KR20040045242A - Printed Active Yagi-Uda Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 프린트형 능동 야기-우다 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무급전소자에 스위치를 장착하여 도파기 또는 반사기로 작용할 수 있게 한 프린트형 능동 야기-우다 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a printed active Yagi-Uda antenna, and more particularly, to a printed active Yagi-Uda antenna that can be operated as a waveguide or reflector by mounting a switch in a non-powered element.
종래의 지향성 안테나 중 가장 많이 이용되고 있는 야기-우다 안테나는 입체형으로 박형화가 어려우므로, 공기의 저항이 적게 요구되고 있는 비행체에 탑재하는 것이 어려울 뿐 아니라 일반 컴퓨터나 노트북 컴퓨터, 휴대용 단말기 등에 적용하는 것이 불가능하며, 다이폴 급전소자를 사용하고 있어 모노폴 급전소자에 비하여 약 2배 가까이 소자의 길이가 길어 전체적인 크기가 커지고 소형화하는데 제한이 따르게 된다.The Yagi-Uda antenna, which is the most widely used among the conventional directional antennas, has a three-dimensional shape and is difficult to be thinned. Therefore, it is not only difficult to mount it on an aircraft requiring less air resistance, but also to be applied to general computers, notebook computers, and portable terminals Since it is impossible to use a dipole feed element, the length of the element is about twice as long as that of the monopole feed element, and thus, the overall size is increased and the size is reduced.
따라서 특허 제355090호에는 접지면을 갖는 코플레나웨이브가이드(coplanar waveguide) 급전구조로 외측 도체를 쓰루홀을 사용하여 접지면과 연결하고, 코플레나 웨이브가이드에 연결하여 방사기를 평면형으로 형성하고, 지향성을 갖도록 상기한 방사기로부터 소정의 간격을 두고 상기한 방사기보다 짧은 길이로 도파기 및/또는 상기한 방사기보다 긴 길이의 반사기를 접지면으로부터 연장시켜 평면형으로 형성하는 평면 모노폴형 야기-우다 안테나를 제안하였다.Therefore, Patent No. 355090 has a coplanar waveguide feeding structure having a ground plane, and connects the outer conductor to the ground plane using a through hole, and connects the coplanar waveguide to form a radiator in a planar shape. A planar monopole type Yaw-Uda antenna, which is formed in a planar manner by extending the waveguide and / or the reflector of a length longer than the radiator from the ground plane at a predetermined distance from the radiator so as to have a directivity. Suggested.
상기한 특허 제355090호의 평면 모노폴형 야기-우다 안테나에 의하면, 다이폴 소자를 배열한 안테나 구조를 코플레나웨이브가이드 급전구조를 사용하여 외부 도체면을 접지면으로 사용하므로 다이폴 대신 모노폴을 배열 소자로 사용하여 길이를 반으로 줄이는 것이 가능하고, 평면형으로 소형 박형화가 가능하여 평면상에 쉽게 장착이 가능할뿐 아니라, 프린트 기판상에 직접 제작하므로 저가로 간단히 제작할 수 있는 장점이 있다.According to the planar monopole type Yagi-Uda antenna of Patent No. 355090, a monopole is used as an array element instead of a dipole because the antenna structure in which the dipole elements are arranged is used as the ground plane using the coplanar waveguide feeding structure. It can be used to reduce the length by half, and can be easily mounted on a flat board because it can be made thin and thin in a flat shape, and can be manufactured easily on a printed board at low cost.
또 특허 제355090호의 평면 모노폴형 야기-우다 안테나에 의하면, 공기의 저항을 피하기 위해 저자세형이 요구되는 미사일이나 비행기 등의 비행체 통신 및 전송시스템에 적합하며, 특히 비행체 후방으로의 최대 빔 방사 효과에 적절하다.In addition, according to the planar monopole type Yagi-Uda antenna of Patent No. 355090, it is suitable for aircraft communication and transmission systems such as missiles and airplanes that require low profile to avoid air resistance, and especially for the maximum beam radiation effect behind the aircraft. proper.
