KR102360974B1 - Millimeter Wave Band Antenna Having Endfire Radiation Pattern - Google Patents

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KR102360974B1
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최재훈
김우진
방지훈
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a millimeter wave-band antenna having an endfire radiation pattern. The disclosed antenna comprises: a substrate; a first metal patch formed on an upper portion of the substrate; a second metal patch formed on a lower portion of the substrate and formed at a position overlapping the first metal patch; a transmission line formed on the upper portion of the substrate, configured to provide a power feeding signal, and disposed to be spaced apart from the first metal patch; and a ground surface formed on the lower portion of the substrate, arranged below a region in which the transmission line is formed, and arranged to be spaced apart from the second metal patch. The first metal patch, the second metal patch, and the substrate each include a plurality of via holes. The plurality of via holes form a C-shaped first slot on the left side of the first metal patch and a C-shaped second slot on the right side of the first metal patch. The antenna disclosed herein has advantages of: being implemented in a low profile; having a simple structure; and having an endfire radiation pattern.

Description

엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나{Millimeter Wave Band Antenna Having Endfire Radiation Pattern}Millimeter Wave Band Antenna Having Endfire Radiation Pattern

본 발명의 실시예들은 밀리미터 웨이브 대역 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a millimeter wave band antenna, and more particularly, to a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern.

5G가 통신 시스템에 도입되면서 20GHz 이상의 밀리미터 웨이브 대역이 통신 대역에 포함되었다. 밀리미터 웨이브 대역의 신호는 경로 손실이 매우 높은 특성이 있어서 안테나의 이득이 중요시된다. 밀리미터 웨이브 대역에서의 적절한 통신을 위해 밀리미터 웨이브 대역 안테나는 지향성을 요구한다. With the introduction of 5G into communication systems, millimeter wave bands above 20 GHz were included in the communication band. The millimeter wave band signal has a very high path loss, so the gain of the antenna is important. For proper communication in the millimeter wave band, millimeter wave band antennas require directivity.

특히, 스마트폰과 같은 휴대용 단말기는 통화를 위해 사용자가 머리에 휴대폰을 인접시키므로 엔드파이어 방사 패턴이 요구되고 있다. 밀리미터 웨이브 대역을 이용할 때 지향성을 극대화시키기 위해 배열 구조가 사용된다. In particular, in a portable terminal such as a smart phone, an endfire radiation pattern is required because a user puts the mobile phone close to the head for a call. An array structure is used to maximize directivity when using millimeter wave bands.

밀리미터 웨이브 대역에서의 엔드파이어 방사 패턴을 위해 평면영 비발디 안테나, 쿼지 야기-우다 안테나 등 다양한 안테나들이 제안되었다. 특히, 슬롯 방사가 이루어지면서 폴디드 구조를 가진 폴디드 슬롯 안테나는 양호한 엔드파이어 방사 패턴을 방사하는 것으로 알려져 있다. For the endfire radiation pattern in the millimeter wave band, various antennas such as planar zero Vivaldi antenna and quasi Yagi-Uda antenna have been proposed. In particular, a folded slot antenna having a folded structure while performing slot radiation is known to radiate a good endfire radiation pattern.

그러나, 위에서 언급한 구조의 안테나들은 로우 프로파일 구조로 구현되기 어려운 문제점이 있었으며 광대역에 대한 양호한 임피던스 매칭을 확보하기 어려운 문제점이 있었다. However, the antennas having the above-mentioned structure have a problem in that it is difficult to implement as a low-profile structure, and there is a problem in that it is difficult to secure good impedance matching for a wide band.

본 발명의 목적은 로우 프로파일로 구현되면서 단순한 구조를 가지며 엔드파이어 방사 패턴을 가질 수 있는 밀리미터 웨이브 대역 안테나를 제안하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to propose a millimeter wave band antenna that has a simple structure and can have an endfire radiation pattern while being implemented with a low profile.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상부에 형성되는 제1 금속 패치; 상기 기판 하부에 형성되며 상기 제1 금속 패치와 오버램되는 위치에 형성되는 제2 금속 패치; 상기 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되고 상기 제1 금속 패치와 이격되어 배치되는 전송 선로; 상기 기판 하부에 형성되고 상기 전송 선로가 형성되는 영역 하부에 배치되고 상기 제2 금속 패치와 이격되어 배치되는 접지면을 포함하되, 상기 제1 금속 패치, 상기 제2 금속 패치 및 상기 기판에는 다수의 비아홀이 형성되며, 상기 다수의 비아홀은 상기 제1 금속 패치 좌측편에 'ㄷ'자 형상의 제1 슬롯을 형성하고, 상기 제1 금속 패치 우측편에 'ㄷ'자 형상의 제2 슬롯을 형성하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나가 제공된다. According to one aspect of the present invention to achieve the above object, a substrate; a first metal patch formed on the substrate; a second metal patch formed under the substrate and formed at a position overlapping the first metal patch; a transmission line formed on the substrate, provided with a power supply signal, and spaced apart from the first metal patch; and a ground plane formed under the substrate and disposed under the region where the transmission line is formed and spaced apart from the second metal patch, wherein the first metal patch, the second metal patch, and the substrate include a plurality of A via hole is formed, and the plurality of via holes form a 'C'-shaped first slot on the left side of the first metal patch, and form a 'C'-shaped second slot on the right side of the first metal patch. A millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern is provided.

상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯은 좌우 대칭 구조로 배치되며 동일한 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가진다. The first slot and the second slot are arranged in a left-right symmetrical structure and have an endfire radiation pattern, characterized in that they have the same size.

상기 제1 슬롯의 양 종단부는 상기 제1 금속 패치의 좌측 경계면에 맞닿거나 인접하고, 상기 제2 슬롯의 양 종단부는 상기 제2 금속 패치의 우측 경계면에 맞닿거나 인접한다. Both end portions of the first slot abut or adjoin a left boundary surface of the first metal patch, and both end portions of the second slot abut or adjoin a right boundary surface of the second metal patch.

상기 제2 금속 패치에는 상기 제1 슬롯을 형성하는 비아홀들에 의해 형성되는 제4 슬롯이 형성되고, 상기 제2 슬롯을 형성하는 비아홀들에 의해 제3 슬롯이 형성된다. A fourth slot formed by the via holes forming the first slot is formed in the second metal patch, and a third slot is formed by the via holes forming the second slot.

상기 전송 선로의 종단부에는 커플링 패드가 형성되며, 상기 커플링 패드는 상기 전송 선로에 비해 큰 폭을 가지며, 상기 커플링 패드에 의해 상기 제1 금속 패치로 급전 신호가 제공된다. A coupling pad is formed at an end of the transmission line, the coupling pad has a greater width than the transmission line, and a power supply signal is provided to the first metal patch by the coupling pad.

상기 접지면에는 상기 커플링 패드와 상하로 오버랩되는 패드부가 형성된다. A pad portion overlapping the coupling pad vertically is formed on the ground plane.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상부에 형성되는 제1 금속 패치; 상기 기판 하부에 형성되며 상기 제1 금속 패치와 오버랩되는 위치에 형성되는 제2 금속 패치; 상기 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되고 상기 제1 금속 패치와 이격되어 배치되는 전송 선로; 상기 기판 하부에 형성되고 상기 전송 선로가 형성되는 영역 하부에 배치되고 상기 제2 금속 패치와 이격되어 배치되는 접지면을 포함하되, 상기 제1 금속 패치, 상기 기판 및 상기 제2 금속 패치에는 상기 제1 금속 패치의 좌측편에 형성되며 'ㄷ'자 형상을 가지는 제1 슬롯과 상기 제1 금속 패치의 우측편에 형성되며 'ㄷ'자 형상을 가지는 제2 슬롯이 형성되는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나가 제공된다. According to another aspect of the present invention, the substrate; a first metal patch formed on the substrate; a second metal patch formed under the substrate and formed at a position overlapping the first metal patch; a transmission line formed on the substrate, provided with a power supply signal, and spaced apart from the first metal patch; and a ground plane formed under the substrate and disposed under the region where the transmission line is formed and spaced apart from the second metal patch, wherein the first metal patch, the substrate, and the second metal patch have the first metal patch. 1 It is formed on the left side of the metal patch and has an endfire radiation pattern in which a first slot having a 'C' shape and a second slot having a 'C' shape formed on the right side of the first metal patch are formed. A millimeter wave band antenna is provided.

본 발명의 밀리미터 웨이브 대역 안테나는 로우 프로파일로 구현되면서 단순한 구조를 가지며 엔드파이어 방사 패턴을 가질 수 있는 장점이 있다. The millimeter wave band antenna of the present invention has an advantage in that it has a simple structure and can have an endfire radiation pattern while being implemented in a low profile.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터웨이브 대역 안테나의 투시 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나의 후면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 이용한 배열 안테나 구조를 나타낸 도면.1 is a perspective perspective view of a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention;
2 is a front view of a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention;
3 is a rear view of a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional view of a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an array antenna structure using an antenna according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, but may further include other components. In addition, terms such as “…unit”, “…group”, “module”, and “block” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware and a combination of software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터웨이브 대역 안테나의 투시 사시도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나의 정면도를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나의 후면도를 나타낸 도면이다. 1 is a perspective view showing a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a rear view of a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터 웨이브 대역 안테나는 단일 기판(100)을 이용하여 구현된다. 기판(100)은 유전체 재질로 이루어지며 요구되는 특성에 따라 다양한 재질을 가지는 기판(100)이 사용될 수 있을 것이다. 에를 들어, FR4와 같은 재질이 이용될 수 있으며 이 외에도 다양한 재질의 기판이 특성에 기초하여 선택될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. 1 to 3 , the millimeter wave band antenna according to an embodiment of the present invention is implemented using a single substrate 100 . The substrate 100 is made of a dielectric material, and a substrate 100 having various materials may be used according to required characteristics. For example, it will be apparent to those skilled in the art that a material such as FR4 may be used, and other substrates of various materials may be selected based on characteristics.

한편, 도 1 내지 도 3에는 직사각형 형태의 기판이 도시되어 있으나, 기판이 형태 역시 안테나가 실장되는 공간에 상응하여 다양하게 변화될 수 있을 것이다. Meanwhile, although a rectangular substrate is illustrated in FIGS. 1 to 3 , the shape of the substrate may also be variously changed according to the space in which the antenna is mounted.

본 발명의 일 실시셰에 따른 밀리미터 웨이브 대역 안테나는 기판(100)의 상하부에 형성되며, 단일 기판(100)만으로 구현될 수 있기에 상대적으로 로우 프로파일 구조를 가질 수 있다. The millimeter wave band antenna according to an embodiment of the present invention is formed on the upper and lower portions of the substrate 100 , and may have a relatively low profile structure because it can be implemented with only a single substrate 100 .

도 2의 정면도는 기판(100)의 상부면 구조를 도시한 도면이고, 도 3의 후면도는 기판(100)의 하부면 구조를 도시한 도면이다. The front view of FIG. 2 is a view showing the structure of the upper surface of the substrate 100 , and the rear view of FIG. 3 is a view showing the structure of the lower surface of the substrate 100 .

도 2를 참조하면, 본 발명의 기판(100) 상부에는 제1 금속 패치(200), 전송 선로(210) 및 커플링 패드(220)가 형성된다. Referring to FIG. 2 , a first metal patch 200 , a transmission line 210 , and a coupling pad 220 are formed on the substrate 100 of the present invention.

제1 금속 패치(200)는 금속성 재질로 이루어진 패치로서 커플링 패드(220)와 소정 거리 이격되어 형성된다. 일례로, 제1 금속 패치(200)는 구리 재질로 이루어질 수 있으나, 요구되는 특성에 따라 적절한 금속이 선택될 수 있을 것이다. The first metal patch 200 is a patch made of a metallic material and is formed to be spaced apart from the coupling pad 220 by a predetermined distance. For example, the first metal patch 200 may be made of a copper material, but an appropriate metal may be selected according to required characteristics.

전송 선로(210)는 소정의 폭을 가진 금속 선로의 형태를 가지며, 전송 선로(210)의 제1 종단은 급전선과 결합된다. 후에 설명하겠지만, 전송 선로(210)의 하부면에는 접지면(410)이 형성되며, 따라서 마이크로 스트립 형태로 급전된 RF 신호를 전달한다. The transmission line 210 has the form of a metal line having a predetermined width, and a first end of the transmission line 210 is coupled to a feed line. As will be described later, a ground plane 410 is formed on the lower surface of the transmission line 210 , and thus the RF signal fed in the form of a micro strip is transmitted.

전송 선로(210)의 제2 종단에는 커플링 패드(220)가 형성된다. 커플링 패드(220)는 전송 선로(210)에 비해 폭이 급격히 넓어지는 형태로 형성된다. 커플링 패드(220)는 제1 금속 패치(200)와 전자기적 커플링 가능한 거리로 이격되며 전송 선로(210)를 통해 급전되는 RF 신호는 커플링 패드(220)를 통해 전자기적 커플링에 의해 제1 금속 패치(200)로 제공된다. 커플링 패드(220)의 폭은 제1 금속 패치(200)의 폭에 근접하도록 설정될 수 있다. A coupling pad 220 is formed at the second end of the transmission line 210 . The coupling pad 220 is formed in a shape that is sharply wider than the transmission line 210 . The coupling pad 220 is spaced apart from the first metal patch 200 by a distance capable of electromagnetic coupling, and the RF signal fed through the transmission line 210 is electromagnetically coupled through the coupling pad 220 . A first metal patch 200 is provided. The width of the coupling pad 220 may be set to be close to the width of the first metal patch 200 .

본 발명의 밀리미터 웨이브 대역 안테나는 슬롯에 의해 방사가 이루어지는 안테나이며, 제1 금속 패치(200)는 슬롯이 형성되는 대상이며, 제1 금속 패치(200)가 직접 방사체로 동작하지는 않는다. The millimeter wave band antenna of the present invention is an antenna in which radiation is made by a slot, the first metal patch 200 is a target in which the slot is formed, and the first metal patch 200 does not directly operate as a radiator.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 제1 금속 패치(200)에는 다수의 비아홀(250)이 기판(100)을 관통하여 형성된다. 다수의 비아홀(250)은 서로 인접하여 배열되면서 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 형성한다. 'ㄷ'자 형태로 배열되는 다수의 비아홀(250)이 본 발명의 제1 슬롯(300)으로 동작한다.Referring to FIG. 1 , a plurality of via holes 250 are formed through a substrate 100 in the first metal patch 200 of the antenna according to an embodiment of the present invention. The plurality of via holes 250 are arranged adjacent to each other to form a 'C' shape as a whole. A plurality of via holes 250 arranged in a 'C' shape operates as the first slot 300 of the present invention.

밀리미터 웨이브 대역에서 엔드파이어 방사 패턴을 구현하기 위해 폴디드 구조의 슬롯 안테나가 제안된 바 있다. 그러나, 슬롯 방사를 통해 엔드파이어 방사 패턴을 구현하려면 폴디드 구조가 형성되어야 하며, 이러한 폴디드 구조는 로우 프로파일 구조로 안테나를 형성하는 주요한 장애 요인으로 작용하였다. In order to implement an endfire radiation pattern in the millimeter wave band, a slot antenna with a folded structure has been proposed. However, in order to implement an endfire radiation pattern through slot radiation, a folded structure must be formed, and this folded structure acted as a major obstacle in forming an antenna with a low-profile structure.

본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 단일 기판에 다수의 비아홀을 통해 슬롯을 형성하면서, 엔드파이어 방사 패턴을 형성할 수 있는 슬롯 구조를 제안한다. In order to solve this problem, the present invention proposes a slot structure capable of forming an end fire radiation pattern while forming a slot through a plurality of via holes in a single substrate.

제1 슬롯(300)은 제1 금속 패치(300)의 좌측편에 형성되며, 제1 슬롯(300)의 양 종단은 제1 금속 패치(100)의 좌측 경계면과 맞닿거나 좌측 경계면에 인접하도록 형성된다. 이는, 제1 슬롯(300)을 형성하는 비아홀들 중 제1 슬롯(300)의 종단부에 해당되는 두 개의 비아홀이 제1 금속 패치(300)의 좌측 경계면상에 형성되거나 좌측 경계면에 인접하여 형성되는 것을 의미한다. The first slot 300 is formed on the left side of the first metal patch 300 , and both ends of the first slot 300 come in contact with or adjacent to the left boundary surface of the first metal patch 100 . do. In this case, among the via holes forming the first slot 300 , two via holes corresponding to the ends of the first slot 300 are formed on the left boundary surface of the first metal patch 300 or are formed adjacent to the left boundary surface. means to be

한편, 제1 금속 패치(300)에는 제2 슬롯(310)이 형성되며, 제2 슬롯(310) 역시 다수의 비아홀(250)에 의해 구현된다. 즉, 제2 슬롯(310) 역시 다수의 비아홀(250)이 배열 구조를 형성하면서 구현되는 것이다. Meanwhile, a second slot 310 is formed in the first metal patch 300 , and the second slot 310 is also implemented by a plurality of via holes 250 . That is, the second slot 310 is also implemented while a plurality of via holes 250 form an arrangement structure.

제2 슬롯(310)은 'ㄷ'자 형태를 가지며, 제1 금속 패치(300)의 우측편에 형성된다. 제2 슬롯(310)은 제1 슬롯(300)과 좌우 대칭 구조를 가진다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 슬롯(300)과 제2 슬롯(310)은 동일한 형상 및 동일한 사이즈를 가진다. The second slot 310 has a 'C' shape and is formed on the right side of the first metal patch 300 . The second slot 310 has a left-right symmetric structure with the first slot 300 . 1 to 3 , the first slot 300 and the second slot 310 have the same shape and the same size.

제2 슬롯(310)의 양 종단부 역시 제1 금속 패치(300)의 우측 경계면에 맞닿거나 우측 경계면에 인접하도록 형성된다. 이는 제2 슬롯(310)을 형성하는 다수의 비아홀들 중 양 종단부에 위치하는 두 개의 비아홀이 우측 경계면상에 형성되거나 우측 경계면에 인접하여 형성된다는 것을 의미한다. Both end portions of the second slot 310 are also formed to abut against the right boundary surface of the first metal patch 300 or to be adjacent to the right boundary surface. This means that, among the plurality of via holes forming the second slot 310 , two via holes positioned at both end portions are formed on the right boundary surface or are formed adjacent to the right boundary surface.

커플링 패드(220)를 통해 유기된 RF 신호는 제1 슬롯(300) 및 제2 슬롯(310)에 의해 방사된다. 엔드파이어 방사 패턴을 위해 두 개의 슬롯(300, 310)이 제1 금속 패치(200)의 좌우측부에 각각 형성되어야 하며, 하나의 슬롯만으로는 적절한 엔드파이어 방사 패턴을 형성할 수 없다. The RF signal induced through the coupling pad 220 is radiated by the first slot 300 and the second slot 310 . For the endfire radiation pattern, two slots 300 and 310 should be formed on the left and right sides of the first metal patch 200, respectively, and only one slot cannot form an appropriate endfire radiation pattern.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(100) 하부에는 제2 금속 패치(400)가 형성된다. Referring to FIG. 3 , a second metal patch 400 is formed under the substrate 100 according to an embodiment of the present invention.

제2 금속 패치(400)는 제1 금속 패치(200)와 상하로 오버랩되는 위치에 형성된다. 제2 금속 패치(400)와 제1 금속 패치(200)의 사이즈 및 형태는 동일한 것이 바람직하다. The second metal patch 400 is formed at a position overlapping the first metal patch 200 vertically. The size and shape of the second metal patch 400 and the first metal patch 200 are preferably the same.

기판(100) 하부에는 접지면(410)이 형성된다. 접지면은 전송 선로(210)가 형성된 영역의 하부에 형성된다. 전송 선로(210)가 제한된 폭을 가지는 반면에 접지면(410)의 폭은 기판의 폭과 동일하도록 설정될 수 있다. A ground plane 410 is formed under the substrate 100 . The ground plane is formed under the region where the transmission line 210 is formed. While the transmission line 210 has a limited width, the width of the ground plane 410 may be set to be equal to the width of the substrate.

도 3을 참조하면, 접지면(410)은 총 세개의400 영역으로 구분될 수 있으며, 본체부(410a), 테이퍼링부(410a) 및 패드부(410a)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the ground plane 410 may be divided into three 400 areas, and may include a body portion 410a, a tapering portion 410a, and a pad portion 410a.

본체부(410a)는 가장 넓은 폭을 가지는 직사각형 영역이다. 본체부(410a)의 폭이 기판의 폭과 동일하도록 설정되어야 하는 것은 아니며 본체부(410a)의 폭은 요구되는 특성에 기초하여 설정될 수 있을 것이다. The body portion 410a is a rectangular region having the widest width. The width of the body portion 410a does not have to be set to be the same as the width of the substrate, and the width of the body portion 410a may be set based on a required characteristic.

테이퍼링부(410b)는 접지면(410)에서 폭이 점차 좁아져 테이퍼 구조를 형성하는 영역이다. 접지면(410)은 제2 금속 패치(400)에 가까워질수록 그 폭이 점차 좁아지는 구조를 가진다. The tapering portion 410b is a region in which the width is gradually narrowed in the ground plane 410 to form a tapered structure. The ground plane 410 has a structure in which the width is gradually narrowed as it approaches the second metal patch 400 .

접지면(410)의 제2 금속 패치(400)와 근접한 종단부에는 패드부(410c)가 형성된다. 패드부(410c)는 테이퍼링부(410b)에 비해 폭이 급격히 넓어지는 구조를 가진다. 패드부(410c)는 기판(100) 상부에 형성되는 커플링 패드(220)와 상하로 오버랩되는 위치에 형성된다. A pad portion 410c is formed at an end portion of the ground plane 410 adjacent to the second metal patch 400 . The pad portion 410c has a structure in which the width is sharply increased compared to the tapering portion 410b. The pad part 410c is formed at a position that vertically overlaps with the coupling pad 220 formed on the substrate 100 .

패드부(410c)의 형태 및 사이즈는 커플링 패드(220)와 동일한 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. The shape and size of the pad part 410c is preferably the same as that of the coupling pad 220, but is not limited thereto.

제2 금속 패치(400)에도 슬롯들(500, 510)이 형성되며, 제3 슬롯(500) 및 제4 슬롯(510)이 형성된다. Slots 500 and 510 are also formed in the second metal patch 400 , and a third slot 500 and a fourth slot 510 are formed.

제3 슬롯(500)은 비아홀들(250)에 의해 형성되는 슬롯으로서, 비아홀들(250)이 기판, 제1 금속 패치(200) 및 제2 금속 패치(400)를 관통하는 비아홀이기에 제3 슬롯(500)을 형성하는 비아홀들은 제2 슬롯(310)을 형성하는 비아홀들이며, 제3 슬롯(500) 역시 'ㄷ'자 형태를 가지며 제2 슬롯(310)과 형상 및 사이즈가 동일하다. The third slot 500 is a slot formed by the via holes 250 , and since the via holes 250 are via holes passing through the substrate, the first metal patch 200 , and the second metal patch 400 , the third slot The via holes forming the 500 are via holes forming the second slot 310 , and the third slot 500 also has a 'C' shape and has the same shape and size as the second slot 310 .

제4 슬롯(510)은 제1 슬롯(300)을 형성하는 비아홀들에 의해 형성되는 슬롯이며, 제4 슬롯(510)과 제1 슬롯(310)은 동일한 형상 및 사이즈를 가진다. The fourth slot 510 is a slot formed by via holes forming the first slot 300 , and the fourth slot 510 and the first slot 310 have the same shape and size.

제3 슬롯(500)와 제4 슬롯(510)은 좌우 대칭 관계를 가지며 제3 슬롯(500)은 제2 금속 패치(400)의 우측편에 형성되고 제4 슬롯(510)은 제2 금속 패치(400)의 좌측편에 형성된다. The third slot 500 and the fourth slot 510 have a left-right symmetric relationship, the third slot 500 is formed on the right side of the second metal patch 400 , and the fourth slot 510 is the second metal patch It is formed on the left side of 400 .

제3 슬롯(500)의 양 종단은 제2 금속 패치(400)의 우측 경계면에 맞닿거나 우측 경계면에 인접하는 것이 바람직하다. 제4 슬롯(510)의 양 종단은 제2 금속 패치(400)의 좌측 경계면에 맞닿거나 좌측 경계면에 인접하는 것이 바람직하다. Both ends of the third slot 500 are preferably in contact with or adjacent to the right boundary surface of the second metal patch 400 . It is preferable that both ends of the fourth slot 510 abut against the left boundary surface of the second metal patch 400 or are adjacent to the left boundary surface.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나의 단면도를 나타낸 도면이다. 4 is a cross-sectional view of a millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern according to an embodiment of the present invention.

도 4의 단면도를 통해 슬롯을 형성하는 비아홀들(250)이 기판을 관통하여 형성되는 것을 확인할 수 있다. It can be seen through the cross-sectional view of FIG. 4 that the via-holes 250 forming the slot are formed through the substrate.

결국, 본 발명은 제1 금속 패치(200) 및 제2 금속 패치(400)의 좌우측편에 두 개의 슬롯을 형성하여 단일 기판에서 엔드파이어 방사 패턴이 형성되도록 하는 것이다. 아울러, 커플링 패드(220)를 이용한 커플링 급전을 통해 광대역에 대해 적절한 임피던스 매칭이 이루어지도록 한다. As a result, the present invention is to form two slots on the left and right sides of the first metal patch 200 and the second metal patch 400 so that an endfire radiation pattern is formed on a single substrate. In addition, through coupling power supply using the coupling pad 220, suitable impedance matching is made for a wide band.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 이용한 배열 안테나 구조를 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating an array antenna structure using an antenna according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나가 다수개 배열되는 구조를 가질 수 있으며, 이때 각 안테나로 급전되는 위상이 조절되어 빔 포밍이 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 5 , the antenna according to an embodiment of the present invention may have a structure in which a plurality of antennas are arranged, and in this case, the phase supplied to each antenna may be adjusted to perform beamforming.

배열되는 안테나의 수 및 안테나 사이의 간격은 요구되는 빔 포밍 특성에 기초하여 결정될 수 있으며, 도 5에 도시된 배열 구조는 일 실시예일 뿐이다. The number of arrayed antennas and the spacing between the antennas may be determined based on required beamforming characteristics, and the arrangement structure shown in FIG. 5 is only an example.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (12)

