KR101661471B1

KR101661471B1 - Antenna

Info

Publication number: KR101661471B1
Application number: KR1020150162751A
Authority: KR
Inventors: 김채영; 김동주; 장은석; 양대근; 김경수
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-09-30
Also published as: WO2017086750A1

Abstract

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 본 실시 예에 따른 안테나는 유전체 기판; 유전체 기판상에 형성되는 주 모노폴 안테나; 유전체 기판상에 형성되고, 주 모노폴 안테나를 사이에 두고 배치되는 복수의 기생 모노폴 안테나; 유전체 기판의 하면에 형성되는 접지면; 유전체 기판의 하면에 형성되는 고리 형태의 전송선로; 전송선로의 일측에 형성되어 전송선로의 제1 부분을 단락시키는 제1 단락소자; 및 전송선로의 타측에 형성되어 전송선로의 제2 부분을 단락시키는 제2 단락소자를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 빔 조향을 구현할 수 있으며, 직교 빔을 형성하여 고속데이터 전송을 실현할 수 있다.The present invention relates to an antenna, and an antenna according to this embodiment includes a dielectric substrate; A main monopole antenna formed on a dielectric substrate; A plurality of parasitic monopole antennas formed on a dielectric substrate and disposed with a main monopole antenna interposed therebetween; A ground plane formed on a lower surface of the dielectric substrate; A ring-shaped transmission line formed on the lower surface of the dielectric substrate; A first shorting element formed at one side of the transmission line and shorting a first portion of the transmission line; And a second shorting element formed on the other side of the transmission line and shorting a second portion of the transmission line. According to the embodiment of the present invention, beam steering can be realized without using passive elements such as inductors, capacitors, etc., and high-speed data transmission can be realized by forming an orthogonal beam.

Description

Antenna {ANTENNA}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 빔 조향을 구현할 수 있는 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna, and more particularly, to an antenna capable of implementing beam steering without using passive elements such as an inductor, a capacitor, and the like.

전자적 조정 기생 방사체 안테나(electronically steerable parasitic array radiator antenna)는 능동 소자와 주변의 기생 소자를 이용하는 안테나로서, 기존의 배열 안테나를 사용하는 MIMO(multi-input multi-output) 시스템의 하드웨어 복잡도 및 전력 소비 증가 등의 단점을 극복하기 위해 연구되고 있는 기술이다. 한국통신학회논문지(J-KICS) '13-10 Vol.38A No.10에는 단일 RF chain을 갖는 전자 빔 조향 기생 배열 안테나를 사용한 빔 공간 MIMO 시스템이 제시되어 있다. 종래의 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 빔 조향을 구현하기 위해서 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자를 사용해야 하는 단점을 갖는다.An electronically steerable parasitic array radiator antenna is an antenna that uses an active element and a parasitic element around it. It increases the hardware complexity and power consumption of a multi-input multi-output (MIMO) system using a conventional array antenna. And the like. A beam-space MIMO system using an electron beam steering parasitic array antenna with a single RF chain is presented in the Journal of the Korean Institute of Communication Sciences (J-KICS) '13 -10 Vol.38A No.10. Conventional electronically controlled parasitic radiator antennas have the disadvantage of requiring passive elements such as inductors, capacitors, etc. to implement beam steering.

본 발명은 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 빔 조향을 구현할 수 있는 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an antenna capable of implementing beam steering without using passive elements such as inductors, capacitors, and the like.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 직교 빔을 형성하여 고속데이터 전송을 실현할 수 있는 전자적 조정 기생 방사체 안테나를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an electronically regulated parasitic radiator antenna capable of realizing high-speed data transmission by forming an orthogonal beam without using a passive element such as an inductor, a capacitor and the like.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the description below.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판상에 형성되는 주 모노폴 안테나; 상기 유전체 기판상에 형성되고, 상기 주 모노폴 안테나를 사이에 두고 배치되는 복수의 기생 모노폴 안테나; 상기 유전체 기판의 하면에 형성되는 접지면; 상기 유전체 기판의 하면에 형성되는 고리 형태의 전송선로; 상기 전송선로의 일측에 형성되어 상기 전송선로의 제1 부분을 단락시키는 제1 단락소자; 및 상기 전송선로의 타측에 형성되어 상기 전송선로의 제2 부분을 단락시키는 제2 단락소자를 포함한다.An antenna according to an embodiment of the present invention includes a dielectric substrate; A main monopole antenna formed on the dielectric substrate; A plurality of parasitic monopole antennas formed on the dielectric substrate and disposed with the main monopole antenna interposed therebetween; A ground plane formed on a lower surface of the dielectric substrate; A ring-shaped transmission line formed on the lower surface of the dielectric substrate; A first shorting element formed at one side of the transmission line and shorting a first portion of the transmission line; And a second shorting element formed on the other side of the transmission line and shorting a second portion of the transmission line.

상기 접지면은 상기 유전체 기판의 하면에 형성되는 금속면을 포함하고, 상기 전송선로는, 상기 금속면에 고리 형태로 식각 형성된 제1 식각라인과, 상기 금속면에 상기 제1 식각라인을 둘러싸는 고리 형태로 식각 형성된 제2 식각라인을 포함할 수 있다.Wherein the ground plane includes a metal surface formed on a lower surface of the dielectric substrate, the transmission line includes a first etch line formed in a ring shape on the metal surface, and a second etch line surrounding the first etch line And a second etch line formed in an etched manner in the form of a ring.

상기 전송선로는 상기 복수의 기생 모노폴 안테나의 하단면을 경유하도록 형성될 수 있다.The transmission line may be formed to pass through the bottom surface of the plurality of parasitic monopole antennas.

상기 제1 식각라인은 상기 복수의 기생 모노폴 안테나의 내측으로 형성되고, 상기 제2 식각라인은 상기 복수의 기생 모노폴 안테나의 외측으로 형성될 수 있다.The first etch line may be formed inside the plurality of parasitic monopole antennas, and the second etch line may be formed outside the plurality of parasitic monopole antennas.

상기 제1 단락소자는 상기 전송선로의 상기 제1 부분을 상기 접지면으로 접지시키는 제1 스터브를 포함하고, 상기 제2 단락소자는 상기 전송선로의 상기 제2 부분을 상기 접지면으로 접지시키는 제2 스터브를 포함할 수 있다.Wherein the first shorting element comprises a first stub that grounds the first portion of the transmission line to the ground plane and the second shorting element comprises a first stub that grounds the second portion of the transmission line to the ground plane 2 stubs.

상기 안테나는 상기 제1 단락소자와 상기 제2 단락소자에 의한 상기 전송선로의 단락 위치에 따라 지향성이 조절될 수 있다.The directivity of the antenna can be adjusted according to the short circuit position of the transmission line by the first shorting element and the second shorting element.

