KR20170094740A - Ultra wideband patch antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초광대역 패치 안테나에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 레이더 모듈에서 사용 가능한 마이크로스트립 스택(MICROSTRIP STACKED) 패치 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근, 휴대용 디바이스의 사용이 보편화되고 통신기술이 일반화되면서 회로의 소형화에 걸림돌이 되고 잇는 배터리와 전원 코드 문제를 해결하고, 전원 공급과 배터리 충전을 무선으로 실현하려는 연구와 언제 어디서나 이용할 수 있는 유비쿼터스 센서의 전원 공급을 위한 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In recent years, portable devices have become commonplace and communication technologies have become common, so that the problems of battery and power cord, which are obstructing the miniaturization of circuits, have been solved, and researches for realizing wireless power supply and battery charging and ubiquitous sensors A technology for power supply of a power source is actively being studied.
특히, 미래 사회의 10대 유망기술 중 하나로서 무선 전력 전송 기술이 많은 주목을 받고 있다.In particular, wireless power transmission technology has attracted much attention as one of the ten promising technologies of the future society.
무선 전력 전송에 사용되는 렉테나(Rectenna)는 정류회로(Rectifier)와 안테나(Antenna)의 합성어로서, RF 신호를 받아들이는 안테나와 정류 다이오드, 부하 저항 등으로 구성되며, 안테나에 입사된 RF 전력을 정류회로를 통해 DC 전력으로 변환해주는 소자를 의미한다.Rectenna, which is used for wireless power transmission, is a compound of a rectifier and an antenna. It is composed of an antenna that receives an RF signal, a rectifier diode, and a load resistor. Means a device that converts DC power through a rectifier circuit.
이러한 렉테나는 UWB 레이더 모듈 등에 적용되는데, 대표적으로 파형(sinuous), 비발디(vivaldi), 안티-비발디 및 패치 안테나 등이 있다. 현재에는 설계 및 제작이 용이하고 소형화가 가능한 패치 안테나가 주로 사용되고 있는 실정이다. These rectenas are applied to UWB radar modules and are typically sinuous, vivaldi, anti-Vivaldi and patch antennas. Nowadays, patch antennas which can be easily designed and manufactured and can be miniaturized are mainly used.
일반적인 패치 안테나의 경우, 안테나 방사부와 반사부는 공기를 매질로 하여 소정의 간격만큼 이격되도록 제작된다.In the case of a general patch antenna, the antenna radiation part and the reflection part are made to be spaced apart by a predetermined distance using air as a medium.
이 때, 안테나 방사부와 반사부는 나사 등을 이용하여 결합되는데, 안테나 조립시 조립 공차 등에 의해 안테나 방사부와 반사부 사이의 간격이 일정하지 않을 경우 안테나 특성이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.At this time, the antenna radiating part and the reflecting part are coupled using screws or the like. However, when the distance between the antenna radiating part and the reflecting part is not constant due to assembly tolerance or the like in assembling the antenna, there is a problem that the antenna characteristic is rapidly deteriorated.
또한, 종래의 패치 안테나의 경우, 안테나의 사이즈가 작을수록 안테나로부터 발생되는 사이드 로브에 의해 안테나 특성 저하 현상의 증가하는 바, 안테나의 소형화가 어렵다는 문제가 있었다.In addition, in the case of the conventional patch antenna, as the size of the antenna becomes smaller, the phenomenon of antenna characteristic deterioration increases due to the side lobe generated from the antenna, which makes it difficult to miniaturize the antenna.
본 발명은 공기를 매질로 사용하지 않는 초광대역 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an ultra wideband patch antenna that does not use air as a medium.
또한, 본 발명은 마이크로스트립 패치가 다층 구조로 배치됨에 따라 사이드 로브 발생을 억제하는 것이 가능한 초광대역 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an ultra-wideband patch antenna capable of suppressing occurrence of side lobes as a microstrip patch is arranged in a multilayer structure.
아울러, 본 발명은 소형으로 제작하는 것이 가능함과 동시에 종래 패치 안테나 대비 대역폭을 향상시키는 것이 가능한 초광대역 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide an ultra-wideband patch antenna which can be manufactured in a compact size and can improve the bandwidth compared to a conventional patch antenna.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상부면에 복수의 제1 마이크로스트립 패치가 배치된 제1 기판; 상기 제1 기판의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치가 배치된 접착층; 상기 접착층의 하부에 위치하며, 하부면에 접지가 구비된 제2 기판; 상기 제1 기판의 상부면에 상기 제1 마이크로스트립 패치와 이격되도록 배치되며, 주파수 신호를 공급하도록 구비된 제1 급전 선로; 상기 접착층의 상부면에 구비되며, 상기 제2 마이크로스트립 패치에 주파수 신호를 공급하는 제2 급전 선로; 상기 제1 기판을 관통하여 상기 제1 급전 선로와 상기 제2 급전 선로를 연결하는 비아홀;을 포함하는 초광대역 패치 안테나가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first substrate on which a plurality of first microstrip patches are arranged on an upper surface; An adhesive layer positioned below the first substrate and having a second microstrip patch disposed on an upper surface thereof; A second substrate located below the adhesive layer and having a ground at a lower surface thereof; A first feed line disposed on an upper surface of the first substrate and spaced apart from the first microstrip patch, the first feed line being provided to supply a frequency signal; A second feed line provided on an upper surface of the adhesive layer and supplying a frequency signal to the second microstrip patch; And a via hole penetrating the first substrate and connecting the first feed line and the second feed line to each other.
여기서, 상기 제1 마이크로스트립 패치와 상기 제2 마이크로스트립 패치는 임의의 급전 선로에 의해 직접적으로 연결되어 있지 않으며, 제1 급전 선로를 통해 상기 제2 마이크로스트립 패치로 인가된 주파수 신호를 상기 제2 마이크로스트립 패치가 방사하여 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하도록 구성되어 있다. Here, the first microstrip patch and the second microstrip patch are not directly connected by any feed line, and the frequency signal applied to the second microstrip patch through the first feed line is connected to the second microstrip patch through the first feed line, And the microstrip patch is configured to emit and couples to the first microstrip patch.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판 상에 배치된 상기 제1 마이크로스트립 패치는 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비되며, 상기 접착층 상에 배치된 상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 십자형의 이격 공간에 대향하도록 상기 접착층 상에 구비될 수 있다.In one embodiment, the first microstrip patch disposed on the first substrate is provided at an edge of a virtual rectangle to form a ten-dimensional spaced space, and the second microstrip patch disposed on the second substrate, The microstrip patch may be provided on the adhesive layer so as to face the cross-shaped spacing space.
여기서, 상기 초광대역 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 상기 제1 마이크로스트립 패치는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다. Here, the first microstrip patch may be arranged to overlap with a part of the second microstrip patch when viewed from above the ultra-wideband patch antenna.
이 때, 상기 제1 마이크로스트립 패치의 모서리는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리와 중첩되도록 배치될 수 있다.At this time, the edge of the first microstrip patch may be arranged to overlap with the edge of the second microstrip patch.
다른 변형예에 있어서, 상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태를 가짐에 따라 안테나의 광대역 특성인 밴드 폭(band width)를 증가시킬 수 있다.In another modification, since the edge of the second microstrip patch has a slanting line connecting two adjacent sides, it is possible to increase the band width which is the broadband characteristic of the antenna.
추가적으로, 상기 접착층의 상부에 상기 제2 마이크로스트립 패치와 이격되도록 배치된 적어도 하나의 기생 패치를 더 포함함에 따라 제2 마이크로스트립 패치로 공급되는 주파수 신호의 방사 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the emission characteristic of the frequency signal supplied to the second microstrip patch can be improved by further including at least one parasitic patch disposed on the adhesive layer so as to be spaced apart from the second microstrip patch.
이 때, 상기 기생 패치는 상기 초광대역 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 서로 인접한 두 제1 마이크로스트립 패치 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제2 마이크로스트립 패치로부터 방사된 주파수 신호를 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급할 수 있다.In this case, the parasitic patch may be disposed between two first microstrip patches adjacent to each other when viewed from above the ultra-wideband patch antenna, and the frequency signal radiated from the second microstrip patch may be disposed between the first micro- Coupling can be supplied by strip patch.
본 발명에 따른 패치 안테나는 공기 매질층을 포함하지 않는 구조를 채택함에 따라 조립 공차에 따라 안테나 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다.The patch antenna according to the present invention adopts a structure that does not include the air medium layer, thereby solving the problem that the antenna characteristic is degraded according to the assembly tolerance.
또한, 본 발명에 따른 패치 안테나는 마이크로스트립 패치를 다층 구조로 배치함에 따라 사이드 로브 발생을 억제함으로써 안테나 특성을 향상시키는 것이 가능하다.In addition, the patch antenna according to the present invention can improve the antenna characteristics by suppressing side lobe occurrence by arranging the microstrip patches in a multi-layer structure.
추가적으로, 본 발명에 따른 패치 안테나는 다층 구조로 배치된 마이크로스트립 패치와 기생 패치를 통해 주파수 신호의 방사 특성을 향상시켜 밴드 폭의 광대역화가 가능하다는 이점이 있다.In addition, the patch antenna according to the present invention has an advantage that the radiation characteristic of the frequency signal can be improved through the microstrip patches and the parasitic patches arranged in a multi-layered structure, and the band width can be widened.
아울러, 본 발명에 따른 패치 안테나는 기생 패치의 적용 및 마이크로스트립 패치의 형상 변화를 통해 광대역 주파수의 변경이 용이하다는 이점이 있다.In addition, the patch antenna according to the present invention is advantageous in that it is easy to change the broadband frequency through the application of the parasitic patch and the shape change of the microstrip patch.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 안테나의 상면을 투과도로서 나타낸 것이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 패치 안테나에 적용된 제1 기판의 상면을 나타낸 것이다.
도 1c는 도 1a에 도시된 패치 안테나에 적용된 접착층의 상면을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1a에 도시된 패치 안테나의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 도 1a에 도시된 패치 안테나의 광대역 특성(S11 파라미터)를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 도 1a에 도시된 패치 안테나의 8.6GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이며, 도 4b는 9.5GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패치 안테나의 상면을 투과도로서 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 패치 안테나에 적용된 접착층의 상면을 나타낸 것이다.
도 6은 도 5a에 도시된 패치 안테나의 8.5GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치 안테나의 상면을 투과도로서 나타낸 것이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 패치 안테나에 적용된 접착층의 상면을 나타낸 것이다.
도 8은 도 7a에 도시된 패치 안테나의 광대역 특성(S11 파라미터)를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 7a에 도시된 패치 안테나의 8.0GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.1A is a top view of a patch antenna according to an embodiment of the present invention.
1B shows a top view of a first substrate applied to the patch antenna shown in FIG. 1A.
1C is a top view of the adhesive layer applied to the patch antenna shown in FIG. 1A.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the patch antenna shown in FIG. 1A.
FIG. 3 is a graph showing a broadband characteristic (S11 parameter) of the patch antenna shown in FIG. 1A.
FIG. 4A is a graph showing a radiation pattern at 8.6 GHz of the patch antenna shown in FIG. 1A, and FIG. 4B is a graph showing a radiation pattern at 9.5 GHz.
5A is a top view of a patch antenna according to another embodiment of the present invention.
5B is a top view of the adhesive layer applied to the patch antenna shown in FIG. 5A.
6 is a graph showing a radiation pattern of the patch antenna shown in FIG. 5A at 8.5 GHz.
7A is a top view of a patch antenna according to another embodiment of the present invention.
7B is a top view of the adhesive layer applied to the patch antenna shown in FIG. 7A.
8 is a graph showing a broadband characteristic (S11 parameter) of the patch antenna shown in FIG. 7A.
9 is a graph showing a radiation pattern of the patch antenna shown in FIG. 7A at 8.0 GHz.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Certain terms are hereby defined for convenience in order to facilitate a better understanding of the present invention. Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in the present invention shall have the meanings commonly understood by one of ordinary skill in the art. Also, unless the context clearly indicates otherwise, the singular form of the term also includes plural forms thereof, and plural forms of the term should be understood as including its singular form.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 다양한 실시예에 따른 초광대역 패치 안테나를 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an ultra wideband patch antenna according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 안테나의 상면을 투과도로서 나타낸 것이며, 도 1b는 도 1a에 도시된 패치 안테나에 적용된 제1 기판의 상면, 도 1c는 도 1a에 도시된 패치 안테나에 적용된 접착층의 상면을 나타낸 것이며, 도 2는 도 1a에 도시된 패치 안테나의 단면을 나타낸 것이다.1A is a top view of a patch antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a top view of a first substrate applied to the patch antenna shown in FIG. 1A, FIG. 1C is a cross- FIG. 2 is a cross-sectional view of the patch antenna shown in FIG. 1A; FIG.
