KR102095943B1 - Dual broadband microstrip patch antenna with shared aperture - Google Patents

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KR102095943B1
KR102095943B1 KR1020190035793A KR20190035793A KR102095943B1 KR 102095943 B1 KR102095943 B1 KR 102095943B1 KR 1020190035793 A KR1020190035793 A KR 1020190035793A KR 20190035793 A KR20190035793 A KR 20190035793A KR 102095943 B1 KR102095943 B1 KR 102095943B1
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김부균
김재현
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숭실대학교 산학협력단
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Abstract

Provided is a dual broadband microstrip patch antenna having a shared aperture which includes S-band and X-band antennas. Disclosed is the antenna which includes: a first substrate including an S-band antenna in which a plurality of perforated radiation patches are formed and an X-band antenna in which a stack patch disposed on each perforation is formed; a second substrate including an X-band antenna in which an antenna patch is disposed on a lower end of the stack patch; and a third substrate on which a ground plane including a plurality of apertures of the S-band and X-band antennas is formed on an upper end.

Description

공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나{DUAL BROADBAND MICROSTRIP PATCH ANTENNA WITH SHARED APERTURE}Dual broadband microstrip patch antenna with a common aperture {DUAL BROADBAND MICROSTRIP PATCH ANTENNA WITH SHARED APERTURE}

본 발명은 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저주파수 대역은 천공된 방사 패치 및 다단 급전 선로를 포함하고, 고주파수 대역은 천공면에 스택 패치를 포함함으로써 작은 크기, 적은 기판의 수, 제작의 편의성 및 광대역 특성을 만족하는 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, and more specifically, the low frequency band includes a perforated radiation patch and a multi-stage feed line, and the high frequency band has a small size by including a stack patch on the perforated surface. , A dual broadband microstrip patch antenna having a common aperture that satisfies a small number of substrates, ease of fabrication, and broadband characteristics.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다The contents described in this section merely provide background information for this embodiment, and do not constitute a prior art.

주파수(frequency)는 주기적인 현상이 단위시간 동안 몇 번 일어났는지를 의미하며, SI단위로는 헤르츠(Hz)를 쓴다. 주파수는 다양한 범위의 헤르츠(Hz)를 가지며, 사용의 편의를 위해 주파수 대역(band)을 나누어 놓았으나, 성질상에 차이도 있다. Frequency refers to how many periodic phenomena have occurred during the unit time, and Hertz (Hz) is used as the SI unit. The frequency has hertz (Hz) in various ranges, and the frequency band is divided for convenience of use, but there are also differences in properties.

이와 관련한 표준 대역 중 IEEE 표준 대역이 가장 많이 쓰이고 있으며, 이 중 S-대역(band)은 파장의 길이가 7.5cm ~ 15cm로 2GHz ~ 4 GHz의 범위를 가지고, X-대역은 파장의 길이가 3.75cm ~ 2.5cm로 8 GHz ~ 12GHz의 범위를 가진다.Among the standard bands related to this, the IEEE standard band is most frequently used, and among these, the S-band has a wavelength range of 7.5cm to 15cm and a range of 2GHz to 4GHz, and the X-band has a wavelength length of 3.75. It ranges from 8 GHz to 12 GHz with cm to 2.5 cm.

S-대역과 X-대역은 레이더(Radar)에서 자주 사용되는 주파수 대역이며, 사용 파장, 주파수, 선명도, 탐지 거리, 탐지 물체의 크기, 기상 및 해면 반사 영상 등에서 성능의 차이를 보이며, 군사용 레이더로 개발되는 다기능 레이더 (MFR, Multi-Function Radar)는 목표 대상의 장거리 탐색을 위한 저주파수 대역과 탐지 대상의 정밀한 추적을 위한 고주파수 대역의 안테나를 필요로 한다. S-band and X-band are frequency bands that are frequently used in radar, and show differences in performance in wavelength, frequency, sharpness, detection distance, size of objects to be detected, and meteorological and sea level reflection images. The multi-function radar (MFR) that is developed requires a low-frequency band for long-distance search of target targets and a high-frequency band antenna for precise tracking of detection targets.

또한, 합성 개구 레이더(SAR, Synthetic Aperture Radar)도 지상 및 해양의 관찰 대상으로부터 더 많은 정보를 수집하기 위해 주파수 다이버시티 방법을 사용하므로 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나를 필요로 한다. In addition, Synthetic Aperture Radar (SAR) also uses antennas that operate in different bands because it uses a frequency diversity method to collect more information from ground and ocean observation objects.

상술하는 이유로 인해 S-대역 레이더(Radar)와 X-대역 레이더(Radar)를 동시에 사용하는 경우가 많고, 동시에 사용되는 경우 S-대역 레이더(Radar)는 저주파수 대역을 탐지하고, X-대역 레이더(Radar)는 고주파수 대역을 탐지하게 된다.For the reasons described above, S-band radar (Radar) and X-band radar (Radar) are often used at the same time, and when used at the same time, S-band radar (Radar) detects low-frequency bands and X-band radar ( Radar) will detect the high frequency band.

위와 같은 이중 대역 안테나가 가져야 될 특성은 다음과 같다. The characteristics that the dual band antenna should have are as follows.

첫째로 광대역 특성을 가져야 한다. SAR나 MFR과 같은 레이더 응용에서 거리 해상도(range resolution)는 안테나의 대역폭에 반비례한다. 따라서 거리 방향으로의 분해능이 좋은 레이더 시스템을 구현하기 위해서는 광대역 특성을 가지는 안테나의 개발이 요구된다. First, it must have broadband characteristics. In radar applications such as SAR and MFR, range resolution is inversely proportional to the antenna's bandwidth. Therefore, in order to realize a radar system having good resolution in the distance direction, development of an antenna having a broadband characteristic is required.

둘째로 크기가 작고 가벼우며 제작비용이 저렴하고 대량 생산이 가능해야 한다. Second, it should be small in size, lightweight, inexpensive to manufacture, and capable of mass production.

셋째로 레이더 시스템의 효과적인 신호 처리를 위하여 교차 편파 억제와 대역 간 격리 특성이 좋아야 한다. Third, for effective signal processing of the radar system, cross polarization suppression and band-to-band isolation characteristics must be good.

상술한 요구 사항에 따라, 공통 개구면 구조를 이용하는 안테나는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째는 고주파수 대역에서 동작하는 안테나와 저주파수 대역에서 동작하는 안테나를 동일한 평면에 배열하는 인터레이스 안테나(Interlaced Antenna) 구조이다. 두 번째는 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치 안테나 의 천공과 동일한 평면, 또는 하단에 고주파수 대역에서 동작하는 패치 안테나 배열을 수직으로 집적하는 구조이다.According to the above-mentioned requirements, antennas using a common aperture structure can be roughly divided into two types. The first is an interlaced antenna structure in which an antenna operating in a high frequency band and an antenna operating in a low frequency band are arranged on the same plane. The second is a structure in which the patch antenna array operating in the high frequency band is vertically integrated in the same plane or the bottom of the perforation of the perforated radiation patch antenna operating in the low frequency band.

공통 개구면 구조를 이용하는 안테나의 첫 번째 구조인 인터레이스 안테나(Interlaced Antenna) 구조는 크게 두 가지 구조로 나눌 수 있다.The first structure of an antenna using a common aperture structure, an interlaced antenna structure, can be roughly divided into two structures.

하나는 고주파수에서 동작하는 안테나 소자의 좁은 간격 내에 다이폴/슬롯(dipole/slot) 안테나를 집적하는 것이다. 이러한 구조는 안테나 설계 시 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나의 동작 주파수 비를 고려하지 않아도 되는 장점이 있으나, 저주파수 대역에서 동작하는 다이폴/슬롯(dipole/slot) 안테나의 대역폭이 고주파수 대역에서 동작하는 안테나의 대역폭 보다 작아진다는 단점을 가진다. One is to integrate dipole / slot antennas within a narrow spacing of antenna elements operating at high frequencies. This structure has the advantage of not having to consider the operating frequency ratio of the antennas operating in different bands when designing the antenna, but the bandwidth of the dipole / slot antenna operating in the low frequency band is that of the antenna operating in the high frequency band. It has the disadvantage of being smaller than the bandwidth.

다른 하나는 서로 다른 대역에서 동작하는 안테나를 동일 평면에 배열하여 인터레이스 안테나(Interlaced Antenna)를 구성하는 것이다. 이 경우 크기가 커지고 급전 구조가 복잡해지며 제작이 복잡해진다는 단점이 있다. The other is to configure an interlaced antenna by arranging antennas operating in different bands on the same plane. In this case, there are disadvantages that the size is large, the feeding structure is complicated, and the production is complicated.

공통 개구면 구조를 이용하는 안테나의 두 번째 구조는 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치 안테나와 고주파 대역에서 동작하는 패치 안테나를 수직으로 집적하여 공통 개구면 이중대역 안테나를 구현하는 것이다.The second structure of the antenna using the common aperture surface structure is to implement a common aperture double band antenna by vertically integrating a perforated radiation patch antenna operating in a low frequency band and a patch antenna operating in a high frequency band.

인터레이스 안테나(Interlaced Antenna) 구조를 이용하는 경우와 비교하여 크기가 작아지고, 마이크로스트립 패치 안테나는 두께가 얇고 가벼우며, 프린트 회로 기술로 제작이 가능하여 제작비용이 저렴하고 대량 생산이 가능하다.Compared to the case of using an interlaced antenna structure, the size is small, and the microstrip patch antenna is thin and light, and can be manufactured with a printed circuit technology, so that the manufacturing cost is low and mass production is possible.

천공된 방사 패치를 이용한 공통 개구면 이중대역 패치 안테나는 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치 안테나의 천공 면을 통해 고주파수 대역에서 동작하는 패치 안테나가 방사하는 구조이다. The common aperture double band patch antenna using the perforated radiation patch is a structure in which the patch antenna operating in the high frequency band radiates through the perforated surface of the perforated radiation patch antenna operating in the low frequency band.

이에 따라 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치 안테나의 경우 천공된 방사 패치의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로가 한정되어 대역폭이 좁아진다는 단점을 가지며, 고주파수 대역에서 동작하는 패치 안테나의 경우 패치 상부에 존재하는 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치의 영향으로 방사특성이 저하되는 문제점을 가지게 된다.Accordingly, in the case of a perforated radiation patch antenna operating in a low frequency band, the path of a current flowing along the surface of the perforated radiation patch is limited, and thus a bandwidth is narrowed. In the case of a patch antenna operating in a high frequency band, the patch antenna exists at the top of the patch. It has a problem that the radiation characteristics are deteriorated due to the effect of the perforated radiation patch operating in the low frequency band.

이러한 문제에 따라, 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치 안테나의 대역폭을 증가시키고, 고주파수 대역에서 동작하는 패치 안테나의 방사특성 개선의 필요성이 제기되고 있다.According to these problems, there is a need to increase the bandwidth of the punctured radiation patch antenna operating in the low frequency band and to improve the radiation characteristics of the patch antenna operating in the high frequency band.

한국등록특허 제 10-139328호 (2014.05.01.)Korean Registered Patent No. 10-139328 (2014.05.01.) 미국공개특허 WO2018073701A1 (2018.04.26.)United States published patent WO2018073701A1 (2018.04.26.) 미국등록특허 US9431711B2 (2016.08.30.)US registered patent US9431711B2 (2016.08.30.)

본 발명은 저주파수 대역에서 동작하는 천공된 방사 패치와 고주파수 대역에서 동작하는 스택 패치가 공통 개구면을 가지도록 설계하여, 저주파수 대역에 대해서는 광대역 특성을 확보하고, 고주파수 대역에서는 방사 특성을 향상시키며, 사용되는 기판의 수가 적고 컴팩트한 구조를 가져 제작이 용이한 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나를 제공한다.The present invention is designed so that the perforated radiation patch operating in the low frequency band and the stack patch operating in the high frequency band have a common opening surface, securing a broadband characteristic in the low frequency band, improving the radiation characteristic in the high frequency band, and use Provided is a dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture that is easy to manufacture with a small number of substrates and a compact structure.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 S-대역 안테나와 X-대역 안테나를 포함하는 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서, 상기 S-대역 안테나의 방사 패치 및 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치를 포함하는 제 1 기판; 상기 제 1 기판 하단에 부착되며, 상기 S-대역 안테나의 급전 선로와 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치를 포함하는 제 2 기판; 및 상기 제 2 기판 하단에 부착되며, 상단에 S-대역 안테나의 중앙 개구면과 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면을 포함하는 접지면이 형성되고, 하단에 상기 X-대역 안테나의 급전 네트워크가 형성되는 제 3 기판을 포함할 수 있다.In a dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture including an S-band antenna and an X-band antenna according to an embodiment of the present invention, a radiation patch of the S-band antenna and a plurality of the X-band antenna A first substrate including two stack patches; A second substrate attached to the bottom of the first substrate and including a feed line of the S-band antenna and a plurality of antenna patches of the X-band antenna; And a ground plane attached to the bottom of the second substrate and including a central opening surface of the S-band antenna and a plurality of opening surfaces of the X-band antenna at the top, and a feeding network of the X-band antenna at the bottom. It may include a third substrate is formed.

일 실시예에서, 상기 S-대역 안테나의 방사 패치는, 2Х2 배열로 천공되고, 형태가 정사각형일 수 있다.In one embodiment, the radiation patch of the S-band antenna is perforated in a 2Х2 arrangement, and the shape may be square.

일 실시예에서, X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치는, S-대역 안테나의 방사 패치의 천공면에 각각 배치되고, 형태가 각각 정사각형일 수 있다.In one embodiment, the plurality of stacked patches of the X-band antenna are respectively disposed on the perforated surface of the radiation patch of the S-band antenna, and may be square in shape.

일 실시예에서, 상기 제 1 기판은, 유전 상수가 2.2이고, 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 7.94mm일 수 있다. In one embodiment, the first substrate may have a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 7.94 mm.

일 실시예에서, 상기 S-대역 안테나의 급전 선로는, 상기 S-대역 안테나의 방사 패치 하단에 형성될 수 있다. In one embodiment, the feed line of the S-band antenna may be formed under the radiation patch of the S-band antenna.

일 실시예에서, 상기 S-대역 안테나의 급전 선로는, 폭이 다른 3개의 급전 선로가 직렬로 연결된 형태의 다단 급전 선로를 포함할 수 있다. In one embodiment, the feed line of the S-band antenna may include a multi-stage feed line of three feed lines having different widths connected in series.

일 실시예에서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치는, 상기 제 1 기판의 스택 패치 하단에 위치하고, 형태가 각각 정사각형일 수 있다. In one embodiment, the plurality of antenna patches of the X-band antenna are located at the bottom of the stack patch of the first substrate, and may be square in shape.

일 실시예에서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치는, 한 변의 길이가 상기 제 1 기판의 X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치의 한 변의 길이보다 더 긴 길이를 가질 수 있다. In one embodiment, the plurality of antenna patches of the X-band antenna may have a length that is longer than the length of one side of a plurality of stack patches of the X-band antenna of the first substrate.

일 실시예에서, 상기 제 2 기판은, 유전 상수가 2.2이고, 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 3.18mm일 수 있다. In one embodiment, the second substrate may have a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 3.18 mm.

일 실시예에서, 상기 S-대역 안테나의 중앙 개구면은, 상기 S-대역 안테나의 방사 패치의 천공되지 않은 영역의 하단에 좌측 중단에서 우측 중단으로 이어지며, 상기 급전 선로와 직교하여 형성될 수 있다. In one embodiment, the central opening surface of the S-band antenna extends from the left middle to the right middle at the bottom of the unperforated region of the radiation patch of the S-band antenna, and may be formed perpendicular to the feed line. have.

일 실시예에서, S-대역 안테나의 중앙 개구면은, 접지면에 H-모양으로 식각되어 형성될 수 있다. In one embodiment, the central opening surface of the S-band antenna may be formed by etching an H-shape on the ground surface.

일 실시예에서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면은, 상기 제 2 기판의 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치의 하단에 형성될 수 있다. In one embodiment, the plurality of opening surfaces of the X-band antenna may be formed at the bottom of the plurality of antenna patches of the X-band antenna of the second substrate.

일 실시예에서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면은, 접지면에 H-모양으로 식각되어 형성될 수 있다. In one embodiment, the plurality of opening surfaces of the X-band antenna may be formed by etching an H-shape on the ground surface.

일 실시예에서, 상기 급전 네트워크는, 급전 선로, 변환기, 지연 선로 및 T-분배기를 포함하는 본체와 제 3 기판 상단의 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면의 하단에 위치하는 소자를 포함할 수 있다. In one embodiment, the feeding network may include a body including a feeding line, a converter, a delay line, and a T-distributor, and elements located at the bottom of a plurality of apertures of the X-band antenna on the top of the third substrate. have.

일 실시예에서, 상기 변환기는, 광대역 특성을 유지한 상태에서 특성 임피던스가 다른 선로로 변환하기 위해 사용될 수 있다. In one embodiment, the converter may be used to convert a line having a different characteristic impedance while maintaining broadband characteristics.

일 실시예에서, 상기 지연 선로는, 급전 위상 보정을 위해 위상이 180도 지연될 수 있다. In one embodiment, the delay line, the phase may be delayed 180 degrees to compensate for the feed phase.

일 실시예에서, 상기 소자는, 상기 본체에서 T-분배기에 의해 급전되는 방향이 동일한 소자끼리 연결될 수 있다. In one embodiment, the device may be connected between devices having the same direction in which the power is fed from the main body by the T-distributor.

일 실시예에서, 상기 소자는, 급전되는 방향이 동일한 소자끼리 T-분배기로 연결될 수 있다. In one embodiment, the devices may be connected to T-dividers between devices having the same feeding direction.

일 실시예에서, 상기 제 3 기판은, 유전 상수가 2.2이고, 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 0.51mm일 수 있다.In one embodiment, the third substrate may have a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 0.51 mm.

상술한 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나에 의해 제공되는 효과는, 고주파수 대역에 대해서는 방사 특성 저하를 감소시키고, 저주파수 대역에 대해서는 하나의 천공된 방사 패치와 다단 급전 선로를 사용하여 광대역 특성을 확보하면서도 구조가 간단하여 제작이 편리한 안테나를 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, the effect provided by the dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture of the present invention reduces the deterioration of radiation characteristics in the high frequency band and perforates one in the low frequency band. It is possible to provide an antenna that is easy to manufacture due to its simple structure while securing broadband characteristics by using a radiation patch and a multi-stage feeding line.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나의 적층되는 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 1 기판의 상단을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 2 기판의 상단을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 3 기판의 상단을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 3 기판의 하단을 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 적층 구조를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 제 1 기판의 상단의 방사 패치를 나타내는 구조도이다.
도 9는 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 제 2 기판의 상단의 다단 급전 선로(Feed Line)를 나타내는 구조도이다.
도 10은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 제 3 기판의 상단의 개구면(Aperture)을 나타내는 구조도이다.
도 11은 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 적층 구조를 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 X-대역 안테나가 적층되는 구조를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 제 1 기판의 상단의 스택 패치(Stack Patch)를 나타내는 구조도이다.
도 14는 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 제 2 기판의 상단의 안테나 패치(Antenna Patch)를 나타내는 구조도이다.
도 15는 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 제 3 기판의 상단의 개구면(Aperture)과 하단의 급전 선로(Feed Line)를 나타내는 구조도이다.
도 16은 본 발명에 따른 X -대역 안테나의 개구면(Aperture)을 나타내는 구조도이다.
도 17은 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 급전 네트워크의 소자를 나타내는 구조도이다
도 18은 본 발명에 따른 X-대역 2Х2 배열 안테나 급전 네트워크의 구성을 나타내는 평면도이다.1 is a perspective view showing a stacked structure of a dual broadband microstrip patch antenna having a common aperture according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing the top of the first substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.
3 is a plan view showing the top of the second substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.
4 is a plan view showing the top of the third substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.
5 is a plan view showing the bottom of the third substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.
6 is a plan view showing a stacked structure of an S-band antenna according to the present invention.
7 is a cross-sectional view showing a stacked structure of an S-band antenna according to the present invention.
8 is a structural diagram showing a radiation patch on the top of the first substrate of the S-band antenna according to the present invention.
9 is a structural diagram showing a multi-stage feed line at the top of the second substrate of the S-band antenna according to the present invention.
10 is a structural diagram showing an aperture (Aperture) of the upper end of the third substrate of the S-band antenna according to the present invention.
11 is a plan view showing a stacked structure of an X-band antenna according to the present invention.
12 is a perspective view showing a structure in which an X-band antenna according to the present invention is stacked.
13 is a structural diagram showing a stack patch on the top of the first substrate of the X-band antenna according to the present invention.
14 is a structural diagram showing an antenna patch (Antenna Patch) on the top of the second substrate of the X-band antenna according to the present invention.
15 is a structural diagram showing an aperture surface at the top of the third substrate of the X-band antenna according to the present invention and a feed line at the bottom.
16 is a structural diagram showing an aperture of an X-band antenna according to the present invention.
17 is a structural diagram showing an element of a feeding network of an X-band antenna according to the present invention
18 is a plan view showing the configuration of the X-band 2Х2 array antenna feeding network according to the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and properties described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions across various aspects.

이하에서는, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나의 적층되는 구조를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a stacked structure of a dual broadband microstrip patch antenna having a common aperture according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, S-대역 안테나(1000)와 X-대역 안테나(2000)를 포함하는 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 제 1 기판(3100), 제 2 기판(3300) 및 제 3 기판(3500)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a dual wideband microstrip patch antenna 100 having a common opening surface including an S-band antenna 1000 and an X-band antenna 2000 includes a first substrate 3100 and a second substrate ( 3300) and a third substrate 3500.

제 1 기판(3100)은 복수 개의 영역이 천공된 방사 패치(1100)를 포함하는 S-대역 안테나(1000) 및 각각의 천공에 배치되는 복수 개의 스택 패치(2100, Stack Patch)가 형성된 X-대역 안테나(2000)를 포함할 수 있다.The first substrate 3100 includes an S-band antenna 1000 including a radiation patch 1100 having a plurality of perforated regions, and an X-band in which a plurality of stack patches 2100 and a stack patch disposed in each perforation are formed. Antenna 2000 may be included.

제 2 기판(3300)은 제 1 기판(3100)의 하단에 부착되며, 스택 패치(2100, Stack Patch) 하단에 안테나 패치(2300, Antenna Patch)가 배치되는 X-대역 안테나(2000)를 포함할 수 있다.The second substrate 3300 is attached to the bottom of the first substrate 3100, and includes an X-band antenna 2000 in which an antenna patch 2300, an antenna patch is disposed below the stack patch 2100. You can.

제 3 기판(3500)은 제 2 기판(3300)의 하단에 부착되며, S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)과 X-대역 안테나(2000)의 복수 개의 개구면(2500, Aperture)을 포함하는 접지면(3700, Ground)이 상단에 형성될 수 있다.The third substrate 3500 is attached to the bottom of the second substrate 3300, the central opening surface 1500 of the S-band antenna 1000, and the plurality of opening surfaces 2500 of the X-band antenna 2000 , Aperture) may be formed on the upper surface (3700, Ground).

공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 제 1 기판(3100), 제 2 기판(3300) 및 제 3 기판(3500)으로 총 3개의 기판으로 구성되며, 각각의 기판(3100, 3300, 3500)의 유전 상수(dielectric constant)는 2.2이고 손실 탄젠트(loss tangent)는 0.0009인 특성을 갖는다.The dual wideband microstrip patch antenna 100 having a common aperture is composed of a total of three substrates: a first substrate 3100, a second substrate 3300, and a third substrate 3500, and each substrate 3100, 3300, 3500) has a dielectric constant of 2.2 and a loss tangent of 0.0009.

제 1 기판(3100)의 두께(T1)는 7.94mm 이고, 제 2 기판(3300)의 두께(T2)는 3.18 mm 이며, 제 3 기판(3500)의 두께(T3)는 0.51mm 이다. 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 패치 안테나(100)의 크기는 가로 길이(LH)는 80mm 이고, 세로 길이(LV)는 109mm 이며, 3 개의 기판(3100, 3300, 3500)의 두께를 합친 높이는 11.63mm 이다.The thickness T 1 of the first substrate 3100 is 7.94 mm, the thickness T 2 of the second substrate 3300 is 3.18 mm, and the thickness T 3 of the third substrate 3500 is 0.51 mm. . The size of the dual broadband patch antenna 100 having a common opening surface is 80 mm in the horizontal length (L H ), 109 mm in the vertical length (L V ), and the combined height of the thicknesses of the three substrates 3100, 3300, and 3500 It is 11.63mm.

S-대역 안테나(1000)는 한 개의 입력을 받아 동작하는 단일 안테나이다. The S-band antenna 1000 is a single antenna that operates by receiving one input.

제 1 기판(3100)에는 하나의 천공된 방사 패치가 배치되고, 제 2 기판(3300)에는 근접 결합 급전 방식을 사용하는 급전 선로(1300, Feed Line)가 배치되며, 제 3 기판(3500)의 상단에는 S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)을 포함하는 접지면(3700, Ground)이 배치된다.One perforated radiation patch is disposed on the first substrate 3100, and a feed line 1300 using a proximity coupling feeding method is disposed on the second substrate 3300, and the third substrate 3500 At the upper end, a ground surface 3700, which includes a central opening surface 1500 of the S-band antenna 1000, is disposed.

S-대역 안테나(1000)와 관련된 상세한 내용은 이하에서 도 2 내지 도 4와 함께 설명하고, 상세한 구조는 이하에서 도 6 내지 도 10과 함께 설명하기로 한다.Details related to the S-band antenna 1000 will be described with reference to FIGS. 2 to 4 below, and detailed structures will be described with reference to FIGS. 6 to 10 below.

X-대역 안테나(2000)는 4개의 안테나로 구성된 2×2 배열 안테나이다. The X-band antenna 2000 is a 2x2 array antenna composed of four antennas.

제 1 기판(3100)에는 2×2 배열의 4개의 스택 패치(2100, Stack Patch)가 S-대역 안테나(1000)의 천공된 방사 패치의 천공면에 각각 배치된다. In the first substrate 3100, four stack patches 2100 and 2 in a 2 × 2 arrangement are disposed on the perforated surfaces of the perforated radiation patches of the S-band antenna 1000, respectively.

제 2 기판(3300)에는 스택 패치(2100, Stack Patch) 하단 영역에 안테나 패치(2300, Antenna Patch)가 배치된다. The antenna patch 2300 is disposed on the lower region of the stack patch 2100 on the second substrate 3300.

제 3 기판(3500)의 상단에는 X-대역 안테나(2000)의 복수 개의 개구면(2500, Aperture)을 포함하는 접지면(3700, Ground)이 배치되고, 제 3 기판(3500)의 하단에는 급전 네트워크(2700, feed network)가 배치된다.Ground planes 3700 and ground including a plurality of aperture surfaces 2500 and apertures of the X-band antenna 2000 are disposed on the upper portion of the third substrate 3500, and power is supplied to the lower portion of the third substrate 3500. A network 2700 (feed network) is deployed.

다만, 도 1에는 제 3 기판(3500)의 하단이 나타나 있지 않으며, 상세한 설명은 이하에서 도 5 및 도 18과 함께 설명하기로 한다.However, the lower end of the third substrate 3500 is not shown in FIG. 1, and a detailed description will be given with reference to FIGS. 5 and 18 below.

이때, 스택 패치(2100, Stack Patch)는 제 1 기판(3100)에서 형성되며, 안테나 패치(2300, Antenna Patch)는 제 2 기판(3300)에서 형성된다.At this time, the stack patch (2100, Stack Patch) is formed on the first substrate 3100, the antenna patch (2300, Antenna Patch) is formed on the second substrate (3300).

X-대역 안테나(2000)와 관련된 상세한 내용은 이하에서 도 2 내지 도 4와 함께 설명하고, 상세한 구조는 이하에서 도 11 내지 도 18과 함께 설명하기로 한다.Details related to the X-band antenna 2000 will be described with reference to FIGS. 2 to 4 below, and detailed structures will be described with reference to FIGS. 11 to 18 below.

도 2는 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 1 기판의 상단을 나타내는 평면도이다.2 is a plan view showing the top of the first substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.

도 2를 참조하면, 제 1 기판(3100)을 상부에서 내려다 보았을 때, S-대역 안테나(1000)와 X-대역 안테나(2000)의 개략적인 배치이며, S-대역 안테나(1000)의 방사 패치(1100)와 X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch)는 각각 제 1 기판(3100)의 상단에 형성된다.Referring to FIG. 2, when the first substrate 3100 is viewed from the top, it is a schematic arrangement of the S-band antenna 1000 and the X-band antenna 2000, and the radiation patch of the S-band antenna 1000 The stack patch 2100 and stack patch of the 1100 and the X-band antenna 2000 are formed on the top of the first substrate 3100, respectively.

S-대역 안테나(1000)의 방사패치(1100)의 제 1 천공(1110), 제 2 천공(1130), 제 3 천공(1150)및 제 4 천공(1170)은 2Х2 배열인 X-대역 안테나(2000)를 고려하여 상단에 2개, 하단에 2개가 천공되는 2Х2 배열로 4개의 천공을 가진다.The first puncture 1110, the second puncture 1130, the third puncture 1150, and the fourth puncture 1170 of the radiation patch 1100 of the S-band antenna 1000 are X-band antennas in a 2Х2 arrangement ( 2000), with 2 perforations at the top and 2 perforations at the bottom, with 4 perforations.

각각의 천공에 X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch)의 제 1 스택 패치(2110)의 제 2 스택 패치(2130)의 제 3 스택 패치(2150) 및 제 4 스택 패치(2170)가 2Х2 배열로 배치된다.The third stack patch 2150 and the fourth stack patch of the second stack patch 2130 of the first stack patch 2110 of the stack patch 2100 of the X-band antenna 2000 in each perforation ( 2170) are arranged in a 2Х2 arrangement.

S-대역 안테나(1000)의 방사패치(3100)와 X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch) 사이는 제 1 기판(3100)이 노출되어 있다.The first substrate 3100 is exposed between the radiation patch 3100 of the S-band antenna 1000 and the stack patch 2100 of the X-band antenna 2000.

도 3은 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 2 기판의 상단을 나타내는 평면도이다.3 is a plan view showing the top of the second substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.

도 3을 참조하면, S-대역 안테나(1000)의 근접결합 급전 방식을 사용하는 급전 선로(1300, Feed Line)와 X-대역 안테나(2000)의 복수 개의 안테나 패치(2300, Antenna Patch)가 배치된다.3, a plurality of antenna patches (2300, Antenna Patch) of the feed line (1300, Feed Line) and the X-band antenna (2000) using the proximity coupling feeding method of the S-band antenna (1000) is arranged do.

S-대역 안테나(1000)의 급전 선로(1300, Feed Line)는 한쪽 가로면 중앙에서 반대쪽 가로면 중앙에 조금 못 미치는 길이를 가지며, 광대역 특성을 위해 급전 선로(1300, Feed Line)는 폭이 다른 3개의 급전 선로(1310, 1330, 1350)가 직렬로 연결된 다단 급전 선로의 형태로 설계된다.The feed line (1300, Feed Line) of the S-band antenna 1000 has a length that is slightly less than the center of one transverse plane from the center of the opposite transverse plane, and the feed line (1300, Feed Line) has a different width for broadband characteristics. Three feed lines 1310, 1330, and 1350 are designed in the form of a multi-stage feed line connected in series.

X-대역 안테나(2000)의 안테나 패치(2300, Antenna Patch)는 제 1 기판(3100)의 각각의 스택 패치(2100, Stack Patch) 하단에 위치하며, 안테나 패치(2300, Antenna Patch)의 제 1 안테나 패치(2310), 제 2 안테나 패치(2330), 제 3 안테나 패치(2350) 및 제 4 안테나 패치(2370)도 스택 패치(2100, Stack Patch)와 마찬가지로 2Х2 배열로 배치된다.The antenna patch (2300, antenna patch) of the X-band antenna 2000 is located at the bottom of each stack patch (2100, stack patch) of the first substrate 3100, the first of the antenna patch (2300, antenna patch) The antenna patch 2310, the second antenna patch 2330, the third antenna patch 2350, and the fourth antenna patch 2370 are also arranged in a 2 x 2 arrangement, like the stack patch 2100, stack patch.

안테나 패치(2300, Antenna Patch)는 스택 패치(2100, Stack Patch)와 마찬가지로 정사각형이며, 안테나 패치(2300, Antenna Patch)의 가로 길이 및 세로 길이는 스택 패치(2100, Stack Patch)보다 조금 더 길다.The antenna patch 2300, the antenna patch is square like the stack patch 2100, the stack patch, and the horizontal and vertical lengths of the antenna patch 2300, the antenna patch are slightly longer than the stack patch 2100, stack patch.

도 4는 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 3 기판의 상단을 나타내는 평면도이다.4 is a plan view showing the top of the third substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.

도 4를 참조하면, 제 3 기판(3500)의 상단에는 S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)과 X-대역 안테나(2000)의 복수 개의 개구면(2500, Aperture)을 포함하는 접지면(3700, Ground)이 위치한다. Referring to FIG. 4, a central opening surface 1500 of the S-band antenna 1000 and a plurality of opening surfaces 2500 and Aperture of the X-band antenna 2000 are provided on top of the third substrate 3500. Included ground plane (3700, Ground) is located.

S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)과 X-대역 안테나(2000)의 복수 개의 개구면(2500, Aperture)은 각각 식각되어 형성되며, 나머지 영역은 모두 접지면(3700, Ground)이므로 제 3 기판(3500)은 식각된 개구면(1500, 2500)을 통해 드러난다.The central opening surfaces 1500 and apertures of the S-band antenna 1000 and the plurality of opening surfaces 2500 and apertures of the X-band antenna 2000 are each formed by etching, and all other areas are ground surfaces 3700, Ground), the third substrate 3500 is exposed through the etched opening surfaces 1500 and 2500.

X-대역 안테나(2000)의 개구면(2500, Aperture)은 제 2 기판(3300)의 각각의 안테나 패치(2300, Antenna Patch) 하단에 위치하며, 제 1 개구면(2510), 제 2 개구면(2530), 제 3 개구면(2550) 및 제 4 개구면(2570)도 안테나 패치(2300, Antenna Patch)와 마찬가지로 2Х2 배열로 배치된다.The opening surfaces 2500 and apertures of the X-band antenna 2000 are located at the bottom of each antenna patch 2300 of the second substrate 3300, and the first opening surface 2510 and the second opening surface (2530), the third opening surface 2550 and the fourth opening surface 2570 are also arranged in a 2Х2 arrangement like the antenna patch 2300.

S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)은 제 2 기판(3300)의 S-대역 안테나(1000)의 급전 선로(1300, Feed Line)와 직교하는 방향으로 배치된다.The central opening surface 1500 of the S-band antenna 1000 is disposed in a direction orthogonal to the feed line 1300 of the S-band antenna 1000 of the second substrate 3300.

또한, X-대역 안테나(2000)의 개구면(2500, Aperture)과의 간섭을 피하기 위해 2Х2로 배치된 개구면(2500, Aperture)에서 위쪽 2개의 개구면(2510, 2530)과 아래쪽 2개의 개구면(2550, 2570) 사이를 가로지르는 형태로 형성된다.In addition, in order to avoid interference with the aperture surfaces 2500 and apertures of the X-band antenna 2000, the upper two aperture surfaces 2510 and 2530 and the lower two dogs at the aperture planes 2500 and apertures arranged in 2Х2. It is formed in a shape that crosses between the spherical surfaces 2550 and 2570.

도 5는 본 발명에 따른 이중 광대역 패치 안테나의 제 3 기판의 하단을 나타내는 평면도이다.5 is a plan view showing the bottom of the third substrate of the dual broadband patch antenna according to the present invention.

도 5를 참조하면, 제 3 기판(3500)의 하단에 배치된 X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700, Feed Network)의 형태를 알 수 있다.Referring to FIG. 5, a form of a feed network 2700 of the X-band antenna 2000 disposed at the bottom of the third substrate 3500 can be seen.

X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700, Feed Network)는 2Х2 배열 X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700, Feed Network)의 구조를 알 수 있다. The feed network 2700 of the X-band antenna 2000 can know the structure of the feed network 2700 of the 2x2 array X-band antenna 2000.

X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700, Feed Network)는 복수 개의급전 선로(2710), 변환기(2730), 복수 개의 T-분배기(2750) 및 복수 개의 소자(2790)를 포함할 수 있다.The feed network 2700 of the X-band antenna 2000 may include a plurality of feed lines 2710, a converter 2730, a plurality of T-distributors 2750, and a plurality of elements 2790. .

급전 네트워크(2700, Feed Network)에 대한 상세한 설명은 이하에서 도 17 및 18에서 함께 설명한다.Detailed description of the feed network (2700, Feed Network) will be described with reference to FIGS. 17 and 18 below.

도 6은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 적층 구조를 나타내는 평면도이다.6 is a plan view showing a stacked structure of an S-band antenna according to the present invention.

도 6을 참조하면, S-대역 안테나(1000)는 방사 패치(1100), 급전 선로(1300) 및 중앙 개구면(1500, Aperture)을 포함하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the S-band antenna 1000 includes a radiation patch 1100, a feeding line 1300, and a central opening surface 1500.

방사 패치(1100)는 4개의 천공(1110, 1130, 1150, 1170)을 포함하며, 제 1 기판(3300) 상단에 배치된다.The radiation patch 1100 includes four perforations 1110, 1130, 1150, and 1170, and is disposed on the first substrate 3300.

급전 선로(1300, Feed Line)는 방사 패치(1100)의 좌측 천공(1110, 1150)과 우측 천공 (1130, 1170) 사이부터 급전 포트(Feed Port)까지 이어지는 형태로 형성된다.Feed line (1300, Feed Line) is formed in a form extending from the left perforation (1110, 1150) and the right perforation (1130, 1170) of the radiation patch 1100 to the feed port (Feed Port).

중앙 개구면(1500, Aperture)은 급전 선로(1300, Feed Line)와 직교하며, X-대역 안테나(2000)의 개구면(2500, Aperture)과의 간섭을 피하기 위해 2Х2 배열로 천공된 방사 패치에서 위쪽 천공(1110, 1130)과 아래쪽 천공(1150, 1170) 사이를 가로지르는 형태로 형성된다.The central aperture (1500, Aperture) is orthogonal to the feed line (1300, Feed Line), and in the radiation patch punched in a 2Х2 array to avoid interference with the aperture (2500, Aperture) of the X-band antenna (2000). It is formed in a form that crosses between the upper perforations 1110 and 1130 and the lower perforations 1150 and 1170.

도 7은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a stacked structure of an S-band antenna according to the present invention.

도 7을 참조하면, 아래에서부터 접지면(3700, Ground), 제 2 기판(3300), S-대역 안테나의 급전 선로(1300, Feed Line), 제 1 기판(3100), S-대역 안테나의 방사 패치(1100)의 순서로 적층된다.Referring to Figure 7, the ground plane from the bottom (3700, Ground), the second substrate 3300, the feed line of the S-band antenna (1300, Feed Line), the first substrate 3100, radiation of the S-band antenna They are stacked in the order of the patch 1100.

접지면(3700, Ground)에는 S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)이 식각되어 형성되어 있으며, S-대역 안테나(1000)의 급전 선로(1300, Feed Line)는 제 1 기판(3100)과 제 2 기판(3300) 사이에 배치되나, 일부는 외부로 노출되어 있다.The central opening surface 1500 of the S-band antenna 1000 is etched on the ground surface 3700, and the feed line 1300 of the S-band antenna 1000 is the first. It is disposed between the substrate 3100 and the second substrate 3300, but a part is exposed to the outside.

접지면(3700, Ground)과 급전 선로(1300, Feed Line) 사이에 위치하는 제 2 기판(3300)을 급전 기판(Feed Substrate)라 하고, 급전 선로(1300, Feed Line)와 S-대역 안테나의 방사 패치(1100) 사이에 위치하는 제 1 기판(3100)을 안테나 기판(Antenna Substrate)라고 한다. The second substrate 3300 positioned between the ground plane 3700 and the feed line 1300 is referred to as a feed substrate, and the feed line 1300 and the feed line and the S-band antenna The first substrate 3100 positioned between the radiation patches 1100 is called an antenna substrate.

도 1에서 설명한 바와 같이 안테나 기판(Antenna Substrate)인 제 1 기판(3100)의 두께(T1)는 7.94 mm 이고, 급전 기판(Feed Substrate)인 제 2 기판(3300)의 두께(T2)는 3.18 mm 이다.As described in FIG. 1, the thickness T 1 of the first substrate 3100 which is an antenna substrate is 7.94 mm, and the thickness T 2 of the second substrate 3300 that is a feed substrate is 3.18 mm.

도 8은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 제 1 기판의 상단의 방사 패치를 나타내는 구조도이다.8 is a structural diagram showing a radiation patch on the top of the first substrate of the S-band antenna according to the present invention.

도 8을 참조하면, 제 1 기판(3100)에 형성되는 S-대역 안테나(1000)의 방사 패치(1100)의 설계 파라미터를 알 수 있다.Referring to FIG. 8, design parameters of the radiation patch 1100 of the S-band antenna 1000 formed on the first substrate 3100 can be seen.

S-대역 안테나(1000)의 방사 패치(1100)의 형태와 각각의 천공(1110, 1130, 1150, 1170)의 형태는 모두 정사각형이며, S-대역 안테나(1000)의 방사 패치(1100)의 한 변의 길이(Lp1)는 30mm 이고, 마찬가지로 내부의 천공(1110, 1130, 1150, 1170)의 한 변의 길이(d)는 13mm 이다.The shape of the radiation patch 1100 of the S-band antenna 1000 and the shape of each of the perforations 1110, 1130, 1150, 1170 are all square, and one of the radiation patches 1100 of the S-band antenna 1000 The length (L p1 ) of the sides is 30 mm, and likewise, the length (d) of one side of the inner perforations 1110, 1130, 1150, 1170 is 13 mm.

제 1 천공(1110)과 제 2 천공(1130) 사이의 거리 및 제 3 천공(1150)과 제 4 천공(1170) 사이의 가로 방향으로 천공 중심 간의 거리(dW)와 제 1 천공(1110)과 제 3 천공(1150) 사이의 거리 및 제 2 천공(1140)과 제 4 천공(1170) 사이의 세로 방향으로 천공 중심 간의 거리(dL)는 동일하며, 각각 16.5mm 이다.The distance between the first perforation 1110 and the second perforation 1130 and the distance between the centers of the perforations in the transverse direction between the third perforation 1150 and the fourth perforation 1170 (d W ) and the first perforation 1110 The distance d L between the perforation centers in the vertical direction between the third perforation 1150 and the second perforation 1140 and the fourth perforation 1170 is the same, and each is 16.5 mm.

도 9는 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 제 2 기판의 상단의 다단 급전 선로(Feed Line)를 나타내는 구조도이다.9 is a structural diagram showing a multi-stage feed line at the top of the second substrate of the S-band antenna according to the present invention.

도 9를 참조하면, 제 2 기판(3300)에 형성되는 광대역 특성을 위해 급전 선로(1300, Feed Line)에 다단 급전 선로를 이용하여 폭이 다른 3개의 급전 선로(1310, 1330, 1350)가 직렬 연결된 형태로 설계된다. Referring to FIG. 9, three feed lines 1310, 1330, and 1350 having different widths are used in series by using a multi-stage feed line for a feed line 1300 for a broadband characteristic formed on the second substrate 3300. It is designed in a connected form.

급전 선로(1300, Feed Line)는 급전 포트(Feed Port)에서부터 폭이 좁아지기 전까지가 제 1 선로(1310), 폭이 좁은 구간이 제 2 선로(1330), 다시 폭이 넓어지는 구간이 제 3 선로(1350)를 포함한다.The feed line 1300 is the first line 1310, the narrow section is the second line 1330, and the section is widened again from the feed port until the width is narrow. It includes a track (1350).

제 1 선로(1310)의 길이(Lf1), 제 2 선로(1330)의 길이(Lf2) 및 제 3 선로(1350)의 길이(Lf3)는 각각 19mm, 25mm. 27.4mm 이고, 제 1 선로(1310)의 폭(Wf1), 제 2 선로(1330)의 폭(Wf2) 및 제 3 선로(1350)의 폭(Wf3)은 각각 3.4mm, 0.5mm. 3.5mm 이다.A first line 1310, the length (L f1), a second line 1330, a length (L f2) and the third length (L f3) is 19mm, 25mm respectively, of the track 1350 of the. 27.4mm, and the first line 1310, a width (W f1), the width of the second line (1330) (W f2) and the width of the third line (1350) (W f3) are each 3.4mm, 0.5mm of. It is 3.5mm.

도 10은 본 발명에 따른 S-대역 안테나의 중앙 개구면(Aperture)을 나타내는 구조도이다.10 is a structural diagram showing a central aperture (Aperture) of the S-band antenna according to the present invention.

도 10을 참조하면, S-대역 안테나의 중앙 개구면(1500, Aperture)은 중심부(1510), 제 1 끝단(1530) 및 제 2 끝단(1550)을 포함한다. Referring to FIG. 10, the central aperture surface 1500 of the S-band antenna includes a central portion 1510, a first end 1530 and a second end 1550.

제 3 기판(3500)의 상단에 형성되는 S-대역 안테나(1100)의 중앙 개구면(1500, Aperture)의 중심부(1510)는 막대기 형태이며, 제 1 끝단(1530)과 제 2 끝단은 중심부(1550) 양 끝단에서 위해 위 아래로 툭 튀어나온 구조물이 추가된 H-모양으로 형성된다.The center 1510 of the central opening surface 1500, aperture of the S-band antenna 1100 formed on the top of the third substrate 3500 is in the form of a stick, and the first end 1530 and the second end are center ( 1550) Structures protruding up and down for both ends are formed in an H-shape.

제 1 끝단(1530)에서 제 2 끝단(1550)까지의 길이(Lap1)는 33.5mm 이고, 양 끝단(1530, 1550)의 길이(Lh1)는 3mm 이며, 중심부(1510)의 폭(Wap1)과 개구면 양 끝단(1530, 1550)의 폭(Wh1)은 동일한 값을 가지며, 각각은 1mm 이다.The length (L ap1 ) from the first end (1530) to the second end (1550) is 33.5 mm, the length (L h1 ) of both ends (1530, 1550) is 3 mm, and the width (W) of the center 1510 ap1 ) and the widths W h1 of both ends 1530 and 1550 of the opening surface have the same value, and each is 1 mm.

상술한 S-대역 안테나(1000)의 방사 패치(1100), 다단 급전 선로(1300, Feed Line) 및 중앙 개구면(1500, Aperture)을 설계하기 위한 각각의 파라미터는 아래 표 1에서 정리할 수 있다. Each parameter for designing the radiation patch 1100 of the above-described S-band antenna 1000, the multi-stage feed line 1300, and the central opening surface 1500, aperture can be summarized in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112019031895550-pat00001
Figure 112019031895550-pat00001

도 11은 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 적층 구조를 나타내는 평면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 X-대역 안테나(2000)가 적층되는 구조를 나타내는 사시도이다.11 is a plan view showing a stacked structure of an X-band antenna according to the present invention, and FIG. 12 is a perspective view showing a structure in which the X-band antenna 2000 according to the present invention is stacked.

도 11 및 도 12를 참조하면, X-대역 안테나(2000)는 2Х2 배열로 구성되므로 총 4개로 구성되며, 각각은 제 1 기판(3100)의 스택 패치(2100, Stack Patch), 제 2 기판(3200)의 안테나 패치(2300, Antenna Patch), 제 3 기판(3300) 상단의 개구면(2500, Aperture) 및 제 3 기판(3300) 급전 네트워크(2700)를 포함할 수 있다.11 and 12, the X-band antenna 2000 is composed of a total of 4 because it is composed of a 2Х2 array, each of which is a stack patch (2100, Stack Patch) of the first substrate 3100, the second substrate ( It may include an antenna patch (2300, Antenna Patch) of the 3200, the opening surface (2500, Aperture) on the top of the third substrate 3300 and the power supply network 2700 of the third substrate (3300).

X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch)와 X-대역 안테나(2000)의 안테나 패치(2300, Antenna Patch) 사이의 제 1 기판(3100)을 스택 기판(Stack Substrate)이라고 한다. The first substrate 3100 between the stack patch 2100 of the X-band antenna 2000 and the antenna patch 2300 of the X-band antenna 2000 is referred to as a stack substrate. .

X-대역 안테나(2000)의 안테나 패치(2300, Antenna Patch)와 접지면(3700) 사이의 제 2 기판(3300)을 안테나 기판(Antenna Substrate)라고 한다. The second substrate 3300 between the antenna patch 2300 of the X-band antenna 2000 and the ground plane 3700 is called an antenna substrate.

접지면(3700)과 X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700) 사이의 제 3 기판(3500)을 급전 기판(Feed Substrate)라고 한다. The third substrate 3500 between the ground plane 3700 and the feeding network 2700 of the X-band antenna 2000 is referred to as a fed substrate.

각각의 기판(3100, 3300, 3500)과 X-대역 안테나(2000)의 구조에 대한 상세한 설명은 이하에서 도 13 내지 도 17에서 함께 설명하기로 한다.Detailed descriptions of the structures of each of the substrates 3100, 3300, 3500 and the X-band antenna 2000 will be described with reference to FIGS. 13 to 17 below.

도 13은 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 제 1 기판의 상단의 스택 패치를 나타내는 구조도이다.13 is a structural diagram showing a stack patch on the top of the first substrate of the X-band antenna according to the present invention.

도 13을 참조하면, 제 1 기판(3100)과 제 1 기판(3100)의 상단에 배치되는 X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch)의 구조이며, 스택 패치(2100, Stack Patch)의 형태는 정사각형이고, 스택 패치(2100, Stack Patch)의 한 변의 길이(Lp1)는 4.6mm 이다.13, the structure of the stack patch (2100, Stack Patch) of the X-band antenna 2000 disposed on top of the first substrate 3100 and the first substrate 3100, the stack patch (2100, Stack The shape of the patch) is square, and the length (L p1 ) of one side of the stack patch 2100, stack patch is 4.6 mm.

이때, X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch)는 제 1 스택 패치(2110), 제 2 스택 패치(2130), 제 3 스택 패치 (2150) 및 제 4 스택 패치(2170) 중 어느 하나를 의미한다.At this time, the stack patch (2100, Stack Patch) of the X-band antenna 2000 is a first stack patch (2110), a second stack patch (2130), a third stack patch (2150) and a fourth stack patch (2170) It means either.

도 14는 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 제 2 기판의 상단의 안테나 패치(Antenna Patch)를 나타내는 구조도이다.14 is a structural diagram showing an antenna patch (Antenna Patch) on the top of the second substrate of the X-band antenna according to the present invention.

도 14를 참조하면, 제 2 기판(3300)에 상단에 배치되는 X-대역 안테나(2000)의 안테나 패치(2300, Antenna Patch)의 구조이며, 안테나 패치(2300, Antenna Patch)의 형태는 정사각형이고, 스택 패치(2100, Stack Patch)의 한 변의 길이(Lp2)는 6.6mm 이다.14, the structure of the antenna patch (2300, Antenna Patch) of the X-band antenna 2000 disposed on the top of the second substrate 3300, the shape of the antenna patch (2300, Antenna Patch) is a square , The length (L p2 ) of one side of the stack patch (2100, Stack Patch) is 6.6 mm.

이때, X-대역 안테나(2000)의 안테나 패치(2300, Antenna Patch)는 제 1 안테나 패치(2310), 제 2 안테나 패치(2330), 제 3 안테나 패치(2350) 및 제 4 안테나 패치(2370) 중 어느 하나를 의미한다.In this case, the antenna patch 2300 of the X-band antenna 2000 includes a first antenna patch 2310, a second antenna patch 2330, a third antenna patch 2350, and a fourth antenna patch 2370. It means either.

도 15는 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 제 3 기판의 상단의 개구면(Aperture)과 하단의 급전 선로(Feed Line)를 나타내는 구조도이다.15 is a structural diagram showing an aperture surface at the top of the third substrate of the X-band antenna according to the present invention and a feed line at the bottom.

도 15를 참조하면, X-대역 안테나(2000)의 개구면(2500)은 제 1 개구면(2510), 제 2 개구면(2530), 제 3 개구면(2550) 및 제 4 개구면(2570) 중 어느 하나를 의미하며, 각각의 개구면(2500)은 접지면(3700)에 H-모양으로 식각되어 있다.Referring to FIG. 15, the opening surface 2500 of the X-band antenna 2000 includes a first opening surface 2510, a second opening surface 2530, a third opening surface 2550 and a fourth opening surface 2570. ), And each opening surface 2500 is etched in an H-shape on the ground surface 3700.

X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700)의 소자(2750)는 제 1 소자(2791), 제 2 소자(2793), 제 3 소자(2795) 및 제 4 소자(2797) 중 어느 하나를 의미하고, 각각의 소자(2791, 2793, 2795, 2797)은 각각의 급전 선로(2714, 2715, 2716, 2717, Feed Line)에 의해 연결된다.The element 2750 of the power supply network 2700 of the X-band antenna 2000 may include any one of the first element 2791, the second element 2793, the third element 2795, and the fourth element 2797. Meaning, each element (2791, 2793, 2795, 2797) is connected by a respective feed line (2714, 2715, 2716, 2717, Feed Line).

도 16은 본 발명에 따른 X -대역 안테나의 개구면(Aperture)을 나타내는 구조도이다.16 is a structural diagram showing an aperture of an X-band antenna according to the present invention.

도 16을 참조하면, X-대역 안테나(2000)의 개구면(2500, Aperture)은 중심부(2501), 제 1 끝단(2503) 및 제 2 끝단(2505)을 포함한다. Referring to FIG. 16, the aperture surface 2500 of the X-band antenna 2000 includes a central portion 2501, a first end portion 2503, and a second end portion 2505.

각각의 형태는 S-대역 안테나(1000)의 중앙 개구면(1500, Aperture)과 마찬가지로 중심부(2511, 2531, 2551, 2571), 제 1 끝단(2513, 2533, 2553, 2573) 및 제 2 끝단(2515, 2535, 2555, 2575)을 가지는 H-모양으로 형성된다.Each shape, like the central opening surface 1500, aperture of the S-band antenna 1000, the central portion 2511, 2531, 2551, 2571, the first end (2513, 2533, 2553, 2573) and the second end ( 2515, 2535, 2555, 2575).

제 3 기판(3500)의 상단에 형성되는 X-대역 안테나(2000)의 개구면(2500, Aperture)의 중심부(2501)는 막대기 형태이며, 제 1 끝단(2503)과 제 2 끝단은 중심부(2505) 양 끝단에서 위해 위 아래로 툭 튀어나온 구조물이 추가된 H-모양으로 형성된다.The central portion 2501 of the aperture surface 2500, aperture of the X-band antenna 2000 formed on the top of the third substrate 3500 is in the form of a stick, and the first end 2503 and the second end are central portion 2505 ) H-shape is added with structures protruding up and down for both ends.

제 1 끝단(2503)에서 제 2 끝단(2505)까지의 길이(Lap2)는 6.1mm 이고, 양 끝단(2503, 2505)의 길이(Lh2)는 3mm 이며, 중심부(2510)의 폭(Wap1)과 개구면 양 끝단(2503, 2505)의 폭(Wh2)은 동일한 값을 가지며, 각각은 1.5mm 이다.The length (L ap2 ) from the first end (2503) to the second end (2505) is 6.1 mm, the length (L h2 ) of both ends (2503, 2505) is 3 mm, and the width (W) of the center (2510) ap1 ) and the widths W h2 of both ends 2503 and 2505 of the opening surface have the same value, and each is 1.5 mm.

도 17은 본 발명에 따른 X-대역 안테나의 급전 네트워크의 소자를 나타내는 구조도이다17 is a structural diagram showing an element of a feeding network of an X-band antenna according to the present invention

도 17을 참조하면, 제 3 기판(3500)의 하단에 형성되는 소자(2750) 는 임피던스 매칭을 위한 것으로 특성 임피던스가 100Ω인 급전 선로(2714, 2715, 2716, 2717)와 함께 구성된다.Referring to FIG. 17, the element 2750 formed at the bottom of the third substrate 3500 is for impedance matching and is configured with feed lines 2714, 2715, 2716, and 2717 having a characteristic impedance of 100 Ω.

각각의 소자(2790)의 길이(LS)는 3.2mm 이고, 각각의 소자(2790)의 폭(WS)은 각각 1.7mm 이며, 급전 선로(2714, 2715, 2716, 2717)의 폭(Wf4)은 0.48mm 이다.The length L S of each element 2790 is 3.2 mm, the width W S of each element 2790 is 1.7 mm, and the width W of the power supply lines 2714, 2715, 2716, and 2717 f4 ) is 0.48mm.

도 11 내지 도 17에서 나타난 X-대역 안테나(2000)의 스택 패치(2100, Stack Patch), 안테나 패치(2300, Antenna Patch), 개구면(2500, Aperture) 및 급전 네트워크(2700, Feed Network)의 급전 선로(Feed Line)를 설계하기 위한 각각의 파라미터는 아래 표 2에서 정리할 수 있다. 11 to 17 of the stack patch of the X-band antenna 2000 (2100, Stack Patch), antenna patch (2300, Antenna Patch), aperture (2500, Aperture) and the feeding network (2700, Feed Network) Each parameter for designing a feed line can be summarized in Table 2 below.

[표 2][Table 2]

Figure 112019031895550-pat00002
Figure 112019031895550-pat00002

도 18은 본 발명에 따른 X-대역 2Х2 배열 안테나 급전 네트워크의 구성을 나타내는 평면도이다.18 is a plan view showing the configuration of the X-band 2Х2 array antenna feeding network according to the present invention.

도 18을 참조하면, 2Х2 배열 X-대역 안테나(2000)의 급전 네트워크(2700, Feed Network)는 급전 선로(2710, Feed Line), 변환기(2730), 지연 선로(2750) 및 복수 개의 소자(2790)로 구성된다.Referring to FIG. 18, the feed network 2700 of the 2Х2 array X-band antenna 2000 includes a feed line 2710, a feed line, a converter 2730, a delay line 2750, and a plurality of elements 2790 ).

급전 선로(2710, Feed Line)는 제 1 급전 선로(2711) 내지 제 7 급전 선로(2717)로 구성된다.The feed line 2710 includes a first feed line 2711 to a seventh feed line 2717.

제 1 급전 선로(2711)는 급전 포트(Feed Port)부터 변환기(2730, Transformer)까지의 선로를 의미하며, 저항 값으로 50Ω을 갖는다.The first feed line 2711 refers to a line from a feed port to a transformer 2730, and has a resistance value of 50 Ω.

제 2 급전 선로(2712)와 제 3 급전 선로(2713)는 제 1 급전 선로(2711)가 변환기(2730, Transformer)를 거친 후, 제 1 T-분배기(2771)에 의해 나뉘어진 선로로, 각 선로(2712, 2713)의 임피던스는 50Ω 이다.The second feed line 2712 and the third feed line 2713 are tracks divided by the first T-divider 2711 after the first feed line 2711 passes through the transformer 2730, respectively. The impedances of the lines 2712 and 2713 are 50 Ω.

제 2 급전 선로(2712)는 제 1 급전 선로(2711, Feed Line)를 기준으로 좌측으로 분리되는 선로로 제 2 T-분배기(2773)에 의해 제 4 급전 선로(2714)와 제 6 급전 선로(2716)로 분배되며, 최종적으로는 좌측 상단에 위치하는 제 1 소자(2791) 및 좌측 하단에 위치하는 제 3 소자(2795)와 연결된다.The second feed line 2712 is a line separated to the left based on the first feed line 2711 (feed line) 4th feed line 2714 and the sixth feed line by the second T-distributor (2773) ( 2716), and finally connected to the first element 2791 located at the upper left and the third element 2795 positioned at the lower left.

제 3 급전 선로(2713)는 제 1 급전 선로(2711)를 기준으로 우측으로 분리되는 선로로 제 3 T-분배기(2775)에 의해 제 5 급전 선로(2715)와 제 7 급전 선로(2717)로 분배되며, 최종적으로는 우측 상단에 위치하는 제 2 소자(2793) 및 우측 하단에 위치하는 제 4 소자(2797)와 연결된다.The third feeding line 2713 is a line that is separated to the right based on the first feeding line 2711, to the fifth feeding line 2715 and the seventh feeding line 2717 by the third T-splitter 275 It is distributed and is finally connected to the second element 2793 located at the upper right and the fourth element 2797 located at the lower right.

제 4 급전 선로(2714)는 제 2 급전 선로(2712)가 제 2 T-분배기(2773)에 의해 분배된 선로로 좌측 상단에 위치하는 제 1 소자(2791)로 연결된다.The fourth feeding line 2714 is connected to the first element 2711 positioned at the upper left of the second feeding line 2712 by the second T-splitter 273.

제 5 급전 선로(2715)는 제 3 급전 선로(2713)가 제 3 T-분배기(2775)에 의해 분배된 선로로 좌측 상단에 위치하는 제 2 소자(2793)로 연결된다.The fifth feeding line 2715 is connected to the second element 2793 located at the upper left of the third feeding line 2713, a line distributed by the third T-splitter 275.

제 6 급전 선로(2716)는 제 2 급전 선로(2712)가 제 2 T-분배기(2773)에 의해 분배된 선로로 좌측 하단에 위치하는 제 3 소자(2795)로 연결된다.The sixth feeding line 2716 is connected to a third element 2795 located at the lower left of the second feeding line 2712, a line distributed by the second T-distributor 273.

제 7 급전 선로(2717)는 제 3 급전 선로(2713)가 제 3 T-분배기(2775)에 의해 분배된 선로로 좌측 하단에 위치하는 제 4 소자(2797)로 연결된다.The seventh power supply line 2717 is connected to a fourth element 2797 positioned at the bottom left of the third power supply line 2713, a line distributed by the third T-splitter 275.

변환기(2730, Transformer)는 제 1 급전 선로(2711, Feed Line)와 제 1 T-분배기(2771) 사이에 위치하며, 광대역 특성을 유지하며 특성 임피던스가 25Ω인 선로를 50Ω인 선로로 변환하기 위해 2단 λ/4 변환기(2730)를 배치할 수 있다.Transformer (2730, Transformer) is located between the first feed line (2711, Feed Line) and the first T-splitter (2771), to maintain the broadband characteristics and convert the line with a characteristic impedance of 25Ω to a line of 50Ω A two-stage λ / 4 converter 2730 can be arranged.

지연 선로(2750, Delay Line)는 제 1 T-분배기(2771)로 분배된 제 1 급전선로(2712)와 제 2 급전 선로(2713) 중에서 제 2 급전 선로(2712)에 급전 위상 보정을 위해 180도만큼 위상이 지연되는 선로이다. Delay line (2750, Delay Line) of the first feed line 2712 and the second feed line (2713) distributed to the first T-splitter (2771), the second feed line (2713) 180 to compensate for the feed phase It is a line whose phase is delayed by degrees.

소자(2790)는 2×2 배열의 X-대역 안테나(2000)의 각 단위와 대응되며, 도 11에서 살펴본 X-대역 안테나(2000)의 적층 구조에 따라 형성된다.The device 2790 corresponds to each unit of the 2 × 2 array of X-band antennas 2000 and is formed according to the stacked structure of the X-band antenna 2000 shown in FIG. 11.

소자(2790)는 좌측 상단의 제 1 소자(2791), 우측 상단의 제 2 소자(2793), 좌측 하단의 제 3 소자(2795) 및 우측 하단의 제 4 소자(2797)로 구성된다.The element 2790 is composed of a first element 2791 at the top left, a second element 2793 at the top right, a third element 2795 at the bottom left, and a fourth element 2797 at the bottom right.

제 1 소자(2791)와 제 3 소자(2795)는 가로축을 기준으로 좌측에서 우측으로 급전되며 제 2 소자(2793)와 제 4 소자(2797)는 가로축을 기준으로 우측에서 좌측으로 급전된다. The first element 2791 and the third element 2795 are fed from left to right based on the horizontal axis, and the second element 2793 and fourth element 2797 are fed from right to left based on the horizontal axis.

급전되는 방향이 같은 제 1 소자(2791)와 제 3 소자(2795)가 제 2 T-분배기(2773)로부터 분배되고, 제 2 소자(2793)와 제 4 소자(2797)가 제 3 T-분배기(2775)로부터 분배된다. The first element 2791 and the third element 2795 having the same feeding direction are distributed from the second T-distributor 273, and the second element 2793 and the fourth element 2797 are the third T-distributor. (2775).

상술하는 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나(100)는 3개의 기판을 사용하여 두께가 얇고, 구조가 간단하며, 사용되는 기판의 수가 적어 낮은 비용으로 제작이 가능하다.The dual wideband microstrip patch antenna 100 having the above-described common opening surface is thin using three substrates, has a simple structure, and can be manufactured at a low cost due to the small number of substrates used.

또한, 단단한 구조를 가지면서도 광대역 특성을 만족할 수 있으므로 군수용으로 사용되는 위상 배열 안테나 또는 기지국 안테나와 같은 민수용 안테나에 사용이 가능할 것이다.In addition, it can be used for civilian antennas such as a phased array antenna used for military use or a base station antenna because it has a rigid structure and can satisfy broadband characteristics.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to embodiments, those skilled in the art understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Will be able to.

100: 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나
1000: S-대역 안테나
1100: S-대역 안테나의 천공된 방사 패치
1300: S-대역 안테나의 급전 선로
1500: S-대역 안테나의 중앙 개구면
2000: X-대역 안테나
2100: X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치
2300: X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치
2500: X-대역 안테나의 복수 개의 개구면
2700: X-대역 안테나의 급전 네트워크
3100: 제 1 기판
3300: 제 2 기판
3500: 제 3 기판
3700: 접지면100: dual broadband microstrip patch antenna with a common aperture
1000: S-band antenna
1100: Perforated radiation patch of S-band antenna
1300: feed line of S-band antenna
1500: central aperture of the S-band antenna
2000: X-band antenna
2100: patch patch of multiple X-band antennas
2300: Multiple antenna patch of X-band antenna
2500: Multiple aperture surfaces of the X-band antenna
2700: X-band antenna feed network
3100: first substrate
3300: second substrate
3500: Third substrate
3700: ground plane

Claims (19)

S-대역 안테나와 X-대역 안테나를 포함하는 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서,
상기 S-대역 안테나의 방사 패치 및 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치를 포함하는 제 1 기판;
상기 제 1 기판의 하단에 부착되며, 상기 S-대역 안테나의 급전 선로와 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치를 포함하는 제 2 기판; 및
상기 제 2 기판의 하단에 부착되며, 상단에 S-대역 안테나의 중앙 개구면과 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면을 포함하는 접지면이 형성되고, 하단에 상기 X-대역 안테나의 급전 네트워크가 형성되는 제 3 기판;을 포함하며,
상기 S-대역 안테나의 중앙 개구면은,
상기 S-대역 안테나의 방사 패치의 천공되지 않은 영역의 하단에 좌측 중단에서 우측 중단으로 이어지며, 상기 급전 선로와 직교하여 형성되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture including an S-band antenna and an X-band antenna,
A first substrate including a radiation patch of the S-band antenna and a plurality of stack patches of the X-band antenna;
A second substrate attached to a lower end of the first substrate and including a feed line of the S-band antenna and a plurality of antenna patches of the X-band antenna; And
Attached to the lower end of the second substrate, a ground plane including a central opening surface of the S-band antenna and a plurality of opening surfaces of the X-band antenna is formed at the upper end, and a feeding network of the X-band antenna is formed at the lower end. The third substrate is formed; includes,
The central opening surface of the S-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, extending from a left middle end to a right middle end at a lower end of an unperforated region of the radiation patch of the S-band antenna, and formed perpendicular to the feed line.
제 1 항에 있어서, 상기 S-대역 안테나의 방사 패치는,
2Х2 배열로 천공되고, 형태가 정사각형인, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, The radiation patch of the S-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna with a common aperture, perforated in a 2Х2 arrangement and square in shape.
제 1 항에 있어서, X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치는,
S-대역 안테나의 방사 패치의 천공면에 각각 배치되고, 형태가 각각 정사각형인, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, A plurality of stack patch of the X-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, each of which is disposed on the perforated surface of the radiation patch of the S-band antenna and has a square shape.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판은,
유전 상수가 2.2이고, 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 7.94mm인, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
The method of claim 1, wherein the first substrate,
A dual wideband microstrip patch antenna with a common aperture, with a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 7.94 mm.
제 1 항에 있어서, 상기 S-대역 안테나의 급전 선로는,
상기 S-대역 안테나의 방사 패치 하단에 형성되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, The feed line of the S-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, formed under the radiation patch of the S-band antenna.
제 1 항에 있어서, 상기 S-대역 안테나의 급전 선로는,
폭이 다른 3개의 급전 선로가 직렬로 연결된 형태의 다단 급전 선로를 포함하는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, The feed line of the S-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, including a multi-stage feed line in which three feed lines of different widths are connected in series.
제 1 항에 있어서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치는,
상기 제 1 기판의 스택 패치 하단에 위치하고, 형태가 각각 정사각형인, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, A plurality of antenna patch of the X-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, located at the bottom of the stack patch of the first substrate and having a square shape.
제 1 항에 있어서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치는,
한 변의 길이가 상기 제 1 기판의 X-대역 안테나의 복수 개의 스택 패치의 한 변의 길이보다 더 긴 길이를 가지는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, A plurality of antenna patch of the X-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, wherein a length of one side is longer than a length of one side of a plurality of stack patches of the X-band antenna of the first substrate.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기판은,
유전 상수가 2.2이고, 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 3.18mm인, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
The method of claim 1, wherein the second substrate,
Dual wideband microstrip patch antenna with a common aperture, dielectric constant of 2.2, loss tangent of 0.0009 and thickness of 3.18 mm.
삭제delete 제 1 항에 있어서, S-대역 안테나의 중앙 개구면은,
접지면에 H-모양으로 식각되어 형성되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, The central opening surface of the S-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, formed by etching in an H-shape on the ground plane.
제 1 항에 있어서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면은,
상기 제 2 기판의 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 안테나 패치의 하단에 형성되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, The plurality of apertures of the X-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, formed at the bottom of a plurality of antenna patches of the X-band antenna of the second substrate.
제 1 항에 있어서, 상기 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면은,
접지면에 H-모양으로 식각되어 형성되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
According to claim 1, The plurality of apertures of the X-band antenna,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, formed by etching in an H-shape on the ground plane.
제 1 항에 있어서, 상기 급전 네트워크는,
급전 선로, 변환기, 지연 선로 및 T-분배기를 포함하는 본체와 제 3 기판 상단의 X-대역 안테나의 복수 개의 개구면의 하단에 위치하는 소자를 포함하는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.According to claim 1, wherein the power supply network,
A dual wideband microstrip patch having a common aperture, comprising a body comprising a feeder line, a converter, a delay line, and a T-distributor and elements positioned below the plurality of apertures of the X-band antenna on top of the third substrate. antenna. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 15 was abandoned when payment of the set registration fee was made.◈ 제 14 항에 있어서, 상기 변환기는,
광대역 특성을 유지한 상태에서 특성 임피던스가 다른 선로로 변환하기 위해 사용되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
15. The method of claim 14, The converter,
A dual wideband microstrip patch antenna with a common aperture, used to convert to a line with a different characteristic impedance while maintaining broadband characteristics.
◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 16 was abandoned when payment of the set registration fee was made.◈ 제 14 항에 있어서, 상기 지연 선로는,
급전 위상 보정을 위해 위상이 180도 지연되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
15. The method of claim 14, The delay line,
Dual wideband microstrip patch antenna with a common aperture, with a phase delay of 180 degrees for feed phase correction.
◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 17 was abandoned when payment of the set registration fee was made.◈ 제 14 항에 있어서, 상기 소자는,
상기 본체에서 T-분배기에 의해 급전되는 방향이 동일한 소자끼리 연결되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
15. The method of claim 14, The element,
A dual broadband microstrip patch antenna having a common aperture, in which the elements fed in the main body are connected to each other in the same direction.
◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 18 was abandoned when payment of the setup registration fee was made.◈ 제 14 항에 있어서, 상기 소자는,
급전되는 방향이 동일한 소자끼리 T-분배기로 연결되는, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.
15. The method of claim 14, The element,
A dual wideband microstrip patch antenna having a common aperture, in which elements with the same feed direction are connected to a T-distributor.
제 1 항에 있어서, 상기 제 3 기판은,
유전 상수가 2.2이고, 손실 탄젠트가 0.0009이며, 두께가 0.51mm인, 공통 개구면을 가지는 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나.The method of claim 1, wherein the third substrate,
A dual broadband microstrip patch antenna with a common aperture, with a dielectric constant of 2.2, a loss tangent of 0.0009, and a thickness of 0.51 mm.
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