KR102377695B1 - 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치 - Google Patents

안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102377695B1
KR102377695B1 KR1020200084227A KR20200084227A KR102377695B1 KR 102377695 B1 KR102377695 B1 KR 102377695B1 KR 1020200084227 A KR1020200084227 A KR 1020200084227A KR 20200084227 A KR20200084227 A KR 20200084227A KR 102377695 B1 KR102377695 B1 KR 102377695B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
patch
metal strip
length
array antenna
Prior art date
Application number
KR1020200084227A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220006362A (ko
Inventor
강승택
이창형
서예준
Original Assignee
인천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인천대학교 산학협력단 filed Critical 인천대학교 산학협력단
Priority to KR1020200084227A priority Critical patent/KR102377695B1/ko
Priority to PCT/KR2020/014168 priority patent/WO2022010042A1/ko
Publication of KR20220006362A publication Critical patent/KR20220006362A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102377695B1 publication Critical patent/KR102377695B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치는 패치 배열 안테나의 상부에 전자파 렌즈 역할을 하는 메타표면의 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 접촉 부착하며, 그 위에 핸드폰 커버와 같은 백커버를 접촉 형성하여 트랜스밋어레이에 의해 임피던스 정합과 안테나 이득을 향상시키는 효과가 있다.

Description

안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치{Antenna Apparatus With Transmitarray for Antenna Gain Enhancement Against Disturbed Radiation Due to In-The-Handset Air-Gap}
본 발명은 5G용 고성능 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패치 배열 안테나의 상부에 전자파 렌즈 역할을 하는 메타표면의 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 부착하며, 트랜스밋어레이에 의해 배열 패치 안테나로부터 일정 공간 이격되어 임피던스 부정합 및 안테나 방사특성 열화를 일으키는 백커버의 악영향을 방지하는 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술은 상용화된 이동통신망 접속뿐만 아니라 와이파이(Wi-Fi) 기술로 대표되는 근거리 무선통신(Wireless Local Area Network), 블루투스(Bluthooth), 근접무선통신(Near Field Communication, NFC) 등 다양한 방식으로 구현된다. 이동통신 서비스는 음성 통화 서비스로부터 시작되어 초고속, 대용량 서비스(예를 들면, 고화질 동영상 스트리밍 서비스)로 점차 진화하고 있다.
이러한 무선 통신 기술을 구현하는 전자장치는 단말장치(Handset 또는 Terminal)를 일례로 들 수 있는데, 단말장치에 담은 배열 패치 안테나의 상부에 일정 두께의 백커버를 결합하는데, 이로 인하여 배열 패치 안테나의 임피던스 정합이 깨지고, 안테나 성능이 저하되는 문제점에 봉착한다.
단말장치들의 백커버는 현재 대두되고 있는 5G 밀리미터파에서 안테나의 임피던스 정합을 방해하고, 안테나 성능을 열화시키며, 방사 패턴이 일그러지는 문제점이 발생한다.
한국 등록특허번호 제10-1983552호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 패치 배열 안테나의 상부에 전자파 렌즈 역할을 하는 메타표면의 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 부착하며, 트랜스밋어레이에 의해 배열 패치 안테나로부터 일정 공간 이격되어 임피던스 부정합 및 안테나 방사특성 열화를 일으키는 백커버의 악영향을 방지하는 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치는,
제1 기판과 상기 제1 기판의 위에 형성되어 전자기파 신호를 방사하는 방사 패치로 이루어진 패치 배열 안테나;
상기 방사 패치의 위에 형성되어 제1 비유전율을 가진 일정 두께의 제2 기판;
상기 제2 기판의 위에 형성되어 상기 패치 배열 안테나로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환하여 상기 패치 배열 안테나의 동작 가능한 주파수 대역에서 임피던스 정합을 수행하며, 일정 간격마다 이격되어 복수개가 나란하게 배열된 단위 셀로 이루어진 트랜스밋어레이; 및
