KR101558334B1 - High efficient Antenna with Air-strip Radiator and Feed Structure - Google Patents

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Abstract

저가의 고효율 평면형 안테나를 구현하기 위한 것으로, 저가의 유전체기판을 사용하여 유전체기판의 하단부에 안테나 방사소자 및 급전선로를 형성하고, 유전체기판의 상단부를 레이돔으로 사용하며, 유전체기판과 방사소자를 수납하고 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물; 방사소자와 접지 기구물 사이의 이격된 공간에 공기층을 포함하는 E-형 방사소자를 갖는 고효율 특성 구현을 위한 에어스트립 방사체 및 급전구조의 안테나를 제공한다.An antenna radiating element and a feeder line are formed at a lower end of a dielectric substrate by using a low-cost dielectric substrate, a top end of the dielectric substrate is used as a radome, and a dielectric substrate and a radiating element are accommodated And grounding (GND); There is provided an air strip emitter and an antenna of a feed structure for realizing a high efficiency characteristic having an E-type radiating element including an air layer in a spaced space between a radiating element and a grounding mechanism.

Description

에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나{High efficient Antenna with Air-strip Radiator and Feed Structure}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-efficiency antenna having an air strip emitter and a feed structure,

본 발명은 고효율 특성 구현을 위한 에어스트립 방사체 및 급전구조의 안테나 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna technology of an air strip emitter and a feed structure for realizing high efficiency characteristics.

일반적으로, 종래의 대표적인 평면형 안테나는 도 1의 (a)와 같은 마이크로스트립 패치 안테나(100 : Microstrip patch antenna) 형태의 구조를 이루고 있다. 이와 같은 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 기본적으로 바닥의 접지면(140 : GND)과 접지면(140)으로부터 소정간격 이격된 방사소자(110) 및 방사소자(110)의 지지를 위한 유전체 또는 유전체기판(120)을 사용하는 구조로 되어 있으며, 유전체기판(120)의 양면은 얇은 동박으로 형성되어 있고, 한쪽 면은 접지면(140)으로 사용하고 다른 쪽 면은 방사소자(110)를 형성하게 된다. 유전체기판(120)을 사용한 안테나는 제작의 용이성은 확보할 수 있으나, 유전체기판(120)의 손실 탄젠트(tanδ) 특성으로 인한 안테나의 방사 효율이 열화 되어 궁극적으로는 안테나 이득(Gain)이 떨어지게 되며, 유전체기판(120)의 손실 탄젠트(tanδ) 특성이 좋은 고가의 유전체기판(120)을 사용할 경우 안테나의 원가상승으로 인한 가격 경쟁력 저하의 요인이 발생하게 된다.In general, a typical conventional planar antenna has a structure of a microstrip patch antenna (100) as shown in FIG. 1 (a). The microstrip patch antenna 100 basically includes a radiating element 110 spaced apart from a ground surface 140 of the ground and a ground plane 140 and a dielectric or dielectric for supporting the radiating element 110. [ The dielectric substrate 120 is formed of a thin copper foil and one side is used as a ground plane 140 and the other side is used as a radiating element 110 do. The antenna using the dielectric substrate 120 can secure the easiness of fabrication, but the radiation efficiency of the antenna due to the loss tangent (tan?) Characteristic of the dielectric substrate 120 is degraded and ultimately the antenna gain is lowered , When the expensive dielectric substrate 120 having a good loss tangent characteristic of the dielectric substrate 120 is used, a factor of lowering the price competitiveness due to an increase in the cost of the antenna occurs.

또한, 유전체기판(120)을 사용하지 않고 안테나 방사소자(110)를 접지면(140)으로부터 이격시키기 위하여 별도의 지지물(예를 들어, Foam, 플라스틱 나사 등)을 사용할 수 있으나, 이것은 조립 복잡성으로 인한 안테나의 생산성 및 성능 재현성을 떨어뜨린다.It is also possible to use a separate support (e.g., foam, plastic thread, etc.) to separate the antenna radiating element 110 from the ground plane 140 without using the dielectric substrate 120, Resulting in decreased productivity and performance reproducibility of the antenna.

도 1의 (b)는 종래 기술에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 구조와 레이돔을 절개한 사시도 이다.FIG. 1 (b) is a perspective view of a structure of a microstrip patch antenna according to the related art and an incision of a radome.

도 1의 (b)를 참조하면, 일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 레이돔(150 : Radome) 장치를 추가로 형성하게 되며, 레이돔(150)은 외부 환경으로부터 내부의 안테나 소자들을 보호하고 안테나의 내구성 향상을 위한 목적을 가지고 있다.Referring to FIG. 1B, generally, the microstrip patch antenna 100 further forms a radome 150, and the radome 150 protects the internal antenna elements from the external environment, And has the purpose of improving durability.

