KR20020015428A - 어레이형 패치 안테나 소자를 포함하는 소형 평면 안테나 - Google Patents

어레이형 패치 안테나 소자를 포함하는 소형 평면 안테나 Download PDF

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KR20020015428A
KR20020015428A KR1020000048525A KR20000048525A KR20020015428A KR 20020015428 A KR20020015428 A KR 20020015428A KR 1020000048525 A KR1020000048525 A KR 1020000048525A KR 20000048525 A KR20000048525 A KR 20000048525A KR 20020015428 A KR20020015428 A KR 20020015428A
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Abstract

본 발명은 좌우 원편파를 광대역으로 수신하며 이득이 높고 고효율의 특성을 가지면서 크기가 매우 작은 위성 방송 수신용 평면 안테나에 관한 것으로서, 어레이형 패치 안테나 소자와 저잡음 블록다운 변환기(LNB; Low Noise Blockdown converter)를 포함한다. 상기 어레이형 패치 안테나 소자는, (a) 반사 기판과, (b) 180도의 각도를 이루도록 배열된 제1 슬롯과 제2 슬롯을 각각 포함하는 복수의 슬롯쌍이 형성되어 있으며, 상기 슬롯쌍에 전류를 공급하는 급전 선로가 형성되어 있는 방사 기판과, (c) 복수의 렌즈 구멍이 어레이로 배열되어 있는 렌즈 기판과, (d) 상기 접지 기판과 방사 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서(spacer)와, (e) 상기 방사 기판과 렌즈 기판 사이에 배치되는 제2 스페이서를 포함하며, 상기 LNB는 각각 도파관과 복수의 공동(cavity)이 형성되어 있는 하부 케이스와 이 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함한다.

Description

어레이형 패치 안테나 소자를 포함하는 소형 평면 안테나{Reduced sized flat antenna having array patch antenna elements}
본 발명은 위성 방송 수신용 평면 안테나에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 원편파를 광대역으로 수신하며 이득이 높고 고효율의 특성을 가지면서 크기가 매우 작은 위성 방송 수신용 평면 안테나에 관한 것이다.
위성에서 방사되는 ㎓ 주파수 대역의 전파(아시아 지역에서 현재 방송되고 있는 위성 방송의 주파수 대역은 11.7 ㎓에서 12.2 ㎓에 이르며, 대역폭은 약 500 ㎒이다)는 직경 약 1천 ㎞의 범위로 확산되므로 지상계의 전파에 비해 상당히 약하고 전속 밀도가 매우 낮다. 따라서, 위성 방송을 수신하려면 성능이 우수한 안테나를 사용하여야 한다. 안테나의 효율은 개구 효율과 안테나의 크기에 의해 좌우된다. 개구 효율은 안테나의 일정한 면적을 통과하는 전파 속도와 실제로 안테나에서 뽑아낼 수 있는 전력의 비를 말한다. 안테나의 크기가 크면 전파의 수신 면적이 커지기 때문에, 안테나의 성능이 좋아지지만, 이것은 설치 공간을 많이 차지하고 바람의 압력을 쉽게 받기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 크기가 작으면서 안테나 효율이 우수한 것이 요구된다.
한편, 평면상에 여러 개의 방사 소자를 나열하여 전파를 보충하고 전류화한 것을 전류 공급선으로 모아서 초점을 맞추는 방식을 사용한 평면 안테나가 등장하면서 기존의 파라볼라(parabola) 위성 안테나를 대체하고 있다. 파라볼라 안테나는 몸체가 크고 무거워서 설치하기가 불편하다.
일반적으로 평면 위성 안테나는 정지 위성으로부터 발사된 전파를 집속하여 케이블을 통해 수신 장치, 예컨대 텔레비전 수상기로 전달되도록 한다. 평면 위성안테나에는 집속된 고주파 신호를 약 1 ㎓로 낮추어 수신 장치에서 사용할 수 있는 주파수 대역으로 변환시켜 전달하는 수신 컨버터가 설치되어 있다. 수신 컨버터는 크게 위성 신호를 받아들이는 도파관(feedhorn)과 수신된 주파수를 다운(down)시키는 주회로부가 포함된 저잡음 블록다운 변환기(low noise blockdown converter, 이하, LNB라 함)로 구성되어 있다.
도 1내지 도 4에 나타낸 것은 1993년 12월 20일 등록된 특허 공고 번호 제1993-11772호에 개시되어 있는 위성 방송 수신용 평면 안테나를 나타낸다. 이것은 도체판에 구멍이 뚫린 슬롯 안테나를 기본 구성으로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 평면 안테나는 방사(radiating) 기판(12)과 렌즈 기판(14) 사이에 커플링(coupling)이 생기는 것을 방지하고 급전 선로의 손실을 막기 위해 방사 기판(12)과 렌즈 기판(14) 사이에 유전체로서 발포 스티롤재인 스티로폼(13b; styrofoam)을 사용하며, 방사 기판(12)과 접지 기판(11) 사이에도 스티로폼(13a)을 사용한다.
렌즈 기판(14)에는 도 2에 도시한 바와 같이 x1, y2에 중심이 있고 x축에 평행하게 배치된 제1 슬롯(15)과, x2, y2에 중심이 있고 y축에 평행하게 배치된 제2 슬롯(16)을 형성한다. 즉, 2개의 슬롯(15, 16)을 xy 평면 상에서 90도의 위상차가 생겨 원편파를 발생하도록 구성하여 이 슬롯쌍을 도 3에 도시한 것처럼 배열한다. 한편, 2개의 급전 선로의 길이도 λ/4 만큼 차이가 나도록 하여 급전선 서로 간에도 90도의 위상차가 나타나게 한다. 이러한 구조의 종래 평면 안테나는 도 4에 나타낸 바와 같은 비교적 광대역의 주파수 특성을 나타낸다.
그러나, 이러한 종래 평면 안테나는 그 크기를 줄이는 데에 한계가 있으며, 좌우편파를 동시에 수신하지 못한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 안테나의 전체 크기가 매우 작으면서도 효율이 높은 평면 안테나를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 어레이형 평면 안테나의 구성도.
도 2는 종래 이중 슬롯 어레이형 평면 안테나의 개략 구성도.
도 3은 종래 어레이형 평면 안테나에 사용되는 슬롯 어레이의 구성도.
도 4는 종래 평면 안테나의 원편파 특성도.
도 5는 본 발명에 따른 평면 안테나의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 렌즈 기판의 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 방사 기판의 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 슬롯의 배열을 나타내는 개략 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 렌즈 기판과 방사 기판이 중첩된 상태를 나타내는 평면도.
도 10은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 반사판의 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 저잡음 블록다운 컨버터(low noise blockdown(LNB) converter)의 하부 케이스의 평면도.
도 12는 도 11의 LNB를 선 12-12를 따라 절단한 단면도.
도 13은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 LNB의 상부 케이스의 평면도.
도 14a와 도 14b는 본 발명에 따른 평면 안테나에서 도파관과 LNB 케이스에 의해 나타나는 전파의 전달 특성과 주파수 특성을 설명하기 위한 개념도.
도 15는 본 발명에 따른 평면 안테나와 LNB가 결합된 전체 구조를 나타내는 개략도.
도 16은 본 발명에 따른 평면 안테나의 원편파 특성도.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
20: 밑면판(back cover)
30: 접지 기판
40: 제1 스페이서(spacer)
50: 방사 기판
60: 제2 스페이서
70: 렌즈 기판
80: 합성 수지층
90: 윗면판
100: 안테나 소자
110: LNB 하부 케이스
130: LNB 상부 케이스
본 발명에 따른 평면 안테나는 안테나 엘리먼트와 급전 선로를 하나의 기판에 구성하고 이 기판의 중심점을 기준으로 엘리먼트-급전 선로 조합이 실질적으로 대칭되도록 한다. 또한, U자형 슬롯 구조를 채택하여 180도의 위상차를 이용한다. 또한, LNB 케이스의 도판관에 여러 개의 개구가 접속되어 각 개구에 입사된 파는 반사되지 않고 바로 옆의 하나의 개구로만 감쇠없이 출력되며 나머지 개구에는 전혀 나타나지 않는 구조를 채택하며 전파가 각각의 개루를 일정한 방향으로 순환하도록 함으로써, 안테나 특성을 높이고 안테나 전체 크기를 예컨대, 29㎝ × 29㎝으로 줄일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 평면 안테나는 어레이형 패치 안테나 소자와 저잡음 블록다운 변환기(LNB; Low Noise Blockdown converter)를 포함하는 평면 안테나로서, 상기 어레이형 패치 안테나 소자는, (a) 반사 기판과, (b) 180도의 각도를 이루도록 배열된 제1 슬롯과 제2 슬롯을 각각 포함하는 복수의 슬롯쌍이 형성되어 있으며, 상기 슬롯쌍에 전류를 공급하는 급전 선로가 형성되어 있는 방사 기판과,(c) 복수의 렌즈 구멍이 어레이로 배열되어 있는 렌즈 기판과, (d) 상기 접지 기판과 방사 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서(spacer)와, (e) 상기 방사 기판과 렌즈 기판 사이에 배치되는 제2 스페이서를 포함하며, 상기 LNB는 각각 도파관과 복수의 공동(cavity)이 형성되어 있는 하부 케이스와 이 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함한다.
상기 LNB 하부 케이스에는 HEMT 증폭 회로와 접지 패턴에 형성된 인쇄회로기판이 배치되며, 도파관은 상기 인쇄회로기판이 배치된 면으로부터 4/λ 떨어진 위치에 그 상부면이 존재한다.
실시예
이하, 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 평면 안테나의 구성도이다. 본 발명에 따른 안테나 소자(100)는 복수의 기판이 적층된 구조로 되어 있는데, 아래에서부터 밑면판(20, back cover), 반사판(또는 접지 기판) (30), 제1 스페이서(40; spacer), 방사 기판(또는 엘리먼트, element) (50), 제2 스페이서(60), 렌즈 기판(70; lens substrate), 합성 수지층(80), 윗면판(90, top cover)의 순서로 적층되어 있다.
밑면판(20)과 윗면판(90)은 ABS 수지로 되어 있다. 밑면판(20)에는 예컨대, 크기가 29×29㎠인 반사판(30)이 부착되는데, 이 밑면판(20)은 전파의 반사를 최대한 복원하여 약한 위성 수신 신호를 최대한으로 LNB에 공급한다. 반사판(30)은 주파수 반사판 즉, 위성으로부터 수신된 전자기파의 반사판으로 구성된다.
제1 스페이서(40)와 제2 스페이서(60)는 예컨대, 스펀지(sponge)로 구성되며렌즈 기판(70)과 방사 기판(50)의 급전 선로 사이에 발생하는 커플링(coupling)을 방지하고 급전 선로의 손실을 막기 위한 유전체이다. 제1 스페이서(40)의 두께 d는 접지 기판(30)과 방사 기판(50)의 선로 간격 2d가 파장에 비해 충분히 작게 되도록 선택한다.
방사 기판(50)에는 실질적인 안테나 소자의 역할을 하는 슬롯과 급전 선로가 형성되어 있다. 슬롯은 마이크로 스트립 선로로 형성되며 일종의 패치(patch) 안테나를 구성한다. 패치 엘리먼트는 급전 선로의 단부와 일대일 대응 관계로 전자기적으로 결합되어 있기 때문에, 삽입 손실을 줄이고 조립 효율이 향상된다. 렌즈 기판(70)은 알루미늄과 특수 합금 처리한 재질로 구성되며 전파의 차단성이 우수한 재질로써 180도의 위상 편차와 각각의 구멍이 엘리먼트와 정합 주파수를 구성하여 안테나 LNB쪽으로 전파를 합쳐서 보낸다.
합성 수지층(80)은 렌즈 기판(70)과 윗면판(90) 사이에 발생하는 커플링을 방지하고 안테나(100)의 반사판(30)과 렌즈 기판(70) 사이의 효율을 높이기 위한 것으로서, 우레판 수지로 제조하는 것이 바람지하며, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 아크릴(acryl), 폴리탄산 에스테르(polycarbonate), ABS 수지 또는 PVC 수지로도 제조할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 렌즈 기판(70)의 구성도이다. 렌즈 기판(70)에는 복수의 렌즈 구멍(72)이 행렬 형태로 배열되어 있다. 본 발명의 한 구현예에 따르면, 렌즈 구멍(72)은 가로 a=13.2㎜, 세로 b=12.5㎜인 직사각형 형태이다. 렌즈 구멍과 렌즈 구멍 사이의 거리 또는 가로 피치(pitch) d=7.0㎜이고 세로 피치 c=7.5㎜이다. 렌즈 기판(70)의 전체 길이 l2=290.0㎜이고 전체 높이 h2=290㎜로서 렌즈 기판은 정사각형이다. 기판(70)의 네 귀퉁이는 모따기 가공이 되어 있고, 길이 l1=242.0㎜, 높이 h1=242.0㎜이다.
렌즈 기판(70)의 중앙에는 도파관 구멍(74)이 형성되어 있는데 이것은 렌즈 구멍(72), 반사판(30)의 구멍과 함께 LNB의 도파관으로 전파를 안내하는 역할을 한다. 렌즈 구멍(72)은 180도 위상 편차 및 엘리먼트와 정합 주파수를 구성하여 LNB에 전파를 합쳐 보낸다. 렌즈 기판(70)은 반사판(30)과 웨이브 캡(도시 아니함; wave cap)으로 고정되어 접지화되어 있으며, 렌즈 구멍(72)으로 투입된 전파만 흡수된다.
도 7은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 방사 기판(50)의 구성도이다. 방사 기판(50)은 엘리먼트(element)라고도 한다. 방사 기판(50)은 절연체에 동박 패턴이 입혀져 있다. 동박 패턴은 사진 식각 기술을 적용하여 형성할 수 있고, 펀칭 공정을 하여 슬롯들을 형성한다. 슬롯들은 패치 안테나 엘리먼트의 역할을 하는데, 이것은 마이크로스트립 선로에 비해 가로폭이 크기 때문에, 불필요한 전류가 흐를 수 있다. 따라서, 안테나의 공진 회로의 Q를 크게 하여 필요한 주파수 이외의 전류는 흐르지 않도록 주파수 특성을 날카롭게 해야 한다. 공진 회로의 Q는 안테나의 유전율 ε에 비례하고 두께에 반비례한다.
방사 기판(50)은 제1 슬롯(51)과 제2 슬롯(52)이 하나의 쌍을 이루면서 대략 U자 모양으로 되어 있으며, 이 각각의 슬롯쌍(51, 52)에는 급전 선로(53~59)를 통해 전류를 공급한다. 슬롯쌍(51, 52)과 급전 선로(53~59)는 전체적으로 도 7에 도시한 바와 같이 배열되어 있다. 즉, 기판의 중심에 위치한 중심점(또는 전원) P를 기준으로 상하의 슬롯쌍-급전 선로 조합이 실질적으로 대칭을 이루도록 배치되어 있다.
급전 선로(53)의 급전 방식은 병렬법인데, 전원 P에서 급전점(즉, 각 슬롯쌍(51, 52)의 각각의 슬롯)까지의 길이가 동일하다. 이것은 모든 소자에 대해 평등하게 급전할 수 있게 하며, 소자에 직렬로 급전할 때의 문제점인 좁은 주파수 대역폭, 주파수 변화에 따른 λg(패치 내부의 파장)의 변화 및 소자의 여진 위상 변화를 피할 수 있게 해 준다.
각각의 슬롯쌍(51, 52)은 도 8에 나타낸 바와 같이, x축의 점 x1과 y축을 따라 y1~y2 사이에 배치된 제1 슬롯(51)과, x축의 점 x2와 y축을 따라 y1~y2 사이에 배치된 제2 슬롯(52)을 포함한다. 제1 슬롯(51)과 제2 슬롯(52)은 y축에 대해 평행하게 배열되어 전체적으로 대략 U자 모양을 형성하기 때문에, 서로 180도의 위상차가 발생함으로써 원편파가 생긴다.
원편파가 생기는 원리는 다음과 같다.
Z축을 따라 전계가 복사되면,
E = XEX+ YEY
여기서, EX는
수학식 2에서, φ는 두 슬롯의 각도, k는 주파수이다.
Eyα는
그러므로,
여기서, +j는 좌원편파이며, -j는 우원편파이다.
또한, a=b인 정사각형 패치에 대해 수학식 4를 간단하게 정리하면 다음과 같다.
결국, y2` = x1`에서 θ = -180도 이면 우원편파이고, θ = +180도 이면 좌원편파이다.
도 9는 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 렌즈 기판(70)과 방사기판(50)이 중첩된 상태를 나타내는 평면도이다. 따라서, 렌즈 기판(70)의 렌즈 구멍(72)을 통과한 전파만 슬롯쌍(51, 52)으로 입력된다.
도 10은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 반사판의 구성도이다. 반사판(30)은 위성으로부터 수신된 전자기파의 반사판으로서 렌즈 기판(70)과 웨이브 캡(도시 아니함)으로 고정된다. 반사판(30)의 중앙에 배치되어 있는 도파관 구멍(32)은 LNB의 도파관으로 전파를 안내한다.
도 11은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 저잡음 블록다운 변환기(Low Noise Blockdown converter)의 하부 케이스의 평면도이다.
LNB는 위성으로부터 수신된 10㎓ 대역의 신호를 약 1㎓로 낮추어서 신호 수신 장치(예를 들면, TV 수상기)에서 사용할 수 있는 주파수 대역으로 변환시켜 전달함과 동시에 전달 신호를 증폭시킨다. 그런데, LNB에서 증폭되는 신호도 ㎓ 대역의 고주파 신호이기 때문에, 증폭된 신호가 회로 배선 패턴을 통해서만 전파되는 것이 아니라 전자기파로서 공간으로도 전파된다. 따라서, 출력 단자로 출력되는 고주파 증폭 신호가 다시 입력 단자로 들어가서 증폭이 반복됨으로써 발진이 일어난다. 따라서, 이러한 공간 궤환에 의한 발진이 생기지 않도록 LNB를 설계하는 것이 매우 중요하다.
또한, LNB 케이스가 도파관 역할을 하면서, 증폭회로가 형성된 인쇄회로기판 내에서 간섭 주파수를 최대한 (0점대로) 낮추는 것이 매우 중요하다.
도 11의 LNB 하부 케이스(110) 둘레에는 4개의 케이스 고정부(114)가 형성되어 있다. 케이스 고정부(114)에는 결합용 구멍(116)이 뚫려 있다. 따라서, 케이스고정부(114)는 도 15도 도시한 바와 같이, LNB(110, 130)를 안테나 소자(100)에 연결하는 역할을 한다. 도 11에서 보는 바와 같이, LNB 하부 케이스(110)의 한쪽에는 예컨대, 동축 케이블(도시 아니함)이 연결되는 코넥터부(120)가 형성되어 있다. 코넥터부(120)는 도 12의 단면도에 도시한 바와 같이, 각도 θ만큼 경사져 있다. 만약, 이 각도 θ가 '0'인 경우(즉, LNB 케이스와 코넥터부가 평행인 경우), 인쇄회로기판과 코넥터부(120) 사이에 전자파가 발생하기 때문에 신호 레벨에 차이가 생긴다. 따라서, 코넥터부(120)가 일정한 각도 θ만큼 경사지게 구성한다.
하부 케이스(110)에는 도파관(118A)과 복수의 개구부(118)가 형성되어 있다. 도 12의 단면도에서 보는 것처럼, 도파관(118A)의 개구 깊이 d는 인쇄회로기판 접촉면(125)으로부터 4/λ(예컨대, 6㎜)로 하는 것이 바람직하다.
면(125)에 설치되는 인쇄회로기판(도시 아니함)은 증폭 회로가 구성되어 있고 접지 패턴이 형성되어 있다. 이러한 증폭 회로 기판의 입출력 신호는 ㎓ 대역의 고주파 신호이므로, 접지 패턴은 면적을 넓게 하는 것이 바람직하다. 또한, 증폭 회로는 고속 전자 이동도 트랜지스터(HEMT; High Electron Movility Transistor)로 형성하는 것이 바람직하다. HEMT를 사용하면 소형의 평면 안테나를 구현하는 데에 유리하다. HEMT는 잡음 특성이 뛰어나며, 실리콘 트랜지스터와 달리 불순물층에 의한 전자 확산이 없으며 불순물의 첨가량에 따라 속도의 제어가 가능하여 트랜지스터를 고감도로 만들 수 있고, 따라서 이 고감도 HEMT 트랜지스터가 약한 전파를 효율적으로 보충하여 안테나를 소형으로 만들 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 평면 안테나에 사용되는 LNB의 상부 케이스(130)의평면도이다. 오목부(132)는 인쇄회로기판의 접지 패턴과 접촉되며 누설 신호를 바이패스(bypass)시킨다.
도 11 내지 도 13에 도시한 도파관과 LNB 케이스는 여러 개의 개구가 도파관에 접속되어 각 개구에 입사된 파는 반사되지 않고 바로 옆의 하나의 개구로만 감쇄없이 출력되고 기타의 개구에는 전혀 나타나지 않도록 하는 세큐레이터로서 도 14a에 나타낸 바와 같이 전파가 각각의 개구를 일정한 방향으로 순환하는 원리이다.
여기서, 공진 파장 λ0는
가 된다.
여기서, a, b, c는 도 14b에서 보는 것처럼, 도파관(118A)의 길이, 높이, 폭을 가르키며, m, n, q는 각변에 나타나는 도파관의 모드(mode)의 치수(즉, 길이, 높이, 폭)이다.
직육면체의 경우, 동일한 모드가 TE 모드 또는 TM 모드로 될 수 있기 때문에 직각 좌표계를 적용한 x축, y축, z축 방향의 모드의 치수를 m, n, q로 하여 TEmnq 모드 또는 TMmnq 모드로 한다. 또한, 집중 회로에서 RLC 공진 회로와 같은 특성을 갖는 마이크로파 대역의 공진기는 도체로 둘러싸인 공동으로 LNB 케이스를 만들어 수신 성능과 안테나 크기를 축소할 수 있다.
여기서, 도파관은 차단 주파수보다 높은 주파수의 파는 전파되지만 이 보다 낮은 주파수의 파는 차단되므로, 일종의 고역 통과 필터라고도 할 수 있으며, 구형 도파관에서 긴 변의 길이를 a, 짧은 변의 길이를 b라고 할 때, TMmn파, TMmn파에 대한 도파관의 차단 주파수 fc는
이 된다.
한편, 관내의 유전체가 진공이거나 공기인 경우의 차단 파장 λc는
이 된다.
도 15는 본 발명에 따른 평면 안테나와 LNB가 결합된 전체 구조를 나타내는 개략도이다. OMT(Ortho-Mode transducer)는 상부 케이스(130)와 하부 케이스(110) 사이에 위치한다.
도 16은 본 발명에 따른 평면 안테나의 원편파 특성도이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 안테나의 전체 크기가 매우 작으면서도 효율이 높은 평면 안테나를 제공하는 것이 가능하다.

Claims (18)

  1. 어레이형 패치 안테나 소자와 저잡음 블록다운 변환기(LNB; Low Noise Blockdown converter)를 포함하는 평면 안테나로서,
    상기 어레이형 패치 안테나 소자는,
    (a) 반사 기판과,
    (b) 180도의 각도를 이루도록 배열된 제1 슬롯과 제2 슬롯을 각각 포함하는 복수의 슬롯쌍이 형성되어 있으며, 상기 슬롯쌍에 전류를 공급하는 급전 선로가 형성되어 있는 방사 기판과,
    (c) 복수의 렌즈 구멍이 어레이로 배열되어 있는 렌즈 기판과,
    (d) 상기 접지 기판과 방사 기판 사이에 배치되는 제1 스페이서(spacer)와
    (e) 상기 방사 기판과 렌즈 기판 사이에 배치되는 제2 스페이서를 포함하며,
    상기 LNB는 각각 도파관과 복수의 공동(cavity)이 형성되어 있는 하부 케이스와 이 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  2. 제1항에서, 상기 렌즈쌍은 행렬로 배열되어 있으며 이 렌즈쌍 배열은 상기 급전 선로의 전원 중심점을 기준으로 실질적으로 대칭 구조인 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에서, 상기 LNB 하부 케이스에는 증폭 회로와 접지 패턴을 갖는 회로 기판이 배치되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  4. 제1항 또는 제2항에서, 상기 안테나 소자는 상기 렌즈 기판 위에 배치되는 윗면판과 상기 접지 기판 밑에 배치되며 전파의 반사를 복원하여 상기 LNB로 전달하는 밑면판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  5. 제4항에서, 상기 렌즈 기판과 윗면판 사이에는 합성 수지층이 배치되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  6. 제5항에서, 상기 합성 수지층은 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  7. 제1항 또는 제2항에서, 상기 제1 스페이서와 제2 스페이서는 스폰지로 구성되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  8. 제1항 또는 제2항에서, 상기 렌즈 기판과 반사 기판에는 상기 LNB로 전파를 안내하는 도파관 구멍이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  9. 제1항 또는 제8항에서, 상기 렌즈 기판과 반사 기판은 서로 고정되어 상기렌즈 구멍을 투입된 전파만 흡수되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  10. 제1항 또는 제2항에서, 상기 LNB 하부 케이스는 코넥터부를 포함하며, 이 코넥터부는 하측 케이스의 수평면과 소정의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  11. 제1항 또는 제2항에서, 상기 LNB 상부 케이스는 증폭 회로와 접지 패턴과 접촉하며 누설 신호를 바이패스(bypass)하는 복수의 오목부를 형성하는 벽부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  12. 제3항에서, 상기 LNB 하부 케이스의 도파관은 상기 회로 기판 배치되는 면으로부터 4/λ만큼 떨어진 위치에 그 상부면이 존재하는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  13. 제12항에서, 상기 도파관은 도파관의 길이를 a, 높이를 b, 폭을 c라 하고, 도파관의 각변에 나타나는 도파관의 모드의 치수를 각각 m, n, q라 했을 때, 그 공진 파장이 다음의 수학식 9
    으로 되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  14. 제12항에서, 상기 도파관은 차단 주파수보다 높은 주파수의 파만 전파하며, 상기 차단 주파수는 도파관의 길이를 a, 높이를 b라 하고, 도파관의 각변에 나타나는 도파관의 모드의 치수를 각각 m, n이라 했을 때, 다음의 수학식 10
    으로 되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  15. 제1항 또는 제2항에서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스 사이에는 OMT(Otho-Mode Transducer)가 배치되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  16. 제3항에서, 상기 증폭 회로는 HEMT(High Electron Mobility Transistor)로 구성되는 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  17. 제1항 또는 제2항에서, 상기 복수의 공동은 도체로 둘러싸여 있으며, 마이크로파 대역의 공진기인 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
  18. 제1항 또는 제2항에서, 상기 안테나 소자의 평면 크기는 가로 29㎝ 세로 29㎝인 것을 특징으로 하는 평면 안테나.
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