 140 is connected to the ground surface 150, respectively.
  • the feed line 120 may be connected to a feed point 121 formed on the printed circuit board while being connected to the ground surface 150.
  • the feed line 120 and the ground plane 150 or the stub 140 and the ground plane 150 for impedance matching between the radiating element 100 and the printed circuit board having the CRLH-TL periodic structure. ) May be connected to the inductor 160 that serves as impedance matching.
  • 1 and 2 illustrate an example of a radiating element having a CRLH-TL periodic structure implemented by two unit cells.
  • the radiating element 100 of the CRLH-TL periodic structure uses a dielectric carrier 110 having a dielectric constant of 4 and a size of 25 mm ⁇ 5 mm ⁇ 3 mm.
  • a feed line 120 having a width of 1 mm is formed at the left end of the dielectric carrier 110, and the feed line 120 is connected to the ground plane 150.
  • two patches 130 having a size of 11.8 mm x 5 mm are positioned at 0.2 mm intervals.
  • a stub 140 having a width of 1 mm is connected to an end of the patch 130, and the stub 140 is connected to the ground surface 150.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit for an antenna having a CRLH-TL periodic structure.
  • an equivalent circuit for the radiating element 100 having the CRLH-TL periodic structure includes a series inductor 301, a parallel capacitor 302, a series capacitor 303, and a single unit cell 310. It may be configured as a parallel inductor 304.
  • the series inductor 301 and the parallel capacitor 302 are equivalent to the antenna function of the general structure, and the series capacitor 303 and the parallel inductor 304 are equivalent to the metamaterial function of the CRLH-TL structure.
  • the series inductor 301 is equivalent to the inductance L R formed by the patch 130 located in the dielectric carrier 110, and the parallel capacitor 302 is connected to the patch 130 and the ground plane ( It is equivalent to the capacitance (C R ) formed between the 150.
  • the series capacitor 303 is equivalent to the capacitance C L formed by the spacing between the patches 130, and the parallel inductor 304 has the patch 130, the stub 140, and the ground plane 150. Equivalent to the inductance (L L ) formed between).
  • the reactance component of the CRLH-TL periodic structure may be adjusted by the number of unit cells implementing the CRLH-TL periodic structure.
  • the multi-band antenna of the CRLH-TL periodic structure may adjust reactance components, that is, capacitance C L and inductance L L , through the CRLH-TL periodic structure.
  • FIG. 4 is a graph showing a resonance frequency versus a resonance frequency for an antenna having a CRLH-TL periodic structure.
  • the multi-band antenna of the CRLH-TL periodic structure according to an embodiment of the present invention, the resonant frequency is different according to the RH region (Right Hand region) and LH region (Left Hand region), the RH region and It can be seen that not only the positive order (+) but also the zero and negative order (-) resonance frequencies can be obtained according to the frequency characteristics of the LH region.
  • FIG. 5 shows the return loss for the CRLH-TL periodic structure implemented with two unit cells of FIGS. 1 and 2.
  • the multiband antenna of the CRLH-TL periodic structure according to an embodiment of the present invention generates -1st, 0th, and 1st resonance modes from the left side of the graph.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a dispersion graph of the CRLH-TL periodic structure shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 7 and 8 illustrate an example of a radiating element of a CRLH-TL periodic structure implemented with four unit cells.
  • the radiating element 100 of the CRLH-TL periodic structure uses a dielectric carrier 110 having a dielectric constant of 4 and a size of 25 mm ⁇ 5 mm ⁇ 3 mm.
  • a feed line 120 having a width of 1 mm is formed at the left end of the dielectric carrier 110, and the feed line 120 is connected to the ground plane 150.
  • Four patches 130 having a size of 5.8 mm ⁇ 5 mm are positioned at an interval of 0.2 mm on the dielectric carrier 110.
  • a stub 140 having a width of 1 mm is connected to an end of the patch 130, and the stub 140 is connected to the ground surface 150.
  • an inductor 160 for impedance matching may be connected between the feed line 120 and the ground plane 150 or the stub 140 and the ground plane 150.
  • FIG. 9 is a graph illustrating reflection loss for the CRLH-TL periodic structure implemented with four unit cells of FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a dispersion graph of the CRLH-TL periodic structure of FIGS. 7 and 8.
  • a multi-band antenna having a CRLH-TL periodic structure according to an embodiment of the present invention generates a zero-order resonance mode near 1 GHz as shown in FIG. 9.
  • the multi-band antenna of the CRLH-TL periodic structure is the size of the patch 130, the dielectric constant of the dielectric carrier 110, the size of the dielectric carrier 110, the stub 140 ), The width of the stub 140, the length of the stub 140, the position of the feed line 120, the width of the feed line 120, the length of the feed line 120 Accordingly, the reactance component of the CRLH-TL periodic structure can be adjusted to obtain multi-band antenna performance desired by a user.
  • the multi-band antenna of the CRLH-TL periodic structure can adjust the reactance component by using the CRLH-TL periodic structure in which the CRLH-TL structure is periodically arranged. Accordingly, one embodiment of the present invention obtains a negative order (-) and a positive order (+) resonant frequency represented by a low zero-order resonant frequency or nonlinearity without depending on the length of the antenna, thereby miniaturizing the antenna as well as multiband. Characteristics can be achieved.
  • Embodiments of the invention include a computer readable medium containing program instructions for performing various computer-implemented operations.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the medium or program instructions may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include machine code, such as produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

CRLH-TL 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치를 개시한다. 다중 대역 안테나는, 유전체 캐리어에 CRLH-TL(composite right/left handed transmission line) 역할을 하는 적어도 하나의 단위 셀을 배열하여 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자를 형성할 수 있다.

Description

ＣＲＬＨ－ＴＬ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치
본 발명의 실시예들은 메타머티리얼의 특성을 이용하여 안테나 크기를 더욱 소형화하기 위한 CRLH-TL 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치에 관한 것이다.
전자산업의 진보와 더불어 통신기술, 특히 무선 통신기술이 발달함에 따라 언제, 어디서나, 누구와도 음성 및 데이터 통신을 수행할 수 있는 다양한 무선통신 단말기가 개발되어 보편화되고 있다.
또한, 무선통신 단말기의 휴대성을 향상시키기 위하여 무선통신 단말기의 소형화를 위한 다양한 기술, 예를 들어 고밀도 집적회로 소자의 개발, 전자 회로보드의 소형화 방법 등이 연구되고 있으며, 무선통신 단말기를 사용하고자 하는 목적 또한 다양해짐에 따라 내비게이션용 단말기, 인터넷용 단말기 등 다양한 기능을 수행하는 단말기들이 개발되고 있다.
한편, 무선 통신기술에서 중요한 기술 중 하나는 안테나에 관한 기술이며, 현재 동축 안테나, 로드 안테나, 루프 안테나, 빔 안테나, 슈퍼게인 안테나 등 다양한 기법에 의한 안테나들이 사용되고 있다.
특히, 최근 무선통신 단말기의 휴대화 또는 소형화 추세가 더욱 높아짐에 따라 안테나를 소형화하는 기술적 필요성이 더욱 커지고 있으며, 이에 따라 안테나의 도선이 헬릭스(helix)형태나 미앤더라인(meander line)형태 등으로 구성되는 안테나가 제안되고 있다.
그러나, 상기 제안된 안테나는 공진 주파수에 의존하여 크기가 결정되는 한계를 벗어나지 못하며 안테나가 소형화될수록 좁은 공간에 고정된 길이의 안테나를 형성하기 위해 그 형태가 더욱 복잡해지는 등의 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 제안된 기술이 메타머티리얼(metamaterial)을 이용한 안테나 기술이다.
여기서, 메타머티리얼이란 자연에서 일반적으로 찾을 수 없는 특수한 전자기적 특성을 갖도록 인공적으로 설계된 물질 또는 전자기적 구조를 의미하는 것으로서, 상기 메타머티리얼의 특성을 안테나에 응용할 경우 안테나 크기의 소형화에 유리한 특성을 지닌다.
본 발명의 일실시예는 CRLH-TL 구조의 공진 특성을 이용하여 안테나의 소형화를 이루고 다중 대역에서 동작할 수 있는 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 대역 안테나는 유전체 캐리어에 CRLH-TL(composite right/left handed transmission line) 역할을 하는 적어도 하나의 단위 셀을 배열하여 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자를 형성할 수 있다.
이때, 상기 방사 소자의 공진 주파수는 상기 CRLH-TL 주기 구조를 형성하는 리액턴스(reactance) 성분에 의해 결정된다.
