KR100425236B1 - 이동통신용 광대역 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신용 광대역 안테나에 관한 것이다. 이러한 이동통신용 광대역 안테나는 송신 신호 및 전원을 공급받아서 상기 송신 신호에 대응되는 전파를 방사하는 전파 방사부; 및 상기 전파 방사부로부터 방사되는 전파를 수신하고, 상기 수신된 전파에 따라 상기 전파 방사부의 동작 상태를 표시하는 동작 상태 표시부를 포함하고, 상기 전파 방사부는 접지 역할을 하는 접지면; 상기 접지면과 제1 간격으로 이격되도록 상기 접지면에 의해 지지되며, 전파를 방사하는 방사소자; 및 상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 접지면과 제2 간격 및 제3 간격으로 이격되고, 상기 제3 간격으로 이격되는 부분은 상기 접지면과 상기 방사 소자 사이에 위치하도록 형성되며, 송신 신호 및 전원을 공급받아서 상기 방사소자와 전자기적 결합을 가지는 마이크로스트립 급전선을 포함한다. 본 발명에 따르면, 개인휴대통신 서비스 및 IMT-2000 서비스에서 공용으로 사용될 수 있도록 광대역의 주파수 특성을 가지므로, 안테나 설치 비용 및 유지 보수 비용이 절감된다. 또한, 안테나의 동작 상태를 계측 장비를 사용하지 않아도 원거리에서 육안으로 쉽게 식별할 수 있다.

Description

이동통신용 광대역 안테나 {A WIDE-BAND ANTENNA FOR A MOBILE COMMUNICATION}
본 발명은 이동통신용 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 광대역의 주파수 특성을 제공하고, 또한 안테나의 정상적인 방사 동작 여부를 육안으로 용이하게 식별할 수 있는 이동통신용 광대역 안테나에 관한 것이다.
최근 무선통신 기술의 급속한 발전으로 인해 셀룰러(cellular) 이동통신, 개인휴대통신(PCS:Personal Communications Services) 등 각종 분야에서 다양한 서비스 제공이 가능하게 되었으며, 조만간 차세대 이동통신 시스템인 IMT-2000 서비스의 출현을 앞두고 있다. 이에 따라 단말기나 기지국 통신 장비 등의 소형 경량화를 위한 다양한 기술들이 필요하게 되었다.
특히 최근들어 무선데이터 통신 등과 같은 부가 기능의 발전은 단지 음성 위주의 통신에서 이젠 한차원 높은 단계로 통신 서비스가 전환되었다고 볼 수 있다. 이러한 여러 통신 서비스를 위해서는 각각의 서비스용 안테나가 설치되어야만 한다. 따라서 이동통신 사업자들은 도심의 고층 건물이나 지하 공간까지 이동통신 서비스가 가능하도록 빌딩 내에 중계기를 설치하고 중계기에 연결하여 소형 패치 안테나를 빌딩 구석구석까지 설치하고 있다.
예를 들면, 현재 약800MHz 주파수 대역의 셀룰러 이동통신과 1800MHz 주파수 대역의 개인휴대통신 서비스가 상용화되어 통신 서비스를 제공하고 있으며, 이 두 통신 방식은 사용주파수 대역이 현저하게 차이가 나므로, 이동통신 사업자들은 셀룰러용 패치 안테나와 개인휴대통신용 패치 안테나를 각각 설치하고 있으며, 조만간 IMT-2000용 패치 안테나도 설치하지 않으면 안된다.
도 1은 일반적인 이동통신용 패치 안테나를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 이동통신용 패치 안테나는 급전 방식에 따라 마이크로스트립 급전 구조, 동축케이블 급전 구조, 및 슬롯 커플링 급전 구조 등 크게 세가지로 구분할 수 있다.
일반적인 이동통신용 패치 안테나는 기본적으로 유전체 기판(10)을 사이로 접지면(13)과 금속도체로 이루어진 방사소자(11)로 이루어지며, 이 안테나에 의한 주파수 특성은 첨부한 도 2에 도시된다.
방사소자(11)와 접지면(13)과의 간격이 클수록 또한 유전체 기판(10)의 유전율이 공기와 같아질수록 안테나의 효율과 대역폭이 증가한다.
그러나, 도 1에 도시된 일반적인 패치 안테나의 구조로는 주파수 대역폭 확장에는 한계가 존재하며, 또한 유전체 기판(10)이 저유전율을 갖도록 제작하는 것도 제작 비용을 증가시킨다. 두껍고 저유전율의 기판(10)을 사용하게 되면 표면파와 고차 모드가 발생되기 때문이다.
상기한 바와 같이, 일반적인 패치 안테나는 그 구조상 대역폭의 한계가 있기 때문에 다양한 이동통신 서비스, 즉 셀룰러, 개인휴대통신, IMT-2000 등과 같은 이동통신 서비스를 공용으로 사용할 수 있는 안테나로의 사용이 불가능하다.
이와 같이 일반적인 패치 안테나는 공용이 어려우므로 다양한 이동통신 서비스를 사용하기 위해서는 건물 내에 해당 안테나를 각각 설치해야 하며, 이로 인해 건물 내의 미관이 손상되며, 과다한 설치 비용 및 유지 보수 비용 등이 발생되는 등의 문제점이 있다.
한편, 건물 내에 설치되는 중계기는 특성상 소출력을 사용하므로 건물의 한 개 층당 다수 개의 패치 안테나가 설치된다. 따라서 설치된 다수의 안테나에서 신호 전력이 정격으로 방사되고 있는 지, 즉 동작 상태가 완전한 지를 육안으로 식별할 수 없고, 확인을 위해서는 설치된 안테나 주변에서 단말기로 수신 전력을 확인하거나 스펙트럼 분석기로 측정하여야 하기 때문에 번거롭다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광대역의 주파수 특성을 제공하고, 또한 안테나의 정상적인 방사 동작 여부를 육안으로 용이하게 식별할 수 있는 이동통신용 광대역 안테나를 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 이동통신용 패치 안테나를 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 이동통신용 패치 안테나의 주파수 특성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 블록도이다.
도 4는 도 3의 이동통신용 광대역 안테나의 전파 방사부(20)를 도시한 도면으로, 도 4a는 사시도이고, 도 4b는 단면도이다.
도 5는 도 3의 이동통신용 광대역 안테나에서 급전 구조를 포함한 방사소자의 등가회로이다.
도 6은 도 3의 이동통신용 광대역 안테나에서 전력 검출부(33)의 상세 회로도이다.
도 7은 도 3의 이동통신용 광대역 안테나의 주파수 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 개략도이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 급전 구조에서 발생되는 인덕턴스 성분을 보상하는 구조로 급전선을 형성하고, 상기 급전선의 말단부 일부가 방사소자와 접지면 사이에 삽입되도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 특징은 방사소자에서 방사되는 전파를 수신하는 수신 소자를 상기 방사소자 근처에 설치하고, 상기 수신 소자로부터 수신되는 전파에 해당되는 전력을 검출하여 방사소자의 동작 상태를 표시하는 것이다.
상기한 특징에 따라 본 발명의 수단은 송신 신호 및 전원을 공급받아서 상기 송신 신호에 대응되는 전파를 방사하는 전파 방사부; 및 상기 전파 방사부로부터 방사되는 전파를 수신하고, 상기 수신된 전파에 따라 상기 전파 방사부의 동작 상태를 표시하는 동작 상태 표시부를 포함한다.
상기 전파 방사부는 접지 역할을 하는 접지면; 상기 접지면과 제1 간격으로 이격되도록 상기 접지면에 의해 지지되며, 전파를 방사하는 방사소자; 및 상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 접지면과 제2 간격 및 제3 간격으로 이격되고, 상기 제3 간격으로 이격되는 부분은 상기 접지면과 상기 방사 소자 사이에 위치하도록 형성되며, 송신 신호 및 전원을 공급받아서 상기 방사소자와 전자기적 결합을 가지는 마이크로스트립 급전선을 포함한다.
여기서 상기 마이크로스트립 급선선은 L자형으로 형성되는 것을 특징으로 하지만 본 발명의 기술적인 범위는 여기에 한정되지 않으며, 본 발명의 특징이 달성되는 어떠한 형태도 취할 수 있다.
또한, 상기 마이크로스트립 급전선은 송신 신호를 입력하는 외부 장치와의 임피던스 매칭을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 동작 상태 표시부는 상기 전파 방사부의 방사소자 근처에 위치하고, 상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 방사소자에 의해 방사되는 전파를 수신하여 대응되는 신호 및 전압을 출력하는 전파 수신소자; 및 상기 전파 수신소자로부터 출력되는 신호 및 전압을 받아서 상기 전파 방사부의 동작 상태를 식별할 수 있도록 표시하는 전력 검출부를 포함한다.
여기서, 상기 전파 수신소자는 헬리컬 안테나인 것을 특징으로 하지만, 본 발명의 기술적인 범위는 여기에 한정되지 않는다.
상기 전력 검출부는 상기 전파 수신소자로부터 송신 신호 및 전압을 받아서 특정 대역의 신호만을 통과시키는 대역 통과 필터; 상기 대역 통과 필터로부터 출력되는 신호의 크기를 조절하여 출력하는 PIN 다이오드; 상기 PIN 다이오드로부터 출력되는 신호를 입력받아서 미리 설정된 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 비교하여 결과 전압을 출력하는 전압 듀얼 비교기; 및 상기 전압 듀얼 비교기로부터 출력되는 전압에 따라 삼색으로 발광하는 삼색 발광 다이오드를 포함한다.
상기 특징에 따른 본 발명의 다른 수단은 접지 역할을 하는 접지면; 상기 접지면 상에 지지되며, 전방향성으로 전파를 방사하는 모노폴 방사소자; 상기 모노폴 방사소자와 상기 접지면과의 접속부분에 상기 모노폴 방사소자로 송신 신호 및 전원을 공급하는 커넥터; 상기 접지면에 의해 지지되며, 임피던스 매칭이 이루어지도록 상기 모노폴 방사소자와 특정 간격으로 이격되어 설치되는 임피던스 정합용 스터브; 상기 모노폴 방사소자 근처에 위치하고, 상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 모노폴 방사소자에 의해 방사되는 전파를 수신하여 대응되는 신호 및 전압을 출력하는 전파 수신소자; 상기 전파 수신소자로부터 출력되는 신호 및 전압을 받아서 상기 모노폴 방사소자 동작 상태를 식별할 수 있도록 표시하는 전력 검출부를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 블록도이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나는 RF 신호 및 DC 바이어스 입력을 받아서 해당되는 전파를 방사하는 전파 방사부(20), 및 전파 방사부(20)로부터 방사되는 전파를 수신하여 전파 방사부(20)의 동작 상태를 표시하는 동작 상태 표시부(30)를 포함한다.
이하, 전파 방사부(20)의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 도 3의 이동통신용 광대역 안테나의 전파 방사부(20)를 도시한 도면으로, 도 4a는 사시도이고, 도 4b는 단면도이다.
도 4에 도시되어 있듯이, 전파 방사부(20)는 0.3mm ∼ 0.5mm 두께의 금속 도체판으로 이루어진 방사소자(21), 0.3mm ∼ 0.5mm 두께의 금속 도체판으로 이루어진 에어 마이크로스트립(air microstrip) 급전선(23), 접지면(25), 및 커넥터(27)를 포함한다.
방사소자(21) 및 에어 마이크로스트립 급전선(23)은 도시되지는 않았지만 접지면(25)에 의해 지지되어 있다.
에어 마이크로스트립 급전선(23)은 임피던스 매칭을 이루도록 그 특성 임피던스가 50Ω이 되어야 하며, 이것은 에어 마이크로스트립 급전선(23)의 폭(W2)과 접지면(25)과의 간격(t)의 설정에 의해 달성된다.
이러한 에어 마이크로스트립 급전선(23)의 폭(W2)과 접지면(25)과의 간격(t)은 아래의 [수식 1]에 의해서 구할 수 있다.
[수식 1]
(≥2 인 경우)
(≤2 인 경우)
여기서이고,이며, Z0는 특성 임피던스, 즉 에어 마이크로 스트립 급전선(23)의 특성 임피던스인 50Ω이고,은 비유전율, 즉 방사소자(21)와 접지면(25) 사이의 비유전율이다.
또한, 에어 마이크로스트립 급전선(23)은 방사소자(21)와 접지면(25) 사이에 방사소자(21)의 대략 중간 부분까지 삽입된다. 방사소자(21)와 접지면(25) 사이에 삽입되는 길이(n)가 증가할수록 전자기적 결합량이 최대가 된다. 커넥터(27)는 통신 신호용 관을 제공하기 위하여 에어 마이크로스트립 라인(23)에 접속된다.
또한, 에어 마이크로스트립 급전선(23)은 L자형으로 구부러지도록 형성되어 방사소자(21)와 접지면(25)과의 간격(H)이 h1과 h2로 구분된다. 간격(h1)은 에어 마이크로스트립 급전선(23)과 접지면(25) 사이의 간격이고, 간격(h2)은 에어 마이크로스트립 급전선(23)과 방사소자(21) 사이의 간격이다.
본 발명의 이동통신용 광대역 안테나는 1750MHz ∼ 1870MHz 주파수를 사용하는 개인휴대통신 서비스와 상기 주파수와 매우 근접해 있는 1920MHz ∼ 2170 MHz 주파수를 사용하는 IMT-2000 차세대 이동통신 서비스에서 공용 안테나로 사용이 가능하도록 그 대역폭이 420MHz 이상이고, 이러한 광대역폭을 달성하기 위한 방사소자(21)의 크기(L, W1), 및 각 간격(H, h1, h2)은 복잡한 계산식에 의해서 구하여 질 수 있다.
상기한 방사소자(21)의 크기(L, W1) 및 각 간격(H, h1, h2) 등은 개인휴대통신 서비스의 주파수 대역과 IMT-2000 차세대 이동통신 서비스의 주파수 대역을 포함하는 전체 주파수 대역의 중심 주파수에 기초하여 정해지는 것이 바람직하다.
실험적으로, 본 발명의 이동통신용 광대역 안테나는 상기 중심 주파수 중 개인휴대통신 서비스의 수신 주파수 대역에 속하는 1.840GHz에서 효율이 좋은 것으로 나타났으며, 이러한 기준 주파수의 파장(λ)을 기준으로 하는 경우 방사소자의 크기인 L, W1는 각각 약 λ/2에 의해 구해지고, 간격(H)은 약 λ/8, 간격(h3)은 간격(H)의 약 0.7배로 구해질 수 있다. 개인휴대통신과 IMT-2000 서비스에서 공용으로 사용되기 위해 실험적으로 구해진 구체적인 수치로는 방사소자의 크기(L×W1)가 85.8mm × 81.8mm이고, 간격(h1)은 약 이 12mm이며, 간격(h2)은 8.2mm이고, 간격(H)은 20.2mm이다.
상기한 바와 같은 방사소자(21) 및 에어 마이크로스트립 급전선(23)은 도 5에 도시된 바와 같이 등가회로로 표시될 수 있다.
도 1에 도시된 일반적인 안테나에서의 급전 구조에서는 인덕턴스(LC)만 발생되어 안테나의 특성을 나쁘게 하고, 이러한 특성의 악화로 인해 광대역의 주파수 특성을 가지지 못하였으나, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서의 급전 구조는 L자 형태의 에어 마이크로스트립 급전선(23)의 수평 부분에서 커패시턴스(CC)가 유도되어 수직 부분에서 유도되는 인덕턴스(LC)를 보상하는 역할을 할 뿐만 아니라, 상기 커패시턴스(CC)와 인덕턴스(LC)가 직렬 L-C 구조가 되어 급전 구조에서도 공진이 발생되고, 이러한 공진과 방사소자(21)에서의 공진으로 이중 공진 구조를 가진다. 이러한 공진 구조는 상호 근접하는 주파수에서 다른 공진모드를 가지므로 안테나에 대해 전체 사용할 수 있는 대역폭을 향상시킨다. 따라서, 개인휴대통신 서비스와 IMT-2000 서비스 주파수를 포함하는 광대역 안테나로의 동작이 가능해진다.
예를 들어, 도 2에 도시된 종래 안테나는 개인휴대통신 주파수 대역만 수용하나, 도 7에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 주파수 특성을 참조하면, 본 발명의 이동통신용 광대역 안테나는 개인휴대통신은 물론 IMT-2000의 주파수 대역까지 수용할 수 있다는 것을 알 수 있다.
다음, 동작 상태 표시부(30)의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명한다.
동작 상태 표시부(30)는 전파 방사부(20)에 의해 방사되는 전파를 수신하여 대응되는 RF 신호 및 DC 전압을 출력하는 헬리컬 안테나(31), 및 헬리컬 안테나(31)로부터 출력되는 RF 신호 및 DC 전압을 받아서 전파 방사부(20)의 동작 상태를 식별할 수 있도록 표시하는 전력 검출부(33)를 포함한다.
헬리컬 안테나(31)는 방사소자(21) 주변에 설치되며, 접지면(25)에 의해 지지되고, 직경 2mm로 h3의 길이를 가진다.
도 6은 도 3의 이동통신용 광대역 안테나에서 전력 검출부(33)의 상세 회로도이다.
도 6에 도시되어 있듯이, 전력 검출부(33)는 제2 커패시터(C2)를 통해 헬리컬 안테나(31)로부터 RF 신호 및 DC 전압을 전달받아서 특정 대역의 신호만을 통과시키는 대역 통과 필터(331); 대역 통과 필터(331)로부터 출력되는 신호의 크기를 조절하는 PIN 다이오드(333); PIN 다이오드(333)로부터 출력되는 신호를 입력받아서 미리 설정된 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 비교하여 결과 전압을 출력하는 전압 듀얼 비교기(335); 전압 듀얼 비교기(335)로부터 출력되는 전압에 따라 삼색으로 발광하는 삼색 발광 다이오드(337); 헬리컬 안테나(31)의 출력 단자와 DC 바이어스 전압 사이에 접속되는 제1 코일(L1); 헬리컬 안테나(31)의 출력 단자와 접지 사이에 접속되는 제1 커패시터(C1); 대역 통과 필터의 출력과 접지 사이에 접속되는 제1 저항(R1); PIN 다이오드(333)의 출력과 접지 사이에 각각 병렬로 접속되는 제2 저항(R2), 제3 커패시터(C3), 및 제4 커패시터(C4); 일측단자가 전압 듀얼 비교기(335)에 접속되고 타측단자가 DC 바이어스에 접속되는 제1 및 제2 가변 저항(VR1, VR2); 및 전압 듀얼 비교기(335)와 삼색 발광 다이오드(337) 사이에 접속되는 제3 및 제4 저항(R3, R4)을 포함한다.
헬리컬 안테나(31)로부터 수신되어 전달되는 RF 신호 및 DC 전압은 직류 바이패스용 인덕터(L1) 및 제1 커패시터(C1)를 통해 직류 성분만 바이패스되어 대역 통과 필터(331)로 전달된다. 이 때, 제2 커패시터(C2)도 직류 성분은 통과시키기 않고 고주파 신호만 통과시킨다.
대역 통과 필터(331)는 본 발명의 광대역 안테나에 의해 송신되는 신호의 대역에 해당되는 고주파 신호만을 통과시키고, 대역 통과 필터(331)로부터 출력되는 신호는 PIN 다이오드(333)에 의해 대응되는 미세 전압으로 변환되어 전압 듀얼 비교기(335)로 입력된다. 여기서 제1 및 제2 저항(R1, R2)과 제3 및 제4 커패시터(C3, C4)는 바이패스용 저항 및 커패시터로써 고주파 신호만을 통과시키고, 특히 저항(R1, R2)은 PIN 다이오드(333)의 임피던스 매칭용으로도 사용된다.일반적인 저주파 신호를 처리하는 전자회로에서 사용되는 다이오드, 즉 Ge, Si 등으로 만들어진 다이오드는 고주파 신호 처리에는 적합하지 않기 때문에 PIN 다이오드(333)와 같은 화합물 다이오드가 사용된다.
전압 듀얼 비교기(335)는 PIN 다이오드(333)로부터 출력되는 전압을 제1 가변 저항(VR1)에 의해 설정된 제1 기준 전압 및 제2 가변 저항(VR)에 의해 설정된 제2 기준 전압과 비교하고, 비교 결과에 따른 전압을 출력한다.
삼색 발광 다이오드(337)는 전압 듀얼 비교기(335)로부터 출력되는 전압에 따라 설정된 색을 발광한다.
예를 들어, 제1 기준 전압이 제2 기준 전압보다 크게 설정되고, PIN 다이오드(333)로부터 출력되는 전압이 제1 기준 전압보다 큰 경우 전압 듀얼 비교기(335)는 해당 전압을 출력하고 삼색 발광 다이오드(337)는 그 출력 전압에 해당되는 녹색을 발생하여, 전파 방사부(20)가 정상적으로 동작하고 그 출력이 매우 크다는 것을 나타낸다.
만약 PIN 다이오드(333)로부터 출력되는 전압이 제2 기준 전압보다 작은 경우 전압 듀얼 비교기(335)는 해당 전압을 출력하고 삼색 발광 다이오드(337)는 출력 전압에 해당되는 적색을 발생하여 전파 방사부(20)가 정상적으로 동작하고 있지 않다는 것을 나타낸다.
또한, PIN 다이오드(333)로부터 출력되는 전압이 제1 기준 전압보다 작고 제2 기준 전압보다 큰 경우 전압 듀얼 비교기(335)는 해당 전압을 출력하고 삼색 발광 다이오드(337)는 출력 전압에 해당되는 녹색과 적색이 포함된 색을 발생하여,전파 방사부(20)가 매우 정상적으로 동작하고 그 출력 또한 적당하다는 것을 나타낸다.
만약 전파 방사부(20)가 전혀 동작하고 있지 않아서 PIN 다이오드(333)로부터 전압이 출력되고 있지 않은 경우에는 전압 듀얼 비교기(335)로부터의 출력도 없기 때문에 삼색 발광 다이오드(337)는 이러한 상태를 나타내는 무색, 즉 발광을 하지 않는다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나 사용자는 상기 삼색 발광 다이오드(337)를 원거리에 설치함으로써 상기 안테나 가까이 가지 않고도 육안으로 쉽게 상기 안테나의 동작 상태를 확인할 수 있다.
한편, 상기 전압 듀얼 비교기(335)에 설정되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압은 전력 검출부(33)의 입력 단자에 여러 RF 신호 및 DC 전압을 입력하면서 삼색 발광 다이오드(337)에 의해 발광되는 색을 보면서 제1 가변 저항(VR1) 및 제2 가변 저항(VR2)의 저항값을 각각 조정함으로써 설정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동통신용 광대역 안테나의 개략도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 안테나는 안테나의 방사 특성이 반평면으로 방사하는 형태이고, 도 8에 도시된 안테나는 전방향성 방사 특성을 지닌 모노폴 방사소자(40)를 포함한다.
이 모노폴 방사소자(40)는 접지면(45) 상에 지지되는 고정식 안테나부(42) 및 이 고정식 안테나부(42)를 관통하여 접지면(45)으로부터 신축자재하게 설치되는로드 안테나부(41)를 포함하며, 고정식 안테나부(42)는 커넥터(47)를 통해 접지면(45)과 접속되고, RF 신호 및 전원은 이 커넥터(47)를 통해 모노폴 방사소자(40)로 공급된다.
고정식 안테나부(42) 및 로드 안테나부(41)는 그 형태가 모두 원통형이며 로드 안테나부(41)의 직경이 고정식 안테나부(42)의 직경보다 크다.
개인휴대통신과 IMT-2000 서비스에서 공용으로 사용되기 위한 모노폴 방사소자(40)의 전체 길이, 즉 고정식 안테나부(42)와 로드 안테나부(41)를 합친 전체 길이는 기준 주파수(1.840GHz)의 파장(λ)을 기준으로 하는 경우 약 λ/4로 정해지고, 고정식 안테나부(42)의 직경(D1)과 로드 안테나부(41)의 직경(D2)의 비는 약 8:11로 설정된다.
실험적으로, 개인휴대통신과 IMT-2000 서비스에서 공용으로 사용되기 위한 모노폴 방사소자(40)의 전체 길이는 32mm이고, 고정식 안테나부(42)의 직경(D1)은 8mm이며, 로드 안테나부(41)의 직경(D2)은 11mm이다. 이 때, 임피던스 매칭은 임피던스 매칭용 스터브(43)와 방사소자(40) 사이의 간격을 조정함으로써 달성된다. 이러한 임피던스 정합용 스터브(43)의 길이도 상기한 기준 주파수의 파장(λ)을 기준으로 하는 경우 약 λ/8로 설정되며, 구체적으로는 19mm ∼ 21mm로 설정된다. 이와 같이 설정함으로써 약420MHz의 주파수 대역폭을 확보할 수 있게 된다.
한편, 제1 실시예에서와 마찬가지로 방사소자(40) 근처 접지면(45) 상에 방사소자(40)로부터 방사되는 전파를 수신할 수 있는 헬리컬 안테나(31)가 설치되어 있다. 여기서 제1 실시예에서와 동일한 기능을 가지는 구성요소에 대해서는 제1실시예에서 사용된 도면 번호를 사용하여 설명한다.
따라서, 제1 실시예와 마찬가지로 헬리컬 안테나(31)에 의해 수신되는 전파는 제1 실시예에서와 마찬가지로 구성되는 전력 검출부(33)로 입력되고, 전력 검출부(33)는 입력되는 전파에 따라 방사소자(40)의 동작 상태를 육안으로 식별할 수 있도록 표시한다.
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.
본 발명에 따르면, 개인휴대통신 서비스 및 IMT-2000 서비스에서 공용으로 사용될 수 있도록 광대역의 주파수 특성을 가지므로, 각각의 주파수 대역에서 동작하는 안테나를 각각 설치하지 않고 본 발명에 따른 광대역 안테나를 사용함으로써, 안테나 설치 비용 및 유지 보수 비용이 절감된다.
또한, 안테나의 동작 상태를 계측 장비를 사용하지 않아도 원거리에서 육안으로 쉽게 식별할 수 있어 유지 보수가 간편하며, 유지 보수 관리 비용이 획기적으로 절감된다.

Claims (17)

  1. 송신 신호 및 전원을 공급받아서 상기 송신 신호에 대응되는 전파를 방사하는 전파 방사부―여기서 전파 방사부는
    접지 역할을 하는 접지면;
    상기 접지면과 제1 간격으로 이격되도록 상기 접지면에 의해 지지되며, 전파를 방사하는 방사소자; 및
    상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 접지면과 제2 간격 및 상기 제2 간격보다 더 큰 제3 간격으로 이격되고, 상기 제3 간격으로 이격되는 부분은 상기 접지면과 상기 방사 소자 사이에 위치하도록 형성되어, 상기 송신 신호 및 전원을 공급받아서 상기 방사소자와 전자기적 결합을 가지는 마이크로스트립 급전선
    을 포함함―; 및
    상기 전파 방사부로부터 방사되는 전파를 수신하고, 상기 수신된 전파에 따라 상기 전파 방사부의 동작 상태를 표시하는 동작 상태 표시부―여기서 동작 상태 표시부는
    상기 전파 방사부의 방사소자 근처에 위치하고, 상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 방사소자에 의해 방사되는 전파를 수신하여 대응되는 신호 및 전압을 출력하는 헬리컬 안테나; 및
    상기 헬리컬 안테나로부터 출력되는 신호 및 전압을 받아서 상기 전파 방사부의 동작 상태를 식별할 수 있도록 표시하는 전력 검출부
    를 포함함―
    를 포함하는 이동통신용 광대역 안테나.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 급선선이 L자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 급전선은 송신 신호를 입력하는 외부 장치와의 임피던스 매칭을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 시 매칭 임피던스가 50Ω인 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 매칭 임피던스 50Ω은 상기 마이크로스트립 급전선의 폭과 상기 접지면과의 간격인 제2 간격에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방사소자의 크기, 제1 간격, 제2 간격, 및 제3 간격이 개인휴대통신 서비스의 주파수 대역과 IMT-2000 차세대 이동통신 서비스의 주파수 대역을 포함하는 전체 주파수 대역의 중심 주파수에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중심 주파수가 개인휴대통신 서비스의 수신 주파수 대역에 속하는 주파수(λ)인 경우,
    상기 방사소자의 크기(L×W1)가 약 λ/2, 제1 간격(H)이 약 λ/8, 제3 간격이 상기 제1 간격(H)의 약 0.6배로 설정되는 것을 특징으로 하는
    이동통신용 광대역 안테나.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전력 검출부가
    상기 헬리컬 안테나로부터 송신 신호 및 전압을 받아서 특정 대역의 신호만을 통과시키는 대역 통과 필터;
    상기 대역 통과 필터로부터 출력되는 신호의 크기를 조절하여 출력하는 PIN 다이오드;
    상기 PIN 다이오드로부터 출력되는 신호를 입력받아서 미리 설정된 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 비교하여 결과 전압을 출력하는 전압 듀얼 비교기; 및
    상기 전압 듀얼 비교기로부터 출력되는 전압에 따라 삼색으로 발광하는 삼색 발광 다이오드
    를 포함하는 이동통신용 광대역 안테나.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전압 듀얼 비교기에 설정되는 제1 기준 전압을 조정하기 위한 제1 가변 저항 및 제2 기준 전압을 조정하기 위한 제2 가변 저항을 더 포함하는 이동통신용 광대역 안테나.
  13. 접지 역할을 하는 접지면;
    상기 접지면 상에 지지되며, 전방향성으로 전파를 방사하는 모노폴 방사소자;
    상기 모노폴 방사소자와 상기 접지면과의 접속부분에 상기 모노폴 방사소자로 송신 신호 및 전원을 공급하는 커넥터;
    상기 접지면에 의해 지지되며, 임피던스 매칭이 이루어지도록 상기 모노폴 방사소자와 특정 간격으로 이격되어 설치되는 임피던스 정합용 스터브;
    상기 모노폴 방사소자 근처에 위치하고, 상기 접지면에 의해 지지되며, 상기 모노폴 방사소자에 의해 방사되는 전파를 수신하여 대응되는 신호 및 전압을 출력하는 헬리컬 안테나;
    상기 전파 수신소자로부터 출력되는 신호 및 전압을 받아서 상기 모노폴 방사소자 동작 상태를 식별할 수 있도록 표시하는 전력 검출부
    를 포함하는 이동통신용 광대역 안테나.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 모노폴 방사소자는 상기 접지면 상에 지지되는 고정식 안테나부 및 상기 고정식 안테나부를 관통하여 상기 접지면으로부터 신축자재하게 설치되는 로드안테나부를 포함하고,
    상기 고정식 안테나부 및 로드 안테나부의 형태는 원통형이며, 상기 로드 안테나의 직경이 상기 고정식 안테나의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는
    이동통신용 광대역 안테나.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 모노폴 방사소자의 크기 및 임피던스 정합용 스터브의 길이가 개인휴대통신 서비스의 주파수 대역과 IMT-2000 차세대 이동통신 서비스의 주파수 대역을 포함하는 전체 주파수 대역의 중심 주파수에 기초하여 정해지는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 중심 주파수가 개인휴대통신 서비스의 수신 주파수 대역에 속하는 주파수(λ)인 경우,
    상기 고정식 안테나부의 길이 및 로드 안테나부의 길이를 더한 상기 모노폴 방사소자의 전체 길이는 약 λ/4로 정해지고,
    상기 고정식 안테나부의 직경(D1)과 로드 안테나부(41)의 직경(D2)의 비는 약 8:11로 설정되며,
    상기 임피던스 매칭용 스터브의 길이는 약 λ/8로 설정되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 광대역 안테나.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7119746B2 (en) * 2004-10-21 2006-10-10 City University Of Hong Kong Wideband patch antenna with meandering strip feed
TW200743260A (en) * 2006-05-04 2007-11-16 Tatung Co Ltd Circular polarized antenna
EP1923951A1 (en) * 2006-11-20 2008-05-21 Motorola, Inc. Antenna sub-assembly for electronic device
CN101807746B (zh) * 2010-03-26 2013-06-12 西南交通大学 基于z型六角铁氧体的射频识别天线
CN205385105U (zh) * 2015-04-30 2016-07-13 滕崴 卫星导航系统终端宽带微带天线
CN107706523B (zh) * 2017-11-07 2024-03-12 山西大学 一种陷波可控超宽带天线
KR102491506B1 (ko) 2017-11-28 2023-01-25 삼성전자주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
JP7196930B2 (ja) * 2018-10-31 2022-12-27 株式会社村田製作所 電波中継器及び通信システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61208524A (ja) * 1985-03-13 1986-09-16 Aisin Seiki Co Ltd 電子機器の安全装置
US4697189A (en) * 1985-04-26 1987-09-29 University Of Queensland Microstrip antenna
JP2552540B2 (ja) 1989-02-22 1996-11-13 国際電信電話株式会社 ショートバックファイアアンテナ
US5557936A (en) 1995-07-27 1996-09-24 Praxair Technology, Inc. Thermodynamic power generation system employing a three component working fluid
US5703600A (en) * 1996-05-08 1997-12-30 Motorola, Inc. Microstrip antenna with a parasitically coupled ground plane
JP3580654B2 (ja) * 1996-12-04 2004-10-27 京セラ株式会社 共用アンテナおよびこれを用いた携帯無線機
JP3423608B2 (ja) 1998-02-05 2003-07-07 株式会社日立国際電気 無線中継増幅装置及び同装置の利得設定方法
US6438391B1 (en) * 1999-10-13 2002-08-20 Harvatek Corp. Laser diode antenna for mobile phone
US6490439B1 (en) * 2000-10-04 2002-12-03 3Com Corporation Lighted antenna for transceiver device

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