KR20090110175A - Circularly Polarized Wave Patch Antenna - Google Patents

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KR20090110175A
KR20090110175A KR1020080035824A KR20080035824A KR20090110175A KR 20090110175 A KR20090110175 A KR 20090110175A KR 1020080035824 A KR1020080035824 A KR 1020080035824A KR 20080035824 A KR20080035824 A KR 20080035824A KR 20090110175 A KR20090110175 A KR 20090110175A
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하지훈
문영민
김정
김선권
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주식회사 네오펄스
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Abstract

PURPOSE: A circularly polarized patch antenna is provided to improve a gain by increasing the maximum direction current without the change of the size and the antenna characteristic. CONSTITUTION: A circularly polarized wave patch antenna includes a radiation patch electrode(101), a ground electrode(110), and a connection board(120). A slit or notch is formed in an edge of the radiation patch electrode. The ground electrode is arranged in the lower side of the radiation patch electrode. The ground electrode has a plurality of protrusions. The plurality of protrusions are bended to the radiation patch electrode or opposite side. Each protrusion has a square, triangle, semicircular, or semi-oval shape. The connection board provides the electrical contact with the radiation patch electrode and the electrical interface with the external feeding line.

Description

원편파 패치 안테나{Circularly Polarized Wave Patch Antenna}Circularly Polarized Wave Patch Antenna

본 발명은 원편파 패치 안테나에 관한 것으로, 특히 안테나 모듈의 크기를 확장하지 않으면서도 이득을 높일 수 있도록 한 원편파 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a circularly polarized patch antenna, and more particularly, to a circularly polarized patch antenna capable of increasing gain without expanding the size of the antenna module.

다양한 휴대 기기들의 급속한 보급에 따라 좀 더 작고 효율이 좋은 안테나의 요구가 급증하고 있다. 특히, DMB(Digital Multimedia Broadcasting), DAB(Digital Audio Broadcasting), RFID(Radio Frequency Identification), GPS(Global Positioning System) 등의 다양한 무선 통신 방식을 지원하는 휴대용 기기들이 다양하게 활용되고 있어 이러한 통신 방식에 적용될 수 있는 더 작고 더 높은 효율의 안테나가 다양하게 연구되고 있다.With the rapid spread of various portable devices, the demand for smaller and more efficient antennas is rapidly increasing. In particular, portable devices supporting various wireless communication methods such as DMB (Digital Multimedia Broadcasting), DAB (Digital Audio Broadcasting), RFID (Radio Frequency Identification), and GPS (Global Positioning System) are being used in various ways. Various smaller and higher efficiency antennas that can be applied have been studied.

특히, 이러한 휴대용 기기는 그 통신 특성상 원편파 안테나를 이용할 경우 균일한 송수신 품질을 유지할 수 있어 작은 크기를 가지는 원편파 패치 안테나를 내장하거나 혹은 외장형으로 지원하도록 구성되고 있다.In particular, such a portable device can maintain a uniform transmission and reception quality when using a circular polarization antenna due to its communication characteristics, and is configured to internally or externally support a circular polarization patch antenna having a small size.

이러한 원편파 패치 안테나는 원편파 안테나의 구성을 간소화하여 금속판 형태의 패치로 방사체를 구현한 것으로, 일반적으로 유전체 기판을 절연층으로 하여 패치 전극과 접지면을 이격 배치한 구성을 이용한다. The circularly polarized patch antenna implements a radiator as a metal plate-type patch by simplifying the configuration of the circularly polarized antenna, and generally uses a configuration in which a patch electrode and a ground plane are spaced apart from each other using a dielectric substrate as an insulating layer.

도 1은 일반적인 유전체 원편파 패치 안테나의 구성을 보인 것으로, 설명의 편의를 위해서 급전 구성은 생략한 것이다. 원편파 패치 안테나는 한쌍의 안테나에 대응되는 것이므로 이중 급전을 이용하나 방사체의 일부를 변형하는 것으로 단일 급전도 가능하므로 응용 방식에 따라 급전 구조는 다양해 질 수 있다.1 shows a configuration of a general dielectric circular polarization patch antenna, and a power supply configuration is omitted for convenience of description. Since the circularly polarized patch antenna corresponds to a pair of antennas, a double feeding is used, but a single feeding is also possible by modifying a part of the radiator, so the feeding structure may vary according to the application method.

먼저, 세라믹 등의 유전체(10)의 상부 일부에 사각형 방사 패치 전극(11)이 위치하고, 상기 유전체(10) 하부 전면에 접지 전극(12)이 배치된다. 상기 패치 전극(11)은 내부에 슬릿이 포함되거나 대각 일부를 제거한 노치를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 접지 전극(12)은 공진 주파수와는 직접적 연관은 없으나 충분한 넓이로 구성될 경우 안테나의 후면에 발생되는 백로브를 효과적으로 차단하여 이득이 높아지기 때문에 가능한 넓게 구성하는 것이 바람직하다. 하지만 휴대용 안테나의 크기 제한에 의해 필요한 넓이보다 작게 구성되는 것이 일반적이므로 이득에 제한이 발생하게 된다.First, the rectangular radiation patch electrode 11 is positioned on a portion of the upper portion of the dielectric 10 such as ceramic, and the ground electrode 12 is disposed on the entire lower surface of the dielectric 10. The patch electrode 11 may include a notch in which slits are included or diagonal portions are removed. In this case, the ground electrode 12 is not directly related to the resonant frequency, but if it is configured to have a sufficient width, the ground electrode 12 is preferably configured to be as wide as possible because it effectively blocks the back lobe generated at the rear of the antenna. However, the gain is limited because the size of the portable antenna is generally smaller than the required width.

상기 패치 안테나의 공진 주파수는 상기 유전체(10)의 유전율과 상기 패치 전극(11)의 각 변 길이에 의해서 결정된다. The resonance frequency of the patch antenna is determined by the dielectric constant of the dielectric 10 and the length of each side of the patch electrode 11.

도 2 및 도 3은 유전율을 조절하기 위해 구성을 변형한 유전체 원편파 패치 안테나의 예를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 유전체(10)의 하부 일부에 접지 전극(12)을 벽의 형태로 연장한 연장 접지 전극(13)을 형성한 경우를 보인 것이다. 이러한 구성을 통해서 유전체(10)의 유전율을 상기 연장 접지 전극(13)으로 조절할 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 안테나를 마치 공진기처럼 동작하도록 하여 특성을 열화 시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.2 and 3 show an example of a dielectric circular polarization patch antenna whose configuration is modified to adjust the dielectric constant. As shown in the drawing, the ground electrode 12 extends in the form of a wall on the lower part of the dielectric 10. The case where the extended ground electrode 13 is formed is shown. Through this configuration, the dielectric constant of the dielectric 10 can be adjusted by the extension ground electrode 13. However, such a configuration is not preferable because the antenna can behave like a resonator and thus deteriorate characteristics.

일반적으로 상기 유전체(10)의 비유전율이 높아지면 커패시턴스의 영향으로 마치 안테나가 길어지는 것과 같은 효과를 얻을 수 있기 때문에 안테나 크기를 줄일 수 있으나, 이러한 커패시턴스의 영향으로 인해 방사 전력이 축적되는 등의 방사 손실이 발생할 수 있어 방사 효율은 낮아질 수 있다.In general, when the dielectric constant of the dielectric 10 is increased, the antenna size can be reduced because an effect such as an antenna is lengthened can be obtained under the influence of capacitance, but radiation power is accumulated due to the influence of capacitance. Radiation losses can occur and radiation efficiency can be lowered.

즉, 유전체(10)의 비유전율이 높을 수록 안테나 크기를 줄일 수 있으나 방사 손실이 커질 수 있고, 유전체(10)의 공정 편차에 의해 안테나 공진 주파수 변화가 심하게 발생하게 되므로 이를 보상하기 위해 상기와 같은 연장 접지 전극(13)이나 별도의 조정 전극을 부가하는 등의 추가적인 보상 작업이 요구된다. 따라서, 이러한 유전체(10)를 사용하지 않음으로써 방사 손실을 방지하고 유전체 공정 편차에 의한 공진 주파수 보상 구조(연장 접지 전극(13)이나 조정 전극 추가 등) 및 보상 공정을 생략하는 것이 대량 생산 안테나의 일반적인 추세이기 때문에, 현재 대량 생산되는 원편파 패치 안테나는 비록 크기가 조금 더 커지더라도 대부분 유전체를 사용하지 않는다. That is, the higher the relative dielectric constant of the dielectric 10 can reduce the antenna size, but the radiation loss can be increased, and the antenna resonance frequency change is severely caused by the process deviation of the dielectric 10, so as to compensate for this. Additional compensation work is required, such as adding an extension ground electrode 13 or a separate adjustment electrode. Therefore, the use of such a dielectric 10 prevents radiation loss and omits the resonant frequency compensation structure (such as the extension ground electrode 13 or adjustment electrode addition) and the compensation process due to the dielectric process deviation. As a general trend, most mass-produced circularly polarized patch antennas do not use dielectrics, even if they are a little larger.

따라서, 제조 효율과 안테나 크기 및 이득은 서로 트레이드 오프의 관계에 있어 일정한 안테나 품질과 제조 효율을 유지하면서 크기를 줄이는데 한계가 있으나 시장에서는 저렴하면서도 더 작고 더 높은 이득을 가지며 추가적인 기능(예를 들어, 송수신 상태 표시 기능 등)을 한정된 안테나 구조에 통합 구현할 것을 요구 하고 있어, 제한된 안테나 면적 내에서 이득을 높일 수 있으면서 공간 활용이 가능할 뿐 아니라 비용을 줄일 수 있는 새로운 원편파 패치 안테나의 개발이 시급한 실정이다.Therefore, manufacturing efficiency, antenna size and gain are trade-offs, and there is a limit to reducing the size while maintaining a constant antenna quality and manufacturing efficiency, but in the market it is cheaper, smaller and higher gain and additional features (e.g., It is urgent to develop a new circularly polarized patch antenna that can reduce the cost as well as use the space while increasing the gain within the limited antenna area. .

상기와 같은 문제점과 시장의 요구를 감안하여 새롭게 제안하는 본 발명 실시예들의 목적은 안테나 크기를 확장하지 않으면서도 이득을 높이고 공간 활용이 가능하도록 한 원편파 패치 안테나를 제공하는 것이다. In view of the above problems and market demands, an object of the presently proposed embodiments is to provide a circularly polarized patch antenna capable of increasing the gain and using a space without expanding the antenna size.

본 발명 실시예들의 다른 목적은 안테나 특성과 전체 크기를 변화시키지 않으면서 안테나의 최대방향 전류를 증가시켜 크기를 확장한 효과를 얻을 수 있도록 한 원편파 패치 안테나를 제공하는 것이다. Another object of the embodiments of the present invention is to provide a circularly polarized patch antenna capable of increasing the size by increasing the maximum current of the antenna without changing the antenna characteristics and the overall size.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은 안테나 제조 편차를 보상하기 위한 복잡한 구조를 추가하지 않고서도 이득은 유지한 채 크기를 줄여 대량 생산에 적합하도록 함으로써 비용을 절감한 원편파 패치 안테나를 제공하는 것이다. Another object of the embodiments of the present invention is to provide a circularly polarized patch antenna which is cost-effective by reducing its size and making it suitable for mass production without adding a complicated structure for compensating antenna manufacturing variation.

본 발명 실시예들의 또 다른 목적은, 크기 변화나 추가적인 부품의 부가 없는 단순한 구조 변화를 통해 이득을 향상시키도록 하여 이득 향상을 위한 비용 발생을 최소화 한 원편파 패치 안테나를 제공하는 것이다. It is still another object of the embodiments of the present invention to provide a circularly polarized patch antenna that minimizes the cost for gain gain by improving the gain through a simple structural change without changing the size or adding additional components.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원편파 패치 안테나는 고정 부유하는 방사 패치 전극과; 상기 방사 패치 전극 하부에 구성되며 상기 방사 패치 전극 측이나 그 반대편 측으로 절곡되어 연장된 복수의 돌출부를 구비한 접지 전극을 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the circularly polarized patch antenna according to an embodiment of the present invention is a fixed floating floating patch electrode; And a ground electrode configured under the radiation patch electrode and having a plurality of protrusions which are bent and extended toward the radiation patch electrode side or the opposite side thereof.

또한, 상기 방사 패치 전극을 상기 접지 전극과 이격 고정하는 케이스 구조물을 더 포함할 수 있다.In addition, the radiation patch electrode may further include a case structure for fixing the spaced apart from the ground electrode.

상기 돌출부의 돌출 면적은 상기 돌출부 사이의 비어있는 면적보다 작게 구성되는 것이 바람직하며, 상기 돌출부는 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형을 포함하는 다각형 구조 중 하나 이상의 형태를 가질 수 있다.The protrusion area of the protrusion may be configured to be smaller than the empty area between the protrusions, and the protrusion may have one or more forms of a polygonal structure including a rectangle, a triangle, a semicircle, and a semi-ellipse.

