KR100735454B1 - Liquid coupled antenna - Google Patents
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Abstract
Description
도1a 및 도1b는 각각 종래의 액체 결합형 안테나를 나타내는 사시도이다.1A and 1B are perspective views each showing a conventional liquid coupled antenna.
도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 결합형 안테나를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing a liquid-coupled antenna according to an embodiment of the present invention.
도3a 및 도3b는 각각 다른 방사체구조를 채용한 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액체 결합형 안테나를 나타내는 사시도이다.3A and 3B are perspective views showing a liquid-coupled antenna according to a preferred embodiment of the present invention, each employing a different radiator structure.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 결합형 안테나의 주파수특성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the frequency characteristics of the liquid-coupled antenna according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
21: 밀폐형 용기 22: 극성 액체21: sealed container 22: polar liquid
23: 급전부 25: 방사체23: feeder 25: radiator
27: 절연체 31,41: 밀폐형 용기 27:
32,42: 극성 액체 33,43: RF 케이블32,42:
33a,43a: 급전라인 33b,43b: 절연피복체33a, 43a:
33c,43c: 접지라인 35: 헬리컬 방사체33c, 43c: Ground line 35: Helical radiator
45: 칩 안테나 45a: 유전체 본체45:
45b: 방사패턴 37,47: 절연체45b:
본 발명은 액체 결합형 안테나에 관한 것으로서, 공진주파수 결정이 용이하면서 주파수 대역폭을 보다 효과적으로 개선한 액체 결합형 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
이동통신단말기에서 무선 및 방송통신에 필수적으로 사용하는 안테나는 주파수 대역 및 사용목적에 따라 구조나 재질 등이 다양하게 선택되어 제조된다. 일반적으로, 이동통신단말기에 사용되는 안테나는, 단말기의 소형화 및 경량화 요구에 따라 보다 소형화되는 추세에 있다. Antennas, which are essentially used for wireless and broadcast communications in mobile communication terminals, are manufactured by selecting various structures or materials according to frequency bands and purpose of use. In general, antennas used in mobile communication terminals tend to be more miniaturized in accordance with the demand for miniaturization and weight reduction of terminals.
하지만, 안테나는 소형화될수록, 안테나의 특성이 저하되는 문제가 있다. 대표적으로, 소형화된 안테나는 협대역 특성을 가지므로, VHF/UHF 대역에 사용되는 T-DMB(DAB), DVB-H, DVB-T 및 DVB-UMTB용 안테나의 경우, 협대역 특성으로 인해 송수신 효율이 감소되는 문제가 있다. 또한, 안테나가 소형화될 경우에 안테나의 이득은 체적에 비례하므로, 대개 방사 이득이 저하되는 문제가 있다. However, as the antenna becomes smaller, there is a problem that the characteristics of the antenna deteriorate. Typically, miniaturized antennas have narrowband characteristics, so for antennas for T-DMB (DAB), DVB-H, DVB-T, and DVB-UMTB used in the VHF / UHF band, transmission and reception due to narrowband characteristics There is a problem that the efficiency is reduced. In addition, when the antenna is downsized, the gain of the antenna is proportional to the volume, so that there is usually a problem that the radiation gain is lowered.
따라서, 안테나를 소형화하더라도 광대역을 실현하고 이득을 향상시키는 연 구가 활발히 진행되어 왔다. 이러한 연구과정에서, 본 발명자는 안테나 소형화에 따른 협대역화 및 방사이득 저하문제는 종래의 고체재질 안테나로서는 한계가 있다고 판단하고, 새로운 방안으로서 대한민국 특허출원 제2005-0070730호(발명명칭: 액체매질을 이용한 광대역 안테나장치, 출원일: 2005.08.02)에서 매우 낮은 전도도와 일정한 유전율을 갖는 새로운 방사매질인 극성용액와 기존의 도체인 방사체가 결합된 안테나구조(이하, "액체결합형 안테나"라 함)를 제안하였다. 이러한 액체결합형 안테나는 광대역 및 저대역화가 용이하게 실현될 수 있는 새로운 안테나를 설계할 수 있다는 장점을 제공한다. 상기한 특허문헌에 따른 액체 결합형 안테나(10, 10')가 도1a 및 도1b에 예시되어 있다. Therefore, studies have been actively conducted to realize wideband and improve gain even if the antenna is miniaturized. In the course of this research, the present inventors have determined that the narrow bandwidth and the radiation gain reduction problem due to the miniaturization of the antenna are limited to the conventional solid-state antenna, and as a new method, Korean Patent Application No. 2005-0070730 (Invention name: liquid medium) In the broadband antenna device, filed: 2005.08.02, an antenna structure (hereinafter referred to as a "liquid-coupled antenna") in which a polar solution, a new radiation medium having a very low conductivity and a constant dielectric constant, and a radiator, which is a conventional conductor, is combined. Suggested. This liquid-coupled antenna offers the advantage of designing a new antenna that can be easily realized in wideband and lowband. Liquid-coupled
도1a에 도시된 바와 같이, 액체 결합형 안테나(10)는 급전부(3)에 연결된 와이어 또는 모노폴구조인 방사체(5)와 극성 액체(2)가 수용된 밀폐형 용기(1)를 포함한다. 상기 방사체(5)는 새로운 방사매질특성을 갖는 극성액체(2)와 결합하여 도체패턴의 길이연장이나 기하학적인 변경 없이도 공진주파수를 조정될 수 있다. As shown in Fig. 1A, the liquid-coupled
이러한 액체결합형 안테나는 칩 안테나 등과 같은 다양한 기존의 안테나 구조와 결합된 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도1b에 도시된 액체결합 안테나(10')에서, 급전부(13)에 연결된 헬리컬 구조인 방사체(15)이다. 도1a와 유사하게, 상기 방사체(15)는 밀폐형 용기(11) 내부에 배치되어 극성용액(12)과 접촉된다. The liquid-coupled antenna may be implemented in combination with various conventional antenna structures such as a chip antenna. For example, in the liquid-coupled antenna 10 'shown in FIG. 1B, the
도1a 및 도1b에 도시된 종래의 액체 결합형 안테나는, 방사체로 적용되었던 기존의 방사체를 밀폐형 용기 내부에 배치하여 직접 극성액체와 접촉시킨 구조를 갖는다. 이 경우에 기존의 방사체는 극성액체와 결합되어 공진주파수를 조정하면서 광대역화하는 특성을 나타내지만, 낮은 전도도라 하더라도 극성액체에 의해 실질적으로 기존의 방사체에 의한 공진주파수가 원하는 범위를 넘어서 크게 변화되므로, 공진주파수를 결정하며, 방사체의 구조에 따라 저역화가 실현되지 않는 문제가 있다.The conventional liquid-coupled antenna shown in FIGS. 1A and 1B has a structure in which a conventional radiator applied as a radiator is placed inside a hermetically sealed container and directly contacted with a polar liquid. In this case, the existing radiator combines with the polar liquid and exhibits the characteristic of widening while adjusting the resonant frequency. The resonance frequency is determined, and there is a problem that low pass is not realized according to the structure of the radiator.
예를 들어, 도1b에 도시된 액체 결합형 안테나에서, 헬리컬 구조인 방사체는 원하는 공진주파수에 따라 금속 와이어를 피치각과 간격을 갖도록 회전시켜 제조되는데, 피치각 사이에 극성액체가 실질적인 도체로 작용하여 그 간격이 쇼트된 것과 유사한 현상을 나타낸다. 결과적으로, 실제 공진주파수는 방사체의 길이와 구조에 의해 결정되지 않고, 분리된 간격이 쇼트되어 대각선 방향으로 주파수가 결정되는 문제가 있다. 이러한 유사한 문제는 다른 칩형태와 결합한 경우에서도 발생될 수 있다. 즉, 유전체블록에 구현된 도체패턴으로 이루어진 칩 안테나의 경우에, 공진주파수를 낮추기 위한 도체패턴 상에 슬롯에 극성액체가 채워져 거의 쇼트되므로, 상기한 문제가 유사하게 야기될 수 있다. 또한, 종래의 액체 결합형 안테나는 충분한 방사이득이 얻을 수 없다는 문제도 있어 왔다.For example, in the liquid-coupled antenna shown in Fig. 1B, a helical structure radiator is manufactured by rotating a metal wire at a pitch angle and a distance according to a desired resonance frequency, and a polar liquid acts as a substantial conductor between pitch angles. The gap shows a phenomenon similar to that shorted. As a result, the actual resonant frequency is not determined by the length and structure of the radiator, but there is a problem in that the frequency is determined in the diagonal direction due to the shorted intervals. This similar problem can occur in combination with other chip types. That is, in the case of the chip antenna made of the conductor pattern implemented in the dielectric block, since the polar liquid is almost filled with the slot on the conductor pattern for lowering the resonance frequency, the above-described problem may be similarly caused. In addition, there has been a problem that the conventional liquid-coupled antenna cannot obtain sufficient radiation gain.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 공진주파수를 결정하는 방사체 구조 및 길이를 안테나 특성에서 유지하면서 극성액 체에 의한 대역폭 개선효과를 적절히 기대할 수 있는 새로운 구조의 액체 결합형 안테나를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and an object thereof is a liquid having a new structure that can properly expect a bandwidth improvement effect by a polar liquid while maintaining the radiator structure and length for determining a resonance frequency in antenna characteristics. It is to provide a combined antenna.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,In order to solve the above technical problem, the present invention,
도전율과 유전율을 갖는 극성액체(polarity liquid)가 내부공간에 충전된 밀폐형 용기와, 상기 밀폐형 용기의 내부공간에 배치되며, 상기 극성액체와 접촉되지 않도록 그 표면이 절연물질로 도포된 방사체와, 상기 밀폐형 용기의 외부로부터 상기 방사체에 연결되도록 상기 밀폐형 용기 내부로 연장되어 형성된 급전부와, 상기 밀폐형 용기의 외부로부터 상기 극성액체에 접촉되도록 상기 밀폐형 용기의 내부로 연장되어 형성된 접지부를 포함하는 액체 결합형 안테나를 제공한다.A sealed container filled with an inner space of a polarity liquid having conductivity and dielectric constant, a radiator disposed in an inner space of the sealed container, the surface of which is coated with an insulating material so as not to contact the polar liquid, A liquid-coupled type including a feed portion extending from the outside of the hermetic container to the radiator and a ground portion extending from the outside of the hermetic container to the polar liquid to contact the polar liquid; Provide an antenna.
바람직하게, 연결구조를 간소화하기 위해서, 상기 접지부와 상기 급전부은 절연체로 분리된 급전라인과 접지라인을 포함한 RF 케이블구조로 제공될 수 있다. 이 경우에, 상기 RF 케이블은 동축케이블구조형태일 수 있다. 즉, 상기 급전라인은 상기 방사체에 연결되며, 상기 절연체는 상기 급전라인을 둘러싼 절연 피복체이며, 상기 접지라인은 상기 극성액체와 접촉되도록 상기 절연 피복체 상에 형성될 수 있다.Preferably, in order to simplify the connection structure, the ground portion and the feed portion may be provided in an RF cable structure including a feed line and a ground line separated by an insulator. In this case, the RF cable may be in the form of a coaxial cable structure. That is, the feeding line is connected to the radiator, the insulator is an insulating coating surrounding the feeding line, and the ground line may be formed on the insulating coating to be in contact with the polar liquid.
구체적인 실시형태에 따라, 상기 RF 케이블은 상기 밀폐형 용기에 고정되어 일체로 형성될 수 있으나, 상기 RF 케이블은 상기 밀폐형 용기와 착탈가능하도록 장착될 수 있다.According to a specific embodiment, the RF cable may be integrally formed by being fixed to the sealed container, but the RF cable may be mounted to be detachable from the sealed container.
상기 극성 액체는 이에 한정되지 않으나, 물, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 아세토 니트릴, 아세톤 및 SAR 용액으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 극성액체일 수 있다.The polar liquid is not limited thereto, but may be at least one polar liquid selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, butanol, acetonitrile, acetone, and a SAR solution.
방사이득 개선측면에서 10 S/m이하의 낮은 전기적 전도도를 갖는 극성액체를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 8 S/m이하의 낮은 전기적 전도드를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 극성액체의 일 예로는 순수 물이 있을 수 있다.In terms of improving the radiation gain, it is preferable to use a polar liquid having a low electrical conductivity of 10 S / m or less. More preferably, it has a low electrical conductance of 8 S / m or less. One example of such a polar liquid may be pure water.
이와 달리, 필요에 따라 상기 극성 액체는 전기적 특성을 조정하기 위해서, NaCl, K2SO4 Al(OH)3 등의 적어도 한 종의 전해질이 용해된 전해 용액일 수 있다. 상기 극성 액체는 안테나특성의 추가적 개선을 위해서, 자력에 영향을 받는 도전체 분말을 포함할 수 있다.Alternatively, if necessary, the polar liquid may be an electrolyte solution in which at least one electrolyte such as NaCl, K 2 SO 4 Al (OH) 3 , or the like is dissolved in order to adjust electrical characteristics. The polar liquid may comprise a conductor powder subject to magnetic force, for further improvement of antenna properties.
또한, 본 발명에 채용된 극성 액체는, 부동액 성분인 에틸렌 글리콜계 액체를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 안테나 사용환경, 특히 온도조건에 의한 안테나 특성의 변화를 저감시킬 수 있다. 이러한 혼합형태는 상기 극성 액체가 물인 경우에 매우 유익하게 채용될 수 있다.In addition, the polar liquid employed in the present invention may further include an ethylene glycol-based liquid which is an antifreeze component. In this case, it is possible to reduce the change in the antenna characteristics due to the antenna use environment, especially the temperature conditions. This mixed form can be very advantageously employed when the polar liquid is water.
이와 결합하여 또는 별도로, 상기 극성 액체는 부식 방지제를 더 포함하여, 극성액체와 직접 접촉되는 접지부 또는 급전부의 원하지 않는 부식을 방지할 수 있다. 이러한 부식 방지제는 이에 한정되지 않으나, 아질산염, 트리에탄올 아민 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로 선택된 물질을 사용할 수 있다.In combination with or separately, the polar liquid may further comprise a corrosion inhibitor to prevent unwanted corrosion of the ground or feed portion in direct contact with the polar liquid. Such corrosion inhibitors include, but are not limited to, materials selected from the group consisting of nitrites, triethanol amines and mixtures thereof.
본 발명에 채용되는 방사체구조는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 방사체는 모노폴, 다이폴 또는 헬리컬 구조일 수 있다. 이와 달리, 상기 방사체는 칩 안테나의 일부형태일 수 있다. 즉, 상기 방사체는 고체인 유전체 본체에 구현된 도체패턴일 수 있다. 이 경우에, 칩 안테나 전체가 밀폐용 용기에 실장될 수 있으며, 상기 절연물질은 적어도 도체패턴이 형성된 부분에 형성될 수 있다. The radiator structure employed in the present invention may have various forms. For example, the radiator may be a monopole, dipole or helical structure. Alternatively, the radiator may be part of a chip antenna. That is, the radiator may be a conductor pattern implemented in a dielectric body that is a solid. In this case, the entire chip antenna may be mounted in a hermetically sealed container, and the insulating material may be formed at least in a portion where a conductive pattern is formed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in more detail.
도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액체 결합형 안테나를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing a liquid-coupled antenna according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 액체결합형 안테나(20)는 극성액체(22)가 충전된 밀폐형 용기(21)와, 상기 밀폐형 용기의 내부에 위치한 방사체(25)를 포함한다. Referring to Fig. 2, the liquid-coupled
본 실시형태에 채용된 방사체(25)는 와이어 구조로서, 그 길이와 구조에 따라 원하는 공진주파수대역이 조정될 수 있다. 이와 같이 특정 공진주파수대역에 따라 설계된 방사체(25)는 절연물질(27)로 도포되므로, 극성액체(22)와의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 방사체(25)에 의해 결정된 공진주파수 대역이 극성액체(22)에 의해 크게 변경되지 않을 수 있다. 상기 밀폐형 용기(21)의 내부에 위치한 방사체(25)는 외부로부터 연장된 급전부(23)에 연결된다.The
이러한 구조에서, 상기 극성액체(22)는 절연물질에 의해 상기 방사체(25)와 직접적으로 접촉되지 않더라도, 서로 전자기적 결합을 통해 방사작용에 가담할 수 있다.In this structure, the
특히, 본 발명에서는, 추가적으로 접지부(24)를 극성액체(22)와 접촉하도록 상기 밀폐형 용기(21) 내부에 연결시킨다. 이와 같이, 극성액체(22)에 접지부(24)를 연결함으로써 안테나의 대역폭은 크게 개선될 수 있다. 이에 대해서는 도4에서 보다 상세히 설명하기로 한다. In particular, in the present invention, the
본 실시형태에서 채용되는 극성 액체(22)는 상당히 낮지만 일정한 도전성과 유전율을 갖는 극성용액이 사용된다. 상기 극성 액체(22)로는 이에 한정되지 않으나, 물, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 아세토 니트릴, 아세톤 및 SAR 용액으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 극성액체일 수 있다. 다만, 방사이득 개선측면에서는, 낮은 전기적 전도도를 갖는 액체가 유리하다. 바람직하게는 10 S/m이하, 보다 바람직하게는 8 S/m이하의 낮은 전기적 전도도를 갖는 극성액체를 사용한다. 이러한 극성액체는 대표적으로 순수 물이 있을 수 있다.The
이와 달리, 필요에 따라 상기 극성 액체(22)는 전기적 특성을 조정하기 위해서, NaCl, K2SO4 Al(OH)3 등의 적어도 한 종의 전해질이 용해된 전해 용액일 수 있다. 상기 극성 액체(22)는 안테나특성의 추가적 개선을 위해서, 자력에 영향을 받는 도전체 분말을 포함할 수 있다.Alternatively, if necessary, the
또한, 극성 액체(22)는, 고체인 도전체와 달리, 온도와 같은 안테나 사용환경에 따라 영향을 받기 쉽다. 이러한 문제를 완화하기 위해서, 상기 극성액체(22)는 부동액 성분인 에틸렌 글리콜계 액체를 더 포함할 수 있다. 이러한 혼합형태는 상기 극성 액체(22)가 물인 경우에 매우 유익하게 채용될 수 있다. 이와 결합하여 또는 별도로, 상기 극성 액체는 부식 방지제를 더 포함하여, 극성액체와 직접 접촉되는 접지부 또는 급전부의 원하지 않는 부식을 방지할 수 있다. 이러한 부식 방지제는 이에 한정되지 않으나, 아질산염, 트리에탄올 아민 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로 선택된 물질을 사용할 수 있다.In addition, unlike the solid conductor, the
본 실시형태에서, 와이어 형태의 방사체(25)로 예시되어 설명되어 있으나, 필요에 따라 상기 기존의 방사체형태, 즉 모노폴형, 헬리컬형, 칩안테나의 방사체형태로 사용될 수 있다. 도3a 및 도3b에서는 각각 다른 방사체구조를 채용한 본 발 명의 바람직한 실시형태에 따른 액체 결합형 안테나가 예시되어 있다.In this embodiment, although illustrated and illustrated as a wire-shaped
도3a을 참조하면, 본 실시형태에 따른 액체결합형 안테나(30)는 극성액체(32)가 충전된 원통형 용기(31)와, 상기 용기 내부에 위치하며 절연체(37)로 도포된 방사체(35)와, 급전라인(33a) 및 접지부(33c)를 제공하는 RF 케이블(33)을 포함한다. Referring to FIG. 3A, the liquid-coupled
상기 용기(31) 내부에 위치한 방사체(35)는 헬리컬 구조를 갖는다. 상기 헬리컬 방사체(35)는 피치각도와 간격이 원하는 공진주파수 대역을 갖도록 설계되며, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 절연체(37)로 도포되어 있으므로, 극성액체(32)와 직접 접촉하지 않으면서 극성액체(32)와 전자기적 결합을 통해 방사작용을 할 수 있다. The
본 실시형태에서는, 급전부와 접지부를 단일한 케이블구조로 제공하여 구조를 간소화시킨 형태로 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서 채용된 RF 케이블(33)은 상기 방사체(35)와 직접 연결된 급전라인(33a)과, 상기 급전라인(33a)을 둘러싼 절연 피복체(33b)와, 상기 절연피복체(33b) 상에 형성된 접지부(33c)를 포함한다. 여기서, 상기 절연 피복체(33b)는 상기 급전라인(33a)과 상기 접지부(33c)를 전기적으로 분리시키는 역할을 한다. 본 실시형태와 같이, 접지부(33c)도 절연피복체(33b)를 둘러싼 구조로 형성되어 동축케이블 구조를 가질 수 있으며, 접지부(33c) 주위에도 추가적인 절연피복체(미도시)를 포함할 수 있다. In the present embodiment, the power feeding portion and the grounding portion are provided in a single cable structure to exemplify the simplified structure. As shown in the drawing, the
이러한 RF 케이블(33)의 일단에 노출된 급전라인(33a)이 방사체(35)의 일단 과 연결되고, RF 케이블(33)의 일단에 노출된 접지라인(33c)이 극성액체(32)와 접촉되도록 RF 케이블(33)의 적어도 일부를 상기 용기(31)의 일단면을 통해 삽입된다. 이러한 연결구조를 통해 극성액체(32)와 방사체(35)는 안테나로서 작용할 수 있다. 본 실시형태에서는 RF 케이블(33)이 동축케이블 구조로 예시되어 있으나, 접지라인과 급전라인이 절연체로 분리된 다양한 공지된 형태로 제공될 수 있다.The
이와 같이, 극성액체(32)에 상기 RF 케이블(33)의 접지부(33c)와는 직접 접촉하여 원하는 안테나 특성을 구현할 수 있다. 이러한 구조를 통해, 상기 액체결합 안테나(30)는 방사체(35) 자체의 고유 공진주파수의 대역특성을 크게 향상시킬 수 있다. In this way, the
도3b를 참조하면, 칩안테나(45)와 결합된 액체결합형 안테나(40)가 도시되어 있다. 상기 액체 결합형 안테나(40)는, 칩 안테나(45)와 함께 도3a와 유사하게 극성액체(42)가 충전된 원통형 용기(41)와, 급전라인(43a) 및 접지부(43c)를 제공하는 RF 케이블(43)을 포함한다. 본 실시형태에 채용된 칩 안테나(45)는 유전체 블럭(45a)과 그 표면에 특정 공진주파수 대역을 갖도록 형성된 도체패턴(45b)을 포함한다. Referring to FIG. 3B, there is shown a liquid coupled
상기 유전체 블럭(45a)에 형성되어 방사체로 작용하는 도체패턴(45b)은 상기 절연체(47)로 도포된다. 본 실시형태에서는, 절연체(47)는 도체패턴(45b)만이 절연되도록 유전체블럭(45a)의 일면에 한하여 형성된 것으로 예시되어 있으나, 공정 편 의 등에 따라 칩 안테나(45) 전체 표면에 절연체를 형성시킬 수도 있다.The
본 실시형태에서는, 도3a와 유사하게 급전부와 접지부를 단일한 케이블구조로 제공하여 구조를 간소화시킨 RF 동축케이블 형태를 갖는다. 즉, 상기 RF 케이블(43)은 상기 방사체(45)와 직접 연결된 급전라인(43a)과, 상기 급전라인(43a)을 둘러싼 절연 피복체(43b)와, 상기 절연피복체(43b) 상에 형성된 접지부(43c)를 포함한다. 상기 RF 케이블(43)의 일단에 노출된 급전라인(43a)은 도체패턴(45b)과 연결된다. 이러한 RF 케이블(43)은 상기 밀폐형 용기(41)와 방사체인 도전패턴(45b)에 고정되어 일체구조로 제조될 수 있으나, 필요에 따라 상기 RF 케이블(43)은 상기 밀폐형 용기(41)에 착탈가능하도록 장착될 수 있다.In this embodiment, similarly to FIG. 3A, the feeder and the ground part are provided in a single cable structure, and the RF coaxial cable has a simplified structure. That is, the
또한, 상기 접지라인(43c)은 상기 RF 케이블(43)의 적어도 일부를 상기 용기(41)의 일단면을 통해 삽입되어 극성액체(42)와 직접 접촉할 수 있다. 이러한 연결구조를 통해, 상기 액체결합 안테나(40)는 방사체(45) 자체의 고유 공진주파수의 대역특성을 크게 향상시킬 수 있다. In addition, the
이와 같이, 본 발명에 따른 액체결합형 안테나는 기존의 도전체를 구성된 방사체를 이용하여 원하는 공진주파수를 설계하고, 그 방사체를 절연체로 도포한 상태에서 액체와 결합시켜 원하는 공진주파수범위를 유지하면서 광대역화시킬 수 있다. As described above, the liquid-coupled antenna according to the present invention designs a desired resonance frequency by using a radiator composed of an existing conductor, and combines the radiator with liquid in a state where the radiator is coated with an insulator to maintain a desired resonance frequency range. Can be mad.
또한, 본 발명에서는, 앞서 설명한 바와 같이 접지부를 극성액체와 직접 접 촉시킴으로써 광대역화된 공진주파수대역폭 특성을 추가적으로 개선시키는 동시에 방사이득특성을 크게 향상시킬 수 있다. 도4는 이러한 접지부와 극성액체의 접촉에 따른 효과를 설명하기 위한 액체 결합형 안테나의 주파수특성을 나타내는 그래프이다.In addition, in the present invention, as described above, by directly contacting the ground portion with the polar liquid, the widened resonance frequency bandwidth characteristic can be further improved, and the radiation gain characteristic can be greatly improved. 4 is a graph showing the frequency characteristics of the liquid-coupled antenna for explaining the effect of the contact between the ground portion and the polar liquid.
본 실험을 위해서, 약 1.5∼1.7㎓대역을 갖는 헬리컬 방사체를 설계하고, 도3a와 유사하게 헬리컬 방사체를 절연체로 도포한 후에, 순수 물이 수용된 용기를 배치함으로써 액체 결합형 안테나를 제조하였다.For this experiment, a helical radiator having a band of about 1.5 to 1.7 kHz was designed, and a liquid-bonded antenna was manufactured by arranging a container containing pure water after applying the helical radiator with an insulator similarly to FIG. 3A.
우선, 접지부를 극성액체에 연결하지 않은 상태에서, 상기 방사체에 급전부만을 연결하여 안테나 특성을 측정하였다. 그 결과, A로 표시된 바와 같이, 원래 설계된 공진주파수대역은 절연체로 인해 유지되면서 일정한 대역폭 개선특성이 나타났으나, 전반적으로 삽입손실이 낮은 형태로 우수한 안테나특성을 보이지는 않았다.First, the antenna characteristics were measured by connecting only a feeder to the radiator while the grounding part was not connected to the polar liquid. As a result, as indicated by A, the originally designed resonant frequency band was maintained due to the insulator while exhibiting a constant bandwidth improvement characteristic, but overall did not show excellent antenna characteristics in the form of low insertion loss.
이에 반해, 본 발명에서 제안된 바와 같이, 접지부를 극성액체에 추가로 연결한 상태에서 측정된 액체 결합형 안테나는, B로 표시된 바와 같이 여전히 헬리컬 방사체에서 설계된 공진주파수 대역을 포함하면서도, 대역폭 개선효과가 크게 향상된 것으로 나타났다. 또한, 삽입손실측면에서 접지부가 부가되지 않은 A와 달리, 크게 향상된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 대역폭 개선은 협대역에서와 달리 송수신효율을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.On the contrary, as proposed in the present invention, the liquid-coupled antenna measured with the ground part additionally connected to the polar liquid, while still including the resonant frequency band designed in the helical radiator as indicated by B, improves the bandwidth. Was found to be significantly improved. In addition, it was confirmed that significantly improved, unlike A that the ground portion is not added in terms of insertion loss. This bandwidth improvement is expected to significantly improve the transmission and reception efficiency unlike the narrow band.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.It is intended that the invention not be limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but rather by the claims appended hereto. Accordingly, various forms of substitution, modification, and alteration may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims, which are also within the scope of the present invention. something to do.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액체 결합형 안테나에 따르면, 기존의 방사체에 절연물질을 도포하여 극성액체와 직접적인 접촉을 방지하여 방사체의 길이와 구조에 따라 설계된 원하는 공진주파수를 안정적으로 유지하면서, 접지부를 추가적으로 극성액체와 연결시킴으로써 극성액체에 의한 대역폭 개선효과를 크게 향상시킬 수 있다.As described above, according to the liquid-coupled antenna of the present invention, by applying an insulating material to the existing radiator to prevent direct contact with the polar liquid, while maintaining a desired resonance frequency designed according to the length and structure of the radiator, the ground By additionally connecting the part with the polar liquid, the bandwidth improvement effect by the polar liquid can be greatly improved.
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