KR101803204B1 - 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나 - Google Patents

메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR101803204B1
KR101803204B1 KR1020160111535A KR20160111535A KR101803204B1 KR 101803204 B1 KR101803204 B1 KR 101803204B1 KR 1020160111535 A KR1020160111535 A KR 1020160111535A KR 20160111535 A KR20160111535 A KR 20160111535A KR 101803204 B1 KR101803204 B1 KR 101803204B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
patch
layer patch
lower layer
vias
meta
Prior art date
Application number
KR1020160111535A
Other languages
English (en)
Inventor
이정해
최보희
Original Assignee
홍익대학교 산학협력단
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 홍익대학교 산학협력단 filed Critical 홍익대학교 산학협력단
Priority to KR1020160111535A priority Critical patent/KR101803204B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101803204B1 publication Critical patent/KR101803204B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/001—Crossed polarisation dual antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0086—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices having materials with a synthesized negative refractive index, e.g. metamaterials or left-handed materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • 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
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • 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
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 발명은 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나에 대한 것이다.
본 발명에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나는 십자 구조로 이루어지고, 중심부를 중심으로 4개의 영역으로 나뉘어지며, 각 영역 사이는 복수의 갭이 형성되고, 상기 십자 구조의 외측에 복수의 제1 비아홀이 형성되는 상층 패치; 및 상기 복수의 제1 비아홀로 각각 삽입되어 상기 상층 패치를 지지하는 복수의 제1 비아를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 복수개의 십자 구조 패치와 갭 또는 인터디지털 커패시터 및 비아홀을 이용하여 메타 구조 기반의 이중대역 원형편파 안테나를 소형으로 구현할 수 있다.

