KR20060017281A

KR20060017281A - Flat antenna for receiving satellite broadcasting

Info

Publication number: KR20060017281A
Application number: KR1020040065899A
Authority: KR
Inventors: 추헌동
Original assignee: 주식회사 키바글로벌코리아
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-02-23

Abstract

위성방송 수신용 평면안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 마이크로스트립 패턴의 패치 어레이를 이용하는 구조에서 패치들의 급전선로와 LNB를 직접 접속하는 접속기(60)는 중심도체(61)와 외부도체(62) 및 그 중심도체와 외부도체 사이의 절연체(63)가 동축상에 결합된 구조이다. 중심도체(61)의 상단은 접지반사판(40)과 절연체(30) 및 방사기판(10)을 차례로 통과하여 그 방사기판(10) 상의 스트립 선로를 통해 각 패치 엘리먼트(12)에 접속되도록 납땜으로 접속되고, 그 하단은 LNB 케이스(51)를 통과하여 거기에 내장된 회로기판(52)의 접속홀(53)에 납땜으로 접속된다. 외부도체(62)는 중심도체(61)를 지지하면서 접지반사판(40)과 LNB 케이스(51)를 전기접촉시켜 등전위로 접지상태가 되게 하고, 절연체(63)는 중심도체 주위를 절연한다. 이와 같이 임피던스 매칭된 접속기로 직접 접속하면, 종래의 도파관을 제거하여 그 도파관이 차지하는 면적 만큼 패치 수를 늘려 안테나 성능을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.Disclosed is a plane antenna for satellite broadcasting reception. The disclosed antenna is a connector 60 which directly connects a feed line of patches and an LNB in a structure using a patch array of a microstrip pattern, and includes a center conductor 61 and an outer conductor 62 and an insulator between the center conductor and the outer conductor ( 63) is a coaxially coupled structure. The upper end of the center conductor 61 passes through the ground reflecting plate 40, the insulator 30, and the radiating substrate 10 in turn, and is soldered to be connected to each patch element 12 through a strip line on the radiating substrate 10. The lower end passes through the LNB case 51 and is connected by soldering to the connection hole 53 of the circuit board 52 embedded therein. The outer conductor 62 is in contact with the ground reflector 40 and the LNB case 51 while supporting the center conductor 61 so as to be grounded at an equipotential, and the insulator 63 insulates around the center conductor. When directly connected with an impedance-matched connector as described above, the antenna performance can be greatly improved by removing the conventional waveguide and increasing the number of patches by the area occupied by the waveguide.

평면안테나, 패치, LNB, 접속기, 임피던스 매칭Planar Antenna, Patch, LNB, Connector, Impedance Matching

Description

Flat antenna for receiving satellite broadcasting

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 위성방송 수신용 평면안테나의 적층구조를 분리하여 도시한 개요 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing a laminated structure of a planar antenna for satellite broadcasting reception according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 방사기판과 LNB의 접속구조를 보인 상세 단면도.FIG. 2 is a detailed cross-sectional view illustrating a connection structure of the radiating substrate and the LNB shown in FIG. 1.

도 3은 도 3에 나타난 접속구조에 의한 급전회로의 등가회로도.3 is an equivalent circuit diagram of a power supply circuit according to the connection structure shown in FIG.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위성방송 수신용 평면안테나의 적층구조를 분리하여 도시한 개요 단면도.Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing a separate laminated structure of the planar antenna for satellite broadcasting according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10;10a,10b : 수직 및 수평패치용 방사기판10; 10a, 10b: Spinning board for vertical and horizontal patches

20;20a,20b : 렌즈판20; 20a, 20b: lens plate

30;30a~30d : 유전체30; 30a ~ 30d: dielectric

40 : 접지반사판40: ground reflector

50 : LNB50: LNB

60;60a,60b : 접속기60; 60a, 60b: connector

70 : 편파기70: polarizer

본 발명은 위성방송 수신용 평면안테나에 관한 것으로, 특히 마이크로스트립(microstrip) 패턴의 패치 어레이를 이용하는 구조에서 패치들의 급전선로와 저잡은블록(LNB; low noise block) 다운컨버터를 도체로 직접 접속하여 안테나 성능을 향상시킨 것에 관한 것이다.The present invention relates to a planar antenna for satellite broadcasting reception, and in particular, in a structure using a microstrip pattern patch array, a feed line of patches and a low noise block (LNB) downconverter are directly connected by a conductor. The present invention relates to improved antenna performance.

위성방송 수신용 안테나는 외형상 크게 파라볼라안테나와 평면안테나로 구분되는데, 현재 널리 사용되고 있는 파라볼라안테나에 비하여, 소형이고 설치가 용이하며 유리창을 통해서도 전파 수신이 가능하여 실내에 설치할 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지는 평면안테나가 주목받고 있다.Antennas for receiving satellite broadcasting are largely divided into parabolic antennas and planar antennas, and compared to parabola antennas that are widely used today, they are compact and easy to install, and can be installed indoors by receiving radio waves through glass windows. Planar antennas having a spotlight are attracting attention.

등록특허공보 등록번호 10-0313264, 공개특허공보 공개번호 특2001-2002-0015428 등에 마이크로스트립형 평면안테나가 기술되어 있다. 마이크로스트립형 평면안테나는 얇은 절연체 시이트의 한면에 적층된 동박 도체를 마이크로스트립 모양으로 패터처리하여 배열된 다수의 패치에서 전파를 수신하고 각 패치를 연결하는 스트립 선로를 통해 모아진 전류신호로 급전하는 방사기판을 이용한 것이다.Microstrip planar antennas have been described in Korean Patent Publication No. 10-0313264 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2002-0015428. Microstrip planar antennas pattern copper foil conductors stacked on one side of a thin insulator sheet in a microstrip shape to receive radio waves from multiple patches arranged and feed them with current signals collected through strip lines connecting each patch. The substrate is used.

이러한 방사기판에 배열된 패치는 수신할 전파의 편파특성에 따라 직선편파용과 원형편파용으로 형성된다. 각 편파용은 또한 편파방향에 따라 90°위상을 갖도록 배치됨으로써 직선편파의 수직편파와 수평편파, 또는 원편파의 좌선원편파와 우선원편파를 모두 수신할 수 있다. 각 패치는 또한 편파기와 함께 설치됨으로써 특정 방향의 단편파만을 수신할 수 있다((등록실용신안공보 등록번호 20-0277743, 등록특허공보 등록번호 10-0429684 참조).Patches arranged on the radiating substrate are formed for linear polarization and circular polarization according to the polarization characteristics of radio waves to be received. Each polarized wave is also arranged to have a 90 ° phase along the polarization direction so that it can receive both vertical and horizontal polarizations of linearly polarized waves, or left and right circular polarizations and preferential circular polarizations of circular polarizations. Each patch may also be installed with a polarizer to receive only a fragment wave in a specific direction (see Korean Utility Model Publication No. 20-0277743, Patent Registration No. 10-0429684).

참고로, 등록특허공보 등록번호 10-0129088에는 수직,수평편파 스위칭 수단을 구비한 LNB가 개시되어 있다.For reference, Patent No. 10-0129088 discloses an LNB having vertical and horizontal polarization switching means.

한편, 위성방송 전파의 주파수 대역은 예컨대 아시아 지역의 경우 11.7~12.7GHz에 이르며, 이러한 주파수 대역의 전파 신호를 안테나에서 직접 동축케이블로 전송할 경우 그 전송손실이 매우 커진다. 따라서 위성방송 수신용 안테나에는 안테나에 수신된 신호를 증폭한 후 중간주파수대(1GHz)로 변환하는 저잡음블록 다운 컨버터(이하, LNB라 한다)가 일체적으로 결합된다.On the other hand, the frequency band of satellite broadcasting radio waves is 11.7 ~ 12.7 GHz in Asia, for example, and the transmission loss is very large when the radio signal of this frequency band is directly transmitted from the antenna to the coaxial cable. Therefore, a low noise block down converter (hereinafter referred to as LNB) for amplifying a signal received by the antenna and converting the signal received by the antenna into an intermediate frequency band (1 GHz) is integrally combined.

평면안테나와 LNB를 결합함에 있어서, 종래에는 주로 상기한 방사기판의 급전선에 모아진 패치 신호를 그 급전선 끝에서 2차 방사하여 LNB의 입력 프로브로 유도하기 위한 도파관을 이용하여 왔다.In combining planar antennas and LNBs, conventionally, waveguides are mainly used to induce a patch signal collected on a feed line of the radiating substrate to the input probe of the LNB by performing secondary radiation at the end of the feed line.

일반적으로 방송위성에서 중계되는 위성방송 신호의 주파수는 미약하므로 이 신호를 최대로 수신하기 위해서는 안테나의 성능 향상이 요구된다. 또한 안테나에 수신된 신호를 LNB로 손실없이 전송할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 안테나와 LNB간의 임피던스 매칭이 아주 중요하다.In general, since the frequency of the satellite broadcast signal relayed from the broadcast satellite is weak, it is necessary to improve the performance of the antenna in order to receive the maximum signal. In addition, the signal received by the antenna must be able to transmit to the LNB without loss, and for this, impedance matching between the antenna and the LNB is very important.

전술한 바와 같이 도파관을 통해 2차 방사하는 구조에서의 임피던스 매칭은 쉽다. 그러나 그 도파관은 일종의 안테나이나 구조적으로는 그 크기가 주파수에 의존하는 구조적 공진기이므로 비교적 방사기판상에 넓은 면적을 차지하게 되고, 그 면적만큼 방사기판상에 배열할 수 있는 패치의 수가 줄게 되어 결국 안테나의 성능이 저하되는 문제점이 있는 것이다.As described above, impedance matching in the structure of secondary radiation through the waveguide is easy. However, since the waveguide is a kind of antenna but a structural resonator whose size is dependent on frequency, it occupies a large area on the radiating substrate relatively, and the number of patches that can be arranged on the radiating substrate is reduced by that area, resulting in antenna performance. This is a problem that is degraded.

더욱이 많은 나라에서 이중편파 방송을 시작하면서 그 이중편파 수신을 위한 평면안테나의 경우 LNB는 물론, 도파관의 면적이 더욱 넓어져야 하므로, 이 경우 상기한 문제점은 더욱 가중되었으며, 실질적으로 대략 3dB이상의 손실이 발생하고 있고, 이로 인해 평면안테나는 거의 실용화가 이뤄지지 않고 있는 실정이었다.Furthermore, in many countries, the planar antenna for receiving the dual polarized wave has to have a larger area of the waveguide as well as the LNB in this case, so the above problem is further exacerbated, and the loss of approximately 3 dB is substantially increased. It is happening, and due to this, the planar antenna has not been practically used.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에도 도파관을 이용하지 않고 안테나와 LNB를 도체로 직접 연결하는 방안이 공개특허공보 공개번호 2002-0041702와 등록실용신안공보 등록번호 20-0320089를 통해 제안된 바 있으나, 도체를 이용할 경우 임피던스 매칭이 매우 어렵고, 종래에는 그 임피던스 매칭을 위한 해결책을 갖지 못함으로써 실용화하는데에는 실패하였던 것이다.In order to solve this problem, a method of directly connecting an antenna and an LNB to a conductor without using a waveguide has been proposed in the prior art through Korean Laid-Open Patent Publication No. 2002-0041702 and Utility Model Registration No. 20-0320089. When conductors are used, impedance matching is very difficult, and in the past, they failed to be practical because they do not have a solution for impedance matching.

한편, 안테나 성능을 향상시키기 위해서는 기본적으로 방사기판의 유효면적을 넓힘으로써 가능하지만, 이 경우 평면안테나의 개구면이 필요이상으로 커지고 가격도 크게 상승하여 결국 기존 파라볼라안테나에 비해 경제성이 떨어지므로 바람직하지 않은 것이다.On the other hand, in order to improve the antenna performance, it is basically possible by increasing the effective area of the radiating substrate, but in this case, the opening surface of the planar antenna is larger than necessary and the price is greatly increased. It is not.

따라서, 본 발명의 목적은 안테나와 LNB를 도파관 없이 도체로 직접 접속하여 안테나 성능 향상을 도모하되 그 도체가 안테나와 LNB간 임피던스 매칭을 위한 최적의 구조로 설계되어 있는 평면안테나를 제공하려는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a planar antenna in which antenna performance is improved by directly connecting an antenna and an LNB to a conductor without a waveguide, but the conductor is designed in an optimal structure for impedance matching between the antenna and the LNB.

본 발명 목적은 또한 안테나와 LNB의 직접 접속을 통해 LNB를 더욱 소형화할 수 있는 있고 이에 따라 가격 경쟁력이 더욱 높아진 평면안테나를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a planar antenna, which can further reduce the size of the LNB through direct connection of the antenna and the LNB, thereby making the price more competitive.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따른 위성방송수신 수신용 평면안테나는, 마이크로스트립 패턴의 패치 어레이와 각 패치를 연결하는 급전선로를 가지는 적어도 하나의 방사기판, 이 방사기판과 간격을 두고 그 위쪽에 중첩되어 그 방사기판의 각 패치로 전파를 집속하면서 나머지 부분에서의 불요방사를 차단하는 렌즈홀 어레이를 가지는 집파렌즈판, 상기 방사기판과 간격을 두고 그 아래쪽에 중첩되어 그 방사기판을 통과하는 전파를 반사하면서 그 방사기판의 급전선로와 선로를 이루도록 접지된 접지반사판, 상기 방사기판과 집파렌즈판 사이 및 상기 방사기판과 접지반사판 사이에 각각 개재된 유전체, 이 접지반사판의 밑에 결합되어 신호를 증폭 및 변환하기 위한 LNB, 상기 접지반사판과 제2유체 사이를 관통하여 상기 방사기판의 급전선과 상기 LNB를 직접 전기접속하는 접속기를 포함하며, 그 접속기가 방사기판의 선로와 LNB 선로간 임피던스 매칭되어진 것을 특징으로 한다.A planar antenna for receiving satellite broadcasting according to the present invention, which achieves the above object, includes at least one radiating substrate having a patch array having a microstrip pattern and a feed line connecting each patch, and spaced above the radiating substrate. A wave collection lens plate having an array of lens holes which overlap each other to focus the radio waves on each patch of the radiation substrate and block unwanted radiation from the remaining portions, and a radio wave which overlaps below the radiation substrate at intervals and passes through the radiation substrate. Ground reflecting plate grounded to form a line with the feed line of the radiating substrate, the dielectric interposed between the radiating substrate and the zip lens plate, and between the radiating substrate and the ground reflecting plate, respectively, to amplify a signal And a feed line of the radiating substrate through the LNB, the ground reflecting plate and the second fluid for conversion. Includes a connector for directly electrically connecting the LNB, it characterized in that the connector has been impedance between lines and line LNB matching of the radiating board.

상기한 접속기는 중심도체와 외부도체 및 그 사이의 절연을 위한 절연체가 동축상에 결합되어, 그 중심도체의 일단이 상기 접지반사판과 방사기판을 관통하여 그 방사기판상의 급전선로와 납땜으로 접속되고, 그 중심도체의 타단은 상기 LNB의 케이스 내에 내장된 회로기판상에 납땜으로 접속되고, 그 외부도체가 상기 접지반사판과 LNB 케이스를 등전위로 접속하고, 그 절연체가 중심도체와 접지반사판 및 LNB 케이스 사이를 절연하게 구성될 수 있다.The connector is coaxially coupled with an insulator for insulation between the center conductor and the outer conductor, and one end of the center conductor is connected to the feed line on the radiating substrate and soldered through the ground reflecting plate and the radiating substrate. And the other end of the center conductor is soldered onto a circuit board embedded in the case of the LNB, the outer conductor of which is connected to the ground reflector and the LNB case at an equipotential, and the insulator is the center conductor, the ground reflector and the LNB case. It can be configured to insulate between.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따라 직선편파의 이중편파, 즉 수직 및 수평 편파를 모두 수신하도록 실시된 직선편파용 평면안테나의 측면 개요도이다. 도면에서는 각 층이 이격된 상태로 도시되었으나 실제로는 차례로 접촉하도록 중첩되는 것이다. 도면에 있어서, 부호 10a 및 10b는 수직 및 수평패치용 방사기판, 20a 내지 20b는 수직 및 수평패치용 방사기판 각각에 대응한 렌즈판, 30은 접지반사판, 40a 내지 40d는 방사기판(10a,10b)과 렌즈판(20a,20b)의 각 사이 그리고 방사기판(10b)과 접지반사판(30) 사이에 개재되는 유전체, 50은 LNB, 60a 및 60b는 방사기판(10a,10b)와 LNB(50)의 접속기이다.1 is a side schematic view of a planar antenna for linearly polarized light implemented to receive double polarized waves, that is, vertical and horizontal polarized waves, according to an embodiment of the present invention. In the figure, the layers are shown spaced apart, but in reality they overlap in order to contact each other. In the figure, reference numerals 10a and 10b denote vertical and horizontal patch radiating substrates, 20a to 20b respectively correspond to lens plates corresponding to vertical and horizontal patch radiating substrates, 30 are ground reflecting plates, and 40a to 40d are radiating substrates 10a and 10b. ) And a dielectric interposed between each of the lens plates 20a and 20b and between the radiating substrate 10b and the ground reflecting plate 30, 50 is LNB, 60a and 60b are radiating substrates 10a, 10b and LNB 50. Is the connector of.

수직 및 수평패치용 방사기판(10a,10b)은 절연재질의 얇은 시이트의 한 면에 적층된 동박을 에칭기법으로 처리하여 배열된 마이크로스트립 패턴의 패치 어레이와 급전선로를 가진다. 마이크로스트립 패턴의 패치 어레이와 급전선로는 통상적인 것으로, 다만 본 발명에 따라 급전선로의 급전점 위치에 접속기(50)의 접속홀(11a,11b)을 가진다. 이 방사기판(10a,10b)은 통상 알루미늄판으로 제작되는 것으로, 상기한 수직 및 수평패치용 각각의 패치 엘리먼트에 대해서만 개구되어 방사에 필요한 전파만 모아서 통과시키고 불필요한 전파는 차단하여 불요방사를 막고 안테나의 사이드로브 특성을 개선하는 역할을 한다.The spinnerets 10a and 10b for vertical and horizontal patches have a patch array and a feed line of microstrip patterns arranged by treating copper foil laminated on one surface of a thin sheet of insulating material by an etching method. The patch array and the feed line of the microstrip pattern are conventional, but have connection holes 11a and 11b of the connector 50 at the feed point position of the feed line according to the present invention. The radiating substrates 10a and 10b are usually made of aluminum plates, and are opened only for the patch elements for the vertical and horizontal patches to collect and pass only the radio waves necessary for radiation, and block unnecessary radio waves to prevent unnecessary radiation. Improves side lobe characteristics.

방사기판(10a,10b)과 렌즈판(20a,20b) 및 접지반사판(40)과의 각 사이에 개재된 유전체(30a,30b,30c,30d)는 스치로폼과 같은 합성수지 발포재로 제작된 것으로, 절연체 역할과 함께 통과하는 전파 파장을 짧게 하는 역할을 한다. 이 유전체(30a~30d)는 공기의 유전율 1보다 크므로 그 유전율에 따라 전파 파장이 짧아지고 이에 따라 안테나의 두께를 줄일 수 있게 된다. 예를 들면 위성방송 전파의 파장 은 2.5cm 공기중에서 간격만큼 방사기판과 렌즈판을 이격시켜야 하지만, 유전체를 삽입함으로써 그 배치간격을 좁힐 수 있는 것이다. 스치로폼으로 제작된 각 유전체는 후술하는 바와 같이 0.5 내지 1.5mm가 적당하다.The dielectrics 30a, 30b, 30c, and 30d interposed between the radiating substrates 10a and 10b, the lens plates 20a and 20b, and the ground reflection plate 40 are made of a synthetic resin foam such as styrofoam. Together with the role of insulator, it acts to shorten the propagation wavelength. Since the dielectrics 30a to 30d are larger than the dielectric constant of air 1, the propagation wavelength is shortened according to the dielectric constant, thereby reducing the thickness of the antenna. For example, the wavelength of satellite broadcasting waves should be spaced apart from the radiating substrate and the lens plate in the space of 2.5cm in air, but the placement interval can be narrowed by inserting dielectric. Each dielectric made of styrofoam is suitable for 0.5 to 1.5mm as will be described later.

접지반사판(40)은 통상 알루미늄판으로 제작되는 것으로, 방사기판(10a,10b)의 각 마이크로스트립과 이미지 선로를 형성하도록 전기적으로 접지되며, 방사기판(10a,10b)의 각 패치에 수신되지 못하고 통과한 전파를 재수신될 수 있도록 반사시킨다.The ground reflector 40 is usually made of an aluminum plate, and is electrically grounded to form an image line with each microstrip of the radiating substrates 10a and 10b, and is not received by each patch of the radiating substrates 10a and 10b. Reflect the radio waves that have passed so that they can be received again.

본 발명에 적용되는 LNB(50)는 수직 및 수평패치 신호를 스위칭할 수 있는 통상적인 것으로, 각 패치 신호 입력을 위한 2개의 포트를 가진다. 각 포트에는 신호접속을 위한 접속기(60a,60b)가 설치된다.The LNB 50 applied to the present invention is a conventional one capable of switching vertical and horizontal patch signals, and has two ports for inputting each patch signal. Each port is provided with connector 60a, 60b for signal connection.

도 2를 참조하면, LNB(50)는 통상 알루미늄 주조물로 되는 케이스(51)에 회로기판(52)을 내장한다. 회로기판(52)은 안테나로부터 급전된 신호의 증폭과 필터링 및 변환을 위한 회로소자가 실장된 것으로, 종래의 입력 프로브 대신 접속홀(53)을 가진다.2, the LNB 50 embeds the circuit board 52 in a case 51 which is usually made of an aluminum casting. The circuit board 52 is mounted with circuit elements for amplifying, filtering, and converting a signal fed from an antenna, and have a connection hole 53 instead of a conventional input probe.

본 발명에 따라 임피던스 매칭된 접속기(60a,60b)는 중심도체(61)와 외부도체(62) 및 그 중심도체와 외부도체 사이의 절연체(63)가 동축상에 결합된 구조이다. 중심도체(61)와 외부도체(62)는 구리를 사용하고 절연체(63)는 테프론 계열의 수지를 사용하였다. 여기서 중심도체(61)의 상단은 접지반사판(40)과 절연체(30) 및 방사기판(10)을 차례로 통과하여 그 방사기판(10) 상의 스트립 선로를 통해 각 패치 엘리먼트(12)에 접속되도록 납땜으로 접속되고, 그 하단은 LNB 케이스(51)를 통과하여 거기에 내장된 회로기판(52)의 접속홀(53)에 납땜으로 접속된다. 외부도체(62)는 중심도체(61)를 지지하면서 접지반사판(40)과 LNB 케이스(51)를 전기접촉시켜 등전위로 접지상태가 되게 하고, 절연체(63)는 중심도체 주위를 절연한다.According to the present invention, the impedance matched connectors 60a and 60b have a structure in which the center conductor 61 and the outer conductor 62 and the insulator 63 between the center conductor and the outer conductor are coaxially coupled. The center conductor 61 and the outer conductor 62 are made of copper, and the insulator 63 is made of Teflon resin. Here, the upper end of the center conductor 61 is soldered so as to pass through the ground reflecting plate 40, the insulator 30, and the radiating substrate 10 in order and to be connected to each patch element 12 through a strip line on the radiating substrate 10. The lower end passes through the LNB case 51 and is connected by soldering to the connection hole 53 of the circuit board 52 embedded therein. The outer conductor 62 is in contact with the ground reflector 40 and the LNB case 51 while supporting the center conductor 61 so as to be grounded at an equipotential, and the insulator 63 insulates around the center conductor.

이와 같은 접속기(50)는 임피던스 매칭조건은 12GHz 대에서의 50[Ω]이 적정값이며, 다음 조건을 만족한다.The impedance matching condition of such a connector 50 is 50 [?] In the 12 GHz band, and satisfies the following condition.

여기서, Z는 임피던스, ε은 절연체(63)의 유전율, D1은 중심도체(61)의 외경, D2는 외부도체(62)의 내경이다.Z is the impedance, ε is the dielectric constant of the insulator 63, D1 is the outer diameter of the center conductor 61, D2 is the inner diameter of the outer conductor 62.

도 3은 본 발명에 따른 급전회로의 등가회로를 보인 것이다. 안테나 내부의 스트립 급전선로는 단지 신호를 전송하기 위한 것이므로 그 급전선로로부터 신로 전류가 전파 형태로 방사되는 것(이를 불요방사라 한다)을 막아야 한다. 도 3의 등가회로에서 방사기판의 급전선로에 대응한 스트립 라인(13)에는 반파장 전류 i가 흐르지만 하측의 접지반사판 혹은 접지에 대응한 이미지 선로(14)에도 같은 크기의 전류가 반대방향으로 흐르도록 상하 선로의 간격을 그 사이에 개재된 전술한 유전체(30)의 두께를 조정, 그 사이의 전자계가 상쇄되게 함으로써 그 불요방사를 막을 수 있다. 유전체(30)의 두께가 너무 두꺼우면 공진이 어려워 전류는 여러방향으로 흐를 수 있으므로 그 불요방사에 의한 손실이 커진다. 반대로 간격을 너무 좁히면 동손이 증가한다. 이를 실험한 바에 의하면 12GHz 대에서의 스치로폼 재질의 유전체(30) 두께가 0.5 내지 1.5mm의 범위에 있을 때 양자 손실의 합이 최소로 됨을 알 수 있었다.Figure 3 shows an equivalent circuit of the power supply circuit according to the present invention. Since the strip feeder line inside the antenna is only for transmitting signals, it should be prevented from radiating the current in the form of propagation from the feeder line (this is called unnecessary radiation). In the equivalent circuit of FIG. 3, the half-wave current i flows through the strip line 13 corresponding to the feed line of the radiating substrate, but the same magnitude of current flows in the opposite direction to the lower ground reflector or the image line 14 corresponding to ground. The unnecessary radiation can be prevented by adjusting the thickness of the above-mentioned dielectric material 30 interposed between the upper and lower lines so as to flow so that the electromagnetic field therebetween cancels. If the thickness of the dielectric 30 is too thick, the resonance is difficult and the current can flow in various directions, so that the loss due to the unnecessary radiation increases. Conversely, too narrow a gap increases the loss. As a result of the experiment, it was found that the sum of the quantum losses is minimized when the thickness of the dielectric material 30 of the styrofoam material is in the range of 0.5 to 1.5 mm in the 12 GHz band.

상기와 같은 실시예에 있어서, 전술한 두 개의 방사기판(10a,10b)중 하나와 그에 관련된 적층구조만으로 하여 단편파 수신을 위한 평면안테나 구현이 가능함은 물론, 전술한 수직 및 수평패치용 방사기판(10a,10b) 대신 원형 또는 구형패치를 배치함으로써 원편파의 좌원 및 우선원편파 신호 수신용으로도 구현가능한 것이다.In the above embodiment, by using only one of the two radiating substrates (10a, 10b) described above and the stacked structure associated with it, it is possible to implement a planar antenna for receiving a fragment wave, as well as the above-mentioned vertical and horizontal patch radiating substrate By arranging a circular or spherical patch instead of (10a, 10b), it can be implemented for the reception of circularly polarized left and primary circularly polarized signals.

다음, 도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 앞의 실시예와 동일한 구조에 편파기(70)를 추가함으로써 수직 및 수평패치용 방사기판(10a,10b)을 사용하여 원편파의 좌선 및 우선원편파 전파를 수신할 수 있도록 실시한 것이다.Next, FIG. 4 shows another embodiment of the present invention by adding a polarizer 70 to the same structure as the previous embodiment by using the vertical and horizontal patch radiating substrates 10a and 10b. This is done to receive polarized wave.

편파기(70)는 원편파의 전파를 직선편파로 바꾸기 위한 것으로, 일정한 두께와 폭을 가진 금속판을 일정간격으로 배치한 다수의 격자(71)와 이 격자들을 지지하기 위한 절연지지물(72), 예를 들면 스치로폼재로 구성함으로써 그 제작이 용이한 것이다. 여기서 각 격자(71)의 간격은 그 두게와 폭(깊이)에 따라 λ/4나 λ/8 혹은 λ/16로 설계된다.The polarizer 70 is for converting the propagation of circular polarization into a linear polarization, a plurality of gratings 71 having a predetermined thickness and width of a metal plate at regular intervals, and an insulating support 72 for supporting the gratings, For example, it is easy to manufacture because it consists of a styrofoam material. Here, the spacing of the gratings 71 is designed to be λ / 4, λ / 8 or λ / 16 depending on the thickness and the width (depth).

이상의 실시예를 통해 설명된 바와 같이 본 발명은 마이크로스트립 패턴의 급전선로를 갖는 패치 어레이의 방사기판을 이용한 평면안테나에서 그 급전선로와 LNB를 직접 도체로 연결하되, 임피던스 매칭을 위한 최적의 구조로 설계된 접속기를 사용함으로써 그 상호간의 신호전송 손실을 극소화하는 것이다.As described through the above embodiment, the present invention is a planar antenna using a radiating substrate of a patch array having a feed line of a microstrip pattern, but the feed line and the LNB are directly connected to a conductor, but an optimal structure for impedance matching. By using the designed connector, the mutual transmission loss is minimized.

이러한 본 발명에 따르면, 종래의 도파관에 의한 손실을 줄이는 동시에 그 도파관이 차지하는 면적만큼 방사기판상에 더 많은 패치를 배열할 수 있어 최대의 안테나 성능을 만족할 수 있으며, 실질적으로 동일 크기의 방사기판을 사용한 경우에 종래에 비하여 3dB 이상의 안테나 이득을 높일 수 있어 평면안테나의 실용화가 가능하였다.According to the present invention, it is possible to reduce the loss caused by the conventional waveguide and at the same time, more patches can be arranged on the radiating board as much as the area occupied by the waveguide, thereby satisfying the maximum antenna performance. In this case, an antenna gain of 3 dB or more can be increased as compared with the conventional case, and thus, a planar antenna can be used.

또한 본 발명에 따르면, LNB 내의 공진을 위한 불필요한 공간이 제거되어 LNB의 소형화와 원가절감으로 평면안테나 부피를 더욱 줄일 수 있으므로, 성능은 향상되면서도 오히려 가격은 내려가 경쟁력을 한층 높일 수 있는 것이다.In addition, according to the present invention, since unnecessary space for resonance in the LNB is eliminated, the plane antenna volume can be further reduced due to the miniaturization and cost reduction of the LNB, so that the performance can be improved, but the price can be lowered and the competitiveness can be further increased.

Claims

At least one radiating substrate having a patch array of microstrip patterns and a feeding line connecting each patch, and overlapping one side of the radiating substrate at a distance from the radiating substrate to focus satellite radio waves and passing them through each patch of the radiating substrate A wave collection lens plate having an array of lens holes to block unwanted radiation in the remaining portion, and the feed line and the line of the radiation substrate are reflected while overlapping the other side of the radiation substrate and reflecting the radio waves passing through the radiation substrate. A ground reflecting plate grounded to achieve a grounding, an LNB installed on the opposite side of the ground reflecting plate for amplifying and converting a signal, and a connector for directly connecting the feed line of the radiating substrate and the LNB through the ground reflecting plate; Satellite broadcasting reception, characterized in that the impedance match between the feed line and the LNB line of the radiating substrate Flat antenna.

The feed line of claim 1, wherein the connector is coaxially coupled with an insulator for insulation between the center conductor and the outer conductor, and one end of the center conductor penetrates the ground reflecting plate and the radiating substrate. And the other end of the center conductor are soldered on a circuit board embedded in the case of the LNB, and the outer conductor connects the ground reflector and the LNB case at an equipotential, and the insulator is connected to the center conductor. Planar antenna for receiving satellite broadcasting, characterized in that it is insulated between the ground reflector and the LNB case.

The connector according to claim 2, wherein the impedance for the required matching is Z, the outer diameter of the center conductor is D1, the inner diameter of the outer conductor is D2, and the medium dielectric constant between the ground reflector and the radiating substrate is?. Impedance of

A planar antenna for satellite broadcast reception, characterized in that the conditions of satisfying.

The satellite broadcasting reception apparatus according to claim 1, wherein the at least one radiating substrate is provided with two 90-degree phases arranged to simultaneously receive vertical and horizontal polarizations of linearly polarized waves or left and primary circular polarizations of circular polarizations. Flat antenna.

The planar antenna of claim 1, further comprising a dielectric inserted between the radiating substrate and the lens plate and between the radiating substrate and the ground conductor plate.

The planar antenna for satellite broadcasting reception according to claim 5, wherein the thickness of the dielectric is in a range of 0.5 to 1.5 mm.

The planar antenna for satellite broadcasting reception according to claim 1, wherein the radiating substrate is provided for linear polarization, and a polarizer for converting circular polarization into linear polarization on the lens plate.

The plane antenna for satellite broadcasting reception according to claim 7, wherein the polarizer comprises a plurality of grids arranged at a constant width, thickness, and a predetermined interval and an insulating support supporting the grids.