KR100590192B1 - Modified Discone Antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가장 자리를 치켜올린 모양의 디스크(Disc)를 부착한 모디파이드 디스콘 안테나(MDCA : Modified Discone Antenna)에 관한 것이다.The present invention relates to a Modified Discone Antenna (MDCA) to which a disc (Disc) having a raised edge is attached.

이러한 본 발명의 안테나는 다수의 원추도선으로 이루어진 원추대와, 원추도선을 지지함과 아울러 급전하기 위한 원추 지지대와, 원추 지지대를 통해 원추대에 연결된 가장 자리가 치켜올라간 디스크를 구비한다.The antenna of the present invention includes a cone composed of a plurality of cone leads, a cone support for supporting and feeding the cone lead, and a disc having a raised edge connected to the cone through the cone support.

이와 같이 본 발명은 원래 구조인 쌍원추 안테나에서 한쪽의 원추를 디스크로 바꾼 형태의 안테나로서, 디스콘 안테나의 낮은 임계 주파수에서 급격히 나빠지는 정재파 특성을 개선하기 위하여 디스크의 가장자리를 치켜올린 형태의 디스콘 안테나를 제공한다.As described above, the present invention is a type of antenna in which one cone is replaced with a disk in a twin-cone antenna, which is an original structure, and a disk having raised disc edges in order to improve standing wave characteristics that are rapidly worsened at a low critical frequency of the disc cone antenna. Provides a cone antenna.

안테나, 디스콘, 디스크, 지향특성, 정재파특성Antenna, Discon, Disc, Directional Characteristics, Standing Wave Characteristics

Description

모디파이드 디스콘 안테나{ Modified Discone Antenna} Modified Discone Antennas             

도 1은 일반적인 쌍원추 안테나를 도시한 도면,1 is a view showing a general biconical antenna,

도 2는 일반적인 디스콘 안테나를 도시한 도면,2 is a diagram illustrating a general discon antenna;

도 3은 본 발명에 따른 모디파이드 디스콘 안테나의 정면도,3 is a front view of a modulated discon antenna according to the present invention;

도 4는 본 발명에 안테나 파라미터를 도시한 도면,4 is a diagram showing antenna parameters in the present invention;

도 5a∼5g는 본 발명에 따른 안테나의 복사 특성을 도시한 도면.5A-5G illustrate radiation characteristics of an antenna according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

12: 급전선로 14: 정점12: feed line 14: vertex

16a,16b: 쌍원추 22: 원추대16a, 16b: Dual cone 22: cone

24: 원형 디스크 26: 도선24: circular disk 26: lead wire

31: 변형된 디스크 32: 원추지지대 31: deformed disc 32: cone support

33: 급전커넥터 34: 원추도선33: Feed connector 34: Conical lead

본 발명은 무선통신기술에 사용되는 디스콘 안테나(Discone Antenna)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크의 끝 부분을 치켜올린 형태의 모디파이드 디스콘 안테나(Modified Discone Antenna)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discon antenna for use in wireless communication technology, and more particularly to a modified discone antenna of a type in which the end of a disc is raised.

일반적으로, 광대역 특성을 얻기 위해 사용되는 쌍원추형 안테나는 무한한 두개의 원뿔로 된 것이나 너무 무거워 비실용적인 문제점이 있다. 쌍원추형 안테나는 다른 단일 소자 안테나에 비해서 방사특성이 우수하기 때문에 가능한 바람직한 전기적 특성을 유지하면서 기계적 구조를 개선한 것이 도 1에 도시된 회전 보우 타이형 쌍원추형 안테나이다. 도 1을 참조하면, 쌍원추 안테나는 중앙의 정점(14)을 급전점으로 하여 상,하로 대칭형의 쌍원추(16a,16b)로 이루어진 것을 알 수 있다. 도 1에서 도면부호 12는 급전선로이다.In general, a biconical antenna used to obtain broadband characteristics is an infinite two cone, but too heavy, there is a problem impractical. Since the biconical antenna has superior radiation characteristics compared to other single element antennas, it is the rotating bow tie biconical antenna shown in FIG. 1 that improves the mechanical structure while maintaining desirable electrical characteristics. Referring to FIG. 1, it can be seen that the biconical antenna is formed of biconical cones 16a and 16b which are symmetrical up and down with the center apex 14 as the feed point. In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a feed line.

한편, 광대역 특성을 얻기 위하여 원추(콘)와 다이폴의 기하학적 구조를 여러가지로 할 수 있는데, 디스콘 안테나는 도 2에 도시된 바와 같이, 쌍원추형 안테나에서 한쪽 원추(콘)(22)와 원판 디스크(24)로 되어 있다. 원판 디스크(24)는 동축 급전선의 중심도체(26)에 연결되어 있는 데, 그 축에 수직이고, 원추(콘)(22)는 동축선로의 외부 도체에 원추(콘)의 정점이 연결되어 있다. 이러한 디스콘 안테나의 임피던스와 패턴변화는 주파수 함수로서, 고정된 길이 l 인 다이폴에서의 변화보다 훨씬 덜 변하고, 주파수 함수로서의 이 안테나의 성능은 고역통과 여파기와 유사하다. 즉, 디스콘 안테나는 쌍원추 안테나에서 한쪽의 원추(16b)를 디스크(24)로 바꾼 형태의 안테나로서, 처음 A.G Kandonian에 의해 제안된 것이며, 수직방향으로 지향성을 가지고 수평방향으로는 전방향 특성을 갖는다. 디스콘 안테나는 30MHz에서 2400MHz까지 폭 넓게 제작되고 있으며, 대역폭은 2:1에서 8:1까지 주파수 별로 제품화되어 있다. 현재 제품화되어 있는 디스콘 안테나는 2:1에서 3.5:1 사이의 VSWR 특성을 가지고 있다. 디스콘 안테나는 쌍원추형 안테나와 달리 최대 빔 방향이 주파수에 따라 변화하며, 디스크의 크기, 원추의 크기에 따라 복사특성이 변화한다. 디스콘 안테나도 쌍원추 안테나와 같이 도체판이나 도선을 사용하여 제작된다. On the other hand, in order to obtain the broadband characteristics, the cone (cone) and the dipole geometry can be various, as shown in Figure 2, the discon antenna (cone) 22 and the disc ( 24). The disc disk 24 is connected to the center conductor 26 of the coaxial feeder, which is perpendicular to the axis, and the cone (cone) 22 is connected to the vertex of the cone (cone) to the outer conductor of the coaxial line. . The impedance and pattern change of this discon antenna is a function of frequency, much less than the change in dipole of fixed length l , and its performance as a function of frequency is similar to that of a highpass filter. That is, the discon antenna is a type of antenna in which one cone 16b is replaced with a disk 24 in a twin cone antenna, which was originally proposed by AG Kandonian, which has directivity in the vertical direction and omnidirectional characteristics in the horizontal direction. Has Discon antennas are widely manufactured from 30MHz to 2400MHz, with bandwidths ranging from 2: 1 to 8: 1. Current commercial disc controllers have VSWR characteristics between 2: 1 and 3.5: 1. Unlike the biconical antenna, the discon antenna has a maximum beam direction varying with frequency, and a radiation characteristic varies with the size of the disk and the size of the cone. Discon antennas are also fabricated using conductor plates or conductors, like biconical antennas.

그런데 이러한 종래의 디스콘 안테나는 차단 주파수에서는 비효율적이어서 급전선에서 심한 정재파(VSWR)가 발생하는 문제점이 있다.However, such a conventional discon antenna is inefficient at the cutoff frequency, causing a severe standing wave (VSWR) in the feed line.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 디스크의 가장자리를 치켜올린 형태의 모디파이드 디스콘 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a modified discon antenna of the type to raise the edge of the disk to solve the above problems.

본 발명의 다른 목적은 디스크의 가장자리 부분을 변형시키고, 원추소자의 직경과 길이, 원추대 각도를 조절하여 안테나의 광대역 특성을 개선시키고 주파수에 따른 하향 빔 틸트 특성을 갖는 모디파이드 디스콘 안테나를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to modify the edge portion of the disk, and to adjust the diameter and length of the cone element, the angle of the cone to improve the broadband characteristics of the antenna and to provide a modified disc cone antenna having a downward beam tilt characteristic according to the frequency will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광대역 특성을 갖는 안테나에 있어서, 다수의 원추도선으로 이루어진 원추대; 상기 원추도선을 지지함과 아울러 급전하기 위한 원추 지지대; 상기 원추 지지대를 통해 상기 원추대에 연결된 디스크를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, an antenna having a broadband characteristics, a cone consisting of a plurality of conical leads; Cone support for supporting and feeding the conical lead; And a disk connected to the cone through the cone support.

여기서, 상기 모디파이드 디스콘 안테나는 상기 원추도선의 개수, 상기 원추대의 각도를 조절하고, 가장자리를 치켜 올린 형태의 디스크를 장착함으로써 최대 빔 방향 틸트와 낮은 임계 주파수에서의 정재파 특성을 개선시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.Here, the modulated discone antenna may adjust the number of the conical leads, the angle of the cone and mount a disk having a raised edge to improve the maximum beam direction tilt and the standing wave characteristics at a low threshold frequency. It is characterized by that.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 모디파이드 디스콘 안테나의 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 모디파이드 디스콘 안테나의 정면도이다.3 is a view showing the structure of a modulated discon antenna according to the present invention, Figure 4 is a front view of a modified discon antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 모드파이드 디스콘 안테나는 다수의 원추도선(34)으로 이루어진 원추대(35)와, 원추도선(34)을 지지함과 아울러 급전하기 위한 원추 지지대(32), 원추 지지대(32)를 통해 원추대(35)에 연결된 변형된 디스크(31)로 구성되어 디스크(31)와 원추대(35)를 서로 마주 보게 놓고 급전 커넥터(33)에 의해 둘 사이에 급전된다.Referring to FIG. 3, the modulated disc cone antenna supports a cone 35 consisting of a plurality of cone leads 34, a cone support 32, and a cone support 32 for feeding and supporting the cone leads 34. It consists of a deformed disk 31 connected to the truncated cone 35 through) so that the disc 31 and the truncated cone 35 face each other and are fed between the two by a feed connector 33.

도 4는 본 발명에 따른 안테나의 구조 파라미터를 나타낸 것으로, "L"은 원 추대(35)의 길이, "D"는 디스크(31)의 직경, "s"는 디스크(31)와 원추대(35)의 간격, "m"은 원추대(35) 윗면의 직경, "M"은 원추대(35) 밑면의 직경이고, "θh "는 원추반각이다. 여기서, 디스크와 원추대 간격 s=1cm, 변형된 디스크의 꺽인 각도 θd=45°, 원추 도선의 외경은 0.6cm로 하였다.Figure 4 shows the structural parameters of the antenna according to the invention, where "L" is the length of the disk 35, "D" is the diameter of the disk 31, "s" is the disk 31 and the disk 35 ), "M" is the diameter of the upper surface of the cone 35, "M" is the diameter of the bottom of the cone 35, "θ h " is the cone half angle. Here, the disc and the truncated disk space s = 1 cm, the angle of bending θd = 45 ° between the deformed disk and the outer diameter of the cone lead were 0.6 cm.

모디파이드 디스콘 안테나의 구조 파라메터에 따른 복사특성 해석결과를 이용하여 다음 표 1과 같이 모디파이드 디스콘 안테나의 제원을 결정할 수 있다.Using the results of the radiation characteristics analysis according to the structural parameters of the modified disc controller antenna, the specifications of the modified disc controller antenna can be determined as shown in Table 1 below.

구 분division Modified Dsicone AntennaModified Dsicone Antenna DD 200 mm 200 mm LL 525 mm525 mm h h 50 mm50 mm θd θ d 45°45 ° s s 10 mm10 mm θh θ h 30°30 ° m m 20 mm20 mm d d 6 mm6 mm N N 1212

상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모디파이드 디스콘 안테나는 원추반각을 30°로 하고, 원추대 길이를 52.5cm, 디스크의 직경을 20cm, 디스크와 원추대의 간격을 1cm, 도선수 12개, 도선외경 0.6cm로 하여 제작할 수 있다.Referring to Table 1, the modified disc cone antenna according to the present invention has a cone half angle of 30 °, the length of the cone is 52.5cm, the diameter of the disk 20cm, the distance between the disk and the cone 1cm, 12 guides, It can be produced with a wire diameter of 0.6 cm.

도 5a∼5g는 본 발명에 따른 모디파이드 디스콘 안테나의 주파수에 따른 수직, 수평성분 복사 패턴을 도시한 도면이다.5A to 5G are diagrams showing vertical and horizontal component radiation patterns according to frequencies of the modulated disc antenna according to the present invention.

도 5a는 200MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복사패턴을 도시한 도면이고, 도 5b는 300MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복사패턴을 도시한 도면이며, 도 5c는 400MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복 사패턴을 도시한 도면이다. 또한 도 5d는 500MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복사패턴을 도시한 도면이고, 도 5e는 600MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복사패턴을 도시한 도면이며, 도 5f는 700MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복사패턴을 도시한 도면이다. 그리고 도 5g는 800MHz 주파수에서 자계(H) 복사패턴과 전계(E) 복사패턴을 도시한 도면이다.FIG. 5A is a diagram illustrating a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at a 200 MHz frequency, and FIG. 5B is a diagram showing a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at a 300 MHz frequency. 5C is a diagram illustrating a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at a 400 MHz frequency. FIG. 5D illustrates a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at a 500 MHz frequency, and FIG. 5E illustrates a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at a 600 MHz frequency. 5F illustrates a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at 700 MHz. FIG. 5G illustrates a magnetic field (H) radiation pattern and an electric field (E) radiation pattern at an 800 MHz frequency.

도시된 복사패턴을 살펴보면, 주파수가 높아질수록 안테나 축방향으로 최대 빔의 방향이 이동되는 것을 알 수 있다Looking at the radiation pattern shown, it can be seen that as the frequency increases, the direction of the maximum beam is moved in the direction of the antenna axis.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 모디파이드 디스콘 안테나를 설명한 하나의 실시 예에 불과한 것으로써, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다고 할 것이다. What has been described above is only one embodiment of the modified disc disconductor according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the scope of the present invention as claimed in the following claims is not included. Without this, anyone skilled in the art to which the invention pertains will have the technical idea of the present invention to the extent that various modifications can be made.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 모디파이드 디스콘 안테나의 구조 파라미터에 따른 복사특성을 모멘트법을 이용하여 해석한 결과를 보여준다. 해석결과에 따르면, 본 발명의 모디파이드 디스콘 안테나는 원추길이의 증가에 따른 빔의 하향 틸트를 확인할 수 있었고, 상향 주파수에서의 하향 빔 틸트와 이득의 증가를 확인할 수 있었다. 이러한 해석결과를 토대로 하여 본 발명에서 200MHz∼800MHz 대에 VSWR 2:1 이하의 특성을 갖는 모디파이드 디스콘 안테나를 설계할 수 있었으 며, 이를 시험한 결과 주파수가 높아짐에 따라 최대 빔 방향이 틸트됨을 알 수 있었다. 이와 같이 본 발명은 메인 디스크 가장자리를 치켜올리는 형태의 디스크를 부착함으로써 낮은 임계주파수에서의 정재파 특성을 개선할 수 있다.As described above, the present invention shows the result of analyzing the radiation characteristics according to the structural parameters of the modified disc controller using the moment method. According to the analysis results, the modified disc cone antenna of the present invention was able to confirm the downward tilt of the beam according to the increase in the cone length, and the downward beam tilt and the increase of the gain at the upward frequency. Based on the analysis results, in the present invention, a modified disc cone antenna having a characteristic of VSWR 2: 1 or less in the 200MHz to 800MHz band could be designed. As a result of the test, the maximum beam direction is tilted as the frequency is increased. Could know. As described above, the present invention can improve the standing wave characteristics at a low critical frequency by attaching a disk having the shape of raising the edge of the main disk.

Claims (2)

광대역 특성을 갖는 안테나에 있어서,In the antenna having a broadband characteristic, 다수의 원추도선으로 이루어진 원추대;A truncated cone consisting of a plurality of cone leads; 상기 원추도선을 지지함과 아울러 급전하기 위한 원추 지지대; 및Cone support for supporting and feeding the conical lead; And 상기 원추 지지대를 통해 상기 원추대에 연결된 가장자리가 치켜 올린 모양 의 디스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 모디파이드 디스콘 안테나.And a disk having a raised edge connected to the cone through the cone support. 삭제delete
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