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KR100734005B1 - Single-feed dual-band circularly polarized single patch antenna - Google Patents

Single-feed dual-band circularly polarized single patch antenna Download PDF

Info

Publication number
KR100734005B1
KR100734005B1 KR1020060005299A KR20060005299A KR100734005B1 KR 100734005 B1 KR100734005 B1 KR 100734005B1 KR 1020060005299 A KR1020060005299 A KR 1020060005299A KR 20060005299 A KR20060005299 A KR 20060005299A KR 100734005 B1 KR100734005 B1 KR 100734005B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ground plate
square patch
slot
circular polarization
center
Prior art date
Application number
KR1020060005299A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
양운근
김혁진
Original Assignee
인천대학교 산학협력단
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 인천대학교 산학협력단 filed Critical 인천대학교 산학협력단
Priority to KR1020060005299A priority Critical patent/KR100734005B1/en
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Publication of KR100734005B1 publication Critical patent/KR100734005B1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62BHAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B62B5/06Hand moving equipment, e.g. handle bars
    • B62B5/069Removable sleeves on handle bars, e.g. for protection against germs

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

A single rectangular patch antenna for receiving a single-feed dual-band circular polarization is provided to reduce waste of a space by minimizing a space occupied when being mounted to a vehicle or a moving body. A single rectangular patch antenna for receiving a single-feed dual-band circular polarization includes a ground plate(100), a rectangular patch(200), and a dielectric layer. The rectangular patch(200) is installed at an upper part of the ground plate(100) to be spaced apart from the ground plate(100). The dielectric layer(300) is installed between the ground plate(100) and the rectangular patch(200). The rectangular patch(200) includes an outer slot(210), a center slot(220), and a feeding point(230). The outer slot(210) is formed in a lengthwise direction of a side inside each side of a rectangle. The center slot(220) is formed in a diagonal direction of the rectangle at a center surrounded by the outer slot(210). The feeding point is installed between the outer slot and the center slot.

Description

단일급전 이중대역 원형편파 수신용 단일 사각패치 안테나{Single-Feed Dual-Band Circularly Polarized Single Patch Antenna}Single-Feed Dual-Band Circularly Polarized Single Patch Antenna}

도1은 본 발명의 구체적 실시예의 개략적인 정면도로서, 외곽슬롯의 형태가 'ㄱ'자 형태인 경우이다.1 is a schematic front view of a specific embodiment of the present invention, where the shape of the outer slot is a 'b' shape.

도2는 본 발명의 구체적 실시예의 개략적인 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a specific embodiment of the present invention.

도3은 원형편파의 패턴을 도시하고 있다.3 shows a pattern of circular polarization.

도4는 본 발명의 구체적 실시예에 따른 (a) 반사계수(S11), (b) 스미스챠트(Smith chart), 및 (c) 방사패턴에 관한 것이다.4 relates to (a) reflection coefficients (S 11 ), (b) Smith chart, and (c) radiation patterns according to a specific embodiment of the present invention.

도5는 본 발명의 다른 구체적 실시예의 개략적인 정면도로서, 외곽슬롯의 형태가 도1과는 다름을 알 수 있다.Figure 5 is a schematic front view of another specific embodiment of the present invention, it can be seen that the shape of the outer slot is different from FIG.

도6은 도5에 도시된 본 발명의 구체적 실시예에 따른 (a) 반사계수(S11), (b) 스미스챠트(Smith chart), 및 (c) 방사패턴에 관한 것이다.FIG. 6 relates to (a) reflection coefficients (S 11 ), (b) Smith chart, and (c) radiation patterns according to a specific embodiment of the present invention shown in FIG. 5.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100:접지판100: ground plate

200:사각패치200: square patch

210:외곽슬롯(slot)210: Outer slot

220:중앙슬롯(slot)220: center slot

230:급전점230: feeding point

300:유전체층300: dielectric layer

기술분야Field of technology

본 발명은 이중대역 원형편파 신호를 수신하기 위한 패치 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세히는 접지판; 상기 접지판의 상부에 설치되되, 상기 접지판과 이격되어 설치되는 사각패치; 및, 상기 접지판과 상기 사각패치 사이에 구비되는 유전체층;을 포함하여 구성되는 수신용 안테나에 관한 기술이다.The present invention relates to a patch antenna for receiving a dual band circularly polarized signal, more specifically, a ground plate; A square patch installed above the ground plate and spaced apart from the ground plate; And a dielectric layer provided between the ground plate and the square patch.

종래기술Prior art

근래에 와서 위성 방송 수신용으로 패치 안테나가 많이 사용되고 있다. 패치 안테나는 유전체 손실과 급전 손실에 의해 안테나의 이득이 제한을 받고, 주파수 대역폭이 좁으며, 가용 전력량이 적다는 단점을 가지고 있지만, 실험실 규모로 제작이 가능하며, MIC(Microwave Integrated Circuit)화 기술에 의해 대량 생산이 가능하고, 넓은 주파수 대역에서 널리 사용될 수 있다는 장점이 있으며, 특히 크기가 작고 가벼워서 고속으로 이동하는 인공위성, 로켓트, 미사일 및 광대역 레이다용 안테나로 활용되고 있다. Recently, patch antennas have been widely used for satellite broadcasting reception. Patch antennas have the disadvantages of limited antenna gain due to dielectric loss and feed loss, narrow frequency bandwidth, and low amount of power available, but can be manufactured on a laboratory scale, and MIC (Microwave Integrated Circuit) technology It can be mass-produced and can be widely used in a wide frequency band. Especially, it is used as an antenna for satellites, rockets, missiles and broadband radars moving at high speed due to its small size and light weight.

위성에서 송출하는 신호는 주로 원형편파를 사용하는데, 이러한 원형편파는 우편파(RHCP, Right-Hand Circular Polarization)와 좌편파(LHCP ; Left-Hand Circular Polarization)로 구분될 수 있다. Signals transmitted from satellites mainly use circular polarization, which can be classified into right-hand circular polarization (RHCP) and left-hand circular polarization (LHCP).

파형의 편파는 공간의 어느 한 점에서 시간의 함수로 움직이는 순간적인 전기장의 벡터에 의해 정의되며, 선형편파, 타원형편파, 원형편파 등으로 구분된다. The polarization of a waveform is defined by a vector of instantaneous electric fields moving as a function of time at any point in space, and is divided into linear polarization, elliptical polarization, and circular polarization.

도3은 원형편파의 패턴을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram showing a pattern of circular polarization.

z(+) 방향으로 진행하는 파형의 x,y 방향 전기장 성분은 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. The electric field components in the x and y directions of the waveform traveling in the z (+) direction may be represented by Equations 1 and 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

Ex = E1 sin(ωt - βz)E x = E 1 sin (ωt-βz)

[수학식 2][Equation 2]

Ey = E2 sin(ωt - βz + δ)E y = E 2 sin (ωt-βz + δ)

여기서, E1은 x축으로 선형편파된 파형의 진폭, E2는 y축으로 선형편파된 파형의 진폭이고, β는 위상정수, δ는 Ey 가 Ex 를 앞서가는 위상각이다. Here, E 1 is the amplitude of the waveform linearly polarized on the x-axis, E 2 is the amplitude of the waveform linearly polarized on the y-axis, β is a phase constant and δ is a phase angle where E y leads E x .

원형 편파는 두 개의 선형편파된 성분이 진폭이 같고, 90°의 위상차가 될 때 생성되며, 안테나의 뒤쪽에서 파형의 진행방향을 바라보았을 때, 시계방향으로 회 전하는 우편파 및 반시계방향으로 회전하는 좌편파로 구분된다. Circular polarization is generated when two linearly polarized components have the same amplitude and are 90 ° out of phase, and rotate clockwise and rotate counterclockwise when the wave direction is seen from the rear of the antenna. It is divided into left polarization.

보통 방송을 송신하는 위성의 송출 신호는 원형편파를 대부분 사용한다. Usually, satellites transmitting broadcast signals mostly use circular polarization.

DMB와 GPS위성과 같은 경우 우선회 원형편파(RHCP : Right-Hand Circular Polarized Wave)를 송출하는데 지상에서의 수신용안테나 또한 동일 편파 특성을 갖는 우선회 원형편파(RHCP) 안테나를 사용한다. In case of DMB and GPS satellites, RHCP is used to transmit right-hand circular polarized wave (RHCP) and terrestrial receiving antenna on the ground also uses RHCP antenna with same polarization characteristics.

기존의 안테나는 단일 패치면 위에 패치의 구조변화를 통해 단일대역에서 원형편파를 발생하여 송수신용으로 사용하였고, 적층구조를 갖는 안테나를 사용하여 각 패치면 위에 원형편파를 발생하였다. Conventional antennas are used for transmitting and receiving circular polarization in a single band by changing the structure of the patch on a single patch surface, and circular polarization is generated on each patch surface by using an antenna having a stacked structure.

적층구조는 두 개의 패치가 각각의 피드점을 이용하여 적층이 되는 구조적인 모습을 가지고 있으며, 적층 구조는 각 패치면마다 단일대역의 원형편파 신호를 수신하는 기능을 하였다. The stacked structure has a structural appearance in which two patches are stacked using respective feed points, and the stacked structure receives a single band circular polarization signal for each patch surface.

그러나, 적층구조로 인하여 안테나의 제작이 어렵고, 경제적으로도 단일 패치보다 제작비가 두 배의 차이가 나는 문제점이 있다.However, it is difficult to manufacture the antenna due to the laminated structure, and there is a problem that the manufacturing cost is twice as large as that of the single patch economically.

따라서 이와 같이 기존의 두 개의 안테나로 DMB 및 GPS 등과 같은 각각의 신호를 수신했었던 점을 보안하기 위해, 단일 패치면 위에 단일 피드점과 다중 슬롯구조를 사용하여 이중대역에서 같은 특성을 가지는 원형편파 신호를 송수신할 수 있는 단일 패치 안테나의 필요성이 대두되었다.Therefore, in order to secure the point where two signals such as DMB and GPS are received by two conventional antennas, a circularly polarized signal having the same characteristics in a dual band using a single feed point and a multiple slot structure on a single patch surface There is a need for a single patch antenna capable of transmitting and receiving signals.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명은 단일 패치면 위에 다중 슬롯구조를 가지게 함으로써, 이중대역에서 원형편파를 발생시키고, 하나의 안테나로 두 가지의 신호를 수신할 수 있는 수단을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.The present invention, which was created to solve the above problems, has a multi-slot structure on a single patch surface, thereby providing a means for generating circular polarization in a dual band and receiving two signals with one antenna. It is an object of the invention.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 구성은 다음과 같다.The configuration of the present invention created to achieve the above object is as follows.

본 발명은 접지판; 상기 접지판의 상부에 설치되되, 상기 접지판과 이격되도록 설치되는 사각패치; 및, 상기 접지판과 상기 사각패치 사이에 구비되는 유전체층;을 포함하여 구성되는 수신용 안테나에 있어서, 상기 사각패치는 사각형의 각 변의 내측에 변의 길이 방향으로 형성되는 외곽슬롯(slot); 상기 슬롯에 의하여 둘러싸인 중앙부에 사각형의 대각선 방향으로 형성되는 중앙슬롯(slot); 및, 상기 외곽슬롯과 상기 중앙슬롯 사이에 구비되어 전기가 공급되는 급전점;을 포함하여 구성된다.The present invention is a ground plate; A square patch installed on the ground plate and spaced apart from the ground plate; And a dielectric layer provided between the ground plate and the square patch, wherein the square patch comprises: an outer slot formed in a longitudinal direction of a side of each side of a quadrangle; A center slot formed in a diagonal direction of a quadrangle at a center portion surrounded by the slot; And a feed point provided between the outer slot and the center slot to supply electricity.

도1은 본 발명의 구체적 실시예의 개략적인 정면도이고, 도2는 본 발명의 구체적 실시예의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic front view of a specific embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a specific embodiment of the present invention.

도1 및 도2에 도시된 바에 의하면, 본 발명의 구체적 실시예는 접지판(100)과 접지판(100)의 상부에 이격되어 설치되는 사각패치(200)를 포함하여 구성된다. As shown in Figures 1 and 2, a specific embodiment of the present invention includes a ground plate 100 and a square patch 200 is installed spaced apart on the upper surface of the ground plate 100.

또한, 접지판(100)과 사각패치(200) 사이에는 유전체층(300)이 구비된다.In addition, a dielectric layer 300 is provided between the ground plate 100 and the square patch 200.

상기 사각패치(200)는 외곽슬롯(210)의 형태가 'ㄱ'자 형태인 경우를 도시하고 있는데, 'ㄱ'자의 절곡점이 사각패치(200)의 모서리 부분에 위치하고, 외곽슬롯(210)에 의하여 둘러싸인 중앙부에 사각형의 대각선 방향으로 형성되는 중앙슬롯 (220)을 포함하고 있으며, 동판(copper) 등이 그 재료로 사용된다.The square patch 200 shows a case where the shape of the outer slot 210 is a 'b' shape, the bending point of the 'b' is located at the corner of the square patch 200, the outer slot 210 A central slot 220 formed in a diagonal direction of a quadrangle is formed in the central part surrounded by a center, and copper or the like is used as the material.

중앙슬롯(220)이 도1 또는 도5에 도시된 바와 같은 대각선 방향으로 형성되는 경우에는 우선회 원형편파를 수신할 수 있고, 이와 다른 대각선 방향(즉 도1 또는 도5에 도시된 중앙슬롯(220)과 수직을 이루는 방향)으로 형성되는 경우에는 좌선회 원형편파를 수신할 수 있다.When the center slot 220 is formed in a diagonal direction as shown in FIG. 1 or 5, it is possible to receive the first circular polarization, and in other diagonal directions (that is, the center slot shown in FIG. 1 or 5). If it is formed in a direction perpendicular to 220) it can receive a left circular circular polarization.

다시 말하면, 필요에 따라 중앙슬롯(220)의 방향이 달리 형성되도록 하여 우선회 원형편파 또는 좌선회 원형편파를 선택적으로 수신할 수 있는 모델을 구현할 수 있다.In other words, the direction of the center slot 220 may be differently formed as necessary to implement a model capable of selectively receiving a first circular polarization or a left circular circular polarization.

전기가 공급되는 급전점(230)은 외곽슬롯(210)과 중앙슬롯(220) 사이의 사각패치(200) 상에 구비되는데, 보다 자세히는 사각패치(200)의 두 대각선이 교차하는 중심점에서 소정의 거리만큼 이격된 장소에 위치하게 된다. The feed point 230 to which electricity is supplied is provided on the square patch 200 between the outer slot 210 and the center slot 220, and more specifically, at a center point where two diagonal lines of the square patch 200 cross each other. It will be located in a place spaced by

급전점(230)에는 저잡음증폭기(low noise amplifier)의 입력단 또는 회로부와 연결되는 커넥터(connector) 또는 동축 케이블의 심선이 접속된다.The feed point 230 is connected to a core of a connector or a coaxial cable connected to an input terminal or a circuit of a low noise amplifier.

도5는 본 발명의 다른 구체적 실시예로서 사각형의 각 변의 내측에 변의 길이 방향으로 형성되는 직선 형태의 외곽슬롯(210)이 구비된다.Figure 5 is a specific embodiment of the present invention is provided with a linear outer slot 210 formed in the longitudinal direction of the sides of each side of the rectangle.

즉 도1의 경우나 도5의 경우 모두 외곽슬롯(210)이 대칭형으로 배열됨을 알 수 있다.That is, it can be seen that the outer slots 210 are symmetrically arranged in both cases of FIG. 1 and FIG. 5.

접지판(100)도 사각패치(200)와 마찬가지로 사각형으로 구성되되, 사각패치(200) 보다 큰 면적을 가지며, 동판(copper) 등이 그 재료로 사용된다.The ground plate 100 also has a rectangular shape similar to the square patch 200, and has a larger area than the square patch 200, and copper or the like is used as the material.

이와 같이 접지판(100)을 사각패치(200)와 동일한 형태의 사각형으로 구성하 는 이유는 사각패치(200) 표면에서 방사되는 방사패턴을 대칭적으로 원형에 가깝게 유도하여 원하지 않은 방향으로의 방사량을 최소화하고 수직 방향으로 집중되게 하여 위성신호를 잘 수신하기 위함이다.The reason for configuring the ground plate 100 as a square having the same shape as that of the square patch 200 is to induce a radiation pattern radiated from the surface of the square patch 200 to be symmetrically close to the circular radiation dose in an undesired direction. This is to receive satellite signal well by minimizing and concentrating in the vertical direction.

이와 같은 접지판(100)에는 커넥터 접지부 또는 동축 케이블 접지선이 접속되고, 접지판(100)과 그 상부에 설치되는 그 상부에 설치되는 사각패치(200)는 상호 간에 소정의 간격을 유지하도록 이격되어 있다.A connector grounding part or a coaxial cable grounding wire is connected to the grounding plate 100, and the grounding plate 100 and the square patch 200 installed at an upper portion of the grounding plate 100 are spaced apart from each other to maintain a predetermined gap therebetween. It is.

유전체층(300)은 사각패치(200)와 접지판(100) 사이의 공간에 설치되는데, 공기(air), 세라믹, 테프론, 또는 FR4 가운데 어느 하나의 재료로 구성된다.The dielectric layer 300 is installed in the space between the square patch 200 and the ground plate 100, and is made of any one material of air, ceramic, Teflon, or FR4.

유전체층(300)은 상기한 바와 같이 여러 가지 재료가 사용될 수 있으며, 제작의 편의성 및 제작 단가를 고려할 경우에는 유전율이 낮은 공기(유전율: 1)를 사용하는 것이 바람직하며, 제작의 편의성보다 안테나의 소형화를 추구할 경우에는 상대적으로 유전율이 높은 세라믹, 테프론 또는 FR4와 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.As the dielectric layer 300, various materials may be used as described above, and in consideration of fabrication convenience and manufacturing cost, it is preferable to use air having a low dielectric constant (dielectric constant: 1). When pursuant to, it is preferable to use a material such as ceramic, Teflon or FR4 having a relatively high dielectric constant.

도4는 도1에 도시된 본 발명의 구체적 실시예에 따른 (a) 반사계수(S11), (b) 스미스챠트(Smith chart), 및 방사패턴에 관한 것이다.FIG. 4 relates to (a) reflection coefficients (S 11 ), (b) Smith chart, and radiation pattern according to a specific embodiment of the invention shown in FIG. 1.

도4에 사용된 사각패치(200) 및 접지판(100)의 구체적 규격은 다음과 같다.Specific specifications of the square patch 200 and the ground plate 100 used in Figure 4 are as follows.

접지판(100)은 정사각형으로서 한 변의 길이(L1)는 63 ㎜ 이고, 사각패치(200)도 정사각형으로서 한 변의 길이(L2)는 52 ㎜ 이다. The ground plate 100 is square, and the length L1 of one side is 63 mm, and the square patch 200 is also square, and the length L2 of one side is 52 mm.

외곽슬롯(210)의 한 변 길이(L3)는 21 ㎜ 이고, 그 폭(W1)은 1 ㎜ 이고, 사각패치(200)의 일측 단부에서 외곽슬롯(210)까지의 거리(W2)는 2 ㎜ 이다.One side length L3 of the outer slot 210 is 21 mm, its width W1 is 1 mm, and the distance W2 from one end of the rectangular patch 200 to the outer slot 210 is 2 mm. to be.

중앙슬롯(220)의 길이(L4)는 20.85 ㎜ 이고, 그 폭(W3)은 3 ㎜ 이다.The length L4 of the center slot 220 is 20.85 mm, and the width W3 is 3 mm.

급전점(230)은 사각패치(200)의 두 대각선이 교차하는 중심점의 아래에 구비되는데, 사각패치(200)의 일측 단부에서 급전점(230)까지의 거리(Fg)는 13 ㎜ 인 바, 두 대각선이 교차하는 중심점과 급전점(230) 사이의 거리도 13 ㎜ 가 된다.The feed point 230 is provided below the center point where two diagonal lines of the square patch 200 cross each other, and the distance Fg from one end of the square patch 200 to the feed point 230 is 13 mm, The distance between the center point where the two diagonal lines intersect and the feed point 230 is also 13 mm.

또한 유전체층(300)은 제작의 편의성 및 제작 단가를 고려하여 유전율이 1인 공기(air) 자체를 사용하였다.In addition, the dielectric layer 300 used air itself having a dielectric constant of 1 in consideration of manufacturing convenience and manufacturing cost.

이와 같은 조건으로 제작된 이중대역 사각 패치 안테나의 측정 결과치가 도4에 도시되어 있다.The measurement results of the dual band square patch antenna fabricated under such conditions are shown in FIG.

도4(a)는 반사계수(S11)를 나타내는데, -10 dB 를 기준으로 낮은 대역에서 2.346 GHz 내지 2.473 GHz 로 127 MHz 의 대역폭을 가지며, 높은 대역에서 3.379 GHz 내지 3.501 GHz 로 122 MHz 의 대역폭을 가짐을 보여준다.4 (a) shows the reflection coefficient S 11 , which has a bandwidth of 127 MHz from 2.346 GHz to 2.473 GHz in the low band based on −10 dB and a bandwidth of 122 MHz from 3.379 GHz to 3.501 GHz in the high band. Shows that

도4(b)는 스미스챠드(Smith chart)를 나타내는데, 이중 대역에서 원형편파를 발생시키는 kink가 형성된 것을 확인할 수 있다.Figure 4 (b) shows the Smith chart (Smith chart), it can be seen that the kink is formed to generate a circular polarization in the dual band.

도4(c)는 방사패턴을 보여주는데, 2.30 GHz 와 3.45 GHz 에서 각각 6.94 dBi 및 5.78 dBi의 이득을 가졌으며, 반전력 빔폭은 72.95°및 76.51°가 됨을 확인할 수 있다.4 (c) shows the radiation pattern, which has gains of 6.94 dBi and 5.78 dBi at 2.30 GHz and 3.45 GHz, respectively, and the half power beam widths are 72.95 ° and 76.51 °.

즉, 단일 급전점(230)을 구비한 단일 사각패치(200) 안테나의 설계가 가능함 을 확인할 수 있으며, 유전체층(300)의 종류, 외곽슬롯(210) 및 중앙슬롯(220)의 크기, 형태 및 위치 등을 조정하여 주파수를 조정한다면 다양한 대역폭에서 이중대역 원형편파 신호의 수신용으로 사용할 수 있는 응용모델을 구현할 수 있는 바, 디지털 멀티미디어 방송 및 지피에스 신호 수신용으로도 적용이 가능하다.That is, it can be seen that the design of a single square patch 200 antenna having a single feed point 230 is possible, the type of dielectric layer 300, the size and shape of the outer slot 210 and the center slot 220 and If you adjust the frequency by adjusting the position, you can implement an application model that can be used for the reception of dual-band circularly polarized signal in various bandwidths, it can be applied to digital multimedia broadcasting and GPS signal reception.

도6은 도5에 도시된 형태의 사각패치(200) 및 접지판(100)을 사용하여 측정한 결과를 도시하고 있다.FIG. 6 illustrates measurement results using the square patch 200 and the ground plate 100 of the type shown in FIG. 5.

도6에 사용된 사각패치(200) 및 접지판(100)의 구체적 규격은 다음과 같다.Specific specifications of the square patch 200 and the ground plate 100 used in Figure 6 are as follows.

접지판(100)은 정사각형으로서 한 변의 길이(L1)는 63 ㎜ 이고, 사각패치(200)도 정사각형으로서 한 변의 길이(L2)는 52 ㎜ 이다. The ground plate 100 is square, and the length L1 of one side is 63 mm, and the square patch 200 is also square, and the length L2 of one side is 52 mm.

외곽슬롯(210)의 한 변 길이(L3)는 38 ㎜ 이고, 그 폭(W1)은 1 ㎜ 이고, 사각패치(200)의 일측 단부에서 외곽슬롯(210)까지의 거리(W2)는 2 ㎜ 이다.One side length L3 of the outer slot 210 is 38 mm, its width W1 is 1 mm, and the distance W2 from one end of the rectangular patch 200 to the outer slot 210 is 2 mm. to be.

중앙슬롯(220)의 길이(L4)는 20 ㎜ 이고, 그 폭(W3)은 3 ㎜ 이다.The length L4 of the center slot 220 is 20 mm, and the width W3 is 3 mm.

급전점(230)은 사각패치(200)의 두 대각선이 교차하는 중심점의 아래에 구비되는데, 사각패치(200)의 일측 단부에서 급전점(230)까지의 거리(Fg)는 13 ㎜ 인 바, 두 대각선이 교차하는 중심점과 급전점(230) 사이의 거리도 13 ㎜ 가 된다.The feed point 230 is provided below the center point where two diagonal lines of the square patch 200 cross each other, and the distance Fg from one end of the square patch 200 to the feed point 230 is 13 mm, The distance between the center point where the two diagonal lines intersect and the feed point 230 is also 13 mm.

또한 유전체층(300)은 제작의 편의성 및 제작 단가를 고려하여 유전율이 1인 공기(air) 자체를 사용하였다.In addition, the dielectric layer 300 used air itself having a dielectric constant of 1 in consideration of manufacturing convenience and manufacturing cost.

도6(a)에 도시된 반사계수(S11)에 의하면, -10 dB 를 기준으로 낮은 대역에 서 128 MHz 의 대역폭을 가지며, 높은 대역에서 116 MHz 의 대역폭을 가짐을 보여준다.The reflection coefficient S 11 shown in FIG. 6 (a) shows that the bandwidth has a bandwidth of 128 MHz in the low band and a bandwidth of 116 MHz in the high band based on -10 dB.

도6(b)는 스미스챠드(Smith chart)를 나타내는데, 이중 대역에서 원형편파를 발생시키는 kink가 형성된 것을 확인할 수 있다.Figure 6 (b) shows a Smith chart, it can be seen that the kink is formed to generate a circular polarization in the dual band.

도6(c)는 방사패턴을 보여주는데, 2.40 GHz 와 3.90 GHz 에서 각각 6.32 dBi 및 7.63 dBi의 이득을 가졌으며, 반전력 빔폭은 69.19°및 68.47°가 됨을 확인할 수 있다.6 (c) shows a radiation pattern, which has gains of 6.32 dBi and 7.63 dBi at 2.40 GHz and 3.90 GHz, respectively, and the half power beamwidths are 69.19 ° and 68.47 °.

즉, 도4의 경우와 마찬가지로 단일 급전점(230)을 구비한 단일 사각패치(200) 안테나의 설계가 가능함을 확인할 수 있으며, 유전체층(300)의 종류, 외곽슬롯(210) 및 중앙슬롯(220)의 크기, 형태 및 위치 등을 조정하여 주파수를 조정한다면 다양한 대역폭에서 이중대역 원형편파 신호의 수신용으로 사용할 수 있는 응용모델을 구현할 수 있는 바, 디지털 멀티미디어 방송 및 지피에스 신호 수신용으로도 적용이 가능하다.That is, as in the case of Figure 4 it can be seen that it is possible to design a single square patch 200 antenna having a single feed point 230, the type of dielectric layer 300, the outer slot 210 and the center slot 220 If the frequency is adjusted by adjusting the size, shape, and position of the CEM), it is possible to implement an application model that can be used to receive dual-band circularly polarized signals at various bandwidths, and it is also applicable to digital multimedia broadcasting and GPS signal reception. It is possible.

상기한 구성의 본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.Technical effects according to the present invention of the above configuration is as follows.

첫째,이중대역 원형편파 신호를 하나의 안테나로 수신하기 위한 것으로써 단일 패치면 위에 다중 슬롯구조를 가지게 함으로써, 이중대역에서 원형편파를 발생시키고, 하나의 안테나로 이중대역 원형편파 신호를 수신할 수 있다.First, to receive a dual-band circular polarized signal with a single antenna and to have a multi-slot structure on a single patch surface, to generate a circular polarized wave in a dual band, and to receive a dual-band circular polarized signal with one antenna. have.

둘째, 차량 또는 이동체에 탑재 시 차지하는 공간을 최소화하여 공간의 낭비 를 줄일 수 있다.Second, it is possible to reduce the waste of space by minimizing the space occupied when mounted on a vehicle or a moving object.

다시 말하면, 접지판의 상부에 하나의 사각패치가 배열되는 단순한 구조로 이루어지고 유전율이 큰 물질을 유전체로 사용하여 제작되는 안테나의 크기를 소형화하여 안테나가 차지하는 공간을 최소화 할 수 있다.In other words, it is made of a simple structure in which one rectangular patch is arranged on the ground plate, and the size of the antenna manufactured by using a material having a high dielectric constant as the dielectric can be minimized to minimize the space occupied by the antenna.

셋째, 안테나의 제작단가를 최소화하여 경제성을 추구할 수 있다.Third, economical efficiency can be pursued by minimizing the manufacturing cost of the antenna.

다시 말하면, 본 발명의 안테나는 접지판의 상부에 사각패치가 배열되며, 접지판과 사각패치 사이의 유전체로 공기(air)를 이용할 수도 있는 바, 제작이 용이하고 제작단가도 줄일 수 있는데, 기존의 적층형 안테나에 비하여 재료비를 절반 이하로 줄일 수 있다.In other words, the antenna of the present invention is a rectangular patch is arranged on the top of the ground plate, bar may be used as a dielectric (air) between the ground plate and the square patch, it is easy to manufacture and reduce the manufacturing cost, Compared to stacked antennas, the material cost can be reduced to less than half.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 접지판;Ground plate; 상기 접지판의 상부에 설치되되, 상기 접지판과 이격되도록 설치되는 사각패치; 및,A square patch installed on the ground plate and spaced apart from the ground plate; And, 상기 접지판과 상기 사각패치 사이에 구비되는 유전체층;A dielectric layer provided between the ground plate and the square patch; 을 포함하여 구성되는 수신용 안테나에 있어서,In the receiving antenna configured to include, 상기 사각패치는,The square patch, 사각형의 각 변의 내측에 변의 길이 방향으로 형성되는 외곽슬롯(slot);An outer slot formed in the longitudinal direction of the sides of each side of the quadrangle; 상기 외곽슬롯에 의하여 둘러싸인 중앙부에 사각형의 대각선 방향으로 형성되는 중앙슬롯(slot); 및,A center slot formed in a diagonal direction of a quadrangle at a center portion surrounded by the outer slots; And, 상기 외곽슬롯과 상기 중앙슬롯 사이에 구비되어 전기가 공급되는 급전점;A feed point provided between the outer slot and the center slot to supply electricity; 을 포함하여 구성되거나,Or including 또는,or, 접지판;Ground plate; 상기 접지판의 상부에 설치되되, 상기 접지판과 이격되도록 설치되는 사각패치; 및,A square patch installed on the ground plate and spaced apart from the ground plate; And, 상기 접지판과 상기 사각패치 사이에 구비되는 유전체층;A dielectric layer provided between the ground plate and the square patch; 을 포함하여 구성되는 수신용 안테나에 있어서,In the receiving antenna configured to include, 상기 사각패치는,The square patch, 사각형의 각 변의 내측에 변의 길이 방향으로 형성되는 외곽슬롯(slot);An outer slot formed in the longitudinal direction of the sides of each side of the quadrangle; 상기 외곽슬롯에 의하여 둘러싸인 중앙부에 사각형의 대각선 방향으로 형성되는 중앙슬롯(slot); 및,A center slot formed in a diagonal direction of a quadrangle at a center portion surrounded by the outer slots; And, 상기 외곽슬롯과 상기 중앙슬롯 사이에 구비되어 전기가 공급되는 급전점;A feed point provided between the outer slot and the center slot to supply electricity; 을 포함하여 구성되고,It is configured to include, 상기 급전점에는 저잡음증폭기(low noise amplifier)의 입력단 또는 회로부와 연결되는 커넥터(connector) 또는 동축 케이블의 심선이 접속되고,The feed point is connected to a core of a connector or a coaxial cable connected to an input terminal or a circuit portion of a low noise amplifier, 상기 접지판에는 커넥터 접지부 또는 동축 케이블 접지선이 접속되고,The ground plate is connected to the connector ground or coaxial cable ground wire, 상기 유전체층은 공기(air), 세라믹, 테프론, 또는 FR4 가운데 어느 하나로 구성되되,The dielectric layer is composed of any one of air, ceramic, Teflon, or FR4, 상기 외곽슬롯은 상기 사각패치의 각 모서리에 'ㄱ'자 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 단일급전 이중대역 원형편파 수신용 단일 사각패치 안테나.The outer slot is a single square patch antenna for receiving a single-feed dual-band circular polarization, characterized in that provided in the 'b' shape on each corner of the square patch. 제3항에서,In claim 3, 상기 접지판은 사각형인 것을 특징으로 하는 단일급전 이중대역 원형편파 수신용 단일 사각패치 안테나.Single ground patch antenna for receiving a single-feed dual-band circular polarization, characterized in that the ground plate is a square. 제3항에서,In claim 3, 상기 중앙슬롯의 형성방향에 따라 우선회 원형편파 또는 좌선회 원형편파를 선택적으로 수신할 수 있는 것을 특징으로 하는 단일급전 이중대역 원형편파 수신용 단일 사각패치 안테나.Single square patch antenna for receiving single-feed dual-band circular polarization, characterized in that it can selectively receive the first-order circular polarization or left-circling circular polarization according to the formation direction of the center slot.
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