KR20030025475A - Microstrip patch antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 요철을 반복하여 형성하는 것에 의하여 표면적을 넓히므로 소형화가 가능한 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a microstrip patch antenna, and more particularly, to a microstrip patch antenna that can be miniaturized by increasing the surface area by repeatedly forming irregularities.
최근 무선통신의 기술이 발달함에 따라 휴대폰, PDA, GPS 등과 같은 정보통신단말기가 보편화, 대중화가 가능하게 되었으며, 이들 정보통신단말기에는 소형이며 경량인 마이크로스트립 패치 안테나가 주로 사용된다.Recently, with the development of wireless communication technology, information communication terminals such as mobile phones, PDAs, GPS, etc. have become common and popularized, and small and light microstrip patch antennas are mainly used in these information communication terminals.
상기한 마이크로스트립 패치 안테나는 소형 경량이고 평면형으로 얇게 제조하는 것이 가능하며 대량생산이 가능하므로, 주로 사용되던 인공위성, 항공기, 미사일 등의 비행물체에서 일반인이 사용하는 휴대폰 등의 정보통신단말기로 점차 그 영역을 넓혀 가고 있다.The microstrip patch antenna can be manufactured in a small size, light weight, flat, thin, and mass-produced. The area is expanding.
종래의 마이크로스트립 패치 안테나는 도 12에 나타낸 바와 같이, 소정의 두께로 형성되는 유전체층을 사이에 두고, 한쪽(위쪽)에는 안테나의 역할을 하는 평면형상의 패치(patch)(4)가 설치되고, 반대쪽(아래쪽)에는 접지판(6)이 설치된다.The conventional microstrip patch antenna has a dielectric layer formed to a predetermined thickness, as shown in FIG. 12, and a planar patch 4 serving as an antenna is provided on one side (upper side) and the opposite side. On the lower side, a ground plate 6 is provided.
상기에서 패치(4)의 형상은 사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 고리형 등 다양한 형상으로 형성되며, 주로 사각형 또는 원형이 사용된다.The shape of the patch 4 is formed in a variety of shapes, such as square, round, oval, triangular, annular, and the like, mainly square or round is used.
상기한 패치(4)로의 급전은 마이크로스트립 라인(microstrip line)을 설치하여 급전하는 방식이나 프로브(probe)를 설치하여 급전하는 방식 등으로 이루어진다.The feeding to the patch 4 may be performed by feeding a microstrip line and feeding the probe, or by feeding a probe.
상기에서 마이크로스트립 라인을 이용한 급전방식은 급전 위치에 따라 안테나의 특성 및 입력 임피던스가 달라지므로 급전선과 패치 사이의 매칭이 중요한 요소로 작용하지만 제작이 용이하고, 프로브를 이용한 급전방식은 가장 매칭이 잘되는 지점을 찾아서 그 위치에 급전하는 것이 가능하므로 별도의 정합(matching)회로가 필요없다.In the feeding method using the microstrip line, the characteristics of the antenna and the input impedance are different according to the feeding position, so the matching between the feeding line and the patch works as an important factor, but it is easy to manufacture, and the feeding method using the probe is the best matching method. It is possible to find a point and feed it to that location, eliminating the need for a separate matching circuit.
일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나의 크기는 설계 주파수의 파장에 비례하며, 동일한 주파수에 대하여 크기를 줄여 소형화하기 위해서는 유전체층을 형성하는 유전체로 비유전율이 높은 재질을 사용하여야 한다.In general, the size of the microstrip patch antenna is proportional to the wavelength of the design frequency. To reduce the size of the same frequency, the microstrip patch antenna has to be made of a dielectric material having a high dielectric constant to form a dielectric layer.
그러나 비유전율이 높은 유전체를 사용하면 안테나의 방사특성이 저하되어 결과적으로 이득이 저하되므로 한계가 있으며, 비유전율이 높은 유전체를 사용하여 안테나의 크기를 단축하는 데에도 한계가 있다.However, the use of a dielectric having a high dielectric constant has a limitation because the radiation characteristics of the antenna are degraded and the gain is consequently reduced. There is also a limitation in reducing the size of the antenna using a dielectric having a high dielectric constant.
그리고 유전체에 있어서 비유전율이 높아지면, 상대적으로 제조원가가 상승함은 물론, 생산수율이 급격하게 저하된다.In addition, when the dielectric constant of the dielectric is increased, the manufacturing cost is relatively increased, and the production yield is drastically lowered.
따라서 비유전율이 높은 유전체를 사용하면 안테나의 제조원가가 상승한다.Therefore, the use of a dielectric having a high dielectric constant increases the manufacturing cost of the antenna.
또 종래에는 안테나의 크기를 소형화하기 위해서 적층형으로 유전체층을 형성하는 방식이 연구되고 있지만, 제조공정의 복잡성과 높은 생산비용 때문에 실용화가 어려운 실정이다.In addition, in the related art, a method of forming a dielectric layer in a stacked type in order to reduce the size of an antenna has been studied. However, due to the complexity of the manufacturing process and the high production cost, it is difficult to put it into practical use.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동일한 유전체를 사용하면서도 간단한 방식으로 소형화가 가능하도록 패치에 요철을 형성한 마이크로스트립 패치 안테나를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a microstrip patch antenna in which irregularities are formed in a patch so as to be miniaturized in a simple manner while using the same dielectric.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예를 나타내는 평면도.1 is a plan view showing a first embodiment of a microstrip patch antenna according to the present invention;
도 2는 도 1의 A - A 선에 따른 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제2실시예를 나타내는 평면도.3 is a plan view showing a second embodiment of a microstrip patch antenna according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제3실시예를 나타내는 평면도.4 is a plan view showing a third embodiment of a microstrip patch antenna according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제4실시예를 나타내는 평면도.5 is a plan view showing a fourth embodiment of a microstrip patch antenna according to the present invention;
도 6은 도 5의 B - B 선에 따른 단면도.6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 5.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제5실시예를 나타내는 평면도.7 is a plan view showing a fifth embodiment of a microstrip patch antenna according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 가로 84㎜ ×세로 90㎜ 규격의 패치에 양쪽 모서리의 오목부 폭을 9.5㎜로 제조한 제품의 반사손실을 나타내는 그래프.FIG. 8 is a graph showing the reflection loss of a product manufactured with a recess width of 9.5 mm at both edges of a patch having a width of 84 mm x a length of 90 mm in the first embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention. FIG.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서가로 84㎜ ×세로 90㎜ 규격의 패치에 양쪽 모서리의 오목부 폭을 2㎜로 제조한 제품의 반사손실을 나타내는 그래프.FIG. 9 is a graph showing the reflection loss of a product manufactured with a recess width of 2 corners at a width of 84 mm × 90 mm in a patch of a microstrip patch antenna according to the present invention, having a width of 84 mm x 90 mm.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 가로 67㎜ ×세로 90㎜ 규격의 패치에 양쪽 모서리의 오목부 폭을 8.5㎜로 제조한 제품의 반사손실을 나타내는 그래프.FIG. 10 is a graph showing the reflection loss of a product manufactured with a recess width of 8.5 mm at both edges of a patch having a width of 67 mm x 90 mm in the first embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention. FIG.
도 11은 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 가로 84㎜ ×세로 90㎜ 규격의 패치에 양쪽 모서리의 오목부 폭을 9.5㎜로 제조한 제품의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 11 is a graph showing a radiation pattern of a product manufactured with a recess width of 9.5 mm at both edges of a patch having a width of 84 mm × a length of 90 mm in the first embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention. FIG.
도 12는 종래의 마이크로스트립 패치 안테나를 나타내는 평면도.12 is a plan view showing a conventional microstrip patch antenna.
도 13은 종래의 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 가로 84㎜ ×세로 90㎜ 규격의 평면 패치로 제조한 제품의 반사손실을 나타내는 그래프.FIG. 13 is a graph showing the return loss of a product manufactured from a planar patch having a width of 84 mm x 90 mm in a conventional microstrip patch antenna. FIG.
도 14는 종래의 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 가로 84㎜ ×세로 90㎜ 규격의 평면 패치로 제조한 제품의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 14 is a graph showing a radiation pattern of a product manufactured by a planar patch having a width of 84 mm x a length of 90 mm in a conventional microstrip patch antenna. FIG.
본 발명이 제안하는 마이크로스트립 패치 안테나는 소정의 형상으로 형성되는 접지판과, 상기한 접지판으로부터 소정의 간격을 두고 설치되고 소정의 패턴으로 요철이 형성되는 패치와, 상기한 접지판과 패치 사이에 소정의 두께로 형성되는 유전체층을 포함한다.The microstrip patch antenna proposed by the present invention includes a ground plate formed in a predetermined shape, a patch installed at a predetermined distance from the ground plate, and having irregularities formed in a predetermined pattern, and between the ground plate and the patch. It includes a dielectric layer formed to a predetermined thickness.
상기한 패치에 형성되는 요철은 길이(세로)방향으로 길게 직선형상으로 볼록부와 오목부가 교대로 형성되는 형상의 패턴으로 형성하는 것도 가능하고, 길이방향 및 폭(가로)방향으로 바둑판형상으로 볼록부와 오목부가 교차하며 형성되는 형상의 패턴으로 형성하는 것도 가능하고, 물결모양으로 둘레를 따라 볼록부와 오목부가 띠형상으로 교대로 형성되는 형상의 패턴으로 형성하는 것도 가능하다.The unevenness formed in the patch may be formed in a pattern of a shape in which the convex portion and the concave portion are alternately formed in a straight line in the longitudinal (length) direction, and convex in the shape of a checkerboard in the longitudinal direction and in the width (horizontal) direction. It is also possible to form the pattern of the shape in which the part and the recessed part intersect, and it is also possible to form in the pattern of the shape in which the convex part and the recessed part are formed alternately in strip shape along the periphery in a wave shape.
상기한 패치에는 상기한 접지판에 설치되는 급전부재와 연결되는 급전선이 연결된다.The patch is connected to a feed line connected to a feed member installed on the ground plate.
다음으로 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예는 도 1∼도 2에 나타낸 바와 같이, 소정의 형상으로 형성되는 접지판(6)과, 상기한 접지판(6)으로부터 소정의 간격을 두고 설치되고 소정의 패턴으로 요철이 형성되는 패치(4)와, 상기한 접지판(6)과 패치(4) 사이에 소정의 두께로 형성되는 유전체층(2)을 포함한다.First, according to the first embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention, as shown in Figs. 1 and 2, a ground plate 6 formed in a predetermined shape and a predetermined distance from the ground plate 6 are described. It includes a patch 4 which is provided and is formed in a predetermined pattern and a dielectric layer 2 formed to a predetermined thickness between the ground plate 6 and the patch 4.
상기한 패치(4)에는 상기한 접지판(6)에 설치되는 급전부재(8)와 연결되는 급전선(9)이 연결된다.The patch 4 is connected to a feed line 9 connected to a feed member 8 installed on the ground plate 6.
상기한 유전체층(2)에 있어서 유전체로는 공기층을 이용하는 것도 가능하며, 일반적으로 알려진 테프론, 세라믹, 유리, 에폭시 등과 같은 다양한 재질의 유전체가 사용 가능하다.In the dielectric layer 2, an air layer may be used as the dielectric, and dielectrics of various materials such as Teflon, ceramic, glass, and epoxy, which are generally known, may be used.
상기에서 유전체층(2)과 패치(4) 사이에 유전체로서 공기층을 형성하는 경우에는 패치(4)를 지지하는 받침(14)을 접지판(6)에 설치한다.In the case of forming an air layer as a dielectric between the dielectric layer 2 and the patch 4 as described above, a support 14 supporting the patch 4 is provided on the ground plate 6.
상기한 받침(14)은 패치(4)의 모서리부에 설치하는 것이 상기한 패치(4)를 안정감 있게 지지할 수 있으므로 바람직하다.It is preferable that the support 14 be installed at the corner portion of the patch 4 because the support 14 can stably support the patch 4.
또 상기한 받침(14)은 유전율에 영향을 미치지 않는 비전도성 소재를 사용하는 것이 바람직하므로, 수지나 목재 같은 유전율이 낮은 비금속성 재료를 사용하는 것이 좋다.In addition, since the support 14 preferably uses a non-conductive material that does not affect the dielectric constant, it is preferable to use a non-metallic material having a low dielectric constant such as resin or wood.
상기한 패치(4)에 형성되는 요철은 길이(세로)방향으로 길게 직선형상으로 볼록부(11)와 오목부(12)가 교대로 형성되는 형상의 패턴으로 형성한다.The unevenness formed in the patch 4 is formed in a pattern having a shape in which the convex portion 11 and the concave portion 12 are alternately formed in a straight line in a lengthwise (longitudinal) direction.
상기에서 볼록부(11)의 폭(D), 오목부(12)의 폭(E), 양쪽 모서리에 위치하는 오목부(12)의 폭(F), 접지판(6)으로부터 볼록부(11)까지의 높이(H), 접지판(6)으로부터 오목부(12)까지의 높이인 유전체층(2)의 두께(t), 볼록부(11)와 오목부(12)의 수 등은 사용되는 주파수와 대역에 따라 적절하게 설정하는 것이 바람직하다.In the above, the width D of the convex portion 11, the width E of the concave portion 12, the width F of the concave portion 12 located at both corners, and the convex portion 11 from the ground plate 6. Height H up to), the thickness t of the dielectric layer 2, which is the height from the ground plate 6 to the recesses 12, the number of the convex portions 11 and the recesses 12, etc. are used. It is desirable to set appropriately according to the frequency and the band.
그리고 양쪽 모서리의 구조는 대칭적으로 형성하는 것도 가능하고, 필요에 따라 비대칭으로 형성하는 것도 가능하다.And the structure of both edges can be formed symmetrically, and can also be formed asymmetrically as needed.
또 상기한 볼록부(11) 폭(D) 및/또는 오목부(12)의 폭(E)은 일정하게 반복되는 형상으로 형성하는 것도 가능하고, 이웃하는 볼록부(11) 및/또는 오목부(12)끼리 서로 다르게 형성하는 것도 가능하다.The width D of the convex portion 11 and / or the width E of the concave portion 12 may be formed in a constantly repeated shape, and adjacent convex portions 11 and / or concave portions may be formed. It is also possible to form (12) different from each other.
상기에서는 양쪽 모서리를 오목부(12)로 형성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 양쪽 모서리를 볼록부(11)로 형성하는 것도 가능하고, 한쪽은 볼록부(11)로 다른쪽은 오목부(12)로 형성하는 것도 가능하다.Although the above has been described as forming both corners by the concave portion 12, the present invention is not limited thereto, and both edges may be formed by the convex portion 11, and one side is the convex portion 11 on the other side. It is also possible to form the recess 12.
그리고 상기에서는 볼록부(11)를 수직으로 세워서 형성하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 볼록부(11)의 양측면을 경사면으로 형성하는 것도 가능하고, 곡면으로 형성하는 것도 가능하다.In the above description, the convex portion 11 is formed vertically, but the present invention is not limited thereto, and both sides of the convex portion 11 may be formed as an inclined surface, or may be formed in a curved surface.
