KR101775516B1 - Crpa array antenna - Google Patents

Crpa array antenna Download PDF

Info

Publication number
KR101775516B1
KR101775516B1 KR1020160066119A KR20160066119A KR101775516B1 KR 101775516 B1 KR101775516 B1 KR 101775516B1 KR 1020160066119 A KR1020160066119 A KR 1020160066119A KR 20160066119 A KR20160066119 A KR 20160066119A KR 101775516 B1 KR101775516 B1 KR 101775516B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
unit
antenna arrangement
antennas
array antenna
Prior art date
Application number
KR1020160066119A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이대헌
김웅희
신동훈
왕진천
추호성
변강일
이택기
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020160066119A priority Critical patent/KR101775516B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101775516B1 publication Critical patent/KR101775516B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/21—Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Disclosed is a CRPA array antenna capable of improving a satellite signal reception rate by improving a forward gain of a CRPA array antenna blocking an influence of a jamming signal. The CRPA array antenna according to the present invention comprises: an antenna part including a plurality of unit antennas determining a resonance frequency; an antenna arrangement part in which the unit antennas are arranged in a form that a part of a high-permittivity substrate, which is a platform of the antenna part, is subtracted; and a ground part provided below the antenna arrangement part.

Description

CRPA 배열 안테나{CRPA ARRAY ANTENNA}CRPA array antenna {CRPA ARRAY ANTENNA}

본 발명은 CRPA 배열 안테나 기술에 관한 것으로, 특히 유전체 서브트랙션(Subtraction) 방식을 이용하여 CRPA(Controlled Reception Pattern Antenna) 배열 안테나의 지향성 및 방사 효율을 향상시키는 기술에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CRPA array antenna technique, and more particularly, to a technique for improving directivity and radiation efficiency of a CRPA (Controlled Reception Pattern Antenna) array antenna using a dielectric subtraction method.

GPS 전파 교란 대응 기술은 일반적으로 안테나 기반 대응 기술과 수신기 기반 대응 기술로 구분된다. 특히, 오늘날에는 CRPA 배열 안테나를 이용하여 재밍 및 간섭 신호의 방향으로 널(Null)을 생성하고, 위성 방향으로 높은 이득을 유지하여 수신 성능을 극대화하는 연구가 진행되고 있다. GPS propagation disturbance support technology is generally classified into an antenna-based technology and a receiver-based technology. In particular, research is underway to maximize reception performance by generating nulls in the direction of jamming and interference signals using a CRPA array antenna and maintaining a high gain in the satellite direction.

위성통신용 배열 안테나로 주로 사용되는 마이크로 스트립 패치 안테나(Micro strip Patch Antenna)는 평면형 형태의 안테나로써, 경량화, 집적화, 배열이 용이하고, 공정이 간단하여 경제적이다. 특히 모바일 장치, 자동차, 선박 및 항공기 등과 같이 움직이는 물체의 위치 및 시간 정보를 제공하는 다양한 애플리케이션에서 위성통신용 배열 안테나는 매우 중요한 구성요소이다. The micro strip patch antenna, which is mainly used as an array antenna for satellite communication, is a planar type antenna, which is lightweight, easy to integrate and arrange, and is simple and economical. An array antenna for satellite communication is a very important component in various applications, particularly providing location and time information of moving objects such as mobile devices, automobiles, ships and aircraft.

그러나, CRPA 안테나는 좁은 공간에 다수의 개별 소자가 장착될 경우 상호 간섭에 의해 패턴이 왜곡되어 전면 방향으로의 이득이 저감된다. 또한, GPS 위성 신호보다 강한 다중 경로 신호와 같은 원치 않는 방해 요소의 파워로 인해 GPS 시스템은 움직이는 물체의 정확한 위치를 추적하지 못할 수 있다. However, when a plurality of discrete elements are mounted in a narrow space of the CRPA antenna, the pattern is distorted due to mutual interference, and the gain toward the front direction is reduced. Also, due to the power of unwanted disturbing elements, such as multipath signals that are stronger than GPS satellite signals, the GPS system may not be able to track the exact location of a moving object.

CRPA 배열 안테나가 높은 수신 성능을 유지하기 위해서는 전면 방향으로의 높은 이득 및 방사효율을 유지하는 것이 요구된다.The CRPA array antenna is required to maintain high gain and radiation efficiency in the front direction in order to maintain high reception performance.

이와 같은, CRPA 안테나의 높은 수신 성능을 유지하기 위해, 높은 이득을 가진 Helix 안테나 혹은 cavity-backed 안테나를 사용할 수 있다. 그러나 CRPA 배열 안테나를 개별 소자로 사용될 경우, 배열 안테나의 크기가 증가한다. In order to maintain the high reception performance of such a CRPA antenna, a high gain Helix antenna or a cavity-backed antenna can be used. However, when the CRPA array antenna is used as an individual element, the size of the array antenna increases.

고유전율 기판을 사용하여 배열 안테나의 개별소자를 소형화 함으로써, 개별 소자의 물리적 이격 거리를 증가시키는 방법이 있으나, 고유전율 세라믹 기판을 사용할 경우 전면 방향으로 지향성을 저감시키며, 유전 손실에 의해 방사 효율이 감소할 수 있다.There is a method of increasing the physical separation distance of individual elements by miniaturizing the individual elements of the array antenna using a high-permittivity substrate. However, when a high-permittivity ceramic substrate is used, the directivity is reduced in the front direction, .

따라서, 상호 간섭에 의한 이득 저감을 최소화하고, 고유전율 기판을 사용하여 지향성 및 방사 효율을 극대화할 수 있는 소형 CRPA 배열 안테나에 관한 기술의 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a technique for a small CRPA array antenna that minimizes gain reduction due to mutual interference and maximizes directivity and radiation efficiency by using a high-permittivity substrate.

한국 공개 특허 제10-2010-0045200호, 2010년 05월 03일 공개(명칭: GPS용 세라믹 패치 안테나)Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0045200, May 03, 2010 (Name: Ceramic patch antenna for GPS)

본 발명의 목적은 재밍 신호의 영향을 차단하는 CRPA 배열 안테나의 전면 방향 이득을 향상시킴으로써, 위성 신호 수신율을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the reception gain of a satellite signal by improving the front direction gain of a CRPA array antenna that blocks the influence of a jamming signal.