Description

메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나{DUAL BAND CIRCULARY POLARIZED ANTENNA BASED ON META-STRUCTURE}
본 발명은 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 십자 구조 패치를 이용하여 소형으로 구현 가능한 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)는 원래 미국 국방부에서 폭격의 정확성을 높이기 위한 군사 목적으로 개발되었다. 현재 GPS는 전 세계에 무료로 개방되어 유도 폭탄, 무인기 등 군사용뿐만 아니라, 자동차 내비게이션, 선박 항법시스템 등 민간용으로도 많이 활용되고 있다.
특히, 군사용으로 적의 전파를 교란시키는 행위인 재밍 또는 상대방이 발사하는 전파교란 신호를 차단하는 행위인 항재밍을 하기 위해서는 안테나의 빔포밍 기술이 요구되는데, 이러한 빔포밍 기술은 배열 안테나를 통해 구현될 수 있다. 단일 안테나 및 배열 안테나가 GPS 내비게이션, 위성통신, 개인 휴대 단말기 등에 사용되기 위해서는 소형화 제작이 필수이다.
최근에는 안테나의 소형화 제작을 위해 메타물질(metamaterial)이라는 자연적으로는 존재하지 않는 새로운 전자기 특성을 갖는 물질을 인공적으로 만들어 내는 기법에 대한 연구가 진행되고 있는데, 자세하게는 유전율(permittivity)과 투자율 (per-meability)이 동시에 음의 값을 갖는 물질인 Left-Handed Metamaterial (LHM)의 새로운 전자기파 특성을 이용하여 물리적 크기에 제약을 받지 않는 소형 안테나 개발에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다.
이러한 메타구조는 CRLH(Composit Right/Left Handed) 전송선로 이론으로 표현할 수 있는데, 기존의 직렬 인덕턴스와 병렬 커패시턴스가 있는 전송선로에 인위적으로 직렬 커패시턴스, 병렬 인덕턴스 삽입 여부에 따라 4가지 영역으로 구분된다. 이 중, MNG(Mu-negative) 전송선로는 기존의 전송선로에 인위적으로 직렬 커패시턴스가 삽입된 구조이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내등록특허 제10-1059047호(2011.08.24 공고)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수개의 십자 구조 패치를 이용하여 소형으로 구현 가능한 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나를 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나는, 십자 구조로 이루어지고, 중심부를 중심으로 4개의 영역으로 나뉘어지며, 각 영역 사이는 복수의 갭이 형성되고, 상기 십자 구조의 외측에 복수의 제1 비아홀이 형성되는 상층 패치; 및 상기 복수의 제1 비아홀로 각각 삽입되어 상기 상층 패치를 지지하는 복수의 제1 비아를 포함한다.
상기 상층 패치는, 상기 제1 비아를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르되, 위상이 0인 경우, 대칭되는 위치에 형성된 한 쌍의 제1 비아를 통하여 전류가 흐르고, 전류 분포가 90도 회전하여 위상이 90도 변한 경우, 대칭되는 위치에 형성된 다른 한 쌍의 제1 비아를 통하여 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.
상기 상층 패치보다 가로 및 세로 축의 길이가 더 긴 십자 구조로 이루어지고, 4개의 측단 방향에 복수의 갭이 형성되며, 복수의 제2 비아홀이 형성되는 하층 패치; 및 상기 제2 비아홀로 삽입되어 상기 하층 패치를 지지하는 제2 비아를 더 포함하고, 상기 제1 비아는, 상기 제1 및 제2 비아홀로 삽입되어 상기 상층 패치 및 상기 하층 패치를 상하층으로 이격 적층할 수 있다.
상기 제2 비아홀은 상기 하층 패치의 십자 구조의 외측과 상기 복수의 갭이 형성되는 내측에 각각 형성되며, 상기 제1 비아는 상기 제2 비아홀을 관통하여 상기 제1 비아홀에 삽입될 수 있다.
상기 하층 패치는, 상기 제1 비아 및 제2 비아를 통하여 상기 하층 패치에 루프 형태로 전류가 흐르되, 위상이 0인 경우, 인접한 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아와, 상기 제1 비아 및 제2 비아에 대칭되는 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아를 통하여 각각 전류가 흐르고, 전류 분포가 90도 회전하여 위상이 90도 변한 경우, 다른 인접한 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아와, 상기 다른 인접한 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아에 대칭되는 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아를 통하여 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.
상기 하층 패치는 상기 상층 패치보다 높은 공진주파수를 가질 수 있다.
상기 하층 패치의 가로축과 45도 각도를 이루며 상기 하층 패치의 저면에 배치되고, 복수의 제3 비아홀이 형성되며, 커플링에 의해 상기 상층 패치 및 상기 하층 패치에 전력을 공급하는 급전부; 및 상기 제3 비아홀로 삽입되어 상기 급전부를 지지하는 제3 비아를 더 포함할 수 있다.
상기 급전부는, 복수개 구비되고, 칩 커플러를 이용하여 상기 상층 패치 및 상기 하층 패치에 이중 급전할 수 있다.