또 상기한 볼록부(11)를 반원형으로 형성하는 것도 가능하고, 상기한 오목부(12)를 반원형으로 형성하여 상기한 볼록부(11)와 오목부(12)를 파형상으로 형성하는 것도 가능하다.The convex portion 11 can also be formed in a semicircular shape, and the convex portion 12 can be formed in a semicircular shape, and the convex portion 11 and the concave portion 12 can be formed in a wave shape. Do.
상기한 패치(4)는 구리(Cu)박판을 사용하여 형성하는 것도 가능하며, 전기전도도가 우수하고 성형성과 가공성이 좋은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속박판을 사용하는 것도 가능하다.The patch 4 may be formed using a copper (Cu) thin plate, or may be a metal thin plate such as silver (Ag) or aluminum (Al) having excellent electrical conductivity and good formability and workability. .
상기한 패치(4)에 있어서 세로인 길이(L)는 공진주파수와 관계되고, 가로인 폭(W)은 임피던스와 대역폭에 관계된다.The length L in the patch 4 is related to the resonant frequency, and the width W is in relation to impedance and bandwidth.
그리고 상기한 유전체층(2)의 두께(t)는 방사효율 및 대역폭에 관계된다.The thickness t of the dielectric layer 2 is related to radiation efficiency and bandwidth.
상기한 접지판(6)은 알루미늄(Al)과 같은 전기전도도가 좋은 소재를 사용하여 형성하고, 크기 및 형상은 상기한 패치(4)에 대응하여 형성하는 것이 접지면적이 최대가 되므로 바람직하다.The ground plate 6 is preferably formed using a material having good electrical conductivity such as aluminum (Al), and the size and shape of the ground plate 6 is preferably formed corresponding to the patch 4, so that the ground area is the maximum.
도 8에는 설계 주파수 1.575㎓에서 상기한 패치(4)를 가로 폭(W)이 84㎜, 세로 길이(L)가 90㎜인 사각형상으로 형성하고, 볼록부(11)의 폭(D)이 5㎜, 오목부(12)의 폭(E)이 10㎜이고, 양쪽 모서리에 위치한 오목부(12)의 폭(F)이 각각 9.5㎜인 요철을 중심선에 대하여 좌우대칭의 구조로 형성하고, 접지판(6)으로부터 볼록부(11)까지의 높이(H)를 9㎜, 접지판(6)으로부터 오목부(12)까지의 높이인 유전체층(2)의 두께(t)를 3㎜로 설정하여 제조한 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예 제품에 대한 반사손실 및 대역폭을 측정한 결과를 그래프로 나타낸다.In FIG. 8, the patch 4 is formed in a quadrangular shape having a width W of 84 mm and a length L of 90 mm at a design frequency of 1.575 kHz, and the width D of the convex portion 11 is shown in FIG. 5 mm, the width E of the concave portion 12 is 10 mm, and the concavo-convex, each having a width F of the concave portion 12 located at both corners of 9.5 mm, is formed in a symmetrical structure with respect to the center line, The height H from the ground plate 6 to the convex portion 9 is set to 9 mm, and the thickness t of the dielectric layer 2, which is the height from the ground plate 6 to the recessed portion 12, is set to 3 mm. The result of measuring the return loss and the bandwidth for the first embodiment product of the microstrip patch antenna according to the present invention is shown in a graph.
상기와 같이 패치(4)를 형성하는 경우에 실제 패치(4)의 가로 폭은 144㎜로 된다.In the case of forming the patch 4 as described above, the actual width of the patch 4 is 144 mm.
그리고 상기에서 유전체층(2)은 공기층으로 형성하고, 패치(4)의 재료는 구리박판을 사용하고, 상기한 접지판(6)은 30×30㎠의 도체판을 사용한다.In the above, the dielectric layer 2 is formed of an air layer, the material of the patch 4 is made of copper foil, and the ground plate 6 is made of a conductor plate of 30 × 30 cm 2.
