KR20160045649A - 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나 - Google Patents

스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR20160045649A
KR20160045649A KR1020160043235A KR20160043235A KR20160045649A KR 20160045649 A KR20160045649 A KR 20160045649A KR 1020160043235 A KR1020160043235 A KR 1020160043235A KR 20160043235 A KR20160043235 A KR 20160043235A KR 20160045649 A KR20160045649 A KR 20160045649A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ceramic
antenna
dielectric
parasitic element
ceramic dielectric
Prior art date
Application number
KR1020160043235A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101746475B1 (ko
Inventor
이은형
Original Assignee
에이피위성통신주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이피위성통신주식회사 filed Critical 에이피위성통신주식회사
Priority to KR1020160043235A priority Critical patent/KR101746475B1/ko
Publication of KR20160045649A publication Critical patent/KR20160045649A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101746475B1 publication Critical patent/KR101746475B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
    • H01Q9/0492—Dielectric resonator antennas circularly polarised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 적층형 이중 세라믹 유전체의 상부면에 기생소자를 형성하고, 제1세라믹 유전체와 제2세라믹 유전체 사이에 형성되는 원형링 구조의 방사소자에 급전된 전력은 방사소자와 기생소자 사이에 형성되어 있는 고유전율 제2세라믹 유전체에 의해 전자기적 결합으로 기생소자에 전력이 유도되어 안테나의 광대역화 및 이득을 향상시킨다.
유전체기판의 하부면에는 이중 프로브 급전을 위한 급전부를 형성하여 이중 프로브 급전에 의해 좌원편파(Left Hand Circular Polarization : LHCP)와 우원편파(Right Hand Circular Polarization : RHCP)의 이중편파(Dual Polarization)를 동시에 생성되도록 하고, 기생소자의 일측에는 오픈 스터브(Open stub)를 형성시켜 전자기적 결합(Coupling)에 의해 유도된 위상(Phase)을 용량성 리액턴스로 인해 안정화되도록 하는 특징을 가지게 된다.

Description

스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나{Multilayer ceramic circular polarized antenna having a Stub parasitic element}
본 발명은 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GPS 또는 Glonass와 같은 위성항법장치에 사용되는 수신용 저이득 안테나와는 달리, 위성통신을 위한 송수신용 안테나는 적어도 3dBic 이상의 고이득과 135.5㎒ 이상의 광대역 특성을 만족하여야 한다.
그러므로 방사소자의 상부면에 기생소자를 형성시켜 안테나의 광대역화 및 이득(Gain)을 향상시키고, 오픈 스터브(Open Stub)에 의한 위상(Phase)을 안정화시키는 효과와 이중 프로브 급전으로 좌원편파 및 우원편파를 생성시켜 GPS 또는 Glonass와 같은 위성항법 데이터의 수신은 물론, 원활한 위성통신을 위한 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나에 관한 것이다.
무선통신기술의 발달로 휴대폰, 네비게이션 등과 같은 정보통신기기의 대중화는 급속도로 인간의 실생활에 깊숙이 파고들어 있다.
현재 많은 제어기술이 개발되고 있는 IoT(사물인터넷)의 지상 및 위성통신 시장은 수많은 분야에서 21세기의 새로운 혁신산업으로 부상하고 있다.
본 발명의 안테나는 위성 IoT를 위한 통신용 안테나로서, 구명조끼와 같은 해상 구조용 장비에 탑재될 수도 있고, 지상 이동통신용 기지국이 없는 지역에서 개인휴대 단말기인 스마트폰과 휴대용 위성통신모듈 사이에 블루투스 또는 WiFi 통신을 이용하여 스마트폰으로 위성통신을 할 수 있도록 하는 휴대용 위성통신모듈에 적용할 수 있는 소형 안테나를 제공한다.
도 1은 종래기술의 세라믹 원형패치 안테나의 실시 예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(11)의 상부면에 접지부(10) 및 소정의 두께를 가지는 세라믹 유전체(13)가 형성되고, 세라믹 유전체의(13)의 상부면에 형성되는 방사패치(14)와 유전체 기판(11)의 하부면에 형성되는 급전부(12)로 이루어진다.
