KR20210003321A - 편파 방향을 가변시킬 수 있는 안테나 - Google Patents

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Abstract

간단한 구조로 편파 방향을 가변시킬 수 있는 안테나가 개시된다. 상기 안테나는 기판의 일면에 형성된 급전부, 상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 급전부와 연결된 제 1 방사체, 상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 제 1 방사체와 전기적으로 연결된 제 2 방사체 및 상기 기판의 타면에 배열된 접지를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 방사체의 일면과 상기 제 2 방사체의 일면 사이에 제 1 다이오드가 형성되고, 상기 제 1 방사체의 타면과 상기 제 2 방사체의 타면 사이에 제 2 다이오드가 형성되며, 상기 다이오드들은 상보적으로 스위칭된다.

Description

편파 방향을 가변시킬 수 있는 안테나{ANTENNA CHANGEABLE POLRATIZATION DIRECTION}
본 발명은 다이오드를 이용하여 편파 방향을 가변시킬 수 있는 안테나에 관한 것이다.
원형 편파 안테나는 선형 편파 안테나에 비해 편파 불일치 문제가 적고 송수신기 간의 통신이 안정적인 장점이 있다.
특히, 오른손 원형편파 (Right handed circular polarization, RHCP) 및 왼손 원형편파 (Left handed circular polarization, LHCP) 간 편파 전환 기능을 가진 편파 재구성 안테나가 등장하였으나, 기존 안테나는 부피가 매우 크고 제작이 매우 복잡하다. 또한, 다른 무선통신 시스템과 간선을 일으킬 가능성이 있다.
KR 10-2008-0026720 A
본 발명은 간단한 구조로 편파 방향을 가변시킬 수 있는 안테나를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 기판의 일면에 형성된 급전부; 상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 급전부와 연결된 제 1 방사체; 상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 제 1 방사체와 전기적으로 연결된 제 2 방사체; 및 상기 기판의 타면에 배열된 접지를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 방사체의 일면과 상기 제 2 방사체의 일면 사이에 제 1 다이오드가 형성되고, 상기 제 1 방사체의 타면과 상기 제 2 방사체의 타면 사이에 제 2 다이오드가 형성되며, 상기 다이오드들은 상보적으로 스위칭된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나는 기판의 일면에 형성된 급전부; 상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 급전부와 연결된 제 1 방사체; 상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 제 1 방사체와 전기적으로 연결된 제 2 방사체; 및 상기 기판의 타면에 배열된 접지를 포함한다. 여기서, 상기 급전부를 통한 전력 공급에 따라 상기 제 1 방사체로부터 상기 제 2 방사체의 일단까지 전류 패스가 형성되어 제 1 원형 편파를 발생시키며, 편파 방향 제어 명령에 따라 상기 급전부를 통한 전력 공급에 따라 상기 제 1 방사체로부터 상기 제 2 방사체의 타단까지 전류 패스가 형성되어 상기 제 1 원형 편파의 방향과 다른 방향의 제 2 원형 편파를 발생시킨다.
본 발명의 안테나는 제 1 방사체의 일면과 제 2 방사체의 일면 사이에 제 1 다이오드를 형성하고 상기 제 1 방사체의 타면과 상기 제 2 방사체의 타면 사이에 제 2 다이오드를 형성하되, 상기 다이오드들을 상보적으로 스위칭시켜 원형 편파의 방향을 가변시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 재구성 모노폴 안테나를 도시한 도면이다.
도 2는 편파 방향에 따른 전류의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 반사계수 및 축비의 실험 결과를 도시한 도면들이다.
도 5는 안테나의 이득 측정치와 방사 효율을 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 편파 재구성 모노폴 안테나에 관한 것으로서, 다이오드를 이용하여 원평 편파의 방향을 변화시킬 수 있다. 결과적으로, 다른 무선통신 시스템과의 간섭을 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 안테나는 기생 루프 소자를 이용하여 편파 다중 대역을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편파 재구성 모노폴 안테나를 도시한 도면이고, 도 2는 편파 방향에 따른 전류의 흐름을 도시한 도면이며, 도 3 및 도 4는 반사계수 및 축비의 실험 결과를 도시한 도면들이다. 도 5는 안테나의 이득 측정치와 방사 효율을 도시한 도면이고, 도 6은 도 1의 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 편파 재구성 모노폴 안테나는 편파 방향을 가변시킬 수 있는 안테나로서, 기판(100), 급전부(110), 방사체들(112) 및 접지(120)를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 안테나는 원형 편파를 발생시키며, 다른 무선통신 시스템과의 간섭을 최소화시키기 위하여 원형 편파를 가변시킬 수 있다.
급전부(110)는 기판(100)의 일면 위에 배열되며, 외부 전원으로부터 공급된 전력을 제 1 방사체(112a)로 공급한다.
제 1 방사체(112a)는 기판(100)의 일면 위에 배열되고, 급전부(110)에 직접적으로 연결되며, 원형 편파를 발생시킬 수 있다. 한편, 급전부(110)와 제 1 방사체(112a) 사이에 광대역을 위한 패턴, 예를 들어 λ/4 패턴이 형성될 수도 있다.
제 2 방사체(112b)는 기판(100)의 일면 위에 배열되며, 제 1 방사체(112a)와 이격된 상태로 제 1 방사체(112a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 방사체(112a)로부터 전력이 커플링되어 제 2 방사체(112b)로 공급될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 방사체(112a)가 사각형 형상을 가질 수 있고, 제 2 방사체(112b)는 제 1 방사체(112a)와 이격된 상태로 사각형 형상을 가지며, 제 1 방사체(112a)와 제 2 방사체(112b)는 마름모 형상을 형성할 수 있다. 여기서, 제 2 방사체(112b)의 중앙은 비어 있다.
또한, 제 2 방사체(112b)의 일면은 제 1 방사체(112a)의 일면과 마주보며, 제 2 방사체(112b)의 타면은 제 1 방사체(112a)의 다른 면과 마주볼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 방사체(112a)의 일면과 제 2 방사체(112b)의 일면 사이에 제 1 다이오드(D1)가 형성되고, 제 1 방사체(112a)의 타면과 제 2 방사체(112b)의 타면 사이에 제 2 다이오드(D2)가 형성될 수 있다. 이 때, 제 1 다이오드(D1)는 양극이 제 1 방사체(112a)를 향하는 반면에, 제 2 다이오드(D2)는 양극이 제 2 방사체(112b)를 향할 수 있다. 즉, 다이오드들(D1 및 D2)는 좌우 대칭적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(미도시)는 다이오드들(D1 및 D2)을 스위칭시켜 원형 편파의 편파 방향을 가변시킬 수 있다.
구체적으로는, 상기 제어부는 제 1 다이오드(D1)의 양단 전압을 제어하여 스위칭시키고, 제 2 다이오드(D2)의 양단 전압을 제어하여 스위칭시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 다이오드(D1)에 순방향 전압을 인가하여 제 1 다이오드(D1)을 활성화(ON)시키고 역방향 전압을 인가하여 제 2 다이오드(D2)를 비활성화(OFF)시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)는 상보적으로 스위칭 동작할 수 있다. 예를 들어, 제 1 다이오드(D1)를 활성화시키면 제 2 다이오드(D2)는 비활성화시킬 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 편파 방향을 가변시킬 수 있다.
도 1의 구조에서 제 1 다이오드(D1)를 활성화시키고 제 2 다이오드(D2)를 비활성화시키면, 도 2의 ②에 보여지는 바와 같이 전류가 제 1 방사체(112a), 제 1 다이오드(D1)를 통하여 제 2 방사체(112b)의 종단까지 흐를 수 있다. 이 경우, 왼손 원형편파(Left handed circular polarization, LHCP)가 방사될 수 있다.
반면에, 제 1 다이오드(D1)를 비활성화시키고 제 2 다이오드(D2)를 활성화시키면, 도 2의 ①에 보여지는 바와 같이 전류가 제 1 방사체(112a), 제 2 다이오드(D2)를 통하여 제 2 방사체(112b)의 종단까지 흐를 수 있다. 이 경우, 오른손 원형편파(Right handed circular polarization, RHCP)가 방사될 수 있다.
즉, 다이오드들(D1 및 D2)을 스위칭시켜 방사 패턴의 편파 방향을 가변시킬 수 있다.
한편, 위에서는 다이오드들(D1 및 D2)을 이용하여 제 1 방사체(112a)와 제 2 방사체(112b)의 연결을 스위칭시켰으나, 제 1 방사체(112a)와 제 2 방사체(112b)의 연결을 스윙칭시킬 수 있는 한 다이오드들(D1 및 D2)로 제한되지는 않는다.
기생 방사체(112c)는 제 1 방사체(112a) 및 제 2 방사체(112b)의 둘레를 따라서 형성되며, 즉 마름모 주변에 형성되며, 제 1 방사체(112a) 및 제 2 방사체(112b)와 커플링 연결될 수 있다. 이러한 기생 방사체(112c) 또한 원형 편파를 발생시켜 다중 대역을 구현할 수 있다.
즉, 방사체들(112a 내지 112c)은 3개의 원형 편파들을 발생시킨다.
접지(120)는 기판(100)의 면들 중 방사체들(112a 내지 112c)이 배열된 면과 반대되는 면에 형성된다.
일 실시예에 따르면, 접지(120)에 노치(130)가 추가적으로 형성되어 모든 축비 대역을 포함하도록 임피던스 대역폭을 넓힐 수 있다. 노치(130)는 접지(120)의 상측에 형성될 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 편파 재구성 모노폴 안테나는 원형 편파를 발생시키되 상기 원형 편파의 방향을 가변시킬 수 있다. 또한, 상기 안테나는 다중 대역을 구현하면서 송수신 시스템의 소형화시키고 송수신 시스템들 사이의 간섭을 최소화시킬 수 있다. 이러한 동작은 도 4 내지 도 6에서 확인할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 기판 110 : 급전부
112 : 방사체 120 : 접지
130 : 노치

Claims (6)

  1. 기판의 일면에 형성된 급전부;
    상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 급전부와 연결된 제 1 방사체;
    상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 제 1 방사체와 전기적으로 연결된 제 2 방사체; 및
    상기 기판의 타면에 배열된 접지를 포함하되,
    상기 제 1 방사체의 일면과 상기 제 2 방사체의 일면 사이에 제 1 다이오드가 형성되고, 상기 제 1 방사체의 타면과 상기 제 2 방사체의 타면 사이에 제 2 다이오드가 형성되며, 상기 다이오드들은 상보적으로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이오드들은 좌우 대칭으로 배열되며, 상기 제 1 방사체와 상기 제 2 방사체는 마름모 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 방사체와 상기 제 2 방사체 주변에 배열되며 커플링 연결되는 기생 방사체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다이오드들이 상보적으로 스위칭됨에 따라 원형 편파의 방향이 가변되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 편파 재구성 모노폴 안테나이며, 상기 접지에 노치가 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 기판의 일면에 형성된 급전부;
    상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 급전부와 연결된 제 1 방사체;
    상기 기판의 일면 위에 배열되며 상기 제 1 방사체와 전기적으로 연결된 제 2 방사체; 및
    상기 기판의 타면에 배열된 접지를 포함하되,
    상기 급전부를 통한 전력 공급에 따라 상기 제 1 방사체로부터 상기 제 2 방사체의 일단까지 전류 패스가 형성되어 제 1 원형 편파를 발생시키며, 편파 방향 제어 명령에 따라 상기 급전부를 통한 전력 공급에 따라 상기 제 1 방사체로부터 상기 제 2 방사체의 타단까지 전류 패스가 형성되어 상기 제 1 원형 편파의 방향과 다른 방향의 제 2 원형 편파를 발생시키는 것을 특징으로 하는 안테나.





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