KR102282029B1 - Circular polarization antenna - Google Patents

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KR102282029B1
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circular polarization
circularly polarized
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antenna
radiator
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KR1020200081480A
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윤태열
투안 투 이
김용덕
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a circular polarization antenna simple in structure and generating four independently controlled circular polarization modes. The circular polarization antenna includes a substrate, a power supply portion formed on one surface of the substrate and supplied with external power, and an emitter electrically connected to the power supply portion. A polygonal ring is formed in the emitter. A gap and a notch are connected to one edge of the polygonal ring. A slot is formed so as to surround the polygonal ring. The gap and the notch generate at least one first circular polarization mode. The slot generates a second circular polarization mode. The first and second circular polarization modes are independently controlled and differ in frequency.

Description

원형 편파 안테나{CIRCULAR POLARIZATION ANTENNA}Circularly polarized antenna {CIRCULAR POLARIZATION ANTENNA}

본 발명은 4가지 원형 편파 모드들을 발생시키는 원형 편파 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a circularly polarized antenna generating four circularly polarized modes.

기존의 원형 편파 안테나는 복수의 원형 편파 모드들을 발생시키기 위하여 복잡한 구조를 가졌으며, 그 결과 안테나의 사이즈가 증가하였다. The conventional circular polarization antenna has a complex structure to generate a plurality of circular polarization modes, and as a result, the size of the antenna is increased.

KRUS 10-206417510-2064175 BB

본 발명은 간단한 구조로 독립적으로 제어되는 4가지 원형 편파 모드들을 발생시키는 원형 편파 안테나를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a circularly polarized antenna that generates four independently controlled circularly polarized modes with a simple structure.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 안테나는 기판; 상기 기판의 일면 위에 형성되며, 외부 전력이 공급되는 급전부; 및 상기 급전부에 전기적으로 연결된 방사체를 포함한다. 여기서, 상기 방사체 내부에 다각형 링이 형성되고, 상기 다각형 링의 일 에지에 갭 및 노치가 연결되며, 상기 다각형 링을 둘러싸도록 슬롯이 형성되고, 상기 갭 및 노치가 적어도 하나의 제 1 원형 편파 모드를 발생시키며, 상기 슬롯이 제 2 원형 편파 모드를 발생시키고, 상기 제 1 원형 편파 모드와 상기 제 2 원평 편파 모드는 독립적으로 제어되며, 상기 제 1 원형 편파 모드의 주파수와 상기 제 2 원형 편파 모드의 주파수가 다르다. In order to achieve the above object, a circularly polarized antenna according to an embodiment of the present invention includes a substrate; a power supply unit formed on one surface of the substrate and supplied with external power; and a radiator electrically connected to the power supply unit. Here, a polygonal ring is formed inside the radiator, a gap and a notch are connected to one edge of the polygonal ring, a slot is formed to surround the polygonal ring, and the gap and the notch are at least one first circular polarization mode , the slot generates a second circular polarization mode, the first circular polarization mode and the second circular polarization mode are independently controlled, the frequency of the first circular polarization mode and the second circular polarization mode different frequencies.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나는 기판; 상기 기판의 일면 위에 형성된 급전부; 상기 급전부에 전기적으로 연결된 방사체; 및 상기 방사체와 이격되어 형성된 '역 V' 형상의 기생 소자를 포함한다. 여기서, 상기 방사체 내부에 개방 루프 사각형 링이 형성되고, 상기 사각형 링의 일 에지에 갭 및 노치가 연결되며, 상기 사각형 링을 둘러싸도록 마름모형 슬롯이 형성된다. An antenna according to another embodiment of the present invention includes a substrate; a feeding unit formed on one surface of the substrate; a radiator electrically connected to the feeding unit; and an 'inverted V'-shaped parasitic element spaced apart from the radiator. Here, an open loop rectangular ring is formed inside the radiator, a gap and a notch are connected to one edge of the rectangular ring, and a rhombic slot is formed to surround the rectangular ring.

