KR102395789B1 - Coupling feeding UWB array antenna - Google Patents

Coupling feeding UWB array antenna Download PDF

Info

Publication number
KR102395789B1
KR102395789B1 KR1020210046698A KR20210046698A KR102395789B1 KR 102395789 B1 KR102395789 B1 KR 102395789B1 KR 1020210046698 A KR1020210046698 A KR 1020210046698A KR 20210046698 A KR20210046698 A KR 20210046698A KR 102395789 B1 KR102395789 B1 KR 102395789B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array antenna
antenna
width
patch
patch antenna
Prior art date
Application number
KR1020210046698A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210126520A (en
Inventor
유태환
서기원
Original Assignee
(주)지에쓰씨
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 (주)지에쓰씨 filed Critical (주)지에쓰씨
Publication of KR20210126520A publication Critical patent/KR20210126520A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102395789B1 publication Critical patent/KR102395789B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation

Landscapes

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

Abstract

본 발명의 실시예는 광대역 커플링 급전 배열 안테나에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 광대역(77~81GHz)에서 동작하며, 주파수별 빔 틸트가 적은 광대역 커플링 급전 배열 안테나를 제공하는데 있다. 이를 위해, 본 발명은 폭에 비해 길이가 더 긴 직사각판 형태의 유전층; 유전층의 길이 방향을 따라 일렬로 배열된 다수의 패치 안테나; 일렬로 배열된 다수의 패치 안테나의 양측에 이격되어 형성된 한쌍의 급전 라인; 및 급전 라인의 일단에 전기적으로 연결된 매칭단을 포함하는, 광대역 커플링 급전 배열 안테나를 제공한다.An embodiment of the present invention relates to a wideband coupling feeding array antenna, and a technical problem to be solved is to provide a wideband coupled feeding array antenna operating in a wide band (77 to 81 GHz) and having a small beam tilt for each frequency. To this end, the present invention provides a dielectric layer in the form of a rectangular plate having a longer length than a width; a plurality of patch antennas arranged in a row along the length direction of the dielectric layer; a pair of feeding lines formed to be spaced apart from both sides of a plurality of patch antennas arranged in a line; and a matching end electrically connected to one end of the feed line, providing a broadband coupling feed array antenna.

Description

광대역 커플링 급전 배열 안테나{Coupling feeding UWB array antenna}Broadband coupling feeding array antenna {Coupling feeding UWB array antenna}

본 발명의 실시예는 광대역 커플링 급전 배열 안테나에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a wideband coupled fed array antenna.

자동차 분야에서 레이더가 쓰이는 곳은 크게 코너 레이더와 프론트 레이더로 나눌 수 있다. 자동차의 후방 코너와 전방 코너를 책임지는 코너 레이더는 보통 단거리용 레이더(SRR) 센서로, 사각지대 감지(BSD), 차선 변경 지원(LCA), 전후방 접근 차량 경고(F/RCTA)에 필요한 요건들을 처리한다. 반면 프론트 레이더는 중장거리 레이더로, 자동 긴급 제동(AEB)과 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC)을 담당한다. In the automotive field, radars are largely divided into corner radars and front radars. Corner radar, which is responsible for the rear and front corners of a car, is usually a short-range radar (SRR) sensor that meets the requirements for blind spot detection (BSD), lane change assistance (LCA), and front and rear approaching vehicle warning (F/RCTA). handle The front radar, on the other hand, is a mid-range radar, which is responsible for automatic emergency braking (AEB) and adaptive cruise control (ACC).

종래 차량용 코너 레이더에 적용되는 안테나의 경우, 대역폭이 약 2GHz(24GHz의 주파수) 정도였으나, 현재는 높은 물체 분해능을 위해 약 4~5GHz(77GHz의 주파수)의 넓은 대역폭이 요구되고 있고, 이로 인해 광대역에서 동작하는 안테나 개발이 필요한 실정이다.In the case of an antenna applied to a conventional vehicle corner radar, the bandwidth was about 2 GHz (frequency of 24 GHz), but now a wide bandwidth of about 4 to 5 GHz (frequency of 77 GHz) is required for high object resolution, and this results in a wide bandwidth There is a need to develop an antenna that operates in

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.The above-described information disclosed in the background technology of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information that does not constitute the prior art.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 광대역 커플링 급전 배열 안테나를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wideband coupling feed array antenna capable of solving the problems of the prior art.

본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 폭에 비해 길이가 더 긴 직사각판 형태의 유전층; 유전층의 길이 방향을 따라 일렬로 배열된 다수의 패치 안테나; 일렬로 배열된 다수의 패치 안테나의 양측에 이격되어 형성된 한쌍의 급전 라인; 및 급전 라인의 일단에 전기적으로 연결된 매칭단을 포함할 수 있다.Broadband coupling feeding array antenna according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer in the form of a rectangular plate having a longer length than a width; a plurality of patch antennas arranged in a row along the length direction of the dielectric layer; a pair of feeding lines formed to be spaced apart from both sides of a plurality of patch antennas arranged in a line; and a matching end electrically connected to one end of the feeding line.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 광대역(대략 77GHz~81GHz)에서 동작하며, 주파수별 빔 틸트(El Peak Tilt)가 적은 안테나 구조를 제공하고, 이에 따라 차량용 레이더에 적용 가능한 안테나 구조를 제공한다.In this way, the broadband coupling feeding array antenna according to the embodiment of the present invention operates in a wide band (approximately 77 GHz to 81 GHz), and provides an antenna structure with a small beam tilt (El Peak Tilt) for each frequency, and accordingly, the vehicle radar Provides an antenna structure applicable to

각각의 패치 안테나는 폭과 길이를 가지며, 패치 안테나의 폭은 사용 주파수의 반파장 길이보다 작고, 패치 안테나의 길이는 사용 주파수의 반파장 길이와 같을 수 있다. 또한, 각각의 패치 안테나 사이의 이격 거리는 사용 주파수의 한파장 길이와 같을 수 있다.Each patch antenna has a width and a length, the patch antenna width may be smaller than a half-wavelength length of a used frequency, and a length of the patch antenna may be equal to a half-wavelength length of the used frequency. In addition, the separation distance between the respective patch antennas may be equal to the length of one wavelength of the used frequency.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 상대적으로 작은 폼 팩터를 제공한다. 즉, 높아진 RF 주파수의 주된 장점 중 하나는 센서 크기를 줄일 수 있다는 것인데, 바람직한 안테나 시야 및 게인의 경우, 안테나 어레이의 크기는 77GHz와 24GHz를 비교했을 때 X 차원과 Y 차원에서 각각 대략 3배 더 작아질 수 있다. 이 크기 감소는 센서를 범퍼 뒤 좁은 공간에 탑재해야 하는 경우 자동차 애플리케이션에서, 그리고 도어와 트렁크 등 근접 애플리케이션을 위한 차량 주변의 장소들에서, 실내 애플리케이션을 위한 차량 내부에서 작은 폼 팩터로 인해 특히 유용하다. In this way, the wideband-coupled fed array antenna according to an embodiment of the present invention provides a relatively small form factor. In other words, one of the main advantages of higher RF frequencies is that the sensor size can be reduced. For a desirable antenna field of view and gain, the size of the antenna array is approximately three times larger in the X and Y dimensions respectively when compared to 77 GHz and 24 GHz. can be small This size reduction is particularly useful in automotive applications where the sensor must be mounted in a tight space behind the bumper, and in places around the vehicle for close-up applications such as doors and trunks, and inside the vehicle for indoor applications due to its small form factor. .

각각의 급전 라인의 폭은 0.1mm 내지 0.2mm일 수 있다.The width of each feeding line may be 0.1 mm to 0.2 mm.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 급전 라인의 폭이 넓을수록 광대역 특성이 우수해지나, SLL 특성이 나빠지므로, 패턴 폭을 대략 0.1mm ~ 대략 0.2mm 사이로 제어하여 최적의 SLL 특성을 얻을 수 있다.In this way, in the broadband coupling feed array antenna according to the embodiment of the present invention, the wider the feed line, the better the broadband characteristic, but the SLL characteristic deteriorates, so the pattern width is controlled to be between about 0.1 mm and about 0.2 mm Thus, optimal SLL characteristics can be obtained.

급전 라인과 패치 안테나 사이의 간격은 0.3mm 내지 0.4mm일 수 있다.The distance between the feed line and the patch antenna may be 0.3 mm to 0.4 mm.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 급전 라인과 패치 안테나 사이의 간격을 대략 0.3mm ~ 대략 0.4mm 범위로 설계함으로써, 광대역 특성이 나빠지며 주파수별 안테나 이득 차이가 심해지는 현상을 방지한다.In this way, in the wideband coupling feeding array antenna according to the embodiment of the present invention, by designing the interval between the feeding line and the patch antenna in the range of about 0.3 mm to about 0.4 mm, the wideband characteristics deteriorate and the difference in antenna gain for each frequency is reduced. prevent aggravation.

매칭단의 넓이는 패치 안테나의 넓이보다 작을 수 있다. The width of the matching end may be smaller than the width of the patch antenna.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 최종 입력단에서 임피던스를 대략 50옴으로 쉽게 맞출 수 있다.In this way, the broadband coupling feed array antenna according to the embodiment of the present invention can easily adjust the impedance to about 50 ohms at the final input terminal.

급전 라인의 끝단 위치는 패치 안테나의 끝단 위치와 동일할 수 있다.The end position of the feed line may be the same as the end position of the patch antenna.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 급전 라인의 끝단이 패치 안테나의 끝단과 같음으로써, 안테나의 방사 패턴에 왜곡이 발생되지 않는다.In this way, in the broadband coupling feed array antenna according to the embodiment of the present invention, the end of the feed line is the same as the end of the patch antenna, so that distortion does not occur in the radiation pattern of the antenna.

본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 패치 안테나, 급전 라인 및 매칭부를 포함하고, 광대역(대략 77GHz~81GHz)에서 동작하며, 주파수별 빔 틸트가 적은 광대역 커플링 급전 배열 안테나를 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나는 대역폭(대략 4GHz~5GHz)이 넓음으로써, 레인지 해상도와 정밀성을 개선시켜준다. 일례로, 레이더 센서의 레인지 해상도는 가까이 위치한 두 개의 물체를 구분할 수 있는 능력을 의미하는데, 레인지 정밀성은 한 개 물체의 거리를 측정할 때의 정밀성을 의미한다. 레인지 해상도 및 정밀성은 스윕 대역폭에 반비례하기 때문에, 대략 77GHz 레이더 센서는 기존의 대략 24GHz 레이더에 비해 레인지 해상도 및 정밀도가 대략 20배 더 높아진다. 즉, 달성 가능한 레인지 해상도가 대략 4cm가 된다(종래 24GHz 레이더에서는 대략 75cm).The broadband coupling feeding array antenna according to an embodiment of the present invention includes a patch antenna, a feeding line, and a matching unit, operates in a wide band (about 77 GHz to 81 GHz), and provides a wideband coupled feeding array antenna with low beam tilt for each frequency do. In particular, the broadband coupling feed array antenna according to an embodiment of the present invention has a wide bandwidth (approximately 4 GHz to 5 GHz), thereby improving range resolution and precision. For example, the range resolution of a radar sensor refers to the ability to distinguish two objects that are located close to each other, and the range precision refers to the precision when measuring the distance between one object. Because range resolution and precision are inversely proportional to the sweep bandwidth, an approximately 77 GHz radar sensor provides approximately 20 times greater range resolution and precision than a conventional approximately 24 GHz radar. That is, the achievable range resolution is approximately 4 cm (approximately 75 cm in conventional 24 GHz radar).

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나의 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나의 시뮬레이션 조건을 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나의 대역폭을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션한 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션한 표이다.1 is a structural diagram of a wideband coupling feed array antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating simulation conditions of the wideband coupling feeding array antenna shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a graph showing the bandwidth of the wideband coupling feed array antenna shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a graph simulating a radiation pattern of the broadband coupling feed array antenna shown in FIG. 1 .
FIG. 5 is a table simulating a radiation pattern of the broadband coupling feed array antenna shown in FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

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.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of those listed items. In addition, in the present specification, "connected" means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected with member C interposed between member A and member B. do.

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.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise, include” and/or “comprising, including” refer to the referenced shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups thereof. It specifies the presence and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.

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.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms so that they It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer, or portion described below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.

"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.Space-related terms such as “beneath”, “below”, “lower”, “above”, and “upper” refer to an element or feature shown in the drawing It may be used to facilitate understanding of other elements or features. These space-related terms are for easy understanding of the present invention according to various process conditions or usage conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, an element or feature described as "below" or "below" becomes "above" or "above". Accordingly, "below" is a concept encompassing "above" or "below".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)의 구조도이다. 도 1에 도시된 바와같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대력 커플링 급전 배열 안테나(100)는 유전층(110), 다수의 패치 안테나(120), 한쌍의 급전 라인(130) 및 매칭단(140)을 포함할 수 있다.1 is a structural diagram of a wideband coupling feed array antenna 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the wide-power coupling feed array antenna 100 according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer 110 , a plurality of patch antennas 120 , a pair of feed lines 130 , and a matching terminal. (140).

