KR100736227B1 - Feeder horn antenna for parabola antenna - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 의한 접시형 안테나의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a dish antenna according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 의한 접시형 안테나의 급전 안테나 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a feed antenna of a dish antenna according to the prior art.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 종래의 접시형 안테나의 주파수별 원편파 시뮬레이션 결과 중에서 수평성분에 대한 결과를 보여주는 그래프들이다.3 and 4 are graphs showing the result of the horizontal component among the results of circular polarization simulation for each frequency of the conventional dish antenna shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 접시형 안테나의 급전 안테나 구조를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a feeding antenna structure of a dish antenna according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7은 도 5에 도시한 급전 안테나를 구비하는 접시형 안테나의 주파수별 원편파 복사패턴 시뮬레이션 결과 중에서 수평성분에 대한 결과를 보여주는 그래프들이다.6 and 7 are graphs showing the results of the horizontal component among the results of simulation of the circular polarization radiation pattern for each frequency of the dish-type antenna including the feed antenna shown in FIG. 5.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
50:도파관 50A:도파관의 제1 부분50: waveguide 50A: first portion of waveguide
50B:도파관의 제2 부분 50C:경사면50B: second portion of waveguide 50C: slope
60:급전부 60a, 60b:개구부60: feeding
70:유전체 70a:유전체의 제1 부분으로 확장된 부분70: dielectric 70a: portion extended to the first portion of the dielectric
70b:유전체의 급전부로 확장된 부분70b: part extended to the feed part of the dielectric
L1, L2:제1 및 제2 구간 80:캡L1, L2: first and second sections 80: cap
본 발명은 안테나에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 접시형 안테나에 있어서의 급전 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a feed antenna in a dish antenna.
접시형 안테나는 축방향으로 강한 지향성(指向性)을 가지고 있기 때문에, 반파장 다이폴 안테나와 1/4파장 안테나에 비해 높은 이득을 얻을 수 있고 외부 환경으로부터 방해를 잘 받지 않는 특징이 있다. 이러한 특징을 갖는 접시형 안테나에서 전파는 한쪽 방향으로 수렴되어 강하게 방사되기 때문에, 텔레비전 중계나 위성통신과 같이 한 점에서 다른 점으로 직선적으로 송신할 경우에 적합하다.Since the dish antenna has a strong directivity in the axial direction, it is possible to obtain a higher gain than the half-wavelength dipole antenna and the quarter-wave antenna and to be less disturbed from the external environment. In a dish antenna having such a feature, radio waves converge in one direction and are radiated strongly, which is suitable for linear transmission from one point to another, such as television relay or satellite communication.
최근에는 위성 방송이 크게 활성화되면서 접시형 안테나에 대한 수요가 증가하고 있고, 다양한 접시형 안테나가 소개되고 있다.Recently, as satellite broadcasting is greatly activated, the demand for a dish antenna is increasing, and various dish antennas are introduced.
도 1은 현재까지 소개된 접시형 안테나의 일예(이하, 종래 기술에 의한 안테나)를 보여준다. 1 shows an example of a dish-shaped antenna (hereinafter, referred to as a conventional antenna) introduced to date.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 안테나는 주요 부분으로 반사판(10)과 급전 안테나(20)를 포함하고 있다. 급전 안테나(20)는 반사판(10)을 향해 전파를 방사하거나 반사판(10)으로부터 반사되는 전파를 수신한다. 이러한 급전 안테나(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 도파관 외부 도체(30), 급전부(P1)를 향해 지름이 점차 감소하는 원형 도파관(32), 안테나 정합용 유전체봉(34), 반사판(10)에 전파를 방사하는 급전부(P1), 송수신기와 연결되어 있고 내부가 공기인 원형 도파관 입력 포트(40)를 포함한다. 안테나 정합용 유전체봉(34)은 입력 포트(40)를 향하여 주어진 길이만큼 연장되어 있는데, 그 정점은 입력 포트(40)와 주어진 거리만큼 이격되어 있다. 유전체봉(34)의 입력 포트(40)를 향해 연장된 부분은 원뿔형이다. 유전체봉(34)은 또한 급전부(P1) 내로 확장되어 있다. 유전체봉(34)의 급전부(P1)로 확장된 부분(34a, 34b)은 입력 포트(40)를 향해 연장된 부분과 달리 도파관 외부 도체(30) 바깥쪽으로 구형으로 휘어져 있다. 급전부(P1)로 확장된 유전체봉(34)의 상기 구형으로 휘어진 부분(34a, 34b)은 두께가 점점 얇아지는 것을 볼 수 있다. 이에 따라 급전부(P1)의 반사판(10)을 향해 열려있는 개구부(36)를 통해 노출되는 유전체봉(34)의 상기 구형으로 휘어진 부분(34a, 34b)의 앞면의 곡률은 개구부(36)를 통해 노출되지 않는 뒷면의 곡률과 다르게 된다.Referring to FIG. 1, an antenna according to the related art includes a
도 3과 도 4는 이러한 종래 기술에 의한 안테나의 복사 패턴의 수평 성분을 보여준다.3 and 4 show the horizontal component of the radiation pattern of this prior art antenna.
도 3은 7.5GHz의 주파수에서, 도 8은 8.15GHz의 주파수에서 각각 측정한 결과이다. 그리고 도 3과 도 4에서 제1 그래프(G1, G11)는 주 빔을 나타내고, 제2 그래프(G2, G22)는 교차 편파(cross polarization)를 나타낸다.3 is a result of measuring at a frequency of 7.5GHz, Figure 8 is a frequency of 8.15GHz. 3 and 4, the first graphs G1 and G11 represent the main beams, and the second graphs G2 and G22 represent cross polarizations.
도 3 및 도 4를 참조하면, 사용된 주파수에 관계없이 교차 편파는 17dB보다 작다. 달리 말하면, 0dB 기준을 제1 그래프(G1, G11), 곧 주 빔의 정점으로 할 때, 종래 기술에서 교차 편파는 -17dB이하가 된다.3 and 4, the cross polarization is less than 17 dB regardless of the frequency used. In other words, when the 0 dB reference is the peak of the first graphs G1 and G11, that is, the main beam, the cross polarization in the prior art becomes -17 dB or less.
상술한 바와 같은, 종래 기술에 의한 안테나의 경우, 유전체봉(34)의 급전부(P1)로 확장된 부분(34a, 34b)이 구형인 바, 가공이 어렵다. 따라서 확장된 부 분(34a, 34b)의 설계상 형태와 실제 형태사이에는 상당한 공차가 있을 수 밖에 없다.In the case of the antenna according to the prior art as described above, since the
이러한 결과에 따라 어느 정도의 반사 손실이 불가피한 바, 종래 기술에 의한 안테나에서 교차 편파 성능이 떨어지는 것은 불가피하다. 이에 따라 종래 기술에 의한 안테나의 교차 편파는 -17dB이하로써, 도파관형 편파기가 사용되는 경우에 요구되는 교차 편파 레벨인 -20dB를 만족하지 못한다.As a result, some degree of reflection loss is inevitable, and thus it is inevitable that the cross-polarization performance is inferior in the antenna according to the prior art. Accordingly, the cross polarization of the antenna according to the prior art is -17 dB or less, and does not satisfy -20 dB, which is the cross polarization level required when the waveguide type polarizer is used.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 교차 편파 특성을 개선하여 안테나 효율(이득)을 향상시킬 수 있고, 급전부 가공을 용이하게 할 수 있는 접시형 안테나의 급전 안테나를 제공함에 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the problems of the prior art described above, can improve the antenna efficiency (gain) by improving the cross-polarization characteristics, dish-shaped antenna that can facilitate the feeder processing To provide a feed antenna of.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명은 내경이 변하는 제1 부분과 내경이 일정한 제2 부분을 포함하는 도파관과, 상기 제2 부분에 연결되어 있고 반사판에 전파를 방사하는 급전부와, 상기 제2 부분을 채우고 상기 제1 부분과 상기 급전부로 확장되어 있으며 상기 제1 부분으로 확장된 부분은 표면 기울기가 다른 두 부분으로 이루어진 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 안테나를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a waveguide including a first portion having an inner diameter and a second portion having a constant inner diameter, a feeder connected to the second portion and radiating radio waves to a reflecting plate, and the first portion. A feed antenna is provided that fills two portions and extends into the first portion and the feed portion, wherein the portion extended to the first portion comprises a dielectric consisting of two portions having different surface slopes.
상기 급전부에서 상기 유전체는 상기 제2 부분에 수직한 방향으로 주어진 길이로 확장되어 있고, 끝 부분은 상기 반사판을 향해 완만하게 휘어진 것일 수 있 다.In the feeding part, the dielectric may extend in a given length in a direction perpendicular to the second part, and the end part may be gently curved toward the reflecting plate.
상기 제1 부분의 표면에 경사면이 존재할 수 있다.An inclined surface may exist on the surface of the first portion.
상기 유전체의 상기 급전부로 확장된 부분의 바깥면은 캡으로 덮일 수 있다.An outer surface of the portion extending into the feed portion of the dielectric may be covered with a cap.
상기 유전체는 PEEK일 수 있다.The dielectric may be PEEK.
이러한 본 발명을 이용하면, 교차 편파 레벨을 낮출 수 있는 바, 안테나 효율(이득)을 높일 수 있다. 또한, 급전부를 용이하게 가공할 수 있다.By using the present invention, the cross polarization level can be lowered, thereby increasing the antenna efficiency (gain). Moreover, a power supply part can be processed easily.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 접시형 안테나의 급전 안테나(이하,본 발명의 급전 안테나)를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a feeding antenna (hereinafter, a feeding antenna of the present invention) of a dish-shaped antenna according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
도 5를 참조하면, 본 발명의 급전 안테나는 급전선으로 사용되는 도파관(50)과 도파관(50)에 연결된 급전부(60)를 포함한다. 도파관(50)은, 예를 들면 원형일 수 있으나 다른 형태일 수도 있다. 도파관(50)은 급전부(60)를 향해 가면서 내경이 점차 좁아지는 제1 부분(50A)과 제1 부분(50A)이 급전부(60)까지 연장된 부분으로 내경이 일정한 제2 부분(50B)으로 나눌 수 있다. 도파관(50)의 재질은, 예를 들면 알루미늄일 수 있다. 제1 부분(50A)이 시작되는 부분은 송수신기(미도시)에 연결된다. 도파관(50)의 제2 부분(50B)은 유전체(70)로 채워져 있다. 유전체(70)는 내열성이 있고, X밴드 주파수에서 유전율 특성 변화가 적은 물질로써, 예를 들면 유전율(??r)이 3.1인 PEEK일 수 있다. 이러한 유전체(70)는 제1 부분(50A)과 급전부(60) 로 확장되어 있다.Referring to FIG. 5, the feed antenna of the present invention includes a
유전체(70)의 종류가 결정되면, 도파관(50)의 제2 부분(50B)의 내경을 결정할 수 있다. 이때 고려해야할 것은 도파관(50) 내의 전파 전달 모드 중에서 전파의 도파가 중지되는 모드, 예컨대 TM010모드가 운영 주파수 대역에서 형성되지 않도록 제2 부분(50B)의 내경을 결정하는 것이다.When the type of the dielectric 70 is determined, the inner diameter of the second portion 50B of the
유전체(70)는 제1 부분(50A)의 일부만 채우도록 확장되어 있다. 급전부(60)도 마찬가지다. 유전체(70)의 제1 부분(50A)으로 확장된 부분(70a)은 급전부(60)에서 멀어지는 방향으로 직경이 감소한다. 그렇지만, 확장된 부분(70a)은 처음부터 끝까지 직경이 일정하게 감소하지 않는다.Dielectric 70 is extended to fill only a portion of first portion 50A. The same applies to the
구체적으로, 유전체(70)의 제1 부분(50A)으로 확장된 부분(70a)은 표면이 제1 기울기를 갖는 제1 구간(L1)과 표면이 제2 기울기를 갖는 제2 구간(L2)을 포함한다. 제1 구간(L1)은 유전체(70)가 확장되기 시작하는 지점에서 시작된다. 상기 제2 기울기가 상기 제1 기울기보다 크다. 따라서 확장된 부분(70a)은 급전부(60)에서 멀어지면서 점차 뾰족하게 된다.Specifically, the
도파관(50)의 제1 부분(50A)에 이와 같은 표면 기울기 특성을 갖는 유전체(70)의 확장된 부분(70a)이 존재할 때, 편파기(미도시)로부터 도파관(50)의 제1 부분(50A)에 입사되는 전파의 확장된 부분(70a)의 표면에서의 반사율은 종래보다 작아진다. 따라서 상기 편파기의 입력단으로 반사되는 전파의 양도 작아지므로, 상기 편파기의 입력단에서 되 반사되는 양도 적어지게 된다. 이러한 결과는 교차 편파의 레벨을 낮추는 한 요인이 된다.When there is an
급전부(60)는 도파관(50)의 일부와 유전체(70)의 확장된 부분(70b)과 캡(80)을 포함한다. 캡(80)의 재질은, 예를 들면 알루미늄일 수 있다. 캡(80)은 유전체(70)의 확장된 부분(70b)의 바깥면을 덮는다. 확장된 부분(70b)은 도파관(50)과 캡(80)사이를 통해서 도파관(50)의 제2 부분(50B)에 수직한 방향으로 주어진 길이만큼 확장되어 있고, 그 끝부분은 안쪽으로, 곧 반사판(도 1의 10) 쪽으로 완만하게 휘어져 있다. 확장된 부분(70b)의 제2 부분(50B)에 수직한 방향으로 주어진 길이만큼 확장된 부분은 주어진 두께를 갖는다.The
급전부(60)는 또한 개구부(60a, 60b)를 갖고 있다. 개구부(60a, 60b)는 도파관(50)의 제2 부분(50B) 둘레에 존재한다. 개구부(60a, 60b)를 통해서 유전체(70)의 급전부(60)로 확장된 부분(70b)의 안쪽면, 곧 반사판을 향하는 부분이 노출된다. 따라서 유전체(70)의 확장된 부분(70b)으로부터 방사되는 전파는 개구부(60a, 60b)를 통해서 반사판을 향해 방사된다.The
한편, 도파관(50)의 제1 부분(50A)은 경사진 표면(50C)을 갖고 있다. 경사진 표면(50C)은 제1 부분(50A)의 일부에만 존재한다. 경사진 표면(50C)은 제1 부분(50A)과 제2 부분(50B)의 경계에서 급전부(60)로부터 멀어지는 방향으로 존재한다. 이러한 경사진 표면(50C)이 존재하는 곳에서 제1 부분(50A)의 외경은 급전부(60)로부터 멀어질수록 증가한다.On the other hand, the first portion 50A of the
급전부(60)는 일정한 면적을 갖고 있다. 그리고 급전부(60)는 반사판(도 1의 10)으로부터 충분히 멀리 떨어져 있지도 않다. 때문에 급전부(60)를 점원(point source)으로 보기 어려운 바, 급전부(60)에서 방사되는 전파는 점원에서 방사되는 전파와 다르게 된다.The
그런데, 도파관(50)의 제1 부분(50A)에 상기한 특성을 갖는 경사진 표면(50C)이 존재할 경우, 급전부(60)의 개구부(60a, 60b)를 통해서 반사판을 향해 방사되는 전파 특성은 점원에서 방출된 전파 특성에 가깝게 된다. 이에 따라, 안테나의 지향성이 높아지고, 반사손실도 작아져서 교차 편파 레벨도 낮아진다.By the way, when the inclined surface 50C having the above characteristics exists in the first portion 50A of the
도 6 및 도 7은 상술한 본 발명의 급전 안테나가 구비된 접시형 안테나의 원편파 복사 패턴 시뮬레이션 중에서 수평 성분에 대한 결과를 보여준다.6 and 7 show the results for the horizontal component of the circular polarization radiation pattern simulation of the dish-type antenna with a feed antenna of the present invention described above.
도 6은 사용 주파수가 7.5GHz일 때이고, 도 7은 사용 주파수가 8.15GHz일 때이다.FIG. 6 is when the use frequency is 7.5 GHz, and FIG. 7 is when the use frequency is 8.15 GHz.
도 6 및 도 7에서 제1 그래프(G61, G71)는 주 빔, 예를 들면 우선성 원편파의 수평성분 복사패턴을 보여주고, 제2 그래프(G62, G72)는 교차 편파, 예를 들면 좌선성 원편파의 수평성분 복사패턴을 보여준다.6 and 7, the first graphs G61 and G71 show the horizontal component radiation patterns of the main beam, for example, the preferential circular polarization, and the second graphs G62 and G72 show the cross polarization, for example, the left line. It shows the horizontal component radiation pattern of the circularly polarized sex.
도 6 및 도 7을 참조하면, 사용 주파수와 무관하게 교차편파는 -20dB이하인 것을 볼 수 있다. 또한, 주 빔의 최대 피크와 교차 편파의 최대 피크 차이는 20dB이상인 것을 볼 수 있다.6 and 7, it can be seen that the cross polarization is less than -20 dB regardless of the used frequency. In addition, it can be seen that the difference between the maximum peak of the main beam and the maximum peak of the cross polarization is 20 dB or more.
도 6 및 도 7과 종래의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도 3 및 도 4의 비교를 통해서 본 발명은 종래 기술보다 주 빔의 최대 피크와 교차 편파의 최대 피크사이의 차는 큰 반면, 교차 편파 레벨은 낮다는 것을 알 수 있다.6 and 7 and the comparison of FIGS. 3 and 4 showing the results of the conventional simulation, the present invention shows that the difference between the maximum peak of the main beam and the maximum peak of the cross polarization is higher than the prior art, while the cross polarization level is low. It can be seen that.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예 들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 유전체(70)의 재질을 보다 다양화할 수도 있을 것이다. 또한, 유전체(70)의 제1 부분(50A)으로 확장된 부분을 3개의 서로 다른 표면 기울기를 갖도록 가공할 수도 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to further diversify the material of the dielectric 70. In addition, the portion extending into the first portion 50A of the dielectric 70 may be machined to have three different surface slopes. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명의 접시형 안테나에 구비된 급전 안테나에서 도파관 내에 존재하는 유전체의 편파기로부터 전파가 입사되는 부분은 표면 기울기 서로 다른 두 부분으로 되어 있다. 이에 따라 편파기로부터 유전체에 전파가 입사될 때, 상기 유전체 표면에서 전파의 반사율이 낮아져서 상기 편파기의 입력단에서 되반사되는 전파의 양도 작아지게 된다. 이에 따라 교차 편파 레벨이 낮아지게 된다.As described above, in the feed antenna provided in the dish-shaped antenna of the present invention, a portion where radio waves are incident from the polarizer of the dielectric existing in the waveguide is composed of two parts having different surface slopes. Accordingly, when radio waves are incident from the polarizer to the dielectric, the reflectance of the radio waves on the surface of the dielectric is lowered, thereby reducing the amount of radio waves reflected back from the input of the polarizer. This results in a low level of cross polarization.
또한, 급전부로부터 주어진 거리만큼 떨어진 도파관의 표면에 경사면이 존재한다. 상기 경사면이 존재하는 부분에서 상기 도파관의 외경은 상기 급전부로부터 멀어질수록 증가한다. In addition, an inclined surface exists on the surface of the waveguide separated by a given distance from the feed portion. In the portion where the inclined surface exists, the outer diameter of the waveguide increases as the distance from the feed portion.
이러한 경사면으로 인해서 급전부로부터 방사되는 전파는 점원에서 방사된 전파와 가까운 특성을 갖는 바, 지향성은 높아진다. 또한, 반사율은 낮아져서 교차 편파 레벨이 낮아지게 된다.Due to this inclined surface, the radio waves radiated from the feed portion have characteristics close to those of the radio waves radiated from the point sources, and thus directivity is increased. In addition, the reflectance is lowered, resulting in a lower level of cross polarization.
또한, 도파관에서 급전부로 확장된 유전체는 도파관에 수직한 방향으로 쭉 뻗어있고, 그 끝은 안쪽으로 완만하게 휘어져 있다. 이러한 형태는 구형에 비해 훨씬 단순한 것으로써, 가공이 용이하다. 또한, 구형을 탈피함으로써 투과파의 반사 도 최소화할 수 있다.In addition, the dielectric extending from the waveguide to the feed portion extends straight in the direction perpendicular to the waveguide, and its tip is gently curved inward. This shape is much simpler than a spherical shape and is easy to process. In addition, the reflection of the transmitted wave can be minimized by leaving the sphere.
Claims (3)
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JPH10256822A (en) | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Sharp Corp | Two-frequency sharing primary radiator |
JP2001211024A (en) | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Tokimec Inc | Dielectric rod antenna |
-
2006
- 2006-04-21 KR KR1020060036363A patent/KR100736227B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10256822A (en) | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Sharp Corp | Two-frequency sharing primary radiator |
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