또한, 본 발명의 목적은 상호 간섭에 의한 이득 저감을 최소화하고, 고유전율 기판을 사용하여도 지향성 및 방사 효율을 극대화할 수 있는 소형 CRPA 배열 안테나를 설계할 수 있도록 하는 것이다. It is also an object of the present invention to design a small CRPA array antenna that minimizes gain reduction due to mutual interference and maximizes directivity and radiation efficiency even by using a high-permittivity substrate.

또한, 본 발명의 목적은 CRPA 배열 안테나의 플랫폼과 동일한 고유전율 세라믹 기판을 서브트랙션하여, 지향성 및 이득을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. It is also an object of the present invention to improve the directivity and gain by subtracting the same high-permittivity ceramic substrate as the platform of the CRPA array antenna.

또한, 본 발명의 목적은 소형 CRPA 배열 안테나의 방사 이득을 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하는 것이다. It is also an object of the present invention to efficiently improve the radiation gain of a small CRPA array antenna.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CRPA 배열 안테나는 공진 주파수를 결정하는 복수 개의 단위 안테나를 포함하는 안테나부, 상기 안테나부의 플랫폼인 고유전율 기판의 일부가 서브트랙션(Subtraction)된 형태로, 상기 단위 안테나들이 배치되는 안테나 배치부, 그리고 상기 안테나 배치부의 하부에 구비되는 접지부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a CRPA array antenna including an antenna unit including a plurality of unit antennas for determining a resonance frequency, a sub-fraction of a portion of a high-permittivity substrate that is a platform of the antenna unit, An antenna arrangement unit in which the unit antennas are arranged, and a ground unit provided under the antenna arrangement unit.

이때, 상기 안테나 배치부는, 상기 고유전율 기판이 서브트랙션(Subtraction)된 영역인 서브트랙션 영역이 상기 단위 안테나의 개수에 상응하도록 형성될 수 있다. At this time, the antenna arrangement unit may be formed such that the subtraction region, which is a subtracted region of the high-permittivity substrate, corresponds to the number of the unit antennas.

이때, 상기 안테나 배치부는, 상기 고유전율 기판이 서브트랙션(Subtraction)된 영역인 서브트랙션 영역이 부채꼴 형상일 수 있다. At this time, the antenna arrangement unit may have a fan-shaped sub-traction region where the high-permittivity substrate is sub-traced.

이때, 상기 서브트랙션 영역은, 상기 안테나 배치부가 복수 개로 분할되지 않도록 형성될 수 있다. At this time, the subtraction region may be formed such that the antenna arrangement unit is not divided into a plurality of antenna arrangement units.

이때, 각각의 상기 서브트랙션 영역은, 등 간격으로 상기 안테나 배치부에 형성될 수 있다. At this time, each of the subtraction regions may be formed in the antenna arrangement portion at regular intervals.

이때, 상기 서브트랙션 영역의 반지름의 길이는, 상기 안테나 배치부의 반지름 길이 이하일 수 있다. At this time, the length of the radius of the subtraction region may be less than the radius of the antenna arrangement portion.

이때, 상기 서브트랙션 영역의 넓이는, 상기 부채꼴의 반지름 및 상기 부채꼴의 사잇각 중 적어도 어느 하나에 기반하여 설정될 수 있다. At this time, the width of the subtraction area may be set based on at least one of the radius of the sector and the angle of the sector.

이때, 상기 복수 개의 단위 안테나들은, 상기 안테나 배치부의 상기 서브트랙션 영역과 이웃하게 배치될 수 있다. At this time, the plurality of unit antennas may be disposed adjacent to the subtraction region of the antenna arrangement unit.

이때, 상기 접지부는, 하나 이상의 칩커플러를 구비할 수 있다. At this time, the ground unit may include one or more chip couplers.

이때, 상기 접지부는, 상기 단위 안테나의 개수에 상응하도록 복수 개의 상기 칩커플러를 구비할 수 있다. The ground unit may include a plurality of chip couplers corresponding to the number of the unit antennas.

이때, 상기 칩커플러는, 입력 포트, 종단 포트 및 2개의 급전 포트를 포함할 수 있다. At this time, the chip coupler may include an input port, an end port, and two feed ports.

이때, 상기 2개의 급전 포트는, 상기 단위 안테나와 연결될 수 있다. At this time, the two feed ports may be connected to the unit antenna.

이때, 상기 2 개의 급전 포트를 연결한 선의 중심인 급전 지점과 상기 단위 안테나의 중심이 직각을 이룰 수 있다. At this time, the feeding point, which is the center of the line connecting the two feed ports, and the center of the unit antenna are perpendicular to each other.

이때, 상기 복수 개의 상기 단위 안테나들 각각은, 등 간격으로 상기 안테나 배치부에 구비될 수 있다. At this time, the plurality of unit antennas may be provided in the antenna arrangement unit at regular intervals.

이때, 상기 접지부의 일면은 상기 칩커플러를 구비하고, 상기 접지부의 타면은 구리로 코팅된 것일 수 있다. At this time, one surface of the ground portion may include the chip coupler, and the other surface of the ground portion may be coated with copper.

이때, 상기 복수 개의 단위 안테나들은, 마이크로 스트립 패치 안테나일 수 있다. Here, the plurality of unit antennas may be a microstrip patch antenna.

이때, 상기 안테나 배치부의 상기 서브트랙션 영역에 상응하는 상기 접지부의 영역이 외부로 노출된 형태일 수 있다. At this time, the region of the ground portion corresponding to the subtraction region of the antenna arrangement portion may be exposed to the outside.

본 발명에 따르면, 재밍 신호의 영향을 차단하는 CRPA 배열 안테나의 전면 방향 이득을 향상시킴으로써, 위성 신호 수신율을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the reception gain of the satellite signal can be improved by improving the front direction gain of the CRPA array antenna that blocks the influence of the jamming signal.

또한 본 발명에 따르면, 상호 간섭에 의한 이득 저감을 최소화하고, 고유전율 기판을 사용하여도 지향성 및 방사 효율을 극대화할 수 있는 소형 CRPA 배열 안테나를 설계할 수 있다. Also, according to the present invention, it is possible to design a small CRPA array antenna that minimizes gain reduction due to mutual interference and maximizes directivity and radiation efficiency even using a high-permittivity substrate.

또한 본 발명에 따르면, CRPA 배열 안테나의 플랫폼과 동일한 고유전율 세라믹 기판을 서브트랙션하여, 지향성 및 이득을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the same high-permittivity ceramic substrate as the platform of the CRPA array antenna can be subtracted to improve the directivity and gain.

또한 본 발명에 따르면, 소형 CRPA 배열 안테나의 방사 이득을 효율적으로 향상시킬 수 있다. Further, according to the present invention, the radiation gain of the small CRPA array antenna can be efficiently improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 상부 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 하부 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 전면 방향 이득 및 축비 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 지향성 및 효율을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 전력 손실을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 전면 방향 이득을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 상부 형상을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 하부 형상을 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 반사계수 성능을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 전면 방향 이득을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 축비 특성을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 ZX 평면 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 ZY 평면 방사 패턴을 나타낸 그래프이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a structure of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a view illustrating an upper shape of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a bottom shape of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating the front gain and the axial ratio characteristics according to the angle of the subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 6 is a graph illustrating the directivity and efficiency according to the angle of the subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 7 is a graph illustrating power loss according to an angle of a subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 8 is a graph illustrating the front gain according to the angle of the subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
9 is a view illustrating an upper shape of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an exemplary view showing a bottom shape of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph illustrating reflection coefficient performance of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph illustrating a front gain of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the axial ratio characteristics of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.
14 is a graph illustrating a ZX plane radiation pattern of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.
15 is a graph illustrating a ZY plane radiation pattern of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 구성을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, CRPA 배열 안테나(100)는 안테나부(110), 안테나 배치부(120) 및 접지부(130)를 포함한다. 1, the CRPA array antenna 100 includes an antenna unit 110, an antenna arrangement unit 120, and a ground unit 130. As shown in FIG.

먼저, 안테나부(110)는 복수 개의 단위 안테나를 포함한다. First, the antenna unit 110 includes a plurality of unit antennas.

이때, 단위 안테나들은 마이크로 스트립 패치 안테나일 수 있으며, 단위 안테나들에 의하여 공진 주파수가 결정될 수 있다. In this case, the unit antennas may be microstrip patch antennas, and the resonant frequencies may be determined by the unit antennas.

또한 안테나부(110)의 단위 안테나들 각각은 등 간격으로 안테나 배치부(120)에 배치될 수 있다. 그리고 안테나부(110)의 단위 안테나들은 안테나 배치부(120)의 서브트랙션 영역과 이웃하게 배치될 수 있다. In addition, the unit antennas of the antenna unit 110 may be disposed at the antenna arrangement unit 120 at regular intervals. The unit antennas of the antenna unit 110 may be disposed adjacent to the subtraction region of the antenna arrangement unit 120.

다음으로 안테나 배치부(120)는 안테나부(110)의 단위 안테나들이 배치된다. Next, the antenna units 120 of the antenna unit 110 are arranged in the antenna arrangement unit 120.

이때, 안테나 배치부(120)는 안테나부의 플랫폼인 고유전율 기판의 일부가 서브트랙션(Subtraction)된 형태로 구현될 수 있다. 그리고 안테나 배치부(120)에 형성된 서브트랙션 영역의 개수는 안테나부(110)에 포함된 단위 안테나의 개수에 상응하는 개수만큼 형성될 수 있다. At this time, the antenna arrangement unit 120 may be implemented by subtracting a part of the high-permittivity substrate, which is a platform of the antenna unit. The number of subtraction regions formed in the antenna arrangement unit 120 may be equal to the number corresponding to the number of unit antennas included in the antenna unit 110.

예를 들어, 안테나부(110)가 3개의 단위 안테나를 포함하고, 3개의 단위 안테나가 안테나 배치부(120)에 구비되는 경우, 안테나 배치부(120)에는 3개의 서브트랙션 영역이 형성될 수 있다. For example, in the case where the antenna unit 110 includes three unit antennas and three unit antennas are provided in the antenna arrangement unit 120, the antenna arrangement unit 120 may include three subtraction regions have.

설명의 편의상, 안테나 배치부(120)에 형성된 서브트랙션 영역의 개수가 안테나부(110)에 포함된 단위 안테나의 개수와 동일한 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 단위 안테나의 개수에 상응하는 개수의 서브트랙션 영역이 안테나 배치부(120)에 형성될 수 있다. The number of subtraction regions formed in the antenna arrangement unit 120 is the same as the number of unit antennas included in the antenna unit 110. However, A traction region may be formed in the antenna arrangement portion 120. [

또한, 안테나 배치부(120)의 서브트랙션 영역은 부채꼴 형상일 수 있다. 이때, 서브트랙션 영역의 반지름은 안테나 배치부(120)의 반지름 길이보다 작은 값일 수 있다. 그리고 서브트랙션 영역의 넓이(면적)는 부채꼴의 반지름 및 부채꼴의 사잇각 중 적어도 어느 하나에 기반하여 설정된 것일 수 있다. In addition, the subtraction area of the antenna arrangement 120 may have a sector shape. At this time, the radius of the subtraction area may be smaller than the radius of the antenna arrangement part 120. And the width (area) of the subtraction area may be set based on at least one of the radius of the sector and the angle of the sector.

서브트랙션 영역은 안테나 배치부(120)가 복수 개로 분할되지 않도록 형성될 수 있다. 즉, 서브트랙션 영역이 부채꼴 형상인 경우, 서브트랙션의 반지름은 안테나 배치부(120)의 반지름의 길이보다 작은 값을 가지도록 설계되고, 각각의 서브트랙션 영역이 겹치지 않도록 설계될 수 있다. The subtraction region may be formed such that the antenna arrangement unit 120 is not divided into a plurality of antenna arrangement units. That is, when the subtraction region is a sector shape, the radius of the subtraction region is designed to be smaller than the radius of the antenna arrangement portion 120, and the subtraction regions may be designed so as not to overlap each other.

또한, 각각의 서브트랙션 영역은 등 간격으로 안테나 배치부(120)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나 배치부(120)에 3개의 서브트랙션 영역이 형성되는 경우, 3개의 서브트랙션 영역간 간격이 동일하게 안테나 배치부(120)에 배치될 수 있다. In addition, each of the subtraction regions may be formed in the antenna arrangement 120 at regular intervals. For example, if three subtraction regions are formed in the antenna arrangement 120, the spacing between the three subtraction regions may be arranged in the antenna arrangement 120 as well.

마지막으로 접지부(130)는 안테나 배치부의 하부에 구비된다. Finally, the grounding unit 130 is provided under the antenna arrangement unit.

접지부(130)는 원형 편파 구현을 위한 하나 이상의 칩커플러를 구비할 수 있다. 특히, 접지부(130)는 단위 안테나의 개수에 상응하도록 복수 개의 칩커플러를 구비할 수 있다.The ground 130 may include one or more chip couplers for circular polarization implementation. In particular, the grounding unit 130 may include a plurality of chip couplers corresponding to the number of unit antennas.

이때, 칩커플러는 입력 포트, 종단 포트 및 2개의 급전 포트를 포함할 수 있고, 2개의 급전 포트는 안테나부(110)의 단위 안테나와 연결될 수 있다. 그리고 2개의 급전 포트를 연결한 선의 중심 급전 지점과, 단위 안테나의 중심이 직각을 이룰 수 있다. At this time, the chip coupler may include an input port, an end port, and two feed ports, and two feed ports may be connected to the unit antenna of the antenna unit 110. And the center feed point of the line connecting the two feed ports and the center of the unit antenna can be at right angles.

또한, 접지부(130)의 일면은 칩커플러를 구비하고, 접지부의 타면은 구리로 코팅된 형태일 수 있다. 이를 통하여, 접지부(130)의 일 면에 구비된 칩커플러는 광대역 원형 편파 특성을 구현하고, 구리로 코팅된 타면은 배열 안테나의 그라운드 역할을 동시에 수행할 수 있다. Also, one side of the grounding part 130 may have a chip coupler, and the other side of the grounding part may be coated with copper. Accordingly, the chip coupler provided on one surface of the grounding unit 130 realizes a broadband circular polarization characteristic, and the other surface coated with copper can serve as a ground for the array antenna.

그리고 안테나 배치부(120)의 서브트랙션 영역에 상응하는 접지부의 영역은 외부로 노출된 형태일 수 있다.The region of the ground portion corresponding to the subtraction region of the antenna arrangement unit 120 may be exposed to the outside.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 구조에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the structure of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2 through FIG.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 구조를 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 2 is a view illustrating a structure of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2에 도시한 바와 같이, CRPA 배열 안테나는 복수 개의 단위 안테나들(211, 212, 213), 안테나 배치부(220) 및 접지부(230)를 포함한다. 이때, 안테나 배치부(220)는 고유전율 기판의 일부인 서브트랙션 영역(225)이 서브트랙션 된 형태일 수 있다. 안테나 배치부(220)는 서브트랙션 영역(225)이 서브트랙션 된 형태로 구현되어, 전면 방향 이득 및 방사 효율을 증가시킬 수 있다. 2, the CRPA array antenna includes a plurality of unit antennas 211, 212, and 213, an antenna arrangement unit 220, and a ground unit 230. At this time, the antenna arranging unit 220 may be formed by subtracting the subtraction region 225, which is a part of the high-permittivity substrate. The antenna arrangement 220 may be implemented as a subtracted region of the subtraction region 225 to increase the front direction gain and radiation efficiency.

단위 안테나들(211, 212, 213)은 기본적인 원형 패치(원형 마이크로 스트립 패치 안테나)인 것으로 도시하였으나 이에 한정하지 않고, 다양한 타입의 마이크로 스트립 패치 안테나 형상일 수 있다. 그리고 단위 안테나들(211, 212, 213) 각각은 안테나 배치부(220) 상에 배치되며, 도 2와 같이 서브트랙션 영역(225)과 이웃하게 배치될 수 있다. Although the unit antennas 211, 212, and 213 are illustrated as a basic circular patch (circular microstrip patch antenna), the unit antennas 211, 212, and 213 may be various types of microstrip patch antennas. Each of the unit antennas 211, 212 and 213 is disposed on the antenna arrangement 220 and may be disposed adjacent to the subtraction region 225 as shown in FIG.

또한, 안테나 배치부(220)의 중심을 기준으로, 각각의 단위 안테나들(211, 212, 213)이 이루는 각도는 동일할 수 있으며, 각각의 단위 안테나들(211, 212, 213)은 등 간격으로 배치될 수 있다. The angles formed by the unit antennas 211, 212, and 213 may be the same as each other with respect to the center of the antenna placement unit 220. The unit antennas 211, 212, As shown in FIG.

예를 들어, 안테나부(210)가 3개의 단위 안테나(211, 212, 213)를 구비하는 경우, 각각의 단위 안테나들(211, 212, 213)은 안테나 배치부(220)의 중심을 기준으로 120°간격으로 배치될 수 있다. 그리고 각각의 단위 안테나들(211, 212, 213) 사이에 서브트랙션 영역(225)이 형성될 수 있다. For example, when the antenna unit 210 includes three unit antennas 211, 212, and 213, each of the unit antennas 211, 212, and 213 may be positioned with respect to the center of the antenna arrangement unit 220 120 ° apart. A subtraction region 225 may be formed between each of the unit antennas 211, 212, and 213.

안테나 배치부(220)는 CRPA 배열 안테나의 플랫폼과 동일한 고유전율 세라믹 기판일 수 있다. 그리고 유전체의 특정 면적인 서브트랙션 영역(225)이 서브트랙션 된 형태일 수 있다. The antenna arrangement unit 220 may be the same high-permittivity ceramic substrate as the platform of the CRPA array antenna. And the subtraction region 225, which is a specific area of the dielectric, may be in a subtracted form.

이때, 안테나 배치부(220)가 원형 세라믹 기판인 경우, 서브트랙션 영역(225)은 부채꼴 형상일 수 있다. 그리고 서브트랙션 영역(225)이 부채꼴 형상인 경우, 서브트랙션 영역(225)의 면적은 부채꼴의 반지름 및 각도 중 적어도 어느 하나에 기반하여 설정될 수 있다. At this time, when the antenna arranging unit 220 is a circular ceramic substrate, the subtracking region 225 may have a fan shape. If the subtraction region 225 is a sector shape, the area of the subtraction region 225 may be set based on at least one of the radius and the angle of the sector.

또한, 서브트랙션 영역(225)은 안테나 배치부(220)가 복수의 조각들로 분리되지 않도록 안테나 배치부(220) 상에 형성될 수 있다. 이를 통하여, CRPA 배열 안테나는 유전체 서브트랙션에 의한 성능 개선을 극대화할 수 있다. In addition, the subtraction region 225 may be formed on the antenna placement unit 220 such that the antenna placement unit 220 is not divided into a plurality of pieces. Through this, the CRPA array antenna can maximize the performance improvement by dielectric subtraction.

