KR20220155341A - 안테나 구조, 레이더 및 단말 - Google Patents

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시앙 가오
하오웨이 리
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Abstract

안테나 구조, 레이더 및 단말이 제공되고, 밀리미터파 레이더 분야에 적용될 수 있으며, 안테나 구조의 3dB 대역폭을 확장할 수 있다. 안테나 구조(100)는 메인 급전기(110) 및 적어도 하나의 패치 유닛 그룹(121 내지 12N)을 포함하고, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹(121 내지 12N)은 메인 급전기(110)의 길이 방향으로 메인 급전기(110)에 직렬로 연결되고, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹(121 내지 12N) 각각은 V자형 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛(131, 132)을 포함한다. 각 패치 유닛 그룹(121 내지 12N)은 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛(131, 132)을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다.

Description

안테나 구조, 레이더 및 단말
본 출원은 센서 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서 기술 분야의 안테나 구조, 레이더 및 단말에 관한 것이다.
사회의 발전과 과학기술의 진보에 따라, 지능형 자동차는 점차 사람들의 일상생활에 스며들고 있다. 센서는 무인 운전과 지능형 차량의 지능형 운전에서 매우 중요한 역할을 한다. 센서는 밀리미터파 레이더, 레이저 레이더, 초음파 레이더, 카메라 등일 수 있다. 예를 들어, 무인 주행 기술의 핵심 센서로서, 77GHz 밀리미터파 레이더는 짧은 파장 및 작은 장치 크기와 같은 특징을 갖는다. 77GHz 밀리미터파 레이더는 검출 정밀도, 검출 거리 및 장치 통합 측면에서 대체할 수 없는 이점을 갖는다.
레이더의 검출 시나리오 및 구현 기능의 관점에서, 레이더에 의해 사용되는 안테나는 넓은 3dB 대역폭과 낮은 사이드로브를 가져야 한다. 넓은 3dB 빔 대역폭은 수평 방향으로 넓은 검출 각도 범위를 보장할 수 있으며 낮은 사이드로브는 지면에서 수직 방향으로 반사되는 클러터 에너지(clutter energy)를 줄일 수 있다. 결과적으로, 오경보 확률이 감소한다.
도 1은 기존 안테나 구조의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 기존의 안테나 구조는 직렬 급전 모드, 즉 급전기에 수직으로 연결된 다수의 방사 패치가 하나의 급전기를 이용하여 동시에 여기되는 방식을 사용하고 있다. 복수의 방사 패치의 폭은 먼저 급전기의 길이 방향으로 점차 증가하다가 점차 감소하는데, 즉 안테나 구조에서 방사되는 에너지는 급전기의 길이에 가까운 중간 영역에 집중되어 낮은 사이드로브 가중치 부여가 구현될 수 있다. 이것은 레이더 오경보를 방지한다.
그러나, 도 1에 도시된 기존의 안테나 구조는 낮은 사이드로브 레벨을 구현할 수 있지만 3dB 빔 폭이 작다. 이것은 수평 방향에서 작은 감지 각도 범위로 이어진다.
본 출원의 실시예는 안테나 구조의 3dB 대역폭을 확장하기 위한 안테나 구조, 레이더 및 단말을 제공한다.
제1 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 안테나 구조를 제공한다. 안테나 구조는 메인 급전기와 적어도 하나의 패치 유닛 그룹을 포함한다. 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 길이 방향으로 메인 급전기에 직렬로 연결된다. 적어도 하나의 패치 유닛 그룹 각각은 V자형 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛을 포함한다. 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다.
본 출원의 본 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다. V자형 구조에서는 두 패치 유닛 사이에 끼인각이 존재하므로, 끼인각을 조절하여 안테나 구조의 개구를 줄일 수 있다. 이것은 안테나 구조의 3dB 대역폭을 확장할 수 있다.
다음은 설명을 위해 적어도 하나의 패치 유닛 그룹이 복수의 패치 유닛 그룹을 포함하는 예를 사용한다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 복수의 방식으로 메인 급전기에 직렬로 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛의 연결점을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛 각각의 일부 영역을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결될 수 있다.
선택적으로, 복수의 패치 유닛 그룹은 복수의 방식으로 메인 급전기에 직렬로 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 동일한 측면에 직렬로 연결될 수 있다.
제2 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결될 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 복수의 패치 유닛이 메인 급전기의 동일한 측면에 직렬로 연결된 경우에 비해, 복수의 패치 유닛이 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결하는 경우는 수평 방사 범위를 늘릴 수 있다.
선택적으로, 복수의 패치 유닛 그룹은 복수의 방식으로 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결된다.
다른 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹 중 일부는 메인 급전기의 일측에 순차적으로 직렬로 연결될 수 있고, 나머지 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 타측에 순차적으로 직렬 연결될 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 복수의 패치 유닛 그룹이 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결될 때 패치 유닛 그룹 사이의 간격은 복수의 패치 유닛 그룹이 메인 급전기의 동일한 측면에 직렬로 연결된 경우 패치 유닛 그룹 사이의 간격보다 짧다. 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결되어 메인 급전기의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 복수의 패치 유닛 그룹이 메인 급전기의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결된 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격은, 복수의 패치 유닛 그룹 중 일부가 먼저 메인 급전기의 한쪽에 직렬로 연결하고, 복수의 패치 유닛 그룹 중 나머지는 메인 급전기의 다른 측면에 직렬로 연결되는 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격, 및 복수의 패치 유닛 그룹이 메인 급전기의 동일측에 직렬로 연결되는 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격보다 짧다. 따라서, 메인 급전기의 2개의 측면에 복수의 패치 유닛 그룹이 교대로 직렬로 연결되어 메인 급전기의 크기를 줄일 수 있다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 상이한 값으로 설정될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 구현에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 폭은 먼저 제1 방향으로 증가하고 그 다음 감소한다.
제2 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 증가 또는 감소한다.
제3 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 동일하다.
선택적으로, 상이한 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서, 상이한 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 폭이 동일하다는 것은 정확히 동일한 것과 대략 동일한 것을 포함한다는 것을 알아야 하며, 여기서 대략 동일하다는 것은 서로 다른 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 폭 간의 차이는 특정 오류 범위 내에 있다는 것을 의미한다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 폭은, 상이한 전자기파 방사 형상에 대한 요건이 충족될 수 있도록 설계된다. 예를 들어, 전술한 제1 가능한 구현에서 설계된 패치 유닛의 폭이 이용되는 경우, 메인 급전기의 중간 부분에 에너지가 집중되기 때문에, 낮은 사이드로브를 구현할 수 있다. 이것은 오경보 가능성을 줄여준다.
선택적으로, V자 형태로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 두 패치 유닛 사이의 끼인각, 및 각 패치 유닛 그룹과 메인 급전기 사이의 끼인각은 서로 다른 크기일 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹의 두 패치 유닛 사이의 끼인각은 90°일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹과 메인 급전기 사이의 끼인각은 45°일 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛에 있는 2개의 패치 유닛 사이의 끼인각은, 안테나 구조의 상이한 개구 요구사항을 만족시킬 수 있고, 안테나의 수평 빔 폭을 더 넓힐 수 있으며, 수직 평면의 낮은 사이드로브 요구 사항을 더 구현할 수 있도록, 설정된다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 길이는 서로 다른 크기로 설정될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 길이는 먼저 제1 방향으로 증가하고 그 다음 감소한다.
제2 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 길이는 제1 방향으로 증가 또는 감소한다.
제3 가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 길이는 동일하다.
선택적으로, 상이한 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 길이는 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서, 상이한 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 길이가 동일하다는 것은 정확히 동일한 것과 대략 동일한 것을 포함한다는 것을 알아야 하며, 여기서 대략 동일하다는 것은 서로 다른 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 길이 간의 차이는 특정 오류 범위 내에 있다는 것을 의미한다.
각 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 크기는 길이 및 폭을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
선택적으로, 상이한 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 크기는 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서, 상이한 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 크기가 동일하다는 것은 정확히 동일한 것과 대략 동일한 것을 포함한다는 것을 알아야 하며, 여기서 대략 동일하다는 것은 서로 다른 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 크기 간의 차이는 특정 오류 범위 내에 있다는 것을 의미한다.
각 패치 유닛 그룹이 V자형 구조로 배치된 2개의 패치 유닛을 포함한다는 것은, 2개의 패치 유닛이 V자형 구조로 배치되거나, 2개의 패치 유닛이 유사한 V자형 구조에 배치된다는 것으로 이해될 수 있음을 알아야 한다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹에 포함된 2개의 패치 유닛은 C자형 구조일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹에 포함된 2개의 패치 유닛은 L자형 구조일 수 있다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛은 직사각형일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛은 다각형, 예를 들어 평행사변형의 형상일 수 있다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
선택적으로, 안테나 구조는 정상파 모드 또는 진행파 모드에서 동작할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 안테나 구조가 정상파 모드에서 동작할 때, 안테나 구조의 제1 단부는 부하 매칭 유닛을 포함하지 않는다.
안테나 구조의 제1 단부가 부하 매칭 유닛을 포함하지 않는다는 것은 안테나 구조의 제1 단부가 개방된 것으로 이해될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
제2 가능한 구현에서, 안테나 구조가 진행파 모드에서 동작할 때, 안테나 구조의 제2 단부는 부하 매칭 유닛을 더 포함한다. 부하 매칭 유닛은 적어도 하나의 패치 유닛 그룹에 의해 완전히 소비되지 않는 에너지를 소비하도록 구성된다.
선택적으로, 부하 매칭 유닛은 복수의 방식으로 메인 급전기의 제1 단부에 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 부하 매칭 유닛은 메인 급전기와 동일한 길이 방향에 있다.
제2 가능한 구현에서, 부하 매칭 유닛은 벤딩(bending)에 의해 메인 급전기에 연결된다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 부하 매칭 유닛과 메인 급전기 사이의 벤딩 각도를 변경함으로써 부하 매칭 유닛에 대한 액세스의 유연성이 개선될 수 있다.
제2 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 레이더를 더 제공한다. 레이더는 제1 양태 또는 제1 양태의 가능한 구현 중 어느 하나에 따른 안테나 구조를 포함한다.
가능한 구현에서, 레이더는 제어 칩을 더 포함한다. 제어 칩은 안테나 구조의 제2 단부에 연결된다. 제어 칩은 신호를 전송 또는 수신하도록 안테나 구조를 제어하도록 구성된다.
제어 칩은 제1 마이크로스트립 라인을 통해 안테나 구조의 제2 단부에 연결될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
가능한 구현에서, 레이더는 임피던스 매칭 유닛을 더 포함한다. 임피던스 매칭 유닛은 제2 단부의 임피던스와 제어 칩의 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 제어 칩은 임피던스 매칭 유닛을 통해 제2 단부에 연결된다.
임피던스 매칭 유닛은 제2 마이크로스트립 라인일 수 있음을 주목해야 한다.
즉, 안테나 구조의 제2 단부의 임피던스는 제2 마이크로스트립 라인의 임피던스를 조절함으로써 제어 칩의 임피던스와 매칭될 수 있다.
가능한 구현에서, 레이더는 인쇄 회로 기판을 더 포함한다. 인쇄 회로 기판은 적층 방식으로 순차적으로 배치된 안테나 구조, 유전체 층 및 금속층을 포함한다. 안테나 구조는 금속층을 통해 접지된다.
제3 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 단말을 더 제공한다. 단말은 제2 양태 또는 제2 양태의 가능한 구현에 따른 레이더를 포함한다.
선택적으로, 본 출원의 이 실시예의 단말은 레이더를 통한 통신 기능 및/또는 검출 기능을 구현하는 능력을 가질 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 단말은 자율주행 또는 지능형 운전에서의 차량, 무인 항공기, 무인 운송 차량, 로봇 등일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 단말은 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 무선 트랜시버 기능을 갖는 컴퓨터, 가상 현실 단말, 증강 현실 단말, 산업용 제어의 무선 단말, 무인 운전에서의 무선 단말, 원격진료에서의 무선 단말, 스마트그리드에서의 무선 단말, 교통 안전에서의 무선 단말, 스마트시티에서의 무선 단말, 스마트홈에서의 무선 단말 등일 수 있다.
제4 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 안테나 장치를 생성하는 방법을 더 제공하되, 이 방법은 제1 금속층 상에 안테나 구조를 에칭하는 단계- 안테나 구조는 메인 급전기 및 적어도 하나의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 길이 방향으로 메인 급전기에 직렬로 연결되고, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹 각각은 V자 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛을 포함하고, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결됨 -와, 안테나 구조의 제1 표면과 유전체 층의 제1 표면을 함께 본딩하는 단계와, 유전체 층의 제2 표면과 제2 금속층의 제1 표면을 함께 본딩하는 단계를 포함하되, 유전체 층의 제1 표면은 유전체 층의 제2 표면에 대향 배치되고, 안테나 구조는 제2 금속층을 통해 접지된다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛의 연결점을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹의 편광 방향은 수평 편광 방향이다.
가능한 구현에서, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함한다. 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결된다.
가능한 구현에서, 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결된다.
가능한 구현에서, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함한다. 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 먼저 제1 방향으로 증가하고 그런 다음 감소한다. 또는, 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 증가한다. 또는, 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 감소한다.
가능한 구현에서, 안테나 구조는 송신 안테나 또는 수신 안테나이다.
본 출원의 본 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다. V자형 구조에서 두 패치 유닛 사이에 끼인각이 존재하므로, 끼인각을 조절하여 안테나 구조의 개구를 줄일 수 있다. 이것은 안테나 구조의 3dB 대역폭을 확장할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 안테나 구조의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 다른 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 9는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 11은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 12는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 14는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 15는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 16은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 18은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 19는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다.
도 20은 본 출원의 실시예에 따른 레이더(200)의 개략적인 구조도이다.
도 21은 본 출원의 실시예에 따른 레이더(200)의 다른 개략적인 구조도이다.
도 22는 본 출원의 실시예에 따른 레이더(200)의 다른 개략적인 구조도이다.
도 23은 본 출원의 실시예에 따른 레이더(200)의 다른 개략적인 구조도이다.
도 24는 본 출원의 실시예에 따른 단말(300)의 개략적인 구조도이다.
도 25는 본 출원의 실시예에 따라 안테나 장치를 제조하기 위한 방법(400)의 개략적인 흐름도이다.
다음은 첨부 도면을 참조하여 본 출원의 기술 솔루션을 설명한다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 개략적인 구조도이다. 안테나 구조(100)는 메인 급전기(110) 및 적어도 하나의 패치 유닛 그룹을 포함할 수 있다. 도 2는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)을 도시하며, N은 1보다 큰 정수이다. 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 메인 급전기(110)의 길이 방향으로 메인 급전기(110)에 직렬 연결된다. 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N) 각각은 V자형 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 패치 유닛 그룹(121)은 V자형 구조로 배치된 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132)을 포함하고, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기(110)에 직렬로 연결된다.
도 2는 안테나 구조(100)가 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)을 포함하는 예만을 도시한다. 안테나 구조(100)는 하나의 패치 유닛 그룹만을 포함할 수 있으며, 예를 들어 패치 유닛 그룹(121)만을 포함할 수 있다. 이는 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
기존의 안테나 구조에서, 메인 급전기는 수직으로 방사 패치에 직렬로 연결되고, 안테나 구조의 개구(즉, 방사 패치의 길이 방향의 크기)는 크다. 따라서, 기존 안테나 구조의 3dB 대역폭은 협소하다.
본 출원의 이 실시예에서 dB(decibel, 데시벨)은 전력 이득의 단위이고, 3dB 대역폭은 안테나 구조의 최대 이득이 3 dB만큼 감소할 때 사용되는 대응하는 주파수 간격이며, 안테나 구조의 대역폭의 일반적인 정의에 속한다는 것을 알아야 한다. 본 출원에서는, 3dB 대역폭의 예를 사용하여 기술적 문제와 기술적 효과를 설명한다. 그러나, 본 출원은 설명을 위해 3dB 대역폭만을 사용하는 것으로 제한되지 않으며, 안테나 구조의 대역폭을 나타내기 위해 사용되는 다른 설명은 3dB 대역폭을 대체할 수 있다.
본 출원의 이 실시예에 제공된 안테나 구조에 따르면, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다. V자형 구조에서는 두 패치 유닛 사이에 끼인각이 존재하므로, 끼인각을 조절하여 안테나 구조의 개구를 줄일 수 있다. 이것은 안테나 구조의 3dB 대역폭을 확장할 수 있다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 복수의 방식으로 메인 급전기에 직렬로 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛의 연결점을 통해 메인 급전기(110)에 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 2에서, 패치 유닛 그룹(121)은 V자형 구조로 배치된 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132)을 포함하며, 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132) 사이에는 끼인각(α)이 존재한다. 패치 유닛 그룹(121)은 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132) 사이의 끼인각(α)에서의 연결점을 통해 메인 급전기(110)에 직렬로 연결된다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹은, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛 각각의 부분 영역을 통해 메인 급전기(110)에 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 3에서, 패치 유닛 그룹(121)은 V자형 구조로 배치된 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132)을 포함하며, 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132) 사이에는 끼인각(α)이 존재한다. 패치 유닛(131)의 일단과 패치 유닛(132)의 일단의 일부 영역을 통해 메인 급전기(110)에 직렬로 연결된다.
선택적으로, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 복수의 방식으로 메인 급전기(110)에 직렬로 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 메인 급전기(110)의 동일한 측면에 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 안테나 구조(100)가 4개의 패치 유닛 그룹을 포함하는 예를 사용하는 경우, 도 4는 모든 패치 유닛 그룹(121 내지 124)이 메인 급전기의 왼쪽에 직렬로 연결된 안테나 구조(100)의 개략도를 도시한다.
도 5는 도 4의 안테나 구조(100)의 편광 방향의 개략도임을 알아야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 패치 유닛 그룹(121)은 패치 유닛(131)과 패치 유닛(132)를 포함한다. 패치 유닛(131)의 편광 방향은 수평-좌(F12)와 수직-상(F11)으로 분해될 수 있고, 패치 유닛(132)의 편광 방향은 수평-좌(E12)와 수직-하(E11)로 분해될 수 있다. 패치 유닛(131)과 수평 방향 사이의 끼인각과 패치 유닛(132)과 수평 방향 사이의 끼인각이 모두 45°일 때, 패치 유닛(121)의 F11과 E11은 수직 방향으로 서로 상쇄되고, F12와 E12는 수평 방향으로 중첩된다. 따라서, 패치 유닛 그룹(121)의 편광 방향은 수평으로 좌측이고, 패치 유닛 그룹(121)의 크기는 F12+E12이다. 유사하게, 패치 유닛 그룹(122)의 편광 방향은 수평으로 좌측이고, 패치 유닛 그룹(122)의 크기는 F22+E22이다.
또한, 도 5에서, 패치 유닛 그룹(121)과 패치 유닛 그룹(122) 사이의 간격(D1)은 파장의 정수배이다. 이와 같이, 패치 유닛 그룹(121)과 패치 유닛 그룹(122)의 위상차는 360°이고, 즉 패치 유닛 그룹(121)의 편광 방향과 패치 유닛 그룹(122)의 편광 방향은 동일하다. 따라서, 전체적으로 패치 유닛 그룹(121) 및 패치 유닛 그룹(122)의 편광 방향은 수평으로 좌측이고, 패치 유닛 그룹(121) 및 패치 유닛 그룹(122)의 크기는 F12+E12+F22+E22이다.
도 5에서, 안테나 구조(100)의 편광 방향은 패치 유닛 그룹(121)과 패치 유닛 그룹(122)만을 예로 들어 설명한다. 안테나 구조(100)에 포함된 복수의 패치 유닛 그룹이 메인 급전기의 좌측에 직렬로 연결되는 경우, 안테나 구조(100)의 편광 방향, 및 패치 유닛 그룹 사이의 간격은 도 5와 유사하다. 반복을 피하기 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.
제2 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 메인 급전기(110)의 2개의 측면에 직렬로 연결될 수 있다.
선택적으로, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 복수의 방식으로 메인 급전기(110)의 2개의 측면에 직렬로 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 메인 급전기(110)의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 안테나 구조(100)가 4개의 패치 유닛 그룹을 포함하는 예를 사용하는 경우, 도 6은 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)이 메인 급전기의 양측에 교대로 직렬로 연결된 안테나 구조(100)의 개략도를 도시한다.
도 7은 도 6의 안테나 구조(100)의 편광 방향의 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 패치 유닛 그룹(121)은 패치 유닛(131) 및 패치 유닛(132)를 포함한다. 패치 유닛(131)의 편광 방향은 수평-좌(F12)와 수직-상(F11)으로 분해될 수 있고, 패치 유닛(132)의 편광 방향은 수평-좌(E12)와 수직-하(E11)로 분해될 수 있다. 패치 유닛(131)와 수평 방향 사이의 끼인각과 패치 유닛(132)과 수평 방향 사이의 끼인각이 모두 45°일 때, 패치 유닛(121)의 F11과 E11은 수직 방향으로 서로 상쇄되고, F12와 E12는 수평 방향으로 중첩된다. 따라서, 패치 유닛 그룹(121)의 편광 방향은 수평으로 좌측이고, 패치 유닛 그룹(121)의 크기는 F12+E12이다. 유사하게, 패치 유닛 그룹(122)의 편광 방향은 수평으로 우측이고, 패치 유닛 그룹(122)의 크기는 F22+E22이다.
또한, 도 7에서, 패치 유닛 그룹(121)과 패치 유닛 그룹(122) 사이의 간격(D2)은 반파장의 홀수배이다. 이와 같이, 패치 유닛 그룹(121)과 패치 유닛 그룹(122)의 위상차는 180°이고, 즉 패치 유닛 그룹(121)의 편광 방향과 패치 유닛 그룹(122)의 편광 방향은 반대이다. 따라서, 전체적으로 패치 유닛 그룹(121) 및 패치 유닛 그룹(122)의 편광 방향은 수평으로 좌측(또는 우측)이고, 패치 유닛 그룹(121) 및 패치 유닛 그룹(122)의 크기는 F12+E12+F22+E22이다.
도 7에서, 패치 유닛 그룹(121) 및 패치 유닛 그룹(122)만을 예로 들어 안테나 구조(100)의 편광 방향을 설명한다. 안테나 구조(100)에 포함된 복수의 패치 유닛 그룹이 메인 급전기의 좌측에 교대로 직렬로 연결되는 경우, 안테나 구조(100)의 편광 방향, 및 패치 유닛 그룹 사이의 간격은 도 7과 유사하다. 반복을 피하기 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.
다른 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121 내지 12N) 중 일부는 메인 급전기(110)의 일측에 순차적으로 직렬 연결될 수 있고, 나머지 패치 유닛 그룹은 메인 급전기(110)의 타측에 순차적으로 직렬 연결될 수 있다.
예를 들어, 안테나 구조(100)는 4개의 패치 유닛 그룹을 포함한다. 도 8은 메인 급전기의 좌측에 패치 유닛 그룹(121)과 패치 유닛 그룹(122)이 직렬로 연결되고, 패치 유닛 그룹(123)과 패치 유닛 그룹(124)이 메인 급전기의 우측에 직렬로 연결된 안테나 구조(100)의 개략도이다.
도 8의 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)의 편광 방향 및 간격에 대해서는, 도 5 및 도 7을 참조한다. 반복을 피하기 위해 세부 사항은 여기에서 다시 설명하지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)이 메인 급전기(110)의 2개의 측면에 직렬로 연결된 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격은, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)이 메인 급전기(110)의 동일한 측에 직렬로 연결된 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격보다 짧다. 따라서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)은 메인 급전기의 크기를 줄일 수 있도록 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결된다.
또한, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)이 메인 급전기(110)의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결된 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격은 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N) 중 일부가 먼저 메인 급전기(110)의 일측에 직렬로 연결되고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N) 중 다른 것이 그 후 메인 급전기(110)의 타측에 직렬로 연결된 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격, 및 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)이 메인 급전기(110)의 동일한 측에 직렬로 연결된 경우의 패치 유닛 그룹 사이의 간격보다 짧다. 따라서, 패치 유닛 그룹(121 내지 12N)은 메인 급전기(110)의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결되어 메인 급전기의 크기를 줄일 수 있다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 폭은 다른 값으로 설정될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)의 패치 유닛의 폭은 먼저 제1 방향으로 증가하고 그 다음 감소한다.
제1 방향은 메인 급전기의 길이 방향일 수 있다는 점에 유의한다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 폭은 순차적으로 d1 내지 d6이고, d1<d2<d3<d4>d5>d6이다.
다른 예로서, 도 10에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 폭은 순차적으로 d1 내지 d6이고, d1=d2<d3=d4>d5=d6이다.
제2 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)의 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 증가 또는 감소한다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 폭은 순차적으로 d1 내지 d6이고, d1<d2<d3<d4<d5<d6이다.
제3 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)의 패치 유닛의 폭은 동일하다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)에서 패치 유닛의 폭은 순차적으로 d1 내지 d4이고, d1=d2=d3=d4이다.
선택적으로, 서로 다른 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 같거나 다를 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서, 상이한 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 폭이 동일하다는 것은 정확히 동일한 것과 대략 동일하다는 것을 포함하며, 여기서 대략 동일하다는 것은 서로 다른 패치 유닛 그룹의 패치 유닛 폭 간의 차이는 특정 오류 범위 내에 있다는 것을 의미한다.
본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나 구조에 따르면, 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 폭은 다양한 전자기파 방사 형태에 대한 요구사항이 충족될 수 있도록 설계된다. 예를 들어, 전술한 제1 가능한 구현에서 설계된 패치 유닛의 폭이 사용되는 경우, 메인 급전기의 중간 부분에 에너지가 집중되기 때문에, 낮은 사이드로브가 구현될 수 있다. 이것은 오경보 가능성을 줄인다.
선택적으로, V자 형태로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 두 패치 유닛 사이의 끼인각 및 각 패치 유닛 그룹과 메인 급전기 사이의 끼인각은 서로 다른 크기일 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹의 두 패치 유닛 사이의 끼인각은 90°일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹과 메인 급전기 사이의 끼인각은 45°일 수 있다.
본 출원의 이 실시예에 제공된 안테나 구조에 따르면, V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛에 있는 2개의 패치 유닛 사이의 끼인각이 설정되되, 안테나 구조의 상이한 개구 요구사항이 만족될 수 있고, 안테나의 수평 빔 폭이 더 넓혀 수 있으며, 수직 평면의 낮은 사이드로브 요구 사항이 더 구현될 수 있어야 한다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 길이는 상이한 크기로 설정될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
제1 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)의 패치 유닛의 길이는 먼저 제1 방향으로 증가하고 그 다음 감소한다.
제1 방향은 메인 급전기의 길이 방향일 수 있다는 점에 유의해야 한다.
예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 길이는 순차적으로 s1 내지 s6이고, s1<s2<s3<s4>s5>s6이다.
다른 예로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 길이는 순차적으로 s1 내지 s6이고, s1=s2<s3=s4>s5=s6이다.
제2 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)의 패치 유닛의 길이는 제1 방향으로 증가하거나 감소한다.
예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 길이는 순차적으로 s1 내지 s6이고, s1<s2<s3<s4<s5<s6이다.
제3 가능한 구현에서, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(12N)의 패치 유닛의 길이는 동일하다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)을 포함하고, 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)에서 패치 유닛의 길이는 순차적으로 s1 내지 s4이고, s1=s2=s3=s4이다.
선택적으로, 상이한 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 길이는 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서, 상이한 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 길이가 동일하다는 것은 정확히 동일한 것과 대략 동일하다는 것을 포함하며, 여기서 대략 동일하다는 것은 서로 다른 패치 유닛 그룹의 패치 유닛 길이 간의 차이는 특정 오류 범위 내에 있다는 것을 의미한다.
각 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 크기는 길이 및 폭을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
선택적으로, 서로 다른 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 크기는 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)을 포함한다. 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(126)에서 패치 유닛의 길이는 순차적으로 s1 내지 s6이고, 패치 유닛의 폭은 순차적으로 d1 내지 d6, 여기서 s1<s2<s3<s4<s5<s6 및 d1=d2<d3=d4>d5=d6이다.
본 출원의 이 실시예에서, 상이한 패치 유닛 그룹 내의 패치 유닛의 크기가 동일하다는 것은 정확히 동일한 것과 대략 동일하다는 것을 포함하며, 여기서 대략 동일하다는 것은 서로 다른 패치 유닛 그룹의 패치 유닛 크기 차이는 특정 오류 범위 내에 있다는 것을 의미한다.
각 패치 유닛 그룹이 V자형 구조로 배치된 2개의 패치 유닛를 포함한다는 것은, 2개의 패치 유닛이 V자형 구조로 배치되거나, 또는 2개의 패치 유닛이 유사한 V자형 구조로 배치된다는 것으로 이해될 수 있음을 알아야 한다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹에 포함된 2개의 패치 유닛은 C자형 구조일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹에 포함된 2개의 패치 유닛은 L자형 구조일 수 있다.
예를 들어, 도 16은 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다. 안테나 구조(100)는 패치 유닛 그룹(121) 내지 패치 유닛 그룹(124)을 포함한다. 각 패치 유닛 그룹은 C자 구조로 배치된 2개의 패치 유닛을 포함한다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛은 복수의 상이한 형상을 가질 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛은 도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 각각의 패치 유닛 그룹의 패치 유닛은 도 17에 도시된 바와 같이 다각형, 예를 들어 평행사변형의 형상일 수 있다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹의 패치 유닛의 형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
선택적으로, 안테나 구조는 정상파 모드 또는 진행파 모드에서 작동할 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
정상파 및 진행파는 파동 전파 과정에서 나타나는 현상이라는 점에 유의해야 한다.
진행파: 파동은 파원(wave source)에서 전송된다.
예를 들어, 무한히 긴 병렬 와이어 쌍을 구동하기 위해 등진폭 고주파 교류 전원이 사용되는 경우, 전원 공급 장치 끝 근처의 도전성 와이어에서 고주파 교류 전압과 고주파 교류 전류가 전원 공급 장치와 동기화된다. 도전성 와이어의 각 단면의 경우, 이 단면에 흐르는 전류는 동일한 진폭의 고주파 교류이지만, 각 단면에 흐르는 전류의 시간 위상은 다르다. 전체 도전성 와이어에 대해, 동일한 순간에서의 각 지점의 전류는 전원 공급 장치 끝에서 거리를 두고 정현파 분포를 갖는다. 정현 전류파는 도전성 와이어를 따라 무한 끝에서 전원 공급 장치로 연속적으로 흐르고 그런 다음 다른 도전성 와이어를 따라 전원 공급 장치에서 무한 끝으로 계속 흐르는 것처럼 보인다. 이러한 전류파의 흐름 모드를 진행파라고 한다.
안테나 구조의 최대 빔 방향 각도는 주파수에 따라 변한다는 점에 유의해야 한다. 이러한 현상을 주파수 스캐닝이라고 한다. 진행파 모드에서, 안테나 구조의 주파수 스캔 범위는 줄어들 수 있다.
정상파: 파가 공간에서 앞뒤로 반사된다. 반사파는 후속파와 간섭하여 안정적인 간섭장을 형성한다. 각 부분의 진폭이 안정적이다. 진폭이 0인 곳을 파절(wave node)이라고 하고, 진폭이 가장 큰 곳을 파복부(wave abdomen)라 한다.
예를 들어, 무한히 긴 균등 평행 와이어 쌍을 구동하기 위해 등진폭의 고주파 교류 전원이 사용되는 전술한 경우. 도전성 와이어는 무한히 길기 때문에, 전원 공급 장치에 의해 여기된 전류 파동(및 실제로는 전압 파동)은 도전성 와이어를 따라 멀리 흐르고 결코 되돌아가지 않는다. 그러나, 평행 와이어의 길이가 제한되면, 끝 경계가 전류파와 전압파의 원래 상태를 파괴한다. 개방 회로 끝에서 도전성 와이어의 전류가 항상 0이면, 단락 회로 끝에서 도전성 와이어 사이의 전압은 항상 0이다. 그러면, 이 경계 상태는 긴 와이어를 따라 반대 방향으로 다른 부분에 영향을 주어, 본래의 진행파 상태를 방해한다. 이 방해는 또한, 에너지가 지속적으로 전달될 수 없고 에너지를 사용할 곳이 없기 때문에, 전원 공급 장치에서 전달되는 에너지로 간주될 수 있다. 따라서, 에너지는 다시 반사될 수 있다. 전체 도전성 와이어에 대해, 각 지점의 전압과 전류는 동일한 위상을 가지며 각 지점은 고유한 고정 진폭을 갖는다. 전압파와 전류파는 도전성 와이어를 따라 움직이지 않는 것 처럼 보인다. 전류파의 이러한 흐름 모드를 정상파라고 한다.
부하 매칭은 전력의 관점에서 최대 출력 전력을 의미하는데, 즉, 전원 공급 회로에서, 부하 임피던스는 전원 공급 장치의 임피던스의 공액 값과 같다(저항은 동일하고, 리액턴스는 같고, 기호는 반대임). 매칭의 목적은 최대 출력을 얻는 것이다. 전송 라인의 관점에서 보면, 그것은 무손실 전송을 의미하는데, 즉 전송 라인 상에서, 부하 임피던스는 "매칭"이라고 하는 전송 라인의 특성 임피던스와 같다. 매칭의 목적은 부하로 인한 반사를 제거하고 정상파를 피하며 부하가 최대 전력을 얻을 수 있도록 하는 것이다.
따라서, 정상파 모드에서, 신호 소스에서 부하로의 신호 전송은 부하 임피던스가 신호 소스의 임피던스와 일치하는 경우에만 최대화될 수 있다. 기지국 시스템을 예로 들면, 신호 소스는 송신기이고, 부하는 안테나 급전기 서브시스템이며, 안테나 급전기 서브시스템은 안테나, 급전기, 무선 주파수 커넥터, 피뢰기 등의 보조 장치를 포함한다. 그와 달리, 부하가 신호 소스와 일치하지 않으면, 일부 신호가 신호 소스로 다시 반사되는데, 이는 바람직하지 않는다. 이 경우, 순방향 파와 역방향 파가 발생하고 두 신호가 합쳐져 정상파가 된다.
정상파 모드에서 적절하게 매칭된 부하 임피던스를 설계하면 부하에 의해 야기된 반사로 인한 에너지 손실을 제거할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
제1 가능한 구현에서, 안테나 구조가 정상파 모드에서 동작할 때, 안테나 구조의 제1 단부는 부하 매칭 유닛을 포함하지 않는다.
안테나 구조의 제1 단부가 부하 매칭 유닛을 포함하지 않는다는 것은 안테나 구조의 제1 단부가 개방된 것으로 이해될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
예를 들어, 도 1 내지 도 17에 도시된 모든 안테나 구조(100)는 정상파 모드에서 작동하는 안테나 구조이다.
제2 가능한 구현에서, 안테나 구조가 진행파 모드에서 동작할 때, 안테나 구조의 제2 단부는 부하 매칭 유닛을 더 포함한다. 부하 매칭 유닛은 적어도 하나의 패치 유닛 그룹에 의해 완전히 소비되지 않는 에너지를 소비하도록 구성된다.
선택적으로, 부하 매칭 유닛은 복수의 방식으로 메인 급전기의 제1 단부에 연결될 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 제1 구현에서, 부하 매칭 유닛은 메인 급전기와 동일한 길이 방향에 있다.
도 18은 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 안테나 구조의 제1 단부는 부하 매칭 유닛(140)을 포함하고, 부하 매칭 유닛(140)의 길이 방향은 메인 급전기(110)의 길이 방향과 동일하다.
제2 가능한 구현에서, 부하 매칭 유닛은 구부림에 의해 메인 급전기에 연결된다.
도 19는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 구조(100)의 또 다른 개략적인 구조도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 안테나 구조의 제1 단부는 부하 매칭 유닛(140)을 포함하고, 부하 매칭 유닛(140)은 벤딩(bending)을 통해 메인 급전기(110)에 연결되는데, 즉 부하 매칭 유닛(140)과 메인 급전기(110) 사이 끼인각이 존재한다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 안테나 구조에 따르면, 부하 매칭 유닛과 메인 급전기 사이의 굽힘 각도를 변경함으로써 부하 매칭 유닛에 액세스하는 유연성이 개선될 수 있다.
선택적으로, 안테나 구조는 수신 안테나 또는 송신 안테나일 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
본 출원의 이 실시예에서 제공된 안테나 구조에 따르면, 빔의 좌측 사이드로브 레벨은 -21.2dB일 수 있고, 빔의 우측 사이드로브 레벨은 -17.8dB일 수 있고, 3dB 빔 폭은 97°일 수 있다.
전술한 내용은 도 1 내지 도 19를 참조하여 본 출원의 실시예에 제공된 안테나 구조(100)를 설명한다. 다음은 본 출원의 실시예에서 제공되는 레이더를 설명한다.
도 20은 본 출원의 실시예에 따른 레이더(200)의 구조의 개략도이다. 레이더(300)는 도 2 내지 도 19에 도시된 안테나 구조(100)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 도 21에 도시된 바와 같이, 레이더(200)는 제어 칩(150)을 더 포함한다. 제어 칩(150)은 안테나 구조의 제2 단부에 연결되고, 제어 칩(150)은 안테나 구조를 제어하여 신호를 송수신하도록 구성된다.
제어 칩(150)은 제1 마이크로스트립 라인을 통해 안테나 구조의 제2 단부에 연결될 수 있음을 주목해야 한다.
선택적으로, 도 22에 도시된 바와 같이, 레이더(200)는 임피던스 매칭 유닛(160)을 더 포함한다. 임피던스 매칭 유닛(160)은 제2 단부의 임피던스를 제어 칩(150)의 임피던스와 매칭하도록 구성되며, 제어 칩(150)은 임피던스 매칭 유닛을 통해 제2 단부와 연결된다.
임피던스 매칭 유닛은 제2 마이크로스트립 라인일 수 있다는 점에 유의해야 한다.
즉, 안테나 구조의 제2 단부의 임피던스는 제2 마이크로스트립 라인의 임피던스를 조정함으로써 제어 칩의 임피던스와 매칭될 수 있다.
선택적으로, 도 23에 도시된 바와 같이, 레이더(200)는 인쇄 회로 기판(170)을 더 포함한다. 인쇄 회로 기판(170)은 안테나 구조(100)(도 23에서는
Figure pct00001
로 도시됨), 유전체 층(171)(도 23에서
Figure pct00002
로 도시됨) 및 금속층(172)(도 23에서
Figure pct00003
로 도시됨)을 포함하며, 이들은 적층 방식으로 순차적으로 배치된다. 안테나 구조는 금속층을 통해 접지된다.
도 24는 본 출원의 일 실시예에 따른 단말(300)을 도시한다. 단말(300)은 도 20 내지 도 23에서 설명한 레이더(200)를 포함한다.
선택적으로, 본 출원의 이 실시예에서 단말은 레이더를 통해 통신 기능 및/또는 검출 기능을 구현하는 능력을 가질 수 있다. 이것은 본 출원의 이 실시예에서 제한되지 않는다.
가능한 구현에서, 단말은 자율 주행 또는 지능형 운전에서 차량, 무인항공기, 무인 운송 차량, 로봇 등이 될 수 있다.
다른 가능한 구현에서, 단말은 이동 전화(mobile phone), 태블릿 컴퓨터(패드), 무선 송수신기 기능을 갖는 컴퓨터, 가상 현실(virtual reality, VR) 단말, 또는 증강 현실(augmented reality,AR) 단말, 산업 제어(industrial control)용 무선 단말, 자율 주행(self-driving)에서의 무선 단말, 원격 진료(remote medical)에서의 무선 단말, 스마트 그리드(smart grid)에서의 무선 단말, 교통 안전(transportation safety)에서의 무선 단말, 스마트 시티(smart city)에서의 무선단말, 스마트 홈(smart home)에서의 무선 단말 등일 수 있다.
전술한 내용은 도 20 내지 도 24를 참조하여 본 출원의 실시예에 제공된 레이더 및 단말기를 도시한다. 다음은 도 25를 참조하여 본 출원의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 제조 방법을 자세히 설명한다.
도 25는 본 출원의 실시예에 따른 안테나 장치를 제조하기 위한 방법(400)을 도시한다. 방법(400)은 다음 단계(S410 내지 S430)를 포함한다.
S410. 제1 금속층 상에 안테나 구조를 에칭하되, 안테나 구조는 메인 급전기 및 적어도 하나의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 길이 방향으로 메인 급전기에 직렬로 연결되고, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹 각각은 V자형 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛를 포함하고, 각 패치 유닛 그룹은 V자형 구조로 있고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛를 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다.
S420. 안테나 구조의 제1 표면과 유전체 층의 제1 표면을 함께 본딩한다.
S430. 유전체 층의 제2 표면과 제2 금속층의 제1 표면을 함께 본딩하되, 여기서 유전체 층의 제1 표면은 유전체 층의 제2 표면에 대향 배치되고, 안테나 구조는 제2 금속층을 통해 접지된다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹은 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛의 연결점을 통해 메인 공급기에 직렬로 연결된다.
선택적으로, 각 패치 유닛 그룹의 편광 방향은 수평 편광 방향이다.
선택적으로, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결된다.
선택적으로, 복수의 패치 유닛 그룹은 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 교대로 연결된다.
선택적으로, 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함한다. 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 먼저 제1 방향으로 증가하고 그런 다음 감소한다. 또는, 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 증가한다. 또는, 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 감소한다.
본 출원의 이 실시예에 제공된 안테나 구조에 따르면, 각 패치 유닛 그룹은 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 2개의 패치 유닛을 통해 메인 급전기에 직렬로 연결된다 . V자형 구조에서는 두 패치 유닛 사이에 끼인각이 존재하므로, 끼인각을 조절하여 안테나 구조의 개구를 줄일 수 있다. 이것은 안테나 구조의 3dB 대역폭을 확장할 수 있다.
이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 개시된 실시예에 설명된 예와 함께, 유닛 및 알고리즘 단계가 전자 하드웨어 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있음을 알 수 있다. 기능이 하드웨어에 의해 수행되는지 소프트웨어에 의해 수행되는지 여부는 기술 솔루션의 특정 애플리케이션 및 설계 제약 조건에 따라 다르다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션에 대해 설명된 기능을 구현하기 위해 다른 방법을 사용할 수 있지만, 구현은 본 출원의 범위를 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.
편리하고 간략한 설명을 위해, 전술한 시스템, 장치 및 유닛의 상세한 작업 과정은 전술한 방법 실시예의 해당 프로세스를 참조한다는 것이 당업자에 의해 명확하게 이해될 수 있다. 세부 사항은 여기에서 다시 설명되지 않는다.
본 출원에 제공된 여러 실시예에서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 설명된 장치 실시예는 단지 예일 뿐이다. 예를 들어, 유닛로의 분할은 단지 논리적 기능 분할이며 실제 구현에서는 다른 분할일 수 있다. 예를 들어, 복수의 유닛 또는 구성요소가 다른 시스템에 결합되거나 통합될 수 있거나, 일부 기능이 무시되거나 수행되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 상호 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스를 통해 구현될 수 있다. 장치 또는 유닛 간의 간접 결합 또는 통신 연결은 전기적, 기계적 또는 기타 형태로 구현될 수 있다.
별도의 부분으로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수 있으며, 유닛으로 표시된 부분은 물리적 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있으며, 한 위치에 있을 수도 있고, 복수의 네트워크 유닛에 분산될 수도 있다. 유닛의 일부 또는 전부는 실시예에서 솔루션의 목적을 달성하기 위한 실제 요구사항에 기초하여 선택될 수 있다.
또한, 본 출원의 실시예에서 기능 유닛은 하나의 처리 유닛으로 통합될 수 있거나, 각각의 유닛은 물리적으로 단독으로 존재할 수 있거나, 또는 둘 이상의 유닛이 하나의 유닛으로 통합될 수 있다.
기능들이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되어 독립적인 제품으로 판매되거나 사용되는 경우, 그 기능들은 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해를 바탕으로, 본질적으로는 본 출원의 기술 솔루션, 또는 기존 기술에 기여하는 부분, 또는 일부 기술 솔루션은 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어 제품은 저장 매체에 저장되며 컴퓨터 장치(개인용 컴퓨터, 서버, 네트워크 장치 등이 될 수 있음)에게 본 출원의 실시예에서 설명된 방법의 전체 또는 일부 단계를 수행하도록 지시하는 여러 명령을 포함한다. 전술한 저장 매체는 프로그램 코드를 저장할 수 있는 임의의 매체, 예를 들어 USB 플래시 드라이브, 이동식 하드 디스크, 읽기 전용 메모리(read-only memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM ), 자기 디스크 또는 광 디스크를 포함한다.
전술한 설명은 단지 본 출원의 특정 구현일 뿐, 본 출원의 보호 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 출원에 개시된 기술적 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 파악된 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위에 속한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위에 따른다.

Claims (20)

  1. 안테나 구조로서,
    상기 안테나 구조는 메인 급전기와 적어도 하나의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 상기 메인 급전기의 길이 방향으로 상기 메인 급전기에 직렬로 연결되고,
    상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹 각각은 V자형 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛을 포함하고, 각 패치 유닛 그룹은, 상기 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 상기 2개의 패치 유닛을 통해 상기 메인 급전기에 직렬로 연결된
    안테나 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    각 패치 유닛 그룹은, 상기 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 상기 2개의 패치 유닛의 연결점을 통해 상기 메인 급전기에 직렬로 연결된
    안테나 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 패치 유닛 그룹의 편광 방향은 수평 편광 방향인
    안테나 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 상기 복수의 패치 유닛 그룹은 상기 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결된
    안테나 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 패치 유닛 그룹은 상기 메인 급전기의 상기 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결된
    안테나 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함하고,
    상기 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 먼저 증가하고 그런 다음 감소하거나, 또는
    상기 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 증가하거나, 또는
    상기 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 감소하는
    안테나 구조.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 구조는 수신 안테나 또는 송신 안테나인
    안테나 구조.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 안테나 구조를 포함하는 레이더.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레이더는 제어 칩을 더 포함하되, 상기 제어 칩은 상기 안테나 구조의 제2 단부에 연결되고, 상기 제어 칩은 신호를 전송 또는 수신하도록 상기 안테나 구조를 제어하도록 구성된
    레이더.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 레이더는 임피던스 매칭 유닛을 더 포함하되, 상기 임피던스 매칭 유닛은 상기 제2 단부의 임피던스와 상기 제어 칩의 임피던스를 매칭시키도록 구성되고, 상기 제어 칩은 상기 임피던스 매칭 유닛을 통해 상기 제2 단부에 연결된
    레이더.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더는 인쇄 회로 기판을 더 포함하고, 상기 인쇄 회로 기판은 적층 방식으로 순차적으로 배치된 상기 안테나 구조, 유전체 층 및 금속층을 포함하고, 상기 안테나 구조는 상기 금속층을 통해 접지된
    레이더.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 레이더를 포함하는 단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단말은 차량인
    단말.
  14. 안테나 장치를 생성하는 방법으로서,
    제1 금속층 상에 안테나 구조를 에칭하는 단계- 상기 안테나 구조는 메인 급전기 및 적어도 하나의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 상기 메인 급전기의 길이 방향으로 상기 메인 급전기에 직렬로 연결되고, 상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹 각각은 V자형 구조로 배치된 적어도 2개의 패치 유닛을 포함하고, 각 패치 유닛 그룹은, 상기 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 상기 2개의 패치 유닛을 통해 상기 메인 급전기에 직렬로 연결됨 -와,
    상기 안테나 구조의 제1 표면과 유전체 층의 제1 표면을 함께 본딩하는 단계와,
    상기 유전체 층의 제2 표면과 제2 금속층의 제1 표면을 함께 본딩하는 단계를 포함하되, 상기 유전체 층의 상기 제1 표면은 상기 유전체 층의 상기 제2 표면에 대향 배치되고, 상기 안테나 구조는 상기 제2 금속층을 통해 접지된
    안테나 장치 생성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    각 패치 유닛 그룹은, 상기 V자형 구조로 배치되고 각 패치 유닛 그룹에 있는 상기 2개의 패치 유닛의 연결점을 통해 상기 메인 급전기에 직렬로 연결된
    안테나 장치 생성 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    각 패치 유닛 그룹의 편광 방향은 수평 편광 방향인
    안테나 장치 생성 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함하고, 상기 복수의 패치 유닛 그룹은 상기 메인 급전기의 2개의 측면에 직렬로 연결된
    안테나 장치 생성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 패치 유닛 그룹은 상기 메인 급전기의 2개의 측면에 교대로 직렬로 연결된
    안테나 장치 생성 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패치 유닛 그룹은 복수의 패치 유닛 그룹을 포함하고,
    상기 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 먼저 증가하고 그런 다음 감소하거나, 또는
    상기 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 증가하거나, 또는
    상기 복수의 패치 유닛 그룹에서 패치 유닛의 폭은 제1 방향으로 감소하는
    안테나 장치 생성 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 구조는 송신 안테나 또는 수신 안테나인
    안테나 장치 생성 방법.
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