KR101892866B1 - 기판 집적 도파관 혼 안테나 - Google Patents
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Abstract
기판 집적 도파관 혼 안테나가 개시된다. 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 기판, 기판의 상부에 적층되며, 혼 안테나(horn antenna) 패턴이 형성된 금속층, 기판이 연장되어 형성된 연장부, 연장부 상부에 적층되며, 혼 안테나 패턴의 개구 앞에 배치되는 적어도 하나의 기생 패치(Parasitic patch) 및 기생 패치 상부에 적층되는 유전체층을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 집적 도파관 혼 안테나에 관한 것이다.
기판 집적 도파관(SIW: Substrate Integrated Waveguide) 안테나는 안테나를 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD) 기판에 구현하기 위한 목적으로 만들어졌다. 일반적으로, 기판 집적 도파관 안테나는 기판(substrate) 위에 금속 물질로 안테나 패턴을 형성함으로써, 도파관 형태로 생성될 수 있다.
그런데, 기판 집적 도파관 안테나는 기판의 얇은 두께 때문에 개구면 임피던스가 높으며, 이는 매칭을 크게 틀어버리는 요인으로 작용하여 대역폭이 좁아지게 된다.
이를 해결하기 위한 가장 간단하고 효과가 큰 해법은 기판의 높이를 배로 키우는 것이지만, 이는 부피가 커지는 문제점이 존재한다. 또한, 기판이 높아지면, 주파수가 증가할수록 급전부의 특성 임피던스가 점점 증가하기 때문에, 대역폭을 감소시키는 요인으로 작용한다.
따라서, 기판 집적 도파관 안테나는 부피가 커지되 부피의 증가를 최소한으로 하여 대역폭을 개선시키는 방법이 필요하다.
본 발명은 기판 집적 도파관 안테나의 협대역 문제점을 해결하기 위하여, 부피가 커지되 부피의 증가를 최소한으로 하여 대역폭을 개선시킨 구조를 가지는 기판 집적 도파관 혼 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 집적 도파관 혼 안테나(Substrate Integrated Waveguide horn antenna)가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 기판, 상기 기판의 상부에 적층되며, 혼 안테나(horn antenna) 패턴이 형성된 금속층, 상기 기판이 연장되어 형성된 연장부, 상기 연장부 상부에 적층되며, 상기 혼 안테나 패턴의 개구 앞에 배치되는 적어도 하나의 기생 패치(Parasitic patch) 및 상기 기생 패치 상부에 적층되는 유전체층을 포함한다.
상기 유전체층은 상기 금속층 상부에 더 적층된다.
상기 유전체층은 상기 금속층 중 상기 혼 안테나 패턴만 덮고, 상기 기생 패치 및 상기 연장부를 모두 덮도록 적층된다.
상기 금속층은, 상기 혼 안테나 패턴의 피딩부와 연결되어 급전부 역할을 수행하는 마이크로스트립 라인(Microstrip line)을 포함한다.
상기 기판은 접지층 및 상기 접지층 상부에 적층되는 유전체층을 포함한다.
상기 혼 안테나 패턴은, 상기 기판의 유전체층을 관통하여 상기 금속층과 상기 접지층을 연결하는 복수의 비아홀(via hole)이 상기 금속층에 혼 안테나 형상으로 배열되어 비아 장벽(via-wall)이 형성됨으로써, 형성된다.
상기 기생 패치는 사각 형상으로 형성되며, 복수 개가 상기 혼 안테나 패턴의 방사부의 개구 앞에 미리 설정된 간격으로 일렬로 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 부피가 커지되 부피의 증가를 최소한으로 하여 대역폭을 개선시킨 구조를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 개구의 기판 높이에 따른 파동 임피던스를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 8은 도 3 및 도 4의 기판 집적 도파관 혼 안테나에 대한 모의 실험 결과를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 개구의 기판 높이에 따른 파동 임피던스를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 8은 도 3 및 도 4의 기판 집적 도파관 혼 안테나에 대한 모의 실험 결과를 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 개구의 기판 높이에 따른 파동 임피던스를 나타낸 도면이고, 도 6 내지 도 8은 도 3 및 도 4의 기판 집적 도파관 혼 안테나에 대한 모의 실험 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나에 대하여 설명하되, 도 5 내지 도 8을 참조하기로 한다.
우선, 도 1을 참조하면, 기본적인 기판 집적 도파관 혼 안테나는 기판(10) 및 기판(10) 상부에 적층되며, 혼 안테나(horn antenna) 패턴(22)이 형성된 금속층(20)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 금속층(20)은, 혼 안테나 패턴(22)의 피딩부와 연결되어 급전부 역할을 수행하는 마이크로스트립 라인(Microstrip line)(21)을 더 포함한다.
그리고, 기판(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 접지층(11) 및 접지층(11) 상부에 적층되는 유전체층(12)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 혼 안테나 패턴(22)은, 기판(10)의 유전체층(12)을 관통하여 금속층(20)과 접지층(11)을 연결하는 복수의 비아홀(via hole)(30)이 금속층(20)에 혼 안테나 형상으로 배열되어 비아 장벽(via-wall)이 형성됨으로써, 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 비아홀(30)은 기판 집적 도파관 혼 안테나의 파장보다 훨씬 짧은 간격으로 배열되어, 기판 집적 도파관 혼 안테나는 도파관과 같은 방식으로 신호를 전달할 수 있다.
이와 같은 기본적인 기판 집적 도파관 혼 안테나는 기판(10)에 적층되어 형성되는 구조를 가짐에 따라 두께가 매우 얇아 방사부의 개구에서의 파동 임피던스가 높아 대역폭이 좁다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판 집적 도파관 혼 안테나의 높이가 낮을수록 파동 임피던스가 증가한다.
이와 같은 기본적인 기판 집적 도파관 혼 안테나의 협대역 문제를 해결하기 위하여, 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 구조가 적용될 수 있다.
즉, 도 2을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 도 1의 기본적인 기판 집적 도파관 혼 안테나에, 기판(10)이 연장된 연장부(15) 및 연장부(15) 상부에 적층되며, 혼 안테나 패턴(22)의 방사부의 개구 앞에 미리 설정된 간격으로 일렬로 배치된 복수의 기생 패치(Parasitic patch)(40)가 추가된 구조이다. 여기서, 기생 패치는 도 2에 도시된 바와 같이 사각 형상으로 형성될 수 있으며, 방사 각도를 미세하게 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 방사부의 개구 앞에 형성된 복수의 기생 패치에 의하여 특정 대역에 한하여 사용될 수 있을 만큼 협대역 문제가 어느 정도 해결될 수 있으나, 일반적인 혼 안테나가 가지는 고유의 광대역 특성에는 미치지 못한다.
그래서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 구조가 적용될 수 있다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나에 추가적인 유전체가 적층된 구조를 가진다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 접지층(11) 및 접지층(11) 상부에 적층되는 유전체층(12)을 포함하여 구성되는 기판(10)과 기판(10)의 연장부(15), 기판(10) 상부에 적층되며, 혼 안테나 패턴(22) 및 마이크로스트립 라인(21)이 형성된 금속층(20), 연장부(15) 상부에 적층되며, 혼 안테나 패턴(22)의 방사부의 개구 앞에 미리 설정된 간격으로 일렬로 형성된 복수의 기생 패치(40) 및 금속층(20)과 복수의 기생 패치(40) 상부에 적층되는 유전체층(50)을 포함하여 구성된다.
여기서, 유전체층(50)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 금속층(20)의 혼 안테나 패턴(22)만 덮도록 적층될 수 있고, 기생 패치(40)는 물론, 연장부(15)를 모두 덮도록 적층될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 혼 안테나 패턴(22)의 개구 앞의 기생 패치(40)가 형성된 부하단 위에 유전체층(50)이 적층됨으로써, 혼 안테나 패턴(22)의 개구의 파동 임피던스가 공기의 고유 임피던스 수준까지 감소되어 대역폭이 증가될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나에서, 기판(10)의 유전체층(12)과 추가적으로 적층되는 유전체층(50)은 유전율이 2.2인 Rogers사의 Duroid5880이 사용될 수 있고, 각각 두께가 1.6mm 및 0.8mm로, 유전체층(12, 50)의 총 두께가 2.4mm가 될 수 있으며, 입력 포트인 마이크로스트립 라인(21)은 50옴으로 구현될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같은 특성을 나타낼 수 있다.
즉, 도 6은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나와 같이 추가적인 유전체층(50)이 적층된 구조 및 추가적인 유전체층(50)이 적층된 구조와 동일한 높이를 가지되 추가적인 유전체층(50)이 적층되지 않은 구조의 반사계수를 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나와 같이 추가적인 유전체층(50)이 적층된 구조가 반사계수가 더 낮아짐을 알 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나의 이득 및 특정 주파수별 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 집적 도파관 혼 안테나는 이득 및 방사 패턴이 양호한 수준으로 나타났다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 기판
11: 접지층
12: 유전체층
15: 연장부
20: 금속층
21: 마이크로스트립 라인(Microstrip line)
22: 혼 안테나(horn antenna) 패턴
30: 비아홀
40: 기생 패치(Parasitic patch)
50: 유전체층
11: 접지층
12: 유전체층
15: 연장부
20: 금속층
21: 마이크로스트립 라인(Microstrip line)
22: 혼 안테나(horn antenna) 패턴
30: 비아홀
40: 기생 패치(Parasitic patch)
50: 유전체층
Claims (7)
- 기판 집적 도파관 혼 안테나(Substrate Integrated Waveguide horn antenna)에 있어서,
기판;
상기 기판의 상부에 적층되며, 혼 안테나(horn antenna) 패턴이 형성된 금속층;
상기 기판이 연장되어 형성된 연장부;
상기 연장부 상부에 적층되며, 상기 혼 안테나 패턴의 개구 앞에 배치되는 적어도 하나의 기생 패치(Parasitic patch); 및
상기 기생 패치 상부에 적층되는 유전체층을 포함하되,
상기 유전체층은 상기 금속층 중 상기 혼 안테나 패턴만 덮고, 상기 기생 패치 및 상기 연장부를 모두 덮도록 적층되는 것을 특징으로 하는 기판 집적 도파관 혼 안테나.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 금속층은, 상기 혼 안테나 패턴의 피딩부와 연결되어 급전부 역할을 수행하는 마이크로스트립 라인(Microstrip line)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 집적 도파관 혼 안테나.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은 접지층 및 상기 접지층 상부에 적층되는 유전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 집적 도파관 혼 안테나.
- 제5항에 있어서,
상기 혼 안테나 패턴은, 상기 기판의 유전체층을 관통하여 상기 금속층과 상기 접지층을 연결하는 복수의 비아홀(via hole)이 상기 금속층에 혼 안테나 형상으로 배열되어 비아 장벽(via-wall)이 형성됨으로써, 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 집적 도파관 혼 안테나.
- 제1항에 있어서,
상기 기생 패치는 사각 형상으로 형성되며, 복수 개가 상기 혼 안테나 패턴의 방사부의 개구 앞에 미리 설정된 간격으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 집적 도파관 혼 안테나.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111180877A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 深圳大学 | 一种基片集成波导喇叭天线及其控制方法 |
| US11522261B2 (en) | 2019-01-07 | 2022-12-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-mode transmission line and storage device including the same |
| KR20240020078A (ko) | 2022-08-05 | 2024-02-14 | 에어브릿지(주) | Siw 배열 안테나 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100109151A (ko) * | 2009-03-31 | 2010-10-08 | 한국항공대학교산학협력단 | 위성통신용 원형 편파 안테나 |
| KR20130055281A (ko) * | 2011-11-18 | 2013-05-28 | 삼성전기주식회사 | 유전체 캐비티 안테나 |
| KR20140102974A (ko) * | 2013-02-15 | 2014-08-25 | 동서대학교산학협력단 | 광대역 평면 준-야기 안테나 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100109151A (ko) * | 2009-03-31 | 2010-10-08 | 한국항공대학교산학협력단 | 위성통신용 원형 편파 안테나 |
| KR20130055281A (ko) * | 2011-11-18 | 2013-05-28 | 삼성전기주식회사 | 유전체 캐비티 안테나 |
| KR20140102974A (ko) * | 2013-02-15 | 2014-08-25 | 동서대학교산학협력단 | 광대역 평면 준-야기 안테나 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11522261B2 (en) | 2019-01-07 | 2022-12-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-mode transmission line and storage device including the same |
| CN111180877A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 深圳大学 | 一种基片集成波导喇叭天线及其控制方法 |
| KR20240020078A (ko) | 2022-08-05 | 2024-02-14 | 에어브릿지(주) | Siw 배열 안테나 |
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