KR970004855B1

KR970004855B1 - Advanced dipole patch array plannar antenna

Info

Publication number: KR970004855B1
Application number: KR1019930018031A
Authority: KR
Inventors: 정문희
Original assignee: 대우전자 주식회사; 배순훈
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1997-04-04
Also published as: KR950010168A

Abstract

An improved dipole patch antenna uses a dipole patch as radiation element and feeds through a radial waveguide. A dipole patch(14) receives transmitted electric wave. A radial waveguide(16) transmits electric wave received by the dipole patch(14). Thereby, the antenna can perform a small size and light weight of antenna as well as reduce the loss of transmission when electric wave is received.

Description

Improved dipole patch array planar antenna

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나에 채용되는 방사형 도파관의 부분측면도.1 is a partial side view of a radial waveguide employed in an improved dipole patch array planar antenna according to a preferred embodiment of the present invention.

제2도는 제1도에 도시된 방사형 도파관의 부분 확대 측면도.2 is a partially enlarged side view of the radial waveguide shown in FIG.

제3도는 본 발명의 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나에 장착되는 방사 요소인 다이폴 패치의 구조도.3 is a structural diagram of a dipole patch that is a radiating element mounted to an improved dipole patch array planar antenna of the present invention.

제4도는 제3도에 도시된 다이폴 패치가 본 발명에 따른 평면안테나상에 배열된 구조를 보여주는 도면.4 shows a structure in which the dipole patch shown in FIG. 3 is arranged on a planar antenna according to the present invention.

제5도는 종래의 마이크로 스트립 전송선 급전구조를 보여주는 측면도.5 is a side view showing a conventional micro strip transmission line feeding structure.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 평면 14 : 다이폴 패치10: flat 14: dipole patch

14a,14b : 다이폴 16 : 방사형 도파관14a, 14b: Dipole 16: Radial waveguide

18 : 컨넥터 20 : 탐침18: connector 20: probe

본 발명은 위성방송 수신용 평면안테나에 관한 것으로, 특히 다이폴 패치를 방사요소로 사용하고 방사형 도파관을 통해 급전하는 새로운 구조의 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to planar antennas for satellite broadcast reception, and more particularly to an improved dipole patch array planar antenna of a novel structure using a dipole patch as a radiating element and feeding through a radial waveguide.

통상적으로 위성방송 수신용 안테나로서는 반사판(reflector) 안테나가 주로 사용되고 있으나, 이 반사판 안테나는 부피가 크고 무거우며 설치가 복잡할 뿐만 아니라 외부적인 환경, 즉 눈,비, 바람등의 기후조건에 의해 안테나의 수신성능이 저하되는 단점을 갖는다.In general, a reflector antenna is mainly used as an antenna for receiving a satellite broadcasting, but the reflector antenna is bulky, heavy, complicated to install, and may be affected by weather conditions such as snow, rain, and wind. Has a disadvantage in that the reception performance is lowered.

따라서, 최근들어서는 상기한 반사판 안테나의 단점을 보완할 목적으로, 제5도에 일부로서 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 패치(1)를 방사요소로 사용하고 수신된 전파를 마이크로스트립 전송선으로 급전하는 평면안테나가 개발되어 채용되는 추세에 있다. 동도면에서 참조번호 3은 급전단자를, 4는 유전체를 각각 나타낸다. 그러나 상기한 종래의 평면안테나는 마이크로스트립의 방사효율이 높은 반면에 마이크로스트립 전송선에서의 방사손실과 유전손실에 의한 전송손실이 많아, 예를들면 전파의 주파수가 12GHz일때 전송손실이 대략 4dB/m에 달해 전체 안테나의 수신효율이 저하되는 단점을 갖는다.Thus, in recent years, for the purpose of supplementing the disadvantages of the reflector antenna described above, as shown in part in FIG. Antennas are being developed and employed. In the figure, reference numeral 3 denotes a feed terminal and 4 denotes a dielectric. However, the conventional planar antenna has a high radiation efficiency of the microstrip, but a large transmission loss due to the radiation loss and the dielectric loss in the microstrip transmission line. As a result, the reception efficiency of the entire antenna is lowered.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점에 착안하여 안출한 것으로서, 방사형 도파관 급전구조를 가지며, 소형·경령화 및 전송손실을 최소화할 수 있는 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved dipole patch array planar antenna having a radial waveguide feeding structure and minimizing the size, age, and transmission loss. .

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 안테나 외측상면에 소정형태로 배열되어 공중전파된 전파를 수신하는 복수의 방사요소로부터의 전파를 전송로를 통해 전송하여 급전한 다음 수신 시스템에 전달하는 개선된 급전구조를 갖는 평면안테나에 있어서, 복수의 방사요소가 다이폴 패치이고, 수신된 전파를 전송하는 전송로는 방사형 도파관인 것을 특징으로 하는 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is improved to transmit the power from the plurality of radiating elements which are arranged in a predetermined form on the outer surface of the antenna receiving the air propagated through the transmission path and then delivered to the receiving system. In a planar antenna having a feed structure, a plurality of radiating elements are dipole patches, and a transmission path for transmitting received radio waves provides an improved dipole patch array planar antenna.

본 발명의 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.Other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an improved dipole patch array planar antenna according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 따른 개선된 다이폴 패치 배열 평면안테나에 채용되는 방사형 도파관의 부분 측면도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평면안테나는 방사형 도파관(16)의 중심에서 SAM 컨넥터(18)를 통해 에너지를 급전하고, 이 에너지는 방사형 도파관(16)의 외부방향으로 전파되며, 이 과정에서 대부분의 전자파는 안테나의 평면(10)상에 장착된 다이폴 패치(14) 밑에 위치한 탐침(20)에 의해 결합되어 방사형 도파관(16) 위에 놓인 다이폴 패치(14)에 전력을 공급하게 된다.1 shows a partial side view of a radial waveguide employed in an improved dipole patch array planar antenna according to the present invention. As shown in the Figure, the planar antenna according to the invention feeds energy through the SAM connector 18 at the center of the radial waveguide 16, which energy propagates outward of the radial waveguide 16, In this process, most of the electromagnetic waves are coupled by a probe 20 located below the dipole patch 14 mounted on the plane 10 of the antenna to supply power to the dipole patch 14 placed on the radial waveguide 16. .

본 발명의 평면안테나에 있어서, 그 구조는 급전부분과 복사부분으로 구분되며, 급전구조는 방사형 도파관(16)이고, 복사구조인 방사요소는 마이크로스트립 다이폴 패치(14)로 구성된다.In the planar antenna of the present invention, the structure is divided into a feeding portion and a radiation portion, the feeding structure is a radial waveguide 16, and the radiating element is composed of a microstrip dipole patch 14.

또한, 본 발명의 평면안테나에 채용되는 방사형 도파관(16)은 그 특성에 의해 도파관 내부에서 회전방향으로 대칭적인 TEM 파를 갖게 되며, 다이폴 패치(14)에 전력을 공급한다. 더욱이, 본 발명에 채용되는 방사형 도파관은 제작이 간단할 뿐만 아니라 전송시의 전력손실이 비교적 작다는 장점을 갖는다. 그리고 방사형 도파관(16)의 내부는 배열 안테나의 격자부엽(grating lobe)를 감소시키기 위하여 적절한 유전상수를 가진 물질로 구성된다.In addition, the radial waveguide 16 employed in the planar antenna of the present invention has a symmetrical TEM wave in the rotational direction within the waveguide, and supplies power to the dipole patch 14. Moreover, the radial waveguide employed in the present invention has the advantage that the manufacturing is simple and the power loss during transmission is relatively small. The inside of the radial waveguide 16 is made of a material having an appropriate dielectric constant to reduce the grating lobe of the array antenna.

한편, 본 발명의 평면안테나상에 장착되는 방사요소인 다이폴 패치(14)에 급전되는 구조는 제2도에 도시된 바와 같다. 동도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다이폴 패치(14)가 장착되는 평면(10)은 방사형 도파관(16)의 위 표면에 일정한 두께를 갖고 위치된다. 또한, 방사형 도파관(16)은 중심으로부터의 거리에 따라 전자파의 크기가 감소되므로 다이폴 패치(14)에 결합되는 전력량이 일정하게 유지될 수 있도록 다이폴 패치(14)의 탐침 길이를 변화시킨다. 즉, 평면안테나의 중심으로부터 멀어질수록 탐침의 길이를 길게 하여 형성한다.On the other hand, the structure fed to the dipole patch 14, which is a radial element mounted on the planar antenna of the present invention is as shown in FIG. As can be seen from the figure, the plane 10 on which the dipole patch 14 is mounted is positioned with a constant thickness on the upper surface of the radial waveguide 16. In addition, the radial waveguide 16 changes the probe length of the dipole patch 14 so that the magnitude of the electromagnetic wave decreases with distance from the center so that the amount of power coupled to the dipole patch 14 can be kept constant. In other words, the longer the length of the probe is formed from the center of the plane antenna.

다른 한편, 원편파를 만들기 위하여, 방사요소인 다이폴 패치(14)는, 제3도에 도시된 바와 같이, 서로 수직인 두 개의 다이폴(14a,14b)로 구성된다. 여기에서, 각 다이폴 패치(14)가 90^o의 위상차를 갖게 하기 위하여서는 방사형 도파관의 중심점까지의 거리는 파장의 1/4이 바람직하다. 상기와 같은 조건을 고려하여 각 다이폴 패치(14)의 배열의 중심과의 상대적 거리를 조절하여 본 발명의 평면안테나에 다이폴 패치(14)를 장착하게 되면, 최종적으로 제4도에 도시된 바와 같은 구성이 된다.On the other hand, to make circular polarization, the dipole patch 14, which is a radiating element, is composed of two dipoles 14a, 14b perpendicular to each other, as shown in FIG. The Here, each dipole patch (14) the distance a quarter of a wavelength of up to 90 ^o the center point of the radial waveguide In order to have a phase difference is preferable. In consideration of the conditions described above, when the dipole patch 14 is mounted on the planar antenna of the present invention by adjusting the relative distance from the center of the arrangement of the dipole patches 14, as shown in FIG. It becomes a composition.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 급전구조로서 방사형 도파관을 채용하고 방사요소로서 다이폴 패치를 채용함으로서, 안테나 장치의 소형, 경량화는 물론 전파 수신시의 전송손실을 최소화할 수가 있다.As described above, according to the present invention, by employing a radial waveguide as a power feeding structure and a dipole patch as a radiating element, the antenna device can be miniaturized and lightweight, and the transmission loss during radio wave reception can be minimized.

Claims

It has an improved feeding structure which is arranged in a predetermined shape on the outer surface of the antenna and transmits the electric wave from the dipole patch, which is a plurality of radiating elements that receive air propagated through the radial waveguide, which is the transmission line, and then feeds it to the receiving system. An improved dipole patch array planar antenna according to any one of claims 1 to 7, wherein the length of the probe attached to each dipole patch is formed to be longer as it is farther from the center of the antenna.