상기 안테나는 상기 전송선로의 중심부에 상기 유전체 기판을 관통하는 공동이 형성되고, 상기 주 모노폴 안테나는 상기 공동을 관통하여 형성되고, 상기 유전체 기판의 하부에서 상기 주 모노폴 안테나를 급전하는 급전부를 더 포함할 수 있다.Wherein the main antenna is formed by passing through the cavity and a feeding part for feeding the main monopole antenna at a lower portion of the dielectric substrate is further provided at a center of the transmission line, .

상기 제1 단락소자 및 상기 제2 단락소자는, 상기 주 모노폴 안테나와 상기 복수의 기생 모노폴 안테나를 연결하는 방향을 기준으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.The first shorting element and the second shorting element may be formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna and the plurality of parasitic monopole antennas.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 유전체 기판; 상기 유전체 기판상에 형성되는 주 모노폴 안테나; 상기 유전체 기판상에 형성되고, 상기 주 모노폴 안테나를 사이에 두고 배치되는 복수의 기생 모노폴 안테나; 상기 유전체 기판의 하면에 형성되는 접지면; 상기 유전체 기판의 하면에 형성되는 고리 형태의 전송선로; 및 상기 전송선로 상의 서로 다른 위치에 설치되고, 단락 신호에 따라 상기 전송선로를 단락시키는 복수의 단락 조절 소자를 포함하는 전자적 조정 기생 방사체 안테나가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a dielectric substrate comprising: a dielectric substrate; A main monopole antenna formed on the dielectric substrate; A plurality of parasitic monopole antennas formed on the dielectric substrate and disposed with the main monopole antenna interposed therebetween; A ground plane formed on a lower surface of the dielectric substrate; A ring-shaped transmission line formed on the lower surface of the dielectric substrate; And a plurality of short-circuit adjustment elements provided at different positions on the transmission line and short-circuiting the transmission line in accordance with a short-circuit signal.

상기 접지면은 상기 유전체 기판의 하면에 형성되는 금속면을 포함하고, 상기 전송선로는 상기 복수의 기생 모노폴 안테나의 하단면을 경유하도록 형성되며, 상기 전송선로는, 상기 금속면에 고리 형태로 식각 형성되고, 상기 복수의 기생 모노폴 안테나의 내측으로 형성된 제1 식각라인; 및 상기 금속면에 상기 제1 식각라인을 둘러싸는 고리 형태로 식각 형성되고, 상기 복수의 기생 모노폴 안테나의 외측으로 형성된 제2 식각라인을 포함할 수 있다.Wherein the ground plane includes a metal surface formed on a lower surface of the dielectric substrate and the transmission line is formed to pass through a lower end surface of the plurality of parasitic monopole antennas, A first etch line formed inside the plurality of parasitic monopole antennas; And a second etch line formed on the metal surface in an annular shape surrounding the first etch line and formed outside the plurality of parasitic monopole antennas.

상기 복수의 단락 조절 소자는, 제1 단락 신호에 따라 상기 전송선로 상의 제1 부분을 상기 접지면에 의해 단락시키는 제1 다이오드; 상기 제1 단락 신호에 따라 상기 전송선로 상의 제2 부분을 상기 접지면에 의해 단락시키는 제2 다이오드; 제2 단락 신호에 따라 상기 전송선로 상의 제3 부분을 상기 접지면에 의해 단락시키는 제3 다이오드; 및 상기 제2 단락 신호에 따라 상기 전송선로 상의 제4 부분을 상기 접지면에 의해 단락시키는 제4 다이오드를 포함할 수 있다.The plurality of short-circuiting elements comprising: a first diode shorting a first portion on the transmission line by the ground plane in accordance with a first shorting signal; A second diode shorting a second portion of the transmission line by the ground plane in accordance with the first shorting signal; A third diode shorting a third portion on the transmission line by the ground plane in accordance with a second shorting signal; And a fourth diode shorting the fourth portion on the transmission line by the ground plane in accordance with the second shorting signal.

상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드는, 상기 주 모노폴 안테나와 상기 복수의 기생 모노폴 안테나를 연결하는 방향을 기준으로 대칭을 이루도록 형성되고, 상기 제3 다이오드 및 상기 제4 다이오드는, 상기 주 모노폴 안테나와 상기 복수의 기생 모노폴 안테나를 연결하는 방향을 기준으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.Wherein the first diode and the second diode are formed to be symmetrical with respect to a direction connecting the main monopole antenna and the plurality of parasitic monopole antennas, And the plurality of parasitic monopole antennas are symmetrical with respect to a direction connecting the plurality of parasitic monopole antennas.

상기 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 상기 복수의 단락 조절 소자에 의해 직교 빔을 형성할 수 있다.The electronically regulated parasitic radiator antenna may form an orthogonal beam by the plurality of short-circuit adjusting elements.

본 발명의 실시 예에 의하면 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 빔 조향을 구현할 수 있는 안테나가 제공된다.According to the embodiment of the present invention, an antenna capable of implementing beam steering without using passive elements such as inductors, capacitors, and the like is provided.