본 발명에 따른 원형 편파 안테나는 갭 및 노치, 마름모형 슬롯 및 기생 소자를 이용하여 독립적으로 제어되는 4가지 원형 편파 모드들을 발생시킬 수 있다. 특히, 상기 원형 편파 안테나는 간단한 구조로 구현될 수 있다. The circularly polarized antenna according to the present invention can generate four independently controlled circularly polarized modes using a gap and a notch, a rhombic slot, and a parasitic element. In particular, the circularly polarized antenna may be implemented with a simple structure.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 안테나를 도시한 도면들이다.
도 3은 다양한 안테나들의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 안테나 1 및 안테나 1*의 전류 분포를 도시한 도면이다.
도 5는 안테나 1, 안테나 1* 및 안테나 2의 성능 결과를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 9는 안테나 2 내지 안테나 4의 전류 분포를 도시한 도면들이다.
도 10은 안테나 2 내지 안테나 4의 성능 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수들에서의 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 12는 시뮬레이션과 측정 결과를 도시한 도면이고, 도 13은 변수가 표시된 원형 편파 안테나를 도시한 도면이다.
도 14 내지 도 17은 변수 변화에 따른 안테나의 성능 결과의 변화를 도시한 도면들이다.
1 and 2 are views illustrating a circularly polarized antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the structure of various antennas.
4 is a diagram illustrating current distributions of antenna 1 and antenna 1*.
5 is a diagram illustrating performance results of antenna 1, antenna 1*, and antenna 2;
6 to 9 are diagrams illustrating current distributions of antennas 2 to 4;
10 is a diagram illustrating performance results of antennas 2 to 4;
11 is a diagram illustrating a radiation pattern of an antenna at frequencies according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating simulation and measurement results, and FIG. 13 is a diagram illustrating a circularly polarized antenna in which variables are displayed.
14 to 17 are diagrams illustrating changes in antenna performance results according to variable changes.

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.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

본 발명은 다중 대역의 원형 편파들, 예를 들어 간단한 구조를 가지면서 4개의 원형 편파들을 발생시키는 안테나에 관한 것으로서, 상기 원형 편파들이 독립적으로 제어될 수 있다. The present invention relates to an antenna that generates multi-band circularly polarized waves, for example, four circularly polarized waves while having a simple structure, and the circularly polarized waves can be independently controlled.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 안테나를 도시한 도면들이고, 도 3은 다양한 안테나들의 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 안테나 1 및 안테나 1*의 전류 분포를 도시한 도면이다. 도 5는 안테나 1, 안테나 1* 및 안테나 2의 성능 결과를 도시한 도면이고, 도 6 내지 도 9는 안테나 2 내지 안테나 4의 전류 분포를 도시한 도면들이며, 도 10은 안테나 2 내지 안테나 4의 성능 결과를 도시한 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수들에서의 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다. 도 12는 시뮬레이션과 측정 결과를 도시한 도면이고, 도 13은 변수가 표시된 원형 편파 안테나를 도시한 도면이며, 도 14 내지 도 17은 변수 변화에 따른 안테나의 성능 결과의 변화를 도시한 도면들이다. 1 and 2 are diagrams showing a circularly polarized antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the structures of various antennas, and FIG. 4 is a diagram showing the current distribution of antenna 1 and antenna 1* it is one drawing 5 is a view showing the performance results of antenna 1, antenna 1*, and antenna 2, FIGS. 6 to 9 are diagrams showing the current distribution of antenna 2 to antenna 4, and FIG. 10 is an antenna 2 to antenna 4 It is a diagram showing the performance result. 11 is a diagram illustrating a radiation pattern of an antenna at frequencies according to an embodiment of the present invention. 12 is a diagram illustrating simulation and measurement results, FIG. 13 is a diagram illustrating a circularly polarized antenna with parameters displayed, and FIGS. 14 to 17 are diagrams illustrating changes in antenna performance results according to changes in parameters.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 원형 편파 안테나는 유전체 기판(100), 급전부(102), 방사체(104), 접지(106) 및 기생 소자(기생 패턴, 118)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the circularly polarized antenna of this embodiment may include a dielectric substrate 100, a power feeding unit 102, a radiator 104, a ground 106, and a parasitic element (parasitic pattern, 118). there is.

방사체(104) 및 기생 소자(118)는 기판(100)의 일면 상에 형성되고, 접지(106)는 기판(100)의 타면(반대면) 상에 형성될 수 있다. 이 때, 외부 전원(미도시)으로부터 공급된 전력이 접지(106)로 직접 공급되며, 그 결과 상기 공급된 전력이 접지(106)로부터 급전부(102)로 커플링 전달될 수 있다. 물론, 상기 전력이 접지(106)가 아닌 급전부(102)로 직접 제공될 수도 있다. The radiator 104 and the parasitic element 118 may be formed on one surface of the substrate 100 , and the ground 106 may be formed on the other surface (opposite surface) of the substrate 100 . At this time, power supplied from an external power source (not shown) is directly supplied to the ground 106 , and as a result, the supplied power may be coupled and transferred from the ground 106 to the power supply unit 102 . Of course, the power may be provided directly to the power supply unit 102 instead of the ground 106 .

급전부(102)는 도체로서 외부 전력을 방사체(104)로 전달할 수 있다. The power feeding unit 102 may transmit external power to the radiator 104 as a conductor.

일 실시예에 따르면, 방사체(104)는 도체로서 급전부(102)에 전기적으로 연결되고, 예를 들어 마름모 형상을 가질 수 있으며, 개방 루프 구조를 가질 수 있다. According to an embodiment, the radiator 104 is electrically connected to the power feeding unit 102 as a conductor, and may have, for example, a rhombus shape, and may have an open loop structure.

이러한 방사체(104) 상에 개방 루프 다각형 링, 예를 들어 사각 링(110), 갭(Gap, 112), 노치(Notch, 114) 및 마름모 형상의 슬롯(116)이 형성될 수 있다. An open loop polygonal ring, for example, a square ring 110 , a gap 112 , a notch 114 , and a rhombus-shaped slot 116 may be formed on the radiator 104 .

사각 링(110)은 방사체(104)의 중앙부에 형성되고, 갭(112)과 노치(114)는 사각 링(110)의 일 에지를 기준으로 예를 들어 상호 90도 각도를 가지고 형성될 수 있으며, 슬롯(116)은 사각 링(110)과 분리된 상태에서 마름모 형상을 가지고 사각 링(110)을 둘러쌀 수 있다. 이 때, 슬롯(116)은 갭(112) 및 노치(114)와 이격될 수 있다. The square ring 110 is formed in the central portion of the radiator 104, and the gap 112 and the notch 114 may be formed at an angle of, for example, 90 degrees to each other based on one edge of the square ring 110, , the slot 116 may have a rhombus shape in a state separated from the square ring 110 and surround the square ring 110 . In this case, the slot 116 may be spaced apart from the gap 112 and the notch 114 .

기생 소자(118)는 도체로서 '역 V" 형상을 가지고 방사체(104)와 이격되어 방사체(104)로부터 커플링 급전받을 수 있다. As a conductor, the parasitic element 118 may have an 'inverted V' shape and be spaced apart from the radiator 104 to receive coupling power from the radiator 104 .

일 실시예에 따르면, 접지(106) 상에 노치(120)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 노치(120)는 기판(100)의 폭 방향 중앙부에서 급전부(102)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. According to one embodiment, a notch 120 may be formed on the ground 106 . For example, the notch 120 may be formed at a position corresponding to the power feeding unit 102 in the central portion of the substrate 100 in the width direction.

이러한 구조의 안테나는 4개의 서로 다른 주파수의 원형 편파들을 발생시킬 수 있다. 특히, 상기 원형 편파들은 각기 독립적으로 제어될 수 있다. An antenna of this structure can generate circularly polarized waves of four different frequencies. In particular, each of the circularly polarized waves can be independently controlled.

종래 원형 편파 안테나는 3개의 원형 편파들을 발생시키기 위하여 구조가 복잡하였으나, 본 발명의 원형 편파 안테나는 간단한 구조로 4개의 원형 편파들을 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 원형 편파 안테나가 가볍고 장비에 집적하기가 용이할 수 있다. The conventional circularly polarized antenna has a complicated structure to generate three circularly polarized waves, but the circularly polarized antenna of the present invention can generate four circularly polarized waves with a simple structure. As a result, the circularly polarized antenna may be lightweight and easy to integrate into equipment.

또한, 4개의 원형 편파들이 독립적으로 제어되므로, 사용자의 목적에 따라 다양한 통신에 적응적으로 사용될 수 있다. In addition, since the four circularly polarized waves are independently controlled, they can be adaptively used for various communications according to a user's purpose.

이하, 도 3의 참조하여 4개의 원형 편파들을 발생시키는 과정을 살펴보겠다. 다만, 설명의 편의를 위하여 도면 부호는 생략한다. Hereinafter, a process of generating four circularly polarized waves will be described with reference to FIG. 3 . However, reference numerals are omitted for convenience of description.

안테나 1은 방사체 중앙에 사각 링만 형성된 구조이고, 안테나 2는 방사체 상에 사각 링, 갭 및 노치가 형성된 구조이며, 안테나 3은 방사체 상에 사각 링, 갭, 노치 및 마름모형 슬롯이 형성된 구조이고, 안테나 4는 방사체 상에 사각 링, 갭, 노치 및 마름모형 슬롯이 형성되고 기생 소자가 상기 방사체에 분리되어 형성되는 구조이다. Antenna 1 has a structure in which only a square ring is formed in the center of the radiator, Antenna 2 has a structure in which a square ring, a gap, and a notch are formed on the radiator, and Antenna 3 has a structure in which a square ring, a gap, a notch, and a rhombic slot are formed on the radiator The antenna 4 has a structure in which a square ring, a gap, a notch, and a rhombus-shaped slot are formed on a radiator, and a parasitic element is separated from the radiator.

안테나 1은 구석 급전 폐루프 안테나로서 사각 링을 중심으로 대칭 구조이기 때문에 수평 방향 성분은 상쇄 제거되고 수직 방향 성분인 E 필드(전기장)만이 남으며, 그 결과 도 5의 (d)에 도시된 바와 같은 선형 편파를 발생시킨다. 이 때, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 표면 전류들이 사각 링의 외주변 상에 강하게 분포하며, 4.8㎓의 주파수에서 TM11의 기본 모드를 가질 수 있다. Since antenna 1 is a corner-fed closed-loop antenna and has a symmetrical structure around a square ring, the horizontal component is canceled and only the E field (electric field), which is the vertical component, remains, as a result, as shown in FIG. It generates a linear polarization. At this time, as shown in (a) of FIG. 4, the surface currents are strongly distributed on the outer periphery of the square ring, and can have a basic mode of TM11 at a frequency of 4.8 GHz.

안테나 1*은 사각 링과 갭이 형성된 구조로, 이러한 갭을 추가함에 의해 2.8㎓ 및 3.7㎓의 주파수들에서 부가적인 공진이 발생하여 넓은 대역폭을 구현할 수 있다. Antenna 1* has a structure in which a square ring and a gap are formed, and by adding such a gap, additional resonance occurs at frequencies of 2.8 GHz and 3.7 GHz, thereby realizing a wide bandwidth.

사각 링만 있을 때에는 대칭적인 표면 전류 분포를 가지나, 이러한 갭을 추가함에 의해 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 대칭적인 표면 전류 분포가 깨진다. 즉, 비대칭적인 표면 전류 분포가 형성된다. 결과적으로, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 수평 방향에서 표면 전류 분포를 발생시킨다. 즉, 사각 링만 있을 때는 대칭적인 전류 분포로 인하여 수평 방향 성분이 제거되었으나 상기 갭을 추가함에 의해 수평 방향 성분이 존재하게 된다. When there is only a square ring, it has a symmetrical surface current distribution, but by adding such a gap, the symmetrical surface current distribution is broken as shown in (b) of FIG. 4 . That is, an asymmetrical surface current distribution is formed. As a result, a surface current distribution is generated in the horizontal direction as shown in Fig. 4(b). That is, when there is only the rectangular ring, the horizontal component is removed due to the symmetrical current distribution, but the horizontal component is present by adding the gap.

도 4의 (b)를 다시 살펴보면, 상기 표면 전류 분포는 다른 전류 경로를 가지는 내부 에지(사각 링의 에지) 및 외부 에지(방사체의 에지) 근처에 강하게 집중하며, 그 결과 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 2.9㎓ 및 5.6㎓에서 각기 원형 편파들을 발생시킨다. 즉, 안테나 1*는 2개의 원형 편파들을 발생시킬 수 있다. Referring back to FIG. 4(b), the surface current distribution is strongly concentrated near the inner edge (edge of the square ring) and the outer edge (edge of the emitter) having different current paths, as a result of FIG. 5(d) As shown in Fig. 2, circularly polarized waves are generated at 2.9 GHz and 5.6 GHz, respectively. That is, antenna 1* can generate two circularly polarized waves.

다만, 5.6㎓에서 축비(Axial Ratio)가 원형 편파 요건을 만족시키지 못하고 원형 편파 모드가 타겟 응용 밴드를 커버하지 못하기 때문에, 안테나 2에서 보여지는 바와 같이 노치를 추가적으로 형성할 수 있다. However, since the axial ratio at 5.6 GHz does not satisfy the circular polarization requirement and the circular polarization mode does not cover the target application band, a notch may be additionally formed as shown in antenna 2.

안테나 2에서 노치는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 전류 경로를 증가시키기 때문에 축비 곡선을 더 낮은 주파수로 이동시키며, 그 결과 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 2.5㎓ 및 5.4㎓에서 효율적인 원형 편파들을 발생시킬 수 있다. 이러한 노치는 안테나의 사이즈를 감소시킬 수 있다. The notch in antenna 2 shifts the axial ratio curve to a lower frequency because it increases the current path as shown in FIGS. 6 and 7, and as a result, at 2.5 GHz and 5.4 GHz as shown in FIG. Efficient circular polarizations can be generated. Such a notch may reduce the size of the antenna.

2.5㎓에서는 도 6에 도시된 바와 같이 왼손 방향 원형 편파(Left-hand circular polarization, LHCP)를 발생시키고, 5.4㎓에서는 도 7에 도시된 바와 같이 오른손 방향 원형 편파(Right-hand circular polarization, RHCP)를 발생시킬 수 있다. At 2.5 GHz, left-hand circular polarization (LHCP) is generated as shown in FIG. 6, and at 5.4 GHz, as shown in FIG. 7, right-hand circular polarization (RHCP) can cause

여기서, 원형 편파들의 공진 주파수는 외부 에지 길이(방사체의 에지 길이, 도 13에서 W1) 및 내부 에지 길이(사각 링의 에지 길이, 도 13에서 W2)에 의해 결정되며, 노치와 갭의 위치는 최소의 축비를 가지도록 하는데 사용할 수 있다. 다만, 상기 노치와 상기 갭은 사각 링의 일 에지에 연결된 상태로 축비를 고려하여 소정 각도로 분리되어 형성될 수 있다. Here, the resonant frequency of the circularly polarized waves is determined by the outer edge length (edge length of the emitter, W1 in Fig. 13) and the inner edge length (edge length of the square ring, W2 in Fig. 13), and the positions of the notch and the gap are at least It can be used to have an axis ratio of However, the notch and the gap may be formed to be separated by a predetermined angle in consideration of the axial ratio while being connected to one edge of the square ring.

내부 에지 길이(W2)를 가변시키면, 즉 사각 링의 사이즈를 가변시키면, 2.5㎓에서의 원형 편파에 영향을 미친다. 예를 들어, 내부 에지 길이(W2)를 증가시키면, 내부 루프 둘레가 증가되기 때문에 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이 2.5㎓에서의 축비 곡선이 더 낮은 주파수로 이동한다. Varying the inner edge length W2, that is, varying the size of the square ring, affects the circular polarization at 2.5 GHz. For example, if the inner edge length W2 is increased, the axial ratio curve at 2.5 GHz moves to a lower frequency as shown in FIG. 14(b) because the inner loop circumference is increased.

이 때, 내부 에지 길이(W2)의 변화는 마름모형 슬롯 및 기생 소자로 인한 다른 원형 편파 모드에 영향을 미치지 않는다. 즉, 갭 및 노치에 의해 발생되는 원형 편파는 외부 에지 길이 및 내부 에지 길이에 의해 독립적으로 제어되되, 외부 에지 길이 및 내부 에지 길이 변화는 다른 원형 편파 모드에 영향을 미치지 아니한다. At this time, the change of the inner edge length W2 does not affect other circular polarization modes due to the rhombic slot and parasitic elements. That is, the circular polarization generated by the gap and the notch is independently controlled by the outer edge length and the inner edge length, but the outer edge length and inner edge length change do not affect other circular polarization modes.

도시하지는 않았지만, 외부 에지 길이(W1)를 변화시키면, 5.4㎓에서의 원형 편파 모드의 주파수가 다른 주파수로 이동할 수 있다. 즉, 외부 에지 길이(W1)를 가변시킴에 의해 5.4㎓의 원형 편파 모드를 제어할 수 있다. Although not shown, if the outer edge length W1 is changed, the frequency of the circular polarization mode at 5.4 GHz may shift to another frequency. That is, the circular polarization mode of 5.4 GHz can be controlled by varying the outer edge length W1.

안테나 3은 마름모형 슬롯이 추가적으로 형성되되, 상기 마름모형 슬롯은 사각 링을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 특히, 상기 마름모형 슬롯은 사각 링을 기준으로 대칭적으로 형성된다. 이러한 마름모형 슬롯은 중간 주파수에서 수평 수직 방향의 전류를 균형 맞추기 위하여 사용된다. 결과적으로, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 새로운 원형 편파 모드가 3.5㎓에서 발생할 수 있다. Antenna 3 is further formed with a rhombus slot, the rhombus slot may be formed to surround a square ring. In particular, the rhombic slot is symmetrically formed with respect to the square ring. These diamond-shaped slots are used to balance horizontal and vertical currents at intermediate frequencies. As a result, a new circular polarization mode may occur at 3.5 GHz as shown in FIG. 10(d).

이러한 원형 편파는 도 8에 도시된 바와 같이 전류 분포를 가지며, 그 결과 왼손 방향 원형 편파일 수 있다. This circularly polarized wave has a current distribution as shown in FIG. 8, and as a result, it may be a left-handed circularly polarized wave.

마름모형 슬롯으로 인한 새로운 원형 편파 모드의 공진 주파수는 마름모형 슬롯의 둘레 길이에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 13에서 D2를 증가시키면, 즉 상기 슬롯의 둘레 길이를 증가시키면, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 축비 곡선이 3.5㎓보다 낮은 주파수로 이동한다. 이 때, 다른 원형 편파 모드의 주파수는 변하지 않는다. 즉, 새로운 원형 편파 모드의 주파수가 마름모형 슬롯의 둘레 길이에 의해 독립적으로 제어되나, 상기 마름모형 슬롯의 둘레 길이가 다른 원형 편파 모드에는 영향을 미치지 않는다. The resonant frequency of the new circular polarization mode due to the rhombic slot may be determined by the perimeter of the rhombic slot. For example, if D2 is increased in FIG. 13, that is, if the circumferential length of the slot is increased, the axial ratio curve moves to a frequency lower than 3.5 GHz as shown in FIG. 16(b). At this time, the frequency of the other circular polarization mode does not change. That is, the frequency of the new circular polarization mode is independently controlled by the circumferential length of the rhombus slot, but does not affect circular polarization modes having different perimeter lengths of the rhombus slot.

한편, 마름모형 슬롯이 아닌 곡선형 슬롯이 사각 링 주변에 형성될 수도 있지만, 마름모형 슬롯이 에지를 가지고 에지 주변에 전류 분포가 강하게 집중되기 때문에 곡선형 슬롯보다 효율이 좋다. 따라서, 마름모형 슬롯이 바람직하다. On the other hand, although a curved slot other than the rhombic slot may be formed around the square ring, the efficiency is better than the curved slot because the rhombic slot has an edge and the current distribution is strongly concentrated around the edge. Therefore, a rhombic slot is preferred.

안테나 4는 기생 소자가 추가적으로 형성되되, 상기 기생 소자는 방사체 외부에서 '역 V' 형상을 가지고 대칭적으로 형성될 수 있다. 이러한 기생 소자는 도 10의 (d)에서 보여지는 바와 같이 2.9㎓의 주파수에서 새로운 원형 편파 모드를 발생시킬 수 있되, 도 9에 도시된 바와 같이 왼손 방향 원형 편파를 발생시킬 수 있다. In the antenna 4, a parasitic element is additionally formed, and the parasitic element may be formed symmetrically with an 'inverted V' shape outside the radiator. Such a parasitic element may generate a new circular polarization mode at a frequency of 2.9 GHz as shown in FIG. 10(d) , but may generate a left-handed circular polarization mode as shown in FIG. 9 .

이러한 새로운 원형 편파 모드의 공진 주파수는 상기 기생 소자의 길이(도 13의 W3)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, W3를 감소시키면, 상기 기생 소자의 전류 경로의 둘레를 감소시키기 때문에 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이 축비 곡선을 더 높은 주파수로 이동시킨다. 이 때, 다른 원형 편파 모드의 주파수는 변화되지 않는다. 즉, 상기 새로운 원형 편파 모드의 공진 주파수는 상기 기생 소자의 길이에 의해 독립적으로 제어되나, 상기 기생 소자의 길이 변화가 다른 원형 편파 모드에는 영향을 미치지 않는다. The resonant frequency of this new circular polarization mode may be determined by the length of the parasitic element (W3 in FIG. 13 ). For example, when W3 is decreased, the axial ratio curve is shifted to a higher frequency as shown in FIG. 15B because the circumference of the current path of the parasitic element is reduced. At this time, the frequency of the other circular polarization mode is not changed. That is, the resonant frequency of the new circular polarization mode is independently controlled by the length of the parasitic element, but a change in the length of the parasitic element does not affect other circular polarization modes.

접지에 형성된 노치는 임피던스 대역폭을 증가시키기 위해 사용된다. A notch in the ground is used to increase the impedance bandwidth.

정리하면, 본 발명의 원형 편파 안테나는 갭 및 노치, 마름모형 슬롯 및 기생 소자를 이용하여 도 11에 도시된 바와 같이 4개의 원형 편파들(2.5㎓, 2.9㎓, 3.5㎓ 및 5.4㎓에서 원형 편파들)을 발생시킬 수 있다. 이 때, 상기 원형 편파들은 각기 독립적으로 제어된다. In summary, the circularly polarized antenna of the present invention uses a gap and a notch, a rhombus-shaped slot, and a parasitic element, as shown in FIG. 11, with four circularly polarized waves (2.5 GHz, 2.9 GHz, 3.5 GHz and 5.4 GHz) ) can occur. At this time, the circularly polarized waves are each independently controlled.

한편, 원형 편파 모드들의 시뮬레이션과 측정 결과는 도 12에서 보여진다. Meanwhile, the simulation and measurement results of the circular polarization modes are shown in FIG. 12 .

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component may be identified as a respective process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily understood from the viewpoint of the components of the apparatus.

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. The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for the purpose of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention. should be regarded as belonging to the following claims.

100 : 기판 102 : 급전부
104 : 방사체 106 : 접지
110 : 사각 링 112 : 갭
114 : 노치 116 : 마름모형 슬롯
118 : 기생 소자 120 : 노치
100: substrate 102: power supply unit
104: radiator 106: ground
110: square ring 112: gap
114: notch 116: rhombic slot
118: parasitic element 120: notch

Claims (7)

기판;
상기 기판의 일면 위에 형성되며, 외부 전력이 공급되는 급전부; 및
상기 급전부에 전기적으로 연결된 방사체를 포함하되,
상기 방사체 내부에 다각형 링이 형성되고, 상기 다각형 링의 일 에지에 갭 및 노치가 연결되며, 상기 다각형 링을 둘러싸도록 슬롯이 형성되고,
상기 갭 및 노치가 적어도 하나의 제 1 원형 편파 모드를 발생시키며, 상기 슬롯이 제 2 원형 편파 모드를 발생시키고, 상기 제 1 원형 편파 모드와 상기 제 2 원평 편파 모드는 독립적으로 제어되며, 상기 제 1 원형 편파 모드의 주파수와 상기 제 2 원형 편파 모드의 주파수가 다른 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
Board;
a power supply unit formed on one surface of the substrate and supplied with external power; and
Including a radiator electrically connected to the feeding unit,
A polygonal ring is formed inside the radiator, a gap and a notch are connected to one edge of the polygonal ring, and a slot is formed to surround the polygonal ring,
wherein the gap and notch generate at least one first circular polarization mode, the slot generates a second circular polarization mode, the first circular polarization mode and the second circular polarization mode are independently controlled; A circular polarization antenna, characterized in that the frequency of the first circular polarization mode and the frequency of the second circular polarization mode are different.
제1항에 있어서,
상기 방사체와 이격되어 형성되는 기생 소자를 더 포함하되,
상기 기생 소자는 제 3 원형 편파 모드를 발생시키고, 상기 제 3 원형 편파 모드 또한 독립적으로 제어되며,
상기 다각형 링은 개방 루프 사각형 링이고, 상기 갭 및 노치는 2개의 제 1 원형 편파 모드들을 발생시키며,
상기 제 1 원형 편파 모드들의 주파수들, 상기 제 2 원형 편파 모드의 주파수 및 상기 제 3 원형 편파 모드의 주파수가 서로 다른 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
According to claim 1,
Further comprising a parasitic element formed to be spaced apart from the radiator,
the parasitic element generates a third circularly polarized mode, and the third circularly polarized mode is also independently controlled;
wherein said polygonal ring is an open loop rectangular ring, said gap and notch generating two first circular polarization modes;
The circularly polarized antenna, characterized in that the frequencies of the first circularly polarized mode, the second circularly polarized mode and the third circularly polarized mode are different from each other.
제2항에 있어서, 상기 제 1 원형 편파 모드들의 주파수들은 상기 사각형 링의 사이즈 또는 상기 방사체의 사이즈에 의해 결정되되,
상기 사각형 링의 사이즈 변화는 상기 제 1 원형 편파 모드들을 제외한 나머지 원형 편파 모드들에 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
3. The method of claim 2, wherein the frequencies of the first circular polarization modes are determined by the size of the rectangular ring or the size of the radiator,
The circular polarization antenna, characterized in that the change in the size of the square ring does not affect the remaining circular polarization modes except for the first circular polarization modes.
제2항에 있어서, 상기 슬롯은 마름모형 슬롯으로 상기 다각형 링을 둘러싸되,
상기 슬롯으로 인한 제 2 원형 편파 모드의 주파수는 상기 슬롯의 둘레 길이에 의해 결정되며, 상기 슬롯의 둘레 길이의 변화는 상기 제 2 원형 편파 모드를 제외한 나머지 원형 편파 모드들에 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
3. The method of claim 2, wherein the slot surrounds the polygonal ring with a rhombic slot,
The frequency of the second circular polarization mode due to the slot is determined by the circumferential length of the slot, and the change in the circumferential length of the slot does not affect the other circular polarization modes except for the second circular polarization mode. Circularly polarized antenna.
제2항에 있어서, 상기 기생 소자는 '역 V' 형상을 가지되,
상기 기생 소자로 인한 제 3 원형 편파 모드의 주파수는 상기 기생 소자의 길이에 의해 결정되며, 상기 기생 소자의 길이 변화는 상기 제 3 원형 편파 모드를 제외한 나머지 원형 편파 모드들에 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
The method of claim 2, wherein the parasitic element has an 'inverted V' shape,
The frequency of the third circular polarization mode due to the parasitic element is determined by the length of the parasitic element, and the change in the length of the parasitic element does not affect the other circular polarization modes except for the third circular polarization mode. Circularly polarized antenna.
제1항에 있어서,
상기 기판의 타면에 형성되는 접지를 더 포함하되,
상기 접지로 상기 외부 전력이 공급되고, 상기 공급된 전력이 상기 방사체로 커플링 제공되며, 상기 접지에 노치가 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 편파 안테나.
According to claim 1,
Further comprising a ground formed on the other surface of the substrate,
The external power is supplied to the ground, the supplied power is coupled to the radiator, and a notch is formed in the ground.
기판;
상기 기판의 일면 위에 형성된 급전부;
상기 급전부에 전기적으로 연결된 방사체; 및
상기 방사체와 이격되어 형성된 '역 V' 형상의 기생 소자를 포함하되,
상기 방사체 내부에 개방 루프 사각형 링이 형성되고, 상기 사각형 링의 일 에지에 갭 및 노치가 연결되며, 상기 사각형 링을 둘러싸도록 마름모형 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.





Board;
a feeding unit formed on one surface of the substrate;
a radiator electrically connected to the feeding unit; and
Including a parasitic element of an 'inverted V' shape formed to be spaced apart from the radiator,
An open-loop rectangular ring is formed inside the radiator, a gap and a notch are connected to one edge of the rectangular ring, and a rhombus-shaped slot is formed to surround the rectangular ring.





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