KR101403373B1 - 위성항법 시스템 안테나의 ｓａｗ 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나 - Google Patents

위성항법 시스템 안테나의 ｓａｗ 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나에 관한 것으로, 위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°, 90°, 180°, 270° 위상을 가진 1227MHz L1 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 위성으로부터 복수개의 안테나를 통해 L1 주파수 신호를 수신하는 L1 주파수 수신부; 위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°, 90°, 180°, 270° 위상을 가진 1575MHz L2 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 상기 L2 주파수 신호를 수신하는 L2 주파수 수신부; 및 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 반사판을 포함하고, PCB 기판에 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 다층 기판 구조로 동시에 탑재되며, 위성항법 시스템의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 2개의 SAW filter를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 제공하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2의 2종류의 신호에서 각각의 신호를 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 한다.

Description

위성항법 시스템 안테나의 ＳＡＷ 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나{Frequency combiner and antenna using SAW filter of Global Positioning System antenna}
본 발명은 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위성항법 시스템의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 L1, L2 2대역의 SAW 필터 및 위상 변이기를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 사용하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2 2종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 삽입하여 각각의 선로에 영향이 없게 하고, PCB 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하는, 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나에 관한 것이다.
듀플렉서(duplexer)는 이동통신 기기의 여러 전파 신호들 중에 송신 주파수와 수신 주파수를 분리하여 송수신하며, 잡음이 섞여있는 많은 전파 신호들 중에서 필요한 주파수만을 선택하는 부품이다.
듀플렉서는 안테나 하단에 연결되어 송신 및 수신 주파수를 분리하며, 송수신시 필요한 신호만 통과시키고, 불필요한 신호를 제거하며, 현재 유전체 필터로 모노 블록 형태(mono block type)가 일반화되어 있으나 향후의 이동 통신 기기의 소형화, 경량화 및 박형화 추세에 따라 점차 SAW 듀플렉서로 대체되고 있는 상황이다.
SAW 듀플렉서는 종래의 유전체 듀플렉서 대신에 SAW 디바이스를 사용하여 고성능을 유지하면서 초소형 및 초경량화를 구현한 장치이다. 최근, 이동통신 기기의 고성능화 및 소형화가 되면서 듀얼 밴드나 트리플 밴드 내지 어떠한 방식도 커버할 수 있는 멀티모드화가 급속히 진행되고 있는 추세이다.
현재 널리 이용되고 있는 CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기는 하나의 안테나로부터 송수신 신호를 분리하는 듀플렉서를 구비하며, 이러한 CDMA 단말기와 같이 FDD(Frequency Division Duplexer) 방식의 이동통신 기기에서 사용되고 있는 듀플렉서는 고가의 세라믹 패키지(ceramic package)를 사용하여 패킹한 SAW 밴드 패스(band pass) 필터를 구비하며, 이 경우 칩의 사이즈가 커질 뿐만 아니라 패키지용 세라믹이 고가이기 때문에 SAW 듀플렉서의 제조 비용이 크게 상승된다. 특히, 세라믹 패키지로 패킹할 필요가 없는 IMN(Impedance Matching Network)까지 SAW 필터와 함께 패키징하기 때문에 제조가 SAW 듀플렉서의 제조 공정이 어려워지고 제조 비용이 크게 상승되는 문제가 있다.
전술한 SAW 듀플렉서는 Andreas Bergmann의 미국특허 제 6,313,715호에 개시되어 있다.
도 1은 미국특허에 개시된 이동통신 기기에 사용되는 SAW 듀플렉서(duplexer)의 개략적인 블록도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 상기 SAW 듀플렉서(10)는 송신 SAW 필터(15), 수신 SAW 필 터(20), 전송 커패시턴스(25) 및 인덕턴스(35)를 포함한다. 커패시턴스(25)는 송신 SAW 필터(15)에 직렬로 연결되어 있으나, 수신 SAW 필터(20)에 연결될 수 있으며, 인덕턴스(35)는 안테나(30)로부터 분기되는 신호 라인에 병렬로 연결된다.
전술한 구성을 갖는 SAW 듀플렉서(10)는 수신된 신호의 주파수에 따라 시스템으로부터 전송되어온 신호를 송신 SAW 필터(15)를 통해 안테나(30)로 전달하거나, 안테나(30)로부터 수신된 신호를 수신 SAW 필터(20)를 통해 시스템으로 전송하는 기능을 수행한다. 상기 SAW 필터(15, 20)는 Ryouichi Takayama 등에게 허여된 미국특허 제 6,297,580에 개시된 바와 같이 압전 기판 상에 하나 또는 다수의 전극이 형성된 구조를 가지며, 이러한 SAW 필터(15, 20)는 종래의 유전체 필터에 비하여 크기가 작고 무게가 가볍기 때문에 근래에 널리 사용되고 있다.
도 2 및 도 3은 종래의 SAW 듀플렉서에서 임피던스 모델의 개략적인 블록도들을 도시한 것이다. 도 2는 수신 SAW 필터가 패스 밴드 상태에 있는 것을 나타내며, 도 3은 송신 SAW 필터가 패스 밴드 상태에 있는 것을 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 SAW 듀플렉서는 대체로 수신 SAW 필터(55)의 전단에 임피던스 매칭 수단(Impedance Matching Means; IMM)(45)을 구비한다. 일반적으로 패스 밴드(pass band)에서 각 노드들의 임피던스는 약 50π정도로 매칭시되는 바, 이 경우 송신 SAW 필터(50) 및 수신 SAW 필터(55)는 각기 패스 밴드에서 약 50π의 임피던스를 유지하고, 아웃 밴드(out band)에서는 더 높은 임피던스를 유지해야 한다. 수신 SAW 필터(55)가 패스 상태일 경우 송신 SAW 필터(50)의 전단은 높은 임피던스를 유지하게 되므로 원활하게 동작한다. 송신 SAW 필터(50)가 패스 상태일 경우 수신 SAW 필터(55)단은 쇼트가 되어 낮은 임피던스를 갖기 때문에 수신 SAW 필터(55)의 전단에 별도의 임피던스 매칭 수단(45)이 필요하게 된다. 이와 같은 임피던스 매칭 수단(45)은 주로 네트워크(network)의 형태로 구현되며, 송신 주파수 영역에서 오픈 상태를 유지하여 수신 SAW 필터(55)가 높은 임피던스를 가질 수 있게 한다. 그러나, 이러한 송신 및 수신 SAW 필터(50, 55)는 각기 서로 반대로 동작할 수 있다.
그러나, 종래의 안테나 후단에 설치된 듀플렉스는 송신 주파수와 수신 주파수를 구분하여 송수신하는 기능을 제공하나, 가격이 비싸고, 주파수 채널 선택이 어려운 한계점이 있었다.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 위성항법 시스템의 안테나에서 가격이 비싼 듀플렉서(duplexer)를 사용하지 않고 SAW 필터(SAW Filter)와 위상변이기(phase shift)를 사용하여 위성항법 시스템의 수신기에 안테나에 적용하여 위성으로부터 신호 수신시 L1, L2 2대역의 SAW 필터 및 위상 변이기를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 사용하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2 2종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 삽입하여 각각의 선로에 영향이 없게 하고, PCB 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하는, 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는, 위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°, 90°, 180°, 270° 위상을 가진 1227MHz L1 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 위성으로부터 복수개의 안테나를 통해 상기 L1 주파수 신호를 수신하는 L1 주파수 수신부; 위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°, 90°, 180°, 270° 위상을 가진 1575MHz L2 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 상기 L2 주파수 신호를 수신하는 L2 주파수 수신부; 및 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 반사판을 포함하고,
PCB 기판에 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 다층기판 구조로 동시에 탑재되며, 위성항법 시스템의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 2대역의 SAW filter를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 제공하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2의 2종류의 신호에서 각각의 신호를 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는, 서로 다른 위상을 가진 제1 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나를 통해 제1 주파수 신호를 수신하는 제1 주파수 수신부; 서로 다른 위상을 가진 제2 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 제2 주파수 신호를 수신하는 제2 주파수 수신부; 서로 다른 위상을 가진 제N 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 제N 주파수 신호를 수신하는 제N 주파수 수신부; 및 상기 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 제1 주파수 수신부 및 상기 제2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 제1 주파수 수신부 및 상기 제2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 반사판을 포함하고,
PCB 기판에 상기 제1 주파수 수신부 내지 상기 제N 주파수 수신부가 다층기판 구조로 동시에 탑재되며, N개의 SAW 필터 및 위상 변이기를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 제공하여 N 종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방 상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는 가격이 비싼 듀플렉서를 사용하지 않고 SAW 필터(SAW Filter)와 위상변이기(phase shift)를 사용하여 위성항법 시스템의 수신기에 안테나에 적용하여 위성항법 시스템의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 2개의 SAW 필터 및 위상 변이기를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 사용하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2의 2종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 삽입하여 각각의 선로에 영향이 없게 하고, PCB 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하는 효과를 제공한다.
이에 따라, 위성항법 시스템의 안테나에서 L1(1227MHz), L2(1575MHz) 서로 다른 두 주파수를 결합시 기존의 듀플렉서를 사용하지 않고 SAW 필터와 위상 변이기를 사용하여 두 주파수의 신호가 손실(loss)없이 결합(combine)이 가능하게 되었다.
도 1은 종래의 SAW 듀플렉서의 개략적인 블록도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 SAW 듀플렉서에서 임피던스 모델의 개략적인 블록도들이다.
도 4는 위성항법 시스템(GPS) 안테나의 위상변이기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나의 전체 구성도를 나타낸다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 위성항법 시스템 안테나의 위상 변위기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나의 블럭도를 나타낸다.
도 7은 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 설치된 위성항법 시스템 안테나의 위상변이기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나가 구비된 다층 기판 구조의 PCB 반사판을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 4는 위성항법 시스템(GPS) 안테나의 위상변이기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나의 전체 구성도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법 시스템 안테나의 위상변이기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는 위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°, 90°, 180°, 270° 위상을 가진 L1 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 위성으로부터 복수개의 안테나를 통해 상기 L1 주파수 신호(1227MHz 주파수 신호)를 수신하는 L1 주파수 수신부; 및
위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°, 90°, 180°, 270° 위상을 가진 L2 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 상기 L2 주파수 신호(1575MHz 주파수 신호)를 수신하는 L2 주파수 수신부를 포함하고,
PCB 기판에 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 다층기판 구조로 동시에 탑재되며, 위성항법 시스템의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 2대역의 SAW filter 및 위상 변이기(LC Phase shift)를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 사용하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 복수개의 안테나에서 L1, L2의 2종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 하고, PCB 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하는 것을 특징으로 한다.
위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는, 도 9에 도시된 바와 같이 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 1227MHz L1 주파수 수신부(200) 및 1575MHz L2 주파수 수신부(100)가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 반사판(210)을 더 포함한다.
반사판(210)은 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화한다.
위성항법 시스템 안테나로부터 1227MHz 주파수 신호를 수신하는 L1 주파수 수신부는 0°, 90° 위상을 가진 1227MHz 주파수 신호를 결합하는 제1 결합기(combiner)와 180°, 270° 위상을 가진 1227MHz 주파수 신호를 결합하는 제2 결합기(combiner)(91), 위상차가 90°가 나는 1227MHz 주파수 신호를 결합하는 하이브리드 커플러(92), 1227MHz 주파수 신호의 잡음을 제거하고 신호의 세기를 증폭하는 제1 저잡음 증폭기(LNA)(93), L1 특정 주파수만 통과시키는 제1 SAW 필터(94), 특정 주파수 대역으로 필터링된 1227MHz 주파수 신호의 잡음을 제거하고 신호의 세기를 증폭하는 제2 저잡음 증폭기(LNA)(95), 1227MHz L1 특정 주파수만 통과시키는 제2 SAW 필터(96), 및 L2 주파수 신호(1575MHz)를 개방상태(Open)로 만들고 출력단자(OUTPUT 단자)로 제공하는 위상 변이기(LC phase shift)(97)로 구성된다.
위성항법 시스템 안테나로부터 1575MHz 주파수 신호를 수신하는 L2 주파수 수신부는 제1 결합기와 제2 결합기(81), 하이브리드 커플러(82), LNA(83), SAW 필터(84), LNA(85), SAW 필터(86) 및 위상 변이기(87)로 구성된다.
위성항법 시스템 안테나로부터 1575MHz 주파수 신호를 수신하는 L2 주파수 수신부는 0°, 90° 위상을 가진 1575MHz 주파수 신호를 결합하는 제1 결합기(combiner)와 180°, 270° 위상을 가진 1575MHz 주파수 신호를 결합하는 제2 결합기(combiner)(81), 위상차가 90°가 나는 1575MHz 주파수 신호를 결합하는 하이브리드 커플러(82), 1575MHz 주파수 신호의 잡음을 제거하고 신호의 세기를 증폭하는 제1 저잡음 증폭기(LNA)(83), L2 특정 주파수만 통과시키는 제1 SAW 필터(84), 특정 주파수 대역으로 필터링된 1575MHz 주파수 신호의 잡음을 제거하고 신호의 세기를 증폭하는 제2 저잡음 증폭기(LNA)(85), 1575MHz L2 특정 주파수만 통과시키는 제2 SAW 필터(86), 및 L1 주파수 신호(1227MHz)를 개방상태(Open)로 만들고 출력단자(OUTPUT 단자)로 제공하는 위상 변이기(LC Phase shift)(87)로 구성된다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 위성항법 시스템 안테나의 위상 변위기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나의 블럭도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 1227MHz L1 특정 주파수만 통과시키는 제2 SAW 필터(96), 및 같은 PCB 기판에서 안테나로부터 수신되는 L2 주파수 신호(1575MHz)를 개방상태(Open)로 만들고 출력단자(OUTPUT 단자)로 제공하는 위상 변이기(LC phase shift)(97)로 구성된다.
도 6을 참조하면, 1575MHz L2 특정 주파수만 통과시키는 제2 SAW 필터(86), 및 L1 주파수 신호(1227MHz)를 개방상태(Open)로 만들고 출력단자(OUTPUT 단자)로 제공하는 위상 변이기(LC Phase shift)(87)로 구성된다.
위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는 가격이 비싼 기존의 듀플렉서를 사용하지 않고 SAW filter와 위상변이기(phase shift)를 사용하여 위성항법 시스템의 수신기에 안테나에 적용하여 위성항법 시스템(GPS)의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 L1, L2 2개의 SAW 필터(SAW Filter) 및 및 위상 변이기(LC phase shift)를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 사용하여 L1, L2 두 개의 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2의 2종류의 신호에서 각각의 신호를 하나로 결합하는 방식을 제공하며, 1227MHz와 1575MHz SAW 필터(SAW filter)의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 삽입하여 각각의 선로에 영향이 없게 하고, PCB 둘레의 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하는 것이다.
위성항법 시스템의 안테나에서 L1(1227MHz), L2(1575MHz) 서로 다른 두 주파수를 결합시 기존의 듀플렉서를 사용하지 않고 SAW 필터와 위상 변이기를 사용하여 두 주파수의 신호가 손실(loss)없이 결합(combine)이 가능하다.
도 7은 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 설치된 위성항법 시스템 안테나의 위상변이기 및 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나가 구비된 다층 기판 구조의 PCB 반사판을 나타낸 도면이다. 도 8 및 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나가 탑재된 PCB 기판의 전면을 나타낸 도면이다. 도 9는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나가 탑재된 PCB 기판의 후면을 나타내 도면이다.
위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는, 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 다층기판 또는 알루미나 다층기판을 사용하여 1227MHz L1 주파수 수신부(200) 및 1575MHz L2 주파수 수신부(100)가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 접지면(300)의 둘레에 설치된 반사판(210)을 더 포함한다.
반사판(210)은 FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(유전율,εr=10)로 된 PCB 기판(유전체 기판)을 사용하고, 반사판의 높이(H)를 λ/4로 설정하며, 상기 안테나의 L1과 L2 방사체가 형성된 PCB 기판(FR4 또는 알루미나)을 다층 기판으로 만들고, 반사판(210)을 사용하여 다층기판 구조의 PCB 기판의 위성항법시스템 안테나에서 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하고 후방 방사를 최소화한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 상기 안테나에서 상기 PCB 기판은 L1 주파수 수신부 및 L2 주파수 수신부 이외에 용도에 따라 상기 PCB 기판에 안테나에 적어도 2개 이상의 주파수 수신부를 탑재할 수 있다. 예를 들면, 하나의 PCB 기판에 제1 주파수 수신부, 제2 주파수 수신부, 제3 주파수 수신부, 제4 주파수 수신부를 탑재할 수 있고, PCB 기판의 둘레에 반사판을 사용할 수도 있다.
1575MHz안테나에서는 정사각형의 PCB 기판으로 만들었으며, 둘레의 검은점인 4개의 안테나는 위상차가 90°인 안테나(ANT)이고, 가운데는 접지(GND)를 나타낸다.
1227MHz 안테나가 탑재된 육각형의 PCB 기판은 위상차가 90°인 4개의 안테나를 포함하고, 1575MHz 안테나가 탑재된 위상차가 90°인 안테나(ANT)가 탑재된 정사각형의 PCB 기판에 가려져 보이지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는, 서로 다른 위상을 가진 제1 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나를 통해 제1 주파수 신호를 수신하는 제1 주파수 수신부; 서로 다른 위상을 가진 제2 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 제2 주파수 신호를 수신하는 제2 주파수 수신부; 및 서로 다른 위상을 가진 제N 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나; 상기 제N 주파수 신호를 수신하는 제N 주파수 수신부를 포함하고,
PCB 기판에 상기 제1 주파수 수신부 내지 상기 제N 주파수 수신부가 다층기판 구조로 동시에 탑재되며, N(N은 1 이상의 자연수)개의 SAW 필터 및 위상 변이기를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 제공하여 N 종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 하는 것을 특징으로 한다.
위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기와 안테나는, 상기 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 L1 주파수 수신부 및 L2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 반사판을 더 포함한다.
상기 반사판은, FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(유전율,εr=10)로 된 PCB 기판(유전체 기판)을 사용하고, 반사판의 높이(H)를 λ/4로 설정하며, 상기 안테나의 L1과 L2 방사체가 형성된 PCB 기판(FR4 또는 알루미나)을 다층 기판으로 만들고, 상기 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하는 것을 특징으로 한다.
상기 안테나는 위성항법 시스템 안테나 이외에 다른 안테나에 적용되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
91: 결합기 92: 하이브리드 커플러
93: 제1 LNA 94: 제1 SAW 필터
95: 제2 LNA 96: 제2 SAW 필터
97: 위상 변이기 81: 결합기
82: 하이브리드 커플러 83: 제3 LNA
84: 제3 SAW 필터 85: 제4 LNA
86: 제4 SAW 필터 87: 위상 변이기
100: L1 주파수 수신부 200: L2 주파수 수신부
210: 반사판 300: 접지면

Claims (8)

  1. 위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°,90°,180°,270° 위상을 가진 1227MHz L1 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 위성으로부터 복수개의 안테나를 통해 상기 L1 주파수 신호를 수신하는 L1 주파수 수신부;
    위성으로부터 단말기의 위치 정보가 포함된 0°,90°,180°,270° 위상을 가진 1575MHz L2 주파수 신호를 수신하는 복수개의 안테나, 및 상기 L2 주파수 신호를 수신하는 L2 주파수 수신부; 및
    위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 반사판을 포함하고,
    PCB 기판에 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부가 다층 기판 구조로 동시에 탑재되며, 위성항법 시스템의 안테나에서 위성으로부터 신호 수신시 2대역의 SAW filter를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 제공하여 L1, L2 주파수를 같은 PCB 기판에 적용하는 안테나에서 L1, L2 2종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기를 적용한 안테나.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PCB 기판은 상기 L1 주파수 수신부 및 상기 L2 주파수 수신부 이외에 용도에 따라 상기 PCB 기판에 안테나에 적어도 2개 이상의 주파수 수신부를 탑재할 수 있고, PCB 기판의 둘레에 반사판을 사용하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기를 적용한 안테나.
  4. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사판은,
    FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(유전율,εr=10)로 된 PCB 기판(유전체 기판)을 사용하고, 반사판의 높이(H)를 λ/4로 설정하며, 상기 안테나의 L1과 L2 방사체가 형성된 PCB 기판(FR4 또는 알루미나)을 다층 기판으로 만들고, 상기 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기를 적용한 안테나.
  5. 서로 다른 위상을 가진 제1 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나를 통해 상기 제1 주파수 신호를 수신하는 제1 주파수 수신부;
    서로 다른 위상을 가진 제2 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 제2 주파수 신호를 수신하는 제2 주파수 수신부;
    서로 다른 위상을 가진 제N 주파수 신호를 수신하는 적어도 하나 이상의 안테나, 및 상기 제N 주파수 신호를 수신하는 제N 주파수 수신부; 및
    상기 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 제1 주파수 수신부 및 상기 제2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 위성항법 시스템 안테나의 백 로브(back lobe)를 없애고 후방방사를 최소화하기 위해 FR4 기판 또는 알루미나 기판을 사용하여 상기 제1 주파수 수신부 및 상기 제2 주파수 수신부가 탑재된 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 백 로브(back lobe)를 없애고 사이드 로브(side lobe)와 후방 방사를 최소화하는 다층기판 구조의 PCB기판의 둘레에 설치된 반사판을 포함하고,
    PCB 기판에 상기 제1 주파수 수신부 내지 상기 제N 주파수 수신부가 다층기판 구조로 동시에 탑재되며, N개의 SAW 필터 및 위상 변이기를 이용한 서로 다른 주파수의 결합 방식을 제공하여 N 종류의 신호에서 각각의 신호를 두 주파수의 손실(loss)없이 하나로 결합하는 방식을 제공하며, SAW 필터의 임피던스 매칭후 상대 주파수를 개방상태(open)로 만드는 위상 변이기(LC phase shift)를 사용하여 각각의 선로에 영향이 없게 하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기를 적용한 안테나.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 반사판은,
    FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(유전율,εr=10)로 된 PCB 기판(유전체 기판)을 사용하고, 반사판의 높이(H)를 λ/4로 설정하며, 상기 안테나의 L1과 L2 방사체가 형성된 PCB 기판(FR4 또는 알루미나)을 다층 기판으로 만들고, 상기 반사판을 사용하여 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기를 적용한 안테나.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 안테나는
    위성항법 시스템 안테나 이외에 다른 안테나에 적용되는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 안테나의 SAW 필터를 이용한 주파수 결합기를 적용한 안테나.
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