KR100887454B1 - Patch antenna - Google Patents

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KR100887454B1
KR100887454B1 KR1020070091739A KR20070091739A KR100887454B1 KR 100887454 B1 KR100887454 B1 KR 100887454B1 KR 1020070091739 A KR1020070091739 A KR 1020070091739A KR 20070091739 A KR20070091739 A KR 20070091739A KR 100887454 B1 KR100887454 B1 KR 100887454B1
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antenna
patch antenna
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KR1020070091739A
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김동훈
김종수
이인영
조상혁
김정민
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주식회사 아모텍
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Abstract

A patch antenna is provided to satisfy a resonant frequency and radiation gain without increase of the size of the antenna by changing the structure and the form of the bottom patch structure of the antenna. A patch antenna includes a top patch(210), a bottom patch(220), a first insulating layer(230), and a second insulating layer(240). The bottom patch is divided into a plurality of path groups. The each patch group is divided into a plurality of piece with a plurality of slots(222). The fist insulating layer is formed at the top patch and bottom patch, and the second insulating layer lower part of the bottom patch. The top patch and bottom patch is connected electrically through a hole(232). The hole is penetrated through the edge of the first insulating layer, and a metal pin is inserted into a hole. The thickness of the fist insulating layer is higher than that of the second insulating layer.

Description

패치 안테나{Patch antenna}Patch antenna

본 발명은 패치 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저유전율의 유전체를 사용하여 소형화를 도모하도록 한 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a patch antenna, and more particularly, to a patch antenna that can be miniaturized using a dielectric having a low dielectric constant.

무선 통신 기술이 발달함에 따라, 휴대폰, PDA, GPS수신기 등과 같은 정보통신 단말기 대중화가 가능하게 되었다. 이들 정보통신 단말기에는 소형 경량이며 평면형으로 얇게 제조한 패치 안테나가 주로 사용된다.With the development of wireless communication technology, it has become possible to popularize information communication terminals such as mobile phones, PDAs, GPS receivers, and the like. These telecommunication terminals are mainly used in a small, lightweight, flat and thin patch antenna.

도 1은 종래 패치 안테나의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1의 패치 안테나는 세라믹 유전체 기판을 사용하기 때문에 세라믹 패치 안테나라고도 한다. 도 1의 패치 안테나는 소정의 두께로 형성되는 유전체 기판(10)을 사이에 두고 일면(상면)에는 안테나의 역할을 하는 평면 형상의 패치(12)가 설치되고, 타면에는(하면)에는 접지판(14)가 설치되는 구성으로 이루어진다.1 is a diagram illustrating an example of a conventional patch antenna. The patch antenna of FIG. 1 is also called a ceramic patch antenna because it uses a ceramic dielectric substrate. In the patch antenna of FIG. 1, a planar patch 12 serving as an antenna is provided on one surface (upper surface) with a dielectric substrate 10 having a predetermined thickness therebetween, and on the other surface (lower surface) a ground plate. 14 is provided.

여기에서 패치(12)의 형상은 사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 고리형 등 다양한 형상으로 형성되는데, 주로 사각형 또는 원형이 사용된다.Here, the shape of the patch 12 is formed in a variety of shapes, such as square, circle, oval, triangle, annular, square or circle is mainly used.

패치(12)로의 급전은 마이크로스트립 라인을 설치하여 급전하는 방식 또는 프로브(Probe)를 설치하여 급전하는 방식이 있을 수 있다. 마이크로스트립 라인을 이용하는 급전 방식은 급전 위치에 따라 안테나의 특성 및 입력 임피던스가 달라지므로 급전선과 패치 사이의 매칭이 중요한 요소로 작용하지만 제작이 용이하다는 이점이 있다. 그리고, 프로브를 이용하는 급전방식은 가장 매칭이 잘되는 지점을 찾아서 그 위치에 급전하는 것이 가능하므로 별도의 정합 회로가 필요없다.Feeding to the patch 12 may be a method of feeding a power supply by installing a microstrip line or a method of feeding a power supply by installing a probe (Probe). In the feeding method using the microstrip line, the characteristics of the antenna and the input impedance are changed according to the feeding position, but matching between the feeding line and the patch is an important factor, but it is easy to manufacture. In the power feeding method using the probe, it is possible to find the best matching point and feed the power to the position so that no separate matching circuit is required.