MNG(Mu-negative) 전송선로를 기반으로 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 복수개의 십자 구조 패치와 갭 또는 인터디지털 커패시터 및 비아홀을 이용하여 메타 구조 기반의 이중대역 원형편파 안테나를 소형으로 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상하층의 적층 구조를 이용하여 각각의 대역에서 동작하는 이중대역의 원형편파 안테나를 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 기존의 전송선로에 인위적으로 직렬 커패시턴스가 삽입된 메타 구조인 MNG(Mu-negative) 전송선로를 기반으로 안테나의 물리적 크기에 상관없이 무한파장을 지원하는 영차공진을 이용함으로써 소형화가 가능한 이점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, GPS 어플리케이션에 적용 가능하며, 특히 군사 목적으로는 항재밍을 위한 빔포밍 배열안테나로 구현 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 단일대역 원형편파 안테나를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 상층 패치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 등가회로이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 하층 패치를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 4의 급전부에 대한 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 급전부가 급전 가능한 다양한 배치예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나의 L2(1.2276GHz) 대역 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나의 L1(1.57542GHz) 대역 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 10은 RHCP로 동작된 zenith 방향(θ=0, Φ=0)에서의 안테나 이득을 나타낸 시뮬레이션 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 10을 통해 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 이중대역 원형편파 안테나는 기존의 전송선로에 인위적으로 직렬 커패시턴스를 삽입한 구조인 MNG(Mu-negative) 전송선로를 기반으로 소형 제작된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 단일대역 원형편파 안테나를 나타낸 사시도이다.
도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 단일대역 원형편파 안테나(100)는, 상층 패치(110) 및 제1 비아(130)를 포함한다.
먼저, 상층 패치(110)는 십자 구조로 형성되고, 중심부에 복수의 갭(112)이 형성되며, 복수의 제1 비아홀(111)이 형성된다.
그리고, 제1 비아(130)는 복수의 제1 비아홀(111)로 각각 삽입되어 상층 패치(110)를 지지하도록 복수개가 구비된다.
도 2는 도 1의 상층 패치를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 등가회로이다.
자세히는 상층 패치(110)는, 도 2에서와 같이 십자 구조 외측에 각각 4개의 제1 비아홀(111)이 형성되고, 중심부를 중심으로 4개의 영역으로 나뉘어지며, 각 영역 사이는 갭(112)이 각각 형성된다.
이때, 갭(112) 대신 인터디지털 커패시터를 이용하여 직렬 커패시턴스가 삽입될 수도 있다.
또한, 상층 패치(110)의 등가회로는 도 3과 같이 나타낼 수 있으며, 공진주파수는 다음의 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016084823141-pat00001
여기서, f는 공진주파수, L은 상층 패치(110)의 인덕턴스, C는 갭(G) 또는 인터디지탈 커패시터, Lvia는 제1 비아홀(111)의 인덕턴스를 나타낸다.
안테나(100)의 공진주파수는 비아홀의 지름, 갭 또는 인터디지털 커패시터의 용량, 패치의 너비와 길이 및 패치의 높이등으로 결정된다. 또한, 십자 구조는 90도의 위상차를 가지는 수직한 E(electric field) pole 또는 H(magnetic field) pole를 형성하여 원형편파(circular polarization, CP)가 생성되기 위함이며, 십자 구조의 공진주파수 차이를 미세하게 조정하여 축비를 설정한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 하층 패치를 나타낸 평면도이다.
도 4에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나(100)는, 상층 패치(110), 하층 패치(120), 제1 비아(130), 제2 비아 (140), 급전부(150) 및 제3 비아(160)를 포함한다.
먼저, 상층 패치(110)와 제1 비아(130)는 앞서 설명하였으므로 중복 언급은 생락하기로 한다.
그리고, 하층 패치(120)는 상층 패치(110)보다 가로 및 세로 축의 길이가 더 긴 십자 구조로 이루어지고, 4개의 측단 방향에 복수의 갭(G)이 형성되며, 복수의 제2 비아홀(121, 122)이 형성된다.
자세히는, 하층 패치(120)는 도 5에서와 같이 십자 구조의 외측에 형성되는 제2 비아홀(121)과 복수의 갭(G)이 형성되는 내측에 형성되는 제2 비아홀(122)을 포함하며, 상층 패치(110) 보다 높은 공진주파수를 가지도록 형성된다.
따라서, 상층 패치(110)와 하층 패치(120)는 너비와 길이가 각각 상이하게 구성되는 것이 바람직하다.
GPS는 L1(1.57542GHz)와 L2(1.2276GHz)에서 동작하는데, 물리적인 크기가 작아질수록 높은 주파수에서 동작하는 기존의 관념과는 달리, 본 발명의 실시에에 따른 이중대역 원형편파 안테나(100)는 크기가 작은 상층 패치(110)에서 L2 대역이 동작하고, 크기가 큰 하층 패치(120)에서 L1 대역이 동작하도록 설계된다.
이때, 제1 비아(130) 제2 비아홀(121)을 관통하여 제1 비아홀(111)에 삽입되어 상층 패치(110) 및 하층 패치(120)를 상하층으로 이격 적층하는 것이 바람직하다.
즉, 상층 패치(110)와 하층 패치(120)가 적층되는 구조로 설계됨에 따라 이중 대역(L1, L2)에서의 동작이 가능해진다.
그리고, 제2 비아(140)는 제2 비아홀(122)로 삽입되어 하층 패치(120)를 지지한다.
본 발명의 실시예에 따른 상층 패치(110) 및 하층 패치(120)는 제1 비아홀(111 및 제2 비아홀(121, 122)을 이용하여 유전체 공진기(short-ended) 경계조건을 적용하여 구현된다.
그리고, 급전부(150)는 하층 패치(120)의 가로축과 45도 각도를 이루며 하층 패치(120)의 저면에 배치되고, 복수의 제3 비아홀(151)이 형성되며, 커플링에 의해 상층 패치(110) 및 하층 패치(120)에 전력을 공급한다.
이때, 급전부(150)의 구조에 의해 급전부(150)의 입력 임피던스의 허수부가 "0"이 되는 지점 및 기울기가 결정되고, 기울기가 작을수록 이중 대역의 임피던스 매칭이 수월하다. 또한, 입력 임피던스의 실수부는 상층 패치(110) 및 하층 패치(120)와 급전부(150)의 상호 인덕턴스에 의한 커플링이 커질수록 커지게 되므로, 이를 이용하여 급전부(150)의 구조와 위치가 적절하게 설정된다.
