KR101304928B1

KR101304928B1 - 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나

Info

Publication number: KR101304928B1
Application number: KR1020120013352A
Authority: KR
Inventors: 박진영
Original assignee: 주식회사 굿텔
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-09-11
Also published as: KR20120130682A

Abstract

본 발명은 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나에 관한 것으로, 기판에 발룬과 이중편파 다이폴 및 연결 부재를 형성하여 안테나의 구조와 전파의 전기적 특성을 개선하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 이중편파 다이폴 안테나는 인쇄회로기판과 인쇄회로기판의 일면에 형성된 제 1이중편파 다이폴안테나부를 포함한다. 여기서 제 1다이폴, 제 2다이폴, 접지부, 제 1급전선, 제2 급전선, 심선홀 및 연결 부재를 포함하여 구성된다. 제 1다이폴은 ㄷ자 양쪽 말단의 너비가 서서히 줄어드는 테이퍼 형태의 정합회로를 형성하여 발룬이 형성되고, 인쇄회로기판의 일면에 동박인쇄된다. 제 2다이폴은 제 1다이폴과 같은 형태로, 제 1다이폴의 길이방향에 대해 인쇄회로기판의 중심을 축으로 90도 회전이동한 위치에 동박 인쇄된다. 접지부는 제 1다이폴과 제 2다이폴이 겹치는 중심부에 사각형 형태의 동박이 형성된다. 제 1급전선은 제 1다이폴의 말단을 잇는 동박라인이 인쇄회로기판의 일면에 형성된다. 제 2급전선은 제 2다이폴의 말단을 잇는 동박라인으로, 제 1급전선을 중심으로 양단부가 근접하게 형성되고, 양단부에 각각 적어도 하나의 비어홀이 형성된다. 심선홀은 제 1급전선과 제 2급전선에 급전신호를 전달하기 위한 케이블을 삽입하기 위해 인쇄회로기판의 상,하부면의 관통하는 형태로 형성된다. 그리고 연결 부재는 상기 제 2급전선의 양단부를 전기적으로 연결한다.

Description

발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나{Dual Polarization Dipole Antenna including balun based on Printed Circuit Board}

본 발명은 기지국 및 이동통신 중계기에 사용되는 전파 송수신 장치인 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판에 발룬을 내장한 이중편파 다이폴 안테나를 구비하여 안테나의 구조를 개선한 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나에 관한 것이다.

개인 휴대전화의 보편화와 최근 스마트폰 및 타블렛 PC의 보급 증가로 통화 및 무선인터넷을 위한 전파 사용량이 급증하고 있다. 언제 어디서나 전화 및 인터넷을 사용하려는 고객들의 요구와 통신속도, 통화품질에 대한 고객들의 불만은 날로 증가하고 있다. 건물 같은 실내뿐만 아니라 실외에서, 기존의 기지국 및 이동통신용 중계기로부터 거리가 멀거나 지형지물에 의해 전파가 잘 전달되지 않는 음영지역이 발생하는데, 고객들의 요구와 항의를 해소하고자 각 통신사들은 이러한 음영지역에 기지국 및 이동통신용 중계기를 추가로 설치하고 있다.

기지국 및 이동통신 중계기에 구성요소인 안테나는 전파를 송수신하는 핵심적인 장치이다. 안테나는 정확한 전파 송수신이 중요할 뿐만 아니라, 모바일 기기의 보편화로 어디서나 설치가능한 안테나가 요구되고 있다. 따라서, 안테나의 경박단소(輕薄短小)를 위해 안테나를 구성하는 방사소자의 형태, 기능, 전파방향 설정, 회로 및 기구 구조는 매우 중요하다.

일반적으로 사용되는 안테나는 다이폴 안테나로써 두 개의 서로 다른 극의 도선을 구부려서 전체 길이를 λ/2 가 되도록 방사소자를 만들어, 전방향으로 전파를 방사한다. 이때, 방사소자의 급전과정에서 발룬(balun; balance to unbalace transformer)은 2개의 도체선을 통해 공급되는 신호를 매칭시키는 임피던스 정합의 역할과, 한쪽의 도체선을 그라운드로 만들고 나머지 금속선에 신호정보를 형성하는 부조화신호(unbalaced signals)구성역할을 담당한다. 발룬은 전술된 역할을 담당하는 회로 및 기구를 통칭하는 것으로 안테나 설계에 영향을 미친다. 종래의 발룬은 동축케이블을 이용하여 만들어진다.

