KR102007837B1 - 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나 - Google Patents

칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나 Download PDF

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황금철
이성우
송찬미
윤주호
임홍준
박원빈
권오헌
장소현
방재식
김민준
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나는 하부층에 패치가 형성되고, 상기 패치 상에 칩 인덕터를 포함하는 고리형 링 슬롯이 에칭되어 형성되며, 상부층에 금속 반사판이 형성된 하부스테이지; 상기 하부 스테이지에서 소정 높이(h)만큼 이격되어 형성되고 상부층에 T-형 급전 선로가 형성된 상부스테이지; 및 상기 하부스테이지와 상기 상부스테이지를 소정 높이(h)만큼 이격시키는 복수의 이격 지지대;를 포함하여 이중 대역 GPS 애플리케이션에 유용하게 사용이 가능한 효과가 있다.

Description

칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나{DUAL BAND CIRCULAR POLARIZATION ANTENNA HAVING CHIP INDUCTOR}
본 발명은 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 고리 형 링 슬롯을 가진 사각형 패치, 칩 인덕터, 금속 반사판으로 구성되어, T-형태의 마이크로 스트립 라인에 의해 고리형 링 슬롯이 있는 사각형 패치를 여기시켜, GPS L1(1.575GHz), L2(1.227GHz) 대역에서 좌회전 편파(LHCP)를 생성하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나에 관한 것이다.
선형 편파(LP) 안테나는 무선 통신 시스템에서 널리 사용되어왔으나, 편파 불일치로 인해 송수신 손실이 발생한다. 이 문제를 극복하기 위해, 원형 편파(circularly polarized) 안테나가 사용되어왔다. 원형 편파 안테나는 다중 경로 효과로 인한 페이딩 손실 측면에서 선형 편파 안테나보다 선호된다.
최근에는 위치 정확도를 높이기 위해 이중 대역 GPS 시스템에서 주파수 비율이 작은 이중 대역 원형 편파 안테나들이 필요하게 되었다. 현재까지 이중 대역 원형 편파 특성을 갖는 다양한 안테나들이 문헌을 통해 소개되었다.
슬롯 또는 슬릿이 있는 마이크로 스트립 패치 안테나는 제조가 용이하고, 수동 및 능동 소자와 쉽게 결합될 수 있는 장점이 있다.
그러나 대부분의 안테나들은 이중 대역 GPS 시스템에서 요구하는 1.28의 주파수 비율을 충족하지 못한다.
주파수 비율을 줄이기 위해 개발된 하이브리드 커플러를 가진 적층 고리 형 링 패치 안테나는 GPS L1(1.575GHz) 및 L2(1.227GHz) 대역에서 3dB 축비 대역폭이 2% 이상이고 이득은 6dBic 이상이지만, 급전 네트워크가 매우 복잡하고, 복잡한 기하학적 구조로 인해 제조 공정에서 발생하는 허용 오차를 증가시킬 수 있는 문제점이 있다.
2개의 적층된 모서리가 잘린 모양의 패치를 갖는 간단한 마이크로 스트립 패치 안테나가 개발되었는데. 각 패치는 GPS L1 및 L2 대역에서 낮은 축비 레벨을 갖는 원형 편파를 생성하지만 좁은 3dB 축비 대역폭과 낮은 이득을 갖는다는 문제점이 있다.
이중 대역 원형 편파 특성을 생성하기 위한 또 다른 접근법은 슬롯 안테나를 사용하는 것인데, 상기 슬롯 안테나는 위성 안테나에 적합하지 않은 양방향 복사 특성이 주된 문제점이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1672743호(2016.10.13)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 고리 형 링 슬롯을 가진 사각형 패치, 칩 인덕터, 금속 반사판으로 구성되어, T-형태의 마이크로 스트립 라인에 의해 고리형 링 슬롯이 있는 사각형 패치를 여기 시킴으로써, GPS L1(1.575GHz), L2(1.227GHz) 대역에서 좌회전 편파(LHCP)를 생성하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나는 하부층에 패치가 형성되고, 상기 패치 상에 칩 인덕터를 포함하는 고리형 링 슬롯이 에칭되어 형성되며, 상부층에 금속 반사판이 형성된 하부스테이지; 상기 하부 스테이지에서 소정 높이(h)만큼 이격되어 형성되고 상부층에 T-형 급전 선로가 형성된 상부스테이지; 및 상기 하부스테이지와 상기 상부스테이지를 소정 높이(h)만큼 이격시키는 복수의 이격 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 고리형 링 슬롯은 소정 너비를 갖는 원호모양으로 상기 칩 인덕터가 상기 원호모양의 소정 너비 내에 형성됨에 따라 단락되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 T-형 급전 선로는 소정 너비와 길이를 갖는 선로, 상기 선로에서 연장 형성된 임피던스 변환 선로, 및 상기 임피던스 변환 선로의 일단에 수직하게 형성된 분할된 링 형태의 분할 링 선로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나는 상기 고리형 링 슬롯의 중심과 상기 T-형 급전 선로의 선로가 동축 케이블로 연결되어, 상기 T-형 급전 선로를 여기 시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 동축 케이블은 외부도체와 내부도체로 구성되는데, 상기 외부도체가 상기 하부스테이지의 금속 반사판과 상기 패치에 연결되고, 상기 내부도체가 상기 T-형 급전 선로의 급전선에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 이격 지지대는 상하 높이 조절이 가능하여 상기 금속 반사판과 상기 상부스테이지 사이의 거리를 변경함으로써 방사되는 전계의 진폭과 위상 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나는 40.57%의 넓은 -10dB 반사 계수 대역폭과 6.56 % 및 7.74 %의 3dB 축비 대역폭을 가져, 높은 이득을 갖는 단방향 방사가 GPS L1 대역과 GPS L2 대역에서 이루어지고, 좌회전 편파 이득이 GPS L1 및 L2 대역 모두에서 7.2 dBic보다 크기 때문에 이중 대역 GPS 애플리케이션에 유용하게 사용이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 PS 응용을 위한 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나관련 실물 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 PS 응용을 위한 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나관련 도시 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 안테나와 대비되는 안테나의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 z-평면과 yz-평면에서 θ에 따라 시뮬레이션된 축비 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명 안테나의 원형 편파 동작을 이해하기 위한 정사각형 패치의 전류 분포와 링 슬롯의 자류 분포를 시뮬레이션한 도면이다.
도 6은 본 발명 안테나의 lp 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명 안테나의 r 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명 안테나의 Li 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명 안테나의 β 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명 안테나의 h 값 변화에 따른 복사 전계 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 PS 응용을 위한 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나관련 실물 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 PS 응용을 위한 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나관련 도시 도면이다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 PS 응용을 위한 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나는 하부스테이지(100), 상부스테이지(200), 이격 지지대(300)를 포함한다.
상기 하부스테이지(100)는 비유전율 3.5, 손실 탄젠트 0.0018, 두께 1.52mm인 RF-35 유전체 기판에 해당되며, 해당 기판의 하부층에 lp의 길이를 갖는 정사각형 패치가 형성되어 있다.
한편, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 상기 정사각형 패치 위에 고리형 링 슬롯(110)이 에칭되어 형성되어 있다.
특히, 상기 정사각형 패치 위에 고리형 링 슬롯(110)이 형성되는 것은 이중 대역 원형 편파 특성이 GPS L1 대역에서 동작하는 슬롯모드와 GPS L2 대역에서 동작하는 패치 모드가 결합하여 얻어지기 때문이다.
상기 고리형 링 슬롯(110)은 도 2(b)에 도시된 바와 같이 너비가 g이고 바깥쪽 반지름이 r이다.
상기 고리형 링 슬롯(110)은 너비가 g인 슬롯 내부에 칩 인덕터(111)를 포함하는데, 상기 칩 인덕터(111)는 각도 β위치에 형성되고 인덕턴스 값 Li를 갖는다.
특히, 상기 칩 인덕터(111)는 상기 고리형 링 슬롯(110)을 단락시켜 원형 편파를 방출하도록 한다.
또한, 상기 칩 인덕터(111)의 값과 위치는 패치와 슬롯 모드의 최소 축비 주파수를 각각 제어할 수 있다.
상기 상부스테이지(200)는 상기 이격 지지대(300)에 의해 상기 하부스테이지(100)로부터 소정 높이(h)만큼 이격된 위치에 형성되어 있다.
이때, 상기 이격 지지대(300)는 높이 조절이 가능하여 방사되는 진폭과 위상을 제어할 있는 것이 바람직하다.
특히, 상기 상부스테이지(200) 상에는 T-형태의 T-형 급전 선로(210)가 인쇄되어 형성되어 있는데, 상기 T-형 급전 선로(210)는 50-Ω이고 너비와 길이가 l1×w1인 선로 (211), 너비와 길이가 l2×w2인 임피던스 변환 선로(212), 폭이 w3이고 외측 호의 길이(또는 각도)가 α인 분할된 링 형태의 분할 링 선로(213)로 구성되어 있다.
상기 분할 링 선로(213)은 각도α에 의해 결정된다.
상기 하부스테이지(100)의 상부층에는 도 2(c)에 도시된 바와 같이 측면 길이가 lr인 정사각형 금속 반사판(120)이 형성되어 있는데, 상기 금속 반사판(120)은 상기 상부스테이지(200)와 h의 거리만큼 아래로 이격된 위치에 위치한다.
본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나는 상기 금속 반사판(120)과 상기 상부스테이지(200) 사이의 거리를 변경함으로써 방사된 전계의 진폭과 위상을 조절할 수 있다.
한편, 상기 하부스테이지(100)의 고리형 링 슬롯(110)의 중심과 상기 상부스테이지(200)에 인쇄된 T-형 급전 선로(210)의 선로(211)가 유연한 50-Ω의 동축 케이블(400)로 연결되어, 상기 T-형 급전 선로(210)를 여기 시킨다.
이때, 상기 동축 케이블(400)은 외부도체와 내부도체로 구성되는데, 상기 외부도체는 상기 하부스테이지(100)의 금속 반사판과 정사각 패치에 연결되고, 상기 내부도체는 상기 T-형 급전 선로(210)의 급전선에 연결되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나에서 인덕터가 안테나 성능에 미치는 영향을 분석하기 위해, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 칩 인덕터가 없는 안테나 (Case 1), 칩 인덕터 대신 금속 시트가 있는 안테나 (Case 2), 본 발명에 따른 안테나에 대해 시뮬레이션을 진행하였다.
이때, 모든 안테나는 금속 반사판이 포함되어 있다.
도 3(b)와 3(c)는 각각 Case 1, Case 2, 및 본 발명 안테나의 시뮬레이션된 반사 계수와 축비 결과를 보여준다.
상기 Case 1에서 안테나는 T-형태의 급전선에 의해 여기되므로 선형 편파 특성과 함께 1.15와 1.25GHz 주변에 두 개의 공진이 발생한다. 두 개의 공진은 사각형 패치와 고리 형태의 링 슬롯에 의해 발생되었다. 상기 Case 2에서는 칩 인덕터 대신 금속 시트가 사용되었다. 이 경우, 원형 편파 특성은 약 1.3GHz에서 생성되었다.
본 발명에 따른 안테나는 상기 Case 2에 비해 원형 편파 특성과 반사 계수 특성이 향상되었다. 특히 약 1.3GHz의 축비 주파수는 더 낮은 주파수로 이동하였고, 약 1.6GHz의 최소 축비 레벨은 감소하였다. 결과적으로, 본 발명에 따른 안테나는 GPS 어플리케이션을 위한 이중 대역 원형 편파 특성을 나타내었다.
도 4는 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 xz-평면(phi=0°)과 yz-평면(phi=90°)에서 θ에 따라 시뮬레이션된 축비를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 1.227GHz에서 본 발명에 따른 안테나의 3dB 축비 빔폭은 xz-평면에서 103°, yz-평면에서 104°이다. 반면, 1.575GHz에서는 92°(xy-평면), 118°(yz-평면)로 관측되었다. 1.227GHz에서 최소 축비 레벨은 6°에서 1.04이며, 1.575GHz에서는 최소 레벨은 28°에서 0.256이다.
도 5는 본 발명에 따른 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나의 원형 편파 동작을 이해하기 위한 정사각형 패치의 전류 분포와 링 슬롯의 자류 분포를 시뮬레이션한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시간 t에 따른 전류와 자류 분포는 각각 1.227GHz 및 1.575GHz에서 양의 +z 방향에서 관찰되었다. 본 발명에 따른 안테나의 전류, 자류 분포를 4개의 영역으로 나누어 분석하였다.
도 5(a)에서 각 영역의 전류 벡터는 J1부터 J4로 나타내었고, 도 5(b)에서 자류 벡터는 M1부터 M4로 표시하였다. 또한, 전류 및 자류 벡터의 합은 Jtotal과 Mtotal로 나타내었다. 도 5(b)에서 알 수 있듯이, Jtotal과 Mtotal은 시간 t가 증가함에 따라 반시계 방향으로 회전한다. 따라서 본 발명에 따른 안테나는 1.227 및 1.575GHz에서 좌회전 원형편파 특성을 나타냄을 알 수 있다.