또한 본 발명의 실시 예에 의하면 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 직교 빔을 형성하여 고속데이터 전송을 실현할 수 있는 전자적 조정 기생 방사체 안테나가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electronically regulated parasitic radiator antenna capable of realizing high-speed data transmission by forming an orthogonal beam without using passive elements such as inductors, capacitors and the like.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Unless stated, the effects will be apparent to those skilled in the art from the description and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(100)의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(100)를 하부에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 'A'부의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 'B'부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 최적화된 물리적 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)를 각각 시계 방향으로 75°, -75° 위치에 형성하여 제조한 안테나의 후면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 안테나의 표면 전류(surface current) 및 이득(gain)을 보여주는 이미지이다.
도 8은 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)를 각각 시계 방향으로 105°, -105° 위치에 형성하여 제조한 안테나의 후면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 안테나의 표면 전류(surface current) 및 이득(gain)을 보여주는 이미지이다.
도 10은 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)를 각각 시계 방향으로 90°, -90° 위치에 형성하여 제조한 안테나의 후면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 안테나의 표면 전류(surface current) 및 이득(gain)을 보여주는 이미지이다.
도 12는 도 6에 도시된 안테나의 주파수별 임피던스를 보여주는 그래프이다.
도 13은 도 8에 도시된 안테나의 주파수별 임피던스를 보여주는 그래프이다.
도 14는 도 10에 도시된 안테나의 주파수별 임피던스를 보여주는 그래프이다.
도 15는 도 6에 도시된 안테나의 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 16은 도 6에 도시된 안테나의 3차원 방사 패턴 이득을 보여주는 그래프이다.
도 17은 도 8에 도시된 안테나의 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 18은 도 8에 도시된 안테나의 3차원 방사 패턴 이득을 보여주는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나(100)의 후면도이다.
도 20은 도 19의 'C'부 확대도로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나(electronically steerable parasitic array radiator antenna)를 구성하는 제1 단락소자(190)를 보여주는 도면이다.
도 21은 도 19에 도시된 전자적 조정 기생 방사체 안테나의 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 22는 도 19에 도시된 전자적 조정 기생 방사체 안테나의 제1 기본 패턴(basis pattern)(B1)을 보여주는 그래프이다.
도 23은 도 19에 도시된 전자적 조정 기생 방사체 안테나의 제2 기본 패턴(basis pattern)(B2)을 보여주는 그래프이다.1 is a perspective view of an antenna 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an antenna 100 according to an embodiment of the present invention as viewed from below.
3 is a cross-sectional view of the 'A' portion shown in FIG.
4 is a cross-sectional view of the portion 'B' shown in FIG.
5 is a diagram for explaining optimized physical parameters of an antenna according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates the first shorting element 160 and the second shorting element 170 in the clockwise direction at 75 ° and -75 ° with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, FIG. 2 is a rear view of an antenna formed in a position shown in FIG.
7 is an image showing the surface current and gain of the antenna shown in Fig.
8 shows the first shorting element 160 and the second shorting element 170 in the clockwise direction at 105 ° and -105 ° in the clockwise direction with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, FIG. 2 is a rear view of an antenna formed in a position shown in FIG.
9 is an image showing the surface current and gain of the antenna shown in Fig.
10 shows the first shorting element 160 and the second shorting element 170 in the clockwise direction at an angle of 90 ° and -90 ° with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, FIG. 2 is a rear view of an antenna formed in a position shown in FIG.
11 is an image showing the surface current and gain of the antenna shown in Fig.
12 is a graph showing impedances of the antenna shown in FIG. 6 according to frequencies.
FIG. 13 is a graph showing the frequency-specific impedance of the antenna shown in FIG.
FIG. 14 is a graph showing the frequency-specific impedance of the antenna shown in FIG.
15 is a graph showing a radiation pattern of the antenna shown in FIG.
16 is a graph showing the three-dimensional radiation pattern gain of the antenna shown in FIG.
17 is a graph showing a radiation pattern of the antenna shown in Fig.
18 is a graph showing a three-dimensional radiation pattern gain of the antenna shown in FIG.
19 is a rear view of an electronically steerable parasitic radiator antenna 100 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 20 is an enlarged view of 'C' portion of FIG. 19, showing a first shorting device 190 constituting an electronically steerable parasitic array radiator antenna according to an embodiment of the present invention.
Fig. 21 is a graph showing the radiation pattern of the electronically regulated parasitic radiator antenna shown in Fig. 19. Fig.
22 is a graph showing a first basis pattern B1 of the electronically steerable parasitic radiator antenna shown in Fig.
23 is a graph showing a second basis pattern B2 of the electronically steerable parasitic radiator antenna shown in Fig.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.Other advantages and features of the present invention and methods for accomplishing the same will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Although not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. A general description of known configurations may be omitted so as not to obscure the gist of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals are used as many as possible for the same or corresponding configurations. To facilitate understanding of the present invention, some configurations in the figures may be shown somewhat exaggerated or reduced.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", or "having" are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, whether or not explicitly described or implied by the accompanying claims.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 유전체 기판 상면의 주 모노폴 안테나와 복수의 기생 모노폴 안테나; 유전체 기판 하면의 접지면과 고리 형태의 전송선로; 전송선로를 단락시키는 단락소자를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 단락소자에 의해 전송선로의 길이가 결정되며, 전송선로의 길이에 따라 무지향성 또는 지향성을 갖게 된다. 본 실시 예에 의하면, 단락소자의 위치에 의해 전송선로의 길이를 조절하여 안테나의 지향성을 조절할 수 있다.An antenna according to an embodiment of the present invention includes a main monopole antenna on a top surface of a dielectric substrate and a plurality of parasitic monopole antennas; A ground plane and a ring-shaped transmission line on the bottom surface of the dielectric substrate; And a short-circuit element short-circuiting the transmission line. In the antenna according to the embodiment of the present invention, the length of the transmission line is determined by the short-circuit element, and the length of the transmission line has non-directionality or directivity depending on the length of the transmission line. According to this embodiment, the directivity of the antenna can be adjusted by adjusting the length of the transmission line by the position of the shorting element.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 유전체 기판 상면의 주 모노폴 안테나와 복수의 기생 모노폴 안테나; 유전체 기판 하면의 접지면과 고리 형태의 전송선로; 단락 신호에 따라 전송선로를 단락시키는 단락 조절 소자를 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 단락 조절 소자에 의해 전송선로의 길이가 변화하여 안테나의 지향성이 조절된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electronically regulated parasitic radiator antenna comprising: a main monopole antenna and a plurality of parasitic monopole antennas on a top surface of a dielectric substrate; A ground plane and a ring-shaped transmission line on the bottom surface of the dielectric substrate; And a short-circuit adjusting element short-circuiting the transmission line according to the short-circuit signal. The length of the transmission line is changed by the short-circuit adjusting element in the electronically regulated parasitic radiator antenna according to the embodiment of the present invention, so that the directivity of the antenna is controlled.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(100)의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(100)를 하부에서 바라본 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(100)는 유전체 기판(110), 주 모노폴 안테나(120), 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132), 접지면(140), 전송선로(150), 제1 단락소자(160), 제2 단락소자(170) 및 급전부(180)를 포함한다.1 is a perspective view of an antenna 100 according to an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view of an antenna 100 according to an embodiment of the present invention as viewed from below. 1 and 2, an antenna 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a dielectric substrate 110, a main monopole antenna 120, a plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132, a ground plane 140, And includes a transmission line 150, a first shorting element 160, a second shorting element 170, and a feeding part 180.

유전체 기판(110)은 유전체 물질로 제공될 수 있다. 도시에서 유전체 기판(110)은 원판 형상으로 이루어져 있으나 다른 형상을 가질 수도 있다. 유전체 기판(110)은 공동(112,114)을 가질 수 있다. 공동(112,114)은 유전체 기판(110)을 두께 방향으로 관통하도록 형성될 수 있다. 유전체 기판(110)의 중심부에 형성된 제1 공동(112)으로는 주 모노폴 안테나(120)가 삽입되고, 유전체 기판(110)의 양측에 형성된 제2 공동(114)으로는 기생 모노폴 안테나(131,132)가 삽입된다.The dielectric substrate 110 may be provided with a dielectric material. Although the dielectric substrate 110 is formed in a disc shape in the drawing, it may have a different shape. The dielectric substrate 110 may have cavities 112,114. The cavities 112 and 114 may be formed to penetrate the dielectric substrate 110 in the thickness direction. Parasitic monopole antennas 120 are inserted into the first cavity 112 formed at the center of the dielectric substrate 110 and parasitic monopole antennas 131 and 132 are inserted into the second cavity 114 formed at both sides of the dielectric substrate 110. [ Is inserted.

