KR20050064492A

KR20050064492A - 광대역 원편파 평판 안테나

Info

Publication number: KR20050064492A
Application number: KR1020030095946A
Authority: KR
Inventors: 박상규
Original assignee: 박상규
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-06-29

Abstract

본 발명에 의한 광대역 원편파 평판 안테나는 복수개의 마이크로스트립 패치 안테나 어레이로 이루어지는 원편파 평판 안테나로서, 상기 마이크로스트립 패치 안테나는 접지판과; 상기 접지판의 상부에 형성되는 유전체 폼(form)과; 상기 유전체 폼의 상부에 형성되고, 방사패치 및 상기 방사패치에 전자기적으로 급전하는 급전선로를 각각 포함하는 안테나부와; 상기 안테나부의 상부에 형성되고, 상기 방사패치와 상하 중복되는 위치에서 급전면에 대하여 소정의 각도만큼 경사지면서 소정의 간격을 두어 서로 평행하게 형성되는 복수개의 편파소자로 되는 편파기를 포함하는 기생소자부로 이루어지며, 상기 안테나부와 상기 기생소자부는 단일의 테프론 기판의 양면에 각각 형성된다. 상기 편파소자는 급전면에 대해 30˚의 경사기울기를 가지며, 각 편파소자의 간격은 0.02 ~ 0.04λ_g (λ_g: 관내 파장), 각 편파소자의 폭은 0.02 ~ 0.03λ_g, 각 편파소자의 길이는 0.04 ~ 0.06λ_g로 형성되어진다.

Description

광대역 원편파 평판 안테나{BROADBAND CIRCULAR POLARIZED FLAT PLATE ANTENNA}

본 발명은 직접 위성방송(DBS)의 수신용으로 사용하기 위한 평판 안테나에 관한 것으로서, 특히 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 원편파를 발생하는 편파기가 기생소자로서 부착된 광대역 원편파 평판안테나에 관한 것이다.

종래의 직접위성방송 수신용 안테나는 파라볼릭 타입으로서 안테나의 이득 및 효율면에서는 우수하지만, 차량이나 선박 등의 이동체에는 구조적인 문제로 인하여 탑재가 어려운 문제가 있었다. 이에 반해, 평판 안테나는 마이크로스트립 패치안테나로서 이동체에 탑재가 용이하다는 장점이 있으나, 사용 대역폭이 좁아 기존의 사각형 또는 원형 방사패치로는 광대역 특성을 만족시킬 수가 없다는 단점이 있었다.

이에, 종래의 마이크로 스트립 패치안테나에 있어서는 광대역 특성을 얻기 위하여 다층구조로 급전부와 방사부를 분리하고 중간의 접지면에 슬롯을 형성시킨 개구면 결합구조 기술 등이 개발되었으나, 이러한 다층구조의 안테나는 제조 원가의 상승이 수반되는 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 우수한 광대역 수신특성을 지니며 저가인 다층구조의 광대역 원편파 평판 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징으로서, 본 발명에 의한 광대역 원편파 평판 안테나는 복수개의 마이크로스트립 패치 안테나 어레이로 이루어지는 원편파 평판 안테나로서, 상기 마이크로스트립 패치 안테나는 접지판과; 상기 접지판의 상부에 형성되는 유전체 폼(form)과; 상기 유전체 폼의 상부에 형성되고, 방사패치 및 상기 방사패치에 전자기적으로 급전하는 급전선로를 각각 포함하는 안테나부와; 상기 안테나부의 상부에 형성되고, 상기 방사패치와 상하 중복되는 위치에서 급전면에 대하여 소정의 각도만큼 경사지면서 소정의 간격을 두어 서로 평행하게 형성되는 복수개의 편파소자로 되는 편파기를 포함하는 기생소자부로 이루어지며, 상기 안테나부와 상기 기생소자부는 단일의 유전체 기판의 양면에 각각 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징으로서, 상기 편파소자는 급전면에 대해 30˚의 경사기울기를 가지며, 각 편파소자의 간격은 0.02 ~ 0.04λ_g (λ_g: 관내 파장), 각 편파소자의 폭은 0.02 ~ 0.03λ_g, 각 편파소자의 길이는 0.04 ~ 0.06λ_g로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 하술하는 실시예들은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 상기 실시예들로만 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 의한 단일의 마이크로스트립 패치 안테나의 구조도이다.

먼저, 본 발명에 의한 단일의 원편파 마이크로스트립 패치 안테나는 안테나의 반사판 기능을 하는 접지판(13)과, 상기 접지판의 상부에 위치하며 방사패치(15) 및 급전선로(16)를 각각 포함하는 안테나부(12)와, 상기 방사패치(15)와 중복되는 위치에서 서로 평행하게 경사져 형성되는 3개의 편파소자(141, 142, 143)로 되는 삼선(三線) 편파기(14)를 포함하는 기생소자부(11)로 이루어진다.

이때, 각각의 상기 접지판(13)과 상기 안테나부(12)와 상기 기생소자부(11)의 사이에는 서로 다른 유전율을 지니는 유전체가 형성되는데, 이 유전체를 통하여 전자기적 결합이 발생하고 전자계 에너지는 상기 삼선편파기(14)로 전달되게 된다.

도 2는 본 발명에 의한 복수개의 마이크로스트립 패치 안테나가 배열된 원편파 평판 안테나의 구조도이다.

우선 상기 안테나부(12)에 있어서 사각형 방사 패치(15)는 동작 중심 주파수의 0.8 ~ 0.9λ₀(λ₀: 자유공간 파장)의 간격으로 각각 수평과 수직으로 배열되고, 각 상기 방사패치(15)에는 급전선로(16)를 통해 동일한 위상의 신호가 급전되어지며, 이는 편파를 발생시키는 상기 기생소자부(11)에 결합된다.

상기 삼선 편파기(14)는 종래의 단일 슬롯이나 교차 슬롯(X자 형태)과는 달리 3개의 서로 평행한 편파 소자(141, 142, 143)를 일정한 간격과 일정한 각도로 배열하여 일정한 대역에서 원편파의 축비를 제어할 수가 있게 된다.

즉, 예를 들어 11.7 ~ 12.7 GHz인 안테나 사용대역에서 11.7 ~ 12.2 GHz는 원형편파이고 12.2 ~ 12.7 GHz는 선형편파로 되는 복합대역으로 되는 경우, 상기 삼선 편파기(14)는 급전면에 대해 30˚경사져서 형성되며, 상기 삼선 편파기(14) 내의 각 편파소자(141, 142, 143)의 간격은 0.02 ~ 0.04λ_g (λ_g: 관내 파장), 각 편파소자(141, 142, 143)의 폭은 0.02 ~ 0.03λ_g, 각 편파소자(141, 142, 143)의 길이는 0.04 ~ 0.06λ_g로 형성된다. 이리하면, 결국 하나의 안테나로써 11.7 ~ 12.2 GHz에서는 축비를 3dB 이내로, 12.2 ~ 12.7 GHz에서는 40dB 이상으로 제어할 수 있어, 원편파 및 선형편파가 사용 대역에서 동시에 존재하는 경우에도 상기 두 가지 대역의 특성을 모두 만족하는 복합 편파안테나로 사용가능하게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 원편파 평판 안테나의 측면도 및 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 원편파 평판 안테나의 안테나부와 기생소자부를 겹쳐 도시한 평면도이다.

본 발명에 의한 원편파 평판 안테나에 있어서, 기생소자부(11)와 안테나부(12)는 표면에 동판 등의 도체가 부착된 하나의 테프론 기판(21) 양면에 형성되며, 삼선편파기(14)와 방사패치(15) 및 급전선로(16)는 사진식각법을 이용하여 상기 도체를 에칭함으로써 제작된다. 이 때, 상기 테프론 기판(21) 대신에 소정의 유전율을 지니는 유전체 재질의 기판이 사용될 수도 있다. 상기 삼선 편파기(14)와 상기 방사패치(15)는 상하 중복되도록 형성되어야 함은 물론이다. 그리고, 상기 테프론 기판의 하부에는 유전체폼(form: 22)과 접지판(13)으로 되는 알루미늄 기판이 각각 차례로 적층되어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 광대역 원편파 평판 안테나에 의하면, ku-band에서 10% 정도의 광대역 특성 및 원하는 대역에서 원하는 축비의 원편파를 자유자재로 생성할 수 있으며, 안테나부와 기생소자부를 하나의 테프론 기판으로 제작하고 이를 저가의 유전제 폼 위에 적층함으로써 생산 단가를 낮추고 생산 공정을 단순화할 수 있다. 특히 상기 광대역 원편파 평판 안테나를 이동체 탑재용 직접 위성방송(DBS) 수신 안테나로 적용할 경우 요구되는 광대역 고이득 특성을 만족하며, 소형·경량인 안테나 제작이 가능하다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 단일의 마이크로스트립 패치 안테나의 구조도.

도 2는 본 발명에 의한 복수개의 마이크로스트립 패치 안테나가 배열된 원편파 평판 안테나의 구조도.

도 3은 본 발명에 의한 원편파 평판 안테나의 측면도 및 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 원편파 평판 안테나의 안테나부와 기생소자부를 겹쳐 도시한 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11: 기생소자부 12: 안테나부

13: 접지판 14: 편파기

15: 방사패치 16: 급전선로

21: 테프론 기판 22: 유전체 폼(form)

141: 편파소자 142: 편파소자

143: 편파소자

Claims

복수개의 마이크로스트립 패치 안테나 어레이(array)로 이루어지는 원편파 평판 안테나에 있어서, 상기 마이크로스트립 패치 안테나는

접지판과,

상기 접지판의 상부에 형성되는 유전체 폼(form)과,

상기 유전체 폼의 상부에 형성되고, 방사패치 및 상기 방사패치에 전자기적으로 급전하는 급전선로를 각각 포함하는 안테나부와,

상기 안테나부의 상부에 형성되고, 상기 방사패치와 상하 중복되는 위치에서 급전면에 대하여 소정의 각도만큼 경사지면서 소정의 간격을 두어 서로 평행하게 형성되는 복수개의 편파소자로 되는 편파기를 포함하는 기생소자부로 이루어지며,

상기 안테나부와 상기 기생소자부는 단일의 유전체 기판의 양면에 각각 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 원편파 평판 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 편파소자는 급전면에 대해 30˚의 경사기울기를 가지며, 각 편파소자의 간격은 0.02 ~ 0.04λ_g (λ_g: 관내 파장), 각 편파소자의 폭은 0.02 ~ 0.03λ_g, 각 편파소자의 길이는 0.04 ~ 0.06λ_g로 형성되는 것을 특징으로 하는 원편파 평판 안테나.