KR101845937B1 - 원형 편파 안테나 - Google Patents

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KR101845937B1
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KR1020170047546A
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이규연
노승엽
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(주)지에쓰씨
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 원형 편파 안테나에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 안테나 패턴을 3차원 형태로 형성함으로써, 지향 방향(이득)이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로 향하게 되어 빔폭이 넓어지고 이득이 향상되는 원형 편파 안테나를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 다수의 변 및 챔퍼를 갖는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로서 다수의 변 및 챔퍼를 갖는 제2면과, 상기 제1,2면의 각 변을 연결하는 다수의 제3면과, 상기 제1,2면의 각 챔퍼를 연결하는 다수의 제4면을 포함하는 유전체 블록; 상기 유전체 블록의 제1면에 형성된 메인 안테나 패턴; 및 상기 메인 안테나 패턴으로부터 상기 다수의 제3면을 따라 연장된 다수의 스트립을 포함하는 원형 편파 안테나를 개시한다.

Description

원형 편파 안테나{Circular polarization antenna}
본 발명의 다양한 실시 예는 원형 편파 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 이동 멀티미디어 정보, 방송 서비스 혹은 현재 위치와 전자 지도 서비스를 이용하기 위한 위성 신호 수신기는 마이크로 스트립 패치 안테나(Microstrip patch antenna)를 사용한다. 즉, 위성에서는 전리층의 간섭과 지상에서 반사되는 다중 경로 신호(잡음)의 영향을 최소화할 수 있도록 송신 시에 원형 편파(Circular Polarization) 안테나를 사용하며, GPS(Global Positioning System)는 우현 편파(Right Hands Circular Polarization : RHCP), SXM(SiriusXM)은 좌현 편파(Left Hands Circular Polarization : LHCP)로 송신하는데, 수신기에서는 이와 같은 위성 신호를 수신하기 위하여 원형 편파(Circular Polarization) 안테나를 사용하는 것이 바람직하며, 여러 종류의 원형 편파 안테나 가운데 마이크로 스트립 패치 안테나가 저렴하고 수신율이 좋기 때문이다.
마이크로 스트립 패치 안테나는 중량이 가볍고, 공간을 적게 차지하는 평면적 구조를 가지면서도 주어진 공간 내에서 가장 큰 이득과 지향성을 보유할 수 있는 장점이 있는 안테나로서, 단독으로 사용되거나 LNA(Low Noise Amplifier) 증폭단과 함께 사용되며, 주로 GPS, GNSS(Global Navigation Satellite System), SXM 등의 응용기기에 적용되고 있다.
이러한 종래의 안테나는 일반적으로 고유전율을 갖는 유전체 블록과, 유전체 블록의 상면에 형성된 안테나 패턴과, 유전체 블록의 하면에 형성된 접지 패턴과, 유전체 블록을 관통하는 피딩핀을 포함한다. 여기서, 피딩핀은 안테나 패턴에 전기적으로 연결되나, 접지 패턴에 연결되지 않는다. 또한, 유전체 블록의 상면에 형성된 안테나 패턴은 적어도 하나의 꼭지점이 챔퍼 처리되는데, 챔퍼의 방향에 의해 원형 편파 타입의 방향이 결정된다.
이와 같은 종래의 마이크로스트립 패치 안테나는, 안테나 패턴이 기본적으로 2차원 형태 즉, 평판 형태로 형성되기 때문에, 안테나가 수평 방향으로 설치될 경우 안테나의 지향 방향(이득)이 수직 방향을 향하게 되고, 안테나가 수직 방향으로 설치될 경우 안테나의 지향 방향(이득)이 수평 방향을 향하게 됨으로써, 결과적으로 어떠한 위치로 설치된다고 해도 빔 폭 및 이득이 극대화되지 못하며 수신되는 위성수도 줄어들게 되는 문제가 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 원형 편파 안테나를 제공하는데 있다. 즉, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 안테나 패턴을 3차원 형태로 형성함으로써, 지향 방향(이득)이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로 향하게 되어 빔폭이 넓어지고 이득이 향상되는 원형 편파 안테나를 제공하는데 있다. 다르게 설명하면, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 안테나 패턴이 3차원인 다양한 방향을 향하도록 형성하여, 수직 및/또는 수평 방향에 위치된 위성의 신호 수신율이 향상되며 수신되는 위성 수도 증가시킬 수 있는 원형 편파 안테나를 제공하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나는 다수의 변 및 챔퍼를 갖는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로서 다수의 변 및 챔퍼를 갖는 제2면과, 상기 제1,2면의 각 변을 연결하는 다수의 제3면과, 상기 제1,2면의 각 챔퍼를 연결하는 다수의 제4면을 포함하는 유전체 블록; 상기 유전체 블록의 제1면에 형성된 메인 안테나 패턴; 및 상기 메인 안테나 패턴으로부터 상기 다수의 제4면을 따라 연장된 다수의 스트립을 포함할 수 있다.
상기 스트립은 상기 메인 안테나 패턴으로부터 임의의 각도를 가지는 방향으로 절곡될 수 있다.
상기 다수의 스트립은 상호간 마주보는 제1,2스트립; 및 상기 제1,2스트립에 인접하여 상호간 마주보는 제3,4스트립을 포함하고, 상기 제1,2스트립 및 제3,4스트립은 상호간 동일한 면적을 갖되, 상기 제1,2스트립의 면적과 상기 제3,4스트립의 면적은 상호간 다를 수 있다.
상기 스트립에는 제3면을 따라 적어도 하나의 스터브가 더 연장될 수 있다.상기 스트립에는 상기 스트립을 중심으로 제3면을 따라 대향되는 한쌍의 스터브가 더 연장될 수 있다.
상기 스트립에는 상기 제2면을 따라 스터브가 더 연장될 수 있다.
상기 유전체 블록은 세라믹, PI(polyimide), PC(polycarbonate), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PBT(polybutylene terephthalate), ASA(acrylonitrile-styrene-acrylate), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene) 또는 그 혼합물로 형성될 수 있다.
상기 메인 안테나 패턴 및 스트립은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬 및 그 합금으로 형성될 수 있다.
상기 유전체 블록은 상기 메인 안테나 패턴 및 상기 스트립으로 그 형상이 결정되며, 상기 유전체 블록에는 에어가 채워질 수 있다.
상기 원형 편파 안테나는, 상기 유전체 블록을 관통하여 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 적어도 하나의 피딩핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 원형 편파 안테나를 제공한다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예는 안테나 패턴을 3차원 형태로 형성함으로써, 지향 방향(이득)이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로 향하게 되어 빔폭이 넓어지고 이득이 향상되는 원형 편파 안테나를 제공한다. 다르게 설명하면, 본 발명의 다양한 실시예는 안테나 패턴이 3차원인 다양한 방향을 향하도록 형성하여, 수직 및/또는 수평 방향에 위치된 위성의 신호 수신율이 향상되며 수신되는 위성 수도 증가시킬 수 있는 원형 편파 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 안테나 패턴의 모양을 동작 주파수에 따라 다양한 형태로 형성할 뿐만 아니라, 안테나 패턴에 3차원 형상의 스트립 및 스터브를 다수 형성하되, 스트립 및 스터브의 크기 또는 면적을 다양하게 조정하여 빔폭 및 지향 특성을 극대화한 원형 편파 안테나를 제공한다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나를 도시한 사시도, 저면도, 도 1a의 1c-1c선 단면도 및 도 1a의 1d-1d선 단면도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나에 의한 원형 편파 구현 방법을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 종래 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 전기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 종래 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 전기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 종래 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 전기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 종래 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 전기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나(100)를 도시한 사시도, 저면도, 도 1a의 1c-1c선 단면도 및 도 1a의 1d-1d선 단면도이다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나(100)는 유전체 블록(110)과, 메인 안테나 패턴(120)과, 다수의 스트립(131,132,133,134)과, 다수의 스터브(141,142,143,144)를 포함할 수 있다.
유전체 블록(110)은 적용 분야에 따라 다양한 유전율을 가지며, 대략 납작한 육면체 형태를 한다. 일례로, 한정하는 것은 아니지만, 유전체 블록(110)은 대략 평평한 제1면(111)과, 제1면(111)의 반대면으로서 대략 평평한 제2면(112)과, 제1,2면(111,112)의 둘레를 상호간 연결하는 다수의 제3면(113)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1면(111)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 사각 형태로서, 4개의 변과 4개의 챔퍼(chamfer)를 포함할 수 있다. 여기서, 챔퍼는 변과 변 사이에 둔각으로 형성된 경사면을 의미한다.
제2면(112)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 사각 형태로서, 4개의 변과 4개의 챔퍼를 포함할 수 있다. 여기서, 챔퍼는 변과 변 사이에 둔각으로 형성된 경사면을 의미한다.
한편, 제1면(111)과 제2면(112)은 다양하게 배치될 수 있지만, 서로 평행한 동시에 그 면의 중심을 잇는 선이 서로 직교하도록 대응되게 배치되는 것이 바람직하다.
제3면(113)은 제1,2면(111,112)의 둘레를 상호간 연결하는 영역으로, 이는 제1,2면(111,112)에 대하여 대략 직각 방향 또는 임의의 각도로 절곡된 형태를 한다. 제3면(113)은 평면에서 보았을 때, 대략 4개가 구비될 수 있다.
제1,2면(111,112)의 형태와 크기가 동일하면 제3면(113)은 제1,2면(111,112)과 수직하게 절곡되어 직사각형 형태가 되고, 제1,2면(111,112)의 형태와 크기가 동일하지 않거나 중심을 잇는 선이 직교하지 않도록 배치되면 제3면(113)은 제1,2면(111,112)에 대하여 경사지게 절곡되어 사다리꼴 형태가 될 수 있다.
더불어, 상술한 제1,2면(111,112)에 각각 구비된 4개의 챔퍼를 임의의 각도 방향으로 연결하는 4개의 제4면(114)이 구비된다. 이러한 제4면(114)은 대향되는 제3면(113) 사이에 구비되며, 이는 제1,2면(111,112) 및 제3면(113)에 대하여 일정 각도 경사진 영역이다.
한편, 유전체 블록(110)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 알루미나, 지르코니아, 사이알론, 탄화규소, 질화규소와 같은 세라믹, PI(polyimide), PC(polycarbonate), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PBT(polybutylene terephthalate), ASA(acrylonitrile-styrene-acrylate), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene)와 같은 플라스틱 수지, 또는 그 혼합물로 형성될 수 있다.
또한, 에어(공기, air)도 유전율을 가지므로, 유전체 블록(110)은 상기 재료 외에 에어(air)로 형성될 수도 있다. 후술할 제1면(111)에 형성된 메인 안테나 패턴(120), 및 메인 안테나 패턴(120)으로부터 연장되어 제4면(114)에 형성된 스트립(131,132,133,134)의 3차원 구조로 인하여 유전체 블록(110)의 형상이 결정될 수 있으며, 그 유전체 블록(110)에는 제3면(113)을 통해 에어가 채워지게 된다.
메인 안테나 패턴(120)은 유전체 블록(110)의 제1면(111)에 형성될 수 있다. 메인 안테나 패턴(120)은 유전체 블록(110)의 제1면(111)에 형성되므로, 상술한 제1면(111)의 특징을 공유할 수 있다. 즉, 메인 안테나 패턴(120)은 4개의 변과 4개의 챔퍼를 포함할 수 있다. 또한, 메인 안테나 패턴(120)은 동작 주파수에 따라 다양한 크기/면적을 가질 수 있으며, 모양도 상술한 사각형이 아닌 원형 등이 가능하다. 이러한 메인 안테나 패턴(120)은 주로 수직 방향의 지향 특성(이득)을 갖는다.
물론, 이러한 메인 안테나 패턴(120)에는 유전체 블록(110)을 관통하는 피딩핀(121)이 형성된다. 이러한 피딩핀(121)은 제1면(111)과 제2면(112)을 연결하는 형태로 형성되기만 하면 되는데, 하기할 스트립(131,132,133,134)과 대략 평행하게 형성될 수도 있다.
스트립(131,132,133,134)은 메인 안테나 패턴(120)의 챔퍼로부터 메인 안테나 패턴(120)의 법선 방향으로 또는 메인 안테나 패턴(120)의 표면에 대해 임의의 각도를 가지는 방향으로 절곡 및 연장된 형태를 한다. 실질적으로, 스트립(131,132,133,134)은 유전체 블록(110)에 구비된 다수의 제4면(114)을 따라 연장된 형태를 한다.
특히, 스트립(131,132,133,134)은 대각선 방향으로 상호간 마주보며 이격된 제1,2스트립(131,132)과, 제1,2스트립(131,132)에 인접하여 다른 대각선 방향으로 상호간 마주보며 이격된 제3,4스트립(133,134)을 포함할 수 있다.
실질적으로, 제1,2스트립(131,132)은 대각선 방향으로 상호간 마주보는 유전체 블록(110)에 구비된 한쌍의 제4면(114)에 형성되고, 제3,4스트립(133,134)은 다른 대각선 방향으로 상호간 마주보는 유전체 블록(110)에 구비된 다른 한쌍의 제4면(114)에 형성된다.
여기서, 제1스트립(131)과 제2스트립(132)은 상호간 동일한 면적을 갖는다. 또한, 제3스트립(133)과 제4스트립(134) 역시 상호간 동일한 면적을 갖는다. 다만, 제1,2스트립(131,132)의 면적과 제3,4스트립(133,134)의 면적은 상호간 다르게 형성됨으로써, 안테나(100)에서 원형 편파의 특성이 나타나도록 한다. 즉, 제1스트립(131)의 면적은 제3스트립(133) 및/또는 제4스트립(134)의 면적과 다르고, 제2스트립(132)의 면적은 제3스트립(133) 및/또는 제4스트립(134)의 면적과 다르다. 또한, 제3스트립(133)의 면적은 제1스트립(131) 및/또는 제2스트립(132)의 면적과 다르고, 제4스트립(134)의 면적은 제1스트립(131) 및/또는 제2스트립(132)의 면적과 다르다. 이러한 스트립(131,132,133,134)은 수평 방향의 지향 특성(이득)을 갖게 된다. 만약, 제1,2,3,4스트립(131,132,133,134)의 면적이 모두 동일하면, 선형 편파의 특성이 나타나게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(100)는 하나의 메인 안테나 패턴(120) 및 네개의 스트립(131,132,133,134)이 기존과 같은 2차원 형태가 아니라 3차원 형태로 형성됨으로써, 지향 특성(이득)이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로도 향하게 되어 빔폭이 넓어지고 이득이 향상된다. 물론, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(100)는 수직 및/또는 수평 방향에 위치된 위성의 신호 수신율이 향상되며 수신되는 위성 수도 증가하게 된다.
한편, 스터브(141,142,143,144)는 각 스트립(131,132,133,134)으로부터 제2면(112)의 일부 영역을 따라 더 연장될 수 있다. 따라서, 스터브(141,142,143,144)는 스트립(131,132,133,134)에 대해 대략 직각 또는 임의의 각도 방향으로 꺾인 형태를 하나, 메인 안테나 패턴(120)과는 대략 평행한 형태를 한다. 그러나, 스터브(141,142,143,144)의 면적은 메인 안테나 패턴(120)에 비해 상대적으로 작다. 예를 들어, 스터브(141,142,143,144)는 사각형의 네모서리에 각각 위치되어 대향하는 모서리를 향하는 직사각판 형태일 수 있다.