주 모노폴 안테나(120)는 유전체 기판(110) 상에 형성되며, 급전부(180)에 의해 급전된다. 주 모노폴 안테나(120)는 유전체 기판(110)의 중심부에 형성될 수 있다. 주 모노폴 안테나(120)는 금속으로 이루어질 수 있다. 일 실시 예로, 주 모노폴 안테나(120)는 유전체 기판(110)에 대해 수직 방향으로 길게 연장되는 막대 형상으로 제공될 수 있다.The main monopole antenna 120 is formed on the dielectric substrate 110 and is fed by the power feeder 180. The main monopole antenna 120 may be formed at the center of the dielectric substrate 110. The main monopole antenna 120 may be made of metal. In one embodiment, the main monopole antenna 120 may be provided in the form of a rod that extends long in a direction perpendicular to the dielectric substrate 110.

복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)는 유전체 기판(110) 상에 형성되며, 주 모노폴 안테나(120)를 사이에 두고 양측에 배치되어 신호를 방사할 수 있다. 기생 모노폴 안테나(131,132)는 금속으로 이루어질 수 있다. 일 실시 예로, 기생 모노폴 안테나(131,132)는 유전체 기판(110)에 대해 수직 방향으로 길게 연장되는 막대 형상으로 제공될 수 있다. 도시된 실시 예에서 2개의 기생 모노폴 안테나(131,132)가 형성되어 있으나, 기생 모노폴 안테나의 개수는 이보다 증가될 수도 있다. 이때 기생 모노폴 안테나는 일정 각도를 이루어 주 모노폴 안테나를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.The plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132 are formed on the dielectric substrate 110 and disposed on both sides of the main monopole antenna 120 to emit signals. The parasitic monopole antennas 131 and 132 may be made of metal. In one embodiment, the parasitic monopole antennas 131 and 132 may be provided in the shape of a rod extending in a direction perpendicular to the dielectric substrate 110. Although two parasitic monopole antennas 131 and 132 are formed in the illustrated embodiment, the number of parasitic monopole antennas may be increased. At this time, the parasitic monopole antenna may be formed to surround the main monopole antenna at a predetermined angle.

도 3은 도 1에 도시된 'A'부의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 'B'부의 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 공동(112) 및 제2 공동(114)은 주 모노폴 안테나(120) 및 기생 모노폴 안테나(131,132)와 동일한 직경을 갖는 하부 공동(112a,114a)과, 주 모노폴 안테나(120) 및 기생 모노폴 안테나(131,132)보다 큰 직경을 갖는 상부 공동(112b,114b)으로 이루어질 수 있다.FIG. 3 is a sectional view of the 'A' portion shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a sectional view of a 'B' portion shown in FIG. 1 to 4, the first cavity 112 and the second cavity 114 include lower cavities 112a and 114a having the same diameter as the main monopole antenna 120 and the parasitic monopole antennas 131 and 132, And upper cavities 112b and 114b having a larger diameter than the main monopole antenna 120 and the parasitic monopole antennas 131 and 132. [

주 모노폴 안테나(120)는 제1 공동(112)의 하부 공동(112a)에 삽입되어, 하단면(120a)이 급전부(180)의 급전 내심(182)에 납땜 등에 의하여 전기적으로 접속될 수 있다. 이에 따라 주 모노폴 안테나(120)는 급전부(180)에 의해 급전될 수 있다. 기생 모노폴 안테나(131,132)는 제2 공동(114)의 하부 공동(114a)에 삽입되어, 하단면(131a,132b)이 접지면(140)에 전기적으로 접속될 수 있다.The main monopole antenna 120 is inserted into the lower cavity 112a of the first cavity 112 so that the lower end face 120a can be electrically connected to the feed inner core 182 of the feed part 180 by soldering or the like . Accordingly, the main monopole antenna 120 can be fed by the feeder 180. The parasitic monopole antennas 131 and 132 are inserted into the lower cavity 114a of the second cavity 114 so that the lower end faces 131a and 132b can be electrically connected to the ground plane 140. [

접지면(140)은 유전체 기판(110)의 하면에 형성된다. 접지면(140)은 유전체 기판(110)의 하면에 형성되는 금속면으로 제공될 수 있다. 접지면(140)은 전송선로(150) 내측의 제1 접지면(141), 전송선로(150) 외측의 제2 접지면(142), 제1 접지면(141)과 제2 접지면(142) 사이의 제3 접지면(143)으로 이루어질 수 있다. 제3 접지면(143)은 전송선로(150)의 제1 식각라인(151)과 제2 식각라인(152) 사이에 고리 형태로 형성될 수 있다. 미설명부호 144는 제1 접지면(141)과 제2 접지면(142)을 전기적으로 접속시키는 금속연결판이다.The ground plane 140 is formed on the lower surface of the dielectric substrate 110. The ground plane 140 may be provided as a metal surface formed on the lower surface of the dielectric substrate 110. The ground plane 140 includes a first ground plane 141 inside the transmission line 150, a second ground plane 142 outside the transmission line 150, a first ground plane 141 and a second ground plane 142 And a third ground plane 143 between the first and second ground planes. The third ground plane 143 may be formed in a ring shape between the first etch line 151 and the second etch line 152 of the transmission line 150. Reference numeral 144 denotes a metal connecting plate for electrically connecting the first ground plane 141 and the second ground plane 142.

전송선로(150)는 유전체 기판(110)의 하면에 고리 형태로 형성될 수 있다. 전송선로(150)는 제1 식각라인(151)과 제2 식각라인(152)을 포함할 수 있다. 제1 식각라인(151)은 접지면(140)의 금속면에 고리 형태로 식각 형성될 수 있다. 제2 식각라인(152)은 접지면(140)의 금속면에 제1 식각라인(151)을 둘러싸는 고리 형태로 식각 형성될 수 있다. 도시에서 전송선로(150)는 원형의 고리 형태로 이루어져 있으나, 사각형 등의 다른 고리 형태로 이루어지는 것도 가능하다.The transmission line 150 may be formed in a ring shape on the lower surface of the dielectric substrate 110. The transmission line 150 may include a first etch line 151 and a second etch line 152. The first etching line 151 may be etched in a ring shape on the metal surface of the ground plane 140. The second etch line 152 may be etched in the form of an annulus surrounding the first etch line 151 on the metal surface of the ground plane 140. In the illustrated embodiment, the transmission line 150 is formed in a circular ring shape, but it may be formed in another ring shape such as a square shape.

전송선로(150)는 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)의 하단면(131a,132a)을 경유하도록 형성될 수 있다. 일 실시 예로, 제1 식각라인(151)은 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)의 내측으로 형성되고, 제2 식각라인(152)은 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)의 외측으로 형성될 수 있다.The transmission line 150 may be formed to pass through the lower end surfaces 131a and 132a of the plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132. In one embodiment, the first etch line 151 may be formed inside the plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132, and the second etch line 152 may be formed outside the plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132.

제1 단락소자(160)는 전송선로(150)의 일측에 형성되어 전송선로(150)의 제1 부분을 단락시킬 수 있다. 일 실시 예로, 제1 단락소자(160)는 전송선로(150)의 상기 제1 부분을 접지면(140)으로 접지시키는 제1 스터브(stub)로 제공될 수 있다. 제2 단락소자(170)는 전송선로(150)의 타측에 형성되어 전송선로(150)의 제2 부분을 단락시킬 수 있다. 일 실시 예로, 제2 단락소자(170)는 전송선로(150)의 상기 제2 부분을 접지면(140)으로 접지시키는 제2 스터브로 제공될 수 있다. 제1 단락소자(160) 및 제2 단락소자(170)는 금속으로 제공될 수 있다.The first shorting element 160 may be formed on one side of the transmission line 150 to short-circuit the first portion of the transmission line 150. In one embodiment, the first shorting element 160 may be provided as a first stub that grounds the first portion of the transmission line 150 to the ground plane 140. The second shorting element 170 may be formed on the other side of the transmission line 150 to short-circuit the second portion of the transmission line 150. In one embodiment, the second shorting element 170 may be provided as a second stub that grounds the second portion of the transmission line 150 to the ground plane 140. The first shorting element 160 and the second shorting element 170 may be provided as a metal.

제1 단락소자(160) 및 제2 단락소자(170)는 주 모노폴 안테나(120)와 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)를 연결하는 방향을 기준으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시 예에서, 접지면(140)의 고리의 일부를 이루는 영역에 반고리 형태의 제1 식각부를 형성하고, 고리의 나머지 일부를 이루는 영역에 제2 식각부를 형성하고, 제1 식각부와 제2 식각부가 간극을 갖도록 하여, 단락된 전송선로(150)를 식각에 의해 형성할 수 있다. 이때 제1 단락소자(160) 및 제2 단락소자(170)는 전송경로(150)에서 제1 식각부와 제2 식각부 사이에 식각되지 않은 접지면(140)의 부분에 해당한다고 할 수 있다.The first shorting element 160 and the second shorting element 170 may be formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna 120 and the plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132. In a modified embodiment of the present invention, a first etching portion in the shape of a semicircular ring is formed in a region constituting a part of a loop of the ground plane 140, a second etching portion is formed in a region constituting the remaining part of the loop, And the second etching part has a gap so that the shorted transmission line 150 can be formed by etching. Here, the first shorting element 160 and the second shorting element 170 correspond to the portion of the ground plane 140 that is not etched between the first etching portion and the second etching portion in the transmission path 150 .

본 실시 예에 따른 안테나(100)는 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)에 의한 전송선로(150)의 단락 위치에 따라 지향성이 조절될 수 있다. 즉 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)에 의해 전송선로(150)의 길이가 결정되고, 전송선로(150)의 길이에 상응하여 안테나(100)에 의해 전송되는 빔의 지향성이 조절될 수 있다. 따라서 본 실시 예에 의하면 인덕터, 커패시터 같은 수동 소자를 사용하지 않고, 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)의 형성 위치에 따라 빔 조향을 구현할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 2개의 단락소자(160,170)가 형성되어 있으나, 기생 모노폴 안테나의 개수, 유전체 기판의 크기 등에 따라 더 많은 개수의 단락소자가 형성되는 것도 가능하다.The directivity of the antenna 100 according to the present embodiment can be adjusted according to the shorting position of the transmission line 150 by the first shorting element 160 and the second shorting element 170. The length of the transmission line 150 is determined by the first shorting element 160 and the second shorting element 170 and the directivity of the beam transmitted by the antenna 100 corresponding to the length of the transmission line 150 Can be adjusted. Therefore, according to the present embodiment, beam steering can be realized according to the positions of the first shorting element 160 and the second shorting element 170 without using a passive element such as an inductor or a capacitor. In the illustrated embodiment, two short-circuiting elements 160 and 170 are formed, but it is also possible that a larger number of short-circuiting elements are formed depending on the number of parasitic monopole antennas, the size of the dielectric substrate, and the like.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 최적화된 물리적 파라미터를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 유전체 기판(110)의 직경(D3)은 λ/4 (λ는 신호 전송 주파수에 상응하는 파장), 주 모노폴 안테나(120)와 기생 모노폴 안테나(131,132)의 길이(L1)는 λ/4, 주 모노폴 안테나(120)와 기생 모노폴 안테나(131,132) 간의 거리(D1)는 λ/10 로 결정될 수 있다.5 is a diagram for explaining optimized physical parameters of an antenna according to an embodiment of the present invention. 5, the diameter D3 of the dielectric substrate 110 is λ / 4 (where λ is the wavelength corresponding to the signal transmission frequency), the length L1 of the main monopole antenna 120 and the parasitic monopole antennas 131 and 132, And the distance D1 between the main monopole antenna 120 and the parasitic monopole antennas 131 and 132 can be determined as? / 10.

일 실시 예로, 신호 전송 주파수가 2.45 GHz 일 경우, λ 는 122.4 mm 로 결정될 수 있다. 유전체 기판(110)의 두께를 2mm 로 하고, 공동(112,114)의 상부 직경을 2mm 로 하고, 주 모노폴 안테나(120)와 기생 모노폴 안테나(131,132)의 직경을 1mm 로 하고, 전송선로(150)의 전체 둘레 길이를 76.8mm 로 하여 안테나를 제작하고, 안테나의 빔 조향 특성을 분석하는 실험을 하였다.In one embodiment, if the signal transmission frequency is 2.45 GHz, lambda may be determined as 122.4 mm. The thickness of the dielectric substrate 110 is 2 mm and the upper diameter of the cavities 112 and 114 is 2 mm and the diameters of the main monopole antenna 120 and the parasitic monopole antennas 131 and 132 are 1 mm, An antenna was fabricated with an overall circumference of 76.8 mm, and an experiment was conducted to analyze the beam steering characteristics of the antenna.

도 6은 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)를 각각 시계 방향으로 75°, -75° 위치에 형성하여 제조한 안테나의 후면도이다. 도 7은 도 6에 도시된 안테나의 표면 전류(surface current) 및 이득(gain)을 보여주는 이미지이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6에 도시된 안테나의 빔은 180° 방향으로 지향되는 것을 알 수 있다.6 illustrates the first shorting element 160 and the second shorting element 170 in the clockwise direction at 75 ° and -75 ° with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, FIG. 2 is a rear view of an antenna formed in a position shown in FIG. 7 is an image showing the surface current and gain of the antenna shown in Fig. Referring to FIGS. 6 and 7, it can be seen that the beam of the antenna shown in FIG. 6 is oriented in the 180 ° direction.

도 8은 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)를 각각 시계 방향으로 105°, -105° 위치에 형성하여 제조한 안테나의 후면도이다. 도 9는 도 8에 도시된 안테나의 표면 전류(surface current) 및 이득(gain)을 보여주는 이미지이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 안테나의 빔은 0° 방향으로 지향되는 것을 알 수 있다.8 shows the first shorting element 160 and the second shorting element 170 in the clockwise direction at 105 ° and -105 ° in the clockwise direction with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, FIG. 2 is a rear view of an antenna formed in a position shown in FIG. 9 is an image showing the surface current and gain of the antenna shown in Fig. Referring to FIGS. 8 and 9, it can be seen that the beam of the antenna shown in FIG. 8 is oriented in the 0 ° direction.

도 10은 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 제1 단락소자(160)와 제2 단락소자(170)를 각각 시계 방향으로 90°, -90° 위치에 형성하여 제조한 안테나의 후면도이다. 도 11은 도 10에 도시된 안테나의 표면 전류(surface current) 및 이득(gain)을 보여주는 이미지이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 안테나의 빔은 무지향성을 갖는 것을 알 수 있다.10 shows the first shorting element 160 and the second shorting element 170 in the clockwise direction at an angle of 90 ° and -90 ° with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, FIG. 2 is a rear view of an antenna formed in a position shown in FIG. 11 is an image showing the surface current and gain of the antenna shown in Fig. Referring to FIGS. 8 and 9, it can be seen that the beam of the antenna shown in FIG. 8 has omnidirectionality.

도 12는 도 6에 도시된 안테나의 주파수별 임피던스를 보여주는 그래프이고, 도 13은 도 8에 도시된 안테나의 주파수별 임피던스를 보여주는 그래프이고, 도 14는 도 10에 도시된 안테나의 주파수별 임피던스를 보여주는 그래프이다. 도 12 내지 도 14와 같이, 본 실시 예에 따른 안테나는 단락소자(160,170)의 위치 변화시 2.45 GHz 주파수에서의 임피던스 변화가 크지 않은 것을 알 수 있다.FIG. 12 is a graph showing the impedance of the antenna shown in FIG. 6 according to frequency, FIG. 13 is a graph showing the impedance of the antenna shown in FIG. 8 according to frequency, FIG. 14 is a graph showing the impedance It is a graph showing. As shown in FIGS. 12 to 14, it can be seen that the impedance of the antenna according to this embodiment does not change significantly at the frequency of 2.45 GHz when the position of the shorting elements 160 and 170 changes.

도 15는 도 6에 도시된 안테나의 방사 패턴을 보여주는 그래프이고, 도 16은 도 6에 도시된 안테나의 3차원 방사 패턴 이득을 보여주는 그래프이고, 도 17은 도 8에 도시된 안테나의 방사 패턴을 보여주는 그래프이고, 도 18은 도 8에 도시된 안테나의 3차원 방사 패턴 이득을 보여주는 그래프이다. 도 15 내지 도 18의 도시와 같이, 도 6에 도시된 안테나는 180° 방향의 빔 지향성을 가지며, 도 8에 도시된 안테나는 0° 방향의 빔 지향성을 갖는 것을 알 수 있다.FIG. 15 is a graph showing a radiation pattern of the antenna shown in FIG. 6, FIG. 16 is a graph showing a three-dimensional radiation pattern gain of the antenna shown in FIG. 6, FIG. 17 is a graph showing the radiation pattern of the antenna shown in FIG. And FIG. 18 is a graph showing the three-dimensional radiation pattern gain of the antenna shown in FIG. As shown in Figs. 15 to 18, the antenna shown in Fig. 6 has a beam directivity of 180 degrees, and the antenna shown in Fig. 8 has a beam directivity of 0 degrees.

도 19는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나(100)의 후면도이다. 도 19의 실시 예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 실시 예와 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 중복되는 설명을 생략할 수 있다. 도 19의 실시 예는 단락 소자 대신 복수의 단락 조절 소자(190~220)에 의해 전송선로(150)의 단락과 연결을 조절할 수 있도록 하고, 복수 쌍(190,200)(210,220)의 단락 조절 소자에 의해 빔 조향을 조절할 수 있도록 한 점에서 앞서 설명한 실시 예와 차이가 있다.19 is a rear view of an electronically steerable parasitic radiator antenna 100 according to another embodiment of the present invention. In the following description of the embodiment of FIG. 19, redundant description of the same or corresponding components to those of the previously described embodiment can be omitted. The embodiment of FIG. 19 can control the short-circuit and connection of the transmission line 150 by a plurality of short-circuit adjustment elements 190 to 220 instead of a short-circuit element, and by the short-circuit adjustment element of the plurality of pairs 190, Which is different from the above-described embodiment in that the beam steering can be adjusted.

도 19에서, 제1 단락 조절 소자(190)와 제2 단락 조절 소자(200)는 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 각각 시계 방향으로 75°, -75° 위치에 형성되고, 제3 단락 조절 소자(210)와 제4 단락 조절 소자(220)는 105°, -105° 위치에 형성되어 있으나, 단락 조절 소자(190~220)가 형성되는 각도는 다양하게 변형될 수 있다. 또한 주 모노폴 안테나(120)에서 제1 기생 모노폴 안테나(131)를 향하는 방향을 기준으로 각각 시계 방향으로 90°, -90° 위치에 단락 조절 소자를 형성할 경우, 무지향성을 구현하는 것도 가능하다.19, the first short-circuit adjusting element 190 and the second short-circuit adjusting element 200 are arranged at an angle of 75 ° in the clockwise direction with respect to the direction from the main monopole antenna 120 toward the first parasitic monopole antenna 131, The third short adjustment element 210 and the fourth short adjustment element 220 are formed at the positions of 105 ° and -105 °, May be variously modified. It is also possible to implement non-directionality when short-circuit adjustment elements are formed at 90 ° and -90 ° positions clockwise with respect to the direction from the main monopole antenna 120 to the first parasitic monopole antenna 131 .

복수의 단락 조절 소자(190~220)는 전송선로(150) 상의 서로 다른 위치에 설치되고, 단락 신호에 따라 전송선로(150)를 단락시킬 수 있다. 일 실시 예로, 복수의 단락 조절 소자(190~220)는 제1 다이오드(192), 제2 다이오드(202), 제3 다이오드(212) 및 제4 다이오드(222)를 포함할 수 있다. 단락 신호는 다이오드를 온(on)/오프(off)시키는 신호일 수 있으며, 도시되지 않은 제어회로로부터 제공될 수 있다.The plurality of short-circuit adjustment elements 190 to 220 are provided at different positions on the transmission line 150, and the transmission line 150 can be short-circuited according to the short-circuit signal. In one embodiment, the plurality of short-circuit adjustment elements 190-220 may include a first diode 192, a second diode 202, a third diode 212, and a fourth diode 222. The shorting signal may be a signal that turns on / off the diode and may be provided from a control circuit not shown.

도 20은 도 19의 'C'부 확대도로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나(electronically steerable parasitic array radiator antenna)를 구성하는 제1 단락소자(190)를 보여주는 도면이다. 도시되지 않았으나, 제2 내지 제4 단락소자(200~220)는 제1 단락소자(190)와 동일하게 제공될 수 있다. 제1 단락소자(190)는 입력단자(194)를 통해 제공되는 단락 신호에 따라 동작하는 제1 다이오드(192)를 포함한다. FIG. 20 is an enlarged view of 'C' portion of FIG. 19, showing a first shorting device 190 constituting an electronically steerable parasitic array radiator antenna according to an embodiment of the present invention. Although not shown, the second to fourth short-circuit elements 200 to 220 may be provided in the same manner as the first short-circuit element 190. The first shorting element 190 includes a first diode 192 that operates in accordance with a shorting signal provided through an input terminal 194.

제1 다이오드(192)는 제1 단락 신호에 따라 전송선로(150) 상의 제1 부분을 접지면(140)에 의해 단락시킨다. 제2 다이오드(202)는 상기 제1 단락 신호에 따라 전송선로(150) 상의 제2 부분을 접지면(140)에 의해 단락시킨다. 제3 다이오드(212)는 제2 단락 신호에 따라 전송선로(150) 상의 제3 부분을 접지면(140)에 의해 단락시킨다. 제4 다이오드(222)는 상기 제2 단락 신호에 따라 전송선로(150) 상의 제4 부분을 접지면(140)에 의해 단락시킨다.The first diode 192 shorts the first portion on the transmission line 150 by the ground plane 140 in accordance with the first shorting signal. The second diode 202 short-circuits the second portion on the transmission line 150 by the ground plane 140 according to the first short-circuit signal. The third diode 212 short-circuits the third portion on the transmission line 150 by the ground plane 140 according to the second short-circuit signal. The fourth diode 222 short-circuits the fourth portion on the transmission line 150 by the ground plane 140 according to the second short-circuit signal.

제1 다이오드(192) 및 제2 다이오드(202)는 주 모노폴 안테나(120) 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)를 연결하는 방향을 기준으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 제3 다이오드(212) 및 제4 다이오드(222) 역시 주 모노폴 안테나(120)와 복수의 기생 모노폴 안테나(131,132)를 연결하는 방향을 기준으로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.The first diode 192 and the second diode 202 may be formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna 120 and the plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132. The third diode 212 and the fourth diode 222 may also be formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna 120 and the plurality of parasitic monopole antennas 131 and 132.

제1 단락 조절 소자 쌍(190,200)과, 제2 단락 조절 소자 쌍(210,220)은 보수관계(complementary relation)로 동작할 수 있다. 즉 제1 다이오드(192)와 제2 다이오드(202)가 동작하여 전송선로(150)의 제1 부분과 제2 부분이 단락되는 동안 제3 다이오드(212)와 제4 다이오드(222)로는 단락 신호가 제공되지 않을 수 있다. 반대로, 제3 다이오드(212)와 제4 다이오드(222)가 동작하여 전송선로(150)의 제3 부분과 제4 부분이 단락되는 동안 제1 다이오드(192)와 제2 다이오드(202)로는 단락 신호가 제공되지 않을 수 있다.The first pair of shorting control elements 190 and 200 and the second pair of shorting elements 210 and 220 may operate in a complementary relation. The first diode 192 and the second diode 202 operate so that the third diode 212 and the fourth diode 222 are short-circuited while the first and second portions of the transmission line 150 are short- May not be provided. Conversely, when the third diode 212 and the fourth diode 222 operate so that the third and fourth portions of the transmission line 150 are short-circuited, the first diode 192 and the second diode 202 are short- The signal may not be provided.

일 실시 예로, 전송선로(150)를 단락시키는 단락 신호가 제1 단락 조절 소자(190)와 제2 단락 조절 소자(200)로 제공되면, 제1 단락 조절 소자(190)와 제2 단락 조절 소자(200)에 의해 전송선로(150)가 단락된다. 이때 제3 단락 조절 소자(210)와 제4 단락 조절 소자(220)는 개방 동작하고, 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 도 6에 도시된 바와 같은 안테나의 특성을 갖게 되어 180° 방향의 빔 조향이 구현된다. In one embodiment, if a shorting signal shorting the transmission line 150 is provided to the first shorting control element 190 and the second shorting control element 200, the first shorting control element 190 and the second shorting control element 200, The transmission line 150 is short-circuited by the transmission line 200. At this time, the third short-circuit adjusting element 210 and the fourth short-circuit adjusting element 220 are opened, and the electronically regulated parasitic radiator antenna has characteristics of the antenna as shown in FIG. 6, do.

반대로, 단락 신호가 제3 단락 조절 소자(210)와 제4 단락 조절 소자(220)로 제공되면, 제3 단락 조절 소자(210)와 제4 단락 조절 소자(220)에 의해 전송선로(150)가 단락된다. 이때 제1 단락 조절 소자(190)와 제2 단락 조절 소자(200)는 개방 동작하고, 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 도 8에 도시된 바와 같은 안테나의 특성을 갖게 되어, 0° 방향의 빔 조향이 구현된다.Conversely, if a shorting signal is provided to the third shorting control element 210 and the fourth shorting controlling element 220, the third short adjusting element 210 and the fourth short adjusting element 220 can be used to form the transmission line 150. [ Is short-circuited. At this time, the first short-circuit adjusting element 190 and the second short-circuit adjusting element 200 are opened, and the electronically regulated parasitic radiator antenna has characteristics of the antenna as shown in FIG. 8, so that the beam steering in the 0- .

도 21은 도 19에 도시된 전자적 조정 기생 방사체 안테나의 방사 패턴을 보여주는 그래프이다. 도 21에서 'DC(+1.5)'는 제1 다이오드(192)와 제2 다이오드(202)에 의해 전송선로(150)를 단락시킨 경우를 나타내고, 'DC(-1.5)'는 제3 다이오드(212)와 제4 다이오드(222)에 의해 전송선로(150)를 단락시킨 경우를 나타낸다.Fig. 21 is a graph showing the radiation pattern of the electronically regulated parasitic radiator antenna shown in Fig. 19. Fig. In FIG. 21, "DC (+1.5)" represents a case where the transmission line 150 is short-circuited by the first diode 192 and the second diode 202, and "DC (-1.5)" represents a case where the third diode 212 and the fourth diode 222 are short-circuited to the transmission line 150. FIG.

도 21에서 각도는 주 모노폴 안테나(120)와 기생 모노폴 안테나(131,132)를 연결하는 방향과 수직인 방향을 기준으로 한 것이다. 도 21를 참조하면, 제1 다이오드(192)와 제2 다이오드(202)에 의해 전송선로(150)의 우측 부분을 단락시킨 경우 좌수 방향(도시에서 90° 방향)의 빔 지향성을 가지며, 제3 다이오드(212)와 제4 다이오드(222)에 의해 전송선로(150)의 좌측 부분을 단락시킨 경우 우수 방향(도시에서 270° 방향)의 빔 지향성을 갖는 것을 알 수 있다.In FIG. 21, the angle is based on a direction perpendicular to the direction connecting the main monopole antenna 120 and the parasitic monopole antennas 131 and 132. Referring to FIG. 21, when the right portion of the transmission line 150 is short-circuited by the first diode 192 and the second diode 202, it has a beam directivity in the left-hand direction (90 ° in the drawing) It can be seen that when the left portion of the transmission line 150 is short-circuited by the diode 212 and the fourth diode 222, it has a beam directivity in the outermost direction (270 ° in the drawing).

