KR100878136B1 - Quadrifilar helical antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안테나에 관한 것으로, 특히 인공위성으로부터 신호를 송수신하기 위해 통신단말기에 장착되는 위성 송수신 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a satellite transmit and receive antenna mounted to a communication terminal for transmitting and receiving a signal from a satellite.
일반적으로, 위성 송수신 안테나는 위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 시스템에 따라 운영되는 인공위성으로부터 신호를 송수신하는 장치이다.In general, a satellite transmit / receive antenna is a device for transmitting and receiving a signal from a satellite operated according to a satellite digital multimedia broadcasting (DMB) system.
DMB(Digital Multimedia Broadingcasting)는 음성, 영상 등 다양한 멀티 미디어 신호를 디지털 방식으로 고정시켜 휴대전화, 차량용 수신기, PDA폰 등에 제공하는 방송 서비스로, 현재 국내에서도 널리 보급되고 있는 실정이며, 특히, 이동 중에도 고음질, 고화질 방송이 가능하므로, 그 부피를 간소화하기 위한 수신기 자체의 구조도 많이 개발되고 있는 실정이다.DMB (Digital Multimedia Broadingcasting) is a broadcasting service that provides a variety of multimedia signals such as voice and video digitally and provides it to mobile phones, car receivers, PDA phones, etc., and is currently widely used in Korea. Since high-quality sound and high-definition broadcasting are possible, the structure of the receiver itself is being developed to simplify the volume.
종래 위성 송수신 안테나의 일예로, 쿼드리필러 나선형 안테나(Quadrifilar Helical Antenna)는 약 1575 MHz에서 동작하기 위하여 나선형으로 설치된 4개의 필러를 구비하고 있다. 이러한 쿼드리필러 나선형 안테나는 약 50 ohms의 구동점 임피던스를 제공하는데, 이는 통상적으로 50 ohms 특성 임피던스 동축 케이블에 정합 하는데 적합하기 때문이다. As an example of a conventional satellite transmit / receive antenna, a quadrefill spiral antenna includes four pillars spirally installed to operate at about 1575 MHz. Such quad refiller spiral antennas provide a drive point impedance of about 50 ohms because they are typically suitable for matching 50 ohms characteristic impedance coaxial cables.
종래의 쿼드리필러 나선형 안테나는 그라운드 평면 또는 매설 지선(Counterpoise) 없이 동작하는 스스로 방사할 수 있는 구조이나, 무선 송수신 핸드셋에 아주 근접하게 설치되면 핸드셋 구조가 그라운드 평면과 매우 유사하게 안테나의 방사 패턴과 임피던스에 영향을 미치는 전자기파 반사를 유발할 수 있고 이러한 효과들은 안테나의 성능에 부정적인 영향을 미치게 되므로, 이러한 문제점을 해결하기 위해 임피던스 매칭부를 포함하는 구조로 되어 있다. Conventional quad-refiller spiral antennas are self-radiating structures that operate without ground planes or counterpoises, but when placed in close proximity to a wireless transmit / receive handset, the handset structure is very similar to the antenna's radiation pattern. Electromagnetic wave reflection may affect the impedance, and these effects have a negative effect on the performance of the antenna. Therefore, the structure includes an impedance matching unit to solve this problem.
이러한 임피던스 매칭부의 일예가 한국등록특허 제0553555호의 「네 개의 나선형 방사체 구조를 가진 안테나」에 개시되어 있다.An example of such an impedance matching unit is disclosed in Korean Patent No. 0553555, "Antenna having four spiral radiator structures."
종래의 임피던스 매칭부는 안테나 동작 특성을 테스트한 후에 그에 맞는 튜닝소자를 선택하여 장착해야 하므로 튜닝소자의 실장을 위한 인쇄회로기판이 사용되었다. Since a conventional impedance matching unit needs to select and mount a tuning device suitable for testing antenna operating characteristics, a printed circuit board for mounting the tuning device has been used.
이러한 임피던스 매칭부를 위한 인쇄회로기판은 필러의 하단에 솔더링(soldering)되어 결합되므로 제작공정이 복잡해지고 용이하지 않는 문제점이 있었다. Since the printed circuit board for the impedance matching unit is soldered (soldering) to the bottom of the filler and coupled, there is a problem that the manufacturing process is complicated and not easy.
한편, 종래의 필러는 박판의 필름에 구비되는데, 이러한 필름이 심재 없이 관체를 형성하여 쉽게 구겨지거나 좌굴되는 등 파손되는 문제점이 있었다. On the other hand, the conventional filler is provided in the film of the thin plate, there is a problem that such a film is broken, such as easily bent or buckled to form a tube without a core material.
또한, 연성의 관체는 평면의 필름을 말아서 원기둥형상으로 부착되어 형성된 것으로, 평면 필름의 선단을 서로 연결시키기도 어려워 제작이 용이하지 않았다. In addition, the flexible tubular body is formed by rolling a flat film and attaching it in a cylindrical shape, and it is difficult to connect the front ends of the flat film to each other, and production is not easy.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 위성 송수신 안테나가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 간편하게 안테나 특성 임피던스를 매칭시킬 수 있어 제작공정을 간소화할 수 있고 부품을 줄일 수 있으며 내구성을 높일 수 있는 위성 송수신 안테나를 제공함에 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been created to improve the problems of the conventional satellite transceiver antenna as described above, can easily match the antenna characteristic impedance can simplify the manufacturing process, reduce the parts and increase the durability Its purpose is to provide a satellite transmit and receive antenna.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 안테나는, 보빈; 상기 보빈의 외주면에 구비되는 복수개의 필러; 및 상기 보빈의 외표면에 상기 필러들과 전기적으로 연결되어 구비되고, 안테나 임피던스를 전원 임피던스와 매칭시키는 마이크로스트립 라인부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, an antenna according to the present invention comprises: a bobbin; A plurality of fillers provided on an outer circumferential surface of the bobbin; And a microstrip line part electrically connected to the pillars on an outer surface of the bobbin and matching an antenna impedance with a power supply impedance.
바람직하게는, 상기 마이크로스트립 라인부는 소정의 유전율을 가진 유전체; 유전체의 외측에 부착된 외측 패턴부; 및 상기 유전체를 중심으로 외측 패턴부의 반대쪽에 부착된 그라운드부를 포함한다. Preferably, the microstrip line portion comprises a dielectric having a predetermined dielectric constant; An outer pattern portion attached to an outer side of the dielectric; And a ground portion attached to the opposite side of the outer pattern portion with respect to the dielectric.
상기 외측 패턴부와 그라운드부는 유전체를 관통하는 관통홀에 의해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. Preferably, the outer pattern portion and the ground portion are electrically connected by through holes penetrating through the dielectric.
상기 외측 패턴부는, 상기 필러들과 전기적으로 연결되고, 복수개의 연장부들을 구비한 시그널 패턴부; 상기 필러들과 전기적으로 연결되고, 통신단말기로부터 신호선이 연결되는 시그널 공급부;를 포함하는 것이 바람직하다. The outer pattern part may include: a signal pattern part electrically connected to the pillars and having a plurality of extension parts; And a signal supply unit electrically connected to the pillars and connected to a signal line from a communication terminal.
바람직하게는, 상기 시그널 패턴부와 필러와의 접점을 위해 상기 필러로부터 시그널 패턴부쪽으로 접점부가 연장되어 형성되며, 상기 접점부는 상기 연장부들에 소정거리를 두고 인접하게 형성된다. Preferably, the contact portion extends from the filler toward the signal pattern portion for contact between the signal pattern portion and the filler, and the contact portion is formed adjacent to the extension portions at a predetermined distance.
상기 필러는 일단이 시그널 패턴부에 연결되고 타단이 시그널 공급부에 연결되는 것이 바람직하다. It is preferable that the filler is connected to one end of the signal pattern part and the other end to the signal supply part.
상기 유전체는 폴리이미드(Polyimide)로 형성될 수 있다. The dielectric may be formed of polyimide.
상기 외측 패턴부와 그라운드부는 구리(Cu)로 형성될 수 있다. The outer pattern portion and the ground portion may be formed of copper (Cu).
상기 보빈은 강체로 이루어질 수 있다. The bobbin may be made of a rigid body.
상기 필러는 소정의 유전율을 가진 유전체의 외측에 구비되는 것이 바람직하다. The filler is preferably provided on the outside of the dielectric having a predetermined dielectric constant.
바람직하게는 본 발명은, 상기 보빈의 상부에 구비되고, 상기 복수개의 필러를 복수개의 쌍으로 조합하기 위한 인쇄회로기판;을 더 포함한다. Preferably, the present invention further includes a printed circuit board provided on the bobbin and configured to combine the plurality of fillers into a plurality of pairs.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 안테나에 의하면, 마이크로스트립 라인 설계방식의 도입으로 튜닝소자를 사용하지 않고도 간편하게 안테나 특성 임피던스를 매칭시킬 수 있고, 강성의 심재를 사용할 수 있게 되어 안테나 방사체의 변형을 방지하여 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the antenna according to the present invention, the introduction of the microstrip line design method allows the antenna characteristic impedance to be easily matched without the use of a tuning element, and the rigid core can be used to prevent deformation of the antenna radiator. It is effective to increase the durability by preventing.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나는, 보 빈(10), 상기 보빈(10)의 외주면에 구비되는 복수개의 필러(20), 상기 보빈의 외표면에 상기 필러들과 전기적으로 연결되어 구비되는 마이크로스트립 라인부(30)를 포함한다. 1 to 5, an antenna according to an embodiment of the present invention includes a
상기 보빈(10)은 관형상으로 이루어진 강체이다. The
상기 필러(20)는 소정의 유전율을 가진 유전체(25)의 외측에 구비된다. The
상기 마이크로스트립 라인부(30)는 안테나 임피던스를 전원 임피던스와 매칭시키는 역할을 하는 것으로, 마이크로스트립 라인(Microstrip line)의 설계방식으로 제조된다. The
즉, 상기 마이크로스트립 라인부(30)는 소정의 유전율을 가진 유전체(31), 유전체(31)의 외측에 부착된 외측 패턴부(32a)(32b), 및 상기 유전체(31)를 중심으로 외측 패턴부(32a)(32b)의 반대쪽에 부착된 그라운드부(33)를 포함한다. That is, the
상기 필러(20)가 구비되는 유전체(25)와 마이크로스트립 라인부(30)의 유전체(31)는 동일한 폴리이미드(Polyimide)로 형성된다. The dielectric 25 provided with the
폴리이미드(Polyimide)는 난연성으로 기계적 강도와 충격강도가 높고, 치수안정성이 좋으며, 전기절연성과 내마모성이 좋다. 폴리이미드의 유전율은 2.5~2.9이다. 상기 외측 패턴부(32a)(32b)와 그라운드부(33)는 구리(Cu)로 형성되어 있다. Polyimide is flame retardant, has high mechanical strength and impact strength, good dimensional stability, and good electrical insulation and wear resistance. The dielectric constant of polyimide is 2.5-2.9. The
마이크로스트립 라인부(30)는 마이크로스트립 라인의 특성 임피던스 계산식에 의해 계산된 임피던스 값과 상기 필러(20)의 임피던스의 조합으로 안테나 임피던스와 전원 임피던스를 매칭되게 한다. The
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유전체(31)의 유전율(εr)과 두께(h), 외측 패턴부(32a)(32b)의 폭(W)과 두께(t) 등에 의해 마이크로스트립 라인부(30)의 특성 임피던스 값이 정해진다. As shown in FIG. 5, the microstrip line portion is formed by the dielectric constant ε r and the thickness h of the dielectric 31 and the width W and the thickness t of the
폴리이미드의 특성, 특히 유전율과 구리의 도전성으로 인해, 폴리이미드를 유전체로 하고 구리를 외측 패턴부(32a)(32b)와 그라운드부(33)의 재료로 사용하는 것이 안테나 특성에 맞는 마이크로스트립 라인을 설계하는 데에 적합하다. Due to the characteristics of the polyimide, in particular, the dielectric constant and the conductivity of copper, the use of polyimide as the dielectric and copper as the material for the
상기 외측 패턴부(32a)(32b)와 그라운드부(33)는 도체로서 유전체(31)를 관통하는 관통홀(32ab)(32ba)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. The
상기 외측 패턴부(32a)(32b)는 복수개의 연장부(32aa)들을 구비한 시그널 패턴부(32a), 및 통신단말기로부터 신호선(1)이 연결되는 시그널 공급부(32b)를 포함한다. 신호선(1)은 커넥터(2)에 의해 통신단말기에 연결된다. The
상기 시그널 패턴부(32a)와 시그널 공급부(32b)는 상기 필러(20)들과 전기적으로 각각 연결된다. The
상기 시그널 패턴부(32a)의 연장부(32aa)들은 연장된 폭과 길이에 따라 임피던스 값을 변화시킨다. The extension parts 32aa of the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시그널 패턴부(32a)와 필러(20)와의 접점을 위해 상기 필러(20)로부터 시그널 패턴부(32a)쪽으로 접점부(20a)가 연장되어 형성된다.As shown in FIG. 4, the
상기 접점부(20a)는 상기 연장부(32aa)들에 소정거리를 두고 인접하게 형성 되어 있다. The
상기 연장부(32aa)와 접점부(20a)의 접합부위(32ac)에 따라 임피던스 값이 달라지게 된다. 따라서, 연장부(32aa)와 접점부(20a)의 접합부위(32ac)의 위치를 조정하여 안테나 특성에 맞도록 임피던스 값을 매칭시킬 수 있게 된다. The impedance value varies according to the junction 32ac of the extension part 32aa and the
상기 시그널 공급부(32b)는 통신단말기로부터 신호선(1)이 연결되어 접합되고 필러(20)로 전기신호를 공급한다.The
시그널 공급부(32b)와 필러(20)와의 접합부위(32bb)의 위치에 따라 임피던스 값이 달라지게 되므로 안테나 특성에 맞는 임피던스 값을 나타내도록 접합위치를 조정할 수 있게 된다. Since the impedance value varies depending on the position of the junction portion 32bb between the
시그널 공급부(32b)와 필러(20) 사이의 간격 및 연장부(32aa)들 사이의 간격, 및 유전체(31)의 두께는 모두 커패시터(capacitor)의 역할을 하여 임피던스 값을 변화시키는 인자가 되는 것이다. The gap between the
상기 마이크로스트립 라인부(30)는 종래의 튜닝소자의 역할을 대체할 수 있게 되고, 그로 인해 튜닝소자가 실장되는 하단 인쇄회로기판이 불필요하게 된다. The
또한, 폴리이미드로 유전체(31)를 사용하여 마이크로스트립 라인 설계방식에 의하므로 보빈(10)과 같은 강성의 심재를 사용하여 필러(20)를 지지할 수 있게 되고, 이는 강체의 외측에 유전체(31)와 필러(20) 및 마이크로스트립 라인부(30)를 용이하게 결합시킬 수 있게 한다. In addition, since the
상기 필러(20)는 일단이 시그널 패턴부(32a)에 연결되고 타단이 시그널 공급 부(32b)에 연결된다. One end of the
상기 보빈(10)의 상부에 상기 복수개의 필러(20)를 복수개의 쌍으로 조합하기 위한 인쇄회로기판(40)이 구비된다. A printed
상기 필러(20)는 인쇄회로기판(40)을 가로질러 전기적으로 연결되는 2쌍의 제1필러(21)(22)와 제2필러(23)(24)로 구성된다. The
상기 제1필러(21)(22)는 인쇄회로기판(40)을 중심으로 서로 반대쪽에 각각 위치하며 보빈(10)의 외주면을 따라 동일한 경사각을 가지고 나선형으로 권취된다. The
상기 제2필러(23)(24)는 제1필러(21)(22)와 90도의 위상차를 두고 동일한 경사각으로 권취된다. The
상기 제1필러(21)와 제2필러(23)는 시그널 패턴부(32a)에 접점부(20a)로 연결되고, 다른 제1필러(22)와 제2필러(24)는 시그널 공급부(32b)에 연결된다. The
상기 필러(20)가 부착된 유전체(25)와 마이크로스트립 라인부(30)는 보빈(10)의 외측에 양면 테잎이나 접착제로 부착된다.
미설명부호 3은 안테나 케이스이다.Reference numeral 3 is an antenna case.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위성 송수신 안테나를 나타낸 사시도,1 and 2 are perspective views showing a satellite transmitting and receiving antenna according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 2의 일측면도,3 is a side view of FIG. 2;
도 4는 도 2에 도시된 위성 송수신 안테나의 펼친 도,4 is an exploded view of the satellite transmit / receive antenna shown in FIG. 2;
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절개한 개략적 단면도이다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10 : 보빈 20 : 필러 10: bobbin 20: filler
21,22 : 제1필러 23,24 : 제2필러 21,22:
25 : 유전체 30 : 마이크로스트립 라인부 25
31 : 유전체 32a : 시그널 패턴부 31 dielectric 32a signal pattern portion
32aa : 연장부 32ab : 관통홀 32aa: extension part 32ab: through hole
32ac : 접합부위 32b : 시그널 공급부 32ac:
32ba : 관통홀 32bb : 접합부위 32ba: through hole 32bb: junction
33 : 그라운드부 40 : 인쇄회로기판 33: ground portion 40: printed circuit board
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20130103 Year of fee payment: 5 |
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FPAY | Annual fee payment |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |