KR100498832B1 - 2 주파용 안테나 - Google Patents

Abstract

선형상 엘리먼트부 (5b) 의 선단에 우산형상의 꼭대기부 (5a) 를 형성한다. 우산형상의 꼭대기부 (5a) 의 선단과 엘리먼트부 (5b) 의 하단의 급전부 (6a) 사이를 폴디드소자 (5c) 에 의하여 접속한다. 이로써, 2 주파용 안테나 (5) 가 상이한 2 개의 주파수대역에서 동작하게 된다.

Description

2 주파용 안테나 {2-FREQUENCY ANTENNA}

본 발명은 2 개의 주파수대역에서 동작하는 2 주파용 안테나에 관한 것으로, 특히 2 개의 주파수대역을 구분하여 사용하는 이동전화 시스템의 안테나에 적용하기에 적합한 것이다.

일반적으로, 이동전화 시스템에 사용되는 주파수대에는 복수의 주파수대가 할당되어 있다. 예를 들면, 일본의 PDC 방식 (Personal Digital Cellular telecommunication system) 에서는 800MHz 대 (810MHz~956MHz) 와 1.4GHz 대 (1429MHz~1501MHz) 가 할당되어 있으며, 유럽에서는 900MHz 대 (870MHz~960MHz) 의 GSM (Global System for Mobile communications) 방식과, 1.8GHz 대 (1710MHz~1880MHz) 의 DCS (Digital Cellular System) 방식이 채용되고 있다. 이와 같이 2 개의 주파수대역이 할당되어 있는 것은 가입자의 증가로 인하여 이용주파수가 부족하기 때문이다. 예를 들면, 유럽에서는 900MHz 대의 GSM 방식의 휴대전화기는 유럽 전역에서 사용할 수 있으나, 도시부에서는 이용주파수 부족을 보충하기 위하여 1.8GHz 대의 DCS 방식의 휴대전화기를 사용할 수 있다.

그러나, DCS 방식의 휴대전화기는 교외에서는 사용할 수 없다. 이러한 배경에서, GSM 방식과 DCS 방식으로 사용할 수 있는 듀얼밴드의 휴대전화기가 개발되고 있다. 이러한 듀얼밴드의 휴대전화기에는 당연히 900MHz 대와 1.8GHz 대에서 동작 가능한 2 주파용 안테나가 탑재되어 있다. 일반적으로, 이러한 2 주파용 안테나는 각각의 주파수대에서 동작하는 안테나로 구성되어 있으며, 상호 동작에 영향을 주지 않도록 2 개의 안테나가 초크코일(choke coil) 등의 아이솔레이션 수단을 통하여 접속되어 있다.

그러나, 아이솔레이션 수단을 초크코일로 하면, 넓은 주파수대역에 걸쳐 신호를 분리하기는 어렵다. 즉, 각각의 주파수대에서 동작하는 안테나간에 초크코일을 설치해도, 이동전화대와 같이 넓은 주파수대역의 경우에는 그 주파수대역에 걸쳐 각각의 안테나를 독립적으로 동작시킬 수 없고, 상호 영향을 주어 양호하게 동작시킬 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 이동전화가 차량에 탑재되는 경우에는 차체에 안테나가 장착된다. 이 안테나로는 여러가지 안테나가 있는데, 차체에서는 가장 높은 위치에 있는 루프에 안테나를 장착하도록 하면 수신감도를 높일 수 있으므로, 루프에 장착하는 루프안테나가 종래부터 선호되고 있다.

그러나, 트랩코일 등 초크코일을 사용하는 2 주파용 안테나에서는, 그 길이가 길어져 차체의 루프에서 길게 돌출되어, 디자인을 해칠 우려가 있다는 문제점이 있었다.

도 1 은 본 발명의 2 주파용 안테나의 실시형태의 제 1 구성을 나타낸 도.

도 2 는 본 발명의 2 주파용 안테나의 실시형태의 제 2 구성을 나타낸 도.

도 3 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 차재용 안테나에 적용한 구성을 나타낸 도.

도 4 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 GSM 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트.

도 5 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 GSM 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 특성을 나타낸 도.

도 6 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 DCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트.

도 7 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 DCS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 특성을 나타낸 도.

도 8 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 870MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 9 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 915MHz 및 960MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 10 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 1710MHz 및 1795MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 11 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 1880MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 12 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 GSM 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트.

도 13 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 GSM 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 특성을 나타낸 도.

도 14 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 DCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트.

도 15 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 DCS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 특성을 나타낸 도.

도 16 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 870MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 17 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 915MHz 및 960MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 18 은 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 1710MHz 및 1795MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 19 는 본 발명의 실시형태의 2 주파용 안테나를 적용한 GPS 안테나가 장착된 차재용 안테나의 1880MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 20 은 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 AMPS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트.

도 21 은 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 AMPS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 특성을 나타낸 도.

도 22 는 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 PCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트.

도 23 은 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 PCS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 특성을 나타낸 도.

도 24 는 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 824MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 25 는 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 859MHz 및 894MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 26 은 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 1850MHz 및 1920MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

도 27 은 본 발명의 실시형태의 다른 2 주파용 안테나를 적용한 차재용 안테나의 1990MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도.

발명의 개시

본 발명은 2 개의 상이한 주파수대역에 있어서 양호하게 동작하는 저자세의 2 주파용 안테나를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 2 주파용 안테나는 선형상의 엘리먼트부, 이 엘리먼트부의 선단에 형성되어 있는 동시에 하방으로 경사지게 우산형상으로 되어 있는 꼭대기부, 상기 엘리먼트부의 중간부를 어스에 단락하는 정합용 스텁(stub), 상기 엘리먼트의 급전점, 및 상기 꼭대기부의 선단을 접속하는 폴디드 소자를 구비하여, 2 개의 주파수대역에서 동작하도록 되어 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 선형상의 엘리먼트의 선단에 형성된 꼭대기부에 있어서의 선단과 선형상의 엘리먼트의 급전점을 접속하는 폴디드 소자를 설치하도록 하고 있다. 그리고 폴디드소자를 설치함으로써, 2 개의 주파수대역에서 동작하는 안테나로 할 수 있으며, 동작하는 2 개의 주파수대역의 주파수비를 약 1 : 2 로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 2 주파용 안테나는 선형상의 엘리먼트의 선단에 탑로딩으로서 기능하는 꼭대기부를 형성하도록 하고 있으므로, 2 주파용 안테나의 높이를 낮게 할 수 있다. 이로 인하여, 작은 안테나 케이스내에 2 주파용 안테나를 수납할 수 있게 되어, 차체의 루프에 장착하였을 때에도 크게 돌출하는 일 없이 우수한 디자인으로 할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 2 주파용 안테나에 있어서, 상기 꼭대기부의 선단이 하방으로 굴곡되어 원통형상으로 되어 있거나, 차체에 장착 가능한 장착부가 하면에 형성되어 있는 금속 베이스와, 이 금속 베이스에 끼워져 있는 커버로 이루어지는 케이스내에 수납되어 있어도 된다. 또한, 상기 케이스내에 네비게이션용 안테나가 수납되어 있어도 된다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 2 주파수용 안테나의 실시형태의 제 1 구성을 도 1 에 나타내고, 본 발명의 2 주파용 안테나의 실시형태의 제 2 구성을 도 2 에 나타낸다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 구성의 2 주파용 안테나 (5) 는 하방으로 절곡된 우산형상의 꼭대기부 (5a) 와 두꺼운 선형상의 엘리먼트부 (5b) 로 구성되어 있으며, 엘리먼트부 (5b) 의 중간부와 회로기판 (6) 에 형성된 어스부 (6b) 사이를 접속하도록 정합용 스텁 (5e) 이 구비되어 있다. 꼭대기부 (5a) 는 엘리먼트부 (5b) 의 탑로딩으로서 기능하고, 엘리먼트부 (5b) 의 길이를 짧게 할 수 있다. 이 정합용 스텁 (5e) 은 2 주파용 안테나 (5) 와 2 주파용 안테나 (5) 로부터 도출되는 동축 케이블과의 정합을 취하기 위한 것이다. 또한, 엘리먼트부 (5b) 의 하단은 회로기판 (6) 에 형성된 급전부 (6a) 에 접속되어 있다. 이 경우, 엘리먼트부 (5b) 를 금속 파이프로 형성하고, 회로기판 (6) 의 뒷면으로부터 엘리먼트부 (5b) 내로 T 자 형상 핀을 삽입관통시킴으로써, 엘리먼트부 (5b) 를 급전부 (6a) 에 고착시킬 수 있다. 본 발명의 실시형태와 관련된 제 1 구성의 2 주파용 안테나 (5) 에 있어서 특징적인 구성은 우산형상의 꼭대기부 (5a) 의 선단과 급전부 (6a) 사이를 폴디드소자 (5c) 에 의하여 접속한 구성이다. 이와 같이, 폴디드소자 (5c) 에 의하여 우산형상의 꼭대기부 (5a) 의 선단과 급전부 (6a) 를 접속함으로써, 2 주파용 안테나 (5) 가 2 개의 주파수대역에서 동작하게 된다.

이 2 주파용 안테나 (5) 의 꼭대기부 (5a) 는 하방으로 우산형상이 되도록 절곡되어 있으므로, 어스부 (6b) 가 접속되는 그라운드 플레인과 꼭대기부 (5a) 사이에 형성되는 용량이 커져 꼭대기부 (5a) 의 직경을 작게 할 수 있다. 예를 들면, 이 2 주파용 안테나 (5) 를 디지털 셀룰러 시스템의 900MHz 대 (824MHz ~ 894MHz) 의 AMPS (Advanced Mobile Phone Service) 방식과 1.8GHz 대 (1850MHz ~ 1990MHz) 의 PCS (Personal Communication Service) 방식의 2 주파용 안테나에 적용하면, 꼭대기부 (5a) 의 직경은 약 30mm 가 되고 안테나 높이는 약 38mm 로 저자세로 할 수 있다. 이 수치는 종래의 안테나 높이와 동일한 꼭대기 안테나의 꼭대기부의 직경을 3 할 이상 작게 한 값에 상당한다.

다음으로, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 제 2 구성의 2 주파용 안테나 (15) 는 하방으로 절곡된 우산형상의 꼭대기부 (15a) 와 두꺼운 선형상의 엘리먼트부 (15b) 로 구성되어 있으며, 탑로딩으로서 기능하는 꼭대기부 (15a) 의 선단은 더욱 하방으로 절곡되어 원통형상부 (15d) 가 형성되어 있다. 이로써, 엘리먼트부 (15b) 의 길이를 더 짧게 할 수 있다. 또한, 엘리먼트부 (15b) 의 중간부와 회로기판 (6) 에 형성된 어스부 (6b) 사이를 접속하도록 정합용 스텁 (15e) 이 구비되어 있다. 이 정합용 스텁 (15e) 은 2 주파용 안테나 (15) 와, 2 주파용 안테나 (15) 로부터 도출되는 동축 케이블의 정합을 취하기 위한 것이다. 또한, 엘리먼트부 (15b) 의 하단은 회로기판 (6) 에 형성된 급전부 (6a) 에 접속되어 있다. 이 경우, 엘리먼트부 (15b) 를 금속 파이프로 형성하고, 회로기판 (6) 의 뒷면으로부터 엘리먼트부 (15b) 내로 T 자 형상 핀을 삽입관통시킴으로써, 엘리먼트부 (15b) 를 급전부 (6a) 에 고착시키도록 해도 된다. 본 발명의 실시형태와 관련된 제 2 구성의 2 주파용 안테나 (15) 에 있어서 특징적인 구성은 우산형상의 꼭대기부 (15a) 에 있어서의 원통형상부 (15d) 의 선단과 급전부 (6a) 사이를 폴디드 소자 (15c) 에 의하여 접속한 구성이다. 이와 같이, 폴디드 소자 (15c) 에 의하여 우산형상의 꼭대기부 (15a) 의 선단과 급전부 (6a) 를 접속함으로써, 2 주파용 안테나 (15) 가 2 개의 주파수대역에서 동작하게 된다.

이 2 주파용 안테나 (15) 의 꼭대기부 (15a) 는 하방으로 우산형상이 되도록 절곡되어 있는 동시에 원통형상부 (15d) 를 구비하고 있으므로, 어스부 (6b) 가 접속되는 그라운드 플레인과 꼭대기부 (15a) 사이에 형성되는 용량이 커져, 꼭대기부 (15a) 의 직경을 작게 할 수 있다. 예를 들면, 이 2 주파용 안테나 (15) 를 디지털 셀룰러 시스템의 900MHz 대 (870MHz ~ 960MHz) 의 GSM (Global System for Mobile communications) 방식과 1.8GHz 대 (1710MHz ~ 1880MHz) 의 DCS (Digital Cellular System) 방식의 안테나에 적용하면, 꼭대기부 (15a) 의 직경은 약 30mm 가 되고 안테나 높이는 약 29.5mm 로 저자세로 할 수 있다. 이와 같이, 안테나 높이를 더욱 저자세로 할 수 있다.

다음으로, 상기 설명한 본 발명의 실시형태와 관련된 제 2 구성의 2 주파용 안테나 (15) 를 차재용 안테나에 적용하였을 때의 구성을 도 3 에 나타낸다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 차재용 안테나 (1) 는 타원형으로 된 도전성 금속 베이스 (3) 와 이 금속 베이스 (3) 에 끼워장착된 합성수지제 커버 (2) 로 이루어지는 안테나 케이스를 구비하고 있다. 이 금속 베이스 (3) 의 하면에 유연한 패드가 배치되어 차체에 장착된다. 그리고, 차재용 안테나 (1) 는 안테나 케이스에서 외부로 돌출하는 엘리먼트 등의 부분은 일절 갖고 있지 않아 저자세로 되어 있다. 또한, 금속 베이스 (3) 의 뒤쪽에는 차체에 형성된 장착구멍에 끼워넣어지고 고정용 나사가 조임장착됨으로써, 차재용 안테나 (1) 를 차체에 고착하는 베이스 장착부 (3a) 가 돌출되어 형성되어 있다. 이 베이스 장착부 (3a) 에는 축을 따라 절개홈부 (3b) 가 형성된 관통구멍이 형성되어 있으며, 이 관통구멍을 이용하여 GPS 용 케이블 (10) 과 전화용 케이블 (11) 이 외부에서 안테나내로 도입되어 있다.

GPS 용 케이블 (10) 의 선단에는 GPS 기기에 접속되는 커넥터 (10a) 가 설치되어 있으며, 전화용 케이블 (11) 의 선단에는 차재전화기에 접속되는 커넥터 (11a) 가 설치되어 있다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 금속 베이스 (3) 와 커버 (2) 를 파단하여 안테나 케이스내에는 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나 (4) 와, 차재전화용 2 주파용 안테나 (15) 가 수납되어 있다. 이 GPS 안테나 (4) 는 금속 베이스 (3) 에 형성된 GPS 안테나 수납부내에 수납되어 있다. 그리고, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 2 주파용 안테나 (15) 는 회로기판 (6) 에 전기적으로 접속되어 있는 동시에 기계적으로 고착되어 있다. 그리고, 이 회로기판 (6) 은 금속 베이스 (3) 에 고착되어 있다. 또한, 안테나 케이스내에 도입된 GPS 용 케이블 (10) 은 GPS 안테나 (4) 에 접속되어 있으며, 전화용 케이블 (11) 은 회로기판 (6) 의 2 주파용 안테나 (15) 에 접속되어 있다.

또한, 전화용 케이블 (11) 과 GPS 용 케이블 (10) 은 베이스 장착부 (3a) 의 관통구멍에서 도출될 때, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 베이스 장착부 (3a) 의 축을 따라 형성된 절개홈부 (3b) 를 통하여 금속 베이스 (3) 의 뒷면과 거의 평행하게 끌어낼 수 있다. 또한, 관통구멍의 하단으로부터 GPS 용 케이블 (10) 과 전화용 케이블 (11) 을 도출하면, 금속 베이스 (3) 의 뒷면과 거의 직교하게 도출할 수 있다. 이로써, 차재용 안테나 (1) 를 장착하는 차체의 구조에 맞게 전화용 케이블 (11) 과 GPS 용 케이블 (10) 을 끌어낼 수 있다.

도 2 에 나타낸 바와 같이, 2 주파용 안테나 (15) 는 선형상의 엘리먼트부 (15b) 와 이 엘리먼트부 (15b) 의 선단에 형성된 하방으로 우산형상이 되도록 절곡되어 있는 동시에 원통형상부 (15d) 를 구비하는 원형 꼭대기부 (15a) 로 구성되어 있다. 이 꼭대기부 (15a) 는 엘리먼트부 (15b) 의 선단에 납땜 등에 의하여 고착되어 있다. 또한, 엘리먼트부 (15b) 의 하단에는 차양형상의 장착부가 형성되고, 이 장착부가 회로기판 (6) 에 형성된 급전부 (6a) 에 납땜에 의하여 고착되어 있다. 또한, 회로기판 (6) 이 금속 베이스 (3) 에 장착되었을 때, 회로기판 (6) 의 어스 패턴은 금속 베이스 (3) 에 전기적으로 접속되고, 금속 베이스 (3) 는 2 주파용 안테나 (15) 의 그라운드 플레인으로서 작용하게 된다.

다음으로, 도 3 에 나타낸 차재용 안테나 (1) 의 GSM/DCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와 전압정재파비 (VSWR) 특성 및 수평면내 지향성을 나타낸 그래프를 도 4 내지 도 19 에 나타낸다. 단, 도 4 내지 도 11 은 GPS 안테나 (4) 가 없는 경우의 GSM/DCS 의 주파수대역에 있어서의 스미스 차트와 VSWR 특성 및 수평면내 지향성을 나타낸 그래프이며, 도 12 내지 도 19 는 GPS 안테나 (4) 가 있는 경우의 GSM/DCS 의 주파수대역에 있어서의 스미스 차트와 VSWR 특성 및 수평면내 지향성을 나타낸 그래프이다.

도 4 는 GPS 안테나 (4) 가 없는 경우의 GSM 의 주파수대역에 있어서의 스미스 차트이며, 도 5 는 그 VSWR 특성을 나타낸 그래프이다. 나타낸 바와 같이, GSM 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 은 약 2.3 이하가 된다.

또한, 도 6 은 GPS 안테나 (4) 가 없는 경우의 DCS 의 주파수대역에 있어서의 스미스 차트이며, 도 7 은 VSWR 특성을 나타낸 그래프이다. 나타낸 바와 같이, DCS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 은 약 1.5 이하가 된다.

이들 VSWR 특성과 스미스 차트에 나타낸 임피던스 특성으로부터, 2 주파용 안테나 (15) 가 적용된 차재용 안테나 (1) 가 GSM 과 DCS 의 2 개의 주파수대역에서 동작하는 것을 이해할 수 있다.

도 8b 는 차재용 안테나 (1) 를 도 8a 에 나타낸 바와 같이 배치하였을 때의 GPS 안테나 (4) 가 없는 경우의 GSM 의 최저주파수인 870MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.04dB 가 된다. 도 9a 는 그 경우의 GSM 의 중앙주파수인 915MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.81dB 가 된다. 도 9b 는 그 경우의 GSM 의 최고주파수인 960MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.53dB 가 된다. 이들 수평면내 지향성을 나타낸 도면을 참조하면, GSM 의 주파수대역에 있어서 거의 원형의 양호한 수평면내 지향성으로 되어 있음을 알 수 있다.

도 10a 는 차재용 안테나 (1) 를 도 8a 에 나타낸 바와 같이 배치하였을 때의 GPS 안테나 (4) 가 없는 경우의 DCS 의 최저주파수인 1710MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.33dB 가 된다. 도 10b 는 그 경우의 DCS 의 중앙주파수인 1795MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.3dB 가 된다. 도 11a 는 그 경우의 DCS 의 최고주파수인 1880MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.17dB 가 된다. 이들 수평면내 지향성을 나타낸 도면을 참조하면, DCS 의 주파수대역에 있어서 거의 원형의 양호한 수평면내 지향성으로 되어 있음을 알 수 있다.

이들 도면에 나타낸 수평면내 지향성으로부터, 2 주파용 안테나 (15) 가 적용된 차재용 안테나 (1) 가 GSM 과 DCS 의 2 개의 주파수대역에서 양호하게 동작하는 것을 이해할 수 있다.

도 12 는 GPS 안테나 (4) 가 있는 경우의 GSM 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트이며, 도 13 은 그 VSWR 특성을 나타낸 그래프이다. 나타낸 바와 같이, GSM 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 은 약 2.3 이하가 된다.

또한, 도 14 는 GPS 안테나 (4) 가 있는 경우의 DCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트이며, 도 15 는 그 VSWR 특성을 나타낸 그래프이다. 나타낸 바와 같이, DCS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 은 약 1.8 이하가 된다.

이들 VSWR 특성과 스미스 차트에 나타낸 임피던스 특성으로부터, GPS 안테나 (4) 가 있는 경우에는 약간 특성이 열화되나, 2 주파용 안테나 (15) 가 적용된 차재용 안테나 (1) 가 GSM 과 DCS 의 2 개의 주파수대역에서 충분히 동작하는 것을 이해할 수 있다.

도 16b 는 차재용 안테나 (1) 를 도 16a 에 나타낸 바와 같이 배치하였을 때의 GPS 안테나 (4) 가 있는 경우의 GSM 의 최저주파수인 870MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.23dB 가 된다. 도 17a 는 그 경우의 GSM 의 중앙주파수인 915MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.78dB 가 된다. 도 17b 는 그 경우의 GSM 의 최고주파수인 960MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.67dB 가 된다. 이들 수평면내 지향성을 참조하면, GPS 안테나 (4) 가 있는 경우에는 약간 특성이 열화되나, GSM 의 주파수대역에 있어서 거의 원형의 양호한 수평면내 지향성으로 되어 있음을 알 수 있다.

도 18a 는 차재용 안테나 (1) 를 도 16a 에 나타낸 바와 같이 배치하였을 때의 GPS 안테나 (4) 가 있는 경우의 DCS 의 최저주파수인 1710MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -1.81dB 가 된다. 도 18b 는 그 경우의 DCS 의 중앙주파수인 1795MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.22dB 가 된다. 도 19a 는 그 경우의 DCS 의 최고주파수인 1880MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.04dB 가 된다. 이들 수평면내 지향성을 참조하면, GPS 안테나 (4) 가 있는 경우에는 약간 특성이 열화되나, DCS 의 주파수대역에 있어서 거의 원형의 양호한 수평면내 지향성으로 되어 있음을 알 수 있다.

이들 수평면내 지향성으로부터, GPS 안테나 (4) 가 있는 경우에는 약간 특성이 열화되나, 2 주파용 안테나 (15) 가 적용된 차재용 안테나 (1) 가 GSM 과 DCS 의 2 개의 주파수대역에서 양호하게 동작하는 것을 이해할 수 있다.

다음으로, 차재용 안테나 (1) 에 있어서 2 주파용 안테나를 도 1 에 나타낸 제 1 의 2 주파용 안테나 (5) 로 한 경우의 AMPS/PCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트와, 전압정재파비 (VSWR) 특성 및 수평면내 지향성을 나타낸 그래프를 도 20 내지 도 27 에 나타낸다.

도 20 은 AMPS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트이며, 도 21 은 그 VSWR 특성을 나타낸 그래프이다. 나타낸 바와 같이, AMPS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 은 약 2.0 이하가 된다.

또한, 도 22 는 PCS 의 주파수대역에 있어서의 임피던스 특성을 나타낸 스미스 차트이며, 도 23 은 그 VSWR 특성을 나타낸 그래프이다. 나타낸 바와 같이, PCS 의 주파수대역에 있어서의 VSWR 은 약 1.7 이하가 된다.

이들 VSWR 특성과 스미스 차트에 나타낸 임피던스 특성으로부터, 2 주파용 안테나 (5) 가 적용된 차재용 안테나 (1) 가 AMPS 와 PCS 의 2 개의 주파수대역에서 동작하는 것을 이해할 수 있다.

도 24b 는 차재용 안테나 (1) 를 도 24a 에 나타낸 바와 같이 배치하였을 때의 AMPS 의 최저주파수인 824MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 1.19dB 가 된다. 도 25a 는 그 경우의 AMPS 의 중앙주파수인 859MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.64dB 가 된다. 도 25b 는 그 경우의 AMPS 의 최고주파수인 894MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 -0.81dB 가 된다. 이들 수평면내 지향성을 참조하면, AMPS 의 주파수대역에 있어서 거의 원형의 양호한 수평면내 지향성으로 되어 있음을 알 수 있다.

도 26a 는 차재용 안테나 (1) 를 도 24a 에 나타낸 바와 같이 배치하였을 때의 PCS 의 최저주파수인 1850MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 1.39dB 가 된다. 도 26b 는 그 경우의 PCS 의 중앙주파수인 1920MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 1.28dB 가 된다. 도 27 은 그 경우의 PCS 의 최고주파수인 1990MHz 에 있어서의 수평면내 지향성을 나타낸 도면이며, 이 경우의 1/4 파장 휩안테나에 대한 안테나 게인은 약 0.5dB 가 된다. 이들 도면에 나타낸 수평면내 지향성을 참조하면, PCS 의 주파수대역에 있어서 거의 원형의 양호한 수평면내 지향성으로 되어 있음을 알 수 있다.

이들 수평면내 지향성으로부터, 2 주파용 안테나 (5) 가 적용된 차재용 안테나 (1) 가 AMPS 와 PCS 의 2 개의 주파수대역에서 양호하게 동작하는 것을 이해할 수 있다.

상기 설명에서는, 본 발명과 관련된 2 주파용 안테나는 GSM/DCS 의 2 개의 주파수대역, 또는 AMPS/PCS 의 2 개의 주파수대역에서 동작시키도록 하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 주파수비가 1 : 2 가 되는 2 개의 주파수대역에 있어서의 통신 시스템에 적용할 수 있다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로, 선형상 엘리먼트의 선단에 형성된 꼭대기부에 있어서의 선단과 선형상 엘리먼트의 급전점을 접속하는 폴디드 소자를 설치하도록 하고 있다. 이와 같이 폴디드 소자를 설치함으로써, 2 개의 주파수대역에서 동작하는 안테나로 할 수 있다. 그리고, 동작하는 2 개의 주파수대역의 주파수비는 약 1 : 2 가 된다.

또한, 본 발명의 2 주파용 안테나는 선형상 엘리먼트의 선단에 탑로딩으로서 기능하는 꼭대기부를 형성하도록 하고 있으므로, 2 주파용 안테나의 높이를 낮게 할 수 있다. 이로 인하여, 작은 안테나 케이스내에 2 주파용 안테나를 수납할 수 있게 되어, 차체의 루프에 장착하였을 때에도 크게 돌출하는 일이 없어 우수한 디자인으로 할 수 있다.

Claims (5)

1. 선형상 엘리먼트부;

   상기 엘리먼트부의 선단에 형성되어 있고, 동시에 하방으로 경사지게 우산형상으로 되어 있는 꼭대기부;

   상기 엘리먼트부의 중간부를 어스에 단락하는 정합용 스텁; 및

   상기 엘리먼트부의 급전점과 상기 꼭대기부의 선단을 접속하는 폴디드 소자를 구비하며,

   2 개의 주파수대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 2 주파용 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 꼭대기부의 선단이 하방으로 굴곡되어 원통형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 2 주파용 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 2 개의 주파수대역의 주파수비가 약 1 : 2 로 되어 있는 것을 특징으로 하는 2 주파용 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   차체에 장착 가능한 장착부가 하면에 형성되어 있는 금속 베이스와, 이 금속 베이스에 끼워져 있는 커버로 이루어지는 케이스내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 2 주파용 안테나.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스내에 네비게이션용 안테나도 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 2 주파용 안테나.