KR100374752B1 - 임피던스 변성기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임피던스 변성기의 제조방법에 관한 것으로서 상세하게는 내부가 관통된 금속재질로 이루어진 고정구조물의 하단부에는 연결부를 형성시키고 상단부에는 헬리컬안테나를 일체로 형성시키되 원판과 헬리컬안테나의 끝단과의 사이에는 공간을 형성시켜 안테나 효율의 향상과 여러가지 환경으로 인한 중심주파수의 이동에 즉시 대처할 수 있도록하는 특징이 있다.

Description

임피던스 변성기의 제조방법{Method for manufactruing inpedeance fransformer}

본 발명은 임피던스 변성기의 제조방법에 관한 것으로서 상세하게는 내부가 관통된 금속재질로 이루어진 고정구조물의 하단부에는 연결부를 형성시키고 상단부에는 헬리컬안테나를 일체로 형성시키되 원판과 헬리컬안테나의 끝단과의 사이에는 공간을 형성시켜 안테나 효율의 향상과 여러가지 환경으로 인한 중심주파수의 이동에 즉시 대처할 수 있는 임피던스 변성기의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 무선통신에서 사용되던 소형 안테나의 일반적인 급선구조는 동축선로에 바로 급전되는 형태로 모노폴(MONOPOLE)인 경우에는 동축선로에 +부분이 급전되고, 다이폴(DIPOLE)인 경우에는 동축선로의 +,-부분이 안테나에 각가 급전이 된다.

이러한 방법은 안테나의 급전선간의 불평형 상태를 유발하여 실제적으로 안테나의 임피던스 매칭이 어렵게 된다. 또한 안테나와 급전선간의 접점부위가 수시로 달라짐으로 인하여 제작된 안테나의 특성이 일정하지가 못하여 안테나의 효율이 상당히 떨어지게 된다.

첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 미국특허 제5,661,495호의 다른 안테나 구조를 보여주는 것으로서 이의 구조는 새시(250)와, 원통형의 연결단자(260)에 삽설되는 헬리컬안테나(210)와 상기 헬리컬안테나(210) 및 연결단자(260)를 관통하여 전기적으로 급전되는 안테나로드(220)와, 상기 연결단자(260)에 안테나장치의 전기적인 결합을 제공하는 급전점 뿐만아니라, 무선신호를 송신 또는 수신하기 위한 회로(230)를 구비하는 안테나장치로서 상기한 일반적인 원통형 연결단자에 헬리컬안테나(210)를 설치시의 등가회로는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 크게 급전부와 L과 C의 병렬공진하는 등가화로로써, 종래의 헬리컬안테나는 기존의 모노폴 안테나의 길이를 줄여 공진 주파수는 동일하도록 만들어 준 것이나 L,C 병렬공진으로 인한 Q값의 상승으로 주파수는 협소해진다.

따라서 일반적인 원통형 연결단자에 헬리컬안테나의 설치시 전기적인 특성을 VSWR 측정하여 보여주는 그래프와 이를 임피던스 측정데이터를 보여주기 위한 스미스차트로 나타내면 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 VSWR 값이 클수록 스미스 챠트는 임피던스 값이 중심에서 멀어질수록 안테나 반사손실은 커지게 되며 밴드폭은 협소해 지게 된다.

상기 첨부도면 도 1에 도시된 구조의 종래 안테나의 밴드폭은 VSWR 값이 2이하를 갖는 주파수 범위로 정위된다. 따라서 종래의 안테나는 VSWR 값이 5-18사이의 값을 갖게 되고 스미스 챠트의 임피던스 값은 스미스 챠트 중심에 있는 50Ω값에서 상당히 떨어져 있으므로 안테나의 반사손실 값이 커짐을 알수 있으므로 협소한 주파수를 갖게 됨을 알 수 있다.

또한 상기 종래 안테나구조에 있어서 안테나에서 문제시되는 불평형조건이 개선되지 않아 안테나의 효율이 떨어지는 문제점도 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해서 송수신된 신호를 미리 안정적인 적기적 신호로 변화/전달하도록하는 회로를 별도로 설치하므로서 전화기의 소형화를 저해하고 전화기 제조단가의 상승을 초래함과 아울러 회로의 수리 및 교환이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 이의 목적은 주파수의 밴드폭 향상, 불평형조건 개선 및 전화기의 소형화, 전화기 제조단가의 저렴화와 아울러 수리 및 교환이 용이한 잊점이 있는 임피던스 변성기의 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 안테나 구조를 보여주는 단면도.

도 2는 일반적인 원통형 구조물에 헬리컬안테나를 설치시의 등가회로

도 3a는 일반적인 원통형 연결단자에 나선형안테나가 설치시 전기적인 특성을 VSWR 측정하여 보여주는 그래프이고, 도 3b는 일반적인 원통형 연결단자에 나선형안테나가 설치시의 임피던스 측정데이터를 보여주기 위한 스미스차트이다.

도 4는 본 발명의 기술이 적용된 안테나의 사시도.

도 5은 본 발명의 기술이 적용된 안테나의 단면도.

도 6은 본 발명에 의하여 제작된 안테나의 등가회로.

도 7a는 본 발명인 임피던스 변성기의 제조방법에 의하여 제작된 안테나의 전기적인 특성을 VSWR 측정하여 보여주는 그래프이고, 도 7b는 본 발명인 임피던스 변성기의 제조방법에 의하여 제작된 안테나의 임피던스 측정데이터를 보여주기 위한 스미스차트이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

10 : 컨넥터 20 : 고정구조물

21 : 연결부 22 : 헬리컬안테나

23 : 공간 30 : 원판

이러한 본 발명의 목적은 하방으로 외주면에 나사가 형성된 컨넥터와 내부가 관통어서 하단부는 연결부를 형성하고 상단부에는 헬리컬안테나를 일체로 형성한 고정구조물과의 사이에 원판을 형성시키되, 상기 원판과 헬리컬안테나와의 사이에는 수직방향으로 공진이 일어나도록 공간을 형성시킨 것을 특징으로 하는 임피던스 변성기의 제조방법에 의하여 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 안테나의 사시도로써, 이에 따르면 본 발명의 기술이 적용된 안테나(1)는 소정의 길이 및 지름을 갖는 원통형의 금속봉 외주면에 나사가 형성되는 컨넥터(10)를 형성시키고, 이 컨넥터(10)의 상방향으로는 중심부가 관통된 고정구조물(20)을 갖도록 가공하며, 고정구조물(20) 하단부는 연결부(21)를 형성하고 상단부는 헬리컬안테나(22)를 일체로 형성한 구조로서, 고정구조물(20)과 컨넥터(10) 경계선 상에는 원판(30)을 형성시키되, 상기 원판(30)과 헬리컬안테나(22)와의 사이에는 연결부(21)의 일측부를 수직방향으로 절단하여 공진이 일어나도록 공간(23)을 형성시킨 제조방법이다.

상기와 같은 제조방법에 의하여 형성된 임피던스 변성기를 갖는 안테나(1)를 예를들어 설명하면 첨부도면 도 4내지 도 5에 도시된 바와 같이 외주면에 나사가 형성된 컨넥터(10)는 하우징에 고정 설치되며 원판(30)은 안테나의 처짐을 방지하게 되고, 고정구조물(20)의 하방에 형성된 연결부(21)과 이와 일체로 구비된 제1헬리컬안테나(22)와의 사이에 형성된 공간(23)이 부분이 임피던스 변성기가 된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 첨부도면 도 7a는 본 발명의 제조방법에 의해 형성된 연결부(21)와 제1헬리컬안테나(22)가 일체로 형성된 구조물의 전기적인 특성을 VSWR 측정하여 보여주는 그래프이며, 도 7b는 연결부와 제1헬리컬안테나가 일체로 형성된 구조물의 임피던스 측정데이터를 보여주기 위한 스미스차트로써, 본 발명의 기술이 적용된 안테나는 공간이 형성된 부분이 직렬 인덕턱스 효과가 두드러지며, 바로 이부분이 임피던스 변성기라고 불리우며 헬리컬안테나(22)의 길이에 따른, 임피던스 변화는 있으나 일반적으로 대역폭은 구조물에 의하여 결정되어 지므로 헬리컬의 용분성량(캐패시던스 성분)은 급전부분의 변형에 의해 초기 임피던스 매칭단계에서 광대역 특성을 지니게 된다.

실제로 직렬 인덕턴스 효과의 증가는 일반적으로 임피던스 변성기 즉, 공간(23)과 헬리컬안테나(22) 사이에서 나타나는 직렬 커패시턴스 효과가 줄어든것과 같은 의미가 된다.

따라서 공간에서 공진이 일어나는 것을 알 수 있으며, 실제로 상기 구조물에 의한 결과를 설명하면 다음과 같다.

안테나의 공진회로가 일반적으로 병렬공진을 일으킬 때 Q값(손실이 있는 리액턴스 소자 또는 공진회로의 양호도)이 상당히 커짐으로 밴드폭은 상당히 작아지게 된다.

그러나, 이러한 본 발명에 있어서 구조물의 구조를 분포정수형 회로로 환산하여 급전점에서 들여다 본 입력임피던스가 직렬공진을 일으키게 한다면 넓은 주파수 대역에서 원하는 밴드폭을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

한편, 임피던스 변성기에 의하여 일반적인 특성인 병렬공진을 직렬공진으로 변조시키는 것은 헬리컬안테나의 고유 커패시턴스 값을 구조물을 사용하여 직렬 인턱터스로 상쇄시켜 순수 저항 값만을 갖는 안테나로 유도하기 때문이다.

이때, 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 급전부와 병렬 공진 사이에 적은 R과 큰 C의 병렬 구조로 등가화 될 수 있는 변성기를 삽입하므로써 병렬공진과 변성기 내의 C와 나선형 엘리먼트 L과의 직렬공진 특성을 보임으로, 이중공진으로 인한 중심 주파수의 인접주파수가 직렬공진 주파수가 된다.

따라서 인접주파수의 공진으로 인하여 주파수와 이득이 모두 향상된다. 이는 L,C 병렬공진으로 인한 Q값의 상승을 직력공진으로 인하여 보상함으로 밴드폭이 넓어지게 됨을 의미하는 것이다.

한편, 상기 공간(23)의 크기에 따라 등가회로에서 변성기 내의 C의 값이 조종됨으로 인하여 중심주파수와 인접한 직렬공진 주파수를 유동적으로 조정할 수가 있으며, 이는 요구되는 대역폭에 따라 정합회로와 무관하게 변성기 내의 C값에 따라 사용가능한 밴드폭 범위를 조종할 수 있다.

상기와 같은 방법에 의해 임피던스변성기를 갖는 안테나는 종래 안테나구조에 있어서 안테나에서 문제시되는 불평형조건을 개선하여 안테나의 효율이 향상되도록 함과, 여러 주파수를 만족할 수 있으므로 안테나의 여러가지 환경으로 인한 중심주파수의 이동에 즉시 대처할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 하방으로 외주면에 나사가 형성된 컨넥터와 내부가 관통어서 하단부는 연결부를 형성하고 상단부에는 헬리컬안테나를 일체로 형성한 고정구조물과의 사이에 원판을 형성시키되, 상기 원판과 헬리컬안테나와의 사이에는 수직방향으로 공진이 일어나도록 공간을 형성시킨 것을 특징으로 하는 임피던스 변성기의 제조방법.