KR20180006811A - 마이크로스트립 스택 패치 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이더 모듈에서 사용 가능한 마이크로스트립 스택(MICROSTRIP STACKED) 패치 안테나에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 상부면에 복수의 제1 마이크로스트립 패치가 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치가 배치되며, 하부면에 접지층이 구비된 제2 기판, 상기 제2 기판의 하부에 위치하며, 하부면에 주파수 신호를 공급받는 제1 급전 패드가 배치된 제3 기판을 포함하되, 상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 급전 패드로부터 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판을 관통하여 상기 제2 마이크로스트립 패치와 상기 급전 패드를 연결하는 제1 비아홀을 통해 인가된 주파수 신호를 방사하여 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하도록 마련된다.

Description

마이크로스트립 스택 패치 안테나{MICROSTRIP STACKED PATCH ANTENNA}
본 발명은 레이더 모듈에 사용 가능한 마이크로스트립 스택(MICROSTRIP STACKED) 패치 안테나에 관한 것이다.
최근, 휴대용 디바이스의 사용이 보편화되고 통신기술이 일반화되면서 회로의 소형화에 걸림돌이 되고 잇는 배터리와 전원 코드 문제를 해결하고, 전원 공급과 배터리 충전을 무선으로 실현하려는 연구와 언제 어디서나 이용할 수 있는 유비쿼터스 센서의 전원 공급을 위한 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히, 미래 사회의 10대 유망기술 중 하나로서 무선 전력 전송 기술이 많은 주목을 받고 있다.
무선 전력 전송에 사용되는 렉테나(Rectenna)는 정류회로(Rectifier)와 안테나(Antenna)의 합성어로서, RF 신호를 받아들이는 안테나와 정류 다이오드, 부하 저항 등으로 구성되며, 안테나에 입사된 RF 전력을 정류회로를 통해 DC 전력으로 변환해주는 소자를 의미한다.
이러한 렉테나는 UWB 레이더 모듈 등에 적용되는데, 대표적으로 파형(sinuous), 비발디(vivaldi), 안티-비발디 및 패치 안테나 등이 있다. 현재에는 설계 및 제작이 용이하고 소형화가 가능한 패치 안테나가 주로 사용되고 있는 실정이다.
일반적인 패치 안테나의 경우, 안테나 방사부와 반사부는 공기를 매질로 하여 소정의 간격만큼 이격되도록 제작된다.
이 때, 안테나 방사부와 반사부는 나사 등을 이용하여 결합되는데, 안테나 조립시 조립 공차 등에 의해 안테나 방사부와 반사부 사이의 간격이 일정하지 않을 경우 안테나 특성이 급격히 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 패치 안테나의 경우, 안테나의 사이즈가 작을수록 안테나로부터 발생되는 사이드 로브에 의해 안테나 특성 저하 현상의 증가하는 바, 안테나의 소형화가 어렵다는 문제가 있었다.
본 발명은 공기를 매질로 사용하지 않는 마이크로스트립 스택 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 마이크로스트립 패치가 다층 구조로 배치됨에 따라 사이드 로브 발생을 억제하는 것이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 소형으로 제작하는 것이 가능함과 동시에 종래 패치 안테나 대비 대역폭을 향상시키는 것이 가능한 마이크로스트립 스택 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상부면에 복수의 제1 마이크로스트립 패치가 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치가 배치되며, 하부면에 접지층이 구비된 제2 기판, 상기 제2 기판의 하부에 위치하며, 하부면에 외부로부터 주파수 신호를 공급받는 제1 급전 패드가 배치된 제3 기판 및 상기 제2 기판 및 상기 제3 기판을 관통하여 상기 제2 마이크로스트립 패치와 상기 급전 패드를 연결하는 제1 비아홀을 포함하는 마이크로스트립 스택 패치 안테나가 제공된다.
여기서, 상기 제1 마이크로스트립 패치와 상기 제2 마이크로스트립 패치는 임의의 급전 선로에 의해 직접적으로 연결되어 있지 않으며, 제1 급전 선로를 통해 상기 제2 마이크로스트립 패치로 인가된 주파수 신호를 상기 제2 마이크로스트립 패치가 방사하여 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하도록 구성되어 있다.
또한, 상기 제3 기판의 하부면에는 제1 접지 패드가 배치될 수 있으며, 상기 제1 접지 패드는 제2 비아홀을 통해 상기 접지층과 접지될 수 있다.
또한, 상기 제1 급전 패드에 주파수 신호를 공급하기 위한 동축 커넥터가 연결되며, 상기 동축 커넥터는 주파수 신호를 공급하는 동축 케이블, 상기 제1 급전 패드와 접촉하는 제2 급전 패드 및 상기 제1 접지 패드와 접촉하는 제2 접지 패드를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 상기 제1 마이크로스트립 패치는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제1 마이크로스트립 패치의 모서리는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리와 중첩되도록 배치될 수 있다.
다른 변형예에 있어서, 상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태를 가짐에 따라 안테나의 광대역 특성인 밴드 폭(band width)를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 기판의 상부면에 배치된 상기 제1 마이크로스트립 패치는 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비되며, 상기 제2 기판의 상부면에 배치된 상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 십자형의 이격 공간에 대향하도록 상기 제2 기판 상에 구비될 수 있다.
추가적으로, 상기 제2 기판의 상부면에 상기 제2 마이크로스트립 패치와 이격되도록 배치된 적어도 하나의 기생 패치를 더 포함함에 따라 제2 마이크로스트립 패치로 공급되는 주파수 신호의 방사 특성을 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 기생 패치는 상기 초광대역 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 서로 인접한 두 제1 마이크로스트립 패치 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제2 마이크로스트립 패치로부터 방사된 주파수 신호를 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 공기 매질층을 포함하지 않는 구조를 채택함에 따라 조립 공차에 따라 안테나 특성이 저하되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 마이크로스트립 패치를 다층 구조로 배치함에 따라 사이드 로브 발생을 억제함으로써 안테나 특성을 향상시키는 것이 가능하다.
추가적으로, 본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 다층 구조로 배치된 마이크로스트립 패치와 기생 패치를 통해 주파수 신호의 방사 특성을 향상시켜 밴드 폭의 광대역화가 가능하다는 이점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 기생 패치의 적용 및 마이크로스트립 패치의 형상 변화를 통해 광대역 주파수의 변경이 용이하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 외부로부터 주파수 신호를 공급받는 커넥터가 동축 커넥터 형태로서 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 후면에 연결되어 주파수 신호를 공급함으로써 주파수 신호의 방사 특성, 특히 주파수 신호의 방사각을 넓히고, 사이드 로브 발생을 더욱 억제하는 것이 가능하다는 이점이 있다.
이를 통해 사이드 로브 발생이 억제된 경우, 안테나의 이득률이 향상될 수 있으며 레이더 모듈의 탐지 범위를 향상시키고, 측정 및 탐지 결과에 대한 신뢰성을 제고할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 실외 및 야간 환경 하에서의 장애물 또는 동적 객체의 탐지를 위한 UWB 레이더 시스템의 구현을 위해 적용될 수 있으며, 이를 통해 차량 또는 중장비 등에 적용 가능한 동적 객체 탐지용 레이더 센서 모듈(예를 들어, 후방 감지 센서 등)의 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부면을 투과도로서 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나에 적용된 제1 기판의 상부면을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 제1 기판의 하부에 위치하는 제2 기판의 상부면을 나타낸 것이다.
도 5는 제2 기판의 하부에 위치하는 제3 기판의 상부면을 나타낸 것이며, 도 6은 제3 기판의 하부면을 나타낸 것이다.
도 7은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 단면을 나타낸 것이다.
도 8은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나에 적용된 동축 커넥터의 상부면을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 동축 커넥터의 측면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 동축 커넥터의 하부면을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 광대역 특성(S11 파라미터)를 나타낸 그래프이다.
도 12 및 도 13은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 7.5GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부면을 투과도로서 나타낸 것이다.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 다양한 실시예에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부면을 투과도로서 나타낸 것이며, 도 2는 도 1에 도시된 패치 안테나에 적용된 제1 기판의 상부면을 나타낸 것이며, 도 3 및 도 4는 제1 기판의 하부에 위치하는 제2 기판의 상부면을 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 제2 기판의 하부에 위치하는 제3 기판의 상부면을 나타낸 것이며, 도 6은 제3 기판의 하부면을 나타낸 것이며, 도 7은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 단면을 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 안테나(100)는 상부면에 복수의 제1 마이크로스트립 패치(111)가 배치된 제1 기판(110), 제1 기판(110)의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치(121)가 배치되며, 하부면에 접지층(122)이 구비된 제2 기판(120) 및 제2 기판(120)의 하부에 위치하며, 하부면에 외부로부터 주파수 신호를 공급받는 제1 급전 패드(133)가 배치된 제3 기판(130)으로 구성된다.
제1 급전 패드(133)에는 동축 케이블을 포함하는 동축 커넥터(140)가 접촉하여 마이크로스트립 스택 패치 안테나로 주파수 신호를 공급하도록 마련된다. 이 때, 동축 커넥터(140)를 통해 공급되는 주파수 신호는 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)을 관통하여 제1 급전 패드(133)와 제2 마이크로스트립 패치(121)를 연결하는 제1 비아홀(131)에 의해 제2 마이크로스트립 패치(121)로 인가된다.
이 때, 제1 마이크로스트립 패치(111)와 제2 마이크로스트립 패치(121)는 임의의 급전 선로에 의해 직접적으로 연결되어 있지 않으므로, 제1 비아홀(131)을 통해 제2 마이크로스트립 패치(121)로 인가된 주파수 신호는 제2 마이크로스트립 패치(121)에 의한 방사를 통해 제1 마이크로스트립 패치(111)로 커플링 공급된다.
제1 기판(110), 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)은 테프론과 같은 유전체 재질로 형성된 인쇄회로기판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 기판(110), 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)의 두께, 유전상수 및 유전체 손실은 동일할 수 있다. 다만, 제1 기판(110), 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)의 유전상수 및 유전체 손실 값뿐만 아니라 이의 두께는 필요에 따라 다양하게 설계될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제1 기판(110), 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)의 유전상수, 유전체 손실 값 및 두께의 조절을 통해 해치 안테나의 대역폭과 안테나 이득률 등이 조정될 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 제1 기판(110)의 상부면에는 복수의 제1 마이크로스트립 패치(111)가 배치되며, 이 때 제1 마이크로스트립 패치(111)는 서로 이격되도록 배치되는 것이 안테나 방사 특성 측면에서 바람직하다. 예를 들어, 제1 기판(110) 상에 배치된 복수의 제1 마이크로스트립 패치(111)는 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비될 수 있다.
제1 마이크로스트립 패치(111)는 인쇄회로 방식으로 제1 기판(110)의 상부면에 형성되거나 동박 등의 도전성 재질을 적절한 형상으로 제작하여 부착할 수 있다. 또한, 제1 마이크로스트립 패치(111)는 8GHz~12GHz 사이의 고주파 대역인 X대역용으로 구현될 수 있다.
제1 마이크로스트립 패치(111)는 외부로 전자기파를 방사하거나 외부로부터 무선 신호를 수신하는 역할을 수행하며, 이 때 제1 마이크로스트립 패치(111)는 임의의 급전 선로를 통해 주파수 신호를 직접적으로 공급받지 않으며, 제2 마이크로스트립 패치(121)에 의해 간접적으로 공급받도록 배치된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 기판(120)의 상부면에는 제2 마이크로스트립 패치(121)가 배치된다. 제2 마이크로스트립 패치(121)는 8GHz~12GHz 사이의 고주파 대역인 X대역용으로 구현될 수 있으며, 제1 비아홀(131)과 연결되어 제1 급전 패드(133)를 통해 공급된 주파수 신호를 인가받도록 구성된다.
제2 마이크로스트립 패치(121)의 위치는 특별히 정해진 것은 없으나, 예를 들어, 제1 기판(110) 상에 배치된 복수의 제1 마이크로스트립 패치(111)가 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비된 경우, 제2 마이크로스트립 패치(121)는 십(十)자형의 이격 공간의 중심부에 대응하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제2 마이크로스트립 패치(121)의 형상은 제1 마이크로스트립 패치(111)와 유사하게 사각형을 가질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 필요에 따라, 제1 마이크로스트립 패치(111)와 제2 마이크로스트립 패치(121)의 형상은 변형될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따르면, 제2 마이크로스트립 패치(121)의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태를 가지며, 이에 따라 제2 마이크로스트립 패치(121)는 팔각형 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 제2 마이크로스트립 패치(121)가 사각형의 형상을 가지는 경우보다, 안테나의 광대역 특성인 밴드 폭(band width)를 더욱 증가시키는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 제1 마이크로스트립 패치(111)와 제2 마이크로스트립 패치(121)는 임의의 급전 선로에 의해 직접적으로 연결되어 있지 않으며, 제1 비아홀(131)을 통해 제2 마이크로스트립 패치(121)로 인가된 주파수 신호는 상부를 향해 방사되며, 이에 따라 제1 마이크로스트립 패치(111)에 커플링 공급되도록 구성되어 있다.
제1 마이크로스트립 패치(111)는 임의의 급전 선로를 통해 주파수 신호를 직접 인가받지 않고 제2 마이크로스트립 패치(121)로부터 방사된 주파수 신호를 커플링 공급받음으로써 제1 마이크로스트립 패치(111)로부터 방사되는 주파수 대역의 범위를 넓혀 패치 안테나의 광대역 특성을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 제2 마이크로스트립 패치(121)를 통한 간접 급전 방식을 통해 수직 편하와 수평 편파의 편파 분리도를 향상시킬 수 있으며, 패치 안테나의 사이드 로브 발생을 억제하는 것이 가능하다는 이점이 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때, 제1 마이크로스트립 패치(111)는 제2 마이크로스트립 패치(121)의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다. 이 때, 제1 마이크로스트립 패치(111)의 모서리는 제2 마이크로스트립 패치(121)의 모서리와 중첩되도록 배치될 수 있다.
상술한 제1 마이크로스트립 패치(111)와 제2 마이크로스트립 패치(121)의 배치 구조에 따라 제2 마이크로스트립 패치(121)에 유도된 전류에 의해 제1 기판(110)을 향해 방사된 주파수 신호를 이의 모서리와 일부 영역이 중첩되도록 배치된 복수의 제1 마이크로스트립 패치(111)로 커플링 공급되며, 이를 통해 커플링 복사되는 주파수 신호의 대역폭을 넓히는 것이 가능하다.
제2 기판(120)의 하부에는 판 형태의 접지층(122)이 구비된다. 이에 따라, 동축 커넥터(140)를 통해 하부로부터 공급되는 주파수 신호가 제1 비아홀(131)을 거치지 않고 제1 마이크로스트립 패치(111) 및/또는 제2 마이크로스트립 패치(121)로 방사되는 등과 같은 간섭 문제를 방지하는 것이 가능하다.
이 때, 제2 기판(120)의 하부에 접지층(122)이 전면적으로 구비되며, 제1 비아홀(131)은 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)뿐만 아니라 접지층(122)을 관통하여 제2 마이크로스트립 패치(121)와 제1 급전 패드(133)를 연결하게 된다.
접지층(122)의 하부로는 제3 기판(130)이 추가적으로 배치됨에 따라 접지 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1 비아홀(131)은 제2 기판(120) 및 제3 기판(130)을 관통하여 제2 마이크로스트립 패치(121)와 연결되며, 제2 비아홀(134)은 제3 기판(130)을 관통하여 접지층(122)과 접지된다. 이 때, 접지 특성의 향상을 위해 제2 비아홀(134)은 복수로 배치하는 것이 바람직하다.
제3 기판의 하부면(130')을 도시한 도 6을 참조하면, 제1 비아홀(131)은 비아 패드(132) 내 배치되며, 비아 패드(132)는 제1 급전 패드(133)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 제1 급전 패드(133)는 후술할 동축 커넥터(140)의 제2 급전 패드와 접촉한다. 또한, 소정의 영역에 제2 비아홀(134)이 복수로 배치되며, 제2 비아홀(134)의 주변에 제1 접지 패드(135)가 배치된다. 여기서, 제1 접지 패드(134)는 제2 비아홀(134)을 통해 접지층(122)과 접지됨과 동시에 후술할 동축 커넥터(140)의 제2 접지 패드와 접촉한다.
도 8은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나(100)에 적용된 동축 커넥터(140)의 상부면을 나타낸 평면도이며, 도 9는 도 8에 도시된 동축 커넥터(140)의 측면도이며, 도 10은 도 8에 도시된 동축 커넥터(140)의 하부면을 나타낸 평면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 동축 커넥터(140)는 몸체(141), 몸체(141)의 중심부에 배치되며, 주파수 신호를 공급하는 동축 케이블(144), 제1 급전 패드(133)와 접촉하는 제2 급전 패드(142) 및 제1 접지 패드(135)와 접촉하는 제2 접지 패드(143)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상술한 구조의 동축 커넥터(140)를 제2 마이크로스트립 패치(121)의 하부에 위치시킴으로써 동축 커넥터(140)에 의해 공급되는 주파수 신호가 누설되지 않고 제2 마이크로스트립 패치(121)를 향해 효율적으로 공급될 수 있도록 한다. 또한, 동축 커넥터(140)는 제2 접지 패드(143)를 통해 제3 기판(130)의 하부에 배치된 제1 접지 패드(135)와 접지되며, 제1 접지 패드(135)는 제2 비아홀(134)을 매개로 하여 접지층(122)에 접지됨으로써 접지 특성을 대폭 향상시키는 것이 가능하다는 이점이 있다. 이에 따라, 사이드 로브 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 광대역 특성(S11 파라미터)를 나타낸 그래프이며, 도 12 및 도 13은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 7.5GHz에서의 방사 패턴을 나타낸 그래프이다. 여기서, 도 12는 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상변 또는 하변에서 측정된 방사 패턴이며, 도 13은 도 1에 도시된 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 좌변 또는 우변에서 측정된 방사 패턴이다.
도 11을 참조하면, 약 6.87GHz 내지 약 8.63GHz 범위, 약 1.76GHz의 주파수 대역을 가지고 있는 바, 제1 마이크로스트립 패치(111)와 제2 마이크로스트립 패치(121)의 간접 급전 방식 및 제3 기판(130)의 후면에 배치된 동축 커넥터(140)를 이용한 급전 방식을 통해 광대역 특성이 확보된 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나는 고조파 성분이 다시 안테나를 통해 재방사됨에 따라 발생할 수 있는 제2 고조파를 차단하기 위한 고조파 차단 필터를 적용하지 않음에도 불구하고 약 6.87GHz 내지 약 8.63GHz 범위 외의 주파수 대역에서 고조파가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 12 및 도 13를 참조하면, 방사되는 신호 강도(Main lobe magnitude)뿐만 아니라 사이드 로브 수준은 -20dB 이하로서 사이드 로드 발생이 상당히 억제된 것을 확인할 수 있다. 또한, 방사각(Angular width) 역시 77.3 deg 및 65.0 deg로서 상당히 우수한 것을 확인할 수 있다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부면을 투과도로서 나타낸 것이다.
도 14 및 도 17을 참조하면, 제2 기판(120)의 상부에는 제2 마이크로스트립 패치(121)와 이격되도록 배치된 적어도 하나의 기생 패치(123)가 추가적으로 배치될 수 있다.
기생 패치(123)는 제2 마이크로스트립 패치(121)과 동일한 동박 등의 도전성 재질을 적절한 형상으로 제작하여 부착할 수 있다.
기생 패치(123)는 제2 마이크로스트립 패치(121)와는 달리 제2 급전 선로(202)로부터 주파수 신호를 직접 인가받지 않는 대신 제2 마이크로스트립 패치(121)로부터 방사되는 주파수 신호를 간접 급전 방식으로 커플링 공급받도록 구성된다.
주파수 신호를 커플링 공급받은 기생 패치(123)는 제2 마이크로스트립 패치(121)와 유사하게 상부를 향해 주파수 신호를 재방사시키며 이에 따라 제1 마이크로스트립 패치(111)로 인가되는 주파수 신호의 대역폭을 넓히는 역할을 수행한다.
또한, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 마이크로스트립 패치(121)의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태를 가지며, 이에 따라 제2 마이크로스트립 패치(121)는 팔각형 형태를 가질 수 있다.
제2 마이크로스트립 패치(121)의 모서리의 형태를 도 7a 및 도 7b와 같이 변형함에 따라 안테나의 광대역 특성인 밴드 폭(band width)를 더욱 증가시키는 것이 가능하다.
아울러, 도 15 및 도 17에 도시된 바와 같이, 마이크로스트립 스택 패치 안테나(100)를 상부에서 바라볼 때 제2 마이크로스트립 패치(121)의 모서리는 제1 마이크로스트립 패치(111)와 중첩되지 않도록 배치하는 것 역시 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 몸체된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 상부면에 복수의 제1 마이크로스트립 패치가 배치된 제1 기판;
    상기 제1 기판의 하부에 위치하며, 상부면에 제2 마이크로스트립 패치가 배치되며, 하부면에 접지층이 구비된 제2 기판;
    상기 제2 기판의 하부에 위치하며, 하부면에 외부로부터 주파수 신호를 공급받는 제1 급전 패드가 배치된 제3 기판; 및
    상기 제2 기판 및 상기 제3 기판을 관통하여 상기 제2 마이크로스트립 패치와 상기 급전 패드를 연결하는 제1 비아홀;
    을 포함하며,
    상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 급전 패드로부터 제1 비아홀을 통해 인가된 주파수 신호를 방사하여 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 기판의 하부면에 배치된 제1 접지 패드를 더 포함하며,
    상기 제1 접지 패드는 제2 비아홀을 통해 상기 접지층과 접지된,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 급전 패드에 주파수 신호를 공급하기 위한 동축 커넥터가 연결되는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동축 커넥터는,
    주파수 신호를 공급하는 동축 케이블;
    상기 제1 급전 패드와 접촉하는 제2 급전 패드; 및
    상기 제1 접지 패드와 접촉하는 제2 접지 패드;를 포함하는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때,
    상기 제1 마이크로스트립 패치는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 일부 영역과 중첩되도록 배치되는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때,
    상기 제1 마이크로스트립 패치의 모서리는 상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리와 중첩되도록 배치되는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 마이크로스트립 패치의 모서리는 서로 인접한 두 변을 연결하는 사선 형태인,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때,
    상기 제1 기판의 상부면에 배치된 상기 제1 마이크로스트립 패치는 십(十)자형의 이격 공간을 형성하도록 가상의 사각형의 모서리에 구비되며,
    상기 제2 기판의 상부면에 배치된 상기 제2 마이크로스트립 패치는 상기 십자형의 이격 공간에 대향하도록 상기 제2 기판 상에 구비되는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판의 상부면에 상기 제2 마이크로스트립 패치와 이격되도록 배치된 적어도 하나의 기생 패치를 더 포함하며,
    상기 기생 패치는 상기 제2 마이크로스트립 패치로부터 방사된 주파수 신호를 재방사시켜 상기 제1 마이크로스트립 패치로 커플링 공급하는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 스택 패치 안테나의 상부에서 바라볼 때,
    상기 기생 패치는 서로 인접한 두 제1 마이크로스트립 패치 사이에 배치되는,
    마이크로스트립 스택 패치 안테나.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190091731A (ko) * 2018-01-29 2019-08-07 삼성전자주식회사 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조
CN110767975A (zh) * 2019-09-19 2020-02-07 深圳市长盈精密技术股份有限公司 微带线
KR102151120B1 (ko) * 2019-10-30 2020-09-02 숭실대학교 산학협력단 십자 패치를 이용한 공통 개구부 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나
CN111919336A (zh) * 2018-03-30 2020-11-10 株式会社村田制作所 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
CN112531356A (zh) * 2019-09-18 2021-03-19 北京小米移动软件有限公司 天线结构及移动终端
KR20210097599A (ko) * 2020-01-30 2021-08-09 삼성전기주식회사 안테나 장치
JP2022502909A (ja) * 2018-09-28 2022-01-11 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated マルチレイヤパッチアンテナ
WO2022169311A1 (ko) * 2021-02-04 2022-08-11 삼성전자 주식회사 분리형 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102540305B1 (ko) * 2021-12-02 2023-06-02 포항공과대학교 산학협력단 안테나 구조체
CN116722342A (zh) * 2023-08-09 2023-09-08 安徽蓝讯通信科技有限公司 一种毫米波滤波超表面天线模块及通信设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040047257A (ko) * 2002-11-29 2004-06-05 한국전자통신연구원 유전체 덮개를 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및이를 배열한 배열 안테나
JP2008061030A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アンテナ装置
JP2013223000A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Toko Inc アンテナ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040047257A (ko) * 2002-11-29 2004-06-05 한국전자통신연구원 유전체 덮개를 이용한 마이크로스트립 패치 안테나 및이를 배열한 배열 안테나
JP2008061030A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> アンテナ装置
JP2013223000A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Toko Inc アンテナ装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190091731A (ko) * 2018-01-29 2019-08-07 삼성전자주식회사 기생 도전성 판을 포함하는 안테나 구조
CN111919336B (zh) * 2018-03-30 2021-09-14 株式会社村田制作所 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
CN111919336A (zh) * 2018-03-30 2020-11-10 株式会社村田制作所 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
JP2022502909A (ja) * 2018-09-28 2022-01-11 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated マルチレイヤパッチアンテナ
CN112531356A (zh) * 2019-09-18 2021-03-19 北京小米移动软件有限公司 天线结构及移动终端
CN110767975A (zh) * 2019-09-19 2020-02-07 深圳市长盈精密技术股份有限公司 微带线
KR102151120B1 (ko) * 2019-10-30 2020-09-02 숭실대학교 산학협력단 십자 패치를 이용한 공통 개구부 이중 광대역 마이크로스트립 패치 안테나
KR20210097599A (ko) * 2020-01-30 2021-08-09 삼성전기주식회사 안테나 장치
US11777219B2 (en) 2020-01-30 2023-10-03 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna apparatus
US11881642B2 (en) 2020-01-30 2024-01-23 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna apparatus
WO2022169311A1 (ko) * 2021-02-04 2022-08-11 삼성전자 주식회사 분리형 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치
KR102540305B1 (ko) * 2021-12-02 2023-06-02 포항공과대학교 산학협력단 안테나 구조체
CN116722342A (zh) * 2023-08-09 2023-09-08 安徽蓝讯通信科技有限公司 一种毫米波滤波超表面天线模块及通信设备
CN116722342B (zh) * 2023-08-09 2023-10-10 安徽蓝讯通信科技有限公司 一种毫米波滤波超表面天线模块及通信设备

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