한편, 급전과정에 있어서, 일반적인 회로의 구성은 전기신호의 간섭이 발생하여 상호변조왜곡신호(PIMD:Passive InterModulation Distortion)이 발생하여, 전기신호가 교란되기 때문에, 상호변조왜곡신호를 없애고 전기신호의 전기적 특성을 개선하는 것이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 안테나를 구성하는 발룬의 구조를 개선한 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 급전과정에서 발생하는 상호변조왜곡신호를 감소시키는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나를 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유전체 기판 상에 발룬과 이중편파 다이폴이 형성되고, 급전선이 교차하는 부분을 에어브리지 형태로 형성하여 안테나의 구조와 상호변조왜곡신호가 개선된 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나를 제공한다.

본 발명에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 인쇄회로기판과 제 1이중편파 다이폴안테나부를 포함하여 구성된다. 상기 제 1이중편파 다이폴안테나부는 제 1다이폴, 제 2다이폴, 접지부, 제 1급전선, 제2 급전선, 심선홀 및 연결 부재를 포함하여 구성된다. 상기 인쇄회로기판은 상기 제 1이중편파 다이폴안테나부가 설치되는 공간을 제공한다. 상기 제 1다이폴은 ㄷ자 양쪽 말단의 너비가 서서히 줄어드는 테이퍼 형태의 정합회로를 형성하여 발룬이 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 일면에 동박인쇄된다. 상기 제 2다이폴은 상기 제 1다이폴과 같은 형태로, 상기 제 1다이폴의 길이방향에 대해 상기 인쇄회로기판의 중심을 축으로 90도 회전이동한 위치에 동박 인쇄된다. 상기 접지부는 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성되고, 상기 제 1다이폴과 상기 제 2다이폴이 겹치는 부분에 형성된다. 상기 제 1급전선은 상기 제 1다이폴의 말단을 잇는 동박라인이 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된다. 상기 제 2급전선은 상기 제 2다이폴의 말단을 잇는 동박라인으로, 상기 제 1급전선을 중심으로 양단부가 근접하게 형성되고, 상기 양단부에 각각 적어도 하나의 비어홀이 형성된다. 상기 심선홀은 상기 제 1급전선과 상기 제 2급전선에 급전신호를 전달하기 위한 케이블을 삽입하기 위해 상기 인쇄회로기판의 상,하부면을 관통하는 형태로 형성된다. 그리고 상기 연결 부재는 상기 제 2급전선의 양단부를 전기적으로 연결한다.

또한, 제 2이중편파 다이폴안테나부는 상기 인쇄회로기판의 일면에 반대되는 면에 상기 제 1이중편파 다이폴안테나와 방사면을 공유하지 않는 형태로 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1급전선과 상기 제 2급전선은 마이크로 스트립라인 형태로 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결 부재는 상기 제 2급전선의 양단부에 구비된 비어홀에 접합되는 와이어 형태나 마이크로 스트립라인 형태의 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.

또한, 상시 연결 부재중 인쇄회로기판의 경우 라인의 접촉을 더욱 견고하게 하기 위하여 라인의 양옆으로 납땜을 위한 접점을 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결 부재는 상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되어 상기 제 2급전선의 양단부를 덮는 형태의 절연체기판, 상기 절연체기판의 상부에 형성되는 제 1패턴 및 상기 절연체기판의 양측면에 형성되어 상기 제 2급전선의 양단부와 상기 제 1패턴을 전기적으로 연결하는 제 2패턴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결 부재는, 상기 제 2급전선의 양단부에서 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성된 한 쌍의 비어홀과, 상기 인쇄회로기판의 하부면에 형성되며, 상기 한 쌍의 비어홀을 매개로 연결되는 연결 패턴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판은 타원형, 원형, 삼각형 또는 사각형 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 접지부는 상기 접지부에 양측면을 관통하는 복수의 구멍을 형성하여 반대면과 전기적으로 연결된 복수의 비아홀를 포함할 수 있다.

또한, 지지대는 상기 인쇄회로기판과 안테나 케이스에 각각 삽입 고정할 수 있다. 상기 기판홀은 상기 지지대를 상기 인쇄회로기판에 삽입 고정하기 위해 상기 인쇄회로기판을 관통하는 구멍을 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성할 수 있다. 상기 케이스홀은 기판홀 및 상기 지지대를 상기 안테나 케이스에 삽입 고정하기 위해 상기 안테나 케이스를 관통하는 구멍을 상기 안테나 케이스의 일면에 형성할 수 있다.

또한, 상기 지지대는 상기 지지대를 안테나 케이스에 삽입 고정하기 위한 케이스고정부와 상기 안테나 케이스고정부와 연결되고 상기 인쇄회로기판을 소정의 높이로 유지하는 지지축 및 상기 지지축과 연결되고, 상기 인쇄회로기판에 삽입 고정하기 위한 기판고정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 케이스고정부와 상기 기판고정부는 삽입촉과 디스크를 포함한다.상기 삽입촉은 쐐기 형태로 삽입될 때 구부릴 수 있고, 삽입된 후 지지될 수 있도록 강성과 탄성이 있는 재료로 가공된다. 디스크는 삽입촉과 연결되고 디스크 형태로 상기 안테나 케이스 또는 상기 인쇄회로기판을 지지하는 형태로 가공된다.

또한, 상기 삽입촉은 상기 지지축을 중심으로 회전시켜 적어도 하나의 삽입촉을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판의 이중편파 다이폴 안테나는 상기 인쇄회로기판의 상부에 지지대를 매개로 플로팅 되며, 상기 인쇄회로기판의 중심에 대해서 십자형으로 형성된 상기 제1 및 제2 다이폴의 중심을 가로지르는 방향으로 형성된 플로팅 플레이트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 플로팅 플레이트는 유전체판과, 상기 유전체판의 상부에 형성된 금속 소재의 복수의 패드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 플로팅 플레이트의 복수의 패드는 상기 제1 및 제2 다이폴이 형성되지 않은 영역쪽으로 뻗어 있다.

또한, 상기 플로팅 플레이트는 일자형, 십자형, 원형 또는 사각형으로도 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 인쇄회로기판에 방사소자와 발룬이 구비된 이중편파 다이폴 안테나를 개발함으로 안테나의 설계에 필요한 부피가 작아지고 전파의 지향성과 전기적 특성을 개선하기 위한 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나를 제공할 수 있다.

또한, 인쇄회로기판 상에 구비된 급전선이 에어브리지 또는 연결 패턴 형태로 구비되어 급전과정에서 전기 신호의 간섭현상을 감소시킬 수 있다.

또한, 인쇄회로기판 위에 플로팅 플레이트를 설치함으로써, CPR 특성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다.
도 2a는 도 1의 에어브리지 형태를 나타낸 단면도이다.
도 2b는 도 1의 마이크로 스트립라인 형태의 인쇄회로기판의 실시예이다.
도 2c는 도 1의 제 1급전선과 제 2급전선이 교차하는 부분을 확대한 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 지지대를 도시한 그림이다.
도 4는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절취한 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다.
도 6a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절취한 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 단면도이다.
도 7은 도 2a의 에어브리지를 대신하는 연결 패턴을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 +45도 편파 광대역 특성을 갖는 정재파비를 도시한 그래프이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 -45도 편파 광대역 특성을 갖는 정재파비를 도시한 그래프이다.
는 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 분리도 특성을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 +45도 수평 패턴을 도시한 그래프이다.
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 X-pol 편파분리도(CPR, Cross-Polar Ratio)패턴을 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다.
도 14는 도 13의 단면도이다.
도 15a 및 도 15b는 도 13의 이중편파 다이폴 안테나의 안테나 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(100)의 평면도이다. 도 2a는 도 1의 에어브리지(40) 형태를 나타낸 단면도이다. 도 2b는 도 1의 마이크로 스트립라인 형태의 인쇄회로기판의 실시예이다. 도 2c는 도 1의 제 1급전선(20)과 제 2급전선(21)이 교차하는 부분을 확대한 그림이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(10)의 지지대(60)를 도시한 그림이다. 도 4는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절취한 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(100)의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(200)의 평면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(100)는 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성되는 제 1이중편파 다이폴안테부나(80) 또는 제 2이중편파 다이폴안테나부(90)를 포함한다.

제 1이중편파 다이폴안테나부(80)는 제 1다이폴(11), 제 2다이폴(12), 접지부(15), 제 1급전선(20), 제2 급전선(21), 심선홀(30) 및 에어브리지(40)를 포함하여 구성된다. 제 1다이폴(11)은 ㄷ자 양쪽 말단의 너비가 서서히 줄어드는 테이퍼 형태의 정합회로를 형성하여 발룬(23)이 형성되고, 인쇄회로기판(10)의 일면에 동박인쇄된다. 제 2다이폴(12)은 제 1다이폴(11)과 같은 형태로, 제 1다이폴(11)의 길이방향에 대해 인쇄회로기판(10)의 중심을 축으로 90도 회전이동한 위치에 동박 인쇄된다. 접지부(15)는 제 1다이폴(11)과 제 2다이폴(12)이 겹치는 중심부에 사각형 형태의 동박으로 형성된다. 제 1급전선(20)은 제 1다이폴(11)의 말단을 잇는 동박라인으로 형성된다. 제 2급전선(21)은 제 2다이폴(12)의 말단을 잇는 동박라인으로 형성된다. 심선홀은 제 1급전선(20)과 제 2급전선(21)에 급전신호를 전달하기 위한 동축케이블을 삽입하기 위해 인쇄회로기판(10)의 상,하부면의 관통하는 형태로 형성된다. 그리고 에어브리지(40)는 제 1급전선(11)과 제 2급전선(12)이 교차하지 않도록 설치된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(100)를 구성하는 인쇄회로기판(10)과 제 1이중편파 다이폴안테나부(80)의 각 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

인쇄회로기판(10)은 단층의 유전체 기판을 사용하고, 상, 하부면에 동박 인쇄로 제 1이중편파 다이폴안테나부(80)의 구성요소인 제 1다이폴(11), 제 2다이폴(12), 제 1급전선(20), 제 2급전선(21), 심선홀(30), 접지부(15) 및 에어브리지(40)가 형성된다. 또한, 인쇄회로기판(11)을 안테나 케이스(50)에 고정설치하기 위한 지지대(60)가 구비되는데, 지지대(60)를 삽입할 수 있는 적어도 하나의 기판홀(70)이 형성된다. 인쇄회로기판(10)은 타원형, 원형, 삼각형 또는 사각형 형태로 형성될 수 있다.

제 1다이폴(11)은 ㄷ자 양쪽 말단의 너비가 서서히 줄어드는 테이퍼 형태의 정합회로를 형성하여 발룬(23)이 형성되고, 인쇄회로기판(10)의 일면에 동박인쇄된다.

그리고 제 2다이폴(12)은 제 1다이폴(11)과 같은 형태를 가지고, 제 1다이폴(11)의 길이방향에 대해 인쇄회로기판(10)의 중심을 축으로 90도 회전이동한 위치에 동박 인쇄된다. 따라서, 제 1다이폴(11)과 제 2다이폴(12)은 X자 형태를 이룬다.

또한, 발룬(23)의 말단에 계단형 방사소자(22)를 형성하여 광대역 주파수 대역을 송수신할 수 있다. 따라서, 인쇄회로기판(10)에 계단형 방사소자(22)가 구비되고 발룬이 내장된 이중편파 다이폴 안테나(100)를 개발함으로 안테나의 설계에 필요한 부피가 작아지고 전파의 지향성과 전기적 특성을 개선된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 다른 일실시예에 따른 발룬이 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴(200)에서 제 2이중편파 다이폴안테나부(90)는 제 1이중편파 다이폴안테나부(80)와 같은 형태이나, 제 1이중편파 다이폴안테나부(80)가 인쇄된 인쇄회로기판(10)의 반대면에 방사면을 공유하지 않은 형태로 제 2이중편파 다이폴안테나부(90)가 형성될 수 있다.

접지부(15)는 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성되고 제 1다이폴(11)과 제 2다이폴(12)이 겹치는 부분에 형성될 수 있다. 접지부(15)에 형성된 복수의 비아홀(16)은 인쇄회로기판(10)의 양측면을 관통하는 구멍을 형성하고, 반대면과 전기적으로 연결될 수 있도록 형성된다. 복수의 비아홀(16)은 접지능력을 향상시킨다.

제 1급전선(20)은 제 1다이폴(11)의 말단을 잇는 동박라인이 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성되고, 제 2급전선(21)은 제 2다이폴(12)의 말단을 잇는 동박라인으로, 제 1급전선(20)을 중심으로 양단부가 근접하게 형성되고, 양단부에 각각 적어도 하나의 비어홀이 형성된다. 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성되며, 제 1다이폴(11)과 제 2다이폴(12)이 X자 형태로 90도를 이루기 때문에 제 1급전선(20)과 제 2급전선(21)도 서로 직교한다.

심선홀(30)은 제 1급전선(20)과 제 2급전선(21)에 급전신호를 전달하기 위한 동축케이블을 삽입하기 위해 인쇄회로기판(10)의 상,하부면의 관통하는 형태로 인쇄회로기판(10)의 일면에 형성된다.

에어브리지(40)는 제 2급전선(21)의 양단부를 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 와이어 형태의 에어브리지(40) 또는 절연체기판(41)에 패턴(42, 43)을 이용한 에어브리지(40)가 설치된다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 와이어 형태의 에어브리지(40)는 제 2급전선(21)의 양단부에 구비된 비어홀에 접합되는 도선을 이용하여 제 2급전선(21)의 양단을 전기적으로 연결한다. 에어브리지(40)는 인쇄회로기판(10)에 돌출된 형태를 가진다.

또한, 도 6a 내지 도 6b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(300)는 절연체기판(41)을 이용한 에어브리지(40)가 구비된다. 절연체기판(41)을 이용한 에어브리지(40)는 절연체기판(41), 제 1패턴(42) 및 제 2패턴(43)을 포함하여 구성된다. 절연체기판(41)은 인쇄회로기판(10)의 일면에 부착되어 제 2급전선(21)의 양단부를 덮는 형태이다. 제 1패턴(42)은 절연체기판(41)의 상부에 형성된다. 그리고 제 2패턴(43)은 절연체기판(41)의 양측면에 형성되어 제 2급전선(21)의 양단부와 제 1패턴(42)을 전기적으로 연결한다.

이와 같은, 에어브리지(40)의 구조로 말미암아, 제 1급전선(20)과 제 2급전선(21)의 전기 신호는 서로 간섭하지 않기 때문에, 전파의 상호변조왜곡신호가 개선된다. 또한, 에어브리지(40) 구조로 제 1다이폴(11)과 제 2다이폴(12)에 각각 연결된 제 1급전선(20)과 제 2급전선(21)이 교차할 때 위상과 파워비가 개선되고, 빔폭, 트래킹 등 전기신호의 패턴 특성이 개선된다. 또한, 절연체기판(41)을 부착하여 형성한 에어브리지(40)는 작업성 개선효과가 있다.

한편 본 실시예에서는 제 2급전선(21)의 양단부를 연결하는 연결 부재로 에어브리지(40)를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 도 7과 같이 한 쌍의 비어홀(17)과 연결 패턴(19)을 이용하여 제 2급전선(21)의 양단부를 연결할 수도 있다.

도 7은 도 2a의 에어브리지를 대신하는 연결 패턴(19)을 보여주는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 제 2급전선(21)의 양단부에 인쇄회로기판(10)을 관통하게 한 쌍의 비어홀(17)이 형성된다. 기판(10)의 하부면에 제 2급전선(21)의 양단부를 관통하는 한 쌍의 비어홀(17)에 의해 연결되는 연결 패턴(19)이 형성되어 있다. 즉 인쇄회로기판(10)의 하부면에 형성된 연결 패턴(19)에 의해 제 2급전선(21)의 양단부는 한 쌍의 비어홀(17)을 매개로 연결된다. 이때 한 쌍의 비어홀(17)과 연결 패턴(19)은 인쇄회로기판(10) 상에 형성되는 다른 비어홀(16) 및 패턴과 함께 형성될 수 있다.

이와 같이 비어홀(17)과 연결 패턴(19)은 에어브리지(도 2a의 40)를 대신할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(100)를 안테나 케이스(50)에 설치하기 위한 구성요소를 살펴보자.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 지지대(60)를 사용하여 인쇄회로기판(10)과 안테나 케이스(50)에 각각 삽입하여, 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나(100)를 안테나 케이스(50)에 설치할 수 있다. 이뿐 아니라, 지지대(60)와 기판홀(70) 및 케이스홀(71)을 구비하면, 다른 종류의 인쇄회로기판(10) 기반의 안테나를 안테나 케이스(50)에 설치할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 기판홀(70)은 인쇄회로기판(10)에 지지대(60)를 삽입 고정하기 위해, 인쇄회로기판(10)을 관통하는 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 케이스홀(71)은 안테나 케이스(50)에 지지대(60)를 삽입 고정하기 위해, 안테나 케이스(50)를 관통하는 구멍을 형성할 수 있다.

지지대(60)는 안테나 케이스(50)에 형성된 케이스홀(71)에 삽입 고정하기 위한 케이스고정부(62), 케이스고정부(62)와 연결되고 인쇄회로기판(10)을 소정의 높이로 유지하는 지지축(63), 지지축(63)과 연결되고, 인쇄회로기판(10)에 형성된 기판홀(70)에 삽입 고정하기 위한 기판고정부(62)를 포함한다.

케이스고정부(61)와 기판고정부(62)는 삽입촉(65)과 디스크(66)를 포함하여 구성된다. 케이스고정부(61)와 기판고정부(62)은 삽입되는 위치가 다를 뿐 같은 형태이다. 케이스고정부(61)와 기판고정부(62)에 구비된 삽입촉(65)과 디스크(66)의 크기는 설치되는 면적에 따라 다를 수 있다.

삽입촉(65)은 쐐기 형태로 삽입될 때 구부릴 수 있고, 삽입된 후 쐐기 형태가 복원되어 삽입된 인쇄회로기판(10)이나 안테나 케이스(50)를 지지될 수 있도록 강성과 탄성이 있는 재료로 가공된다.

디스크(66)는 삽입촉(65)과 연결된 디스크(66) 형태로 삽입촉(65)이 삽입되고, 안테나 케이스(50) 또는 인쇄회로기판(10)을 지지하는 역할을 한다. 한편, 삽입촉(65)은 지지축(63)을 중심으로 회전시켜, 적어도 하나의 삽입촉(65)을 형성하여 삽입 후 인쇄회로기판(10)과 안테나 케이스(50)를 체결한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중 편파 다이폴 안테나의 전파 특성을 살펴보면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 +45도 편파 광대역 특성을 갖는 정재파비를 도시한 그래프이다. 또한, 도 9은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 -45도 편파 광대역 특성을 갖는 정재파비를 도시한 그래프이다. 는 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 분리도 특성을 도시한 그래프이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 +45도 수평 패턴을 도시한 그래프이다. 수평 빔패턴은 빔편차가 62 내지 66도이며 광대역 주파수를 구현할 수 있고, 다이폴의 말단을 구부림으로써 빔 편차가 적게 발생하여 전파의 전기적 특성이 개선된다.

도 12은 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 X-pol 패턴을 도시한 그래프이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나는 인쇄회로기판에 발룬이 구비되는 이중편파 다이폴 안테나를 개발함으로 안테나의 설계에 필요한 부피가 작아지고, 전파의 지향성과 전기적 특성을 개선된다.

또한, 인쇄회로기판 상에 구비된 급전선이 에어브리지 형태로 구비되어 급전과정에서 전기 신호의 간섭현상이 감소하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나는 CPR 특성을 개선하기 위해서, 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 플로팅 플레이트(110.201)를 설치할 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다. 도 14는 도 13의 단면도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중편파 다이폴 안테나(400)의 인쇄회로기판(10)으로는 도 5에 도시된 이중편파 다이폴 안테나의 인쇄회로기판과 동일하기 때문에, 플로팅 플레이트(110; floating plate)를 중심으로 설명하면 다음과 같다.

플로팅 플레이트(110)은 직선 형태의 유전체판(111)의 일면에 금속 소재의 패드(113)가 양쪽으로 분할되어 형성된 구조를 갖는다. 플로팅 플레이트(110)는 인쇄회로기판(10) 위에 절연성의 지지대(160)를 매개로 플로팅된 구조를 갖는다. 플로팅 플레이트(110)는 인쇄회로기판(10)의 중심에 대해서 십자형으로 형성된 다이폴의 중심을 가로지르도록 배치된다. 또한 지지대(160)은 인쇄회로기판(10)에 패턴이 형성되지 않는 영역에 설치될 수 있다. 또한 플로팅 플레이트(110)의 복수의 패드(113)는 제1 및 제2 다이폴이 형성되지 않은 영역쪽으로 뻗어 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 이중편파 다이폴 안테나(400)는 플로팅 플레이트(110)을 구비함으로써, CPR 특성이 개선되는 것은 도 15a 및 도 15b의 안테나 패턴을 통하여 확인할 수 있다. 여기서 도 15a는 플로팅 플레이트(110)이 설치되지 않은 이중편파 다이폴 안테나(도 5의 200)이고, 도 15b는 도 13의 이중편파 다이폴 안테나(400)의 안테나 패턴을 보여주는 그래프이다.

도 15a 및 15b를 비교하면, 플로팅 플레이트(110)가 설치된 이중편파 다이폴 안테나(400)가 설치되지 않은 이중편파 다이폴 안테나와 비교하여 CPR 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다.

이러한 플로팅 플레이트(110)는 일자형으로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 16에 도시된 바와 같이, 플로팅 플레이트(210)은 십자형으로도 형성될 수 있다.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나의 평면도이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중편파 다이폴 안테나(500)는 십자형의 플로팅 플레이트(210)가 인쇄회로기판(10) 상에 지지대(260)를 매개로 플로팅되어 설치된 구조를 갖는다. 이때 플로팅 플레이트(210)는 인쇄회로기판(10)의 중심에 대해서 십자형으로 형성된 다이폴의 중심을 가로지르도록 배치되며, 다이폴과 서로 어긋나게 형성된다. 플로팅 플레이트(210)는 십자 형태의 유전체판(211)의 일면에 금속 소재의 패드(213)가 네 방향으로 분할되어 형성된 구조를 갖는다. 즉 플로팅 플레이트(210)는 네 방향으로 뻗어 있는 유전체판(211) 부분에 각각 형성된 구조를 갖는다.

한편 본 실시예에서는 플로팅 플레이트(110,210)이 일자형 또는 십자형으로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 플로팅 플레이트는 원형 또는 사각형 등 다양한 형태로 구현할 수 있다.

그리고 플로팅 플레이트(110,210)가 도 5의 이중편파 다이폴 안테나(200)에 적용된 예를 개시하였지만, 도 1 또는 도 6a에 따른 이중편파 다이폴 안테나(100,300)에 적용될 수 있음은 물론이다.

그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 인쇄회로기판 11: 제 1다이폴
12: 제 2다이폴 15: 접지부
16, 17: 비어홀 19 : 연결 패턴
20: 제 1급전선 21: 제 2 급전선
22: 계단형 방사소자 30: 심선홀
40: 에어브리지 41: 절연체기판
42: 제 1패턴 43: 제 2패턴
50: 안테나 케이스 60: 지지대
61: 케이스고정부 62: 기판고정부
63: 지지축 65: 삽입촉
66: 디스크 70: 기판홀
71: 케이스홀 80: 제 1이중편파 다이폴안테나부
90: 제 2이중편파 다이폴안테나부
100,200,300: 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나
110,210 : 플로팅 플레이트

Claims

인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된 제 1이중편파 다이폴안테나부;를 포함하며,
상기 제 1이중편파 다이폴안테나부는,
ㄷ자 양쪽 말단의 너비가 서서히 줄어드는 테이퍼 형태의 정합회로를 형성하여 발룬이 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 일면에 동박인쇄된 제 1다이폴;
상기 제 1다이폴과 같은 형태로, 상기 제 1다이폴의 길이방향에 대해 상기 인쇄회로기판의 중심을 축으로 90도 회전이동한 위치에 동박 인쇄된 제 2다이폴;
상기 인쇄회로기판의 일면에 형성되고 상기 제 1다이폴과 상기 제 2다이폴이 겹치는 부분에 형성된 접지부;
상기 제 1다이폴의 말단을 잇는 동박라인이 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성된 제 1급전선;
상기 제 2다이폴의 말단을 잇는 동박라인으로, 상기 제 1급전선을 중심으로 양단부가 근접하게 형성되고, 상기 양단부에 각각 적어도 하나의 비어홀이 형성된 제 2급전선;
상기 제 1급전선과 상기 제 2급전선에 급전신호를 전달하기 위한 케이블을 삽입하기 위해 상기 인쇄회로기판의 양면을 관통하는 형태로 형성된 심선홀;
상기 제 2급전선의 양단부를 전기적으로 연결하는 연결 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 일면에 반대되는 면에 상기 제 1이중편파 다이폴안테나부와 방사면을 공유하지 않는 형태로 형성되며, 상기 제 1이중편파 다이폴안테나부와 같은 형태를 갖는 제 2이중편파 다이폴안테나부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 제 1급전선과 상기 제 2급전선은,
마이크로 스트립라인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 연결 부재는,
상기 제 2급전선의 양단부에 구비된 비어홀에 접합되는 와이어 형태의 에어브리지인 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 연결 부재는,
상기 인쇄회로기판의 일면에 부착되어 상기 제 2급전선의 양단부를 덮는 형태의 절연체기판;
상기 절연체기판의 상부에 형성되는 제 1패턴;
상기 절연체기판의 양측면에 형성되어 상기 제 2급전선의 양단부와 상기 제 1패턴을 전기적으로 연결하는 제 2패턴;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 연결 부재는,
상기 제 2급전선의 양단부에서 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성된 한 쌍의 비어홀;
상기 인쇄회로기판의 하부면에 형성되며, 상기 한 쌍의 비어홀을 매개로 연결되는 연결 패턴;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은,
타원형, 원형, 삼각형, 또는 사각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 접지부는,
상기 접지부에 양측면을 관통하는 복수의 구멍을 형성하여 반대면과 전기적으로 연결된 복수의 비아홀;
을 포함하며 상기 비아홀로 인한 접지능력이 향상되는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 제 1다이폴과 상기 제 2다이폴의 말단은,
너비가 다른 두 개의 직사각형 형태의 동박이 연결된 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판과 안테나 케이스에 각각 삽입 고정하여, 설치할 지지대;
상기 지지대를 상기 인쇄회로기판에 삽입 고정하기 위해 상기 인쇄회로기판의 양면을 관통하는 구멍을 상기 인쇄회로기판의 일면에 형성한 적어도 하나의 기판홀;
상기 지지대를 상기 안테나 케이스에 삽입 고정하기 위해 상기 안테나 케이스를 관통하는 구멍을 상기 안테나 케이스의 일면에 형성한 적어도 하나의 케이스홀;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 10항에 있어서,
상기 지지대는,
상기 지지대를 안테나 케이스에 형성된 상기 케이스홀에 삽입 고정되는 케이스고정부;
상기 안테나 케이스고정부와 연결되고 상기 인쇄회로기판을 소정의 높이로 유지하는 지지축;
상기 지지축과 연결되고, 상기 인쇄회로기판에 형성된 상기 기판홀에 삽입 고정되는 기판고정부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 11항에 있어서,
상기 케이스고정부와 상기 기판고정부는,
쐐기 형태로 삽입될 때 구부릴 수 있고, 삽입된 후 지지될 수 있도록 강성과 탄성이 있는 재료로 가공된 삽입촉;
상기 삽입촉과 연결되고 디스크 형태로 상기 안테나 케이스 또는 상기 인쇄회로기판을 지지하는 형태로 가공된 디스크;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판 기반의 이중편파 다이폴 안테나.
제 12항에 있어서,
상기 삽입촉은,
상기 지지축을 중심으로 회전시켜 적어도 하나의 삽입촉을 형성한 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판의 이중편파 다이폴 안테나.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 상부에 지지대를 매개로 플로팅되며, 상기 인쇄회로기판의 중심에 대해서 십자형으로 형성된 상기 제1 및 제2 다이폴의 중심을 가로지르는 방향으로 형성된 플로팅 플레이트;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판의 이중편파 다이폴 안테나.
제14항에 있어서, 상기 플로팅 플레이트는,
유전체판;
상기 유전체판의 상부에 형성된 금속 소재의 복수의 패드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판의 이중편파 다이폴 안테나.
제15항에 있어서,
상기 플로팅 플레이트의 복수의 패드는 상기 제1 및 제2 다이폴이 형성되지 않은 영역쪽으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판의 이중편파 다이폴 안테나.
제15항에 있어서, 상기 플로팅 플레이트는,
일자형, 십자형, 원형 또는 사각형인 것을 특징으로 하는 발룬 내장형 인쇄회로기판의 이중편파 다이폴 안테나.