KR200222277Y1 - 다중대역 방향성 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 건물 내부와 같은 음영지역에서 여러 주파수 대역의 무선통신 서비스를 동시에 제공하므로써, 여러 주파수 대역의 무선통신 서비스를 제공하는 사업자 측에서는 주파수 대역 별로 각각의 안테나를 설치하지 않고도 하나의 안테나만을 이용하여 무선통신 서비스를 제공할 수 있는 다중대역 방향성 패치 안테나를 제공한다. 입력되는 전자파를 급전하기 위하여, 반사판 상에 이격되어 상하로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 전송선; 제 1 및 제 2 전송선을 통해 급전되는 전자파를 일차적으로 복사시키기 위한 패치 다이폴 소자; 제 1 및 제 2 전송선을 통해 패치 다이폴 소자로 급전되는 전자파의 임피던스를 정합시키기 위하여, 반사판 상에 이격되어 상하로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 튜닝 스터브; 패치 다이폴 소자에 의해 일차적으로 복사되는 여러 주파수 대역의 전자파를 이차적으로 복사시키기 위하여 패치 다이폴 소자와 전자파 결합을 이루며, 패치 다이폴 소자의 상부에 이격되어 배치되는 적어도 하나의 기생 패치 소자; 및 패치 다이폴 소자로 급전되는 전자파의 입력 임피던스를 튜닝시키기위하여, 반사판 상에 배치되는 기생 튜닝 소자를 포함한다.

Description

다중대역 방향성 패치 안테나{Multi-band directional patch antenna}

본 고안은 무선통신 시스템에서의 음영지역 해소를 위한 중계기용 다중대역 방향성 패치 안테나에 관한 것으로서, 특히 건물 내부와 같은 음영지역에서 여러 주파수 대역을 동시에 중계할 수 있는 방향성 패치 안테나에 관한 것이다.

지금까지, 국내에서 서비스되고 있는 무선통신 시스템은 800MHz 대역의 셀룰러(Cellular)와 TRS 시스템 그리고 1800MHz 대역의 PCS 등이 있으며, 800MHz 대역이나 1800MHz 대역의 주파수를 사용하는 무선통신 서비스 사업자가 서로 다르기 때문에, 음영지역에서의 무선통신 서비스를 위한 패치 안테나가 800MHz 대역과 1800MHz 대역에 구분되어 사용되고 있다.

그리고, 국내에서 2000MHz 대역의 주파수를 사용하는 IMT 2000 사업이 시작되면서, 국내에서도 한 무선통신 사업자가 두 개 의 주파수 대역을 동시에 서비스하게 되었다. 이미, 국외에서는 한 무선통신 서비스 사업자가 800 내지 900MHz 대역과 1700 내지 2000 MHz 대역 등 다중대역의 무선통신 서비스를 실시하고 있다.

그러나, 800MHz 대역이나 1800MHz 대역의 무선통신 서비스 사업을 실시하고 있는 사업자가 IMT 2000 사업을 실시할 경우, 종래의 단일대역 패치 안테나를 사용하게 되면, IMT2000 주파수 대역에 적합한 패치 안테나를 각 서비스 지역마다 설치해야 하므로, 사업자 측에서는 안테나 제작이나 구입 및 설치에 따른 매우 많은 비용을 소모해야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건물 내부와 같은 음영지역에서 여러 주파수 대역의 무선통신 서비스를 동시에 제공하므로써, 여러 주파수 대역의 무선통신 서비스를 제공하는 사업자 측에서는 주파수 대역 별로 각각의 안테나를 설치하지 않고도 하나의 안테나만을 이용하여 무선통신 서비스를 제공할 수 있는 다중대역 방향성 패치 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예 따른 다중대역 방향성 패치 안테나의 구조도.

도 2는 본 고안의 일실시예 따른 다중대역 방향성 패치 안테나의 분해 사시도.

도 3은 도 1 및 도 2에서 패치 다이폴 소자가 지지대들과 고정바들에 의해 고정된 상태를 나타내는 도면.

도 4는 도 1 및 도 2에서와 같은 구조로 이루어진 본 고안의 패치 안테나가 레이돔으로 덮혀진 상태를 나타내는 도면.

