KR101778595B1

KR101778595B1 - 비발디 안테나 장치

Info

Publication number: KR101778595B1
Application number: KR1020170051506A
Authority: KR
Inventors: 이호선; 공동욱; 전종훈
Original assignee: 알에프코어 주식회사
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2017-09-14

Abstract

본 발명은 비발디 안테나 장치에 관한 것으로서, PCB로 이루어진 비발디 안테나에 지지부를 결합함으로써 비발디 안테나를 1차원 배열 또는 2차원 배열로 무한 확장할 수 있는 비발디 안테나 장치에 관한 것이다. 이를 위해 RF 신호가 급전되는 급전부, RF 신호가 수평 또는 수직 방향으로 방사되는 방사부, 및 급전부 및 방사부에 형성되는 비발디 안테나 패턴부를 구비하는 비발디 안테나 기판부를 포함하며, 비발디 안테나 패턴부의 패턴 형상에 상응하는 지지부가 결합되는 결합홀이 비발디 안테나 패턴부에 형성되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치가 개시된다.

Description

비발디 안테나 장치{Vivaldi antenna apparatus}

본 발명은 비발디 안테나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PCB로 이루어진 비발디 안테나에 지지부를 결합함으로써 비발디 안테나를 1차원 배열 또는 2차원 배열로 무한 확장할 수 있는 비발디 안테나 장치에 관한 것이다.

종래의 비발디 안테나를 PCB 기판으로 제작하는 경우 1차원 배열 또는 2차원 배열로 확장시에 PCB 동박의 두께 제한으로 인하여 인접한 비발디 안테나간의 접촉 결합이 용이하지 않았다.

또한, Ku 대역의 위성 통신 안테나로 이용시에 수직 편파 및 수평 편파를 동시에 구현할 수 있는 비발디 안테나의 개발이 대두되고 있다.

대한민국 공개특허공보 특2003-0020824(발명의 명칭 : 전자기파를 수신 및 또는 송신하는 장치들을 위한 스위칭디바이스)

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, PCB 패턴으로 이루어진 비발디 안테나를 1차원 배열 또는 2차원 배열로 무한 확장할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, RF 신호가 급전되는 급전부, RF 신호가 수평 또는 수직 방향으로 방사되는 방사부, 및 급전부 및 방사부에 형성되는 비발디 안테나 패턴부를 구비하는 비발디 안테나 기판부를 포함하며, 비발디 안테나 패턴부의 패턴 형상에 상응하는 지지부가 결합되는 결합홀이 비발디 안테나 패턴부에 형성되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 비발디 안테나 기판부의 중앙 영역을 기준으로 제1,2 비발디 안테나 패턴부가 형성된다.

또한, 제1,2 비발디 안테나 패턴부는 비발디 안테나 기판부의 상부층 및 하부층에 모두 형성되며,

지지부는 급전선과 전기적으로 접속되는 신호 입력부가 구비되는 제1 지지부, 하부층에 형성된 제1,2 비발디 안테나 패턴부와 서로 대면 접촉 결합되어 전기적으로 서로 접속되는 제2 지지부, 및 상부층에 형성된 제1,2 비발디 안테나 패턴부와 서로 대면 접촉 결합되어 전기적으로 서로 접속되는 제3 지지부를 포함한다.

또한, 어느 하나의 비발디 안테나 장치의 접촉면이 서로 인접하는 비발디 안테나 장치의 접촉면과 서로 전기적으로 접속됨으로써 수평 방향 또는 수직 방향으로 연장된다.

또한, 제1,2 비발디 안테나 패턴부는 비발디 안테나 기판부의 중앙 영역에 형성된 안테나 패턴부, 및 비발디 안테나 기판부의 양측 단부 영역에 형성된 안테나 패턴부이며,

급전부는 중앙 영역에 형성된 안테나 패턴부와 좌측 단부 영역에 형성된 안테나 패턴부에 급전하는 제1 급전부, 및 중앙 영역에 형성된 안테나 패턴부와 우측 단부 영역에 형성된 안테나 패턴부에 급전하는 제2 급전부를 포함한다.

또한, 비발디 안테나 기판부의 중앙 영역에는 슬릿부가 형성되며, 어느 하나의 비발디 안테나 기판부의 슬릿부에 다른 비발디 안테나 기판부가 삽입됨으로써 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치된다.

또한, 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치시 어느 하나의 비발디 안테나 기판부의 중앙영역에 형성된 안테나 패턴부와 다른 하나의 비발디 안테나 기판부의 중앙영역에 형성된 안테나 패턴부가 서로 직교하며, 서로 직교하는 안테나 패턴부와 서로 대면 접촉 결합되는 지지부도 서로 직교하도록 결합되어 전기적으로 서로 접속된다.

또한, 어느 하나의 비발디 안테나 장치의 지지부의 접촉면이 서로 인접하는 비발디 안테나 장치의 접촉면과 서로 전기적으로 접속됨으로써 수평 방향 및 수직 방향으로 연장된다.

또한, 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치시 어느 하나의 비발디 안테나 기판부의 제1,2 급전부와 다른 하나의 비발디 안테나 기판부의 제3,4 급전부는 제1 지지부의 각각의 신호 입력부와 전기적으로 접속되도록 직교 배치된다.

또한, 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치시 제1 복수의 급전부(제1,2 급전부)는 수직 및 수평 편파가 형성되도록 하고, 제2 복수의 급전부(제3,4 급전부)는 수평 및 수직 편파가 형성되도록 함으로써 비발디 안테나 장치에 동시에 직교 편파가 형성된다.

또한, 송신단으로부터 전송되는 RF 신호를 입력받는 송신 신호 입력부와 제1,2 급전부가 서로 전기적으로 접속됨으로써 RF 신호를 비발디 안테나를 통해 방사하고, 수신단과 전기적으로 접속된 수신 신호 입력부와 제3,4 급전부가 서로 전기적으로 접속됨으로써 외부로부터 수신되는 RF 신호를 비발디 안테나를 통해 수신단으로 전송한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 1차원 배열 또는 2차원 배열로 확장되면서도 10.75GHz ~ 14.5GHz의 Ku 대역 전대역을 커버할 수 있는 비발디 안테나를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 반사판형 안테나 보다 높이가 낮은 안테나로 구현할 수 있어서 이동하는 버스 등에 탑재될 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 의하면 안테나의 송신부와 수신부가 서로 떨어지지 않은 상태에서 종래의 안테나에 비해 적은 면적에서 안테나를 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비발디 PCB 안테나로서, 도 1은 상부층을 나타낸 도면이고, 도 2는 하부층을 나타낸 도면이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비발디 PCB 안테나로서, 도 3 및 도 5는 상부층을 나타낸 도면이고, 도 4는 하부층을 나타낸 도면이고,
도 6 내지 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 접촉면을 가진 지지부와 결합된 비발디 안테나를 도시한 도면이고,
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 접촉면을 가진 지지부와 결합된 1차원 배열로 이루어지는 비발디 안테나를 도시한 도면이고,
도 12 내지 도 20은 본 발명의 제4 실시예에 따른 접촉면을 가진 지지부와 결합된 2차원 배열로 이루어지는 비발디 안테나를 도시한 도면이고,
도 21은 본 발명의 비발디 안테나가 송신단 및 수신단과 서로 전기적으로 접속되는 것을 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.

<제1 실시예>

비발디 PCB 안테나(100)의 일 실시예에 따른 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 상부층 안테나부(110)와 도 2에 도시된 바와 같이 하부층 안테나부(120)로 이루어진다. 상부층 안테나부(110)는 제1,2 안테나 패턴부(111,112)와 급전선(115)이 동박 패턴(Cooper Pattern)으로 이루어진다. 제1,2 안테나 패턴부(111,112)는 하부층 안테나부의 제3 안테나 패턴부(121)와 서로 대응되는 위치에 패터닝되며, 쓰루홀에 의해 전기적으로 서로 접속된다. 제1,2 안테나 패턴부(111,112)는 PCB 기판부(100)의 중앙선을 기준으로 좌/우로 대칭적으로 패터닝되며, 제1,2 안테나 패턴부(111,112) 사이에는 깔때기 형상의 제1 안테나 패턴 공백부(113)가 마련된다. 또한, 급전선(115)이 패터닝된 영역에는 도 1에 도시된 바와 같이 대략 직사각형 형상의 제2 안테나 패턴 공백부(114)가 마련된다. 제1,2,3 안테나 패턴 공백부(113,114,122)는 PCB 기판부(100)에 동박 패턴이 형성되지 않는다. 제1,2,3 안테나 패턴부(111,112,121)에는 지지물 결합홀(116)이 복수로 관통 형성되어 있으며, 이 지지물 결합홀(116)을 통해 후술하는 제3 실시예 또는 제4 실시예에서의 지지부가 제1,2 안테나 패턴부(111,112)부에 결합 접촉된다. 지지물 결합홀(116)은 제1,2,3 안테나 패턴부(111,112,121)의 길이 방향으로 북수개가 관통 형성된다. 다만, 도 1에 도시된 바와 같이 6개로 관통 형성되는 것이 아니라 필요에 따라 이보다 적게 또는 많게 형성될 수도 있다. 지지물 결합홀(116)은 방사부 및 급전부에 걸쳐 복수개 관통 형성된다. 급전선(115)은 PCB 기판부(100)의 하측면의 중앙영역에서부터 상측면 방향으로 일정 폭을 가지면서 동박 패터닝되며, 끝 단부에는 자계 결합부(115a, Open Stub)가 형성된다. 제1 안테나 패턴부(111)와 제2 안테나 패턴부(112)는 서로 전기적으로 분리되어 있다.

하부층 안테나부(120)에는 제3 안테나 패턴부(121)가 동박 패터닝 되며, 중앙선을 기준으로 깔때기 형상의 제3 안테나 패턴 공백부(122)가 형성된다. 또한, 제3 안테나 패턴 공백부(122)의 하측 단부에는 원형 공백부(123)가 형성된다. 제3 안테나 패턴부(121)는 도 2에 도시된 바와 같이 좌/우측의 안테나가 서로 전기적으로 접속되어 있으며, 제1,2 안테나 패턴부(111,112)와도 전기적으로 접속되어 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 비발디 PCB 안테나(100)는 지지물 결합홀(116)이 상부층 및 하부층의 안테나 패턴부(111,112,121)에 관통 형성된다. 이에 따라 인접 비발디 안테나와 전기적으로 접촉될 수 있는 접촉면을 가진 금속 기구물인 지지물(후술하는 지지부)이 지지물 결합홀(240)에 의해 비발디 안테나 패턴부에 전기적으로 접속 결합됨으로써 서로 인접하는 지지물의 접촉면끼리 서로 접촉되어 비발디 안테나를 1차원 배열(수평 또는 수직 편파 생성)로 확장하거나 2차원 배열(수평 및 수직 편파 생성)로 확장할 수 있다. 이하에서는 동일한 설명에 대해서는 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.

<제2 실시예>

도 3 및 도 4에 도시된 비발디 PCB 안테나(200)는 제1 실시예의 비발디 PCB 안테나(100)가 2개 합쳐져 하나의 비발디 안테나를 이루는 것이다. 비발디 PCB 안테나(200)는 상부층 안테나부(210) 및 하부층 안테나부(220)로 구성된다. 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상부층 안테나부(210)에는 제1,2 비발디 안테나부(211,212)가 동박 패터닝 된다. 즉, 좌측, 우측 및 중앙 영역에 비발디 안테나부가 패터닝 된다. 중앙 영역의 비발디 안테나부는 좌/우측의 비발디 안테나부가 서로 합쳐진 형상으로 이루어진다. 즉, 중앙 영역의 비발디 안테나부는 제1 실시예의 비발디 PCB 안테나(100) 2개를 서로 합치면 나타나는 형상이다. 도 4에 도시된 바와 같이 하부층 안테나부(220)에는 제1,2 비발디 안테나부(221,222)가 패터닝 형성된다. 비발디 PCB 안테나(200)에는 제1 실시예와 같이 지지물 결합홀(240)이 관통 형성된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 비발디 PCB 안테나(200)는 지지물 결합홀(240)이 상부층 및 하부층의 안테나 패턴부(211,212,221,222)에 관통 형성된다. 이에 따라 인접 비발디 안테나와 전기적으로 접촉될 수 있는 접촉면을 가진 금속 기구물인 지지물(후술하는 지지부)이 지지물 결합홀(240)에 의해 비발디 안테나 패턴부에 전기적으로 접속 결합됨으로써 서로 인접하는 지지물의 접촉면끼리 서로 접촉되어 비발디 안테나를 1차원 배열로 확장(도 11 참조)하거나 또는 2차원 배열(도 20 참조)로 확장할 수 있다.

이때, 1차원 배열로 확장하는 경우에는 PCB 기판에 슬릿부(230)가 형성되지 않아도 되며, 2차원 배열로 확장하는 경우에는 PCB 기판을 서로 수직 교차시키기 위해서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 슬릿부(230)가 형성되는 것이 바람직하다. 슬릿부(340)는 PCB 기판부(200)의 가상의 수직 중앙선을 기준으로 일정 폭을 가지면서 PCB 기판부(200) 길이의 대략 반 정도 길이에 상응하도록 형성된 슬릿이다. 따라서 제1 PCB 기판부의 슬릿부에 이와 수직 교차되는 제2 PCB 기판부가 삽입되어 수직 교차된다(도 14 참조).

<제3 실시예>

도 6 및 도 7에는 지지부(320,330,340)가 결합된 비발디 안테나(300)가 도시되어 있다. 지지부(320,330,340)가 비발디 안테나에 결합됨으로써 1차원 배열로 무한 확장할 수 있다. 다만, 필요에 따라 2차원 배열로 무한 확장할 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 PCB부(310)에는 제1,2 안테나 패턴부(311,312)가 형성된다. 이러한 PCB부(310)는 앞서 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 한다. 제1 지지부(320)는 대략 직사각형 형상의 몸체부로서, 몸체부(320)에는 동축 내심의 테프론(신호 입력부)이 형성되어 있어서 PCB부의 급전선과 서로 전기적으로 접속 결합된다. 제2 지지부(330)는 몸체부로부터 수직 방향으로 길이 연장 형성되며, 제2 지지부의 양측은 안테나 패턴부의 형상에 대응되도록 형성된다. 따라서 제1,2 안테나 패턴부(311,312)가 제2 지지부(330)의 양측 날개(331,332)에 안착 되며, 지지부(330,340) 및 제1,2 안테나 패턴부(311,312)에 관통 형성된 결합홀에 의해 안테나 패턴부(311,312)와 지지부(330,340)가 서로 접촉 결합된다. 제3 지지부(340)는 도 7에 도시된 바와 같이 좌측 지지부(341) 및 우측 지지부(342)로 이루어진다. 좌측 지지부(341)는 제1 안테나 패턴부(311)를 덮으며 결합되고, 우측 지지부(342)는 제2 안테나 패턴부(312)를 덮으며 결합된다. 이때, 제2 지지부의 좌/우측 지지부(331,332) 및 제3 지지부의 좌/우측 지지부(341,342)는 제1,2 안테나 패턴부(311,312)의 패턴 폭과 같거나 적은 것이 바람직하다. 상술한 제1,2 지지부(320,330)는 일체로 형성되고, 제3 지지부는 분리 제작되어 조립시에 PCB부(310)를 제2 지지부의 좌/우측 지지부(331,332)에 안착시킨 후 제3 지지부의 좌/우측 지지부(341,342)를 덮으며 결합한다. 다만, 필요에 따라 제1,2,3 지지부를 모두 일체로 형성할 수도 있을 것이다. 제2,3 지지부의 좌/우측 지지부는 안테나 패턴부의 형상에 서로 대응되도록 형성되는 것이 바람직하며, 전기적으로 도통될 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

제1,2 안테나 패턴부(311,312)의 급전선은 원통 금속 핀(362)에 접속 결합되고, 원통 금속 핀(362)은 원통 유전체(361)에 삽입 결합된다. 원통 금속 핀(362) 및 원통 유전체(361)는 도 21에 도시된 바와 같이 송신단에서 신호를 입력받는 송신 신호 입력부 또는 수신단으로 신호를 전송하는 수신 신호 입력부로서 기능할 수 있다.

상술한 제2 지지부의 좌/우측 지지부(331,332)의 상부면에는 제1,2 안테나 패턴부(311,312)가 안착 되며, 제3 지지부의 좌/우측 지지부(341,342)의 하부면은 제1,2 안테나 패턴부(311,312)의 상부면에 안착된다. 따라서 관통홀(350)을 통해 나사가 결합 고정됨으로써(도 9 참조) 제2,3 지지부 및 제1,2 안테나 패턴부가 서로 결합 고정됨과 동시에 전기적으로 접속 결합된다. 이와 더불어 제2 지지부의 접촉면(333)이 좌측 및 우측에 각각 형성되며, 서로 인접하는 비발디 안테나의 지지부의 접촉면끼리 상호 접촉됨으로써 1차원 배열로 확장되어 수평 편파 또는 수직 편파가 형성된다.

<제4 실시예>

(1차원 배열)

도 8에는 지지부(420,430,440)가 결합된 비발디 안테나(400)가 도시되어 있다. 지지부(420,430,440)가 비발디 안테나에 결합됨으로써 1차원 배열 또는 2차원 배열로 무한 확장할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 PCB부(410)에는 제1,2,3 안테나 패턴부(411,412,413)가 형성된다. 이러한 PCB부(410)는 앞서 제2 실시예의 설명에 갈음하기로 한다. 제1 지지부(420)는 대략 직사각형 형상의 몸체부로서, 몸체부(420)에는 동축 내심의 테프론(신호 입력부)이 2개 형성되어 있어서 PCB부의 급전선과 서로 전기적으로 접속 결합된다.

제2 지지부(430)는 몸체부로부터 수직 방향으로 길이 연장 형성되며, 제2 지지부의 좌측 지지부(431), 중앙 지지부(432) 및 우측 지지부(433)는 안테나 패턴부의 형상에 대응되도록 형성된다. 따라서 제1,2,3 안테나 패턴부(411,412,413)가 제2 지지부(430)의 좌측 지지부(431), 중앙 지지부(432) 및 우측 지지부(433)에 각각 안착 되며, 지지부(430,440) 및 제1,2,3 안테나 패턴부(411,412,413)에 관통 형성된 결합홀에 의해 안테나 패턴부(411,412,413)와 지지부(430,440)가 서로 접촉 결합된다. 제3 지지부(440)는 도 8에 도시된 바와 같이 제2 지지부(430)에 대응되도록 좌측 지지부(441), 중앙 지지부(432) 및 우측 지지부(433)로 이루어진다. 좌측 지지부(441)는 제1 안테나 패턴부(411)를 덮으며 결합되고, 중앙 지지부(442)는 제2 안테나 패턴부(412)를 덮으며 결합되고, 우측 지지부(443)는 제3 안테나 패턴부(413)를 덮으며 결합된다. 이때, 제2 지지부 및 제3 지지부의 좌측 지지부, 우측 지지부 및 중앙 지지부는 제1,2,3 안테나 패턴부의 패턴 폭과 같거나 적은 것이 바람직하다. 상술한 제1,2 지지부(420,430)는 일체로 형성되고, 제3 지지부(440)는 분리 제작되어 조립시에 PCB부(410)를 제2 지지부의 좌측, 중앙 및 우측 지지부에 안착시킨 후 제3 지지부의 좌측, 중앙 및 우측 지지부를 덮으며 결합한다. 다만, 필요에 따라 제1,2,3 지지부를 모두 일체로 형성할 수도 있을 것이다. 제2,3 지지부의 좌측, 중앙 및 우측 지지부는 안테나 패턴부의 형상에 서로 대응되도록 형성되는 것이 바람직하며, 전기적으로 도통될 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

제3 안테나 패턴부(413)의 급전선은 원통 금속 핀(462)에 접속 결합되고, 원통 금속 핀(462)은 원통 유전체(461)에 삽입 결합된다. 원통 금속 핀(462) 및 원통 유전체(461)는 도 21에 도시된 바와 같이 송신단에서 신호를 입력받는 송신 신호 입력부 또는 수신단으로 신호를 전송하는 수신 신호 입력부로서 기능할 수 있다. 한편, 제1 안테나 패턴부(411)의 급전선도 몸체부(420)에 형성된 원통 금속 핀에 접속 결합된다. 다만, 도 8에 도시된 바와 같이 제1,3 안테나 패턴부의 급전선은 서로 다른 원통 금속 핀에 접속 결합된다.

상술한 제2 지지부의 좌측, 중앙 및 우측 지지부의 상부면에는 제1,2,3 안테나 패턴부가 안착 되며, 제3 지지부의 좌측, 중앙 및 우측 지지부의 하부면은 제1,2,3 안테나 패턴부의 상부면에 안착된다. 따라서 관통홀(450)을 통해 나사가 결합 고정됨으로써(도 9 참조) 제2,3 지지부 및 제1,2,3 안테나 패턴부가 서로 결합 고정됨과 동시에 전기적으로 접속 결합된다. 이와 더불어 제2 지지부의 접촉면(434)이 좌측 및 우측에 각각 형성되며, 서로 인접하는 비발디 안테나의 지지부의 접촉면(434)끼리 상호 접촉됨으로써 도 9 내 도 11에 도시된 바와 같이 1차원 배열로 확장되어 수평 편파 또는 수직 편파가 형성된다. 제2 지지부의 좌측 지지부(431)는 제1 안테나 패턴부(411)가 안착 되는 안착면(좌측 지지부의 하부면)과 상술한 접촉면(434)으로 이루어지며, 그 단부의 단면은 대략 "ㄴ"자 형상이다. 제2 지지부의 우측 지지부(433)도 상술한 좌측 지지부와 동일한 안착면 및 접촉면으로 이루어지며, 제2 지지부의 중앙 지지부(432)는 안착면으로 이루어진다.

(2차원 배열)

한편, 비발디 안테나를 2차원 배열로 구성하여 수직 및 수평 편파를 동시에 구현하기 위해서 도 12 내지 도 20을 참조하여 설명하기로 한다. 도 12에는 제1 비발디 PCB 안테나(510)가 도시되어 있으며, 도 13에는 제1 비발디 PCB 안테나(510)와 대칭되게 동일한 제2 비발디 PCB 안테나(520)가 도시되어 있다. 제1,2 비발디 PCB 안테나(510,520)의 구성 및 기능은 상술한 제2 실시예의 설명을 참고하기로 한다. 다만, 각각의 안테나에 형성된 슬릿부(511,521)가 서로 반대 방향으로 형성된다. 제1,2 비발디 PCB 안테나(510,520)의 슬릿부(511,521)를 이용하여 서로 수직 되게 직교 결합함으로써 도 14와 같이 비발디 안테나가 서로 결합된다.

제1,2 비발디 PCB 안테나(510,520)가 안착 지지되는 제1 지지부(530)는 제1,2,3,4 수직 지지부(531,532,533,534) 및 몸체부(535)로 이루어진다. 몸체부(535)는 단면이 대략 직사각형 형상으로서 4개의 급전선과 전기적으로 서로 접속될 수 있는 원통 유전체 및 원통 금속 핀으로 이루어진 신호 입력부가 몸체부에 형성된다(도 15 및 도 19 참조). 원통 유전체가 삽입 고정될 수 있는 원통 홀(535a)이 가상의 직사각형선을 기준으로 각 모서리에 몸체부(535)의 내측에 형성된다.

제1,2,3,4 수직 지지부(531,532,533,534)는 도 15에 도시된 바와 같이 몸체부(535)의 각 모서리로부터 수직방향으로 연장 형성된다. 각각의 지지부는 접촉면과 안착면으로 이루어지며, 이 중 제1 수직 지지부(531)를 예로 들어 설명하기로 한다. 제1 수직 지지부(531)는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 제1 PCB 기판부(51)가 안착되는 안착면(531a)과 접촉면(531b)으로 이루어진다. 접촉면(531b)은 일방향(제1 방향)과 타방향(제2 방향)으로 모두 접촉될 수 있도록 2개 형성되며, 이에 따라 도 20에 도시된 바와 같이 인접하는 비발디 안테나와 제1,2 방향에서 모두 접촉 결합될 수 있다. 제1,2 방향은 내각이 서로 수직하다. 제1 지지부는(530)는 도 15에 도시된 바와 같이 몸체부(535)와 일체로 형성될 수도 있으나 필요에 따라 분리 제작되어 서로 결합될 수도 있다.

도 16에는 제1,2 PCB 기판부(510,520)가 각각의 수직 지지부의 안착면에 안착된 것을 나타낸 것이다. 도 17에는 제2 지지부(540)가 지지 결합된 것을 나타낸 것이다. 도 17에 도시된 바와 같이 제2 지지부(540)는 제1,2,3,4 외곽 안테나 지지부(541,542,543,544)로 이루어진다. 제1,2,3,4 외곽 안테나 지지부(541,542,543, 544)는 서로 개별적으로 제작되어 제1,2 PCB 기판부의 양측 안테나 패턴부의 상부면에 각각 결합 고정된다. 제1,2 PCB 기판부의 중앙 안테나 패턴부의 상부면에는 도 18에 도시된 바와 같이 제3 지지부(550)의 제1,2,3,4 중심 안테나 지지부(551,552,553,554)가 각각 결합 고정된다. 안테나 패턴부에 각각 결합 고정되는 지지부는 안테나 패턴부의 형상에 상응하는 형상으로 이루어짐과 동시에 안테나 패턴부의 패턴 폭과 동일하거나 이 보다 작도록 형성되는 것이 바람직하다.

제1 외곽 안테나 지지부(541)의 일면은 제1 수직 지지부(531)의 일면과 서로 전기적으로 접속되도록 안테나 패턴부에 결합되며, 나머지 외곽 안테나 지지부도 동일한 원리로 접속 결합된다. 또한, 제1 중심 안테나 지지부(551)는 제1 PCB 기판부(510)의 중앙 안테나 패턴부와 제2 PCB 기판부(520)의 중앙 안테나 패턴부에 각각 결합된다. 이때, 제1 중심 안테나 지지부(551)는 각각의 중앙 안테나 패턴부에 수직 결합될 수 있도록 일체로 형성된다. 다만, 제1 중심 안테나 지지부(551)는 제1 외곽 안테나 지지부(541)와 같은 형상으로 이루어져 각각의 중앙 안테나 패턴부에 개별적으로 결합 고정될 수도 있다. 나머지 제2,3,4 중심 안테나 지지부(552,553,554)도 동일한 원리로 각각의 중앙 안테나 패턴부에 결합된다. 따라서 제1,2,3,4 중심 안테나 지지부(551,552,553,554)는 가상의 4분면의 중앙 영역에 각각의 중심 안테나 패턴부와 결합된다.

도 19에는 제1 급전선이 원통 금속 핀(562)과 전기적으로 접속 결합된 것을 도시한 것이다. 도면에는 도시되어 있지 않으나 나머지 제2,3,4 급전선도 동일한 원리로 원통 급속 핀과 각각 전기적으로 접속 결합된다. 이렇게 4개의 급전선이 몸체부(535)에 구비된 원통 금속 핀과 전기적으로 접속 결합되기 위해 제1,2 PCB 기판부(510,520)의 슬릿부(511,521)가 각각 반대방향으로 형성되며, 이에 따라 4개의 급전선 단부가 원통 금속 핀이 구비된 몸체부의 방향쪽으로 오도록 PCB 기판부가 슬릿부에 삽입 결합된다.

도 20에는 서로 인접하는 수직 지지부의 접촉면(531b)끼리 상호 접촉됨으로써 2차원 배열로 구성된 비발디 안테나가 도시되어 있다. 따라서 비발디 안테나는 수평 편파 및 수직 편파를 동시에 구현할 수 있다.

한편, 도 20과 같이 2차원으로 배열된 비발디 안테나는 도 21과 같이 비발디 안테나(700)가 수신단 및 송신단과 각각 전기적으로 접속 결합된다. 어느 하나의 비발디 안테나(700)에 구비된 신호 입력부 중 2개의 신호 입력부는 송신단으로 RF 신호를 입력받아 비발디 안테나를 통해 외부로 방사하며, 비발디 안테나로부터 수신된 RF 신호는 다른 2개의 신호 입력부를 통해 수신단으로 전송된다.

다만, 도 20에 도시된 것은 하나의 일실시예를 나타낸 것이며, 2차원으로 배열된 비발디 안테나가 전부 수신단과 각각 전기적으로 접속 결합될 수도 있고, 전부 송신단과 전기적으로 접속 결합될 수도 있다.

본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

100 : 비발디 PCB 안테나(또는 PCB 기판부)
110 : 상부층 안테나부(또는 전면 안테나부)
111 : 제1 안테나 패턴부(제1 PCB 패턴부 또는 제1 그라운드부)
112 : 제2 안테나 패턴부(제2 PCB 패턴부 또는 제2 그라운드부)
113 : 제1 안테나 패턴 공백부
114 : 제2 안테나 패턴 공백부
115 : 급전선
115a : 자계 결합부(또는 Open stub)
116 : 지지물 결합홀
120 : 하부층 안테나부(또는 후면 안테나부)
121 : 제3 안테나 패턴부(제3 PCB 패턴부 또는 제3 그라운드부)
122 : 제3 안테나 패턴 공백부
123 : 원형 공백부(또는 Balun부)
200 : 비발디 PCB 안테나(또는 PCB 기판부)
210 : 상부층 안테나부(또는 전면 안테나부)
211 : 제1 비발디 안테나부
212 : 제2 비발디 안테나부
220 : 하부층 안테나부(또는 후면 안테나부)
221 : 제1 비발디 안테나부
222 : 제2 비발디 안테나부
230 : 슬릿부
240 : 지지물 결합홀
300 : 비발디 안테나
310 : PCB부
311 : 제1 안테나 패턴부
312 : 제2 안테나 패턴부
320 : 제1 지지부(몸체부)
330 : 제2 지지부
331 : 좌측 지지부
332 : 우측 지지부
333 : 접촉면
340 : 제3 지지부(또는 덮개부)
341 : 좌측 지지부
342 : 우측 지지부
350 : 결합홀
361 : 원통 유전체(또는 신호 입력부)
362 : 원통 금속 핀(또는 신호 입력부)
400 : 비발디 안테나
410 : PCB부
411 : 제1 안테나 패턴부
412 : 제2 안테나 패턴부
413 : 제3 안테나 패턴부
420 : 제1 지지부(몸체부)
430 : 제2 지지부
431 : 좌측 지지부
432 : 중앙 지지부
433 : 우측 지지부
434 : 접촉면
440 : 제3 지지부
441 : 좌측 지지부
442 : 중앙 지지부
443 : 우측 지지부
450 : 결합홀
461 : 원통 유전체
462 : 원통 금속 핀
510 : 제1 비발디 PCB 안테나(제1 PCB 기판부)
511 : 슬릿부
520 : 제2 비발디 PCB 안테나(제2 PCB 기판부)
521 : 슬릿부
530 : 제1 지지부
531 : 제1 수직 지지부
531a : 안착면
531b : 접촉면
532 : 제2 수직 지지부
533 : 제3 수직 지지부
534 : 제4 수직 지지부
535 : 몸체부
535a : 원통 홀
540 : 제2 지지부
541 : 제1 외곽 안테나 지지부
542 : 제2 외곽 안테나 지지부
543 : 제3 외곽 안테나 지지부
544 : 제4 외곽 안테나 지지부
550 : 제3 지지부
551 : 제1 중심 안테나 지지부
552 : 제2 중심 안테나 지지부
553 : 제3 중심 안테나 지지부
554 : 제4 중심 안테나 지지부
561 : 원통 유전체
562 : 원통 금속 핀
611,612,...,616 : 제1,2,3,4,5,6 비발디 안테나
621,622,...,626 : 제7,8,9,10,11,12 비발디 안테나
700 : 비발디 안테나

Claims

RF 신호가 급전되는 급전부,
상기 RF 신호가 수평 또는 수직 방향으로 방사되는 방사부, 및
상기 급전부 및 방사부에 형성되는 비발디 안테나 패턴부를 구비하는 인쇄 회로 기판으로 이루어진 비발디 안테나 기판부를 포함하며,
상기 비발디 안테나 패턴부의 패턴 형상에 상응하는 지지부가 결합되는 결합홀이 상기 비발디 안테나 패턴부에 형성되며,
상기 비발디 안테나 기판부의 중앙 영역을 기준으로 제1,2 비발디 안테나 패턴부가 형성되며,
상기 제1,2 비발디 안테나 패턴부는 상기 비발디 안테나 기판부의 상부층 및 하부층에 모두 형성되며,
상기 지지부는,
급전선과 전기적으로 접속되는 신호 입력부가 구비되는 제1 지지부,
하부층에 형성된 제1,2 비발디 안테나 패턴부와 서로 대면 접촉 결합되어 전기적으로 서로 접속되는 제2 지지부, 및
상부층에 형성된 제1,2 비발디 안테나 패턴부와 서로 대면 접촉 결합되어 전기적으로 서로 접속되는 제3 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
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제 1 항에 있어서,
어느 하나의 비발디 안테나 장치의 접촉면이 서로 인접하는 비발디 안테나 장치의 접촉면과 서로 전기적으로 접속됨으로써 수평 방향 또는 수직 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1,2 비발디 안테나 패턴부는,
상기 비발디 안테나 기판부의 중앙 영역에 형성된 안테나 패턴부, 및
상기 비발디 안테나 기판부의 양측 단부 영역에 형성된 안테나 패턴부이며,
상기 급전부는,
상기 중앙 영역에 형성된 안테나 패턴부와 좌측 단부 영역에 형성된 안테나 패턴부에 급전하는 제1 급전부, 및
상기 중앙 영역에 형성된 안테나 패턴부와 우측 단부 영역에 형성된 안테나 패턴부에 급전하는 제2 급전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 비발디 안테나 기판부의 중앙 영역에는 슬릿부가 형성되며,
어느 하나의 비발디 안테나 기판부의 슬릿부에 다른 비발디 안테나 기판부가 삽입됨으로써 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치시 어느 하나의 비발디 안테나 기판부의 중앙영역에 형성된 안테나 패턴부와 다른 하나의 비발디 안테나 기판부의 중앙영역에 형성된 안테나 패턴부가 서로 직교하며,
서로 직교하는 안테나 패턴부와 서로 대면 접촉 결합되는 지지부도 서로 직교하도록 결합되어 전기적으로 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 6 항에 있어서,
어느 하나의 비발디 안테나 장치의 지지부의 접촉면이 서로 인접하는 비발디 안테나 장치의 접촉면과 서로 전기적으로 접속됨으로써 수평 방향 및 수직 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 8 항에 있어서,
복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치시 어느 하나의 비발디 안테나 기판부의 제1 복수의 급전부와 다른 하나의 비발디 안테나 기판부의 제2 복수의 급전부가 상기 제1 지지부의 각각의 신호 입력부와 전기적으로 접속되도록 직교 배치되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 기판부가 서로 직교하도록 배치시 상기 제1 복수의 급전부는 수직 및 수평 편파가 형성되도록 하고, 상기 제2 복수의 급전부는 수평 및 수직 편파가 형성되도록 함으로써 비발디 안테나 장치에 직교 편파가 형성되는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.
제 9 항에 있어서,
송신단으로부터 전송되는 RF 신호를 입력받는 송신 신호 입력부와 상기 제1 복수의 급전부가 서로 전기적으로 접속됨으로써 RF 신호를 비발디 안테나를 통해 방사하고,
수신단과 전기적으로 접속된 수신 신호 입력부와 상기 제2 복수의 급전부가 서로 전기적으로 접속됨으로써 외부로부터 수신되는 RF 신호를 비발디 안테나를 통해 상기 수신단으로 전송하는 것을 특징으로 하는 비발디 안테나 장치.