KR20090010891A

KR20090010891A - 선형 편광 패치 안테나 구조체

Info

Publication number: KR20090010891A
Application number: KR1020080068289A
Authority: KR
Inventors: 밍-짠 쩡; 준-진 양; 유에-피 후양; 지-밍 젠; 쿠얀-숭 러
Original assignee: 인파크 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2009-01-30
Also published as: TWM326235U; US20090027276A1

Abstract

본 발명은 원형 편광 신호를 수신하며 편광 손실을 상쇄시켜 신호 수신 품질을 개선할 수 있는 선형 편광 패치 안테나 구조체에 관한 것이다. 상기 구조체는 세라믹으로 이루어진 본체와, 상기 본체의 상단면에 설치된 메인 플레이트와, 상기 메인 플레이트와 전기적으로 절연되어 있으며 상기 본체의 하단면에 설치된 접지 플레이트, 그리고 상기 본체를 통과하여 상기 메인 플레이트에 전기적으로 연결되어 있는 신호 전송 단자를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 부품의 소형화를 달성할 수 있으며, 안테나에 의해 수신된 신호의 전기 요건이 충족된다.

선형 편광 패치 안테나, 원형 편광 신호, 메인 플레이트, 접지 플레이트, 신호 전송 단자

Description

선형 편광 패치 안테나 구조체{LINEAR POLARIZED PATCH ANTENNA STRUCTURE}

본 발명은 선형 편광 패치 안테나 구조체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하자면, 원형 편광 신호를 수신하는 선형 편광 패치 안테나에 관한 것이다.

무선 통신 기술의 발달로 인해, 전자 제품은 점점 더 고품질의 신호 수신을 필요로 하게 되었다. 예를 들어, 미연방 통신 위원회(FCC)는 이동 전화 및 기타 핸드셋에 반드시 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신기를 장착할 것을 권고하고 있다. 더욱이, 위성 산업 분야에 있어서는 전자 제품을 보다 경량화하고, 박형의 짧은 길이로 소형화할 것을 필요로 하고 있으며, 고집적 IC를 소형화할 필요가 있다. 무선 통신의 품질에 있어 중요한 인자는 안테나의 효율이다. 상이한 여러 용례에 따른 모든 종류의 무선 통신 시스템의 안테나는 무선 이동 전화와 같이 성능 요건이 서로 다른데, 무선 이동 전화의 단일 기능의 안테나 또는 다기능 안테나는 무선 통신, 위치 설정, 디지털 TV, 무선 근거리 통신망 등의 기능을 포함할 수도 있다. 베이스 스테이션은 상이한 배치 위치 및 환경에 따라 서로 다른 필드(field) 형상 및 편광 요건을 갖추고 있다. 운반이 용이하면서 호감이 가는 외관을 갖추기 위해서는, 안테나의 크기가 감소 되어야 하며, 안테나의 개수를 줄일 수 있도록 다기능 안테나가 설계되어야 하고, 또한 장치의 비용을 낮추어야 한다.

GPS 안테나의 경우, 적용 특성, 용이한 취급, 양적 성능 기준, 정확도, 시동 성능, 위치 추적 감도, 제품의 저전력 소비 등의 요건을 엄격히 갖추어야만 한다.

일반적으로, 신호는 선형 편광 신호와 원형 편광 신호로 구분되며, 송수신 시스템의 안테나는 신호 전송을 위한 공통 편광 모드를 갖추고 있다. 그러나, 원형 편광 안테나는 치수가 크기 때문에, 종래 기술의 원형 편광 안테나를 통해 원형 편광 신호를 수신하는 장치를 소형화하기에는 어려움이 있다. 더욱이, 통상의 칩 안테나는 원형 편광 신호를 수신하지만, 이러한 칩 안테나는 사용자의 취급, 배치 각도 등과 같은 외부 충격 및 조건에 의해 영향을 받기 쉬우며, 상기와 같은 외부 충격 및 조건은 또한 칩 안테나의 신호 수신 성능에 영향을 줄 수도 있다. 그 외에도, 패치형 역 에프 안테나(Patched Inverse F Antenna;PIFA)가 있는데, 이 안테나는 체적이 크고, 단일 골조로만 구성되어야 하며, 구조가 환경의 영향을 받기 쉬워 신호 수신 성능이 영향을 받게 된다.

결과적으로, 전술한 바와 같은 기술적인 결함을 고려하여, 본 발명의 출원인은 열정적으로 중단 없는 실험 및 연구에 매진해 온 결과 전술한 결함을 효과적으로 개선할 수 있는 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 제1 목적은 본체가 세라믹으로 이루어지고 메인 플레이트와 접지 플레이트가 본체 상에 배치된 구조로 형성되어, 원형 편광 신호를 수신하도록 사용 되는 선형 편광 패치 안테나 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 장치의 크기를 효과적으로 줄일 수 있는 선형 편광 패치 안테나 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 신호 수신 안정성을 개선할 수 있으며 수신 신호 품질이 외부 환경과 무관한 선형 편광 패치 안테나 구조체를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세라믹으로 이루어진 본체와; 상기 본체의 상단면에 설치된 메인 플레이트와; 상기 메인 플레이트와 전기적으로 절연되어 있으며 상기 본체의 하단면에 설치된 접지 플레이트; 그리고 상기 본체를 통과하여 상기 메인 플레이트와 전기적으로 연결되어 있는 신호 전송 단자를 포함하는 선형 편광 패치 안테나 구조체를 제공한다. 선형 편광 패치 안테나 구조체는 안테나 구조의 변경 및 금속 층의 크기 변경을 통해 원형 편광 신호를 수신할 수 있으며, 임피던스, 주파수 지점 및 대역폭 등과 같은 전기적인 특성을 충족시킨다.

상기 메인 플레이트와 상기 접지 플레이트는 금속 층을 포함한다. 상기 신호 전송 단자는 회로판 상의 연결 지점과 전기적으로 연결되어 메인 플레이트에 의해 수신된 원형 편광 신호를 장치의 내부에 전송한다. 따라서, 선형 편광 패치 안테나 구조체는 우수한 성능의 신호 수신 기능을 제공할 수 있다.

본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 다음과 같은 장점을 갖추고 있다.

첫째, 본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 보다 대형의 시스템으로 집적되는 부품의 소형화 및 고성능화에 기여한다.

둘째, 본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 원형 편광 신호를 수신할 수도 있으며, 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)가 원형 편광 신호를 수신하는 경우 유발되는 편광 손실이 외부 회로 또는 안테나 구조체를 조절함으로써 상쇄될 수 있다.

셋째, 본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 우수한 안정성을 갖추고 있으며, 수신 신호 품질이 외부 환경으로부터 영향을 받는 일을 방지할 수 있다.

본 발명이 이하의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 보다 구체적으로 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 발명의 예시를 위한 것으로서 본 발명이 이로만 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 선형 편광 패치 안테나 구조체를 도시한 도 1을 참조하면, 본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체는 세라믹으로 이루어진 본체(10)와, 메인 플레이트(12)와, 접지 플레이트(14), 그리고 신호 전송 단자(16)를 포함한다. 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 원형 편광 신호를 수신한다. 메인 플레이트(12)가 본체(10)의 상단면에 끼워지며, 접지 플레이트(14)는 본체(10)의 하단면에 끼워진다. 접지 플레이트(14)는 메인 플레이트(12)와 절연 처리되어 있다.

메인 플레이트(12)와 접지 플레이트(14)는 금속 층으로서, 재료는 실버일 수 도 있다. 즉, 실버가 스텐실 인쇄(stencil printing)를 통해 본체에 코팅되어 실버 층을 형성할 수 있다. 이렇게 해서 얻어진 금속 층은 금속 스퍼터링 또는 기타 방법에 의해 형성된다.

또한, 신호 전송 단자(16)가 본체(10)를 통과하며, 메인 플레이트(12)와 전기적으로 연결되어 있다. 본 실시예에 있어서, 신호 전송 단자(16)는 메인 플레이트(12)에 납땜 처리되어, 메인 플레이트(12) 상에 납땜점(18)을 형성한다.

바람직하게는, 신호 전송 단자(16)는 제1 연결부(161)를 포함하며, 이 제1 연결부(161)는 메인 플레이트(12)와 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 신호 전송 단자(16)는 제2 연결부(162)를 형성하도록 연장되어, 회로 기판 상의 연결부(도시하지 않음)에 전기적으로 연결된다. 접지 플레이트(14)는 메인 플레이트(12)와 절연 처리되어야 하며, 따라서 제2 연결부(162)는 접지 플레이트(14)와 절연 처리되어야 한다. 따라서, 접지 플레이트(14)의 금속 층은 제2 연결부(162)를 수용하기 위한 본체(10)의 관통공에 대응하는 관통공을 구비하여야 한다. 이러한 구성에 의하면, 제2 연결부(162)를 접지 플레이트(14)로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.

본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 또한, GPS 신호 등을 수신하기 위한 원형 편광 안테나의 기능성을 갖추고 있다. 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 상부 수신 모드를 통해 위성 기반의 신호를 수신할 수도 있으며, 필드의 방향이 지면과 직교하는 방향인 것만은 아니고, 위성 신호를 수신하기 위한 다른 각도로 배향될 수도 있다. 따라서, 안정된 신호 수신 품질이 제공될 수 있다. 또 한, 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 지향성과 함께 관련 부품의 수직면 상에서 최대 이득(gain)을 얻는다. 실험 데이터에 따르면, 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)의 수신 효율 및 최대 이득은 칩 안테나의 수신 효율 및 최대 이득보다 우수하다.

선형 편광 패치 안테나 구조체(1)가 원형 편광 신호를 수신하는 경우, 편광 손실로 일컬어지는 신호 수신 중의 손실이 발생할 수도 있다. 따라서, 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 선형 편광 안테나가 상이한 편광 신호를 수신하는 경우 편광 손실을 상쇄할 수 있도록 외부 회로에 연결되거나 외부 회로 내에 배치될 수도 있다. 이것은 또한, 본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)의 신호 수신 품질을 개선하는 효과가 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 회로 기판(2) 상에 장착될 수도 있다. 제2 연결부(162)에 대응하여 회로 기판(2) 상에 연결 지점이 설정되며, 이에 따라, 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 기타 다른 부품과 전기적으로 연결되도록 회로 기판(2) 상에 장착된다. 이 경우, 편광 손실이 상쇄되어 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)를 통해 수신된 원형 편광 신호의 전기적인 요건을 충족시키게 되는데, 이러한 전기적인 요건에는 임피던스, 주파수 지점 및 대역폭 등이 있다. 본 발명에서, 선형 편광 패치 안테나 구조체(1)는 장방형이지만, 안테나 구조체가 장착되는 장치에 따라 정방형 또는 기타 다른 형상으로 형성될 수도 있다.

본 발명이 현재 가장 실용적이면서 바람직한 실시예로 간주되고 있는 용어로 기술되어 있긴 하지만, 본 발명이 개시된 실시예로만 제한될 필요는 없음을 이해하여야 한다. 반면에, 이들 개시된 실시예는 이러한 모든 수정예 및 유사한 구조체를 포함하도록 가장 폭넓은 해석에 따른 이하의 특허청구범위의 정신 및 영역 내에 포함되는 각종 수정예 및 유사한 장치를 포함하는 것임을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 선형 편광 패치 안테나 구조체를 도시한 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 선형 편광 패치 안테나 구조체를 도시한 상면도.

도 3은 본 발명에 따른 회로 기판과 연결되어 있는 선형 편광 패치 안테나 구조체를 도시한 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 선형 편광 패치 안테나 구조체 10 : 본체

12 : 메인 플레이트 14 : 접지 플레이트

16 : 신호 전송 단자 18 : 납땜점

161 : 제1 연결부 162 : 제2 연결부

Claims

원형 편광 신호를 수신하기 위한 선형 편광 패치 안테나 구조체로서,

세라믹으로 이루어진 본체와;

상기 본체의 상단면에 설치된 메인 플레이트와;

상기 메인 플레이트와 전기적으로 절연되어 있는 상기 본체의 하단면에 설치된 접지 플레이트; 그리고

상기 본체를 통과하여 상기 메인 플레이트에 전기적으로 연결되어 있는 신호 전송 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제1항에 있어서, 상기 메인 플레이트와 상기 접지 플레이트는 금속 층인 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제2항에 있어서, 상기 메인 플레이트와 상기 접지 플레이트는 실버 층인 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제3항에 있어서, 실버 코팅이 스텐실 인쇄(stencil printing)를 통해 상기 본체에 도포되어 상기 실버 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제1항에 있어서, 상기 신호 전송 단자는 상기 메인 플레이트에 납땜 처리되는 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제5항에 있어서, 상기 신호 전송 단자는 제1 연결부를 구비하며, 상기 제1 연결부는 상기 메인 플레이트 상에 납땜 처리되는 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제1항에 있어서, 회로판에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제7항에 있어서, 상기 신호 전송 단자는 회로판에 전기적으로 연결되는 제2 연결부를 형성하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.
제1항에 있어서, 장방형인 것을 특징으로 하는 선형 편광 패치 안테나 구조체.