KR101992813B1

KR101992813B1 - 안테나

Info

Publication number: KR101992813B1
Application number: KR1020190062114A
Authority: KR
Inventors: 유병길
Original assignee: 한화시스템 주식회사
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2019-06-25

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 안테나는 접지판과, 상기 접지판 상에 마련되는 제 1 방사체와, 상기 제 1 방사체 상에 마련되는 제 2 방사체와, 상기 제 2 방사체 상에 마련된 단락핀을 포함하고, 상기 단락핀은 일단이 상기 제 2 방사체와 접속되고 타단이 상기 제 1 및 제 2 방사체를 관통하여 상기 접지판과 접속되며, 상기 제 1 방사체는 급전 케이블을 통해 전원을 인가받아 원형 편파를 발생시키고, 상기 제 2 방사체는 상기 단락핀을 통해 상기 제 1 방사체 상에 분포하는 전자계에 의한 전원을 인가받아 수직 편파를 발생시키며, 상기 제 1 및 제 2 방사체 사이에 마련된 지지대를 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 방사체는 제 1 및 제 2 유전체 기판 상에 각각 형성된 제 1 및 제 2 방사 패턴을 포함하고, 상기 단락핀은 제 2 방사 패턴과 접속되는 머리부와, 제 2 방사체, 지지대 및 제 1 방사체를 관통하여 접지판과 접속되는 몸통부를 포함한다.

Description

안테나{Antenna}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 특히 원형 편파의 지향성 방사 패턴과 접지판에서 수직 편파의 무지향성 방사 패턴을 갖는 안테나에 관한 것이다.

안테나(antenna)는 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 공간에 효율적으로 전파를 방사하거나, 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기(誘起)시키기 위해 공중에 가설한 도선(導線)을 일컫는 용어로서, 전파탑/송수신을 위해 전자파를 공간으로 보내거나 받기 위한 장치이다. 이와 같은 안테나는 무선 통신이 급격하게 발달하는 오늘날 그 사용 분야에 계속 확대되고 있는 추세이다.

안테나마다 방사되는 파에 대한 고유의 편파(Polarization) 특성을 갖고 있다. 안테나 편파는 수직 편파(Vertical Polarization), 수평 편파(Horizontal Polarization), 원형 편파(Circular Polarization)로 분류되며, 안테나 편파는 일반적으로 안테나 형상에 의해 결정되어지므로 사용자가 사용하고자 하는 안테나의 편파를 확인한 후 안테나를 시스템에 적용하게 된다. 안테나를 통해 고주파 신호를 송수신 할 경우 안테나 편파의 특성에 따라 송신 신호의 전력이 수신 장비 수신 레벨에 영향을 준다. 즉, 송신 안테나의 편파가 수직 편파이면 수신 안테나도 수직 편파로 신호를 수신하여야 최대 전력을 수신할 수 있다. 만약 수신 안테나가 수평 편파이면 수신 레벨은 현저히 떨어지게 된다. 또한, 송신 안테나가 수평 편파인 경우도 동일한 특성을 나타내며, 원형 편파의 경우도 좌현/우현 편파에 따라 신호 수신 레벨의 특성을 좌우하게 된다.

한편, 한국등록특허 제10-0695330호에는 안테나의 수직 및 수평 편파 성능 구현을 위해 다이폴 방사체를 수직과 수평으로 각각 구현하고(도 2), 급전부 역시 수직과 수평으로 각각 구현하여 하이브리드 결합기를 통해 이중 방사모드를 구현한 안테나가 제시되어 있다(도 6a). 그러나, 이러한 구조는 각각의 급전부와 방사체를 구비하여 안테나의 소형화와 하이브리드 결합기의 손실로 인한 이득 저하의 문제점을 가지고 있다.

또한, 지향성의 원형 편파와 무지향성의 수직 편파 성능을 보유한 안테나는 개발된 사례가 없다.

한국등록특허 제10-0695330호

본 발명은 지향성의 원형 편파와 무지향성의 수직 편파를 갖는 안테나를 제공한다.

본 발명은 원형 편파와 수직 편파를 하나의 급전 구조를 이용하여 구현된 안테나를 제공한다.

상기 제 1 및 제 2 유전체 기판은 10 이상의 유전율을 가질 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 방사 패턴은 서로 다른 형상 및 크기를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 접지판과, 유전체 기판 상에 방사 패턴이 형성된 제 1 방사체와, 유전체 기판 상에 방사 패턴이 형성된 제 2 방사체와, 단락핀을 포함할 수 있다. 단락핀은 일측이 제 2 방사체와 연결되고 타측이 제 2 방사체 및 제 1 방사체를 관통하여 접지판과 연결될 수 있다. 또한, 본 발명은 제1 방사체가 외부로부터 RF 신호를 인가받아 GPS 대역(약 1.6㎓)의 원형 편파 신호를 방사하고, 제 2 방사체와 단락핀이 다이폴 안테나를 구성하여 블루투스 대역(약 2.4㎓)의 수직 편파 신호를 방사할 수 있다.

따라서, 하나의 안테나를 이용하여 지향성의 원형 편파와 무지향성의 수직 편파를 동시에 구현할 수 있고, 그에 따라 안테나를 소형화시킬 수 있다. 또한, 하나의 급전 장치를 이용하여 원형 편파 및 수직 편파를 동시에 구현할 수 있으므로 추가적인 급전 변환 구조가 필요가 없기 때문에 손실 소자로 인한 이득 저하 현상을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 분리 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 일부 분리 사시도
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 일부 평면도 및 단면도.
도 5 및 도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 전계 분포도 및 전류 분포도
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 방사 패턴.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 분리 사시도이다. 또한, 도 2는 일부 분리 사시도이고, 도 3 및 도 4는 일부의 평면도 및 단면도이다. 즉, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나를 구성하는 접지판, 제 1 방사체, 지지대 및 제 2 방사체의 사시도이고, 도 3은 제 1 방사체의 평면 및 단면도이며, 도 4는 제 2 방사체의 평면 및 단면도이다. 여기서, 도 3(a) 및 도 4(a)는 제 1 방사체 및 제 2 방사체의 평면도이고, 도 3(b) 및 도 4(b)는 도 3(a) 및 도 4(a)의 A-A', B-B'의 단면도이다. 그리고, 도 5는 제 1 방사체 및 제 2 방사체의 전계 분포도이고, 도 6은 제 1 방사체 및 제 2 방사체의 전류 분포도이며, 도 7은 방사 패턴이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 외부로부터 RF 신호를 안테나에 인가하는 급전 케이블(100)과, 급전 케이블(100)과 안테나를 연결하고 안테나의 구성을 지지하는 연결대(200)과, 안테나를 접지시키는 접지판(300)과, 원형 편파를 방사하는 제 1 방사체(400)와, 제 1 방사체(400) 상측에 마련되어 그 상측에 마련되는 구성을 지지하는 지지대(500)와, 수직 편파를 방사하는 제 2 방사체(600)와, 지지대(500)와 제 1 방사체(400)를 관통하여 제 2 방사체(600)와 접지판(300)을 연결하는 단락핀(700)과, 안테나의 구성을 외부로부터 보호하기 위한 커버(800)를 포함할 수 있다. 여기서, 연결대(200)와 커버(800)는 안테나를 수용하는 하우징으로 기능한다. 즉, 연결대(200)와 커버(800) 사이에 안테나 구성 요소가 수용되므로 연결대(200)와 커버(800)는 안테나를 수용하는 하우징으로 기능한다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 지향성의 원형 편파와 무지향성의 수직 편파를 방사하는데, 본 발명의 안테나를 구성 요소별로 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

급전 케이블(100)은 본 발명에 따른 안테나에 소정의 전원을 인가하기 위해 마련될 수 있다. 여기서, 급전 케이블(100)은 제 1 방사체(400)에 RF 신호를 인가하기 위해 마련될 수 있다. 이를 위해 급전 케이블(100)은 연결대(200)를 지나 접지판(300)을 통해 제 1 방사체(400)와 연결될 수 있다. 즉, 연결대(200)는 내부에 관통홀(210)이 형성되고, 접지판(300) 및 제 1 방사체(400) 또한 소정 영역에 관통홀(320, 420)이 각각 형성된다. 따라서, 연결대(200), 접지판(300) 및 제 1 방사체(400) 각각의 관통홀(210, 320, 420)을 통해 급전 케이블(100)이 인입되어 제 1 방사체(400)와 연결되고, 제 1 방사체(400)에 RF 신호를 인가할 수 있다. 한편, 급전 케이블(100)은 동축 케이블을 포함할 수 있다. 또한, 급전 케이블(100)은 일단이 제 1 방사체(400)와 연결되고 타단은 커넥터(미도시)를 통해 외부 무선 장비(미도시)와 연결될 수 있다. 급전 케이블(100)을 통해 제 1 방사체(400)에 RF 신호를 인가함으로써, 원형 편파를 얻기 위한 별도의 하이브리드 회로를 사용하지 않아도 되고, 그에 따라 전송 손실을 줄일 수 있다.

