KR102722520B1

KR102722520B1 - Phased Array Antenna

Info

Publication number: KR102722520B1
Application number: KR1020190144243A
Authority: KR
Inventors: 최민근; 조수인
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2024-10-25
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: KR20210057467A

Abstract

본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제2기판의 하부에 배치되는 구동기판과, 상기 제1기판의 내면에 배치되는 적어도 하나의 전송선로와, 상기 제2기판의 내면에 배치되고, 각각이 I자 형상을 갖는 다수의 개구부를 갖는 전송접지층과, 상기 적어도 하나의 전송선로에 연결되는 적어도 하나의 제1방사전극과, 상기 적어도 하나의 전송선로와 상기 전송접지층 사이에 배치되고, 바이어스 전압에 따라 유전율이 가변되는 가변유전층과, 상기 구동기판의 하면에 배치되고, 상기 적어도 하나의 전송선로에 연결되는 구동배선과, 상기 구동기판의 상면에 배치되는 구동접지층을 포함하는 위상배열 안테나를 제공한다.The present invention provides a phased array antenna including first and second substrates spaced apart from each other and facing each other, a driving substrate arranged on a lower portion of the second substrate, at least one transmission line arranged on an inner surface of the first substrate, a transmission ground layer arranged on the inner surface of the second substrate and having a plurality of openings each having an I shape, at least one first radiation electrode connected to the at least one transmission line, a variable dielectric layer arranged between the at least one transmission line and the transmission ground layer and having a permittivity that varies depending on a bias voltage, a driving wiring arranged on a lower surface of the driving substrate and connected to the at least one transmission line, and a driving ground layer arranged on an upper surface of the driving substrate.

Description

Phased Array Antenna {Phased Array Antenna}

본 발명은, 위상배열 안테나에 관한 것으로, 특히 전송접지층 및 구동접지층 중 하나를 방사접지층으로 이용하는 위상배열 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a phased array antenna, and more particularly, to a phased array antenna using one of a transmission ground layer and a driving ground layer as a radiating ground layer.

일반적으로, 안테나는 자유공간으로 무선신호를 송신하거나 자유공간으로부터 무선신호를 수신하는 역할을 한다.In general, an antenna's function is to transmit radio signals into free space or receive radio signals from free space.

다양한 종류의 안테나 중에서 파라볼라 안테나(parabolic antenna)는, 상대적으로 높은 이득(gain)을 갖는 안테나로서, 특정 방향에 대한 지향성이 상대적으로 우수하여 샤프한 빔 패턴(beam pattern)을 가지며 위성통신용으로 널리 사용된다. Among various types of antennas, the parabolic antenna is an antenna with relatively high gain, has relatively excellent directivity in a specific direction, has a sharp beam pattern, and is widely used for satellite communications.

그런데, 파라볼라 안테나는 상대적으로 큰 무게 및 부피를 갖고, 상대적으로 큰 소비전력을 필요로 한다는 단점이 있다. However, parabolic antennas have the disadvantages of being relatively large in weight and volume and requiring relatively large power consumption.

이러한 단점을 보완하기 위하여 상대적으로 작은 무게 및 부피를 갖는 저 소비전력의 위상배열 안테나가 제안되었다.To overcome these shortcomings, a low-power phased array antenna with relatively small weight and volume has been proposed.

위상배열 안테나는, 일정하게 배열된 다수의 방사전극의 다수의 빔 패턴을 중첩시켜 상대적으로 우수한 지향성의 빔 패턴을 형성하며, 다수의 방사전극의 위상을 상이하게 하여 빔 패턴의 방향을 조절할 수 있다. A phased array antenna forms a beam pattern with relatively excellent directivity by superimposing multiple beam patterns of multiple regularly arranged radiating electrodes, and can control the direction of the beam pattern by changing the phases of the multiple radiating electrodes.

그런데, 이러한 위상배열 안테나는 위상천이부(phase shifter) 및 빔형성부(beam former)를 포함하는데, 위상천이부 및 빔형성부를 별도로 구비하므로, 제조비용이 증가하고 무게 및 부피가 증가하는 문제가 있다. However, these phased array antennas include a phase shifter and a beam former, and since the phase shifter and beam former are provided separately, there is a problem that the manufacturing cost increases and the weight and volume increase.

본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전송접지층 및 구동접지층 중 하나를 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감되는 위상배열 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve such conventional problems, and aims to provide a phased array antenna having a reduced volume and reduced manufacturing cost by using one of a transmission ground layer and a driving ground layer as a radiating ground layer.

그리고, 본 발명은, 방사전극 및 전송선로를 동일층으로 형성함으로써, 제조공정이 간소화 되는 위상배열 안테나를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a phased array antenna whose manufacturing process is simplified by forming a radiating electrode and a transmission line in the same layer.

또한, 본 발명은, 전송선로와 전송접지층 사이에 가변유전층을 배치하고, 전송접지층에 I자 형상의 개구부를 형성하고, 중첩영역이 최소화 되도록 전송선로와 방사전극을 배치함으로써, 삽입손실이 감소하고 위상변화량이 증가하여 성능지수 및 설계자유도가 향상되고 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상이 방지되는 위상배열 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a phased array antenna in which insertion loss is reduced, phase variation is increased, performance index and design freedom are improved, and beam pattern rotation phenomenon due to interference is prevented by arranging a variable dielectric layer between a transmission line and a transmission ground layer, forming an I-shaped opening in the transmission ground layer, and arranging a transmission line and a radiation electrode so as to minimize an overlapping area.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제2기판의 하부에 배치되는 구동기판과, 상기 제1기판의 내면에 배치되는 적어도 하나의 전송선로와, 상기 제2기판의 내면에 배치되고, 각각이 I자 형상을 갖는 다수의 개구부를 갖는 전송접지층과, 상기 적어도 하나의 전송선로에 연결되는 적어도 하나의 제1방사전극과, 상기 적어도 하나의 전송선로와 상기 전송접지층 사이에 배치되고, 바이어스 전압에 따라 유전율이 가변되는 가변유전층과, 상기 구동기판의 하면에 배치되고, 상기 적어도 하나의 전송선로에 연결되는 구동배선과, 상기 구동기판의 상면에 배치되는 구동접지층을 포함하는 위상배열 안테나를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a phased array antenna including first and second substrates spaced apart from each other while facing each other, a driving substrate arranged on a lower portion of the second substrate, at least one transmission line arranged on an inner surface of the first substrate, a transmission ground layer arranged on an inner surface of the second substrate and having a plurality of openings each having an I shape, at least one first radiation electrode connected to the at least one transmission line, a variable dielectric layer arranged between the at least one transmission line and the transmission ground layer and having a permittivity that varies depending on a bias voltage, a driving wiring arranged on a lower surface of the driving substrate and connected to the at least one transmission line, and a driving ground layer arranged on an upper surface of the driving substrate.

그리고, 상기 적어도 하나의 제1방사전극은, 상기 제2기판의 외면에 배치될 수 있다.And, at least one first radiation electrode can be arranged on an outer surface of the second substrate.

또한, 상기 위상배열 안테나는, 상기 제2기판의 상부에 배치되는 방사기판과, 상기 방사기판의 상면에 배치되는 적어도 하나의 제2방사전극을 더 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 제1방사전극은, 상기 방사기판의 하면에 배치될 수 있다.In addition, the phased array antenna may further include a radiating substrate arranged on an upper portion of the second substrate, and at least one second radiating electrode arranged on an upper surface of the radiating substrate, and the at least one first radiating electrode may be arranged on a lower surface of the radiating substrate.

그리고, 상기 적어도 하나의 제1방사전극은, 상기 제1기판의 내면에 배치될 수 있다.And, at least one first radiation electrode can be arranged on the inner surface of the first substrate.

또한, 상기 위상배열 안테나는, 상기 제2기판의 외면에 배치되는 적어도 하나의 제2방사전극을 더 포함할 수 있다.Additionally, the phased array antenna may further include at least one second radiating electrode disposed on an outer surface of the second substrate.

한편, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제1기판의 내면에 배치되고, 각각이 I자 형상을 갖는 다수의 개구부를 갖는 전송접지층과, 상기 제2기판의 내면에 배치되는 적어도 하나의 전송선로와, 상기 적어도 하나의 전송선로에 연결되는 적어도 하나의 제1방사전극과, 상기 적어도 하나의 전송선로와 상기 전송접지층 사이에 배치되고, 바이어스 전압에 따라 유전율이 가변되는 가변유전층과, 상기 제2기판의 외면에 배치되고, 상기 적어도 하나의 전송선로에 연결되는 구동배선을 포함하는 위상배열 안테나를 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a phased array antenna including first and second substrates spaced apart from each other and facing each other, a transmission ground layer arranged on an inner surface of the first substrate and having a plurality of openings each having an I shape, at least one transmission line arranged on an inner surface of the second substrate, at least one first radiation electrode connected to the at least one transmission line, a variable dielectric layer arranged between the at least one transmission line and the transmission ground layer and having a permittivity that varies depending on a bias voltage, and a driving wiring arranged on an outer surface of the second substrate and connected to the at least one transmission line.

그리고, 상기 적어도 하나의 제1방사전극은, 상기 제2기판의 내면에 배치될 수 있다.And, at least one of the first radiation electrodes can be arranged on the inner surface of the second substrate.

그리고, 상기 전송접지층은, 상기 다수의 개구부 사이에 배치되는 립부와, 상기 립부로부터 돌출되고 상기 적어도 하나의 전송선로와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. And, the transmission ground layer may include a lip portion arranged between the plurality of openings, and a protrusion portion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line.

또한, 상기 적어도 하나의 전송선로와 상기 립부 사이의 제1중첩영역의 면적은 상기 적어도 하나의 전송선로와 상기 돌출부 사이의 제2중첩영역의 면적보다 작거나 같을 수 있다.Additionally, the area of the first overlapping region between the at least one transmission line and the lip portion may be smaller than or equal to the area of the second overlapping region between the at least one transmission line and the protrusion portion.

그리고, 상기 적어도 하나의 전송선로의 제1부분은 상기 돌출부와 중첩하고, 상기 적어도 하나의 전송선로의 제2부분은 상기 다수의 개구부를 통하여 노출될 수 있다.And, a first portion of said at least one transmission line may overlap with said protrusion, and a second portion of said at least one transmission line may be exposed through said plurality of openings.

또한, 상기 적어도 하나의 제1방사전극은, 상기 적어도 하나의 전송선로와 상기 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격될 수 있다.Additionally, the at least one first radiation electrode may be spaced apart in a plane from the at least one transmission line and the plurality of openings.

본 발명은, 전송접지층 및 구동접지층 중 하나를 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of reducing volume and manufacturing cost by using one of the transmission ground layer and the driving ground layer as a radiation ground layer.

그리고, 본 발명은, 방사전극 및 전송선로를 동일층으로 형성함으로써, 제조공정이 간소화 되는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has the effect of simplifying the manufacturing process by forming the radiation electrode and the transmission line in the same layer.

또한, 본 발명은, 전송선로와 전송접지층 사이에 가변유전층을 배치하고, 전송접지층에 I자 형상의 개구부를 형성하고, 중첩영역이 최소화 되도록 전송선로와 방사전극을 배치함으로써, 삽입손실이 감소하고 위상변화량이 증가하여 성능지수 및 설계자유도가 향상되고 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상이 방지되는 효과를 갖는다.In addition, the present invention has the effect of reducing insertion loss and increasing phase variation by arranging a variable dielectric layer between a transmission line and a transmission ground layer, forming an I-shaped opening in the transmission ground layer, and arranging the transmission line and the radiation electrode so as to minimize the overlapping area, thereby improving the performance index and design freedom and preventing the phenomenon of beam pattern rotation due to interference.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 일부의 사시도.
도 2는 도 1의 절단선 II-II에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 전송선로와 전송접지층을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 다수의 단위안테나를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도.FIG. 1 is a perspective view of a portion of a phased array antenna according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of Figure 1.
FIG. 3 is a plan view illustrating a transmission line and a transmission ground layer of a phased array antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view illustrating a plurality of unit antennas of a phased array antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the eighth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상배열 안테나를 설명한다. Hereinafter, a phased array antenna according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 일부의 사시도이고, 도 2는 도 1의 절단선 II-II에 따른 단면도이다. FIG. 1 is a perspective view of a portion of a phased array antenna according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(120, 130)과, 제1 및 제2기판(120, 130) 사이에 배치되는 가변유전층(140)을 포함한다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, a phased array antenna (110) according to a first embodiment of the present invention includes first and second substrates (120, 130) facing each other and spaced apart from each other, and a variable dielectric layer (140) disposed between the first and second substrates (120, 130).

제1 및 제2기판(120, 130)은 각각 유리 또는 FR-4와 같은 절연물질로 이루어질 수 있다.The first and second substrates (120, 130) may each be made of an insulating material such as glass or FR-4.

제1기판(120) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(transmission line)(또는 신호배선(signal line))(122)가 배치되는데, 적어도 하나의 전송선로(122)는 외부시스템(미도시)에 연결되어 전기신호를 공급받는다.At least one transmission line (or signal line) (122) is arranged on the inner surface of the first substrate (120), and at least one transmission line (122) is connected to an external system (not shown) to receive an electric signal.

적어도 하나의 전송선로(122)는 도전물질로 이루어질 수 있고, 전기신호는 약 3GHz 내지 약 300GHz의 주파수를 가질 수 있다. At least one transmission line (122) can be made of a conductive material, and the electrical signal can have a frequency of about 3 GHz to about 300 GHz.

도시하지는 않았지만, 적어도 하나의 전송선로(122)에는 서로 이격되는 다수의 개구가 형성될 수 있다. Although not shown, at least one transmission line (122) may have a plurality of openings spaced apart from each other.

제2기판(130) 내면에는 전송접지층(132)이 배치되는데, 전송접지층(132)은 적어도 하나의 전송선로(122)를 덮고, 전기적으로 접지(ground)될 수 있다.A transmission ground layer (132) is arranged on the inner surface of the second substrate (130). The transmission ground layer (132) covers at least one transmission line (122) and can be electrically grounded.

전송접지층(132)은 도전물질로 이루어질 수 있다.The transmission ground layer (132) may be made of a conductive material.

전송접지층(132)에는 서로 이격되는 다수의 개구부(op)가 형성되는데, 다수의 개구부(op)를 갖는 전송접지층(132)은 결함접지구조(defected ground structure: DGS)를 갖는 것으로 불린다.A plurality of openings (op) spaced apart from each other are formed in the transmission ground layer (132), and a transmission ground layer (132) having a plurality of openings (op) is called having a defective ground structure (DGS).

다수의 개구부(op)는 각각 I자 형상을 가질 수 있다. Each of the multiple openings (op) may have an I-shape.

즉, 전송접지층(132)은, 다수의 개구부(op) 사이의 립(rib)부(134)와, 립부(134)로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 돌출부(136)를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (132) may include a rib portion (134) between a plurality of openings (op) and a protrusion portion (136) protruding from the rib portion (134) and overlapping at least one transmission line (122).

가변유전층(140)은 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132) 사이에 배치되는데, 적어도 하나의 전송선로(122)의 전기신호의 바이어스 전압에 따라 유전율이 가변 될 수 있다.A variable dielectric layer (140) is placed between at least one transmission line (122) and a transmission ground layer (132), and its dielectric constant can be varied depending on the bias voltage of an electric signal of at least one transmission line (122).

이에 따라, 적어도 하나의 전송선로(122)에 각각 상이한 바이어스 전압의 전기신호를 공급하여 전기신호가 상이한 위상지연을 갖도록 할 수 있으며, 적어도 하나의 전송선로(122)의 최종단인 적어도 하나의 방사전극(도 4의 152)에서 상이한 위상의 무선신호를 송신하거나 수신할 수 있다. Accordingly, by supplying electric signals of different bias voltages to at least one transmission line (122), the electric signals can have different phase delays, and wireless signals of different phases can be transmitted or received from at least one radiation electrode (152 in FIG. 4), which is the final terminal of at least one transmission line (122).

가변유전층(140)은 액정물질 또는 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate: BST)와 같은 강유전물질로 이루어질 수 있고, 가변유전층(140)의 두께는 수 내지 수십μm (1μm ~ 99μm)일 수 있다. The variable dielectric layer (140) may be made of a liquid crystal material or a ferroelectric material such as barium strontium titanate (BST), and the thickness of the variable dielectric layer (140) may be several to several tens of μm (1 μm to 99 μm).

적어도 하나의 전송선로(122), 전송접지층(132), 가변유전층(140)은 위상배열 안테나(110)의 위상천이부(phase shifter)를 구성한다.At least one transmission line (122), a transmission ground layer (132), and a variable dielectric layer (140) constitute a phase shifter of a phased array antenna (110).

이러한 위상배열 안테나(110)에서 적어도 하나의 전송선로(122) 각각의 다수의 개구부(op)는 I자 형상을 가질 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In such a phased array antenna (110), each of the plurality of openings (op) of at least one transmission line (122) may have an I-shape, which will be described with reference to the drawing.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 전송선로와 전송접지층을 도시한 평면도로서, 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다. FIG. 3 is a plan view illustrating a transmission line and a transmission ground layer of a phased array antenna according to a first embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)에서, 전송접지층(132)은 다수의 개구부(op)를 갖고, 적어도 하나의 전송선로(122)는 다수의 개구부(op)와 중첩된다.As illustrated in FIG. 3, in the phased array antenna (110) according to the first embodiment of the present invention, the transmission ground layer (132) has a plurality of openings (op), and at least one transmission line (122) overlaps with the plurality of openings (op).

적어도 하나의 전송선로(122)의 특성 임피던스(Zc)는 (L/C)^1/2(L: 전송선로(122)의 단위길이당 인덕턴스, C: 전송선로(122)의 단위 길이당 커패시턴스)로 표현되는데, 다수의 개구부(op)의 개수가 증가하면 적어도 하나의 전송선로(122)의 인덕턴스(L)가 증가하고 커패시턴스(C)가 감소하고, 다수의 개구부(op)의 개수가 감소하면 적어도 하나의 전송선로(122)의 인덕턴스(L)가 감소하고 커패시턴스(C)가 증가한다.The characteristic impedance (Zc) of at least one transmission line (122) is expressed as (L/C) ^1/2 (L: inductance per unit length of the transmission line (122), C: capacitance per unit length of the transmission line (122)). When the number of multiple openings (op) increases, the inductance (L) of at least one transmission line (122) increases and the capacitance (C) decreases, and when the number of multiple openings (op) decreases, the inductance (L) of at least one transmission line (122) decreases and the capacitance (C) increases.

즉, 전송접지층(132)의 다수의 개구부(op)에 의하여 적어도 하나의 전송선로(122)의 특성 임피던스(Zc)를 조절할 수 있으며, 이에 따라 적어도 하나의 전송선로(122)의 커패시턴스(C)에 비례하는 적어도 하나의 전송선로(122)의 폭과 적어도 하나의 전송선로(122)의 커패시턴스(C)에 반비례하는 가변유전층(140)의 두께를 원하는 범위의 값으로 결정할 수 있다.That is, the characteristic impedance (Zc) of at least one transmission line (122) can be adjusted by a plurality of openings (op) of the transmission ground layer (132), and accordingly, the width of at least one transmission line (122) proportional to the capacitance (C) of at least one transmission line (122) and the thickness of the variable dielectric layer (140) inversely proportional to the capacitance (C) of at least one transmission line (122) can be determined to a desired range of values.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)에서는, 전송접지층(132)의 다수의 개구부(op)에 의하여 특성 임피던스(Zc)의 제약으로부터 설계자유도가 증가하여 적어도 하나의 전송선로(122)의 폭을 증가 또는 감소시켜 부하(load)로 동작하는 적어도 하나의 전송선로(122)의 특성 임피던스(Zc)를 조절할 수 있으며, 신호반사를 최소화 하는 임피던스 매칭(impedance matching)이 가능해진다.In this way, in the phased array antenna (110) according to the first embodiment of the present invention, the degree of design freedom is increased from the constraints of the characteristic impedance (Zc) by the multiple openings (op) of the transmission ground layer (132), so that the width of at least one transmission line (122) can be increased or decreased to adjust the characteristic impedance (Zc) of at least one transmission line (122) operating as a load, and impedance matching that minimizes signal reflection becomes possible.

한편, 위상배열 안테나(110)의 위상천이부의 위상변화량은 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역의 면적에 비례하는데, 적어도 하나의 전송선로(122)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 하기 위하여, 전송접지층(132)의 다수의 개구부(op) 각각에 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 돌출부(136)를 배치하여 적어도 하나의 전송선로(122)의 단위길이당 위상변화량을 증가시킨다. Meanwhile, the amount of phase change in the phase shift section of the phase array antenna (110) is proportional to the area of the overlapping region of at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132). In order to minimize the area of the phase shift section by reducing the length of at least one transmission line (122), a protrusion (136) overlapping with at least one transmission line (122) is arranged in each of a plurality of openings (op) of the transmission ground layer (132) to increase the amount of phase change per unit length of at least one transmission line (122).

구체적으로, 전송접지층(132)은, 다수의 개구부(op) 사이의 립(rib)부(134)와, 립부(134)로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 돌출부(136)를 포함할 수 있다.Specifically, the transmission ground layer (132) may include a rib portion (134) between a plurality of openings (op) and a protrusion portion (136) protruding from the rib portion (134) and overlapping at least one transmission line (122).

이에 따라, 돌출부(136)가 없을 경우에 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역은 적어도 하나의 전송선로(122)와 립부(134) 사이의 제1중첩영역(ov1)이 되는 반면, 돌출부(136)가 존재할 경우에 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역은 적어도 하나의 전송선로(122)와 립부(134) 사이의 제1중첩영역(ov1)과 적어도 하나의 전송선로(122)와 돌출부(136) 사이의 제2 및 제3중첩영역(ov2, ov3)의 합(ov1+ov2+ov3)이 된다.Accordingly, when there is no protrusion (136), the overlapping area of at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132) becomes the first overlapping area (ov1) between the at least one transmission line (122) and the lip (134), whereas when there is a protrusion (136), the overlapping area of at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132) becomes the sum (ov1+ov2+ov3) of the first overlapping area (ov1) between the at least one transmission line (122) and the lip (134) and the second and third overlapping areas (ov2, ov3) between the at least one transmission line (122) and the protrusion (136).

따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)에서는, 립부(134)로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 돌출부(136)에 의하여 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역(ov1+ov2+ov3)의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(122)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (110) according to the first embodiment of the present invention, the area of the overlapping region (ov1+ov2+ov3) between at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132) increases due to the protrusion (136) protruding from the lip (134) and overlapping with at least one transmission line (122), thereby increasing the phase change amount of the phase shift section, and as a result, the length of at least one transmission line (122) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift section and improving the degree of freedom in the design of the phase shift section.

예를 들어, 제1중첩영역(ov1)의 면적은 제2 및 제3중첩영역(ov2, ov3) 각각의 면적보다 작거나 같을 수 있다. (ov1≤ov2, ov1≤ov3)For example, the area of the first overlapping region (ov1) may be less than or equal to the areas of the second and third overlapping regions (ov2, ov3) respectively (ov1≤ov2, ov1≤ov3).

본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)에서는, 적어도 하나의 전송선로(122)의 폭, 개구부(op)의 폭, 돌출부(136)의 폭, 립부(134)의 폭을 조절하여 삽입손실과 위상변화량을 조절할 수 있다.In the phased array antenna (110) according to the first embodiment of the present invention, insertion loss and phase change amount can be adjusted by adjusting the width of at least one transmission line (122), the width of the opening (op), the width of the protrusion (136), and the width of the lip (134).

구체적으로, 적어도 하나의 전송선로(122)의 길이방향에 수직한 Y방향을 따라, 적어도 하나의 전송선로(122)는 제1폭(w1)을 갖고, 다수의 개구부(op)는 각각 제2폭(w2)을 갖고, 돌출부(136)는 제3폭(w3)을 갖는다.Specifically, along the Y direction perpendicular to the longitudinal direction of at least one transmission line (122), at least one transmission line (122) has a first width (w1), each of the plurality of openings (op) has a second width (w2), and the protrusion (136) has a third width (w3).

적어도 하나의 전송선로(122)의 길이방향에 평행한 X방향을 따라, 립부(134)는 제4폭(w4)을 갖고, 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 다수의 개구부(op)는 각각 제5폭(w5)을 갖고, 돌출부(136)는 제6폭(w6)을 갖고, 다수의 개구부(op)는 각각 제7폭(w7)을 갖는다.Along the X direction parallel to the longitudinal direction of at least one transmission line (122), the lip portion (134) has a fourth width (w4), a plurality of openings (op) overlapping with at least one transmission line (122) each have a fifth width (w5), the protrusion portion (136) has a sixth width (w6), and a plurality of openings (op) each have a seventh width (w7).

여기서, 제1폭(w1)은 약 40μm ~ 약 120μm의 범위의 값일 수 있고, 제2폭(w2)은 약 450μm ~ 약 650μm의 범위의 값일 수 있고, 제3폭(w3)은 약 60μm ~ 약 140μm의 범위의 값일 수 있고, 제4폭(w4)은 약 60μm ~ 약 140μm의 범위의 값일 수 있다.Here, the first width (w1) can be a value in a range of about 40 μm to about 120 μm, the second width (w2) can be a value in a range of about 450 μm to about 650 μm, the third width (w3) can be a value in a range of about 60 μm to about 140 μm, and the fourth width (w4) can be a value in a range of about 60 μm to about 140 μm.

특히, 돌출부(136)의 제3폭(w3)이 적어도 하나의 전송선로(122)의 제1폭(w1)보다 작을 경우(w1>w3), 적어도 하나의 전송선로(122)의 일부는 돌출부(136)와 중첩하고 적어도 하나의 전송선로(122)의 나머지는 다수의 개구부(op)를 통하여 노출될 수 있으며, 인덕턴스(L) 감소에 따른 특성 임피던스(Zc)의 왜곡을 최소화 하면서 동시에 위상천이부의 위상변화량(Δφ)을 증가시켜 적어도 하나의 전송선로(122)의 길이를 감소시키고 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.In particular, when the third width (w3) of the protrusion (136) is smaller than the first width (w1) of at least one transmission line (122) (w1>w3), a part of at least one transmission line (122) overlaps with the protrusion (136) and the remainder of at least one transmission line (122) can be exposed through a plurality of openings (op), thereby minimizing distortion of the characteristic impedance (Zc) due to a decrease in inductance (L) while simultaneously increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift section, thereby reducing the length of at least one transmission line (122) and improving the design freedom of the phase shift section.

적어도 하나의 전송선로(122)의 제1폭(w1)이, 약 40μm보다 작은 경우 전기신호의 전달특성이 저하되고, 약 120μm보다 큰 경우 커패시턴스(C)가 증가하여 특성 임피던스(Zc)가 왜곡될 수 있다.If the first width (w1) of at least one transmission line (122) is smaller than about 40 μm, the transmission characteristics of the electric signal may deteriorate, and if it is larger than about 120 μm, the capacitance (C) may increase, causing the characteristic impedance (Zc) to be distorted.

개구부(op)의 제2폭(w2)이, 약 450μm보다 작은 경우 인덕턴스(L)가 감소하여 특성 임피던스(Zc)가 왜곡되고, 약 650μm보다 큰 경우 위상천이부의 면적이 증가하여 설계자유도가 감소될 수 있다.If the second width (w2) of the opening (op) is smaller than about 450 μm, the inductance (L) decreases and the characteristic impedance (Zc) becomes distorted, and if it is larger than about 650 μm, the area of the phase transition portion increases and the degree of design freedom may decrease.

돌출부(136)의 제3폭(w3)이, 약 60μm보다 작은 경우 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역이 감소되어 위상변화량이 감소하고, 약 140μm보다 큰 경우 위상천이부의 면적이 증가하여 설계자유도가 감소될 수 있다.When the third width (w3) of the protrusion (136) is smaller than about 60 μm, the overlapping area of at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132) is reduced, thereby reducing the amount of phase change, and when it is larger than about 140 μm, the area of the phase transition portion increases, thereby reducing the degree of design freedom.

립부(134)의 제4폭(w4)이, 약 60μm보다 작은 경우 인덕턴스(L)가 감소하여 특성 임피던스(Zc)가 왜곡되고, 약 140μm보다 큰 경우 인덕턴스(L)가 감소하여 특성 임피던스(Zc)가 왜곡될 수 있다.If the fourth width (w4) of the lip portion (134) is smaller than about 60 μm, the inductance (L) decreases and the characteristic impedance (Zc) becomes distorted, and if it is larger than about 140 μm, the inductance (L) decreases and the characteristic impedance (Zc) may become distorted.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 다수의 단위안테나를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명한다.FIG. 4 is a plan view illustrating a plurality of unit antennas of a phased array antenna according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the first embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1 to 3 together.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)는 제1 내지 제4단위안테나(UA1 내지 UA4)를 포함하는데, 제1 내지 제4단위안테나(UA1 내지 UA4)는 각각 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIGS. 4 and 5, the phased array antenna (110) according to the first embodiment of the present invention includes first to fourth unit antennas (UA1 to UA4), and the first to fourth unit antennas (UA1 to UA4) each include a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(120, 130)과, 제1 및 제2기판(120, 130) 사이에 배치되는 가변유전층(140)과, 제1기판(120) 하부에 배치되는 구동기판(160)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (110) according to a first embodiment of the present invention includes first and second substrates (120, 130) facing each other and spaced apart from each other, a variable dielectric layer (140) arranged between the first and second substrates (120, 130), and a driving substrate (160) arranged below the first substrate (120).

제1기판(120) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(122)가 배치되고, 제2기판(130) 내면에는 전송접지층(132)이 배치되고, 제2기판(130) 외면에는 적어도 하나의 방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(152)이 배치된다.At least one transmission line (122) is arranged on the inner surface of the first substrate (120), a transmission ground layer (132) is arranged on the inner surface of the second substrate (130), and at least one radiating electrode (or patch) (152) is arranged on the outer surface of the second substrate (130).

구동기판(160) 하면에는 적어도 하나의 구동배선(162)이 배치되고, 구동기판(160) 상면에는 구동접지층(164)이 배치된다.At least one driving wire (162) is arranged on the lower surface of the driving board (160), and a driving ground layer (164) is arranged on the upper surface of the driving board (160).

여기서, 적어도 하나의 구동배선(162), 구동접지층(164)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(122), 가변유전층(140), 전송접지층(132)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 방사전극(152), 전송접지층(132)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (162), a driving ground layer (164) constitute a driving section, at least one transmission line (122), a variable dielectric layer (140), and a transmission ground layer (132) constitute a phase shift section, and at least one radiation electrode (152), a transmission ground layer (132) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(122)에 대한 접지단인 전송접지층(132)은 적어도 하나의 방사전극(152)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (132), which is a grounding terminal for at least one transmission line (122), is used as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (152).

적어도 하나의 구동배선(162)은 제1 내지 제4단위안테나(UA1 내지 UA4)의 적어도 하나의 전송선로(122)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(162)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (162) is connected to one end of at least one transmission line (122) of the first to fourth unit antennas (UA1 to UA4), and for example, at least one drive wire (162) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(122)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(162)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(122)의 타단은 적어도 하나의 방사전극(152)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (122) is connected to at least one driving wire (162) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (122) is connected to at least one radiation electrode (152) to transmit and receive a wireless signal.

구동접지층(164), 전송접지층(132)은 전기적으로 접지(ground)된다.The driving ground layer (164) and the transmission ground layer (132) are electrically grounded.

적어도 하나의 방사전극(152)은 적어도 하나의 전송선로(122)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(122)의 최종단 역할을 한다.At least one radiating electrode (152) is connected to the other end of at least one transmission line (122) and serves as the final end of at least one transmission line (122).

전송접지층(132)은 다수의 개구부(op)를 포함하는데, 다수의 개구부(op)는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (132) includes a plurality of openings (op), each of which has an I-shape.

적어도 하나의 전송선로(122)는, 전송접지층(132)의 I자 형상의 다수의 개구부(op)에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (122) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a number of I-shaped openings (op) of the transmission ground layer (132), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부(134)로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 돌출부(136)에 의하여 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역(ov1+ov2+ov3)의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(122)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 방사전극(152)은 적어도 하나의 전송선로(122)와 I자 형상의 다수의 개구부(op)와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(122)와 I자 형상의 다수의 개구부(op)로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, the area of the overlapping region (ov1+ov2+ov3) of the at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132) increases due to the protrusion (136) protruding from the lip (134) and overlapping with at least one transmission line (122), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift section. Therefore, the length of at least one transmission line (122) can be reduced to minimize the area of the phase shift section. As a result, at least one radiation electrode (152) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (122) and the plurality of I-shaped openings (op), and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (122) and the plurality of I-shaped openings (op).

따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상배열 안테나(110)에서는, 립부(134)로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(122)와 중첩하는 돌출부(136)에 의하여 적어도 하나의 전송선로(122)와 전송접지층(132)의 중첩영역(ov1+ov2+ov3)의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(122)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (110) according to the first embodiment of the present invention, the area of the overlapping region (ov1+ov2+ov3) between at least one transmission line (122) and the transmission ground layer (132) increases due to the protrusion (136) protruding from the lip (134) and overlapping with at least one transmission line (122), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift section, and as a result, the length of at least one transmission line (122) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift section and improving the degree of freedom in the design of the phase shift section.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(122)와 적어도 하나의 방사전극(152)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (122) and at least one radiation electrode (152) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(122)에 대한 접지단인 전송접지층(132)을 적어도 하나의 방사전극(152)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (132), which is a grounding terminal for at least one transmission line (122), as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (152), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

한편, 다른 실시예에서는 적어도 하나의 방사전극을 이중층으로 구성하여 대역폭을 증가시킬 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, in another embodiment, the bandwidth can be increased by configuring at least one radiation electrode as a double layer, which will be described with reference to the drawings.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 6 is a cross-sectional view showing one unit antenna of a phased array antenna according to a second embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first embodiment are omitted.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 안테나(210)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 6, the unit antenna of the phased array antenna (210) according to the second embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 안테나(210)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(220, 230)과, 제1 및 제2기판(220, 230) 사이에 배치되는 가변유전층(240)과, 제2기판(230) 상부에 배치되는 방사기판(250)과, 제1기판(220) 하부에 배치되는 구동기판(260)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (210) according to a second embodiment of the present invention includes first and second substrates (220, 230) facing each other and spaced apart from each other, a variable dielectric layer (240) arranged between the first and second substrates (220, 230), a radiating substrate (250) arranged on top of the second substrate (230), and a driving substrate (260) arranged on bottom of the first substrate (220).

제1기판(220) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(222)가 배치되고, 제2기판(230) 내면에는 전송접지층(232)이 배치된다.At least one transmission line (222) is arranged on the inner surface of the first substrate (220), and a transmission ground layer (232) is arranged on the inner surface of the second substrate (230).

방사기판(250) 하면에는 적어도 하나의 제1방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(252)이 배치되고, 방사기판(250) 상면에는 적어도 하나의 제2방사전극(254)이 배치된다.At least one first radiating electrode (or patch) (252) is arranged on the lower surface of the radiating substrate (250), and at least one second radiating electrode (254) is arranged on the upper surface of the radiating substrate (250).

여기서, 적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)은 상이한 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있으며, 그 결과 위상배열 안테나(210)가 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.Here, at least one first radiating electrode (252) and at least one second radiating electrode (254) can have different bandwidths, and as a result, the bandwidth of a wireless signal transmitted and received by the phased array antenna (210) can be expanded.

구동기판(260) 하면에는 적어도 하나의 구동배선(262)이 배치되고, 구동기판(260) 상면에는 구동접지층(264)이 배치된다.At least one driving wire (262) is arranged on the lower surface of the driving board (260), and a driving ground layer (264) is arranged on the upper surface of the driving board (260).

여기서, 적어도 하나의 구동배선(262), 구동접지층(264)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(222), 가변유전층(240), 전송접지층(232)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 제1방사전극(252), 적어도 하나의 제2방사전극(254), 전송접지층(232)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (262), a driving ground layer (264) constitute a driving section, at least one transmission line (222), a variable dielectric layer (240), and a transmission ground layer (232) constitute a phase shift section, and at least one first radiation electrode (252), at least one second radiation electrode (254), and a transmission ground layer (232) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(222)에 대한 접지단인 전송접지층(232)은 적어도 하나의 제1방사전극(252), 적어도 하나의 제2방사전극(254)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (232), which is a grounding terminal for at least one transmission line (222), is used as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (252) and at least one second radiation electrode (254).

적어도 하나의 구동배선(262)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(222)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(262)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (262) is connected to one end of at least one transmission line (222) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (262) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(222)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(262)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(222)의 타단은 적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (222) is connected to at least one driving wire (262) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (222) is connected to at least one first radiation electrode (252) and at least one second radiation electrode (254) to transmit and receive a wireless signal.

구동접지층(264), 전송접지층(232)은 전기적으로 접지(ground)된다.The driving ground layer (264) and the transmission ground layer (232) are electrically grounded.

적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)은 적어도 하나의 전송선로(222)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(222)의 최종단 역할을 한다.At least one first radiation electrode (252) and at least one second radiation electrode (254) are connected to the other end of at least one transmission line (222) and serve as the final end of at least one transmission line (222).

전송접지층(232)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (232) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(232)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(222)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (232) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (222).

