KR101063231B1 - 메타물질 기법을 이용한 평판형 전방향성 안테나 - Google Patents

메타물질 기법을 이용한 평판형 전방향성 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메타물질 기법을 이용한 평판형 전방향성 안테나 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동통신 및 무선통신에 이용되는 평판형이고 전방향성의 특징을 갖는 마이크로 스트립 안테나 및 그 제작방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로 스트립 안테나는, 상부 기판, 상부 기판의 상부에 마련되는 상부 패치부, 상부 기판의 하부에 마련되는 하부 패치부, 하부 패치부의 하부에 위치하는 하부 기판 및 하부 기판의 하부에 마련되는 접지부를 포함한다. 이에 의해, 패치가 2개의 층으로 마련된 구조로 된 마이크로 스트립 안테나를 통해, 안테나의 높이를 낮출 수 있음은 물론, 방사패턴을 전방향성으로 구현할 수 있게 된다.

Description

메타물질 기법을 이용한 평판형 전방향성 안테나 {Plannar Omni-Directional Antenna using metamaterial technique}
본 발명은 메타물질 기법을 이용한 평판형 전방향성 안테나 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동통신 및 무선통신에 이용되는 평판형이고 전방향성의 특징을 갖는 마이크로 스트립 안테나 및 그 제작방법에 관한 것이다.
이동통신과 무선통신에 많이 이용되는 안테나로 대표적인 것이 모노폴 안테나이다. 모노폴 안테나에서 모노폴의 길이는 λ/4로 구현할 것이 요구된다. 하지만, 통신에 이용될 전파의 파장에 따라 λ/4는 비교적 긴 길이가 되며, 이는 모노폴 안테나의 높이 증가를 유발하는 요인으로 작용한다.
도 1은 종래의 이동통신 중계를 위한 모노폴 안테나가 내장된 외부 케이스를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바에 따르면, 모노폴의 길이가 λ/4으로 구현됨으로 인해, 모노폴 안테나의 높이가 높아졌음을 외부 케이스를 통해 확인할 수 있다.
도 1에 도시된 모노폴 안테나는 방사패턴이 전방향성이므로, 이동통신에 적합하지만, 높이가 높아짐으로 인해 미관을 해치게 되며, 통신장비의 부피를 커지게 하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 안테나의 높이를 낮춤과 동시에 방사패턴을 전방향성으로 구현하기 위한 방안으로, 패치가 2개의 층으로 마련된 구조로 된 마이크로 스트립 안테나 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 마이크로 스트립 안테나는, 상부 기판; 상기 상부 기판의 상부에 마련되며, 복수의 패치가 동일한 형상으로 행과 열이 일정하게 반복적으로 배열되며 상기 복수의 패치의 배열 패턴은 상하, 좌우 및 중심점 중 적어도 하나에 대해 대칭인 구조의 상부 패치부; 상기 상부 기판의 하부에 마련되며, 중앙에 하나의 패치가 배치된 구조의 하부 패치부; 상기 하부 패치부의 하부에 위치하는 하부 기판; 및 상기 하부 기판의 하부에 마련되는 접지부;를 포함하며, 상기 하부 패치부에 배치된 패치에 슬롯이 형성되어 있어 중심주파수가 듀얼이다.
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또한, 상기 복수의 패치는, 상기 마이크로 스트립 안테나가 전방향성을 나타낼 수 있도록 배열될 수 있다.
삭제
또한, 상기 마이크로 스트립 안테나의 중심주파수는, 상기 하부 패치부에 배열된 패치의 면적에 의해 결정될 수 있다.
삭제
또한, 상기 슬롯은, 상기 패치의 가장자리 부근을 따라 형성될 수 있다.
그리고, 피드 라인은 상기 하부 패치부에 연결될 수 있다.
또한, 상기 하부 패치부의 면적은, 상기 상부 패치부의 면적보다 작을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른, 마이크로 스트립 안테나 제작방법은, 복수의 패치가 동일한 형상으로 행과 열이 일정하게 반복적으로 배열되며 상기 복수의 패치의 배열 패턴은 상하, 좌우 및 중심점 중 적어도 하나에 대해 대칭인 구조의 상부 패치부를 상부 기판의 상부에 부착하는 단계; 중앙에 하나의 패치가 배치된 구조의 하부 패치부를 상기 상부 기판의 하부에 부착하는 단계; 하부 기판의 하부에 접지부를 부착하는 단계; 및 상기 하부 기판의 상부에 상기 하부 패치부의 하부를 부착하는 단계;를 포함하며, 상기 하부 패치부에 배치된 패치에 슬롯이 형성되어 있어 중심주파수가 듀얼이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 패치가 2개의 층으로 마련된 구조로 된 마이크로 스트립 안테나를 통해, 안테나의 높이를 낮출 수 있음은 물론, 방사패턴을 전방향성으로 구현할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 이동통신 중계를 위한 모노폴 안테나가 내장되는 외부 케이스를 도시한 도면,
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 스트립 안테나의 사시도,
도 2b는, 도 2a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 분해 사시도,
도 3a 및 도 3b는, 중심주파수가 2.4GHz 내지 2.4835GHz인 WLAN용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부 형상 및 하부 패치부 형상이 나타난 사진,
도 4는, 도 3a와 도 3b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 5는, 도 3a와 도 3b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 2.440GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 6a 및 도 6b는, 중심주파수가 2.5GHz 내지 2.7GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부 형상 및 하부 패치부 형상이 나타난 사진,
도 7은, 도 6a와 도 6b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 8은, 도 6a와 도 6b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 2.6GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 9a 및 도 9b는, 중심주파수가 3.4GHz 내지 3.6GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부 형상 및 하부 패치부 형상이 나타난 사진,
도 10은, 도 9a와 도 9b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 11은, 도 9a와 도 9b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 3.5GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 12a 및 도 12b는, 중심주파수가 2.63GHz 내지 2.655GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부 형상 및 하부 패치부 형상이 나타난 사진,
도 13은, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 14는, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 2.64GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 15a 및 도 15b는, 듀얼 중심주파수가 2.8GHz와 3.3GHz인 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부 형상 및 하부 패치부 형상이 나타난 사진,
도 16은, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 17은, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 2.8GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 18은, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부와 하부 패치부를 이용한 마이크로 스트립 안테나의 3.3GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 19a 및 도 19b는, 본 실시예에 따른 마이크로 스트립 안테나가 내장되는 외부 케이스를 도시한 도면, 그리고,
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 마이크로 스트립 안테나 제작방법의 설명에 제공되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 스트립 안테나의 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 분해 사시도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 마이크로 스트립 안테나(100)는 상부 패치부(110), 상부 기판(120), 하부 패치부(130), 하부 기판(140) 및 접지부(150)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
상부 패치부(110)는 상부 기판(120)의 상부에 부착되어 형성되는데, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 다수의 패치들로 구현된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바에 따르면, 상부 패치부(110)에 구비된 다수의 패치들의 형상은 정사각형인데, 이는 하나의 구현 예에 불과하다. 패치들의 형상은 정사각형이 아닌 다른 형상으로도 구현될 수 있다.
예를 들면, 패치들의 형상은 정사각형이 직사각형으로 구현할 수 있음은 물론 마름모나 원 형상 등으로 구현할 수도 있다. 후술할 도 15a 및 도 15b에 도시된 마이크로 스트립 안테나의 경우 상부 패치부(110)에 마련되는 패치들의 형상을 원형으로 구현하였다.
상부 패치부(110)에 마련되는 패치들의 개수는 반드시 복수일 것을 필수적으로 요구하지는 않는다. 상부 패치부(110)에 마련되는 패치의 개수를 단수, 즉 1개로 구현하는 것도 가능하다.
한편, 상부 패치부(110)에 구비된 다수의 패치들은 특정 거리의 갭을 두고 이격된 상태로 같은 평면 상에 배열되어 있다. 다수의 패치들 간의 갭은 구현하고자 하는 마이크로 스트립 안테나(100)의 성능에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 마이크로 스트립 안테나(100)의 성능이란, 송/수신 파워, 방향성 등을 포함하는 개념이다.
상부 패치부(110)에서는, 동일한 형상의 패치들이 반복적으로 배열되는데, 배열된 행과 열이 일정하다. 또한, 상부 패치부(110)에서 다수의 패치들의 배열 패턴은 대칭적이다. 구체적으로, 다수의 패치들의 배열은, 상하 대칭, 좌우 대칭은 물론, 중심점에서의 대칭도 성립한다.
따라서, 상부 패치부(110)에서, 다수의 패치들의 배열 패턴은 주기적이라 할 수 있다. 또한, 상부 패치부(110)에서, 다수의 패치들은 메타물질 기법(Metamaterial scheme)에 따라 연속적으로 나열된다.
이와 같이, 상부 패치부(110)에 다수의 패치들이 주기적, 연속적으로 배열됨에 따라, 마이크로 스트립 안테나(100)는 전방향성을 나타내게 된다.
상부 기판(120)의 하부에는 하부 패치부(130)가 부착된다. 또한, 하부 패치부(130)의 하부에는 하부 기판(140)이 위치한다. 도 2a 및 도 2b에 따르면, 하부 패치부(130)는 하나의 패치로 구현되며, 이 패치는 상부 기판(130)의 중앙부, 즉, 하부 기판(140)의 중앙부에 배열되어 있음을 확인할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시되어 있지는 않았지만, 하부 패치부(130)에는 피드 라인이 연결되는데, 피드 라인이 연결되는 위치는 하부 패치부(130)의 중앙으로 하는 것이 바람직하다.
마이크로 스트립 안테나(100)의 중심주파수는 하부 패치부(130)의 크기에 의해 결정되다. 즉, 하부 패치부(130)의 크기를 조정하여, 마이크로 스트립 안테나(100)의 중심주파수를 조정할 수 있다. 따라서, 구현하고자 하는 마이크로 스트립 안테나(100)의 중심주파수를 기초로, 하부 패치부(130)의 크기를 결정하면 된다.
그리고, 하부 패치부(130)의 크기는 상부 패치부(110)의 크기 보다 작게, 즉, 상부 패치부(110)의 크기는 하부 패치부(130) 보다 크게 구현하는 것이 바람직하다.
만약, 마이크로 스트립 안테나(100)의 중심주파수가 듀얼인 경우에는, 하부 패치부(130)에 마련된 패치에 슬롯을 형성하여 마이크로 스트립 안테나(100)의 중심주파수가 2개가 되도록 구현할 수 있다.
이때, 슬롯의 위치는 패치의 가장자리 부근을 따라 형성하는 것이 바람직하며, 중심주파수가 듀얼인 마이크로 스트립 안테나에 대해서는, 도 15a 및 도 15b에 도시된 마이크로 스트립 안테나를 통해 후술하겠다.
접지부(150)는 하부 기판(140)의 하부에 부착된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 마이크로 스트립 안테나(100)는 상부 기판(120)을 사이에 두고, 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)가 위치하고 있다. 이에 따라, 도 2a 및 도 2b에 도시된 마이크로 스트립 안테나(100)는 패치가 2개의 층으로 마련된 구조로 되어 있음을 확인할 수 있으며, 이는 패치가 1개의 층으로 마련된 기존의 마이크로 스트립 안테나와 차이가 있다.
이하에서는, 중심주파수에 따라 각기 다른 마이크로 스트립 안테나(100)를 실제작하고, 실제작된 마이크로 스트립 안테나(100)의 성능을 측정한 결과에 대해 설명한다.
먼저, 중심주파수가 2.4GHz 내지 2.4835GHz인 WLAN용 마이크로 스트립 안테나를 실제작하고, 실제작된 마이크로 스트립 안테나의 성능을 측정한 결과에 대해 설명한다.
도 3a는 중심주파수가 2.4GHz 내지 2.4835GHz인 WLAN용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110) 형상이 나타난 사진이고, 도 3b는 이 WLAN용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130) 형상이 나타난 사진이다.
도 3a에 도시된 바에 따르면, WLAN용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110)에는 정사각형 형상의 패치들이 구비되어 있는데, 이 패치들은 주기적인 패턴으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바에 따르면, WLAN용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130)에는 정사각형 형상의 패치 하나가 구비되어 있는데, 이 패치는 상부 기판의 중앙부에 배열됨을 확인할 수 있다. 도 3b에 도시된 하부 패치부(130)의 크기는, 마이크로 스트립 안테나의 중심주파수가 2.4GHz 내지 2.4835GHz로 동작할 수 있는 크기로 제작된 것이다.
또한, 도 3a 및 도 3b를 통해, 상부 패치부(110)의 크기는 하부 패치부(130) 보다 크게 제작되었음을 확인할 수 있다.
도 4는, 도 3a와 도 3b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 반사 손실(Return Loss)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4에 도시된 바에 따르면, 도 3a와 도 3b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)는 중심주파수인 2.4GHz 내지 2.4835GHz에서 반사 손실이 -14dB 미만임을 확인할 수 있다.
도 5는, 도 3a와 도 3b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 2.440GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시된 방사패턴을 참조하면, 도 3a와 도 3b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)은 2.440GHz에서 전방향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 중심주파수가 2.5GHz 내지 2.7GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나를 실제작하고, 실제작된 마이크로 스트립 안테나의 성능을 측정한 결과에 대해 설명한다.
도 6a는 중심주파수가 2.5GHz 내지 2.7GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110) 형상이 나타난 사진이고, 도 6b는 이 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130) 형상이 나타난 사진이다.
도 6a에 도시된 바에 따르면, WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110)에는 정사각형 형상의 패치들이 구비되어 있는데, 이 패치들은 주기적인 패턴으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 6b에 도시된 바에 따르면, WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130)에는 정사각형 형상의 패치 하나가 구비되어 있는데, 이 패치는 상부 기판의 중앙부에 배열됨을 확인할 수 있다. 도 6b에 도시된 하부 패치부(130)의 크기는, 마이크로 스트립 안테나의 중심주파수가 2.5GHz 내지 2.7GHz로 동작할 수 있는 크기로 제작된 것이다.
또한, 도 6a 및 도 6b를 통해, 상부 패치부(110)의 크기는 하부 패치부(130) 보다 크게 제작되었음을 확인할 수 있다.
도 7은, 도 6a와 도 6b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7에 도시된 바에 따르면, 도 6a와 도 6b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)는 중심주파수인 2.5GHz 내지 2.7GHz에서 반사 손실이 -10dB 미만임을 확인할 수 있다.
도 8은, 도 6a와 도 6b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 2.6GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 8에 도시된 방사패턴을 참조하면, 도 6a와 도 6b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)은 2.6GHz에서 전방향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 중심주파수가 3.4GHz 내지 3.6GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나를 실제작하고, 실제작된 마이크로 스트립 안테나의 성능을 측정한 결과에 대해 설명한다.
도 9a는 중심주파수가 3.4GHz 내지 3.6GHz인 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110) 형상이 나타난 사진이고, 도 9b는 이 WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130) 형상이 나타난 사진이다.
도 9a에 도시된 바에 따르면, WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110)에는 정사각형 형상의 패치들이 구비되어 있는데, 이 패치들은 주기적인 패턴으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 9b에 도시된 바에 따르면, WiMAX용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130)에는 정사각형 형상의 패치 하나가 구비되어 있는데, 이 패치는 상부 기판의 중앙부에 배열됨을 확인할 수 있다. 도 9b에 도시된 하부 패치부(130)의 크기는, 마이크로 스트립 안테나의 중심주파수가 3.4GHz 내지 3.6GHz로 동작할 수 있는 크기로 제작된 것이다.
또한, 도 9a 및 도 9b를 통해, 상부 패치부(110)의 크기는 하부 패치부(130) 보다 크게 제작되었음을 확인할 수 있다.
도 10은, 도 9a와 도 9b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 10에 도시된 바에 따르면, 도 9a와 도 9b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)는 중심주파수인 3.4GHz 내지 3.6GHz에서 반사 손실이 -10dB 미만임을 확인할 수 있다.
도 11은, 도 9a와 도 9b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 3.5GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 11에 도시된 방사패턴을 참조하면, 도 9a와 도 9b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)은 3.5GHz에서 전방향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 중심주파수가 2.63GHz 내지 2.655GHz인 S-DMB용 마이크로 스트립 안테나를 실제작하고, 실제작된 마이크로 스트립 안테나의 성능을 측정한 결과에 대해 설명한다.
도 12a는 중심주파수가 2.63GHz 내지 2.655GHz인 S-DMB용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110) 형상이 나타난 사진이고, 도 12b는 이 S-DMB용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130) 형상이 나타난 사진이다.
도 12a에 도시된 바에 따르면, S-DMB용 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110)에는 정사각형 형상의 패치들이 구비되어 있는데, 이 패치들은 주기적인 패턴으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 12b에 도시된 바에 따르면, S-DMB용 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130)에는 정사각형 형상의 패치 하나가 구비되어 있는데, 이 패치는 상부 기판의 중앙부에 배열됨을 확인할 수 있다. 도 12b에 도시된 하부 패치부(130)의 크기는, 마이크로 스트립 안테나의 중심주파수가 2.63GHz 내지 2.655GHz로 동작할 수 있는 크기로 제작된 것이다.
또한, 도 12a 및 도 12b를 통해, 상부 패치부(110)의 크기는 하부 패치부(130) 보다 크게 제작되었음을 확인할 수 있다.
도 13은, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 13에 도시된 바에 따르면, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)는 중심주파수인 2.63GHz 내지 2.655GHz에서 반사 손실이 -14dB 미만임을 확인할 수 있다.
도 14는, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 2.64GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 14에 도시된 방사패턴을 참조하면, 도 12a와 도 12b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)은 2.64GHz에서 전방향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 듀얼 중심주파수를 가지는 마이크로 스트립 안테나, 구체적으로, 중심주파수가 2.8GHz와 3.3GHz로 2개인 마이크로 스트립 안테나를 실제작하고, 실제작된 마이크로 스트립 안테나의 성능을 측정한 결과에 대해 설명한다.
도 15a는 중심주파수가 2.8GHz와 3.3GHz인 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110) 형상이 나타난 사진이고, 도 15b는 이 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130) 형상이 나타난 사진이다.
도 15a에 도시된 바에 따르면, 마이크로 스트립 안테나의 상부 패치부(110)에는 원형 형상의 패치들이 구비되어 있는데, 이 패치들은 주기적인 패턴으로 배열되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 15b에 도시된 바에 따르면, 마이크로 스트립 안테나의 하부 패치부(130)에는 원형 형상의 패치 하나가 구비되어 있는데, 이 패치는 상부 기판의 중앙부에 배열됨을 확인할 수 있다. 또한, 도 15b에 도시된 하부 패치부(130)의 가장자리 부근을 따라 슬롯이 형성되어 있는데, 이는 마이크로 스트립 안테나(100)의 중심주파수가 2개가 되도록 하기 위해 형성된 것이다.
또한, 도 15a 및 도 15b를 통해, 상부 패치부(110)의 크기는 하부 패치부(130) 보다 크게 제작되었음을 확인할 수 있다.
도 16은, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 반사 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 16에 도시된 바에 따르면, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)는 중심주파수들인 2.8GHz와 3.3GHz에서 반사 손실이 -10dB 미만임을 확인할 수 있다.
도 17은, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 2.8GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 17에 도시된 방사패턴을 참조하면, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)은 2.8GHz에서 전방향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 18은, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)의 3.3GHz 방사패턴을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 18에 도시된 방사패턴을 참조하면, 도 15a와 도 15b에 도시된 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)를 이용한 마이크로 스트립 안테나(100)은 3.3GHz에서 전방향성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
도 19a 및 도 19b에는, 본 실시예에 따른 마이크로 스트립 안테나를 내장할 수 있는 외부 케이스를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 마이크로 스트립 안테나는 마이크로 스트립 타입으로 구현되었기 때문에, 도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이 외부 케이스의 높이가 낮다.
도 19a 및 도 19b에 나타난 본 실시예에 따른 마이크로 스트립 안테나가 내장되는 외부 케이스의 높이가 낮음은, 도 1에 도시된 기존의 모노폴 안테나를 내장할 수 있는 외부 케이스와의 높이를 비교함으로써 명백해진다.
이하에서는, 지금까지 설명한 본 실시예에 따른 마이크로 스트립 안테나를 제작하는 과정에 대해, 도 20을 참조하여 상세히 설명한다. 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 마이크로 스트립 안테나 제작방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 먼저 상부 기판(120)을 마련한다(S210). 그리고, 상부 기판(120)의 상부에 상부 패치부(110)를 부착하고(S220), 상부 기판(120)의 하부에 하부 패치부(130)를 부착한다(S230).
이에 의해, 상부 기판(120)을 사이에 두고, 상부 패치부(110)와 하부 패치부(130)가 각각 부착되게 된다.
이후, 하부 기판(140)을 마련한다(S240). 그리고, 하부 기판(140)의 하부에 접지부(150)를 부착한다(S250).
다음, 하부 기판(140)의 상부에 하부 패치부(130)의 하부를 부착한다(S260). 이에 의해, 하부 패치부(130)는 상부 기판(120)과 하부 기판(140) 사이에 위치하게 되고, 도 2a에 도시된 바와 같은 패치가 2개의 층으로 마련된 구조의 마이크로 스트립 안테나를 제작할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 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 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 마이크로 스트립 안테나
110 : 상부 패치부
120 : 상부 기판
130 : 하부 패치부
140 : 하부 기판
150 : 접지부

Claims (12)

  1. 상부 기판;
    상기 상부 기판의 상부에 마련되며, 복수의 패치가 동일한 형상으로 행과 열이 일정하게 반복적으로 배열되며 상기 복수의 패치의 배열 패턴은 상하, 좌우 및 중심점 중 적어도 하나에 대해 대칭인 구조의 상부 패치부;
    상기 상부 기판의 하부에 마련되며, 중앙에 하나의 패치가 배치된 구조의 하부 패치부;
    상기 하부 패치부의 하부에 위치하는 하부 기판; 및
    상기 하부 기판의 하부에 마련되는 접지부;를 포함하며,
    상기 하부 패치부에 배치된 패치에 슬롯이 형성되어 있어 중심주파수가 듀얼인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 패치는,
    상기 마이크로 스트립 안테나가 전방향성을 나타낼 수 있도록 배열된 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 스트립 안테나의 중심주파수는,
    상기 하부 패치부에 배치된 패치의 면적에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯은,
    상기 패치의 가장자리 부근을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  10. 제1항에 있어서,
    피드 라인은 상기 하부 패치부에 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하부 패치부의 면적은,
    상기 상부 패치부의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나.
  12. 복수의 패치가 동일한 형상으로 행과 열이 일정하게 반복적으로 배열되며 상기 복수의 패치의 배열 패턴은 상하, 좌우 및 중심점 중 적어도 하나에 대해 대칭인 구조의 상부 패치부를 상부 기판의 상부에 부착하는 단계;
    중앙에 하나의 패치가 배치된 구조의 하부 패치부를 상기 상부 기판의 하부에 부착하는 단계;
    하부 기판의 하부에 접지부를 부착하는 단계; 및
    상기 하부 기판의 상부에 상기 하부 패치부의 하부를 부착하는 단계;를 포함하며,
    상기 하부 패치부에 배치된 패치에 슬롯이 형성되어 있어 중심주파수가 듀얼인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 안테나 제작방법.
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