KR20100134182A - 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조 - Google Patents

후방 방사 억압용 이중 안테나 구조 Download PDF

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KR20100134182A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야
본 발명은 후방 방사 억압용 안테나 설계 기술에 속함
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
건물내 설치되는 소형 중계기 시스템은 크게 링크 파트와 서비스 파트로 구성된다. 링크 파트와 서비스 파트 사이에는 동축 케이블로 연결된다. 그러나, 제한된 동축 케이블 길이로 인하여 충분한 격리량이 확보되지 않을 수 있다. 특히, 링크 파트, 서비스 파트 안테나의 전후방비(Front/Back ratio : F/B ratio) 특성이 나쁠 경우에는 더 중계기 시스템의 발진 등 중계기의 안정적 동작에 문제가 발생된다. 그러므로, 전후방비 특성이 우수한 안테나 구조가 요구된다. 그러나, 안테나의 양호한 전후방비 특성을 얻기 위해서는 기본적으로 접지면의 크기가 커야하나 이것은 안테나 및 중계기 시스템의 전체 크기를 크게 하므로 실용적인 측면에서 바람직하지 않다. 그러므로, 제한된 접지면(0.5 파장이하)을 갖는 안테나에서도 전후방비 특성이 우수한 안테나 구조 또는 설계 기술이 요구된다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명에서는 0.5 파장 이하의 제한된 접지면 안테나 구조에서 우수한 전후방비 특성을 얻기 위하여 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조를 제안한다. 본 발명에서 제안하는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조는 종래의 전방 안테나의 반대 방향에 후방 안테나를 두는 구조로서, 전체 안테나는 크게 전방 안테나, 후방 안테나 그리고 두 안테나를 전력 결합하는 급전 회로망으로 구성된다.
본 발명에서 제안하는 안테나 구조의 동작 원리는 다음과 같다.
전방 안테나로부터 전방 및 후방으로 방사되는 패턴의 전후방비(F/B ratio)와 후방 패턴의 위상 정보를 추정(시뮬레이션 또는 실험)한 후 전후방비와 동일한 크기의 진폭 및 반대 위상을 갖는 신호를 후방 안테나를 통하여 방사함으로써 전방 안테나의 후방 방사량을 제거할 수 있으므로 본 발명에서 제안하는 안테나 구조는 우수한 전후방비 특성을 제공할 수 있다. 이때, 후방 안테나로 급전되는 신호의 요구되는 진폭 및 위상 특성 제어는 급전 회로망에서 이루어진다.
평면형 안테나, 적층형 마이크로스트립 패치 안테나, 유한 접지면, 급전 회로, 전력 결합기, 위상 천이기, 방사 패턴, 안테나 이득, 전후방비, 후방 방사 억압 등

Description

후방 방사 억압용 이중 안테나 구조 {a Dual Antenna Structure for the suppression of the rear side radiation }
본 발명은 소형 접지면을 갖는 평면형 안테나 구조로서, 안테나의 후방 방사량을 억압하여 전후방비 특성을 개선하는 안테나 기술이다.
종래에는 소형 평면형 안테나 구조로 도 1의 단일 마이크로스트립 안테나 구조가 많이 사용되었다. 도 1에서 안테나 구조는 접지면(G1)과 유전체(D1) 그리고 방사체(R1)으로 구성된다. 방사체(R1)과 접지면(G1) 사이에 놓이는 상대 유전율 Er(Er>1)을 갖는 유전체는 상대 유전율 1(Er=1)인 공기층으로 대체할 수 있으며, 이러한 안테나 구조를 에어스트립 안테나 구조라 한다. 도 2 는 제한된 접지면을 갖는 평면형 안테나의 전형적인 방사 패턴도를 보여준다. Y 축 방향으로 방사되는 빔을 주 빔 패턴 또는 전방 패턴 그리고 -Y 축 방향으로 방사되는 빔을 후방 빔 패턴 또는 후방 패턴이라 부른다. 전방 패턴의 최대치와 후방 패턴의 패턴의 최대치를 전후방비(Front over Back ratio : F/B ratio)이며, 이것은 소형 평면형 안테나의 중요한 설계 변수중에 하나이다. 그런데, 소형 평면형 안테나가 많이 응용되는 소형 중계기 안테나에서는 안테나의 소형화를 위해 접지면 크기를 반파장 보다 작 게 사용하며, 이것은 안테나의 후방 방사 패턴 특성을 크게 하는 요인이 되어 안테나의 전후방비 특성이 문제시 된다. 이러한 안테나의 전후방비 특성을 개선하기 위하여 종래에 사용하던 방법들은 다음과 같다.
(1) 접지면의 크기를 증가시키는 방법 : 이것은 전체 안테나의 크기를 크게하므로 소형 안테나가 요구되는 환경에 적합하지 않음.
(2) Serration, Corrugation 등 외형적 기구 변형 방법 : 표면파, 급전계 필드를 억압하는 기술로서 억압 효과가 크지 않음(3~5 dB 억압 수준)
(3) 흡수체 사용 방법 : 접지 기구물에 흡수체를 부착하는 방법으로 (1), (2) 방법보다 상대적으로 개선 효과는 크나 흡수체 가격이 고가이고 또한 외관이 깨끗하지 못한 단점이 있음.
그러므로, 제한된 접지면(0.5 파장이하)을 갖는 안테나에서 전후방비 특성이 우수한 저가의 안테나 구조 또는 설계 기술이 요구된다.
건물내 설치되는 소형 중계기 시스템은 크게 링크 파트와 서비스 파트로 구성된다. 링크 파트와 서비스 파트 사이에는 동축 케이블로 연결된다. 그러나, 제한된 동축 케이블 길이로 인하여 충분한 격리량이 확보되지 않을 수 있다. 특히, 링크 파트, 서비스 파트 안테나의 전후방비(Front/Back ratio : F/B ratio) 특성이 나쁠 경우에는 더 중계기 시스템의 발진 등 중계기의 안정적 동작에 문제가 발생된다. 그러므로, 전후방비 특성이 우수한 안테나 구조가 요구된다. 그러나, 안테나의 양호한 전후방비 특성을 얻기 위해서는 기본적으로 접지면의 크기가 커야하나 이것은 안테나 및 중계기 시스템의 전체 크기를 크게 하므로 실용적인 측면에서 바람직하지 않다. 그러므로, 제한된 접지면(0.5 파장이하)을 갖는 안테나에서도 전후방비 특성이 우수한 안테나 구조 또는 설계 기술이 요구된다.
제한된 접지면을 갖는 소형 안테나 구조에서 공통 접지면을 사이에 두고 서로 반대 방향에 놓여지는 전방 방사 안테나와 후방 방사 안테나, 그리고 두 전후방 안테나를 전력 결합시켜 신호 진폭 및 위상 보정용 급전 회로망를 통하여 구현되는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
본 발명에서 제안하는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조는 제한된 접지면을 사용하더라도 우수한 전후방비 특성을 제공할 수 있으므로 우수한 전후방비 특 성을 요구하는 소형 중계기 안테나로 사용하거나 관련 설계 기술을 응용하여 전후방비가 우수한 배열 안테나 설계에도 활용이 가능하다. 또한, 후방 방사량을 추정하여 제거하는 기술이므로 종래의 소형 평면형 안테나보다도 상대적으로 소형화된 안테나 설계가 가능하다.
소형 평면형 안테나의 전후방비 특성을 개선하기 위하여 본 발명에서 제안하는 이중 안테나 구조는 도 3과 같다. 그림에서와 같이 종래에 사용하던 도 1 의 단일 마이크로스트립 안테나 구조 반대 면에 동일한 방사 특성을 갖는 유사 방사체를 두는 구조이다. 이 때, 반대 면에 놓이는 안테나 구조는 반드시 전면에 놓이는 안테나 구조와 같은 구조일 필요는 없다. 단지 제거하고자 하는 후방 방사 패턴과 유사한 방사 패턴을 제공하는 임의의 안테나 구조가 사용될 수 있다. 본 발명에서 제안하는 도 3 의 안테나 구조는 접지면(G1), 전방 유전체(D1), 전방 방사체(R1) 그리고 후방 유전체(D2), 후방 방사체(R2), 그리고 급전 회로망(100)으로 구성된다. 전방 방사체(R1)과 접지면(G1) 사이에 놓이는 상대 유전율 Er(Er>1)을 갖는 유전체는 상대 유전율 1(Er=1)인 공기층으로 대체할 수 있다. 비슷하게, 후방 방사체(R2)와 접지면(G1) 사이에 놓이는 상대 유전율 Er(Er>1)을 갖는 유전체는 상대 유전율 1(Er=1)인 공기층으로 대체할 수 있다. 또한, 급전 회로망(100)은 내부에 1:N 전력 결합기 또는 전력 분배기(10)과 위상 천이기(20)으로 구성된다. 1:N 전력 결합기은 평면형 방향성 결합기 구조 또는 윌킨슨 전력 분배기 구조가 사용될 수 있으며, 위상 천이기(20)은 위상 천이기 소자 또는 단순 전송 선로 소자가 사용될 수 있다.
우수한 전후방비 특성을 제공하는 본 발명에서 제안하는 안테나의 동작 원리는 다음과 같다. 일단 전방 방사체(R1)로 부터 후방으로 방사되는 방사 전력과 위상 정보를 시뮬레이션 또는 측정을 통하여 알 수 있다고 가정하면, 후방 방사체(R2)를 이용하여 동일한 방사 전력 및 반대 위상을 방사함으로써 후방 방사 전력을 완전히 제거하는 것이다. 이를 위해 급전 회로망(100)의 내부에 있는 전력 결합기(10)과 위상 천이기(20)을 이용하여 원하는 진폭 및 위상이 후방 방사체에 공급되도록 제어한다. 전력 결합기(10)은 안테나 입력 전력이 전방 방사체에 급전되기 전에 전후방비와 동일한 크기로 전력 결합하며, 위상 천이기(20)은 원접계(Far-field) 관점에서 볼 때 전방 방사체와 후방 방사체의 공간적 위치 차이에 따른 위상차에 180o 을 더한 위상 값이 후방 방사체(R2) 에 공급되도록 제어한다. 180o 위상차는 방사체 설계시 후방 방사체의 급전 점과 전방 방사체의 급전 점을 서로 반대 방향이 되도록 하면 등가적으로 쉽게 얻을 수 있다.
도 4 는 본 발명에서 제안하는 안테나 구조를 적용할 경우의 후방 방사가 억압된 안테나의 전형적인 방사 패턴도를 개념적으로 보여주고 있다. Y 축 방향으로 방사되는 전방 패턴 대비 -Y 축 방향으로 방사되는 후방 패턴이 완전히 억압 또는 제거되는 것을 알 수 있다. 그러므로, 관심있는 후방 영역에서 전후방비 특성이 우수해 질 수 있다.
도 5 는 본 발명에서 제안하는 후방 방사 억압용 안테나를 설계 및 보정하는 절차를 보여주는 그림으로 그 과정은 다음과 같다.
- 1 단계(STEP 1) : 안테나 설계 규격을 정하는 단계로 동작 주파수 대역, 안테나 이득 특성, 전후방비 특성, 편파 특성 등을 결정함.
- 2 단계(STEP 2) : 안테나 구조 선택 단계로 요구 규격을 만족하기 위한 최적의 방사체 구조, 전력 결합기 및 위상 천이기 구조를 결정함. 이 때, 설계 및 제작이 사용되는 RF 기판 등을 결정함.
- 3 단계(STEP 3) : 설계(시뮬레이션) 및 제작(조립) 단계로 2 단계에서 결정한 안테나 구조를 사용하여 최적의 설계 변수를 추출하며, 이를 바탕으로 RF PCB 및 기구물 제작함.
- 4 단계(STEP 4) : 제작 조립된 안테나로 안테나 무반사실에서 전방 방사체의 방사 패턴을 측정하는 단계로서, 이 때, 후방 방사체가 방사되지 않도록 함.
- 5 단계(STEP 5) : 전방 방사체의 측정된 방사 패턴 데이터로부터 전후방비(F/B ratio), 패턴 위상 특성을 추출하는 단계임.
- 6 단계(STEP 6) : 제작 조립된 안테나로 안테나 무반사실에서 후방 방사체의 방사 패턴을 측정하는 단계로서, 이 때, 전방 방사체가 방사되지 않도록 함.
- 7 단계(STEP 7) : 후방 방사체의 측정된 방사 패턴 데이터로부터 후방 방사 패턴의 진폭 및 위상 특성을 추출하는 단계임.
- 8 단계(STEP 8) : 5 단계 및 7 단계로 얻어진 데이터를 바탕으로 추출 데이터를 비교하는 단계로, A1은 전방 방사체로부터 얻어진 방사 패턴의 전후방비 값이며, A2는 후방 방사체로부터 얻어진 후방 방사 패턴의 진폭 값으로 이 두 값이 동 일(A1=A2) 한지 비교 판단함. 또한, P1은 전방 방사체로부터 얻어진 후방 위상 패턴 값이며, P2는 후방 방사체로부터 얻어진 후방 위상 패턴 값으로 이 두 값이 180o 위상차(P1=P2±180o)가 나는지 비교 판단함.
- 9 단계(STEP 9) : 5 단계 및 7 단계로 얻어진 데이터를 바탕으로 후방 방사량을 억압하기 위해 보정하는 단계로, A1과 A2가 동일(A1=A2)하도록 전력 결합기(10)의 전력 결합량을 제어하고 또한, P1과 P2가 180o 위상차(P1=P2±180o)가 나도록 위상 천이기(20)의 전기적 위상을 제어함.
- 10 단계(STEP 10) : 전후방 방사체 결합하여 동시에 여기(excitation)하고 방사 패턴을 측정하는 단계로서, 후방 방사 억압용 안테나의 최종 방사 패턴을 측정함.
- 11 단계(STEP 11) : 최종 방사 패턴으로부터 패턴 데이터를 추출하는 최종 단계로, 추출 데이터들이 요구 규격을 만족하는지 확인함.
다음부터는 본 발명에서 제안하는 안테나 구조에 대한 일실시 예로서 안테나 구조 설계, 제작, 실험 및 보정 과정에 대하여 설명한다. 일 실시예로 설계된 이중 안테나 구조의 단면도는 도 6 에 보여지며, 안테나 내부는 전방 방사체(R1)와 전방 레이돔(RD1), 후방 방사체(R2)와 후방 레이돔(RD2), 전후방 방사체를 연결해주는 급전 회로망(100)과 동축 케이블(C1), 송수신 증폭 블록(200) 그리고 전후방 방사체 및 송수신 블록의 지지 및 접지 역할을 하는 기구물(G1)로 구성된다. 송수신 블록의 입출력 단자(I1)로부터 RF 신호가 급전 회로망(100)의 입력 단자로 공급되면 급전 회로망은의 한 개의 출력는 전방 방사체(R1)로 다른 한 개의 출력은 후방 방사체로 연결된다. 이때, 1:N 전력 결합기와 위상 천이기 소자로 구성된 급전 회로망의 설치 위치는 전방 방사체(R1)가 있는 공간이나 또는 송수신 증폭(200)이 있는 공간에 설치될 수 있다. 본 발명에서 일 실시예로 선택한 전후방 방사체의 구조는 WCDMA 서비스 대역(1.92~2.17 GHz)에서 양호한 안테나 이득 특성과 반사손실 특성을 제공하는 적층형 마이크로스트립 패치 안테나 구조를 사용하였다. 적층형 마이크로스트립 패치 안테나 구조는 구동 패치 소자와 그 위에 기생 패치 소자로 구성된다. 그러므로, 전방 방사체(R1)는 구동 패치 소자(R11)과 기생패치 소자(R12) 그리고 레이돔(RD1)으로 구성된다. 이때, 레이돔(RD1)은 외부로부터 안테나를 보호하는 역할 및 기생 패치 소자를 구동 패치 소자로부터 공간적으로 이격시키는 역할을 한다. 비슷하게, 후방 방사체(R2)는 구동 패치 소자(R21)과 기생패치 소자(R22) 그리고 레이돔(RD2)으로 구성된다. 이때, 레이돔(RD2)은 외부로부터 안테나를 보호하는 역할 및 기생 패치 소자를 구동 패치 소자로부터 공간적으로 이격시키는 역할을 한다. 도 7a 는 일 실시예로 설계된 전방 방사체(R1)의 구동 패치 소자(R11) 및 급전회로망(100)이 구현된 PCB 레이아웃(Layout) 형상을 보여주며, 도 7b 는 전방 방사체(R1)의 레이돔(RD1) 하부에 놓여지는 기생 패치 소자(R12)가 구현된 PCB 레이아웃(Layout) 형상을 보여준다. 도 7a 의 급전 회로망(100)에는 방향성 결합기 구조가 사용되었으며, 도 7a 및 도 7b 의 검은색 부분이 도체가 있는 부분이고 하얀색 부분은 유전체 부분이다. 비슷한 방법으로, 도 8a 는 일 실시예로 설계된 후방 방사체(R2)의 구동 패치 소자(R21)의 구현된 PCB 레이아웃(Layout) 형상을 보여주 며, 도 8b 는 후방 방사체(R2)의 레이돔(RD2) 하부에 놓여지는 기생 패치 소자(R22)가 구현된 PCB 레이아웃(Layout) 형상을 보여준다. 도 8a 및 도 8b 의 검은색 부분이 도체가 있는 부분이고 하얀색 부분은 유전체 부분이다.
일 실시예로서, 본 발명에서 제안하는 안테나가 흡착 보조물을 이용하여 창문이나 베란다 유리 등에 부착되어 사용될 수 있다. 도 9 는 실험을 위하여 전면에 유리가 부착되어 있는 실제로 제작 구현된 안테나 시제품의 외부 형상을 보여준다. 그리고, 일반적으로 안테나의 방사 특성은 전면에 유리와 같은 임의의 전파 방해 물체의 유무에 따라 안테나의 전기적인 특성(방사 특성 및 임피던스 정합 특성)이 열화된다. 다음은 본 발명의 실효성을 검증하기 위하여 실제 설계 제작한 안테나의 전기적인 특성(반사손실 특성 및 방사 특성) 실험 과정을 통하여 얻은 결과에 대하여 설명한다. 도 10 은 벡터망 분석기를 사용하여 측정된 안테나 시제품의 입력 반사 손실 특성으로 안테나의 입력 임피던스 정합 특성을 보여준다. 안테나 전면에 유리가 없는 경우(T=0 mm로 표현)와 5 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=5 mm) 그리고 10 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=10 mm)에 실험 결과를 보여준다. 유리가 있는 경우 입력 반사 손실 특성은 약 100 MHz 정도 주파수 상향 이동함을 알 수 있다. 이것은 안테나 설계시에 미리 안테나 설치 환경을 고려하여 설계를 하여야 함을 의미한다. 다음은 제작된 안테나의 전면에 유리 존재 유무 및 유리 두께에 따른 방사 패턴 특성을 측정하여 전후방비 특성을 보정 개선하는 과정에 대하여 설명한다. 안테나의 방사 패턴 특성은 무반사실에서 원접계 측정 방법(Far-field measurement method)을 통하여 이루어진다. 표 1 은 전방 안테나의 측정된 방사 패턴의 전후방 에서의 진폭 및 위상 데이타를 보여준다. 이때, 후방 안테나로의 급전은 종단시켜 후방 안테나로부터 일체의 방사가 이루어지지 않도록 한다. 측정 데이터는 안테나 전면에 유리가 없는 경우(T=0mm), 5 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=5 mm) 그리고 10 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=10 mm)로 분류하였으며, 각각의 경우 측정된 패턴의 전후방비와 후방 위상 데이터는 표 2 에 요약하여 정리하였다. 전후방비는 측정 패턴의 전방(0o) 진폭 및 후방(180o) 진폭과 상대적인 비율(F/B ratio)로 그리고 위상 데이터는 방사 위상 패턴의 후방(180o)에서의 위상 값으로 얻어진다.
도 11 내지 도 13 은 후방 방사체는 여기(Excitation)되지 않고 전방 방사체에 의해서만 측정된 E-평면 방사 패턴 특성을 보여준다. 종래의 유한 접지면을 갖는 단일 안테나 구조에서 처럼 후방으로의 방사량이 유리 존재 유무에 관계 없이 상당량 존재하며, 유리가 있는 경우 더 증가함을 알 수 있다.
도 14 내지 도 16 은 유리가 없는 경우(T=0mm)의 측정 데이터(표 2의 진폭 15.63 dBc, 위상 -118.22o)를 이용하여 급전 회로를 보정(보정 오차 : 진폭 ±1.5dB, 위상 ±20o)한 후 측정한 측정 방사 패턴 결과로서, 단일 안테나 구조의 측정 결과와 비교하여 전후방비가 크게 개선되었음을 확인할 수 있다. 유리가 없는 경우(T=0mm)에 맞추어 급전 회로 보정이 이루어졌으므로, 유리가 없는 경우(T=0mm)의 전후방비 특성이 아주 우수하며, 5 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=5 mm) 그리고 10 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=10 mm)의 측정 결과도 유리가 없는 경우(T=0mm) 의 전후방비 특성보다는 못하지만 단일 안테나 구조의 측정 결과와 비교하여 상대적으로 우수함을 알 수 있다. 여기서도 유리 두께가 클수록 전후방비 특성이 더 열화됨을 알 수있다.
도 17 내지 도 19 는 5 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=5 mm)의 측정 데이터(표 2의 진폭 12.28 dBc, 위상 -134.24o)를 이용하여 급전 회로를 보정(보정 오차 : 진폭 ±1.5dB, 위상 ±20o)한 후 측정한 측정 방사 패턴 결과로서, 단일 안테나 구조의 측정 결과와 비교하여 전후방비가 크게 개선되었음을 확인할 수 있다. 5 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=5 mm)에 맞추어 급전 회로 보정이 이루어졌으므로, 5 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=5 mm)의 전후방비 특성이 앞서 유리가 없는 경우(T=0mm)에 맞추어 급전 회로 보정이 이루어진 측정 결과와 비교하여 더 개선되었음을 알 수 있다. 이때, 유리가 없는 경우(T=0mm)와 10 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=10 mm)의 측정 결과도 상대적으로 우수함을 알 수 있다. 유사한 방법으로, 10 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=10 mm)의 측정 데이터(표 2의 진폭 11.38 dBc, 위상 -151.09o)를 이용하여 급전 회로를 보정(보정 오차 : 진폭 ±1.5dB, 위상 ±20o)할 경우 10 mm 두께의 유리가 있는 경우(T=10 mm)의 전후방비 특성이 더 개선될 수 있을 것이므로 향 후 본 발명에서 제안하는 안테나 구조를 사용하여 전후방비 특성을 개선하고자 할 경우에는 설치 환경을 고려하여 급전 회로 보정을 하는 것이 더 효과적일 것이다.
표 3 은 도 11 내지 도 19의 측정 방사 패턴 결과의 전후방비를 요약한 것으 로 결론적으로 본 발명의 안테나 구조를 적용할 경우 후방 방사 영역 θ=±30o에서 확연히 전후방비를 개선할 수 있음을 알 수 있다.
표 1. 전방 안테나의 측정된 방사 패턴의 전후방에서의 진폭 및 위상 데이타
Figure 112009035837188-PAT00001
표 2. 전방 안테나의 측정 방사 패턴의 전후방비와 위상 데이타
Figure 112009035837188-PAT00002
표 3. 보정 조건에 따른 측정 방사 패턴의 전후방비 요약 결과표
보정 조건 주파수(GHz) 전후방비(dBc)
T=0 mm T= 5 mm T=10 mm
단일 안테나 적용
(급전 회로 보정 안함)		 1.92 16.3 12.8 11.4
2.045 15.6 12.3 11.4
2.17 16.3 13.8 14.1
전후방 안테나 적용
(유리가 없는 경우에 보정 : T=0 mm)		 1.92 31.3 18.0 14.9
2.045 26.2 17.7 15.2
2.17 24.6 18.8 14.6
전후방 안테나 적용
(유리가 있는 경우에 보정 : T=5 mm)		 1.92 39.1 20.8 16.2
2.045 31.0 21.2 16.7
2.17 18.7 23.2 17.9
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1 은 종래의 단일 마이크로스트립 안테나 구조,
도 2 는 단일 마이크로스트립 안테나 구조의 전형적인 방사 패턴도,
도 3 은 본 발명에서 제안하는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조,
도 4 는 후방 방사 억압용 안테나 구조의 전형적인 방사 패턴도,
도 5 는 후방 방사 억압용 안테나를 설계 및 보정하는 절차도,
도 6 은 일 실시예로 설계된 이중 안테나 구조의 단면도,
도 7a 는 일 실시예로 설계된 전방 방사체의 구동 패치의 PCB 레이아웃,
도 7b 는 일 실시예로 설계된 전방 방사체의 기생 패치의 PCB 레이아웃,
도 8a 는 일 실시예로 설계된 후방 방사체의 구동 패치의 PCB 레이아웃,
도 8b 는 일 실시예로 설계된 후방 방사체의 기생 패치의 PCB 레이아웃,
도 9 는 유리가 부착된 이중 안테나 시제품의 외부 형상,
도 10 은 안테나 시제품의 측정된 입력 반사 손실 특성,
도 11 은 전방 단일 안테나의 T=0 mm(*) 조건에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 12 는 전방 단일 안테나의 T=5 mm(**) 조건에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 13 은 전방 단일 안테나의 T=10 mm(***) 조건에서 측정된 E-평면 방사패턴
특성,
도 14 는 전후방 이중 안테나의 T=0 mm에서 급전 회로 보정 후, T=0 mm 조건
에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 15 는 전후방 이중 안테나의 T=0 mm에서 급전 회로 보정 후, T=5 mm 조건
에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 16 은 전후방 이중 안테나의 T=0 mm에서 급전 회로 보정 후, T=10 mm 조건
에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 17 은 전후방 이중 안테나의 T=5 mm에서 급전 회로 보정 후, T=0 mm 조건
에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 18 은 전후방 이중 안테나의 T=5 mm에서 급전 회로 보정 후, T=5 mm 조건
에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성,
도 19 는 전후방 이중 안테나의 T=5 mm에서 급전 회로 보정 후, T=10 mm 조건
에서 측정된 E-평면 방사패턴 특성을 보여준다.
(*) T=0 mm : 전방 안테나에 유리가 부착되지 않은 경우
(**) T=5 mm : 전방 안테나에 5 mm 두께의 유리가 부착된 경우
(***) T=10 mm : 전방 안테나에 10 mm 두께의 유리가 부착된 경우
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 전력 결합기 또는 전력 분배기
20 : 위상 천이기
100 : 급전 회로망
200 : 송수신 증폭 블록
C1 : 동축 케이블
D1 : 전방 유전체
D2 : 후방 유전체
G1 : 접지면
I1 : 송수신 블록의 입출력 단자
R1 : 전방 방사체
R11 : 전방 방사체의 구동 패치 소자
R12 : 전방 방사체의 기생 패치 소자
R2 : 후방 방사체
R21 : 후방 방사체의 구동 패치 소자
R22 : 후방 방사체의 기생 패치 소자
RD1 : 전방 레이돔
RD2 : 후방 레이돔

Claims (7)

  1. 제한된 접지면을 갖는 소형 안테나 구조에서 공통 접지면을 사이에 두고 서로 반대 방향에 놓여지는 전방 방사 안테나와 후방 방사 안테나, 그리고 두 전후방 안테나를 전력 결합시켜 신호 진폭 및 위상 보정용 급전 회로망를 통하여 구현되는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
  2. 제 1 항의 안테나 구조에서,
    전방 안테나의 전후방비와 동일한 진폭 및 반대 위상 특성을 제공하는 후방 안테나를 사용하여 공간적으로 전방 안테나의 후방 방사량을 상쇄시키는 개념의 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
  3. 제 1 항의 안테나 구조에서,
    후방 안테나 구조는 전방 안테나의 후방 방사 패턴 특성과 동일하거나 유사한 방사 패턴을 제공하는 임의의 안테나 구조를 구현된 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
  4. 제 1 항의 안테나 구조에서,
    두 전후방 안테나를 전력 결합시켜 신호 진폭 및 위상을 보정하기 위하여 전력 결합기 소자와 위상 천이기 소자(위상 보정용 단순 전송 선로 포함)를 포함하는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
  5. 제 1 항의 안테나 구조에서,
    두 전후방 안테나의 편파 특성은 동일하게 유지 하며, 급전 위치를 서로 반대 방향으로 하여 원거리에서 후방 방사를 상쇄하기에 용이하도록 하는 안테나 급전 구조를 갖는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
  6. 제 1 항의 전후방 안테나 구조에서,
    안테나 전면에 부착되는 전파 방해 물체 특성을 고려하여 급전 회로망을 보정하는 개념의 안테나 설치 환경 특성을 반영한 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
  7. 제 3 항의 전후방 안테나 구조에서,
    전방 안테나 구조로 단일 또는 적층형 패치(마이크로스트립 또는 에어스트립) 구조 그리고 후방 안테나 구조로 단일 또는 적층형 패치(마이크로스트립 또는 에어스트립) 구조를 사용하여 구현되는 후방 방사 억압용 이중 안테나 구조
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US11936115B2 (en) 2018-12-28 2024-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna module and electronic device comprising same
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