KR102096426B1 - 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나에 관한 것으로 더욱 상세하게는 전자기파를 외부로 방사하거나 수신할 수 있으며, 상호 대향되도록 두 개의 본체를 포함하는 안테나 유닛과, 상기 안테나 유닛의 내부를 관통하도록 설치되고, 상기 안테나 유닛에 전류를 공급하는 동축관과, 상기 안테나 유닛의 외주면에 설치되는 것으로서, 상기 두개의 본체가 상호 대항되도록 결합된 상태를 유지하도록 상기 본체의 외경에 대응하는 내경을 갖는 지지부를 구비하고, 상기 지지부는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 렌즈가 구비되어 반치빔폭이 일정하게 유지할 수 있는 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나에 관한 것이다.

Description

방사특성 개선을 위한 광대역 안테나{Broadband Antenna for Improving Radiation Characteristics}

본 발명은 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나에 관한 것으로 더욱 상세하게는 렌즈가 구비되어 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어지는 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나에 관한 것이다.

통신기술은 과거의 2G부터 3G까지의 이동통신은 사용자에게 간단한 음성 위주의 서비스 및 데이터 서비스의 시작점을 제공했다. 그러나 점차 기술의 발전으로 인해 4G 이동통신에서는 본격적인 데이터 중심의 고속 이동통신 서비스로의 큰 변화를 이루었다.

현재는 4G(Long term evolution)를 사용하고 있으나 5G 통신기술이 곧 상용화될 예정이며, 따라서, 음영지역 및 교외지역 데이터서비스를 위한 4G와 음성을 위한 3G 서비스가 혼재되는 형태로 존재되고, 이동통신단말기 및 기지국은 075GHz 부터 28GHz의 광대역 주파수를 사용할 것으로 예상된다.

그러나 075GHz ~ 28GHz의 광대역 주파수를 사용하기 위해 주파수의 방사특성의 개선이 필요하다. 종래의 기술들은 주파수가 증가하면 안테나의 빔 방향의 전력값을 기준으로 하여 전력이 반으로 떨어지는 지점까지의 각도인 반치빔폭(Half Power beam With)이 일정하게 유지되지 못하고 좁아지므로 방사효율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 상기와 같은 문제점의 해결이 요구되고 있다.

한국등록특허공보 제10-1615310호 : 차량용 접이식 쌍원추 안테나 한국공개특허공보 제10-2000-0009067호 : 균일한 빔 폭을 갖는 광대역 주파수 혼 안테나

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 몸체의 일측면이 소정높이 돌출되거나 오목하게 형성되며, 타측면이 소정높이 돌출되거나 오목하게 형성되는 렌즈를 포함하는 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나는 전자기파를 외부로 방사하거나 수신할 수 있으며, 상호 대향되도록 두 개의 본체를 포함하는 안테나 유닛과, 상기 안테나 유닛의 내부를 관통하도록 설치되고, 상기 안테나 유닛에 전류를 공급하는 동축관과, 상기 안테나 유닛의 외주면에 설치되는 것으로서, 상기 두개의 본체가 상호 대항되도록 결합된 상태를 유지하도록 상기 본체의 외경에 대응하는 내경을 갖는 지지부를 구비하고, 상기 본체는 일측에서 타측으로 연장될수록 직경이 점점 작아지는 경사부를 갖는다.

상기 본체는 내벽면이 내측으로 소정길이 돌출되어 있는 제1 바디와, 상기 제1 바디의 하단으로부터 하방으로 연장되며 직경이 점점 작아지는 경사를 갖는 제2 바디와, 상기 제2 바디의 하단에 형성되고, 상기 제2 바디 내부에서 상기 제1 바디를 향해 연장되며, 상기 동축관이 결합될 수 있는 결합홀이 형성되어 있는 관결합부를 포함하며, 상기 동축관이 상기 결합홀에 결합되어 외부로부터 상기 본체로 전류를 공급한다.

상기 제1 바디는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 상기 내벽면이 곡면으로 형성된다.

상기 제1 바디는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 최상단의 외주면 양끝단이 각각 곡면이 형성된다.

상기 지지부는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 렌즈가 구비된다.

상기 지지부는 외주면이 외측을 향해 볼록한 렌즈로 구비된다.

상기 지지부는 외주면이 내측을 향해 오목한 렌즈로 구비된다.

상기 지지부는 내주면이 외측을 향해 오목한 렌즈로 구비된다.

