KR102238497B1 - Beam reconfigurable antenna apparatus for wide coverage - Google Patents
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Abstract
Description
이하 설명하는 기술은 빔 재구성 안테나 장치에 관한 것이다.The technique to be described below relates to a beam reconstruction antenna device.
무선 통신 환경 발전과 더불어 다양한 분야에서 새로운 안테나 장치가 연구 개발되고 있다. 예컨대, 자율 주행 자동차, 무인비행기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle), IoT 기기 등 다양한 애플리케이션에서 특수한 목적의 안테나 장치가 요구되는 상황이다.Along with the development of the wireless communication environment, new antenna devices are being researched and developed in various fields. For example, a special purpose antenna device is required in various applications such as autonomous vehicles, unmanned aerial vehicles (UAVs), and IoT devices.
예컨대, UAV는 공중에서 이동하면서 공중 또는 지상에 위치한 객체와 통신을 수행해야 한다. 즉, UAV는 가능하면 하나의 안테나 장치로 넓은 범위의 커버리지(coverage)를 갖는 것이 바람직하다. 도 1을 살펴보면, 종래 패치 안테나는 UAV에 좁은 커버리지(앙각)를 제공한다. 따라서, 종래 배열 안테나는 UAV, 차량 등과 같이 3차원 공간에서 다양한 방향으로 통신이 필요한 객체에는 적절하지 않다.For example, the UAV must communicate with objects located in the air or on the ground while moving in the air. That is, it is preferable that the UAV has a wide range of coverage with one antenna device, if possible. Referring to FIG. 1, a conventional patch antenna provides a narrow coverage (elevation angle) to a UAV. Therefore, the conventional array antenna is not suitable for objects requiring communication in various directions in a three-dimensional space, such as a UAV or a vehicle.
이하 설명하는 기술은 넓은 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치를 제공하고자 한다.The technique described below is intended to provide a beam reconstruction antenna device having a wide coverage.
광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치는 급전을 받아 제1 빔을 방사하는 패치 안테나, 급전을 받아 제2 빔을 방사하는 모노폴 안테나 및 상기 패치 안테나 및 상기 모노폴 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차가 0도인 모드와 180도인 모드가 반복적으로 동작하도록 급전을 제어하는 급전 장치를 포함한다. 상기 패치 안테나는 기판과 평행하게 배치되고, 상기 모노폴 안테나는 상기 패치 안테나의 중심에 수직 방향으로 배치된다.A beam reconstruction antenna device having a wide coverage includes a patch antenna that emits a first beam by receiving power, a monopole antenna that emits a second beam by receiving power, and a phase difference between the patch antenna and the signal transmitted to the monopole antenna is 0 degrees. And a feeding device that controls the feeding so that the mode and the 180° mode are repeatedly operated. The patch antenna is disposed parallel to the substrate, and the monopole antenna is disposed in a direction perpendicular to the center of the patch antenna.
이하 설명하는 기술은 구조가 단순하여 소형으로 패키징이 가능하면서, 넓은 커버리지를 갖는 안테나를 제공한다. 이하 설명하는 기술은 U2X 시스템을 비롯한 다양한 시스템의 시장 환경에 부합하는 안테나를 제공한다.The technology to be described below provides an antenna having a wide coverage while being able to be packaged in a small size due to its simple structure. The technology described below provides an antenna suitable for the market environment of various systems including U2X systems.
도 1은 패치안테나가 적용된 UAV에 대한 커버리지에 대한 예이다.
도 2는 빔 재구성 안테나 장치에 대한 예이다.
도 3은 빔 재구성 안테나 장치에서 형성되는 빔에 대한 예이다.
도 4는 빔 재구성 안테나 장치에서 급전 포트를 도시한 예이다.
도 5는 급전 장치의 구조에 대한 예이다.
도 6은 빔 재구성 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다.
도 7은 빔 재구성 안테나의 성능을 실험한 결과이다.1 is an example of coverage for a UAV to which a patch antenna is applied.
2 is an example of a beam reconstruction antenna device.
3 is an example of a beam formed by a beam reconstruction antenna device.
4 is an example of a feed port in a beam reconstruction antenna device.
5 is an example of the structure of a power feeding device.
6 is an example of a radiation pattern of a beam reconstruction antenna device.
7 is a result of experimenting the performance of the beam reconstruction antenna.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The technology to be described below may be modified in various ways and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the technology described below to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the technology described below.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as 1st, 2nd, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the above terms, and only for the purpose of distinguishing one component from other components. Is only used. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the rights of the technology described below. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설명된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In terms of the terms used in this specification, expressions in the singular should be understood as including plural expressions unless clearly interpreted differently in context, and terms such as "includes" are described features, numbers, steps, actions, and components. It is to be understood that the presence or addition of one or more other features or numbers, step-acting components, parts or combinations thereof is not meant to imply the presence of, parts, or combinations thereof.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.Prior to the detailed description of the drawings, it is intended to clarify that the division of the constituent parts in the present specification is merely divided by the main function that each constituent part is responsible for. That is, two or more constituent parts to be described below may be combined into one constituent part, or one constituent part may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to its own main function, and some of the main functions of each constituent unit are different. It goes without saying that it can also be performed exclusively by.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In addition, in performing the method or operation method, each of the processes constituting the method may occur differently from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. That is, each of the processes may occur in the same order as the specified order, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
최근 국제전기통신연합(ITU, International Telecommunication Union) 산하의 세계 전파통신회의(WRC, World Radio Conference)는 전세계적으로 무인항공기 지상제어 전용으로 5030~5150MHz 대역을 분배하였다. 지상의 무인 항공기 제어 목적으로 5030~5150MHz 대역을 할당하여 수 km까지 통신이 가능하도록 환경을 조성하였다. 이하 설명하는 안테나도 5000MHz 대역 서비스가 가능하다.Recently, the World Radio Conference (WRC) under the International Telecommunication Union (ITU) allocated 5030 to 5150 MHz bands exclusively for ground control of unmanned aerial vehicles worldwide. For the purpose of controlling unmanned aerial vehicles on the ground, the 5030~5150MHz band was allocated to create an environment that enables communication up to several kilometers. The antenna described below is also capable of 5000MHz band service.
이하 설명하는 기술은 빔 재구성 안테나에 관한 것이다. 이하 설명하는 기술은 넓은 범위 커버리지를 지원하는 안테나에 관한 것이다. The technique described below relates to a beam reconstruction antenna. The technique described below relates to an antenna supporting a wide range coverage.
단일 안테나 소자는 다양한 방사 패턴을 갖지 못한다. 개발자는 특정한 지향성(방사 패턴)을 갖는 안테나를 개발하고자 할 때 배열 안테나를 사용할 수 있다. 배열 안테나는 2개 이상의 안테나 소자를 동시에 사용한 배열을 포함한다. 이하 설명하는 안테나도 기본적으로 2개의 안테나 소자를 사용하는 배열 안테나에 해당한다.A single antenna element does not have various radiation patterns. A developer can use an array antenna when developing an antenna having a specific directivity (radiation pattern). The array antenna includes an array using two or more antenna elements simultaneously. The antenna described below basically corresponds to an array antenna using two antenna elements.
