KR100691626B1 - 다중 공진 액체 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일단에 개구가 있고 타단이 막힌 통 형태이고 내벽에 암나사가 형성된 제1 본체; 상기 제1 본체의 암나사와 맞물리는 수나사가 형성된 원통형 나사부, 상기 제1 본체의 개구된 일단을 밀폐하는 덮개 및 상기 덮개를 관통하여 상기 나사부의 안쪽에서 상기 나사부의 길이 방향으로 연장된 제1 고체 방사체 구비하면서, 상기 제1 본체에 나사 결합되어 상기 제1 본체의 타단, 상기 나사부의 내벽 및 상기 덮개에 의해 폐쇄 공간을 형성하는 제2 본체; 상기 제1 고체 방사체 둘레에 배치된 제2 고체 방사체; 및 상기 폐쇄 공간 안에 채워진 액체 방사체를 포함하는 다중 공진 액체 안테나를 제공한다. 이와 같이 제1 및 제2 고체 방사체와 액체 방사체를 채용함으로써, 안테나의 소형화와 방사 특성을 개선하면서 다중 공진 효과를 얻을 수 있다.
액체 안테나, 다중 공진, 유동성 매질, 유전율, 주파수 조정

Description

다중 공진 액체 안테나{MULTIPLE RESONANCE LIQUID ANTENNA}
도 1은 본 발명이 적용되는 액체 안테나를 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 액체 안테나의 다른 예를 나타내는 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 액체 안테나로서, 나선형 방사체를 갖는 헬리컬 안테나를 보여주는 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 액체 안테나로서, 공진주파수 조정수단이 적용된 칩 안테나를 보여주는 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나의 바람직한 실시예의 사시도이다.
도 6은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 제2 본체의 상부 사시도이다.
도 8은 제2 고체 방사체가 제1 본체 내부에 결합된, 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 부분 분해 단면도이다.
도 9는 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 단면도이다.
도 10은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 변형례의 단면도로서, 제1 본체의 개방단과 제2 본체 덮개의 결합 부위에 누설 방지 패킹을 설치한 것을 나타낸다.
도 11은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 다른 변형례의 단면도로서, 제1 및 제2 고체 방사체 사이에 무급전 방식으로 공진을 얻도록 구성한 것을 나타낸다.
도 12는 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 또 다른 변형례의 단면도로서, 제2 고체 방사체가 제2 본체 나사부 내부에 결합된 것을 나타낸다.
도 13은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 또 다른 변형례의 단면도로서, 제2 고체 방사체가 제2 본체 나사부의 내벽에 장착된 것을 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나의 다른 실시예의 단면도이다.
도 15는 도 14의 액체 안테나의 결합도이다.
도 16은 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 17은 도 16의 다중 공진 액체 안테나의 결합도이다.
도 18은 액체 안테나의 방사 패턴과 본 발명의 다중 공진 액체 안테나의 다중 공진에 의한 방사 패턴을 비교하는 그래프이다.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명>
110, 210, 310: 제1 본체 116, 216, 316: 암나사
120, 220, 320: 제2 고체 방사체 132, 232, 332: 나사부
134, 234, 334: 수나사 136, 236, 336: 덮개
140, 240, 340: 제1 고체 방사체 142, 242, 342: 급전부
150, 250, 350: 액체 방사체
본 발명은 액체 안테나에 관한 것이며, 더 구체적으로는 제1 및 제2 고체 방사체와 액체 방사체를 채용함으로써 안테나의 소형화와 방사 특성을 개선하면서 다중 공진 효과를 얻을 수 있는 다중 공진 액체 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 안테나는 일정한 주파수 대역에서 공진하는 도전체를 발사체로 사용한다. 예를 들어 칩 안테나의 경우에는 유전체 또는 자성체로 이루어진 본체에 일정한 패턴의 도전체가 형성된 구조를 갖는다.