상기한 특허 제355090호의 평면 모노폴형 야기-우다 안테나에 있어서는 방사소자와 소정의 간격을 두고 설치되는 무급전소자가 도파기 또는 반사기로서 하나의 기능만을 수행하므로, 지향성의 방향을 변경시키는 것이 불가능하다. 즉 필요에 따라 다른 방향에서 무선통신으로 제어하는 것이 불가능하다.In the planar monopole type Yagi-Uda antenna of Patent No. 355090 described above, since the non-powered element installed at a predetermined distance from the radiating element performs only one function as a waveguide or reflector, it is impossible to change the direction of directivity. That is, it is impossible to control by wireless communication in other directions as necessary.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무급전소자의 중앙부분에 스위치를 장착하여 도파기에서 반사기로 또는 반사기에서 도파기로 그 기능을 변경시킬 수 있으므로 필요에 따라 지향성의 방향을 변경시키는 것이 가능한 프린트형 능동 야기-우다 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, it is possible to change the direction of the directionality as necessary because the function can be changed from the waveguide to the reflector or the reflector to the waveguide by mounting a switch in the center portion of the non-powered element It is an object of the present invention to provide a printable active Yaw antenna.
도 1은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 일실시예를 개략적으로 나타내는 사시도.1 is a perspective view schematically showing one embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도.2 is a perspective view schematically showing another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 일실시예 및 다른 실시예에 있어서 스위치소자를 설명하는 부분확대도.3 is a partially enlarged view illustrating a switch element in one embodiment and another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도.4 is a perspective view showing another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 또 다른 실시예를 나타내는 부분확대 단면도.Fig. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing yet another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 방사소자와 제1무급전소자 및 제2무급전소자와의 간격을 0.15λ로 한 경우의 방사패턴을 나타내는 그래프.Fig. 6 is a graph showing a radiation pattern when the distance between the radiating element, the first non-feeding element and the second non-feeding element is 0.15 lambda in another embodiment of the printed active Yaw-da antenna according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 방사소자와 제1무급전소자 및 제2무급전소자와의 간격을 0.17λ로 한 경우의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 7 is a graph showing a radiation pattern when the distance between the radiating element, the first non-feeding element and the second non-feeding element is 0.17 lambda in another embodiment of the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention. FIG.
도 8은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 최적화된 조건에서 연결/연결 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.8 is a graph showing radiation patterns of connected / connected conditions under optimized conditions in another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 최적화된 조건에서 차단/연결 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.9 is a graph showing the radiation pattern of the blocked / connected state under optimized conditions in another embodiment of the printed active Yaw-da antenna according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 최적화된 조건에서 연결/차단 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.Fig. 10 is a graph showing the radiation pattern of the connected / disconnected state under optimized conditions in another embodiment of the printed active Yaw-da antenna according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 최적화된 조건에서 차단/차단 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 11 is a graph showing a radiation pattern in a blocked / blocked state under optimized conditions in another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention. FIG.
도 12는 도 8은 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예를 비행체에 적용한 상태를 나타내는 사시도.12 is a perspective view showing a state in which another embodiment of the printed active Yagi-wooda antenna according to the present invention applied to the aircraft.
도 13은 도 12의 비행체에 적용한 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 차단/차단 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 13 is a graph showing a radiation pattern in a blocked / blocked state in another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention applied to the vehicle of FIG.
도 14는 도 12의 비행체에 적용한 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 차단/연결 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.14 is a graph showing a radiation pattern in a blocked / connected state in another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention applied to the vehicle of FIG.
도 15는 도 12의 비행체에 적용한 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 연결/차단 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 15 is a graph showing a radiation pattern in a connected / disconnected state in another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention applied to the vehicle of FIG.
도 16은 도 12의 비행체에 적용한 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예에 있어서 연결/연결 상태의 방사패턴을 나타내는 그래프.FIG. 16 is a graph showing a radiation pattern in a connected / connected state in another embodiment of a printed active Yaw-da antenna according to the present invention applied to the vehicle of FIG.
본 발명이 제안하는 프린트형 능동 야기-우다 안테나는 코플레나웨이브가이드(CPW;coplanar waveguide) 급전구조에 연결하여 유전체 기판의 한쪽면에 방사소자를 평면형으로 인쇄기술에 의해 형성하고, 지향성을 갖도록 상기한 방사소자로부터 소정의 간격을 두고 한쪽 또는 양쪽에 상기한 방사소자보다 짧은 길이로 상기한 방사소자와 평행하게 제1무급전소자를 형성하고, 상기한 제1무급전소자와 소정의간격을 두고 제1무급전소자의 연장선상에 상기한 제1무급전소자와 합한 길이가 상기한 방사소자의 길이보다 길게 제2무급전소자를 형성하고, 상기한 제1무급전소자와 제2무급전소자의 연결과 차단을 행하는 스위치소자를 상기한 제1무급전소자와 제2무급전소자 사이의 간격에 설치하여 이루어진다.The printed active Yagi-Uda antenna proposed by the present invention is connected to a coplanar waveguide (CPW) feeding structure to form a radiating element on one side of the dielectric substrate by a printing technique in a planar manner and to have directivity. A first non-powered element is formed parallel to the radiation element on one or both sides with a shorter distance than the radiation element at a predetermined distance from the radiation element, and a predetermined distance from the first non-powered element is formed. On the extension line of the first non-powered element, the second non-active element is formed to have a length that is longer than the length of the radiating element, the sum of the first non-active element and the first non-active element and the second non-active element. Switch elements for connecting and disconnecting elements are provided at intervals between the first non-powered element and the second non-powered element.
다음으로 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the printed active Yaw-da antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 일실시예는 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 코플레나 웨이브가이드 급전구조(4)에 연결하여 유전체 기판(2)의 한쪽면에 방사소자(10)를 평면형으로 인쇄기술에 의해 형성하고, 지향성을 갖도록 상기한 방사소자(10)로부터 소정의 간격을 두고 상기한 방사소자(10)와 평행하게 상기한 방사소자(10)보다 짧은 길이로 상기한 방사소자(10)와 평행하게 제1무급전소자(12)를 형성하고, 상기한 제1무급전소자(12)와 소정의 간격을 두고 제1무급전소자(12)의 연장선상에 상기한 제1무급전소자(12)와 합한 길이가 상기한 방사소자(10)의 길이보다 길게 제2무급전소자(14)를 형성하고, 상기한 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)의 연결과 차단을 행하는 스위치소자(20)를 상기한 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14) 사이의 간격에 설치하여 이루어진다.First, an embodiment of the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention is connected to the coplanar waveguide feeding structure 4 and radiated to one side of the dielectric substrate 2, as shown in Figs. The element 10 is formed by a printing technique in a planar shape, and has a length shorter than that of the radiating element 10 in parallel with the radiating element 10 at a predetermined distance from the radiating element 10 so as to have directivity. The first non-powered element 12 is formed parallel to the radiating element 10, and the first non-powered element 12 extends along the first non-powered element 12 at a predetermined interval. The second non-powered element 14 is formed to be longer than the length of the radiating element 10, the length of which is combined with the first non-powered element 12, and the first non-powered element 12 and 2, the first non-powered element 12 and the second non-powered element 14, the switch element 20 for connecting and disconnecting the non-powered element 14; It is made by installing at intervals between.
상기에서 제1무급전소자(12)의 길이를 방사소자(10)보다 짧은 길이로 형성하는 것으로 설명하였지만, 방사소자(10)의 동일한 길이로 형성하는 것도 가능하다. 그러나 도파기로서 기능하기 위해서는 방사소자(10)보다 짧은 길이로 형성하는 것이 바람직하다.Although the length of the first non-powered element 12 has been described as being shorter than the radiating element 10, it is also possible to form the same length of the radiating element 10. However, in order to function as a waveguide, it is preferable to form a shorter length than the radiating element 10.
상기한 방사소자(10)에는 급전선(8)이 연결된다.The feed line 8 is connected to the radiating element 10.
상기한 스위치소자(20)는 저전력으로 구동이 가능한 MEMS 스위치, PIN Diode 스위치 등을 이용하여 실시하는 것이 가능하다.The switch element 20 may be implemented using a MEMS switch, a PIN diode switch, and the like, which can be driven with low power.
상기한 스위치소자(20)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 온 또는 오프됨에 따라 상기한 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)를 연결(short) 또는 차단(open)하도록 구성한다.As illustrated in FIG. 3, the switch element 20 is connected to the first non-powered element 12 and the second non-powered element 14 as a result of being turned on or off. Configure.
상기에서 스위치소자(20)가 온(on)되어 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)를 서로 연결(short)시키는 경우에는 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)가 하나의 소자로 연결되어 기능하므로, 상기한 방사소자(10)의 길이보다 길게 되고, 전파방사를 억제하여 전후방비 개선 및 이득향상을 기대할 수 있는 반사기로서 작용하여 지향성을 부여한다.When the switch element 20 is turned on to connect the first non-powered element 12 and the second non-powered element 14 to each other (short), the first non-powered element 12 and the second Since the non-powered element 14 is connected and functioned as one element, it becomes longer than the length of the radiating element 10 and acts as a reflector that can suppress radio wave radiation and expect front and rear ratio improvement and gain improvement. Grant.
또 상기한 스위치소자(20)가 오프(off)되어 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)의 연결을 차단(open)하는 경우에는 제2무급전소자(14)와 분리되어 제1무급전소자(12)만이 기능하게 되므로, 상기한 방사소자(10)의 길이보다 짧게 되고, 전파방사를 유도하는 도파기로서 작용하여 지향성을 부여한다.In addition, when the switch device 20 is turned off and the connection between the first non-powered element 12 and the second non-powered element 14 is opened, the second non-powered element 14 and Since only the first non-powered element 12 is separated to function, it becomes shorter than the length of the radiating element 10, and acts as a waveguide to induce radio wave radiation to impart directivity.
상기에서 방사소자(10)와 상기한 제1무급전소자(12) 및 제2무급전소자(14)와의 간격은 다양하게 설정하여 형성하는 것이 가능하다. 예를 들면 λ/8, λ/4, λ/2 등의 간격이나 이외에도 필요에 따라 다양한 간격으로 설정하는 것이 가능하며, 바람직하게는 대략 λ/12∼λ/4의 범위에서 설정하는 것이 좋다.In the above, the distance between the radiating element 10 and the first non-powered element 12 and the second non-powered element 14 may be set in various ways. For example, it is possible to set at various intervals as well as intervals such as λ / 8, λ / 4, λ / 2 and the like, and preferably set in a range of approximately λ / 12 to λ / 4.
또 상기한 스위치소자(20)를 설치하기 위한 상기한 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14) 사이의 간격은 대략 0.01∼0.8㎜정도 범위에서 설정하여 형성하고, 대략 0.5㎜ 정도로 설정하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the distance between the first non-powered element 12 and the second non-powered element 14 for installing the switch element 20 is set in a range of approximately 0.01 to 0.8 mm, and is approximately 0.5 It is preferable to set to about mm and to form.
상기한 방사소자(10), 제1무급전소자(12), 제2무급전소자(14)는 반도체제조공정에서 많이 사용하는 인쇄기술이나 사진식각기술 등을 이용하여 유전체 기판(2)의 한쪽면에 평면형으로 형성한다.The radiating element 10, the first non-powered element 12, and the second non-powered element 14 are formed on one side of the dielectric substrate 2 by using a printing technique, a photolithography technique, or the like, which are frequently used in a semiconductor manufacturing process. It is formed flat on the surface.
그리고 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예를 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기한 제1무급전소자(12), (13) 및 제2무급전소자(14), (15)를 상기한 방사소자(10)의 양쪽으로 소정의 간격을 두고 형성한다.And another embodiment of the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention as shown in Fig. 2, the first non-powered element 12, 13 and the second non-powered element 14, 15 ) Are formed at both sides of the radiating element 10 at predetermined intervals.
상기와 같이 이루어지는 다른 실시예에 있어서는, 상기한 제1무급전소자(12), (13) 및 제2무급전소자(14), (15)의 사이에 설치하는 스위치소자(20), (21)의 작동에 따라 다양하게 도파기와 반사기의 기능을 얻을 수 있다.In another embodiment made as described above, the switch elements 20 and 21 provided between the first non-powered elements 12 and 13 and the second non-powered elements 14 and 15 described above. Depending on the operation of the), various functions of the waveguide and the reflector can be obtained.
즉 도 2에서 왼쪽의 스위치소자(20)를 온으로 하고 오른쪽의 스위치소자(21)를 오프로 하는 연결/차단(Short & Open)의 경우에는, 왼쪽의 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)는 서로 연결되어 반사기로 기능하고, 오른쪽의 제1무급전소자(13)와 제2무급전소자(15)는 서로 차단되어 제1무급전소자(13)가 도파기로서 기능한다. 따라서 방사소자(10)에는 오른쪽을 향하여 지향성이 부여된다.That is, in the case of the connection / blocking (Short & Open) in which the switch element 20 on the left side is turned on and the switch element 21 on the right side is turned off in FIG. The two non-powered elements 14 are connected to each other to function as reflectors, and the first non-powered element 13 and the second non-powered element 15 on the right are blocked from each other so that the first non-powered element 13 is a waveguide. Function as. Therefore, the radiating element 10 is provided with directivity toward the right.
또 왼쪽의 스위치소자(20)를 오프로 하고 오른쪽의 스위치소자(21)를 온으로 하는 차단/연결(Open & Short)의 경우에는, 왼쪽의 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14)는 서로 차단되어 제1무급전소자(12)가 도파기로 기능하고, 오른쪽의 제1무급전소자(13)와 제2무급전소자(15)는 서로 연결되어 반사기로서 기능한다. 따라서 방사소자(10)에는 왼쪽을 향하여 지향성이 부여된다.In addition, in the case of the Open / Short, in which the left switch element 20 is turned off and the right switch element 21 is turned on, the first non-powered element 12 and the second non-powered element on the left are turned off. The elements 14 are blocked from each other so that the first non-powered element 12 functions as a waveguide, and the first non-powered element 13 and the second non-powered element 15 on the right side are connected to each other to function as reflectors. Therefore, the radiating element 10 is provided with directivity toward the left.
그리고 왼쪽의 스위치소자(20)와 오른쪽의 스위치소자(21)를 모두 오프로 하는 차단/차단(Open & Open)의 경우에는, 왼쪽의 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14) 및 오른쪽의 제1무급전소자(13)와 제2무급전소자(15)가 각각 서로 차단되어 제1무급전소자(12) 및 제1무급전소자(13)가 각각 도파기로서 기능하고, 양쪽(왼쪽 및 오른쪽)을 향하여 지향성이 부여된다.In addition, in the case of the Open / Open, which turns off both the switch element 20 on the left side and the switch element 21 on the right side, the first non-powered element 12 and the second non-powered element ( 14) and the first non-powered element 13 and the second non-powered element 15 on the right side are respectively blocked so that the first non-powered element 12 and the first non-powered element 13 function as waveguides, respectively. Directivity is given toward both sides (left and right).
또한 왼쪽의 스위치소자(20)와 오른쪽의 스위치소자(21)를 모두 온으로 하는 연결/연결(Short & Short)의 경우에는, 왼쪽의 제1무급전소자(12)와 제2무급전소자(14) 및 오른쪽의 제1무급전소자(13)와 제2무급전소자(15)가 각각 서로 연결되어 각각 반사기로서 기능하고, 왼쪽과 오른쪽뿐만 아니라 도 2에서 전후방향으로의 지향성도 부여된다.In addition, in the case of the connection / connection (Short & Short) which turns on both the switch element 20 on the left side and the switch element 21 on the right side, the first non-powered element 12 and the second non-powered element (left) 14) and the first non-powered element 13 and the second non-powered element 15 on the right side are connected to each other to function as reflectors, respectively, and directivity in the front-rear direction in FIG.
상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described other embodiments, the present invention can be implemented in the same configuration as the above-described embodiment except for the above-described configuration, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기한 다른 실시예를 주파수 1.81GHz 대역에서 설계, 제작하여 특성을 측정하고, 측정 결과를 도 6 및 도 7에 나타낸다.Another embodiment described above is designed and fabricated in the frequency 1.81 GHz band to measure characteristics, and the measurement results are shown in FIGS. 6 and 7.
도 6은 방사소자(10)와 제1무급전소자(12), (13)와의 간격을 0.15λ로 설정하여 제작한 경우이며, 도 7은 방사소자(10)와 제1무급전소자(12), (13)와의 간격을 0.17λ로 설정하여 제작한 경우이다. 도 6 및 도 7 모두 각각 스위치소자(20), (21)를 온 또는 오프시켜 각각의 경우에 대하여 H-면 방사패턴을 측정하였다. 상기에서 스위치소자(20), (21)가 설치되는 제1무급전소자(12), (13)와 제2무급전소자(14), (15) 사이의 간격은 0.5㎜로 설정하였다.FIG. 6 illustrates a case in which the spacing between the radiating element 10 and the first non-powered elements 12 and 13 is set to 0.15λ, and FIG. 7 shows the radiating element 10 and the first non-powered element 12. ) And (13) are produced by setting the interval to 0.17λ. In FIG. 6 and FIG. 7, the H-plane radiation pattern was measured for each case by turning on or off the switch elements 20 and 21, respectively. In the above description, the distance between the first non-powered elements 12 and 13 and the second non-powered elements 14 and 15 on which the switch elements 20 and 21 are provided is set to 0.5 mm.
도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 스위치소자(20)를 온으로 하고 스위치소자(21)를 오프로 하는 연결/차단(Short & Open)의 경우 또는 스위치소자(20)를 오프로 하고 스위치소자(21)를 온으로 하는 차단/연결(Open & Short)의 경우에는 원하는 방향으로 지향성을 가지는 것이 확인되었다.As can be seen from FIG. 6 and FIG. 7, in the case of the connection & blocking (Short & Open) which turns on the switch element 20 and turns off the switch element 21, or turns off the switch element 20, In the case of the cut-off / connection (Open & Short) which turns on the switch element 21, it was confirmed to have directivity in the desired direction.
그리고 도 7로부터 알 수 잇는 바와 같이, 최적의 전후방비는 15.3㏈을 나타내고, ψ=270°, θ=90°방향으로 지향성을 갖는 프린트형 모노폴 야기-우다 안테나와 비교시 이득은 0.5㏈d, 전후방비는 0.17㏈정도 향상된 특성을 나타낸다.As can be seen from FIG. 7, the optimum front to back ratio is 15.3 ,, and the gain is 0.5 비교 d compared with the printed monopole Yada-Uda antenna having directivity in the direction of φ = 270 ° and θ = 90 °. The front to back ratio is about 0.17㏈.
도 8∼도 11에는 최적화된 상태의 상기한 다른 실시예의 좌표에 따른 E-면 및 H-면 방사패턴을 나타낸다. 즉 도 8에는 연결/연결 상태를 나타내고, 도 9에는 차단/연결 상태를 나타내고, 도 10에는 연결/차단 상태를 나타내고, 도 11에는 차단/차단 상태를 나타낸다.8-11 show the E-plane and H-plane radiation patterns according to the coordinates of the other embodiments described above in an optimized state. That is, Fig. 8 shows the connection / connection state, Fig. 9 shows the disconnection / connection state, Fig. 10 shows the connection / disconnection state, and Fig. 11 shows the disconnection / blocking state.
상기한 도 8∼도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, H-면에 있어서 최대이득 3.3㏈d, 전후방비 15.3㏈의 지향특성을 얻을 수 있다. 그리고 스위치소자(20), (21)의 간단한 스위칭작용(연결 및 차단)으로 원하는 방향으로 지향성을 높이는 것이 가능함을 확인할 수 있다.As can be seen from the above Figs. 8 to 11, the directivity of the maximum gain of 3.3 dBd and the front and rear ratio of 15.3 dB can be obtained in the H-plane. And it can be seen that it is possible to increase the directivity in the desired direction by a simple switching action (connection and disconnection) of the switch element (20), (21).
그리고 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 또 다른 실시예는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 외부도체인 접지면(6)을 쓰루홀(5)을 사용하여 코플레나웨이브가이드 급전구조(4)와 연결한다.And another embodiment of the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention, as shown in Figures 4 and 5, using the ground plane 6 of the outer conductor using the through hole (5) coplanar waveguide It is connected to the feeding structure (4).
상기한 쓰루홀(5)에는 도체(7)가 채워져 접지면(6)과 코플레나웨이브가이드 급전구조(4)를 연결하게 된다.The through hole 5 is filled with a conductor 7 to connect the ground plane 6 and the coplanar waveguide feeding structure 4.
상기한 또 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예 및 다른 실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Also in the above-described other embodiments, the present invention can be implemented in the same configurations as the above-described embodiments and other embodiments except for the above-described configuration, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
도 12에는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 다른 실시예를 비행체(30)의 수직안정판(fin)(32)에 설치한 상태를 나타낸다. 상기와 같이 비행체(30)의 수직안정판(32)에 설치하는 경우 비행체(30)의 뒤쪽 또는 앞쪽으로의 지향성을 필요에 따라 자유롭게 설정하는 것이 가능하고, 어떠한 상황(예를 들면 비행체(30)가 회전하는 경우 등)에서도 제어전파의 영향력을 증대시켜 비행체(30)의 진행방향을 정확하게 제어하는 것이 가능해진다.FIG. 12 shows a state in which another embodiment of the printed active Yaw-Uda antenna according to the present invention is installed in the vertical fin 32 of the aircraft 30. When installed on the vertical stabilization plate 32 of the aircraft 30 as described above, it is possible to freely set the directivity toward the rear or front of the aircraft 30 as needed, and in some situations (for example, the aircraft 30 In the case of rotation, etc.), the influence of the control radio waves can be increased to accurately control the direction of travel of the vehicle 30.
도 13∼도 16에는 몸통의 길이 900㎜, 지름 110㎜인 비행체(30)에 방사소자(10)와 제1무급전소자(12), (13) 사이의 간격을 0.17λ로 설정하고, 주파수 1.81㎓대역에서 제작하여 특성을 측정한 결과를 나타낸다. 도면에서 좌표를 따라 270°의 방향은 비행체(30)의 핀(32)상을 바라보고, 90°의 방향은 비행체의 정면을 바라보는 것이다.13 to 16, the spacing between the radiating element 10 and the first non-powered elements 12 and 13 is set to 0.17 lambda in the aircraft 30 having a body length of 900 mm and a diameter of 110 mm. It shows the result of measuring the characteristic produced in 1.81㎓ band. In the figure, the direction of 270 ° looks toward the fin 32 of the aircraft 30, and the direction of 90 ° looks toward the front of the aircraft.
상기에서 양쪽의 제1무급전소자(12), (13) 및 제2무급전소자(14), (15)가 동시에 반사기 또는 도파기로 작용하는 도 13 및 도 16의 경우에는 270°와 90°가 거의 같은 이득을 보이고 있으며, 0°와 180° 부근에서 원형도체의 영향을 받ㅇ 약간의 리플(ripple)을 형성한다.13 and 16 in which both the first non-powered elements 12, 13 and the second non-powered elements 14, 15 act simultaneously as reflectors or waveguides, in the case of FIGS. 13 and 16 Shows almost the same gain, with some ripple around 0 ° and 180 ° influenced by circular conductors.
또 양쪽의 제1무급전소자(12), (13) 및 제2무급전소자(14), (15)가 한 방향의 지향성을 가지도록 반사기와 도파기로 작용하는 도 14 및 도 15의 경우에는 차단된 쪽의 방향인 270°와 90°에서 2.9㏈d, 7.5㏈d의 이득과, 5.9㏈, 12㏈의 전후방비를 보인다. 상기에서 두 상태의 이득에 차이가 있는 이유로는 안테나를 중심으로 반사판 역할을 하는 상호비대칭적인 비행체(30)의 몸통에 의한 이미지 효과로 설명될 수 있으며, 이득의 상대적인 차이가 다소 나타났어도, 실제 적용시에는 안테나의 고유특성을 그대로 유지하며 원하는 방향으로 빔의 제어를 행할 수 있음이 확인되었다.14 and 15 in which both the first non-powered elements 12, 13 and the second non-powered elements 14, 15 act as reflectors and waveguides so as to have directivity in one direction. The gain of 2.9㏈d and 7.5 방향 d and the front and rear ratio of 5.9㏈ and 12㏈ are shown at 270 ° and 90 ° in the direction of cut off. The reason for the difference in the gain of the two states in the above can be explained by the image effect by the body of the mutually asymmetrical aircraft 30 that acts as a reflector around the antenna, even if the relative difference of the gain appeared somewhat, practical application It was confirmed that the beam can be controlled in a desired direction while maintaining the inherent characteristics of the antenna.
상기에서는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above description of the preferred embodiment of the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention, the present invention is not limited to this, but the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the accompanying drawings. It is possible and this also belongs to the scope of the present invention.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나에 의하면, 모노폴을 방사소자로 사용하므로 길이를 줄일 수 있고, 인쇄기술이나 사진식각기술 등을 이용하여 평면형으로 형성하므로 소형, 박형화가 가능하다.According to the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention as described above, since the monopole is used as a radiating element, the length can be reduced, and since it is formed in a planar shape using a printing technique or a photolithography technique, it can be made compact and thin. Do.
또 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나에 의하면, 평면상에 쉽게 장착이 가능할 뿐 아니라, 프린트 기판상에 직접 제작함으로써 저가로 간단히 제작할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention, not only can be easily mounted on a flat surface, but also directly manufactured on a printed board has an advantage of being easily manufactured at low cost.
그리고 본 발명에 따른 프린트형 능동 야기-우다 안테나에 의하면, 스위치소자의 작동에 의하여 지향성을 자유롭게 선택하는 것이 가능하므로, 비행체의 방향선회나 컴퓨터나 휴대폰 등의 자세 등에 대응하여 항상 유리한 쪽으로 유지하는 것이 가능하다.In addition, according to the printed active Yagi-Uda antenna according to the present invention, since the directivity can be freely selected by the operation of the switch element, it is always desirable to maintain the favorable direction in response to the turning direction of the aircraft or the posture of the computer or the mobile phone. It is possible.
특히 비행기나 미사일 등의 경우에 상대방의 교란전파에 방해받지 않으면서 제어전파를 전송하거나 데이터를 받을 수 있으므로 매우 효과적이며, 컴퓨터나 휴대폰 등의 경우에도 사무실이나 주변기기의 간섭에 의한 효율의 저하를 빔 절환 지향성 편파 다이버스티로 최소화하는 것이 가능하다.Especially in the case of an airplane or a missile, it is very effective because it can transmit control radio waves or receive data without being disturbed by the other party's disturbing radio waves. It is possible to minimize with switching directional polarization diversity.
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