KR100823102B1

KR100823102B1 - Transceiver high gain hybrid antenna

Info

Publication number: KR100823102B1
Application number: KR1020060107027A
Authority: KR
Inventors: 지삼현
Original assignee: 신영테크비젼(주)
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-11-01

Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에 사용되는 고 이득 안테나에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 도플러 레이더 원리를 이용하며 브랜취(branch) 급전 선로화하여 1~30GHz 대역에서 대상물을 감지하기 위한 하이브리드 송신부 및 수신부와, 상기 송신부 및 상기 수신부의 송수신 아이솔레이션(isolation) 위상 차이 발생 문제를 해결하기 위해 그라운드(GND) 판넬을 축소하여 마이크로 스트립 배열된 안테나를 구성하는 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a high gain antenna used in a wireless communication system, and more particularly, a hybrid transmitter and receiver for detecting an object in a band of 1 to 30 GHz by using a Doppler radar principle and branch feed lines. And, to solve the problem of transmitting and receiving isolation (isolation) phase difference of the transmitting unit and the receiving unit relates to a transmission and reception high gain hybrid antenna constituting a microstrip array antenna by reducing the ground (GND) panel.

Description

Hybrid antenna for high gain of transmission and reception

도 1은 종래의 일반적인 마이크로 스트립 안테나의 구조를 나타내는 도면.1 is a view showing the structure of a conventional general microstrip antenna.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나 구조의 마이크로 스트립 상면 평면도.2 is a top plan view of a microstrip of a hybrid antenna structure for transmitting and receiving high gain according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나 구조의 마이크로 스트립 저면 평면도.3 is a bottom plan view of a microstrip bottom of a hybrid antenna structure for transmit and receive high gain according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나의 대상물 감지 범위 플로트도를 도시하는 도면.4 is a diagram illustrating an object sensing range float diagram of a hybrid antenna for transmit and receive high gain according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나와 종래 안테나의 아이솔레이션에 대한 실험 결과인 성능 차이를 나타낸 도면.FIG. 5 is a diagram illustrating a performance difference which is an experimental result of the isolation between a transmission / reception high gain hybrid antenna and a conventional antenna according to an embodiment of the present invention. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

51,71: 송신부 52,72: 수신부51, 71: transmitter 52, 72: receiver

53,73: 하이브리드부 500,700: 안테나 단53,73: hybrid unit 500,700: antenna stage

600: 그라운드 판넬 800: 그라운드 흡수체600: ground panel 800: ground absorber

본 발명은 하이브리드(hybrid) 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도플러 레이더 원리를 이용하며 브랜취(branch) 급전 선로화하여 1~30GHz 대역에서 대상물을 감지하기 위한 하이브리드 송신부 및 수신부와, 상기 송신부 및 상기 수신부의 송수신 아이솔레이션(isolation) 위상 차이 발생 문제를 해결하기 위해 그라운드(GND) 판넬을 축소하여 마이크로 스트립 배열된 안테나를 구성하는 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid antenna, and more particularly, a hybrid transmitter and receiver for detecting an object in a band of 1 to 30 GHz by using a Doppler radar principle and branch feeding line, and the transmitter and In order to solve the problem of phase difference between transmission and reception (isolation) of the receiver, the present invention relates to a hybrid antenna for transmission / reception and high gain, which reduces a ground (GND) panel to form a microstrip array antenna.

일반적으로 무선통신 시스템에는 다이폴 안테나, 야기 안테나, 마이크로스트립 안테나 등이 주로 사용되고 있으며, 특히 마이크로 스트립 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 회로기판상에 구현된 패턴을 이용한 평면 안테나로서 기판의 밑면 전 체를 하나의 금속판을 이용하여 접지면(103)으로 처리하고 그 상부에 소정 두께의 유전체 기판(102)을 적층한 후 유전체 위에 패치(101) 형상을 구현한 것이므로 제작 및 형상 변경이 용이하고 소형화, 경량화가 가능하다.Generally, a dipole antenna, a yagi antenna, and a microstrip antenna are mainly used in a wireless communication system. In particular, the microstrip antenna is a flat antenna using a pattern implemented on a circuit board as shown in FIG. Is processed to the ground plane 103 using a single metal plate and a dielectric substrate 102 having a predetermined thickness is laminated thereon, and thus the shape of the patch 101 is implemented on the dielectric. Light weight is possible.

그러나, 이와 같은 마이크로 스트립 안테나는 근본적인 속성이 공진형 안테나이므로 주파수 대역폭이 수 % 이하로 좁고 이득이 낮기 때문에 고 이득을 얻기 위해 배열 안테나로 설계할 경우 각 소자간의 정확한 설계조건이 필요하며 안테나의 크기가 증가하는 문제점이 있다.However, since the microstrip antenna is a resonant antenna whose fundamental property is a narrow frequency bandwidth of several percent or less and low gain, when designing an array antenna to obtain high gain, accurate design conditions between elements are required. There is a problem that increases.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마이크로 스트립 기판상에 송신부 및 수신부와 그라운드 판넬, 각각의 넓이를 동일시함과 상기 송신부 및 상기 수신부와 상기 그라운드 판넬 각각의 사이 갭을 최소화하여 아이솔레이션 발생을 저지하는 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나를 제공한다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, and to identify the width of each of the transmitter and the receiver and the ground panel on the microstrip substrate, and to minimize the gap between the transmitter and the receiver and the ground panel to minimize the isolation Provides a hybrid antenna for transmission and reception high gain to prevent the occurrence.

또한, 본 발명은 대상물 감지 이득을 높이기 위해 2개의 송신부 및 수신부를 두어 전후방비가 우수하며 높은 지향성과 이득을 취할 수 있는 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나를 제공한다. In addition, the present invention provides a hybrid antenna for transmitting and receiving high gain having excellent front and rear ratio, high directivity and gain by having two transmitters and receivers to increase the object detection gain.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나는, 마이크로 스트립 기판의 상면에 도플러 레이더 원리를 이용하여 1~30GHz 대역에서 대상물을 감지하기 위한 신호 출력부인 송신부와, 상기 송신부의 신호를 대상물에 부딪쳐 돌아오는 반향 신호를 수렴하기 하기 위한 수신부와, 상기 송신부 및 상기 수신부의 브랜취 급전 선로화한 하이브리드부를 포함하여 1쌍으로 구성된 안테나단과;In order to achieve the above object, a transmission / reception high gain hybrid antenna of the present invention includes a transmitter, which is a signal output unit for detecting an object in a band of 1 to 30 GHz using a Doppler radar principle on an upper surface of a microstrip substrate, and a signal of the transmitter. An antenna stage comprised of a pair including a receiver for converging an echo signal returned from the signal, and a hybrid section of the transmitter and the branch feed line of the receiver;

상기 송신부 및 상기 수신부의 감지 신호 송수신의 아이솔레이션(isolation) 위상 차이를 제거하기 위한 그라운드 판넬; 및A ground panel for removing an isolation phase difference between transmitting and receiving sensed signals of the transmitter and the receiver; And

상기 마이크로 스트립 기판의 저면에 전기적 에너지를 열에너지로 변환해 전자파를 흡수·소멸시켜 노이즈를 제거하기 위한 흡수체;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And an absorber for converting electrical energy into thermal energy on the bottom of the microstrip substrate to absorb and extinguish electromagnetic waves to remove noise.

상기 송신부 및 상기 수신부와 상기 그라운드 판넬, 각각의 넓이는 동일하며 상기 송신부 및 상기 수신부를 상기 그라운드 판넬 길이의 절반 길이로 형성하여 상기 송신부 및 상기 수신부와 상기 그라운드 판넬 각각의 사이 갭을 최소화하는 것을 특징으로 한다.The transmitter, the receiver, and the ground panel, each having the same width, and form the transmitter and the receiver to be half the length of the ground panel to minimize the gap between each of the transmitter, the receiver and the ground panel. It is done.

상기 안테나단은 안테나단은 대상물 감지 이득을 높이기 위해 1~2쌍의 송신부 및 수신부를 두는 것을 특징으로 한다.The antenna stage is characterized in that the antenna stage has one or two pairs of transmitters and receivers to increase the object detection gain.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나 구조의 마이크로 스트립 상면 평면도이고, 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나 구조의 마이크로 스트립 저면 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나의 대상물 감지 범위 플로트도를 도시하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나와 종래 안테나의 아이솔레이션에 대한 실험 결과인 성능 차이를 나타낸 도면이다.2 is a top plan view of a microstrip top transmit / receive hybrid antenna structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a top view of a microstrip bottom view of a transmit / receive high gain hybrid antenna structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating an object detection range float diagram of a hybrid antenna for high transmit / receive high gain according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an experiment for isolating a hybrid antenna for high transmit / receive high gain and a conventional antenna according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the performance difference as a result.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 송수신 고 이득용 하이브리드 안테나는, 마이크로 스트립 기판의 상면에 도플러 레이더 원리를 이용하여 1~30GHz 대역에서 대상물을 감지하기 위한 신호 출력부인 송신부(51,71)와, 상기 송신부(51,71)의 신호를 대상물에 부딪쳐 돌아오는 반향 신호를 수렴하기 하기 위한 수신부(52,72)와, 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)의 브랜취 급전 선로화한 하이브리드부(53,73)를 포함하여 1쌍으로 구성된 안테나 단(500,700)과, 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)의 감지 신호 송수신의 아이솔레이션(isolation) 위상 차이를 제거하기 위한 그라운드 판넬(600)로 구성하고, 마이크로 스트립 기판의 저면에는 전기적 에너지를 열에너지로 변환해 전자파를 흡수·소멸시켜 노이즈를 제거하기 위한 그라운드 흡수체(800)가 구비된다. 상기 아이솔레이션(isolation) 위상 차이는 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)가 취해야 할 본 발명의 안테나 신호 위상과 잡음(=노이즈) 위상의 차이를 의미한다. 상기 아이솔레이션(isolation) 위상 차이를 제거는 상기 잡음 위상을 제거하여 정확한 상기 안테나 신호 위상을 추출하는 것이다.As shown in Figures 2 to 5, the transmission and reception high gain hybrid antenna of the present invention, the signal output unit for detecting the object in the 1 ~ 30GHz band using the Doppler radar principle on the upper surface of the microstrip substrate 51, 71, and receivers 52 and 72 for converging echo signals returned by hitting the signals of the transmitters 51 and 71 to the object, and the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72. Isolation of transmission / reception of sensing signals of a pair of antenna stages 500, 700 including a branch feed line hybrid unit 53,73, and the transmitters 51,71 and the receivers 52,72. A ground absorber 800 is provided on the bottom surface of the microstrip substrate to convert electrical energy into thermal energy to absorb and dissipate electromagnetic waves to remove noise. The. The isolation phase difference means a difference between an antenna signal phase and a noise (= noise) phase of the present invention to be taken by the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72. Eliminating the isolation phase difference removes the noise phase to extract the correct antenna signal phase.

여기서, 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)와 상기 그라운드 판넬(600), 각각의 넓이는 동일하며 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)를 상기 그라운드 판넬(600) 길이의 절반 길이로 형성하여 상기 송신부 및 상기 수신부와 상기 그라운드 판넬 각각의 사이 갭을 최소화하게 된다.Here, the widths of the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72 and the ground panel 600 are the same, and the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72 are connected to the ground panel. It is formed to a length of half of the (600) length to minimize the gap between each of the transmitter and the receiver and the ground panel.

여기서, 상기 안테나단(500,700)은 대상물 감지 이득을 높이기 위해 1~2쌍의 송수신부(51,52,71,72)를 구성하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the antenna stages 500 and 700 constitute one or two pairs of transceivers 51, 52, 71, and 72 in order to increase an object sensing gain.

이하에서는 본 발명에 따른 작동 방법을 설명한다.Hereinafter will be described the operation method according to the present invention.

먼저, 마이크로 스트립 기판의 상면 송신부(51,71)에서 일정 범위내의 대상물을 탐지하기 위해 일정 주기로 신호를 송출하게 된다.First, the upper surface transmitters 51 and 71 of the microstrip substrate transmit signals at regular intervals to detect an object within a predetermined range.

이어서, 상기 신호에 탐지된 대상물이 있을 시 신호를 반향 시켜 수신부(52,72)로 신호를 인가하게 된다. Subsequently, when there is an object detected in the signal, the signal is reflected and applied to the receivers 52 and 72.

이때, 그라운드 흡수체(800)는 상기 반향된 신호를 열에너지로 변환해 전자파를 흡수·소멸시켜 노이즈를 제거하게 된다.At this time, the ground absorber 800 converts the reflected signal into thermal energy to absorb and extinguish electromagnetic waves to remove noise.

그리고, 상기 안테나 단(500,700)의 신호 이득을 높이기 위해 1쌍의 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)를 두어 신호의 정확성을 높인다. 이때, 도 4에 도시한 바와 같이 안테나 단(500,700)의 대상물 감지 범위를 전방위 감시한다. 또한, 도 5는 종래 안테나(검정색 실선, 100)와 본 발명 안테나(빨간색 실선, 200)의 아이솔레이션에 대한 실험 결과를 보인 것으로써, 성능 차이가 확연함을 알 수 있다.In order to increase the signal gain of the antenna stages 500 and 700, a pair of the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72 are provided to increase the signal accuracy. At this time, as shown in Figure 4 monitors the object detection range of the antenna stage (500,700) omni-directional. In addition, FIG. 5 shows experimental results of the isolation of the conventional antenna (black solid line 100) and the present invention antenna (red solid line 200), and it can be seen that the performance difference is obvious.

전술한 바와 같이, 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)와 상기 그라운드 판넬(600), 각각의 넓이는 동일하며 상기 송신부(51,71) 및 상기 수신부(52,72)를 상기 그라운드 판넬(600) 길이의 절반 길이로 형성하여 상기 송신부 및 상기 수신부와 상기 그라운드 판넬 각각의 사이 갭을 최소화하여 송,수신부(51,52,71,72)의 감지 신호 송수신의 아이솔레이션(isolation) 위상 차이를 제거하게 한다. As described above, the widths of the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72 and the ground panel 600 are the same, and the transmitters 51 and 71 and the receivers 52 and 72 are the same. Isolation of transmitting and receiving sensing signals of the transmitting and receiving units 51, 52, 71, and 72 by minimizing the gap between the transmitter and the receiving unit and the ground panel by forming the half of the length of the ground panel 600. Allows you to eliminate phase differences.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환과 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백한 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It is obvious to those who have it.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 아이솔레이션(isolation) 위상 차이와 전자파 노이즈를 제거하여 보다 더 정확한 송수신 안테나를 제작할 수 있으며, 전후방비가 우수한 이점이 있고, 소형화 및 경량화가 가능하고 구조가 간단하여 대량생산에 따른 원가 절감과 균일한 특성을 얻을 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention configured as described above, it is possible to manufacture a more accurate transmit and receive antenna by removing the isolation phase difference and electromagnetic noise, and has the advantage of excellent front and rear ratio, miniaturization and light weight, simple structure, mass production It has the effect of obtaining cost reduction and uniform characteristics.

Claims

Transmitter, which is a signal output unit for detecting an object in the 1 ~ 30GHz band by using the Doppler radar principle on the upper surface of the microstrip substrate, a receiver for converging an echo signal that hits the signal from the transmitter and returns, and the transmitter And a pair of antenna units including a hybrid unit formed of a branch feed line of the receiver unit;

A ground panel for removing an isolation phase difference between transmitting and receiving sensed signals of the transmitter and the receiver; And

And an absorber for converting electrical energy into thermal energy on the bottom surface of the microstrip substrate to absorb and dissipate electromagnetic waves and to remove noise.

The method of claim 1,

The transmitter, the receiver, and the ground panel, each having the same width, and form the transmitter and the receiver to be half the length of the ground panel to minimize the gap between each of the transmitter, the receiver and the ground panel. Transmission and reception high gain hybrid antenna.

The method of claim 1,

The antenna stage is a high-gain hybrid antenna for transmission and reception, characterized in that for configuring one to two pairs of transceivers to increase the object detection gain.