도 5는 도 1 및 도 2에서 패치 다이폴 소자와 기생 패치 소자 간의 전자파 결합에 의해 복사되는 전계 분포도.

도 6은 도 1 및 도 2에서 입력 전자파가 패치 다이폴 소자와 기생 패치 소자 간에 전자파 결합이 없는 성분에 의해 복사되는 전계 분포도.

도 7a 내지 도 7b는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나가 저주파 대역에서 동작할 때 복사소자에 유도되는 표면 전류 분포도.

도 8a 및 도 8b는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나가 고주파 대역에서 동작할 때 복사소자에 유도되는 표면전류 분포도.

도 9는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 정재파비를 측정한 측정도.

도 10a는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 저주파 대역에서의 수평 복사 패턴에 대한 특성도.

도 10b는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 고주파 대역에서의 수평 복사 패턴에 대한 특성도.

도 10c는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 저주파 대역에서의 수직 복사 패턴에 대한 특성도.

도 10d는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 고주파 대역에서의 수직 복사 패턴에 대한 특성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11: 입력 콘넥터 12: 동축케이블

13: 반사판 14: 고정 콘넥터

15, 16: 제 1 및 제 2 전송선 17: 패치 다이폴 소자

18, 19: 제 1 및 제 2 튜닝 스터브 20 내지 22: 기생 패치 소자

23: 기생 튜닝 소자 24: 레이돔

25: 유전체 기판

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 무선통신 시스템에서 콘넥터를 통해 입력되는 전자파를 자유 공간으로 복사하는 패치 안테나에 있어서, 상기 콘넥터를 통해 입력되는 전자파를 급전하기 위하여, 반사판 상에 이격되어 상하로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 전송선; 상기 제 1 및 제 2 전송선을 통해 급전되는 전자파를 일차적으로 복사시키기 위한 패치 다이폴 소자; 상기 제 1 및 제 2 전송선을 통해 패치 다이폴 소자로 급전되는 전자파의 임피던스를 50Ω으로 정합시키기 위하여, 상기 반사판 상에 이격되어 상하로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 튜닝 스터브; 상기 패치 다이폴 소자에 의해 일차적으로 복사되는 여러 주파수 대역의 전자파를 이차적으로 복사시키기 위하여 상기 패치 다이폴 소자와 전자파 결합을 이루며, 상기 패치 다이폴 소자의 상부에 이격되어 배치되는 적어도 하나의 기생 패치 소자; 및 상기 패치 다이폴 소자로 급전되는 전자파의 입력 임피던스를 튜닝시키기위하여, 상기 반사판 상에 배치되는 기생 튜닝 소자를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 일실시예 따른 다중대역 방향성 패치 안테나의 구조도이다

도 2는 본 고안의 일실시예 따른 다중대역 방향성 패치 안테나의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안의 패치 안테나는, 전자파를 전송하는 외부의 동축케이블에 연결되는 입력 콘넥터(11)와, 입력 콘넥터(11)에 연결되는 동축케이블(12)를 반사판(13)에 고정하기 위한 고정 콘넥터(14)와, 입력 콘넥터(11)를 통해 입력되는 전자파를 급전하기 위한 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)과, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)을 통해 급전되는 전자파를 일차적으로 복사시키기 위한 패치 다이폴 소자(Patch Dipole Elements)(17)와, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)을 통해 패치 다이폴 소자(17)로 급전되는 전자파의 임피던스를 50Ω으로 정합시키기 위한 제 1 및 제 2 튜닝 스터브(Tunning Stub)(18, 19)와, 패치 다이폴 소자(17)에 의해 일차적으로 복사되는 여러 주파수 대역의 전자파를 이차적으로 복사시키기 위한 기생 패치 소자(20 내지 22)들과, 패치 다이폴 소자(17)로 급전되는 전자파의 입력 임피던스를 튜닝시키기 위한 기생 튜닝 소자(23)를 구비한다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 고안의 패치 안테나는 레이돔(24)에 의해 덮혀져 보호되며, 이 레이돔(24)은 복사전자파의 손실이 적은 유전체 재질을 사용한다.

반사판(13)은 전기가 잘 전도되는 금속으로 이루어져, 전자파의 후방복사를 줄이고 전방으로 효율적인 복사가 되도록 한다.

상기 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)과 제 1 및 제 2 튜닝 스터브(18, 19)는 각각, 유전체 양면기판 또는 유전체가 공기로된 평행선로로 이루어진다.

제 1 및 제 2 전송선(15, 16)은 반사판(13)과 이격되어 배치되며, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)은 상하로 이격되어 평행하게 배열된다. 따라서, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)의 표면에 전류가 흐르게되면, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16) 사이에는 전자파가 형성되는 것이다.

패치 다이폴 소자(17)는 전기전도성이 좋은 금속으로 이루어지며, 반사판(13)에 수직으로 고정된 4개의 지지대(26 내지 29)들의 상단에 수평되게 지지된다. 이렇게, 지지대(26 내지 29)에 지지된 패치 다이폴 소자(17)는 고정바(30 내지 33)들에 의해 볼트 고정 방식으로 고정된다. 이를 위해, 패치 다이폴 소자(17)에는 4개의 홀(hole)이 일정 간격으로 이격되어 형성된다. 여기서, 지지대(26 내지 29)들과 고정바(30 내지 33)들은 플라스틱 재질의 유전체로 이루어진다.

제 1 및 제 2 튜닝 스터브(18, 19)는 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)보다 너비 폭이 크게 형성되어 임피던스를 정합시켜 주고 있지만, 실질적으로 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)과 동일한 구조로 형성되어 입력된 전자파를 패치 다이폴 소자(17)로 급전시킨다.

기생 패치 소자(20 내지 22)들은 각각, 하나의 유전체 기판(25)에 형성되며, 상기 기생 패치 소자의 수는 반드시 3개로 한정되어 형성되는 것이 아니며, 주파수 대역에 따라 그 크기와 수를 달리할 수 있다. 그리고, 기생 패치 소자(20 내지 22)들은 유전체 기판(25)을 에칭(Etching)하여 형성시킨 동박패턴으로 이루어지는데, 이는 양산성을 높이기 위한 것이다. 이러한, 기생 패치 소자(20 내지 22)들은 패치 다이폴 소자(17)와 전자파 결합을 이루므로써, 여러 주파수 대역의 전자파를 공중으로 복사시킨다.

기생 패치 소자(20 내지 22)들이 형성되어 있는 유전체 기판(25)은 패치 다이폴 소자(17)를 고정시키고 있는 고정바(30 내지 33)들의 상단에 수평되게 고정된다. 즉, 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들은 고정바(30 내지 33)들의 높이만큼 이격되는 것이다. 이렇게, 고정바(30 내지 33)들에 의해 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간의 간격이 결정되므로써, 고정바(30 내지 33)들의 높이에 의해 복사되는 주파수 대역폭이 결정된다. 또한, 기생패치 소자(20 내지 22)들은 사용주파수와 대역폭 및 복사패턴에 따라 다층구조가 될 수도 있으며, 또는 기생패치 소자(20 내지 22)들은 패치 다이폴 소자(17)와 수평으로 이격되지 않고 비스듬히 기울어지게 배치될 수도 있다.

한편, 상기 기생 패치 소자는 사용주파수와 대역폭 및 복사패턴에 따라 한장의 유전체 기판에 에칭하여 단일층으로 구현할 수도 있으며, 여러 장의 유전체 기판을 사용하여 다층구조로 구현할 수도 있다. 또한, 유전체 기판 대신에 금속판을 사용할 수도 있다.

기생 튜닝 소자(23)는 반사판(13) 상에 볼트로 고정되되, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)의 반대방향에 배치되어 입력임피던스를 정합하며 복사패턴을 미세 조정한다. 이러한, 기생 튜닝 소자(23) 수는 반드시 하나로 고정되어 배치되는 것은 아니고 사용주파수 대역과 안테나 크기에 따라 그 수는 변화된다.

한편, 패치 다이폴 소자(17)는 저주파 대역에서 공진하며, 기생 패치 소자(20 내지 22)들은 이 저주파 대역보다 높은 고주파 대역에서 공진한다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 고안의 다중대역 패치 안테나의 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

여러 주파수 대역의 전자파가 입력콘 넥터(11)로 입력되면, 이 전자파는 동축케이블(12)를 통해 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)에 입력되고 제 1 및 제 2 튜닝 스터브(18, 19)에 의해 50Ω의 입력 임피던스로 정합되어 패치 다이폴 소자(17)로 급전된다.

이렇게, 급전된 전자파에 의해 패치 다이폴 소자(17)의 표면에 표면전류가 유도되며, 이 표면유도전류는 전자계를 발생시켜 자유공간으로 복사가 이루어지도록 한다. 이때, 패치 다이폴 소자(17)의 상단에 위치한 기생 패치 소자(20 내지 22)과의 전자파 결합에 의해 광대역 임피던스 정합이 되면서 다중대역 패치 안테나로서 동작하게 된다.

또한, 반사판(13)에 의해 후방복사는 차단된다. 반사판(13) 상에 고정된 기생 튜닝 소자(23)를 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들의 가장자리 부근에 배치시켜 약한 전자파 결합이 이루어지도록 하여, 임피던스 정합 특성과 복사패턴을 미세 조정하게 된다.

도 3은 도 1 및 도 2에서 패치 다이폴 소자(17)가 지지대(26 내지 29)들과 고정바(30 내지 33)들에 의해 고정된 것을 나타낸 것이다.

도 4는 도 1 및 도 2에서와 같은 구조로 이루어진 본 고안의 패치 안테나가 레이돔(24)으로 덮혀진 상태를 나타낸 것이다.

도 5는 도 1 및 도 2에서 패치 다이폴 소자와 기생 패치 소자 간의 전자파 결합에 의해 복사되는 전계 분포도이고, 도 6은 도 1 및 도 2에서 입력 전자파가 패치 다이폴 소자와 기생 패치 소자 간에 전자파 결합이 없는 성분에 의해 복사되는 전계 분포도이다. 이를 참조하여 본 고안의 다중대역 패치 안테나의 복사 특성을 보다 상세하게 설명한다.

여러 주파수 대역의 전자파가 입력 콘넥터(11)를 통해 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)의 급전부(302)에 입력되면, 이 전자파는 패치 다이폴 소자(17)의 급전부(304)로 급전된다. 이 과정에서, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16) 사이에는 전자계가 형성되며, 제 1 및 제 2 전송선(15, 16)의 표면에는 표면전류가 서로 역방향으로 유도된다.

그리고, 패치 다이폴 소자(17)의 급전부(304)에 도달한 서로 역방향의 표면전류는 패치 다이폴 소자(17)에서 서로 반대 방향으로 갈라지기 때문에 같은 방향의 표면전류로 되어 흐르게 되므로, 원거리 복사소자로 동작된다. 이때, 도 5에서와 같이 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간의 전자파결합에 의해 복사되는 성분과 도 6에서와 같이 패치 다이폴 소자(17)에서 복사되는 전자파가 기생 패치 소자(20 내지 22)들 사이의 빈 공간으로 전자파 결합이 없이 빠져 나가는 성분으로 구분되므로, 자유공간으로의 원거리 복사패턴은 상기 두 경우의 합으로 계산된다.

도 5를 참조하면, 본 고안의 다중대역 패치 안테나의 내부에서 패치 다이폴 소자(1)에 유도된 표면전류에 의해 형성되는 전계의 분포는 본 고안의 패치 안테나 하부에 위치한 반사판(13)과 상부에 있는 기생 패치 소자(20 내지 22)들에 의해 전자파 결합이 이루어져 결정된다. 패치 다이폴 소자(17)와 반사판(13) 간의 전계(306)와 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간의 전계(307)는 수직 성분이 서로 상쇄되며, 일부 수평성분이 남게되지만 이 수평성분에 의한 복사는 미세하다. 즉, 반사판(13)과 기생 패치 소자(20 내지 22)들의 내부에서는 전자파 복사성분이 존재하지 않게 된다.

그러나, 기생 패치 소자(20 내지 22)들의 상부에서 보면, 기생 패치 소자(20 내지 22)들의 주변에 존재하는 전계(309)는 세 개의 기생 패치 소자(20 내지 22)들에서 수평성분이 동일한 벡터로 합성이 되며, 거리가 멀어짐에 따라 수평방향의 등위상파면을 형성한다.

따라서, 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간에 전자파 결합에 의해 복사되는 원거리 복사패턴은 세 개의 기생 패치 소자(20 내지 22)들에 의해 합해진 3-배열 안테나 패턴으로 나타난다.

도 6을 참조하면, 패치 다이폴 소자(17)에 의해 복사된 전계(41)는 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간의 공간으로 전계(42)가 빠젼나가게 되며, 이 전계는 공간상의 짧은 신호원으로 작용하여 근거리 전계(43)를 만들고 이 신호원으로부터 거리가 멀어질수로고 등위상파면(44)을 형성한다.

따라서, 3-배열 안테나 패턴을 갖는 도 5에서의 기생 패치 소자(20 내지 22)들의 복사패턴보다는 빔폭이 넓은 패턴을 나타낸다.

그러나, 도 5에서 전자파 결합에 의한 등위상 복사전계(310)와 도 6에서의 전저파 결합이 없는 등위상 복사패턴(44)은 서로 반대 방향 벡터 성분을 갖고 있어 사용 주파수의 범위에서 적절한 복사패턴과 이득을 얻기 위해서는 정밀한 설계 파라미터 결정이 필요하다.

다중대역의 사용주파수 내에서 적절한 복사패턴과 이득을 얻기 위해서 설계에 필요한 파라미터들은 저주파 공진소자인 패치 다이폴 소자(17)와 고주파 공진소자인 기생 패치 소자(20 내지 22)들의 크기와 반사판(13)과의 높이, 그리고 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간의 간격이 된다. 이들 파라미터들을 가변하면, 복사패턴, 이득, 빔폭 및 대역폭 등 다양한 안테나 특성을 구현할 수 있다.

결과적으로, 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나는 저주파 공진소자인 패치 다이폴 소자(17)와 고주파 공진소자인 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간에 전저파 결합 성분과 전자파 결합이 없이 기생패치 사이의 틈 사이로 빠져나가는 전계 합으로 복사가 이루어지는 안테나이다.

도 7a 내지 도 7b는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나가 저주파 대역에서 동작할 때 복사소자에 유도되는 표면 전류 분포를 나타낸 것이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 패치 다이폴 소자(17)는 저주파 공진소자이기 때문에 전체 길이가 약 λ_l/2로서, 표면전류분포(56)는 반파장 사인곡선을 나타내며, 기생 패치 소자(20 내지 22)들은 매우 짧은 복사패치이기 때문에 표면전류가 유도되더라도 저주파신호의 복사에는 큰 영향을 미치지 못하므로 저주파 동작원리는 다이폴패치의 복사특성에 의해 좌우된다. 여기서, 파장 λ_l은 저주파 대역의 중심주파수이다.

도 8a 및 도 8b는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나가 고주파 대역에서 동작할 때 복사소자에 유도되는 표면전류 분포를 나타낸 것이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 저주파 공진 소자인 패치 다이폴 소자(17)에 비해 약 2배의 고주파 신호에 대해서 표면전류분포(66)는 패치 다이폴 소자(17) 양쪽 소자 각각에 독립된 λ_h/2(파장 λ_h은 고주파 대역의 중심주파수임)의 공진 소자처럼 유도되어 2-배열 안테나로 동작한다. 이때의 기생 패치 소자(20 내지 22)들은 사용주파수보다는 조금 높은 주파수로 공진하는 크기를 사용하므로, 사용주파수 대역내에서는 전자파 결합이 많이 일어난다. 따라서, 고주파 대역 안테나 동작특성은 저주파 동작원리와는 달리 패치 다이폴 소자(17)와 기생 패치 소자(20 내지 22)들 간의 전자파결합에 의한 특성으로 좌우된다.

도 9는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 정재파비를 측정한 측정도이다.

도 10a는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 저주파 대역에서의 복사 패턴에 대한 특성도를 나타낸 것으로서, 900MHz 대역에서의 수평 복사 패턴에 대한 특성을 나타낸 것이다.

도 10b는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 고주파 대역에서의 복사 패턴에 대한 특성도를 나타낸 것으로서, 본 고안의 안테나에 대한 1800MHz 대역에서의 수평 복사패턴에 대한 특성을 나타낸 것이다.

도 10c는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 저주파 대역에서의 복사 패턴에 대한 특성도를 나타낸 것으로서, 900MHz 대역에서의 수직 복사패턴에 대한 특성을 나타낸 것이다.

도 10d는 본 고안의 다중대역 방향성 패치 안테나의 고주파 대역에서의 복사 패턴에 대한 특성도를 나타낸 것으로서, 1800MHz 대역에서의 수직 복사패턴에 대한 특성을 나타낸 것이다.

본 고안의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 고안의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 고안의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은, 동일 지역내에서 하나의 다중대역 방향성 패치 안테나를 이용하여 여러 주파수 대역을 동시에 중계하므로써, 사업자 측에서는 안테나 제작이나 구입 및 설치에 소요되는 비용을 현저하게 절감할 수 있다.

Claims (10)

1. 무선통신 시스템에서 콘넥터를 통해 입력되는 전자파를 자유 공간으로 복사하는 패치 안테나에 있어서,

   상기 콘넥터를 통해 입력되는 전자파를 급전하기 위하여, 반사판 상에 이격되어 상하로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 전송선;

   상기 제 1 및 제 2 전송선을 통해 급전되는 전자파를 일차적으로 복사시키기 위한 패치 다이폴 소자;

   상기 제 1 및 제 2 전송선을 통해 패치 다이폴 소자로 급전되는 전자파의 임피던스를 50Ω으로 정합시키기 위하여, 상기 반사판 상에 이격되어 상하로 평행하게 배치되는 제 1 및 제 2 튜닝 스터브;

   상기 패치 다이폴 소자에 의해 일차적으로 복사되는 여러 주파수 대역의 전자파를 이차적으로 복사시키기 위하여 상기 패치 다이폴 소자와 전자파 결합을 이루며, 상기 패치 다이폴 소자의 상부에 이격되어 배치되는 적어도 하나의 기생 패치 소자; 및

   상기 패치 다이폴 소자로 급전되는 전자파의 입력 임피던스를 튜닝시키기 위하여, 상기 반사판 상에 배치되는 적어도 하나의 기생 튜닝 소자

   를 포함하는 다중대역 패치 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 전송선과 상기 제 1 및 제 2 튜닝 스터브는 각각,

   유전체 양면기판이나 유전체가 공기로 이루어진 평행선로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사판과 상기 패치 다이폴 소자는 각각,

   전기전도성이 좋은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 패치 다이폴 소자는 상기 반사판에 수직으로 고정된 제 1 내지 제 4 지지대의 상단에 수평되게 지지되고,

   상기 제 1 내지 제 4 지지대에 지지된 상기 패치 다이폴 소자는 고정바(30 내지 33)들에 의해 볼트 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 기생 패치 소자는 각각,

   상기 유전체 기판을 에칭하여 형성시킨 동박패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 기생 패치 소자가 형성되어 있는 상기 유전체 기판은 상기 패치 다이폴 소자를 고정시키고 있는 상기 제 1 내지 제 4 고정바의 상단에 수평되게 고정되는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 기생 패치 소자는 각각,

   상기 패치 다이폴 소자와 수평으로 이격되지 않고 비스듬히 기울어지게 배치되는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 기생 패치 소자는 각각,

   사용주파수와 대역폭 및 복사패턴에 따라 한장의 유전체 기판에 에칭하여 단일층으로 구현하거나 여러 장의 유전체 기판을 사용하여 다층구조로 구현하는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 내지 제 4 지지대와 상기 제 1 내지 제 4 고정바는 각각,

   플라스틱 재질의 유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.
10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 패치 다이폴 소자는 저주파 대역에서 공진하며,

    상기 적어도 하나의 기생 패치 소자는 상기 저주파 대역보다 높은 고주파 대역에서 공진하는 것을 특징으로 하는 다중대역 방향성 패치 안테나.