KR20200106671A - Dual band monopole array antenna apparatus for direction detection - Google Patents

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KR20200106671A KR1020190025199A KR20190025199A KR20200106671A KR 20200106671 A KR20200106671 A KR 20200106671A KR 1020190025199 A KR1020190025199 A KR 1020190025199A KR 20190025199 A KR20190025199 A KR 20190025199A KR 20200106671 A KR20200106671 A KR 20200106671A
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    • H01Q9/40Element having extended radiating surface

Abstract

Provided is a dual band monopole antenna which includes a monopole radiation element composed of a monopole in which a plurality of branch lines are formed and a dielectric substrate on which a monopole element is printed. The monopole may include a first branch line disposed at the center of the monopole element and operating in a first frequency band and a plurality of second branch lines disposed outside the first branch line and operating in a second frequency band.

Description

방향 탐지용 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치 및 그 방법{DUAL BAND MONOPOLE ARRAY ANTENNA APPARATUS FOR DIRECTION DETECTION}A dual band monopole array antenna device for direction detection and its method {DUAL BAND MONOPOLE ARRAY ANTENNA APPARATUS FOR DIRECTION DETECTION}

본 발명은GPS 재밍 신호의 방향을 탐지하기 위한 이중 대역 배열 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dual band array antenna device for detecting the direction of a GPS jamming signal.

GNSS 신호는 여러 개의 주파수 대역(예를 들어, GPS L1 대역, GPS L2 대역, GLONASS L1 대역 등)에 운용되고 있다. 최근에 GNSS 신호에 대한 재밍은 무선 통신 장비/시스템 운용에 영향을 주어 기술적, 경제적, 사회적 문제를 야기하고 있다. 이러한 GNSS 재밍 신호원의 위치를 정확히 찾기 위한 소형 무인기 탑재 방향 탐지 시스템 개발이 요구되고 있다. GNSS signals are operated in several frequency bands (eg, GPS L1 band, GPS L2 band, GLONASS L1 band, etc.). Recently, jamming of GNSS signals affects the operation of wireless communication equipment/systems, causing technical, economic, and social problems. There is a need to develop a direction detection system equipped with a small unmanned aerial vehicle to accurately find the location of such a GNSS jamming signal source.

종래의 방향 탐지용 무지향성 광대역 배열 안테나는 GNSS 신호 대역에 가해지는 정확한 재밍 신호 대역을 찾기 위하여 모노폴 또는 다이폴 안테나의 길이가 λ0/4 또는 λ0/2 로 결정되고, 안테나의 도체 직경은 굵게 하거나, 코니칼 형태를 가지는 광대역 안테나 소자를 포함하고 있다. 그러나, 종래의 광대역 안테나 소자는 안정된 방사 특성을 제공할 수 있으나, 크기가 크고 무거워서 소형 무인기에 탑재하여 사용하는데 제한을 받다는 단점이 있다. In the conventional omnidirectional broadband array antenna for direction detection, the length of the monopole or dipole antenna is determined to be λ 0 /4 or λ 0 /2 in order to find the correct jamming signal band applied to the GNSS signal band, and the conductor diameter of the antenna is thick. Or, it includes a broadband antenna element having a conical shape. However, the conventional broadband antenna element can provide stable radiation characteristics, but has a disadvantage in that it is limited in use by mounting it on a small unmanned aerial vehicle because it is large and heavy in size.

따라서, 종래의 안테나 소자에 비하여 성능이 유지되면서 무게와 크기가 감소된 안테나 소자를 포함하는 안테나 장치 요청되고 있다.Accordingly, there is a demand for an antenna device including an antenna element having a reduced weight and size while maintaining performance compared to a conventional antenna element.

본 발명은 종래의 안테나 장치에 비하여 작은 크기의 이중 대역 모노폴 안테나를 제공할 수 있다.The present invention can provide a dual-band monopole antenna having a smaller size compared to the conventional antenna device.

