KR102454942B1 - Array antenna using fractal antenna - Google Patents
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Abstract
복수의 안테나 소자들이 서로 매우 가까운 거리에서 인접한 배열 안테나 구조가 개시된다. 예시적 실시예에 따른 배열 안테나는 각 안테나 소자가 전기적으로 매우 가까운 위치에 존재하나, 서로 전기적으로 간섭하지 않는다. 따라서, 각 안테나 소자를 근거리에 위치시킬 수 있고, 배열 안테나 제작 시 안테나 소자의 집적도가 향상될 수 있다.Disclosed is an array antenna structure in which a plurality of antenna elements are adjacent to each other at a very close distance. In the array antenna according to the exemplary embodiment, each antenna element is electrically located in a very close position, but does not electrically interfere with each other. Accordingly, each antenna element can be located in a short distance, and the degree of integration of the antenna element can be improved when an array antenna is manufactured.
Description
하기의 실시예들은 배열 안테나에 관한 것으로, 구체적으로는 프랙탈 안테나를 안테나 소자로 이용하는 배열 안테나에 관한 것이다.The following embodiments relate to an array antenna, and more specifically, to an array antenna using a fractal antenna as an antenna element.
최근 스마트폰, 태블릿 의료기기, IoT 기기 등에서는 무선 통신 기술을 적용하여 안테나를 이용해 외부의 디바이스와 데이터를 교환하는 경우가 많아지고 있다. 하나의 디바이스에서 Wi-Fi, 블루투스, GPS 등을 위해 다수의 안테나를 사용하는 경우가 많다. 다수의 안테나를 사용하는 경우, 내부 및 외부의 신호 간섭 문제가 발생한다.In recent years, smart phones, tablets, medical devices, IoT devices, etc. use wireless communication technology to exchange data with external devices using antennas. A single device often uses multiple antennas for Wi-Fi, Bluetooth, GPS, etc. When multiple antennas are used, internal and external signal interference problems arise.
이에 대한 대책의 하나로, 배열 안테나를 사용하여 간섭 신호를 널링(NULLING)하는 기술이 적용되고 있다. 그러나, 복수의 배열 안테나 소자들로 구성된 배열 안테나는 공간을 많이 차지하므로, 갈수록 소형화 되고 있는 디바이스에 적용하기 어려운 문제가 있다.As a countermeasure against this, a technique of nulling an interference signal using an array antenna is applied. However, since the array antenna composed of a plurality of array antenna elements occupies a lot of space, there is a problem in that it is difficult to apply it to devices that are becoming smaller.
만약 배열 안테나 소자들을 무리하여 인접하게 배열한다면, 배열 안테나 소자들간 상호 간섭이 발생하고 널링 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 배열 안테나 소자들을 인접하게 배열하면서도 상호 간섭을 감소시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.If the array antenna elements are excessively arranged adjacently, mutual interference between the array antenna elements may occur and nulling performance may be deteriorated. Accordingly, there is a need for a technique capable of reducing mutual interference while arranging array antenna elements adjacently.
하기의 실시예들은 안테나 소자들을 서로 인접한 위치에 배열하여 크기가 작은 배열 안테나를 구현하는 것을 목적으로 한다.An object of the following embodiments is to implement an array antenna having a small size by arranging antenna elements at positions adjacent to each other.
예시적 실시예에 따르면, 제1 유전율을 가지는 사각형의 제1 유전체 위에 배치된 제1 패치 안테나, 상기 제1 유전체의 주위에 상기 제1 유전체와 미리 정해진 간격으로 이격되어 위치하고, 속이 빈 사각형의 형상의 제2 유전율을 가진 제2 유전체 및 상기 제2 유전체 위에 배치되고, 사각형 형상의 네 모서리에 민코우스키 프랙탈(minkowski fractal)형상의 연장파트가 부가된 제2 패치 안테나를 포함하는 배열 안테나가 개시된다.According to an exemplary embodiment, a first patch antenna disposed on a rectangular first dielectric having a first dielectric constant, and spaced apart from the first dielectric at a predetermined distance around the first dielectric, and having a hollow rectangular shape Disclosed is an array antenna comprising a second dielectric having a second permittivity of do.
여기서, 상기 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트는, 사각형 형상의 네 모서리 중 하나의 모서리가 상기 제2 패치 안테나의 한 모서리 부분과 일부 겹치도록 부가된 4개의 제1차 연장 파트 및 사각형 형상의 네 모서리 중 하나의 모서리가 상기 제1 연장 파트의 한 모서리 부분과 일부 겹치도록 부가된 12개의 제2차 연장 파트를 포함할 수 있다.Here, the Minkowski fractal-shaped extension part includes four first extension parts added so that one of the four corners of the quadrangle partially overlaps with one corner of the second patch antenna, and four quadrangular-shaped extensions. 12 second extension parts added so that one of the corners partially overlaps with one corner of the first extension part may be included.
그리고, 상기 제1 패치 안테나는 사각형 형상으로, 공진시 제1 패치 안테나의 외곽에 위치한 변부분에 전류가 집중되고, 상기 제2 패치 안테나는 공진시 상기 모서리 부분에 전류가 집중될 수 있다.In addition, the first patch antenna may have a rectangular shape, and current may be concentrated on a side portion located outside the first patch antenna during resonance, and current may be concentrated on the corner portion of the second patch antenna during resonance.
여기서, 상기 제1 패치 안테나는 'E' 형상의 패치 안테나(E-Shape Patch Antenna)일 수 있다.Here, the first patch antenna may be an 'E'-shaped patch antenna.
또한, 상기 제1 패치 안테나를 이용하여 수신한 신호에 제1 가중치를 곱하는 제1 가중치 곱셈부, 상기 제2 패치 안테나를 이용하여 수신한 신호에 제2 가중치를 곱하는 제2 가중치 곱셈부 및 상기 제1 가중치가 곱해진 신호 및 상기 제2 가중치가 곱해진 신호를 더하여 상기 배열 안테나의 수신 신호를 산출하는 배열 안테나 수신부를 더 포함할 수 있다.In addition, a first weight multiplier multiplies a signal received using the first patch antenna by a first weight, a second weight multiplier multiplies a signal received using the second patch antenna by a second weight, and the second weight multiplier The apparatus may further include an array antenna receiver configured to calculate the received signal of the array antenna by adding the signal multiplied by one weight and the signal multiplied by the second weight.
여기서, 상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 하기 수학식에 따라 업데이트되는 배열 안테나.Here, the first weight and the second weight are updated according to the following equation.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 
하기의 실시예들에 따르면, 복수의 안테나 소자들이 서로 매우 가까운 거리에서 인접한 배열 안테나를 구현할 수 있다.According to the following embodiments, it is possible to implement an array antenna in which a plurality of antenna elements are adjacent to each other at a very close distance.
하기의 실시예들에 따르면, 안테나 소자들이 매우 인접한 소형의 배열 안테나를 구현할 수 있다.According to the following embodiments, it is possible to implement a small array antenna in which the antenna elements are very adjacent.
도 1은 예시적 실시예에 따른 배열 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 예시적 실시예에 따른 배열 안테나를 측면에서 본 도면이다.
도 3은 여러가지 프랙탈을 안테나로 사용한 경우의 고차 특성을 도시한 도면이다.
도 4는 민코우스키 프랙탈을 사용한 패치 안테나의 고차 특성을 도시한 도면이다.
도 5는 배열 안테나에 포함된 각 안테나 소자에서 전류가 집중되는 부분을 도시한 도면이다.
도 6은 예시적 실시예에 따른 배열 안테나의 반사 계수와 상호 결합 계수를 도시한 도면이다.
도 7은 배열 안테나의 유전율에 따른 S파라미터를 도시한 도면이다.
도 9는 'E' 형상의 패치 안테나를 사용한 배열 안테나의 구조를 도시한 사시도이다.1 is a diagram showing the structure of an array antenna according to an exemplary embodiment.
2 is a side view of an array antenna according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram illustrating high-order characteristics when various fractals are used as antennas.
4 is a diagram illustrating high-order characteristics of a patch antenna using a Minkowski fractal.
5 is a diagram illustrating a portion in which current is concentrated in each antenna element included in the array antenna.
6 is a diagram illustrating a reflection coefficient and a mutual coupling coefficient of an array antenna according to an exemplary embodiment.
7 is a diagram illustrating an S parameter according to a dielectric constant of an array antenna.
9 is a perspective view illustrating the structure of an array antenna using an 'E'-shaped patch antenna.
이하, 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 예시적 실시예에 따른 배열 안테나의 구조를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the structure of an array antenna according to an exemplary embodiment.
예시적 실시예에 따른 배열 안테나는 제1 패치 안테나(111) 및 제2 패치 안테나(121)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 패치 안테나(111)는 제1 유전율을 가지는 사각형의 제1 유전체(110)위에 배치될 수 있다. 또한, 제1 패치 안테나(211)은 사각형의 패치 안테나일 수 있다.The array antenna according to the exemplary embodiment may include a
제2 유전체(120)는 제1 유전체(110)와는 미리 정해진 간격으로 이격되어 위치될 수 있다. 일측에 따르면, 제2 유전체(120)는 속이 빈 사각형 형상('ㅁ'자 형상)이며, 제1 유전체는 제2 유전체(120)의 중앙 부분에 제2 유전체(120)와 이격되어 위치될 수 있다.The second dielectric 120 may be spaced apart from the first dielectric 110 by a predetermined interval. According to one side, the second dielectric 120 may have a hollow rectangular shape ('ㅁ' shape), and the first dielectric may be located in a central portion of the second dielectric 120 and spaced apart from the second dielectric 120 . have.
제2 패치 안테나(121)는 제2 유전체(120) 위에 배치되는 사각형의 패치 안테나로서, 사각형 형상의 네 모서리에는 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트가 부가된다.The
여기서, 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트는 사각형 형상의 네 모서리 중 하나의 모서리가 제2 패치 안테나(121)의 한 모서리 부분과 일부 겹차도록 부가된 4개의 제1차 연장 파트 와, 사각형 형상의 네 모서리 중 하나의 모서리가 제1 연장 파트의 한 모서리 부분과 일부 겹치도록 부가된 12개의 제2차 연장 파트로 구성된다.Here, the Minkowski fractal-shaped extension part includes four first extension parts added so that one of the four corners of the quadrangular shape partially overlaps with one corner of the
일측에 따르면, 제2 패치 안테나(121)는 안테나의 외곽 부분(132)에 전류가 집중되며, 패치 안테나의 안쪽 영역(사각형의 속의 빈 부분)은 전류가 집중되지 않아 패치 안테나의 동작에 큰 역할을 하지 못하므로, 도 1에 도시된 바와 같이 속이 빈 형상이어도 패치 안테나의 특성에 큰 영향이 없다.According to one side, in the
도 1에 도시된 배열 안테나는 제2 패치 안테나(121)의 가운데 부분에 제1 패치 안테나(111)가 위치하므로 물리적으로 제1 패치 안테나(111)와 제2 패치 안테나(121)가 근접하여 배열 안테나의 크기를 작게 제작할 수 있다.In the array antenna shown in FIG. 1 , since the
제1 패치 안테나(111)와 제2 패치 안테나(121)가 근접하여 위치하는 경우, 제1 패치 안테나(111)와 제2 패치 안테나(121)간의 간섭 등으로 인하여 배열 안테나의 성능이 저하될 수 있다.When the
예시적 실시예에 따른 배열 안테나는 제1 패치 안테나(111)가 위치하는 제1 유전체(110)의 유전율과 제2 패치 안테나(121)가 위치하는 제2 유전체(120)의 유전율을 서로 상이하게 하여 각 안테나 소자(111, 121) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.In the array antenna according to an exemplary embodiment, the dielectric constant of the first dielectric 110 in which the
또한, 예시적 실시예에 따른 배열 안테나는 제1 패치 안테나(111)가 위치하는 제1 유전체(110)의 유전율과 제2 패치 안테나(121)가 위치하는 제2 유전체(120)를 미리 결정된 간격을 두고 이격시켜 각 안테나 소자(111, 121) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.In addition, in the array antenna according to the exemplary embodiment, the dielectric constant of the first dielectric 110 in which the
또한, 예시적 실시예에 따른 배열 안테나는 제1 패치 안테나(111)가 위치하는 제1 유전체(110)의 높이와 제2 패치 안테나(121)가 위치하는 제2 유전체(120)의 높이를 상이하게 할 수 있다. 이에 따라 제1 패치 안테나(111)의 높이와 제2 패치 안테나(121)의 높이가 상이하므로, 제1 패치 안테나(111)와 제2 패치 안테나(121)가 다른 평면상에 존재하므로, 각 안테나 소자(111, 121) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.In addition, in the array antenna according to the exemplary embodiment, the height of the first dielectric 110 in which the
도 2는 예시적 실시예에 따른 배열 안테나를 측면에서 본 도면이다.2 is a side view of an array antenna according to an exemplary embodiment.
제1 패치 안테나(211)은 사각형의 패치 안테나일 수 있다.The
제2 패치 안테나(221)는 제2 유전체(220) 위에 위치하며, 제1 패치 안테나(211)는 제1 유전체(210)위에 위치한다. 제1 유전체(210)와 제2 유전체(220)는 물리적으로 완전히 이격된다. 따라서, 제1 패치 안테나(211)와 제2 패치 안테나(221) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.The
제1 패치 안테나(211)는 제1 유전체(210)를 관통하는 제1 급전장치(231)를 이용하여 급전될 수 있다. 제2 패치 안테나(221)는 제2 유전체(220)를 관통하는 제2 급전장치(232)를 이용하여 급전될 수 있다.The
제1 유전체(210)의 높이(241)와 제2 유전체(220)의 높이(242)는 서로 상이하여 제1 패치 안테나(211)와 제2 패치 안테나(221) 간의 간섭을 최소화할 수 있다.Since the
도 1 내지 2에서 설명된 배열 안테나의 물리적인 파라미터는 아래의 표 1과 같다.Physical parameters of the array antenna described in FIGS. 1 and 2 are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
도 3은 여러가지 프랙탈을 안테나로 사용한 경우의 고차 특성을 도시한 도면이다. 도 3의 가로축은 프랙탈의 차수를 나타낸 것이고, 세로축은 공진비를 나타낸 것이다.3 is a diagram illustrating high-order characteristics when various fractals are used as antennas. 3 , the horizontal axis represents the order of the fractal, and the vertical axis represents the resonance ratio.
도 3을 참고하면, 코흐(Koch) 프랙탈, 시에르핀스키 프랙탈(Sierpinski) 프랙탈의 경우, 프랙탈의 오더가 증가하는 경우에도 XXX의 비가 크게 감소하지 않음. 그러나, 민코우스키 프랙탈의 경우 차수가 1에서 2로 증가하면 XXX의 비가 1.93에서 1.45로 크게 감소함.Referring to FIG. 3 , in the case of a Koch fractal and a Sierpinski fractal, the ratio of XXX does not decrease significantly even when the order of the fractal increases. However, in the case of the Minkowski fractal, when the order increases from 1 to 2, the ratio of XXX greatly decreases from 1.93 to 1.45.
따라서, 제2 패치 안테나의 네 모서리에 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트를 부가하는 경우 고차모드를 유도할 수 있다.Accordingly, when an extension part having a Minkowski fractal shape is added to the four corners of the second patch antenna, a higher-order mode may be induced.
도 3을 참고하면, 민코우스키 프랙탈의 차수가 1에서 2로 증가할 경우에는 공진비가 크게 감소하나, 차수가 2에서 3으로 증가할 경우에는 공진비가 거의 감소하지 않는다. 따라서, 패치 안테나의 외곽에 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트를 적용하는 경우에도 프랙탈의 오더가 2가 되도록 하여도 충분한 효과를 기대할 수 있다.Referring to FIG. 3 , when the order of the Minkowski fractal increases from 1 to 2, the resonance ratio is greatly reduced, but when the order is increased from 2 to 3, the resonance ratio hardly decreases. Therefore, even when an extension part having a Minkowski fractal shape is applied to the periphery of the patch antenna, a sufficient effect can be expected even when the order of the fractal is set to 2.
도 4는 민코우스키 프랙탈을 사용한 패치 안테나의 고차 특성을 도시한 도면이다. 도 4에서 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 반사계수의 크기를 나타낸다.4 is a diagram illustrating high-order characteristics of a patch antenna using a Minkowski fractal. In FIG. 4 , the horizontal axis represents the frequency, and the vertical axis represents the magnitude of the reflection coefficient.
도 4에서, 점선으로 표시한 반사계수는 민코우스키 프랙탈의 차수가 1인 경우 패치 안테나의 반사계수를 도시한 것이고, 실선으로 표시한 반사계수는 프랙탈의 차수가 2인 경우 패치 안테나의 반사계수를 도시한 것이다.In FIG. 4, the reflection coefficient indicated by the dotted line shows the reflection coefficient of the patch antenna when the order of the Minkowski fractal is 1, and the reflection coefficient indicated by the solid line is the reflection coefficient of the patch antenna when the order of the fractal is 2. will show
도 4를 참조하면, 반사 계수가 작은 공진 주파수는 프랙탈의 차수가 1인 경우 2.04GHz, 3.96GHz에 생성되나, 프랙탈의 차수가 2인 경우에는 각각 1.65GHz, 2.95GHz로 변경됨.Referring to FIG. 4 , the resonant frequency with a small reflection coefficient is generated at 2.04 GHz and 3.96 GHz when the order of the fractal is 1, but is changed to 1.65 GHz and 2.95 GHz when the order of the fractal is 2, respectively.
