KR102165727B1 - Directional antenna - Google Patents
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Abstract
본 출원은 지향성 안테나에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나는, 무선으로 전송되는 전송신호를 송수신하는 다이폴(dipole) 안테나 소자를 포함하는 안테나부; 상기 안테나부에서 송수신되는 전송신호를 반사하여, 상기 전송신호에 기 설정된 방향의 지향성을 부여하는 반사부(reflector); 및 상기 안테나부에 급전(feeding)을 제공하는 급전부를 포함하는 것으로서, 상기 다이폴 안테나 소자는 서로 대칭되는 2개의 도선을 포함하고, 상기 도선들의 길이는 각각 상기 안테나부의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4일 수 있다. The present application relates to a directional antenna, wherein a directional antenna according to an embodiment of the present invention includes an antenna unit including a dipole antenna element for transmitting and receiving a transmission signal transmitted wirelessly; A reflector for reflecting a transmission signal transmitted and received by the antenna unit to give the transmission signal a directivity in a predetermined direction; And a feeding unit providing feeding to the antenna unit, wherein the dipole antenna element includes two conductors symmetrical to each other, and the lengths of the conductors are each having a wavelength corresponding to the center frequency of the antenna unit. It can be 1/4.
Description
본 출원은 특정한 방향으로 집중하여 전송신호를 방사함으로써, 높은 방사이득을 얻을 수 있는 지향성 안테나에 관한 것이다.
The present application relates to a directional antenna capable of obtaining a high radiation gain by concentrating in a specific direction and radiating a transmission signal.
통신기기가 발달함에 따라, 차량의 내외부에 다양한 종류의 무선신호를 송수신하기 위한 복수개의 안테나가 설치되고 있는 추세이다. With the development of communication devices, there is a trend that a plurality of antennas for transmitting and receiving various types of wireless signals are installed inside and outside a vehicle.
여기서, 다양한 종류의 무선신호에는 차량이 구비된 위치기반시스템을 활용하기 위한 GPS(Global Positioning System) 신호, FM 및 AM 라디오 신호, 차량 내에서 디지털 방송을 시청하기 위한 DMB(Digital Multimedia Broadcast) 신호, 텔레매틱스 통신을 위한 TMU(Telematics Management Unit) 신호, XM 위성 라디오 신호 및 시리우스(Sirius) 신호, DAB(Digital Audio Broadcating) 신호 등이 포함될 수 있다. Here, various types of wireless signals include GPS (Global Positioning System) signals for utilizing a location-based system equipped with vehicles, FM and AM radio signals, DMB (Digital Multimedia Broadcast) signals for viewing digital broadcasting in the vehicle, It may include a Telematics Management Unit (TMU) signal for telematics communication, an XM satellite radio signal and a Sirius signal, a Digital Audio Broadcating (DAB) signal, and the like.
다만, 차량 내부의 대쉬보드에 박스형으로 장착되는 형태의 내장형 안테나의 경우, 일반적으로 모노폴(monopole) 안테나 또는 역 에프 안테나(Inverted F antenna)로 구현되며, 이들 안테나는 방사 형태가 무지향성(omni-directional)을 띄게 된다. 이 경우, 차량에 포함되는 금속 차체의 영향 등으로 인하여, 내장형 안테나가 방사하는 무선신호 중에서 차량 외부로 빠져나가는 양은 극히 일부로 제한될 수 있다. 특히, 전송신호의 주파수가 높아질수록, 금속 차체에 의한 영향은 더욱 커지게 되므로, 차체 밖으로 빠져나가는 무선신호의 양은 더욱 줄어들게 된다. 즉, 고주파수의 무선신호를 이용하는 V2X(Vehicle to Everything) 통신 등의 경우에는, 내장형 안테나에서의 수신감도가 매우 나빠져 무선통신이 원활하게 이루어지지 않는 등의 문제가 발생하게 된다.
