KR102064175B1 - 이중 원형편파 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 원형편파 안테나를 개시한다. 본 발명의 이중 원형편파 안테나는 접지 기판, 접지 기판의 상부면에서 접지 기판과 기 결정된 거리 이격된 상태로 설치되는 단위 패치 안테나 유닛, 내부에는 전도성 재질로 구성되고, 일단이 복수의 방사 배치의 일 영역과 연결되고, 타단이 접지 기판을 관통하여 반대면으로 노출되는 지지 기둥, 접지 기판의 하부면에 구비되고, 지지 기둥의 내부에 구비된 도선을 통해서 단위 패치 안테나 유닛과 전기적으로 연결되는 급전선로 및 급전선로와 전기적으로 연결되는 복수의 포트를 포함한다.

Description

이중 원형편파 안테나{Double Circularly Polarized Antenna}

본 발명은 이중 원평편파 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 채널환경에 강인한 원형편파 기반의 방사패턴이 동일한 이중 원형편파 안테나에 관한 것이다.

이동통신망에서의 전송속도를 증대시키기 위해서 다양한 연구가 진행되어 왔다. 최근에는 mmWave 대역 기술을 많이 연구하고 있으나, 여러 측면에서 아직 상용화 단계로 적용하기에는 많은 어려움이 존재한다. 반면, 6GHz 이하 대역에는 RF-소자 및 시스템 구현이 용이하여 차세대 통신 시스템을 위한 기술이 여전히 연구되고 있다.

이동통신망에서의 6GHz 이하 대역은 주파수 대역이 크게 제한되어 있기 때문에, 전송속도를 증대시키기 위해서는 높은 주파수 효율을 가질 수 있는 기술이 요구된다. 이러한 요구조건에 부합되게 동일한 송신 전력 대비 주파수 효율을 높이기 위한 기술로 다중 안테나 기술이 있다.

다중 안테나 시스템은 이동통신 환경에서 사용할 수 있는 다중 채널을 극대화하여 높은 주파수 효율을 가져오는 기술이다. 기존 다중 안테나 시스템은 다중 채널을 사용하기 위해서 단위 안테나를 배열구조로 확장해야 한다.

기존 통신 시스템 대비 배열구조 기반의 다중 안테나 시스템은 상대적으로 큰 안테나 공간을 요구하기 때문에 안테나 집적에 대한 연구가 진행되어 왔다. 실제 안테나 배열구조는 단일편파 안테나와 이중편파 안테나로 구분할 수 있다. 단일편파 안테나는 이중편파 안테나 대비 안테나 공간을 2배 이상 차지하고, 채널환경에 더 취약하며, 높은 성능을 가지지 못한다는 단점을 가지고 있다. 그래서 5G 기술에서는 이중편파 안테나로 구성된 배열구조가 제안되고 있다.

이중편파 안테나는 주로 선형편파 안테나로 구성되어 있다. 선형편파 안테나는 수직, 수평 혹은 +45, -45도 방향의 두 가지 편파로 구성된 2포트 안테나이다. 이러한 선형편파 안테나는 단일편파 안테나 대비 높은 집적도와 편파 이득을 통한 성능 향상을 가져올 수 있다. 기존의 선형편파 안테나는 패치 안테나 혹은 다이폴 안테나로 구성되었다. 이와 같은 선형편파 구조는 편파 이득을 얻을 수 있다는 점을 가지는 반면에 서로 다른 편파 안테나 간의 방사패턴이 달라서 빔포밍 이득과 음영지역이 발생될 수 있다는 단점을 가지고 있다.

한편, 원형편파는 선형편파 대비 채널환경에 강인하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 원형편파는 이중 원형편파로 제작하는 것이 복잡하기 때문에, 실용적인 안테나 배열구조로는 잘 사용되지 않았다.

또한, 기존의 이중 원형편파 안테나는 이중 선형편파 안테나의 문제점과 같이, 편파 안테나 간의 방사패턴이 다르므로 음영지역이 발생될 수 있다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 방식의 원형편파 안테나에 대한 개발의 필요성이 요구되고 있다.

