KR101111668B1 - Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics - Google Patents

Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Info

Publication number
KR101111668B1
KR101111668B1 KR1020100083473A KR20100083473A KR101111668B1 KR 101111668 B1 KR101111668 B1 KR 101111668B1 KR 1020100083473 A KR1020100083473 A KR 1020100083473A KR 20100083473 A KR20100083473 A KR 20100083473A KR 101111668 B1 KR101111668 B1 KR 101111668B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slot
patch antenna
disposed
substrate
microstrip patch
Prior art date
Application number
KR1020100083473A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100119528A (en
Inventor
전동석
문종태
최광성
전용일
정희범
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020100083473A priority Critical patent/KR101111668B1/en
Publication of KR20100119528A publication Critical patent/KR20100119528A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101111668B1 publication Critical patent/KR101111668B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/10—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
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것으로, 유전체층과, 상기 유전체층 내부에 배치된 제1 방향으로 연장된 급전 회로와, 상기 유전체층 내부에 배치되고 상기 급전 회로의 상부에 배치된 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장된 제1 슬롯 및 상기 제1 슬롯의 상부에 배치되어 상기 제1 슬롯과 상하 중첩되어 정렬되고 상기 제2 방향으로 연장된 제2 슬롯과, 상기 유전체층의 상부에 배치되고 상기 제2 슬롯의 상부에 배치된 패치 안테나를 포함하고, 상기 제2 슬롯은 상기 제1 슬롯과 크기가 다르고, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯 모두에 의해 상기 패치 안테나가 급전되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microstrip patch antenna, comprising a dielectric layer, a feeding circuit extending in a first direction disposed within the dielectric layer, and a first direction disposed inside the dielectric layer and disposed above the feeding circuit. A first slot extending in a second direction and a second slot disposed in an upper portion of the first slot and vertically overlapping with the first slot and extending in the second direction; And a patch antenna disposed at an upper portion of the two slots, wherein the second slot is different in size from the first slot, and the patch antenna is fed by both the first slot and the second slot.

Description

고이득 및 광대역 특성을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나{MICROSTRIP PATCH ANTENNA WITH HIGH GAIN AND WIDE BAND CHARACTERISTICS}MICROSTRIP PATCH ANTENNA WITH HIGH GAIN AND WIDE BAND CHARACTERISTICS}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly to a microstrip patch antenna.

유비쿼터스(Ubiquitous) 시대를 맞이하여 소비자들에게 다양한 서비스를 제공하여야 할 필요성이 증대되고 있는 것이 최근의 현실이다. 이에 대한 해결책의 하나로서 제시된 것이 여러 기능을 통합하여 새로운 가치를 창출하는 융?복합 기술이다.In the era of ubiquitous (Ubiquitous) is the recent reality that the need to provide a variety of services to consumers is increasing. One solution to this problem is the convergence technology that creates new value by integrating functions.

이러한 융?복합 기술을 위한 유력한 실현 방안으로 시스템 인 패키지(SIP) 혹은 시스템 온 패키지(SOP) 기술이 새롭게 조명되고 있다. 그 이유는 시스템을 구성하는 소자나 부품의 재료 혹은 공정이 서로 달라도 하나의 패키지 내지 모듈로 단일 제품화 할 수 있고 그에 따라 제품의 성능 향상, 초소형화, 저가격화가 가능하기 때문이다.System-in-package (SIP) or system-on-package (SOP) technology is emerging as a viable solution for this convergence technology. The reason is that even if the materials or processes of the elements or components of the system are different from each other, a single product can be manufactured in a single package or module, thereby improving performance, miniaturization, and low cost of the product.

고속전송 무선망에서는 통신서비스 품질, 보안, 신뢰성 그리고 고속전송비가 유지되어야 한다. 고속전송 무선망에 사용되는 모듈 내지 시스템은 광대역 및 전송거리 확보가 필요하다. 따라서, 이러한 요구 조건에 맞는 마이크로스트립 패치 안테나의 필요성이 대두된다.In the high speed wireless network, communication service quality, security, reliability and high speed transmission cost should be maintained. Modules or systems used in high-speed transmission wireless networks need to secure broadband and transmission distance. Thus, there is a need for a microstrip patch antenna that meets these requirements.

본 발명은 고이득 및 광대역 특성이 구현된 마이크로스트립 패치 안테나를 제공함에 있다.The present invention provides a microstrip patch antenna having high gain and wideband characteristics.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나는 싱글 패치 또는 스택 패치에 스택 슬롯을 이용하여 광대역 및 고이득을 얻는 것을 특징으로 한다.The microstrip patch antenna according to the present invention for achieving the above object is characterized by obtaining a wide band and high gain by using a stack slot in a single patch or a stack patch.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나는, 유전체층과; 상기 유전체층 내부에 배치된 제1 방향으로 연장된 급전 회로와; 상기 유전체층 내부에 배치되고, 상기 급전 회로의 상부에 배치된 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장된 제1 슬롯 및 상기 제1 슬롯의 상부에 배치되어 상기 제1 슬롯과 상하 중첩되어 정렬되고 상기 제2 방향으로 연장된 제2 슬롯과; 그리고 상기 유전체층의 상부에 배치되고, 상기 제2 슬롯의 상부에 배치된 패치 안테나를 포함하고, 상기 제2 슬롯은 상기 제1 슬롯과 크기가 다르고, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯 모두에 의해 상기 패치 안테나가 급전될 수 있다.Microstrip patch antenna according to an embodiment of the present invention that can implement the above features, the dielectric layer; A power feeding circuit extending in a first direction disposed inside the dielectric layer; A first slot disposed in the dielectric layer and extending in a second direction different from the first direction disposed on the power supply circuit, and disposed on an upper portion of the first slot and vertically overlapping with the first slot; A second slot extending in the second direction; And a patch antenna disposed on the dielectric layer and disposed on the second slot, wherein the second slot is different in size from the first slot and is formed by both the first slot and the second slot. The patch antenna may be fed.

본 실시예에 있어서, 상기 유전체층은 복수개의 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기판, 복수개의 실리콘 기판, 복수개의 인쇄회로기판, 또는 복수개의 액정 폴리머 기판이 적층된 것을 포함할 수 있다.In the present embodiment, the dielectric layer may include a plurality of low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrates, a plurality of silicon substrates, a plurality of printed circuit boards, or a plurality of liquid crystal polymer substrates.

본 실시예에 있어서, 상기 급전 회로는 마이크로스트립 라인, 스트립 라인, 또는 이들이 임베드된 형태의 피드 선로와 개방 선로를 포함할 수 있다.In the present embodiment, the power supply circuit may include a microstrip line, a strip line, or feed lines and open lines in which they are embedded.

본 실시예에 있어서, 상기 제2 슬롯은 상기 제1 슬롯에 비해 폭과 길이가 크거나 작을 수 있다.In the present embodiment, the second slot may be larger or smaller in width and length than the first slot.

본 실시예에 있어서, 상기 급전 회로의 하부에 배치된 에어 캐비티를 더 포함할 수 있다.In the present embodiment, it may further include an air cavity disposed under the power supply circuit.