또한, 상기 방사 소자의 급전 선로는 상기 유전체 캐리어의 일단에 형성되고, 상기 단위 셀은 상기 유전체 캐리어의 일측에 형성되는 패치(patch)와, 상기 유전체 캐리어의 다른 일측에 형성되어 상기 패치의 일단과 연결되는 스터브(stub)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 방사 소자는 상기 급전 선로 및 상기 스터브의 일단이 상기 유전체 캐리어와 별개의 기판에 형성된 접지면과 각각 연결되고, 상기 급전 선로와 접지면 사이 또는 상기 스터브와 접지면 사이에 인덕터(inductor)가 연결될 수 있다.
또한, 상기 CRLH-TL 주기 구조의 리액턴스 성분은, 상기 단위 셀의 수, 상기 패치의 크기, 상기 유전체 캐리어의 유전율, 상기 유전체 캐리어의 크기, 상기 스터브의 위치, 상기 스터브의 폭, 상기 스터브의 길이, 상기 급전 선로의 위치, 상기 급전 선로의 폭, 상기 급전 선로의 길이 중 적어도 하나에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, CRLH-TL 구조를 주기적으로 배열하여 CRLH-TL 구조의 리액턴스(reactance) 성분을 조절함으로써 안테나의 길이에 의존하지 않고 낮은 공진 주파수를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예는 CRLH-TL 주기 구조를 통해 안테나의 소형화를 이룰 수 있으며 다중 대역에서 동작하는 안테나 성능을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 대역 안테나를 도시한 것으로, 두 개의 단위 셀로 구성된 CRLH-TL 주기 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 다중 대역 안테나가 인쇄회로기판과 연결된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 CRLH-TL 주기 구조의 안테나에 대한 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 CRLH-TL 주기 구조의 안테나에 대한 전파상수 대비 공진 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 CRLH-TL 주기 구조에 대한 반사 손실을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 CRLH-TL 주기 구조에 대한 분산 그래프를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 다중 대역 안테나를 도시한 것으로, 네 개의 단위 셀로 구성된 CRLH-TL 주기 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 다중 대역 안테나가 인쇄회로기판과 연결된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 CRLH-TL 주기 구조에 대한 반사 손실을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 7의 CRLH-TL 주기 구조에 대한 분산 그래프를 도시한 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 대역 안테나는 메타머티리얼을 이용한 방사 소자를 구현할 수 있다.
안테나에 응용되는 메타머티리얼은 CRLH-TL(composite right/left handed transmission line) 구조가 대표적이며, 상기 CRLH-TL 구조의 안테나는 RH(right-handed) 및 LH(left-handed)의 특성이 조합되어 양(+)의 차수 공진 모드뿐 아니라 0차 및 음(-)의 차수 공진 모드를 갖는다.
상기 CRLH-TL 구조에서 0차 공진 모드는 전파 상수가 0(zero)으로 파장이 무한대가 되고 전파 전송에 따른 위상 지연이 발생되지 않는다.
상기 CRLH-TL 구조의 안테나는 0차 공진 모드에서의 공진 주파수가 CRLH-TL을 구성하는 리액턴스(reactance) 성분에 의해 결정되므로 안테나의 길이에 의존하지 않아 안테나의 소형화에 유리하다.
본 발명의 일실시예는 CRLH-TL 구조를 주기적으로 배열하여 리액턴스 성분을 조절함에 따라 낮은 공진 주파수를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예는 안테나의 소형화를 이루고 다중 대역에서 동작할 수 있는 안테나를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 대역 안테나는 CRLH-TL 구조를 주기적으로 배열하여 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)를 형성할 수 있다.
상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)는 소정의 유전율(ρ)을 갖는 유전체 캐리어(110)를 이용하며 상기 유전체 캐리어(110)에 CRLH-TL 역할을 하는 적어도 하나의 단위 셀을 일정 간격으로 배열하여 형성할 수 있다.
보다 상세하게, 상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)를 구성하는 단위 셀은 상기 유전체 캐리어(110)의 일측에 형성된 패치(patch)(130)와, 상기 유전체 캐리어(110)의 다른 일측에 형성되어 상기 패치(130)의 일단에 연결되는 스터브(stub)(140)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)는 상기 유전체 캐리어(110)의 일단에 급전 선로(120)를 형성할 수 있다.
상기 유전체 캐리어(110)에 형성된 급전 선로(120)와 단위 셀 또는 단위 셀과 단위 셀은 일정 간격을 유지한다.
도 2는 상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)가 인쇄회로기판(PCB)과 연결된 상태를 도시한 것이다.
상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)는 상기 유전체 캐리어(110)와 별개의 기판인 인쇄회로기판에 형성된 접지 면(150)을 이용한다.
이때, 상기 급전 선로(120) 및 스터브(140)는 각 일단이 상기 접지 면(150)과 각각 연결된다. 상기 급전 선로(120)는 상기 접지 면(150)과 연결되는 과정에서 상기 인쇄회로기판에 형성된 급전점(121)과 연결될 수 있다.
또한, 상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)와 인쇄회로기판 간의 임피던스 매칭(impedance matching)을 위하여 상기 급전 선로(120)와 접지 면(150) 또는 상기 스터브(140)와 접지 면(150) 사이에는 임피던스 매칭 역할을 하는 인덕터(160)를 연결할 수 있다.
도 1과 도 2는 두 개의 단위 셀로 구현된 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자에 대한 일례를 도시한 것이다.
상기 일례에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)는 유전율이 4이고 크기가 25mm×5mm×3mm인 유전체 캐리어(110)를 이용한다. 상기 유전체 캐리어(110)의 좌측단에는 너비가 1mm인 급전 선로(120)가 형성되고 상기 급전 선로(120)는 상기 접지 면(150)과 연결된다. 상기 유전체 캐리어(110)의 상측에는 크기가 11.8mm×5mm인 두 개의 패치(130)가 0.2mm 간격으로 위치한다. 상기 패치(130)의 끝단에는 폭이 1mm인 스터브(140)가 연결되는데 상기 스터브(140)는 상기 접지 면(150)과 연결된다.
도 3은 CRLH-TL 주기 구조의 안테나에 대한 등가 회로를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)에 대한 등가 회로는 하나의 단위 셀(310)에 대하여 직렬 인덕터(301), 병렬 캐패시터(302), 직렬 캐패시터(303), 병렬 인덕터(304)로 구성될 수 있다.
상기 직렬 인덕터(301)와 병렬 캐패시터(302)는 일반적인 구조의 안테나 기능에 등가한 것이며, 상기 직렬 캐패시터(303)와 병렬 인덕터(304)는 CRLH-TL 구조가 갖는 메타머티리얼 기능에 등가한 것이다.
상세하게, 상기 직렬 인덕터(301)는 상기 유전체 캐리어(110)에 위치한 패치(130)에 의해 형성된 인덕턴스(LR)에 등가하고, 상기 병렬 캐패시터(302)는 상기 패치(130)와 접지면(150) 간에 형성된 캐패시턴스(capacitance)(CR)에 등가한 것이다. 그리고, 상기 직렬 캐패시터(303)는 상기 패치(130) 간의 간격에 의해 형성된 캐패시턴스(CL)에 등가하고, 상기 병렬 인덕터(304)는 상기 패치(130)와 스터브(140)와 접지면(150) 간에 형성된 인덕턴스(LL)에 등가한 것이다.
상기 CRLH-TL 주기 구조의 리액턴스 성분은 상기 CRLH-TL 주기 구조를 구현하는 상기 단위 셀의 수에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 상기 CRLH-TL 주기 구조를 통해 리액턴스 성분 즉, 캐패시턴스(CL)와 인덕턴스(LL)를 조절할 수 있다.
도 4는 CRLH-TL 주기 구조의 안테나에 대한 전파상수 대비 공진 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 RH 영역(Right Hand region)과 LH 영역(Left Hand region)에 따라 공진 주파수가 달라지며, RH 영역 및 LH 영역의 주파수 특성에 따라 양의 차수(+)뿐만 아니라 0차 및 음의 차수(-) 공진 주파수를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 도 1과 도 2의 두 개의 단위 셀로 구현된 CRLH-TL 주기 구조에 대한 반사 손실을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 그래프의 좌측부터 -1차, 0차, 1차 공진 모드가 발생함을 알 수 있다.
도 6은 도 1과 도 2에 도시한 CRLH-TL 주기 구조에 대한 분산 그래프를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 도 5에 나타난 것과 같이 1GHz 근처에서 0차 공진 모드가 발생함을 알 수 있다.
도 7과 도 8은 네 개의 단위 셀로 구현된 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자에 대한 일례를 도시한 것이다.
상기 일례에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자(100)는 유전율이 4이고 크기가 25mm×5mm×3mm인 유전체 캐리어(110)를 이용한다. 상기 유전체 캐리어(110)의 좌측단에는 너비가 1mm인 급전 선로(120)가 형성되고 상기 급전 선로(120)는 상기 접지 면(150)과 연결된다. 상기 유전체 캐리어(110)의 상측에는 크기가 5.8mm×5mm인 4개의 패치(130)가 0.2mm 간격으로 위치한다. 상기 패치(130)의 끝단에는 폭이 1mm인 스터브(140)가 연결되는데 상기 스터브(140)는 상기 접지 면(150)과 연결된다. 그리고, 상기 급전 선로(120)와 접지 면(150) 또는 상기 스터브(140)와 접지 면(150) 사이에는 임피던스 매칭을 위한 인덕터(160)를 연결할 수 있다.
도 9는 도 7과 도 8의 네 개의 단위 셀로 구현된 CRLH-TL 주기 구조에 대한 반사 손실을 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 그래프의 좌측부터 -2차, -1차, 0차, 1차, 2차 공진 모드가 발생함을 알 수 있다.
도 10은 도 7과 도 8의 CRLH-TL 주기 구조에 대한 분산 그래프를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 도 9에 나타난 것과 같이 1GHz 근처에서 0차 공진 모드가 발생함을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 상기 패치(130)의 크기, 상기 유전체 캐리어(110)의 유전율, 상기 유전체 캐리어(110)의 크기, 상기 스터브(140)의 위치, 상기 스터브(140)의 폭, 상기 스터브(140)의 길이, 상기 급전 선로(120)의 위치, 상기 급전 선로(120)의 폭, 상기 급전 선로(120)의 길이 등의 변화에 따라 상기 CRLH-TL 주기 구조의 리액턴스 성분을 조절하여 사용자가 원하는 다중 대역 안테나 성능을 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 CRLH-TL 주기 구조의 다중 대역 안테나는 CRLH-TL 구조를 주기적으로 배열한 CRLH-TL 주기 구조를 이용하여 리액턴스 성분을 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예는 안테나의 길이에 의존하지 않고 낮은 0차 공진 주파수 또는 비선형성으로 나타나는 음의 차수(-) 및 양의 차수(+) 공진 주파수를 얻음으로써 안테나 소형화는 물론 다중 대역 특성을 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 유전체 캐리어에 CRLH-TL(composite right/left handed transmission line) 역할을 하는 적어도 하나의 단위 셀을 배열하여 CRLH-TL 주기 구조의 방사 소자를 형성하고,
    상기 방사 소자의 공진 주파수는 상기 CRLH-TL 주기 구조를 형성하는 리액턴스(reactance) 성분에 의해 결정되는, 다중 대역 안테나.
  2. 제1항이 있어서,
    상기 방사 소자의 급전 선로는 상기 유전체 캐리어의 일단에 형성되고,
    상기 단위 셀은 상기 유전체 캐리어의 일측에 형성되는 패치(patch)와, 상기 유전체 캐리어의 다른 일측에 형성되어 상기 패치의 일단과 연결되는 스터브(stub)로 구성되는, 다중 대역 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방사 소자는,
    상기 급전 선로 및 상기 스터브의 일단이 상기 유전체 캐리어와 별개의 기판에 형성된 접지면과 각각 연결되는, 다중 대역 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방사 소자는,
    상기 급전 선로와 접지면 사이 또는 상기 스터브와 접지면 사이에 인덕터(inductor)가 연결되는, 다중 대역 안테나.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 CRLH-TL 주기 구조의 리액턴스 성분은,
    상기 단위 셀의 수에 의해 조절되는, 다중 대역 안테나.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 CRLH-TL 주기 구조의 리액턴스 성분은,
    상기 패치의 크기, 상기 유전체 캐리어의 유전율, 상기 유전체 캐리어의 크기, 상기 스터브의 위치, 상기 스터브의 폭, 상기 스터브의 길이, 상기 급전 선로의 위치, 상기 급전 선로의 폭, 상기 급전 선로의 길이 중 적어도 하나에 의해 조절되는, 다중 대역 안테나.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 다중 대역 안테나를 포함하는 통신장치.
PCT/KR2010/000423 2009-02-11 2010-01-22 Ｃｒｌｈ－ｔｌ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치 Ceased WO2010093131A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2009-0010956 2009-02-11
KR1020090010956A KR101080609B1 (ko) 2009-02-11 2009-02-11 Ｃｒｌｈ－ｔｌ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010093131A2 true WO2010093131A2 (ko) 2010-08-19
WO2010093131A3 WO2010093131A3 (ko) 2010-11-04

Family

ID=42562154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2010/000423 Ceased WO2010093131A2 (ko) 2009-02-11 2010-01-22 Ｃｒｌｈ－ｔｌ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101080609B1 (ko)
WO (1) WO2010093131A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110495052A (zh) * 2017-03-29 2019-11-22 株式会社友华 天线装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106602285A (zh) * 2016-12-27 2017-04-26 北京邮电大学 一种宽频带可调无线能量收集超材料天线
JP6946455B2 (ja) * 2017-04-05 2021-10-06 ライテン・インコーポレイテッドＬｙｔｅｎ， Ｉｎｃ． 周波数選択性要素を有するアンテナ
KR102207587B1 (ko) * 2019-03-06 2021-01-26 가천대학교 산학협력단 Crlh-tl에 기반한 자기공명 영상용 다채널 코일 어레이

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3216588B2 (ja) * 1996-11-21 2001-10-09 株式会社村田製作所 アンテナ装置
CN103441339B (zh) 2006-04-27 2016-01-13 泰科电子服务有限责任公司 异向材料天线设备
TWI449257B (zh) * 2006-08-25 2014-08-11 Tyco Electronics Services Gmbh 寬頻和緊實多頻超穎材料結構以及天線
US7855696B2 (en) 2007-03-16 2010-12-21 Rayspan Corporation Metamaterial antenna arrays with radiation pattern shaping and beam switching

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110495052A (zh) * 2017-03-29 2019-11-22 株式会社友华 天线装置
EP3605738A4 (en) * 2017-03-29 2020-12-30 Yokowo Co., Ltd ANTENNA-TYPE DEVICE
US11502409B2 (en) 2017-03-29 2022-11-15 Yokowo Co., Ltd. Antenna device
US12191577B2 (en) 2017-03-29 2025-01-07 Yokowo Co., Ltd. Antenna device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100091656A (ko) 2010-08-19
KR101080609B1 (ko) 2011-11-08
WO2010093131A3 (ko) 2010-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100621335B1 (ko) 폴더타입 통신 핸드셋 장치 내에서의 접지효과 감소 장치
EP0829110B1 (en) Printed monopole antenna
KR100723086B1 (ko) 비대칭 다이폴 안테나 어셈블리
WO2009134013A2 (ko) 지연파 구조를 이용한 광대역 내장형 안테나
US7884774B2 (en) Planar antenna
WO2020233477A1 (zh) 天线单元及终端设备
KR100980774B1 (ko) 아이솔레이션 에이드를 구비한 내장형 ｍｉｍｏ 안테나
WO2023273604A1 (zh) 天线模组及电子设备
AU4892800A (en) An antenna with stacked resonant structures and a multi- frequency radiocommunications system including it
KR101598320B1 (ko) 다중대역 안테나를 갖는 무선 통신 디바이스, 및 그것을 형성하고 사용하는 방법들
WO2012026635A1 (ko) 용량성 소자를 가지는 안테나
WO2010076982A2 (ko) 무한 파장 안테나 장치
US11942674B2 (en) Antenna structure and terminal device
EP4459793B1 (en) Antenna system and terminal device
WO2010101379A2 (ko) 메타머티리얼을 이용한 다중 대역 및 광대역 안테나 및 이를 포함하는 통신장치
KR20000047642A (ko) 패치 안테나 및 그것을 이용한 전자 기기
CN107026313B (zh) 用于无线通信模块的天线
WO2010107211A2 (ko) 다중 대역 안테나 장치 및 이를 이용한 통신 장치
WO2010093129A2 (ko) 나선 부하를 이용한 메타머티리얼 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치
CN108091992A (zh) 小型化微带天线
WO2010117177A2 (ko) 메타머티리얼을 사용한 다중 대역 안테나 및 이를 포함하는 통신 장치
WO2010093131A2 (ko) Ｃｒｌｈ－ｔｌ 주기 구조를 이용한 다중 대역 안테나 및 상기 안테나를 이용한 통신장치
WO2010101378A2 (ko) 메타머티리얼을 이용한 다중 대역 및 광대역 안테나 및 이를 포함하는 통신장치
WO2011159037A2 (ko) 메타머티리얼을 이용한 광대역 안테나 및 이를 포함하는 통신장치
WO2010101373A2 (ko) 다중 대역 및 광대역 안테나 및 이를 포함하는 통신 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10741349

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10741349

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2