한국등록특허 제10-1891562호 (2018년 8월 20일) 한국등록특허 제10-1828178호 (2018년 2월 5일)

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상술한 필요성에 의해서 안출된 본 발명은 강인한 원형편파 기반의 방사패턴이 동일한 이중 원형편파 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나는 접지 기판; 상기 접지 기판의 상부면과 일정 간격 이격되어 설치되는 단위 패치 안테나 유닛; 상기 단위 패치 안테나 유닛과 접지 기판을 연결하는 지지 기둥; 상기 접지 기판의 하부면에 구비되고, 상기 지지 기둥의 내부에 구비된 도선을 통해서 상기 단위 패치 안테나 유닛과 전기적으로 연결되는 급전선로; 및 상기 급전선로와 전기적으로 연결되는 복수의 포트를 포함하며, 상기 단위 패치 안테나는 1개 또는 2개 이상일 수 있다.

또한, 상기 단위 패치 안테나 유닛은 제1면의 길이가 제2면의 길이보다 짧은 직사각형 형상의 4개의 플레이트를 포함하며, 상기 플레이트와 지지 기둥이 연결되는 급전 지점이 상기 제1면의 일측에 근접하도록 편심된 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 단위 패치 안테나 유닛의 4개의 직사각형 플레이트는 각각 상기 지지 기둥과 연결된 지점에 4개의 급전 지점을 구비할 수 있다.

또한, 상기 4개의 급전 지점은 상기 단위 패치 안테나 유닛의 중심 지점을 기준으로 한 쌍씩 원점 대칭이 되도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 급전선로는, 2개의 입력 및 2개의 출력으로 구성되며, 상기 급전선로는, 제1 급전선로와 제2 급전선로로 구성될 수 있다.

또한, 상기 복수의 포트는, RHCP(Right hand circular polarization)를 위한 제1 포트와 LHCP(Left hand circular polarization)를 위한 제2 포트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 급전선로는, 제1 급전선로와 제2 급전선로로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 급전선로는, 제1 입력이 상기 제1 포트와 연결되고, 제2 입력이 상기 제2 포트와 연결되며, 제1 출력이 V+ 단자와 연결되고, 제2 출력이 H+ 단자와 연결될 수 있다.

또한, 상기 제2 급전선로는, 제1 입력이 상기 제1 포트와 연결되고, 제2 입력이 상기 제2 포트와 연결되며, 제1 출력이 V- 단자와 연결되고, 제2 출력이 H- 단자와 연결될 수 있다.

또한, 상기 V+, H+, V-, H- 단자는, 상기 제1 입력에 인가되는 제1 전력과 비교하여 순차적으로 90°씩 위상차가 작아질 수 있다.

또한, 상기 V+, H+, V-, H- 단자는 상기 제2 입력에 인가되는 제2 전력과 비교하여 순차적으로 90°씩 위상차가 커질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 급전 선로는 마이크로스트립 인쇄 방식으로 상기 접지 기판의 하부면에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 단위 패치 안테나가 2개 이상인 경우, M X N 배열을 갖질 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 원형편파 안테나 제작을 간편하게 할 수 있고, 채널환경에서도 강인한 원형편파 기반의 방사패턴이 동일하게 유지될 수 있는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 표기된 B 영역을 확대하여 평면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 이중 원형편파 안테나의 측면을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4는 포트별로 입력된 전력이 급전선로에 의해서 분배되서 각각의 패치 안테나에 인가되는 전력을 예시적으로 도시한 블럭도이다.
도 5는 도 1에 도시된 이중 원형편파 안테나의 하부면을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 이중 원형편파 안테나의 프로토타입을 예시적으로 도시한 사진이다.
도 7 및 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전선로의 S-파라미터 특징을 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 급전선로의 입력단 간의 실측 S-파라미터 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 포트 1에 대한 각 배치 안테나 별 위상값에 대한 결과를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 포트 2에 대한 각 배치 안테나 별 위상값에 대한 결과를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 포트 1에 대한 각 배치 안테나 별 전력 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 포트 2에 대한 각 배치 안테나 별 전력 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나의 S-파라미터의 실측 결과를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나의 실측된 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나를 기본 안테나로 구성된 2×8 어레이 안테나의 평면부를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나를 기본 안테나로 구성된 2×8 어레이 안테나의 저면부를 예시적으로 도시한 도면이다.

