KR102534874B1 - Small and lightweight antenna that receives multiple GPS satellite signal frequencies simultaneously - Google Patents

Small and lightweight antenna that receives multiple GPS satellite signal frequencies simultaneously Download PDF

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KR102534874B1 KR1020230016206A KR20230016206A KR102534874B1 KR 102534874 B1 KR102534874 B1 KR 102534874B1 KR 1020230016206 A KR1020230016206 A KR 1020230016206A KR 20230016206 A KR20230016206 A KR 20230016206A KR 102534874 B1 KR102534874 B1 KR 102534874B1
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Abstract

The present invention relates to a small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies, which comprises: a radiation surface having a predetermined plane to simultaneously receive multiple GPS satellite signal frequencies; a short-circuit pin having a predetermined width (w) formed downward from an end of the radiation surface and connected to a ground; and a power supply surface spaced apart from the short-circuit pin by a predetermined interval (d), and having a predetermined width (l) formed downward from the end of the radiation surface. The width (l) of the power supply surface is wider than the width (w) of the short-circuit pin, a first power supply unit (b) is connected to one side of the power supply surface, and a second power supply unit (c) is connected to the other side of the power supply surface. Therefore, the small and lightweight antenna can be embedded in a small mobile terminal.

Description

다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나{Small and lightweight antenna that receives multiple GPS satellite signal frequencies simultaneously}Small and lightweight antenna that receives multiple GPS satellite signal frequencies simultaneously}

본 발명은 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나에 관한 것으로서, 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신 가능하면서 소형화되고 경량화된 안테나를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a small and lightweight antenna that simultaneously receives multiple GPS satellite signal frequencies, and is intended to provide a compact and lightweight antenna capable of simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies.

전세계 위성항법시스템(GNSS: Global Navigation Satellite System)은 인공위성을 이용하여 위치를 결정할 수 있도록 하는 항법체계로서, 위성에서 발신된 전파를 수신기에서 수신하여 위성으로부터의 거리를 구하여 수신기의 위치를 결정한다.GNSS (Global Navigation Satellite System) is a navigation system that enables location determination using artificial satellites. Radio waves transmitted from satellites are received by a receiver and a distance from the satellite is obtained to determine the location of the receiver.

GPS(Global Positioning System)는 미국 국방부에 의해서 개발된 최초의 전세계 위성항법시스템으로서, 현재 무기 유도, 항법, 측량, 지도제작, 측지, 시각 동기 등의 군용 및 민간용으로 사용되고 있다.GPS (Global Positioning System) is the first worldwide satellite navigation system developed by the US Department of Defense, and is currently used for military and civilian purposes such as weapon guidance, navigation, surveying, map production, geodesy, and time synchronization.

GPS에 의한 측위 원리는 위성으로부터 발사되는 전파의 지연시간을 측정하고 궤도로부터의 거리에서 현재의 위치를 구하는 방식으로서, GPS 수신기는 크게 나누어 3개의 블럭으로 구성되어 있다. 고주파부는 안테나가 수신한 신호를 중간 주파수로 변환하고, 신호처리부에서는 스펙트럼 확산을 역확산을 하여 위성으로부터 보내져 오는 메시지와 의사거리를 산출하며, 마이크로컴퓨터부에서는 신호처리부에서 얻는 결과로 얻어진 메시지와 의사거리에서 현재위치를 구하는 연산을 한다.The principle of positioning by GPS is a method of measuring the delay time of a radio wave emitted from a satellite and obtaining a current position from a distance from an orbit. A GPS receiver is divided into three blocks. The high frequency unit converts the signal received by the antenna into an intermediate frequency, and the signal processing unit inversely spreads the spectrum to calculate the pseudorange from the message sent from the satellite. Calculate the current position from the distance.

상기 GPS 외에도 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System), 중국의 Beidou, 유럽의 GALILEO 등 여러 나라에서 전세계 위성항법시스템을 민간용으로 제공하여 사용되고 있다.In addition to the above-mentioned GPS, many countries such as GLONASS (Global Navigation Satellite System) of Russia, Beidou of China, and GALILEO of Europe provide and use global satellite navigation systems for civilian use.

GPS 주파수는 L1, L2, L5 주파수로 구분되어 있고, L1은 1575 MHz ~ 1610 MHz, L2는 1215 MHz ~ 1239.6 MHz, L5는 1164 MHz ~ 1189 MHz 로 할당되어 있으며, L1, L2, L5 주파수를 동시에 수신 가능하면서 소형화된 휴대 단말기에 내장할 수 있도록 소형화되고 경량화된 패치 안테나를 제조하는데 어려움이 있다.GPS frequencies are divided into L1, L2, and L5 frequencies, L1 is allocated from 1575 MHz to 1610 MHz, L2 from 1215 MHz to 1239.6 MHz, and L5 from 1164 MHz to 1189 MHz. It is difficult to manufacture a miniaturized and lightweight patch antenna that can be received and incorporated in a miniaturized portable terminal.

패치 안테나라고도 불리는 마이크로스트립 안테나는 수신 가능한 주파수 대역이 좁기 때문에 다중 주파수를 동시에 수신하기 위하여 2 단으로 적층하여 형성하는 것이 일반적인데, 이러한 경우 패치 안테나의 크기가 커지고 무게도 늘어나는 단점이 발생한다.Microstrip antennas, also called patch antennas, have a narrow receiving frequency band, so it is common to stack them in two stages to simultaneously receive multiple frequencies. In this case, the size and weight of the patch antenna increases.

또한, 패치 안테나는 유전체 하부에 얇은 접지 도체판이 형성되고 상기 유전체 상부에 도체판, 즉 패치가 형성되는 구조로서, 위성으로부터 발사되는 신호는 원형 편파 특성을 갖고 있기 때문에 이러한 원형 편파 특성을 고려하기 위하여 위성으로부터 발사되는 신호를 수신하는 수신기는 패치 안테나를 사용하는 것이 일반적이다.In addition, the patch antenna has a structure in which a thin ground conductor plate is formed under the dielectric and a conductor plate, that is, a patch, is formed on the upper part of the dielectric. Since signals emitted from satellites have circular polarization characteristics, in order to consider such circular polarization characteristics A receiver receiving a signal transmitted from a satellite generally uses a patch antenna.

등록특허공보 제10-1489577호는 CRPA(Controlled Reception Pattern Antenna) 배열을 위한 듀얼 밴드 GPS 안테나에 관한 것으로서, 복수의 안테나 모듈이 배열되는 CRPA 배열의 패치 안테나에서 상호 결합 효과를 최소화시키기 위하여 제 1 방사 패치, 급전 패치, 제 2 방사 패치 사이에 유전 물질로 이루어진 서브 기판이 형성될 수 있도록 하고 있으나, 유전 물질로 세라믹을 사용하고 세라믹으로 이루어진 복수의 서브 기판을 사용하고 있으므로 듀얼 밴드 GPS 안테나의 크기와 무게가 늘어난다는 문제점이 발생한다.Patent Registration No. 10-1489577 relates to a dual-band GPS antenna for a CRPA (Controlled Reception Pattern Antenna) array, in which a plurality of antenna modules are arranged in a patch antenna of a CRPA array, in order to minimize the mutual coupling effect, a first radiation Although a sub-substrate made of a dielectric material can be formed between the patch, the feeding patch, and the second radiation patch, ceramic is used as the dielectric material and a plurality of sub-substrates made of ceramic are used, so the size and the size of the dual-band GPS antenna The problem of increasing weight arises.

등록특허공보 제10-1425836호는 초광대역 패치 안테나에 관한 것으로서, 소형화된 휴대 단말기에 GPS용 안테나와 GLONASS용 안테나를 동시에 실장하기 위하여 초광대역 패치 안테나는 베이스층, 방사패치, 하부패치, 제 1 급전점과 제 2 급전점을 포함하고, 제 1 급전점과 제 2 급전점을 상기 하부패치의 내부 또는 상기 하부패치에 형성된 급전홈에 삽입 형성하고 제 1 급전점과 제 2 급전점은 상기 하부패치의 중심을 기준으로 설정각도를 갖도록 배치하고 있으나, 여전히 수신 가능한 주파수 대역이 좁아서 GPS 신호의 L1, L2, L5 주파수를 동시에 수신할 수 없다는 문제점이 있다.Patent Registration No. 10-1425836 relates to an ultra-wideband patch antenna. In order to simultaneously mount a GPS antenna and a GLONASS antenna in a miniaturized portable terminal, the ultra-wideband patch antenna includes a base layer, a radiation patch, a lower patch, and a first It includes a feeding point and a second feeding point, and the first feeding point and the second feeding point are inserted into the inside of the lower patch or into a feeding groove formed in the lower patch, and the first feeding point and the second feeding point are formed in the lower patch. Although it is arranged to have a set angle based on the center of the patch, there is still a problem in that the frequency band L1, L2, and L5 of the GPS signal cannot be simultaneously received because the frequency band that can be received is narrow.

