KR101014347B1 - 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나 - Google Patents

이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나에 관한 것으로서, 아랫면에 접지가 구비되는 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 적층되는 제1 (foam)폼 기판과, 상기 제1 폼 기판 상에 적층되는 제2 기판과, 상기 제2 기판 상에 적층되는 제2 폼 기판과, 상기 제2 폼 기판 상에 적층되는 제3 기판과, 상기 제1 기판의 윗면에 형성되는 제1 마이크로스트립 패치(microstrip patch)과, 상기 제1 마이크로스트립 패치와 대향하도록 상기 제2 기판의 아랫면에 형성되는 제1 기생 패치와, 상기 제2 기판의 윗면에 형성되는 제2 마이크로스트립 패치와, 상기 제2 마이크로스트립 패치와 대향하도록 상기 제3 기판의 아랫면에 형성되는 제2 기생 패치를 포함하고, 상기 제1 마이크로스트립 패치는 8 X 4 의 배열 형태로 구성되고, 상기 제2 마이크로스트립 패치는 1 X 2의 배열 형태로 구성된다. 상기에 따르면, 서로 다른 중심 주파수에서 이용되는 복수의 마이크로스트립 패치 배열 안테나를 스택 구조로 형성하여 이용함으로써, 광대역 주파수 대역 특성과 안테나 이득을 얻을 수 있다. 또한, 소형 및 경량의 장점을 보유한 채, 방사 패턴의 지향성(directivity)을 얻을 수 있다.

Description

이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나{DUAL-BAND DUAL-POLARIZED MICROSTRIP STACKED PATCH ARRAY ANTENNA}
본 발명은 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로스트립 패치(microstrip patch)로 구성되는 안테나는 크기가 작고, 무게가 가벼울 뿐만 아니라 제조도 용이하므로, 다양한 통신 방식에 널리 이용되고 있다. 마이크로스트립 패치 안테나는 패치의 형상이나 크기, 그리고 그에 형성되는 다양한 슬롯 등의 파라미터를 변형하여 다양한 주파수 대역에서 이용될 수 있도록 구성된다.
마이크로스트립 패치 안테나는 이러한 많은 장점을 보유하고 있지만, Q값이 높아서 대역폭이 좁다는 문제점이 있으며, 이득도 그다지 높은 편이 아니다.
현재 이동 통신, 위성 통신 또는 군 통신의 발전 추세는 광대역에서 운용 가능한 단말이나 그에 적합한 안테나를 개발하는 방향으로 가고 있다. 그리하여, 마이크로스트립 패치 안테나의 다양한 장점을 보유한 채 그의 협대역 특성을 좀 더 개선하기 위해, 스택(stack) 구조의 마이크로스트립 스택 패치 안테나(microstip stacked patch antenna)가 개선안의 하나로 활용되고 있다.
본 발명의 목적은 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나는, 아랫면에 접지가 구비되는 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 적층되는 제1 폼(foam) 기판과, 상기 제1 폼 기판 상에 적층되는 제2 기판과, 상기 제2 기판 상에 적층되는 제2 폼 기판과, 상기 제2 폼 기판 상에 적층되는 제3 기판과, 상기 제1 기판의 윗면에 형성되는 제1 마이크로스트립 패치(microstrip patch)와, 상기 제1 마이크로스트립 패치와 대향하도록 상기 제2 기판의 아랫면에 형성되는 제1 기생 패치와, 상기 제2 기판의 윗면에 형성되는 제2 마이크로스트립 패치와, 상기 제2 마이크로스트립 패치와 대향하도록 상기 제3 기판의 아랫면에 형성되는 제2 기생 패치를 포함하고, 상기 제1 마이크로스트립 패치는 8 X 4 또는 7 X 4의 배열 형태로 구성되고, 상기 제2 마이크로스트립 패치는 1 X 2의 배열 형태로 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 제1 마이크로스트립 패치의 중심 간 간격은 17 mm이고, 상기 제2 마이크로스트립 패치의 중심 간 간격은 51 mm로 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1 마이크로스트립 패치는 X 대역의 전파를 송수신하기 위한 마이크로스트립 패치이고, 상기 제2 마이크로스트립 패치는 S 대역의 전파를 송수신하기 위한 마이크로스트립 패치가 될 수 있다. 한편, 상기 제1 마이크로스트립 패치의 길이 및 폭은 9.2 mm이고, 상기 제1 기생 패치의 길이 및 폭은 10.2 mm로 구성될 수 있다. 그리고 상기 제2 마이크로스트립 패치 및 상기 제2 기생 패치의 길이 및 폭이 각각 32 mm이고, 상기 제2 마이크로스트립 패치 및 상기 제2 기생 패치에 길이 및 폭이 13 mm인 4 개의 사각형 슬롯이 각각 구비되도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 제1 마이크로스트립 패치는 상기 제1 기판을 관통하는 제1 급전 선로에 의해 급전되고, 상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 제1 기판, 상기 제1 폼 기판 및 상기 제2 기판을 관통하는 제2 급전 선로에 의해 급전되도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 제1 기판의 유전율은 2.2, 두께는 0.762 mm 이고, 상기 제1 폼 기판의 유전율은 1.06, 두께는 2 mm이고, 상기 제2 기판의 유전율은 2.2, 두께는 0.508 mm이고, 상기 제2 폼 기판의 유전율은 1.06, 두께는 4 mm이고, 상기 제3 기판의 유전율은 2.2, 두께는 0.127 mm로 구성될 수 있다.
상기와 같은 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나에 따르면, 서로 다른 중심 주파수에서 이용되는 복수의 마이크로스트립 패치 배열 안테나를 스택 구조로 형성하여 이용함으로써, 광대역 주파수 대역 특성과 안테나 이득을 얻을 수 있다. 또한, 소형 및 경량의 장점을 보유한 채, 방사 패턴의 지향성(directivity)을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대역의 마이크로스트립 패치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 대역의 마이크로스트립 패치의 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나의 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대역의 반사 계수 및 편파 분리도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대역의 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 방사 패턴도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 대역의 반사 계수 및 편파 분리도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 대역의 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 방사 패턴도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나의 측면도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대역의 마이크로스트립 패치의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 대역의 마이크로스트립 패치의 평면도이다.
본 발명에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나(microstrip stacked patch array antenna)(이하, '마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나'라 함)(10)는 제1 기판(110), 제1 폼(foam) 기판(120), 제2 기판(130), 제2 폼 기판(140), 제3 기판(150) 그리고, 제1 마이크로스트립 패치(microstrip patch)(200), 제1 기생 패치(210), 제2 마이크로스트립 패치(300), 제2 기생 패치(310)를 포함하도록 구성될 수 있다.
마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나(10)는 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 마이크로스트립 패치를 스택 구조로 구성하여, 광대역 주파수 특성을 얻는다. 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나(10)는 마이크로스트립 패치의 형상이나 크기 그리고 기판의 두께나 유전율을 이용하여 소정의 광대역 주파수 특성을 얻을 수 있으며, 이중 급전 구조에 의한 이중 편파 특성도 얻을 수 있다. 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나(10)는 이동통신 단말과 같은 소형의 통신 장치에 구비되기에 적합한 경량 및 소형의 구성을 갖는다. 또한, 이와 같은 적층 구조를 이용함으로써, 각 주파수 대역 간의 간섭을 줄일 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다. 먼저, 기판에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 제1 기판(110)은 아랫면에 접지가 구비되도록 구성될 수 있다. 이때, 제1 기판(110)의 유전율은 2.2, 두께는 0.762 mm로 구성될 수 있다. 또한, 제1 기판(110)은 Rogers RT/Duroid 5880 제품으로 구성될 수 있다.
제1 폼 기판(120)은 제1 기판 상에 적층되도록 구성될 수 있다. 이때, 제1 폼 기판(120)의 유전율은 1.06, 두께는 2 mm로 구성될 수 있다.
제2 기판(130)은 제1 폼 기판 상에 적층되도록 구성될 수 있다. 여기에서, 제2 기판(130)의 유전율은 2.2, 두께는 0.508 mm로 구성될 수 있다. 제2 기판(130) 역시 Rogers RT/Duroid 5880 제품으로 구성될 수 있다.
제2 폼 기판(140)은 제2 기판(130) 상에 적층되도록 구성될 수 있다. 이때, 제2 폼 기판(140)의 유전율은 1.06, 두께는 4 mm로 구성될 수 있다.
제 3 기판(150)은 제2 폼 기판(140) 상에 적층되도록 구성될 수 있다. 이때, 제3 기판(150)의 유전율은 2.2, 두께는 0.127 mm로 구성될 수 있으며, Rogers RT/Duroid 5880 제품으로 구성될 수 있다.
이러한 제1 기판(110), 제2 기판(130) 및 제3 기판(150)은 그 두께와 유전율에 따라 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나(10)의 대역폭과 안테나 이득(gain)이 조정될 수 있다. 일반적으로, 제1 기판(110), 제2 기판(130) 및 제3 기판(150)의 두께가 두꺼울수록 대역폭은 증가하게 된다. 그리고 유전율은 낮을수록 안테나 이득은 커진다.
한편, 제1 기판(110), 제2 기판(130) 및 제3 기판(150)에는 각각 마이크로스트립 패치가 형성되는데, 제1 마이크로스트립 패치(200)와 제1 기생 패치(parasistic patch)(210) 간에는 제1 폼 기판(120), 제2 마이크로스트립 패치(300)와 제2 기생 패치(310) 간에는 제2 폼 기판(140)이 각각 위치하게 된다. 제1 폼 기판(120)과 제2 폼 기판(140)은 대개 스티로폼과 같은 재질로 구성되는데, 공기(air)의 유전율과 거의 유사한 유전율을 갖도록 구성된다. 이처럼, 제1 폼 기판(120)과 제2 폼 기판(140)은 각 마이크로스트립 패치 간에 일정한 높이의 공간을 유지하도록 함으로써, 각 마이크로스트립 패치 간의 공진이나 커플링 결합을 유도하여 다중 공진 특성을 갖도록 구성된다.
다음으로, 마이크로스트립 패치에 대하여 설명한다.
제1 마이크로스트립 패치(200)는 제1 기판(110)의 윗면에 형성되도록 구성된다. 이때, 제1 마이크로스트립 패치(200)는 대략 9 ~ 10 GHz의 X 대역용으로 구성될 수 있다. 도 2에서 보듯이, 제1 마이크로스트립 패치(200)는 사각 형상으로 구성될 수 있으며, 그 길이 L1 및 폭 W1은 각각 9.2 mm로 구성될 수 있다. 제1 마이크로스트립 패치(200)는 그 형상이나, 길이, 폭 등의 파라미터를 이용하여 특정 중심 주파수를 기준으로 하여 X 대역에서 동작하도록 구성된다.
한편, 제1 마이크로스트립 패치(200)는 이중 급전 포트 V 편파 및 H 편파에 의한 급전에 의해 이중 편파를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 제1 마이크로스트립 패치(200)는 제1 기판(110)을 관통하는 제1 급전 선로에 의해 급전되도록 구성될 수 있다.
제1 기생 패치(210)는 제1 마이크로스트립 패치(200)와 대향하도록 제2 기판(130)의 아랫면에 형성되도록 구성될 수 있다. 제1 기생 패치(210)는 제1 폼 기판(120)을 사이에 두고 제1 마이크로스트립 패치(200)와 커플링되도록 구성된다. 커플링에 의해 대역폭이 넓어지게 된다. 제1 기생 패치(210)는 사각형상으로 구성되고, 그 길이 및 폭은 10.2 mm로 구성될 수 있다.
제2 마이크로스트립 패치(300)는 제2 기판(120)의 윗면에 형성되도록 구성될 수 있다. 이때, 제2 마이크로스트립 패치(300)는 대략 2 ~ 4 GHz의 S 대역용으로 구성될 수 있다. 제2 마이크로스트립 패치(300)와 제1 마이크로스트립 패치(200)는 서로 다른 주파수 대역용으로 구비되는 구성이므로, 스택 구조에서 서로 다른 기판에 구비됨으로써 간섭을 줄이게 된다. 도 3에서 보듯이, 제2 마이크로스트립 패치(300)는 사각 형상으로 구성될 수 있으며, 그 길이 L2 및 폭 W2는 각각 32 mm로 구성될 수 있다. 그리고 길이 및 폭 Wp가 각각 13 mm인 사각형 슬롯이 4개가 구비되도록 구성될 수 있다. 제2 마이크로스트립 패치(300)는 그 형상이나, 길이, 폭 등의 파라미터를 이용하여 특정 중심 주파수를 기준으로 하여 S 대역에서 동작하도록 구성된다.
한편, 제2 마이크로스트립 패치(300)에서도 이중 급전 포트 V 편파 및 H 편파에 의한 급전에 의해 이중 편파를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 제2 마이크로스트립 패치(300)는 제1 기판(110), 제1 폼 기판(120) 및 제2 기판(130)을 관통하는 제2 급전 선로에 의해 급전되도록 구성될 수 있다.
제2 기생 패치(310)는 제2 마이크로스트립 패치(300)와 대향하도록 제3 기판(150)의 아랫면에 형성되도록 구성될 수 있다. 제2 기생 패치(310) 역시 제2 폼 기판(140)을 사이에 두고 제2 마이크로스트립 패치(300)와 커플링되도록 구성된다. 이에, 커플링에 의해 대역폭이 넓어지게 된다. 제2 기생 패치(310) 역시 제2 마이크로스트립 패치(300)와 마찬가지로 길이 및 폭이 32 mm인 사각형 형상으로 구성될 수 있다. 그리고 제2 기생 패치(310)에는 길이 및 폭이 각각 13 mm인 사각형 슬롯이 4개가 구비되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 제1 SSMA(Sub-SubMiniature version A) 커넥터(400)는 제1 마이크로스트립 패치(200)에 급전하기 위한 제1 급전 선로와 연결되는 커넥터이다. 그리고 제2 SSMA 커넥터(410)는 제2 마이크로스트립 패치(300)에 급전하기 위한 제2 급전 선로와 연결되는 커넥터이다. 여기에서, 제1 SSMA 커넥터(400) 및 제2 SSMA 커넥터(410)는 V 편파와 H 편파에 의한 급전을 위해 각각 2 개씩 구비된다. 한편, 제1 마이크로스트립 패치(200)나 제2 마이크로스트립 패치(300)가 배열 안테나로 구성되도록 복수 개가 형성되는 경우에는 커넥터의 개수이고 이에 대응하여 구비되어야 한다. 좁은 면적에 많은 수의 커넥터가 형성되기 위해서는 본 발명에서와 같이 좀 더 크기가 작은 SSMA 커넥터로 구성되는 것이 바람직하다. 이하, 도 4a 및 도 4b에서는 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나(microstrip stacked patch array antenna)에 대하여 설명한다. 즉, 제1 마이크로스트립 패치(200)나 제2 마이크로스트립 패치(300)가 각각 복수 개가 구비되어 배열 안테나로 이용되는 경우이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나의 평면도이다. 그리고 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나의 평면도이다.
도 4a를 참조하면, 제1 마이크로스트립 패치(200)는 8 X 4의 구조로 총 32 개가 제1 기판(110)에 형성되어 X 대역용 배열 안테나를 구성한다. 그리고 제2 마이크로 스트립 패치(300)는 1 X 2의 구조로 총 2 개가 제2 기판(130)에 형성되어 S 대역용 배열 안테나를 구성한다. 그리고 도 4b를 참조하면, 제1 마이크로스트립 패치(200)는 7 X 4의 구조로 총 28 개가 제1 기판(110)에 형성되어 X 대역용 배열 안테나를 구성한다. 그리고 제2 마이크로 스트립 패치(300)는 1 X 2의 구조로 총 2 개가 제2 기판(130)에 형성되어 S 대역용 배열 안테나를 구성한다.
도 4a 및 도 4b에서 보듯이, 제2 마이크로스트립 패치(300)는 그 크기로 볼 때 대략 4 개 정도의 제1 마이크로스트립 패치(200)에 해당된다.
한편, 제1 마이크로스트립 패치(200) 간의 간격 d는 17 mm, 제2 마이크로스트립 패치(300)간의 간격 D는 51 mm로 구성될 수 있다. 이러한 마이크로스트립 패치 간의 간격은 안테나의 공진 특성에 영향을 미친다.
다른 한편, 도 4a 및 도 4b와 같이 제1 마이크로스트립 패치(200)와 제2 마이크로스트립 패치(300)가 배치되는 경우에는, 제2 마이크로스트립 패치(300)에 연결되는 제2 급전 선로는 제1 기판(110), 제1 마이크로스트립 패치(200), 제1 폼 기판(120), 제1 기생 패치(210) 및 제2 기판(130)을 관통하도록 구성된다.
이와 같이, 제1 마이크로스트립 패치(100)와 제2 마이크로스트립 패치(200)를 이용하여 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나를 구성하고 적절한 간격을 유지하는 경우에는, 지향성(directivity)을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대역의 반사 계수 및 편파 분리도를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 제1 마이크로스트립 패치(200)의 8 X 4 배열 구조에 따른 반사 계수 및 편파 분리도 특성이 나타나 있다. 도 5에서 보듯이, 대략 9.4 GHz의 주파수에서 공진 특성을 나타내며, X 대역의 주파수 특성을 보인다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 대역의 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 방사 패턴도이다.
도 6에서 보듯이, 제1 마이크로스트립 패치(200)의 8 X 4 배열 구조에 따른 방사 패턴은 주엽에 의한 지향성을 가지도록 나타난다. 주파수는 대략 9.4 GHz에서 활성화된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 대역의 반사 계수 및 편파 분리도를 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 제2 마이크로스트립 패치(300)의 8 X 4 배열 구조에 따른 반사 계수 특성이 나타나 있다. 대략 3.1 GHz 내지 3.22 GHz의 주파수 대역이 나타난다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 대역의 마이크로스트립 패치 배열 안테나의 방사 패턴도이다.
도 8에서 보듯이, 제2 마이크로스트립 패치(200)의 8 X 4 배열 구조에 의한 방사 패턴은 지향성을 보이고 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 제1 기판 120: 제1 폼 기판
130: 제2 기판 140: 제2 폼 기판
150: 제3 기판 160: 접지
200: 제1 마이크로스트립 패치 210: 제1 기생 패치
300: 제2 마이크로스트립 패치 310: 제2 기생 패치
400: 제1 SSMA 커넥터 410: 제2 SSMA 커넥터

Claims (7)

  1. 아랫면에 접지가 구비되는 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 적층되는 제1 폼(foam) 기판;
    상기 제1 폼 기판 상에 적층되는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 적층되는 제2 폼(foam) 기판;
    상기 제2 폼 기판 상에 적층되는 제3 기판;
    상기 제1 기판의 윗면에 형성되는 제1 마이크로스트립 패치(microstrip patch);
    상기 제1 마이크로스트립 패치와 대향하도록 상기 제2 기판의 아랫면에 형성되는 제1 기생 패치;
    상기 제2 기판의 윗면에 형성되는 제2 마이크로스트립 패치 및
    상기 제2 마이크로스트립 패치와 대향하도록 상기 제3 기판의 아랫면에 형성되는 제2 기생 패치를 포함하고,
    상기 제1 마이크로스트립 패치는 8 X 4 또는 7 X 4의 배열 형태로 구성되고,
    상기 제2 마이크로스트립 패치는 1 X 2의 배열 형태로 구성되고,
    상기 제1 마이크로스트립 패치는 상기 제1 기판을 관통하는 제1 급전 선로에 의해 급전되고,
    상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 제1 기판, 상기 제1 폼 기판 및 상기 제2 기판을 관통하는 제2 급전 선로에 의해 급전되는 것을 특징으로 하는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로스트립 패치의 중심 간 간격은 17 mm이고,
    상기 제2 마이크로스트립 패치의 중심 간 간격은 51 mm인 것을 특징으로 하는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 마이크로스트립 패치는 X 대역의 전파를 송수신하기 위한 마이크로스트립 패치이고,
    상기 제2 마이크로스트립 패치는 S 대역의 전파를 송수신하기 위한 마이크로스트립 패치인 것을 특징으로 하는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 마이크로스트립 패치의 길이 및 폭은 9.2 mm이고,
    상기 제1 기생 패치의 길이 및 폭은 10.2 mm인 것을 특징으로 하는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 마이크로스트립 패치 및 상기 제2 기생 패치의 길이 및 폭이 각각 32 mm이고,
    상기 제2 마이크로스트립 패치 및 상기 제2 기생 패치에 길이 및 폭이 13 mm인 4 개의 사각형 슬롯이 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기판의 유전율은 2.2, 두께는 0.762 mm이고,
    상기 제1 폼 기판의 유전율은 1.06, 두께는 2 mm이고,
    상기 제2 기판의 유전율은 2.2, 두께는 0.508 mm이고,
    상기 제2 폼 기판의 유전율은 1.06, 두께는 4 mm이고,
    상기 제3 기판의 유전율은 2.2, 두께는 0.127 mm인 것을 특징으로 하는 이중 대역 이중 편파의 구현이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 배열 안테나.
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016003237A1 (ko) * 2014-07-04 2016-01-07 삼성전자주식회사 무선 통신 기기에서 안테나 장치
US9882282B2 (en) 2015-10-23 2018-01-30 Apple Inc. Wireless charging and communications systems with dual-frequency patch antennas
US20190020110A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Apple Inc. Multi-Band Millimeter Wave Patch Antennas
RU2713160C1 (ru) * 2019-06-30 2020-02-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Антэкс" Излучающая система для двухдиапазонной двухполяризационной антенны
CN110783702A (zh) * 2019-10-31 2020-02-11 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备
CN110994144A (zh) * 2019-11-21 2020-04-10 维沃移动通信有限公司 一种天线和电子设备
US10658762B2 (en) 2017-07-14 2020-05-19 Apple Inc. Multi-band millimeter wave antenna arrays
US10665959B2 (en) 2017-07-24 2020-05-26 Apple Inc. Millimeter wave antennas having dual patch resonating elements
US10727580B2 (en) 2018-07-16 2020-07-28 Apple Inc. Millimeter wave antennas having isolated feeds
US10741933B2 (en) 2018-07-11 2020-08-11 Apple Inc. Dual-polarization phased antenna arrays
US10741906B2 (en) 2018-09-28 2020-08-11 Apple Inc. Electronic devices having communications and ranging capabilities
US10777895B2 (en) 2017-07-14 2020-09-15 Apple Inc. Millimeter wave patch antennas
CN112563728A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 苹果公司 具有连续堆叠的辐射元件的毫米波天线
US10978797B2 (en) 2018-04-10 2021-04-13 Apple Inc. Electronic devices having antenna array apertures mounted against a dielectric layer
US10992057B2 (en) 2018-09-28 2021-04-27 Apple Inc. Electronic device having dual-band antennas mounted against a dielectric layer
WO2021083027A1 (zh) * 2019-10-31 2021-05-06 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备
US11088452B2 (en) 2018-09-28 2021-08-10 Apple Inc. Electronic devices having antennas with symmetric feeding
US11139588B2 (en) 2018-04-11 2021-10-05 Apple Inc. Electronic device antenna arrays mounted against a dielectric layer
CN113594676A (zh) * 2021-07-07 2021-11-02 安徽大学 毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法
CN114284703A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 广东博纬通信科技有限公司 一种多枝节超宽频辐射单元及天线
CN114552219A (zh) * 2022-01-20 2022-05-27 电子科技大学 一种基于mgaa单元超低剖面双频单层小型移动天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020054085A (ko) * 2000-12-27 2002-07-06 이상철 광대역 마이크로스트립 안테나 구조
KR20050026205A (ko) * 2003-09-09 2005-03-15 한국전자통신연구원 송/수신용 고이득 광대역 마이크로스트립 패치 안테나 및이를 배열한 배열 안테나

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020054085A (ko) * 2000-12-27 2002-07-06 이상철 광대역 마이크로스트립 안테나 구조
KR20050026205A (ko) * 2003-09-09 2005-03-15 한국전자통신연구원 송/수신용 고이득 광대역 마이크로스트립 패치 안테나 및이를 배열한 배열 안테나

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106575815B (zh) * 2014-07-04 2021-05-28 三星电子株式会社 无线通信设备中的天线装置
CN106575815A (zh) * 2014-07-04 2017-04-19 三星电子株式会社 无线通信设备中的天线装置
US11018408B2 (en) 2014-07-04 2021-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna apparatus in wireless communication device
WO2016003237A1 (ko) * 2014-07-04 2016-01-07 삼성전자주식회사 무선 통신 기기에서 안테나 장치
US9882282B2 (en) 2015-10-23 2018-01-30 Apple Inc. Wireless charging and communications systems with dual-frequency patch antennas
KR101891447B1 (ko) * 2015-10-23 2018-08-24 애플 인크. 이중 주파수 패치 안테나를 구비한 무선 충전 및 통신 시스템
US10263340B2 (en) 2015-10-23 2019-04-16 Apple Inc. Wireless charging and communications systems with dual-frequency patch antennas
US20190020110A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Apple Inc. Multi-Band Millimeter Wave Patch Antennas
US10651555B2 (en) * 2017-07-14 2020-05-12 Apple Inc. Multi-band millimeter wave patch antennas
US10658762B2 (en) 2017-07-14 2020-05-19 Apple Inc. Multi-band millimeter wave antenna arrays
US11641061B2 (en) 2017-07-14 2023-05-02 Apple Inc. Millimeter wave patch antennas
US10777895B2 (en) 2017-07-14 2020-09-15 Apple Inc. Millimeter wave patch antennas
US10665959B2 (en) 2017-07-24 2020-05-26 Apple Inc. Millimeter wave antennas having dual patch resonating elements
US10978797B2 (en) 2018-04-10 2021-04-13 Apple Inc. Electronic devices having antenna array apertures mounted against a dielectric layer
US11811133B2 (en) 2018-04-11 2023-11-07 Apple Inc. Electronic device antenna arrays mounted against a dielectric layer
US11139588B2 (en) 2018-04-11 2021-10-05 Apple Inc. Electronic device antenna arrays mounted against a dielectric layer
US10741933B2 (en) 2018-07-11 2020-08-11 Apple Inc. Dual-polarization phased antenna arrays
US10727580B2 (en) 2018-07-16 2020-07-28 Apple Inc. Millimeter wave antennas having isolated feeds
US10992057B2 (en) 2018-09-28 2021-04-27 Apple Inc. Electronic device having dual-band antennas mounted against a dielectric layer
US10741906B2 (en) 2018-09-28 2020-08-11 Apple Inc. Electronic devices having communications and ranging capabilities
US11677160B2 (en) 2018-09-28 2023-06-13 Apple Inc. Electronic device having dual-band antennas mounted against a dielectric layer
US11088452B2 (en) 2018-09-28 2021-08-10 Apple Inc. Electronic devices having antennas with symmetric feeding
RU2713160C1 (ru) * 2019-06-30 2020-02-04 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие Антэкс" Излучающая система для двухдиапазонной двухполяризационной антенны
US11121469B2 (en) 2019-09-26 2021-09-14 Apple Inc. Millimeter wave antennas having continuously stacked radiating elements
CN112563728A (zh) * 2019-09-26 2021-03-26 苹果公司 具有连续堆叠的辐射元件的毫米波天线
CN110783702B (zh) * 2019-10-31 2021-08-24 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备
WO2021082967A1 (zh) * 2019-10-31 2021-05-06 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备
WO2021083027A1 (zh) * 2019-10-31 2021-05-06 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备
CN110783702A (zh) * 2019-10-31 2020-02-11 Oppo广东移动通信有限公司 天线模组及电子设备
CN110994144A (zh) * 2019-11-21 2020-04-10 维沃移动通信有限公司 一种天线和电子设备
CN113594676A (zh) * 2021-07-07 2021-11-02 安徽大学 毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法
CN113594676B (zh) * 2021-07-07 2023-08-18 安徽大学 毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法
CN114284703A (zh) * 2021-12-28 2022-04-05 广东博纬通信科技有限公司 一种多枝节超宽频辐射单元及天线
CN114552219A (zh) * 2022-01-20 2022-05-27 电子科技大学 一种基于mgaa单元超低剖面双频单层小型移动天线

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