KR200313649Y1 - 원편파 패치 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 고안의 목적은 고유전율의 세라믹 유전체 기판을 사용하여 패치 안테나의 소형화를 도모할 뿐 아니라 원하는 공진 주파수나 축비를 얻을수 있는 소형의 세라믹 유전체 원편파 패치 안테나를 제공하는데 있다.
본 고안에서는 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치전극(3)이 형성되고 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며 제 2주면(4)의 제 1접지 전극(5)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한면이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하며, 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성한다.
본 고안에 의하면 고유전율의 세라믹 유전체 기판(1)을 이용하고, 제 2접지 전극(6)과 방사 패치 전극(3) 사이의 용량을 조정하여 소형화하며, 조정용 전극(7)을 조정하여 원하는 공진 주파수를 얻기위하여 제 1주면의 방사 패치 전극(3)을 절삭하여 조정할 때 발생되는 축비의 손상없이 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을수 있는 소형의 세라믹 유전체 원편파 패치 안테나를 구현할수 있다.

Description

원편파 패치 안테나 {Circularly Polarized Wave Patch Antenna}
본 고안은 세라믹 유전체 기판을 사용하여 원편파의 전파를 사용하는 시스템의 소형화된 원편파 패치 안테나에 관한 것이다.
최근 GPS(Gldobal positionig system), DAB(Digital Audio Broadcasting)등의 원편파 전파를 사용하는 시스템 개발 및 활용 분야의 확대 및 수요의 증가에 따라 소형화된 휴대기기에 내장 가능한 소형의 원편파 패치 안테나가 크게 요구되고 있다.
도 1 과 도 2는 종래부터 널리 상용되고 있는 원편파 패치 안테나의 예이며, 이러한 원편파 안테나(10, 20)는 유전체로 만든 기판(1)의 제 1주면(2)에 사각형 혹은 축퇴분리 수단을 갖는 노치(11)를 포함하는 사각형 혹은 슬릿(21)을 포함하는 사각형의 방사 패치 전극(3)을 형성하고 그 반대되는 제 2주면(4)의 전체에 접지전극(12)이 형성되어 있다. 제 1주면(2)에는 그 중심으로부터 약간 떨어진 위치에 급전접(13)이 형성되어 있고 이 급전점(13)은 방사 패턴 전극(3)과 연결되어 유전체 기판을 관통하여 핀(14)으로 급전하는 구성으로 되어 있으며, 급접 핀(14)은 제 2주면(4)과는 분리되어 있다.
방사 패치 전극(3)의 각 변이 상기 안테나에 적용되는 주파수의 실효파장의 반과 실질적으로 동일한 길이을 갖도록 설정하며, 축의 분리 소자인 노치(11)는 방사 패치전극(3)의 대각으로 대향하는 두 개의 코너에 형성되며, 슬릿(21)의 경우에는 중앙에 형성된다. 이들 축퇴 분리 소자(11, 21)에 의하여 패치 안테나(10, 20)는 우향 혹은 좌향 원편파를 송신 또는 수신할 수 있게 된다.
위에서 설명한 사각형의 패치 안테나에 있어서 그 공진 주파수(fr)는 일반적으로 다음 식(1)로 주어진다.
위 식(1) 중에서 C는 광속, εr은 유전체 기판(1)의 비유전율, h는 유전체 기판(1)의 두께, a는 사각형 패치 방사 전극(3)의 한 변의 길이이다. 상기 식(1)에서 비유전율(εr)이 큰 유전체를 사용하면, 같은 공진 주파수의 패치 안테나 소형화 실현이 가능함을 알 수 있다.
상기 식(1)에서 패치 전극이 정사각형의 경우 패치 전극의 한변의 길이(a) 변화에 대한 공진 주파수(fr)의 변화는 비유전율(εr)이 클수록 공진 주파수의 변화가 큰 것을 알수 있으며, 이러한 변화는 노치(11)에도 큰 영향을 주어 원편파 발생 주파수나 그 축비까지도 변화게 된다.
또 비유전율(εr)의 변화에 따른 공진 주파수(fr)의 변화는 비유전율(εr)이 클수록 공진 주파수(fr)의 변화가 큰 것을 알수 있다. 따라서 패치 안테나를 소형화 하기위하여 비유전율(εr)이 큰 유전체 기판을 사용하여야 하나 제조시 공차에 따른 영향을 많이 받기 때문에 원하는 공진 주파수(fr)와 축비를 얻을 수 없어 양산시 양품 수율이 낮아지는 문제가 있었다
상기한 바와 같이 도 1, 도 2에 나타낸 원편파 패치 안테나는 원하는 공진주파수(fr)를 얻기 위하여 제 1주면의 방사 패치 전극(3)을 절삭하여 조정할 수 있다. 그러나 주파수 조정을 하기 위하여 방사 패치 전극(3)을 절삭할 경우 축비가 높아지는 문제가 있으며 너무 많이 절삭하는 경우에는 원편파의 회전방향이 변화되는 문제도 있었다.
본 고안의 목적은 위에서 설명한 문제점을 해결하고 소형화 및 원하는 공진주파수와 축비를 얻을수 있는 원편파 패치 안테나를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 원편파 패치 안테나의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래의 원편파 패치 안테나의 또 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 원편파 패치 안테나의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 또 다른 원편파 패치 안테나의 사시도이다.
＜도면의 주요 부호에 대한 설명＞
10, 20, 30, 40 : 원편파 패치 안테나
1 : 유전체 기판 3 : 방사 패치 전극
5 : 제 1접지 전극 6 : 제 2 접지 전극
7 : 조정용 전극 11 : 노치
14 : 급전 핀 21 : 슬릿
본 고안은 사각형의 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고, 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며, 제 2주면(4)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한 면이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하며, 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성하면 주파수 조정을 위한 절삭에 의한 제 1주면의 방사 패치 전극(3)의 손상없이 원하는 원편파 주파수 및 축비를 얻을수 있어 양품 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 3의 원편파 패치 안테나에서 하나 이상의 제 2접지 전극(6)이 형성됨 으로써 이 전극이 방사 패치 전극(3)에 더 근접하게 위치하기 때문에 방사 패치 전극(3)과 접지전극(제 1접지 전극(5), 제 2접지 전극(6))사이의 용량이 증가하게 된다. 이러한 용량의 증가는 방사 패치 전극의 공진 주파수가 낮아진다는 것을 의미하므로 위의 공진주파수는 방사 패치 전극(3)의 크기를 줄임으로써 용량이 증가되기 전과 같은 주파수를 만들 수 있다. 이것은 원편파 패치 안테나(10, 20)의 자체를 소형화할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 원편파 패치 안테나의 소형화는 방사 패치 전극(3)과 접지전극(5) 사이의 용량을 증가시키도록 제 2접지 전극(6)을 구성함으로써 구현될 수 있다
도 4는 제 2접지 전극(6)을 구성하며, 소형화한 원편파 패치 안테나에 하나 이상의 조정용 전극(7)을 형성한 실시의 예이다. 위에서 설명한 접지 전극 및 조정용 전극(7)은 방사 패치 전극(3)과의 용량을 증가시켜 패치 안테나를 소형화하며 조정용 전극(7)을 절삭함으로써 원하는 공진 주파수를 얻을 수 있다. 또한 조정용 전극(7)의 방사 패턴 전극 방향으로의 길이 및 폭을 조절하여 원하는 공진주파수 및 축비를 얻을수 있다.
본 고안은 종래에 원편파 패치 안테나(10, 20)의 원하는 공진 주파수를 얻기 위하여 방사 패턴 전극(3)을 절삭하여 생기는 축비의 손상 및 원편파의 회전 방향이 변화되는 문제없이 원하는 주파수 및 축비를 얻을 수 있다는 점이 차이가있다.
본 고안의 원편파 패치 안테나는 이상 설명한 바와 같은 형태로 실시되어 다음과 같은 효과를 가진다.
사각형의 세라믹 유전체 기판(1)의 제 1주면(2)에 스트립 모양의 방사 패치 전극(3)이 형성되고 상대되는 제 2주면(4) 전체에 제 1접지 전극(5)이 형성되어 있으며, 제 2주면(4)의 제 1접지 전극(5)으로 부터 사각형의 세라믹 유전체 기판 측면(41)에 한면 이상 연장되도록 접속된 제 2접지 전극(6)을 형성하여 제 2접지 전극(6)의 연장되는 부분에 하나이상의 조정용 전극(7)을 형성하면, 접지전극 및 조정용 전극과 방사패턴 사이의 용량이 증가하여 패치 안테나의 소형화를 도모할 수 있다
사각형 세라믹 유전체의 측면전부 및 제 1주면(2)의 일부까지 제 2접지 전극(6)을 형성할 경우 패치 안테나를 가장 최소화를 도모 할 수 있으며, 조정용 전극(7)을 조정함으로써 방사 패치 전극(3)의 절단없이 원하는 공진 주파수 및 축비를 얻을수 있으며 방사 패치 전극의 절단에 따른 축비의 손상 및 원편파의 회전방향이 변화되는 문제의 해결을 도모할 수 있다.

Claims (5)

  1. 사각형 혹은 원형의 유전체 기판의 한면에 방사 패치 전극이 형성되고, 상대되는 면의 전체에 제1접지 전극이 형성되고, 제 1접지 전극이 유전체 기판의 측면에 연장되도록 접속된 제 2접지 전극을 형성하며, 제 2접지 전극의 연장되는 부분에 주파수 및 축비 조정용 전극을 형성한 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나
  2. 제 1항에 있어서, 방사 패치 전극은 사각형, 원형 혹은 축퇴 분리 소자를 방사 패턴전극의 서로 반대되는 부분에 노치를 갖는형 혹은 슬릿을 한개 이상 갖는 것을 특징으로 하는 원편파 패치 안테나
  3. 제 1항에 있어서, 유전체 기판의 측면에 한면 이상 제 2접지 전극을 형성하며 방사 패치 전극과의 용량을 형성하도록 하여 소형화된 것을 특징으로하는 원편파 패치안테나
  4. 제 3항에 있어서, 제 2접지 전극 연장되는 부분에 하나 이상의 주파수 및 축비 조정용 전극을 갖는 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나
  5. 제 4항에 있어서, 조정용 전극의 폭과 넓이, 위치를 다르게 하여 조정이 쉽도록 하는 것을 특징으로하는 원편파 패치 안테나
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