KR101519875B1 - Microstrip patch array antenna with flat-top and low side lobe beam pattern - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주빔의 방사패턴이 플렛탑으로 형성되며, 낮은 부엽의 방사패턴을 가지는 플렛탑을 갖는 저 부엽 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전면부에 복수 개의 방사패치가 급전선으로 연결된 패치 배열부가 좌우 대칭되게 한 쌍으로 이루어지는 패치열 및 상기 좌우 한 쌍의 패치 배열부 사이에 구비되는 중앙 급전부; 을 포함하며, 패치열이 복수 개의 열로 구성되되, 중앙 급전부로 구성되어 주빔의 피크 방사패턴이 평탄하게 형성되고, 수평 방향으로의 낮은 부엽을 가지는 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a low-side antenna having a flat top with a radiation pattern of a main beam formed by a flat top, A central feeding part provided between a pair of left and right patch trains and a pair of left and right patch trains; Wherein the patch column is constituted by a plurality of columns and is constituted by a central feeding part and a peak emission pattern of the main beam is formed flat and has a low side lobe in the horizontal direction.

Description

플렛탑과 저 부엽 빔패턴 특성을 갖는 마이크로스트립 패치배열 안테나{MICROSTRIP PATCH ARRAY ANTENNA WITH FLAT-TOP AND LOW SIDE LOBE BEAM PATTERN}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a microstrip patch array antenna having a flat top and a low-

본 발명은 주빔의 방사패턴이 평평한 상부를 갖는 플렛탑(Flat-Top)으로 형성되며, 저 부엽(Side Lobe)의 방사패턴을 가지는 플렛탑을 갖는 저 부엽 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a low side lobe antenna having a flat top formed with a flat top with a radiation pattern of the main beam and a flat top with a radiation pattern of a side lobe.

더욱 상세하게는, 패치 배열의 전면으로 복수의 방사패치를 가지는 패치 배열부가 좌우 대칭으로 배치되며 중앙을 중심으로 패치 배열부에 급전하는 중앙 급전선이 배치되도록 구성되어 부엽의 레벨을 낮출 수 있으므로 안정된 통신 성능으로 시스템 오작동 및 에러율을 현저히 감소시킬 수 있는 플렛탑을 갖는 저 부엽 안테나에 관한 것이다.
More specifically, a patch array portion having a plurality of radiation patches arranged on the front surface of the patch array is arranged symmetrically and a central power feed line for feeding the patch array portion around the center is disposed, thereby lowering the level of the side lobe. The present invention relates to a low-side-leaf antenna having a flat tower capable of remarkably reducing system malfunction and error rate due to its performance.

안테나 지향성의 수평방향 방사 패턴 중, 주빔 이외의 방향으로 방사되는 빔을 부엽(Side Lobe)라 한다. 일반적으로 특정 방향에 전파를 방사하는 경우에는 부엽이 낮을수록 효율이 높고 다른 안테나에 간섭을 주지 않는다.
Of the horizontal radiation patterns of antenna directivity, a beam radiated in a direction other than the main beam is called a side lobe. Generally, in the case of radiating a radio wave in a specific direction, the lower the side lobe, the higher the efficiency and does not interfere with other antennas.

한편, 녹색 경영 등의 슬로건에 맞춰 친환경 기술들이 부각되고 있는 추세에, 고속도로(유료도로)의 통행료를 자동으로 징수토록 하는 자동요금징수시스템(ETCS, Electronic Toll Collection System, 하이패스 시스템)이 증가되고 있는 추세이다.On the other hand, eco-friendly technologies are increasingly in line with the slogan of green management, and an automatic fare collection system (ETCS, Electronic Toll Collection System, High Pass System) that automatically collects tolls on expressways (toll roads) There is a trend.

자동요금징수시스템을 이용하면, 톨게이트에서의 원활한 교통 흐름뿐만 아니라, 통행료 영수증이 불필요하게 발급되는 것이 감소되며, 요금 징수 시 대기차량의 공회전이 불필요해지는 등 환경 친화적인 부분이 많다.In addition to the smooth traffic flow on the tollgate, the use of the automatic toll collection system reduces unnecessary issuance of toll receipts, and there are many eco-friendly parts, such as idling of waiting vehicles when collecting tolls becomes unnecessary.

이에, 자동요금징수시스템과 톨게이트를 통과하는 자동차의 자동요금징수 단말기가 통신가능하도록 안테나가 구비된다.Accordingly, an antenna is provided so that the automatic fare collection system and the automatic fare collection terminal of the vehicle passing through the toll gate can communicate with each other.

