KR20060081773A - 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 안테나는 위성 방송 신호에 대해 원형 편파 신호 및 선형 편파 신호 모두를 미리 설정된 이득 이상으로 수신하기 위한 편파부가 상부면에 형성되고, 방사 패치가 형성되어 있으며, 상기 수신된 신호에 대해 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 추출하여 전달하는 RF 방사 패치부가 하부면에 형성되는 유전체 기판 및 다수의 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 돌출부가 상기 유전체 기판의 하부면에 결합하여 일정 간격을 두고 상기 유전체 기판에 결합되며 전도성 물질로 이루어지는 접지판을 포함한다. 본 발명에 의하면, 종래의 이동체에 설치되어 위성 방송 신호를 수신하는 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 신호의 감쇠를 최소화할 수 있다.

위성, 마이크로스트립, 감쇠, 안테나

Description

위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나{Microstrip Patch Antenna for Receiving Satellite Broadcasting}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나의 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나의 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 편파부의 구성을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 RF 방사 패치부의 상세한 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지판의 하면 구성을 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 편파부 102 : 편파기

110 : 패치부 112 : 방사 패치

114 : 급전 선로 116 : 프로브 라인

120 : 접지부 122 : 돌출부

124: 홈

본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호의 감쇠를 효율적으로 줄일 수 있는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 위성 신호의 수신을 위해서는 파라볼릭 형태의 안테나가 사용되어 왔다. 파라볼릭 안테나는 이득 및 효율면에서는 우수하나 크기나 기타의 구조적인 문제가 있어서 차량이나 선박과 같은 이동체에는 구비되기 어려운 문제점이 있었다.

차량과 같은 이동체에서 위성 방송 신호를 수신하기 위해, 다층 구조로 이루어진 슬롯 안테나가 사용되기도 하였다. 이러한 슬롯 안테나는 비교적 소형이고 광대역의 위성 방송 신호를 효율적으로 수신하는 장점이 있기는 하였으나 제작에 있어 비용이 많이 소모되는 문제가 있었다.

이동체에서도 위성 방송 신호를 수신할 수 있고 비교적 적은 비용으로 제작될 수 있는 마이크로스트립 패치 안테나가 제안되기도 하였다. 이러한 마이크로스트립 패치 안테나는 유전체 기판과 접지판으로 이루어지며, 유전체 기판과 접지판 사이에 스티로폼과 같은 유전체 물질을 삽입하여 접지판과 유전체 기판에 형성된 패치 사이에 전자기적 결합이 가능하도록 동작한다.

이와 같은 마이크로스트립 패치 안테나는 다층 구조의 슬롯 안테나에 비해 비용면에서 유리하고 이동체에도 쉽게 탑재할 수 있다는 장점이 있으나 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 유전체 기판과 접지판 사이에 스티로폼과 같은 유전체 물질이 삽입되나 스티로폼이 접지판 및 유전체 기판과 완벽히 밀착되지 않아 공극이 발생하며, 공극에 의해 RF 신호의 감쇠가 발생하는 문제점이 있었다.

둘째, 위와 같은 공극이 발생하는 것을 방지하도록, 스티로폼이 유전체 기판과 접지판 사이에 밀착되도록 하기 위해 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명에서는, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 이동체에 설치되어 위성 방송 신호를 수신할 수 있으며 신호의 감쇠를 최소화할 수 있는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 유전체를 유전체 기판과 접지판 사이에 삽입하지 않는 형태의 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나를 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 위성 방송 신호에 대해 원형 편파 신호 및 선형 편파 신호 모두를 미리 설정된 이득 이상으로 수신하기 위한 편파부가 상부면에 형성되고, 방사 패치가 형성되어 있으며, 상기 수신된 신호에 대해 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 추출하여 전달하는 RF 방사 패치부가 하부면에 형성되는 유전체 기판 및 다수의 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 돌출부가 상기 유전체 기판의 하부면에 결합하여 일정 간격을 두고 상기 유전체 기판에 결합되며 전도성 물질로 이루어지는 접지판을 포함하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나가 제공된다.

상기 편파부는 미리 설정된 각도로 기울어져 있으면 세 개의 금속선으로 구성된 복수의 편파기를 포함하며, 에칭 공정에 의해 형성될 수 있다.

상기 금속선의 기울기 각도는 44도 내지 45도인 것이 바람직하며, 상기 RF 방사 패치부는 다수의 방사 패치 및 급전 선로를 포함하며, 각각의 방사 패치에 결합된 급전 선로들의 신호는 LNB에 전달될 수 있다.

상기 접지판에 형성되는 돌출부는 프레스 공법에 의해 형성될 수 있으며, 상기 유전체 기판은 테프론 기판일 수 있다.

상기 돌출부의 높이는 1mm인 것이 바람직하며, 상기 돌출부에 상응하여 접지판의 하면에는 다수의 홈이 형성될 수 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 위성방송 수신용 마이크로 스트립 패치 안테나의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나의 사시도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마이크로스크립 패치 안테나는 편파부(100), RF 패치부(110) 및 접지부(120)를 포함한다.

편파부(100)는 안테나에 전달되는 RF 신호 중 원하는 편파의 신호만을 수신하는 기능을 한다. 본 발명에 의한 안테나는 위성방송 신호를 수신하기 위한 것이며, 위성방송 신호는 선형 편파 신호와 직선 편파 신호를 모두 포함하고 있다.

구체적으로, 위성방송 신호의 경우 11.7GHz 내지 12.2GHz 대역의 신호는 방송 시스템 관련 신호로서 원형 편파를 가지는 신호이고, 12.2GHz 내지 12.7GHz 대역의 신호는 커뮤니케이션(Communication) 시스템 관련 신호로서 선형 편파를 가지는 신호이다. 본 발명에서, 편파부(100)는 원형 편파 신호와 직선 편파 신호를 모두 포함하는 위성 방송 신호를 미리 설정된 이득 이상으로 수신하도록 한다.

통상적으로 안테나는 편파의 종류에 따라 다르게 구현된다. 즉, 선형 편파 신호를 받기 위한 안테나와 원형 편파 신호를 받기 위한 안테나는 별개로 구비되는 것이 일반적이다. 따라서, 선형 편파에 맞게 구현된 안테나는 원형 편파 신호를 수신할 경우 매우 낮은 이득으로 수신할 수밖에 없다. 그러나, 본 발명의 편파부(100)는 위성 방송 신호에 포함된 원형 편파 신호와 직선 편파 신호를 모두 미리 설정된 이득 이상으로 수신하도록 하는 기능을 한다. 원형 편파 신호와 직선 편파 신호 모두를 미리 설정된 이득 이상으로 수신하기 위한 구체적인 구조는 별도의 도면을 통해 후술하기로 한다.

RF 방사 패치부(110)는 편파부(100)를 통해 수신된 RF 신호중 원하는 대역의 신호를 수신하고 이를 전류 신호로 변환하여 LNB(Low Noise Blockdown Converter, 미도시)에 전달하는 기능을 한다. LNB는 RF 방사 패치부(110)가 수신한 고주파 대역의 신호를 중간 주파수 대역의 신호로 변환하며, 변환된 신호를 증폭하여 수신기에 전달하는 기능을 한다. RF 방사 패치부(110)는 패치와 급전 선로로 구성되며, 이에 대한 상세한 설명은 별도의 도면을 통해 후술하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 편파부(100) 및 RF 방사 패치부(110)는 테프론 기판상에 구현된다. 그러나, 편파부(100) 및 RF 방사 패치부(110)가 테프론 기판상에 구현되는 것에 한정되지는 않으며, 다른 유전체 기판이 사용될 수도 있다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 편파부(100) 및 RF 방사 패치부(110)는 에칭 공정에 의해 형성된다. 즉, 에칭 공정에 의해 테프론 기판의 상면에는 편파부(100)를 형성하고 하면에 RF 방사 패치부(110)를 형성하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 테프론 기판의 두께는 0.5mm인 것이 바람직하며, 0.5mm의 간격을 두고 편파부 및 RF 방사 패치부가 형성된다.

접지부(120)는 반사판으로서의 기능을 수행하여 RF 방사 패치부(110) 및 편파부(100)와의 전자기적 결합이 형성되도록 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 접지부를 구성하는 판과 편파부 및 RF 방사 패치부가 형성되는 테프론 기판과는 돌출부에 의해 이격되어 결합된다. 접지부가 RF 방사 패치부 및 편파부와의 전자기적 결합을 수행하려면 일정 거리 이상 이격되어야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 돌출부의 높이는 약 1mm인 것이 바람직하다.

종래의 경우, 테프론 기판과 접지판 사이에 스티로폼과 같은 유전체를 삽입하여 테프론 기판과 접지판 사이에 유전체 공간을 형성하는 것이 일반적이었다.

그러나, 전술한 바와 같이, 스티로폼 등을 삽입할 경우 접지판 및 테프론 기판과 완벽히 밀착하도록 스티로폼이 삽입되지 않아 전자파의 감쇠가 커지며, 또한 밀착된 구조로 스티로폼을 삽입하기 위해 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 접지판의 상부에 다수의 돌출부(122)를 형성하고, 다수의 돌출부(122)에 의해 접지판과 테프론 기판이 이격되도록 한다. 이 경우, 자유 공간이 접지판과 테프론 기판 사이의 유전체 역할을 하게 되므로 접지판과 테프론 기판 사이의 유전체 매질이 변경되지 않으며, 따라서 스티로폼 등의 별도의 유전체 물질을 삽입하는 경우보다 감쇠가 적게 일어난다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 돌출부는 프레스 공법을 이용하여 접 지판에 돌출부가 형성되도록 한다. 접지판에 프레스 공법을 이용하여 미리 설정된 크기의 힘을 가하게 되면, 접지판의 하부는 안으로 패이면서 홈을 형성하고, 패인 깊이만큼 접지판의 상부는 돌출되어 돌출부가 형성된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 편파부의 구성을 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 편파부는 다수의 편파기(102)를 포함한다.

편파기는 세 개의 금속선이 기울어진 형태로 형성되며, 전술한 바와 같이, 테프론 기판의 상면에 에칭 공정을 수행함으로써 형성된다. 세 개의 금속선이 기울어진 형태의 편파기는 원형 편파 신호 및 선형 편파 신호 모두를 미리 설정된 이득 이상으로 수신하도록 하고 신호의 간섭을 억제한다. 원형 편파 신호 및 선형 편파 신호 각각에 대한 수신 이득은 금속선의 기울기 각도를 변화시킴으로써 조절될 수 있다.

원활한 방송 수신을 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 금속선의 기울기는 44도 내지 45도인 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 RF 방사 패치부의 상세한 구성을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 방사 패치부는 다 수의 방사 패치(112) 및 급전 선로(114)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 방사 패치(112) 및 급전 선로(114)는 테프론 기판에 에칭 공정을 수행함으로써 형성된다.

방사 패치(112)는 안테나로 전달되는 RF 신호 중 원하는 대역의 RF 신호만을 수신하는 기능을 한다. 위성 방송 신호의 대역은 11.7GHz 내지 12.7GHz이므로 방사 패치는 이 대역의 신호만을 수신하도록 구현된다. 도 4에는 사각형 형상의 방사 패치가 도시되어 있으나, 필요에 따라 다른 형태의 방사 패치가 사용될 수도 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 방사 패치의 가로 간격은 22mm인 것이 바람직하며, 방사 패치의 세로 간격은 22.5mm인 것이 바람직하며, 방사 패치의 간격이 주파수 및 기타의 특성 정보에 따라 변경될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

방사 패치(112)에 의해 수신된 신호는 급전 선로(114)를 통해 LNB에 전달된다. 각각의 방사 패치에 결합된 급전 선로들에 전달되는 신호는 프로브 라인(116)에 모이게 되며, 프로브 라인(116)은 LNB와 결합되어 LNB에 신호를 전달한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지판의 하면 구성을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 접지판의 하면에는 다수의 원형 홈(124)이 형성된다. 원형 홈(124)은 프레스 공법에 의해 형성되는 것으로서, 프레스 공법에 의해 힘이 가해지면 힘이 가해진 부분은 안으로 홈을 형성하게 되며, 이에 따라 접지판 의 반대편에는 돌출부가 형성된다. 도 5에는 홈의 형상이 원형인 경우가 도시되어 있으나, 이는 프레스 공법에서 힘을 가하는 부분을 어떻게 설정하느냐에 따라 변경될 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나에 의하면 종래의 이동체에 설치되어 위성 방송 신호를 수신하는 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 신호의 감쇠를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 별도의 유전체를 유전체 기판과 접지판 사이에 삽입할 필요가 없는 바, 종래의 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 제작 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 위성 방송 신호에 대해 원형 편파 신호 및 선형 편파 신호 모두를 미리 설정된 이득 이상으로 수신하기 위한 편파부가 상부면에 형성되고, 방사 패치가 형성되어 있으며, 상기 수신된 신호에 대해 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 추출하여 전달하는 RF 방사 패치부가 하부면에 형성되는 유전체 기판 및

   다수의 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 돌출부가 상기 유전체 기판의 하부면에 결합하여 일정 간격을 두고 상기 유전체 기판에 결합되며 전도성 물질로 이루어지는 접지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 편파부는 미리 설정된 각도로 기울어져 있으면 세 개의 금속선으로 구성된 복수의 편파기를 포함하며, 에칭 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.
3. 제2항에 있어서,

   상기 금속선의 기울기 각도는 44도 내지 45도인 것을 특징으로 하는 위성방 송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.
4. 제1항에 있어서,

   상기 RF 방사 패치부는 다수의 방사 패치 및 급전 선로를 포함하며, 각각의 방사 패치에 결합된 급전 선로들의 신호는 LNB에 전달되는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.
5. 제1항에 있어서,

   상기 접지판에 형성되는 돌출부는 프레스 공법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.
6. 제1항에 있어서,

   상기 유전체 기판은 테프론 기판인 것을 특징으로 하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.
7. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부의 높이는 1mm이며, 상기 돌출부에 상응하여 접지판의 하면에는 다수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 위성방송 수신용 마이크로스트립 패치 안테나.

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