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KR102203179B1 - 높은 격리도를 갖는 이중 편파 안테나 - Google Patents

높은 격리도를 갖는 이중 편파 안테나 Download PDF

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KR102203179B1
KR102203179B1 KR1020190177634A KR20190177634A KR102203179B1 KR 102203179 B1 KR102203179 B1 KR 102203179B1 KR 1020190177634 A KR1020190177634 A KR 1020190177634A KR 20190177634 A KR20190177634 A KR 20190177634A KR 102203179 B1 KR102203179 B1 KR 102203179B1
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KR
South Korea
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dielectric substrate
patch radiator
feed
input port
probes
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KR1020190177634A
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박철순
배홍현
Original Assignee
한국과학기술원
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Publication date
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Abstract

높은 격리도를 갖는 이중 편파 안테나가 개시된다. 제1 차동 급전선로는 제1 입력포트로부터 유전체 기판의 내부를 통해 패치 방사체의 일측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에 마련된 제1 및 제2 급전 프로브를 통해 패치 방사체의 서로 반대편 쪽 제1 부분과 제2 부분으로 수직 편파 신호를 차동 급전할 수 있다. 제2 차동 급전선로는 제2 입력포트로부터 유전체 기판의 내부를 통해 패치 방사체의 타측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에 마련된 제3 및 제4 급전 프로브를 통해 패치 방사체의 서로 반대편 쪽 제3 부분과 제4 부분으로 수평 편파 신호를 차동 급전할 수 있다. 제1 및 제2 급전 프로브를 통해 수직 편파 신호를 급전할 때, 패치 방사체의 가운데 부분에 전계가 거의 존재하지 않는 가상의 접지 영역이 형성된다. 제3 및 제4 프로브의 단면 편파 성분도 크게 줄어들어 거의 존재하지 않게 된다. 패치 방사체와 제1 내지 제4 프로브를 포위하는 소프트 서피스 구조부가 도입되어, 표면파의 회절 때문에 생겨나는 방사 패턴 열화를 개선할 수 있다.

Description

높은 격리도를 갖는 이중 편파 안테나 {Dual Polarization Antenna with High Isolation}
본 발명은 무선 통신용 안테나 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고속 무선 통신 시스템용 이중 편파 안테나에 관한 것이다.
이중편파 안테나는 동일 주파수에서 간섭 없이 2개 반송파에 별개 통신내용을 동시에 전송하기 위한 안테나이다. 이중편파 안테나는 무선 반송파 신호를 수직 편파(Polarization)와 수평 편파로 송수신하여 주파수를 재사용 할 수 있는 기술이다.
기존의 평판형 구조의 이중 편파 안테나는 데이터 전송 속도를 2배 높이며 동시에 작은 크기를 가져 많이 사용되고 있다. 하지만 평판형 구조 안테나의 이중 편파가 같은 방사체를 공유하는 경우 이중 편파 간 격리도(Isolation)가 다중입력 다중 출력(Multi-Input-Multi-Output: MIMO) 무선 통신에 적합한 수준으로 확보되지 못하고 있다.
또한, 유전체 안에 갇혀서 회전되는 신호가 패치에서 방사되는 신호와 합쳐져서 안테나의 이득을 떨어뜨리고 방사 패턴에 리플을 생기는 현상도 나타난다.
1.KR20160100857 A-이중 편파 패치 안테나 2.KR100853670 B1-단일 패턴을 갖는 이중편파 광대역 안테나
본 발명의 일 목적은 본 발명에서는 방사체에 차동 급전을 통해 가상의 접지를 만들어 이중 편파 간에 동일한 방사체를 공유하더라도 광대역에서 이중 편파 간 높은 격리도를 확보할 수 있는 이중 편파 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 이중 편파 안테나는 유전체 기판, 패치 방사체, 제1 입력포트, 제2 입력포트, 제1 차동 급전선로, 제2 차동 급전선로, 그리고 접지부를 포함한다. 상기 패치 방사체는 상기 유전체 기판의 상면에 접합되고, 소정 크기와 모양을 가지는 도전성 패치이다. 상기 제1 입력 포트는 상기 유전체 기판의 일측에 배치되고, 수직 편파 신호가 입력된다. 상기 제2 입력 포트는 상기 유전체 기판의 일측에 배치되고, 수평 편파 신호가 입력된다. 상기 제1 차동 급전선로는 상기 제1 입력포트로부터 상기 유전체 기판의 내부를 통해 상기 패치 방사체의 일측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에 제1 및 제2 급전 프로브가 마련되고, 상기 제1 및 제2 급전 프로브를 통해 상기 패치 방사체의 서로 반대편 쪽 제1 부분과 제2 부분으로 수직 편파 신호를 차동 급전한다. 상기 제2 차동 급전선로는 상기 제2 입력포트로부터 상기 유전체 기판의 내부를 통해 상기 패치 방사체의 타측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에 제3 및 제4 급전 프로브가 마련되고, 상기 제3 및 제4 급전 프로브를 통해 상기 패치 방사체의 서로 반대편 쪽 제3 부분과 제4 부분으로 수평 편파 신호를 차동 급전한다. 상기 접지부는 상기 유전체 기판의 소정 위치에 접지가능하게 배치되어 상기 패치 방사체, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로를 외부로부터 전자기적으로 차폐시킨다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이중 편파 안테나는 상기 유전체 기판 안에 갇혀 전파되는 표면파(surface wave)를 억제하여 방사 특성을 개선하도록 구성된 소프트 서피스 구조부를 더 포함할 수 있다. 상기 소프트 서피스 구조부는 환형의 도전성 수직 펜스부와 도우넛형 도전성 수평 지붕부를 포함할 수 있다. 상기 도전성 수직 펜스부는 상기 패치 방사체, 상기 제1 및 제2 급전 프로브, 그리고 상기 제3 및 제4 급전 프로브를 포위하도록 구성될 수 있다. 상기 도전성 수평 지붕부는 상기 수직 펜스부의 상단을 따라 일주하면서 상기 상단에 결합되고, 상기 패치 방사체 쪽으로 수평방향으로 소정 길이(Lstrip)만큼 돌출될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소프트 서피스 구조부의 상기 도전성 수직 펜스부는 상기 유전체 기판에 환형 폐곡선을 따라 소정 간격마다 마련된 다수의 수직 비어홀들을 채워 환형 펜스를 구성하는 다수의 수직 도체기둥들을 포함할 수 있다. 상기 수직 펜스부와 상기 수평 지붕부의 결합체의 수직방향 단면 모양은 역'L'자 모양을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 소프트 서피스 구조부는 '2Lstrip + H = λg/2'의 조건을 만족할 수 있다. 여기서, H는 상기 수직 펜스부의 높이이고, Lstrip는 상기 수평 지붕부가 상기 수직 펜스부의 상단에서 수평방향으로 돌출된 길이이며, λg는 상기 유전체 기판 안에서 급전 신호의 파장이다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 접지부는 상기 유전체 기판의 밑면 상에 적층된 제1 접지판과, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로의 상부이면서 상기 유전체 기판 내부에 배치된 제2 접지판을 포함하여, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로를 아래쪽과 위쪽에서 외부로부터 전자기적으로 차폐되도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 차동 급전선로는 제1 단일 신호선로와 제1 및 제2 급전 프로브부를 포함할 수 있다. 상기 제1 단일 신호선로는 상기 제1 입력포트에 연결되어 상기 패치 방사체 쪽으로 연장될 수 있다. 상기 제1 및 제2 급전 프로브부는 상기 제1 단일 신호선로의 말단에서 발룬(BALUN) 구조의 두 선로로 분기되어 상기 패치 방사체의 제1 부분과 제2 부분 근처까지 각각 연장될 수 있다. 상기 제1 및 제2 부분은 상기 패치 방사체의 중심을 지나는 제1 직선상에 상기 중심을 기준으로 서로 반대쪽에 위치하며, 상기 제1 급전 프로브부와 상기 제2 급전 프로브부 간의 길이 차이는 상기 제1 입력포트로 인가되는 수직 편파 신호의 파장(λv)의 절반과 같을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 단일 신호선로는 제1 트랜지션부와 제2 단일 스트립라인을 포함할 수 있다. 상기 제1 트랜지션부는 상기 제1 입력포트에 연결되어 아래쪽으로 상기 유전체 기판 속 소정 깊이까지 연장될 수 있다. 상기 제1 단일 스트립라인은 상기 제1 트랜지션부의 말단부로부터 상기 유전체 기판 속에서 상기 패치 방사체 쪽 수평방향으로 소정 길이 연장될 수 있다. 상기 제1 및 제2 급전 프로브부는 제1 및 제2 스트립라인과 L자형 제1 및 제2 프로브를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 스트립라인은 상기 제1 단일 스트립라인의 말단부에서 상기 제1 직선을 따라 서로 반대 방향으로 분기되어 상기 수직 편파 신호의 파장(λv)의 절반의 길이 차이를 갖도록 각각 연장될 수 있다. 상기 L자형 제1 및 제2 프로브는 상기 제1 및 제2 스트립라인 각각의 말단부로부터 상기 유전체 기판 내부의 소정 레벨까지 위쪽으로 연장된 다음 수평방향으로 절곡되어 상기 제1 부분과 상기 제2 부분까지 각각 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 차동 급전선로는 제2 단일 신호선로와 제3 및 제4 급전 프로브부를 포함할 수 있다. 상기 제2 단일 신호선로는 상기 제2 입력포트에 연결되어 상기 패치 방사체 쪽으로 연장될 수 있다. 상기 제3 및 제4 급전 프로브부는 상기 제2 단일 신호선로의 말단에서 발룬 구조의 두 선로로 분기되어 상기 패치 방사체의 제3 부분과 제4 부분 근처까지 각각 연장될 수 있다. 상기 제3 및 제4 부분은 상기 패치 방사체의 중심을 지나는 제2 직선상에 상기 중심을 기준으로 서로 반대쪽에 위치할 수 있다. 상기 제3 급전 프로브부와 상기 제4 급전 프로브부 간의 길이 차이는 상기 제2 입력포트로 인가되는 수평 편파 신호의 파장(λh)의 절반과 같을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 단일 신호선로는 제2 트랜지션부와 제2 단일 스트립라인을 포함할 수 있다. 상기 제2 트랜지션부는 상기 제2 입력포트에 연결되어 아래쪽으로 상기 유전체 기판 속 소정 깊이까지 연장될 수 있다. 상기 제2 단일 스트립라인은 상기 제2 트랜지션부의 말단부로부터 상기 유전체 기판 속에서 상기 패치 방사체 쪽 수평방향으로 소정 길이 연장될 수 있다. 상기 제3 및 제4 급전 프로브부는 제3 및 제4 스트립라인과 L자형 제3 및 제4 프로브를 포함할 수 있다. 상기 제3 및 제4 스트립라인은 상기 제2 단일 스트립라인의 말단부에서 상기 제2 직선을 따라 서로 반대 방향으로 분기되어 상기 수평 편파 신호의 파장(λh)의 절반의 길이 차이를 갖도록 연장될 수 있다. 상기 L자형 제3 및 제4 프로브는 상기 제3 및 제4 스트립라인 각각의 말단부로부터 상기 유전체 기판 내부의 소정 레벨까지 위쪽으로 연장된 다음 수평방향으로 절곡되어 상기 제3 부분과 상기 제4 부분까지 각각 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 부분은 제1 직선상에 위치하고, 상기 제3 및 제4 부분은 상기 제1 직선과 동일 평면에서 직교하는 제2 직선상에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로는 상기 패치 방사체와 전자기적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이중 편파 안테나 장치는 패치 안테나에 이중 편파를 차동 급전하여 이중 편파 간 격리도를 MIMO 무선 통신에 적합한 수준으로 높게 가질 수 있고, 동시에 더 넓은 주파수 대역폭을 확보할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 이중 편파 안테나 장치는 이중 편파 모두 패치 방사체에 차동 급전하여 더 넓은 주파수 대역에서 높은 이중 편파 간 격리도를 가질 수 있다.
또한, 유전체 기판 내부에 갇혀 전파되는 전파의 회절에 의해 발생하던 사이드 로브(side lobe)와 리플이 소프트 서피스 구조부를 도입함으로써 크게 감소되어 수직 편파 방사패턴이 크게 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 이중 편파 간 높은 격리도를 가지는 이중 편파 안테나의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이중 편파 안테나의 상면을 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 이중 편파 안테나 내부의 주요 구성을 도시한다.
도 4는 도 3에서 화살표 방향("A" 방향)으로 보았을 때의 이중 편파 안테나의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 이중 편파 안테나에 수직 편파 급전 프로브에 신호를 인가하였을 때 패치 방사체에 나타나는 전계(E-Field)의 크기와 전류 분포를 나타낸다.
도 6은 단일 급전 이중 편파 안테나와 차동 급전 이중 편파 안테나 간의 안테나 포트 격리도(A)와 안테나 편파 격리도 차이(B)를 나타낸다.
도 7은 이중 패치 안테나에서 소프트 서피스 구조부가 없는 일반적인 패치 안테나의 무선 신호 방사 패턴을 도시한다.
도 8은 소프트 서피스 구조부를 도입한 이중 패치 안테나의 작용원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 소프트 서피스 구조부의 도입을 통한 안테나 이득(A)과 방사 패턴의 개선 정도(B)를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라, 이중 편파 안테나(10)의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 이중 편파 안테나(10)의 상면을 도시하며, 도 3은 그 이중 편파 안테나(10) 내부의 주요 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 도 4는 도 3에서 화살표로 표시된 'A' 방향으로 보았을 때의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 이중 편파 안테나(10)의 구조를 설명한다. 이중 편파 안테나(10)는 제1 입력포트(21), 제2 입력포트(22), 제1 차동 급전선로(30), 제2 차동 급전선로(40), 패치 방사체(50), 유전체 기판(70), 그리고 접지부(80)를 포함할 수 있다.
유전체 기판(70)은 이중 편파 안테나(10)를 구성하는 도전성 구성요소들 간의 절연을 보장하면서 그들 간의 배치를 지지해주는 기판이다. 유전체 기판(70)은 도시된 것처럼 소정의 면적과 높이를 갖는 사각형 기판일 수 있다. 유전체 기판(70)은 복수의 유전체 층을 접합한 형태로 구성될 수 있다. 유전체 기판(70)에는 다수의 비어홀(75)들이 형성될 수 있다. 그 비어홀(75)들 중에서 필요에 따라 그 내부는 도전성 금속물질(예컨대 구리, 알루미늄 등)로 채워질 수 있다.
패치 방사체(50)는 소정 크기의 지름을 갖는 원형의 도체 패치로서, 유전체 기판(70)의 상면의 가운데 부분에 접합될 수 있다. 패치 방사체(50)는 원형 이외에도 사각형, 오각형, 육각형 등과 같이 다각형으로 만들어질 수도 있다.
제1 입력포트(21)와 제2 입력포트(22)는 유전체 기판(70)의 일측 가장자리 부위에 나란히 배치될 수 있다. 제1 및 제2 입력포트(21, 22)는 외부의 신호 급전부와 연결되기에 용이하도록 유전체 기판(70)의 상면에 배치될 수 있다. 제1 입력포트(21)로는 수직 편파 신호(Vertical Polarization Input Signal)가 입력될 수 있고, 제2 입력포트(22)로는 수평 편파 신호(Horizontal Polarization Input Signal)가 입력될 수 있다.
제1 차동 급전선로(30)는 제1 입력포트(21)로부터 유전체 기판(70)의 내부를 통해 패치 방사체(50)의 일측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에는 제1 및 제2 급전 프로브(34-2, 36-2)가 마련된 구조일 수 있다. 제1 차동 급전선로(30)는 제1 및 제2 급전 프로브(34-2, 36-2)를 통해 패치 방사체(50)의 중심을 기준으로 서로 반대편 쪽에 있는 제1 부분과 제2 부분으로 수직 편파 신호를 차동 급전할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 차동 급전선로(30)는 제1 단일 신호선로(33)와, 제1 및 제2 급전 프로브부(34, 36)를 포함할 수 있다. 제1 단일 신호선로(33)는 제1 입력포트(21)에 연결되어 패치 방사체(50) 쪽으로 연장되는 도전선로일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 단일 신호선로(33)는 제1 트랜지션부(31)와 제1 단일 스트립라인(32)을 포함할 수 있다. 제1 트랜지션부(31)는 제1 입력포트(21)에 연결되어 아래쪽으로 유전체 기판(70) 속 소정 깊이까지 연장될 수 있다. 제1 단일 스트립라인(32)은 제1 트랜지션부(31)의 말단부에서 유전체 기판(70) 속에서 패치 방사체(50) 쪽 수평방향으로 소정 길이 연장될 수 있다.
제1 및 제2 급전 프로브부(34, 36)는 제1 단일 신호선로(32)의 말단에서 발룬 구조의 두 선로(34-1, 36-1)로 분기되어 패치 방사체(50)의 제1 부분과 제2 부분 근처까지 각각 연장될 수 있다. 여기서, 패치 방사체(50)의 상기 제1 및 제2 부분은 패치 방사체(50)의 중심을 지나는 제1 직선상에 그 중심을 기준으로 서로 반대쪽에 위치한다. 특히, 상기 발룬 구조의 두 선로(34-1, 36-1)는 길이 차이를 갖는다. 즉, 제1 단일 신호선로(32)의 말단에서부터 제1 급전 프로브부(34)의 말단 프로브(34-2)까지의 제1 길이와 제1 단일 신호선로(32)의 말단에서부터 제2 급전부(36)의 말단 프로브(36-2)까지의 제2 길이가 서로 다르다. 제1 길이와 제2 길이 간의 차이는 제1 입력포트(21)를 통해 공급되는 수직 편파 신호의 파장(λv)의 절반과 같다.
예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 급전 프로브부(34, 36)는 제1 단일 스트립라인(32)의 말단부에서 상기 제1 직선을 따라 서로 반대 방향으로 분기되어 상기 수직 편파 신호의 파장(λv)의 절반의 길이 차이를 갖도록 각각 연장된 제1 및 제2 스트립라인(34-1, 36-1)과, 그 제1 및 제2 스트립라인(34-1, 36-1) 각각의 말단부로부터 유전체 기판(70) 내부의 소정 레벨까지 위쪽으로 연장된 다음 수평방향으로 절곡되어 상기 제1 부분과 상기 제2 부분까지 각각 연장된 L자형 제1 프로브와 제2 프로브(34-2, 36-2)를 포함할 수 있다.
제2 차동 급전선로(40)는 제2 입력포트(22)로부터 유전체 기판(70)의 내부를 통해 패치 방사체(50)의 타측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에는 제3 및 제4 급전 프로브(44-2, 46-2)가 마련된 구조일 수 있다. 제2 차동 급전선로(40)는 제3 및 제4 급전 프로브(44-2, 46-2)를 통해 패치 방사체(50)의 중심을 기준으로 서로 반대편 쪽에 있는 제3 부분과 제4 부분으로 수평 편파 신호를 차동 급전할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제2 차동 급전선로(40)는 제2 단일 신호선로(43)와, 제3 및 제4 급전 프로브부(44, 46)를 포함할 수 있다. 제2 단일 신호선로(43)는 제1 입력포트(21)에 연결되어 패치 방사체(50) 쪽으로 연장되는 도전선로일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제2 단일 신호선로(43)는 제2 트랜지션부(41)와 제2 단일 스트립라인(42)을 포함할 수 있다. 제2 트랜지션부(41)는 제2 입력포트(22)에 연결되어 아래쪽으로 유전체 기판(70) 속 소정 깊이까지 연장될 수 있다. 제2 단일 스트립라인(42)은 제2 트랜지션부(41)의 말단부에서 유전체 기판(70) 속에서 패치 방사체(50) 쪽 수평방향으로 소정 길이 연장될 수 있다.
제3 및 제4 급전 프로브부(44, 46)는 제2 단일 신호선로(42)의 말단에서 발룬 구조의 두 선로(44-1, 46-1)로 분기되어 패치 방사체(50)의 제3 부분과 제4 부분 근처까지 각각 연장될 수 있다. 여기서, 패치 방사체(50)의 상기 제3 및 제4 부분은 패치 방사체(50)의 중심을 지나는 제2 직선상에 그 중심을 기준으로 서로 반대쪽에 위치한다. 특히, 상기 발룬 구조의 두 선로(44-1, 46-1)는 길이 차이를 갖는다. 즉, 제2 단일 신호선로(42)의 말단에서부터 제3 급전 프로브부(44)의 말단 프로브(44-2)까지의 제1 길이와 제2 단일 신호선로(42)의 말단에서부터 제4 급전부(46)의 말단 프로브(46-2)까지의 제2 길이가 서로 다르다. 그 제1 길이와 제2 길이 간의 차이는 제2 입력포트(22)를 통해 공급되는 수평 편파 신호의 파장(λh)의 절반과 같다. 상기 제2 직선은 상기 제1 직선과 동일 평면에서 직교할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제3 및 제4 급전 프로브부(44, 46)는 제2 단일 스트립라인(42)의 말단부에서 상기 제2 직선을 따라 서로 반대 방향으로 분기되어 상기 수평 편파 신호의 파장(λh)의 절반의 길이 차이를 갖도록 각각 연장된 제3 및 제4 스트립라인(44-1, 46-1)과, 그 제3 및 제4 스트립라인(44-1, 46-1) 각각의 말단부로부터 유전체 기판(70) 내부의 소정 레벨까지 위쪽으로 연장된 다음 수평방향으로 절곡되어 상기 제3 부분과 상기 제4 부분까지 각각 연장된 L자형 제3 프로브와 제4 프로브(44-2, 46-2)를 포함할 수 있다.
한편, 예시적인 실시예에서, 이중 편파 안테나(10)는 소프트 서피스 구조부(soft surface structure)(60)를 더 포함할 수 있다. 소프트 서피스 구조부(60)는 환형의 도전성 수직 펜스부(62)와 도우넛형의 도전성 수평 지붕부(64)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 환형의 도전성 수직 펜스부(62)는 패치 방사체(50), 제1 및 제2 급전 프로브(34, 36), 그리고 제3 및 제4 급전 프로브(44, 46)를 포위하는 형태로 마련될 수 있다. 예컨대, 수직 펜스부(62)는 다수의 수직 도체기둥들(62-1, 62-2, ..., 62-N))을 포함할 수 있다. 다수의 수직 도체기둥들(62-1, 62-2, ..., 62-N)은 유전체 기판(70)에 폐곡선을 따라 소정 간격마다 마련된 다수의 수직 비어홀들을 채운 도체 기둥들일 수 있다. 다수의 수직 도체기둥들(62-1, 62-2, ..., 62-N)은 패치 방사체(50), 제1 및 제2 급전 프로브(34, 36), 그리고 제3 및 제4 급전 프로브(44, 46)를 포위하는 환형 펜스 형태로 배치될 수 있다. 다수의 수직 도체기둥들(62-1, 62-2, ..., 62-N)의 하단부는 접지부(80)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 상기 도우넛형의 도전성 수평 지붕부(64)는 환형의 도전성 수직 펜스부(62)의 상단을 따라 일주하면서 그 상단에 결합되고, 패치 방사체(50) 쪽으로 수평방향으로 소정 길이(Lstrip)만큼 돌출되는 도우넛형 도전성 스트립라인으로 구성될 수 있다. 수직 펜스부(62)와 수평 지붕부(64)의 결합체의 수직방향 단면 모양은 역'L'자 모양을 이룰 수 있다.
예시적인 실시예에서, 소프트 서피스 구조부(60)는 '2Lstrip + H = λg/2'의 조건을 만족하도록 형성될 수 있다. 여기서, H는 수직 펜스부(62)의 높이이고, Lstrip는 수평 지붕부(64)가 수직 펜스부(62)의 상단에서 수평방향으로 돌출된 길이이다. 그리고 λg는 유전체 기판(70) 안에서 급전신호의 파장을 나타낸다.
접지부(80)는 유전체 기판(70)의 소정 위치에 접지가능하게 배치될 수 있다. 패치 방사체(50 ), 제1 및 제2 차동 급전선로(30, 40)를 외부로부터 전자기적으로 차폐시킨다.
예시적인 실시예에서, 접지부(80)는 유전체 기판(70)의 밑면 상에 적층된 제1 접지판(82)과, 제1 및 제2 차동 급전선로(30, 40)의 상부이면서 유전체 기판(70) 내부에 배치되는 제2 접지판(84)을 포함할 수 있다. 제1 접지판(82)과 제2 접지판(84)은 제1 및 제2 차동 급전선로(30, 40)의 아래쪽과 위쪽에서 덮어서 외부로부터 전자기적으로 차폐시켜줄 수 있다.
예시적인 실시예에서, 이와 같은 구조를 갖는 이중 편파 안테나(10)를 제조하기 위해, 먼저 도체 박막(구리 또는 알루미늄 박막)이 증착된 다수 개의 유전체 기판을 준비한다. 그 다수 개의 유전체 기판에 대하여 원하는 도전 선로 패턴을 얻기 위해 예컨대 에칭 공정을 수행할 수 있다. 에칭 공정을 통해 유전체 기판에 증착된 도체 박막을 원하는 형태의 도전 선로만 남기고 모두 제거할 수 있다. 도전 선로 패턴은 해당 유전체 기판이 몇 번째 층에 위치하는지에 따라 다를 수 있다. 도 5에 도시된 이중 편파 안테나(10)는 다섯 개의 유전체 기판을 적층한 5층 적층구조의 유전체 기판을 도시한다. 또한, 각 유전체 기판의 원하는 지점들에 다수의 비어홀을 형성할 수 있다. 그 비어홀들은 환형의 도전성 수직 펜스부(62)를 비롯하여 수직방향으로 도체부 또는 도선부들을 형성하는 데 이용될 수 있다.
에칭 공정을 통해 각 유전체 기판에는 원하는 도전 선로 패턴이 형성될 수 있다. 각 유전체 기판 층간에 원하는 도전 선로 패턴끼리 전기적으로 연결하기 위해, 각 유전체 기판에 원하는 비어홀들을 형성하고 그 안에 도전성 금속으로 채울 수 있다. 이에 의해, 서로 다른 유전체 기판 층에 형성된 도전 선로 패턴들끼리 원하는 형태로 연결하거나 및/또는 원하는 수직 방향 도전 선로를 형성할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 각 유전체 기판 층에 원하는 도전 선로가 모두 형성되고 난 후, 전체 유전체 기판을 적층하고 강한 압력을 가하여 접합시킬 수 있다. 이를 통해 원하는 이중 편파 안테나(10)를 얻을 수 있다.
이러한 구조를 갖는 이중 편파 안테나(10)에 있어서, 제1 입력포트(21)와 제2 입력포트(22)를 통해 각각 무선 반송파 신호가 인가될 수 있다. 제1 입력포트(21)에 인가되는 신호는 수직 편파용 신호이고, 제2 입력포트(22)에 인가되는 신호는 수평 편파용 신호일 수 있다.
수직 편파 신호는 다음과 같은 과정을 통해 방사될 수 있다. 수직 편파용 무선 반송파 신호는 제1 차동 급전선로(30)의 제1 트랜지션부(31)와 제1 단일 스트립라인(32)을 거쳐 발룬 구조의 제1 및 제2 급전 프로브부(34, 36)로 진행한다. 그 무선 반송파 신호는 그 발룬 구조의 제1 및 제2 급전 프로브부(34, 36)를 통해 180도 위상차를 갖는 차동 신호로 만들어질 수 있다. 그리고 그 차동신호는 제1 및 제2 급전 프로브부(34, 36) 말단의 프로브(34-2, 36-2)를 통해 전자기적으로 결합된 패치 방사체(50)에 차동 급전된다. 제1 및 제2 프로브(34-2, 36-2)는 그 차동신호를 수직 편파시켜 패치 방사체(50)에 인가할 수 있다. 제1 프로브(34-2)는 수직 편파 (+) 급전을 하고 제2 프로브(36-2)는 수직 편파 (-) 급전을 할 수 있다. 그에 따라, 패치 방사체(50)에서는 수직 편파 신호가 방사될 수 있다.
수평 편파 신호도 수직 편파 신호와 동일한 과정을 거쳐 방사될 수 있다. 수평 편파용 무선 반송파 신호는 제2 차동 급전선로(40)의 제2 트랜지션부(41)와 제2 단일 스트립라인(42)을 거쳐 발룬 구조의 제3 및 제4 급전 프로브부(44, 46)로 진행하여 180도의 위상차를 갖는 차동 신호로 만들어질 수 있다. 그 차동신호는 제3 및 제4 급전 프로브부(44, 46) 말단의 프로브(44-2, 46-2)를 통해 전자기적으로 결합된 패치 방사체(50)에 차동 급전된다. 제3 및 제4 급전 프로브부(44, 46) 말단의 프로브(44-2, 46-2)는 급전된 차동신호를 수평 편파시켜 패치 방사체(50)에 인가할 수 있다. 제3 프로브(36-2)는 수평 편파 (+) 급전을 하고 제4 프로브(46-2)는 수평 편파 (-) 급전을 할 수 있고, 그에 따라 패치 방사체(50)에서는 수평 편파 신호가 방사될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 이중 편파 안테나(10)에 수직 편파 급전용 제1 및 제2 프로브(34-2, 36-2)에만 차동 무선 반송파 신호를 인가하였을 때, 120 GHz 주파수에서 패치 방사체(50)에 나타나는 전계(E-Field)의 크기와 전류 분포를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 수직 편파 급전용 제1 및 제2 프로브(34-2, 36-2)에서 패치 방사체(50)로 무선 반송파 신호가 차동 급전됨에 따라 패치 방사체(50)의 가운데 부분(52)과 같이 전계(E-Field)가 거의 존재하지 않는 가상의 접지 영역이 형성될 수 있다. 수평 편파 급전용 제3 및 제4 프로브(44-2, 46-2) 선로의 단면 편파(Cross-Polarization) 성분 크게 줄어들어 거의 존재하지 않게 된다. 그에 따라, 수평 편파 급전용 제3 및 제4 프로브(44-2, 46-2)로 흘러나가는 전류가 크게 감소하여 수직 편파와 수평 편파의 이중 편파 간의 격리도가 크게 높아질 수 있다.
도 6은 단일 급전 이중 편파 안테나와 차동 급전 이중 편파 안테나 간의 안테나 포트 격리도(A)와 안테나 편파 격리도 차이(B)를 나타낸다. 여기서, 단일 급전 이중 편파 안테나는 차동 급전 이중 편파 안테나(10) 구조에서 제1 및 제3 급전 프로브부(34, 44)만 있고 제2 및 제4 급전 프로브부(36, 46)는 없는 구조의 안테나이다.
도 6의 (A)를 참조하면, 105 GHz ~ 140 GHz 광대역 임피던스 매칭 특성을 가진다. 또한, 단일 급전 이중 편파 안테나의 편파 포트 간의 격리도(110)에 비해 차동 급전 이중 편파 안테나의 이중 편파 포트 간의 격리도(112)가 105 GHz - 135 GHz 넓은 동작 주파수 대역에서 최대 20dB 정도 개선될 수 있다.
안테나 편파 격리도는 Co-Polarization과 Cross-Polarization 간의 차이이다. 도 6의 (B)를 참조하면, 도면부호 114와116은 단일 급전 이중 편파 안테나와 차동 급전 이중 편파 안테나(10)의 Co-Polarization 방사패턴을 각각 나타내고, 도면부호 118과 120은 단일 급전 이중 편파 안테나와 차동 급전 이중 편파 안테나(10)의 Cross-Polarization 방사패턴을 각각 나타낸다. 차동 급전 이중 편파 안테나(10)의 Cross-Polarization 방사패턴(120)이 단일 급전 이중 편파 안테나의 Cross-Polarization 방사패턴(118) 보다 Bore-sight 방향(θ = 0도)에서 7 - 8 dBi 작은 값을 가진다. 그만큼 높은 이중 편파 간 격리도를 가진다.
도 7은 이중 패치 안테나(10)에서 소프트 서피스 구조부(60)가 없는 일반적인 패치 안테나의 무선 신호 방사 패턴을 도시한다.
도 7과 같은 일반적인 패치 안테나에서는 표면파(Surface Wave)에 의해 특정 주파수에서 안테나 이득이 감소하며 방사 패턴에 리플(Ripple)이 생길 수 있다. 소프트 서피스 구조부(60)를 구비하지 않은 일반적인 패치 안테나의 경우, 방사되는 신호 일부가 도시된 것처럼 유전체 기판(70) 안에 갇히게 됩니다. 그렇게 갇힌 전파 즉, 표면파(Surface Wave)는 유전체 기판(70)과 접지판(84)을 따라서 이동한다. 그 전파가 접지판(84)의 끝부분에 당도하면, 더 진행하지 않고 회절(Diffraction)한다. 그 회절된 신호는 패치 방사체(50)에서 방사되는 신호와 합쳐져서 안테나 이득을 떨어뜨리고, 방사 패턴에 리플을 발생시킨다.
도 8은 소프트 서피스 구조부(60)를 도입한 이중 패치 안테나(10)의 작용원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 도 4와 함께 참조하면, 소프트 서피스 구조부(60)를 도입한 이중 패치 안테나(10)는 그 소프트 서피스 구조부(60)를 통하여 광대역의 안테나 이득을 가질 수 있게 됨과 동시에 개선된 방사패턴을 가질 수 있다. 구체적으로 설명하면, 수직 펜스부(62)와 그 위에 결합된 수평 지붕부(64)를 포함하는 소프트 서피스 구조부(60)는 '2Lstrip + H = λg/2'의 조건을 만족할 때, 표면파에 대하여 무한대의 임피던스(Zin = ∞)로 작용하는 소프트 서피스(soft surface)의 역할을 하게 되고, 그 소프트 서피스 역할에 의해 표면파의 전파를 억제할 수 있다(전류 JS = 0). 여기서, H는 수직 펜스부(62)의 높이이고, Lstrip는 수평 지붕부(64)가 수직 펜스부(62)의 상단에서 수평방향으로 돌출된 길이이다. 그리고 λg는 유전체 기판(70) 안에서 급전신호의 파장을 나타낸다.
패치 방사체(50)에서 방사되는 신호 일부가 유전체 기판(70) 안에 갇혀서 전파되는 표면파는 유전체 기판(70)과 접지판(84)을 따라서 이동하다가 무한대의 임피던스로 작용하는 소프트 서피스(Soft Surface)를 만나면 더 이상 진행하지 못하게 된다. 도 8의 (B)를 보면 표면파가 더 진행하지 못하여 맨 아래층(L4)의 접지판(84)에 무 전류(Current Null) 현상이 생기는 것을 확인할 수 있다. 따라서 도 7에서 언급된 것처럼 접지판(84)의 끝부분에서 표면파의 회절(Diffraction) 현상이 생기지 않는다. 결과적으로 유전체 기판(70)과 접지판(84)을 통해서 전파되는 표면파를 소프트 서피스 구조부(60)를 이용하여 억제할 수 있게 되고, 이를 통해 안테나 이득과 방사 패턴을 개선할 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 소프트 서피스 구조부(60)의 도입을 통한 안테나 이득(A)과 방사 패턴의 개선 정도(B)를 나타낸다.
도 9의 (A)에서 도면부호 122와 124는 소프트 서피스 구조부(60)가 도입된 경우와 도입되지 않은 경우의 주파수에 따른 안테나 이득을 각각 나타낸다. 소프트 서피스 구조부(60)를 통해 안테나 이득이 증가하여 이중 패치 안테나(10)가 광대역 특성을 가지는 것을 보여준다.
도 9의 (B)에서 도면부호 126과 128은 소프트 서피스 구조부(60)가 도입된 경우와 도입되지 않은 경우의 수직 편파 방사패턴(E-plane)을 각각 나타낸다. 소프트 서피스 구조부(60)가 도입되지 않았을 때의 수직 편파 방사패턴(128)에 나타났던 사이드 로브(side lobe)와 리플이 소프트 서피스 구조부(60)가 도입됨으로써 크게 감소하여 수직 편파의 방사패턴이 개선되는 효과가 나타났다.
[표 1] 이중 편파 안테나 비교 테이블
Figure 112019135372173-pat00001
표 1은 다양한 이중 편파 안테나를 비교한 표이다. 기존의 이중 편파 안테나는 동작 주파수 범위가 작거나 이중 편파 간 격리도가 낮은 값을 보인다. 이에 비해 본 발명에 따른 이중 편파 안테나(10)는 다른 이중 편파 안테나와 비교했을 때 30 GHz의 광대역 주파수 범위에 포트 격리도(Port Isolation)는 34 dB 이상, 편파 격리도(Polarization Isolation)는 25 dB 이상의 높은 이중 편파 간 Isolation을 가진다. 그러므로 본 발명에 따른 이중 편파 안테나(10)는 이중 편파 MIMO 시스템에 사용하기에 적합한 안테나임을 알 수 있다.
본 발명은 이중 편파 안테나를 차동 급전하여 넓은 주파수 대역에서 이중 편파 간 Isolation을 높였다. 개선 정도가 기존의 이중 편파 안테나와 비교했을 때 우수하여 Channel Isolation이 중요한 MIMO 무선 통신 시스템에 다양하게 사용할 수 있다. 또한 넓은 주파수 대역에서 동작 가능하여 주파수 대역폭이 중요한 초고속 무선 통신에 적합하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
10: 이중 편파 안테나 21: 제1 입력포트
22: 제2 입력포트 30: 제1 차동 급전선로
40: 제2 차동 급전선로 50: 패치 방사체
60: 소프트 서피스 구조부 70: 유전체 기판
80: 접지부

Claims (11)

  1. 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 상면에 접합되고, 소정 크기와 모양을 갖는 도전성 패치 방사체;
    상기 유전체 기판의 일측에 배치되고, 수직 편파 신호가 입력되는 제1 입력 포트;
    상기 유전체 기판의 일측에 배치되고, 수평 편파 신호가 입력되는 제2 입력 포트;
    상기 제1 입력포트로부터 상기 유전체 기판의 내부를 통해 상기 패치 방사체의 일측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에 제1 및 제2 급전 프로브가 마련되고, 상기 제1 및 제2 급전 프로브를 통해 상기 패치 방사체의 서로 반대편 쪽 제1 부분과 제2 부분으로 수직 편파 신호를 차동 급전하는 제1 차동 급전선로;
    상기 제2 입력포트로부터 상기 유전체 기판의 내부를 통해 상기 패치 방사체의 타측 쪽으로 연장되고 발룬 구조로 분기되어 말단부에 제3 및 제4 급전 프로브가 마련되고, 상기 제3 및 제4 급전 프로브를 통해 상기 패치 방사체의 서로 반대편 쪽 제3 부분과 제4 부분으로 수평 편파 신호를 차동 급전하는 제2 차동 급전선로; 및
    상기 유전체 기판의 소정 위치에 접지가능하게 배치되어 상기 패치 방사체, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로를 외부로부터 전자기적으로 차폐시키는 접지부를 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패치 방사체, 상기 제1 및 제2 급전 프로브, 그리고 상기 제3 및 제4 급전 프로브를 포위하는 환형의 도전성 수직 펜스부; 및 상기 수직 펜스부의 상단을 따라 일주하면서 상기 상단에 결합되고, 상기 패치 방사체 쪽으로 수평방향으로 소정 길이(Lstrip)만큼 돌출된 도전성 스트립 라인을 포함하는 도우넛형 도전성 수평 지붕부를 포함하고, 상기 유전체 기판 안에 갇혀 전파되는 표면파(surface wave)를 억제하여 방사 특성을 개선하도록 구성된 소프트 서피스 구조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소프트 서피스 구조부의 상기 도전성 수직 펜스부는 상기 유전체 기판에 환형 폐곡선을 따라 소정 간격마다 마련된 다수의 수직 비어홀들을 채워 환형 펜스를 구성하는 다수의 수직 도체기둥들을 포함하며, 상기 수직 펜스부와 상기 수평 지붕부의 결합체의 수직방향 단면 모양은 역'L'자 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  4. 제3항에 있어서, 상기 소프트 서피스 구조부는 '2Lstrip + H = λg/2'의 조건을 만족하고, 여기서 H는 상기 수직 펜스부의 높이이고, Lstrip는 상기 수평 지붕부가 상기 수직 펜스부의 상단에서 수평방향으로 돌출된 길이이며, λg는 상기 유전체 기판 안에서 급전 신호의 파장인 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접지부는 상기 유전체 기판의 밑면 상에 적층된 제1 접지판; 및 상기 제1 및 제2 차동 급전선로의 상부이면서 상기 유전체 기판 내부에 배치된 제2 접지판을 포함하여, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로를 아래쪽과 위쪽에서 외부로부터 전자기적으로 차폐되도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 차동 급전선로는, 상기 제1 입력포트에 연결되어 상기 패치 방사체 쪽으로 연장되는 제1 단일 신호선로; 및 상기 제1 단일 신호선로의 말단에서 발룬 구조의 두 선로로 분기되어 상기 패치 방사체의 제1 부분과 제2 부분 근처까지 각각 연장된 제1 및 제2 급전 프로브부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 부분은 상기 패치 방사체의 중심을 지나는 제1 직선상에 상기 중심을 기준으로 서로 반대쪽에 위치하며, 상기 제1 급전 프로브부와 상기 제2 급전 프로브부 간의 길이 차이는 상기 제1 입력포트로 인가되는 수직 편파 신호의 파장(λv)의 절반과 같은 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 단일 신호선로는 상기 제1 입력포트에 연결되어 아래쪽으로 상기 유전체 기판 속 소정 깊이까지 연장된 제1 트랜지션부; 및 상기 제1 트랜지션부의 말단부로부터 상기 유전체 기판 속에서 상기 패치 방사체 쪽 수평방향으로 소정 길이 연장된 제1 단일 스트립라인을 포함하며, 상기 제1 및 제2 급전 프로브부는 상기 제1 단일 스트립라인의 말단부에서 상기 제1 직선을 따라 서로 반대 방향으로 분기되어 상기 수직 편파 신호의 파장(λv)의 절반의 길이 차이를 갖도록 각각 연장된 제1 및 제2 스트립라인; 및 상기 제1 및 제2 스트립라인 각각의 말단부로부터 상기 유전체 기판 내부의 소정 레벨까지 위쪽으로 연장된 다음 수평방향으로 절곡되어 상기 제1 부분과 상기 제2 부분까지 각각 연장된 L자형 제1 및 제2 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 차동 급전선로는, 상기 제2 입력포트에 연결되어 상기 패치 방사체 쪽으로 연장되는 제2 단일 신호선로; 및 상기 제2 단일 신호선로의 말단에서 발룬 구조의 두 선로로 분기되어 상기 패치 방사체의 제3 부분과 제4 부분 근처까지 각각 연장된 제3 및 제4 급전 프로브부를 포함하며, 상기 제3 및 제4 부분은 상기 패치 방사체의 중심을 지나는 제2 직선상에 상기 중심을 기준으로 서로 반대쪽에 위치하며, 상기 제3 급전 프로브부와 상기 제4 급전 프로브부 간의 길이 차이는 상기 제2 입력포트로 인가되는 수평 편파 신호의 파장(λh)의 절반과 같은 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 단일 신호선로는 상기 제2 입력포트에 연결되어 아래쪽으로 상기 유전체 기판 속 소정 깊이까지 연장된 제2 트랜지션부; 및 상기 제2 트랜지션부의 말단부로부터 상기 유전체 기판 속에서 상기 패치 방사체 쪽 수평방향으로 소정 길이 연장된 제2 단일 스트립라인을 포함하며, 상기 제3 및 제4 급전 프로브부는 상기 제2 단일 스트립라인의 말단부에서 상기 제2 직선을 따라 서로 반대 방향으로 분기되어 상기 수평 편파 신호의 파장(λh)의 절반의 길이 차이를 갖도록 연장된 제3 및 제4 스트립라인; 및 상기 제3 및 제4 스트립라인 각각의 말단부로부터 상기 유전체 기판 내부의 소정 레벨까지 위쪽으로 연장된 다음 수평방향으로 절곡되어 상기 제3 부분과 상기 제4 부분까지 각각 연장된 L자형 제3 및 제4 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 부분은 제1 직선상에 위치하고, 상기 제3 및 제4 부분은 상기 제1 직선과 동일 평면에서 직교하는 제2 직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 차동 급전선로는 상기 패치 방사체와 전자기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이중 편파 안테나.
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