이동 전화 핸드셋과 ＰＤＡ등에 사용되는 안테나 document_id A220623030877

안테나의 대역폭을 향상시키기 위해서는, PWB의 모든 층을 통해 또는 PCB의 양면상의 접지판의 일부를 제거하여 전기적으로 소형인 안테나를 설계하는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 현대의 이동 전화기 핸드셋은, 접지판을 완전하게 또는 부분적으로 제거하지 않는 것이 바람직한 안테나의 반대쪽 면상에 구성부품(스피커, 핸드폰 소켓, USB 접속단자, 디스플레이 소자 등)이 많이 장착될 필요가 있다. 따라서, PCB/PWB 상에 장착하기 위한 안테나를 설계할 때, 안테나 바로 밑의 완전한 접지판을 유지하면서, 기존의 이동 전화기 핸드셋에 필요한 광대역을 갖는 안테나를 설계하는 방법을 찾는 것이 바람직하다. 유전체 안테나는, 예컨대 이동 통신에서 사용하는 것으로서, 송신 및 수신 시의 선택된 주파수로 전파를 방출하거나 수신하는 안테나 소자이다. 본 출원인은 유전체 안테나의 분야에서 광범위하게 조사를 행하였으며, 다음과 같은 용어를 본 명세서에 사용한다. 고유전체 안테나(HDA: High Dielectric Antenna) : 공진체(resonator)로서 또는 도전성 방사기(conductive radiator)의 응답을 변경하기 위하여 유전체 성분을 이용하는 안테나이다. HDA는 다음과 같이 세분할 수 있다. a) 유전체로 채워진 안테나(DLA: Dielectrically Loaded Antenna) : 도전성을 갖는 전형적인 방사용 소자가 케이스에 넣어진 또는 도전성의 방사용 소자의 공진 특성을 변경하는 유전체 재료에 인접하여 위치하는 안테나이다. 일반적으로 말해서, 도전성 방사 소자를 고체 절연 재료에 넣음으로써, 임의의 주어진 동작 특성들을 위해 더 짧고 더 소형인 방사 소자를 사용할 수 있게 된다. DLA에서는, 유전체 재료에서 생성된 변위 전류(displacement current)가 약간 있으며, 이것이 유전체 재료로서가 아니라, 방사기로서 작용하는 도전성 요소가 된다. DLA는 명확하게 정의되어 있으며 협대역의 주파수 응답을 갖는 것이 일반적이다. b) 유전체 공진기 안테나(DRA: Dielectric Resonator Antenna) : 유전체 재료(일반적으로는 고체이지만, 액체도 가능하고 일부의 경우에는 가스인 경우도 가능함)가 도전성 접지판의 상단부에 제공되며, 프로브 급전(probe feed), 애퍼추어 급전(aperture feed), 또는 직접 급전(direct feed)(예컨대, 마이크로스트립 급전라인)의 방식으로 에너지가 공급되는 안테나이다. 1983년 DRA에 대한 1차의 체계적인 연구[LONG, S.A., McALLISTER, M.W., 및 SHEN, L.C: "The Resonant Cylindrical Dielectric Cavity Antenna", IEEE Transaction on Antennas and Propagation, AP-31, 1983년, 406-412페이지]에서는 안테나의 방사 패턴에 관심을 갖게 되었는데, 이들 안테나의 방사 효율이 높고 대부분 공통으로 사용하는 전송 라인과 소형의 크기에 효과적으로 부합되기 때문이었다[MONGIA, R.K. 및 BHARTIA, P: "Dielectric Resonator Antennas - A Review and General Design Relations for Resonant Frequency and Bandwidth", International Journal of Microwave and Millimetre-Wave computer-Aided Engineering, 1994년, 4(3), 230-247페이지]. 더 최근의 발전되는 사항을 몇 가지 들어보면, PETOSA, A., ITTIPIBOON, A., ANTAR, Y.M.M.,ROSCOE, D., 및 CUHACI, M.: "Recent advances in Dielectric-Resonator Antenna Technology", IEEE Antennas and Propagation Magazine, 1998년, 40, (3), 35-48페이지. DRA(유전체 공진기 안테나)는, DLA보다 더 넓은 대역폭을 갖는 경향이 있다고 하더라도, 깊고 명확하게 정의된 공진 주파수의 특징을 갖는다. 유전체 공진기와 도전성 접지판 사이에 에어 갭(air gap)을 제공함으로써 주파수 응답을 다소 넓게 할 수 있다. DRA에서, 주요 방사기로서 작용하는 것은 유전체 재료이며, 이것은 유전체 재료가 급전기에 의해 유전체에서 생성되는 중요한 변위 전류가 되기 때문이다. c) 광대역 유전체 안테나(BDA: Broadband Dielectric Antenna) : DRA와 유사하지만, 도전성 접지판이 거의 없거나 아예 없다. BDA는 DRA에 비해 주파수 응답이 명확하게 정의되어 있지 않기 때문에, 더 넓은 범위의 주파수대에서 동작하므로, 광대역의 응용 기기에 더 효과적이다. 또한, BDA에서, 주요 방사기로서 동작하는 것은, 급전기가 아닌 유전체 재료이다. 일반적으로 말해서, BDA에서의 유전체 재료는 매우 다양한 형태를 취할 수 있으며, DRA용으로만 제한되지는 않는다. 사실상, BDA에서 방사가 가능하면 어떠한 형태의 유전체라도 가능하기 때문에, 안테나가 그 케이스에 맞도록 설계하려고 할 때에 유용할 수 있다. d) 유전체로서 여기되는 안테나(DEA: Dielectrically Excited Antenna) : DAR, BDA 또는 DLA가 도전성의 방사기를 여기시키는데 이용되는, 본 명세서에 개시된 응용기기에 의해 개발된 새로운 타입의 안테나이다. DEA는, 주요 방사기가 도전성 부품(예컨대, 구리 다이폴 또는 패치)이라는 점에서는 DLA와 유사하지만, 직접 연결된 급전 메커니즘이 없다는 점에서 DLA와 다르다. DEA는 자신의 급전 메커니즘을 갖는 DRA, BDA 또는 DLA에 의해 여기되는 비여진(非勵振) 도전성 안테나(parasitic conducting antenna)이다. 이러한 구조의 장점은, 2003년 6월 16일 영국 특허출원 제0313890호호에 개략적으로 설명되어 있다. 유전체 안테나의 유전체 재료는 세라믹 유전체 등의 몇 가지 후보 재료, 특히 저손실(low-loss) 세라믹 유전체 재료로 이루어질 수 있다. 의심의 여지를 없애기 위하여, "전기적으로 도전성인 안테나 부품"이라는 표현은, 패치 안테나, 슬롯형 안테나, 모노폴 안테나, 다이폴 안테나, 역 L자형 평면 안테나(PILA: planar inverted-L antenna), 역 F자형 평면 안테나(PIFA), 또는 HDA이외의 다른 안테나 부품 등의 통상적인 안테나 부품을 의미한다. 밑면의 중심에 노치를 갖는 사각의 유전 특성을 갖는 공진체 안테나에 대하여 미국특허 US 5,952,972호에 공지되어 있다. 이 특허에서는, 슬롯이, 재료가 슬롯에 삽입되어 있는 높은 유전 특성을 갖는 박판(slab)과 함께 대역폭을 향상시킨다고 명확하게 개시하고 있다. 그러나, 이러한 장치는 각각의 단부에 "다리부"(leg)에 의해 상승되어 있는 사각의 유전체 펠릿(pellet)과 다르게 보일 수 있다. 이러한 펠릿은, PCB의 상부면 상의 접지판에 위치하고 있으며, 접지판 표면 내의 슬롯에 의해 급전되고 있다고 이해하는 것이 중요하다. 펠릿까지 연결된 급전부는 없으며, 펠릿은 그 표면들 중 임의의 표면이 금속으로 되어 있다고 개시하고 있지 않다. 따라서, 미국특허 US 5,952,972호에 개시된 안테나는, 1. DRA이며 BDA가 아니다. 2. 접지판의 상승된 펠릿이 없다. 3. 상승된 급전 구조를 구비하고 있지 않다. 4. 비여진 DEA 부품을 구비하고 있지 않다. 5. 현대의 무선 전화 핸드셋에 포함시키는 것을 고려하고 있지 않다. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 43, No. 8, 1995년 8월, 889-892페이지에는, Shum 0026# Luk의 "Stacked annular ring dielectric resonator antenna excited by axi-symmetric coaxial probe"로부터, 접지판 위로 상승되어 있으며 접지판 내의 홀(hole)을 통해 유전체 소자의 중심 홀로 연장되어 있는 동축 프로브(coaxial probe)에 의해 여기되는 환형의 링 유전체 소자를 구비하는 DRA가 개시되어 있다. 대역폭에 대한 개선 사항은, 주요 유전체 소자의 위에 보조의 다른 비여진 환형 링 유전체 소자를 제공함으로써 얻고 있다.