JP2012524454A - 対数周期アンテナ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、対数周期アンテナ及びその製造方法に関し、より詳しくは、アンテナ素子をアンテナ本体に付着される方式により構成して、アンテナ構造が簡単であるだけでなく、アンテナ形状に制約無しで多様なデザインに製造することができ、アンテナ素子と給電線が連結される接続点を最小化して製造工程が簡単な対数周期アンテナ及びその製造方法に関する。
上記特徴を有するように形成される本発明は、信号パターン300及び接地パターン500をパターン収容面110に付着する方式により固定されるようにして、アンテナ構造が簡単であるだけでなく、アンテナ形状に制約のない多様なデザインの対数周期アンテナを製造できるようにする。
また、本発明は、接地パターン500とシールド線210はハンダ付け作業無しで互いに連結されるようにし、信号パターン300と芯線230は1回のハンダ付けだけで連結されるようにして、アンテナ素子と給電線とが連結される接続点を最小化することによって、製造工程が簡素化する長所がある。
【選択図】図2

Description

本発明は、対数周期アンテナ及びその製造方法に関し、より詳しくは、アンテナ素子をアンテナ本体に付着される方式により構成して、アンテナ構造が簡単であるだけでなく、アンテナ形状に制約無しで多様なデザインに製造することができ、アンテナ素子と給電線が連結される接続点を最小化して製造工程が簡単な対数周期アンテナ及びその製造方法に関する。
一般に、対数周期アンテナは、隣接したアンテナ素子の長さ比率や間隔比率が一定であり、縦型アンテナ列の使用周波数帯域内でほぼ一定の周波数特性を有する広帯域アンテナである。
このような対数周期アンテナは、最近デジタル放送が本格化するにつれて、デジタル放送信号を受信するためのアンテナにたくさん使われている。従来のアンテナは、主に棒形態の素子で構成したが、最近ではPCB(printed circuit board)基板にアンテナ素子をプリントしたタイプが主に使われる。
アンテナ素子を棒形態にしたアンテナは、素材が主にアルミニウムやステンレス材質であるので、重さが重く、外部衝撃に弱い短所がある反面、PCB基板タイプの対数周期アンテナは、外部衝撃に強く、安定した受信特性を維持し、外にアンテナ素子が露出しないことにより外観が美麗であるという長所があるので、一般家庭の室内及び室外アンテナによく利用される。
しかしながら、前述した従来のPCB基板タイプの対数周期アンテナは、PCB基板の一部を腐食させて、一面には信号パターンを、他の一面には接地パターンを印刷し、信号パターン及び接地パターンが印刷された部分とアンテナ給電線を逐一ハンダ付けして連結した。
このような従来技術として韓国登録実用新案第0370996号が開示されている。
図1は上記した従来技術を示す底面図であって、上記従来技術によれば、平面アンテナ20の両側平面にアンテナ素子(Antenna Array)21が対称的に印刷され、上記平面アンテナ20の中央を横切る給電線24が固定される。
上記図1を参照すると、上記した従来技術は平面アンテナ20の両側平面にアンテナ素子21が印刷されるが、一面には信号パターン、他の一面には接地パターンが印刷され、上記アンテナ素子21の間を横切る給電線240が位置し、上記給電線240と上記アンテナ素子210が当接する部分を全てハンダ付けする。
前述した従来技術の場合には、アンテナ本体の形状に合うようにPCB基板を予め製作しなければならず、そのようなPCB基板も難しいパターン印刷方式により製作されるものであるので、PCB基板に印刷されるパターンが決まった状態ではアンテナ本体の形状を変えられない問題点があった。
また、アンテナ素子21と給電線24との接点を逐一ハンダ付けするので、製造工程が複雑になる問題点があった。
本発明の目的は、アンテナ素子をアンテナ本体に付着される方式により構成して、アンテナ構造が簡単であるだけでなく、アンテナ形状に制約のない多様なデザインの対数周期アンテナを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、アンテナ素子と給電線が連結される接続点を最小化して、製造工程が簡単な対数周期アンテナの製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、信号パターン300及び接地パターン500を収容するためのパターン収容面110を有する対数周期アンテナであって、芯線230を不導体220で覆い、外周面にシールド線210で遮蔽した形態に構成され、上記パターン収容面110を横切るように固定され、上記パターン収容面110を横切る部分のシールド線210を露出するようにし、芯線210の端部を露出するようにした給電線200と、複数個の接地側ダイポール素子520を台形態の接地側伝送線路510に繋がるようにした形態に形成され、上記複数個の接地側ダイポール素子520が上記パターン収容面110に付着され、上記接地側伝送線路510が露出したシールド線210の上面に付着されて上記シールド線210と電気的に連結される接地パターン500と、上記接地側伝送線路510の上部に付着される台形態の不導体400と、複数個の信号側ダイポール素子320を台形態の信号側伝送線路310に繋がるようにした形態に形成され、上記複数個の信号側ダイポール素子320が上記パターン収容面110に付着され、上記信号側伝送線路310が上記芯線230の端部の露出部に電気的に連結された状態で上記不導体400の上面に付着される信号パターン300と、を含んでなることを特徴とする。
また、上記芯線230の端部は、ハンダ付けにより上記信号側伝送線路310に連結されるものであることを特徴とする。
併せて、上記給電線200は、上記パターン収容面110に長凹溝120を造成して、上記長凹溝120に嵌められるものであることを特徴とする。
一方、上記の目的を達成するために、本発明は、複数個の接地側ダイポール素子520を台形態の接地側伝送線路510に繋いでいる接地パターン500と、複数個の信号側ダイポール素子320を台形態の信号側伝送線路310に繋いでいる信号パターン300をパターン収容面110に付着してなされる対数周期アンテナ製造方法であって、中心導体である芯線230と外側導体であるシールド線210を同心円に配置した給電線200において、パターン収容面110を横切ることができる長さだけシールド線210を露出させ、芯線230は端部のみ露出するようにする給電線用意ステップ(S10)と、上記給電線200をパターン収容面110を横切るように固定する給電線固定ステップ(S20)と、上記接地側伝送線路510が上記露出したシールド線210の上面に付着されるように接地パターン500をパターン収容面110に付着する接地パターン付着ステップ(S30)と、上記接地側伝送線路510の上面に不導体400を付着する不導体付着ステップ(S40)と、上記信号側伝送線路310が上記不導体400の上面に付着されるように信号パターン300をパターン収容面110に付着する信号パターン付着ステップ(S50)と、上記信号側伝送線路310を芯線230の端部に電気的に連結する芯線連結ステップ(S60)と、を含んでなることを特徴とする。
上記特徴を有するように形成される本発明は、アンテナ構造が簡単であるだけでなく、信号パターン300及び接地パターン500をパターン収容面110に付着する方式により固定され、アンテナ形状を所望の形態に変更しても信号パターン300及び接地パターン500を容易に変更して製作できるので、多様なデザインの対数周期アンテナを製造することができるようにする。
また、本発明は、接地パターン500とシールド線210はハンダ付け作業無しで互いに連結されるようにしたし、信号パターン300と芯線230は1回のハンダ付けだけで連結されるようにして、アンテナ素子と給電線が連結される接続点を最小化することによって製造工程が簡素化する長所がある。
従来技術に係る対数周期アンテナの底面図である。 本発明の実施形態に係る対数周期アンテナの平面図及び拡大図である。 本発明の実施形態に係る対数周期アンテナの斜視図及び拡大図である。 本発明の実施形態に係る対数周期アンテナが組み立てられる過程を示す斜視図である。 図4のB部及びC部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る対数周期アンテナの製造方法を示す順序図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照して当該分野の通常の知識を有する者が容易に実施することができるように説明する。添付の図面での構成に表記された参照番号は他の図面でも同一な構成を表記する時、できる限り同一な図面番号を使用していることに留意しなければならないいあい。また、本発明を説明するに当たって、関連した公知の機能または公知の構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、図面に提示されたある特徴は、説明の容易性のために拡大、縮小、または単純化したものであり、図面及びその構成要素が必ず適切な割合で図示されているものではない。
図1は従来技術に係る対数周期アンテナを示す底面図、図2は本発明の実施形態に係る対数周期アンテナの平面図及び拡大図、図3は本発明の実施形態に係る対数周期アンテナの斜視図及び拡大図、図4は本発明の実施形態に係る対数周期アンテナが組み立てられる過程を示す斜視図、図5は図4のB部及びC部の拡大図である。
上記図2乃至図5を参照すると、本発明の実施形態に係る対数周期アンテナは、パターン収容面110を有するアンテナ本体100と、信号伝送のための給電線200と、上記給電線200と連結される信号パターン300及び接地パターン500と、上記信号パターン300と上記接地パターン500に電気的に連結される給電線200に備えられる不導体400から構成される。
併せて、本発明に係る対数周期アンテナは、上記パターン収容面110の中心には長凹溝120が形成され、上記パターン収容面110にはパターン収容溝115が形成される。
上記パターン収容面110はアンテナ本体100に形成される平坦な面であって、後述する給電線200が固定され、後述する信号パターン300及び接地パターン500を収容する役割をする。この際、上記アンテナ本体100は上記パターン収容面110だけ平坦に形成されれば、多様な形状に製造できる。
また、上記パターン収容面110を横切る中央には長凹溝120が造成される。上記長凹溝120は後述する給電線200と不導体400を収容する役割をするものであって、下部は上記給電線200と合う形状に形成されており、上部は上記不導体400と合う形状に形成されている。
この際、上記長凹溝120の幅と深さは上記給電線200の直径と上記不導体400の厚さと幅によって変わる。
また、上記パターン収容面110の表面にはパターン収容溝115が上記信号パターン300と上記接地パターン500に合う形状に凹んでいる。この際、上記パターン収容溝115の凹まれる深さは上記信号パターン300と接地パターン500及び不導体400が重なる厚さだけ形成することが好ましい。
これで、パターン収容溝115に上記信号パターン300と接地パターン500及び不導体400を付着しても、上記パターン収容面110は平坦な面を維持できるようになる。したがって、アンテナ本体100の外観を美麗に維持することができる。
上記給電線200は、通常的にアンテナ信号伝送に使われる同軸ケーブルであって、本発明の実施形態ではFBT−5CまたはHFBT−5C規格のケーブルが使われたが、ケーブルの規格に制限されるものではなく、アンテナ信号伝送に使われる多様な同軸ケーブルが適用できる。
一般的な同軸ケーブルの場合、外側にはシールド線210、内側には芯線230、上記シールド線210と上記芯線230との間に介される不導体220が形成されているが、本発明の場合、上記シールド線210は後述する接地パターン500と連結されて接地信号を伝送してくれて、上記芯線230は後述する信号パターン300と連結されてアンテナ信号を伝送してくれる。
上記給電線200の一側は後述する信号パターン300と接地パターン500に連結され、他側はアンテナ信号の入力を受ける機器の端子と連結されるものであって、上記信号パターン300と上記接地パターン500で感知される信号を伝送してくれる。
上記給電線200は前述したパターン収容面110を横切って、中央に位置する。即ち、上記パターン収容面110広さの中心に位置し、上記パターン収容面110の長さ方向全体に亘って前述した長凹溝120に挿入されて固定される。
この際、上記給電線200は外部被覆が剥けて上記シールド線210が露出した状態で固定されるが、アンテナ本体100を横切る長さだけ外部被覆が剥ける。また、上記給電線200の端部は上記シールド線210と不導体200を切断し、芯線210のみ露出するようにする。
上記接地パターン500は複数個の接地側ダイポール素子520を台形態の接地側伝送線路510に繋がるようにした形態である。即ち、上記接地側ダイポール素子520は、上記接地側伝送線路510を中心に一定間隔を置いて長さを異にして延びて、かつ長さが一定に増加または減少するダイポール配列の形状からなる。
また、上記複数個の接地側ダイポール素子520は上記パターン収容面110に形成された上記パターン収容溝115に付着され、上記接地側伝送線路510は上記給電線200の露出したシールド線210の上面に付着される。したがって、上記シールド線210と上記接地側伝送線路510は電気的に連結される。
上記不導体400は台形態であって、上記接地側伝送線路510の上部に付着される。即ち、上記不導体400は上記接地側伝送線路510と後述する信号パターン300の信号側伝送線路310との間に位置して、上記接地パターン500と後述する信号パターン300とが互いに電気的に連結されないようにする。
この際、上記不導体400の形状は上記接地側伝送線路510の形状に合うように形成されるが、広さと長さを上記接地側伝送線路510より大きくすることが良い。これは、後述する信号パターン300と電気的に連結されることは完壁に遮蔽するためである。
また、上記不導体400はパターン収容面110に形成された長凹溝120に挿入される。上記不導体400は、上記信号パターン300と上記接地パターン500とが重なった時、厚さがあまり厚くならないように薄い厚さで形成することが良い。
上記信号パターン300は、複数個の信号側ダイポール素子520を台形態の信号側伝送線路310に繋がるようにした形態である。即ち、上記信号側ダイポール素子320は、上記信号側伝送線路310を中心として一定間隔を置いて長さを異にして延びて、かつ長さが一定に増加または減少するダイポール配列の形状からなる。
また、上記複数個の信号側ダイポール素子320は上記パターン収容面110に形成された上記パターン収容溝115に付着され、上記信号側伝送線路310は上記不導体400の上面に付着される。
この際、上記信号側伝送線路310は、上記給電線200の端部に露出した芯線230と電気的に連結される。即ち、上記給電線200の端部に露出した芯線230を上記信号側伝送線路310の方向に曲げて互いに密着させて電気的に連結させるものである。
ここで、上記信号側伝送線路310と上記芯線230とはハンダ付けにより連結することが好ましい。
前述した上記接地パターン500及び上記信号パターン300は、上記給電線200を中心として、左右側に互いに交互に位置する。即ち、上記信号パターン300が上記給電線200を中心として左側に位置すれば、上記接地パターン500は右側に位置する。
また、前述した上記信号パターン300と上記接地パターン500の素子長さの長い側の信号側ダイポール素子320と接地側ダイポール素子520は、低い周波数帯域(例えば、450MHz帯域)をカバーし、素子長さの短い側の信号側ダイポール素子320と接地側ダイポール素子520は、高い周波数帯域(例えば、870MHz帯域)をカバーする。
これで、従来技術とは異なり、アンテナの構造が簡単であるだけでなく、上記信号パターン300及び上記接地パターン500を上記パターン収容面110に付着する方式を採用し、そのような信号パターン300及び接地パターン500の製作も容易であるので、上記アンテナ本体100の形状に制約無しで多様なデザインの対数周期アンテナを製造することができる。
以下、本発明に係る対数周期アンテナの製造方法を詳細に説明すれば、次の通りである。
図6は、本発明の実施形態に係る対数周期アンテナの製造方法を示す順序図である。
1.第1ステップ:給電線用意ステップ(S10)
同軸ケーブルをFBT−5CまたはHFBT−5C規格に用意して給電線200に使用する。ここで、上記給電線200は外側にはシールド線210、内側には芯線230、上記シールド線210と上記芯線230との間には不導体220が形成されている同軸ケーブルである。
上記給電線200の外部被覆を、パターン収容面110を横切ることができる長さだけ剥いてシールド線210を露出させ、端部は内部のシールド線210及び不導体220を切断して芯線230のみ露出するようにして用意する。ここで、芯線230が露出する部分は不導体220を一部残して芯線230が、シールド線210に触れないようにすることが好ましい。即ち、先に、シールド線210を切断した後、不導体220を脱皮して切断する時にシールド線210よりは短い長さだけ不導体220を切断する。
2.第2ステップ:給電線固定ステップ(S20)
第1ステップの給電線200を、上記パターン収容面110を横切るように固定する。この際、上記パターン収容面110の中央に形成された長凹溝120に上記給電線200を挿入する。即ち、上記長凹溝120に上記給電線200を挿入した状態で固定させる。
3.第3ステップ:接地パターン付着ステップ(S30)
第3ステップで接地パターン500をパターン収容面110に付着するが、上記接地パターン500は複数個の接地側ダイポール素子520が台形態の接地側伝送線路510に繋がっている形状である。
第2ステップの上記給電線200を中心として、上記露出したシールド線210の上部に上記接地側伝送線路510を密着して、上記シールド線210と上記接地側伝送線路510が電気的に連結される。
それと同時に、上記複数個の接地側ダイポール素子520は上記パターン収容溝115に挿入して付着させる。この際、上記複数個の接地側ダイポール素子520の下部には接着剤が塗布されており、その接着剤の上には保護フィルム(図示せず)が貼り付けられている。上記保護フィルムを除去した後、上記パターン収容溝115に上記複数個の接地側ダイポール素子520を付着すれば、接着剤の接着力によって上記複数個の接地側ダイポール素子520が上記パターン収容溝115に付着される。
また、上記複数個の接地側ダイポール素子520を付着する時、上記パターン収容溝115に接着剤を予め塗布した後、複数個の接地側ダイポール素子520を付着することもできる。これは、当業者が選択的に適用することができる。
ここで、上記給電線200は外側にシールド線210が露出している状態であるので、上記接地側伝送線路510を上記シールド線210に密着するだけでも互いに電気的に連結される。
それによって、上記接地側伝送線路510の下部は接着剤を塗布しないことが好ましい。但し、伝導性接着剤は使用できる。
4.第4ステップ:不導体付着ステップ(S40)
第4ステップで上記接地側伝送線路510の上部に不導体400を付着させる。この際、上記不導体400は台形態であって、上記接地側伝送線路510のみに付着され、上記複数個の接地側ダイポール素子520には付着されない。
また、上記不導体400の付着方式は、前述した上記複数個の接地側ダイポール素子520と同一な方法を使用する。
5.第5ステップ:信号パターン付着ステップ(S50)
第5ステップで信号パターン300をパターン収容面110に付着するが、上記信号パターン300は複数個の信号側ダイポール素子320が台形態の信号側伝送線路310に繋がっている形状である。
第4ステップの上記不導体400を中心として、上記不導体400と上記信号側伝送線路310を付着する。それと同時に、上記複数個の信号側ダイポール素子320をパターン収容面110に形成されたパターン収容溝115に挿入して付着する。
この際、上記信号パターン300と上記接地パターン500は、信号側伝送線路310と接地側伝送線路510のみ重なり、複数個の信号側ダイポール素子320と複数個の接地側ダイポール素子520は互いにジグザグ形態に交互になる。即ち、上記信号側伝送線路310と上記接地側伝送線路510との間に不導体400が位置し、上記複数個の信号側ダイポール素子320と上記複数個の接地側ダイポール素子520とは互いに重なる部分がないので、互いに電気的に連結できなくなる。
また、上記信号パターン300の付着方式は、前述した上記複数個の接地側ダイポール素子520と同一な方法を使用する。
6.第6ステップ:芯線連結ステップ(S60)
第6ステップで上記信号側伝送線路310を第1ステップの上記芯線230とハンダ付けする。上記芯線230を上記信号側伝送線路310の方向に曲げて上記信号側伝送線路310に密着させる。そして、上記信号側伝送線路310と上記芯線230とが接触した部分を1回ハンダ付けして電気的に連結させる。
したがって、本発明の対数周期アンテナは従来技術とは異なり、アンテナ素子と給電線とが連結される接続点を最小化することで、製造工程が簡素化するものである。
また、このように製造された対数周期アンテナの表面にカバー(図示せず)をかぶせたり、多様な色の塗料を塗ることで、室内または室外アンテナなど、多様な用途に製造できることは勿論である。
併せて、一般的な対数周期アンテナ設計理論において、アンテナ素子の長さと個数を決定するためのデザイン定数(design constant、τ)とアンテナ素子の間の間隔及びブーム(boom)長さを決定するための相対離隔値(relative spacing、σ)が用いられる。デザイン定数(τ)と相対離隔値(σ)を算出するための公式やこれを用いたアンテナ素子配列方法は、当業者に一般的な事項であるので、これに対する詳細な説明は省略する。
以上、本発明の技術的事象を例示するために、具体的な実施形態として図示及び説明したが、本発明は上記の通りに具体的な実施形態と同一な構成及び作用のみに限定されず、多様な変形が本発明の範囲を逸脱しない限度内で実施できる。したがって、そのような変形も本発明の範囲に属するものと見なすべきであり、本発明の範囲は後述する特許請求範囲により決定されなければならない。
100 アンテナ本体
110 パターン収容面
115 パターン収容溝
120 長凹溝
200 給電線
210 シールド線
220 不導体
230 芯線
300 信号パターン
310 信号側伝送線路
320 信号側ダイポール素子
400 不導体
500 接地パターン
510 接地側伝送線路
520 接地側ダイポール素子

Claims (4)

  1. 信号パターン300及び接地パターン500を収容するためのパターン収容面110を有する対数周期アンテナであって、
    芯線230を不導体220で覆いかぶせ、外周面にシールド線210で遮蔽した形態に構成され、前記パターン収容面110を横切るように固定され、前記パターン収容面110を横切る部分のシールド線210を露出するようにし、芯線210の端部を露出するようにした給電線200と、
    複数個の接地側ダイポール素子520を台形態の接地側伝送線路510に繋がるようにした形態に形成され、前記複数個の接地側ダイポール素子520が前記パターン収容面110に付着され、前記接地側伝送線路510が露出したシールド線210の上面に付着されて前記シールド線210と電気的に連結される接地パターン500と、
    前記接地側伝送線路510の上部に付着される台形態の不導体400と、
    複数個の信号側ダイポール素子320を台形態の信号側伝送線路310に繋がるようにした形態に形成され、前記複数個の信号側ダイポール素子320が前記パターン収容面110に付着され、前記信号側伝送線路310が前記芯線230の端部の露出部に電気的に連結された状態で前記不導体400の上面に付着される信号パターン300と、
    を含んでなることを特徴とする、対数周期アンテナ。
  2. 前記芯線230の端部は、
    ハンダ付けにより前記信号側伝送線路310に連結されるものであることを特徴とする、請求項1に記載の対数周期アンテナ。
  3. 前記給電線200は、前記パターン収容面110に長凹溝120を造成して、前記長凹溝120に嵌められるものであることを特徴とする、請求項2に記載の対数周期アンテナ。
  4. 複数個の接地側ダイポール素子520を台形態の接地側伝送線路510に繋いでいる接地パターン500と、複数個の信号側ダイポール素子320を台形態の信号側伝送線路310に繋いでいる信号パターン300をパターン収容面110に付着してなされる対数周期アンテナ製造方法であって、
    中心導体である芯線230と外側導体であるシールド線210を同心円に配置した給電線200において、パターン収容面110を横切ることができる長さだけシールド線210を露出させ、芯線230は端部のみ露出するようにする給電線用意ステップ(S10)と、
    前記給電線200を、パターン収容面110を横切るように固定する給電線固定ステップ(S20)と、
    前記接地側伝送線路510が前記露出したシールド線210の上面に付着されるように接地パターン500をパターン収容面110に付着する接地パターン付着ステップ(S30)と、
    前記接地側伝送線路510の上面に不導体400を付着する不導体付着ステップ(S40)と、
    前記信号側伝送線路310が前記不導体400の上面に付着されるように信号パターン300をパターン収容面110に付着する信号パターン付着ステップ(S50)と、
    前記信号側伝送線路310を芯線230の端部に電気的に連結する芯線連結ステップ(S60)と、
    を含んでなることを特徴とする、対数周期アンテナ製造方法。
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