KR100688074B1 - Omnidirectional Circular Polarization Folded Microstrip Antenna - Google Patents
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Abstract
소형화가 가능하면서 전방향성의 원형편파를 얻는 것이 가능하도록, 사각형상의 판을 서로 소정의 간격을 두고 삼각형이 위치하도록 대각선방향을 따라 대략 "ㄷ"형상으로 접은 형상으로 이루어지는 패치와, 패치의 대략 "ㄷ"형상 사이에 패치와 단락되지 않도록 소정의 간격을 두고 설치되고 패치의 상면과 하면이 연결되는 수직면과 접하는 모서리를 톱니형상으로 형성하는 평판형상의 접지판과, 접지판과 패치 사이에 위치하는 유전층과, 패치의 임의 지점에 연결되어 급전을 행하는 급전선을 포함하는 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나를 제공한다.In order to be able to miniaturize and obtain an omnidirectional circular polarization, the patch is formed in a folded shape in a substantially "c" shape along the diagonal direction so that the triangular plates are located at a predetermined interval from each other, and the patch "approximately" Between the shape of the plate and the flat plate which is installed at a predetermined distance so as not to short-circuit between the patch and the serrated corners of the vertical surface where the upper and lower surfaces of the patch are connected. An omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna comprising a dielectric layer and a feed line connected to an arbitrary point of a patch for feeding power is provided.
마이크로스트립, 안테나, 기판, 패치, 접지판, 원형편파, 축비, 전방향성, 소형, 폴디드 Microstrip, Antenna, Board, Patch, Ground Plate, Circularly Polarized, Axial Ratio, Omni-Directional, Small, Folded
Description
도 1은 종래 폴디드 마이크로스트립 안테나를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional folded microstrip antenna.
도 2는 종래 폴디드 마이크로스트립 안테나에 있어서 상면 급전을 행한 경우의 방사패턴을 측정하여 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a measurement of a radiation pattern when the top surface is fed in a conventional folded microstrip antenna.
도 3은 종래 폴디드 마이크로스트립 안테나에 있어서 하면 급전을 행한 경우의 방사패턴을 측정하여 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing a measurement of the radiation pattern when the lower surface power supply in the conventional folded microstrip antenna.
도 4는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 일실시예를 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view showing an embodiment of an omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 일실시예를 나타내는 분해사시도이다.5 is an exploded perspective view showing an embodiment of an omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 일실시예에 있어서 한쪽 접지판을 나타내는 단면도이다.Figure 6 is a cross-sectional view showing one ground plate in one embodiment of the omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 일실시예에 있어서 양쪽 접지판을 나타내는 단면도이다.Figure 7 is a cross-sectional view showing both ground planes in one embodiment of the omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 일실시예에 있어서 급전선을 코플래너방식으로 형성한 상태를 나타내는 저면도이 다.8 is a bottom view showing a state in which a feed line is formed by a coplanar method in an embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.9 is a perspective view showing another embodiment of the omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있서서 접지판의 구조를 나타내는 사시도이다.Figure 10 is a perspective view showing the structure of the ground plate in another embodiment of the omni-directional circular polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있어서 패치를 펼친 상태를 나타내는 평면도이다.11 is a plan view showing an unfolded state of the patch in another embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있어서 한쪽 접지면을 갖는 접지판을 사용한 경우의 반사손실을 측정한 그래프이다.12 is a graph illustrating a return loss measured when a ground plate having one ground plane is used in another embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있어서 한쪽 접지면을 갖는 접지판을 사용한 경우의 축비를 측정한 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating an axial ratio measured when a ground plate having one ground plane is used in another embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 14는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있어서 양쪽 접지면을 갖는 접지판을 사용한 경우의 반사손실을 측정한 그래프이다.FIG. 14 is a graph illustrating return loss when a ground plate having both ground planes is used in another embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 15는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있어서 양쪽 접지면을 갖는 접지판을 사용한 경우의 축비를 측정한 그래프이다.FIG. 15 is a graph illustrating an axial ratio when a ground plate having both ground planes is used in another embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 16은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.16 is a perspective view showing still another embodiment of the omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
도 17은 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 또 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.17 is a side view showing still another embodiment of an omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention.
