KR20110106185A - 무선 통신 시스템에서 패치 안테나 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20110106185A
KR20110106185A KR1020100025449A KR20100025449A KR20110106185A KR 20110106185 A KR20110106185 A KR 20110106185A KR 1020100025449 A KR1020100025449 A KR 1020100025449A KR 20100025449 A KR20100025449 A KR 20100025449A KR 20110106185 A KR20110106185 A KR 20110106185A
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이남기
양승인
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한국전자통신연구원
숭실대학교산학협력단
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    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
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    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

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Abstract

본 발명은, 무선 통신 시스템에서 고 이득 메타매터리얼(metamaterial) 구조의 커버를 이용하여 고 이득을 갖는 패치 안테나 및 상기 패치 안테나의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 패치 안테나는, 기판 상의 소정 지점에 위치하는 패치 안테나 유닛, 상기 패치 안테나 유닛이 위치하는 상기 기판으로부터 제1거리만큼 이격되어 상기 패치 안테나 유닛의 상부에 위치하며, 서로 다른 구조의 고 이득 메타매터리얼(metamaterial)의 제1커버, 및 상기 제1커버로부터 제2거리만큼 이격되어 상기 제1커버의 상부에 위치하며, 동일 구조의 메타매터리얼의 제2커버를 포함하며, 상기 제1커버는, 상기 제1커버의 유전체 일측면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드(grid)가 형성된다.

Description

무선 통신 시스템에서 패치 안테나 및 그 제조 방법{Patch antenna and method for manufacturing thereof in a wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 통신 시스템에서 고 이득 메타매터리얼(metamaterial) 구조의 커버를 이용하여 고 이득을 갖는 패치 안테나 및 상기 패치 안테나의 제조 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 신호 송수신을 위해 다양한 형태의 안테나들이 제안되었으며, 이러한 안테나들 중에서 패치 안테나(patch antenna)는 콤팩트한 크기일 뿐만 아니라 가볍고 제작 공정이 간단하며 단가가 저렴한 장점이 있다. 그러나, 이러한 패치 안테나는 대역폭(bandwidth)를 넓히기 어렵고, 커플링 손실(coupling loss)을 많이 유도하기 때문에 고주파 대역에서 사용되기 어렵다는 단점이 있다.
이러한 패치 안테나의 단점을 보완하기 위해 다양한 구조의 패치 안테나들이 제안되었으며, 특히 패치 안테나의 이득을 보다 향상시키기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
하지만, 현재 제안된 패치 안테나들은 사이즈의 한계로 인해 대역폭의 확장에 한계가 있으며, 또한 사용하고자 하는 주파수 대역, 특히 고주파 대역에서 요구되는 이득을 획득하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 고주파 대역에서 사용 가능하며, 아울러 상기 고주파 대역에서 소정 이상의 이득을 획득할 수 있는 패치 안테나가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 고 이득을 갖는 패치 안테나 및 상기 패치 안테나의 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 무선 통신 시스템에서 고 이득 메타매터리얼(metamaterial) 구조의 커버를 이용하여 고 이득을 갖는 패티 안테나 및 상기 패티 안테나의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선 통신 시스템에서 패치 안테나에 있어서, 기판 상의 소정 지점에 위치하는 패치 안테나 유닛; 상기 패치 안테나 유닛이 위치하는 상기 기판으로부터 제1거리만큼 이격되어 상기 패치 안테나 유닛의 상부에 위치하며, 서로 다른 구조의 고 이득 메타매터리얼(metamaterial)의 제1커버; 및 상기 제1커버로부터 제2거리만큼 이격되어 상기 제1커버의 상부에 위치하며, 동일 구조의 메타매터리얼의 제2커버;를 포함하며, 상기 제1커버는, 상기 제1커버의 유전체 일측면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드(grid)가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 무선 통신 시스템에서 패치 안테나 제조 방법에 있어서, 기판 상의 소정 지점에 패치 안테나 유닛을 형성하는 단계; 상기 패치 안테나 유닛이 형성된 기판으로부터 제1거리만큼 이격시켜 상기 패치 안테나 유닛의 상부에 위치하도록 서로 다른 구조의 고 이득 메타매터리얼(metamaterial)의 제1커버를 배치하는 단계; 및 상기 제1커버로부터 제2거리만큼 이격시켜 상기 제1커버의 상부에 위치하도록 동일 구조의 메타매터리얼의 제2커버를 배치하는 단계;를 포함하며, 상기 제1커버를 배치하는 단계는, 상기 제1커버의 유전체 일측면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드(grid)를 식각하여 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은, 무선 통신 시스템에서 고 이득 메타매터리얼(metamaterial) 구조의 커버를 이용하여 패치 안테나를 구현함으로써, 패치 안테나의 이득을 증가시킬 수 있으며, 특히 고주파 대역에서 고 이득을 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 제1 및 제2커버에 형성되는 그리드를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 제2커버를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 제1커버를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 구현된 패치 안테나를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 S-파라미터(S-parameter) 특성을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 E-평면(E-plane) 특성을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 H-평면(H-plane) 특성을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 전력 흐름(power flow) 특성을 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 무선 통신 시스템에서 고 이득 메타매터리얼(metamaterial) 구조의 커버를 이용하여 고 이득을 갖는 패치 안테나(patch antenna) 및 상기 패치 안테나의 제조 방법을 제안한다. 본 발명의 실시 예에서는, 기판 상에 패치 안테나 유닛을 형성하고, 이렇게 형성된 패치 안테나 유닛 상부에 제1커버와 제2커버를 각각 순차적으로 위치시키며, 이때 상기 패치 안테나 유닛과 제2커버 사이에 위치하는 제1커버는 고 이득 메타매터리얼 구조를 갖는다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는, 패치 안테나 유닛이 형성된 기판의 상부에 서로 다른 구조의 메타매터리얼인 제1커버를 위치시키고, 그리고 상기 제1커버 상부에 동일 구조의 메타매터리얼인 제2커버를 위치시켜 고 이득을 갖는 패치 안테나를 구현한다.
여기서, 상기 제1커버는, 유전체의 일측면, 바람직하게는 신호가 방사되는 방사면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드(grid)가 형성되어 구현되며, 이렇게 일측면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드가 형성됨에 따라 상기 제1커버는 굴절률을 0에 근접하도록 하여 패치 안테나 유닛에서 패치 안테나 외부로 방사되는 에너지를 전 방향으로 변환한다. 이때, 상기 제1커버는, 메타매터리얼 특성으로 음의 유전율 및 투자율을 가질 뿐만 아니라, 저 굴절률파로서 자유 공간의 굴절률보다 작은 값을 갖는 인데 저 굴절률 매질이며, 그에 따라 상기 제1커버를 통과하는 전자파는 스넬의 법칙(Snell's law)에 따라 한 방향으로 집중되는 성질에 따라 전 방향으로 변환되며, 그 결과 패치 안테나의 지향 특성을 향상시켜 고 이득의 패치 안테나를 구현한다.
또한, 상기 제2커버는, 유전체의 일측면, 바람직하게는 신호가 방사되는 방사면 전체에 사각형 형태의 그리드가 형성되어 구현되며, 이렇게 일측면 전체에 사각형 형태의 그리드가 형성됨에 따라 상기 제2커버는 패치 안테나의 전 방향성을 증가시켜 패치 안테나의 전체 이득을 향상시킨다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나는 전술한 바와 같은 제1커버 및 제2커버에 의해 안테나 빔에서 사이드로브(side lobe) 빔이 감소하여 패치 안테나의 전 방향성이 증가하며, 그에 따라 고 이득의 패치 안테나가 구현된다. 그러면 여기서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 1은 상기 패치 안테나의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 상기 패치 안테나의 제1 및 제2커버에 형성되는 그리드를 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 상기 패치 안테나의 제2커버를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 상기 패치 안테나의 제1커버를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 구현된 패치 안테나를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 패치 안테나(500)는, 기판(100,510) 상에 패치 안테나 유닛(105,520)이 형성된다. 그리고, 상기 패치 안테나 유닛(105,520)의 신호 방사 방향인 상부에 소정 거리(d)만큼 이격되어 제1커버(110,530)가 위치하고, 상기 제1커버(110,530)의 상부에 소정 거리(h)만큼 이격되어 제2커버(120,540)가 위치한다. 여기서, 상기 제1커버(110,530)와 상기 제2커버(120,540)의 일측면, 바람직하게는 상기 제1커버(110,530)와 상기 제2커버(120,540)를 구현하는 유전체에서 신호 방사면 상에 그리드(200,300,410,534,545)가 식각되어 형성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1커버(110,530)와 상기 제2(120,540)의 유전체 일측면 상에 형성되는 그리드(200,300,410,534,545)는, 외각의 길이(P)에서 중심을 기준으로 내부의 길이(L)만큼 식각하여 형성되며, 이때 상기 외각의 길이(P)와 내부의 길이(L)는 패치 안테나(500)를 사용하는 중심 주파수에 상응하여 결정된다. 여기서, 중심 주파수에 상응한 외각의 길이(P)와 내부의 길이(L)는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
예컨대, 상기 패치 안테나(500)의 중심 주파수가 2.4GHz일 경우, 중심 주파수의 파장(λ)은 125mm가 되고, 그리드(200,300,410,534,545)의 외각의 길이(P)는 35.5mm 이고 내부의 길이(L)는 30.32mm가 된다.
이러한 사각형 형태의 그리드(200,300,410,534,545)는 제1커버(110,530)와 제2커버(120,540)에 각각 식각되어 형성되며, 이때 상기 제2커버(120,540)에는 그리드(300,545)가 유전체 일측면 상부 전면에 주기적으로 배치되어 형성된다. 이렇게 유전체 일측면 상부 전면에 그리드(300,545)가 형성된 제2커버(120,240)는, 동일 구조의 메타매터리얼 커버가 되며, 패치 안테나(500)의 전 방향성을 증가시켜 패치 안테나(500)의 전체 이득을 향상시킨다.
또한, 상기 제1커버(110,530)에는 그리드(410,534)가 유전체 일측면 상부에서 중심 영역(400,532)을 제외한 외각 영역에만 식각되어 형성된다. 이렇게 유전체 일측면 상부 외곽에만 그리드(410,545)가 형성된 제1커버(110,530)는, 굴절률을 0에 근접하도록 하여 패치 안테나 유닛(105,520)에서 패치 안테나(500) 외부로 방사되는 에너지를 전 방향으로 변환한다.
이때, 상기 제1커버(110,530)는, 메타매터리얼 특성으로 음의 유전율 및 투자율을 가질 뿐만 아니라, 저 굴절률파로서 자유 공간의 굴절률보다 작은 값을 갖는 인데 저 굴절률 매질이며, 그에 따라 상기 제1커버(110,530)를 통과하는 전자파는 스넬의 법칙에 따라 한 방향으로 집중되는 성질에 따라 전 방향으로 변환되며, 그 결과 패치 안테나의 지향 특성을 향상시켜 고 이득의 패치 안테나를 구현한다. 즉, 제1커버(110,530) 및 제2커버(120,540)에 의해 패치 안테나(500)의 빔에서 사이드로브 빔이 감소하여 패치 안테나(500)의 전 방향성이 증가하며, 그에 따라 고 이득의 패치 안테나(500)가 구현된다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)의 이득은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서 Dmax는 패치 안테나(500)의 최대 방향성이고, A는 패치 안테나(500)의 면적이고, Gmax는 패치 안테나(500)의 최대 이득이며, k는 효율이다. 여기서, k가 1일 경우 패치 안테나(500)는 최대 이득을 가지게 되며, 예컨대 전술한 바와 같이 중심 주파수 2.4GHz에서 안테나 면적은 319.5mmx319.5mm일 경우, 중심 주파수의 파장(λ)은 125mm이고, 최대 이득은 19.14dBi가 된다.
또한, 패치 안테나 유닛(105,520)이 형성된 기판(100,510)의 상부에 이격 배치된 제1커버(110,530)와, 상기 제1커버(110,530)의 상부에 이격 배치된 제2커버(120,540)들의 이격 거리(d, h)는 패치 안테나(500)의 중심 주파수에 상응하여 결정되며, 상기 이격 거리(d, h)는 하기 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
예컨대, 전술한 바와 같이 중심 주파수 2.4GHz일 경우, 패치 안테나 유닛(105,520)이 형성된 기판(100,510)과 상기 제1커버(110,530) 간의 이격 거리(d)는 19mm이고, 상기 제1커버(110,530)와 상기 제2커버(120,540) 간의 이격 거리(h)는 41mm가 된다. 다시 말해, 상기 패치 안테나(500)는, 시뮬레이션을 통해 중심 주파수 2.4Ghz, 유전율 2.33, 기판의 두께 1.524mm, 동판의 두께 0.035mm로 전체 크기 340mm × 340mm에서 패치 안테나 유닛(105,520)의 크기는 38.55mm × 46.95mm가 되고, 고 이득 메타매터리얼 구조의 제1커버(110,530)는 유전율 2.2, 기판의 두께 0.5mm, 동판의 두께 0.018mm로 구현될 수 있다.
이렇게 구현된 패치 안테나(500)에 급전 단자(505)를 통해 급전되면, 전술한 바와 같이 고 이득 메타매터리얼 구조의 제1커버(110,530) 및 제2커버(120,540)에 의해 사이드로브 빔이 감소하여 전 방향성이 증가하며, 그에 따라 상기 패치 안테나(500)는 고 이득을 획득한다. 그러면 여기서, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)의 성능을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프이다. 여기서, 도 6은 상기 패치 안테나의 S-파라미터(S-parameter) 특성을 나타낸 그래프이고, 도 7은 상기 패치 안테나의 E-평면(E-plane) 특성을 나타낸 그래프이고, 도 8은 상기 패치 안테나의 H-평면(H-plane) 특성을 나타낸 그래프이고, 도 9는 상기 패치 안테나의 전력 흐름(power flow) 특성을 나타낸 그래프이며, 도 10은 상기 패치 안테나의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)에서 패치 안테나 유닛(105,520)만으로 구현된 패치 안테나(이하 '제1패치 안테나'라 칭하기로 함)의 S-파라미터(610)와, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)에서 제1커버(110,530)가 제2커버(120,540) 형태의 구조로 구현, 즉 두개의 제2커버로 구현된 패치 안테나(이하 '제2패치 안테나'라 칭하기로 함)의 S-파라미터(620), 및 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)(이하 '제3패치 안테나'라 칭하기로 함)의 S-파라미터(630)는, 중심 주파수 2.4GHz에서 각각 서로 다른 이득을 갖는다. 다시 말해, 중심 주파수 2.4GHz에서, 제1패치 안테나의 S-파라미터(610)는 -35dB이고, 제2패치 안테나의 S-파라미터(620)는 -21.6dB이며, 제3패치 안테나의 S-파라미터(630)는 -16.7dB가 되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)는 고 이득을 획득한다.
또한, 상기 제1패치 안테나의 E-평면에서 이득(710,715)과 H-평면에서 이득(810,815)은, 2.4GHz에서 7.7dBi이고, 상기 제2패치 안테나의 E-평면에서 이득(720,725)과 H-평면에서 이득(820,825)은, 2.4GHz에서 13.7dBi이며, 상기 제3패치 안테나의 E-평면에서 이득(730,735)과 H-평면에서 이득(830,835)은, 2.4GHz에서 16.2dBi임으로, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)는 약 3dB 정도 이득이 개선된다.
그리고, 상기 제1패치 안테나의 전력 흐름(910)과 상기 제2패치 안테나의 전력 흐름(920)은, 패치 안테나 외부로 흐르는 에너지 흐름이 존재하며, 아울러 두 커버들 사이에서 커버의 외곽으로 흐르는 에너지 흐름이 존재하지만, 상기 제3패치 안테나의 전력 흐름(930)은 제1커버와 제2커버의 사이에서 에너지의 흐름이 제2커버로 흘러감, 즉 제2커버로 에너지가 전 방향성을 나타냄을 알 수 있다.
아울러, 상기 제1패치 안테나의 VSWR(1010)은 2.4GHz에서 1.02이고, 상기 제2패치 안테나의 VSWR(1020)은 2.4GHz에서 1.18, 상기 제3패치 안테나의 VSWR(1030)은 2.4GHz에서 1.23으로, 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나(500)에서 보다 향상된다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (14)

  1. 무선 통신 시스템에서 패치 안테나에 있어서,
    기판 상의 소정 지점에 위치하는 패치 안테나 유닛;
    상기 패치 안테나 유닛이 위치하는 상기 기판으로부터 제1거리만큼 이격되어 상기 패치 안테나 유닛의 상부에 위치하며, 서로 다른 구조의 고 이득 메타매터리얼(metamaterial)의 제1커버; 및
    상기 제1커버로부터 제2거리만큼 이격되어 상기 제1커버의 상부에 위치하며, 동일 구조의 메타매터리얼의 제2커버;를 포함하며,
    상기 제1커버는, 상기 제1커버의 유전체 일측면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드(grid)가 형성된 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2커버는, 상기 제2커버의 유전체 일측면 전체에 상기 그리드가 주기적으로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그리드의 외각 길이와 내부 길이는 상기 패치 안테나의 중심 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외각 길이와 내부 길이는 하기의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
    Figure pat00004

    여기서, P는 상기 외각 길이를 나타내고, L은 상기 내부 길이를 나타냄.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패치 안테나 유닛에 급전하는 급전 단자를 더 포함하며,
    상기 그리드는, 상기 급전 단자로의 급전 시 상기 제1커버와 상기 제2커버의 방사면에 형성되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1거리와 상기 제2거리는 상기 패치 안테나의 중심 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1거리와 상기 제2거리는 하기의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나.
    Figure pat00005

    여기서, d는 상기 제1거리를 나타내고, h는 상기 제2거리를 나타냄.
  8. 무선 통신 시스템에서 패치 안테나 제조 방법에 있어서,
    기판 상의 소정 지점에 패치 안테나 유닛을 형성하는 단계;
    상기 패치 안테나 유닛이 형성된 기판으로부터 제1거리만큼 이격시켜 상기 패치 안테나 유닛의 상부에 위치하도록 서로 다른 구조의 고 이득 메타매터리얼(metamaterial)의 제1커버를 배치하는 단계; 및
    상기 제1커버로부터 제2거리만큼 이격시켜 상기 제1커버의 상부에 위치하도록 동일 구조의 메타매터리얼의 제2커버를 배치하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1커버를 배치하는 단계는, 상기 제1커버의 유전체 일측면 외각 부분에만 사각형 형태의 그리드(grid)를 식각하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2커버를 형성하는 단계는, 상기 제2커버의 유전체 일측면 전체에 상기 그리드가 주기적으로 배치되도록 식각하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 그리드의 외각 길이와 내부 길이는 상기 패치 안테나의 중심 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외각 길이와 내부 길이는 하기의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
    Figure pat00006

    여기서, P는 상기 외각 길이를 나타내고, L은 상기 내부 길이를 나타냄.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 패치 안테나 유닛에 급전하는 급전 단자를 상기 기판에 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 그리드는, 상기 급전 단자로의 급전 시 상기 제1커버와 상기 제2커버의 방사면에 형성되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1거리와 상기 제2거리는 상기 패치 안테나의 중심 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1거리와 상기 제2거리는 하기의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 패치 안테나 제조 방법.
    Figure pat00007

    여기서, d는 상기 제1거리를 나타내고, h는 상기 제2거리를 나타냄.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103855461B (zh) * 2012-12-06 2016-05-11 瑞声声学科技(深圳)有限公司 天线
CN104966901B (zh) * 2015-07-29 2017-07-25 哈尔滨工业大学 一种基于金属非均匀栅格化的双频段微带天线
CN109548074B (zh) * 2018-11-28 2020-12-01 中通服建设有限公司 基于mr的上行干扰源波形定位方法、装置、设备及介质
CN111293412A (zh) * 2020-02-25 2020-06-16 维沃移动通信有限公司 一种电子设备
SE544630C2 (en) * 2021-02-23 2022-09-27 Gapwaves Ab On-chip antenna with reduced substrate waves
CN115983053B (zh) * 2023-03-21 2023-09-29 北京理工大学 一种基于矩量法的含介质基板天线电磁仿真方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1188048A (ja) * 1997-09-05 1999-03-30 Nippon Antenna Co Ltd グリッドアレイアンテナ
JP2002111366A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Fujitsu Quantum Devices Ltd 電流分布制御型パッチアンテナ
KR100420489B1 (ko) * 2001-08-24 2004-03-02 박익모 소형 평면 패치 안테나
US6995711B2 (en) * 2003-03-31 2006-02-07 Harris Corporation High efficiency crossed slot microstrip antenna
KR100952976B1 (ko) * 2007-10-15 2010-04-15 한국전자통신연구원 안테나 소자 및 이를 이용하는 주파수 재구성 배열 안테나

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