도 22는 도 19에 도시된 전자적 조정 기생 방사체 안테나의 제1 기본 패턴(basis pattern)(B1)을 보여주는 그래프이고, 도 23은 도 19에 도시된 전자적 조정 기생 방사체 안테나의 제2 기본 패턴(basis pattern)(B2)을 보여주는 그래프이다. 여기서 제1 기본패턴(B1)은 (G₂+G₁)/2 이고, 제2 기본패턴(B2)은 (G₂-G₁)/2 이다. 도 22 및 도 23의 도시로부터, 제1 기본패턴(B1)과 제2 기본패턴(B2)은 직교 관계를 이루는 것을 알 수 있다. 즉 본 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 복수의 단락 조절 소자(190~220)에 의해 직교 빔을 형성할 수 있다.Fig. 22 is a graph showing a first basic pattern B1 of the electronically regulated parasitic radiator antenna shown in Fig. 19, Fig. 23 is a graph showing a second fundamental pattern B1 of the electronically regulated parasitic radiator antenna shown in Fig. pattern) (B2). Wherein the first base pattern (B1) is a _{_{(G 2 + G 1) /}} 2, the second base pattern (B2) is a _{_{(G 2 -G 1) / 2}} . 22 and Fig. 23, it can be seen that the first basic pattern B1 and the second basic pattern B2 have an orthogonal relationship. In other words, the electronically regulated parasitic radiator antenna according to the present embodiment can form an orthogonal beam by the plurality of short-circuit adjustment elements 190 to 220.

본 발명의 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 복수의 단락 조절 소자에 의해 전송선로의 길이를 조절하여 빔 조향 기술을 실현할 수 있다. 본 실시 예에 따른 전자적 조정 기생 방사체 안테나는 특히 인덕터, 커패시터, 등의 수동소자 사용 없이 빔 조향을 구현할 수 있는 이점을 갖는다. 또한 본 실시 예에 의하면 두 개의 직교 빔을 형성하여 고속데이터 전송을 실현할 수 있다.The electronically regulated parasitic radiator antenna according to the embodiment of the present invention can realize the beam steering technique by adjusting the length of the transmission line by a plurality of short-circuit adjusting elements. The electronically regulated parasitic radiator antenna according to the present embodiment has an advantage that beam steering can be realized without using passive elements such as an inductor, a capacitor, and the like. According to this embodiment, two orthogonal beams can be formed to realize high-speed data transmission.

이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and it is to be understood that various modifications are possible within the scope of the present invention. It is to be understood that the technical scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims and the technical scope of protection of the present invention is not limited to the literary description of the claims, To the invention of the invention.

100: 안테나
110: 유전체 기판
120: 주 모노폴 안테나
131,132: 기생 모노폴 안테나
140: 접지면
150: 전송선로
160: 제1 단락 소자
170: 제2 단락 소자
180: 급전부
190: 제1 단락 조절 소자
192: 제1 다이오드
200: 제2 단락 조절 소자
202: 제2 다이오드
210: 제3 단락 조절 소자
212: 제3 다이오드
220: 제4 단락 조절 소자
222: 제4 다이오드100: Antenna
110: dielectric substrate
120: main monopole antenna
131, 132: parasitic monopole antenna
140: ground plane
150: transmission line
160: first shorting element
170: second shorting element
180: Feeding part
190: first short-
192: first diode
200: second short-circuit control element
202: a second diode
210: third short-circuit control element
212: third diode
220: fourth short-circuit control element
222: fourth diode

Claims

A dielectric substrate;
A main monopole antenna formed on the dielectric substrate;
A plurality of parasitic monopole antennas formed on the dielectric substrate and disposed with the main monopole antenna interposed therebetween;
A ground plane formed on a lower surface of the dielectric substrate;
A ring-shaped transmission line formed on the lower surface of the dielectric substrate;
A first shorting element formed at one side of the transmission line and shorting a first portion of the transmission line; And
And a second shorting element formed on the other side of the transmission line and shorting a second portion of the transmission line.

The method according to claim 1,
Wherein the ground plane includes a metal surface formed on a lower surface of the dielectric substrate,
Wherein the transmission line includes a first etching line formed in a ring shape on the metal surface and a second etching line formed in an annular shape surrounding the first etching line on the metal surface.

3. The method of claim 2,
Wherein the transmission line is formed to pass through the lower end surfaces of the plurality of parasitic monopole antennas.

The method of claim 3,
The first etching line is formed inside the plurality of parasitic monopole antennas,
And the second etching line is formed outside the plurality of parasitic monopole antennas.

The method according to claim 1,
Wherein the first shorting element comprises a first stub grounding the first portion of the transmission line to the ground plane,
And the second shorting element includes a second stub that grounds the second portion of the transmission line to the ground plane.

The method according to claim 1,
Wherein the directivity is adjusted according to a short circuit position of the transmission line by the first shorting element and the second shorting element.

The method according to claim 1,
A cavity penetrating the dielectric substrate is formed at a central portion of the transmission line,
Wherein the main monopole antenna is formed through the cavity,
And a feeding part feeding the main monopole antenna at a lower portion of the dielectric substrate.

The method according to claim 1,
Wherein the first shorting element and the second shorting element are formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna and the plurality of parasitic monopole antennas.

A dielectric substrate;
A main monopole antenna formed on the dielectric substrate;
A plurality of parasitic monopole antennas formed on the dielectric substrate and disposed with the main monopole antenna interposed therebetween;
A ground plane formed on a lower surface of the dielectric substrate;
A ring-shaped transmission line formed on the lower surface of the dielectric substrate; And
And a plurality of short-circuit adjustment elements provided at different positions on the transmission line and short-circuiting the transmission line in accordance with a short-circuit signal.

10. The method of claim 9,
Wherein the ground plane includes a metal surface formed on a lower surface of the dielectric substrate,
Wherein the transmission line is formed to pass through a lower end surface of the plurality of parasitic monopole antennas,
The transmission line includes:
A first etching line formed in a ring shape on the metal surface and formed inside the plurality of parasitic monopole antennas; And a second etch line formed on the metal surface in the form of a ring surrounding the first etch line and formed outside the plurality of parasitic monopole antennas.

10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of short-
A first diode shorting a first portion on the transmission line by the ground plane in accordance with a first shorting signal;
A second diode shorting a second portion of the transmission line by the ground plane in accordance with the first shorting signal;
A third diode shorting a third portion on the transmission line by the ground plane in accordance with a second shorting signal; And
And a fourth diode shorting the fourth portion on the transmission line by the ground plane in accordance with the second shorting signal.

12. The method of claim 11,
Wherein the first diode and the second diode are formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna and the plurality of parasitic monopole antennas,
Wherein the third diode and the fourth diode are formed symmetrically with respect to a direction connecting the main monopole antenna and the plurality of parasitic monopole antennas.

10. The method of claim 9,
And an orthogonal beam is formed by the plurality of short-circuit adjustment elements.