KR20050043520A - 소형 마이크로스트립 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

소형화가 가능하고 대량생산이 용이하도록, 소정의 형상으로 형성되는 접지판과, 상기 접지판과 소정의 간격을 두고 설치되는 패치와, 상기 접지판과 패치 사이에 설치되는 유전체층과, 상기 패치 및/또는 접지판에 소정의 간격으로 배열되어 소정의 높이로 설치되는 다수의 돌출편을 포함하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나를 제공한다.

Description

소형 마이크로스트립 패치 안테나 {Small-sized Microstrip Patch Antenna}

본 발명은 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패치 및/또는 접지판에 돌출편을 형성하는 것에 의하여 표면적을 넓혀 소형화가 가능하며 대량생산에 유리한 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 관한 것이다.

최근 무선통신의 기술이 발달함에 따라 휴대폰, PDA, GPS 등과 같은 정보통신단말기의 보편화, 대중화가 가능하게 되었으며, 이들 정보통신단말기에는 소형이며 경량이며 평면형으로 얇게 제조하는 것이 가능하며 대량생산이 가능한 마이크로스트립 패치 안테나가 주로 사용된다.

종래의 마이크로스트립 패치 안테나는 소정의 두께로 형성되는 유전체층을 사이에 두고, 한쪽(위쪽)에는 안테나의 역할을 하는 평면형상의 패치(patch)가 설치되고, 반대쪽(아래쪽)에는 접지판이 설치되는 구성으로 이루어진다.

일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나의 크기는 설계 주파수의 파장에 비례하며, 동일한 주파수에 대하여 크기를 줄여 소형화하기 위해서는 유전체층을 형성하는 유전체를 비유전율이 높은 재질로 사용하여야 한다. 그러나 비유전율이 높은 유전체를 사용하게 되면 안테나의 방사특성이 저하되어 결과적으로 이득이 저하되므로 한계가 있다. 그리고 유전체에 있어서 비유전율이 높아지면, 상대적으로 제조원가가 상승함은 물론 생산수율이 급격하게 저하되므로, 비유전율이 높은 유전체를 사용하여 안테나의 크기를 단축하는 데에도 한계가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제2003-25475호에는 패치에 요철을 반복하여 형성하는 것에 의하여 표면적을 넓혀 소형화를 가능하게 하는 마이크로스트립 패치 안테나에 대한 기술이 공개되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제2003-25475호에는 패치에 길이방향으로 길게 직선형상으로 볼록부와 오목부가 교대로 형성되는 형상의 패턴이나 길이방향 및 폭방향으로 바둑판형상으로 볼록부와 오목부가 교차하며 형성되는 형상의 패턴 또는 물결모양으로 둘레를 따라 볼록부와 오목부가 띠형상으로 교대로 형성되는 형상의 패턴으로 요철을 형성하는 기술이 공개되어 있다.

그러나 공개특허공보 제2003-25475호에 있어서도 기본적으로 요철을 형성하는 요철의 폭이 반드시 필요하므로 기하학적인 형상으로부터 소형화에 한계가 있으며, 두께가 매우 얇은 판으로 이루어지는 패치에 요철을 형성하므로 제조공정이 까다롭고 어렵다.

본 발명은 공개특허공보 제2003-25475호에서 제시한 개념을 더 발전시켜 보다 더 소형화가 가능하며 대량생산이 가능한 소형 마이크로스트립 패치 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나는 소정의 형상으로 형성되는 접지판과, 상기 접지판과 소정의 간격을 두고 설치되는 패치와, 상기 접지판과 패치 사이에 설치되는 유전체층과, 상기 패치 및/또는 접지판에 소정의 간격으로 배열되어 소정의 높이로 설치되는 다수의 돌출편을 포함하여 이루어진다.

상기 패치에 설치되는 돌출편과 상기 접지판에 설치되는 돌출편은 서로 단락되지 않도록 지그재그방식으로 배열한다.

상기 돌출편은 소정의 간격으로 배열되어 패치의 방사슬롯과 평행하게 길게 설치한다.

다음으로 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 소정의 형상으로 형성되는 접지판(10)과, 상기 접지판(10)과 소정의 간격을 두고 설치되는 패치(20)와, 상기 접지판(10)과 패치(20) 사이에 설치되는 유전체층(40)과, 상기 패치(20)에 소정의 간격으로 배열되어 상기 접지판(10)을 향하여 소정의 높이로 돌출 설치되는 다수의 돌출편(24)을 포함하여 이루어진다.

상기 패치(20)에는 상기 접지판(10)에 설치되는 급전부재(30)와 연결되는 급전선(32)이 연결된다.

상기 접지판(10)에는 상기 급전선(32)이 접지판(10)과 전기적으로 단락되지 않는 상태로 급전부재(30)와 연결되도록 급전선(32)이 관통하여 설치되는 급전구멍(34)을 형성한다.

상기 급전부재(30)는 상기 접지판(10)과 전기적으로 단락되지 않도록 상기 접지판(10)과의 사이에 절연부재(도면에 나타내지 않음)를 설치한다.

상기 급전부재(30) 및 급전선(32)은 실제 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서는 인쇄되어 형성되는 선로 등으로 이루어진다. 상기 급전부재(30) 및 급전선(32)은 일반적인 마이크로스트립 패치 안테나와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 패치(20)와 접지판(10)은 전기전도도가 우수한 금속박판 등으로 형성한다. 예를 들면 상기 패치(20)와 접지판(10)은 구리(Cu)나 알루미늄(Al) 등의 금속박판으로 형성하는 것도 가능하고, 전기전도도가 우수하고 성형성과 가공성이 좋은 은(Ag), 금(Au) 등의 박판으로 형성하는 것도 가능하다.

상기 돌출편(24)은 상기 패치(20) 및 접지판(10)과 같은 재료를 사용하는 것이 동일공정에서 일체로 형성하는 것이 가능하므로 바람직하다.

상기 돌출편(24)은 패치(20)의 방사슬롯과 평행하게 소정의 간격으로 배열하여 길게 설치한다.

상기 돌출편(24)은 원, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다양한 판형상으로 형성되는 상기 패치(20)의 패치본체(22)에 모서리 또는 테두리를 따라 평행하게 소정의 간격으로 돌출 형성한다.

상기에서 직선편파를 구현하기 위해서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 패치본체(22)를 사각형상으로 형성하고, 패치본체(22)을 방사슬롯방향으로 길게 소정의 간격으로 상기 돌출편(24)을 형성한다.

또 도 3에 나타낸 바와 같이 상기 패치본체(22)를 사각형상으로 형성하고 상기 돌출편(24)을 가로세로로 소정의 간격으로 격자형상으로 형성하거나, 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 패치본체(22)를 원형상 등으로 형성하고 상기 돌출편(24)을 테두리를 따라 동심원형상으로 형성하는 것도 가능하다. 상기에서 패치본체(22)를 사각형이나 오각형 등의 다각형상으로 형성하는 경우에도 상기 돌출편(24)을 테두리를 따라 소정의 간격으로 배열되어 축소되는 동심의 다각형상으로 형성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 돌출편(24)을 가로세로로 소정의 간격으로 격자형상으로 형성하거나 테두리를 따라 동심원형상으로 형성하면, 가로 및 세로의 길이를 모두 축소시키는 것이 가능하므로 보다 소형화가 가능하다.

또 상기와 같이 구성하는 경우에는 상기 패치(20)의 가로 및 세로의 길이를 서로 다르게 구성하거나 슬롯을 형성하거나 위상차를 갖도록 급전하는 등의 방법으로 원편파를 구현하는 것도 가능하다.

상기 유전체층(40)을 구성하는 유전체로는 공기층을 이용하는 것도 가능하며, 테프론, 세라믹, 유리, 에폭시, 합성수지 등과 같은 다양한 재질의 유전체를 이용하는 것이 가능하다.

상기에서 유전체층(40)으로 공기층을 이용하는 경우에는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 패치(20)와 접지판(10)의 간격을 유지하며 패치(20)를 지지하기 위하여 간격유지부재(42)를 접지판(10)에 설치한다.

상기 간격유지부재(42)는 패치(20)를 안정적으로 지지하면서 유전율에 영향을 미치지 않도록 패치의 모서리부분 및/또는 중앙부분에 소정의 패턴으로 배치하여 설치하는 것이 바람직하다. 또 상기 간격유지부재(42)는 유전체층(40)의 유전율에 영향을 미치지 않도록 세라믹, 합성수지, 목재 등의 유전율이 낮은 비금속성 재료나 비전도성 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 유전체층(40)을 세라믹 등을 이용하여 형성하는 경우에는 도 5에 나타낸 바와 같이, 얇은 두께로 형성되는 유전체 박막(50)의 한쪽면에 도전재료를 이용하여 돌출편(24)을 인쇄(코팅)하여 형성하고, 한쪽에는 패치(20)를 형성하기 위한 패치구멍(52)을 형성하여 유전체 박막(50)을 다수 적층하고, 상기 패치구멍(52)에 도전재료를 채운 다음 가열하여 용융 소성시키는 것에 의하여 패치(20)를 형성하는 것으로 이루어지는 것도 가능하다.

상기에서 일부의 유전체 박막(50)에는 급전선(32)을 인쇄한다.

또 도 6에 나타낸 바와 같이, 얇은 두께로 형성되는 유전체 박막(50)을 적층하여 유전체층(40)을 형성하는 경우에 맨 위쪽에 위치하는 유전체 박막(50)에 패치(20)를 도전재료를 인쇄(코팅)하여 형성하고, 상기 패치(20)가 인쇄된 유전체 박막(50) 및 다른 유전체 박막(50)에 소정의 패턴으로 돌출편구멍(54)을 다수 형성하여 소정의 높이로 유전체 박막(50)을 적층한 다음 상기 돌출편구멍(54)을 도전재료로 채우고 가열하여 용융 소성시키는 것에 의하여 다수의 돌기가 연속하여 이루어지는 돌출편(24)을 형성한다.

상기에서 돌기 사이의 간격을 파장(λ)의 1/10 이하로 설정하여 형성하면, 전파의 특성상 다수의 돌기가 연속하여 이루어지는 돌출편(24)의 경우에도 마치 평면으로 돌출편(24)을 형성한 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 유전체 박막(50)과 스루홀(through hole)을 이용하는 방식은 일반적으로 마이크로스트립 패치 안테나를 제조하는 경우에 사용하는 방법을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제2실시예는 도 7에 나타낸 바와 같이, 접지판(10)의 폭방향 양쪽 모서리를 패치(20)의 측면을 따라 수직으로 접어 올려 돌출편(14)을 형성한다.

상기에서 접지판(10)의 전체 모서리를 패치(20)의 측면을 따라 수직으로 접어 올리는 것도 가능하다.

상기와 같이 접지판(10)의 전체 모서리를 패치(20)의 측면을 따라 수직으로 접어올리면, 가로 및 세로의 길이를 모두 축소시키는 것이 가능하므로 보다 소형화가 가능하다.

또 상기와 같이 구성하는 경우에는 상기 패치(20)의 가로 및 세로의 길이를 서로 다르게 구성하거나 슬롯을 형성하거나 위상차를 갖도록 급전하는 등의 방법으로 원편파를 구현하는 것도 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제3실시예는 도 8에 나타낸 바와 같이, 접지판(10)의 폭방향 양쪽 모서리를 패치(20)의 측면 및 상면을 따라 대략 "ㄷ"형상으로 이중으로 접어 수직부인 돌출편(14)과 수평상면부(15)를 형성한다.

상기에서 접지판(10)의 전체 모서리를 따라 수평상면부(15)를 형성하는 것도 가능하며, 이 경우 수평상면부(15)는 서로 겹치지 않도록 겹쳐지는 부분을 대각선으로 자른 형상으로 형성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 접지판(10)의 전체 모서리를 따라 수평상면부(15)를 형성하면, 가로 및 세로의 길이를 모두 축소시키는 것이 가능하므로 보다 소형화가 가능하다.

또 상기와 같이 구성하는 경우에는 상기 패치(20)의 가로 및 세로의 길이를 서로 다르게 구성하거나 슬롯을 형성하거나 위상차를 갖도록 급전하는 등의 방법으로 원편파를 구현하는 것도 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제4실시예는 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 패치(20)의 양쪽 끝부분에 형성한 돌출편(24)으로부터 접지판(10)에 평행한 방향으로 접어 수평부(26)를 형성한다.

상기에서 패치(20)의 전체 모서리를 따라 수평부(26)를 형성하는 것도 가능하다.

상기한 제2실시예∼제4실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제5실시예는 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 소정의 형상으로 형성되는 접지판(10)과, 상기 접지판(10)과 소정의 간격을 두고 설치되는 패치(20)와, 상기 접지판(10)과 패치(20) 사이에 설치되는 유전체층(40)과, 상기 접지판(10)에 소정의 간격으로 배열되어 상기 패치(20)를 향하여 소정의 높이로 돌출 설치되는 다수의 돌출편(14)을 포함하여 이루어진다.

상기 돌출편(14)은 원, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다양한 판형상으로 형성되는 상기 패치(20)의 패치본체(22)에 대응되는 형상으로 형성되는 접지판(10)의 판본체(12) 모서리 또는 테두리를 따라 평행하게 소정의 간격으로 돌출 형성한다.

그리고 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제6실시예는 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 제5실시예에 있어서 상기 패치(20)의 양쪽 끝부분에서 상기 접지판(10)의 돌출편(14)과 평행하게 수직으로 접어 내려 돌출편(24)을 형성하고 다시 접지판(10)의 판본체(12)에 평행하게 수평으로 접어 수평부(26)를 형성한다.

상기한 제5실시예 및 제6실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예∼제4실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제7실시예는 도 13에 나타낸 바와 같이, 소정의 형상으로 형성되는 접지판(10)과, 상기 접지판(10)과 소정의 간격을 두고 설치되는 패치(20)와, 상기 접지판(10)과 패치(20) 사이에 설치되는 유전체층(40)과, 상기 접지판(10) 및 패치(20)에 소정의 간격으로 배열되어 서로를 소정의 높이로 돌출 설치되는 다수의 돌출편(14), (24)을 포함한다.

상기 패치(20)에 설치되는 돌출편(24)과 상기 접지판(10)에 설치되는 돌출편(14)은 서로 단락되지 않도록 지그재그방식으로 배열하여 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 제7실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예∼제6실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 실시예를 다양하게 제조하여 안테나의 특성을 측정하였다.

[실시예 1]

도 14 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 128mm×66mm의 접지판(10)과 9mm의 간격을 두고 90mm×48mm의 패치(10)를 접지판(10)의 중앙부에 위치하도록 설치하고, 패치(10)의 48mm 양쪽 모서리로부터 접지판(10)을 향하여 8mm씩 접어 내려 돌출편(24)을 형성하고, 급전선(32)과 급전부재(30)를 연결하여 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 실시예 1을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 실시예 1을 이용하여 반사손실과 방사패턴을 측정하여 도 15 및 도 16에 각각 나타낸다.

[실시예 2]

도 17 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 300mm×300mm의 접지판(10)과 9mm의 간격을 두고 90mm×40mm의 패치(10)를 접지판(10)의 중앙부에 위치하도록 설치하고, 패치(10)의 40mm 모서리를 따라 소정의 간격으로 90mm 모서리에 평행하게 접지판(10)을 향하여 8mm씩 접어 내려 돌출편(24)을 12개 형성하고, 급전선(32)과 급전부재(30)를 연결하여 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 실시예 2를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 실시예 2를 이용하여 반사손실과 방사패턴을 측정하여 도 18 및 도 19에 각각 나타낸다.

[실시예 3]

도 20 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 300mm×300mm의 접지판(10)과 9mm의 간격을 두고 90mm×46mm의 패치(10)를 접지판(10)의 중앙부에 위치하도록 설치하고, 패치(10)의 46mm 모서리를 따라 소정의 간격으로 90mm 모서리에 평행하게 접지판(10)을 향하여 8mm씩 접어 내려 돌출편(24)을 11개 형성하고, 양쪽 끝부분에 형성되는 돌출편(24)은 6mm씩 접어내린 다음 접지판(10)과 평행하게 3mm씩 수평으로 접어 수평부(26)를 형성하고, 급전선(32)과 급전부재(30)를 연결하여 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 실시예 3을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 실시예 3을 이용하여 반사손실과 방사패턴을 측정하여 도 21 및 도 22에 각각 나타낸다.

[실시예 4]

도 23 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 300mm×300mm의 접지판(10)과 9mm의 간격을 두고 90mm×29mm의 패치(10)를 접지판(10)의 중앙부에 위치하도록 설치하고, 패치(10)의 29mm 모서리를 따라 소정의 간격으로 90mm 모서리에 평행하게 접지판(10)을 향하여 8mm씩 접어 내려 돌출편(24)을 11개 형성하고, 양쪽 끝부분에 형성되는 돌출편(24)은 6mm씩 접어내린 다음 접지판(10)과 평행하게 3mm씩 수평으로 접어 수평부(26)를 형성하고, 급전선(32)과 급전부재(30)를 연결하여 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 실시예 4를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 실시예 4를 이용하여 반사손실과 방사패턴을 측정하여 도 24 및 도 25에 각각 나타낸다.

[비교예 1]

도 26 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 128mm×100mm의 접지판(2)과 9mm의 간격을 두고 90mm×82mm의 패치(4)를 접지판(2)의 중앙부에 위치하도록 설치하고, 급전선(6)과 급전부재(8)를 연결하여 마이크로스트립 패치 안테나의 비교예 1을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 비교예 1을 이용하여 반사손실과 방사패턴을 측정하여 도 27 및 도 28에 각각 나타낸다.

[비교예 2]

도 29 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 300mm×300mm의 접지판(2)과 9mm의 간격을 두고 90mm×81.5mm의 패치(4)를 접지판(2)의 중앙부에 위치하도록 설치하고, 급전선(6)과 급전부재(8)를 연결하여 마이크로스트립 패치 안테나의 비교예 2를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 비교예 2를 이용하여 반사손실과 방사패턴을 측정하여 도 30 및 도 31에 각각 나타낸다.

상기 실시예 1과 비교예 1의 반사손실 및 방사패턴을 비교하면, 도 15 및 도 27에 나타낸 바와 같이 비교예 1의 5.65%(89MHz)에 비하여 6.47%(102MHz)로 중심주파수 1.575GHz에서 -10dB 대역폭이 실시예 1의 경우에 더 넓게 나타나고, 도 16 및 도 28에 나타낸 바와 같이 -3dB 빔폭이 E-평면에서 92°로 비교예 1의 64°보다 더 넓게 나타남을 확인할 수 있다. 또 실시예 1의 경우에는 접지판(10)이 비교예 1보다 협소하여 이득이 감소하고 후엽의 레벨이 증가하는 경향을 보였지만, 방사패턴은 유사하게 나타남을 확인할 수 있다.

상기 실시예 1과 비교예 1을 비교하면, 비방사슬롯의 길이에 있어서 비교예 1은 82mm인 반면에 실시예 1은 48mm이므로 대략 41.5%의 길이단축효과가 얻어지고, 그만큼 소형화가 가능함을 확인할 수 있다.

그리고 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4와 비교예 2의 반사손실 및 방사패턴을 비교하면, 도 18, 도 21, 도24 및 도 30에 나타낸 바와 같이 비교예 2의 6.2%(99MHz)와 비교하여 6.5%(103MHz), 6.3%(100MHz)로 중심주파수 1.575GHz에서 -10dB 대역폭이 실시예 2 및 실시예 3의 경우에 약간 더 넓게 나타나고 실시예 4의 경우에는 3.3%(53MHz)로 더 좁게 나타나며, 도 19, 도 22, 도 25 및 도 31에 나타낸 바와 같이 -3dB 빔폭이 E-평면에서 111.94°, 112.4°, 154.1°로 비교예 2의 56.16°보다 더 넓게 나타남을 확인할 수 있다. 또 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4의 경우에도 접지판(10)이 비교예 2보다 협소하여 이득이 감소하는 경향을 보였지만, 방사패턴은 유사하게 나타남을 확인할 수 있다.

상기 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4와 비교예 2를 비교하면, 비방사슬롯의 길이에 있어서 비교예 2는 815mm인 반면에 실시예 2는 40mm, 실시예 3은 46mm, 실시예 4는 29mm이므로 대략 50.9%, 43.5%, 64.42%의 길이단축효과가 얻어지고, 그만큼 소형화가 가능함을 확인할 수 있다.

그리고 도 32에는 패치(20) 또는 접지판(10)에 형성하는 돌출편(24), (14)의 수를 증가시킴에 따른 공진주파수의 변화를 측정하여 나타낸다.

도 32에 나타낸 바와 같이, 접지판(10)에 돌출편(14)을 형성하는 경우에는 돌출편(14)의 수가 증가함에 따라 공진주파수가 작아지다가 16개(0.92GHz)를 넘어서면서 다시 증가하는 경향을 보였다. 따라서 접지판(10)에 형성하는 돌출편(14)의 수는 16개이하에서 설정하는 것이 바람직하며, 돌출편(14)이 많아질수록 상승되는 제조원가를 감안하여 최적의 돌출편(14) 수를 설정하는 것이 바람직하다. 또 패치(20)에 돌출편(24)을 형성하는 경우에는 돌출편(24)의 수가 11개(1.14GHz)를 넘어서면서 다시 공진주파수가 증가하는 경향을 보였다.

상기에서는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 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.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 의하면, 패치 및/또는 접지판에 다수의 돌출편을 설치하는 것에 의하여 동일한 크기에서 실제 표면적을 증대시킬 수 있으므로, 동일한 중심주파수를 갖는 경우에는 소형화 및 경량화가 가능하여 휴대폰이나 PDA, GPS 등의 정보통신기기에 적용하기가 매우 용이하다.

또 동일한 유전체를 사용하고 동일한 크기로 제조하는 경우에도 다양하게 요구되는 설정된 중심주파수를 갖도록 돌출편을 설치하여 임피던스를 정합시킬 수 있으므로, 비유전율이 높은 유전체를 사용하지 않아도 되며, 제조원가가 절감된다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예를 나타내는 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 원편파를 얻기 위한 패치의 일실시예를 나타내는 저면사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 원편파를 얻기 위한 패치의 다른 실시예를 나타내는 저면사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 유전체 박막을 이용하여 패치를 형성하는 방법을 개략적으로 설명하기 위한 분해사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제1실시예에 있어서 유전체 박막을 이용하여 패치를 형성하는 다른 방법을 개략적으로 설명하기 위한 분해사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제2실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제3실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제4실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제5실시예를 나타내는 분해사시도이다.

도 11은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제5실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제6실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 13은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나의 제7실시예를 나타내는 조립단면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 반사손실과 방사패턴을 측정하기 위한 실시예 1을 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 15는 도 14의 실시예 1을 사용하여 측정한 반사손실을 나타내는 그래프이다.

도 16은 도 14의 실시예 1을 사용하여 측정한 방사패턴을 나타내는 그래프이다.

도 17은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 반사손실과 방사패턴을 측정하기 위한 실시예 2를 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 18은 도 17의 실시예 2를 사용하여 측정한 반사손실을 나타내는 그래프이다.

도 19는 도 17의 실시예 2를 사용하여 측정한 방사패턴을 나타내는 그래프이다.

도 20은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 반사손실과 방사패턴을 측정하기 위한 실시예 3을 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 21은 도 20의 실시예 3을 사용하여 측정한 반사손실을 나타내는 그래프이다.

도 22는 도 20의 실시예 3을 사용하여 측정한 방사패턴을 나타내는 그래프이다.

도 23은 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 반사손실과 방사패턴을 측정하기 위한 실시예 4를 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 24는 도 23의 실시예 4를 사용하여 측정한 반사손실을 나타내는 그래프이다.

도 25는 도 23의 실시예 4를 사용하여 측정한 방사패턴을 나타내는 그래프이다.

도 26은 종래 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 반사손실과 방사패턴을 측정하기 위한 비교예 1을 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 27은 도 26의 비교예 1을 사용하여 측정한 반사손실을 나타내는 그래프이다.

도 28은 도 26의 비교예 1을 사용하여 측정한 방사패턴을 나타내는 그래프이다.

도 29는 종래 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 반사손실과 방사패턴을 측정하기 위한 비교예 2를 개략적으로 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 30은 도 29의 비교예 2를 사용하여 측정한 반사손실을 나타내는 그래프이다.

도 31은 도 29의 실시예 2를 사용하여 측정한 방사패턴을 나타내는 그래프이다.

도 32는 본 발명에 따른 소형 마이크로스트립 패치 안테나에 있어서 패치 또는 접지판에 돌출편의 수를 증가시키면서 공진주파수의 변화를 측정하여 나타내는 그래프이다.

Claims (10)

1. 소정의 형상으로 형성되는 접지판과,

   상기 접지판과 소정의 간격을 두고 설치되고 급전선이 연결되는 패치와,

   상기 접지판과 패치 사이에 설치되는 유전체층과,

   상기 패치에 소정의 간격으로 배열되어 소정의 높이로 설치되는 다수의 돌출편을 포함하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
2. 소정의 형상으로 형성되는 접지판과,

   상기 접지판과 소정의 간격을 두고 설치되고 급전선이 연결되는 패치와,

   상기 접지판과 패치 사이에 설치되는 유전체층과,

   상기 접지판에 소정의 간격으로 배열되어 상기 패치를 향하여 소정의 높이로 돌출 설치되는 다수의 돌출편을 포함하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
3. 소정의 형상으로 형성되는 접지판과,

   상기 접지판과 소정의 간격을 두고 설치되고 급전선이 연결되는 패치와,

   상기 접지판과 패치 사이에 설치되는 유전체층과,

   상기 접지판 및 패치에 소정의 간격으로 배열되어 서로를 향하여 소정의 높이로 돌출되며 서로 단락되지 않도록 지그재그방식으로 배열하여 설치되는 다수의 돌출편을 포함하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
4. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 돌출편은 패치의 방사슬롯과 평행하게 소정의 간격으로 배열하여 길게 설치하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
5. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 돌출편은 가로세로로 소정의 간격으로 배열하여 격자형상으로 형성하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
6. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 돌출편은 상기 패치의 테두리를 따라 소정의 간격으로 배열되는 동심원형상으로 형성하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
7. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 돌출편은 일열로 배열되어 형성되는 돌기 사이의 간격을 파장의 1/10 이하로 설정하여 형성하는 다수의 돌기가 연속하여 이루어지는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
8. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 접지판의 모서리를 패치의 측면을 따라 수직으로 접어 올려 돌출편을 형성하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
9. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 접지판의 모서리를 패치의 측면 및 상면을 따라 "ㄷ"형상으로 이중으로 접어 수직부인 돌출편과 수평상면부를 형성하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.
10. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한항에 있어서,

    상기 패치의 모서리에 형성하는 돌출편으로부터 접지판에 평행한 방향으로 접어 수평부를 형성하는 소형 마이크로스트립 패치 안테나.