본 실시예에 있어서, 상기 유전체층의 내부에 배치되고, 상기 패치 안테나와 상하 이격된 패치를 더 포함할 수 있다.In the present embodiment, it may further include a patch disposed inside the dielectric layer, spaced apart from the patch antenna up and down.

본 실시예에 있어서, 상기 패치는 상기 패치 안테나와 상기 제2 슬롯 사이에 배치될 수 있다.In the present embodiment, the patch may be disposed between the patch antenna and the second slot.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나는, 제1 방향으로 연장된 피드 선로와 개방 선로를 포함하는 제1 유전체 기판과; 상기 제1 유전체 기판 상에 적층되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장된 장방형 제1 슬롯을 포함하는 제2 유전체 기판과; 상기 제2 유전체 기판 상에 적층되고, 상기 제1 슬롯과 크기가 상이하고 상하 중첩 정렬된 상기 제2 방향으로 연장된 장방형 제2 슬롯을 포함하는 제3 유전체 기판과; 상기 제3 유전체 기판 상에 적층되고, 개방된 상면을 가지며 상기 개방된 상면에 패치 안테나가 배치된 제4 유전체 기판과; 그리고 상기 제3 및 제4 유전체 기판 사이에 배치되고, 상면에 패치가 배치된 제5 유전체 기판을 포함하고, 상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯에 의해 상기 패치 안테나가 급전될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a microstrip patch antenna, including: a first dielectric substrate including a feed line and an open line extending in a first direction; A second dielectric substrate stacked on the first dielectric substrate and including a rectangular first slot extending in a second direction perpendicular to the first direction; A third dielectric substrate stacked on the second dielectric substrate and including a rectangular second slot extending in the second direction, the second slot being different in size from the first slot and aligned vertically; A fourth dielectric substrate stacked on the third dielectric substrate, the fourth dielectric substrate having an open top surface and a patch antenna disposed on the open top surface; And a fifth dielectric substrate disposed between the third and fourth dielectric substrates and having a patch disposed on an upper surface thereof, wherein the patch antenna may be fed by the first slot and the second slot.

삭제delete

본 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제5 유전체 기판 각각은 적어도 하나의 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기판, 적어도 하나의 실리콘 기판, 적어도 하나의 인쇄회로기판, 또는 적어도 하나의 액정 폴리머 기판을 포함할 수 있다.In another embodiment, each of the first to fifth dielectric substrates may include at least one low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate, at least one silicon substrate, at least one printed circuit board, or at least one liquid crystal polymer substrate. It may include.

본 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 및 제3 기판 각각은 상면에 접지층을 더 포함할 수 있다.In another exemplary embodiment, each of the second and third substrates may further include a ground layer on an upper surface thereof.

본 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 슬롯은 상기 제2 기판의 상면에 배치된 접지층에 형성되고, 상기 제2 슬롯은 상기 제3 기판의 상면에 배치된 접지층에 형성될 수 있다.In another exemplary embodiment, the first slot may be formed on a ground layer disposed on an upper surface of the second substrate, and the second slot may be formed on a ground layer disposed on an upper surface of the third substrate.

본 발명에 의하면, 고이득 및 광대역 특성을 갖는 스택 슬롯 구조의 마이크로스트립 패치 안테나를 구현할 수 있게 된다. 이로써, 시스템 온 패키지(SOP), 시스템 인 패키지(SIN) 시스템 내지 모듈의 소형화, 저가화 할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 비교적 구조가 복잡하지 않으므로 제조 공정의 단순화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, it is possible to implement a microstrip patch antenna having a stack slot structure having high gain and broadband characteristics. As a result, the system on package (SOP), the system in package (SIN) system, and the module can be miniaturized and reduced in cost. In addition, since the structure is relatively complicated, there is an effect that can simplify the manufacturing process.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한평면도.
도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 단면도.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 제3 실시예의 마이크로스트립 매치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 7은 본 발명의 제4 실시예의 마이크로스트립 매치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 8a 내지 8d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 9는 본 발명의 제5 실시예의 마이크로스트립 매치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 10a 내지 10d는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 11a는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 11b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한평면도.
도 11c는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 단면도.
도 12a 내지 12d는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 13은 본 발명의 제7 실시예의 마이크로스트립 매치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 14a 내지 14d는 본 발명의 제7 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 15는 본 발명의 제8 실시예의 마이크로스트립 매치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 16a 내지 16d는 본 발명의 제8 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.
도 17a는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도.
도 17b는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한평면도.
도 17c는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 단면도.
도 18a 내지 18d는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나의 특성을 도시한 그래프.1A is an exploded perspective view illustrating a microstrip patch antenna according to a first embodiment of the present invention.
1B is a plan view of a microstrip patch antenna according to the first embodiment of the present invention.
1C is a cross-sectional view illustrating a microstrip patch antenna according to the first embodiment of the present invention.
2A to 2D are graphs showing the characteristics of the microstrip patch antenna according to the first embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna according to a second embodiment of the present invention.
4A to 4D are graphs showing the characteristics of the microstrip patch antenna according to the second embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view showing a microstrip match antenna of a third embodiment of the present invention;
6A to 6D are graphs showing the characteristics of the microstrip patch antenna according to the third embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view showing a microstrip match antenna of a fourth embodiment of the present invention;
8A to 8D are graphs showing characteristics of the microstrip patch antenna according to the fourth embodiment of the present invention.
9 is an exploded perspective view showing a microstrip match antenna of a fifth embodiment of the present invention;
10A to 10D are graphs showing characteristics of the microstrip patch antenna according to the fifth embodiment of the present invention.
11A is an exploded perspective view illustrating a microstrip patch antenna according to a sixth embodiment of the present invention.
Fig. 11B is a plan view showing a microstrip patch antenna according to the sixth embodiment of the present invention.
11C is a cross-sectional view of a microstrip patch antenna according to the sixth embodiment of the present invention.
12A to 12D are graphs showing characteristics of the microstrip patch antenna according to the sixth embodiment of the present invention.
Fig. 13 is an exploded perspective view showing the microstrip match antenna of the seventh embodiment of the present invention.
14A to 14D are graphs showing the characteristics of the microstrip patch antenna according to the seventh embodiment of the present invention.
Fig. 15 is an exploded perspective view showing the microstrip match antenna of the eighth embodiment of the present invention.
16A to 16D are graphs showing characteristics of the microstrip patch antenna according to the eighth embodiment of the present invention.
17A is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna according to the ninth embodiment of the present invention;
17B is a plan view of a microstrip patch antenna according to the ninth embodiment of the present invention;
17C is a sectional view of a microstrip patch antenna according to the ninth embodiment of the present invention;
18A to 18D are graphs showing characteristics of the microstrip patch antenna according to the ninth embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a microstrip patch antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
Advantages over the present invention and prior art will become apparent through the description and claims with reference to the accompanying drawings. In particular, the present invention is well pointed out and claimed in the claims. However, the present invention may be best understood by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements throughout the various drawings.

(제1 실시예)(First embodiment)

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 1b는 그 평면도이고, 도 1c는 그 단면도이다.1A is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is a plan view thereof, and FIG. 1C is a sectional view thereof.

