KR101533088B1

KR101533088B1 - 안테나 구조체

Info

Publication number: KR101533088B1
Application number: KR1020140015748A
Authority: KR
Inventors: 윤태순; 김영수
Original assignee: 호남대학교 산학협력단
Priority date: 2014-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2015-07-02

Abstract

본 발명은 안테나 구조체에 관한 것으로서, 직육면체 형상으로 형성되며 일단이 개방된 내부공간을 갖는 도파관부분과, 도파관 부분의 개방된 일단으로부터 폭이 점진적으로 증가되게 형성된 혼형상의 플레어를 갖는 안테나부와, 안테나부의 도파관 부분 내에 설치되어 상기 도파관부분 외부로 노출되게 연장된 트랜지션핀과, 트랜지션핀과 연결된 동축케이블과, 동축케이블과 접속되어 안테나부로부터 수신된 신호로부터 직류신호를 정류하여 출력하는 정류부를 구비한다. 이러한 안테나 구조체에 의하면, 5.8GHz 주파수 신호에 대한 수신효율을 높일 수 있고 무선전력을 수신하기 위한 구조를 소형화 할 수 있는 장점을 제공한다.

Description

안테나 구조체{antenna structure}

본 발명은 안테나 구조체에 관한 것으로서, 상세하게는 혼 구조를 적용하여 무선 전력 수신효율을 높인 안테나 구조체에 관한 것이다.

안테나는 무선 통신시스템에서 신호 및 캐리어 주파수를 보내고 받는 중요한 소자이다. 이러한 안테나에 대한 연구는 무선 통신 시스템의 개발과 함께 신호 전력의 손실을 최소화하면서 송수신 할 수 있도록 개발, 발전되어 왔으며, 최근에는 소형, 경량화된 안테나가 연구되고 있다.

특히, 다양하게 개발되고 있는 여러 시스템을 동시에 하나의 안테나로써 구동시키기 위해 광대역의 주파수 영역에서 동작할 수 있는 안테나가 최근 개발되어 상용화되고 있다. 그런데, 다양한 무선 통신 시스템이 활용됨에 따라 때로는 특정 시스템에서 사용되고 있는 주파수 외에 다른 주파수도 안테나를 통해 시스템에 유입되어 시스템을 교란시키는 문제점이 있다.

즉, 안테나를 원하는 주파수만 송수신할 수 있도록 설계한다 하여도 주파수의 정수배에 해당하는 하모닉 주파수의 송수신이 발생하기 때문이다. 따라서, 원하는 주파수 외에 다른 주파수를 제거하는 여파기의 특성이 중요하며, 5.8GHz의 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 대역에서 하모닉 주파수는 제거되고 원하는 주파수만 송수신할 수 있는 안테나가 요구된다.

ISM 대역용 안테나는 국내 공개특허 제10-2005-0019471호 등 다양하게 게시되어 있다.

한편, 무선으로 송출되는 신호를 전력으로 변환할 수 있으면서 전력변환 효율이 좋은 안테나 구조가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 혼 구조를 적용하여 수신효율을 높이면서도 전력변환을 위한 구조를 소형화 할 수 있는 안테나 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 안테나 구조체는 직육면체 형상으로 형성되며 일단이 개방된 내부공간을 갖는 도파관부분과, 상기 도파관 부분의 개방된 일단으로부터 폭이 점진적으로 증가되게 형성된 혼형상의 플레어를 갖는 안테나부와; 상기 안테나부의 상기 도파관 부분 내에 설치되어 상기 도파관부분 외부로 노출되게 연장된 트랜지션핀과; 상기 트랜지션핀과 연결된 동축케이블과; 상기 동축케이블과 접속되어 상기 안테나부로부터 수신된 신호로부터 직류신호를 정류하여 출력하는 정류부;를 구비한다.

바람직하게는 상기 도파관부분의 가로길이는 50mm, 세로길이는 30mm, 높이는 15mm이고, 상기 트랜지션핀부분은 상기 도판관부분의 상단에서 하방으로 연장된 몸체와; 상기 몸체의 하단에서 상기 몸체보다 확장된 외경을 갖게 형성된 헤드;를 구비하고, 상기 몸체의 길이는 6.2mm, 상기 몸체의 지름은 2mm이고, 상기 헤드의 길이는 1mm, 상기 헤드의 지름은 4mm이다.