급전부(12)는 윌킨슨 전력분배기(Wilkinson Power Divider) 구조로서, 하나의 입력에 두 개의 출력을 가지며, 두 개의 출력 중 어느 하나의 출력단에 50Ω 특성임피던스를 가지는 λg/4 전송선로를 설치하여 위상을 90°지연시키게 되므로, 두 개의 출력단에는 크기가 반으로 나누어진 90°의 위상차를 갖는 신호가 출력되게 된다.
위상이 90°차이가 나는 두 개의 출력단은 유전체 기판(11), 접지부(10) 및 세라믹 유전체(13)의 관통홀 내측에 마련된 두 개의 급전핀에 의해 방사패치(14)와 전기적으로 서로 연결되며, λg/4 전송선로에 의해 90°뒤진 위상으로 원형편파를 생성시키게 된다.
하지만, 이와 같은 윌킨슨 전력분배기는 3단자 구조로서, 두 개의 입력과 하나의 출력 또는 하나의 입력과 두 개의 출력을 가지는 회로이므로, 안테나의 원형편파를 구현하기 위해서는 결합기가 아닌 분배기로 설계되기에 두 개의 출력단 중 어느 한쪽의 출력단에만 λg/4 전송선로를 설치할 수밖에 없는 구조이므로, 좌원편파 또는 우원편파인 단일편파 안테나의 구현만이 가능한 단점을 가지고있다.
도 8은 종래기술에 따른 세라믹 원형패치 안테나의 2D 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 종래기술의 세라믹 원형패치 안테나는 단일 방사패치(14) 구조로서, 안테나의 최대 이득은 0㏈ic 이상을 확보하지 못하는 것을 방사패턴(900)에서 확인할 수 있다.
이와 같은, 종래기술에 따른 세라믹 원형패치 안테나에 사용되는 세라믹 유전체의 유전율(εr)은 21의 고유전율을 가진 소재를 사용하고 있으나, 유전율이 21인 세라믹 소재는 가공성이 어렵고 가격이 비싸기 때문에 일반적으로 상용화되어 있지 않은 소재라는 단점을 가지고 있다.
또한, 종래기술의 세라믹 원형패치 안테나를 비롯한 GPS 안테나들은 단일 방사패치(14) 구조이기 때문에 낮은 방사효율로 인한 저이득 안테나로서 위성신호 수신용으로는 가능하나 고이득 이중편파 구현이 불가능하므로, 위성신호 송수신을 위한 위성통신용으로는 불가능한 기술적인 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 급전부를 브랜치라인 커플러 회로로 설계하여 이중 프로브 급전방식에 의해 좌원편파와 우원편파를 동시에 생성시켜 위성통신용 이중편파를 구현하고, 방사소자의 상부면에 기생소자를 형성하여 광대역 특성과 높은 방사효율에 의한 이득 향상과 기생소자의 일측에 오픈 스터브를 더 포함하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 원형편파 안테나를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 유전체 기판;의 상부면을 안테나의 접지부;로 이용하고, 상기 접지부의 상부면에 형성되는 제1세라믹 유전체;와 제2세라믹 유전체;를 적층하고, 상기 제1세라믹 유전체의 상부면에 형성되는 방사소자; 및 상기 제2세라믹 유전체의 상부면에 오픈 스터브;를 포함하는 기생소자;를 형성하고, 상기 유전체 기판의 하단면에 형성되는 급전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 급전부의 두 개의 출력단은 상기 제1세라믹 유전체의 상부면에 형성된 상기 방사소자와 급전핀;을 통하여 전기적으로 연결된다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 제1 및 제2세라믹 유전체 사이에는 양면테이프;를 이용하여 서로 접착시키게 되며, 상기 급전부의 두 개의 입력단에 입력전력이 인가되면 각각의 입력단을 기준으로 두 개의 출력단의 위상은 서로 90°의 위상차를 가지고 상기 방사소자에 전달되며, 90°의 위상차를 가지는 신호는 좌원편파 및 우원편파를 동시에 생성시키게 되어 이중편파 안테나를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 고유전율 세라믹 유전체를 적층하고 방사소자 상단부에 형성되는 기생소자에 의해 광대역 특성과 안테나 이득을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 일반적으로 상용화되어 있는 고유전율 세라믹 소재를 사용한 구조이기에 안테나의 가격을 현저히 낮출 수 있는 장점을 가지므로, 고이득 소형 광대역 안테나로서 위성통신 IoT 시장에서 충분한 경쟁력을 가질 수 있을 것이다.
또한, 기생소자의 일측에 형성된 오픈 스터브에 의해 용량성 리액턴스를 유도하여 위상이 안정화 되도록 하고, 급전부의 이중 프로브 급전으로 인한 좌원편파 및 우원편파를 동시에 생성시키는 효과가 있다.
이하, 후술하는 본 발명의 실시내용에 대한 설명에서 마이크로스트립 라인(Microstrip Line)의 기술적 구조를 설명하지 않은 것은, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 이해할 수 있으므로 설명의 간결함을 위해 마이크로스트립 라인이란 표기는 생략한다.
도 1은 종래기술의 세라믹 원형패치 안테나의 실시 예를 도시한 도면.
도 2의 (a)와 (b) 및 (c)는 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 상세구성의 일 예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 분해 사시도.
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 상세구성의 일 예인 상부면과 하부면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 공진주파수 대역과 급전점의 격리도를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 2D 방사 패턴.
도 7은 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 3D 방사패턴, 그리고,
도 8은 종래기술에 따른 세라믹 원형패치 안테나의 2D 방사패턴이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2의 (a)와 (b) 및 (c)는 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 상세구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 유전체기판(110), 접지부(100), 제1세라믹 유전체(200), 제2세라믹 유전체(500), 기생소자(510)로 구성되고, 제1세라믹 유전체(200)와 제2세라믹 유전체(500) 사이에는 양면테이프(400)를 형성시켜 고정되도록 하고, 유전체기판(200)의 하부면에 급전부(120)를 포함한다.
급전부(120)는 4단자 구조인 브랜치라인 커플러(Branch Line Coupler)로서, 두 개의 입력과 두 개의 출력을 가진 회로이며, 두 개의 입력 중 어느 한쪽에 신호가 입력되면 두 개의 출력단에는 진폭은 같고 90°의 위상차를 갖는 신호가 출력된다.
두 개의 입력단 간의 격리도(Isolation)는 약 20dB 이상을 가지기 때문에 나머지 하나의 입력단에는 신호가 나오지 않는다.
여기서, 제1 및 제2세라믹 유전체(200, 500)의 유전율(εr)은 12이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.0016이며, 면적은 45×45㎟인 일반적으로 많이 사용되고 있는 상용 알루미나(Al2O3) 소재를 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 유전체기판(110)의 상부면에 접지부(100)를 형성시키고, 유전체기판(110)의 하부면에는 이중 프로브 급전을 위한 급전부(120)를 형성시킨다.
또한, 접지부(100)의 상단부에 소정의 두께를 가지는 고유전율 제1세라믹 유전체(200)가 형성되고, 제1세라믹 유전체(200)의 상부면에 원형링 구조의 방사소자(210)를 형성시키게 된다. 방사소자(210)의 일측에는 방사소자(210)의 중심축을 기준으로 소정의 각도를 가지고 이격된 제1급전핀(310)과 제2급전핀(320)이 형성되고, 제1 및 제2급전핀(310, 320)은 제1급전홀(111) 내지 제3급전홀(211)의 내측을 관통하여 급전부(120)의 두 개의 출력단과 방사소자(210)를 전기적으로 연결시킨다. 이때, 이중 프로브 급전을 위한 제1 및 제2급전핀(310, 320)의 위치는 안테나의 방사저항을 크게 변화시키는 요인이 되므로, 제1급전핀(310)과 제2급전핀(320)의 각도는 90°를 넘지 않도록 적절한 각도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 접지부(100)에 형성되어 있는 두 개의 제2급전홀(101)은 제1 및 제2급전핀(310, 320)과 전기적으로 연결되지 않도록 제1 및 제2급전핀(310, 320)의 지름보다 좀 더 크게 형성시킨다.
급전부(120)의 두 개의 입력단에 동일한 크기의 진폭을 갖는 신호가 입력되면 제1 및 제2급전핀(310, 320)을 통하여 방사소자(210)에 전달되고, 방사소자(210)에 전달된 신호는 전자기적 결합(Coupling)에 의해 기생소자(510)에 전력이 유도되어 자유공간으로 복사가 이루어진다. 기생소자(510)는 제2세라믹 유전체(500)의 상단면에 형성되고, 제1 및 제2세라믹 유전체(200, 500)는 0.01㎜ 두께를 갖는 양면테이프(400)에 의해 고정된다.
제1세라믹 유전체(200)는 안테나의 축비(Axial Ratio) 및 방사특성(Radiation Property)을 향상시키기 위하여 제2세라믹 유전체(500) 보다 두께를 얇게 형성시키고, 두께가 얇아진 제1세라믹 유전체(200)로 인해 좁아진 대역폭을 넓히기 위해 제2세라믹 유전체(500)의 두께는 제1세라믹 유전체(200)보다 좀더 두껍게 형성되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 기생소자(510)는 고유전율의 제2세라믹 유전체(500)와 방사소자(210)의 전자기적 결합에 의해 입력 임피던스 정합으로 광대역 특성을 유도하고, 두꺼워진 제2세라믹 유전체(500)로 인해 프린징 효과(Fringing Effect)로 인한 삽입손실 증가와 왜곡된 방사특성 및 편파특성은 기생소자(510)의 일측에 형성되어 있는 4개의 오픈 스터브(511)에 의해 용량성 리액턴스를 유도하여 입력위상의 유지 및 안정화에 의한 방사특성과 편파특성이 향상되어 안테나의 방사효율 증가로 높은 이득을 얻을 수 있다.
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 상세구성의 일 예인 상부면과 하부면을 도시한 도이다.
도 4를 참조하면, 원형편파를 생성시키기 위해 출력위상이 서로 90°의 위상차를 갖는 급전부(120)를 유전체기판(110)의 하부면에 형성시킨다.
좌원편파를 생성시키기 위해 제1급전점(121)에 입력신호가 인가되면, 입력위상보다 90°뒤진 위상 신호가 제1급전핀(310)에 전달되고, 제2급전핀(320)에는 180°뒤진 위상 신호가 전달되므로 제1급전핀(310)과 제2급전핀(320)은 동일한 크기의 진폭을 갖으나 서로 90°의 위상차가 발생하여 제1급전핀(310)의 위상이 90°앞서기 때문에 좌원편파를 생성시키게 된다.
또한, 우원편파를 생성시키기 위해 제2급전점(122)에 입력신호가 인가되면, 입력위상보다 90° 뒤진 위상 신호가 제2급전핀(320)에 전달되고, 제1급전핀(310)에는 180° 뒤진 위상 신호가 전달되므로 제2급전핀(320)과 제1급전핀(310)은 동일한 크기의 진폭을 갖으나 서로 90°의 위상차가 발생하여 제2급전핀(320)의 위상이 90°앞서기 때문에 우원편파를 생성시키게 된다.
이때, 제1급전핀(310)과 제2급전핀(320)에는 입력신호보다 -3㏈의 삽입손실(Insertion loss)이 존재하게 되고, 제1 및 제2급전핀(310, 320) 일측에는 임피던스 정합을 위한 스터브를 더 포함한다.
유전체기판(110)은 유전율(εr)은 4.1이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.0035, 두께는 0.508㎜, 크기는 55×55㎟인 테프론 기판을 사용하여 급전부(120)의 크기를 줄이고, 삽입손실(Insertion loss)을 만족하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
기생소자(510)의 지름은 해당 주파수 대역에서 방사소자(210)의 외부 지름보다 0.0137λ 크게 형성되고, 방사소자(210)의 내부 지름은 0.048λ로 형성되도록 하여 제1급전점(121)과 제2급전점(122) 간의 높은 격리특성(Isolation Property)을 갖도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 공진주파수 대역과 급전점의 격리도를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 위성통신용 안테나는 광대역 특성이 요구되므로 주파수 대역은 L-Band 대역인 1.525㎓ ~ 1.6605㎓까지 135.5㎒의 8.5%의 대역폭을 가지며, 해당 주파수 대역의 반사손실특성(610)은 최소 -18㏈로 정재파비 1.3 이하를 유지하는 우수한 특성을 가지고 있다.
또한, 좌원편파와 우원편파간의 편파 분리도(Polarization Isolation) 인 입력 급전점 간의 격리도는 -19.8㏈ ~ 25.3㏈로 양호한 격리특성(600)을 보여준다.
도 6은 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 2D 방사 패턴이다.
도 6을 참조하면, 위성통신용 광대역 특성이 요구되는 1.525㎓ ~ 1.6605㎓까지의 대역에서 좌원편파와 우원편파의 방사패턴(700)을 생성시키며, 안테나의 최대 이득은 4.2㏈ic(710)이고, 최대 이득 방향인 0°를 기준으로 106°(즉, ±53°)의 넓은 앙각(Elevation)방향 반전력빔폭(Half Power Beam Width : HPBW)을 가지고 있다.
도 7은 본 발명에 따른 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 3D 방사패턴이다.
도 7을 참조하면,스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나의 방사패턴은 Z축을 기준으로 반구형(Hemispherical)의 전방향성(Omni Directional) 방사패턴특성을 가지고 있으며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 좌원편파 방사패턴만 도면에 표기되었으나, 이중 프로브 급전구조는 좌원편파와 우원편파 방사패턴이 동일하다는 것을 유의하여야 한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
120 : 급전부 200 : 제1세라믹 유전체
210 : 방사소자 310 : 제1급전핀
320 : 제2급전핀 500 : 제2세라믹 유전체
510 : 기생소자 511 : 오픈 스터브

Claims (20)

  1. 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 안테나에 있어서,
    소정의 두께와 유전율을 갖는 유전체기판;
    상기 유전체 기판의 하부면에 형성되고 전력과 위상을 제어하는 급전부;
    상기 유전체기판의 상부면에 형성되는 접지부;
    상기 접지부의 상부에 형성되는 제1세라믹 유전체; 및
    상기 제1세라믹 유전체의 상부면에 형성되는 방사소자;를 포함하되,
    상기 제1세라믹 유전체의 상부에 형성되고 입력 임피던스 정합으로 광대역 특성을 유도하는 제2세라믹 유전체;
    상기 제2세라믹 유전체의 상부면에 형성되고 안테나의 이득을 향상시키는 기생소자; 및
    상기 기생소자의 일측에 형성되는 오픈 스터브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유전체기판은,
    유전율(εr)이 4.1이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.0035이며, 두께는 0.508㎜에 크기는 55×55㎟인 테프론 기판인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 급전부는,
    상기 유전체기판의 하단면에 형성되고, 입력전력을 제어하며, 두 개의 출력단은 서로 90°의 위상차를 갖는 브랜치라인 커플러 회로인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1세라믹 유전체는,
    상기 접지부의 상단에 형성되고, 안테나의 축비 및 방사특성을 향상시키기 위하여 상기 제2세라믹 유전체보다 좀더 얇은 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제1세라믹 유전체는,
    두께가 2.2㎜이고, 가로와 세로의 길이는 45×45㎟인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1세라믹 유전체는,
    유전율(εr)이 12이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.0016이며, 일반적으로 많이 사용되고 있는 상용 알루미나(Al2O3) 소재인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방사소자는,
    상기 제1세라믹 유전체의 상부면에 원형 링 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 원형 링은,
    외부 지름이 0.185λ이고, 내부 지름을 0.048λ로 형성시켜 두 개의 급전점 간의 높은 격리특성을 유도하는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2세라믹 유전체는,
    상기 제1세라믹 유전체의 상부에 형성되고, 두께가 얇아진 상기 제1세라믹 유전체로 인해 좁아진 대역폭에 대한 광대역 특성을 유도하기 위해 상기 제1세라믹 유전체보다 좀더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  10. 제 1항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제2세라믹 유전체는,
    두께가 4.3㎜이고, 가로와 세로의 길이는 45×45㎟인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2세라믹 유전체는,
    유전율(εr)이 12이고, 손실 탄젠트(Tanδ)가 0.0016이며, 일반적으로 많이 사용되고 있는 상용 알루미나(Al2O3) 소재인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 기생소자는,
    상기 제2세라믹 유전체의 상부면에 형성되고, 상기 방사소자와의 전자기적 결합에 의해 입력 임피던스 정합으로 방사효율을 증가시켜 안테나 이득을 향상시키는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  13. 제 1항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 기생소자는,
    상기 방사소자의 외부 지름보다 0.0137λ 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 오픈 스터브는,
    상기 기생소자의 일측에 소정의 이격된 거리와 소정의 길이를 갖는 다수 개로 형성되고, 두꺼워진 상기 제2세라믹 유전체의 프린징 효과로 인해 삽입손실 증가와 왜곡된 방사특성 및 편파특성에 대하여 용량성 리액턴스를 유도시켜 입력위상의 안정화에 의한 방사효율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  15. 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 안테나에 있어서,
    위성통신 IoT(Internet of Things)를 위한 안테나는,
    위성 송수신을 위한 통신용 광대역 특성이 요구되므로, 주파수 대역은 1.525㎓ ~ 1.6605㎓의 135.5㎒로 8.5%의 대역폭을 가지며, 좌원편파를 수용하는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  16. 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 안테나에 있어서,
    위성통신 IoT(Internet of Things)를 위한 안테나는,
    GPS 주파수 대역인 1575.42㎒와 Glonass 주파수 대역인 1602㎒ 및 다수의 위성항법장치에 사용되는 L-Band 주파수 대역폭을 가지며, 우원편파를 수용하는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  17. 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 안테나에 있어서,
    제1급전핀; 및 제2급전핀;
    상기 제1급전핀 및 제2급전핀은,
    유전체기판의 일측에 형성되는 두 개의 제1급전홀;
    접지부의 일측에 형성되는 두 개의 제2급전홀;
    제1세라믹 유전체의 일측에 형성되는 제3급전홀; 및
    방사소자의 일측에 형성되는 두 개의 제4급전홀;의 내측을 관통하여 원형 링 구조의 방사소자;와 이중 프로브 급전을 위한 급전부;를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제2급전홀은,
    상기 제1 및 제2급전핀과 전기적으로 서로 연결되지 않도록 상기 제1 및 제2급전핀의 지름보다 좀 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1급전핀 및 제2급전핀은,
    상기 방사소자의 중심축을 기준으로 소정의 거리와 소정의 각도를 유지하되,
    안테나의 방사저항을 고려하여 그 각이 45° 내지 90°이내인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 급전부는,
    안테나의 원형편파를 생성시키기 위하여 이중 프로브 급전을 위한 브랜치라인 커플러인 것을 특징으로 하는 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나.
KR1020160043235A 2016-04-08 2016-04-08 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나 KR101746475B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160043235A KR101746475B1 (ko) 2016-04-08 2016-04-08 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160043235A KR101746475B1 (ko) 2016-04-08 2016-04-08 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160045649A true KR20160045649A (ko) 2016-04-27
KR101746475B1 KR101746475B1 (ko) 2017-06-14

Family

ID=55914813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160043235A KR101746475B1 (ko) 2016-04-08 2016-04-08 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101746475B1 (ko)

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107768833A (zh) * 2017-10-09 2018-03-06 成都瑞德星无线技术有限公司 一种任意极化宽波束贴片天线
KR20180000701U (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 사단법인 지상파유에이치디방송추진협회 디지털 지상파방송 수신용 내장형 안테나 및 이를 내장한 텔레비전 수상기
CN108808229A (zh) * 2018-05-03 2018-11-13 佛山市顺德区中山大学研究院 一种用于无线携能通信的堆叠混合贴片环天线
CN109216908A (zh) * 2018-09-12 2019-01-15 华南理工大学 一种宽轴比波束的双频圆极化北斗天线
KR101942667B1 (ko) * 2017-11-07 2019-01-25 국방과학연구소 마이크로스트립 패치 안테나
CN109742537A (zh) * 2019-02-22 2019-05-10 华南理工大学 一种用于北斗二代卫星导航***的三频圆极化天线
KR101992620B1 (ko) * 2018-08-09 2019-06-25 주식회사 에이스테크놀로지 고이득 전방향성 안테나
US10670580B2 (en) 2017-06-05 2020-06-02 Rutgers, The State University Of New Jersey Quantification of inflammatory molecules in exhaled breath condensate using differential pulse voltammetry on reduced graphene oxide sensor
KR20200062018A (ko) * 2018-11-23 2020-06-03 페가트론 코포레이션 안테나 구조
CN111684656A (zh) * 2018-02-14 2020-09-18 图尔克控制有限公司 用于与应答器通信的天线
KR20210121679A (ko) * 2020-03-31 2021-10-08 동우 화인켐 주식회사 안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
CN113922076A (zh) * 2021-10-15 2022-01-11 中国人民解放军国防科技大学 一种用于微波能量收集的圆盘耦合馈电小型化圆极化天线
KR20220061830A (ko) * 2020-11-06 2022-05-13 한국전자통신연구원 각회전 스위칭 방식의 급전 회로에 의한 위상 변화를 갖는 안테나 소자와 이를 이용하는 배열 안테나 및 이의 작동 방법
KR102414079B1 (ko) * 2021-03-15 2022-06-29 주식회사 에이스테크놀로지 로우 프로파일 이중 편파 안테나
KR102474250B1 (ko) * 2021-07-26 2022-12-06 주식회사 쏘우웨이브 옴니 안테나를 이용한 단말기의 위치 확인과 이동 경로에 대한 빅데이터 수집시스템
CN115548703A (zh) * 2022-09-28 2022-12-30 安徽大学 一种相位可控双频圆极化天线
KR102500674B1 (ko) * 2021-08-11 2023-02-16 경기대학교 산학협력단 편파 다이버시티 안테나
KR102531736B1 (ko) * 2022-02-04 2023-05-10 한양대학교 산학협력단 이중 오픈 링 웨어러블 안테나
KR20230076363A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 홍익대학교 산학협력단 다중 대역 안테나 및 그 제조방법
KR20230134725A (ko) * 2022-03-15 2023-09-22 한양대학교 산학협력단 밀리미터 웨이브 대역 멀티레이어 안테나
CN117254263A (zh) * 2023-02-03 2023-12-19 苏州市江海通讯发展实业有限公司 一种通导一体多体制多频段复合天线
CN117791096A (zh) * 2023-11-30 2024-03-29 极诺星空(北京)科技有限公司 一种轻量宽波束定位天线及其制作方法
CN117810692A (zh) * 2023-11-30 2024-04-02 中国科学院国家空间科学中心 一种宽波束宽带抗多径定位天线及其制作方法
KR102675475B1 (ko) * 2023-02-09 2024-06-17 충북대학교 산학협력단 소형 원편파 안테나

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3663989B2 (ja) * 1999-08-24 2005-06-22 松下電器産業株式会社 複共振型誘電体アンテナ及び車載無線装置

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180000701U (ko) * 2016-08-31 2018-03-08 사단법인 지상파유에이치디방송추진협회 디지털 지상파방송 수신용 내장형 안테나 및 이를 내장한 텔레비전 수상기
US10670580B2 (en) 2017-06-05 2020-06-02 Rutgers, The State University Of New Jersey Quantification of inflammatory molecules in exhaled breath condensate using differential pulse voltammetry on reduced graphene oxide sensor
CN107768833B (zh) * 2017-10-09 2024-03-15 成都瑞德星无线技术有限公司 一种任意极化宽波束贴片天线
CN107768833A (zh) * 2017-10-09 2018-03-06 成都瑞德星无线技术有限公司 一种任意极化宽波束贴片天线
KR101942667B1 (ko) * 2017-11-07 2019-01-25 국방과학연구소 마이크로스트립 패치 안테나
CN111684656A (zh) * 2018-02-14 2020-09-18 图尔克控制有限公司 用于与应答器通信的天线
CN108808229A (zh) * 2018-05-03 2018-11-13 佛山市顺德区中山大学研究院 一种用于无线携能通信的堆叠混合贴片环天线
CN108808229B (zh) * 2018-05-03 2020-10-30 佛山市顺德区中山大学研究院 一种用于无线携能通信的堆叠混合贴片环天线
KR101992620B1 (ko) * 2018-08-09 2019-06-25 주식회사 에이스테크놀로지 고이득 전방향성 안테나
CN109216908A (zh) * 2018-09-12 2019-01-15 华南理工大学 一种宽轴比波束的双频圆极化北斗天线
CN109216908B (zh) * 2018-09-12 2023-11-10 华南理工大学 一种宽轴比波束的双频圆极化北斗天线
KR20200062018A (ko) * 2018-11-23 2020-06-03 페가트론 코포레이션 안테나 구조
US11024973B2 (en) 2018-11-23 2021-06-01 Pegatron Corporation Antenna structure
CN109742537B (zh) * 2019-02-22 2023-11-10 华南理工大学 一种用于北斗二代卫星导航***的三频圆极化天线
CN109742537A (zh) * 2019-02-22 2019-05-10 华南理工大学 一种用于北斗二代卫星导航***的三频圆极化天线
KR20210121679A (ko) * 2020-03-31 2021-10-08 동우 화인켐 주식회사 안테나 적층체 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR20220061830A (ko) * 2020-11-06 2022-05-13 한국전자통신연구원 각회전 스위칭 방식의 급전 회로에 의한 위상 변화를 갖는 안테나 소자와 이를 이용하는 배열 안테나 및 이의 작동 방법
KR102414079B1 (ko) * 2021-03-15 2022-06-29 주식회사 에이스테크놀로지 로우 프로파일 이중 편파 안테나
KR102474250B1 (ko) * 2021-07-26 2022-12-06 주식회사 쏘우웨이브 옴니 안테나를 이용한 단말기의 위치 확인과 이동 경로에 대한 빅데이터 수집시스템
KR102500674B1 (ko) * 2021-08-11 2023-02-16 경기대학교 산학협력단 편파 다이버시티 안테나
CN113922076B (zh) * 2021-10-15 2023-07-21 中国人民解放军国防科技大学 一种用于微波能量收集的圆盘耦合馈电小型化圆极化天线
CN113922076A (zh) * 2021-10-15 2022-01-11 中国人民解放军国防科技大学 一种用于微波能量收集的圆盘耦合馈电小型化圆极化天线
KR20230076363A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 홍익대학교 산학협력단 다중 대역 안테나 및 그 제조방법
KR102531736B1 (ko) * 2022-02-04 2023-05-10 한양대학교 산학협력단 이중 오픈 링 웨어러블 안테나
KR20230134725A (ko) * 2022-03-15 2023-09-22 한양대학교 산학협력단 밀리미터 웨이브 대역 멀티레이어 안테나
CN115548703A (zh) * 2022-09-28 2022-12-30 安徽大学 一种相位可控双频圆极化天线
CN115548703B (zh) * 2022-09-28 2023-09-22 安徽大学 一种相位可控双频圆极化天线
CN117254263A (zh) * 2023-02-03 2023-12-19 苏州市江海通讯发展实业有限公司 一种通导一体多体制多频段复合天线
KR102675475B1 (ko) * 2023-02-09 2024-06-17 충북대학교 산학협력단 소형 원편파 안테나
CN117791096A (zh) * 2023-11-30 2024-03-29 极诺星空(北京)科技有限公司 一种轻量宽波束定位天线及其制作方法
CN117810692A (zh) * 2023-11-30 2024-04-02 中国科学院国家空间科学中心 一种宽波束宽带抗多径定位天线及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101746475B1 (ko) 2017-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101746475B1 (ko) 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나
US10044107B2 (en) Multi-band helical antenna system
Chu et al. Assembled dual-band broadband quadrifilar helix antennas with compact power divider networks for CNSS application
US20040140941A1 (en) Low profile dual frequency dipole antenna structure
US8487821B2 (en) Methods and apparatus for a low reflectivity compensated antenna
US8134506B2 (en) Antenna arrangement
TWI383540B (zh) Slot antenna
KR100817112B1 (ko) 밸룬 내장형 루프 안테나
CN110534892B (zh) 一种小型化内侧螺旋耦合馈电的缝隙螺旋天线
CN110809836A (zh) 圆极化天线
CN110326161A (zh) 螺旋天线及通信设备
CN109904584B (zh) 一种双极化微带贴片天线单元及天线阵
JP2002530909A (ja) パッチアンテナ装置
KR20150080927A (ko) 쿼드리필러 헬릭스 안테나
EP0824766A1 (en) Antenna unit
TWI382592B (zh) 一種具有電容性饋入之圓極化平板天線
EP0955689B1 (en) Plane antenna, and portable radio using same
JP5139919B2 (ja) クロスダイポールアンテナ
JP6516939B1 (ja) アレーアンテナ装置
JP2002094323A (ja) 円偏波アンテナ装置
JP2007116519A (ja) ループアンテナ
JP2777332B2 (ja) マイクロストリップアンテナ
Schulz et al. A broadband stacked patch antenna with enhanced antenna gain by an optimized ellipsoidal reflector for X-band applications
US20080165061A1 (en) Circularly polarized antenna
JP2002280828A (ja) アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant