KR101240353B1 - Array circularly polarized antenna and method for manufacturing thereof in a wireless communication system - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 무선 통신 시스템에서 상부 덮개(superstrate)를 이용하여 고 이득의 원형 편파를 발생하는 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 원형 편파 안테나는, 접지 기판 상의 유전체 기판 상에서 소정 지점에 위치하는 급전 안테나, 상기 급전 안테나의 상부에 상기 접지 기판으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 상부 덮개에 복수의 전도성 구조체들이 동일한 일정 방향으로 배열된 단위 안테나, 및 상기 단위 안테나 복수개가 소정의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열된 배열 안테나를 포함하며, 상기 급전 안테나가 선형 편파를 방사하면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 단위 안테나, 및 상기 배열 안테나는, 원형 편파를 각각 방사한다.The present invention relates to an array circular polarization antenna which generates a high gain circular polarization using a superstrate in a wireless communication system, and a method of manufacturing the array circular polarization antenna of the present invention. A feed antenna positioned at a predetermined point on a dielectric substrate on a substrate, a unit antenna in which a plurality of conductive structures are arranged in the same predetermined direction on an upper cover spaced apart from the ground substrate by a predetermined distance on the feed antenna, and the unit A plurality of antennas include an array antenna arranged in sequence so as to have a predetermined phase difference, and when the feed antenna emits linearly polarized light, the plurality of conductive structures, the unit antenna, and the array antenna, respectively, circular polarization Radiate.

배열 안테나, 원형 편파, 상부 덮개, 고 이득 Array antenna, circular polarization, top cover, high gain

Description

무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나 및 그 제조 방법{Array circularly polarized antenna and method for manufacturing thereof in a wireless communication system}Array circularly polarized antenna and method for manufacturing in a wireless communication system

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 통신 시스템에서 상부 덮개(superstrate)를 이용하여 고 이득의 원형 편파를 발생하는 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless communication system, and more particularly, to an array circular polarization antenna for generating a high gain circular polarization using a superstrate in a wireless communication system and a method of manufacturing the array circular polarization antenna.

무선 통신 시스템에서 신호 송수신을 위해 다양한 형태의 안테나들이 제안되었으며, 이러한 안테나들 중에서 패치 안테나(patch antenna)는 콤팩트한 크기일 뿐만 아니라 가볍고 제작 공정이 간단하며 단가가 저렴한 장점이 있다. 그러나, 이러한 패치 안테나는 대역폭(bandwidth)를 넓히기 어렵고, 커플링 손실(coupling loss)을 많이 유도하기 때문에 고주파 대역에서 사용되기 어렵다는 단점이 있다.Various types of antennas have been proposed for transmitting and receiving signals in a wireless communication system, and among these antennas, patch antennas are not only compact in size, but also lightweight, simple in manufacturing process, and low in cost. However, such a patch antenna has a disadvantage in that it is difficult to widen the bandwidth and is difficult to use in a high frequency band because it induces a large coupling loss.

또한, 무선 통신 시스템에서 현재 주로 사용되고 있는 원형 편파 안테나는, 패치 안테나를 이용하여 구현하고 있으며, 아울러 패치 안테나를 이용한 원형 편파 안테나의 이득을 보다 향상시키기 위해 다양한 방안들이 제안되고 있다. 특히, 이러한 패치 안테나를 이용한 원형 편파 안테나의 이득을 향상시키기 위한 방안으로, 복수의 패치 안테나들 또는 복수의 원형 편파 안테나들을 배열하여 원형 편파를 발생하는 안테나의 배열 수를 증가시키는 방안이 있다.In addition, a circular polarization antenna which is mainly used in a wireless communication system is implemented using a patch antenna, and various methods have been proposed to further improve the gain of a circular polarization antenna using a patch antenna. In particular, as a method for improving the gain of the circularly polarized antenna using the patch antenna, there is a method of increasing the number of arrays of antennas generating circular polarization by arranging a plurality of patch antennas or a plurality of circular polarized antennas.

그러나, 전술한 안테나의 배열 수를 증가시키는 방안은, 배열된 안테나들로의 안테나 급전에 의한 에너지 손실이 각각 배열된 안테나들로의 급전 수에 비례하여 증가하며, 그에 따라 안테나의 전체적인 효율이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 이러한 효율 저하로부터 안테나에 요구되는 적절한 이득 및 축비를 얻기 위해서는 상기 각각 배열된 안테나들로의 급전 길이, 배열 간격 등의 세밀한 조정이 필요하며, 그에 따라 안테나의 복잡도가 증가할 뿐만 아니라 안테나의 구조가 복잡해져 안테나의 구현이 어려운 문제점이 있다.However, the scheme of increasing the number of arrays of antennas described above increases the energy loss due to the feeding of the antennas to the arrayed antennas in proportion to the number of feeds to the arrayed antennas, thereby reducing the overall efficiency of the antennas. There is a problem. In addition, in order to obtain an appropriate gain and axial ratio required for the antenna from such a decrease in efficiency, it is necessary to finely adjust the feeding length, the arrangement interval, and the like to each of the arranged antennas, thereby increasing the complexity of the antenna and Due to the complicated structure, it is difficult to implement an antenna.

따라서, 본 발명의 목적은, 무선 통신 시스템에서 고 이득을 갖는 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an array circular polarized antenna having a high gain in a wireless communication system and a method of manufacturing the array circular polarized antenna.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 무선 통신 시스템에서 패치 안테나를 이용하여 안테나의 구조를 단순화시키면서 고 이득을 갖는 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an array circular polarized antenna having a high gain and simplifying the structure of the antenna using a patch antenna in a wireless communication system, and a method of manufacturing the array circular polarized antenna.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 무선 통신 시스템에서 상부 덮개를 이용하 여 적은 수의 급전 안테나로 고 이득을 가지면서 용이하게 설계할 수 있는 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an array circular polarized antenna and a method of manufacturing the array circular polarized antenna, which can be easily designed with a high gain with a small number of feed antennas using a top cover in a wireless communication system. Is in.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 무선 통신 시스템에서 상부 덮개와 패치 안테나를 이용하여 안테나의 복잡도를 최소화하면서 안테나의 구현이 용이한 고 이득의 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention, using a top cover and a patch antenna in a wireless communication system to minimize the complexity of the antenna while easy to implement the antenna of the high gain array circular polarized antenna and the method of manufacturing the array circular polarized antenna In providing.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 배열 원형 편파 안테나에 있어서, 접지 기판 상의 유전체 기판 상에서 소정 지점에 위치하는 급전 안테나; 상기 급전 안테나의 상부에 상기 접지 기판으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 상부 덮개(superstrate)에 복수의 전도성 구조체들이 동일한 일정 방향으로 배열된 단위 안테나; 및 상기 단위 안테나 복수개가 소정의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열된 배열 안테나를 포함하며, 상기 급전 안테나가 선형 편파를 방사하면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 단위 안테나, 및 상기 배열 안테나는, 원형 편파를 각각 방사하는 것을 특징으로 한다.An apparatus of the present invention for achieving the above objects, an array circular polarization antenna, comprising: a feed antenna positioned at a predetermined point on a dielectric substrate on a ground substrate; A unit antenna in which a plurality of conductive structures are arranged in the same predetermined direction on a superstrate which is spaced apart from the ground substrate by a predetermined distance on an upper portion of the feeding antenna; And an array antenna sequentially arranged such that the plurality of unit antennas have a predetermined phase difference. When the feed antenna emits linear polarization, the plurality of conductive structures, the unit antenna, and the array antenna are circular. It is characterized by radiating polarized waves respectively.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 배열 원형 편파 안테나 제조 방법에 있어서, 접지 기판 상에 제1유전체 기판을 형성하는 단계; 상기 제1유전체 기판 상의 소정 지점에 급전 안테나를 형성하는 단계; 상기 급전 안테나의 상부에 상기 접지 기판으로부터 소정 거리만큼 이격시켜 제2유전체 기판을 위치시키 는 단계; 상기 제2유전체 기판 상에 복수의 전도성 구조체들을 동일한 일정 방향으로 배열하는 단계; 및 상기 복수의 전도성 구조체들이 배열된 제2유전체 기판 복수개를 소정의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열하는 단계를 포함하며, 상기 급전 안테나에서 선형 편파가 방사되면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 복수의 전도성 구조체들이 배열된 제2유전체 기판, 및 상기 순차적으로 배열된 복수의 제2유전체 기판들에서, 원형 편파가 각각 방사되는 것을 특징으로 한다.A method of the present invention for achieving the above objects, the method comprising the steps of: forming a first dielectric substrate on a ground substrate; Forming a feed antenna at a predetermined point on the first dielectric substrate; Positioning a second dielectric substrate on the power supply antenna spaced apart from the ground substrate by a predetermined distance; Arranging a plurality of conductive structures on the second dielectric substrate in the same predetermined direction; And sequentially arranging a plurality of second dielectric substrates on which the plurality of conductive structures are arranged to have a predetermined phase difference. When the linear polarization is emitted from the feed antenna, the plurality of conductive structures, the plurality of conductive structures In the second dielectric substrate in which the conductive structures are arranged, and the plurality of second dielectric substrates in the sequential order, circular polarizations are respectively radiated.

본 발명은, 무선 통신 시스템에서 상부 덮개와 패치 안테나를 이용하여 적은 수의 급전 안테나로 고 이득을 가지면서 안테나의 구조가 단순화된 배열 원형 편파 안테나를 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은, 전도성 구조체인 복수의 패치들을 안테나의 상부에 위치시킴으로써, 단순히 하나의 급전 안테나(소스원)로 배열 원형 편파 안테나를 생성할 수 있으며, 안테나의 효율과 이득을 동시에 향상시킬 수 있다. 그리고, 본 발명은, 이렇게 설계된 고 이득 배열 원형 편파 안테나를 순차 배열함으로써, 안테나 이득, 축비, 및 3dB 축비 대역폭을 개선시킬 수 있으며, 그에 따라 기존의 고 이득 원형 편파 순차 배열 안테나 기법을 사용하였을 경우보다 급전 구조를 단순화하여 안테나 설계의 복잡도를 최소화할 수 있다.The present invention can easily implement an array circular polarized antenna having a high gain with a small number of feed antennas using a top cover and a patch antenna in a wireless communication system and having a simplified antenna structure. In addition, the present invention, by placing a plurality of patches of a conductive structure on the top of the antenna, it is possible to generate an array circular polarized antenna simply by one feeding antenna (source source), it is possible to improve the efficiency and gain of the antenna at the same time have. In addition, the present invention can improve the antenna gain, the axial ratio, and the 3dB axial ratio bandwidth by sequentially arranging the high gain array circular polarization antennas designed in this way, and accordingly, when the existing high gain circular polarization sequential array antenna technique is used. The power supply structure can be simplified to minimize the complexity of the antenna design.

아울러, 본 발명은, 안테나 공급 전력 손실을 최소화할 수 있으므로 안테나의 효율을 개선시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 기존의 순차 배열 안테나의 경우 순차 배열 안테나를 구성하는 개별 패치 안테나의 이득이 약 6dB 정도 이므로 24dB의 고 이득 특성을 얻기 위해서는 64 개의 개별 안테나로 구성되어야 하지만, 본 발명은, 개별 안테나의 이득이 17.05dB를 가지므로 단지 네 개의 단위 안테나를 순차적으로 배열하여 22.61dB의 고 이득을 실현할 수 있으며 축비 및 3dB 축비 대역폭을 개선할 수 있다.In addition, the present invention can minimize the antenna supply power loss, thereby improving the efficiency of the antenna. In addition, in the case of the conventional sequential array antenna, since the gain of the individual patch antenna constituting the sequential array antenna is about 6 dB, the high gain characteristic of 24 dB should be composed of 64 individual antennas. Since the gain has 17.05dB, only four unit antennas can be arranged sequentially to achieve high gain of 22.61dB, improving both the axial and 3dB axial bandwidth.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.

본 발명은, 무선 통신 시스템에서 고 이득의 배열 원형 편파 안테나 및 상기 배열 원형 편파 안테나의 제조 방법을 제안한다. 본 발명의 실시 예에서는, 주기적으로 배열한 전도성 구조체인 복수의 패치(patch)들을 접지 면이 포함된 급전 안테나 상부에 부착한 안테나 구조를 순차적으로 배열하여 원형 편파 안테나를 구현한다. 여기서, 상기 원형 편파 안테나는, 상기 전도성 구조체인 복수의 패치들이 원형 편파를 발생시키며, 상기 전도성 구조체를 주기적으로 배열함에 따라 안테나의 이득을 높이고, 주기적으로 배열한 구조체에 의해 원형 편파 안테나가 형성되며, 아울러 급전 안테나에서 방사되는 편파에 따라 좌수 편파(left handed polarized wave) 및 우수 편파(right-handed polarized wave)를 구현하며, 상기 배열된 전도성 구조체와 급전 안테나를 순차적으로 배열하여 안테나의 이득, 축비, 및 3dB 축 비 대역폭을 개선한다.The present invention proposes a high gain array circular polarization antenna and a method of manufacturing the array circular polarization antenna in a wireless communication system. In an embodiment of the present invention, a circular polarization antenna is implemented by sequentially arranging an antenna structure in which a plurality of patches, which are periodically arranged conductive structures, are attached to an upper portion of a feed antenna including a ground plane. Here, the circularly polarized antenna, the plurality of patches of the conductive structure generates a circular polarization, the antenna gain is increased by periodically arranging the conductive structure, the circularly polarized antenna is formed by the periodically arranged structure In addition, a left handed polarized wave and a right-handed polarized wave are implemented according to the polarization radiated from the feeding antenna, and the gain structure and the ratio of the antenna are arranged by sequentially arranging the arranged conductive structure and the feeding antenna. Improves the 3dB axis ratio bandwidth.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 상부 덮개(superstrate)를 이용한 고 이득 원형 평판 배열 안테나를 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 원형 편파를 발생시키는 복수의 전도성 구조체들, 즉 복수의 패치들을 임의의 특정한 모양과 간격으로 배열하여 접지 면이 포함된 급전 안테나의 상부에 위치시켜, 하나의 급전 안테나만으로 고 이득의 원형편파 안테나를 구현한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 급전 안테나에서 발생되는 선형 편파의 특성에 따라 좌수 편파 및 우수 편파를 구현하며, 상기 상부 덮개를 갖는 고 이득 원형 편파 안테나에 위상 차를 주어 순차 배열하여 안테나의 이득을 보다 향상시킬 뿐만 아니라, 축비 및 축비의 3dB 대역폭을 개선시킨다. 그에 따라, 본 발명은, 일반적인 패치 안테나를 이용한 배열 안테나 구조의 원형 편파 안테나에서 발생되는 급전 선로의 복잡성을 단순화시키고, 급전 선로에 의해 발생하는 손실을 감소시켜 안테나의 효율을 향상시키며, 급전 안테나의 순차 배열의 방향에 따라 좌수 편파 및 우수 편파를 구현한다.In an embodiment of the present invention, a high gain circular flat panel array antenna using a superstrate is proposed. Here, in the embodiment of the present invention, a plurality of conductive structures that generate circular polarization, that is, a plurality of patches arranged in any particular shape and spacing to be positioned on top of the feed antenna including a ground plane, one feed A high gain circularly polarized antenna is implemented using only the antenna. In addition, according to an embodiment of the present invention, the left polarization and the excellent polarization are implemented according to the characteristics of the linear polarization generated by the feed antenna, and the high gain circular polarization antenna having the upper cover is arranged in order to sequentially arrange the antennas. It not only improves the gain, but also improves the 3dB bandwidth of the axial ratio and axial ratio. Accordingly, the present invention simplifies the complexity of the feed line generated in the circularly polarized antenna of the array antenna structure using a general patch antenna, reduces the loss caused by the feed line, and improves the efficiency of the antenna. Left polarization and even polarization are implemented according to the direction of the sequential array.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상부 덮개를 이용한 고 이득 배열 원형 편파 안테나는, 단순히 임의의 전도성 구조체인 복수의 패치들로 배열된 구조체를 접지 면이 포함된 급전 안테나의 상부에 위치하여 원형 편파를 방생하며, 이때 상기 급전 안테나에서 발생하는 선형 편파, 즉 x-편파 및 y-편파의 특성에 따라 전도성 구조체가 좌수 편파 및 우수 편파를 발생하여 안테나 이득을 높인다. 여기서, 상기 안테나 이득은, 상부 덮개의 면적이 증가할수록 증가하며, 각각 상부 덮개를 포함 하는 네 개의 원형 편파 안테나를 90˚의 위상 차로 순차적으로 배열하여 안테나 이득을 보다 향상시키며, 안테나의 축비 및 3dB 축비 대역폭이 개선된다. 이때, 상부 덮개를 포함하는 네 개의 원형 편파 안테나를 순차적으로 배열할 경우, 원형 편파 안테나의 급전 안테나에 따라 좌수 편파를 가지는 안테나는 반시계 방향으로 정렬하고, 우수 편파를 가지는 안테나는 시계 방향으로 정렬한다. 즉, 본 발명은, 네 개의 원형 편파 안테나를 반시계 방향 및 시계 방향으로 90˚의 위상 차로 순차 배열하며, 그에 따라 안테나 이득을 보다 향상시키면서 동시에 안테나 축비와 3dB 축비 대역폭을 개선한다.In addition, the high gain array circular polarization antenna using the top cover according to an embodiment of the present invention, the structure is arranged in a plurality of patches, which is simply any conductive structure is located on top of the feed antenna including the ground plane circular polarization In this case, the conductive structure generates left and right polarization and good polarization according to the characteristics of linear polarization, that is, x-polarized and y-polarized wave generated in the feed antenna, thereby increasing the antenna gain. Here, the antenna gain is increased as the area of the top cover is increased, and four circularly polarized antennas each including the top cover are sequentially arranged with a phase difference of 90 °, thereby further improving the antenna gain, and the antenna ratio and 3dB. The axial ratio bandwidth is improved. In this case, when four circularly polarized antennas including the upper cover are sequentially arranged, the antennas having left polarization are aligned in the counterclockwise direction and the antennas having even polarization are aligned in clockwise direction according to the feeding antenna of the circularly polarized antenna. do. That is, the present invention sequentially arranges the four circularly polarized antennas with a phase difference of 90 degrees in the counterclockwise and clockwise directions, thereby improving the antenna gain and the 3dB axial ratio bandwidth while further improving the antenna gain.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나는, 기존의 일반적인 패치를 이용한 배열 안테나와 다른 배열을 통해 각각의 단위 안테나 이득을 패치 안테나보다 향상시키며, 그에 따라 적은 수의 급전 안테나를 이용하여 고 이득의 원형 편파 안테나를 획득한다. 예컨대, 일반적인 패치안테나의 이득은 6dB임으로, 24dB의 안테나 이득을 획득하기 위해서는 적어도 64 개의 패치 안테나로 배열하여야 한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나는, 단위 안테나의 이득이 17dB임으로, 이러한 단위 안테나 네 개를 배열하면 22.6dB의 높은 안테나 이득을 획득한다.In addition, the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention improves the unit antenna gains from the patch antenna through a different arrangement from the conventional array antenna using a conventional patch, and thus uses a smaller number of feed antennas. Acquire a high gain circularly polarized antenna. For example, since the gain of a typical patch antenna is 6 dB, at least 64 patch antennas should be arranged to obtain an antenna gain of 24 dB. However, since the gain of the unit antenna is 17 dB, the array circular polarized antenna according to the embodiment of the present invention obtains a high antenna gain of 22.6 dB by arranging four such unit antennas.

