KR101415747B1 - 광대역 안테나 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광대역 안테나 구조물에 관한 것으로, 일정 면적의 도체 재질로 구성되어 수평 배치되는 접지 반사부, 상기 접지 반사부의 상부 방향으로 점진적으로 면적이 감소되는 판재 형태의 날개부들이 상기 접지 반사부의 전면 중심부를 기준으로 배치되데 중심부들이 전기적으로 교차 연결되는 방사 소자 모듈, 상기 방사 소자 모듈의 교차 영역 중 일정 지점과 상기 접지 반사부의 일정 지점을 접지하는 단락부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물의 구성을 개시한다.

Description

광대역 안테나 구조물{The Structure of Antenna For wide-band}
본 발명은 다양한 대역을 커버할 수 있는 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 주파수 대역뿐만 아니라 다양한 대역에서도 양호한 안테나 성능을 제공할 수 있는 광대역 안테나 구조물에 관한 것이다.
개인 휴대전화의 보편화와 최근 스마트폰 및 타블렛 PC의 보급 증가로 통화 및 무선인터넷을 위한 전파 사용량이 급증하고 있다. 또한 언제 어디서나 전화 및 인터넷을 사용하려는 고객들의 요구와 통신속도, 통화품질에 대한 고객들의 요구가 높아지고 있는 실정이다. 특히 사용자들은 건물 같은 실내뿐만 아니라 실외에서, 기존의 기지국 및 이동통신용 중계기로부터 거리가 멀거나 지형지물에 의해 전파가 잘 전달되지 않는 음영지역 등에서도 적절한 통화 품질을 요구하고 있다.
이러한 고객들의 요구에 부응하기 위하여 각 통신사들은 음영지역에 기지국 및 이동통신용 중계기를 추가로 설치하고 있다. 또한 고객들이 사용하는 단말기는 사용하는 주파수 대역이 다양할 수 있다. 즉 고객들이 사용하는 단말기는 WAN, WIFI, 근거리 무선 등 대형 기지국 기반의 이동통신 방식뿐만 아니라 다양한 무선 통신 방식을 지원할 수 있는데, 각 통신 방식에서 사용되는 주파수 대역은 서로 상이한 특징이 있다.
한편 단말기가 멀티태스킹을 지원하는 상황에서 고객들은 다양한 통신 방식들을 종합적으로 이용하기를 원하기 때문에 상술한 다양한 통신 방식을 지원할 수 있는 설비들이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 다양한 통신 방식을 지원하기 위한 설비를 설치하고 있으나, 안테나 등을 설치할 수 있는 공간이 제한적이어서 공간 확보에 어려움이 크며, 또한 다양한 통신 방식 지원을 위하여 각 통신 방식에 따른 다양한 안테나들을 설치해야 하기 때문에 그에 따른 비용 또한 큰 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 광대역 지원이 가능한 광대역 안테나 구조물을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일정 면적의 도체 재질로 구성되어 수평 배치되는 접지 반사부, 상기 접지 반사부의 상부 방향으로 점진적으로 면적이 감소되는 판재 형태의 날개부들이 상기 접지 반사부의 전면 중심부를 기준으로 배치되데 중심부들이 전기적으로 교차 연결되는 방사 소자 모듈, 상기 방사 소자 모듈의 교차 영역 중 일정 지점과 상기 접지 반사부의 일정 지점을 접지하는 단락부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물의 구성을 개시한다.
여기서 상기 접지 반사부의 중심부 배부에 배치되며 상기 방사 소자 모듈과 임피던스 정합을 이루며 신호를 급전하는 급전부 및 케이블 또는 커넥터를 더 포함할 수 있다.
