KR100951678B1 - 원편파 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원편파 안테나에 관한 것으로서, 상기 원편파 안테나는 유전체와 접지면이 교번적으로 복수개로 적층되어 형성된 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판과 소정거리 이격되어 평행하게 형성되며, 원편파를 발생시키는 금속평판의 방사부와 상기 방사부와 인쇄회로기판을 연결하는 연결부를 포함하는 원편파 안테나에 관한 것이다.

또한, 상기 방사부는 금속평판의 대각 모서리가 절삭되고, 상기 방사부의 중앙에 최적의 길이 비로써 길이가 서로 다른 슬롯이 X자형과 같이 서로 교차되어 형성되며, 상기 X자형 슬롯 중 상대적으로 길이가 긴 슬롯에 의하여 상기 방사부의 전기적인 길이가 길어지는 효과로 인하여 상기 방사부의 크기가 소형화됨은 물론, 상대적으로 길이가 짧은 슬롯에 의하여 상기 원편파의 축비와 주파수 대역이 향상된다.

게다가, 상기 인쇄회로기판은 교번적으로 적층된 복수개의 접지면을 전기적으로 연결함으로써 상대적으로 접지면이 넓어지는 효과로 인하여 원편파 특성이 안정적으로 발생된다.

원편파, 슬릿, 슬롯, 축비, 듀얼접지

Description

원편파 안테나 {Circularly Polarized Wave Antenna}

본 발명은 원편파 안테나에 관한 것으로서, 대각으로 서로 마주보는 모서리가 절삭되어 원편파를 발생시키는 정방형의 금속평판의 방사부가 유전체와 접지면이 교번적으로 복수개로 적층되어 형성된 인쇄회로기판과 마주보도록 소정간격 이격되어 연결부에 의하여 급전되며, 상기 방사부의 중앙에는 X자형의 두 개의 슬롯이 각각 서로 다른 길이의 비로 형성됨으로써, 상대적으로 길이가 긴 슬롯에 의하여 상기 방사부의 전체적인 크기가 소형화됨과 동시에 상기 상대적으로 길이가 짧은 슬롯에 의하여 축비와 주파수대역이 향상될 뿐만 아니라 상기 인쇄회로기판의 교번적으로 적층된 복수개의 접지면이 전기적으로 연결됨으로써, 접지면이 넓어지는 효과로 인하여 안정된 원편파가 발생되는 원편파 안테나에 관한 것이다.

도 1은 종래의 원편파 안테나(10)의 구성도로서, 정방형의 금속평판인 방사부(11)는 인쇄회로기판(12)과 소정간격 이격되어 평행하게 형성되며, 상기 방사부(11)에 전류를 공급하기 위하여 상기 방사부(11)와 인쇄회로기판(12)을 연결하는 연결부(13)로 구성된다.

상기 방사부(11)는 대각으로 서로 마주보는 모서리를 절삭하여 오른쪽 또는 왼쪽으로 회전하며 진행하는 원편파를 발생시킨다.

또한, 상기 연결부(13)는 상기 방사부(11)를 급전시키며, 급전 위치에 의하여 상기 원편파의 축비가 개선된다.

그러나, 상기 방사부(11)의 폭과 길이가 사용 주파수에 따라 고정되어 소형화시키기가 어렵다는 문제점이 발생한다.

또한, 상기 원편파 안테나(10)는 주파수 대역폭이 협소하기 때문에 축비가 형성(보통 3dB 이하) 되는 주파수 대역폭은 더욱 협소하게 되는 문제점을 가지고 있으며, 이와 같은 이유로 원형 편파 특성이 쉽게 왜곡 되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원편파를 발생시키는 방사부에 일정한 폭을 가지는 서로 다른 길이의 X자형의 슬롯을 상기 방사부의 중앙에 서로 교차시켜 배치시킴으로써, 상기 방사부의 크기를 소형화시킴은 물론 상기 원편파의 축비와 주파수 대역을 향상시키며, 상기 인쇄회로기판의 교번적으로 적층된 복수개의 접지면을 전기적으로 연결함으로써 상대적으로 접지면이 넓어지는 효과 때문에 안정적인 원편파를 발생시키는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 원편파 안테나는, 사각금속평판의 대각으로 서로 마주보는 모서리가 절삭되고, 상기 금속평판의 중앙에는 일정한 폭을 가진 길이가 서로 다른 두 개의 슬롯이 X자형으로 교차되어 형성되는 방사부와 상기 방사부의 하부로 소정간격 이격되어 유전체와 접지면으로 형성되는 인쇄회로기판 및 상기 방사부와 인쇄회로기판을 연결하는 연결부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 원편파를 발생시키는 방사부의 중앙에 일정한 폭을 가지고 최적의 길이의 비로써 서로 다른 길이를 가지며 형성된 두 개 의 슬롯 중 상대적으로 길이가 긴 슬롯에 의하여 상기 방사부의 전체적인 크기가 소형화됨과 동시에 상대적으로 길이가 짧은 슬롯에 의하여 축비와 주파수 대역이 향상된 원편파가 발생되는 효과가 있다.

또한, 상기 방사부는 유전체와 접지면이 교번적으로 복수개로 적층되어 형성된 인쇄회로기판과 마주보도록 소정간격 이격되어 상기 방사부와 인쇄회로기판 사이에 형성된 연결부에 의하여 급전되며, 상기 인쇄회로기판은 교번적으로 복수개로 적층된 접지면이 전기적으로 연결되어 있으므로 상대적으로 접지면이 넓어지는 효과 때문에 원편파 특성이 안정적으로 발생되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 원편파 안테나(100)의 구성도이다.

상기 원편파 안테나(100)는 인쇄회로기판(120)과 수평으로 일정간격 이격되어 형성된 방사부(110)와, 상기 방사부(110)와 상기 인쇄회로기판(120)을 연결하며, 상기 방사부(110)와 상기 인쇄회로기판(120) 사이에 형성되어 상기 방사부(110)를 급전시키는 연결부(130)로 구성된다.

상기 방사부(110)는 사각의 금속평판 형태이며, 대각으로 서로 마주보는 모서리가 절삭되어 원편파를 발생시킨다.

또한, 상기 방사부(110)의 중앙에는 일정한 폭을 가지는 두 개의 서로 다른 길이의 슬롯(111, 112)이 X자형과 같이 서로 교차되어 형성된다.

이때, 상기 두 개의 슬롯(111, 112) 각각의 폭은 0.01λ인 것이 바람직하다.

보다 상세하게는, 상기 방사부(110)의 모서리가 절삭된 대각으로 상기 두 개의 슬롯(111, 112) 중 상대적으로 길이가 긴 제 1 슬롯(111)이 형성되며, 상기 제 1 슬롯(111)과 교차되도록 상기 제 1 슬롯(111) 보다 짧은 제 2 슬롯(112)이 형성된다.

이때, 상기 제 1 슬롯(111)의 전기적인 길이는 0.352λ이며, 상기 제 2 슬롯(112)의 전기적인 길이는 0.176λ인 것이 바람직하다.

즉, 상기 제 1 슬롯(111)과 제 2 슬롯(112)의 길이 비가 2:1이 되는 것이 바람직하다.

상기 제 1 슬롯(111)은 상기 방사부(110)의 전기적인 길이가 길어지도록 하는 효과로 인하여 상기 방사부(110)의 사이즈를 소형화 시킨다.

또한, 상기 제 1 슬롯(111)과 최적의 길이의 비로써 형성되는 상기 제 2 슬롯(112)은 상기 방사부(110)에서 발생되는 원편파의 축비를 거의 1에 가까운 이상적인 축비가 형성되도록 함과 동시에 주파수 대역을 광대역화 시킨다.

이와 같이, 상기 제 1 및 제 2 슬롯(111, 112)의 길이의 비를 최적화시킴으로써 해당 주파수 5.8GHz에서 발생되는 원편파의 축비를 개선할 수 있음과 동시에 주파수 대역을 향상시키는 특성을 가진다.

게다가, 상기 방사부(110)의 소정위치에는 상기 방사부(110)가 급전되기 위하여 상기 연결부(130)와 접속되는 급전점(113)이 형성된다.

상기 인쇄회로기판(120)은 단일 유전체와 접지면으로 형성되거나 또는 유전체(121)와 접지면(122)이 교번적으로 복수개로 적층되어 형성된다.

일례로, 본 발명에서는 유전체(121)와 접지면(122)이 교번적으로 복수개로 적층되어 형성된 인쇄회로기판(120)을 사용하며, 상기 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)을 전기적으로 연결하기 위하여 복수개의 관통홀(123)을 구비한다.

상기 관통홀(123)에 의하여 상기 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)이 전기적으로 연결되기 때문에 상대적으로 접지면이 넓어지는 효과를 얻는다.

따라서, 상기 인쇄회로기판(120)의 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)이 전기적으로 연결됨으로 인하여 상기 원편파 안테나(100)의 이득이 향상될 뿐만 아니라 원편파가 안정적으로 발생되는 특성을 가진다.

상기 연결부(130)는 상기 방사부(110)와 상기 인쇄회로기판(120) 사이에 형성되어 상기 방사부(110)와 상기 인쇄회로기판(120)을 연결하며, 상기 방사부(110)를 급전시킨다.

또한, 상기 방사부(110)의 소정위치에는 상기 방사부(110)가 급전되기 위하여 상기 연결부(130)와 접속되는 급전점(113)이 형성된다.

도 3a는 상기 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)으로 형성된 인쇄회로기판(120)을 사용한 상기 원편파 안테나(100)의 축비의 변화도이다.

상기 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)이 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(120)을 사용한 상기 원편파 안테나(100)가 시스템 내부에 장착되기 전 상태에서의 상기 원편파 안테나(100)의 각도(phi)에 따른 축비의 변화는 도시된 바와 같이, 원편파 축비의 최대 변화량이 0.56인 안정적인 원편파가 발생되며, 그로 인하여 상기 원편파 안테나(100)의 이득 변화 역시 안정화되기 때문에 상기 원편파 안테나(100)의 이득이 향상되는 효과가 있다.

도 3b는 상기 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)으로 형성된 인쇄회로기판(120)을 사용한 상기 원편파 안테나(100)가 시스템 내부에 장착된 상태에서의 축비의 변화도이다.

상기 원편파 안테나(100)가 시스템 내부에 장착된 상태에서의 각도에 따른 축비의 변화는 도시된 바와 같이, 상기 도 3a와 비교하면 원편파 축비의 최대 변화량이 0.79로 상기 시스템 내부의 접지에 의한 영향이 최소화 되어 이상적인 원편파의 형태에 가까운 안정적인 원편파를 발생시킨다.

따라서, 상기 원편파 안테나(100)가 교번적으로 복수개의 접지면(122)이 적층되어 형성된 인쇄회로기판(120)을 사용함으로써 상기 원편파 안테나(100)는 상기 시스템 내부에 장착되기 전후 상태에서 모두 안정적인 원편파를 발생시킨다.

이와 같이, 원편파를 발생시키는 방사부의 중앙에 최적의 길이 비를 가지는 제 1 및 제 2 슬롯(111, 112)을 형성함으로써, 상기 방사부(110)의 크기를 소형화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 원편파의 축비와 안테나의 주파수 대역을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판(120)을 형성하는 교번적으로 적층된 복수개의 접지면(122)을 관통홀(123)에 의하여 전기적으로 연결시킴으로써, 상기 접지면이 넓어지는 효과로 인하여 상기 방사부(110)에서의 원편파가 안정적으로 발생한다.

따라서, 상기 원편파 안테나(100)가 시스템에 내장될 경우에 상기 시스템 내부 접지에 의한 영향을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 균등하게 대처 될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 종래의 원편파 안테나의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 원편파 안테나의 구성도

도 3a는 본 발명의 각도에 따른 축비의 변화도

도 3b는 본 발명의 시스템 내부에서의 각도에 따른 축비의 변화도

* 주요 도면부호에 대한 설명 *

10 : 종래의 원편파 안테나

11 : 방사부 12 : 인쇄회로기판

13 : 연결부

100 : 원편파 안테나

110 : 방사부 111 : 제 1 슬롯

112 : 제 2 슬롯 113 : 급전점

120 : 인쇄회로기판 121 : 유전체

122 : 접지면 123 : 관통홀

130 : 연결부

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 사각금속평판의 대각으로 서로 마주보는 모서리가 절삭되고, 상기 금속평판의 중앙에는 일정한 폭을 가진 길이가 서로 다른 두 개의 슬롯이 X자형으로 교차되어 형성되는 방사부와;

   상기 방사부의 하부로 소정간격 이격되어 유전체와 접지면으로 형성되는 인쇄회로기판; 및

   상기 방사부와 인쇄회로기판을 연결하는 연결부를 포함하여 이루어지며;

   상기 X자형으로 교차되는 두 개의 슬롯은,

   상기 방사부의 크기가 소형화 되도록 상기 방사부의 모서리가 절삭된 대각으로 형성되는 상대적으로 길이가 긴 제 1 슬롯과,

   상기 방사부에서 발생되는 원편파의 축비와 주파수 대역폭이 향상되도록 상기 제 1 슬롯과 교차되게 형성되는 상대적으로 길이가 짧은 제 2 슬롯으로 이루어지고;

   상기 제 1 슬롯과 제 2 슬롯의 길이 비는 2:1 인 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
4. 청구항 3 에 있어서,

   상기 인쇄회로기판은 유전체와 접지면이 교번적으로 복수개로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
5. 청구항 4 에 있어서,

   상기 복수개의 접지면을 전기적으로 상호연결하기 위하여 복수개의 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.

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