KR101171768B1 - The series-fed radiating element having slits - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슬릿이 있는 직렬 급전 방사소자에 관한 것으로서, 슬릿을 이용하여 복사 패치의 폭을 줄임으로써, 줄어든 면적만큼 복사 패치의 갯수를 증가시킬 수 있으며 일반적인 직렬급전 배열 구조와 같은 공진을 얻으면서도 제한된 면적에 더 많은 개수의 복사 패치를 실장하여 높은 이득과 낮은 부엽레벨을 구현할 수 있는 직렬 급전 방사소자에 관한 것이다.The present invention relates to a series feed radiating element with a slit, by reducing the width of the radiation patch by using the slit, it is possible to increase the number of radiation patches by a reduced area and to obtain the same resonance as in a conventional series feed arrangement structure. The present invention relates to a series feed radiating element capable of mounting a larger number of radiation patches in an area to realize high gain and low side level.
밀리미터파 기술은 고해상도 의료 이미지 획득, 혁신적인 보안 장치, 원격 환경 모니터링, 위성 데이터 링크와 원격 탐사 등의 기술이 해마다 발전함에 따라 중요한 역할을 하고 있다. 상업적이고 저렴하고 고밀도의 직접화 시스템에 밀리미터파 시스템이 널리 사용되면서, 한정된 공간의 스캐너 하우징에 상당히 많은 배열 소자를 집적해야 하는 기술적인 도전에 직면하게 되었다. 또한, 그럼에도 여전히 높은 이득과 높은 효율, 낮은 부엽의 스캐너 빔 특성을 유지해야 한다.Millimeter wave technology plays an important role as technology advances year by year, including high-resolution medical image acquisition, innovative security devices, remote environmental monitoring, satellite data links and remote sensing. The widespread use of millimeter wave systems in commercial, inexpensive, and high density direct systems has led to the technical challenge of integrating a large number of array elements in a confined space scanner housing. In addition, they still have to maintain high gain, high efficiency and low side lobe scanner beam characteristics.
직렬 급전 패치 배열 스캐너는 통신 분야와 마이크로파 센서 분야에 널리 사용되어왔다. 마이크로스트립 스캐너는 기본적으로 접지 면이 있는 단일 유전체 기판 상에 인쇄된 방사소자로 구성되어 있으며 방사소자의 가장자리에 마이크로스트립 선로를 연결하거나 기판의 뒷면에 동축선로를 연결하여 스캐너를 급전시키는 구조로 되어있다. 이러한 단일 복사소자를 이용하여 지향성이 매우 높은 특성을 갖는 스캐너를 구현하기 위해서는 다중 방사 소자를 일정한 간격으로 배열함으로써 실현가능하다. 마이크로스트립 스캐너를 배열 소자로 사용하여 배열 스캐너를 구성하는 경우 병렬급전방식보다는 급전선의 구조가 간단한 직렬급전방식을 택할 수 있다.Serial feed patch array scanners have been widely used in communications and microwave sensors. Microstrip scanner is basically composed of radiating elements printed on a single dielectric substrate with a ground plane. The microstrip scanner feeds the scanner by connecting microstrip lines to the edges of radiating elements or connecting coaxial lines to the back of the substrate. have. In order to implement a scanner having a very high directivity using such a single radiating element, it is possible to realize by arranging multiple radiating elements at regular intervals. When the array scanner is configured by using the microstrip scanner as the array element, the series feed method having the simple structure of the feed line may be selected rather than the parallel feed method.
이러한 직렬급전 배열 구조는 급전 길이를 최소화할 수 있어, 스캐너의 효율을 저감시키는 급전선에 의한 손실과 누설 복사를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 배열 소자간의 커플링을 줄일 수 있어 배열 소자 각각의 전류 분포를 정확히 예측할 수 있다. 그리고 주파수에 대해 빔의 방향을 조절할 수 있기 때문에 빔 가변형 스캐너의 실현이 가능하다. 이러한 장점에도 불구하고 좁은 스캐너 내부에 대형 배열 구조를 실장하는데는 한계가 있다. Such a series feed arrangement can minimize the feed length, thereby reducing the loss and leakage radiation caused by the feed line, which reduces the efficiency of the scanner. In addition, the coupling between the array elements can be reduced to accurately predict the current distribution of each array element. And since the beam direction can be adjusted with respect to frequency, it is possible to realize a beam variable scanner. Despite these advantages, there is a limit to mounting a large array structure inside a narrow scanner.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제한된 면적에 복사 패치 배열을 증가할 수 있어 높은 이득과 낮은 부엽레벨의 방사 패턴을 얻을 수 있는 슬릿이 있는 직렬 급전 방사소자를 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a series-feeding radiation element with a slit that can increase the radiation patch arrangement in a limited area to obtain a high gain and low side-level radiation pattern.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 복수의 복사패치들; 및 상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로를 포함하고, 상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면에 굴곡이 형성되어 있는 방사소자를 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, a plurality of copy patches; And a feed line connecting the plurality of radiation patches, and providing a radiating element having a bend formed on at least one surface of each of the radiation patches.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 복사패치와 상기 급전선로는 얇은 평판의 형태일 수 있다. 이때, 상기 얇은 평판은 마이크로스트립인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, the radiation patch and the feed line may be in the form of a thin plate. In this case, the thin plate is preferably a microstrip.
또한, 상기 굴곡은 프랙탈 형상 중 하나일 수 있다.In addition, the curvature may be one of fractal shapes.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 복사패치의 폭에 의해 공진 주파수가 결정될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the resonance frequency may be determined by the width of the radiation patch.
또한, 상기 복사패치들의 배열 형태는 상기 복사패치들을 외접하는 형상이 테이퍼 형상인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the arrangement of the radiation patches has a tapered shape that circumscribes the radiation patches.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 일면에 형성된 접지면을 더 포함하고, 상기 방사소자는 상기 유전체 기판의 이면에 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a dielectric substrate; Further comprising a ground plane formed on one surface of the dielectric substrate, the radiating element may be formed on the back surface of the dielectric substrate.
또한, 상기 복수의 복사패치들의 공진 주파수는 상기 복사패치들 각각의 폭 길이와 상기 복사패치들을 연결하는 급전선로의 길이로부터 산출될 수 있다. In addition, the resonant frequencies of the plurality of radiation patches may be calculated from the width of each of the radiation patches and the length of the feed line connecting the radiation patches.
또한, 상기 복수의 복사패치들의 공진 주파수는 상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면에 형성된 굴곡의 복잡도에 의해 결정될 수 있다.In addition, the resonant frequencies of the plurality of radiation patches may be determined by the complexity of bending formed on at least one surface of each of the radiation patches.
또한, 복수의 복사패치들; 상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로; 및 상기 급전선로로 전기를 공급하는 급전부를 포함하고, 상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면에 굴곡이 형성되어 있고, 상기 복사패치들과 상기 급전선로를 포함하는 방사소자가 둘 이상일 때, 상기 둘 이상의 방사소자가 상기 급전부와 병렬로 연결되는 안테나를 제공한다. Also, a plurality of copy patches; A feeder line connecting the plurality of radiation patches; And a feeder configured to supply electricity to the feeder line, wherein a bend is formed on at least one surface of each of the radiation patches, and when there are two or more radiating elements including the radiation patches and the feeder line, The at least two radiating elements provide an antenna connected in parallel with the feeder.
본 발명에 따르면, 슬릿 패치 배열을 이용하여 복사 패치의 크기가 작아지도록 크기를 줄일 수 있고, 크기를 줄였기 때문에 복사 패치를 추가하여 제한된 면적에 복사 패치 배열을 증가할 수 있어 높은 이득과 낮은 부엽레벨의 방사 패턴을 얻을 수 있으며, 복사 패치 배열이 증가하기 전이나 후에도 동일한 공진 특성을 얻을 수 있다.According to the present invention, the slit patch arrangement can be used to reduce the size of the copy patch to be small, and since the size is reduced, the copy patch can be added to increase the copy patch arrangement in a limited area so that a high gain and low side lobe The radiation pattern of the level can be obtained and the same resonance characteristic can be obtained before or after the radiation patch arrangement is increased.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너를 위에서 바라본 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너를 도시한 것이다.
도 4는 HFSS 시뮬레이션 툴을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 배열 스캐너의 반사손실을 계산한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 스캐너의 E-면 이득 방사 패턴을 시뮬레이션으로 계산한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6에서는 1차원 배열을 H-면까지 확장한 2차원 배열 스캐너 구조이다. 1 is a view from above of a series powered microstrip scanner according to one embodiment of the invention.
2 is a side view of a serially fed microstrip scanner according to one embodiment of the invention.
Figure 3 illustrates a serially fed microstrip scanner using a slit patch arrangement according to another embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a result of calculating the return loss of the serially fed array scanner using the slit patch array according to an embodiment of the present invention using the HFSS simulation tool.
FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of an E-plane gain radiation pattern of a serially fed scanner using a slit patch array according to an embodiment of the present invention.
6 shows a two-dimensional array scanner structure in which the one-dimensional array is extended to the H-plane.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the specific contents of the present invention, for the convenience of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea will be presented first.
본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿이 있는 직렬 급전 방사소자는 복수의 복사패치들; 및 상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로를 포함하고, 상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면에 굴곡이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In accordance with an embodiment of the present invention, the series-feeding radiating element with a slit includes a plurality of radiation patches; And a feeder line connecting between the plurality of radiation patches, wherein at least one surface of each of the radiation patches is curved.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.The configuration of the invention for clarifying the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings based on the preferred embodiment of the present invention, the same in the reference numerals to the components of the drawings The same reference numerals are given to the components even though they are on different drawings, and it is to be noted that in the description of the drawings, components of other drawings may be cited if necessary. In addition, in describing the operation principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, when it is determined that the detailed description of the known function or configuration and other matters related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, The detailed description is omitted.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In addition, the term 'comprising' a certain component means that the component may be further included, without excluding the other component unless specifically stated otherwise.
본 발명에서는 기존 직렬급전 배열 구조의 장점을 유지하면서도, 소형화가 가능하도록 슬릿이 있는 새로운 형태의 배열 소자를 적용한 의료영상 획득용 스캐너를 제안한다.The present invention proposes a scanner for acquiring a medical image applying a new type of array element with a slit so as to be miniaturized while maintaining the advantages of the existing series feed array structure.
슬릿은 작은 구조가 전체 구조와 비슷한 형태로 끝없이 되풀이되는 구조로서 슬릿을 가진 배열 소자는 주어진 공간에서 급전 전송선로로부터 자유공간까지 더욱 효과적으로 에너지를 커플링(coupling) 할 수 있다. 이처럼 슬릿 구조를 패치 면에 적용할 경우 패치 면의 전류의 길이가 증가하여 슬릿이 없는 구조일 때와 동일한 전류의 전기적 길이를 가진다. 따라서 슬릿이 있는 복사소자는 비슬릿 구조와 같은 공진주파수와 복사 패턴을 가지는 장점이 있다. 본 발명에서 제안하는 배열 구조는 전기적인 성능상의 유사성을 유지하면서도 슬릿을 이용하여 각 급전 소자를 소형화 하였으므로, 동일한 스캐너 면적 내에 더 많은 개수의 배열 소자를 배치하는 것이 가능해진다. The slit is a structure in which a small structure is repeated in an endless manner similar to the whole structure, and an array element having a slit can more efficiently couple energy from a feed transmission line to a free space in a given space. As such, when the slit structure is applied to the patch surface, the current length of the patch surface is increased to have the same electrical length as that of the structure without the slit. Therefore, the radiation element with the slit has the advantage of having the same resonance frequency and radiation pattern as the non-slit structure. Since the array structure proposed by the present invention has miniaturized each feeding element by using a slit while maintaining similarity in electrical performance, it is possible to place a larger number of array elements in the same scanner area.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너를 본 발명의 일실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너와 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, a serially fed microstrip scanner according to an embodiment of the present invention will be described with a serially fed microstrip scanner using a slit patch array according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 직렬 급전 배열 스캐너와 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너는 유전체 기판과 접지면과 급전부와 복사 패치를 포함한다.1 and 2, the serially fed microstrip scanner using the serially fed array scanner and the slit patch array according to an embodiment of the present invention includes a dielectric substrate, a ground plane, a feeder, and a radiation patch.
유전체 기판의 상면에는 폭이 S1인 50옴 마이크로스트립라인이 급전선로로서 형성되어 있고, 급전선과 연결된 직렬 급전 마이크로스트립 복사 패치들이 테이퍼 형식으로 급전선과 연결되어있으며, 하면에는 급전선로와 대응되는 접지면이 마련되며 SMA 커넥터가 유전체 기판에 접착되어 급전선로와 접지면을 연결한다. 유전체 기판은 테프론 기판에 이용되는 재질로 구현된다. 여기서, 유전체 기판은 상대 유전상수가 2.17~2.20이며 로스 탄젠트(loss tangent)가 0.0009인 물성을 가지는 것이 바람직하다. 그리고 접지면을 포함한 유전체 기판의 두께는 h인 것이 바람직하다. A 50 Ohm microstripline with a width of S1 is formed on the top surface of the dielectric substrate as a feed line, and the series feed microstrip radiation patches connected to the feed line are connected to the feed line in a tapered form, and the bottom surface corresponds to the feed line. An SMA connector is attached to the dielectric substrate to connect the feed line and the ground plane. The dielectric substrate is made of a material used for a Teflon substrate. Here, the dielectric substrate preferably has a relative dielectric constant of 2.17 to 2.20 and a physical property of loss tangent of 0.0009. The thickness of the dielectric substrate including the ground plane is preferably h.
도 1을 참조하면, 복사 패치는 테이퍼형으로 형성되어 일단은 급전부에 연결된다. 하나의 직사각형 패치는 길이(L1+L2)에 의해서 공진을 결정할 수 있다. 길이(L1+L2)가 일정하게 복사 패치의 수가 증가하면 공진은 변하지 않는다. 직렬 급전 방식의 테이퍼형 복사 패치는 단일 복사 패치에 대해 급전 선로의 길이를 최소화함으로써 급전 선로에서 발생하는 방사 손실을 최소화할 수 있다. 여기서 복사 패치의 전체 길이는 L4인 것이 바람직하다. 이러한 복사 패치는 f0 주파수 대역에서 공진을 일으킨다. Referring to Fig. 1, the radiation patch is tapered so that one end is connected to the feed section. One rectangular patch can determine resonance by length L1 + L2. If the length L1 + L2 is constant and the number of radiation patches increases, the resonance does not change. The tapered radiation patch of the series feed method minimizes the radiation loss in the feed line by minimizing the length of the feed line for a single copy patch. It is preferable here that the total length of the radiation patch is L4. This radiation patch causes resonance in the f 0 frequency band.
한편, 복사 패치의 구체적인 폭 및 길이에 대해서는 일반적으로 알려진 HFSS(High Frequency Structure Simulator)을 통해 설계할 수 있다.On the other hand, the specific width and length of the copy patch can be designed through a generally known High Frequency Structure Simulator (HFSS).
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너의 작용과 효과에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation and effects of the serially fed microstrip scanner using the slit patch array according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 3를 참조하면, 슬릿을 복사 패치에 적용함으로써 복사 패치의 길이가 L2에서 L3로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 슬릿 패치의 길이(L3)가 직사각형 패치의 길이(L2)보다 감소하더라도 전류는 슬릿을 따라 더 긴 거리를 우회하기 때문에 길이 L2의 직사각형 패치와 동일한 공진을 얻을 수 있다. 즉, L1+L2의 길이를 L1+L3로 감소한다 하더라도 도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 동일한 전체 복사 패치의 길이(L4)를 가지면서 복사 패치의 배열 갯수를 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the length of the copy patch is reduced from L2 to L3 by applying the slit to the copy patch. Even if the length L3 of the slit patch decreases than the length L2 of the rectangular patch, the same resonance can be obtained as the rectangular patch of the length L2 because the current bypasses a longer distance along the slit. That is, even though the length of L1 + L2 is reduced to L1 + L3, referring to FIGS. 1 and 2, it can be seen that the number of copy patches can be increased while having the length L4 of the same total copy patch shown. Can be.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 배열 스캐너는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 일면에 마련되며 특정 주파수 대역에서 공진하는 복사 패치, 및 상기 유전체 기판의 이면에 연결되는 접지면을 포함한다.Referring to FIG. 3, a series feed array scanner using a slit patch array according to an embodiment of the present invention includes a dielectric substrate, a radiation patch provided on one surface of the dielectric substrate and resonating at a specific frequency band, and a back surface of the dielectric substrate. It includes a ground plane connected to.
본 발명에 따르면, 슬릿이 있는 패치배열을 이용한 직렬 급전 마이크로스트립 스캐너는 테이퍼형 복사 패치에 L1+L3에 의해 f0 주파수 대역에서 공진이 일어나게 되며, 이때 슬릿을 복사 패치에 적용함으로써 직사각형 복사 패치의 길이(L2)를 슬릿을 적용한 복사 패치의 길이(L3)로 줄일 수 있게 되어 동일한 배열 길이(L4)내에 전체 패치의 갯수를 증가시킬 수 있다. 이는 슬릿의 유무에 관계없이 같은 공진을 가지며, 슬릿의 적용에 따라 동일한 스캐너 면적에 전체 복사 패치 개수를 증가시킬 수 있으므로 높은 이득과 낮은 부엽레벨의 복사 패턴 구현할 수 있다.According to the present invention, a serially fed microstrip scanner using a patch array with slits has a resonance in the frequency band f 0 by L1 + L3 to a tapered copy patch, wherein the slits are applied to the copy patch to produce a rectangular copy patch. The length L2 can be reduced to the length L3 of the copy patch to which the slit is applied, so that the total number of patches in the same array length L4 can be increased. It has the same resonance regardless of the presence or absence of the slit, and according to the application of the slit, it is possible to increase the total number of copies of the patch to the same scanner area, thereby realizing a high gain and low side level radiation pattern.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 직렬 급전 마이크로스트립 패치 배열 스캐너에서 복사 패치의 길이(L1)와 복사 패치 간의 급전부 선로의 간격 길이(L3)에 의해 공진점을 추정하는 길이 추정부, 및 상기 추정된 길이 정보를 기초로 슬릿 패치를 적용함으로써 줄일 수 있는 복사 패치의 길이(L3) 변환부를 포함하는 슬릿 패치 이용한 직렬 급전 마이크로스트립 배열 스캐너를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a length estimating unit for estimating a resonance point by a length L1 of a copy patch and an interval length L3 of a feeder line between copy patches in a serially fed microstrip patch array scanner, and the estimation Provided is a serial feed microstrip array scanner using a slit patch including a length (L3) converter of a copy patch that can be reduced by applying a slit patch based on the length information.
도 4는 HFSS 시뮬레이션 툴을 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 배열 스캐너의 반사손실을 계산한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 슬릿을 패치에 적용하여 배열을 증가시켰을 때 L1는 같고 L2에서 L3로 감소되어도 f0 주파수 대역에서 공진이 발생하는 것이 확인되었다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 스캐너는 단일 복사 패치의 물리적 길이를 슬릿으로 감소시켜 배열의 갯수를 증가시켜도 공진이 변하지 않는 것을 확인할 수 있다.4 is a graph showing a result of calculating the return loss of the serial feed array scanner using the slit patch array according to an embodiment of the present invention using the HFSS simulation tool. As shown in FIG. 3, when the slit was applied to the patch to increase the arrangement, it was confirmed that resonance occurred in the frequency band f 0 even though L1 was the same and decreased from L2 to L3. Therefore, the serial feeding scanner using the slit patch array according to the embodiment of the present invention can confirm that the resonance does not change even if the number of arrays is increased by reducing the physical length of the single copy patch to slit.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 패치 배열을 이용한 직렬 급전 스캐너의 E-면 이득 방사 패턴을 시뮬레이션으로 계산한 결과를 나타낸 도면이다. 도 5에서 도시되는 바와 같이, 슬릿이 있는 패치를 적용하여 배열을 증가시켰을 때, 공진이 발생하는 주파수에서 전자파의 주 빔폭이 좁아지고 부엽이 20 dB 이하로 감소하는 것을 확인하였다. 즉, 지향성이 높아져 이득이 향상되는 것이 확인되었다.FIG. 5 is a diagram illustrating a simulation result of an E-plane gain radiation pattern of a serially fed scanner using a slit patch array according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, when the arrangement was increased by applying the patch with the slit, it was confirmed that the main beam width of the electromagnetic wave was narrowed and the side lobe decreased to 20 dB or less at the frequency of resonance. That is, it was confirmed that the directivity is increased and the gain is improved.
도 6에서는 1차원 배열을 H-면까지 확장한 2차원 배열 스캐너 구조를 보여주고 있다. 배열을 H-면까지 확장하여 더욱 높은 이득과 H-면에서도 좁은 빔폭을 구현할 수 있다.6 shows a two-dimensional array scanner structure in which the one-dimensional array is extended to the H-plane. The array can be extended to the H-plane to achieve higher gains and narrower beamwidths even on the H-plane.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
밀리미터파 영상 획득용 초소형 고이득 배열 스캐너Ultra-compact High Gain Array Scanner for Millimeter-wave Image Acquisition
Claims (10)
상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로를 포함하고,
상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면이 프랙탈 구조로 형성되고,
상기 복사패치들의 배열 형태는 상기 복사패치들을 외접하는 형상이 테이퍼 형상이고, 상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로에 의해 상기 복사패치들이 직렬로 연결되어 있으며,
상기 복수의 복사패치들의 공진 주파수는 상기 복사패치들 각각의 폭 길이, 상기 복사패치들을 연결하는 급전선로의 길이, 및 상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면에 형성된 프랙탈 구조의 복잡도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방사소자.A plurality of copy patches; And
It includes a feed line for connecting between the plurality of radiation patches,
At least one surface of each of the radiation patches is formed of a fractal structure,
The arrangement of the radiation patches is a tapered shape of the outer circumference of the radiation patches, the radiation patches are connected in series by a feed line connecting the plurality of radiation patches,
The resonant frequency of the plurality of radiation patches is determined by the width of each of the radiation patches, the length of the feed line connecting the radiation patches, and the complexity of the fractal structure formed on at least one surface of each of the radiation patches. Radiating element, characterized in that.
상기 복사패치와 상기 급전선로는 얇은 평판의 형태인 것을 특징으로 하는 방사소자.The method of claim 1,
The radiation patch and the feed line is a radiating element, characterized in that the form of a thin plate.
상기 얇은 평판은 마이크로스트립인 것을 특징으로 하는 방사소자.The method of claim 2,
Wherein said thin plate is a microstrip.
유전체 기판;
상기 유전체 기판의 일면에 형성된 접지면을 더 포함하고,
상기 방사소자는 상기 유전체 기판의 이면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 방사소자.The method of claim 1,
Dielectric substrates;
Further comprising a ground plane formed on one surface of the dielectric substrate,
And the radiating element is formed on the back surface of the dielectric substrate.
상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로; 및
상기 급전선로로 전기를 공급하는 급전부를 포함하고,
상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면이 프랙탈 구조로 형성되고,
상기 복사패치들의 배열 형태는 상기 복사패치들을 외접하는 형상이 테이퍼 형상이고, 상기 복수의 복사패치들 사이를 연결하는 급전선로에 의해 상기 복사패치들이 직렬로 연결되어 있으며,
상기 복수의 복사패치들의 공진 주파수는 상기 복사패치들 각각의 폭 길이, 상기 복사패치들을 연결하는 급전선로의 길이, 및 상기 각각의 복사패치의 적어도 하나 이상의 일면에 형성된 프랙탈 구조의 복잡도에 의해 결정되며,
상기 복사패치들과 상기 급전선로를 포함하는 방사소자가 둘 이상일 때, 상기 둘 이상의 방사소자가 상기 급전부와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나.A plurality of copy patches;
A feeder line connecting the plurality of radiation patches; And
It includes a feeder for supplying electricity to the feeder line,
At least one surface of each of the radiation patches is formed of a fractal structure,
The arrangement of the radiation patches is a tapered shape of the outer circumference of the radiation patches, the radiation patches are connected in series by a feed line connecting the plurality of radiation patches,
The resonant frequency of the plurality of radiation patches is determined by the width length of each of the radiation patches, the length of the feed line connecting the radiation patches, and the complexity of the fractal structure formed on at least one surface of each of the radiation patches. ,
And at least two radiating elements including the radiation patches and the feed line, the at least two radiating elements are connected in parallel with the feed portion.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110017576A KR101171768B1 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | The series-fed radiating element having slits |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101171768B1 true KR101171768B1 (en) | 2012-08-07 |
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ID=46887087
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR101171768B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103633445A (en) * | 2012-08-24 | 2014-03-12 | 富士通株式会社 | Near field antenna |
| KR20190085354A (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-18 | (주)스마트레이더시스템 | Antenna and radar apparatus having different beam tilt for each frequency |
| CN113690576A (en) * | 2021-08-25 | 2021-11-23 | 南京隼眼电子科技有限公司 | Microstrip antenna and wireless signal transmission device |
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2011
- 2011-02-28 KR KR1020110017576A patent/KR101171768B1/en not_active IP Right Cessation
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