기판;
상기 기판 상부에 형성되는 제1 금속 패치;
상기 기판 하부에 형성되며 상기 제1 금속 패치와 오버랩되는 위치에 형성되는 제2 금속 패치;
상기 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되고 상기 제1 금속 패치와 이격되어 배치되는 전송 선로;
상기 기판 하부에 형성되고 상기 전송 선로가 형성되는 영역 하부에 배치되고 상기 제2 금속 패치와 이격되어 배치되는 접지면을 포함하되,
상기 제1 금속 패치, 상기 제2 금속 패치 및 상기 기판에는 다수의 비아홀이 형성되며,
상기 다수의 비아홀은 상기 제1 금속 패치 좌측편에 'ㄷ'자 형상의 제1 슬롯을 형성하고, 상기 제1 금속 패치 우측편에 'ㄷ'자 형상의 제2 슬롯을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
Board;
a first metal patch formed on the substrate;
a second metal patch formed under the substrate and formed at a position overlapping the first metal patch;
a transmission line formed on the substrate, provided with a feed signal, and spaced apart from the first metal patch;
a ground plane formed under the substrate and disposed under an area where the transmission line is formed and spaced apart from the second metal patch;
A plurality of via holes are formed in the first metal patch, the second metal patch, and the substrate;
The plurality of via holes form a 'C'-shaped first slot on the left side of the first metal patch, and a 'C'-shaped second slot on the right side of the first metal patch. A millimeter wave band antenna with an endfire radiation pattern.
 제1항에 있어서,
상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯은 좌우 대칭 구조로 배치되며 동일한 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
According to claim 1,
The millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern, characterized in that the first slot and the second slot are arranged in a left-right symmetrical structure and have the same size.
 제2항에 있어서,
상기 제1 슬롯의 양 종단부는 상기 제1 금속 패치의 좌측 경계면에 맞닿거나 인접하고, 상기 제2 슬롯의 양 종단부는 상기 제2 금속 패치의 우측 경계면에 맞닿거나 인접하는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
3. The method of claim 2,
Both end portions of the first slot abut or adjacent to the left boundary surface of the first metal patch, and both ends of the second slot abut or adjacent to the right boundary surface of the second metal patch Endfire radiation, characterized in that A millimeter wave band antenna with a pattern.
 제2항에 있어서,
상기 제2 금속 패치에는 상기 제1 슬롯을 형성하는 비아홀들에 의해 형성되는 제4 슬롯이 형성되고, 상기 제2 슬롯을 형성하는 비아홀들에 의해 제3 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
3. The method of claim 2,
End fire radiation, characterized in that the second metal patch has a fourth slot formed by the via holes forming the first slot, and a third slot is formed by the via holes forming the second slot. A millimeter wave band antenna with a pattern.
 제2항에 있어서,
상기 전송 선로의 종단부에는 커플링 패드가 형성되며, 상기 커플링 패드는 상기 전송 선로에 비해 큰 폭을 가지며, 상기 커플링 패드에 의해 상기 제1 금속 패치로 급전 신호가 제공되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
3. The method of claim 2,
A coupling pad is formed at the end of the transmission line, the coupling pad has a larger width than that of the transmission line, and a power supply signal is provided to the first metal patch by the coupling pad A millimeter wave band antenna with an endfire radiation pattern.
 제5항에 있어서,
상기 접지면에는 상기 커플링 패드와 상하로 오버랩되는 패드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
6. The method of claim 5,
A millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern, wherein a pad portion overlapping the coupling pad vertically is formed on the ground plane.
 기판;
상기 기판 상부에 형성되는 제1 금속 패치;
상기 기판 하부에 형성되며 상기 제1 금속 패치와 오버랩되는 위치에 형성되는 제2 금속 패치;
상기 기판 상부에 형성되며 급전 신호가 제공되고 상기 제1 금속 패치와 이격되어 배치되는 전송 선로;
상기 기판 하부에 형성되고 상기 전송 선로가 형성되는 영역 하부에 배치되고 상기 제2 금속 패치와 이격되어 배치되는 접지면을 포함하되,
상기 제1 금속 패치, 상기 기판 및 상기 제2 금속 패치에는 상기 제1 금속 패치의 좌측편에 형성되며 'ㄷ'자 형상을 가지는 제1 슬롯과 상기 제1 금속 패치의 우측편에 형성되며 'ㄷ'자 형상을 가지는 제2 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
Board;
a first metal patch formed on the substrate;
a second metal patch formed under the substrate and formed at a position overlapping the first metal patch;
a transmission line formed on the substrate, provided with a feed signal, and spaced apart from the first metal patch;
a ground plane formed under the substrate and disposed under an area where the transmission line is formed and spaced apart from the second metal patch;
In the first metal patch, the substrate, and the second metal patch, a first slot formed on the left side of the first metal patch and having a 'C' shape and a right side of the first metal patch are formed on the right side of the first metal patch. Millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern, characterized in that the second slot having a 'shape is formed.
 제7항에 있어서,
상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯은 인접하여 배치되면서 상기 제1 금속 패치, 상기 기판 및 상기 제2 금속 패치를 관통하는 다수의 비아홀들에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
8. The method of claim 7,
The first slot and the second slot are disposed adjacent to each other and are implemented by a plurality of via holes passing through the first metal patch, the substrate, and the second metal patch. wave band antenna.
 제8항에 있어서,
상기 제1 슬롯 및 제2 슬롯은 좌우 대칭 구조로 배치되며 동일한 사이즈를 가지는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
9. The method of claim 8,
The millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern, characterized in that the first slot and the second slot are arranged in a left-right symmetrical structure and have the same size.
 제8항에 있어서,
상기 제1 슬롯의 양 종단부는 상기 제1 금속 패치의 좌측 경계면에 맞닿거나 인접하고, 상기 제2 슬롯의 양 종단부는 상기 제2 금속 패치의 우측 경계면에 맞닿거나 인접하는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
9. The method of claim 8,
Both end portions of the first slot abut or adjacent to the left boundary surface of the first metal patch, and both ends of the second slot abut or adjacent to the right boundary surface of the second metal patch Endfire radiation, characterized in that A millimeter wave band antenna with a pattern.
 제8항에 있어서,
상기 전송 선로의 종단부에는 커플링 패드가 형성되며, 상기 커플링 패드는 상기 전송 선로에 비해 큰 폭을 가지며, 상기 커플링 패드에 의해 상기 제1 금속 패치로 급전 신호가 제공되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.
9. The method of claim 8,
A coupling pad is formed at the end of the transmission line, the coupling pad has a larger width than that of the transmission line, and a power supply signal is provided to the first metal patch by the coupling pad A millimeter wave band antenna with an endfire radiation pattern.
 제11항에 있어서,
상기 접지면에는 상기 커플링 패드와 상하로 오버랩되는 패드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 엔드파이어 방사 패턴을 가지는 밀리미터 웨이브 대역 안테나.





12. The method of claim 11,
A millimeter wave band antenna having an endfire radiation pattern, wherein a pad portion overlapping the coupling pad vertically is formed on the ground plane.
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