KR100863573B1 - Quad Refiller Spiral Antenna Structure - Google Patents
Quad Refiller Spiral Antenna Structure Download PDFInfo
- Publication number
- KR100863573B1 KR100863573B1 KR1020060092473A KR20060092473A KR100863573B1 KR 100863573 B1 KR100863573 B1 KR 100863573B1 KR 1020060092473 A KR1020060092473 A KR 1020060092473A KR 20060092473 A KR20060092473 A KR 20060092473A KR 100863573 B1 KR100863573 B1 KR 100863573B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pillar
- antenna structure
- quadrefill
- spiral antenna
- radiating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
- H01Q11/08—Helical antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/247—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set with frequency mixer, e.g. for direct satellite reception or Doppler radar
-
- 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
- H01Q1/362—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith for broadside radiating helical antennas
-
- 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
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
본 발명은 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 제공하기 위한 것으로, 기둥(10)과; 상기 기둥(10) 위에 형성된 기둥 상판부(12)와; 상기 기둥(10)에 형성된 제 1 방사소자(13)와; 상기 기둥 상판부(12)에 형성되고, 한 쪽 끝은 상기 제 1 방사소자(13)와 전기적으로 연결되며, 다른 한 쪽 끝은 서로 간에 개방되어 개방된 QHA 안테나(1)를 형성하는 제 2 방사소자(15); 및 상기 제 1 방사소자(13)와 전기적으로 연결되고, 상기 기둥(10)에 형성된 임피던스 개선부(17);를 포함하여 구성함으로서, 두 개의 방사소자를 결합하여 소형화를 이루고 끝이 피더기판부에 접지된 가지를 제 1 방사소자에 연결하여 안테나의 입력 임피던스를 개선하여 소형화로 인해 저하된 방사패턴, 방사효율, 축비, 안테나 이득을 보상할 수 있게 되는 것이다.The present invention is to provide a quad refiller spiral antenna structure, the pillar (10); A pillar upper plate portion 12 formed on the pillar 10; A first radiating element (13) formed on the pillar (10); The second radiation is formed in the column upper plate portion 12, one end is electrically connected to the first radiating element 13, the other end is open to each other to form an open QHA antenna (1) Element 15; And an impedance improving unit 17 electrically connected to the first radiating element 13 and formed on the pillar 10 to combine the two radiating elements to form a miniaturized and feeder substrate portion. By connecting the branch grounded to the first radiating element to improve the input impedance of the antenna it is possible to compensate for the radiation pattern, radiation efficiency, axial ratio, antenna gain that is degraded due to miniaturization.
QHA, 헬리컬, GPS, RFID, 위성, DMB, 안테나, 세라믹 QHA, Helical, GPS, RFID, Satellite, DMB, Antenna, Ceramic
Description
도 1은 도 1은 종래 위성 통신용 패치 안테나의 구조도이다.1 is a structural diagram of a patch antenna for a conventional satellite communication.
도 2는 종래 헬리컬 안테나의 구조도이다.2 is a structural diagram of a conventional helical antenna.
도 3은 종래 QHA 안테나의 구조도이다.3 is a structural diagram of a conventional QHA antenna.
도 4는 종래 QHA 안테나의 개략도이다.4 is a schematic diagram of a conventional QHA antenna.
도 5는 종래 QHA 안테나의 구성을 보인 사시도이다.5 is a perspective view showing the configuration of a conventional QHA antenna.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 세라믹 원형 실린더를 이용한 1/4 또는 3/4 파장 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 보인 사시도이다.Figure 6 is a perspective view showing a 1/4 or 3/4 wavelength quad refiller spiral antenna structure using a ceramic circular cylinder according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 세라믹 원형 실린더를 이용한 1/2 또는 1파장 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 보인 사시도이다.7 is a perspective view illustrating a 1/2 or 1 wavelength quad refiller spiral antenna structure using a ceramic circular cylinder according to an embodiment of the present invention.
도 8은 도 6 및 도 7에서 기둥의 다양한 구성예를 보인 도면이다.8 is a diagram illustrating various configuration examples of the pillar in FIGS. 6 and 7.
도 9는 도 6 및 도 7에서 기둥과 제 1 방사소자의 다양한 구성예를 보인 도면이다.FIG. 9 is a view illustrating various configuration examples of the pillar and the first radiating element in FIGS. 6 and 7.
도 10은 도 9에서 제 1 방사소자의 다양한 구성예를 보인 도면이다.FIG. 10 is a view illustrating various configuration examples of the first radiating element in FIG. 9.
도 11은 도 6 및 도 7에서 기둥과 제 2 방사소자의 다양한 구성예를 보인 도면이다.FIG. 11 is a view illustrating various configuration examples of the pillar and the second radiating element in FIGS. 6 and 7.
도 12는 도 11에서 제 2 방사소자의 다양한 구성예를 보인 도면이다.12 is a view illustrating various configuration examples of the second radiating element in FIG. 11.
도 13은 도 12에서 제 2 방사소자가 좌우 반전된 형태로 구성된 예를 보인 도면이다.FIG. 13 illustrates an example in which the second radiating element is configured to be inverted left and right in FIG. 12.
도 14a 내지 도 14h는 도 6에 따른 다양한 구조의 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 보인 사시도이다.14A to 14H are perspective views illustrating quadrefill spiral antenna structures having various structures according to FIG. 6.
도 15a 내지 도 15d는 도 7에 따른 다양한 구조의 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 보인 사시도이다.15A to 15D are perspective views illustrating quadrefill spiral antenna structures having various structures according to FIG. 7.
도 16은 도 6 및 도 7에서 기둥부, 제 1 방사소자, 피더 기판부의 구성예를 보인 도면이다.16 is a view showing an example of the configuration of the pillar portion, the first radiating element, the feeder substrate portion in FIGS.
도 17은 도 6 및 도 7에서 상판에 급전하는 구조를 보인 도면이다.FIG. 17 is a view illustrating a structure of feeding power to the upper plate in FIGS. 6 and 7.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 개방된 QHA 구조1: open QHA structure
10 : 기둥 12 : 기둥 상판부10: pillar 12: pillar top plate
13 : 제 1 방사소자 15 : 제 2 방사소자13: first radiating element 15: second radiating element
17 : 임피던스 개선부 19 : 피더 기판부17
2 : 단락된 QHA 구조2: shorted QHA structure
20 : 기둥 22 : 기둥 상판부20: pillar 22: pillar top plate
23 : 제 1 방사소자 25 : 제 2 방사소자23: first radiating element 25: second radiating element
27 : 임피던스 개선부 29 : 피더 기판부27: impedance improving portion 29: feeder substrate portion
30 : 기둥(속이 채워진 경우) 30A : 기둥(속이 빈 경우)30: pillar (when filled) 30A: pillar (if hollow)
4 : QHA 구조 4A : QHA 구조4:
4B : 상판 급전의 경우 4C : 하판 급전의 경우4B:
40A ~ 40C : 기둥 43A ~ 43H : 제 1 방사소자40A to 40C:
46A : 급전부46A: feeder
50, 52A : (다양한) 기둥 52 : 기둥 상판부50, 52A: (various) column 52: column top plate
55 : 제 2 방사소자(한 쪽 끝이 서로 연결된 경우)55: second radiating element (when one end is connected to each other)
55A : 제 2 방사소자(한 쪽 끝이 서로 개방된 경우)55A: second radiating element (when one end is open to each other)
59, 59A : 피더 기판부59, 59A: feeder substrate portion
7 : 쿼드리필러 안테나 7A : 쿼드리필러 안테나7: quad refiller
70 : 기둥(유전체, 기판, 세라믹) 70A : 기둥(플라스틱 사출)70: pillar (dielectric, substrate, ceramic) 70A: pillar (plastic injection)
73 : 제 1 방사소자(패턴인쇄)73: first radiation element (pattern printing)
73A : 제 1 방사소자(와이어 또는 프레스 안테나)73A: first radiating element (wire or press antenna)
74 : 접촉부(납땜) 79 : 피더 기판부74 contact portion (solder) 79 feeder substrate portion
79A : 그라운드부(GND) 79B : 피더 회로부79A: Ground part (GND) 79B: Feeder circuit part
79C : LNA 그라운드부 79D : LNA 회로부79C: LNA ground portion 79D: LNA circuit portion
80 : 기둥 82 : 기둥 상판부80: pillar 82: pillar upper plate
83 : 제 1 방사소자 85 : 제 2 방사소자83: first radiating element 85: second radiating element
87 : 임피던스 개선부 88 : 2차 피더부87: impedance improvement unit 88: secondary feeder unit
88A : 제 1 급전점 88B : 제 2 급전점88A:
89 : 1차 피더부89: primary feeder
[1] Kilgus, C.C, "Multielement Fractional Turn Helices", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. AP-16, No. 4, July PP.400-501 (1968)[1] Kilgus, C.C, "Multielement Fractional Turn Helices", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. AP-16, No. 4, July PP. 400-501 (1968)
[2] Kilgus, C.C, "Resonant Quadrifilar Helix", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. AP-17, No. 3, May PP. 349-351 (1969)[2] Kilgus, C.C, "Resonant Quadrifilar Helix", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. AP-17, No. 3, May PP. 349-351 (1969)
[3] Bricker, R.W., "A Shaped Beam Antenna for Satellite Data Communication", IEEE AP-S Int. Symp. Digest, October pp. 121-126 (1976)[3] Bricker, R. W., "A Shaped Beam Antenna for Satellite Data Communication", IEEE AP-S Int. Symp. Digest, October pp. 121-126 (1976)
[4] Patton, W.T., "The Backfire Bifilar Helical Antenna", Antenna Laboratory Resort 61, AD289084, Univ. of Illinois, Urbana, IL, September 1962[4] Patton, W.T., "The Backfire Bifilar Helical Antenna", Antenna Laboratory Resort 61, AD 289084, Univ. of Illinois, Urbana, IL, September 1962
[5] Kilgus, C.C, "Resonant Quadrifilar Helix Design", Microwave Journal, Vol. 13, No. 12, December pp. 49-54 (1970)[5] Kilgus, C.C, "Resonant Quadrifilar Helix Design", Microwave Journal, Vol. 13, No. 12, December pp. 49-54 (1970)
[6] Adam, A.T, R.K. Greenough, R.F. Wallenberg, A. Mendlovics, and C. Lumjiak, "The Quadrifilar Helix Antenna", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. Ap-22, No. 2, March pp. 173-178 (1974)[6] Adam, A.T, R.K. Greenough, R. F. Wallenberg, A. Mendlovics, and C. Lumjiak, "The Quadrifilar Helix Antenna", IEEE Trans. Antennas and Propagation, Vol. Ap-22, no. 2, March pp. 173-178 (1974)
[7] 대한민국 특허청 출원번호 제 20-2006-0003127 호 (출원일 : 2006년 02월 03일), "휴대 무선 통신 장치에서의 위성 통신용 안테나 모듈"[7] Korean Intellectual Property Office Application No. 20-2006-0003127 (filed February 02, 2006), "Antenna module for satellite communication in mobile wireless communication device"
[8] 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2004-0014926 호 (출원일 : 2004년 03월 05일), "휴대 무선통신 장치용 안테나"[8] Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2004-0014926 (Application Date: March 05, 2004), "Antenna for Portable Wireless Communication Device"
[9] 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2000-7008943 호 (출원일 : 2000년 08월 16일), "적응성 멀티필러 안테나"[9] Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2000-7008943 (Application date: August 16, 2000), "Adaptive multi-pillar antenna"
[10] 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2002-7003119 호 (출원일 : 2002년 03월 08일), "적응형 멀티필러 안테나"[10] Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2002-7003119 (filed March 08, 2002), "Adaptive multi-pillar antenna"
[11] 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2005-0067681 호 (출원일 : 2005년 07월 26일), "핸드셋 쿼드리파일러 나선형 안테나 기계적 구조들"[11] Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2005-0067681 (filed July 26, 2005), "Handset Quadreplier Spiral Antenna Mechanical Structures"
[12] 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2005-0022253 호 (출원일 : 2005년 03월 17일), "네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나"[12] Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2005-0022253 (filed March 17, 2005), "Antenna with four spiral radiator structures"
본 발명은 쿼드리필러 나선형(Quadrifilar Helix Antenna, QHA) 안테나 구조에 관한 것으로, 특히 두 개의 방사소자를 결합하여 소형화를 이루고 끝이 피더기판부에 접지된 가지(branch)를 제 1 방사소자에 연결하여 안테나의 입력 임피던스를 개 선함 으로서 소형화로 인해 저하된 방사패턴, 방사효율, 축비, 안테나 이득을 보상하기에 적당하도록 한 쿼드리필러 나선형 안테나 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a quadruple spiral antenna (QHA) antenna structure. In particular, two radiating elements are combined to achieve miniaturization, and a branch whose end is grounded to the feeder substrate is connected to the first radiating element. Therefore, the present invention relates to a quad refiller spiral antenna structure suitable for compensating for the radiation pattern, radiation efficiency, axial ratio, and antenna gain, which are reduced due to miniaturization by improving the input impedance of the antenna.
일반적으로 위성을 활용한 방송, 통신, 인터넷 산업이 폭발적으로 성장하고 있으며 이는 21세기 정보화 사회의 핵심 매체로 자리 잡아가고 있다. 이미 위성 안테나를 비롯하여 위성방송 수신 설비 산업이 발달하여 왔고, 이는 특히 최근의 GPS (Global Positioning System, 전지구 측위 시스템) 분야 및 위성 DMB (Digital Multimedia Broadcasting, 디지털 멀티미디어 브로드캐스팅) 분야에서 두드러지게 발전하고 있다. 또한 반도체의 발달과 통신 기술의 발달로 점차 소형화, 경량화 되어감에 따라 그 응용 범위가 광범위해져 차량용은 물론이고 개인 휴대용 장비에서의 GPS 및 DMB 수신 기능 등 그 사용이 일반화되어 가고 있는 추세이다.In general, the satellite, broadcasting, telecommunications, and internet industries are exploding, and are becoming the core medium of the information society in the 21st century. The satellite broadcasting receiving equipment industry has already been developed, including satellite antennas, which is particularly prominent in the recent fields of global positioning system (GPS) and satellite digital multimedia broadcasting (DMB). . In addition, with the development of semiconductors and the development of communication technologies, as the size of the device becomes smaller and lighter, its application range becomes wider, and its use such as GPS and DMB reception functions in vehicles as well as personal portable devices is becoming more common.
도 1은 종래 위성 통신용 패치 안테나의 구조도이다.1 is a structural diagram of a patch antenna for a conventional satellite communication.
그래서 종래의 위성 신호 수신을 위한 안테나의 대표적인 예로서 패치 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이 평면 형상을 한 안테나를 말하며, 평면 속에 안테나 회로를 구성하고 있었다.Thus, as a representative example of an antenna for receiving a conventional satellite signal, a patch antenna refers to an antenna having a planar shape, as shown in FIG.
이러한 종래 방식은 작고, 가벼우며 가격이 저렴하고 집적이 쉽다는 장점이 있으나 지향성 안테나의 특성상 위성 신호 수신을 위해서는 안테나의 정면이 늘 위쪽을 향하도록 설치해야 하며 그에 따라 자동차의 경우 루프 또는 대쉬 보드 등에 장착되어야 하는 등과 같이 설치에 제약이 많다는 단점이 있었다. 이러한 설치의 제한은 디자인 적용시 한계를 가지며, 휴대할 경우 마찰이나 액세서리 및 장착 위치 등에 의하여 수신 레벨이 떨어질 수 있다는 문제점을 가진다.This conventional method is advantageous in that it is small, light, inexpensive, and easy to integrate, but due to the characteristics of the directional antenna, the front of the antenna should always be installed upward to receive satellite signals. There was a disadvantage that there are many installation restrictions, such as to be mounted. This installation limitation has a limitation in design application, and when carrying, there is a problem that the reception level may drop due to friction, accessories, and mounting positions.
이러한 문제점을 보완하기 위한 안테나로 등장한 것이 종래의 헬리컬 안테나(helix antenna)를 응용한 QHA(Quadrifilar Helix Antenna)이다.What has emerged as an antenna to compensate for this problem is a QHA (Quadrifilar Helix Antenna) using a conventional helix antenna.
도 2는 종래 헬리컬 안테나의 구조도이다.2 is a structural diagram of a conventional helical antenna.
도시된 바와 같이 헬리컬 안테나는 전기적으로 λ/4 파장의 길이를 갖는 스프링 형태로 된 코일(21)을 감고 있는 안테나를 말하는 것으로 동축 급전선의 중심 도체에 나선형의 도체를 연결하고 동축 케이블(23)의 외부 도체는 접지 평면(25)과 연결한 형태의 안테나이다. 헬리컬 안테나는 같은 주파수에서 다이폴 안테나 및 모노폴 안테나 등에 비해 훨씬 작은 크기로 구현될 수 있다는 장점을 가진다.As shown, the helical antenna refers to an antenna which is wound around a
도 3은 종래 QHA 안테나의 구조도이다.3 is a structural diagram of a conventional QHA antenna.
QHA 타입 안테나는 이동통신 단말기나 GPS 수신기와 같은 휴대 무선 통신 장치에서 위성 통신을 위해 사용되는 안테나의 한 형태이다. 안테나는 원형으로 편파되는 방사를 제공하며 단부가 단락된 1/4 파장 구조나 반파장 구조를 가지는 것으로 설계될 수 있다. 도면을 참조하여 설명하면, QHA는 급전부(31)와 단락부(37)를 형성하고 그 사이를 전기적으로 연결하기 위해 접지부(35)를 구성한다. 급전부와 단락부의 일면에 전기적으로 연결된 4개의 방사 소자(33)들을 포함하여 구성하며 급전부는 4개의 방사 소자에 90도의 위상차를 가지고 급전할 수 있도록 배열되어 원형으로 편파된 방사 패턴을 제공하게 된다.QHA type antennas are a type of antenna used for satellite communication in mobile wireless communication devices such as mobile terminals or GPS receivers. The antenna provides circularly polarized radiation and can be designed to have a quarter-wave or half-wavelength structure with shorted ends. Referring to the drawings, the QHA forms the
이러한 도 1 내지 도 3은 종래기술의 문헌 정보 [7](이하에서는 문헌 번호만을 기재함)에 기재된 내용이다.1 to 3 are contents described in the prior art document information [7] (hereinafter, only the document number is described).
쿼드리필러 안테나는 브로드 각 영역(Broad Angular Region)에서 원편파를 제공하기 위한 전기적인 미소 안테나이다. 안테나는 일반적으로 네 개의 헬리스(Helice)로 구성되며, 각 헬릭스(Helix)는 유전체 실린더 또는 어떤 유전체 디스크 지지대의 원주 표면상에 동일하게 놓여지고, 네 개의 위상이 인가된 같은 진폭의 신호가 각각 급전된다. 또한 쿼드리필러는 네 개의 위상으로 급전된 두 개의 orthogonal bifilars로 설명될 수 있는데, 여기서 바이필러(bifilar)는 two- element 헬리컬 안테나이다.The quad refiller antenna is an electrical microantenna for providing circular polarization in a broad angular region. The antenna generally consists of four Helices, each Helix placed equally on the circumferential surface of the dielectric cylinder or any dielectric disk support, with four equally applied signals of four phases each Is fed. The quad refiller can also be described as two orthogonal bifilars fed in four phases, where the bifilar is a two-element helical antenna.
쿼드리필러 안테나는 많은 연구자들에 의해 발전되어 왔는데, Kilgus는 half-turn의 전류분포를 제시하였고, half-wavelength quadrifilar는 루프 다이폴 안테나의 전류분포와 유사함을 보였다.([1], [2]) 이 해석으로부터 Kilgus는 정규화된 방사 필드를 설명하는 식을 유도하고, sphere 외부에 존재하는 원편파를 제시하였다.([2])Quad-refiller antennas have been developed by many researchers, Kilgus proposed a half-turn current distribution, and the half-wavelength quadrifilar is similar to the current distribution of loop dipole antennas ([1], [2]. From this interpretation, Kilgus derives an equation describing the normalized radiant field and presents circular polarizations that exist outside of the sphere ([2]).
그리고 QHA에서는 dielectric support piece가 중요한데, 헬리컬 소자들을 지지하기 위해 cylindrical foam, hollow dielectric tube, 또는 periodic dielectric spacer가 사용된다. 이들 유전체 물질들은 방사에 요구되는 위상 속도를 만족시키기 위해 low loss tangent와 low permittivity를 가져야 한다.([3])In the QHA, dielectric support pieces are important. Cylindrical foam, hollow dielectric tubes, or periodic dielectric spacers are used to support helical devices. These dielectric materials must have low loss tangent and low permittivity to meet the phase velocity required for radiation ([3]).
쿼드리필러 헬릭스는 1) top에서와 2) bottom에서 급전(Feeder)된다. 1)의 경우에서 helix 소자는 top에서 급전되고, 이 소자들은 ground plane 위의 bottom에서 단락된다. 전자기파는 급전점을 향하여 방사하고, 이러한 배열을 backfire quadrifilar helix라 한다. Patton은 backfire bifilar가 conical 형태의 빔을 만들고 안테나의 크기가 증가함에 따라 빔이 backfire에서 broadside로 주사되는 것과 turn 수가 1로 감소할 때 front-to-back ratio가 unity로 떨어지는 것을 보였다.([4]) Kilgus는 short backfire quadrifilar helice에 대한 설계 기술을 제공했다.([5]) 2) bottom에서 급전될 경우, 쿼드리필러 헬리컬 안테나는 ground plane을 향하여 급전하며, forward 방향으로 방사되어 이를 forward-fire quadrifilar helix라 부른다. Adam은 이를 위한 설계 데이터를 제공했다.([6])Quad refiller helix feeds from 1) top and 2) bottom. In case 1), the helix element is fed at the top and these elements are shorted at the bottom above the ground plane. Electromagnetic radiation radiates towards the feed point and this arrangement is called backfire quadrifilar helix. Patton showed that as the backfire bifilar creates a conical beam and the size of the antenna increases, the beam is scanned from the backfire to the broadside and the front-to-back ratio drops to unity when the number of turns decreases to 1 (4). Kilgus provided a design technique for short backfire quadrifilar helices. [5] When powered from the bottom, the quadrefill helical antenna feeds toward the ground plane, radiates forward and radiates it forward- Called fire quadrifilar helix. Adam provided design data for this ([6]).
이러한 QHA 안테나에 대해 출원된 기술을 중심으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the technology filed for such a QHA antenna as follows.
도 3은 [8]의 "휴대 무선통신 장치용 안테나"에서 제안된 쿼드리필러 헬릭스 안테나의 구조를 보인 것이다.FIG. 3 shows the structure of a quad refiller helix antenna proposed in "Antenna for Mobile Radio Communication Device" of [8].
그래서 1/4파장 쿼드리필러 헬릭스 구조를 형성하기 위한 4개의 방사 소자(33)들을 포함하되, 상기 방사 소자(33)들의 각각은 휴대무선통신 장치의 무선회로에의 전기적 연결을 위해 배열된 제 1 단부에 존재하며, 상기 방사 소자(33)들의 각각은 다른 3개의 방사 소자들의 대응하는 제 2 단부에 전기적으로 연결된 상기 제 1 단부와 마주한 제 2 단부에 존재하여, 4개의 방사 소자(33)들에 대한 단락부(37)를 형성하는 휴대 무선통신 장치용 안테나부로서, 상기 휴대 무선통신 장치에의 전기적 연결을 위한 접지와 상기 단락부(37) 사이에 배열되되, 상기 쿼드리필러 헬릭스 구조의 내부를 따라 동축으로 배열되는 접지부(35)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Thus comprising four radiating
도 4는 종래 QHA 안테나의 개략도로서, [9]의 "적응성 멀티필러 안테나"와 [10]의 "적응형 멀티필러 안테나"에 기재된 내용이다.Fig. 4 is a schematic diagram of a conventional QHA antenna, which is described in "Adaptive multi-pillar antenna" of [9] and "Adaptive multi-pillar antenna" of [10].
그래서 QHA는 4개의 나선형 필러멘트(10 ~ 40)와 8개의 방사상 필러멘트(50 ~ 120)를 포함한다. (다른 실시예에서는 6개의 각을 이루도록 스페이싱된 나선형 필러멘트를 사용할 수 있으며, 또한 짝수 개의 각을 이루도록 스페이싱된 나선형 필러멘트를 사용할 수 있다.) 나선형 필러멘트는 도 4에 도시된 바와 같이 꼬여져(intertwined) 있으며, 서로에 대해 90도로 안테나의 세로축 주위에 배치된다. 4개의 방사상 필러멘트(50 ~ 80)는 상부에 배치되고 90 ~ 120은 나선형의 하부에 배 치되어 나선형 필러멘트와 접속되며 두 개의 바이필러(bifilar) 루프를 형성한다. 안테나는 두 개의 피드들 사이에서 90도 위상차로 일 세트의 방사상 필러멘트(90, 110)에 공급된다. 피드에 대한 안테나의 상단부에서의 방사상 필러멘트(50 ~ 80)는 나선형 필러멘트의 공진 길이와 필요한 응답에 따라 부분적으로 쇼트되거나 오픈된 회로일 수 있다.The QHA thus comprises four helical filaments (10-40) and eight radial filaments (50-120). (In another embodiment, a spiral filament spaced at six angles may be used, and a spiral filament spaced at even angles may be used.) The spiral filaments are twisted as shown in FIG. (intertwined) and are disposed about the longitudinal axis of the antenna at 90 degrees to each other. Four radial filaments (50 to 80) are placed on the top and 90 to 120 are placed on the bottom of the spiral to connect with the spiral filaments and form two bifilar loops. The antenna is fed to a set of
도 5는 종래 QHA 안테나의 구성을 보인 사시도로서, [11]의 "핸드셋 쿼드리파일러 나선형 안테나 기계적 구조들"과 [12]의 "네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나"에 기재된 내용이다.Fig. 5 is a perspective view showing the structure of a conventional QHA antenna, which is described in "Handset Quadreplier Spiral Antenna Mechanical Structures" in [11] and "Antenna with Four Spiral Radiator Structures" in [12].
그래서 실린더 형상을 가진 QHA(10)의 하부(20)에서 상부(22)로 퍼져 있는 필러 와인딩(Winding)(12, 14, 16, 18)을 포함한다. 도 5는 반대 위치에 배치된 필러들(12, 16)이 전도성 브리지(23)에 의해 전기가 통하도록 연결되고, 필러들(14, 18)이 전도성 브리지(24)에 의해 전기가 통하도록 연결되어 있는 QHA를 나타낸다. 필러(12/16)를 통하여 전파하는 신호는 원하는 원형 신호 분극을 만들기 위해 필러(14/18)를 통하여 전파하는 신호와 직각 위상 관계가 있다. 각각의 필러들(12, 14, 16, 18)은 원형 또는 직사각형의 단면을 가지는 도선 또는 유전체 상에 전도성 줄 또는 선을 가진 전선과 같은 전도성 요소를 포함한다.Thus, it includes
전도성 브리지들은 동작 주파수에서 1/4 파장의 짝수 배에 해당하는 필러 길이를 가지는 QHA와 함께 사용되지만, 필러의 길이가 1/4 파장의 홀수 배를 포함하는 경우에는 일반적으로 사용되지 않는다. 각각의 전도성 브리지(23, 24)(또한, 크로스바로 지칭됨)는 전도성 테이프 스트립(Strip)을 포함한다.Conductive bridges are used with QHA having a filler length equal to an even multiple of one-quarter wavelength at the operating frequency, but are not generally used when the length of the filler includes an odd multiple of one-fourth wavelength. Each
이처럼 종래의 QHA는 물리적으로 작고 가벼워서 휴대용 위성통신기기에 응용이 용이하고, 가격이 저렴하여 위성 라디오나 위성 모바일 폰 시스템 등의 분야에서 각광을 받고 있다.As such, the conventional QHA has a spotlight in the fields of satellite radio or satellite mobile phone system because it is physically small and light, so that it is easy to apply to a portable satellite communication device and the price is low.
QHA는 위성이 천정에서 지평선 사이에 있을 때 더 높은 안테나 이득을 가지는 방사패턴을 보이기 때문에 특히 위성 통신 시스템에 유리하다.QHA is particularly advantageous for satellite communication systems because it exhibits a radiation pattern with higher antenna gain when the satellite is between the ceiling and the horizon.
QHA가 우수한 원형편파를 방사하기 위해서는 비교적 정확한 직교신호를 인가해 주어야 하며, 이를 위해서 우수한 성능을 갖는 피딩 네트워크(feeding network)가 필요하다.In order for QHA to emit excellent circular polarization, a relatively accurate orthogonal signal must be applied, and for this, a feeding network with excellent performance is required.
그리고 쿼드리필러 나선형 안테나들은 UHF, L 및 S 주파수 대역들에서 동작하는 통신 및 항법 수신기들에 사용된다. 나선형의 모양에 따라 QHA(Quadrifilar Helixal Antenna) 또는 QSA(Quadrifilar Sprial Antenna)가 있다. 제한된 대역폭을 갖는 공진 QHA는 GPS, XM radio, Sirius, 위성 DMB, UHF-RFID 리더의 안테나로 사용된다. QHA는 상대적으로 작은 크기 우수한 원편파 커버리지 및 상반구 시야(upper hemisphere)의 대부분에 걸쳐서 낮은 축비(axial ratio)를 갖는다. QHA가 공진 안테나이기 때문에, 이의 크기들은 통상 협대역 주파수에 대해 최적의 성능을 제공하도록 선택된다.And quadrefiller spiral antennas are used in communication and navigation receivers operating in the UHF, L and S frequency bands. According to the shape of the spiral, there is a Qadri (Quadrifilar Helixal Antenna) or a QSA (Quadrifilar Sprial Antenna). Resonant QHA with limited bandwidth is used as antenna for GPS, XM radio, Sirius, satellite DMB, and UHF-RFID reader. QHA has a relatively small size good circular polarization coverage and low axial ratio over most of the upper hemisphere. Since QHA is a resonant antenna, its magnitudes are typically chosen to provide optimal performance for narrowband frequencies.
그러나 이러한 쿼드리필러 나선형 안테나들이 휴대용 단말기 등에 적용하기 위해서는 소형화된 QHA 안테나가 필요한데, 안테나의 소형화로 인한 문제점은 방사패턴, 방사효율, 축비(axial ratio), 안테나 이득이 저하된다는 것이다.However, in order to apply such quadrefill spiral antennas to a portable terminal, a miniaturized QHA antenna is required. A problem due to the miniaturization of the antenna is that radiation pattern, radiation efficiency, axial ratio, and antenna gain are reduced.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 두 개의 방사소자를 결합하여 소형화를 이루고 끝이 피더기판부에 접지된 가지를 제 1 방사소자에 연결하여 안테나의 입력 임피던스를 개선하여 소형화로 인해 저하된 방사패턴, 방사효율, 축비, 안테나 이득을 보상할 수 있는 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to combine the two radiating elements to achieve miniaturization and to connect the branch grounded to the feeder substrate to the first radiating element. By improving the input impedance of the antenna to provide a quad refiller spiral antenna structure that can compensate for the radiation pattern, radiation efficiency, axial ratio, antenna gain reduced due to miniaturization.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 쿼드리필러 나선형 안테나 구조는, 기둥과; 상기 기둥 위에 형성된 기둥 상판부와; 상기 기둥에 형성된 제 1 방사소자와; 상기 기둥 상판부에 형성되고, 한 쪽 끝은 상기 제 1 방사소자와 전기적으로 연결되며, 다른 한 쪽 끝은 서로 간에 개방되어 개방된 QHA 안테나를 형성하는 제 2 방사소자; 및 상기 제 1 방사소자와 전기적으로 연결되고, 상기 기둥에 형성된 임피던스 개선부;를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.Quad refiller spiral antenna structure according to an embodiment of the present invention to achieve the above object, the pillar; A pillar upper plate formed on the pillar; A first radiating element formed on the pillar; A second radiating element formed on the pillar upper plate, one end of which is electrically connected to the first radiating element, and the other end of which is open to each other to form an open QHA antenna; And an impedance improvement unit electrically connected to the first radiating element and formed in the pillar.
이하, 상기와 같은 본 발명, 쿼드리필러 나선형 안테나 구조의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention, a quadrefill spiral antenna structure as described above in detail as follows. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or precedent of a user or an operator, and thus, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. will be.
먼저 본 발명은 두 개의 방사소자를 결합하여 소형화를 이루고 끝이 피더기판부에 접지된 가지를 제 1 방사소자에 연결하여 안테나의 입력 임피던스를 개선하여 소형화로 인해 저하된 방사패턴, 방사효율, 축비, 안테나 이득을 보상하고자 한 것이다.First of all, the present invention achieves miniaturization by combining two radiating elements, and connects a branch whose tip is grounded to the feeder substrate to the first radiating element to improve the input impedance of the antenna. This is to compensate for the antenna gain.
이러한 본 발명의 쿼드리필러 나선형 안테나 구조는 모바일폰, RFID(Radio Frequency IDentification), GPS(Global Positioning System), 위성수신 DMB(Digital Multimedia Broadcasting), PDA(Personal Digital Assistant), PC(Personal Computer), LCD(Liquid Crystal Display) 네비게이션 단말기 등에 적용된다.Such a quad refiller spiral antenna structure of the present invention is a mobile phone, Radio Frequency IDentification (RFID), Global Positioning System (GPS), Satellite Digital Broadcasting (DMB), Personal Digital Assistant (PDA), Personal Computer (PC), Applied to liquid crystal display (LCD) navigation terminals.
이제, 본 발명의 제 1 실시예는 도 6을 참조하여 기술될 것이다. 휴대 장치용 안테나의 끝이 개방(open)된 필러(filar)가 전송 주파수의 대략 1/4 파장 또는 3/4파장의 길이를 갖는 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 포함한다. 이것은 이하에서 개방된 QHA구조로서 언급될 것이다.Now, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A filler with an open end of an antenna for a portable device includes a quadrefill helical antenna structure having a length of approximately one quarter wavelength or three quarters of the transmission frequency. This will be referred to as an open QHA structure below.
이 개방된 QHA구조(1)는 피더 기판부(19), 기둥(10), 기둥의 옆면에 구현된 제 1 방사 소자(13), 기둥 상판부(12), 기둥 상판부에 구현된 제 2 방사소자(15)로서 형성된다.The open QHA structure 1 includes a
피더 기판부(19)는 제 1 방사소자(13)에 90도의 위상차로 시계방향 혹은 반시계방향으로 급전하는 급전 회로부, 안테나 방사소자와 피딩회로와의 임피던스 정 합을 하는 매칭회로부로 형성된다.The
기둥(10)은 원형, 사각형, 다각형 등의 다양한 모양을 가지며, 유전체, 기판, 세라믹 등의 다양한 매질을 갖거나, 상기 유전체 등과 같은 특정한 매질을 가진 기둥을 직접 형성하지 않고, 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 상기 원형, 사각형, 다각형 등과 같은 다양한 모양을 형성함으로서, 그 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 형성된 공간 내부가 공기로 이루어질 수도 있다.The
기둥 상판부(12)는 원형, 사각형, 다각형 등의 다양한 모양을 가지며, 유전체, 기판, 세라믹 등의 다양한 매질을 갖거나, 상기 유전체 등과 같은 특정한 매질을 가진 기둥 상판부를 직접 형성하지 않고, 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 상기 원형, 사각형, 다각형 등과 같은 다양한 모양을 형성함으로서, 그 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 형성된 공간 내부가 공기로 이루어질 수도 있다.The pillar
제 1 방사소자(13)는 제 2 방사소자(15)와 전기적으로 연결되어 있다. 제 1 방사소자(13)와 제 2 방사소자(15)는 직선, 사선, 나선형 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.The
제 1 방사소자(13)에 안테나의 입력 임피던스를 개선하는 임피던스 개선부(17)가 제 1 방사소자(13)에서 가지(branch)를 내어 끝이 피더기판 부(19)의 접지부에 전기적으로 연결된다. 임피던스 개선부(17)의 길이, 폭, 그리고 제 1방사소자(13)와의 접촉위치에 따라 안테나의 임피던스를 변화시킨다.An
본 발명의 개방형 QHA 구조(1)에서 제 1 방사소자(13)의 길이를 변경하거나, 원형 기둥(10)의 유전율이나 두께를 변경하거나, 제 2 방사소자(15)의 길이를 변경하거나, 기둥 상판부(12)의 유전율이나 두께를 변경하거나, 임피던스 개선부(17) 의 길이, 폭, 접촉 위치를 변경하여 안테나의 주파수를 조정할 수 있다.In the open QHA structure 1 of the present invention, the length of the
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예는 도 7을 참조하여 기술한다. 휴대장치용 안테나의 끝이 단락(short)된 필러가 전송 주파수의 대략 1/2파장 또는 1파장의 길이를 갖는 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 포함한다. 이것은 이하에서 단락된 QHA 구조로서 언급될 것이다.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The filler with the short end of the portable antenna includes a quadrefill helical antenna structure having a length of approximately one half wavelength or one wavelength of the transmission frequency. This will be referred to as the QHA structure shorted below.
이 단락된 QHA 구조(2)는 피더 기판부(29), 기둥(20), 기둥의 옆면에 구현된 제 1 방사 소자(23), 기둥 상판부(22), 기둥 상판부(22)에 구현된 제 2 방사소자(25)로서 형성된다. 피더 기판부(29)는 제 1 방사소자(23)에 90도의 위상차로 시계방향 혹은 반시계방향으로 급전하는 급전 회로부와 안테나 방사소자와 피딩회로와의 임피던스 정합을 하는 매칭회로부로 형성된다. 기둥(20)은 원형, 사각형, 다각형 등의 다양한 모양을 가지며, 유전체, 기판, 세라믹 등의 다양한 매질을 갖거나, 상기 유전체 등과 같은 특정한 매질을 가진 기둥을 직접 형성하지 않고, 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 상기 원형, 사각형, 다각형 등과 같은 다양한 모양을 형성함으로서, 그 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 형성된 공간 내부가 공기로 이루어질 수도 있다. 기둥 상판부(22)는 원형, 사각형, 다각형 등의 다양한 모양을 가지며, 유전체, 기판, 세라믹 등의 다양한 매질을 갖거나, 상기 유전체 등과 같은 특정한 매질을 가진 기둥 상판부를 직접 형성하지 않고, 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 상기 원형, 사각형, 다각형 등과 같은 다양한 모양을 형성함으로서, 그 상기 제 1 방자소자와 제 2 방자소자의 결합만으로 형성된 공간 내부가 공기로 이루어질 수도 있다.The shorted
제 2 방사소자(25)는 한쪽 끝은 제 1 방사소자(23)와 다른 한쪽 끝은 서로 간에 연결되어 있다. 제 1 방사소자(23)와 제 2 방사소자(25)는 직선, 사선, 나선형 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.One end of the
제 1 방사소자(23)에 안테나의 입력 임피던스를 개선하는 임피던스 개선부(27)가 제 1 방사소자(23)에서 가지를 내어 끝이 피더 기판부(29)의 접지부에 전기적으로 연결된다. 임피던스 개선부(27)의 길이, 폭, 그리고 제 1 방사소자(23)와의 접촉위치에 따라 안테나의 임피던스를 변화시킨다.An
본 발명의 단락된 QHA 구조(2)에서 제 1 방사소자(23)의 길이를 변경하거나, 원형 기둥(20)의 유전율이나 두께를 변경하거나, 제 2 방사소자(25)의 길이를 변경하거나, 기둥 상판부(22)의 유전율이나 두께를 변경하거나, 임피던스 개선부(27) 의 길이, 폭, 접촉 위치를 변경하여 안테나의 주파수를 조정할 수 있다.In the shorted
본 발명의 안테나 임피던스 개선부(17, 27)는 한 끝은 제 1 방사소자(13, 23)에 연결되고 다른 한 끝은 피더 기판부(19, 29)에 접지된 상태에서 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.The antenna
도 8은 기둥의 여러 가지 구조를 나타낸 것으로 원형, 사각형, 원뿔, 다각뿔 등 다양한 모양을 가지며 속이 유전체, 공기, 세라믹으로 채워진 경우(30)와 유전체, 세라믹이나 기판으로 구현하는 속이 빈 경우(30A)를 모두 포함한다.FIG. 8 shows various structures of pillars, and has various shapes such as circle, rectangle, cone, polygonal pyramid, and is filled with dielectric, air, ceramic (30) and hollow (30A) implemented with dielectric, ceramic, or substrate. Include all of them.
도 9 및 도 10은 다양한 기둥(40A, 40B, 40C)의 옆면에 구현되는 제 1 방사소자(43A ~ 43H)의 다양한 구조를 나타낸다. 기본적으로 4개의 필러로 구성되며 각각은 급전부(46A)로부터 0도, 90도, 180도, 270도의 위상차를 시계 방향과 반시계 반향으로 갖는 신호가 입력된다. 제 1 방사소자의 급전부(46A)는 기둥의 상판에서 급전(4B) 또는 기둥의 하판에서 급전(4C)이 가능하다.9 and 10 illustrate various structures of the
도 11 내지 도 13은 다양한 기둥(50, 52A)의 상판에 구현되는 제 2 방사소자(55, 55A)의 다양한 구조를 나타낸다. 기본적으로 4개의 필러로 구성되며, 각각은 제 1 방사소자와 전기적으로 연결되어 있다. 도 12 및 도 13에서와 같이 4개의 필러의 나머지 한쪽 끝이 서로 연결된 경우(55)와 서로 개방된 경우(55A)가 가능하다. 4개의 필러는 편파의 방향에 따라 시계방향 또는 반시계 방향으로 배열된다. 도 12는 반시계 방향을 나타낸 예이고, 도 13은 시계 방향을 나타낸 예이다.11 to 13 illustrate various structures of the
도 14a ~ 14g와 도 15a ~ 15d는 각각 다양한 형태의 쿼드리필러 나선형 안테나 구조를 나타낸 것으로, 제 1 및 제 2 방사소자의 감아 돌아가는 방향은 시계 방향 또는 반시계 방향 둘 다 가능하며, 방사 소자의 모양은 수직선, 사선, 나선형, 부분적으로 구부러진 형태 등 그 구현이 다양하다. 기둥의 밑면과 윗면에 양면 또는 다층의 기판(Printed Circuit Board, PCB) 또는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic, 저온 동시 소성 세라믹) 또는 반도체 형태의 안테나 피더, 매칭회로를 구성한다.14A to 14G and 15A to 15D respectively illustrate various types of quad refiller spiral antenna structures. The winding direction of the first and second radiating elements may be both clockwise and counterclockwise. Shapes vary in their implementation, including vertical, oblique, spiral, and partially curved shapes. On the bottom and top of the column, a double-sided or multilayer printed circuit board (PCB), low temperature co-fired ceramic (LTCC) or antenna feeder in the form of a semiconductor, and a matching circuit are formed.
도 16은 쿼드리필러 안테나(7, 7A)의 구현시 기둥(70, 70A), 제 1 방사 소자(73), 피더 기판부(79)의 구현에 관한 내용이다. 패턴 인쇄 기법을 이용하여 안테나를 구현하는 경우(7)에서는 제 1 방사소자(73)는 유전체, 세라믹, 기판으로 구성된 기둥(70)에 패턴 인쇄를 하여 구현한다. 패턴 인쇄의 경우 안테나의 밑면 부분을 L 형태로 구현하여, 기둥의 아래 부분에 납땜용 안테나 패턴(73A)을 두어 피더 기판부(79)에 자동 또는 수동으로 납땜(74)을 할 수 있도록 한다. 와이어를 사용하거나 프레스로 가공하여 안테나 패턴을 구현하는 경우(7A)에 기둥(70A)은 와이어나 프레스로 가공된 안테나를 지지하는 플라스틱 사출의 형태로 구현되며, 안테나의 밑 부분은 수직 형태로 구현되어 피더 기판부(79)에 자동 또는 수동으로 납땜(74)되도록 할 수 있다.FIG. 16 illustrates the implementation of the
피더 기판부(79)는 다층 기판을 이용하여 구현되며 피더 회로부(79B)와 LNA(Low Noise Amplifier) 회로부(79D)가 하나의 기판에서 구현된다. 다층 기판은 안테나와의 접촉부(74)를 포함하는 그라운드부(79A)가 맨 위층에 구현되며, 피더 회로부(79B), LNA 그라운드부(79C), LNA 회로부(79D)로 구성된다.The
도 17은 상판에서 급전을 하는 구조를 나타낸다. 상판에서 급전을 하기 위해서 기둥의 내부에 다층 기판을 두어 2차 피더부(88) 및 안테나 매칭부를 구현한다. 상판에서 급전하는 구조의 경우 급전신호는 제 2 방사소자(85)를 통해 제 1 방사소자(83)로 가해진다. 이때 제 2 방사소자(85)의 모양은 도 12 및 도 13의 끝이 개방된 제 2 방사소자(55A)의 다양한 형태가 가능하며, 이 경우 급전은 안쪽에서 0도, 90도, 180도, 270도로 편파에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 가해진다. 임피던스 개선부(87)가 제 2 방사소자(85)에서 가지로 나와 2차 피더부(88)에 연결된다.17 shows a structure of feeding power from the top plate. In order to feed the power from the top plate by placing a multi-layer substrate inside the pillar to implement the
전체적인 피더부는 1차 피더부(89)와 기둥(80)의 내부에 있는 2차 피더부(88)를 통해 구현한다. 2차 피더부(88)에서 급전되는 신호는 제 2 급전점(88B)을 통해 기둥 상판부(82)의 제 2 방사소자(85)에 가해지고, 이 신호는 다시 제 1 방사소자(83)에 가해진다. 1차 피더부(89)에서의 신호는 제 1 급전점(88A)을 통해 2차 피더부(88)에 가해진다.The entire feeder unit is implemented through the
이처럼 본 발명은 두 개의 방사소자를 결합하여 소형화를 이루고 끝이 피더기판부에 접지된 가지를 제 1 방사소자에 연결하여 안테나의 입력 임피던스를 개선하여 소형화로 인해 저하된 방사패턴, 방사효율, 축비, 안테나 이득을 보상하게 되는 것이다.As described above, the present invention achieves miniaturization by combining two radiating elements, and connects a branch whose end is grounded to the feeder substrate to the first radiating element to improve the input impedance of the antenna, thereby reducing radiation pattern, radiation efficiency, and reduction ratio. The antenna gain is then compensated for.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 쿼드리필러 나선형 안테나 구조는 두 개의 방사소자를 결합하여 소형화를 이루고 끝이 피더기판부에 접지된 가지를 제 1 방사소자에 연결하여 안테나의 입력 임피던스를 개선하여 소형화로 인해 저하된 방사패턴, 방사효율, 축비, 안테나 이득을 보상할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, the quadruple spiral antenna structure according to the present invention achieves miniaturization by combining two radiating elements and improves the input impedance of the antenna by connecting a branch whose end is grounded to the feeder substrate to the first radiating element. Therefore, due to the miniaturization, there is an effect of compensating for the reduced radiation pattern, radiation efficiency, axial ratio, and antenna gain.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.Although the above has been described as being limited to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto and various changes, modifications, and equivalents may be used. Therefore, the present invention can be applied by appropriately modifying the above embodiments, it will be obvious that such application also belongs to the scope of the present invention based on the technical idea described in the claims below.
Claims (44)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060092473A KR100863573B1 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Quad Refiller Spiral Antenna Structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060092473A KR100863573B1 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Quad Refiller Spiral Antenna Structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080027052A KR20080027052A (en) | 2008-03-26 |
| KR100863573B1 true KR100863573B1 (en) | 2008-10-14 |
Family
ID=39414234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060092473A Expired - Fee Related KR100863573B1 (en) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | Quad Refiller Spiral Antenna Structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100863573B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI508369B (en) * | 2009-03-12 | 2015-11-11 | Harris Corp | A dielectrically loaded antenna |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100881281B1 (en) * | 2007-03-13 | 2009-02-03 | (주)액테나 | Square Quad Refiller Spiral Antenna Structure |
| US8456375B2 (en) | 2009-05-05 | 2013-06-04 | Sarantel Limited | Multifilar antenna |
| CN106159424A (en) * | 2016-08-17 | 2016-11-23 | 深圳市华信天线技术有限公司 | Single/double mode hand-hold antenna and hand-held terminal device |
| CN107146942A (en) * | 2017-04-07 | 2017-09-08 | 深圳市景程信息科技有限公司 | Double-frequency quadrifilar helix antenna applied to satellite navigation |
| CN207217759U (en) * | 2017-08-28 | 2018-04-10 | 深圳市华信天线技术有限公司 | quadrifilar helical antenna |
| WO2020147070A1 (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-23 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Dual-frequency four-arm helical antenna and communication device |
| KR102784798B1 (en) * | 2019-11-07 | 2025-03-21 | 한국전기연구원 | Manufacturing Methods For RF Helical-type Antenna Using Hybrid 3D Printing Technique |
| KR102145818B1 (en) * | 2020-05-15 | 2020-08-21 | (주)세명 | high frequency active antenna |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010101766A (en) * | 1999-02-08 | 2001-11-14 | 추후제출 | Helical antenna for frequencies in excess of 200 MHz |
| JP2001326523A (en) | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Mitsumi Electric Co Ltd | Helical antenna structure |
-
2006
- 2006-09-22 KR KR1020060092473A patent/KR100863573B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010101766A (en) * | 1999-02-08 | 2001-11-14 | 추후제출 | Helical antenna for frequencies in excess of 200 MHz |
| JP2001326523A (en) | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Mitsumi Electric Co Ltd | Helical antenna structure |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI508369B (en) * | 2009-03-12 | 2015-11-11 | Harris Corp | A dielectrically loaded antenna |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080027052A (en) | 2008-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100863573B1 (en) | Quad Refiller Spiral Antenna Structure | |
| CA2343729C (en) | Circularly polarized dielectric resonator antenna | |
| US6292141B1 (en) | Dielectric-patch resonator antenna | |
| US6653987B1 (en) | Dual-band quadrifilar helix antenna | |
| KR100954379B1 (en) | Loop antenna | |
| US20100177014A1 (en) | Structure of a square quadrifilar helical antenna | |
| US6937193B2 (en) | Wideband printed monopole antenna | |
| US20060232493A1 (en) | Circular-polarization dipole helical antenna | |
| US6339405B1 (en) | Dual band dipole antenna structure | |
| US6384798B1 (en) | Quadrifilar antenna | |
| WO2004068634A1 (en) | Low profile dual frequency dipole antenna structure | |
| CN1329404A (en) | Source antenna for transmitting/receiving electromagnetic wave | |
| US5563615A (en) | Broadband end fed dipole antenna with a double resonant transformer | |
| US20100194643A1 (en) | Wideband patch antenna with helix or three dimensional feed | |
| CN111342226B (en) | Broadband omnidirectional circularly polarized antenna and wireless communication equipment | |
| US20060284770A1 (en) | Compact dual band antenna having common elements and common feed | |
| WO1996035241A1 (en) | Antenna unit | |
| US20090315786A1 (en) | Antenna with increased electrical length and wireless communication device including the same | |
| JP4295938B2 (en) | Signal transmission and / or reception device | |
| US20100149049A1 (en) | Broadband antenna of dual resonance | |
| KR100886511B1 (en) | QH feeder using Wilkinson power divider with 90 degree phase difference | |
| JP2004048369A (en) | Composite antenna | |
| CN111029737A (en) | Compact circularly polarized omnidirectional antenna | |
| KR100768788B1 (en) | QH feeding structure with phase correction using lambda / 4 short stub | |
| KR20070079761A (en) | Antenna module for satellite communication in portable radio communication device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109 |
|
| PA0201 | Request for examination |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201 |
|
| D13-X000 | Search requested |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000 |
|
| D14-X000 | Search report completed |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000 |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902 |
|
| AMND | Amendment | ||
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| PG1501 | Laying open of application |
St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501 |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
St.27 status event code: N-2-6-B10-B15-exm-PE0601 |
|
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| PJ0201 | Trial against decision of rejection |
St.27 status event code: A-3-3-V10-V11-apl-PJ0201 |
|
| AMND | Amendment | ||
| E13-X000 | Pre-grant limitation requested |
St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000 |
|
| P11-X000 | Amendment of application requested |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000 |
|
| P13-X000 | Application amended |
St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000 |
|
| PB0901 | Examination by re-examination before a trial |
St.27 status event code: A-6-3-E10-E12-rex-PB0901 |
|
| B701 | Decision to grant | ||
| PB0701 | Decision of registration after re-examination before a trial |
St.27 status event code: A-3-4-F10-F13-rex-PB0701 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701 |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002 Fee payment year number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |
St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120921 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130917 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 6 |
|
| R18-X000 | Changes to party contact information recorded |
St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141008 Year of fee payment: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001 Fee payment year number: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903 Not in force date: 20151009 Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE |
|
| PC1903 | Unpaid annual fee |
St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903 Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE Not in force date: 20151009 |
|
| P22-X000 | Classification modified |
St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000 |