WO2023054926A1 - 밀리미터파 안테나 - Google Patents

밀리미터파 안테나 Download PDF

Info

Publication number
WO2023054926A1
WO2023054926A1 PCT/KR2022/013313 KR2022013313W WO2023054926A1 WO 2023054926 A1 WO2023054926 A1 WO 2023054926A1 KR 2022013313 W KR2022013313 W KR 2022013313W WO 2023054926 A1 WO2023054926 A1 WO 2023054926A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation pattern
unit
substrate
millimeter wave
wave antenna
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/013313
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김병남
유홍일
박철근
윤선민
박찬우
Original Assignee
주식회사 센서뷰
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 주식회사 센서뷰 filed Critical 주식회사 센서뷰
Publication of WO2023054926A1 publication Critical patent/WO2023054926A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01Q1/44—Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • H01Q1/46—Electric supply lines or communication lines

Definitions

  • the present invention relates to a millimeter wave antenna, and relates to a millimeter wave antenna for a 60 GHz band.
  • An object of the present invention is to provide a millimeter wave antenna in which a beam can be accurately formed in a required reference direction.
  • a millimeter wave antenna for achieving the above object includes a radiation pattern unit formed of a conductor having a predetermined pattern on one surface of a first substrate to receive a power supply signal and emit a beam; at least one ring element formed of a ring-shaped conductor surrounding the outer periphery of the radiation pattern part on one side of the second substrate disposed on the other side of the first substrate; a ground plane formed on one surface of the third substrate disposed on the other surface of the second substrate; a power supply unit formed on the other surface of the third substrate and receiving a power supply signal at one end; and a power supply via having one end connected to the other end of the power supply part and the other end passing through the first to third substrates and connected to one side of the radiation pattern part to transfer the power supply signal applied to the power supply part to the radiation pattern part.
  • a center position of the ring shape may be determined corresponding to a reference direction to which a beam emitted from the radiation pattern unit should be directed based on the center of the radiation pattern unit.
  • the ring shape of the at least one ring element may be determined as one of circular, elliptical, or asymmetrical patterns corresponding to a reference direction in which a beam emitted from the radiation pattern unit should be directed.
  • a flat region having a wider width in an inward direction than other regions in the ring shape may be further formed corresponding to the reference direction.
  • the flat area may be formed in an inner direction of the ring shape in a direction opposite to one side of the radiation pattern part to which the power supply unit is connected.
  • the at least one ring element When the at least one ring element is provided in plurality, they may be formed in different sizes so that another ring element can be disposed inside one ring element on one surface of the second substrate.
  • the at least one ring element When the at least one ring element is provided in plurality, it may be individually disposed on one surface of each of the plurality of second substrates.
  • the millimeter wave antenna includes at least one additional substrate part disposed on one side of the first substrate; and a parasitic patch element unit including a plurality of parasitic patches spaced apart from each other and formed as conductors at predetermined positions in a predetermined pattern in a region corresponding to a pattern of the radiation pattern unit on one surface of the additional substrate unit.
  • the radiation pattern part is formed in a square pattern and formed in a pattern protruding from one side to be connected to the feed via; And an additional protrusion may be formed on the other side opposite to the one side on which the protrusion is formed.
  • the parasitic patch element unit may include a first parasitic patch formed at a position corresponding to the protrusion of the radiation pattern unit; And it may be formed at a position corresponding to the additional protrusion of the radiation pattern part.
  • the first parasitic patch may be connected to the feed via extending further through the additional substrate part.
  • the radiation pattern unit may further include a third parasitic patch formed between the first parasitic patch and the second parasitic patch on one surface of the additional board unit.
  • a ring element of a predetermined pattern surrounding the outer periphery of the radiation pattern is disposed in a layer between the radiation pattern and the ground plane, and the beam is required in the 60 GHz band of 55 to 65 GHz. It can be formed precisely in the direction.
  • the beam directing direction can be accurately adjusted.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams illustrating a millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a diagram for explaining a beam tilting phenomenon of a millimeter wave antenna.
  • FIG. 4 shows a radiation pattern of a millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 .
  • 5 and 6 are diagrams illustrating a millimeter wave antenna according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a radiation pattern of the millimeter wave antenna shown in FIG. 5 .
  • FIG. 1 and 2 are views showing a millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the millimeter wave antenna
  • FIG. 2 (a) is a top perspective view and (b) is a bottom perspective view.
  • (c) shows a side cross-sectional view.
  • 3 is a diagram for explaining a beam tilting phenomenon of a millimeter wave antenna.
  • the millimeter wave antenna 100 is a patch antenna composed of multiple layers including a plurality of substrates 110 to 130 stacked on a plurality of substrates ( It includes a radiation pattern unit 150, a ground plane 140, a power supply unit 180, a power supply via 170, and a ring element 160 which are separately disposed in 110 to 130.
  • the radiation pattern unit 150 is formed of a conductor having a predetermined pattern on one surface of the millimeter wave antenna 100, that is, on one surface of the first substrate 110 positioned on the top of the plurality of substrates 110 to 130.
  • the radiation pattern unit 150 may be formed in a rectangular pattern at a predetermined location on the first substrate 110 . This is to ensure that beams emitted from the radiation pattern unit 150 are uniformly formed around a predetermined reference direction.
  • a protruding portion 151 may be formed on a designated side of the radiation pattern portion 150 having a square pattern so as to be electrically connected to the feeding via 170 through which the feeding signal is transmitted. .
  • a ring element 160 implemented as a conductor having a ring shape is disposed between the first substrate 110 and the second substrate 120 . That is, the ring element 160 and the radiation pattern portion 150 formed on one surface of the first substrate 110 are formed on one surface of the second substrate 120 .
  • the pattern of the ring element 160 is formed spaced apart from the pattern of the radiation pattern unit 150 so as not to overlap with the pattern of the radiation pattern unit 150, as shown in FIGS. 1 and 2(a). That is, the inner circle of the ring element 160 is formed to surround the outer circumference without overlapping with the pattern of the radiation pattern unit 150 .
  • a ground plane 140 is disposed between the second substrate 120 and the third substrate 130 .
  • the ground plane 140 may be formed in a size corresponding to the entire surface of the substrates 120 and 130 .
  • the power supply unit 180 is formed of a conductor having a predetermined pattern on the other side of the millimeter wave antenna 100, that is, on the other side of the third substrate 130.
  • the power supply unit 180 may be formed of a conductor at a predetermined position on the other surface of the third substrate 130, and one end may be electrically connected to a power supply line to which a power supply signal is applied.
  • the other end of the power supply unit 180 is electrically connected to the power supply via 170 and transfers the applied power supply signal to the radiation pattern unit 150 through the power supply via 170 .
  • both ends of the power supply unit 180 may be formed to be larger than the central area so as to easily contact the power supply line and the power supply via 170 to which the power supply signal is applied.
  • the power supply via 170 is a conductor formed along the inside of a via hole formed through the plurality of substrates 110 to 130 and the ground plane 140, and the power supply unit 180 and the radiation pattern unit 150 ) is electrically connected so that the power supply signal applied to the power supply unit 180 is transmitted to the radiation pattern unit 150. At this time, the power supply via 170 is formed smaller than the diameter of the via hole and spaced apart from the ground plane 140 .
  • the ring element 160 is a kind of parasitic element and is coupled to the radiation pattern unit 150 to adjust a resonance bandwidth of the radiation pattern unit 150.
  • the ring element 160 is coupled with the radiation pattern unit 150 to adjust a resonance band so that the antenna 100 radiates a beam in a millimeter wave band of 55 to 65 GHz. To this end, the thickness or size of the ring in the ring pattern of the ring element 160 may be adjusted. In addition, the distance between the ring element 160 and the radiation pattern unit 150, that is, the thickness of the first substrate 110 may also be adjusted.
  • the ring element 160 can be adjusted so that the beam emitted from the radiation pattern unit 150 of the antenna 100 is radiated in a more concentrated pattern in a specific direction through coupling with the radiation pattern unit 150 .
  • a non-circular, straight flat area 161 may be formed on a part of the inner side of the ring.
  • the flat region 161 of the ring element 160 may be formed in a direction opposite to the protrusion 151 in the radiation pattern part 150 .
  • the ring element 160 serves to adjust the beam to be formed in a predetermined reference direction in the radiation pattern unit 150, thereby preventing a tilting phenomenon in which the beam pattern is tilted in the reference direction. there is. Since the beam tilting phenomenon causes a very large disadvantage in a millimeter wave antenna in which directivity is important along with high gain, the beam must be adjusted to be directed in a reference direction.
  • the beam tilting phenomenon may be caused by reflection of radio waves emitted from the radiation pattern unit 150 between the radiation pattern unit 150 and the ground plane 140 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the millimeter wave antenna 100 without the ring element 160.
  • radio waves radiated from the radiation pattern unit 150 are transmitted not only toward the upper surface of the antenna 100, but also toward the upper surface of the antenna 100. It is also radiated in the direction of the substrates 110 to 140. Then, radio waves radiated toward the substrate are reflected back from the ground plane 140 .
  • the wavelength of the radiated radio wave varies according to the frequency, a beam tilting phenomenon in which the beam is tilted in an unintended direction occurs in the case of a high-band signal.
  • radio waves are suppressed from being radiated from the radiation pattern unit 150 to the ground plane 140, and the ground plane 140 is grounded.
  • a beam tilting phenomenon can be suppressed by reducing the influence of radio waves reflected from the surface 140 on radio waves radiated toward the upper surface of the radiation pattern unit 150 .
  • the antenna 100 includes only one ring element 160 as an example, but the antenna 100 may include a plurality of ring elements 160. If the antenna 100 includes a plurality of ring elements 160, the plurality of ring elements 160 are formed in a single layer between the first substrate 110 and the second substrate 120 in a pattern that does not overlap with each other. can be placed jointly. That is, the plurality of ring elements 160 may be formed in different sizes so that another ring element may be disposed inside one ring element in a form similar to a concentric circle.
  • the plurality of ring elements 160 may be respectively disposed on different layers of the second substrate 120 divided into a plurality.
  • the plurality of ring elements 160 may be formed in different sizes, but may be formed so that the ring pattern areas overlap, or formed in patterns of the same size. It could be.
  • the feeding signal is transferred from the antenna 100 of FIGS. 1 and 2 to the radiation pattern unit 150 through the feeding unit 180 and the feeding via 170, an E-field is generated in the direction of the feeding unit 180 ) is formed strongly, resulting in a beam tilting phenomenon.
  • the feed via 170 is located on one side of the radiation pattern portion 150, and a protrusion 151 is formed on the radiation pattern portion 150 to be electrically connected to the feed via 170, resulting in a tilting phenomenon due to asymmetry. this may occur.
  • the pattern and arrangement position of the ring element 160 may be adjusted.
  • the flat region 161 is formed on a part of the inner side in the direction opposite to the protrusion 151 in the radiation pattern part 150 .
  • the flat region 161 is formed closer to the radiation pattern part 150 with a relatively larger area than other regions, so that it can be more strongly coupled with the radiation pattern part 150. Accordingly, tilting of the beam in the direction of the feeder 180 may be compensated so that the beam is directed in a predetermined reference direction.
  • the size of the flat region 161 may be adjusted based on the angle between the reference direction and the tilted beam.
  • the flat region 161 is formed in a straight line parallel to the other side of the radiation pattern unit 150, but the flat region 161 is wider in the ring shape of the ring element 160. It can be seen that it is formed in a pattern having a width.
  • the flat region 161 is formed on the inner side of the radiation pattern part 150 in the opposite direction to the protrusion part 151. It is shown as being formed in a specified size in part.
  • the reference direction may be set to be tilted by a predetermined angle instead of the upper direction of the millimeter wave antenna 100 .
  • the flat region 161 may be formed in a direction corresponding to the reference direction and may be formed in a size corresponding to the tilt angle. That is, the directing direction of the beam may be adjusted by adjusting the position and size of the flat region 161 in the ring element 160 .
  • the center of the ring shape of the ring element 160 and the radiation pattern unit 150 correspond to the inclination of the reference direction
  • the position of the ring element 160 may be moved in parallel so that the center of the square may be different from each other.
  • the ring element 160 may be formed in an elliptical pattern or other asymmetrical pattern rather than a circular ring pattern so that the beam is directed in the reference direction.
  • FIG. 4 shows a radiation pattern of the millimeter wave antenna according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1, in FIG. ) represents the radiation pattern of the antenna 100 according to the present embodiment including the ring element 160, and the results simulated for cases in which the frequencies of the radiated radio waves are 55, 57, 58.32, 60.48, 62.64, and 64.8 GHz. has been shown.
  • the millimeter wave antenna 100 shown in FIGS. 1 and 2 is a multi-layer patch antenna in which a plurality of substrates 110 to 130 are stacked, and includes a radiation pattern unit 150 for radiating a beam and a radiation pattern unit 150
  • a ground plane 140 is formed between the power feeding units 180 to which a power feeding signal is applied, and at least one ring element 160 is formed between the ground plane 140 and the radiation pattern unit 150 .
  • the ring element 160 is coupled with the radiation pattern unit 150 so that the beam emitted from the radiation pattern unit 150 is more concentrated and radiated, and between the radiation pattern unit 150 and the ground plane 140 It prevents the beam from being tilted in an unintended direction by reflected radio waves.
  • the size, shape, and arrangement position of at least one ring element 160 may be adjusted so that the beam emitted from the radiation pattern unit 150 is directed toward the reference direction.
  • FIG. 5 and 6 are diagrams showing a millimeter wave antenna according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows an exploded view of the millimeter wave antenna 200
  • FIGS. A top perspective view, a bottom perspective view, and a side cross-sectional view of the antenna 200 are shown.
  • the millimeter wave antenna 200 shown in FIGS. 5 and 6 also includes a plurality of stacked substrates 210 to 230 like the millimeter wave antenna 100 according to an embodiment shown in FIGS. 1 and 2 .
  • a patch antenna composed of layers a radiation pattern unit 250, a ground plane 240, a power supply unit 280, a power supply via 270, and a ring element 260 are separately disposed on a plurality of substrates 210 to 230 includes Also, since the structures of the ground plane 240 and the feeder 280 are the same as those of the millimeter wave antenna 100 of FIGS. 1 and 2 , they will not be described in detail herein.
  • the additional substrate 310 is further disposed on one surface of the radiation pattern unit 150 , that is, on the first substrate 210 .
  • a parasitic patch element unit 320 is formed on one surface of the additional substrate unit 310 .
  • the radiation pattern unit 150 and the parasitic patch element unit 320 are spaced apart from each other and disposed separately on different layers.
  • the distance between the radiation pattern unit 150 and the parasitic patch element unit 320 may be variously adjusted according to the height of the additional substrate unit 310 .
  • a via hole is also formed in the additional substrate unit 310 so that the power supply via 270 passes therethrough. That is, in the present embodiment, the power supply via 270 is formed to further penetrate not only the plurality of substrates 110 to 130 and the ground plane 140 but also the additional substrate portion 310 .
  • the parasitic patch element unit 320 is formed on the top of the radiation pattern unit 150 and on one surface of the additional substrate unit 310, and is spaced apart from the radiation pattern unit 150 by the height of the additional substrate unit 310. do.
  • the parasitic patch element unit 320 may include a plurality of parasitic patches 321 to 323 implemented with a conductor having a predetermined pattern.
  • the first parasitic patch 321 is formed at a position corresponding to the feed via 270 passing through the additional substrate 310 and is electrically connected to the feed via 270 .
  • the second parasitic patch 322 may be formed at a position symmetrical to the first parasitic patch 321 based on the center of the radiation pattern unit 150 .
  • the third parasitic patch 323 may be formed between the first parasitic patch 321 and the second parasitic patch 322 , that is, at a position corresponding to the center of the radiation pattern unit 150 .
  • a flat region 161 having a relatively large area is formed in the ring element 160 in the opposite direction to the feed via 170, so that the radiation pattern unit 250 ) to compensate for the beam tilting phenomenon that may be caused by the feeding structure that transmits the feeding signal.
  • the flat region 161 is not formed in the ring element 160, but instead a parasitic patch element unit 320 is further provided, and the radiation pattern unit 250 is added A protrusion 252 is formed.
  • the first parasitic patch 321 formed at a position corresponding to the protrusion 251 of the radiation pattern unit 250 is connected to the power supply via 270. Since it is connected, it is not coupled with the radiation pattern unit 250 . However, since the second and third parasitic patches 322 and 323 are formed apart from the first parasitic patch 321, they may be coupled to the radiation pattern unit 250, respectively. As described above, the second parasitic patch 322 is disposed at a position symmetrical to the first parasitic patch 321 and coupled with the radiation pattern unit 250 . In particular, as shown in FIG. 5 , as additional protrusions 252 are further formed in the radiation pattern unit 250 , coupling may be stronger. Accordingly, the flat region 161 of the ring element 160 is replaced to compensate for a beam tilting phenomenon that may occur due to the feeding structure that transmits the feeding signal to the radiation pattern unit 250 .
  • the third parasitic patch 323 positioned between the first parasitic patch 321 and the second parasitic patch 322 is also coupled to the radiation pattern unit 250 to form a power supply structure together with the second parasitic patch 322
  • the beam tilting phenomenon that may be caused by is additionally compensated.
  • the second and third parasitic patches 322 and 323 cause a lens effect so that the beam emitted from the radiation pattern unit 250 together with the ring element 260 is formed in a more concentrated pattern, thereby increasing the antenna gain can improve
  • the parasitic patch element unit 320 is illustrated as including three parasitic patches 321 to 323, but the parasitic patch element unit 320 includes only the first parasitic patch 321 and the second parasitic patch 322. It may include, and may be configured to include a plurality of parasitic patches of three or more. In addition, the patterns and arrangement positions of the plurality of parasitic patches may also be adjusted according to the level of beam tilting to be compensated for, and the sizes of the plurality of parasitic patches may be adjusted to be different from each other.
  • FIG. 7 shows a radiation pattern of the millimeter wave antenna shown in FIG. 5 .
  • a dotted line represents a radiation pattern when the parasitic patch element unit 320 is not formed
  • a solid line represents a radiation pattern when the parasitic patch element unit 320 is not formed.
  • the millimeter wave antenna 200 shown in FIGS. 5 and 6 further arranges a plurality of parasitic patches that cause a lens effect on the radiation pattern unit 250 to compensate for the beam tilting phenomenon and make the beam more concentrated. It can be formed in a pattern that is.

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 기판의 일면 상에 기지정된 패턴의 도전체로 형성되어 급전 신호를 인가받아 빔을 방사하는 방사 패턴부, 제1 기판의 타면측에 배치되는 제2 기판의 일면 상에 방사 패턴부의 외곽을 둘러싸는 링 형상의 도전체로 형성되는 적어도 하나의 링 소자, 제2 기판의 타면측에 배치되는 제3 기판의 일면 상에 형성되는 접지면, 제3 기판의 타면에 형성되어, 일단으로 급전 신호를 인가받는 급전부 및 급전부의 타단에 일단이 연결되고, 타단이 제1 내지 제3 기판을 관통하여 방사 패턴부의 일측에 연결되어 급전부로 인가된 급전 신호를 방사 패턴부로 전달하는 급전 비아를 포함하여, 빔 틸팅 현상을 억제하고, 이득을 향상시킬 수 있는 밀리미터파 안테나를 제공할 수 있다.

Description

밀리미터파 안테나
본 발명은 밀리미터파 안테나에 관한 것으로, 60GHz 대역을 위한 밀리미터파 안테나에 관한 것이다.
최근 밀리미터파를 이용하는 다양한 기술이 개발되고 있다. 이중 60GHz 대역은 광대역으로 Gbps 수준의 고속 데이터 전송이 가능하고, 산소에 의한 전파의 흡수 감쇄가 크기 때문에 동일 채널 간섭 확률이 낮아 주파수의 재사용 가능성을 높일 수 있다는 장점이 있다. 또한 파장이 매우 짧아 안테나 및 RF 송수신기의 소형 경량화가 가능하며, 별도의 허가없이 이용가능한 비면허 대역이므로 여러 응용 분야에서 해당 대역을 이용하기 위한 연구가 활발하게 수행되고 있다.
그러나 상기한 바와 같이, 60GHz 대역의 신호는 전파의 흡수 감쇄가 크므로 빔이 지정된 기준 방향으로 정확하게 형성될 수 있는 고이득 안테나가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 빔이 요구되는 기준 방향으로 정확하게 형성될 수 있는 밀리미터파 안테나를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 안테나는 제1 기판의 일면 상에 기지정된 패턴의 도전체로 형성되어 급전 신호를 인가받아 빔을 방사하는 방사 패턴부; 상기 제1 기판의 타면측에 배치되는 제2 기판의 일면 상에 상기 방사 패턴부의 외곽을 둘러싸는 링 형상의 도전체로 형성되는 적어도 하나의 링 소자; 상기 제2 기판의 타면측에 배치되는 제3 기판의 일면 상에 형성되는 접지면; 상기 제3 기판의 타면에 형성되어, 일단으로 급전 신호를 인가받는 급전부; 및 상기 급전부의 타단에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제1 내지 제3 기판을 관통하여 상기 방사 패턴부의 일측에 연결되어 상기 급전부로 인가된 급전 신호를 상기 방사 패턴부로 전달하는 급전 비아를 포함한다.
상기 적어도 하나의 링 소자는 상기 방사 패턴부의 중심을 기준으로 상기 방사 패턴부에서 방사되는 빔이 지향해야하는 기준 방향에 대응하여 상기 링 형상의 중심 위치가 결정될 수 있다.
상기 적어도 하나의 링 소자는 상기 방사 패턴부에서 방사되는 빔이 지향해야하는 기준 방향에 대응하여 상기 링 형상이 원형, 타원형 또는 비대칭형 패턴 중 하나로 결정될 수 있다.
상기 링 소자는 상기 기준 방향에 대응하여, 링 형상에서 다른 영역에 비해 내측 방향으로 더 넓은 폭을 갖는 평탄 영역이 더 형성될 수 있다.
상기 평탄 영역은 상기 방사 패턴부에서 상기 급전부가 연결되는 일측과 반대 방향의 타측 방향에서 링 형상의 내측 방향으로 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 링 소자는 다수로 구비되는 경우, 상기 제2 기판의 일면 상에서 하나의 링 소자 내부에 다른 링 소자가 배치될 수 있도록 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 링 소자는 다수로 구비되는 경우, 다수로 구분되는 제2 기판 각각의 일면 상에 각각 개별적으로 배치될 수 있다.
상기 밀리미터파 안테나는 적어도 하나의 부가 기판을 포함하여 상기 제1 기판의 일면측에 배치되는 부가 기판부; 및 상기 부가 기판부의 일면 상에서 상기 방사 패턴부의 패턴에 대응하는 영역에 기지정된 패턴으로 기지정된 위치에 서로 이격되어 도전체로 형성되는 다수의 기생 패치를 포함하는 기생 패치 소자부를 더 포함할 수 있다.
상기 방사 패턴부는 사각 패턴으로 형성되고, 일측에 돌출되는 패턴으로 형성되어 상기 급전 비아와 연결되는 돌출부; 및 상기 돌출부가 형성된 일측의 반대 방향 타측에 추가 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 기생 패치 소자부는 상기 방사 패턴부의 돌출부에 대응하는 위치에 형성되는 제1 기생 패치; 및 상기 방사 패턴부의 추가 돌출부에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 제1 기생 패치는 상기 부가 기판부를 더 관통하여 연장된 상기 급전 비아와 연결될 수 있다.
상기 방사 패턴부는 상기 부가 기판부의 일면 상에서 상기 제1 기생 패치와 상기 제2 기생 패치 사이에 형성되는 제3 기생 패치를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 기생 패치는 각각 지지정된 크기의 원형 패턴으로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 안테나는 방사 패턴과 접지면 사이의 레이어에 방사 패턴 외곽을 둘러싸는 기지정된 패턴의 링 소자가 배치되어, 55 ~ 65GHz의 60GHz 대역에서 빔이 요구되는 기준 방향으로 정확하게 형성될 수 있다. 또한 방사 패턴의 상부면에 다수의 기생 패치 소자가 배치되어 형성되는 빔 패턴을 더욱 집중시킴으로써 빔 지향 방향을 정확하게 조절할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 안테나를 나타낸 도면이다.
도 3은 밀리미터파 안테나의 빔 틸팅 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 안테나의 방사 패턴을 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀리미터파 안테나를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 밀리미터파 안테나의 방사 패턴을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 안테나를 나타낸 도면으로, 도 1은 밀리미터파 안테나의 사시도를 나타내고, 도 2에서 (a)는 상면 투시도를 나타내고 (b)는 하면 투시도를 나타내며, (c)는 측단면도를 나타낸다. 그리고 도 3은 밀리미터파 안테나의 빔 틸팅 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 밀리미터파 안테나(100)는 적층된 다수의 기판(110 ~ 130)을 포함하는 다중 레이어로 구성되는 패치 안테나(patch antenna)로서 다수의 기판(110 ~ 130)에 구분되어 배치되는 방사 패턴부(150), 접지면(140), 급전부(180), 급전 비아(170) 및 링 소자(160)를 포함한다.
방사 패턴부(150)는 밀리미터파 안테나(100)의 일면, 즉 다수의 기판(110 ~ 130) 중 상단에 위치하는 제1 기판(110)의 일면 상에 기지정된 패턴을 갖는 도전체로 형성된다. 이때 방사 패턴부(150)는 제1 기판(110) 상의 기지정된 위치에 사각형 패턴으로 형성될 수 있다. 이는 방사 패턴부(150)에서 방사되는 빔이 기지정된 기준 방향을 중심으로 균일하게 형성될 수 있도록 하기 위함이다.
다만 급전 신호가 전달되는 급전 비아(170)와 전기적으로 연결되도록, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사각형 패턴의 방사 패턴부(150)에서 지정된 일측에는 돌출부(151)가 형성될 수 있다.
한편, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 사이에는 링 형상을 갖는 도전체로 구현되는 링 소자(160)가 배치된다. 즉 링 소자(160)는 제1 기판(110)의 일면 상에 형성된 방사 패턴부(150)와 서로 제2 기판(120)의 일면 상에 형성된다. 여기서 링 소자(160)의 패턴은 도 1 및 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 방사 패턴부(150)의 패턴과 중첩되지 않도록 방사 패턴부(150)의 패턴으로부터 이격되어 형성된다. 즉 링 소자(160)에서 내부 원이 방사 패턴부(150)의 패턴과 중첩되지 않고 외곽을 감싸도록 형성된다.
링 소자(160)의 형상과 기능에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
제2 기판(120)과 제3 기판(130)의 사이에는 접지면(140)이 배치된다. 접지면(140)은 기판(120, 130)의 일면 전체에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.
급전부(180)는 밀리미터파 안테나(100)에서 타면, 즉 제3 기판(130)의 타면 상에는 기지정된 패턴의 도전체로 형성된다. 급전부(180)는 제3 기판(130)의 타면 상에서 기지정된 위치에 도전체로 형성될 수 있으며, 일단이 급전 신호가 인가되는 급전 선로와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 급전부(180)의 타단은 급전 비아(170)와 전기적으로 연결되어, 인가된 급전 신호를 급전 비아(170)를 통해 방사 패턴부(150)로 전달한다.
급전부(180)는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 급전 신호가 인가되는 급전 선로 및 급전 비아(170)와 용이하게 접촉되도록 양단이 가운데 영역보다 크게 형성될 수 있다.
급전 비아(170)는 다수의 기판(110 ~ 130)과 접지면(140)을 관통하여 형성된 비아 홀(via hole) 내부를 따라 형성되는 도전체로서, 급전부(180)와 방사 패턴부(150)를 전기적으로 연결하여 급전부(180)로 인가된 급전 신호가 방사 패턴부(150)로 전달되도록 한다. 이때, 급전 비아(170)는 비아 홀의 직경보다 작게 형성되어 접지면(140)과는 이격된다.
상기한 본 실시예의 밀리미터파 안테나(100)에서 링 소자(160)는 일종의 기생 소자로서 방사 패턴부(150)와 커플링되어 방사 패턴부(150)의 공진 대역(resonance bandwidth)을 조절한다.
링 소자(160)는 방사 패턴부(150)와 커플링되어 안테나(100)가 55 ~ 65GHz의 밀리미터파 대역에서 빔을 방사하도록 공진 대역을 조절할 수 있다. 이를 위해, 링 소자(160)의 링 패턴에서 링의 두께나 크기 등이 조절될 수 있다. 또한 링 소자(160)와 방사 패턴부(150) 사이의 간격, 즉 제1 기판(110)의 두께 또한 조절될 수 있다.
또한 링 소자(160)는 방사 패턴부(150)와의 커플링을 통해 안테나(100)에서 방사 패턴부(150)에서 방사되는 빔이 특정 방향으로 더욱 집중된 패턴으로 방사되도록 조절할 수 있다.
그리고 도 1 및 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 링의 내측에서 일부에는 원형이 아닌 직선형의 평탄 영역(161)이 형성될 수 있다. 특히 링 소자(160)의 평탄 영역(161)은 방사 패턴부(150)에서 돌출부(151)의 반대 방향에 형성될 수 있다.
즉 링 소자(160)는 방사 패턴부(150)에서 빔이 기지정된 기준 방향으로 형성되도록 조절하는 역할을 수행하여, 빔 패턴이 기준 방향에서 기울어지는 틸팅(tilting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 빔 틸팅 현상은 고이득과 함께 지향성이 중요한 밀리미터파 안테나에서 매우 큰 불이익을 초래하게 되므로, 빔은 반드시 기준 방향을 지향하도록 조절되어야 한다.
빔 틸팅 현상은 우선 방사 패턴부(150)에서 방사된 전파가 방사 패턴부(150)와 접지면(140) 사이에서 반사되어 발생되는 경우를 고려할 수 있다.
도 3은 링 소자(160)가 포함되지 않은 밀리미터파 안테나(100)에 대한 단면도로서, 도 3을 참조하면, 방사 패턴부(150)에서 방사되는 전파는 안테나(100)의 상부면 방향뿐만 아니라 기판(110 ~ 140) 방향으로도 방사된다. 그리고 기판 방향으로 방사된 전파는 접지면(140)에서 다시 반사된다. 이때, 방사된 전파의 파장이 주파수에 따라 다르기 때문에 고대역 신호의 경우에는 빔이 의도하지 않은 방향으로 기울어지는 빔 틸팅 현상이 발생하게 된다.
이에 본 실시예에서는 방사 패턴부(150)와 접지면(140) 사이에 링 소자(160)를 배치함으로써, 방사 패턴부(150)에서 전파가 접지면(140)으로 방사되는 것을 억제하고, 접지면(140)에서 반사되는 전파가 방사 패턴부(150)의 상부면 방향으로 방사되는 전파에 영향을 미치는 것을 저감시킴으로써, 빔 틸팅 현상을 억제할 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 일 예로 안테나(100)가 하나의 링 소자(160)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 안테나(100)는 다수의 링 소자(160)를 포함할 수도 있다. 만일 안테나(100)가 다수의 링 소자(160)를 포함하는 경우, 다수의 링 소자(160)는 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이의 단일 레이어에 서로 중첩되지 않는 패턴으로 공동으로 배치될 수 있다. 즉 다수의 링 소자(160)는 동심원과 유사한 형태로 하나의 링 소자 내부에 다른 링 소자가 배치될 수 있도록 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.
그러나 다수의 링 소자(160)는 다수로 구분된 제2 기판(120)의 서로 다른 레이어에 각각 배치될 수도 있다. 다수의 링 소자(160)가 서로 다른 레이어에 배치되는 경우, 다수의 링 소자(160)는 서로 다른 크기로 형성될 수도 있으나, 링 패턴 영역이 중첩되도록 형성될 수도 있으며, 동일한 크기의 패턴으로 형성될 수도 있다.
또한 도 1 및 도 2의 안테나(100)에서 급전 신호가 급전부(180)와 급전 비아(170)를 통해 방사 패턴부(150)로 전달되면, 급전부(180) 방향으로 전계(E-field)가 강하게 형성되어 빔 틸팅 현상이 발생하게 된다. 특히 급전 비아(170)가 방사 패턴부(150)의 일측 방향에 위치하고, 급전 비아(170)와 전기적으로 연결되기 위해 방사 패턴부(150)에 돌출부(151)가 형성되어 비대칭성으로 인한 틸팅 현상이 발생될 수 있다.
이와 같이 방사 패턴부(150)로의 급전 구조에 의해 발생할 수 있는 빔 틸팅 현상을 보상하기 위해 링 소자(160)의 패턴과 배치 위치 등을 조절할 수 있다.
본 실시예에서 링 소자(160)는 상기한 바와 같이, 방사 패턴부(150)에서 돌출부(151)의 반대 방향으로 내측에서 일부에 평탄 영역(161)이 형성된다. 링 소자(160)에서 평탄 영역(161)은 다른 영역에 비해 상대적으로 방사 패턴부(150)에 더 큰 면적으로 가깝게 형성되어, 방사 패턴부(150)와 더 강하게 커플링될 수 있다. 이에 빔이 기지정된 기준 방향을 지향하도록 빔의 급전부(180) 방향으로의 틸팅을 보상할 수 있다. 여기서 평탄 영역(161)의 크기는 기준 방향과 틸팅되는 빔 사이의 각도에 기초하여 조절될 수 있다. 그리고 도 1 및 도 2에서는 평탄 영역(161)이 방사 패턴부(150)의 타측과 평행한 직선형태로 형성되는 것으로 도시하였으나, 평탄 영역(161)은 링 소자(160)의 링 형상에서 더 넓은 폭을 갖는 패턴으로 형성되는 것으로 볼 수 있다.
상기에서는 빔이 방사되어야 하는 기준 방향이 밀리미터파 안테나(100)의 상부면에 대해 수직 방향인 것으로 가정하여, 평탄 영역(161)이 방사 패턴부(150)에서 돌출부(151)의 반대 방향의 내측 일부에 지정된 크기로 형성되는 것으로 도시하였다. 그러나 기준 방향은 밀리미터파 안테나(100)의 상부 방향이 아니라 기지정된 각도만큼 기울어져 설정될 수도 있다. 이와 같이 기준 방향이 특정 방향으로 기울어지는 경우, 평탄 영역(161)은 기준 방향에 대응하는 방향으로 형성될 수 있으며, 기울어지는 각도에 대응하는 크기로 형성될 수 있다. 즉 링 소자(160)에서 평탄 영역(161)이 형성되는 위치 및 크기를 조절하여 빔의 지향 방향을 조절할 수 있다.
뿐만 아니라 기준 방향이 밀리미터파 안테나(100)의 상부 방향이 아니라 기지정된 각도만큼 틸트되어 방사되어야 하는 경우, 기준 방향의 기울기에 대응하여 링 소자(160)의 링 형상 중심과 방사 패턴부(150)의 사각형 중심이 서로 상이하도록 링 소자(160)의 위치가 평행하게 이동되어 형성될 수도 있다. 경우에 따라서는 링 소자(160)를 원형 링 패턴이 아닌 타원 패턴 또는 다른 비대칭형 패턴 형성하여 빔이 기준 방향으로 지향하도록 조절할 수도 있다.
한편, 링 소자(160)가 다수 개로 구비되는 경우, 다수의 링 소자의 각각의 중심 위치를 서로 다르게 조절함으로써, 빔을 더욱 집중시키고 지향방향을 정밀하게 조절할 수도 있다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 안테나의 방사 패턴을 나타내고, 도 4에서 (a)는 링 소자(160)가 포함되지 않은 안테나의 방사 패턴을 나타내고, (b)는 링 소자(160)가 포함된 본 실시예에 따른 안테나(100)의 방사 패턴을 나타내며, 방사되는 전파의 주파수가 55, 57, 58.32, 60.48, 62.64 및 64.8GHz인 경우에 대해 시뮬레이션한 결과를 도시하였다.
도 4의 (a)와 (b)를 비교하면, (a)의 안테나의 경우, 방사되는 전파의 주파수가 62.64 및 64.8GHz와 같이 고주파수일수록 빔 틸팅 현상이 강하게 나타남을 알 수 있다. 그에 비해 (b)에 도시된 본 실시예에 따른 안테나(100)의 경우, (a)에 비해 55 ~ 65GHz 주파수 대역 전체에서 빔 틸팅 현상이 저감되었음을 알 수 있다. 뿐만 아니라, (a)에 비해 빔이 더욱 집중되어 방사되어 이득을 향상시킬 수 있다.
결과적으로 도 1 및 도 2에 도시된 밀리미터파 안테나(100)는 다수의 기판(110 ~ 130)이 적층된 다중 레이어 패치 안테나로서 빔을 방사하는 방사 패턴부(150)와 방사 패턴부(150)로 급전 신호를 인가받는 급전부(180) 사이에 접지면(140)이 형성되고, 접지면(140)과 방사 패턴부(150) 사이에 적어도 하나의 링 소자(160)가 형성된다. 링 소자(160)는 방사 패턴부(150)와 커플링되어 방사 패턴부(150)에서 방사되는 빔이 더 집중되어 방사되도록 할 뿐만 아니라, 방사 패턴부(150)와 접지면(140) 사이에서 반사되는 전파에 의해 빔이 의도하지 않은 방향으로 틸팅되는 것을 방지한다. 또한 적어도 하나의 링 소자(160)의 크기, 형상 및 배치 위치를 조절하여 방사 패턴부(150)에서 방사되는 빔이 기준 방향을 지향하도록 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밀리미터파 안테나를 나타낸 도면으로, 도 5는 밀리미터파 안테나(200)의 분해도를 나타내고, 도 6의 (a) 내지 (c)는 각각 밀리미터파 안테나(200)의 상면 투시도, 하면 투시도 및 측단면도를 나타낸다.
도 5 및 도 6에 도시된 밀리미터파 안테나(200) 또한 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예에 따른 밀리미터파 안테나(100)와 마찬가지로 적층된 다수의 기판(210 ~ 230)을 포함하는 다중 레이어로 구성되는 패치 안테나로서 다수의 기판(210 ~ 230)에 구분되어 배치되는 방사 패턴부(250), 접지면(240), 급전부(280), 급전 비아(270) 및 링 소자(260)를 포함한다. 그리고 접지면(240), 급전부(280)의 구조는 도 1 및 도 2의 밀리미터파 안테나(100)와 동일하므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.
다만, 도 5 및 도 6의 다른 실시예에 따른 안테나(200)는 방사 패턴부(150)의 일면, 즉 제1 기판(210)의 상부에 부가 기판부(310)가 더 배치된다. 그리고 부가 기판부(310)의 일면에는 기생 패치 소자부(320)가 형성된다.
즉 방사 패턴부(150)와 기생 패치 소자부(320)는 서로 이격되어 서로 다른 레이어에 구분 배치된다. 이때, 방사 패턴부(150)와 기생 패치 소자부(320) 사이의 간격은 부가 기판부(310)의 높이에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
부가 기판부(310)는 제1 기판(210)의 상부에 적층되는 적어도 하나의 부가 기판(311 ~ 313)을 포함할 수 있다. 부가 기판부(310)는 단일 기판으로 구현될 수도 있다. 유전체 기판은 다양한 높이를 갖도록 제조될 수 있으나, 일반적으로는 몇몇 지정된 높이를 갖도록 제한된다. 따라서 단일 기판만으로 방사 패턴부(150)와 기생 패치 소자부(320)를 요구되는 간격만큼 이격시키기 어려운 경우, 부가 기판부(310)는 적층된 다수의 부가 기판을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 적층되는 다수의 부가 기판 각각의 높이는 서로 상이하여도 무방하다. 일 예로 도 5에서는 서로 다른 높이를 갖는 3개의 부가 기판(311 ~ 313)이 적층되어 방사 패턴부(150)와 기생 패치 소자부(320)를 요구되는 간격만큼 이격시킨 부가 기판부(310)를 도시하였다.
그리고 부가 기판부(310)에도 급전 비아(270)가 관통하도록 비아 홀이 형성된다. 즉 본 실시예에서는 급전 비아(270)가 다수의 기판(110 ~ 130)과 접지면(140)뿐만 아니라 부가 기판부(310)를 더 관통하도록 형성된다.
한편 기생 패치 소자부(320)는 방사 패턴부(150)의 상부, 부가 기판부(310)의 일면 상에 형성되어, 방사 패턴부(150)와 부가 기판부(310)의 높이만큼 이격되어 형성된다. 그리고 기생 패치 소자부(320)는 기지정된 패턴의 도전체로 구현되는 다수의 기생 패치(321 ~ 323)를 포함할 수 있다. 여기서는 일 예로 원형 패턴으로 구현되는 3개의 기생 패치(321 ~ 323)를 포함하는 것으로 가정하여 설명한다.
3개의 기생 패치(321 ~ 323) 중 제1 기생 패치(321)는 부가 기판부(310)를 관통하는 급전 비아(270)에 대응하는 위치에 형성되어 급전 비아(270)와 전기적으로 연결된다. 제2 기생 패치(322)는 방사 패턴부(150)의 중심을 기준으로 제1 기생 패치(321)에 대칭되는 위치에 형성될 수 있다. 그리고 제3 기생 패치(323)는 제1 기생 패치(321)와 제2 기생 패치(322)의 사이, 즉 방사 패턴부(150)의 중심에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
한편 도 5 및 도 6의 다른 실시예에 따른 안테나(200)에서 방사 패턴부(250)는 기본적으로 도 1의 안테나(100)의 방사 패턴부(150)와 마찬가지로 제1 기판(110)의 일면 상에 기지정된 패턴을 갖는 도전체로 형성되며, 사각형 패턴으로 형성될 수 있다. 그러나, 도 1의 방사 패턴부(150)에서는 급전 신호가 전달되는 급전 비아(170)와 전기적으로 연결되도록 지정된 일측에만 돌출부(151)가 형성된 반면, 도 5의 안테나(200)의 방사 패턴부(250)에서는 급전 비아(270)가 연결되는 일측뿐만 아니라, 반대 방향의 타측에도 돌출부(251, 252)가 형성된다.
도 1 및 도 2에 도시된 밀리미터파 안테나(200)에서는 링 소자(160)에서 상대적으로 큰 면적을 갖는 평탄 영역(161)을 급전 비아(170)의 반대 방향에 형성함으로써, 방사 패턴부(250)로 급전 신호를 전달하는 급전 구조에 의해 발생될 수 있는 빔 틸팅 현상을 보상하였다.
그러나 도 5 및 도 6의 밀리미터파 안테나(200)에서는 링 소자(160)는 평탄 영역(161)이 형성되지 않는 대신 기생 패치 소자부(320)가 더 구비되고, 방사 패턴부(250)에 추가 돌출부(252)가 형성된다.
기생 패치 소자부(320)의 다수의 기생 패치(321 ~ 323) 중 방사 패턴부(250)의 돌출부(251)에 대응하는 위치에 형성되는 제1 기생 패치(321)는 급전 비아(270)와 연결되므로, 방사 패턴부(250)와 커플링되지 않는다. 그러나 제2 및 제3 기생 패치(322, 323)은 제1 기생 패치(321)와 이격되어 형성되므로, 각각 방사 패턴부(250)와 커플링될 수 있다. 여기서 제2 기생 패치(322)는 상기한 바와 같이, 제1 기생 패치(321)에 대칭되는 위치에 배치되어 방사 패턴부(250)와 커플링된다. 특히 도 5에 도시된 바와 같이, 방사 패턴부(250)에 추가 돌출부(252)가 더 형성됨에 따라 더 강하게 커플링될 수 있다. 이에 링 소자(160)의 평탄 영역(161)을 대체하여, 방사 패턴부(250)로 급전 신호를 전달하는 급전 구조에 의해 발생될 수 있는 빔 틸팅 현상을 보상할 수 있도록 한다.
또한 제1 기생 패치(321)와 제2 기생 패치(322)의 사이에 위치하는 제3 기생 패치(323) 또한 방사 패턴부(250)와 커플링되어 제2 기생 패치(322)와 함께 급전 구조에 의해 발생될 수 있는 빔 틸팅 현상을 추가적으로 보상한다.
뿐만 아니라 제2 및 제3 기생 패치(322, 323)은 렌즈 효과를 유발하여, 링 소자(260)와 함께 방사 패턴부(250)에서 방사되는 빔이 더욱 집중되는 패턴으로 형성되도록 하여 안테나의 이득을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 기생 패치 소자부(320)가 3개의 기생 패치(321 ~ 323)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 기생 패치 소자부(320)는 제1 기생 패치(321)와 제2 기생 패치(322)만을 포함할 수도 있으며, 3개 이상의 다수의 기생 패치를 포함하도록 구성될 수도 있다. 또한 다수의 기생 패치의 패턴과 배치 위치 또한 보상할 빔 틸링의 수준에 따라 조절될 수 있으며, 다수의 기생 패치 사이의 크기가 서로 상이하게 조절될 수도 있다.
도 7은 도 5에 도시된 밀리미터파 안테나의 방사 패턴을 나타낸다.
도 7은 55GGHz의 주파수에서 점선은 기생 패치 소자부(320)가 형성되지 않은 경우의 방사 패턴을 나타내고, 실선은 기생 패치 소자부(320)가 형성되지 않은 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 기생 패치 소자부(320)가 형성되면, 기생 패치 소자부(320)가 형성되지 않는 경우보다 빔 패턴에 발생하는 틸팅 현상이 크게 개선되며, 안테나의 이득 또한 증가될 수 있다.
즉 도 5 및 도 6에 도시된 밀리미터파 안테나(200)는 방사 패턴부(250)의 상부에 렌즈 효과를 유발하는 다수의 기생 패치를 더 배치함으로써, 빔 틸팅 현상을 보상하고, 빔이 더욱 집중되는 패턴으로 형성되도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 제1 기판의 일면 상에 기지정된 패턴의 도전체로 형성되어 급전 신호를 인가받아 빔을 방사하는 방사 패턴부;
    상기 제1 기판의 타면측에 배치되는 제2 기판의 일면 상에 상기 방사 패턴부의 외곽을 둘러싸는 링 형상의 도전체로 형성되는 적어도 하나의 링 소자;
    상기 제2 기판의 타면측에 배치되는 제3 기판의 일면 상에 형성되는 접지면;
    상기 제3 기판의 타면에 형성되어, 일단으로 급전 신호를 인가받는 급전부; 및
    상기 급전부의 타단에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제1 내지 제3 기판을 관통하여 상기 방사 패턴부의 일측에 연결되어 상기 급전부로 인가된 급전 신호를 상기 방사 패턴부로 전달하는 급전 비아를 포함하는 밀리미터파 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링 소자는
    상기 방사 패턴부의 중심을 기준으로 상기 방사 패턴부에서 방사되는 빔이 지향해야하는 기준 방향에 대응하여 상기 링 형상의 중심 위치가 결정되는 밀리미터파 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링 소자는
    상기 방사 패턴부에서 방사되는 빔이 지향해야하는 기준 방향에 대응하여 상기 링 형상이 원형, 타원형 또는 비대칭형 패턴 중 하나로 결정되는 밀리미터파 안테나.
  4. 제3항에 있어서, 상기 링 소자는
    상기 기준 방향에 대응하여, 링 형상에서 다른 영역에 비해 내측 방향으로 더 넓은 폭을 갖는 평탄 영역이 더 형성되는 밀리미터파 안테나.
  5. 제4항에 있어서, 상기 평탄 영역은
    상기 방사 패턴부에서 상기 급전부가 연결되는 일측과 반대 방향의 타측 방향에서 링 형상의 내측 방향으로 형성되는 밀리미터파 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링 소자는
    다수로 구비되는 경우, 상기 제2 기판의 일면 상에서 하나의 링 소자 내부에 다른 링 소자가 배치될 수 있도록 서로 다른 크기로 형성되는 밀리미터파 안테나.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링 소자는
    다수로 구비되는 경우, 다수로 구분되는 제2 기판 각각의 일면 상에 각각 개별적으로 배치되는 밀리미터파 안테나.
  8. 제1항에 있어서, 상기 밀리미터파 안테나는
    적어도 하나의 부가 기판을 포함하여 상기 제1 기판의 일면측에 배치되는 부가 기판부; 및
    상기 부가 기판부의 일면 상에서 상기 방사 패턴부의 패턴에 대응하는 영역에 기지정된 패턴으로 기지정된 위치에 서로 이격되어 도전체로 형성되는 다수의 기생 패치를 포함하는 기생 패치 소자부를 더 포함하는 밀리미터파 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방사 패턴부는
    사각 패턴으로 형성되고, 일측에 돌출되는 패턴으로 형성되어 상기 급전 비아와 연결되는 돌출부; 및
    상기 돌출부가 형성된 일측의 반대 방향 타측에 추가 돌출부가 형성되는 밀리미터파 안테나.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기생 패치 소자부는
    상기 방사 패턴부의 돌출부에 대응하는 위치에 형성되는 제1 기생 패치; 및
    상기 방사 패턴부의 추가 돌출부에 대응하는 위치에 형성되는 제2 기생 패치를 포함하는 밀리미터파 안테나.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 기생 패치는
    상기 부가 기판부를 더 관통하여 연장된 상기 급전 비아와 연결되는 밀리미터파 안테나.
  12. 제10항에 있어서, 상기 방사 패턴부는
    상기 부가 기판부의 일면 상에서 상기 제1 기생 패치와 상기 제2 기생 패치 사이에 형성되는 제3 기생 패치를 더 포함하는 밀리미터파 안테나.
  13. 제8항에 있어서, 상기 다수의 기생 패치는
    각각 지지정된 크기의 원형 패턴으로 형성되는 밀리미터파 안테나.
PCT/KR2022/013313 2021-09-30 2022-09-06 밀리미터파 안테나 WO2023054926A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0129696 2021-09-30
KR1020210129696A KR102607436B1 (ko) 2021-09-30 2021-09-30 밀리미터파 안테나

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023054926A1 true WO2023054926A1 (ko) 2023-04-06

Family

ID=85780837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/013313 WO2023054926A1 (ko) 2021-09-30 2022-09-06 밀리미터파 안테나

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102607436B1 (ko)
WO (1) WO2023054926A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212717A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Hitachi Kokusai Electric Inc アンテナ装置
KR101679281B1 (ko) * 2015-11-18 2016-11-24 홍익대학교 산학협력단 이중 대역 편파조절 패치 안테나
KR101992620B1 (ko) * 2018-08-09 2019-06-25 주식회사 에이스테크놀로지 고이득 전방향성 안테나
KR20210073827A (ko) * 2019-12-11 2021-06-21 한국전자기술연구원 기생 링 구조를 이용한 광각 배열 안테나
KR102275167B1 (ko) * 2020-08-21 2021-07-08 주식회사 센서뷰 밀리미터파용 광대역 패치 안테나 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101973440B1 (ko) 2016-10-28 2019-09-02 삼성전기주식회사 안테나 및 이를 구비하는 안테나 모듈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009212717A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Hitachi Kokusai Electric Inc アンテナ装置
KR101679281B1 (ko) * 2015-11-18 2016-11-24 홍익대학교 산학협력단 이중 대역 편파조절 패치 안테나
KR101992620B1 (ko) * 2018-08-09 2019-06-25 주식회사 에이스테크놀로지 고이득 전방향성 안테나
KR20210073827A (ko) * 2019-12-11 2021-06-21 한국전자기술연구원 기생 링 구조를 이용한 광각 배열 안테나
KR102275167B1 (ko) * 2020-08-21 2021-07-08 주식회사 센서뷰 밀리미터파용 광대역 패치 안테나 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230046570A (ko) 2023-04-06
KR102607436B1 (ko) 2023-11-29
KR102607436B9 (ko) 2024-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018236174A1 (ko) 고 이득 안테나
WO2016027997A1 (ko) 이동통신 서비스용 옴니 안테나
WO2020231077A1 (ko) 불요 공진 억제 기능을 가지는 기지국 안테나 방사체
WO2016056767A1 (ko) 차량용 레이더 장치
US6118405A (en) Antenna arrangement
WO2018159988A1 (ko) 이중편파 옴니 안테나 및 이를 포함하는 기지국
WO2022225245A1 (ko) 저대역 방사체 및 이를 포함하는 다중 광대역 안테나
WO2022102862A1 (ko) 5g 듀얼 포트 빔포밍 안테나
WO2016148378A1 (ko) 이동통신 기지국의 안테나 장치 내의 신호 분배/결합 장치
WO2023054926A1 (ko) 밀리미터파 안테나
WO2015111932A1 (ko) 레이더 시스템의 안테나 장치
KR102275167B1 (ko) 밀리미터파용 광대역 패치 안테나 장치
WO2023080529A1 (ko) 고출력 슬롯 도파관 배열 안테나
WO2019216721A1 (ko) 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이
EP3516738A1 (en) Antenna device including parabolic-hyperbolic reflector
WO2023182753A1 (ko) 비발디 안테나 및 이를 포함하는 초광대역 안테나 모듈
WO2022154412A1 (ko) 히든 안테나 장치 및 이를 포함하는 차량
WO2021233353A1 (zh) 天线装置和无线电通信设备
WO2020214015A1 (ko) 이중 편파 기지국 안테나 방사체
WO2017043946A1 (ko) 소형화된 구조의 반사형 셀 어레이 안테나
EP4315511A1 (en) Wide scanning patch antenna array
WO2023113486A1 (ko) 가변 구조형 메타표면 안테나
WO2018199651A1 (ko) 차량용 안테나 장치
WO2022196933A1 (ko) 멀티 링크 통신을 위한 근거리 통신 안테나
WO2021101035A1 (ko) 안테나 패턴을 개선하기 위한 대칭 급전회로를 갖는 안테나

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22876701

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE