KR20020009697A - Symmetrical Type Patch Antenna - Google Patents

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KR20020009697A
KR20020009697A KR1020000043053A KR20000043053A KR20020009697A KR 20020009697 A KR20020009697 A KR 20020009697A KR 1020000043053 A KR1020000043053 A KR 1020000043053A KR 20000043053 A KR20000043053 A KR 20000043053A KR 20020009697 A KR20020009697 A KR 20020009697A
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
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    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array

Abstract

PURPOSE: A patch antenna is provided to reduce the size of antenna and achieve an improved efficiency and impedance match by arranging a pair of symmetric T or H-shaped patches. CONSTITUTION: A patch antenna comprises a patch(100) for radiating radio wave; a feeder line(110) for feeding power to the patch; a dielectric member(120) for expanding the impedance matching frequency band and reducing the size of the patch; a substrate(130) for feeder line arranged underneath the patch; a dielectric support member(140) for supporting the patch and the substrate; and a connector(150) for connection to an external system. The patch is constituted by a pair of symmetric T or H-shaped patches. The T-shaped patch includes a central portion(101a), and an extended portion(101b) formed at an end of the central portion.

Description

쌍대칭 패치안테나{Symmetrical Type Patch Antenna}Symmetrical Patch Antenna

본 발명은 통신용, 중계용 및 위성수신용등의 마이크로 스트립 쌍대칭 패치안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 T형 또는 H형 패치를 쌍대칭으로 구성하여 주어진 공간의 크기내에서 최대의 이득 또는 지향성 성능을 구현하도록 한 쌍대칭 패치안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a microstrip bi-symmetric patch antenna for communication, relay, and satellite reception, and more particularly, to configure a T-type or H-type patch in bi-symmetry, the maximum gain or directivity within a given space size It is directed to a bisymmetric patch antenna to implement performance.

일반적으로, 마이크로스트립 패치안테나는 가볍고, 공간을 적게 차지하는 평면형의 구조를 가지면서도 주어진 공간내에서 가장 큰 이득과 지향성을 보유할 수 있는 종류의 안테나로서 각종 이동체 및 벽면 부착형과 휴대용 및 장치 일체형의 통신 중계 안테나로서의 목적을 가지면서 그 활용범위가 광범위하다. 그러나, 기존의 패치안테나의 경우, 원형이나 직사각형으로 형성되어 있어 사용하고자 하는 주파수에 맞추어 설계할 경우, 동등한 조건에서 자유로이 규격을 가변하기가 불가능하여 이득과 지향성 성능을 제약받게되며, 주어진 규격이 설계조건 이하로 되는경우에는 설계가 불가능하고, 이미 제작된 경우에도 주파수 변경을 하는 경우에 매우 까다로운 문제점이 있었다.In general, the microstrip patch antenna is a kind of antenna that has a lightweight, space-saving planar structure and can have the greatest gain and directivity in a given space. Its purpose is as a communication relay antenna, and its range of application is wide. However, in the case of the existing patch antenna, it is formed in a circular or rectangular shape, and when designed according to the frequency to be used, it is impossible to freely change the standard under the same conditions, thereby limiting the gain and directivity performance. If the condition is less than the design is not possible, even if already manufactured, there was a very difficult problem when changing the frequency.

또한, 단일모드의 편파와 주어진 단면적에 대한 효율을 유지하여 패치안테나의 크기를 가변하기 위해서는 접지면과 패치사이에 유전체를 유전율이 크거나 또는 작은 매질로 가변해야 하는데, 이 전파용 유전체는 각자 고유한 유전율을 가지며, 현재 지구상의 재료의 한계로 다양하고 용이하게 변경할 수 없는 단점이 있다. 고유전율의 세라믹 유전체를 사용하는 방법이 있으나, 이것은 원재료의 가격과 가공비가 상대적으로 비교될 수 없을 정도의 고가이면서도 기술적으로 다양한 교체가 용이하지 못한 문제점이 있었다.In addition, in order to change the size of the patch antenna by maintaining a single mode polarization and efficiency for a given cross-sectional area, the dielectric between the ground plane and the patch must be changed to a medium having a high dielectric constant or a small medium. It has a dielectric constant and has various disadvantages that cannot be easily changed due to the limitations of materials on earth. There is a method using a ceramic dielectric having a high dielectric constant, but this has a problem that the price and processing cost of the raw material is relatively incomparable and technically not easy to replace various.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 주어진 공간의 크기내에서 최대의 이득 또는 지향성 성능을 구현하기 위해 패치의 제작가능한 공간보다 작은 공간에서 동일한 규격 및 동일한 유전체 조건에서 설계 및 제작이 용이하도록 한 쌍대칭 패치안테나를 제공함에 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the same specification and the same dielectric conditions in a space smaller than the manufacturable space of the patch to realize the maximum gain or directivity performance within a given space size It is an object of the invention to provide a pair-symmetric patch antenna to facilitate design and fabrication.

도 1은 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나를 나타낸 사시도1 is a perspective view showing a bi-symmetric T-type patch antenna according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 측면도Figure 2 is a side view of a bisymmetric T-type patch antenna according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 다른 측면에서 본 도면Figure 3 is a view from another side of the bi-symmetric T-type patch antenna according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 평면도4 is a plan view of a bisymmetric T-type patch antenna according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 패치에서의 단면전류 분포도Figure 5 is a cross-sectional current distribution in the patch of the bisymmetric T-type patch antenna according to the present invention

도 6은 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 사용주파수 및 대역폭 변경에 따른 사시도6 is a perspective view of a frequency and bandwidth change of the bi-symmetric T-type patch antenna according to the present invention

도 7은 도 6의 단면전류 분포도7 is a cross-sectional current distribution diagram of FIG.

도 8은 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 사용주파수 및 대역폭의 또 다른 변경에 따른 사시도8 is a perspective view according to another modification of the use frequency and bandwidth of the bi-symmetric T-type patch antenna according to the present invention

도 9는 도 8의 단면전류 분포도9 is a cross-sectional current distribution diagram of FIG.

도 10은 본 발명에 따른 쌍대칭 H형 패치안테나의 사시도10 is a perspective view of a bisymmetric H-type patch antenna according to the present invention;

도 11은 도 10의 단면전류 분포도11 is a cross-sectional current distribution diagram of FIG.

도 12는 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나를 이중편파 또는 원편파 방사를 하기위해 직교배치한 이중편파(Dual Polarization) 쌍대칭 T형 패치안테나 또는 원편파(Circular Polarization) 쌍대칭 T형 패치안테나의 구성도12 is a dual polarization bi-symmetric T-type patch antenna or circular polarization bi-symmetric T-type patch orthogonally arranged for dual polarization or circular polarization radiation according to the present invention Configuration diagram of the antenna

도 13은 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 임피던스 정합을 더욱 광대역으로 하고, 사이드로브특성을 더욱 개선하기 위해 측면을 봉쇄한 캐비티백(cavity backed)쌍대칭 T형 패치안테나의 구성도FIG. 13 is a block diagram of a cavity-backed bi-symmetric T-type patch antenna in order to further improve impedance matching of the bi-symmetric T-type patch antenna according to the present invention and further improve side lobe characteristics. FIG.

도 14는 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 1차원 배열을 나타낸 사시도Figure 14 is a perspective view showing a one-dimensional array of bi-symmetric T-shaped patch antenna according to the present invention

도 15는 본 발명에 따른 쌍대칭 T형 패치안테나의 입체 2차원 배열을 나타낸 사시도15 is a perspective view showing a stereoscopic two-dimensional array of the bi-symmetric T-shaped patch antenna according to the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

100 : 패치100: patch

101,103,105 : T형 패치101,103,105: T-type patch

101a, 102a, 103a,105a : 중앙부101a, 102a, 103a, 105a: center portion

101b, 102b, 103b,105b : 연장부101b, 102b, 103b, 105b: extension part

102 : H형 패치102: H type patch

110 : 급전선로110: feeder line

120 : 유전체120: dielectric

130 : 기판130: substrate

140 : 지지수단140 support means

141 : 보울트141: Bolt

142 : 너트142: nut

150 : 커넥터150: connector

160 : 봉쇄부160: blockade

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무선통신, 중계 및 위성수신에 사용되는 마이크로 스트립 패치안테나에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a microstrip patch antenna for use in wireless communication, relay, and satellite reception.

전파방사를 위한 패치와;Patches for radio wave radiation;

상기 패치에 급전하기 위한 급전선로와;A feed line for feeding the patch;

임피던스 정합 주파수대를 확장 또는 패치의 크기를 축소하기 위한 유전체와;A dielectric for extending the impedance matching frequency band or reducing the size of the patch;

상기 패치의 하부에 구비된 급전선로용 기판과;A feed line substrate provided under the patch;

상기 패치와 급전선로용 기판을 지지하기 위한 유전체 지지수단과;Dielectric support means for supporting the patch and the substrate for a feed line;

외부시스템과 연결하기 위한 커넥터와;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.And a connector for connecting with an external system.

상기 패치는 쌍대칭 T형 또는 H형으로 형성될 수 있다.The patch may be formed in a bisymmetric T-type or H-type.

상기 T형 또는 H형의 패치를 이중편파 또는 원편파 방사를 하기 위해 직교되게 배치한 것을 다른 특징으로 한다.The T-type or H-type patch is characterized in that the orthogonal arrangement for the dual polarization or circular polarization radiation.

또한, 상기 T형 또는 H형 패치와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하기 위해 소자의 크기를 단축하도록 지지수단을 도전체로 한 것을 특징으로 한다.In addition, the T-type or H-type patch and the impedance matching is a broadband, characterized in that the support means as a conductor to shorten the size of the element in order to improve the side lobe characteristics.

또한, 상기 T형 또는 H형의 패치와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하거나 또는 소자의 크기를 단축하기 위해 급전기판으로부터 또는 상단패치로부터 도체봉을 삽입하도록 한 구조이다.In addition, the T-type or H-type patch and impedance matching is wideband, and the conductor rod is inserted from the feeder plate or from the top patch to improve the side lobe characteristics or reduce the size of the device.

또한, 상기 T형 또는 H형의 패치와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하거나 또는 소자의 크기를 단축하기 위해 모든 측면둘레를 봉쇄하여 봉쇄부를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the T-type or H-type patch and impedance matching is wideband, and all the side circumference in order to improve the side lobe characteristics or to reduce the size of the device is characterized by having a block.

상기 봉쇄부는 일부 둘레만을 구비할 수 있다.The containment portion may have only a partial circumference.

또한, 상기 T형 또는 H형의 패치와 급전선로 사이의 높이와 위치를 조절하므로써 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by adjusting the height and position between the T-type or H-type patch and the feed line.

또한, T형 또는 H형의 패치와 급전선로 사이의 유전체를 교체하므로써 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by replacing the dielectric between the T-type or H-type patch and the feed line.

또한, TT형 또는 H형의 패치와 급전선로를 교체하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, it is possible to adjust the impedance matching and the resonance frequency by replacing the TT type or H type patch and feed line.

또한, T형 또는 H형의 패치의 폭과 길이 또는 상기 T형 및 H형의 패치간의 간격을 변경하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, the impedance matching and the resonance frequency can be adjusted by changing the width and length of the T-type or H-type patches or the spacing between the T-type and H-type patches.

또한, T형 또는 H형 패치의 사이에 가변 또는 고정용량의 캐패시터를 삽입하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, by inserting a variable or fixed capacitance capacitor between the T-type or H-type patch to adjust the impedance matching and the resonant frequency.

또한, T형 또는 H형의 패치의 단부에 가변 또는 고정용량의 캐패시터를 삽입하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, by inserting a variable or fixed capacitance capacitor at the end of the T-type or H-type patch it is possible to adjust the impedance matching and the resonant frequency.

또한, T형 또는 H형의 패치의 단부에 길이 가변 도체를 부착하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, a variable length conductor is attached to the end of the T-type or H-type patch to adjust impedance matching and resonant frequency.

또한, 패치의 전면 또는 측면에 유전체를 부착 또는 배치하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정하거나 패치의 크기를 축소할 수 있도록 되어 있다.In addition, by attaching or disposing a dielectric on the front or side of the patch to adjust the impedance matching and resonant frequency or to reduce the size of the patch.

또한, T형 또는 H형의 패치를 가지는 안테나를 수직,수평 또는 입체적으로 배열하여 수직,수평 지향성을 증가시킬 수 있도록 된 것이다.In addition, the antenna having a T-type or H-type patch is arranged vertically, horizontally or three-dimensionally to increase the vertical, horizontal directivity.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이, 무선통신, 중계 및 위성수신에 사용되는 마이크로 스트립 패치안테나에 있어서, 전파방사를 위한 패치(100)와; 상기 패치(100)에 급전하기 위한 급전선로(110)와; 임피던스 정합 주파수대를 확장 또는 패치의 크기를 축소하기 위한 유전체(120)와; 상기 패치(100)의 하부에 구비된 급전선로용 기판(130)과; 상기 패치(100)와 급전선로용 기판(130)을 지지하기 위한 유전체 지지수단(140)과; 외부시스템과 연결하기 위한 커넥터(150)와;를 포함하여 이루어진 구조이다.1 is a perspective view showing an embodiment according to the present invention, as shown, in the microstrip patch antenna used for wireless communication, relay and satellite reception, a patch 100 for radio wave radiation; A feed line 110 for feeding the patch 100; A dielectric 120 for extending the impedance matching frequency band or reducing the size of the patch; A feed line substrate 130 provided below the patch 100; Dielectric support means (140) for supporting the patch (100) and the feed line substrate (130); And a connector 150 for connecting to an external system.

상기 패치(100)는 쌍대칭 T형패치(101) 또는 H형패치(102)로 형성될 수 있다. 상기 T형 패치(101)는 2개의 분할된 형태의 대칭형으로 배치되면서, 중앙부(101a)와, 이 중앙부(101a)를 기준으로 그 일측에 각각 연장부(101b)가 형성되어 있다.The patch 100 may be formed of a bi-symmetric T-shaped patch 101 or H-type patch (102). The T-shaped patch 101 is arranged in two divided symmetrical forms, and an extension portion 101b is formed on one side of the central portion 101a and the central portion 101a, respectively.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 다른 형태의 쌍대칭 T형 패치(103)가 형성되는바, 이는 중앙부(103a)가 확대되고, 그 일측의 연장부(103b)는 그대로 유지된 상태의 구조이다.In addition, as shown in Figure 6, another form of bi-symmetrical T-shaped patch 103 is formed, which is the structure in a state in which the central portion (103a) is extended, the extension portion (103b) of the one side is maintained as it is to be.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 또 다른 형태의 쌍대칭 T형패치(105)가 형성되는바, 이는 중앙부(105a)가 상기 패치(103)의 중앙부(103a)보다 더 크게 확대된 상태이고, 그 일측의 연장부(105b)는 그대로 유지된 상태의 구조이다.In addition, as shown in FIG. 8, another form of the bi-symmetric T-shaped patch 105 is formed, which is a state in which the central portion 105a is enlarged larger than the central portion 103a of the patch 103. The extension part 105b of one side is a structure of the state maintained as it is.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 또 다른 형태의 쌍대칭 T형 패치(107)가형성되는바, 4개의 패치로 분할되면서 각각의 중앙부(107a) 및 그 일측에 연장부(107b)가 형성되어 있다. 이것은 T형의 패치를 이중편파 또는 원편파 방사를 하기 위해 직교배치한 것이다. 이는 H형 패치에도 동일하게 적용할 수 있다.In addition, as shown in Figure 12, another form of bi-symmetrical T-shaped patch 107 is formed, divided into four patches, each of the central portion 107a and an extension portion 107b is formed on one side thereof. It is. This is orthogonal arrangement of T-shaped patches for bipolar or circularly polarized radiation. The same applies to the H type patch.

한편, 쌍대칭 H형 패치(102)는 도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 분할된 패치형태를 이루면서 중앙부(102a)가 수평되게 형성되고, 그 일측에 각각 연장부(102b)가 형성되어 있다.On the other hand, the bi-symmetric H-shaped patch 102, as shown in Figure 10, forming a divided patch form the center portion (102a) is formed horizontally, each of the extension portion (102b) is formed on one side .

또한, 상기 T형 또는 H형 패치(101)(102)와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하기 위해 소자의 크기를 단축하도록 지지수단(140)을 도전체로 할 수 있다. 상기 지지수단(140)은 보울트(141) 및 너트(142)를 통해 체결할 수 있는 구조이고, 이외에도 지지봉, 핀, 나사등과 같이 모든 유사한 관용수단을 이용하여 체결할 수 있다.In addition, the support means 140 may be a conductor to reduce impedance of the T-type or H-type patches 101 and 102 with a wide bandwidth and improve the side lobe characteristics. The support means 140 is a structure that can be fastened through the bolt 141 and the nut 142, and can be fastened using any similar conventional means such as support rods, pins, screws, and the like.

또한, 상기 커넥터(150)는 도전성을 가지면서 나사등으로 체결할 수 있고, 이외에도 체결할 수 있는 모든 관용수단이 가능하다.In addition, the connector 150 can be fastened with a screw while having conductivity, and any conventional means that can be fastened other than the above can be fastened.

또한, 상기 T형 또는 H형의 패치(101)(102)와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하거나 또는 소자의 크기를 단축하기 위해 급전기판(130)으로부터 또는 상단패치(100)로부터 도체봉을 삽입하도록 한 구조이다.In addition, the T- or H-type patch (101) 102 and impedance matching to the broadband, to improve the side lobe characteristics or to reduce the size of the device from the power supply board 130 or the top patch 100 It is the structure that the conductor rod was inserted from.

또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 T형 또는 H형의 패치(101)(102)와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하거나 또는 소자의 크기를 단축하기 위해 모든 측면둘레를 봉쇄하여 봉쇄부(160)를 구비할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 13, all sides of the T- or H-type patch 101 (102) and impedance matching to improve the side lobe characteristics or reduce the size of the element to improve the bandwidth It may be blocked to provide a block 160.

상기 봉쇄부(160)는 일부 둘레만을 구비할 수 있다.The containment portion 160 may have only a partial circumference.

또한, 상기 T형 또는 H형의 패치(101)(102)와 급전선로(110) 사이의 높이와 위치를 조절하므로써 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, by adjusting the height and position between the T-type or H-type patch 101, 102 and the feed line 110 it is possible to adjust the impedance matching and the resonance frequency.

또한, T형 또는 H형의 패치(101)(102)와 급전선로(110) 사이의 유전체(120)를 교체하므로써 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by replacing the dielectric 120 between the T- or H-type patches 101 and 102 and the feed line 110.

또한, TT형 또는 H형의 패치(101)(102)와 급전선로(110)를 교체하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, it is possible to adjust the impedance matching and the resonant frequency by replacing the patch 101, 102 and the feed line 110 of the TT type or H type.

또한, T형 또는 H형의 패치(101)(102)의 폭과 길이 또는 상기 T형 및 H형의 패치(101)(102)간의 간격을 변경하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by changing the width and length of the T- or H-type patches 101 and 102 or the spacing between the T- and H-type patches 101 and 102. .

또한, T형 또는 H형 패치(101)(102)의 사이에 가변 또는 고정용량의 캐패시터를 삽입하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, by inserting a variable or fixed capacitor between the T-type or H-type patch (101, 102) it is possible to adjust the impedance matching and the resonant frequency.

또한, T형 또는 H형의 패치(101)(102)의 단부에 가변 또는 고정용량의 캐패시터를 삽입하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, by inserting a variable or fixed capacitor at the end of the T-type or H-type patch 101, 102 to adjust the impedance matching and the resonant frequency.

또한, T형 또는 H형의 패치(101)(102)의 단부에 길이 가변 도체를 부착하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것이다.In addition, the variable length conductors are attached to the ends of the T- or H-type patches 101 and 102 to adjust the impedance matching and the resonant frequency.

또한, 패치(101)(102)의 전면 또는 측면에 유전체를 부착 또는 배치하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정하거나 패치의 크기를 축소할 수 있도록 되어 있다.In addition, by attaching or placing a dielectric on the front or side of the patch 101 (102) to adjust the impedance matching and the resonant frequency or to reduce the size of the patch.

또한, T형 또는 H형의 패치(101)(102)를 가지는 안테나를 수직,수평 또는 입체적으로 배열하여 수직,수평 지향성을 증가시킬 수 있도록 된 것이다.In addition, the antenna having a T-type or H-type patch 101, 102 is arranged vertically, horizontally or three-dimensionally to increase the vertical, horizontal directivity.

이와 같이 구성된 본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 각각 쌍대칭 T형 패치안테나를 나타낸 것으로, 예컨데, 패치의 가로,세로는 반파장 이하의 소형으로 가정하여 설명한다. 쌍대칭 T형의 패치로 방사소자를 구성하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 전류분포를 측면방향으로 유도하여 공진주파수를 낮추고, 양방향으로 유도하므로써 불필요한 직교편파를 상쇄할 수 있다. 따라서, 전체면적에 걸쳐 소자를 분포하여 전류분포를 전체 개구면적에 걸쳐 유도하고, 상단과 하단 양측단으로 전류분포를 집중하므로써, 이득과 지향성을 더욱 향상시킬 수 있다.1 to 4, the present invention configured as described above shows a bi-symmetric T-type patch antenna, respectively, for example, assuming that the horizontal and vertical lengths of the patch are smaller than half wavelength. When the radiating element is composed of a bi-symmetric T-type patch, as shown in FIG. 5, the undesired orthogonal polarization can be canceled by inducing the current distribution in the lateral direction to lower the resonance frequency and inducing in both directions. Therefore, the gain and directivity can be further improved by distributing the element over the entire area, inducing the current distribution over the entire opening area, and concentrating the current distribution on both top and bottom ends.

또한, 대역폭을 늘리기위해 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 패치(103)(105)의 중앙부(103a)(105a)을 넓히고 도 10에 도시된 바와 같이, 쌍대칭 H형 패치(102)로 전류를 더 긴 길이에 걸쳐 유도시킴으로써 주파수를 더욱 낮추거나 또는 공간을 단축할 수 있는 것이다.6 and 8, in order to increase the bandwidth, the central portions 103a and 105a of each patch 103 and 105 are widened, and as shown in FIG. By inducing the current over a longer length to 102, it is possible to further reduce the frequency or shorten the space.

또한, 쌍대칭 T형 또는 H형 패치의 소자간의 중앙간격을 좁혀 소자간의 C 커플링을 유도하여 단축효과를 주고, 중앙간격에 캐패시터를 삽입하여 단축효과를 주거나 공진주파수 가변형의 안테나로 될 수 있다.In addition, by narrowing the center interval between the elements of the bi-symmetrical T-type or H-type patch to induce a C coupling between the elements to give a shortening effect, by inserting a capacitor in the center interval to give a shortening effect or can be a resonant frequency variable antenna. .

또한, 양극단의 연장부 끝에 길이 가변형 도체봉을 부착하여 공진주파수를가변하는 안테나로, 또는 양극단의 연장부의 끝을 끊어 그 사이에 캐패시터를 부착하여 공진주파수 가변형의 안테나로의 변경이 매우 용이하게 이루어진다.In addition, it is possible to easily change the antenna into a variable resonant frequency antenna by attaching a variable length conductor rod at the end of the anode end to change the resonant frequency, or by attaching a capacitor between the ends of the extension part of the anode end.

또한, 유전체로 이루어진 지지수단(140)을 도전체로 사용하여 C 커플링을 유도하거나, 하단의 기판(130)으로부터 또는 상부의 유전체(120)로부터 서로 마주보는 위치에 도체봉을 삽입하여 상기 지지수단과 같이 C 커플링을 유도하거나, 도 13에 도시된 바와 같이, 기판(130)과 유전체(120)사이의 측면을 도체판인 봉쇄부(160)를 형성하여 LC커플링을 유도하여 광대역 임피던스 정합이 되게 하는 용도에 매우 적합하게 되는 것이다.In addition, the support means 140 made of a dielectric is used as a conductor to induce a C coupling, or insert the conductor rods at positions facing each other from the substrate 130 at the bottom or the dielectric 120 at the top. As shown in FIG. 13, C coupling is induced, or as shown in FIG. 13, a blocking portion 160, which is a conductor plate, is formed on the side surface between the substrate 130 and the dielectric 120 to induce LC coupling to match broadband impedance. It is very suitable for the purpose of making this.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 쌍대칭 T형 패치(107)을 4개로 분할하여 2쌍으로 형성하여 중앙을 중심으로 직교배치하여 이중편파용으로 각 편파를 각각 다른 채널로 이용하거나, 급전선로(110) 또는 하이브리드를 이용하여 2쌍에 90°위상차이를 주므로써 원편파로 통신, 중계, 방송 및 위성수신이 가능하다.In addition, as shown in FIG. 12, the bi-symmetrical T-shaped patch 107 is divided into four and formed into two pairs, and orthogonally arranged around the center to use each polarized wave as a different channel for dual polarization, or a feed line By using a furnace 110 or a hybrid, a 90 ° phase difference is given to the two pairs, thereby enabling communication, relay, broadcasting, and satellite reception with circular polarization.

또한, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 임의의 입체배열을 하여 이득 및 지향성을 증가시킬 때, 최대성능이 되기위한 간격이 0.5파장인데, 수직편파를 사용하면서 수직으로 배열하는 경우, 공간의 제약을 받으므로, 기존에는 배열의 간격을 넓히거나 지그재그배열형태로 하여 이득 및 지향성의 저하와 생산성의 저하를 초래하였으나, 본 발명에서는 쌍대칭 T형의 패치배열 안테나를 구성하여 최대의 이득과 지향성을 구현할 수 있다.In addition, as shown in Figs. 14 and 15, when an arbitrary three-dimensional array is used to increase the gain and directivity, the interval for maximum performance is 0.5 wavelength, when vertically arranged using vertical polarization, Due to the limitation of the present invention, in the past, the spacing of the array or the zigzag array form a gain, directivity, and a decrease in productivity. However, in the present invention, a bi-symmetric T-type patch array antenna is configured to maximize the gain and Directivity can be implemented.

이와 같이 본 발명은 통신용, 중계용 및 위성수신용 등으로 사용되는 마이크로 스트립 패치안테나에 있어서 전파방사를 위한 쌍대칭 T형 또는 H형의 패치를 구성하여 안테나 개구의 전류분포와 C커플링을 조정하여 공진주파수를 조정할 수 있고, 이에따라 종래의 패치안테나보다 소형화하면서 우수한 효율과 임피던스 정합을 구현하며, 또한 종래의 패치안테나가 사용하지 못하는 여백의 공간을 안테나의 방사면적으로 활용하여 동일면적의 지정공간에서도 높은 효율을 구현할 수 있다.As described above, the present invention configures a bisymmetric T-type or H-type patch for radio wave radiation in a microstrip patch antenna used for communication, relay, and satellite reception to adjust current distribution and C-coupling of the antenna aperture. It is possible to adjust the resonant frequency, thereby minimizing the size of the conventional patch antenna and realizing excellent efficiency and impedance matching, and by using the space of the antenna which is not used by the conventional patch antenna as the radiated area of the antenna, Even high efficiency can be achieved.

또한, 쌍대칭 T형 또는 H형 패치의 각 중앙소자의 폭과 밑면의 폭과 양측의 소간의 간극을 조정하므로써 소자간의 C 커플링을 변화시켜 사용 주파수대역폭을 조정할 수 있어 사용대역폭에 따른 제작이 가능하다.In addition, by adjusting the width of each central element of bi-symmetrical T- or H-type patch, the width of the bottom surface, and the small gap on both sides, the C-coupling of the elements can be changed to adjust the frequency band to be used. It is possible.

또한, 이미 설계되거나 제작된 안테나의 경우, 다른 용도의 주파수에 정합시켜서 사용하는데 종래의 패치안테나에 비하여 매우 용이하게 재고의 재활용으로 경제성이 있으며, 개발비를 절감할 수 있는 등의 효과가 있다.In addition, in the case of the already designed or manufactured antenna, it is used to match the frequency of other uses, compared to the conventional patch antenna is very economical by recycling the inventory very easily, it is possible to reduce the development cost.

Claims (18)

무선통신, 중계 및 위성수신에 사용되는 마이크로 스트립 패치안테나에 있어서,In microstrip patch antenna used for wireless communication, relay and satellite reception, 전파방사를 위한 패치와;Patches for radio wave radiation; 상기 패치에 급전하기 위한 급전선로와;A feed line for feeding the patch; 임피던스 정합 주파수대를 확장 또는 패치의 크기를 축소하기 위한 유전체와;A dielectric for extending the impedance matching frequency band or reducing the size of the patch; 상기 패치의 하부에 구비된 급전선로용 기판과;A feed line substrate provided under the patch; 상기 패치와 급전선로용 기판을 지지하기 위한 유전체 지지수단과;Dielectric support means for supporting the patch and the substrate for a feed line; 외부시스템과 연결하기 위한 커넥터와;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.And a connector for connecting to an external system. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패치는 쌍대칭 T형 또는 H형으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.The patch is a bi-symmetrical patch antenna, characterized in that formed in a bi-symmetric T or H type. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 T형 또는 H형의 패치를 이중편파 또는 원편파 방사를 하기 위해 직교되게 배치할 수 있는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna, characterized in that the T-type or H-type patch can be arranged orthogonal to the bipolar or circular polarized radiation. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 T형 또는 H형 패치와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하기 위해 소자의 크기를 단축하도록 지지수단을 도전체로 한 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bisymmetrical patch antenna, characterized in that the support means is used as a conductor to shorten the size of the device in order to improve impedance and sidelobe characteristics of the T-type or H-type patch. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 지지수단은 보울트 및 너트로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.The support means is a bi-symmetric patch antenna, characterized in that consisting of a bolt and a nut. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 지지수단은 지지봉 및 핀으로 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.The support means is a bi-symmetric patch antenna, characterized in that the support rod and pin can be configured. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 T형 또는 H형의 패치와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하거나 또는 소자의 크기를 단축하기 위해 급전기판으로부터 또는 상단패치로부터 도체봉을 삽입하도록 한 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetrical patch characterized in that the conductors are inserted from the feeder plate or from the top patch to improve the side lobe characteristics or shorten the size of the T-type or H-type patch and impedance matching. antenna. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 T형 또는 H형의 패치와 임피던스 정합을 광대역으로 하고, 사이드로브 특성을 개선하거나 또는 소자의 크기를 단축하기 위해 모든 측면둘레를 봉쇄하여 봉쇄부를 구비한 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna, characterized in that the T-type or H-type patch and impedance matching to the broadband, and to block all the side circumference in order to improve the side lobe characteristics or shorten the size of the device. 제 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 봉쇄부는 일부 둘레만을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.The blockade is a bi-symmetric patch antenna, characterized in that it can form only a portion of the circumference. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 T형 또는 H형의 패치와 급전선로 사이의 높이와 위치를 조절하므로써 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna, characterized in that the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by adjusting the height and position between the T-type or H-type patch and the feed line. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 T형 또는 H형의 패치와 급전선로 사이의 유전체를 교체하므로써 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna, characterized in that the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by replacing the dielectric between the T-type or H-type patch and the feed line. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 TT형 또는 H형의 패치와 급전선로를 교체하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.The symmetric patch antenna, characterized in that to adjust the impedance matching and resonant frequency by replacing the TT or H-type patch and feed line. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 T형 또는 H형 패치의 폭과 길이 또는 상기 T형 및 H형의 패치간의 간격을 변경하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bisymmetric patch antenna, characterized in that the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by changing the width and length of the T-type or H-type patches or the spacing between the T-type and H-type patches. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 T형 또는 H형 패치의 사이에 가변 또는 고정용량의 캐패시터를 삽입하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna, characterized in that the impedance matching and resonant frequency can be adjusted by inserting a variable or fixed capacitor between the T-type or H-type patch. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 T형 또는 H형의 패치의 단부에 가변 또는 고정용량의 캐패시터를 삽입하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna, characterized in that the impedance matching and the resonant frequency can be adjusted by inserting a variable or fixed capacitance capacitor at the end of the T-type or H-type patch. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 T형 또는 H형의 패치의 단부에 길이 가변 도체를 부착하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bi-symmetric patch antenna characterized in that the variable length conductor is attached to the end of the T-type or H-type patch to adjust the impedance matching and the resonant frequency. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 패치의 전면 또는 측면에 유전체를 부착 또는 배치하여 임피던스 정합과 공진주파수를 조정하거나 패치의 크기를 축소할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.A bisymmetric patch antenna, characterized in that to attach or arrange a dielectric on the front or side of the patch to adjust the impedance matching and resonant frequency or to reduce the size of the patch. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 T형 또는 H형의 패치를 가지는 안테나를 수직,수평 또는 입체적으로 배열하여 수직,수평 지향성을 증가시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 쌍대칭 패치안테나.And an antenna having the T-type or H-type patch, vertically, horizontally or three-dimensionally, to increase vertical and horizontal directivity.
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