WO2020251064A1

WO2020251064A1 - 패치 안테나 및 이를 포함하는 배열 안테나

Info

Publication number: WO2020251064A1
Application number: PCT/KR2019/006923
Authority: WO
Inventors: 김정표
Original assignee: 주식회사 에이티코디
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2020-12-17
Also published as: US11923625B2; US20220224012A1

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 패치 안테나는 기판, 상기 기판 상에 배치된 제1 형상의 제1 방사체, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방사체와 소정 거리 이격하여 배치된 제2 형상의 제2 방사체 및 상기 제1 방사체에 급전 신호를 공급하는 급전부를 포함하며, 상기 제1 방사체는, 수평 방향으로 일자로 형성된 제1 외주부 및 상기 제1 외주부의 양단에서 수직 방향으로 형성된 제2 외주부를 포함한다.

Description

패치 안테나 및 이를 포함하는 배열 안테나

본 발명은 패치 안테나 및 이를 포함하는 배열 안테나에 관한 것이다. 보다 자세하게는 넓은 대역폭과 빔 폭을 나타냄으로써 차량용 레이다에 사용될 수 있는 패치 안테나 및 이를 포함하는 배열 안테나에 관한 것이다.

자율 주행 시대가 도래하며 차량에는 다양한 종류의 센서들이 장착되고 있으며, 레이다 역시 이러한 센서들의 하나로 볼 수 있다.

한편, 차량에 장착되는 레이다는 다양한 종류가 있는바, 커버할 수 있는 거리 및 각도에 따라 LRR(Long Range Radar), MRR(Middle Range Radar) 및 SRR(Short Range Radar)이 있으며, 승용차 등의 코너 레이다나 트럭, 버스 등의 측면에는 SRR이, 보다 구체적으로 USRR(Ultra Short Range Radar)가 사용되고 있다.

이러한 USRR은 사각 지대 탐지를 위한 BSD(Blind Spot Detection) 기능을 수행하는바, 그에 따라 넓은 대역폭과 빔 폭을 나타내는 것이 필수적이며, 보다 구체적으로 77-81GHz 대역에서 150° 이상의 빔 폭이 요구된다.

그러나 패치 안테나 형태로 구현했던 종래의 USRR은 단일 방사체(패치)를 이용하는 경우 동작하는 대역폭에 한계가 있으며, 복수 개의 방사체를 이용하는 경우라 할지라도 메인 방사체와 기생 소자의 공진을 인접시켜 대역폭을 확장시킬 수밖에 없는바, 대역폭 확장의 효과가 미미하다는 문제점이 있다. 아울러, 메인 방사체와 기생 소자의 공진을 인접시키기 때문에 빔 폭 역시 100° 전후로 나타났던바, BSD 기능을 수행하기에는 너무나 부족하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 반영하여 넓은 대역폭과 빔 폭을 나타낼 수 있는 새롭고 진보된 기술의 패치 안테나 그리고 이를 포함하는 배열 안테나에 관한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 넓은 대역폭과 빔 폭을 나타냄으로써 USRR의 BSD 기능을 완벽하게 수행할 수 있는 패치 안테나 및 이를 포함하는 배열 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 USRR에 요구되는 77-81GHz의 대역폭과 150° 이상의 빔 폭을 나타낼 수 있는 패치 안테나 및 이를 포함하는 배열 안테나를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 패치 안테나는 기판, 상기 기판 상에 배치된 제1 형상의 제1 방사체, 상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방사체와 소정 거리 이격하여 배치된 제2 형상의 제2 방사체 및 상기 제1 방사체에 급전 신호를 공급하는 급전부를 포함하며, 상기 제1 방사체는, 수평 방향으로 일자로 형성된 제1 외주부 및 상기 제1 외주부의 양단에서 수직 방향으로 형성된 제2 외주부를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 형상 및 제2 형상은, 형상이 동일하며, 상기 제1 방사체 및 제2 방사체는, 크기가 상이할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 외주부는, 수직 방향으로 일자로 형성된 제2-1 외주부, 상기 제2-1 외주부의 일단에서 상기 제1 방사체의 중심 방향으로 굴곡 형성된 제2-2 외주부 및 상기 제2-2 외주부의 일단에서 수평 방향으로 일자로 형성된 제2-3 외주부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2-2 외주부의 내부 공간에 형성된 제1 비아(Via) 및 제2 비아를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 외주부로부터 상기 제1 비아 및 제2 비아 사이의 최단 거리는, 상기 제1 외주부로부터 상기 제2-3 외주부 사이의 최단 거리 이하일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 비아의 중심과 제2 비아의 중심 사이의 거리는, 2/λ 이하일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 급전부는, 상기 제2-3 외주부와 직접 연결되거나 상기 제2-3 외주부로부터 연장 형성되어 상기 제1 방사체에 급전 신호를 공급할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방사체 및 제2 방사체는, 수평 방향의 길이는 동일하며, 수직 방향의 길이는 상이할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방사체는, 제1 동작 주파수 대역 내에서 동작하며, 상기 제1 동작 주파수 대역 내에서 공진이 이루어지도록 튜닝되고, 상기 제2 방사체는, 상기 제1 동작 주파수 대역 이후인 제2 동작 주파수 대역 내에서 동작하며, 상기 제1 동작 주파수 대역 및 상기 제2 동작 주파수 대역 내에서 공진이 이루어지지 않도록 튜닝될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 소정 거리는, 0.1mm 내지 0.2mm일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 패치 안테나를 복수 개 포함하며, 상기 복수 개의 패치 안테나에 급전 신호를 공급하며, 상기 급전부와 연결된 공통 급전부를 더 포함하는 배열 안테나를 구현할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 제1 방사체 및 제2 방사체의 구체적인 형상, 크기의 차이 그리고 제1 방사체와 제2 방사체 사이의 소정 거리의 조정함으로써 USRR에서 요구하는 넓은 대역폭과 빔 폭을 모두 나타낼 수 있다는 효과가 있다.

또한, 제1 방사체와 제2 방사체의 공진을 인접시켜 대역폭 및 빔 폭을 확장시키는 것이 아니라, 제1 방사체에 따른 하나의 공진의 대역을 확장시킴으로써 USRR에 요구되는 77-81GHz의 대역폭과 150° 이상의 빔 폭을 나타낼 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나의 상면도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나의 측면도이다.

도 4는 제1 방사체의 상면도이다.

도 5는 단일 방사체를 이용하여 구현한 종래의 패치 안테나의 예시적인 상면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나와 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나의 대역 특성에 대한 시뮬레이션 결과이다.

도 7은 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나와 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나의 빔 폭에 대한 시뮬레이션 결과이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배열 안테나의 상면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 상면도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 측면도이다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)는 기판(5), 제1 방사체(10), 제2 방사체(20) 및 급전부(30)를 포함할 수 있으며, 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 통상적인 구성들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.

기판(5)은 일반적인 안테나 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어 PCB(Printed Circuit Board) 또는 F-PCB(Flexible Printed Circuit Board) 등과 같이 공지된 안테나 기판을 사용할 수 있으며, 기판의 면적은 전체 패치 안테나(100)의 면적과 밀접한 연관이 있기 때문에 안테나 소형화를 위해 지나치게 넓은 기판(5)을 사용할 필요는 없고, 제1 방사소자(10), 제2 방사소자(20) 및 급전부(30)를 일면에 형성할 수 있을 정도의 면적을 가지는 기판(5)이면 충분하다 할 것이다.

제1 방사체(10)는 전도성 재질을 나타내는 소재로 기판(5)의 일면에 패치 형식으로 배치되며, 제1 형상을 갖는다.

도 4는 제1 방사체(10)의 상면도인바, 도 4를 참조하면 제1 방사체(10)는 수평 방향으로 일자로 형성된 제1 외주부(10-1) 및 제1 외주부의 양단에서 수직 방향으로 형성된 제2 외주부(10-2)를 포함함을 확인할 수 있으며, 제1 외주부(10-1) 및 제2 외주부(10-2)는 제1 방사체(10)의 형상에 따라 영역을 분리하고, 이에 대한 명칭을 부여한 것에 해당한다.

한편, 제2 외주부(10-2)는 수평 방향으로 일자로 형성된 제1 외주부(10-1)의 양단에서 수직 방향으로 형성되므로 2개를 포함하는 개념이며, 제1 외주부(10-1)의 일단에서 수직 방향으로 형성되는 것을 제2 외주부(10-2), 타단에서 수직 방향으로 형성되는 것을 제3 외주부(미도시)로 명명할 수도 있으나, 설명의 편의상 이들 모두를 제2 외주부(10-2)로 명명하여 설명을 이어가도록 한다.

제1 외주부(10-1)는 제1 방사체(10)를 상면에서 바라볼 때, 상단에 형성된 부분인바, 수평 방향으로 소정 길이를 갖고 일자로 형성될 수 있으나, 동작 주파수 대역 또는 공진 조정을 위한 안테나 튜닝 등을 통해 다른 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제1 외주부(10-1)는 하나 이상의 홈을 형성하여 톱니 바퀴 형상으로 형성할 수도 있으며, 이 경우 길이 연장의 효과를 얻을 수 있을 것이다.

제2 외주부(10-2)는 제1 외주부(10-1)의 양단에서 수직 방향으로 형성되는바, 보다 구체적으로 수직 방향으로 일자로 형성된 제2-1 외주부(10-2-1), 제2-1 외주부(10-2-1)의 일단에서 제1 방사체(10)의 중심 방향으로 굴곡 형성된 제2-2 외주부(10-2-2) 및 제2-2 외주부(10-2-2)의 일단에서 수평 방향으로 일자로 형성된 제2-3 외주부(10-2-3)를 포함할 수 있다.

제2-1 외주부(10-2-1)는 앞서 설명한 제1 외주부(10-1)와 마찬가지로 상면에서 바라볼 때, 좌측 및 우측에 형성된 부분인바, 수직 방향으로 소정 길이를 갖고 일자로 형성될 수 있으나, 동작 주파수 대역 또는 공진 조정을 위한 안테나 튜닝 등을 통해 다른 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제2-1 외주부(10-2-1)는 하나 이상의 홈을 형성하여 톱니 바퀴 형상으로 형성할 수도 있으며, 이 경우 길이 연장의 효과를 얻을 수 있을 것이다.

제2-2 외주부(10-2-2)는 제2-1 외주부(10-2-1)의 일단에서 제1 방사체(10)의 중심 방향으로 굴곡 형성되는바, 여기서 제1 방사체(10)의 중심 방향은 도 4에 점으로 별도 표시하여 놓았으며, 후술할 급전부(30)가 배치되어 있는 방향을 의미한다. 이 경우 제1 방사체(10)의 중심 방향으로 굴곡 형성되었다 함은 안쪽으로 휘어지도록 형성되었음을 의미하는바, 제2-2 외주부(10-2-2)는 상면에서 바라볼 때, 좌측 및 우측에 형성된 부분이므로 좌측에 형성된 제2-2 외주부(10-2-2)는 반시계 방향으로 휘어지고, 우측에 형성된 제2-2 외주부(10-2-2)는 시계 방향으로 휘어지는 것으로 볼 수 있다.

한편, 제2-2 외주부(10-2-2)가 굴곡 형성됨에 있어서는 소정의 곡률을 가지며 굴곡 형성될 수 있는바, 곡률이 큰 경우 보다 많이 휘어질 것이므로 제2-2 외주부(10-2-2)의 길이는 짧아질 것이며, 곡률이 큰 경우 보다 적게 휘어질 것이므로 제2-2 외주부(10-2-2)의 길이는 길어질 것이다. 따라서 제2-2 외주부(10-2-2)의 곡률은 동작 주파수 대역 또는 공진 조정을 위한 안테나 튜닝 등을 통해 자유롭게 설정할 수 있을 것이다.

제2-2 외주부(10-2-2)가 형성된 제1 방사체(10)의 내부 공간에는 제1 비아(12-1) 및 제2 비아(12-2)가 형성될 수 있으며, 여기서 제1 비아(12-1) 및 제2 비아(12-2)는 기판(5)과 연결되어 단락을 수행한다.

이 경우, 제1 비아(12-1)의 중심과 제2 비아(12-2)의 중심 사이의 거리는 2/λ 이하일 수 있는바, 이는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)가 77-81GHz의 대역폭과 150° 이상의 빔 폭을 나타낼 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 제1 외주부(10-1)로부터 제1 비아(12-1) 및 제2 비아(12-2) 사이의 최단 거리(d1)는 제1 외주부(10-1)로부터 제2-3 외주부(10-2-3) 사이의 최단 거리(d2) 이하일 수 있고, 제1 외주부(10-1)로부터 제1 비아(12-1) 및 제2 비아(12-2)의 중심 사이의 최단 거리(d3)는 제1 외주부(10-1)로부터 제2-3 외주부(10-2-3) 사이의 최단 거리(d2) 이상일 수 있는바, 이 역시 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)가 77-81GHz의 대역폭과 150° 이상의 빔 폭을 나타낼 수 있도록 하기 위함이다.

제2-3 외주부(10-2-3)은 제2-2 외주부(10-2-2)의 일단에서 수평 방향으로 일자로 형성될 수 있으며, 수평 방향을 기준으로 제2-2 외주부(10-2-2)의 형성으로 인해 제2-3 외주부(10-2-3)의 길이는 제2-1 외주부(10-2-1)의 길이보다 짧을 수밖에 없으나, 제2-3 외주부(10-2-3) 역시 동작 주파수 대역 또는 공진 조정을 위한 안테나 튜닝 등을 통해 다른 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제2-3 외주부(10-2-3)는 하나 이상의 홈을 형성하여 톱니 바퀴 형상으로 형성할 수도 있으며, 이 경우 길이 연장의 효과를 얻을 수 있을 것이다.

지금까지 도 4를 참조하여 제1 방사체(10)의 구체적인 형상에 대하여 설명하였으며, 이하 도 1 및 도 2를 다시 참조하여 제2 방사체(20)에 대하여 설명을 이어가도록 한다.

제2 방사체(20)는 전도성 재질을 나타내는 소재로 기판(5)의 일면에 패치 형식으로 배치되며, 제1 방사체(10)와 소정 거리 이격하여 제2 형상으로 배치된다.

여기서 전도성 재질은 제1 방사체(10)를 구현하는데 사용한 전도성 재질과 동일한 재질을 사용하여 구현하는 것이 제조 공정의 간소화 측면에서 바람직하며, 기판(5)의 일면은 제1 방사체(10)가 배치된 기판(5)의 일면과 동일한 면이라 할 것이다.

한편, 제2 방사체(20)에 대한 설명은 앞서 설명한 제1 방사체(10)에 대한 설명과 기본적으로 동일한바, 예를 들어, 제2 방사체(20) 역시 제1 방사체(10)의 제1 외주부(10-1), 제2-1 외주부(10-2-1), 제2-2 외주부(10-2-2) 및 제2-3 외주부(10-2-3)를 포함하는 제2 외주부(10-2), 제1 비아(12-1) 및 제2 비아(12-2)에 대응되는 구성을 포함할 수 있으며, 이들 구성들에 대한 세부적인 설명들 역시 제2 방사체(20)에 동일하게 적용될 수 있다.

이 경우, 제1 방사체(10)와 제2 방사체(20)는 형상이 동일할 것인바, 제1 방사체(10)의 제1 형상과 제2 방사체(20)의 제2 형상은 동일한 형상일 수 있다. 그러나 제1 방사체(10)와 제2 방사체(20)는 서로 대칭 관계에 있지는 않은바, 제1 방사체(10)와 제2 방사체(20)는 크기가 상이할 수 있다.

도 1을 참조하면, 제1 방사체(10)의 수평 방향의 길이와 제2 방사체(20)의 수평 방향의 길이는 동일하고, 제1 방사체(10)의 수직 방향의 길이(D1)과 제2 방사체(20)의 수직 방향의 길이(D2)가 상이함을 확인할 수 있는바, 도 1에는 제1 방사체(10)의 수직 방향의 길이(D1)가 제2 방사체(20)의 수직 방향의 길이(D2) 보다 긴 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라 제1 방사체(10)의 수직 방향의 길이(D1)가 제2 방사체(20)의 수직 방향의 길이(D2) 이상으로 구현할 수 있으며, 그에 따라 제1 방사체(10)와 제2 방사체(20)는 크기, 수직 방향의 길이 및 면적(넓이)이 상이해질 수 있다.

한편, 제2 방사체(20)가 제1 방사체(10)와 이격하여 배치된 소정 거리는 일종의 슬롯(Slot)으로 볼 수 있으며, 0.1mm 내지 0.2mm 사이 중 어느 하나를 소정 거리로 설정함으로써 동작 주파수 대역 또는 공진 조정을 위한 안테나 튜닝이 가능할 것이다.

이러한 제2 방사체(20)는 동작을 위한 급전 신호를 별도의 급전부를 통해 직접 공급 받는 것이 아니라, 후술할 급전부(30)가 제1 방사체(10)에 공급한 급전 신호를 전자기 결합(커플링 결합)을 통해 제공받을 수 있으며, 이 경우 급전부(30)가 제1 방사체(10)에 공급한 급전 신호는 이격된 소정 거리를 거쳐 제2 방사체(20)에 제공될 수 있을 것이다.

한편, 제2 방사체(20)는 제1 방사체(10)와의 관계에 있어서 일종의 기생 소자의 역할을 수행하는바, 이는 동작 주파수 대역 및 공진에 관한 사항이며, 후술할 도 6 및 도 7에 대한 설명에서 자세히 설명하도록 한다.

급전부(30)는 제1 방사체(10)에 급전 신호를 공급한다.

여기서 급전부(30)는 제1 방사체(10)의 제2-3 외주부(10-2-3)와 직접 연결되거나 제1 방사체(10)를 구현함에 있어서 일체로 구현하여 제2-3 외주부(10-2-3)로부터 연장 형성할 수도 있다.

이러한 급전부(30)는 제1 방사체(10)에 급전 신호를 직접적으로 공급하며, 제1 방사체(10)에 공급한 급전 신호는 전자기 결합(커플링 결합)을 통해 제2 방사체(20)로 공급됨은 앞서 설명하였다.

지금까지 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)가 포함하는 구성에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면 제1 방사체(10) 및 제2 방사체(20)의 구체적인 형상, 크기의 차이 그리고 제1 방사체(10)와 제2 방사체(10) 사이의 소정 거리에 따라 넓은 대역폭과 빔 폭을 나타냄으로써 USRR의 BSD 기능을 완벽하게 수행할 수 있는바, 이하 이를 구체적인 시뮬레이션 결과와 함께 설명하도록 한다.

도 5는 단일 방사체를 이용하여 구현한 종래의 패치 안테나의 예시적인 모습에 대한 상면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나와 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 대역 특성에 대한 시뮬레이션 결과, 도 7은 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나와 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 빔 폭에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 아울러, 도 6 및 도 7에서 □ 표시된 시뮬레이션 결과는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)에 대한 시뮬레이션 결과이며, △ 표시된 그래프는 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 시뮬레이션 결과이고, 이하의 설명을 이어감에 있어서 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나는 공지 기술에 해당하기 때문에 자세한 설명은 생략하도록 한다.

도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 대역폭은 m1 내지 m2인 77.79GHz-80.4GHz이며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 대역폭은 m3 내지 m4인 77.11GHz-81.06GHz임을 확인할 수 있는바, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 대역폭이 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 대역폭보다 광대역인 것을 확인할 수 있다.

이 경우, 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 대역폭은 77.79GHz-80.4GHz인바, USRR에서 요구하는 대역폭인 77-81GHz을 커버하기에는 77.79GHZ 이하의 영역에서 0.79GHz만큼, 80.4GHz 이상의 영역에서 0.6GHz 만큼이 결여된다.

그러나 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 대역폭은 77.11GHz-81.06GHz인바, 81.06GHz 이상의 영역에서는 부족함이 전혀 없으며, 77.11GHz 이하의 영역에서는 0.11GH만큼 결여되나, 이는 무시할 수 있을 정도로 미세한 수준이므로, 결과적으로 USRR에서 요구하는 대역폭인 77-81GHz을 전부 커버할 수 있는 광대역의 구현이 가능하다.

도 7을 참조하면, 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 빔 폭은 m2 내지 m3인 133.2°이며, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 빔 폭은 m5 내지 m6인 160.2°임을 확인할 수 있는바, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 빔 폭이 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 빔 폭보다 넓은 것을 확인할 수 있다.

이 경우, 도 5에 도시된 종래의 패치 안테나의 빔 폭은 133.2 인바, USRR에서 요구하는 빔 폭인 150°를 커버하기에는 16.8° 만큼이 결여된다.

그러나 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)의 빔 폭은 160.2°인바, USRR에서 요구하는 빔 폭인 150°를 전부 커버할 수 있는 빔 폭의 구현이 가능하다.

이상 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)는 USRR에서 요구하는 대역폭과 빔 폭을 모두 만족시킬 수 있는바, 이는 제1 방사체(10)가 제1 동작 주파수 대역 내에서 동작하며, 제1 동작 주파수 대역 내에서 공진이 이루어지도록 튜닝되고, 제2 방사체(20)가 제1 동작 주파수 대역 이후인 제2 동작 주파수 대역 내에서 동작하며, 제1 동작 주파수 대역 및 상기 제2 동작 주파수 대역 내에서 공진이 이루어지지 않도록 튜닝되기 때문이다. 여기서 제1 방사체(10) 및 제2 방사체(20)의 세부적인 튜닝은 앞서 설명한 제1 방사체(10) 및 제2 방사체(20)의 구체적인 형상, 크기의 차이 그리고 제1 방사체(10)와 제2 방사체(10) 사이의 소정 거리의 조정으로 볼 수 있는바, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100) 자체의 독자적인 기술적 특징으로 볼 수 있다. 아울러 이는 종래의 패치 안테나와 같이 메인 방사체와 기생 소자의 공진을 인접시켜 대역폭 및 빔 폭을 확장시키는 것이 아니라, 하나의 메인 방사체(제1 방사체)에 따른 하나의 공진의 대역을 확장시키는 새롭고 진보적인 기술적 특징으로 볼 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배열 안테나(1000)의 상면도이다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 배열 안테나(1000)는 복수 개의 패치 안테나(100) 및 공통 급전부(300)을 포함할 수 있으며, 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 통상적인 구성들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.

복수 개의 패치 안테나(100)는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)인바, 중복 서술을 방지하기 위해 자세한 설명은 생략하도록 한다.

공통 급전부(300)는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 패치 안테나(100)나 각각이 포함하는 급전부(30)와 연결되어 급전 신호를 공급하는바, 그에 따라 각각의 급전부(30)에 급전 신호가 직접적으로 공급될 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 급전부(30)에 공급된 급전 신호는 제2 방사체(20)로 공급될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

기판;

상기 기판 상에 배치된 제1 형상의 제1 방사체;

상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1 방사체와 소정 거리 이격하여 배치된 제2 형상의 제2 방사체; 및

상기 제1 방사체에 급전 신호를 공급하는 급전부;

를 포함하는 배열 안테나에 있어서,

상기 제1 방사체는,

수평 방향으로 일자로 형성된 제1 외주부; 및

상기 제1 외주부의 양단에서 수직 방향으로 형성된 제2 외주부;

를 포함하는,

패치 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 형상 및 제2 형상은,

형상이 동일하며,

상기 제1 방사체 및 제2 방사체는,

크기가 상이한,

패치 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제2 외주부는,

수직 방향으로 일자로 형성된 제2-1 외주부;

상기 제2-1 외주부의 일단에서 상기 제1 방사체의 중심 방향으로 굴곡 형성된 제2-2부; 및

상기 제2-2 외주부의 일단에서 수평 방향으로 일자로 형성된 제2-3부;

를 더 포함하는 패치 안테나.
제3항에 있어서,

상기 제2-2 외주부의 내부 공간에 형성된 제1 비아(Via) 및 제2 비아;

를 더 포함하는 패치 안테나.
제4항에 있어서,

상기 제1 외주부로부터 상기 제1 비아 및 제2 비아 사이의 최단 거리는,

상기 제1 외주부로부터 상기 제2-3 외주부 사이의 최단 거리 이하인,

패치 안테나.
제4항에 있어서,

상기 제1 비아의 중심과 제2 비아의 중심 사이의 거리는,

2/λ 이하인,

배열 안테나
제3항에 있어서,

상기 급전부는,

상기 제2-3 외주부와 직접 연결되거나 상기 제2-3 외주부로부터 연장 형성되어 상기 제1 방사체에 급전 신호를 공급하는,

패치 안테나.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 방사체 및 제2 방사체는,

수평 방향의 길이는 동일하며,

수직 방향의 길이는 상이한,

패치 안테나.
제1항에 있어서,

상기 제1 방사체는,

제1 동작 주파수 대역 내에서 동작하며,

상기 제1 동작 주파수 대역 내에서 공진이 이루어지도록 튜닝되고,

상기 제2 방사체는,

상기 제1 동작 주파수 대역 이후인 제2 동작 주파수 대역 내에서 동작하며,

상기 제1 동작 주파수 대역 및 상기 제2 동작 주파수 대역 내에서 공진이 이루어지지 않도록 튜닝되는,

패치 안테나.
제1항에 있어서,

상기 소정 거리는,

0.1mm 내지 0.2mm인,

패치 안테나.
제1항에 있어서,

상기 패치 안테나를 복수 개 포함하며,

상기 복수 개의 패치 안테나에 급전 신호를 공급하며, 상기 급전부와 연결된 공통 급전부;

를 더 포함하는 배열 안테나.