본 발명은 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접지판을 사이에 두고 상하면에 삼각형으로 감싸도록 사각 패치를 대각선방향으로 접는 것에 의하여 전방향성 원형편파가 얻을 수 있으며 소형화가 가능한 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna, and more particularly, omnidirectional circular polarization can be obtained by folding a square patch diagonally so as to surround the ground plate with a triangle on the upper and lower surfaces. Relates to a possible omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna.
최근 개인 휴대용 무선통신 서비스인 PCS 및 PDA의 부가 서비스로 GPS, 위성 DMB 등 위성을 이용한 무선통신에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, interest in wireless communication using satellites such as GPS and satellite DMB is increasing as an additional service of personal portable wireless communication service PCS and PDA.
그런데 위성통신(중심주파수 1.575GHz)의 경우 회로기술의 발전으로 시스템의 전체적인 크기는 작아지고 있는 반면에, 안테나는 그 크기가 파장에 의해 결정되기 때문에 소형화에 큰 어려움을 가지고 있다.However, in the case of satellite communication (center frequency 1.575GHz), the overall size of the system is getting smaller due to the development of circuit technology, while the antenna has a great difficulty in miniaturization because its size is determined by the wavelength.
또한 위성의 위치가 시간에 따라 이동되고, 수신기의 휴대 위치와 자세가 달라짐에 따라 위성과의 송수신에 큰 영향을 미치게 되므로, 위성통신에 이용되는 안테나는 크기가 소형화되면서 동시에 전방향성의 특성이 요구된다.In addition, since the position of the satellite is shifted with time and the position and attitude of the receiver are changed, it greatly affects the transmission and reception of the satellite. Therefore, the antenna used in the satellite communication is required to have a small size and an omnidirectional characteristic. do.
한편 마이크로스트립 안테나는 가볍고 평면구조이며, 소형 경량화에 용이하므로, 위성통신, 우주항공 및 이동통신 시스템 적용에 적합한 것으로 알려져 있다.On the other hand, the microstrip antenna is known to be suitable for satellite communication, aerospace and mobile communication systems because it is lightweight, flat structure, easy to compact and lightweight.
종래의 마이크로스트립 안테나는 소정의 두께로 형성되는 유전체층을 사이에 두고, 한쪽(위쪽)에는 안테나의 역할을 하는 평면형상의 패치(patch)가 설치되고, 반대쪽(아래쪽)에는 접지판이 설치되며, 패치로의 급전은 마이크로스트립 라인(microstrip line)을 설치하여 급전하는 방식이나 프로브(probe)를 설치하여 급전하는 방식 등으로 이루어진다.Conventional microstrip antennas have a dielectric layer formed to a predetermined thickness therebetween, and one side (top) is provided with a planar patch serving as an antenna, and the other side (bottom) is provided with a ground plate. The feeding of the feed is performed by feeding a power supply by installing a microstrip line or by feeding a probe (probe).
대한민국 공개특허공보 제2003-76039호에는 동일한 주파수에 대하여 크기를 줄여 소형화가 가능하도록 패치를 접지판을 사이에 두고 접어서 형성하는 폴디드(folded) 마이크로스트립 패치 안테나에 대한 기술이 제안되고 있다. 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나는, 일반적인 반파장 마이크로스트립 패치 안테나를 반으로 접은 구조로, 전계 방향이 모두 동위상으로 같은 방향으로 되고, 자류밀도는 방사슬롯은 물론 비방사슬롯에서도 합쳐지게 되므로, 크기를 1/2로 소형화하는 것이 가능하고, 동위상으로 합해진 형태의 방사개구는 마치 하나의 점 전하원으로 볼 수 있어 전방향성이 가능하다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2003-76039 proposes a folded microstrip patch antenna that is formed by folding a patch with a ground plate interposed therebetween so as to reduce the size of the same frequency. The folded microstrip patch antenna is a structure in which a general half-wavelength microstrip patch antenna is folded in half, and the electric field directions are all in the same phase in the same phase, and the magnetic flux density is combined not only in the radiation slot but also in the non-radiation slot. It is possible to reduce the size to 1/2, and the radial opening of the shape combined in phase can be seen as a single point charge source, thus making it omnidirectional.
도 1에 나타낸 바와 같은 구조로 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나를 제작한 다음, 상면 급전을 행하여 측정한 방사패턴을 도 2에 나타내고, 하면 급전을 행하여 측정한 방사패턴을 도 3에 나타낸다.After producing a folded microstrip patch antenna with the structure shown in FIG. 1, the radiation pattern measured by the upper surface feeding is shown in FIG. 2, and the radiation pattern measured by the lower surface feeding is shown in FIG.
즉 도 1에 나타낸 바와 같이, 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나를 두께 0.8mm, 가로×세로 80mm×40mm의 접지판(2)을 사이에 두고 가로 72mm인 패치판(4)을 "ㄷ"형상으로 접어 설치하고, 접지판(2)과 패치판(4)의 상면 및 하면 사이에는 3mm 두께의 유전체(6)를 설치하여 제작한다. 상기 접지판(2)에는 상기 패치판(4) 의 한 지점에 연결되는 급전선(8)이 접지판(2)과 단락되지 않도록 설치된다.In other words, as shown in FIG. 1, a 72 mm
도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상면 급전의 경우에는 E-plane 방사패턴이 90∼210°부근에서 이득이 상대적으로 낮아져 전체적으로 고른 전방향성의 특성을 얻지 못하고 있는 데 반하여, 하면 급전의 경우에는 E-plane 방사패턴이 상면 급전의 경우보다 더욱 양호하게 전체적으로 이득이 비슷한 전방향성(omni-direction) 특성을 나타내므로, 전방향성 특성을 위해서는 하면 급전 방식이 더 효과적임을 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 2 and FIG. 3, in the case of the top feeding, the gain of the E-plane radiation pattern is relatively low around 90 to 210 °, so that the overall omnidirectional characteristics are not obtained. In this case, since the E-plane radiation pattern exhibits an omni-direction characteristic similar to that of the overall gain better than that of the upper surface feeding, it can be confirmed that the feeding method is more effective for the omnidirectional characteristic.
종래 폴디드 마이크로스트립 패치 안테나는 선형편파를 얻기 위한 구조로, 위성통신의 경우 필요로 하는 원형편파를 얻기 위해서는 새로운 연구와 개발이 필요하다.The conventional folded microstrip patch antenna is a structure for obtaining linear polarization, and new research and development are required to obtain a circular polarization required for satellite communication.
본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 사각형의 패치를 대각선으로 접어 접지판을 사이에 두고 상하에 삼각형의 패치면이 존재하도록 구성하고 급전점을 원형편파가 얻어지도록 배치하는 것에 의하여 소형화가 가능하면서 전방향성의 원형편파를 얻는 것이 가능한 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나를 제공하는 데, 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above points, and by minimizing by arranging the patch patch diagonally and the triangular patch surface exists above and below the ground plate between them, and the feed point is arranged to obtain a circular polarization. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna capable of obtaining omnidirectional circular polarization.
본 발명이 제안하는 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나는 사각형상의 판을 서로 소정의 간격을 두고 삼각형이 위치하도록 대각선방향을 따라 대략 "ㄷ"형상으로 접은 형상으로 이루어지는 패치와, 상기 패치의 대략 "ㄷ"형상 사이에 패치와 단락되지 않도록 소정의 간격을 두고 설치되는 평판형상의 접지판과, 상기 접지판과 패치 사이에 위치하는 유전층과, 상기 패치의 임의 지점에 연결되어 급전을 행하는 급전선을 포함하여 이루어진다.The omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna proposed by the present invention is a patch having a rectangular plate folded in a substantially "c" shape along a diagonal direction so that triangles are positioned at predetermined intervals from each other, and the patch approximately A planar ground plate installed at predetermined intervals so as not to short-circuit the patch between the "c" shapes, a dielectric layer positioned between the ground plate and the patch, and a feed line connected to an arbitrary point of the patch for feeding power. It is made to include.
상기에서 패치의 상면과 하면이 연결되는 수직면과 접하는 상기 접지판의 모서리를 톱니형상으로 형성하는 것이 편파의 분리가 보다 효과적으로 이루어지므로 바람직하다. In the above, it is preferable to form the edge of the ground plate in contact with the vertical surface to which the upper and lower surfaces of the patch are connected in the form of a sawtooth because separation of the polarization is more effective.
상기 급전선은 패치의 상면 또는 하면의 임의 지점에 연결하고, 가능하면 패치의 중심선 위 또는 중심선과 근접한 위치로 연결 지점을 설정하는 것이 대칭성이 향상되므로 바람직하다.It is preferable to connect the feed line to any point on the upper or lower surface of the patch, and if possible, to set the connection point to a position above or near the center line of the patch to improve symmetry.
다음으로 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 일실시예는 도 4∼도 6에 나타낸 바와 같이, 사각형상의 판을 서로 소정의 간격을 두고 삼각형이 위치하도록 대각선방향을 따라 대략 "ㄷ"형상으로 접은 형상으로 이루어지는 패치(10)와, 상기 패치(10)의 대략 "ㄷ"형상 사이에 패치(10)와 단락되지 않도록 소정의 간격을 두고 설치되는 평판형상의 접지판(20)과, 상기 접지판(20)과 패치(10) 사이에 위치하는 유전층(30)과, 상기 패치(10)의 임의 지점에 연결되어 급전을 행하는 급전선(40)을 포함하여 이루어진다.First, an embodiment of the omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention, as shown in Figures 4 to 6, the square plate is approximately "c along the diagonal direction so that the triangle is located at a predetermined interval from each other. A
상기 패치(10)는 측면에서 보아서 대략 "ㄷ"형상을 이루도록 대각선을 중심으로 반으로 접어 2층으로 형성한다.The
상기에서 2층으로 형성되는 패치(10)의 상면과 하면의 삼각형을 이등변삼각형이나 정삼각형으로 형성하게 되면 이중 공진의 원형편파 특성이 나타나지 않으므로, 부등변삼각형(접지판(20)의 평면 위에 위치하는 패치(10)의 2변 길이가 서로 다른 삼각형)이나 직삼각형으로 형성하는 것이 바람직하다.When the triangles of the upper and lower surfaces of the
상기 패치(10)는 대략 직사각형의 판을 대각선방향으로 접는 것에 의하여, 상면과 하면이 대략 직삼각형으로 형성되도록 구성한다.The
상기한 패치(10)는 구리(Cu)박판을 사용하여 형성하는 것도 가능하며, 전기전도도가 우수하고 성형성과 가공성이 좋은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속박판을 사용하는 것도 가능하다.The
상기 유전층(30)은 테프론, 세라믹, 유리, 에폭시, 스티롤폼 등과 같은 다양한 재질의 유전체가 사용 가능하며, 스페이서부재를 설치하여 공기층으로 형성하는 것도 가능하다.The
상기 접지판(20)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 에폭시, 스티롤폼, 세라믹 등의 유전체로 이루어지는 유전체 기판(22)과, 상기 유전체 기판(22)의 적어도 한쪽면에 도전성 물질을 도포하여 형성되는 접지면(24)으로 이루어진다.As shown in FIG. 6, the
상기 접지면(24)을 형성하는 도전성 물질로는 구리(Cu)나 알루미늄(Al) 등과 같이 전기전도도가 우수한 재료를 사용하고, 유전체 기판(22)에 스크린 인쇄나 증착 등의 방법을 사용하여 도포한다.As the conductive material for forming the
상기 접지면(24)은 전기전도도가 우수한 재질의 박판을 유전체 기판(22)에 밀착시켜 구성하는 것도 가능하다.The
상기 유전체 기판(22)에는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 접지면(24)을 형성하는 도전성 물질과 단락되지 않도록 절연되는 상태로 급전선(40)이 설치되고, 상기 급전선(40)은 상기 패치(10)의 한 지점인 급전점(18)에 연결되어 급전을 행한다.As shown in FIGS. 4 and 5, a
상기 접지면(24)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 유전체 기판(22)의 양쪽면에 도전성 물질을 도포하여 상하의 패치(10)에 각각 대응하여 형성하는 것도 가능하다.As shown in FIG. 7, the
상기와 같이 접지판(20)에 유전체 기판(22)의 양쪽면에 접지면(24)을 형성하면, 축비의 비대칭 구조가 한쪽면에만 접지면(24)을 형성한 것에 비하여 개선된다.When the
상기 접지면(24)을 유전체 기판(22)의 양쪽면에 도전성 물질을 도포하여 형성하는 경우에는 급전선(40)을 코플래너(coplanar) 급전방식으로 형성하는 것이 바람직하다(도 8 참조).When the
즉 도 8에 나타낸 바와 같이, 한쪽 접지면(24)의 일부를 제거하고 접지면(24)과 소정의 간격을 두고 급전라인(42)을 형성하여 급전선(40)을 구성한다.That is, as shown in FIG. 8, a part of one
상기에서 급전선(40)에 의한 급전은 패치(10)의 상면쪽에 행하는 것도 가능하고, 패치(10)의 하면쪽에 행하는 것도 가능하다. 그런데 이미 알려진 바와 같이, 상면 급전 보다는 하면 급전 쪽이 전방향성 특성에서 우수하므로, 전방향성 특성을 위해서는 하면 급전 방식이 보다 효과적이다.In the above, the electric power feeding by the
그리고 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예는 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 패치(10)의 상면과 하면 이 연결되는 수직면과 접하는 상기 접지판(20)의 모서리에 톱니형상의 분리부(25)를 형성한다.And another embodiment of the omni-directional circular polarized folded microstrip antenna according to the present invention, as shown in Figures 9 to 11, the
상기와 같이 접지판(20)의 접지면(24) 모서리에 톱니형상으로 분리부(25)를 형성하게 되면, 상기 패치(10) 내부의 전계를 서로 직각으로 분리시켜 서로 수직인 두 편파의 분리에 보다 효과적이다.As described above, when the
상기 접지면(24)은 패치(10)의 상면과 하면 중의 어느 한면에만 대응되도록 한쪽면에만 형성하는 것도 가능하고, 패치(10)의 상면과 하면에 모두 대응되도록 양쪽면에 형성하는 것도 가능하다.The
상기에서 접지면(24)을 양쪽면에 형성하는 경우에도, 양쪽면 모두 패치(10)의 수직면과 만나는 모서리에 분리부(25)를 각각 형성한다.Even when the
상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described other embodiments, the present invention can be implemented in the same configuration as the above-described embodiment except for the above-described configuration, and thus detailed description thereof will be omitted.
도 12 내지 도 15에는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 다른 실시예에 있어서 반사손실과 축비를 측정한 그래프를 나타낸다. 도 12에는 접지면(24)을 한쪽면에 형성한 경우의 반사손실을 측정하여 나타내고, 도 13에는 접지면(24)을 한쪽면에 형성한 경우의 축비를 측정하여 나타내고, 도 14에는 접지면(24)을 양쪽면에 형성한 경우의 반사손실을 측정하여 나타내고, 도 15에는 접지면(24)을 양쪽면에 형성한 경우의 축비를 측정하여 나타낸다.12 to 15 show graphs for measuring the return loss and the axial ratio in another embodiment of the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention. In FIG. 12, the reflection loss when the
상기에서 반사손실과 축비를 측정하기 위한 안테나는 가로(A) 및 세로(B)의 길이가 83mm×86.5mm인 사각형의 패치(10)를 가로(G) 및 세로(F)의 길이가 120mm× 60mm인 접지판(20)을 사이에 두고 대략 "ㄷ"형상으로 접어서 형성한다.The antenna for measuring the return loss and the axial ratio is a
상기에서 접지판(20)이 패치(10)의 수직면과 마주하는 모서리에는 높이(E)가 5mm인 삼각형상이 연이어 형성되는 톱니형상의 분리부(25)를 형성한다.In the above, the
상기 접지판(20)을 구성하는 유전체 기판(22)은 두께 0.8mm인 에폭시 기판을 사용하고, 접지판(20)과 패치(10)의 상면과 하면 사이에는 유전층(30)으로 유전율이 공기와 유사한 두께 2.4mm인 스티롤폼(유전율=1.06)을 삽입한다.The
상기에서 유전층(30)의 두께를 3mm로 설정하는 경우에는 급전점(18)이 중심으로부터 도 11에서 좌측으로 10mm 정도 벗어난 위치에서 이중 공진 특성을 얻을 수 있었다.In the case where the thickness of the
그러나 전방향성 방사패턴 특성을 위해서는 대칭성이 요구되므로, 가능하면 급전점(18)이 중심과 가까워지는 것이 바람직하다.However, symmetry is required for omnidirectional radiation pattern characteristics, so it is desirable that the
상기 패치(10)와 접지판(20) 사이의 간격을 결정하는 유전층(30)의 두께를 조절하면서 급전점(18)의 위치를 검토한 결과, 유전층(30)의 두께가 작아질수록 급전점(18)의 위치가 패치(10)의 중심쪽으로 이동됨을 확인하였다. 그런데 유전층(30)의 두께가 지나치게 작아지면 패치(10)와 접지판(20) 사이의 간격이 너무 가까워져 임피던스 매칭에 어려움이 발생한다.As a result of examining the position of the
따라서 임피던스 매칭과 대칭성을 모두 만족할 수 있도록 유전층(30)의 두께를 2.4mm로 설정하고, 급전점(18)의 위치는 중심으로부터의 이격거리(C)를 6mm로 설정하여 반사손실과 축비를 측정하였다.Therefore, the thickness of the
그리고 급전점(18)의 접지판(20) 끝면 모서리로부터의 거리(D)는 17mm로 설 정하여 급전선(40)을 형성하고 급전점(18)과 연결한다. 상기 급전점(18)은 패치(10)의 하면에 형성한다.And the distance (D) from the edge of the end surface of the
도 12에 나타낸 바와 같이, 한쪽 접지면(24)을 갖는 접지판(20)을 사용한 경우의 반사손실은 1.575GHz에서 -25.6dB, -10dB 대역폭은 110MHz로 이중 공진의 특성을 얻어짐을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 12, the return loss in the case of using the
또 도 13에 나타낸 바와 같이, 한쪽 접지면(24)을 갖는 접지판(20)을 사용한 경우의 축비는 -X축 방향에서 5.96dB, Z축 방향에서 2.53dB, -Z축 방향에서 1.10로 확인되었다.Moreover, as shown in FIG. 13, the axial ratio in the case of using the
그리고 양쪽 접지면(24)을 갖는 접지판(20)을 사용하면서 커넥터의 영향을 줄이기 위하여 패치(10)의 가로(A) 및 세로(B)의 길이를 88mm×92mm로 설정하고, 접지판(20)의 가로(G) 및 세로(F)의 길이를 120mm×75mm로 설정하고, 급전점(18)은 패치(10)의 중심에 위치시킨 다음, 반사손실과 축비를 측정하였다.Then, in order to reduce the influence of the connector while using the
상기와 같은 경우에는 도 14에 나타낸 바와 같이, 양쪽 접지면(24)을 갖는 접지판(20)을 사용한 경우의 반사손실은 중심주파수 1.575GHz에서 -21.3dB, -10dB 대역폭은 99MHz로 이중 공진의 특성을 얻어짐을 확인할 수 있다.In the above case, as shown in FIG. 14, the return loss in the case of using the
또 도 15에 나타낸 바와 같이, 양쪽 접지면(24)을 갖는 접지판(20)을 사용한 경우의 축비는 -X축 방향에서 2.78dB, Z축 방향에서 3.91dB, -Z축 방향에서 2.02로 확인되었다.As shown in Fig. 15, the axial ratio in the case of using the
상기에서 도 13과 도 15를 비교하여 보면, -X축 방향의 축비는 도 13에서는 5.96dB인 반면 도 15에서는 3.18dB로 개선된 것을 확인할 수 있고, -Z축 방향 및 Z 축 방향의 축비는 도 13에서는 모두 양호한 특성을 보인 반면 도 15에서는 -Z축 방향의 축비가 3.91dB로 증가된 것을 확인할 수 있다. 전체적으로 보면 도 13보다는 도 15의 경우의 축비가 보다 양호하다.When comparing FIG. 13 and FIG. 15 from the above, it can be seen that the axial ratio in the -X axis direction is 5.96 dB in FIG. 13, but improved to 3.18 dB in FIG. 15. In FIG. 13, all of them showed good characteristics, while in FIG. 15, the axial ratio in the -Z axis direction was increased to 3.91 dB. Overall, the axial ratio of FIG. 15 is better than that of FIG.
상기한 측정결과로부터 접지판(20)의 형태 및 크기를 변화시킴에 따라 공진주파수의 특성이 변하므로, 임피던스 매칭을 위하여 패치(10)의 크기를 변화시켜야 하고, 패치(10)와 접지판(20)의 크기, 접지면(24)의 한쪽면 또는 양쪽면 설치, 급전점(18)의 위치 등을 적절하게 설정하는 것에 의하여 이중 공진 특성과 양호한 축비를 갖는 원형편파를 얻을 수 있음을 알 수 있다.Since the characteristics of the resonant frequency change as the shape and size of the
그리고 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 또 다른 실시예는 도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 상기 패치(10)와 서로 단락되지 않도록 소정의 간격을 두고 상기 패치(10)보다 축소된 비율로 형성되어 패치(10)를 바깥쪽에서 감싸도록 설치되는 보조패치(50)를 더 포함한다.And another embodiment of the omni-directional circular polarized folded microstrip antenna according to the present invention, as shown in Figs. 16 and 17, the
상기 보조패치(50)와 패치(10) 사이에는 유전체로 이루어지는 유전층(32)이 형성된다.A
상기 유전층(32)은 공기층으로 이루어지는 것도 가능하고, 다양한 유전체를 이용하여 이루어지는 것도 가능하다.The
상기 보조패치(50)에는 급전선(40)이 연결되지 않으므로, 무급전인 상태를 유지한다.Since the
상기와 같이 보조패치(50)를 설치하게 되면, 패치(10)에 의한 대역의 광역화(광대역화)가 이루어진다.When the
상기에서 보조패치(50)는 상기 패치(10)의 대략 50∼95% 정도의 범위에서 축소 비율을 설정하는 것이 효과적인 광대역화가 얻어지므로 바람직하다.In the above, the
상기한 또 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예 및 다른 실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described other embodiments, the present invention can be implemented in the same configurations as the above-described embodiments and other embodiments except for the above-described configuration, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
상기에서는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the omni-directional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is possible to do this and this also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나에 의하면, 패치를 접어 형성하므로, 전방향성의 특성을 얻을 수 있으며, 평면의 크기를 감소시킬 수 있어 소형화가 가능하다.According to the omnidirectional circularly polarized folded microstrip antenna according to the present invention as described above, since the patch is folded, omnidirectional characteristics can be obtained, and the size of the plane can be reduced, thereby miniaturizing.
그리고 본 발명에 따른 전방향성 원형편파 폴디드 마이크로스트립 안테나에 의하면, 급전점의 위치를 비대칭으로 설정하고 접지판의 모서리를 톱니형상으로 형성하므로, 이중 공진 특성을 갖는 원형편파를 얻는 것이 가능하다.In addition, according to the omnidirectional circular polarized folded microstrip antenna according to the present invention, since the position of the feed point is set asymmetrically and the edge of the ground plate is formed in the sawtooth shape, it is possible to obtain a circular polarization having a double resonance characteristic.
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