However, in the case of a built-in antenna that is mounted in a box type on the dashboard inside a vehicle, it is generally implemented as a monopole antenna or an inverted F antenna, and these antennas have a radiation type omni- directional). In this case, due to the influence of the metal vehicle body included in the vehicle, the amount of the radio signals emitted by the built-in antenna that escapes to the outside of the vehicle may be limited to a small fraction. Particularly, as the frequency of the transmission signal increases, the influence of the metal vehicle body becomes larger, so that the amount of radio signals that pass out of the vehicle body decreases further. That is, in the case of V2X (Vehicle to Everything) communication using a high-frequency radio signal, the reception sensitivity of the built-in antenna is very poor, and a problem such as that the wireless communication is not performed smoothly occurs.
본 출원은, 특정한 방향으로 집중하여 전송신호를 방사함으로써, 높은 방사이득을 얻을 수 있는 지향성 안테나를 제공하고자 한다.
The present application aims to provide a directional antenna capable of obtaining high radiation gain by focusing in a specific direction and radiating a transmission signal.
본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나는, 무선으로 전송되는 전송신호를 송수신하는 다이폴(dipole) 안테나 소자를 포함하는 안테나부; 상기 안테나부에서 송수신되는 전송신호를 반사하여, 상기 전송신호에 기 설정된 방향의 지향성을 부여하는 반사부(reflector); 및 상기 안테나부에 급전(feeding)을 제공하는 급전부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 다이폴 안테나 소자는, 서로 대칭되는 2개의 도선을 포함하고, 상기 도선들의 길이는 각각 상기 안테나부의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4일 수 있다. A directional antenna according to an embodiment of the present invention includes an antenna unit including a dipole antenna element for transmitting and receiving a transmission signal transmitted wirelessly; A reflector for reflecting a transmission signal transmitted and received by the antenna unit to give the transmission signal a directivity in a predetermined direction; And a feeding unit that provides feeding to the antenna unit. Here, the dipole antenna element includes two conductors symmetrical to each other, and the lengths of the conductors may be 1/4 of a wavelength corresponding to a center frequency of the antenna unit, respectively.
여기서 상기 반사부는, 제1 도체 평면; 제2 도체 평면; 및 상기 제1 도체 평면과 제2 도체 평면이 기 설정된 결합각도로 결합하는 결합부를 포함할 수 있다. Here, the reflecting unit may include a first conductor plane; Second conductor plane; And a coupling portion that couples the first conductor plane and the second conductor plane at a predetermined coupling angle.
여기서 상기 안테나부는, 기 설정된 지정위치에 상기 다이폴 안테나 소자를 구비하는 것으로서, 상기 지정위치는 상기 결합부로부터 기 설정된 이격거리만큼 이격되고, 상기 제1 도체 평면까지의 거리와 상기 제2 도체 평면까지의 거리가 동일한 위치일 수 있다. Here, the antenna unit is provided with the dipole antenna element at a preset designated position, the designated position being spaced apart from the coupling unit by a preset separation distance, and a distance to the first conductor plane and the second conductor plane. The distance of may be the same position.
여기서 상기 반사부는, 상기 결합부에서 상기 지정위치를 연결하는 가상선의 진행방향으로 상기 전송신호의 지향성을 부여할 수 있다. Here, the reflective unit may impart directivity of the transmission signal in a traveling direction of a virtual line connecting the designated position in the coupling unit.
여기서 상기 반사부는, 상기 안테나부가 송수신하는 전송신호를 반사하여, 상기 전송신호가 상기 결합각도의 범위 내에서 상기 지향성을 가지도록 방사할 수 있다. Here, the reflecting unit may reflect a transmission signal transmitted and received by the antenna unit and radiate the transmission signal so as to have the directivity within a range of the coupling angle.
여기서 상기 급전부는, 상기 결합부로부터 상기 지정위치까지 연장되며, 일단에 상기 다이폴 안테나 소자를 결합하여 상기 다이폴 안테나 소자의 위치를 상기 지정위치에 고정하는 도선일 수 있다. Here, the power supply unit may be a wire extending from the coupling unit to the designated position, and fixing the position of the dipole antenna element to the designated position by coupling the dipole antenna element to one end.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나는, 상기 결합부와 상기 지정위치를 연결한 가상선이 수평선과 이루는 각도가 -10~30도일 수 있다.
Here, in the directional antenna according to an embodiment of the present invention, an angle formed by a horizontal line of a virtual line connecting the coupling unit and the designated position may be -10 to 30 degrees.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 안테나부는 상기 반사부를 기준으로 서로 대칭하는 위치에 구비되는 제1 안테나소자 및 제2 안테나소자를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the antenna unit may include a first antenna element and a second antenna element provided at positions symmetrical to each other with respect to the reflection unit.
여기서 상기 반사부는, 상기 제1 안테나소자가 전송하는 제1 전송신호를 반사하여 제1 전송신호가 제1 방향으로 지향성을 가지도록 하는 제1 반사판; 및 상기 제2 안테나 소자가 전송하는 제2 전송신호를 반사하여 제2 전송신호가 제2 방향으로 지향성을 가지도록 하는 제2 반사판을 포함할 수 있다. Here, the reflecting unit may include: a first reflecting plate configured to reflect a first transmission signal transmitted from the first antenna element so that the first transmission signal has directivity in a first direction; And a second reflector configured to reflect a second transmission signal transmitted by the second antenna element so that the second transmission signal has directivity in a second direction.
여기서 상기 급전부는, 상기 제1 반사판에서 연장되어 상기 제1 안테나소자를 지지하고, 상기 제1 안테나소자에 급전을 제공하는 제1 급전라인; 및 상기 제2 반사판에서 연장되어 상기 제2 안테나소자를 지지하고, 상기 제2 안테나소자에 급전을 제공하는 제2 급전라인을 포함할 수 있다. Here, the power supply unit may include: a first power supply line extending from the first reflecting plate to support the first antenna element and supply power to the first antenna element; And a second feed line extending from the second reflector to support the second antenna element and supply power to the second antenna element.
여기서 상기 급전부는, 상기 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자에 대한 임피던스 정합을 수행하는 λ/4 변환부(Quarter-wave transformer)를 더 포함할 수 있다. Here, the power supply unit may further include a λ/4 converter (Quarter-wave transformer) that performs impedance matching for the first antenna element and the second antenna element.
여기서 상기 λ/4 변환부는, 상기 제1 안테나 소자와 제1 급전라인 사이를 연결하는 도선으로, 상기 도선의 길이는 상기 제1 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 상기 제1 안테나 소자의 특성 임피던스(Characteristic Impedance)와 상기 제1 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제1 변환부; 및 상기 제2 안테나 소자와 제2 급전라인 사이를 연결하는 도선으로, 상기 도선의 길이는 상기 제2 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 상기 제2 안테나 소자의 특성 임피던스와 상기 제2 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제2 변환부를 포함할 수 있다. Here, the λ/4 converter is a wire connecting between the first antenna element and the first feed line, the length of the wire being 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the first antenna element, and the wire A first conversion unit set according to a characteristic impedance of the first antenna element and a characteristic impedance of the first power supply line; And a wire connecting between the second antenna element and the second feed line, the length of the wire being 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the second antenna element, and the width of the wire being the second antenna. It may include a second conversion unit set according to the characteristic impedance of the device and the characteristic impedance of the second power supply line.
여기서 상기 λ/4 변환부는, 상기 제1 안테나 소자와 제1 급전라인 사이를 연결하는 다단의 도선으로, 상기 도선의 각 단의 길이는 상기 제1 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 각 단의 너비는 상기 제1 안테나 소자의 특성 임피던스(Characteristic Impedance)와 상기 제1 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제1 변환부; 및 상기 제2 안테나 소자와 제2 급전라인 사이를 연결하는 다단의 도선으로, 상기 도선의 각 단의 길이는 상기 제2 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 각 단의 너비는 상기 제2 안테나 소자의 특성 임피던스와 상기 제2 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제2 변환부를 포함하는 것도 가능하다.
Here, the λ/4 conversion unit is a multi-stage conductor connecting the first antenna element and the first feed line, and the length of each end of the conductor is 1/ of a wavelength corresponding to the center frequency of the first antenna element. 4, wherein the width of each end of the conducting wire is set according to a characteristic impedance of the first antenna element and a characteristic impedance of the first power supply line; And a multi-stage conductor connecting the second antenna element and the second feed line, the length of each end of the conductor being 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the second antenna element, and each of the conductor lines The width of the end may include a second conversion unit set according to a characteristic impedance of the second antenna element and a characteristic impedance of the second power supply line.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지향성 안테나는, 2개의 도체 평면이 기 설정된 결합각도로 결합되는 반사판; 상기 도체 평면의 결합에 의하여 생성된 접선으로부터 기 설정된 이격거리만큼 이격되고, 상기 2개의 도체 평면 각각에 대한 거리가 동일한 위치에 구비되는 다이폴 안테나(dipole antenna) 소자; 및 일단에 상기 다이폴 안테나 소자가 결합되는 도선으로, 상기 반사판에서부터 연장되어 상기 다이폴 안테나 소자의 위치를 고정하고, 상기 안테나 소자에 급전을 제공하는 급전부를 포함할 수 있다.
A directional antenna according to another embodiment of the present invention includes: a reflector in which two conductor planes are coupled at a predetermined coupling angle; A dipole antenna element spaced apart from a tangent line generated by the coupling of the conductor planes by a predetermined spacing distance and provided at the same position with respect to each of the two conductor planes; And a feeding part extending from the reflector to fix a position of the dipole antenna element and providing power to the antenna element by a conductor at one end to which the dipole antenna element is coupled.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the solution to the above-described problem does not enumerate all the features of the present invention. Various features of the present invention and advantages and effects thereof may be understood in more detail with reference to the following specific embodiments.
본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나는 특정한 방향으로 집중하여 전송신호를 방사할 수 있으므로, 금속 차체 등을 포함하는 차량의 내장형 안테나로 사용되는 경우에도, 원활하게 무선통신을 수행할 수 있으며, 높은 방사이득을 가질 수 있다. Since the directional antenna according to an embodiment of the present invention can radiate a transmission signal by focusing in a specific direction, even when used as an internal antenna of a vehicle including a metal vehicle body, wireless communication can be performed smoothly, It can have high radiation gain.
본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나에 의하면, 저가의 금속 반사판 등을 활용하여 안테나가 방사하는 전송신호에 지향성을 부여하는 것이 가능하다. According to the directional antenna according to an embodiment of the present invention, it is possible to impart directivity to a transmission signal radiated by the antenna by using a low-cost metal reflector.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수개의 지향성 안테나를 활용하여, 차량 등의 무선통신에 적합한 무지향성 방사를 만족시키는 것이 가능하다.
According to an embodiment of the present invention, it is possible to satisfy omnidirectional radiation suitable for wireless communication such as a vehicle by utilizing a plurality of directional antennas.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지향성 안테나를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나의 전송신호 방사 방향을 나타내는 개략도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 λ/4 변환부를 나타내는 개략도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나가 구비된 차량에 대한 전송신호의 입사각을 나타내는 개략도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나를 포함하는 차량의 전송신호 방사를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a directional antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a directional antenna according to another embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a transmission signal radiation direction of a directional antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a λ/4 converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing an incident angle of a transmission signal to a vehicle equipped with a directional antenna according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing transmission signal radiation of a vehicle including a directional antenna according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
In addition, throughout the specification, when a part is said to be'connected' to another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in the middle. Include. In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나를 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a directional antenna according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나(100)는 안테나부(10), 반사부(20) 및 급전부(30)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나를 설명한다.
Hereinafter, a directional antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
안테나부(10)는 무선으로 전송되는 전송신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 여기서, 안테나부(10)가 송신 또는 수신하는 전송신호에는 AM, FM 라디오 신호, 3G 신호, LTE(Long Term Evolution) 신호, V2X(Vehicle to Everything) 신호 등 다양하게 있을 수 있으나, 본 실시예에서는 5.8GHz 대역의 V2X 신호를 수신하는 경우를 예를들어 설명한다. The
구체적으로, 안테나부(10)는 도1에 도시한 바와 같이, 다이폴 안테나(dipole antenna) 소자일 수 있으며, 다이폴 안테나는 서로 대칭하는 2개의 도선(10a, 10b)을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 도선들의 길이는 λ/4로, λ는 안테나부(10)의 동작 주파수 대역 중에서 중심 주파수에 해당하는 파장의 길이에 해당한다. 따라서, 5.8GHz의 V2X 신호를 수신하는 다이폴 안테나의 경우에는, 중심 주파수가 5.8GHz이므로 λ = c/f = (3*10^8)/(5.8*10^9) = 51.7mm이고, λ/4 = 51.7/4 = 12.93mm = 1.29cm이다. 즉, 다이폴 안테나 소자에 포함되는 2개의 도선(10a, 10b)은 각각 1.29cm의 길이를 가지도록 설계될 수 있다. 여기서, c는 빛의 속도, f는 중심주파수를 나타낸다. Specifically, as shown in FIG. 1, the
다이폴 안테나 소자의 경우, 일반적으로 무지향성(omni-directional)의 특성을 가지므로, 다이폴 안테나 소자는 3차원 공간 내에서 모든 방향으로 균일하게 전송신호를 방사할 수 있다. 그러나, 다이폴 안테나 소자를 차량의 내장형 안테나로 사용하는 경우, 차량에 포함되는 금속 차체의 영향으로 인하여 차체 외부로 빠져나가는 전송신호의 양은 극히 일부로 제한될 수 있다. 특히, 다이폴 안테나 소자에서 송수신하는 전송신호의 주파수가 높아질수록, 금속 차체에 의한 영향은 더욱 커지므로, 차체 밖으로 빠져나가는 전송신호의 양은 더욱 줄어들게 된다. 따라서, 고주파수의 전송신호를 이용하는 5.8GHz 대역의 V2X 신호의 경우, 차량의 내장형 안테나에서의 수신감도가 매우 나빠지는 등의 문제가 발생할 수 있다. In the case of a dipole antenna element, since it generally has omni-directional characteristics, the dipole antenna element can radiate a transmission signal uniformly in all directions within a three-dimensional space. However, when the dipole antenna element is used as an internal antenna of a vehicle, the amount of a transmission signal that passes out of the vehicle body may be limited to a very small extent due to the influence of a metal vehicle body included in the vehicle. In particular, as the frequency of the transmission signal transmitted and received by the dipole antenna element increases, the influence of the metal vehicle body increases, so that the amount of transmission signals exiting the vehicle body decreases further. Accordingly, in the case of a V2X signal in the 5.8 GHz band using a high-frequency transmission signal, a problem such as a very bad reception sensitivity in the vehicle's built-in antenna may occur.
다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나의 경우에는, 다이폴 안테나 소자가 지향성을 가질 수 있으므로, 상술한 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 지향성을 가지는 다이폴 안테나 소자는 특정한 방향으로 전송신호를 집중하여 전송할 수 있으며, 이 경우 특정한 방향을 통하여 차체 밖으로 빠져나가는 전송신호의 양은 증가하게 된다. 따라서, 특정 방향에 대하여는 높은 방사이득을 얻을 수 있으며, 이를 통하여 금속 차체 등의 영향에 불구하고 다이폴 안테나 소자의 수신감도를 향상시키는 것이 가능하다.
However, in the case of the directional antenna according to an embodiment of the present invention, since the dipole antenna element may have directivity, the above-described problem can be solved. That is, the dipole antenna element having directivity can concentrate and transmit a transmission signal in a specific direction, and in this case, the amount of the transmission signal exiting the vehicle body through a specific direction increases. Therefore, a high radiation gain can be obtained in a specific direction, and through this, it is possible to improve the reception sensitivity of the dipole antenna element despite the influence of the metal vehicle body.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나는, 반사부(20)를 포함하여, 상기 안테나부(10)에서 송신 또는 수신되는 전송신호를 반사시킬 수 있으며, 이를 통하여 상기 전송신호에 기 설정된 방향의 지향성을 부여할 수 있다. 여기서, 반사부(20)는, 도1에 도시한 바와 같이, 제1 도체 평면(20a), 제2 도체 평면(20b)을 포함할 수 있으며, 제1 도체 평면(20a)과 제2 도체 평면(20b)이 기 설정된 결합각도로 결합하는 결합부(20c)가 포함될 수 있다. 안테나부(10)에서 방사된 전송신호는 제1 도체 평면(20a) 또는 제2 도체 평면(20b)의 표면에서 반사될 수 있으며, 반사된 전송신호는 스넬의 법칙(Snells law) 등에 의하여 상기 제1 도체 평면과(20a)과 제2 도체 평면(20b) 사이의 결합각도 범위 내에서 일정한 지향성을 가지면서 방사될 수 있다. Specifically, the directional antenna according to an embodiment of the present invention includes a reflecting
여기서, 전송신호가 가지는 지향성의 방향은 안테나부(10)와 반사부(20) 사이의 물리적인 배치와 형상 등에 의하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 안테나부(10)는 반사부(20)에 대하여 기 설정된 지정위치에 구비될 수 있으며, 상기 지정위치는 반사부(20)의 결합부(20c)로부터 기 설정된 이격거리(d)만큼 이격되고, 제1 도체 평면(20a)까지의 거리와 제2 도체 평면(20b)까지의 거리가 동일한 위치일 수 있다. 여기서, 5.8GHz의 V2X 신호의 경우에는 이격거리(d)가 5cm로 설정될 수 있으며, 제1 도체 평면(20a)과 제2 도체 평면(20b)의 가로길이는 19.3cm, 제1 도체 평면(20a)과 제2 도체 평면(20b) 사이의 최대 높이는 25.8cm, 결합각도(x)는 60도일 수 있다. 이 경우, 반사부(20)는 안테나부(10)가 송수신하는 전송신호를 반사하여, 전송신호가 결합각도(x)의 범위 내에서 지향성을 가지도록 방사할 수 있으며, 특히 결합부(20c)와 지정위치를 연결하는 가상선의 진행방향으로 전송신호의 지향성을 부여할 수 있다.Here, the direction of directivity of the transmission signal may be determined by a physical arrangement and shape between the
급전부(30)는 안테나부(10)에 급전(feeding)을 제공할 수 있다. 즉, 급전부(30)를 통하여 안테나부(10)로 입력된 신호는 무선의 전송신호로 변환되어 외부로 송신될 수 있으며, 안테나부(10)를 통하여 입력된 외부의 전송신호는 급전부(30)를 통하여 상기 지향성 안테나(100)가 장착된 시스템으로 입력될 수 있다. 여기서 급전부(30)는, 도1에 도시한 바와 같이, 반사부(20)의 결합부(20c)로부터 지정위치까지 연장되는 도선일 수 있으며, 일단에 안테나부(10)가 결합되어, 안테나부(10)를 기 설정된 지정위치에 고정시키는 기능을 수행할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나가 방사하는 전송신호의 이득을 측정하면, 도3과 같은 그래프를 얻을 수 있다. 여기서, 도3은 반사부(20)의 결합부(20c)가 중심에 위치하고, 안테나부(10)가 90도의 방향을 향할 때 얻을 수 있는 전송신호의 이득을 표시한 것이다. 도3을 참조하면, 지향성 안테나는 다양한 방향으로 전송신호를 방사할 수 있으나, 특히 60~120도 범위에서 가장 높은 이득으로 전송신호를 방사함을 확인할 수 있다. 이는 반사부(20) 등에 의하여 설정된 지향성의 방향과 일치하는 것으로서, 도3을 통하여 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나가 지향성을 가짐을 확인할 수 있다.
When the gain of the transmission signal radiated by the directional antenna according to an embodiment of the present invention is measured, a graph as shown in FIG. 3 can be obtained. Here, FIG. 3 shows the gain of the transmission signal that can be obtained when the
한편, 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 지향성 안테나는, 안테나부(10)에 복수개의 안테나소자(11, 12)를 포함하고, 반사부(20)에 복수개의 반사판(21, 22)을 포함하며, 급전부(30)에 복수개의 급전라인(31, 32)를 포함할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, the directional antenna according to another embodiment of the present invention includes a plurality of
이하, 도2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 지향성 안테나를 설명한다.
Hereinafter, a directional antenna according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 지향성 안테나는, 복수개의 안테나 소자(11, 12)를 포함할 수 있다. 즉, 안테나부(10)는 반사부(20)를 기준으로 서로 대칭하는 위치에 구비되는 제1 안테나 소자(11) 및 제2 안테나 소자(12)를 포함할 수 있다. 제1 안테나 소자(11) 및 제2 안테나 소자(12)는 각각 다이폴 안테나 소자일 수 있으며, 5.8GHz의 V2X 신호를 수신하는 경우에는 각각 1.29cm의 길이를 가지는 2개의 도선들을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2, the directional antenna according to another embodiment of the present invention may include a plurality of
반사부(20)에는, 도2에 도시한 바와 같이, 제1 반사판(21) 및 제2 반사판(22)이 포함될 수 있으며, 제1 반사판(21)과 제2 반사판(22)은 도출된 결합부가 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 여기서 제1 반사판(21)은 제1 안테나소자(11)가 전송하는 제1 전송신호를 반사할 수 있으며, 제1 전송신호가 제1 방향으로 지향성을 가지도록 할 수 있다. 여기서, 제1 방향은 제1 반사판(21)의 결합부에서 제1 안테나 소자(11)로의 진행방향일 수 있다. 또한, 제2 반사판(22)은 제2 안테나소자(12)가 전송하는 제2 전송신호를 반사할 수 있으며, 제2 전송신호가 제2 방향으로 지향성을 가지도록 할 수 있다. 여기서 제2 방향은 제2 반사판(22)의 결합부에서 제2 안테나 소자(12)로의 진행방향일 수 있으며, 제1 방향과 제2 방향은 서로 대칭되는 반대방향일 수 있다. The
급전부(30)에는 도2에 도시한 바와 같이, 제1 급전라인(31)과 제2 급전라인(32)이 포함될 수 있으며, 제1 급전라인(31)은 제1 안테나소자(11)에 연결되어 제1 안테나소자(11)에 급전을 제공하고, 제2 급전라인(32)은 제2 안테나 소자(12)에 연결되어 제2 안테나 소자(12)에 급전을 제공할 수 있다. 여기서, 제1 급전라인(31)은 제1 반사판(21)에서 연장되어 상기 제1 안테나소자(11)를 지지할 수 있으며, 제1 안테나소자(11)를 제1 반사판(21)에 대하여 기 설정된 지정위치에 위치하도록 고정시킬 수 있다. 마찬가지로, 제2 급전라인(32)은 제2 반사판(22)에서 연장되어 상기 제2 안테나소자(12)를 지지할 수 있으며, 제2 안테나 소자(12)가 제2 반사판(22)에 대하여 설정된 지정위치에 위치하도록 고정시킬 수 있다. As shown in FIG. 2, the
여기서, 도2에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 의한 지향성 안테나는, 도1의 지향성 안테나를 2개 구비한 것으로서, 2개의 지향성 안테나(100a, 100b)가 서로 반대방향을 향하도록 구비한 것일 수 있다.
