KR101794141B1 - Wave 통신용 안테나 - Google Patents

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KR101794141B1
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patch
wave
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양태훈
황진규
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인팩일렉스 주식회사
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Abstract

본 발명은 WAVE 통신용 안테나에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 패치 안테나에 전자기 밴드갭(Electromagnetic Bandgap)을 적용한 WAVE 통신용 안테나에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 안테나는 양면에 도체 패턴이 형성되는 유전체기판, 상기 유전체기판의 일면에 등간격으로 배치되고 서로 도통되어 있는 복수 개의 직사각형 형상의 제1 패치, 상기 유전체기판의 타면에 등간격으로 배치되고, 서로 도통되어 있고, 복수 개의 직사각형 형상의 제 2 패치, 상기 유전체기판의 상기 타면의 하단에 구비되고, 상기 제 2 패치와 도통되어 있는 제3 패치, 및 상기 유전체기판의 일면에 위치하고 상기 제 2 패치 또는 상기 제 3 패치와 쓰루홀(through hole)에 의해 도통되는 복수 개의 전자기 밴드갭 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 WAVE 안테나는 전자기 밴드갭을 적용함으로써 주변 환경에서 발생하는 전파간섭 요인의 발생을 억제하여 WAVE 안테나의 성능을 개선시키는 효과가 있다.

Description

WAVE 통신용 안테나{Antenna for WAVE communication}
본 발명은 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 통신용 안테나에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 패치 안테나에 전자기 밴드갭(Electromagnetic Bandgap)을 적용한 WAVE 통신용 안테나에 관한 것이다.
협력주행통신은 차량 간 통신에 의해 무선망을 구축하고 차량 운행 정보를 송수신함으로써 군집 주행 서비스를 제공하여 운전자에게 안전성과 편리성을 제공할 수 있고, 연료 소모를 줄일 수 있는 주행 보조 수단으로 제시되고 있다. 또한 협력주행통신을 통해 도로 인프라의 정보를 송수신하여 차량을 제어하는 서비스를 제공할 수 있으며, 학교 주변 도로나 사고 다발 지역에서 속도 제한 정보나 위험 상황 정보를 차량에 보내어 차량 속도를 제어하는 안전 서비스 등도 제공할 수 있다.
도 1은 협력주행통신의 일 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 협력주행통신은 다양한 차량 센서 및 주변 통신인프라와의 통신으로부터 얻어지는 차량 및 도로 상태 정보를 이용하여 차량의 주행을 제어하는 기술인 V2X(Vehicle to Everything) 기술이라고 볼 수 있으며, V2X 기술은 차량 간의 통신 기능을 제공하는 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신과 차량과 도로주변의 기지국과의 통신 기능을 제공하는V2I(Vehicle to Infrastructure)통신을 포함한다.
이러한 V2X 기술을 위한 통신 방식으로 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 통신 방식이 제안되고 있는데, WAVE 통신 방식은 IEEE 802.11p 표준을 근간으로 한 ITS(Intelligent Transport System) 응용 분야를 지원하기 위한 근거리 통신 표준으로서 5.850~5.925GHz 주파수 대역을 사용한다.
WAVE 통신 방식을 지원하는 ITS용 WAVE 안테나는 차량에서의 통신 성능을 극대화하기 위하여 철재 소재로 되어있는 차량의 지붕을 활용하여 미러(mirror) 효과와 그라운드(ground) 효과를 적절히 이용할 수 있는 위치에 장착되어 있다. 현재의 WAVE 안테나의 경우에도 차량의 지붕에 장착되어 가능한 먼 거리까지 통신이 가능하도록 최적화하여 장착되고 있다.
기존의 WAVE 안테나는 차량 지붕에 장착될 경우 거리에 따른 전계강도가 증가는 하지만, 반면에 장착 위치와 지붕의 형태에 따라 표면파에 의한 전파간섭 요인이 발생되어 성능 저하를 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
이러한 전파 간섭의 문제는 중계기 일체형 타입으로 설치되거나 신호등과 같은 철제빔 위에 단독으로 설치되는 경우에도 유사한 전파간섭 요인이 발생되어 성능 저하를 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 WAVE통신용 안테나의 성능 개선을 위하여 전자기 밴드갭을 적용한 안테나를 제공함에 있다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 안테나는 양면에 도체 패턴이 형성되는 유전체기판, 상기 유전체기판의 일면에 등간격으로 배치되고 서로 도통되어 있는 복수 개의 직사각형 형상의 제1 패치, 상기 유전체기판의 타면에 등간격으로 배치되고, 서로 도통되어 있고, 복수 개의 직사각형 형상의 제 2 패치, 상기 유전체기판의 상기 타면의 하단에 구비되고, 상기 제 2 패치와 도통되어 있는 제3 패치, 및 상기 유전체기판의 일면에 위치하고 상기 제 2 패치 또는 상기 제 3 패치와 쓰루홀(through hole)에 의해 도통되는 복수 개의 전자기 밴드갭 구조를 포함할 수 있다.
여기서 상기 복수의 전자기 밴드갭 구조는 상기 제2 패치 또는 상기 제3패치와 위치상으로 대응되는 상기 유전체기판의 일면에 위치하고, 상기 복수의 전자기 밴드갭 구조의 각 전자기 밴드갭 구조는 복수의 특정한 모양을 가지는 단위 셀을 포함하고, 각 단위 셀 사이는 동일 간격으로 이격되어 있고, 상기 각 단위 셀은 쓰루홀에 의해 상기 제 2 패치 또는 상기 제 3 패치와 도통될 수 있다.
그리고 상기 단위 셀은 정사각형 형상을 가지고, 안테나의 공진 주파수(
Figure 112016108672027-pat00001
)는 상기 단위 셀의 한 변의 길이(W)와 상기 단위 셀 사이의 간격(g)을 조정하여 결정하고, 상기 단위 셀의 한 변의 길이(W)와 상기 단위 셀 사이의 간격(g)은
Figure 112016108672027-pat00002
,
Figure 112016108672027-pat00003
, 및
Figure 112016108672027-pat00004
를 이용하여 구할 수 있다. (여기서
Figure 112016108672027-pat00005
는 진공에서의 투자율로서
Figure 112016108672027-pat00006
이고, 상기 h는 유전체기판의 높이이고,
Figure 112016108672027-pat00007
는 진공에서의 유전율을 나타내는 것으로
Figure 112016108672027-pat00008
이고,
Figure 112016108672027-pat00009
는 상기 유전체기판의 유전상수)
이에 더하여 상기 유전체기판은 FR-4, 테프론(Teflon), 에폭시 수지, 및 에폭시 레진(Resin)중 어느 하나 이상의 재료로 만들어질 수 있다.
본 발명에 의한 WAVE 안테나는 전자기 밴드갭을 적용함으로써 주변 환경에서 발생하는 전파간섭 요인의 발생을 억제하여 WAVE 안테나의 성능을 개선시키는 효과가 있다.
도 1은 협력주행통신의 일 실시 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나의 구조를 보여주는 도면으로 유전체기판의 일면과 타면에 도체 패턴이 구현되어 있는 것을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 안테나 구조에서의 차량 지붕 금속체에 의한 간섭파 현상의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기 밴드갭을 적용한 안테나 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 D 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 전자기 밴드갭에 의하여 간섭이 개선되는 효과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 WAVE 통신 방식의 공진 주파수를 획득하기 위한 단위 셀(510)의 크기와 간격을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 기존의 WAVE 안테나와 전자기 밴드갭이 적용된 WAVE 안테나의 반사손실을 시뮬레이션을 통해 비교한 결과이다.
도 9는 기존의 WAVE 안테나와 전자기 밴드갭이 적용된 WAVE 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션을 통해 비교한 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제작된 WAVE 안테나를 도심지 교차로에 적용한 예를 보여주는 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 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.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
하기에서 언급되는 수평방향은 땅과 평행한 방향 수직방향은 상기 수평방향에 수직인 방향을 의미한다. 그리고 하단은 설치되었을 때 밑으로 가는 부분으로 상단은 설치되었을 때 위로 가는 부분을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나의 구조를 보여주는 도면으로 유전체기판의 일면과 타면에 도체 패턴이 구현되어 있는 것을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 유전체기판(210)의 양면에 도체 패턴이 구현될 수 있다. 유전체기판(210)의 재료로는 테플론(Teflon), FR4, 에폭시 레진(Resin) 또는 에폭시 수지 등이 사용될 수 있다. 직사각형 형태의 일반적인 도체 패턴인 제 1패치(220 내지 224) 및 제 2패치(225 내지 229)는 일반 안테나와 마찬가지로 각 제 1패치(220 내지 224) 간의 거리가 일정한 등간격으로 복수 개 배치될 수 있고, 각 제2패치(225 내지 229)간의 거리도 일정한 등간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 일 실시 예로 이때의 등간격 거리는 안테나가 전송하고자 하는 파장의 0.5배로 설정할 수 있다. 그리고 패치(220 내지 229)의 크기는 수평방향으로 8mm 내지 12mm, 수직방향으로 14mm 내지 18mm의 길이를 가질 수 있다.
그리고 기지국용으로 사용되는 경우, 하방에는 기지국의 신호가 도달하지 아니하는 음영지역이 발생할 수 있는데 이러한 음영지역을 최소화하기 위하여 유전체기판(210)의 타면 하단에 상기 등간격으로 배치된 제 2패치보다 큰 크기의 도체 패턴인 제3 패치(240)를 추가 구비할 수 있으며, 이렇게 구비된 제 3 패치(240)에 의하여 등간격 비균일 급전이 실현되고, 기존 안테나의 방사패턴에 더하여 아래쪽 방사패턴이 추가적으로 구성될 수 있다.
이 제3 패치(240)의 크기는 수평방향(C)으로의 길이가 9mm에서 12mm 사이로 설정할 수 있고, 수직방향(B)으로의 길이가 33mm에서 41mm 사이가 되도록 설정할 수 있다. 상기 제 3 패치(240)가 상기한 크기일 때 기지국 아래쪽 음영지역의 크기를 최소화할 수 있다.
유전체기판(210)의 상단에는 직사각형 형상의의 도체 패턴인 기생패치(250, 251)를 유전체기판(210)의 양면에 형성할 수 있다. 이 기생패치(250, 251)에 의하여 안테나에서 방사되는 방사패턴이 아래쪽으로 좀 더 밀집되게 된다. 상기 기생패치(250, 251)는 서로 간에는 도통되어 있으나 다른 패치들과는 도통이 되지 않는 별도의 패턴으로 구성될 수 있다.
그리고 유전체기판(210)의 일면에 있는 제 1패치와 타면에 있는 제2패치를 도통시키기 위한 비아홀(280)을 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 비아홀(280)에 의하여 폐루프(closed loop)의 전류가 흐를 수 있게 되고 광대역 특성을 획득할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 유전체기판(410)의 일면에 있는 제1패치는 입력신호의 (+)단자와 연결되고 타면에 있는 제2 패치는 입력신호의 (-)단자 또는 그라운드(ground)와 연결되는데 상기 비아홀(280)에 의하여 일면에 있는 제1 패치와과 타면에 있는 제2 패치가 도통하게 되면 (+)단자에서 (-)단자로의 전류 흐름이 가능하여 폐루프의 전류가 흐를 수 있다.
안테나는 또한 유전체기판(210) 일면 하단에 스터브(stub) 패턴(260)을 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 스터브패턴(260)은 공진주파수를 조절하고, 광대역을 구성하기 위하여 사용된다. 공진주파수가 5850MHz에서 5925MHz 내에 존재하기 위하여는 스터프패턴(260)의 크기가 수평방향으로 5mm, 수직방향으로 2mm이고, 유전체기판(210)의 하단에 있는 케이블연결부와의 접속을 위한 구멍(270)으로부터 스터프패턴(260)까지의 떨어진 거리(A)는 5.5mm 에서 6.5mm 정도 일수 있다.
전술한 공진주파수가 5850MHz에서 5925MHz 내에 존재하는 WAVE 안테나가 금속체인 차량의 지붕에 접촉되어 사용되는 경우 간섭파에 의한 널(null)이 발생하여 성능 저하가 야기될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 안테나 구조에서의 차량 지붕 금속체에 의한 간섭파에 의한 현상의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 차량 지붕(310)의 반사에 의한 간섭파(321)에 의하여 옴니 안테나의 원 파형(320)이 간섭을 받게 되어 특정 영역에서는 서로 간의 간섭에 의하여 널이 발생하여 성능 저하가 야기될 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여 전자기 밴드갭(Electromagnetic Bandgap) 구조를 사용할 수 있다.
전자기 밴드갭 구조는 차량 안테나 복합화에 따른 주변 안테나와의 멀티밴드(Multi-Band)에서 간섭 현상과 안테나 크기에 따른 소형, low profile, 평면 등각(conformal) 등의 구조적 장애 현상, 차량 지붕의 금속 그라운드에 의한 사이드 로브(side lobe) 생성 및 이득(gain) 저하 현상을 해결하기 위하여 전자파의 전파를 효율적으로 제어할 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기 밴드갭을 적용한 안테나 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 D 부분을 확대한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전자기 밴드갭 구조(420 내지 425)는 일면의 제 1 패치(220 내지 224) 사이에서, 타면의 제 2 패치(225 내지 229) 및 제3 패치(240)에 위치상으로 대응되는 부분에 위치할 수 있다. 그리고 전자기 밴드갭 구조(420 내지 425)는 특정한 모양(원형, 정사각형, 사각형, 정육각형, 육각형, 정삼각형, 삼각형일 수 있다)을 가지는 단위 셀(Unit cell; 510))이 주기적으로 반복되는 구조이다. 즉 전자기 밴드갭 구조(420 내지 425)는 복수의 동일한 크기의 단위 셀(510)이 서로 간에 동일 간격으로 이격되도록 배치되어 있는 구조이다. 또한, 전자기 밴드갭 구조(420 내지 425)의 단위 셀(510)은 쓰루홀(through hole)에 의하여 유전체기판(210)을 통과하여 제 2패치(225 내지 229) 및/또는 제3패치(240)와 연결되어 있다. 제 2 패치 및 제 3 패치는 최종적으로 그라운드에 연결될 수 있다. 이러한 전자기 밴드갭 구조는 특정 주파수 대역의 전자파의 전파가 허용되지 않도록 하는 주파수 차단 특성을 가지며, 안테나의 이득과 반사손실 성능이 향상될 수 있다. 또한, 안테나의 고유전율 기판을 사용할 때 발생하는 표면파를 감소시켜 안테나의 방사특성 개선 및 이득을 향상시킬 수 있으며, 여러 안테나가 배열되어 있을 경우 안테나 사이에 적용되는 전자기 밴드갭 구조 특성으로 인해 안테나 간의 상호 결합(mutual coupling)을 줄여주는 역할이 가능하므로 WAVE 통신 방식에서의 고속 이동 통신에 대응 가능하고 연결 범위(connected range) 또한 확대 적용 가능하다.
도 6은 전자기 밴드갭에 의하여 간섭이 개선되는 효과를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 전자기 밴드갭 구조(420 내지 425)에 의하여 전자기 밴드갭이 없는 구조에서 발생하던 차량 지붕에 의한 반사파 등의 간섭파가 없어지고 안테나의 수직 방향으로의 전자파(620)만 생성될 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼 표면파 금지 대역은 표면파 복사를 억제하고 배역 안테나에서 상호 결합을 최소화할 수 있는데, 금지 대역은 유전율, 단위 셀(510)의 크기 및 단위 셀(510) 간의 간격에 의해 결정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 WAVE 통신 방식의 공진 주파수를 획득하기 위한 단위 셀(510)의 크기와 간격을 계산하는 방법을 도시한 도면이다.
WAVE용 안테나의 공진 주파수(
Figure 112016108672027-pat00010
)는 5.850~5.925GHz이고, 도 7을 참조하면, 공진주파수는
Figure 112016108672027-pat00011
을 이용하여 구할 수 있다. 여기서 L은 단위 셀(510)과 쓰루홀로 연결된 제2 패치 또는 제 3패치 사이에 생성되는 인덕턴스이고, C는 두 개의 단위 셀(510) 사이에서 생성되는 커패시턴스이다. 그리고 L과 C는
Figure 112016108672027-pat00012
,
Figure 112016108672027-pat00013
를 이용하여 구할 수 있다. 여기서
Figure 112016108672027-pat00014
는 진공에서의 투자율로서
Figure 112016108672027-pat00015
=
Figure 112016108672027-pat00016
이고, h 는 유전체기판(210)의 높이를 나타낸다. 그리고,
Figure 112016108672027-pat00017
는 진공에서의 유전율을 나타내는 것으로
Figure 112016108672027-pat00018
=
Figure 112016108672027-pat00019
이고,
Figure 112016108672027-pat00020
는 유전체기판 (210)의 유전상수로서 진공상태 유전율에 대한 유전체기판 (210)의 유전율의 비가 된다. 유전체기판 (210)으로 테플론 (Teflon)을 사용하는 경우
Figure 112016108672027-pat00021
=2.2일 수 있다. W는 정사각형 형상의 단위 셀(510)의 한 변의 길이이고, g는 단위 셀(510) 사이의 간격을 나타낸다. 전술한 수식을 이용하여 WAVE 통신 방식이 사용하는 공진 주파수에 맞출 수 있도록 하는 h, W 및 g를 구할 수 있다.
전술한 전자기 밴드갭을 적용한 차량용 WAVE 안테나의 성능 향상을 확인하기 위하여 기존의 전자기 밴드갭을 적용하지 아니한 WAVE 안테나에 대하여 반사손실(Return Loss)과 방사패턴을 비교하는 시뮬레이션을 수행하였다.
도 8은 기존의 WAVE 안테나와 전자기 밴드갭이 적용된 WAVE 안테나의 반사손실을 시뮬레이션을 통해 비교한 결과이다.
도 8을 참조하면, 반사손실에 대하여 기존 WAVE 안테나의 경우 -25dB의 결과 값을 보였고, 본 발명에서 제시하는 전자기 밴드갭을 적용한 WAVE 안테나의 경우 -43dB의 결과값을 보여 약 18dB의 반사손실을 저감 시킬 수 있음을 확인하였다.
도 9는 기존의 WAVE 안테나와 전자기 밴드갭이 적용된 WAVE 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션을 통해 비교한 결과이다.
도 9를 참조하면, 기존 WAVE 안테나의 경우 방사패턴의 최대 세기가 17dB 정도로 나타난 반면에 전자기 밴드갭이 적용된 WAVE 안테나의 경우 최대 세기가 20dB로 나타나 약 3dB 정도 방사패턴 전계강도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
전술한 시뮬레이션 결과 등을 참조할 때, 본 발명에 의한 전자기 밴드갭을 적용한 WAVE 안테나는 기존의 WAVE 안테나에 비하여 상당한 성능 향상이 있음을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제작된 WAVE 안테나를 도심지 교차로에 적용한 예를 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 제작된 WAVE 안테나는 신호등 위에 설치할 수 있고, 신호등 주변에 위치한 차량은 협력주행환경을 이용할 수 있는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)통신 등을 이용하여 상기 안테나로부터 정보를 획득할 수 있다.
본 발명에 의한 WAVE 안테나는 기지국용으로 또는 대형 차량용으로 적용 가능하다. 대형 차량은 면적이 넓어 기존 샤크 안테나로 구성 시 서비스에 제약이 많을 수 있다. 일 예로 안테나를 앞쪽에 위치하면, 앞쪽 차량과의 V2V는 원활하지만 뒤쪽 차량과는 원활하지 않을 수 있다. 이러한 경우 본 발명에 의한 WAVE 안테나를 적용하면 그 커버리지가 넓어 뒤쪽 차량과도 원활하게 V2V 서비스를 지원할 수 있다.
지금까지 본 발명에서 제시하는 안테나를 설명하기 위하여 협력주행환경에 이용할 수 있는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)통신을 위한 5GHz 대역을 기초로 실시 예들을 제시하지만, 본 발명에서 제시하는 안테나는 다른 통신방식을 위한 안테나로도 사용 가능할 수 있고, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 양면에 도체 패턴이 형성되는 유전체기판;
    상기 유전체기판의 일면에 등간격으로 배치되고 서로 도통되어 있는 복수 개의 직사각형 형상의 제1패치;
    상기 유전체기판의 타면에 등간격으로 배치되고, 서로 도통되어 있고, 복수 개의 직사각형 형상의 제2패치;
    상기 유전체기판의 상기 타면의 하단에 구비되고, 상기 제2패치와 도통되어 있는 제3패치; 및
    상기 유전체기판의 일면에 위치하고 상기 제2패치 또는 상기 제3패치와 쓰루홀(through hole)에 의해 도통되는 복수 개의 전자기 밴드갭 구조;
    를 포함하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 전자기 밴드갭 구조는
    상기 제2패치 또는 상기 제3패치와 위치상으로 대응되는 상기 유전체기판의 일면에 위치하는,
    안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전자기 밴드갭 구조의 각 전자기 밴드갭 구조는,
    복수의 특정한 모양을 가지는 단위 셀을 포함하고, 각 단위 셀 사이는 동일 간격으로 이격되어 있고, 상기 각 단위 셀은 쓰루홀에 의해 상기 제2패치 또는 상기 제3패치와 도통되는,
    안테나.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단위 셀은,
    정사각형 형상을 가지고, 안테나의 공진 주파수(
    Figure 112016108672027-pat00022
    )는 상기 단위 셀의 한 변의 길이(W)와 상기 단위 셀 사이의 간격(g)을 조정하여 결정하는,
    안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단위 셀의 한 변의 길이(W)와 상기 단위 셀 사이의 간격(g)은,
    Figure 112016108672027-pat00023
    ,
    Figure 112016108672027-pat00024
    , 및
    Figure 112016108672027-pat00025
    를 이용하여 구하는, (여기서
    Figure 112016108672027-pat00026
    는 진공에서의 투자율로서
    Figure 112016108672027-pat00027
    이고, 상기 h는 유전체기판의 높이이고,
    Figure 112016108672027-pat00028
    는 진공에서의 유전율을 나타내는 것으로
    Figure 112016108672027-pat00029
    이고,
    Figure 112016108672027-pat00030
    는 상기 유전체기판의 유전상수)
    안테나.
  6. 제 1항 내지 제 5항중의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유전체기판은 FR-4, 테프론(Teflon), 에폭시 수지, 및 에폭시 레진(Resin)중 어느 하나 이상의 재료로 만들어지는,
    안테나.
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