KR101729535B1

KR101729535B1 - High directive small bowtie type antenna

Info

Publication number: KR101729535B1
Application number: KR1020160029792A
Authority: KR
Inventors: 윤영중; 정준기
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-05-02

Abstract

Disclosed is a high directional small bowtie type antenna comprising: a dielectric substrate; a bowtie slot in which a conductor is disposed in an area excluding a bowtie shape of which the width increases in opposite directions from different vertices spaced apart from each other on one surface of the dielectric substrate; a patch formed in the bowtie slot by a conductor which is arranged at a predetermined distance apart from the boundary of the bowtie slot; and a feeding path formed by a conductor which is arranged in an area excluding transfer slots each having one end connected to the vertices of the bowtie slot so as to feed a signal to the bowtie slot.

Description

[0001] HIGH DIRECTIVE SMALL BOWTILE TYPE ANTENNA [0002]

본 발명은 보우타이형 안테나에 관한 것으로, 특히 소형으로 고지향성을 갖는 보우타이형 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Bowtie type antenna, and more particularly to a bowtie type antenna having a small size and high directivity.

최근 이동통신 및 위성통신 등 무선통신의 급속한 발달로 음성위주의 협대역 통신에서 벗어나 인터넷, 멀티미디어와 같은 광대역 통신으로 그 주파수 활용대역이 넓어지고 높아지면서 새로운 통신체계의 변화에 대응하기 위하여 효율적인 광대역 안테나 개발이 주목받고 있다. 광대역 안테나는 다중대역의 통신 서비스를 하나의 안테나를 사용하여 다양한 정보와 빠른 서비스를 제공하는데 사용되고 있으며 가볍고 제작이 간편하여 제작 비용이 저렴한 장점을 갖는 평판형 안테나로 많은 연구가 이루어지고 있으며 현재 실용화에 이르렀다. 평판형 마이크로파 안테나의 급전선으로는 마이크로 스트립선로가 일반적이었으나 시간이 흘러 능동소자나 수동소자와의 집적화가 용이한 동평면 도파관(CPW:coplanar waveguide)선로의 활용이 증가하고 CPW 급전 안테나 개발이 이루어지고 있다. 이중 CPW 급전 슬롯 안테나의 경우 일반적인 마이크로스트립 패치나 다이폴에 비해 상대적으로 대역폭이 넓기 때문에 광대역화에 대한 연구가 이루어 졌다.Recently, due to the rapid development of wireless communication such as mobile communication and satellite communication, in order to cope with the change of new communication system, broadband communication such as internet and multimedia has been widened and increased in bandwidth from voice- Development is attracting attention. Broadband antennas are used to provide various information and fast services by using a single antenna for multi-band communication services. Many researches have been made on a flat antenna having advantages of being light and easy to manufacture and low manufacturing cost. It came. A microstrip line was generally used as a feed line of a flat microwave antenna. However, the use of a coplanar waveguide (CPW) line which is easy to integrate with an active element or a passive element over time has been increased and a CPW feed antenna has been developed have. In the case of dual CPW feed slot antennas, the bandwidth is relatively wider than that of general microstrip patches or dipoles.

한편, 광대역 특성을 획득하기 위한 안테나 중 하나로 보우타이형 안테나가 사용되고 있다.On the other hand, a Bowtie type antenna is used as one of the antennas for acquiring the broadband characteristic.

도1 은 종래의 보우타이형 안테나의 일예를 나타낸다.Fig. 1 shows an example of a conventional Bowtie type antenna.

도1 에 도시된 바와 같이. 보우타이형(bowtie type) 안테나는 그 명칭에서 알 수 있듯이 유전체 기판 상에 하나의 꼭지점을 중심으로 도전체가 서로 마주보는 2개의 삼각형 형태로 배치되어 구현된다. 그리고 마주보는 두 개의 삼각형 각각은 확장되면서 횡단 선의 길이가 점차적으로 증가하는 형태이므로 광대역 특성을 획득할 수 있는 특징이 있다. 도1 에서 L은 보우타이형 안테나의 길이를 나타내고, D는 2개의 삼각형 도전체 사이의 외각을 나타낸다.As shown in FIG. A bowtie type antenna, as its name implies, is implemented by arranging two triangles of conductors facing each other around a vertex on a dielectric substrate. In addition, since each of the two triangles facing each other is extended and the length of the transverse line gradually increases, it is possible to obtain a broadband characteristic. In Fig. 1, L denotes the length of the bow-tie type antenna, and D denotes the outer angle between the two triangular conductors.

그러나 도1 에 도시된 보우타이형 안테나로 달성할 수 있는 대역폭에는 제한이 존재한다. 즉 기존의 보우타이형 안테나는 광대역 특성을 가지지만 아주 넓은 초광대역 특성을 얻기에는 쉽지 않은 특성이 있었다.However, there is a limit to the bandwidth that can be achieved with the bowtie type antenna shown in Fig. That is, the conventional Bowtie type antenna has broadband characteristics, but it is not easy to obtain ultra wideband characteristics.

또한 기존의 보우타이형 안테나의 경우 안테나의 이득에 한계가 있어, 이를 개선하기 위하여 유전체 렌즈 또는 메타 물질(Meta-material) -FSS(Frequency Selective Surface), EBG(Electromagnetic Band-Gap), ZIM(zero index metamaterial) 등- 을 추가하는 방법이 이용되어 왔다. 그러나 유전체 렌즈의 경우에는 일정 두께를 가질 수 밖에 없으므로 소형 안테나에 적용하기에 어려움이 있으며, 메타물질의 경우도 메타물질을 적용한 엘리먼트의 배열을 안테나 앞면에 배치함에 있어서 원하는 이득 개선 효과를 얻기 위하여는 안테나의 면적보다 크게 엘리먼트 배열을 형성하여야 하기 때문에 역시 소형 안테나에 적용할 수 없다는 문제점이 있다. In order to improve the gain of the conventional Bowtie type antenna, a dielectric lens or a Meta-material such as Frequency Selective Surface (FSS), Electromagnetic Band-Gap (EBG), ZIM index metamaterial) have been used. However, in the case of a dielectric lens, it is difficult to apply to a small antenna because it has a certain thickness. In order to obtain a desired gain improvement effect in arranging an element array using a meta material on the front surface of an antenna, There is a problem in that it is not applicable to a small-sized antenna because the element array must be formed larger than the area of the antenna.

