KR101846121B1 - Super wideband cube antenna with self complementary structure - Google Patents
Super wideband cube antenna with self complementary structure Download PDFInfo
- Publication number
- KR101846121B1 KR101846121B1 KR1020170027045A KR20170027045A KR101846121B1 KR 101846121 B1 KR101846121 B1 KR 101846121B1 KR 1020170027045 A KR1020170027045 A KR 1020170027045A KR 20170027045 A KR20170027045 A KR 20170027045A KR 101846121 B1 KR101846121 B1 KR 101846121B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- antenna
- cube
- balun
- dielectric substrate
- conductor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
-
- 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
- H01Q15/0093—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices having a fractal shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
- H01Q5/25—Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 안테나로 초광대역에서 동작 가능한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-complementary UWB cube antenna, and more particularly, to a self-complementary UWB cube antenna capable of operating in ultra-wideband with a single antenna.
광대역 안테나는 동작 주파수 대역에서 저전력으로 동작하므로 기본적으로 동작 주파수 범위에서 양호한 임피던스 매칭 및 복사 패턴을 가져야 한다.The broadband antenna operates at low power in the operating frequency band, so basically it should have a good impedance matching and radiation pattern in the operating frequency range.
광대역 안테나 중 SWB(super-wideband) 안테나는 10:1 이상의 10dB 이하 반사계수 대역폭을 만족하는 초광대역 안테나를 칭하며, UWB(ultra-wideband) 안테나보다 넓은 대역폭을 만족하기 때문에, 그 활용도가 높다.A super-wideband (SWB) antenna of a broadband antenna is an ultra-wideband antenna that satisfies a reflection coefficient bandwidth of 10: 1 or more and a reflection coefficient of less than 10dB and satisfies a wider bandwidth than a UWB (ultra-wideband) antenna.
무선 정보통신 기술이 발달함에 따라 기존의 SWB 안테나보다 대역폭이 더 넓은 초광대역 안테나가 요구되고 있으나, 초광대역 특성을 확보하기 위해서는 안테나의 구조가 복잡해지거나, 추가적인 장치가 요구되는 문제가 있다.As the wireless information communication technology is developed, an ultra-wideband antenna having a bandwidth larger than that of the conventional SWB antenna is required. However, in order to secure ultra-wideband characteristics, the structure of the antenna is complicated or an additional device is required.
이러한 문제점은 자기상보(self-complementary) 구조를 안테나에 적용하여 해결할 수 있다. 자기상보 구조는 도체와 도체가 아닌 부분의 면적 및 형태가 동일한 구조인데, 이러한 자기상보 구조 안테나는 주파수에 따른 임피던스의 변화가 적기 때문에 초광대역 안테나로 사용하기 적합하다.This problem can be solved by applying a self-complementary structure to an antenna. The self-complementary structure is a structure in which the area and the shape of the portion other than the conductor and the conductor are the same. Such a self-complementary structure antenna is suitable for use as an ultra-wideband antenna because the impedance-
현재 개발된 자기상보 구조 안테나는 다이폴 구조로 동작하는데, 다이폴 안테나는 평형 모드(balanced mode)로 동작하므로 불평형 모드(unbalanced mode)인 동축선로와 연결하기 위해서는 발룬을 이용하여 모드를 변환해야 한다. 또한, 안테나의 고유한 임피던스 값과 동축선로 간의 임피던스 정합을 위해서 발룬이 필요하다. 이에 초광대역 안테나의 연구와 함께 넓은 주파수 대역에서 동작하며 모드 변환 및 임피던스 매칭이 가능한 발룬에 대한 연구가 필요한 실정이다.The currently developed self-complementary structure antenna operates in a dipole structure. Since the dipole antenna operates in a balanced mode, the mode must be converted using a balun to connect to an unbalanced mode coaxial line. In addition, a balun is required for impedance matching between the inherent impedance value of the antenna and the coaxial line. Therefore, research on ultra - wideband antenna and balun which can operate in wide frequency band and can perform mode conversion and impedance matching is needed.
본 발명의 목적은 초광대역에서 동작하는 안테나를 구현할 수 있도록 스피드론 프랙탈 형상의 자기상보 구조를 갖는 큐브 안테나와 발룬을 이용하여 단일 안테나로 초광대역에서 동작 가능하게 한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 관한 것이다.An object of the present invention is to provide a cube antenna having a self-complementary structure of a speedrone fractal shape and a self-complementary structure ultra-wideband cube antenna capable of operating in an ultra-wideband by using a balun so that an antenna operating in an ultra- .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 스피드론 프랙탈 형상의 유전체 기판과 상기 유전체 기판상에 위치하여 상기 유전체 기판과 동일한 형상의 스피드론 프랙탈 형상을 형성하는 도체를 포함하고, 상기 유전체 기판과 상기 도체는 큐브 안테나의 각 면을 구성한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a ferroelectric capacitor comprising a dielectric substrate of a speedrone fractal shape and a conductor disposed on the dielectric substrate to form a speedron fractal shape having the same shape as the dielectric substrate And the dielectric substrate and the conductor constitute each side of the cube antenna.
상기 유전체 기판의 스피드론 프랙탈 형상과 상기 도체의 스피드론 프랙탈 형상은 상기 큐브 안테나의 각 면 중심부에서 일부 면은 연결되고 나머지 면은 미연결된 구조이다.The speedron fractal shape of the dielectric substrate and the speedron fractal shape of the conductor are connected at the center of each face of the cube antenna and the remaining faces are connected.
상기 유전체 기판의 스피드론 프랙탈 형상과 상기 도체의 스피드론 프랙탈 형상은 2개의 면이 상기 큐브 안테나의 면 중심부에서 연결되고, 급전부를 포함한 나머지 4개의 면이 상기 큐브 안테나의 면 중심부에서 미연결된 구조이다.Wherein the speedron fractal shape of the dielectric substrate and the speedron fractal shape of the conductor are connected at the center of the face of the cube antenna and the remaining four faces including the feeding part are connected to each other at the center of the face of the cube antenna to be.
상기 큐브 안테나의 급전부에 발룬을 연결한다.The balun is connected to the feeding part of the cube antenna.
상기 발룬은 출력단이 상기 큐브 안테나의 급전부에 연결되고 입력단이 급전을 위한 동축선로와 커넥터를 매개로 연결된다.The output terminal of the balun is connected to the feeding part of the cube antenna, and the input terminal is connected to the coaxial line for feeding through a connector.
상기 발룬은 상기 안테나와 동축선로 간의 모드 매칭을 위해 입력단이 마이크로스트립 선로이고, 출력단이 평행 마이크로스트립 선로이다.The input terminal of the balun is a microstrip line for mode matching between the antenna and the coaxial line, and the output terminal is a parallel microstrip line.
상기 발룬은 상기 안테나와 동축선로 간의 임피던스 매칭을 위해 신호선로와 접지면이 테이퍼드 구조이다.The balun has a tapered structure with a signal line and a ground plane for impedance matching between the antenna and the coaxial line.
상기 신호선로는 선형함수 형태의 테이퍼드 구조이고, 상기 접지면은 지수함수 형태의 테이퍼드 구조이다.The signal line is a tapered structure of a linear function type, and the ground plane is a tapered structure of an exponential function type.
본 발명은 큐브의 각 면이 자기상보 구조를 갖기 위해 스피드론 프렉탈 구조의 도체를 포함하고, 불평형 모드인 동축선로를 이용하여 평형 모드인 안테나에 급전하기 위해 발룬을 이용하여 불평형 모드를 평형 모드로 변환하고 안테나와 동축선로 간의 임피던스 매칭을 수행하도록 구성하였다.The present invention is characterized in that each surface of the cube includes a conductor of a Speedon-Fractal structure to have a self-complementary structure, and a balun is used to feed the antenna in a balanced mode using a coaxial line that is an unbalanced mode, And the impedance matching between the antenna and the coaxial line is performed.
따라서 본 발명은 단일 안테나로 초광대역에서 동작 가능하므로 무선통신 분야에서 초광대역 안테나로 사용될 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can be used as an ultra-wideband antenna in the field of wireless communication because it can operate in ultra-wideband with a single antenna.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나의 3차원 형상과 큐브를 구성하는 면을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 연결되는 발룬의 평면도 및 저면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 발룬이 연결된 상태를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 발룬을 연결하지 않은 상태에서 입력 임피던스 특성을 시뮬레이션한 결과 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 발룬을 연결한 상태에서 안테나의 반사계수를 시뮬레이션한 결과 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나의 최대이득을 주파수에 따라서 시뮬레이션한 결과 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나의 동작 주파수 내 xz-평면, yz-평면, xy-평면에 대한 복사 패턴의 시뮬레이션 결과. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a three-dimensional shape of a self-complementary structure ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention and a plane constituting a cube. FIG.
2 is a plan view and a bottom view of a balun connected to a self-complementary UWB cube antenna according to an embodiment of the present invention;
3 is a view illustrating a state where a balun is connected to a self-complementary ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph illustrating a simulation result of input impedance characteristics of a self-complementary ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention without a balun connected thereto.
FIG. 5 is a graph illustrating a simulation result of reflection coefficient of an antenna in a state where a balun is connected to a self-complementary ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating a maximum gain of a self-complementary UWB cube antenna according to an exemplary embodiment of the present invention, which is simulated according to frequency.
7 is a simulation result of a radiation pattern for an xz-plane, a yz-plane, and an xy-plane within an operating frequency of a self-complementary ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나(10)는, 스피드론 프랙탈 형상의 자기상보 구조를 갖는 초광대역 큐브 안테나(이하, '큐브 안테나' 또는 '안테나'라 칭함)이다.The self-complementary structure
구체적으로 큐브 안테나(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스피드론 프랙탈 형상의 유전체 기판(11)과 유전체 기판(11)상에 위치하여 유전체 기판(11)과 동일한 형상의 스피드론 프랙탈 형상을 형성하는 도체(13)를 포함하며, 유전체 기판(11)과 도체(13)는 정육면체 형상인 큐브 안테나(10)의 각 면을 구성한다. 1, the
스피드론(spidron) 프랙탈 형상은 일정한 단위 모양의 굴곡을 거듭하며 무한히 반복되는 것으로서 프랙탈의 속성은 자기 유사성(self-similarity)과 순환성이라는 특징을 가진다. 스피드론은 이등변 삼각형들을 서로 변이 맞닿도록 상호 교번으로 그 크기가 변화하면서 결합한 기하학적 구조이다. The spidron fractal shape is repeated infinitely repeatedly with constant unit bending, and the properties of fractal are characterized by self-similarity and circularity. Speedron is a geometric structure that isosceles triangles are mutually interchanged and mutually changing in size.
실시예의 스피드론(spidron) 프랙탈 형상은 직각 이등변 삼각형이 복수 회 반복 결합되면서 일정한 단위 모양의 굴곡을 거듭하는 형상이다. The spidron fractal shape of the embodiment is a shape in which a right-angled isosceles triangle is repeatedly combined a plurality of times to bend a certain unit shape.
자기상보 구조는 유전체 기판(11)과 도체(13)의 면적 및 형상이 동일한 구조를 채용하여 주파수 무관 특성을 나타내도록 함으로써 초광대역 특성을 얻기 위한 것이다.The self-complementary structure is for obtaining an ultra-wideband characteristic by adopting a structure having the same area and shape of the
유전체 기판(11)의 스피드론 프랙탈 형상과 도체(13)의 스피드론 프랙탈 형상은 다이폴 안테나와 유사하게 동작하기 위해 큐브 안테나(10)의 각 면 중심부에서 일부 면은 연결되고 나머지 면은 미연결된(이격된) 구조이다.The speedron fractal shape of the
유전체 기판(11)의 스피드론 프랙탈 형상과 도체(13)의 스피드론 프랙탈 형상은 2개의 면이 큐브 안테나(10)의 면 중심부에서 연결되고, 급전부(15)를 포함한 나머지 4개의 면이 큐브 안테나(10)의 면 중심부에서 미연결된 다이폴 구조를 채용하여 다이폴 안테나와 유사하게 동작하도록 한다. The speedron fractal shape of the
다이폴 안테나는 실효 안테나 길이가 2분의 1파장인 도선의 중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 도는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 항상 대칭이 되어 다이폴과 같이 작용하는 안테나를 의미한다.A dipole antenna means a dipole-like antenna that is fed at the center of a lead wire whose effective antenna length is one-half wavelength, and whose left and right linear power distributions and polarities are always symmetrical with respect to the center of the antenna.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 큐브 안테나는 한 변의 길이 S가 175mm인 정육면체 구조이다. As shown in Fig. 1 (a), for example, the cube antenna is a cube structure in which the length S of one side is 175 mm.
도 1의 (b)에 도시된 바에 의하면, 정사각형 면의 중심에서 두 개의 스피드론 프랙탈 형상인 도체(13)가 연결되어 있지 않다. 또한, 도체(13) 부분과 유전체 기판(11) 부분의 형상이 동일하기 때문에 자기상보 구조이다.As shown in Fig. 1 (b), two
도 1의 (b)의 형상은 급전부가 위치한 +z축 방향의 면을 포함한 +y축, -y축, -z축 방향에 위치한다. 도 1의 (a)에 도시된 정육면체 구조에서 나머지 면은 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 두 개의 스피드론 프랙탈이 정사각형 면의 중심부에서 연결되어 있다. The shape of FIG. 1 (b) is located in the + y-axis, -y-axis, and -z-axis directions including the plane in the + z-axis direction where the power supply portion is located. The other surface of the cube structure shown in Fig. 1 (a) is connected at the center of the square surface with two speedrons fractal as shown in Fig. 1 (c).
유전체 기판(11)은 빈 공간일 수 있다. 안테나에 전류를 흘려주면 빈 공간(유전체)을 통해 전기장의 변화가 발생한다. The
이와 같은 형상의 안테나는 다이폴 안테나 구조이므로 다이폴 안테나와 유사하게 동작한다.Since the antenna having such a shape is a dipole antenna structure, it operates similarly to the dipole antenna.
다이폴 구조의 안테나는 급전부와 임피던스 정합이 곤란하다.An antenna of a dipole structure has difficulty in impedance matching with a feeding part.
따라서, 임피던스 정합을 위해 큐브 안테나의 급전부에 발룬을 연결한다(도3 참조).Therefore, the balun is connected to the feeding part of the cube antenna for impedance matching (see Fig. 3).
발룬(balun)은 안테나와 급전선의 입출력단이 서로 다른 신호 모드를 갖는 경우 불평형 신호(unbalanced signal)를 평형 신호(balanced signal)로 변환하거나, 반대로 평형 신호를 불평형 신호로 변환하는 역할을 한다.The balun converts an unbalanced signal into a balanced signal when the input and output terminals of the antenna and the feeder line have different signal modes, or conversely converts the balanced signal into an unbalanced signal.
발룬(20)은 안테나(10)와 동축선로 간의 임피던스 매칭 및 모드 매칭을 수행한다.The
발룬(20)은 출력단(23)이 큐브 안테나의 급전부(15)에 연결되고 입력단(21)이 급전을 위한 동축선로와 연결된다(도 2 참조).The
발룬(20)은 불평형 신호가 인가되어 평형 신호로 급전되도록 입력단(21)이 마이크로스트립 선로(microstrip line)로 되고, 출력단(23)이 평행 마이크로스트립 선로로 된다.The
즉, 발룬(20)은 입력단(21)에서 신호선로(25)와 접지면(27)의 스트립 폭(w1, w0)이 다른 마이크로스트립 선로로 되고, 출력단(23)에서 신호선로(25)와 접지면(27)의 폭(w2)이 동일한 평행 마이크로스트립 선로로 된다.That is, the
발룬(20)은 안테나(10)와 동축선로 간의 임피던스 매칭을 위해 신호선로(25)와 접지면(27)이 테이퍼드 구조로 된다. The
신호선로(25)는 선형함수 형태의 테이퍼드 구조이고 접지면(27)은 지수함수 형태의 테이퍼드 구조이다. 이는 안테나(10)와 동축선로 간의 최적의 임피던스 정합을 이루도록 한다.The
상술한 발룬(20)은 유전체 기판(11)의 상면에 배치되는 신호선로(25)와 저면에 배치되는 접지면(27)을 포함하는 길이가 긴 형상이며, 신호선로(25)와 접지면(27)은 도체로 된다.The
신호선로(25)와 접지면(27)은 유전체 기판의 상면과 저면에 얇은 도체 박판을 띠 형태로 부착하여 형성할 수도 있고, 인쇄회로형으로 구현할 수도 있다. 유전체 기판은 Taconic RF-35 기판, Alumina, Quartz, PTFE(Poli Tetra Fluoro Ethylene), Teflon 등이 사용될 수 있다.The
이하에서는 본 발명의 실시예의 광대역 특성을 시뮬레이션 결과를 통해 설명하기로 한다.Hereinafter, the broadband characteristics of the embodiment of the present invention will be described with reference to simulation results.
아래의 표 1은 본 발명의 실시예에 의한 발룬에 대한 각 변수를 나타낸 것이다. Table 1 below shows the variables for the balun according to the embodiment of the present invention.
[L: 발룬 길이, w0: 접지면측 입력단 폭, w1: 신호선로측 입력단 폭, w2: 신호선로 및 접지면측 출력단 폭][L: balun length, w 0 : ground plane input side width, w 1 : signal line side input terminal width, w 2 : signal line and ground plane side output width]
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 연결되는 발룬 구조를 보인 것으로, 도 2의 (a)는 신호선로(signal line)로 동작하는 발룬의 평면도이며, 도 2의 (b)는 접지면(ground)으로 동작하는 발룬의 저면도이다.2 (a) and 2 (b) show a balun structure connected to a self-complementary structure ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) Fig. 2 (b) is a bottom view of a balun operating as a ground. Fig.
발룬에 대한 각 변수는 표 1의 수치와 같으며, 유전체 기판은 두께가 1.52mm, 유전율이 3.5, 로스 탄젠트(loss tangent)가 0.0018인 Taconic RF-35 기판을 이용하였다. The parameters for the balun are shown in Table 1. The dielectric substrate was a Taconic RF-35 substrate with a thickness of 1.52 mm, a dielectric constant of 3.5, and a loss tangent of 0.0018.
발룬은 도 2에서 도면상 좌측이 입력단이 되고 우측이 출력단이 된다. 발룬의 입력단은 마이크로스트립 선로이며, 급전을 위한 동축선로와 결합된 커넥터가 연결되어 불평형 신호가 인가된다. 하지만, 안테나가 평형 모드로 동작하는 다이폴과 유사한 구조이므로 평형 신호가 급전되어야 한다. 따라서 안테나와 연결되는 발룬의 출력단은 평행 마이크로스트립 선로 구조이다. In Fig. 2, the left side of the balun corresponds to the input side and the right side corresponds to the output side. The input terminal of the balun is a microstrip line, and a connector coupled to a coaxial line for power supply is connected and an unbalanced signal is applied. However, since the antenna has a structure similar to a dipole that operates in a balanced mode, a balanced signal must be fed. Therefore, the output stage of the balun connected to the antenna is a parallel microstrip line structure.
동축선로의 입력 임피던스는 50 Ω이며, 안테나의 입력 임피던스는 145 Ω이므로 임피던스 매칭을 위해서 신호선로와 접지면은 테이퍼드 구조를 통해서 임피던스를 50 Ω에서 145 Ω으로 변환한다.Since the input impedance of the coaxial line is 50 Ω and the input impedance of the antenna is 145 Ω, the impedance of the signal line and the ground plane is converted from 50 Ω to 145 Ω through the tapered structure for impedance matching.
도 3에는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 발룬이 연결된 상태가 도시되어 있다. 안테나에 연결되는 발룬은 안테나의 급전부에 발룬의 출력단이 위치하도록 연결한다.3, a balun is connected to a self-complementary ultra-wideband cube antenna according to an embodiment of the present invention. The balun connected to the antenna is connected so that the output terminal of the balun is located at the feeding part of the antenna.
도 4에는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 발룬을 연결하지 않은 상태에서 입력 임피던스 특성을 시뮬레이션한 결과 그래프를 나타내었다. FIG. 4 is a graph illustrating a simulation result of input impedance characteristics of a self-complementary UWB cube antenna according to an embodiment of the present invention without a balun connected thereto.
도 4의 (a)는 입력 임피던스의 실수부(real part)인 Rin 값을 주파수에 따라서 나타낸 것이며, 도 4의 (b)는 입력 임피던스의 허수부(imaginary)인 Xin 값을 주파수에 따라서 나타낸 것이다.Figure 4 (a) shows the real part of the input impedance, R in 4 (b) shows the imaginary part of the input impedance X in The value is expressed in frequency.
도 4에 도시된 바와 같이, 주파수에 따라서 임피던스의 실수부는 145 Ω, 허수부는 0 Ω을 기준으로 각각 값의 변화가 크지 않다. 안테나의 임피던스의 변화가 주파수에 따라서 크지 않을 것을 통해서 안테나에 145 Ω의 급전이 되면 초광대역 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 4, the real part of the impedance is 145? And the imaginary part is 0? In accordance with the frequency. It can be seen that the change of the impedance of the antenna is not large depending on the frequency, and that when the antenna is supplied with 145 Ω, it has an ultra wide band characteristic.
도 5에는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나에 발룬을 연결한 상태에서 안테나의 반사계수를 시뮬레이션한 결과 그래프를 나타내었다. FIG. 5 is a graph illustrating a simulation result of reflection coefficient of an antenna in a state where a balun is connected to a self-complementary UWB cube antenna according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나의 -10dB 이하 반사계수 대역폭은 0.463~16.603 GHz이다. -10dB 이하 반사계수 대역폭 비가 35.85:1으로 초광대역 특성을 가짐을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5, the reflection coefficient bandwidth of the antenna of less than -10 dB is 0.463 to 16.603 GHz. It can be seen that the reflection coefficient bandwidth ratio of -10 dB or less is 35.85: 1 and that it has an ultra wide band characteristic.
도 6에는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나의 최대이득을 주파수에 따라서 시뮬레이션한 결과 그래프를 나타내었다.FIG. 6 is a graph illustrating a maximum gain of a self-complementary UWB cube antenna according to an embodiment of the present invention, which is simulated according to frequency.
도 6에 도시된 바와 같이, 안테나의 동작 주파수 내 최대이득 값은 2.51 dBi에서 9.11 dBi로 분포하고 있음을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6, it can be seen that the maximum gain value within the operating frequency of the antenna is distributed from 2.51 dBi to 9.11 dBi.
도 7의 (a), (b), (c)에는 본 발명의 실시예에 의한 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나의 동작 주파수 0.5GHz, 4GHz, 15GHz에 대해서 각각 xz-평면, yz-평면, xy-평면에 대한 복사 패턴의 시뮬레이션 결과를 나타내었다.In FIGS. 7A, 7B and 7C, the operating frequencies of 0.5GHz, 4GHz and 15GHz of the self-complementary structure ultra-wideband cube antenna according to the embodiment of the present invention are xz-plane, yz- - Simulation results of the radiation pattern on the plane are shown.
도 7에 도시된 바와 같이, 저주파 대역에서는 무지향성 패턴을 보여주지만, 고주파 대역에서는 +z 방향으로 지향성을 갖는 패턴을 보임을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 7, it can be confirmed that although the non-directional pattern is shown in the low frequency band, the pattern has the directivity in the + z direction in the high frequency band.
상술한 시뮬레이션 결과로부터, 자기상보 구조 특성을 이용하여 초광대역에서 동작하는 안테나를 구현할 수 있으며, 무선통신 분야에서 초광대역 안테나로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.From the above simulation results, it can be seen that an antenna operating in ultra-wideband can be implemented using the self-complementary structure characteristic, and it can be used as an ultra-wideband antenna in the field of wireless communication.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Best Mode for Carrying Out the Invention The present invention has been described with reference to the drawings and the specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the meaning of the claims or the claims. Therefore, it is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 안테나 11: 유전체 기판
13: 도체 15: 급전부
20: 발룬 21: 입력단
23: 출력단 25: 신호선로
27: 접지면10: antenna 11: dielectric substrate
13: conductor 15:
20: Balun 21: Input terminal
23: Output terminal 25: Signal line
27: ground plane
Claims (8)
상기 유전체 기판상에 위치하여 상기 유전체 기판과 동일한 형상의 스피드론 프랙탈 형상을 형성하는 도체;를 포함하고,
상기 유전체 기판과 상기 도체는 큐브 안테나의 각 면을 구성하며,
상기 유전체 기판의 스피드론 프랙탈 형상과 상기 도체의 스피드론 프랙탈 형상은 상기 큐브 안테나의 각 면 중심부에서 일부 면은 연결되고 나머지 면은 미연결된 구조이고,
상기 유전체 기판의 스피드론 프랙탈 형상과 상기 도체의 스피드론 프랙탈 형상은 2개의 면이 상기 큐브 안테나의 면 중심부에서 연결되고,
급전부를 포함한 나머지 4개의 면이 상기 큐브 안테나의 면 중심부에서 미연결된 구조인 것을 특징으로 하는 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나.A dielectric board in the form of a speedrone fractal; And
And a conductor disposed on the dielectric substrate to form a speedron fractal shape having the same shape as the dielectric substrate,
The dielectric substrate and the conductor constitute respective surfaces of the cube antenna,
Wherein the speedron fractal shape of the dielectric substrate and the speedron fractal shape of the conductor are connected at a center portion of each surface of the cube antenna to the other surface,
Wherein the speedron fractal shape of the dielectric substrate and the speedron fractal shape of the conductor are connected at two center faces of the cube antenna,
And the remaining four surfaces including the feeding part are connected to each other at the center of the surface of the cube antenna.
상기 큐브 안테나의 급전부에 발룬을 연결한 것을 특징으로 하는 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나.The method according to claim 1,
And a balun is connected to the feeding part of the cube antenna.
상기 발룬은 출력단이 상기 큐브 안테나의 급전부에 연결되고,
입력단이 급전을 위한 동축선로와 커넥터를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나.The method of claim 4,
The output terminal of the balun is connected to the feeding part of the cube antenna,
Wherein the input end is connected to a coaxial line for feeding through a connector.
상기 발룬은 상기 안테나와 동축선로 간의 모드 매칭을 위해 입력단이 마이크로스트립 선로이고,
출력단이 평행 마이크로스트립 선로인 것을 특징으로 하는 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나.The method of claim 4,
Wherein the balun has a microstrip line as an input terminal for mode matching between the antenna and the coaxial line,
Wherein the output end is a parallel microstrip line.
상기 발룬은 상기 안테나와 동축선로 간의 임피던스 매칭을 위해 신호선로와 접지면이 테이퍼드 구조인 것을 특징으로 하는 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나. The method of claim 4,
Wherein the balun has a signal line and a ground plane in a tapered structure for impedance matching between the antenna and the coaxial line.
상기 신호선로는 선형함수 형태의 테이퍼드 구조이고,
상기 접지면은 지수함수 형태의 테이퍼드 구조인 것을 특징으로 하는 자기상보 구조 초광대역 큐브 안테나. The method of claim 7,
The signal line is a linear function tapered structure,
Wherein the ground plane is a tapered structure of an exponential function type.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170027045A KR101846121B1 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Super wideband cube antenna with self complementary structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170027045A KR101846121B1 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Super wideband cube antenna with self complementary structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101846121B1 true KR101846121B1 (en) | 2018-04-05 |
Family
ID=61977522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170027045A KR101846121B1 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Super wideband cube antenna with self complementary structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101846121B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5557291A (en) | 1995-05-25 | 1996-09-17 | Hughes Aircraft Company | Multiband, phased-array antenna with interleaved tapered-element and waveguide radiators |
| KR200381829Y1 (en) | 2005-01-28 | 2005-04-15 | 주식회사 이엠따블유안테나 | Square quadrifilar antenna |
| KR100810185B1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-03-06 | 주식회사 아모텍 | Chip antenna |
| US8466845B2 (en) | 2006-09-11 | 2013-06-18 | University Of Massachusetts | Wide bandwidth balanced antipodal tapered slot antenna and array including a magnetic slot |
| US8504135B2 (en) | 2008-10-27 | 2013-08-06 | Uti Limited Partnership | Traveling-wave antenna |
-
2017
- 2017-03-02 KR KR1020170027045A patent/KR101846121B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5557291A (en) | 1995-05-25 | 1996-09-17 | Hughes Aircraft Company | Multiband, phased-array antenna with interleaved tapered-element and waveguide radiators |
| KR200381829Y1 (en) | 2005-01-28 | 2005-04-15 | 주식회사 이엠따블유안테나 | Square quadrifilar antenna |
| US8466845B2 (en) | 2006-09-11 | 2013-06-18 | University Of Massachusetts | Wide bandwidth balanced antipodal tapered slot antenna and array including a magnetic slot |
| KR100810185B1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-03-06 | 주식회사 아모텍 | Chip antenna |
| US8504135B2 (en) | 2008-10-27 | 2013-08-06 | Uti Limited Partnership | Traveling-wave antenna |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021120771A1 (en) | Millimeter-wave end-fire circularly polarized antenna and wireless communication device | |
| JP4400929B2 (en) | Ultra-small ultra-wideband microstrip antenna | |
| Chakravarthy et al. | Comparative study on different feeding techniques of rectangular patch antenna | |
| KR100654458B1 (en) | Broadband antenna system | |
| JP2005192183A (en) | Antenna for uwb (ultra-wide band) communication | |
| CN101752665A (en) | UWB (ultra wide band) antenna with band-stop characteristic | |
| CN109193136B (en) | High-gain patch antenna with broadband and filtering characteristics | |
| US7102573B2 (en) | Patch antenna | |
| US7567210B2 (en) | Small size ultra-wideband antenna | |
| Temur et al. | Tri resonance multi slot patch antenna | |
| US6788265B2 (en) | Antenna element | |
| KR100714201B1 (en) | Ultra wide-band antenna | |
| KR101846121B1 (en) | Super wideband cube antenna with self complementary structure | |
| Verma et al. | Monopole Cavity Resonator Antenna with AMC and Superstrate for 5G/WiMAX Applications. | |
| Shoaib et al. | A single-element frequency and radiation pattern reconfigurable antenna | |
| Li et al. | A broadband printed dipole and a printed array for base station applications | |
| Prakasam et al. | Matlab and CST MWS based rectangular micro-strip patch antenna design for WLAN applications | |
| Chen et al. | Single‐feed square‐ring patch antenna with dual‐frequency operation | |
| Rajendran et al. | On the miniaturization of log periodic koch dipole antenna using split ring resonators | |
| Vasiliadis et al. | A wideband printed dipole antenna with optimized tapered feeding balun for ISM and FWA bands | |
| Bourtoutian et al. | Low profile UWB shorted dipole antenna | |
| Liao et al. | An omni-directional and band-notched ultra wideband antenna on double substrates crossing | |
| Rajan | Design and analysis of rectangular microstrip patch antenna using inset feed technique for wireless application | |
| Pimpol et al. | CPW-fed dual wideband using stub split-ring rectangular slot antenna | |
| Ibrahim et al. | A High Gain and Low Cross-Polarization Compact Slotted Patch Antenna for 5G Wireless Communication Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |