KR101989820B1 - 적층형 패치 안테나 - Google Patents

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Abstract

하부 패치 안테나에 형성된 복수의 관통 홀 중에서 상부 패치 안테나의 급전 핀이 통과하는 관통 홀의 내벽에 금속층을 형성하여 기생공진 발생을 방지하도록 한 적층형 패치 안테나를 제시한다. 제시된 적층형 패치 안테나는 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀이 이격되어 형성된 상부 패치 안테나, 제3 관통 홀, 제4 관통 홀 및 제5 관통 홀이 이격되어 형성된 하부 패치 안테나, 제1 관통 홀 및 제3 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제1 급전 핀, 제2 관통 홀 및 제4 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제2 급전 핀, 제5 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제3 급전 및 제3 관통 홀 및 제4 관통 홀의 내부에 형성된 금속층을 포함한다.

Description

적층형 패치 안테나{MULTILAYER PATCH ANTENNA}
본 발명은 차량용 샤크 안테나에 사용되는 패치 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 장착되는 샤크 안테나에 내장되어 GNSS(L1, L2, L5), SDARS(Sirius, XM) 등의 주파수 대역 중 선택된 복수의의 주파수 대역 신호를 수신하는 적층형 패치 안테나에 대한 것이다.
차량용 샤크 안테나는 차량 내에 설치되는 전자기기들의 신호 수신율을 향상시키기 위해 설치된다. 차량용 샤크 안테나는 차량의 외부에 설치된다. 일례로, 한국공개특허 제10-2011-0066639호(명칭: 차량용 안테나 장치), 한국공개특허 제10-2010-0110052호(명칭: 차량용 안테나 장치) 등에서 다양한 형태의 차량용 샤크 안테나 구조를 개시하고 있다.
최근에는, 내비게이션, DMB, 오디오 등의 전자기기들이 설치됨에 따라, 차량용 샤크 안테나에도 GNSS(예를 들면, GPS(미국), Glonass(러시아)), SDARS(Sirius, XM), Telematics, FM, T-DMB 등의 주파수 대역의 신호를 수신하는 다수의 안테나가 내장되고 있다.
하지만, 차량용 샤크 안테나의 한정적인 실장 공간에 GNSS, SDARS, Telematics, FM, T-DMB 등의 안테나들이 장착되면서 실장 공간이 부족한 문제점이 있다.
이에, 복수의 패치 안테나를 적층한 적층형 패치 안테나에 대해 연구가 진행되고 있다.
일례로, 도 1을 참조하면, 적층형 패치 안테나는 제1 주파수 대역 신호를 수신하는 상부 패치 안테나(10) 및 상부 패치 안테나(10)의 하부에 배치되어 제2 주파수 대역 신호를 수신하는 하부 패치 안테나(20)로 구성된다.
적층형 패치 안테나는 상부 패치 안테나(10)의 급전을 위한 급전 핀(30)이 하부 패치 안테나(20)를 관통하는 구조로 형성된다. 이때, 적층형 패치 안테나는 하부 패치 안테나(20)를 관통하는 급전 핀(30)과 하부 패치 안테나(20) 간의 커플링에 의해 기생 공진이 발생한다. 즉, 적층형 패치 안테나는 상부 패치 안테나(10)에서 제1 주파수 대역 신호와 함께 제2 주파수 대역 신호가 수신되는 기생 공진이 발생한다.
또한, 적층형 패치 안테나는 기생 공진이 발생함에 따라 상부 패치 안테나(10) 및 하부 패치 안테나(20) 간의 격리도(Isolation)가 저하되는 문제점이 있다. 즉, 상부 패치 안테나(10)에서 제1 주파수 대역 신호 및 제2 주파수 대역 신호가 수신되기 때문에 상부 패치 안테나(10)와 하부 패치 안테나(20) 간의 격리도가 저하된다.
또한, 적층형 패치 안테나는 격리도가 저하됨에 따라 안테나 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2011-0066639호(명칭: 차량용 안테나 장치) 한국공개특허 제10-2010-0110052호(명칭: 차량용 안테나 장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 하부 패치 안테나에 형성된 복수의 관통 홀 중에서 상부 패치 안테나의 급전 핀이 통과하는 관통 홀의 내벽에 금속층을 형성하여 기생공진 발생을 방지하도록 한 적층형 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나는 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀이 이격되어 형성된 상부 패치 안테나, 제3 관통 홀, 제4 관통 홀 및 제5 관통 홀이 이격되어 형성된 하부 패치 안테나, 제1 관통 홀 및 제3 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제1 급전 핀, 제2 관통 홀 및 제4 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제2 급전 핀, 제5 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제3 급전 및 제3 관통 홀 및 제4 관통 홀의 내부에 형성된 금속층을 포함한다.
금속층은 제3 관통 홀의 내벽면에 형성된 제1 금속층을 포함하고, 제1 금속층은 하부 패치 안테나의 베이스 기재에 형성된 제3-1 관통 홀의 내벽면에 형성될 수 있다. 이때, 제1 금속층은 베이스 기재의 상부에 배치된 상부 방사 패치 및 베이스 기재의 하부에 배치된 하부 패치에 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 금속층은 제3-1 관통 홀, 베이스 기재의 상부에 배치된 상부 방사 패치에 형성된 제3-2 관통 홀 및 베이스 기재의 하부에 배치된 하부 패치에 형성된 3-3 관통 홀의 내벽면에 형성될 수도 잇다. 여기서, 제1 금속층은 제3 관통 홀을 관통하는 제1 급전 핀의 외주와 이격되어 배치될 수 있다.
금속층은 제4 관통 홀의 내벽면에 형성된 제2 금속층을 포함하고, 제2 금속층은 하부 패치 안테나의 베이스 기재에 형성된 제4-1 관통 홀의 내벽면에 형성될 수 있다. 이때, 제2 금속층은 베이스 기재의 상부에 배치된 상부 방사 패치 및 베이스 기재의 하부에 배치된 하부 패치에 연결될 수 있다. 이를 위해, 제2 금속층은 제4-1 관통 홀, 베이스 기재의 상부에 배치된 상부 방사 패치에 형성된 제4-2 관통 홀 및 베이스 기재의 하부에 배치된 하부 패치에 형성된 4-3 관통 홀의 내벽면에 형성될 수도 있다. 여기서, 제2 금속층은 제4 관통 홀을 관통하는 제2 급전 핀의 외주와 이격되어 배치될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나는 제1 관통 홀이 형성된 상부 패치 안테나, 제2 관통 홀 및 제3 관통 홀이 이격되어 형성된 하부 패치 안테나, 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 상부 급전 핀, 제3 관통 홀을 관통하여 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 하부 급전 핀 및 제2 관통 홀의 내부에 형성된 금속층을 포함한다.
본 발명에 의하면, 적층형 패치 안테나는 하부 패치 안테나에 형성된 복수의 관통 홀 중에서 상부 패치 안테나의 급전 핀이 통과하는 관통 홀의 내벽에 금속층을 형성함으로써, 기생공진 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부 패치 안테나에 형성된 복수의 관통 홀 중에서 상부 패치 안테나의 급전 핀이 통과하는 관통 홀의 내벽에 금속층을 형성하여 기생공진 발생을 방지함으로써, 상부 패치 안테나와 하부 패치 안테나 간의 격리도(Isolation) 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부 패치 안테나에 형성된 복수의 관통 홀 중에서 상부 패치 안테나의 급전 핀이 통과하는 관통 홀의 내벽에 금속층을 형성하여 패치 안테나 간의 격리도 저하를 방지함으로써, 안테나 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 적층형 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2의 상부 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 2의 하부 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나와 종래의 적층형 패치 안테나를 비교 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 적층형 패치 안테나(100)는 상부 패치 안테나(110), 하부 패치 안테나(120), 제1 급전 핀(130), 제2 급전 핀(140), 제3 급전 핀(150), 금속층(160)을 포함하여 구성된다.
상부 패치 안테나(110)는 제1 주파수 대역의 신호를 수신한다. 상부 패치 안테나(110)는 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제1 관통 홀(111), 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제2 관통 홀(112)이 형성된다. 이때, 제1 관통 홀(111)과 상부 패치 안테나(110)의 중심점을 잇는 가상 선과 제2 관통 홀(112)과 상부 패치 안테나(110)의 중심점을 잇는 가상 선은 설정각도로 형성된다. 여기서, 설정 각도는 대략 70도 내지 100도 범위 내로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상부 패치 안테나(110)는 제1 베이스 기재(113) 및 제1 상부 방사 패치(114)를 포함하여 구성된다.
제1 베이스 기재(113)는 유전체 또는 자성체로 구성된다. 제1 베이스 기재(113)는 고유전율 및 낮은 열팽창계수 등의 특성이 있는 세라믹 재질의 유전체 기판으로 형성되거나, 페라이트 등의 자성체로 구성된 자성체 기판일 수 있다.
제1 베이스 기재(113)는 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제1-1 관통 홀(111a) 및 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제2-1 관통 홀(112a)이 형성된다. 이때, 제1-1 관통 홀(111a) 및 제2-1 관통 홀(112a)은 설정각도를 이루도록 형성되며, 제1-1 관통 홀(111a)과 제1 베이스 기재(113)의 중심점을 잇는 가상 선과 및 제2-1 관통 홀(112a)과 제1 베이스 기재(113)의 중심점을 잇는 가상 선이 대략 70도 내지 110도 정도의 설정각도를 이루도록 형성될 수 있다.
제1 상부 방사 패치(114)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판으로, 제1 베이스 기재(113)의 일면에 배치된다. 제1 상부 방사 패치(114)는 사각형, 삼각형, 팔각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 상부 방사 패치(114)는 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제1-2 관통 홀(111b) 및 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제2-1 관통 홀(112b)이 형성된다. 이때, 제1-2 관통 홀(111b) 및 제2-2 관통 홀(112b)은 설정각도를 이루도록 형성되며, 제1-2 관통 홀(111b)과 제1 상부 방사 패치(114)의 중심점을 잇는 가상 선과 및 제2-2 관통 홀(112b)과 제1 상부 방사 패치(114)의 중심점을 잇는 가상 선이 대략 70도 내지 110도 정도의 설정각도를 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 제1-2 관통 홀(111b) 및 제2-2 관통 홀(112b)은 제1 상부 방사 패치(114)가 제1 베이스 기재(113)에 배치될 때 제1-1 관통 홀(111a) 및 제2-1 관통 홀(112a)의 상부에 배치된다.
하부 패치 안테나(120)는 제2 주파수 대역의 신호를 수신한다. 하부 패치 안테나(120)는 제1 관통 홀(111)을 관통한 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제3 관통 홀(121), 제2 관통 홀(112)을 관통한 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제4 관통 홀(122)이 형성된다. 이때, 제3 관통 홀(121)과 하부 패치 안테나(120)의 중심점을 잇는 가상 선과 제4 관통 홀(122)과 하부 패치 안테나(120)의 중심점을 잇는 가상 선은 설정각도로 형성된다. 여기서, 설정 각도는 대략 70도 내지 100도 범위 내로 형성될 수 있다.
하부 패치 안테나(120)는 제3 급전 핀(150)이 관통하는 제5 관통 홀(123)이 형성된다. 이때, 제5 관통 홀(123)은 제3 관통 홀(121) 및 제4 관통 홀(122)과 이격되어 배치된다. 여기서, 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해 상부 패치 안테나(110)를 급전하는 제1 급전 핀(130) 및 제2 급전 핀(140)과 하부 패치 안테나(120)를 급전하는 제3 급전 핀(150)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 하부 패치 안테나(120)의 급전을 위한 다른 급전 핀(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 하부 패치 안테나(120)는 다른 관통 홀(미도시)이 더 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 하부 패치 안테나(120)는 제2 베이스 기재(124), 제2 상부 방사 패치(125) 및 하부 패치(126)를 포함하여 구성된다.
제2 베이스 기재(124)는 유전체 또는 자성체로 구성된다. 제2 베이스 기재(124)는 고유전율 및 낮은 열팽창계수 등의 특성이 있는 세라믹 재질의 유전체 기판으로 형성되거나, 페라이트 등의 자성체로 구성된 자성체 기판일 수 있다.
제2 베이스 기재(124)는 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제3-1 관통 홀(121a) 및 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제4-1 관통 홀(122a)이 형성된다. 이때, 제3-1 관통 홀(121a) 및 제4-1 관통 홀(122a)은 설정각도를 이루도록 형성되며, 제3-1 관통 홀(121a)과 제2 베이스 기재(124)의 중심점을 잇는 가상 선과 및 제4-1 관통 홀(122a)과 제2 베이스 기재(124)의 중심점을 잇는 가상 선이 대략 70도 내지 110도 정도의 설정각도를 이루도록 형성될 수 있다.
제2 베이스 기재(124)는 제3 급전 핀(150)이 관통하는 제5-1 관통 홀(123a)이 형성된다. 이때, 제5-1 관통 홀(123a)은 제3-1 관통 홀(121a) 및 제4-1 관통 홀(122a)과 이격되어 형성된다.
제2 상부 방사 패치(125)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판으로, 제2 베이스 기재(124)의 일면에 배치된다. 제2 상부 방사 패치(125)는 사각형, 삼각형, 팔각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
제2 상부 방사 패치(125)는 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제3-2 관통 홀(121b) 및 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제4-2 관통 홀(122b)이 형성된다. 이때, 제3-2 관통 홀(121b) 및 제4-2 관통 홀(122b)은 설정각도를 이루도록 형성되며, 제3-2 관통 홀(121b)과 제2 상부 방사 패치(125)의 중심점을 잇는 가상 선과 및 제4-2 관통 홀(122b)과 제4 상부 방사 패치의 중심점을 잇는 가상 선이 대략 70도 내지 110도 정도의 설정각도를 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 제3-2 관통 홀(121b) 및 제4-2 관통 홀(122b)은 제2 상부 방사 패치(125)가 제2 베이스 기재(124)에 배치될 때 제3-1 관통 홀(121a) 및 제4-1 관통 홀(122a)의 상부에 배치된다.
제2 상부 방사 패치(125)는 제3 급전 핀(150)이 관통하는 제5-2 관통 홀(123b)이 형성된다. 이때, 제5-2 관통 홀(123b)은 제3-2 관통 홀(121b) 및 제4-2 관통 홀(122b)과 이격되어 형성된다. 제5-2 관통 홀(123b)은 제2 상부 방사 패치(125)가 제2 베이스 기재(124)에 배치될 때 제5-1 관통 홀(123a)의 상부에 배치된다.
하부 패치(126)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판으로, 제2 베이스 기재(124)의 타면에 배치된다. 이때, 하부 패치(126)는 그라운드(GND)용 패치인 것을 일례로 한다.
하부 패치(126)는 제3-3 관통 홀(121c) 및 제4-3 관통 홀(122c)이 형성된다. 즉, 하부 패치(126)는 제1 급전 핀(130)이 관통하는 제3-3 관통 홀(121c) 및 제2 급전 핀(140)이 관통하는 제4-3 관통 홀(122c)이 형성된다. 이때, 제3-3 관통 홀(121c) 및 제4-3 관통 홀(122c)은 설정각도를 이루도록 형성되며, 제3-3 관통 홀(121c)과 하부 패치(126)의 중심점을 잇는 가상 선과 및 제4-3 관통 홀(122c)과 하부 패치(126)의 중심점을 잇는 가상 선이 대략 70도 내지 110도 정도의 설정각도를 이루도록 형성될 수 있다. 여기서, 제3-3 관통 홀(121c) 및 제4-3 관통 홀(122c)은 하부 패치(126)가 제2 베이스 기재(124)에 배치될 때 제3-1 관통 홀(121a) 및 제4-1 관통 홀(122a)의 하부에 배치된다.
하부 패치(126)는 제3 급전 핀(150)이 관통하는 제5-3 관통 홀(123c)이 형성된다. 이때, 제5-3 관통 홀(123c)은 제3-3 관통 홀(121c) 및 제4-3 관통 홀(122c)과 이격되어 형성된다. 제5-3 관통 홀(123c)은 하부 패치(126)가 제2 베이스 기재(124)에 배치될 때 제5-1 관통 홀(123a)의 하부에 배치된다.
금속층(160)은 하부 패치 안테나(120)의 제3 관통 홀(121) 및 제4 관통 홀(122)에 형성된다. 즉, 금속층(160)은 제3 관통 홀(121) 및 제4 관통 홀(122)의 내벽면에 형성된다.
금속층(160)은 구리, 알루미늄, 금, 은 중 선택된 하나의 재질로 형성된다. 물론, 금속층(160)은 구리, 알루미늄, 금, 은 중 선택된 하나의 재질을 포함하는 합금으로 형성될 수도 있다.
금속층(160)은 제1 급전 핀(130) 및 제2 급전 핀(140)과 동축케이블을 구성한다. 이를 통해, 금속층(160)은 제1 급전 핀(130) 및 제2 급전 핀(140)과 하부 패치 안테나(120) 간의 커플링에 의해 발생하는 기생 공진을 제거한다. 이에, 적층형 패치 안테나(100)는 기생 공진에 의한 격리도(Isolation) 저하를 방지할 수 있다.
이를 위해, 금속층(160)은 하부 패치 안테나(120)의 제3 관통 홀(121)의 내벽면에 형성된 제1 금속층(162) 및 제4 관통 홀(122)의 내벽면에 형성된 제2 금속층(164)을 포함할 수 있다.
제1 금속층(162)은 제3-1 관통 홀(121a)의 내벽면에 형성된다. 이때, 제1 금속층(162)은 제3 관통 홀(121)을 관통하는 제1 급전 핀(130)의 외주와 소정 간격 이격된다.
제2 금속층(164)은 제4-1 관통 홀(122a)의 내벽면에 형성된다. 이때, 제2 금속층(164)은 제4 관통 홀(122)을 관통하는 제2 급전 핀(140)의 외주와 소정 간격 이격된다.
한편, 금속층(160)은 제2 상부 방사 패치(125) 및 하부 패치(126)에 연결될 수 있다. 즉, 금속층(160)이 제2 상부 방사 패치(125) 및 하부 패치(126)와 이격되도록 형성되면 이격 공간에서 제1 및 제2 급전 핀(140)과 하부 패치 안테나(120) 사이에 커플링에 의한 기생 공진이 발생할 수 있다.
제1 금속층(162)은 제3 관통 홀(121)의 내벽면에 형성된다. 즉, 제1 금속층(162)은 하부 패치 안테나(120)의 제3-1 관통 홀(121a) 내지 제3-3 관통 홀(121c)의 내벽면을 따라 소정 두께로 형성된다. 제1 금속층(162)은 제1 급전핀이 관통하는 홀이 형성된 원통형 형상으로 형성된다. 이때, 제1 금속층(162)은 제3 관통 홀(121)을 관통하는 제1 급전 핀(130)의 외주와 소정 간격이 이격되어 배치된다. 이에, 제1 금속층(162)의 두께는 제3 관통 홀(121)의 단면 직경과 제1 급전 핀(130)의 단면 직경에 따라 다르게 형성될 수 있다.
제1 금속층(162)는 제3-1 관통 홀(121a)의 내주면에 형성되어 양단이 제3-2 관통홀(121b) 및 제3-3 관통홀(121c)에 각각 연결될 수도 있다.
제2 금속층(164)은 제4 관통 홀(122)의 내벽면에 형성된다. 즉, 제2 금속층(164)은 하부 패치 안테나(120)의 제4-1 관통 홀(122a) 내지 제4-3 관통 홀(122c)의 내벽면을 따라 소정 두께로 형성된다. 제2 금속층(164)은 제2 급전핀이 관통하는 홀이 형성된 원통형 형상으로 형성된다. 이때, 제2 금속층(164)은 제4 관통 홀(122)을 관통하는 제2 급전 핀(140)의 외주와 소정 간격이 이격되어 배치된다. 이에, 제2 금속층(164)의 두께는 제4 관통 홀(122)의 단면 직경과 제2 급전 핀(140)의 단면 직경에 따라 다르게 형성될 수 있다.
제2 금속층(164)는 제4-1 관통 홀(122a)의 내주면에 형성되어 양단이 제4-2 관통홀(122b) 및 제4-3 관통홀(122c)에 각각 연결될 수도 있다.
이에, 제1 금속층(162)은 제3 관통 홀(121)의 내벽면에 형성되며 일단이 제2 상부 방사 패치(125)와 연결되고, 타단이 하부 패치(126)와 연결된다. 제2 금속층(164)은 제4 관통 홀(122)의 내벽면에 형성되며 일단이 제2 상부 방사 패치(125)와 연결되고, 타단이 하부 패치(126)와 연결된다. 이때, 금속층(160)은 무전해 도금 공정, 전해 도금 공정 및 동박 접합 공정 중에 선택된 하나의 공정을 이용하여 금속 재질을 제3 관통 홀(121) 및 제4 관통 홀(122)의 내벽면에 금속층(160)을 형성할 수 있다.
이를 통해, 적층형 패치 안테나(100)는 기생 공진 발생을 방지하여 격리도 및 안테나 효율 저하를 방지할 수 있다.
즉, 도 6 및 도 7을 참조하면, 종래의 적층형 패치 안테나는 하부 패치 안테나(20)와 급전 핀(30) 사이의 커플링에 의해 상부 패치 안테나(10)에서 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역에 공진하는 기생 공진(A)이 발생한다.
그에 따라, 종래의 적층형 패치 안테나는 상부 패치 안테나(10)에서 제1 주파수 대역 신호와 함께 제2 주파수 대역 신호가 수신되기 때문에 대략 3.04dB@1225㎒(Peak) 정도의 격리도(B)가 형성된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나(100)는 하부 패치 안테나(120)에 형성된 관통 홀에 금속층(160)을 형성하여 급전 핀과 동축 케이블을 구성함으로써, 기생 공진 발생을 방지(C)할 수 있다.
그에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나(100)는 기생 공진 발생을 방지함으로써, 대략 11.51dB@1225㎒(Peak) 정도의 격리도(D)가 형성된다.
이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 적층형 패치 안테나(100)는 종래의 적층형 패치 안테나(100)에 비해 격리도가 대략 8.47dB 정도 증가하며, 격리도 증가에 따라 안테나 효율도 향상된다.
한편, 도 10을 참조하면, 적층형 패치 안테나(200)는 상부 패치 안테나(210), 하부 패치 안테나(220), 상부 급전 핀(230), 하부 급전 핀(240, 즉, 제3 급전 핀(150)) 및 금속층(250)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상부 급전 핀(230)은 상술한 제1 급전 핀(130) 및 제2 급전 핀(140) 중 선택된 하나이고, 하부 급전 핀(230)은 상술한 제3 급전 핀(150)에 대응된다.
상부 패치 안테나(210)는 제1 베이스 기재(211) 및 제1 베이스 기재(211)의 상부에 배치된 제1 상부 방사 패치(212)를 포함하여 구성된다. 이때, 상부 패치 안테나(210)는 제1 베이스 기재(211) 및 제1 상부 방사 패치(212)를 관통하여 형성되고, 상부 급전 핀(230)이 관통하는 제1 관통 홀(213)이 형성된다.
하부 패치 안테나(220)는 제2 베이스 기재(221), 제2 베이스 기재(221)의 상부에 배치된 제2 상부 방사 패치(222) 및 제2 베이스 기재(221)의 하부에 배치된 하부 패치(223)를 포함하여 구성된다.
하부 패치 안테나(220)는 상부 급전 핀(230)이 관통하는 제2 관통 홀(224) 및 하부 급전 핀(240)이 관통하는 제3 관통 홀(225)이 형성된다. 제2 관통 홀(224)은 제2 베이스 기재(221), 제2 상부 방사 패치(222) 및 하부 패치(223)를 관통하여 형성된다. 제3 관통 홀(225)은 제2 베이스 기재(221), 제2 상부 방사 패치(222) 및 하부 패치(223)를 관통하여 형성되고, 제2 관통 홀(224)와 이격되어 형성된다.
금속층(250)은 하부 패치 안테나(220)의 제2 관통 홀(224)에 형성된다. 즉, 금속층(250)은 제2 관통 홀(224)의 내벽면에 형성된다. 이때, 금속층(250)은 제2 관통 홀(224)을 관통하는 상부 급전 핀(230)의 외주와 소정 간격 이격된다.
금속층(250)은 구리, 알루미늄, 금, 은 중 선택된 하나의 재질로 형성된다. 물론, 금속층(250)은 구리, 알루미늄, 금, 은 중 선택된 하나의 재질을 포함하는 합금으로 형성될 수도 있다.
금속층(250)은 상부 급전 핀(230)과 동축케이블을 구성한다. 이를 통해, 금속층(250)은 상부 급전 핀(230)과 하부 패치 안테나(220) 간의 커플링에 의해 발생하는 기생 공진을 제거한다. 이에, 적층형 패치 안테나(200)는 기생 공진에 의한 격리도(Isolation) 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 상부 패치 안테나
111: 제1 관통 홀 112: 제2 관통 홀
113: 제1 상부 방사 패치 114: 제1 베이스 기재
120: 하부 패치 안테나 121: 제3 관통 홀
122: 제4 관통 홀 123: 제5 관통 홀
124: 제2 상부 방사 패치 125: 제1 베이스 기재
126: 하부 패치 130: 제1 급전 핀
140: 제2 급전 핀 150: 제3 급전 핀
160: 금속층 162: 제1 금속층
164: 제2 금속층

Claims (12)

  1. 제1 관통 홀이 형성된 상부 패치 안테나;
    제2 관통 홀 및 제3 관통 홀이 이격되어 형성된 하부 패치 안테나;
    상기 제1 관통 홀 및 제2 관통 홀을 관통하여 상기 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제1 상부 급전 핀;
    상기 제3 관통 홀을 관통하여 상기 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 하부 급전 핀; 및
    상기 제2 관통 홀의 내부에 형성된 금속층을 포함하고,
    상기 하부 패치 안테나는 베이스 기재, 상기 베이스 기재의 일면에 배치된 상부 방사 패치 및 상기 베이스 기재의 타면에 배치된 하부 방사 패치를 포함하고,
    상기 금속층은 상기 제2 관통 홀의 내벽면에 형성되어 상기 상부 방사 패치 및 상기 하부 방사 패치를 연결하는 제1 금속층을 포함하고, 상기 제1 금속층은 상기 제2 관통 홀을 관통하는 상기 제1 상부 급전 핀의 외주와 이격되어 배치된 적층형 패치 안테나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 관통 홀은 상기 하부 패치 안테나의 상부 방사 패치, 베이스 기재 및 하부 방사 패치를 관통하고,
    상기 제1 금속층은 상기 베이스 기재, 상기 상부 방사 패치 및 상기 하부 방사 패치에 형성된 제2 관통 홀의 내벽면에 형성된 적층형 패치 안테나.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 패치 안테나에는 상기 제1 관통 홀과 이격된 제4 관통 홀이 더 형성되고,
    상기 하부 패치 안테나에는 상기 제2 관통 홀 및 제3 관통 홀과 이격된 제5 관통 홀이 더 형성되고,
    상기 제4 관통 홀 및 제5 관통 홀을 관통하여 상기 하부 패치 안테나의 하부로 돌출된 제2 상부 급전 핀을 더 포함하는 적층형 패치 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속층은 상기 제5 관통 홀의 내벽면에 형성된 제2 금속층을 포함하는 적층형 패치 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제5 관통 홀은 상기 하부 패치 안테나의 상부 방사 패치, 베이스 기재 및 하부 방사 패치를 관통하고,
    상기 제2 금속층은 상기 베이스 기재에 형성된 제5 관통 홀의 내벽면에 형성된 적층형 패치 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 상부 방사 패치 및 상기 하부 방사 패치에 연결된 적층형 패치 안테나.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제5 관통 홀은 상기 하부 패치 안테나의 상부 방사 패치, 베이스 기재 및 하부 방사 패치를 관통하고,
    상기 제2 금속층은 상기 베이스 기재, 상기 상부 방사 패치 및 상기 하부 방사 패치에 형성된 제5 관통 홀의 내벽면에 형성된 적층형 패치 안테나.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 제5 관통 홀을 관통하는 상기 제2 상부 급전 핀의 외주와 이격되어 배치된 적층형 패치 안테나.
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