KR20120008802U - 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나 - Google Patents

익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나 Download PDF

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Abstract

본 고안은 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나에 관한 것으로서, 본 고안에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는, 차량용 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판상에 배치되는 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나에 있어서, 제 1 급전홀이 천공되어 구비되고 세라믹으로 형성되는 유전체와, 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 유전체의 상부면상에 구비되는 방사체와, 상기 제 1 급전홀과 대응되는 위치에 상기 제 1 급전홀의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 제 2 급전홀을 구비하고 상기 유전체의 하부면상에 금속박막으로 형성되는 메인접지부, 및 상기 제 1 급전홀 및 제 2 급전홀을 통하여 상기 방사체와 상기 기판상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부로 이루어지는 패치 안테나; 및 상기 제 2 급전홀에 대응되는 제 3 급전홀이 천공되어 구비되고 상기 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부;를 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 고안은 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부를 구비하여 두께를 조절함으로써 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 세라믹 패치 안테나의 방사효율을 조절할 수 있으며, 그에 따라 접지면에 평행한 방향으로 형성되는 방사패턴에 대한 지향성을 개선시키고 전계효과에 따른 널 포인트를 감소시켜 차량용 세라믹 패치 안테나의 안테나 이득을 증가시키는 효과가 있다.

Description

익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나 { PATCH ANTENNA HAVING EXTENDED GROUND FOR VEHICLE}
본 고안은 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부를 구비하여 널 포인트를 감소시키고 방사효율을 향상시킨 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나에 관한 것이다.
도 1 내지 도 2는 종래의 차량용 샤크핀 안테나에 구비되는 차량용 세라믹 패치 안테나(10)의 개략적인 구성도와 세부구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이 종래의 차량용 세라믹 패치 안테나(10)는 차량용 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판(1)상에 세라믹으로 형성되는 유전체(11)와 상기 유전체(11)의 상부면상에 사각금속박막으로 형성되는 방사체(12)와 상기 유전체(11)의 하부면상에 금속박막(11)으로 형성되는 접지부(13) 및 상기 방사체(12)와 기판(1)상에 형성된 급전회로를 연결하는 급전부(14)로 이루어진다. 종래의 상기 차량용 세라믹 패치안테나는 소형, 경량의 안테나 특성을 이끌어 낼 수 있었지만, 널 포인트(null point)의 발생으로 인하여 안테나 성능에 한계가 있어서 높은 안테나 성능을 필요로 하지 않는 GPS(Global Positioning System)용 안테나에 한정되어 사용되는 문제점이 있었다.
따라서, 차량용 세라믹 패치안테나에서 발생하는 널 포인트를 감소시켜 디지털 위성라디오 방송수신과 같은 다양한 무선통신서비스를 제공할 수 있는 현실적이고도 활용도가 높은 기술이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부를 구비하여 접지면에 평행한 방향으로 형성되는 방사패턴의 지향성을 개선시켜 널 포인트를 감소시킬 수 있는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는, 차량용 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판상에 배치되는 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나에 있어서, 제 1 급전홀이 천공되어 구비되고 세라믹으로 형성되는 유전체와, 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 유전체의 상부면상에 구비되는 방사체와, 상기 제 1 급전홀과 대응되는 위치에 상기 제 1 급전홀의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 제 2 급전홀을 구비하고 상기 유전체의 하부면상에 금속박막으로 형성되는 메인접지부, 및 상기 제 1 급전홀 및 제 2 급전홀을 통하여 상기 방사체와 상기 기판상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부로 이루어지는 패치 안테나; 및 상기 제 2 급전홀에 대응되는 제 3 급전홀이 천공되어 구비되고 상기 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부를 구비하여 두께를 조절함으로써 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 세라믹 패치 안테나의 방사효율을 조절할 수 있으며, 그에 따라 접지면에 평행한 방향으로 형성되는 방사패턴에 대한 지향성을 개선시키고 전계효과에 따른 널 포인트를 감소시켜 차량용 세라믹 패치 안테나의 안테나 이득을 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 샤크핀 안테나에 구비되는 차량용 세라믹 패치 안테나의 개략적인 구성도
도 2는 종래의 차량용 샤크핀 안테나에 구비되는 차량용 세라믹 패치 안테나의 세부구성도
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나의 사시도
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나의 분해 사시도
도 5는 본 고안의 일실시예가 적용되기 전과 적용된 후의 패치 안테나가 접지면에 대하여 0°각도일 때 안테나 특성을 측정하여 비교한 그래프
도 6은 본 고안의 일실시예가 적용되기 전과 적용된 후의 패치 안테나가 접지면에 대하여 10°각도일 때 안테나 특성을 측정하여 비교한 그래프
본 고안이 실시되는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는, 차량용 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판상에 배치되는 것을 전제로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 일실시예들을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나의 사시도이다.