설명의 편의상, 안테나 배치부(220)의 형상이 원형인 경우 서브트랙션 영역(225)이 부채꼴 형상인 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 서브트랙션 영역(225)은 다양한 형상으로 설계 및 구현될 수 있다. For convenience of explanation, the shape of the antenna arrangement 220 is circular. However, the shape of the subtraction region 225 is not limited thereto, but the shape of the subtraction region 225 may be variously designed and implemented .

다음으로 접지부(230)는 CRPA 배열 안테나의 하부에 구비되며, 접지면 역할을 수행한다. 또한, 접지부(230)는 복수 개의 하이브리드 칩커플러를 장착하여 원형 편파 특성을 구현할 수 있는 PCB 기판이 장착된 형태일 수 있다. Next, the grounding unit 230 is provided below the CRPA array antenna, and serves as a ground plane. Also, the grounding unit 230 may be configured to mount a PCB substrate on which a plurality of hybrid chip couplers are mounted to realize circular polarization characteristics.

이때, 접지부(230)에 구비되는 하이브리드 칩커플러의 개수는 단위 안테나들(211, 212, 213)의 개수와 동일할 수 있다. At this time, the number of hybrid chip couplers provided in the grounding unit 230 may be the same as the number of the unit antennas 211, 212, and 213.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 상부 형상을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view illustrating an upper shape of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, CRPA 배열 안테나의 상부에는 복수 개의 단위 안테나들(211, 212, 213)이 구비되어 있다. As shown in FIG. 3, a plurality of unit antennas 211, 212, and 213 are provided on a CRPA array antenna.

그리고 안테나 배치부(220)는 복수 개의 서브트랙션 영역을 구비할 수 있으며, 서브트랙션 영역에 상응하는 부분은 도 3에 도시한 바와 같이, 접지부(230)가 외부로 드러난 형태일 수 있다. The antenna arrangement unit 220 may include a plurality of subtraction regions, and the portion corresponding to the subtraction region may be a shape in which the ground unit 230 is exposed as shown in FIG.

특히, 안테나 배치부(220)는 직경 120mm의 고유 전율 세라믹 기판일 수 있다. 그리고 CRPA 배열 안테나는 작은 공간에 장착된 단위 안테나(배열 안테나) 개별 소자의 이득, 지향성 및 효율을 개선하기 위하여, 단위 안테나 사이에 위치한 안테나 배치부(220)의 영역을 일정한 형상으로 서브트랙션하여 구현될 수 있다. 이때, 서브트랙션된 영역을 서브트랙션 영역이라 한다. Particularly, the antenna arrangement unit 220 may be a high-permittivity ceramic substrate having a diameter of 120 mm. In order to improve the gain, directivity, and efficiency of individual elements of a unit antenna (array antenna) mounted in a small space, a CRPA array antenna is formed by subtracting a region of the antenna arrangement unit 220 located between unit antennas . At this time, the subtracted area is called a subtraction area.

서브트랙션 영역은 부채꼴 형태일 수 있으며, 서브트랙션 영역의 반지름(d)(310)는 안테나 배치부(220)의 반지름보다 작은 값일 수 있다. 그리고 서브트랙션 영역의 면적은 서브트랙션 영역의 반지름(d)(310) 및 서브트랙션 영역의 사잇각(θd) (320) 중 적어도 어느 하나에 기반하여 설정될 수 있다. The subtraction region may have a fan shape, and the radius d 310 of the subtraction region may be smaller than the radius of the antenna placement portion 220. And the area of the subtraction region may be set based on at least one of the radius d of the subtraction region 310 and the angle? D 320 of the subtraction region.

일 예로, 서브트랙션 영역이 부채꼴인 경우, 서브트랙션 영역의 반지름 (d)(310)는 53mm이고, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)은 59°일 수 있다. 그리고 CRPA 배열 안테나의 단위 안테나들(211, 212, 213)은 원형 방사 패치일 수 있다. For example, if the subtracted region is a sector, the radius d 310 of the subtracted region may be 53 mm and the angle θ d of the subtracted region may be 59 °. And the unit antennas 211, 212, and 213 of the CRPA array antenna may be circular radiation patches.

또한, 단위 안테나들(211, 212, 213) 각각의 반지름(r1)(330)은 14.1mm이고, 단위 안테나들(211, 212, 213)의 중심과 고유전율 기판인 안테나 배치부(220)의 중심 사이의 길이(r2)(340)는 39mm일 수 있다. The radius r 1 330 of each of the unit antennas 211, 212 and 213 is 14.1 mm and the centers of the unit antennas 211, 212 and 213 and the antenna arrangement unit 220, The length (r 2 ) 340 between the centers of the first and second plates may be 39 mm.

그리고 고유전율 기판인 안테나 배치부(220)의 유전율(εr)은 20이고, 유전정접(탄젠트 델타, tanδ)은 0.0035일 수 있다. The permittivity (? R ) of the antenna arrangement unit 220 which is a high-permittivity substrate is 20, and the dielectric tangent (tangent delta, tan?) May be 0.0035.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 하부 형상을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a bottom shape of a CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4와 같이, CRPA 배열 안테나의 하부인 접지면에는 광대역 원형 편파 특성을 구현하기 위한 하이브리드 칩커플러(400) 소자가 장착되어 있을 수 있다. 이때, 접지면은 CRPA 배열 안테나의 상부(안테나 배치부)에 구비된 단위 안테나의 개수에 상응하는 개수의 칩커플러(400)를 구비할 수 있다. As shown in FIG. 4, a hybrid chip coupler (400) element for implementing a broadband circular polarization characteristic may be mounted on a ground surface below a CRPA array antenna. At this time, the ground plane may include a number of chip couplers 400 corresponding to the number of unit antennas provided on the upper portion (antenna arrangement portion) of the CRPA array antenna.

접지면에 구비된 칩커플러(400)는 입력 포트(410), 종단 포트(50- termination)(420) 및 2개의 급전 포트(430)로 구성될 수 있다. 이때, 접지면의 중심을 원점으로, 제1 급전 포트의 위치(X1, Y1)은 (42.0 mm, 2.7 mm)이고, 제2 급전 포트의 위치(X2, Y2)는 (45.6 mm, -3.9mm)일 수 있다. The chip coupler 400 provided on the ground plane may include an input port 410, a 50-termination 420, and two feed ports 430. At this time, the positions (X 1 , Y 1 ) of the first feed port are (42.0 mm, 2.7 mm) and the positions (X 2 , Y 2 ) of the second feed port are , -3.9 mm).

그리고 2개의 급전 포트(430)로부터 연결된 급전 지점은 단위 안테나의 중심과 직각(90)를 이루고, 각 개별 소자간 간섭을 제어하기 위하여 단위 안테나의 외곽에 급전 지점을 위치시킬 수 있다. The feed point connected from the two feed ports 430 forms a right angle 90 with the center of the unit antenna, and the feed point can be positioned at the outer periphery of the unit antenna to control interference between the individual elements.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 CRPA 배열 안테나의 성능에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the performance of the three-element CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 8. FIG.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 전면 방향 이득 및 축비 특성을 나타낸 그래프이다. FIG. 5 is a graph illustrating the front gain and the axial ratio characteristics according to the angle of the subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 60°인 경우, 전면 방향 이득(Bore-sight gain)이 약 2.35dBic로 최대가 되고, 축비(Axial Ratio)가 2.5dB로 최소가 된다. As shown in Figure 5, when the included angle (θ d) is 60 ° of the suppressor region, the gain toward the front (Bore-sight gain) is up to about 2.35dBic, as the aspect ratio (Axial Ratio) 2.5dB It becomes the minimum.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 지향성 및 효율을 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph illustrating the directivity and efficiency according to the angle of the subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 6과 같이, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 증가함에 따라, 지향성(Directivity)가 증가한다. 또한, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 35°일 때와 60°일 때, 효율(Efficiency)이 극대화된다. As shown in FIG. 6, as the angle? D of the subtraction region increases, the directivity increases. Further, efficiency is maximized when the angle? D of the subtraction region is 35 ° and 60 °.

따라서, 지향성 및 효율을 적절히 고려하여, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)을 설정함으로써, 전면 방향 이득을 향상시킬 수 있다. Therefore, by setting the angle? D of the subtracted region with appropriate consideration of the directivity and the efficiency, the front direction gain can be improved.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 전력 손실을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph illustrating power loss according to an angle of a subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)에 따라, 부정합에 의한 전력 손실(Power loss by mismatch) 및 유전체에 의한 전력 손실(Power loss by dielectric)이 상이하다. As shown in FIG. 7, power loss by mismatch due to mismatch and power loss by dielectric are different depending on the angle θ d of the subtraction region.

서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 15° 내지 60°인 경우, 부정합에 의한 전력 손실(Power loss by mismatch)은 약 160mW 이하이다. 그리고 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 35° 및 60°인 경우, 유전체에 의한 전력 손실(Power loss by dielectric)은 약 400mW로 최소가 된다. When the angle θ d of the subtraction region is 15 ° to 60 °, the power loss by mismatch is less than about 160 mW. When the angle θ d of the subtraction region is 35 ° and 60 °, the power loss by dielectric is minimized to about 400 mW.

도 7과 같이, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 35° 및 60°인 경우 유전체에 의한 전력 손실(Power loss by dielectric)이 최소가 되므로, 도 6에서 서브트랙션 영역의 사잇각(θd)이 35°일 때와 60°일 때, 효율(Efficiency)이 극대화된 것이다. As shown in FIG. 7, since the power loss by the dielectric is minimized when the angle θ d of the subtraction region is 35 ° and 60 °, the angle θ d of the subtracted region in FIG. Efficiency is maximized when it is 35 ° and 60 °.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 서브트랙션 영역의 사잇각에 따른 전면 방향 이득을 나타낸 그래프이다. FIG. 8 is a graph illustrating the front gain according to the angle of the subtraction region according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 8을 통하여, 부채꼴 형태의 서브트랙션 면적에 따라 약 1dBic까지 전면 방향 이득(Bore-sight gain)이 개선될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 서브트랙션 영역의 사잇각(θd) 증가하고, 서브트랙션 영역의 반지름(d)이 증가하는 방향으로 전면 방향 이득이 향상될 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 8, it can be seen that the bore-sight gain can be improved up to about 1 dBic according to the sector-shaped subtraction area. It can also be seen that the front direction gain can be improved in the direction in which the angle? D of the subtracted region increases and the radius d of the subtracted region increases.

이하에서는 도 9 및 도 10을 통하여 3소자 배열 안테나의 구현 예에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the three-element array antenna will be described in more detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 상부 형상을 나타낸 예시도이다. 9 is a view illustrating an upper shape of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 9와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 CRPA 배열 안테나의 안테나부는 3개의 단위 안테나를 포함하는 3소자 배열 안테나일 수 있다. 이때, 단위 안테나는 원형 방사 패치일 수 있다. 또한, 안테나 배치부(120)는 부채꼴 형태의 서브트랙션 영역이 서브트랙션되어 형성된 것일 수 있으며, 단위 안테나인 원형 방사 패치들은 하이브리드 칩커플러의 2개의 급전 포트와 연결될 수 있다. As shown in FIG. 9, the antenna unit of the CRPA array antenna according to the embodiment of the present invention may be a three-element array antenna including three unit antennas. At this time, the unit antenna may be a circular radiation patch. In addition, the antenna arrangement 120 may be formed by subtracting a subtractive region of a sector shape, and the circular radiation patches as unit antennas may be connected to two feed ports of a hybrid chip coupler.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 하부 형상을 나타낸 예시도이다. FIG. 10 is an exemplary view showing a bottom shape of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 3소자 배열 안테나의 접지부는 3개의 하이브리드 칩커플러(1000)를 구비하며, 하이브리드 칩커플러(1000)는 입력 포트(1010), 종단 포트(50- termination)(1020) 및 2개의 급전 포트(1030)로 구성될 수 있다. 이때, 2개의 급전 포트는 도 9에 도시된 원형 방사 패치와 연결될 수 있다. 10, the ground portion of the three-element array antenna has three hybrid chip couplers 1000, and the hybrid chip coupler 1000 includes an input port 1010, an end port 1020, And two feed ports (1030). At this time, the two feed ports can be connected to the circular radiation patch shown in Fig.

이하에서는 도 11 내지 도 15를 통하여, 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 성능 평가 결과에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 11 내지 도 15에서의 성능 평가는 3개의 단위 안테나로 구현된 CRPA 배열 안테나를 이용하여 실시한 성능 평가의 결과이다. Hereinafter, the performance evaluation results of the three-element array antenna according to one embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 11 through FIG. The performance evaluation in FIGS. 11 to 15 is a result of performance evaluation using a CRPA array antenna implemented with three unit antennas.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 반사계수 성능을 나타낸 그래프이다. 11 is a graph illustrating reflection coefficient performance of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 11에 도시한 바와 같이, CRPA 배열 안테나가 3개의 단위 안테나로 구현된 경우, GPS L1 대역인 1.57542 GHz에서의 반사계수 성능(Reflection coefficient)은 -26.2 dB이다. As shown in FIG. 11, when the CRPA array antenna is implemented with three unit antennas, the reflection coefficient at the GPS L1 band of 1.57542 GHz is -26.2 dB.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 전면 방향 이득을 나타낸 그래프이다. 12 is a graph illustrating a front gain of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 12와 같이, CRPA 배열 안테나가 3개의 단위 안테나로 구현된 경우, 전면 방향 이득은 시뮬레이션 결과 2.4dBic이고, 측정 결과는 3.6dBic이다. As shown in FIG. 12, when the CRPA array antenna is implemented with three unit antennas, the frontal gain is 2.4 dBic as the simulation result and 3.6 dBic as the measurement result.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 축비 특성을 나타낸 그래프이다. 13 is a graph showing the axial ratio characteristics of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

도 13에 도시된 바와 같이, CRPA 배열 안테나가 3개의 단위 안테나로 구현된 경우, 측정된 축비 값은 시뮬레이션 결과와 동일한 값인 2.2dBic이다. 그리고 도 13에 도시된 11개의 측정 지점에서 모두 3dB 이하의 축비 값이 측정됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 13, when the CRPA array antenna is implemented by three unit antennas, the measured axial ratio value is 2.2 dBic which is the same value as the simulation result. It can be seen that the axial ratio values of 3 dB or less are measured at all of the eleven measurement points shown in FIG.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 ZX 평면 방사 패턴을 나타낸 그래프이다. 14 is a graph illustrating a ZX plane radiation pattern of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

CRPA 배열 안테나가 3개의 단위 안테나로 구현된 경우, 도 14에서와 같은 ZX 평면 방사 패턴을 가진다. 그리고 반전력 빔폭은 115.6°이고, 전후비(front-to-back ratio)는 15.6dB이다. When the CRPA array antenna is implemented by three unit antennas, it has a ZX plane radiation pattern as shown in FIG. The half-power beam width is 115.6 ° and the front-to-back ratio is 15.6dB.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 3소자 배열 안테나의 ZY 평면 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.15 is a graph illustrating a ZY plane radiation pattern of a three-element array antenna according to an embodiment of the present invention.

3개의 단위 안테나를 사용하는 CRPA 배열 안테나는, 15에 도시된 바와 같은 ZY 평면 방사 패턴을 가진다. 이때의 반전력 빔폭은 92.7°이고, 전후비(front-to-back ratio)는 15.6dB이다.A CRPA array antenna using three unit antennas has a ZY plane radiation pattern as shown in FIG. The half-power beam width at this time is 92.7 ° and the front-to-back ratio is 15.6dB.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나는 배열 안테나를 이루는 고유 전율 기판인 안테나 배치부를 부채꼴 모양의 서브트랙션 영역으로 서브트랙션하여, 접지부가 드러난 형상의 고유 전율 기판으로 구성된다. As described above, the CRPA array antenna according to an exemplary embodiment of the present invention includes a high-permittivity substrate having a grounded portion by subtracting an antenna arrangement unit, which is a high-permittivity substrate constituting an array antenna, into a fan-shaped subtraction region.

이러한 CRPA 배열 안테나는, 접지면 역할을 함과 동시에 하이브리드 칩커플러를 통하여 원형 편파를 구현할 수 있는 PCB 기판인 접지부를 포함한다. 그리고 개선된 원형 편파 특성은 위성 수신시의 편파 부정합(mismatch)를 낮출 수 있으며, 수신율을 개선할 수 있다. The CRPA array antenna includes a grounding portion serving as a ground plane and a PCB substrate capable of implementing circular polarization through the hybrid chip coupler. The improved circular polarization characteristic can lower the polarization mismatch at the time of satellite reception and improve the reception ratio.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 CRPA 배열 안테나는 부채꼴 모양으로 안테나 배치부를 서브트랙션 함으로써 단위 안테나 개별 소자의 지향성 및 방사 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the CRPA array antenna according to an embodiment of the present invention can enhance the directivity and radiation efficiency of individual unit antennas by subtracting the antenna arrangement in a sector shape.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 CRPA 배열 안테나는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. As described above, the CRPA array antenna according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments can be applied to all or some of the embodiments May be selectively combined.

100: CRPA 배열 안테나 110: 안테나부
120: 안테나 배치부 130: 접지부
211 내지 213: 단위 안테나 220: 안테나 배치부
225: 서브트랙션 영역 230: 접지부
310: 서브트랙션 영역의 반지름 320: 서브트랙션 영역의 사잇각
330: 단위 안테나의 반지름 340: 안테나 배치부의 반지름
400: 칩커플러 410: 입력 포트
420: 종단 포트 430: 급전 포트
1000: 칩커플러 1010: 입력 포트
1020: 종단 포트 1030: 출력 포트100: CRPA array antenna 110: antenna part
120: antenna arrangement unit 130: ground unit
211 to 213: unit antenna 220: antenna arrangement unit
225: Subtraction area 230: Ground part
310: radius of the subtraction area 320: angle of the subtraction area
330: Radius of the unit antenna 340: Radius of the antenna arrangement part
400: Chip coupler 410: Input port
420: termination port 430: feed port
1000: Chip coupler 1010: Input port
1020: Termination port 1030: Output port

Claims (17)

공진 주파수를 결정하는 복수 개의 단위 안테나를 포함하는 안테나부,
상기 안테나부의 플랫폼인 고유전율 기판의 일부가 부채꼴 형상의 서브트랙션 영역에 상응하도록 서브트랙션(Subtraction)된 형태로, 상기 단위 안테나들이 배치되는 안테나 배치부, 그리고
상기 안테나 배치부의 하부에 구비되는 접지부
를 포함하며,
상기 서브트랙션 영역의 호는 상기 안테나 배치부의 원주의 일부에 대응되며, 상기 안테나 배치부는 상기 서브트랙션 영역의 호에 상응하는 일측이 개방된 형태이고, 상기 서브트랙션 영역에 상응하는 상기 접지부의 영역은 외부로 노출된 형태인 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. An antenna unit including a plurality of unit antennas for determining a resonance frequency,
An antenna arrangement in which the unit antennas are arranged such that a part of the high-permittivity substrate, which is a platform of the antenna, corresponds to a subtractive region of a sector shape,
And a grounding part
/ RTI >
Wherein the antenna of the antenna arrangement part corresponds to the arc of the antenna arrangement part and the area of the ground part corresponding to the antenna of the antenna arrangement part corresponds to the arc of the antenna arrangement part, And the antenna is exposed to the outside. 제1항에 있어서,
상기 안테나 배치부는,
상기 고유전율 기판이 서브트랙션(Subtraction)된 영역인 서브트랙션 영역이 상기 단위 안테나의 개수에 상응하도록 형성된 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
The antenna arrangement unit includes:
Wherein a subtraction region, which is a subtracted region of the high-permittivity substrate, is formed to correspond to the number of the unit antennas. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 서브트랙션 영역은,
상기 안테나 배치부가 복수 개로 분할되지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
Wherein the subtraction region comprises:
Wherein the antenna arrangement is formed so as not to be divided into a plurality of antennas. 제1항에 있어서,
각각의 상기 서브트랙션 영역은,
등 간격으로 상기 안테나 배치부에 형성된 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
Each of the subtracting regions comprising:
And the antenna array is formed at equal spacing in the antenna arrangement. 제1항에 있어서,
상기 서브트랙션 영역의 반지름의 길이는,
상기 안테나 배치부의 반지름 길이 이하인 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
The length of the radius of the subtracted area may be,
Wherein the length of the antenna arrangement is less than the radius of the antenna arrangement. 제1항에 있어서,
상기 서브트랙션 영역의 넓이는,
상기 부채꼴의 반지름 및 상기 부채꼴의 사잇각 중 적어도 어느 하나에 기반하여 설정되는 것을 특징으로하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
The width of the subtracting area may be,
The radius of the sector, and the angle of the sector. 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 단위 안테나들은,
상기 안테나 배치부의 상기 서브트랙션 영역과 이웃하게 배치되는 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of unit antennas includes:
Wherein the antenna is disposed adjacent to the subtraction region of the antenna arrangement. 제1항에 있어서,
상기 접지부는,
하나 이상의 칩커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
The ground unit may include:
And at least one chip coupler. 제9항에 있어서,
상기 접지부는,
상기 단위 안테나의 개수에 상응하도록 복수 개의 상기 칩커플러를 구비하는 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. 10. The method of claim 9,
The ground unit may include:
And a plurality of the chip couplers are provided corresponding to the number of the unit antennas. 제9항에 있어서,
상기 칩커플러는,
입력 포트, 종단 포트 및 2개의 급전 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. 10. The method of claim 9,
The chip coupler includes:
An input port, an end port, and two feed ports. 제11항에 있어서,
상기 2개의 급전 포트는,
상기 단위 안테나와 연결된 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. 12. The method of claim 11,
The two feed ports are connected,
And the antenna is connected to the unit antenna. 제11항에 있어서,
상기 2 개의 급전 포트를 연결한 선의 중심인 급전 지점과 상기 단위 안테나의 중심이 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. 12. The method of claim 11,
Wherein a feeding point, which is a center of a line connecting the two feed ports, and a center of the unit antenna are perpendicular to each other. 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 상기 단위 안테나들 각각은,
등 간격으로 상기 안테나 배치부에 구비된 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of unit antennas comprises:
Wherein the antennas are arranged at regular intervals in the antenna arrangement. 제9항에 있어서,
상기 접지부의 일면은 상기 칩커플러를 구비하고, 상기 접지부의 타면은 구리로 코팅된 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. 10. The method of claim 9,
Wherein one side of the grounding part comprises the chip coupler, and the other side of the grounding part is coated with copper. 제1항에 있어서,
상기 복수 개의 단위 안테나들은,
마이크로 스트립 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 CRPA 배열 안테나. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of unit antennas includes:
Wherein the antenna is a microstrip patch antenna. 삭제delete
KR1020160066119A 2016-05-30 2016-05-30 Crpa array antenna KR101775516B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160066119A KR101775516B1 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Crpa array antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160066119A KR101775516B1 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Crpa array antenna

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101775516B1 true KR101775516B1 (en) 2017-09-06

Family

ID=59925086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160066119A KR101775516B1 (en) 2016-05-30 2016-05-30 Crpa array antenna

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101775516B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10854994B2 (en) Broadband phased array antenna system with hybrid radiating elements
CN108987911B (en) Millimeter wave beam forming microstrip array antenna based on SIW and design method
US9323877B2 (en) Beam-steered wide bandwidth electromagnetic band gap antenna
US9929472B2 (en) Phased array antenna
US5400040A (en) Microstrip patch antenna
US8830135B2 (en) Dipole antenna element with independently tunable sleeve
US10910732B2 (en) Collocated end-fire antenna and low-frequency antenna systems, devices, and methods
EP1748516A1 (en) Plate board type mimo array antenna including isolation element
US10256524B2 (en) Antenna substrate
US10965020B2 (en) Antenna device
US9716309B1 (en) Multifunctional, multi-beam circular BAVA array
US6812893B2 (en) Horizontally polarized endfire array
US9847582B2 (en) Wideband simultaneous transmit and receive (STAR) antenna with miniaturized TEM horn elements
CA3096346C (en) Array antenna apparatus and communication device
US7236130B2 (en) Symmetrical antenna in layer construction method
CN106935982B (en) Planar array antenna
KR101803208B1 (en) Beamfoaming anttena using single radiator multi port
CN114069216A (en) Circularly polarized antenna and positioning terminal
CN113659325A (en) Integrated substrate gap waveguide array antenna
US20080150806A1 (en) Multiple input multiple output antenna
US10622714B2 (en) Linear slot array antenna for broadly scanning frequency
JP2007124346A (en) Antenna element and array type antenna
KR101775516B1 (en) Crpa array antenna
US11189939B2 (en) Dual-polarized wide-bandwidth antenna
US5877729A (en) Wide-beam high gain base station communications antenna

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant