KR20030061480A - Airstrip plane antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로스트립 안테나(microstrip antenna)와 같은 평면 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유전율이 공기와 가까운 에어폼을 유전체로 이용하여 안테나 효율을 향상시킨 평면 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a planar antenna such as a microstrip antenna, and more particularly, to a planar antenna having improved antenna efficiency by using an air foam having a dielectric constant close to air as a dielectric.
일반적으로, 안테나란 송신시에는 송신기의 전력 고주파 에너지를 전파에너지로 바꾸어 공간에 방사하고, 수신시에는 공간의 전파 에너지를 흡수하여 전력으로 바꾸어 수신기에 공급하는 에너지 변환장치라 할 수 있다. 이때 전파에서 전계, 자계 어느 쪽도 전파의 진행방향에 대해서 직각인 방향으로 진동하고 있으며, 전파는 횡파이고 전계 자계도 서로 수직의 면 위에서 같은 상으로 진동하고 있다. 이와 같이 전계와 자계란 언제나 정해진 관계에 있고, 통상 전계의 진동하는 면을 전파의 편파면이라 부른다. 편파면은 안테나 도체의 배치(방향)와 관계가 있는데, 전계의 진동방향이 지표면에 대해 수직/수평인 수직/수평 편파를 직선 편파라 하고, 전계의 진행에 따라 전계의 방향이 변화하여 원을 그리는 것과 같은 전파를 원편파라 한다.In general, an antenna is an energy conversion device that converts power high frequency energy of a transmitter into radio wave energy at the time of transmission and radiates it into a space, and absorbs radio wave energy of the space and converts it into electric power and supplies it to a receiver when receiving. At this time, both the electric field and the magnetic field vibrate in a direction perpendicular to the propagation direction of the electric wave, and the electric wave is a horizontal wave and the electric field also vibrates in the same phase on the plane perpendicular to each other. In this way, the electric field and the magnetic field are always in a fixed relationship, and the oscillating surface of the electric field is generally called a polarization plane of radio waves. The polarization plane is related to the arrangement (direction) of the antenna conductors. The vertical / horizontal polarization in which the vibration direction of the electric field is perpendicular / horizontal to the ground surface is called linear polarization. A radio wave, such as a picture, is called a circular polarization.
한편, 안테나의 종류로는 야기 안테나, 파라볼라 안테나, 헬리컬 안테나, 평면안테나 등으로 다양하게 구분되는데, 휴대용 통신장치에 널리 사용되는 평면 안테나로는 마이크로스트립 안테나가 주로 사용된다.On the other hand, the antenna is classified into various types such as Yagi antenna, parabola antenna, helical antenna, planar antenna, etc., a microstrip antenna is mainly used as a flat antenna widely used in portable communication devices.
종래의 마이크로스트립 안테나는 접지 도체판 위에 유전체기판을 형성하고, 이 유전체 기판의 상면에 장방형 혹은 원형의 방사패치(patch radiator)를 부착한 적층된 구조로 되어 있다. 특히, 종래의 슬롯 안테나는 접지판에 슬롯을 형성한 형태로서 급전 선로를 슬롯의 중앙에 위치시키도록 되어 있다. 이러한 종래의 마이크로스트립 안테나에서 유전체는 에폭시나 테프론과 같은 수지이며, 최근에는 세라믹을 이용하기도 한다.Conventional microstrip antennas have a stacked structure in which a dielectric substrate is formed on a ground conductor plate and a rectangular or circular patch radiator is attached to an upper surface of the dielectric substrate. In particular, the conventional slot antenna has a slot formed in the ground plate to position the feed line in the center of the slot. In such a conventional microstrip antenna, the dielectric is a resin such as epoxy or teflon, and recently, ceramics are also used.
그런데, 에폭시 수지계열은 유전체 손실이 큰 관계로 고주파대역에서는 사용되지 않으며, 에폭시 수지보다 상대적으로 유전체 손실이 작은 테프론 수지계열이나 세라믹은 고가인 관계로 제작 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한 안테나의 유전체로서 고유전율의 유전체를 사용하면 단일 안테나일 경우에는 상대적으로 소형으로 제작이 가능하나 배열 안테나에서는 안테나 배열 간격이 자유공간 파장으로 낮은 관계로 같은 안테나 이득을 얻기 위해 평판 안테나의 크기가 커지는 문제점이 있다.However, the epoxy resin series is not used in the high frequency band due to the large dielectric loss, and the Teflon resin series or ceramics having a relatively low dielectric loss than the epoxy resin have a high manufacturing cost due to the high cost. In addition, if a dielectric having a high dielectric constant is used as the dielectric of the antenna, it can be manufactured relatively small in the case of a single antenna. There is a growing problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존 마이크로스트립 안테나의 낮은 효율을 개선하여 같은 이득에서 크기를 작게 제작할 수 있는 에어스트립 평면 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an airstrip planar antenna that can be manufactured in a small size at the same gain by improving the low efficiency of the existing microstrip antenna.
도 1은 본 발명에 따른 에어스트립 평면 안테나의 분해 사시도,1 is an exploded perspective view of an airstrip plane antenna according to the present invention;
도 2a는 본 발명에 따른 에어스트립 평면 안테나의 급전판를 도시한 도면,Figure 2a is a view showing a feed plate of the air strip plane antenna according to the present invention,
도 2b는 도2a에 도시된 급전판의 일부 확대도,FIG. 2B is an enlarged view of a part of the feeder plate shown in FIG. 2A;
도 3은 본 발명에 따른 에어스트립 평면 안테나의 방사판를 도시한 도면,3 is a view showing a radiation plate of the airstrip planar antenna according to the present invention;
도 4a는 본 발명에 따른 에어스트립 평면 안테나의 급전판과 방사판의 적층 형상을 도시한 도면,Figure 4a is a view showing a laminated shape of the feed plate and the radiation plate of the air strip plane antenna according to the present invention,
도 4b는 도 4a에 도시된 적층부의 일부 확대도,4B is an enlarged view of a part of the laminate shown in FIG. 4A;
도 5a~c는 본 발명에 따른 우선회 원형 편파를 만들기 위한 편파기의 예,5a to c are examples of a polarizer for making a preferential circular polarization according to the present invention,
도 6a~c는 본 발명에 따른 좌선회 원형 편파를 만들기 위한 편파기의 예,6a to c are examples of a polarizer for making a left circular circular polarization according to the present invention,
도 7a~c는 본 발명에 따른 선형 편파를 만들기 위한 편파기의 예,7a to c are examples of polarizers for making linear polarization according to the present invention,
도 8a,b는 본 발명에 따른 급전판에서 도파관 어답터과 결합되는 부분을 도시한 도면,8a, b is a view showing a portion coupled to the waveguide adapter in the feed plate according to the present invention,
도 9a,b는 본 발명에 따른 급전선과 도파관 어답터의 결합을 도시한 사시도,9a, b is a perspective view showing the coupling of the feeder and the waveguide adapter according to the present invention,
도 10a,b는 본 발명에 따른 도파관 어답터를 도시한 도면.10a, b illustrate a waveguide adapter in accordance with the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10: 반사판20: 급전판10: reflector 20: power supply plate
30: 방사판40-1~40-3: 에어폼30: radiation plate 40-1 to 40-3: air foam
50: 도파관 어답터 고정구22: 급전선로50: waveguide adapter fixture 22: feed line
23: 편파기 정합선로24: 전력분배부23: polarizer matching line 24: power distribution
32: 개구부33: 편파기32: opening 33: polarizer
60,70: 도파관 어답터60,70: waveguide adapter
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 안테나는, 소정 형상의 급전패턴이 형성된 급전판과, 금속 도체판에 소정 형상의 개구부(aperture)가 배열되어 있고 상기 각 개구부 내에는 소정 형상의 편파기가 형성된 방사판이 에어폼을 사이에 두고 적층되되, 상기 급전패턴의 편파기 정합선로와 상기 편파기의 위치가 각각 대응되도록 배열되어 있고, 상기 급전판과 상기 에어폼과 상기 방사판의 동일면에 돌출부가 형성되어 도파관 어답터를 삽입하기 위한 도파관 어답터 고정구가 형성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the antenna of the present invention includes a feed plate having a feed pattern of a predetermined shape, an aperture of a predetermined shape is arranged in the metal conductor plate, and a polarizer of a predetermined shape is formed in each of the openings. The formed radiation plate is stacked with the air foam interposed therebetween, and the polarizer matching line of the power feeding pattern and the position of the polarizer are arranged to correspond to each other, and the protrusions are formed on the same surface of the feed plate, the air foam, and the radiation plate. It is formed, characterized in that the waveguide adapter fixture for inserting the waveguide adapter is formed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 에어스트립 평면 안테나의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of an air strip plane antenna according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 평면 안테나는 아래로부터 반사판(10)과, 제1 에어폼(40-1), 급전판(20), 제2 에어폼(40-2), 방사판(30), 제3 에어폼(40-3)이 적층된 형태로 구성되어 있다. 이때 평면 안테나의 후면 중앙부에는 도파관과연결하기 위한 돌출부가 형성되어 있고, 이 돌출부에는 도파관 어답터(도10a,b의 60,70)를 고정하기 위한 도파관 어답터 고정구(50)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, the planar antenna according to the present invention includes a reflecting plate 10, a first air foam 40-1, a power feeding plate 20, a second air foam 40-2, and a radiation plate from below. 30) and the third air foam 40-3 is laminated. At this time, the rear center portion of the planar antenna is formed with a protrusion for connecting with the waveguide, the protrusion is formed with a waveguide adapter fixture 50 for fixing the waveguide adapter (60, 70 of Fig. 10a, b).
본 발명의 안테나에서 각 에어폼(40-1~40-3)은 직사각형의 평판에 도파관을 연결하기 위한 돌출부가 형성된 모양으로 되어 있고, 그 재질은 유전손실을 최소화하기 위하여 공기에 가까운 유전율이 유지될 수 있도록 합성 또는 천연수지에 공기방울로 부풀려진 에어폼으로 되어 있다. 이러한 에어폼(40-1,40-2)은 전파의 전달경로인 급전판(20)과 방사판(30)이 일정한 특성임피던스를 유지하도록 하는 역할을 한다. 본 발명에서 '에어스트립(Airstrip)'이란 용어는 에어폼을 유전체로 이용한 마이크로스트립 안테나란 의미이다.In the antenna of the present invention, each air foam 40-1 to 40-3 has a shape in which a protrusion is formed to connect the waveguide to a rectangular flat plate, and the material has a dielectric constant close to air to minimize dielectric loss. It is made of air bubbles inflated with air bubbles in synthetic or natural resin. The air foams 40-1 and 40-2 serve to maintain a constant characteristic impedance of the feed plate 20 and the radiation plate 30, which are transmission paths of radio waves. In the present invention, the term 'airstrip' refers to a microstrip antenna using air foam as a dielectric.
즉, 반사판(10)과 급전판(20) 사이에 위치하는 제 1 에어폼(40-1)과, 급전판(20)과 방사판(30) 사이에 있는 제2 에어폼(40-2)은 반사판(10)과 급전판(20)과 방사판(30) 간의 간격을 일정하게 유지하게 하여 설계된 특성 임피던스(통상, 50 오옴)를 보장해주는 기능을 함과 아울러 내부에 다량의 공기가 삽입된 구조이므로 종래와 같이 유전체를 삽입 또는 이용할 경우 발생되는 유전손실을 없애 안테나의 효율을 높이는 역할을 한다.That is, the first air foam 40-1 positioned between the reflecting plate 10 and the power feeding plate 20, and the second air foam 40-2 between the power feeding plate 20 and the radiating plate 30. Has a function to ensure a predetermined characteristic impedance (typically, 50 ohms) by maintaining a constant gap between the reflecting plate 10 and the power feeding plate 20 and the radiating plate 30, and a large amount of air is inserted therein. As it is a structure, it removes the dielectric loss generated when inserting or using a dielectric as in the prior art, thereby increasing the efficiency of the antenna.
따라서 반사판(10)과 급전판(20) 사이의 간격을 결정하는 제1 에어폼(40-1)의 두께(t)와, 급전판(20)과 방사판(30) 사이의 간격을 결정하는 제2 에어폼(40-2)의 두께(t)는 안테나의 특성 임피던스(Z0)를 결정하는 중요한 변수인데, 특성 임피던스(Z0)와 두께(t)의 관계는 대략 다음 수학식1과 같다.Therefore, the thickness t of the first air foam 40-1 determining the distance between the reflecting plate 10 and the power feeding plate 20 and the distance between the power feeding plate 20 and the radiation plate 30 are determined. The thickness t of the second air foam 40-2 is an important parameter for determining the characteristic impedance Z 0 of the antenna, and the relationship between the characteristic impedance Z 0 and the thickness t is approximately same.
이와 같이 안테나의 특성 임피던스값이 50오옴이 되도록 에어폼(40-1,40-2)의 두께(t)를 설계함으로써 안테나에 최대전력을 전달할 수 있는 것이다.As such, the maximum power can be transmitted to the antenna by designing the thickness t of the air foams 40-1 and 40-2 such that the characteristic impedance of the antenna is 50 ohms.
반사판(10)은 도체 접지판으로서 전파를 반사하는 역할을 수행하고, 급전판(20)는 도 2a 및 2 b에 도시된 바와 같이 급전선로들이 배열되어 있다.The reflector plate 10 serves as a conductor ground plate to reflect radio waves, and the feeder plate 20 is arranged with feeder lines as shown in FIGS. 2A and 2B.
도 2a 및 2b를 참조하면, 급전판(20)는 셀로판과 같은 얇은 직 사각형 필름(화학섬유 또는 수지)(21)에 동 또는 알루미늄 같은 전도성이 좋은 금속을 코팅한 후 수신할 주파수 특성에 맞게 에칭에 의해 금속패턴을 형성한 것이다. 이때 후면의 중앙에 돌출부가 형성되어 프로브 패턴(25)을 사이에 두고, 양쪽에 직사각형 모양의 도파관 어답터 고정구(50)가 형성되어 도파관 어답터가 삽입될 수 있도록 되어 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B, the feed plate 20 is coated on a thin rectangular film (chemical fiber or resin) 21 such as cellophane and coated with a conductive metal such as copper or aluminum, and then etched according to frequency characteristics to be received. The metal pattern is formed by this. At this time, a protrusion is formed at the center of the rear surface, and the probe pattern 25 is interposed therebetween, and a waveguide adapter fixture 50 having a rectangular shape is formed at both sides thereof so that the waveguide adapter can be inserted.
급전판(20)의 패턴은 프로브 패턴(25)으로부터 2가닥의 급전선로(22)로 구분되어 좌우로 각각 확장되다 다시 중앙으로 확장된 후, 다시 좌우로 나뉘고 또다시 상하로 순차적으로 나뉘어 도 2b에 도시된 바와 같이 "┏┬┓ "모양의 급전패턴이 반복되어 연결된 형상이고, 이들 급전패턴의 종단부는 후술하는 바와 같이 방사판(30)의 개구부의 편파기(33)와 일치하도록 되어 있다. 급전패턴에서 각 종단부의 상대적으로 넓은 패턴영역을 편파기 정합선로(23)라하고, 패턴이 나뉘어지는 부분을 전력 분배부(24)라 한다.The pattern of the feed plate 20 is divided into two feed lines 22 from the probe pattern 25 and is extended to the left and right, respectively, and then to the center, and then divided again to the left and right, and then to the top and bottom sequentially, FIG. 2B. As shown in FIG. 2, the feeding patterns in the form of " 반복 " are repeatedly connected to each other, and the end portions of these feeding patterns coincide with the polarizer 33 of the opening of the radiating plate 30 as described later. In the power feeding pattern, a relatively wide pattern region of each end portion is called a polarizer matching line 23, and a portion where the pattern is divided is called a power distribution unit 24.
본 발명에 따른 급전판(20)은 급전선로(22)의 폭 및 길이가 편파기 정합선로(23)와 전력분배부(24)에 따른 적합한 임피던스(약 50오옴)가 되게 설계되어 었으며, 급전선로(22)의 길이는 선로손실을 최소화하기 위하여 최대한 짧은 길이로 설계하였다. 즉, 급전선로(22)는 후면 중앙부분에서부터 좌우로, 전면을 향하여 계층적으로 확장되면서 급전패턴에 도파관으로부터의 신호 전력을 전달한다.The feeder plate 20 according to the present invention is designed such that the width and length of the feeder line 22 are suitable impedances (about 50 ohms) according to the polarizer matching line 23 and the power distribution unit 24. The length of the furnace 22 is designed to be as short as possible in order to minimize the line loss. That is, the feed line 22 extends hierarchically from the rear center to the left and right and toward the front to transfer the signal power from the waveguide to the feed pattern.
방사판(30)은 도 3에 도시된 바와 같이, 셀로판과 같은 얇은 직사각형 필름(화학섬유 또는 수지)(31)에 동 또는 알루미늄 같은 전도성이 좋은 금속을 코팅한 후 수신할 주파수 특성에 맞게 에칭에 의해 개구부(32)를 형성하고, 개구부(32) 안에 다양한 모양의 편파기(33)를 형성한 것이다. 이때 후면의 중앙에 돌출부가 형성되어 있고, 이 돌출부에 사각형 모양의 도파관 어답터 고정구(50)가 형성되어 도파관 어답터(60,70)가 삽입될 수 있도록 되어 있다. 여기서, 급전판(20)의 도파관 어답터 고정구(50)는 프로브 패턴(25)을 사이에 두고 2개의 홀로 구분되어 있으나 방사판(30)의 도파관 어답터 고정구(50)는 하나의 사각형 홀로 관통되어 있음에 유의할 필요가 있다. 이와 같이 프로브 패턴(25)을 도파관 사이에 두기 위해 후술하는 바와 같이 도파관 어답터(60,70)에는 홈이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, the radiation plate 30 is coated with a thin rectangular film (chemical fiber or resin) 31 such as cellophane and has a conductive metal such as copper or aluminum, and then subjected to etching according to frequency characteristics to be received. The opening 32 is formed, and the polarizer 33 having various shapes is formed in the opening 32. At this time, a protrusion is formed at the center of the rear surface, and a rectangular waveguide adapter fixture 50 is formed at the protrusion so that the waveguide adapters 60 and 70 can be inserted. Here, the waveguide adapter fixture 50 of the feed plate 20 is divided into two holes with the probe pattern 25 interposed therebetween, but the waveguide adapter fixture 50 of the radiation plate 30 is penetrated by one rectangular hole. It should be noted that In this way, grooves are formed in the waveguide adapters 60 and 70 as described later in order to sandwich the probe pattern 25 between the waveguides.
도 3을 참조하면, 방사판(20)은 셀로판(31)에 금속이 코팅된 도체판에 사각형 모양의 개구부(32)를 어레이 형태로 에칭하여 각 개구부(32)가 부도체가 되게 하고, 각 개구부안에 도전성의 편파기(33)를 각각 형성하여 원하는 편파를 방사하도록 되어 있다. 이때, 배열된 각 개구부(32)는 슬롯 안테나의 슬롯(slot)으로서 역할을 수행하며, 각 개구부(32) 내에는 설치된 편파기(33)의 형상에 따라 다양한형태의 편파를 발생할 수 있다. 여기서, 슬롯 안테나는 도파관에 사용주파수 대역의 0.5 파장 길이로 슬롯을 내면 공진된 전파가 이 슬롯을 통해 전계와 자계가 결합되어 외부로 복사되거나 외부에서 도파관으로 유입되는 원리를 이용한 것으로서, 비교적 안테나 효율이 높은 편이다.Referring to FIG. 3, the radiating plate 20 etches the rectangular openings 32 in the form of an array on a conductive plate coated with metal on the cellophane 31 so that each opening 32 becomes a non-conductor. A conductive polarizer 33 is formed inside each to radiate a desired polarization. In this case, each of the arranged openings 32 serves as a slot of the slot antenna, and each of the openings 32 may generate various types of polarization according to the shape of the polarizer 33 installed. Here, the slot antenna uses the principle that when the slot is inserted into the waveguide with a length of 0.5 wavelength of the frequency band, the resonant radio wave is coupled to the electric field and the magnetic field through the slot and radiated to the outside or introduced into the waveguide. This is high.
즉, 본 발명에 따른 방사판(30)은, 원하는 주파수대의 전파가 개구부(32)를 통과하여 급전판(20)의 급전패턴으로 결합되도록, 금속으로 코팅된 필름(31)을 사각형으로 에칭하여 부도체의 개구부(32)를 형성하고, 급전판의 급전선로(22) 부분은 금속으로 코팅된 필름(31)에 의해 가려지게 함으로써 외부 전파가 직접 급전선로(22)로 유도되어 급전선로로 진행중인 전파와의 간섭, 또는 급전선로로 진행중인 전파가 선로상에서 외부로 유도되어 복사된 전파와의 상호 간섭이 일어나는 것을 막을 수 있다. 또한, 개구부(32) 내부에 후술하는 모양의 편파기(33)를 삽입함으로써 방사판(30)에서 급전선으로 전파가 최대한 결합되게 하여 안테나 효율이 증가되고 편파특성이 개선되도록 되어 있다. 이때 방사판(30)에서 개구부(32)의 크기는 사용주파수 대역에 의하여 결정되며, 본 발명의 실시예에서는 안테나 설계에 일반적으로 적용되는 0.5 파장(λ)으로 하였다. 또한 편파기(33)의 경우는 급전판(20)의 편파기 정합선로(23)와 최대한 결합이 되면서 선형편파 혹은 원편파를 형성할 수 있는 구조로 되어 있다.That is, in the radiation plate 30 according to the present invention, the film 31 coated with a metal is etched in a square so that radio waves of a desired frequency band pass through the opening 32 and are coupled to the power feeding pattern of the power feeding plate 20. The opening 32 of the non-conductor is formed, and the portion of the feed line 22 of the feed plate is covered by the film 31 coated with metal so that external radio waves are directly directed to the feed line 22 and propagated in the feed line. Interference with or with radio waves in progress on the feed line is induced outside the line to prevent mutual interference with the radiated radio waves. In addition, by inserting a polarizer 33 having a shape to be described later in the opening 32, the radio wave from the radiating plate 30 to the feed line is combined as much as possible, thereby increasing antenna efficiency and improving polarization characteristics. In this case, the size of the opening 32 in the radiating plate 30 is determined by the frequency band used, and in the embodiment of the present invention, 0.5 wavelength (λ) is generally applied to the antenna design. In addition, the polarizer 33 has a structure capable of forming linear polarization or circular polarization while being coupled with the polarizer matching line 23 of the feeder plate 20 as much as possible.
도 4a는 본 발명에 따른 에어스트립 평면 안테나의 급전판과 방사판의 적층 형상을 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 적층부의 일부 확대도이다.4A is a view illustrating a laminated shape of a feed plate and a radiation plate of an air strip plane antenna according to the present invention, and FIG. 4B is an enlarged view of a part of the stacked part shown in FIG. 4A.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 급전판(20)의 급전패턴과 방사판(30)의개구부(32)가 적층되어 일대일로 매칭되고, 특히 급전판(20)의 편파기 정합선로(23)와 방사판(30)의 편파기(33)의 위치가 최대한 결합이 되도록 되어 있다. 이때, 편파기 정합선로(23)를 제외한 대부분의 급전선로(22)가 방사판(30)의 도체면에 의해 가려져 있음을 알 수 있다. 따라서 급전선로(22)에 외부 전자파가 직접적으로 전달되어 급전선로(22)에서 내부 전자파와 외부로부터 유입된 전자파 사이에 간섭이 일어나는 현상을 줄일 수 있으며, 이러한 전자파 간섭현상을 줄임으로써 상호 간섭에 의한 손실을 막아 안테나의 효율을 높일 수 있다. 따라서 급전판(20)의 급전선로(22)는 방사판(30)의 도체면 안쪽으로 최대한 위치하게 설계되어야 한다.4A and 4B, the feed pattern of the feed plate 20 and the opening 32 of the radiating plate 30 are stacked and matched one-to-one, and in particular, the polarizer matching line 23 of the feed plate 20 is matched. And the position of the polarizer 33 of the radiation plate 30 is to be as coupled as possible. At this time, it can be seen that most of the feed line 22 except for the polarizer matching line 23 is covered by the conductor surface of the radiation plate 30. Therefore, the external electromagnetic wave is directly transmitted to the feed line 22, thereby reducing the occurrence of interference between the internal electromagnetic wave and the electromagnetic wave introduced from the outside in the feed line 22, and by reducing the electromagnetic interference phenomenon caused by mutual interference The efficiency of the antenna can be improved by preventing losses. Therefore, the feed line 22 of the feed plate 20 should be designed to be located as far as possible inside the conductor surface of the radiating plate 30.
도 5a~5c는 본 발명에 따른 우선회 원형 편파를 만들기 위한 편파기의 예이고, 도 6a~6c는 본 발명에 따른 좌선회 원형 편파를 만들기 위한 편파기의 예이며, 도 7a~7c는 본 발명에 따른 선형 편파를 만들기 위한 편파기의 예이다.Figures 5a-5c is an example of a polarizer for making a priority circular polarization according to the present invention, Figures 6a-6c is an example of a polarizer for making a left turning circular polarization according to the present invention, Figures 7a-7c is An example of a polarizer for making linear polarization according to the invention.
앞서 설명한 바와 같이, 방사판(30)의 개구부(32) 내에 설치되는 편파기(33)의 형상에 따라 다양한 형태의 편파를 생성할 수 있다.As described above, various types of polarizations may be generated according to the shape of the polarizer 33 installed in the opening 32 of the radiating plate 30.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 좌로 45°기울여진 직사각형 모양의 편파기(33)나 직사각형에서 중앙부분이 볼록한 모양의 편파기(33), 및 직사각형에서 중앙부분이 오목한 모양의 편파기(33)는 우측으로 선회하는 원편파 즉, 우선회 편파를 생성하고, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 우로 45°기울여진 직사각형 모양의 편파기(33)나 직사각형에서 중앙부분이 볼록한 모양의 편파기(33), 및 직사각형에서 중앙부분이 오목한 모양의 편파기(33)는 좌측으로 선회하는 원편파즉, 좌선회 편파를 생성한다.As shown in Figs. 5A to 5C, the rectangular polarizer 33 inclined to the left by 45 °, the polarizer 33 in which the center part is convex in the rectangle, and the polarizer in which the center part is concave in the rectangle, are shown. Reference numeral 33 generates a circular polarization turning to the right, that is, a preferential polarization, and as shown in Figs. 6A to 6C, a rectangular polarizer 33 or a convex center portion of the rectangle is inclined 45 degrees to the right. The shape polarizer 33 and the rectangular shape concave portion 33 generate a circular polarization that rotates to the left, that is, a left polarization polarization.
또한 도 7a 내지 7c에 도시된 바와 같이, 직사각형이 서로 대각선모양으로 교차하여 형성된 X자형 편파기(33)나 X자형의 중앙부분이 볼록한 형상의 편파기(33), 및 X자형의 중앙부분이 오목한 형상의 편파기(33)는 선형편파를 생성한다.In addition, as shown in Figs. 7A to 7C, the X-shaped polarizer 33 or the X-shaped central polarizer 33 formed by intersecting the rectangles diagonally with each other, and the central portion of the X-shaped The concave polarizer 33 generates linear polarization.
이와 같이 본 발명에 따른 안테나에서는 편파기의 모양을 다양하게 함으로써 원하는 편파를 생성할 수 있다.As described above, the antenna according to the present invention can generate a desired polarization by varying the shape of the polarizer.
도 8a,8b는 본 발명에 따른 급전선이 도파관 어답터와 결합되는 부분을 도시한 도면이고, 도 9a,9b는 본 발명에 따른 급전선과 도파관 어답터의 결합을 도시한 사시도이며, 도 10a,10b는 본 발명에 따른 도파관 어답터를 도시한 도면이다.8A and 8B are views illustrating a portion in which a feed line according to the present invention is coupled to a waveguide adapter, and FIGS. 9A and 9B are perspective views illustrating a combination of a feed line and waveguide adapter according to the present invention, and FIGS. A diagram illustrating a waveguide adapter according to the invention.
앞서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 평면 안테나는 도파관과 연결하기 위한 돌출부가 형성되어 있고, 이 돌출부에는 도파관 어답터(를 삽입하기 위한 도파관어답터 고정구(50)가 형성되어 있다. 이 도파관 어답터 고정구(50)는 도파관 어답터(60,70)가 위치하는 방향인 제3 에어폼(40-3)과 방사판(30), 및 제2 에어폼(40-2)에서는 하나의 홀로 관통되어 있으나 급전판(20)과 제 1 에어폼(40-1) 및 반사판(10)에서는 2개의 홀로 구분되어 관통되어 있다. 그리고 홀의 형상은 도파관 어답터(60,70)의 형상에 따라 달라지는데, 구형 도파관 어답터(60)의 경우에는 사각형이고, 원형 도파관 어답터(70)의 경우에는 원형이다.As described above, the planar antenna according to the present invention has a protrusion for connecting with the waveguide, and the protrusion is formed with a waveguide adapter fixture 50 for inserting a waveguide adapter (the waveguide adapter fixture 50). The third air foam 40-3 and the radiation plate 30, and the second air foam 40-2, which are directions in which the waveguide adapters 60 and 70 are located, are penetrated through one hole, but the feed plate 20 ) And the first air foam 40-1 and the reflective plate 10 are divided into two holes, and the shape of the hole varies depending on the shape of the waveguide adapters 60 and 70. In the case of a square, in the case of a circular waveguide adapter 70, it is circular.
도 8a 및 8b를 참조하면, 직사각형 혹은 반구형 도파관 어답터 고정구(50) 사이에 급전선로(22)가 돌출되어 프로브 패턴(25)을 이루고 있고, 이 프로브패턴(25)이 프로브 역할을 수행하여 급전선로(22)로 흐르는 전자파가 도파관으로 혹은 그 역으로 서로 정합되게 한다.8A and 8B, a feed line 22 protrudes between a rectangular or hemispherical waveguide adapter fixture 50 to form a probe pattern 25, and the probe pattern 25 serves as a probe to feed the feed line. The electromagnetic waves flowing to (22) are matched to each other by the waveguide or vice versa.
도 9a에는 구형 도파관 어답터(60)와 급전판(20)이 결합되는 모양이 도시되어 있고, 도 9b에는 원형 도파관 어답터(70)와 급전판(20)이 결합되는 모양이 도시되어 있다.FIG. 9A illustrates a shape in which the spherical waveguide adapter 60 and the feed plate 20 are coupled, and FIG. 9B illustrates a shape in which the circular waveguide adapter 70 and the feed plate 20 are coupled to each other.
구형 도파관 어답터(60)는 도 10a에 도시된 바와 같이, 외부의 직육면체 도체 케이스(62)와 내부의 직육면체 도체 케이스(64) 사이에 밀폐 공간이 형성된 통으로 되어 있고, 외부 케이스(62)의 양면과 내부 케이스(64)의 양면에는 일자로 홈(66)이 형성되어 앞서 설명한 프로브 패턴(25)이 그 홈(66)을 관통할 수 있게 되어 있다. 이러한 구형 형상의 어답터 내부 케이스(64)에서 A와 B는 구형 도파관 내벽으로 사용주파수 대역의 도파관 크기로 결정되며, C는 프로브(25)에서 도파관으로 전파된 전자파가 최대 전송되는 위치인 0.25 관내 파장으로 설계된다.As shown in FIG. 10A, the spherical waveguide adapter 60 is a tub formed with a sealed space between an external rectangular parallelepiped casing case 62 and an internal rectangular parallelepiped casing case 64. Grooves 66 are formed on both surfaces of the inner case 64 so that the probe pattern 25 described above can penetrate the grooves 66. A and B in the spherical adapter inner case 64 is determined as the size of the waveguide of the frequency band used as the inner wall of the rectangular waveguide, and C is a wavelength within 0.25 tube, which is the position where the electromagnetic wave propagated from the probe 25 to the waveguide is transmitted at the maximum. Is designed.
원형 도파관 어답터(70)는 도 10b에 도시된 바와 같이, 외부의 원통형 도체 케이스(72)와 내부의 원통형 도체 케이스(74) 사이에 밀폐 공간이 형성된 통으로 되어 있고, 외부 케이스(72)의 양면과 내부 케이스(74)의 양면에 일자로 홈(76)이 형성되어 앞서 설명한 프로브 패턴(25)이 그 홈을 관통할 수 있게 되어 있다. 이러한 원통 형상의 아답터 내부 케이스(74))에서 C는 프로브에서 도파관으로 전파된 전자파가 최대 전송되는 위치인 0.25 관내 파장으로 설계되고, D는 원형 도파관 내벽으로 사용주파수 대역의 도파관 크기로 결정된다.As shown in FIG. 10B, the circular waveguide adapter 70 is a tub formed with a sealed space between the outer cylindrical conductor case 72 and the inner cylindrical conductor case 74. The grooves 76 are formed on both surfaces of the inner case 74 so that the probe pattern 25 described above can penetrate the grooves. In the cylindrical adapter inner case 74), C is designed to have a wavelength within 0.25 tube, which is a position where the electromagnetic wave propagated from the probe to the waveguide is transmitted maximum, and D is a circular waveguide inner wall, which is determined as the waveguide size of the frequency band used.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 안테나는 유전율 특성이 거의 1과 유사한 에어폼을 사용하여 유전손실을 줄일 수 있고, 셀로판과 같은 얇은 필름에 동 또는 알루미늄과 같은 전도성이 좋은 금속을 코팅한 판을 사용 주파수 특성에 맞게 패턴을 형성하여 급전판이나 방사판을 제조함으로써 유전손실을 줄여 안테나의 효율을 크게 하고, 간단한 작업공정으로 제작하여 비용을 절감할 수 있는 잇점이 있다.As described above, the antenna of the present invention can reduce the dielectric loss by using an air foam having a dielectric constant of approximately 1, and a plate coated with a conductive metal such as copper or aluminum on a thin film such as cellophane Forming a pattern according to the frequency characteristics used to manufacture a feed plate or a radiating plate has the advantage of reducing the dielectric loss to increase the efficiency of the antenna, and a simple work process to reduce the cost.
또한, 본 발명의 안테나 방사판은 금속으로 코팅된 필름에, 원하는 주파수대의 전파가 통과하여 급전선으로 결합되도록, 사각형으로 에칭하여 부도체의 개구부를 형성함으로써 외부 전파가 직접 급전선으로 유도되어 급전선로로 진행중인 전파와의 간섭, 또는 급전선로로 진행중인 전파가 선로상에서 외부로 유도되어 복사된 전파와의 상호 간섭을 막을 수 있고, 다시 개구부 내부에 편파기를 삽입함으로써 방사판에서 급전선으로 전파가 최대한 결합되도록 하여 안테나 효율 및 편파특성을 개선한 효과가 있다.In addition, the antenna radiation plate of the present invention in the film coated with a metal, so that the electric wave of the desired frequency band passes through and coupled to the feeder line, by forming the opening of the non-conductor by etching the square to direct the external wave propagation to the feeder line is in progress Interference with radio waves or radio waves in progress on the feed line can be guided to the outside from the line to prevent mutual interference with the radiated radio waves.In addition, insert the polarizer inside the opening so that the radio waves can be combined from the radiating plate to the feed line as much as possible. It is effective in improving efficiency and polarization characteristics.
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