이러한 안테나는 도전체의 구조(길이) 및/또는 유전체의 유전율에 따라 고유한 공진주파수가 결정된다. 따라서 특정한 도전체 및/또는 유전체의 재질이 정해지면, 도전체 구조를 기하학적으로 변화시키는 방식에 의해서만 공진주파수의 변경이 가능하다.
특히, 이동통신 단말기에 주로 사용되는 칩 안테나는 소형화와 함께 공진주파수의 저대역화가 요구되는 추세이다. 최근에는 특수 자성재질의 개발로 저주파 대역의 소형 안테나 제작이 시도되고 있으나, 통상의 칩 안테나는 공간의 제약으로 인하여 여전히 충분한 공진 길이를 확보하는데 어려움이 있다.
한편, 통상의 안테나는 일정한 협대역만을 커버하는 경우가 일반적이지만, 이득이 다소 떨어지더라도 광대역이 보다 유리한 것으로 알려져 있다. 이상적으로는 높은 이득을 유지하면서 전대역을 커버할 수 있는 안테나가 가장 유익하다고 할 수 있다. 하지만, 이는 종래의 도전체 방사체를 이용하는 안테나 방식으로는 거의 불가능하다고 할 수 있다.
이와 같이 칩 안테나와 같이 통상의 안테나는 특정 구조의 도전체 방사체를 채용한 구조이므로, 공진주파수 조정(tuning)이 어려울 뿐만 아니라 광대역화 및 저대역화에도 한계가 있다.
이와 같은 문제를 극복하기 위해, 최근 극성 액체를 방사체로 채용한 새로운 개념의 액체 안테나가 개발되고 있다. 이러한 액체 안테나는 다양한 성분의 액체를 사용하고, 전해질의 농도 및 종류를 조절하며, 액체에 투입되는 도전체 분말의 함량 및 종류를 제어함으로써 안테나의 특성을 광범위하게 설계할 수 있다. 이렇게 하면 저대역화, 나아가 광대역화가 가능하면서도 공진주파수의 조정이 보다 용이하다는 장점이 있다.
하지만, 액체 안테나는 방사체로서 액체를 사용하므로 액체의 누설을 방지할 수 있는 기밀 구조가 필수적으로 요구된다. 아울러, 액체가 방사체의 기능을 수행하므로 이를 접지하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 제1 및 제2 고체 방사체와 액체 방사체를 채용함으로써 안테나의 소형화와 방사 특성을 개선하면서 다중 공진 효과를 얻을 수 있는 다중 공진 액체 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액체 방사체와 다른 유전율을 갖는 유동성 매질 안에 제1 고체 방사체를 수용함으로써 광대역 효과를 향상시킬 수 있는 다중 공진 액체 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1 고체 방사체를 유전체 블록에 매립함으로써 방사효율을 향상시킴과 동시에 대역 제어를 달성할 수 있는 다중 공진 액체 안테나를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일단에 개구가 있고 타단이 막힌 통 형태이고 내벽에 암나사가 형성된 제1 본체; 상기 제1 본체의 암나사와 맞물리는 수나사가 형성된 원통형 나사부, 상기 제1 본체의 개구된 일단을 밀폐하는 덮개 및 상기 덮개를 관통하여 상기 나사부의 안쪽에서 상기 나사부의 길이 방향으로 연장된 제1 고체 방사체 구비하면서, 상기 제1 본체에 나사 결합되어 상기 제1 본체의 타단, 상기 나사부의 내벽 및 상기 덮개에 의해 폐쇄 공간을 형성하는 제2 본체; 상기 제1 고체 방사체 둘레에 배치된 제2 고체 방사체; 및 상기 폐쇄 공간 안에 채워진 액체 방사체를 포함하는 다중 공진 액체 안테나를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 고체 방사체와 급전 방식으로 공진하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 고체 방사체와 무급전 방식으로 공진하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 제1 본체의 나사 사이에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 제2 본체의 나사부의 나사 사이에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 제2 본체의 나사부의 내벽에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나는 상기 나사부의 안쪽에서 상기 제1 고체 방사체를 둘러싸는 내부 중공 용기 및 상기 내부 중공 용기에 채워진 유동성 매질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다중 공진 액체 안테나에 있어서, 상기 나사부의 안쪽에서 상기 제1 고체 방사체를 둘러싸는 유전체 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다중 공진 액체 안테나는 상기 제1 본체의 개구 단부 및 상기 제1 본체의 개구 단부와 맞닿은 덮개 사이에 배치된 누설 방지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액체 안테나를 나타내는 개략 사시도이다.
도 1을 참조하면, 안테나(10)는 극성 액체(15)와, 이 극성 액체(15)를 수용하는 액체 용기(11)와, 이 용기(11)의 일단을 관통해 액체(15)에 연결된 급전부(17)로 이루어진다.
본 발명에서 채용된 극성 액체(15)는 새로운 방사체로서 도입된다. 극성 액체(15)는 이온결합 또는 분자결합을 기초한 일정한 도전성과 함께 높은 유전율을 가지며, 이에 의해 다양한 전류원 분포를 가질 수 있다. 따라서, 극성 액체(15)는 급전부(17)를 통해 공급되는 전류에 의해 특정 공진파수를 갖는 방사체로 작용할 수 있다. 예를 들어, 물인 경우에는 약 80의 유전율과 약 3 S/m의 전도율을 갖는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 극성 액체(15)는 통상의 유전체와 금속 도전체와 다른 전자기적 특성을 가지므로, 공진주파수 특성측면에서도 통상의 안테나에서 기대할 수 없던 광대역화 또는 저대역화를 얻는 것으로 확인되었다.
이와 같이 극성 액체가 안테나의 공진주파수 조정에 기여하는 것은 다음과 같은 원인에 기인하는 것으로 추정되고 있다.
첫째, 극성 액체가 특정한 주파수의 전파에 노출되면 극성이 변하면서 공진하게 된다. 이는 전자 렌지에서 음식물에 초단파를 가하면 음식물 내의 (주로 물로 된) 액체가 공진하고 이 공진에 의해 음식물이 가열되는 것과 유사하다. 이와 같은 극성 액체의 공진은 이 극성 액체를 통과하는 전파에 간섭을 일으킬 수 있다.
둘째, 극성 액체 자체가 전파에 노출되면 전류의 폐쇄 경로를 형성함으로써 전파에 간섭을 일으킬 수 있다.
셋째, 일반적으로 물과 같은 액체는 전파의 파장을 늘임으로써 전파에 손실을 초래한다. 이와 같은 전파의 파장 변화로 인해 위의 효과가 생기는 것도 가능할 것이다.
이러한 극성 액체(15)로는 물 이외에도, SAR 액체, 전해액 또는 합성액체 등의 다양한 형태일 수 있다. 특히, 극성 액체(15)는 다른 전해질을 용해시켜 해리된 이온을 통해 전도율을 변화시킴으로써 종래의 안테나에서 기대할 수 없는 수준으로 저대역화 또는 광대역화를 실현시킬 수 있다. 또한, 이와 달리, 전해질이 아니더라도 자력에 영향을 받는 도전체 분말, 예를 들어 철과 같은 금속분말을 액체 중에 혼합시킴으로써 이와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
이러한 액체 안테나는 다양한 액체성분, 전해질의 농도 및 종류, 도전체 분말의 함량 및 종류를 이용하여 안테나의 특성을 광범위하게 설계할 수 있다. 이에 관해서는 본 출원의 출원인 명의로 출원된 국내특허출원 10-2005-0062352(액체 방사체를 이용한 안테나)에 기재되어 있으며, 본 명세서는 위의 출원 내용을 참조로서 포함한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 다른 형태의 액체 안테나(20)를 나타내는 개략사시도이다.
도 2를 참조하면, 액체 안테나로서 L자형 방사체(25)를 갖는 모노폴 안테나 (20)가 도시되어 있다. 방사체(25)의 일단은 외부 회로와 연결된 급전부(25a)로서 제공된다. 모노폴 안테나(20)의 방사체(25)는 액체용 용기(27)의 내부에 배치된다. 액체용 용기(27) 내부는 극성 액체(29)로 채워진다.
또한, 본 발명에 채용 가능한 극성 액체(29)로는 물, 알콜 또는 SAR 이 있을 수 있나, 이에 한정되지는 않는다. 극성 액체(29)는 이온결합 또는 분자결합에 의해 일정한 도전율과 함께 높은 유전율을 갖는다. 따라서, 극성 액체(29)는 안테나(20)의 특성에 영향을 미치는 다양한 전류 분포를 가질 수 있으며, 이를 통해 방사체(25)의 고유 공진주파수를 변경시킬 수 있다. 일반적으로 극성 액체는 통상의 유전물질이나 금속과 같은 도전물질에 비해 높은 유전율과 낮은 도전율을 가지므로, 공진주파수에 미치는 영향도 유전체 및 금속과 달리 광대역화 경향을 나타낸다.
종래의 모노폴 안테나에서는 공진주파수의 변화를 위해서 도전체인 방사체(25)의 길이를 연장하거나 기하학적 변경을 시도하지만, 극성 액체(29)를 이용하면 광대역화를 실현하는 동시에 원하는 공진주파수의 변경을 얻을 수 있다.
이 형태는 방사체(25)의 대부분을 액체용 용기(27)에 포함되도록 구성하여 전체 방사영역에 대해 극성 액체(29)의 전자기적 영향을 주기 위한 구성이다. 하지만, 액체용 용기(27)에 수용된 극성 액체(29)가 방사체(25)의 적어도 일부에 전자기적 영향이 미칠 수 있는 구조적 설계이면 만족하므로, 방사체의 일부만을 액체용 용기에 배치하거나, 액체용 용기를 방사체의 인접한 위치에 제공하는 방식으로 구현될 수도 있다.
이 경우, 공진주파수 변경수단으로 채용되는 극성 액체(29)에 전해질 또는 도전체 분말과 같은 성분을 함유시킴으로써 추가적인 전자기적 특성의 변화를 기대할 수 있다. 일반적으로, 도전체 분말 또는 전해질을 추가하는 경우에는 도전율은 높아지는 경향을 가지므로, 공진주파수의 조정폭을 증가시킬 수 있다. 따라서, 극성 액체(29)에 함유되는 전해질 및/또는 도전체 분말의 농도(함량)와 성분을 달리하여 다양한 공진주파수 변경특성을 기대할 수 있다. 이러한 전해질로는 NaCl 등의 다양한 전해질이 사용될 수 있다. 도전체 분말로는 철(Fe) 및 니켈(Ni)과 같이, 자력에 영향을 받는 금속이 사용될 수 있다.
이와 같이 극성 액체를 이용하여 안테나의 공진주파수를 조정하는 경우에, 광대역화와 함께 안테나의 구조에 따라 저대역화 또는 고대역화를 선택적으로 실현할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 L자형 모노폴 와이어 안테나에서는 저대역화 경향을 기대할 수 있는 반면에, 도 3에 도시된 헬리컬 안테나에서는 고대역화되는 경향을 갖는다.
도 3을 참조하면, 나선형 방사체(35)를 갖는 헬리컬 안테나(30)가 도시되어 있다. 방사체(35)의 일단은 외부 회로와 연결된 급전부(35a)로서 제공된다.
헬리컬 안테나(30)의 방사체(35)는 도2와 유사하게 액체용 용기(37)의 내부에 배치된다. 액체용 용기(37) 내부는 극성 액체(39)로 채워진다. 극성 액체(39)로는 물, 알콜 또는 SAR 이 있을 수 있나, 이에 한정되지는 않는다. 극성 액체(39)가 새로운 전류분포원으로서 제공되어 방사체(35)의 고유 공진주파수를 변경시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 헬리컬 안테나(30)는 나선형 방사체의 궤도(루프) 간격에 따라 공진주파수가 조정될 수 있다. 이러한 구조적 특성에 의해, 극성 액체(39)가 그 궤도 사이에서 전자기적 영향을 미쳐 광대역화와 함께 공진주파수를 고대역화하는 경향을 나타낸다.