본 발명은 일측면이 소정높이 돌출되거나 오목하게 형성되며, 타측면이 소정높이 돌출되거나 오목하게 형성되는 지지부가 구비되어 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 제1 바디에 최상단 외주면의 양끝단이 각각 곡면이 형성된 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 지지부 외주면이 외측을 향해 오목한 렌즈로 형성된 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 지지부 외주면과 내주면이 각각 내측과 외측을 향해 오목한 렌즈로 형성된 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 정재파비를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 반치빔폭을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 제1 바디에 최상단 외주면의 양끝단이 각각 곡면이 형성된 것을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 지지부 외주면이 외측을 향해 오목한 렌즈로 형성된 것을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 지지부 외주면과 내주면이 각각 내측과 외측을 향해 오목한 렌즈로 형성된 것을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 정재파비를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나의 반치빔폭을 나타낸 도면이다.

하기의 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명인 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나(10)는 안테나 유닛(100)과, 동축관(200)과, 지지부(300)를 포함한다.

상기 안테나 유닛(100)은 유전체로 이루어지며, 상호 대향되도록 설치된다. 따라서 상기 본체(110)의 외부로부터 전류를 공급받아 전기를 유도하며, 상기 유도된 전기를 전자기파로 변환하여 외부로 방사하거나 수신할 수 있다.

상기 본체(110)는 두개의 본체(110)인 제1 본체(110a), 제2 본체(110b)를 포함하며, 상기 제1 본체(110a)와 제2 본체(110b)는 상호 대향되도록 설치된다.

상기 제1 본체(110a)는 제1 바디(112a)와, 제2 바디(114a)와, 관결합부(116a)를 포함한다.

상기 제1 바디(112a)는 내벽면이 내측으로 소정길이 돌출되며, 곡면(113a)으로 형성된다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만 상기 제1 바디(112a)는 최상단의 외주면 양끝단이 각각 곡면(111a)이 형성될 수도 있다.

따라서, 높은 주파수에서는 전파 에너지가 확산되어 빔이 넓어지는 효과를 가지며, 낮은 주파수에서는 파장대비 곡면의 크기가 작아서 무시되는 효과를 가진다. 그러므로 주파수가 낮거나 높은 경우에 모두 빔이 넓어지는 결과를 갖는다.

상기 제2 바디(114a)는 상기 제1 바디(112a)의 하단으로부터 하방으로 연장되며 직경이 점점 작아지는 경사를 갖는다.

상기 관결합부(116a)는 상기 제2 바디(114a)의 하단에 형성되고, 상기 제2 바디(114a) 내부에서 상기 제1 바디(112a)를 향해 연장되어 결합홀(117a)이 형성된다.

상기 제2 본체(110b)는 제1 바디(112b)와, 제2 바디(114b)와, 관결합부(116b)를 포함한다.

상기 제1 바디(112b)는 내벽면이 내측으로 소정길이 돌출되며, 곡면(113b)으로 형성된다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만 상기 제1 바디(112b)는 최하단의 외주면 양끝단이 각각 곡면(111b)이 형성될 수도 있다.

따라서, 높은 주파수에서는 전파 에너지가 확산되어 빔이 넓어지는 효과를 가지며, 낮은 주파수에서는 파장대비 곡면의 크기가 작아서 무시되는 효과를 가진다. 그러므로 주파수가 낮거나 높은 경우에 모두 빔이 넓어지는 결과를 갖는다.

상기 제2 바디(114b)는 상기 제1 바디(112b)의 상단으로부터 상방으로 연장되며 직경이 점점 작아지는 경사를 갖는다.

상기 관결합부(116b)는 상기 제2 바디(114)의 상단에 형성되고, 상기 제2 바디(114b) 내부에서 상기 제1 바디(112b)를 향해 연장되어 결합홀(117b)이 형성된다.

상기 동축관(200)은 상기 안테나 유닛(100)의 내부를 관통하도록 설치되는 것으로서, 다각형 형상으로 형성되며 상기 관결합부(116a, 116b)의 상기 결합홀(117a, 117b)에 관통하여 결합된다.

상기 동축관(200)은 내부에 케이블(210)이 포함되어 있으며, 상기 케이블(200)은 외부의 전원공급부나 전원장치로부터 상기 본체(100)로 전류를 공급하게 된다.

상기 지지부(300)는 상기 두개의 본체(110)인 제1 본체(110a)와 제2 본체(110b)가 상호 대향되어 결합된 상태를 유지하도록 상기 안테나 유닛(100)의 외주면에 설치되는 것으로서, 상기 본체(110)의 외경에 대응하는 내경을 갖는다.

도 4 내지 6을 참조하면, 상기 지지부(300)는 렌즈로 이루어지며, 상기 렌즈는 외주면이 외측을 향해 볼록한 렌즈로 구비될 수 있으며, 외주면이 내측을 향해 오목한 렌즈가 구비될 수 있다. 또한 상기 지지부(300)의 렌즈는 내주면이 외측을 향해 오목한 렌즈가 구비될 수 있다.

따라서, 높은 주파수에서는 전파 에너지가 확산되어 빔이 넓어지는 효과를 가지며, 낮은 주파수에서는 파장대비 곡면의 크기가 작아서 무시되는 효과를 가진다. 그러므로 주파수가 낮거나 높은 경우에 모두 빔이 넓어지는 결과를 갖는다.

본 발명에 따른 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나(10)의 작동은 다음과 같다.

상기 안테나 유닛(100)의 두개의 본체(110)인 제1 본체(110a)와 제2 본체(110b)가 상호 대향된 상태에서 동축관(200)이 상기 본체(110)의 결합홀(117a. 117b)을 관통하여 결합되며, 상기 지지부(300)는 상기 안테나 유닛(100)의 두개의 본체(110)가 상호 대향되어 결합된 상태를 유지하도록 상기 안테나 유닛(100)의 외주면에 설치된다.

이때, 외부의 전원공급부나 전원장치와 연결된 케이블(210)에 전원이 공급되면 상기 유전체로 구성된 본체(210)는 전류를 공급받아 전기를 유도하며, 상기 유도된 전기를 전자기파로 변환하여 외부로 방사하거나 수신하게 된다.

또한 안테나 유닛(100)은 상호 대향된 상기 두개의 본체(100)의 중심을 정점으로 상기 유전체 사이를 여진하여 수직편파가 발생하여 방사가 이루어지며, 수평면에서 360°로 전방향으로 전파의 복사가 이루어진다.

따라서, 수직방향에서는 무지향성 특성과 광대역 주파수의 특성을 얻을 수 있다. 종래의 선행기술의 안테나들은 주파수가 증가하면 반치빔폭이 좁아지는 단점을 가지고 있으나 본 발명은 도 7 및 8에 나타난 것과 같이 정재파비(반사계수)는 기존과 동일하면서 반치빔폭이 넓어지므로 방사효율이 떨어지는 문제점을 극복할 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

10: 방사특성 개선을 위한 광대역 안테나
100: 안테나 유닛 110: 본체
110a: 제1 본체 110b: 제2 본체
112a, 112b: 제1 바디 114a, 114b: 제2 바디
116a, 116b: 관결합부 117a, 117b: 결합홀
200: 동축관 210: 케이블
300: 지지부

Claims (8)

1. 전자기파를 외부로 방사하거나 수신할 수 있으며, 상호 대향되도록 두 개의 본체를 포함하는 안테나 유닛과;
   상기 안테나 유닛의 내부를 관통하도록 설치되고, 상기 안테나 유닛에 전류를 공급하는 동축관과;
   상기 안테나 유닛의 외주면에 설치되는 것으로서, 상기 두개의 본체가 상호 대항되도록 결합된 상태를 유지하도록 상기 본체의 외경에 대응하는 내경을 갖는 지지부를 구비하고,
   상기 본체는 일측에서 타측으로 연장될수록 직경이 점점 작아지는 경사부를 갖고,
   상기 본체는 내벽면이 내측으로 소정길이 돌출되어 있는 제1 바디와;
   상기 제1 바디의 하단으로부터 하방으로 연장되며 직경이 점점 작아지는 경사를 갖는 제2 바디와;
   상기 제2 바디의 하단에 형성되고, 상기 제2 바디 내부에서 상기 제1 바디를 향해 연장되며, 상기 동축관이 결합될 수 있는 결합홀이 형성되어 있는 관결합부;를 포함하며,
   상기 동축관이 상기 결합홀에 결합되어 외부로부터 상기 본체로 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 바디는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 상기 내벽면이 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 바디는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 최상단의 외주면 양끝단이 각각 곡면이 형성되는 것을 특징으로 하는
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 지지부는 주파수가 증가할 때 반치빔폭이 넓어질 수 있도록 렌즈가 구비되는 것을
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 지지부는 외주면이 외측을 향해 볼록한 렌즈로 구비되는 것을 특징으로 하는
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 지지부는 외주면이 내측을 향해 오목한 렌즈로 구비되는 것을 특징으로 하는
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 지지부는 내주면이 외측을 향해 오목한 렌즈로 구비되는 것을 특징으로 하는
   방사특성 개선을 위한 광대역 안테나.
   
   
   
   
   

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