KR101254990B1 - 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나 - Google Patents

이동통신 중계기용 고이득 패치안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투사체의 배열과 형상을 최적화하여 고이득을 가능하게 한 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나에 관한 것이다. 본 발명의 안테나는 반사판; 상기 반사판의 전면에 지지봉에 의해 지지되고 급전 케이블에 의해 사각형 패치에 급전되는 복사기; 상기 복사기의 전면에 불균일한 간격을 두고 배치된 다수의 투사체들; 및 상기 복사기와 상기 다수의 투사체들을 상기 반사판에 지지하기 위한 지지봉으로 구성되고, 상기 투사체들은 제1 내지 제6 투사체들로 이루어지며, 상기 반사판은 원판형이고, 상기 복사기는 사각 패치형이며, 상기 제1 투사체와 제3 투사체 및 제4 투사체는 사각판 형상이고, 상기 제2 투사체는 수평방향의 선폭이 좁은 H자형이고, 상기 제5 투사체와 제6 투사체는 수평방향의 선폭이 넓은 H자형인 것이다.

Description

이동통신 중계기용 고이득 패치안테나{HIGH GAIN PATCH ANTENNA FOR MOBILE COMMUNICATION REPEATER}
본 발명은 이동통신용 고이득 패치 안테나에 관한것으로, 더욱 상세하게는 투사체의 배열과 형상을 최적화하여 고이득을 가능하게 한 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 안테나는 무선전파를 방사하거나 수신하기 위한 수단으로서 선상 안테나와, 개구면 안테나, 마이크로스트립 안테나, 배열 안테나, 반사기 안테나 등으로 구분된다.
마이크로스트립 안테나는 통상 FR-4기판에 금속 패치를 패턴으로 형성한 패치 안테나로서, 두께가 얇고 PCB 제조기술을 이용하여 저렴한 가격으로 제작할 수 있어 휴대용 이동전화나 중계기 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.
그런데 종래의 패치 안테나는 복사기만을 사용하여 빔 패턴의 지향성이 떨어지고, 이득이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 복사기의 전단에 다수의 투사체들을 최적의 형상으로 배열시켜 고이득을 가능하게 하는 이동통신 중계기용 고이득 패치 안테나를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 안테나는 반사판; 상기 반사판의 전면에 지지봉에 의해 지지되고 급전 케이블에 의해 사각형 패치에 급전되는 복사기; 상기 복사기의 전면에 불균일한 간격을 두고 배치된 다수의 투사체들; 및 상기 복사기와 상기 다수의 투사체들을 상기 반사판에 지지하기 위한 지지봉으로 구성되어 고이득을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투사체들은 제1 내지 제6 투사체들로 이루어지고, 상기 반사판은 원판형이고, 상기 복사기는 사각 패치형이며, 상기 제1 투사체와 제3 투사체 및 제4 투사체는 사각판 형상이고, 상기 제2 투사체는 수평방향의 선폭이 좁은 H자형이고, 상기 제5 투사체와 제6 투사체는 수평방향의 선폭이 넓은 H자형인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고이득 패치안테나는 이동통신용 중계기에서 복사기의 전단에 다수의 투사체들을 최적의 형상으로 배열시켜 고이득을 가능하게 하고, 빔 패턴을 개선하여 음영지역을 해소할 수 있으며, PCB 제조기술을 이용하여 저비용이면서도 고신뢰도의 안테나를 다량으로 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 복사기를 도시한 도면,
도 3은 도 1에 도시된 제1, 3, 4 투사체를 도시한 도면,
도 4는 도 1에 도시된 제2 투사체를 도시한 도면,
도 5는 도 1에 도시된 제5,6 투사체를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나의 수평 방사 패턴을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나의 수직 방사 패턴을 도시한 도면이다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나를 도시한 도면으로서, (a)는 입체 사시도이고, (b)는 소자간의 거리를 나타낸 측면도이다.
본 발명에 따른 고이득 패치 안테나(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형의 반사판(110)과, 반사판(110)의 전면에 지지봉(102)에 의해 지지되고 급전 케이블에 의해 사각형 패치에 급전되는 복사기(120)와, 복사기(120)의 전면에 불균일한 간격을 두고 배치된 다수의 투사체들(130~180)로 구성된다. 본 발명의 실시예에서는 투사체가 6개의 투사체로 구현된 경우를 예로들어 설명한다. 복사기(120)와 제1 내지 제6 투사체(130~180)는 각각 지지봉(102-1,102-2)을 관통시킬 수 있는 홀(122)이 2개 형성되어 2개의 지지봉(102-1,102-2)에 결합되어 안정적으로 반사판(110)에 부착되어 있다.
도 1을 참조하면, 원형 반사판(110)의 전면에 'r1'만큼 간격을 두고 사각형 모양의 복사기(120)가 위치하고 있고, 복사기(120)는 후술하는 바와 같이 사각형 패치가 형성되어 있으며 급전선을 통해 급전되어 전파를 복사한다. 복사기(120)의 전면에는 총 6개의 투사체들이 불균일한 간격을 두고 배치되어 있는데, 제1 투사체(130)와 제3 투사체(150) 및 제4 투사체(160)의 형상은 서로 동일하고, 제5 투사체(170)와 제6 투사체(180)의 형상도 서로 동일하다.
제 1 투사체(130)는 복사기(120)의 전면에서 'r2'만큼 간격을 두고 배치되어 있고, 제2 투사체(140)는 제1 투사체(130)로부터 'r3'만큼 간격을 두고 배치되어 있으며, 제3 투사체(150)는 제2 투사체(140)로부터 'r4'만큼 간격을 두고 배치되어 있고, 제4 투사체(160)는 제3 투사체(150)로부터 'r5'만큼 간격을 두고 배치되어 있으며, 제5 투사체(170)는 제4 투사체(160)로부터 'r6'만큼 간격을 두고 배치되어 있고, 제6 투사체(180)는 제5 투사체(170)로부터 'r7'만큼 간격을 두고 배치되어 있다. 투사체 사이의 간격(r1~r7)은 안테나의 크기 등에 따라 달리질 수 있으나 바람직하게 다음 표1과 같다.
구분 r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7
거리 16mm 10mm 25mm 28mm 5mm 20mm 5mm
도 2는 도 1에 도시된 복사기(120)를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 후면도이다.
도 2를 참조하면, 복사기(120)는 FR-4 기판에 직사각형 형태의 동박 패치(121)가 인쇄되어 있고, 중앙에는 급전선을 연결하기 위한 홀(123,124)이 형성되어 있으며, 중앙의 좌우측에는 지지봉(102)이 통과할 수 있도록 관통홀(122)이 형성되어 있다.
도 3은 서로 형상이 동일한 제1, 3, 4 투사체 중 제1 투사체(130)를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 후면도이다.
도 3을 참조하면, 제1, 3, 4 투사체(130,150,160)는 직사각형의 판 모양으로서 중앙의 양측에 지지봉(102)이 관통할 수 있도록 관통홀(132)이 형성되어 있고, 일면에는 동박(131)이 인쇄되어 있다.
도 4는 도 1에 도시된 제2 투사체를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 후면도이다.
도 4를 참조하면, 제2 투사체(140)는 수평 부분의 폭이 좁은 H자형 FR-4 기판으로서, 수평부분의 양측에 지지봉(102)이 관통할 수 있도록 관통홀(142)이 형성되어 있고, 일면에는 동박(141)이 인쇄되어 있다.
도 5는 도 1에 도시된 제5, 6 투사체중 제5 투사체를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 후면도이다.
도 5를 참조하면, 제5, 6 투사체(170,180)는 수평 부분의 폭이 넓은 H자형 FR-4 기판으로서, 수평 중앙의 양측에 지지봉(102)이 관통할 수 있도록 관통홀(152)이 형성되어 있고, 일면에는 동박(151)이 인쇄되어 있다.
이러한 본 발명의 이동통신용 고이득 패치 안테나(100)는 중계기로부터 입력된 송신신호를 복사기(120)로 방사하면서 투사체들(130~180)에 의해 빔 패턴의 지향성을 개선할 수 있고, 수신시에 투사체들(130~180)에 의해 빔 패턴을 개선하여 이득을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나의 수평 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나의 수직 방사 패턴을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 고이득 패치안테나의 수평 방사 패턴은 도 6에 도시된 바와 같이 HPBW가 36.5°~49.9°이고, 이득이 11.8~12.4dBi인 것을 알 수 있으며, 수직 방사 패턴은 도 7에 도시된 바와 같이 HPBW가 44.30°~48.31°이고, 이득이 11.47~12.36dBi인 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.
100: 고이득 패치 안테나 102: 지지봉
110: 반사판 120: 복사기
130~180: 투사체

Claims (3)

  1. 반사판;
    상기 반사판의 전면에 지지봉에 의해 지지되고 급전 케이블에 의해 사각형 패치에 급전되는 복사기;
    상기 복사기의 전면에 불균일한 간격을 두고 배치된 다수의 투사체들; 및
    상기 복사기와 상기 다수의 투사체들을 상기 반사판에 지지하기 위한 지지봉으로 구성되어
    고이득을 가능하게 하는 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투사체들은 제1 내지 제6 투사체들로 이루어지고,
    상기 반사판으로부터 상기 복사기와 각 투사체 사이의 거리는 다음 표
    Figure 112011095906937-pat00001

    와 같은 것을 특징으로 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반사판은 원판형이고, 상기 복사기는 사각 패치형이며, 상기 제1 투사체와 제3 투사체 및 제4 투사체는 사각판 형상이고, 상기 제2 투사체는 수평방향의 선폭이 좁은 H자형이고, 상기 제5 투사체와 제6 투사체는 수평방향의 선폭이 넓은 H자형인 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기용 고이득 패치안테나.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000029472A (ko) * 1997-05-30 2000-05-25 구스벤트너 죠셉 안테나시스템
KR20050093148A (ko) * 2004-03-18 2005-09-23 현대자동차주식회사 빔 틸트 마이크로스트립 패치 안테나
KR20110074728A (ko) * 2003-06-26 2011-07-01 앤드류 엘엘씨 안테나 요소 및 그 제조방법

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