이하에서 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 본 발명에 대해서 설명한다. 이하에서 설명하는 바람직한 실시예는 설명의 편의를 위해서 바람직한 예를 설명한 것이며, 이는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 설계변경될 수 있다. 특히, 치수, 형태, 모양, 재질, 안테나의 개수 등은 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 자유롭게 변경될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 접지 기판(110), 접지 기판(110) 상에 기 결정된 거리 이격되어 설치되는 단위 패치 안테나 유닛(120) 및 접지 기판(110)과 전기적으로 격리시키고, 접지 기판(110)의 표면으로부터 기 결정된 거리 이격시키는 지지 기둥(130)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나는 접지 기판(110), 단위 패치 안테나 유닛(120), 이들을 전기적으로 격리시키고 기 결정된 거리 이격시키는 지지 기둥(130), 접지 기판(110)의 반대면에는 급전선로(140), 급전선로(140)에 전력을 입력하는 입력 포트(150)를 포함한다.

접지 기판(110)은 갑작스런 고전압 신호, 의도되지 않은 합선, 전기 장비와 신체의 접촉 등으로 생기는 전기 충격 및 화재 등으로부터 이중 원형편파 안테나와 인체를 보호하려는 것이다. 예를 들어, 접지 기판(110)를 금속으로 만들고 이를 접지하면 전위가 0으로 유지될 수 있다.

도 2를 참고하여 단위 패치 안테나 유닛(120)의 구성상의 레이아웃을 살펴보면, 단위 패치 안테나 유닛(120)은 복수의 플레이트(120-1 내지 120-4)로 구성된다. 복수의 플레이트(120-1 내지 120-4)는 제1면의 길이가 제2면의 길이보다 작은 직사각형 형태를 기본 형태로 하는 직육면체의 플레이트로 구성될 수 있다.

단위 패치 안테나 유닛(120)은 4개의 플레이트로 구성될 수 있다. 또는, 5개 이상으로 구성될 수 있다. 4개의 플레이트가 배치되는 레이아웃은 단위 패치 안테나 유닛(120)의 중심점을 기준으로 가상의 원을 가정하면, 가상의 원을 따라 각각의 패치 안테나가 90도 회전된 상태로 배치될 수 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 제1 플레이트(120-1)의 급전 지점(제1 지점 : C1), 제2 플레이트(120-2)의 급전 지점(제2 지점 : C2), 제3 플레이트(120-3)의 급전 지점(제3 지점 : C3) 및 제4 플레이트(120-4)의 급전 지점(제4 지점 :C4)은 가상의 원(VC)을 따라 90도 회전된 지점에 각각 위치할 수 있다. 여기서, 급전 지점은 각각의 플레이트와 지지 기둥이 연결된 지점으로 지지 기둥의 내부에 구비된 도선이 단위 패치 안테나 유닛(120)에 전력을 공급하는 지점을 의미한다.

도 2를 참고하면 제1 플레이트(120-1)의 제1 면은 제2 플레이트(120-2)의 제2 면 중 하나와 인접하게 배치되지만 서로 맞닿지는 않을 수 있다. 제2 플레이트(120-2)의 제1 면은 제3 플레이트(120-3)의 제2 면 중 하나와 인접하게 배치되고 마찬가지로 맞닿지는 않을 수 있다. 제3 플레이트(120-3)의 제1 면은 제4 플레이트(120-4)의 제2 면 중 하나와 인접하게 배치되고 맞닿지는 않을 수 있다. 제4 플레이트(120-4)의 제1 면은 제1 플레이트(120-1)의 제2 면 중 하나에 인접하게 배치되고 맞닿지는 않을 수 있다.

또한, 단위 패치 안테나 유닛(120)은 제1면의 길이가 제2면의 길이보다 짧은 직사각형 형상의 4개의 플레이트를 포함할 수 있고, 플레이트와 지지 기둥이 연결되는 급전 지점이 제1면의 일측에 근접하도록 편심된 위치에 배치될 수 있다.

이러한 방식으로 단위 패치 안테나 유닛을 배치하면 패치 안테나의 선형적 특성을 극대화할 수 있고, 각각의 패치 안테나가 0°, 90°, 180°, 270° 방향을 가지도록 집적하여 원형편파를 구성하는데 용이하게 설계할 수 있는 장점을 발휘한다.

또한, 단위 패치 안테나는 1개 또는 2개 이상일 수 있고, 단위 패치 안테나가 2개 이상인 경우, M X N 배열(여기서, M은 2 내지 1000, N은 2 내지 1000)을 갖질 수 있다. 예를 들면, 2X2, 3X2, 4X2, 3X2, 3X3 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 이중 원형편파 안테나의 측면을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 접지 기판(110)과 단위 패치 안테나 유닛(120) 사이에는 미리 결정된 거리(H)만큼 상호 이격될 수 있다.

4포트 안테나를 반파장 공간에 집적하기 위해서는 안테나가 소형화되어야 한다. 안테나가 소형화되면 방사효율이 낮아지고 대역폭이 줄어드는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 단위 패치 안테나 유닛(120)과 접지 기판(110) 사이를 이격시켜서 도 3에 도시된 바와 같이 패치 안테나(120)와 접지 기판(110) 사이에 H만큼 이격된 상태를 유지하게 되고, 이러한 이격 거리로 인하여 단위 패치 안테나 유닛(120)과 접지 기판(110) 사이의 공간을 자유공간으로 설계함으로써 방사효율과 대역폭을 증대할 수 있다. 예를 들어, 지지 기둥(130)은 플라스틱 너트를 이용하여 단위 패치 안테나 유닛(120)과 접지 기판(110) 사이에 기 결정된 거리(H)만큼 이격되도록 제작함으로써 접지 기판(110)과 단위 패치 안테나 유닛(120) 사이에 자유 공간을 구비함으로써, 방사효율과 대역폭을 증대시키는 효과를 발휘할 수 있다.

도 4는 포트별로 입력된 전력이 급전선로에 의해서 분배되서 각각의 패치 안테나에 인가되는 전력을 예시적으로 도시한 블럭도이다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전선로(분기 라인 커플러)는 2개의 입력과 2개의 출력을 갖는다. 급전선로에 제1 입력에는 제1 포트용 전력이 인가된다. 제1 포트에서 인가된 전력은 2개의 출력으로 분기되고, 제1 포트에 인가되는 전력의 위상을 변경하여 2개의 출력을 더 얻을 수 있다. 이처럼 본 발명은 급전선로에 의해서 1개의 포트당 4개로 전력을 분기할 수 있고, 급전선로에는 2개의 입력을 받을 수 있으므로 제1포트 및 제2 포트로부터 전력을 인가받을 수 있다.

본 발명의 경우에는 1개의 안테나 모듈별로 급전선로를 2개 설치함으로써, 특정 주파수에서 위상값이 각각의 패치 안테나(120)에 인가될 때, RHCP와 LHCP 별로 위상차를 주면서 전력을 분기시켜서 인가할 수 있다.

상기 표 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전선로에는 2개의 입력 포트를 위한 입력 단자를 구비하고, 급전서로가 모듈별로 2개 설치됨으로써 제1 포트(RHCP용)는 2개의 급전선로를 통해서 4개의 출력을 얻을 수 있고, 제2 포트(LHCP영)는 2개의 급전선로를 통해서 4개의 출력을 얻을 수 있다. 이러한 급전선로의 물리적 구조에 대한 자세한 설명은 이하 별도의 도면을 참고하여 설명한다.

도 5는 도 1에 도시된 이중 원형편파 안테나의 하부면을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참고하면, 접지 기판(110)의 하부에 급전선로(140)가 마이크로스트립 방식으로 구비되고, 급전선로(140)는 모듈당 2개 구비될 수 있다. 제1 급전선로(140-1)는 제1 포트(150-1) 및 제2 포트(150-2)와 연결되고 2개 출력으로 분기시키고, 제2 급전선로(140-2)는 제1 포트(150-1) 및 제2 포트(150-2)와 연결되고 2개 출력으로 분기시킨다. 이러한 급전선로(140)의 입력과 출력 간의 관계에 대해서는 이하에서 별도의 도면을 참고하여 자세히 설명한다.

도 6은 도 5에 도시된 이중 원형편파 안테나의 프로토타입을 예시적으로 도시한 사진이다. 도 6을 참고하면, 제1 포트(150-1) 및 제2 포트(150-2)는 제1 급전선로(140-1) 및 제2 급전선로(140-2)에 각각 입력으로 인가된다. 제1 급전선로(140-1)와 제2 급전선로(140-2)는 2개의 출력 단자를 통해서 단위 패치 안테나 유닛(120-1 내지 120-4)으로 전력을 분기한다.