유전층(110)은 폭과 길이를 가지며, 폭에 비해 길이가 상대적으로 더 긴 직사각판 형태를 포함할 수 있다.The dielectric layer 110 has a width and a length, and may include a rectangular plate having a relatively longer length than the width.

일부 예들에서, 유전층(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), BT(Bismaleimide Triazine), 테프론, 페놀 또는 페놀 페이퍼, 에폭시 또는 에폭시 페이퍼, 글래스 에폭시 라미네이트와 같은 플라스틱 수지, 또는 그 혼합물로 형성될 수 있다. In some examples, the dielectric layer 110 has a high dielectric constant, and a ceramic such as alumina, zirconia, sialon, silicon carbide, silicon nitride, polyimide (PI), polycarbonate (PC), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), PBT (polybutylene terephthalate), ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate), PE (polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), BT (Bismaleimide Triazine), Teflon, phenol or phenol paper, epoxy or epoxy paper, glass epoxy It may be formed of a plastic resin such as a laminate, or a mixture thereof.

일부 예들에서, 유전층(110)은 RO3003TM 라미네이트를 포함할 수 있다. RO3003TM 라미네이트는 다양한 온도 및 주파수에서 유전 상수(Dk)의 우수한 안정성을 제공할 수 있다. 이러한 안정성에는 일반적으로 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 유리 재료로 실온 근처에서 발생하는 Dk의 단계 변화 제거도 포함될 수 있다. 이는 자동차 레이더(77GHz), 고급 운전자 지원 시스템(ADAS) 및 5G 무선 인프라(mm wave)를 포함한 애플리케이션에 이상적이다. 일부 예들에서, 유전층(110)은 유전율: 3.08 @76.5GHz, 손실 탄젠트: 0.008 @76.5GHz일 수 있다.In some examples, dielectric layer 110 may include a RO3003 ™ laminate. RO3003 TM laminate can provide good stability of dielectric constant (Dk) at various temperatures and frequencies. This stability may also include elimination of the phase change of Dk, which normally occurs near room temperature with a polytetrafluoroethylene (PTFE) glass material. It is ideal for applications including automotive radar (77 GHz), advanced driver assistance systems (ADAS) and 5G wireless infrastructure (mm wave). In some examples, dielectric layer 110 may have a dielectric constant: 3.08 @76.5 GHz, and a loss tangent: 0.008 @76.5 GHz.

다수의 패치 안테나(120)는 유전층(110)의 길이 방향을 따라 대략 일렬로 배열될 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 패치 안테나(120)는 유전층(110)의 대략 중앙에 일렬로 배열될 수 있다. 일부 예들에서, 각각의 패치 안테나(120)는 폭과 길이를 가지며, 패치 안테나(120)의 폭은 사용 주파수의 반파장 길이보다 작을 수 있고, 패치 안테나(120)의 길이는 사용 주파수의 반파장 길이와 같을 수 있다.The plurality of patch antennas 120 may be approximately arranged in a line along the length direction of the dielectric layer 110 . In some examples, multiple patch antennas 120 may be arranged in a row approximately at the center of dielectric layer 110 . In some examples, each patch antenna 120 has a width and a length, the width of the patch antenna 120 may be less than a half-wavelength length of the use frequency, and the length of the patch antenna 120 is a half-wavelength of the use frequency. can be equal to the length.

일부 예들에서, 각각의 패치 안테나(120)의 길이(세로 길이)는 일반적인 패치 안테나(120)의 설계 방법과 유사하게 유전층(110)의 유전율을 고려하여 반파장 길이로 설계될 수 있다. 즉, 패치 안테나(120)의 길이는 일례로 아래 수학식과 같이 결정될 수 있다.In some examples, the length (vertical length) of each patch antenna 120 may be designed to have a half-wavelength length in consideration of the dielectric constant of the dielectric layer 110 similar to a design method of a general patch antenna 120 . That is, the length of the patch antenna 120 may be determined, for example, by the following Equation.

Figure 112021041971368-pat00001
Figure 112021041971368-pat00001

일부 예들에서, 패치 안테나(120)의 폭(가로 폭)도 위와 동일하게 일반적으로 유전층(110)의 유전율을 고려하여 대략 78.5GHz에서의 반파장 길이로 설계할 수 있으나, 이 경우 패치 안테나(120)의 자체 좌우 폭이 커지게 되므로, 본 발명에서는 패치 안테나(120)의 좌우 폭을 좁히기 위해 반파장 이하로 설계하였다.In some examples, the width (horizontal width) of the patch antenna 120 may also be designed to have a half-wavelength length of approximately 78.5 GHz in consideration of the dielectric constant of the dielectric layer 110 in the same manner as above, but in this case, the patch antenna 120 ) becomes larger, so in the present invention, the patch antenna 120 is designed to be less than half a wavelength in order to narrow the left and right widths.

일반적으로, 패치 안테나(120)의 폭을 좁히는 경우 패치 안테나(120)의 길이가 짧아지는 효과가 있어 폭을 좁힐 경우에는 패치 안테나(120)의 길이를 더 길게 하여야 한다. 일부 예들에서, 패치 안테나(120)의 길이는 대략 1.03mm, 패치 안테나(120)의 폭은 대략 0.5mm일 수 있다.In general, when the width of the patch antenna 120 is narrowed, the length of the patch antenna 120 is shortened. In some examples, the length of the patch antenna 120 may be approximately 1.03 mm, and the width of the patch antenna 120 may be approximately 0.5 mm.

일부 예들에서, 각각의 패치 안테나(120) 사이의 이격 거리는 유전층(110)의 유전율을 고려하여 사용 주파수의 한파장 길이와 같을 수 있다. 일부 예들에서, 각각의 패치 안테나(120) 사이의 이격 거리는 대략 2.48mm 일 수 있다.In some examples, the separation distance between the respective patch antennas 120 may be equal to the length of one wavelength of the use frequency in consideration of the dielectric constant of the dielectric layer 110 . In some examples, the spacing between each patch antenna 120 may be approximately 2.48 mm.

한쌍의 급전 라인(130)은 일렬로 배열된 다수의 패치 안테나(120)의 양측에 이격되어 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 급전 라인(130)의 폭은 대략 0.15mm 일 수 있으며, 대략 0.1mm 미만의 패턴 폭은 제작이 어려울 수 있다. 급전 라인(130)의 폭이 넓을수록 광대역 특성을 가지나, SLL(Side Lobe Lebel) 특성이 나빠져 패턴 폭은 대략 0.1mm 내지 대략 0.2mm 사이의 폭이 적당하다. A pair of feeding lines 130 may be provided to be spaced apart from both sides of a plurality of patch antennas 120 arranged in a line. In some examples, the width of the feed line 130 may be approximately 0.15 mm, and a pattern width less than approximately 0.1 mm may be difficult to manufacture. As the width of the feeding line 130 is wider, it has a broadband characteristic, but the SLL (Side Lobe Level) characteristic deteriorates, so that the pattern width is suitably between about 0.1 mm and about 0.2 mm.

한편, 급전 라인(130)과 패치 안테나(120) 사이의 간격은 대략 0.33mm 로 설계하였으며, 간격이 대략 0.33mm보다 좁아지는 경우 공진 주파수가 뒤쪽(81GHz 대역)으로 이동하여 76GHz 에서의 안테나(100) 이득이 감소하며, 간격이 대략 0.33mm보다 넓어지는 경우 공진주파수가 앞쪽(76GHz 대역)으로 이동하여 81GHz 에서의 안테나(100) 이득이 줄어들었다.On the other hand, the interval between the feed line 130 and the patch antenna 120 is designed to be approximately 0.33 mm, and when the interval becomes narrower than approximately 0.33 mm, the resonant frequency moves to the rear (81 GHz band) and the antenna at 76 GHz (100 ) the gain decreases, and when the interval is wider than about 0.33 mm, the resonant frequency moves to the front (76 GHz band), and the gain of the antenna 100 at 81 GHz is reduced.

따라서, 급전 라인(130)과 패치 안테나(120) 사이의 간격은 대략 0.3mm 내지 대략 0.4mm 범위의 값을 가지는 것이 적당하며, 이 이상 벗어나게 되는 경우 광대역 특성이 나빠지며 주파수별 안테나(100) 이득 차이가 심해진다.Therefore, it is appropriate that the interval between the feed line 130 and the patch antenna 120 has a value in the range of about 0.3 mm to about 0.4 mm, and if it is out of this range, the broadband characteristics deteriorate and the antenna 100 gain for each frequency The difference gets worse.

매칭단(140)은 급전 라인(130)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예들에서, 매칭단(140)의 넓이는 패치 안테나(120)의 넓이보다 작을 수 있다. 일부 예들에서, 매칭단(140)의 경우 안테나(100)의 최종 입력단에서의 임피던스를 50옴으로 맞추기 위한 것으로 안테나(100)의 임피던스에 따라 다양한 폭과 길이를 가질 수 있다. 다만, 본 발명에서는 매칭단(140)이 대략 0.45mm 의 길이, 대략 0.45mm 의 폭을 가질 수 있다.The matching terminal 140 may be electrically connected to one end of the feeding line 130 . In some examples, the width of the matching end 140 may be smaller than the width of the patch antenna 120 . In some examples, the matching terminal 140 is for adjusting the impedance at the final input terminal of the antenna 100 to 50 ohms, and may have various widths and lengths according to the impedance of the antenna 100 . However, in the present invention, the matching end 140 may have a length of about 0.45 mm and a width of about 0.45 mm.

한편, 급전 라인(130)의 끝단은 항상 패치 안테나(120)의 끝단과 동일한 위치에 놓여 있어야 한다. 일례로, 급전 라인(130)의 끝단이 패치 안테나(120)의 끝단보다 작거나 긴 위치에 놓여 있을 경우 안테나(100)의 방사 패턴에 왜곡이 발생될 수 있다.On the other hand, the end of the feed line 130 should always be placed at the same position as the end of the patch antenna 120 . For example, when the end of the feed line 130 is placed at a position smaller or longer than the end of the patch antenna 120 , distortion may occur in the radiation pattern of the antenna 100 .

비록, 도면에서 8배열 커플링 급전 구조를 갖는 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)가 도시되어 있으나, 패치 안테나(120)는 8배열보다 작거나 많을 수 있다.Although the figure shows the broadband coupling feed array antenna 100 having an eight-array coupling feed structure, the patch antenna 120 may be smaller or more than eight arrays.

일부 예들에서, 패치 안테나(120), 급전 라인(130) 및 매칭단(140)(즉, 도체 패턴)은 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 팔라듐, 크롬, 그 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. 더불어, 일부 예들에서, 도체 패턴은 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, 도체 패턴은 전도성 잉크의 인쇄 및 소결 공정, 플라즈마 용사 공정, 또는 상온 진공 분사 공정, 에어로졸 디포지션 공정 등으로 형성될 수도 있다. 더욱이, 일부 예들에서, 도체 패턴은 금속 포일을 단조, 펀치, 드로잉, 컷팅. 절곡 등과 같은 전통적인 가공 방식을 이용하여 형성한 후, 유전층(110) 상에 접착층으로 접착시켜 형성할 수도 있다.In some examples, patch antenna 120 , feed line 130 , and matching end 140 (ie, conductor pattern) may be selected from among gold, platinum, silver, copper, aluminum, nickel, palladium, chromium, alloys thereof, and the like. It may be formed by any one selected. In addition, in some examples, the conductor pattern may be formed by electroless plating, electrolytic plating, sputtering, evaporation, Chemical Vapor Deposition (CVD), Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), Plasma Enhanced CVD (PECVD), Atomic Layer Deposition (ALD), PVD (Physical Vapor Deposition), PLD (Pulsed Laser Deposition), L-MBE (Laser Molecular Beam Epitaxy), and may be formed by any one selected from the equivalent method. In addition, in some examples, the conductive pattern may be formed by a printing and sintering process of conductive ink, a plasma spraying process, or a room temperature vacuum spraying process, an aerosol deposition process, or the like. Moreover, in some examples, the conductor pattern is formed by forging, punching, drawing, cutting the metal foil. After forming using a traditional processing method such as bending, it may be formed by bonding to the dielectric layer 110 with an adhesive layer.

도 2는 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)의 시뮬레이션 조건을 나타낸 예시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 시뮬레이션 조건은 상술한 바와 같은 패치 안테나(120), 급전 라인(130) 및 매칭단(140)을 포함하고, 유전층(110)은 RO3003, 0.127T 인쇄회로기판을 채용하였다. 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)는 유전율: 3.08 @76.5GHz, 손실 탄젠트: 0.008 @76.5GHz이고, 8배열 커플링 급전 구조를 갖는다.FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating simulation conditions of the wideband coupling feeding array antenna 100 shown in FIG. 1 . 2, the simulation conditions include the patch antenna 120, the feed line 130 and the matching terminal 140 as described above, and the dielectric layer 110 is RO3003, 0.127T printed circuit board was adopted. . The broadband coupling feed array antenna 100 has a dielectric constant: 3.08 @76.5 GHz, a loss tangent: 0.008 @ 76.5 GHz, and has an 8-array coupling feed structure.

도 3은 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)의 대역폭을 나타낸 그래프이다. 도 3에서 X축은 주파수 이고, Y축은 dB의 크기이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)는 대역폭(-10dB)이 대략 76GHz 내지 대략 81.74GHz(5.74GHz)임을 볼 수 있다.FIG. 3 is a graph showing the bandwidth of the wideband coupling feed array antenna 100 shown in FIG. 1 . In FIG. 3 , the X-axis is frequency, and the Y-axis is the magnitude in dB. As shown in FIG. 3 , it can be seen that the bandwidth (-10 dB) of the wideband coupling feeding array antenna 100 according to the embodiment of the present invention is about 76 GHz to about 81.74 GHz (5.74 GHz).

도 4는 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)의 방사패턴을 시뮬레이션한 그래프이고, 도 5는 도 1에 도시된 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)의 방사패턴을 시뮬레이션한 표이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)는 대략 76GHz 내지 대략 81GHz 대역에서, 피크 게인의 편차는 대략 2.3이고, EI 피크 틸트의 편차는 대략 3.2이며, EI SLL의 편차는 대략 2.87이며, EL 3db BW의 편차는 대략 1.35이며, AZ 10db BW의 편차는 대략 3.08임을 알 수 있다. 4 is a graph simulating the radiation pattern of the wideband coupling feeding array antenna 100 shown in FIG. 1 , and FIG. 5 is a table simulating the radiation pattern of the wideband coupling feeding array antenna 100 shown in FIG. 1 . am. As shown in FIGS. 4 and 5 , in the broadband coupling feeding array antenna 100 according to an embodiment of the present invention, in a band of about 76 GHz to about 81 GHz, the deviation of the peak gain is about 2.3, and the deviation of the EI peak tilt It can be seen that is approximately 3.2, the deviation of EI SLL is approximately 2.87, the deviation of EL 3db BW is approximately 1.35, and the deviation of AZ 10db BW is approximately 3.08.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)는 광대역(77GHz~81GHz)에서 동작하며, 주파수별 빔 틸트(El Peak Tilt)가 적은 안테나 구조를 제공한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나(100)는 차량용 레이더에 적용 가능하다.That is, the broadband coupling feeding array antenna 100 according to the embodiment of the present invention operates in a wide band (77 GHz to 81 GHz), and provides an antenna structure having a small El Peak Tilt for each frequency. Accordingly, the broadband coupling feed array antenna 100 according to an embodiment of the present invention is applicable to a vehicle radar.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 광대역 커플링 급전 배열 안테나를 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.What has been described above is only one embodiment for implementing the wideband coupling feeding array antenna according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the claims below, the present invention Without departing from the gist of the present invention, it will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various modifications can be made by anyone with ordinary knowledge in the field to which the invention belongs.

100; 광대역 커플링 급전 배열 안테나
110; 유전층
120; 패치 안테나
130; 급전 라인
140; 매칭단100; Broadband Coupled Feed Array Antenna
110; dielectric layer
120; patch antenna
130; feeding line
140; matching group

Claims (7)

폭에 비해 길이가 더 긴 직사각판 형태의 유전층;
유전층의 길이 방향을 따라 일렬로 배열된 다수의 패치 안테나;
일렬로 배열된 다수의 패치 안테나의 양측에 이격되어 형성된 한쌍의 급전 라인; 및
급전 라인의 일단에 전기적으로 연결된 매칭단을 포함하는, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.a dielectric layer in the form of a rectangular plate whose length is longer than its width;
a plurality of patch antennas arranged in a row along the longitudinal direction of the dielectric layer;
A pair of feeding lines formed spaced apart on both sides of a plurality of patch antennas arranged in a line; and
A broadband coupled feed array antenna comprising a matching end electrically connected to one end of the feed line. 제 1 항에 있어서,
각각의 패치 안테나는 폭과 길이를 가지며, 패치 안테나의 폭은 사용 주파수의 반파장 길이보다 작고, 패치 안테나의 길이는 사용 주파수의 반파장 길이와 같은, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.The method of claim 1,
Each patch antenna has a width and a length, the width of the patch antenna is less than a half-wavelength length of the use frequency, and the length of the patch antenna is equal to the half-wavelength length of the use frequency, a broadband coupling fed array antenna. 제 1 항에 있어서,
각각의 패치 안테나 사이의 이격 거리는 사용 주파수의 한파장 길이와 같은, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.The method of claim 1,
A wideband-coupled fed array antenna, with a separation distance between each patch antenna equal to one wavelength of the frequency being used. 제 1 항에 있어서,
각각의 급전 라인의 폭은 0.1mm 내지 0.2mm인, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.The method of claim 1,
A wideband coupled feed array antenna, wherein each feed line has a width of 0.1 mm to 0.2 mm. 제 1 항에 있어서,
급전 라인과 패치 안테나 사이의 간격은 0.3mm 내지 0.4mm인, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.The method of claim 1,
A wideband coupling feed array antenna, wherein the spacing between the feed line and the patch antenna is 0.3 mm to 0.4 mm. 제 1 항에 있어서,
매칭단의 넓이는 패치 안테나의 넓이보다 작은, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.The method of claim 1,
The width of the matching stage is smaller than the width of the patch antenna. 제 1 항에 있어서,
급전 라인의 끝단 위치는 패치 안테나의 끝단 위치와 동일한, 광대역 커플링 급전 배열 안테나.
The method of claim 1,
Broadband coupling feed array antenna, where the end position of the feed line is the same as the end position of the patch antenna.
KR1020210046698A 2020-04-10 2021-04-09 Coupling feeding UWB array antenna KR102395789B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200043977 2020-04-10
KR20200043977 2020-04-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210126520A KR20210126520A (en) 2021-10-20
KR102395789B1 true KR102395789B1 (en) 2022-05-10

Family

ID=78268282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210046698A KR102395789B1 (en) 2020-04-10 2021-04-09 Coupling feeding UWB array antenna

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102395789B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040130491A1 (en) 2001-04-26 2004-07-08 David Hayes Apparatus for providing a controllable signal delay along a transmission line

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020019709A (en) * 2000-09-06 2002-03-13 민경식 linear polarization antenna using electromagnetic coupled dipole
KR101762401B1 (en) * 2016-01-07 2017-07-27 주식회사 에스원 Array antenna and radar detector including the same
KR20180105484A (en) * 2017-03-15 2018-09-28 한국전자통신연구원 Microstrip patch array antenna

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040130491A1 (en) 2001-04-26 2004-07-08 David Hayes Apparatus for providing a controllable signal delay along a transmission line

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210126520A (en) 2021-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9640870B2 (en) Array antenna
US8508413B2 (en) Antenna with dielectric having geometric patterns
US20160111764A1 (en) Transit structure of waveguide and siw
US10270183B1 (en) Graphene-based rotman lens
US20160036131A1 (en) Slot array antenna for vehicle radar
US20180145420A1 (en) Wideband antenna radiating element and method for producing wideband antenna radiating element
CN115149249A (en) High-gain microstrip antenna array, millimeter wave vehicle-mounted radar sensor and vehicle
JP6571486B2 (en) Antenna device and sector antenna device
CN109428175B (en) Antenna unit, vehicle-mounted radar, and automobile
KR102395789B1 (en) Coupling feeding UWB array antenna
Schulwitz et al. A compact millimeter-wave horn antenna array fabricated through layer-by-layer stereolithography
CN210607637U (en) Microstrip slot patch antenna
Ahmad et al. Low-Cost and Small Size Millimeter Wave (24 GHz) Extended Hemispherical Lens Antenna for Automotive and Industrial Applications Using FR408HR Substrate.
Slimani et al. Conception and optimization of a bidirectional ultra wide band planar array antennas for C-band weather radar applications
Abdi et al. Design of a compact multilayered aperture coupled microstrip antenna for automotive range radar application
KR20230010519A (en) Ultra Wide Band Vertical Polarization Antenna
KR20220167601A (en) Wideband Wide and Angle Horizontally Polarized Antenna
CN110867645A (en) Microstrip array antenna
KR102629968B1 (en) 3D Vertically Polarized Antenna Structure
Maruyama et al. Via-less and small-radiation waveguide to microstrip line transition for millimeter wave radar modules
Wang et al. A dielectric lens antenna feeding with microstrip patch antennas for 77GHz long range radar application
CN218415018U (en) Array horn antenna system based on 77GHz millimeter wave radar
Wang et al. Double-layer broadband and wide beam microstrip array antenna for 79GHz automotive radar
US20220376397A1 (en) Antenna device
CN116598782B (en) Millimeter wave antenna and electronic equipment

Legal Events

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