KR200313649Y1 - Circularly Polarized Wave Patch Antenna - Google Patents

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Abstract

본 고안의 목적은 고유전율의 세라믹 유전체 기판을 사용하여 패치 안테나의 소형화를 도모할 뿐 아니라 원하는 공진 주파수나 축비를 얻을수 있는 소형의 세라믹 유전체 원편파 패치 안테나를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a small ceramic dielectric circularly polarized patch antenna capable of miniaturizing a patch antenna using a high dielectric constant ceramic dielectric substrate and obtaining a desired resonance frequency or axial ratio.

본 고안에서는 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치전극(3)이 형성되고 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며 제 2주면(4)의 제 1접지 전극(5)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한면이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하며, 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성한다.In the present invention, the strip-shaped radiation patch electrode 3 is formed on the first main surface 2 of the ceramic dielectric substrate 1, and the first ground electrode 5 is formed on the entire second main surface 4. The second ground electrode 6 is formed to extend from the first ground electrode 5 of the second main surface 4 to the square ceramic dielectric substrate side surface 41 so as to extend at least one surface thereof, and the second ground electrode 6 is formed. One or more adjustment electrodes 7 are formed in the extending portion of the.

본 고안에 의하면 고유전율의 세라믹 유전체 기판(1)을 이용하고, 제 2접지 전극(6)과 방사 패치 전극(3) 사이의 용량을 조정하여 소형화하며, 조정용 전극(7)을 조정하여 원하는 공진 주파수를 얻기위하여 제 1주면의 방사 패치 전극(3)을 절삭하여 조정할 때 발생되는 축비의 손상없이 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을수 있는 소형의 세라믹 유전체 원편파 패치 안테나를 구현할수 있다.According to the present invention, the ceramic dielectric substrate 1 having a high dielectric constant is used, and the capacitance between the second ground electrode 6 and the radiation patch electrode 3 is reduced in size, and the adjustment electrode 7 is adjusted to achieve desired resonance. In order to obtain a frequency, a small ceramic dielectric circularly polarized patch antenna capable of obtaining a desired resonance frequency and an aspect ratio without damaging an axis ratio generated when cutting and adjusting the radiation patch electrode 3 on the first main surface can be realized.

Description

원편파 패치 안테나 {Circularly Polarized Wave Patch Antenna}Circularly Polarized Wave Patch Antenna

본 고안은 세라믹 유전체 기판을 사용하여 원편파의 전파를 사용하는 시스템의 소형화된 원편파 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a miniaturized circularly polarized patch antenna of a system using a ceramic dielectric substrate that uses propagation of circularly polarized waves.

최근 GPS(Gldobal positionig system), DAB(Digital Audio Broadcasting)등의 원편파 전파를 사용하는 시스템 개발 및 활용 분야의 확대 및 수요의 증가에 따라 소형화된 휴대기기에 내장 가능한 소형의 원편파 패치 안테나가 크게 요구되고 있다.Recently, as the development and utilization of systems using circularly polarized wave propagation such as GPS (Gldobal positionig system) and DAB (Digital Audio Broadcasting) have been expanded and the demand has increased, small circularly polarized patch antennas that can be embedded in miniaturized portable devices are greatly increased. It is required.

도 1 과 도 2는 종래부터 널리 상용되고 있는 원편파 패치 안테나의 예이며, 이러한 원편파 안테나(10, 20)는 유전체로 만든 기판(1)의 제 1주면(2)에 사각형 혹은 축퇴분리 수단을 갖는 노치(11)를 포함하는 사각형 혹은 슬릿(21)을 포함하는 사각형의 방사 패치 전극(3)을 형성하고 그 반대되는 제 2주면(4)의 전체에 접지전극(12)이 형성되어 있다. 제 1주면(2)에는 그 중심으로부터 약간 떨어진 위치에 급전접(13)이 형성되어 있고 이 급전점(13)은 방사 패턴 전극(3)과 연결되어 유전체 기판을 관통하여 핀(14)으로 급전하는 구성으로 되어 있으며, 급접 핀(14)은 제 2주면(4)과는 분리되어 있다.1 and 2 are examples of a circularly polarized patch antenna that has been widely used in the related art, and the circularly polarized antennas 10 and 20 are rectangular or degenerate separation means on the first main surface 2 of the substrate 1 made of a dielectric. A grounded patch electrode 12 is formed on the entirety of the second main surface 4 opposite to the radial patch electrode 3 including a quadrangle including a notch 11 having a square or a slit 21. . A feed contact 13 is formed at a position slightly away from the center of the first main surface 2, and the feed point 13 is connected to the radiation pattern electrode 3 to feed the pin 14 through the dielectric substrate. The quick contact pin 14 is separated from the second main surface 4.

방사 패치 전극(3)의 각 변이 상기 안테나에 적용되는 주파수의 실효파장의 반과 실질적으로 동일한 길이을 갖도록 설정하며, 축의 분리 소자인 노치(11)는 방사 패치전극(3)의 대각으로 대향하는 두 개의 코너에 형성되며, 슬릿(21)의 경우에는 중앙에 형성된다. 이들 축퇴 분리 소자(11, 21)에 의하여 패치 안테나(10, 20)는 우향 혹은 좌향 원편파를 송신 또는 수신할 수 있게 된다.Each side of the radiation patch electrode 3 is set to have a length substantially equal to half of the effective wavelength of the frequency applied to the antenna, and the notch 11, which is a separation element of the axis, is arranged at two diagonally opposite sides of the radiation patch electrode 3. It is formed in the corner, in the case of the slit 21 is formed in the center. These degenerate separation elements 11 and 21 allow the patch antennas 10 and 20 to transmit or receive right or left circular polarizations.

위에서 설명한 사각형의 패치 안테나에 있어서 그 공진 주파수(fr)는 일반적으로 다음 식(1)로 주어진다.For the rectangular patch antenna described above, the resonance frequency fr is generally given by the following equation (1).

위 식(1) 중에서 C는 광속, εr은 유전체 기판(1)의 비유전율, h는 유전체 기판(1)의 두께, a는 사각형 패치 방사 전극(3)의 한 변의 길이이다. 상기 식(1)에서 비유전율(εr)이 큰 유전체를 사용하면, 같은 공진 주파수의 패치 안테나 소형화 실현이 가능함을 알 수 있다.In Equation (1), C is the luminous flux, ε r is the dielectric constant of the dielectric substrate 1, h is the thickness of the dielectric substrate 1, a is the length of one side of the rectangular patch radiation electrode (3). It can be seen that miniaturization of a patch antenna of the same resonance frequency can be realized by using a dielectric having a large relative dielectric constant?

상기 식(1)에서 패치 전극이 정사각형의 경우 패치 전극의 한변의 길이(a) 변화에 대한 공진 주파수(fr)의 변화는 비유전율(εr)이 클수록 공진 주파수의 변화가 큰 것을 알수 있으며, 이러한 변화는 노치(11)에도 큰 영향을 주어 원편파 발생 주파수나 그 축비까지도 변화게 된다.In the equation (1), when the patch electrode is square, the change in the resonant frequency fr with respect to the change in the length (a) of one side of the patch electrode shows that the change in the resonant frequency is larger as the relative permittivity εr increases. The change also has a great influence on the notch 11, so that the circular polarization frequency or its axial ratio also changes.

또 비유전율(εr)의 변화에 따른 공진 주파수(fr)의 변화는 비유전율(εr)이 클수록 공진 주파수(fr)의 변화가 큰 것을 알수 있다. 따라서 패치 안테나를 소형화 하기위하여 비유전율(εr)이 큰 유전체 기판을 사용하여야 하나 제조시 공차에 따른 영향을 많이 받기 때문에 원하는 공진 주파수(fr)와 축비를 얻을 수 없어 양산시 양품 수율이 낮아지는 문제가 있었다In addition, it can be seen that the larger the relative dielectric constant epsilon r is, the larger the change in the resonant frequency fr is due to the change in the relative dielectric constant epsilon r. Therefore, in order to miniaturize the patch antenna, a dielectric substrate having a large relative dielectric constant (εr) should be used. However, since it is influenced by the tolerance during manufacturing, it is not possible to obtain the desired resonance frequency (fr) and the axial ratio. there was

상기한 바와 같이 도 1, 도 2에 나타낸 원편파 패치 안테나는 원하는 공진주파수(fr)를 얻기 위하여 제 1주면의 방사 패치 전극(3)을 절삭하여 조정할 수 있다. 그러나 주파수 조정을 하기 위하여 방사 패치 전극(3)을 절삭할 경우 축비가 높아지는 문제가 있으며 너무 많이 절삭하는 경우에는 원편파의 회전방향이 변화되는 문제도 있었다.As described above, the circularly polarized patch antenna shown in FIGS. 1 and 2 can be adjusted by cutting the radiation patch electrode 3 of the first main surface to obtain a desired resonance frequency fr. However, when cutting the radiation patch electrode 3 to adjust the frequency, there is a problem that the axial ratio is high, and when cutting too much, there was also a problem that the rotation direction of the circular polarization is changed.

본 고안의 목적은 위에서 설명한 문제점을 해결하고 소형화 및 원하는 공진주파수와 축비를 얻을수 있는 원편파 패치 안테나를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems described above and to provide a circularly polarized patch antenna capable of miniaturization and obtaining a desired resonance frequency and axial ratio.

도 1은 종래의 원편파 패치 안테나의 일례를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing an example of a conventional circular polarization patch antenna.

도 2는 종래의 원편파 패치 안테나의 또 다른 일례를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing still another example of a conventional circular polarization patch antenna.

도 3은 본 발명에 따른 실시예의 원편파 패치 안테나의 사시도이다.3 is a perspective view of a circularly polarized patch antenna of an embodiment according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 실시예의 또 다른 원편파 패치 안테나의 사시도이다.4 is a perspective view of another circularly polarized patch antenna of the embodiment according to the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

10, 20, 30, 40 : 원편파 패치 안테나10, 20, 30, 40: circularly polarized patch antenna

1 : 유전체 기판 3 : 방사 패치 전극1: dielectric substrate 3: radiation patch electrode

5 : 제 1접지 전극 6 : 제 2 접지 전극5: first ground electrode 6: second ground electrode

7 : 조정용 전극 11 : 노치7 electrode for adjustment 11 notch

14 : 급전 핀 21 : 슬릿14: feed pin 21: slit

본 고안은 사각형의 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고, 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며, 제 2주면(4)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한 면이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하며, 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a strip-shaped radiation patch electrode 3 is formed on the first main surface 2 of the rectangular ceramic dielectric substrate 1, and the first ground electrode 5 is formed on the entire second main surface 4. And a second ground electrode 6 connected to the rectangular ceramic dielectric substrate side surface 41 from the second main surface 4 so as to extend at least one surface thereof, and extending from the second ground electrode 6. It is characterized in that at least one adjusting electrode 7 is formed at the portion.

이와 같이 구성하면 주파수 조정을 위한 절삭에 의한 제 1주면의 방사 패치 전극(3)의 손상없이 원하는 원편파 주파수 및 축비를 얻을수 있어 양품 수율을 크게 향상시킬 수 있다.In this configuration, the desired circular polarization frequency and the axial ratio can be obtained without damaging the radiation patch electrode 3 on the first main surface by cutting for frequency adjustment, and the yield can be greatly improved.

도 3의 원편파 패치 안테나에서 하나 이상의 제 2접지 전극(6)이 형성됨 으로써 이 전극이 방사 패치 전극(3)에 더 근접하게 위치하기 때문에 방사 패치 전극(3)과 접지전극(제 1접지 전극(5), 제 2접지 전극(6))사이의 용량이 증가하게 된다. 이러한 용량의 증가는 방사 패치 전극의 공진 주파수가 낮아진다는 것을 의미하므로 위의 공진주파수는 방사 패치 전극(3)의 크기를 줄임으로써 용량이 증가되기 전과 같은 주파수를 만들 수 있다. 이것은 원편파 패치 안테나(10, 20)의 자체를 소형화할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 원편파 패치 안테나의 소형화는 방사 패치 전극(3)과 접지전극(5) 사이의 용량을 증가시키도록 제 2접지 전극(6)을 구성함으로써 구현될 수 있다In the circularly polarized patch antenna of FIG. 3, at least one second ground electrode 6 is formed so that the electrode is located closer to the radiation patch electrode 3, so that the radiation patch electrode 3 and the ground electrode (first ground electrode) are provided. (5), the capacitance between the second ground electrodes 6 is increased. This increase in capacitance means that the resonant frequency of the radiating patch electrode is lowered, so the above resonant frequency can make the same frequency as before the capacitance is increased by reducing the size of the radiating patch electrode 3. This means that the circularly polarized patch antennas 10 and 20 themselves can be miniaturized. Therefore, miniaturization of the circularly polarized patch antenna can be realized by configuring the second ground electrode 6 to increase the capacitance between the radiation patch electrode 3 and the ground electrode 5.

도 4는 제 2접지 전극(6)을 구성하며, 소형화한 원편파 패치 안테나에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성한 실시의 예이다. 위에서 설명한 접지 전극 및 조정용 전극(7)은 방사 패치 전극(3)과의 용량을 증가시켜 패치 안테나를 소형화하며 조정용 전극(7)을 절삭함으로써 원하는 공진 주파수를 얻을 수 있다. 또한 조정용 전극(7)의 방사 패턴 전극 방향으로의 길이 및 폭을 조절하여 원하는 공진주파수 및 축비를 얻을수 있다.FIG. 4 shows an example in which the second ground electrode 6 is formed, and at least one adjustment electrode 7 is formed in a miniaturized circular polarization patch antenna. The ground electrode and the adjusting electrode 7 described above can increase the capacitance with the radiation patch electrode 3 to miniaturize the patch antenna and can obtain a desired resonance frequency by cutting the adjusting electrode 7. In addition, the desired resonance frequency and axial ratio can be obtained by adjusting the length and width of the adjusting electrode 7 in the direction of the radiation pattern electrode.

본 고안은 종래에 원편파 패치 안테나(10, 20)의 원하는 공진 주파수를 얻기 위하여 방사 패턴 전극(3)을 절삭하여 생기는 축비의 손상 및 원편파의 회전 방향이 변화되는 문제없이 원하는 주파수 및 축비를 얻을 수 있다는 점이 차이가있다.The present invention provides a desired frequency and axial ratio without the problem of the damage of the axial ratio caused by cutting the radiation pattern electrode 3 and the rotational direction of the circular polarized wave in order to obtain the desired resonant frequencies of the circularly polarized patch antennas 10 and 20. The difference is that you can get it.

본 고안의 원편파 패치 안테나는 이상 설명한 바와 같은 형태로 실시되어 다음과 같은 효과를 가진다.Circularly polarized patch antenna of the present invention is implemented in the form as described above has the following effects.

사각형의 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며, 제 2주면(4)의 제 1접지 전극(5)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한면 이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하여 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나이상의 조정용 전극(7)을 형성하면, 접지전극 및 조정용 전극과 방사패턴 사이의 용량이 증가하여 패치 안테나의 소형화를 도모할 수 있다A strip-shaped radiation patch electrode 3 is formed on the first main surface 2 of the rectangular ceramic dielectric substrate 1, and a first ground electrode 5 is formed on the entire second main surface 4, which is opposed to each other. The second ground electrode 6 is formed from the first ground electrode 5 of the second main surface 4 to the square ceramic dielectric substrate side surface 41 so as to extend at least one surface thereof. If one or more adjustment electrodes 7 are formed in the extending portion, the capacitance between the ground electrode and the adjustment electrode and the radiation pattern is increased, thereby miniaturizing the patch antenna.

사각형 세라믹 유전체의 측면전부 및 제 1주면(2)의 일부까지 제 2접지 전극(6)을 형성할 경우 패치 안테나를 가장 최소화를 도모 할 수 있으며, 조정용 전극(7)을 조정함으로써 방사 패치 전극(3)의 절단없이 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을수 있으며 방사 패치 전극의 절단에 따른 축비의 손상 및 원편파의 회전방향이 변화되는 문제의 해결을 도모할 수 있다.When the second ground electrode 6 is formed to the entire side surface of the rectangular ceramic dielectric and a part of the first main surface 2, the patch antenna can be minimized, and the radiation patch electrode can be adjusted by adjusting the adjusting electrode 7. It is possible to obtain the desired resonance frequency and axial ratio without cutting 3), and to solve the problem of damage of axial ratio and change of rotation direction of circular polarization due to cutting of the radiation patch electrode.

Claims (5)

사각형 혹은 원형의 유전체 기판의 한면에 방사 패치 전극이 형성되고, 상대되는 면의 전체에 제1접지 전극이 형성되고, 제 1접지 전극이 유전체 기판의 측면에 연장되도록 접속된 제 2접지 전극을 형성하며, 제 2접지 전극의 연장되는 부분에 주파수 및 축비 조정용 전극을 형성한 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나Radiating patch electrodes are formed on one surface of a rectangular or circular dielectric substrate, and a first ground electrode is formed on the entire surface of the mating or circular dielectric substrate, and a second ground electrode connected to extend the first ground electrode to the side of the dielectric substrate is formed. And an electrode for frequency and axial ratio adjustment in an extended portion of the second ground electrode. 제 1항에 있어서, 방사 패치 전극은 사각형, 원형 혹은 축퇴 분리 소자를 방사 패턴전극의 서로 반대되는 부분에 노치를 갖는형 혹은 슬릿을 한개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 원편파 패치 안테나The circularly polarized patch antenna of claim 1, wherein the radiation patch electrode has one or more rectangular or circular or degenerate separation elements having notches or slits having notches at opposite portions of the radiation pattern electrode. 제 1항에 있어서, 유전체 기판의 측면에 한면 이상 제 2접지 전극을 형성하며 방사 패치 전극과의 용량을 형성하도록 하여 소형화된 것을 특징으로하는 원편파 패치안테나The circularly polarized patch antenna according to claim 1, wherein the circular polarization patch antenna is miniaturized by forming at least one second ground electrode on the side of the dielectric substrate and forming a capacitance with the radiation patch electrode. 제 3항에 있어서, 제 2접지 전극 연장되는 부분에 하나 이상의 주파수 및 축비 조정용 전극을 갖는 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나4. The circularly polarized patch antenna according to claim 3, wherein at least one frequency and axial ratio adjusting electrode is provided at an extended portion of the second ground electrode. 제 4항에 있어서, 조정용 전극의 폭과 넓이, 위치를 다르게 하여 조정이 쉽도록 하는 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나5. The circularly polarized patch antenna according to claim 4, wherein the adjustment is easy by adjusting the width, width, and position of the adjusting electrode.
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