프랙탈의 차수가 3 이상으로 증가하는 경우에도 공진 주파수는 각각 1.65GHz, 2.95GHz으로 수렴하며, 민코우스키 프랙탈의 경우 프랙탈의 오더가 2가 되면 충분한 성능을 기대할 수 있음.Even when the order of the fractal increases to 3 or more, the resonant frequencies converge to 1.65 GHz and 2.95 GHz, respectively, and in the case of the Minkowski fractal, if the order of the fractal is 2, sufficient performance can be expected.
도 5는 배열 안테나에 포함된 각 안테나 소자에서 전류가 집중되는 부분을 도시한 도면이다. 도 5의 (a)는 제1 패치 안테나에서 전류가 집중되는 부분을 도시한 도면이고, 도 5의 (b)는 제2 패치 안테나에서 전류가 집중되는 부분을 도시한 도면이다. 전류가 집중되는 부분은 급전된 에너지가 사용되는 부분으로서, 안테나가 신호를 수신하거나 송신하는 경우 다른 부분보다 좀더 중요하게 사용되는 부분이다.5 is a diagram illustrating a portion in which current is concentrated in each antenna element included in the array antenna. FIG. 5A is a diagram illustrating a portion in which current is concentrated in the first patch antenna, and FIG. 5B is a diagram illustrating a portion in which current is concentrated in the second patch antenna. The part where the current is concentrated is the part where the supplied energy is used, and is used more important than the other parts when the antenna receives or transmits a signal.
도 5의 (a)를 참고하면, 제1 패치 안테나는 사각형의 패치 안테나로서 사각형의 네 변 중에서, 서로 마주보는 두 변(510, 511)에 전류가 집중된다.Referring to FIG. 5A , the first patch antenna is a rectangular patch antenna, in which current is concentrated on two
또한, 도 5의 (b)를 참고하면, 제2 패치 안테나는 사각형의 패치 안테나에 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트가 부가된 형상으로, 패치의 중앙부분 보다는 사각형의 네 모서리에 부가된 연장 파트(521, 522, 523, 524)에 전류가 집중된다.In addition, referring to FIG. 5B , the second patch antenna has a shape in which an extension part of a Minkowski fractal shape is added to a square patch antenna, and an extension part added to the four corners of the square rather than the central part of the patch. Current is concentrated at (521, 522, 523, 524).
도 5의 (b)를 참고하면, 제2 패치 안테나의 경우 안테나의 중앙 부분 보다는 사각형의 네 모서리에 부가된 연장 파트(521, 522, 523, 524) 부분이 상대적으로 더 중요함을 알 수 있다. 따라서, 제2 패치 안테나의 중앙 부분의 사각형을 제외하고, 제1 패치 안테나를 그 부분에 위치시켜도 제2 패치 안테나의 동작에는 큰 영향이 없다.Referring to FIG. 5B , in the case of the second patch antenna, it can be seen that the
도 6은 예시적 실시예에 따른 배열 안테나의 반사 계수와 상호 결합 계수를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a reflection coefficient and a mutual coupling coefficient of an array antenna according to an exemplary embodiment.
도 6의 (a)는 배열 안테나의 반사 계수를 도시한 것으로 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 반사계수의 크기를 나타낸다. 또한, 실선은 제1 패치 안테나의 반사계수, 점선은 제2 패치 안테나의 반사계수를 나타낸다. 반사계수의 크기가 작으면 안테나가 공진하는 것으로 볼 수 있다.6A shows the reflection coefficient of the array antenna, where the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the magnitude of the reflection coefficient. In addition, a solid line indicates a reflection coefficient of the first patch antenna, and a dotted line indicates a reflection coefficient of the second patch antenna. If the magnitude of the reflection coefficient is small, it can be seen that the antenna resonates.
도 6의 (a)를 참고하면, 제1 패치 안테나 및 제2 패치 안테나는 모두 2.45GHz 부근에서 공진하는 것으로 판단된다.Referring to FIG. 6A , it is determined that both the first patch antenna and the second patch antenna resonate in the vicinity of 2.45 GHz.
도 6의 (b)는 배열 안테나의 상호 결합을 나타낸 것으로, 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 상호결합계수 
도 7은 배열 안테나의 유전율에 따른 S파라미터를 도시한 도면이다. 도 7의 (a)는 제1 유전체의 유전율 변화에 따른 제1 패치 안테나의 S 파라미터를 도시한 것으로, 가로축은 제1 유전체의 유전율을 나타내고, 세로축은 제1 패치 안테나의 S파라미터의 값이다. 도 7의 (a)에서 점선은 
도 7의 (b)는 제2 유전체의 유전율 변화에 따른 제2 패치 안테나의 S 파라미터를 도시한 것으로, 가로축은 제2 유전체의 유전율을 나타내고, 세로축은 제2 패치 안테나의 S파라미터의 값이다. 도 7의 (b)에서 실선은 
도 7의 (a), (b)를 참고하면, 제1 패치 안테나와 제2 패치 안테나는 제1 유전체의 유전율과 제2 유전체의 유전율에 따라 간섭의 크기가 변동됨을 알 수 있다. 따라서, 제1 유전체의 유전율과 제2 유전체의 유전율을 적절히 설정한다면, 제1 패치 안테나와 제2 패치 안테나간의 간섭을 최소화할 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B , it can be seen that the interference magnitude varies according to the permittivity of the first dielectric and the dielectric constant of the second dielectric of the first and second patch antennas. Therefore, if the permittivity of the first dielectric and the permittivity of the second dielectric are appropriately set, interference between the first patch antenna and the second patch antenna can be minimized.
도 8은 예시적 실시예에 따른 배열 안테나의 빔패턴을 제어하거나, 간섭 신호를 제거하기 위한 구조를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a structure for controlling a beam pattern of an array antenna or removing an interference signal according to an exemplary embodiment.
도 8에서, 제1 패치 안테나 및 제2 패치 안테나를 이용하여 수신된 각각의 신호는 가중치 곱셈부(810, 820)로 입력된다. 가중치 곱셈부(810, 820)는 수신한 신호에 가중치를 각각 곱한다. 배열 안테나 수신부(830)는 가중치가 곱해진 신호를 더해서 배열 안테나의 수신 신호를 생성한다.In FIG. 8 , each signal received using the first patch antenna and the second patch antenna is input to the
일측에 따르면, 각각의 신호에 곱해지는 가중치의 값을 적절히 결정하여 특정 방향으로 큰 이득을 줄 수도 있고, 널을 형성하여 해당 방향에서 입사하는 신호를 제거할 수도 있다.According to one side, a large gain may be given in a specific direction by appropriately determining a value of a weight to be multiplied by each signal, or a signal incident from the corresponding direction may be removed by forming a null.
일측에 따르면, 배열 안테나의 빔 패턴을 결정하는 가중치는 하기 수학식 1에 따라 반복 계산을 통해 업데이트될 수 있다.According to one side, the weight for determining the beam pattern of the array antenna may be updated through iterative calculation according to
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 
도 9는 'E' 형상의 패치 안테나를 사용한 배열 안테나의 구조를 도시한 사시도이다.9 is a perspective view illustrating the structure of an array antenna using an 'E'-shaped patch antenna.
도 9에 도시된 배열 안테나는 'E' 형상의 안테나(910)를 제1 패치 안테나로 사용한 것으로, 다른 구조 및 동작 원리는 도 1 내지 도 8에서 설명한 배열 안테나와 유사하다.The array antenna shown in FIG. 9 uses an 'E'-shaped
제1 패치 안테나가 공진하는 경우, 전류의 대부분은 제1 패치 안테나의 외곽에 집중되는 경향이 있는데, 'E' 형상의 안테나(910)를 제1 패치 안테나로 사용하는 경우, 전류가 집중되기 쉬워 제1 패치 안테나가 좀더 효율적으로 공진할 수 있다.When the first patch antenna resonates, most of the current tends to be concentrated on the periphery of the first patch antenna. When the 'E'-shaped
이에 따라, 단순히 사각형 형상의 패치 안테나를 제1 패치 안테나로 사용할 때보다 제1 패치 안테나의 대역폭이 향상된다. 또한, 제1 패치 안테나의 크기를 줄여도 우수한 성능을 보이며, 프랙탈 홀(hole)의 크기를 줄여 배치 안테나를 소형화 하는 것도 가능하다.Accordingly, the bandwidth of the first patch antenna is improved compared to the case of simply using a rectangular patch antenna as the first patch antenna. In addition, excellent performance is exhibited even when the size of the first patch antenna is reduced, and it is possible to miniaturize the arrangement antenna by reducing the size of a fractal hole.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
810, 820: 가중치 곱셈부
830: 가중치 덧셈부810, 820: weight multiplication unit
830: weight adder
Claims (6)
상기 제1 유전체의 주위에 상기 제1 유전체와 미리 정해진 간격으로 이격되어 위치하고, 속이 빈 사각형의 형상의 제2 유전율을 가진 제2 유전체; 및
상기 제2 유전체 위에 배치되고, 사각형 형상의 네 모서리에 민코우스키 프랙탈(minkowski fractal)형상의 연장파트가 부가된 제2 패치 안테나
를 포함하는 배열 안테나.a first patch antenna disposed on a first dielectric having a first dielectric constant;
a second dielectric spaced apart from the first dielectric at a predetermined distance around the first dielectric and having a second dielectric constant in the shape of a hollow rectangle; and
A second patch antenna disposed on the second dielectric and having extension parts in a minkowski fractal shape added to the four corners of a square shape
An array antenna comprising a.
사각형 형상의 네 모서리 중 하나의 모서리가 상기 제2 패치 안테나의 한 모서리 부분과 일부 겹치도록 부가된 4개의 제1차 연장 파트; 및
사각형 형상의 네 모서리 중 하나의 모서리가 상기 제1 연장 파트의 한 모서리 부분과 일부 겹치도록 부가된 12개의 제2차 연장 파트
를 포함하는 배열 안테나.The method according to claim 1, wherein the Minkowski fractal-shaped extension part comprises:
four first extension parts added so that one of the four corners of the square shape partially overlaps with one corner of the second patch antenna; and
12 second extension parts added so that one of the four corners of the rectangular shape partially overlaps with one corner of the first extension part
An array antenna comprising a.
상기 제1 패치 안테나는 사각형 형상으로, 공진시 상기 제1 패치 안테나의 외곽에 위치한 변부분에 전류가 집중되고,
상기 제2 패치 안테나는 공진시 상기 민코우스키 프랙탈 형상의 연장 파트가 부가된 모서리 부분에 전류가 집중되는 배열 안테나.According to claim 1,
The first patch antenna has a rectangular shape, and current is concentrated on a side portion located outside the first patch antenna during resonance;
The second patch antenna is an array antenna in which current is concentrated in a corner portion to which the Minkowski fractal-shaped extension part is added during resonance.
상기 제1 패치 안테나는 'E' 형상의 패치 안테나(E-Shape Patch Antenna)인 배열 안테나.According to claim 1,
The first patch antenna is an array antenna that is an 'E' shaped patch antenna (E-Shape Patch Antenna).
상기 제1 패치 안테나를 이용하여 수신한 신호에 제1 가중치를 곱하는 제1 가중치 곱셈부;
상기 제2 패치 안테나를 이용하여 수신한 신호에 제2 가중치를 곱하는 제2 가중치 곱셈부; 및
상기 제1 가중치가 곱해진 신호 및 상기 제2 가중치가 곱해진 신호를 더하여 상기 배열 안테나의 수신 신호를 산출하는 배열 안테나 수신부
를 더 포함하는 배열 안테나.According to claim 1,
a first weight multiplier for multiplying a signal received using the first patch antenna by a first weight;
a second weight multiplier for multiplying a signal received using the second patch antenna by a second weight; and
An array antenna receiver configured to calculate a received signal of the array antenna by adding the signal multiplied by the first weight and the signal multiplied by the second weight
Array antenna further comprising.
상기 제1 가중치 및 상기 제2 가중치는 하기 수학식에 따라 업데이트되는 배열 안테나.
[수학식 1]
여기서,
The first weight and the second weight are updated according to the following equation.
[Equation 1]
here,
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|---|---|---|---|
| KR1020210034634A KR102454942B1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Array antenna using fractal antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210034634A KR102454942B1 (en) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | Array antenna using fractal antenna |
Publications (2)
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| KR20220129825A KR20220129825A (en) | 2022-09-26 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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2021
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