연결대(200)는 급전 케이블(100)과 안테나를 연결하기 위해 마련될 수 있다.이를 위해 연결대(200)는 급전 케이블(100)이 인입될 수 있도록 내부를 관통하는 관통홀(210)이 형성될 수 있다. 즉, 연결대(200)는 내부에 수직 방향으로 관통홀(210)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 또한, 연결대(200)는 안테나를 지지하는 역할을 할 수 있다. 즉, 연결대(200)는 접지판(300), 제 1 방사체(400), 지지대(500), 제 2 방사체(600) 및 단락핀(700)을 지지하기 위해 접지판(300)의 하측에 마련될 수 있다. 또한, 연결대(200)는 접지판(300) 등을 지지하기 위해 상부면이 평판 형상으로 마련될 수 있다. 여기서, 연결대(200)의 상부면은 접지판(300) 등의 형태와 동일 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 접지판(300) 등의 원형으로 마련되고, 그에 따라 연결대(200)는 상부면이 원형으로 마련될 수 있다. 이때, 연결대(200)의 상부면은 접지판(300) 등의 크기와 같거나 크게 형성될 수 있다. 즉, 접지판(300) 등이 안착되어 지지될 수 있도록 연결대(200)의 상부면은 접지판(300)과 같거나 크게 마련될 수 있다. 한편, 연결대(200)의 상부면에는 둘레를 따라 소정 높이의 담(fence)이 형성될 수 있다. 즉, 연결대(200)는 상부면에 둘레를 따라 소정 높이의 담이 형성됨으로써 담과 상부면 사이에 단턱이 형성되고 접지판(300) 등이 상부면에 안착될 때 접지판(300) 등의 둘레가 담에 접촉됨으로써 안정적인 안착 및 고정이 가능하다. 한편, 연결대(200)는 절연 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 연결대(200) 상에 고정되는 접지판(300)이 금속으로 이루어질 수 있으므로 연결대(200)는 절연 재질로 이루어져 접지판(300)과 절연시키는 것이 바람직하다.

접지판(300)은 안테나를 접지시키기 위해 마련될 수 있다. 이를 위해 접지판(300)은 금속 등의 도전성 재질로 이루어져 접지와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 접지판(300)은 알루미늄, 구리 또는 이들 중 어느 하나의 합금으로 이루어질 수도 있고, 절연판 상에 금속 물질을 도금하여 이루어질 수도 있다. 이러한 접지판(300)은 소정 두께를 갖는 판 형상으로 마련되며, 원형으로 마련될 수도 있다. 그러나, 접지판(300)은 안테나의 형상에 따라 사각형으로 마련될 수도 있다. 또한, 접지판(300)에는 급전용 관통홀이 형성될 수 있다. 즉, 접지판(300)에는 급전 케이블(100)이 관통하는 관통홀(310)이 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(310)은 접지판(300)의 정중앙에서 일측으로 치우쳐 형성될 수 있다. 즉, 접지판(300)의 정중앙에는 단락핀(700)이 접촉되므로 정중앙으로부터 일측으로 이격되어 급전 케이블(100)이 관통하는 관통홀(310)이 형성될 수 있다. 한편, 접지판(300)은 연결대(200) 상에 접촉되어 고정될 수 있다. 이를 위해 연결대(200)와 접지판(300) 사이에는 접착제가 마련될 수 있다. 즉, 접지판(300)은 연결대(200) 상에 접착 고정될 수 있다.

제 1 방사체(400)는 접지판(300) 상에 마련된다. 제 1 방사체(400)는 급전 케이블(100)과 연결되어 급전 케이블(100)로부터 RF 신호를 인가받아 소정 주파수의 신호를 방사시킨다. 즉, 제 1 방사체(400)는 도시되지 않은 신호 생성부에서 생성된 소정 주파수의 신호를 급전 케이블(100)을 통해 전달받아 외부로 방사시킨다. 여기서, 제 1 방사체(400)는 약 1.6㎓ 대역의 GPS 신호를 방사할 수 있다. 이러한 제 1 방사체(400)는 소정의 유전율을 갖는 유전체 상에 도전 물질이 소정의 형상으로 패터닝된 방사 패턴이 형성된다. 예를 들어, 제 1 방사체(400)는 유전층 상에 소정의 도전 패턴이 형성된 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.

제 1 방사체(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 소정 두께의 제 1 유전체 기판(410)과, 제 1 유전체 기판(410) 상에 형성된 소정의 제 1 방사 패턴(420)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 유전체 기판(410)은 10 이상의 유전율, 예를 들어 10 내지 1000의 유전율, 바람직하게는 10 내지 100의 유전율을 갖는 유전 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 제 1 유전체 기판(410)은 예를 들어 세라믹 기판으로 이루어질 수 있다. 물론, 제 1 유전체 기판(410)은 세라믹 기판 이외에 10 내지 100의 유전율을 갖는 유전체 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 유전체 기판(410)은 접지판(300)과 동일 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제 1 유전체 기판(410)은 소정 두께를 갖는 원형의 판 형상으로 마련될 수 있고, 접지판(300)과 동일 직경 및 동일 두께를 가질 수 있다. 물론, 제 1 유전체 기판(410)은 사각형 등 안테나의 형상에 따른 형상을 가질 수 있고, 접지판(300)보다 두꺼운 두께를 갖는 등 접지판(300)과 다른 두께를 가질 수 있다.

제 1 방사 패턴(420)은 제 1 유전체 기판(410) 상에 소정 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제 1 방사 패턴(420)은 제 1 유전체 기판(410)의 면적보다 작은 면적으로 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 유전체 기판(410)의 적어도 일 영역이 노출되도록 제 1 방사 패턴(420)이 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 방사 패턴(420)은 제 1 유전체 기판(410)의 형상, 예를 들어 원형 형상으로 마련되며 서로 대칭되는 적어도 두 영역이 제거되어 제 1 유전체 기판(410)이 노출되도록 형성될 수 있다. 즉, 제 1 방사 패턴(420)은 제 1 방사체(400)가 지향성의 원형 편파 안테나로 기능하도록 하기 위한 형상으로 형성될 수 있는데, 이를 위해 가장자리의 서로 대칭되는 두 영역이 제거된 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제거된 두 영역은 동일 크기를 가질 수 있고, 다른 크기를 가질 수도 있다. 또한, 제거된 두 영역은 동일 형상을 가질 수도 있고, 다른 형상을 가질 수도 있다. 이렇게 대칭되는 두 영역이 제거되면 길이가 달라짐으로 인해 위상차가 발생하고 원형 편파 안테나로 동작한다. 원형 판파 안테나는 타이밍 조절로 한 주파수에서 두 개 이상의 채널을 송수신할 수 있고, 장애물 잡음에 강해서 건물 투과성이 높고, 다중 반사 간섭에 강하며, 편파 손실이 적은 장점이 있다.

한편, 제 1 방사체(400)는 두개의 관통홀이 형성된다. 즉, 제 1 방사체(400)는 중앙부에 형성된 제 1 관통홀(430)과, 제 1 관통홀(430)과 이격되어 형성된 제 2 관통홀(440)을 포함할 수 있다. 제 1 관통홀(430)은 단락핀(700)이 관통하여 제 1 방사체(400) 하측의 접지판(300)과 접촉되도록 마련될 수 있다. 이때, 제 1 관통홀(430)은 단락핀(700)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 단락핀(700)이 제 1 방사체(400)의 제 1 방사 패턴(420)과 접촉되지 않도록 제 1 관통홀(430)은 단락핀(700)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 제 2 관통홀(440)은 급전 케이블(100)이 인입될 수 있다. 즉, 급전 케이블(100)은 제 2 관통홀(440)을 통해 인입되어 제 1 방사 패턴(420)과 연결될 수 있다. 따라서, 급전 케이블(100)을 통해 RF 신호가 제 1 방사 패턴(420)에 인가될 수 있다. 제 1 및 제 2 관통홀(430, 440)는 동일 크기를 가질 수도 있고 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 즉, 단락핀(700)의 직경 및 급전 케이블(100)의 직경에 따라 제 1 및 제 2 관통홀(430, 440)은 동일 크기 또는 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 관통홀(430)이 제 2 관통홀(440)보다 클 수 있다.

지지대(500)는 제 1 방사체(400) 상에 마련될 수 있다. 이러한 지지대(500)는 그 상부에 형성되는 제 2 방사체(600)를 지지하며, 제 1 방사체(400)와 제 2 방사체(600)가 소정의 간격을 갖도록 할 수 있다. 따라서, 지지대(500)는 제 1 방사체(400)와 제 2 방사체(600)의 간격에 따른 두께를 가질 수 있다. 이때, 지지대(500)는 제 1 방사체(400)와 제 2 방사체(600)와 동일 두께를 갖거나 이들보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 지지대(500)는 제 1 방사체(400) 또는 제 2 방사체(600)보다 1배 내지 10배의 두께를 가질 수 있다. 또한, 지지대(500)는 내부에 단락핀(700)이 삽입되는 관통홀(510)이 형성될 수 있다. 즉, 지지대(500)는 중앙부에 소정 직경을 갖는 관통홀(510)이 형성되어 단락핀(700)이 삽입된다. 지지대(500)의 관통홀(510)은 제 1 방사체(400)의 제 1 관통홀(410)과 동일 위치에 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(510)은 단락핀(700)의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 단락핀(700)이 관통홀(510) 내에 접촉되지 않고 관통 삽입되도록 단락핀(700)의 직경보다 큰 직경으로 관통홀(510)이 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(510)은 제 1 방사체(400)의 제 1 관통홀(410)과 동일 크기를 가질 수 있다. 그러나, 지지대(500)가 절연 물질로 형성되므로 단락핀(700)은 관통홀(510) 내에 접촉되어 관통홀(510)에 삽입 고정될 수도 있다. 즉, 지지대(500)가 예를 들어 수지 등의 절연 물질로 형성되므로 도전 물질로 형성되는 단락핀(700)과 지지대(500)가 접촉되더라도 전기적으로 영향이 없고, 단락핀(700)이 지지대(500)에 삽입되어 고정될 수 있도록 단락핀(700)의 직경과 관통홀(510)의 직경이 동일할 수 있다. 이때, 관통홀(510)은 제 1 방사체(400)의 제 1 관통홀(410)보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 한편, 지지대(500)는 대략 원형으로 마련될 수 있다. 즉, 상부면이 원형으로 마련될 수 있다. 또한, 지지대(500)는 하부면이 연결대(200) 상에 지지될 수 있다. 따라서, 지지대(500)는 연결대(200) 상에 지지되어 제 2 방사체(600)를 지지할 수 있다. 이때, 지지대(500)는 내부가 빈 형상으로 마련될 수도 있다. 즉, 제 2 방사체(600)를 지지하는 상부면의 가장자리로부터 하측으로 측면이 연장 형성되어 지지대(500)는 상부면과 측면으로 이루어고 하부면이 개방되어 내부가 빈 통 형상으로 마련될 수도 있다.

제 2 방사체(600)는 지지대(500) 상에 지지되어 마련된다. 또한, 제 2 방사체(600)는 소정의 유전율을 갖는 유전체 상에 도전 물질이 소정의 형상으로 패터닝된 방사 패턴이 형성된다. 예를 들어, 제 2 방사체(600)는 유전층 상에 소정의 도전 패턴이 형성된 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.

제 2 방사체(600)는 도 4에 도시된 바와 같이 소정 두께의 제 2 유전체 기판(610)과, 제 2 유전체 기판(610) 상에 형성된 소정의 제 2 방사 패턴(620)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 유전체 기판(610)은 10 이상의 유전율, 예를 들어 10 내지 100의 유전율을 갖는 유전 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 제 2 유전체 기판(610)은 예를 들어 세라믹 기판으로 이루어질 수 있다. 물론, 제 2 유전체 기판(610)은 세라믹 기판 이외에 10 내지 100의 유전율을 갖는 유전체 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제 2 유전체 기판(610)은 제 1 방사체(400)의 제 1 유전체 기판(410)과 동일 물질로 형성되어 동일 유전율을 가질 수 있다. 그러나, 제 2 유전체 기판(610)은 제 1 방사체(400)의 제 1 유전체 기판(410)과는 다른 물질로 형성되어 다른 유전율을 가질 수도 있다. 또한, 제 2 유전체 기판(610)은 제 1 방사체(400)의 제 1 유전체 기판(410)과 동일 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제 2 유전체 기판(610)은 소정 두께를 갖는 원형의 판 형상으로 마련될 수 있다. 물론, 제 2 유전체 기판(610)은 사각형 등 안테나의 형상에 따른 형상을 가질 수 있다. 또한, 제 2 유전체 기판(610)은 제 1 방사체(400)의 제 1 유전체 기판(410)과 동일 두께를 가질 수도 있고 다른 두께를 가질 수도 있다.

제 2 방사 패턴(620)은 제 2 유전체 기판(610) 상에 소정 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제 2 방사 패턴(620)은 제 2 유전체 기판(610)의 면적보다 작은 면적으로 형성될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 유전체 기판(610)의 적어도 일 영역이 노출되도록 제 2 방사 패턴(620)이 형성될 수 있다. 여기서, 제 2 방사 패턴(620)은 제 2 유전체 기판(610)의 형상, 예를 들어 원형 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 2 방사 패턴(620)은 제 2 유전체 기판(610)의 중앙부로부터 소정의 직경을 갖도록 원형으로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 방사 패턴(620)은 제 1 방사체(400)의 제 2 방사 패턴(620)보다 작게 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 2 방사 패턴(620)은 제 1 방사체(400)의 제 1 방사 패턴(420)의 10% 내지 90%의 면적으로 형성될 수 있다. 즉, 제 2 방사 패턴(620)은 제 1 방사 패턴(420)의 1/10 내지 9/10의 면적으로 형성될 수 있다.

한편, 제 2 방사체(600)는 중앙부에 관통홀(630)이 형성된다. 관통홀(630)은 단락핀(700)이 관통하도록 형성될 수 있다. 이때, 단락핀(700)의 일부는 제 2 방사체(600)와 접촉될 수 있다. 따라서, 단락핀(700)의 머리부가 제 2 방사체(600)와 접촉되고 몸통부는 관통홀(630)로 삽입될 수 있도록 관통홀(630)은 단락핀(700)의 몸통부의 직경보다 크고 머리부의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

단락핀(700)은 제 2 방사체(600)와 모노폴 안테나를 형성하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 단락핀(700)은 일측이 제 2 방사체(600)와 접촉되고 타측이 접지판(200)에 접촉될 수 있다. 이를 위해 단락핀(700)은 소정의 직경을 갖는 머리부와, 머리부의 하측에 마련되어 머리부보다 작은 직경을 갖고 소정 길이를 갖는 몸통부를 포함할 수 있다. 즉, 단락핀(700)은 머리부가 제 2 방사체(600)의 제 2 방사 패턴(620)과 접촉되고, 몸통부가 제 2 방사체(600), 지지대(500), 제 1 방사체(400)의 관통홀(630, 510, 430)을 통해 접지판(300)과 접촉될 수 있다. 이를 위해 머리부의 직경은 제 2 방사체(600)의 관통홀(630)의 직경보다 크게 형성될 수 있고, 몸통부의 직경은 제 2 방사체(600), 지지대(500), 제 1 방사체(400)의 관통홀(630, 510, 440)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 이러한 단락핀(700)은 도전성 물질, 예를 들어 알루미늄, 구리 또는 이들 중 적어도 하나의 합금으로 이루어질 수 있다. 따라서, 단락핀(700)은 전자계에 의한 전류를 제 2 방사체(600)에 제공할 수 있다. 즉, 급전 케이블(100)을 통해 소정 전위의 RF 신호를 인가받는 제 1 방사체(400) 상에 전자계가 분포할 수 있는데, 단락핀(700)은 이러한 전자계에 의한 전류를 제 2 방사체(600)에 공급할 수 있다. 이때, 단락핀(700)은 GPS 대역에서는 리액턴스 성분으로 하부 방사체(400)의 동작에 영향을 미치지 않으며, 블루투스 대역에서는 단락핀(700)이 상부 방사체(600)의 급전부 역할을 한다. 따라서, 제 2 방사체(600)와 단락핀(700)에 의해 모노폴 안테나가 구현될 수 있다.

커버(800)는 안테나는 외부 환경으로부터 보호하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 커버(800)는 안테나의 상부 및 측부를 덮도록 마련되어 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 이를 위해 커버는 상부면과 상부면으로부터 하측으로 연장된 측면을 포함할 수 있다. 즉, 커버(800)는 내측에 소정의 공간이 마련되도록 일측이 개방된 형태로 마련될 수 있다. 이러한 커버(800)는 폴리카보네이트 등의 수지로 형성될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나는 접지판(300)과, 제 1 유전체 기판(410) 상에 제 1 방사 패턴(420)이 형성된 제 1 방사체(400)와, 제 2 유전체 기판(610) 상에 제 2 방사 패턴(620)이 형성된 제 2 방사체(600)와, 단락핀(700)을 포함할 수 있다. 본 발명은 단락핀(700)이 일측이 제 2 방사체(600)와 연결되고 타측이 제 2 방사체(600) 및 제 1 방사체(400)를 관통하여 접지판(300)과 연결될 수 있다. 또한, 본 발명은 외부로부터 인입되는 급전 케이블(100)이 제 1 방사체(400)와 연결되어 제 1 방사체(400)가 GPS 대역(약 1.6㎓)의 원형 편파 신호를 방사하고, 제 2 방사체(600)와 단락핀(700)이 다이폴 안테나를 구성하여 블루투스 대역(약 2.4㎓)의 수직 편파 신호를 방사할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 안테나는 하나의 급전 장치를 이용하여 원형 편파 및 수직 편파를 발생시킬 수 있다. 따라서, 하나의 안테나를 이용하여 지향성의 원형 편파와 무지향성의 수직 편파를 동시에 구현할 수 있고, 그에 따라 안테나를 소형화시킬 수 있다. 또한, 하나의 급전 장치를 이용하여 원형 편파 및 수직 편파를 동시에 구현할 수 있으므로 추가적인 급전 변환 구조가 필요가 없기 때문에 손실 소자로 인한 이득 저하 현상을 최소화할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 전계 분포 및 전류 분포를 도시한 도면이다. 즉, 도 5(a)는 제 1 방사체의 전계 분포를 나타내고 도 5(b)는 제 2 방사체와 단락핀의 전계 분포를 나타낸다. 또한, 도 6(a)는 제 1 방사체의 전류 분포를 나타내고 도 6(b)는 제 2 방사체와 단락핀의 전류 분포를 나타낸다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나의 방사 패턴으로서, 도 7(a)는 수직 모드의 방사 패턴이고 도 7(b)는 수평 모드의 방사 패턴이다. 도 5(a) 및 도 6(a)에 도시된 바와 같이 제 1 방사체는 GPS 대역에서 전자계가 발생되며, 제 1 방사체 상에 전류가 분포되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5(b) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이 제 2 방사체와 단락핀이 다이폴 안테나를 구성하여 블루투스 대역에서 전자계가 발생되며, 단락핀을 통해 상측 방향으로 전류가 흐르는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 7(a) 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이 원평 편파 및 수직 편파의 방사 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 급전 케이블 200 : 연결대
300 : 접지판 400 : 제 1 방사체
500 : 지지대 600 : 제 2 방사체
700 : 단락핀 800 : 커버

Claims

접지판과,
상기 접지판 상에 마련되는 제 1 방사체와,
상기 제 1 방사체 상에 마련되는 제 2 방사체와,
상기 제 2 방사체 상에 마련된 단락핀을 포함하고,
상기 단락핀은 일단이 상기 제 2 방사체와 접속되고 타단이 상기 제 1 및 제 2 방사체를 관통하여 상기 접지판과 접속되며,
상기 제 1 방사체는 급전 케이블을 통해 전원을 인가받아 원형 편파를 발생시키고,
상기 제 2 방사체는 상기 단락핀을 통해 상기 제 1 방사체 상에 분포하는 전자계에 의한 전원을 인가받아 수직 편파를 발생시키며,
상기 제 1 및 제 2 방사체 사이에 마련된 지지대를 더 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 방사체는 제 1 및 제 2 유전체 기판 상에 각각 형성된 제 1 및 제 2 방사 패턴을 포함하고,
상기 단락핀은 제 2 방사 패턴과 접속되는 머리부와, 제 2 방사체, 지지대 및 제 1 방사체를 관통하여 접지판과 접속되는 몸통부를 포함하는 안테나.
청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판은 10 이상의 유전율을 갖는 안테나.
청구항 2에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 방사 패턴은 서로 다른 형상 및 크기를 갖는 안테나.