또한, 상기 플레어의 길이는 76mm이고, 상기 도파관부분의 연장선과 나란한 방향에 대해 45.5의 각도로 벌어진 형상으로 형성된다.

더욱 바람직하게는 상기 정류부는 일단이 상기 동축케이블의 종단과 접속되며 스트립형상으로 수평상으로 연장된 제1전송선로와; 상기 제1전송선로의 중간에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 방향으로 따라 상방으로 연장된 제1스터브부분과; 상기 제1전송선로상의 상기 제1스터부분과 대응되는 위치에서 하방으로 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 하방으로 연장된 제2스터브부분과; 상기 제1전송선로의 종단에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장된 제3스터브와부분과; 상기 제1전송선로의 종단에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 하방으로 연장된 제1중계선로와; 상기 제1중계선로의 연장방향을 따라 상기 제1중계선로와 이격되게 형성된 제2중계선로와; 상기 제2중계선로의 연장방향을 따라 상기 제2중계선로와 이격되게 형성된 제3중계선로와; 상기 제3중계선로의 중간에서 상기 제1전송선로와 나란한 방향을 따라 연장된 제2전송선로와; 상기 제2전송선로로부터 상기 제2전송선로의 연장방향을 따르는 중간에 상기 제2전송선로의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장된 제4스터브부분과; 상기 제2전송선로로부터 상기 제2전송선로의 연장방향을 따라 상기 제4스터브부분보다 더 이격되는 위치에서 상기 제2전송선로의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장된 제5스터브부분과; 상기 제1중계선로와 상기 제2중계선로 사이에 접속된 제1커패시터와; 상기 제2중계선로와 상기 제3중계선로 사이에 접속된 다이오드와; 상기 32중계선로의 종단에 접속된 제2커패시터;를 구비한다.

또한, 상기 제1전송선로의 길이는 10mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제1 및 제2스터브부분은 각각 길이는 3.8mm, 폭은 1.5mm이고, 상기 제3스터브부분의 길이는 4.1mmm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제1 및 제2중계선로의 길이는 2.1mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제3중계선로의 길이는 6.3mmm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제2전송선로의 길이는 28 내지 29mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제4스터부부분의 길이는 4.2mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제5스터브부분의 길이는 9mm, 폭은 2.1mm으로 형성된다.

본 발명에 따른 안테나 구조체에 의하면, 5.8GHz 주파수 신호에 대한 수신효율을 높일 수 있고 무선전력을 수신하기 위한 구조를 소형화 할 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 안테나 구조체를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 안테나부의 평면도이고,
도 3은 도 1의 안테나부의 측단면도이고,
도 4는 도 1의 정류부의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 구조체를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 안테나 구조체를 나타내 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 안테나 구조체(100)는 안테나부(110), 트랜지션핀(120), 동축케이블(130) 및 정류부(150)를 구비한다.

안테나부(110)는 도파관부분(112)과, 플레어(114)를 갖는 구조로 되어 있다.

도파관 부분(112)는 직육면체 형상으로 형성되며 일단이 개방된 내부공간을 갖는 구조로 되어 있고, 플레어(114)는 도파관 부분(112)의 사각 개구의 개방된 일단으로부터 폭이 점진적으로 증가되게 형성된 혼형상으로 되어 있다.

도파관부분(112)의 가로(S2) 길이는 50mm, 세로(S1) 길이는 30mm, 높이(h)는 15mm이고, 플레어(114)는 길이(S3)가 76mm이고, 도 2에 도시된 바와 같이 도파관부분(112)의 연장선(P)과 나란한 방향에 대해 사이각(k)이 45.5°의 각도로 벌어진 형상으로 형성되어 있다.

트랜지션핀(120)은 안테나부(110)의 도파관 부분(112) 내에 하방으로 연장되게 설치되어 도파관부분(112) 외부로 노출되어 동축케이블(130)과 커넥터(미도시)를 통해 접속되어 있다.

트랜지션핀(120)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 몸체(122)와 헤드(124)로 구분할 수 있다.

몸체(122)는 도판관부분(112)의 상단에서 하방으로 연장되고, 헤드(124)는 몸체(122)의 하단에서 몸체(122)보다 확장된 외경을 갖게 형상으로 형성되어 있다.

바람직하게는 몸체(122)의 길이는 6.2mm, 몸체(122)의 지름은 2mm이고, 헤드(124)의 길이는 1mm, 헤드(124)의 지름은 4mm가 되게 형성한다.

트랜지션핀(120)의 도파관부(112)의 측면(112a)으로부터의 이격거리는 10mm정도로 적용하면 된다.

이러한 안테나부(110) 및 트랜지션핀(120)은 도전성 금속소재로 형성하면 된다.

정류부(150)는 동축케이블(130)과 접속되어 안테나부(110)로부터 트랜지션핀(120)을 통해 수신된 신호로부터 직류신호를 정류하여 출력한다.

정류부(150)는 도 4를 참조하여 설명한다.

정류부(150)는 제1전송선로(151), 제1 내지 제5스터브부분(161 내지 165), 제1 내지 제3중계선로(171 내지 173), 제1 및 제2 커패시터(181)(182), 다이오드(185)를 구비한다.

정류부(159)는 테프론 소재의 기판(154) 위에 앞서 설명된 요소들이 도전소재로 마이크로스트립 형태로 형성되어 있다.

제1전송선로(151)는 일단이 동축케이블(130)의 종단과 접속되는 인입단(135)과 접속되어 직사각형의 스트립형상으로 수평상으로 연장되어 있다.

제1스터브부분(161)은 제1전송선로(151)의 중간에서 제1전송선로(151)의 연장방향과 직교하는 방향으로 따라 상방으로 연장되어 있다.

제2스터브부분(162)은 제1전송선로(151)상의 제1스터부분(161)과 대응되는 위치에서 하방으로 제1전송선로(151)의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 하방으로 연장되어 있다.

제3스터브부분(163)은 제1전송선로(151)의 종단에서 제1전송선로(151)의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장되게 형성되어 있다.

제1중계선로(171)는 제1전송선로의 종단에서 제3스터브분과 대응되는 위치에서 제1전송선로(151)의 연장방향과 직교하는 하방으로 연장되게 형성되어 있다.

제2중계선로(172)는 제1중계선로(171)의 연장방향을 따라 제1중계선로(171)와 이격되게 형성되어 있다.

제3중계선로(173)는 제2중계선로(172)의 연장방향을 따라 제2중계선로(172)와 이격되게 형성되어 있다.

제2전송선로(152)는 제3중계선로(173)의 중간에서 제1전송선로(151)와 나란한 방향을 따라 연장되게 형성되어 있고, 출력단자(190)와 접속되어 있다.

제4스터브부분(164)는 제2전송선로(152)로부터 제2전송선로(152)의 연장방향을 따르는 중간에서 제2전송선로(152)의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장되게 형성되어 있다.

제5스터브부분(165)는 제2전송선로(152)로부터 제2전송선로(152)의 연장방향을 따라 제4스터브부분(164)보다 더 이격되는 위치에서 제2전송선로(152)의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장되게 형성되어 있다.

제1커패시터(181)는 제1중계선로(171)와 제2중계선로(172) 사이에 접속되어 있다.

제1커패시터(181)는 충방전을 통해 입력신호의 전압을 증가시키는 체배용으로 적용된 것이다.

다이오드(185)는 제2중계선로(172)와 제3중계선로(173) 사이에 접속되어 있고, 쇼트키 다이오드가 적용되는 것이 바람직하다.

제2커패시터(182)는 일단이 제3중계선로(173)의 종단에 접속되어 있고, 입력전압을 평활하는 평활용으로 적용되었다.

제2커패시터(182)의 타단은 그라운드 단자(192)와 접속되어 있다.

여기서, 제1 및 제2커패시터(181)(182)는 2000피코페럿(pf)의 용량을 갖는 것을 적용한다.

이러한 정류부(150)의 구조에서 제1전송선로(151)의 길이(L1)는 10mm, 폭(W2)은 2.1mm이고, 제1 및 제2스터브부분(161)(162)은 각각 길이(L2)는 3.8mm, 폭(w1)은 1.5mm이고, 제3스터브부분(163)의 길이(L3)는 4.1mmm, 폭(w2)은 2.1mm이고, 제1 및 제2중계선로(171)(172)의 길이(L4)는 각각 2.1mm, 폭은 2.1mm이고, 제3중계선로(173)의 길이는 6.3mm, 폭(w2)은 2.1mm이고, 제2전송선로(152)의 길이(L5)는 28 내지 29mm, 폭(w2)은 2.1mm이고, 제4스터부부분(164)의 길이(L6)는 4.2mm, 폭(w2)은 2.1mm이고, 제5스터브부분(165)의 길이(L7)는 9mm, 폭(w2)은 2.1mm이다.

또한, 참조부호 a는 4 내지 10mm, b는 4mm, c는 4mm, d는 15mm이다.

이상에서 설명된 안테나 구조체(100)는 5.8GHz의 주파수로 송신되는 무선신호를 직류로 변환하여 무선전력을 수신하면서도 전력변환 효율이 높은 장점을 제공한다.

110: 안테나부 150: 정류부

Claims

삭제
직육면체 형상으로 형성되며 일단이 개방된 내부공간을 갖는 도파관부분과, 상기 도파관 부분의 개방된 일단으로부터 폭이 점진적으로 증가되게 형성된 혼형상의 플레어를 갖는 안테나부와;
상기 안테나부의 상기 도파관 부분 내에 설치되어 상기 도파관부분 외부로 노출되게 연장된 트랜지션핀과;
상기 트랜지션핀과 연결된 동축케이블과;
상기 동축케이블과 접속되어 상기 안테나부로부터 수신된 신호로부터 직류신호를 정류하여 출력하는 정류부;를 구비하고,
상기 도파관부분의 가로길이는 50mm, 세로길이는 30mm, 높이는 15mm이고,
상기 트랜지션핀은
상기 도파관부분의 상단에서 하방으로 연장된 몸체와;
상기 몸체의 하단에서 상기 몸체보다 확장된 외경을 갖게 형성된 헤드;를 구비하고,
상기 몸체의 길이는 6.2mm, 상기 몸체의 지름은 2mm이고, 상기 헤드의 길이는 1mm, 상기 헤드의 지름은 4mm인 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
제2항에 있어서, 상기 플레어의 길이는 76mm이고, 상기 도파관부분의 연장선과 나란한 방향에 대해 45.5°의 각도로 벌어진 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
제3항에 있어서, 상기 정류부는
일단이 상기 동축케이블의 종단과 접속되며 스트립형상으로 수평상으로 연장된 제1전송선로와;
상기 제1전송선로의 중간에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 상방으로 연장된 제1스터브부분과;
상기 제1전송선로상의 상기 제1스터브부분과 대응되는 위치에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 하방으로 연장된 제2스터브부분과;
상기 제1전송선로의 종단에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장된 제3스터브부분과;
상기 제1전송선로의 종단에서 상기 제1전송선로의 연장방향과 직교하는 하방으로 연장된 제1중계선로와;
상기 제1중계선로의 연장방향을 따라 상기 제1중계선로와 이격되게 형성된 제2중계선로와;
상기 제2중계선로의 연장방향을 따라 상기 제2중계선로와 이격되게 형성된 제3중계선로와;
상기 제3중계선로의 중간에서 상기 제1전송선로와 나란한 방향을 따라 연장된 제2전송선로와;
상기 제2전송선로로부터 상기 제2전송선로의 연장방향을 따르는 중간에 상기 제2전송선로의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장된 제4스터브부분과;
상기 제2전송선로로부터 상기 제2전송선로의 연장방향을 따라 상기 제4스터브부분보다 더 이격되는 위치에서 상기 제2전송선로의 연장방향과 직교하는 상방으로 연장된 제5스터브부분과;
상기 제1중계선로와 상기 제2중계선로 사이에 접속된 제1커패시터와;
상기 제2중계선로와 상기 제3중계선로 사이에 접속된 다이오드와;
상기 제3중계선로의 종단에 접속된 제2커패시터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
제4항에 있어서, 상기 제1전송선로의 길이는 10mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제1 및 제2스터브부분은 각각 길이는 3.8mm, 폭은 1.5mm이고, 상기 제3스터브부분의 길이는 4.1mmm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제1 및 제2중계선로의 길이는 2.1mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제3중계선로의 길이는 6.3mmm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제2전송선로의 길이는 28 내지 29mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제4스터브부분의 길이는 4.2mm, 폭은 2.1mm이고, 상기 제5스터브부분의 길이는 9mm, 폭은 2.1mm인 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.