KR101988172B1 - Dual Circular-Polarization Antenna Apparatus - Google Patents

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KR101988172B1
KR101988172B1 KR1020180055888A KR20180055888A KR101988172B1 KR 101988172 B1 KR101988172 B1 KR 101988172B1 KR 1020180055888 A KR1020180055888 A KR 1020180055888A KR 20180055888 A KR20180055888 A KR 20180055888A KR 101988172 B1 KR101988172 B1 KR 101988172B1
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이왕상
서동근
정창현
김지홍
안성협
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경상대학교산학협력단
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    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/12—Hollow waveguides
    • H01P3/121—Hollow waveguides integrated in a substrate

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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

The present invention relates to a dual circular polarization antenna device capable of selectively having a polarization through an angle between an array element of a dipole type and elements. The dual circular polarization antenna device comprises: a radiator including a first substrate, and a radiator element provided on the first substrate; a director provided in an upper surface direction of the radiator, and including a second substrate and a director element provided on the second substrate; and a reflector provided in a lower surface direction of the radiator, and including a third substrate and a reflector element provided on the third substrate. The radiator element includes an upper radiator element and a lower radiator element mounted to be vertical to the upper radiator element. A left circular polarization or a right circular polarization is implemented by selecting and feeding the upper radiator element or the lower radiator element, thereby responding to various polarizations.

Description

이중 원형 편파 안테나 장치{Dual Circular-Polarization Antenna Apparatus} {Dual Circular-Polarization Antenna Apparatus}

본 발명은 이중 원형 편파 안테나 장치에 관한 것으로, 특히 다양한 편파의 디바이스들이 IoT 무선통신 시스템에 적용 가능하며, 다이폴 형태의 배열소자와 소자들 간의 각도를 통해 편파를 선택적으로 가질 수 있는 이중 원형 편파 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dual circularly polarized antenna device, and more particularly to a dual circularly polarized antenna device in which various polarization devices are applicable to an IoT wireless communication system, ≪ / RTI >

일반적으로, 안테나는 무선통신에서 통신 목적을 달성하기 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기시키기 위해 공중에 가설한 도선으로서, 송수신을 위해 전자파를 공간으로 보내거나 받기 위한 장치이다.Generally, an antenna is a conductor installed in the air in order to efficiently radiate radio waves to a space or to induce an electromotive force by radio waves in order to achieve a communication purpose in wireless communication, and to transmit or receive an electromagnetic wave to or from a space Lt; / RTI >

또 안테나에서 편파(polarization)란 전자기파의 진행방향에 대한 전기장(electric field)의 극성 방향을 의미하고, 원형 편파(Circular polarization)는 공간상의 전파 장애 및 편파왜곡이 우려되는 통신환경에 강하고, 선형 편파에 비하여 다중경로 페이딩을 완화할 수 있기 때문에 현대 통신 시스템 분야에서 많이 사용되고 있다.The polarization in the antenna means the direction of the polarity of the electric field with respect to the traveling direction of the electromagnetic wave. The circular polarization is strong in a communication environment where there is a fear of propagation disorder and polarization distortion in space, And it is widely used in the field of modern communication systems because it can mitigate multipath fading.

안테나를 통한 신호의 송수신에서 송수신단 신호의 편파방향이 틀어지면 송수신 성능이 떨어지게 되며, 송수신단이 서로 완전히 직교하는 편파를 가지게 되면 양단의 에너지 교류가 불가능하게 되어 신호교류가 안된다.When the polarization direction of the transmission / reception end signal is changed in the transmission / reception of signals through the antenna, the transmission / reception performance is deteriorated. If the transmission / reception ends have completely orthogonal polarizations, energy exchange between both ends becomes impossible.

원형 편파의 경우도 회전방향이 왼쪽이냐 오른쪽이냐에 따라 좌원형 편파 또는 우원형 편파의 두 가지 형태가 존재하며, 송수신 안테나 간에 편파 방향이 서로 맞아야 원활한 통신이 가능하다.In case of circular polarization, there are two types of circular polarization or right circular polarization depending on whether the direction of rotation is left or right, and the direction of polarization between the transmitting and receiving antennas must match each other to enable smooth communication.

대부분의 안테나는 안테나 극성방향에 따른 직교편파 특성이 있지만, 원형 편파 안테나는 타이밍 조절로 한 주파수에서 두 개 이상의 채널을 송수신할 수 있고, 장애물 잡음에 강해서 건물투과성이 높고 다중반사간섭에 강하며, 편파손실이 적은 장점을 가지고 있기 때문에 여러 분야에 적용되고 있다.Most of the antennas have orthogonal polarization characteristics in accordance with the direction of the polarity of the antenna, but circularly polarized antennas can transmit and receive two or more channels at a frequency by timing adjustment, are resistant to obstacle noise and have high building permeability, It is applied to various fields because it has advantages of low polarization loss.

한편, 다이폴 안테나는 실효 안테나 길이가 1/2 파장인 도선의 중앙부에서 급전하여 안테나의 중앙을 기준으로 상하 또는 좌우의 선상 전위 분포 및 극성이 대칭이 되어 작용하는 안테나로서, 저비용, 경량이며 간단한 구조라는 장점으로 인해 여러 통신 분야에서 사용되고 있다. 기본적인 다이폴 안테나의 구조만으로는 원형 편파를 발생시키지 못하기 때문에 다이폴 안테나를 이용해 원형 편파를 발생시키기 위해서는 인공적인 접지면(artificial ground plane)이나 두 개의 넓은 스트립 배치와 같은 추가적인 기법이나 크로스 다이폴 구조 등이 적용되어야 한다On the other hand, the dipole antenna is a low power, lightweight and simple structure that operates at a central portion of a lead having an effective antenna length of 1/2 wavelength and operates by symmetrical polarity distribution of up and down or right and left linear potential distributions with respect to the center of the antenna. Which is used in various communication fields. Because the basic dipole antenna structure does not generate circular polarization, additional techniques such as an artificial ground plane or two wide strip arrangements or a cross dipole structure are applied to generate circular polarization using a dipole antenna Should be

또한, 최근 무선 기기들의 소형 경량화에 따라 안테나의 소형화에 대해 요구가 점점 증가하고 있다 특히 휴대용 무선통신의 발달로 인해 크기의 소형화가 날로 중요시되고 있으며, 전체 시스템에서 큰 부분을 차지하는 안테나의 소형화는 반드시 필요한 실정이다. GPS 신호 및 위성 라디오 신호와 같은 위성 신호를 수신하기 위한 패치 안테나에 대해서도 소형화가 요구하고 있으며, 이와 같은 종류의 안테나는 원형 편파 특성 역시 요구된다.In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of antennas in accordance with the miniaturization and weight reduction of wireless devices. Particularly, miniaturization of size is becoming more important due to development of portable wireless communication, and miniaturization of antennas, It is necessary. Patch antennas for receiving satellite signals such as GPS signals and satellite radio signals are also required to be miniaturized, and circular antennas of this type are also required to have circular polarization characteristics.

이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.One example of such a technique is described in documents 1 to 3 below.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 여진 소자(220)를 포함하여 전파를 송수신하는 방사부(200), 상기 방사부의 일측에 배치되어 상기 전파를 반사시키는 반사부(300) 및 상기 방사부의 타측에 배치되어 상기 전파를 유도하는 도파부(400)를 포함하고, 상기 반사부, 상기 방사부 및 상기 도파부는 소정의 축을 중심으로 회전된 상태로 상기 소정의 축을 따라 미리 정해진 간격으로 배치되며, 상기 반사부의 중앙부, 상기 방사부의 중앙부 및 상기 도파부의 중앙부는 상기 소정의 축 상에 위치하고, 상기 소정의 축은 상기 전파의 진행 방향과 동일한 방향으로 형성되는 안테나 장치에 대해 개시되어 있다.For example, as shown in FIG. 1, a radiator 200 including an excitation element 220 for transmitting and receiving radio waves, a reflector 200 disposed on one side of the radiator and reflecting the radio wave, And a waveguide part (400) disposed on the other side of the radiating part and guiding the radio wave, wherein the reflection part, the radiation part and the wave guide part are rotatable about the predetermined axis in advance And the central axis of the reflector, the center of the radiator, and the center of the waveguide are located on the predetermined axis, and the predetermined axis is formed in the same direction as the traveling direction of the wave have.

또 하기 특허문헌 2에는 절연체로 구성된 지주, 판 형상의 유도체로 구성된 기판과 크로스 다이폴 안테나로 이루어진 방사기, 판 형상의 유도체로 구성된 기판과 도파소자로 이루어진 도파기, 기판과 안테나 소자로 이루어진 반사기로 구성되고, 방사기, 도파기와 반사기는 XY평면에 거의 평행하게 Z축 방향으로 각각 λ/4(λ=송신 대상이 되는 전파의 파장) 정도씩 이격되어서 배치되고, 도파기와 반사기는 방사기가 방사한 원편파에 Z축의 플러스 방향으로 지향성을 갖게 하는 원편파 안테나에 대해 개시되어 있다.Patent Document 2 discloses a structure in which a radiator made up of a substrate made of a strut and a plate-shaped conductor made of an insulator and a radiator made of a cross dipole antenna, a waveguide made of a substrate made of a plate- The waveguide and the reflector are arranged so as to be spaced from each other by about λ / 4 (λ = the wavelength of a radio wave to be transmitted) in the Z-axis direction substantially parallel to the XY plane, To have a directivity in the positive direction of the Z-axis.

또 하기 특허문헌 3에는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 상면 및 하면에 대칭되도록 배치되는 2개의 제1 패치를 포함하는 제1 다이폴부 및 상기 유전체 기판의 상면 및 하면에 대칭되도록 배치되는 2개의 제2 패치를 포함하며 상기 제1 다이폴부와 교차되도록 형성되는 제2 다이폴부를 포함하고, 상기 제1 패치 및 상기 제2 패치는 제1 직각 삼각형의 상부 모서리가 절단된 스피드론 프랙탈 형상의 패치와, 상기 패치에 연결되는 미앤더 라인을 포함하는 이중대역 원형 편파 다이폴 안테나에 대해 개시되어 있다.Patent Document 3 discloses a printed circuit board having a dielectric substrate, a first dipole portion including two first patches arranged to be symmetrically arranged on the upper and lower surfaces of the dielectric substrate, and a second dipole portion arranged to be symmetrical to the upper and lower surfaces of the dielectric substrate. And a second dipole portion including a patch and formed to intersect with the first dipole portion, wherein the first patch and the second patch include a patch of a speedron fractal shape having a top edge of a first right triangle cut off, Band circularly polarized dipole antenna including a meander line connected to a patch.

대한민국 등록특허공보 제10-1813227호(2017.12.21 등록)Korean Registered Patent No. 10-1813227 (registered on December 21, 2017) 일본 특허공개공보 제2014-049785호(2014.03.17 공개)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-049785 (published Apr. 17, 2014) 대한민국 등록특허공보 제10-1627282호(2016.05.30 등록)Korean Registered Patent No. 10-1627282 (Registered on May 30, 2015)

상기 특허문헌 1은 본 발명자가 출원하여 등록된 것으로서, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현하기 위해서는 각각의 안테나 장치를 별도로 마련해야 하는 문제가 있었다. 또 상기 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 원형 편파의 지향성을 유지하기 위해 지지대상에 반사부, 방사부 및 도파부의 위치를 정확하게 위치시키기 위한 작업이 필요하다는 문제도 있었다.Patent Document 1 is filed and registered by the inventor of the present invention. In the technique disclosed in Patent Document 1, there is a problem in that respective antenna devices must be separately provided in order to realize left circularly polarized wave or right circularly polarized wave. In the technique disclosed in Patent Document 1, there is also a problem that it is necessary to accurately position the positions of the reflecting portion, the radiation portion, and the waveguide portion on the support object in order to maintain the directivity of the circularly polarized wave.

또한, 상기 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 좌원형 편파 또는 우원형 편파 중의 어느 하나만을 실현할 수 있으므로, 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 선택적으로 실현할 수 없다는 문제가 있었다.Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, since either the left circularly polarized wave or the right circularly polarized wave can be realized, there has been a problem that the left circularly polarized wave or right circularly polarized wave can not be selectively realized.

한편, 상기 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 제1 직각 삼각형의 상부 모서리가 절단된 스피드론 프랙탈 형상의 패치와 상기 패치에 연결되는 미앤더 라인을 마련하므로, 패치를 마련하는 구조가 번잡하고, 상기 특허문헌 1 및 2의 문제점으로 제시한 바와 같이 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 선택적으로 실현할 수 없다는 문제도 있었다.On the other hand, in the technique disclosed in the Patent Document 3, since the patch having the upper right corner of the first right triangle is cut out and the meander line connected to the patch is provided, the structure for providing the patch is troublesome, There has been a problem that the left circularly polarized wave or the right circularly polarized wave can not be selectively realized as described in the problems of documents 1 and 2.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 하나의 원형 편파 안테나 장치에서 필요에 따라 도파기와 반사기의 회전각을 통해 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 선택적으로 실현할 수 있는 이중 원형 편파 안테나 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a dual circular polarization antenna capable of selectively realizing left circular polarization or right circular polarization through a rotation angle of a waveguide and a reflector, And to provide an antenna device.

본 발명의 다른 목적은 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 선택적으로 실현함과 동시에 고이득 및 고지향성을 가질 수 있는 이중 원형 편파 안테나 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a dual circular polarized wave antenna device capable of selectively realizing left circularly polarized wave or right circularly polarized wave and having high gain and high directivity.

본 발명의 다른 목적은 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 선택적으로 실현할 수 있으므로, 다양한 편파에 응답할 수 있는 이중 원형 편파 안테나 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a dual circularly polarized antenna device capable of selectively realizing left circularly polarized wave or right circularly polarized wave, so that it can respond to various polarized waves.

본 발명의 다른 목적은 회전각을 가진 소자가 고정배치된 구조(스위치 또는 기타의 부가적인 회로 없이)에서 좌원형 편파와 우원형 편파 모두를 구현할 수 있는 이중 원형 편파 안테나 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a dual circularly polarized antenna device capable of realizing both left circularly polarized wave and right circularly polarized wave in a structure in which a device having a rotation angle is fixedly arranged (without a switch or other additional circuit).

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치는 제1 기판과 상기 제1 기판에 마련된 방사기 소자로 이루어진 방사기, 상기 방사기의 상면 방향에 마련되고, 제2 기판과 상기 제2 기판에 마련된 도파기 소자로 이루어진 도파기, 상기 방사기의 하면 방향에 마련되고, 제3 기판과 상기 제3 기판에 마련된 반사기 소자로 이루어진 반사기를 포함하고, 상기 방사기 소자는 상층 방사기 소자 및 상기 상층 방사기 소자와 수직 방향으로 장착된 하층 방사기 소자로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a dual circularly polarized antenna device according to the present invention includes a radiator including a first substrate and a radiator element provided on the first substrate, a second radiator provided on the upper surface of the radiator, And a reflector provided on the third substrate and the third substrate, wherein the radiator element comprises an upper radiator element and an upper radiator element, and a radiator element provided on a lower surface of the radiator, And a lower layer radiator element mounted in a vertical direction.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 상층 방사기 소자 또는 상기 하층 방사기 소자를 선택하여 급전하는 것에 의해 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현하는 것을 특징으로 한다.In the dual circularly polarized antenna device according to the present invention, left circularly polarized wave or right circularly polarized wave is realized by selecting the upper-layer radiator element or the lower-layer radiator element for power supply.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 상층 방사기 소자는 상기 제1 기판의 상면에 마련되고, 상기 하층 방사기 소자는 상기 제1 기판의 하면에 마련된 것을 특징으로 한다.In the dual circularly polarized antenna device according to the present invention, the upper radiator element is provided on the upper surface of the first substrate, and the lower radiator element is provided on the lower surface of the first substrate.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 도파기 소자의 길이는 상기 방사기 소자의 길이보다 짧은 길이로 마련되고 지향을 원하는 방향에 배치된 것을 특징으로 한다.In the dual circular polarized wave antenna apparatus according to the present invention, the length of the waveguide element is shorter than the length of the radiator element and is oriented in a desired direction.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 반사기 소자의 길이는 상기 방사기 소자의 길이보다 긴 길이로 마련되고 지향방향의 반대방향에 배치된 것을 특징으로 한다.In the dual circularly polarized antenna device according to the present invention, the length of the reflector element is longer than the length of the radiator element and is disposed in a direction opposite to the direction of the radiator element.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 도파기 소자와 상기 반사기 소자는 서로 수직 방향으로 배치된 것을 특징으로 한다.In the dual circularly polarized antenna device according to the present invention, the waveguide element and the reflector element are arranged in a direction perpendicular to each other.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 도파기 소자와 상기 반사기 소자는 각각 상기 상층 방사기 소자와 하층 방사기 소자에 대해 45도의 회전각을 이루도록 배치된 것을 특징으로 한다.In the dual circularly polarized antenna device according to the present invention, the waveguide element and the reflector element are arranged so as to form a rotation angle of 45 degrees with respect to the upper-layer radiator element and the lower-layer radiator element, respectively.

또 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서, 상기 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판을 각각 이격 거리로 유지시키는 지지대를 더 포함하고, 상기 이격 거리는 동작주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.Further, in the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, it is preferable to further include a support for holding the first substrate, the second substrate, and the third substrate at a distance from each other, and the spacing distance is determined according to the operating frequency .

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에 의하면, 상층 방사기 소자 또는 상기 하층 방사기 소자를 선택하여 급전하는 것에 의해 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현하여 다양한 편파에 응답할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the dual circularly polarized antenna device of the present invention, the effect of being able to respond to various polarized waves by implementing the left circularly polarized wave or the right circularly polarized wave by selecting and supplying the upper layer radiator element or the lower layer radiator element .

또, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에 의하면, 실제 통신 환경에서 디바이스의 배치 또는 그라운드 반사에 따른 편파 부정합에 의한 통신성능 감소를 완화 시킬 수 있다는 효과도 얻어진다.Further, according to the dual circularly polarized antenna device of the present invention, it is possible to mitigate reduction in communication performance due to polarization mismatch due to arrangement of devices or ground reflection in an actual communication environment.

또, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에 의하면, 도파기와 반사기 역할의 커플링소자들에 의해 고이득 및 고지향성 특징을 유지할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the dual circularly polarized antenna device of the present invention, high gain and high directivity characteristics can be maintained by the coupling elements serving as a waveguide and a reflector.

또, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에 의하면, 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현할 수 있는 안테나를 용이하게 제작할 수 있으므로, 원형 편파를 응용하는 모든 분야에서 폭 넓게 활용할 수 있다는 효과도 얻어진다.Further, according to the dual circularly polarized antenna device of the present invention, since an antenna capable of realizing the left circularly polarized wave or the right circularly polarized wave can be easily manufactured, the effect can be obtained that it can be widely used in all fields of application of the circularly polarized wave.

도 1은 x축, y축, z축 상에 있는 종래의 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치의 배열 상태를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 각각의 기판의 구조를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 기판상에 도파기 소자, 방사기 소자 및 반사기 소자의 배치 상태를 나타내기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 도파기 소자, 방사기 소자 및 반사기 소자의 배치 각도를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 반사 계수의 해석 결과를 나타내는 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 지향성의 해석 결과를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 최대 이득의 해석 결과를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 축비의 해석 결과를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 좌원형 편파(LHCP)의 특성을 나타내는 도면,
도 11은 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 반사 계수의 해석 결과를 나타내는 그래프,
도 12는 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 지향성의 해석 결과를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 최대 이득의 해석 결과를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 축비의 해석 결과를 나타내는 도면,
도 15는 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 우원형 편파(RHCP)의 특성을 나타내는 도면,
도 16은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 상층 방사기 소자로의 급전시 특성을 나타내는 그래프,
도 17은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 하층 방사기 소자로의 급전시 특성을 나타내는 그래프.1 schematically shows a conventional antenna device on an x-axis, a y-axis and a z-axis,
2 is a view for explaining an arrangement state of a dual circular polarized wave antenna apparatus according to the present invention,
3 is a diagram showing the structure of each substrate in a dual circularly polarized antenna device according to the present invention,
FIG. 4 is a view showing the arrangement state of a waveguide element, a radiator element, and a reflector element on a substrate according to the present invention;
5 is a view for explaining the arrangement angles of the waveguide element, the radiator element and the reflector element according to the present invention,
6 is a graph showing the results of analysis of the reflection coefficient at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention,
7 is a graph showing the result of the analysis of the directivity at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention,
FIG. 8 is a graph showing the result of analysis of the maximum gain during feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention,
9 is a graph showing the results of analysis of the axial ratio during feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention,
10 is a graph showing characteristics of left circularly polarized wave (LHCP) at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention,
11 is a graph showing the results of the analysis of the reflection coefficient at the time of feeding to the lower layer emitter device according to the present invention,
12 is a view showing the result of analysis of directivity at the time of feeding to the lower layer emitter device according to the present invention,
13 is a graph showing the results of analysis of the maximum gain during power feeding to the lower layer emitter device according to the present invention,
FIG. 14 is a view showing an analysis result of an axial ratio at the time of feeding to a lower layer emitter device according to the present invention,
15 is a graph showing characteristics of right handed circular polarized wave (RHCP) at the time of feeding to a lower layer emitter device according to the present invention,
FIG. 16 is a graph showing the characteristics during feeding of the double circularly polarized antenna device to the upper-layer radiator device according to the present invention,
FIG. 17 is a graph showing the characteristics during feeding of a double circularly polarized antenna device to a lower layer radiator device according to the present invention. FIG.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치는 각각의 안테나 소자들이 약 45도 각도를 가지도록 배치되고, 두 개의 급전 소자가 서로 수직을 이루도록 배치되며, 급전 선택에 따라 안테나가 좌원형 편파(LHCP) 또는 우원형 편파(RHCP)를 구현할 수 있다.The dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention is characterized in that each of the antenna elements is arranged to have an angle of about 45 degrees and two feeding elements are arranged perpendicular to each other, (RHCP) can be implemented.

즉, 본 발명은 이중의 원형 편파를 구현하기 위한 방식으로 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현할 수 있다. 회전각을 갖는 복수의 배열소자를 통해 원형 편파를 구현할 수 있고, 방사기의 각각의 면에는 서로 수직을 이루는 급전 안테나를 배치한다. That is, the present invention can implement a left circularly polarized wave or a right circularly polarized wave in a manner for realizing a double circularly polarized wave. Circularly polarized waves can be realized through a plurality of array elements having a rotation angle, and feed antennas perpendicular to each other are arranged on each surface of the radiator.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치의 배열 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 각각의 기판의 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 기판상에 도파기 소자, 방사기 소자 및 반사기 소자의 배치 상태를 나타내기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 도파기 소자, 방사기 소자 및 반사기 소자의 배치 각도를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining the arrangement of the dual circular polarized wave antenna device according to the present invention, FIG. 3 is a view showing the structure of each substrate in the dual circular polarized wave antenna device according to the present invention, FIG. 5 is a view for explaining the arrangement angle of the waveguide element, the radiator element, and the reflector element according to the present invention. FIG.

본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(102)과 상기 제1 기판(102)에 마련된 방사기 소자(105, 106)로 이루어진 방사기, 상기 방사기의 상면 방향에 마련되고, 제2 기판(101)과 상기 제2 기판(101)에 마련된 도파기 소자(104)로 이루어진 도파기, 상기 방사기의 하면 방향에 마련되고, 제3 기판(103)과 상기 제3 기판(103)에 마련된 반사기 소자(107)로 이루어진 반사기 및 상기 제1 기판(102), 제2 기판(101) 및 제3 기판(103)을 각각 이격 거리로 유지시키는 지지대(110)를 포함한다.2 and 3, a dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention includes a radiator including a first substrate 102 and radiator elements 105 and 106 provided on the first substrate 102, A waveguide provided on the second substrate 101 and a waveguide element 104 provided on the second substrate 101 and provided on the lower surface of the radiator and provided on the third substrate 103, A reflector composed of a reflector element 107 provided on the third substrate 103 and a support 110 for maintaining the first substrate 102, the second substrate 101 and the third substrate 103 at a distance from each other, .

상기 제1 기판(102), 제2 기판(101) 및 제3 기판(103)은 도 3에 도시된 바와 같이 각각이 Y축 방향으로 배치되고, 대략 X축 방향의 원판형의 유도체로서, 예를 들어 글라스 에폭시 기판으로 이루어질 수 있으며, 각각의 기판에는 안테나 소자가 장착된다.3, the first substrate 102, the second substrate 101, and the third substrate 103 are disk-shaped conductors arranged in the Y-axis direction and substantially in the X-axis direction, A glass epoxy substrate, and an antenna element is mounted on each substrate.

상기 방사기는 전파를 송수신할 수 있고, 여진 소자를 포함하여 일정한 주파수를 갖는 전파를 수신하고, 전파를 방사할 수 있는 급전 안테나로 사용된다.The radiator is used as a feed antenna capable of transmitting and receiving radio waves, receiving excitation waves including excitation elements and having a constant frequency, and radiating radio waves.

본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 하나의 안테나 장치에서 좌원형 편파(LHCP) 또는 우원형 편파(RHCP)를 구현할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 방사기 소자가 상층 방사기 소자(105) 및 상기 상층 방사기 소자(105)와 대략 수직 방향으로 장착된 하층 방사기 소자(106)로 이루어진다.In the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, the radiator element is connected to the upper radiator element 105 and the upper radiator element 105, as shown in FIG. 2, so as to implement left circularly polarized wave (LHCP) And a lower layer radiator element 106 mounted in a direction substantially perpendicular to the upper radiator element 105.

상기 상층 방사기 소자(105)는 상기 제1 기판(102)의 상면에 마련되고, 상기 하층 방사기 소자(106)는 상기 제1 기판(102)의 하면에 마련된다. 상기 제1 기판(102)의 상면은 도파기의 제2 기판(101)을 향한 면을 의미하고, 제1 기판(102)의 하면은 반사기의 제3 기판(103)을 향한 면을 의미한다. The upper radiator element 105 is provided on the upper surface of the first substrate 102 and the lower radiator element 106 is provided on the lower surface of the first substrate 102. The upper surface of the first substrate 102 refers to the surface of the waveguide facing the second substrate 101 and the lower surface of the first substrate 102 refers to the surface of the reflector facing the third substrate 103.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상층 방사기 소자(105)와 하층 방사기 소자(106)는 동일한 길이로 마련되고 수직으로 배치되므로, 이 급전 안테나를 사용하면 안테나의 편파(좌원형 편파 또는 우원형 편파)의 선택적 사용이 가능하게 된다. As shown in FIGS. 2 and 4, since the upper radiator element 105 and the lower radiator element 106 are provided with the same length and arranged vertically, when the feed antenna is used, the polarization of the antenna (left circularly polarized wave or right- Polarized waves) can be selectively used.

즉 방사기의 제1 기판(102)의 상면의 상층 방사기 소자(105)를 사용하면 좌원형 편파를 구현할 수 있고, 하면의 하층 방사기 소자(106)를 사용하면 우원형 편파를 구현할 수 있다.That is, using the upper layer radiator element 105 on the upper surface of the first substrate 102 of the radiator can realize the left circular polarization and the lower layer radiator element 106 on the lower surface can realize the right circular polarization.

이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(102)에는 상층 방사기 소자(105)용 급전 케이블(111)과 하층 방사기 소자(106)용 급전 케이블(112)이 연결되며, 제1 기판(102)의 상면에는 상층 급전 포인트가 마련되고, 제1 기판(102)의 하면에는 하층 급전 포인트(113)가 마련된다.3, a feed cable 111 for the upper radiator element 105 and a feed cable 112 for the lower radiator element 106 are connected to the first substrate 102, Layer feed point 113 is provided on the lower surface of the first substrate 102. The lower feed point 113 is provided on the lower surface of the first substrate 102. [

상기 도파기는 전파를 유도하여 전파의 방사 방향을 소정의 방향으로 지향시켜 방사기로부터 방사된 전파를 크게 할 수 있도록, 도 3에 도시된 바와 같이 방사기의 제1 기판(102)의 상면 측에 마련된다. 또 상기 도파기에서 제2 기판(101)에 마련된 도파기 소자(104)는 상층 방사기 소자(105)와 하층 방사기 소자(106)의 길이보다 짧은 길이를 가지며, 지향을 원하는 방향으로 배치된다.The waveguide is provided on the upper surface side of the first substrate 102 of the radiator as shown in Fig. 3 so as to induce radio waves and to direct the radiation direction of the radio waves in a predetermined direction so as to increase the radio waves radiated from the radiator . The waveguide element 104 provided on the second substrate 101 in the waveguide has a length shorter than the length of the upper radiator element 105 and the lower radiator element 106 and is arranged in a desired direction.

상기 도파기 소자(104)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상층 방사기 소자(105)와 하층 방사기 소자(106) 사이에서 약 45도의 회전각을 이루도록 배치된다.The waveguide element 104 is disposed at an angle of about 45 degrees between the upper radiator element 105 and the lower radiator element 106, as shown in FIGS.

상기 반사기는 도 3에 도시된 바와 같이, 방사기의 제1 기판(102)의 하면 측에 배치되어 방사기에서 방사된 전파를 반사시킬 수 있다. 또 반사기의 반사기 소자(107)의 길이는 상층 방사기 소자(105)와 하층 방사기 소자(106)의 길이보다 더 길도록 설정되어 방사기에서 반사기 쪽으로 향하는 빔을 도파기 쪽으로 모아주는 역할을 하게 된다.The reflector may be disposed on the underside of the first substrate 102 of the emitter, as shown in Fig. 3, to reflect the radio waves emitted from the emitter. The length of the reflector element 107 of the reflector is set longer than the length of the upper radiator element 105 and the lower radiator element 106 to collect the beam from the radiator toward the reflector toward the waveguide.

또한, 상기 반사기 소자(107)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하층 방사기 소자(106)와 상층 방사기 소자(105) 사이에서 약 45도의 회전각을 이루도록 배치된다. 따라서, 반사기 소자(107)는 도파기 소자(104)는 서로 수직 방향으로 배치된다. 즉 상기 도파기 소자(104)와 상기 반사기 소자(107)는 각각 상기 상층 방사기 소자(105)와 하층 방사기 소자(106)에 대해 45도의 회전각을 이루도록 배치된다.2 and 5, the reflector element 107 is arranged to form a rotation angle of about 45 degrees between the lower layer emitter element 106 and the upper layer emitter element 105, as shown in Figs. Thus, the reflector elements 107 are arranged in a direction perpendicular to one another. That is, the waveguide element 104 and the reflector element 107 are arranged at an angle of rotation of 45 degrees with respect to the upper radiator element 105 and the lower radiator element 106, respectively.

상기 지지대(110)는 제1 기판(102), 제2 기판(101) 및 제3 기판(103)과 동일 재질로 마련될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기판(102), 제2 기판(101) 및 제3 기판(103)이 일정 이격 거리를 유지하면서 Y축 방향으로 동일 축을 유지하도록 원판 형상의 기판의 4방향에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고 각각의 기판을 안정되게 유지할 수 있으면 2방향 또는 3방향에 마련될 수 있다. 또 상기 지지대(110)는 각각의 기판의 이격거리가 동작주파수에 따라 변경 가능하도록 마련될 수도 있다.The support 110 may be formed of the same material as that of the first substrate 102, the second substrate 101 and the third substrate 103. As shown in FIG. 3, the support substrate 110 may include a first substrate 102, The second substrate 101 and the third substrate 103 may be provided in four directions of the disk substrate so as to maintain the same axis in the Y axis direction while maintaining a predetermined distance. However, the present invention is not limited thereto, and it may be provided in two directions or three directions as long as each substrate can be stably held. In addition, the support base 110 may be provided so that the spacing distance of each substrate can be changed according to the operating frequency.

한편, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 안테나의 동작주파수를 변경하는 경우, 도파기 소자(104), 상층 방사기 소자(105)와 하층 방사기 소자(106) 및 반사기 소자(107)들의 길이와 각 소자들 사이의 간격으로 해당 동작주파수에 맞는 CP 특성을 만들어 낼 수 있다.In the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, when the operating frequency of the antenna is changed, the lengths of the waveguide element 104, the upper radiator element 105 and the lower radiator element 106 and the reflector elements 107 And the CP characteristic corresponding to the operating frequency can be created by the interval between the elements.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 도파기와 반사기 역할의 커플링 소자들에 의해 고이득 및 고지향성 특징을 달성할 수 있으며, 상층 방사기 소자(105)용 급전 케이블(111)을 통해 급전하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같은 도파기 소자, 방사기 소자 및 반사기 소자의 배치 구조에서 상기 상층 방사기 소자(105), 도파기 소자(104), 반사기 소자(107)를 향해 편파 진행이 이루어져 좌원형 편파(LHCP)를 구현할 수 있다. 또 하층 방사기 소자(106)용 급전 케이블(112)을 통해 급전하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같은 도파기 소자, 방사기 소자 및 반사기 소자의 배치 구조에서 상기 하층 방사기 소자(106), 도파기 소자(104), 반사기 소자(107)를 향해 편파 진행이 이루어져 우원형 편파(RHCP)를 구현할 수 있다. 즉 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 도파기와 반사기의 회전각을 통해 LHCP 또는 RHCP를 구현할 수 있다.As described above, in the double circularly polarized antenna device according to the present invention, the high-gain and high-directivity characteristics can be achieved by the coupling elements serving as the waveguide and the reflector, and the feeding cable 111 for the upper- The waveguide element 104 and the reflector element 107 in the arrangement structure of the waveguide element, the emitter element and the reflector element as shown in Fig. 5, (LHCP) can be realized. In the case where power is supplied through the feed cable 112 for the lower layer radiator element 106, in the arrangement structure of the wave guide element, the radiator element and the reflector element as shown in FIG. 5, the lower layer radiator element 106, (104) and the reflector element (107) to realize a right circular polarization (RHCP). That is, in the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, LHCP or RHCP can be realized through the rotation angle of the waveguide and the reflector.

상술한 바와 같이, 상층 방사기 소자(105)를 기준으로 시계방향으로 45도의 회전각을 갖는 도파기 소자(104)를 마련하고, 하층 방사기 소자(106)를 기준으로 반시계방향으로 -45도의 회전각을 갖는 반사기 소자(107)를 각각 하나씩 마련(따라서 반사기 소자(104)와 도파기 소자(107)는 항상 90도로 배치됨)하는 것에 의해LHCP 또는 RHCP를 구현하면서 고이득 및 고지향성 특징을 달성할 수 있다.As described above, the waveguide element 104 having the rotation angle of 45 degrees in the clockwise direction is provided on the basis of the upper-layer radiator element 105, and the waveguide element 104 having the rotation angle of -45 degrees in the counterclockwise direction with respect to the lower- High gain and high directivity characteristics can be achieved while implementing LHCP or RHCP by providing one reflector element 107 each with an angle (thus the reflector element 104 and the waveguide element 107 are always placed at 90 degrees) .

또한, 안테나의 동작주파수를 변경하는 경우, 각 소자들의 길이와 소자들 사이의 간격으로 해당 동작주파수에 맞는 CP 특성을 만들어 낼 수 있으며, 상층 방사기 소자(105) 또는 하층 방사기 소자(106)를 선택하는 것에 의해 안테나의 구조변화 없이 LHCP와 RHCP를 선택적으로 구현할 수 있다.In addition, when the operating frequency of the antenna is changed, a CP characteristic matching the operating frequency can be generated by the length of each element and the interval between the elements, and the upper radiator element 105 or the lower radiator element 106 is selected The LHCP and the RHCP can be selectively implemented without changing the structure of the antenna.

다음에, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 상층 방사기 소자(105) 또는 하층 방사기 소자(106)를 선택하여 급전하고 이에 따른 안테나의 특성에 대해 도 6 내지 도 17에 따라 설명한다.Next, the upper layer radiator element 105 or the lower layer radiator element 106 is selected and fed to the dual circularly polarized antenna device according to the present invention, and the characteristics of the antenna according to this will be described with reference to FIG. 6 to FIG.

먼저, 상층 방사기 소자를 선택하여 급전한 경우의 안테나 특성에 대해 설명한다.First, the characteristics of the antenna in the case where the upper radiator element is selected and power is supplied will be described.

도 6은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 반사 계수의 해석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 6에서는 동축 케이블과 다이폴 안테나의 연결을 위해 LC 발룬(balun)을 사용하였으며, 모의 해석을 위해 L=1.779, C=2.372를 적용하였다.6 is a graph showing the results of analysis of the reflection coefficient at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention. In Fig. 6, an LC balun is used for connecting the coaxial cable and the dipole antenna. For simulation, L = 1.779 and C = 2.372 are applied.

도 7은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 지향성의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 상층 방사기 소자(105)의 급전시, 6.686dBic의 지향성을 나타내었다.7 is a view showing the result of analysis of the directivity at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention. As can be seen from FIG. 7, in the dual circular polarized wave antenna apparatus according to the present invention, the directivity of 6.686 dBic was exhibited when the upper radiator element 105 was fed.

도 8은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 최대 이득의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 상층 방사기 소자(105)의 급전시, 5.357dBic의 최대이득을 나타내었다.8 is a graph showing the result of analysis of the maximum gain during feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention. As can be seen from FIG. 8, the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention exhibited a maximum gain of 5.357 dBic during feeding of the upper radiator element 105.

도 9는 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 축비의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 일반적으로 3dB 이하의 축비(Axial Ratio)를 가질 때 원형 편파라고 지칭하며, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 상층 방사기 소자(105)의 급전시 원형 편파 안테나는 2.062dB의 축비를 가지는 것을 알 수 있었다.FIG. 9 is a view showing an analysis result of the axial ratio at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention. FIG. In general, a circularly polarized antenna having an axial ratio of 3 dB or less is referred to as a circularly polarized wave. In the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, the circularly polarized antenna has an axial ratio of 2.062 dB during the feeding of the upper radiator element 105 I could.

도 10은 본 발명에 따른 상층 방사기 소자로의 급전시 좌원형 편파(LHCP)의 특성을 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 상층 방사기 소자(105)를 급전 안테나로 사용하였을 경우에는 안테나가 좌측 편파(Left Hand Polarization) 특성을 가지는 것을 알 수 있었다.10 is a graph showing characteristics of left circularly polarized wave (LHCP) at the time of feeding to the upper-layer emitter device according to the present invention. In the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, when the upper radiator element 105 is used as a feeding antenna, it is found that the antenna has a left hand polarization characteristic.

다음에, 하층 방사기 소자를 선택하여 급전한 경우의 안테나 특성에 대해 설명한다.Next, antenna characteristics in the case where the lower layer radiator element is selected and power is supplied will be described.

도 11은 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 반사 계수의 해석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11에서는 동축 케이블과 다이폴 안테나의 연결을 위해 LC 발룬(balun)을 사용하였으며, 모의 해석을 위해 L=2.054, C=2.054를 적용하였다. 일반적으로 10dB 이상의 반사 계수값을 가질 때 안테나 성능을 가지는 것으로 판단된다. 따라서 본 발명에 따른 안테나는 2.45GHz 주변에서 작동을 하고, 이 동작하는 주파수대역은 방사기 소자의 길이 변화를 통해 조정할 수 있음을 알 수 있었다.11 is a graph showing the results of analysis of the reflection coefficient at the time of feeding to the lower layer emitter device according to the present invention. In Fig. 11, an LC balun is used to connect the coaxial cable and the dipole antenna, and L = 2.054 and C = 2.054 are applied for the simulation. Generally, it is judged to have antenna performance when the reflection coefficient value is 10dB or more. Therefore, it can be seen that the antenna according to the present invention operates around 2.45 GHz, and the operating frequency band can be adjusted by changing the length of the radiator element.

도 12는 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 지향성의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 하층 방사기 소자(106)의 급전시, 6.669dBic의 지향성을 나타내었다.12 is a view showing the result of analysis of directivity at the time of feeding to the lower layer emitter device according to the present invention. As can be seen from FIG. 12, in the double circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, the directivity of 6.669 dBic was exhibited when the lower layer radiator element 106 was fed.

도 13은 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 최대 이득의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 하층 방사기 소자(106)의 급전시, 5.519dBic의 최대이득을 나타내었다.13 is a graph showing the result of analysis of the maximum gain during power feeding to the lower layer emitter device according to the present invention. As can be seen from FIG. 13, in the double circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, the maximum gain of 5.519 dBic was exhibited when the lower layer radiator element 106 was fed.

도 14는 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 축비의 해석 결과를 나타내는 도면이다. 일반적으로 3dB 이하의 축비(Axial Ratio)를 가질 때 원형 편파라고 지칭하며, 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 하층 방사기 소자(106)의 급전시 원형 편파 안테나는 1.378dB의 축비를 가지는 것을 알 수 있었다.Fig. 14 is a view showing an analysis result of the axial ratio at the time of feeding to the lower layer emitter device according to the present invention. Fig. In general, a circularly polarized antenna having an axial ratio of 3 dB or less is referred to as a circularly polarized wave. In the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, the circularly polarized antenna has an axial ratio of 1.378 dB when the lower layer radiator element 106 is fed. I could.

도 15는 본 발명에 따른 하층 방사기 소자로의 급전시 우원형 편파(RHCP)의 특성을 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서는 하층 방사기 소자(106)를 급전 안테나로 사용하였을 경우에는 안테나가 우측 편파(Right Hand Polarization) 특성을 가지는 것을 알 수 있었다.Fig. 15 is a graph showing the characteristics of right handed circular polarization (RHCP) at the time of feeding to the lower layer radiator device according to the present invention. In the dual circularly polarized antenna apparatus according to the present invention, when the lower layer radiator element 106 is used as a feed antenna, it is found that the antenna has a right hand polarization characteristic.

도 16은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 상층 방사기 소자로의 급전시 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 16 is a graph illustrating characteristics of feeding a double circularly polarized antenna device to an upper-layer radiator device according to the present invention.

즉, 도 16은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 상층 방사기 소자로의 급전시에 대한 측정 결과(Mea.)와 시뮬레이션 결과(Sim)를 나타낸 것으로서, 도 16의 (a)에서는 상층 급전시축비(Axial Ratio) 3dB 이하인 주파수 대역에서 안테나가 CP특성을 가짐을 알 수 있으며, 도 16의 (b)는 일반적으로 -10dB 이하의 영역에서 안테나가 동작한다고 가정한 결과를 나타내고, 도 16의 (c)는 목표 주파수에서 성능이 우수함을 알 수 있으며, 전반적으로 시뮬레이션값 과 측정값이 유사한 상태를 나타냄을 알 수 있었다.16 (a) and 16 (b) show measurement results (Mea.) And simulation results (Sim) for feeding into the upper layer radiator element in the dual circular polarized wave antenna device according to the present invention. FIG. 16 (b) shows a result of assuming that the antenna operates in an area of -10 dB or less in general, and FIG. 16 (b) c) shows excellent performance at the target frequency, and overall simulation value and measured value are similar.

도 17은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 하층 방사기 소자로의 급전시 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 17 is a graph showing characteristics of a double circularly polarized antenna device according to the present invention during power feeding to a lower layer radiator device. FIG.

즉, 도 17은 본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치에서 하층 방사기 소자로의 급전시에 대한 측정 결과(Mea.)와 시뮬레이션 결과(Sim)를 나타낸 것으로서, 도 17의 (a)에서는 하층 급전시축비(Axial Ratio) 3dB 이하인 주파수 대역에서 안테나가 CP특성을 가짐을 알 수 있으며, 도 17의 (b)는 일반적으로 -10dB 이하의 영역에서 안테나가 동작한다고 가정한 결과를 나타내고, 도 16의 (c)는 목표 주파수에서 성능이 우수함을 알 수 있으며, 전반적으로 시뮬레이션값 과 측정값이 유사한 상태를 나타냄을 알 수 있었다.That is, FIG. 17 shows the measurement results (Mea.) And simulation results (Sim) of the double-rounded polarizer antenna device according to the present invention for feeding into the lower layer radiator element. In FIG. 17 (a) FIG. 17 (b) shows a result of assuming that the antenna operates in an area of -10 dB or less in general, and FIG. 17 (b) c) shows excellent performance at the target frequency, and overall simulation value and measured value are similar.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명에 따른 이중 원형 편파 안테나 장치를 사용하는 것에 의해 상층 방사기 소자 또는 상기 하층 방사기 소자를 선택하여 급전하는 것에 의해 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현하여 다양한 편파에 응답이 가능하게 할 수 있다.By using the double circularly polarized antenna device according to the present invention, by selecting the upper layer radiator element or the lower layer radiator element and supplying power, the left circularly polarized wave or the right circularly polarized wave can be realized to enable response to various polarized waves.

101 : 도파기용 기판
102 : 방사기용 기판
103 : 반사기용 기판
104 : 도파기 소자
105 : 상층 방사기 소자
106 : 하층 방사기 소자
107 : 반사기 소자101: substrate for waveguide
102: substrate for radiator
103: substrate for reflector
104: waveguide element
105: upper layer radiator element
106: Lower layer radiator element
107: Reflector element

Claims (8)

제1 기판과 상기 제1 기판에 마련된 방사기 소자로 이루어진 방사기,
상기 방사기의 상면 방향에 마련되고, 제2 기판과 상기 제2 기판에 마련된 도파기 소자로 이루어진 도파기,
상기 방사기의 하면 방향에 마련되고, 제3 기판과 상기 제3 기판에 마련된 반사기 소자로 이루어진 반사기를 포함하고,
상기 방사기 소자는 상층 방사기 소자 및 상기 상층 방사기 소자와 수직 방향으로 장착된 하층 방사기 소자로 이루어지고,
상기 상층 방사기 소자는 상기 제1 기판의 상면에 마련되고, 상기 하층 방사기 소자는 상기 제1 기판의 하면에 마련된 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.A radiator composed of a first substrate and a radiator element provided on the first substrate,
A waveguide provided in the direction of the top surface of the radiator and composed of a second substrate and a waveguide element provided on the second substrate,
And a reflector provided on a third substrate and a reflector element provided on the third substrate, the reflector being provided on a lower surface of the radiator,
Wherein the radiator element comprises an upper radiator element and a lower radiator element mounted in a direction perpendicular to the upper radiator element,
Wherein the upper radiator element is provided on the upper surface of the first substrate and the lower radiator element is provided on the lower surface of the first substrate. 제1항에서,
상기 상층 방사기 소자 또는 상기 하층 방사기 소자를 선택하여 급전하는 것에 의해 좌원형 편파 또는 우원형 편파를 구현하는 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.The method of claim 1,
Wherein the left circularly polarized wave or the right circularly polarized wave is realized by selecting the upper radiator element or the lower radiator element and supplying power. 삭제delete 제1항에서,
상기 도파기 소자의 길이는 상기 방사기 소자의 길이보다 짧은 길이로 마련되고 지향을 원하는 방향에 배치된 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.The method of claim 1,
Wherein the length of the waveguide element is shorter than the length of the radiator element and is oriented in a desired direction. 제4항에서,
상기 반사기 소자의 길이는 상기 방사기 소자의 길이보다 긴 길이로 마련되고 지향방향의 반대방향에 배치된 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the length of the reflector element is longer than the length of the radiator element and is disposed in a direction opposite to the direction of the radiator element. 제5항에서,
상기 도파기 소자와 상기 반사기 소자는 서로 수직 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.The method of claim 5,
Wherein the waveguide element and the reflector element are arranged in a direction perpendicular to each other. 제1항에서,
상기 도파기 소자와 상기 반사기 소자는 각각 상기 상층 방사기 소자와 하층 방사기 소자에 대해 45도의 회전각을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.The method of claim 1,
Wherein the waveguide element and the reflector element are disposed so as to form a rotation angle of 45 degrees with respect to the upper radiator element and the lower radiator element, respectively. 제1항에서,
상기 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판을 각각 이격 거리로 유지시키는 지지대를 더 포함하고,
상기 이격 거리는 동작주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 이중 원형 편파 안테나 장치.The method of claim 1,
Further comprising a support for holding the first substrate, the second substrate, and the third substrate at a distance from each other,
Wherein the spacing distance is determined according to an operating frequency.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361771A (en) * 2022-01-12 2022-04-15 安徽大学 Circularly polarized ternary yagi-uda antenna based on oscillator axial rotation structure
KR102588753B1 (en) 2023-02-10 2023-10-16 한국지질자원연구원 Circular polarized sensor system having linear complementary structure and operating method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090130922A (en) * 2008-06-17 2009-12-28 주식회사 울쏘하이텍 Dual band patch antenna
KR101346137B1 (en) * 2012-11-22 2013-12-31 중앙대학교 산학협력단 Folding antenna array for switching diversity and directivity mode
JP2014049785A (en) 2012-08-29 2014-03-17 Casio Comput Co Ltd Circularly polarization antenna
KR101627282B1 (en) 2015-09-02 2016-06-03 성균관대학교산학협력단 Dual-band circularly polarized dipole antenna
KR20170133686A (en) * 2016-05-26 2017-12-06 경상대학교산학협력단 Antenna Apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090130922A (en) * 2008-06-17 2009-12-28 주식회사 울쏘하이텍 Dual band patch antenna
JP2014049785A (en) 2012-08-29 2014-03-17 Casio Comput Co Ltd Circularly polarization antenna
KR101346137B1 (en) * 2012-11-22 2013-12-31 중앙대학교 산학협력단 Folding antenna array for switching diversity and directivity mode
KR101627282B1 (en) 2015-09-02 2016-06-03 성균관대학교산학협력단 Dual-band circularly polarized dipole antenna
KR20170133686A (en) * 2016-05-26 2017-12-06 경상대학교산학협력단 Antenna Apparatus
KR101813227B1 (en) 2016-05-26 2017-12-28 경상대학교산학협력단 Antenna Apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361771A (en) * 2022-01-12 2022-04-15 安徽大学 Circularly polarized ternary yagi-uda antenna based on oscillator axial rotation structure
KR102588753B1 (en) 2023-02-10 2023-10-16 한국지질자원연구원 Circular polarized sensor system having linear complementary structure and operating method thereof

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