KR101562149B1 - Metamaterial circulary polarized antenna with 3dB axial ratio beam width - Google Patents
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Abstract
본 발명은 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나에 관한 것이다. 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나는, 중앙에 캐패시터가 형성되고, 양쪽 끝 부분에 접지판과의 접지를 위한 비아가 형성되는 제1 내지 제4 방사체를 포함하고, 상기 제1 방사체와 제2 방사체는 서로 마주보며 형성되고 Y축에 대응하는 극성을 가지며, 상기 제3 방사체와 상기 제4 방사체는 마주보며 형성되고 X축에 대응하는 극성을 가진다. 이러한 본 발명의 실시예에서는 3dB 축비를 만족하는 빔폭이 180도 이상 되는 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는다. 그리고, 다양한 방향에서 들어오는 GPS전파 수신에 용이하고 WLAN에 응용 시 넓은 서비스 지역을 제공할 수 있다.The present invention relates to a metamaterial circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beamwidth. A meta-material circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beam width has first to fourth radiators in which a capacitor is formed at the center and vias are formed at both ends for grounding the ground plate, The second radiator is formed facing each other and has a polarity corresponding to the Y axis, and the third radiator and the fourth radiator are formed facing each other and have a polarity corresponding to the X axis. In this embodiment of the present invention, the beam width satisfying the 3 dB axial ratio has a wide 3 dB axial beam width of 180 degrees or more. In addition, it is easy to receive GPS radio waves coming from various directions, and can provide a wide service area for application to WLAN.
Description
본 발명은 원형편파 안테나에 관한 것으로 보다 구체적으로, 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a circularly polarized antenna, and more particularly, to a metamaterial circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beamwidth.
현대를 살아가는 많은 사람들에게 휴대용 디지털 통신기기들은 하나의 필수 요소가 되었다. 소비자들은 언제 어디서나 자신이 원하는 다양한 고품질의 서비스를 제공받고 싶어한다. Portable digital communication devices have become an essential element for many people living in modern times. Consumers want to be provided with various high-quality services that they want whenever and wherever they want.
또한, 소비자들의 휴대용 디지털 통신기기의 선택에 있어 휴대성과 디자인 그리고 다양한 기능은 매우 중요한 요소이다. 따라서 휴대용 디지털 통신기기는 추가적인 주변 기기의 구성이 없어야 하고 작은 크기를 가지면서도 다양한 기능을 제공하여야 한다. In addition, portability, design, and various functions are very important factors for consumers to choose portable digital communication devices. Therefore, portable digital communication devices should have no additional peripherals, provide small size, and provide various functions.
하지만 무선 통신 장치를 구현하는데 있어서 안테나의 효율은 물리적 크기에 의존하기 때문에 제약으로 작용한다. 일반적으로 안테나는 통신기기의 내부에 실장되어야 하고, 주변의 간섭을 최소한으로 받아야만 복잡한 전파 송수신 역할을 충실히 만족할 수 있다.However, the efficiency of an antenna in implementing a wireless communication device is a constraint because it depends on the physical size. In general, the antenna must be mounted inside the communication device, and the interference of the surroundings must be minimized so that the complicated function of transmitting and receiving radio waves can be satisfactorily satisfied.
최근에는 메타물질(metamaterial)이라는 자연적으로는 존재하지 않는 새로운 전자기 특성을 갖는 물질을 인공적으로 만들어 내는 기법에 대한 연구가 진행되고 있다. 안테나 분야의 경우, 유전율(permittivity)과 투자율 (per-meability)이 동시에 음의 값을 갖는 물질인 Left-Handed Metamaterial (LHM)의 새로운 전자기파 특성을 이용하여 물리적 크기에 제약을 받지 않는 소형 안테나 개발에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. In recent years, research is being conducted on techniques for artificially producing a material having a new electromagnetic property that is not naturally present as a metamaterial. In the field of antennas, by using the new electromagnetic wave characteristics of Left-Handed Metamaterial (LHM), which has negative permittivity and per-meability at the same time, Studies are being actively conducted.
그 중에서 메타물질 기법을 이용한 0차 공진(zeroth-order resonator, ZOR)이라는 특수한 공진 특성을 이용한 연구가 주목받고 있다. 이는 신호를 전송하는 선로 또는 회로에 직렬 커패시턴스(capacitance)와 병렬 인덕턴스(inductance)를 추가 구현하여 이 값을 적절하게 조정함으로써 공진 주파수가 전송 선로의 물리적 크기와 무관하게 결정될 수 있다.Among them, research using a special resonance characteristic called zeroth-order resonator (ZOR) using meta-material technique is attracting attention. This allows the resonant frequency to be determined independently of the physical size of the transmission line by further implementing serial capacitance and parallel inductance in the line or circuit that transmits the signal and adjusting this value accordingly.
특히, 전방향성 원형편파 안테나의 경우 전방향성과 원형편파 특성은 안테나 간의 정렬이 필요하지 않기 때문에 GPS, 위성통신, 개인 휴대 단말기 등에 매우 유용하게 사용되고 있다. Particularly, omnidirectional circular polarized antennas are very useful for GPS, satellite communication, and personal portable devices because the omnidirectional and circular polarization characteristics do not require alignment between antennas.
기존의 패치 형태의 원형편파 안테나는 방사패턴에서 3dB 축비를 만족하는 빔폭이 80도 정도이다. 이것은 GPS가 요구하는 120도 보다 낮은 빔폭이므로 실제로 제품에 적용하기에는 쉽지 않다.In the conventional patch type circular polarized antenna, the beam width satisfying the 3 dB axial ratio in the radiation pattern is about 80 degrees. This is not easy to apply to the product because it is a beam width less than 120 degrees required by GPS.
본 발명의 배경이 되는 기술은 국내공개특허 제10-2010-0079243호(2010.07.08 공개)에 개시되어 있다.The technique to be a background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0079243 (Published on Jul. 2010).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 3dB 축비를 만족하는 빔폭이 180도 이상 되는 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나를 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a meta-material circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beam width with a beam width of 180 degrees or more that satisfies a 3 dB axial ratio.
또한, 다양한 방향에서 들어오는 GPS전파 수신에 용이하고 WLAN에 응용 시 넓은 서비스 지역을 제공할 수 있는 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나를 제공하고자 하는 것이다.It is also intended to provide a meta-material circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beam width that is easy to receive GPS radio waves coming from various directions and can provide a wide service area in WLAN application.
본 발명의 일 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나는, 중앙에 캐패시터가 형성되고, 양쪽 끝 부분에 접지판과의 접지를 위한 비아가 형성되는 제1 내지 제4 방사체를 포함하고, 상기 제1 방사체와 제2 방사체는 서로 마주보며 형성되고 Y축에 대응하는 극성을 가지며, 상기 제3 방사체와 상기 제4 방사체는 마주보며 형성되고 X축에 대응하는 극성을 가진다.A meta-material circularly polarized antenna having a 3-dB axial ratio beam width according to an embodiment of the present invention includes first to fourth radiators in which a capacitor is formed at the center and vias are formed at both ends of the meta- The first radiator and the second radiator are formed facing each other and have a polarity corresponding to the Y axis, and the third radiator and the fourth radiator are formed opposite to each other and have a polarity corresponding to the X axis.
상기 캐패시터는 인터디지털 캐패시터 또는 집중소자 캐패시터인 칩 캐패시터일 수 있다. The capacitor may be an interdigital capacitor or a chip capacitor which is a lumped element capacitor.
상기 제1 내지 제4 방사체는 각각 Mu-zero 공진기를 방사체로 사용할 수 있다.The first to fourth radiators may each use a mu-zero resonator as a radiator.
상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체 그리고 상기 제3 방사체와 상기 제4 방사체는 서로 같은 공진주파수를 가지며 마주보는 한쌍의 방사체들 사이의 위상차는 90도일 수 있다.The first radiator and the second radiator, and the third radiator and the fourth radiator have the same resonance frequency, and the phase difference between the pair of opposed radiators may be 90 degrees.
상기 제1 내지 제4 방사체들 사이의 중앙에 형성되며, 중앙에 캐패시터 및 양쪽 끝 부분에 급전을 위한 급전홀을 가지는 급전장치를 더 포함할 수 있다.And a feeding device formed at the center between the first to fourth radiators and having a capacitor at its center and a feeding hole for supplying power at both ends.
상기 급전장치는 제1 방사체와 제2 방사체 사이의 직선라인에 대해서 45도 방향으로 기울어져 형성될 수 있다.The feeder may be formed to be inclined at an angle of 45 degrees with respect to a straight line between the first radiator and the second radiator.
원형으로 형성되며, 동작주파수의 반파장 길이에 해당하는 접지판 지름 크기를 가지는 접지판을 더 포함할 수 있다.And may further include a ground plate formed in a circular shape and having a ground plate diameter size corresponding to a half wavelength length of the operating frequency.
상기 제1 내지 제4 방사체의 공진주파수는 삽입된 캐패시터의 용량 또는 비아의 지름 크기에 따라 변화될 수 있다.The resonance frequency of the first to fourth radiators may be changed according to the capacity of the inserted capacitor or the diameter of the via.
본 발명의 다른 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나는, 중앙에 캐패시터가 형성되고, 양쪽 끝 부분에 접지판과의 접지를 위한 비아가 형성되는 짝수개의 방사체를 포함하고, 상기 짝수개의 방사체중 마주보는 한쌍의 방사체는 동일한 공진 주파수를 가지고, 마주보는 한쌍의 방사체 사이의 위상차는 360도/방사체의 개수이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a meta-material circularly polarized antenna having a 3-dB axial ratio beam width, including an even number of radiators in which a capacitor is formed at the center and vias are formed at both ends for grounding the ground plate, Of the even number of emitters, the facing pairs of emitters have the same resonant frequency, and the phase difference between the facing pair of emitters is 360 degrees / number of emitters.
상기 방사체들 사이에 형성되며, 중앙에 캐패시터 및 양쪽 끝 부분에 급전을 위한 급전홀을 가지는 급전장치를 더 포함하고, 상기 방사체의 개수가6이상인 짝수인 경우에는 2개 이상의 급전장치가 추가로 필요하며 급전장치 사이의 위상차는 180도/급전장치개수를 만족할 수 있다.Further comprising a feeder formed between the radiators and having a capacitor at its center and a feed hole for supplying power to both ends of the feeder, and when the number of the radiators is an even number of 6 or more, two or more feeders And the phase difference between the feeding devices can satisfy 180 degrees / the number of feeding devices.
본 발명에 따르면 3dB 축비를 만족하는 빔폭이 180도 이상 되는 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a meta-material circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beam width with a beam width of 180 degrees or more that satisfies the 3 dB axial ratio.
또한, 다양한 방향에서 들어오는 GPS전파 수신에 용이하고 WLAN에 응용 시 넓은 서비스 지역을 제공할 수 있는 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a meta-material circularly polarized antenna having a wide 3 dB axial beamwidth that is easy to receive GPS radio waves coming from various directions and can provide a wide service area in a WLAN application.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나의 반사손실과 축비를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나의 방사패턴을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나의 원형 접지판 지름 크기에 따라 이 안테나가 보여주는 최소 3dB를 만족하는 축비 빔폭을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나의 3D에서 축비를 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of a meta-material circularly polarized antenna having a 3 dB axial beam width according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the return loss and the axial ratio of the meta-material circularly polarized antenna having the 3 dB axial beam width according to the embodiment of the present invention.
3 is a view showing a radiation pattern of a metamaterial circularly polarized antenna having a 3 dB axial beam width according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing an axial ratio beam width satisfying a minimum 3 dB shown by the antenna according to the diameter of a circular ground plate of a meta-material circularly polarized antenna having a 3 dB axial ratio beam width according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating the axial ratio in 3D of a meta-material circularly polarized antenna having a 3 dB axial beam width according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms used are terms selected in consideration of the functions in the embodiments, and the meaning of the terms may vary depending on the user, the intention or the precedent of the operator, and the like. Therefore, the meaning of the terms used in the following embodiments is defined according to the definition when specifically defined in this specification, and unless otherwise defined, it should be interpreted in a sense generally recognized by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나의 구성도이다.1 is a block diagram of a meta-material circularly polarized antenna having a 3 dB axial beamwidth according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나는, 제1 내지 제4 방사체(110. 120. 130. 140), 급전장치(300), 접지판(200)을 포함한다.1, a meta-material circularly polarized antenna having a 3 dB axial beamwidth according to an embodiment of the present invention includes first to
제1 내지 제4 방사체(110. 120. 130. 140)는 각각 중앙에 캐패시터(C) 및 양쪽 끝 부분에 접지판(200)과의 접지를 위한 비아(V1, V2, V3, V4)를 가진다. 이때 캐패시터(C)는 인터디지털 캐패시터 또는 집중소자 캐패시터인 칩 캐패시터로 구성할 수 있다. The first to fourth radiators 110. 120. 130. 140 have vias V1, V2, V3, V4 for grounding the capacitor C at the center and the
제1 내지 제4 방사체(110. 120. 130. 140)는 Mu-zero 공진기를 방사체로 사용하며, 원형편파는 서로 직교하는 극성을 가지는 두 방사체가 필요하며 이들 사이에 90도 위상차를 제공함으로써 설계가 가능하다. 따라서, 마주보는 한쌍의 방사체 즉 제1 방사체(110)와 제2 방사체(120) 그리고 제3 방사체(130)와 제4 방사체(140)가 서로 같은 공진주파수를 가지며 마주보는 한쌍의 방사체들 사이의 위상차는 90도이다.The first to fourth radiators (110. 120. 130. 140) use a mu-zero resonator as a radiator, and circularly polarized waves require two radiators having polarities orthogonal to each other, and by providing a 90- Is possible. Accordingly, a pair of facing radiators, that is, the first radiator 110 and the
또한 본 발명의 실시예에서 방사체의 개수는 4개로 하였지만 필요에 따라 4개가 아닌 다른 수로 구현하는 것이 가능하며, 이때 방사체의 개수는 짝수개를 가질 수 있다. 이때 마주보는 한쌍의 방사체는 서로 같은 공진주파수를 가지며 마주보는 한쌍의 방사체들 사이의 위상차는 360도/방사체개수를 만족해야 한다. In addition, although the number of emitters is four in the embodiment of the present invention, it is possible to realize the number of emitters other than four, if necessary, and the number of emitters may be an even number. The pair of emitters facing each other have the same resonance frequency and the phase difference between the pair of emitters facing each other must satisfy 360 degrees / emitter number.
그리고, 급전장치(300)는 상기 제1 내지 제4 방사체(110. 120. 130. 140)들 사이의 중앙에 형성되며, 중앙에 캐패시터(C) 및 양쪽 끝 부분에 급전을 위한 급전홀(Vf)을 가진다.The
본 발명의 실시예와 같이 방사체의 개수(N)이 4인 경우에는 도 1의 수직라인(제1 방사체와 제2 방사체 사이의 직선라인)에 대해서 45도 방향으로 기울어져 형성된다.When the number N of radiators is 4 as in the embodiment of the present invention, it is formed by being inclined at 45 degrees with respect to the vertical line (the straight line between the first radiator and the second radiator) of FIG.
만약 N이 6이상인 짝수인 경우에는 2개 이상의 급전장치가 필요하며 급전장치 사이의 위상차는 180도/급전장치개수를 만족해야 한다.If N is an even number greater than 6, two or more feeders are required and the phase difference between the feeders shall be 180 degrees / number of feeders.
접지판(200)은 원형으로 형성되며, 동작주파수의 반파장 길이에 해당하는 접지판 지름 크기를 가진다. 이러한 구조로 인하여 넓은 3dB 축비 빔폭을 만족하는 안테나를 구현할 수 있다.The
본 발명의 실시예에서는 메타물질 전송선로인 Mu-negative 전송선로에서 무한파장을 지원하는 Mu-zero 공진을 이용한다. 이 공진은 공진기의 물리적 크기에 상관없으므로 이를 이용한 안테나의 경우 소형화에 매우 유리하다.In the embodiment of the present invention, a mu-zero resonance supporting an infinite wavelength is used in a mu-negative transmission line which is a metamaterial transmission line. Since the resonance does not depend on the physical size of the resonator, the antenna using the resonator is very advantageous for miniaturization.
제1방사체(110)과 제2 방사체(120)는 y축방향에 해당되는 극성(polarization)에 기여하며 제3방사체(130)와 제4 방사체(140)는 x축방향에 해당되는 극성에 기여한다. The first radiator 110 and the
제1 내지 제4 방사체(110. 120. 130. 140)의 공진주파수는 삽입된 캐패시터(C)의 용량 또는 비아(V1, V2, V3, V4)의 지름 크기의 조절에 따라 변화되므로, 적절한 공진주파수가 나오도록 설계하는 것이 가능하다.Since the resonance frequencies of the first to fourth radiators 110. 120. 130. 140 are changed according to the capacitance of the inserted capacitor C or the diameters of the vias V1, V2, V3, V4, It is possible to design so that the frequency comes out.
제1 방사체(110) 및 제2방사체(120)와 제3방사체(130) 및 제4 방사체(140)의 공진주파수를 조정하기 위해 본 발명의 실시예에서는 비아의 지름크기를 각각 0.1cm 및 0.09cm로 적용하였다. In order to adjust the resonant frequencies of the first and
따라서 이들 공진주파수 조정을 통해 x방향의 전계와 y방향의 전계 사이의 위상차 90도를 구현할 수 있다. Therefore, by adjusting these resonance frequencies, a phase difference of 90 degrees between the electric field in the x direction and the electric field in the y direction can be realized.
그러므로 본 발명의 실시예에 따른 안테나는 원형편파 특성을 가질 수 있다. 특히, 넓은 3dB 축비 빔폭을 가지기 위해 원형 접지판을 이용하였으며 그것의 지름이 반파장 근처일 때 가장 넓은 것을 확인 할 수 있다.Therefore, the antenna according to the embodiment of the present invention can have a circular polarization characteristic. In particular, a circular ground plate is used to have a wide 3 dB axial beam width, and the largest one can be seen when its diameter is near half the wavelength.
이하에서는 이러한 본 발명의 실시예에 따른 안테나가 원형편파 특성을 가지면서, 넓은 3dB 축비 빔폭을 가지는 원리에 관하여 설명한다.Hereinafter, the principle of the antenna according to the present invention having a circularly polarized characteristic and a wide 3 dB axial beam width will be described.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 반사손실과 축비를 보여준다. 여기서, 안테나 설계 파라미터는 다음과 같다.2 shows the reflection loss and the axial ratio of the antenna according to the embodiment of the present invention. Here, the antenna design parameters are as follows.
L=2cm, W=0.35cm, AL=2.85cm, FL=2cm, FW=3mm, GD=9cm, v1 및 v2의 지름=0.1cm, v3 및 v4의 지름=0.09cm, vf의 지름=0.13cm, C의 용량=1pF.Diameters of v1 and v2 = 0.1 cm, Diameters of v3 and v4 = 0.09 cm, Diameters of vf = 0.13 cm, L = 2 cm, W = 0.35 cm, AL = 2.85 cm, FL = 2 cm, FW = , Capacity of C = 1 pF.
도 2를 참조하면, 2개의 공진주파수 사이에 3dB가 나오도록 설계를 해야 한다.Referring to FIG. 2, a design should be made so that 3dB appears between two resonance frequencies.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 방사패턴을 보여준다. 3 shows a radiation pattern of an antenna according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, RHCP 특성을 보여주며 HPBW(half power beamwidth)는 측정의 경우 105도를 보여준다.Referring to FIG. 3, the RHCP characteristic is shown, and the HPBW (half power beamwidth) is 105 degrees for the measurement.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 원형 접지판 지름 크기에 따라 이 안테나가 보여주는 최소 3dB를 만족하는 축비 빔폭을 보여준다. FIG. 4 shows an axial ratio beam width satisfying a minimum 3 dB of the antenna according to the diameter of the circular ground plate of the antenna according to the embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 접지판(200)의 지름이 반파장에 해당되는 길이 근처에서 넓은 빔폭이 형성됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that a wide beam width is formed in the vicinity of a length corresponding to a half wavelength of the diameter of the
또한, 도 4를 참조하면, 접지판의 지름이 대략 0.4λ0에서 0.6 λ0 사이에서 빔폭이 최대로 형성됨을 알 수 있다.Further, with reference to Figure 4, it is possible to know the size of the ground plane is formed on the approximately 0.4λ 0 to the maximum beam width is between 0.6 λ 0.
도2에서 공진주파수가 1.575GHz 부근에서 최소 3dB를 만족하는 축비 빔폭이 형성됨을 알 수 있는데, λ0는 빛의 속도를 동작주파수로 나눈값이다.In FIG. 2, it can be seen that an axial ratio beam width that satisfies a minimum of 3dB at a resonant frequency of about 1.575 GHz is formed, where λ 0 is a value obtained by dividing the speed of light by the operating frequency.
따라서, 빛의 속도 3*108을 동작주파수(1.575*109)로 나누면 1 λ0는 0.2m이다. 그러므로 최대 빔폭이 형성되는 접지판의 지름은 8cm~ 12cm 사이이다.Therefore, dividing the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나에서 3D에서 축비를 보여준다. 도 5를 참조하면, Theta가 -90도에서 90도일때도 3dB 이하의 원형편파 파장이 발생하며, 측면에서도 원형 편파가 나온다.5 shows the axial ratio in 3D in an antenna according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a circularly polarized wave having a wave length of 3 dB or less is generated even when Theta is at -90 to 90 degrees, and a circularly polarized wave is also generated at the side.
그리고 3dB를 만족하는 축비 빔폭은 175도~190도 이며 이것은 GPS에서 필요로 하는 120도 보다 넓은 값이다.The axial beam width that satisfies 3dB is 175 degrees to 190 degrees, which is wider than 120 degrees required by GPS.
이러한 본 발명의 실시예에서는 3dB 축비를 만족하는 빔폭이 180도 이상 되는 넓은 3dB 축비 빔폭을 갖는다.In this embodiment of the present invention, the beam width satisfying the 3 dB axial ratio has a wide 3 dB axial beam width of 180 degrees or more.
그리고, 다양한 방향에서 들어오는 GPS전파 수신에 용이하고 WLAN에 응용 시 넓은 서비스 지역을 제공할 수 있다.In addition, it is easy to receive GPS radio waves coming from various directions, and can provide a wide service area for application to WLAN.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, Therefore, the present invention should be construed as a description of the claims which are intended to cover obvious variations that can be derived from the described embodiments.
110: 제1 방사체 120: 제2방사체
130: 제3방사체 140: 제4 방사체
200: 접지판
300: 급전장치110: first radiator 120: second radiator
130: Third radiator 140: Fourth radiator
200: ground plate
300: Feeding device
Claims (10)
상기 제1 방사체와 제2 방사체는 서로 마주보며 형성되고 Y축에 대응하는 극성을 가지며,
상기 제3 방사체와 상기 제4 방사체는 마주보며 형성되고 X축 방향에 대응하는 극성을 가지는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.The first to fourth radiators being formed with capacitors in the center and having vias formed on both ends thereof for grounding the ground plate,
The first radiator and the second radiator are formed facing each other and have a polarity corresponding to the Y axis,
Wherein the third radiator and the fourth radiator are formed facing each other and have a 3 dB axial beam width having a polarity corresponding to the X axis direction.
상기 캐패시터는 인터디지털 캐패시터 또는 집중소자 캐패시터인 칩 캐패시터인 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나. The method according to claim 1,
Wherein the capacitor is a chip capacitor that is an interdigital capacitor or a lumped element capacitor.
상기 제1 내지 제4 방사체는 각각 Mu-zero 공진기를 방사체로 사용하는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.3. The method of claim 2,
Wherein the first to fourth radiators each have a 3 dB axial beam width using a Mu-zero resonator as a radiator.
상기 제1 방사체와 상기 제2 방사체 그리고 상기 제3 방사체와 상기 제4 방사체는 서로 같은 공진주파수를 가지며 마주보는 한쌍의 방사체들 사이의 위상차는 90도인 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.The method of claim 3,
Wherein the first radiator and the second radiator, and the third radiator and the fourth radiator have the same resonance frequency, and the phase difference between the pair of opposed radiators is 90 degrees.
상기 제1 내지 제4 방사체들 사이의 중앙에 형성되며, 중앙에 캐패시터 및 양쪽 끝 부분에 급전을 위한 급전홀을 가지는, 급전장치를 더 포함하는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.5. The method of claim 4,
Further comprising a feeder formed at the center between the first to fourth radiators and having a capacitor at its center and a feed hole for feeding at both ends thereof.
상기 급전장치는 제1 방사체와 제2 방사체 사이의 직선라인에 대해서 45도 방향으로 기울어져 형성되는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.6. The method of claim 5,
Wherein the feed device has a 3 dB axial beam width that is formed by being inclined at 45 degrees with respect to a straight line between the first radiator and the second radiator.
상기 접지판은 원형으로 형성되며, 동작주파수의 반파장 길이에 해당하는 접지판 지름 크기를 가지는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.The method according to claim 6,
Wherein the ground plate is formed in a circular shape and has a 3 dB axial ratio beam width having a ground plate diameter size corresponding to a half wavelength length of the operating frequency.
상기 제1 내지 제4 방사체의 공진주파수는 삽입된 캐패시터의 용량 또는 비아의 지름 크기에 따라 변화되는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.8. The method of claim 7,
Wherein the resonant frequencies of the first to fourth radiators have a 3 dB axial ratio beam width that varies depending on a capacitance of an inserted capacitor or a diameter of a via.
상기 짝수개의 방사체중 마주보는 한쌍의 방사체는 동일한 공진 주파수를 가지고, 마주보는 한쌍의 방사체 사이의 위상차는 360도/방사체의 개수인 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.A capacitor is formed in the center, and an even number of radiators are formed at both ends of which vias are formed for grounding the ground plate,
Wherein the pair of emitters facing each other has the same resonance frequency and the phase difference between the pair of opposed emitters is 360 degrees / number of emitters.
상기 방사체들 사이에 형성되며, 중앙에 캐패시터 및 양쪽 끝 부분에 급전을 위한 급전홀을 가지는 급전장치를 더 포함하고,
상기 방사체의 개수가6이상인 짝수인 경우에는 2개 이상의 급전장치가 추가로 필요하며 급전장치 사이의 위상차는 180도/급전장치개수를 만족하는 3dB 축비 빔폭을 갖는 메타물질 원형편파 안테나.
10. The method of claim 9,
Further comprising a feeding device formed between the radiators and having a capacitor at the center and a feeding hole for supplying power to both ends,
Wherein the number of the emitters is an even number of 6 or more, the antenna further needs at least two feeders, and the phase difference between the feeders is 180 degrees / the number of feeders.
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| KR100734005B1 (en) | 2006-01-18 | 2007-06-29 | 인천대학교 산학협력단 | Single square patch antenna for single-feed dual-band circular polarization reception |
| KR101444017B1 (en) | 2013-04-02 | 2014-09-23 | 홍익대학교 산학협력단 | Reconfigurable meta metrial antenna for Swichable Polarization |
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