KR20210040553A - 다이폴 배열 안테나 - Google Patents

Abstract

다이폴 배열 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는, 기판; 상기 기판의 상하면에 형성되는 복수의 다이폴 방사체; 상기 기판 하면에 형성되는 접지면; 및 상기 다이폴 방사체 사이의 접지면에 형성되는 천공 슬롯을 포함한다. 개시된 안테나에 의하면, 다이폴 1x2 배열 안테나에서 두 방사체 사이의 접지면에 기판 천공 슬롯을 형성하여 보완 다이폴 방사체로 동작시킴과 동시에 전계를 더욱 집중시켜 방사패턴 합의 원리를 통해 고각 평면에서의 반치전력빔폭을 향상시킬 수 있으며, 양산에 적합한 장점이 있다.

Description

다이폴 배열 안테나{Dipole Array Antenna }

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 향상된 빔폭을 가지는 다이폴 배열 안테나에 관한 것이다. .

최근 이동통신 시장에서 큰 관심을 받고 있는 5G 통신은 아직 상용화 단계에 도달하지 못한 상태인데, 이는 RF 및 안테나 하드웨어의 기술적인 병목 현상을 아직 완벽히 돌파하지 못했기 때문이다. 이러한 하드웨어 중에서도 안테나는 통신의 가장 주요 핵심 기술이라고 할 수 있다. 5G 이동통신에서 주로 사용하는 주파수는 수 GHz에서 수십 GHz까지 이르는 높은 주파수인데, 이러한 주파수 대역에서 손실이 크게 발생하더라도 통신이 가능하기 위해서는 안테나가 가지는 최대 이득이 매우 높아야 하기 때문에 주로 위상 배열 안테나를 사용한다. 위상 배열 안테나를 사용하게 되면 방위각 평면으로는 반치전력 빔폭이 매우 좁고 고각 평면으로는 넓은 팬빔이 형성되게 된다. 이동 통신의 특성 상, 전 방향으로의 통신이 가능해야하기 때문에 방위각에서는 위상천이를 이용한 빔 스캐닝을 구현하여 음영지역을 감소시킬 수 있다. 하지만, 고각 평면에서는 이러한 빔 스캐닝이 불가능하기 때문에 전방향 통신의 가능 여부는 팬빔의 고각 평면 반치전력 빔폭에만 의존하게 된다.

기존에 연구되었던 팬빔을 가지는 위상 배열 안테나들의 경우는 고각 평면에서의 반치전력빔폭에 집중한 경우가 매우 드물며, 양산에도 적합하지 않은 실험실 시제품 수준으로 설계된 경우가 대부분이다.

본 발명의 목적은 다이폴 1x2 배열 안테나에서 두 방사체 사이의 접지면에 기판 천공 슬랏을 형성하여 보완 다이폴 방사체로 동작시킴과 동시에 전계를 더욱 집중시켜 방사패턴 합의 원리를 통해 고각 평면에서의 반치전력빔폭을 향상시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 양산에 적합한 다이폴 배열 안테나를 제안하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판의 상하면에 형성되는 복수의 다이폴 방사체; 상기 기판 하면에 형성되는 접지면; 및 상기 다이폴 방사체 사이의 접지면에 형성되는 천공 슬롯을 포함하는 다이폴 배열 안테나가 제공된다.

본 발명에 의하면, 다이폴 1x2 배열 안테나에서 두 방사체 사이의 접지면에 기판 천공 슬롯을 형성하여 보완 다이폴 방사체로 동작시킴과 동시에 전계를 더욱 집중시켜 방사패턴 합의 원리를 통해 고각 평면에서의 반치전력빔폭을 향상시킬 수 있으며, 양산에 적합한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 전체적인 구조를 나타낸 도면.
도 2 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 반사계수를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 안테나의 28 GHz에서의 고각 평면 (yz 평면) 방사패턴을 나타낸 도면.
도 4는 기판 천공 슬롯이 구현되지 않은 레퍼런스 안테나의 도면.
도 5는 도 4의 레퍼런스 안테나와 본 발명에서 제안된 안테나의 반치전력 빔폭 차이를 나타낸 도면.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 전체적인 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, Taconic RF-35 유전체 기판의 상하면에는 다이폴 방사체 2개의 아암이 각각 프린트 되어있으며, 하부면에는 접지면이 프린트 되어있다. 또한, 두 개의 다이폴 방사체 사이의 접지면에 천공 슬롯이 형성되어 있다.

두 개의 다이폴 방사체 사이의 접지면에 슬랏을 추가함으로서, 이를 보완 다이폴 방사체로 동작시킴으로서 고각 평면에서의 반치전력 빔폭을 향상시켰으며, 해당 슬랏에 유전체 기판의 천공을 추가하여 해당 효과를 더욱 극대화하도록 하였다.

도 2 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 반사계수를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, -10 dB 기준 반사계수 대역폭은 5.1 GHz (26~31.1 GHz)이다.

도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 안테나의 28 GHz에서의 고각 평면 (yz 평면) 방사패턴을 나타낸다. 안테나의 최대 이득은 5.9 dBi이며, 반치전력 빔폭은 207라는 점을 확인할 수 있다.

도 4는 기판 천공 슬롯이 구현되지 않은 레퍼런스 안테나의 도면을 나타내고, 도 5는 도 4의 레퍼런스 안테나와 본 발명에서 제안된 안테나의 반치전력 빔폭 차이를 나타낸다. 레퍼런스 안테나와 비교했을 때, 제안된 안테나는 17도의 반치전력빔폭 개선 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 기판;
   상기 기판의 상하면에 형성되는 복수의 다이폴 방사체;
   상기 기판 하면에 형성되는 접지면; 및
   상기 다이폴 방사체 사이의 접지면에 형성되는 천공 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이폴 배열 안테나.
   
   
   

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