KR20010026643A - Broadband aperture-coupled microstrip patch antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 특히 마이크로스트립 패치 안테나의 대역폭을 증대시키고 급전 방법을 쉽게하며 급전망으로부터의 불필요한 방사를 개선할 수 있는 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly, to a broadband aperture coupled microstrip patch antenna that can increase the bandwidth of a microstrip patch antenna, facilitate the feeding method, and improve unnecessary radiation from the feed network.
마이크로스트립 패치 안테나는 원래 1~2% 정도의 임피던스 대역폭을 가지며, 지금까지 대역폭을 증가시키기 위한 많은 방법들이 제안되었다. 그러한 방법은 주로 파라스틱 소자를 패치와 동일한 평면이나 또는 다른 층에 적층으로 위치시키거나 패치를 형태를 변형시키는 방법을 사용한다.Microstrip patch antennas originally have an impedance bandwidth of 1 to 2%, and many methods have been proposed to increase the bandwidth. Such methods mainly use a method of placing a parasitic element in a stack on the same plane or another layer as the patch or deforming the patch.
미국특허등록번호 제 5,565,875 호와, 미국특허등록번호 제 5,680,144 호는 은 패치의 모양을 루프 형태 또는 C자 형태로 변형시키고 파라스틱을 적층시키는 방법에 의해서 대역폭을 증가시키는 안테나를 명시하였으나, 안테나의 두께가 높고 매우 복잡하여 실용적으로 사용하기가 어려운 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 미국특허등록번호 제 5,777,5835 호는 유전체와 접지면 사이에 공기 간격을 유지시키고, 유전체 윗층에 존재하는 패치에 핀에 의한 급전을 통해 고이득과 광대역 특성을 얻고, 주파수 대역을 바꾸기 위하여 공기 간격에 부분적으로 유전체를 위치시키는 안테나를 명시하였다. 그러나, 이는 주파수 대역이 높아짐에 따라 급전핀을 연결시키가 곤란하고 공기 간격에 부분적으로 유전체를 위치시켜 주파수 대역을 바꾸기 때문에 실용성이 떨어진다.U.S. Pat.No. 5,565,875 and U.S. Pat.No. 5,680,144 specify antennas that increase bandwidth by modifying the shape of the silver patches into loops or C-shapes and stacking parasitics. There is a disadvantage in that the thickness is very high and it is very difficult to use practically. In order to solve this problem, U.S. Patent No. 5,777,5835 maintains an air gap between the dielectric and the ground plane, and obtains high gain and broadband characteristics by feeding a pin to the patch existing on the dielectric layer. An antenna is specified that places the dielectric partly in the air gap to change the band. However, this is difficult to connect the feed pins as the frequency band is increased, and practicality is inferior because the frequency band is changed by partially placing a dielectric in the air gap.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 T. Huynh에 의해 제안된 논문 단일층 마이크로스트립 패치 안테나는 패치에 역방향의 요(П)자 슬롯을 만들고 유전체 없이 패치와 접지면 사이에 공기 간격을 유지하거나 매우 낮은 유전율 물질(foam)을 채우고 핀에 의해 급전하여 매우 넓은 대역폭을 얻을 수 있으나, 이 또한 고주파에서 사용할 때 패치를 만들기 어렵고 핀에 의한 급전 또한 어렵기 때문에 위성통신 주파수 대역인 10 GHz 이상에서는 실용성이 없다.The monolayer microstrip patch antenna proposed by T. Huynh to solve this problem creates a reverse slot in the patch and maintains an air gap between the patch and the ground plane without a dielectric or a very low dielectric constant material. It is possible to obtain a very wide bandwidth by filling (foam) and feeding by a pin, but this also is not practical in the satellite communication frequency band 10 GHz or more because it is difficult to make a patch when using at a high frequency and also difficult to feed by the pin.
C.L. Mak는 위의 핀 급전의 문제점을 해결하기 "Proximity-couled U-slot patch antenna" 논문을 제안하였으나, 이 또한 급전회로로부터 불필요한 방사를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.C.L. Mak proposed the "Proximity-couled U-slot patch antenna" paper to solve the above problem of pin feeding, but this also has a problem of generating unnecessary radiation from the feeding circuit.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 기술의 문제점인 파라스틱을 사용할 때의 복잡성과 두께가 높아지는 문제점과 핀에 의한 급전의 제작상의 어려움 및 유전체 없이 마이크로스트립 패치에 핀급전시의 제작상의 비실용성, 및 Proximity-couled 마이크로스트립 패치의 급전선로로부터의 불필요한 방사 문제를 개선하여 안테나의 실용성을 향상시키는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to increase the complexity and thickness when using the parasitic, which is a problem of the prior art described above, the difficulty in manufacturing the feed by the pin, and the impracticalness in manufacturing the pin feeding on the microstrip patch without the dielectric. The purpose of the present invention is to improve the practicality of the antenna by improving the unnecessary radiation problem from the feed line of the, and Proximity-couled microstrip patches.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 구조도.1 is a structural diagram of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 패치층 구조도.2 is a patch layer structure diagram of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 개구면 결합층의 구조도.3 is a structural diagram of an aperture coupling layer of the broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 스트립 선로 급전층의 구조도.4 is a structural diagram of a strip line feed layer of a broadband aperture coupled microstrip patch antenna according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 치수를 나타낸 도면.5 shows the dimensions of a broadband aperture coupled microstrip patch antenna according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 VSWR 응답도.6 is a VSWR response diagram of a broadband aperture coupled microstrip patch antenna according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 임피던스 궤적도.7 is an impedance trajectory diagram of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉<Description of Signs of Major Parts of Drawings>
1 : 패치 2, 7 및 8 : 유전체1: Patch 2, 7 and 8: Dielectric
3 : 저유전체 4, 9 : 접지면3: low dielectric 4, 9: ground plane
5 : 개구 6 : 급전선로5 opening 6 feed line
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나는 제 1 유전체와; 상기 제 1 유전체 내부의 하부면에 형성되는 마이크로스트립 패치와; 상기 마이크로스트립 패치와 소정 거리가 이격되도록 형성되고, 패치를 급전하기 위해 발생시킨 개구가 형성되어 있는 도체와; 상기 마이크로스트립 패치와 상기 도체 사이에 형성되는 저유전체와; 상기 도체와 소정 거리가 이격되도록 형성되는 접지면과; 상기 도체와 상기 접지면 사이에 형성되고, 송수신 장치와 연결되어 개구로 신호를 공급하도록 형성되는 급전선로와; 상기 급전선로를 감싸도록 상기 도체와 상기 접지면 사이에 형성되는 제 2 유전체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a broadband aperture coupling microstrip patch antenna, comprising: a first dielectric; A microstrip patch formed on a lower surface of the first dielectric; A conductor formed to be spaced apart from the microstrip patch by a predetermined distance, and having an opening formed to feed the patch; A low dielectric material formed between the microstrip patch and the conductor; A ground plane formed to be spaced apart from the conductor by a predetermined distance; A feed line formed between the conductor and the ground plane, the feed line being connected to a transceiver to supply a signal to an opening; And a second dielectric formed between the conductor and the ground plane to surround the feed line.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나 구조도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 패치층 구조도이고, 도 3은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 개구면 결합층의 구조도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치안테나의 스트립 선로 급전층의 구조도이고, 도 5는 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 치수를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 광대역 개구면 결합 마이크로스트립 패치 안테나의 VSWR 응답도이다.1 is a structural diagram of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention, FIG. 2 is a diagram of a patch layer structure of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention, and FIG. 4 is a structural diagram of an aperture coupling layer of a microstrip patch antenna, FIG. 4 is a structural diagram of a strip line feed layer of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention, and FIG. 5 is a broadband aperture coupling microstrip according to the present invention. 6 shows the dimensions of a patch antenna, and FIG. 6 is a VSWR response diagram of a broadband aperture coupling microstrip patch antenna according to the present invention.
본 발명은 도 1에서와 같이 4층으로 이루어진다. 하나의 층은 도면부호 1과 2로 이루어지며, 1은 패치로 유전체 물질의 아래면에 위치하고 도 2와 같은 모양으로 구성되며, 기하학적 크기는 도 3과 같고 다른 주파수 대역에서 사용시에는 파장의 비에 의해서 바꿀 수 있다. 도면부호 2는 패치와 함께 존재하는 유전체이다. 도면부호 3은 패치와 접지면(4) 사이에 위치하는 매우 낮은 유전율 물질인 (foam) 또는 공기 간격이 된다. 도면부호 4는 도체로 접지면을 형성하며, 5는 패치를 결합 급전하기 위한 개구면이고 도 3에서 상세하게 그려진 바와 같이 역방향의 요(П)자 모양이며, 치수는 도 5와 같다. 도면부호 6은 송수신 장치와 연결되는 급전선로이고 도 4에서 상세하게 그려져 있으며 치수는 도 5와 같다. 도면부호 7과 8은 급전선로의 유전체이며, 도면부호 9는 접지면이다. 도면부호 10은 패치 위에 형성되는 U 자형 슬롯이고 도 2에서 상세하게 그려져 있으며 그 치수는 도 5와 같다.The present invention consists of four layers as shown in FIG. One layer consists of the reference numerals 1 and 2, where 1 is a patch located on the underside of the dielectric material and is configured as shown in FIG. 2, and the geometric size is as shown in FIG. 3 and when used in different frequency bands, Can be changed by Reference numeral 2 is a dielectric present with the patch. 3 is a very low dielectric constant material or air gap located between the patch and the ground plane 4. Reference numeral 4 designates a ground plane with a conductor, 5 is an opening face for joining and feeding a patch, and has a shape of a reverse yaw (П) as shown in detail in FIG. Reference numeral 6 is a feeder line connected to the transmission and reception apparatus and is drawn in detail in FIG. 4, and the dimensions thereof are the same as in FIG. 5. Reference numerals 7 and 8 are dielectrics of the feed line, and reference numeral 9 is a ground plane. Reference numeral 10 is a U-shaped slot formed on the patch and is drawn in detail in FIG. 2, and the dimensions thereof are the same as in FIG. 5.
송수신 장치와 연결되어 입력되는 신호는 도 4에서 보여지는 급전선로(6)에 공급되고, 그 종단으로부터 LF거리되는 점에서 즉, 도 3에서 보여지는 모양 개구면을 통해 도 2의 패치로 결합되어 급전되어 공간으로 전파된다. 따라서, 개구면이 형성되는 접지면에 의해 급전선로와 패치를 격리시킬 수 있으므로, 급전선로로부터 발생되는 불필요한 방사를 개선할 수 있다.Connected to the transceiver that the input signal is supplied to the power supply line shown in FIG 6, the coupling from the end to the patch of Figure 2 through a shape opening surface shown in other words, FIG. 3 in that the distance L F It is fed and propagated to space. Therefore, the feed line and the patch can be isolated by the ground plane on which the opening surface is formed, so that unnecessary radiation generated from the feed line can be improved.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 구조에 대한 임피던스 대역폭을 보여주며, VSWR ≤ 2;1에 대한 대역폭은 10.6 ~ 17.37 GHz로 48.4%이다.6 and 7 show the impedance bandwidth for the structure according to the present invention, the bandwidth for VSWR ≤ 2; 1 is 10.6 ~ 17.37 GHz, which is 48.4%.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited.
상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 기술의 문제점인 파라스틱을 사용할 때의 복잡성과 두께가 높아지는 문제점과 핀에 의한 급전의 제작성의 어려움 및 유전체 없이 U 슬롯 패치에 핀급전시의 제작상의 비실용성 및 Proximity-couled 마이크로스트립 패치 안테나의 급전선로로부터 발생되는 불필요한 방사 문제를 개선하여 Ku 대역 위성통신용 마이크로스트립 안테나의 실용성을 높일 수 있다.As described above, the present invention has a problem of increasing the complexity and thickness when using a plastic, which is a problem of the prior art, the difficulty of manufacturing by feeding the pins, and the impracticalness of manufacturing the pin feeding to the U slot patch without a dielectric. And the unnecessary radiation problem generated from the feed line of the Proximity-couled microstrip patch antenna, thereby improving the practicality of the Ku-band satellite communication microstrip antenna.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990038044A KR20010026643A (en) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | Broadband aperture-coupled microstrip patch antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990038044A KR20010026643A (en) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | Broadband aperture-coupled microstrip patch antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010026643A true KR20010026643A (en) | 2001-04-06 |
Family
ID=19610511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990038044A KR20010026643A (en) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | Broadband aperture-coupled microstrip patch antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20010026643A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005064746A1 (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-14 | Intops Co., Ltd. | Planar inverted f-type internal antenna with slot at radiation plate by electromagnetic coupling feeding method |
| WO2005064744A1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Intops Co. Ltd | Planar inverted f-type internal antenna using electromagnetic coupling feeding method |
| KR100859711B1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-09-23 | 한국전자통신연구원 | Antenna Using Aperture Coupling Feed for RFID Sensor Tags |
| US9722315B2 (en) | 2013-02-11 | 2017-08-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultra-wideband (UWB) dipole antenna |
-
1999
- 1999-09-08 KR KR1019990038044A patent/KR20010026643A/en not_active Application Discontinuation
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| WO2005064744A1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Intops Co. Ltd | Planar inverted f-type internal antenna using electromagnetic coupling feeding method |
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