상기 트랜스밋어레이의 위에 형성되어 제2 비유전율을 가진 일정 두께의 백커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치는,
제1 기판과 상기 제1 기판의 위에 형성되어 전자기파 신호를 방사하는 방사 패치로 이루어진 패치 배열 안테나;
상기 방사 패치의 위에 형성되어 제1 비유전율을 가진 일정 두께의 제2 기판;
상기 제2 기판의 위에 형성되어 상기 패치 배열 안테나로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환하여 상기 패치 배열 안테나의 동작 가능한 주파수 대역에서 임피던스 정합을 수행하며, 십자가 형태의 금속 패턴을 상하 방향으로 연달아 결합하여 형성된 단위 셀을 일정 간격마다 이격되어 복수개가 나란하게 배열된 트랜스밋어레이; 및
상기 트랜스밋어레이의 위에 형성되어 제2 비유전율을 가진 일정 두께의 백커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 패치 배열 안테나의 상부에 전자파 렌즈 역할을 하는 메타표면으로 이루어진 층의 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 부착하여 성능이 열화되는 밀리미터파(mm-wave)에서 임피던스 정합과 안테나 이득을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 방사체에 직접 닿는 것뿐만 아니라 트랜스밋어레이와 핸드폰 커버가 접촉하여도 빔포밍이 가능하여 전자제품의 얇은 평면형 구조에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치를 위에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단위 셀의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사계수와 임피던스와의 관계를 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스밋어레이의 부착 여부에 따른 산란계수를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백커버의 하부면에 메타표면 단위 셀을 형성한 상태의 방사패턴 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 3차원 방사패턴을 1차원 방사패턴으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치를 위에서 본 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단위 셀의 구성을 나타낸 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치를 위에서 본 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치의 구성을 나타낸 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단위 셀의 구성을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사계수와 임피던스와의 관계를 표시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치(100)는 유전체로 이루어진 제1 기판(111)과, 제1 기판(111)의 위에 전자기파 신호를 방사하는 방사 패치(112)가 복수로 형성된 패치 배열 안테나(110)를 형성하고, 방사 패치(112)의 위에 일정한 공간인 공극을 형성하고, 제1 비유전율을 가진 제2 기판(120)을 형성하고, 제2 기판(120)의 위에 패치 배열 안테나(110)의 빔 방향성을 향상시키는 단층 메탈 재질의 트랜스밋어레이(Transmitarray)(130)를 형성한다.
트랜스밋어레이(130)의 위에는 핸드폰 커버와 같은 백커버(140)를 형성한다.
본 발명의 트랜스밋어레이(130)는 방사체에도 접촉하고, 핸드폰 커버에 접촉해도 빔포밍 기능을 수행한다.
트랜스밋어레이(130)는 패치 배열 안테나(110)의 전자파 렌즈 역할을 하고, 패치 배열 안테나(110)로부터 수직 상방으로 이격되어 형성하고, 단위 셀(150)이 일정 간격마다 이격되어 복수개가 나란하게 배열되어 형성된다.
트랜스밋어레이(130)는 복수의 단위 셀(150)이 모인 메타표면의 층이며, 메타표면은 전자기파의 특성을 목적(굴절율, 파면 변환)에 맞게 바꾸는 얇은 층을 나타낸다.
메타표면의 층이 없는 백커버(140)는 패치 배열 안테나(110)를 인덕티브(Inductive) 성분으로 만들어 임피던스 불균형(Impedance Mismatch)에 의한 전기적 성능(S11, 시스템 송수신율)을 저하시키며, 전자기파를 찌그러트린다.
각각의 단위 셀(150)은 단층의 유전체로 일정한 길이의 금속 스트립(151)이 길게 형성되고, 금속 스트립(151)의 좌우에 직사각형 기생소자(152)과 정사각형 기생소자(153)가 일정한 간격을 두고 형성된다.
금속 스트립(151)은 패치 배열 안테나(110)로부터 방사되는 전자기파의 전기장 편파를 잡아주면서 2차 방사의 소스(Source) 역할과 커패시티브(Capacitive) 성분을 형성한다.
직사각형 기생소자(152)과 정사각형 기생소자(153)는 금속 스트립(151)에서 형성되는 직렬 커패시던스 성분이 너무 크기 때문에 병렬 커패시던스 결합으로 조정해주며, 방사 요소의 전자기파의 파면을 조정해준다.
각각의 단위 셀(150)은 커패시티브 성분을 생성하여 백커버(140)와 패치 배열 안테나(110)의 인덕티브 성분을 커패시티브 성분으로 보상하여 정합하고, 이에 따라 임피던스 매칭되어 전기적 성능이 좋아지며, 전자기파 빔이 지향성을 좋게 형성할 수 있다.
임피던스 매칭은 백커버(140)와 패치 배열 안테나(110)의 인덕티브 성분을 트랜스밋어레이(130)의 커패시티브 성분으로 보상하여 허수(Imaginary) 성분이 없는 상태를 만든다.
각각의 단위 셀(150)은 수직 상방으로 이격된 방사 패치(112)를 일대일로 대응되도록 형성한다.
트랜스밋어레이(130)는 패치 배열 안테나(110)로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환되도록 설계된다.
특히, 트랜스밋어레이(130)는 패치 배열 안테나(110)로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환하여 패치 배열 안테나(110)의 동작 가능한 주파수 대역에서 임피던스 정합을 수행하며, 이에 따라 안테나 이득을 높이는 기능을 수행한다.
또한, 트랜스밋어레이(130)는 패치 배열 안테나(110)로부터 입사된 방사파를 변환하여 밀리미터파(mm-wave)에서 임피던스 정합을 수행하며, 이에 따라 안테나 이득을 높이는 기능을 수행한다.
제2 기판(120)은 비유전율이 3 내지 4이고, 두께가 200㎛를 가진다.
커버부재(140)는 비유전율이 6 내지 8이고, 두께가 500㎛를 가진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단층 메타표면 단위 셀(150)은 방사 패치(112)의 길이보다 길게 형성된 일정한 길이의 금속 스트립(151)과, 금속 스트립(151)의 위쪽 좌우에 직사각형 기생소자(152)가 형성되고, 금속 스트립(151)의 중간 좌우에 2개씩의 정사각형 기생소자(153)가 전자기 결합을 하여 백커버 환경에 있는 패치 배열 안테나(110)의 임피던스 정합에 요구되는 커패시던스 효과를 만든다.
금속 스트립(151)의 길이는 13.4mm, 금속 스트립(151)의 폭은 0.95mm, 직사각형 기생소자(152)의 제1 면의 길이는 5.2mm, 직사각형 기생소자(152)의 제2 면의 길이는 1.5mm, 정사각형 기생소자(153)의 일면 길이는 1.5mm, 금속 스트립(151)과 직사각형 기생소자(152)의 이격 거리는 0.1mm, 금속 스트립(151)과 정사각형 기생소자(153)의 이격 거리는 0.1mm, 정사각형 기생소자(153)와 정사각형 기생소자(153)의 이격 거리는 0.1mm, 직사각형 기생소자(152)와 정사각형 기생소자(153)의 이격 거리는 1.55mm이다.
도 4는 반사계수와 임피던스와의 관계를 복소수의 원의 공식으로 변환하여 복소 직교좌표계 표시한 것이다.
도 4의 (a)는 패치 배열 안테나(110)만 있을 때 임피던스 정합 지점(10)을 나타내고, 도 4의 (b)는 패치 배열 안테나(110)의 상부에 일정 거리 이격되어 백커버(140)를 형성한 경우, 임피던스 정합 지점(10)을 나타내며, 도 4의 (c)는 패치 배열 안테나(110)의 상부에 일정 거리 이격되어 복수의 단위 셀(150)이 모인 메타표면의 층으로 이루어진 트랜스밋어레이(130)가 형성되고, 그 위에 백커버(140)를 형성한 경우, 임피던스 정합 지점(10)을 나타낸다.
도 4의 (b)는 임피던스 정합 지점(10)이 Gamma
Figure 112020071044114-pat00001
즉, 중심으로부터 일정 거리 떨어져 있어 임피던스 불균형(Impedance Mismatch)을 표시하고, 도 4의 (c)는 패치 배열 안테나(110)의 위에 백커버(140)가 형성되어 있음에도 불구하고 트랜스밋어레이(130)에 의해 임피던스 정합 지점(10)이 반사계수 = 0에 근접하여 임피던스 매칭되므로 반사계수(S11) 특성과 방사 특성이 향상되는 것을 볼 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스밋어레이의 부착 여부에 따른 산란계수를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백커버의 하부면에 메타표면 단위 셀을 형성한 상태의 방사패턴 결과를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 3차원 방사패턴을 1차원 방사패턴으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 반사계수 S11는 백커버(140)의 하부면에 복수의 단위 셀(150)을 프린팅하여 패치 배열 안테나(110)의 임피던스 정합 상태가 양호함을 나타낸다.
5G 운용 주파수인 28GHz에서 최소의 산란계수 S11, 즉 양호한 공진 상태를 보인다. 반면에 단위 셀(150)이 없이 백커버(140)와 패치 배열 안테나(110)의 사이의 공간이 좁은 경우, 임피던스 정합 특성의 열화를 보여준다.
5G는 5th Generation의 약어로 5세대 이동통신을 의미하고, 5G 운용 주파수인 28GHz에서 동작하는 트랜스밋어레이 설계에 관한 내용이므로 5G라는 용어를 사용한다. 따라서, 트랜스밋어레이(130)는 5세대 이동통신(5th Generation, 5G)의 운용 주파수인 28GHz에서 동작한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 방사패턴 결과는 5G 운용 주파수인 28GHz에서 약 13dBi의 안테나 이득과 20도 정도의 빔폭을 얻었다.
도 7은 본 발명의 빔 향상용 트랜스밋어레이의 특징을 보여준다. 패치 배열 안테나(110)가 공기 중에서 동작할 경우에 양호한 방사패턴 결과를 보여준다. 그러나 백커버(140)와 결합시 백커버(140)의 악영향으로 인해 심각한 성능 열화가 있다. 이를 트랜스밋어레이(130)를 통해 안테나 이득을 극대화하여 공기 중에 기준 안테나(Antenna Only)보다 더 높은 안테나 이득을 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치를 위에서 본 모습을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치의 구성을 나타낸 측단면도이며, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단위 셀의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이(Transmitarray)를 구비한 안테나 장치(100)는 유전체로 이루어진 제1 기판(111)과, 제1 기판(111)의 위에 전자기파 신호를 방사하는 방사 패치(112)가 복수로 형성된 패치 배열 안테나(110)를 형성하고, 방사 패치(112)의 위에 일정한 공간인 공극을 형성하고, 제1 비유전율을 가진 제2 기판(120)을 형성하고, 제2 기판(120)의 위에 패치 배열 안테나(110)의 빔 방향성을 향상시키는 단층 메탈 재질의 트랜스밋어레이(Transmitarray)(160)를 형성한다.
트랜스밋어레이(160)의 위에는 핸드폰 커버와 같은 백커버(140)를 형성한다.
트랜스밋어레이(160)는 패치 배열 안테나(110)의 전자파 렌즈 역할을 하고, 패치 배열 안테나(110)로부터 수직 상방으로 이격되어 형성하고, 단위 셀(170)이 일정 간격마다 이격되어 복수개가 나란하게 배열되어 형성된다.
각각의 단위 셀(170)은 단층의 유전체로 십자가 형태의 금속 패턴을 상하 방향으로 연달아 결합하여 형성된다.
각각의 단위 셀(170)은 일정한 길이의 금속 스트립(171)이 길게 형성되고, 금속 스트립(171)의 좌우에 막대 형상의 기생소자(172, 173)가 연장되어 전자기 결합되고, 금속 스트립(171)에서 막대 형상의 기생소자(172, 173)가 상하 방향으로 일정 간격마다 형성된다.
금속 스트립(171)은 패치 배열 안테나(110)로부터 방사되는 전자기파의 전기장 편파를 잡아주면서 2차 방사의 소스(Source) 역할과 커패시티브(Capacitive) 성분을 형성한다.
기생소자(172, 173)는 금속 스트립(171)에서 형성되는 직렬 커패시던스 성분이 너무 크기 때문에 병렬 커패시던스 결합으로 조정해주며, 방사요소의 전자기파의 파면을 조정해준다.
각각의 단위 셀(170)은 커패시티브 성분을 생성하여 백커버(140)와 패치 배열 안테나(110)의 인덕티브 성분을 커패시티브 성분으로 보상하여 정합하고, 이에 따라 임피던스 매칭되어 전기적 성능이 좋아지며, 전자기파 빔이 지향성을 좋게 형성할 수 있다.
금속 스트립(171)의 길이는 10.7mm, 금속 스트립(171)의 폭은 1mm, 기생소자(172, 173)의 길이는 금속 스트립(171)의 직각 방향의 길이로 3.5mm이다.
각각의 단위 셀(170)은 수직 상방으로 이격된 방사 패치(112)를 일대일로 대응되도록 형성한다.
트랜스밋어레이(160)는 패치 배열 안테나(110)로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환되도록 설계된다.
특히, 트랜스밋어레이(160)는 패치 배열 안테나(110)로부터 방사되는 전자기파 파면을 변환하여 패치 배열 안테나(110)의 동작 가능한 주파수 대역에서 임피던스 정합을 수행하며, 이에 따라 안테나 이득을 높이는 기능을 수행한다.
또한, 트랜스밋어레이(160)는 패치 배열 안테나(110)로부터 입사된 방사파를 변환하여 밀리미터파(mm-wave)에서 임피던스 정합을 수행하며, 이에 따라 안테나 이득을 높이는 기능을 수행한다.
트랜스밋어레이(160)는 5세대 이동통신(5th Generation, 5G)의 운용 주파수인 28GHz에서 동작한다.
본 발명의 트랜스밋어레이(160)는 방사체에도 접촉하고, 핸드폰 커버에 접촉해도 빔포밍 기능을 수행한다.
본 발명은 트랜스밋어레이(130, 160)를 이용하여 전자제품의 얇은 평면형 구조에 적용할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 안테나 장치 110: 패치 배열 안테나
111: 제1 기판 112: 방사 패치
120: 제2 기판 130: 트랜스밋어레이
140: 백커버 150: 단위 셀
151: 금속 스트립 152: 직사각형 기생소자
153: 정사각형 기생소자 160: 트랜스밋어레이
170: 단위 셀 172, 173: 기생소자

Claims (9)

  1. 제1 기판과 상기 제1 기판의 위에 형성되어 전자기파 신호를 방사하는 방사 패치로 이루어진 패치 배열 안테나;
    상기 방사 패치의 위에 형성되어 제1 비유전율을 가진 일정 두께의 제2 기판;
    상기 제2 기판의 위에 형성되어 상기 패치 배열 안테나로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환하여 상기 패치 배열 안테나의 동작 가능한 주파수 대역에서 임피던스 정합을 수행하며, 일정 간격마다 이격되어 복수개가 나란하게 배열된 단위 셀로 이루어진 트랜스밋어레이; 및
    상기 트랜스밋어레이의 위에 형성되어 제2 비유전율을 가진 일정 두께의 백커버를 포함하며,
    상기 각각의 단위 셀은 수직 상방으로 이격된 상기 방사 패치를 일대일로 대응되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 단위 셀은 상기 방사 패치의 길이보다 길게 형성된 일정한 길이의 금속 스트립을 통해 상기 패치 배열 안테나로부터 방사되는 전자기파의 전기장 편파를 잡아주면서 커패시티브(Capacitive) 성분을 형성하고, 상기 금속 스트립의 위쪽 좌우에 직사각형 기생소자가 형성되고, 상기 금속 스트립의 중간 좌우에 정사각형 기생소자에 의해 병렬 커패시던스 결합으로 상기 패치 배열 안테나의 임피던스 정합에 요구되는 커패시던스 효과를 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속 스트립의 길이는 13.4mm, 상기 금속 스트립의 폭은 0.95mm, 상기 직사각형 기생소자의 제1 면의 길이는 5.2mm, 상기 직사각형 기생소자의 제2 면의 길이는 1.5mm, 상기 정사각형 기생소자의 일면 길이는 1.5mm, 상기 금속 스트립과 상기 직사각형 기생소자의 이격 거리는 0.1mm, 상기 금속 스트립과 상기 정사각형 기생소자의 이격 거리는 0.1mm, 상기 직사각형 기생소자와 상기 정사각형 기생소자의 이격 거리는 1.55mm인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  5. 제1 기판과 상기 제1 기판의 위에 형성되어 전자기파 신호를 방사하는 방사 패치로 이루어진 패치 배열 안테나;
    상기 방사 패치의 위에 형성되어 제1 비유전율을 가진 일정 두께의 제2 기판;
    상기 제2 기판의 위에 형성되어 상기 패치 배열 안테나로부터 방사되는 전자기파의 파면을 변환하여 상기 패치 배열 안테나의 동작 가능한 주파수 대역에서 임피던스 정합을 수행하며, 십자가 형태의 금속 패턴을 상하 방향으로 연달아 결합하여 형성된 단위 셀을 일정 간격마다 이격되어 복수개가 나란하게 배열된 트랜스밋어레이; 및
    상기 트랜스밋어레이의 위에 형성되어 제2 비유전율을 가진 일정 두께의 백커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각각의 단위 셀은 상기 방사 패치의 길이보다 길게 형성된 일정한 길이의 금속 스트립을 통해 상기 패치 배열 안테나로부터 방사되는 전자기파의 전기장 편파를 잡아주면서 커패시티브(Capacitive) 성분을 형성하고, 상기 금속 스트립의 좌우에 형성된 막대 형상의 기생소자에 의해 병렬 커패시던스 결합되고, 상기 금속 스트립에서 상기 막대 형상의 기생소자가 상하 방향으로 일정 간격마다 형성되어 상기 패치 배열 안테나의 임피던스 정합에 요구되는 커패시던스 효과를 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 각각의 단위 셀은 수직 상방으로 이격된 상기 방사 패치를 일대일로 대응되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 금속 스트립의 길이는 10.7mm, 상기 금속 스트립의 폭은 1mm, 상기 기생소자의 길이는 상기 금속 스트립의 직각 방향의 길이로 3.5mm인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 트랜스밋어레이는 5세대 이동통신(5th Generation, 5G)의 운용 주파수인 28GHz에서 동작하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
KR1020200084227A 2020-07-08 2020-07-08 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치 KR102377695B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200084227A KR102377695B1 (ko) 2020-07-08 2020-07-08 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치
PCT/KR2020/014168 WO2022010042A1 (ko) 2020-07-08 2020-10-16 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200084227A KR102377695B1 (ko) 2020-07-08 2020-07-08 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220006362A KR20220006362A (ko) 2022-01-17
KR102377695B1 true KR102377695B1 (ko) 2022-03-24

Family

ID=79553294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200084227A KR102377695B1 (ko) 2020-07-08 2020-07-08 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102377695B1 (ko)
WO (1) WO2022010042A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115377700B (zh) * 2022-08-22 2023-11-14 电子科技大学长三角研究院(湖州) 加载变容二极管的一维宽角度扫描可重构反射表面阵列

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100542829B1 (ko) * 2003-09-09 2006-01-20 한국전자통신연구원 송/수신용 고이득 광대역 마이크로스트립 패치 안테나 및이를 배열한 배열 안테나
US7283085B2 (en) * 2005-03-24 2007-10-16 Agilent Technologies, Inc. System and method for efficient, high-resolution microwave imaging using complementary transmit and receive beam patterns
KR101236313B1 (ko) * 2006-08-25 2013-02-22 레이스팬 코포레이션 메타물질 구조물에 기초된 안테나
KR101558334B1 (ko) * 2014-02-22 2015-10-21 이은형 에어스트립 방사체 및 급전구조를 갖는 고효율 안테나
US9812786B2 (en) * 2015-08-25 2017-11-07 Huawei Technologies Co., Ltd. Metamaterial-based transmitarray for multi-beam antenna array assemblies
US11437731B2 (en) * 2017-09-13 2022-09-06 Metawave Corporation Method and apparatus for a passive radiating and feed structure
KR101983552B1 (ko) 2018-05-17 2019-05-29 인천대학교 산학협력단 안테나 빔 향상용 전자파 렌즈, 이를 구비한 안테나 장치 및 전자 장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022010042A1 (ko) 2022-01-13
KR20220006362A (ko) 2022-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109103589B (zh) 天线模组及移动终端
US20210344103A1 (en) Communication Device
EP3545587B1 (en) Vertical antenna patch in cavity region
CN109449568B (zh) 毫米波阵列天线及移动终端
EP3975335B1 (en) Antenna unit and terminal device
US10218082B2 (en) Wideband microstrip antennas and antenna arrays
WO2019165915A1 (zh) 毫米波天线阵列及移动终端
CN110380213B (zh) 一种天线阵列及终端
KR101983552B1 (ko) 안테나 빔 향상용 전자파 렌즈, 이를 구비한 안테나 장치 및 전자 장치
US11955725B2 (en) Antenna structure and terminal
US9478864B2 (en) Waveguide horn arrays, methods for forming the same and antenna systems
US11201394B2 (en) Antenna device and electronic device
WO2016011181A1 (en) Systems and methods for providing a frequency sensitive surface antenna
US9190723B1 (en) Multi-input and multi-output (MIMO) antenna system with absorbers for reducing interference
KR102377695B1 (ko) 안테나 빔 향상용 적층공극의 방사열화를 극복한 트랜스밋어레이를 구비한 안테나 장치
KR20150090337A (ko) 소형 기지국 안테나
CN111162371A (zh) 电子设备
US10727596B2 (en) Antenna structure
CN108539429A (zh) 一种用于金属载体的宽带全向斜极化天线
KR102333839B1 (ko) 안테나 이득 향상용 메타 콘택트 렌즈 트랜스밋어레이를 구비한 빔포밍 장치
CN111244600B (zh) 天线结构及具有所述天线结构的无线通信装置
US20230092210A1 (en) Antenna and base station
KR101517778B1 (ko) 이중 대역 이중 편파 안테나 장치
KR100517291B1 (ko) 평면 마이크로스트립 배열 안테나
US10490896B1 (en) Antenna device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right