KR101047323B1 - 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나 - Google Patents

Abstract

전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유리면에 부착되는 방사부; 상기 유리면에 부착되어 상기 방사부를 둘러쌓도록 형성되며 상기 방사부와 동일 평면에 형성되는 접지부; 상기 접지부와 전기적으로 연결되며, 상기 방사부와 대향하도록 반사면이 형성된 입체 반사판을 포함한다. 개시된 안테나에 의하면, 중계기에 사용될 수 있도록 전후방비 특성을 갖는 장점이 있으며, 유리창의 형태에 대해 비교적 영향을 적게 받는 광대역 특성을 가지는 장점이 있다.

전후방비, 중계기, 안테나

Description

전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나{Glass Attached Antenna Having Front/Back Ratio}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유리면을 기판으로 활용하는 유리창 부착형 안테나에 관한 것이다.

유리창 부착형 안테나는 유리면을 기판으로 사용하는 안테나로서, 유리면에 안테나의 방사체가 부착되는 형태의 안테나이다. 유리창 부착형 안테나는 공기를 유전체로 이용하는 안테나에 비하여 열화된 특성을 가지는 것이 일반적이며, 공간의 절약, 제약성 및 미관상 등의 이유로 인하여 사용되는 안테나이다.

유리창 부착형 안테나는 주로 차량에 많이 부착되며, 저주파 대역의 FM Radio, 고주파대의 GPS(Global Positioning System), 위성 디지털 방송(Satellite Digital Multimedia Broadcasting) 수신을 위한 목적으로 사용된다. 이는 차량의 외관을 손상하지 않으면서도 공간을 절약하기가 용이하므로 최근 사용이 증가하고 있다. 또한, 고속 도로나 유료 도로의 요금을 자동적으로 징수하는 ETC 또는 도로 교통 정보를 제공하는 VCIS의 전파 표지에 대해서도 전파의 송수신을 수행하는 유리창 부착형 안테나가 사용되고 있다.

이와 같은 종래의 유리창 부착형 안테나들은 차량에 사용되는 것들로서, 차량의 유리창 면을 기판으로 하여 평면 안테나를 구성하는 것이 대부분이었으며, 이러한 평면 안테나들은 수신용 안테나로서 전방향성의 방사 특성을 가지는 것이 일반적이었다.

그러나, 근래에 들어, 와이브로나 와이파이와 같은 무선 랜 환경 구축을 위한 목적의 중계기용 안테나를 빌딩 등의 유리면에 부착하는 시도가 제안되고 있다. 중계기용 안테나는 지향성과 전후방비를 가지는 안테나의 특성을 가져야 하며, 이러한 조건이 만족되지 못할 경우 실내에 부착된 안테나와 중계기용 안테나 사이의 영향에 의하여 발진이 일어날 가능성이 높다. 하지만, 종래의 차량에 사용되는 유리창 부착형 안테나는 전방향성의 방사 패턴을 가지고 있는 바, 종래의 유리창 부착형 안테나를 이용하기에는 부적합한 측면이 있었다.

또한, 유리창 부착형 안테나는 방사체와 유리면이 맞닿아 있어 유리가 갖는 비유전율에 따라 안테나의 크기 및 공진점이 달라지는데, 유리창 부착형 안테나가 범용적으로 사용되려면 유리창의 두께와 형태에 영향을 크게 받지 않는 광대역 특성을 가지는 것이 바람직하나 종래의 유리창 부착형 안테나는 이러한 광대역 특성을 만족시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 중계기에 사용될 수 있는 유리창 부착형 안테나를 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전후방비 특성을 갖는 유리창 부착형 안테나를 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부착되는 유리창의 형태에 대해 비교적 영향을 적게 받는 광대역 특성의 유리창 부착형 안테나를 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유리면에 부착되는 방사부; 상기 유리면에 부착되어 상기 방사부를 둘러쌓도록 형성되며 상기 방사부와 동일 평면에 형성되는 접지부; 상기 접지부와 전기적으로 연결되며, 상기 방사부와 대향하도록 반사면이 형성된 입체 반사판을 포함하는 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나가 제공된다.

상기 방사부는 사각 형태의 패치를 포함할 수 있다.

상기 방사부는 금속 스티커로 구현되어 상기 유리창에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 접지부는 금속 스티커로 구현되어 상기 유리창에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 입체 반사판의 반사면과 상기 방사부와의 거리는 3mm ~ 12mm 사이로 설 정될 수 있다.

상기 유리창 부착형 안테나는 상기 방사부와 일체형으로 형성되며 RF 신호를 급전받는 급전부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 유리창 부착형 안테나는 중계기에 사용될 수 있도록 전후방비 특성을 갖는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 유리창 부착형 안테나는 유리창의 형태에 대해 비교적 영향을 적게 받는 광대역 특성을 가지는 장점이 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전후방비를 갖는 유리창부착형 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나가 유리창에 결합된 형태를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나의 단면도를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 부착형 안테나의 평면도를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나는 방사부(100), 급전부(102), 접지부(104) 및 입체 반사판(106)을 포함할 수 있다.

방사부(100)는 급전되는 RF 신호를 외부에 방사하고 외부로부터 전송되는 RF 신호를 수신하는 기능을 한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 방사부(100)는 기본적으로 사각 형태의 패치 형상이며, 급전부(102)와 방사부(100) 사이에는 슬릿이 형성될 수 있다.

방사부(100)의 형태는 도 1에 도시된 형상에 한정되지 않으며, 다양한 형태로 변경될 수 있다.

급전부(102)는 RF 신호를 급전받아 방사부(100)에 제공하는 기능을 한다. 급전부(102)는 방사부(100)와 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다. 동축 케이블을 통해 RF 신호를 급전받을 경우, 급전부(102)는 동축 케이블의 내부 도체와 전기적으로 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 와이브로 대역에서 사용될 경우 방사부(100)의 사이즈는 폭은 60mm. 길이는 80mm로 설정될 수 있으며, 급전부의 폭은 6mm, 길이는 20mm로 설정될 수 있고, 방사체에 형성된 슬릿의 폭은 2mm로 설정될 수 있다.

일체형으로 구현되는 방사부(100)와 급전부(102)는 유리창(200)에 부착할 수 있도록 금속 스티커의 형태로 구현될 수 있다.

접지부(104)는 방사부(100) 및 급전부(102)와 동일 평면에 형성되며, 방사부(100)를 둘러싸는 형태로 구현된다. 도 1에는 방사부를 둘러싸는 사각 형태의 접지부가 도시되어 있으나 접지부의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 필요에 따라 방사부 전체를 둘러싸지 않고 일부면이 개방된 형태로 접지부가 구현될 수 도 있을 것이다.

종래의 유리창 부착형 안테나의 경우, 그라운드면을 별도로 구비하기가 어려운 문제점으로 인해 일반적인 다이폴의 형태로 안테나를 구현하는 것이 일반적이었다. 접지면이 구현된 유리창 부착형 안테나가 제안되기도 하였으나, 이 경우 접지면은 방사부와 서로 다른 면에 접지면이 구현됨으로써 설치가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명에서는 접지부를 방사부와 동일 평면에 형성하되 접지부가 방사부를 둘러싸는 구조를 제안한다. 이와 같은 구조는 간단히 접지부를 설치하면서도 안정적인 공진 및 높은 방사 효율을 가질 수 있다.

접지부가 방사부를 둘러쌀 경우의 안테나의 동작 원리는 별도의 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 접지부는 방사체 및 급전부와 같이 유리창에 부착 가능한 스티커의 형태로 구현될 수 있다.

와이브로 주파수 대역에서 사용될 경우, 접지부의 가로 길이 및 세로 길이는 100mm로 설정될 수 있고, 접지부의 폭은 20mm로 설정될 수 있다.

입체 반사판(106)은 접지부(104)와 전기적으로 결합되며, 방사체와 대향하도록 설치된다. 반사판(106)은 접지부(104)와 일체형으로 형성될 수도 있으며, 접지부를 부착한 후 접착제 등을 통해 접지부(104)에 결합될 수도 있다.

입체 반사판(106)의 반사면과 방사체와의 거리는 가깝게 설정되며, 일반적으로 반사판이 사용되는 안테나와는 달리 /4 이하의 거리를 갖는다. 이와 같이, 반사판과 방사체 사이의 거리를 가깝게 함으로써 전체적인 안테나 구조가 로우 프로파일(Low Profile) 구조가 될 수 있다. 입체 반사판(106)의 반사면과 방사체와의 거리는 3mm ~ 12mm일 수 있으며, 와이브로 대역에서 사용할 경우, 입체 반사판(106)의 반사면과 방사체와의 거리는 약 6mm 정도로 설정될 수 있다.

도 1 내지 도 4에는 방사체와의 거리가 증가할수록 단면의 사이즈가 작아지는 반사판이 도시되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과하며 방사체와의 거리에 관계 없이 일정한 단면을 가지는 반사판이 사용될 수도 있다.

즉, 본 발명에서는 접지부(104) 및 입체 반사판(106)에 의해 방사부(100)와 동일 평면 및 방사부(100)와 전기적으로 이격된 후방에 접지가 형성된다.

입체 반사판(106)은 안테나의 방사 패턴이 전후방비를 가지도록 하는 기능을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라스틱으로 본체를 성형된 후 방사체와 대향하는 면이 금속으로 도금된 입체 반사판이 사용될 수 있다. 물론, 금속체를 직접 성형하여 입체 반사판을 구현할 수도 있을 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 동일 평면에 방사체를 둘러쌓도록 형성된 접지부(104)와 방사체 후방에 배치되는 입체 반사판의 두 개의 접지를 사용한다.

통상적으로, 유리창 부착형 안테나는 유리창에 부착이 되는 특성으로 인해 다이폴 구조로 구현되는 것이 일반적이었다. 또한, 접지가 형성되는 기존의 유리창 부착형 안테나는 접지를 방사체가 부착된 유리면의 반대편 또는 유리면 사이에 형 성하는 구조로서 설치 및 제작이 매우 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 방사체가 부착된 유리면과 동일 평면에 접지부(104)를 형성하고 유리창에 수작업으로 부착 가능한 입체 반사판(106)에 의해 접지 역할을 하도록 함으로써 유리창 부착형 안테나에 용이하게 접지가 설치될 수 있는 구조를 제안한다.

동일 평면에 형성된 접지부(104)는 보다 안정적인 공진 및 효율적인 방사가 이루어지도록 한다. 동일 평면에 형성된 접지부(104)는 마이크로스트립 패치 안테나에서의 방사 원리인 프린징(Fringing) 효과가 보다 효율적으로 이루어지도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예예 따른 접지부의 동작을 설명하기 위해 패치 안테나의 동작 원리 및 동일 평면의 둘러싼 접지가 형성될 때의 동작 원리를 설명한 도면이다.

도 5의 (a)를 참조하면, 마이크로스트립 패치 안테나는 프린징 성분(400)에 의해 방사가 이루어진다. 이러한 프린징 성분(400)은 수직 성분(402) 및 수평 성분(404)으로 분해될 수 있다. 이때, 수직 성분은 서로 상쇄되며, 전류 경로는 수평 성분만이 남게 되어 안테나로 동작한다.

도 5의 (b)를 참조하면, 동일 평면에 방사체를 둘러싸도록 형성된 접지부(104)는 단면으로 표시할 때 도 5의 (b)와 같은 형태가 되며 접지가 방사체와 동일한 평면에 위치하게 되므로 손실에 해당되는 수직 성분이 존재하지 않고 수평 성분의 전계만이 존재함으로써 패치 안테나의 방사 원리를 이용하면서 보다 효율적인 방사가 가능하도록 한다.

동일 평면에 형성된 접지부(104)와 함께 방사체와 입체 반사판(106)은 안테나의 방사 패턴을 패치 안테나의 방사 패턴과 유사하게 형성하도록 함으로써 방사 패턴이 일정한 전후방비를 가지도록 하며, 유리창의 두께에 안테나의 특성이 영향을 최소화 하도록 한다.

종래의 유리창 부착형 안테나는 유리면이 방사체와 맞닿아 있어 유리가 갖는 비유전율에 따라 안테나의 특성이 영향을 받게 되나 입체 반사판(106)은 방사체와 입체 방사판(106)의 접지면 사이에 공기가 존재하는 구조로 안테나를 형성하기 때문에 안테나의 방사 패턴은 공기의 비유전율에 주로 영향을 받고 유리면에 대해서는 큰 영향을 받지 않게 된다.

또한, 유리를 기판으로 활용하게 될 경우 유리의 비유전율이 높으므로 공기 중의 파장보다 관내 파장이 짧게 되어 프린징의 길이가 짧아지므로 대역폭이 감소하게 된다.

본 발명의 동일 평면의 접지부(104) 및 입체 반사판은 기존의 유리창 부착형 안테나와 같이 유리면이 기판으로 작용하도록 하지 않고 방사체와 접지 사이에 공기층이 존재하도록 한 구조인 바 기존의 유리면 안테나에 비해 광대역을 달성할 수 있으며 이에 따라 유리의 특성에 비교적 영향을 최소화 하도록 원하는 주파수 대역에서 안테나를 사용하는 것을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나의 분해 사시도를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나가 유리창에 결합된 형태를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나의 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리창 부착형 안테나의 평면도를 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예예 따른 접지부의 동작을 설명하기 위해 패치 안테나의 동작 원리 및 동일 평면의 둘러싼 접지가 형성될 때의 동작 원리를 설명한 도면.

Claims (6)

1. 유리면에 부착되는 방사부;

   상기 유리면에 부착되고 상기 방사부와 전기적으로 이격되어 상기 방사부를 둘러쌓도록 형성되며 상기 방사부와 동일 평면에 형성되는 접지부;

   모서리 부분이 상기 접지부와 결합되며, 상기 방사부와 전기적으로 이격되어 대향하도록 반사면이 형성된 입체 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   방사부는 사각 형태의 패치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나.
3. 제1항에 있어서,

   상기 방사부는 금속 스티커로 구현되어 상기 유리창에 부착되는 것을 특징으로 하는 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나.
4. 제3항에 있어서,

   상기 접지부는 금속 스티커로 구현되어 유리창에 부착되는 것을 특징으로 하는 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나.
5. 제1항에 있어서,

   상기 입체 반사판의 반사면과 상기 방사부와의 거리는 3mm ~ 12mm 사이인 것을 특징으로 하는 전후방비를 갖는 유리창 부착형 안테나.
6. 제1항에 있어서,

   상기 방사부와 일체형으로 형성되며 RF 신호를 급전받는 급전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리창 부착형 안테나.

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