한편 상기 방사 소자 모듈은 중심부가 상호 교차 연결되는 4개의 방사 소자부를 포함하며, 상기 각 방사 소자부는 상기 접지 반사부의 중심부에서 상기 접지 반사부의 전면 방향으로 점진적으로 면적이 확대되는 형상으로 마련되는 돌출부, 상기 돌출부에 연이어 형성되데 상기 돌출부의 장축 길이보다 긴 길이와 면적을 가지되 상부쪽으로 갈수록 점진적으로 면적이 줄어드는 절단 구조의 방사체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 4개의 방사 소자부 중 어느 하나는 상기 방사체의 가장자리 영역에 배치되어 상기 접지 반사부에 접촉되는 접지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방사 소자 모듈은 중심부가 직교 교차하는 2개의 방사판을 포함하며, 상기 각 방사판은 상기 접지 반사부의 중심부에서 상기 접지 반사부의 전면 방향으로 점진적으로 면적이 확대되는 형상으로 마련되는 돌출부, 상기 돌출부에 연이어 형성되데 상기 돌출부의 장축 길이보다 긴 길이와 면적을 가지되 상부쪽으로 갈수록 점진적으로 면적이 줄어드는 절단 구조의 방사체를 포함할 수 있다.
여기서 상기 방사판 중 어느 하나의 가장자리에 배치되어 상기 접지 반사부와 접촉되는 접지부를 더 포함할 수 있고, 상기 방사판들 중 적어도 하나는 수직 중심부 상에서 일정 길이와 폭을 가지도록 형성되는 홈을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 단락부는 상기 접지부가 배치되는 방사 소자부와, 상기 접지부가 배치되는 방사 소자부와 인접해 있는 다른 방사 소자부 사이 또는 접지부가 배치되는 방사판의 일측과, 상기 접지부가 배치되는 방사판의 일측과 인접해 있는 다른 방사판의 일측면 사이 영역에 배치되며, 특히 상기 사이 영역의 45도 영역에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 광대역 안테나 구조물은 소형이면서도 다양한 대역의 주파수를 커버할 수 있을 뿐만 아니라 주파수 우수한 주파수 성능을 제공한다.
이에 따라 본 발명의 광대역 안테나 구조물은 추가적인 안테나의 배치 없이 하나의 광대역 안테나 설치만으로도 다양한 대역폭을 커버할 수 있는 안테나 설치 비용을 절약할 수 있으며, 안테나 설치 공간을 효율적으로 이용할 수 있도록 지원한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물의 전면을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물의 측면 사시를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물의 투시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물의 투시도.
도 5는 본 발명의 광대역 안테나 구조물의 방사 소자 모듈의 구성 형태를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물의 Log Mag 특성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물의 정재파비 특성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 광대역 안테나 구조물의 고주파수 대역의 수평 빔 패턴을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 광대역 안테나 구조물의 저주파수 대역의 수평 빔 패턴을 나타낸 도면.
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 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물(10)의 외관을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물(10)의 투시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 급전부(110)와 케이블(120), 접지 반사부(130), 방사 소자 모듈(140), 단락부(150) 및 레이돔(160)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 급전부(110)와 케이블(120)은 후술하겠지만 커넥터 구조로 대체될 수도 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 접지 반사부(130) 상에 방사 소자 모듈(140)이 4개의 방사 소자부로 구성되고, 각각 십자 형태로 상호 직교되도록 배치된다. 그리고 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 상술한 방사 소자 모듈(140)의 연결부 중 일정 지점과 접지 반사부(130)의 일정 지점을 잇는 단락부(150)를 더 마련함으로써, 지원 가능한 주파수 대역폭의 증가 및 양호한 주파수 성능을 지원한다. 이와 같은 구조의 광대역 안테나 구조물(10)은 방사 소자 모듈(140)이 버섯 구조, 우산 구조 또는 항아리 구조를 채용하기 때문에 다양한 주파수 대역을 커버할 수 있으면서, 구조가 견고하고 안정적인 형태를 가진다.
급전부(110)는 접지 반사부(130) 상에 배치된 방사 소자 모듈(140)에 특정 주파수 대역의 신호를 급전하는 구성이다. 이러한 급전부(110)는 접지 반사부(130)의 중앙 하부에 배치되며, 케이블(120)에 연결되어 케이블(120)로부터 공급되는 신호를 접지 반사부(130) 상에 배치된 방사 소자 모듈(140)에게 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 급전부(110)는 신호 전달을 위하여 일정 크기의 임피던스 값을 가지는 형태로 구성될 수 있다.
케이블(120)은 급전부(110)의 일측과 접속되는 일정 길이의 도선과 도선을 감싸는 절연부를 포함하여 구성된다. 이러한 케이블(120)은 방사 소자 모듈(140)이 상호 접촉된 형태로 접지 반사부(130) 상에 배치되는 환경에서, 접지 반사부(130)의 중앙에 전기적으로 접속될 수 있다. 케이블(120)은 멀티 밴드 지원을 위하여 신호 송수신들의 신호들이 송신 및 수신될 수 있도록 지원한다. 이때 케이블(120)은 방사 소자 모듈(140)의 임피던스 정합을 지원하는 형태로 구성될 수 있다.
추가로 접지 반사부(130) 하부 표면 또는 하부 일정 위치에는 설계자의 설계 의도에 따라 방사 소자 모듈(140)을 통하여 송수신하고자 하는 신호의 전달을 위한 신호라인과 신호 라인과 연결되는 신호 공급부 예를 들면 신호 송수신기 등이 더 배치될 수 있다. 상기 신호 송수신기는 케이블(120)을 통해 방사 소자 모듈(140)에 신호 공급 및 방사 소자 모듈(140)의 신호 수신을 지원한다.
접지 반사부(130)는 광대역 안테나 구조물(10)의 횡 면적 중 가장 큰 면적을 가지며 이에 따라 광대역 안테나 구조물(200)에 포함되는 방사 소자 모듈(140)의 수평면적 전체를 커버할 수 있는 형태로 형성 및 배치될 수 있다. 이러한 접지 반사부(130)는 방사 소자 모듈(140)의 접지를 지원하며, 방사 소자 모듈(140)의 신호 반사를 지원할 수 있다. 한편 본 발명의 접지 반사부(130)의 형태는 원형의 형상으로 마련되는 것을 도시하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 접지 반사부(130)는 앞서 설명한 바와 같이 방사 소자 모듈(140)의 접지와 신호 반사를 지원하는 구성으로서 안정적인 신호 반사와 모듈 접지 지원을 위하여 방사 소자 모듈(140)의 가장 큰 횡단면을 커버할 수 있는 면적을 가지는 형태로만 구성되어도 무방하다.
이에 따라 접지 반사부(130)의 형태는 가장자리의 형태가 다각형이나 타원형의 형상으로도 제작 가능하다. 다만 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 방사 소자 모듈(140)이 배치된 접지 반사부(130)를 덮는 레이돔(160)이 형성되는데 이 레이돔(160)이 적적하게 해당 구조물을 감쌀 수 있도록 접지 반사부(130)의 형상이 마련될 수 있다. 이러한 접지 반사부(130)는 접지 기능 지원을 위한 금속성 재질 또는 접지가 가능한 재질로 마련될 수 있다. 적절한 전파 반사를 위하여 표면 처리가 수행될 수 있다. 접지 반사부(130)는 PCB, 알루미늄 도금 및 황동판 등의 도체로 구성될 수 있다.
접지 반사부(130) 전면에는 방사 소자 모듈(140) 중 하나의 방사 소자부 일측이 접지되며, 또한 방사 소자 모듈(140)이 직교하도록 배치된 상태에서 방사 소자 모듈(140)의 교차점 중 일부 지점과 연결되는 단락부(150)의 타측이 접지된다. 여기서 접지 반사부(130) 중심부에는 방사 소자 모듈(140)의 돌출부(3)가 전기적으로 절연되도록 일정 유전체 재질의 구조물이 배치될 수 있다. 그리고 접지 반사부(130) 중심부에는 후면에 배치되는 급전부(120)가 방사 소자 모듈(140)가 전기적으로 연결되기 위하여 중앙홀이 형성될 수 있다. 결과적으로 급전부(120)와 연결되는 신호 라인은 접지 반사부(130)의 중앙홀을 전기적으로 절연된 상태에서 관통하여 방사 소자 모듈(140)의 돌출부(3)와 연결된다. 접지 반사부(130)의 중앙에 배치되는 유전체 재질의 구조물은 방사 소자 모듈(140)의 안정적인 배치 및 지지를 위하여 고무 재질이나, 돌출부(3)가 삽입되는 홈이 마련된 플라스틱 재질 등 다양한 형태로 마련될 수 있다.
방사 소자 모듈(140)은 650MHz ~ 3000MHz 사이의 주파수 전 대역에 걸쳐 양호한 특성을 제공할 수 있도록 판형의 제1 내지 제4 방사 소자부(141, 142, 143, 144)가 상호 직교하도록 배치되며, 직교 교차부에서 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 각 방사 소자부들(141, 412, 143, 144)은 접지부(14)를 포함하는 구성만을 제외하고 동일한 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 방사 소자 모듈(140)은 열십자형 구조에 PCB 애칭구조 및 PCB, 동판, 알루미늄 도금 등의 재질로 절단구조로 구성될 수 있다. 여기서 방사 소자 모듈(140)이 열십자 구조에 만나는 지점은 납땜에 의해 부착되는 납땜 구조가 채용될 수 있다.
제1 방사 소자부(141) 및 제4 방사 소자부(144)를 예를 들어 설명하면, 제1 방사 소자부(141)는 접지 반사부(130)의 중앙부에 접속 고정되는 돌출부(3), 돌출부(3)에 연장되어 형성되데 일정 방상면을 가지는 방사체(4)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 돌출부(3)는 접지 반사부(130)의 중앙을 중심으로 급전부(110)가 배치되는 방향의 역방향으로 점진적으로 면적이 넓어지는 형태로 구성될 수 있다. 돌출부(3)는 방사 소자부가 접지 반사부(130) 표면으로부터 일정 높이만큼 이격되도록 지지하면서, 급전부(110)에서 전달된 신호를 방사체(4) 상에 용이하게 확산할 수 있도록 지원할 수 있다. 돌출부(3)의 역 방향으로 넓어지는 형상을 가지는 모양은 급전부(110)에서 전달된 신호를 방사체(4)로 보다 용이하게 확산시킬 수 있도록 지원하며, 또한 방사체(4)가 수집한 신호를 급전부(110)로 보다 용이하게 집산시킬 수 있도록 전류 신호의 원활한 대류를 지원할 수 있다.
돌출부(3)와 연이어져 형성되는 방사체(4)는 돌출부(3)의 최대 폭보다 넓은 폭을 가지는 하부가장자리에서 급전부(110) 배치 역방향으로 점진적으로 면적이 감소되는 형태로 마련될 수 있다. 즉 방사체(4)는 버섯 형상 또는 역방향의 항아리 형상의 일단면과 같이 상부면이 하부면에 비하여 폭이 좁은 판재 형상으로 형성될 수 있다.
제4 방사 소자부(144)는 제1 방사 소자부(141)와 동일한 형상으로 마련되데, 하부 가장자리 바깥쪽에 접지부(14)가 마련될 수 있다. 이러한 접지부(14)는 방사체(4)의 하부 가장자리 바깥쪽에 일정 면을 가지며 형성되며 실질적으로 돌출부(3)의 높이와 동일한 높이를 가지며 형성되어 접지 반사부(130)의 표면과 접촉될 수 있다. 접지부(14)와 접지 반사부(130)의 접지를 위하여 추가 구조물이나 추가 공정 예를 들면 납땜이 이용될 수 있다.
단락부(150)는 방사 소자 모듈(140)의 교차점 중 일정 영역과 접지 반사부(130)의 일정 지점을 단락시켜 방사 소자 모듈(140)의 접지점을 추가하는 구성이다. 이러한 단락부(150)는 방사 조사 모듈(140)의 접지점 추가를 통하여 방사 소자 모듈(140)이 보다 다양한 멀티 밴드를 커버할 수 있도록 지원할 수 있다. 이러한 단락부(150)는 두 개의 방사 소자부들 예를 들어 제1 방사 소자부(141)와 접지부(14)가 마련된 제4 방사 소자부(144) 사이의 교차점과 접지 반사부(130) 상의 일정 지점을 상호 접지시킨다. 단락부(150)의 형상은 제1 방사 소자부(141)의 테두리와 유사한 형상 예를 들면 "r"자 형상으로 마련될 수 있으며, 일정 두께와 면을 가지며 형성될 수 있다.
단락부(150)가 배치되는 위치는 제1 방사 소자부(141) 및 제4 방사 소자부(144)의 사잇각 중심 예를 들어 45도 지점이 될 수 있다. 단락부(150)가 접촉되는 제1 방사 소자부(141) 및 제4 방사 소자부(144)의 교차점의 높이는 커버하고자 하는 멀티 밴드의 종류에 따라 다양하게 정의될 수 있으며, 양호한 전류 신호의 대류를 위하여 전체 높이의 절반 이상에서 최대 높이 이하 중 특정 지점이 선택될 수 있다.
도시된 도면에서는 단락부(150)가 제1 방사 소자부(141) 및 제4 방사 소자부(144)의 교차점 최대 높이에 근접한 지점이 선택된 것을 나타낸 것이나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상술한 설명에서는 접지부(14)가 있는 제4 방사 소자부(144)에 인접되는 영역에 단락부(150)가 배치되는 것을 나타내었지만 본 발명의 단락부(150)는 다양한 멀티 밴드 지원을 위하여 다른 영역 예를 들어 제1 방사 소자부(141)와 제2 방사 소자부(142) 사이 또는 제2 방사 소자부(142)와 제3 방사 소자부(143) 사이에 배치될 수도 있다. 즉 주파수 대역 변화가 필요한 경우 단락부(150)의 배치 위치가 변경될 수도 있다.
레이돔(160)은 방사 소자 모듈(140) 및 접지 반사부(130)를 덮도록 구성되어, 눈, 비, 바람 등의 기상현상 및 물리적인 충격 등 외부 환경으로부터 안테나를 비롯한 회로를 보호하며, 전자파를 투과시켜 위성통신 신호에 대하여 전파의 투명성을 유지시켜주는 역할을 수행한다. 이러한 레이돔(160)은 외부로부터의 이물질 유입은 방어하면서 내부 방사 소자 모듈(140)의 전파 발산을 지원할 수 있는 재질 예를 들어 플라스틱 재질 등으로 형성될 수 있다.
레이돔(160)의 개구부는 접지 반사부(130)의 테두리와 체결되기 위하여 접지 반사부(130)의 테두리 형상과 유사한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어 레이돔(160)의 개구부는 접지 반사부(130)가 원형으로 형성되는 경우 해당 원형을 감쌀 수 있는 형상으로 마련될 수 있다. 이와 유사하게 접지 반사부(130)의 가장자리 형상이 사각형 등 다각형의 형상으로 마련되는 경우 레이돔(160)의 개구부는 접지 반사부(130)의 다각형 가장자리를 감쌀 수 있는 형상으로 마련될 수 있다. 한편 레이돔(160)의 깊이는 방사 소자 모듈(140)의 최대 높이 이상으로 형성될 수 있다. 또한 레이돔(160)은 방사 소자 모듈(140)을 덮을 수 있도록 방사 소자 모듈(140)의 형상에 대응하는 형상 예를 들면 내부가 버섯 모양으로 형성될 수 있다.
한편 상술한 설명에서는 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)에 케이블(120)이 적용되는 구조를 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 케이블(120)을 대체하여 커넥터가 연결되는 구조로 변용될 수도 있다. 도 4에서는 접지 반사부(130) 하부에 급전부(110)와 케이블(120) 배치 구조를 제거하고 급전 기능의 커넥터(170)가 배치된 형태를 개략적으로 나타낸 것이다. 이와 같은 구조의 광대역 안테나 구조물(10)은 커넥터(170)를 이용하여 특정 구조물 예를 들면 신호 송수신기에 삽입 및 삽탈할 수 있어 보다 양호한 안테나 설치 및 제거 작업을 수행할 수 있도록 지원한다.
또한 상술한 설명에서는 방사 소자 모듈(140)이 4개의 방사 소자부들(141, 412, 143, 144)을 직교하여 배치하는 것을 예로 하여 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 방사 소자 모듈(140)은 두 개의 방사판을 사로(?) 직교하도록 배치하여 구성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 방사 소자 모듈(140) 구성을 설명하기 위한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 방사 소자 모듈(140)은 도시된 바와 같이 2개의 방사판들(30, 40)로 구성될 수 있다. 여기서 제1 방사판(30)은 중앙 하부에 반원형 또는 반타원형의 제1 돌출부(31)가 배치되고, 제1 돌출부(31)의 장축 직경보다 긴 길이를 가지는 돔 형상의 일정 면적의 제1 방사체(33)가 제1 돌출부(31)에 연이어져 구성될 수 있다. 이때 제1 돌출부(31)는 제1 방사체(33)의 중심 하부에 배치된다. 제1 방사체(33)는 상부쪽이 둥근 돔 형상으로 마련될 수 있다. 제1 방사체(33)는 중심을 가로지르는 제1 홈(35)이 마련될 수 있으며, 제1 홈(35)은 제1 방사체(33)의 상부에서 제1 돌출부(31)가 형성된 하부 방향으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 홈(35)은 일정 깊이 예를 들어 제1 방사체(33) 면과 제1 돌출부(31) 면까지 모두 포함한 전체 면 중 가장 긴 수직축의 절반 이상으로 형성될 수 있다. 제1 홈(35)의 폭은 제2 방사판(40)의 두께 이상으로 형성될 수 있다.
제2 방사판(40)은 제1 방사판(30)과 유사하게 중앙 하부에 반원형 또는 반타원형의 제2 돌출부(32)가 배치되고, 제2 돌출부(32)의 장축 직경보다 긴 길이를 가지는 돔 형상의 일정 면적을 가지는 제2 방사체(34)가 제2 돌출부(32)에 연이어져 구성될 수 있다. 여기서 제2 돌출부(32) 역시 제2 방사체(34)의 하부 중심에 배치될 수 있다. 제1 방사판(30) 및 제2 방사판(40)은 판형으로 구성된다. 제2 방사체(34)는 제1 방사체(33)와 동일하게 상부쪽이 둥근 돔 형상으로 마련될 수 있다. 특히 제2 방사판(40)은 제2 방사체(34)의 일정 영역에 접지부(14)가 배치될 수 있다. 접지부(14)는 제2 방사판(40)의 모서리 영역에 일정 면을 가지며 형성될 수 있다. 실질적으로 접지부(14)는 제2 돌출부(32)의 단축 직경과 유사하게 형성될 수 있다. 제2 방사체(34) 일측에도 제2 홈(36)이 형성될 수 있다. 제2 홈(36)은 제2 돌출부(32)의 단축 직경을 가로 지르며 제2 방사체(34)의 중심부 중 일정 깊이만큼 형성될 수 있다. 예를 들어 제2 홈(36)은 제2 돌출부(32) 및 제2 방사체(34)의 중심부를 관통하여 형성되데 전체 길이의 절반 이상으로 형성될 수 있다. 제2 홈(36)의 폭은 제1 방사판(30)의 두께 이상으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 가지는 본 발명의 방사 소자 모듈(140)은 제1 방사판(30)의 제1 돌출부(31) 중심을 접지 반사부(130) 중심점에 고정한 후, 제1 방사체(33)에 형성된 제1 홈(35)에 제2 방사체(34)의 제2 홈(36)을 삽입하여 형성될 수 있다. 제1 홈(35) 및 제2 홈(36)이 상호 교차하는 과정에서 제1 방사판(30)과 제2 방사판(40)은 중심부가 서로 직교하도록 배치된다. 제1 방사판(30) 및 제2 방사판(40)의 배치 이후 교차점에 땜질 등을 통하여 전기적으로 연결되도록 지원할 수 있다. 한편 상술한 설명에서는 제1 홈(35) 및 제2 홈(36)이 모두 형성되는 것을 예로하여 설명하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 제1 방사판(30) 및 제2 방사판(40) 중 적어도 하나에만 홈이 형성될 수 있으며, 홈이 형성되지 않는 방사판은 홈이 형성된 방사판에 중심이 직교하도록 배치될 수 있다.
접지부(14)가 마련된 제2 방사판(40)은 접지 반사부(130) 상에 놓인 후 접지부(14)와 접지 반사부(130) 사이에 접지를 위한 구조가 더 마련될 수 있다. 이를 위하여 접지 반사부(130) 상에 홀을 형성하고 상기 접지부(14)가 상기 홀을 관통하여 배치될 수도 있다. 이를 위하여 접지부(14)는 제2 돌출부(32)의 단축 직경보다 큰 길이를 가지며 마련될 수도 있다.
상술한 광대역 안테나 구조물(10)의 전파 특성을 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물(10)의 광대역 특성을 갖는 정재파비를 도시한 그래프이다. 또한, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물(10)의 S11 Log Mag를 나타낸 그래프이다.
도 6 및 도 7에서와 같이 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 650BMHz ~ 3000MHz 사이 다양한 주파수 대역에서 양호한 정재파비를 가짐을 알 수 있다. 특히 800MHz 사이에서 2700MHz 사이의 주파수 대역에서는 20dB를 넘는 정재파비를 제공함에 따라 이동통신 주파수 대역에서의 주파수 특성 또한 매우 양호하게 지원 가능함을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물(10)의 고주파수 대역의 복사 패턴을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광대역 안테나 구조물(10)의 저주파수 대역의 복사 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 본 발명의 광대역 안테나 구조물(10)은 고주파수 대역 또는 저주파수 대역에 관계없이 양호한 수평 빔 패턴을 제공함에 따라 광대역의 주파수를 하나의 안테나를 사용하여 커버할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 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 : 광대역 안테나 구조물
110 : 급전부
120 : 케이블
130 : 접지 반사부
140 : 방사 소자 모듈
150 : 단락부
160 : 레이돔
170 : 커넥터

Claims (10)

  1. 일정 면적의 도체 재질로 구성되어 수평 배치되는 접지 반사부;
    상기 접지 반사부의 상부 방향으로 점진적으로 면적이 감소되는 판재 형태의 날개부들이 상기 접지 반사부의 전면 중심부를 기준으로 배치되데 중심부들이 전기적으로 교차 연결되는 방사 소자 모듈;
    상기 방사 소자 모듈의 교차 영역 중 일정 지점과 상기 접지 반사부의 일정 지점을 접지하는 단락부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지 반사부의 중심부 배부에 배치되며 상기 방사 소자 모듈과 임피던스 정합을 이루며 신호를 급전하는 급전부 및 케이블;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접지 반사부의 중심부 배부에 배치되며 상기 방사 소자 모듈과 임피던스 정합을 이루며 신호를 급전하는 커넥터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사 소자 모듈은
    중심부가 상호 교차 연결되는 4개의 방사 소자부를 포함하며,
    상기 각 방사 소자부는
    상기 접지 반사부의 중심부에서 상기 접지 반사부의 전면 방향으로 점진적으로 면적이 확대되는 형상으로 마련되는 돌출부;
    상기 돌출부에 연이어 형성되데 상기 돌출부의 장축 길이보다 긴 길이와 면적을 가지되 상부쪽으로 갈수록 점진적으로 면적이 줄어드는 절단 구조의 방사체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 4개의 방사 소자부 중 어느 하나는
    상기 방사체의 가장자리 영역에 배치되어 상기 접지 반사부에 접촉되는 접지부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방사 소자 모듈은
    중심부가 직교 교차하는 2개의 방사판을 포함하며,
    상기 각 방사판은
    상기 접지 반사부의 중심부에서 상기 접지 반사부의 전면 방향으로 점진적으로 면적이 확대되는 형상으로 마련되는 돌출부;
    상기 돌출부에 연이어 형성되데 상기 돌출부의 장축 길이보다 긴 길이와 면적을 가지되 상부쪽으로 갈수록 점진적으로 면적이 줄어드는 절단 구조의 방사체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방사판 중 어느 하나의 가장자리에 배치되어 상기 접지 반사부와 접촉되는 접지부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 방사판들 중 적어도 하나는
    수직 중심부 상에서 일정 길이와 폭을 가지도록 형성되는 홈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  9. 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단락부는
    상기 접지부가 배치되는 방사 소자부와, 상기 접지부가 배치되는 방사 소자부와 인접해 있는 다른 방사 소자부 사이 또는 상기 접지부가 배치되는 방사판의 일측과, 상기 접지부가 배치되는 방사판의 일측과 인접해 있는 다른 방사판의 일측면 사이 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단락부는
    상기 사이 영역의 45도 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나 구조물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110017978A (ko) * 2009-08-17 2011-02-23 주식회사 에이스테크놀로지 소형 다중대역 옴니안테나
JP2011244244A (ja) 2010-05-19 2011-12-01 Denki Kogyo Co Ltd 偏波ダイバーシチアンテナ
JP2012104957A (ja) 2010-11-08 2012-05-31 Mitsubishi Cable Ind Ltd 広帯域アンテナ装置
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