KR20190129496A - 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 - Google Patents

필터 결합형 마이크로스트립 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필터 결합형 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 접지 기능을 수행하는 그라운드 패턴부(110)와; 상기 그라운드 패턴부(110)상에 배치되며 필터 구현을 위해 상하방향을 따라 도파관 형태의 피딩핀 홀(122)이 형성된 유전체(120)와; 상기 유전체(120)상에 둘레를 따라 배치되는 방사 패턴부(130)와; 상기 방사 패턴부(130)의 내측에 필터 역할을 수행하기 위해 상기 피딩핀 홀(122)에 접속된 상태로 배치되는 유전체 필터 패턴부(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 필터 결합형 마이크로스트립 안테나에 있어서 피딩핀 홀을 이용하여 필터를 구현함으로써 상대적으로 작은 사이즈를 통해서도 낮은 주파수 대역의 필터 구현과 동시에 필터의 주파수 특성을 양호하게 만들 수 있다.

Description

필터 결합형 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법{FILTER COMBINED MICROSTRIP ANTENNA AND METHOD TO MANUFACTURE SAME}
본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 특히 피딩핀 홀을 이용하여 유전체 필터와 유사한 주파수 특성을 나타낼 수 있는 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
GPS 수신용 안테나로 많이 사용되고 있는 패치안테나는, 원하는 주파수 대역만 정확하게 골라 수신해야 하는 특성이 가장 중요하다.
이렇게 원하는 주파수 대역만 정확하게 골라 수신하기 위해서는, 패치안테나의 주파수 특성을 민감하게 조정하거나, 대역통과 필터 등을 사용하여 조정한다.
대역통과 필터 등을 사용할 경우, 원하는 주파수 대역을 골라 낼 수 있다는 장점은 있으나, 필터를 장착하기 위해서는 PCB 보드 및 세트의 크기가 커진다는 단점도 있다.
이러한 단점을 보완하기 위한 기술로서, 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 상면 혹은 타면에 위치하고 외부로 전자기파를 방사하는 방사 패치 및 상기 방사 패치의 일 지점과 연결되어 상기 방사 패치에 전력을 공급하는 급전선을 포함하며, 상기 급전선의 일 지점에 오픈 스터브가 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 패치 안테나가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상부에 위치하고, 급전선으로부터 전력을 공급받아 외부로 전자기파를 방사하는 방사 패치; 및 상기 베이스 기판의 하부에 도전체로 피막 형성된 접지판; 을 포함하고, 상기 접지판의 일부 영역을 패터닝하여 오픈 스터브를 형성하며, 그로 인해 대역저지 필터를 삽입하면서도 렉테나의 크기가 커지지 않도록 하여 종래에 비해 렉테나를 소형화시키는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 패치 안테나가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
그러나 이들 선행기술의 안테나는 가로X세로의 단면적이 크기 때문에 실제 제품에는 많이 적용되는 건 아니다. 또한 라인 패턴을 이용한 기술이기 때문에 (통과/저지) 주파수 대역 특성 및 차단 주파수 특성이 양호하지 못하다. 따라서, 이러한 가로X세로의 면적을 줄이기 위해 피딩핀을 이용한 패치 안테나가 주로 사용되고 있다,
이러한 피딩핀을 이용한 패치 안테나 기술로서, 장방형의 유전체블록; 서로 분리된 적어도 둘 이상의 패턴으로 이루어지며, 상기 유전체블록의 상면, 또는 상면 및 측면에 형성된 전도성 전극; 상기 유전체블록의 하면에 형성된 접지 전극; 및 상기 전도성 전극의 상기 둘 이상의 패턴 중 적어도 어느 하나의 패턴으로부터 상기 유전체 블록을 관통하여 연장되며 상기 접지 전극에는 개방된 피딩핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 패치 안테나가 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).
국내등록특허 10-1627942 국내등록특허 10-1585299 국내공개특허 10-2010-0042617
본 발명은 피딩핀 홀을 이용하여 유전체 필터와 유사한 주파수 특성을 나타낼 수 있는 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나는, 접지 기능을 수행하는 그라운드 패턴부와; 상기 그라운드 패턴부상에 배치되며 필터 구현을 위해 상하방향을 따라 도파관 형태의 피딩핀 홀이 형성된 유전체와; 상기 유전체상에 둘레를 따라 배치되는 방사 패턴부와; 상기 방사 패턴부의 내측에 필터 역할을 수행하기 위해 상기 피딩핀 홀에 접속된 상태로 배치되는 유전체 필터 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 방사 패턴부에서 방사되는 전자파가 감쇄되는 것을 차단하기 위해 상기 유전체의 측면 둘레를 따라 배치되는 루프 패턴부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전체 필터 패턴부는 인덕터 및 커패시터 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 제조 방법은, 피딩핀 홀이 도파관 형태가 되도록 금속 용액에 유전체를 침지하여 디핑 처리하는 단계와; 상기 디핑 처리된 유전체를 금속 용액으로부터 취출하여 열처리하는 단계와; 상기 열처리된 유전체의 상하면을 연마 처리하는 단계와; 상기 연마 처리된 유전체의 상면에는 방사 패턴부와 유전체 필터 패턴부를 인쇄하고, 유전체의 하면에는 그라운드 패턴부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 필터 결합형 마이크로스트립 안테나에 있어서 피딩핀 홀을 이용하여 필터를 구현함으로써 상대적으로 작은 사이즈를 통해서도 낮은 주파수 대역의 필터 구현과 동시에 필터의 주파수 특성을 양호하게 만들 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나의 제조 방법을 설명하는 흐름도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나의 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나의 단면도이다.
본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법은 피딩핀 홀을 이용하여 유전체 필터와 유사한 주파수 특성을 나타낼 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나(100)는, 접지 기능을 수행하는 그라운드 패턴부(110), 상기 그라운드 패턴부(110)상에 배치되며 필터 구현을 위해 상하방향을 따라 도파관 형태의 피딩핀 홀(122)이 형성된 유전체(120), 상기 유전체(120)상에 둘레를 따라 배치되는 방사 패턴부(130), 상기 방사 패턴부(130)의 내측에 필터 역할을 수행하기 위해 상기 피딩핀 홀(122)에 접속된 상태로 배치되는 유전체 필터 패턴부(140)를 포함하여 이루어진다.
즉, 피딩핀 홀(122)이 마이크로파 이상의 높은 주파수(1GHz 이상)의 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로 즉, 도파관 형태로 구현되고, 또한 유전체 필터 패턴부(140)가 방사 패턴부(130)의 내측에 필터 역할을 수행하기 위해 상기 피딩핀 홀(122)에 접속된 상태로 추가 배치되는 것이다.
부연하자면, 유전체의 성질을 이용하여 원하는 신호만 통과시키고 나머지는 감쇄시키는 역할을 수행하는 필터를 구현하기 위하여 도금 처리된 피딩핀 홀(122)이 필터의 pole로 이용되고, 피딩핀 홀(122)에 접속되는 유전체 필터 패턴부(140)가 추가로 배치되는 것이다.
이때, 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나(100)는 상기 방사 패턴부(130)에서 방사되는 전자파가 감쇄되는 것을 차단하기 위해 상기 유전체(120)의 측면 둘레를 따라 배치되는 루프 패턴부(150)를 더 구비할 수 있다. 즉, 유전체(120)의 높이가 높아지면 이에 비례하여 피딩핀 홀(122)의 길이가 길어지게 되고 그 결과로서 불특정한 주파수가 형성되면서 방사 패턴부(130)에서 방사되는 전자파가 감쇄될 수가 있는데 이를 차단하기 위해 유전체(120)의 측면 둘레를 따라 형성되는 소정의 루프 패턴부(150)를 더 구비하는 것이다.
또한, 상기 유전체 필터 패턴부(140)는 임피던스 매칭을 위하여 인덕터 및 커패시터 형태의 패턴을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 먼저 피딩핀 홀(122)이 형성된 유전체(120)를, 피딩핀 홀(122)이 도금 처리되어 도파관 형태가 되도록 하기 위해, 은 등의 금속 함량이 적은 묽은 금속 용액(예를 들면 실버 페이스트)에 침지하여 디핑 처리한다(S11O).
그 다음에, 상기 디핑 처리된 유전체(120)를 금속 용액으로부터 취출하여 800~900℃ 정도의 챔버를 이용하여 열처리한다(S120). 그러면 유전체(120) 표면 전체와 피딩핀 홀(122)이 도금 처리된다.
그 다음에, 상기 열처리된 유전체(120)의 상하면을 연마 처리한다(S130). 따라서, 피딩핀 홀(122)이 도금 처리된 상태가 되어 전기 에너지나 신호를 전송하기 위한 전송로가 될 수 있다. 그리고, 유전체(120)의 측면도 도금 처리된 상태로 존재하여 루프 패턴부(150)가 형성된다.
마지막으로, 상기 연마 처리된 유전체(120)의 상면에는 방사 패턴부(130)와 유전체 필터 패턴부(140)를 인쇄하고, 유전체(120)의 하면에는 그라운드 패턴부(110)을 형성하여 안테나를 완성한다(S140).
상술한 바와 같이, 필터 결합형 마이크로스트립 안테나에 있어서 피딩핀 홀을 이용하여 필터를 구현함으로써 상대적으로 작은 사이즈를 통해서도 낮은 주파수 대역의 필터 구현과 동시에 필터의 주파수 특성을 양호하게 만들 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 및 그 제조 방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 마이크로스트립 안테나 110 : 그라운드 패턴부
120 : 유전체 122 : 피딩핀 홀
130 : 방사 패턴부 140 : 유전체 필터 패턴부
150 : 루프 패턴부

Claims (4)

  1. 필터 결합형 마이크로스트립 안테나(100)로서,
    접지 기능을 수행하는 그라운드 패턴부(110)와;
    상기 그라운드 패턴부(110)상에 배치되며 필터 구현을 위해 상하방향을 따라 도파관 형태의 피딩핀 홀(122)이 형성된 유전체(120)와;
    상기 유전체(120)상에 둘레를 따라 배치되는 방사 패턴부(130)와;
    상기 방사 패턴부(130)의 내측에 필터 역할을 수행하기 위해 상기 피딩핀 홀(122)에 접속된 상태로 배치되는 유전체 필터 패턴부(140)를 포함하는 필터 결합형 마이크로스트립 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방사 패턴부(130)에서 방사되는 전자파가 감쇄되는 것을 차단하기 위해 상기 유전체(120)의 측면 둘레를 따라 배치되는 루프 패턴부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 결합형 마이크로스트립 안테나.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체 필터 패턴부(140)는 인덕터 및 커패시터 형태의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 결합형 마이크로스트립 안테나.
  4. 청구항 2 또는 3에 기재된 필터 결합형 마이크로스트립 안테나를 제조하는 방법으로서,
    상기 피딩핀 홀(122)이 도파관 형태가 되도록 금속 용액에 상기 유전체(120)를 침지하여 디핑 처리하는 단계와;
    상기 디핑 처리된 유전체(120)를 금속 용액으로부터 취출하여 열처리하는 단계와;
    상기 열처리된 유전체(120)의 상하면을 연마 처리하는 단계와;
    상기 연마 처리된 유전체(120)의 상면에는 방사 패턴부(130)와 유전체 필터 패턴부(140)를 인쇄하고, 유전체(120)의 하면에는 그라운드 패턴부(110)을 형성하는 단계를 포함하는 필터 결합형 마이크로스트립 안테나 제조 방법.
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