특히, 스터브(141,142,143,144)는 대각선 방향으로 상호간 마주보는 제1,2스터브(141,142)와, 제1,2스터브(141,142)에 인접하여 다른 대각선 방향으로 상호간 마주보는 제3,4스터브(143,144)를 포함할 수 있다. 실질적으로, 제1,2스터브(141,142)는 대각선 방향으로 상호간 마주보는 제2면(112)의 양측 영역에 형성되고, 제3,4스터브(143,144)는 다른 대각선 방향으로 상호간 마주보는 제2면(112)의 다른 양측 영역에 형성된다.
여기서, 제1스터브(141)와 제2스터브(142)는 동일한 면적을 갖는다. 또한, 제3스터브(143)와 제4스터브(144) 역시 상호간 동일한 면적을 갖는다. 다만, 제1,2스터브(141,142)의 면적과 제3,4스터브(143,144)의 면적은 상호간 다르게 형성됨으로써, 안테나(100)에서 원형 편파의 특성이 나타나도록 한다. 즉, 제1스터브(141)의 면적은 제3스터브(143) 및/또는 제4스터브(144)의 면적과 다르고, 제2스터브(142)의 면적은 제3스터브(143) 및/또는 제4스터브(144)의 면적과 다르다. 또한, 제3스터브(143)의 면적은 제1스터브(141) 및/또는 제2스터브(142)의 면적과 다르고, 제4스터브(144)의 면적은 제1스터브(141) 및/또는 제2스터브(142)의 면적과 다르다. 만약, 제1,2,3,4스터브(141,142,143,144)의 면적이 모두 동일하면, 선형 편파의 특성이 나타날 수 있다.
한편, 후술하겠지만 스터브(141,142,143,144)는 각 스트립(131,132,133,134)으로부터 제3면(113)을 따라 더 연장될 수도 있다.
한편, 메인 안테나 패턴(120), 스트립(131,132,133,134) 및/또는 스터브(141,142,143,144)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
더불어, 메인 안테나 패턴(120), 스트립(131,132,133,134) 및/또는 스터브(141,142,143,144)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 무전해 도금, 전해 도금, 스퍼터링, 증발, CVD(Chemical Vapor Deposition), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced CVD), ALD(Atomic Layer Deposition), PVD(Physical vapor Deposition), PLD (Pulsed Laser Deposition), L-MBE (Laser Molecular Beam Epitaxy) 및 등가 방법 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 메인 안테나 패턴(120), 스트립(131,132,133,134) 및/또는 스터브(141,142,143,144)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 전도성 잉크의 인쇄 및 소결 공정, 플라즈마 용사 공정, 또는 상온 진공 분사 공정, 에어로졸 디포지션 공정 등으로 형성될 수도 있다. 더욱이, 메인 안테나 패턴(120), 스트립(131,132,133,134) 및/또는 스터브(141,142,143,144)는 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅, 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식을 이용하여 형성한 후, 유전체 블록(110)에 접착층으로 접착시켜 형성할 수도 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나(100)는 2차원이 아닌 메인 안테나 패턴(120), 다수의 스트립(131,132,133,134) 및 다수의 스터브(141,142,143,144)가 3차원 형태로 형성됨으로써, 지향 방향(이득)이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로 향하게 되어 빔폭이 넓어지고 이득이 향상되며, 이에 따라 수직 및/또는 수평 방향에 위치된 위성의 신호 수신율이 향상되고 수신되는 위성 수도 증가하게 된다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나(100)에 의한 원형 편파 구현 방법을 도시한 도면이다. 