KR20100041608A - Circular polarization dielectric resonator antenna - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A circular polarization dielectric resonator antenna is provided to form a single resonance band or a double resonance band by controlling the width and length size of the dielectric resonator. CONSTITUTION: A substrate(100) functions as a structure on which a ground(102) is formed. A ground is formed on the substrate. The ground is electrically connected to a ground potential in a terminal. A dielectric resonator(104) is arranged on the ground. A metal pattern(106) is attached on the one lateral side of the dielectric resonator. The metal pattern is electrically connected to a feed line(108). A feed unit(150) includes the metal pattern and the feed line. RF signal feeds to the feed line.

Description

원형 편파 유전체 공진기 안테나{Circular Polarization Dielectric Resonator Antenna} Circular Polarization Dielectric Resonator Antenna

본 발명은 유전체 공진기 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전체 공진기를 방사체로 사용하는 유전체 공진기 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric resonator antenna, and more particularly, to a dielectric resonator antenna using a dielectric resonator as a radiator.

유전체 공진기 안테나는 이동통신과 같은 통신 시스템에서 선택된 송수신 주파수로 RF 신호를 방사하거나 수신하는 공진 안테나 소자이다. 유전체 공진기 안테나는 기판상에 도는 기판과 인접한 지점에 배치되는 유전체 공진기를 포함한다. The dielectric resonator antenna is a resonant antenna element that emits or receives an RF signal at a transmission and reception frequency selected in a communication system such as mobile communication. The dielectric resonator antenna includes a dielectric resonator disposed on a substrate or adjacent to the substrate.

유전체 공진기 안테나는 프로브 또는 접지된 기판에 설치된 개구 피드를 통해 급전을 받는다.The dielectric resonator antenna is fed through an aperture feed installed in a probe or grounded substrate.

유전체 공진기는 직육면체, 구 형태와 같이 다양한 형태를 가질 수 있으며, 일반적으로 직육면체 형상의 유전체 공진기가 이용된다. The dielectric resonator may have various shapes such as a rectangular parallelepiped and a spherical shape, and generally, a dielectric resonator having a rectangular parallelepiped shape is used.

유전체는 세라믹 또는 기타의 유전체 물질로 이루어지며, 비유전율이 1보다 상당히 큰 값을 가진다. 유전체 재질이 공기에 의하여 둘러싸인 구조를 가지는 유전체 공진기는 유전 매체의 경계면 상에서 전자기적 제한 조건으로 인하여 고유 주파수와 고유 모드의 이산 스펙트럼을 가진다. The dielectric is made of ceramic or other dielectric material and has a relative dielectric constant of significantly greater than one. Dielectric resonators having structures in which the dielectric material is surrounded by air have discrete spectra of natural frequencies and natural modes due to electromagnetic constraints on the interface of the dielectric medium.

이들 조건은 경계면 상의 주어진 제한 조건을 갖는 유전 매체에 대한 전자기 방정식의 특수 해에 의하여 한정된다. 복사 손실이 회피될 때 우수한 성능을 가지는 공진기와는 반대로 공진기 안테나에서는 전력 복사가 주 항목이 된다. 전도성이 있는 구조물이 복사용 소자로 사용되지 않기 때문에, 표피 효과(Skin Effect)가 문제되지 않을 수 있으며, 이로 인해 유전체 공진기 안테나는 높은 주파수에서 낮은 저항 손실을 가진다. These conditions are defined by special solutions of the electromagnetic equations for the dielectric medium with given constraints on the interface. When radiation loss is avoided, power radiation is the main item in the resonator antenna as opposed to a resonator with good performance. Since a conductive structure is not used as a radiation element, the skin effect may not be a problem, which causes the dielectric resonator antenna to have a low resistance loss at high frequencies.

