KR100400657B1 - 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도파관 슬롯 형태를 다층구조로 설계하고 이를 나사와 볼트에 의해 결합시킴으로써 제작이 간단하고, 다층 구조의 내부 공간을 활용하여 단층구조의 도파관 보다 고 이득을 갖으면서 크기를 최소화 할 수 있는 다층 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나에 관한 것으로, 슬롯을 통해 주파수를 방사하고, 급전부와 도파관을 통해 주파수가 방사될 수 있도록 급전부, 방사판, 슬롯판이 적층되어 이루어진 안테나에 있어서,통상의 급전로와 도파관이 형성되고 상기 급전로와 상기 제1도파관으로 수신되는 주파수의 손실을 방지하기 위하여 방사도파관의 일측에 다단돌출부가 형성된 하층도체판이 구비되고, 상기 하층도체판의 상부에 적층되어 상기 하층도파관의 급전로와 제1도파관과 연통되는 제2분배관과 제2도파관과 제2급전로가 형성되며 상부에서 하부로 관통된 방사홈이 형성된 중층도파관이 상기 하층도파관에 적층되며, 그 상부에는 소정의 간격을 두고 돌기가 형성되고, 상기 돌기의 일측에는 소정의 간격으로 배치되어 상부에서 하부로 관통되는 다수의 슬롯이 형성되고, 하면에는 캐비티 형식의 관이 소정의 간격으로 다수개 형성되고, 하부에 끼움턱을 갖으며, 상기 중층도체판의 상부에 적층되어 주파수를 수신하는 상층도체판으로 이루어진것을 특징으로 하며, 도체판을 이용하여 제작함으로써 제작이 쉽고 소형화가 가능하며, 설치 및 휴대가 간단하여 기존의 파라볼라형 위성 안테나를 대신하여 활용할 수 있고, 안테나의 설치비용을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.

Description

다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나{Multi-layer waveguide antenna}

본 발명은 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도파관 슬롯 형태를 다층구조로 설계하고 다수의 나사홀이 형성되어 나사홀에 체결된 볼트에 의해 결합되므로 제작이 간단하고, 특성면에서는 예리한 지향성을 갖게하여 결국 고 이득을 갖는 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나에 관한 것이다.

일반적으로 도파관은 속이 빈 금속관으로 일종의 고역통과 필터로 관내 모드는 일정한 차단 파장을 가지며 이러한 기본모드는 도파관의 크기에 의해 결정된다. 또한 도파관은 평행 2선식 선로나 동축케이블 등에 비해 감쇠가 적은 이점이 있어 마이크로파 전송선로에 있어서 주로 고출력용으로 사용되어져 왔다. 도파관은 여러 가지 단면의 모양을 가지며 이러한 단면 모양에 따라 원형 도파관, 사각형 도파관, 타원형 도파관 등으로 나뉜다.

그리고, 높은 주파수에서도 손실이 작은 유전체 재료가 개발된 후에 유전체 기판을 이용한 마이크로 스트립 패치 어레이 안테나가 실용화되어 소형의 안테나가 제작되어 사용되고 있다. 하지만 이러한 유전체 기판의 특성에 의한 유전체 손실이필연적으로 발생하고 또한 도체의 저항 손실이 발생하여 고 이득의 안테나 제작에 많은 어려움이 있고 유전체 기판의 가격이 높아서 상용화에 한계를 가지고 있다.

이러한 유전체 물질을 사용하지 않고 일반적인 도파관에 슬롯 형태의 구멍을 뚫어 사용되는 도파관 슬롯 안테나는 유전체 물질을 사용하는 평면 안테나 보다 역사는 오래되었지만 크기, 무게, 제작과정의 정밀도 및 작업의 어려움 때문에 유전체를 물질을 이용한 평면 안테나에 밀리고 있는 실정이다.

특히, 도파관 슬롯 안테나는 유전체 물체를 이용한 평면 안테나보다 설계가 어려우며 그레이팅 로브 특성이 나타나기 쉬우며 고 이득의 안테나를 만들기가 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 도파관 슬롯 형태를 다층구조로 설계하고, 다층구조의 내부 공간을 활용하여 단층구조의 도파관보다 고 이득을 갖으며, 동일 크기의 유전체 물질을 이용한 평면형 안테나 보다 대역폭 면에서 유리하며 또한 수신이득이 우수한 특성을 나타내고, 수신율이 좋은 특성을 갖는 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 도파관 슬롯안테나의 구성을 보인 분해 사시도.

도 2a는 본 발명에 의한 도 1의 상부 도체판을 보인 평면도.

도 2b는 본 발명에 의한 상부 도체판을 보인 정면도.

도 2c는 본 발명에 의한 상부 도체판의 단면도.

도 3a는 본 발명에 의한 도 1의 중간 도체판을 보인 평면도.

도 3b는 본 발명에 의한 중간 도체판을 보인 정면도.

도 3c는 본 발명에 의한 중간 도체판을 보인 단면도.

도 4a는 본 발명에 의한 도 1의 하부 도체판을 보인 평면도.

도 4b는 본 발명에 의한 하부 도체판을 보인 정면도.

도 4c는 본 발명에 의한 하부 도체판을 보인 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 도파관 슬롯안테나 110 : 상층도체판

111 : 돌기부 112 : 슬롯

113 : 캐비티 형식의 관 114 : 끼움턱

120 : 중층도체판 121 : 방사혼

122 : 제2도파관 123 : 제2급전로

124 : 제2분배로 130 : 하층도체판

131 : 방사도파관 132 : 제1도파관

133 : 제1급전로 134 : 다단돌출부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 슬롯을 통해 주파수를 방사하고, 급전부와 도파관을 통해 주파수가 방사될 수 있도록 급전부, 방사판, 슬롯판이 적층되어 이루어진 안테나에 있어서, 통상의 급전로와 도파관이 형성되고 상기 급전로와 상기 제1도파관으로 수신되는 주파수의 손실을 방지하기 위하여 방사도파관의 일측에 다단돌출부가 형성된 하층도체판이 구비되고, 상기 하층도체판의 상부에 적층되어 상기 하층도파관의 급전로와 제1도파관과 연통되는 제2분배관과 제2도파관과 제2급전로가 형성되며 상부에서 하부로 관통된 방사홈이 형성된 중층도파관이 상기 하층도파관에 적층되며, 그 상부에는 소정의 간격을 두고 돌기가 형성되고, 상기 돌기의 일측에는 소정의 간격으로 배치되어 상부에서 하부로 관통되는 다수의 슬롯이 형성되고, 하면에는 캐비티 형식의 관이 소정의 간격으로 다수개 형성되고, 하부에 끼움턱을 갖으며, 상기 중층도체판의 상부에 적층되어 주파수를 수신하는 상층도체판으로 이루어진것을 특징으로 하는 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 도파관 슬롯안테나의 구성을 보인 분해 사시도이고, 도 2a는 본 발명에 의한 도 2의 상부 도체판을 보인 평면도이며, 도 2b는 본 발명에 의한 상부 도체판을 보인 정면도이고, 도 2c는 본 발명에 의한 상부 도체판의 단면도이며, 도 3a는 본 발명에 의한 도 2의 중간 도체판을 보인 평면도이고, 도3b는 본 발명에 의한 중간 도체판을 보인 정면도이며, 도 3c는 본 발명에 의한 중간 도체판을 보인 단면도이고, 도 4a는 본 발명에 의한 하부 도체판을 보인 평면도이며, 도 4b는 본 발명에 의한 하부 도체판을 보인 정면도이고, 도 4c는 본 발명에 의한 하부 도체판을 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 본 발명의 도파관 슬롯 안테나(100)는 하층도체판(130)과, 중층도체판(120)과, 상층도체판(110)으로 이루어지며, 상기 하층도체판(130)과 중층도체판(120)과 상층도체판(110)은 적층되어 설치된다.

상기 하층도체판(130)은 그 하면에는 일측이 개방되고 중앙부로 소정의 폭을 갖으며 주파수 신호 통로가 되는 제1급전로(133)가 형성된다. 상기 제1급전로(133)와 연결되어 주파수 신호가 전송될 수 있도록 제1도파관(132)이 형성되고, 상기 제1도파관(132)의 일측에 연결 형성되어 주파수를 수신하는 방사도체관(131)이 형성된다.

또한, 상기 하층도파관(130)의 방사도파관(131) 내부에 신호의 방향을 바꾸어 주기 위한 돌출부가 형성되는데 이 때 손실을 최대한으로 줄일 수 있는 다단 돌출부(134)가 일체로 형성된다.

상기 중층도체판(120)은 상기 하층도체판(130)의 상부에 적층되며, 그 상부에 방사혼(121)이 상부에서 하부로 관통되어 소정의 간격을 두고 다수개 형성된다.

상기 중층도체판(120)에는 상기 상층도체판(110)을 통해 수신되는 주파수 신호가 원활하게 전송될 수 있도록 다수의 방사혼(121)과 제2도파관(122)과 제2분배로(123)가 서로 연통되어 형성된다.

그리고 상기 상층도체판(110)은 그 상부에는 소정의 간격을 두고 돌기부(111)가 형성되고, 상기 돌기부(111)의 일측에 소정의 간격을 두고 상부에서 하부로 관통되는 슬롯(112)이 형성되며, 하면에는 캐비티 형식의 관(113)이 형성된다.

또한, 상기 상층도체판(110)의 하부에는 상기 중층도체판(120)에 적층 가능하도록 끼움턱(114)이 더 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 상층도체판(110)의 슬롯(112)을 통해 외부의 주파수신호가 인가되고, 인가된 주파수 신호는 그 하면에 형성되어 있는 캐비티 형식의 관(113)에 모아져 상기 중층도체판(120)의 방사혼(113)과 상기 하층도체판(130)의 방사도파관(131)까지 연통되어 전달된다.

전달된 주파수 신호는 상기 하층도체판(130)의 방사도파관(131)의 내부에 설치되어 있는 다단돌추부(134)에 의해 신호의 방향이 전환되고 전환된 신호는 상기 중층도체판(120)의 일측에 형성되어 있는 제 2도파관(122)과 상기 하층도체판(130)의 일측에 연통되어 형성되어 있는 상기 하층도체판(130)의 제 1도파관(132)까지 전달된다.

그리고, 도파관이 형성되는 원리는 상기 상층도체판(110), 상기 중충도체판(120) 및 하층도체판(130)이 적층되며, 상기 중충도체판(120)의 제2도파관(122)과 상기 하층도체판(130)의 제1도파관(132)이 닫힌 상태로 되어 제1 및 제2도파관(122, 132)이 형성된다. 이렇게 형성된 도파관은 전송손실이 거의 없는 일종의 무손실 전송선로가 되는 것이다.

이상에서와 같이 제1 및 2도파관(122, 132)을 다층의 적층형 구조로 설계하여 체결된 나사구멍에 볼트와 너트에 의해 결합되므로 제작이 간단하고, 다층구조의 내부 공간을 활용하여 고 이득을 얻을 수 있고, 평판형의 소형안테나를 제작할 수 있는 것이다.

본 발명의 도파관 슬롯 안테나(100)는 동일 크기의 유전체 물질을 이용한 평면형 안테나 보다 대역폭과 신호의 전송 면에서 유리하며, 수신이득이 우수한 특성을 보인다.

이하 본 발명에 의한 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나는 위성통신 및 근거리의 고주파 통신장비에 들어가는 안테나에 관한 것으로 저항손실 및 방사손실이 작아서 고출력의 안테나로 사용할 수 있으며, 유전손실이 적어 고 이득을 얻을 수 있다.

또한, 조립형의 도체판을 이용하여 안테나를 제작함으로써 제작이 쉽고 소형화가 가능하며, 설치 및 휴대가 간단하며 안테나의 설치비용을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.

Claims (7)

1. 슬롯을 통해 주파수를 방사하고, 급전부와 도파관을 통해 주파수가 방사될 수 있도록 급전부, 방사판, 슬롯판이 적층되어 이루어진 안테나에 있어서,

   통상의 급전로와 도파관이 형성되고 상기 급전로와 상기 제1도파관으로 수신되는 주파수의 손실을 방지하기 위하여 방사도파관의 일측에 다단돌출부가 형성된 하층도체판이 구비되고, 상기 하층도체판의 상부에 적층되어 상기 하층도파관의 급전로와 제1도파관과 연통되는 제2분배관과 제2도파관과 제2급전로가 형성되며 상부에서 하부로 관통된 방사홈이 형성된 중층도파관이 상기 하층도파관에 적층되며, 그 상부에는 소정의 간격을 두고 돌기가 형성되고, 상기 돌기의 일측에는 소정의 간격으로 배치되어 상부에서 하부로 관통되는 다수의 슬롯이 형성되고, 하면에는 캐비티 형식의 관이 소정의 간격으로 다수개 형성되고, 하부에 끼움턱을 갖으며, 상기 중층도체판의 상부에 적층되어 주파수를 수신하는 상층도체판으로 이루어진것을 특징으로 하는 다중 구조를 갖는 도파관 슬롯안테나.
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