이와 같은 공진주파수 조정수단을 채용한 안테나장치는 칩 안테나에도 적용될 수 있다. 도 4는 공진주파수 조정수단이 적용된 칩 안테나의 일예를 보여주는 도면으로, 접지판(44) 상에 FIFA구조의 칩안테나(40)가 형성되어 있다.
도 4를 참조하면, 칩 안테나(40)는 급전부(42)에 연결되며 일측에 단락부(43)가 마련된 방사전극(45)을 구비하며, 단락부(43)는 접지판(44)에 연결된 FIFA구조일 수 있다. 이 형태에서, 액체용 용기(47)는 극성 액체(49)가 채워지며, 종래의 유전체 블록을 대체하는 구조물로 채용될 수 있다. 즉, 방사전극(45)을 포함한 도체패턴은 액체용 용기(47)의 표면에 형성된 형태를 갖는다.
극성 액체(49)는 앞서 설명한 바와 같이 이온결합 또는 분자결합을 기초한 일정한 도전성과 함께 높은 유전율을 가지며, 이에 의해 방사전극(45)의 전류분포를 변경시킴으로써, 방사전극(45)에 의한 고유 공진주파수를 조정할 수 있다.
이와 같이 칩 안테나에서 유전체 블록 자체를 극성 액체(49)가 수용된 액체 용기(47)로 대체할 수 있다. 이와 달리, 유전체 블록을 채용한 형태에서 방사전극(45)과 인접한 영역에 액체용 용기(47)를 배치하는 방식으로 원하는 공진주파수 조정효과를 기대할 수도 있다.
전술한 도 2 내지 4의 구성에 따라 공진주파수 조정 효과를 얻을 수 있으며, 그에 대한 구체적인 기재는 본 출원의 출원인 명의로 출원된 국내특허출원 10-2005-0070730(액체매질을 이용한 광대역 안테나장치)에 기재되어 있으며, 본 명세서는 위의 출원 내용을 참조로서 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나의 바람직한 실시예의 사시도이고, 도 6은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 제2 본체의 상부 사시도이고, 도 8은 제2 고체 방사체가 제1 본체 내부에 결합된, 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 부분 분해 단면도이며, 도 9는 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 단면도이다.
도 5 내지 9를 참조하면, 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나(100)는 일단에 개구가 있는 통 형태인 제1 본체(110) 및 이 제1 본체(110) 안에 삽입된 원통형 나사부(132)와 제1 본체(110)의 개구된 일단을 밀폐하는 덮개(136)를 갖는 제2 본체(130)로 이루어진다.
제1 본체(110)는 개구된 일단에 대향된 타단(114)이 막혀 있고, 내벽에는 암나사(116)가 형성되어 있다. 한편, 나사(116)의 골 아래에는 홈이 형성되어 이 홈에는 도체로 된 나선형 코일(120)이 삽입되어 있다.
제2 본체(130)의 나사부(132)는 제1 본체(110)의 암나사(116)와 맞물리는 수나사(134)가 형성되어 있다. 덮개(136)는 제2 본체(130)의 상단, 구체적으로는 제 1 본체(110)의 개구된 일단 쪽에 형성되어, 나사부(132)가 제1 본체(110) 안에 삽입되면, 제1 본체(110)의 개구된 일단을 밀폐시키도록 구성된다. 이 구성에 따라, 나사부(132)가 제1 본체(110)에 삽입되어 나사 결합되면, 제1 본체(110)의 하단(114), 제2 본체 나사부(132)의 내벽 및 제2 본체 덮개(136)에 의해 폐쇄 공간이 형성된다.
이 폐쇄 공간 내에는 덮개(136)를 관통하여 나사부(132)의 길이 방향으로 연장된 도체로 된 제1 고체 방사체(140)가 위치한다. 제1 고체 방사체(140)는 덮개(136) 외측의 급전부(142)를 통해 외부 전압을 인가받고, 덮개(136)의 밑면 일부를 따라 연장된 접속부(144)에 의해 제2 고체 방사체(120)와 급전식으로 연결된다.
또, 폐쇄 공간 내에는 (도 5에 도시한 것과 같이) 극성 액체로 된 액체 방사체(150)가 채워져 있다.
이와 같이 구성하면, 제1 고체 방사체(140)와 제2 고체 방사체(120) 사이에 공진이 일어날 뿐만 아니라, 제1 또는 제2 고체 방사체(140, 120)와 액체 방사체(150) 사이에 공진이 일어나게 된다. 또한, 세 개의 방사체(120, 140, 150)에 의한 복합적인 공진도 가능하게 된다. 따라서, 종래의 안테나에서는 얻을 수 없었던 다중 공진이 일어나는 장점이 있다.
도 10은 도 5에 도시한 다중 공진 액체 안테나의 변형례의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 본 변형례의 다중 공진 액체 안테나(100-1)는 제1 본체(110)의 개방단과 제2 본체 덮개(136)의 결합 부위에 설치한 누설 방지 패킹(160)을 더 포함 한다. 누설 방지 패킹(160)은 탄성과 불투성을 갖고 있어 제1 본체(110)의 개방단과 덮개(136) 사이에 배치되면, 내부의 액체 방사체(150)가 나사(116, 134) 사이의 틈새로 누설되더라도 외부로 누설되는 것을 차단하게 된다. 이와 같이 하면, 액체 방사체(150)의 외부 누설을 더 확실히 방지하는 누설 방지 구성을 얻을 수 있다. 한편, 누설 방지 구성을 제외한 나머지 구성은 전술한 액체 안테나(100)와 동일하므로 동일 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 11은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 다른 변형례의 단면도이다. 도 11을 참조하면, 본 변형례의 다중 공진 액체 안테나(100-2)는 제1 고체 방사체(140)와 제2 고체 방사체(120)가 무급전 방식으로 전자기 커플링된다. 즉 이들은 도 9에 도시한 것과 달리 접속부(144)에 의해 연결되지 않는다. 이와 같은 무급전 방식을 취하더라도 제1 및 제2 고체 방사체(140, 120)에 공진을 얻을 수 있으므로, 본 변형례의 다중 공진 액체 안테나(100-2)는 원하는 다중 공진을 달성할 수 있다. 한편, 무급전 방식의 공진 구성을 제외한 나머지 구성은 전술한 액체 안테나(100)와 동일하므로 동일 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 12는 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 또 다른 변형례의 단면도로서, 도 12를 참조하면, 본 변형례의 다중 공진 액체 안테나(100-3)는 제2 고체 방사체(120)가 제1 본체(110)가 아닌 제2 본체 나사부(132)의 나사(134)의 골 하부의 홈 에 장착되어 무급전 방식으로 제1 고체 방사체(140)와 전자기 커플링된 점을 제외하고는 전술한 다중 공진 액체 안테나(100)와 동일한 구성이다. 이와 같이 구성하더라도 전술한 다중 공진 액체 안테나(100, 100-1, 100-2)와 동일한 기능을 수행한다. 한편, 제2 고체 방사체(120)의 장착 위치 및 무급전 방식의 공진 구성을 제외한 나머지 구성은 전술한 액체 안테나(100)와 동일하므로 동일 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 반복 설명은 생략한다. 한편, 제2 고체 방사체(120)를 급전 방식으로 제1 고체 방사체(140)와 연결시키는 것도 역시 가능하다.
도 13은 도 5의 다중 공진 액체 안테나의 또 다른 변형례의 단면도이다. 도 13을 참조하면, 본 변형례의 다중 공진 액체 안테나(100-4)는 제2 고체 방사체(120)가 제2 본체 나사부(132)의 내벽에 장착되어 무급전 방식으로 제1 고체 방사체(140)와 전자기 커플링된 점을 제외하고는 도 5의 다중 공진 액체 안테나(100)와 동일한 구성이다. 이와 같이 구성하더라도 전술한 다중 공진 액체 안테나(100, 100-1, 100-2, 100-3)와 동일한 기능을 수행한다. 한편, 제2 고체 방사체(120)의 장착 위치 및 무급전 방식의 공진 구성을 제외한 나머지 구성은 전술한 액체 안테나(100)와 동일하므로 동일 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 반복 설명은 생략한다. 한편, 제2 고체 방사체(120)를 급전 방식으로 제1 고체 방사체(140)와 연결시키는 것도 역시 가능하다.
도 14는 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나의 다른 실시예의 단면도이 며, 도 15는 도 14의 다중 공진 액체 안테나의 결합도이다.
도 14와 15를 참조하면, 본 실시예의 다중 공진 액체 안테나(200)는 나사부(232)의 안쪽에서 제1 고체 방사체(240)를 둘러싸는 내부 중공 용기(238) 및 내부 중공 용기(238)에 채워진 졸, 겔, 용액, 기체 등의 유동성 매질(252)을 더 포함하는 점에서 다중 공진 액체 안테나(100)와 구별되며, 나머지 구성은 다중 공진 액체 안테나(100)와 실질적으로 동일하므로 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 그에 대한 반복 설명은 생략한다.
다중 공진 액체 안테나(200)가 급전되면, 유동성 매질(252)은 액체 방사체(250)와 함께 유전율 차이에 의한 주파수 조정(tuning) 기능을 수행할 수 있다. 즉 내부 중공 용기(238)에 채워진 내측 유동성 매질(252)은 내부 중공 용기(238) 외측의 극성 용매로 된 액체 방사체(250)와 마찬가지로 액체 방사체로서 작용하게 된다. 이들을 구분하기 위해, 액체 방사체(250)를 제1 액체 방사체로, 내측 유동성 매질(252)을 “제2 액체 방사체”로 부를 수 있다. 이 경우, 제2 액체 방사체 또는 내측 유동성 매질(252)은 비교적 큰 유전율을 갖는 것이 바람직하며, 제1 액체 방사체(250)는 비교적 작은 유전율을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 내측 유동성 매질(252)의 유전율은 약 20 내지 80, 제1 액체 방사체(250)의 유전율은 약 4 내지 10일 수 있다.
이와 같이 하면, 다중 공진 액체 안테나(200)는 제1 및 제2 고체 방사체(140, 120)와 함께 제1 및 제2 액체 방사체(250, 252)가 서로 공진됨으로써 다중 공진을 달성할 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나의 또 다른 실시예의 단면도이며, 도 17은 도 16의 다중 공진 액체 안테나의 결합도이다.
도 16과 17을 참조하면, 본 실시예의 다중 공진 안테나(300)는 나사부(332)의 안쪽에서 제1 고체 방사체(340)를 둘러싸는 유전체 블록(338)을 더 포함하는 다중 공진 액체 안테나(100, 200)와 구별되며, 나머지 구성은 다중 공진 액체 안테나(100)와 실질적으로 동일하므로 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 부여하고 그에 대한 그에 대한 반복 설명은 생략한다.
다중 공진 액체 안테나(300)가 급전되면, 유전체 블록(338)은 액체 방사체(350)와 함께 유전율 차이에 의한 주파수 조정(tuning) 기능을 수행할 수 있다. 즉 유전체 블록(338)은 내부 중공 용기(338) 외측의 극성 용매로 된 액체 방사체(250)와 마찬가지로 방사체로서 작용하게 된다. 유전체 블록(338)을 제1 및 제2 고체 방사체(340, 320)와 비교하여 “제3 고체 방사체”로 부를 수 있다. 유전체 블록(338)은 유전율이 비교적 작은 것이 바람직하고 외부의 액체 방사체(350)는 유전율이 비교적 큰 것이 바람직하다. 예컨대, 유전체 블록(338)의 유전율은 약 4 내지 10, 액체 방사체(350)의 유전율은 20 내지 80일 수 있다.
이와 같이 하면, 다중 공진 액체 안테나(300)는 제1 및 제2 고체 방사체(340, 320) 및 제1 액체 방사체(350)와 함께 제3 고체 방사체(338)가 서로 공진됨으로써 다중 공진을 달성할 수 있다.
한편 비록 도시하지는 않았지만, 도 14와 15의 다중 공진 안테나(200)에서, 내부 중공 용기(238) 바깥을 고형체로 채워, 외측 유전체 블록을 형성할 수도 있다. 이는 도 16과 17의 다중 공진 안테나 구조(300)에서 유전체 블록(338)과 액체 방사체(350)의 위치가 서로 바뀐 것으로 볼 수 있다. 이 구성도 전술한 것과 같은 다중 공진을 달성하게 된다.
도 18은 액체 안테나의 방사 패턴과 본 발명의 다중 공진 액체 안테나의 다중 공진에 의한 방사 패턴을 비교하는 그래프이다.
도 19(a)는 도 14와 15의 다중 공진 액체 안테나(200)에서 유전율이 80인 제1 유동성 매질(252)과 유전율이 40인 제2 유동성 매질 즉 액체 방사체(250)를 사용한 경우의 주파수/진폭 곡선을 나타내는 그래프이다. 이와 같이 이종의 유동성 매질을 사용하면 주파수 대역이 넓어지는 유리한 효과가 있음을 알 수 있다.
도 19(b)는 도 16과 17의 다중 공진 액체 안테나(300)에서 유전율이 8인 고형체로 유전체 블록(338)을 구성하고 유전율이 80인 유동성 매질로 액체 방사체(350)를 구성한 경우의 주파수/진폭 곡선을 나타내는 그래프이다. 이 경우, 제1 고체 방사체(340)의 모노폴 길이와 제2 방사체(320)의 피치 각을 조절하여 주파수/진폭 곡선을 얻는다. 그 결과, 방사 효율이 향상되고 복수의 물결무늬로부터 대역 제어가 가능한 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 공진 액체 안테나는 제1 및 제2 고 체 방사체와 액체 방사체에 의해 다중 공진 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제1 고체 방사체를 액체 방사체와 다른 유전율을 갖는 유동성 매질 안에 수용함으로써 광대역 효과를 향상시킬 수 있다. 아울러, 제1 고체 방사체를 유전체 블록에 매립함으로써 방사효율을 향상시킴과 동시에 대역 제어를 달성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (9)

  1. 일단에 개구가 있고 타단이 막힌 통 형태이고 내벽에 암나사가 형성된 제1 본체;
    상기 제1 본체의 암나사와 맞물리는 수나사가 형성된 원통형 나사부, 상기 제1 본체의 개구된 일단을 밀폐하는 덮개 및 상기 덮개를 관통하여 상기 나사부의 안쪽에서 상기 나사부의 길이 방향으로 연장된 제1 고체 방사체 구비하면서, 상기 제1 본체에 나사 결합되어 상기 제1 본체의 타단, 상기 나사부의 내벽 및 상기 덮개에 의해 폐쇄 공간을 형성하는 제2 본체;
    상기 제1 고체 방사체 둘레에 배치된 제2 고체 방사체; 및
    상기 폐쇄 공간 안에 채워진 액체 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 고체 방사체와 급전 방식으로 공진하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 고체 방사체와 무급전 방식으로 공진하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 제1 본체의 나사 사이에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 제2 본체의 나사부의 나사 사이에 형성된 홈에 배치된 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 고체 방사체는 상기 제2 본체의 나사부의 내벽에 배치된 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  7. 제1항에 있어서, 상기 나사부의 안쪽에서 상기 제1 고체 방사체를 둘러싸는 내부 중공 용기 및 상기 내부 중공 용기에 채워진 유동성 매질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  8. 제1항에 있어서, 상기 나사부의 안쪽에서 상기 제1 고체 방사체를 둘러싸는 유전체 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 본체의 개구 단부 및 상기 제1 본체의 개구 단부와 맞닿은 덮개 사이에 배치된 누설 방지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 공진 액체 안테나.
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