도 6은 도 4의 급전부에 대한 다양한 실시예를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 4의 급전부가 급전 가능한 다양한 배치예를 도시한 도면이다.
이때 도 6의 (a)는 하나의 급전부(150) 사이에 삽입되는 갭(G) 또는 인터디지털 커패시터 또는 칩 커패시터와 제3 비아홀(151)을 갖는 루프 형태의 급전 구조이고, 도 6의 (b)는 하나의 급전부(150)와 제3 비아홀(151)로 구성된 급전 구조이며, 도 6의 (c)는 상하층으로 적층된 2개의 급전부(150)와 제3 비아홀(151)로 구성된 급전 구조이다.
본 발명의 실시예에 따른 급전부(150)는 이 중 어느 하나의 구조가 적용되어도 무방하다.
또한, 급전부(150)는 단일 급전, 또는 칩 커플러를 이용한 이중 급전이 가능한데, 각각의 경우의 급전부(150)의 배치는 도 7에서와 같다.
도 7의 (a) 및 (b)는 하나의 급전부(150)를 이용한 단일 급전 시, 급전 가능한 배치를 나타낸 것이며, 도 7의 (c) 및 (d)는 2개의 급전부(150)를 이용한 이중 급전 시 급전 가능한 위치를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 급전부(150)는, 복수개로 구비될 수도 있으며, 칩 커플러를 이용하여 상층 패치(110) 및 하층 패치(120)에 이중 급전할 수도 있다.
즉, 2개의 급전부(150)와 칩 커플러를 이용하여 이중 급전을 하면, 광대역 축비가 가능하다.
마지막으로, 제3 비아(160)는 제3 비아홀(151)로 삽입되어 급전부(150)를 지지한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나의 L2(1.2276GHz) 대역 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)는 위상이 0(Φ = 0°)일 때 L2(1.2276GHz) 대역에서 동작하는 전류의 흐름을 나타낸 것이고, 도 8의 (b)는 위상이 90(Φ = 90°)일 때 L2(1.2276GHz) 대역에서 동작하는 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
먼저, 위상이 0인 경우, 도 8의 (a)에서와 같이 상층 패치(110)는 대칭되는 위치에 형성된 한 쌍의 제1 비아(130)를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 원형편파 형태의 전파를 송수신하기 때문에 전류 분포가 90도 회전하여 위상이 90도 변한 경우, 도 8의 (b)에서와 같이 상층 패치(110)는 대칭되는 위치에 형성된 다른 한 쌍의 제1 비아(130)를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르게 된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나의 L1(1.57542GHz) 대역 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 9의 (a)는 위상이 0(Φ = 0°)일 때 L1(1.57542GHz) 대역에서 동작하는 전류의 흐름을 나타낸 것이고, 도 9의 (b)는 위상이 90(Φ = 90°)일 때 L1(1.57542GHz) 대역에서 동작하는 전류의 흐름을 나타낸 것이다.
먼저, 위상이 0인 경우, 도 9의 (a)에서와 같이 하층 패치(120)는 인접한 제1 비아(130) 및 제2 비아(140)를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르게 되고, 인접한 제1 비아(130) 및 제2 비아(140)와 한 쌍을 이루는 제1 비아(130) 및 제2 비아(140)를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 원형편파 형태의 전파를 송수신하기 때문에 전류 분포가 90도 회전하여 위상이 90도 변한 경우, 도 9의 (b)에서와 같이 하층 패치(120)는 다른 인접한 제1 비아(130) 및 제2 비아(140)를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르게 되고, 다른 인접한 제1 비아(130) 및 제2 비아(140)와 한쌍을 이루는 제1 비아(130) 및 제2 비아(140)를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르게 된다.
도 10은 RHCP로 동작된 zenith 방향(θ = 0, Φ = 0)에서의 안테나 이득을 나타낸 시뮬레이션 그래프이다.
자세히는 도 10은 총 그라운드(ground)의 지름이 12.7cm이고, 기판의 유전율은 2.2, 로스탄젠트는 0.0009이며, 단일 급전부(150)를 포함한 이중대역 원형편파 안테나(100)의 크기가 26mm(W)30mm(L)19.2mm(H)일 때, zenith방향(θ = 0, Φ = 0)에서의 안테나(100)의 이득(Gain)이다. L1 대역(하층 패치 동작)과 L2 대역(상층 패치 동작)의 측정 Realized RHCP Gain은 4.39dBic와 4.58dBic로 시뮬레이션 결과와 거의 일치하며, 제작 오차에 의한 주파수 이동이 발생하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나는 복수개의 십자 구조 패치와 갭 또는 인터디지털 커패시터 및 비아홀을 이용하여 메타 구조 기반의 이중대역 원형편파 안테나를 소형으로 구현할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 상하층의 적층 구조를 이용하여 각각의 대역에서 동작하는 이중대역의 원형편파 안테나를 구현할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 전송선로에 인위적으로 직렬 커패시턴스가 삽입된 메타 구조인 MNG(Mu-negative) 전송선로를 기반으로 안테나의 물리적 크기에 상관없이 무한파장을 지원하는 영차공진을 이용함으로써 소형화가 가능한 이점이 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, GPS 어플리케이션에 적용 가능하며, 특히 군사 목적으로는 항재밍을 위한 빔포밍 배열안테나로 구현 가능한 장점이 있다
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 원형편파 안테나 110 : 상층 패치
111 : 제1 비아홀 120 : 하층 패치
121, 122 : 제2 비아홀 130 : 제1 비아
140 : 제2 비아 150 : 급전부
151 : 제3 비아홀 160 : 제3 비아
G : 갭

