KR101128410B1 - Microstrip Antenna To Tune Resonant Frequency with Voltage Control - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반 파장 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 UHF ISM 대역의 일정 범위 내에서 공진 주파수를 연속적으로 제어할 수 있는 반파장 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a half-wavelength microstrip antenna, and more particularly to a half-wavelength microstrip antenna capable of continuously controlling the resonant frequency within a certain range of the UHF ISM band.

본 발명에 따른 반파장 마이크로스트립 안테나는 전계가 가장 강한 양끝 부분과 접지면 사이에 바렉터 다이오드를 장착하고 인가되는 전압을 변화시켜 안테나의 전기적 공진 길이를 연속 조정하는 것을 특징으로 한다. The half-wavelength microstrip antenna according to the present invention is characterized by continuously adjusting the electrical resonance length of the antenna by changing the applied voltage by mounting a varistor diode between both ends of the strongest electric field and the ground plane.

본 발명에 따른 반파장 마이크로스트립 안테나는 주변 환경에 의하여 변화된 공진 주파수와 입력 임피던스의 능동 복원이 가능하다. The half-wavelength microstrip antenna according to the present invention enables active restoration of the resonance frequency and the input impedance which are changed by the surrounding environment.

마이크로스트립, 안테나, 임의조정, 폴디드, 임피던스 Microstrip, Antenna, Randomized, Folded, Impedance

Description

공진 주파수 전압 제어 마이크로스트립 안테나{Microstrip Antenna To Tune Resonant Frequency with Voltage Control}Microstrip Antenna To Tune Resonant Frequency with Voltage Control

본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안테나의 설치장소의 재질, 주변 구조물에 따라 그 특성이 변하는 것을 개선하기 위하여 공진 주파수 및 급전 임피던스를 자동적으로 임의조정할 수 있는 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly, to a microstrip antenna that can automatically arbitrarily adjust the resonant frequency and feed impedance in order to improve the characteristics of the antenna according to the material and surrounding structure of the antenna. will be.

최근 무선통신 모듈의 성능이 향상되면서 소 출력을 사용하는 허가받지 않는 무선기기의 경우라 하여도 상당한 장거리 통신이 가능하여 소 출력 무선기기용 안테나의 수요가 급격하게 늘고 있으며, 다양한 곳에 적용되어 사용되고 있다.Recently, as the performance of the wireless communication module is improved, even the unlicensed wireless device using the small output enables considerable long distance communication, and the demand for the antenna for the small output wireless device is rapidly increasing, and it is applied to various places. .

이러한 비 허가 소 출력 무선국의 경우 최대 수신감도가 -110dBm?-120dBm으로 매우 예민하므로 안테나의 성능이 통신의 신뢰도에 미치는 영향이 상당히 높다. 따라서 주변으로부터 받는 영향을 최소화하는 방안으로 사용 안테나의 지향성을 높이는 방법이 있으나 일반적으로 소 출력 무선기기의 경우 주로 전 방향 특성을 필요로 한다. 또한 빔 패턴이 넓으며, 공정상 제작이 용이하고 소형화가 손쉬운 마이크로스트립 안테나가 UHF 대역에도 많이 사용되기 시작했다.For these non-licensed output stations, the maximum reception sensitivity is very sensitive -110dBm-120dBm, so the performance of the antenna on the reliability of the communication is very high. Therefore, there is a method of increasing the directivity of the antenna used to minimize the influence from the surroundings, but in general, a small output wireless device mainly requires omnidirectional characteristics. In addition, microstrip antennas, which have a wide beam pattern, are easy to manufacture in a process, and are easy to miniaturize, have been widely used in the UHF band.

그러나 대부분의 안테나는 설치되는 주변 환경에 따라 그 특성이 민감하게 반응하는 단점이 있다.However, most antennas have a disadvantage in that their characteristics are sensitive to the environment in which they are installed.

따라서, 통신의 질을 높이고 거리를 확장하려면 이러한 환경변화에 대응하여 안테나의 특성을 변화시킬 수 있는 임의조정(reconfigurable)이 가능한 새로운 형태의 안테나가 필요하다.Therefore, in order to improve communication quality and extend distance, a new type of antenna that can be reconfigurable that can change the characteristics of the antenna in response to such environmental change is required.

대부분의 임의조정 안테나는 주로 주파수, 방사패턴, 편파 등의 특성을 임의로 바꾸기 위한 목적으로 연구되었으며 이들 중 공진 주파수 임의조정 안테나가 주종을 이루고 있다. 이 경우 초고주파 능동스위치로 공진경로를 연장 또는 단축 하거나 PIFA(Planer Inverted F Antenna) 의 선단에 접지면을 근접하는 방법 등이 사용된다. 그러나 이러한 경우 대부분 공진주파수 자체는 임의조정 특성을 보이나 급전 임피던스의 매칭은 정확하게 이루어지기가 어렵다. Most of the randomized antennas have been studied for the purpose of arbitrarily changing the characteristics of frequency, radiation pattern, polarization, etc. Among them, the resonant frequency randomized antennas are mainly used. In this case, a method of extending or shortening the resonant path with the microwave active switch or approaching the ground plane to the tip of the Planer Inverted F Antenna (PIFA) is used. However, in most of these cases, the resonant frequency itself shows random adjustment characteristics, but it is difficult to accurately match the feed impedance.

더욱이 소 출력 무선통신 시스템은 그 적용 장소가 다양하기 때문에 환경에 따라 최적화되도록 하는 임의조정 특성을 가질 수 있는 새로운 안테나에 대한 요구가 계속되고 있다. Furthermore, there is a continuing need for new antennas that may have random tuning characteristics that allow them to be optimized according to the environment because of their diverse applications.

이에 따라, 본 발명자는 특허 10-2008-75058호에서 현장에서 엔지니어가 보다 용이하게 특성을 임의 조정할 수 있도록 하기 위해서, 반파장 마이크로스트립 안테나의 양쪽 선단을 접어서 접지면에 근접시키고, 공진주파수 및 임피던스의 임의조정이 용이하도록 그라운드면과 상기 선단면에 플라스틱 재질의 스크류를 설치하여, 상기 스크류를 회전하여 접힌 마이크로스트립 선단면과 그라운드면의 간격을 조절함으로써, 섭동(Perturbation)에 의하여 안테나의 전기적 길이가 변하도록 하 고 급전점의 전기적 위치 역시 변화되도록 하여 중심주파수 및 급전 임피던스를 임의 조정할 수 있는 마이크로스트립 안테나를 제안한 바 있다. Accordingly, the present inventors fold both ends of the half-wavelength microstrip antenna in proximity to the ground plane in order to allow the engineer to easily adjust the characteristics in the field in Patent 10-2008-75058, the resonance frequency and impedance By installing a plastic screw on the ground surface and the front end surface so as to easily adjust the arbitrary, by adjusting the distance between the folded microstrip front end and the ground surface by rotating the screw, the electrical length of the antenna by perturbation We have proposed a microstrip antenna that can arbitrarily adjust the center frequency and the feed impedance by changing the power and the electrical position of the feed point.

그러나, 보다 용이하게 안테나의 특성을 임의로 조정할 수 있는 안테나에 대한 요구가 계속되고 있다. However, there is a continuing need for an antenna that can easily adjust the characteristics of the antenna more easily.

본 발명에서는 해결하고자 하는 과제는 변경된 주변 환경에 대한 안테나의 특성 변화를 자유롭게 보상할 수 있는 주파수 및 임피던스 임의조정 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a frequency and impedance random adjustment antenna that can freely compensate for changes in the characteristics of the antenna with respect to the changed surrounding environment.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 엔지니어가 현장에서 변경된 주변환경에 대응하여 공진 주파수 및 임피던스를 자동으로 복원할 수 있는 안테나를 개발하는 것이다. Another problem to be solved in the present invention is to develop an antenna that allows the engineer to automatically restore the resonant frequency and impedance in response to the changed environment in the field.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 마이크로스트립 안테나는 양쪽 끝단이 폴딩된 마이크로스트립 안테나; 상기 마이크로스트립 안테나에 연결된, 제어 전압에 의해 용량이 변형되는 캐패시터; 및 상기 제어 전압을 조절하여 안테나의 특성을 조정하는 마이크로컨트롤러를 포함하여 이루어진다. In order to achieve the above object, the microstrip antenna of the present invention is a microstrip antenna having both ends folded; A capacitor coupled to the microstrip antenna, the capacitance of which is modified by a control voltage; And a microcontroller for adjusting the characteristics of the antenna by adjusting the control voltage.

본 발명에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 안테나에 테스트 주파수를 출력하고 반사되는 신호로부터 손실값을 측정하여 손실값이 최소화되도록 상기 제어 전압을 조절되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the microcontroller outputs a test frequency to the antenna and measures the loss value from the reflected signal to adjust the control voltage to minimize the loss value.

본 발명에 있어서, 상기 마이크로스트립 안테나는 폴딩면과 접지면의 간격을 기구적으로 조정하여 중심 주파수를 변환시킴으로서 주변환경에 의한 큰 폭의 주파수 변환에 대응할 수 있으며, 날씨, 온도에 따른 기계적 변형과 같은 소폭의 주파 변환에는 캐패시터의 용량 조절에 의해서 공진 주파수 등이 변환될 수 있다. In the present invention, the microstrip antenna mechanically adjusts the gap between the folding surface and the ground plane to convert the center frequency to correspond to a large frequency conversion by the surrounding environment, and the mechanical deformation according to the weather, temperature and In the same narrow frequency conversion, the resonance frequency may be converted by adjusting the capacitance of the capacitor.

본 발명에 있어서, 상기 제어 전압에 의해 용량이 변형되는 캐패시터는 마이크로스트립 말단에 바렉터 다이오드가 연결되고, 상기 바렉터 다이오드에는 고정 용량의 칩 캐패시터가 직렬 연결되고, 가변된 전압이 바렉터 다이오드의 케소드에 인가된다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 바렉터 다이오드는 마이크로스트립 안테나에 유연한 리드선을 통해서 연결되어, 기구적인 조정시에도 전기적으로 안전하게 연결될 수 있다. In the present invention, a capacitor whose capacitance is modified by the control voltage has a varistor diode connected to a microstrip end, a chip capacitor of a fixed capacitance is connected to the varistor diode, and the variable voltage of the varistor diode is changed. Applied to the cathode. In the practice of the present invention, the varistor diode is connected to the microstrip antenna via a flexible lead wire, which can be electrically and safely connected even during mechanical adjustment.

본 발명은 일 측면에 있어서, 전기적으로 가변되는 용량을 가지는 캐패시티를 폴딩된 마이크로스트립 안테나의 양단에 연결하고, 상기 캐피시티의 용량을 변경하여 안테나의 공진 주파수에 맞춰 변경하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나 제어 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, a micro-capacitance, which has an electrically variable capacitance, is connected to both ends of a folded microstrip antenna, and the capacitance of the capacity is changed to match the resonance frequency of the antenna. A strip antenna control method is provided.

본 발명에 있어서, 상기 안테나에 테스트 주파수를 출력하고 반사되는 신호로부터 손실값을 측정하여 손실값이 최소화되도록 캐패시티의 용량을 제어할 수 있다. In the present invention, the capacity of the capacity can be controlled to output a test frequency to the antenna and measure the loss value from the reflected signal to minimize the loss value.

본 발명은 일 측면에 있어서, 양쪽 끝단이 폴딩되고, 폴딩된 부분에 전기적으로 제어되는 용량이 변형되는 캐패시터가 부착된 마이크로스트립 안테나를 제공한다. In one aspect, the present invention provides a microstrip antenna having both ends folded and a capacitor attached to the folded portion, the capacitance of which is controlled electrically.

본 발명에 따른 반파장 마이크로스트립 안테나는 전계가 가장 강한 양끝 부분과 접지면 사이에 바렉터 다이오드를 장착하고 인가되는 전압을 변화시켜 안테나의 전기적 공진 길이를 연속 조정하는 것을 특징으로 한다. The half-wavelength microstrip antenna according to the present invention is characterized by continuously adjusting the electrical resonance length of the antenna by changing the applied voltage by mounting a varistor diode between both ends of the strongest electric field and the ground plane.

상기와 같은 본 발명의 마이크로스트립 안테나는 기구적인 조정에 의해 큰 폭의 중심 주파수 조절이 가능할 뿐만 아니라, 주변 환경 변화에 따라 능동적으로 안정적인 임피던스 및 공진주파수의 변화가 가능하여, 설치 환경이나 날씨, 온도 변화에 따른 따른 안테나의 특성변화에 대응하는 능동적 임의조정을 함으로써 비 허가 소 출력을 사용하는 무선기기의 안정적인 교신이 가능한 효과가 있다.As described above, the microstrip antenna of the present invention can not only adjust a large center frequency by mechanical adjustment, but also change the impedance and resonant frequency stably according to the change of the surrounding environment, and thus, the installation environment, the weather, and the temperature. The active random adjustment corresponding to the change of the characteristics of the antenna according to the change makes it possible to perform stable communication of the wireless device using the unlicensed output.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 기존 폴링된 마이크로스트립 안테나의 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따라 제안된 안테나의 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 안테나에 사용되는 바렉터 다이오드의 특성 그래프이며, 도 4a 본 발명에 따른 안테나의 단면도이며, 도 4b는 본 발명에 따른 안테나의 입체도이며, 도 5a 는 본 발명에 따른 안테나의 윗면 사진이며, 도 5b는 본 발명에 따른 안테나의 뒷면 사진이며, 도 6은 본 발명에 따라 제안된 안테나의 공진 주파수 가변 특성이며, 도 7은 본 발명에 따라 제안된 안테나 방사 특성 측정 결과이며, 도 8은 본 발명에 따른 안테나의 실시 블럭도이다. Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a cross-sectional view of an existing polled microstrip antenna, FIG. 2 is a circuit diagram of a proposed antenna according to the present invention, FIG. 3 is a characteristic graph of a varistor diode used in an antenna according to the present invention, and FIG. Figure 4b is a cross-sectional view of the antenna according to the present invention, Figure 4b is a three-dimensional view of the antenna according to the invention, Figure 5a is a top view of the antenna according to the present invention, Figure 5b is a rear view of the antenna according to the present invention, Figure 6 is the present invention According to the present invention, the proposed antenna has a variable resonant frequency variable, FIG. 7 is a measurement result of the antenna radiation characteristic proposed according to the present invention, and FIG. 8 is an embodiment block diagram of the antenna according to the present invention.

본 발명에 따른 안테나는 기본 공진 부파수가 425 MHz인 소출력 무선 통신 시스템용 안테나로서 적용 조건상 접지면의 크기는 폭 134mm x 길이 184 mm x 높이 1.6 mm로 FR4 양면 PCB를 사용하였으며, 마이크로스트립 방사소자는 절곡 가공이 용이한 0.6 mm 두께의 황동판을 사용하였다. 접지와의 높이는 적용 조건에 맞추어 20 mm 로 설계하였다. The antenna according to the present invention is an antenna for a low power wireless communication system having a basic resonant frequency of 425 MHz. The ground plane size is 134 mm wide x 184 mm long x 1.6 mm high, and the FR4 double-sided PCB is used. A 0.6 mm thick brass plate was used for easy bending. The height of the ground is designed to 20 mm according to the application conditions.

먼저, 도 1에 도시된 기존 폴디드 마이크로스트립 안테나의 소형화 방식에 따라 마이크로스트립 방사소자의 양측 단이 하향 절곡되어 접지면에 근접한 후 "ㄷ" 단면을 가지도록 다시 내측으로 절곡시켰다. 이 경우, 폴더와 접지면 사이의 거리 S와 L을 스크류로 조절하여 공진 주파수를 변화시킬 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 안테나는 L과 S의 플레이트 면적이 각각 18 x 50 mm로서 1.5 mm 간격으로 조절할 경우, 접지면과의 캐패시턴스는 5.31 pF이 되며, L과 S를 각각 3 mm로 할 경우, 접지면과의 캐패시턴스가 각각 2.66 pF이 된다. 그러나, 공진점 또는 정합점 이탈에 대한 능동적 대처가 어렵다는 문제가 있다.First, according to the miniaturization method of the existing folded microstrip antenna shown in FIG. 1, both ends of the microstrip radiating element are bent downward to approach the ground plane, and then bent inwardly to have a "c" cross section. In this case, the resonance frequency can be changed by adjusting the distance S and L between the folder and the ground plane with a screw. For example, in the antenna shown in FIG. 1, when the plate area of L and S is 18 x 50 mm and adjusted at 1.5 mm intervals, the capacitance with the ground plane is 5.31 pF, and L and S are each 3 mm. In this case, the capacitance with the ground plane is 2.66 pF each. However, there is a problem that it is difficult to actively cope with deviation from the resonance point or matching point.

도 2 내지 도 5에서는 능동 조절형 마이크로스트립 안테나가 제시된다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 안테나는 마이크로스트립 방사소자(100)의 양단이 "ㄷ"자 형태로 접혀져 PCB 기판(200)에 인접되며, 방사소자(100)의 양단은 유연한 리드선에 의해 상기 PCB 기판(200)에 실장된 버랙터 다이오드(VD1, VD2)와 연결된다.2 to 5 an active adjustable microstrip antenna is shown. As shown in FIG. 4, the microstrip antenna is folded at both ends of the microstrip radiating element 100 in a "c" shape to be adjacent to the PCB substrate 200, and both ends of the radiating element 100 are formed by a flexible lead wire. It is connected to the varactor diodes VD1 and VD2 mounted on the PCB substrate 200.

버랙터 다이오드(VD1, VD2)는 도 3에서와 같은 가변 용량 특성을 나타내며, 역전압 0.5～3.0 V에서의 캐패시턴스는 8.0～2.5 pF이다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 버랙터 다이오드(VD1, VD2)와 5 pF의 칩 캐패시터(C3, C4)를 각각 직렬 접속하면 캐패시턴스가 각각 3.08～1.67 pF으로 가변된다. 또한, 제어전압(CVL, CVS)은 3V 배터리로부터 반고정 저항(VR1, VR2)을 이용하여 DC 0～3 V까지 가변되며, 이 전압은 칩 인덕터(L1, L2)를 통하여 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 캐소드에 인가된다. 또한, 각 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 애노드는 마이크로스트립 방사소자(100)와 칩 인덕터(L3)를 통하여 접지되어 DC 바이어스 루프를 형성한다.The varactor diodes VD1 and VD2 exhibit variable capacitance characteristics as shown in Fig. 3, and the capacitance at the reverse voltage of 0.5 to 3.0 V is 8.0 to 2.5 pF. As shown in FIG. 2, when the varactor diodes VD1 and VD2 and the 5 pF chip capacitors C3 and C4 are connected in series, the capacitances are varied from 3.08 to 1.67 pF, respectively. In addition, the control voltages CVL and CVS are varied from a 3V battery to the DC 0 to 3 V using the semi-fixed resistors VR1 and VR2, and the voltage is varied through the varactor diodes VD1 through the chip inductors L1 and L2. , VD2) is applied to the cathode. In addition, the anodes of the varactor diodes VD1 and VD2 are grounded through the microstrip radiating element 100 and the chip inductor L3 to form a DC bias loop.

도 5에 도시된 바와 같이 제조된 안테나의 주파수 가변 특성은 도 6에서 도시된 바와 같이, 385~465 MHz까지 연속적으로 조정된다. 각 주파수에서의 방사특성을 체크하면, 도 7에서 도시된 바와 같이, 중심부파수(425 MHz)에서의 이득은 0.1 dBd로 양호하나, 상위 공진 주파수(465 MHz) 및 하위 공진 주파수(385 MHz)에서는 각각 -0.7 dBd와 -2 dBd이다. As shown in FIG. 6, the frequency variable characteristic of the antenna manufactured as shown in FIG. 5 is continuously adjusted from 385 to 465 MHz. Checking the radiation characteristics at each frequency, as shown in Fig. 7, the gain at the center wave (425 MHz) is good at 0.1 dBd, but at the upper resonant frequency (465 MHz) and lower resonant frequency (385 MHz). -0.7 dBd and -2 dBd, respectively.

도 8에서는 안테나의 특성을 능동 조절하는 방법이 예시되어 있다. 마이크로콘트롤러가 발진기(OSC)와 출력 증폭기(PA)를 구동하여 테스트 주파수를 출력하고, 안테나로부터 반사된 신호가 서큘레이터를 통하여 저잡음 증폭기(LNA)로 들어오게 된다. 이 신호가 검파/증폭되고, A/D 변환기를 거쳐 마이크로컨트롤러로 입력되면 마이크로컨트롤러는 D/A 변환기를 통하여 제안된 안테나의 제어전압(CVL, CVS)을 자동 능동 조절하여 최소 반사가 되도록 하여 특성을 목적을 달성하게 된다.8 illustrates a method of actively adjusting characteristics of an antenna. The microcontroller drives the oscillator (OSC) and the output amplifier (PA) to output the test frequency, and the signal reflected from the antenna enters the low noise amplifier (LNA) through the circulator. When this signal is detected / amplified and input to the microcontroller via the A / D converter, the microcontroller automatically adjusts the control voltages (CVL, CVS) of the proposed antenna through the D / A converter to achieve minimum reflection. To achieve the purpose.

도 1 기존 폴링된 마이크로스트립 안테나의 단면도이며, 1 is a cross-sectional view of an existing polled microstrip antenna,

도 2는 본 발명에 따라 제안된 안테나의 회로도이며, 2 is a circuit diagram of an antenna proposed according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 안테나에 사용되는 바렉터 다이오드의 특성 그래프이며, 3 is a characteristic graph of the varistor diode used in the antenna according to the present invention,

도 4a 본 발명에 따른 안테나의 단면도이며, 4A is a cross-sectional view of an antenna according to the present invention,

도 4b는 본 발명에 따른 안테나의 입체도이며, 4b is a three-dimensional view of an antenna according to the present invention,

도 5a 는 본 발명에 따른 안테나의 윗면 사진이며, 5a is a top view of the antenna according to the present invention;

도 5b는 본 발명에 따른 안테나의 뒷면 사진이며, Figure 5b is a rear photo of the antenna according to the present invention,

도 6a은 본 발명에 따라 제안된 안테나의 하위 공진 주파수 반사 손실 그래프이며, 6A is a graph showing lower resonance frequency return loss of the proposed antenna according to the present invention;

도 6b는 본 발명에 따라 제안된 안테나의 중심 공진 주파수 반사 손실 그래프이며, 6b is a graph showing the center resonant frequency return loss of the proposed antenna according to the present invention;

도 6c는 본 발명에 따라 제안된 안테나의 상위 공진 주파수 반사 손실 그래프이며, 6c is a graph of the upper resonance frequency return loss of the proposed antenna according to the present invention;

도 7a은 본 발명에 따라 제안된 안테나의 385 MHz에서 방사 특성 측정 결과이며, Figure 7a is a measurement result of the radiation characteristic at 385 MHz of the antenna proposed in accordance with the present invention,

도 7b은 본 발명에 따라 제안된 안테나의 425 MHz에서 방사 특성 측정 결과이며, Figure 7b is a measurement result of the radiation characteristic at 425 MHz of the antenna proposed in accordance with the present invention,

도 7c는 본 발명에 따라 제안된 안테나의 465 MHz에서 방사 특성 측정 결과 이며, 7c is a result of measuring radiation characteristics at 465 MHz of the proposed antenna according to the present invention,

도 8은 본 발명에 따른 안테나의 실시 블럭도이다. 8 is an embodiment block diagram of an antenna according to the present invention.

Claims (8)

공진주파수 및 급전임피던스를 조정할 수 있는 반파장 마이크로스트립 안테나로서,Half-wavelength microstrip antenna with adjustable resonant frequency and feed impedance 양쪽 단부가 폴딩되고 폴딩면이 접지면에 인접하게 위치하며, 상기 폴딩면과 상기 접지면 간의 간격 조절을 통해 중심주파수가 조정될 수 있는 반파장 마이크로스트립 방사소자(100);A half-wavelength microstrip radiating element (100) in which both ends are folded and the folding surface is located adjacent to the ground plane, and the center frequency can be adjusted by adjusting the gap between the folding surface and the ground plane; 상기 폴딩된 마이크로스트립 방사소자(100)의 양단과 상기 접지면 사이에 각각 연결된 버랙터 다이오드(VD1, VD2); 및Varactor diodes VD1 and VD2 connected between both ends of the folded microstrip radiating element 100 and the ground plane; And 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 캐소드에 각각 인가되는 제어전압(CVL, CVS)을 개별적으로 조절하는 마이크로컨트롤러;A microcontroller for individually controlling control voltages CVL and CVS applied to the cathodes of the varactor diodes VD1 and VD2, respectively; 를 포함하고, 상기 제어전압(CVL, CVS)의 개별 조절을 통해 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 커패시턴스를 각각 가변시킴으로써 접지레벨을 중심으로 상기 마이크로스트립 방사소자(100)의 양쪽 전기적 길이를 각각 조절하는 것에 의해 공진주파수 및 급전임피던스를 전기적으로 자동 조정하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.And varying the capacitances of the varactor diodes VD1 and VD2 by individually adjusting the control voltages CVL and CVS, respectively, so that both electrical lengths of the microstrip radiating element 100 are centered around the ground level. A microstrip antenna which automatically adjusts the resonant frequency and the feeding impedance by adjusting each. 제1항에 있어서, 상기 마이크로컨트롤러는 발진기(OSC)를 구동하여 테스트 주파수를 발생시켜 출력 증폭기(PA)를 통해 증폭된 테스트 주파수를 서큘레이터를 통해 상기 안테나에 출력하고, 상기 안테나로부터 반사되는 신호가 상기 서큘레이터와 저잡음증폭기(LNA)를 통해 검파 및 증폭되어 아날로그/디지털 변환기를 거쳐 입력되면, 입력된 값이 최소화되도록 상기 제어전압(CVL, CVS)를 조절하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.The signal of claim 1, wherein the microcontroller drives an oscillator (OSC) to generate a test frequency, and outputs a test frequency amplified by the output amplifier PA to the antenna through a circulator, and is reflected from the antenna. Is detected and amplified by the circulator and low noise amplifier (LNA) and input through an analog-to-digital converter, and adjusts the control voltages CVL and CVS to minimize input values. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)에는 고정 용량의 커패시터(C3, C4)가 각각 직렬 연결되고, 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 캐소드에 가변 전압이 인가되고 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 애노드는 접지되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.The capacitors C3 and C4 of the fixed capacitors are connected in series to the varactor diodes VD1 and VD2, and a variable voltage is applied to the cathodes of the varactor diodes VD1 and VD2. The anode of the varactor diodes (VD1, VD2) is grounded microstrip antenna. 제4항에 있어서, 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)는 유연한 리드선을 통해 상기 마이크로스트립 방사소자(100)에 연결되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나.5. The microstrip antenna according to claim 4, wherein the varactor diodes (VD1, VD2) are connected to the microstrip radiating element (100) via a flexible lead wire. 삭제delete 양쪽 단부가 폴딩된 반파장 마이크로스트립 방사소자(100)의 양단에 전기적으로 커패시턴스가 가변되는 버랙터 다이오드(VD1, VD2)가 각각 연결된 반파장 마이크로스트립 안테나를 제어하는 방법으로서,As a method of controlling a half-wavelength microstrip antenna connected to the varactor diodes (VD1, VD2), the capacitance of which is electrically variable at both ends of the half-wavelength microstrip radiating element (100) whose both ends are folded, 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)에 각각 인가되는 제어전압(CVL, CVS)을 마이크로컨트롤러에 의해 개별적으로 조절하여 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 커패시턴스를 각각 가변시킴으로써, 접지레벨을 중심으로 상기 마이크로스트립 방사소자(100)의 양쪽 전기적 길이를 각각 조절하는 것에 의해 마이크로스트립 안테나의 공진주파수 및 급전임피던스를 최적 상태가 되도록 자동 조정하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나 제어 방법.The control voltages CVL and CVS respectively applied to the varactor diodes VD1 and VD2 are individually controlled by a microcontroller, thereby varying the capacitance of the varactor diodes VD1 and VD2, respectively. And controlling the resonant frequency and the feeding impedance of the microstrip antenna to an optimum state by adjusting both electrical lengths of the microstrip radiating element (100), respectively. 제7항에 있어서, 상기 안테나에 테스트 주파수를 출력하고 반사되는 신호로부터 손실값을 측정하여 손실값이 최소화되도록 상기 버랙터 다이오드(VD1, VD2)의 커패시턴스를 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 안테나 제어 방법.8. The microstrip antenna control according to claim 7, wherein the capacitance of the varactor diodes VD1 and VD2 is controlled to output a test frequency to the antenna and measure a loss value from the reflected signal to minimize the loss value. Way.
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