KR100214579B1

KR100214579B1 - Microstrip antenna

Info

Publication number: KR100214579B1
Application number: KR1019950021210A
Authority: KR
Inventors: 박익모
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR970008730A

Abstract

본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로, 비교적 두께가 얇고 높은 유전율을 갖는 하부유전체 기판(51)과 상부유전체 기판(53)의 사이에 가름한 직사각형 통공(52A)을 구비한 접지도체판(52)을 형성하고, 비교적 두께가 두껍고 낮은 유전율을 갖는 상부유전체 기판(53)의 상부에 방사소자(54)를 형성하며, 상기 방사소자(54)의 일측과 접지도체판(52)을 연결하는 접지핀(55)을 두어 마이크로스트립 안테나를 제조함으로써 보다 야야호한 방사특성을 갖고, 소형화에 이바지 할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip antenna, wherein the ground conductor plate (52) having a rectangular through hole (52A) cut between the lower dielectric substrate (51) and the upper dielectric substrate (53) having a relatively thin thickness and high dielectric constant. And a radiating element 54 formed on the upper dielectric substrate 53 having a relatively thick and low dielectric constant, and a ground pin connecting one side of the radiating element 54 to the ground conductor plate 52. By making the microstrip antenna at (55), it has more excellent radiation characteristics and can contribute to miniaturization.

Description

Microstrip antenna

제1도의 a도 내지 c도는 λ/2에서 전자기파를 방사하는 일반적인 마이크로 스트립 안테나의 개략도.A to c of FIG. 1 are schematic diagrams of a typical microstrip antenna that emits electromagnetic waves at [lambda] / 2.

제2도는 λ/4에서 전자기파를 방사하는 일반적인 마이크로스트립 안테나의 개략도.2 is a schematic diagram of a typical microstrip antenna emitting electromagnetic waves at [lambda] / 4.

제3도는 일반적인 마이크로스트립 안테나의 리턴로스 특성 그래프.3 is a graph of return loss characteristics of a general microstrip antenna.

제4도는 본 발명에 의한 마이크로스트립 안테나의 구조를 보인 개략도.4 is a schematic view showing the structure of a microstrip antenna according to the present invention.

제5도의 a도는 제4도에서 A-A' 종단면도.Figure 5a is a cross-sectional view taken along line A-A 'in FIG.

b도는 제4도에서 B-B' 종단면도.b is a B-B 'longitudinal cross-section in FIG.

제6도의 a도 내지 c도는 제4도에서 각 소자의 크기를 보인 설명도.Figure 6 a to c is an explanatory view showing the size of each element in FIG.

제7도는 본 발명 마이크로스트립 안테나의 리턴로스 특성 그래프.7 is a graph of the return loss characteristics of the present invention microstrip antenna.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

51 : 하부유전체 기판 51A : 마이크로스트립 급전선51: lower dielectric substrate 51A: microstrip feed line

52 : 접지도체판 52A : 직사각형 통공52: grounding conductor plate 52A: rectangular through hole

53 : 상부유전체 기판 54 : 방사소자53 upper dielectric substrate 54 radiating element

55 : 접지핀55: ground pin

본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로, 특히 이층 구조의 마이크로스트립안테나에서 방사소자 일측에 접지핀을 형성하여 마이크로스트립(Microstrip) 안테나를 보다 소형화시킬 수 있도록 한 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly, to a microstrip antenna that allows a microstrip antenna to be further miniaturized by forming a ground pin on one side of a radiating element in a microstrip antenna having a two-layer structure.

일반저긍로 마이크로스트립 안테나는 접지도체판 상부에 유전체 기판, 방사소자가 순차적으로 형성되는 기본구조를 갖으며, 전자기파를 방사하기 위하여 각기 다양한 급전구조(feed structure)를 갖게 되는데, 그 대표적인 예를 제1도의 a도 내지 c도 및 제2도를 참조하여 설명하면 하기와 같다.In general, the microstrip antenna has a basic structure in which a dielectric substrate and a radiating element are sequentially formed on the ground conductor plate, and have various feed structures to radiate electromagnetic waves. Referring to Figures a to c and 2 of Figure 1 as follows.

먼저, a도와 같이 급전선(14)이 방사소자(13)와 동일 평면상에 형성되는 마이크로스트립 안테나는 제작하는데 편리하다는 장점이 있는 반면에 급전선(14)에서 불필요한 방사가 발생되어 안테나의 방사특성이 변화되는 단점이 있다.First, as shown in a, the microstrip antenna having the feed line 14 formed on the same plane as the radiating element 13 has an advantage in that it is convenient to manufacture, while unnecessary radiation is generated in the feed line 14, so that the radiation characteristics of the antenna are improved. There is a disadvantage to be changed.

b도와 같이 방사소자(23)에 동축급전선(24)이 형성되는 마이크로스트립 안테나는 상기 a도에서와 같이 불필요한 방사가 발생되지 않는다는 장점이 있는 반면에 제작이 어렵다는 단점이 있다.As shown in b, the microstrip antenna having the coaxial feed line 24 formed on the radiating element 23 has an advantage in that unnecessary radiation does not occur as in FIG.

c도와 같이 전자기파가 다른 곳으로 유출되지 않는 전송선에 적합하도록 두께가 얇고 유전율이 높은 하부기판(31)과, 넓은 주파수 대역과 높은 방사효율을 갖는 안테나를 위해 두께가 두껍고 작은 유전율을 갖는 상부기판(35)과, 상기 상, 하부기판(35),(31) 사이에 위치하고, 폭이 좁은 직사각형의 통공을 갖는 접지도체판(33)로 구성되는 마이크로스트립 안테나는 상기 하부기판(31)에 형성된 급전선(32)과 상기 상부기판(34)에 형성된 방사소자(35)가 상기 접지도체판(33)에 의해 분리되어 불필요한 방사를 막을 수 있는 장점이 있는 반면에 두개의 유전체 기판(31),(34)을 필요로 하는 단점이 있다.The lower substrate 31 having a thin thickness and high dielectric constant so as to be suitable for a transmission line in which electromagnetic waves do not leak to other places as shown in c, and the upper substrate having a thick and small dielectric constant for an antenna having a wide frequency band and high radiation efficiency ( The microstrip antenna, which is formed between the upper substrate 35 and the lower substrate 35, 31 and has a narrow rectangular through hole 33, has a feed line formed on the lower substrate 31. (32) and the radiating element 35 formed on the upper substrate 34 is separated by the ground conductor plate 33 has the advantage of preventing unnecessary radiation, while the two dielectric substrates 31, 34 Has the disadvantage of requiring

참고로, 제1도의 a도 내지 c도와 같은 각각의 마이크로스트립 안테나는 방사소자가 λ/2에서 전자기파를 방사한다.For reference, in each of the microstrip antennas, such as a to c in FIG. 1, the radiating element radiates electromagnetic waves at λ / 2.

끝으로, 안테나의 크기를 줄이기 위한 일실시예를 제2도의 a도 및 b도에서 보여주고 있는데 이에 도시한 바와 같이, 기판(41)에 형성되는 방사소자(42)의 일측에 접지핀(43)을 설치하고, 그 접지핀(43)을 동축급전선(45)에 연결한 것으로, 이와 같은 마이크로스트립 안테나는 λ/4에 전자기파가 방사되어 안테나를 보다 소형화 할 수 있다는 장점이 있는 반면에 방사특성을 양호하게 하기 위하여 반드시 접지핀과 동축급전선이 근접되도록 제작하여야 한다는 단점이 있다.Finally, an embodiment for reducing the size of the antenna is shown in Figures a and b of Figure 2, as shown, the ground pin 43 on one side of the radiating element 42 formed on the substrate 41 ), And the ground pin 43 is connected to the coaxial feed line 45. Such a microstrip antenna has the advantage that the electromagnetic wave is radiated at λ / 4 so that the antenna can be made smaller. In order to make good, there is a disadvantage that the ground pin and the coaxial feeder should be made close to each other.

제3도는 일반적인 마이크로스트립 안테나의 리턴로스(Return loss)특성을 보인 것으로, 여기서, 공진주파수가 3.005GHZ임을 보여주고 있다.3 shows a return loss characteristic of a general microstrip antenna, and shows that the resonance frequency is 3.005 GHZ.

이와 같이 λ/2에서 전자기파를 방사하는 특성을 갖는 일반적인 마이크로스트립 안테나는 대체적으로 크다는 단점이 있으며, λ/4에서 전자기파를 방사하는 안테나는 소형인 반면 접지핀과 동축급전선이 근접되도록 하여야 하므로 그만큼 제작상에 어려움이 있었다.As described above, a general microstrip antenna having a characteristic of emitting electromagnetic waves at λ / 2 has a disadvantage of being large, and an antenna which radiates electromagnetic waves at λ / 4 has to be small, but the ground pin and the coaxial feeder line should be close to each other. There was a difficulty in the award.

따라서, 본 발명의 목적은 접지핀을 이용하여 보다 소형화되고 간단하게 제작 가능한 마이크로스트립 안테나를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a microstrip antenna which can be made smaller and simpler by using a ground pin.

제4도는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 마이크로스트립 안테나의 일실시 예시도로서 이에 도시한 바와 같이, 비교적 두께가 얇고 높은 유전율을 갖는 하부유전체 기판(51)과, 띠 모양으로 형성되어 상기 하부유전체 기판(51)의 하부에 취부되는 마이크로스트립 급전선(51A)과, 상기 하부유전체 기판(51)과 상부유전체 기판(53)의 사이에 위치하고, 가름한 직사각형 통공(52A)을 구비한 접지도체판(52)과, 비교적 두께가 두껍고 낮은 유전율을 갖는 상부유전체 기판(53)과, 상기 상부유전체 기판(53)의 상부에 형성되는 방사소자(54)와, 상기 방사소자(54)의 일측과 접지도체판(52)을 연결하는 접지핀(55)으로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제5도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.4 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of the present invention, a microstrip antenna for achieving the above object, and has a lower dielectric substrate 51 having a relatively thin thickness and a high dielectric constant and a band shape. A ground conductor plate disposed between the microstrip feed line 51A mounted below the dielectric substrate 51 and the lower dielectric substrate 51 and the upper dielectric substrate 53 and having a cut rectangular through hole 52A. 52, an upper dielectric substrate 53 having a relatively thick and low dielectric constant, a radiating element 54 formed on the upper dielectric substrate 53, and one side of the radiating element 54 and a ground. Consists of a ground pin 55 connecting the conductor plate 52, and described in detail with reference to FIGS. 5 to 7 attached to the operation and effect of the present invention configured as described above as follows.

마이크로스트립 급전선(51A)을 통해 전자기파가 급전되면 접지도체판(52)의 중앙부위에 형성된 폭이 좁은 직사각형 통공(52A)에서 전자기파가 결합되고, 이는 상부에 있는 방사소자(54)를 통해 방사된다.When electromagnetic waves are fed through the microstrip feed line 51A, electromagnetic waves are coupled in a narrow rectangular through hole 52A formed at the center portion of the ground conductor plate 52, which is radiated through the radiating element 54 at the top. .

이때, 상기 방사소자(54)의 외측변에 설치된 접지핀(55)에 의하여 제5도의 a도에서와 같이 방사소자(54)와 접지도체판(52)이 전기적으로 연결되므로 λ/4에서 전자기파가 방사된다.At this time, since the radiating element 54 and the ground conductor plate 52 are electrically connected to each other by the ground pin 55 provided on the outer side of the radiating element 54 as shown in FIG. Is emitted.

본 발명의 실험결과에 의하면 상기 접지도체판(52)의 중앙부위에 형성된 직사각형 통공(52A)의 세로폭이 좁고 가로의 길이가 비교적 길어야 하며, 접지핀(55)의 상측으로부터 접지도체판(52)까지의 직선거리가,직사각형 통공(52A)의 중심으로부터 마이크로스트립 급전선(51A)의 끝단까지의 거리가일때 임피던스 정합상태가 양호하여 방사가 잘 되는 것으로 밝혀졌다.According to the experimental results of the present invention, the vertical width of the rectangular through hole 52A formed in the central portion of the ground conductor plate 52 should be relatively long and the horizontal length should be relatively long, the ground conductor plate 52 from the upper side of the ground pin 55. Straight distance to) The distance from the center of the rectangular through hole 52A to the end of the microstrip feed line 51A It was found that the impedance match was good when the radiation was good.

참고로, 제5도 및 제6도에 도시된 미설명부호 ε_r:유전율, d:두께, W_qw:방사소자의 넓이, L_qw:방사소자의 길이, W_ap:직사각형 통공의 넓이, L_ap:직사각형의 통공의 길이이다.For reference, the reference numerals shown in FIGS. 5 and 6, ε _r : dielectric constant, d: thickness, W _qw : the area of the radioactive element, L _qw : the length of the radioactive element, W _ap : the area of the rectangular through hole, L _ap : Length of rectangular through hole.

한편, 제7도는 본 발명에 의한 마이크로스트립 안테나의 리턴로스 특성을 보인 것으로, 여기서, 공진주파수가 1.495GHZ임을 보여주고 있는데, 이는 제3도에 도시한 일반적인 마이크로스트립 안테나의 공진주파수 3.005GHZ와 비교해 볼때 1/2에 해당됨을 알 수 있다. 다시말해서, 동일한 공진 주파수를 적용하는 경우 본 발명의 마이크로스트립 안테나는 일반적인 마이크로스트립 안테나의 크기에 비하여 절반의 크기로 제조할 수 있게 됨을 의미한다.On the other hand, Figure 7 shows the return loss characteristics of the microstrip antenna according to the present invention, where the resonant frequency is 1.495GHZ, which is compared with the resonant frequency 3.005GHZ of the general microstrip antenna shown in FIG. You can see that it corresponds to 1/2. In other words, when the same resonant frequency is applied, it means that the microstrip antenna of the present invention can be manufactured in half the size of the general microstrip antenna.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 방사소자의 외측변에 설치된 접지핀에 의하여 방사소자와 접지도체판이 전기적으로 연결되게 하고, 급전선과 반사소자가 가름한 틈이 있는 접지 도체판으로 분리되어 급전선과 방사소자에 적합한 유전체 기판을 가긱 선택할 수 있게 함으로써 보다 양호한 방사특성을 갖을 수 있고, 보다 소형화가 가능하여 소형 무선전화기나 페이저와 같은 통신기기에 적용할 수 있는 이점이 있다.As described in detail above, the present invention allows the radiating element and the grounding conductor plate to be electrically connected by a grounding pin installed on the outer side of the radiating element, and the feeder line and the reflecting element are separated into a grounding conductor plate having a gap between the feeder line By selecting a dielectric substrate suitable for the radiation element and the like can have a better radiation characteristics, and further miniaturization there is an advantage that can be applied to a communication device such as a small wireless telephone or pager.

Claims

A lower dielectric substrate 51 having a relatively thin thickness and a high dielectric constant, a microstrip feed line 51A formed in a band shape and attached to the lower dielectric substrate 51, and the lower dielectric substrate 51 and the upper dielectric A ground conductor plate 52 disposed between the substrates 53 and having a cut rectangular through hole 52A, an upper dielectric substrate 53 having a relatively thick and low dielectric constant, and the upper dielectric substrate 53; Microstrip antenna, characterized in that composed of the upper pin (54) formed on the upper portion, and the ground pin (55) connecting the one side of the radiating element (54) and the ground conductor plate (52).

2. The microstrip antenna according to claim 1, wherein the rectangular through hole (52A) has a cut rectangular structure.

The straight line distance from the upper side of the ground pin 55 to the ground conductor plate 52 is Microstrip antenna, characterized in that.

The distance from the center of the rectangular through hole 52A to the end of the microstrip feed line 51A Microstrip antenna, characterized in that.