KR100577055B1

KR100577055B1 - 무선중계기 및 이의 거치구조

Info

Publication number: KR100577055B1
Application number: KR1020050090025A
Authority: KR
Inventors: 하헌태
Original assignee: (주)웨이브다임
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-05-04

Abstract

본 발명은, 송신장치로부터 방사된 전자파를 수신하는 제 1 선형안테나와; 상기 제 1 선형안테나로부터 수신된 신호를 증폭하는 전자회로를 갖는 베이스기판과; 상기 증폭된 신호를 전자파로 방사하는 제 2 선형안테나를 포함하고, 상기 베이스기판은 상기 제 1, 2 선형안테나 사이에 위치하고, 상기 제 1, 2 선형안테나는 서로 수직인 무선중계기를 제공한다.

Description

무선중계기 및 이의 거치구조{Wireless repeater and cradle structure for the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 개념적으로 도시한 도면.

도 3 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 구현한 예들을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 사용하여 GPS신호를 전달하는 과정을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 거치하는 거치장치을 도시한 분해 사시도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 거치장치의 고정대의 후면을 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 거치장치와 결합하기 위한 거치홀을 갖는 무선중계기를 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 거치장치가 유리창과 흡착되는 경우를 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 거치장치가 선반에 흡착되는 경우를 도시 한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

100 : 무선중계기 110 : 수신안테나

120 : 송신안테나 130 : 베이스기판

본 발명은 무선중계기 및 이의 거치구조(wireless repeater and cradle structure for the same)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 GPS(global positioning system)신호를 중계하는 무선중계기 및 이의 거치구조에 관한 것이다.

GPS신호는 위치 및 시간정보를 제공하는 신호로서, 특히 시간정보는 이동통신기기 및 전자기기들의 동기망을 구축하는 데 기준이 된다. GPS신호는 지구상을 돌고 있는 다수의 인공위성으로부터 전자파로 방사되는데, 이와 같은 GPS신호는 야외에서 수신이 용이하다. 그러나, 인구의 대부분이 밀집해 있는 건물 사이에서는 멀티패스 페이딩(multipath fading)과 같은 문제로 인해 신호수신의 정확도가 감소되는 문제가 있다. 더욱이, 외부와 차폐된 공간, 즉, 건물 내부에서는 구조적으로 신호 전달 장애가 따르게 되어, 방사된 GPS신호를 직접 수신하여 동기망을 구축하는 데 많은 어려움이 있다. 이에 따라, 건물 내부에 위치하는 이동통신기기 및 전 자기기들의 동기망을 구축하는 데 어려움이 따르게 된다. 따라서, 방사된 GPS신호를 차폐된 건물 내부로 전달하기 위해 무선중계기가 사용되고 있다.

일반적으로, 무선중계기는 인공위성으로부터 방사된 GPS전자파를 용이하게 수신하기 위해, 건물 옥상과 같이 전자파 경로를 확보할 수 있는 장소에 설치된다. 그런데, 이와 같이 건물 옥상에 무선중계기가 설치되는 경우에는, 많은 층의 건물 내부로 GPS신호를 중계하기 위해 그 크기가 커지게 되고, 또한 무선중계기를 설치하기 위한 비용이 증가하는 문제가 있다.

한편, GPS전자파를 수신하기 위한 무선중계기로서, 건물의 유리창 가까이에 패치안테나(patch antenna)가 설치되기도 한다. 패치안테나는 평판모양을 가지게 되는데, 우편파(Right Hand Circularly Polarized : RHCP) 특성을 갖는 GPS전자파 전체를 수신하기 위해 우편파용 패치안테나가 사용된다. 그런데, GPS전자파가 건물 등에 반사되는 경우에는 GPS전자파의 위상이 180도 변하여 좌편파로 바뀌게 됨에 따라, 패치안테나는 GPS전자파를 수신하지 못하게 되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은, 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 크기와 설치비용을 감소시킬 수 있고 편파특성에 관계없이 GPS신호를 수신할 수 있는 무선중계기를 제공하는 데 발명의 목적이 있다.

기타 본 발명의 다른 목적 및 장점은 추후 설명되는 본 발명의 실시예를 통해 이해될 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 송신장치로부터 방사된 전자파를 수신하는 제 1 선형안테나와; 상기 제 1 선형안테나로부터 수신된 신호를 증폭하는 전자회로를 갖는 베이스기판과; 상기 증폭된 신호를 전자파로 방사하는 제 2 선형안테나를 포함하고, 상기 베이스기판은 상기 제 1, 2 선형안테나 사이에 위치하고, 상기 제 1, 2 선형안테나는 서로 수직인 무선중계기를 제공한다.

여기서, 상기 제 1, 2 선형안테나일 수 있다. 상기 제 2 선형안테나는 제 1 선형안테나의 수직이등분선을 따라 연장될 수 있다. 상기 제 1, 2 선형안테나 각각과 베이스기판 사이에 위치하는 유전체를 더욱 포함할 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명은, 송신장치로부터 방사된 전자파를 수신하는 제 1 선형안테나와, 상기 제 1 선형안테나로부터 수신된 신호를 증폭하는 전자회로를 갖는 베이스기판, 상기 증폭된 신호를 전자파로 방사하는 제 2 선형안테나를 갖고, 상기 베이스기판은 상기 제 1, 2 선형안테나 사이에 위치하고, 상기 제 1, 2 선형안테나는 서로 수직인 무선중계기와; 건물의 유리창과 선반에 선택적으로 흡착되는 흡착판과, 상기 흡착판과 후면에서 결합되어 상기 무선중계기를 지면에 수직하게 거치하는 고정대를 갖는 거치장치를 포함하는 무선중계기 거치구조를 제공한다.

여기서, 상기 고정대는 전면으로 돌출된 거치편을 갖고, 상기 무선중계기는 후면과 저면 각각에 요입된 거치홀을 갖고, 상기 후면과 저면 각각의 거치홀은 상기 거치편에 선택적으로 결합될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선중계기(100)는, 베이스기판(130)과, 베이스기판(130)의 일면에 위치하는 수신안테나(110)와, 베이스기판(130)의 타면에 위치하는 송신안테나(120)를 포함한다.

수신안테나(110)는 송신장치인 인공위성으로부터 방사된 GPS전자파를 수신하게 된다. GPS전자파는, 인공위성으로부터, 우편파로 방사되며, 이와 같은 특성을 갖는 GPS전자파는 수신안테나(110)를 통해 무선중계기(100)로 수신된다. 선형안테나(linear polarizaton antenna)로서, 예를 들면 두개의 도체로 이루어진 다이폴안테나(dipole antenna)가 수신안테나(110)로서 사용된다. 따라서, 우편파의 GPS전자파 중, 선형인 수신안테나(110)의 연장방향에 평행한 방향의 전자파 성분이 수신된다. 수신안테나(110)의 연장방향은, 예를 들면, 지면과 평행한 방향을 갖게 된다. 인공위성을 바라보는 베이스기판(130)의 일면에 위치하는 수신안테나(110)는, 비록 GPS전자파 에너지를 100% 수신하지는 못한다. 그러나, 수신안테나(110)은, 직접파 또는 반사파 여부에 관계없이, 즉 주변환경에 덜 민감하게, GPS전자파를 수신하게 된다.

송신안테나(120) 또한, 수신안테나(110)와 마찬가지로, 선형안테나, 예를 들면, 다이폴안테나가 사용된다. 송신안테나(120)의 연장방향은 수신안테나(110)의 연장방향과 실질적으로 수직을 이루게 된다. 즉, 송신안테나(120)의 연장방향은 지면과 수직한 방향을 갖게 된다. 수신안테나(110)과 송신안테나(120)의 이와 같은 수직한 배치는, 수평편파와 수직편파의 직교성을 이용하여 수신안테나(110)과 송신안테나(120) 사이의 아이솔레이션(isolation)을 극대화하기 위함이다. 특히, 송신안테나(120)의 연장선은, 수신안테나(110)의 연장선에 수직한 이등분선 위에 위치하게 된다. 이와 같이 송신안테나(120)를 수신안테나(110)의 수직 이등분선 위에 배치하는 것은, 송신안테나(120)에서 방사된 전자파가 유한한 크기의 베이스기판(130)에 의해 회절되어 수산안테나(110)에 전달된다 하더라도, 대칭적 구조로 인해 수신안테나(110)에 전파에너지가 전달되지 않도록 하기 위함이다. 송신안테나(120)로부터 방사된 중계신호는, 건물 내에 위치하는 이동통신기기 및 전자기기를 동기화하기 위한 베이스스테이션(base station)에 전달된다. 송신안테나(120)는, 건물 내부에 위치하는 베이스스테이션을 바라보는 베이스기판(130)의 타면, 즉, 수신안테나(110)가 위치하는 반대면에 위치하여, 방사된 중계신호가 베이스스테이션에 용이하게 전달되도록 한다.

베이스기판(130)은 수신안테나(110)로부터 수신된 신호를 증폭하게 되는데, 이를 위해 다수의 전자회로가 구성된 인쇄회로기판(printed circuit board : PCB)이 베이스기판(130)으로서 사용된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 수신안테나(110)로부터 수신된 신호는 베이스기판(130)에 구성된 제 1 증폭부(131), 필터부(132), 제 2 증폭부(133)를 거쳐 일정 정도로 증폭되어 송신안테나(120)에 전달된다.

전술한 수신안테나 및 송신안테나(110, 120)는 반파장(λ/2)안테나로서, GPS 전자파 파장의 1/2에 해당되는 길이를 갖게 된다. 따라서, 수신안테나 및 송신안테나(110, 120)로 사용되는 다이폴안테나에 있어서, 각 도체는 사반파장(λ/4)의 길이를 갖게 된다. GPS전자파는 대략, 1575.42㎒의 주파수를 갖게 되므로, 반파장 안테나인 수신안테나 및 송신안테나(110, 120)가 대략 10㎝의 길이를 갖는다면 전자파의 수신 및 방사는 충분하다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기는 대략 10㎝×10㎝ 정도의 담배갑 면적 정도면 충분히 그 기능을 발휘할 수 있게 되는바, 설치 면적을 대폭 축소할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기는 건물의 유리창과 같은 곳에 설치되어 인공위성으로부터 GPS신호를 용이하게 수신할 수 있는 장점을 갖게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 3 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 구현한 예들을 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 무선중계기는 베이스기판(130)의 일면 및 타면 상에 별다른 개재물 없이 수신안테나 및 송신안테나(110, 120)가 위치하게 된다. 수신안테나 및 송신안테나(110, 120)는 베이스기판(130)의 테두리를 벗어나지 않는 범위에서 일면 및 타면 내부에 위치하게 된다. 이와 같은 배치관계에 따라, 전자회로가 설치된 베이스기판(130)은 수신안테나(110)와 송신안테나(120) 사이에서 전자파 차폐물과 같이 기능하게 된다. 따라서, 베이스기판(130)은 서로 반대되는 면에 위치하는 수신안테나(110)와 송신안테나(120) 사이의 아이솔레이션(isolation)을 확보하게 함으 로써, 발진이 발생하지 않는 데 도움이 된다.

한편, 도 4 및 5에 도시한 무선중계기는 베이스기판(130)의 일면 및 타면 상에 유전체(140)가 개재되어 있다. 즉, 베이스기판(130)의 일면과 수신안테나(110) 사이, 그리고 베이스기판(130)의 타면과 송신안테나(120) 사이에는 유전체(140)가 개재되어 있다. 이와 같이 개재된 유전체(140)는, 도 3에 개시된 무선중계기에 비해, 안테나의 길이를 짧게 할 수 있도록 하게 되고 이에 따라 무선중계기의 크기는 더욱 축소될 수 있게 된다. 따라서, 동일한 크기의 베이스기판(130)이 사용되는 경우에, 송신안테나(120)에서 방사된 전자파의 회절에 의한 수신안테나(110)로의 전자파 전달을 억제하는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 도 5의 수신안테나(110)는 유전체(140)의 측면에 위치하게 되는 데 반해 도 4의 수신안테나(110)는 유전체(140)의 상면에 위치하게 되는바, 도 5의 무선중계기가 도 4의 무선중계기에 비해, 송신안테나(120)와 수신안테나(110) 사이의 회절파의 전달을 더욱 억제할 수 있다.

도 4 및 5에서의 수신안테나(110)과 송신안테나(120)는 유전체(140)에 도체를 코팅하는 방법으로 형성될 수 있다.

전술한 도 3 내지 5에서 구현된 무선중계기는 일예들로서, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 도 4 및 5에서는, 다이폴안테나인 수신안테나(110)와 송신안테나(120) 각각을 이루는 두개의 도체가 하나의 유전체(140) 상에 위치하게 된다. 이와 달리, 서로 독립적인 두개의 유전체에 다이폴안테나의 두개의 도체 각각이 개별적으로 위치하도록 수신안테나(110)와 송신안테나(120)를 구성할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기는 서로 수직하게 배치된 선형의 다이폴안테나를 사용함으로써, 반사여부에 관계없이 GPS전자파를 용이하게 수신할 수 있다. 그리고, 상당히 작은 크기로 구현이 가능하고, 이에 따라 유리창 등에 손쉽게 부착할 수 있다. 또한, 각 구성의 구조적인 배치 및 유전체를 사용함으로써, 수신안테나와 송신안테나 사이의 아이솔레이션(isolation)을 향상시켜 안테나 사이의 발진을 억제할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 사용하여 GPS신호를 전달하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 지구상을 돌고 있는 다수의 인공위성(20)으로부터 GPS신호가 방사된다. 방사된 GPS신호는, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기(100)에 수신된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기(100)는 작은 크기를 가질 수 있으므로, 유리창에 설치되어 GPS신호를 직접적으로 수신할 수 있게 된다. 이와 같이 수신된 GPS신호는 무선중계기(100)의 베이스기판(도 1의 130)에 구성된 전자회로를 통해 증폭되어 송신안테나(도 1의 120)에 전달된다. 송신안테나는 증폭된 GPS신호를 방사하게 되고, 송신안테나로부터 방사된 GPS신호는 건물(10) 내부에 설치된 수신장치인 베이스스테이션(30)에 전달된다. 베이스스테이션(30)은 건물 내부에 위치하는 이동통신기기 및 전자기기(40)에 동기신호를 방사하여 동기망을 형성하게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기(100)는 매우 작은 크기를 가질 수 있게 된다. 따라서, 이를 안정적으로 고정하여 사용하기 위한 거치 장치를 도면을 사용하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기를 거치하는 거치장치을 도시한 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 거치장치의 고정대의 후면을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 거치장치와 결합하기 위한 거치홀을 갖는 무선중계기를 도시한 도면이다.

도 7 내지 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 거치장치(200)는 흡착판(210)과 고정대(220)를 포함한다. 흡착판(210)의 저면은 내부로 요입되어 압력에 의해 유리창 또는 유리창 앞의 선반에 흡착되며, 후면에는 돌출된 형상의 결합돌기(211)가 형성되어 있다. 고정대(220)의 후면에는 내부로 요입된 결합홀(221)이 형성되어 결합돌기(211)는 끼워지게 되고, 고정대(220)의 전면에는 돌출된 거치편(222)이 형성되어 있다. 거치편(222)은 무선중계기(100) 외부케이스의 후면과 저면에 형성된 거치홀(151, 152)과 선택적으로 결합되어 무선중계기(100)를 고정하게 된다. 여기서, 무선중계기(200)의 후면은, 수신안테나가 위치하는 면에 해당된다. 거치장치(200)의 흡착 상태에 따라, 거치편(222)과 결합되는 거치홀(151, 152)이 결정된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 거치장치가 유리창과 흡착되는 경우를 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 거치장치가 선반에 흡착되는 경우를 도시한 도면이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 거치장치(200)가 지면과 수직한 유리창(50)에 흡착되는 경우에는, 고정대(도 7의 220)는 지면에 수직하게 서 있는 상태가 되므로, 무선중계기(100)의 후면에 형성된 거치홀(도 9의 151)이 거치편(도 7의 222)에 걸려 고정된다. 여기서, 무선중계기(100)의 상부, 즉 수신안테나(도 1의 110)가 위치하는 부분은, GPS전자파를 수신하기 위해 거치장치(200)의 외부로 돌출되어 있다.

반면, 도 11에 도시한 바와 같이, 거치장치(200)가 지면에 수평한 선반(60)에 흡착되는 경우에는, 고정대(도 7의 220)는 지면에 평평하게 누운 상태가 되므로, 무선중계기(100)의 저면에 형성된 거치홀(도 9의 152)이 거치편(도 7의 222)에 걸려 고정된다. 이와 같이, 사용자의 편의 및 건물의 구조에 따라, 무선중계기를 용이하게 거치할 수 있게 된다.

한편, 도 7 내지 9에 도시한 바와 같이, 거치장치(200)는 유리창 또는 선반에 보다 효과적으로 밀착되기 위해, 고정대(220)의 후면에 고무재질로 이루어진 미끄럼방지수단(224)을 포함할 수 있다. 또한, 거치장치(200)는 유리창 또는 선반과 효과적으로 탈부착하기 위해, 고정대(220)의 전면에 레버(lever)와 같은 탈부착보조수단(223)을 포함할 수 있다. 탈부착보조수단(223)은, 흡착판(210)이 유리 또는 선반에 흡착되기 전에는, 고정대와 일정 각도(220), 예를 들면, 대략 90도 정도로 들려져 있는 상태를 갖는다. 한편, 흡착판(210)을 유리 또는 선반에 흡착하는 경우에, 들려져 있는 탈부착보조수단(223)을 고정대(220) 방향으로 누르게 되면, 스프링과 같은 탄성부재(미도시)에 의해 흡착판(210)이 흡착방향을 향해 압력을 받아 눌려지게 되고, 이에 따라 흡착판(210)과 유리 또는 선반 사이의 공기가 외부로 빠져나가 내부가 진공상태가 되어, 흡착판(210)은 유리 또는 선반에 보다 강하게 흡착된다. 더욱이, 흡착판(210)을 탈착하는 경우에, 고정대와 밀착된 탈부착보조수단 (223)을 고정대(220)로부터 들어올리게 되면, 흡착판(210)이 탈착방향을 향해 압력을 받게 되고, 이에 따라 흡착판(210)과 유리 또는 선반 사이로 공기가 들어오게 되어, 흡착판(210)은 유리 또는 선반으로부터 보다 손쉽게 탈착된다.

전술한 본 발명의 실시예는 본 발명의 일예로서, 이에 대한 다양한 변화와 변형이 가능하다. 이와 같은 변화와 변형이 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 첨부된 청구범위를 통해 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선중계기는 서로 수직하게 배치된 선형의 다이폴안테나를 사용함으로써, 반사여부에 관계없이 GPS전자파를 용이하게 수신할 수 있다. 그리고, 상당히 작은 크기로 구현이 가능하고, 이에 따라 유리창, 선반 등에 손쉽게 부착할 수 있다. 또한, 각 구성의 구조적인 배치 및 유전체를 사용함으로써, 수신안테나와 송신안테나 사이의 아이솔레이션(isolation)을 향상시켜 안테나 사이의 발진을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 거치장치는, 사용자의 편의 및 건물의 구조에 따라, 무선중계기를 효과적으로 거치할 수 있다.

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송신장치로부터 방사된 전자파를 수신하는 제 1 선형안테나와, 상기 제 1 선형안테나로부터 수신된 신호를 증폭하는 전자회로를 갖는 베이스기판, 상기 증폭된 신호를 전자파로 방사하는 제 2 선형안테나를 갖고, 상기 베이스기판은 상기 제 1, 2 선형안테나 사이에 위치하고, 상기 제 1, 2 선형안테나는 서로 수직인 무선중계기와;

건물의 유리창과 선반에 선택적으로 흡착되는 흡착판과, 상기 흡착판과 후면에서 결합되어 상기 무선중계기를 지면에 수직하게 거치하는 고정대를 갖는 거치장치를 포함하는 무선중계기 거치구조.
제 5 항에 있어서,

상기 고정대는 전면으로 돌출된 거치편을 갖고, 상기 무선중계기는 후면과 저면 각각에 요입된 거치홀을 갖고, 상기 후면과 저면 각각의 거치홀은 상기 거치편에 선택적으로 결합되는 무선중계기 거치구조.