KR101085833B1

KR101085833B1 - Complementary Feeding Patch Antenna

Info

Publication number: KR101085833B1
Application number: KR1020080016897A
Authority: KR
Inventors: 박정숙; 신천우
Original assignee: 박정숙
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2011-11-22
Also published as: KR20080023715A

Abstract

본 발명은 고효율 보상급전 패치 안테나에 관한 것으로, 유전체기판 위에 패치 안테나를 에칭하여 특정 주파수에 공진하는 안테나를 구현하고, 유전체기판 밑에는 선로용 유전체기판을 두어, 포트에서 인입되는 신호를 “+”위상신호와 “-” 위상신호로 나누어 분배하여 하나의 라디에이터에 두 급전점에 보상으로 급전하는 분배/급전 선로로 구성한다. 이로써 하나의 라디에이터의 “+”위상신호와 “-” 위상신호를 보상으로 급전을 할 수가 있게 되어 전계발산 효과를 극대화할 수가 있고, 라디에이터의 각 측면의 전계 및 자계, 전류 등의 방사가 대칭으로 발산되어 전계가 평형으로 고르게 발산되며 방사 패턴이 원점에 일치하는 정원형의 방사 패턴을 가지는 안테나를 만들 수가 있다. 또한, 유전체기판 위에 형성하는 라디에이터의 수를 복수개로 구현함으로 인해 게인을 증가시키고 빔각을 좁게 할 수가 있어 하이 게인 지향성 안테나를 구현할 수가 있게 된다. 또한, 유전체기판과 라디에이터의 면적을 조절함으로 인해 안테나의 방사 패턴을 조절하여, 초저백로브 및 사이드로브 안테나를 구현할 수가 있게 되어, 중계기 및 기지국 용의 안테나로 사용될 수가 있다. The present invention relates to a high-efficiency compensated feed patch antenna, and implements an antenna that etches a patch antenna on a dielectric substrate to resonate at a specific frequency, and has a line dielectric substrate beneath the dielectric substrate so that a signal input from a port is “+”. It divides into phase signal and “-” phase signal and divides them into one radiator. As a result, power can be supplied by compensating the "+" phase signal and "-" phase signal of one radiator to maximize the field divergence effect, and the radiation of electric fields, magnetic fields, and currents on each side of the radiator is symmetrically. It is possible to produce an antenna with a radiant pattern of radiating patterns that are radiated so that the electric field is evenly distributed in equilibrium and the radiation pattern coincides with the origin. In addition, by implementing a plurality of radiators formed on the dielectric substrate, the gain can be increased and the beam angle can be narrowed, thereby realizing a high gain directional antenna. In addition, by adjusting the area of the dielectric substrate and the radiator to adjust the radiation pattern of the antenna, it is possible to implement an ultra-low back lobe and side lobe antenna, it can be used as an antenna for a repeater and a base station.

보상급전, 패치 안테나, 정원형 방사패턴, 위상변환, 위상변환선로Compensation Feed, Patch Antenna, Garden Radiation Pattern, Phase Shift, Phase Shift

Description

Complementary Feeding Patch Antenna

본 발명은 휴대폰의 중계기용 안테나 및 기지국용 안테나뿐만 아니라 무선랜 등의 기지국용 안테나에 사용할 수 있는 고효율 정원형 보상급전 패치 안테나에 관한 발명이다. The present invention relates to a high-efficiency garden-type compensation feed patch antenna that can be used not only for the antenna for the repeater and the base station of the mobile phone but also for the antenna for the base station such as a wireless LAN.

종래의 패치 안테나는 유전체기판 위에 에칭 등의 기법으로 안테나 주파수에 비례하는 라디에이터를 동박으로 형성하여, 유전체기판 밑에 포트에서 인입되는 신호를 급전점으로 연결하는 선로 층을 만들어, 선로 임피던스 50옴에 맞는 라디에이터의 위치에 유전체 층을 뚫어 신호를 급전하여 유전체기판을 통하여 전계를 방사하는 형태로 구성되어 있다. Conventional patch antennas use copper foil to form a radiator that is proportional to the antenna frequency on the dielectric substrate by etching or the like, to create a line layer connecting the incoming signal from the port to the feed point under the dielectric substrate, and a radiator for 50 ohm line impedance. It feeds a signal by drilling a dielectric layer at the position of and emits an electric field through the dielectric substrate.

또 다른 패치 안테나를 구현하는 방법으로는, 유전체기판 위의 라디에이터 층과 같은 층에 선로를 인쇄하고, 유전체기판 밑에 일정한 간격을 가지고 그라운드판을 배치하여, 그라운드판 사이로 포트에서 인입되는 신호를 연결하고, 유전체기판 위의 선로로 신호를 연결하여 라디에이터의 외곽에 급전하는 방식 등이 있다.Another way to implement a patch antenna is to print a line on the same layer as the radiator layer on the dielectric substrate, place the ground plates at regular intervals below the dielectric substrate, and connect the incoming signals from the ports between the ground plates. For example, there is a method of feeding a signal to the outside of a radiator by connecting a signal to a line on a dielectric substrate.

상기 패치 안테나에서는 라디에이터의 한 점에 급전을 하여 전계를 방사함으로 인하여 라디에이터의 전체 면적에서 한 측면으로 치우쳐져 급전점이 형성되는 관계로 방사되는 전/자계 신호는 라디에이터의 급전점이 위치한 면에서는 강하게 방사가 되나, 라디에이터에서 먼 또 다른 측면에서의 전/자계의 방사는 약하게 되어 전체 라디에이터에서 방사되는 에너지는 정원형이 되지못하고 특정한 한쪽 방향으로 에너지가 집중하는 찌그러진 형태의 방사 패턴이 만들어진다. In the patch antenna, since the electric field is radiated by feeding power to one point of the radiator, the electric / magnetic field signal is radiated strongly in the plane where the feed point of the radiator is located because the feed point is formed by being biased to one side of the entire area of the radiator. However, the radiation of the electric and magnetic fields on the other side away from the radiator is weakened, so that the energy radiated from the entire radiator does not become a garden but produces a distorted radiation pattern in which energy is concentrated in one direction.

이로 인하여 방사 패턴의 X 축 및 Y 축의 3dB 빔폭이 10도 이상 차이가 나게 되며, 방사되는 전파의 중심축은 유전체기판 위의 정중앙에서 벗어난 위치로 향하게 된다. 그 결과 방사되는 전계 및 자계는 라디에이터를 중심으로 평형으로 방사되지를 않고 한쪽 측면으로 강하게 치우쳐져 방사되어, 방사 패턴의 중심축이 안테나의 중심에서 벗어나 특정한 방향으로 치우쳐 지는 결과가 나타나게 되며, 방사 패턴의 F-B Ratio 가 나빠지고, 라디에이터를 복수개 배열하여 게인을 높이고자 하는 경우에는 각 라디에이터들의 방향이 일정하지 않아 방사 패턴이 일그러져 게인이 증가하지 않는 결과를 낳게 된다.As a result, the 3 dB beam widths of the X and Y axes of the radiation pattern are different by more than 10 degrees, and the central axis of the radiated radio waves is directed to a position deviating from the exact center on the dielectric substrate. As a result, the radiated electric field and magnetic field do not radiate in equilibrium with respect to the radiator, but are strongly biased to one side to radiate, resulting in the central axis of the radiation pattern being shifted away from the center of the antenna in a specific direction. If the FB Ratio of the unit becomes worse and the radiator is arranged to increase the gain, the direction of each radiator is not constant and the radiation pattern is distorted, resulting in the gain not increasing.

패치 안테나에서 방사되는 전/자계의 강도가 라디에이터의 각 측면에서 서로 다르게 나타나고, 방사되는 전파의 방사 패턴이 안테나 중심축에서 벗어나 임의의 방향으로 향하는 원인은 패치 안테나에 급전하는 급전점이 패치 안테나 면의 중심에서 벗어난 한 측면으로 치우쳐져 있기 때문이다. 패치 안테나의 급전점의 임피던스는 패치 안테나의 위치에 따라 변하게 되는데, 패치 안테나의 면의 중심에서 “0”옴이 되고 중심점에서 바깥 외곽 면으로 벗어날수록 임피던스가 높아지게 된다. 일반적인 고주파에서 마이크로스트립선로의 임피던스는 “50”옴을 주로 사용하고 있으며, 회로에서 입력되는 포트 역시 “50”옴을 주로 사용함으로 인해, 패치 안테나의 임피던스도 “50”옴에서 급전을 하게 되는데, 패치 안테나에서의 “50”옴의 위치는 일반적으로 중심에서 바깥측면으로 30% 벗어난 지점이 된다. 때문에 전체 패치 안테나의 면에서 볼 때에는 급전점의 위치는 전체 면에서 볼 때 7:3 이나 6:4 로 형성되는데, 이 때문에 급전점이 한 측면으로 치우쳐지게 되고, 발산되는 전/자계는 한 측면에 강하게 발산되고 또 다른 측면에서 발산되는 전/자계는 약하게 발산되어, 최종적인 전파의 방사 패턴은 안테나의 중심에서 특정한 방향으로 치우쳐져 타원형으로 방사된다. The intensity of the magnetic field radiated from the patch antenna is different on each side of the radiator, and the radiation pattern of the radiated radio waves is directed away from the antenna center axis and directed in any direction. This is because it is biased to one side that is out of center. The impedance of the feed point of the patch antenna changes according to the position of the patch antenna. The impedance is "0" ohms from the center of the patch antenna plane, and the impedance increases as the deviates from the center point to the outer outer surface. In general, high frequency microstrip line uses “50” ohm mainly, and the input port of circuit uses “50” ohm mainly, so the impedance of patch antenna also feeds at “50” ohm. The location of the “50” ohms on the patch antenna is typically 30% off center to the outside. Therefore, when looking at the whole patch antenna, the position of the feed point is 7: 3 or 6: 4 when viewed from the whole surface, which causes the feed point to be skewed to one side and the radiated electric / magnetic field to one side. Strongly divergent and magnetically divergent magnetic fields diverge from the other side, the radiation pattern of the final radio waves is elliptical, deviating from the center of the antenna in a specific direction.

때문에 패치 안테나에서 방사되는 전/자계를 어느 한 면에 치우쳐지지 않고 각 면에 따라 일정하게 방사되게 하여 전체 전파의 방사 패턴을 안테나의 중심으로 오게 할 필요가 있다. 이로 인하여 복수개의 라디에이터를 배열할 경우 모든 라디 에이터에서의 방사방향이 일정하여 게인이 증가되고, 전/자계의 방사 패턴이 정원형으로 되어 고른 통신 영역을 확보할 수가 있다.Therefore, it is necessary to make the radiation pattern of the whole radio wave to come to the center of the antenna by constantly radiating the electric / magnetic field radiated from the patch antenna on each side without being biased on one side. For this reason, when a plurality of radiators are arranged, the gain in all radiators is constant, and the gain is increased, and the radiation pattern of the electric / magnetic field is square, thus ensuring an even communication area.

하나의 패치 위에 급전을 하여 전계가 발산되는 모양은 주파수가 가지는 파장의 반주기를 그리게 되는데, 패치의 중심에서 볼 때 급전점의 위치는 하나의 극성을 가지게 된다. 패치의 면에 존재하는 급전점이 하나의 극성을 가지게 된다면, 동일면에서 패치의 중심에서 대칭되는 다른 면의 대칭점의 위치에는 반대의 극성을 가지게 된다고 볼 수 있다. 이 대칭점에 상기 급전되는 신호와 반대의 극성을 가지는 신호를 입력하게 된다면 하나의 패치에 두 개의 급전을 하게 되는 결과를 얻게 되고, 패치의 중심에서 서로 대칭으로 만들어지는 2개의 급전점에서, “+”급전점에는 “+”신호를 급전하고 “-”급전점에는 “-”신호를 급전하게 되어, 입력포트에서 들어오는 신호를 분리하여 각 급전점의 라디에이터에 보상급전을 할 수가 있게 된다. The shape in which the electric field is emitted by feeding on one patch draws a half period of the wavelength of the frequency, and the position of the feeding point has one polarity when viewed from the center of the patch. If the feed point present on the face of the patch has one polarity, it can be said that the same polarity has the opposite polarity at the position of the point of symmetry of the other face symmetrical from the center of the patch. Inputting a signal having a polarity opposite to the feed signal at this symmetry point results in two feeds in one patch, and at two feed points symmetrically with each other at the center of the patch, “+ "The feed point feeds the" + "signal and the feed point"-"feeds the"-"signal, so it can separate the incoming signal from the input port and compensate the feed to the radiator at each feed point.

패치 안테나의 라디에이터 위상이 서로 180도 다른 2개의 급전점을 찾아내고, 포트에서 인입되는 입력신호를 서로 위상이 180도 다른 2개의 신호로 만들어 “+”극성을 가지는 신호는 “+”급전점에 연결하고, “-”극성을 가지는 신호는 “-”급전점에 연결하여 보상급전을 하여 패치에서 방사되는 전/자계를 어느 한 면에 치우치지 않게 되고 패치의 각 측면에 따라 골고루 발산되게 하여, 방사되는 전파의 방사 패턴을 패치 안테나의 중심축에 일치시킨다. 또한 서로 보상급전이 이루어진 하나의 패치 안테나에서는 한 측면에서는 “+”신호로 급전되고 또 다른 반대 측면에는 “-”신호가 급전되어 위상차이가 180도 나는 두 신호가 하나의 패치 위에서 보상효과를 얻어 전기신호가 평형을 얻게 되어 정원형의 방사가 이루어지게 한다. 입력신호의 위상이 반대가 될 때에는 상기 특성의 반대 위상이 인입되어 “-”급전점에는 “+”신호가 인입되고, “+”급전점에는 “-”신호가 인입되어 전계 강도가 일정한 반대의 전계가 발산되어 방사 패턴은 정원형으로 된다.It finds two feed points with different radiator phases of the patch antenna 180 degrees and makes the input signals coming from the port into two signals with 180 degrees out of phase with each other. The signal with polarity is connected to the “-” feed point to compensate the feeding, so that the electric / magnetic field radiated from the patch is not biased to one side and is evenly distributed along each side of the patch. Match the radiation pattern of the radiating radio waves to the central axis of the patch antenna. In addition, one patch antenna that is compensated for each other is supplied with a "+" signal on one side and a "-" signal on the other side, so that two signals having a 180 degree phase difference are compensated on one patch. The electrical signal is in equilibrium, causing the garden to radiate. When the phase of the input signal is reversed, the opposite phase of the characteristic is introduced so that the "+" signal is introduced at the "-" feed point and the "-" signal is introduced at the "+" feed point, so that the field strength is constant. The electric field is emitted and the radiation pattern becomes a garden shape.

이를 위하여 라디에이터용 유전체기판 위의 라디에이터에 서로 위상이 180도 차이를 가지는 2개의 대칭되는 급전점을 찾고, 입력포트에서 들어오는 신호를 T분배기를 통하여 2개의 신호로 분배하고 그중 일측의 신호는 라디에이터의 급전점에 바로 연결을 하고 타측의 신호는 180도 위상반전을 시켜 라디에이터의 급전점에 연결하여 정원형의 보상급전 패치 안테나를 구현한다. To do this, we find two symmetrical feed points with a 180-degree phase difference between the radiators on the radiator dielectric board, and distribute the signals coming from the input port into two signals through the T divider, and one of the signals It connects directly to the feed point and the other side signal is 180 degrees out of phase to connect to the feed point of the radiator to implement a compensating feed patch antenna.

상기 방법으로 패치 안테나를 만들 경우 기존의 라디에이터에 1개의 급전을 할 경우보다 게인이 0.5dBi 상승되며, 전파가 방사되는 방사 패턴의 가로/세로 3dB 빔폭의 넓이가 기존의 1개 급전의 경우 58°/73.3°에서 63.5°/63.8°로 일정하게 되어 기존의 방법에서 15도 이상 가로/세로 빔폭이 차이가 난 것에 비해, 본 발명을 이용한 경우에는 가로/세로 3dB 빔폭이 0.5도 이내로 정원형으로 방사됨을 확인하였다. When the patch antenna is made by the above method, the gain is increased by 0.5 dBi than when feeding one conventional radiator, and the width of the width / length of 3 dB beam width of the radiation pattern from which the radio wave is radiated is 58 ° in the case of one feeding. 63.5 ° / 63.8 ° from 673 ° to 63.5 ° / 63.8 °, the width / vertical beam width of 15 degrees or more is different from the conventional method. It was confirmed.

또한 F-B Ratio 가 기존의 방식에서 -15/-16 인 것에 비해 -20/-17 로 개선 이 되었다. In addition, the F-B Ratio is improved to -20 / -17 compared to -15 / -16 in the conventional method.

이로 빔의 방향이 일정하고 빔폭이 일정하며, 이러한 방식으로 라디에이터를 복수개 배열할 경우 게인을 높일 수가 있다.As a result, the beam direction is constant and the beam width is constant, and the gain can be increased when a plurality of radiators are arranged in this manner.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 관한 실시 예를 나타낸 도면이다. 라디에이터용 유전체기판(10) 위에 동박의 라디에이터(11)를 에칭기법으로 구현하고 양 급전점(12a, 12b)를 만든다. 종래 기술에서는 1개의 라디에이터에 1개의 급전을 하지만, 본 발명에서는 기존의 “+”급전점(12a)과의 대칭점에 또 하나의 “-”급전점(12b)을 만든다. 도 2에서 라디에이터용 유전체기판(10) 위에 에칭 기법으로 특정 주파수에 공진하는 라디에이터(11)를 제작하고, 라디에이터(11)의 길이 L 축을 따라 원점(0,0)에서 +L/2 방향으로 기존의 “+”급전점(12a)을 형성한다. 다시 원점(0,0)으로부터 -L/2 방향으로 “+”급전점(12a)의 대칭점에 있는 또 하나의 “-”급전점(12b)을 형성한다. “+”급전점(12a)는 선로의 임피던스와 동일한 임피던스를 가지는 “+” 50옴의 급전점이 되고, “-”급전점(12b)는 “+”급전점(12a)와는 180도 위상이 다른 “-” 50옴의 급전점이 된다.1 is a view showing an embodiment according to the present invention. The radiator 11 of copper foil is implemented on the dielectric substrate 10 for radiators by the etching method, and both feed points 12a and 12b are made. In the prior art, one feed is applied to one radiator, but in the present invention, another "-" feed point 12b is made at the point of symmetry with the existing "+" feed point 12a. In FIG. 2, a radiator 11 which resonates at a specific frequency is manufactured on the dielectric substrate 10 for the radiator by an etching technique, and existing along the length L axis of the radiator 11 at the origin (0,0) in the + L / 2 direction. Form a “+” feed point (12a). Another "-" feed point 12b at the symmetry point of the "+" feed point 12a is formed again from the origin (0,0) in the -L / 2 direction. The “+” feed point 12a is a “+” 50 ohm feed point with the same impedance as the line impedance, and the “-” feed point 12b is 180 degrees out of phase with the “+” feed point 12a. A “-” 50 ohm feed point.

포트(26)에서 인입되는 신호는 50옴의 임피던스를 가지는 선로로서, 상기 “+” 및 “-” 급전점으로 가져가기 위한 두 개의 신호로 분배하기 위하여 T분배기(25)를 통하여 두 신호로 나뉘고, 나눠진 두 신호에서 곧 바로 “+”선로(24-1)를 통하여 들어오는 신호는 “+” 신호가 되어 “+” 급전점(23a)에 연결되고, 또 다른 하나의 신호는 해당 주파수의 반파장의 길이를 가지는 선로를 이용하여 180도 위상반전을 시키는 “-”(λ/2 위상변환)선로(24)를 통하여 위상을 180도 반전하여 “-”급전점(23b)으로 연결된다. The incoming signal from port 26 is a 50 ohm impedance line that is divided into two signals through a T divider 25 for distribution into two signals to be taken to the "+" and "-" feed points. In other words, the two signals divided directly through the “+” line (24-1) become “+” signals and are connected to the “+” feed point (23a). The phase is inverted by 180 degrees through the “-” (λ / 2 phase conversion) line 24 which makes the phase inversion 180 degrees using a line having a length, and is connected to the “-” feed point 23b.

“-”(λ/2 위상변환)선로(24)는 T분배기(25)에서 분배된 동위상의 “+” 신호를 선로 길이 λ/2 인 선로를 통과시켜 신호를 180도 위상반전 시켜 “-” 신호로 변환하여 “-”급전점(23b)로 연결한다. The “-” (λ / 2 phase conversion) line 24 passes an in-phase “+” signal distributed by the T divider 25 through a line having a line length λ / 2 to invert the signal by 180 degrees to “-”. Convert it to a signal and connect it to the “-” feed point (23b).

상기 방법으로 FR-4 기판을 사용하여 2GHz 대역의 WCDMA 용 기지국 안테나를 설계한 과정과 결과를 예시한다. 라디에이터용 유전체기판(10)으로는 유전율 4.4, 두께 0.8mm 의 FR-4 기판을 사용하였으며 선로용 유전체기판(20)도 동일한 사양의 재료를 사용하여 100x100mm 기판 사이즈에 길이 54mm 의 1개의 라디에이터(11)를 에칭기법으로 형성하고, 라디에이터용 유전체기판(10)과 선로용 유전체기판(20) 사이의 공기층간격을 4mm 로 하여 라디에이터용 유전체기판(10)과 선로용 유전체기판(20) 사이를 지름 1mm 의 지지용 연결핀(32)으로 연결하고, 포트(26)에서 들어오는 신호를 “-”,“+”선로(24, 24-1) 및 T분배기(25)를 통하여 급전점(23a, 23b)으로 연결하고 급전점 연결핀(31)을 통하여 라디에이터의 급전점(12a, 12b)으로 납땜으로 연결시켜 안테나를 제작하였다. 선로용 유전체기판(20)의 가장자리에는 선로층 위의 동박인 라디에이터용 그라운드판(21)과 선로용 유전체기판(20)의 아래층 밑의 동박인 선로용 그라운드판(22)와 연결하기 위하여 스루홀(27)을 뚫어 연결한다. 선로용 유전체기판(20)에 홀을 가공하고 라디에이터용 유전체기판(10)에도 같은 위치에 홀(13)을 가공하여 그사이를 지지용 연결핀(32)을 넣어 납땜으로 가공하여 두 유전체기판(10, 20)을 연결한다. In the above method, a process and a result of designing a base station antenna for WCDMA in a 2 GHz band using an FR-4 substrate are illustrated. As the radiator dielectric substrate 10, a FR-4 substrate having a dielectric constant of 4.4 mm and a thickness of 0.8 mm was used, and the line dielectric substrate 20 was also made of one radiator having a length of 100 x 100 mm and a size of 54 mm using a material of the same specification. ) Is formed by an etching method, and the air gap between the radiator dielectric substrate 10 and the line dielectric substrate 20 is 4 mm, and the diameter between the radiator dielectric substrate 10 and the line dielectric substrate 20 is 1 mm. Connection pins 32 for support, and feed points 23a and 23b through the “-”, “+” lines 24 and 24-1 and the T divider 25 to receive signals from the port 26. And connected to the feed point (12a, 12b) of the radiator through the feed point connecting pin 31 by soldering to produce an antenna. At the edges of the line dielectric substrate 20, a through hole is connected to the radiator ground plate 21, which is copper foil on the line layer, and the line ground plate 22, which is copper foil under the lower layer of the line dielectric substrate 20. Drill through (27). Holes are machined in the line dielectric substrate 20, and the holes 13 are machined in the same position in the radiator dielectric substrate 10, and thereafter, the support connecting pins 32 are inserted therebetween to process the two dielectric substrates 10. , 20).

상기 안테나의 특성을 컴퓨터시뮬레이션을 통하여 결과를 확인하여 표 1 및 표 2와 같은 결과를 얻을 수가 있었다. 도 3 및 표 1에서와 같이 2.0GHz 대역에서 S11 이 -10dB 기준으로 주파수 비대역이 100MHz 의 특성을 얻을 수가 있었으며 표 2에서와 같이 게인을 8.8dBi 이상 얻어졌으며 방사 효율도 85% 이상 얻어짐을 확인할 수가 있으며 F-B Ratio 도 -19dB 정도 우수한 특성을 얻을 수가 있었다. 설계한 안테나의 3차원 방사특성 및 2차원 특성을 도 4에서 확인할 수가 있다.The results of the antenna characteristics were confirmed through computer simulations, and the results shown in Tables 1 and 2 were obtained. As shown in FIG. 3 and Table 1, in the 2.0 GHz band, the frequency non-band was obtained with a characteristic of 100 MHz based on -10 dB. As shown in Table 2, the gain was obtained more than 8.8 dBi and the radiation efficiency was obtained more than 85%. In addition, the FB Ratio was also superior to -19dB. The 3D radiation characteristics and the 2D characteristics of the designed antenna can be confirmed in FIG. 4.

또한, 전파의 방사 패턴을 확인하기 위하여 3dB 빔폭으로 알 수가 있는데, 0도에서 빔폭이 63.3도이고 90도에서 빔폭이 63.8도로 확인이 되었으며, 방사되는 전파의 초점은 안테나 방향으로 기판의 정 원점(0,0)에 일치하는 것을 알 수가 있었다. In addition, it can be seen that the 3dB beam width to confirm the radiation pattern of the radio wave, the beam width is 63.3 degrees at 0 degrees and the beam width is 63.8 degrees at 90 degrees, the focus of the radiated radio waves is the origin of the substrate in the direction of the antenna ( 0,0).

또한, 보다 높은 게인의 안테나를 제작하기 위해서 상기 방법으로 150x150mm 사이즈의 FR-4 기판 위에 2x2(4)개의 라디에이터를 형성하여 공기층을 4mm 로 하고 밑의 선로층에는 포트에서 들어오는 신호를 그라운드코플레이너선로와 T분배기를 통하여 1/2 분배, 1/4 분배를 연속으로 하여 각 라디에이터의 급전점으로 인입하고 급전핀을 통하여 라디에이터용 유전체기판의 라디에이터와 납땜으로 연결한다. 이로써 4개의 라디에이터에서 방사되는 안테나는 게인을 14dBi 정도 얻을 수가 있다. 더 높은 게인을 얻기 위해서는 라디에이터의 수를 4x4, 8x8 등으로 증가시키게 되면 게인이 14dBi 이상의 안테나를 구현할 수가 있다.In addition, in order to fabricate higher gain antenna, 2x2 (4) radiators are formed on the FR-4 substrate of 150x150mm size by the above method, and the air layer is 4mm. Through the line and the T divider, 1/2 distribution and 1/4 distribution are continuously made and fed to the feed point of each radiator and connected by soldering to the radiator of the dielectric substrate for radiator through the feed pin. This allows the antenna radiated from four radiators to gain about 14dBi. To achieve higher gains, increasing the number of radiators to 4x4, 8x8, etc., allows the gain to achieve an antenna of 14dBi or more.

안테나 S11 특성Antenna S11 Characteristics min(GHz)min (GHz) max(GHz)max (GHz) 폭(MHz)Width (MHz) -10dB-10 dB 1.9951.995 2.0562.056 100100 -15dB-15 dB 1.9781.978 2.0332.033 5555

안테나 게인 및 효율, F-B Ratio, 3dB Beam WidthAntenna Gain and Efficiency, F-B Ratio, 3dB Beam Width Gain(dB)Gain (dB) Tot. effic.Tot. effic. F-B Ratio(dB)F-B Ratio (dB) 3dB Beam Width(degree)3 dB Beam Width (degree) Phi=0Phi = 0 Phi=90Phi = 90 Phi=0Phi = 0 Phi=90Phi = 90 2.0GHz2.0 GHz 8.88.8 87%87% -19.7-19.7 -17.4-17.4 63.363.3 63.863.8

본 발명을 적용한 고효율 정원형 안테나를 휴대폰의 중계기용 안테나 및 기지국용 안테나에 적용하여 고른 서비스를 할 수가 있으며, 무선랜 등의 기지국용 고효율 안테나로 사용이 가능하다. By applying the high-efficiency garden antenna to which the present invention is applied to a repeater antenna and a base station antenna of a mobile phone, a uniform service can be provided, and a high efficiency antenna for a base station such as a wireless LAN can be used.

도 1 : 보상급전 패치 안테나의 윗면, 아래면, 측면도1: Top, bottom and side views of the compensated patch antenna

도 2 : 보상급전 패치 안테나 윗면 상세도2: Detailed view of the top surface of the patch feed patch antenna

도 3 : 보상급전 패치 안테나 S11 특성3: Compensation Feed Patch Antenna S11 Characteristics

도 4 : 보상급전 패치 안테나 3차원 및 2차원 방사 패턴 시뮬레이션 결과4: Compensation Feed Patch Antenna 3D and 2D Radiation Pattern Simulation Results

<세부명칭에 대한 상세한 설명><Detailed Description of Details>

10: 라디에이터용 유전체기판, 11: 라디에이터, 12a, 23a: “+”급전점 10: dielectric substrate for radiator, 11: radiator, 12a, 23a: “+” feed point

12b, 23b: “-”급전점, 13: 지지용 연결핀 홀, 14: 절단면 12b, 23b: “-” feed point, 13: support pin hole, 14: cutting plane

20: 선로용 유전체기판, 21: 라디에이터용 그라운드판20: track dielectric board, 21: radiator ground board

22: 선로용 그라운드판, 24: “-”(λ/2 위상변환)선로, 24-1: “+”선로22: Ground plate for the line, 24: “-” (λ / 2 phase shift) line, 24-1: “+” line

25: T분배기, 26: 포트, 27: 스루홀, 31: 급전점 연결핀, 32: 지지용 연결핀25: T-distributor, 26: port, 27: through hole, 31: feed point connecting pin, 32: support connecting pin

Claims

In the patch antenna,

A radiator 11 is formed on the radiator dielectric substrate 10 by printing or etching;

Forming a “+” feed point 12a and a “−” feed point 12b in the radiator 11;

The line dielectric substrate 20 divides the signal coming from the port 26 into the T divider 25;

In the divided signal, one signal is connected to the “+” feed point 23a through the “+” line 24-1, and the other signal is connected through the λ / 2 phase conversion line 24 to “-”. 'Connect to feed point 23b;

The "+" feed point 23a and the "-" feed point 23b of the line dielectric substrate 20 are replaced by the "+" feed point 12a and "-" feed point 12b of the dielectric substrate 10 for radiators. ) High efficiency garden compensation feed patch antenna, characterized in that the connection between.

The method of claim 1,

High efficiency garden type compensation power supply, characterized in that the ground coplanar line or microstrip line is implemented to connect the signal coming from the input port 26 to the feed point 23a, 23b on the line dielectric substrate 20. Patch antenna.

The method of claim 1,

A high efficiency garden-type compensation feed patch antenna, characterized in that one or two or more radiators 11 are formed on a radiator dielectric substrate 10 by a printing or etching method.

The method of claim 1,

The line ground plate 22 around the “-” and “+” lines 24 and 24-1 of the line dielectric substrate 20 and the ground plate 21 for the radiator on the top of the line dielectric substrate 20 are High efficiency garden type compensation feed patch antenna, characterized in that for processing by connecting at a predetermined interval through the hole (27).

The method of claim 1,

High efficiency garden type compensation feed patch antenna, characterized in that between the radiator dielectric substrate (10) and the line dielectric substrate (20) is fixed and supported by a support connecting pin (32) while maintaining a predetermined distance d.

The method of claim 1,

High-efficiency garden type compensation feed, characterized in that to form and distribute the T divider 25 or Wilkins divide in order to divide 1/2 or 1/4 of the incoming signal from the port 26 of the line dielectric substrate 20 Patch antenna.