KR20060085031A - 패치형 듀얼 안테나 - Google Patents

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KR20060085031A
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Abstract

본 발명은 패치형 듀얼 안테나에 관한 것으로, 지피에스(GPS) 주파수대 이상의 서로 상이한 주파수의 제 1 주파수 신호 및 제 2 주파수 신호를 동시에 수신할 수 있는 패치형 듀얼 안테나로서, 제 1 유전체 기판의 상면에 제 1 방사패치전극이 형성된 제 1 주파수 신호 수신용의 제 1 주파수 안테나와, 제 2 유전체 기판의 상면에 제 2 방사패치전극이 형성되고 그 하면에 접지전극이 형성된 제 2 주파수 신호 수신용의 제 2 주파수 안테나와, 상기 제 1 방사패치전극, 제 1 유전체 기판, 제 2 방사패치전극, 제 2 유전체 기판 및 접지전극을 관통하며, 상기 제 1 방사패치전극 상에 솔더링된 제 1 급전점 및 제 2 급전점에 각각 연결되어 상기 제 1 및 제 2 방사패치전극과는 접속되고 접지전극과는 접속되지 않는 제 1 급전핀 및 제 2 급전핀을 포함하되, 상기 제 1 유전체 기판의 하면과 제 2 유전체 기판 및 제 2 방사패치전극의 상면이 일체로 결합된다. 따라서, 본 발명에 따르면 지피에스 안테나와 디엠비 안테나를 적층하여 일체로 결합함으로써, 하나의 안테나로 복수의 주파수를 동시에 수신할 수 있음과 동시에 안테나 자체의 크기를 소형화할 수 있다.
디지털 멀티미디어 방송(DMB), 지피에스(GPS), 방사패치전극, 유전체 기판, 급전핀

Description

패치형 듀얼 안테나{PATCH TYPE DUAL ANTENNA}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나의 상측 외형도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나의 하측 외형도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나중 디엠비 안테나의 주파수대 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나중 지피에스 안테나의 주파수대 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지피에스의 L1, L2 주파수 겸용 듀얼 안테나중 지피에스 안테나의 L1 고주파인 1.575㎓의 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지피에스의 L1, L2 주파수 겸용 듀얼 안테나중 지피에스 안테나의 L2 저주파인 1.277㎓의 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 제 1 유전체 기판 111 : 제 1 방사패치전극
112 : 노치 120 : 제 2 유전체 기판
121 : 제 2 방사패치전극 122 : 접지전극
131 : 제 1 급전점 132 : 제 2 급전점
133 : 제 1 급전핀 134 : 제 2 급전핀
본 발명은 듀얼 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디엠비(DMB) 안테나및 지피에스(GPS) 안테나를 적층하여 일체로 결합함으로써 하나의 안테나로 복수의 주파수를 동시에 수신할 수 있는 패치형 듀얼 안테나에 관한 것이다.
최근, 휴대용 단말기 또는 선박, 비행기 및 차량용 등의 이동체를 대상으로 그 위치를 정확히 파악할 수 있는 서비스로서, GPS(Global Positioning System(위치확인 위성 시스템); 이하, '지피에스'라 칭함)가 실용화되어 있다.
이러한 지피에스는 일반적으로 지구의 일정 궤도상을 비행하고 있는 인공위성을 이용하여 이동체에 대한 위치정보 제공뿐만 아니라, 교통관제, 유조선의 충돌방지, 대형 토목공사의 정밀측량 및 지도제작 등의 광범위한 분야에 응용되고 있으며, 그에 사용되는 안테나는 개인 휴대용에서부터 위성 탑재용까지 다양하게 개발되어 있다.
또한, 현재의 지피에스 안테나는 자동차용으로 그 사용범위가 확대되어, 운행자가 원하는 목적지까지의 도로사정 등을 자동차에 설치된 모니터로 사전에 파악하여 최단거리 운행이 가능하며, 이와 동시에 필요한 아이템 별로 원하는 데이터를 수신할 수도 있다.
또, 최근에는 지피에스 안테나를 휴대용 단말기에 내장함으로써, 휴대형 네비게이션 시스템을 구성하거나 휴대전화로의 긴급 통신에 있어서의 위치정보 취득 등에 이용하는 경향이 활발해지고 있으며, 그에 따라 소형의 지피에스 안테나가 요구되고 있는 실정이다.
한편, 최근에는 휴대용 단말기 또는 차량용 수신기를 통해 야외나 이동 중에도 방송시청이 가능한 새로운 서비스로서, DMB(Digital Multimedia Broadcasting(디지털 멀티미디어 방송); 이하, '디엠비'라 칭함) 시스템이 실용화되고 있다.
즉, 이러한 디엠비 시스템은 가정, 야외 및 차량 등에서 고음질 다채널의 오디오 서비스와, 고속이동 중에도 끊김없는 비디오 서비스, 그리고 방송정보, 뉴스, 교통정보와 같은 다양한 데이터 서비스를 개인 휴대 단말기(PDA)나 차량용 단말기를 통해 시청할 수 있는 멀티미디어 방송 서비스이며, 전송수단인 지상파 전송로와 위성 전송로에 따라 지상파 디엠비와 위성 디엠비로 구분된다.
상기 디엠비 시스템도 상기 지피에스에서 사용되는 지피에스 안테나와 마찬가지로, 소형의 디엠비 안테나가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
그러나, 개인 휴대 단말기나 선박, 비행기 및 차량용 등의 이동체에서 상기 지피에스 및 디엠비 시스템을 실현하기 위해서는 각각의 지피에스 안테나 및 디엠비 안테나를 별도로 설치하여야 하므로, 그에 따르는 비용이 증가하고, 상기 안테나들을 필요로 하는 기기 자체의 크기가 커지며, 안테나가 차지하는 공간에 제한이 가해진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 디엠비 안테나 및 지피에스 안테나를 적층하여 일체로 결합함으로써 하나의 안테나로 복수의 주파수를 동시에 수신할 수 있는 패치형 듀얼 안테나를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 패치형 듀얼 안테나는, 지피에스(GPS) 주파수대 이상의 서로 상이한 주파수의 제 1 주파수 신호 및 제 2 주파수 신호를 동시에 수신할 수 있는 패치형 듀얼 안테나로서, 제 1 유전체 기판(110)의 상면에 제 1 방사패치전극(111)이 형성된 제 1 주파수 신호 수신용의 제 1 주파수 안테나와, 제 2 유전체 기판(120)의 상면에 제 2 방사패치전극(121)이 형성되고 그 하면에 접지전극(122)이 형성된 제 2 주파수 신호 수신용의 제 2 주파수 안테나와, 상기 제 1 방사패치전극(111), 제 1 유전체 기판(110), 제 2 방사패치전극(121), 제 2 유전체 기판(120) 및 접지전극(122)을 관통하며, 상기 제 1 방사패치전극(111) 상에 솔더링된 제 1 급전점(131) 및 제 2 급전점(132)에 각각 연결되어 상기 제 1 및 제 2 방사패치전극(121)과는 접속되고 접지전극(122)과는 접속되지 않는 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)을 포함하되, 상기 제 1 유전체 기판(110)의 하면과 제 2 유전체 기판(120) 및 제 2 방사패치전극(121)의 상면이 일체로 결합된다.
바람직하게는, 상기 제 1 유전체 기판(110) 및 제 2 유전체 기판(120)의 비 유전율은 10 내지 90이다.
또한, 상기 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)을 하나의 급전선을 통해 다이플렉스에 연결하여 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 분리하는 것이 바람직하다.
또, 제 1 유전체 기판(110)의 상면에 있는 제 1 방사패치전극(111)의 주파수 범위는 1.5~3.0GHz 이고, 제 2 유전체 기판(120)의 상면에 있는 제 2 방사패치전극(121)의 주파수 범위는 1.0~2.0GHz이며, 상기 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 주파수는 디엠비(DMB) 신호이며, 상기 제 2 주파수는 지피에스(GPS) 신호인 것이 바람직하다.
또, 상기 제 1 주파수는 지피에스(GPS)의 고주파 신호이고 상기 제 2 주파수는 지피에스(GPS)의 저주파 신호인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 방사패치전극(111) 및 제 2 방사패치전극(121)에는 우향 또는 좌향 편파를 수신할 수 있도록 그 중심점을 대각으로 하는 코너의 모서리부를 삼각형상으로 절개한 적어도 하나 이상의 노치가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 디엠비(DMB) 신호, 지피에스(GPS)의 고주파 신호 및 지피에스(GPS)의 저주파 신호 수신용 안테나를 적층가능한 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나의 상측 외형도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나의 하측 외형도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나의 단면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나중 디엠비 안테나의 주파수대 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나중 지피에스 안테나의 주파수대 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트이며, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지피에스의 L1, L2 주파수 겸용 듀얼 안테나중 지피에스 안테나의 L1 고주파인 1.575㎓의 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지피에스의 L1, L2 주파수 겸용 듀얼 안테나중 지피에스 안테나의 L2 저주파인 1.277㎓의 특성을 나타내는 반사계수(S11) 및 스미스차트이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 패치형 듀얼 안테나(100)는 제 1 유전체 기판(110)의 상면에 제 1 방사패치전극(111)이 형성된 디엠비 및 지피에스의 L1 주파수 수신 안테나와, 제 2 유전체 기판(120)의 상면에 제 2 방사패치전극(121)이 형성되고 그 하면에 접지전극(122)이 형성된 지피에스의 L1 및 L2 주파수 수신 안테나가 순차적으로 적층되고, 제 1 및 제 2 급전핀(133, 134)이 상기 디엠비 및 지피에스의 L1 주파수 수신 안테나와 지피에스의 L1, L2 주파수 수신 안테나를 관통하여 상기 제 1 방사패치전극(111) 상에 형성된 제 1 및 제 2 급전점(131, 132)과 제 1 및 제 2 급전핀(133, 134)이 연결되되, 상기 제 1 및 제 2 급전핀(133 및 134)은 상기 제 1 및 제 2 방사패치전극(121)과는 접속되고 접지전극(122)과는 접속되지 않는 구성이다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판(110, 120)은 세라믹이나 테플론 등의 유전체로 이루어져 실질적으로 사각형상이고 그 비유전율(εr)은 10 내지 90인 것이 바람직하다. 또, 실질적으로 사각형상인 제 1 및 제 2 방사패치전극(111, 121)과 접지전극(122)은 구리등의 도체이거나 은 페이스트를 인쇄하여 형성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판(110, 120)을 실질적으로 사각형상으로 설명하고 있지만, 다각형, 원형 또는 타원형의 형상으로 형성할 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 구성을 더욱 구체적으로 설명하면, 제 1 유전체 기판(110)의 상면에는 1.5~3.0GHz의 주파수, 더욱 바람직하게는 2.642㎓의 고주파를 수신할 수 있도록 상기 제 2 방사패치전극(121)보다 상대적으로 작은 제 1 방사패치전극(111)이 형성되어 디엠비 및 지피에스의 L1 주파수 수신 안테나가 형성된다.
도 4를 참조하면, 디엠비의 주파수대에서 사용되는 2.642㎓에서는 그 임피던스가 51.714Ω으로 안테나의 기준 임피던스인 50±15Ω의 범위에 속함을 알 수 있다.
이때, 상기 제 1 방사패치전극(111)과 제 2 방사패치전극(121)에는 우향 또는 좌향 편파를 수신할 수 있도록, 그 중심점을 대각으로 대향하는 2개의 코너에 모서리부를 삼각형상으로 절개한 노치(축퇴분리소자, 112)가 형성되어 있다(도 1참조).
또한, 제 2 유전체 기판(120)의 상면에는 1.0~2.0GHz의 주파수, 더욱 바람직 하게는 1.575㎓의 L1 주파수와, 1.277㎓의 L2 주파수를 수신하는 제 2 방사패치전극(121)이 형성되고, 상기 제 2 유전체 기판(120)의 하면에는 접지전극(122)이 형성되어 지피에스의 L1, L2 주파수 수신 안테나가 형성된다.
도 5를 참조하면, 지피에스의 주파수대에서 사용되는 1.575㎓에서는 그 임피던스가 49.670Ω이고, 도 6을 참조하면, 지피에스의 L1 반송파주파수인 1.575㎓에서는 그 임피던스가 58.304Ω이며, 도 7을 참조하면, 지피에스의 L2 반송파주파수인 1.227㎓에서는 그 임피던스가 62.734Ω으로 안테나의 기준 임피던스인 50±15Ω의 범위에 속함을 알 수 있다.
이때, 상기 지피에스의 L1, L2 주파수 수신 안테나의 제 2 유전체 기판(120) 상에 디엠비 및 지피에스의 L1 주파수 수신 안테나인 제 1 유전체 기판(110)이 적층된다.
즉, 제 1 유전체 기판(110)의 하면과 제 2 유전체 기판(120)의 상면 사이에 제 2 방사패치전극(121)이 삽입된 형상이며, 상기 제 2 방사패치전극(121)을 제외한 제 1 유전체 기판(110)의 하면과 제 2 유전체 기판(120) 및 제 2 방사패치전극(121)의 상면이 접착제 등으로 접착된다.
따라서, 지피에스의 L1, L2 주파수 수신 안테나와 디엠비 및 지피에스의 L1 주파수 수신 안테나가 일체로 결합되며, 제 1 방사패치전극(111) 및 제 2 방사패치전극(121)은 각각 제 1 유전체 기판(110)에 의해 전기적으로 절연되어 독립적으로 동작한다.
한편, 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)은 상기 제 1 방사패치전극 (111), 제 1 유전체 기판(110), 제 2 방사패치전극(121), 제 2 유전체 기판(120) 및 접지전극(122)을 관통하며, 상기 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)은 상기 제 1 방사패치전극(111) 상에 솔더링되어 형성된 제 1 급전점(131) 및 제 2 급전점(132)과 각각 전기적으로 연결된다.
즉, 디엠비 및 지피에스의 L1 주파수 수신 안테나의 제 1 방사패치전극(111)을 통해 수신되는 고주파는 상기 제 1 급전핀(133)을 통해 해당 기기에서 수신하며, 지피에스의 L1, L2 주파수 수신 안테나의 제 2 방사패치전극(121)을 통해 수신되는 저주파는 상기 제 2 급전핀(134)을 통해 해당기기에서 수신하게 된다.
이때, 상기 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)을 하나의 급전선을 이용해 전기적으로 다이플렉스(Diplexer, 미도시)에 연결하여 디엠비 안테나의 고주파신호와 지피에스 안테나의 저주파 신호를 분리할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 제 1 방사패치전극(111) 및 제 2 방사패치전극(121)을 적층하였지만, 이외에도 제 3 방사패치전극(미도시)을 추가로 적층하여 디엠비(DMB), 지피에스(GPS)의 고주파인 L1 및 지피에스(GPS)의 저주파인 L2 주파수를 수신할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르는 패치형 듀얼 안테나에 따르면, 디엠비 안테나 및 지피에스의 L1, L2 주파수 안테나를 적층하여 일체로 결합함으로써, 하나의 안테나로 복수의 주파수를 동시에 수신할 수 있음과 동시에 안테나 자체의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 디엠비 안테나 및 지피에스의 L1, L2 주파수 안테나를 적층하여 일체로 결합함으로써, 상기 디엠비 안테나와 지피에스 안테나를 필요로 하는 시스템이 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

Claims (8)

  1. 지피에스(GPS) 주파수대 이상의 서로 상이한 주파수의 제 1 주파수 신호 및 제 2 주파수 신호를 동시에 수신할 수 있는 패치형 듀얼 안테나로서,
    제 1 유전체 기판(110)의 상면에 제 1 방사패치전극(111)이 형성된 제 1 주파수 신호 수신용의 제 1 주파수 안테나와,
    제 2 유전체 기판(120)의 상면에 제 2 방사패치전극(121)이 형성되고 그 하면에 접지전극(122)이 형성된 제 2 주파수 신호 수신용의 제 2 주파수 안테나와,
    상기 제 1 방사패치전극(111), 제 1 유전체 기판(110), 제 2 방사패치전극(121), 제 2 유전체 기판(120) 및 접지전극(122)을 관통하며, 상기 제 1 방사패치전극(111) 상에 솔더링된 제 1 급전점(131) 및 제 2 급전점(132)에 각각 연결되어 상기 제 1 및 제 2 방사패치전극(121)과는 접속되고 접지전극(122)과는 접속되지 않는 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)을 포함하되,
    상기 제 1 유전체 기판(110)의 하면과 제 2 유전체 기판(120) 및 제 2 방사패치전극(121)의 상면이 일체로 결합되는 것을 특징으로 패치형 듀얼 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 유전체 기판(110) 및 제 2 유전체 기판(120)의 비유전율은 10 내지 90인 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 급전핀(133) 및 제 2 급전핀(134)을 하나의 급전선을 통해 다이플렉스에 연결하여 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 분리하는 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    제 1 유전체 기판(110)의 상면에 있는 제 1 방사패치전극(111)의 주파수 범위는 1.5~3.0GHz 이고, 제 2 유전체 기판(120)의 상면에 있는 제 2 방사패치전극(121)의 주파수 범위는 1.0~2.0GHz이며, 상기 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 디엠비(DMB) 신호이며, 상기 제 2 주파수는 지피에스(GPS) 신호인 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 지피에스(GPS)의 고주파 신호이고 상기 제 2 주파수는 지피에스(GPS)의 저주파 신호인 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 방사패치전극(111) 및 제 2 방사패치전극(121)에는 우향 또는 좌향 편파를 수신할 수 있도록 그 중심점을 대각으로 하는 코너의 모서리부를 삼각형상으로 절개한 적어도 하나 이상의 노치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
  8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 디엠비(DMB) 신호, 지피에스(GPS)의 고주파 신호 및 지피에스(GPS)의 저주파 신호 수신용 안테나를 적층가능한 것을 특징으로 하는 패치형 듀얼 안테나.
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