한국 공개 특허 제10-2008-0050022호 (2008.06.05 공개)Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0050022 (published on Jun. 5, 2008)

본 발명의 목적은 소형으로 고지향성의 광대역 특성을 갖는 보우타이형 안테나를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a Bowtie type antenna having a small and high directivity wide band characteristic.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 보우타이형 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 일면에 이격된 서로 다른 꼭지점들에서 서로 대향하는 방향으로 진행하며 폭이 증가하는 형태를 갖는 보우타이 형상을 제외한 영역에 도전체가 배치되어 구현되는 보우타이 슬롯; 상기 보우타이 슬롯의 내부에 상기 보우타이 슬롯의 경계와 기설정된 거리만큼 이격되어 상기 도전체가 배치되어 구현되는 패치; 및 상기 보우타이 슬롯으로 신호를 급전하기 위해, 상기 도전체가 상기 보우타이 슬롯의 상기 꼭지점에 각각 일단이 연결되는 전달 슬롯을 제외한 영역에 배치되어 구현되는 급전 경로; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a bowtie-type antenna comprising: a dielectric substrate; A bowtail slot in which conductors are disposed in an area other than a bowtie shape having a shape in which a width of the bowtie is increased in a direction opposite to each other at different vertexes spaced apart from one surface of the dielectric substrate; A patch spaced a predetermined distance from the boundary of the Bowtie slot within the Bowtie slot and implemented with the conductor disposed therein; And a feed path configured to be disposed in an area other than a transmission slot in which the conductor is connected at one end to each of the vertexes of the bowtie slot, for supplying a signal to the bowtie slot. .

상기 급전 경로는 기설정된 폭을 갖고, 상기 유전체 기판의 일단에서 상기 보우타이 슬롯의 이격된 상기 꼭지점들 중 대응하는 꼭지점까지 연결되는 상기 전달 슬롯들의 사이에 배치되는 상기 도전체로 상기 신호가 인가되고, 상기 전달 슬롯의 양측의 상기 도전체로는 접지 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.Wherein the feed path has a predetermined width and the signal is applied to the conductor disposed between the transmission slots connected from one end of the dielectric substrate to a corresponding one of the vertices spaced apart from the bowtie slot, And a ground voltage is applied to the conductors on both sides of the transfer slot.

상기 보우타이 패턴은 서로 상기 꼭지점이 마주보고 이격되어 대칭으로 배치된 2개의 부채꼴 형상 또는 삼각형 형상 중 하나로 구현되는 것을 특징으로 한다.The bowtie pattern may be embodied as one of two fan-shaped or triangular shapes arranged symmetrically with respect to each other with the vertexes facing away from each other.

상기 패치는 상기 보우타이 슬롯의 내부 형상을 축소한 형태로 부채꼴 형상 또는 삼각형 형상 중 하나의 형상으로 구현되고, 양측단이 상기 보우타이 슬롯의 경계와 상기 전달 슬롯의 폭보다 큰 기설정된 거리를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다.The patch may be formed in one of a fan shape or a triangle shape so as to reduce the internal shape of the bow slot so that both ends of the patch have a predetermined distance larger than the width of the bow slot and the width of the transmission slot. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 고지향성 소형 보우타이형 안테나는 유전체 기판의 일면에 이격된 서로 다른 꼭지점들에서 서로 대향하는 방향으로 진행하며 폭이 증가하는 형태를 갖는 보우타이 형상을 제외한 영역에 도전체가 배치되어 구현되는 보우타이 슬롯과 상기 보우타이 슬롯으로 급전 신호를 급전하기 위해, 상기 도전체가 상기 보우타이 슬롯의 상기 꼭지점에 각각 일단이 연결되는 전달 슬롯을 제외한 영역에 배치되어 구현되는 급전 경로가 형성되는 안테나부; 및 상기 안테나부에서 상기 유전체 기판의 일면 방향으로 기설정된 거리로 이격되어 배치되고, 유전체 판의 양면에 기설정된 크기의 도전체가 어레이 형태로 배치되어 상기 안테나부에서 방사되는 방사 신호의 이득을 개선하는 이득 개선부; 를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a high-directional small bowtie-type antenna comprising: a dielectric substrate; a plurality of vertices spaced apart from each other on a surface of the dielectric substrate; And a conductive slot in which the conductor is connected to one of the vertexes of the bowtie slot so as to supply a feed signal to the bowtie slot, An antenna unit in which a feed path is formed; And a plurality of conductors of a predetermined size are arranged on both sides of the dielectric plate at predetermined distances from the antenna unit in a direction of one surface of the dielectric substrate to improve gain of the radiation signal radiated from the antenna unit A gain improving unit; .

상기 이득 개선부는 각각 기설정된 크기의 직사각형 형태의 도전체로 구현되어 상기 유전체 판의 일면에 어레이 형태로 배치되는 복수개의 제1 라인 폴; 및 상기 복수개의 제1 라인 폴과 동일한 형태의 도전체로 구현되고, 상기 유전체 기판의 타면에 상기 복수개의 제1 라인 폴이 배치된 위치와 대응하는 위치로 어레이 형태로 배치되는 복수개의 제2 라인 폴; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.The gain improving unit includes a plurality of first line pawls, each of which is implemented as a conductor having a predetermined size and arranged in an array on one surface of the dielectric plate. And a plurality of first line pawls arranged in an array at positions corresponding to positions where the plurality of first line pawls are disposed on the other surface of the dielectric substrate, ; And a control unit.

상기 복수개의 제1 라인 폴 및 상기 복수개의 제2 라인폴은 상기 방사 신호의 주파수에 대응하여 길이와 폭 및 어레이 형태로 배치되는 간격이 조절되는 것을 특징으로 한다.The plurality of first line pawls and the plurality of second line pawls are arranged in a length, a width, and an array shape corresponding to the frequency of the radiation signal.

상기 안테나부는 상기 보우타이 슬롯의 내부에 상기 보우타이 슬롯의 경계와 기설정된 거리만큼 이격되어 상기 도전체가 배치되어 구현되는 패치; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the antenna unit comprises: a patch having a predetermined distance from a boundary of the bowtie slot in the bowtie slot, And further comprising:

상기 이득 개선부는 상기 안테나부에서 상기 유전체 기판의 타면 방향으로 기설정된 거리로 이격되어 배치되고, 상기 안테나부에서 상기 유전체 기판의 타면 방향으로 방사된 상기 방사 신호를 반사하기 위한 반사판; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The gain improving unit includes a reflection plate disposed at a predetermined distance from the antenna unit in a direction opposite to the other surface of the dielectric substrate and reflecting the radiation signal emitted from the antenna unit in a direction opposite to the dielectric substrate; Further comprising:

따라서, 본 발명의 고지향성 소형 보우타이형 안테나는 임피던스의 급격한 변화를 조절하여 기존의 보우타이형 안테나에 비해 광대역 특성을 가지며, 특히 고주파 대역에서의 안테나 특성을 개선할 수 있다. 또한 디렉터를 추가로 구비하여 안테나 이득을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 소형으로 구현 가능하다.Therefore, the high directivity small bowtie type antenna of the present invention can adjust the sudden change of the impedance to have a wide band characteristic as compared with the bowtie type antenna, and improve the antenna characteristic particularly in the high frequency band. In addition, a director can be additionally provided to greatly increase the antenna gain and to realize a small size.

도1 은 종래의 보우타이형 안테나의 일예를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 보우타이형 안테나의 구조를 나타낸다.
도3 은 도2 의 광대역 보우타이형 안테나의 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.
도4 는 종래의 보우타이형 안테나와 본 발명의 보우타이형 안테나의 전류 분포를 시뮬레이션 한 도면이다.
도5 는 종래의 보우타이형 안테나와 본 발명의 보우타이형 안테나의 주파수 특성을 나타낸다.
도6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고지향성 소형 보우타이형 안테나의 일예를 나타낸다.
도7 은 도6 의 디렉터의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도8 은 디렉터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도9 는 디렉터에 의해 개선된 보우타이형 안테나(BTA)의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도10 은 디렉터의 유무에 따른 소형 보우타이형 안테나의 전계 변화를 나타낸다.
도11 은 디렉터의 유무에 따른 소형 보우타이형 안테나의 커플링 현상을 나타낸 도면이다.
도12 는 서로 다른 동작 주파수에서 본 발명의 고지향성 소형 보우타이형 안테나가 신호를 방사하는 패턴을 시뮬레이션한 도면이다.Fig. 1 shows an example of a conventional Bowtie type antenna.
2 illustrates a structure of a broadband bowtie-type antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed view of the structure of the broadband bowtie type antenna of FIG. 2. FIG.
4 is a graph simulating the current distribution of a conventional bowtie-type antenna and a bowtie-type antenna of the present invention.
Fig. 5 shows the frequency characteristics of the conventional Bowtie type antenna and Bowtie type antenna of the present invention.
6 shows an example of a high directivity small bowtie type antenna according to another embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a detailed view showing the configuration of the director of Fig. 6;
8 is a diagram for explaining the operation of the director.
Fig. 9 is a diagram for explaining the characteristics of the Bowtie type antenna (BTA) improved by the director.
Fig. 10 shows the electric field change of the small bowtie type antenna depending on the presence or absence of the director.
11 is a view showing a coupling phenomenon of a small bowtie type antenna according to presence or absence of a director.
12 is a diagram simulating a pattern in which the high directivity small bow tie type antenna of the present invention radiates signals at different operating frequencies.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 보우타이형 안테나의 구조를 나타내고, 도3 은 도2 의 광대역 보우타이형 안테나에서 보우타이 슬롯 구조를 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 2 illustrates a structure of a broadband bowtie-type antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 illustrates a bowtie slot structure in the broadband bowtie antenna of FIG. 2 in detail.

도2 에서 (a)는 본 발명의 광대역 보우타이형 안테나(BTA)의 사시도를 나타내고, (b)는 평면도를 나타내며, (c)는 측면도의 일부를 나타낸다.Fig. 2 (a) is a perspective view of a broadband bow tie antenna (BTA) of the present invention, Fig. 2 (b) is a plan view, and Fig. 2 (c) is a part of a side view.

도2 를 참조하면 본 발명의 광대역 보우타이형 안테나(BTA)는 기지정된 길이(L1) 및 폭(W1)을 갖는 유전체 기판(110) 상에 도전체(120)가 보우타이 슬롯(BTS)을 제외한 영역에 형성된다. 유전체 기판(110)은 일 예로 길이(L1)가 31mm 이고, 폭(W1)이 13mm 인 에폭시 레진(EpoxyResin))의 일종인 FR-4로 구현될 수 있으며, 도전체(120)는 구리 등으로 구현될 수 있다. (c)에 도시된 유전체 기판(110)의 길이(L1) 및 폭(W1)뿐만 아니라 유전체 기판(110)의 두께(d2) 및 도전체(120)의 두께(d1)는 광대역 보우타이형 안테나(BTA)의 동작 주파수나 크기에 따라 다양하게 조절될 수 있으나, 본 발명에서는 일예로 6GHz ~ 12GHz 주파수 대역에서 동작할 수 있는 광대역 보우타이형 안테나(BTA)를 고려하여, 유전체 기판(110)의 두께(d2)가 1mm이고 도전체(120)의 두께(d1)는 0.04mm 인것으로 가정한다.2, a broadband bow tie antenna (BTA) according to the present invention includes a dielectric substrate 110 having a predetermined length L1 and a width W1, Is formed in the region excluding the region. The dielectric substrate 110 may be embodied as FR-4, which is a type of epoxy resin having a length L1 of 31 mm and a width W1 of 13 mm, and the conductor 120 may be made of copper or the like Can be implemented. the thickness d2 of the dielectric substrate 110 and the thickness d1 of the conductor 120 as well as the length L1 and the width W1 of the dielectric substrate 110 shown in Fig. (BTA), which can operate in the frequency band of 6 GHz to 12 GHz, in the present invention, it is possible to control the width of the dielectric substrate 110 It is assumed that the thickness d2 is 1 mm and the thickness d1 of the conductor 120 is 0.04 mm.

한편 본 발명에서 도전체(120)는 상기한 바와 같이, 유전체 기판(110)의 상부에 기 지정된 보우타이 슬롯(BTS)을 제외한 영역에 형성된다. 여기서 보우타이 슬롯(BTS)은 서로 이격된 2개의 부채꼴 형상이 서로 꼭지점 중심으로 마주보고 대칭되도록 배치되는 형태로 형성될 수 있다. 보우타이 슬롯(BTS)의 2개의 부채꼴 형상은 유전체 기판(110)의 중심을 기준으로 하여 서로 대칭되는 형태로 배치되며, 보우타이 슬롯(BTS)의 2개의 부채꼴 형상에서 반지름(r1) 및 중심각(θ) 또한 보우타이형 안테나(BTA)의 동작 주파수 및 신호 방사 방향에 따라 조절될 수 있다. 본 발명에서는 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴 형상 각각이 일예로 반지름(r1)이 13mm 이고, 중심각(θ)는 50°로 구현되는 것으로 가정한다.Meanwhile, in the present invention, the conductor 120 is formed on the dielectric substrate 110 in a region other than a predetermined BTS. Here, the bowtie slot (BTS) may be formed such that two fan-shaped shapes separated from each other are arranged symmetrically with respect to each other at the vertex center. The two sector shapes of the bowtie slot BTS are symmetrical with respect to the center of the dielectric substrate 110. The two sector shapes of the bowtie slot BTS have a radius r1 and a center angle ?) can also be adjusted according to the operating frequency and signal radiation direction of the Bowtie type antenna (BTA). In the present invention, it is assumed that each of the sector shapes of the bowtie slot (BTS) is formed by a radius r1 of 13 mm and a central angle θ of 50 degrees.

도2 에서는 일예로 보우타이 슬롯(BTS)이 2개의 부채꼴 형상으로 구현되는 것으로 도시하였으나, 이는 부채꼴 형상의 끝단을 호(arc) 형태로 하여 보우타이 안테나(BTA)를 소형화하기 위함이다. 그러나 본 발명의 보우타이 안테나(BTA)는 사용 용도에 따라 기존과 같이 보우타이 슬롯(BTS)이 2개의 부채꼴 형상으로 구현되지 않고, 도1 에서와 같이 2개의 삼각형 형상으로 구현될 수도 있다.In FIG. 2, for example, the Bowtie slot (BTS) is shown as being implemented in two fan-shaped shapes, but this is for the purpose of miniaturizing the bowtie antenna (BTA) by making the end of the fan shape arc shaped. However, the bowtie antenna (BTA) of the present invention may be implemented in two triangular shapes as shown in FIG. 1, rather than two bowtie slots (BTS) as in the conventional art.

그리고 보우타이형 안테나로(BTA)로 신호를 급전하기 위해서 CPW(Coplanar waveguide) 방식을 사용한다. CPW는 마이크로스트립(Microstrip)급전 방식에 비해 분산이 적고 광대역 특성을 얻을 수 있다는 장점이 있다. CPW급전 전송선로는 2개의 전달 슬롯(TLS)으로 신호가 전송되고, 도2 에 도시된 바와 같이 급전 경로는 도전체(120)가 유전체 기판(110)의 일단에서 부채꼴 형상의 보우타이 슬롯(BTS)의 꼭지점까지 기설정된 넓이(w3)(예를 들면 0.3mm)의 전달 슬롯(TLS)을 제외한 영역에 형성됨으로써, 급전 경로를 형성할 수 있다.And a coplanar waveguide (CPW) method is used to feed the signal to the bowtie type antenna (BTA). CPW has advantages of less dispersion and broadband characteristics compared with the microstrip feeding method. As shown in FIG. 2, the feed path is formed by connecting the conductor 120 to one end of the dielectric substrate 110 in a sector-shaped Bow slot (BTS) ) Is formed in a region other than the transfer slot (TLS) of the predetermined width w3 (for example, 0.3 mm) to form the power supply path.

한편 본 발명에서 도전체(120)는 보우타이 슬롯(BTS) 내부에 부채꼴 형상의 패치(PT)를 형성한다. 패치(PT)는 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴 형상이 축소된 형태로 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴의 중심각(θ)과 동일한 중심각(θ)을 갖고, 반지름(r2)은 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴의 반지름(r1)보다 작은 길이를 갖는다. 본 발명에서 패치(PT)의 반지름(r2)은 일예로 4.2mm를 갖는 것으로 가정한다.Meanwhile, in the present invention, the conductor 120 forms a fan-shaped patch PT in the bowtie slot (BTS). The patch PT has a central angle θ equal to the central angle θ of the sector of the bowtie slot BTS in the form of a reduced bow shape of the Bowtie slot BTS, Lt; RTI ID = 0.0 > r1. &Lt; / RTI > In the present invention, it is assumed that the radius r2 of the patch PT has, for example, 4.2 mm.

그리고 이격된 2개의 부채꼴 형상의 보우타이 슬롯(BTS) 내부에 부채꼴의 꼭지점과 기설정된 거리(l3)만큼 이격되어 배치되며, 이에 따라 부채꼴 형상의 패치(PT)의 양측단은 보우타이 슬롯(BTS) 양측단과 각각 기설정된 거리(w4)만큼 이격되어 배치된다. 즉 보우타이 슬롯(BTS) 내부에 배치되는 패치(PT)는 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴 형상을 축소한 형태를 갖고, 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴의 꼭지점을 중심으로 꼭지점이 기설정된 거리만큼 이격되어 배치된다.The two sides of the sector-shaped patches PT are spaced apart from each other by a predetermined distance 13 from the vertices of the sector in the two sector-shaped Bowtyslot (BTS) ) And a predetermined distance (w4), respectively. That is, the patch PT disposed inside the Bowtie slot (BTS) has a shape in which the bow shape of the bowtie slot (BTS) is reduced. The patch PT has a shape in which the vertex of the Bowtie slot (BTS) .

이때 패치(PT)의 양측단과 보우타이 슬롯(BTS) 양측단은 동일한 거리(w4)로 이격되는 것이 바람직하다. 이때 패치(PT)의 양측단과 보우타이 슬롯(BTS) 양측단 사이의 거리(w4)가 전달 슬롯(TLS)의 넓이(w3)보다 넓은 폭을 갖도록 패치(PT)가 배치되는 것이 바람직하다.At this time, both ends of the patch PT and both sides of the bowtie slot (BTS) are preferably spaced at the same distance w4. At this time, it is preferable that the patches PT are disposed so that the distance w4 between the both side ends of the patch PT and the both side ends of the bowtie slot BTS is wider than the width w3 of the transmission slot TLS.

일예로 보우타이 슬롯(BTS)의 부채꼴의 꼭지점에서 패치(PT)의 부채꼴의 꼭지점까지의 거리(l3)가 일예로 1.5mm 이격되면, 패치(PT)의 양측단과 보우타이 슬롯(BTS) 양측단 사이의 거리(w4)는 0.63mm만큼 이격될 수 있다.For example, when the distance l3 from the vertex of the sector of the Bowtie slot (BTS) to the vertex of the sector of the patch PT is, for example, 1.5 mm, both ends of the patch PT and both sides of the Bowtie slot (BTS) May be spaced apart by 0.63 mm.

본 발명에서 보우타이 슬롯(BTS) 내부에 도전체(120)인 패치(PT)가 구현되어 배치되는 것은 전달 슬롯(TLS)에 의해 형성되는 전송 선로를 통해 전송되는 신호가 보우타이 슬롯(BTS)으로 전달될 때, 급격한 임피던스 변화가 발생하지 않도록 하기 위함이다.In the present invention, a patch (PT), which is a conductor 120, is implemented and disposed inside a bowtie slot (BTS) because a signal transmitted through a transmission line formed by a transmission slot (TLS) So that sudden impedance changes do not occur.

패치(PT)가 구비되지 않고 도전체로 보우타이 방사 패턴이 구현된 기존의 보우타이형 안테나의 경우, 도1 에 도시된 바와 같이, 전송 선로를 통해 인가된 신호가 삼각형 또는 부채꼴 형태의 방사 패턴에 따라 급격하게 확산된다. 이는 급격한 임피던스 변화를 유발하여 보우타이형 안테나의 광대역 임피던스 매칭을 어렵게 하는 요인이 된다. 즉 보우타이형 안테나가 광대역 특성을 갖는데 한계로 작용한다. 그에 비해 본 발명의 보우타이형 안테나(BTA)는 보우타이 슬롯(BTS)이 구현되고, 보우타이 슬롯(BTS)의 내부에 패치(PT)가 배치됨에 따라 임피던스의 급격한 변화를 줄여 보우타이형 안테나(BTA)가 기존보다 광대역 특성을 가질수 있도록 한다. 즉 패치(PT)의 양측단과 보우타이 슬롯(BTS) 양측단 사이의 거리(w4)가 전달 슬롯(TLS)의 넓이(w3)보다 넓게 설정될 뿐만 아니라, 경로가 2개로 분산됨으로써, 1차적으로 임피던스의 급격한 변화를 줄이고, 패치(PT)의 양측 끝단에서 2개로 분산된 신호가 다시 보우타이 슬롯(BTS) 내부로 확산되므로 2차적으로 임피던스의 변화를 줄인다. 따라서 기존의 보우타이형 안테나에 비해 본 발명의 보우타이형 안테나(BTA)는 임피던스의 급격한 변화가 발생하지 않도록 함으로써, 넓은 대역에서 임피던스 매칭이 가능하여, 광대역 안테나로 활용할 수 있도록 한다.In the case of a conventional bowtie type antenna in which a patch PT is not provided and a bowtie radiation pattern is implemented as a conductor, a signal applied through a transmission line is shaped into a triangular or sectorial radiation pattern And is rapidly diffused accordingly. This causes a sudden change in impedance, which makes it difficult to match the broadband impedance of the Bowtie type antenna. That is, the Bowtie type antenna has a limitation in having broadband characteristics. In contrast, the Bowtie type antenna (BTA) of the present invention realizes a bowtie slot (BTS), and the patch PT is disposed inside the bowtie slot (BTS), thereby reducing the abrupt change in impedance, (BTA) to have more broadband characteristics. That is, the distance w4 between the both side ends of the patch PT and the both side ends of the bowtie slot BTS is set larger than the width w3 of the transmission slot TLS, and the paths are dispersed into two, A sudden change in impedance is reduced, and a signal dispersed at two ends of the patch (PT) is diffused again into the bowtie slot (BTS), thereby reducing a change in the impedance secondarily. Accordingly, the Bowtie type antenna (BTA) of the present invention does not cause a sudden change in impedance, compared with the conventional Bowtie type antenna, so that it is possible to perform impedance matching in a wide band and to utilize it as a wide band antenna.

특히 패치(PT)의 양측단과 보우타이 슬롯(BTS) 양측단 사이의 거리(w4)를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있어, 용이하게 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.In particular, the impedance matching can be performed by adjusting the distance w4 between both ends of the patch PT and the sides of the bowtie slot (BTS), thereby easily performing impedance matching.

도2 및 도3 에서는 패치(PT)가 보우타이 슬롯(BTS)에 대응하여 부채꼴 형상으로 구현되는 것으로 도시하였으나, 패치(PT)의 형상은 보우타이 슬롯(BTS)의 패턴에 따라 부채꼴 또는 삼각형 형상으로 구현될 수 있고, 경우에 따라서 보우타이 슬롯(BTS)의 형상에 무관하게 삼각형 또는 부채꼴 형상으로 구현될 수도 있다.2 and 3 illustrate that the patch PT is embodied in a fan shape corresponding to the Bowtie slot BTS, the shape of the patch PT may be a fan shape or a triangle shape And may be implemented as a triangle or a fan shape irrespective of the shape of the Bowtie slot (BTS), as the case may be.

도4 는 종래의 보우타이형 안테나와 본 발명의 보우타이형 안테나에서 전류 분포를 시뮬레이션 한 도면이고, 도5 는 종래의 보우타이형 안테나와 본 발명의 보우타이형 안테나의 주파수 특성을 나타낸다.FIG. 4 is a graph simulating current distribution in a conventional Bowtie type antenna and Bowtie type antenna of the present invention, and FIG. 5 shows frequency characteristics of a conventional Bowtie type antenna and Bowtie type antenna of the present invention.

도4 에 도시된 바와 같이, (a)에 도시된 패치(PT)가 구비되지 않은 종래의 보우타이형 안테나에 비해, (b)에 도시된 본 발명에서 제안하는 보우타이형 안테나(BTA)는 패치(PT)를 통해 전류가 보우타이 슬롯(BTS)으로 안정적으로 유기되는 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 4, the Bowtie type antenna BTA proposed by the present invention shown in (b) is different from the conventional bowtie type antenna without the patch PT shown in (a) It can be confirmed that the current is stably induced through the patch PT to the Bowtie Slot (BTS).

도5 는 종래의 보우타이형 안테나와 본 발명의 보우타이형 안테나의 S-파라미터를 시뮬레이션한 도면으로서, (a)는 종래의 보우타이형 안테나에 대한 S-파라미터 시뮬레이션 결과이고, (b)는 본 발명의 보우타이형 안테나(BTA)의 S-파라미터 시뮬레이션 결과이다. 일반적으로 안테나에서 신호가 -10dB 이하로 반사되는 경우를 매칭된 상태로 지정할 수 있으므로, 도5 의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보우타이형 안테나(BTA)는 종래의 보우타이형 안테나에 비해 넓은 주파수 대역에서 매칭될 수 있다. 특히 높은 주파수 대역에서 매우 안정적으로 임피던스 매칭이 됨을 알 수 있다.5A and 5B are S-parameter simulation results of a conventional bowtie-type antenna and a bowtie-type antenna of the present invention, wherein FIG. 5A is a S- And S-parameter simulation results of the Bowtie type antenna (BTA) of the present invention. 5A and 5B, the bowtie-type antenna BTA of the present invention can be used in a conventional manner. In this case, Can be matched in a wide frequency band as compared with the bow-tie type antenna of Fig. In particular, it can be seen that the impedance matching is very stable in a high frequency band.

도6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고지향성 소형 보우타이형 안테나의 일예를 나타낸다.6 shows an example of a high directivity small bowtie type antenna according to another embodiment of the present invention.

도6 에 도시된 고지향성 소형 보우타이형 안테나는 도2 에 도시된 광대역 보우타이형 안테나(BTA)와 더불어 디렉터(DRT) 및 반사판(RFT)을 더 구비한다. 도6 의 보우타이형 안테나(BTA)는 고지향성 소형 보우타이형 안테나의 안테나부로서 기능을 수행하며, 디렉터(DRT)와 반사판(RFT)는 이득 개선부로서 기능을 수행한다.The high directional small bowtie type antenna shown in FIG. 6 further includes a director DRT and a reflection plate RFT in addition to the broadband bowtie type antenna BTA shown in FIG. The bowtie type antenna BTA of FIG. 6 functions as an antenna unit of a high directivity small bowtie type antenna, and the director DRT and the reflection plate RFT function as a gain improving unit.

디렉터(DRT)는 보우타이형 안테나(BTA)의 도전체(120)가 배치된 전면과 복수개의 제1 지지대(P1)에 의해 기설정된 거리(T1)만큼 이격되어 평행하게 배치되며, 반사판(RFT)은 보우타이형 안테나(BTA)의 후면과 복수개의 제2 지지대(P2)에 의해 기설정된 거리(T2)만큼 이격되어 평행하게 배치된다. 즉 복수개의 제1 지지대(P1)의 길이(T1) 및 복수개의 제2 지지대(P2)의 길이(T2)만큼 이격되어 배치된다.The director DRT is disposed parallel and spaced apart from the front surface of the bowtie antenna BTA by a predetermined distance T1 by a plurality of first supports P1, Are arranged parallel and spaced apart from each other by a predetermined distance T2 by the rear surface of the bow tie antenna BTA and the plurality of second supports P2. The length T1 of the plurality of first supports P1 and the length T2 of the plurality of second supports P2.

복수개의 제1 및 제2 지지대(P1, P2)의 길이 또한 고지향성 소형 보우타이형 안테나가 방사하는 신호의 동작 주파수에 따라 조절될 수 있으며, 본 발명에서는 일예로 복수개의 제1 지지대(P1)의 길이(T1)가 7mm 이고, 복수개의 제2 지지대(P2)의 길이(T2)가 11mm 인 것으로 가정한다.The length of the plurality of first and second supports P1 and P2 may also be adjusted according to the operating frequency of the signal emitted by the high directivity small bowtie type antenna. In the present invention, a plurality of first supports P1, It is assumed that the length T1 of the second support base P2 is 7 mm and the length T2 of the second support base P2 is 11 mm.

도6 에서는 각각 4개의 제1 및 제2 지지대(P1, P2)가 디렉터(DRT)와 보우타이형 안테나(BTA) 및 보우타이형 안테나(BTA)와 반사판(RFT) 사이에 배치되어 디렉터(DRT)와 보우타이형 안테나(BTA) 및 반사판(RTF)을 기설정된 거리(T1, T2)만큼 이격되어 평행하게 배치되도록 지지하는 것으로 도시하였으나, 제1 및 제2 지지대(P1, P2)는 단순히 간격을 유지하기 위한 수단으로 이용되므로, 다른 형태의 구조물이 지지 수단으로 이용되어도 무방하다.6, four first and second supports P1 and P2 are disposed between a director DRT, a bowtie antenna BTA, a bowtie antenna BTA and a reflection plate RFT, The first and second supports P1 and P2 are arranged to be spaced apart from each other by a predetermined distance T1 and T2 so that the first and second supports P1 and P2 are spaced apart from each other by a predetermined distance T1 and T2, So that other types of structures may be used as the supporting means.

도6 에서 보우타이형 안테나(BTA)는 도2 에 도시한 보우타이형 안테나(BTA)와 동일하므로, 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.6, the bow tie type antenna BTA is the same as the bow tie type antenna BTA shown in Fig. 2, and will not be described in detail here.

보우타이형 안테나(BTA)의 전면에 배치되는 디렉터(DRT)는 광대역 특성을 갖는 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사되는 신호에 대해 고지향성 특성을 제공함으로써, 보우타이형 안테나(BTA)의 이득을 향상시킨다.The director DRT disposed on the front surface of the bow tie type antenna BTA provides a high directivity characteristic to a signal radiated from the bow tie type antenna BTA having a wide band characteristic, .

디렉터(DRT)는 보우타이형 안테나(BTA)와 유사하게 유전체 기판(210) 상에 도전체로 구현되는 복수개의 선형 폴(linear pole)(LP)이 어레이(array) 형태로 배치되어 구현된다. 비록 도6 에서는 사시도를 도시하였으므로 나타나지 않았으나, 본 발명에서 디렉터(DRT)는 유전체 기판(110)의 일변에만 도전체(120)가 배치되는 보우타이형 안테나(BTA)와 달리. 유전체 기판(210)의 양면에 복수개의 선형 폴(LP)이 배치된다. 어레이(array) 형태로 배치되는 선형 폴(LP)은 유전체 기판(210)의 양면에 서로 매칭되는 위치에 배치되고, 보우타이형 안테나(BTA)에서 신호가 방사되면, 복수개의 선형 폴(LP)이 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호와 커플링되어 전류 흐름을 발생한다. 그리고 발생된 전류 흐름은 전계를 형성하여 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호의 지향성을 향상한다.The director DRT is implemented by arranging a plurality of linear poles LP implemented as a conductor on the dielectric substrate 210 in the form of an array similar to a bow tie antenna BTA. 6, the directors DRT are different from the Bowtie type antennas BTA in which the conductors 120 are disposed only on one side of the dielectric substrate 110. However, A plurality of linear poles LP are disposed on both sides of the dielectric substrate 210. The linear pawls LP arranged in an array form are arranged at positions matching each other on both surfaces of the dielectric substrate 210. When a signal is radiated from the bow tie antenna BTA, Is coupled with the signal radiated from the bow tie type antenna (BTA) to generate a current flow. The generated current flow forms an electric field and improves the directivity of the signal radiated from the bow tie type antenna (BTA).

디렉터(DRT)의 상세한 구조에 대해서는 후술하도록 한다.The detailed structure of the director DRT will be described later.

보우타이형 안테나(BTA)의 후면에 기설정된 거리(T2)만큼 이격되어 배치되는 반사판(RFT)은 유전체 기판(310) 상에 배치된 도전체(320)로 구현되며, 반사판(RFT)에서 도전체(320)는 특정 패턴을 갖지 않고 유전체 기판(310)의 보우타이형 안테나(BTA) 방향 전면 전체에 배치되고, 후면에는 배치되지 않는다.The reflector RFT spaced apart from the rear surface of the bow tie antenna BTA by a predetermined distance T2 is realized by the conductor 320 disposed on the dielectric substrate 310 and is electrically connected to the conductive The body 320 does not have a specific pattern and is disposed on the entire front surface of the dielectric substrate 310 in the direction of the bow tie antenna BTA and is not disposed on the rear surface.

반사판(RFT)은 단순히 보우타이형 안테나(BTA)에서 후면 방향으로 방사된 신호를 반사하여 보우타이형 안테나(BTA)의 지향성을 개선하기 위해 구비된다.The reflector RFT is provided to improve the directivity of the bowtie-type antenna BTA by simply reflecting signals radiated in the backward direction from the bowtie-type antenna BTA.

도7 은 도6 의 디렉터의 구성을 상세하게 나타낸 도면이고, 도8 은 디렉터의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도9 는 디렉터에 의해 개선된 보우타이형 안테나(BTA)의 이득 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining the operation of the director, and FIG. 9 is a view for explaining the gain characteristic of the Bowtie type antenna (BTA) improved by the director FIG.

도7 의 (a)를 참조하면, 디렉터(DRT)는 도2 에 도시된 보우타이형 안테나(BTA)와 동일한 길이(L1)과 폭(W1)을 갖는 유전체 기판(210)의 양면에 어레이 형태로 배치되고 도전체(220)로 구현되는 복수개의 선형 폴(LP)을 구비한다.Referring to FIG. 7A, the director DRT is formed in an array form on both surfaces of a dielectric substrate 210 having the same length L1 and width W1 as the bow tie antenna BTA shown in FIG. And a plurality of linear poles (LP) arranged as conductors (220).

디렉터(DRT)의 크기는 보우타이형 안테나(BTA)와 상이한 크기로 구현될 수도 있으나, 소형화 및 디렉터(DRT)와 보우타이형 안테나(BTA)의 안정적인 배치를 위해서는 동일한 크기로 구현되는 것이 바람직하다.The size of the director DRT may be different from the size of the bow tie antenna BTA. However, the size of the director DRT is preferably equal to the size of the bowtie antenna BTA in order to achieve miniaturization and stable placement of the director DRT and Bowtie antenna BTA .

그리고 유전체 기판(210)의 앙면에 어레이 형태로 배치되는 복수개의 선형 폴(LP) 각각은 유전체 기판(210)을 사이에 두고 서로 대응하는 위치에 배치된다. 즉 유전체 기판(210)을 사이에 두고 서로 맞은편 동일 위치에 배치된다. 그리고 복수개의 선형 폴(LP) 각각은 보우타이형 안테나(BTA)의 동작 주파수에 대응하는 크기의 직사각형 형태로 구현되어, 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호에 응답하여 복수개의 선형 폴(LP)들이 커플링된다. 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호에 응답하여 커플링된 복수개의 선형 폴(LP)에는 전류가 생성되고, 도8 의 (a)에 도시된 바와 같이, 생성된 전류는 전계를 형성한다. 즉 서로 맞은편 동일 위치에 배치되는 선형 폴(LP) 쌍은 yz 평면에서 다이폴 패턴(Dipole pattern)으로 지향성(directional) 특성을 제공한다.A plurality of linear pawls LP arranged in an array on the bottom surface of the dielectric substrate 210 are disposed at positions corresponding to each other with the dielectric substrate 210 interposed therebetween. That is, at the same position opposite to each other with the dielectric substrate 210 interposed therebetween. Each of the plurality of linear poles (LP) is implemented in a rectangular shape having a size corresponding to the operating frequency of the bow tie type antenna (BTA), so that a plurality of linear poles (BTA) LP) are coupled. A current is generated in the plurality of linear poles LP coupled in response to the signal radiated from the bow tie antenna BTA, and the generated current forms an electric field as shown in Fig. 8A (a) . That is, a pair of linear poles (LP) disposed at the same position opposite to each other provide a directional characteristic in a dipole pattern in the yz plane.

이에 도8 의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 선형 폴(LP)에서 생성된 전류에 의해 신호를 재방사함으로써, 보우타이형 안테나(BTA)의 이득을 개선한다.As shown in FIG. 8 (b), the gain of the bow tie type antenna BTA is improved by re-radiating the signal by the current generated in the plurality of linear poles LP.

직사각형 형태의 복수개의 선형 폴(LP) 각각의 길이가 길면, 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호가 고주파수 신호일 때, 디렉터(DRT)를 통과하지 못하고 반사될 수 있다. 이에 도7 의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 선형 폴(LP) 각각의 길이(l5)와 폭(w5)은 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호가 용이하게 통과할 수 있도록 충분히 짧은 길이(l5)와 폭(w5)으로 설계되어야 한다. 또한 어레이 형태로 배치되는 복수개의 선형 폴(LP) 사이의 가로 간격(w6) 및 세로 간격(l6) 또한 보우타이형 안테나(BTA)에서 방사된 신호를 반사하지 않는 간격으로 설계되어야 한다.When the length of each of the plurality of linear poles LP in a rectangular shape is long, the signal radiated from the bow tie antenna BTA can be reflected without passing through the director DRT when the signal is a high frequency signal. As shown in FIG. 7 (b), the length l5 and the width w5 of each of the plurality of linear poles LP are set such that signals radiated from the bow tie antenna BTA can easily pass through. Should be designed with a sufficiently short length (15) and a width (w5). The lateral spacing w6 and longitudinal spacing 16 between a plurality of linear poles LP arranged in an array form should also be designed so as not to reflect signals radiated from the bow tie antenna BTA.

본 발명에서는 실험을 통해 보우타이형 안테나(BTA)가 6.1 ~ 11.3 GHz의 주파수 대역에서 동작할 때, 복수개의 선형 폴(LP)의 길이(l5)와 폭(w5) 그리고 유전체 기판(210)의 두께(즉 유전체 기판(210)를 사이에 두고 서로 대응하는 위치에 배치된 선형 폴(LP) 사이의 간격) 각각 0.62λ, 0.26λ 및 0.44λ로 구현되는 것이 바람직한 것으로 확인하였다. 그리고 일 예로써, 복수개의 선형 폴(LP)의 길이(l5)와 폭(w5) 각각이 2.0mm 및 0.5mm 로 구현되고, 복수개의 선형 폴(LP) 사이의 가로 간격(w6) 및 세로 간격(l6)은 각각 1.0mm 및 2.0mm로 설정되는 것을 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다.In the present invention, when the bow tie type antenna (BTA) operates in the frequency band of 6.1 to 11.3 GHz, the length (l5) and the width (w5) of the plurality of linear poles (LP) (That is, the intervals between the linear poles LP disposed at positions corresponding to each other with the dielectric substrate 210 therebetween) are preferably 0.62 ?, 0.26? And 0.44?, Respectively. For example, the lengths l5 and w5 of the plurality of linear poles LP may be 2.0 mm and 0.5 mm, respectively, and the horizontal spacing w6 and the vertical spacing w2 between the plurality of linear poles LP, (16) are set to 1.0 mm and 2.0 mm, respectively.

도9 에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 결과에서 디렉터(DRT)를 구비한 고지향성 소형 보우타이형 안테나는 디렉터(DRT)를 구비하지 않는 경우에 비해 이득 특성이 대폭 개선되었음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, it can be seen from the simulation results that the gain characteristic is significantly improved as compared with the case where the director DRT is not provided in the high directivity small bowtie type antenna having the director DRT.

기존 보우타이형 안테나의 이득을 개선시키는 방법으로는 크게 유전체 렌즈, 메타물질(FSS, EBG, ZIM, …)의 두 가지 방법이 이용되어 왔다. 그러나 유전체 렌즈의 경우에는 일정 두께를 가질 수 밖에 없으므로 고지향성 보우타이형 안테나를 소형화하는데 한계가 있고 설계가 어렵다. 또한, 메타물질은 설계된 메타물질 엘리먼트를 배열하는 방식으로 안테나에 적용해야 하나, 도2 에서와 같이 보우타이형 안테나(BTA)가 소형화 되어있기 때문에 도6 에서와 같이 보우타이형 안테나(BTA)의 전면에 메타물질 엘리먼트들을 배열하게 되면 면적이 커져 소형화할 수 없다는 문제가 있다.Two methods for improving the gain of the conventional bowtie type antenna have been used: dielectric lens, meta-material (FSS, EBG, ZIM, ...). However, in the case of a dielectric lens, since it has a certain thickness, it is difficult to miniaturize a high directivity bowtie type antenna and it is difficult to design. In addition, since the meta-material needs to be applied to the antenna by arranging the designed meta-material elements, the Bowtie type antenna (BTA) is miniaturized as shown in FIG. 2, There arises a problem that if the meta-material elements are arranged on the entire surface, the area becomes large and the size can not be reduced.

그에 비해 본 발명의 고지향성 소형 보우타이형 안테나에 적용된 디렉터(DRT)는 소형화된 보우타이형 안테나(BTA)의 전면에 큰 부피를 차지하지 않으면서 하나의 평면으로 배치될 수 있어, 고지향성 소형 보우타이형 안테나의 이득을 개선하면서도 소형화된 안테나에 적용 할 수 있다.On the other hand, the directors (DRT) applied to the high directivity small bowtie type antenna of the present invention can be arranged in one plane without occupying a large volume on the front surface of the miniaturized Bowtie type antenna (BTA) The present invention can be applied to a miniaturized antenna while improving the gain of the bow tie type antenna.

도10 은 디렉터의 유무에 따른 소형 보우타이형 안테나의 전계 변화를 나타내고, 도11 은 디렉터의 유무에 따른 소형 보우타이형 안테나의 커플링 현상을 나타낸 도면이다.Fig. 10 shows the electric field change of the small bowtie type antenna depending on the presence or absence of the director, and Fig. 11 shows the coupling phenomenon of the small bowtie type antenna depending on the presence or absence of the director.

도10 에서 (a)는 디렉터(DRT)가 구비되지 않는 경우, 보우타이형 안테나(BTA)에서 신호가 방사된 후 시간에 따른 전계의 변화를 나타내며, (b)는 디렉터(DRT)가 구비된 경우, 보우타이형 안테나(BTA)에서 신호가 방사 된 후 시간에 따른 전계의 변화를 나타낸다. (a)와 (b)를 비교하면 디렉터(DRT)를 구비한 고지향성 소형 보우타이형 안테나에서 방사도니 전계가 평면파(Plane wave) 형태에 더 가까운 것을 알 수 있다.10A shows a change in an electric field with time after a signal is radiated from the bow tie antenna BTA when the director DRT is not provided. Shows the change of the electric field with time after the signal is radiated from the bow tie type antenna (BTA). (a) and (b), it can be seen that the radiation DO field is closer to that of a planar wave in the high directivity small bowtie type antenna having the director DRT.

도11 에서 (a)는 디렉터(DRT)가 구비되지 않는 경우의 커플링 현상에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하였으며, (b)는 디렉터(DRT)가 추가로 구비된 상태에서 커플링 현상에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하였다.11A shows a simulation result of the coupling phenomenon when the director DRT is not provided, FIG. 11B shows a simulation result of the coupling phenomenon with the director DRT additionally provided, Respectively.

실제 다양한 신호 송수신 시스템에 안테나가 송신용, 수신용으로 2개 이상 복수개로 구비될 때 안테나간의 영향이 최소화되어 한다. 이런 상호 영향에 의한 특성을 커플링 특성이라 하며, 도11 은 본 발명의 소형 보우타이형 안테나가 가로방향(길이가 긴방향)으로 이격된 경우의 커플링 특성을 도시하였다. 도11 에서 aa는 소형 보우타이형 안테나간의 거리를 의미하며, 단위는 mm이다.Actually, when there are two or more antennas in transmission and reception systems for transmission and reception, effects between antennas are minimized. The characteristics due to such mutual influences are referred to as coupling characteristics. FIG. 11 shows coupling characteristics when the small bowtie-type antenna of the present invention is spaced apart in the transverse direction (lengthwise direction). In Fig. 11, aa denotes the distance between the small bowtie type antennas, and the unit is mm.

도11 에서 (a) 및 (b)의 시뮬레이션 결과 모두에서 aa가 증가할수록 거리가 멀어지기 때문에 커플링이 줄어들기 때문에, 모든 주파수에서 전체적인 값들이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 또한 (a)와 (b)를 비교하였을 때, 동일한 안테나간 간격(aa)에서 (a)에 비해 (b)가 더 낮은 값들을 가지는 것을 알 수 있다. 따라서 디렉터(DRT)를 추가함으로써, 인접하여 배치되는 소형 보우타이형 안테나간의 커플링 특성 또한 줄일 수 있다.11, it can be seen that the overall values decrease at all frequencies because the coupling decreases as the distance increases as aa increases in all of the simulation results of (a) and (b). Also, when (a) and (b) are compared, it can be seen that (b) has lower values than (a) in the same antenna spacing aa. Therefore, by adding the director (DRT), coupling characteristics between the adjacent bowtie-type antennas disposed adjacent to each other can also be reduced.

도12 는 서로 다른 동작 주파수에서 본 발명의 고지향성 소형 보우타이형 안테나가 신호를 방사하는 패턴을 시뮬레이션한 도면이다.12 is a diagram simulating a pattern in which the high directivity small bow tie type antenna of the present invention radiates signals at different operating frequencies.

도12 에서 (a)는 7GHz 동작 주파수 신호를 방사하는 경우를 도시하였으며, (b)는 10GHz 동작 주파수 신호를 방사하는 경우를 도시하였다. 도12 에 도시된 바와 같이 본 발명의 고지향성 소형 보우타이형 안테나는 7GHz 와 10GHz의 광대역 고주파수 신호에 대해서 모두 안정적으로 고지향성 신호를 방사할 수 있음을 확인할 수 있다.12A shows a case of emitting a 7GHz operation frequency signal, and FIG. 12B shows a case of emitting a 10GHz operation frequency signal. As shown in FIG. 12, it can be seen that the high directivity small bowtie type antenna of the present invention can stably transmit a high directivity signal to broadband high frequency signals of 7 GHz and 10 GHz.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims

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A bowtie slot in which a conductor is disposed in an area excluding a bowtie shape having a shape in which a width of the bowtie is increased in a direction opposite to each other at different vertexes spaced apart from one surface of a dielectric substrate, An antenna unit in which a feed path is formed by being disposed in an area other than a transmission slot in which one end of the conductor is connected to each of the vertexes of the bowtie slot; And
A plurality of conductors arranged in a predetermined distance in a direction of one surface of the dielectric substrate in the antenna unit and having a predetermined size on both sides of the dielectric plate so as to be arrayed to improve a gain of a radiation signal radiated from the antenna unit, Improvement part; Lt; / RTI >
The gain improving unit
A plurality of first line pawls, each of the first line pawls being implemented as a conductor of a predetermined size and arranged in an array on one surface of the dielectric plate; And
A plurality of second line pails implemented as a conductor of the same type as the plurality of first line pawls and arranged in an array at positions corresponding to positions where the plurality of first line pawls are disposed on the other surface of the dielectric plate; Directional small bowtie antenna.

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6. The apparatus of claim 5, wherein the plurality of first line pawls and the plurality of second line pawls
Wherein a length, a width, and an interval of arranging in array form corresponding to the frequency of the radiation signal are adjusted.

6. The apparatus of claim 5, wherein the antenna unit
A patch spaced a predetermined distance from the boundary of the Bowtie slot within the Bowtie slot and implemented with the conductor disposed therein; Further comprising: an antenna for receiving the high-directivity small bowtie antenna.

9. The apparatus according to claim 8, wherein the feed path
Wherein the feed signal is applied to the conductor disposed between the transfer slots connected to a corresponding one of the apexes of the bowtie slot at one end of the dielectric substrate at a predetermined width, Wherein a ground voltage is applied to the conductors on both sides of the antenna.

9. The apparatus of claim 8, wherein the bowtie slot
And two fan-shaped or triangular shapes arranged symmetrically with respect to each other with the vertexes facing each other,
The patch may be formed as one of a fan shape or a triangle shape so as to reduce the inner shape of the bow slot so that both ends have predetermined distances larger than the boundaries of the bow slot and the width of the transmission slots. Wherein the antenna is disposed at a predetermined position.

6. The apparatus of claim 5, wherein the gain improving unit
A reflection plate disposed at a predetermined distance from the antenna unit in the other surface direction of the dielectric substrate to reflect the radiation signal radiated from the antenna unit in the other surface direction of the dielectric substrate; Further comprising: an antenna for receiving the high-directivity small bowtie antenna.