KR101692935B1 - 맨홀용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맨홀뚜껑에 의한 커플링 효과로 안테나 주파수 공진을 맞추어서 무선주파수신호를 송수신할 수 있는 맨홀용 안테나에 관한 것이다.
본 발명의 특징은, 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에 위치되는 안테나부재(10)와, 안테나부재(10)에 형성되어 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에서 커플링효과로 주파수 공진을 맞추는 방사부(20)와, 안테나부재(10)에서 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 상태로 무선주파수신호를 전송하는 케이블(3)에 연결되어 급전되는 급전부(30)를 포함한다.

Description

맨홀용 안테나{ANTENNA FOR MANHOLE}

본 발명은 맨홀뚜껑에 의한 커플링 효과로 안테나 주파수 공진을 맞추어서 무선주파수신호를 송수신할 수 있는 맨홀용 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 가스관, 상하수도관, 통신 케이블 및 고압 케이블 등을 가설함에 있어서, 지상에 공중 배선하는 경우에 각종 기후조건 및 타 물체와의 접촉 등으로 인한 파손이나 여러 가지 제반 안전사고가 발생되기 쉬우므로 대개 지하에 매설하게 된다.

이에 따라, 파손이나 안전사고의 위험은 감소하나, 관리 및 제어에 있어서 어려움이 따르게 되므로, 배관 등에는 배관의 부식상태 및 배관을 통해 공급되는 가스량, 상/하수량, 전기량 등을 측정하는 측정장치가 설치된다.

그리고, 측정장치는 측정용 센서와 상기 측정용 센서로부터 측정된 데이터를 지상의 무선 단말기 또는 관제센터의 통신기지국으로 전송하기 위한 안테나로 구성된다.

또한, 안테나가 측정용 센서로부터 측정된 데이터를 무선주파수신호로 변환하여 지상의 무선 단말기 등으로 전송하고, 무선 단말기 등으로부터 무선주파수신호를 송수신하는 기능을 수행하는데, 지하에 설치되기 때문에 전파의 특성 중 금속물질인 맨홀을 통과하지 못하는 특수성에 의해, 송출전력 및 수신감도가 매우 미약해져서 기지국 및 중계기에 발사되는 전파가 도달하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 지하의 측정장치와 지상의 무선 단말기 등과 무선통신이 원활히 수행될 수 있도록 안테나의 송출전력을 높이거나 다수의 안테나들을 복합적으로 사용하고 있다.

이러한, 지하 매설관에 설치된 측정장치에 구비되는 신호송수신용 안테나가 대한민국 등록실용신안공보 20-0360412호(등록일자 2004.08.19.)에 게재되어 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 맨홀뚜껑에 의한 커플링 효과로 안테나 주파수 공진을 맞추어서 무선주파수신호를 송수신할 수 있는 맨홀용 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 맨홀용 안테나는, 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에 위치되는 안테나부재(10)와, 안테나부재(10)에 형성되어 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에서 커플링효과로 주파수 공진을 맞추는 방사부(20)와, 안테나부재(10)에서 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 상태로 무선주파수신호를 전송하는 케이블(3)에 연결되어 급전되는 급전부(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 안테나부재(10)는 유전율을 높이기 위해 니켈도금 되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 안테나부재(10)는 장방형으로 형성되면서 맨홀프레임(1)의 두께보다 작은 폭을 갖는 사각판재형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 안테나부재(10)는 원호형태로 휘어지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 방사부(20)는 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)을 통한 커플링효과가 발생되도록 안테나부재(10)의 길이방향을 따라 연속되는 사각형태의 홀(21)들과 슬롯(22)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 방사부(20)인 사각홀들의 길이는 3mm, 52mm, 30.5mm이고, 슬롯(22)의 길이는 7.5mm인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 방사부(20)는 824~894MHz 및 1920~2170MHz 주파수대역에서 동작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 급전부(30)에서 이격되면서 안테나부재(10)의 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 지지부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 케이블(3)이 맨홀프레임(1)에 고정되도록 케이블(3)을 가압하는 상태로 맨홀프레임(1)에 부착되는 부착부재(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 맨홀용 안테나는, 맨홀뚜껑에 의한 커플링 효과로 안테나 주파수 공진을 맞추어서 무선주파수신호를 송수신할 수 있다.

또한, 맨홀의 외측에 위치되어 외부에 노출되지 않으면서 보호될 수 있다.

또한, 종래의 맨홀의 하부에 설치되는 안테나에서 발생되는 미통신과 같은 문제점이 발생되지 않는다.

또한, 824~894MHz 및 1920~2170MHz 주파수대역에서 동작되므로, WCDMA 및 LTE B5에 대한 듀얼 밴드 안테나로 사용될 수 있는 효과가 있고, 단일 밴드 안테나들을 각각 사용하여야 하는 번거로움이 해결될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 맨홀용 안테나를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 사시도.
도 3은 본 발명이 맨홀에 적용된 상태를 보인 사시도.
도 4는 본 발명의 사용상태를 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 듀얼 밴드 안테나 네트워크 아날라이저 상의 V.S.W.R. 데이터를 그래프로 보인 표.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 맨홀용 안테나을 자세히 설명한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에 위치되는 안테나부재(10)와, 안테나부재(10)에 형성되어 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에서 커플링효과로 주파수 공진을 맞추는 방사부(20)와, 안테나부재(10)에서 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 상태로 무선주파수신호를 전송하는 케이블(3)에 연결되어 급전되는 급전부(30)를 포함한다.

먼저, 맨홀프레임(1)은 지하의 맨홀의 입구측에 설치되면서 상부면이 지상에 노출되게 설치된다. 맨홀뚜껑(2)은 맨홀프레임(1)에 안착되어서 맨홀을 폐쇄하면서 상부면이 지상에 노출된다.

그리고, 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)은 강철로 구성되어 안테나부재(10)와 함께 무선주파수를 송수신할 수 있다. 여기서, 맨홀뚜껑(2)은 인공맨홀에 적용되도록 지름이 648mm 이다.

안테나부재(10)는 장방형으로 형성되면서 맨홀프레임(1)의 두께보다 작은 폭을 갖는 사각판재형태로 형성된다. 여기서, 안테나부재(10)가 사각형태로 형성되면서 4모서리가 형성됨에 의해 안테나특성이 좋아질 수 있다. 그리고, 안테나부재(10)는 가로 110mm X 세로 13mm 로 형성된다. 따라서, 안테나부재(10)가 맨홀프레임(1)의 벽면에 수평으로 밀착된 상태에서 맨홀프레임(1)에 설치되는 맨홀뚜껑(2)의 외주면에 밀착된다. 이때, 안테나부재(10)는 맨홀뚜껑(2)의 상부로 돌출되지 않아서 외부에 간섭되지 않는다.

그리고, 안테나부재(10)는 유전율을 높이기 위해 니켈도금 된다. 즉, 유전율이 높아지면 안테나 특성이 전체적으로 증대될 수 있다.

또한, 안테나부재(10)는 원호형태로 휘어지게 형성되어, 일측면이 맨홀프레임(1)의 내주면에 밀착되고, 타측면이 맨홀뚜껑(2)의 외주면에 밀착된다.

방사부(20)는 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)을 통한 커플링효과가 발생되도록 안테나부재(10)의 길이방향을 따라 연속되는 사각형태의 홀들과 슬롯(22)으로 구성된다. 이러한, 방사부(20)인 사각홀들의 길이는 3mm, 52mm, 30.5mm이고, 슬롯(22)의 길이는 7.5mm 이다. 여기서, 홀의 각각의 높이는 5mm이고 슬롯(22)의 폭도 5mm이다. 이러한, 방사부(20)는 형상에 대한 특성에 의해 824~894MHz 및 1920~2170MHz 주파수대역에서 동작된다. 즉, 방사부(20)에 의해 2가지의 주파수대역이 동작될 수 있어서, 하나의 안테나부재(10)가 WCDMA 및 LTE B5 주파수 대역용으로 사용될 수 있다. 여기서, 슬롯(22)이 안테나부재(10)에서 외측으로 돌출되게 형성됨에 의해 안테나특성이 좋아질 수 있다.

급전부(30)는 안테나부재(10)에서 직각으로 절곡되어 맨홀프레임(1)의 턱에 지지되어서, 맨홀프레임(1)에 안착되는 맨홀뚜껑(2)에 의해 가압되어서 유동되지 않고 고정된 상태가 유지될 수 있다.

그리고, 급전부(30)는 땜에 의해 케이블(3)에 연결되고, 케이블(3)은 배관의 부식상태 및 배관을 통해 공급되는 가스량, 상/하수량, 전기량 등을 측정하는 측정장치(4)에 연결되어 측정된 신호를 전송한다.

그리고, 본 발명은 급전부(30)에서 이격되면서 안테나부재(10)의 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 지지부(40)를 포함한다. 이러한, 지지부(40)가 급전부(30)와 함께 맨홀프레임(1)에 지지되므로 안테나부재(10)가 기울어지지 않으면서 수평상태가 유지될 수 있다. 그리고, 지지부(40)가 안테나부재(10)에서 돌출되게 형성됨에 의해 안테나특성이 좋아질 수 있다.

또한, 본 발명은 케이블(3)이 맨홀프레임(1)에 고정되도록 케이블(3)을 가압하는 상태로 맨홀프레임(1)에 부착되는 부착부재(50)를 포함한다. 부착부재(50)는 자석이나 접착테이프로 구성된다. 따라서, 부착부재(50)에 의해 케이블(3)이 맨홀프레임(1)에 고정되므로, 맨홀뚜껑(2)을 개방하거나 폐쇄하는 과정에서 안테나부재(10)가 맨홀프레임(1)에 이탈되지 않고 고정된 상태가 견고하게 유지될 수 있다.

도 5에서와 같이 본 발명의 듀얼 밴드 안테나 네트워크 아날라이저 상의 V.S.W.R. 데이터를 그래프로 보인 것으로, 824~894MHz 및 1920~2170MHz 주파수대역이 송수신될 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 대형맨홀에 적용된 경우 수신감도가 22 dBm 이고, 소형맨홀에 적용된 경우 수신감도가 25 dBm 이다.

반면에, 일반적인 케이블 안테나가 대형맨홀에 적용된 경우 수신감도가 13 dBm 이고, 소형맨홀에 적용된 경우 수신감도가 14 dBm 이다.

또한, 일반적으로 맨홀 내부에 설치되는 다이폴 안테나가 대형맨홀에 적용된 경우 수신감도가 15 dBm 이고, 소형맨홀에 적용된 경우 수신감도가 13 dBm 이다.

따라서, 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에서 커플링효과로 주파수 공진을 맞추는 본 발명의 수신감도가 뛰어남을 알 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의의 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 맨홀프레임
2 : 맨홀뚜껑
3 : 케이블
4 : 측정장치
10 : 안테나부재
20 : 방사부
30 : 급전부
40 : 지지부
50 : 부착부재

Claims (9)

1. 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에 위치되는 안테나부재(10)와,
   안테나부재(10)에 형성되어 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)의 사이에서 커플링효과로 주파수 공진을 맞추는 방사부(20)와,
   안테나부재(10)에서 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 상태로 무선주파수신호를 전송하는 케이블(3)에 연결되어 급전되는 급전부(30)와,
   급전부(30)에서 이격되면서 안테나부재(10)의 하부에 형성되어 맨홀프레임(1)에 지지되는 지지부(40)를 포함하고,
   맨홀뚜껑(2)은 강철로 구성되어 안테나부재(10)와 함께 무선주파수를 송수신하며,
   안테나부재(10)는 장방형으로 형성되면서 맨홀프레임(1)의 두께보다 작은 폭을 갖는 사각판재형태로 형성되고, 일측면이 맨홀프레임(1)의 내주면에 밀착되면서 타측면이 맨홀뚜껑(2)의 외주면에 밀착되도록 원호형태로 휘어지게 형성되고,
   방사부(20)는 맨홀프레임(1) 및 맨홀뚜껑(2)을 통한 커플링효과가 발생되도록 안테나부재(10)의 길이방향을 따라 연속되는 사각형태의 홀들과 슬롯(22)으로 구성되며,
   지지부(40)가 급전부(30)와 함께 맨홀프레임(1)에 지지되어서 맨홀뚜껑(2)에 의해 가압되면, 안테나부재(10)가 기울어지지 않으면서 수평상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 맨홀용 안테나.
   
2. 청구항 1에 있어서, 안테나부재(10)는 유전율을 높이기 위해 니켈도금 되는 것을 특징으로 하는 맨홀용 안테나.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 방사부(20)인 사각홀들의 길이는 3mm, 52mm, 30.5mm이고, 슬롯(22)의 길이는 7.5mm인 것을 특징으로 하는 맨홀용 안테나.
   
7. 청구항 1에 있어서, 방사부(20)는 824~894MHz 및 1920~2170MHz 주파수대역에서 동작되는 것을 특징으로 하는 맨홀용 안테나.
   
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서, 케이블(3)이 맨홀프레임(1)에 고정되도록 케이블(3)을 가압하는 상태로 맨홀프레임(1)에 부착되는 부착부재(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨홀용 안테나.

Images