도 11에는 상기와 같이 제조한 제품의 방사패턴을 측정한 결과를 그래프로 나타낸다.11 is a graph showing the result of measuring the radiation pattern of the product manufactured as described above.
도 9에는 상기한 패치(4)에 있어서, 양쪽 모서리에 위치한 오목부(12)의 폭(F)을 각각 2㎜로 설정한 것 이외에는 상기한 제품과 동일하게 제조한 제품에 대한 반사손실 및 대역폭을 측정한 결과를 그래프로 나타낸다.9 shows the reflection loss and the bandwidth for the product manufactured in the same manner as the above-described product except that the width F of the recesses 12 located at both corners of the patch 4 is set to 2 mm, respectively. The graph shows the results of the measurement.
상기와 같이 패치(4)를 형성하는 경우에 실제 패치(4)의 가로 폭은 156㎜로 된다.In the case of forming the patch 4 as described above, the actual width of the patch 4 is 156 mm.
도 10에는 상기한 패치(4)에 있어서, 가로 폭(W)을 84㎜로 설정하고, 양쪽 모서리에 위치한 오목부(12)의 폭(F)을 각각 8.5㎜로 설정한 것 이외에는 상기한 제품과 동일하게 제조한 제품에 대한 반사손실 및 대역폭을 측정한 결과를 그래프로 나타낸다.In the above-described patch 4, the above-described products except that the width W is set to 84 mm and the width F of the recesses 12 located at both corners is set to 8.5 mm, respectively. The graph shows the result of measuring the return loss and the bandwidth for the manufactured products in the same way as
상기와 같이 패치(4)를 형성하는 경우에 실제 패치(4)의 가로 폭은 115㎜로 된다.In the case of forming the patch 4 as described above, the width of the actual patch 4 is 115 mm.
그리고 비교를 위하여 도 13에는 가로 폭 84㎜, 세로 길이 90㎜ 인 평면형 패치를 사용하고, 공기층으로 이루어지는 유전체층의 두께가 3㎜인 종래 마이크로스트립 패치 안테나 제품의 반사손실과 대역폭을 측정한 결과를 그래프로 나타내고, 도 15에는 이 제품의 방사패턴을 측정한 결과를 그래프로 나타낸다.For comparison, FIG. 13 is a graph showing the results of measuring the return loss and the bandwidth of a conventional microstrip patch antenna product having a flat patch having a width of 84 mm and a length of 90 mm, and having a thickness of 3 mm in the dielectric layer made of an air layer. In Fig. 15, the result of measuring the radiation pattern of this product is shown graphically.
도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평면형을 패치를 형성한 종래의 경우에는 중심주파수가 1.575㎓이고, 대역폭은 39㎒(2.5%)이다.As can be seen from Fig. 13, in the conventional case where a flat patch is formed, the center frequency is 1.575 kHz and the bandwidth is 39 MHz (2.5%).
도 8로부터는 중심주파수가 1.297㎓로 도 13의 경우보다 278㎒(17.7%)의 주파수 저하율을 나타냄을 알 수 있고, 도 9로부터는 중심주파수가 1.264㎓로 도 13의 경우보다 311㎒(19.7%)의 주파수 저하율을 나타냄을 알 수 있다.From Fig. 8, the center frequency is 1.297 kHz, which shows a frequency reduction rate of 278 MHz (17.7%) than in the case of Fig. 13. From Fig. 9, the center frequency is 1.264 GHz, which is 311 MHz (19.7). It can be seen that the frequency decrease rate (%).
따라서 이러한 결과로부터 설계 주파수인 1.575㎓로 임피던스 정합시켜 제조한 도 10의 경우에는 중심주파수가 1.575㎓로 나타나고, -10㏈ 대역폭의 경우 도 13의 39㎒보다 23㎒ 더 넓은 62㎒를 나타냄을 알 수 있다.Therefore, from these results, it can be seen that in the case of FIG. 10 manufactured by impedance matching at the design frequency of 1.575 kHz, the center frequency is 1.575 kHz, and the -10 kHz bandwidth shows 62 MHz, which is 23 MHz wider than 39 MHz of FIG. Can be.
상기에서 동일한 중심주파수를 가지면 대역폭이 더 넓은 도 10의 경우에는 패치(4)의 가로 폭(W)이 67㎜인 반면에, 대역폭이 좁은 종래 도 13의 경우에는 패치의 가로 폭(W)이 84㎜이므로, 본 발명에 따르면 대략 20%의 가로 폭(W)의 단축이 가능하고 소형화가 가능해진다.In the case of FIG. 10 having the same center frequency, the width W of the patch 4 is 67 mm, whereas the width W of the patch is narrow in the conventional FIG. Since it is 84 mm, according to this invention, the width | variety W of about 20% can be shortened, and size reduction is attained.
그리고 도 11과 도 14의 방사패턴을 비교하여 보면, 전체적인 방사패턴의 형상은 유사한 것으로 나타나고, 이득의 경우에는 종래 도 14에서 본 발명 도 11에 비하여 0.9㏈ 높은 것으로 나타나지만, -3㏈ 빔폭에 있어서는 E-plane의 경우 본 발명 도 11에서는 77.3°인 반면에 종래 도 14에서는 58°로 본 발명의 제품이18.3° 더 넓게 나타남을 알 수 있다.In comparison with the radiation patterns of FIGS. 11 and 14, the shape of the overall radiation pattern is similar, and the gain is 0.9 dB higher than that of FIG. 11 of the present invention in FIG. 14, but the gain is -3 dB. In the case of the E-plane of the present invention Figure 11 is 77.3 °, whereas in the conventional Figure 14 it can be seen that the product of the present invention is 18.3 ° wider.
그리고 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제2실시예는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 접지판(6) 및 패치(4)의 형상을 삼각형으로 형성한다.In the second embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention, as shown in FIG. 3, the shape of the ground plate 6 and the patch 4 is formed in a triangle.
상기한 제2실시예에 있어서도 상기와 같이 접지판(6) 및 패치(4)의 형상을 삼각형으로 형성한 것 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the second embodiment described above, except that the shape of the ground plate 6 and the patch 4 is formed in a triangle as described above, it can be implemented in the same configuration as in the above-described first embodiment, and thus the detailed description is omitted. do.
또 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제3실시예는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기한 접지판(6) 및 패치(4)의 형상을 원형으로 형성한다.In addition, in the third embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention, as shown in Fig. 4, the shapes of the ground plate 6 and the patch 4 are formed in a circular shape.
상기한 제3실시예에 있어서도 상기와 같이 접지판(6) 및 패치(4)의 형상을 원형으로 형성한 것 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described third embodiment, it can be carried out in the same configuration as the above-described first embodiment except that the shape of the ground plate 6 and the patch 4 in a circular shape as described above, detailed description thereof will be omitted. do.
본 발명은 상기한 접지판(6) 및 패치(4)의 형상을 사각형, 삼각형, 원형으로 한정되는 것이 아니고, 타원형, 오각형 등의 다각형, 고리(ring)형, 부채꼴형, 부채꼴 고리형 등의 다양한 형상으로 필요에 따라 적당하게 설정하여 형성하는 것이 가능하다.The present invention is not limited to the shape of the ground plate (6) and the patch (4), such as rectangular, triangular, circular, such as polygonal, oval, pentagonal, such as ring (ring), fan-shaped, fan-shaped ring, etc. It is possible to set and form suitably as needed in various shapes.
