KR101392499B1 - 주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나 - Google Patents

Abstract

나사탭 구조의 디스크 형태 안테나는 접지면과 디스크 방사기 간의 간격을 미세 튜닝할 수 있고, 제작 및 조립 오차를 줄여 소자간 전기적 특성 차이를 최소화 하고자 나사탭을 가진 중심 포스터와 접지면, 디스크 방사기를 제공한다.

Description

주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나{Simple-to-manufacture Antenna According to Frequency Characteristics}

본 발명은 다중빔 구성을 위해 많은 개수의 위상 배열 소자가 필요한 시스템에 주로 사용되는 디스크 형태 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스크의 크기와 급전 위치에 따라 안테나의 공진 주파수를 선택할 수 있도록 하여, 주파수 특성에 따라 사용이 용이하도록 한 안테나에 관한 것이다.

이동용 통신 서비스를 제공하기 위해서는 주파수 측면에서는 광대역 또는 다중대역 주파수 특성을 갖고, 서비스 영역에 있어서는 다중빔을 구현할 수 있는 안테나에 대한 요구가 커지고 있다.

이를 충족시키기 위해 위상배열소자를 급전부로 하는 반사판 안테나를 개발하려는 노력이 일어나고 있다. 위상배열 소자로 사용되는 각 개별 소자는 전기적으로 우수한 특성을 가져야 한다.

이를 위해 방사기를 디스크 형태로 제작하고, 디스크 방사기를 위한 지지구조를 두어 안테나를 구성시킨다. 디스크 지지구조는 낮은 손실 탄젠트(tan )를 갖는 유전체로 구성된 얇은 벽 구조의 파이프 형태로 하여 경량화를 추구하였다.

또한, 제작의 간소화를 위해 디스크 지지구조를 디스크 방사기의 크기와 위치에 따라 분리 제작 하였다. 종래기술에서는 이를 ‘upright(or pipe) socket’이라 명명하였다.

접지면, 최소 1개 이상의 디스크 방사기와 2개 이상의 소켓으로 구성된다. 첫 번째 소켓은 접지면 위 중앙에 위치시키고 첫 번째 소켓 위에 디스크 방사기를 두고 다시 2번 째 소켓을 순차적으로 두는 방식이다. 각 소켓은 동일하거나 다른 직경을 갖도록 구성할 수 있고, 모든 구성부는 접작체를 사용하여 조립한다.

이와 같은 방법은 다량의 개별 소자를 제작하는데 있어, 수작업이 많이 요구되며 접작체의 특성에 따라 내구성에 문제가 발생할 수도 있다. 많은 위상 배열 소자로 구성되는 시스템에 사용될 개별 소자는 제작이 용이하여, 여러 번의 제작에도 오차가 적고 특성이 동일한 제품을 개발할 수 있어야 한다.

그러기 위해서는 수작업을 최대한 피해야 한다. 이와 같은 문제점을 보완하기 위해 접작제를 사용하지 않고 조립만으로 디스크 형태 안테나 제작이 가능하도록 할 필요가 있다. 이는 다수개의 급전 소자가 제작되더라도 각 급전 소자마다 동일한 특성을 얻을 가능성을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 주파수가 변동되거나 광대역 또는 다중 대역 주파수가 요구되는 경우, 주파수 대역에 맞는 디스크 방사기만 가공하면 수월하게 디스크 형태 안테나를 완성시킬 수 있다.

다량으로 제작되는 급전 소자의 제작 오차를 줄일 수 있고, 접착 공정과 같은 수작업 과정을 생략할 수 있기 때문에 조립에 따른 오차도 줄일 수 있다.

또한, 디스크 형태 안테나는 요구 주파수 특성이 변화되었을 때 수월한 제작 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따른 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나는 결합홈을 갖는 원형구조로 이루어진 접지면, 접지면의 결합홈과 결합되어 접지면의 상부에 배치되는 방사부 및 접지면의 외측면과 결합되어 방사부를 포위하는 공진컵을 포함할 수 있다.

또한, 접지면은 나사탭을 수용하는 나사홈으로 이루어진 결합홈이 중앙에 형성된다.

또한, 방사부는 하부에 나사탭이 형성되어 상기 접지면의 결합홈과 결합되며, 접지면의 상부에 이격되어 배치된다.

또한, 방사부는 접지면의 상부에 이격되어 크기가 서로 다른 하나 이상 배치하여 동작 주파수를 조절할 수 있다.

또한, 공진컵은 접지면의 외측면 테두리를 따라 결합되어 신호의 지향방향에 맞추어 형성될 수 있다.

또한, 공진컵은 방사부가 내부에 매립되도록 포위하여 신호의 반사손실을 줄일 수 있다.

또한, 공진컵은 접지면에 수직방향으로 높이를 조절하여 형성할 수 있다.

또한, 접지면, 방사부 및 공진컵을 포함하는 디스크 형태 안테나를 다수개 배치하여 광대역 또는 다중대역 동작 주파수를 가지며, 다중빔을 구성할 수 있다.

요구 동작주파수에 따른 디스크 방사기의 크기를 선택할 수 있는 기준 그래프를 제공한다.

또한, 제작 및 조립 오차를 줄여 소자간 전기적 특성 차이를 최소화 하고자 나사탭을 가진 중심 포스터와 접지면, 디스크 방사기를 제공한다.

또한, 나사탭 구조의 디스크 형태 안테나는 접지면과 디스크 방사기 간의 간격을 미세 튜닝할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중빔을 구성하는 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위상 배열 소자로 사용되는 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나의 세부구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디스크 형태 안테나의 방사부 크기와 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중빔을 구성하는 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나(100)를 나타낸 도면이다.

도 1의 다중빔을 구성하는 디스크 형태 안테나(100)는 7개의 개별 안테나 소자로 구성된 일 양상에 불과하며, 시스템 요구사항에 따라 소자의 개수는 변동될 수 있다.

도 1에 제시된 바와 같이 동일한 구조의 급전 소자가 일정하게 사용되기 위해서는 제작의 개연성이 높아야 함은 당연할 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 도 2 및 도 3과 같은 디스크 형태 안테나 구조를 제안한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위상 배열 소자로 사용되는 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 디스크 형태 안테나는 접지면(200), 방사부(210) 및 공진컵(220)을 포함할 수 있다.

접지면(200)은 결합홈을 갖는 원형구조로 이루어진다.

방사부(210)는 접지면(200)의 결합홈과 결합되어 접지면(200)의 상부에 배치된다.

공진컵(220)은 접지면(200)의 외측면과 결합되어 방사부(210)를 포위한다.

접지면(200), 방사부(210) 및 공진컵(220)을 포함하는 디스크 형태 안테나를 다수개 배치하여 광대역 또는 다중대역 동작 주파수를 가지며, 다중빔을 구성할 수 있다.

도 3은 도 2의 디스크 형태 안테나의 기본 구조를 바탕으로 결합이 용이하고, 제작 방법이 수월한 구조를 제안한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이동용 통신 서비스를 위한 디스크 형태 안테나의 세부구조를 나타낸 도면이다.

접지면(200)은 나사탭을 수용하는 나사홈으로 이루어진 결합홈(301)이 중앙에 형성된다. 방사부(311, 312)는 하부에 나사탭(300)이 형성되어 접지면(200)의 결합홈(301)과 결합되며, 접지면(200)의 상부에 이격되어 배치된다.

디스크 형태 안테나의 접지면(200)과 방사부(311, 312)는 결합홈(301)에 의해 지지된다. 간단하고 제작/조립 오차를 줄이기 위해 결합홈(301)의 바깥쪽과 방사부(311, 312) 중심홀 내부에 나사탭(300)을 내어 제작한다.

방사부(311, 312)는 접지면(200)의 상부에 이격되어 크기가 서로 다른 하나 이상 배치하여 동작 주파수를 조절할 수 있다.

방사부의 개수는 동작 주파수에 의해 선택되므로 도 3에서의 방사부(311, 312)의 개수는 일 양상을 위해 2개를 보인 것이다. 나사탭(300)을 가지고 있는 방사부(311, 312)는 접지면(200)으로부터 이격되는 거리 조절도 자유롭게 이루어지기 때문에 미세 튜닝 또한 가능해 진다.

공진컵(220)은 접지면(200)의 외측면 테두리를 따라 결합되어 신호의 지향방향에 맞추어 형성된다. 또한, 공진컵(220)은 방사부(311, 312)가 내부에 매립되도록 포위하여 신호의 반사손실을 줄인다.

공진컵(220)은 접지면(200)에 수직방향으로 높이를 조절하여 형성한다.

방사부(311, 312)에 형성되는 공진컵(220)은 안테나의 지향도를 높이고 반사손실 특성을 개선하는 효과를 가지며, 그 높이에 따라 안테나의 특성이 변화되므로 높이에 따른 튜닝 효과를 얻을 수 있다.

앞서 설명한 바과 같이, 디스크 형태 안테나의 주파수 특성은 방사부의 크기에 의해 좌우된다.

이러한 방사부의 크기에 따른 안테나의 주파수 특성은 도 4에 나타난다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디스크 형태 안테나의 방사부 크기와 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.

주파수 1(Fr1)은 첫 번째 공진이 발생하는 주파수이고, 주파수 2(Fr2)는 두 번째 공진이 발생하는 주파수이다.

파장의 주기성 때문에 주파수 1(Fr1)과 주파수 2(Fr2)는 배수의 관계에 있게 된다. 주파수와 디스크의 크기를 파장과 비교하면, 디스크의 크기는 첫 번째 공진 파장에 비해 0.15₁, 두 번째 파장에 대해서는 0.28₂의 관계가 일반적으로 성립함을 도출할 수 있다.

디스크의 크기 및 개수는 이와 같은 공진 주파수와의 관계에 의해 결정할 수 있다. 즉, 이중 주파수 특성을 위해서는 방사부를 2개, 삼중 주파수 특성을 위해서는 방사부를 3개 사용할 수도 있다.

따라서, 요구 동작 주파수에 따라 적절한 크기의 방사부를 도 4와 같은 그래프를 통해 선택하고 나사탭이 있는 구조로 제작함으로써, 설계 소요시간과 제작/조립 오차를 줄일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

200 접지면
210 방사부
220 공진컵

Claims (9)

1. 나사홈으로 이루어진 결합홈이 중앙에 형성된 원형구조로 이루어진 접지면;
   하부에 나사탭이 형성되어 상기 접지면의 결합홈과 결합되며 상기 접지면의 상부에 상이하게 이격되어 배치되되, 서로 다른 크기로 형성되어 동작 주파수를 조절하는 다수의 방사부; 및
   상기 접지면의 외측면과 결합되어 상기 방사부를 포위하는 공진컵;을 포함하는 주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 공진컵은
   상기 접지면의 외측면 테두리를 따라 결합되어 신호의 지향방향에 맞추어 형성되는 주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 공진컵은
   상기 방사부가 내부에 매립되도록 포위하여 신호의 반사손실을 줄이는 주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 공진컵은
   상기 접지면에 수직방향으로 높이를 조절하여 형성하는 주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 접지면, 상기 방사부 및 상기 공진컵을 포함하는 디스크 형태 안테나를 다수개 배치하여 광대역 또는 다중대역 동작 주파수를 가지며, 다중빔을 구성하는 주파수 특성에 따라 용이하도록 제작되는 안테나.

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