등록특허공보 제10-1304129호는 다중 대역 패치 안테나에 관한 것으로서, 사각형 패치 구조를 가지는 패치 안테나는 편파(Polarization) 생성이 용이하여 원형 편파를 사용하는 시스템에 많이 이용되고 있는데, 다중 대역 특성을 갖기 위하여 2 개의 패치 안테나 모듈이 적층된 구조는 그 두께가 두꺼워져 사이즈가 증가하는 문제점이 있고, 단일 패치 안테나에 슬롯을 형성하여 다중 대역 특성을 갖는 경우 원형 편파 신호를 수신하는데 문제점이 있으므로, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 방사 패치에 2 개의 오픈 스터브를 형성하여 다중 대역 특성을 제공하고 있으나, 여전히 여전히 수신 가능한 주파수 대역이 좁아서 GPS 신호의 L1, L2, L5 주파수를 동시에 수신할 수 없다는 문제점이 있다.Patent Registration No. 10-1304129 relates to a multi-band patch antenna, and a patch antenna having a rectangular patch structure is widely used in systems using circular polarization because it is easy to generate polarization. The structure in which two patch antenna modules are stacked has a problem in that the thickness increases and the size increases, and when a slot is formed in a single patch antenna to have multi-band characteristics, there is a problem in receiving a circularly polarized signal. In order to solve this, two open stubs are formed on the radiating patch to provide multi-band characteristics, but there is still a problem in that frequencies L1, L2, and L5 of the GPS signal cannot be simultaneously received because the receivable frequency band is still narrow.

공개특허공보 제10-2008-0019964호는 역 에프형 안테나에 관한 것으로서, 이동통신 단말기용 안테나의 광 대역 특성을 개선하기 위하여 안테나의 단락 길이를 기판 두께만큼 더 증가되도록 하고 있으나, 이동통신 단말기용 안테나라는 점에서 위성으로부터 발사되는 신호를 수신하는데 문제점이 있다. 또한 이러한 역 에프형 안테나를 사용하여 GPS 신호의 수신이 가능한 안테나를 설계할 수 있으나, GPS의 L1 ~ L5 대역을 수신할 수 있을 정도로 그 수신 주파수 대역이 넓지 못하다는 문제점도 있다. 또한 이러한 역 에프형 안테나는 유전체에 성형하는 구조이므로 제조의 어려움이 있다는 문제점도 있다.Laid-Open Patent Publication No. 10-2008-0019964 relates to an inverted F-type antenna, and in order to improve the broadband characteristics of the antenna for a mobile communication terminal, the short length of the antenna is further increased by the substrate thickness, but for a mobile communication terminal Since it is an antenna, there is a problem in receiving a signal emitted from a satellite. In addition, an antenna capable of receiving GPS signals can be designed using such an inverted F-type antenna, but there is a problem in that the reception frequency band is not wide enough to receive GPS L1 to L5 bands. In addition, since this inverted F-type antenna has a structure molded in a dielectric material, there is a problem in that manufacturing is difficult.

등록특허공보 제10-1489577호Registered Patent Publication No. 10-1489577 등록특허공보 제10-1425836호Registered Patent Publication No. 10-1425836 등록특허공보 제10-1304129호Registered Patent Publication No. 10-1304129 공개특허공보 제10-2008-0019964호Publication No. 10-2008-0019964

본 발명은 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a compact and lightweight antenna that simultaneously receives multiple GPS satellite signal frequencies.

또한 본 발명의 다른 목적은 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하면서 소형화된 휴대 단말기에 내장할 수 있는 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a small and lightweight antenna that can be incorporated in a miniaturized portable terminal while simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies.

또한 본 발명의 다른 목적은 금속판으로 안테나를 제작하여 L1, L2, L5로 구분되는 GPS 신호를 동시에 수신 가능한 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a small and lightweight antenna capable of simultaneously receiving GPS signals classified into L1, L2, and L5 by manufacturing the antenna with a metal plate.

또한 본 발명의 다른 목적은 L1, L2, L5로 구분되는 GPS 신호를 동시에 수신 가능하면서 소형화된 휴대 단말기에 내장할 수 있는 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a small and lightweight antenna that can simultaneously receive GPS signals classified into L1, L2, and L5 and can be incorporated in a miniaturized portable terminal.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 목적으로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 기술적 과제는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited only to the above purpose, and other technical problems not explicitly indicated above are easily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs through the configuration and operation of the present invention below. You will be able to.

본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 포함한다.In the present invention, the following configuration is included in order to solve the above problems.

본 발명은 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나에 관한 것으로서, 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하기 위하여 소정의 평면을 갖는 방사면; 상기 방사면의 단부로부터 하방으로 형성되어 접지로 연결되는 소정의 폭(w)을 갖는 단락핀; 상기 단락핀으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면의 단부로부터 하방으로 형성되는 소정의 폭(l)을 갖는 급전면;를 포함하고, 상기 급전면의 폭(l)은 상기 단락핀의 폭(w)보다 더 넓게 형성되고, 상기 급전면의 일측에 제 1 급전부(b)가 연결되고, 상기 급전면의 다른 일측에 제 2 급전부(c)가 연결되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies, comprising: a radiating surface having a predetermined plane to simultaneously receive multiple GPS satellite signal frequencies; a shorting pin having a predetermined width (w) formed downwardly from an end of the radiation surface and connected to a ground; A feeding surface spaced apart from the shorting pin by a predetermined distance (d) and having a predetermined width (l) formed downward from an end of the radiation surface, wherein the width (l) of the feeding surface is the shorting pin It is formed wider than the width (w) of, characterized in that the first feeding part (b) is connected to one side of the feeding surface, and the second feeding part (c) is connected to the other side of the feeding surface.

본 발명의 상기 급전면의 폭(l)은 상기 단락핀의 폭(w)보다 4배 이상 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.The width (l) of the power feeding surface of the present invention is characterized in that it is formed four times or more wider than the width (w) of the shorting pin.

본 발명은 상기 방사면으로부터 소정의 높이(h)만큼 이격되어 상기 방사면의 하부에 형성되는 PCB 기판을 더 포함하고, 상기 방사면과 상기 PCB 기판 사이에 빈공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the PCB substrate is spaced apart from the radiation surface by a predetermined height (h) and formed under the radiation surface, and an empty space is formed between the radiation surface and the PCB substrate.

본 발명의 제 1 급전부(b)는 GPS 수신기의 L1 수신단과 연결되고, 제 2 급전부(c)는 GPS 수신기의 L2, L5 수신단과 연결되는 것을 특징으로 한다.The first power supply unit (b) of the present invention is characterized in that it is connected to the L1 receiver of the GPS receiver, and the second power supply unit (c) is connected to the L2 and L5 receiver terminals of the GPS receiver.

본 발명의 제 1 급전부(b)는 GPS 수신기의 L2, L5 수신단과 연결되고, 제 2 급전부(c)는 GPS 수신기의 L1 수신단과 연결되는 것을 특징으로 한다.The first power supply unit (b) of the present invention is characterized in that it is connected to the L2 and L5 receivers of the GPS receiver, and the second power supply unit (c) is connected to the L1 receiver of the GPS receiver.

본 발명은 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이 가능한 효과가 있다.The present invention has an effect capable of providing a small and lightweight antenna that simultaneously receives multiple GPS satellite signal frequencies.

또한 본 발명의 다른 효과는 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하면서 소형화된 휴대 단말기에 내장할 수 있는 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이 가능한 것이다.Another effect of the present invention is that it is possible to provide a small and lightweight antenna that can be incorporated in a miniaturized portable terminal while simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies.

또한 본 발명의 다른 효과는 금속판으로 안테나를 제작하여 L1, L2, L5로 구분되는 GPS 신호를 동시에 수신 가능한 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이 가능한 것이다.In addition, another effect of the present invention is that it is possible to provide a small and lightweight antenna capable of simultaneously receiving GPS signals classified into L1, L2, and L5 by manufacturing the antenna with a metal plate.

또한 본 발명의 다른 효과는 L1, L2, L5로 구분되는 GPS 신호를 동시에 수신 가능하면서 소형화된 휴대 단말기에 내장할 수 있는 소형 경량화 안테나를 제공하는 것이 가능한 것이다.Another effect of the present invention is that it is possible to provide a small and lightweight antenna that can be incorporated in a miniaturized portable terminal while simultaneously receiving GPS signals classified into L1, L2, and L5.

본 발명에 의한 효과는 상기 효과로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 효과는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and other effects not explicitly shown above will be easily understood by those skilled in the art through the configuration and operation of the present invention below.

도 1은 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나의 형태를 도시한다.
도 2는 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나의 연결구조를 도시한다.
도 3은 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나가 PCB 기판 상에 실장되는 구조를 도시한다.
도 4는 종래의 마이크로스트립 안테나의 2 단 적층 구조를 도시한다.
도 5(a)는 종래의 인버티드 F 형 안테나를 도시하고, 도 5(b)는 종래의 PIF(Planar Inverted-F) 안테나를 도시한다.1 shows a form of a compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention.
2 shows a connection structure of a small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention.
3 shows a structure in which a small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention is mounted on a PCB board.
4 shows a two-stage stacked structure of a conventional microstrip antenna.
5(a) shows a conventional inverted F-type antenna, and FIG. 5(b) shows a conventional Planar Inverted-F (PIF) antenna.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 구성 및 작용을 제한하지는 아니하고, 실시예에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 구성 및 작용도 이하 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 경우는 본 발명의 기술적 사상으로 볼 수 있을 것이다.Hereinafter, the overall configuration and operation according to a preferred embodiment of the present invention will be described. These embodiments are illustrative and do not limit the configuration and operation of the present invention, and other configurations and operations not explicitly shown in the embodiments are also provided to the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs through the following examples of the present invention. A case in which a possessor can easily understand will be seen as a technical concept of the present invention.

도 1은 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나의 형태를 도시한다.1 shows a form of a compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나는 방사면(110), 단락핀(120), 급전면(130)을 포함하고 있다.Referring to FIG. 1 , the compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention includes a radiating surface 110 , a shorting pin 120 , and a feeding surface 130 .

상기 방사면(110)은 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하기 위하여 가로(x)와 세로(y)로 형성되는 소정의 평면을 갖는 금속판으로 제작되어 소형 및 경량으로 제작할 수 있다.The radiation surface 110 is made of a metal plate having a predetermined plane formed horizontally (x) and vertically (y) in order to simultaneously receive multiple GPS satellite signal frequencies, and can be manufactured in a small size and light weight.

상기 단락핀(120)은 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되어 접지로 연결되고, 상기 단락핀(120)은 소정의 폭(w)을 갖는다.The shorting pin 120 is formed downward from the end of the radiation surface 110 and is connected to the ground, and the shorting pin 120 has a predetermined width w.

상기 급전면(130)은 상기 단락핀(120)으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되고 소정의 폭(l)을 갖는다.The power supply surface 130 is spaced apart from the shorting pin 120 by a predetermined distance d, is formed downward from an end of the radiation surface 110, and has a predetermined width l.

상기 급전면(130)의 폭(l)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 더 넓게 형성되어 수신하는 위성신호의 주파수 대역을 넓힐 수 있으므로, 이러한 구조에서 300 MHz 이상의 주파수 대역을 수신할 수 있게 된다.Since the width (l) of the feed surface 130 is formed wider than the width (w) of the shorting pin 120 to widen the frequency band of the satellite signal to be received, in this structure, a frequency band of 300 MHz or more is received You will be able to do it.

좀 더 구체적으로, 상기 단락핀(120)의 폭(w)은 대략 1 mm 정도로 형성되고, 상기 간격(d)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 크고 상기 단락핀(120)의 폭(w)의 2배 이하로 형성되며, 상기 급전면(130)의 폭(l)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)의 4배 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.More specifically, the width w of the shorting pin 120 is formed to be approximately 1 mm, and the interval d is greater than the width w of the shorting pin 120. It is formed to be less than twice the width (w), and the width (l) of the feeding surface 130 is preferably formed to be more than four times the width (w) of the shorting pin 120.

도 2는 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나의 연결구조를 도시한다.2 shows a connection structure of a small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나는 방사면(110), 단락핀(120), 급전면(130)을 포함하고, 상기 단락핀(120)은 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되어 접지(a)로 연결되고, 상기 급전면(130)은 상기 단락핀(120)으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되는 소정의 폭(l)을 갖도록 형성된다.Referring to FIG. 2, the compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention includes a radiating surface 110, a shorting pin 120, and a feeding surface 130, and the shorting pin 120 is It is formed downward from the end of the radiation surface 110 and is connected to ground (a), and the power feeding surface 130 is spaced apart from the shorting pin 120 by a predetermined distance (d) and It is formed to have a predetermined width (l) formed downward from the end.

상기 급전면(130)의 폭(l)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 더 넓게 형성되고, 상기 급전면(130)의 일측에 제 1 급전부(b)가 연결되고, 상기 급전면(130)의 다른 일측에 제 2 급전부(c)가 연결된다.The width (l) of the feeding surface 130 is formed wider than the width (w) of the shorting pin 120, and the first feeding part (b) is connected to one side of the feeding surface 130, The second feeding part (c) is connected to the other side of the feeding surface 130 .

좀 더 구체적인 예를 들면, 상기 단락핀(120)은 GPS 수신기의 접지와 연결되고, 제 1 급전부(b)와 제 2 급전부(c)는 상기 GPS 수신기의 신호 입력단자와 각각 연결되며, 제 1 급전부(b)는 GPS 수신기의 L1 수신단과 연결되고, 제 2 급전부(c)는 GPS 수신기의 L2, L5 수신단과 연결될 수 있다.As a more specific example, the shorting pin 120 is connected to the ground of the GPS receiver, and the first power supply part (b) and the second power supply part (c) are respectively connected to the signal input terminal of the GPS receiver, The first power supply unit (b) may be connected to the L1 receiver of the GPS receiver, and the second power supply unit (c) may be connected to the L2 and L5 receivers of the GPS receiver.

또는, 제 1 급전부(b)가 GPS 수신기의 L2, L5 수신단과 연결되고, 제 2 급전부(c)는 GPS 수신기의 L1 수신단과 연결될 수도 있다.Alternatively, the first power supply unit (b) may be connected to the L2 and L5 receivers of the GPS receiver, and the second power supply unit (c) may be connected to the L1 receiver of the GPS receiver.

초기의 GPS는 L1 주파수만 민간이 사용할 수 있도록 허용되었으나, 이후 GPS의 위치 정밀도를 개선하기 위하여 L2, L5 주파수를 사용할 수 있도록 추가적으로 허용되고 있다.In the early GPS, only the L1 frequency was allowed for civilian use, but later, L2 and L5 frequencies are additionally allowed to be used to improve the positioning accuracy of the GPS.

GPS 주파수는 L1, L2, L5 주파수로 구분되어 있고, L1은 1575 MHz ~ 1610 MHz, L2는 1215 MHz ~ 1239.6 MHz, L5는 1164 MHz ~ 1189 MHz 로 할당되어 있는바, L1, L2, L5 주파수를 동시에 수신 가능하면서 소형화된 휴대 단말기에 내장할 수 있도록 소형화되고 경량화된 패치 안테나를 제조하는데 어려움이 있었으나, 본 발명은 상기 단락핀(120)으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되는 소정의 폭(l)을 갖는 상기 급전면(130)을 형성하여 L1, L2, L5 주파수를 동시에 수신 가능하게 된다.GPS frequencies are divided into L1, L2, and L5 frequencies, and L1 is allocated from 1575 MHz to 1610 MHz, L2 from 1215 MHz to 1239.6 MHz, and L5 from 1164 MHz to 1189 MHz. Although it has been difficult to manufacture a miniaturized and lightweight patch antenna that can be simultaneously received and incorporated in a miniaturized portable terminal, the present invention is spaced apart from the shorting pin 120 by a predetermined distance (d) and the radiation surface 110 ) is formed downwardly from the end of the feeding surface 130 having a predetermined width (l) so that frequencies L1, L2 and L5 can be received at the same time.

도 4는 종래의 마이크로스트립 안테나의 2 단 적층 구조를 도시한다.4 shows a two-stage stacked structure of a conventional microstrip antenna.

도 4를 참조하면, 종래에는 마이크로스트립 안테나인 2개의 패치 안테나(10, 20)가 2단으로 적층되어 형성되어 있는데, 이는 패치 안테나의 수신 가능한 주파수 대역이 좁기 때문에 2개의 패치 안테나(10, 20)를 2단으로 적층하여 L1, L2, L5 주파수를 수신하도록 하고 있다.Referring to FIG. 4, conventionally, two patch antennas 10 and 20, which are microstrip antennas, are stacked in two stages. This is because the receivable frequency band of the patch antenna is narrow. ) are stacked in two stages to receive L1, L2, and L5 frequencies.

그러나 2개의 패치 안테나(10, 20)를 2단으로 적층하더라도 여전히 패치 안테나의 수신 가능한 주파수 대역이 좁기 때문에 2개의 패치 안테나(10, 20)를 2단으로 적층하여 전자기기에 내장하게 되면 수신 가능한 주파수 대역에 변동을 일으킬 수 있고 이러한 변동을 고려하여 전자기기의 설계가 이루어져야 하므로 어려움을 유발하게 된다.However, even if the two patch antennas 10 and 20 are stacked in two stages, the receiveable frequency band of the patch antenna is still narrow. It can cause a change in the frequency band, and the design of the electronic device must be made in consideration of this change, which causes difficulties.

또한, 패치 안테나는 유전체 하부에 얇은 접지 도체판이 형성되고 상기 유전체 상부에 도체판, 즉 패치가 형성되는 구조로서 유전체로서 세라믹을 사용하므로, 2개의 패치 안테나(10, 20)를 2단으로 적층하게 되면 크기도 커지고 무게도 늘어나므로 소형화와 경량화를 달성하기 어렵게 된다.In addition, the patch antenna has a structure in which a thin ground conductor plate is formed under the dielectric and a conductor plate, that is, a patch, is formed on the upper part of the dielectric. Since ceramic is used as the dielectric, the two patch antennas 10 and 20 are stacked in two stages. As the size increases, the weight also increases, making it difficult to achieve miniaturization and weight reduction.

그러나, 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나는 방사면(110), 단락핀(120), 급전면(130)을 포함하고, 상기 급전면(130)의 폭(l)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 더 넓게 형성되고, 상기 급전면(130)의 일측에 제 1 급전부(b)가 연결되고, 상기 급전면(130)의 다른 일측에 제 2 급전부(c)가 연결되며, 상기 급전면(130)의 폭(l)이 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 더 넓게 형성되어 수신하는 위성신호의 주파수 대역을 넓힐 수 있으므로, 이러한 구조에서 300 MHz 이상의 주파수 대역을 수신할 수 있고, 소형화와 경량화도 달성할 수 있다.However, the compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention includes a radiating surface 110, a shorting pin 120, and a feeding surface 130, and the width l of the feeding surface 130 is It is formed wider than the width (w) of the shorting pin 120, the first feeding part (b) is connected to one side of the feeding surface 130, and the second feeding part (b) is connected to the other side of the feeding surface 130. All (c) are connected, and the width (l) of the feed surface 130 is formed wider than the width (w) of the shorting pin 120 to widen the frequency band of the satellite signal to be received, so this structure can receive a frequency band of 300 MHz or higher, and can achieve miniaturization and light weight.

도 3은 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나가 PCB 기판 상에 실장되는 구조를 도시한다.3 shows a structure in which a small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies according to the present invention is mounted on a PCB board.

도 3을 참조하면, 본 발명인 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나는 방사면(110), 단락핀(120), 급전면(130)을 포함하고, 상기 단락핀(120)은 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되어 접지(a)로 연결되고, 상기 급전면(130)은 상기 단락핀(120)으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되는 소정의 폭(l)을 갖도록 형성된다.Referring to FIG. 3, the compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies of the present invention includes a radiating surface 110, a shorting pin 120, and a feeding surface 130, and the shorting pin 120 is It is formed downward from the end of the radiation surface 110 and is connected to ground (a), and the power feeding surface 130 is spaced apart from the shorting pin 120 by a predetermined distance (d) and It is formed to have a predetermined width (l) formed downward from the end.

상기 급전면(130)의 폭(l)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 더 넓게 형성되고, 상기 급전면(130)의 일측에 제 1 급전부(b)가 연결되고, 상기 급전면(130)의 다른 일측에 제 2 급전부(c)가 연결된다.The width (l) of the feeding surface 130 is formed wider than the width (w) of the shorting pin 120, and the first feeding part (b) is connected to one side of the feeding surface 130, The second feeding part (c) is connected to the other side of the feeding surface 130 .

또한, 상기 방사면(110)으로부터 소정의 높이(h)만큼 이격되어 상기 방사면(110)의 하부에 형성되는 PCB 기판(200)을 더 포함하고, 상기 방사면(110)과 상기 PCB 기판(200) 사이에 빈공간이 형성되어 여기에 회로소자가 실장될 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있으며, 패치 안테나에 사용되는 유전물질인 세라믹 기판 위에 안테나를 성형할 필요가 없으므로, 소형화와 경량화를 달성할 수 있다.In addition, it further includes a PCB substrate 200 spaced apart from the radiation surface 110 by a predetermined height (h) and formed below the radiation surface 110, and the radiation surface 110 and the PCB substrate ( 200), an empty space is formed between which circuit elements can be mounted, so space can be used efficiently, and miniaturization and weight reduction are achieved because there is no need to mold the antenna on a ceramic substrate, which is a dielectric material used in patch antennas. can do.

도 5(a)는 종래의 인버티드 F 형 안테나를 도시하고, 도 5(b)는 종래의 PIF(Planar Inverted-F) 안테나를 도시한다.5(a) shows a conventional inverted F-type antenna, and FIG. 5(b) shows a conventional Planar Inverted-F (PIF) antenna.

도 5(a)를 참조하면, 종래의 인버티드 F 형 안테나는 방사체(11), 단락핀(12), 급전부(13)를 포함하고, 상기 방사체(11)는 단일 도선 형태로 형성되고 상기 방사체(11)로부터 하방으로 단락핀(12)과 급전부(13)가 형성되어 알파벳 F자를 거꾸로 한 모양의 소형의 안테나 구조를 형성하고 있다.Referring to FIG. 5 (a), the conventional inverted F-type antenna includes a radiator 11, a shorting pin 12, and a power supply unit 13, and the radiator 11 is formed in the form of a single wire and the A shorting pin 12 and a power supply unit 13 are formed downward from the radiator 11 to form a small antenna structure in the shape of an inverted letter F.

도 5(b)를 참조하면, 종래의 PIF(Planar Inverted-F) 안테나는 방사체(11), 단락핀(12), 급전부(13)를 포함하고, 상기 방사체(11)는 평면 형태로 형성되고 상기 방사체(11)로부터 하방으로 단락핀(12)과 급전부(13)가 형성되어 알파벳 F자를 거꾸로 한 모양의 소형의 안테나 구조를 형성하고 있다.Referring to FIG. 5(b), a conventional PIF (Planar Inverted-F) antenna includes a radiator 11, a shorting pin 12, and a power supply unit 13, and the radiator 11 is formed in a planar shape. A shorting pin 12 and a power supply unit 13 are formed downward from the radiator 11 to form a small antenna structure in the shape of an inverted letter F.

초기의 GPS는 선박의 위치를 정확하게 파악하기 위한 용도로 제작되었으며, 위성에서는 편파 특성을 가지는 RHCP (Right Hand Circular Polarization) 신호로 그 신호를 출력하고 있다.Early GPS was manufactured for the purpose of accurately locating a ship, and the satellite outputs the signal as a RHCP (Right Hand Circular Polarization) signal having polarization characteristics.

이러한 GPS를 육상용으로 사용하게 되면서부터 원형편파(CP: Circular Polarization) 특성에 대한 중요성이 낮아지게 되었고, 많은 신호를 수신하는 것이 더 중요하게 인식되어 선형 안테나 (Linear Antenna)를 GPS 수신기에 사용하기 시작하였다.Since the use of such GPS for land use, the importance of circular polarization (CP) characteristics has decreased, and it has been recognized that receiving many signals is more important, so it is necessary to use a linear antenna for a GPS receiver. started.

이에 GPS 안테나의 소형화 및 경량화를 달성하기 위하여 인버티드 F 형 안테나와 PIF 안테나 등의 소형 경량 안테나를 개발 및 사용하기도 한다.Accordingly, in order to achieve miniaturization and weight reduction of GPS antennas, small and lightweight antennas such as inverted F-type antennas and PIF antennas are sometimes developed and used.

PIF 안테나는 인버티드 F 안테나의 단일 도선을 평면 형태로 치환한 것으로 패치 안테나와 마찬가지로 주파수 대역이 좁다는 점에서 L1, L2 및 L5와 같은 다중 주파수를 동시에 수신하는데 문제점이 있다.The PIF antenna replaces the single conductor of the inverted F antenna with a flat shape, and has a problem in receiving multiple frequencies such as L1, L2, and L5 at the same time in that the frequency band is narrow like the patch antenna.

결국, 본 발명은 2단으로 적층되는 무거운 패치 안테나를 사용할 필요가 없고, CP 특성을 고려할 필요도 없으며, 상기 단락핀(120)으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면(110)의 단부로부터 하방으로 형성되는 소정의 폭(l)을 갖는 상기 급전면(130)을 형성하여 L1, L2, L5 주파수를 동시에 수신 가능하게 된다.As a result, the present invention does not need to use a heavy patch antenna stacked in two stages, and does not need to consider the CP characteristics, and is spaced apart from the shorting pin 120 by a predetermined distance (d) and the radiation surface 110 By forming the feeding surface 130 having a predetermined width l formed downward from the end, it is possible to simultaneously receive frequencies L1, L2, and L5.

10: 제 1 패치 안테나
20: 제 2 패치 안테나
11: 방사체
12: 단락핀
13: 급전부
110: 방사면
120: 단락핀
130: 급전부
200: PCB 기판10: first patch antenna
20: second patch antenna
11: emitter
12: shorting pin
13: power supply
110: radiation surface
120: shorting pin
130: power supply
200: PCB board

Claims (5)

다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나에 있어서,
다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하기 위하여 소정의 평면을 갖는 방사면;
상기 방사면의 단부로부터 하방으로 형성되어 접지로 연결되는 소정의 폭(w)을 갖는 단락핀;
상기 단락핀으로부터 소정의 간격(d)만큼 이격되고 상기 방사면의 단부로부터 하방으로 형성되는 소정의 폭(l)을 갖는 급전면;를 포함하고,
상기 간격(d)은 상기 단락핀(120)의 폭(w)보다 크고 상기 단락핀(120)의 폭(w)의 2배 이하로 형성되고
상기 급전면의 폭(l)은 상기 단락핀의 폭(w)보다 4배 이상 더 넓게 형성되고,
상기 급전면의 일측 단부에 제 1 급전부(b)가 연결되고,
상기 급전면의 다른 일측 단부에 제 2 급전부(c)가 연결되어 수신하는 위성신호의 주파수 대역을 넓히는 것을 특징으로 하는 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나.
In a small and lightweight antenna that simultaneously receives multiple GPS satellite signal frequencies,
a radiation surface having a predetermined flat surface to simultaneously receive multiple GPS satellite signal frequencies;
a shorting pin having a predetermined width (w) formed downwardly from an end of the radiation surface and connected to a ground;
A feeding surface spaced apart from the shorting pin by a predetermined distance (d) and having a predetermined width (l) formed downward from an end of the radiation surface; includes,
The distance d is larger than the width w of the shorting pin 120 and is formed to be less than twice the width w of the shorting pin 120,
The width (l) of the power supply surface is formed to be 4 times or more wider than the width (w) of the shorting pin,
A first feeding part (b) is connected to one end of the feeding surface,
A small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies, characterized in that the second feeder (c) is connected to the other end of the feed surface to widen the frequency band of the received satellite signal.
 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 방사면으로부터 소정의 높이(h)만큼 이격되어 상기 방사면의 하부에 형성되는 PCB 기판을 더 포함하고,
상기 방사면과 상기 PCB 기판 사이에 빈공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나.
According to claim 1,
Further comprising a PCB substrate spaced apart from the radiation surface by a predetermined height (h) and formed below the radiation surface,
A small and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies, characterized in that an empty space is formed between the radiation surface and the PCB substrate.
 제 1 항에 있어서,
제 1 급전부(b)는 GPS 수신기의 L1 수신단과 연결되고,
제 2 급전부(c)는 GPS 수신기의 L2, L5 수신단과 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나.
According to claim 1,
The first power supply unit (b) is connected to the L1 receiving end of the GPS receiver,
The second feeding unit (c) is a compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies, characterized in that connected to the L2 and L5 receivers of the GPS receiver.
 제 1 항에 있어서,
제 1 급전부(b)는 GPS 수신기의 L2, L5 수신단과 연결되고,
제 2 급전부(c)는 GPS 수신기의 L1 수신단과 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 GPS 위성신호 주파수를 동시에 수신하는 소형 경량화 안테나.According to claim 1,
The first power supply unit (b) is connected to the L2 and L5 receivers of the GPS receiver,
The second feeding unit (c) is a compact and lightweight antenna for simultaneously receiving multiple GPS satellite signal frequencies, characterized in that connected to the L1 receiving end of the GPS receiver.
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