적어도 하나의 전송선로(222)는, 전송접지층(232)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (222) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a number of I-shaped openings in the transmission ground layer (232), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(222)와 전송접지층(232)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(222)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)은 적어도 하나의 전송선로(222)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(222)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, since the area of the overlapping region of at least one transmission line (222) and the transmission ground layer (232) increases due to the protrusion protruding from the lip and overlapping with at least one transmission line, the phase change amount (Δφ) of the phase shift section increases, so that the length of at least one transmission line (222) can be reduced to minimize the area of the phase shift section, and as a result, at least one first radiation electrode (252) and at least one second radiation electrode (254) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (222) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (222) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제2실시예에 따른 위상배열 안테나(210)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(222)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(222)와 전송접지층(232)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(222)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (210) according to the second embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (222) and the transmission ground layer (232) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (222), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (222) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of freedom in the design of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(222)와 적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (222), at least one first radiation electrode (252), and at least one second radiation electrode (254) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(222)에 대한 접지단인 전송접지층(232)을 적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (232), which is a grounding terminal for at least one transmission line (222), as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (252) and at least one second radiation electrode (254), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

그리고, 방사기판(250) 하면 및 상면에 각각 상이한 대역폭을 갖는 적어도 하나의 제1방사전극(252)과 적어도 하나의 제2방사전극(254)을 배치함으로써, 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.In addition, by arranging at least one first radiation electrode (252) and at least one second radiation electrode (254) having different bandwidths on the lower and upper surfaces of the radiation substrate (250), the bandwidth of the wireless signal to be transmitted and received can be expanded.

한편, 다른 실시예에서는 적어도 하나의 방사전극을 적어도 하나의 전송선로와 동일층, 동일물질로 형성할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, in another embodiment, at least one radiation electrode can be formed in the same layer and with the same material as at least one transmission line, which will be described with reference to the drawings.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1 및 제2실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to a third embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first and second embodiments are omitted.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 위상배열 안테나(310)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 7, the unit antenna of the phased array antenna (310) according to the third embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제3실시예에 따른 위상배열 안테나(310)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(320, 330)과, 제1 및 제2기판(320, 330) 사이에 배치되는 가변유전층(340)과, 제1기판(320) 하부에 배치되는 구동기판(360)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (310) according to a third embodiment of the present invention includes first and second substrates (320, 330) facing each other and spaced apart from each other, a variable dielectric layer (340) arranged between the first and second substrates (320, 330), and a driving substrate (360) arranged below the first substrate (320).

제1기판(320) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(322), 적어도 하나의 방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(352)이 배치되고, 제2기판(330) 내면에는 전송접지층(332)이 배치된다.At least one transmission line (322) and at least one radiating electrode (or patch) (352) are arranged on the inner surface of the first substrate (320), and a transmission ground layer (332) is arranged on the inner surface of the second substrate (330).

구동기판(360) 하면에는 적어도 하나의 구동배선(362)이 배치되고, 구동기판(360) 상면에는 구동접지층(364)이 배치된다.At least one driving wire (362) is arranged on the lower surface of the driving board (360), and a driving ground layer (364) is arranged on the upper surface of the driving board (360).

여기서, 적어도 하나의 구동배선(362), 구동접지층(364)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(322), 가변유전층(340), 전송접지층(332)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 방사전극(352), 전송접지층(332)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (362), a driving ground layer (364) constitute a driving section, at least one transmission line (322), a variable dielectric layer (340), and a transmission ground layer (332) constitute a phase shift section, and at least one radiation electrode (352), a transmission ground layer (332) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(322)에 대한 접지단인 전송접지층(332)은 적어도 하나의 방사전극(352)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (332), which is a grounding terminal for at least one transmission line (322), is used as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (352).

적어도 하나의 구동배선(362)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(322)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(362)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (362) is connected to one end of at least one transmission line (322) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (362) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(322)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(362)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(322)의 타단은 적어도 하나의 방사전극(352)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (322) is connected to at least one driving wire (362) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (322) is connected to at least one radiation electrode (352) to transmit and receive a wireless signal.

적어도 하나의 방사전극(352)은 적어도 하나의 전송선로(322)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(322)의 최종단 역할을 한다.At least one radiating electrode (352) is connected to the other end of at least one transmission line (322) and serves as the final end of at least one transmission line (322).

적어도 하나의 전송선로(322)와 적어도 하나의 방사전극(352)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 그 결과 손실이 감소하고 방사효율이 향상된다. 예를 들어, 위상배열 안테나(310)는 약 -3.5dB의 원거리 필드(far electric field: rE) 이득과 약 4.7dB의 지향성(directivity) 이득을 가질 수 있다.At least one transmission line (322) and at least one radiating electrode (352) can be formed of the same layer and the same material, resulting in reduced loss and improved radiation efficiency. For example, the phased array antenna (310) can have a far electric field (rE) gain of about -3.5 dB and a directivity gain of about 4.7 dB.

구동접지층(364), 전송접지층(332)은 전기적으로 접지(ground)된다.The driving ground layer (364) and the transmission ground layer (332) are electrically grounded.

전송접지층(332)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (332) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(332)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(322)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (332) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (322).

적어도 하나의 전송선로(322)는, 전송접지층(332)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (322) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a number of I-shaped openings in the transmission ground layer (332), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(322)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(322)와 전송접지층(332)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(322)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 방사전극(352)은 적어도 하나의 전송선로(322)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(322)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, the area of the overlapping region of at least one transmission line (322) and the transmission ground layer (332) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (322), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion. Therefore, the length of at least one transmission line (322) can be reduced to minimize the area of the phase shift portion. As a result, at least one radiation electrode (352) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (322) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (322) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 위상배열 안테나(310)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(322)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(322)와 전송접지층(332)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(322)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (310) according to the third embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (322) and the transmission ground layer (332) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (322), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (322) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of design freedom of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(322)와 적어도 하나의 방사전극(352)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (322) and at least one radiation electrode (352) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(322)에 대한 접지단인 전송접지층(332)을 적어도 하나의 방사전극(352)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (332), which is a grounding terminal for at least one transmission line (322), as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (352), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(322)와 적어도 하나의 방사전극(352)을 동일층, 동일물질로 형성함으로써, 제조공정이 간소화 된다.And, by forming at least one transmission line (322) and at least one radiation electrode (352) in the same layer and with the same material, the manufacturing process is simplified.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1 내지 제3실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to a fourth embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first to third embodiments are omitted.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 위상배열 안테나(410)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 8, the unit antenna of the phased array antenna (410) according to the fourth embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제4실시예에 따른 위상배열 안테나(410)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(420, 430)과, 제1 및 제2기판(420, 430) 사이에 배치되는 가변유전층(440)과, 제1기판(420) 하부에 배치되는 구동기판(460)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (410) according to a fourth embodiment of the present invention includes first and second substrates (420, 430) facing each other and spaced apart from each other, a variable dielectric layer (440) disposed between the first and second substrates (420, 430), and a driving substrate (460) disposed below the first substrate (420).

제1기판(420) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(422), 적어도 하나의 제1방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(452)이 배치되고, 제2기판(430) 내면에는 전송접지층(432)이 배치되고, 제2기판(430) 외면에는 적어도 하나의 제2방사전극(454)이 배치된다.At least one transmission line (422) and at least one first radiating electrode (or patch) (452) are arranged on the inner surface of the first substrate (420), a transmission ground layer (432) is arranged on the inner surface of the second substrate (430), and at least one second radiating electrode (454) is arranged on the outer surface of the second substrate (430).

여기서, 적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)은 상이한 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있으며, 그 결과 위상배열 안테나(410)가 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.Here, at least one first radiating electrode (452) and at least one second radiating electrode (454) can have different bandwidths, and as a result, the bandwidth of a wireless signal transmitted and received by the phased array antenna (410) can be expanded.

구동기판(460) 하면에는 적어도 하나의 구동배선(462)이 배치되고, 구동기판(460) 상면에는 구동접지층(464)이 배치된다.At least one driving wire (462) is arranged on the lower surface of the driving board (460), and a driving ground layer (464) is arranged on the upper surface of the driving board (460).

여기서, 적어도 하나의 구동배선(462), 구동접지층(464)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(422), 가변유전층(440), 전송접지층(432)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 제1방사전극(452), 적어도 하나의 제2방사전극(454), 전송접지층(432)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (462), a driving ground layer (464) constitute a driving section, at least one transmission line (422), a variable dielectric layer (440), and a transmission ground layer (432) constitute a phase shift section, and at least one first radiation electrode (452), at least one second radiation electrode (454), and a transmission ground layer (432) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(422)에 대한 접지단인 전송접지층(432)은 적어도 하나의 제1방사전극(452), 적어도 하나의 제2방사전극(454)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (432), which is a grounding terminal for at least one transmission line (422), is used as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (452) and at least one second radiation electrode (454).

적어도 하나의 구동배선(462)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(422)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(462)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (462) is connected to one end of at least one transmission line (422) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (462) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(422)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(462)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(422)의 타단은 적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (422) is connected to at least one drive wire (462) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (422) is connected to at least one first radiation electrode (452) and at least one second radiation electrode (454) to transmit and receive a wireless signal.

적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)은 적어도 하나의 전송선로(422)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(422)의 최종단 역할을 한다.At least one first radiation electrode (452) and at least one second radiation electrode (454) are connected to the other end of at least one transmission line (422) and serve as the final end of at least one transmission line (422).

적어도 하나의 전송선로(422)와 적어도 하나의 제1방사전극(452)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 그 결과 손실이 감소하고 방사효율이 향상된다. 예를 들어, 위상배열 안테나(410)는 약 -3.5dB의 원거리 필드(far electric field: rE) 이득과 약 4.7dB의 지향성(directivity) 이득을 가질 수 있다.At least one transmission line (422) and at least one first radiating electrode (452) can be formed of the same layer and the same material, resulting in reduced loss and improved radiation efficiency. For example, the phased array antenna (410) can have a far electric field (rE) gain of about -3.5 dB and a directivity gain of about 4.7 dB.

구동접지층(464), 전송접지층(432)은 전기적으로 접지(ground)된다.The driving ground layer (464) and the transmission ground layer (432) are electrically grounded.

전송접지층(432)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (432) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(432)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(422)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (432) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (422).

적어도 하나의 전송선로(422)는, 전송접지층(432)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (422) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a plurality of I-shaped openings in the transmission ground layer (432), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(422)와 전송접지층(432)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(422)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)은 적어도 하나의 전송선로(422)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(422)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, since the area of the overlapping region of at least one transmission line (422) and the transmission ground layer (432) increases due to the protrusion protruding from the lip and overlapping with at least one transmission line, the phase change amount (Δφ) of the phase shift section increases, so that the length of at least one transmission line (422) can be reduced to minimize the area of the phase shift section, and as a result, at least one first radiation electrode (452) and at least one second radiation electrode (454) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (422) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (422) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제4실시예에 따른 위상배열 안테나(410)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(422)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(422)와 전송접지층(432)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(422)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (410) according to the fourth embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (422) and the transmission ground layer (432) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (422), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (422) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of freedom in the design of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(422)와 적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (422), at least one first radiation electrode (452), and at least one second radiation electrode (454) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(422)에 대한 접지단인 전송접지층(432)을 적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (432), which is a grounding terminal for at least one transmission line (422), as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (452) and at least one second radiation electrode (454), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

그리고, 제1기판(420) 내면 및 제2기판(430) 외면에 각각 상이한 대역폭을 갖는 적어도 하나의 제1방사전극(452)과 적어도 하나의 제2방사전극(454)을 배치함으로써, 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.In addition, by arranging at least one first radiation electrode (452) and at least one second radiation electrode (454) having different bandwidths on the inner surface of the first substrate (420) and the outer surface of the second substrate (430), respectively, the bandwidth of the wireless signal to be transmitted and received can be expanded.

한편, 다른 실시예에서는 전송접지층을 구동접지층으로 이용할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, in another embodiment, the transmission ground layer can be used as the driving ground layer, which will be described with reference to the drawings.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1 내지 제4실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to a fifth embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first to fourth embodiments are omitted.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 위상배열 안테나(510)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 9, the unit antenna of the phased array antenna (510) according to the fifth embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제5실시예에 따른 위상배열 안테나(510)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(520, 530)과, 제1 및 제2기판(520, 530) 사이에 배치되는 가변유전층(540)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (510) according to the fifth embodiment of the present invention includes first and second substrates (520, 530) facing each other and spaced apart from each other, and a variable dielectric layer (540) disposed between the first and second substrates (520, 530).

제1기판(520) 외면에는 적어도 하나의 구동배선(562)이 배치되고, 제1기판(520) 내면에는 전송접지층(532)이 배치되고, 제2기판(530) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(522)가 배치되고, 제2기판(530) 외면에는 적어도 하나의 방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(552)이 배치된다.At least one driving wire (562) is arranged on the outer surface of the first substrate (520), a transmission ground layer (532) is arranged on the inner surface of the first substrate (520), at least one transmission line (522) is arranged on the inner surface of the second substrate (530), and at least one radiating electrode (or patch) (552) is arranged on the outer surface of the second substrate (530).

여기서, 적어도 하나의 구동배선(562), 전송접지층(532)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(522), 가변유전층(540), 전송접지층(532)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 방사전극(552), 전송접지층(532)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (562), a transmission ground layer (532) constitute a driving section, at least one transmission line (522), a variable dielectric layer (540), and a transmission ground layer (532) constitute a phase shift section, and at least one radiation electrode (552), a transmission ground layer (532) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(522)에 대한 접지단인 전송접지층(532)은 적어도 하나의 구동배선(562)에 대한 접지단인 구동접지층과 적어도 하나의 방사전극(552)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (532), which is a grounding terminal for at least one transmission line (522), is used as a driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (562), and a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (552).

적어도 하나의 구동배선(562)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(522)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(562)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (562) is connected to one end of at least one transmission line (522) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (562) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(522)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(562)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(522)의 타단은 적어도 하나의 방사전극(552)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (522) is connected to at least one drive wire (562) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (522) is connected to at least one radiation electrode (552) to transmit and receive a wireless signal.

전송접지층(532)은 전기적으로 접지(ground)된다.The transmission ground layer (532) is electrically grounded.

적어도 하나의 방사전극(552)은 적어도 하나의 전송선로(522)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(522)의 최종단 역할을 한다.At least one radiating electrode (552) is connected to the other end of at least one transmission line (522) and serves as the final end of at least one transmission line (522).

전송접지층(532)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (532) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(532)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(522)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (532) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (522).

적어도 하나의 전송선로(522)는, 전송접지층(532)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (522) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a plurality of I-shaped openings of the transmission ground layer (532), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(522)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(522)와 전송접지층(532)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(522)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 방사전극(552)은 적어도 하나의 전송선로(522)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(522)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, the area of the overlapping region of at least one transmission line (522) and the transmission ground layer (532) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (522), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion. Therefore, the length of at least one transmission line (522) can be reduced to minimize the area of the phase shift portion. As a result, at least one radiation electrode (552) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (522) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (522) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제5실시예에 따른 위상배열 안테나(510)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(522)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(522)와 전송접지층(532)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(522)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (510) according to the fifth embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (522) and the transmission ground layer (532) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (522), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (522) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of design freedom of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(522)와 적어도 하나의 방사전극(552)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (522) and at least one radiation electrode (552) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(522)에 대한 접지단인 전송접지층(532)을 적어도 하나의 구동배선(562)에 대한 접지단인 구동접지층과 적어도 하나의 방사전극(552)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (532), which is a grounding terminal for at least one transmission line (522), as the driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (562), and as the radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (552), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1 내지 제5실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the sixth embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first to fifth embodiments are omitted.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 위상배열 안테나(610)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 10, the unit antenna of the phased array antenna (610) according to the sixth embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제6실시예에 따른 위상배열 안테나(610)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(620, 630)과, 제1 및 제2기판(620, 630) 사이에 배치되는 가변유전층(640)과, 제2기판(630) 상부에 배치되는 방사기판(650)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (610) according to the sixth embodiment of the present invention includes first and second substrates (620, 630) facing each other and spaced apart from each other, a variable dielectric layer (640) disposed between the first and second substrates (620, 630), and a radiating substrate (650) disposed on the second substrate (630).

제1기판(620) 외면에는 적어도 하나의 구동배선(662)이 배치되고, 제1기판(620) 내면에는 전송접지층(632)이 배치되고, 제2기판(630) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(622)가 배치된다.At least one driving wire (662) is arranged on the outer surface of the first substrate (620), a transmission ground layer (632) is arranged on the inner surface of the first substrate (620), and at least one transmission line (622) is arranged on the inner surface of the second substrate (630).

방사기판(650) 하면에는 적어도 하나의 제1방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(652)이 배치되고, 방사기판(650) 상면에는 적어도 하나의 제2방사전극(654)이 배치된다.At least one first radiating electrode (or patch) (652) is arranged on the lower surface of the radiating substrate (650), and at least one second radiating electrode (654) is arranged on the upper surface of the radiating substrate (650).

여기서, 적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)은 상이한 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있으며, 그 결과 위상배열 안테나(610)가 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.Here, at least one first radiating electrode (652) and at least one second radiating electrode (654) can have different bandwidths, and as a result, the bandwidth of a wireless signal transmitted and received by the phased array antenna (610) can be expanded.

여기서, 적어도 하나의 구동배선(662), 전송접지층(632)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(622), 가변유전층(640), 전송접지층(632)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 제1방사전극(652), 적어도 하나의 제2방사전극(654), 전송접지층(632)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (662), a transmission ground layer (632) constitute a driving section, at least one transmission line (622), a variable dielectric layer (640), and a transmission ground layer (632) constitute a phase shift section, and at least one first radiation electrode (652), at least one second radiation electrode (654), and a transmission ground layer (632) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(622)에 대한 접지단인 전송접지층(632)은, 적어도 하나의 구동배선(632)에 대한 접지단인 구동접지층과, 적어도 하나의 제1방사전극(652), 적어도 하나의 제2방사전극(654)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (632), which is a grounding terminal for at least one transmission line (622), is used as a driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (632), and a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (652) and at least one second radiation electrode (654).

적어도 하나의 구동배선(662)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(622)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(662)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (662) is connected to one end of at least one transmission line (622) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (662) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(622)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(662)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(622)의 타단은 적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (622) is connected to at least one drive wire (662) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (622) is connected to at least one first radiation electrode (652) and at least one second radiation electrode (654) to transmit and receive a wireless signal.

전송접지층(632)은 전기적으로 접지(ground)된다.The transmission ground layer (632) is electrically grounded.

적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)은 적어도 하나의 전송선로(622)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(622)의 최종단 역할을 한다.At least one first radiating electrode (652) and at least one second radiating electrode (654) are connected to the other end of at least one transmission line (622) and serve as the final end of at least one transmission line (622).

전송접지층(632)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (632) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(632)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(622)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (632) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (622).

적어도 하나의 전송선로(622)는, 전송접지층(632)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (622) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a plurality of I-shaped openings in the transmission ground layer (632), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(622)와 전송접지층(632)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(622)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)은 적어도 하나의 전송선로(622)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(622)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, since the area of the overlapping region of at least one transmission line (622) and the transmission ground layer (632) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line, the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion increases, so that the length of at least one transmission line (622) can be reduced to minimize the area of the phase shift portion, and as a result, at least one first radiation electrode (652) and at least one second radiation electrode (654) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (622) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (622) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제6실시예에 따른 위상배열 안테나(610)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(622)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(622)와 전송접지층(632)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(622)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (610) according to the sixth embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (622) and the transmission ground layer (632) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (622), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (622) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of design freedom of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(622)와 적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (622), at least one first radiation electrode (652), and at least one second radiation electrode (654) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(622)에 대한 접지단인 전송접지층(632)을 적어도 하나의 구동배선(662)에 대한 접지단인 구동접지층과 적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (632), which is a grounding terminal for at least one transmission line (622), as a driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (662), and as a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (652) and at least one second radiation electrode (654), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

그리고, 방사기판(650) 하면 및 상면에 각각 상이한 대역폭을 갖는 적어도 하나의 제1방사전극(652)과 적어도 하나의 제2방사전극(654)을 배치함으로써, 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.In addition, by arranging at least one first radiation electrode (652) and at least one second radiation electrode (654) having different bandwidths on the lower and upper surfaces of the radiation substrate (650), the bandwidth of the wireless signal to be transmitted and received can be expanded.

도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1 내지 제6실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 11 is a cross-sectional view showing one unit antenna of a phased array antenna according to the seventh embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first to sixth embodiments are omitted.

도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제7실시예에 따른 위상배열 안테나(710)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 11, the unit antenna of the phased array antenna (710) according to the seventh embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제7실시예에 따른 위상배열 안테나(710)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(720, 730)과, 제1 및 제2기판(720, 730) 사이에 배치되는 가변유전층(740)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (710) according to the seventh embodiment of the present invention includes first and second substrates (720, 730) facing each other and spaced apart from each other, and a variable dielectric layer (740) disposed between the first and second substrates (720, 730).

제1기판(720) 외면에는 적어도 하나의 구동배선(762)이 배치되고, 제1기판(720) 내면에는 전송접지층(732)이 배치되고, 제2기판(730) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(722), 적어도 하나의 방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(752)이 배치된다.At least one driving wire (762) is arranged on the outer surface of the first substrate (720), a transmission ground layer (732) is arranged on the inner surface of the first substrate (720), and at least one transmission line (722) and at least one radiating electrode (or patch) (752) are arranged on the inner surface of the second substrate (730).

여기서, 적어도 하나의 구동배선(762), 전송접지층(732)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(722), 가변유전층(740), 전송접지층(732)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 방사전극(752), 전송접지층(732)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (762), a transmission ground layer (732) constitute a driving section, at least one transmission line (722), a variable dielectric layer (740), and a transmission ground layer (732) constitute a phase shift section, and at least one radiation electrode (752), a transmission ground layer (732) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(722)에 대한 접지단인 전송접지층(732)은, 적어도 하나의 구동배선(762)에 대한 접지단인 구동접지층과, 적어도 하나의 방사전극(752)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (732), which is a grounding terminal for at least one transmission line (722), is used as a driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (762), and a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (752).

적어도 하나의 구동배선(762)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(722)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(762)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (762) is connected to one end of at least one transmission line (722) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (762) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(722)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(762)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(722)의 타단은 적어도 하나의 방사전극(752)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (722) is connected to at least one driving wire (762) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (722) is connected to at least one radiation electrode (752) to transmit and receive a wireless signal.

적어도 하나의 방사전극(752)은 적어도 하나의 전송선로(722)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(722)의 최종단 역할을 한다.At least one radiating electrode (752) is connected to the other end of at least one transmission line (722) and serves as the final end of at least one transmission line (722).

적어도 하나의 전송선로(722)와 적어도 하나의 방사전극(752)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 그 결과 손실이 감소하고 방사효율이 향상된다. 예를 들어, 위상배열 안테나(710)는 약 -3.5dB의 원거리 필드(far electric field: rE) 이득과 약 4.7dB의 지향성(directivity) 이득을 가질 수 있다.At least one transmission line (722) and at least one radiating electrode (752) can be formed of the same layer and the same material, resulting in reduced loss and improved radiation efficiency. For example, the phased array antenna (710) can have a far electric field (rE) gain of about -3.5 dB and a directivity gain of about 4.7 dB.

전송접지층(732)은 전기적으로 접지(ground)된다.The transmission ground layer (732) is electrically grounded.

전송접지층(732)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (732) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(732)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(722)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (732) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (722).

적어도 하나의 전송선로(722)는, 전송접지층(732)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (722) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a plurality of I-shaped openings in the transmission ground layer (732), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(722)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(722)와 전송접지층(732)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(722)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 방사전극(752)은 적어도 하나의 전송선로(722)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(722)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, the area of the overlapping region of at least one transmission line (722) and the transmission ground layer (732) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (722), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion. Therefore, the length of at least one transmission line (722) can be reduced to minimize the area of the phase shift portion. As a result, at least one radiation electrode (752) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (722) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (722) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제7실시예에 따른 위상배열 안테나(710)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(722)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(722)와 전송접지층(732)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(722)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (710) according to the seventh embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (722) and the transmission ground layer (732) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (722), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (722) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of design freedom of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(722)와 적어도 하나의 방사전극(752)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (722) and at least one radiation electrode (752) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(722)에 대한 접지단인 전송접지층(332)을 적어도 하나의 구동배선(762)에 대한 접지단인 구동접지층과 적어도 하나의 방사전극(352)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (332), which is a grounding terminal for at least one transmission line (722), as the driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (762), and as the radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one radiation electrode (352), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(722)와 적어도 하나의 방사전극(752)을 동일층, 동일물질로 형성함으로써, 제조공정이 간소화 된다. And, by forming at least one transmission line (722) and at least one radiation electrode (752) in the same layer and with the same material, the manufacturing process is simplified.

도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 위상배열 안테나의 하나의 단위안테나를 도시한 단면도로서, 제1 내지 제7실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating one unit antenna of a phased array antenna according to the eighth embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first to seventh embodiments are omitted.

도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제8실시예에 따른 위상배열 안테나(810)의 단위안테나는 구동부, 위상천이부, 방사부를 포함한다.As illustrated in FIG. 12, the unit antenna of the phased array antenna (810) according to the eighth embodiment of the present invention includes a driving unit, a phase shift unit, and a radiating unit.

구체적으로, 본 발명의 제8실시예에 따른 위상배열 안테나(810)는, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판(820, 830)과, 제1 및 제2기판(820, 830) 사이에 배치되는 가변유전층(840)을 포함한다.Specifically, a phased array antenna (810) according to the eighth embodiment of the present invention includes first and second substrates (820, 830) facing each other and spaced apart from each other, and a variable dielectric layer (840) disposed between the first and second substrates (820, 830).

제1기판(820) 외면에는 적어도 하나의 구동배선(862)이 배치되고, 제1기판(820) 내면에는 전송접지층(832)이 배치되고, 제2기판(830) 내면에는 적어도 하나의 전송선로(822), 적어도 하나의 제1방사전극(radiating electrode)(또는 패치(patch))(852)이 배치되고, 제2기판(830) 외면에는 적어도 하나의 제2방사전극(854)이 배치된다.At least one driving wire (862) is arranged on the outer surface of the first substrate (820), a transmission ground layer (832) is arranged on the inner surface of the first substrate (820), at least one transmission line (822) and at least one first radiating electrode (or patch) (852) are arranged on the inner surface of the second substrate (830), and at least one second radiating electrode (854) is arranged on the outer surface of the second substrate (830).

여기서, 적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)은 상이한 대역폭(bandwidth)을 가질 수 있으며, 그 결과 위상배열 안테나(810)가 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.Here, at least one first radiating electrode (852) and at least one second radiating electrode (854) can have different bandwidths, and as a result, the bandwidth of a wireless signal transmitted and received by the phased array antenna (810) can be expanded.

여기서, 적어도 하나의 구동배선(862), 전송접지층(832)은 구동부를 구성하고, 적어도 하나의 전송선로(822), 가변유전층(840), 전송접지층(832)은 위상천이부를 구성하고, 적어도 하나의 제1방사전극(852), 적어도 하나의 제2방사전극(854), 전송접지층(832)은 방사부를 구성한다.Here, at least one driving wire (862), a transmission ground layer (832) constitute a driving section, at least one transmission line (822), a variable dielectric layer (840), and a transmission ground layer (832) constitute a phase shift section, and at least one first radiation electrode (852), at least one second radiation electrode (854), and a transmission ground layer (832) constitute a radiation section.

그리고, 적어도 하나의 전송선로(822)에 대한 접지단인 전송접지층(832)은, 적어도 하나의 구동배선(862)에 대한 접지단인 구동접지층과, 적어도 하나의 제1방사전극(852), 적어도 하나의 제2방사전극(854)에 대한 접지단인 방사접지층으로 사용된다.And, the transmission ground layer (832), which is a grounding terminal for at least one transmission line (822), is used as a driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (862), and a radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (852) and at least one second radiation electrode (854).

적어도 하나의 구동배선(862)은 각 단위안테나의 적어도 하나의 전송선로(822)의 일단에 연결되고, 예를 들어, 적어도 하나의 구동배선(862)은 전력분배기(power divider) 일 수 있다.At least one drive wire (862) is connected to one end of at least one transmission line (822) of each unit antenna, and for example, at least one drive wire (862) may be a power divider.

적어도 하나의 전송선로(822)의 일단은 적어도 하나의 구동배선(862)에 연결되어 외부시스템(미도시)으로부터 전기신호를 공급받고, 적어도 하나의 전송선로(822)의 타단은 적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)에 연결되어 무선신호를 송수신 한다.One end of at least one transmission line (822) is connected to at least one drive wire (862) to receive an electric signal from an external system (not shown), and the other end of at least one transmission line (822) is connected to at least one first radiation electrode (852) and at least one second radiation electrode (854) to transmit and receive a wireless signal.

적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)은 적어도 하나의 전송선로(822)의 타단에 연결되어 적어도 하나의 전송선로(822)의 최종단 역할을 한다.At least one first radiating electrode (852) and at least one second radiating electrode (854) are connected to the other end of at least one transmission line (822) and serve as the final end of at least one transmission line (822).

적어도 하나의 전송선로(822)와 적어도 하나의 제1방사전극(852)은 동일층, 동일물질로 이루어질 수 있으며, 그 결과 손실이 감소하고 방사효율이 향상된다. 예를 들어, 위상배열 안테나(810)는 약 -3.5dB의 원거리 필드(far electric field: rE) 이득과 약 4.7dB의 지향성(directivity) 이득을 가질 수 있다.At least one transmission line (822) and at least one first radiating electrode (852) can be formed of the same layer and the same material, resulting in reduced loss and improved radiation efficiency. For example, the phased array antenna (810) can have a far electric field (rE) gain of about -3.5 dB and a directivity gain of about 4.7 dB.

전송접지층(832)은 전기적으로 접지(ground)된다.The transmission ground layer (832) is electrically grounded.

전송접지층(832)은 다수의 개구부를 포함하는데, 다수의 개구부는 각각 I자 형상을 갖는다.The transmission ground layer (832) includes a plurality of openings, each of which has an I-shape.

즉, 전송접지층(832)은, 다수의 개구부 사이의 립(rib)부와, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(822)와 중첩하는 돌출부를 포함할 수 있다. That is, the transmission ground layer (832) may include a rib portion between a plurality of openings and a protrusion portion protruding from the rib portion and overlapping at least one transmission line (822).

적어도 하나의 전송선로(822)는, 전송접지층(832)의 I자 형상의 다수의 개구부에 의하여 충분한 위상변화량(Δφ)을 확보할 수 있으므로, 단순한 절곡 형상, 예를 들어 U자 형상을 가질 수 있다. At least one transmission line (822) can secure a sufficient phase change amount (Δφ) by means of a plurality of I-shaped openings in the transmission ground layer (832), and thus can have a simple folded shape, for example, a U-shape.

여기서, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(822)와 전송접지층(832)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하므로, 적어도 하나의 전송선로(822)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 그 결과 적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)은 적어도 하나의 전송선로(822)와 I자 형상의 다수의 개구부와 중첩하지 않고, 적어도 하나의 전송선로(822)와 I자 형상의 다수의 개구부로부터 평면적으로 이격 되도록 배치될 수 있다. Here, since the area of the overlapping region of at least one transmission line (822) and the transmission ground layer (832) increases due to the protrusion protruding from the lip and overlapping with at least one transmission line, the phase change amount (Δφ) of the phase shift section increases, so that the length of at least one transmission line (822) can be reduced to minimize the area of the phase shift section, and as a result, at least one first radiation electrode (852) and at least one second radiation electrode (854) can be arranged so as not to overlap with at least one transmission line (822) and the plurality of I-shaped openings, and to be spaced apart in plane from at least one transmission line (822) and the plurality of I-shaped openings.

따라서, 본 발명의 제8실시예에 따른 위상배열 안테나(810)에서는, 립부로부터 돌출되고 적어도 하나의 전송선로(822)와 중첩하는 돌출부에 의하여 적어도 하나의 전송선로(822)와 전송접지층(832)의 중첩영역의 면적이 증가하여 위상천이부의 위상변화량(Δφ)이 증가하고, 그 결과 적어도 하나의 전송선로(822)의 길이를 감소시켜 위상천이부의 면적을 최소화 할 수 있으며, 위상천이부의 설계자유도를 향상시킬 수 있다.Therefore, in the phased array antenna (810) according to the eighth embodiment of the present invention, the area of the overlapping region between at least one transmission line (822) and the transmission ground layer (832) increases due to the protrusion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line (822), thereby increasing the phase change amount (Δφ) of the phase shift portion, and as a result, the length of at least one transmission line (822) can be reduced, thereby minimizing the area of the phase shift portion, and improving the degree of freedom in the design of the phase shift portion.

그리고, 중첩영역이 최소화 되도록 적어도 하나의 전송선로(822)와 적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)을 배치함으로써, 간섭에 의한 빔 패턴의 회전 현상을 방지할 수 있다. In addition, by arranging at least one transmission line (822), at least one first radiation electrode (852), and at least one second radiation electrode (854) so that the overlapping area is minimized, the phenomenon of beam pattern rotation due to interference can be prevented.

또한, 적어도 하나의 전송선로(822)에 대한 접지단인 전송접지층(832)을 적어도 하나의 구동배선(762)에 대한 접지단인 구동접지층과 적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)에 대한 접지단인 방사접지층으로 이용함으로써, 부피가 감소되고 제조비용이 절감된다.In addition, by using the transmission ground layer (832), which is a grounding terminal for at least one transmission line (822), as the driving ground layer, which is a grounding terminal for at least one driving wire (762), and as the radiation ground layer, which is a grounding terminal for at least one first radiation electrode (852) and at least one second radiation electrode (854), the volume is reduced and the manufacturing cost is reduced.

그리고, 제2기판(830) 내면 및 외면에 각각 상이한 대역폭을 갖는 적어도 하나의 제1방사전극(852)과 적어도 하나의 제2방사전극(854)을 배치함으로써, 송수신하는 무선신호의 대역폭을 확장할 수 있다.In addition, by arranging at least one first radiation electrode (852) and at least one second radiation electrode (854) having different bandwidths on the inner and outer surfaces of the second substrate (830), the bandwidth of the wireless signal to be transmitted and received can be expanded.

110: 위상배열 안테나 120: 제1기판
122: 적어도 하나의 전송선로 130: 제2기판
132: 접지층 152: 적어도 하나의 방사전극
160: 구동기판 162: 적어도 하나의 구동배선
164: 구동접지층110: Phased array antenna 120: First substrate
122: At least one transmission line 130: Second substrate
132: Ground layer 152: At least one radiating electrode
160: Drive board 162: At least one drive wiring
164: Drive ground layer

Claims

First and second substrates facing each other and spaced apart from each other, and a driving substrate arranged below the second substrate;
At least one transmission line arranged on the inner surface of the first substrate;
A transmission ground layer arranged on the inner surface of the second substrate, each having a plurality of openings having an I shape;
At least one first radiation electrode arranged on the inner surface of the first substrate and connected to the at least one transmission line;
A variable dielectric layer disposed between at least one transmission line and the transmission ground layer, the variable dielectric layer having a dielectric constant that varies depending on a bias voltage;
A driving wiring arranged on the lower surface of the driving substrate and connected to at least one transmission line;
A driving ground layer arranged on the upper surface of the above driving substrate
Including,
The above-mentioned transmission ground layer is a phased array antenna which is a ground terminal for the at least one transmission line and the at least one first radiation electrode.

delete

In paragraph 1,
A phased array antenna further comprising at least one second radiating electrode arranged on an outer surface of the second substrate.

First and second substrates facing each other and spaced apart from each other;
A transmission ground layer arranged on the inner surface of the first substrate, each having a plurality of openings having an I shape;
At least one transmission line arranged on the inner surface of the second substrate;
At least one first radiation electrode arranged on the inner surface of the second substrate and connected to the at least one transmission line;
A variable dielectric layer disposed between at least one transmission line and the transmission ground layer, the variable dielectric layer having a dielectric constant that varies depending on a bias voltage;
A driving wiring arranged on the outer surface of the second substrate and connected to at least one transmission line
Including,
The above-mentioned transmission ground layer is a phased array antenna which is a ground terminal for the at least one transmission line, the at least one first radiation electrode, and the driving wiring.

delete

In paragraph 6,
A phased array antenna further comprising at least one second radiating electrode arranged on an outer surface of the second substrate.

In clause 1 or clause 6,
A phased array antenna, wherein the transmission ground layer includes a lip portion arranged between the plurality of openings, and a protrusion portion protruding from the lip portion and overlapping with at least one transmission line.

In Article 11,
A phased array antenna, wherein the area of the first overlapping region between the at least one transmission line and the lip is smaller than or equal to the area of the second overlapping region between the at least one transmission line and the protrusion.

In Article 11,
A phased array antenna, wherein a first portion of said at least one transmission line overlaps with said protrusion, and a second portion of said at least one transmission line is exposed through said plurality of openings.

In claim 1 or claim 6,
A phased array antenna wherein at least one of the first radiating electrodes is spaced planarly from the at least one transmission line and the plurality of apertures.

In clause 1 or clause 6,
A phased array antenna in which at least one transmission line and at least one first radiating electrode are formed of the same layer and the same material.