KR100348441B1 - 안테나 - Google Patents

Abstract

200MHz 이상의 주파수대에서 사용할 수 있는 안테나는, 5 이상의 상대 유전상수(dielectric constant)를 갖는 원통형 세라믹 코어(12)와, 상기 원통형 세라믹 코어(12)의 일단부에 있는 급전 지점(feed point)으로부터 상기 코어(12)의 타단부 부근에 있는 도전성 슬리브(20)의 림(20U)까지 연장되어 있는 나선형 소자(10A 내지 10D)의 쌍과, 상기 나선형 소자(10A 내지 10D)에서 선회하는 접지 전류로부터 차단시킬 수 있도록 트랩으로서 작용하는 슬리브(20)를 구비하고 있다. 서로 다른 길이의 나선형 소자(10A 내지 10D)를 만들기 위해서, 상기 슬리브(20U)는, 지그재그 경로로 표현되는, 상기 코어 축에 대해 수직한 평면으로부터 이탈되는 궤도를 따른다. 상기 나선형 소자(10A 내지 10D)는 균형을 이룬 방사 저항을 갖는 단순한 나선을 형성한다.

Description

안테나{AN ANTENNA}

본 발명은 200MHz를 초과하는 주파수대에서도 작동되는 안테나에 관한 것으로서, 특히, 원형 편파 신호(circularly polarized signal)를 수신할 수 있도록 유전체 코어의 표면 또는 부근에 나선형 소자를 구비하고 있는 안테나에 관한 것이다. 상기 편파 신호는 위성 위치 확인 시스템(GPS: Global Positioning System)의위성들로부터 송신된 것이다.

상기와 같은 안테나는 우리의 공동 계류 영국 특허 출원 제9517086.6호에 개시되어 있고, 그 전체 내용은 처음으로 출원된 본 출원의 주요 내용의 일부를 형성할 수 있도록 본 출원에 포함한다. 상기 선행 출원에서는, 두 쌍의 대응되는 나선형 안테나 소자를 구비하고 있는 네 갈래 실 모양 안테나(quadrifilar antenna)가 개시되어 있고, 두 번째 쌍의 소자는, 편차 없이 나선형 진로를 따르는 첫 번째 쌍의 진로보다 더 긴 진로를 가질 수 있도록 코어의 바깥 원통 표면상에 있는 중간 나선형 라인의 어느 한 측으로부터 이탈하는 굴곡 진로를 따르고 있다. 상기와 같은 소자 길이의 변화는 원형 편파 신호의 송출 및 수신에 적합한 안테나를 제작하기 위한 것이다.

본 발명자들은 상기와 같은 안테나는 원형 편파 신호보다는 타원형 편파 신호(elliptically polarized signal)를 오히려 더 잘 수신한다는 점을 알아냈고, 그에 따라 본 발명은 원형 편파 신호의 수신력을 향상시키는 데 그 목적을 두고 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 안테나를 도시한 사시도.

도 2는 안테나를 개략적으로 도시한 축방향 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10A, 10B, 10C, 10D: 소자

12: 안테나 코어

16: 금속 내층

18: 내부 급전 도전체

20: 슬리브

22: 금속 코팅부

본 발명에 따르면, 200MHz를 초과하는 주파수대에서도 작동될 수 있는 안테나는, 5보다 큰 상대 유전 상수(relative dielectric constant)를 가지고 있는 재료를 이루어지며 코어 바깥 표면에 의해 형성되어 있는 체적의 주요부를 차지하는 원통형 전기 절연 코어와, 상기 코어를 통하여 축 방향으로 연장되어 있는 급전 구조체(feeder structure)와, 상기 코어의 일부를 에워싸서 한쪽 가장자리에 접지가 형성되어 있는 도전성 슬리브(conductive sleeve)로 형성되어 있는 트랩을 포함하고 있고, 안테나 소자의 첫 번째와 두 번째 쌍은 가 일단에 있는 상기 급전 구조체와 타단에 있는 슬리브 접합 가장자리에 연결되어 있고, 두 번째 쌍의 안테나 소자는 첫 번째 쌍의 안테나 소자보다 길게 형성되어 있고, 두 쌍의 안테나 소자는 각각의 종방향의 연장 진로를 따르고 있고, 상기 접합 가장자리는 상기 코어 둘레에 있는 비평면 진로를 따르고 있고, 첫 번째 쌍이 상기 접합 가장자리에 연결되어 있는 지점들은 두 번째 쌍이 상기 접합 가장자리에 연결되어 있는 지점들보다 안테나의 소자들이 급전 구조체에 연결된 곳보다 가깝다. 상기 종방향으로 연장되어 있는 진로는 나선형 지로에 가깝고, 각각의 소자는 코어 축을 중심으로 동일 회전각으로, 180°또는 반 회전, 마주 보고 있다. 이와 같은 방식으로, 두 번째 쌍의 안테나 소자는 각각의 나선형 지로로부터 편차를 피할 수 있고, 이에, 안테나 소자들은 균일한 방사 저항(radiation resistance)을 얻을 수 있고, 원형의 편파 신호에 의한 향상된 성능을 얻을 수 있다.

상기 코어는, 상기 급전 구초체를 덮고 있는 좁은 축 방향 통로를 제외하고는, 고체 상태의 원통형 몸체이다. 상기 코어의 고체 재료로 이루어진 체적은, 코어의 원통형 바깥 표면에 놓여 있는 소자들, 안테나 소자들과 슬리브에 의해 형성되어 있는 외피의 내부 체적의 50%이상을 차치한다. 상기 소자들은, 상기 코어의 바깥 표면에 일례로, 증착 공정 또는 사전에 도포된 금속 코팅막에 대한 에칭 공정에 의해 부착되어 있는 금속성의 도전성 트랙을 포함하고 있다.

이러한 물리 전기적 안정성을 이유로, 코어의 재료로는 세라믹이 사용되는 데, 예를 들면, 티탄산염기 지르코늄(zirconium-titanate-based) 재료, 티탄산염 마그네슘 칼슘(magnesium calcium tltanate), 티탄산염 바륨 지르코늄(barium zirconium titante), 그리고 티탄산염 바륨 네오디뮴(barium neodymium titanate), 또는 이들 재료의 화합물과 같은 마이크로웨이브 세라믹 재료 둥이 사용된다. 가장 좋은 상대 유전 상수는 10이상 또는 20인데, 티탄산염기 지르코늄(zirconium-titanate-based) 재료를 사용하여 얻을 수 있는 36도 좋다. 그러한 재료는, 안테나의 Q가 코어 손실보다는 안테나 소자들의 전기적 저항에 의해 좌우될 정도까지, 무시할 수 있는 유전 손실을 가지고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 외경보다 더 큰 축 방향 연장부와, 외경의 50%이상이 되는 고체 재료의 대응 연장부를 구비하고 있는 고체 재료로 이루어진 원통형 코어를 포함하고 있다. 그래서, 상기 코어는 상기 코어의 전체 직경의 반밖에 안되는 상대적으로 작은 직경의 축 방향 통로를 구비하고 있는 튜브 형상으로 형성되어 있다. 상기 내측 통로는 급전 구조체의 일부 또는 급전 구조체의 스크린을 형성하는 도전성 내층을 구비하고 있으므로, 상기 급전 구조체와 안테나 소자 사이에 반경 방향의 공간을 형성하고 있다. 이러한 형상은 생산성을 향상시킬 수 있다. 상기 나선형 안테나 소자는 축 방향의 동일한 공간에 있는 상기 코어의 바깥 표면상에 금속 트랙으로서 형성되어 있다. 각 소자들은, 그 일단에 있는 급전 구조 체와 타단에 있는 상기 슬리브에 연결되어 있고, 상기 급전 구조체는 방사 전도 소자들에 연결되어 있으며, 상기 슬리브는 나선형 소자의 모든 부위에 연결되어 있다. 상기 트랩은 접지 가장자리에 있는 안테나 소자들과 실질적인 접지 상태에 있다. 상기 방사상 소자들은 상기 코어의 말단 표면에 노출되어 있다.

바람직한 실시 예에서, 안테나 소자들은 평균적으로 λ/2의 파장을 가지고 있지만, 다른 실시 예에서는, λ/4, 3λ/4, λ그리고, A /4의 배수의 파장도 가능하고, 이는 수정된 방사 패턴들을 형성한다.

또한, 상기 나선형 소자들은, 코어의 말단 부로부터 상기 코어 단부의 근처에 있는 급전 구조체와의 연결부로부터 상기 코어의 길이의 일부를 넘어 연장되어 있는 도전성 슬리브까지 근접하게 연장되어 있다. 내측 도전체(conductor)와 외측 스크린 도전체(screen conductor)를 구비하고 있는 동축 라인을 구성하고 있는 급전 구조체의 경우에는, 상기 도전성 슬리브는 상기 코어의 단부 부근에 있는 급전 구조체 외측 스크린 도전체에 연결되어 있다.

상기 특징들을 이용함으로써, 작은 사이즈와 단단한 재질의 고체 코어 상에 지지되어 있는 소자들로 인해서 매우 단단한 안테나를 제작할 수 있다. 상기와 같은 안테나는, 특정 용도에 사용되는 패치 안테나의 대체 수단으로서 사용할 수 있도록 충분한 강도를 가지면서 수평선 이하의 전 방향에 걸친 응답성을 갖도록 배치될 수 있다. 안테나의 작은 사이즈와 단단함은 눈에 띄지 않는 운송 수단과 휴대 장치에 적합하다. 심지어 어떤 상황에서는, 인쇄 회로 기판에 직접 장착하는 것도 가능하다.

안테나 소자의 종방향, 즉, 축방향, 연장부는 도전성 슬리브의 평균 축 방향 길이보다 일반적으로 크다. 전형적으로, 안테나 소자의 평균 축 방향 길이는 슬리브의 평균 축 방향 길이의 두배이고, 상기 소자와 슬리브의 직경들은 동일하고, 안테나 소자들과 슬리브의 조합 길이의 0.15 - 0.25배의 범위에 있다. 슬리브의 평균 축 방향 길이는 적어도 상기 안테나 소자의 평균 축 방향 길이의 0.35배이다. 안테 나의 첫 번째 쌍과 두 번째 쌍사이의 축 방향 길이의 차이는 그들의 평균 길이의 1/2보다 적고, 그들의 평균 길이의 0.05 - 0.15배의 범위에 있다.

상기 안테나는 유전성 재료로 안테나 코어를 형성하고, 소정의 패턴에 따라 코어의 바깥 표면을 금속 코팅하여 제작된다. 상기 금속 코팅은 금속 재료로 코어의 바깥 표면을 코팅한 다음 소정의 패턴을 형성하기 위해 코팅부를 제거하거나, 소정의 음각 패턴이 형성되어 있는 마스크를 형성하고, 금속 재료가 상기 패턴에 적용될 수 있도록 상기 코어의 마스크 부위에 상기 마스크를 사용하는 동안, 금속 재료는 상기 코어의 바깥 표면에 증착된다. 필요한 형상의 도전성 패턴을 증착하는 다른 방법들로 이용할 수 있다.

트랩 또는 발룬(balun) 슬리브와 방사상 소자 구조의 일부를 형성하는 복수개의 안테나 소자를 구비하고 있는 안테나의 제작 방법은, 유전성 재료 군을 제공하는 스텝과, 상기 유전성 재료 군으로부터 적어도 하나 이상의 테스트 안테나 코어를 제작하는 스텝과, 바람직하게, 방사상 소자 구조 없이, 발룬 구조의 공진 주파수에 영향을 미치는 소정의 명목상의 치수를 가지고 있는 발룬 슬리브를 상기 코어에 금속 코팅함으로서, 발룬 구조를 형성하는 스텝을 포함하고 있다. 테스트 공진기의 공진 주파수는 측정된 다음, 측정된 주파수는 필요한 발룬 구조 공진 주파수를 얻을 수 있는 발룬 슬리브 치수의 적당한 값을 끌어내는데 사용된다. 상기 동일 측정 주파수는 필요한 안테나 소자의 주파수 특성을 줄 수 있는 나선형 안테나 소자의 적어도 한 개 이상의 치수를 이끌어 내는데 사용될 수 있다. 동일한 재료 군으로부터 제작되는 안테나는 산출된 치수를 가지고 있는 슬리브와 안테나 소자에 의해 생산된다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 네 갈래 실 모양 안테나는, 세라믹 코어(12)의 원통형 바깥 표면상에 금속 도전체 트랙들로서 형성되어 있는 네 개의 종방향으로 연장되어 있는 안테나 소자(10A, 10B, 10C, 10D)를 구비하고 있는 안테나 소자 구조를 가지고 있다. 상기 코어는 금속 내층(16)이 형성되어 있는 축 방향 통로(14)를 구비하고 있고, 상기 통로는 축 방향의 내부 급전 도전체(inner feeder conductor)(18)를 덮고 있다. 이 경우에, 상기 내부 급전 도전체(18)와 금속 내층(16)은 송출 선을 안테나 소자(10A-10D)에 연결하는 급전 구조체를 형성한다. 상기 안테나 소자 구조는 또한 종방향으로 연장되어 있는 각각의 소자(10A-10D)의 단부가 급전 구조체에 연결되어 있는 상기 코어(12)의 말단 면(12D)상에 금속 트랙들로서 형성되어 있는 대응 방사 안테나 소자(10AR, 10BR, 10CR, 10DR)를 포함하고 있다. 상기 안테나 소자(10A-10D)의 타 단부는 상기 코어(12)의 근접 단부를 에워싸고 있는 코팅된 슬리브의 형태를 가지고 있는 공동 접지 도전체(20)에 연결되어 있다. 상기 슬리브(20)는, 상기 코어(12)의 근접 단부면(12P)을 코팅함으로써, 축 방향 통로(14)의 내층(16)에 연결되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 네 개의 종방향으로 연장되어 있는 소자(10A-10D)는 서로 다른 길이를 가지고 있는데, 두 개의 소자(10B, 10D)는, 상기 코어(12)의 근접 단부에 연장되어 있는 관계로, 다른 두 개(10A, 10C)보다 더 길다. 상기 각 쌍의 소자(10A, 10C;10B, 10D)는 상기 코어 축을 중심으로 서로 대칭 되어 있다.

나선형 소자(10A-10D)가 일정한 방사 저항을 유지할 수 있도록, 각각의 소자는 단순한 나선형 지로를 따르고 있다. 각각의 소자(10A-10D)가 상기 코어 축에 대해서 동일한 회전각으로, 180°또한 반 회전, 마주 보고 있기 때문에, 긴 소자(10B, 10D)의 나사 피치는 짧은 소자(10A, 10C)의 나사 피치보다 더 가파르다. 상기 슬리브(20)의 상부 접합 가장자리(20U)는 길고 짧은 각각의 소자에 연결 점을 제공할 수 있도록 그 높이가 변한다(즉, 상기 근접 단부면(12P)으로부터의 거리가 변화한다). 상기 실시예에서, 상기 접합 가장자리(20U)는, 짧은 소자(10A, 10C)와 긴 소자(10B, 10D)가 각각 만나는 두 개의 정점(20P)과 두 개의 골(20T)을 구비하고 있는, 상기 코어(12)의 지그재그 진로를 따르고 있다.

종방향으로 연장되어 대응되는 방사상 소자들(예를 들어, 10A,10AR)의 각 쌍은 소정의 파장을 가지고 있는 도전체를 구성한다. 본 실시 예에서는, 짧은 길이를 가지고 있는 각 소자 쌍(10A,10AR;10C,10CR)의 전체 길이는 작동 파장에서 거의 135°의 송신 지체에 상응하도록 배열되어 있고, 반면에, 각 소자 쌍(10B,10BR:10D,10DR)은 225°에 상응되는 보다 더 긴 송신 지체를 나타낸다. 따라서, 평균 송신 지체는, 작동 파장에서 λ/2 파장에서 상응되는, 180°이다. 서로 다른 길이는, "공진 네 갈래 실 모양 나선형 설계(Resonant Quadrifilar Helix Design)"라는 제목으로 킬거스(Kilgus)가 발표한 논문[더 마이크로웨이브 저널(TheMicrowave Journal), 1970년 12월호, 49-54 페이지]에서 언급된, 원형 편파 신호에 대한 네갈래 실 모양 나선형 안테나에 대한 필요 위한 변환 조건을 나타낸다. 내측 방사상 소자(10CR,10DR)의 단부에 있는 두 개의 소자 쌍(10C,10CR;10D,10DR)(긴 소자 쌍과 짧은 소자 쌍)은 상기 코어(12)의 말단 부에 있는 급전 구조체의 내부 급전 도전체(18)에 연결되어 있고, 다른 두 소자 쌍(10A,10AR;10B,10BR)은 금속 내층(16)에 의해 형성되어 있는 송출 스크린에 연결되어 있다. 급전 구조체의 말단부에 있는 내측 급전 도전체(18)와 금속 내층(16) 상에 존재하는 신호는, 상기 안테나 소자들이 균형된 소스나 무게에 연결되어 있기 때문에, 거의 균형을 유지하고 있다.

종방향으로 연장되어 있는 소자(10A-10D)의 나선형 진로가 좌 방향이기 때문에, 상기 안테나는 우 방향 원형 극 신호에 대해서 높은 수신 감도를 갖는다.

만약, 상기 안테나가 좌 방향 원형 극 신호 대신에 사용된다면, 상기 나선형 진로의 방향은 전환되고, 상기 방사상 소자들의 연결 패턴은 90°로 회전한다. 좌,우 방향 원형 극 신호에 적합한 안테나의 경우에는, 상기 종방향으로 연장된 소자들은 상기 축에 평행한 지로를 따라 배열될 수 있다.

상기 도전성 슬리브(20)는 상기 안테나 코어(12)의 근접 부를 덮고 있어, 상기 슬리브(20)와 상기 축 방향 통로(14)의 금속 내층(16) 사이의 공간 전체를 채우고 있는 상기 코어(12)의 재료로서, 상기 급전 구조체[금속 내층(16)과 내부 급전 도전체(18)]를 감싸고 있다. 상기 슬리브(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 평균 축 방향 길이 1_B를 가지고 이는 원통을 형성하고, 상기 코어(12)의 근접단부면(12P)의 금속 코팅부(22)에 의해 내층(16)에 연결되어 있다. 상기 슬리브(20)와 금속 코팅부(22)의 조합은 발룬을 형성하기 때문에, 상기 급전 구조체[금속 내층(16)과 내부 급전 도전체(18)]에 의해 형성되는 송신선 내에 있는 신호들은, 안테나의 근접단부에 있는 비 균형 상태와 상기 슬리브(20)의 상부 접합가장자리(20U)로부터 동일한 거리에 있는, 축 방향 위치에 있는, 균형 상태 사이에서 변환된다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서, 상기 슬리브의 평균 길이 1B는, 상대적으로 높은 유전 상수를 가지고 있는 코어 재료 상태에서, 상기 발룬이 안테나의 작동 주파수에서 λ/4의 평균 파장을 가지고 있는 경우와 같다. 상기 안테나의 코어 재료는 단축 효과를 갖고 있기 때문에, 상기 내부 급전 도전체(18)를 둘러싸고 있는 환상의 공간은, 상대적으로 적은 유전 상수를 가지고 있는 절연성 유전 재료(17)로 채워져 있고, 상기 슬리브(20)의 급전 구조체 단부는 짧은 파장을 가지고 있다. 결과적으로, 상기 급전 구조체[금속 내층(16)과 내부 급전 도전체(18)] 단부에서의 신호는 거의 균형 상태에 있다. (반경(半硬) 케이블로 이루어진 절연체의 유전 상수는 상기 세라믹 코어 재료의 유전 상수보다 적다. 예를 들면, PTFE의 상대 유전 상수 ε는 약 2.2이다.)

λ/4의 평균 파장으로부터의 슬리브(20) 길이의 변화는 안테나의 능률에 있어서 매우 중요한 효과를 나타냄을 알 수 있다. 상기 슬리브(20)에 의해 형성되는 트랩은, 각 소자(10A-10D)사이의 전류에 접합 가장자리(20U)를 따르는 환형 진로를 제공하는데, 이는 결과적으로, 짧은 소자(10A, 10C)를 가지는 첫 번째와, 긴 소자 (10B,10D)를 가지는 두 번째로 이루어진 두 개의 환상 선을 형성한다. 네갈래 실모양에서 공진 전류 최대 값은 소자들(10A-10D)의 단부와 접합 가장자리(20U)에 존재하고, 전압 최대 값은 상기 안테나의 가장자리(20U)와 말단부사이에 있는 중간 레벨에 존재한다. 상기 가장자리(20U)는 상기 슬리브(20)에 의해 생성되는 1/4파장 트랩에 기인하는 가장자리에 있는 접지로부터 효과적으로 격리되어 있다.

상기 안테나는 500MHz 또는 그 이상의 주 공진 주파수를 가지고 있고, 상기 공진 주파수는 안테나 소자들의 유효 파장에 의해 결정되고, 어느 정도는 안테나 소자의 폭에 의해 결정된다. 주어진 공진 주파수에 대해서, 상기 소자들의 길이는, 상기 코어 재료의 상대 유전 상수에 대해서는 종속적이고, 공기 코어로 이루어진 안테나를 기준으로 실질적으로 줄어든 안테나의 치수에 대해서도 종속적이다.

상기 코어(12)의 바람직한 재료는 티탄산염기 지르코늄(zirconium-titanate-based) 재료이다. 이와 같은 재료는 위에서 언급한 바와 같이 상대 유전 상수가 36이고, 온도 변화에 대해서도 치수적으로나 전기적으로 안정성을 가지고 있다. 유전 손실은 무시할 수 있다. 상기 코어는 압출과 프레싱에 의해 생산된다.

상기 안테나 소자(10A-10D,10AR-10DR)들은 상기 코어(12)의 바깥 원통과 표면에 부착된 금속 도전체 트랙들인데, 각 트랙들은 작동 길이를 넘는 두께의 적어도 4배에 해당하는 폭을 가지고 있다. 상기 트랙들은 금속층으로 상기 코어(12)의 표면을 덮은 다음, 인쇄 회로 기판을 에칭할 때 사용하는 방법과 유사한 감광층에 적용되는 패턴 형성 방법에 따라서 코어 상에 노출된 층을 에칭함으로써 형성된다. 다른 방법으로는, 금속 재료의 선택 증착 또는 인쇄 기술에 의해 형성되기도 한다. 이와 같은 모든 경우에 있어서, 치수적으로 안정된 코어의 바깥 표면상에 필수 층으로 트랙을 형성하는 것은 치수적으로 안정된 안테나 소자들을 구비하고 있는 안테나를 낳는다.

공기의 상대 유전 상수보다, 예를 들면, εr = 36, 실직적으로 큰 상대 유전 상수를 가지고 있는 코어 재료로서 이루어진, 1575MHz에서의 L-주파수대 위성 위치 확인 시스템(GPS) 수신용으로서, 위에서 언급된 안테나는 약 5mm의 코어 직경을 가지고 있고, 상기 종방향으로 연장된 안테나 소자(10A-10D)는 약 16mm(중앙 축에 평행한)의 평균 종 방향 연장부를 구비하고 있다. 상기 긴 소자(10B, 10D)는 짧은 소자(10A,10C)보다 약 1.5mm 정도가 더 길다. 상기 소자(10A-10D)의 폭은 약 0.3mm이다. 1575MHz에서는, 상기 슬리브(22)의 길이는 8mm의 범위 내에 있다. 상기 안테나 소자(10A-10D)의 정확한 치수는, 필요한 위상 차이를 얻을 때까지 고유값 지체 측정을 함으로서, 시행 착오에 근거한 설계에 의해서 결정될 수 있다.

안테나가 제작되는 방식은 언급된 공동 계류 출원 번호 9517086.6에 개시되어 있다. 이에 대해 참고로 간단히 설명하면, 상기 출원에서의 방법은, 유전성 재료로부터 안테나 코어를 형성하는 단계와, 소정의 패턴에 따라서 상기 코어의 바깥 표면에 금속을 코팅하는 단계를 포함한다. 상기 금속 코팅 단계는, 금속 재료로 이루어진 상기 코어의 바깥 표면을 코팅하는 단계와, 소정의 패턴을 남길 수 있도록 상기 코팅 부위를 제거하는 단계를 포함하는데, 또 다른 방법으로는 소정의 음각 패턴을 가지는 마스크를 형성한 다음 그 패턴에 따라 금속 재료가 적용될 수 있도록 상기 코어의 마스크 부위에 상기 마스크를 사용하는 동안에 금속 재료는 상기 코어의 바깥 표면 상에 증착되게 하는 방법도 있다.

본 발명에 따르면, 크기가 작고 단단한 재질의 고체 코어 상에 지지되어 있는 소자들로 인해서 매우 단단한 안테나를 제작할 수 있다. 상기와 같은 안테나는, 특정 용도에 사용되는 패치 안테나의 대체 수단으로서 사용할 수 있도록 충분한 강도를 가지면서 수평선 이하의 전 방향에 걸친 응답성을 갖도록 배치될 수 있다. 안테나의 작은 사이즈와 단단함은 눈에 띄지 않는 운송 수단과 휴대 장치에 적합하다. 심지어 어떤 상황에서는, 인쇄 회로 기판에 직접 장착하는 것도 가능하다.

Claims (13)

1. 바깥 표면에 의해 형성되어 있는 체적의 주요부를 차지하고 있는 5 보다 큰 상대 유전 상수를 가지고 있는 재료로 이루어진 원통형 전기 절연 코어와, 상기 코어를 통하여 축 방향으로 연장되어 있는 급전 구조체와, 상기 코어의 일부를 둘러 싸고 있고 가장자리에 접지가 형성되어 있는 도전성 슬리브 형상의 트랩을 포함하며;

   상기 안테나 소자들의 첫 번째 및 두 번째 쌍은 일단에 있는 상기 급전 구조체와 타단에 있는 상기 슬리브의 접합 가장자리에 각각 연결되어 있고, 상기 두 번째 쌍은 상기 첫 번째 쌍보다 더 길게 형성되어 있고, 상기 두쌍의 안테나 소자들이 각각의 종방향으로 연장되어 있는 진로를 따르고 있고, 상기 접합 가장자리는 상기 코어 둘레의 비평면 진로를 따르고 있고, 접합 가장자리에 결합되어 있는 안테나 소자들의 첫 번째 쌍의 접합 점은 접합 가장자리에 결합되어 있는 두 번째 쌍의 안테나 소자들의 접합 점보다 소자들이 급전 구조체의 접합 점에 더 가까운 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 종방향으로 연장된 안테나 소자의 각각은 상기 코어의 축 둘레의 각각의 나선형 진로를 따르고 있고, 상기 코어 축에 있는 상기 각 안테나 소자의 두 개의 단부에 의해 형성되는 각은 각 경우에 있어서 동일함을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 소자는 상기 코어 축의 둘레를 반회전하고, 상기 소자들과 공동 면에 놓여 있는 급전 구조체 사이의 연결은 상기 코어 축에 수직하고, 상기 첫 번째 쌍 소자의 나사 피치는 상기 두 번째 쌍 소자의 나사 피치와 다른 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랩의 접합 가장자리는 접합 가장자리의 각각의 정점과 골에 접합되는 첫 번째와 두 번째 쌍의 소자를 구비하고 있는 상기 코어의 둘레에 형성되어 있는 지그재그 진로를 따르고 있는 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
5. 제1항에 있어서, 상기 트랩의 접지 가장자리는 상기 코어에 수직되는 평면에 놓여 있고, 상기 트랩을 형성하고 있는 상기 슬리브의 평균 축 방향 길이는 적어도 λ/4(λ : 공기와 상기 코어의 유전성 재료 사이의 접촉면에서의 작동 파장)인 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
6. 제1항에 있어서, 네갈래 실 모양은 안테나 소자의 첫 번째 쌍과 두 번째 쌍을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랩과 안테나 소자들은 상기 코어의 원통형 바깥 표면상에 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
8. 제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나의 첫 번째 및 두 번째 쌍들은 상기 코어의 평평한 단부 표면 상에 각각의 방사상 소자에 의해 상기 급전 구조체에 연결되어 있고, 상기 트랩의 접지는 상기 코어의 타단 표면상에 형성되어 있는 전도 층에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
9. 제8항에 있어서, 상기 급전 구조체는 동축 송신 라인이고, 상기 안테나 소자쌍의 각각은 상기 급전 구조체의 내측 도전체에 연결되어 있는 하나의 소자와, 상기 급전 구조체의 바깥 도전체에 연결되어 있는 하나의 소자를 구비하고 있고, 상기 바깥 도전체는 상기 전도 층에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
10. 제1항에 있어서, 상기 안테나 소자의 평균 축 방향 길이는 상기 도전성 슬리브의 평균 축방향 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
11. 제10항에 있어서, 상기 안테나 소자의 평균 축 방향 길이는 상기 슬리브의 평균 축 방향 길이의 두배이고, 상기 소자들의 직경과 상기 슬리브의 직경은 동일하고, 상기 안테나 소자와 슬리브의 조합 길이의 0.15-0.25배 되는 범위에 있는 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
12. 제10항에 있어서, 상기 슬리브의 평균 축 방향 길이에 대한 상기 안테나 소자의 평균 축 방향 길이의 비는 1:0.35 또는 그 보다 적은 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에서 작동되는 안테나.
13. 제1항, 제3항, 제5항, 제6항, 제10항, 제11항, 또는 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나의 첫 번째 쌍과 두 번째 쌍 사이의 축 방향 길이의 차이는 그들의 평균 길이의 1/2보다 적은 것을 특징으로 하는 200MHz를 초과하는 주파수대에 서 작동되는 안테나.

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