KR20010096062A - A microstrip antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동위상의 전계를 갖을 수 있도록 유전체의 상면에 좌측 방사패치 및 우측 방사패치를 분할 어레이시켜 누설전류를 극소화시킬 수 있도록 하며 정재파비 및 이득을 좋게 하여 광대역의 대역폭을 갖도록 하므로써 안테나의 크기를 극소화시킬 수 있으며 휴대용 단말기를 비롯한 각종 무선통신 장비에 소형으로 내장시킬 수 있는 마이크로스트립 안테나(Micro-Strip Antenna; MSA)에 관한 것이다.The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly, by dividing the left radiation patch and the right radiation patch on the upper surface of the dielectric so as to have an in-phase electric field to minimize leakage current and to increase the standing wave ratio and gain. By minimizing the size of the antenna by having a broadband bandwidth, and relates to a micro-strip antenna (MSA) that can be compactly embedded in a variety of wireless communication equipment, including portable terminals.
일반적으로 이동통신에서 주로 사용되고 있는 주파수는 150∼900㎒ 대역에서 활용되고 있으나 최근에는 그 수요의 급증으로 1∼3㎓ 대역인 준 마이크로파 대역의 주파수에서도 실시되고 있는 상태이다.In general, the frequency mainly used in mobile communication is utilized in the 150-900MHz band, but recently, it is also being performed in the frequency of the quasi-microwave band which is 1 to 3 GHz band due to the rapid increase of the demand.
준 마이크로파 대역의 활용은 이미 PCS가 1.7∼1.8㎓ 대역에서 상용화되고 있으며, 2000년대에는 통화지역이 전 세계 어느 지역에서나 가능한 GMPCS(1.6㎓), IMT2000(2㎓) 등의 차세대 이동통신 시스템에도 적용될 예정이다.The use of semi-microwave bands has already been commercialized in the 1.7-1.8 GHz band, and in the 2000s, the telephony area could be applied to next-generation mobile communication systems such as GMPCS (1.6 GHz) and IMT2000 (2 GHz), which can be used anywhere in the world. Is expected.
휴대 전화기의 급속한 발전으로 소형화 및 고급화됨에 따라 정보통신의 출입문이라 할 수 있는 안테나의 중요성은 자연스럽게 부각되었고, 그러한 예로 마이크로스트립 안테나는 이 분야에서 특별한 연구의 대상으로 떠오르고 있다.With the rapid development of mobile phones and miniaturization and high-end, the importance of the antenna, which is the door of information and communication, has naturally emerged. For example, the microstrip antenna has emerged as the subject of special research in this field.
통상적으로 마이크로스트립 안테나는 유전율이 낮을수록, 기판이 두꺼울수록 효율이 좋다. 그리고 주파수가 낮을 경우에는 효율이 낮고, 주파수가 높을 경우에는 효율이 높기 때문에 준 마이크로파 대역과 같은 비교적 높은 주파수에서 적용할 수 있는 마이크로스트립 안테나는 휴대 전화기가 추구하고 있는 소형화 제약 조건을 만족할 수 있는 최소한의 안테나라 할 수 있다.In general, a microstrip antenna has a lower dielectric constant, and a thicker substrate provides better efficiency. And because the efficiency is low when the frequency is low and the efficiency is high when the frequency is high, the microstrip antenna that can be applied at a relatively high frequency such as the quasi-microwave band is required to satisfy the miniaturization constraints pursued by the mobile phone. It can be said that the antenna of.
한편, 통상의 마이크로스트립 안테나는 넓은 그라운드 패치 위에 공진길이가 λ/2인 방사패치가 공진형태를 이루고 있으며 구조적으로 어레이 형태를 취하고 있다. 그리고, 급전점의 좌우측에 패치와 그라운드 패치 사이에 전기력선이 형성되기 때문에 급전점의 좌우측 그라운드 패치를 짧게 할 경우에는 전기력선 형성에 제한을 받게 되고, 그에 따라 이득이 떨어지는 결과를 초래하여 소형화에 어려움이 따르기도 한다.On the other hand, in the conventional microstrip antenna, a radiation patch having a resonant length λ / 2 on a wide ground patch has a resonance shape, and has a structural form. In addition, since the electric field lines are formed between the patch and the ground patch on the left and right sides of the feed point, shortening the left and right ground patches at the feed point is limited to the formation of the electric field lines, resulting in a decrease in gain, which makes it difficult to miniaturize. It also follows.
또한, 마이크로스트립 안테나는 그라운드 패치 위에 유전체를 형성하고, 이 유전체의 상면에 장방형 또는 원형의 방사패치를 부착한 간단한 구조의 평면 안테나로서 대역폭이 좁고 효율이 낮다는 단점이 있기도 한다. 그러나, 가격이 저렴하고 소형 및 경량으로 제작할 수 있어 대량생산에 적합하다는 잇점이 있다.In addition, the microstrip antenna is a planar antenna having a simple structure having a dielectric formed on the ground patch and having a rectangular or circular radiation patch on the top surface of the dielectric, which has a narrow bandwidth and low efficiency. However, there is an advantage that it is suitable for mass production because it is inexpensive and can be manufactured in small size and light weight.
더불어, 마이크로스트립 안테나는 밴딩이 자유로와 각종 장치나 부품에 일정형상으로 감을 수 있고 고속으로 움직이는 물체에 용이하게 부착할 수 있으므로, 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 널리 이용되고 있다.In addition, the microstrip antenna can be freely banded and wound around a variety of devices and components, and can be easily attached to a moving object at high speed. Therefore, the microstrip antenna is widely used as a transmitting / receiving antenna for flying objects such as rockets, missiles and aircrafts. have.
이외에도 마이크로스트립 안테나는, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈과 함께 기판 위에 설계할 수 있는 특징을 또한 지니고 있다.In addition, microstrip antennas can be designed on board with solid state modules such as oscillators, amplifiers, variable attenuators, switches, modulators, mixers, phase shifters, and the like. It also has features.
이러한 마이크로스트립 안테나는 원형 편파를 요구하는 위성통신에서 원형 또는 장방형 방사패치에 한 개 또는 두 개의 급전 포인트를 갖도록 설계할 수 있고, 도플러 레이더(doppler radar), 전파 고도계(radio altimeter), 미사일 원격 측정기, 무기, 환경기계의 사용과 원격감지, 복합 안테나의 전송소자, 위성조종 수신기, 생물의학의 방사체 등에도 이용할 수 있으며 그 이용분야가 갈수록 증가되고 있는 추세이다.These microstrip antennas can be designed to have one or two feed points in a circular or rectangular radiation patch in satellite communications that require circular polarization, and can be used for doppler radar, radio altimeter, and missile telemetry. It can also be used in the use and remote sensing of weapons, environmental machines, transmission elements of composite antennas, satellite controlled receivers, and radiators in biomedical applications.
한편, 오늘날 정보화의 급속한 발달에 따라 자동차용 전화, 포킷 벨, 코드레스 전화 등의 이동통신 단말기가 급속히 보급되고 있는 데, 이러한 이동통신의 장비 역시 소형화되어 감에 따라 안테나의 크기 또한 필연적으로 작아질 수밖에 없는 현실이다.On the other hand, with the rapid development of informatization, mobile communication terminals such as automobile phones, pocket bells and cordless telephones are rapidly spreading, and as the size of such mobile communication equipment is miniaturized, the size of the antenna is inevitably smaller. There is no choice but to reality.
도 1은 일반적인 마이크로스트립 안테나를 나타내는 측면도이다.1 is a side view showing a general microstrip antenna.
통상의 마이크로스트립 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 방사패치(1)의 양단이 개방되어 있어서 그 전류분포가 0이 되고, 전압분포는 최대치를 갖는다. 그리고, 급전위치는 급전선로(2)의 저항값에 따라 전류분포의 값과 전압분포의 값에 대한 비로 결정된다.In the conventional microstrip antenna, as shown in Fig. 1, both ends of the radiation patch 1 are open so that the current distribution becomes zero, and the voltage distribution has a maximum value. The feed position is determined by the ratio of the value of the current distribution and the value of the voltage distribution in accordance with the resistance value of the feed line 2.
또한, 전기력선(3),(5)은 수직성분과 수평성분으로 나누어 생각할 수 있으며, 수직성분은 위상이 반대여서 상쇄되고 수평성분만 동위상으로 어레이되어 존재하게 된다.In addition, the electric lines (3) and (5) can be considered to be divided into a vertical component and a horizontal component, the vertical component is offset because the phase is reversed, and only the horizontal component is present in an array in the same phase.
이러한 마이크로스트립 안테나에 있어서 그라운드 패치(6)의 길이를 짧게 형성할 경우에는 전기력선(3),(5)이 미치는 범위가 제한되어 결국 이득이 감쇠되므로 그라운드 패치(6)을 짧게 하는 방식으로는 안테나를 소형화할 수 없다.In the case where the length of the ground patch 6 is short in the microstrip antenna, the range of the electric field lines 3 and 5 is limited and the gain is attenuated. Thus, the antenna is shortened by the method of shortening the ground patch 6. Cannot be miniaturized.
일반적으로 마이크로스트립 안테나는 VHF/UHF 대역의 유니트로서 작고 가벼우며 콤팩트한 구조가 요망되고 있고, 현재 소형화로 개발된 변형된 마이크로스트립 안테나의 예로서는 QMSA(Quarter-Wavelength Micro-Strip Antenna), PMSA(Post-loading Micro-strip Antenna), WMSA(Window-attached Micro-Strip Antenna), FVMSA (Frequency-Variable Micro-Strip Antenna) 등의 종류가 있다. 이들 PMSA, WMSA, FVMSA 안테나는 QMSA 안테나로부터 부분적으로 변형된 것들이며, 상호 기본적으로 유사한 방사 패턴을 지니고 있다.In general, a microstrip antenna is a unit of the VHF / UHF band, and a small, light, and compact structure is desired. Examples of the modified microstrip antenna, which has been developed in miniaturization, are QMSA (Quarter-Wavelength Micro-Strip Antenna) and PMSA (Post). -loading micro-strip antenna, window-attached micro-strip antenna (WMSA), frequency-variable micro-strip antenna (FVMSA), and the like. These PMSA, WMSA and FVMSA antennas are partially modified from QMSA antennas and have basically similar radiation patterns.
도 2는 종래 기술에 따른 QMSA 안테나의 구성을 나타낸 사시도로서, 소형 무선장비의 한정된 용적 내에 탑재시킬 수 있도록 소형화된 안테나를 제공하기 위하여 방사패치(23)와 그라운드 패치(21)의 폭(W)을 동일하게 구성하고, 방사개구(22)의 반대방향에 그라운드 패치(21)을 신장시켜 사용하는 특징을 갖고 있다.2 is a perspective view showing the configuration of a QMSA antenna according to the prior art, the width (W) of the radiation patch 23 and the ground patch 21 to provide a miniaturized antenna to be mounted within a limited volume of the small radio equipment And the ground patch 21 in the opposite direction to the radiation opening 22 is used.
즉, 도 2에 도시된 QMSA 안테나는 λg(관내파장)/2로 된 그라운드 패치(21)에 순차로 유전체(22)와 방사패치(23)가 부착되어 있고, 그라운드 패치(21)의 일측이 방사패치(23)에 단락되어 있으며, 방사패치(23)의 길이는 λg/4로 구성하여 일정한 주파수 영역을 갖도록 설계되어 있다.That is, in the QMSA antenna shown in FIG. 2, the dielectric 22 and the radiation patch 23 are sequentially attached to the ground patch 21 of lambda g (internal wavelength) / 2, and one side of the ground patch 21 is attached. It is short-circuited to the radiation patch 23, and the length of the radiation patch 23 is designed so that it may comprise (lambda) g / 4 and have a fixed frequency range.
더불어, 급전선(24)의 외부도체가 그라운드 패치(21)에 접지되어 있고, 급전선(24)의 내부도체(중심도체)는 그라운드 패치(21)과 유전체(22)를 통과해 방사패치(23)에 접속되어 있다(일본전자정보학회 Vol.J71-B, 1988.11.). 유전체(22)는대표적으로 폴리에틸렌(εr=2.4), 테프론(εr=2.5) 또는 에폭시-화이버 글라스(εr=3.7)가 사용될 수 있다.In addition, the outer conductor of the feed line 24 is grounded to the ground patch 21, and the inner conductor (center conductor) of the feed line 24 passes through the ground patch 21 and the dielectric 22 to radiate the patch 23. (Japanese Society for Electronics and Information Science Vol.J71-B, November 1988). The dielectric 22 may typically be polyethylene (ε r = 2.4), Teflon (ε r = 2.5) or epoxy-fiber glass (ε r = 3.7).
도 3은 도 2의 Gz의 변화에 대한 이득율의 변화를 보인 것으로, 여기서, 0(dB)은 가장 기본적인 반파장 다이폴 안테나의 이득을 나타낸다. Gz는 방사 증가율을 결정하는 매우 중요한 역할을 한다. 도 4는 도 2의 안테나의 전체 길이(L)에 대한 이득 변화율을 나타내고 있으며, 도 5는 도 2의 방사패치(23)의 폭(W)에 대한 이득율을 나타내고 있다.3 shows a change in gain ratio with respect to a change in Gz of FIG. 2, where 0 (dB) represents the gain of the most basic half-wavelength dipole antenna. Gz plays a very important role in determining the rate of radiation increase. 4 illustrates a gain change rate with respect to the entire length L of the antenna of FIG. 2, and FIG. 5 illustrates a gain rate with respect to the width W of the radiation patch 23 of FIG. 2.
도 6은 도 2의 QMSA의 방사특성을 측정한 것으로, (가)는 XY면, (나)는 YZ면, (다)는 ZX면을 나타낸다. 도 6의 (가),(나),(다)에 도시된 바와 같이 도 2의 QMSA 안테나는 방사패턴이 거의 전방향으로 전파되고 있는 전계 안테나임을 알 수 있다. 이 QMSA 안테나의 방사특성은 안테나의 매개변수를 안테나의 전체 길이(L)= 7.67cm, Gz= 2.79cm, 방사패치(23)의 폭(W)= 3cm, 유전체(22)의 두께(t)= 0.12cm, 유전율(εr)= 2.5(테프론)로 한 경우의 예이다.6 is a measurement of the radiation characteristics of the QMSA of FIG. 2, wherein (a) is an XY plane, (b) is a YZ plane, and (a) is a ZX plane. As shown in (a), (b), and (c) of FIG. 6, it can be seen that the QMSA antenna of FIG. 2 is an electric field antenna in which a radiation pattern propagates in almost all directions. Radiation characteristics of this QMSA antenna are described in terms of antenna parameters: total length of antenna (L) = 7.67 cm, Gz = 2.79 cm, width of radiation patch 23 (W) = 3 cm, thickness of dielectric material 22 (t) = 0.12 cm, permittivity (ε r ) = 2.5 (teflon).
한편, 복잡한 도시환경 속에서 정재파 분포가 최소점에 가깝게 위치할 때, 전계 안테나는 신호의 회절과 반사 등으로 인하여 송수신 감도가 저하되어 통신의 방해를 받게 된다.On the other hand, when the standing wave distribution is located close to the minimum point in a complicated urban environment, the electric field antenna is disturbed in communication due to a decrease in transmission and reception sensitivity due to diffraction and reflection of a signal.
따라서, 현재의 무선장비 시스템에서는 이를 극복하기 위하여 공간 다이버시티, 지향성 다이버시티, 편파 다이버시티 등을 활용하고 있고, 멀티패스에 의한 저수신 감도를 해결하기 어렵기 때문에 2개 이상의 안테나를 설치하기도 한다.Therefore, the current radio equipment system utilizes spatial diversity, directional diversity, polarization diversity, and the like to overcome this problem, and since it is difficult to solve low reception sensitivity due to multipath, two or more antennas may be installed. .
한편, 변형된 마이크로스트립 안테나인 PMSA(미 도시됨)는 방사패치의 양측에 2개의 방사 개구면이 형성되어 있고, QMSA 안테나의 단락말단 대신에 유전체를 통해 그라운드 패치와 방사패치에 단락 포스트가 접속되어 있으며, 이로부터 일정 지점에 급전선이 위치되도록 구성한 것으로서, 2개의 개구면이 존재하지만 그 방사패턴은 실질적으로 QMSA와 유사하게 나타난다.On the other hand, the modified microstrip antenna PMSA (not shown) has two radiation openings on both sides of the radiation patch, and a short post is connected to the ground patch and the radiation patch through the dielectric instead of the short end of the QMSA antenna. In this configuration, the feeder line is positioned at a predetermined point. Two opening surfaces exist, but the radiation pattern is substantially similar to that of the QMSA.
또한, 변형된 마이크로스트립 안테나인 WMSA(미 도시됨)는 QMSA 안테나의 방사패치의 일정 지점에 슬릿(slit)을 형성하여 리액턴스 성분을 갖도록 함으로써 방사패치의 길이를 짧게 할 수 있도록 설계된 것이고, FVMSA(미 도시됨)는 리액턴스 부하값의 변화에 의해 QMSA의 공진 주파수를 전자적으로 변경시킬 수 있도록 제안된 안테나이다.In addition, the modified microstrip antenna WMSA (not shown) is designed to shorten the length of the radiation patch by forming a slit at a certain point of the radiation patch of the QMSA antenna to have a reactance component, FVMSA ( (Not shown) is an antenna proposed to electronically change the resonant frequency of the QMSA by changing the reactance load value.
그러나, 이와 같이 다양한 종래의 변형된 마이크로스트립 안테나(MSA), 즉, QMSA, PMSA, WMSA, FVMSA 안테나는 그라운드 패치를 작게 할 경우 방사 개구면이 좁아지기 때문에 이득이 오히려 감쇠되어 그 크기를 소형화시킬 수가 없고, 휴대용 무선장비로 사용할 경우에는 전계 안테나가 이용되고 있기 때문에 건물의 벽면 또는 건물내의 각종 금속물질 등에 의해 전계강도가 저하될 뿐만 아니라 멀티패스 간섭에 의한 수신감도가 저하되는 커다란 문제점이 있었다.However, these various conventional modified microstrip antennas (MSAs), i.e., QMSA, PMSA, WMSA, FVMSA antennas, have a narrowed radiating aperture when the ground patch is made smaller, so that the gain is rather attenuated to reduce its size. In the case of using a portable radio equipment, since the electric field antenna is used, the electric field strength is not only lowered by the wall of the building or various metal materials in the building, but also there is a big problem that the reception sensitivity is reduced by the multipath interference.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 그라운드 패치와 방사패치 사이의 전기력선 범위가 제한되지 않으면서 이득의 감쇠없이 안테나의 크기를 더욱 소형화시킬 수 있고, 그라운드 패치보다 용량이 장하된 쪽으로 이득을 더욱 크게 구현할 수 있도록 하여 광대역의 대역폭을 갖는 소형화된 마이크로스트립 안테나를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, and its object is to reduce the size of the antenna further without attenuation of gain without limiting the range of electric field lines between the ground patch and the radiation patch. In addition, the present invention provides a miniaturized microstrip antenna having a bandwidth of a wide bandwidth by realizing a gain larger than a ground patch.
도 1은 일반적인 마이크로스트립 안테나를 나타내는 측면도.1 is a side view showing a typical microstrip antenna.
도 2는 종래 기술에 따른 QMSA 안테나를 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing a QMSA antenna according to the prior art.
도 3은 도 2의 Gz에 대한 이득 관계를 나타낸 그래프.3 is a graph showing a gain relationship with respect to Gz of FIG.
도 4는 도 2의 안테나 전체길이(L)에 대한 이득 관계를 나타낸 그래프.4 is a graph showing a gain relationship with respect to the total antenna length L of FIG.
도 5는 도 2의 방사패치 폭(W)에 대한 이득 관계를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a gain relationship with respect to the radiation patch width (W) of FIG.
도 6은 도 2의 방사 특성도로서, (가)는 XY 방향, (나)는 YZ 방향, (다)는 ZX 방향.6 is a radiation characteristic diagram of FIG. 2, (a) in the XY direction, (b) the YZ direction, and (c) the ZX direction.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 사시도.7 is a perspective view showing a microstrip antenna according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 평면도.8 is a plan view showing a microstrip antenna according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 저면도.9 is a bottom view of a microstrip antenna in accordance with the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 측면도.10 is a side view showing a microstrip antenna according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 저면에서 바라본 사시도.Figure 11 is a perspective view from the bottom of the microstrip antenna according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나의 주파수에 대한 반사손실(RETURN LOSS)을 나타내는 그래프.12 is a graph showing the return loss (RETURN LOSS) with respect to the frequency of the microstrip antenna according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나의 주파수에 대한 정재파비(VSWR)를 나타내는 그래프.Figure 13 is a graph showing the standing wave ratio (VSWR) with respect to the frequency of the microstrip antenna according to the present invention.
도 14는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 설명하기 위한 스미스 챠트(Smith Chart).14 is a Smith chart for explaining a microstrip antenna according to the present invention.
도 15는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 설명하기 위한 복사패턴(Radiation Pattern).15 is a radiation pattern for explaining a microstrip antenna according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 마이크로스트립 안테나 30 : 급전선로100: microstrip antenna 30: feed line
40 : 그라운드 패치 41 : 우측 그라운드판40: ground patch 41: right ground plate
42 : 연결판 43 : 좌측 그라운드판42: connecting plate 43: left ground plate
50 : 유전체 61 : 좌측 방사패치50: dielectric 61: left side radiation patch
62 : 우측 방사패치 70 : 방사슬롯62: right radiation patch 70: radiation slot
80 : 탑재편80: mounting piece
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
적어도 급전선로가 위치되는 그라운드 패치와, 이 그라운드 패치 위에 적층된 유전체를 포함하여 이루어진 마이크로스트립 안테나에 있어서,A microstrip antenna comprising at least a ground patch on which a feed line is located, and a dielectric stacked on the ground patch,
상기 그라운드 패치의 일단에 단락되어 상기 유전체의 좌측 상면에 적층된 좌측 방사패치와, 상기 그라운드 패치의 타단에 단락되며 상기 좌측 방사패치로부터 정전용량을 구현할 수 있도록 방사슬롯을 사이에 두고 상기 유전체의 우측 상면에 어레이 적층된 우측 방사패치를 더 포함하고,A right side of the dielectric with a left radiation patch shorted to one end of the ground patch and stacked on an upper left side of the dielectric, and having a radiation slot interposed to shorten the other end of the ground patch and to realize capacitance from the left radiation patch. Further comprising a right side radiation patch stacked on the upper surface,
상기 그라운드 패치는The ground patch
상기 급전선로의 급전점 포인트를 꼭지점으로 하여 상기 우측 방사패치가 단락되는 유전체의 타측 양모서리에 이르기까지의 넓이를 가지는 삼각형상의 우측 그라운드판과, 이 우측 그라운드판의 높이만큼 급전점 포인트로부터 상기 좌측 방사패치를 향하여 좁은폭으로 연장되어 인덕턴스를 구현하는 연결판과, 이 연결판으로부터 유전체의 일측 하면에 덮혀지는 좌측 그라운드판을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.A triangular right ground plate having an area from the feed point of the feed line to the other edge of the dielectric where the right radiation patch is short-circuited as a vertex, and the left of the feed point point by the height of the right ground plate; The technical features include a connecting plate that extends narrowly toward the radiation patch to implement inductance, and a left ground plate that is covered from one side of the dielectric to the lower surface of the connecting plate.
바람직하게, 상기 좌측 방사패치의 중심으로부터 상기 유전체의 일측면을 지나 상기 좌측 그라운드판에 굽혀진 형상으로 부착된 후 절곡되어 상기 그라운드 패치를 이격 탑재시킬 수 있도록 높이를 제공하는 탑재편을 더 포함하는 것이 좋다.Preferably, further comprising a mounting piece that is bent from the center of the left radiation patch to one side of the dielectric and bent to the left ground plate to be bent to mount the ground patch spaced apart. It is good.
이하, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이들 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 더 잘 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the microstrip antenna according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. There may be many embodiments of the invention, and these embodiments will better understand the objects, features and advantages of the invention.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view showing a microstrip antenna according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 그라운드 패치(40) 위에 유전체(50)가 적층되는 구조로 이루어지고, 이 유전체(50)의 상면에는 좌측 방사패치(61)가 그라운드 패치(40)의 일단에 단락되는 형상으로 위치되고, 그라운드 패치(40)의 타단에는 좌측 방사패치(61)와 정전용량을 구현할 수 있도록 소정의 간격(예를 들면 0.5㎜정도로 이격되며, 이를 방사슬롯(70)이라 정의함)만큼 이격된 우측 방사패치(62)가 단락된다.As shown in FIG. 7, the microstrip antenna 100 according to the present invention has a structure in which a dielectric 50 is stacked on a ground patch 40, and a left radiation patch 61 is disposed on an upper surface of the dielectric 50. Is positioned in a shape that is short-circuited at one end of the ground patch 40, and the other end of the ground patch 40 is spaced apart at a predetermined interval (for example, about 0.5 mm) to implement a capacitance with the left radiation patch 61, The right radiation patch 62 spaced apart by the radiation slot 70) is shorted.
이러한 방사슬롯(70)에 의한 마이크로스트립 안테나(100)는 좌측 방사패치(61)와 우측 방사패치(62) 상호간의 용량을 장하시킬 수 있기 때문에 전기력선 형성에 제한을 받지 않게 되고, 이로서 마이크로스트립 안테나(100)의 크기를 더더욱 소형화시킬 수 있다. 더불어, 그라운드 패치(40) 쪽보다 용량이 장하된 쪽으로 이득이 더욱 커지고, 이득이 더욱 큰 방사패턴을 갖을 수 있게 되어 PCS 서비스 대역에서의 안테나로서 적합하게 활용할 수 있다.Since the microstrip antenna 100 by the radiation slot 70 can increase the capacitance between the left radiation patch 61 and the right radiation patch 62, it is not limited to the formation of electric force lines, thereby the microstrip antenna The size of the 100 can be further miniaturized. In addition, the gain becomes larger toward the capacity-loaded side than the ground patch 40, and the gain can have a larger radiation pattern, which can be suitably utilized as an antenna in the PCS service band.
부연하면, 마이크로스트립 안테나(100)의 이득이 그라운드 패치(40) 쪽보다 용량이 장하된 쪽으로 1∼1.76dB정도 더 크고, 기존 다이폴 안테나보다 용량이 장하된 쪽으로 최대 전계가 2dB정도 더욱 큰 방사패턴을 갖을 수 있게 되어 각종 무선장비에 매우 적합하게 사용될 수 있다.In other words, the radiation pattern of the microstrip antenna 100 is 1 to 1.76 dB greater in the capacity-loaded side than the ground patch 40 side, and the maximum electric field is 2 dB larger in the capacity-loaded side than the conventional dipole antenna. It can be used to be very suitable for various wireless equipment.
또한, 본 발명의 마이크로스트립 안테나(100)는 대역폭의 증감과 이득의 증감을 위하여 유전체(50)의 두께(H1)와 용량을 장하한 부분의 폭을 조정할 수 있고, 더불어 급전선로(30)로부터 전력을 급전할 경우 급전 포인트의 프린지 효과(fringe effect)를 제거하기 위하여 급전선로(30)의 급전 포인트 위치를 가변적으로 조정할 수가 있기 때문에 전기력선의 부정(不整)분포를 능동적으로 극복할 수 있다.In addition, the microstrip antenna 100 of the present invention can adjust the width H1 of the dielectric 50 and the width of the load-bearing portion for increasing or decreasing the bandwidth and gain from the feed line 30. When the electric power is supplied, the position of the feed point of the feed line 30 can be variably adjusted to remove the fringe effect of the feed point, thereby actively overcoming the irregular distribution of the electric force line.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 평면도이다.8 is a plan view illustrating a microstrip antenna according to the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 안테나(100)는 전체길이(ℓ1)를 25㎜라 했을 때, 좌측 방사패치(61)의 길이(ℓ2)는 14.5㎜로 하고, 방사슬롯(70)이 0.5㎜(ℓ3)이므로 우측 방사피치의 길이(ℓ4)는 10㎜가 바람직하며, 폭(W1)은 15㎜로 실시한 예이다.As shown in FIG. 8, when the total length l1 of the microstrip antenna 100 is 25 mm, the length l2 of the left radiation patch 61 is 14.5 mm, and the radiation slot 70 is 0.5. Since it is mm (3), the length (4) of the right side radiation pitch is preferably 10 mm, and the width W1 is an example of 15 mm.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 나타내는 저면도이다.9 is a bottom view showing a microstrip antenna according to the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 안테나(100)의 접지에 해당하는 그라운드 패치(40)는 급전선로(30)가 위치하는 급전 포인트를 제공한다. 이 급전선로(30)의 중심도체는 그라운드 패치(40) 및 유전체(50)를 경유하여 방사슬롯(70)에 근접한 우측 방사패치(62)의 폭 중심을 향하고, 급전선로(30)의 외부도체는 그라운드 패치(40)에 접속된다. 그리고, 급전선로(30)와 좌측 방사패치(61)·우측 방사패치(62) 상호간은 상호 이격되어 있고, 이들은 유전체(50)를 사이에 두고 상호 분리되어 전자적으로 결합된다.As shown in FIG. 9, the ground patch 40 corresponding to the ground of the microstrip antenna 100 provides a feed point at which the feed line 30 is located. The center conductor of the feed line 30 faces the center of the width of the right radiation patch 62 proximate to the radiation slot 70 via the ground patch 40 and the dielectric 50 and the outer conductor of the feed line 30. Is connected to the ground patch 40. Then, the feed line 30 and the left radiation patch 61 and the right radiation patch 62 are spaced apart from each other, and they are separated from each other with the dielectric 50 therebetween and are electronically coupled to each other.
그라운드 패치(40)는 급전선로(30)의 중심도체를 꼭지점으로 하여 우측 방사패치(62)가 단락되는 유전체(50)의 타측 양모서리에 이르기까지의 넓이를 가지는 삼각형상의 우측 그라운드판(41)을 구비하고, 이 우측 그라운드판(41)의 높이만큼 급전선로(30)의 중심도체로부터 좌측 방사패치(61)를 향하여 좁은폭으로 연장되어 인덕턴스를 구현하는 연결판(42)을 포함하며, 이 연결판(42)으로부터 유전체(50)의 일측 하면에 덮혀지는 좌측 그라운드판(43)으로 이루어진다.The ground patch 40 has a triangular right ground plate 41 having an area from the center conductor of the feed line 30 to the other both edges of the dielectric 50 to which the right radiation patch 62 is short-circuited. And a connecting plate 42 extending in a narrow width from the center conductor of the feed line 30 toward the left radiation patch 61 by the height of the right ground plate 41 to implement inductance. It consists of a left ground plate 43 covered from the connecting plate 42 to one lower surface of the dielectric 50.
도 9에 도시된 바와 같이 급전선로(30)가 접속되는 그라운드 패치(40)의 연결판(42) 양쪽은 개방되어 있어서 상호간의 전류분포가 0이되고, 전압분포는 최대가 되는 데, 이때 마이크로스트립 안테나(100)의 전체길이(ℓ1)를 25㎜라 했을 때, 우측 그라운드판(41)의 높이(ℓ5)는 5㎜가 적당하고, 연결판(42)의 길이(ℓ6)는 6㎜, 좌측 그라운드판(43)의 길이(ℓ7)는 14㎜를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 마이크로스트립 안테나(100)의 전체길이(ℓ1)를 15㎜라 했을 때 급전선로(30)의 중심도체는 유전체(50)의 폭 중심인 7.5㎜에 접속되며 연결판(42)의 폭(W2)은 2㎜를 갖도록 설계한다. 또한, 마이크로스트립 안테나(100)의 전체 두께(H1)는 도 10의 측면도에 도시된 바와 같이 3.2㎜를 취한다.As shown in FIG. 9, both of the connecting plates 42 of the ground patch 40 to which the feed line 30 is connected are open so that the current distribution becomes 0 and the voltage distribution becomes maximum. When the total length L1 of the strip antenna 100 is 25 mm, the height L5 of the right ground plate 41 is 5 mm, and the length L6 of the connecting plate 42 is 6 mm, It is preferable that the length l7 of the left ground plate 43 has 14 mm. When the total length l1 of the microstrip antenna 100 is 15 mm, the center conductor of the feed line 30 is connected to 7.5 mm, which is the width center of the dielectric 50, and the width of the connecting plate 42 W2) is designed to have 2 mm. In addition, the overall thickness H1 of the microstrip antenna 100 takes 3.2 mm as shown in the side view of FIG.
상술한 바와 같은 바람직한 실시예를 통하여 구현된 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 그라운드 패치(40)가 연결판(42)을 기준라인으로 하여 양쪽이 개방된 구조를 이루어 후술하는 고유의 특성을 갖게 되는 데, 이러한 고유의 특성을 보장하기 위해서는 접지로 활용되는, 예를 들면, 휴대용 단말기(무선 전화기)의 회로기판으로부터 이격된 상태로 탑재되어야만 한다.The microstrip antenna 100 according to the present invention implemented through the preferred embodiment as described above has a unique characteristic which will be described later by forming a structure in which both sides of the ground patch 40 are opened based on the connecting plate 42. In order to ensure this inherent characteristic, it must be mounted spaced apart from the circuit board of, for example, a portable terminal (wireless telephone) used as ground.
도 11은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 저면에서 바라본 사시도이다.11 is a perspective view of the microstrip antenna according to the present invention viewed from the bottom.
즉, 그라운드 패치(40)가 휴대용 단말기의 회로기판에 직접 표면실장될 경우에는 연결판(42)을 기준라인으로 하여 양쪽을 개방시킨 의미가 없어지므로, 본 발명에서는 도 11에 도시된 바와 같이 좌측 방사패치(61)의 중심으로부터 유전체(50)의 측면을 지나 좌측 그라운드판(43)에 굽혀진 형상으로 부착된 후 회로기판으로부터 이격되는 높이(H2)를 제공할 수 있도록 절곡된 탑재편(80)을 구비한다. 이 탑재편(80)은 휴대용 단말기의 회로기판에 마이크로스트립 안테나(100)를 이격된 상태, 예를 들면 이격높이(H2)를 3㎜정도로 유지할 수 있도록 하여 본 발명의 핵심 구조인 그라운드 패치(40)의 기능을 최대한 작용할 수 있도록 한다.That is, when the ground patch 40 is directly surface-mounted on the circuit board of the portable terminal, since the connection plate 42 is opened as a reference line, both sides are lost. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. The mounting piece 80 is bent from the center of the radiation patch 61 past the side surface of the dielectric 50 to the left ground plate 43 and bent to provide a height H2 spaced apart from the circuit board. ). The mounting piece 80 is capable of maintaining the microstrip antenna 100 spaced apart from the circuit board of the portable terminal, for example, a separation height H2 of about 3 mm so that the ground patch 40 is a core structure of the present invention. ) To make the most of its function.
바람직하게 좌측 방사패치(61)의 상면 및 좌측 그라운드판(43)의 하면에 부착되는 탑재편(80)의 길이(T1)는 각각 3㎜, 폭(S1)은 8㎜로 실시할 수 있고, 절곡된 부분의 폭(S2)은 2㎜, 길이(T2)는 2.7㎜로 구체화할 수 있다.Preferably, the length T1 of the mounting piece 80 attached to the upper surface of the left radiation patch 61 and the lower surface of the left ground plate 43 may be 3 mm and the width S1 of 8 mm, respectively. The width S2 of the bent portion can be embodied to be 2 mm and the length T2 to 2.7 mm.
상술한 바와 같은 구체적인 실시예를 통하여 구현된 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 각종 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 이용되고, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈과 함께 기판 위에 설계할 수도 있다.The microstrip antenna 100 according to the present invention implemented through the specific embodiments as described above is also used as a transmission and reception antenna of a flying object such as various rockets, missiles, aircrafts, oscillator, amplification circuit, variable attenuator (variable attenuator) It can also be designed on a substrate with modules in solid state such as switches, modulators, mixers, phase shifters, and the like.
다음으로, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)의 실시예에서는 휴대용 단말기에 적용한 구체예를 설명하기로 한다.Next, in the embodiment of the microstrip antenna 100 according to the present invention will be described a specific example applied to the portable terminal.
휴대용 단말기에는 다이폴 안테나, 야기 안테나 등이 주로 사용된다. 다이폴 안테나는 반파장 길이의 공진형 안테나로서 원형의 전방향 방사특성을 가지므로 셀룰러 통신의 가입자 단말기용 안테나와 소형 중계기의 서비스 안테나로 주로 사용되고 있고, 야기 안테나는 다이폴 안테나를 길이방향으로 여러 개 중첩시켜 지향성을 높인 예로서 소형 중계기의 안테나에 이용되고 있다.A dipole antenna, a yagi antenna, etc. are mainly used for a portable terminal. The dipole antenna is a half-wavelength resonant antenna with circular omni-directional radiation characteristics. It is mainly used as a subscriber antenna for cellular communication and as a service antenna for small repeaters. Yagi antennas overlap several dipole antennas in a longitudinal direction. As an example of improving directivity, the antenna is used for an antenna of a small repeater.
그리고, 마이크로스트립 안테나(100)는 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대통신 서비스, 무선 가입자망 서비스(Wireless Local Looped), 플림스(Future Public Land Mobile Telecommunication System) 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신에 사용되어 기지국과 휴대용 단말기 상호간의 신호를 송수신하는 데에 사용될 수 있다.In addition, the microstrip antenna 100 may provide a personal mobile communication service using a cellular phone and a personal communication service (PCS), a wireless local looped service, a future public land mobile telecommunication system, and satellite communication. It can be used for wireless communication, including for transmitting and receiving signals between a base station and a portable terminal.
한편, 종래에 사용되던 마이크로스트립 적층 안테나는 근본적인 속성이 공진형 안테나이므로 주파수 대역폭이 수％ 이하로 매우 좁고 복사이득이 낮은 단점을 가지고 있으며, 이득이 좋지 않아 여러 장의 패치를 어레이시키거나 적층시켜야만 하기 때문에 안테나의 크기 및 두께가 당연히 커질 수밖에 없고, 이러한 이유로 일반적인 개인 휴대용 단말기나 휴대통신 중계기용 안테나, 기타 무선통신 장비 등의 탑재시 어려움이 따르는 문제가 있었다.On the other hand, conventionally used microstrip multilayer antennas have the disadvantage of having a very narrow frequency bandwidth of several percent or less and a low radiation gain because the fundamental property is a resonant antenna, and it is not good to have to array or stack several patches. As a result, the size and thickness of the antenna are inevitably large, and for this reason, there is a problem in that a general personal portable terminal, a antenna for a portable communication repeater, and other wireless communication equipment are difficult to mount.
그러나, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 광범위의 주파수 대역폭을 갖을 뿐만 아니라 누설전류를 작게 하여 이득을 보다 좋게 할 수 있으며 특히 정재파비가 개선되어, 소형의 크기로 다른 휴대용 단말기와 같은 각종 통신장비의 극소화를 구현할 수 있다.However, the microstrip antenna 100 according to the present invention not only has a wide range of frequency bandwidths, but can also improve the gain by reducing the leakage current, and in particular, the standing wave ratio is improved, so that various types of communication such as other portable terminals are small. Minimize equipment.
도 12는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나의 주파수에 대한 반사손실(RETURN LOSS)을 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing the return loss (RETURN LOSS) with respect to the frequency of the microstrip antenna according to the present invention.
도 12에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)의 서비스 대역은 1,750∼1,870㎒이고, 그 대역폭은 120㎒이상(약 160㎒)으로 나타나 광대역의 대역폭을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 개인 휴대통신(PCS) 서비스 대역에 보다 용이하게 채용할 수 있다.As shown in FIG. 12, the service band of the microstrip antenna 100 according to the present invention is 1,750 to 1,870 MHz, and the bandwidth thereof is 120 MHz or more (about 160 MHz), thereby confirming that a wide bandwidth can be realized. have. Therefore, it can be more easily employed in the personal mobile communication (PCS) service band.
즉, 본 발명의 마이크로스트립 안테나(100)는 주파수 1,750㎒로부터 1,870㎒ 사이의 반사손실이 -10dB이하로 구현되어 반사전력에 대한 손실분이 매우 양호하게 나타나고, 더불어 그 대역폭이 120㎒정도의 넓은 폭을 유지하여 PCS 서비스 대역에 매우 적합하게 활용될 수 있는 것이다.That is, in the microstrip antenna 100 of the present invention, the return loss between the frequency 1,750MHz and 1,870MHz is -10dB or less, so that the loss of the reflected power is very good, and the bandwidth thereof is about 120MHz wide. It can be utilized very well for the PCS service band.
도 13은 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나의 주파수에 대한 정재파비(VSWR)를 나타내는 그래프로서, PCS 폰의 동작 주파수 대역에서 공진 임피던스 50Ω에 대하여 최대 정재파비가 1:1.06∼1.76으로 나타나는 것을 보여주고 있다.FIG. 13 is a graph showing the standing wave ratio (VSWR) with respect to the frequency of the microstrip antenna according to the present invention, and shows that the maximum standing wave ratio is 1: 1.06 to 1.76 for the resonance impedance of 50Ω in the operating frequency band of the PCS phone. .
즉, 마이크로스트립 안테나(100)에 있어서의 정재파비가 1이 이상적이라 했을 때, 마커 1에서의 정재파비는 1.768로 나타나고 이때의 주파수는 1.75000㎓이다. 그리고, 마커 2에서의 정재파비는 1.1613, 주파수는 1.78000㎓, 마커 3에서의 정재파비는 1.4269, 주파수는 1.84000㎓, 마커 3에서의 정재파비는 1.80664, 주파수는 1.87000㎓로 각각 나타남을 알 수 있고, 이러한 상태는 0.12㎓의 대역폭에서의 공진 임피던스 50Ω에 대한 정재파비가 매우 좋게 구현되어 PCS 서비스 대역에있어서의 활용 가능성을 더욱 증폭시키고 있음을 알 수 있다.That is, when the standing wave ratio in the microstrip antenna 100 is 1, the standing wave ratio in the marker 1 is represented as 1.768 and the frequency at this time is 1.75000 kHz. In addition, the standing wave ratio at marker 2 is 1.1613, the frequency is 1.78000 Hz, the standing wave ratio at marker 3 is 1.4269, the frequency is 1.84000 Hz, the standing wave ratio at marker 3 is 1.80664, and the frequency is 1.87000 Hz. In this state, the standing wave ratio with respect to the resonance impedance of 50Ω in the bandwidth of 0.12㎓ is very good, which further enhances the possibility of utilization in the PCS service band.
더불어, 본 발명의 마이크로스트립 안테나(100)의 복사이득은 기지국 또는 중계기와 송수신하기 위하여 효율적인 복사가 이루어져야만 하는 데, 이를 위하여 전자파 무반실에서 측정한 결과 전방향에 대하여 0.5∼1.3dB의 복사이득을 얻었다.In addition, the radiation gain of the microstrip antenna 100 of the present invention should be efficient radiation in order to transmit and receive with the base station or repeater, for this purpose, the radiation gain of 0.5 ~ 1.3dB in all directions as measured by the electromagnetic anechoic chamber. Got.
도 14는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 설명하기 위한 스미스 챠트(Smith Chart)이다.14 is a Smith chart for explaining the microstrip antenna according to the present invention.
도 14에 도시된 바와 같이 PCS 폰의 동작 주파수 대역에서 공진 임피던스를 50Ω으로 기준하였을 때, 마커 1에서는 임피던스가 33.660Ω으로 나타나고, 이때의 주파수는 1.75000㎓이다. 그리고, 마커 2에서의 임피던스는 44.160Ω, 주파수는 1.78000㎓, 마커 3에서의 임피던스는 59.616Ω, 주파수는 1.84000㎓, 마커 4에서의 임피던스는 47.846Ω, 주파수는 1.87000㎓로 각각 나타남을 알 수 있고, 이러한 상태는 0.12㎓의 대역폭에서의 공진 임피던스가 전체적으로 34∼60Ω을 구현하고 있고, 특히 마커 1 및 마커 2에서의 공진 임피던스는 50Ω의 근사치를 이루어 PCS 서비스 대역에서의 활용가치를 더욱 높이고 있는 것이다.As shown in FIG. 14, when the resonance impedance is set to 50 Ω in the operating frequency band of the PCS phone, the impedance is represented as 33.660 Ω in marker 1, and the frequency at this time is 1.75000 kHz. The impedance at marker 2 is 44.160Ω, the frequency is 1.78000 Hz, the impedance at marker 3 is 59.616Ω, the frequency is 1.84000 Hz, the impedance at marker 4 is 47.846Ω, and the frequency is 1.87000 Hz. In this state, the resonant impedance in the bandwidth of 0.12 ㎓ realizes 34 to 60 Ω as a whole. In particular, the resonant impedances in the marker 1 and the marker 2 are approximated to 50 Ω, further increasing the useful value in the PCS service band. .
도 15는 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나를 설명하기 위한 복사패턴(Radiation Pattern)이다.15 is a radiation pattern for explaining a microstrip antenna according to the present invention.
본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 도 15에 도시된 바와 같이 무지향성(Omni-direction) 패턴을 구현하므로 어느 위치에서라도 송수신이 가능하여 방향성 문제를 해결할 수 있다.Since the microstrip antenna 100 according to the present invention implements an omni-direction pattern as shown in FIG. 15, transmission and reception at any position can solve the directional problem.
여기서, Y축은 진폭값을 dB로 나타낸 것이고, A선은 1.74㎓, B선은 1.78㎓,C선은 1.8㎓, D선은 1.84㎓, E선은 1.87㎓를 각각 나타내는 무지향성 패턴을 구현하고 있기 때문에 PCS 서비스 대역에 있어서의 송수신용 안테나로서 매우 적합한 것임을 알 수 있다.Here, the Y axis represents the amplitude value in dB, and the omnidirectional pattern representing 1.74 A, B A 1.78 ㎓, C ㎓ 1.8 ㎓, D 1. 1.84 ㎓, E E 1.87 각각 are implemented. Therefore, it can be seen that it is very suitable as an antenna for transmitting and receiving in the PCS service band.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 누설 전류가 급전선로(30)의 외부도체에 흐르지 않기 때문에 휴대용 무선시스템에 부착시 매칭회로가 필요 없을 뿐만 아니라, 용량을 장하시켜 구성하기 때문에 그라운드 패치(40)와 우측 방사패치(62)·좌측 방사패치(61) 사이의 전기력선 범위가 제한되지 않으면서, 즉 이득의 감쇠없이 안테나를 소형화할 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, the microstrip antenna 100 according to the present invention does not need a matching circuit when attached to a portable wireless system because leakage current does not flow to the outer conductor of the feed line 30, and load capacity is configured. Therefore, the range of electric field lines between the ground patch 40 and the right radiation patch 62 and the left radiation patch 61 is not limited, i.e., the antenna can be miniaturized without attenuation of gain.
또한, 방사패치를 동위상의 전계를 갖을 수 있도록 방사슬롯(70)을 기준으로 하여 좌측 방사패치(61) 및 우측 방사패치(62)로 각각 분할하여 정전용량을 어레이 구성하므로써 저수신 감도를 해소할 수 있으며 송수신 효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, the radiation patch is divided into a left radiation patch 61 and a right radiation patch 62 on the basis of the radiation slot 70 so that the radiation patch can have an electric field in phase. It can maximize the transmission and reception efficiency.
즉, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 좌측 방사패치(61)와 우측 방사패치(62) 상호간의 정전용량을 장하시킬 수 있고, 더불어 동위상의 전계를 갖을 수 있도록 방사슬롯(70)을 기준으로 하여 분할 구성하여 전기력선 형성에 제한을 받지 않도록 설계할 수 있기 때문에 마이크로스트립 안테나(100)의 크기를 더더욱 소형화시킬 수 있는 것이다.That is, the microstrip antenna 100 according to the present invention can load the capacitance between the left radiation patch 61 and the right radiation patch 62 and the radiation slot 70 so as to have an electric field in phase. By dividing on the basis of the reference can be designed so as not to be limited to the formation of the electric force line can be further miniaturized the size of the microstrip antenna 100.
더불어, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 그라운드 패치(40) 쪽보다 용량이 장하된 쪽으로 1∼1.76dB정도로 이득이 더욱 커지고, 기존 다이폴 안테나보다 용량이 장하된 쪽으로 최대 전계가 2dB정도로 이득이 더욱 큰 방사패턴을 구현할 수 있게 되어 PCS 서비스 대역에서의 안테나로서 매우 적합함을 알 수 있다.In addition, the microstrip antenna 100 according to the present invention has a gain of about 1 to 1.76 dB more toward the capacity-loaded side than the ground patch 40, and a maximum electric field about 2 dB to the side where the capacity is loaded than the conventional dipole antenna. It is possible to implement this larger radiation pattern, which is very suitable as an antenna in the PCS service band.
그리고, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 대역폭의 증감과 이득의 증감을 위하여 유전체(50)의 두께와 용량을 장하한 부분의 폭을 조정할 수 있고, 더불어 급전선로(30)로부터 우측 방사패치(62)에 급전할 경우 급전 포인트의 프린지 효과(fringe effect)를 제거하기 위하여 급전선로(30)의 급전점 위치를 가변적으로 조정할 수 있기 때문에 전기력선의 부정(不整)분포를 능동적으로 극복할 수 있다.In addition, the microstrip antenna 100 according to the present invention can adjust the width of the portion loading the thickness and capacity of the dielectric 50 in order to increase or decrease the bandwidth and gain, and also radiate the right side from the feed line 30. When feeding the patch 62, the position of the feed point of the feed line 30 can be variably adjusted to remove the fringe effect of the feed point, thereby actively overcoming the irregular distribution of the electric force line. have.
또한, 그라운드 패치(40) 쪽보다 용량이 장하된 쪽으로 이득이 더욱 커지고, 이득이 더욱 큰 방사패턴을 갖을 수 있게 되어 PCS 서비스 대역에서의 안테나로서 매우 적합하게 활용할 수 있다.In addition, the gain is greater toward the capacity-loaded side than the ground patch 40, and the gain can have a larger radiation pattern, which can be used as an antenna in the PCS service band.
아울러, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 각종 로켓트, 미사일, 항공기와 같은 비행물체의 송수신 안테나로도 이용될 수 있고, 오실레이터, 증폭회로, 가변 감쇠기(variable attenuator), 스위치, 변조기(modulator), 믹서, 이상기(phase shifter) 등과 같은 솔리드 스테이트(solid state)의 모듈과 함께 기판 위에 설계할 수 있으며, 셀룰러 폰 및 PCS(Personal Communication Service)를 이용하는 개인 휴대통신 서비스, 무선 가입자망 서비스(Wireless Local Looped), 플림스(Future Public Land Mobile Telecommunication System) 및 위성통신 등을 포함하는 무선통신에 사용되어 기지국과 휴대용 단말기 상호간의 신호를 송수신하는 데에 매우 용이하게 사용할 수 있는 유익함이 있다.In addition, the microstrip antenna 100 according to the present invention can also be used as a transmission and reception antenna of a flying object such as various rockets, missiles, aircraft, oscillator, amplification circuit, variable attenuator, switch, modulator (modulator) Can be designed on a board with solid state modules such as mixers, mixers, phase shifters, etc., personal cellular services using cellular phones and personal communication services, and wireless subscriber network services. Local Looped, Flims (Future Public Land Mobile Telecommunication System) and is used in wireless communication, including satellite communication has the advantage that can be very easily used for transmitting and receiving signals between the base station and the portable terminal.
특히, 본 발명에 따른 마이크로스트립 안테나(100)는 광범위의 주파수 대역폭을 갖을 뿐만 아니라 누설전류를 작게 하여 이득을 좋게 할 수 있으며 정재파비를 개선할 수 있기 때문에 소형의 크기로 휴대용 단말기와 같은 각종 통신장비에 내장될 수 있는 탁월한 효과가 있다.In particular, the microstrip antenna 100 according to the present invention not only has a wide range of frequency bandwidth, but can also improve the gain by reducing the leakage current, and can improve the standing wave ratio. There is an excellent effect that can be built into the equipment.
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