본 발명에 따른 안테나 주요 변수들의 값을 파라미터 분석을 통해 결정하였다. 사각형 패치의 측면 길이 lp와 고리 형태의 링 슬롯의 바깥쪽 반지름 r이 변함에 따른 안테나의 특성 변화를 도 6과 도 7에 도시하였다.
도 6은 본 발명 안테나의 lp 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명 안테나의 r 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 6과 도 7에서 알 수 있듯이, lp와 r이 바뀌더라도 넓은 -10dB 반사 계수 대역폭이 유지된다. 도 6(b)에서 저주파수 대역에서의 최소 축비 주파수는 lp가 증가함에 따라 감소하지만, 고주파수 대역에서는 거의 변하지 않는다.
반면, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 r은 고주파수 대역에서 최소 축비 주파수에 주로 영향을 미친다.
최소 축비 주파수는 r이 증가함에 따라 더 낮은 주파수로 이동한다.
그 결과들로부터, 각 대역의 원형 편파 복사가 패치 및 슬롯으로부터 각각 발생한다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서 lp 및 r 값은 각각 80.8 및 31.5mm로 설정하였다.
한편, 도 8은 본 발명 안테나의 Li 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 8에서, 1.65GHz 부근의 공진 주파수는 Li 가 감소함에 따라 더 높은 주파수로 이동함을 알 수 있다. 그 결과 -10dB 반사 계수 대역폭이 증가하였다. 또한, Li의 변화는 GPS L1 대역에서보다 GPS L2 대역에서 최소 축비 주파수에 더 많은 영향을 준다.
도 9는 본 발명 안테나의 β 값 변화에 따른 반사 계수와 축비의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 9(a)에서 β의 값이 감소함에 따라 -10dB 반사 계수 대역폭이 약간 감소함을 알 수 있다. 반면에, 도 9(a)에 도시된 바와 같이 1.57GHz에서 최소 축비 주파수는 크게 변화된다.
본 발명에서는 허용 오차가 0.05nH인 칩 인덕터(Murata, LQP15MN3N1W02D)를 본 발명의 안테나를 설계하는데 사용하였다. 도 8에서 인덕턴스가 1.6에서 4.6nH로 변하는 경우에도 본 발명 안테나의 축비 레벨이 GPS L1 및 L2 대역에서 각각 3dB 미만임을 알 수 있다.
따라서 인덕터의 허용 오차 값은 안테나 설계시 고려하지 않아도 된다.
주파수 1.227GHz 및 1.575GHz에서 적절한 축비 레벨을 고려하여 인덕턴스 Li는 3.1nH, β는 30.3°로 설정하였다.
도 10은 본 발명 안테나의 h 값 변화에 따른 복사 전계 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이 상기 금속 반사판(120)은 패치 모드를 여기 시키기 위한 접지면으로써 사용되었다. 또한, 금속 반사판(120)은 슬롯 모드의 복사 특성을 향상시킬 수 있다.
따라서, h의 변화에 따라 안테나의 진폭과 위상이 급격히 변하게 된다.
주파수 1.227GHz와 1.575GHz에서의 진폭과 위상은 아래의 [표 1]에 나타내었다.
크기
h(mm) 1.227GHz 1.575GHz
│EK│ │EY│ │EK│ │EY│
25 11.8 1.69 16.67 13.31
30 14.53 14.55 14.16 15.68
35 16.26 12.49 12 16.98
위상
h(mm) 1.227GHz 1.575GHz
∠EK ∠EY ∠EK ∠EY
25 -114.14° -41.37° 89.98° -175.45°
30 38.22° 118.96° -112.69° -24.89°
35 -167.04° -76.24° 49.23° 127.35°
우수한 원형 편파 특성을 나타내기 위해서는 안테나의 두 직교 전계 (Ex와 Ey)가 1의 크기 비율과 90°의 위상 차를 가져야 하기 때문에, 본 발명에서 상기 하부스테이지(100)와 상부스테이지(200)의 이격 높이 h는 30mm로 설정하였다.
그리고, 도 1, 2에서 최적화된 안테나의 변수는, l1=6.75mm, l2=25.5mm, lp=80.8mm, lr=130mm, w1=3.4mm, w2=2mm, w3=5.7mm, g=1mm, r=31.5mm, h=30mm, Li=3.1nH, α=44.8°, β=30.3°이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 하부스테이지
110 : 고리형 링 슬롯
120 : 금속 반사판
111 : 칩 인덕터
200 : 상부스테이지
210 : T-형 급전 선로
211 : 선로
212 : 임피던스 변환 선로
213 : 분할 링 선로
300 : 이격 지지대
400 : 동축 케이블

Claims (6)

  1. 하부층에 패치가 형성되고, 상기 패치 상에 칩 인덕터를 포함하는 고리형 링 슬롯이 에칭되어 형성되며, 상부층에 금속 반사판이 형성된 하부스테이지;
    상기 하부 스테이지에서 소정 높이(h)만큼 이격되어 형성되고 상부층에 T-형 급전 선로가 형성된 상부스테이지;및
    상기 하부스테이지와 상기 상부스테이지를 소정 높이(h)만큼 이격시키는 복수의 이격 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고리형 링 슬롯은
    소정 너비를 갖는 원호모양으로 상기 칩 인덕터가 상기 원호모양의 소정 너비 내에 형성됨에 따라 단락되는 것을 특징으로 하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 T-형 급전 선로는
    소정 너비와 길이를 갖는 선로, 상기 선로에서 연장 형성된 임피던스 변환 선로, 및 상기 임피던스 변환 선로의 일단에 수직하게 형성된 분할된 링 형태의 분할 링 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 고리형 링 슬롯의 중심과 상기 T-형 급전 선로의 선로가 동축 케이블로 연결되어, 상기 T-형 급전 선로를 여기 시키는 것을 특징으로 하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 동축 케이블은
    외부도체와 내부도체로 구성되는데, 상기 외부도체가 상기 하부스테이지의 금속 반산판과 상기 패치에 연결되고, 상기 내부도체가 상기 T-형 급전 선로의 급전선에 연결되는 것을 특징으로 하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 이격 지지대는
    상하 높이 조절이 가능하여 상기 금속 반사판과 상기 상부스테이지 사이의 거리를 변경함으로써 방사되는 전계의 진폭과 위상 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110718750A (zh) * 2019-11-13 2020-01-21 朴海燕 小型化和圆极化的贴片天线
KR102164193B1 (ko) * 2019-07-29 2020-10-12 성균관대학교 산학협력단 원형 슬롯 및 절삭된 급전부를 포함하는 안테나 장치
CN111816990A (zh) * 2020-06-03 2020-10-23 昆山睿翔讯通通信技术有限公司 一种圆极化实现方式
KR102172736B1 (ko) * 2019-12-23 2020-11-02 성균관대학교 산학협력단 T자형 슬롯을 이용한 광대역 원형편파 안테나

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100933746B1 (ko) * 2007-05-30 2009-12-24 주식회사 이엠따블유안테나 이중대역 원형편파 안테나
KR101194370B1 (ko) * 2011-01-01 2012-10-25 이은형 전방향성 코니컬 빔 패턴을 갖는 듀얼편파 안테나
KR101672743B1 (ko) 2015-08-05 2016-11-04 서울과학기술대학교 산학협력단 이중대역 원형편파 안테나 및 이를 설계하는 방법
KR101792422B1 (ko) * 2016-06-22 2017-11-02 홍익대학교 산학협력단 원형편파 특성을 유지함과 동시에 이중 주파수대역비를 조정할 수 있는 마이크로스트립 안테나 구조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100933746B1 (ko) * 2007-05-30 2009-12-24 주식회사 이엠따블유안테나 이중대역 원형편파 안테나
KR101194370B1 (ko) * 2011-01-01 2012-10-25 이은형 전방향성 코니컬 빔 패턴을 갖는 듀얼편파 안테나
KR101672743B1 (ko) 2015-08-05 2016-11-04 서울과학기술대학교 산학협력단 이중대역 원형편파 안테나 및 이를 설계하는 방법
KR101792422B1 (ko) * 2016-06-22 2017-11-02 홍익대학교 산학협력단 원형편파 특성을 유지함과 동시에 이중 주파수대역비를 조정할 수 있는 마이크로스트립 안테나 구조

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102164193B1 (ko) * 2019-07-29 2020-10-12 성균관대학교 산학협력단 원형 슬롯 및 절삭된 급전부를 포함하는 안테나 장치
CN110718750A (zh) * 2019-11-13 2020-01-21 朴海燕 小型化和圆极化的贴片天线
CN110718750B (zh) * 2019-11-13 2024-01-23 朴海燕 小型化和圆极化的贴片天线
KR102172736B1 (ko) * 2019-12-23 2020-11-02 성균관대학교 산학협력단 T자형 슬롯을 이용한 광대역 원형편파 안테나
CN111816990A (zh) * 2020-06-03 2020-10-23 昆山睿翔讯通通信技术有限公司 一种圆极化实现方式
CN111816990B (zh) * 2020-06-03 2024-04-26 昆山睿翔讯通通信技术有限公司 一种圆极化实现方式

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