KR100655862B1 - 원편파 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 고유전율의 세라믹 유전체 기판을 사용하여 패치 안테나의 소형화를 도모할 뿐 아니라 원하는 공진 주파수나 축비를 얻을수 있는 소형의 세라믹유전체 원편파 패치 안테나를 제공하는데 있다

본 발명에서는 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며 제 2주면(4)의 제 1접지 전극(5)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한면이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하며, 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성한다.

본 발명에 의하면 고유전율의 세라믹 유전체 기판(1)을 이용하고, 제 2접지 전극(6)과 방사 패치 전극(3) 사이의 용량을 조정하여 소형화하며, 조정용 전극(7)을 조정하여 원하는 공진 주파수를 얻기위하여 제 1주면의 방사 패치 전극(3)을 절삭하여 조정할 때 발생되는 축비의 손상없이 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을수 있는 소형의 세라믹 유전체 원편파 패치 안테나를 구현할수 있다.

세라믹 유전체, 방사 패치 전극, 원편파, 축비, 접지 전극, 조정용 전극

Description

원편파 패치 안테나 {Circularly Polarized Wave Patch Antenna}

도 1은 종래의 원편파 패치 안테나의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 2는 종래의 원편파 패치 안테나의 또 다른 일례를 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예의 원편파 패치 안테나의 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예의 또 다른 원편파 패치 안테나의 사시도이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 설명〉

10, 20, 30, 40 : 원편파 패치 안테나

1 : 유전체 기판 3 : 방사 패치 전극

5 : 제 1접지 전극 6 : 제 2 접지 전극

7 : 조정용 전극 11 : 노치

14 : 급전 핀 21 : 슬릿

본 발명은 세라믹 유전체 기판을 사용하여 원편파의 전파를 사용하는 시스템의 소형화된 원편파 패치 안테나에 관한 것이다.

최근 GPS(Gldobal positionig system), DAB(Digital Audio Broadcasting)등 의 원편파 전파를 사용하는 시스템 개발 및 활용 분야의 확대 및 수요의 증가에 따라 소형화된 휴대기기에 내장 가능한 소형의 원편파 패치 안테나가 크게 요구되고 있다.

도 1 과 도 2는 종래부터 널리 상용되고 있는 원편파 패치 안테나의 예이며, 이러한 원편파 안테나(10, 20)는 유전체로 만든 기판(1)의 제 1주면(2)에 사각형 혹은 축퇴 분리 수단을 갖는 노치(11)를 포함하는 사각형 혹은 슬릿(21)을 포함하는 사각형의 방사 패치 전극(3)을 형성하고 그 반대되는 제 2주면(4)의 전체에 접지전극(12)이 형성되어 있다. 제 1주면(2)에는 그 중심으로부터 약간 떨어진 위치에 급전접(13)이 형성되어 있고 이 급전점(13)은 방사 패턴 전극(3)과 연결되어 유전체 기판을 관통하여 핀(14)으로 급전하는 구성으로 되어 있으며, 급접 핀(14)은 제 2주면(4)과는 분리되어 있다.

방사 패치 전극(3)의 각 변이 상기 안테나에 적용되는 주파수의 실효파장의 반과 실질적으로 동일한 길이을 갖도록 설정하며, 축의 분리 소자인 노치(11)는 방사 패치 전극(3)의 대각으로 대향하는 두 개의 코너에 형성되며, 슬릿(21)의 경우에는 중앙에 형성된다. 이들 축퇴 분리 소자(11, 21)에 의하여 패치 안테나(10, 20)는 우향 혹은 좌향 원편파를 송신 또는 수신할 수 있게 된다.

위에서 설명한 사각형의 패치 안테나에 있어서 그 공진 주파수(fr)는 일반적 으로 다음 식(1)로 주어진다.

위 식(1) 중에서 C는 광속, εr은 유전체 기판(1)의 비유전율, h는 유전체 기판(1)의 두께, a는 사각형 패치 방사 전극(3)의 한 변의 길이이다. 상기 식(1)에서 비유전율(εr)이 큰 유전체를 사용하면, 같은 공진 주파수의 패치 안테나 소형화 실현이 가능함을 알 수 있다.

상기 식(1)에서 패치 전극이 정사각형의 경우 패치 전극의 한변의 길이(a) 변화에 대한 공진 주파수(fr)의 변화는 비유전율(εr)이 클수록 공진 주파수의 변화가 큰 것을 알수 있으며, 이러한 변화는 노치(11)에도 큰 영향을 주어 원편파 발생 주파수나 그 축비까지도 변화게 된다.

또 비유전율(εr)의 변화에 따른 공진 주파수(fr)의 변화는 비유전율(εr)이 클수록 공진 주파수(fr)의 변화가 큰 것을 알수 있다. 따라서 패치 안테나를 소형화 하기위하여 비유전율(εr)이 큰 유전체 기판을 사용하여야 하나 제조시 공차에 따른 영향을 많이 받기 때문에 원하는 공진 주파수(fr)와 축비를 얻을 수 없어 양산시 양품 수율이 낮아지는 문제가 있었다

상기한 바와 같이 도 1, 도 2에 나타낸 원편파 패치 안테나는 원하는 공진 주파수(fr)를 얻기 위하여 제 1주면의 방사 패치 전극(3)을 절삭하여 조정할 수 있다. 그러나 주파수 조정을 하기 위하여 방사 패치 전극(3)을 절삭할 경우 축비가 높아지는 문제가 있으며 너무 많이 절삭하는 경우에는 원편파의 회전방향이 변화되는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 위에서 설명한 문제점을 해결하고 소형화 및 원하는 공진주파수와 축비를 얻을수 있는 원편파 패치안테나를 제공하는데 있다.

본 발명은 사각형의 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고, 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며, 제 2주면(4)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한 면이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하며, 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하면 주파수 조정을 위한 절삭에 의한 제 1주면의 방사 패치 전극(3)의 손상없이 원하는 원편파 주파수 및 축비를 얻을수 있어 양품 수율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 3의 원편파 패치 안테나에서 하나 이상의 제 2접지 전극(6)이 형성됨 으로써 이 전극이 방사 패치 전극(3)에 더 근접하게 위치하기 때문에 방사 패치 전극(3)과 접지전극(제 1접지 전극(5), 제 2접지 전극(6))사이의 용량이 증가하게 된다. 이러한 용량의 증가는 방사 패치 전극의 공진 주파수가 낮아진다는 것을 의미하므로 위의 공진주파수는 방사 패치 전극(3)의 크기를 줄임으로써 용량이 증가 되기 전과 같은 주파수를 만들 수 있다. 이것은 원편파 패치 안테나(10, 20)의 자체를 소형화할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 원편파 패치 안테나의 소형화는 방사 패치 전극(3)과 접지전극(5) 사이의 용량을 증가시키도록 제 2접지 전극(6)을 구성함으로써 구현될 수 있다

도 4는 제 2접지 전극(6)을 구성하며, 소형화한 원편파 패치 안테나에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성한 실시의 예이다. 위에서 설명한 접지 전극 및 조정용 전극(7)은 방사 패치 전극(3)과의 용량을 증가시켜 패치 안테나를 소형화하며 조정용 전극(7)을 절삭함으로써 원하는 공진 주파수를 얻을 수 있다. 또한 조정용 전극(7)의 방사 패턴 전극 방향으로의 길이 및 폭을 조절하여 원하는 공진주파수 및 축비를 얻을수 있다.

본 발명은 종래에 원편파 패치 안테나(10, 20)의 원하는 공진 주파수를 얻기 위하여 방사 패턴 전극(3)을 절삭하여 생기는 축비의 손상 및 원편파의 회전 방향이 변화되는 문제없이 원하는 주파수 및 축비를 얻을 수 있다는 점이 차이가있다.

본 발명의 원편파 패치 안테나는 이상 설명한 바와 같은 형태로 실시되어 다음과 같은 효과를 가진다.

사각형의 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며, 제 2주면(4)의 제 1접지 전극(5)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한면 이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하여 제 2접지 전 극(6)의 연장되는 부분에 하나이상의 조정용 전극(7)을 형성하면, 접지전극 및 조정용 전극과 방사패턴 사이의 용량이 증가하여 패치안테나의 소형화를 도모할 수 있다

사각형 세라믹 유전체의 측면전부 및 제 1주면(2)의 일부까지 제 2접지 전극(6)을 형성할 경우 패치 안테나를 가장 최소화를 도모 할 수 있으며, 조정용 전극(7)을 조정함으로써 방사 패치 전극(3)의 절단없이 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을수 있으며 방사 패치 전극의 절단에 따른 축비의 손상 및 원편파의 회전방향이 변화되는 문제의 해결을 도모할 수 있다.

Claims (5)

1. 사각형 혹은 원형의 유전체 기판의 한면에 방사 패치 전극이 형성되고, 상대되는 면의 전체에 제1접지 전극이 형성되고, 제 1접지 전극이 유전체 기판의 측면에 연장되도록 접속된 제 2접지 전극을 형성하며, 제 2접지 전극의 연장되는 부분에 주파수 및 축비 조정용 전극을 형성한 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나
2. 제 1항에 있어 방사 패치 전극은 사각형, 원형 혹은 축퇴 분리 소자를 방사 패턴 전극의 서로 반대되는 부분에 노치를 갖는형 혹은 슬릿을 한개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 원편파 패치 안테나
3. 제 1항에 있어 유전체 기판의 측면에 한면 이상 제 2접지 전극을 형성하며 방사패치 전극과의 용량을 형성하도록 하여 소형화된 것을 특징으로하는 원편파 패치안테나
4. 제 3항에 있어 제 2접지 전극 연장되는 부분에 하나 이상의 주파수 및 축비 조정용 전극을 갖는 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나
5. 제 4항에 있어 조정용 전극의 폭과 넓이, 위치를 다르게 하여 조정이 쉽도록 하는 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나

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