본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 안테나는, 복수의 가지 선로들이 형성된 모노폴 및 모노폴 소자가 프린트되는 유전체 기판으로 구성된 모노폴 방사 소자를 포함하며, 상기 모노폴은, 모노폴 소자의 중심에 배치되며, 제1 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로; 및 상기 제1 가지 선로의 바깥쪽에 배치되며, 제2 주파수 대역에서 동작하는 복수의 제2 가지 선로들을 포함할 수 있다.A dual band monopole antenna according to an embodiment of the present invention includes a monopole radiating element comprising a monopole having a plurality of branch lines formed thereon and a dielectric substrate on which the monopole element is printed, the monopole being disposed at the center of the monopole element, A first branch line operating in a first frequency band; And a plurality of second branch lines disposed outside the first branch lines and operating in a second frequency band.

본 발명의 일실시예에 의하면, 유전체 기판(120)에 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)를 형성함으로써, 종래의 안테나 장치에 비하여 작은 크기의 이중 대역 모노폴 안테나를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by forming the first branch line 130 and the second branch line 140 operating in different frequency bands on the dielectric substrate 120, a smaller size compared to the conventional antenna device. A dual band monopole antenna can be provided.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 프린트형 구조로 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)를 형성한 방사 소자를 제작함으로써, 안테나 장치의 크기와 무게를 감소시켜 GNSS 재밍 신호원을 찾기 위한 소형 무인기 탑재용 방향 탐지용 배열 안테나 장치로 활용될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the size of the antenna device is made by fabricating a radiating element including the first branch line 130 and the second branch line 140 operating in different frequency bands in a printed structure. It can be used as an array antenna device for direction detection for mounting a small unmanned aerial vehicle to find a GNSS jamming signal source by reducing and weight.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 모노폴 방사 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모노폴 방사 소자의 입력 반사 손실 특성의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모노폴 방사 소자의 스미스 차트의 일례이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 입력 단자간 격리 특성의 일례이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 방사 패턴의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 방사 패턴의 다른 일례이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 방사 패턴의 또 다른 일례이다.
1 is a view showing a monopole radiating element of a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of input return loss characteristics of a monopole radiating device according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a Smith chart of a monopole radiating device according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of isolation characteristics between input terminals of a dual-band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.
6 is an example of a radiation pattern of a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.
7 is another example of a radiation pattern of a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.
8 is another example of a radiation pattern of a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the rights of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be interpreted as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.

이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 접지면(110), 유전체 기판(120), 및 모노폴 소자를 포함할 수 있다.The dual-band monopole array antenna device may include a ground plane 110, a dielectric substrate 120, and a monopole element, as shown in FIG. 1.

접지면(110)은 유전체 기판(120), 및 모노폴 소자에 전력을 공급하고, 유전체 기판(120), 및 모노폴 소자에서 발생하는 잔여 전력을 접지 시킬 수 있다.The ground plane 110 supplies power to the dielectric substrate 120 and the monopole device, and grounds the dielectric substrate 120 and residual power generated from the monopole device.

유전체 기판(120)은 모노폴 소자가 프린트되는 기판일 수 있다. 예를 들어, 유전체 기판(120)은 RF(RadioFrequency) 유전체 기판일 수 있다.The dielectric substrate 120 may be a substrate on which a monopole device is printed. For example, the dielectric substrate 120 may be a radio frequency (RF) dielectric substrate.

모노폴 소자는 이중 주파수 대역에서 동작하기 위한 복수의 가지 선로들이 유전체 기판(120)에 평판 프린트되어 형성될 수 있다.The monopole device may be formed by flat-printing a plurality of branch lines for operating in a dual frequency band on the dielectric substrate 120.

제1 가지 선로(branch line)(130)는 모노폴 소자의 중심에 배치되며, 제1 주파수 대역에서 동작할 수 있다.The first branch line 130 is disposed at the center of the monopole element, and can operate in a first frequency band.

