KR101001174B1

KR101001174B1 - 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치

Info

Publication number: KR101001174B1
Application number: KR1020080103855A
Authority: KR
Inventors: 강윤설; 박찬호
Original assignee: (주)케이티엠테크놀로지
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-12-15
Also published as: KR20100044644A

Abstract

본 발명은 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치로, 내부 벽면에 전자기파의 난반사를 방지하는 업소버가 구비된 챔버와; 상기 챔버의 일측에 구비되어 전자기파를 송신하는 송신 안테나와; 상기 챔버의 타측에 구비되어 측정할 피측정 장비(DUT)가 장착되는 피측정체 거치대와; 상기 송신 안테나와 피측정체 거치대 사이의 전자기파 진행 경로 상에 위치되어 전자기파를 반사시켜 전달하는 반사 장치를 포함하여 구성됨으로써, 측정 주파수 대역에 따라 결정되는 챔버의 물리적인 길이를 줄여 보다 경제적인 장비 구현이 가능해지는 효과를 갖는다.

챔버, 송신 안테나, 테스트, 단말기, 반사판, 전자기파

Description

반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치{DEVICE WITH REFLECTION PLANE FOR MEASURING RADIATION CHARACTERISTIC OF ANTENNA}

본 발명은 무선 통신기기 등에 구비되는 안테나의 방사특성을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 셀룰라폰, DMB폰, GPS 단말기 등과 같은 이동통신 단말기에는 무선으로 전자기파를 송수신하기 위한 안테나가 장착된다. 이러한 안테나는 무선으로 전자기파를 송수신하는 장치로서 기기별로 특정의 주파수 대역을 송수신하기 위해 최적화로 설계된다. 이때, 안테나의 방사특성(Radiation Characteristic) 등은 무선통신기기의 성능 및 통화품질을 결정하는 중요한 요소이다.

무선통신기기 안테나의 방사특성 등을 측정하기 위한 다양한 방법이 공지되어 있으나, 가장 많이 사용되는 방법으로서, 무반사실(Anechoic Chamber) 측정법이 개시되어 있다.

도 1 및 도 2는 종래 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 도면들로서, 도 1은 그레이트 서클(Great Circle) 방식의 안테나 방사특성 측정장치를 나타내고, 도 2는 코니컬 컷(Conical cut) 방식의 안테나 방사특성 측정장치를 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 무반사실 측정법은 소정 공간을 형성하는 챔버(10) 내벽에 폴리우레탄 등의 수지에 카본을 흡착시킨 업소버(12)를 설치하여 전자기파의 무반사 환경을 조성하고, 챔버(10) 내부의 송신 안테나(14)에서 전자기파를 송신하면 챔버 내부에 위치한 피측정 장비 즉, 무선통신기기(16)의 안테나에서 수신된 전자기파를 측정하는 장치이다. 무선통신기기(16)의 안테나에서 수신된 전자기파는 별도의 분석용 컴퓨터에서 분석되어 무선통신기기 안테나의 방사 특성을 검출하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 그레이트 서클 방식 또는 코니컬 컷 방식을 포함한 종래 기술의 안테나 방사 특성 측정장치들은, 송신 안테나(14)와 무선통신기기(16)의 안테나 사이의 유효 측정 거리(R)가 주파수별로 정의되는 원방계(Far Field) 조건을 만족시키기 위하여 일직선상에 위치되도록 구성되기 때문에 전체적으로 챔버(10)의 길이(L)가 길어져 상당히 많은 공간을 차지하게 되는 문제점이 발생된다.

특히, 지상파 DMB(TDMB) 안테나의 경우에는 최소 유효측정거리(R)가 3λ(파장) 값인 529.5cm 보다 커야 되는데, 이때 챔버의 물리적인 길이(L)는 업소버 크기, 포지셔너 크기, 송신 안테나 크기, 유효측정거리 등을 포함해서 약 9 ~ 10m정도로 구성되어야 하므로, 측정장치의 설치 공간이 상당히 커지게 되고, 이에 따른 공간 활용도도 크게 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 챔버 내의 측정 경로 상에 반사 장치를 구성함으로써 주파수별로 요구되는 원역장(Far Field) 최소 유효측정거리(R)를 만족시키기 위해 요구되는 챔버의 물리적인 길이를 줄여 공간 활용도를 높이고, 보다 경제적인 장비 구현이 가능해질 수 있도록 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치는, 내부 벽면에 전자기파의 난반사를 방지하고 무반사 조건을 형성하기 위한 업소버가 구비된 챔버와; 상기 챔버의 일측에 구비되어 전자기파를 송신하는 송신 안테나와; 상기 챔버의 타측에 구비되어 측정할 피측정 장비가 장착되는 피측정체 거치대와; 상기 송신 안테나와 피측정체 거치대 사이의 전자기파 전송 경로 상에 위치되어 전자기파를 반사시키는 반사 장치를 포함한 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 챔버는, 전자기파 전송 경로가 적어도 한 곳 이상에서 꺾여져 전송될 수 있도록 챔버의 일부분이 꺾여진 구조로 형성되고, 상기 꺽여진 부분에 상기 반사 장치가 위치되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 챔버는, 상기 꺾여진 구조가 'ㄱ'자, 'ㄷ'자,'ㄹ'자 중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있다.

상기 반사 장치는 금속재로 이루어진 반사판이 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 반사 장치는 난반사 특성을 줄이고 전반사 특성을 구현하기 위하여 금, 은, 동 중 어느 하나의 금속 또는 이외의 금속이 도금된 구조를 갖는 반사판이 구비되는 것도 가능하다.

이러한 상기 반사 장치는 상기 송신 안테나에서 피측정체 거치대에 장착된 피측정체의 안테나 쪽으로 전자기파를 반사시키는 반사판과, 이 반사판을 챔버 내에 지지하는 지지대로 구성될 수 있다.

이때, 상기 반사 장치는 상기 반사판을 회전시켜 전자기파의 반사각을 고려하여 반사각을 조절할 수 있도록 지지대가 회전 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 반사 장치를 구성하는 반사판의 반사면은 평면 또는 곡면 중 어느 하나의 행태로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치는, 챔버의 적어도 한 부분 이상이 꺾여진 구조를 갖도록 구성되고, 꺾여진 부분에 전자기파를 반사시켜 전달하는 반사 장치가 설치되기 때문에 주파수별로 요구되는 원역장(Far Field) 최소 유효측정거리(R)를 만족시키기 위해 요구되는 챔버의 물리적인 길이를 줄일 수 있고, 이에 따라 협소한 공간에서도 유효측정거리가 긴 주파수 대역의 무선통신기기의 측정이 가능해져 공간 활용도를 높일 수 있고, 보다 경제적인 장비 구현이 가능해지는 효과를 제공한다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 평면 구성도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치는, 'ㄱ'자형 구조를 갖는 챔버(20)와, 이 챔버(20)의 한쪽 끝단부(도면의 우측) 쪽에 구비되어 전자기파를 송신하는 송신 안테나(30)와, 챔버(20)의 다른 쪽 끝단부(도면의 좌측) 쪽에 구비되어 피측정체가 장착되는 피측정체 거치대(40)와, 상기 송신 안테나(30)와 피측정체 거치대(40) 사이의 전자기파 전송 경로 상에 위치되어 전자기파를 반사시켜 전달하는 반사 장치(50)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 주요 구성 부분에 대하여 설명한다.

상기 챔버(20)는 그 내부 벽면에 전자기파의 난반사를 방지하는 업소버(21)가 구비된다.

특히 상기 챔버(20)는 도 3에서와 같이 측정 전자기파 전송 경로가 'ㄱ'자 구조로 꺾여질 수 있게 구성되고, 이 꺾여진 부분의 모서리 부분에 상기 반사 장치(50)가 위치될 수 있도록 구성된다.

상기 송신 안테나(30)는 수직(Vertical) 및 수평(Horizontal) 측정을 위하여 송신 신호의 편파(Polarization)를 스위치를 이용하여 안테나의 회전 없이 변경할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 피측정체 거치대(40)는, 피측정 장비인 무선통신기기의 3차원(3D) 측정이 가능하도록 θ축(0 ~180도) 회전장치(42) 및 φ축(0 ~ 360도) 회전장치(44)가 구비되는 것이 바람직하다. θ축 회전장치(42)와 φ축 회전장치(44)는 널리 공지되어 있으므로 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.

상기 반사 장치(50)는 크게 송신 안테나(30)에서 피측정체 거치대(40)에 탑재된 피측정 장비의 안테나 쪽으로 전자기파를 반사시키는 반사판(52)과, 이 반사판(52)을 챔버(20) 내에 지지하는 지지대(54)로 구성된다.

반사판(52)은 전자기파를 반사시킬 있도록 금속재로 이루어지고, 이때 전자기파의 산란 및 반사 손실(Loss)을 최소화 할 수 있도록 고도전율을 구현할 수 있는 금(Ag), 은(Au), 동(Cu) 등의 도금 금속체를 반사면에 도금시킨 구조로 구성할 수 있다.

또한 반사판(52)은 반사면을 평면으로 구성하는데 한정되지 않고, 필요에 따라서는 곡면 구조로 구성할 수도 있다.

이러한 반사판(52)은 전자기파의 반사각을 고려하여 반사각을 조절할 수 있도록 구성할 수 있는데, 이때 반사판(52)은 챔버(20)와 분리된 구조를 갖고, 이를 지지하는 상기 지지대(54)를 회전 가능하게 구성함으로써 가능해진다. 지지대(54)는 자동 회전이 가능하도록 하는 전동장치에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예 및 제3실시예에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 평면 구성도들로서, 본 발명의 측정장치가 전술한 제1실시예에서와 같은 'ㄱ'자형 구조에 한정되지 않고, 다양하게 전자기파 반사 경로를 형성할 수 있음을 보여준다. 참고로, 도 4 및 도 5에서 전술한 제1실시예의 구성과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 반복 설명을 생략한다.

도 4는 챔버(20)의 전자기파 전송 경로를 'ㄷ'자 모양으로 구성한 것으로서, 챔버(20)의 양쪽 끝단부에 송신 안테나(30)와 피측정체 거치대(40)를 각각 구성하고, 전자기파 전송 경로 상에 두 개의 반사 장치(50A, 50B)를 각각 구성하여, 송신 안테나(30)에서 송신된 전자기파를 피측정체 거치대(40)에 탑재된 피측정체까지 전송할 수 있도록 구성된다.

도 5는 챔버(20)의 전자기파 전송 경로를 'ㄹ'자 모양으로 구성하여, 위 실시예들과 마찬가지로 각각의 꺾여진 부분에 배치된 반사 장치(50a, 50b, 50c, 50d)들을 통해 전자기파를 반사시키면서 전송하도록 구성된다.

도 4 및 도 5를 참고하여 설명한 'ㄷ'자형 또는 'ㄹ'자형 챔버(20) 및 전자기파 전송 경로 외에도 실시 조건에 따라서 챔버와 전자기파 전송 경로를 다양한 절곡 형태로 구성하여 실시할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

안테나 방사특성 측정장치는, 측정하고자 하는 피측정 장비의 주파수 영역에 따라 원역장(Far Field) 경계조건을 만족시키기는 최소 유효측정거리(R)가 달라지는데, 최소 유효측정거리(R)는, 3D(D=소스안테나의 선전원길이), 3λ(λ=주파수의 1파장), 2D²/λ 중 가장 긴 거리를 만족해야 한다. 이를 표로 예시하여 나타나면 다음과 같다.

Band	Freq.	1λ(파장)	R > 2D²/λ	R > 3λ	R > 3D	최소유효거리
Cellura	850Mhz	35.3cm	R > 51cm	R > 105.9cm	R > 90cm	105.9cm
PCS	1900Mhz	15.8cm	R > 113.9cm	R > 47.4cm	R > 90cm	113.9cm
WCDMA	2100Mhz	14.3cm	R > 125.8cm	R > 42.9cm	R > 90cm	125.8cm
WLAN	2400Mhz	12.5cm	R > 144cm	R > 37.5cm	R > 90cm	144.0cm
MediaFlow	700Mhz	42.9cm	R > 41.9cm	R > 128.7cm	R > 90cm	128.7cm
TDMB	170Mhz	176.5cm	R > 10.2cm	R > 529.5cm	R > 90cm	529.5cm

특히 위 표에서 보듯이 지상파 DMB(TDMB) 안테나의 경우 상기의 조건을 만족시키기 위해서는 챔버(20)의 물리적인 길이(크기)(L)가 업소버 크기, 포지셔너 크기, 송신 안테나 크기, 유효 측정 거리를 포함해서 전체적으로 대략 9 ~ 10m정도로 형성되어야 한다.

하지만, 상기에 기술한 바와 같은 본 발명의 안테나 방사특성 측정장치는 챔버(20) 내에 반사 장치(50)가 설치되므로, 전체적으로 유효 측정 거리를 만족하면서도 외부의 챔버(20)의 전체 길이(L)를 줄일 수 있게 된다.

예를 들면, 도 3에서와 같이 'ㄱ' 자형 구조로 전자기파 경로를 구성할 경우에는 측정장비의 동일 조건 대비 약 2/3 정도로 챔버(20)의 길이(L)를 줄일 수 있고, 도 4에서와 같이 'ㄷ'자형의 구조로 전자기파 전송 경로를 구성할 경우에 약 1/2로 챔버(20)의 전체 물리적인 길이(L)를 줄일 수 있게 된다. 그리고 도 5에서와 같이 'ㄹ'자형의 구조로 전자기파 전송 경로를 구성할 경우에는 챔버(20)의 전체 길이(L)를 더욱 줄여서 구성할 수 있게 된다.

도 1은 종래 그레이트 서클(Great Circle) 방식의 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 정면 구성도이다.

도 2는 종래 코니컬 컷(Conical cut) 방식의 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 정면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 평면 구성도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 평면 구성도이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치가 도시된 평면 구성도이다.

Claims

내부 벽면에 전자기파의 난반사를 방지하고 무반사 조건을 형성하기 위한 업소버가 구비된 챔버와;

상기 챔버의 일측에 구비되어 전자기파를 송신하는 송신 안테나와;

상기 챔버의 타측에 구비되어 측정할 피측정 장비가 장착되는 피측정체 거치대와;

상기 송신 안테나와 피측정체 거치대 사이의 전자기파 전송 경로 상에 위치되어 전자기파를 반사시키는 반사 장치를 포함하고,

상기 챔버는, 전자기파 전송 경로가 적어도 한 곳 이상에서 꺾여져 전송될 수 있도록 챔버의 일부분이 꺾여진 구조로 형성되고, 상기 꺾여진 부분에 상기 반사 장치가 위치되되, 전자기파의 전송 경로에 대하여 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 챔버는, 상기 꺾여진 구조가 'ㄱ'자, 'ㄷ'자,'ㄹ'자 중 어느 하나의 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 반사 장치는 금속재로 이루어진 반사판이 구비된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 반사 장치는 고도전율을 구현하기 위해 금, 은, 동 중 어느 하나의 금속이 도금된 구조를 갖는 반사판이 구비된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,,

상기 반사 장치는 상기 송신 안테나에서 피측정체 거치대에 장착된 피측정 장비의 안테나 쪽으로 전자기파를 반사시키는 반사판과, 이 반사판을 챔버 내에 지지하는 지지대로 구성된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.
청구항 6에 있어서,

상기 반사 장치는 상기 반사판을 회전시켜 전자기파의 반사각을 고려하여 반사각을 조절할 수 있도록 지지대가 회전 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 반사 장치를 구성하는 반사판의 반사면은 평면 또는 곡면 중 어느 하나의 행태로 구성된 것을 특징으로 하는 반사판을 이용한 안테나 방사특성 측정장치.