이와 같은, 종래 기술의 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 유전체기판(120)의 손실 탄젠트(tanδ) 특성으로 인한 안테나의 방사 효율 열화로 낮아진 안테나 이득을 보완하기 위하여 방사소자(110)의 상단부에 소정 간격을 두고 기생소자를 형성시켜 안테나의 이득을 높이는 방법과 손실 탄젠트(tanδ) 특성이 좋은 유전체기판(120)을 사용하는 방법이 있으나, 손실 탄젠트(tanδ) 특성이 좋은 고가의 유전체기판(120)을 사용할 경우 안테나의 원가상승으로 인한 가격 경쟁력 저하의 요인이 발생하는 문제점이 있으며, 기생소자를 형성시키는 방법은 일반적으로 많이 사용되고 있으나, 이는 안테나의 전체적인 높이(즉, 두께)가 두꺼워지는 단점이 있다.The microstrip patch antenna 100 of the prior art has a structure in which the upper end of the radiating element 110 is fixed to the lower end of the radiating element 110 in order to compensate for the lowered antenna gain owing to the deterioration of the radiation efficiency of the antenna due to the loss tangent There is a method of increasing the gain of the antenna by forming a parasitic element at intervals and a method of using a dielectric substrate 120 having good loss tangent (tan delta) characteristics. However, an expensive dielectric substrate 120 having good loss tangent (tan delta) There is a problem in that the price competitiveness is lowered due to an increase in the cost of the antenna. Generally, a method of forming a parasitic element is widely used, but it has a disadvantage in that the overall height (i.e., thickness) of the antenna becomes thick .

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 저가의 고효율 평면형 안테나를 구현하기 위한 것으로, 저가의 유전체기판을 사용하여 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나를 제공하는 데 있다.An aspect of the present invention is to provide a low-cost, high-efficiency planar antenna, and an object of the present invention is to provide a high-efficiency antenna having an air strip emitter and a feed structure by using a low-cost dielectric substrate.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 유전체기판의 하단부에는 방사소자(단위 방사소자 또는 배열 방사소자) 및 급전선로를 형성하고, 방사소자로 부터 소정간격 이격된 거리에 접지면으로 사용할 접지 기구물을 형성하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dielectric substrate comprising: a dielectric substrate having a radiating element (a unit radiating element or an array radiating element) and a feed line formed at a lower end thereof, Is formed.

또한, 접지 기구물의 가장자리에 유전체기판을 접촉/고정함으로써 별도의 지지물이 필요치 않고, 접지 기구물은 가벼운 플라스틱 사출성형에 의한 제작 후 금속 도금으로 표면처리 하는 것을 더 포함한다.Further, a separate support is not required by contacting / fixing the dielectric substrate to the edge of the grounding structure, and the grounding structure further includes a surface-treated metal plating after fabrication by light plastic injection molding.

본 실시 예에 있어서, 기생소자에 의한 안테나의 전체적인 두께가 두꺼워지는 것을 해결하기 위하여 방사소자와 접지 기구물 사이에 공기층이 형성되도록 하여 급전 손실을 줄이는 효과에 의해 안테나의 방사 효율이 향상되는 특징이 있다.In this embodiment, an air layer is formed between the radiating element and the grounding structure in order to solve the problem that the overall thickness of the antenna is increased by the parasitic element, and the radiation efficiency of the antenna is improved by the effect of reducing the power feeding loss .

상기한 바와 같이 본 발명은, 저가의 유전체기판을 사용하여 유전체기판의 하단부에는 방사소자 및 급전선로를 형성하고, 유전체기판의 상단부를 레이돔으로 사용하여 별도의 레이돔이 필요치 않는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a radiating element and a feeder line are formed at the lower end of a dielectric substrate using a low-cost dielectric substrate, and an upper end of the dielectric substrate is used as a radome.

또한, 안테나 방사 효율을 높이기 위한 별도의 기생소자를 사용하지 않고, 방사소자와 접지 기구물 사이에 공기층이 형성되도록 하여 급전손실을 줄임으로써 안테나의 방사 효율 향상 및 두께가 얇은 소형화의 효과가 있다.In addition, an air layer is formed between the radiating element and the grounding structure without using a separate parasitic element for increasing the antenna radiation efficiency, thereby improving the radiation efficiency of the antenna and reducing the thickness of the antenna.

아울러, 유전체기판과 접지 기구물에 의해 구조가 복잡하지 않으므로, 제조공정의 단순화 실현은 물론, 저가화할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the structure is not complicated by the dielectric substrate and the grounding mechanism, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

도 1의 (a)와 (b)는 종래 기술에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 구조와 레이돔을 절개한 사시도.
도 2의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면도와 분해 사시도.
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면도와 분해 사시도.
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면도와 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면 구조도.
도 6의 (a)와 (b) 및 (c)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배열 방사소자를 갖는 안테나의 단면도 및 윗면과 아랫면을 도시한 분해 사시도.
도 7의 (a)와 (b)는 도 6의 다른 실시 예에 따른 배열 방사소자를 갖는 안테나의 윗면과 아랫면을 도시한 분해 사시도.1 (a) and 1 (b) are perspective views showing a structure of a microstrip patch antenna according to the related art and a radome being cut.
2 (a) and 2 (b) are a cross-sectional view and an exploded perspective view of an antenna having a single radiating element according to an embodiment of the present invention.
3 (a) and 3 (b) are a cross-sectional view and an exploded perspective view of an antenna having a single radiating element according to another embodiment of the present invention.
4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views and exploded perspective views of an antenna having a single radiating element according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional structural view of an antenna having a single radiating element according to another embodiment of the present invention;
6 (a), 6 (b) and 6 (c) are cross-sectional views of an antenna having an array radiating element according to another embodiment of the present invention, and exploded perspective views showing a top surface and a bottom surface.
7 (a) and 7 (b) are exploded perspective views showing an upper surface and a lower surface of an antenna having an array radiating element according to another embodiment of FIG. 6;

이하에서, 본 발명에 따른 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an air strip emitter and a high efficiency antenna having a feed structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면도와 분해 사시도 이다.2 (a) and 2 (b) are a cross-sectional view and an exploded perspective view of an antenna having a single radiating element according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 에어스트립 패치 안테나(200 : Air-strip patch antenna)는 유전체기판(220)과 공기층(280)을 포함하고, 유전체기판(220)의 하단부에 방사소자(210) 및 스냅-온 핀(262 : Snap-on pin); 이를 수납하고 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(270)이 형성된다. 급전선로(261)로부터 여기 된 전력을 방사하기 위한 방사소자(210)는 접지 기구물(270)의 외 측 하단부에 형성된 동축커넥터(260)와 급전선로(261) 및 스냅-온 핀(262)을 통하여 전기적으로 결합하고, 방사소자(210)와 접지 기구물(270) 사이에는 소정 간격의 공기층(280) 또는 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질로 채워질 수 있다. 이와 같이 공기층(280)에 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질을 사용할 경우 저가의 유전체기판(220)을 사용하더라도 안테나의 급전손실을 줄여줄 수 있으므로, 안테나의 방사 효율을 높일 수 있어 비교적 높은 주파수 대역까지 활용이 가능하다.2, an air-strip patch antenna 200 includes a dielectric substrate 220 and an air layer 280, and at the lower end of the dielectric substrate 220, a radiating element 210 and a snap- An on-pin 262 (Snap-on pin); And a grounding structure 270 used as the ground plane GND is formed. The radiating element 210 for radiating the excited power from the feed line 261 is connected to the coaxial connector 260 formed at the outer lower side of the grounding mechanism 270 and the feed line 261 and the snap- And the space between the radiating element 210 and the grounding device 270 may be filled with a predetermined spacing of the air layer 280 or a Foam medium having electrical characteristics similar to air. When the Foam medium having electrical characteristics similar to the air is used for the air layer 280, the feeding loss of the antenna can be reduced even if the low-cost dielectric substrate 220 is used. Therefore, the radiation efficiency of the antenna can be increased, Band.

본 발명에 따른 유전체기판(220)은 유전율(εr)은 4.5이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.025인 FR-4 기판이다.The dielectric substrate 220 according to the present invention is an FR-4 substrate having a dielectric constant (? R ) of 4.5 and a loss tangent (Tan?) Of 0.025.

접지 기구물(270)은 가장자리가 L-자 형상을 이루고 있으며, 접지 기구물(270)의 중심부에는 급전선로(261)가 형성되어 있고, 유전체기판(220)은 접지 기구물(270)의 가장자리에 형성되어 있는 L-자 형상의 홈 안쪽으로 안착 되며, 접착제를 사용하여 고정된다. 이때, 유전체기판(220)의 상단부는 도체가 없는 상태로서 레이돔(150) 역할의 기능을 한다.A feed line 261 is formed at the center of the grounding structure 270 and the dielectric substrate 220 is formed at the edge of the grounding structure 270 Shaped groove, and is fixed using an adhesive. At this time, the upper end of the dielectric substrate 220 functions as a radome 150 without a conductor.

유전체기판(220)의 하단부에는 E-형 방사소자(110)가 형성되며, 방사소자(210)의 일 측에 스냅-온 핀(262)을 납땜 용접하여 고정하고, 스냅-온 핀(262)은 급전선로(261)와 전기적으로 연결되며, 방사소자(210)와 용이하게 체결할 수 있다. 접지 기구물(270)의 하단 일 측에는 동축커넥터(260)를 형성하고, 동축커넥터(260)는 급전선로(261) 및 스냅-온 핀(262)을 통하여 방사소자(210)와 전기적으로 연결된다. The e-shaped radiating element 110 is formed at the lower end of the dielectric substrate 220. The snap-on pin 262 is soldered and welded to one side of the radiating element 210, Is electrically connected to the feed line (261) and can be easily fastened to the radiating element (210). A coaxial connector 260 is formed on the lower end side of the grounding member 270 and the coaxial connector 260 is electrically connected to the radiating element 210 through the feed line 261 and the snap-on pin 262.

접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(270)은 두꺼운 금속을 가공하여 사용할 수도 있으며, 가벼운 플라스틱 사출성형에 의하여 제작 후 금속 도금으로 표면처리 하여 사용할 수도 있다.The grounding member 270 used as the ground plane (GND) may be formed by processing a thick metal or by using light plastic injection molding followed by surface treatment with metal plating.

도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면도와 분해 사시도 이다.3 (a) and 3 (b) are a cross-sectional view and an exploded perspective view of an antenna having a single radiating element according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 스냅-온 핀을 사용하지 않는 입력 연결 방식으로서, 에어스트립 패치 안테나(300)는 유전체기판(320)과 공기층(380)을 포함하고, 유전체기판(320)과 유전체기판(320) 하단부에 형성되어 있는 방사소자(310)를 수납하고 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(370)이 형성된다. 급전선로(361)로부터 여기 된 전력을 방사하기 위한 방사소자(310)는 접지 기구물(370)의 외 측 하단부에 형성된 동축커넥터(360)와 급전선로(361)를 통하여 전기적으로 결합하고, 방사소자(310)와 접지 기구물(370) 사이에는 소정 간격의 공기층(380) 또는 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질로 채워질 수 있다. 이와 같이 공기층(380)에 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질을 사용할 경우 저가의 유전체기판(320)을 사용하더라도 안테나의 급전손실을 줄여줄 수 있으므로, 안테나의 방사 효율을 높일 수 있어 비교적 높은 주파수 대역까지 활용이 가능하다.3, an air strip patch antenna 300 includes a dielectric substrate 320 and an air layer 380, and a dielectric substrate 320 and a dielectric substrate (not shown) A grounding structure 370 is formed to receive the radiating element 310 formed at the lower end and used as a ground plane GND. The radiating element 310 for radiating the excited power from the feeder line 361 is electrically coupled to the coaxial connector 360 formed at the outer lower side of the grounding mechanism 370 through the feeder line 361, An air layer 380 with a predetermined space or a Foam medium having electrical characteristics similar to air may be filled between the grounding member 310 and the grounding member 370. [ When the foil medium having electrical characteristics similar to the air is used for the air layer 380 as described above, feeding loss of the antenna can be reduced even if the inexpensive dielectric substrate 320 is used. Therefore, the radiation efficiency of the antenna can be increased, Band.

본 발명에 따른 유전체기판(320)은 유전율(εr)은 4.5이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.025인 FR-4 기판이다.The dielectric substrate 320 according to the present invention is an FR-4 substrate having a dielectric constant (? R ) of 4.5 and a loss tangent (Tan?) Of 0.025.

접지 기구물(370)은 가장자리가 L-자 형상을 이루고 있으며, 접지 기구물(370)의 중심부에는 급전선로(361)가 형성되어 있고, 유전체기판(320)은 접지 기구물(370)의 가장자리에 형성되어 있는 L-자 형상의 홈 안쪽으로 안착 되며, 접착제를 사용하여 고정된다. 이때, 유전체기판(320)의 상단부는 도체가 없는 상태로서 레이돔(150) 역할의 기능을 한다.A feed line 361 is formed at the center of the grounding structure 370 and the dielectric substrate 320 is formed at the edge of the grounding structure 370 Shaped groove, and is fixed using an adhesive. At this time, the upper end of the dielectric substrate 320 functions as a radome 150 without a conductor.

유전체기판(320)의 상단부에는 소형 패치(321)가 형성되어 있으며, 유전체기판(320)의 하단부에는 E-형 방사소자(310)가 형성되고, 방사소자(310)와 유전체기판(320)은 각각 일 측에 형성되어 있는 비아-홀(311 : Via-Hole)에 의하여 전기적으로 서로 연결되고, 접지 기구물(370)의 하단 일 측에는 동축커넥터(360)를 형성하고, 동축커넥터(360)는 급전선로(361)를 통하여 방사소자(310)와 전기적으로 연결된다. 이때, 급전선로(361)의 타단은 유전체기판(320)의 상단부에 형성되어 있는 소형 패치(321)에 납땜 용접하여 연결된다. A small patch 321 is formed on the upper end of the dielectric substrate 320 and an E-type radiating element 310 is formed on the lower end of the dielectric substrate 320. The radiating element 310 and the dielectric substrate 320 And a coaxial connector 360 is formed on one side of the lower end of the grounding mechanism 370. The coaxial connector 360 is electrically connected to the feeder line 360 via a via- And is electrically connected to the radiating element 310 through a path 361. At this time, the other end of the feed line 361 is connected to the small patch 321 formed on the upper end of the dielectric substrate 320 by soldering welding.

접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(370)은 두꺼운 금속을 가공하여 사용할 수도 있으며, 가벼운 플라스틱 사출성형에 의하여 제작 후 금속 도금으로 표면처리 하여 사용할 수도 있다.The grounding member 370 used as the ground plane (GND) may be formed by processing a thick metal or by using light plastic injection molding, followed by surface treatment by metal plating.

도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면도와 분해 사시도 이다.4 (a) and 4 (b) are a cross-sectional view and an exploded perspective view of an antenna having a single radiating element according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 에어스트립 패치 안테나(400)는 유전체기판(420)과 공기층(480)을 포함하고, 유전체기판(420)의 하단부에 방사소자(410) 및 스냅-온 핀(462); 이를 수납하고 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(470)이 형성된다. 급전선로(461)로부터 여기 된 전력을 방사하기 위한 방사소자(410)는 접지 기구물(470)의 외 측 하단부에 형성된 동축커넥터(460)와 급전선로(461)를 통하여 전기적으로 결합하고, 방사소자(410)와 접지 기구물(470) 사이에는 소정 간격의 공기층(480) 또는 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질로 채워질 수 있다. 이와 같이 공기층(480)에 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질을 사용할 경우 저가의 유전체기판(420)을 사용하더라도 안테나의 급전손실을 줄여줄 수 있으므로, 안테나의 방사 효율을 높일 수 있어 비교적 높은 주파수 대역까지 활용이 가능하다.4, the air strip patch antenna 400 includes a dielectric substrate 420 and an air layer 480, and includes a radiating element 410 and a snap-on pin 462 at a lower end of the dielectric substrate 420; And a grounding mechanism 470 for receiving the grounding surface and used as a grounding surface (GND) is formed. The radiating element 410 for radiating the excited power from the feed line 461 is electrically coupled to the coaxial connector 460 formed at the outer lower side of the grounding mechanism 470 through the feed line 461, An air layer 480 or a Foam medium having electrical characteristics similar to the air may be filled between the first electrode 410 and the grounding member 470. [ When the Foam medium having electrical characteristics similar to the air is used for the air layer 480, the feeding loss of the antenna can be reduced even if the inexpensive dielectric substrate 420 is used. Therefore, the radiation efficiency of the antenna can be increased, Band.

본 발명에 따른 유전체기판(420)은 유전율(εr)은 4.5이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.025인 FR-4 기판이다.The dielectric substrate 420 according to the present invention is an FR-4 substrate having a dielectric constant (? R ) of 4.5 and a loss tangent (Tan?) Of 0.025.

접지 기구물(470)은 가장자리가 ㄱ-자 형상을 이루고 있으며, 접지 기구물(470)의 중심부에는 급전선로(461)가 형성되어 있고, 유전체기판(420)은 접지 기구물(470)의 가장자리에 형성되어 있는 ㄱ-자 형상의 위에 안착 되며, 접지 기구물(470)의 가장자리에 형성되어 있는 ㄱ-자 형상과 유전체기판(420)의 가장자리에 형성되어 있는 소정의 동박(411)은 납땜 용접을 통하여 고정된다. A feed line 461 is formed at the center of the grounding structure 470 and the dielectric substrate 420 is formed at the edge of the grounding structure 470 And the predetermined copper foil 411 formed on the edge of the dielectric substrate 420 and the? -Form formed on the edge of the grounding mechanism 470 is fixed through soldering .

이때, 유전체기판(420)의 상단부는 도체가 없는 상태로서 레이돔(150) 역할의 기능을 한다.At this time, the upper end of the dielectric substrate 420 functions as a radome 150 without a conductor.

유전체기판(420)의 하단부에는 E-형 방사소자(410)가 형성되며, 방사소자(410)의 일 측에 스냅-온 핀(462)을 납땜 용접하여 고정하고, 스냅-온 핀(462)은 급전선로(461)와 전기적으로 연결되며, 방사소자(410)와 용이하게 체결할 수 있다. 접지 기구물(470)의 하단 일 측에는 동축커넥터(460)를 형성하고, 동축커넥터(460)는 급전선로(461) 및 스냅-온 핀(462)을 통하여 방사소자(410)와 전기적으로 연결된다.On the lower end of the dielectric substrate 420 is formed an E-type radiating element 410. The snap-on pin 462 is soldered and welded to one side of the radiating element 410, Is electrically connected to the feed line (461), and can be easily fastened to the radiating element (410). A coaxial connector 460 is formed on the lower end side of the grounding mechanism 470 and the coaxial connector 460 is electrically connected to the radiating element 410 through the feed line 461 and the snap-

접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(470)은 안테나의 무게를 줄이기 위하여 얇은 금속판을 원하는 형태로 판금 가공하여 사용할 수도 있다.The grounding member 470 used as the ground plane (GND) may be formed by sheet-metalizing a thin metal plate to reduce the weight of the antenna.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단일 방사소자를 갖는 안테나의 단면 구조도이다.5 is a cross-sectional view of an antenna having a single radiating element according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 방사소자(510)와 동일 평면상에 입력 연결을 위한 안테나 구조로서, 에어스트립 패치 안테나(500)는 유전체기판(520)과 공기층(580)을 포함하고, 유전체기판(520)의 하단부에 방사소자(510) 및 스냅-온 핀(562); 이를 수납하고 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(570)이 형성된다. 5, an air strip patch antenna 500 includes a dielectric substrate 520 and an air layer 580, and a dielectric substrate 520 (not shown) A radiating element 510 and a snap-on pin 562 at the lower end of the antenna; And a grounding mechanism 570 for receiving the grounding surface and used as a grounding surface (GND) is formed.

유전체기판(520)의 하단부에 형성되는 방사소자(510)로부터 바깥 가장자리 방향으로 급전선이 필요하며, 급전선은 에어스트립(Air-strip) 급전선로 또는 CPW(Co-Planar Waveguide) 급전선로를 사용할 수 있으나, 안테나의 구조 특성상 급전선로와 접지면과의 거리가 멀기 때문에 CPW 급전선로(530) 방식이 특성임피던스 조절 등의 입력 급전 회로망 설계에 상대적으로 용이하다. A feeder line is required from the radiating element 510 formed at the lower end of the dielectric substrate 520 toward the outer edge and the feeder line may be an air-strip feeder line or a coplanar waveguide (CPW) feeder line , The CPW feeder line (530) method is relatively easy to design the input power supply network such as the characteristic impedance control because the distance between the feed line and the ground plane is too long due to the structure of the antenna.

CPW급전선로(530)로부터 여기 된 전력을 방사하기 위한 방사소자(510)는 접지 기구물(570)의 측면에 형성된 동축커넥터(560)와 CPW급전선로(530)를 통하여 전기적으로 결합하고, 방사소자(510)와 접지 기구물(570) 사이에는 소정 간격의 공기층(580) 또는 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질로 채워질 수 있다. 이와 같이 공기층(580)에 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질을 사용할 경우 저가의 유전체기판(520)을 사용하더라도 안테나의 급전손실을 줄여줄 수 있으므로, 안테나의 방사 효율을 높일 수 있어 비교적 높은 주파수 대역까지 활용이 가능하다.The radiating element 510 for radiating the excited power from the CPW feeder line 530 is electrically coupled to the coaxial connector 560 formed on the side surface of the grounding mechanism 570 via the CPW feeder line 530, An air layer 580 of a predetermined distance or a Foam medium having electrical characteristics similar to air may be filled between the ground electrode 510 and the grounding structure 570. When the Foam medium having electrical characteristics similar to the air is used for the air layer 580, the feeding loss of the antenna can be reduced even if the inexpensive dielectric substrate 520 is used. Therefore, the radiation efficiency of the antenna can be increased, Band.

이때, 접지면으로 사용되는 접지 기구물(570)의 측면에 설치되는 동축커넥터(560)와 CPW급전선로(530)의 연결을 용이하게 하기 위하여 CPW급전선로(530)의 종단에는 스냅-온 핀(562)을 납땜 용접하여 형성시킨다.At this time, in order to facilitate connection of the CPW feeder line 530 with the coaxial connector 560 provided on the side of the grounding tool 570 used as the ground plane, a snap-on pin (not shown) is connected to the end of the CPW feeder line 530 562 are soldered and welded.

도 6의 (a)와 (b) 및 (c)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배열 방사소자를 갖는 안테나의 단면도 및 윗면과 아랫면을 도시한 분해 사시도 이다.6 (a), 6 (b) and 6 (c) are cross-sectional views and top and bottom exploded perspective views of an antenna having an array radiating element according to another embodiment of the present invention.

일반적으로, 안테나의 지향성 증대를 위해서는 단위 안테나 소자들을 일차원 또는 이차원적으로 배열 확장한다.Generally, to increase the directivity of an antenna, unit antenna elements are arrayed one-dimensionally or two-dimensionally.

도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명의 도 2의 안테나 구조를 기본으로 하여 일차원 또는 이차원적으로 배열 확장한 안테나 구조로서, 각각의 단위 방사소자(610)들을 전력분배 또는 결합하기 위해 송신 또는 수신 배열 급전 회로망(690)이 필요하다. 일반적으로 배열급전 회로망(690)은 에어스트립 패치 배열 안테나(600 : Air-strip patch array antenna)의 중심부에 위치하며, 배열 급전 회로망(690)에 사용되는 전송선로의 특성임피던스 설계를 용이하게 하기 위해 접지 기구물(670)과의 거리(H)가 적절하여야 한다. 이를 위해 배열 급전 회로망(690)이 위치하는 부분의 접지 기구물(670)은 소정의 높이 만큼 돌출 형상이 될 수 있다. 또한, 배열 방사소자(611)와 접지 기구물(670)과의 거리 및 배열 급전 회로망(690) 부분과 접지 기구물(670)과의 거리(H)를 동일하게 적용하기 위하여 배열 급전 회로망(690) 내 급전선로의 특성임피던스 조절이 용이한 CPW급전선로 방식이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 6, FIG. 6 illustrates an antenna structure that is one-dimensionally or two-dimensionally array-extended on the basis of the antenna structure of FIG. 2 of the present invention. A receiving array power supply network 690 is required. In general, the array power feeding network 690 is located at the center of the air-strip patch array antenna 600 and is used for facilitating the designing of the characteristic impedance of the transmission line used in the array power feeding network 690 The distance H from the grounding member 670 should be appropriate. To this end, the grounding structure 670 at the portion where the array power supply network 690 is located may have a protruding shape by a predetermined height. In order to apply the same distance between the array radiating element 611 and the grounding structure 670 and the distance H between the array power feeding network 690 and the grounding structure 670, A CPW feeder line method which can easily control a characteristic impedance of a feeder line can be used.

도 6의 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Will be described in detail with reference to the accompanying drawings in Fig.

에어스트립 패치 배열 안테나(600)는 유전체기판(620)과 공기층(680)을 포함하고, 유전체기판(620)의 하단부에 각각의 단위 방사소자(610)들을 1차원 적으로 형성시키고, 단위 방사소자(610)들의 중심부에 배열 급전 회로망(690)을 형성시키며, 배열 급전 회로망(690)의 일 측에 스냅-온 핀(662)을 납땜 용접하여 형성시킨다. 또한, 유전체기판(620)과 배열 방사소자(611) 및 배열 급전 회로망(690)을 수납하고 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(670)이 형성된다. 배열 급전 회로망(690)으로부터 여기 된 전력을 방사하기 위한 배열 방사소자(611)는 접지 기구물(670)의 외 측 하단부에 형성된 동축커넥터(660)와 배열 급전 회로망(690) 및 스냅-온 핀(662)을 통하여 전기적으로 연결되고, 배열 방사소자(611)와 접지 기구물(670) 사이에는 소정 간격의 공기층(680) 또는 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질로 채워질 수 있다. 이와 같이 공기층(680)에 공기와 유사한 전기적 특성을 갖는 Foam 매질을 사용할 경우 저가의 유전체기판(620)을 사용하더라도 안테나의 급전손실을 줄여줄 수 있으므로, 안테나의 방사 효율을 높일 수 있어 비교적 높은 주파수 대역까지 활용이 가능하다.The air strip patch array antenna 600 includes a dielectric substrate 620 and an air layer 680 and one unit radiator 610 is formed at a lower end of the dielectric substrate 620, On pins 662 are formed on one side of the array power supply network 690 by soldering welding. A grounding structure 670 used to house the dielectric substrate 620 and the array radiating elements 611 and the array power feeding network 690 and used as the ground plane GND is formed. The array radiating element 611 for radiating the excited power from the array power feeding network 690 includes a coaxial connector 660 formed at the outer lower end of the grounding mechanism 670 and an array power supply network 690 and a snap- 662 and may be filled with a Foam medium having electrical characteristics similar to air or air layer 680 of a predetermined distance between the array radiating element 611 and the grounding mechanism 670. When the Foam medium having electrical characteristics similar to the air is used for the air layer 680, the feeding loss of the antenna can be reduced even if the inexpensive dielectric substrate 620 is used. Therefore, the radiation efficiency of the antenna can be increased, Band.

접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(670)은 두꺼운 금속을 가공하여 사용할 수도 있으며, 가벼운 플라스틱 사출성형에 의하여 제작 후 금속 도금으로 표면처리 하여 사용할 수도 있다.The grounding member 670 used as the ground plane (GND) may be formed by processing a thick metal, or may be formed by light plastic injection molding, followed by surface treatment by metal plating.

도 7의 (a)와 (b)는 도 6의 다른 실시 예에 따른 배열 방사소자를 갖는 안테나의 윗면과 아랫면을 도시한 분해 사시도 이다.7 (a) and 7 (b) are exploded perspective views showing an upper surface and a lower surface of the antenna having the array radiating element according to another embodiment of FIG.

도 7을 참조하면, 에어스트립 패치 배열 안테나(700)의 기술적인 구조와 사상은 도 6과 동일하므로 생략하기로 한다. 다만, 접지면(GND)으로 사용되는 접지 기구물(770)은 안테나의 무게를 줄이기 위해 얇은 금속판을 원하는 형태로 판금 가공하여 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 7, the technical structure and concept of the air strip patch array antenna 700 are the same as those of FIG. 6 and will not be described. However, in order to reduce the weight of the antenna, the grounding structure 770 used as the ground plane (GND) may be formed by sheet-metalizing a thin metal plate into a desired shape.

또한, 유전체기판(720)은 접지 기구물(770)의 가장자리에 형성되어 있는 ㄱ-자 형상의 위에 안착 되며, 유전체기판(720)의 가장자리에 형성되어 있는 소정의 동박(711)과 접지 기구물(770)은 납땜 용접을 통하여 고정된다.The dielectric substrate 720 is placed on the A-shaped portion formed at the edge of the grounding structure 770 and is electrically connected to the predetermined copper foil 711 formed at the edge of the dielectric substrate 720 and the grounding structure 770 ) Are fixed through soldering welding.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

210 : 방사소자 220 : 유전체기판
260 : 동축커넥터 261 : 급전선로
262 : 스냅-온 핀 270 : 접지 기구물
280 : 공기층210: radiating element 220: dielectric substrate
260: coaxial connector 261: feeder line
262: Snap-on pin 270: Grounding hardware
280: air layer

Claims (19)

에어스트립 패치 안테나에 있어서,
소정의 두께를 갖는 유전체기판;
상기 유전체기판의 하단부에 형성되는 방사소자;
상기 방사소자의 일 측에 형성되는 스냅-온 핀;
상기 유전체기판과 상기 방사소자를 수납하고 접지면으로 사용되는 접지 기구물;
상기 접지 기구물의 외 측에 설치되며, 상기 방사소자와 전기적으로 연결되는 급전선로를 포함하는 동축커넥터; 및
상기 동축커넥터가 형성되어 있는 상기 접지 기구물과 상기 방사소자를 이격시키는 공기층;을 포함하며,
상기 유전체기판은 상기 접지 기구물의 가장자리에 접착제를 사용하여 고정하고, 소정의 두께를 가지며, 외부 환경으로부터 내부의 안테나 소자들을 보호하기 위한 레이돔 기능을 하는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나. In an air strip patch antenna,
A dielectric substrate having a predetermined thickness;
A radiating element formed at a lower end of the dielectric substrate;
A snap-on pin formed on one side of the radiating element;
A grounding mechanism for receiving the dielectric substrate and the radiating element and used as a ground plane;
A coaxial connector provided on the outer side of the grounding mechanism and including a feeder line electrically connected to the radiating element; And
And an air layer for separating the radiating element from the grounding structure on which the coaxial connector is formed,
Characterized in that the dielectric substrate is fixed to the edge of the grounding structure by means of an adhesive and has a predetermined thickness and serves as a radome for protecting the antenna elements inside from the external environment. High efficiency antenna. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 유전체기판은,
상기 급전선로와 상기 방사소자를 전기적으로 연결하기 위해 상단부에 소형 패치를 구현하여 비아-홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the dielectric substrate comprises:
Wherein a via-hole is formed by providing a small patch at an upper end portion for electrically connecting the feed line and the radiating element. 제 1항에 있어서,
상기 방사소자는,
상기 유전체기판의 하단부에 형성되고, 단위 방사소자이며, E-형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
The radiating element
Wherein the antenna element is formed at a lower end of the dielectric substrate and is a unit radiating element and is formed in an E-type structure. 제 1항에 있어서,
상기 스냅-온 핀은,
상기 유전체기판의 하단부에 형성되는 상기 방사소자의 일 측에 형성되며, 상기 급전선로의 용이한 체결을 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
The snap-
Wherein the dielectric substrate is formed on one side of the radiating element formed at a lower end of the dielectric substrate and is formed for easy fastening of the feed line. 제 1항에 있어서,
상기 접지 기구물은,
접지면으로 사용되며, 상기 접지 기구물과 상기 방사소자를 이격시키는 소정 간격의 공기층을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
The grounding mechanism includes:
Wherein the antenna element is used as a ground plane and includes an air layer spaced apart from the grounding structure and separating the radiating element from each other. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
상기 공기층은,
상기 공기층과 유사한 Foam 재질로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.7. The method according to claim 1 or 6,
The air-
Wherein the antenna is used as a Foam material similar to the air layer. 제 1항에 있어서,
상기 접지 기구물은,
두꺼운 금속물을 밀링작업 등으로 가공하여 형성되거나, 안테나의 무게를 경량화하기 위해 얇은 금속판을 판금작업 등으로 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
The grounding mechanism includes:
Wherein the antenna is formed by processing a thick metal material by a milling operation or by processing a thin metal plate by a sheet metal work or the like in order to lighten the weight of the antenna. 제 1항에 있어서,
상기 접지 기구물은,
가벼운 플라스틱 사출성형에 의해 제작 후 금속 도금으로 표면처리 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
The grounding mechanism includes:
Wherein the metal plate is formed by light plastic injection molding and then surface-treated by metal plating to produce a high efficiency antenna having an air strip emitter and a feed structure. 제 1항에 있어서,
상기 동축커넥터는,
상기 급전선로를 포함하고, 상기 급전선로는 에어스트립 급전선로로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
Wherein the coaxial connector comprises:
Wherein the feed line includes an air strip feeder line, and the feed line is an air strip feed line. 제 1항에 있어서,
상기 급전선로는,
CPW 급전선로로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
The feed line includes:
CPW feeder line. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제 1항에 있어서,
안테나의 전체적인 두께가 10mm 이내로 구현되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.The method according to claim 1,
Wherein an overall thickness of the antenna is less than 10 mm. 에어스트립 패치 배열 안테나에 있어서,
소정의 두께를 갖는 유전체기판;
상기 유전체기판의 하단부에 형성되고 안테나의 지향성을 높이기 위해 형성되는 배열 방사소자;
각각의 상기 배열 방사소자에 입력 전력을 전송하는 배열 급전 회로망;
상기 배열 방사소자와 상기 배열 급전 회로망 및 상기 유전체기판을 수납하고 접지면으로 사용되는 접지 기구물; 및
상기 접지 기구물과 상기 배열 방사소자를 이격시키는 공기층;을 포함하고,
상기 유전체기판은 상기 접지 기구물의 가장자리에 접착제를 사용하여 고정하고, 소정의 두께를 가지며, 외부 환경으로부터 내부의 안테나 소자들을 보호하기 위한 레이돔 기능을 하는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나. In an air strip patch array antenna,
A dielectric substrate having a predetermined thickness;
An array radiating element formed at a lower end of the dielectric substrate and formed to enhance directivity of the antenna;
An array feed network for transmitting input power to each of said array radiating elements;
A grounding mechanism for receiving the array radiating element, the array power feeding network, and the dielectric substrate and used as a ground plane; And
And an air layer for separating the grounding mechanism and the array radiating element,
Characterized in that the dielectric substrate is fixed to the edge of the grounding structure by means of an adhesive and has a predetermined thickness and serves as a radome for protecting the antenna elements inside from the external environment. High efficiency antenna. 제 13항에 있어서,
상기 배열 방사소자는,
상기 유전체기판의 하단부에 형성되고, 안테나의 지향성 높이기 위해 두 개 이상의 배열 방사소자인 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.14. The method of claim 13,
The array radiating element comprises:
Wherein the dielectric substrate is formed at a lower end of the dielectric substrate and is at least two array radiating elements for increasing the directivity of the antenna. 제 13항에 있어서,
상기 배열 급전 회로망은,
에어스트립 급전 회로망으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.14. The method of claim 13,
In the array power supply network,
Wherein the antenna is formed of an air strip feeder network. 제 13항에 있어서,
상기 배열 급전 회로망은,
상기 접지 기구물이 일정한 높이를 갖는 단순한 형태로 형성되도록 하기 위해 CPW 급전선로로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.14. The method of claim 13,
In the array power supply network,
Wherein the grounding structure is formed of a CPW feeder line so that the grounding structure is formed in a simple shape having a constant height. 제 13항에 있어서,
상기 배열 급전 회로망 및 상기 접지 기구물과의 이격 거리를 조절하여 전송선로의 특성임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.14. The method of claim 13,
Wherein the characteristic impedance of the transmission line is adjusted by adjusting a distance between the array power feeding network and the grounding structure. 제 13항에 있어서,
상기 배열 방사소자는,
수직 및 수평편파인 이중편파 구현을 위해 각각 단위 방사소자의 입력이 두 개인 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.14. The method of claim 13,
The array radiating element comprises:
Wherein the input of each of the unit radiating elements is two for the dual polarization of vertical and horizontal polarizations. 제 13항에 있어서,
상기 배열 방사소자는,
원형편파 구현을 위해 각각 단위 방사소자의 두 개의 입력이 90°의 위상차를 갖도록 상기 배열 급전 회로망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나.14. The method of claim 13,
The array radiating element comprises:
Further comprising the array power feeding network such that the two inputs of the unit radiating elements each have a phase difference of 90 degrees for circular polarization implementation.
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