일반적으로, 패치 안테나의 크기는 설계 주파수의 파장에 비례하며, 동일한 주파수에 대해서 패치 안테나의 크기를 줄여 소형화하기 위해서는 비유전율이 높은 유전체 기판을 사용하여야 한다. 그러나, 비유전율이 높은 유전체를 사용하면 안테나의 방사특성이 저하되어 결과적으로 이득이 저하되므로 한계가 있다.In general, the size of the patch antenna is proportional to the wavelength of the design frequency, and in order to reduce the size of the patch antenna and miniaturize the same frequency, a dielectric substrate having a high dielectric constant should be used. However, there is a limit to using a dielectric having a high relative dielectric constant because the radiation characteristic of the antenna is lowered and the gain is lowered as a result.

그리고, 유전체의 비유전율이 높아지면 상대적으로 제조원가가 상승함은 물론 생산수율이 급격하게 저하되므로, 비유전율이 높은 유전체를 사용하여 안테나의 크기를 단축하는 데에도 한계가 있다.In addition, when the dielectric constant of the dielectric is increased, the manufacturing cost increases and the production yield decreases rapidly. Therefore, there is a limit in shortening the size of the antenna using a dielectric having a high dielectric constant.

그에 따라, 이와 같은 문제를 해결하기 위한 패치 안테나가 다양한 구조로 제시되고 있다. 그의 일 예로 본 출원인이 2006년 9월 11일 출원하였던 출원번호 10-2006-0087628호에 제시된 패치 안테나가 있다.Accordingly, patch antennas for solving such problems have been proposed in various structures. An example of this is the patch antenna presented in the application No. 10-2006-0087628 filed on September 11, 2006, the applicant.

도 2는 출원번호 10-2006-0087628호에 제시된 패치 안테나의 사시도이고, 도 3a는 제 1유전체층의 상면부를 나타낸 도면이고, 도 3b는 제 1유전체층의 저면부를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a perspective view of a patch antenna shown in Application No. 10-2006-0087628, FIG. 3A is a view showing a top surface of a first dielectric layer, and FIG. 3B is a view showing a bottom surface of a first dielectric layer.

도 2의 패치 안테나는 상부 패치(110), 하부 패치(120), 제 1유전체층(30)과, 제 2유전체층(140), 및 접지판(150)을 포함한다.The patch antenna of FIG. 2 includes an upper patch 110, a lower patch 120, a first dielectric layer 30, a second dielectric layer 140, and a ground plate 150.

상부 패치(110)는 제 1유전체층(30)의 상면에 형성되며, 전기전도도가 높은 금속 재질의 박판으로서, 관통홀(112)이 형성되어 있다. 그 관통 홀(112)을 통해 급전선(도시생략)이 급전점(도시생략)에 연결된다. 그리고, 상부 패치(110)의 가장자리에는 소정 직경의 구멍(132)이 천공된다. 하부 패치(120)는 상부 패치(110)와 동일한 재질의 하부 박판이며, 제 1유전체층(130)의 저면에 형성된다. 하부 패치(120)는 다수의 패치군(도 3b에서는 4개의 패치군)으로 분리형성되고, 각각의 패치군은 다수의 슬롯(122)에 의해 다수의 패치 박편(121)으로 분리된다. 그리고, 하부 패치(120) 각각의 패치군의 최외각 부위(즉, 패치박편의 최외측)에는 소정 직경의 구멍이 천공된다. 여기서, 제 1유전체층(130)의 가장자리에도 소정 직경의 구멍(132)이 직하 방향으로 천공된다. The upper patch 110 is formed on the upper surface of the first dielectric layer 30, and a through hole 112 is formed as a thin metal plate having high electrical conductivity. A feed line (not shown) is connected to the feed point (not shown) through the through hole 112. A hole 132 of a predetermined diameter is drilled in the edge of the upper patch 110. The lower patch 120 is a lower thin plate of the same material as the upper patch 110 and is formed on the bottom surface of the first dielectric layer 130. The lower patch 120 is separated into a plurality of patch groups (four patch groups in FIG. 3B), and each patch group is separated into a plurality of patch lamellas 121 by a plurality of slots 122. A hole having a predetermined diameter is drilled in the outermost portion of the patch group of each of the lower patches 120 (that is, the outermost portion of the patch flakes). Here, a hole 132 having a predetermined diameter is also punched in the direct direction on the edge of the first dielectric layer 130.

본 출원인이 출원한 상기 패치 안테나의 경우, 종래 고유전체를 사용하던 패치 안테나와는 달리 저유전체를 사용하고, 구멍 및 슬롯을 통해 공진주파수 및 소형화 비율을 변화시켜 원하는 사이즈 및 주파수를 충족시킬 수 있는 소형화된 안테나를 제조할 수 있게 하였다. 하지만, 본 출원인이 출원한 상기 패치 안테나는 저유전체를 사용하여 소형화된 안테나를 구현하다 보니 방사 이득(Gain)이 따소 떨어지는 문제점이 있었다.In the case of the patch antenna filed by the present applicant, unlike a patch antenna using a conventional high dielectric material, a low dielectric material is used, and the resonance frequency and the miniaturization ratio can be changed through holes and slots to satisfy a desired size and frequency. It is possible to manufacture miniaturized antennas. However, the patch antenna filed by the present applicant has a problem in that the radiation gain decreases slightly as the antenna is miniaturized using a low dielectric material.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 저유전율의 유전체를 사용하여 소형화를 도모하고, 접지판을 제거하여 방사이득 및 생산성을 향상시키도록 한 패치 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and has an object to provide a patch antenna that can be miniaturized by using a dielectric having a low dielectric constant and to improve radiation gain and productivity by removing a ground plate. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패치 안테나는 상부패치; 다수의 패치군으로 분리되고, 각각의 패치군은 다수의 슬롯에 의해 다수의 패치 박편으로 분리된 하부 패치; 상기 상부 패치와 상기 하부 패치 사이에 설치된 제 1유전체층; 및 상기 하부 패치의 저부에 설치된 제 2유전체층을 포함하고, 상기 상부 패치와 상기 하부 패치는 상기 제 1유전체층을 관통하는 구멍에 의해 상호 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.Patch antenna according to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object is an upper patch; A lower patch separated into a plurality of patch groups, each patch group separated into a plurality of patch flakes by a plurality of slots; A first dielectric layer disposed between the upper patch and the lower patch; And a second dielectric layer provided at the bottom of the lower patch, wherein the upper patch and the lower patch are electrically connected to each other by a hole passing through the first dielectric layer.

특히, 상기 구멍은 상기 제 1유전체층의 가장자리 부위를 관통하게 형성된 것이 바람직하다.In particular, the hole is preferably formed to penetrate the edge portion of the first dielectric layer.

또한, 상기 구멍에는 전도재가 삽입된 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a conductive material is inserted into the hole.

또한, 상기 구멍의 내측면은 전도재로 도포된 것이 바람직하다.In addition, the inner surface of the hole is preferably coated with a conductive material.

또한, 상기 하부 패치 다수의 패치군은 상호 대향되는 패치군끼리 대칭되는 형상으로 형성된 것이 바람직하다.In addition, the plurality of patch groups of the lower patch is preferably formed in a shape in which the patch groups facing each other are symmetric.

또한, 상기 제 1유전체층과 상기 제 2유전체층의 두께는 상이한 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the first dielectric layer and the second dielectric layer is preferably different.

또한, 상기 제 1유전체층의 두께가 상기 제 2유전체층의 두께에 비해 두꺼운 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the first dielectric layer is preferably thicker than the thickness of the second dielectric layer.

또한, 상기 제 1유전체층과 상기 제 2유전체층의 비유전율은 상이한 것이 바람직하다.In addition, the dielectric constant of the first dielectric layer and the second dielectric layer is preferably different.

또한, 상기 제 1유전체층의 비유전율이 상기 제 2유전체층의 비유전율에 비해 높은 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the dielectric constant of the first dielectric layer is higher than the dielectric constant of the second dielectric layer.

본 발명은 두 개의 저유전율의 유전체층을 이용하여 다수의 구멍이 뚫린 상부패치와 하부패치를 연결해 줌으로써, 접지판을 제거한 패치 안테나를 구현할 수 있게 된다. 또한, 접지판을 제거하여 방사 이득은 향상시키되 원하는 주파수는 충족시킬 수 있는 소형화된 패치 안테나를 제조할 수 있게 된다.The present invention connects a plurality of perforated upper patches and lower patches using two low dielectric constant dielectric layers, thereby realizing a patch antenna from which a ground plate is removed. The removal of the ground plane also allows the manufacture of miniaturized patch antennas that can improve radiated gain but meet desired frequencies.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하면 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same configurations, and repeated descriptions, well-known functions that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and detailed descriptions of the configurations will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나의 결합 상태도이고, 도 5는 도 4의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 제 1유전체층의 저면부를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a coupling state of a patch antenna according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 4, and FIG. 6 is a view illustrating a bottom portion of the first dielectric layer illustrated in FIG. 5.

본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나는, 상부 패치(210), 하부 패치(220), 제 1유전체층(230),및 제 2유전체층(140)을 포함한다. The patch antenna according to the exemplary embodiment of the present invention includes an upper patch 210, a lower patch 220, a first dielectric layer 230, and a second dielectric layer 140.

상부 패치(210)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 금속 재질의 박판으로서, 관통 홀(212)이 형성되어 있다. 관통 홀(212)을 통해 급전선(도시 생략)이 급전점(도시 생략)에 연결된다. 그리고, 상부 패치(210)의 가장자리(예컨대, 4군데)에는 소정 직경의 구멍(232)이 천공된다.The upper patch 210 is a thin plate made of metal having high electrical conductivity, such as copper, aluminum, gold, and silver, and has a through hole 212 formed therein. A feed line (not shown) is connected to a feed point (not shown) through the through hole 212. In addition, holes 232 of a predetermined diameter are drilled in the edges (eg, four locations) of the upper patch 210.

제 1유전체층(230)은 상부 패치(210)와 하부 패치(220) 사이에 설치된다. 제 1유전체층(230)의 가장자리(예컨대, 상부 패치(210)와 하부 패치(220)의 구멍(232) 위치와 대응되는 위치)에는 소정 직경의 구멍(232)이 직하 방향으로 천공된다. 이때, 구멍(232)은 제 1유전체(230)을 관통하는 것이 바람직하지만, 소정 깊이를 갖도록 형성되어도 된다.The first dielectric layer 230 is provided between the upper patch 210 and the lower patch 220. Holes 232 having a predetermined diameter are drilled in the direction of the edge of the first dielectric layer 230 (for example, positions corresponding to positions of the holes 232 of the upper patch 210 and the lower patch 220). At this time, the hole 232 is preferably through the first dielectric 230, but may be formed to have a predetermined depth.

여기서, 상부 패치(210)와 하부 패치(220) 및 제 1유전체층(230)에 형성된 구멍(232)은 상호 동일 위치에 형성된다. 그리고, 상부 패치(210)와 하부 패치(220)를 전기적으로 연결시키기 위해 구멍(232)에는 금속 핀(260)과 같은 전도재가 삽입된다. 상기 금속 핀(260)은 중앙부가 비어 있어도 무방하다. Here, the holes 232 formed in the upper patch 210 and the lower patch 220 and the first dielectric layer 230 are formed at the same position. In addition, a conductive material such as a metal pin 260 is inserted into the hole 232 to electrically connect the upper patch 210 and the lower patch 220. The metal pin 260 may have an empty central portion.

즉, 도 5의 경우에는 금속 핀(260)을 이용하여 상기 상부 패치(210)와 하부 패치(220)를 전기적으로 연결시키게 하였으나, 금속 핀(260)이 없어도 그 상부 패치(210)와 하부 패치(220) 간의 연결이 가능하다. 예를 들어, 구멍(232)을 전도재 로 도포하여 상부 패치(210)와 하부 패치(220)를 연결시킬 수도 있다. 이는 별도의 도면을 제시하지 않아도 당업자라면 충분히 이해할 수 있다. 제 3실시예의 경우 금속 핀(260)을 추가하는 것보다는 펀칭 후에 구멍을 전도재로 도포하는 것이 제조 공정수를 줄이는 차원에서 보다 바람직하다.That is, in the case of FIG. 5, the upper patch 210 and the lower patch 220 are electrically connected by using the metal pin 260, but the upper patch 210 and the lower patch do not have the metal pin 260. A connection between the 220 is possible. For example, the holes 232 may be coated with a conductive material to connect the upper patch 210 and the lower patch 220. This can be fully understood by those skilled in the art without providing a separate drawing. In the third embodiment, it is more preferable to apply the holes to the conductive material after punching than to add the metal pins 260 in order to reduce the number of manufacturing processes.

한편, 도 5에서 제 2유전체층(240)은 제 1유전체층(230)의 두께보다 두껍다. 예를 들어, 제 1유전체층(230)의 두께가 3.2mm 라면 상기 제 2유전체층(240)의 두께는 대략 0.8mm 정도이다. 제 2유전체층(240)에도 관통 홀(212)이 형성된다. 일정 두께에서 상부에 위치한 유전체층이 두꺼울수록 공진주파수가 낮아지는 현상이 발생하는데, 소형화를 위하여 상부에 위치한 제 1유전체층(230)의 두께를 하부에 위치한 제 2유전체층(240)의 두께보다 두껍게 하였다.Meanwhile, in FIG. 5, the second dielectric layer 240 is thicker than the thickness of the first dielectric layer 230. For example, if the thickness of the first dielectric layer 230 is 3.2 mm, the thickness of the second dielectric layer 240 is about 0.8 mm. Through-holes 212 are also formed in the second dielectric layer 240. Resonance frequency is lowered as the thickness of the dielectric layer located on the upper portion is thicker at a certain thickness. For the purpose of miniaturization, the thickness of the first dielectric layer 230 on the upper portion is made thicker than the thickness of the second dielectric layer 240 on the lower portion.

제 2유전체층(240)의 비유전율을 제 1유전체층(230)의 비유전율보다 높게 한다. 제 1유전체층(230)과 제 2유전체층(240)의 비유전율을 동일하게 하여도 되지만, 다르게 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 패치 안테나를 더욱 소형화하기 위함이다. 다시 말해서, 제 2유전체층(240)의 비유전율을 높게 함으로써 하부 패치(220)의 물리적인 길이를 전기적으로 길어지게 하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 안테나를 더욱 소형화할 수 있다. 또한, 이득 특성의 경우 비유전율을 높이면서 소형화를 구현하는 기존 구조에 비해 향상되는 장점을 가지게 된다.The dielectric constant of the second dielectric layer 240 is made higher than that of the first dielectric layer 230. Although the dielectric constant of the 1st dielectric layer 230 and the 2nd dielectric layer 240 may be made the same, it is preferable to make it different. The reason is to further downsize the patch antenna. In other words, by increasing the dielectric constant of the second dielectric layer 240, the physical length of the lower patch 220 may be electrically lengthened. Therefore, the antenna can be further miniaturized. In addition, the gain characteristics have an advantage compared to the existing structure that implements miniaturization while increasing the relative dielectric constant.

관통홀(212)의 직경은 급전선(도시 생략)의 직경에 비해 크게 형성된다. 관통 홀(212)을 통하여 상부 패치(210)의 급전점(도시 생략)에 연결되는 급전선(도시 생략)이 삽입설치된다. 그 삽입설치된 급전선(도시 생략)의 일단은 상부 패치(110) 의 급전점(도시 생략)에 연결되고 상기 급전선(도시 생략)의 타단은 관통홀(112)을 관통하여 통상적으로 PCB기판의 급전단(도시 생략)에 연결된다.The diameter of the through hole 212 is larger than the diameter of the feed line (not shown). A feed line (not shown) connected to a feed point (not shown) of the upper patch 210 is inserted through the through hole 212. One end of the inserted feed line (not shown) is connected to a feed point (not shown) of the upper patch 110, and the other end of the feed line (not shown) passes through the through hole 112, and is typically a feed end of a PCB substrate. (Not shown).

일반적으로, 패치 안테나에서 접지판을 제거하면 패치 안테나의 방사 이득(Gain)이 향상된다. 때문에, 접지판을 제거하여 패치 안테나를 구현하는 것이 안테나의 특성을 좋게 하는데 바람직하다. 하지만, 접지판을 제거할 경우 패치 안테나의 공진주파수 대역 또한 증가하기 때문에 패치 안테나의 사이즈를 크게 하지 않고서는 원하는 공진주파수를 구현하기가 어려웠다. 즉, 종래에는 방사 이득이 좋은 패치 안테나를 구현하려면 패치 안테나의 사이즈를 크게 하여 패치 사이즈를 크게 형성해줌으로써 원하는 공진주파수로 낮춰주어야만 했다.In general, removing the ground plane from the patch antenna improves the radiated gain of the patch antenna. Therefore, it is desirable to implement the patch antenna by removing the ground plate to improve the characteristics of the antenna. However, when the ground plane is removed, the resonant frequency band of the patch antenna also increases, so it is difficult to realize a desired resonant frequency without increasing the size of the patch antenna. In other words, in order to implement a patch antenna having a good radiation gain, the patch antenna should be reduced to a desired resonance frequency by increasing the size of the patch antenna to form a large patch size.

하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나는 하부 패치(200)의 구조 및 형상의 변경을 통해 패치 안테나의 사이즈를 크게 하지 않아도 원하는 공진 주파수 및 방사 이득을 만족하는 패치 안테나를 제공하게 된다.However, the patch antenna according to an embodiment of the present invention provides a patch antenna that satisfies a desired resonance frequency and a radiation gain without increasing the size of the patch antenna by changing the structure and shape of the lower patch 200.

하부 패치(220)는 제 1유전체층(230)의 저면에 형성된다. 그리고, 하부 패치(220)는 상부 패치(210)와 동일한 재질의 박판이다. 하부 패치(220)는 다수의 패치군(도 5에서는 4개의 패치군)으로 분리형성되고 각각의 패치군은 다수의 슬롯(222)에 의해 다수의 패치 박편(221)으로 분리된다. 하부 패치(220)의 다수의 패치군은 상호 이격되게 형성된다. 여기서, 슬롯(222) 및 하부 패치(220)의 다수의 패치군 간의 간격이 좁으면 좁을수록 그 사이에 형성되는 캐패시터값이 커지게 되므로 더 낮은 공진주파수에서 공진하게 된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나는 본 출원인에 출원한 출원번호 10-2006-0087628호 패치 안테나보다 슬롯(222) 및 하부 패치(220)의 다수의 패치군 간의 간격을 좁게하여 그 사이에 형성되는 캐패시터값을 증가시킨다. 이는, 패치 안테나의 사이즈를 크게 하지 않아도 더 낮은 공진주파수에서 공진할 수 있게 됨을 의미한다. 따라서, 본 발명의 제 4실시예는 방사 이득은 향상되되, 원하는 주파수를 만족하는 소형화된 패치 안테나를 제공하게 된다.The lower patch 220 is formed on the bottom of the first dielectric layer 230. The lower patch 220 is a thin plate of the same material as the upper patch 210. The lower patch 220 is separated into a plurality of patch groups (four patch groups in FIG. 5) and each patch group is separated into a plurality of patch flakes 221 by a plurality of slots 222. A plurality of patch groups of the lower patch 220 is formed spaced apart from each other. Here, the narrower the interval between the plurality of patch groups of the slot 222 and the lower patch 220, the larger the value of the capacitor formed therebetween, thereby resonating at a lower resonance frequency. Therefore, the patch antenna according to an embodiment of the present invention is to narrow the gap between the plurality of patch groups of the slot 222 and the lower patch 220 than the patch antenna No. 10-2006-0087628 filed to the applicant The capacitor value formed in between is increased. This means that it is possible to resonate at a lower resonance frequency without increasing the size of the patch antenna. Accordingly, the fourth embodiment of the present invention provides a miniaturized patch antenna that improves radiation gain and satisfies a desired frequency.

도 6에서는 하부 패치(220)는 상호 대향되는 패치군끼리 대칭되는 형상으로 형성되었지만 비대칭되는 형상으로 형성되어도 된다. 그리고, 하부 패치(220)의 각각의 패치군의 최외곽 부위(즉, 패치 박편(221)의 최외측)에는 소정 직경의 구멍(232)이 천공된다.In FIG. 6, the lower patch 220 is formed to have a symmetrical shape between the patch groups that face each other, but may be formed to have an asymmetrical shape. A hole 232 having a predetermined diameter is drilled in the outermost portion of each patch group of the lower patch 220 (that is, the outermost portion of the patch flake 221).

한편, 고유전율의 유전체층(예컨대, 비유전율 20이상)을 채용하는 패치 안테나의 경우, 접지판이 형성되어 있지 않으면 생산단계에서 공진주파수를 정확하게 측정하기가 용이하지 않다. 고유전체가 채용된 패치 안테나의 경우 접지 정도에 따라 측정되는 공진주파수가 크게 달라지기 때문이다. 다시 말해, 패치 안테나에 접지판이 형성되어 있지 않으면 지그(Jig)를 이용하여 패치안테나를 접지면에 완전하게 접지시키는게 용이하지 않다. 접지가 완전하게 이루어지지 않으면 고유전체의 특성상 정확한 공진 주파수 측정이 어렵다. 따라서, 고유전율의 유전체층(고유전체)을 채용하는 패치 안테나는 일반적으로 유전체층 저면에 접지판이 형성된다.On the other hand, in the case of a patch antenna employing a high dielectric constant dielectric layer (for example, relative permittivity of 20 or more), it is not easy to accurately measure the resonance frequency in the production stage unless the ground plate is formed. This is because a patch antenna employing a high dielectric material greatly varies the resonance frequency measured according to the grounding degree. In other words, if the ground plane is not formed on the patch antenna, it is not easy to completely ground the patch antenna to the ground plane using a jig. If the grounding is not made completely, it is difficult to accurately measure the resonance frequency due to the characteristics of the high dielectric material. Therefore, in a patch antenna employing a high dielectric constant dielectric layer (high dielectric), a ground plate is generally formed on the bottom of the dielectric layer.

하지만, 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나는 저유전체(예컨대, 비유전율 5)의 유전체층(230, 240)을 채용한다. 저유전체가 채용된 패치 안테나의 경우에는 접지 정도와는 상관없이 측정되는 공진주파수가 거의 일정하다. 따라서, 생산시 측정단계에서 접지가 완전하게 이루어지지지 않아도 비교적 정확한 공진주파수 측정이 가능하다. 이러한 이유에서, 저유전체를 채용하는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나는 유전체층 저면에 접지판이 형성되지 않아도 무방하다.However, the patch antenna according to the embodiment of the present invention employs dielectric layers 230 and 240 of low dielectric constant (eg, relative dielectric constant 5). In the case of a patch antenna employing a low dielectric material, the resonance frequency measured is almost constant regardless of the grounding degree. Therefore, it is possible to measure the resonant frequency relatively accurately even if the grounding is not completely made in the measuring step during production. For this reason, the patch antenna according to the embodiment of the present invention employing the low dielectric may not have a ground plate formed on the bottom of the dielectric layer.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져는 안될 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been shown and described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention, without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the scope of the present invention.

도 1은 종래 패치 안테나의 일 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a conventional patch antenna.

도 2는 종래 패치 안테나의 다른 예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing another example of a conventional patch antenna.

도 3a는 제 1유전체층의 상면부를 나타낸 도면이다.3A is a view showing an upper surface portion of the first dielectric layer.

도 3b는 제 1유전체층의 저면부를 나타낸 도면이다.3B is a view showing the bottom portion of the first dielectric layer.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패치 안테나의 결합 상태도이다.4 is a coupling state diagram of a patch antenna according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view of FIG. 4.

도 6은 도 5에 도시된 제 1유전체층의 저면부를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating a bottom portion of the first dielectric layer illustrated in FIG. 5.

<도면의 주요부분에 대한 설명><Description of main parts of drawing>

210 : 상부 패치 212, 232 : 구멍210: upper patch 212, 232: hole

230 : 제 1유전체층 240 : 제 2유전체층230: first dielectric layer 240: second dielectric layer

220 : 하부 패치 221 : 패치 박편220: lower patch 221: patch flakes

222 : 슬릿 260 : 금속핀222: slit 260: metal pin

Claims (9)

상부패치;Upper patch; 다수의 패치군으로 분리되고, 각각의 패치군은 다수의 슬롯에 의해 다수의 패치 박편으로 분리된 하부 패치;A lower patch separated into a plurality of patch groups, each patch group separated into a plurality of patch flakes by a plurality of slots; 상기 상부 패치와 상기 하부 패치 사이에 설치된 제 1유전체층; 및A first dielectric layer disposed between the upper patch and the lower patch; And 상기 하부 패치의 저부에 설치된 제 2유전체층을 포함하고,A second dielectric layer provided on the bottom of the lower patch, 상기 상부 패치와 상기 하부 패치는 상기 제 1유전체층을 관통하는 구멍에 의해 상호 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나.And the upper patch and the lower patch are electrically connected to each other by a hole passing through the first dielectric layer. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 구멍은 상기 제 1유전체층의 가장자리 부위를 관통하게 형성된 것을 특징으로 하는 패치 안테나.The hole is a patch antenna, characterized in that formed through the edge portion of the first dielectric layer. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 구멍에는 전도재가 삽입된 것을 특징으로 하는 패치 안테나.Patch antenna, characterized in that the conductive material is inserted into the hole. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 구멍의 내측면은 전도재로 도포된 것을 특징으로 하는 패치 안테나.The inner surface of the hole is a patch antenna, characterized in that coated with a conductive material. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 하부 패치의 다수의 패치군은 상호 대향되는 패치군끼리 대칭되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 패치 안테나.The plurality of patch groups of the lower patch is a patch antenna, characterized in that formed in a shape in which the opposite patch groups are symmetrical. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1유전체층과 상기 제 2유전체층의 두께는 상이한 것을 특징으로 하는 패치 안테나.The patch antenna, characterized in that the thickness of the first dielectric layer and the second dielectric layer is different. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제 1유전체층의 두께가 상기 제 2유전체층의 두께에 비해 두꺼운 것을 특징으로 하는 패치 안테나.The patch antenna, characterized in that the thickness of the first dielectric layer is thicker than the thickness of the second dielectric layer. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1유전체층과 상기 제 2유전체층의 비유전율은 상이한 것을 특징으로 하는 패치 안테나.And a dielectric constant of the first dielectric layer and the second dielectric layer is different. 청구항 8에 있어서,The method according to claim 8, 상기 제 1유전체층의 비유전율이 상기 제 2유전체층의 비유전율에 비해 높은 것을 특징으로 하는 패치 안테나.And a dielectric constant of the first dielectric layer is higher than that of the second dielectric layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160032643A (en) * 2014-09-16 2016-03-24 한양대학교 산학협력단 Circular Patch Antenna for Surface Wave

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10145133A (en) 1996-11-12 1998-05-29 Murata Mfg Co Ltd Antenna module
KR20040052869A (en) * 2004-05-11 2004-06-23 학교법인 한국정보통신학원 A Multi-Band Antenna with Multiple Layers
KR20070016243A (en) * 2005-08-02 2007-02-08 충남대학교산학협력단 3-dimensional microstrip patch antenna using fylfot-shaped structure
KR100835994B1 (en) 2007-01-05 2008-06-09 충남대학교산학협력단 The circular polarization folded microstrip antenna in which a miniaturization is possible of three dimensional structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10145133A (en) 1996-11-12 1998-05-29 Murata Mfg Co Ltd Antenna module
KR20040052869A (en) * 2004-05-11 2004-06-23 학교법인 한국정보통신학원 A Multi-Band Antenna with Multiple Layers
KR20070016243A (en) * 2005-08-02 2007-02-08 충남대학교산학협력단 3-dimensional microstrip patch antenna using fylfot-shaped structure
KR100835994B1 (en) 2007-01-05 2008-06-09 충남대학교산학협력단 The circular polarization folded microstrip antenna in which a miniaturization is possible of three dimensional structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160032643A (en) * 2014-09-16 2016-03-24 한양대학교 산학협력단 Circular Patch Antenna for Surface Wave
KR101634448B1 (en) * 2014-09-16 2016-06-30 한양대학교 산학협력단 Circular Patch Antenna for Surface Wave

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