도 2는 빔 재구성 안테나 장치(100)에 대한 예이다. 안테나 장치(100)는 패치 안테나(110), 모노폴 안테나(120) 및 급전장치(130)를 포함한다.2 is an example of the beam
급전장치(130)는 CPW-G(Coplanar Waveguide with Lower Ground Plane) 구조를 가질 수 있다. CPW(Coplanar Waveguide) 급전 방식은 마이크로 스트립 급전 방식에 비해 분산이 적게 발생하며 광대역 전파 특성이 있고 접지면과 동일한 면상에 급전 구조가 구현되었기 때문에 급전 손실이 줄어든다. 도 2는 유전체 기판을 별도로 도시하였다. 다만, CPW-G 구조는 기판 위에 도파로가 구성되고, 아래면에 접지면이 구성되는 구조이다. 따라서, 별도의 추가 기판이 없을 수도 있다.The
패치 안테나(110)는 기판 또는 급전면에 평행하게 배치된다. 도 2는 원형 형태의 패치 안테나(110)를 도시하였다. 패치 안테나(110)는 다른 형태를 가질 수도 있다. The
모노폴 안테나(120)는 패치 안테나(110) 위에 배치된다. 모노폴 안테나(120)는 안테나의 높이를 최대한 낮추기 위하여 미앤더(meander) 형태를 가질 수 있다. 도 2는 미앤더 모노폴 안테나를 도시하였다.The
모노폴 안테나(120)는 패치 안테나(110)의 중심에 배치될 수 있다. 모노폴 안테나(120)는 모노폴 안테나의 바닥면 중심과 패치 안테나(110)의 중심이 일치하게 배치될 수 있다. 모노폴 안테나(120)는 패치 안테나(110)에 수직 방향으로 배치될 수 있다.The
이를 위하여, 패치 안테나(110)의 중심부에 클리어런스(clearance)와 비아(via)를 구성하여, 모노폴 안테나(120)를 배치할 수 있다.To this end, the
도 3은 빔 재구성 안테나 장치에서 형성되는 빔에 대한 예이다. 도 3에서 모노폴 안테나(120) 배치를 위한 클리어런스와 급전 경로를 확인할 수 있다. 도 3(A)는 패치 안테나(110)와 모노폴 안테나(120)의 빔 패턴을 도시한다. 도 2(B)는 패치 안테나(110)의 빔 패턴과 모노폴 안테나(120)의 빔 패턴이 합성된 예를 도시한다. 3 is an example of a beam formed by a beam reconstruction antenna device. In FIG. 3, a clearance and a feeding path for disposing the
도 4는 빔 재구성 안테나 장치에서 급전 포트를 도시한 예이다. 모노폴 안테나(120)는 하나의 급전 포트 P1에 연결된다. 모노폴 안테나(120)는 평면 기준으로 면의 길이가 0.25λ 크기일 수 있다. 패치 안테나(110)는 두 개의 급전 포트 P2 및 P3에 연결된다. 패치 안테나(110)는 평면 기준으로 면의 길이가 0.5λ 크기일 수 있다. 급전 포트 P2와 P3의 위치는 패치 안테나 중심을 기준으로 일정한 간격 d로 이격될 수 있다. 급전 포트 P2와 P3는 서로 90°각도로 이격 배치될 수 있다.4 is an example of a feed port in a beam reconstruction antenna device. The
급전장치(130)는 패치 안테나(110) 및 모노폴 안테나(120)에 전달되는 신호 사이의 위상차가 0°인모드 또는 180°인 모드로 동작하게 제어할 수 있다. 도 5는 급전 장치(200)의 구조에 대한 예이다. 급전 장치(200)는 커플러(210), 위상 변환기(220) 및 스위치(230)를 포함한다. 도 5는 전력 공급원 내지 신호 공급원은 생략하였다.The
전력 공급원 내지 신호 공급원에서 전달되는 두 개의 신호 RFIN #1 및 RFIN #2 중 어느 하나가 입력된다. 커플러(210)는 RFIN #1 및 RFIN #2을 서로 다른 2개의 입력 단자(경로)를 통해 입력받는다. 커플러(210)는 입력 신호에 대하여 90°위상을 변환하여 전달하는 90° 하이브리드 커플러(hybrid coupler)일 수 있다. Two signals RF IN from a power source or a
커플러(210)는 RFIN #1 또는 RFIN #2를 입력받아 모노폴 안테나에 연결된 급전 포트 P1 및 위상 변환기(220)의 입력으로 전달한다. 급전 포트 P1으로 전달되는 출력을 RFOUT #1이라고 표현한다. 위상 변환기(220)로 전달되는 출력을 RFOUT #2라고 표현한다. 90° 하이브리드 커플러(210)는 RFIN #1을 입력받아 위상 변환 없는 신호를 RFOUT #1으로 출력하고, 90°위상이 변경된 신호를 RFOUT #2로 출력한다. 또한, 90° 하이브리드 커플러(210)는 RFIN #2을 입력받아 위상 변환 없는 신호를 RFOUT #2로 출력하고, 90°위상이 변경된 신호를 RFOUT #2으로 출력한다.
위상 변환기(220)는 입력되는 신호의 위상을 변화시켜 출력하는 구성이다. 위상 변환기(220)의 구조는 다양할 수 있다. 위상 변환기(220)는 입력 신호의 위상을 90°변경하여 출력한다.The
스위치(230)는 위상 변환기(220)의 출력 신호를 입력받는다. 스위치(230)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치가 사용될 수 있다. 스위치(230)는 입력 신호를 패치 안테나에 연결된 제1 급전 포트 P2 또는 패치 안테나에 연결된 제2 급전 포트 P3로 전달한다.The
두 개의 입력 신호 RFIN #1 및 RFIN #2에 대하여, RF 스위치 동작을 고려하여 가능한 모드를 살펴보면 아래 표 1과 같다.Two input signals RF IN #1 and RF IN For #2, the possible modes in consideration of the operation of the RF switch are shown in Table 1 below.
도 5와 같은 구조를 갖는 급전 장치(200)는 도 2의 안테나에 대하여 4개의 모드(Mode1 ~ Mode4)를 제공한다. The
Mode 1 및 Mode 2는 RFIN #1이 입력되는 경우이다. (i) Mode 1에서 모노폴 안테나 A1은 급전 포트 P1로 입력신호와 위상 변화가 없는(위상차가 0°) 신호를 받아 빔을 방사한다. 패치 안테나 A2는 급전 포트 P2로 입력신호와 위상차가 180°인 신호를 받아 빔을 방사한다. 이때 두 개의 안테나는 서로 위상차가 180°인 신호를 입력받는다. (ii) Mode 2에서 모노폴 안테나 A1은 급전 포트 P1로 입력신호와 위상 변화가 없는(위상차가 0°) 신호를 받아 빔을 방사한다. 패치 안테나 A2는 급전 포트 P3로 입력신호와 위상차가 180°인 신호를 받아 빔을 방사한다. 이때 두 개의 안테나는 서로 위상차가 180°인 신호를 입력받는다.
Mode 3 및 Mode 4는 RFIN #2가 입력되는 경우이다. (iii) Mode 3에서 모노폴 안테나 A1은 급전 포트 P1로 입력신호와 위상차가 90° 신호를 받아 빔을 방사한다. 패치 안테나 A2는 급전 포트 P2로 입력신호와 위상차가 90°인 신호를 받아 빔을 방사한다. 이때 두 개의 안테나는 서로 위상차가 0°인 신호를 입력받는다. (iv) Mode 4에서 모노폴 안테나 A1은 급전 포트 P1로 입력신호와 위상차가 90° 신호를 받아 빔을 방사한다. 패치 안테나 A2는 급전 포트 P3로 입력신호와 위상차가 90°인 신호를 받아 빔을 방사한다. 이때 두 개의 안테나는 서로 위상차가 0°인 신호를 입력받는다. RF IN for Mode 3 and Mode 4 This is the case where #2 is entered. (iii) In Mode 3, the monopole antenna A1 emits a beam by receiving a signal with a phase difference of 90° from the input signal through the feed port P1. Patch antenna A2 emits a beam by receiving an input signal and a signal having a phase difference of 90° through the feed port P2. At this time, the two antennas receive signals having a phase difference of 0° from each other. (iv) In Mode 4, the monopole antenna A1 emits a beam by receiving a signal with a phase difference of 90° from the input signal through the feed port P1. Patch antenna A2 emits a beam by receiving an input signal and a signal having a phase difference of 90° through the feed port P3. At this time, the two antennas receive signals having a phase difference of 0° from each other.
급전 장치(200)는 패치 안테나 및 모노폴 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차가 0°인 모드(Mode3, Mode4)와 180°인 모드(Mode1, Mode2)가 반복적으로 동작하도록 급전을 제어한다. 급전 장치(200)는 사전에 결정된 특정 순서에 따라 상기 모드가 일정하게 반복되게 제어할 수 있다. 모드가 전환되는 순서는 사전에 결정된 순서 또는 임의의 순서일 수도 있다.The
도 6은 빔 재구성 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 예이다. 도 2의 빔 재구성 안테나 장치의 방사 패턴에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 6(A)는 Mode 1에서의 방사패턴이다. 도 6(B)는 Mode 2에서의 방사패턴이다. 도 6(C)는 Mode 3에서의 방사패턴이다. 도 6(D)는 Mode 4에서의 방사패턴이다. 도 6(E)는 전체 모드의 빔이 합성된 방사패턴이다. 6 is an example of a radiation pattern of a beam reconstruction antenna device. It is a simulation result of the radiation pattern of the beam reconstruction antenna device of FIG. 2. 6(A) is a radiation pattern in
도 7은 빔 재구성 안테나의 성능을 실험한 결과이다. 실험을 위한 안테나는 0.5λ × 0.5λ × 0.20λ (1λ × 1λ × 0.01λ 급전회로) 크기를 고려하였다. 중심 주파수는 5.09GHz를 고려하였다. 실험 결과, 재구성 안테나 장치는 합성된 빔 패턴을 이용하여 170°이상의 넓은 동작 커버리지를 제공할 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서, 안테나는 반구 영역을 커버할 만큼 넓은 동작 커버리지를 제공하였고, 이때 6.8dBi(Sim) 이상의 높은 이득을 갖는 것으로 확인되었다.7 is a result of experimenting the performance of the beam reconstruction antenna. The antenna for the experiment considered the size of 0.5λ × 0.5λ × 0.20λ (1λ × 1λ × 0.01λ feeding circuit). The center frequency was considered 5.09GHz. As a result of the experiment, it was confirmed that the reconstructed antenna device can provide a wide operation coverage of 170° or more using the synthesized beam pattern. Therefore, the antenna provided an operation coverage wide enough to cover the hemisphere region, and it was confirmed that the antenna has a high gain of 6.8dBi (Sim) or more.
또한, 상술한 바와 같은 빔 재구성 안테나 장치에서의 급전 모드 제어 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 일시적 또는 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.In addition, the method for controlling the feed mode in the beam reconstruction antenna device as described above may be implemented as a program (or application) including an executable algorithm that can be executed in a computer. The program may be provided by being stored in a temporary or non-transitory computer readable medium.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM (read-only memory), PROM (programmable read only memory), EPROM(Erasable PROM, EPROM) 또는 EEPROM(Electrically EPROM) 또는 플래시 메모리 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.The non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, not a medium that stores data for a short moment, such as a register, cache, and memory. Specifically, the above-described various applications or programs include CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, read-only memory (ROM), programmable read only memory (PROM), and erasable PROM (EPROM). Alternatively, it may be provided by being stored in a non-transitory readable medium such as an EEPROM (Electrically EPROM) or a flash memory.
일시적 판독 가능 매체는 스태틱 램(Static RAM,SRAM), 다이내믹 램(Dynamic RAM,DRAM), 싱크로너스 디램 (Synchronous DRAM,SDRAM), 2배속 SDRAM(Double Data Rate SDRAM,DDR SDRAM), 증강형 SDRAM(Enhanced SDRAM,ESDRAM), 동기화 DRAM(Synclink DRAM,SLDRAM) 및 직접 램버스 램(Direct Rambus RAM,DRRAM) 과 같은 다양한 RAM을 의미한다.Temporary readable media are static RAM (SRAM), dynamic RAM (DRAM), synchronous DRAM (SDRAM), double data rate SDRAM (DDR SDRAM), and enhanced SDRAM (Enhanced SDRAM). SDRAM, ESDRAM), Synchronous DRAM (Synclink DRAM, SLDRAM) and Direct Rambus RAM (Direct Rambus RAM, DRRAM) refers to a variety of RAM.
본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.The present embodiment and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the above-described technology, and those skilled in the art can easily be used within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the above-described technology. It will be apparent that all of the modified examples and specific embodiments that can be inferred are included in the scope of the rights of the above-described technology.
Claims (11)
급전을 받아 제2 빔을 방사하는 모노폴 안테나; 및
상기 패치 안테나 및 상기 모노폴 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차가 0도인 모드와 180도인 모드가 반복적으로 동작하도록 급전을 제어하는 급전 장치를 포함하고,
상기 패치 안테나는 기판과 평행하게 배치되고, 상기 모노폴 안테나는 상기 패치 안테나의 중심에 수직 방향으로 배치되고,
상기 급전 장치는
제1 신호 공급원에 연결되는 제1 입력단자;
제2 신호 공급원에 연결되는 제2 입력단자;
상기 제1 입력단자의 신호 또는 상기 제2 입력단자의 신호를 입력받아 상기 패치 안테나의 급전 포트와 연결된 제1 출력단자와 제2 출력단자의 신호가 90도 위상차를 갖게 하는 하이브리드 커플러;
상기 제2 출력단자의 신호를 입력받아 위상을 90도 변환하는 위상 변환기; 및
상기 위상 변환기의 출력을 입력받아 상기 모노폴 안테나의 제1 급전 포트 또는 상기 모노폴 안테나의 제2 급전 포트에 신호를 전달하도록 제어하는 스위치를 포함하는 광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.A patch antenna that receives power and emits a first beam;
A monopole antenna that receives power and emits a second beam; And
A power feeding device for controlling power feeding so that a mode having a phase difference of 0 degrees and a mode having a phase difference of 180 degrees between the patch antenna and the signal transmitted to the monopole antenna repeatedly operates,
The patch antenna is disposed parallel to the substrate, the monopole antenna is disposed in a direction perpendicular to the center of the patch antenna,
The power supply device
A first input terminal connected to a first signal supply source;
A second input terminal connected to a second signal supply source;
A hybrid coupler configured to receive a signal from the first input terminal or a signal from the second input terminal to have a phase difference between the first output terminal and the second output terminal connected to the feed port of the patch antenna by 90 degrees;
A phase converter configured to convert a phase by 90 degrees by receiving a signal from the second output terminal; And
A beam reconstruction antenna apparatus having a wide coverage, including a switch receiving the output of the phase converter and controlling to transmit a signal to a first feed port of the monopole antenna or a second feed port of the monopole antenna.
상기 모노폴 안테나는 미앤더(meander) 형태의 안테나인 광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.The method of claim 1,
The monopole antenna is a beam reconstruction antenna device having a wide coverage, which is a meander type antenna.
상기 패치 안테나는 2개의 급전 포트와 연결되고, 상기 2개의 급전 포트는 상기 패치 안테나의 중심을 기준으로 90도 방향으로 이격되는 광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.The method of claim 1,
The patch antennas are connected to two feed ports, and the two feed ports are separated from the center of the patch antenna in a direction of 90 degrees.
상기 모노폴 안테나는 제1 급전 포트, 상기 패치 안테나는 제2 급전 포트 및 제3 급전 포트에 연결되고, 상기 제2 급전 포트와 상기 제3 급전 포트는 상기 패치 안테나의 중심을 기준으로 90도 방향으로 이격되고,
상기 급전 장치는
(1) 상기 제1 급전 포트에 0도 위상 신호 및 상기 제2 급전 포트에 180도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제1 모드,
(2) 상기 제1 급전 포트에 0도 위상 신호 및 상기 제3 급전 포트에 180도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제2 모드,
(3) 상기 제1 급전 포트에 90도 위상 신호 및 상기 제2 급전 포트에 90도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제3 모드 또는
(4) 상기 제1 급전 포트에 90도 위상 신호 및 상기 제3 급전 포트에 90도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제4 모드로 동작하게 제어하는 광각 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.The method of claim 1,
The monopole antenna is connected to a first feed port, the patch antenna is connected to a second feed port and a third feed port, and the second feed port and the third feed port are 90 degrees from the center of the patch antenna. Spaced apart,
The power supply device
(1) a first mode for simultaneously supplying a 0 degree phase signal to the first power supply port and a 180 degree phase signal to the second power supply port,
(2) a second mode for simultaneously supplying a 0 degree phase signal to the first feed port and a 180 degree phase signal to the third feed port,
(3) a third mode in which a 90-degree phase signal is simultaneously supplied to the first feeding port and a 90-degree phase signal to the second feeding port, or
(4) A beam reconstruction antenna device having a wide-angle coverage controlling operation in a fourth mode in which a 90 degree phase signal is simultaneously supplied to the first feed port and a 90 degree phase signal to the third feed port.
상기 제1 모드, 상기 제2 모드, 상기 제3 모드 및 상기 제4 모드에서 서로 다른 형태의 빔들을 방사되고,
상기 급전 장치는 시간축에서 특정한 순서로 상기 제1 모드, 상기 제2 모드, 상기 제3 모드 및 상기 제4 모드가 반복적으로 동작하게 제어하여 상기 서로 다른 형태의 빔들이 합성된 빔을 제공하는 광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.The method of claim 4,
Different types of beams are emitted in the first mode, the second mode, the third mode, and the fourth mode,
The power supply device controls the first mode, the second mode, the third mode, and the fourth mode to repeatedly operate in a specific order on a time axis to provide a beam in which the different types of beams are synthesized. Beam reconstruction antenna device having a.
상기 급전 장치는 CPW-G(Coplanar Waveguide with Lower Ground Plane) 구조인 광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.The method of claim 1,
The feeding device is a beam reconstruction antenna device having a wide coverage structure of a CPW-G (Coplanar Waveguide with Lower Ground Plane) structure.
상기 급전 장치는 (1) 상기 제1 급전 포트에 0도 위상 신호 및 상기 제2 급전 포트에 180도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제1 모드, (2) 상기 제1 급전 포트에 0도 위상 신호 및 상기 제3 급전 포트에 180도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제2 모드, (3) 상기 제1 급전 포트에 90도 위상 신호 및 상기 제2 급전 포트에 90도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제3 모드 또는 (4) 상기 제1 급전 포트에 90도 위상 신호 및 상기 제3 급전 포트에 90도 위상의 신호를 동시에 공급하는 제4 모드로 동작하게 제어하고,
상기 패치 안테나는 기판과 평행하게 배치되고, 상기 모노폴 안테나는 상기 패치 안테나의 중심에 수직 방향으로 배치되는 빔 재구성 안테나 장치에서의 급전 모드 제어 방법.The feeding device controls feeding to the first feeding port connected to the monopole antenna, the second feeding port connected to the patch antenna, and the third feeding port connected to the patch antenna,
The power feeding device includes (1) a first mode for simultaneously supplying a 0 degree phase signal to the first feeding port and a 180 degree phase signal to the second feeding port, (2) a 0 degree phase signal to the first feeding port And a second mode for simultaneously supplying a signal having a phase of 180 degrees to the third feeding port, (3) a second mode for simultaneously supplying a signal having a phase of 90 degrees to the first feeding port and a signal having a phase of 90 degrees to the second feeding port. Control to operate in a 3 mode or (4) a fourth mode of simultaneously supplying a 90 degree phase signal to the first feeding port and a 90 degree phase signal to the third feeding port,
The patch antenna is disposed parallel to the substrate, and the monopole antenna is disposed in a direction perpendicular to the center of the patch antenna.
상기 제1 모드, 상기 제2 모드, 상기 제3 모드 및 상기 제4 모드에서 서로 다른 형태의 빔들을 방사되고,
상기 급전 장치는 시간축에서 특정한 순서로 상기 제1 모드, 상기 제2 모드, 상기 제3 모드 및 상기 제4 모드가 반복적으로 동작하게 제어하여 상기 서로 다른 형태의 빔들이 합성된 빔을 제공하는 빔 재구성 안테나 장치에서의 급전 모드 제어 방법.The method of claim 8,
Different types of beams are emitted in the first mode, the second mode, the third mode, and the fourth mode,
The power supply device controls the first mode, the second mode, the third mode, and the fourth mode to operate repeatedly in a specific order on a time axis to provide a beam in which the different types of beams are synthesized. A method of controlling the feeding mode in an antenna device.
상기 급전 장치는
제1 신호 공급원에 연결되는 제1 입력단자;
제2 신호 공급원에 연결되는 제2 입력단자;
상기 제1 입력단자의 신호 및 상기 제2 입력단자의 신호를 입력받아 상기 패치 안테나의 급전 포트와 연결된 제1 출력단자와 제2 출력단자의 신호가 90도 위상차를 갖게 하는 하이브리드 커플러;
상기 제2 출력단자의 신호를 입력받아 위상을 90도 변환하는 위상 변환기; 및
상기 위상 변환기의 출력을 입력받아 상기 모노폴 안테나의 제1 급전 포트 또는 상기 모노폴 안테나의 제2 급전 포트에 신호를 전달하도록 제어하는 스위치를 포함하는 빔 재구성 안테나 장치에서의 급전 모드 제어 방법.The method of claim 8,
The power supply device
A first input terminal connected to a first signal supply source;
A second input terminal connected to a second signal supply source;
A hybrid coupler configured to receive a signal from the first input terminal and a signal from the second input terminal to have a phase difference between the first output terminal and the second output terminal connected to the feed port of the patch antenna by 90 degrees;
A phase converter configured to convert a phase by 90 degrees by receiving a signal from the second output terminal; And
And a switch for receiving the output of the phase converter and controlling the signal to be transmitted to the first feed port of the monopole antenna or the second feed port of the monopole antenna.
급전을 받아 제2 빔을 방사하는 모노폴 안테나; 및
상기 패치 안테나 및 상기 모노폴 안테나에 전달되는 신호 사이의 위상차가 0도인 모드와 180도인 모드가 반복적으로 동작하도록 급전을 제어하는 급전 장치를 포함하고,
상기 패치 안테나는 기판과 평행하게 배치되고, 상기 모노폴 안테나는 상기 패치 안테나의 중심에 수직 방향으로 배치되고,
상기 급전 장치는 CPW-G(Coplanar Waveguide with Lower Ground Plane) 구조인 광범위 커버리지를 갖는 빔 재구성 안테나 장치.A patch antenna that receives power and emits a first beam;
A monopole antenna that receives power and emits a second beam; And
A power feeding device for controlling power feeding so that a mode having a phase difference of 0 degrees and a mode having a phase difference of 180 degrees between the patch antenna and the signal transmitted to the monopole antenna repeatedly operates,
The patch antenna is disposed parallel to the substrate, the monopole antenna is disposed in a direction perpendicular to the center of the patch antenna,
The feeding device is a beam reconstruction antenna device having a wide coverage structure of a CPW-G (Coplanar Waveguide with Lower Ground Plane) structure.
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KR1020200001041A KR102238497B1 (en) | 2020-01-03 | 2020-01-03 | Beam reconfigurable antenna apparatus for wide coverage |
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2020
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