안테나의 부피를 재사용하는 다중 주파수 자기 2극 안테나구조 및 방법 document_id A220623030979

안테나는 전자기파를 방사하는(송신 및/또는 수신하는) 전기 도체 또는 도체들의 어레이이다. 전자기파는 종종 무선파로 불리운다. 대부분의 안테나들은, 비교적 좁은 주파수 대역 상에서 효율적으로 동작하는 공진 장치이다. 안테나는, 무선 시스템이 동작하는 것과 동일한 주파수 대역으로 동조되어야 하며, 그렇지 않으면 수신 및/또는 송신이 손상될 것이다. 휴대용 무선 통신에 대해서는 작은 안테나들이 요구된다. 종래의 안테나 구조에서는, 특정 무선 주파수에서 특정 대역폭을 갖는 공진 안테나 구조를 생성하는데 소정의 물리적 부피가 요구된다. 따라서, 전통적으로 대역폭 및 주파수 요구조건은 안테나의 부피에 영향을 미친다. 안테나의 대역폭은, 안테나가 만족스럽게 동작할 수 있는 주파수 범위를 나타낸다. 일반적으로 대역폭은 임피던스 부정합에 의해 정의되나, 이득, 빔폭(beamwidth) 등과 같은 패턴 특징에 의해 정의될 수도 있다. 안테나 설계자들은, 요구되는 대역폭을 대역의 중심 주파수의 백분율로서 표현함으로써 안테나 요구조건의 실현가능성을 신속하게 평가한다. 서로 다른 유형의 안테나들은 서로 다른 대역폭 제한들을 가진다. 통상, 큰 대역폭을 원할 경우 상당히 큰 부피가 요구된다. 따라서, 본 발명은 넓은 대역폭을 갖는 작은 소형 안테나에 대한 필요성을 해결한다. 본 발명은, 다중 공진(multiresonant)인, 하나 이상의 주파수에서 공진하고, 다양한 패키징 구성에 적응될 수 있는 다양한 안테나 설계를 제공한다. 자기 2극 안테나는 루프를 통해 순환하는 전류에 응답하여 전자기파를 방사하는 루프 안테나이다. 안테나는 하나 이상의 요소를 포함한다. 요소는 안테나의 전자기적 특성을 결정하는 안테나 시스템의 도전성 부분들이다. 자기 2극 안테나의 요소는, 사용되고 있는 적용예에서 요구되는 소정의 주파수에서 공진하도록 설계된다. 안테나의 공진 주파수는 안테나 요소들의 용량성 및 유도성 속성에 따라 달라진다. 안테나 요소의 용량성 및 유도성 속성은 안테나 요소의 치수 범위 및 그들의 상호관계에 의해 영향을 받는다. 안테나로부터 방사된 전자기파는, E가 전계이고 H가 자계인 복소 벡터 E x H에 의해 특징지워진다. 편파(polarization)는 방사된 파의 전계의 방위를 기술한다. 최대 성능을 위해, 편파는 방사된 필드의 방위에 정합되어 최대 필드 세기의 전자기파를 수신하여야 한다. 적절한 방위로 향하지 않으면, 신호의 일부가 손실되는데, 이는 편파 손실로 알려져 있다. 안테나 유형에 따라, 선형, 타원형 및 원형 신호들을 방사하는 것이 가능하다. 선형 편파에서, 전계 벡터는 수직(수직 편파), 수평(수평 편파) 또는 45도 각도(경사 편파) 중 어느 하나인 직선 상에 놓인다. 방사 요소들이 2극(dipole)이면, 편파는 간단하게 요소들이 어떤 방위를 향하거나 어떻게 배치되는지를 나타낸다. 방사 요소들이 수직이면, 그 후 안테나는 수직 편파를 갖고 수평이면 수평 편파를 갖는다. 원형 편파에서, 동일한 진폭을 갖고 90도로 위상이 어긋나는 2개의 직교하는 선형 편파된 파들이 동시에 방사된다. 자기 2극 안테나는 하나 이상의 안테나 요소를 사용하여 설계될 수 있다. 종종 안테나가 한 주파수 이상에서 공진하는 것이 바람직할 수 있다. 각각의 원하는 주파수에 대해, 안테나 요소가 요구될 것이다. 상이한 연속 공진이 주파수 f1, f2, fi, ..., fn에서 발생한다. 이러한 피크들은 구조 내에서 여기된 상이한 전자기 모드에 대응한다. 중첩하거나 또는 거의 중첩하는 주파수들을 사용함으로써 주파수들이 넓은 대역폭 범위를 안테나에 제공하도록 안테나가 설계된다. 그러나, 단일 공진 안테나보다 넓은 대역폭을 갖는 안테나는 종종 대응하는 증가된 크기를 가진다. 따라서, 본 기술 분야에서는 개별적인 안테나 요소들이 안테나 구조 내에서 일정 부피(volume)를 공유하는 다중 공진 안테나에 대한 필요성이 존재한다.