KR100706615B1

KR100706615B1 - Micro-strip patch antenna for using a multiple piles of substrates and array antenna thereof

Info

Publication number: KR100706615B1
Application number: KR1020060045182A
Authority: KR
Inventors: 변우진; 김봉수; 은기찬; 김광선; 송명선
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-04-13

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 이용한 배열 안테나에 관한 것임.The present invention relates to a microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate and an array antenna using the same.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention

본 발명은 다층 기판과 상기 기판 위에 금속평판 및 금속바가 배치되고, 상기 다층 기판중 어느 하나의 기판에 배치된 하부 금속패치와 이에 연결된 급전선을 통해 송신신호가 급전되고 각 기판에 형성된 개구면 슬롯을 거쳐 상기 하부 금속패치 위에 배치된 상부 금속패치로 송신신호가 전달되어 금속바에 의해 형성된 개구면 슬롯을 통해 상기 송신신호가 공기중으로 방사되는, 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 이용한 배열 안테나를 제공하는데 그 목적이 있음.According to an embodiment of the present invention, a metal plate and a metal bar are disposed on a multi-layer substrate, the lower metal patch disposed on one of the multi-layer substrates, and a feed slot connected to the feed line connected to the lower metal patch. A microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate and an array antenna using the same, in which a transmission signal is transmitted to an upper metal patch disposed on the lower metal patch and the transmission signal is radiated into the air through an opening slot formed by a metal bar. The purpose is to provide.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서, 개구면 슬롯이 형성된 다층의 기판과; 상기 기판들 중 어느 하나의 제1 기판의 개구면 슬롯 내에 형성된 하부 금속패치와 상기 하부 금속패치와 연결된 급전선을 포함하는 급전수단과; 상기 제1 기판 위에 배치된 제2 기판의 개구면 슬롯 내에 형성되어, 상기 하부 금속패치로부터 송신신호를 전달받는 상부 금속패치를 포함하는 방사수단과; 상기 방사수단 위에 배치되어 상기 상부 금속패치로부터 방사되는 송신신호가 통과하는 개구면 슬 롯을 갖는 금속평판; 및 상기 금속평판 위에 배치되어 소정의 높이로 바가 형성되고, 상기 송신신호가 공기중으로 방사되는 개구면 슬롯을 가지는 금속바를 포함함.The present invention provides a microstrip patch antenna, comprising: a multilayer substrate having an opening slot; Feeding means including a lower metal patch formed in an opening slot of one of the substrates and a feed line connected to the lower metal patch; Radiating means formed in an opening face slot of a second substrate disposed on the first substrate, the radiating means including an upper metal patch to receive a transmission signal from the lower metal patch; A metal plate disposed on the radiating means and having an opening side slot through which a transmission signal radiated from the upper metal patch passes; And a metal bar disposed on the metal plate to form a bar at a predetermined height, and having an opening slot through which the transmission signal is radiated into the air.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 안테나의 이득 향상 방법 등에 이용됨.The present invention is used for a method of improving the gain of an antenna.

마이크로스트립 패치 안테나, 유전체기판, 금속바, 금속평판, 개구면 슬롯 Microstrip Patch Antenna, Dielectric Board, Metal Bar, Metal Plate, Aperture Slot

Description

Micro-strip patch antenna for using a multiple piles of substrates and array antenna

도 1a는 본 발명에 따른 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나에 대한 일실시예 분해 사시도,1A is an exploded perspective view of an embodiment of a microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate according to the present invention;

도 1b는 도 1a에 대한 일실시예 평면도, 1B is a plan view of an embodiment of FIG. 1A;

도 1c는 도 1b의 A-A' 단면에 대한 일실시예 단면도,FIG. 1C is a cross-sectional view of an embodiment of the AA ′ cross section of FIG. 1B;

도 2는 본 발명이 적용되는 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭에 대한 일실시예 그래프,2 is a graph illustrating an embodiment of a bandwidth of a microstrip patch antenna to which the present invention is applied;

도 3a는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 이용한 1×2 배열 안테나에 대한 일실시예 평면도,3A is a plan view of an embodiment of a 1 × 2 array antenna using a microstrip patch antenna according to the present invention;

도 3b는 도 3a의 B-B' 단면에 대한 일실시예 단면도,3B is a cross-sectional view of an embodiment of a cross-section B-B 'of FIG. 3A;

도 3c는 본 발명이 적용되는 단일 마이크로스트립 패치 안테나를 이용한 1×2 배열 안테나의 하부 금속패치가 있는 층에 대한 일실시예 평면도.Figure 3c is a plan view of one embodiment of the bottom metal patch layer of the 1x2 array antenna using a single microstrip patch antenna to which the present invention is applied.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

10; 제1 기판 20; 제2 기판10; First substrate 20; Second substrate

30; 제3 기판 40; 제4 기판30; Third substrate 40; Fourth substrate

51; 금속평판 52; 금속바51; Metal plate 52; Metal bar

본 발명은 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 이용한 배열 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다층 기판과 상기 기판 위에 금속평판 및 금속바가 배치되고, 상기 다층 기판중 어느 하나의 기판에 배치된 하부 금속패치와 이에 연결된 급전선을 통해 송신신호가 급전되고 각 기판에 형성된 개구면 슬롯을 거쳐 상기 하부 금속패치 위에 배치된 상부 금속패치로 송신신호가 전달되어 금속바에 의해 형성된 개구면 슬롯을 통해 상기 송신신호가 공기중으로 방사되는, 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 이용한 배열 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate and an array antenna using the same. More particularly, a metal plate and a metal bar are disposed on the multilayer substrate and the substrate, and are disposed on any one of the multilayer substrates. The transmission signal is supplied through a lower metal patch and a feed line connected thereto, and a transmission signal is transmitted to an upper metal patch disposed on the lower metal patch through an opening slot formed in each substrate, and the transmission is performed through an opening slot formed by a metal bar. A microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate and an array antenna using the same, in which a signal is radiated into the air.

마이크로스트립 패치 안테나(micro-strip patch antenna)는 고주파대역에서 주로 사용되는 안테나로서, 소형, 경량이고 필요에 따라 여러가지 유형으로 제작이 쉽다. 반면, 마이크로스트립 패치 안테나는 주파수 대역폭과 안테나 이득이 작기 때문에 적용되기에 많은 제약을 받는 단점이 있다.Micro-strip patch antenna is an antenna mainly used in the high frequency band, and is small, light and easy to manufacture in various types as required. On the other hand, the microstrip patch antenna has a disadvantage of being limited because it is applied because of its small frequency bandwidth and antenna gain.

상기와 같은 이유로, 마이크로스트립 패치 안테나에서 이득과 주파수 대역폭의 단점을 보완하기 위한 다양한 연구가 진행되었다.For this reason, various studies have been conducted to compensate for the disadvantages of gain and frequency bandwidth in the microstrip patch antenna.

먼저, 안테나의 이득을 높이기 위한 종래의 방식은 안테나의 복사소자 수를 늘리는 방식과 고 유전율의 슈퍼스트레이트(superstrate)를 사용하는 방식이 있다. First, conventional methods for increasing the gain of an antenna include a method of increasing the number of radiating elements of an antenna and a method of using a high dielectric constant superstrate.

상기 안테나의 복사소자 수를 늘리는 방식은 이득이 작은 단일 안테나를 사용하여 안테나의 복사소자 수를 늘려 이득이 증가되지만, 안테나 크기와 급전손실이 커진다. In the method of increasing the number of radiating elements of the antenna, the gain is increased by increasing the number of radiating elements of the antenna by using a single antenna having a small gain, but the antenna size and feeding loss are increased.

또한, 상기 고 유전율의 슈퍼스트레이트를 사용하는 방식은 이득이 증가하지만, 슈퍼스트레이트를 고정하기 위한 지지대 등이 필요하므로 제작후 안테나의 사용성이 떨어진다.In addition, the gain using the high dielectric constant superstrate is increased, but the usability of the antenna after manufacturing is poor because a support for fixing the superstrate is required.

한편, 안테나의 대역폭을 확대하기 위한 종래의 방식은 제한적이지만 적층 안테나를 구성하는 방식이다. On the other hand, the conventional method for expanding the bandwidth of the antenna is a method of configuring a laminated antenna, although limited.

상기 적층 안테나를 구성하는 방식은 다른 종류의 기판을 사용하여 제작상의 오차가 크고 성능에 대한 신뢰성이 떨어진다. The method of configuring the multilayer antenna uses a different type of substrate and has a large manufacturing error and poor reliability in performance.

또한, 상기 적층 안테나를 구성하는 방식은 주파수가 증가함에 따라 마이크로스트립 패치 안테나에 신호를 전달하기 위한 급전선에 의한 복사파가 매우 증가한다. In addition, in the method of configuring the multilayer antenna, as the frequency increases, the radiation by the feed line for transmitting a signal to the microstrip patch antenna increases.

또한, 상기 적층 안테나를 구성하는 방식은 안테나 복사체인 패치크기 대비 급전선 선폭이 저주파대역에 비해 고주파대역에서 상대적으로 커서 급전선의 복사파 영향이 매우 크다. In addition, in the method of configuring the multilayer antenna, the feed line line width is relatively large in the high frequency band compared to the low frequency band of the patch size, which is an antenna radiator, so that the influence of the radiation wave of the feed line is very large.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다층 기판과 상기 기판 위에 금속평판 및 금속바가 배치되고, 상기 다층 기판중 어느 하나의 기판에 배치된 하부 금속패치와 이에 연결된 급전선을 통해 송신신호가 급전되고 각 기판에 형성된 개구면 슬롯을 거쳐 상기 하부 금속패치 위에 배치된 상부 금속패치로 송신신호가 전달되어 금속바에 의해 형성된 개구면 슬롯을 통해 상기 송신신호가 공기중으로 방사되는, 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 이용한 배열 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, a multi-layer substrate and a metal plate and a metal bar is disposed on the substrate, the transmission signal through the lower metal patch disposed on any one of the multi-layer substrate and the feed line connected thereto Using a multilayer dielectric substrate, the signal is transmitted to an upper metal patch disposed on the lower metal patch through an opening slot formed in each substrate, and the transmission signal is radiated into the air through an opening slot formed by a metal bar. It is an object of the present invention to provide a microstrip patch antenna and an array antenna using the same.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other 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. It will also be appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서, 개구면 슬롯이 형성된 다층의 기판과; 상기 기판들 중 어느 하나의 제1 기판의 개구면 슬롯 내에 형성된 하부 금속패치와 상기 하부 금속패치와 연결된 급전선을 포함하는 급전수단과; 상기 제1 기판 위에 배치된 제2 기판의 개구면 슬롯 내에 형성되어, 상기 하부 금속패치로부터 송신신호를 전달받는 상부 금속패치를 포함하는 방사수단과; 상기 방사수단 위에 배치되어 상기 상부 금속패치로부터 방사되는 송 신신호가 통과하는 개구면 슬롯을 갖는 금속평판; 및 상기 금속평판 위에 배치되어 소정의 높이로 바가 형성되고, 상기 송신신호가 공기중으로 방사되는 개구면 슬롯을 가지는 금속바를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a microstrip patch antenna, comprising: a multilayer substrate having an opening slot formed therein; Feeding means including a lower metal patch formed in an opening slot of one of the substrates and a feed line connected to the lower metal patch; Radiating means formed in an opening face slot of a second substrate disposed on the first substrate, the radiating means including an upper metal patch to receive a transmission signal from the lower metal patch; A metal plate disposed on the radiating means and having an opening face slot through which a transmission signal radiated from the upper metal patch passes; And a metal bar disposed on the metal plate to form a bar at a predetermined height, and having an opening slot in which the transmission signal is radiated into the air.

또한, 본 발명은 적어도 두 개 이상의 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나가 배열된 배열 안테나에 있어서, 상기 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 단일 패치 안테나 각각은, 개구면 슬롯이 형성된 다층의 기판과; 상기 기판들 중 어느 하나의 제1 기판의 개구면 슬롯 내에 형성된 하부 금속패치와 상기 하부 금속패치와 연결된 급전선을 포함하는 급전수단과; 상기 제1 기판 위에 배치된 제2 기판의 개구면 슬롯 내에 형성되어, 상기 하부 금속패치로부터 송신신호를 전달받는 상부 금속패치를 포함하는 방사수단과; 상기 방사수단 위에 배치되어 상기 상부 금속패치로부터 방사되는 송신신호가 통과하는 개구면 슬롯을 갖는 금속평판; 및 상기 금속평판 위에 배치되어 소정의 높이로 바가 형성되고, 상기 송신신호가 공기중으로 방사되는 개구면 슬롯을 가지는 금속바를 포함하고, 하나의 급전선이 분기되어 상기 급전수단의 각각의 급전선과 연결되는 것을 특징으로 하는 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나를 이용한 배열 안테나를 포함한다.The present invention also provides an array antenna in which microstrip patch antennas using at least two dielectric substrates are arranged, each of the microstrip single patch antennas using the dielectric substrate comprises: a multilayer substrate having an opening slot; Feeding means including a lower metal patch formed in an opening slot of one of the substrates and a feed line connected to the lower metal patch; Radiating means formed in an opening face slot of a second substrate disposed on the first substrate, the radiating means including an upper metal patch to receive a transmission signal from the lower metal patch; A metal plate disposed on the radiating means and having an opening face slot through which a transmission signal radiated from the upper metal patch passes; And a metal bar disposed on the metal plate and having a predetermined height, the metal bar having an opening slot in which the transmission signal is radiated into the air, wherein one feed line is branched to be connected to each feed line of the feed means. An array antenna using a microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate is featured.

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 above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. 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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나에 대한 일실시예 분해 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 대한 일실시예 평면도이고, 도 1c는 도 1b의 A-A' 단면에 대한 일실시예 단면도이다.Figure 1a is an exploded perspective view of an embodiment of a microstrip patch antenna using a multi-layer dielectric substrate according to the present invention, Figure 1b is a plan view of an embodiment of Figure 1a, Figure 1c is a cross-sectional view of AA 'of Figure 1b Example cross section.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 유전체기판을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나(micro-strip patch antenna)는, 제1 기판(10), 제2 기판(20), 제3 기판(30), 제4 기판(40), 금속평판(51), 금속바(52)를 포함한다.As shown in FIG. 1A, a micro-strip patch antenna using a multilayer dielectric substrate according to the present invention includes a first substrate 10, a second substrate 20, and a third substrate 30. And a fourth substrate 40, a metal flat plate 51, and a metal bar 52.

제1 기판(10)은 제1a 도체접지면(11), 상기 제1a 도체접지면(11) 위에 배치되고 소정의 유전율을 갖는 제1 유전체기판(12), 상기 제1 유전체기판(12) 위에 배치되는 제1b 도체접지면(13)으로 구성된다. 상기 제1b 도체접지면(13)에는 T자 형태의 제1 개구면 슬롯(aperture, 14)이 형성되어 있다.The first substrate 10 is disposed on the first a conductor contact surface 11, the first dielectric substrate 12 having a predetermined dielectric constant, and is disposed on the first a conductor contact surface 11 and the first dielectric substrate 12. It consists of a 1b conductor ground surface 13 arrange | positioned. A first opening surface slot 14 having a T shape is formed in the first b conductor ground surface 13.

제2 기판(20)은 제1 기판(10)의 제1b 도체접지면(13) 위에 배치되고 소정의 유전율을 갖는 제2 유전체기판(21), 상기 제2 유전체기판(21) 위에 배치되는 제2 도체접지면(22)으로 구성된다. The second substrate 20 is disposed on the first b conductor contact surface 13 of the first substrate 10 and has a predetermined dielectric constant 21 and a second dielectric substrate 21 disposed on the second dielectric substrate 21. It consists of two conductor ground planes 22.

상기 제2 도체접지면(22)에는 T자 형태의 제2 개구면 슬롯(23)이 형성되어 있다. 상기 제2 개구면 슬롯(23) 내에는 직사각형 형태의 하부 금속패치(24)와 막대 형태의 급전선(25)이 T자 형태로 상호 연결되어 제2 유전체기판(21) 위에 배치되어 있다.A second opening surface slot 23 having a T shape is formed on the second conductor ground surface 22. In the second opening slot 23, a rectangular lower metal patch 24 and a rod-shaped feed line 25 are interconnected in a T-shape and disposed on the second dielectric substrate 21.

특히, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나는 상기 급전선(25)을 통해 송신신호가 급전된다. 여기서, 상기 급전선(25)은 마이크로스트립 전송선(micro-strip transmission line)이 사용되지만, 이에 한정되지 않는다.In particular, in the microstrip antenna according to the present invention, the transmission signal is fed through the feed line 25. Here, the feed line 25 is used as a micro-strip transmission line, but is not limited thereto.

제3 기판(30)은 제2 기판(20)의 제2 도체접지면(22) 위에 배치되고 소정의 유전율을 갖는 제3 유전체기판(31), 상기 제3 유전체기판(31) 위에 배치되는 제3 도체접지면(32)으로 구성된다. The third substrate 30 is disposed on the second conductor contact surface 22 of the second substrate 20 and has a predetermined dielectric constant 31 and a third dielectric substrate 31 disposed on the third dielectric substrate 31. It consists of three conductor ground planes 32.

상기 제3 도체접지면(32)에는 제2 기판(20)의 하부 금속패치(24)로부터 송신신호가 복사되는 T자 형태의 제3 개구면 슬롯(33)이 형성되어 있다.The third conductor ground surface 32 is formed with a T-shaped third opening surface slot 33 through which a transmission signal is radiated from the lower metal patch 24 of the second substrate 20.

제4 기판(40)은 제3 기판(30)의 제3 도체접지면(32) 위에 배치되고 소정의 유전율을 갖는 제4 유전체기판(41), 상기 제4 유전체기판(41) 위에 배치되는 제4 도체접지면(42)으로 구성된다. The fourth substrate 40 is disposed on the third conductor contact surface 32 of the third substrate 30 and has a predetermined dielectric constant 41 and a fourth dielectric substrate 41 disposed on the fourth dielectric substrate 41. It consists of four conductor ground surfaces 42.

상기 제4 도체접지면(42)에는 직사각형 형태의 제4 개구면 슬롯(43)이 형성되어 있고, 상기 제4 개구면 슬롯(43) 내에는 제3 기판(30)의 제3 개구면 슬롯(33)로부터 송신신호가 복사되는 상부 금속패치(44)가 배치되어 있다.A fourth opening surface slot 43 having a rectangular shape is formed in the fourth conductor contact surface 42, and a third opening surface slot of the third substrate 30 is formed in the fourth opening surface slot 43. The upper metal patch 44 to which the transmission signal is radiated from 33 is disposed.

도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나는 각 기판의 개구면 슬롯[즉, 제1 개구면 슬롯(14) 내지 제4 개구면 슬롯(43)]의 둘레에 다수의 도체비아[즉, 제1 기판(10)의 도체비아(1) 내지 제4 기판(40)의 도체비아(4)]를 사용한다. 이를 통해, 상기 마이크로스트립 패치 안테나에서 상기 기판들에 발생되는 기생모드에 따른 안테나 성능저하를 방지할 수 있다. 그리고, 상기 마이크로스트립 패치 안테나에서 전체 기판이 전기적으로 안정된 연결을 위하여 다 수의 도체 비아가 사용되는 것이 바람직하다.As shown in Fig. 1C, the microstrip patch antenna according to the present invention has a plurality of conductors around an opening slot (i.e., first opening slot 14 to fourth opening 43) of each substrate. Vias (ie, conductor vias 1 of the first substrate 10 to conductor vias 4 of the fourth substrate 40) are used. Through this, it is possible to prevent the antenna performance degradation due to the parasitic mode generated in the substrates in the microstrip patch antenna. In the microstrip patch antenna, a plurality of conductor vias are preferably used to electrically connect the entire substrate.

여기서, 본 발명에서는 다층 기판을 만들거나 다수의 도체비아를 형성하기 위하여 저온 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic; LTCC) 공정을 사용할 수 있으며, 이로 인해 상기 다층 기판을 용이하게 대량 제작할 수 있다.Here, in the present invention, a low temperature co-fired ceramic (LTCC) process may be used to make a multilayer substrate or to form a plurality of conductor vias, thereby easily mass-producing the multilayer substrate.

금속평판(51)은 제4 기판(40)의 제4 도체접지면(42) 위에 배치되고, 금속바(52)는 상기 금속평판(51) 위에 배치된다. 상기 금속평판(51)과 금속바(52)는 서로 연결된 직사각형 형태의 제5 개구면 슬롯(53)이 형성되어 있다.The metal plate 51 is disposed on the fourth conductor contact surface 42 of the fourth substrate 40, and the metal bar 52 is disposed on the metal plate 51. The metal plate 51 and the metal bar 52 have a fifth opening surface slot 53 having a rectangular shape connected to each other.

도 1b에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 패치 안테나는 제5 개구면 슬롯(53)을 통해 내려다보면, 제4 유전체기판(41), 상부 금속패치(44), 제5 개구(53) 둘레에 배치되어 임피던스 정합소자로 사용되는 제4 도체접지면(54, 이하, "둘레접지면"이라 함)이 나타난다. 이때, 상기 상부 금속패치(44)는 하부에서 전달된 송신신호를 제5 개구면 슬롯(53)을 통해 공기중으로 방사한다.As shown in FIG. 1B, the microstrip patch antenna is disposed around the fourth dielectric substrate 41, the upper metal patch 44, and the fifth opening 53 when viewed through the fifth opening slot 53. And a fourth conductor ground plane 54 (hereinafter referred to as "circumferential ground plane") used as an impedance matching element appears. In this case, the upper metal patch 44 radiates the transmission signal transmitted from the lower portion into the air through the fifth opening slot 53.

특히, 금속바(52)는 유전체기판의 유전율이 높을 때 유전체기판의 표면을 따라 발생하는 표면파를 반사시킨다. 즉, 상기 금속바(52)는 특정높이에서 표면파를 반사시켜 표면파에 의해 낮아지는 이득을 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 금속바(52)의 높이는 최대 성능을 얻기 위해 금속평판(51)의 높이와 적절하게 조정된다. 또한, 금속평판(51)은 급전선(25)에 의해 발생된 복사신호를 감소시킨다.In particular, the metal bar 52 reflects surface waves generated along the surface of the dielectric substrate when the dielectric constant of the dielectric substrate is high. That is, the metal bar 52 may increase the gain lowered by the surface wave by reflecting the surface wave at a specific height. At this time, the height of the metal bar 52 is appropriately adjusted with the height of the metal plate 51 to obtain the maximum performance. In addition, the metal plate 51 reduces the radiation signal generated by the feed line 25.

한편, 본 발명의 마이크로스트립 패치 안테나의 성능은 제5 개구면 슬롯(53)을 통해 공기중으로 송신신호가 방사되는 제5 개구면 슬롯(53)의 면적(

)과 둘레접지면(54)의 면적에 영향을 받는다.On the other hand, the performance of the microstrip patch antenna of the present invention is the area of the fifth opening slot 53 where the transmission signal is radiated into the air through the fifth opening slot 53 (

) And the circumferential ground surface 54 are affected.

도 2는 본 발명이 적용되는 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭에 대한 일실시예 그래프이다.2 is a graph illustrating an embodiment of a bandwidth of a microstrip patch antenna to which the present invention is applied.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 마이크로스트립 패치 안테나는, 약 7∼10% 정도의 대역폭을 갖는 종래의 안테나에 비하여 19.5% 정도의 대역폭을 얻을 수 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, it can be seen that the microstrip patch antenna to which the present invention is applied can obtain a bandwidth of about 19.5% compared to a conventional antenna having a bandwidth of about 7 to 10%.

도 3a는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 이용한 1×2 배열 안테나에 대한 일실시예 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B' 단면에 대한 일실시예 단면도이고, 도 3c는 본 발명이 적용되는 단일 마이크로스트립 패치 안테나를 이용한 1×2 배열 안테나의 하부 금속패치가 있는 층에 대한 일실시예 평면도이다.Figure 3a is a plan view of an embodiment of a 1 × 2 array antenna using a microstrip patch antenna according to the present invention, Figure 3b is a cross-sectional view of an embodiment of the cross-section BB 'of Figure 3a, Figure 3c is applied to the present invention One embodiment is a top view of a layer with a bottom metal patch of a 1 × 2 array antenna using a single microstrip patch antenna.

도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 단일 마이크로스트립 패치 안테나는, N×M 배열 안테나로 확장할 수 있지만 설명의 편의상 도 3a와 도 3b와 같이 1×2 배열 안테나에 대해서만 도시하여 설명하기로 한다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the single microstrip patch antenna in the present invention may be extended to an N × M array antenna, but for convenience of description, only a 1 × 2 array antenna is illustrated as shown in FIGS. 3A and 3B. Let's explain.

이때, 상기 1×2 배열 안테나는 앞서 언급한 단일 마이크로스트립 패치 안테나를 부가하여 배열한 안테나이므로, 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.In this case, since the 1 × 2 array antenna is an antenna arranged by adding the aforementioned single microstrip patch antenna, a detailed description of the components will be omitted.

도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 1×2 배열 안테나는 제2 유전체기판(21)에 배치된 단일 안테나의 하부 금속패치(24)가 급전선(25)에 의해 상호간 연결된다. 이를 통해, 상기 1×2 배열 안테나는 동일한 송신신호를 급전받는다.As shown in FIG. 3C, in the 1 × 2 array antenna, the lower metal patch 24 of the single antenna disposed on the second dielectric substrate 21 is connected to each other by the feed line 25. Through this, the 1 × 2 array antenna is fed with the same transmission signal.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

상기와 같은 본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나의 이득을 향상시키고, 안테나의 대역폭을 증가시키는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of improving the gain of the microstrip patch antenna and increasing the bandwidth of the antenna.

또한, 본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나에 금속평판을 사용함으로써, 급전선에서 발생된 복사신호를 줄이는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the radiation signal generated in the feed line by using a metal plate in the microstrip patch antenna.

또한, 본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나에 금속판을 사용함으로써, 유전체기판의 표면을 따라 발생하는 표면파를 반사시킨다.In addition, the present invention reflects surface waves generated along the surface of the dielectric substrate by using a metal plate for the microstrip patch antenna.

또한, 본 발명은 슈퍼스트레이트를 사용하는 방식에 비해 매우 안정적이고 신뢰성있는 구조가 되는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of a very stable and reliable structure compared to the method using a super straight.

또한, 본 발명은 적층 안테나를 구성하는 방식에 비해 대역폭을 개선하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the bandwidth compared to the method of configuring a laminated antenna.

또한, 본 발명은 단일 마이크로스트립 패치 안테나를 이용하여 큰이득과 좁은 빔을 얻기 위하여 배열 안테나로 확장할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can be extended to the array antenna to obtain a large gain and a narrow beam by using a single microstrip patch antenna.

Claims

In the microstrip patch antenna,

A multilayer substrate having an opening slot formed therein;

A feeding means including a lower metal patch formed in an opening slot of one of the substrates and a feed line connected to the lower metal patch;

Radiating means formed in an opening slot of a second substrate disposed on the first substrate and including an upper metal patch to receive a transmission signal from the lower metal patch;

A metal plate disposed on the radiating means and having an opening face slot through which a transmission signal radiated from the upper metal patch passes; And

A metal bar disposed on the metal plate to form a bar at a predetermined height, and having an opening slot for emitting the transmission signal into the air;

Microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate comprising a.

According to claim 1,

At least one third substrate is inserted between the power supply means and the radiation means microstrip patch antenna using a multi-layer dielectric substrate.

According to claim 1,

The opening slot formed in the multilayer substrate is a microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate, characterized in that the T-shape.

According to claim 1,

And the multilayer substrate is coupled by a plurality of conductor vias along a circumference thereof.

According to claim 1,

The size of the opening slot of the second substrate in the radiation means overlooking through the opening plate slot formed in the metal plate and the metal bar is used as an impedance matching device, the microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate.

An array antenna in which microstrip patch antennas using at least two dielectric substrates are arranged,

Each of the microstrip single patch antennas using the dielectric substrate,

A multilayer substrate having an opening slot formed therein;

A metal bar disposed on the metal plate to form a bar at a predetermined height, the metal bar having an opening slot in which the transmission signal is radiated into air;

An array antenna using a microstrip patch antenna using a multilayer dielectric substrate, characterized in that one feed line is branched and connected to each feed line of the feed means.