KR102275667B1

KR102275667B1 - 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물

Info

Publication number: KR102275667B1
Application number: KR1020190160581A
Authority: KR
Inventors: 서기원; 노승엽; 유태환
Original assignee: (주)지에쓰씨
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-07-12
Also published as: KR20200068606A

Abstract

본 발명의 실시예는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 지향성을 향상시켜 안테나 게인을 증가시키고 이에 따라 안테나 수신율을 향상시키며, 또한 널을 개선하여 전방위 수신율을 향상시키고 이에 따라 필드 수신율을 향상시킬 수 있는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 상면과, 상면의 반대면인 하면과, 상면과 하면 사이의 측면을 포함하는 유전체 블록; 유전체 블록의 상면에 형성된 방사 패치 전극; 유전체 블록의 하면에 형성된 접지 전극; 및 유전체 블록의 상면으로부터 이격되어 위치된 링 형태의 리플렉터를 포함하는, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 제공한다.

Description

널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물{High-oriented patch antenna structure with improved null}

본 발명의 실시예는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물에 관한 것이다.

일반적으로 이동 멀티미디어 정보, 방송 서비스 혹은 현재 위치와 전자 지도 서비스를 이용하기 위한 위성 신호 수신기는 마이크로 스트립 패치 안테나(Microstrip patch antenna)를 사용한다. 즉, 위성에서는 전리층의 간섭과 지상에서 반사되는 다중 경로 신호(잡음)의 영향을 최소화할 수 있도록 송신 시에 우현 편파(Right Hand Circular Polarization : RHCP)로 송신하는데, 수신기에서는 이와 같은 GPS 위성 신호를 수신하기 위하여 원형 편파(Circular Polarization) 안테나를 사용하는 것이 바람직하며, 여러 종류의 원형 편파 안테나 가운데 마이크로 스트립 패치 안테나가 저렴하고 수신율이 좋기 때문이다.

마이크로 스트립 패치 안테나는 중량이 가볍고, 공간을 적게 차지하는 평면적 구조를 가지면서도 주어진 공간 내에서 가장 큰 이득과 지향성을 보유할 수 있는 장점이 있는 안테나로서, 단독으로 사용되거나 LNA(Low Noise Amplifier) 증폭단과 함께 사용되며, 주로 GPS(Global Positioning System), GNSS(Global Navigation Satellite System), SXM(SiriusXM) 등의 응용기기에 적용되고 있다.

이러한 종래의 안테나는 일반적으로 고유전율을 갖는 유전체 블록과, 유전체 블록의 상면에 형성된 방사 패치 전극과, 유전체 블록의 하면에 형성된 접지 전극과, 유전체 블록을 관통하는 급전 핀을 포함한다. 여기서, 급전 핀은 방사 패치 전극에 전기적으로 연결되나, 접지 전극에 연결되지 않는다. 또한, 유전체 블록의 상면에 형성된 방사 패치 전극은 적어도 하나의 꼭지점이 챔퍼 처리되는데, 챔퍼의 방향에 의해 원형 편파 타입의 방향이 결정된다.

이와 같은 종래의 마이크로 스트립 패치 안테나는 최근 점차 고주파 대역의 주파수 이용에 따라 수신율을 향상시키기 위해 지향성이 향상될 필요가 있고, 또한 필드 수신율을 향상시키기 위해 널(null) 특성이 개선될 필요가 있다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 제공하는데 있다. 일예로, 본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 지향성을 향상시켜 안테나 게인을 증가시키고 이에 따라 안테나 수신율을 향상시키고, 또한 널을 개선하여 전방위 수신율을 향상시키고 이에 따라 필드 수신율을 향상시킬 수 있는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물은 상면과, 상면의 반대면인 하면과, 상면과 하면 사이의 측면을 포함하는 유전체 블록; 유전체 블록의 상면에 형성된 방사 패치 전극; 유전체 블록의 하면에 형성된 접지 전극; 및 유전체 블록의 상면으로부터 이격되어 위치된 링 형태의 금속인 리플렉터를 포함하되, 리플렉터는 상부 표면과, 상부 표면의 반대면인 하부 표면과, 상부 표면과 하부 표면 사이의 내측면과, 내측면의 반대면으로서 상부 표면과 하부 표면 사이의 외측면과, 내측면의 내측 공간을 포함하며, 상부 표면 및 하부 표면의 폭보다 내측면 및 외측면의 폭이 더 크고, 상부 표면 및 하부 표면의 폭은 전체 원주를 따라서 동일하고, 내측면의 지름은 전체 원주를 따라서 동일할 수 있다.

리플렉터는 유전체 블록의 상면과 평행할 수 있다.

리플렉터는 원형의 링 형태일 수 있다.

삭제

리플렉터의 크기는 방사 패치 전극의 크기보다 크거나 같을 수 있다.

리플렉터의 두께는 유전체 블록의 두께보다 작거나 같을 수 있다.

리플렉터는 하우징의 고정 부재에 고정되어 유전체 블록으로부터 이격될 수 있다.

본 발명의 실시예는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 제공한다. 일예로, 본 발명의 실시예는 지향성을 향상시켜 안테나 게인을 증가시키고 이에 따라 안테나 수신율을 향상시키며, 또한 널을 개선하여 전방위 수신율을 향상시키고 이에 따라 필드 수신율을 향상시킬 수 있는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 도시한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물이 하우징에 결합된 상태를 도시한 투시 사시도, 투시 평면도 및 투시 측면도이다.
도 5a 및 도 5b는 일반적인 패치 안테나 구조물과 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나 구조물의 LHCP(Left Hand Circular Polarization) 및 Null의 특성을 비교한 테이블이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)은 유전체 블록(110), 방사 패치 전극(120), 급전핀(130), 접지 전극(140) 및 리플렉터(150)를 포함할 수 있다.

여기서, 급전핀(130) 및 접지 전극(140)은 회로기판(160) 상에 실장될 수 있고, 리플렉터(150)는 추후 설명될 하우징에 결합되어 유전체 블록(110) 상에 플로팅(floating)될 수 있다.

유전체 블록(110)은 상면(111)과, 상면(111)의 반대면인 하면(112)과, 상면(111)과 하면(112) 사이의 다수의 측면(113)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 유전체 블록(110)은 대략 납작한 육면체 형태일 수 있다. 즉, 상면(111)과 하면(112)은 대략 평평한 사각 형태일 수 있고, 상면(111)과 하면(112)의 네 둘레를 연결하는 측면(113) 역시 각각 사각 형태일 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 유전체 블록(110)은 납작한 원판 형태이나 다각 형태일 수 있다.

일부 예들에서, 유전체 블록(110)은, 고유전율을 가지며, 알루미나, 지르코니아, 사이알론, 탄화규소, 질화규소와 같은 세라믹, PI(polyimide), PC(polycarbonate), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PBT(polybutylene terephthalate), ASA(acrylonitrile-styrene-acrylate), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), PP(polypropylene)와 같은 플라스틱 수지, 또는 그 혼합물로 형성될 수 있다. 이러한 유전체 블록(110)은 안테나의 성능이 향상되도록, 대략 45 이상의 유전율을 갖도록 설계될 수 있다.

방사 패치 전극(120)은 유전체 블록(110)의 상면(111) 상에 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120)은 대략 사각 형태로 형성될 수 있으나, 그 면적은 유전체 블록(110)의 상면(111)의 면적보다 작을 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120)은 대향되는 모서리에 각각 형성된 챔퍼(121)를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120)은 4개의 변과 2개의 챔퍼(121)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120)은 동작 주파수에 따라 다양한 크기/면적을 가질 수 있으며, 모양도 상술한 사각형이 아닌 원형 등이 가능하다.

급전핀(130)은 방사 패치 전극(120)에 연결된 채 유전체 블록(110)을 관통할 수 있다. 일부 예들에서, 급전핀(130)은 대략 유전체 블록(110)의 측면(113)과 평행한 관계를 가질 수 있으며, 접지 전극(140)으로부터 이격될 수 있다.

접지 전극(140)은 유전체 블록(110)의 하면(112)에 형성될 수 있다. 접지 전극(140) 역시 대략 사각 형태로 형성될 수 있으며, 이의 면적은 유전체 블록(110)의 하면(112)의 면적과 유사하거나 작을 수 있다. 물론, 접지 전극(140)은 급전핀(130)으로부터 이격될 수 있도록 급전핀(130)과 대응되는 영역에 형성된 원형의 오프닝을 포함할 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 접지 전극(140) 역시 원형으로 형성될 수도 있다.

리플렉터(150)는 유전체 블록(110)의 상면(111)으로부터 일정 거리 이격되어 위치될 수 있다. 일부 예들에서, 리플렉터(150)는 대략 링 형태일 수 있다. 또한, 리플렉터(150)는 유전체 블록(110)의 상면(111)과 대략 평행하게 위치될 수 있다.

일부 예들에서, 리플렉터(150)는 상부 표면(151)과, 상부 표면(151)의 반대면인 하부 표면(152)과, 상부 표면(151)과 하부 표면(152) 사이의 내측면(153)과, 내측면(153)의 반대면으로서 상부 표면(151)과 하부 표면(152) 사이의 외측면(154)과, 내측면(153)의 내측에 구비된 내측 공간(155)을 포함할 수 있다. 다르게 설명하면, 리플렉터(150)는 두께 및/또는 폭을 갖는 원형의 링 형태일 수 있다. 여기서, 상부 표면(151)과 하부 표면(152)의 폭은 동일할 수 있다. 또한, 내측면(153)과 외측면(154)의 폭(즉, 높이) 역시 동일할 수 있다.

일부 예들에서, 리플렉터(150)의 상부 표면(151) 및 하부 표면(152)의 폭보다 내측면(153) 및 외측면(154)의 폭(높이)이 더 클 수 있다. 다르게 설명하면, 리플렉터(150)의 수평 방향 폭보다 수직 방향 폭(높이)이 더 클 수 있다.

일부 예들에서, 리플렉터(150)의 크기(직경)는 유전체 블록(110) 및/또는 방사 패치 전극(120)의 크기(대각선 길이)보다 크거나 같을 수 있다.

일부 예들에서, 리플렉터(150)의 두께(높이)는 유전체 블록(110) 및/또는 방사 패치 전극(120)의 두께보다 작거나 같을 수 있다.

한편, 이러한 리플렉터(150)와 유전체 블록(110) 및/또는 방사 패치 전극(120)의 사이에는 공기만 존재할 수 있기 때문에, 리플렉터(150)와 유전체 블록(110) 및/또는 방사 패치 전극(120)의 사이의 유전율은 공기의 유전율과 같을 수 있고, 이에 따라 임피던스에 영향(변화)이 없다. 더불어, 리플렉터(150)와 유전체 블록(110) 및/또는 방사 패치 전극(120)의 사이의 이격 거리는 대략 0.1mm 내지 1mm로서, 이에 따라 하우징의 크기를 더욱 축소할 수 있다.

일부 예들에서, 급전핀(130) 및 접지 전극(140)은 각각 회로기판(160)에 구비된 급전패드(미도시) 및 접지 패드(161)에 각각 전기적으로 연결될 수 있고, 리플렉터(150)는 후술할 하우징의 결합 부재에 결합되어 고정될 수 있다.

일부 예들에서, 방사 패치 전극(120), 급전핀(130) 및 접지 전극(140)은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120), 급전핀(130) 및 접지 전극(140)은 무전해 도금, 전해 도금, 스퍼터링, 증발, CVD(Chemical Vapor Deposition), MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), PECVD(Plasma Enhanced CVD), ALD(Atomic Layer Deposition), PVD(Physical vapor Deposition), PLD (Pulsed Laser Deposition), L-MBE (Laser Molecular Beam Epitaxy) 및 등가 방법 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120), 급전핀(130) 및 접지 전극(140)은 전도성 잉크의 인쇄 및 소결 공정, 플라즈마 용사 공정, 또는 상온 진공 분사 공정, 에어로졸 디포지션 공정 등으로 형성될 수도 있다. 더욱이, 일부 예들에서, 방사 패치 전극(120), 급전핀(130) 및 접지 전극(140)은 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅. 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식을 이용하여 형성한 후, 유전체 블록(110)에 접착층으로 접착시켜 형성할 수도 있다.

한편, 리플렉터(150)는, 일부 예들에서, 스테인리스 스틸, 스틸, 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 리플렉터(150)는 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅. 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식 또는 용융된 금속을 주조하는 방식을 이용하여 형성한 후, 하우징의 결합 부재에 결합시켜 고정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 유전체 블록(110) 및 방사 패치 전극(120)의 상부에 이격되어 위치된 원형 링 타입의 리플렉터(150)를 더 구비함으로써, 지향성을 향상시켜 안테나 게인을 증가시키고 이에 따라 안테나 수신율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 원형 링 타입의 리플렉터(150)로 인해, 널을 개선하여 전방위 수신율을 향상시키고 이에 따라 필드 수신율을 향상시킬 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)이 베이스(171) 및 하우징(172)에 결합된 상태를 도시한 투시 사시도, 투시 평면도 및 투시 측면도이다.

도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)은 베이스(171)와 하우징(172)의 사이에 결합될 수 있다. 일례로, 패치 안테나 구조물(100)이 실장된 회로기판(160)이 베이스(171)에 안착되고, 링 타입의 리플렉터(150)는 하우징(172)에 구비된 결합 부재(173)에 결합되어 고정될 수 있다.

이와 같이 하여, 원형 링 타입의 리플렉터(150)를 포함하는 패치 안테나 구조물(100)이 베이스(171)와 하우징(172)의 사이에 위치됨으로써, 본 발명의 실시예는 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(100)을 제공하게 된다.

도 5a 및 도 5b는 일반적인 패치 안테나 구조물과 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나 구조물의 LHCP(Left Hand Circular Polarization) 및 Null의 특성을 비교한 테이블이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나 구조물(도 5b 참조)은 0도 내지 90도의 전 각도 범위에서 널이 개선됨을 볼 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나 구조물(도 5b 참조)은 0도 내지 30도의 범위에서 널이 더욱 개선됨으로써 고지향성 즉, 위성을 바라보는 각도에서 특히 널이 개선됨을 볼 수 있다. 여기서, 0도는 예를 들면 지면에 수직인 위성 방향을 의미하고, 90도는 지면과 평행한 방향을 의미한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(200)을 도시한 사시도이다. 도 6에 도시된 패치 안테나 구조물(200)은 도 1 내지 3에 도시된 패치 안테나 구조물(100)과 유사하므로 그 차이점을 중심으로 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(200)은 접지 암 전극(210)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 접지 암 전극(210)은 회로기판(160) 상에 실장될 수 있다.

접지 암 전극(210)은 유전체 블록(110)의 외측으로서 측면(113)에 평행하게 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 접지 암 전극(210)은 대향되는 적어도 한쌍 또는 두쌍이 형성될 수 있으며, 이들은 접지 전극(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 접지 암 전극(210)은 회로기판(160)에 구비된 암 패드(211)에 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 접지 암 전극(210)은, 일부 예들에서, 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 접지 암 전극(210)은 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅. 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식을 이용하여 형성한 후, 회로기판(160)의 암 전극 패드(211)에 접착층(예를 들면, 솔더)으로 접착시켜 형성할 수 있다.

이러한 접지 암 전극(210)은 제1쌍을 포함하고, 제1쌍은 유전체 블록(110)의 대향되는 측면(113)(대향되는 양측면(113))의 외측에 각각 형성될 수 있고, 추가적으로 접지 암 전극(210)은 제2쌍을 포함하고, 제2쌍은 유전체 블록(110)의 다른 대향되는 측면(113)(다른 대향되는 양측면(113))의 외측에 각각 형성될 수 있다.

일부 예들에서, 접지 암 전극(210)의 폭은 유전체 블록(110)의 측면(113)의 폭보다 작을 수 있고, 또한 접지 암 전극(210)의 높이는 유전체 블록(110)의 측면(113)의 높이보다 높을 수 있다. 여기서, 용량(즉, 캐패시턴스)은 접지 암 전극(210)의 높이 및 폭에 의해 결정될 수 있다.

일부 예들에서, 접지 암 전극(210)은 유전체 블록(110)의 측면(113)에 대하여 대략 평행한 직선 형태일 수 있다. 일부 예들에서, 접지 암 전극(210)은 유전체 블록(110)의 측면(113)에 평행한 대략 평평한 플레이트 형태 또는 직사각 플레이트 형태일 수 있다. 일부 예들에서, 유전체 블록(110)의 원판 형태일 경우, 접지 암 전극(210) 역시 유전체 블록(110)의 측면(곡면)에 대략 균일한 거리로 이격될 수 있도록 곡면 플레이트 형태(또는 호 형태)로 형성될 수 있다.

일부 예들에서, 접지 전극(140)과 접지 암 전극(210)은 상호간 전기적으로 연결되어, 동일한 접지 전위를 가질 수 있다. 그러나, 방사 패치 전극(120) 및 급전핀(130)은 접지 전극(140) 및 접지 암 전극(210)으로부터 이격될 수 있다. 일부 예들에서, 접지 전극(140) 및 접지 암 전극(210)은 하나의 공통 접지 전극으로 볼 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 패치 안테나 구조물(200)은 유전체 블록(110)의 외측에 형성되어 접지 전극(140)에 전기적으로 연결된 제1쌍 및/또는 제2쌍의 접지 암 전극(210)을 더 포함함으로써, 원하는 공진 주파수(fr)와 축비를 쉽게 얻을 수 있다. 다르게 설명하면, 유전체 블록(110)중 측면(113)의 외측에 대향되는 한쌍 이상의 접지 암 전극(210)이 더 형성됨으로써, 접지 암 전극(210)이 방사 패치 전극(120)에 더 근접하게 위치되고, 이에 따라 방사 패치 전극(120)과, 접지 전극(140) 및 접지 암 전극(210) 사이의 용량(캐패시턴스)이 증가하게 된다. 이러한 용량의 증가는 방사 패치 전극(120)의 공진 주파수가 작아진다는 것을 의미하므로 위의 공진주파수는 방사 패치 전극(120)의 넓이를 줄임으로써 용량이 증가되기 전과 같은 주파수를 만들 수 있다. 이것은 원형 편파 패치 안테나의 자체를 소형화할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 원형 편파 패치 안테나의 소형화는 방사 패치 전극(120)과, 접지 전극(140) 사이의 용량을 증가시키도록 접지 암 전극(210)을 구성함으로써 구현할 수 있다.

더욱이, 상술한 접지 암 전극(210)은 방사 패치 전극(120)과의 용량을 증가시켜 패치 안테나를 소형화하며, 접지 암 전극(210)이 높이를 조정함으로써, 원하는 공진 주파수를 얻을 수 있고, 또한 접지 암 전극(210)의 높이 및 폭을 조절하여 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물(300)을 도시한 단면도이다. 도 7에 도시된 패치 안테나 구조물(300)은 도 1 내지 3, 6에 도시된 패치 안테나 구조물(100,200)과 유사하므로 그 차이점을 중심으로 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패치 안테나 구조물(300)은 접지 암 전극(310)이 유전체 블록(110)의 측면(113)에 대하여 상부로 갈수록 내측으로 휘는 곡면 형태일 수 있다. 여기서, 접지 암 전극(310)은 대향되는 한쌍 또는 두쌍을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 접지 암 전극(310)은 제1쌍을 포함하고, 제1쌍의 상단을 지지하는 지지대(320)를 더 포함할 수 있다. 지지대(312)는 유전체 또는 절연체일 수 있으며, 이는 곡면 형태의 접지 암 전극(310)이 스스로 곡면 모양을 유지할 수 있다면 생략될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100,200,300; 본 발명의 실시예에 따른 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물
110; 유전체 블록 111; 상면
112; 하면 113; 측면
120; 방사 패치 전극 121; 챔퍼
130; 급전핀 140; 접지 전극
150; 리플렉터 160; 회로기판
161; 접지 패드 171; 베이스
172; 하우징 173; 결합 부재

Claims

상면과, 상면의 반대면인 하면과, 상면과 하면 사이의 측면을 포함하는 유전체 블록;
유전체 블록의 상면에 형성된 방사 패치 전극;
유전체 블록의 하면에 형성된 접지 전극; 및
유전체 블록의 상면으로부터 이격되어 위치된 링 형태의 금속인 리플렉터를 포함하되,
리플렉터는 상부 표면과, 상부 표면의 반대면인 하부 표면과, 상부 표면과 하부 표면 사이의 내측면과, 내측면의 반대면으로서 상부 표면과 하부 표면 사이의 외측면과, 내측면의 내측 공간을 포함하며, 상부 표면 및 하부 표면의 폭보다 내측면 및 외측면의 폭이 더 크고, 상부 표면 및 하부 표면의 폭은 전체 원주를 따라서 동일하고, 내측면의 지름은 전체 원주를 따라서 동일한, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물.
제 1 항에 있어서,
리플렉터는 유전체 블록의 상면과 평행한, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물.
삭제
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제 1 항에 있어서,
리플렉터는 원형의 링 형태인, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물.
제 1 항에 있어서,
리플렉터의 크기는 방사 패치 전극의 크기보다 크거나 같은, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물.
제 1 항에 있어서,
리플렉터의 두께는 유전체 블록의 두께보다 작거나 같은, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물.
제 1 항에 있어서,
리플렉터는 하우징의 고정 부재에 고정되어 유전체 블록으로부터 이격된, 널이 개선된 고지향성 패치 안테나 구조물.