KR101304313B1

KR101304313B1 - Microstrip patch antenna

Info

Publication number: KR101304313B1
Application number: KR1020110143073A
Authority: KR
Inventors: 최세환; 이재영
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-09-11
Also published as: KR20130074940A

Abstract

안테나가 제공된다. 본 안테나는, 기판의 하면의 제1 영역에 급전을 위한 도파관이 도파관의 길이방향에 수직하도록 접속되고, 그라운드에 도파관이 접속되는 제1 영역의 도체가 제거되며,안테나부가 기판의 상면에 배치되고 도파관에서 인가된 전자기파를 급전 전력으로 하여 신호를 송신하게 되어, 별도의 구조 변환이나 추가 구조 필요 없이 도파관에서 마이크로 스트립 패치 안테나에 급전을 할 수 있게 되며, 이에 따라 별도의 변환 구조에 따른 손실을 없앨 수 있으며 소형화가 가능하게 된다.An antenna is provided. The antenna has a waveguide for power feeding to a first region of the lower surface of the substrate so that the waveguide for feeding is perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide, the conductor of the first region where the waveguide is connected to ground is removed, and the antenna portion is disposed on the upper surface of the substrate. The signal is transmitted using the electromagnetic wave applied from the waveguide as the feed power, so that the microstrip patch antenna can be fed from the waveguide without the need for a separate structure conversion or additional structure, thereby eliminating the loss due to the separate conversion structure. It can be miniaturized.

Description

마이크로 스트립 패치 안테나 {Microstrip patch antenna}Microstrip patch antenna

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마이크로 스트립 패치 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a micro strip patch antenna.

무선 통신 기술이 고속, 대용량화로 발전하고 있다. 따라서 무선 통신 기기 등에 사용되는 동작 주파수가 자연히 수십 ㎓이상의 밀리미터파 대역으로 올라가고 있다. 또한, 사용 환경이 주파수의 특성상 근거리 통신과 같이 아주 짧은 거리인 피코셀(pico cell) 개념으로 정의되고 있다. Wireless communication technology is developing with high speed and large capacity. Therefore, the operating frequency used in wireless communication devices and the like naturally rises to the millimeter wave band of several tens of kHz or more. In addition, the usage environment is defined as a pico cell (pico cell) concept that is a very short distance, such as near field communication due to the nature of the frequency.

이러한 환경을 고려했을 때 밀리미터파 대역에서 송수신 모듈의 신호 전송을 위해서는 전송선로의 손실이 커서, 도파관 형태를 많이 사용해 왔다. 도파관 선로에서 평면 형태의 마이크로스트립 패치 안테나에 급전을 하려면, 도파관-마이크로스트립 변환구조를 필요로 한다. In consideration of such an environment, the loss of the transmission line is large for the signal transmission of the transmission / reception module in the millimeter wave band, and the waveguide type has been frequently used. To feed a planar microstrip patch antenna on the waveguide track, a waveguide-to-microstrip conversion structure is required.

이러한 변환구조는 주로 마이크로스트립 프루브 방식과 finline 변환 방식을 주로 사용해 왔다. 종래 기술 방식은 도파관 형태로 되어 있는 회로에서 마이크로스트립 선로로 변환하려면, backshort 구조나 추가적인 변환 구간을 요구하기 때문에 소형화에 문제가 있다.This conversion structure has mainly used the microstrip probe method and the finline conversion method. The prior art method has a problem in miniaturization because it requires a backshort structure or an additional conversion section in order to convert the waveguide circuit into a microstrip line.

이에 따라, 별도의 구조 변환이나 추가 구조 필요 없이 도파관에서 마이크로 스트립 패치 안테나에 급전을 하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
Accordingly, there is a demand for a method for feeding a microstrip patch antenna from the waveguide without the need for a separate structure conversion or additional structure.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기판의 하면의 제1 영역에 급전을 위한 도파관이 도파관의 길이방향에 수직하도록 접속되고, 그라운드에 도파관이 접속되는 제1 영역의 도체가 제거되며,안테나부가 기판의 상면에 배치되고 도파관에서 인가된 전자기파를 급전 전력으로 하여 신호를 송신하는 안테나를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to connect a waveguide for feeding power to a first region of a lower surface of a substrate so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide, and to connect the waveguide to ground. The conductor of the first region is removed, and the antenna unit is disposed on the upper surface of the substrate, and provides an antenna for transmitting a signal using the electromagnetic wave applied from the waveguide as the feed power.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나는, 하면의 제1 영역에 급전을 위한 도파관이 접속되는 기판; 상기 기판의 하면에 배치되고, 상기 도파관이 접속되는 상기 제1 영역의 도체가 제거된 그라운드; 및 상기 기판의 상면에 배치되고 상기 도파관에서 인가된 전자기파를 급전 전력으로 하여 신호를 송신하는 안테나부;를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the antenna is a substrate that is connected to the waveguide for feeding power to the first area of the lower surface; A ground disposed on a lower surface of the substrate and having a conductor removed from the first region to which the waveguide is connected; And an antenna unit disposed on an upper surface of the substrate and configured to transmit a signal by using the electromagnetic wave applied from the waveguide as feed power.

그리고, 상기 안테나부는, 상기 기판의 상면에 상기 제1 영역과 마주보도록 배치된 금속판 형태의 제1 급전부;를 포함할 수도 있다. The antenna unit may include a first feed part in the form of a metal plate disposed to face the first area on an upper surface of the substrate.

또한, 상기 안테나부는, 상기 기판의 상면에 배치되고 상기 급전부와 전송선을 통해 연결된 제1 방사부; 및 상기 기판의 상면에 배치되고 상기 급전부와 전송선을 통해 연결되며 상기 제1 방사부와 대칭되도록 배치되는 제2 방사부;를 포함할 수도 있다. The antenna unit may further include: a first radiation unit disposed on an upper surface of the substrate and connected to the power supply unit via a transmission line; And a second radiator disposed on an upper surface of the substrate and connected to the feeder through a transmission line, and disposed to be symmetrical with the first radiator.

그리고, 상기 제1 영역은, 그 모양이 상기 도파관의 절단면의 모양에 대응될 수도 있다. The shape of the first region may correspond to the shape of the cut surface of the waveguide.

또한, 상기 도파관은 구형(矩形) 도파관이고, 상기 제1 영역은 상기 구형 도파관의 절단면에 대응되는 사각형 모양일 수도 있다. The waveguide may be a spherical waveguide, and the first region may have a rectangular shape corresponding to a cut surface of the spherical waveguide.

그리고, 상기 안테나부는, 급전부 및 방사부의 모양이 사각형일 수도 있다. The antenna unit may have a quadrangular shape of a feeding unit and a radiating unit.

또한, 상기 안테나부는, 상기 기판의 상면에 상기 제1 영역과 마주보도록 배치된 금속판 형태의 제2 급전부; 상기 기판의 상면에 배치되고 상기 제2 급전부와 전송선을 통해 연결된 제3 방사부; 및 상기 기판의 상면에 배치되고 상기 제2 급전부와 전송선을 통해 연결되며 상기 제3 방사부와 대칭되도록 배치되는 제4 방사부;를 더 포함할 수도 있다. The antenna unit may further include: a second feed part in the form of a metal plate disposed on an upper surface of the substrate so as to face the first area; A third radiating part disposed on an upper surface of the substrate and connected to the second feeding part through a transmission line; And a fourth radiator disposed on an upper surface of the substrate, connected to the second feeder through a transmission line, and disposed to be symmetrical with the third radiator.

그리고, 상기 제1 영역은, 상기 제1 급전부 및 상기 제2 급전부를 포함하는 영역이며, 상기 그라운드는, 상기 제1 영역 내의 상기 제1 급전부와 제2 급전부 사이에 해당되는 영역에 2개의 전극선이 배치될 수도 있다.
The first area is an area including the first feed part and the second feed part, and the ground is located in an area corresponding to the first feed part and the second feed part in the first area. Two electrode lines may be arranged.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 기판의 하면의 제1 영역에 급전을 위한 도파관이 도파관의 길이방향에 수직하도록 접속되고, 그라운드에 도파관이 접속되는 제1 영역의 도체가 제거되며,안테나부가 기판의 상면에 배치되고 도파관에서 인가된 전자기파를 급전 전력으로 하여 신호를 송신하는 안테나를 제공할 수 있게 되어, 별도의 구조 변환이나 추가 구조 필요 없이 도파관에서 마이크로 스트립 패치 안테나에 급전을 할 수 있게 되며, 이에 따라 별도의 변환 구조에 따른 손실을 없앨 수 있으며 소형화가 가능하게 된다.
According to various embodiments of the present disclosure, a waveguide for feeding power is connected to the first region of the lower surface of the substrate so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide, and the conductor of the first region where the waveguide is connected to the ground is removed, and the antenna portion of the substrate It is possible to provide an antenna for transmitting a signal by using the electromagnetic wave applied on the upper surface of the waveguide applied as a feed power, it is possible to feed the microstrip patch antenna from the waveguide without the need for additional structural conversion or additional structure, Accordingly, the loss due to the separate conversion structure can be eliminated and the size can be reduced.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나의 구성을 도시한 사시도,
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나의 구성을 위에서 바라본 평면도,
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나의 구성을 앞에서 바라본 정면도,
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나의 구성을 옆에서 바라본 측면도,
도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나의 기판 상면에 배치되는 안테나부의 구성을 도시한 도면,
도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나의 기판 하면에 배치되는 그라운드의 구성을 도시한 도면,
도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도파관 내의 아이리스의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부의 전기장의 분포를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부 및 그라운드의 도체 부분을 실제로 만든 것의 사진을 도시한 도면,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부에 배열 안테나 2개가 배치된 경우의 사시도를 도시한 도면,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부에 배열 안테나 2개가 배치된 경우의 평면도를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 2개의 배열 안테나가 포함된 안테나의 도체 부분을 실제로 만든 샘플의 사진을 도시한 도면,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 1 by 2 안테나 및 2 by 2 안테나에 대해 24GHz 대역에서 설계된 안테나의 반사계수의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 3에 도시된 1 by 2 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4a 내지 도 5에 도시된 2 by 2 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.Figure 1a is a perspective view showing the configuration of an antenna, according to an embodiment of the present invention,
Figure 1b is a plan view from above of the configuration of an antenna, according to an embodiment of the present invention,
Figure 1c is a front view of the front of the configuration of the antenna, according to an embodiment of the present invention,
Figure 1d is a side view as viewed from the side of the configuration of the antenna, according to an embodiment of the present invention,
1E is a diagram illustrating a configuration of an antenna unit disposed on a substrate upper surface of an antenna according to an embodiment of the present invention;
Figure 1f is a view showing the configuration of the ground disposed on the lower surface of the antenna substrate, according to an embodiment of the present invention,
1G illustrates the structure of an iris in a waveguide, in accordance with an embodiment of the present invention;
2 is a view showing a distribution of an electric field of an antenna unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a view showing a picture of what actually made the conductor portion of the antenna portion and ground, according to an embodiment of the present invention,
4A is a perspective view illustrating two antennas arranged in an antenna unit according to one embodiment of the present invention;
4B is a plan view showing two antennas arranged in an antenna unit according to one embodiment of the present invention;
5 is a view showing a picture of a sample actually making a conductor portion of an antenna including two array antennas according to an embodiment of the present invention;
6A and 6B illustrate simulation results of reflection coefficients of an antenna designed in a 24 GHz band for a 1 by 2 antenna and a 2 by 2 antenna according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a view showing a radiation pattern of the 1 by 2 antenna shown in FIGS. 1A to 3 according to one embodiment of the present invention; FIG.
8 is a diagram illustrating a radiation pattern of the 2 by 2 antenna shown in FIGS. 4A to 5 according to one embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 1개의 안테나부를 포함하는 안테나(100) 및 도파관(150)의 구성을 도시한 도면이다. 1A to 1G are diagrams showing the configuration of an antenna 100 and a waveguide 150 including one antenna unit according to an embodiment of the present invention.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(100)의 구성을 위에서 바라본 평면도이다. 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(100)의 구성을 앞에서 바라본 정면도이다. 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(100)의 구성을 옆에서 바라본 측면도이다. 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(100)의 기판(120) 상면에 배치되는 안테나부(110)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(100)의 기판(130) 하면에 배치되는 그라운드(130)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도파관(150) 내의 아이리스(160)의 구조를 도시한 도면이다. 1A is a perspective view illustrating a configuration of an antenna 100 according to an embodiment of the present invention. 1B is a plan view from above of the configuration of the antenna 100 according to an embodiment of the present invention. Figure 1c is a front view of the configuration of the antenna 100, according to an embodiment of the present invention from the front. 1D is a side view as viewed from the side of the configuration of the antenna 100, according to an embodiment of the present invention. FIG. 1E is a diagram illustrating a configuration of an antenna unit 110 disposed on an upper surface of a substrate 120 of an antenna 100 according to an embodiment of the present invention. 1F is a diagram illustrating a configuration of the ground 130 disposed on the bottom surface of the substrate 130 of the antenna 100 according to an embodiment of the present invention. 1G illustrates the structure of iris 160 in waveguide 150 in accordance with one embodiment of the present invention.

도 1a 내지 도 1f에 도시된 바와 같이, 안테나(100)는 마이크로 스트립(microstrip) 패치 안테나 형태이고, 안테나(100)는 하면에 도파관(150)이 접속되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 안테나(100)는 도파관(150)을 통해 전송되는 신호가 급전부(110)에 직접 인가되어 이를 이용하여 급전하여 신호를 송신하게 된다. 1A to 1F, the antenna 100 may be in the form of a microstrip patch antenna, and the antenna 100 may check that the waveguide 150 is connected to the lower surface. In addition, the antenna 100 transmits a signal transmitted through the waveguide 150 directly to the power supply unit 110 and feeds the signal using the power supply unit 110.

구체적으로, 안테나(100)는 안테나부(110), 기판(120), 및 그라운드(130)를 포함한다. 안테나(100)의 안테나부(110), 기판(120), 및 그라운드(130)는 각각이 하나의 층을 구성한다. In detail, the antenna 100 includes an antenna unit 110, a substrate 120, and a ground 130. The antenna unit 110, the substrate 120, and the ground 130 of the antenna 100 each constitute one layer.

기판(120)은 안테나(100)의 기본적인 형태를 구성하는 것으로 유전체로 구성된다. 또한, 기판(120)은 하면의 제1 영역에 급전을 위한 도파관(150)이 도파관의 길이방향에 수직하도록 접속된다. 여기에서, 제1 영역(135)은 도파관(150)의 단면이 직접 연결되는 영역을 나타내며, 제1 영역(135)에 해당되는 부분은 그라운드(130)의 도체가 제거되어 있다. The substrate 120 constitutes a basic form of the antenna 100 and is formed of a dielectric. In addition, the substrate 120 is connected to the first region of the lower surface such that the waveguide 150 for power feeding is perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide. Here, the first region 135 represents a region where the cross section of the waveguide 150 is directly connected, and the portion of the first region 135 is removed from the conductor of the ground 130.

그라운드(130)는 기판(120)의 하면에 배치되는 접지면을 나타낸다. 또한, 그라운드(130)는 도체가 제거되어 있는 제1 영역(135)이 포함되어 있다. 제1 영역(135)은 도파관(150)이 접속되는 영역이므로 접지를 위한 도체가 제거되게 된다. The ground 130 represents a ground plane disposed on the bottom surface of the substrate 120. In addition, the ground 130 includes the first region 135 from which the conductor is removed. Since the first region 135 is a region to which the waveguide 150 is connected, the conductor for grounding is removed.

안테나부(110)는 기판(120)의 상면에 마이크로 스트립 라인 및 패치 형태로 배치된다. 그리고, 안테나부(110)는 도파관(150)에서 인가된 전자기파를 급전부(112)를 통해 급전하게 되고, 급전 전력을 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)로 전송하여 신호를 송신하게 된다.The antenna unit 110 is disposed in the form of a micro strip line and a patch on the upper surface of the substrate 120. In addition, the antenna unit 110 supplies the electromagnetic wave applied from the waveguide 150 through the power supply unit 112, and transmits power to the first radiation unit 114 and the second radiation unit 116 to transmit a signal. Will be sent.

구체적으로, 안테나부(110)는 제1 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)를 포함한다. 제1 급전부(112)는 기판(120)의 상면에 제1 영역(135)과 마주보도록 금속판 형태로 배치된다. 그리고, 제1 급전부(112)는 도파관(150)으로부터 인가되는 전자기파를 이용하여 급전을 받게 되며, 급전된 전력을 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)로 전송하게 된다. In detail, the antenna unit 110 includes a first feeding unit 112, a first radiating unit 114, and a second radiating unit 116. The first feed part 112 is disposed on the upper surface of the substrate 120 in the form of a metal plate to face the first region 135. The first feeder 112 receives power using electromagnetic waves applied from the waveguide 150 and transmits the fed power to the first radiator 114 and the second radiator 116.

제1 방사부(114)는 기판(120)의 상면에 배치되고 급전부(112)와 전송선을 통해 연결된다. 그리고, 제2 방사부(116)는 기판(120)의 상면에 배치되고 급전부(112)와 전송선을 통해 연결되며, 도 1b에 도시된 바와 같이 제1 방사부(114)와 대칭되도록 배치된다. The first radiating unit 114 is disposed on the upper surface of the substrate 120 and is connected to the power feeding unit 112 through a transmission line. In addition, the second radiating unit 116 is disposed on the upper surface of the substrate 120, is connected to the power supply unit 112 through a transmission line, and is disposed to be symmetrical with the first radiating unit 114 as shown in FIG. 1B. .

도 1b 및 도 1e에 도시된 바와 같이, 안테나부(110)의 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)는 직사각형 형태의 금속판 또는 패치 형태를 가지는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)는 급전부(112)를 중심으로 좌우 대칭 형태로 배치되는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)의 형태는 다양한 형태가 될 수 있으며 그 형태는 도파관(150)의 형태에 의해 결정된다. As shown in FIGS. 1B and 1E, the feed part 112, the first radiating part 114, and the second radiating part 116 of the antenna part 110 have a rectangular metal plate or patch shape. Can be. In addition, the first radiating unit 114 and the second radiating unit 116 can be confirmed that the left and right symmetrical shape with respect to the feed unit 112. However, the shape of the feed part 112, the first radiating part 114 and the second radiating part 116 may be a variety of forms, the shape is determined by the shape of the waveguide 150.

구체적으로, 제1 영역(135)은 그 모양이 도파관(150)의 절단면의 모양에 대응된다. 예를 들어, 도파관(150)이 구형(矩形) 도파관인 경우, 제1 영역(135)은 구형 도파관의 절단면에 대응되는 사각형 모양이 된다. 그리고, 이 경우 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)는 직사각형 형태가 된다. 반면, 도파관(150)이 원형 도파관인 경우 제1 영역(135), 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)는 원형 도파관의 절단면에 대응되는 원형이 된다.Specifically, the shape of the first region 135 corresponds to the shape of the cut surface of the waveguide 150. For example, when the waveguide 150 is a spherical waveguide, the first region 135 has a rectangular shape corresponding to the cut surface of the spherical waveguide. In this case, the feed part 112, the first radiating part 114, and the second radiating part 116 have a rectangular shape. On the other hand, when the waveguide 150 is a circular waveguide, the first region 135, the feed portion 112, the first radiation portion 114, and the second radiation portion 116 become circular corresponding to the cut surface of the circular waveguide. .

또한, 도파관(150) 내에는 도 1g에 도시된 아이리스(iris)(160)가 포함되어 있다. 아이리스(160)는 도파관(150) 내의 신호의 특정 주파수 대역을 통과시키고 하모닉 성분을 제거하는 역할을 한다. 즉 아이리스(160)는 밴드 패스 필터의 기능을 한다. 도 1g에 도시된 아이리스는 Dog Bone 형태인 것으로 구현되어 있으나, 이외에도 통과를 원하는 주파수 대역에 따라 원형, 사각형 등의 다양한 형태로 구현될 수 있다. In addition, the waveguide 150 includes the iris 160 shown in FIG. 1G. Iris 160 serves to pass a specific frequency band of the signal in waveguide 150 and to remove harmonic components. In other words, the iris 160 functions as a band pass filter. Although the iris illustrated in FIG. 1G is implemented in the form of a dog bone, in addition, the iris may be implemented in various forms such as a circle and a rectangle according to a desired frequency band.

이와 같이, 도 1a 내지 도 1g에 도시된 구조의 안테나(100)는 도파관(150)을 통해 전송되는 신호를 이용하여 급전을 하게 되며, 이에 따라 별도의 변환 구조에 따른 손실을 없앨 수 있으며 소형화가 가능하게 된다.As described above, the antenna 100 having the structure illustrated in FIGS. 1A to 1G supplies power using a signal transmitted through the waveguide 150, thereby eliminating a loss due to a separate conversion structure and miniaturization. It becomes possible.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부(110)의 전기장의 분포를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나부(110)의 급전부(112)는 도파관(150)을 통해 전송된 전자기파에 의해 유도된 전력을 이용하여 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)에 급전을 하게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)는 급전부(112)와 동일한 위상을 갖게 되어 방사가 이루어지게 된다. 이와 같이, 안테나(100)는 급전부(112)에 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)가 2개가 붙어 1 by 2 배열 안테나의 기능을 하게 된다. 또한, 안테나(100)는 급전부(112)도 하나의 방사면으로 볼 수도 있어 1 by 3 배열의 안테나로 기능할 수도 있게 된다. 2 is a diagram showing the distribution of the electric field of the antenna unit 110 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the power supply unit 112 of the antenna unit 110 uses the power induced by the electromagnetic wave transmitted through the waveguide 150 to form the first radiating unit 114 and the second radiating unit ( 116). As shown in FIG. 2, the first radiating unit 114 and the second radiating unit 116 have the same phase as the power feeding unit 112 to emit radiation. As described above, the antenna 100 has two first radiating parts 114 and two second radiating parts 116 attached to the feed part 112 to function as a 1 by 2 array antenna. In addition, the antenna 100 may also be viewed as a single radiation plane of the power supply unit 112 may be able to function as a 1 by 3 antenna.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부(110) 및 그라운드(130)의 도체 부분을 실제로 만든 것의 사진을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나부(110)는 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)를 포함하고, 그라운드(130)는 제1 영역(135)에 도체가 제거된 것을 확인할 수 있다. 3 is a view showing a picture of actually making a conductor portion of the antenna unit 110 and the ground 130 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the antenna unit 110 includes a feed unit 112, a first radiating unit 114, and a second radiating unit 116, and the ground 130 includes the first region 135. You can see that the conductor was removed.

이하에서는, 도 4a 내지 도 5를 참고하여 안테나부(110)에 배열 안테나 2개가 배치된 경우를 설명한다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부(110)에 배열 안테나 2개가 배치된 경우의 사시도를 도시한 도면이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나부(110)에 배열 안테나 2개가 배치된 경우의 평면도를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 2개의 배열 안테나가 포함된 안테나(400)의 도체 부분을 실제로 만든 샘플의 사진을 도시한 도면이다.Hereinafter, a case in which two array antennas are arranged in the antenna unit 110 will be described with reference to FIGS. 4A to 5. 4A is a diagram illustrating a perspective view when two array antennas are disposed in the antenna unit 110 according to an embodiment of the present invention. 4B is a diagram illustrating a plan view when two array antennas are disposed in the antenna unit 110 according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a photograph of a sample of a conductor portion of an antenna 400 including two array antennas according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 안테나부(110)는 제1 급전부(112), 제1 방사부(114) 및 제2 방사부(116)로 구성된 제1 배열 안테나 외에, 제2 급전부(412), 제3 방사부(414) 및 제4 방사부(416)로 구성된 제2 배열 안테나를 더 포함한다.As shown in FIGS. 4A and 4B, the antenna unit 110 may include a second antenna in addition to the first array antenna including the first feed unit 112, the first radiating unit 114, and the second radiating unit 116. It further includes a second array antenna consisting of a feed unit 412, the third radiating portion 414 and the fourth radiating portion 416.

구체적으로, 제2 급전부(412)는 기판(120)의 상면에 제1 영역(135)과 마주보도록 배치된 금속판 형태이다. 그리고, 제3 방사부(414)는 기판(120)의 상면에 배치되고 제2 급전부(412)와 전송선을 통해 연결된다. 또한, 제4 방사부(416)는 기판(120)의 상면에 배치되고 제2 급전부(412)와 전송선을 통해 연결되며 제3 방사부(414)와 대칭되도록 배치된다. In detail, the second feed part 412 is in the form of a metal plate disposed to face the first region 135 on the upper surface of the substrate 120. The third radiator 414 is disposed on the upper surface of the substrate 120 and is connected to the second feeder 412 through a transmission line. In addition, the fourth radiator 416 is disposed on the upper surface of the substrate 120, is connected to the second feeder 412 through a transmission line, and disposed to be symmetrical with the third radiator 414.

따라서, 이 경우 제1 영역(135)은 제1 급전부(112) 및 제2 급전부(412)를 포함하는 영역이다. 그리고, 그라운드(130)는 제1 영역(135) 내의 제1 급전부(112)와 제2 급전부(114) 사이에 해당되는 영역에 2개의 전극선(420, 425)이 배치되어 있다. 이와 같이, 그라운드(130)에 2개의 전극선(420, 425)이 배치됨으로써 2개의 배열 안테나로 도파관(150)에서 나오는 전자기파가 인가되게 된다.Therefore, in this case, the first area 135 is an area including the first feed part 112 and the second feed part 412. In the ground 130, two electrode lines 420 and 425 are disposed in an area corresponding to the first feed part 112 and the second feed part 114 in the first area 135. As such, the two electrode lines 420 and 425 are disposed in the ground 130 so that electromagnetic waves emitted from the waveguide 150 are applied to the two array antennas.

이와 같이 도 4a 내지 도 5에 도시된 구성에 의해, 2 by 2의 안테나를 구성할 수 있게 된다. As described above, the antenna of 2 by 2 can be configured by the configuration illustrated in FIGS. 4A to 5.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 1 by 2 안테나 및 2 by 2 안테나에 대해 24GHz 대역에서 설계된 안테나의 반사계수의 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다. 도 6a는 도 1a 내지 도 3에 도시된 1 by 2 안테나에 대한 결과이고, 도 4a 내지 도 5에 도시된 2 by 2 안테나에 대한 결과이다. 6A and 6B illustrate simulation results of reflection coefficients of an antenna designed in a 24 GHz band for a 1 by 2 antenna and a 2 by 2 antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 6A shows results for the 1 by 2 antenna shown in FIGS. 1A to 3, and results for the 2 by 2 antenna shown in FIGS. 4A to 5.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 3에 도시된 1 by 2 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4a 내지 도 5에 도시된 2 by 2 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a radiation pattern of the 1 by 2 antenna illustrated in FIGS. 1A through 3 according to one embodiment of the present invention. 8 is a diagram illustrating a radiation pattern of the 2 by 2 antenna illustrated in FIGS. 4A to 5 according to one embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 8을 통해 확인할 수 있듯이, 1 by 2 안테나는 방사성이 강하고, 2 by 2 안테나는 지향성이 강한 것을 확인할 수 있다. As can be seen through Figures 6a to 8, it can be seen that the 1 by 2 antenna has a strong radioactivity, the 2 by 2 antenna has a strong directivity.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

100 : 안테나 110 : 안테나부
112 : 급전부 114 : 제1 방사부
116 : 제2 방사부 120 : 기판
130 : 그라운드 135 : 제1 영역
150 : 도파관 160 : 아이리스100 antenna 110 antenna unit
112: power supply unit 114: first radiation unit
116: second radiating unit 120: substrate
130: ground 135: first region
150: waveguide 160: iris

Claims

하면의 제1 영역에 급전을 위한 도파관이 접속되는 기판;
상기 기판의 하면에 배치되고, 상기 도파관이 접속되는 상기 제1 영역의 도체가 제거된 그라운드; 및
상기 기판의 상면에 배치되고 상기 도파관에서 인가된 전자기파를 급전 전력으로 하여 신호를 송신하는 안테나부;를 포함하고,
상기 제1 영역의 모양은,
상기 도파관의 절단면의 모양에 대응되는 것을 특징으로 하는 안테나.
A substrate to which a waveguide for power feeding is connected to a first region of a lower surface;
A ground disposed on a lower surface of the substrate and having a conductor removed from the first region to which the waveguide is connected; And
An antenna unit disposed on an upper surface of the substrate and configured to transmit a signal by using the electromagnetic wave applied from the waveguide as feed power;
The shape of the first region is
And an antenna corresponding to a shape of a cut surface of the waveguide.

제 1항에 있어서,
상기 안테나부는,
상기 기판의 상면에 상기 제1 영역과 마주보도록 배치된 금속판 형태의 제1 급전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
The method of claim 1,
The antenna unit,
And a first feed part in the form of a metal plate disposed to face the first area on an upper surface of the substrate.

제 2항에 있어서,
상기 안테나부는,
상기 기판의 상면에 배치되고 상기 급전부와 전송선을 통해 연결된 제1 방사부; 및
상기 기판의 상면에 배치되고 상기 급전부와 전송선을 통해 연결되며 상기 제1 방사부와 대칭되도록 배치되는 제2 방사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
The method of claim 2,
The antenna unit,
A first radiating part disposed on an upper surface of the substrate and connected to the feeding part through a transmission line; And
And a second radiator disposed on an upper surface of the substrate and connected to the feeder through a transmission line and disposed to be symmetrical with the first radiator.

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제 1항에 있어서,
상기 도파관은 구형(矩形) 도파관이고,
상기 제1 영역은 상기 구형 도파관의 절단면에 대응되는 사각형 모양인 것을 특징으로 하는 안테나.
The method of claim 1,
The waveguide is a spherical waveguide,
The first region is an antenna, characterized in that the rectangular shape corresponding to the cut surface of the spherical waveguide.

제 5항에 있어서,
상기 안테나부는,
급전부 및 방사부의 모양이 사각형인 것을 특징으로 하는 안테나.
6. The method of claim 5,
The antenna unit,
An antenna, characterized in that the shape of the feed portion and the radiating portion is rectangular.

제 3항에 있어서,
상기 안테나부는,
상기 기판의 상면에 상기 제1 영역과 마주보도록 배치된 금속판 형태의 제2 급전부;
상기 기판의 상면에 배치되고 상기 제2 급전부와 전송선을 통해 연결된 제3 방사부; 및
상기 기판의 상면에 배치되고 상기 제2 급전부와 전송선을 통해 연결되며 상기 제3 방사부와 대칭되도록 배치되는 제4 방사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
The method of claim 3, wherein
The antenna unit,
A second feed part in the form of a metal plate disposed on an upper surface of the substrate to face the first region;
A third radiating part disposed on an upper surface of the substrate and connected to the second feeding part through a transmission line; And
And a fourth radiating part disposed on an upper surface of the substrate and connected to the second feeding part through a transmission line and disposed to be symmetrical with the third radiating part.

제 7항에 있어서,
상기 제1 영역은,
상기 제1 급전부 및 상기 제2 급전부를 포함하는 영역이며,
상기 그라운드는,
상기 제1 영역 내의 상기 제1 급전부와 제2 급전부 사이에 해당되는 영역에 2개의 전극선이 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
8. The method of claim 7,
Wherein the first region comprises:
An area including the first feed part and the second feed part,
The ground,
And two electrode lines are arranged in an area corresponding to the first feed part and the second feed part in the first area.