본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는 차량용 샤크핀 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판상에 배치되며, 도면에 도시된 바와 같이 세라믹으로 형성된 유전체(110)와 상기 유전체(110)의 상부면상에 구비되는 방사체(120)와 상기 유전체(110)의 하부면상에 구비되는 메인접지부(130) 및 상기 방사체(120)와 상기 기판상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부(140)로 이루어진 패치 안테나(100)와, 상기 패치 안테나(100)의 하부방향으로 형성되는 익스텐디드 접지부(200)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세하게는, 상기 패치 안테나(100)를 구성하는 방사체(120)는 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 메인접지부(130)는 유전체(110)의 하부면상에 금속박막으로 형성되며, 상기 익스텐디드 급전부(200)는 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나(100)의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성된다.
또한, 상기 유전체(110), 메인접지부(130), 및 익스텐디드 접지부(200)에 제 1 내지 제 3 급전홀(111,131,201)이 천공되어 구비되고 방사체(120)와 전기적으로 연결되는 급전부(140)가 삽입되어 상기 방사체(120)와 전기적으로 결합함으로써 기판상에 형성된 급전회로로부터 인가되는 급전신호가 방사체(120)에 전달되며, 이때, 봉 형상의 급전핀으로 이루어지는 급전부(140)와 상기 메인접지부(130) 및 익스텐디드 접지부(200)가 절연되도록 상기 메인접지부(130) 및 익스텐디드 접지부(200)에 형성되는 제 2 내지 제 3 급전홀(131,201)은 상기 제 1 급전홀(111)의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 익스텐디드 접지부(200)는 상기 패치 안테나(100)의 하부에 구비되고 상기 기판상에 형성된 접지면과 전기적으로 연결되어 상기 패치 안테나(100)의 메인접지부(130)와 상호작용함으로써 상기 패치안테나(100)의 방사체(120)와 접지면사이에 발생하는 널 포인트를 감소시키게 된다.
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하여 본 고안의 일실시에에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시에에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는, 제 1 급전홀(111)이 천공되어 구비되고 세라믹으로 형성되는 유전체(110)와 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 유전체(110)의 상부면상에 구비되는 방사체(120)와 상기 제 1 급전홀(111)과 대응되는 위치에 상기 제 1 급전홀(111)의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 제 2 급전홀(131)을 구비하고 상기 유전체(110)의 하부면상에 금속박막으로 형성되는 메인접지부(130) 및 상기 제 1 내지 제 2 급전홀(111,131)을 통하여 상기 방사체(120)와 상기 기판상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부(140)로 이루어지는 패치 안테나(100), 및 상기 제 2 급전홀(131)에 대응되는 제 3 급전홀(201)이 천공되어 구비되고 상기 패치 안테나(100)의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나(100)의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부(200)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세하게는, 본 고안의 일실시예에서 상기 패치 안테나의 방사체(120)는 디지털 위성라디오 주파수 대역인 2.332GHz ~ 2.345GHz 대역에서 동작하며, 상기 패치 안테나(100)의 방사체(120)에 형성되는 원편파는 북미지역 디지털 위성라디오 방송을 수신하기에 적합한 LHCP(Left Hand Circular Polarization)인 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 일실시예에서 상기 패치 안테나(100)의 유전체(110)는 유전율이 15이고 높이가 4mm인 세라믹으로 구성되어 있으며, 일반적인 세라믹 유전체의 유전율인 4.0 ~ 110 사이의 값을 갖는 다양한 세라믹으로 형성할 수 있다.
일반적으로 세라믹은 종래 유전체로 쓰이던 물질들에 비하여 유전율이 매우 높고 다양하며 온도변화에 따른 안정도가 매우 높아 패치안테나의 경량화, 소형화에 적합하다.
본 고안의 일실시예에서 상기 패치 안테나(100)의 메인 접지부(130)는 상기 유전체(110)의 하부면상 전면적에 걸쳐 구비되며, 상기 패치 안테나(100)의 급전부(140)는 봉형상의 급전핀으로 구성되고 상기 유전체(110)와 메인접지부(130)에 형성된 급전홀(111,131)에 삽입되어 상기 방사체(120)와 전기적으로 결합하며 원하는 임피던스 특성을 위치를 적당히 조절하여 변화시킬 수 있다. 이때, 상기 급전부(140)를 구성하는 급전핀의 지름은 상기 유전체(110)에 형성된 제 1 급전홀(111)에 대응되는 크기의 지름으로 형성된다.
한편, 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는, 상기 패치 안테나(100)의 하부방향으로 형성되는 상기 익스텐디드 접지부(200)의 두께 d를 조절하여 상기 패치안테나(100)의 방사체(120)가 동작하는 특정주파수대역의 방사효율을 조절할 수 있다.
또한, 상기 익스텐디드 접지부(200)는, 상기 패치안테나(100)의 방사체(120)와 상기 기판상에 형성된 접지면 사이에서 발생하는 전계 효과로 인하여 접지면에 평행한 방향으로 형성되는 방사패턴의 지향성이 개선되도록 동작주파수의 0.03λ ~ 0.2λ 길이를 만족하는 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 세라믹 원편파 패치 안테나는 상기 익스텐디드 접지부(200)의 두께 조절에 의하여 널 포인트(null point)를 감소시켜 안테나 이득이 1dB 이상 증가하게 된다.
도 5 내지 도 6은 본 고안의 일실시예가 적용되기 전과 적용된 후의 안테나 방사이득을 나타내기 위하여 패치 안테나가 접지면에 대하여 0°와 10°각도일 때 안테나 특성을 측정하여 비교한 그래프이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나는 본 고안의 일실시예가 적용되기 전에 비하여 전체 방사이득의 평균값이 0.5dB 정도 향상되는 것을 나타내고 있으며, 결과적으로 접지면과 평행한 방향으로 안테나의 지향성이 개선되는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 고안은 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부를 구비하여 두께를 조절함으로써 특정주파수대역에서 동작하는 차량용 세라믹 패치 안테나의 방사효율을 조절할 수 있으며, 그에 따라 접지면에 평행한 방향으로 형성되는 방사패턴에 대한 지향성을 개선시키고 전계효과에 따른 널 포인트를 감소시켜 차량용 세라믹 패치 안테나의 안테나 이득을 증가시키는 효과가 있다.
지금까지 본 고안에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 고안은 이하의 실용신안등록청구범위에 의해 제공되는 본 고안의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 고안의 범위에 속한다 할 것이다.
1 : 기판 10, 100 : 패치 안테나
11, 110 : 유전체 12, 120 : 방사체
13, 130 : 접지부(메인접지부) 14, 140 : 급전부
111, 131, 201 : 제 1 내지 제 3급전홀 200 : 익스텐디드 급전부

Claims (6)

  1. 차량용 안테나의 급전회로 및 접지면이 형성된 기판상에 배치되는 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나에 있어서,
    제 1 급전홀이 천공되어 구비되고 세라믹으로 형성되는 유전체와, 원편파를 위해 서로 마주보는 모서리가 일부 절삭된 사각금속박막으로 형성되고 상기 유전체의 상부면상에 구비되는 방사체와, 상기 제 1 급전홀과 대응되는 위치에 상기 제 1 급전홀의 크기보다 상대적으로 크게 천공되어 형성되는 제 2 급전홀을 구비하고 상기 유전체의 하부면상에 금속박막으로 형성되는 메인접지부, 및 상기 제 1 급전홀 및 제 2 급전홀을 통하여 상기 방사체와 상기 기판상의 급전회로를 서로 연결하는 급전부로 이루어지는 패치 안테나; 및
    상기 제 2 급전홀에 대응되는 제 3 급전홀이 천공되어 구비되고 상기 패치 안테나의 하부방향으로 일정한 두께를 가지며 상기 패치 안테나의 외관과 동일한 형상의 금속도체로 형성되고 상기 기판상에 형성된 접지면에 전기적으로 연결되는 익스텐디드 접지부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패치 안테나의 하부방향으로 형성되는 상기 익스텐디드 접지부의 두께를 조절하여 상기 패치안테나의 방사체가 동작하는 특정주파수대역의 방사효율을 조절하는 것을 특징으로 하는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 익스텐디드 접지부는,
    상기 패치안테나의 방사체와 상기 기판상에 형성된 접지면 사이에서 발생하는 전계 효과로 인하여 접지면에 평행한 방향으로 형성되는 방사패턴의 지향성이 개선되도록 동작주파수의 0.03λ ~ 0.2λ 길이를 만족하는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 익스텐디드 접지부의 두께 조절에 의하여 널 포인트(null point)를 감소시켜 안테나 이득이 1dB 이상 증가하는 것을 특징으로 하는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 패치 안테나의 방사체는,
    디지털 위성라디오 주파수 대역인 2.332GHz ~ 2.345GHz 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패치 안테나의 방사체에 형성되는 원편파는 LHCP(Left Hand Circular Polarization)인 것을 특징으로 하는 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나.
KR2020110005306U 2011-06-15 2011-06-15 익스텐디드 접지부를 구비한 차량용 세라믹 원편파 패치 안테나 KR200470080Y1 (ko)

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