상대적으로 높은 유전율을 가지는 재료가 사용될 때, 비유전율을 증가시킴으로써 구조물의 크기가 미리 선택된 고유 주파수에 대하여 감소될 수 있기 때문에 소형화된 구조가 달성될 수 있다. 소정 주파수에서 유전체 공진기의 크기는 실질적으로 에 반비례한다. When a material having a relatively high permittivity is used, a miniaturized structure can be achieved because the size of the structure can be reduced for a preselected natural frequency by increasing the relative dielectric constant. At a given frequency, the size of the dielectric resonator is substantially inversely proportional.

현재 GPS 시스템에서는 원형 편파를 구현하기 위해 유전체 공진기 안테나를 많이 사용하고 있다. GPS systems currently use dielectric resonator antennas to implement circular polarization.

종래에 있어서, 유전체 공진기 안테나에 원형 편파를 발생시키기 위해 2개의 급전선을 사용하거나 마이크로스트립 라인에 90도 위상차를 주어 급전하는 방식이 사용되었다. 또한, 크로스 슬롯 형태의 급전 방식과 기생 패치를 이용하는 방식이 사용되기도 하였다. In the related art, two feed lines are used to generate circular polarizations in a dielectric resonator antenna, or a method of feeding power by giving a 90 degree phase difference to a microstrip line is used. In addition, a cross slot type feeding method and a method using a parasitic patch have been used.

그러나, 이와 같은 종래의 급전 구조는 유전체 공진기 안테나의 크기를 증가시키고 구조가 복잡하여 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있었다. However, such a conventional feeding structure has a problem in that the size of the dielectric resonator antenna is increased and the structure is complicated, thereby increasing the manufacturing cost.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 단순한 급전 구조에 의해 원형 편파를 구현할 수 있는 유전체 공진기 안테나를 제안하고자 한다. In the present invention, to solve the problems of the prior art as described above, it is proposed a dielectric resonator antenna that can implement a circular polarization by a simple feeding structure.

본 발명의 다른 목적은 소형 사이즈로 원형 편파를 구현할 수 있는 유전체 공진기 안테나를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to propose a dielectric resonator antenna capable of implementing circular polarization in a small size.

본 발명의 또 다른 목적은 단일 급전에 의해 원형 편파를 발생시킬 수 있는 유전체 공진기 안테나를 제안하는 것이다. It is still another object of the present invention to propose a dielectric resonator antenna capable of generating circular polarization by single feeding.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 평면 형태의 접지부; 상기 접지부상에 배치되는 유전체 공진기; 및 상기 유전체 공진기 안테나의 일측면에 부착되는 금속 패턴 및 상기 금속 패턴과 전기적으로 연결되는 급전 선로를 포함하는 급전부를 포함하되, 상기 급전부는 루프를 반으로 자른 형태인 원형 편파 유전체 공진기 안테나가 제공된다. In order to achieve the object as described above, according to an aspect of the present invention, a flat ground portion; A dielectric resonator disposed on the ground portion; And a feed part including a metal pattern attached to one side of the dielectric resonator antenna and a feed line electrically connected to the metal pattern, wherein the feed part is provided by a circular polarized dielectric resonator antenna having a loop cut in half. do.

상기 급전부는 사각형 루프를 반으로 자른 형태일 수 있다. The feeder may have a shape in which a rectangular loop is cut in half.

상기 유전체 공진기는 직육면체 형태를 가질 수 있다. The dielectric resonator may have a rectangular parallelepiped shape.

상기 유전체 공진기 안테나는 상기 접지부가 결합되는 기판을 더 포함하며, 상기 기판에는 비아홀이 형성되고 상기 급전 선로는 상기 비아홀을 통해 상기 금속 패턴과 전기적으로 결합된다. The dielectric resonator antenna further includes a substrate to which the ground portion is coupled, and a via hole is formed in the substrate, and the feed line is electrically coupled to the metal pattern through the via hole.

상기 금속 패턴에는 반루프 형태의 급전부를 회전하는 디퍼련설 전류와 수직 방향의 공통 모드 전류가 형성되어 직교하는 두 개의 전계가 발생한다. In the metal pattern, a deferred current that rotates the half-loop feed portion and a common mode current in a vertical direction are formed to generate two orthogonal electric fields.

상기 금속 패턴의 길이 및 폭을 조절하여 상기 직교하는 두 개의 전계 사이의 위상차를 조절함으로써 원형 편파를 발생시킨다. Circular polarization is generated by adjusting the length and width of the metal pattern to adjust the phase difference between the two orthogonal electric fields.

상기 직육면체 형태의 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈는 동일하게 설정되며 단일 대역의 원형 편파 안테나로 동작한다. The horizontal and vertical sizes of the rectangular-shaped dielectric resonator are set to be the same and operate as a single band circular polarization antenna.

상기 직육면체 형태의 유전체 공진기 안테나의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 다르게 설정될 경우 이중 공진 대역이 형성된다. When the horizontal size and the vertical size of the rectangular parallelepiped dielectric resonator antenna are set differently, a double resonance band is formed.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 평면 형태의 접지부; 상기 접지부상에 배치되는 유전체 공진기; 및 상기 유전체 공진기 안테나의 일측면에 부착되는 금속 패턴 및 상기 금속 패턴과 전기적으로 연결되는 급전 선로를 포함하는 급전부를 포함하되, 상기 급전부는 회전하는 형태의 디퍼런셜 모드 전류 및 수직 방향의 공통 모드 전류를 발생시켜 직교하는 두 개의 전계를 발생시키는 원형 편파 유전체 공진기 안테나가 제공된다. According to another aspect of the invention, the ground portion of the planar form; A dielectric resonator disposed on the ground portion; And a feeding part including a metal pattern attached to one side of the dielectric resonator antenna and a feeding line electrically connected to the metal pattern, wherein the feeding part has a rotating differential mode current and a common mode current in a vertical direction. There is provided a circular polarized dielectric resonator antenna for generating two orthogonal electric fields.

본 발명에 의하면, 원형 편파를 구현할 수 있는 유전체 공진기 안테나가 보다 단순한 급전 구조를 가질 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that the dielectric resonator antenna capable of implementing circular polarization may have a simpler feeding structure.

또한, 본 발명에 의하면, 유전체 공진기 안테나에서 소형 사이즈로 단일 급전에 의해 원형 편파를 구현할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, there is an advantage that a circular polarization can be realized by a single power feeding in a small size in the dielectric resonator antenna.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a circular polarized dielectric resonator antenna according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 사시도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 단면도를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a perspective view of a circular polarized dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of a circular polarized dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나는 기판(100), 접지부(102), 유전체 공진기(104), 금속 패턴(106) 및 급전 선로(108)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a circularly polarized dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100, a ground portion 102, a dielectric resonator 104, a metal pattern 106, and a feed line 108. can do.

도 1에서, 기판(100)은 접지부(102)가 형성되기 위한 구조물로서의 기능을 한다. 기판은 유전체 재질로 이루어질 수 있으며 PCB, FR4 기판과 같은 일반적인 기판이 이용될 수 있다. In FIG. 1, the substrate 100 functions as a structure for forming the ground portion 102. The substrate may be made of a dielectric material, and a general substrate such as a PCB or a FR4 substrate may be used.

기판(100)상에는 접지부(102)가 형성된다. 접지부(102)는 금속 재질로 이루어지며 단말기 내 접지 전위와 전기적으로 연결된다. The ground portion 102 is formed on the substrate 100. The ground portion 102 is made of a metal material and is electrically connected to the ground potential in the terminal.

접지부(102) 위에는 유전체 공진기(104)가 배치된다. 유전체 공진기(104)는 높은 비유전율을 가지는 유전체 재질로 만들어진다. 도 1 및 도 2에는 직육면체 형상을 가지는 유전체 공진기가 도시되어 있으나, 본 발명의 유전체 공진기의 형상이 직육면체에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상을 가질 수 있다. The dielectric resonator 104 is disposed on the ground portion 102. Dielectric resonator 104 is made of a dielectric material having a high relative dielectric constant. 1 and 2 illustrate a dielectric resonator having a rectangular parallelepiped shape, the shape of the dielectric resonator of the present invention is not limited to the rectangular parallelepiped and may have various shapes.

유전체 공진기(104)의 사이즈는 사용되는 유전체의 비유전율 및 사용 주파수에 의해 결정된다. The size of the dielectric resonator 104 is determined by the dielectric constant and frequency of use of the dielectric used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 비유전율이 30인 유전체가 사용될 수 있으 며, GPS 대역에서 사용하고자 할 경우, 유전체 공진기의 사이즈는 가로 길이 34mm, 세로 길이 34mm, 높이 12mm 로 설정될 수 있다. 한편, 유전체 공진기의 사이즈가 이와 같을 경우 접지면의 사이즈는 가로 길이 68mm, 세로 길이 68mm로 설정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a dielectric having a relative dielectric constant of 30 may be used, and when used in the GPS band, the size of the dielectric resonator may be set to a width of 34 mm, a length of 34 mm, and a height of 12 mm. On the other hand, when the size of the dielectric resonator is such that the size of the ground plane may be set to 68mm horizontal length, 68mm vertical length.

유전체 공진기(104)의 측면들 중 일면에는 금속 패턴(106)이 부착된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 패턴(106)은 프린팅 방식에 의해 유전체 공진기(104)의 측면들 중 일면에 부착될 수 있다. A metal pattern 106 is attached to one surface of the sides of the dielectric resonator 104. According to an embodiment of the present invention, the metal pattern 106 may be attached to one surface of the dielectric resonator 104 by a printing method.

금속 패턴(106)은 급전 선로(108)와 전기적으로 연결되며, 금속 패턴(106)과 급전 선로(108)는 급전부(150)를 구성한다. The metal pattern 106 is electrically connected to the feed line 108, and the metal pattern 106 and the feed line 108 constitute a feed unit 150.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 급전부(150)는 루프를 반으로 자른 형태를 가진다. 도 1 및 도 2에는 급전부(150)의 형태가 사각형 루프를 반으로 자른 형태를 가지고 있으나, 급전부(150)는 이외의 다른 형태의 루프를 반으로 자른 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 급전부(150)는 원형 루프를 반으로 자른 형태를 가질 수도 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the feeder 150 has a form in which the loop is cut in half. 1 and 2, the feeder 150 has a shape in which a rectangular loop is cut in half, but the feeder 150 may have a structure in which other types of loops are cut in half. For example, the feeder 150 may have a shape in which a circular loop is cut in half.

급전 선로(108)에는 RF 신호가 급전되며, 기판(100)에는 비아홀(120)이 형성되어 비아홀(120)을 통해 금속 패턴(106)과 전기적으로 결합될 수 있다. An RF signal is supplied to the feed line 108, and a via hole 120 is formed in the substrate 100 to be electrically coupled to the metal pattern 106 through the via hole 120.

도 1 및 도 2에 도시된 루프를 반으로 자른 형태의 급전부(150)는 90도 위상차의 두 개의 직교 모드를 발생시킴으로써 원형 편파 특성을 구현할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 안테나가 90도 위상차를 가지는 두 개의 직교 모드를 발생시키는 원리에 대해 설명한다. 1 and 2, the feeder 150 having a half cut loop may generate circular polarization characteristics by generating two orthogonal modes having a phase difference of 90 degrees. Hereinafter, the principle of generating two orthogonal modes in which the antenna of the present invention has a 90 degree phase difference will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 급전부에 대한 등가 회로 구성 및 전류 흐름을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit configuration and current flow for a power supply unit of a dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 루프 형태의 급전부(150)는 도 3의 (a)와 같은 등가 회로로 표현될 수 있다. 급전부(150)의 하부에는 접지부가 형성되어 있기 때문에 등가 회로로 표현 시 영상 이론이 적용될 수 있으며, 접지부를 기준으로 대칭인 폴디드(Folded) 다이폴로 표현될 수 있다. Referring to FIG. 3, the loop feeder 150 may be represented by an equivalent circuit as shown in FIG. 3A. Since the ground part is formed under the power supply part 150, an image theory may be applied when expressed in an equivalent circuit, and may be represented as a folded dipole symmetric with respect to the ground part.

도 3의 (b)를 참조하면, 폴디드 다이폴에 흐르는 전류는 디퍼런셜(Differential) 모드 전류(Id)와 공통(Common) 모드 전류(Ic)로 분류될 수 있다. 여기서, 디퍼런셜 모드 전류(Id)는 루프를 따라 회전하는 전류를 의미하며 공통 모드 전류(Ic)는 윗 방향으로 흐르는 전류를 의미한다. Referring to FIG. 3B, the current flowing in the folded dipole may be classified into a differential mode current I d and a common mode current I c . Here, the differential mode current I d denotes a current rotating along a loop and the common mode current I c denotes a current flowing upward.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나에서 원형 편파가 발생되는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나에서 y 성분의 전계가 발생되는 원리를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나에서 x 성분의 전계가 발생되는 원리를 도시한 도면이다. 4 and 5 are diagrams for explaining the principle that circular polarization is generated in the dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an electric field of the y component in the dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention Is a view showing a principle of generating, Figure 5 is a diagram showing the principle of generating an electric field of the x component in the dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 전계(Ey)는 급전부에 흐르는 전류 중 디퍼런셜 모드 전류에 의해 발생되는 전계이며, 도 5에 도시된 전계(Ex)는 급전부에 흐르는 전류 중 공통 모드 전류에 의해 발생되는 전계이다. The electric field Ey shown in FIG. 4 is an electric field generated by the differential mode current among the currents flowing in the feeder, and the electric field Ex shown in FIG. 5 is an electric field generated by the common mode current of the current flowing in the feeder. to be.

도 4를 참조하면, 루프를 따라 회전하는 방식으로 흐르는 디퍼런셜 모드 전 류에 의해 x 성분의 자계(Hx)가 형성된다. x 성분의 자계(Hx)에 상응하여 y 성분의 전계(Ey)가 발생한다. 즉, 디퍼런셜 모드 전류에 의해 유전체 공진기 안테나에는 TEy 1δ1 공진 모드가 발생된다. Referring to FIG. 4, the magnetic field Hx of the x component is formed by the differential mode current flowing in a rotational manner along the loop. The electric field Ey of the y component is generated corresponding to the magnetic field Hx of the x component. That is, TE y 1δ1 resonance mode is generated in the dielectric resonator antenna by the differential mode current.

도 5를 참조하면, 유전체 공진기에는 유전체 공진기의 수직 방향으로 흐르는공통 모드 전류가 형성된다. 공통 모드 전류에 의해 y 성분의 자계(Hy)가 형성되며, y 성분의 자계에 상응하여 x 성분의 전계(Ex)가 발생한다. 즉, 공통 모드 전류에 의해 유전체 공진기 안테나에는 TEx δ11 공진 모드가 발생된다. Referring to FIG. 5, a common mode current flowing in the vertical direction of the dielectric resonator is formed in the dielectric resonator. The magnetic field Hy of the y component is formed by the common mode current, and the electric field Ex of the x component is generated corresponding to the magnetic field of the y component. That is, the TE x δ 11 resonance mode is generated in the dielectric resonator antenna by the common mode current.

여기서, 디퍼런셜 모드 전류는 인덕티브 전류에 해당되며, 공통 모드 전류는 캐패시티브 전류에 해당된다. Here, the differential mode current corresponds to the inductive current, and the common mode current corresponds to the capacitive current.

인덕티브 전류와 캐패시티브 전류는 180도 위상차를 가지므로, 인덕티브 전류에 의해 발생되는 y 성분의 전계(Ey) 및 캐패시티브 전류에 의해 발생되는 x 성분 전계(Ex)는 180도 위상차를 가지게 된다. Since the inductive current and the capacitive current have a 180 degree phase difference, the y component electric field (Ey) generated by the inductive current and the x component electric field (Ex) generated by the capacitive current have a 180 degree phase difference. Have.

원형 편파를 발생시키려면, 직교하는 전계 성분은 서로 90도 위상차를 가져야 한다. 유전체 공진기(104)에 부착되는 금속 패턴(106)은 저항 성분을 가지고 있다. 금속 패턴의 저항 성분은 금속 패턴의 길이 및 폭을 변경시킴으로써 변경시킬 수 있다. 따라서, 금속 패턴의 폭 및 길이를 변경시키면 x 성분의 전계(Ex)와 y 성분의 전계(Ey)가 90도 위상차를 가지도록 설정하는 것이 가능하다.To generate circular polarization, orthogonal field components must have a 90 degree phase difference from each other. The metal pattern 106 attached to the dielectric resonator 104 has a resistance component. The resistive component of the metal pattern can be changed by changing the length and width of the metal pattern. Therefore, by changing the width and length of the metal pattern, it is possible to set such that the electric field Ex of the x component and the electric field Ey of the y component have a 90 degree phase difference.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, GPS 주파수 대역에서 직교하는 전 계(Ex, Ey)가 90도 위상차를 가지기 위해 금속 패턴의 폭은 3mm, 세로 길이는 12mm, 가로 길이는 4mm로 설정될 수 있다. According to the preferred embodiment of the present invention, the width of the metal pattern may be set to 3 mm, the vertical length is 12 mm, and the horizontal length is 4 mm so that the orthogonal electric fields Ex and Ey have a 90 degree phase difference in the GPS frequency band. .

유전체 공진기 내부의 y 성분 전계(Ex) 및 x 성분 전계(Ex)는, 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. The y component field Ex and the x component field Ex in the dielectric resonator may be expressed by Equation 1 below.

Figure 112008071604235-PAT00001
Figure 112008071604235-PAT00001

y 성분 전계(Ey)의 공진 주파수 및 x 성분 전계(Ex)의 공진 주파수는 각각 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈에 의해 결정될 수 있다. The resonance frequency of the y component electric field E y and the resonance frequency of the x component electric field Ex may be determined by the horizontal size and the vertical size of the dielectric resonator, respectively.

전술한 바와 같이, 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 모두 34mm로 동일할 경우 x 성분 전계(Ex) 및 y 성분 전게(Ey)의 공진 주파수는 동일하다. As described above, when both the horizontal size and the vertical size of the dielectric resonator are equal to 34 mm, the resonant frequencies of the x component field Ex and the y component electrode Ey are the same.

도 6은 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 동일할 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 S11 파라미터를 도시한 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating S11 parameters of a dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment when the width and length of the dielectric resonator are the same.

도 6을 참조하면, 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 동일하므로 단일 공진 대역이 형성되며, GPS 대역에서 공진 주파수가 형성되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6, since the horizontal and vertical sizes of the dielectric resonator are the same, a single resonance band is formed, and the resonance frequency is formed in the GPS band.

본 발명의 유전체 공진기 안테나가 GPS 단말기와 같이 원형 편파용 안테나로 사용될 경우에 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈는 동일한 것이 바람직 하다. When the dielectric resonator antenna of the present invention is used as a circular polarization antenna such as a GPS terminal, it is preferable that the width and length of the dielectric resonator are the same.

그러나, 본 발명의 유전체 공진기 안테나는 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈를 달리 설정할 경우 이중 대역에 의한 광대역 안테나로도 활용될 수 있다. However, the dielectric resonator antenna of the present invention can also be used as a wide band antenna by a dual band when the width and length of the dielectric resonator are set differently.

유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 다르게 설정될 경우 y 성분 전계(Ey) 및 x 성분 전계(Ex)의 공진 주파수는 다르게 형성된다. 이로 인해 두 개의 공진점이 형성되며, 이중 공진에 의한 광대역 안테나로의 활용이 가능하다. When the horizontal size and the vertical size of the dielectric resonator are set differently, the resonant frequencies of the y component electric field Ey and the x component electric field Ex are formed differently. As a result, two resonance points are formed, and the double resonance can be used as a broadband antenna.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 주파수에 따른 축비(Axial Ratio)를 도시한 도면이다. FIG. 7 illustrates an axial ratio according to a frequency of a circularly polarized dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 유전체 공진기, 금속 패턴 및 접지부의 사이즈가 전술한 실시예와 같이 설정될 경우의 축비를 도시한 도면이며, GPS 주파수 대역에서 적절한 원형 편파가 형성되는 것을 확인할 수 있다. FIG. 7 is a diagram illustrating an axial ratio when the sizes of the dielectric resonator, the metal pattern, and the ground portion are set as in the above-described embodiment, and it can be seen that an appropriate circular polarization is formed in the GPS frequency band.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 사시도를 도시한 도면.1 is a perspective view of a circularly polarized dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 단면도를 도시한 도면.2 illustrates a cross-sectional view of a circularly polarized dielectric resonator antenna in accordance with one embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 급전부에 대한 등가 회로 구성 및 전류 흐름을 도시한 도면.3 is a diagram illustrating an equivalent circuit configuration and current flow for a power supply unit of a dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나에서 y 성분의 전계가 발생되는 원리를 도시한 도면.4 is a view illustrating a principle in which an electric field of a y component is generated in a dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나에서 x 성분의 전계가 발생되는 원리를 도시한 도면.5 is a diagram illustrating a principle of generating an x component electric field in a dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 동일할 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 유전체 공진기 안테나의 S11 파라미터를 도시한 도면.6 is a diagram illustrating S11 parameters of a dielectric resonator antenna according to an embodiment of the present invention when the horizontal size and the vertical size of the dielectric resonator are the same.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원형 편파 유전체 공진기 안테나의 주파수에 따른 축비(Axial Ratio)를 도시한 도면.FIG. 7 illustrates an axial ratio according to a frequency of a circularly polarized dielectric resonator antenna according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

Claims (16)

평면 형태의 접지부;A ground portion of a planar shape; 상기 접지부상에 배치되는 유전체 공진기; 및A dielectric resonator disposed on the ground portion; And 상기 유전체 공진기 안테나의 일측면에 부착되는 금속 패턴 및 상기 금속 패턴과 전기적으로 연결되는 급전 선로를 포함하는 급전부를 포함하되,A feed part including a metal pattern attached to one side of the dielectric resonator antenna and a feed line electrically connected to the metal pattern, 상기 급전부는 루프를 반으로 자른 형태인 것일 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The feeder is a circularly polarized dielectric resonator antenna, characterized in that the loop is cut in half. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 급전부는 사각형 루프를 반으로 자른 형태인 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The power supply part is a circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that the shape cut in half. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 공진기는 직육면체 형태인 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The dielectric resonator is a circularly polarized dielectric resonator antenna, characterized in that the rectangular shape. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 접지부가 결합되는 기판을 더 포함하며, 상기 기판에는 비아홀이 형성되고 상기 급전 선로는 상기 비아홀을 통해 상기 금속 패턴과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The substrate further comprises a substrate coupled to the ground, wherein the substrate is formed with a via hole and the feed line is a circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that electrically coupled with the metal pattern through the via hole. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속 패턴에는 반루프 형태의 급전부를 회전하는 디퍼련설 전류와 수직 방향의 공통 모드 전류가 형성되어 직교하는 두 개의 전계가 발생하는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The polarization dielectric resonator antenna, characterized in that the metal pattern is formed with a deferred current that rotates the half-loop feed portion and a common mode current in a vertical direction to generate two orthogonal electric fields. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 금속 패턴의 길이 및 폭을 조절하여 상기 직교하는 두 개의 전계 사이의 위상차를 조절함으로써 원형 편파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. Circular polarization dielectric resonator antenna, characterized in that for generating the circular polarization by adjusting the phase difference between the two orthogonal electric field by adjusting the length and width of the metal pattern. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 직육면체 형태의 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈는 동일하게 설정되며 단일 대역의 원형 편파 안테나로 동작하는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. A circular polarization dielectric resonator antenna, characterized in that the horizontal size and the vertical size of the rectangular-shaped dielectric resonator is set to the same and operates as a single-band circular polarization antenna. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 직육면체 형태의 유전체 공진기 안테나의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 다르게 설정될 경우 이중 공진 대역이 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. A circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that a double resonance band is formed when the horizontal size and vertical size of the rectangular parallelepiped dielectric resonator antenna are set differently. 평면 형태의 접지부;A ground portion of a planar shape; 상기 접지부상에 배치되는 유전체 공진기; 및A dielectric resonator disposed on the ground portion; And 상기 유전체 공진기 안테나의 일측면에 부착되는 금속 패턴 및 상기 금속 패턴과 전기적으로 연결되는 급전 선로를 포함하는 급전부를 포함하되,A feed part including a metal pattern attached to one side of the dielectric resonator antenna and a feed line electrically connected to the metal pattern, 상기 급전부는 회전하는 형태의 디퍼런셜 모드 전류 및 수직 방향의 공통 모드 전류를 발생시켜 직교하는 두 개의 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. And the power supply unit generates two orthogonal electric fields by generating a differential mode current in a rotating form and a common mode current in a vertical direction. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 급전부는 루프를 반으로 자른 형태인 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The feeder is a circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that the loop cut in half. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 급전부는 사각형 루프를 반으로 자른 형태인 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The power supply part is a circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that the shape cut in half. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 유전체 공진기는 직육면체 형태인 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전 체 공진기 안테나. Circular dielectric polarizer resonator antenna, characterized in that the dielectric resonator is a rectangular parallelepiped. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 접지부가 결합되는 기판을 더 포함하며, 상기 기판에는 비아홀이 형성되고 상기 급전 선로는 상기 비아홀을 통해 상기 금속 패턴과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. The substrate further comprises a substrate coupled to the ground, wherein the substrate is formed with a via hole and the feed line is a circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that electrically coupled with the metal pattern through the via hole. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 금속 패턴의 길이 및 폭을 조절하여 상기 직교하는 두 개의 전계 사이의 위상차를 조절함으로써 원형 편파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. Circular polarization dielectric resonator antenna, characterized in that for generating the circular polarization by adjusting the phase difference between the two orthogonal electric field by adjusting the length and width of the metal pattern. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 직육면체 형태의 유전체 공진기의 가로 사이즈 및 세로 사이즈는 동일하게 설정되며 단일 대역의 원형 편파 안테나로 동작하는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. A circular polarization dielectric resonator antenna, characterized in that the horizontal size and the vertical size of the rectangular-shaped dielectric resonator is set to the same and operates as a single-band circular polarization antenna. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 직육면체 형태의 유전체 공진기 안테나의 가로 사이즈 및 세로 사이즈가 다르게 설정될 경우 이중 공진 대역이 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 편파 유전체 공진기 안테나. A circular polarized dielectric resonator antenna, characterized in that a double resonance band is formed when the horizontal size and vertical size of the rectangular parallelepiped dielectric resonator antenna are set differently.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9184505B2 (en) 2011-11-18 2015-11-10 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Dielectric cavity antenna
CN105870637A (en) * 2016-06-16 2016-08-17 北京邮电大学 Radial line dielectric resonant antenna array
CN113937481A (en) * 2020-06-29 2022-01-14 上海华为技术有限公司 Dielectric filter antenna, electronic device and antenna array

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