자동요금징수시스템에 사용되는 안테나는 톨게이트의 각 차로 상단 또는 측면에 위치하여 자동차의 자동요금징수 단말기와 통신하는 것으로, 자동차가 안테나의 설치 위치 지점 부근을 통과할 때 자동요금징수 단말기와의 통신이 원활해야 함은 물론 각 차로에 설치된 안테나들끼리 간섭이 없도록 해야 한다.The antenna used in the automatic toll collection system is located at the top or side of each car of the toll gate and communicates with the automatic fare collection terminal of the vehicle. When the car passes near the installation location of the antenna, communication with the automatic fare collection terminal It should be smooth, and the antennas installed in each lane should not interfere with each other.

현재까지 대두분의 공개된 기술은 자동차에 설치되는 자동요금징수 단말기에 구비되는 안테나에 초점이 맞춰져 있다. 즉, 톨게이트를 통과하는 차량에 구비된 자동요금징수 단말기용 안테나에 대한 기술이 주를 이루고 있으며, 자동요금징수시스템에 사용되는 안테나에 대한 개발은 미비한 실정이다.Until now, the disclosed technology of soybean concentrate on an antenna provided in an automatic fare collection terminal installed in a car. That is, the technology for the antenna for the automatic toll collecting terminal provided in the vehicle passing through the toll gate is main, and the development of the antenna for the automatic toll collecting system is insufficient.

또한 자동요금징수시스템에서 사용되는 안테나에서 공개된 기술들은 안테나를 수납하는 하우징 구조에 초점이 맞춰진 것으로, 역시 안테나 자체에 효율을 높이기 보다는 안테나의 설치 방향 및 지향성에 초점을 맞춰 개발되고 있는 실정이다.
In addition, the technologies disclosed in the antennas used in the automatic toll collection system are focused on the housing structure for housing the antennas, and have been developed with a focus on the orientation and directivity of the antenna rather than increasing the efficiency of the antenna itself.

종래의 자동요금징수시스템에서 사용되는 안테나는 방사패치의 개수가 4x4 구조로 이루어진 안테나가 사용된다.In the conventional antenna used in the automatic toll collection system, an antenna having a 4x4 structure is used as the number of radiation patches.

첨부된 도면의 도 1은 종래 4x4 구조의 안테나에 대한 수직방향 방사 패턴(a) 및 수평방향 방사 패턴(b)의 그래프를 나타낸 것이다.FIG. 1 of the accompanying drawings shows a graph of a vertical radiation pattern (a) and a horizontal radiation pattern (b) for a conventional 4x4 antenna.

종래 4x4 구조의 안테나에 대한 수직방향 방사 패턴 및 수평방향 방사 패턴을 살펴보면, 중심부의 빔 방사 패턴이 뾰족하게 형성되며 3dB에 대하여 각각 23.23°및 22.60°의 좁은 빔폭(beam width)을 가지는 것으로 나타난다.A vertical radiation pattern and a horizontal radiation pattern for a conventional 4x4 antenna show that the center beam radiation pattern is sharp and has a narrow beam width of 23.23 ° and 22.60 ° for 3 dB, respectively.

이러함 주빔의 방사패턴이 그 중심부에서 뽀족하게 형성된 경우, 첨단 방사패턴이 그 주변의 방사패턴보다 상당히 높아 주빔에 의해서도 다른 안테나에 간섭을 일으킬 수 있는 상태가 발생될 수 있다.If the radiation pattern of the primary beam is formed at its center point, the state of the artificial radiation pattern may be considerably higher than the radiation pattern around the radiation pattern, which may cause interference with other antennas even by the main beam.

또한 각도(deg) 120°이상에서 진폭(amplitude)이 -25(dB) 이상의 방사빔이 측정되며, 각도 -120°에서도 -25(dB) 이상의 방사빔 검출되는 것으로 나타난다.Also, a radiation beam having an amplitude of -25 (dB) or more is measured at an angle (deg) of 120 degrees or more, and a radiation beam of -25 (dB) or more is detected at an angle of -120 degrees.

즉, 방사폭을 도로측의 자동차가 통행하는 위치로 한정한다고 하더라도 부엽이 크게 나타나므로 옆 차로에 설치된 다른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나에 간섭을 일으킬 수 있는 상태가 된다.
In other words, even if the emission width is limited to the position where the vehicle on the road side passes, the side lobes are large, which may cause interference to the low side lobes having other flat top beam patterns installed in the side lanes.

이러한 부엽에 의한 간섭을 최소화하고자 일부 톨게이트에서는 하이패스 차로의 좌우 차로를 폐쇄하여 자동차의 통행하지 못하도록 하는 방법이 시행되고 있다.In order to minimize the interference caused by these side lobes, some toll roads have been closed by closing the left and right lanes of the high pass lanes to prevent vehicles from passing.

따라서 주빔의 피크 방사패턴이 평탄한 플렛탑으로 형성되며 부엽을 낮추어서 다른 차로에 간섭을 최소화할 수 있는 안정된 통신 성능을 갖춘 안테나의 개발이 절실하다.
Therefore, it is urgent to develop an antenna having a steady communication performance that can minimize the interference to other lanes by lowering the side lobe by forming the peak radiation pattern of the main beam into a flat pellet.

본 발명은 위와 같은 안테나의 개발 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 주빔의 피크 형상이 플렛탑으로 형성되며, 부엽을 낮추어서 간섭을 최소화하여 효율을 높이며 안정된 통신 성능을 갖춘 안테나를 제공하는 데 있다.
The present invention has been made in view of the above-described need for development of an antenna, and a problem to be solved by the present invention is to provide an antenna having a peak shape of a main beam formed by a flat tower, .

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나는 전면부에 복수 개의 방사부가 급전선으로 연결된 패치 배열부가 좌우 대칭되게 한 쌍으로 이루어지는 패치열 및 좌우 한 쌍의 패치 배열부 사이에 구비되는 중앙 급전선; 을 포함하며, 패치열이 복수 개의 열로 구성되되, 중앙 급전선은 서로 연결된 것을 기술적 특징으로 하는 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나를 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a low-side leaf antenna having a flat top beam pattern, comprising: a patch array arranged in a front part of the patch array, A central power feed line provided between the portions; The present invention aims to solve the technical problem by providing a low side-leaf antenna having a pellet beam pattern in which the patch train is composed of a plurality of rows and the central power feed lines are connected to each other.

본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나는 부엽을 낮추어서 다른 안테나에 간섭을 최소화할 수 있으므로, 안정된 통신 성능을 갖춘 안테나를 제공할 수 있다.The low side lobe antenna having the flat top beam pattern according to the present invention can minimize the interference with other antennas by lowering the side lobe, thereby providing an antenna having stable communication performance.

또한 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나는 중앙 부분의 피크 특성값이 평평한 상부를 갖는 플렛 형상으로 15dB에 근접하고 빔의 폭이 32°이상의 각도를 갖음으로써, 안정된 통신 성능을 갖춘 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the low-side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention has a peak characteristic value of a central portion in a flat shape having a flat upper portion, close to 15 dB and having a beam width of 32 degrees or more, There is an effect that it is possible to provide a low side lobe antenna having a flat top beam pattern.

또한 본 발명의 안테나를 자동요금징수시스템에 적용하는 경우, 옆 차로에 설치된 안테나에 간섭을 최소화할 수 있으므로, 폐쇄 차로없이 전체 차로를 하이패스 차로로 사용할 수 있는 효과가 있다.
In addition, when the antenna of the present invention is applied to the automatic fare collection system, the interference can be minimized to the antenna installed in the side lane, so that the entire lane can be used as a high pass lane without a closed lane.

도 1은 종래 4×4 구조의 안테나에 대한 수직방향 방사 패턴(a) 및 수평방향 방사 패턴(b)의 그래프를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 전면 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 후면 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 전면 및 후면이 결합된 구성을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나에서 안테나의 후면에 구비되는 인슐레이터 및 그라운드판을 도시한 것이다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 방사 패턴을 시뮬레이션하기 위한 개념도 및 풋 프린트 시뮬레이션을 수행한 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 수직 방사 패턴의 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 수평 방사 패턴의 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing a vertical radiation pattern (a) and a horizontal radiation pattern (b) for a conventional 4 × 4 antenna.
2 is a view showing a front structure of a low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.
3 is a rear view of a low-side leaf antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.
4 is a view illustrating a combined structure of a front side and a back side of a low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.
5 and 6 illustrate an insulator and a ground plate provided on a rear surface of an antenna in a low-side leaf antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.
7 and 8 are a conceptual diagram and a footprint simulation image for simulating a radiation pattern of a low-side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention, respectively.
9 is a graph of a vertical radiation pattern of a low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.
10 is a graph of a horizontal radiation pattern of a low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
Before describing the present invention with reference to the accompanying drawings, it should be noted that the present invention is not described or specifically described with respect to a known configuration that can be easily added by a person skilled in the art, Let the sound be revealed.

본 발명은 주빔의 방사패턴이 플렛탑으로 형성되며, 낮은 부엽의 방사패턴을 가지는 플렛탑을 갖는 저 부엽 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 패치 배열 앞면, 패치 배열 뒷면, 인슐레이터 및 그라운드판으로 결합 구성되어 수평 방향으로의 부엽을 낮추어서 빔 방사가 간섭을 최소화할 수 있는 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to a low side lobe antenna having a flat top having a radiation pattern of a main lobe formed in a flat top and having a low side lobe radiation pattern, and more particularly to a low side lobe antenna having a front side of a patch array, a rear side of a patch array, To a low side lobe antenna having a flattened beam pattern in which the combined radiation is reduced in the horizontal direction so that beam radiation can minimize interference.

첨부된 도면의 도 2 및 3은 각각 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 전면 및 후면 구성을 나타낸 도면이다.
2 and 3 of the accompanying drawings are views showing the front and rear configurations of a low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention, respectively.

본 발명에 따른 안테나는 방사패치(11), 방사패치(11)를 급전선(12)으로 복수 개 연결되는 패치 배열부(10), 패치 배열부(10)가 좌우 대칭으로 구성되는 패치열(20), 패치 배열부(10) 사이를 연결하는 중앙 급전부(30) 및 안테나 그라운드 슬롯(40)을 포함하여 구성된다.The antenna according to the present invention includes a patch array unit 10 in which a plurality of radiation patches 11 and radiation patches 11 are connected by a feed line 12 and a patch array 20 And a patch feeder 10, and an antenna ground slot.

또한 안테나의 후면에 인슐레이터(50, Insulator) 및 그라운드판(60)이 순차적으로 적층될 수 있다.
An insulator (50) and a ground plate (60) may be sequentially stacked on the back surface of the antenna.

방사패치(11)는 전력의 인가에 따라 빔을 방사하는 부분으로, 일정한 두께의 유전체 기판위에 사각형 형상으로 구성된다.The radiation patch 11 is a portion that emits a beam according to the application of electric power, and is formed in a rectangular shape on a dielectric substrate having a constant thickness.

여기서 유전체 기판을 이루는 재질은 테프론(Tefron)이나 렉솔라이트(Rexolite) 및 PTFE(Polytetrafluroethylene)등의 유전체로 구성될 수 있다.The dielectric substrate may be made of a dielectric material such as Tefron, Rexolite, or PTFE (Polytetrafluoroethylene).

이 방사패치(11)는 일방향으로 복수 개가 배열되어 하나의 패치 배열부(10)를 형성한다.A plurality of radiation patches (11) are arranged in one direction to form one patch arrangement portion (10).

이때, 각각의 방사패치(11)는 급전선(12)에 의해서 연결되나, 패치 배열부(10)의 최 외각 및 그 전단의 방사패치(11)는 전면부에서 커플링(116)으로 연결된다.
At this time, the respective radiation patches 11 are connected by the feeder line 12, but the outermost face of the patch arrangement portion 10 and the radiation patches 11 at the front end thereof are connected to the coupling 116 at the front face portion.

예를 들어, 패치 배열부(10)를 이루는 방사패치(11)가 5개로 구성되는 경우, 최 외각의 4번째 방사패치(114)와 5번째의 방사패치(115)는 커플링(116)에 의해서 연결된다.For example, in the case where the radiation patches 11 constituting the patch array portion 10 are constituted by five, the outermost fourth radiation patch 114 and the fifth radiation patch 115 are connected to the coupling 116 Lt; / RTI >

이에 4번째의 방사패치(114)에서 신호가 방사되면, 커플링된 5번째의 방사패치(115)에 신호가 전달되어 방사된다.When a signal is radiated from the fourth radiation patch 114, a signal is transmitted to the fifth radiation patch 115 to be radiated.

또한 방사패치(11)가 5개로 구성되는 경우, 1번째의 방사패치(111)와 2번째의 방사패치(112) 및 2번째의 방사패치(112)와 3번째의 방사패치(113)를 연결하는 급전선(12)에는 급전선(12)의 굵기를 얇게 구성되어 높은 임피던스(impedance)를 통해 전력이 공급되도록 구성될 수 있다.When the radiation patches 11 are composed of five radiation patches 111, the second radiation patches 112, the second radiation patches 112 and the third radiation patches 113 are connected The feeder line 12 may be configured such that the thickness of the feeder line 12 is made thin and power is supplied through a high impedance.

이와 같은 구성으로 낮은 부엽을 얻을 수 있는 효과가 발생된다.
With this configuration, an effect of obtaining a low side lobe is generated.

패치 배열부(10)에서 2번째의 방사패치(112)와 3번째의 방사패치(113)를 연결하는 급전선(12)에 위상(phase)의 분포 값을 적용하기 위한 180°딜레이 라인(121)이 적용되어 메인 빔에서의 슬롭(slop) 효과를 얻을 수 있도록 구성될 수 있다.A 180 ° delay line 121 for applying a phase distribution value to the feed line 12 connecting the second radiation patch 112 and the third radiation patch 113 in the patch arrangement section 10, So that a slop effect in the main beam can be obtained.

또한 3번째의 방사패치(113)와 4번째의 방사패치(114)를 연결하는 급전선(12)에 사용주파수에서 1파장을 적용하기 위한 딜레이 라인(122, delay line)이 적용된다.
A delay line 122 for applying one wavelength at the used frequency is applied to the feed line 12 connecting the third radiation patch 113 and the fourth radiation patch 114.

이와 같이 구성된 패치 배열부(10)는 좌우 대칭되게 한 쌍으로 이루어지는 패치열(20)을 형성한다.
The patch array portion 10 thus configured forms a pair of patch rows 20 symmetrically.

중앙 급전부(30)는 좌우 한 쌍의 패치 배열부(30) 사이에 구비되어 패치열(20)에 급전한다.The central feeding part 30 is provided between the left and right pair of patch arranging parts 30 to feed the patch row 20.

이때, 중앙 급전부(30)는 일정 개수의 패치열(30)에 대해 상하 대칭으로 구성될 수 있으며, 위상(phase)의 분포 값을 적용하기 위한 180° 딜레이 라인(301)이 적용되어 메인 빔에서의 슬롭(slop) 효과를 얻을 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 주빔의 피크(peak)가 평평한 플렛탑 형상으로 빔이 방사될 수 있다.At this time, the central feeding part 30 may be configured to be vertically symmetrical with respect to a certain number of patch rows 30, and a 180 ° delay line 301 for applying a distribution value of a phase is applied, So that a slop effect can be obtained. That is, the beam can be radiated in the form of a flat top having a flat peak of the main beam.

또한 중앙 급전부(30)의 중심부에는 급전라인이 연결된다.
A feeding line is connected to the center of the central feeding part 30. [

여기서, 패치열(30)은 10열로 배열될 수 있다.Here, the patch rows 30 may be arranged in 10 rows.

패치열(30)이 10열로 배열되는 경우, 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나는 방사패치(11)를 기준으로 10×10으로 구성될 수 있다. 그러나 설계조건에 따라 방사패치(11)는 N×N 또는 N×M배열로 구성될 수 있음은 물론이다.When the patch rows 30 are arranged in ten rows, the low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention may be constituted by 10 x 10 with respect to the radiation patch 11. However, it goes without saying that the radiation patch 11 may be configured as an NxN or NxM array according to design conditions.

중앙 급전부(30)는 일정 개수의 패치열(20)에 대해 상하 대칭으로 구성되는데, 패치열(20)이 10열로 배열되는 경우에 중앙 급전부(30)는 5개의 패치열(20)에 대해 상하 대칭으로 구성된다.
The central feeding part 30 is vertically symmetrical with respect to a predetermined number of patch rows 20. When the patch rows 20 are arranged in 10 rows, the central feeding portion 30 is divided into five patch rows 20 And is configured to be vertically symmetrical.

안테나의 후면부에 안테나 그라운드 슬롯(40)이 구비된다. An antenna ground slot 40 is provided at the rear portion of the antenna.

안테나 그라운드 슬롯(40)이 구비되는 위치는 안테나의 전면 부분 중, 전력이 공급되는 부분에서 높은 임피던스(impedance)가 적용하는 부분에 배치된다.The position where the antenna ground slot 40 is provided is disposed at a portion of the front portion of the antenna to which a high impedance is applied at a portion where power is supplied.

즉, 급전선(12) 및 중앙 급전부(30)의 굵기를 얇게 구성된 급전라인의 배면에 위치된다.That is, the feeding line 12 and the central feeding part 30 are located on the back side of the feeding line made thin.

도 3에서 파선으로 도시된 부분은 후술되는 인슐레이터(50)와 접착되는 부분을 도시한 것이다.
The portion indicated by the broken line in Fig. 3 shows a portion to be bonded to the insulator 50 to be described later.

도 4는 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 전면 및 후면이 결합된 구성을 나타낸 도면이다.4 is a view illustrating a combined structure of a front side and a back side of a low side lobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 안테나 그라운드 슬롯(40)은 급전선(12) 및 중앙 급전부(30)의 굵기를 얇게 구성된 급전라인의 배면에 위치되도록 구성된다.As shown in FIG. 4, the antenna ground slot 40 is configured to be positioned on the back surface of the feed line having a thin thickness of the feed line 12 and the central feed part 30. [

이에, 높은 임피던스의 인가에 따라 정합된 전력이 방사패치(11)로 인가된다.
Thus, the matching power is applied to the radiation patch 11 in accordance with the application of the high impedance.

이러한 안테나의 구성에서 방사패치(11)에 의한 전면측으로 빔이 방사되어야 하는 데, 후방 방사가 발생될 경우, 다른 구역에 위치한 안테나의 특성에 영향을 미치게 된다. 이는 또한 안테나 이득을 감소하게 되므로, 후방 방사의 크기를 작게 하는 구성이 요구된다.In the configuration of such an antenna, the beam must be radiated to the front side by the radiation patch 11. If backward radiation is generated, the characteristics of the antenna located in the other region are affected. This also reduces the antenna gain, so a configuration is required to reduce the size of the backward radiation.

따라서 후방 방사의 크기를 최소화하기 위한 것으로 안테나의 후면에는 그라운드판(60)이 구비된다.Therefore, a ground plate 60 is provided on the rear surface of the antenna to minimize the size of the backward radiation.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나에서 안테나의 후면에 구비되는 인슐레이터 및 그라운드판을 도시한 것이다.5 and 6 illustrate an insulator and a ground plate provided on a rear surface of an antenna in a low-side leaf antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.

또한 안테나와 그라운드판(60)과의 전기적인 접촉을 방지하기 위해 안테나와 그라운드판(60) 사이에는 인슐레이터(50, Insulator)가 구비된다.
An insulator (insulator) 50 is provided between the antenna and the ground plate 60 to prevent electrical contact between the antenna and the ground plate 60.

인슐레이터(50)는 절연특성을 가지는 합성수지 재질로 구성될 수 있다. 인슐레이터의 넓이도 안테나의 넓이와 동일하게 구성될 수 있다.
The insulator 50 may be made of a synthetic resin material having an insulation property. The width of the insulator may be the same as the width of the antenna.

그라운드판(60)은 후방 방사의 크기를 최소화하기 위한 것으로, 금속재질로 이루어지며, 중앙부에 급전라인이 통과되는 급전통공(61)이 구비된다.The ground plate 60 is made of a metal material and has a feed through hole 61 through which a feed line passes.

또한 급전통공(61)의 상/하에 중앙 급전부(30)의 배치 방향으로 그라운드 판 슬롯(62)이 형성된다.A ground plate slot 62 is formed on the upper and lower sides of the feed through hole 61 in the direction in which the central feeding part 30 is disposed.

그라운드 판 슬롯(62)은 방사패턴에서 낮은 부엽을 얻기 위한 것으로, 그라운드판(60)에 직사각형 형상으로 개구되어 형성된다.The ground plate slot 62 is for obtaining a low side leaf in the radiation pattern and is formed in the ground plate 60 in a rectangular shape.

이러한 그라운드판(60)의 구성으로 안테나의 후방 방사를 줄이면서 낮은 부엽을 얻을 수 있다.
With this configuration of the ground plate 60, it is possible to obtain a low side lobe while reducing back radiation of the antenna.

상기와 같이 구성된 본 발명의 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나에 대한 빔 패턴을 풋프린트 이미지를 통하여 설명한다.
The beam pattern for the low side-leaf antenna having the flat top beam pattern of the present invention constructed as above will be described with reference to a footprint image.

도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 안테나의 방사 패턴을 시뮬레이션하기 위한 개념도 및 풋 프린트 시뮬레이션을 수행한 이미지를 나타낸 것이다.
FIGS. 7 and 8 are a conceptual diagram and a footprint simulation image for simulating the radiation pattern of the antenna according to the present invention, respectively.

첨부된 도면의 도 7에 따르면, 수직방향에 따라 안테나의 설치위치와 방사 각도 및 통신영역을 간략하게 도시한 것으로, 안테나는 차로의 표면에서 지상 5m의 높이에 수직방향으로 23ㅀ의 각도로 설치되며, 이때 방사 빔은 지상 1m의 높이에서 검출된다.
7, the installation position, the radiation angle, and the communication area of the antenna are schematically shown along the vertical direction. The antenna is installed at an angle of 23 degrees in the vertical direction at a height of 5 m above the ground surface , Where the radiation beam is detected at a height of 1 m above the ground.

첨부된 도면의 도 8에 따르면, 수평방향에 따라 안테나의 설치위치와 1차 통신영역 및 2차 통신영역을 간략하게 도시한 것으로, 톨게이트를 통과하는 자동차의 자동징수용 단말기는 적어도 2차 통신영역의 범위 내에 있어야 한다.
Referring to FIG. 8 of the accompanying drawings, an installation location of an antenna, a primary communication area and a secondary communication area are schematically shown along the horizontal direction, and a terminal for automatic collection of an automobile passing through a toll gate includes at least a secondary communication area .

한편, 본 출원인은 안테나의 장착 방법과 구조 및 사용 환경에 따라 방사되는 빔 패턴을 풋이미지로 출력하여 안테나를 설계할 수 있는 '풋프린트 시뮬레이션을 이용한 안테나 설계 시스템(출원번호 10-2012-0132712호)'을 출원한바 있다.
Meanwhile, the present applicant has proposed an antenna design system using a footprint simulation (Application No. 10-2012-0132712) which can design an antenna by outputting a beam pattern radiated according to the installation method, structure and use environment of the antenna, ).

위의 안테나 설계 시스템의 개략적인 구성은 패치 형상의 안테나 디자인, 안테나 위치 및 서비스 영역을 설정하도록 하는 인터페이스를 제공하는 안테나 설계부 및 안테나 디자인, 안테나 위치 및 서비스 영역의 설정값을 이용하여, 안테나에서 방사되는 빔패턴을 연산하고, 풋프린트 이미지를 출력하는 시뮬레이션 처리부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.The schematic configuration of the above antenna designing system is based on an antenna design and an antenna design which provide an interface for setting a patch shape of an antenna design, an antenna position and a service area, And a simulation processing unit for calculating a beam pattern to be outputted and outputting a footprint image.

위 출원된 기술로 패치형상 디자인모듈, 패치값 설정모듈, 안테나 위치 설정 모듈 및 서비스 영역 설정모듈을 이용하여 설정값을 입력함으로써 안테나를 설계하거나 제작된 안테나의 특성(specification)을 입력하는 것으로 예상되는 수신 감도를 다양한 색상의 풋이미지로 출력할 수 있다.
It is anticipated to design the antenna by inputting the set values using the patch shape design module, the patch value setting module, the antenna position setting module and the service area setting module with the above-described technology, or to input specifications of the manufactured antenna Receive sensitivity can be output in various color foot images.

이에 따라 본 발명에 따른 안테나의 구성을 상기 '풋프린트 시뮬레이션을 이용한 안테나 설계 시스템'에 적용하여 출력되는 풋이미지를 검출하고, 검출된 풋이미지를 통해 예상되는 수신 감도를 설명한다.
Accordingly, the configuration of the antenna according to the present invention is applied to the 'antenna design system using footprint simulation' to detect a foot image to be output, and the expected reception sensitivity through the detected foot image will be described.

도 8은 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나를 풋 프린트 시뮬레이션을 수행한 이미지이다.FIG. 8 is an image obtained by performing a footprint simulation of a low side-view antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.

도면을 참조하면, 방사되는 빔 패턴은 1차 통신영역과 2차 통신영역에 집중되어 있으며, 자동차가 진행하는 중심부에 플렛탑 구조의 빔 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to the drawing, it can be seen that a beam pattern to be emitted is concentrated in a primary communication area and a secondary communication area, and a beam pattern of a flat tower structure is formed in the center part where the automobile travels.

또한 사이드 부분에서는 거의 빔 패턴이 발생되지 않아 낮은 부엽의 빔 패턴이 형성됨을 알 수 있다.
Also, it can be seen that almost no beam pattern is generated in the side portion, and a low side beam pattern is formed.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명에 따른 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나의 수직 방사 패턴 및 수평 방사 패턴의 그래프이다.
FIGS. 9 and 10 are graphs of a vertical radiation pattern and a horizontal radiation pattern, respectively, of a low-tidelobe antenna having a flat top beam pattern according to the present invention.

첨부된 도면에 따르면, 본 발명에 따른 안테나의 수직방향 방사 패턴 및 수평방향 방사 패턴을 살펴보면, 중심부의 빔 방사 패턴에서 피크의 형상이 플렛탑 구조의 빔 패턴이 형성되어 나타났다.According to the accompanying drawings, a vertical radiation pattern and a horizontal radiation pattern of an antenna according to the present invention are shown in the form of a beam pattern of a flat tower structure in the shape of a peak in a beam radiation pattern at the center.

또한 3dB에 대하여 수직각 32.53°, 수평각 32.49°의 넓은 빔폭(beam width)을 가지는 것으로 나타났다.And also has a wide beam width of 32.53 ° and a horizontal angle of 32.49 ° with respect to 3 dB.

아울러, 수평각 ±120°이상에서 진폭(amplitude)이 -25(dB) 이하의 방사 빔이 측정된 것으로, 이는 부엽이 종래의 안테나보다 현저히 낮게 검출된 것임을 알 수 있다.In addition, a radiation beam having an amplitude of -25 (dB) or less at a horizontal angle of ± 120 ° or more was measured, which indicates that the side lobe was detected to be significantly lower than that of the conventional antenna.

즉, 본 발명에 따른 안테나를 자동요금징수시스템에 적용하는 경우, 넓은 3dB 빔폭(beam width)으로 1개 차로의 도로폭 전체를 통신영역으로 설정할 수 있으며, 부엽을 낮추어서 안정된 통신 성능을 갖춘 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.That is, when the antenna according to the present invention is applied to an automatic toll collection system, it is possible to set the entire road width of one lane to a communication area with a wide 3 dB beam width, There is an effect that can be provided.

또한, 부엽을 낮출 수 있으므로, 근접 설치된 안테나에 간섭을 최소화할 수 있어, 근접 차로에도 자동요금징수시스템을 설치할 수 있는 장점이 있다.
In addition, since the side lobe can be lowered, the interference can be minimized to the nearby installed antenna, and the automatic fare collection system can be installed in the nearby lane.

상기에서 도 2 내지 도 10을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 2 내지 도 10의 구성 및 기능에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
2 to 10 have described only the main points of the present invention. As various designs can be made within the technical scope of the present invention, the present invention is limited to the configurations and functions of Figs. 2 to 10 It is self-evident.

10: 패치 배열부 11: 방사패치
12: 급전선 20: 패치열
30: 중앙 급전부 40: 안테나 그라운드 슬롯
50: 인슐레이터 60: 그라운드판
61: 공통 급전 62: 그라운드 판 슬롯
116: 커플링
121: 180°딜레이 라인 122: 딜레이 라인10: patch arrangement part 11: radiation patch
12: feeder line 20: patch column
30: Central power supply unit 40: Antenna ground slot
50: insulator 60: ground plate
61: Common power supply 62: Ground plate slot
116: Coupling
121: 180 ° Delay line 122: Delay line

Claims (8)

전면부에 복수 개의 방사패치가 급전선으로 연결된 패치 배열부가 좌우 대칭되게 한 쌍으로 이루어지는 패치열; 및 상기 좌우 한 쌍의 패치 배열부 사이에 구비되는 중앙 급전부; 을 포함하되,
상기 패치열은 복수 개의 열로 배열되고, 상기 중앙 급전부는 상기 패치 배열부 사이를 연결하고,
상기 복수 개의 방사패치 사이에 연결된 급전선 중 일부의 굵기는 다른 급전선에 비하여 얇게 구성되어 낮은 부엽을 얻을 수 있도록 하고, 또한 상기 급전선 일부에는 180°딜레이 라인이 채용되어 메인 빔에서의 슬롭 효과를 얻을 수 있도록 하며, 상기 복수 개의 방사패치 중에서 최외각 및 그 전단의 방사패치는 커플링되어 연결되고,
상기 중앙급전부에는 180°딜레이 라인이 채용되어 메인 빔의 피크가 플렛탑 형상이 되도록 하며,
후면부에는, 안테나 그라운드 슬롯이 구비되되, 상기 급전선 및 중앙 급전부의 굵기가 다른 급전선에 비하여 얇게 구성된 지점의 배면에 구비되도록 하고,
상기 후면부에 인슐레이터 및 그라운드판이 순차적으로 적층되되, 상기 그라운드판에 그라운드 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는, 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나.
A patch array comprising a pair of patch array portions symmetrically connected to a front portion of the patch array, the patch array portions each having a plurality of radiation patches connected to one another by a feed line; And a central feeding part provided between the pair of right and left patch arrangements; ≪ / RTI >
Wherein the patch array is arranged in a plurality of rows, the central power feeding section connects between the patch array sections,
The thickness of a part of the feed lines connected between the plurality of radiation patches is thinner than that of the other feed lines so that a low side lobe can be obtained and a 180 ° delay line is employed in part of the feed lines to obtain a slop effect in the main beam Wherein an outermost radiation patch of the plurality of radiation patches and a radiation patch of the preceding radiation patch are coupled and connected,
A 180 ° delay line is employed in the central feeding part so that the peak of the main beam becomes a flat top shape,
Wherein the feeder line and the center feeder are provided on a rear surface of a thinner point of the feeder line than the other feeder lines,
Wherein an insulator and a ground plate are sequentially stacked on the rear portion, and a ground slot is formed in the ground plate.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 패치 배열부는 5개의 방사패치가 일렬로 연결되고, 상기 패치열은 10열로 배열된 것을 특징으로 하는, 플렛탑 빔 패턴을 갖는 저 부엽 안테나.
The method according to claim 1,
Wherein the patch arrangement comprises five rows of radiating patches connected in series and the rows of patches are arranged in ten rows.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 4에 기재된 안테나가 적용된 자동요금징수시스템.
An automatic toll collection system to which the antenna according to claim 1 or 4 is applied.
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