상기 접지 전극에 배치되면서 상기 방사 패치 전극과의 전기적 접점 및 외부 급전선과의 전기적 인터페이스를 제공하는 연결 기판을 더 구성할 수 있으며, 이러한 연결 기판은 상기 급전선의 신호를 급전 신호와 DC 신호로 분리하는 신호 분리부와 상기 분리된 DC 신호에 의해 동작되는 소자를 더 구비할 수 있다. The connection board may be further configured to be disposed on the ground electrode to provide an electrical contact with the radiation patch electrode and an electrical interface with an external feed line. The connecting board may separate the feed line signal into a feed signal and a DC signal. The apparatus may further include a signal separator and an element operated by the separated DC signal.

본 발명의 실시예에 따른 원편파 패치 안테나는 안테나 크기를 확장하지 않으면서도 이득을 높이고 공간 활용이 가능하도록 함으로써, 작은 크기를 유지하면서도 안테나의 이득을 높이고 내부 공간을 활용하여 부가적인 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.The circularly polarized patch antenna according to the embodiment of the present invention can increase the gain and use the space without expanding the antenna size, thereby increasing the gain of the antenna while maintaining the small size and utilizing the internal space to implement additional functions. It has an effect.

본 발명의 실시예에 따른 원편파 패치 안테나는 안테나 특성과 전체 크기를 변화시키지 않으면서 안테나의 최대방향 전류를 증가시켜 크기를 확장한 것과 같은 이득 향상을 얻을 수 있는 효과가 있다.The circularly polarized patch antenna according to the embodiment of the present invention has an effect of obtaining a gain improvement such as extending the size by increasing the maximum current of the antenna without changing the antenna characteristics and the overall size.

본 발명의 실시예에 따른 원편파 패치 안테나는 안테나 제조 편차를 보상하기 위한 복잡한 구조를 추가하지 않고서도 이득은 유지한 채 크기를 줄여 대량 생 산에 적합하도록 함으로써 비용을 절감하는 효과가 있다.The circularly polarized patch antenna according to the embodiment of the present invention has the effect of reducing the cost by reducing the size and making it suitable for mass production without adding a complicated structure for compensating the antenna manufacturing deviation.

본 발명의 실시예에 따른 원편파 패치 안테나는 크기 변화나 추가적인 부품의 부가 없는 단순한 구조 변화를 통해 이득을 향상시키도록 함으로써 이득 향상을 위한 비용 발생을 최소화하는 효과가 있다.The circularly polarized patch antenna according to the embodiment of the present invention has an effect of minimizing the cost generation for the gain by improving the gain through a simple structural change without changing the size or adding additional components.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다. The present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.

도 4는 본 발명 일 실시예의 구조를 보인 단면도로서, 도시한 바와 같이 방사 패치 전극(101)과 상기 방사 패치 전극(101)의 하부에 이격 되어 배치된 접지 전극(110)이 나타나 있다. 상기 접지 전극(110)은 상기 방사 패치 전극(101) 측으로 절곡되어 연장된 복수의 돌출부를 구비하고 있어 방사 효율에 대한 영향을 줄이면서도 접지 전극의 면적이 확장되는 효과를 가져온다.4 is a cross-sectional view showing a structure of an embodiment of the present invention, and as shown, a radiation patch electrode 101 and a ground electrode 110 spaced apart from the bottom of the radiation patch electrode 101 are shown. The ground electrode 110 is provided with a plurality of protrusions that are bent and extended toward the radiation patch electrode 101 to reduce the effect on the radiation efficiency and to expand the area of the ground electrode.

즉, 유전율의 편차가 발생할 가능성과 그로 인한 추가 보정이 요구되는 유전체를 사용하지 않고 공기를 유전체로서 사용하며, 이러한 안테나 구조는 상기 방사 패치 전극(101)과 상기 접지 전극(110)을 물리적으로 보호하는 케이스 구조물(미도시)에 의해 고정 유지될 수 있다. 즉, 안테나 케이스의 일부에 상기 방사 패치 전극(101)을 끼워 고정하는 구조물을 형성하고, 다른 일부에 상기 접지 전극(110)을 수납하는 구조물을 형성하도록 하며, 급전선의 연결과 고정 등에 관한 구조물을 형성하도록 함으로써, 다양한 형태를 가지는 안테나 케이스에 상기 방사 패치 전 극(101)과 접지 전극(110)이 안정적으로 결합 될 수 있다.In other words, air is used as the dielectric rather than the dielectric having the possibility of occurrence of a variation in the dielectric constant and thus requiring further correction, and this antenna structure physically protects the radiating patch electrode 101 and the ground electrode 110. It can be fixed and maintained by the case structure (not shown). That is, to form a structure for fixing the radiation patch electrode 101 to a part of the antenna case, to form a structure for accommodating the ground electrode 110 in the other part, the structure related to the connection and fixing of the feed line By forming, the radiation patch electrode 101 and the ground electrode 110 can be stably coupled to the antenna case having a variety of forms.

도 5는 본 발명 실시예에 따른 원편파 패치 안테나의 구조를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 마주보는 모서리에 노치가 형성된 방사 패치 전극(101)이 접지 전극(110)과 이격되어 배치되어 있고, 외부로부터 제공되는 급전선을 포함하는 신호 케이블(130)과 상기 안테나 사이의 전기적 인터페이스를 제공하는 기판(120)이 상기 접지 전극(110) 상에 배치되어 있음을 볼 수 있다. 한편, 상기 기판(120) 상에는 상기 이격된 방사 패치 전극(101)과 전기적으로 연결되는 급전핀(121)이 구성될 수 있다. 5 illustrates a structure of a circularly polarized patch antenna according to an exemplary embodiment of the present invention, in which a radiating patch electrode 101 having a notch formed at an opposite edge thereof is spaced apart from the ground electrode 110 as illustrated. It can be seen that a substrate 120 providing an electrical interface between the signal cable 130 including the feed line provided from the antenna and the antenna is disposed on the ground electrode 110. Meanwhile, a feeding pin 121 may be formed on the substrate 120 to be electrically connected to the spaced apart patch electrode 101.

상기 방사 패치 전극(101)의 구성과 상기 급전핀(121)의 구성을 포함하는 기판(120)의 배치는 다양하게 변경될 수 있어 사각형 패치 전극, 노치나 슬릿이 구성된 패치 전극, 그 외에 당 업계에서 사용되고 있는 원형, 타원형 등의 다양한 패치 전극 구조와 하나 이상의 급전선 연결 방식 등이 선택적으로 적용될 수 있다. The arrangement of the substrate 120 including the configuration of the radiation patch electrode 101 and the configuration of the feed pin 121 may be variously changed, such that a rectangular patch electrode, a patch electrode configured with notches or slits, and the like Various patch electrode structures such as circular, elliptical, and one or more feed line connection methods used in the above may be selectively applied.

상기 접지 전극(110)은 일반적인 평면 접지 전극이 아니라 측면 일부를 절곡 연장한 복수의 돌출부를 구비한 전극 구조를 적용하고 있다. 이러한 구조는 도 6과 같이 다양한 구성으로 변형될 수 있는데, 상기 돌출부는 앞서 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 연장 면을 형성하지 않아야 한다. 즉, 돌출부는 충분한 공간을 두면서 배치되어야 하며, 그 배치나 크기가 균일할 필요는 없으나 모든 면에 돌출부가 충분한 공간을 사이에 두면서 하나 이상 존재하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 돌출부의 돌출 면적은 상기 돌출부 사이의 비어 있는 면적보다 작게 구성될 수 있다.The ground electrode 110 employs an electrode structure having a plurality of protrusions that bend and extend a portion of the side, rather than a general planar ground electrode. This structure may be modified in various configurations as shown in FIG. 6, wherein the protrusions should not form an extension surface as shown in FIGS. 2 and 3. That is, the protrusions should be arranged with sufficient space, and the arrangement or size need not be uniform, but it is preferable that at least one of the protrusions exist on all sides with sufficient space therebetween. For example, the protruding area of the protrusion may be smaller than the empty area between the protrusions.

여기서, 상기 돌출부는 상기 방사 패치 전극(101)과의 이격 거리보다는 짧은 것이 바람직하며, 오히려 너무 높게 형성할 경우 이득 개선 효과가 감소한다.In this case, the protrusion may be shorter than the separation distance from the radiation patch electrode 101. If the protrusion is formed too high, the gain improvement effect is reduced.

상기와 같은 돌출부는 방사 패치 안테나에서 발생되는 백루브에 의한 신호 상쇄 중에서 접지 전극의 측면에서 발생되는 상쇄를 방지하게 되어 상쇄되었던 접지 전극의 측면 영역에 대한 이득을 더 얻을 수 있도록 한다.Such a protrusion prevents an offset generated from the side of the ground electrode among the signal offsets caused by the back loupe generated by the radiating patch antenna, thereby further obtaining a gain for the side region of the ground electrode that has been offset.

한편, 상기 기판(120)은 방사 패치 전극(101)과 접지 전극(110) 사이의 비어 있는 공간에 형성되며 외부 신호 케이블(130)에 대한 인터페이스를 제공하고 있기 때문에 상기 기판(120)에 급전선의 신호를 급전 신호와 DC 신호로 분리하는 신호 분리 회로부를 더 구성할 수 있고, 상기 분리된 DC 신호를 이용하여 발광부를 동작시키거나 소정의 전자 회로나 소자를 동작시키는 구동 회로 및 해당 동작 대상 발광부나 전자 회로 또는 전자 소자를 배치할 수 있다. 따라서, 예를 들어 신호 송수신 시 LED를 발광시키거나, 특정한 소리를 내거나, 특정한 제어 신호를 생성하는 등의 다양한 추가 기능을 안테나 부피를 증가시키지 않으면서 제공할 수 있다.On the other hand, the substrate 120 is formed in the empty space between the radiation patch electrode 101 and the ground electrode 110 and provides an interface to the external signal cable 130, so that the feed line of the feed line to the substrate 120 A signal separation circuit unit may be further configured to separate a signal into a feed signal and a DC signal, and a driving circuit for operating a light emitting unit or operating a predetermined electronic circuit or element using the separated DC signal, and a corresponding target light emitting unit or An electronic circuit or an electronic element can be arrange | positioned. Thus, for example, it is possible to provide various additional functions without increasing the antenna volume, for example, emitting an LED, making a specific sound, or generating a specific control signal when transmitting and receiving a signal.

그 외에 다른 방식으로 상기 돌출부가 방사 패치 전극과 반대 방향으로 형성될 수도 있으며 그 경우에도 부피는 조금 더 증가하지만 기능적으로 동일한 효과를 제공할 수 있다.Alternatively, the protrusions may be formed in the opposite direction to the radiating patch electrode, in which case the volume may increase slightly but still provide a functionally equivalent effect.

도 6은 다양한 형태의 돌출부 구조 및 접지 전극의 구조를 보인 것으로, 도시한 바와 같은 원형 접지 전극, 직사각형 접지 전극 및 도시되지는 않았지만 타원형이나 다각형을 포함하는 다양한 형태의 전극 구조에 적용 가능하며, 돌출부 역시 사각형, 반원형, 반타원형, 삼각형, 다각형 등 다양한 구조로 형성될 수 있고, 이 들이 섞여서 사용될 수도 있다. 한편, 이러한 돌출부는 패치 안테나 측으로 형성되거나 혹은 패치 안테나의 반대편측으로 형성될 수 있다.Figure 6 shows the structure of the protrusions and the ground electrode of various forms, it is applicable to a circular ground electrode, a rectangular ground electrode as shown and a variety of forms of electrode structures, including, but not shown, oval or polygon, It can also be formed into a variety of structures, such as square, semi-circular, semi-elliptic, triangle, polygonal, they may be used mixed. On the other hand, the protrusion may be formed on the patch antenna side or on the opposite side of the patch antenna.

도 7은 도 5에 도시한 실시예의 동작 특성을 시뮬레이션 한 것으로, 도시한 바와 같이 5.8GHz에서 최대 이득이 7dBi까지 나오는 것을 알 수 있다.FIG. 7 is a simulation of the operating characteristics of the embodiment shown in FIG. 5, and as shown, it can be seen that the maximum gain reaches 7 dBi at 5.8 GHz.

한편, 도 8은 돌출부의 높이를 변화시키면서 최대 이득을 측정한 예를 보인 것으로, 한면이 13.5㎜인 정사각형 접지 전극에 돌출부 구조를 적용하였을 경우의 이득 변화를 돌출부 높이를 변화시켜가면서 측정한 것이다. 이러한 측정의 결과 돌출부의 높이가 4㎜일 때 가장 높은 이득이 측정되었으며 그보다 낮거나 혹은 더 높아도 이득이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 돌출부가 없을 경우에 비해 돌출부를 적정한 크기로 적용한 경우 0.62 dBi 정도의 이득 개선 효과가 있음을 알 수 있다. 8 illustrates an example in which the maximum gain is measured while changing the height of the protrusion, and the gain change when the protrusion structure is applied to the square ground electrode having one side of 13.5 mm is measured while changing the height of the protrusion. As a result of this measurement, the highest gain was measured when the height of the protrusion was 4 mm, and the gain was decreased even if it was lower or higher. That is, it can be seen that there is a gain improvement effect of about 0.62 dBi when the protrusion is applied in an appropriate size as compared with the case where there is no protrusion.

도 9는 돌출부가 없는 평탄한 정사각형 접지 전극을 적용한 경우의 최대 이득을 정사각형의 크기를 변화시켜가면서 측정한 것으로, 도 8과 같은 환경에서 한 면이 13.5㎜인 접지 전극의 크기를 확장하면서 이득을 측정한 결과 접지 전극의 크기가 넓어질 수록 이득이 높아지며, 이 중에서 한 면이 15㎜인 접지 전극을 사용했을 경우의 이득이 앞서 도 8의 최대 이득(4㎜ 돌출부 이용 구조)과 유사함을 알 수 있다.9 is a measurement of the maximum gain in the case of applying a flat square ground electrode having no protrusion, while varying the size of the square, in the environment as shown in FIG. As a result, the larger the size of the ground electrode is, the higher the gain is. Among these, the gain of using a ground electrode having a surface of 15 mm is similar to the maximum gain of FIG. 8 (4 mm protrusion structure). have.

따라서, 방사 패치 전극 방향으로 접지 전극의 절곡 연장 돌출부를 구성할 경우(혹은 그 반대 방향으로 연장 돌출부를 구성할 경우) 실제 안테나 케이스의 크기는 변화하지 않으면서도 접지 전극이 더 넓어진 것과 같은 효과를 얻을 수 있어 이득을 높일 수 있게 된다. 도시된 예에서는 안테나 케이스를 약 1.5㎜ 씩 줄이는 효과(42.75㎟ 면적 감소)를 얻거나 동일한 안테나 케이스 크기에서 이득을 약 0.6dBi 정도 높이는 효과를 얻을 수 있다. Thus, when the extension protrusions bent in the ground electrode in the radial patch electrode direction (or the extension protrusions in the opposite direction) are obtained, the effect of the ground electrode is wider without changing the size of the actual antenna case. You can increase the gain. In the example shown, it is possible to obtain an effect of reducing the antenna case by about 1.5 mm (42.75 mm 2 area reduction) or to increase the gain by about 0.6 dBi at the same antenna case size.

도 10은 돌출부가 구성되지 않은 경우의 전극 분포(좌측)와 돌출부를 구성한 경우의 전극 분포(우측)를 보인 것으로 도시한 바와 같이 돌출부가 없는 경우에 비해 돌출부가 있는 경우 접지 전극의 측면 전류가 증가하였음을 알 수 있다.FIG. 10 shows the electrode distribution (left) when no protrusion is formed and the electrode distribution (right) when a protrusion is formed. As shown in FIG. It can be seen that.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다. In the above described and illustrated with respect to preferred embodiments according to the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention attached to the claims. .

도 1은 일반적인 원편파 패치 안테나의 구조를 보인 사시도.1 is a perspective view showing the structure of a general circular polarization patch antenna.

도 2는 유전체 편차 보상을 위한 연장 접지 전극을 구성한 원편파 패치 안테나의 구조를 보인 사시도.2 is a perspective view showing a structure of a circularly polarized patch antenna constituting an extension ground electrode for compensating for dielectric deviation.

도 3은 도 2의 원편파 패치 안테나의 단면을 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing a cross section of the circularly polarized patch antenna of FIG.

도 4는 본 발명 일 실시예에 따른 안테나 구성을 보인 단면도.4 is a cross-sectional view showing an antenna configuration according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명 일 실시예에 따른 안테나 구성을 보이는 사시도.5 is a perspective view showing an antenna configuration according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명 다른 실시예에 적용 가능한 접지 전극 및 돌출부 구성을 보이는 예시도.Figure 6 is an exemplary view showing a configuration of a ground electrode and a protrusion applicable to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명 일 실시예의 특성을 시뮬레이션한 화면.7 is a screen simulating the characteristics of an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명 실시예에 적용되는 돌출부 길이와 최대 이득의 관계를 보인 표.8 is a table showing the relationship between the protrusion length and the maximum gain applied to the embodiment of the present invention.

도 9는 돌출부 없는 평면 접지 전극의 크기와 최대 이득의 관계를 보인 표.9 is a table showing the relationship between the size and the maximum gain of the planar ground electrode without protrusions.

도 10은 돌출부가 없는 경우와 있는 경우의 전류 분포를 보인 시뮬레이션도.10 is a simulation diagram showing the current distribution when there is no protrusion and when there is.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

101: 방사 패치 전극 110: 접지 전극101: radiation patch electrode 110: ground electrode

120: 기판 130: 신호 케이블120: substrate 130: signal cable

Claims (9)

고정 부유하는 방사 패치 전극과; A fixed floating spinning patch electrode; 상기 방사 패치 전극 하부에 구성되며 상기 방사 패치 전극 측이나 그 반대편 측으로 절곡되어 연장된 복수의 돌출부를 구비한 접지 전극을 포함하여 이루어지는 원편파 패치 안테나.And a ground electrode disposed under the radiation patch electrode and having a plurality of protrusions which are bent and extended toward the radiation patch electrode side or the opposite side thereof. 청구항 1항에 있어서, 상기 방사 패치 전극을 상기 접지 전극과 이격 고정하는 케이스 구조물을 더 포함하여 이루어지는 원편파 패치 안테나.The circularly polarized patch antenna of claim 1, further comprising a case structure configured to space the radiation patch electrode apart from the ground electrode. 청구항 1항에 있어서, 상기 방사 패치 전극에 슬릿이 형성되거나 마주보는 모서리 부분에 노치가 형성되어 이루어진 원편파 패치 안테나.The circularly polarized patch antenna of claim 1, wherein a slit is formed in the radiation patch electrode or a notch is formed at an opposite edge portion. 청구항 1항에 있어서, 상기 돌출부의 돌출 면적이 상기 돌출부 사이의 비어있는 면적보다 작게 구성된 원편파 패치 안테나.The circularly polarized patch antenna of claim 1, wherein a protruding area of the protruding portion is smaller than an empty area between the protruding portions. 청구항 1항에 있어서, 상기 돌출부는 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형을 포함하는 다각형 구조 중 하나 이상의 형태로 이루어진 원편파 패치 안테나.The circularly polarized patch antenna of claim 1, wherein the protrusion has one or more of a polygonal structure including a quadrangle, a triangle, a semicircle, and a semi-ellipse. 청구항 1항에 있어서, 상기 접지 전극에 배치되면서 상기 방사 패치 전극과의 전기적 접점 및 외부 급전선과의 전기적 인터페이스를 제공하는 연결 기판을 더 포함하여 이루어진 원편파 패치 안테나.The circular polarization patch antenna of claim 1, further comprising a connection substrate disposed on the ground electrode to provide an electrical contact with the radiation patch electrode and an electrical interface with an external feed line. 청구항 6항에 있어서, 상기 연결 기판은 상기 급전선의 신호를 급전 신호와 DC 신호로 분리하는 신호 분리부와 상기 분리된 DC 신호에 의해 동작되는 소자를 더 포함하여 이루어지는 원편파 패치 안테나.The circular polarization patch antenna of claim 6, wherein the connection board further comprises a signal separator for separating a signal of the feed line into a feed signal and a DC signal, and an element operated by the separated DC signal. 청구항 1항에 있어서, 상기 접지 전극은 직사각형, 사각형, 원형, 타원형을 포함하는 다각형 구조 중 하나에 해당하는 밑면 구성을 가지는 원편파 패치 안테나.The circular polarization patch antenna of claim 1, wherein the ground electrode has a bottom configuration corresponding to one of a polygonal structure including a rectangle, a rectangle, a circle, and an oval. 청구항 1항에 있어서, 상기 접지 전극의 돌출부 높이가 상기 방사 패치 전극 과 상기 접지 전극 사이의 이격 거리를 초과하지 않도록 구성된 원편파 패치 안테나.The circularly polarized patch antenna of claim 1, wherein the height of the protrusion of the ground electrode does not exceed a separation distance between the radiating patch electrode and the ground electrode.
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