Claims (9)

  1. 십자 구조로 이루어지고, 중심부를 중심으로 4개의 영역으로 나뉘어지며, 각 영역 사이는 복수의 갭이 형성되고, 상기 십자 구조의 외측에 복수의 제1 비아홀이 형성되는 상층 패치;
    상기 복수의 제1 비아홀로 각각 삽입되어 상기 상층 패치를 지지하는 복수의 제1 비아;
    상기 상층 패치보다 가로 및 세로 축의 길이가 더 긴 십자 구조로 이루어지고, 4개의 측단 방향에 복수의 갭이 형성되며, 복수의 제2 비아홀이 형성되는 하층 패치; 및
    상기 제2 비아홀로 삽입되어 상기 하층 패치를 지지하는 제2 비아를 포함하고,
    상기 제1 비아는,
    상기 제1 및 제2 비아홀로 삽입되어 상기 상층 패치 및 상기 하층 패치를 상하층으로 이격 적층하는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상층 패치는,
    상기 제1 비아를 통하여 루프 형태로 전류가 흐르되,
    위상이 0인 경우, 대칭되는 위치에 형성된 한 쌍의 제1 비아를 통하여 전류가 흐르고, 전류 분포가 90도 회전하여 위상이 90도 변한 경우, 대칭되는 위치에 형성된 다른 한 쌍의 제1 비아를 통하여 전류가 흐르는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 비아홀은 상기 하층 패치의 십자 구조의 외측과 상기 복수의 갭이 형성되는 내측에 각각 형성되며,
    상기 제1 비아는 상기 제2 비아홀을 관통하여 상기 제1 비아홀에 삽입되는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하층 패치는,
    상기 제1 비아 및 제2 비아를 통하여 상기 하층 패치에 루프 형태로 전류가 흐르되,
    위상이 0인 경우, 인접한 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아와, 상기 제1 비아 및 제2 비아에 대칭되는 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아를 통하여 각각 전류가 흐르고, 전류 분포가 90도 회전하여 위상이 90도 변한 경우, 다른 인접한 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아와, 상기 다른 인접한 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아에 대칭되는 위치에 형성된 제1 비아 및 제2 비아를 통하여 전류가 흐르는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하층 패치는
    상기 상층 패치보다 높은 공진주파수를 가지는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하층 패치의 가로축과 45도 각도를 이루며 상기 하층 패치의 저면에 배치되고, 복수의 제3 비아홀이 형성되며, 커플링에 의해 상기 상층 패치 및 상기 하층 패치에 전력을 공급하는 급전부; 및
    상기 제3 비아홀로 삽입되어 상기 급전부를 지지하는 제3 비아를 더 포함하는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 급전부는,
    복수개 구비되고, 칩 커플러를 이용하여 상기 상층 패치 및 상기 하층 패치에 이중 급전하는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    MNG(Mu-negative) 전송선로를 기반으로 하는 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나.
KR1020160111535A 2016-08-31 2016-08-31 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나 KR101803204B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160111535A KR101803204B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160111535A KR101803204B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101803204B1 true KR101803204B1 (ko) 2017-11-29

Family

ID=60811701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160111535A KR101803204B1 (ko) 2016-08-31 2016-08-31 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101803204B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115084873A (zh) * 2022-03-08 2022-09-20 电子科技大学 一种基于电磁超材料的双极化1比特天线及数字比特阵列
CN116914435A (zh) * 2023-09-12 2023-10-20 上海英内物联网科技股份有限公司 宽带圆极化贴片天线
US11942704B2 (en) 2021-01-20 2024-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna and electronic device including the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012054651A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Casio Comput Co Ltd 複数周波円偏波アンテナ
KR101611794B1 (ko) * 2015-04-17 2016-04-14 홍익대학교 산학협력단 Ｇｐｓ용 이중대역 메타물질 원형편파 안테나

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012054651A (ja) * 2010-08-31 2012-03-15 Casio Comput Co Ltd 複数周波円偏波アンテナ
KR101611794B1 (ko) * 2015-04-17 2016-04-14 홍익대학교 산학협력단 Ｇｐｓ용 이중대역 메타물질 원형편파 안테나

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11942704B2 (en) 2021-01-20 2024-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna and electronic device including the same
CN115084873A (zh) * 2022-03-08 2022-09-20 电子科技大学 一种基于电磁超材料的双极化1比特天线及数字比特阵列
CN116914435A (zh) * 2023-09-12 2023-10-20 上海英内物联网科技股份有限公司 宽带圆极化贴片天线
CN116914435B (zh) * 2023-09-12 2023-11-24 上海英内物联网科技股份有限公司 宽带圆极化贴片天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101746475B1 (ko) 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나
US10044107B2 (en) Multi-band helical antenna system
Gao et al. Circularly polarized antennas
US7952526B2 (en) Compact dual-band resonator using anisotropic metamaterial
US8368595B2 (en) Metamaterial loaded antenna devices
Ko et al. Hybrid zeroth-order resonance patch antenna with broad $ E $-Plane beamwidth
CN101752664B (zh) 基于正交耦合馈电的环形圆极化陶瓷天线
US10205240B2 (en) Shorted annular patch antenna with shunted stubs
Oraizi et al. Wideband circularly polarized aperture-fed rotated stacked patch antenna
US9991601B2 (en) Coplanar waveguide transition for multi-band impedance matching
US11133601B2 (en) Fractal-rectangular reactive impedance surface for antenna miniaturization
US9912050B2 (en) Ring antenna array element with mode suppression structure
Laheurte Compact antennas for wireless communications and terminals: theory and design
WO2014008508A1 (en) Compact dual band gnss antenna design
KR101803204B1 (ko) 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나
GB2532727A (en) A compact multiband circular-polarization cross-dipole antenna
Ooi et al. 2.45 GHz and 5.8 GHz compact dual-band circularly polarized patch antenna
US20130194147A1 (en) Antenna device
KR102162799B1 (ko) 메타 구조 기반 이중대역 원형편파 안테나 및 그 설계 방법
Barth et al. A low-profile dual-band circular patch antenna for GPS using metamaterial-based EBGs
Sung Circularly polarized square-ring antenna loaded with reactive components
JP2002094323A (ja) 円偏波アンテナ装置
KR20050109244A (ko) 무선 이동 단말기용 적층 미엔더 구조의 이중대역 소형 칩안테나
Wang et al. A novel wide-band miniaturized microstrip patch antenna by reactive loading
WO2014036302A1 (en) Miniaturized antennas

Legal Events

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