KR101574936B1 - 개량된 반사판을 포함하는 안테나 - Google Patents

개량된 반사판을 포함하는 안테나 Download PDF

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Abstract

좁은 빔폭 및 우수한 전후방비 특성을 가지는 안테나가 개시된다. 상기 안테나는 반사판 및 상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함한다. 여기서, 상기 반사판의 일부분에 하나 이상의 그루브가 형성되며, 상기 그루브는 상기 방사체의 방사 엘리먼트의 내측 범위에 위치한다.

Description

개량된 반사판을 포함하는 안테나{ANTENNA INCLUDING IMPROVED REFLECTOR}
본 발명은 안테나에 관한 것이다.
안테나는 원하는 신호를 정확히 수신하기 위하여 좁은 빔 폭을 가지는 것이 유리하다. 또한, 주엽 방사 강도의 최대치와 후엽 방사 강도의 최대치의 비인 전후방비(Front to Back Ratio) 특성이 우수한 안테나를 구현하는 것이 중요하다.
현재까지, 좁은 빔 폭을 가지면서 우수한 전후방비 특성을 구현한 안테나가 존재하지 않는다.
한국공개특허공보 제2010-0099666호 (공개일 : 2010년 9월 13일)
본 발명은 좁은 빔 폭 및 우수한 전후방비 특성을 가지는 안테나를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 반사판; 및 상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함한다. 여기서, 상기 반사판의 일부분에 하나 이상의 그루브가 형성되며, 상기 그루브는 상기 방사체의 방사 엘리먼트의 내측 범위에 위치한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나는 반사판; 및 상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함한다. 여기서, 상기 반사판의 일부분에 하나 이상의 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 방사체의 방사 엘리먼트의 내측 범위에 위치한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나는 반사판; 및 상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함한다. 여기서, 상기 반사판의 일부분에 그루브들이 형성되고, 상기 그루브들은 상기 방사체를 기준으로 대칭적으로 배열되며, 상기 그루브들의 측면들을 연결한 가상의 선들이 만나는 지점의 각도는 90도이다.
본 발명에 따른 안테나의 반사판에는 그루브가 형성되고, 상기 그루브는 방사체의 주변에서 상기 방사체의 방사 엘리먼트의 내측 범위 내에 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 안테나는 좁은 빔 폭을 만족시키면서 우수한 전후방비 특성을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 그루브의 배열을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그루브의 다양한 형태들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 하나의 그루브를 가지는 안테나의 전후방비 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 두 개의 그루브들을 가지는 안테나의 전후방비 특성을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
본 발명은 기지국 안테나에 관한 것으로서, 원하는 신호를 정확하게 송수신 할 수 있도록 좁은 빔 폭을 만족시키면서도 우수한 전후방비(Front to Back Ratio) 특성을 구현할 수 있는 안테나를 제안한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 기존 기술과 다른 새로운 반사판을 이용하여 좁은 빔 폭 및 우수한 전후방비 특성을 실현시킨다.
이하, 본 발명의 안테나의 다양한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 안테나는 반사판(100) 및 하나 이상의 방사체(102)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 상기 안테나는 초크 부재를 더 포함할 수 있다.
반사판(100)은 도체로서 반사체 및 접지 역할을 수행한다.
일 실시예에 따르면, 반사판(100) 중 방사체(102)가 위치하는 면의 일부에 적어도 하나의 그루브(Groove, 104)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이 반사판(100)의 상면에 2개의 그루브들(104a 및 104b)이 형성될 수 있으며, 그루브들(104a 및 104b)은 좁은 빔 폭 및 우수한 전후방비의 구현이 가능하도록 한다.
그루브들(104a 및 104b)은 방사체들(102)을 기준으로 하여 상호 대칭적으로 배열될 수 있으며, 구조가 동일할 수 있다. 또한, 그루브들(104a 및 104b)은 각기 반사판(100)의 길이 방향으로 하여 반사판(100)의 전체에 걸쳐서 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 그루브들(104c 및 104d)은 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 반사판(100)의 길이 방향으로 하여 반사판(100)의 상면에 부분적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 각 방사체(102)의 양 측면에 한 쌍의 그루브들(104c 및 104d)이 형성될 수 있다. 여기서, 그루브들(104c 및 104d)은 해당 방사체(102)를 중심으로 하여 동일한 구조를 가지면서 상호 대칭적으로 배열될 수 있다.
물론, 그루브들(104)이 반사판(100)의 상면에 부분적으로 형성되되, 그루브들(104)이 방사체(102)의 주변에 형성되는 한, 그루브들(104)은 도 1의 (B)에 도시된 배열로 한정되지 않고 다양하게 배열될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 도 1에서는 하나의 방사체(102) 주변에 2개의 그루브들(104)이 형성되었으나, 하나의 방사체(102) 주변에 하나의 그루브만 형성되거나 3개 이상의 그루브들이 형성될 수도 있다.
방사체(102)는 반사판(100) 위에 배열되며, 소정 전력 급전시 방사 패턴을 출력시킨다.
정리하면, 본 발명의 안테나의 반사판(100)의 상면에는 그루브(104)가 형성되며, 특히 방사체(102)의 주변에 그루브(104)가 형성되며, 그 결과 좁은 빔 폭을 만족시키면서도 우수한 전후방비 특성을 실현할 수 있다.
다만, 좁은 빔 폭 및 우수한 전후방비 특성을 실현하기 위하여 그루브(104)는 일정한 조건 하에서 방사체(102) 주변에 배열되어야 한다. 구체적으로는, 그루브(104)는 방사체(102)의 방사 엘리먼트의 내측 범위 내에 배열될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
위에서는, 그루브(104)가 반사판(100)의 길이 방향으로 형성되었지만, 반사판(100)의 폭 방향으로 형성될 수도 있다.
한편, 위에서는 언급하지 않았지만, 상기 안테나는 방사체(102)로 전력을 공급하는 전력 분배기를 더 포함할 수 있다. 하나의 전력 분배기는 하나의 방사체(102)로만 전력을 공급할 수도 있고, 복수의 방사체들(102)로 전력을 공급할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나의 일부분을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 그루브의 배열을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 하나의 방사체(102)의 주변 구조를 도시하였다.
도 2를 참조하면, 방사체(102)는 전력이 공급되는 통로인 급전 엘리먼트(200) 및 방사 엘리먼트(202)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 방사 엘리먼트(202)가 직육면체 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 방사 엘리먼트(202)의 형상에는 제한이 없다.
반사판(100)의 일부에는 단면이 삼각형인 하나 이상의 그루브(104)가 형성될 수 있으며, 반사판(100)의 양 종단에는 초크 부재들(210)이 형성될 수 있다.
급전 엘리먼트(200)는 반사판(100)의 상면과 결합하거나 상면을 관통할 수 있으며, 입력된 전력을 방사 엘리먼트(202)로 전달하는 역할을 수행한다.
그루브들(104)은 급전 엘리먼트(200)를 기준으로 하여 상호 대칭적으로 배열될 수 있다.
그루브(104)의 단면은 특정 각도(θ1)를 가지는 이등변 삼각형 또는 정삼각형일 수 있다. 즉, 그루브(104)의 양 측면들(220a 및 220b)은 그루브(104)의 골(단면으로는 꼭지점)을 기준으로 하여 대칭적으로 배열될 수 있다.
한편, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 그루브(104)의 종단이 해당 초크 부재(210)에 직접적으로 맞닿을 수도 있고, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이 그루브(104)가 해당 초크 부재(210)로부터 소정 거리만큼 이격될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 그루브들(220)의 측면들(220a 및 220c)을 연결하는 가상의 선들이 만나는 지점의 각도(θ2)는 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 90도일 수 있다. 이러한 구조로 그루브들(220)을 형성하면, 방사 엘리먼트(202)로부터 그루브(104) 방향으로 출력된 빔이 그루브들(220)에 의해 최적으로 반사되며, 반사광은 방사 엘리먼트(202) 방향으로 진행된다. 결과적으로, 방사 엘리먼트(202)로부터 출력되는 빔의 폭이 좁아지게 되며, 전후방비 특성 또한 향상될 수 있다.
물론, 가상의 선들이 만나는 지점의 각도(θ2)는 90도로 제한되지는 않으며, 아래와 같이 그루브들(104)이 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위에 배열되는 한 다양하게 변형될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 그루브들(104)은 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위에 배열될 수 있다. 이 경우, 상기 안테나는 좁은 빔 폭 및 우수한 전후방비 특성을 실현할 수 있다. 이러한 특성 구현을 위하여, 최소한 그루브(104)의 골(222)이 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위에 배열될 수 있다.
반면에, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이 그루브(104)가 방사 엘리먼트(202)의 외측 범위에 배열되는 경우, 그루브(104)의 빔 반사 효과가 작아서 빔의 폭 변화율이 작게 되며, 그 결과 원하는 빔 폭 및 전후방비 특성을 실현할 수 없다.
정리하면, 본 실시예의 안테나는 반사판(100)의 상면에 그루브(104)를 형성하되, 그루브(104)는 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 형성될 수 있다. 특히, 그루브들(104)이 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 형성되면서 그루브들(104)의 측면들(220a 및 220c)을 연결하는 가상의 선들이 만나는 지점의 각도가 90도일 때 최적의 빔 폭 및 전후방비 특성을 실현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그루브의 다양한 형태들을 도시한 도면이다.
도 4의 (A)를 참조하면, 그루브들(104)은 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 형성되되, 그루브(104)의 단면은 W 형상을 가질 수 있다.
도 4의 (B)를 참조하면, 그루브들(104)은 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 형성되되, 그루브(104)의 바닥면은 평평할 수 있다.
도 4의 (C)를 참조하면, 그루브들(104)은 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 형성되되, 그루브(104)의 바닥면은 곡선 형상을 가질 수 있다.
도 4의 (D)를 참조하면, 그루브들(104)은 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 형성되되, 그루브(104)의 측면이 곡선 형상을 가질 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 안테나는 다양한 형상의 그루브(104)를 포함하되, 그루브(104)가 방사 엘리먼트(202)의 내측 범위 내에 위치하는 한 그루브(104)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
위에서는, 방사체(102)의 주변에 형성되는 그루브들(104)이 동일한 구조를 가지는 것으로 도시하였으나, 그루브들(104)의 구조가 서로 다를 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 안테나는 반사판(400), 급전 엘리먼트(410) 및 방사 엘리먼트(412)를 가지는 방사체(402) 및 초크 부재(404)를 포함할 수 있다.
반사판(400)의 면들 중 방사체(402)가 위치하는 면에는 적어도 하나의 돌출부(420)가 형성될 수 있다. 이러한 돌출부(420)는 방사체(402)로부터 출력된 빔을 방사체(402) 방향으로 반사시켜 빔 폭 및 전후방비 특성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 돌출부들(420)은 방사체(402)의 방사 엘리먼트(412)의 내측 범위 내에 위치할 수 있다. 물론, 돌출부들(420)이 방사 엘리먼트(412)의 내측 범위 내에 위치하는 한 돌출부들(420)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 안테나의 반사판(500)의 일부분에는 그루브(502)가 형성된다. 물론, 도시하지는 않았지만, 그루브(502)는 방사체의 주변에 형성되며, 방사체의 방사 엘리먼트의 내측 범위 내에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 그루브(502)의 측면 중 일부에 홀(510 또는 512)이 형성될 수 있다. 구체적으로는, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이 홀(510)이 그루브(502)의 측면의 폭 방향으로 형성될 수도 있고, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 홀(512)이 그루브(502)의 길이 방향으로 형성될 수도 있다. 다만, 빔 폭 및 전후방비 특성을 고려할 때 홀(510 또는 512)의 지름은 λ/4 이하일 수 있으며, λ는 상기 안테나의 동작 주파수의 파장을 의미한다. 한편, 홀(510 또는 512)의 지름이 λ/4를 초과하면 빔 폭 및 전후방비 특성이 저하될 수 있다.
정리하면, 방사체 주변에 형성되는 반사판(500)의 그루브(502)에 홀(510 또는 512)이 형성될 수 있되, 홀(510 또는 512)의 지름은 λ/4 이하로 구현된다.
도 6에 도시하지는 않았지만, 반사판(500)의 일부에 돌출부가 형성되고, 돌출부의 일부에 홀이 형성될 수도 있다. 물론, 홀의 지름은 λ/4 이하일 수 있다.
이하, 본 발명의 안테나의 실험 결과를 살펴보겠다.
도 7은 하나의 그루브를 가지는 안테나의 전후방비 특성을 도시한 도면이고, 도 8은 두 개의 그루브들을 가지는 안테나의 전후방비 특성을 도시한 도면이다.
도 7의 (A)는 그루브가 없는 일반적인 안테나에서의 방사 특성을 도시하였고, 도 7의 (B)는 하나의 그루브를 가지는 안테나의 방사 특성을 도시하였다.
도 7의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 일반적인 안테나는 전후방비가 22㏈ 이상이고 3㏈ 빔폭이 25㏈ 이상이나, 본 발명의 안테나는 전후방비가 30㏈ 이상이고 3㏈ 빔폭이 22㏈ 이상임을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 안테나는 일반적인 안테나보다 작음 빔폭을 가지면서 더 우수한 전후방비 특성을 가짐을 확인할 수 있다. 물론, 이러한 특징은 도 8에 도시된 바와 같이 두 개의 그루브가 형성된 안테나에서도 확인할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 400 : 반사판 102, 402 : 방사체
104 : 그루브 200, 410 : 급전 엘리먼트
202, 412 : 방사 엘리먼트 420 : 돌출부

Claims (9)

  1. 반사판; 및
    상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함하되,
    상기 반사판에는 상기 반사판의 길이 방향으로 다수의 그루브가 형성되며, 상기 다수의 그루브는 상기 방사체의 방사 엘리먼트와 상하로 오버랩되는 위치에 형성되고,
    상기 다수의 그루브는 상기 배열된 방사체를 기준으로 대칭적으로 형성되며 다수의 그루브 각각의 형상은 동일한 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 각 그루브들의 측면들을 연장한 가상의 선들이 만나는 지점의 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 그루브에는 홀이 형성되되, 상기 홀은 상기 안테나의 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/4 이하의 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 반사판; 및
    상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함하되,
    상기 반사판의 일부분에 하나 이상의 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 방사체의 방사 엘리먼트와 상하로 오버랩되는 위치에 형성되며,
    상기 돌출부에는 홀이 형성되되, 상기 홀은 상기 안테나의 동작 주파수에 해당하는 파장의 1/4 이하의 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 반사판; 및
    상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 방사체를 포함하되,
    상기 반사판의 일부분에 그루브들이 형성되고, 상기 그루브들은 상기 방사체를 기준으로 대칭적으로 배열되며, 상기 그루브들의 측면들을 연결한 가상의 선들이 만나는 지점의 각도는 90도인 것을 특징으로 하는 안테나.
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