KR101622201B1 - 인빌딩 통합 중계기용 cpw 급전 광대역 패치 안테나 - Google Patents

인빌딩 통합 중계기용 cpw 급전 광대역 패치 안테나 Download PDF

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민경식
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한국해양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 건물 내부 및 해양 플랜트 등의 구조물 내부에서 고속 무선 통신을 하고자 할 때 전파 간섭을 최소로 받으면서 멀티 사용자가 동시에 쌍방향 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 하기 위해 슬릿을 구비한 원형 패치, 보조 반사 소자, 주반사판을 일정거리 이격시켜 배치하고, 각 구성요소 상호 간 성능을 고려하여 최적의 크기로 안테나를 설계하여 다양한 주파수 대역에서 높은 반사 계수를 가지고 원할한 이동통신이 이루어질 수 있도록 하는 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 CPW 급전 선로와 이어져 급전되고, CPW 급전 선로와 이어지는 양측 측면에 소정의 길이와 폭을 가진 복수의 슬릿이 형성된 원판 형상의 원형 패치; CPW 급전 선로의 양측 측면과 소정거리 이격되어 CPW 급전 선로를 중심으로 양측에 대칭적으로 위치하며, 원형 패치의 원주단과 소정거리 이격되어 위치하는 복수의 접지판; 접지판의 하방에 소정거리 이격되어 위치하는 보조 반사 소자; 및 보조 반사 소자의 하방에 소정거리 이격되어 위치하고, 지향성 조절과 이득 향상을 위한 주반사판을 포함하는, 인빌딩 통합 중계기용 CPW급전 광대역 패치 안테나를 제공한다.

Description

인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나{omitted}
본 발명은 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 건물 내부 및 해양 플랜트 등의 구조물 내부에서 고속 무선 통신을 하고자 할 때 전파 간섭을 최소로 받으면서 멀티 사용자가 동시에 쌍방향 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 하기 위해 슬릿을 구비한 원형 패치, 보조 반사 소자, 주반사판을 일정거리 이격시켜 배치하고, 각 구성요소 상호 간 성능을 고려하여 최적의 크기로 안테나를 설계하여 다양한 주파수 대역에서 높은 반사 계수를 가지고 원할한 이동통신이 이루어질 수 있도록 하는 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나에 관한 것이다.
건물 내에서 통신을 위한 설비로서 중계기는 각기 다른 통신 방식과 통신 서비스 운용에 따라 주파수 대역별로 혹은 용도별로 각각 설치되어 운용되는 경우가 많았다.
이는 전파 통신 자원 낭비로 이어지며, 다수의 중계기 설치로 인해 건물 내 미관을 해친다는 단점이 있었고, 시설관리의 효율성을 저해한다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 여러가지의 통신 방식을 모두 이용할 수 있는 중계기 등의 통신 설비가 고려될 수 있으나, 종래기술에 따른 안테나들은 소방 주파수를 비롯하여 건물 내의 통신 환경에 적합한 광대역 특성을 가지지 않는 한계가 있었다.
한편, 코폴레나 도파관(Coplanar Waveguide) 즉, CPW 선로는 능동소자나 수동소자의 접속이나 접지가 편리하며, 낮은 방사손실 및 사용기판의 두께와 무관하게 스트립 도체의 폭과 슬롯의 비에 따라 폭넓은 임피던스의 변화를 실현할 수 있다는 점 등 여러 가지 장점이 있다.
또한, CPW 급전방식을 이용한 안테나는 패치 안테나의 일종으로 마이크로 스트립선로에 비해 분산이 적고 광대역 특성을 얻을 수 있으며 접지면과 동일면에 급전구조를 구현함으로서 급전손실을 줄일 수 있다
이러한 CPW 구조의 가장 큰 장점은 신호선과 그라운드가 같은 면에 존재하기 때문에, 표면에 실장되는 소자들이 전부 위쪽 면에서 깨끗하게 마운팅될 수 있다는 점이다. 따라서, CPW는 수 ~ 수십 GHz 이상의 회로에서 주로 이용되는 경향이 있으며, 초광대역 패치 안테나의 급전 방식에 매우 적합한 구조이다.
한편, 종래에 CPW 급전방식과 기생소자를 이용한 안테나로 모노폴과 평행하게 배치하고 접지면과 SMA 커넥터의 결합을 통해 초광대역 특성을 얻는 방식의 안테나가 있으나, 이러한 방식의 안테나는 1.1~8.7 GHz에 이르는 주파수 대역에서 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)이 2이하의 반사손실 특성을 만족하나, 기생소자의 크기가 320 × 300 [㎟]로 이동통신 시스템에 장착하기 어렵운 문제점이 있으며 모노폴의 배면에 배치된 기생소자로 인해 전방향성 패턴(omni-directional pattern)을 나타낼 수 없어 이동통신 안테나로서의 활용이 어려운 점이 있다.
선행기술문헌 : KR공개특허공보 제10-2012-0129295호(2012.11.28.공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 건물 내부 및 해양 플랜트 등의 구조물 내부에서 고속 무선 통신을 하고자 할 때 전파 간섭을 최소로 받으면서 멀티 사용자가 동시에 쌍방향 무선 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 하기 위해 슬릿을 구비한 원형 패치, 보조 반사 소자, 주반사판을 일정거리 이격시켜 배치하고, 각 구성요소 상호 간 성능을 고려하여 최적의 크기로 안테나를 설계하여 다양한 주파수 대역에서 높은 반사 계수를 가지고 원할한 이동통신이 이루어질 수 있도록 하는 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나는, CPW 급전 선로와 이어져 급전되고, CPW 급전 선로와 이어지는 양측 측면에 소정의 길이와 폭을 가진 복수의 슬릿이 형성된 원판 형상의 원형 패치; CPW 급전 선로의 양측 측면과 소정거리 이격되어 CPW 급전 선로를 중심으로 양측에 대칭적으로 위치하며, 원형 패치의 원주단과 소정거리 이격되어 위치하는 복수의 접지판; 접지판의 하방에 소정거리 이격되어 위치하는 보조 반사 소자; 및 보조 반사 소자의 하방에 소정거리 이격되어 위치하고, 지향성 조절과 이득 향상을 위한 주반사판을 포함한다.
또한, CPW 급전 선로, 원형 패치 및 접지판은 지향성 제어를 위해 외측 방향으로 15°의 경사각을 가질 수 있다.
또한, 원형 패치에 형성된 슬릿의 폭(Ws)은 1mm, 슬릿의 길이(Ls)는 12mm 이며, 보조 반사 소자의 세로방향 길이(Le)는 60mm, 가로방향 길이(We)는 120mm이고, 주반사판의 세로방향 길이(Lr)은 210mm, 가로방향 길이(Wr)은 150mm이며, 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리(H1)는 31.25mm, 보조 반사 소자와 주반사판 상호 간의 이격거리(H2)는 52.75mm, 원형 패치 및 접지판과 주반사판 상호 간의 이격거리(H3)는 84.27mm인 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전파 통신 자원 낭비를 방지하며 방사 패턴, 지향성 및 이득을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나의 크기를 소형화하여 건축물의 미관을 개선하고, 시설관리의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, LTE, PCS, WCDMA 및 Wi-Fi 등의 다양한 주파수 대역들에서 양호한 안테나 특성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 구성, 각 구성요소의 위치 및 슬릿이 형성된 부분의 확대도,
도 3은 원형 패치에 형성된 슬릿 길이(Ls) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프,
도 4는 원형 패치에 형성된 슬릿 폭(Ws) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프,
도 5는 보조 반사 소자의 유무에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프,
도 6은 보조 반사 소자의 유무에 따른 방사 패턴 변화를 나타내는 도면,
도 7은 보조 반사 소자의 추가를 통한 안테나의 이득 증가를 나타내는 도면,
도 8은 보조 반사 소자의 유무에 따른 2000MHz에서 전류 흐름을 나타내는 도면,
도 9는 보조 반사 소자의 길이(Le) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프,
도 10은 보조 반사 소자의 길이(Le) 값의 변화에 따른 방사 패턴 변화를 나 나타내는 도면,
도 11은 보조 반사 소자의 길이(We) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프,
도 12는 보조 반사 소자의 길이(We) 값의 변화에 따른 방사 패턴 변화를 나 나타내는 도면,
도 13은 주반사판의 유무에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프,
도 14는 주반사판의 유무에 따른 3D 방사 패턴 변화를 나타내는 도면,
도 15는 주반사판의 유무에 따른 10 dB Normalized 지향성 패턴을 나타내는 도면,
도 16은 주반사판의 크기에 따른 반사계수 값의 변화를 나타내는 그래프,
도 17은 주반사판의 크기(210 x 150 mm)에 따른 3D 방사 패턴 변화를 나타내는 도면,
도 18은 주반사판의 크기(290 x 220 mm)에 따른 3D 방사 패턴 변화를 나타내는 도면,
도 19는 접지판과 주반사판 상호 간의 이격거리(H3)에 따른 반사계수 값의 변화를 나타내는 그래프,
도 20은 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리(H1)에 따른 반사계수 값의 변화를 나타내는 그래프,
도 21은 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리(H1)에 따른 방사 패턴 변화를 나타내는 도면,
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 측정과 시뮬레이션 반사계수 값을 비교한 그래프,
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 측정과 시뮬레이션 이득 값을 비교한 그래프,
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 측정과 시뮬레이션 방사 패턴 변화를 비교한 도면,
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 경사각에 따른 방사 패턴 변화를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 구성, 각 구성요소의 위치 및 슬릿이 형성된 부분의 확대도, 도 3은 원형 패치에 형성된 슬릿 길이(Ls) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프, 도 4는 원형 패치에 형성된 슬릿 폭(Ws) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프, 도 5는 보조 반사 소자의 유무에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프, 도 6은 보조 반사 소자의 유무에 따른 방사 패턴 변화를 나타내는 도면, 도 7은 보조 반사 소자의 추가를 통한 안테나의 이득 증가를 나타내는 도면, 도 8은 보조 반사 소자의 유무에 따른 2000MHz에서 전류 흐름을 나타내는 도면, 도 9는 보조 반사 소자의 길이(Le) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프, 도 10은 보조 반사 소자의 길이(Le) 값의 변화에 따른 방사 패턴 변화를 나 나타내는 도면, 도 11은 보조 반사 소자의 길이(We) 값의 변화에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프, 도 12는 보조 반사 소자의 길이(We) 값의 변화에 따른 방사 패턴 변화를 나 나타내는 도면, 도 13은 주반사판의 유무에 따른 반사 계수를 나타내는 그래프, 도 14는 주반사판의 유무에 따른 3D 방사 패턴 변화를 나타내는 도면, 도 15는 주반사판의 유무에 따른 10 dB Normalized 지향성 패턴을 나타내는 도면, 도 16은 주반사판의 크기에 따른 반사계수 값의 변화를 나타내는 그래프, 도 17은 주반사판의 크기(210 x 150 mm)에 따른 3D 방사 패턴 변화를 나타내는 도면, 도 18은 주반사판의 크기(290 x 220 mm)에 따른 3D 방사 패턴 변화를 나타내는 도면, 도 19는 접지판과 주반사판 상호 간의 이격거리(H3)에 따른 반사계수 값의 변화를 나타내는 그래프, 도 20은 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리(H1)에 따른 반사계수 값의 변화를 나타내는 그래프, 도 21은 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리(H1)에 따른 방사 패턴 변화를 나타내는 도면, 도 22는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 측정과 시뮬레이션 반사계수 값을 비교한 그래프, 도 23은 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 측정과 시뮬레이션 이득 값을 비교한 그래프, 도 24는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 측정과 시뮬레이션 방사 패턴 변화를 비교한 도면, 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 경사각에 따른 방사 패턴 변화를 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명은 건축물의 통합중계기에 사용될 수 있는 인빌딩용 이동통신 대역에서 동작하는 광대역 패치 안테나이며, 본 발명에서 고려한 설계 대역은 LTE(819~960 MHz), PCS(1735~1870 MHz), WCDMA(1920~2170 MHz), Wi-Fi(2400~2470 MHz)대역이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW급전 광대역 패치 안테나는, 도 1 및 도 2를 참조하면, CPW 급전 선로(10), 복수의 슬릿(22)이 형성된 원형 패치(20), 복수의 접지판(30), 보조 반사 소자(40) 및 주반사판(50)을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 있어 CPW 급전 선로(10), 원형 패치(20), 복수의 접지판(30), 보조 반사 소자(40) 및 주반사판(50)은 도체이며 그 두께는 0.3mm로 제작된다.
도 1을 참조하면, 원형 패치(20)는 원판 형상으로 일측 원주 단에서 원형 패치의 내측으로 50[Ω]의 CPW 급전 선로(10)와 이어져 급전된다.
또한, CPW 급전 선로(10)와 이어지는 양측 측면에 소정의 길이와 폭을 가진 복수의 슬릿(22)이 형성된다.
여기서, CPW 급전 선로(10)를 통해 흘러들어온 전기적 신호가 원형 패치(20) 부분을 흐르면서 전자기파로 바뀌게 되어 공기 중으로 방사되며, 신호가 무선으로 전달되고, 공기 중에 있던 전자기파 신호가 원형 패치(20)에서 전기적 신호로 바뀌어 CPW 급전 선로(10)를 통해 내부 회로에 신호가 전달된다.
한편, 도 2 내지 도4를 참조하면, 원형 패치에 슬릿을 형성하면 PCS 대역을 확보할 수 있고, Wi-Fi대역에서의 공진을 얻을 수 있으며, 슬릿(22)의 길이(Ls)와 폭(Ws)의 값에 따라 WCDMA와 WiFi 대역에서 반사계수에 크게 영향을 미침을 알 수 있다.
즉, 슬릿(22)의 길이(Ls)와 폭(Ws)이 커지게 되면 WCDMA와 Wi-Fi특성이 열화되기 때문에 슬릿(22)의 길이(Ls)와 폭(Ws) 길이는 적절한 값을 선택할 필요가 있으며, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 그 값은 슬릿(22)의 길이(Ls)가 12mm 이고 폭(Ws)이 1mm 일 때 가장 좋은 반사계수 값을 가짐을 알 수 있다.
또한, 관심 대역에서 공진하도록 설계하기 위해 원형 패치의 반지름(R)을 조절할 필요성이 있으며, 본 발명에 있어 그 값은 50mm 함이 바람직하다.
한편, 도면 2 및 도 25를 참조하면, CPW 급전 선로, 원형 패치 및 접지판을 포함하는 안테나가 경사각이 없이 보조 반사 소자와 수평하게 있는 경우, PCS 대역의 최대 방사이득은 4.11 dBi이나 지향방향이 약 Theta = 30°로 좋지 않으므로 이를 개선하기 위해 CPW 급전 선로, 원형 패치 및 접지판을 포함하는 안테나가 보조 반사 소자의 반대 방향 즉 외측 방향으로 15°의 경사각을 가지게 틸트(Tilt) 시킴으로써 최대방사이득이 6.41 dBi로 개선되고, 지향방향도 Theta = 0°로 개선됨을 알 수 있다.
접지판(30)은 복수가 CPW 급전 선로의 양측 측면과 소정거리 이격되어 CPW 급전 선로를 중심으로 양측에 대칭적으로 위치하고, 원형 패치의 원주단과 소정거리 이격되어 위치하며 접지를 이루고 있다.
하나의 접지판(30) 세로방향 길이(Lg)는 45mm, 가로방향 길이(Wg)는 47.5mm이고, CPW 급전 선로를 포함한 복수의 접지판의 가로방향 길이는 2*CPW 급전 선로와의 간격(Wg)+2*접지판과 원형 패치와의 간격(g2)+CPW 급전 선로의 폭(Wf)에 관한 식으로 구할 수 있으며, 본 발명에서 CPW 급전 선로를 포함한 전체 접지판의 가로방향의 길이는 110mm가 된다.
한편, CPW 급전 선로와 양측의 접지판은 일측 말단을 상호 납땜 등의 접합 방법을 통해 접합할 수 있으며, 그 접합 방법을 납땜 등에 한정하는 것은 아니다.
보조 반사 소자(40)(Induce Element)는 접지판의 하방에 소정거리 이격되어 위치한다.
보조 반사 소자(40)의 유무에 따른 본 발명의 안테나의 특성은 도 5 내지 도 8을 참조하면, 보조 반사 소자(40)를 쓰지 않으면 PCS, WCDMA 대역에서 방사 패턴 및 안테나 이득이 좋지 않으며, 나머지 대역의 방사패턴 및 이득에는 큰 영향을 끼치지 않는다. 즉, 보조 반사 소자의 변화가 일어나도 안테나의 반사계수에는 여전히 관심대역에서 -10 dB이하를 만족한다. 따라서 보조 반사 소자가 추가가 되어도 문제가 없다.
한편, 보조 반사 소자(40)는 안테나의 방사 패턴과 이득에 영향을 미치게 된다.
보조 반사 소자가 추가됨에 따라 안테나의 방사 패턴은 지향성이 더 커지게 되는 장점을 가지게 된다.
또한, 안테나의 지향성이 더 커짐에 따라서 신호가 더 강하게 되고 더 원할한 통신이 가능해진다.
보조 반사 소자는 안테나의 지향성의 변화뿐만 아니라 이득 또한 증가시켜준다.
특히, 도 7을 참조하면, PCS와 WCDMA대역에서는 6 dB 이상의 이득을 개선시켜 주는 효과를 가지고 있다.
도 8을 참조하면, 2000 MHz에서의 전류의 흐름을 살펴보면 보조 반사 소자가 존재함에 따라서 더 많은 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다.
즉, 강한 전류가 흐름에 따라 양호한 이득을 가지게 되고 원활한 통신이 가능하게 된다.
본 발명에서 있어서, 보조 반사 소자(40)의 최적화된 세로방향 길이(Le)와 가로방향의 길이(We)는 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하면, 먼저, 보조 반사 소자의 최적화된 세로방향 길이(Le)는 도 9 및 도 10을 참조하면, 세로방향 길이가(Le) 60mm일 때 반사 손실이 가장 적고, 방사 패턴의 변화가 가장 작게 일어남을 알 수 있다.
또한, 도 11 및 도 12를 참조하면, 보조 반사 소자의 가로방향의 길이(We)가 120mm일 때 반사 손실이 가장 적고, 방사 패턴의 변화가 가장 작게 일어남을 알 수 있다.
주반사판(50)(Reflector)은 보조 반사 소자의 하방에 소정거리 이격되어 위치하고, 지향성 조절과 이득을 향상시킨다.
주반사판(50)의 유무에 따른 안테나의 특성은 도 13 내지 도 15에 도시한 바와 같이 주반사판이 있을 때 최적화된 반사손실 특성을 얻을 수 있고, 방사 패턴의 변화가 작게 일어남을 알 수 있으며, 도 15에서와 같이 10 dB Nomarlize 지향성 패턴 분석 결과 반사판이 존재할 때 더 좋은 지향성 패턴 특성을 보이는 것을 알 수가 있다.
주반사판(50)의 최적화된 크기는 야기우다 안테나를 예로 들면 λ/4길이에 대해서 안테나에서 1.25λ 크기의 반사판이 존재해야 한다. 이때 면적에서 보면 약 1.5배가 되어야 한다.
따라서, 주반사판(50)은 최소 안테나 크기의 1.5배 이상이 되어야 비로써 반사판의 역할을 하게 된다.
주반사판(50)의 크기가 커질수록 WCDMA가 좋아지지 않으며, 주반사판 크기를 자유롭게 바꾸려면 보조 반사 소자의 크기를 변형하여야 하는 문제가 있게 된다.
따라서, 주반사판(50)의 최소 크기는 217.5 x 165 [mm] 이상이 되어야 적절하다.
본 발명에 있어서 주반사판(50)의 크기를 최소크기보다 15mm 작게 설계하여 기존 제원의 최소 크기로 제작하였으며, 도 16 및 도 18을 참조하면, 주반사판의 세로방향 길이(Lr)는 210mm, 가로방향 길이(Wr)는 150mm일 때 이득이 충분히 증가됨을 알 수 있다.
주반사판(50)과 보조 반사 소자(40)의 높이 즉 상호 간 이격거리에 따른 안테나의 특성을 도 19 내지 도 21을 참조하여 살펴보면,
먼저, 접지판(30)과 보조 반사 소자(40) 상호 간의 이격거리를 H1, 보조 반사 소자(40)와 주반사판(50) 상호 간의 이격거리를 H2, 원형 패치(20) 및 접지판(30)과 주반사판(50) 상호 간의 이격거리를 H3로 한다.
H3는 일정한 높이의 이격거리가 유지되지 않으면, 저주파수 대역에서 반사손실 특성을 얻을 수 없기 때문에 일정한 높이의 이격거리를 유지하여야 한다.
도 19를 참조하면, H3가 84.27mm일 때 최적의 반사손실 특성을 보임을 알 수 있다.
또한, 도 20을 참조하면, 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리인 H1은 그 거리가 작을수록 PCS와 WCDMA 의 특성이 좋지 않음을 알 수 있고, 또한 H1이 너무 커지면 보조 반사 소자가 없는 경우와 같은 현상이 발생한다.
따라서, 도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이 H1이 31.25mm인 경우 대체로 높은 이득을 가지므로 H1을 31.25mm로 함이 바람직하며, 보조 반사 소자와 주반사판 상호 간의 이격거리인 H2는 52.75mm로 함이 바람직하다.
도 22 내지 24는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인빌딩 통합 중계기용 CPW 급전 광대역 패치 안테나의 시뮬레이션 값과 실제 제작한 안테나의 측정값을 비교한 것으로 대체적으로 방사 패턴을 포함한 값들이 잘 일치함을 알 수 있고, 또한 원하는 관심 대역에서 -10 dB이하의 반사계수 값을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: CPW 급전 선로
20: 원형 패치
30: 접지판
40: 보조 반사 소자
50: 주반사판

Claims (3)

  1. CPW 급전 선로와 이어져 급전되고, CPW 급전 선로와 이어지는 양측 측면에 소정의 길이와 폭을 가진 복수의 슬릿이 형성된 원판 형상의 원형 패치;
    CPW 급전 선로의 양측 측면과 소정거리 이격되어 CPW 급전 선로를 중심으로 양측에 대칭적으로 위치하며, 원형 패치의 원주단과 소정거리 이격되어 위치하는 복수의 접지판;
    접지판의 하방에 소정거리 이격되어 위치하는 보조 반사 소자; 및
    보조 반사 소자의 하방에 소정거리 이격되어 위치하고, 지향성 조절과 이득 향상을 위한 주반사판
    을 포함하는, 인빌딩 통합 중계기용 CPW급전 광대역 패치 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    CPW 급전 선로, 원형 패치 및 접지판은
    지향성 제어를 위해 외측 방향으로 15°의 경사각을 가지는 것
    을 포함하는, 인빌딩 통합 중계기용 CPW급전 광대역 패치 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    원형 패치에 형성된 슬릿의 폭(Ws)은 1mm, 슬릿의 길이(Ls)는 12mm 이며, 보조 반사 소자의 세로방향 길이(Le)는 60mm, 가로방향 길이(We)는 120mm이고, 주반사판의 세로방향 길이(Lr)은 210mm, 가로방향 길이(Wr)은 150mm이며, 접지판과 보조 반사 소자 상호 간의 이격거리(H1)는 31.25mm, 보조 반사 소자와 주반사판 상호 간의 이격거리(H2)는 52.75mm, 원형 패치 및 접지판과 주반사판 상호 간의 이격거리(H3)는 84.27mm인 것
    을 포함하는, 인빌딩 통합 중계기용 CPW급전 광대역 패치 안테나.
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KR101719963B1 (ko) 2016-11-01 2017-03-24 정성우 초광대역 평판형 안테나
KR102007122B1 (ko) 2018-05-31 2019-08-02 정성우 화재감시 기능을 갖는 평판형 안테나 장치
WO2020087933A1 (zh) * 2018-10-31 2020-05-07 京信通信技术(广州)有限公司 天线单元、天线模块及大规模阵列天线

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