KR100977083B1 - 단파 통신용 2중 편파 광대역 안테나 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직편파 복사소자와 수평편파 복사소자를 하나의 철탑에 설치하여 설치공간과 비용을 절감한 단파 통신용 수평.수직의 2중 편파 광대역 안테나에 관한 것이다. 본 발명의 안테나는 1개의 수직 철탑에 방사형으로 지선을 여러개 설치하고, 이 지선에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파 안테나를 구성하고, 상기 수직 철탑 상부에 회전형 지지대를 설치한 후 지향성 수평편파 광대역 LP 단파 안테나를 구성하여 지향성 수평편파 광대역 안테나를 구성한 것이다. 또한 본 발명의 안테나는 1개의 수직 철탑에 방사형으로 지선을 여러개 설치하고, 이 지선에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파 안테나를 구성하고, 상기 전방향성 광대역 수직편파 안테나의 외부에 방사형으로 절연체 지선 또는 절연 애자가 삽입된 도체지선을 여러개 추가로 시설하여 수평복사소자를 스파이럴형으로 2극 또는 4극 으로 구성하여 전방향성 수평편파 광대역 안테나를 구성한 후, 근거리 고앙각과 원거리 저앙각 복사하게 하여 수평편파, 수직편파 전방향성의 광대역 안테나를 구성할 수도 있다.
스파이럴, 2중 편파, 수직편파, 수평편파, 전방향성, 지향성, 철탑, 지선
Description
본 발명은 단파통신용 2중 편파 광대역 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직편파 복사소자와 수평편파 복사소자를 하나의 철탑에 설치하여 설치공간과 비용을 절감한 단파 통신용 수평.수직의 2중 편파 광대역 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 안테나란 송신시에는 송신기의 고대역 에너지를 전파에너지로 바꾸어 공간에 방사하고, 수신시에는 공간의 전파 에너지를 흡수하여 전력으로 바꾸어 수신기에 공급하는 에너지 변환장치라 할 수 있다. 이때 전파에서 전계, 자계 어느 쪽도 전파의 진행방향에 대해서 직각인 방향으로 진동하고 있으며, 전파는 횡파이고 전계 자계도 서로 수직의 면 위에서 같은 상으로 진동하고 있다. 이와 같이 전계와 자계란 언제나 정해진 관계에 있고, 통상 전계의 진동하는 면을 전파의 편파면이라 부른다. 편파면은 안테나 도체의 배치(방향)와 관계가 있는데, 전계의 진동방향이 지표면에 대해 수직/수평인 수직/수평 편파를 직선 편파라 하고, 전계의 진행에 따라 전계의 방향이 변화하여 원을 그리는 것과 같은 전파를 원편파라 한다.
한편, 종래의 단파 통신에 사용되는 안테나는 철탑을 따로 세워 수직편파 안테나와 수평편파 안테나를 각각 설치하였기 때문에 설치공간이 2배로 증가하고, 철탑 공사에 따른 설치비용도 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수직편파 안테나와 수직편파 안테나를 하나의 철탑에 설치하여 설치공간과 설치비용을 줄이고, 복사 패턴의 성능을 개선한 단파 통신용 수평/수직의 2중 편파 광대역 안테나를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 안테나는, 1개의 수직 철탑에 방사형으로 지선을 여러개 설치하고, 이 지선에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파 안테나를 구성하고, 상기 수직 철탑 상부에 회전형 지지대를 설치한 후 지향성 수평편파 광대역 LP 단파 안테나를 구성하여 지향성 수평편파 광대역 안테나를 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전방향성 수직편파 광대역 안테나는 중앙의 수직 철탑이 철탑 받침대에 설치된 후 다수의 지선들이 철탑의 상단, 중단, 및 하단으로부터 설치되어 지상의 앙카 콘크리트에 고정되고, 상기 지선의 중앙 부분에는 원형의 수평지선이 위치하고 있어 철탑의 상단으로부터 상기 수평지선을 거쳐 철탑의 하단으로 수직편파 복사소자들이 배치되어 다이아몬드 형상을 하고 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 안테나는, 1개의 수직 철탑에 방사형으로 지선을 여러개 설치하고, 이 지선에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파 안테나를 구성하고, 상기 전방향성 광대역 수직편파 안테나의 외부에 방사형으로 절연체 지선 또는 절연 애자가 삽입된 도체지선을 여러개 추가로 시설하여 수평복사소자를 스파이럴형으로 2극 또는 4극 으로 구성하여 전방향성 수평편파 광대역 안테나를 구성한 후, 근거리 고앙각과 원거리 저앙각 복사하게 하여 수평편파, 수직편파 전방향성의 광대역 안테나를 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 전방향성 수평편파 광대역 안테나는 급전계통이 2개의 바룬과 위상반전기 및 하이브리드로 구성되어 하나의 입력을 하이브리드에서 2개로 분리한 후 하나는 바로 바룬에 연결하고 다른 하나는 위상반전기를 통해 바룬에 연결하여 바룬 전체가 4개의 출력을 제공함으로서 4개의 스파이럴형 수평복사소자에 급전할 수 있도록 되어 있거나 급전계통이 하나의 입력을 4개의 출력으로 분기하는 하나의 하이브리드와, 4개의 바룬으로 구성되어 하나의 입력을 하이브리드에서 4개로 분리한 후 각각의 출력을 바룬으로 연결하여 4개의 바룬이 4개의 출력을 제공함으로서 4개의 스파이럴형 수평복사소자에 급전할 수 있도록 되어 있다.
본 발명에 따른 단파 통신용 수평/수직의 2중 편파 광대역 안테나는 하나의 철탑에 수평편파 복사기와 수직편파 복사기를 설치하여 설치공간과 설치비용을 절감할 수 있고, 지선을 증가시켜 다양한 복사패턴의 특성을 얻을 수 있는 효과가 있 다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
먼저, 본 발명에 따른 단파 통신용 2중 편파 광대역 안테나는 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 본 발명의 제 1 실시예는 수직편파는 전방향성을 갖고 수평편파는 회전 지향성을 갖도록 하는 2중 편파 광대역 안테나이고, 제 2 실시예는 수직편파와 수평편파 모두 전방향성을 갖는 2중 편파 광대역 안테나이다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명에 따른 단파통신용 2중 편파 광대역 안테나를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 복사패턴을 도시한 도면이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 수평편파 광대역 지향성 안테나(110)와 수직편파 전방향성 안테나(120)로 이루어진다. 도 1을 참조하면, 수평편파 광대역 지향성 안테나(110)는 수직철탑(131)의 상단에 지지되는 수평 지지대(132)를 가로질러 다수의 대수주기(LP) 안테나의 다이폴 복사소자들(112)이 배치되어 지향성을 갖고 있다.
수직편파 전방향성 안테나(120)는 중앙의 수직 철탑(131)이 철탑 받침대(133)에 설치된 후 다수의 지선들(134)이 철탑의 상단, 중단, 및 하단으로부터 설치되어 지상의 앙카 콘크리트(135)에 고정되어 있다. 그리고 지선의 상단과 중앙 부분에는 절연애자를 포함하는 원형의 수평지선(121)이 위치하고 있고, 철탑(131)의 상단으로부터 수평지선(121)을 거쳐 철탑의 하단으로 수직편파 복사소자들(122)이 배치되어 다이아몬드 형상을 하고 있다. 이러한 수직편파 복사소자들(122)은 전방향성 특성을 제공한다.
이와 같이 본 발명에 따른 제 1 실시예의 2중 편파 광대역 안테나는 1개의 수직철탑(131)에 방사형으로 지선(134)을 여러개 설치하고, 이 지선(134)에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자(122)를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파복사 안테나(120)를 구성한다. 그리고 이 수직 철탑(131)의 상부 지지대(132)에 회전형 지향성 수평편파 광대역 LP 안테나를 구현하여 수평편파 지향성 광대역 안테나(110)를 구성한 것이다.
이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 복사패턴은 도 2에 도시된 바와 같이 수직편파는 전방향성의 패턴(P4)을 나타내고, 수평편파는 회전 지향성의 패턴(P5)을 나타낸다.
[제 2 실시예]
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단파통신용 2중 편파 광대역 안테나를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 안테나의 평면도이다. 또한 도 5는 본 발명에 따른 수평편파 안테나에 4극 급전하는 제 1 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 수평편파 안테나에 4극 급전하는 제 2 예를 도시한 도면이며, 도 7과 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 복사패턴을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 제 2 실시예의 안테나(200)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전방향성 수직편파 광대역 안테나(210)와 전방향성 수평편파 광대역 안테나(220)로 이루어진다. 도 3을 참조하면, 전방향성 수직편파 안테나(210)는 중앙의 수직 철탑(231)이 철탑 절연 받침대(232)에 설치된 후 다수의 지선들(234)이 철탑(231)의 상단, 중단, 및 하단으로부터 설치되어 지상의 앙카 콘크리트(235)에 고정되어 있다. 그리고 지선의 중앙 부분에는 원형의 수평지선(211)이 위치하고 있고, 철탑(231)의 상단으로부터 수평지선(211)을 거쳐 철탑의 하단으로 수직편파 복사소자들(212)이 배치되어 다이아몬드 형상을 하고 있다. 이러한 수직편파 복사소자들(212)은 전방향성 특성을 제공한다.
또한 전방향성 수평편파 안테나(220)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 중앙의 수직 철탑(231)의 상단으로부터 내부에 전방향성 수직편파 광대역 안테나(210)를 감싸면서 넓게 다수의 지선들(241)이 설치되어 지상의 앙카 콘크리트(242)에 고정되어 있다. 그리고 지선(241)을 감으면서 철탑의 상단으로부터 하단에 이르기 까지 일정간격을 두고 4개의 수평복사소자들(222a~222d)이 지선(241)을 감으면서 내려와 각 종단저항(224a~224d)에 의해 종단되어 있고, 상측에는 4개의 수평복사소자들(222a~222d)을 급전하기 위한 급전계통이 설치되어 있다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에서는 수직편파 모노폴 안테나(210) 외부에 방사형으로 절연체 지선 또는 도체 지선(절연 애자 삽입)(241)을 여러개 추가로 시설하여 수평복사소자(222)를 스파이럴형으로 2극 또는 4극 으로 구성하여 수평편파 안테나(220)를 전방향성으로 구성한 후, 근거리 고앙각과 원거리 저앙각 복사하게 하여 수평편파, 수직편파 전방향성의 광대역 안테나(200)를 구성한다.
이와 같은 본 발명의 안테나(100,200)는 비단 단파에만 적용하지 않고, VHF, UHF... 다양하게 넓은 주파수대에 적용될 수 있으며, 종래 수평편파 안테나와 수직편파 안테나를 따로 따로 설치하여 설치면적이 2배가 되는 것을 반으로 줄일 수 있고, 지지 철탑도 반으로 줄여 경제적인 효과를 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 Spiral 수평복사소자(222a~222d)에 4극 급전하는 제 1 예는 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 바룬(Blaun: 403,404)과 위상반전기(402) 및 하이브리드(401)로 구성되어 하나의 입력을 하이브리드(401)에서 2개로 분리한 후 하나는 바로 바룬(404)에 연결하고 다른 하나는 위상반전기(402)를 통해 바룬(403)에 연결하여 바룬 전체가 4개의 출력(F1~F4)을 제공함으로서 4개의 스파이럴 복사기(222a~222d)에 급전할 수 있도록 되어 있다.
또한 본 발명의 Spiral 수평복사소자에 4극 급전하는 제 2 예는 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 입출력을 4개의 입출력으로 분기하는 하나의 하이브리드(501)와, 4개의 바룬(504)으로 구성되어 하나의 입력을 하이브리드(501)에서 4개로 분리한 후 각각의 출력을 바룬(502~505)으로 연결하여 4개의 바룬이 4개의 출력(F1~F4)을 제공함으로서 4개의 스파이럴 복사기(222a~222d)에 급전할 수 있도록 되어 있다. 이외에도 도면에는 도시되지 않았으나 바룬이나 하이브리드 등을 이용하여 2극 급전도 가능하다.
그리고 본 발명의 제 2 실시예에 따른 2중 편파 안테나의 수직방향 복사패턴은 도 7에 도시된 바와 같이 수평편파 전방성 안테나는 고공 복사 수평편파 패턴(P1)과, 중 원거리의 측방향 복사에 따른 수평편파 패턴(P2), 중 원거리의 수직편파 패턴(P3)을 갖는다. 그리고 수직복사패턴은 P4'와 같이 지상파 복사패턴을 복사한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 2중 편파 안테나의 수평방향 복사 패턴은 도 8에 도시된 바와 같이 수직편파나 수평편파 모두 전방향성의 패턴(P6,P7)을 보이는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 본 발명은 예로 단파대에서 설명했으나 주파수 범위를 확장하여 VHF, UHF, 마이크로웨이브대에서도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단파통신용 2중 편파 광대역 안테나를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 복사패턴을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단파통신용 2중 편파 광대역 안테나를 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 안테나의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 수직편파 안테나에 4극 급전하는 제 1 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 수직편파 안테나에 4극 급전하는 제 2 예를 도시한 도면,
도 7과 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 복사패턴을 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100,200: 단파 통신용 2중 편파 광대역 안테나
110: 수평편파 광대역 지향성 안테나
120, 210: 수직편파 전방향성 안테나
121,211: 수평지선
122,212: 수직편파 복사기
220: 수평편파 전방향성 안테나
222,222a~222d: 수평편파 복사기
224a~224d: 종단저항
131,231: 수직철탑
132: 수평 지지대
133,232: 철탑 받침대
134,234,241: 지선
135,235,242: 앙카 콘크리트
Claims (5)
1개의 수직 철탑에 방사형으로 지선을 여러개 설치하고, 이 지선에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파 안테나를 구성하고,
상기 수직 철탑 상부에 회전형 지지대를 설치한 후 지향성 수평편파 광대역 LP 단파 안테나를 구성하여 지향성 수평편파 광대역 안테나를 구성한 것을 특징으로 하는 단파 통신용 2중 편파 다이버스티 광대역 안테나.
제1항에 있어서, 상기 전방향성 수직편파 광대역 안테나는
중앙의 수직 철탑이 철탑 받침대에 설치된 후 다수의 지선들이 철탑의 상단, 중단, 및 하단으로부터 설치되어 지상의 앙카 콘크리트에 고정되고, 상기 지선의 중앙 부분에는 원형의 수평지선이 위치하고 있어 철탑의 상단으로부터 상기 수평지선을 거쳐 철탑의 하단으로 수직편파 복사소자들이 배치되어 다이아몬드 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 단파 통신용 2중 편파 다이버스티 광대역 안테나.
1개의 수직 철탑에 방사형으로 지선을 여러개 설치하고, 이 지선에 모노폴형 광대역 수직편파 복사소자를 다이아몬드형으로 구성하여 전방향성 광대역 수직편파 안테나를 구성하고,
상기 전방향성 광대역 수직편파 안테나의 외부에 방사형으로 절연체 지선 또 는 절연 애자가 삽입된 도체지선을 여러개 추가로 시설하여 수평복사소자를 스파이럴형으로 2극 또는 4극 으로 구성하여 전방향성 수평편파 광대역 안테나를 구성한 후,
근거리 고앙각과 원거리 저앙각 복사하게 하여 수평편파, 수직편파 전방향성의 광대역 안테나를 구성한 것을 특징으로 하는 단파 통신용 2중 편파 다이버스티 광대역 안테나.
제3항에 있어서, 상기 전방향성 수평편파 광대역 안테나는
급전계통이 2개의 바룬과 위상반전기 및 하이브리드로 구성되어 하나의 입력을 하이브리드에서 2개로 분리한 후 하나는 바로 바룬에 연결하고 다른 하나는 위상반전기를 통해 바룬에 연결하여 바룬 전체가 4개의 출력을 제공함으로서 4개의 스파이럴형 수평복사소자에 급전할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 단파 통신용 2중 편파 다이버스티 광대역 안테나.
제3항에 있어서, 상기 전방향성 수평편파 광대역 안테나는
급전계통이 하나의 입력을 4개의 출력으로 분기하는 하나의 하이브리드와, 4개의 바룬으로 구성되어 하나의 입력을 하이브리드에서 4개로 분리한 후 각각의 출력을 바룬으로 연결하여 4개의 바룬이 4개의 출력을 제공함으로서 4개의 스파이럴형 수평복사소자에 급전할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 단파 통신용 2중 편파 다이버스티 광대역 안테나.
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