KR100986344B1 - 마이크로스트립 패치안테나 - Google Patents

Abstract

소정의 유전율을 갖는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 일측면에 형성된 말굽 형상의 제1 방사체, 상기 유전체 기판의 타측면에 형성된 말굽 형상의 제2 방사체 및 상기 방사체의 하단부로부터 상기 일측면의 하단부로 연결되는 급전부를 포함하는 마이크로스트립 패치안테나가 개시된다.

WLAN, 패치안테나, 말굽형, L-슬롯

Description

마이크로스트립 패치안테나{MICROSTRIP PATCH ANTENNA}

마이크로스트립 패치안테나가 개시된다. 특히, 2.4GHz 주파수 대역과 5GHz 주파수 대역을 동시에 지원하여, 듀얼 대역(dual-band) WLAN의 사용이 가능한 마이크로스트립 패치안테나가 개시된다.

최근, 2.4GHz ISM 주파수 대역을 이용하는 근거리무선 통신 시스템으로 블루투스 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그리고, 이와 더불어, 이동이 자유로운 컴퓨터 사용의 증가와 높은 전송속도에 대한요구로 WLAN(Wireless-LAN)의 주파수 대역이 2.4GHz 대역에서 5GHz대역으로 높아지고 있다.

WLAN과 관련된 다양한 기술이 등장하면서, WLAN 기반의 신호를 송수신하기 위한 안테나에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.

특히 WLAN을 이용하는 기기들은 휴대용을 목적으로 제작되는 경우가 많기 때문에, WLAN을 이용하는 기기들에 사용되는 안테나의 크기는 소형화 되어야 할 필요가 있다.

또한, 앞서 살펴본 바와 같이 WLAN은 2.4GHz 주파수 대역을 사용하는 기기도 있고, 5GHz 주파수 대역을 사용하는 기기도 존재하므로, 2.4GHz 주파수 대역과 5GHz 주파수 대역을 동시에 지원하는 안테나의 필요성이 높아지고 있다.

따라서, 안테나의 크기를 줄이면서, 2.4GHz 주파수 대역과 5GHz의 주파수 대역을 동시에 지원하는 듀얼 대역 WLAN의 사용이 가능한 마이크로스트립 패치안테나에 대한 연구가 필요하다.

말굽 형상의 방사체를 갖고, L-슬롯이 삽입된 마이크로스트립 패치안테나를 개시함으로써, 듀얼 대역 WLAN의 사용이 가능한 마이크로스트립 패치안테나를 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나는 소정의 유전율을 갖는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 일측면에 형성된 말굽 형상의 제1 방사체, 상기 유전체 기판의 타측면에 형성된 말굽 형상의 제2 방사체 및 상기 유전체 기판의 타측면으로부터 상기 제1 방사체의 하단부로 연결되는 급전부를 포함한다.

말굽 형상의 방사체를 갖고, L-슬롯이 삽입된 마이크로스트립 패치안테나를 개시함으로써, 듀얼 대역 WLAN의 사용이 가능한 마이크로스트립 패치안테나를 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 상단부를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나는 말굽 형상의 제1 방사체(110), 말굽 형상의 제2 방사체(120) 및 급전부(130)를 포 함할 수 있다.

제1 방사체(110) 및 제2 방사체(120)는 마이크로스트립 패치안테나의 협소한 대역폭을 해결하기 위한 대역특성과 충분한 이득을 갖도록 말굽 형상으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 방사체(110) 및 제2 방사체(120)에는 각각 WLAN(Wireless-LAN) 2.4GHz 주파수 대역을 확보하기 위해 두 개의 L-슬롯(slot)(141, 142, 151, 152)이 삽입될 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서는 제1 방사체(110)에 두 개의 L-슬롯(141, 142)이 삽입되어 있고, 제2 방사체(120)에도 두 개의 L-슬롯(151, 152)이 삽입되어 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 급전부(130)는 임피던스 매칭을 위해, 동축 급전선(the coaxial probe)으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 마이크로스트립 패치안테나는 WLAN 시스템 듀얼(dual) 대역폭 2.4~2.484GHz, 5.15~5.825GHz을 만족하기 위해 제1 방사체(110) 및 제2 방사체의 말굽형 모양의 길이 및 폭, 그리고 급전부(130)의 위치를 시뮬레이션을 통해 최적화하여, 설계할 수 있다.

도 1의 실시예에서 상기 마이크로스트립 패치안테나의 최적화 설계를 위한 시뮬레이션 결과는 괄호와 같다. (L1 = 5.0mm, L2 = 1.6mm, W1 = 22.0mm, W2 = 11.75mm, W3 = 8.0mm, SW = 9.0mm, FW = 11.0mm, FL = 2.5mm, )

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 측면부를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나는 제1 방사체(210), 제2 방사체(220) 및 유전체 기판(230)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 방사체(210) 및 제2 방사체(220)는 도 1에서 도시된 바와 같이 말굽 형상으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 방사체(210) 및 제2 방사체(220)에는 각각 도 1에서 도시된 바와 같이 두 개의 L-슬롯이 삽입될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 유전체 기판(230)는 유전율 2.17, 두께 1.57mm 인 TLY-5A-06 20-C1/C1 양면 기판을 이용하여, GND을 밀착시킴으로써 상기 마이크로스트립 패치안테나를 좀 더 소형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 방사체(210) 및 제2 방사체(220)는 유전체 기판(230)의 전면부 및 후면부에 서로 반대 방향으로 배치되고, 서로 이격될 수 있다. 이에 대해, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따라, 유전체 기판(230)을 중심으로 제1 방사체(210)가 유전체 기판(230)의 전면부 좌측 방향에 배치되고, 제2 방사체(220)가 유전체 기판(230)의 후면부 우측 방향에 배치되도록 나타내고 있다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 성능을 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 반사계수를 측정한 그래프이다.

도 3을 참조하면, 마이크로스트립 패치안테나에 두 개의 L-슬롯을 삽입한 경우, 반사계수(Return Loss)를 측정한 결과를 나타낸 그래프(310) 및 상기 마이크로스트립 패치안테나에 상기 L-슬롯을 삽입하지 않은 경우, 반사계수를 측정한 결과를 나타낸 그래프(320)가 도시되어 있다.

상기 측정 결과를 살펴보면, 상기 마이크로스트립 패치안테나에 두 개의 L-슬롯이 삽입되어 있는 경우(310), 반사계수 -10dB인 지점은 2.38~2.51GH와 5.10~5.88GHz의 대역폭이 측정되었다. 하지만, 상기 마이크로스트립 패치안테나에 두 개의 L-슬롯이 삽입되어 있는 않은 경우(320), 반사계수 -10dB인 지점은 5.20~5.79GHz의 대역폭만 측정되었다. 따라서, WLAN 2.4GHz 대역 공진을 위해서는 상기 마이크로스트립 패치안테나에 두 개의 L-슬롯이 삽입될 필요가 있음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 방사패턴을 측정한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 마이크로스트립 패치안테나의 azimuth 방사패턴(410) 및 elevation 방사패턴(420)을 측정한 도면이 도시되어 있다.

2.45, 5.25, 5.75GHz에서 측정하였으며 대표적으로 5.25GHz에서 3-dB 빔 폭은 Azimuth와 Elevation이 각각 88.06°과 104.98°로 빔 폭을 얻었다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 이득을 측정한 그래프이다.

도 5를 참조하면, WLAN 시스템 듀얼 대역을 측정한 결과, 상기 마이크로스트립 패치안테나의 이득이 2.04~2.58dBi이 됨을 알 수 있다.

도 5의 측정 결과로 미루어, 상기 마이크로스트립 패치안테나에 두 개의 L-슬롯을 삽입함으로써, WLAN 시스템 듀얼 주파수 대역을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 상단부를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 측면부를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 반사계수를 측정한 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 방사패턴을 측정한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로스트립 패치안테나의 이득을 측정한 그래프이다.

Claims (5)

1. 소정의 유전율을 갖는 유전체 기판;

   상기 유전체 기판의 일측면에 형성된 말굽 형상의 제1 방사체;

   상기 유전체 기판의 타측면에 형성된 말굽 형상의 제2 방사체; 및

   상기 유전체 기판의 타측면으로부터 상기 제1 방사체의 하단부로 연결되는 급전부;

   를 포함하고,

   상기 제1 및 제2 방사체에는, 두 개의 L-슬롯(slot)이 각각 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 패치안테나.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1 방사체는, 상기 유전체 기판의 전면부에 배치되고,

   상기 제2 방사체는, 상기 유전체 기판의 후면부에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 패치안테나.
5. 제1항에 있어서,

   상기 급전부는,

   동축 급전선(coaxial probe)으로 구현된 것임을 특징으로 하는 마이크로스트립 패치안테나.

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