여기서, 상기 원형 편파 안테나는, 접지 면이 포함된 하나의 급전 안테나와, 선형 편파 입사시 원형 평판 특성을 형성하는 전도성 구조체로 배열된 구조체를 급전 안테나 상부에 위치시킨 단위 안테나를 포함한다. 이러한 원형 편파 안테나는, 안테나 이득 및 안테나 효율을 동시에 향상시키며, 급전 안테나의 선형 편파, 즉 x-편파 및 y-편파에 따라 좌수 편파 및 우수 편파를 생성한다. 즉, 상기 원형 편파 안테나는, 전도성 배열 구조체를 안테나의 상부에 위치시킴으로써, 단순히 하나의 급전 안테나(소스원)로 원형 편파 안테나를 생성할 수 있으며, 안테나의 효율과 이득을 동시에 향상시킬 수 있다.Here, the circularly polarized antenna includes a single feed antenna including a ground plane, and a unit antenna having a structure arranged as a conductive structure that forms a circular flat plate characteristic upon linear polarization incident on the feed antenna. Such a circularly polarized antenna simultaneously improves antenna gain and antenna efficiency, and generates left and right polarizations according to linear polarizations, i.e., x- and y-polarizations of the feed antenna. That is, the circularly polarized antenna may generate a circularly polarized antenna with a single feeding antenna (source source) by placing the conductive array structure on the antenna, and may simultaneously improve the efficiency and gain of the antenna.

그리고, 상기 배열 원형 편파 안테나는, 이렇게 설계된 고 이득 원형 편파 안테나를 순차 배열함으로써, 안테나 이득, 축비, 및 3dB 축비 대역폭을 개선시킬 수 있으며, 그에 따라 기존의 고 이득 원형 편파 순차 배열 안테나 기법을 사용하였을 경우보다 급전 구조를 단순화하여 안테나 설계의 복잡도를 최소화할 수 있다. 아울러, 상기 원형 편파 안테나는, 안테나 공급 전력 손실을 최소화할 수 있으므로 안테나의 효율을 개선시킬 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 기존의 순차 배열 안테나의 경우 순차 배열 안테나를 구성하는 개별 패치 안테나의 이득이 약 6dB 정도 이므로 24dB의 고 이득 특성을 얻기 위해서는 64개의 개별 안테나로 구성되어야 하지만, 하나의 급전을 통해 원형 편파를 방사하는 개별 안테나로 단위 안테나의 이득이 17.05dB를 가지므로 단지 네 개의 단위 안테나를 순차적으로 배열하여 22.61dB의 고 이득을 실현할 수 있으며 축비 및 3dB 축비 대역폭을 개선할 수 있다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, the array circular polarization antenna may improve antenna gain, axial ratio, and 3 dB axial ratio bandwidth by sequentially arranging the high gain circular polarization antennas designed in this manner, and thus, use the existing high gain circular polarization sequential array antenna technique. The complexity of the antenna design can be minimized by simplifying the feed structure than in the case of the present invention. In addition, the circularly polarized antenna can minimize the antenna supply power loss, thereby improving the efficiency of the antenna, and in the case of the conventional sequential array antenna, as described above, the gain of the individual patch antenna constituting the sequential array antenna is weak. It should be composed of 64 individual antennas in order to get high gain of 24dB because it is about 6dB. However, since the gain of the unit antenna has 17.05dB as a single antenna that emits circular polarization through one feeding, only four unit antennas are sequentially The high gain of 22.61dB can be achieved by aligning to improve the ratio and the 3dB ratio bandwidth. Next, an array circular polarization antenna according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 전도성 구조체를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 1은, 본 발명의 실시 예에 따라 안테나 이득을 향상시키면서 동시에 원형 편파를 구현하는 단위 안 테나 구조체의 상부 덮개에 형성되는 전도성 구조체를 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a conductive structure of an array circular polarized antenna in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 1 is a diagram illustrating a conductive structure formed on an upper cover of a unit antenna structure that simultaneously improves antenna gain and implements circular polarization according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 전도성 구조체는, 소정의 유전체 매질(er)의 유전체 기판(110) 및 상기 유전체 기판(110)의 상부에 소정 형상의 도체판(120)을 포함한다. 여기서, 상기 도체판(120)은 원형 편파 안테나의 방사부가 되며, 상기 도체판(120)에서 마주보는 대각 방향의 대칭 모서리에 상호 평행하게 형성된 원형 편파 유발부(130)를 포함하며, 상기 전도성 구조체는 원형 편파를 방사하는 하나의 패치 안테나가 될 수 있다.Referring to FIG. 1, the conductive structure includes a dielectric substrate 110 of a predetermined dielectric medium e r and a conductive plate 120 having a predetermined shape on the dielectric substrate 110. Here, the conductor plate 120 is a radiating part of the circular polarization antenna, and includes a circular polarization inducing unit 130 formed in parallel to each other at the symmetrical edges of the diagonal direction facing the conductor plate 120, the conductive structure May be one patch antenna that emits circular polarizations.

상기 원형 편파 유발부(130)는 챔퍼링(chamfering)을 통해 사각 패치에서 마주보는 대각 방향의 대칭 모서리가 상호 평행하게 제거되어 형성된다. 상기 도체판(120)은, 원형 편파 안테나의 동작 주파수, 안테나 이득, 및 편파 특성에 따라 다양한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전도성 구조체는, 선형 편파가 급전될 경우, 상기 원형 편파 유발부(130)에 의해 원형 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 된다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The circular polarization inducing unit 130 is formed by chamfering (chamfering) to remove the diagonal symmetrical edges facing each other in a square patch in parallel to each other. The conductor plate 120 may have various sizes and shapes according to the operating frequency, antenna gain, and polarization characteristics of the circularly polarized antenna. That is, the conductive structure is a circular polarization antenna that emits circular polarizations by the circular polarization inducing unit 130 when linear polarization is supplied. Next, the unit antenna of the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 상부 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는, 본 발명의 실시 예에 따라 도 1에 도시한 전도성 구조체를 상부 덮개에 배열하여 형성한 상부 덮개 구조체를 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a unit antenna upper structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a view showing a top cover structure formed by arranging the conductive structure shown in FIG. 1 on a top cover according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 단위 안테나는, 상부 덮개(210)에 도 1에 도시한 바 와 같은 전도성 구조체(220), 즉 패치 복수개가 동일한 일정 방향으로 배열되어 형성된다. 여기서, 상기 상부 덮개(210)는, 도 1에 도시한 유전체 기판(110)이 될 수 있으며, 상기 복수의 전도성 구조체(220)들, 즉 복수의 패치들은, 유전체 기판(110)인 상부 덮개(210)에 일정 방향으로 배열된다.Referring to FIG. 2, the unit antenna is formed on the upper cover 210 by arranging conductive structures 220, that is, a plurality of patches, as shown in FIG. 1 in the same predetermined direction. Here, the upper cover 210 may be the dielectric substrate 110 shown in FIG. 1, and the plurality of conductive structures 220, that is, the plurality of patches, may be the upper cover (the dielectric substrate 110). 210 is arranged in a predetermined direction.

또한, 상기 단위 안테나는, 안테나 이득을 보다 향상시키기 위해 상기 단위 안테나의 상부 덮개(210) 사이즈가 증가할 수 있으며, 상기 상부 덮개(210)의 형상은, 직사각형, 정사각형, 원, 타원형, 및 사다리꼴 등 다양한 형상이 될 수 있다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, the unit antenna, the top cover 210 size of the unit antenna can be increased to further improve the antenna gain, the shape of the top cover 210, rectangular, square, circle, oval, and trapezoidal. And various shapes. Next, the unit antenna structure of the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a unit antenna structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 단위 안테나는, 도 2에 도시한 바와 같이 복수의 전도성 구조체(320), 즉 복수의 패치가 배열된 상부 덮개(310), 상기 상부 덮개(310)의 하부에 소정 거리(h)로 이격된 접지 기판(350), 상기 접지 기판(350) 상에 형성된 유전체 기판(340), 및 상기 유전체 기판(340) 상에 형성되어 선형 편파를 급전하는 급전 안테나(330)를 포함한다. 여기서, 상기 상부 덮개(310)는 전술한 바와 같이 도 1에 도시한 유전체 기판(110)이 될 수 있으며, 상기 복수의 전도성 구조체(320)는, 유전체 기판(110)인 상부 덮개(310)에 일정 방향으로 배열된다.Referring to FIG. 3, as shown in FIG. 2, the unit antenna includes a plurality of conductive structures 320, that is, a top cover 310 having a plurality of patches arranged thereon, and a predetermined distance below the top cover 310. a ground substrate 350 spaced apart from (h), a dielectric substrate 340 formed on the ground substrate 350, and a feed antenna 330 formed on the dielectric substrate 340 to feed linearly polarized waves. do. As described above, the upper cover 310 may be the dielectric substrate 110 illustrated in FIG. 1, and the plurality of conductive structures 320 may be formed on the upper cover 310, which is the dielectric substrate 110. Arranged in a certain direction.

상기 급전 안테나(330)는 상기 상부 덮개(310)와 이격되며, 그에 따라 상기 선형 편파를 간접적으로 상기 상부 덮개(310)에 급전한다. 즉, 상기 단위 안테나 는, 상기 급전 안테나(330)와 상기 상부 덮개(310) 간에는 소정의 공간이 존재하며, 또한 상기 급전 안테나(330)가 급전에 의해 1차 방사하고, 상기 1차 방사에 의한 급전을 통해 상기 상부 덮개(310)에 배열된 복수의 전도성 구조체(320), 즉 복수의 패치들이 2차 방사한다. 여기서, 상기 급전 안테나(330)는 선형 편파를 방사하며, 상기 상부 덮개(310) 및 상기 상부 덮개(310)에 배열된 복수의 전도성 구조체(320)는 원형 편파를 방사한다. 그리고, 상기 접지 기판(350) 상에 형성된 유전체 기판(340)은, 공기를 포함하는 다양한 유전 상수값을 가지는 유전체로 형성되며, 상기 급전 안테나(330)는 단위 안테나의 구조체 내에서 상·중·하 위치에 관계없이 위치할 수 있다.The feed antenna 330 is spaced apart from the top cover 310, thereby indirectly feeding the linear polarization to the top cover 310. That is, in the unit antenna, a predetermined space exists between the feed antenna 330 and the upper cover 310, and the feed antenna 330 is primarily radiated by power feeding, A plurality of conductive structures 320, that is, a plurality of patches, arranged on the upper cover 310 are secondarily radiated through the feeding. Here, the feed antenna 330 emits a linear polarization, and the upper cover 310 and the plurality of conductive structures 320 arranged on the upper cover 310 emit circular polarizations. In addition, the dielectric substrate 340 formed on the ground substrate 350 may be formed of a dielectric having various dielectric constant values including air, and the feed antenna 330 may be formed in the structure of the unit antenna. It can be located regardless of the location.

이렇게 상기 단위 안테나는, 하나의 급전 안테나(330)를 통해 각각의 패치 안테나가 되는 복수의 전도성 구조체(320)들에 간접 급전을 함에 따라, 급전 구조를 단순화하여 안테나를 용이하게 설계할 수 있으며, 안테나 공급 전력 손실을 최소화시켜 안테나의 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 단위 안테나는, 상기 복수의 전도성 구조체(320) 별로 대응하는 복수의 급전 안테나가 불필요하며, 단지 하나의 급전 안테나(330)로 상기 복수의 전도성 구조체(320) 모두에게 급전을 하여 안테나의 복잡도가 현격히 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 단위 안테나는, 상부 덮개(310)에 복수의 전도성 구조체(320)가 배열됨에 따라 안테나의 이득을 높이며, 뿐만 아니라 상기 상부 덮개(310) 및 상기 상부 덮개(310)에 배열된 복수의 전도성 구조체(320)가 원형 편파를 방사함으로 안테나의 이득을 보다 더 높일 수 있다. 그러면 여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나의 급전 안테나를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.As such, the unit antenna may be indirectly fed to the plurality of conductive structures 320 serving as the patch antennas through one feeding antenna 330, thereby simplifying the feeding structure and easily designing the antenna. The efficiency of the antenna can be improved by minimizing the antenna supply power loss. That is, the unit antenna does not require a plurality of feed antennas corresponding to each of the plurality of conductive structures 320, and only one feed antenna 330 feeds all of the plurality of conductive structures 320 to each other. Complexity can be significantly reduced. In addition, the unit antenna may increase the gain of the antenna as the plurality of conductive structures 320 are arranged on the upper cover 310, as well as the plurality of antennas arranged on the upper cover 310 and the upper cover 310. The conductive structure 320 emits circularly polarized waves to further increase the gain of the antenna. Next, the power feeding antenna of the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 급전 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 4는, 본 발명의 실시 예에 따라 단위 안테나의 좌수 편파 및 우수 편파를 생성을 위한 급전 안테나의 급전점을 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a feeding antenna structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 4 is a diagram illustrating a feed point of a feed antenna for generating left polarization and even polarization of a unit antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 배열 원형 편파 안테나는, 급전점의 위치에 따라 두 가지 형태의 급전, 즉 제1급전(400) 및 제2급전(450)을 포함한다. 상기 제1급전(400)은, 접지 기판 상에 형성된 유전체 기판(410) 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점을 급전점으로 하여 급전 안테나(420)가 위치한다. 여기서, 상기 제1급전(400)에서 유전체 기판(410)은 y-축에서의 길이가 x-축에서의 길이보다 크며, 그에 따라 제1급전(400)은 y-편파를 발생시켜 상부 덮개로 방사한다.Referring to FIG. 4, the array circular polarization antenna includes two types of feeds, that is, a first feed 400 and a second feed 450, depending on the position of the feed point. In the first feeder 400, a feed antenna 420 is positioned at a point spaced apart by a predetermined distance from a center point on the dielectric substrate 410 formed on the ground substrate. Here, in the first feed 400, the dielectric substrate 410 has a length in the y-axis is greater than the length in the x-axis, so that the first feed 400 generates a y-polarization to the upper cover Radiate.

이렇게 제1급전(400)을 통해 급전 안테나(420)가 y-편파를 방사하면, 도 3에 도시한 상기 상부 덮개(310) 및 상기 상부 덮개(310)에 배열된 복수의 전도성 구조체(320)는 우수 편파를 생성하여 방사한다. 즉, 상기 단위 안테나는, 급전 안테나(420)를 통해 y-편파를 1차 방사하고, 상기 1차 방사된 y-편파의 급전을 통해 우수 편파를 방사하며, 그에 따라 상기 단위 안테나는, 제1급전(400)을 통해 급전 안테나(420)가 y-편파를 발생시키면 우수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 된다.When the feed antenna 420 emits the y-polarized wave through the first feed 400, the upper cover 310 and the plurality of conductive structures 320 arranged on the upper cover 310 shown in FIG. 3. Generates and radiates excellent polarization. That is, the unit antenna first emits y-polarized wave through the feed antenna 420, and radiates even polarized wave through the feeding of the first-radiated y-polarized wave, and thus, the unit antenna may include a first antenna. When the feed antenna 420 generates y-polarized wave through the feed 400, it becomes a circularly polarized antenna that emits even polarized wave.

상기 제2급전(450)은, 접지 기판 상에 형성된 유전체 기판(460) 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점을 급전점으로 하여 급전 안테나(470)가 위치한다. 여기서, 상기 제2급전(450)에서 유전체 기판(460)은 y-축에서의 길이가 x-축 에서의 길이보다 작으며, 그에 따라 제2급전(450)은 x-편파를 발생시켜 상부 덮개로 방사한다.In the second feed 450, a feed antenna 470 is positioned at a point spaced apart by a predetermined distance from a center point on the dielectric substrate 460 formed on the ground substrate. Here, in the second feed 450, the dielectric substrate 460 has a length in the y-axis smaller than a length in the x-axis, and accordingly, the second feed 450 generates an x-polarization to cover the top cover. To emit.

이렇게 제2급전(450)을 통해 급전 안테나(470)가 x-편파를 방사하면, 도 3에 도시한 상기 상부 덮개(310) 및 상기 상부 덮개(310)에 배열된 복수의 전도성 구조체(320)는 좌수 편파를 생성하여 방사한다. 즉, 상기 단위 안테나는, 급전 안테나(470)를 통해 x-편파를 1차 방사하고, 상기 1차 방사된 x-편파의 급전을 통해 좌수 편파를 방사하며, 그에 따라 상기 단위 안테나는, 제2급전(450)을 통해 급전 안테나(470)가 x-편파를 발생시키면 좌수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 된다. 그러면 여기서, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나의 배열을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.When the feed antenna 470 radiates x-polarized polarity through the second feed 450, the upper cover 310 and the plurality of conductive structures 320 arranged on the upper cover 310 shown in FIG. 3. Generates and radiates left-handed polarization. That is, the unit antenna first radiates an x-polarized wave through a feed antenna 470, and radiates a left polarized wave through feeding of the first radiated x-polarized wave. When the feed antenna 470 generates x-polarized wave through the feed 450, it becomes a circularly polarized antenna that emits left polarized wave. Next, the arrangement of the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 배열 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 단위 안테나의 상부 덮개를 순차적으로 배열한 배열 안테나를 나타낸 것이다.5 is a diagram schematically illustrating an array antenna structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 5 is a diagram illustrating an array antenna in which top covers of a unit antenna are sequentially arranged according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 배열 안테나는, 단위 안테나의 배열 방식에 따라 두 가지 형태의 배열, 즉 제1배열과 제2배열을 가지며, 상기 제1배열에 대해서는 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하고, 상기 제2배열에 대해서는 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 5, the array antenna has two types of arrays, that is, a first array and a second array, according to the arrangement of unit antennas, and the first array will be described in more detail with reference to FIG. 6. The second array will be described in more detail with reference to FIG. 7.

상기 배열 안테나는, 복수의 전도성 구조체들(540), 즉 복수의 패치들이 배열된 제1단위 안테나의 상부 덮개(530)를 기준으로, 복수의 단위 안테나들의 상부 덮개들(510,530,550,570)을 시계 방향으로 0˚, 90˚, 180˚, 270˚로 회전하여 형성하거나, 또는 반시계 방향으로 0˚, 90˚, 180˚, 270˚로 회전하여 형성한다. 여기서, 복수의 단위 안테나들의 상부 덮개들(510,530,550,570)에는 복수의 전도성 구조체들(520,540,560,580)이 각각 배열되어 있다.The array antenna has a plurality of conductive structures 540, that is, the upper covers 510, 530, 550, 570 of the plurality of unit antennas in a clockwise direction with respect to the upper cover 530 of the first unit antenna in which the plurality of patches are arranged. It is formed by rotating at 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, or by rotating it counterclockwise at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Here, a plurality of conductive structures 520, 540, 560, and 580 are arranged on the upper covers 510, 530, 550, and 570 of the plurality of unit antennas.

이렇게 복수의 단위 안테나들의 상부 덮개들(510,530,550,570)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 형성된 배열 안테나는, 도 5에 도시한 바와 같이 동일한 형상을 가지며, 이때 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 형성된 배열 안테나는 우수 편파 또는 좌수 편파를 방사한다. 즉, 상기 배열 안테나는, 단위 안테나에 포함된 급전 안테나의 급전, 다시 말해 제1급전 또는 제2급전의 순차적 배열에 따라 좌수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 되거나, 또는 우수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 된다. 그러면 여기서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 안테나를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The array antennas formed by rotating the upper covers 510, 530, 550, 570 of the plurality of unit antennas in a clockwise or counterclockwise direction have the same shape as illustrated in FIG. 5, and are formed by rotating in a clockwise or counterclockwise direction. The array antenna emits even polarized or left polarized waves. That is, the array antenna may be a circularly polarized antenna that emits left polarized waves according to the feeding of the feed antenna included in the unit antenna, that is, the first or second feed, or a circularly polarized wave that emits even polarization. It becomes an antenna. Next, the array antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 배열 안테나 배열 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 6은, 본 발명의 실시 예에 따라 단위 안테나의 제1배열에 의해 형성된 배열 안테나를 나타낸 것이고, 도 7은, 본 발명의 실시 예에 따라 단위 안테나의 제2배열에 의해 형성된 배열 안테나를 나타낸 것이다.6 and 7 schematically illustrate an array antenna array structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 6 shows an array antenna formed by a first array of unit antennas according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows an array antenna formed by a second array of unit antennas according to an embodiment of the present invention. It is shown.

도 6을 참조하면, 상기 배열 안테나는, 제2급전(450)을 통해 x-편파가 급전되어 좌수 편파를 방사하는 네 개의 단위 안테나들(610,630,650,670)이 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회전하여 형성된다. 다시 말해, 제2급전(450)을 통해 좌수 편파를 방사하는 제1단위 안테나(610)를 0˚, 90˚, 180˚, 270˚로 순차적으로 배열하여 좌수 편파를 방사하는 제1배열의 배열 안테나를 형성한다. 여기서, 상기 배열 안테나는, 제1단위 안테나(610)를 기준으로 각각의 단위 안테나들(610,630,650,670)이 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상 차를 갖는다.Referring to FIG. 6, the array antenna is formed by rotating four counterpart antennas 610, 630, 650, and 670 that are radiated left-right polarized by x-polarized power supplied through a second feed 450. . In other words, the first unit antenna 610 that emits the left-handed polarization through the second feed 450 is sequentially arranged at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, and thus the first array to emit the left-handed polarization. Form an antenna. In the array antenna, the unit antennas 610, 630, 650, and 670 have a phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° based on the first unit antenna 610.

상기 배열 안테나는, 좌수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 되며, 각각의 단위 안테나들(610,630,650,670)은, x-편파를 방사하는 각각의 급전 안테나들(620,640,660,680)의 급전에 의해 좌수 편파를 방사한다. 그에 따라, 배열 안테나를 형성하는 각각의 단위 안테나들(610,630,650,670)의 상부 덮개에 배열된 복수의 전도성 구조체들이 원형 편파를 방사하고, 상기 각각의 단위 안테나들(610,630,650,670)이 원형 편파를 방사할 뿐만 아니라, 배열 안테나 또한 원형 편파를 방사한다. 그 결과, 상기 배열 안테나는, 적은 수의 급전 안테나로 고 이득을 갖는 단순한 구조의 원형 편파 안테나가 된다.The array antenna is a circularly polarized antenna that emits left-handed polarization, and each of the unit antennas 610, 630, 650, and 670 radiates left-handed polarization by feeding the respective feed antennas 620, 640, 660, and 680 radiating x-polarized light. Accordingly, the plurality of conductive structures arranged on the top cover of the respective unit antennas 610, 630, 650, 670 forming the array antenna emit circular circular polarization, and the respective unit antennas 610, 630, 650, 670 radiate circular polarization as well. The array antenna also radiates circular polarizations. As a result, the array antenna becomes a circularly polarized antenna having a simple structure having high gain with a small number of feed antennas.

도 7을 참조하면, 상기 배열 안테나는, 제1급전(400)을 통해 y-편파가 급전되어 우수 편파를 방사하는 네 개의 단위 안테나들(710,730,750,770)이 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회전하여 형성된다. 다시 말해, 제1급전(400)을 통해 우수 편파를 방사하는 제1단위 안테나(710)를 0˚, 90˚, 180˚, 270˚로 순차적으로 배열하여 우수 편파를 방사하는 제2배열의 배열 안테나를 형성한다. 여기서, 상기 배열 안테나는, 제1단위 안테나(710)를 기준으로 각각의 단위 안테나들(710,730,750,770)이 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상 차를 갖는다.Referring to FIG. 7, the array antenna is formed by rotating four counter-antennas 710, 730, 750, and 770 that rotate a counterclockwise or clockwise direction in which y-polarized power is supplied through the first feed 400 to radiate even polarized waves. . In other words, the first unit antenna 710 that emits even polarization through the first feed 400 is sequentially arranged at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° to emit a second polarization that emits even polarization. Form an antenna. Herein, the array antennas have phase differences of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° of the unit antennas 710, 730, 750, and 770 based on the first unit antenna 710.

상기 배열 안테나는, 우수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 되며, 각각 의 단위 안테나들(710,730,750,770)은, y-편파를 방사하는 각각의 급전 안테나들(720,740,760,780)의 급전에 의해 우수 편파를 방사한다. 그에 따라, 배열 안테나를 형성하는 각각의 단위 안테나들(710,730,750,770)의 상부 덮개에 배열된 복수의 전도성 구조체들이 원형 편파를 방사하고, 상기 각각의 단위 안테나들(710,730,750,770)이 원형 편파를 방사할 뿐만 아니라, 배열 안테나 또한 원형 편파를 방사한다. 그 결과, 상기 배열 안테나는, 적은 수의 급전 안테나로 고 이득을 갖는 단순한 구조의 원형 편파 안테나가 된다. 그러면 여기서, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나의 이득 및 축비를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The array antenna is a circular polarization antenna that emits even polarization, and each of the unit antennas 710, 730, 750, and 770 radiates even polarization by feeding power of the respective feeding antennas 720, 740, 760, and 780 that emit y-polarization. Accordingly, the plurality of conductive structures arranged on the top cover of the respective unit antennas 710, 730, 750, 770 forming the array antenna emit circular circular polarization, and the respective unit antennas 710, 730, 750, 770 radiate circular polarization as well. The array antenna also radiates circular polarizations. As a result, the array antenna becomes a circularly polarized antenna having a simple structure having high gain with a small number of feed antennas. Then, the gain and the axial ratio of the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 8 to 11.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 축비 및 이득을 도시한 그래프이다. 여기서, 도 8은, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 단위 안테나에서 방사되는 좌수 편파 및 우수 편파의 축비(axial ratio)를 나타낸 그래프이고, 도 9는, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 단위 안테나에서 방사되는 좌수 편파 및 우수 편파의 실효 이득(realized gain)을 나타낸 그래프이다.8 and 9 are graphs illustrating unit antenna axis ratios and gains of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 8 is a graph illustrating axial ratios of left-handed polarization and even-polarized polarization radiated from the unit antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram of the axial ratio of the unit antenna according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the realized gain of the left-wing polarization and the even-polarized polarization emitted.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 단위 안테나에서 방사되는 우수 편파의 안테나 축비(810) 및 좌수 편파의 안테나 축비(820)는 5.24GHz에서 0.5dB이며 3dB 축비 대역폭은 2.4%를 갖는다. 그리고, 상기 단위 안테나에서 방사되는 우수 편파의 실효 이득(910) 및 좌수 편파의 실효 이득(920)은, 중심 주파수인 5.24GHz에서 17.05dB이고, 3dB 대역폭은 6.8%를 갖는다.8 and 9, the antenna axis ratio 810 of the even polarization and the antenna axis ratio 820 of the left polarization radiated from the unit antenna are 0.5 dB at 5.24 GHz and the 3 dB axial ratio bandwidth is 2.4%. The effective gain 910 of the even polarized wave and the left gain polarized wave 920 of the unit antenna are 17.05 dB at a center frequency of 5.24 GHz and a 3 dB bandwidth of 6.8%.

도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 배열 안테나 축비 및 이득을 도시한 그래프이다. 여기서, 도 10은, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 배열 안테나에서 방사되는 좌수 편파 및 우수 편파의 축비를 나타낸 그래프이고, 도 11은, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 배열 안테나에서 방사되는 좌수 편파 및 우수 편파의 실효 이득을 나타낸 그래프이다.10 and 11 are graphs showing the array antenna axial ratio and the gain of the array circular polarization antenna in the wireless communication system according to the present invention. Here, FIG. 10 is a graph showing the axial ratios of left polarization and even polarization emitted from the array antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a left polarization polarization emitted from the array antenna according to an embodiment of the present invention. And a graph showing the effective gain of the excellent polarization.

도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 배열 안테나에서 방사되는 우수 편파의 안테나 축비(1010) 및 좌수 편파의 안테나 축비(1020)는 5.24GHz에서 0.005dB이며 3dB 축비 대역폭은 28% 이상의 값을 갖는다. 그리고, 상기 배열 안테나에서 방사되는 우수 편파의 실효 이득(1110) 및 좌수 편파의 실효 이득(1120)은, 5.1GHz에서 22.61dB이고 3dB 대역폭은 5.7%를 갖는다.Referring to FIGS. 10 and 11, the antenna axis ratio 1010 of the even polarization and the antenna axis ratio 1020 of the left-hand polarization radiated from the array antenna are 0.005 dB at 5.24 GHz, and the 3 dB axial bandwidth has a value of 28% or more. The effective gain 1110 of the even polarized wave and the left gain polarized wave 1120 are 22.61 dB at 5.1 GHz and a 3 dB bandwidth of 5.7%.

이렇게 단위 안테나가 순차적으로 배열된 배열 안테나에서 안테나의 이득, 축비, 및 3dB 축비 대역폭이 향상된다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나는, 기존의 일반적인 패치를 이용한 배열 안테나와 다른 배열을 통해 각각의 단위 안테나 이득을 패치 안테나보다 향상시키며, 그에 따라 적은 수의 급전 안테나를 이용하여 고 이득의 원형 편파 안테나를 획득한다. 다시 말해, 일반적인 패치안테나의 이득은 6dB임으로, 24dB의 안테나 이득을 획득하기 위해서는 적어도 64 개의 패치 안테나로 배열하여야 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나는, 단위 안테나의 이득이 17dB임으로, 이러한 단위 안테나 네 개를 배열하면 22.6dB의 높은 안테나 이득을 획득한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나는, 하나의 급전 안테나에 의한 급전을 통해 원형 편파를 방 사하는 개별 안테나, 즉 단위 안테나의 이득이 17.05dB를 가지므로 단지 네 개의 단위 안테나를 순차적으로 배열하여 22.61dB의 고 이득을 갖는 배열 안테나를 용이하게 실현할 수 있다. 그러면 여기서, 도 12를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배열 원형 편파 안테나의 제조 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In the array antenna in which the unit antennas are sequentially arranged, the gain, the axial ratio, and the 3 dB axial ratio bandwidth of the antenna are improved. That is, the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention improves the unit antenna gains from the patch antenna through a different arrangement from that of the conventional general patch, and thus uses a smaller number of feed antennas. Acquire a high gain circularly polarized antenna. In other words, since the gain of a general patch antenna is 6dB, to obtain an antenna gain of 24dB, at least 64 patch antennas should be arranged. However, in the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention, the gain of the unit antenna is 17dB. In addition, arranging these four unit antennas yields a high antenna gain of 22.6dB. That is, since the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention has a gain of 17.05 dB of an individual antenna that emits circular polarization through feeding by one feeding antenna, that is, a unit antenna, only four unit antennas are used. By sequentially arranging, an array antenna having a high gain of 22.61 dB can be easily realized. Next, the manufacturing process of the array circular polarization antenna according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 12.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 제조 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.12 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 1210단계에서, 접지 기판 상에 형성된 유전체 기판에 하나의 급전 안테나를 형성한다. 여기서, 상기 급전 안테나는, 상기 유전체 기판 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점을 급전점으로 하여 형성되며, 상기 형성된 지점, 즉 급전점에 따라 제1급전(400) 또는 제2급전(450)이 결정되어 상기 급전 안테나는, x-편파를 방사하거나 또는 y-편파를 방사하게 된다.Referring to FIG. 12, in operation 1210, one feed antenna is formed on a dielectric substrate formed on a ground substrate. Here, the feeding antenna is formed by a point that is spaced apart by a predetermined distance from the center point on the dielectric substrate, the first feed 400 or the second feed 450 according to the formed point, that is, the feed point It is determined that the feed antenna emits x-polarized waves or y-polarized waves.

그런 다음, 1220단계에서, 상면에 유전체 기판 및 급전 안테나가 형성된 접지 기판으로부터 상부에 소정 거리(h)만큼 이격되어 위치하는 유전체 기판을 상부 덮개로 하여, 상기 급전 안테나의 상부 덮개에 복수의 전도성 구조체들, 즉 복수의 패치들을 형성한다. 이때, 상기 복수의 전도성 구조체들은, 동일한 일정 방향으로 배열되어 형성되며, 선형 편파가 급전될 경우 원형 편파를 발생하여 방사하도록 사각 패치에서 마주보는 대각 방향의 대칭 모서리가 상호 평행하게 제거되어 형성된다. 여기서, 상기 복수의 전도성 구조체들은, 원형 편파 안테나의 동작 주파수, 안테나 이득, 및 편파 특성에 따라 다양한 크기 및 형상을 가질 수 있으며, 상기 상부 덮개는, 안테나 이득을 보다 향상시키기 위해 보다 큰 사이즈를 가지고, 직사각 형, 정사각형, 원, 타원형, 및 사다리꼴 등 다양한 형상을 가질 수 있다.Next, in operation 1220, a plurality of conductive structures are formed on the top cover of the feed antenna, using a top cover of a dielectric substrate positioned to be spaced apart by a predetermined distance h from the ground substrate on which the dielectric substrate and the feed antenna are formed. Ie form a plurality of patches. In this case, the plurality of conductive structures are formed by being arranged in the same predetermined direction, and when the linearly polarized wave is fed, the symmetrical edges of the diagonal directions facing from the square patch are removed in parallel to each other so as to generate and radiate the circularly polarized wave. Here, the plurality of conductive structures may have various sizes and shapes according to the operating frequency, antenna gain, and polarization characteristics of the circularly polarized antenna, and the upper cover has a larger size to further improve the antenna gain. It may have various shapes such as rectangular, square, circle, oval, and trapezoid.

또한, 상기 급전 안테나가 x-편파를 방사하여 상기 상부 덮개에 급전되면, 상기 복수의 전도성 구조체들 및 상기 상부 덮개는 좌수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 되고, 상기 급전 안테나가 y-편파를 방사하여 상기 상부 덮개에 급전되면, 상기 복수의 전도성 구조체들 및 상기 상부 덮개는 우수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 된다. 즉, 하나의 급전 안테나, 및 상기 복수의 전도성 구조체들이 형성된 상기 급전 안테나의 상부 덮개에 의해 하나의 단위 안테나가 형성되며, 상기 단위 안테나는 원형 편파 안테나가 된다. 이때, 상기 복수의 전도성 구조체들은 하나의 급전 안테나를 통해 급전됨에 따라 안테나의 구조가 단순해지며, 급전될 경우 상부 덮개뿐만 아니라 상기 상부 덮개에 배열된 복수의 전도성 구조체들이 원형 편파를 방사하여 안테나 이득이 향상된다.Further, when the feed antenna radiates x-polarized light to feed the top cover, the plurality of conductive structures and the top cover become a circularly polarized antenna that radiates left polarization, and the feed antenna radiates y-polarized wave. When the upper cover is fed to the upper cover, the plurality of conductive structures and the upper cover become a circularly polarized antenna that emits even polarized waves. That is, one unit antenna is formed by one feed antenna and an upper cover of the feed antenna on which the plurality of conductive structures are formed, and the unit antenna becomes a circularly polarized antenna. In this case, the structure of the antenna is simplified as the plurality of conductive structures are fed through one feeding antenna. When the plurality of conductive structures are fed, not only the upper cover but also the plurality of conductive structures arranged on the upper cover radiate circular polarizations to gain antenna gain. This is improved.

다음으로, 1230단계에서, 전술한 바와 같이 형성된 단위 안테나 복수개를 소정의 위상 차로, 예컨대 네 개의 단위 안테나를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 0˚, 90˚, 180˚, 270˚로 회전, 즉 하나의 단위 안테나를 기준으로 네 개의 단위 안테나를 0˚, 90˚, 180˚, 270˚로 순차적으로 배열한다. 이렇게 복수의 단위 안테나들을 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열함에 따라 배열 안테나가 형성되며, 배열된 각 단위 안테나에 포함된 급전 안테나의 급전에 따라 상기 배열 안테나는 좌수 편파 또는 우수 편파를 방사한다.Next, in step 1230, the plurality of unit antennas formed as described above are rotated by a predetermined phase difference, for example, four unit antennas are rotated at 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° in a clockwise or counterclockwise direction. Four unit antennas are sequentially arranged at 0˚, 90˚, 180˚, and 270˚ based on the unit antenna of. The array antennas are formed by sequentially arranging a plurality of unit antennas having a phase difference, and the array antennas emit left or right polarized waves according to feeding of the feed antennas included in each of the arranged unit antennas.

다시 말해, x-편파를 방사하는 급전 안테나가 각각 포함된 복수의 단위 안테나들을 순차적으로 배열하여 형성된 배열 안테나는, 좌수 편파를 방사하는 원형 편 파 안테나가 되고, y-편파를 방사하는 급전 안테나가 각각 포함된 복수의 단위 안테나들을 순차적으로 배열하여 형성된 배열 안테나는, 우수 편파를 방사하는 원형 편파 안테나가 된다. 여기서, x-편파가 급전되면, 배열 안테나 및 복수의 단위 안테나들뿐만 아니라, 상기 복수의 단위 안테나들에 포함된 복수의 전도성 구조체들이 좌수 편파를 방사하며, y-편파가 급전되면, 배열 안테나 및 복수의 단위 안테나들뿐만 아니라, 상기 복수의 단위 안테나들에 포함된 복수의 전도성 구조체들이 좌수 편파를 방사한다. 또한, 적은 수의 급전 안테나를 통해 급전됨에 따라 안테나의 복잡도를 최소화하며, 급전될 경우 배열 안테나, 및 상기 배열 안테나를 형성하는 복수의 상부 덮개들뿐만 아니라 상기 복수의 상부 덮개들에 배열된 복수의 전도성 구조체들이 원형 편파를 방사하여 안테나 이득이 향상된다.In other words, the array antenna formed by sequentially arranging a plurality of unit antennas each including a feed antenna for radiating x-polarized waves is a circularly polarized antenna for radiating left polarized waves, and the feed antenna for radiating y-polarized waves An array antenna formed by sequentially arranging a plurality of unit antennas included in each, becomes a circularly polarized antenna that emits even polarization. Here, when the x-polarized wave is fed, not only the array antenna and the plurality of unit antennas, but also a plurality of conductive structures included in the plurality of unit antennas radiate left polarized wave, and when the y-polarized wave is fed, the array antenna and In addition to the plurality of unit antennas, a plurality of conductive structures included in the plurality of unit antennas emit left-handed polarization. In addition, as the power is fed through a small number of feed antennas, the complexity of the antenna is minimized, and when fed, a plurality of arrays arranged in the plurality of top covers as well as an array antenna and a plurality of top covers forming the array antenna are provided. Conductive structures emit circular polarizations to improve antenna gain.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 전도성 구조체를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a conductive structure of an array circular polarized antenna in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 상부 구조를 개략적으로 도시한 도면.2 is a diagram schematically illustrating a unit antenna upper structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면.3 is a diagram schematically illustrating a unit antenna structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 급전 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면.4 is a diagram schematically illustrating a feed antenna structure of an array circular polarized antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 배열 안테나 구조를 개략적으로 도시한 도면.5 is a diagram schematically illustrating an array antenna structure of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 배열 안테나 배열 구조를 개략적으로 도시한 도면.6 and 7 schematically illustrate an array antenna array structure of an array circular polarized antenna in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 단위 안테나 축비 및 이득을 도시한 그래프.8 and 9 are graphs showing unit antenna axis ratios and gains of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 배열 안테나 축비 및 이득을 도시한 그래프.10 and 11 are graphs showing an array antenna axis ratio and a gain of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나의 제조 과정을 개략적으로 도시한 도면.12 is a diagram schematically illustrating a manufacturing process of an array circular polarization antenna in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (20)

무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나에 있어서,An array circular polarized antenna in a wireless communication system, 접지 기판 상의 유전체 기판 상에서 소정 지점에 위치하는 급전 안테나;A feed antenna positioned at a predetermined point on the dielectric substrate on the ground substrate; 상기 급전 안테나의 상부에 상기 접지 기판으로부터 소정 거리만큼 이격되어 위치하는 상부 덮개(superstrate)에 복수의 전도성 구조체들이 동일한 일정 방향으로 배열된 단위 안테나; 및A unit antenna in which a plurality of conductive structures are arranged in the same predetermined direction on a superstrate which is spaced apart from the ground substrate by a predetermined distance on an upper portion of the feeding antenna; And 상기 단위 안테나 복수개가 소정의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열된 배열 안테나;를 포함하며,And an array antenna arranged in sequence so that the plurality of unit antennas have a predetermined phase difference. 상기 급전 안테나가 선형 편파를 방사하면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 단위 안테나, 및 상기 배열 안테나는, 원형 편파를 각각 방사하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.And the plurality of conductive structures, the unit antenna, and the array antenna radiate circular polarizations, respectively, when the feed antenna emits linearly polarized waves. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 급전 안테나가 x-편파를 방사하면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 단위 안테나, 및 상기 배열 안테나는, 좌수 편파(left handed polarized wave)를 각각 방사하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.And wherein the plurality of conductive structures, the unit antenna, and the array antenna emit left handed polarized waves, respectively, when the feed antenna emits x-polarized light. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배열 안테나는, x-편파를 방사하는 급전 안테나가 포함된 복수의 단위 안테나들이 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.The array antenna is an array circular polarized antenna, characterized in that the plurality of unit antennas including a feed antenna for emitting x-polarized light are arranged in sequence so as to have a phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, 270 °. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 x-편파는, y-축에서의 길이가 x-축에서의 길이보다 작은 형상을 갖는 상기 유전체 기판 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점을 급전점으로 하는 급전 안테나에서 방사되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.The x-polarized wave is radiated from a feed antenna having a feed point at a point spaced a predetermined distance from a center point on the dielectric substrate having a shape whose length in the y-axis is smaller than the length in the x-axis. Array circular polarization antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 급전 안테나가 y-편파를 방사하면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 단위 안테나, 및 상기 배열 안테나는, 우수 편파(right-handed polarized wave)를 각각 방사하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.And wherein the plurality of conductive structures, the unit antenna, and the array antenna emit right-handed polarized waves, respectively, when the feed antenna emits y-polarized light. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배열 안테나는, y-편파를 방사하는 급전 안테나가 포함된 복수의 단위 안테나들이 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.The array antenna is an array circular polarization antenna, characterized in that the plurality of unit antennas including a feed antenna that emits y-polarization are sequentially arranged so as to have a phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, 270 °. 제5항 또는 제6항에 있어서,The method according to claim 5 or 6, 상기 y-편파는, y-축에서의 길이가 x-축에서의 길이보다 큰 형상을 갖는 상기 유전체 기판 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점을 급전점으로 하는 급전 안테나에서 방사되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.The y-polarized light is emitted from a feed antenna having a feed point at a point spaced a predetermined distance from a center point on the dielectric substrate having a shape whose length in the y-axis is larger than the length in the x-axis. Array circular polarization antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 전도성 구조체들은, 사각 패치에서 마주보는 대각 방향의 대칭 모서리가 상호 평행하게 제거된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.And the plurality of conductive structures have a shape in which diagonally symmetrical edges facing each other in a rectangular patch are removed in parallel to each other. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 전도성 구조체들은, 상기 급전 안테나로부터 상기 선형 편파가 간접 급전되며, 상기 간접 급전된 선형 편파에 대응한 서로 다른 원형 편파를 방사하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.And the plurality of conductive structures are indirectly fed with the linear polarization from the feeding antenna and radiate different circularly polarized waves corresponding to the indirectly fed linearly polarized wave. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 전도성 구조체들은, 원형 편파 안테나의 동작 주파수, 안테나 이득, 및 편파 특성에 따라 크기 및 형상이 결정되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나.And the plurality of conductive structures are determined in size and shape according to operating frequency, antenna gain, and polarization characteristics of the circularly polarized antenna. 무선 통신 시스템에서 배열 원형 편파 안테나 제조 방법에 있어서,In the method of manufacturing an array circular polarized antenna in a wireless communication system, 접지 기판 상에 제1유전체 기판을 형성하는 단계;Forming a first dielectric substrate on the ground substrate; 상기 제1유전체 기판 상의 소정 지점에 급전 안테나를 형성하는 단계;Forming a feed antenna at a predetermined point on the first dielectric substrate; 상기 급전 안테나의 상부에 상기 접지 기판으로부터 소정 거리만큼 이격시켜 제2유전체 기판을 위치시키는 단계;Positioning a second dielectric substrate on the feeding antenna spaced apart from the ground substrate by a predetermined distance; 상기 제2유전체 기판 상에 복수의 전도성 구조체들을 동일한 일정 방향으로 배열하는 단계; 및Arranging a plurality of conductive structures on the second dielectric substrate in the same predetermined direction; And 상기 복수의 전도성 구조체들이 배열된 제2유전체 기판 복수개를 소정의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열하는 단계;를 포함하며,And sequentially arranging a plurality of second dielectric substrates on which the plurality of conductive structures are arranged to have a predetermined phase difference. 상기 급전 안테나에서 선형 편파가 방사되면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 복수의 전도성 구조체들이 배열된 제2유전체 기판, 및 상기 순차적으로 배열된 복수의 제2유전체 기판들에서, 원형 편파가 각각 방사되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.When linear polarization is radiated from the feed antenna, circular polarizations are radiated from the plurality of conductive structures, the second dielectric substrate on which the plurality of conductive structures are arranged, and the plurality of sequentially arranged second dielectric substrates, respectively. Method of manufacturing an array circular polarized antenna, characterized in that. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 급전 안테나에서 x-편파가 방사되면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 복수의 전도성 구조체들이 배열된 제2유전체 기판, 및 상기 순차적으로 배열된 복수의 제2유전체 기판들에서, 좌수 편파(left handed polarized wave)가 각각 방사되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.When x-polarized radiation is emitted from the feed antenna, left polarization is performed in the plurality of conductive structures, the second dielectric substrate in which the plurality of conductive structures are arranged, and the plurality of second dielectric substrates in the sequence. Method for manufacturing an array circular polarized antenna, characterized in that each handed polarized wave (emission). 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 순차적으로 배열하는 단계는, x-편파를 방사하는 급전 안테나 상부에 위치한 제2유전체 기판 복수개를 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.The sequentially arranging may include sequentially arranging a plurality of second dielectric substrates disposed on the feed antenna radiating x-polarized waves so as to have a phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Method for manufacturing a circularly polarized antenna. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 급전 안테나를 형성하는 단계는, y-축에서의 길이가 x-축에서의 길이보다 작은 형상을 갖는 상기 제1유전체 기판 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점이 급전점이 되도록 소정 지점에 x-편파 급전 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.The forming of the feed antenna may include x at a predetermined point such that a point spaced a predetermined distance from a center point on the first dielectric substrate having a shape whose length in the y-axis is smaller than the length in the x-axis is a feeding point. A polarizing feed antenna is formed. An array circular polarizing antenna manufacturing method. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 급전 안테나에서 y-편파가 방사되면, 상기 복수의 전도성 구조체들, 상기 복수의 전도성 구조체들이 배열된 제2유전체 기판, 및 상기 순차적으로 배열된 복수의 제2유전체 기판들에서, 우수 편파(right-handed polarized wave)가 각각 방사되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.When y-polarized radiation is emitted from the feed antenna, right polarization is performed in the plurality of conductive structures, the second dielectric substrate in which the plurality of conductive structures are arranged, and the plurality of second dielectric substrates in the sequence. and -handed polarized wave respectively radiate. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 순차적으로 배열하는 단계는, y-편파를 방사하는 급전 안테나 상부에 위치한 제2유전체 기판 복수개를 0˚, 90˚, 180˚, 270˚의 위상 차를 갖도록 순차적으로 배열하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.The sequentially arranging may include sequentially arranging a plurality of second dielectric substrates positioned on the feed antenna that emits y-polarization so as to have a phase difference of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Method for manufacturing a circularly polarized antenna. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 급전 안테나를 형성하는 단계는, y-축에서의 길이가 x-축에서의 길이보다 큰 형상을 갖는 상기 제1유전체 기판 상의 중심 지점에서 소정 거리만큼 이격된 지점이 급전점이 되도록 소정 지점에 y-편파 급전 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.The forming of the feeding antenna may include y at a predetermined point such that a point spaced a predetermined distance from a center point on the first dielectric substrate having a shape whose length in the y-axis is larger than the length in the x-axis is a feeding point. A polarizing feed antenna is formed. An array circular polarizing antenna manufacturing method. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 일정 방향으로 배열하는 단계는, 사각 패치에서 마주보는 대각 방향의 대칭 모서리가 상호 평행하게 제거된 형상으로 상기 복수의 전도성 구조체들을 형성하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.The arranging in the predetermined direction may include forming the plurality of conductive structures in a shape in which symmetrical edges of diagonal directions facing each other in a rectangular patch are removed in parallel to each other. 제18항에 있어서,19. The method of claim 18, 상기 복수의 전도성 구조체들을 형성하는 단계는, 원형 편파 안테나의 동작 주파수, 안테나 이득, 및 편파 특성에 따라 크기 및 형상을 결정하는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.Forming the plurality of conductive structures comprises determining the size and shape according to the operating frequency, antenna gain, and polarization characteristics of the circularly polarized antenna. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 급전 안테나로부터 상기 선형 편파가 간접 급전되며, 상기 간접 급전된 선형 편파에 대응한 서로 다른 원형 편파가 상기 복수의 전도성 구조체들로부터 방사되는 것을 특징으로 하는 배열 원형 편파 안테나 제조 방법.The linearly polarized wave is indirectly fed from the feed antenna, and different circularly polarized waves corresponding to the indirectly fed linearly polarized wave are radiated from the plurality of conductive structures.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018174561A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 삼성전자 주식회사 Electronic device comprising antenna

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101326355B1 (en) * 2012-08-02 2013-11-11 숭실대학교산학협력단 Method of manufacturing integrated circuit for wireless communication and integrated circuit thereof
KR101408070B1 (en) * 2013-01-04 2014-06-17 국방과학연구소 Relflectarray Antenna
CN106450740B (en) * 2016-12-06 2023-12-19 大唐终端技术有限公司 Handheld terminal equipment and high-gain terminal equipment antenna thereof
KR102005101B1 (en) * 2019-03-20 2019-07-29 엘아이지넥스원 주식회사 Folded reflectarray antenna using active phased array feed
WO2021010685A1 (en) * 2019-07-12 2021-01-21 주식회사 아모센스 Uwb antenna module
CN113113770B (en) * 2021-04-30 2024-03-19 广州智讯通信系统有限公司 Antenna adopting polarization sensitive molded line-circular polarization converter
KR102439526B1 (en) * 2021-08-12 2022-09-02 엘아이지넥스원 주식회사 Dual band hybride antenna for active phased array antenna and passive reflector antenna simultaneous actuation
KR102466223B1 (en) * 2021-10-14 2022-11-18 (주)뮤트로닉스 Dual-band Dual-polarized active phased array antenna
CN114300836B (en) * 2021-12-16 2023-12-26 深圳航天东方红卫星有限公司 Circularly polarized film antenna
KR102541803B1 (en) * 2021-12-27 2023-06-13 숭실대학교 산학협력단 Full-duplex transceiver with circular polarization
KR102451076B1 (en) * 2022-04-26 2022-10-06 국방과학연구소 Monopulse System using Reflectarray Antenna
CN115064866A (en) * 2022-05-24 2022-09-16 中国人民解放军海军工程大学 Circularly polarized antenna array for generating high-purity vortex wave

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050093148A (en) * 2004-03-18 2005-09-23 현대자동차주식회사 Beam tilt microstrip patch antenna
KR20060048432A (en) * 2004-06-21 2006-05-18 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Bidirectional antenna device and directional characteristics adjusting method
KR20070098773A (en) * 2007-08-23 2007-10-05 주식회사 이노칩테크놀로지 Laminated chip antenna

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050093148A (en) * 2004-03-18 2005-09-23 현대자동차주식회사 Beam tilt microstrip patch antenna
KR20060048432A (en) * 2004-06-21 2006-05-18 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Bidirectional antenna device and directional characteristics adjusting method
KR20070098773A (en) * 2007-08-23 2007-10-05 주식회사 이노칩테크놀로지 Laminated chip antenna

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018174561A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 삼성전자 주식회사 Electronic device comprising antenna
US11258170B2 (en) 2017-03-24 2022-02-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device comprising antenna

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