WO2017069358A1 - 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 및 다이폴 안테나 어레이 - Google Patents

방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 및 다이폴 안테나 어레이 Download PDF

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WO2017069358A1
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dipole
dielectric substrate
dipole antenna
improving
radiating elements
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PCT/KR2016/004627
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박익모
쑤어 따선
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아주대학교 산학협력단
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a dipole antenna and a dipole antenna array for improving radiation gain.
  • an antenna is an element that radiates radio waves to a predetermined space area or receives radiated radio waves in wireless communication, and converts an electrical signal input from a signal transmission line (feeding line) into radio wave energy and radiates it into a radio wave beam in a space. It serves as a medium for receiving the radio wave energy existing in the outside and by the half-wave air conditioning, and converts it into electric power and outputs it to the signal receiving line (feeding line).
  • a dipole antenna means an antenna type that distributes the electric force lines symmetrical about the axis when an alternating current is applied to the open conductor.
  • the length of one pattern is configured to be half wavelength of the wavelength to be received.
  • Such a dipole antenna is mainly used for base station transmission and reception signals of mobile communication or wireless communication systems, and has been implemented in various forms according to the rapid development of communication technology.
  • the conventional dipole antenna has a difference in beamwidth in the radiation patterns of the E-plane and the H-plane. This difference can cause unstable behavior in a two-dimensional antenna array environment. Corrugated ground planes can be used to mitigate the beamwidth differences of dipole antennas, but this approach presents a problem of reducing the impedance bandwidth.
  • One embodiment of the present invention is a dipole antenna and a dipole which can improve the radiation gain by having a characteristic of a wide impedance bandwidth while minimizing the difference in beamwidth in the radiation pattern of the E-plane (H) and H-plane Provide an antenna array.
  • Dipole antenna for improving the radiation gain is a dielectric substrate; A feed line disposed in a direction perpendicular to the dielectric substrate to supply power; First and second dipole radiating elements connected to the feed line on both sides of the dielectric substrate and disposed in a vertical direction opposite to the dielectric substrate; And a reflector that is prefabricated and coupled to the front and rear of the dielectric substrate, and has a cavity formed into an open space in an upper portion of a position corresponding to the first and second dipole radiating elements.
  • the reflector is prefabricated and coupled to the front and rear of the dielectric substrate, and includes a first and a second assembly having a first and a second space therein, respectively, and the coupling of the first and second assembly According to the cavity formed by the combination of the first and second spaces, it is possible to improve the gain of the radiation signal output from the first and second dipole radiating element.
  • the first and second assemblies may be prefabricated from the front and rear of the dielectric substrate through holes formed in the upper left and right sides of the dielectric substrate, respectively.
  • At least one of the first and second assemblies may have a feed hole for a feed line for supplying power to the first and second dipole radiating elements.
  • the cavity may be formed in various shapes such as a rectangle and a circle.
  • the first and second dipole radiating elements may be formed by bending the upper end portions at the same angle in opposite directions.
  • the first and second dipole radiating elements may be formed by bending upper ends of the upper and lower portions at 45 degrees in opposite directions.
  • Dipole antenna array for improving the radiation gain is a dielectric substrate; A plurality of feed lines disposed apart from each other in a direction perpendicular to the dielectric substrate to supply power; A plurality of first dipole radiating elements connected in a vertical direction to each of the plurality of feed lines on a front surface of the dielectric substrate, and spaced apart from each other at a predetermined interval; and a plurality of first dipole radiating elements on the back surface of the dielectric substrate with respect to the dielectric substrate; A dipole radiating element array including a plurality of second dipole radiating elements disposed to be spaced apart from each other by a predetermined interval in a state facing the first dipole radiating elements in a vertical direction; And a reflector coupled to the front and rear of the dielectric substrate and having a plurality of cavities formed in an open space at an upper portion of a position corresponding to the dipole radiating element array.
  • the plurality of power supply lines may supply power having a phase difference to each of the dipole sets including the first and second dipole radiating elements of the dipole radiating element array to enable beamforming of the dipole antenna array.
  • the plurality of power supply lines may supply power having the phase difference by adjusting a length of a power supply path connected to each of the dipole sets.
  • the plurality of feed lines may be formed by refracting a portion of the feed paths connected to each of the dipole sets such that the power supplied to each of the dipole sets has a phase difference of 120 degrees.
  • the plurality of feed lines may be connected to a phase shifter to supply power having a phase difference to each of the dipole sets.
  • the reflector is prefabricated and coupled to the front and rear of the dielectric substrate, and includes a first and a second assembly having a plurality of first and second spaces, respectively, in which the top is open. Through the plurality of cavities formed by combining the plurality of first and second spaces according to the combination, the gain of the radiation signal output from the dipole radiating element array may be improved.
  • the first and second assemblies may be prefabricated from the front and rear of the dielectric substrate through holes formed in the upper left and right sides of the dielectric substrate, respectively.
  • At least one of the first and second assemblies may have a plurality of feed holes formed for the plurality of feed lines.
  • the plurality of cavities may be formed in various shapes such as a rectangle and a circle.
  • the dipole radiating element array may be formed such that upper ends of the plurality of first dipole radiating elements are bent at the same angle in opposite directions to each of the upper ends of the plurality of second dipole radiating elements.
  • the angle is 45 degrees.
  • the E-plane and the H-plane of Minimizing the difference in beamwidth in the radiation pattern to have a wide impedance bandwidth characteristics, thereby improving the radiation gain of the antenna.
  • FIG. 1 is a perspective view of a dipole antenna for improving the radiation gain according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a dipole antenna for improving a radiation gain according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view of the dipole antenna illustrating a state in which a reflector is removed in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a front view of a dipole antenna array for improving radiation gain according to an embodiment of the present invention, in which a reflector having a carrier is removed.
  • FIG. 9 is a plan view of a dipole antenna array for improving radiation gain according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a detailed view of the power supply line of FIG. 8.
  • FIG. 1 is a perspective view of a dipole antenna for improving radiation gain according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a dipole antenna for improving radiation gain according to an embodiment of the present invention
  • FIG. It is a front view of the dipole antenna which shows the state in which the reflector was removed.
  • the dipole antenna 100 for improving the radiation gain is a dielectric substrate 110, feed line 120, the first dipole radiating element 130 , A second dipole radiating element 140, and a reflector 150.
  • the dielectric substrate 110 is a substrate having a predetermined dielectric constant and may be formed in a quadrangular shape. That is, the dielectric substrate 110 may be formed in the shape of a plate of a cube.
  • the dielectric substrate 110 may be implemented as an RT / Duroid 5880 substrate having a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 0.254 mm.
  • the dielectric substrate 110 is not limited thereto, and may be formed of various substrates, for example, a substrate of gallium arsenide material having a high dielectric constant.
  • the dielectric substrate 110 is formed of a material having a high dielectric constant as described above, the feed signal supplied from the feed line 120 to be described later can be actively performed, and the size of the antenna is also reduced to reduce the size of the small antenna. Make it possible to implement.
  • the feed line 120 is disposed in a direction perpendicular to the dielectric substrate 110, and is connected in line with any one of the first and second dipole radiating elements 130 and 140 to be described later, so that the first and second dipoles are aligned. Power is provided to the radiating elements 130 and 140.
  • the power supply line 120 is connected to the first dipole radiating element 130, but is not limited thereto and may be connected to the second dipole radiating element 130.
  • the dipole antenna 100 may be implemented as a microstrip line in which the feed line 120 has a width W ms of 0.74 mm.
  • the width W ms of the microstrip line may indicate a length set to correspond to a characteristic impedance of 50 ⁇ .
  • the first dipole radiating element 130 is connected to the feeding line 120 on one surface of the dielectric substrate 110 and radiates a radio wave signal using power supplied from the feeding line 120.
  • the first dipole radiating element 130 is disposed in a vertical direction to face the second dipole radiating element 140 with respect to the dielectric substrate 110. That is, the first dipole radiating element 130 may be disposed in a vertical direction facing the second dipole radiating element 140 on both surfaces of the dielectric substrate 110.
  • an upper end of the first dipole radiating element 130 may be formed at a predetermined angle.
  • the first dipole radiating element 130 may be formed at the same angle bent in the opposite direction to the upper end of the second dipole radiating element 140.
  • the upper end of the first dipole radiating element 130 may be bent at an angle of 45 degrees in a direction opposite to the upper end of the second dipole radiating element 140.
  • the second dipole radiating element 140 is disposed on the other surface of the dielectric substrate 110 to emit the radio signal together with the first dipole radiating element 130.
  • the second dipole radiating element 140 is disposed in a vertical direction to face the first dipole radiating element 130 with respect to the dielectric substrate 110.
  • the second dipole radiating element 140 may have an upper end bent at an angle. Specifically, the upper end of the second dipole radiating element 140 may be formed by bending the same angle in the opposite direction to the upper end of the first dipole radiating element 130.
  • the upper end of the second dipole radiating element 140 may be bent at an angle of 45 degrees in a direction opposite to the upper end of the first dipole radiating element 130.
  • first and second dipole radiating elements 130 and 140 may be disposed to face each other on both sides of the dielectric substrate 110 to have an arrow shape facing upward.
  • the radio wave signal is radiated through the arrow-shaped portions of the first and second dipole radiating elements 130 and 140.
  • the reflector 150 is described later to improve the radiation gain of the radio wave signal.
  • a cavity may be formed in the arrow-shaped portion.
  • the reflector 150 is assembled prefabricated at the front and rear (both sides) of the dielectric substrate 110. Specifically, the reflector 150 includes first and second assemblies 151, 152, wherein the first and second assemblies 151, 512 are prefabricated on both sides of the dielectric substrate 110. Combined.
  • the first and second assemblies 151 and 152 may be prefabricated from the front and rear of the dielectric substrate 110 through holes 111 formed in the upper left and right sides of the dielectric substrate 110, respectively.
  • the first and second assemblies 151 and 152 may include a plurality of coupling holes 153.
  • a nut or the like is fixed to the plurality of coupling holes 153 provided in the first and second assemblies 151 and 152 and the holes 111 formed on the left and right sides of the top of the dielectric substrate 110, respectively.
  • the first and second assemblies 151 and 152 may be assembled by inserting members.
  • the reflector 150 includes a cavity 154 formed as an open space at an upper portion of a position corresponding to the first and second dipole radiating elements 130 and 140.
  • first and second assemblies 151 and 152 have first and second spaces 155 and 156 having upper portions thereof opened therein, respectively, and the first and second assemblies 151 and 152.
  • the cavity 154 may be formed by combining the first and second spaces 155 and 156 at positions corresponding to the first and second dipole radiating elements 130 and 140.
  • the reflector 150 may improve the gain of the radiation signal output from the first and second dipole radiating elements 130 and 140 through the cavity 154 formed as described above.
  • the cavity 154 may be formed in a quadrangle as shown in the drawing, or may be formed in a different shape.
  • At least one of the first and second assemblies 151 and 152 may include a power supply hole 157 for a power supply line 120 for supplying power to the first and second dipole radiating elements 130 and 140. It can be provided.
  • the feed hole 157 may be formed in the lower surface of the first space 155 of the first assembly 151.
  • the dipole antenna when the reflector having a cavity is not coupled to the dipole antenna (W / o cavity), the dipole antenna has a reflection coefficient of less than -10 dB at 28.3 to 33.8 GHz (
  • the dipole antenna when the reflector having a cavity is coupled to the dipole antenna, the dipole antenna has a reflection coefficient of less than -10 dB at 26.5 to 30.2 GHz (
  • the dipole antenna with the reflector having the cavity moved toward a lower frequency than the dipole antenna with the W / o cavity.
  • a dipole antenna having a cavity having a cavity has a higher gain than a dipole antenna having a W / o cavity.
  • the W / o cavity dipole antenna has a gain of 2.3 to 3.1 dBi in impedance matching bandwidth, and the reflector having the cavity The dipole antenna with cavity showed a gain of 6.8 to 7.5 dBi in impedance matching bandwidth.
  • the gain of the dipole antenna with the cavity with the cavity is improved by approximately 4.5 dB compared to the gain of the W / o cavity dipole antenna with the cavity.
  • a dipole antenna having a cavity with the cavity is H / O cavity compared to a dipole antenna having a cavity with the cavity; This is because the H-plane pattern is narrower and the back radiation is reduced.
  • FIG. 8 is a front view of a dipole antenna array for improving radiation gain according to an embodiment of the present invention, in which a reflector having a cavity is removed
  • FIG. 9 is a radiation gain according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of a dipole antenna array for improvement
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a power supply line of FIG. 8 in detail.
  • the dipole antenna array 800 for improving the radiation gain may include a dielectric substrate 810, a plurality of feed lines 820, and a dipole radiating element array ( 830, 840, and reflector 850.
  • the dielectric substrate 810 is a substrate having a predetermined dielectric constant and may be formed in a quadrangular shape. That is, the dielectric substrate 810 may be formed in the form of a plate of a cube.
  • the dielectric substrate 810 may be implemented as an RT / Duroid 5880 substrate having a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 0.254 mm.
  • the dielectric substrate 810 is not limited thereto, and may be formed of various substrates, for example, a substrate of gallium arsenide material having a high dielectric constant.
  • the dielectric substrate 810 is formed of a material having a high dielectric constant as described above, it is possible to actively transmit the feed signals supplied from the plurality of feed lines 820 which will be described later. It is possible to implement the antenna.
  • the plurality of feed lines 820 are disposed on the dielectric substrate 810, and each of the plurality of feed lines 820 is disposed apart from each other in a vertical direction to supply power.
  • the plurality of power supply lines 820 are connected to each of the dipole sets including the first and second dipole radiating elements 830 and 840 of the dipole radiating element array 800, thereby providing a phase difference. Branch power supply to enable the beam forming of the dipole antenna array 800.
  • the plurality of feed lines 820 may supply power having a phase difference by adjusting the length of a feed path connected to each of the dipole sets.
  • the plurality of feed lines 820 may be configured such that the power supplied from port # 1 is supplied to each of the dipole sets (port # 2, # 3, # 4, #). 5, # 6, # 7, # 8, # 9) a portion of the feed path connected to each of the dipole set may be formed to have a phase difference of 120 degrees.
  • the plurality of power supply lines 820 may be connected to a phase shifter to supply power having a phase difference to each of the dipole sets.
  • the phase shifter may supply power having a phase difference of 120 degrees to each of the dipole sets (ports # 2, # 3, # 4, # 5, # 6, # 7, # 8, and # 9). .
  • a feed line 820 connected to each of the dipole sets including the first and second dipole radiating elements 830 and 840 of the dipole radiating element array 800.
  • power having a phase difference is supplied to each of the dipole sets to enable beamforming of the dipole radiating element array 800.
  • the plurality of dipole radiating elements arrays 830 and 840 are connected to the plurality of feed lines 820 in the vertical direction on the front surface of the dielectric substrate 810 and are spaced apart from each other by a plurality of first dipole radiating elements. 830 and a plurality of first dipole radiating elements 830 disposed on the back surface of the dielectric substrate 810 at predetermined intervals from each other in a vertical direction with respect to the plurality of first dipole radiating elements 830. It consists of a plurality of second dipole radiating elements 840.
  • first and second dipole radiating elements 830 and 840 may be formed by bending upper end portions at an angle, and may be formed by bending the same angle in opposite directions.
  • the upper ends of the first and second dipole radiating elements 830 and 840 may be bent at an angle of 45 degrees in opposite directions.
  • the pairs of are defined as dipole sets.
  • the dipole radiating element arrays 830 and 840 may have the first and second dipole radiating elements 830 and 840 disposed to face each other on both sides of the dielectric substrate 810 so as to have an arrow shape facing upward.
  • signals are emitted through the arrow-shaped portions of the first and second dipole radiating elements 830 and 840, and at the same time, a plurality of signals are simultaneously generated due to a phase difference of power supplied from the plurality of power supply lines 820. It can radiate.
  • the dipole radiating element arrays 830 and 840 have the same or very similar performance (reflection coefficient, gain, radiation pattern, etc.) to the dipole antenna 100 of FIGS. 1 to 3 by the reflector 850 described later.
  • a plurality of signals can be emitted.
  • a cavity 853 may be formed in the arrow-shaped portion to improve the radiation gain of each of the plurality of signals.
  • the reflector 850 will be described.
  • the reflectors 850 are prefabricated and coupled to the front and rear of the dielectric substrate 810, and a plurality of cavities 853 formed as an upper open space in a position corresponding to the dipole radiating element arrays 830 and 840. It is provided.
  • the plurality of cavities 853 may be formed in a quadrangular shape as shown in the drawings, or may be formed in a circular shape.
  • the reflector 850 is prefabricated and coupled to the front and rear of the dielectric substrate 810, the first and second having a plurality of first and second spaces 854 and 855, respectively, the top of which is open; Two assemblies 851 and 852.
  • the reflector 850 is provided through the plurality of cavities 853 formed by the combination of the plurality of first and second spaces 854 and 855 according to the combination of the first and second assemblies 851 and 852.
  • the gain of the radiation signal output from the dipole radiating element arrays 830 and 840 may be improved.
  • first and second assemblies 851 and 852 may be prefabricated from the front and rear of the dielectric substrate 810 through holes 811 formed in the upper left and right sides of the dielectric substrate 810, respectively.
  • At least one of the first and second assemblies 851 and 852 may include a plurality of feed holes 856 formed for the plurality of feed lines 820.
  • the plurality of feed holes 856 may be formed in the lower surface of the first space 854 of the first assembly 851.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판에 수직 방향으로 배치되어 전력을 공급하는 급전 라인; 상기 유전체 기판의 양면에서 상기 급전 라인과 연결되며, 상기 유전체 기판을 기준으로 대향되게 수직 방향으로 배치되는 제1 및 제2 다이폴 방사 소자; 및 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 캐비티(cavity)를 구비하는 리플렉터를 포함한다.

Description

방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 및 다이폴 안테나 어레이
본 발명의 실시예들은 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 및 다이폴 안테나 어레이에 관한 것이다.
일반적으로 안테나는 무선 통신에서 소정 공간 영역으로 전파를 방사하거나 방사된 전파를 수신하는 매개체가 되는 요소로서 신호 송신 라인(급전 라인)으로부터 입력된 전기적 신호를 전파 에너지로 변환하여 공간에 전파 빔으로 방사하는 역할과 외부에 존재하는 전파 에너지를 반파장 공조에 의하여 수신하고 이를 전력으로 변환하여 신호 수신 라인(급전 라인)으로 출력하는 기능을 수행하는 매개체가 된다.
상기 안테나는 실시형태와 적용 스펙 등에 따라 다양한 제품군을 이루고 있는데, 그 중 다이폴 안테나(Dipole Antenna)는 개방된 형태의 도선에 교류가 인가될 때 전기력선이 축을 중심으로 대칭이 되도록 분포시키는 안테나 형태를 의미하며, 한쪽 패턴의 길이를 수신 대상 파장의 반파장이 되도록 구성한다.
이러한 다이폴 안테나는 이동통신 또는 무선통신 시스템의 기지국 송수신 신호에 주로 이용되며 통신 기술의 비약적인 발전에 따라 다양한 형태로 구현되고 있다.
그런데, 기존의 다이폴 안테나는 E-플레인(plane)과 H-plane의 방사 패턴에서 빔폭(beamwidth)의 차이가 있다. 이러한 차이는 이차원 안테나 배열 환경에서 불안정한 작용을 야기할 수 있다. 주름진 접지면(corrugated ground plane)을 이용하여 다이폴 안테나의 빔폭 차이를 완화시킬 수 있지만, 이러한 방법은 임피던스 대역폭을 감소시키는 문제를 발생한다.
이에, E-플레인(plane)과 H-plane의 방사 패턴에서 빔폭(beamwidth)의 차이를 최소화하면서 넓은 임피던스 대역폭의 특성을 가지도록 하여 방사 이득을 향상시킬 수 있는 다이폴 안테나의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 E-플레인(plane)과 H-plane의 방사 패턴에서 빔폭(beamwidth)의 차이를 최소화하면서 넓은 임피던스 대역폭의 특성을 가지도록 하여 방사 이득을 향상시킬 수 있는 다이폴 안테나 및 다이폴 안테나 어레이를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판에 수직 방향으로 배치되어 전력을 공급하는 급전 라인; 상기 유전체 기판의 양면에서 상기 급전 라인과 연결되며, 상기 유전체 기판을 기준으로 대향되게 수직 방향으로 배치되는 제1 및 제2 다이폴 방사 소자; 및 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 캐비티(cavity)를 구비하는 리플렉터를 포함한다.
상기 리플렉터는 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되며, 내부에 각각 상부가 개방된 제1 및 제2 공간을 구비하는 제1 및 제2 조립체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 조립체의 결합에 따른 상기 제1 및 제2 공간의 결합으로 형성된 상기 캐비티를 통해, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자로부터 출력된 방사 신호의 이득(gain)을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 조립체는 상기 유전체 기판의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍을 통해 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 조립체 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자에 전력을 공급하는 급전 라인을 위한 급전 홀을 구비할 수 있다.
상기 캐비티는 사각형, 원형 등 여러 형태로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자는 상단부 각각이 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자는 상단부 각각이 서로 반대 방향으로 45도 각도로 절곡되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이는 유전체 기판; 상기 유전체 기판에 수직 방향으로 서로 떨어져 배치되어 전력을 공급하는 복수의 급전 라인; 상기 유전체 기판의 앞면에서 상기 복수의 급전 라인 각각과 수직 방향으로 연결되며, 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제1 다이폴 방사 소자와, 상기 유전체 기판의 뒷면에서 상기 유전체 기판을 기준으로 상기 복수의 제1 다이폴 방사 소자 각각과 수직 방향으로 대향된 상태로 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제2 다이폴 방사 소자로 구성되는 다이폴 방사 소자 어레이; 및 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되고, 상기 다이폴 방사 소자 어레이에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 복수의 캐비티(cavity)를 구비하는 리플렉터를 포함한다.
상기 복수의 급전 라인은 상기 다이폴 안테나 어레이의 빔 포밍이 가능하도록, 상기 다이폴 방사 소자 어레이의 제1 및 제2 다이폴 방사 소자로 구성되는 다이폴 세트 각각에 위상 차이를 가지는 전력을 공급할 수 있다.
상기 복수의 급전 라인은 상기 다이폴 세트 각각에 연결되는 급전 경로의 길이 조절을 통해 상기 위상 차이를 가지는 전력을 공급할 수 있다.
상기 복수의 급전 라인은 상기 다이폴 세트 각각에 공급되는 전력이 120도의 위상 차이를 가지도록, 상기 다이폴 세트 각각에 연결되는 상기 급전 경로의 일부가 굴절되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 급전 라인은 위상변화기(phase shifter)와 연결되어, 상기 다이폴 세트 각각에 위상 차이를 가지는 전력을 공급할 수 있다.
상기 리플렉터는 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되며, 내부에 각각 상부가 개방된 복수의 제1 및 제2 공간을 구비하는 제1 및 제2 조립체를 포함하고, 상기 제1 및 제2 조립체의 결합에 따른 상기 복수의 제1 및 제2 공간의 결합으로 형성된 상기 복수의 캐비티를 통해, 상기 다이폴 방사 소자 어레이로부터 출력된 방사 신호의 이득을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 조립체는 상기 유전체 기판의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍을 통해 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 조립체 중 적어도 하나는 상기 복수의 급전 라인을 위해 형성된 복수의 급전 홀을 구비할 수 있다.
상기 복수의 캐비티는 사각형, 원형 등 여러 형태로 형성될 수 있다.
상기 다이폴 방사 소자 어레이는 상기 복수의 제1 다이폴 방사 소자의 상단부 각각이 상기 복수의 제2 다이폴 방사 소자의 상단부 각각과 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성될 수 있다.
상기 각도는 45도인 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다이폴 방사 소자에 캐비티(cavity)를 구비하는 리플렉터(reflector)를 조립식으로 결합시켜 캐비티를 통해 전파 신호가 방사되도록 함으로써, E-플레인(plane)과 H-plane의 방사 패턴에서 빔폭(beamwidth)의 차이를 최소화하면서 넓은 임피던스 대역폭의 특성을 가지도록 하며, 이를 통해 안테나의 방사 이득을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나의 평면도이다.
도 3은 도 1에서 리플렉터(reflector)가 제거된 상태를 나타낸 다이폴 안테나의 정면도이다.
도 4 내지 도 7은 다이폴 안테나에 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합된 경우(with cavity)와 그렇지 않은 경우(W/o cavity)에 따른 성능 비교(반사 계수, 이득, 방사 패턴)를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이의 정면도로서, 캐리어를 구비한 리플렉터가 제거된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이의 평면도이다.
도 10은 도 8의 급전 라인을 상세히 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나의 평면도이며, 도 3은 도 1에서 리플렉터(reflector)가 제거된 상태를 나타낸 다이폴 안테나의 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나(100)는 유전체 기판(110), 급전 라인(120), 제1 다이폴 방사 소자(130), 제2 다이폴 방사 소자(140), 및 리플렉터(150)를 포함하여 구성된다.
상기 유전체 기판(110)은 소정의 유전율을 가지는 기판으로서, 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 유전체 기판(110)은 정육면체의 판(palte) 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 유전체 기판(110)은 유전율이 2.2이고 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 0.254mm인 RT/Duroid 5880 기판으로 구현될 수 있다. 다만, 상기 유전체 기판(110)은 이에 한정되지 않고 다양한 기판, 예를 들면 유전율이 높은 소재인 갈륨아스나이드 재질의 기판으로 형성될 수도 있다.
상기 유전체 기판(110)은 상기와 같이 유전율이 높은 소재로 형성됨으로써 후술하는 급전 라인(120)으로부터 공급되는 급전 신호의 전달이 활발이 이루어질 수 있도록 함과 동시에, 안테나의 크기 또한 축소시켜서 소형 안테나의 구현이 가능하도록 한다.
상기 급전 라인(120)은 상기 유전체 기판(110)에 수직 방향으로 배치되고, 후술하는 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140) 중 어느 하나와 일직선으로 연결되어 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)에 전력을 공급한다.
도면에서는 상기 급전 라인(120)이 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)와 연결되어 있지만, 이에 한정되지 않고 상기 제2 다이폴 방사 소자(130)에 연결될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 다이폴 안테나(100)는 상기 급전 라인(120)이 0.74mm의 폭(Wms)을 가지는 마이크로스트립 라인(microstrip line)으로 구현될 수 있다. 이때, 상기 마이크로스트립 라인의 폭(Wms)은 50옴(Ω)의 특성 임피던스에 대응되도록 설정된 길이를 가리킬 수 있다.
상기 제1 다이폴 방사 소자(130)는 상기 유전체 기판(110)의 일면에서 상기 급전 라인(120)과 연결되며, 상기 급전 라인(120)으로부터 공급된 전력을 이용하여 전파 신호를 방사한다.
상기 제1 다이폴 방사 소자(130)는 상기 유전체 기판(110)을 기준으로 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)와 대향되게 수직 방향으로 배치된다. 즉, 상기 유전체 기판(110)의 양면에서 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)는 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)와 마주보며 수직 방향을 향하여 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)의 상단부는 일정 각도 절곡되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)는 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)의 상단부와 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)의 상단부는 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)의 상단부와 서로 반대 방향으로 45도(˚) 각도로 절곡되어 형성될 수 있다.
상기 제2 다이폴 방사 소자(140)는 상기 유전체 기판(110)의 타면에 배치되어 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)와 함께 상기 전파 신호를 방사시킨다. 이때, 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)는 상기 유전체 기판(110)을 기준으로 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)와 대향되게 수직 방향으로 배치된다.
상기 제2 다이폴 방사 소자(140)는 그 상단부가 일정 각도 절곡되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)의 상단부는 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)의 상단부와 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 다이폴 방사 소자(140)의 상단부는 상기 제1 다이폴 방사 소자(130)의 상단부와 서로 반대 방향으로 45도(˚) 각도로 절곡되어 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)는 상기 유전체 기판(110)의 양면에서 마주보는 형태로 배치되어 상부를 향하는 화살표 모양으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)의 화살표 모양 부분을 통해 상기 전파 신호가 방사되는데, 이때 상기 전파 신호의 방사 이득을 향상시키기 위해 본 실시예에서는 후술하는 리플렉터(150)를 통해 상기 화살표 모양 부분에 캐비티(cavity)를 형성할 수 있다.
상기 리플렉터(150)는 상기 유전체 기판(110)의 앞뒤(양면)에서 조립식으로 결합된다. 구체적으로, 상기 리플렉터(150)는 제1 및 제2 조립체(151, 152)를 포함하여 구성되는데, 상기 제1 및 제2 조립체(151, 512)가 상기 유전체 기판(110)의 양면에서 조립식으로 결합된다.
이때, 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152)는 상기 유전체 기판(110)의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍(111)을 통해 상기 유전체 기판(110)의 앞뒤에서 조립식으로 결합될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152)는 복수의 결합 홀(153)을 구비할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152)에 구비된 복수의 결합 홀(153)과 상기 유전체 기판(110)의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍(111)에 너트 등의 고정 부재를 끼워 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152)를 조립식으로 결합할 수 있다.
상기 리플렉터(150)는 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 캐비티(cavity)(154)를 구비한다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152)는 그 내부에 각각 상부가 개방된 제1 및 제2 공간(155, 156)을 구비하는데, 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152)의 결합에 따라 상기 제1 및 제2 공간(155, 156)이 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)에 대응되는 위치에서 결합됨으로써 상기 캐비티(154)가 형성될 수 있다.
상기 리플렉터(150)는 상기와 같이 형성된 캐비티(154)를 통해, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)로부터 출력된 방사 신호의 이득(gain)을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 캐비티(154)는 도면에서와 같이 사각형으로 형성될 수 있으며, 또 달리 원형으로 형성될 수도 있는 등 다양한 실시가 가능하다.
한편, 상기 제1 및 제2 조립체(151, 152) 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(130, 140)에 전력을 공급하는 급전 라인(120)을 위한 급전 홀(157)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 급전 홀(157)이 상기 제1 조립체(151)의 제1 공간(155) 하부면에 형성될 수 있다.
참고로, 상기 다이폴 안테나(100)의 최적 설계 파라미터는 다음과 같다. Hca = 3.5mm, Tca = 1.0mm, Hn = 3.0mm, Sca = 2.4mm, Wca = 5.2mm, Ln = 5.0mm, Wms = 0.74mm, Wm = 0.4mm, W = 10mm, Lc = 2.0mm, Lm = 2.0mm, La = 2.8mm, Ld = 2.1mm, Wd = 0.4mm, α = 45°이다.
도 4 내지 도 7은 다이폴 안테나에 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합된 경우(with cavity)와 그렇지 않은 경우(W/o cavity)에 따른 성능 비교(반사 계수, 이득, 방사 패턴)를 보여주는 도면이다.
먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 다이폴 안테나에 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합되지 않은 경우(W/o cavity), 상기 다이폴 안테나는 28.3 ~ 33.8GHz에서 반사 계수가 -10dB보다 작은 결과를 나타냈다(|S11| < -10-dB bandwidth of 28.3 ~ 33.8GHz). 이에 비해, 상기 다이폴 안테나에 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합된 경우(with cavity), 상기 다이폴 안테나는 26.5 ~ 30.2GHz에서 반사 계수가 -10dB보다 작은 결과를 나타냈다(|S11| < -10-dB bandwidth of 26.5 ~ 30.2GHz).
이를 통해, 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합(with cavity)된 다이폴 안테나가 그렇지 않은(W/o cavity) 다이폴 안테나에 비해 더 낮은 주파수 쪽으로 이동한 것을 알 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합(with cavity)된 다이폴 안테나가 그렇지 않은(W/o cavity) 다이폴 안테나에 비해 이득이 높은 것을 확인할 수 있다.
즉, 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합되지 않은(W/o cavity) 다이폴 안테나는 임피던스 매칭 대역폭(impedance matching bandwidth)에서 2.3 ~ 3.1 dBi의 이득(gain)을 나타냈고, 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합(with cavity)된 다이폴 안테나는 임피던스 매칭 대역폭에서 6.8 ~ 7.5 dBi의 이득을 나타냈다.
다시 말해, 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합(with cavity)된 다이폴 안테나의 이득이 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합되지 않은(W/o cavity) 다이폴 안테나의 이득에 비해 4.5dB 가까이 향상되었다.
이는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합(with cavity)된 다이폴 안테나가 상기 캐비티를 구비한 리플렉터가 결합되지 않은(W/o cavity) 다이폴 안테나에 비해, H-플레인 패턴(H-plane pattern)이 좁아 졌고 후방 방사가 감소되었기 때문이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이의 정면도로서, 캐비티를 구비한 리플렉터가 제거된 상태를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이의 평면도이며, 도 10은 도 8의 급전 라인의 한 예를 상세히 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이(800)는 유전체 기판(810), 복수의 급전 라인(820), 다이폴 방사 소자 어레이(830, 840), 및 리플렉터(850)를 포함하여 구성된다.
상기 유전체 기판(810)은 소정의 유전율을 가지는 기판으로서, 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 유전체 기판(810)은 정육면체의 판(palte) 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 유전체 기판(810)은 유전율이 2.2이고 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 0.254mm인 RT/Duroid 5880 기판으로 구현될 수 있다. 다만, 상기 유전체 기판(810)은 이에 한정되지 않고 다양한 기판, 예를 들면 유전율이 높은 소재인 갈륨아스나이드 재질의 기판으로 형성될 수도 있다.
상기 유전체 기판(810)은 상기와 같이 유전율이 높은 소재로 형성됨으로써 후술하는 복수의 급전 라인(820)으로부터 공급되는 급전 신호의 전달이 활발이 이루어질 수 있도록 함과 동시에, 안테나의 크기 또한 축소시켜서 소형 안테나의 구현이 가능하도록 한다.
상기 복수의 급전 라인(820)은 상기 유전체 기판(810) 위에 배치되되, 그 각각이 수직 방향으로 서로 떨어져 배치되어 전력을 공급한다. 이때, 상기 복수의 급전 라인(820)은 상기 다이폴 방사 소자 어레이(800)의 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)로 구성되는 다이폴 세트(dipole set) 각각에 연결되어, 위상 차이를 가지는 전력을 공급함으로써 상기 다이폴 안테나 어레이(800)의 빔 포밍이 가능하도록 한다.
이를 위해, 상기 복수의 급전 라인(820)은 상기 다이폴 세트 각각에 연결되는 급전 경로의 길이 조절을 통해 위상 차이를 가지는 전력을 공급할 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 급전 라인(820)은 포트 #1(port #1)로부터 공급된 전력이 상기 다이폴 세트 각각(port #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8, #9)에서 120도의 위상 차이를 가지도록, 상기 다이폴 세트 각각에 연결되는 급전 경로의 일부가 굴절되어 형성될 수 있다.
또 달리, 상기 복수의 급전 라인(820)은 도면에는 도시되지 않았지만, 위상변화기(phase shifter)와 연결되어, 상기 다이폴 세트 각각에 위상 차이를 가지는 전력을 공급할 수도 있다. 예를 들어, 상기 위상변화기는 상기 다이폴 세트 각각(port #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8, #9)에 120도의 위상 차이를 갖는 전력을 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에는 상기 다이폴 방사 소자 어레이(800)의 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)로 구성되는 다이폴 세트(dipole set) 각각에 연결되는 급전 라인(820) 각각의 급전 경로를 다르게 형성함으로써, 상기 다이폴 세트 각각에 위상 차이를 갖는 전력을 공급하여 상기 다이폴 방사 소자 어레이(800)의 빔 포밍이 가능하도록 한다.
상기 다이폴 방사 소자 어레이(830, 840)는 상기 유전체 기판(810)의 앞면에서 상기 복수의 급전 라인(820) 각각과 수직 방향으로 연결되며, 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제1 다이폴 방사 소자(830)와, 상기 유전체 기판(810)의 뒷면에서 상기 유전체 기판(810)을 기준으로 상기 복수의 제1 다이폴 방사 소자(830) 각각과 수직 방향으로 대향된 상태로 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제2 다이폴 방사 소자(840)로 구성된다.
여기서, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)는 그 상단부가 일정 각도 절곡되어 형성되되, 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)의 상단부는 서로 반대 방향으로 45도 각도로 절곡되어 형성될 수 있다.
앞서 언급한 다이폴 세트라는 용어와 관련하여, 본 명세서에서는 복수의 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840) 중에서 서로 마주보며 배치된 각각의 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)의 쌍을 다이폴 세트로서 정의한다.
상기 다이폴 방사 소자 어레이(830, 840)는 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)가 상기 유전체 기판(810)의 양면에서 마주보는 형태로 배치되어 상부를 향하는 화살표 모양으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자(830, 840)의 화살표 모양 부분을 통해 신호가 방사되는데, 이때 상기 복수의 급전 라인(820)으로부터 공급된 전력의 위상 차이로 인하여 복수의 신호를 동시에 방사할 수 있다.
이때, 상기 다이폴 방사 소자 어레이(830, 840)는 후술하는 리플렉터(850)에 의해 도 1 내지 도 3의 다이폴 안테나(100)와 동일 또는 매우 유사한 성능(반사 계수, 이득, 방사 패턴 등)으로 상기 복수의 신호를 방사할 수 있다. 상기 리플렉터(850)에는 상기 복수의 신호 각각의 방사 이득을 향상시키기 위하여 상기 화살표 모양 부분에 캐비티(cavity)(853)가 형성될 수 있다. 이하에서는 상기 리플렉터(850)에 대해 설명한다.
상기 리플렉터(850)는 상기 유전체 기판(810)의 앞뒤에서 조립식으로 결합되고, 상기 다이폴 방사 소자 어레이(830, 840)에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 복수의 캐비티(853)를 구비한다. 상기 복수의 캐비티(853)는 도면에서와 같이 사각형으로 형성될 수 있으며, 또 달리 원형으로 형성될 수도 있는 등 다양한 실시가 가능하다.
구체적으로, 상기 리플렉터(850)는 상기 유전체 기판(810)의 앞뒤에서 조립식으로 결합되며, 내부에 각각 상부가 개방된 복수의 제1 및 제2 공간(854, 855)을 구비하는 제1 및 제2 조립체(851, 852)를 포함할 수 있다.
상기 리플렉터(850)는 상기 제1 및 제2 조립체(851, 852)의 결합에 따른 상기 복수의 제1 및 제2 공간(854, 855)의 결합으로 형성된 상기 복수의 캐비티(853)를 통해, 상기 다이폴 방사 소자 어레이(830, 840)로부터 출력된 방사 신호의 이득(gain)을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 조립체(851, 852)는 상기 유전체 기판(810)의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍(811)을 통해 상기 유전체 기판(810)의 앞뒤에서 조립식으로 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 조립체(851, 852) 중 적어도 하나는 상기 복수의 급전 라인(820)을 위해 형성된 복수의 급전 홀(856)을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 급전 홀(856)이 상기 제1 조립체(851)의 제1 공간(854) 하부면에 형성될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 유전체 기판;
    상기 유전체 기판에 수직 방향으로 배치되어 전력을 공급하는 급전 라인;
    상기 유전체 기판의 양면에서 상기 급전 라인과 연결되며, 상기 유전체 기판을 기준으로 대향되게 수직 방향으로 배치되는 제1 및 제2 다이폴 방사 소자; 및
    상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 캐비티(cavity)를 구비하는 리플렉터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터는
    상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되며, 내부에 각각 상부가 개방된 제1 및 제2 공간을 구비하는 제1 및 제2 조립체를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조립체의 결합에 따른 상기 제1 및 제2 공간의 결합으로 형성된 상기 캐비티를 통해, 상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자로부터 출력된 방사 신호의 이득(gain)을 향상시키는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조립체는
    상기 유전체 기판의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍을 통해 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조립체 중 적어도 하나는
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자에 전력을 공급하는 급전 라인을 위한 급전 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는
    사각형, 원형 등 여러 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자는
    상단부 각각이 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다이폴 방사 소자는
    상단부 각각이 서로 반대 방향으로 45도 각도로 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나.
  8. 유전체 기판;
    상기 유전체 기판에 수직 방향으로 서로 떨어져 배치되어 전력을 공급하는 복수의 급전 라인;
    상기 유전체 기판의 앞면에서 상기 복수의 급전 라인 각각과 수직 방향으로 연결되며, 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제1 다이폴 방사 소자와, 상기 유전체 기판의 뒷면에서 상기 유전체 기판을 기준으로 상기 복수의 제1 다이폴 방사 소자 각각과 수직 방향으로 대향된 상태로 서로 일정 간격 이격되어 배치되는 복수의 제2 다이폴 방사 소자로 구성되는 다이폴 방사 소자 어레이; 및
    상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되고, 상기 다이폴 방사 소자 어레이에 대응되는 위치의 내부에 상부가 개방된 공간으로 형성된 복수의 캐비티(cavity)를 구비하는 리플렉터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 급전 라인은
    상기 다이폴 안테나 어레이의 빔 포밍이 가능하도록, 상기 다이폴 방사 소자 어레이의 제1 및 제2 다이폴 방사 소자로 구성되는 다이폴 세트 각각에 위상 차이를 가지는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 급전 라인은
    상기 다이폴 세트 각각에 연결되는 급전 경로의 길이 조절을 통해 상기 위상 차이를 가지는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 급전 라인은
    상기 다이폴 세트 각각에 공급되는 전력이 120도의 위상 차이를 가지도록, 상기 다이폴 세트 각각에 연결되는 상기 급전 경로의 일부가 굴절되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 급전 라인은
    위상변화기(phase shifter)와 연결되어, 상기 다이폴 세트 각각에 위상 차이를 가지는 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 리플렉터는
    상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되며, 내부에 각각 상부가 개방된 복수의 제1 및 제2 공간을 구비하는 제1 및 제2 조립체를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 조립체의 결합에 따른 상기 복수의 제1 및 제2 공간의 결합으로 형성된 상기 복수의 캐비티를 통해, 상기 다이폴 방사 소자 어레이로부터 출력된 방사 신호의 이득을 향상시키는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조립체는
    상기 유전체 기판의 상단 좌우측에 각각 형성된 구멍을 통해 상기 유전체 기판의 앞뒤에서 조립식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 조립체 중 적어도 하나는
    상기 복수의 급전 라인을 위해 형성된 복수의 급전 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 캐비티는
    사각형, 원형 등 여러 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 다이폴 방사 소자 어레이는
    상기 복수의 제1 다이폴 방사 소자의 상단부 각각이 상기 복수의 제2 다이폴 방사 소자의 상단부 각각과 서로 반대 방향으로 동일 각도 절곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 각도는
    45도인 것을 특징으로 하는 방사 이득 향상을 위한 다이폴 안테나 어레이.
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