도 1a 내지 1c를 참조하면, 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100:Microstrip patch antenna)는 상면이 개방되어 있는 마이크로스트립 선로가 개방면을 통해 고주파를 방사하는 원리를 이용하여 제작된 소형 평면 안테나의 일종이다. 일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나는 집적도가 뛰어나고 비교적 저가에 소형, 경량으로 대량 생산이 용이하며 무게가 가볍고 평면 배열로 만들기 쉽다는 장점이 있다. 그러나, 마이크로스트립 패치 안테나는 협대역 특성을 가지고 있어 광범위한 활용에 많은 제약이 수반하고 있다.1A to 1C, the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment is a small flat antenna manufactured using the principle that a microstrip line having an open top radiates high frequency through an open face. It is a kind of. In general, microstrip patch antennas have advantages of high integration, relatively low cost, small size, light weight, easy mass production, light weight, and easy to make flat array. However, microstrip patch antennas have narrowband characteristics, which impose many restrictions on their widespread use.

협대역 특성을 개선하기 위하여, 물리적인 스택 구조에 의한 방법, 개구 결합에 의한 방법, 기생 소자를 주위에 배열하는 방법, 유전체 기판의 두께를 증가시키는 방법, 급전 선로의 임피던스 확장회로를 추가적으로 삽입하는 것이 있을 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 협대역 특성을 개선하기 위해 스택 슬롯을 사용하여 넓은 주파수 대역폭, 높은 안테나 이득, 그리고 용이한 임피던스 정합을 구현할 수 있다. 본 실시예에서는 일례로서 60GHz 대역 무선개인네트워크(Wireless Personal Area Network)에 방사할 수 있는 스택 슬롯 구조의 마이크로스트립 패치 안테나를 설계한 것이다. 설계 툴(tool)로서 HFSSTM를 이용할 수 있다.In order to improve the narrow band characteristics, a method by a physical stack structure, a method by opening coupling, a method of arranging parasitic elements around, a method of increasing the thickness of a dielectric substrate, and additionally inserting an impedance expansion circuit of a feed line There may be one. In particular, in the present embodiment, the stack slot may be used to implement a wide frequency bandwidth, high antenna gain, and easy impedance matching to improve narrowband characteristics. In this embodiment, as an example, a microstrip patch antenna having a stack slot structure capable of radiating to a 60 GHz band wireless personal area network is designed. HFSS ™ can be used as a design tool.

일례로, 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 편의상 4개의 층으로 크게 구분될 수 있다. 제1 층(10)은 급전 회로를 포함할 수 있고, 제2 층(20) 및 제3 층(30)은 슬롯을 포함할 수 있고, 제4 층(40)은 패치 안테나층을 포함할 수 있다.For example, the microstrip patch antenna 100 may be divided into four layers for convenience. The first layer 10 may include a feed circuit, the second layer 20 and the third layer 30 may include slots, and the fourth layer 40 may include a patch antenna layer. have.

제1 층(10)은 제1 기판(101)에 피드 선로(103; 급전 선로)와 개방 선로(104)를 포함할 수 있다. 일례로, 피드 선로(103) 및 개방 선로(104) 중 적어도 어느 하나는 임베드된 마이크로스트립, 마이크로스트립, 또는 스트립 선로 형태일 수 있다.The first layer 10 may include a feed line 103 (feed line) and an open line 104 on the first substrate 101. In one example, at least one of the feed line 103 and the open line 104 may be in the form of an embedded microstrip, microstrip, or strip line.

제1 층(10)은 에어 캐비티(109)와 금속 커버(110)를 더 포함할 수 있다. 에어 캐비티(109)는 피드 선로(103)로부터 방사되는 에너지의 로스를 줄이는 작용을 할 수 있다. 피드 선로(103)와 개방 선로(104)는 제1 방향, 예를 들어 X 방향으로 연장될 수 있다. 제1 기판(101)은 유전체 기판일 수 있다. 일례로, 제1 기판(101)은 저온 동시 소성 세라믹(LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판일 수 있다. 일례로, 제1 기판(101)은 FERRO사(社)로부터 입수 가능한 "A6"라는 소재를 이용하여 대략 0.1㎜ 두께로 제작된 LTCC 기판을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제1 기판(101)은 실리콘, 인쇄회로기판(PCB), 액정폴리머(LCP) 기판일 수 있다.The first layer 10 may further include an air cavity 109 and a metal cover 110. The air cavity 109 may act to reduce the loss of energy radiated from the feed line 103. The feed line 103 and the open line 104 may extend in a first direction, for example in the X direction. The first substrate 101 may be a dielectric substrate. For example, the first substrate 101 may be a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate. For example, the first substrate 101 may include an LTCC substrate manufactured to a thickness of about 0.1 mm using a material called "A6" available from FERRO. As another example, the first substrate 101 may be a silicon, a printed circuit board (PCB), or a liquid crystal polymer (LCP) substrate.

제2 층(20)은 적어도 하나 이상, 가령 2개의 제2 기판(201)이 적층되고, 2개의 제2 기판(201) 중 상층의 제2 기판(201) 상에는 슬롯(205: 또는 패턴 슬롯)이 형성된 접지층(208)을 포함할 수 있다. 2개의 제2 기판(201) 각각은 제1 기판(101)과 동일 두께 및/또는 동일 소재로 구성될 수 있다. 일례로, 2개의 제2 기판(201) 각각은 대략 0.1 mm 두께의 LTCC 시트(sheet)일 수 있다. 슬롯(205)은 X 방향과 교차하는 방향, 가령 X 방향과 실질적으로 수직한 Y 방향으로 연장된 장방형일 수 있다. At least one second layer 20 includes, for example, two second substrates 201 stacked thereon, and a slot 205 (or a pattern slot) on the second substrate 201 of the two second substrates 201. The formed ground layer 208 may be included. Each of the two second substrates 201 may be formed of the same thickness and / or the same material as the first substrate 101. In one example, each of the two second substrates 201 may be an LTCC sheet approximately 0.1 mm thick. Slot 205 may be a rectangle extending in a direction intersecting with the X direction, such as in a Y direction substantially perpendicular to the X direction.

제3 층(30)은 적어도 하나의 제3 기판(301) 상에 스택 슬롯(306: 또는 스택 패턴 슬롯)이 형성된 접지층(308)을 포함할 수 있다. 스택 슬롯(306)은 슬롯(205)과 상하 정렬될 수 있고, 슬롯(205)에 비해 더 넓은 폭과 길이를 가질 수 있다. 제3 기판(301)은 제1 기판(101)과 동일 두께 및/또는 동일한 소재, 가령 대략 0.1 mm 두께의 LTCC 기판일 수 있다. 두 개의 슬롯(205,306)을 구비하므로써 슬롯이 하나 있는 것에 비해 에너지 효율을 높이고 안정된 매칭이 이루어지도록 하여 광대역 특성을 구현할 수 있다. The third layer 30 may include a ground layer 308 in which a stack slot 306 (or a stack pattern slot) is formed on at least one third substrate 301. Stack slot 306 may be aligned up and down with slot 205 and may have a wider width and length than slot 205. The third substrate 301 may be an LTCC substrate having the same thickness and / or the same material as the first substrate 101, for example, about 0.1 mm thick. By providing two slots 205 and 306, broadband characteristics can be realized by improving energy efficiency and making stable matching compared to having one slot.

제4 층(40)은 적어도 하나 이상, 가령 3개의 제4 기판(401)이 적층되고, 최상층 제4 기판(401) 상에 패치 안테나(402)가 배치될 수 있다. 3개의 제4 기판(401) 각각은 제1 기판(101)과 동일 두께 및/또는 동일한 소재, 가령 대략 0.1 mm 두께의 LTCC 기판일 수 있다. 본 실시예를 비롯한 이하에서 설명되는 마이크로스트립 패치 안테나는 대략 7 내지 9개의 LTTCC 기판이 적층된 구조일 수 있다.At least one fourth layer 40, for example, three fourth substrates 401 may be stacked, and a patch antenna 402 may be disposed on the uppermost fourth substrate 401. Each of the three fourth substrates 401 may be an LTCC substrate having the same thickness and / or the same material as the first substrate 101, for example, approximately 0.1 mm thick. The microstrip patch antenna described below including the present embodiment may have a structure in which approximately 7 to 9 LTTCC substrates are stacked.

급전 선로(103)에 의해 슬롯(205)과 스택 슬롯(306)을 통해 급전된다. 급전된 에너지는 스택 슬롯(306) 위의 제4 기판(401)을 통해 패치 안테나(402)로 송신 혹은 수신될 수 있다. 슬롯(205)의 크기와 위치에 따라 안테나 임피던스와 리액턴스를 다르게 할 수 있다. 슬롯(205)의 결합 리액턴스 성분은 개방 선로(104)의 길이 조절로 제거될 수 있다. 급전 선로(103)에서 패치 안테나(402) 쪽으로 바라보는 입력 임피던스는 슬롯(205), 스택 슬롯(306) 그리고 패치 안테나(402)의 임피턴스 합이 될 수 있다. 급전 선로(103)의 에너지 변화는 슬롯(205)과 스택 슬롯(306)의 급전 선로(103) 전압비일 수 있다. 스택 슬롯(306)은 급전 선로(103)로부터 직접적으로 슬롯(205)에 급전 결합된다. 스택 슬롯(306)의 크기는 약간의 다른 주파수를 결정하기 위해 슬롯(205)의 크기와 다르게 설정할 수 있다. 스택 슬롯(306) 구조의 마이크로스트립 패치 안테나(100)의 특성을 결정할 중요한 변수로는 유전체 두께, 유전율, 패치 안테나(402) 크기, 개방 선로(104)의 길이, 슬롯(205)과 스택 슬롯(306)의 크기, 급전점의 위치 등일 수 있다. The feed line 103 feeds through the slot 205 and the stack slot 306. The energized energy may be transmitted or received via the fourth substrate 401 over the stack slot 306 to the patch antenna 402. Antenna impedance and reactance may vary according to the size and position of the slot 205. The coupling reactance component of the slot 205 may be removed by adjusting the length of the open line 104. The input impedance seen from the feed line 103 toward the patch antenna 402 may be the sum of the impedances of the slot 205, the stack slot 306, and the patch antenna 402. The energy change of the feed line 103 may be a voltage ratio of the feed line 103 between the slot 205 and the stack slot 306. Stack slot 306 is feed coupled to slot 205 directly from feed line 103. The size of the stack slot 306 can be set differently from the size of the slot 205 to determine some other frequency. Important parameters to determine the characteristics of the microstrip patch antenna 100 of the stack slot 306 structure include dielectric thickness, dielectric constant, patch antenna 402 size, length of the open line 104, slot 205 and stack slot ( 306), the location of the feed point, and the like.

한 개의 패치 안테나(402)와 두 개의 슬롯(205,306)이 세 개의 공진기를 구성하고, 각각의 공진기는 임피턴스 루프와 서로 연관된 상호결합을 가지고 있고, 각각의 임피던스 루프에 공진기의 인자들을 변화시킴으로써 광대역(wide band) 및 고이득(high gain) 특성을 유기시킬 수 있다. 공진기의 인자는 슬롯(205), 스택 슬롯(306), 패치 안테나(402) 사이의 기판들의 두께, 슬롯(205)과 스택 슬롯(306)의 폭과 길이, 그리고 개방 선로(104)의 길이 등이다.One patch antenna 402 and two slots 205 and 306 constitute three resonators, each resonator having an associated mutual coupling with an impedance loop, and wideband by varying the resonator's parameters in each impedance loop. wide band and high gain characteristics can be induced. Factors of the resonator include slot 205, stack slot 306, thickness of substrates between patch antenna 402, width and length of slot 205 and stack slot 306, length of open line 104, and the like. to be.

도 2a 내지 2d는 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)의 특성을 나타낸 그래프이다.2A to 2D are graphs showing the characteristics of the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment.

도 2a는 임피던스와 반사계수와의 관계를 도표화한 이른바 스미스 차트(Smith Chart)를 나타낸 것이다. 임피던스 궤적이 원의 중심에 가까이 있는 것으로부터 마아크로스트립 패치 안테나(100)의 광대역 특성이 우수하다는 것을 알 수 있을 것이다.FIG. 2A shows a so-called Smith Chart that plots the relationship between impedance and reflection coefficient. It can be seen that the broadband characteristics of the microstrip patch antenna 100 are excellent because the impedance trajectory is close to the center of the circle.

도 2b는 반사계수를 나타낸 것으로 특정 주파수에서 반사계수가 밑으로 깊게 파일수록 안테나의 복사효율이 높고 매칭이 잘 되며, 푹 파인 계곡이 넓을수록 안테나가 다룰 수 있는 주파수 대역폭이 넓다는 의미이다. 일례로, 반사계수(S11) -30dB를 기준으로 마이크로스트립 패치 안테나(100)가 다룰 수 있는 주파수 대역이 대략 57 내지 64 GHz를 만족하는 광대역 특성을 나타낸다.2b shows the reflection coefficient, the deeper the reflection coefficient at a specific frequency, the higher the radiation efficiency and matching of the antenna, and the wider the valley, the wider the bandwidth that the antenna can handle. For example, the frequency band that the microstrip patch antenna 100 can handle based on the reflection coefficient S11 −30 dB satisfies approximately 57 to 64 GHz.

도 2c는 원하는 방향으로만 고주파를 방사하거나 수신하기 위한 안테나 특성을 나타내는 방사 패턴(안테나 패턴)을 나타낸 것이다. 마이크로스트립 패치 안테나(100)의 방사 패턴은 모든 대역에서 E-패턴(1: 전기장 벡터와 최대방사가 이루어지는 방향을 포함하는 면에서 측정된 방사패턴)과 H-패턴(2: 자기장 벡터와 최대방사가 이루어지는 방향을 포함하는 면에서 측정된 방사패턴)이 거의 동일한 특성으로 방사된다.2C illustrates a radiation pattern (antenna pattern) indicating antenna characteristics for radiating or receiving high frequency only in a desired direction. The radiation pattern of the microstrip patch antenna 100 includes the E-pattern (radiation pattern measured in the plane including the direction of the electric field vector and the maximum radiation) and the H-pattern (2: the magnetic field vector and the maximum radiation in all bands). The radiation pattern measured in the plane including the direction in which is made is emitted with almost the same characteristics.

도 2d는 안테나에서 방향성(directivity)로 인해 파생되는 상대적 이득, 즉 안테나 이득을 나타낸 것이다. 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 대략 7.2 dBi의 안테나 이득을 얻을 수 있다. 일반적으로 안테나의 이득과 대역폭은 트레이트 오프(trade off) 관계에 있지만 본 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 도 2d에 나타난 바와 같이 고이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 도 2b에 나타난 바와 같이 광대역을 동시에 만족할 수 있다.
Figure 2d shows the relative gain, i.e. antenna gain, derived due to the directivity in the antenna. Microstrip patch antenna 100 may obtain an antenna gain of approximately 7.2 dBi. In general, the gain and bandwidth of the antenna are in a trade-off relationship, but the microstrip patch antenna 100 of the present embodiment can not only obtain high gain as shown in FIG. 2D but also wideband as shown in FIG. 2B. Can be satisfied at the same time.

(제2 실시예)(2nd Example)

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating a microstrip patch antenna according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제2 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(200)는 상술한 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 유사하게 구성될 수 있다. 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 다르게, 제2 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(200)에 있어서 슬롯(205)은 스택 슬롯(306)에 비해 폭과 길이가 더 클 수 있다. 이외에 대해서는 제1 실시예에서의 설명이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 3, the microstrip patch antenna 200 of the second embodiment may be configured similarly to the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment described above. Unlike the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment, in the microstrip patch antenna 200 of the second embodiment, the slot 205 may be larger in width and length than the stack slot 306. Otherwise, the description in the first embodiment can be applied.

도 4a 내지 4d는 제2 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(200)의 특성을 도시한 그래프로서, 도 4a는 스미스 차트를 나타내고, 도 4b는 반사 계수를 나타내고, 도 4c는 방사 패턴을 나타내고, 도 4d는 안테나 이득을 나타낸다.4A to 4D are graphs showing characteristics of the microstrip patch antenna 200 of the second embodiment, in which FIG. 4A shows a Smith chart, FIG. 4B shows a reflection coefficient, FIG. 4C shows a radiation pattern, and FIG. 4D. Denotes the antenna gain.

특히, 도 4b 및 4d를 참조하면, 마이크로스트립 패치 안테나(200)는 반사계수 -30dB를 기준으로 하여 대략 56 내지 64 GHz를 만족하는 광대역 특성과, 대략 6.8 dBi 정도의 고이득 특성을 가짐을 알 수 있을 것이다.
In particular, referring to FIGS. 4B and 4D, the microstrip patch antenna 200 has broadband characteristics satisfying about 56 to 64 GHz based on a reflection coefficient of −30 dB and high gain characteristics of about 6.8 dBi. Could be.

(제3 실시예)(Third Embodiment)

도 5는 본 발명의 제3 실시예의 마이크로스트립 매치 안테나를 도시한 분해 사시도이다.5 is an exploded perspective view showing a microstrip match antenna of a third embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제3 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(300)는 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 유사한 구조일 수 있다. 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 다르게, 제3 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(300)에 있어서 개방 선로(104)의 길이를 제1 실시예에서와 다르게 설계할 수 있다. 개방 선로(104)의 길이를 변화시키면 입력 임피던스값이 달라질 수 있다. 이외의 설명은 제1 실시예에서의 설명으로 대신하기로 한다.Referring to FIG. 5, the microstrip patch antenna 300 of the third embodiment may have a structure similar to that of the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment. Unlike the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment, the length of the open line 104 in the microstrip patch antenna 300 of the third embodiment may be designed differently from that of the first embodiment. Changing the length of the open line 104 may change the input impedance value. The other description will be replaced with the description in the first embodiment.

도 6a 내지 6d는 제3 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(300)의 특성을 도시한 그래프이다. 특히, 도 6b 및 6d를 참조하면, 마이크로스트립 패치 안테나(300)는 대략 56 내지 64 GHz 정도의 광대역 특성과 대략 6.3 dBi 정도의 고이득 특성을 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
6A to 6D are graphs showing the characteristics of the microstrip patch antenna 300 of the third embodiment. In particular, referring to FIGS. 6B and 6D, it will be appreciated that the microstrip patch antenna 300 may have a broadband characteristic of about 56 to 64 GHz and a high gain characteristic of about 6.3 dBi.

(제4 실시예)(Example 4)

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 8a 내지 8d는 제4 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나의 스미스 차트, 반사 계수, 방사 패턴, 안테나 이득 특성을 각각 나타낸 그래프이다.7 is an exploded perspective view illustrating a microstrip patch antenna according to a fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8D illustrate Smith charts, reflection coefficients, radiation patterns, and antenna gain characteristics of the microstrip patch antenna of the fourth embodiment. Each graph is shown.

도 7을 참조하면, 제4 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(400)는 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 유사한 구조일 수 있다. 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 다르게, 제4 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(400)에 있어서 제3 기판(301)은 적어도 하나 이상, 가령 2개가 마련될 수 있다. 아울러, 슬롯(205)은 스택 슬롯(306)에 비해 폭과 길이가 더 크게 설계될 수 있다. 이외의 구성은 제1 실시예와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 7, the microstrip patch antenna 400 of the fourth embodiment may have a structure similar to that of the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment. Unlike the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment, at least one third substrate 301 may be provided in the microstrip patch antenna 400 of the fourth embodiment. In addition, the slot 205 may be designed to be larger in width and length than the stack slot 306. The other configuration may be the same as in the first embodiment.

마이크로스트립 패치 안테나(400)는 도 8a 내지 8d에서 보는 바와 같은 특성을 가질 수 있다. 마이크로스트립 패치 안테나(400)는 도 8b에 도시된 광대역 특성(대략 57 내지 64 GHz) 및 도 8d에 도시된 고이득 특성(대략 6.9 dBi)을 가질 수 있음은 물론이다. 이외에 대해서는 제1 실시예의 설명이 적용될 수 있다.
The microstrip patch antenna 400 may have characteristics as shown in FIGS. 8A to 8D. Of course, the microstrip patch antenna 400 may have the broadband characteristics shown in FIG. 8B (approximately 57 to 64 GHz) and the high gain characteristics shown in FIG. 8D (approximately 6.9 dBi). Otherwise, the description of the first embodiment may be applied.

(제5 실시예)(Fifth Embodiment)

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 10a 내지 10d는 제5 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나의 스미스 차트, 반사 계수, 방사 패턴, 안테나 이득 특성을 각각 나타낸 그래프이다.9 is an exploded perspective view illustrating a microstrip patch antenna according to a fifth embodiment of the present invention, and FIGS. 10A to 10D illustrate Smith charts, reflection coefficients, radiation patterns, and antenna gain characteristics of the microstrip patch antenna of the fifth embodiment. Each graph is shown.

도 9를 참조하면, 제5 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(500)는 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 유사한 구조일 수 있다. 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 다르게, 제5 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(400)에 있어서 제3 기판(301)은 적어도 하나 이상, 가령 2개가 마련될 수 있다. 이와 더불어, 개방 선로(104)의 길이를 제1 실시예에서와 다르게 설계할 수 있다. 이외에 대한 것은 제1 실시예와 동일할 수 있다. 상기와 같이 구성된 마이크로스트립 패치 안테나(500)의 특성은 도 10a 내지 10d에 도시된다. 이중에서 관심의 대상은 도 10b로부터 알 수 있는 광대역 특성(대략 57 내지 64 GHz)과 도 10d로부터 알 수 있는 고이득 특성(대략 6.3 dBi)이다.
Referring to FIG. 9, the microstrip patch antenna 500 of the fifth embodiment may have a structure similar to that of the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment. Unlike the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment, at least one third substrate 301 may be provided in the microstrip patch antenna 400 of the fifth embodiment. In addition, the length of the open line 104 can be designed differently than in the first embodiment. Other things may be the same as in the first embodiment. The characteristics of the microstrip patch antenna 500 configured as described above are shown in FIGS. 10A to 10D. Of particular interest are the broadband characteristics (approximately 57 to 64 GHz) as seen from FIG. 10B and the high gain characteristics (approximately 6.3 dBi) as seen from FIG. 10D.

(제6 실시예)(Sixth Embodiment)

도 11a는 본 발명의 제6 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 11b는 그 평면도이고, 도 11c는 그 단면도이다.FIG. 11A is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna according to a sixth embodiment of the present invention, FIG. 11B is a plan view thereof, and FIG. 11C is a sectional view thereof.

도 11a 내지 11c를 참조하면, 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)는 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 유사한 구조일 수 있다. 제1 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(100)와 다르게, 제3 층(30)과 제4 층(40) 사이에 패치(357)가 형성된 기판(351)으로 구성된 패치층(35)이 더 포함될 수 있다. 기판(351)은 제1 기판(101)과 동일 두께 및/또는 동일 소재, 가령 대략 0.1 mm 두께의 LTCC 기판일 수 있다. 패치(357)는 가령 Y 방향으로 연장된 장방형일 수 있다.11A through 11C, the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment may have a structure similar to that of the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment. Unlike the microstrip patch antenna 100 of the first embodiment, a patch layer 35 composed of a substrate 351 having a patch 357 formed between the third layer 30 and the fourth layer 40 may be further included. have. The substrate 351 may be an LTCC substrate having the same thickness and / or the same material as the first substrate 101, for example, about 0.1 mm thick. The patch 357 may be, for example, a rectangle extending in the Y direction.

마이크로스트립 선로에 의해 슬롯(205)과 스택 슬롯(306)을 통해 급전된다. 급전된 에너지는 스택 슬롯(306) 위의 기판(351)을 통해 패치(357)로 기생 결합하고, 기생 결합한 패치(357)에서 패치 안테나(402)로 송신 혹은 수신된다. 급전 선로에서 패치 안테나(402)쪽으로 바라본 입력 임피던스는 슬롯(205), 스택 슬롯(306), 패치(357) 및 패치 안테나(402)의 임피턴스 합이 될 수 있다. 패치(357)의 크기 역시 마이크로스트립 패치 안테나(600)의 특성을 결정할 중요한 변수 중의 하나로 작용할 수 있다. The feed through the slot 205 and the stack slot 306 by the microstrip line. The energized energy is parasiticly coupled to the patch 357 via the substrate 351 on the stack slot 306, and transmitted or received from the parasitic coupled patch 357 to the patch antenna 402. The input impedance seen toward the patch antenna 402 at the feed line may be the sum of the impedances of the slot 205, the stack slot 306, the patch 357, and the patch antenna 402. The size of the patch 357 may also act as one of the important variables to determine the characteristics of the microstrip patch antenna 600.

도 12a 내지 12d는 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)의 스미스 차트, 반사 계수, 방사 패턴, 안테나 이득 특성을 각각 나타낸 그래프이다. 특히, 도 12b에서 알 수 있듯이 마이크로스트립 패치 안테나(600)는 반사계수 -30 dB를 기준으로 대략 57 내지 64 GHz 주파수 대역을 갖는 광대역 특성을 가질 수 있다. 아울러, 도 12d에서 알 수 있듯이 대략 7.3 dBi 정도의 높은 안테나 이득 특성을 가질 수 있다.
12A to 12D are graphs showing Smith charts, reflection coefficients, radiation patterns, and antenna gain characteristics of the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment, respectively. In particular, as shown in FIG. 12B, the microstrip patch antenna 600 may have a broadband characteristic having a frequency band of about 57 to 64 GHz based on a reflection coefficient of −30 dB. In addition, as can be seen in Figure 12d may have a high antenna gain characteristics of about 7.3 dBi.

(제7 실시예)(Seventh Embodiment)

도 13은 본 발명의 제7 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 14a 내지 14d는 제7 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나의 스미스 차트, 반사 계수, 방사 패턴, 안테나 이득 특성을 각각 나타낸 그래프이다.FIG. 13 is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna of a seventh embodiment of the present invention, and FIGS. 14A to 14D show Smith charts, reflection coefficients, radiation patterns, and antenna gain characteristics of the microstrip patch antenna of the seventh embodiment, respectively. It is a graph.

도 13을 참조하면, 제7 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(700)는 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)와 유사한 구조일 수 있다. 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)와 다르게, 제7 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(700)에 있어서 기판(351)은 적어도 하나 이상, 가령 2개가 마련될 수 있다. 그리고, 제4 기판(401)은 2개가 마련될 수 있다.Referring to FIG. 13, the microstrip patch antenna 700 of the seventh embodiment may have a structure similar to that of the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment. Unlike the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment, in the microstrip patch antenna 700 of the seventh embodiment, at least one or more substrates 351 may be provided. In addition, two fourth substrates 401 may be provided.

도 14a 내지 14d에 나타낸 제7 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(700)의 특성은 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)의 특성과 유사할 수 있다. 그외의 설명은 제6 실시예 혹은 제1 실시예의 설명이 적용될 수 있다.
The characteristics of the microstrip patch antenna 700 of the seventh embodiment shown in FIGS. 14A through 14D may be similar to those of the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment. Otherwise, the description of the sixth embodiment or the first embodiment may be applied.

(제8 실시예)(Example 8)

도 15는 본 발명의 제8 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 16a 내지 16d는 제8 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나의 스미스 차트, 반사 계수, 방사 패턴, 안테나 이득 특성을 각각 나타낸 그래프이다.15 is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna of an eighth embodiment of the present invention, and FIGS. 16A to 16D show Smith charts, reflection coefficients, radiation patterns, and antenna gain characteristics of the microstrip patch antenna of the eighth embodiment, respectively. It is a graph.

도 15를 참조하면, 제8 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(800)는 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)에 비해 제3 기판(301)은 2개로 증가되고, 제4 기판(401)은 2개로 축소된 구성일 수 있다. 이외에 나머지 구성에 대해서는 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)의 구성과 동일할 수 있다. 제8 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(800)는 도 16b 및 16d에서 알 수 있듯이 광대역 특성(대략 57 내지 63 GHz 주파수 대역) 및 고이득 특성(대략 6.3 dBi)을 가질 수 있다.
15, the microstrip patch antenna 800 of the eighth embodiment is increased to two third substrates 301 and the fourth substrate 401 is larger than the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment. It may be a configuration reduced to two. The rest of the configuration may be the same as that of the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment. The microstrip patch antenna 800 of the eighth embodiment may have broadband characteristics (approximately 57 to 63 GHz frequency band) and high gain characteristics (approximately 6.3 dBi) as shown in FIGS. 16B and 16D.

(제9 실시예)(Example 9)

도 17a는 본 발명의 제9 실시예에 따른 마이크로스트립 패치 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 17b는 그 평면도이고, 도 17c는 그 단면도이다.17A is an exploded perspective view showing a microstrip patch antenna according to the ninth embodiment of the present invention, FIG. 17B is a plan view thereof, and FIG. 17C is a sectional view thereof.

도 17a 내지 17c를 참조하면, 제9 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(900)는 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)와 유사한 구조일 수 있다. 제6 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(600)와 다르게, 제2 층(20)과 제3 층(30) 사이에 패치(357)가 형성된 기판(351)으로 구성된 패치층(35)이 더 포함될 수 있다. 이외에 대한 것은 제6 실시예와 동일할 수 있다.17A to 17C, the microstrip patch antenna 900 of the ninth embodiment may have a structure similar to that of the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment. Unlike the microstrip patch antenna 600 of the sixth embodiment, a patch layer 35 composed of a substrate 351 having a patch 357 formed between the second layer 20 and the third layer 30 may be further included. have. Other things may be the same as in the sixth embodiment.

마이크로스트립 선로에 의해 슬롯(205)을 통해 급전된다. 급전된 에너지는 슬롯(205)과 스택 슬롯(306) 사이의 패치(357)에 기생 결합하고, 기생 결합된 패치(357)는 스택 슬롯(306)을 통하여 급전된다. 급전된 에너지는 스택 슬롯(306) 위 제4 기판(401)을 통하여 패치 안테나(402)로 송신 혹은 수신된다. 급전 선로에서 패치 안테나(402)쪽으로 바라본 입력 임피던스는 슬롯(205), 스택 슬롯(306), 패치(357) 및 패치 안테나(402)의 임피턴스 합이 될 수 있다. 패치(357)의 크기 역시 마이크로스트립 패치 안테나(600)의 특성을 결정할 중요한 변수 중의 하나로 작용할 수 있다. The feed through slot 205 is by microstrip lines. The energized energy is parasiticly coupled to the patch 357 between the slot 205 and the stack slot 306, and the parasitic coupled patch 357 is fed through the stack slot 306. The energized energy is transmitted or received to the patch antenna 402 via the fourth substrate 401 on the stack slot 306. The input impedance seen toward the patch antenna 402 at the feed line may be the sum of the impedances of the slot 205, the stack slot 306, the patch 357, and the patch antenna 402. The size of the patch 357 may also act as one of the important variables to determine the characteristics of the microstrip patch antenna 600.

도 18a 내지 18d는 제9 실시예의 마이크로스트립 패치 안테나(900)의 스미스 차트, 반사 계수, 방사 패턴, 안테나 이득 특성을 각각 나타낸 그래프이다. 특히, 도 18b에서 알 수 있듯이 마이크로스트립 패치 안테나(900)는 반사계수 -30 dB를 기준으로 대략 57 내지 64 GHz 주파수 대역을 갖는 광대역 특성을 가질 수 있다. 아울러, 도 18d에서 알 수 있듯이 대략 6.3 dBi 정도의 높은 안테나 이득 특성을 가질 수 있다.
18A to 18D are graphs showing Smith charts, reflection coefficients, radiation patterns, and antenna gain characteristics of the microstrip patch antenna 900 of the ninth embodiment, respectively. In particular, as shown in FIG. 18B, the microstrip patch antenna 900 may have a broadband characteristic having a frequency band of about 57 to 64 GHz based on a reflection coefficient of −30 dB. In addition, as can be seen in Figure 18d may have a high antenna gain characteristics of about 6.3 dBi.

이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention. The appended claims should be construed to include other embodiments.

Claims (12)

유전체층과;
상기 유전체층 내부에 배치된 제1 방향으로 연장된 급전 회로와;
상기 유전체층 내부에 배치되고, 상기 급전 회로의 상부에 배치된 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 연장된 제1 슬롯 및 상기 제1 슬롯의 상부에 배치되어 상기 제1 슬롯과 상하 중첩되어 정렬되고 상기 제2 방향으로 연장된 제2 슬롯과; 그리고
상기 유전체층의 상부에 배치되고, 상기 제2 슬롯의 상부에 배치된 패치 안테나를 포함하고,
상기 제2 슬롯은 상기 제1 슬롯과 크기가 다르고, 상기 제1 슬롯과 상기 제2 슬롯 모두에 의해 상기 패치 안테나가 급전되는 마이크로스트립 패치 안테나.A dielectric layer;
A power feeding circuit extending in a first direction disposed inside the dielectric layer;
A first slot disposed in the dielectric layer and extending in a second direction different from the first direction disposed on the power supply circuit, and disposed on an upper portion of the first slot and vertically overlapping with the first slot; A second slot extending in the second direction; And
A patch antenna disposed on the dielectric layer, the patch antenna disposed on the second slot,
The second slot is different in size from the first slot, and the microstrip patch antenna is fed to the patch antenna by both the first slot and the second slot. 제1항에 있어서,
상기 유전체층은 복수개의 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기판, 복수개의 실리콘 기판, 복수개의 인쇄회로기판, 또는 복수개의 액정 폴리머 기판이 적층된 것을 포함하는 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 1,
The dielectric layer may include a plurality of low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrates, a plurality of silicon substrates, a plurality of printed circuit boards, or a plurality of liquid crystal polymer substrates. 제1항에 있어서,
상기 급전 회로는 마이크로스트립 라인, 스트립 라인, 또는 이들이 임베드된 형태의 피드 선로와 개방 선로를 포함하는 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 1,
The feed circuit includes a microstrip line, a strip line, or a feed line and an open line in which they are embedded. 제1항에 있어서,
상기 제2 슬롯은 상기 제1 슬롯에 비해 폭과 길이가 크거나 작은 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 1,
The second slot is a microstrip patch antenna having a greater width or length than the first slot. 제1항에 있어서,
상기 급전 회로의 하부에 배치된 에어 캐비티를 더 포함하는 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 1,
The microstrip patch antenna further comprising an air cavity disposed under the power supply circuit. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유전체층의 내부에 배치되고, 상기 패치 안테나와 상하 이격된 패치를 더 포함하고;
상기 패치는 상기 패치 안테나와 상기 제2 슬롯 사이에 배치된 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 1,
A patch disposed inside the dielectric layer, the patch further spaced apart from the patch antenna;
And said patch is disposed between said patch antenna and said second slot. 제1 방향으로 연장된 피드 선로와 개방 선로를 포함하는 제1 유전체 기판과;
상기 제1 유전체 기판 상에 적층되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 연장된 장방형 제1 슬롯을 포함하는 제2 유전체 기판과;
상기 제2 유전체 기판 상에 적층되고, 상기 제1 슬롯과 크기가 상이하고 상하 중첩 정렬된 상기 제2 방향으로 연장된 장방형 제2 슬롯을 포함하는 제3 유전체 기판과;
상기 제3 유전체 기판 상에 적층되고, 개방된 상면을 가지며 상기 개방된 상면에 패치 안테나가 배치된 제4 유전체 기판과; 그리고
상기 제3 및 제4 유전체 기판 사이에 배치되고, 상면에 패치가 배치된 제5 유전체 기판을 포함하고,
상기 제1 슬롯 및 상기 제2 슬롯에 의해 상기 패치 안테나가 급전되는 마이크로스트립 패치 안테나.A first dielectric substrate comprising a feed line and an open line extending in a first direction;
A second dielectric substrate stacked on the first dielectric substrate and including a rectangular first slot extending in a second direction perpendicular to the first direction;
A third dielectric substrate stacked on the second dielectric substrate and including a rectangular second slot extending in the second direction, the second slot being different in size from the first slot and aligned vertically;
A fourth dielectric substrate stacked on the third dielectric substrate, the fourth dielectric substrate having an open top surface and a patch antenna disposed on the open top surface; And
A fifth dielectric substrate disposed between the third and fourth dielectric substrates and having a patch disposed on an upper surface thereof;
And the patch antenna is fed by the first slot and the second slot. 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제1 내지 제5 유전체 기판 각각은 적어도 하나의 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기판, 적어도 하나의 실리콘 기판, 적어도 하나의 인쇄회로기판, 또는 적어도 하나의 액정 폴리머 기판을 포함하는 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 8,
Each of the first to fifth dielectric substrates includes at least one low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate, at least one silicon substrate, at least one printed circuit board, or at least one liquid crystal polymer substrate. 제8항에 있어서,
상기 제2 및 제3 기판 각각은 상면에 접지층을 더 포함하는 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 8,
Each of the second and third substrates further includes a ground layer on the top surface of the microstrip patch antenna. 제11항에 있어서,
상기 제1 슬롯은 상기 제2 기판의 상면에 배치된 접지층에 형성되고,
상기 제2 슬롯은 상기 제3 기판의 상면에 배치된 접지층에 형성된 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 11,
The first slot is formed in the ground layer disposed on the upper surface of the second substrate,
The second slot is a microstrip patch antenna formed on the ground layer disposed on the upper surface of the third substrate.
KR1020100083473A 2010-08-27 2010-08-27 Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics KR101111668B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100083473A KR101111668B1 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100083473A KR101111668B1 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080093255A Division KR100988909B1 (en) 2008-09-23 2008-09-23 Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100119528A KR20100119528A (en) 2010-11-09
KR101111668B1 true KR101111668B1 (en) 2012-03-13

Family

ID=43405544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100083473A KR101111668B1 (en) 2010-08-27 2010-08-27 Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101111668B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022731A (en) * 2012-11-28 2013-04-03 北京中欧美经济技术发展中心 Multi-frequency circularly polarized stacked micro-strip antenna

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101891084B1 (en) 2012-05-23 2018-08-24 삼성전자주식회사 Aperture-coupled microstrip antenna and manufacturing method thereof
CN103000994A (en) * 2012-12-04 2013-03-27 何小祥 Micro-strip antenna unit and array thereof
KR102193134B1 (en) 2013-10-14 2020-12-21 삼성전자주식회사 Wearable body sensing device and system including the same
KR102509286B1 (en) * 2021-05-12 2023-03-10 영남대학교 산학협력단 Beam control device and fabricating method thereof, and communication device with the same
WO2024080839A1 (en) * 2022-10-14 2024-04-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Mm-wave resonant termination load embedded in a pcb substrate and antenna array including the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999031757A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-24 Allgon Ab Dual band antenna
JP2008515253A (en) * 2004-09-24 2008-05-08 ジャスト・サール Planar antenna for mobile satellite applications
US20080111759A1 (en) * 2004-05-28 2008-05-15 Telefonaktiebolaget Lm Ericksson (Publ) Antenna Arrangement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999031757A1 (en) * 1997-12-12 1999-06-24 Allgon Ab Dual band antenna
US20080111759A1 (en) * 2004-05-28 2008-05-15 Telefonaktiebolaget Lm Ericksson (Publ) Antenna Arrangement
JP2008515253A (en) * 2004-09-24 2008-05-08 ジャスト・サール Planar antenna for mobile satellite applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022731A (en) * 2012-11-28 2013-04-03 北京中欧美经济技术发展中心 Multi-frequency circularly polarized stacked micro-strip antenna

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100119528A (en) 2010-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100988909B1 (en) Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics
KR101677521B1 (en) High gain metamaterial antenna device
US9819098B2 (en) Antenna-in-package structures with broadside and end-fire radiations
US7444734B2 (en) Apparatus and methods for constructing antennas using vias as radiating elements formed in a substrate
JP4918594B2 (en) Antenna based on metamaterial structure
KR101111668B1 (en) Microstrip patch antenna with high gain and wide band characteristics
Al Henawy et al. New thermoplastic polymer substrate for microstrip antennas at 60 GHz
EP1768211A1 (en) Flat-plate mimo array antenna with an isolation element
CN111293428B (en) Patch antenna unit and packaging antenna structure
US20130300624A1 (en) Broadband end-fire multi-layer antenna
EL_Mashade et al. Design and analysis of 28GHz rectangular microstrip patch array antenna
EP3214697B1 (en) Antenna and antenna module comprising the same
TWI738121B (en) Low-loss and flexible transmission line-integrated multi-port antenna for mmwave band and mobile communication terminal including the same
KR100449396B1 (en) Patch antenna and electronic equipment using the same
TWI716133B (en) Low-loss and flexible transmission line-integrated antenna for mmwave band and mobile communication terminal including the same
CN108649346A (en) A kind of millimeter wave antenna array
KR100980779B1 (en) Apparatus of Chip Antenna For Ultra-Wide-Band Applications
Wang et al. Radiofrequency MEMS-enabled polarisation-reconfigurable antenna arrays on multilayer liquid crystal polymer
Calvez et al. New millimeter wave packaged antenna array on IPD technology
US20220359993A1 (en) Antenna device which is suitable for wireless communications according to a 5g network standard, rf transceiver containing an antenna device, and method for use in wireless communications according to a 5g network standard
Sarrazin et al. Low cost 60 GHz new thin Pyralux membrane antennas fed by substrate integrated waveguide
US11909133B2 (en) Dielectrically loaded printed dipole antenna
KR100970016B1 (en) Internal antenna with multiple layer
Vettikalladi et al. 60 GHz membrane supported aperture coupled patch antenna based on FR4 and new thin Pyralux substrate
Madhav et al. Planar Inverted-F Antenna on Liquid Crystal Polymer Substrate for PCS, UMTS, WIBRO Applications

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150727

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee