KR102146465B1 - 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나 - Google Patents

비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서, 방사부; 상기 방사부에 설치되는 급전부; 상기 급전부에 각각 설치되며, 내부로 상기 제1편파와 제2편파가 각각 유입되는 제1포트부 및 제2포트부; 및 상기 제1포트부의 내부에 설치되며, 상하로 서로 이격되도록 배치되고, 상기 제1포트부의 입구로부터의 거리가 서로 다른 한 쌍의 조정부를 포함하는 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나를 제공한다.
본 발명에 따른 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나에 의하면, 제1포트부의 내부에서 상하로 배치되는 한 쌍의 조정부가, 각각 제1포트부의 입구로부터 서로 다른 거리로 이격되도록 함으로써, 제1포트부와 제2포트부를 통해 각각 유입되는 제1편파와 제2편파에 대하여 보다 정밀하게 임피던스 매칭을 할 수 있으며, 방사부를 통해 외부로 방사되는 전파의 방향을 보다 정밀하게 조절할 수 있고, 제1편파와 제2편파 사이에서 발생되는 커플링 효과를 감소시킬 수 있다.

Description

비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나{Dual polarized waveguide antenna with adjustment part designed asymmetrically}
본 발명은 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 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.
RF(Radio Frequency) 통신과 같은 고주파 통신 분야에서는, 임피던스 매칭(Impedance matching)이 중요한 사항이다. 임피던스 매칭이란, 어떤 하나의 출력단과 입력단을 연결할 때, 서로 다른 두 연결단의 임피던스 차에 의한 신호 반사를 줄이는 방법을 의미한다. 이외에도, 고주파 통신 분야에서는, 커플링 효과 역시 중요한 고려 사항이다. 커플링 효과란, 한 쪽 신호 라인에 흐르는 전파에 의하여 다른 쪽 신호 라인에 흐르는 전파의 논리 레벨(Logical level)이 흔들리는 것을 말한다.
따라서 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나에 있어서, 서로 다른 포트부를 통해 유입되는 전파의 임피던스를 보다 정밀하게 매칭시키며, 각 전파 사이에서 발생되는 커플링 효과를 감소시키는 것은, 고 전력 전송을 위한 통신 분야에서 원활한 전력을 전송하기 위하여 매우 중요한 사항이라 할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0801685호(발명의 명칭 : 도파관 슬롯안테나)
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 개발된 것으로서, 내부로 유입되는 전파에 대한 임피던스 매칭이 보다 정밀하게 이루어질 수 있도록 하며, 각 전파 사이에서 발생되는 커플링 효과를 감소시킬 수 있는 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서, 방사부; 상기 방사부에 설치되는 급전부; 상기 급전부에 각각 설치되며, 내부로 상기 제1편파와 제2편파가 각각 유입되는 제1포트부 및 제2포트부; 및 상기 제1포트부의 내부에 설치되며, 상하로 서로 이격되도록 배치되고, 상기 제1포트부의 입구로부터의 거리가 서로 다른 한 쌍의 조정부를 포함하는 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나를 제공한다.
상기 급전부는, 상기 방사부의 하측에 배치되며, 상측으로 갈수록 내부 폭이 증가하는 형상으로 형성되고, 상기 제1포트부는, 출구가 상기 급전부의 측면에 연결되며, 출구가 상기 급전부의 측면 형상에 대응하여 경사지게 형성된다.
상기 한 쌍의 조정부는, 하측에 배치된 것이 상측에 배치된 것보다 상기 제1포트부의 입구로부터 더 이격되도록 배치된다.
상기 조정부는, 상기 제1포트부의 출구 측으로 경사지게 배치된다.
상기 조정부는, 상기 제1포트부의 입구 측 대향면에 복수개의 단차(段差)가 형성된다.
상기 한 쌍의 조정부는, 각각 상하방향의 길이가 서로 다르게 형성된다.
상기 제1포트부의 입구를 전방, 상기 제1포트부의 출구를 후방이라 하였을 때, 상기 한 쌍의 조정부는, 각각 전후방향의 두께가 서로 다르게 형성된다.
본 발명에 따른 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나에 의하면, 제1포트부의 내부에서 상하로 배치되는 한 쌍의 조정부가, 각각 제1포트부의 입구로부터 서로 다른 거리로 이격되도록 함으로써, 제1포트부와 제2포트부를 통해 각각 유입되는 제1편파와 제2편파에 대하여 보다 정밀하게 임피던스 매칭을 할 수 있으며, 방사부를 통해 외부로 방사되는 전파의 방향을 보다 정밀하게 조절할 수 있고, 제1편파와 제2편파 사이에서 발생되는 커플링 효과를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 1의 분해사시도이다.
도 4는 도 1에서 제1포트부의 내부에 한 쌍의 조정부가 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예를 나타낸 도면이다.
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 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나(100)는, 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 것으로서, 방사부(110), 급전부(120), 제1포트부(130), 제2포트부(140) 및 한 쌍의 조정부(150,160)를 포함한다. 이때, 상기 제1편파는 수직편파이고, 상기 제2편파는 수평편파일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방사부(110)는, 상기 제1,2포트부(130,140) 및 상기 급전부(120)를 통해 유입된 상기 제1편파와 상기 제2편파를 외부로 방사한다. 이를 위하여, 상기 방사부(110)는, 복수개의 슬롯이 형성되는 격자 구조로 설계될 수 있다. 상기 급전부(120)는, 상기 방사부(110)의 하측에 결합되며, 상기 제1포트부(130) 및 상기 제2포트부(140)를 통해 유입되는 상기 제1편파 및 상기 제2편파를 상기 방사부(110)로 전달한다. 그리고 상기 급전부(120)는, 상측으로 갈수록 내부 폭이 증가하는 형상으로 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 급전부(120)는, 속이 빈 사각뿔대의 형상으로 형성되며, 상측으로 갈수록 단면적이 점점 커지는 형상으로 형성된다. 이 경우, 상기 급전부(120) 내부로 유입되는 상기 제1편파와 상기 제2편파의 전달계수가 증가하게 되며, 상기 급전부(120)에 의한 상기 제1편파와 상기 제2편파의 전달 효율이 증가하게 된다.
상기 제1포트부(130)는, 상기 급전부(120)에 설치되며, 상기 제1편파가 내부로 유입된다. 더욱 상세하게는, 상기 제1포트부(130)는, 출구가 상기 급전부(120)의 측면에 연결되며, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 출구가 상기 급전부(120)의 측면 형상에 대응하여 경사지게 형성된다. 즉, 상기 제1포트부(130)는, 상측에서 하측으로 갈수록 출구가 상기 급전부(120) 측으로 기울어지는 형상으로 형성된다. 상기 제2포트부(140)는, 상기 급전부(120)의 하측에 설치되며, 상기 제2편파가 내부로 유입된다. 상기 제1포트부(130)로 유입된 상기 제1편파와 상기 제2포트부(140)로 유입된 상기 제2편파는, 상기 급전부(120)를 거쳐 상기 방사부(110)로 전달된다.
도 4를 참조하면, 상기 한 쌍의 조정부(150,160)는, 상기 제1포트부(130)의 내부에 설치되며, 상하로 서로 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 한 쌍의 조정부(150,160)는, 상기 제1포트부(130)의 입구로부터의 거리(
Figure 112019112912864-pat00001
,
Figure 112019112912864-pat00002
)가, 서로 다르게 배치된다. 이와 같이 상기 한 쌍의 조정부(150,160)가 상기 제1포트부(130)로부터 서로 다른 거리(
Figure 112019112912864-pat00003
,
Figure 112019112912864-pat00004
)로 이격되는 경우, 상기 제1포트부(130)와 제2포트부(140)를 통해 각각 유입되는 상기 제1편파와 제2편파에 대하여 보다 정밀하게 임피던스 매칭을 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나(100)에 의하면 상기 방사부(110)를 통해 외부로 방사되는 전파의 방향을 보다 정밀하게 조절할 수 있으며, 제1편파와 제2편파 사이에서 발생되는 커플링 효과를 감소시킬 수 있다.
상기 한 쌍의 조정부(150,160)는, 제1조정부(150) 및 제2조정부(150)를 포함한다. 상기 제1조정부(150)는, 상기 제1포트부(130)의 내벽 중 상측에 배치된다. 상기 제2조정부(160)는, 상기 제1포트부(130)의 내벽 중 하측에 배치된다. 이때, 상기 제1포트부(130)의 입구로부터 상기 제2조정부(160)가 이격된 거리(
Figure 112019112912864-pat00005
)는, 상기 제1포트부(130)의 입구로부터 상기 제1조정부(150)가 이격된 거리(
Figure 112019112912864-pat00006
)보다 더 크다. 이 경우, 실시자는 상기 제1포트부(130)로 유입되어 상기 제1조정부(150)와 상기 제2조정부(160)를 통과하는 상기 제1편파, 상기 급전부(120)로 유입되는 상기 제2편파 사이의 임피던스를, 서로 정밀하게 매칭시킬 수 있다.
한편, 상기 제1포트부(130)의 입구로부터 상기 제2조정부(160)가 이격된 거리(
Figure 112019112912864-pat00007
)보다, 상기 제1포트부(130)의 입구로부터 상기 제1조정부(150)가 이격된 거리(
Figure 112019112912864-pat00008
)가 더 클 수도 있다. 실시자는 상기 제2조정부(160)를 상기 제1조정부(150)에 대하여 상기 제1포트부(130)의 출구 또는 입구 측으로 선택적으로 이동시킴으로써, 목적하는 바에 맞게 임피던스 매칭을 정밀하게 수행할 수 있다.
상기 한 쌍의 조정부(150,160)는, 각각 상하방향의 길이(
Figure 112019112912864-pat00009
,
Figure 112019112912864-pat00010
)가 서로 다르게 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 제1조정부(150)의 상하방향의 길이(
Figure 112019112912864-pat00011
)보다, 상기 제2조정부(160)의 상하방향의 길이(
Figure 112019112912864-pat00012
)가 더 크게 형성된다. 또한, 상기 제1포트부(130)의 입구를 전방이라 하고, 상기 제1포트부(130)의 출구를 후방이라 하였을 때, 상기 한 쌍의 조정부(150,160)는, 각각 전후방향의 두께(
Figure 112019112912864-pat00013
,
Figure 112019112912864-pat00014
)가 서로 다르게 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 제1조정부(150)의 전후방향의 두께(
Figure 112019112912864-pat00015
)보다, 상기 제2조정부(160)의 전후방향의 두께(
Figure 112019112912864-pat00016
)가 더 크게 형성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나(100)에 의하면, 상기 한 쌍의 조정부(150,160)의 위치 및 형상이 서로 비대칭이 되도록 설계됨으로써, 상기 한 쌍의 조정부(150,160)를 통과하는 상기 제1편파가 실시자의 목적에 맞게 임피던스 매칭이 이루어지도록 할 수 있다.
이하부터는, 본 발명의 제2 및 제3실시예에 대해 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 제1실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 한 쌍의 조정부(150,160) 중 어느 하나는, 상기 제1포트부(130)의 출구 측으로 경사지게 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 제1조정부(150)는, 상기 제1포트부(130)의 내벽 중 상측 부위에 대하여 직각을 이루도록 배치될 수 있다. 그리고 상기 제2조정부(160)는, 상기 제1포트부(130)의 내벽 중 하측 부위에 대하여 예각(Acute angle)을 이루도록 상기 제1포트부(130)의 출구 측으로 기울어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 의하면, 상기 한 쌍의 조정부(150,160) 중 어느 하나는, 상기 제1포트부(130)의 입구 측 대향면에 복수개의 단차(段差)가 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 제2조정부(160)는, 제1단차부재(161), 제2단차부재(162) 및 제3단차부재(163)를 포함한다. 상기 제2단차부재(162)는, 상기 제1단차부재(161)의 후방에 설치되며, 상하방향의 길이가 상기 제1단차부재(161)보다 더 크게 형성된다. 상기 제3단차부재(163)는, 상기 제2단차부재(162)의 후방에 설치되며, 상하방향의 길이가 상기 제2단차부재(162)보다 더 크게 형성된다. 이에 따라 상기 제2조정부(160)는, 상기 제1 내지 제3 단차부재(161~163)의 전면(Front surface) 중 노출된 부위가, 각각 서로에 대하여 단차를 이루게 된다. 한편, 도 6에서는 상기 제2조정부(160)가 3개의 단차부재만을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 상기 제2조정부(160)는 4개 이상의 단차부재를 포함하는 구조로 설계될 수도 있다.
이와 같은 본 발명의 다양한 실시 변경에 의하여, 실시자는 목적하는 의도에 맞게 상기 제1포트부(130)로부터 상기 급전부(120)로 유입되는 상기 제1편파에 대해 최적의 임피던스 매칭을 수행할 수 있으며, 상기 제1편파와 제2편파의 방사 방향을 정밀하게 조절할 수 있고, 상기 제1편파와 제2편파 사이의 커플링 효과를 감소시킬 수 있다.
100 : 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나
110 : 방사부 120 : 급전부
130 : 제1포트부 140 : 제2포트부
150 : 제1조정부 160 : 제2조정부

Claims (7)

  1. 이중편파에 해당하는 제1편파와 제2편파를 전파시키는 도파관 안테나에 있어서,
    방사부;
    상기 방사부에 설치되는 급전부;
    상기 급전부에 각각 설치되며, 내부로 상기 제1편파와 제2편파가 각각 유입되는 제1포트부 및 제2포트부; 및
    상기 제1포트부의 내부에 설치되며, 상하로 서로 이격되도록 배치되고, 상기 제1포트부의 입구로부터의 거리가 서로 다른 한 쌍의 조정부를 포함하되,
    상기 급전부는, 상기 방사부의 하측에 배치되며, 상측으로 갈수록 내부 폭이 증가하는 형상으로 형성되고,
    상기 제1포트부는, 출구가 상기 급전부의 측면에 연결되며, 출구가 상기 급전부의 측면 형상에 대응하여 경사지게 형성된 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 조정부는, 하측에 배치된 것이 상측에 배치된 것보다 상기 제1포트부의 입구로부터 더 이격되도록 배치되는 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 제1포트부의 출구 측으로 경사지게 배치되는 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조정부는, 상기 제1포트부의 입구 측 대향면에 복수개의 단차(段差)가 형성된 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 조정부는, 각각 상하방향의 길이가 서로 다르게 형성된 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1포트부의 입구를 전방, 상기 제1포트부의 출구를 후방이라 하였을 때,
    상기 한 쌍의 조정부는, 각각 전후방향의 두께가 서로 다르게 형성된 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나.
KR1020190139585A 2019-11-04 2019-11-04 비대칭 구조로 설계되는 조정부를 구비한 이중편파 도파관 안테나 KR102146465B1 (ko)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08288704A (ja) * 1995-04-11 1996-11-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 直交偏波分波器とその製造方法
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KR100801685B1 (ko) 2005-06-30 2008-02-11 이용종 도파관 슬롯 안테나
KR20080053249A (ko) * 2006-12-08 2008-06-12 주식회사 아이두잇 듀얼선형편파 혼어레이 안테나
KR20120028732A (ko) * 2010-09-15 2012-03-23 홍익대학교 산학협력단 사다리꼴 도파관을 이용한 직교모드 변환기

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