KR101177344B1 - 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나 및 이를 이용한 빔조향 방법 - Google Patents

다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나 및 이를 이용한 빔조향 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 빔 조향(Steering) 기술을 구현하기 위해, 적용되었던 기존의 빔조향 위상배열 다수 안테나가 넓은 조향각이 어렵고, 다수의 안테나의 배열로 인해 단일 안테나에 비해 크기가 커지는 문제점과, 상호간의 신호간섭에 의한 노이즈가 발생되어 제품의 품질을 하향시키는 문제점을 개선하고자, 평면형 하이브리드 안테나부와 빔조향 제어부가 하이브리드형으로 결합되어 평면형으로 형성됨으로서, 슬림하게 제작할 수 있고, 스위치의 온/오프 동작에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시킬 수 있으며, 의복 결합형 어플리케이션 및 전자기기(휴대폰, 스마트폰, 자동차, GPS 수신기, EM센서)에 호환?적용시킬 수 있어, 신호간섭에 의한 노이즈 발생을 줄여서 제품의 품질을 상향시킬 수 있는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나 및 이를 이용한 빔조향 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

Description

다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나 및 이를 이용한 빔조향 방법{THE APPARATUS AND METHOD OF RECONFIGURABLE BEAM STEERING ANTENNA USING LOOP AND DIPOLE}
본 발명은 의복 결합형 어플리케이션 및 전자기기(휴대폰, 스마트폰, 자동차, GPS 수신기, EM센서)에 호환?적용시키도록 슬림하게 제작할 수 있고, 빔패턴이 이동체의 운동 방향을 따라 빔 조향시킬 수 있는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나 및 이를 이용한 빔조향 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 위상배열 다수 안테나는 위성방송, 자동차의 GPS 등에서 요구되는 전파를 수신하는 안테나소자를 다수의 행/열로 배치하고, 안테나소자와 전기적으로 연결되어 수신된 위성전파를 처리하는 회로구성부가 설치되어 구성된다.
단일 안테나(unidirectional antenna)는 방위각에서는 무지향적으로 강한 전파를 방사하거나 받는 능력이 있는 전방향성 안테나로서, 주로 다이폴 안테나, 루프 안테나로 구성되며, 단파, 초단파 대역에서 주로 사용된다.
그리고, 빔조향 방법은 위상배열 다수 안테나의 위상변화를 이용한 방법과 단일 안테나 상에 스위치 소자를 이용한 방법으로 분류할 수 있다.
하지만, 상기 위상배열 다수 안테나에 의한 방법은 다수 안테나 배열에 의해 매우 높은 이득을 기지고, 위상 차이를 조절함으로써 빔 조향이 가능하나, 넓은 조향각을 갖기에는 어려움이 있었다.
그리고, 위상배열 다수 안테나에 의해 매우 높은 이득을 가지며, 위상 차이를 조절함으로써 빔 조향이 가능하나, 넓은 조향각을 갖기에는 어려움이 있으며, 다수의 안테나의 배열로 인해 단일 안테나에 크기가 커지는 단점이 있었다.
또한, 위상배열 다수 안테나는 위상변위기에서 인출된 도선의 제어배선이 각 기판(특히 고주파기판)의 이면에 형성된 RF전송선로와 디지털제어배선에 근접되어 상호간의 신호간섭에 의한 노이즈가 발생되어 제품의 품질을 하향시키는 문제점이 발생되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 단일 안테나 상에서 빔 조향(Steering) 기술을 구현하기 위한 연구와 개발이 절실히 요구되고 있다.
국내특허등록공보 제10-0777563호(2007년11월20일 공고)
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 평면형 하이브리드 안테나부와 빔조향 제어부가 하이브리드형으로 결합되어 평면형으로 형성됨으로서, 슬림하게 제작할 수 있고, 스위치의 온/오프 동작에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시킬 수 있으며, 의복 결합형 어플리케이션 및 전자기기(휴대폰, 스마트폰, 자동차, GPS 수신기, EM센서)에 호환?적용시킬 수 있어, 신호간섭에 의한 노이즈 발생을 줄여서 제품의 품질을 상향시킬 수 있는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나 및 이를 이용한 빔조향 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나는
물체 표면상에 두개의 단일안테나가 하이브리드형으로 결합되어 평면형으로 형성돼서 스위치의 온/오프 동작에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 평면형 하이브리드 안테나부와,
평면형 하이브리드 안테나부의 후면 중앙에 위치되어 동축선로를 통해 빔패턴이 이동체의 운동 방향을 따라 지향하도록 빔조향 급전제어신호를 평면형 하이브리드 안테나부로 보내는 빔조향 제어부로 구성됨으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나를 이용한 빔조향 방법은
빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치와 제2 스위치가 모두 온(ON)상태가 되어 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖으면서 지축방사하는 "스테이트(State) 0"단계와,
빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치가 온(ON) 상태이고, 제2 스위치가 오프(OFF)상태가 되어 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향시키는 "스테이트(State) 1"단계와,
빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치가 오프(OFF)상태가 되고, 제2 스위치가 온(ON) 상태가 되어 ((±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향시키는 "스테이트(State) 2"단계로 이루어짐으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 크기가 작아 슬림하게 제작할 수 있어, 의복 결합형 어플리케이션 및 전자기기(휴대폰, 스마트폰, 자동차, GPS 수신기, EM센서)에 호환?적용시킬 수 있고, 전자기기의 전력소모를 줄일 수 있으며, 넓은 빔 조향각과 이득을 크게할 수 있고, 이로 인해 신호간섭에 의한 노이즈 발생을 줄여서 제품의 품질을 상향시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나의 구성요소를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 빔조향 제어부(200)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 평면형 다이폴안테나의 구부린 각도 변화에 따라 공진주파수 2.5GHz에서 State(0)와 State(2)의 반사손실을 비교한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나의 구조도,
도 5는 본 발명에 따른 평면형 다이폴 안테나의 구부린 각도에 따른 반사손실 시뮬레이션을 기반으로 하여, 두께 1mm, 가로 38mm, 세로 20mm인 FR-4 (e = 4.4) 기판에 실제작한 평면형 빔 조향 단일안테나의 일실시예도,.
도 6은 본 발명에 따른 평면형 빔 조향 단일안테나의 각 State별로 반사손실을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 평면형 빔 조향 단일안테나의 각 State 마다 방사패턴을 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나의 서로 다른 3개의 빔 조향을 통해 전체 125°의 넓고 평탄한 커버리지를 일실시예로 보여주는 그래프.
본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나로 빔 조향 안테나를 단일 안테나로 구성하고 설계 하는데 기술적/구조적 어려움을 극복하였다.
그리고, 다이폴 안테나와 루프 안테나의 결합이라는 기본적인 구조를 유지한 채 응용하면, 원하는 주파수 대역으로 재설계가 가능한 특성을 가진다.
먼저, 본 발명에서 설명되는 지향각(Far field beam distribution)은 평면형 빔 조향 단일안테나의 주파수가 출력되는 범위의 각도를 말한다.
그리고, 본 발명에서 설명되는 (±)140°~210°의 지향각에서 (+)는 시계방향을 말하고, (-)는 시계반시계방향을 의미한다.
또한, 본 발명에서 설명되는 반전력빔폭(HPBW : Half Power Beam Width)은 빔폭의 기준점으로서, 안테나의 빔폭이 넓다, 좁다라는 걸 말할 수 있는 기준점이 있어야 할 텐데 이것을 쉽게 표준화할 수 있도록 최대 빔방향의 전력을 기준으로 전력이 반으로 줄어드는 지점까지의 각도를 말한다.
또한, 본 발명에서 설명되는 지축방사는 지구의 회전축을 따라 방사되는 것을 말한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직할 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 평면형 하이브리드 안테나부(100), 빔조향 제어부(200)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 평면형 하이브리드 안테나부(100)에 관해 설명한다.
상기 평면형 하이브리드 안테나부(100)는 물체 표면상에 두개의 단일안테나가 하이브리드형으로 결합되어 평면형으로 형성돼서 스위치의 온/오프 동작에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 것으로, 이는 마이크로 스트립판(110), 평면형 루프 안테나(120), 평면형 다이폴 안테나(130), 제1 스위치(140), 제2 스위치(150)로 구성된다.