도 1a 내지 도 1c와 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 안테나는 상부면에 복수의 제1 마이크로스트립 패치(101)가 배치된 제1 기판(100), 제1 기판(100)의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치(201)가 배치된 접착층(200) 및 접착층(200)의 하부에 위치하며, 하부면에 접지(301)가 구비된 제2 기판(300)으로 구성된다.The patch antenna according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 1A to 1C and FIG. 2 includes a
또한, 제1 기판(100)의 상부면에는 안테나 모듈과 패치 안테나를 연결하기 위한 연결부(103)가 구비되며, 안테나 모듈과 패치 안테나의 연결을 위한 핀 등이 삽입되기 위한 비아홀(VH1)이 추가적으로 배치될 수 있다.In addition, a
제1 기판(100)과 제2 기판(300)은 테프론과 같은 유전체 재질로 형성된 인쇄회로기판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 두께, 유전상수 및 유전체 손실은 동일할 수 있다. 다만, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 유전상수 및 유전체 손실 값 뿐만 아니라 이의 두께는 필요에 따라 다양하게 설계될 수 있을 것이다.The
예를 들어, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 유전상수, 유전체 손실 값 및 두께의 조절을 통해 해치 안테나의 대역폭과 안테나 이득률 등이 조정될 수 있을 것이다.For example, the bandwidth of the hatch antenna and the gain factor of the antenna may be adjusted by adjusting the dielectric constant, the dielectric loss value, and the thickness of the
아울러, 제2 기판(200)의 하부에는 판 형태의 접지(301)가 구비된다.In addition, a plate-shaped
여기서, 제1 기판(100)의 상부면에는 제1 마이크로스트립 패치(101)와 제1 급전 선로(102)가 배치되되, 제1 마이크로스트립 패치(101)와 제1 급전 선로(102)는 서로 이격되도록 배치된다.The
제1 마이크로스트립 패치(101)와 제1 급전 선로(102)는 인쇄회로 방식으로 제1 기판(100)의 상부면에 형성되거나 동박 등의 도전성 재질을 적절한 형상으로 제작하여 부착할 수 있다.The
제1 마이크로스트립 패치(101)는 외부로 전자기파를 방사하거나 외부로부터 무선 신호를 수신하는 역할을 수행하나, 제1 급전 선로(102)로부터 직접적으로 주파수 신호를 공급받지 않으며, 제2 마이크로스트립 패치(201)에 의해 간접적으로 공급받도록 배치된다. 또한, 제1 마이크로스트립 패치(101)는 8GHz~12GHz 사이의 고주파 대역인 X대역용으로 구현될 수 있다.The
접착층(200)은 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 개재되어 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 접착하는 층으로서, 접착층(200)의 상부에는 제2 마이크로스트립 패치(201)와 제2 급전 선로(202)가 배치된다.The
제2 마이크로스트립 패치(201)는 8GHz~12GHz 사이의 고주파 대역인 X대역용으로 구현될 수 있으며, 제2 급전 선로(202)를 통해 주파수 신호를 인가받도록 제2 급전 선로(202)와 연결된다.The
제1 기판(100) 상에 배치된 제1 급전 선로(102)와 접착층(200) 상에 배치된 제2 급전 선로(202)는 제1 기판(100)을 관통하는 비아홀(VH2)에 의해 전기적으로 연결되며, 이에 따라 제1 급전 선로(102)를 통해 공급되는 주파수 신호는 비아홀(VH2)을 거쳐 제2 급전 선로(202)로 공급되며, 궁극적으로 주파수 신호가 제2 마이크로스트립 패치(202)에 인가되도록 한다.The
여기서, 제1 마이크로스트립 패치(101)와 제2 마이크로스트립 패치(201)는 임의의 급전 선로에 의해 직접적으로 연결되어 있지 않으며, 제1 급전 선로(102)와 제2 급전 선로(202)를 거쳐 제2 마이크로스트립 패치(201)로 인가된 주파수 신호가 상부를 향해 방사되어 제1 마이크로스트립 패치(101)에 커플링 공급되도록 구성되어 있다.Here, the
제1 마이크로스트립 패치(101)는 급전 선로를 통해 주파수 신호를 직접 인가받지 않고 제2 마이크로스트립 패치(201)로부터 방사된 주파수 신호를 커플링 공급받음에 따라 제1 마이크로스트립 패치(101)로부터 방사되는 주파수 대역의 범위를 넓혀 패치 안테나의 광대역 특성을 향상시키는 것이 가능하다.The
또한, 제2 마이크로스트립 패치(201)를 통한 간접 급전 방식을 통해 수직 편하와 수평 편파의 편파 분리도를 향상시킬 수 있으며, 패치 안테나의 사이드 로브 발생을 억제하는 것이 가능하다는 이점이 있다.In addition, it is possible to improve the polarization separation of the vertical offset and the horizontal polarization through the indirect feed method through the
일 실시예에 있어서, 제1 기판(100) 상에 배치된 복수의 제1 마이크로스트립 패치(101)는 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비될 수 있다. 이 때, 접착층(200) 상에 배치된 제2 마이크로스트립 패치(201)는 십자형의 이격 공간에 대향하도록 접착층(200) 상에 구비될 수 있다.In one embodiment, a plurality of
예를 들어, 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 제1 마이크로스트립 패치(101)는 제2 마이크로스트립 패치(201)의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 마이크로스트립 패치(101)의 모서리는 제2 마이크로스트립 패치(201)의 모서리와 중첩되도록 배치될 수 있다.For example, as viewed from the top of the patch antenna, the
상술한 제1 마이크로스트립 패치(101)와 제2 마이크로스트립 패치(201)의 배치 구조에 따라 제2 마이크로스트립 패치(201)에 유도된 전류에 의해 제1 기판(100)을 향해 방사된 주파수 신호를 이의 모서리와 일부 영역이 중첩되도록 배치된 복수의 제1 마이크로스트립 패치(101)로 커플링 공급되며, 이를 통해 커플링 복사되는 주파수 신호의 대역폭을 넓히는 것이 가능하다.In accordance with the arrangement structure of the
도 3은 도 1a에 도시된 패치 안테나의 광대역 특성(S11 파라미터)를 나타낸 그래프이며, 도 4a는 도 1a에 도시된 패치 안테나의 8.6GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이며, 도 4b는 9.5GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing a broadband characteristic (S11 parameter) of the patch antenna shown in FIG. 1A, FIG. 4A is a graph showing a radiation pattern at 8.6 GHz of the patch antenna shown in FIG. 1A, Fig.
도 3을 참조하면, 도 1a에 도시된 패치 안테나의 경우 8GHz 내지 10GHz 범위 내에서 약 1.4GHz의 주파수 대역을 가지고 있는 바 제1 마이크로스트립 패치(101)와 제2 마이크로스트립 패치(201)의 간접 급전 방식을 통해 광대역 특성이 확보된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the patch antenna shown in FIG. 1A has a frequency band of about 1.4 GHz within a range of 8 GHz to 10 GHz. In the
또한, 도 1a에 도시된 패치 안테나의 경우 고조파 성분이 다시 안테나를 통해 재방사됨에 따라 발생할 수 있는 제2 고조파를 차단하기 위한 고조파 차단 필터를 적용하지 않음에도 불구하고 8GHz 내지 10GHz 범위 외의 주파수 대역에서 고조파가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.In addition, although the patch antenna shown in FIG. 1A does not apply the harmonic cutoff filter for blocking the second harmonics that may occur as the harmonic components are re-radiated through the antenna, the patch antenna shown in FIG. It can be confirmed that harmonics do not occur.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 방사되는 신호 강도뿐만 아니라 사이드 로브 특성이 -20dB 이하로서 상당히 개선된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the sidelobe characteristic as well as the radiated signal intensity is significantly improved to -20 dB or less.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패치 안테나의 상면을 투과도로서 나타낸 것이며, 도 5b는 도 5a에 도시된 패치 안테나에 적용된 접착층의 상면을 나타낸 것이다.FIG. 5A is a top view of a patch antenna according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a top view of an adhesive layer applied to the patch antenna shown in FIG. 5A.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 접착층(200)의 상부에는 제2 마이크로스트립 패치(201)와 이격되도록 배치된 적어도 하나의 기생 패치(203)가 추가적으로 배치될 수 있다.5A and 5B, at least one
기생 패치(203)는 제2 마이크로스트립 패치(201)과 동일한 동박 등의 도전성 재질을 적절한 형상으로 제작하여 부착할 수 있다.The
기생 패치(203)는 제2 마이크로스트립 패치(201)와는 달리 제2 급전 선로(202)로부터 주파수 신호를 직접 인가받지 않는 대신 제2 마이크로스트립 패치(201)로부터 방사되는 주파수 신호를 간접 급전 방식으로 커플링 공급받도록 구성된다.Unlike the
주파수 신호를 커플링 공급받은 기생 패치(203)는 제2 마이크로스트립 패치(201)와 유사하게 상부를 향해 주파수 신호를 재방사시키며 이에 따라 제1 마이크로스트립 패치(101)로 인가되는 주파수 신호의 대역폭을 넓히는 역할을 수행한다.The
이 경우, 기생 패치(203)는 패치 안테나의 광대역 특성을 더욱 향상시키기 위해 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 서로 인접한 두 제1 마이크로스트립 패치(101) 사이에 배치될 수 있다.In this case, the
도 6은 도 5a에 도시된 패치 안테나의 8.5GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing a radiation pattern of the patch antenna shown in FIG. 5A at 8.5 GHz.
도 6을 참조하면, 기생 패치를 적용함에 따라 사이드 로드 특성이 다소 감소한 것을 확인할 수 있으나, 본 발명의 추가 실시예(기생 패치 적용)에 따른 패치 안테나 역시 방사되는 신호 강도뿐만 아니라 사이드 로브 특성이 -20dB 이하로서 상당히 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the side-rod characteristics are somewhat reduced by applying the parasitic patch, but the patch antenna according to a further embodiment of the present invention (parasitic patch application) 20 dB or less.
도 7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패치 안테나의 상면을 투과도로서 나타낸 것이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 패치 안테나에 적용된 접착층의 상면을 나타낸 것이다.FIG. 7A is a top view of a patch antenna according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a top view of an adhesive layer applied to the patch antenna shown in FIG. 7A.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제2 마이크로스트립 패치(201)의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태를 가지며, 이에 따라 제2 마이크로스트립 패치(201)는 팔각형 형태를 가질 수 있다.7A and 7B, the corners of the
제2 마이크로스트립 패치(201)의 모서리의 형태를 도 7a 및 도 7b와 같이 변형함에 따라 안테나의 광대역 특성인 밴드 폭(band width)를 더욱 증가시키는 것이 가능하다.It is possible to further increase the band width, which is the broadband characteristic of the antenna, by deforming the shape of the edge of the
도 8은 도 7a에 도시된 패치 안테나의 광대역 특성(S11 파라미터)를 나타낸 그래프이며, 도 9는 도 7a에 도시된 패치 안테나의 8.0GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing a broadband characteristic (S11 parameter) of the patch antenna shown in FIG. 7A, and FIG. 9 is a graph showing a radiation pattern at 8.0 GHz of the patch antenna shown in FIG.
도 8을 참조하면, 도 7a에 도시된 패치 안테나의 경우 7.6GHz 내지 10GHz 범위 내에서 약 2.4GHz의 주파수 대역을 가지고 있는 바, 제1 마이크로스트립 패치(101)의 모서리와 일부 중첩되는 제2 마이크로스트립 패치(201)의 모서리 영역의 형상을 사선 형태로 취함에 따라 도 1a에 도시된 패치 안테나보다 주파수 대역을 더욱 확장한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, the patch antenna shown in FIG. 7A has a frequency band of about 2.4 GHz within a range of 7.6 GHz to 10 GHz, and the second micro- It can be confirmed that the frequency band is further extended than the patch antenna shown in FIG. 1A by taking the shape of the edge area of the
또한, 도 1a에 도시된 패치 안테나와 마찬가지로 패치 안테나의 주파수 대역 이외의 영역에서 고조파가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.Also, it can be confirmed that harmonics are not generated in a region other than the frequency band of the patch antenna, as in the patch antenna shown in FIG. 1A.
아울러, 도 9를 참조하면, 방사되는 신호 강도뿐만 아니라 사이드 로브 특성이 -20dB 이하로서 상당히 개선된 것을 확인할 수 있으며, 도 7a와 같이 기생 패치만을 적용한 경우보다 사이드 로브 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that not only the signal intensity to be radiated but also the side lobe characteristic is improved to -20 dB or less, and the side lobe characteristic is improved as compared with the case of applying only the parasitic patch as shown in FIG. 7A.
따라서, 제2 마이크로스트립 패치(201)와 인접한 위치에 기생 패치(203)를 배치시킬 경우, 제1 마이크로스트립 패치(101)의 모서리와 일부 중첩되는 제2 마이크로스트립 패치(201)의 모서리 영역의 형상을 사선 형태로 설계함에 따라 안테나 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, when the
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 몸체된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 제1 기판
101: 제1 마이크로스트립 패치
102: 제1 급전 선로
200: 접착층
201: 제2 마이크로스트립 패치
202: 제2 급전 선로
203: 기생 패치
300: 제2 기판
301: 접지100: first substrate 101: first microstrip patch
102: first feed line 200: adhesive layer
201: second microstrip patch 202: second feeding line
203: parasitic patch 300: second substrate
301: Ground
Claims (7)
상기 제1 기판의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치가 배치된 접착층;
상기 접착층의 하부에 위치하며, 하부면에 접지가 구비된 제2 기판;
상기 제1 기판의 상부면에 상기 제1 마이크로스트립 패치와 이격되도록 배치되며, 주파수 신호를 공급하도록 구비된 제1 급전 선로;
상기 접착층의 상부면에 구비되며, 상기 제2 마이크로스트립 패치에 주파수 신호를 공급하는 제2 급전 선로;
상기 제1 기판을 관통하여 상기 제1 급전 선로와 상기 제2 급전 선로를 연결하는 비아홀;
을 포함하며,
상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 제1 급전 선로를 통해 인가된 주파수 신호를 방사하여 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하는,
초광대역 패치 안테나.
A first substrate on which a plurality of first microstrip patches are arranged on an upper surface;
An adhesive layer positioned below the first substrate and having a second microstrip patch disposed on an upper surface thereof;
A second substrate located below the adhesive layer and having a ground at a lower surface thereof;
A first feed line disposed on an upper surface of the first substrate and spaced apart from the first microstrip patch, the first feed line being provided to supply a frequency signal;
A second feed line provided on an upper surface of the adhesive layer and supplying a frequency signal to the second microstrip patch;
A via hole passing through the first substrate and connecting the first feed line and the second feed line;
/ RTI >
Wherein the second microstrip patch radiates a frequency signal applied through the first feed line and couples and supplies the frequency signal to the first microstrip patch,
Ultra - wideband patch antenna.
상기 초광대역 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때,
상기 제1 마이크로스트립 패치는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 일부 영역과 중첩되도록 배치되는,
초광대역 패치 안테나.
The method according to claim 1,
When viewed from above the ultra-wideband patch antenna,
Wherein the first microstrip patch is arranged to overlap with a part of the area of the second microstrip patch,
Ultra - wideband patch antenna.
상기 제1 마이크로스트립 패치의 모서리는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리와 중첩되도록 배치되는,
초광대역 패치 안테나.
3. The method of claim 2,
Wherein edges of the first microstrip patches are arranged to overlap with edges of the second microstrip patches,
Ultra - wideband patch antenna.
상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태인,
초광대역 패치 안테나.
The method of claim 3,
Wherein the edge of the second microstrip patch has an oblique shape connecting two adjacent sides,
Ultra - wideband patch antenna.
상기 제1 기판 상에 배치된 상기 제1 마이크로스트립 패치는 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비되며,
상기 접착층 상에 배치된 상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 십자형의 이격 공간에 대향하도록 상기 접착층 상에 구비되는,
초광대역 패치 안테나.
3. The method of claim 2,
Wherein the first microstrip patch disposed on the first substrate is provided at an edge of a virtual quadrangle to form a ten-
Wherein the second microstrip patch disposed on the adhesive layer is provided on the adhesive layer so as to face the cross-
Ultra - wideband patch antenna.
상기 접착층의 상부에 상기 제2 마이크로스트립 패치와 이격되도록 배치된 적어도 하나의 기생 패치를 더 포함하며,
상기 기생 패치는 상기 제2 마이크로스트립 패치로부터 방사된 주파수 신호를 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하는,
초광대역 패치 안테나.
The method according to claim 1,
Further comprising at least one parasitic patch disposed above the adhesive layer and spaced apart from the second microstrip patch,
Wherein the parasitic patch couples and supplies a frequency signal radiated from the second microstrip patch to the first microstrip patch,
Ultra - wideband patch antenna.
상기 초광대역 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때,
상기 기생 패치는 서로 인접한 두 제1 마이크로스트립 패치 사이에 배치되는,
초광대역 패치 안테나.The method according to claim 6,
When viewed from above the ultra-wideband patch antenna,
Said parasitic patch being disposed between two adjacent first microstrip patches,
Ultra - wideband patch antenna.
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