제2 가지 선로(140)들은 제1 가지 선로(130)의 바깥쪽에 배치되며, 제2 주파수 대역에서 동작할 수 있다. 이때, 제2 주파수 대역은 제1 주파수 대역보다 높은 대역일 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수 대역은 GPS L2 대역이고 제2 주파수 대역은 GPS L1 & Glonass 대역일 수 있다.The second branch lines 140 are disposed outside the first branch lines 130 and may operate in a second frequency band. In this case, the second frequency band may be a higher band than the first frequency band. For example, a first frequency band may be a GPS L2 band and a second frequency band may be a GPS L1 & Glonass band.

또한, 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)들의 선로폭 및 길이는 각각 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 따라 결정될 수 있다.Also, the line width and length of the first branch line 130 and the second branch line 140 may be determined according to the first frequency band and the second frequency band, respectively.

그리고, 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)들의 하단에 연결되는 스터브 선로(150)와 입력 전송 선로 길이(Li)는 입력 임피던스 정합을 위해 조정될 수 있다.In addition, the stub line 150 connected to the lower end of the first branch line 130 and the second branch line 140 and the input transmission line length Li may be adjusted for input impedance matching.

또한, 도 1에서는 하나의 제1 가지 선로(130)와 2개의 제2 가지 선로(140)들로 모노폴 소자가 형성되었으나, 실시예에 따라서는 복수의 제2 가지 선로(130)들이 포함될 수도 있고, 제2 가지 선로(140)들의 개수가 변화될 수도 있다.In addition, in FIG. 1, a monopole element is formed with one first branch line 130 and two second branch lines 140, but depending on the embodiment, a plurality of second branch lines 130 may be included. , The number of the second branch lines 140 may be changed.

도 1의 모노폴 소자에 포함된 가지 선로들의 설계 변수는 표 1에 도시된 값을 가질 수 있다.Design parameters of branch lines included in the monopole device of FIG. 1 may have values shown in Table 1.

항목Item 구성 요소(설계 변수)Components (design variables) 설계 값Design value 모노폴 소자Monopole element 중심 방사 선로(Wf1, Lf1)Center Radiation Line (Wf1, Lf1) 2.0, 43.5 mm
3.0, 50.0 mm
3.0, 49.0 mm
2.0, 43.5 mm
3.0, 50.0 mm
3.0, 49.0 mm
외곽 방사 선로(Wf2, Lf2)Outer radiation lines (Wf2, Lf2) 2.0, 31.0 mm
1.0, 29.0 mm
1.0, 29.0 mm
2.0, 31.0 mm
1.0, 29.0 mm
1.0, 29.0 mm
선로 간격(Wg)Track spacing (Wg) 0.52 mm
0.50 mm
0.50 mm
0.52 mm
0.50 mm
0.50 mm
입력 개방 스터브 선로
(Ws, Ls)
Input open stub line
(Ws, Ls)
2.0, 5.48 mm
2.0, 2.00 mm
2.0, 2.00 mm
2.0, 5.48 mm
2.0, 2.00 mm
2.0, 2.00 mm
입력 전송 선로(Wi, Li)Input transmission line (Wi, Li) 2.0, 1.55 mm
2.0, 1.55 mm
2.0, 2.05 mm
2.0, 1.55 mm
2.0, 1.55 mm
2.0, 2.05 mm
입력 특성 임피던스Input characteristic impedance 50 W50 W

본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치는 유전체 기판(120)에 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)를 형성함으로써, 종래의 안테나 장치에 비하여 작은 크기의 이중 대역 모노폴 안테나를 제공할 수 있다.The dual-band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention forms a first branch line 130 and a second branch line 140 operating in different frequency bands on the dielectric substrate 120, thereby forming a conventional antenna. It is possible to provide a dual-band monopole antenna having a smaller size than the device.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치는 프린트형 구조로 제작함으로써, 안테나 장치의 크기와 무게를 감소시켜 GNSS 재밍 신호원을 찾기 위한 소형 무인기 탑재용 방향 탐지용 배열 안테나 장치로 활용될 수 있다.In addition, the dual-band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention is manufactured in a print-type structure, thereby reducing the size and weight of the antenna device to find a GNSS jamming signal source. Can be used as.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 일례이다. 2 is an example of a dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention.

이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치는 복수의 단위 방사 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2는 5개의 단위 방사 소자들을 1x5 선형 배열한 방탐용 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치일 수 있다. 이때, 단위 방사 소자들은 단면도(201)에 도시된 바와 같이 도 1의 유전체 기판(120)에 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)들이 형성된 삼지창형 모노폴 소자를 포함할 수 있다.The dual-band monopole array antenna device may include a plurality of unit radiating elements. For example, FIG. 2 may be a dual band monopole array antenna device for anti-explosion in which 5 unit radiating elements are linearly arranged by 1x5. At this time, the unit radiating elements are trident type in which first branch lines 130 and second branch lines 140 operating in different frequency bands are formed on the dielectric substrate 120 of FIG. 1 as shown in the cross-sectional view 201. It may include a monopole device.

또한 방사 소자들은 서로 다른 제1 주파수 대역, 및 제2 주파수 대역에서 동작하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 방사 소자(210), 제2 방사 소자(220), 제3 방사 소자(230), 제4 방사 소자(240), 및 제5 방사 소자(250)는 서로 다른 길이 및 폭의 제1 가지 선로와 제2 가지 선로들을 포함할 수 있다.In addition, since the radiating elements operate in different first and second frequency bands, the first radiating element 210, the second radiating element 220, and the third radiating element 230 as shown in FIG. 2 , The fourth radiating element 240, and the fifth radiating element 250 may include first branch lines and second branch lines of different lengths and widths.

예를 들어, 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치는 대칭 관계의 구조를 형성하기 위하여 제1 방사 소자(210)와 제5 방사 소자(250)에 포함된 제1 가지 선로와 제2 가지 선로들의 길이와 폭이 동일할 수 있다. 또한, 제2 방사 소자(220)와 제4 방사 소자(240)에 포함된 제1 가지 선로와 제2 가지 선로들의 길이와 폭이 동일할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치는 3 종류의 방사 소자들로 구성될 수 있다.For example, in the dual band monopole array antenna device, the length and width of the first branch lines and the second branch lines included in the first and fifth radiating elements 210 and 250 to form a symmetrical structure This can be the same. In addition, the lengths and widths of the first branch lines and the second branch lines included in the second radiating element 220 and the fourth radiating element 240 may be the same. That is, the dual band monopole array antenna device shown in FIG. 2 may be composed of three types of radiating elements.

예를 들어, 유전체 기판(120)은 FR4 기판(유전율 4.4, 두께 1.6 mm)일 수 있다. 또한, 삼지창형 모노폴 소자 위에 결합되는 레이돔은 측면도(202) 및 상면도(203)에 도시된 바와 같이 직경(D) 26.0 mm 인 ABS 재질의 원통형 구조로 형성될 수 있다.For example, the dielectric substrate 120 may be an FR4 substrate (dielectric constant of 4.4, thickness of 1.6 mm). In addition, the radome coupled to the trident monopole element may be formed in a cylindrical structure made of ABS material having a diameter (D) of 26.0 mm, as shown in the side view 202 and the top view 203.

이때, 배열 간격(dx)은 그레이팅 로브 특성이 발생하지 않도록 동작 대역내에서 가장 높은 주파수 대역인 1.602 GHz에서 반파장 길이인 93.6 mm일 수 있다. 이때, 배열 간격에 의하여 제1 방사 소자(210)와 제2 방사 소자(220)간의 상호 결합 특성 또는 제4 방사 소자(240)와 제5 방사 소자(250) 간의 상호 결합 특성은 약 12 dB를 가질 수 있다. 반면, 제2 방사 소자(220)와 제3 방사 소자(230)간의 상호 결합 특성 또는 제3 방사 소자(230)와 제4 방사 소자(240) 간의 상호 결합 특성은 약 10 dB로 제1 방사 소자(210)와 제2 방사 소자(220)간의 상호 결합 특성 또는 제4 방사 소자(240)와 제5 방사 소자(250) 간의 상호 결합 특성에 비하여 2 dB 더 열화될 수 있다.In this case, the arrangement interval dx may be 93.6 mm, which is a half-wavelength at 1.602 GHz, which is the highest frequency band in the operation band, so that the grating lobe characteristic does not occur. At this time, the mutual coupling characteristic between the first radiating element 210 and the second radiating element 220 or the mutual coupling characteristic between the fourth radiating element 240 and the fifth radiating element 250 is about 12 dB according to the arrangement interval. Can have. On the other hand, the mutual coupling characteristic between the second radiating element 220 and the third radiating element 230 or the mutual coupling characteristic between the third radiating element 230 and the fourth radiating element 240 is about 10 dB. Compared to the mutual coupling characteristic between 210 and the second radiating element 220 or the mutual coupling characteristic between the fourth radiating element 240 and the fifth radiating element 250, it may be further deteriorated by 2 dB.

이때, 방사 소자들 간의 상호 결합 특성은 각 입력 단자의 입력 반사 손실 특성에 영향을 미치므로 각 방사 소자의 설계 변수의 조정(튜닝)이 필요할 수 있다.At this time, since the mutual coupling characteristics between the radiating elements affect the input return loss characteristics of each input terminal, it may be necessary to adjust (tuning) design parameters of each radiating element.

예를 들어, 방사 소자들 각각의 설계 구성 요소 및 설계값은 표 2에 도시된 바와 같을 수 있다.For example, design elements and design values of each of the radiating elements may be as shown in Table 2.

항목Item 구성 요소(설계 변수)Components (design variables) 설계 값Design value 비고Remark 방사 소자Radiating element 중심 방사 선로(Wf1, Lf1)Center Radiation Line (Wf1, Lf1) 2.0, 43.5 mm
3.0, 50.0 mm
3.0, 49.0 mm
2.0, 43.5 mm
3.0, 50.0 mm
3.0, 49.0 mm
@ 제 1,5 방사소자
@ 제 2,4 방사소자
@ 제 3 방사소자
@ 1st, 5th radiating element
@ 2nd and 4th radiating element
@ 3rd radiating element
외곽 방사 선로(Wf2, Lf2)Outer radiation lines (Wf2, Lf2) 2.0, 31.0 mm
1.0, 29.0 mm
1.0, 29.0 mm
2.0, 31.0 mm
1.0, 29.0 mm
1.0, 29.0 mm
@ 제 1,5 방사소자
@ 제 2,4 방사소자
@ 제 3 방사소자
@ 1st, 5th radiating element
@ 2nd and 4th radiating element
@ 3rd radiating element
선로 간격(Wg)Track spacing (Wg) 0.52 mm
0.50 mm
0.50 mm
0.52 mm
0.50 mm
0.50 mm
@ 제 1,5 방사소자
@ 제 2,4 방사소자
@ 제 3 방사소자
@ 1st, 5th radiating element
@ 2nd and 4th radiating element
@ 3rd radiating element
입력 개방 스터브 선로
(Ws, Ls)
Input open stub line
(Ws, Ls)
2.0, 5.48 mm
2.0, 2.00 mm
2.0, 2.00 mm
2.0, 5.48 mm
2.0, 2.00 mm
2.0, 2.00 mm
@ 제 1,5 방사소자
@ 제 2,4 방사소자
@ 제 3 방사소자
@ 1st, 5th radiating element
@ 2nd and 4th radiating element
@ 3rd radiating element
입력 전송 선로(Wi, Li)Input transmission line (Wi, Li) 2.0, 1.55 mm
2.0, 1.55 mm
2.0, 2.05 mm
2.0, 1.55 mm
2.0, 1.55 mm
2.0, 2.05 mm
@ 제 1,5 방사소자
@ 제 2,4 방사소자
@ 제 3 방사소자
@ 1st, 5th radiating element
@ 2nd and 4th radiating element
@ 3rd radiating element
입력 특성 임피던스Input characteristic impedance 50 W50 W 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치Dual Band Monopole Array Antenna Device 단위 안테나 치수(D x H)Unit antenna dimensions (D x H) 26 x 56 mm26 x 56 mm 레이돔(ABS) 치수Radome (ABS) dimensions 배열 개수Number of arrays 1x51x5 배열 간격(dx)Array spacing (dx) 93.6 mm93.6 mm 플레이트 치수(WxLxH)Plate dimensions (WxLxH) 30 x 468 x 60 mm
(T=4.0mm)
30 x 468 x 60 mm
(T=4.0mm)
알루미늄 재질,
접지 기능 및 안테나 소자 고정 지지대 기능
Aluminum material,
Grounding function and antenna element fixing support function

본 발명의 일실시예에 따른 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치에 포함된 모노폴 방사 소자의 시뮬레이션된 S-매개 변수 특성은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같을 수 있다. Simulated S-parameter characteristics of the monopole radiating element included in the dual band monopole array antenna device according to an embodiment of the present invention may be as shown in FIGS. 3 to 5.

구체적으로, 모노폴 방사 소자의 입력반사손실 특성은 도 3에 도시된 바와 같이 GPS L2 대역(제 1 동작 대역내 존재)에서 20.0 dB 이상 그리고 GPS L1 및 Glonass 대역(제 2 동작 대역내에 존재)에서 16.0 dB 이상의 우수한 성능을 가질 수 있다. 또한, 모노폴 방사 소자의 입력반사손실 특성은 도 4에 도시된 바와 같이 스미스 차트(Smith chart) 형태로 나타낼 수 있다.Specifically, the input reflection loss characteristics of the monopole radiating element are 20.0 dB or more in the GPS L2 band (existing in the first operating band) and 16.0 in the GPS L1 and Glonass bands (existing in the second operating band) as shown in FIG. It can have excellent performance over dB. In addition, the input reflection loss characteristic of the monopole radiating element can be expressed in the form of a Smith chart as shown in FIG. 4.

그리고, 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 입력 단자간 격리 특성은 도 5에 도시된 바와 같이 GPS L2 대역(제 1 동작 대역내 존재)에서 10.0 dB 이상 그리고 GPS L1 및 Glonass 대역(제 2 동작 대역내에 존재)에서 12.0 dB 이상의 성능을 나타낼 수 있다.In addition, the isolation characteristics between the input terminals of the dual-band monopole array antenna device are 10.0 dB or more in the GPS L2 band (existing in the first operating band) and the GPS L1 and Glonass band (existing in the second operating band), as shown in FIG. ) Can show more than 12.0 dB performance.

도 2에 도시된 이중 대역 모노폴 배열 안테나 장치의 방사 패턴은 동작 주파수에 따라 차이가 있을 수 있다. 동작 주파수별 방사 패턴의 일례를 도시한 도 6 내지 도 8에 따르면 인접한 방사 소자들의 간섭체 역할로 방위각 방향의 방사 패턴들이 많이 왜곡되어 리플 특성을 보일 수 있다.The radiation pattern of the dual band monopole array antenna device shown in FIG. 2 may be different depending on the operating frequency. According to FIGS. 6 to 8 showing an example of a radiation pattern for each operating frequency, radiation patterns in an azimuth direction may be distorted a lot as an interferer of adjacent radiation elements, thereby showing a ripple characteristic.

도 6은 동작 주파수 f가 1.227 GHz인 경우의 방사 패턴이다. 이때, 각 입력 단자에서의 방위각 방향으로의 이차원 방사 패턴(610) 및 앙각 방향으로의 이차원 방사패턴(620)의 특성은 표 3에 도시된 바와 같을 수 있다. 6 is a radiation pattern when the operating frequency f is 1.227 GHz. In this case, the characteristics of the two-dimensional radiation pattern 610 in the azimuth direction and the two-dimensional radiation pattern 620 in the elevation direction at each input terminal may be as shown in Table 3.

항목Item 입력 단자 Input terminal 시뮬레이션된 특성 값Simulated property values 안테나 이득 특성
@ 방향(방탐 시험 방향)
Antenna gain characteristics
@ Direction (direction of anti-explosion test)
입력 단자 1Input terminal 1 -0.2 dBi-0.2 dBi
입력 단자 2Input terminal 2 0.0 dBi0.0 dBi 입력 단자 3Input terminal 3 2.0 dBi2.0 dBi 입력 단자 4Input terminal 4 0.0 dBi0.0 dBi 입력 단자 5Input terminal 5 -0.2 dBi-0.2 dBi 3 dB 빔폭 특성
(방위각 / 앙각)
3 dB beam width characteristic
(Azimuth angle / elevation angle)
입력 단자 1Input terminal 1 262.2o / 87.4o 262.2 o / 87.4 o
입력 단자 2Input terminal 2 81.8o / 87.3o 81.8 o / 87.3 o 입력 단자 3Input terminal 3 58.6o / 87.2o 58.6 o / 87.2 o 입력 단자 4Input terminal 4 81.8o / 87.3o 81.8 o / 87.3 o 입력 단자 5Input terminal 5 262.2o / 87.0o 262.2 o / 87.0 o

도 7은 동작 주파수 f가 1.575 GHz인 경우의 방사 패턴이다. 이때, 각 입력 단자에서의 방위각 방향으로의 이차원 방사 패턴(710) 및 앙각 방향으로의 이차원 방사패턴(720)의 특성은 표 4에 도시된 바와 같을 수 있다.7 is a radiation pattern when the operating frequency f is 1.575 GHz. In this case, the characteristics of the two-dimensional radiation pattern 710 in the azimuth direction and the two-dimensional radiation pattern 720 in the elevation direction at each input terminal may be as shown in Table 4.

항목Item 입력 단자 Input terminal 시뮬레이션된 특성 값Simulated property values 안테나 이득 특성
@ 방향(방탐 시험 방향)
Antenna gain characteristics
@ Direction (direction of anti-explosion test)
입력 단자 1Input terminal 1 0.6 dBi0.6 dBi
입력 단자 2Input terminal 2 1.9 dBi1.9 dBi 입력 단자 3Input terminal 3 0.7 dBi0.7 dBi 입력 단자 4Input terminal 4 1.9 dBi1.9 dBi 입력 단자 5Input terminal 5 0.6 dBi0.6 dBi 3 dB 빔폭 특성
(방위각 / 앙각)
3 dB beam width characteristic
(Azimuth angle / elevation angle)
입력 단자 1Input terminal 1 270.1o / 86.9o 270.1 o / 86.9 o
입력 단자 2Input terminal 2 79.2o / 86.7o 79.2 o / 86.7 o 입력 단자 3Input terminal 3 88.3o / 86.3o 88.3 o / 86.3 o 입력 단자 4Input terminal 4 79.2o / 86.7o 79.2 o / 86.7 o 입력 단자 5Input terminal 5 270.1o / 86.9o 270.1 o / 86.9 o

도 8은 동작 주파수 f가1.602 GHz인 경우의 방사 패턴일 수 있다. 이때, 각 입력 단자에서의 방위각 방향으로의 이차원 방사 패턴(810) 및 앙각 방향으로의 이차원 방사패턴(820)의 특성은 표 5에 도시된 바와 같을 수 있다.8 may be a radiation pattern when the operating frequency f is 1.602 GHz. In this case, the characteristics of the two-dimensional radiation pattern 810 in the azimuth direction and the two-dimensional radiation pattern 820 in the elevation direction at each input terminal may be as shown in Table 5.

항목Item 입력 단자 Input terminal 시뮬레이션된 특성 값Simulated property values 안테나 이득 특성
@ 방향(방탐 시험 방향)
Antenna gain characteristics
@ Direction (direction of anti-explosion test)
입력 단자 1Input terminal 1 0.9 dBi0.9 dBi
입력 단자 2Input terminal 2 2.4 dBi2.4 dBi 입력 단자 3Input terminal 3 1.1 dBi1.1 dBi 입력 단자 4Input terminal 4 2.4 dBi2.4 dBi 입력 단자 5Input terminal 5 0.9 dBi0.9 dBi 3 dB 빔폭 특성
(방위각 / 앙각)
3 dB beam width characteristic
(Azimuth angle / elevation angle)
입력 단자 1Input terminal 1 120.4o / 86.8o 120.4 o / 86.8 o
입력 단자 2Input terminal 2 86.4o / 86.5o 86.4 o / 86.5 o 입력 단자 3Input terminal 3 85.9o / 86.1o 85.9 o / 86.1 o 입력 단자 4Input terminal 4 86.4o / 86.5o 86.4 o / 86.5 o 입력 단자 5Input terminal 5 120.4o / 86.8o 120.4 o / 86.8 o

본 발명은 유전체 기판(120)에 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)를 형성함으로써, 종래의 안테나 장치에 비하여 작은 크기의 이중 대역 모노폴 안테나를 제공할 수 있다.The present invention provides a dual-band monopole antenna having a smaller size compared to a conventional antenna device by forming the first branch line 130 and the second branch line 140 operating in different frequency bands on the dielectric substrate 120 can do.

또한, 본 발명은 프린트형 구조로 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로(130)과 제2 가지 선로(140)를 형성한 방사 소자를 제작함으로써, 안테나 장치의 크기와 무게를 감소시켜 GNSS 재밍 신호원을 찾기 위한 소형 무인기 탑재용 방향 탐지용 배열 안테나 장치로 활용될 수 있다.In addition, the present invention is a printed structure by manufacturing a radiating element in which the first branch line 130 and the second branch line 140 operating in different frequency bands are formed, thereby reducing the size and weight of the antenna device. It can be used as an array antenna device for direction detection for mounting a small unmanned aerial vehicle to find a jamming signal source.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of the program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and claims and equivalents fall within the scope of the following claims.

110: 접지면
120: 유전체 기판
130: 제1 가지 선로
140: 제2 가지 선로
150: 스터브 선로
110: ground plane
120: dielectric substrate
130: first branch track
140: second branch track
150: stub track

Claims (1)

복수의 가지 선로들이 형성된 모노폴 및
모노폴 소자가 프린트되는 유전체 기판
으로 구성된 모노폴 방사 소자를 포함하며,
상기 모노폴은,
모노폴 소자의 중심에 배치되며, 제1 주파수 대역에서 동작하는 제1 가지 선로; 및
상기 제1 가지 선로의 바깥쪽에 배치되며, 제2 주파수 대역에서 동작하는 복수의 제2 가지 선로들을 포함하는 이중 대역 모노폴 안테나.
A monopole formed with a plurality of branch lines, and
Dielectric substrate on which monopole elements are printed
It includes a monopole radiating element consisting of,
The monopole,
A first branch line disposed at the center of the monopole element and operating in a first frequency band; And
A dual-band monopole antenna disposed outside the first branch line and including a plurality of second branch lines operating in a second frequency band.
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