그리고 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제4실시예는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기한 패치(4)에 형성하는 요철을 길이(세로)방향 뿐만 아니라 폭(가로)방향으로도 형성하여 볼록부(11)와 오목부(12)가 서로 교차하는 형상의 패턴으로 형성한다.In addition, according to the fourth embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, the unevenness formed in the patch 4 is not only in the length (vertical) direction but also in the width (horizontal) direction. And the convex part 11 and the recessed part 12 are formed in the pattern of the shape which mutually crosses.
상기한 제4실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described fourth embodiment, the present invention can be implemented in the same configuration as the above-described first embodiment except for the above-described configuration, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기한 제4실시예에 있어서는 접지판(6) 및 패치(4)를 사각형으로 형성하는 것으로 설명하였지만, 상기한 제2실시예 및 제3실시예와 마찬가지로 접지판(6) 및 패치(4)를 삼각형이나 원형으로 형성하는 것도 가능하고, 이외에도 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.In the above-described fourth embodiment, the ground plate 6 and the patch 4 have been described as being formed in a quadrangular shape, but the ground plate 6 and the patch 4 are similar to the second and third embodiments. It is also possible to form a triangle or a circle, in addition to it can be formed in various shapes.
또 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 제5실시예는 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기한 패치(4)에 형성하는 요철을 둘레를 따라 동심으로 볼록부(11)와 오목부(12)가 교대로 배열되는 형상의 패턴으로 형성한다.In the fifth embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention, as shown in FIG. 7, the convex portion 11 and the concave portion 12 are formed concentrically around the irregularities formed in the patch 4 above. It forms in the pattern of the shape arranged alternately.
상기한 제5실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described fifth embodiment, the present invention can be implemented in the same configuration as the above-described first embodiment except for the above-described configuration, and thus a detailed description thereof will be omitted.
상기한 제5실시예에 있어서는 접지판(6) 및 패치(4)를 사각형으로 형성하는 것으로 설명하였지만, 상기한 제2실시예 및 제3실시예와 마찬가지로 접지판(6) 및 패치(4)를 삼각형이나 원형으로 형성하는 것도 가능하고, 이외에도 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.In the fifth embodiment described above, the ground plate 6 and the patch 4 are described as being formed in a quadrangle, but the ground plate 6 and the patch 4 are similar to the second and third embodiments. It is also possible to form a triangle or a circle, in addition to it can be formed in various shapes.
상기에서는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the microstrip patch antenna according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. This also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나에 의하면, 패치에 다양하게 요철을 형성하는 것에 의하여 동일한 크기에서 실제 표면적을 증대시킬 수 있으므로, 동일한 중심주파수를 갖는 경우에는 소형화가 가능하다.According to the microstrip patch antenna according to the present invention as described above, since the actual surface area can be increased in the same size by forming irregularities in the patch, it is possible to miniaturize when having the same center frequency.
또 동일한 유전체를 사용하고 동일한 크기로 제조하는 경우에도 다양하게 요구되는 설정된 중심주파수를 갖도록 요철을 형성하여 임피던스를 정합시킬 수 있으므로, 비유전율이 높은 유전체를 사용하지 않아도 되며, 제조원가가 절감된다.In addition, even when the same dielectric is used and manufactured in the same size, since the irregularities are formed to have the set center frequency variously required, the impedance can be matched, so that the dielectric having a high relative dielectric constant is not required, and the manufacturing cost is reduced.
그리고 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나는 종래 유전체층을 적층식으로 형성하는 방법에 비하여 제조공정이 쉽고 간단하므로, 대량생산이 가능하고 소형화 및 경량화가 가능하여 휴대폰이나 PDA, GPS 등의 정보통신기기에 적용하기가 매우 용이하다.In addition, the microstrip patch antenna according to the present invention is easier and simpler to manufacture than the conventional method of forming the dielectric layer in a stack type, and thus can be mass-produced and miniaturized and lightened to information communication devices such as mobile phones, PDAs, and GPS. Very easy to apply
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