도 2a에서 #1과 #2는 서로 다른 공진 주파수가 인가되는 영역을 의미한다. 도 2b에서 X축은 주파수이고, Y축은 진폭을 의미한다. 또한, 도 2c에서 X축은 주파수이고, Y축은 위상을 의미한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1,2스트립(131,132)과 제3,4스트립(133,134)의 크기(면적) 및/또는 제1,2스터브(141,142)와 제3,4스터브(143,144)의 크기(면적)를 조절함으로써, #1과 #2를 Fa와 Fb의 공진 주파수를 이용하여, 위상차가 대략 90°인 원형 편파가 되도록 한다. 즉, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 공진 주파수 Fa와 Fb의 위상차가 대략 90°가 됨으로써, 원형 편파가 형성된다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 전기적 특성을 도시한 그래프이다. 도 3a 및 도 3b에서, X축은 주파수(GHz)이고, Y축은 입력단 반사계수(dB)이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 종래에는 주파수 2.33GHz의 경우 입력단 반사계수가 18.16dB였으나, 본 발명에서는 주파수 2.33GHz의 경우 입력단 반사계수가 24.46dB으로서, 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 전기적 특성이 더 향상됨을 알 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 전기적 특성을 도시한 그래프이다. 도 4a 및 도 4b에서, X축은 쎄타(deg)이고, Y축은 곡선 특성값(dB)이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 1 파장보다 먼 파필드(Far Field)에서, 종래에는 주파수 2.33GHz일 경우 0°에서 특성값 3.82dB을 가졌으나, 본 발명에서는 주파수 2.33GHz일 경우 0°에서 특성값 4.68dB을 가짐으로써, 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 전기적 특성이 더 향상됨을 알 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 전기적 특성을 도시한 그래프이다. 도 5a 및 도 5b에서, X축은 쎄타(deg)이고, Y축은 축비값(axial ratio value)(dB)이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 종래에는 주파수 2.33GHz일 경우 쎄타(deg) 0°에서 0.68dB, 쎄타(deg) 40°에서 2.51dB이며, 본 발명에서는 주파수 2.33GHz일 경우 쎄타(deg) 0°에서 0.21dB, 쎄타(deg) 40°에서 2.18dB을 가짐으로써, 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 원형 편파 특성이 더 향상됨을 알 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 안테나와 본 발명의 실시예에 따른 안테나(100)의 전기적 특성을 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 종래의 안테나에 비해 본 발명의 안테나(100)가 X,Y,Z축의 3차원 계에서 전기적 특성이 더 향상됨을 볼 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나(200,300,400,500)를 도시한 사시도이다. 여기서, 메인 안테나 패턴(120), 스트립(131,132,133,134) 및 스터브 등의 명확한 이해를 위해, 유전체 블록(110)은 도시하지 않았다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(200)는 대략 사각판 형태의 메인 안테나 패턴(120)과, 메인 안테나 패턴(120)의 네모서리 즉, 네개의 챔퍼로부터 대략 직각 방향(하부 방향)으로 연장된 4개의 스트립(131,132,133,134)만을 포함할 수 있다. 물론, 메인 안테나 패턴(120)에는 피딩핀(121)이 스트립(131,132,133,134)과 대략 평행한 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(200)가 스터브를 포함하지 않는다고 해도, 메인 안테나 패턴(120) 및 다수의 스트립(131,132,133,134)에 의해 3차원 구조물을 구현함으로써, 지향 방향이 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로 되어 빔폭이 넓어지고 이득이 향상되는 원형 편파 안테나(200)를 제공하게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(300)는 네개의 스트립(131,132,133,134)으로부터 일방향으로 연장된 스터브(341,342,343,344)를 더 포함할 수 있다. 특히, 이러한 스터브(341,342,343,344)는 유전체 블록(110)의 제3면(113)을 따라 일정 길이 연장된 형태, 즉, 스트립(131,132,133,134)의 길이 방향에 대해 대략 직각 방향으로 절곡된 형태를 한다. 다르게 설명하면, 제1스트립(131)으로부터 인접한 제3스트립(133)을 향해 하나의 스터브(341)가 연장된 형태를 하나, 스터브(341)는 제3스트립(133)에 접촉하지 않고 이격된 형태를 한다. 스터브(341,342,343,344)의 폭은 스트립(131,132,133,134)의 폭과 동일하거나 또는 더 크거나 또는 더 작을 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(300)는 스트립(131,132,133,134)과 같은 기능을 하는 스터브(341,342,343,344)를 더 포함함으로써, 수평 방향의 지향 특성이 더욱 향상된다. 즉, 스트립(131,132,133,134)의 폭/넓이 등의 확장에 한계가 있었으나, 유전체 블록(110)의 제3면(113)을 따라 스트립(131,132,133,134)으로부터 연장된 스터브(341,342,343,344)를 더 형성함으로써, 특히 수평 방향의 지향 특성이 향상된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(400)는 네개의 스트립(131,132,133,134)으로부터 대향되는 양방향으로 연장된 스터브(441,442,443,444)를 더 포함할 수 있다. 특히, 이러한 스터브(441,442,443,444)는 유전체 블록(110)의 제3면(113)을 중심으로 양측의 대향되는 제3면(113)을 따라 일정 길이 연장된 형태를 한다. 다르게 설명하면, 제1스트립(131)으로부터 인접한 제3스트립(133) 및 제4스트립(134)을 향해 한쌍의 스터브(441)가 각각 연장된 형태를 하나, 제3스트립(133)에 형성된 스터브(443) 및 제4스트립(134)에 형성된 스터브(444)로부터 이격된 형태를 한다. 마찬가지로, 스터브(141,142,143,144)의 폭은 스트립(131,132,133,134)의 폭과 동일하거나 또는 더 크거나 또는 작을 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 안테나(400)는 도 8에 도시된 안테나(300)에 비해 수평 방향의 지향 특성이 더욱 향상된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원형 편파 안테나(500)는 네개의 스트립(131,132,133,134)으로부터 일방향으로 연장된 스터브(541,542,543,544)를 더 포함할 수 있다. 즉, 이러한 스터브(541,542,543,544)는 유전체 블록(110)의 제2면(112)을 따라(상호간 교차하는 대각선 방향 또는 X자 방향으로) 일정 길이 연장된 형태를 한다. 다만, 네개의 스터브(541,542,543,544)가 상호간 대향될 뿐, 교차하거나 만나지는 않는다. 예를 들어, 제1스터브(541)는 제2스터브(542)를 향하여 연장되나 상호간 접속되지 않고, 또한 제3스터브(542)는 제4스터브(544)를 향하여 연장되나 상호간 접속되지 않는다. 더불어, 스터브(541,542,543,544)의 폭은 스트립(131,132,133,134)의 폭보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 스터브(541,542,543,544)는 사각형의 네모서리에 각각 위치된 일측에 모따기가 형성된 사각판 형태일 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 원형 편파 안테나(500)는 안테나 패턴이 3차원인 다양한 방향을 향하도록 형성됨으로써, 수직 및/또는 수평 방향에 위치된 위성의 신호 수신율이 향상되며 또는 수신 위성 수도 증가된다.
한편, 도 1a 내지 도 2a, 및 도 7 내지 도 10에서 피딩핀(121)은 하나만이 도시되었지만, 당연히 복수 개의 피딩핀이 형성될 수도 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 원형 편파 안테나를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 원형 편파 안테나
110; 유전체 블록 111; 제1면
112; 제2면 113; 제3면
114; 제4면 120; 메인 안테나 패턴
131,132,133,134; 스트립 141,142,143,144; 스터브
121; 피딩핀

Claims (10)

  1. 다수의 변 및 챔퍼를 갖는 제1면과, 상기 제1면의 반대면으로서 다수의 변 및 챔퍼를 갖는 제2면과, 상기 제1,2면의 각 변을 연결하는 다수의 제3면과, 상기 제1,2면의 각 챔퍼를 연결하는 다수의 제4면을 포함하는 유전체 블록;
    상기 유전체 블록의 제1면에 형성된 메인 안테나 패턴; 및
    상기 메인 안테나 패턴으로부터 상기 다수의 제4면을 따라 연장된 다수의 스트립을 포함하고,
    상기 다수의 스트립은
    상호간 마주보는 제1,2스트립; 및
    상기 제1,2스트립에 인접하여 상호간 마주보는 제3,4스트립을 포함하며,
    상기 제1,2스트립 및 제3,4스트립은 상호간 동일한 면적을 갖되,
    상기 제1,2스트립의 면적과 상기 제3,4스트립의 면적은 상호간 다른 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트립은 상기 메인 안테나 패턴으로부터 다른 평면으로 절곡된 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 스트립에는 상기 제3면을 따라 적어도 하나의 스터브가 더 연장된 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 스트립에는 상기 스트립을 중심으로 상기 제3면을 따라 대향되는 한쌍의 스터브가 더 연장된 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트립에는 상기 제2면을 따라 스터브가 더 연장된 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  7. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 블록은 세라믹, PI(polyimide), PC(polycarbonate), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PBT(polybutylene terephthalate), ASA(acrylonitrile-styrene-acrylate), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene) 또는 그 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  8. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 안테나 패턴 및 스트립은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬 및 그 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 블록은 상기 메인 안테나 패턴 및 상기 스트립으로 그 형상이 결정되며, 상기 유전체 블록에는 에어가 채워지는 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
  10. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 원형 편파 안테나는, 상기 유전체 블록을 관통하여 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 적어도 하나의 피딩핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200068605A (ko) * 2018-12-05 2020-06-15 (주)지에쓰씨 축비 개선이 가능한 패치 안테나 구조물

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080087428A (ko) * 2007-03-27 2008-10-01 씨로콤 테크놀로지 코포레이션 원형 편파 패치 안테나 어셈블리
KR200444584Y1 (ko) * 2007-04-03 2009-05-20 씨로콤 테크놀로지 코포레이션 모듈화된 평면 안테나 구조
JP4404225B2 (ja) * 2007-07-12 2010-01-27 ミツミ電機株式会社 アンテナ装置
KR20100020577A (ko) * 2008-08-13 2010-02-23 충남대학교산학협력단 플레이트 장하를 이용한 미세조절 원형편파 마이크로스트립안테나
JP2013201515A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Furukawa Electric Co Ltd:The マイクロストリップアンテナ
KR20150088667A (ko) * 2014-01-24 2015-08-03 박영일 지피에스용 패치 안테나 및 그 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080087428A (ko) * 2007-03-27 2008-10-01 씨로콤 테크놀로지 코포레이션 원형 편파 패치 안테나 어셈블리
KR200444584Y1 (ko) * 2007-04-03 2009-05-20 씨로콤 테크놀로지 코포레이션 모듈화된 평면 안테나 구조
JP4404225B2 (ja) * 2007-07-12 2010-01-27 ミツミ電機株式会社 アンテナ装置
KR20100020577A (ko) * 2008-08-13 2010-02-23 충남대학교산학협력단 플레이트 장하를 이용한 미세조절 원형편파 마이크로스트립안테나
JP2013201515A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Furukawa Electric Co Ltd:The マイクロストリップアンテナ
KR20150088667A (ko) * 2014-01-24 2015-08-03 박영일 지피에스용 패치 안테나 및 그 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200068605A (ko) * 2018-12-05 2020-06-15 (주)지에쓰씨 축비 개선이 가능한 패치 안테나 구조물
KR102252496B1 (ko) 2018-12-05 2021-05-17 (주)지에쓰씨 축비 개선이 가능한 패치 안테나 구조물

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