KR102146464B1 - 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서, 방사부; 및 상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되, 상기 급전부는, 상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과, 상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와, 상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나를 제공한다.
본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 의하면, 폭이 비교적 큰 제1분기부재와, 제1분기부재의 상하로 폭이 비교적 작은 한 쌍의 제2분기부재를 구비함으로써, 수직편파가 제1분기부재에 의해 전력손실을 최소화하면서 좌우로 분배되도록 할 수 있으며, 수평편파가 한 쌍의 제2분기부재에 의해 마찬가지로 전력손실을 최소화하면서 좌우로 분배되도록 할 수 있다.

Description

이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나{Waveguide antenna for efficient distribution of double polarization}

본 발명은 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 안테나란 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위하여 공간에 전파를 방사하거나 전파에 의해 기전력을 유기시키기 위하여 공중에 가설한 도선을 의미한다. 그중, 도파관 안테나란, 도파관의 형태를 나타낸 안테나로써, 도파관은 전송로로 사용하는 도체로 만들어진 속이 빈 도관을 의미한다. 도파관은 마이크로파 이상의 높은 주파수의 전기에너지나 신호를 전송하기 위해 주로 사용되며, 관 내부로 전자기파가 통과한다. 이러한 도파관은, 주위의 도체에 전기가 직접 흐르지 않아 저항손실이 적으며, 내부가 공기로 채워져 있어 유전손실도 적다는 장점이 있다. 따라서 도파관 안테나는 널리 사용되는 안테나 타입에 해당한다.

한편, 이중편파란 서로 다른 2개의 통신내용을 동일한 주파수에서 서로 간섭없이 전송하기 위한 것으로서, 선형편파 및 원형편파가 존재한다. 선형편파는 수직편파와 수평편파로 이루어지며, 원형편파는 시계방향 편파와 반시계방향 편파로 이루어진다.

종래의 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 의하면, 유입되는 수직편파와 수평편파를 각각 좌우로 분기시키기 위하여, 도파관의 내부에 분기부재가 구비된다. 이때, 종래의 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 의하면, 분기부재의 좌우 폭이 클수록, 수평편파의 전파손실이 크게 나타나며, 반대로 분기부재의 좌우 폭이 작을수록, 수직편파의 전파손실이 크게 나타난다. 따라서 종래의 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 의하면, 수직편파와 수평편파를 모두 전달함에 있어서, 그 둘 중 어느 하나의 편파는 반드시 전파손실이 크게 발생될 수밖에 없다는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0801685호(발명의 명칭 : 도파관 슬롯안테나)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 수직편파와 수평편파 모두 전파손실을 최소화하면서 전달할 수 있도록 하는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서, 방사부; 및 상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되, 상기 급전부는, 상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과, 상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과, 상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와, 상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나를 제공한다.

상기 제2분기부재는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 제1분기부재의 상측 및 하측에 각각 배치된다.

상기 제1분기부재 및 제2분기부재는, 상기 유입관 측을 향할수록 좌우 폭이 감소하는 형상으로 형성된다.

상기 제1분기부재 및 제2분기부재는, 삼각기둥 형상으로 형성된다.

상기 급전부는, 상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관 측으로 연장되는 한 쌍의 제1연장관을 더 포함한다.

상기 급전부는, 상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관의 반대 측으로 연장되는 한 쌍의 제2연장관을 더 포함한다.

상기 급전부는, 상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관 측으로 연장되는 한 쌍의 제1연장관을 더 포함하는 제1급전부와, 상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관의 반대 측으로 연장되는 한 쌍의 제2연장관을 더 포함하는 제2급전부로 구비되며, 상기 제1급전부는, 상기 제1연장관이 상기 제2급전부의 유입관과 연결되고, 상기 제2급전부는, 상기 제2연장관이 상기 방사부와 연결된다.

상기 급전부는, 상기 유입관의 입구에 연결되며, 상측으로 연장되는 연결관을 더 포함한다.

본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 의하면, 폭이 비교적 큰 제1분기부재와, 제1분기부재의 상하로 폭이 비교적 작은 한 쌍의 제2분기부재를 구비함으로써, 수직편파가 제1분기부재에 의해 전력손실을 최소화하면서 좌우로 분배되도록 할 수 있으며, 수평편파가 한 쌍의 제2분기부재에 의해 마찬가지로 전력손실을 최소화하면서 좌우로 분배되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나에 의하면, 제1급전부가 분기관 측으로 연장되는 제1연장관을 포함하고, 제2급전부가 분기관 반대 측으로 연장되는 제2연장관을 포함하며, 제1급전부의 제1연장관이 제2급전부의 유입관과 연결되는 구조로 설계됨으로써, 제품 전체의 배치공간을 축소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 우측면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 제1급전부의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 제1급전부가 절단된 모습을 나타낸 절개 사시도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 제1급전부의 사시도이다.
도 7은 도 6의 B-B선을 따라 제2급전부가 절단된 모습을 나타낸 절개 사시도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나(100)는, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 것으로서, 방사부(110) 및 급전부(120,130)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 상기 방사부(110)는, 복수개의 슬롯이 형성되는 격자 타입으로 설계된다. 그리고 상기 방사부(110)는, 상기 급전부(120,130)로부터 전달받은 전파를 외부로 방사한다. 상기 급전부(120,130)는, 상기 방사부(110)에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파와 제2편파를 상기 방사부(110)로 전달한다. 여기서, 상기 제1편파는 수직편파이며, 상기 제2편파는 수평편파이다.

상기 급전부(120,130)는, 제1급전부(120) 및 제2급전부(130)를 포함한다. 그리고 상기 제1급전부(120)는, 유입관(121), 분기관(122), 제1분기부재(123), 한 쌍의 제2분기부재(124), 연결관(125) 및 한 쌍의 제1연장관(126)을 포함한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 유입관(121)은, 상기 제1편파와 제2편파가 유입된다. 상기 분기관(122)은, 상기 유입관(121)의 출구에 연결되며, 좌우로 연장되도록 형성된다. 그리고 상기 분기관(122)에서는, 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기된다. 이때, 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기된다는 것은, 상기 제1편파가 좌측(또는 우측)으로 분기되고, 상기 제2편파가 우측(또는 좌측)으로 분기된다는 의미가 아니라, 상기 제1편파가 좌측과 우측으로 분기되고, 상기 제2편파도 좌측과 우측으로 각각 독립적으로 분기된다는 의미라고 할 수 있다.

상기 제1분기부재(123)는, 상기 유입관(121)의 출구와 대향하는 상기 분기관(122)의 내벽 부위에 설치된다. 그리고 상기 제1분기부재(123)는, 상기 유입관(121) 측을 향하도록 배치된다. 상기 한 쌍의 제2분기부재(124)는, 상기 제1분기부재(123)의 상측과 하측에 각각 배치되며, 역시 상기 유입관(121) 측을 향하도록 배치된다. 상기 유입관(121) 측에서 보았을 때, 상기 제1분기부재(123)는 상기 분기관(122)의 중심 부위에 설치되고, 상기 한 쌍의 제2분기부재(124)는 상기 제1분기부재(123)의 상측과 하측에 각각 배치된다.

이때, 상기 제1분기부재(123) 및 상기 한 쌍의 제2분기부재(124)는, 삼각기둥의 형상으로 형성되며, 상기 유입관(121) 측을 향할수록 좌우 폭이 감소하는 형상으로 형성된다. 그리고 상기 한 쌍의 제2분기부재(124)는, 좌우 폭이 상기 제1분기부재(123)의 좌우 폭보다 더 작게 형성된다. 이에 따라 상기 제1분기부재(123)는, 상기 제1편파를 전파손실을 최소화하면서 좌우로 분기시키게 되며, 상기 제2분기부재(124)는, 상기 제2편파를 전파손실을 최소화하면서 좌우로 분기시키게 된다.

상기 유입관(121)에서 상기 분기관(122)을 바라보았을 때, 수직편파에 해당하는 상기 제1편파는 중심 부위에 전파에너지가 집중되어 있으며, 수평편파에 해당하는 상기 제2편파는 상측과 하측에 전파에너지가 집중되어 있다. 이때, 수직편파는 분기부재의 폭이 클수록 전력손실이 낮아지며, 수평편파는 분기부재의 폭이 작을수록 전력손실이 낮아지는 현상을 보인다.

따라서 상기 분기관(122)의 중심 부위에 설치되는 상기 제1분기부재(123)의 좌우 폭이 비교적 크게 형성되고, 상기 분기관(122)의 상하로 설치되는 상기 한 쌍의 제2분기부재(124)의 폭이 비교적 작게 형성되는 경우, 상기 분기관(122)의 중심 측으로 유입되는 상기 제1편파와, 상기 분기관(122)의 상하로 유입되는 상기 제2편파를 전력손실을 최소화한 상태로 좌우로 분기시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나(100)에 의하면, 이중편파를 전파함에 있어서 그 전달 효율을 최적으로 유지할 수 있게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 한 쌍의 제1연장관(126)은, 상기 분기관(122)의 좌우 출구에 각각 연결되며, 상기 유입관(121) 측으로 연장되도록 형성된다. 그리고 상기 제2분기부재(124)는, 상기 제1분기부재(123)보다 상기 유입관(121) 측으로 더 돌출된 상태를 유지한다. 이에 따라 상기 제1급전부(120)는, 상기 분기관(122)으로 유입되는 제1편파와 제2편파를, 상기 한 쌍의 제1연장관(126) 측으로 보다 효율적으로 전파시킬 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 연결관(125)은, 상기 유입관(121)의 입구에 연결되며, 상측으로 연장된다. 상기 제1급전부(120)는, 제1메인급전부(120a)와, 제1보조급전부(120b)로 구분될 수 있다. 상기 제1메인급전부(120a)는, 상기 방사부(110)의 중심 부위에 설치된다. 그리고 상기 제1편파와 제2편파는, 외부에서 상기 제1메인급전부(120a)의 연결관(125)을 통해 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나(100)의 내부로 유입된다. 상기 제1보조급전부(120b)는, 상기 제1메인급전부(120a)의 주변에 복수개로 구비된다. 그리고 상기 제1보조급전부(120b)의 연결관(125)은, 상기 제1메인급전부(120a)의 제1연장관(126)과 연결된다. 이에 따라 상기 제1메인급전부(120a)로 유입된 상기 제1편파와 제2편파는, 인접하는 상기 제1보조급전부(120b)로 전파가 된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제2급전부(130)는, 유입관(131), 분기관(132), 제1분기부재(133), 한 쌍의 제2분기부재(134), 연결관(135) 및 한 쌍의 제2연장관(136)을 포함한다. 여기서, 상기 제2급전부(130)는, 상기 제1급전부(120)와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 한다.

상기 한 쌍의 제2연장관(136)은, 상기 분기관(132)의 좌우 출구로 각각 연결되며, 상기 유입관(131)의 반대 측으로 연장되도록 형성된다. 이때, 상기 제1분기부재(133)는, 상기 한 쌍의 제2분기부재(134)보다 상기 유입관(131) 측으로 더 돌출되도록 형성된다. 이에 따라 상기 제2급전부(130)는, 상기 분기관(132)으로 유입되는 제1편파와 제2편파를, 상기 한 쌍의 제2연장관(136) 측으로 보다 효율적으로 전파시킬 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제1급전부(120)(더욱 상세하게는, 상기 제1보조급전부(120b))는, 상기 제1급전부(120)의 제1연장관(126)이, 상기 제2급전부(130)의 유입관(131)과 연결된다. 그리고 상기 제2급전부(130)는, 상기 제2급전부(130)의 제2연장관(136)이, 상기 방사부(110)와 연결된다.

만약, 상기 급전부(120,130)에 상기 제2급전부(130)만 구비되어 있는 경우, 어느 하나의 제2급전부(130)의 제2연장관(136)과 다른 제2급전부(130)의 유입관(131)이 연결되는 방식으로 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나가 설계되어야 하므로, 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나가 차지하는 공간이 매우 커지게 된다.

하지만 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나(100)와 같이, 급전부(120,130)가 제1급전부(120)와 제2급전부(130)를 모두 구비하는 경우, 상기 제1급전부(120)의 제1연장관(126)이 상기 제2급전부(130)의 유입관(131)과 연결되도록 할 수 있다. 이 경우, 제2급전부(130)와 제2급전부(130) 사이에 상기 제1급전부(120)를 배치시킬 수 있으므로, 공간을 절약할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나(100)에 의하면, 제품이 배치되는 전체 공간의 크기를 감소시킬 수 있으며, 제품의 설계 효율을 향상시킬 수 있다.

100 : 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나
110 : 방사부 120 : 제1급전부
130 : 제2급전부

Claims (8)

1. 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서,
   방사부; 및
   상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되,
   상기 급전부는,
   상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과,
   상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과,
   상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와,
   상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하며,
   상기 제2분기부재는, 한 쌍으로 구비되며, 상기 제1분기부재의 상측 및 하측에 각각 배치되는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.
2. 삭제
3. 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서,
   방사부; 및
   상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되,
   상기 급전부는,
   상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과,
   상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과,
   상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와,
   상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하며,
   상기 제1분기부재 및 제2분기부재는, 상기 유입관 측을 향할수록 좌우 폭이 감소하는 형상으로 형성되는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.
4. 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서,
   방사부; 및
   상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되,
   상기 급전부는,
   상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과,
   상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과,
   상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와,
   상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하며,
   상기 제1분기부재 및 제2분기부재는, 삼각기둥 형상으로 형성된 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 급전부는,
   상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관 측으로 연장되는 한 쌍의 제1연장관을 더 포함하는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 급전부는,
   상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관의 반대 측으로 연장되는 한 쌍의 제2연장관을 더 포함하는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.
7. 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서,
   방사부; 및
   상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되,
   상기 급전부는,
   상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과,
   상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과,
   상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와,
   상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하며,
   상기 급전부는,
   상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관 측으로 연장되는 한 쌍의 제1연장관을 더 포함하는 제1급전부와,
   상기 분기관의 출구 좌우로 각각 연결되며, 상기 유입관의 반대 측으로 연장되는 한 쌍의 제2연장관을 더 포함하는 제2급전부로 구비되며,
   상기 제1급전부는, 상기 제1연장관이 상기 제2급전부의 유입관과 연결되고,
   상기 제2급전부는, 상기 제2연장관이 상기 방사부와 연결되는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.
8. 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서,
   방사부; 및
   상기 방사부에 설치되며, 유입되는 상기 제1편파 및 제2편파를 상기 방사부로 전달하는 급전부;를 포함하되,
   상기 급전부는,
   상기 제1편파 및 제2편파가 유입되는 유입관과,
   상기 유입관의 출구에 연결되며, 상기 유입관으로부터 전달받은 상기 제1편파와 제2편파가 좌우로 분기되는 분기관과,
   상기 분기관의 내부에 설치되며, 상기 유입관 측을 향하도록 배치되고, 상기 제1편파를 좌우로 분기시키는 제1분기부재와,
   상기 제1분기부재에 설치되며, 좌우 폭이 상기 제1분기부재보다 더 작게 형성되고, 상기 제2편파를 좌우로 분기시키는 제2분기부재를 포함하며,
   상기 급전부는,
   상기 유입관의 입구에 연결되며, 상측으로 연장되는 연결관을 더 포함하는 이중편파의 효율적인 분배가 가능한 도파관 안테나.

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