KR20060066599A - 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은, 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 인쇄회로기판의 상/하면에 상호 대칭적으로 위치하는 평면형 도파관이 상호 연결된 구조로 적어도 하나의 차단 주파수를 가지는 일체형 평면 도파관과 정합 기능을 가지는 전송선을 통해 급전되어 낮은 복사 손실과 우수한 신호 전송 특성을 가지는, 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 다이폴 안테나에 있어서, 소정의 유전율과 높이를 가지는 유전체; 상기 유전체의 전면에 위치한 안테나 패턴을 급전시키기 위한 전면 평면형 도파관; 상기 유전체의 후면에 위치한 안테나 패턴을 급전시키기 위한 후면 평면형 도파관; 상기 전/후면 평면형 도파관을 상호 연결하여 적어도 하나의 차단 주파수를 갖도록 하기 위한 연결수단; 상기 유전체의 전면에 위치하여 상기 전면 평면형 도파관을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 전면 정합패턴; 및 상기 유전체의 후면에 위치하여 상기 후면 평면형 도파관을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 후면 정합패턴을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 다이폴 안테나 등에 이용됨.

평면형 도파관, 평형 선로, CPS(Co Planar Strip) 전송선, 차단 주파수, 다이폴 안테나

Description

평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나{Dipole antenna fed with planar type waveguide}

도 1 은 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나의 일실시예 전면도,

도 2 는 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나의 일실시예 후면도,

도 3 은 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나의 복사 패턴을 나타내는 일예시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 유전체 12, 22 : 평면형 도파관

13, 23 : 정합부 14, 24 : 안테나 패턴

15 : 연결부

본 발명은 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 상/하면에 상호 대칭적으로 위치하는 평면형 도파관이 상호 연결된 구조로 적어도 하나의 차단 주파수를 가지는 일체형 평면 도파관과 정합 기능을 가지는 전송선을 통해 급전되어 낮은 복사 손실과 우수한 신호 전송 특성을 가지는, 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 통신시스템에서 평면형 안테나와 평면형 도파관을 사용하는 것은 통신 시스템의 가격을 낮추고, 소형/경량화를 추구하기 위함이다. 이때, 평면형 안테나와 평면형 도파관은 PCB(Printed Circuit Board) 또는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 등의 무기재료 또는 유기재료의 인쇄회로기판을 이용하여 구현될 수 있다.

특히, 평면형 안테나 중에서 다이폴(dipole) 안테나는 전방향(omni directional) 복사 특성을 가지기 때문에 통신 시스템용 안테나로서 주로 사용되었다. 그런데, 다이폴 안테나는 평형 기능을 가지는 급전선이 필요하지만, 일반적으로 통신 시스템용 부품은 불평형 회로로 구성되어 있다.

따라서, 다이폴 안테나에 급전되는 불평형 특성을 가지는 신호를 평형 특성을 가지는 신호로 변환해야 한다. 이 기능을 하는 것이 발룬(balun)이다. 발룬이 없으면 다이폴 안테나의 동분극(copolarization) 복사 특성 뿐만 아니라, 크로스 분극(cross polarization) 특성이 나빠진다.

특히, 통신 시스템의 성능 향상을 위하여 분극 다이버시티(polarization diversity)와 같은 방법을 이용하는 경우가 많은데, 크로스 분극(cross polarization) 특성이 나쁘면 정상적으로 동작하는 통신 시스템을 구현하기가 어려워진다.

따라서, 복사 손실이 낮고 우수한 신호 전송 특성을 가지는 다이폴 안테나가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 인쇄회로기판의 상/하면에 상호 대칭적으로 위치하는 평면형 도파관이 상호 연결된 구조를 가져 적어도 하나의 차단 주파수를 가지는 일체형 평면 도파관과 정합 기능을 가지는 전송선을 통해 급전되어 낮은 복사 손실과 우수한 신호 전송 특성을 가지는, 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 다이폴 안테나에 있어서, 소정의 유전율과 높이를 가지는 유전체; 상기 유전체의 전면에 위치한 안테나 패턴을 급전시키기 위한 전면 평면형 도파관; 상기 유전체의 후면에 위치한 안테나 패턴을 급전시키기 위한 후면 평면형 도파관; 상기 전/후면 평면형 도파관을 상호 연결하여 적어도 하나의 차단 주파수를 갖도록 하기 위한 연결수단; 상기 유전체의 전면에 위치하여 상기 전면 평면형 도파관을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 전면 정합패턴; 및 상기 유전체의 후면에 위치하여 상기 후면 평면형 도파관을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 후면 정합패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나의 일실시예 전면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나는, 인쇄회로기판의 유전체(11) 전면에 위치하는 하기와 같은 구성요소, 즉 안테나 패턴(14)을 급전시키기 위한 평면형 도파관(12), 폭이 서로 다른 적어도 하나의 평형 선로로 이루어져 상기 평면형 도파관(12)을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 정합부(13), 및 상기 정합부(13)를 통해 급전되어 신호를 송수신하기 위한 안테나 패턴(14)을 포함한다.

여기서, 상기 평면형 도파관(12)은 연결부(15)를 통해 인쇄회로기판의 후면에 대칭적으로 위치한 평면형 도파관(22)과 연결됨으로써, 적어도 하나의 차단 주파수를 갖는다.

즉, 상기 유전체(11)의 전면에 위치한 평면형 도파관(12)과 상기 유전체의 후면에 위치한 평면형 도파관(22) 및 상기 두 평면형 도파관(12, 22)을 연결하는 연결부(15)를 포함하는 일체형 평면 도파관은, 일종의 필터링 기능(일예로 임계치 이상의 주파수만 통과)을 수행한다. 이때, 상기 연결부(15)는 브로드 사이드 커플드(broad side coupled) CPS(Co Planar Strip) 전송선이 바람직하다.

또한, 상기 평면형 도파관(12)은 일정한 폭과 높이를 가지며, 그 폭과 높이에 의하여 차단 주파수가 결정된다.

또한, 상기 평면형 도파관(12)은 티이모드(TE Mode)의 신호를 전송하며, 정합부(13)는 콰시티이엠(Quasi TEM) 신호를 전송한다.

도 2 는 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나의 일실시예 후면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나는, 인쇄회로기판의 유전체(11) 후면에 위치하여 안테나 패턴을 제외한 다른 구성요소들이 인쇄회로기판을 중심으로 서로 대칭적 구조를 갖는다.

즉, 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나는, 유전체(11)의 후면에 위치하여 안테나 패턴(24)을 급전시키기 위한 평면형 도파관(22), 폭이 서 로 다른 적어도 하나의 전송선로로 이루어져 상기 평면형 도파관(22)을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 정합부(23), 상기 정합부(23)를 통해 급전되어 신호를 송수신하기 위한 안테나 패턴(24)을 포함한다.

이때, 상기 안테나 패턴(24)은 인쇄회로기판 유전체(11)의 전면에 위치한 안테나 패턴(14)과 xy 좌표 축을 기준으로 x축 대칭을 이룬다.

또한, 유전체(11)의 유전율과 높이는 각 평면형 도파관(12, 22), 평형 선로(정합부(13, 23), 안테나 패턴(14, 24)의 폭과 길이를 결정하는 인자이므로, 유전율과 높이를 적절히 선택하여 신호 전송을 극대화시킬 수 있다.

도 3 은 본 발명에 따른 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나의 복사 패턴을 나타내는 일예시도이다.

도 3의 (a)는 9.236GHz에서 H-plane(도 1)의 복사 패턴을 나타내고, (b)는 9.236GHz에서 E-plane(도 2)의 복사 패턴을 나타낸다. 이때, (a)의 방향성(Directivity)은 3.7dBi이고, (b)의 방향성은 0.6dBi이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 인쇄회로기판의 상/하면에 상호 대칭적으로 위치하 는 평면형 도파관이 상호 연결된 구조로 적어도 하나의 차단 주파수를 가지는 일체형 평면 도파관과 정합 기능을 가지는 전송선을 통해 급전되어 복사 손실을 낮추고 신호 전송 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 다이폴 안테나에 있어서,

   소정의 유전율과 높이를 가지는 유전체;

   상기 유전체의 전면에 위치한 안테나 패턴을 급전시키기 위한 전면 평면형 도파관;

   상기 유전체의 후면에 위치한 안테나 패턴을 급전시키기 위한 후면 평면형 도파관;

   상기 전/후면 평면형 도파관을 상호 연결하여 적어도 하나의 차단 주파수를 갖도록 하기 위한 연결수단;

   상기 유전체의 전면에 위치하여 상기 전면 평면형 도파관을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 전면 정합패턴; 및

   상기 유전체의 후면에 위치하여 상기 후면 평면형 도파관을 통해 급전된 신호를 정합하기 위한 후면 정합패턴

   을 포함하는 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전/후면 정합패턴 각각은,

   폭이 서로 다른 적어도 하나의 평형 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 평 면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 차단 주파수는,

   상기 전/후면 평면형 도파관 및 상기 연결수단의 폭과 높이에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 연결수단은,

   CPS(Co Planar Strip) 전송선인 것을 특징으로 하는 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전/후면 안테나 패턴은,

   xy 좌표 축을 기준으로 x축 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유전체의 유전율과 높이를 이용하여 상기 각 구성요소들의 폭과 길이를 결정하는 것을 특징으로 하는 평면형 도파관을 이용한 다이폴 안테나.

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