예를 들어, 제1 포트(150-1)와 연결되는 제1 급전선로(140-1)는 V+ 단자(130-1), H+ 단자(130-2)로 출력을 분기한다. 마찬가지로 제2 포트(150-2)와 연결되는 제1 급전선로(140-1)는 V+ 단자(130-1), H+ 단자(130-2)로 출력을 분기한다.

한편, 제1 포트(150-1)와 연결되는 제2 급전선로(140-2)는 V- 단자(130-3), H- 단자(130-4)로 출력을 분기한다. 마찬가지로 제2 포트(150-2)와 연결되는 제2 급전선로(140-2)는 V- 단자(130-3), H- 단자(130-4)로 출력을 분기한다.

상술한 방식으로 2개의 급전선로(140-1, 140-2)는 각각 2개의 입력 포트에 대해서 2개의 출력으로 전력을 분기하므로, 급전선로(140)별로 4개의 조합이 가능하게 되고, 2개의 급전선로(140-1, 140-2)는 8개의 조합이 가능하다. 이는 RHCP를 위해서 4개가 사용되고, LHCP를 위해서 4개가 사용된다.

도 7 및 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전선로의 S-파라미터 특징을 도시하는 도면이다. 도 7을 참고하면, 입력단(1, 2 포트) 간에는 신호가 전달이 안되고, 출력단(3, 4 포트)에는 0.5배의 전력을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 8을 참고하면, 출력단(3, 4 포트) 간의 위상차가 90도가 생기도록 동작하는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 급전선로의 입력단 간의 실측 S-파라미터 결과를 도시한 도면이다. 도 9를 참고하면, 본 발명의 급전선로의 측정된 S-파라미터를 확인할 수 있다. RHCP와 LHCP 안테나의 입력포트가 4개의 단위 안테나로 일정한 전력을 가지고 원하는 위상차를 가지면서 분배되도록 신호가 인가되는 것을 확인할 수 있다.

도 10 및 11은 본 발명의 포트 1 및 포트 2에 대한 각 배치 안테나 별 위상값에 대한 결과를 도시한 도면이다. 도 10 및 도 11을 참고하면, 각 포트가 표 1에서 제시하는 위상 값에 부합된 신호를 인가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, S-파라미터를 실측함으로써, 본 발명의 급전선로(140)가 RHCP와 LHCP 안테나로 방사하는 회로의 역할을 하고 있음을 명확히 확인할 수 있다.

도 12 및 13은 본 발명의 포트 1 및 포트 2에 대한 각 배치 안테나 별 전력 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 12 및 13을 참고하면, 전력이 이상적으로 -6 dB의 값으로 전달이 되어야 하나, 본 발명의 급전선로(140)는 -6.5 ~ -8dB의 값으로 전달하고 있음을 확인할 수 있다. 이는 FR4 기판과 전력분배기, 급전선로에서 손실이 발생되고 있음을 의미한다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나의 S-파라미터의 실측 결과를 도시한 도면이다. 도 14를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나의 실측된 S-파라미터를 확인할 수 있다. 출력단인 포트 3과 4는 인접한 안테나의 RHCP와 LHCP 안테나 포트이다. 실측 S-파라미터를 통하여 -6 dB 기준으로는 3.4~3.8 GHz를, -10 dB 기준으로는 3.42~3.72 GHz 대역에서 동작한다는 것을 확인 할 수 있다. 이를 통하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 시스템은 3.5 GHz 대역을 만족하고 있음을 확인할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나의 실측된 방사패턴을 도시한 도면이다. 도 15를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나(RHCP와 LHCP 안테나)의 측정 방사패턴을 확인할 수 있다. RHCP와 LHCP 안테나가 동일한 방사패턴을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 각 RHCP와 LHCP 안테나는 3.4-3.7 GHz 대역에서 각각 5.5 dBi, 6.1 dBi의 지향성을 가지고, 37 %, 23 %의 방사효율을 가지는 것을 실측을 통해 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 이중 원형편파 안테나가 4개의 플레이트를 구비한 단위 패치 안테나 유닛으로 방사하여, 음영지역을 줄이는 데에 기여한다는 것을 확인할 수 있다.

도 16 및 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 원형편파 안테나를 기본 안테나로 구성된 2×8 어레이 안테나의 평면부 및 저면부를 예시적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 이중 원형편파 안테나를 기본 안테나 모듈로 하여 N×M 어레이로 안테나를 구축할 수 있다. 도 16을 참고하면, 8 × 2 어레이로 단위 패치 안테나 유닛이 어레이를 형성하여 설계되어 있다. 또한, 도 17을 참고하면, 8 × 2 어레이로 복수의 급전 선가 어레이를 형성하여 설계되어 있다. 여기서, 개별 안테나 모듈별로 2개의 급전선로와 2개의 입력 포트가 구성될 수 있다. 각 단위 패치 안테나 유닛은 구리로 이루어진 볼트와 너트를 이용하여 급전선로로 연결하고, 안테나 구조를 지지하도록 제작될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 이해하기 위한 바람직한 실시예를 설명한 것에 지나지 않고, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 상술한 설명을 참고하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 개량, 변경하는 범위까지도 본원의 권리범위에 속하는 것은 자명한 사실이다.

100 : 이중 원형편파 안테나
110 : 접지 기판
120 : 단위 패치 안테나 유닛
130 : 지지 기둥
140 : 급전선로
150 : 입력포트

Claims (12)

1. 접지 기판;
   상기 접지 기판의 상부면과 일정 간격 이격되어 설치되는 단위 패치 안테나 유닛;
   상기 단위 패치 안테나 유닛과 접지 기판을 연결하는 지지 기둥;
   상기 접지 기판의 하부면에 구비되고, 상기 지지 기둥의 내부에 구비된 도선을 통해서 상기 단위 패치 안테나 유닛과 전기적으로 연결되는 급전선로; 및
   상기 급전선로와 전기적으로 연결되는 복수의 포트;를 포함하며,
   상기 단위 패치 안테나 유닛은 제1면의 길이가 제2면의 길이보다 짧은 직사각형 형상의 4개의 플레이트를 포함하며, 4개의 플레이트 중 일 플레이트의 제1면 중 한 면은 다른 일 플레이트의 제2면과 대향하고, 4개의 플레이트 중 일 플레이트의 제2면 중 한 면은 다른 일 플레이트의 제1면과 대향하는 것을 특징으로 하고,
   상기 플레이트와 지지 기둥이 연결되는 급전 지점이 상기 제1면의 일측에 근접하도록 편심된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
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3. 청구항 1에 있어서,
   상기 단위 패치 안테나 유닛의 4개의 직사각형 플레이트는 각각 상기 지지 기둥과 연결된 지점에 4개의 급전 지점을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 4개의 급전 지점은 상기 단위 패치 안테나 유닛의 중심 지점을 기준으로 한 쌍씩 원점 대칭이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 급전선로는, 2개의 입력 및 2개의 출력으로 구성되며, 상기 급전선로는, 제1 급전선로와 제2 급전선로로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 포트는, RHCP(Right hand circular polarization)를 위한 제1 포트와 LHCP(Left hand circular polarization)를 위한 제2 포트로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 급전선로는 제1 급전선로 및 제2 급전선로를 포함하며,
   상기 제1 급전선로는, 제1 입력이 상기 제1 포트와 연결되고, 제2 입력이 상기 제2 포트와 연결되며, V+ 단자 및 H+ 단자의 2개의 출력 단자를 통해 상기 단위 패치 안테나 유닛으로 전력을 분기시키되, 제1 출력은 상기 V+ 단자와 연결되고, 제2 출력은 상기 H+ 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제2 급전선로는, 제1 입력이 상기 제1 포트와 연결되고, 제2 입력이 상기 제2 포트와 연결되며, V- 단자 및 H- 단자의 2개의 출력 단자를 통해 상기 단위 패치 안테나 유닛으로 전력을 분기시키되, 제1 출력은 상기 V- 단자와 연결되고, 제2 출력은 상기 H- 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 V+, H+, V-, H- 단자는, 상기 제1 입력에 인가되는 제1 전력과 비교하여 순차적으로 90°씩 위상차가 작아지는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 V+, H+, V-, H- 단자는 상기 제2 입력에 인가되는 제2 전력과 비교하여 순차적으로 90°씩 위상차가 커지는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
    
11. 청구항 5에 있어서,
    상기 급전선로는 마이크로스트립 인쇄 방식으로 상기 접지 기판의 하부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 단위 패치 안테나가 2개 이상인 경우, M X N 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 원형편파 안테나.
    

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