KR101555936B1 - 반사형 안테나 - Google Patents

Abstract

반사형 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 안테나는, 반사부 및 반사부에서 반사된 전파를 수신하거나 반사부로 전파를 송출하는 급전부를 포함하며, 반사부 및 상기 급전부 중 적어도 하나는 플렉서블하게 형성된다.

Description

반사형 안테나{REFLECTOR ANTENNA}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사형 안테나에 관한 것이다.

최근 위성 통신에 대한 관심 및 연구가 진행됨에 따라 반사형 안테나(Reflector Antenna)에 대한 수요가 증가되고 있다. 반사형 안테나는 구조가 단순하며 설치가 간단하고, 고이득 특성을 갖고 있어 위성 통신에 적합하다. 이러한 반사형 안테나의 대표적인 예로서 파라볼라 안테나(Parabola Antenna)를 들 수 있다. 이러한 파라볼라 안테나는 포물선 형상의 반사경을 사용하는 안테나로서, 단면 형상이 포물선을 그리는 반사경을 향하여 방출된 전파가 반사되어 초점에 모이거나 전파가 한쪽 방향으로 수렴되어 강하게 방사되는 원리를 이용한 것이다. 이러한 포물선 형상의 반사경은 가공이 힘들고, 무게와 부피가 크다는 문제점이 있다. 그로 인해, 항공기 또는 차량 또는 선박 등에 장착 시 외부로 돌출되어 관리가 어렵고 파손의 우려가 있으며, 무게로 인해 구동 부위에 많은 하중을 주게 된다. 그리고, 포물선 형상의 반사경은 무게와 부피로 인해 휴대하기가 어렵고 이동 및 보관이 불편하다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0027985호(2012.03.22.)

본 발명의 실시예는 안테나 전체의 무게 및 부피를 줄일 수 있는 반사형 안테나를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 플렉서블하여 휴대가 용이한 반사형 안테나를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 안테나는, 반사부; 및 상기 반사부에서 반사된 전파를 수신하거나 상기 반사부로 전파를 송출하는 급전부를 포함하며, 상기 반사부 및 상기 급전부 중 적어도 하나는 플렉서블하게 형성된다.

상기 반사부는, 플렉서블한 재질로 이루어지는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일면에 형성되고 전파의 위상을 변경시키는 복수 개의 위상 변위 셀; 및 상기 베이스 부재의 타면에 형성되는 반사층을 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 위상 변위 셀은, 상기 급전부 간의 거리에 따라 서로 다른 패턴 형상을 가지며, 상기 패턴 형상에 따라 상기 전파의 위상을 다르게 변경시킬 수 있다.

상기 급전부의 바디는, 신축 가능한 주름부로 이루어질 수 있다.

상기 반사형 안테나는, 상기 주름부의 신축에 따른 길이 변화에 따라 공진 주파수가 조절될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 반사형 안테나를 플렉서블하게 형성함으로써, 반사형 안테나의 장점인 고이득은 유지하면서도 반사형 안테나의 전체적인 무게 및 부피를 줄일 수 있으며, 그로 인해 반사형 안테나의 보관이 편리해지고 반사형 안테나를 간편하게 휴대할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 안테나를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위 셀(115)의 패턴 형상을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 반사형 안테나를 접어서 보관하는 과정을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 안테나와 일반적인 파라볼라 안테나의 안테나 이득을 비교한 도면

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 반사형 안테나의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 안테나를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 반사형 안테나(100)는 반사부(102) 및 급전부(104)를 포함한다.

반사부(102)는 외부로부터 입사되는 전파를 급전부(104)로 반사시켜 수신하도록 하는 역할을 한다. 이하, 외부로부터 입사되어 수신되는 전파를 수신 전파라고 한다. 또한, 반사부(102)는 급전부(104)에서 송출되는 전파를 외부로 반사하여 송신하는 역할을 한다. 이하, 급전부(104)에서 송출되어 외부로 반사되는 전파를 송신 전파라고 한다. 반사부(102)는 평면 형태로 형성될 수 있다. 반사부(102)는 베이스 부재(111), 반사층(113), 및 위상 변위 셀(115)을 포함한다.

베이스 부재(111)는 반사부(102)를 지지하는 역할을 한다. 베이스 부재(111)는 평면 형태로 형성될 수 있다. 베이스 부재(111)를 평면 형태로 형성하는 경우, 반사형 안테나(100)가 차지하는 전체 부피를 줄일 수 있게 된다. 베이스 부재(111)는 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베이스 부재(111)는 고무 부재, 연질 우레탄, 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 베이스 부재(111)가 플렉서블한 성질을 가지면서 베이스 부재(111)의 무게를 줄일 수 있게 된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 플렉서블 재질이 사용될 수 있다.

반사층(113)은 베이스 부재(111)의 하면에 형성된다. 반사층(113)은 입사되는 전파를 상부로 반사시키는 역할을 한다. 예를 들어, 반사층(113)은 외부로부터 입사되는 전파(즉, 수신 전파) 또는 급전부(104)로부터 입사되는 전파(즉, 송신 전파)를 상부로 반사시킬 수 있다. 반사층(113)은 플렉서블한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 반사층(113)은 금속 메쉬로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 반사층(113)은 금속 박막으로 이루어질 수도 있다. 이때, 반사층(113)은 베이스 부재(111)의 하면에 인쇄 또는 코팅되어 형성될 수 있다.

위상 변위 셀(115)은 베이스 부재(111)의 상면에 형성될 수 있다. 위상 변위 셀(115)은 베이스 부재(111)의 상면에 인쇄 또는 코팅되어 형성될 수 있다. 그러나, 위상 변위 셀(115)의 형성 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 위상 변위 셀(115)은 플렉서블하게 형성될 수 있다. 즉, 위상 변위 셀(115)은 베이스 부재(111)가 휘어질 때 그와 대응하여 휘어지도록 플렉서블하게 형성될 수 있다.

위상 변위 셀(115)은 반사층(113)에서 반사되는 전파(수신 전파 또는 송신 전파)의 진행 속도를 변경시켜 해당 전파의 위상을 변경할 수 있다. 위상 변위 셀(115)은 베이스 부재(111)의 상면에 복수 개가 상호 이격하여 형성될 수 있다. 위상 변위 셀(115)은 다양한 패턴으로 형성될 수 있으며, 패턴의 형상에 따라 반사층(113)에서 반사되는 전파의 위상을 조절할 수 있다. 이때, 위상 변위 셀(115)의 패턴 형상은 급전부(104)로부터의 거리에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 급전부(104)로부터 멀어져 갈수록 위상 변위 셀(115)은 전파의 속도를 점점 빠르게 하기 위한 패턴 형상으로 형성되고, 급전부(104)로부터 가까워 갈수록 위상 변위 셀(115)은 전파의 속도를 점점 느리게 하기 위한 패턴 형상으로 형성될 수 있다.

위상 변위 셀(115)은 급전부(104)로부터의 거리에 따라 다른 패턴 형상으로 형성되어 전파의 속도를 조절함으로써, 반사층(113)에서 반사되는 전파가 일정한 방향성을 가지도록 할 수 있다. 즉, 베이스 부재(111)를 평면 형상으로 형성하는 경우, 반사층(113)에서 반사되는 전파(예를 들어, 송신 전파)는 일정한 방향성 없이 분산되게 된다. 이에 본 발명의 실시예에서는, 위상 변위 셀(115)을 통해 반사층(113)에서 반사되는 전파(예를 들어, 송신 전파)의 진행 속도를 조절함으로써, 급전부(104)와의 거리 차에 따른 위상차를 줄여 전파가 일정 방향성을 가지도록 한다.

위상 변위 셀(115)은 금속 물질 또는 메타 물질(Metamaterial)로 이루어질 수 있다. 메타 물질은 특정 주파수에서 자연 상태의 물질로는 존재하지 않는 음의 유전율 및 음의 투자율 중 적어도 하나를 가지는 물질로서, 인공적인 구조에 의해서 특이한 전자기적 특성 구현이 가능하기 때문에 인공 전자기 구조라고도 한다. 한편, 여기서는 위상 변위 셀(115)이 베이스 부재(111)의 상면에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 위상 변위 셀(115)은 베이스 부재(111)에 매립되어 형성될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변위 셀(115)의 패턴 형상을 나타낸 도면이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 위상 변위 셀(115)은 단위 패턴(151)들로 이루어질 수 있다. 단위 패턴(151)은 십자 모양의 슬롯(Slot)(153)을 축으로 상하 및 좌우 대칭되게 형성될 수 있다. 단위 패턴(151)은 수직 패턴(151-1) 및 수직 패턴(151-1)의 종단에서 수직 패턴(151-1)과 수직하게 형성되는 수평 패턴(151-2)을 포함할 수 있다. 단위 패턴(151)이 십자 모양의 슬롯(153)을 축으로 상하 좌우 대칭하여 형성됨으로써, 수직 편파, 수평 편파, 좌선 원편파, 및 우선 원편파에 모두 적용할 수 있게 된다.

도 2의 (b)를 참조하면, 위상 변위 셀(115)은 단위 패턴(151) 및 스터브(155)를 포함할 수 있다. 스터브(155)는 단위 패턴(151)의 종단으로부터 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 스터브(155)는 수직 패턴(151-1)의 종단 및 수평 패턴(151-2)의 종단에서 각각 수직하게 연장되어 형성될 수 있다. 스터브(155)의 길이는 위상 변위 셀(115)을 통해 지연시키고자 하는 전파의 위상에 따라 달라질 수 있다. 복수 개의 위상 변위 셀(115)에서, 각 위상 변위 셀(115)의 스터브(155)의 길이를 서로 다르게 조정함으로써, 복수 개의 위상 변위 셀(115)의 전파 속도를 다르게 조절할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 단위 패턴(151)(또는 스터브(155))의 폭 또는 형상을 변경함으로써, 위상 변위 셀(115)에서 전파의 속도를 조절할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 급전부(104)는 급전부(104)의 전단에서 반사부(102)로부터 수신한 전파를 급전부(104)의 후단에 연결되는 신호 처리부(미도시)로 전달하는 역할을 한다. 또한, 급전부(104)는 급전부(104)의 후단에서 공급되는 전류를 급전부(104)의 전단에서 반사부(102)로 송출하는 역할을 한다. 급전부(104)는 전기 전도성 재질로 이루어진다. 급전부(104)는 반사부(102)의 중앙에 형성될 수 있다. 급전부(104)는 반사부(102)의 중앙에 형성되는 관통홀(117)에 삽입되어 반사부(102)와 결합될 수 있다.

급전부(104)는 플렉서블하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 급전부(104)는 주름부(104-1)를 포함할 수 있다. 즉, 급전부(104)의 바디를 주름지게 형성하여 급전부(104)가 휘어지도록 할 수 있다. 이때, 주름부(104-1)는 내부가 비어 있는 형태로 형성하여 급전부(104)가 용이하게 휘어지도록 할 수 있다. 반사형 안테나(100)를 사용하지 않는 경우, 급전부(104)를 반사부(102) 측으로 접어 놓으면, 반사형 안테나(100)의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 급전부(104)가 외부 환경에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 급전부(104)의 바디를 주름지게 형성함으로써, 반사형 안테나(100)에서 발생하는 사이드 로브(Side Lobe)를 줄일 수 있게 된다.

급전부(104)는 주름부(104-1)를 통해 신축 가능하게 된다. 즉, 급전부(104)는 급전부(104)의 바디를 주름지게 형성함으로써, 급전부(104)의 길이를 조절할 수 있게 된다. 여기서, 급전부(104)의 길이를 조절함으로써, 반사형 안테나(100)의 공진 주파수를 조정할 수 있게 된다. 이와 같이, 급전부(104)를 신축 가능하게 형성함으로써, 반사형 안테나(100)의 공진 주파수를 용이하게 조정할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 반사형 안테나를 접어서 보관하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 급전부(104)를 구부려 반사부(102)의 상면에 밀착시킨 후, 반사부(102)의 양측을 위로 말아 올릴 수 있다. 그러면, 반사형 안테나(100)의 전체 부피가 줄어들게 되므로 반사형 안테나(100)를 용이하게 보관할 수 있고, 또한 반사형 안테나(100)를 용이하게 휴대할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 안테나와 일반적인 파라볼라 안테나의 안테나 이득을 비교한 도면이다. 도 4의 (a)는 일반적인 파라볼라 안테나의 안테나 이득을 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 안테나의 안테나 이득을 나타낸 도면이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 안테나(100)는 베이스 부재(111)의 재질을 고무 부재로 하였으며, 공진 주파수는 15.5 GHz로 하였다.

도 4를 참조하면, 일반적인 파라볼라 안테나의 안테나 이득은 27.71dB이고, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 안테나(100)의 안테나 이득은 27.53 dB인 것을 알 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 반사형 안테나(100)는 고무 부재를 포함하고, 평면 형태로 형성되었음에도 불구하고, 일반적인 파라볼라 안테나와 비교하여 안테나 이득에 거의 차이가 없음을 확인할 수 있다. 이와 같이, 반사형 안테나(100)는 일반적인 파라볼라 안테나와 안테나 이득이 거의 차이가 없으면서도(즉, 반사형 안테나의 장점인 고이득을 유지하면서도) 일반적인 파라볼라 안테나와 비교하여 전체적인 무게 및 부피를 줄일 수 있게 된다. 또한, 반사형 안테나(100)는 플렉서블하게 형성되므로, 보관이 편리하고 간편하게 휴대할 수 있게 된다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 반사형 안테나
102 : 반사부
104 : 급전부
104-1 : 주름부
111 : 베이스 부재
113 : 반사층
115 : 위상 변위 셀
117 : 관통홀
151 : 단위 패턴
151-1 : 수직 패턴
151-2 : 수평 패턴
153 : 슬롯
155 : 스터브

Claims (6)

1. 베이스 부재 및 상기 베이스 부재의 일면에 형성되는 반사층을 포함하는 반사부 및 급전부를 포함하는 반사형 안테나(Reflector Antenna)로서,
   외부로부터 입사되는 전파는 상기 반사층에서 반사되어 상기 급전부로 수신되고, 상기 급전부에서 송출되는 전파는 상기 반사층에서 반사되어 외부로 송출되며,
   상기 베이스 부재 및 상기 반사층은 플렉서블하게 이루어져 상기 반사부가 접힘이 가능하게 마련되는, 반사형 안테나.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사부는,
   상기 베이스 부재의 타면에 형성되고 전파의 위상을 변경시키는 복수 개의 위상 변위 셀을 더 포함하는, 반사형 안테나.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 복수 개의 위상 변위 셀은,
   상기 급전부 간의 거리에 따라 서로 다른 패턴 형상을 가지며, 상기 패턴 형상에 따라 상기 전파의 위상을 다르게 변경시키는, 반사형 안테나.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 급전부의 바디는,
   신축 가능한 주름부로 이루어지는, 반사형 안테나.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 반사형 안테나는,
   상기 주름부의 신축에 따른 길이 변화에 따라 공진 주파수가 조절되는, 반사형 안테나.
   
   
   
   
   
   
   
6. 반사부 및 상기 반사부와 결합되는 급전부를 포함하는 반사형 안테나(Reflector Antenna)로서,
   외부로부터 입사되는 전파는 상기 반사부에서 반사되어 상기 급전부로 수신되고, 상기 급전부에서 송출되는 전파는 상기 반사부에서 반사되어 외부로 송출되며,
   상기 급전부는, 플렉서블하게 이루어져 상기 반사부 측으로 접힘이 가능하게 마련되는, 반사형 안테나.
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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