상기 마이크로 스트립판(100)은 사각형상의 도체판 위에 1mm이하의 얇은 절연체가 형성되고, 후면에 동축선로가 형성되며, 동축선로를 통해 공급된 전류를 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 평면형 다이폴 안테나와 평면형 루프 안테나, 제1,2 스위치로 흘러보내는 역할을 한다.
이는 60mmㅧ60mm 크기의 도체판으로 이루어지고, 도체판 위에 1mm이하의 얇은 절연체가 코팅되어 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 스트립판은 상면에 평면형 다이폴 안테나와 평면형 루프 안테나, 제1,2 스위치가 구성되고, 후면에 동축선로와 빔조향 제어부가 구성된다.
상기 평면형 루프 안테나(120)는 마이크로 스트립판의 절연체 위에 삼각형상의 도체 띠(스트립)가 형성되고, 삼각형상의 도체 띠 상단 꼭지점 부위에 평면형 다이폴 안테나가 제1,2 스위치를 통해 급전연결되어 평면형 다이폴 안테나와 공진주파수가 통일되면서, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 역할을 한다.
이는 주파수 2.5Hz에서 평면형 다이폴 안테나와 공진주파수가 되도록 하기 위해, 도체 띠 두께를 0.7mm로 하고, 양변의 길이가 23.6mm로 각각 형성되고, 밑변의 길이가 22.3mm로 형성되며, 밑변과 양변의 각도가 66°를 이루며 삼각형상의 도체 띠 형상으로 평면형태로 제작된다.
상기 평면형 다이폴 안테나(130)는 평면형 루프 안테나의 상단 꼭지점 부위에 있는 절연체 위에, 수평기준선을 기준으로 하단방향으로 60°~80°로 양팔 꺾어진 형상의 도체 띠(스트립)가 형성되고, 양팔 꺾어진 형상의 도체 띠 중앙의 하단 부위에 평면형 루프 안테나가 제1,2 스위치를 통해 급전연결되어 평면형 루프 안테나와 공진주파수가 통일되면서, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 역할을 한다.
이는 주파수 2.5Hz에서 평면형 루프 안테나와 공진주파수가 되도록 하기 위해, 도체 띠 두께를 0.7mm로 하고, 양팔형 도체 띠의 길이가 평면형 루프 안테나와 접촉되는 피딩 포인트를 기준으로 28.5mm로 각각 형성되고, 28.5mm의 양팔형 도체 띠 길이 중 끝단에서 18mm위치까지를 수평기준선을 기준으로 하단방향으로 60°~80°로 꺾어서 형성한다.
여기서, 평면형 다이폴 안테나를 8.5mm의 양팔형 도체 띠 길이 중 끝단에서 18mm위치까지를 수평기준선을 기준으로 하단방향으로 60°~80°로 꺾어서 형성하는 이유는 양팔형 도체 띠를 꺾지 않은 상태에서 제1,2 스위치를 통해 평면형 다이폴 안테나와 평면형 루프 안테나가 스위칭될 때에는 각각 2.6GHz, 2.5Ghz로 서로 상이하게 나오므로, 양팔형 도체 띠 길이 중 끝단에서 18mm위치까지를 수평기준선을 기준으로 하단방향으로 60°~ 80°로 꺾게 되면, 2.5GHz에서 -10dB이하의 반사손실을 만족시킬 수가 있기 때문이다.
상기 제1 스위치(140)는 평면상에서 바라봤을 때, 평면형 다이폴 안테나 좌측과 평면형 루프 안테나가 연결되는 부위에 위치되어, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 온/오프되면서 평면형 다이폴 안테나 좌측과 평면형 루프 안테나의 접점을 스위칭시켜, (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 역할을 한다.
이는 다이오드와 멤스 스위치(MEMS Switch) 중 어느 하나가 선택되어 구성되고, 단자 일측에 빔 조향 제어부가 연결되어 빔조향 제어부로부터 빔조향 급전제어신호를 인가받아 스위칭된다.
상기 제2 스위치(150)는 평면상에서 바라봤을 때, 평면형 다이폴 안테나 우측과 평면형 루프 안테나가 연결되는 부위에 위치되어, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 온/오프되면서 평면형 다이폴 안테나 우측과 평면형 루프 안테나의 접점을 스위칭시켜, (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 역할을 한다.
이는 다이오드와 멤스 스위치(MEMS Switch) 중 어느 하나가 선택되어 구성되고, 단자 일측에 빔 조향 제어부가 연결되어 빔조향 제어부로부터 빔조향 급전제어신호를 인가받아 스위칭된다.
다음으로, 본 발명에 따른 빔조향 제어부(200)에 관해 설명한다.
상기 빔조향 제어부는 평면형 하이브리드 안테나부의 후면 중앙에 위치되어 동축선로를 통해 빔패턴이 이동체의 운동 방향을 따라 지향하도록 빔조향 급전제어신호를 평면형 하이브리드 안테나부로 보내는 역할을 한다.
이는 도 2에서 도시한 바와같이, 타이밍 펄스 생성부(210), 제1 빔조향 급전제어모드(220), 제2 빔조향 급전제어모드(230), 제3 빔조향 급전제어모드(240)로 구성된다.
상기 타이밍 펄스 생성부(210)는 빔 조향 제어를 위해 제1 스위치와 제2 스위치를 선택하는 펄스(Start)를 생성하는 역할을 한다.
상기 제1 빔조향 급전제어모드(220)는 제1 스위치와 제2 스위치를 동시에 온(On)시켜서 평면형 다이폴 안테나와 평면형 루프 안테나를 통해 빔이 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사로 지향되도록 빔조향 급전제어신호를 출력시키는 역할을 한다.
상기 제2 빔조향 급전제어모드(230)는 제1 스위치만을 온(On)시켜서 평면형 다이폴 안테나 좌측과 평면형 루프 안테나를 통해 빔이 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향되도록 빔조향 급전제어신호를 출력시키는 역할을 한다.
상기 제3 빔조향 급전제어모드(240)는 제2 스위치만을 온(On)시켜서 평면형 다이폴 안테나 우측과 평면형 루프 안테나를 통해 빔이 (±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향되도록 빔조향 급전제어신호를 출력시키는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 빔조향 제어부(200)는 일측에 이동체의 방향과 속도를 감지하는 각속도 센서(250)가 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나의 구체적인 제작과정에 관해 설명한다.
본 발명에 따른 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치와 제2 스위치가 모두 온(ON)상태인 경우를 "스테이트(State) 0"이라 하고, 제1 스위치가 온(ON)상태에 있고, 제2 스위치가 오프(OFF)상태인 경우를 "스테이트(State) 1"이라 하며, 제2 스위치가 온(ON)상태에 있고, 제1 스위치가 오프(OFF)상태인 경우를 "스테이트(State) 2"라 한다.
먼저, 제1,2 스위치가 모두 ON상태인 State(0)와 스위치가 하나만 ON되어 있는 상태인 State (1, 2)에서 중심주파수가 각각 2.6GHz, 2.5GHz으로 서로 상이 하므로, 모든 State에서 중심주파수를 통일시키기 위해 다이폴 안테나 부분을 도 에서 도시한 바와 같이 구부린 형태의 다이폴로 변형시켜 시뮬레이션한다.
도 3은 본 발명에 따른 평면형 다이폴안테나의 구부린 각도 변화에 따라 공진주파수 2.5GHz에서 State(0)와 State(2)의 반사손실을 비교한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프에 관한 것이다.
시뮬레이션 장치(tool)는 HFSS를 이용하여 진행된다.
여기서, State(0) 상태에서 평면형 다이폴 안테나의 기울림 각도가 0 일 때는 반사손실 특성이 좋지 않았다가 각도가 커짐에 따라 약 40°반사손실 특성이 향상되는 것을 볼 수 있고, State(2) 상태에서는 0°일때 반사손실 특성이 양호하다가 기울림 각도가 커짐에 따라 반사손실 특성이 저하됨을 알 수 있다.
그리고, 평면형 다이폴 안테나의 접힌 부분의 각도가 약 19°~ 26°가 되었을 때, 모든 스테이트(State) 0,1,2에서 동작 주파수 2.5GHz 에서 -10dB 이하의 반사손실을 만족시킨다.
도 4는 이러한 과정을 거쳐 최적화된 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나의 구조도이다.
다음으로, 도 5는 본 발명에 따른 평면형 다이폴 안테나의 구부린 각도에 따른 반사손실 시뮬레이션을 기반으로 하여, 두께 1mm, 가로 38mm, 세로 20mm인 FR-4 (e = 4.4) 기판에 실제작한 평면형 빔 조향 단일안테나의 일실시예도이다.
도 6은 본 발명에 따른 평면형 빔 조향 단일안테나의 각 State별로 반사손실을 나타낸 그래프에 관한 것으로, 이는 3개의 State에서 모두 동일 동작주파수 2.5 GHz에서 -10dB 이하의 양호한 반사손실 특성을 가지며, 대역폭은 40~60MHz이다.
도 7에서는 본 발명에 따른 평면형 빔 조향 단일안테나의 각 State 마다 방사패턴을 나타낸 그래프에 관한 것으로, 이는 State (0)에서는 공진주파수 2.5GHz에서 2.48dBi의 방사 이득을 나타내며, 175°지향각에서 75°의 반전력빔폭을 갖는다.
그리고, 제1 스위치만 ON(온) 상태인 State (1) 에서는 공진주파수 2.5GHz에서 최대이득이 2.11dBi, 지향각 120°에서 85°의 반전력빔폭 특성을 나타낸다.
그리고, 제2 스위치 만 ON(온) 되어 있는 상태인 State (2)에서는 공진주파수 2.5GHz에서 최대이득이 1.96dBi이며 지향각이 225°에서 90°의 반전력빔폭 특성을 갖는다.
이때, 스테이트(State) 0,1,2가 모두 서로 다른 지향각을 가지며, 반전력빔폭의 차는 10 이내이다.
빔 스티어링 안테나의 경우 빔이 스티어링 되었을 때의 이득과 원래 안테나의 최대이득과의 차이가 적어야 널(null)이 없는 전체 빔 조향 범위를 모두 사용 가능한 우수한 빔 스티어링 안테나로 판단한다.
따라서, 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나는 State (0)의 최대이득 2.48dBi를 기준으로 -1dBi 낮은 이득인 1.48dBi를 전체적인 빔 커버리지로 설정하였으며, 도 8에서 도시한 바와 같이, 서로 다른 3개의 빔 조향을 통해 전체 125°의 넓고 평탄한 커버리지를 갖는 것을 보여준다.
이하, 본 발명에 따른 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나를 이용한 빔조향 방법에 관해 설명한다.
먼저, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치와 제2 스위치가 모두 온(ON)상태가 되어 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖으면서 지축방사하는 "스테이트(State) 0"단계로 빔 조향한다.
이어서, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치가 온(ON) 상태이고, 제2 스위치가 오프(OFF)상태가 되어 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향시키는 "스테이트(State) 1"단계로 빔 조향한다.
끝으로, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치가 오프(OFF)상태가 되고, 제2 스위치가 온(ON) 상태가 되어 ((±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향시키는 "스테이트(State) 2"단계로 빔 조향한다.
100 : 평면형 하이브리드 안테나부 200 : 빔조향 제어부
210 : 타이밍 펄스 생성부 220 : 제1 빔조향 급전제어모드
230 : 제2 빔조향 급전제어모드
240 : 제3 빔조향 급전제어모드

Claims (5)

  1. 물체 표면상에 두개의 단일안테나가 하이브리드형으로 결합되어 평면형으로 형성돼서 스위치의 온/오프 동작에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 평면형 하이브리드 안테나부(100)와,
    평면형 하이브리드 안테나부의 후면 중앙에 위치되어 동축선로를 통해 빔패턴이 이동체의 운동 방향을 따라 지향하도록 빔조향 급전제어신호를 평면형 하이브리드 안테나부로 보내는 빔조향 제어부(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나.
  2. 제1항에 있어서, 평면형 하이브리드 안테나부(100)는
    사각형상의 도체판 위에 1mm이하의 얇은 절연체가 형성되고, 후면에 동축선로가 형성되며, 동축선로를 통해 공급된 전류를 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 평면형 다이폴 안테나와 평면형 루프 안테나, 제1,2 스위치로 흘러보내는 마이크로 스트립판(110)과,
    마이크로 스트립판의 절연체 위에 삼각형상의 도체 띠(스트립)가 형성되고, 삼각형상의 도체 띠 상단 꼭지점 부위에 평면형 다이폴 안테나가 제1,2 스위치를 통해 급전연결되어 평면형 다이폴 안테나와 공진주파수가 통일되면서, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 평면형 루프 안테나(120)와,
    평면형 루프 안테나의 상단 꼭지점 부위에 있는 절연체 위에, 수평기준선을 기준으로 하단방향으로 60°~80°로 양팔 꺾어진 형상의 도체 띠(스트립)가 형성되고, 양팔 꺾어진 형상의 도체 띠 중앙의 하단 부위에 평면형 루프 안테나가 제1,2 스위치를 통해 급전연결되어 평면형 루프 안테나와 공진주파수가 통일되면서, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 빔을 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~270°의 지향각에서 70°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 평면형 다이폴 안테나(130)와,
    평면상에서 바라봤을 때, 평면형 다이폴 안테나 좌측과 평면형 루프 안테나가 연결되는 부위에 위치되어, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 온/오프되면서 평면형 다이폴 안테나 좌측과 평면형 루프 안테나의 접점을 스위칭시켜, (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 제1 스위치(140)와,
    평면상에서 바라봤을 때, 평면형 다이폴 안테나 우측과 평면형 루프 안테나가 연결되는 부위에 위치되어, 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 온/오프되면서 평면형 다이폴 안테나 우측과 평면형 루프 안테나의 접점을 스위칭시켜, (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사, 또는 (±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖도록 조향시키는 제2 스위치(150)가 구성되는 것을 특징으로 하는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나.
  3. 제2항에 있어서, 제1스위치(140)와 제2스위치(150)는 다이오드와 멤스 스위치(MEMS Switch) 중 어느 하나가 선택되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나.
  4. 제1항에 있어서, 빔조향 제어부(200)는
    빔 조향 제어를 위해 제1 스위치와 제2 스위치를 선택하는 펄스(Start)를 생성하는 타이밍 펄스 생성부(210)와,
    제1 스위치와 제2 스위치를 동시에 온(On)시켜서 평면형 다이폴 안테나와 평면형 루프 안테나를 통해 빔이 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖는 지축방사로 지향되도록 빔조향 급전제어신호를 출력시키는 제1 빔조향 급전제어모드(220)와,
    제1 스위치만을 온(On)시켜서 평면형 다이폴 안테나 좌측과 평면형 루프 안테나를 통해 빔이 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향되도록 빔조향 급전제어신호를 출력시키는 제2 빔조향 급전제어모드(230)와,
    제2 스위치만을 온(On)시켜서 평면형 다이폴 안테나 우측과 평면형 루프 안테나를 통해 빔이 (±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향되도록 빔조향 급전제어신호를 출력시키는 제3 빔조향 급전제어모드(240)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나.
  5. 빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치와 제2 스위치가 모두 온(ON)상태가 되어 (±)140°~210°의 지향각에서 70°~80°의 반전력빔폭을 갖으면서 지축방사하는 "스테이트(State) 0"단계와,
    빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치가 온(ON) 상태이고, 제2 스위치가 오프(OFF)상태가 되어 (±)80°~160°의 지향각에서 70°~90°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향시키는 "스테이트(State) 1"단계와,
    빔조향 제어부의 빔조향 급전제어신호에 따라 제1 스위치가 오프(OFF)상태가 되고, 제2 스위치가 온(ON) 상태가 되어 ((±)180°~270°의 지향각에서 85°~100°의 반전력빔폭을 갖으면서 조향시키는 "스테이트(State) 2"단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이폴?루프가 하이브리드형으로 결합된 평면형 빔 조향 단일안테나를 이용한 빔조향 방법.
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