Here, the directional antenna according to another embodiment of the present invention shown in Fig. 2 is provided with two directional antennas of Fig. 1, and the two
한편, 급전부(30)에는, 도4에 도시한 바와 같이, λ/4 변환부(33)가 더 포함될 수 있다. λ/4 변환부(33)는 제1 안테나 소자(11) 및 제2 안테나 소자(12)에 대한 임피던스 정합을 수행하여, 제1 안테나 소자(11)와 제2 안테나소자(12)에 동일한 급전을 제공하고, 제1 안테나 소자(11)와 제2 안테나소자(12)에 동일한 위상을 가지는 전송신호를 송수신하도록 할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 4, the
λ/4 변환부(33)에는, 제1 변환부(33a) 및 제2 변환부(33b)가 포함될 수 있다. 제1 변환부(33a)는, 제1 안테나소자(11)와 제1 급전라인(31) 사이에 연결되는 연결되는 도선일 수 있으며, 상기 도선의 길이는 제1 안테나소자(11)의 중심 주파수에 해당하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 제1 안테나 소자(11)의 특성 임피던스(characteristic impedance)와 제1 급전라인(31)의 특성 임피던스에 따라 설정될 수 있다. 여기서, 를 이용하여 제1 변환부(33a)의 특성 임피던스를 계산할 수 있으며, 상기 계산된 특성 임피던스에 따라 상기 도선의 너비를 결정할 수 있다. 여기서, Zt1는 제1 변환부(33a)의 특성 임피던스, Z11은 제1 안테나소자(11)의 특성 임피던스, Z12는 제1 급전라인(31)의 특성임피던스에 해당한다. The λ/4 conversion unit 33 may include a
마찬가지로, 제2 변환부(33b)는, 제2 안테나소자(12)와 제2 급전라인(32)과 연결되는 도선일 수 있으며, 상기 도선의 길이는 제2 안테나 소자(12)의 중심 주파수에 해당하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 제2 안테나 소자(12)의 특성 임피던스와 제2 급전라인(32)의 특성 임피던스에 설정될 수 있다. 동일한 방법으로 를 이용하여 제2 변환부(33b)의 특성 임피던스를 계산할 수 있으며, 상기 계산된 특성 임피던스에 따라 상기 도선의 너비를 결정할 수 있다. 여기서, Zt2는 제2 변환부(33b)의 특성 임피던스, Z21은 제2 안테나소자(12)의 특성 임피던스, Z22는 제2 급전라인(32)의 특성임피던스에 해당한다. Likewise, the
여기서, λ/4 변환부(33)는 도4에 도시한 바와 같이, 각각의 제1 변환부(33a) 및 제2 변환부(33b)를 다단으로 구현하는 것도 가능하다. 즉, 제1 변환부(33a) 및 제2 변환부(33b)를 다단변환기(multisection transformer)로 구현할 수 있으며, 이때 각 단들은 λ/4의 길이를 가질 수 있으며 각 단들의 너비는 각각의 안테나 소자(11, 12)의 특성 임피던스와 제1 급전라인 및 제2 급전라인(31, 32)의 특성 임피던스에 따라 설정될 수 있다.
Here, the λ/4 conversion unit 33 may implement each of the
추가적으로, 도5에 도시한 바와 같이, 차량(c) 내에 입사되는 전송신호들은 0~20도의 각도범위에서 강하게 입사될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나를 설치하는 경우에는, 차량(c)에 입사되는 전송신호의 각도범위인 0~20도를 고려하여 배치각도를 설정할 수 있다. 여기서, 배치각도는 반사부(20)에 포함된 결합부(20c)와 안테나부(10)가 위치하는 지정위치를 연결한 가상선이 수평선과 이루는 각도일 수 있다. 그러므로, 상기 배치각도를 조절하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나가 가지는 지향성의 범위 내에 상기 0~20도의 각도 범위를 포함시킬 수 있으며, 이 경우 지향성 안테나에 대한 수신감도를 향상시킬 수 있다. 예를들어, 결합부(20c)와 지정위치를 연결한 가상선이 수평선과 이루는 각도를 -10~30도의 범위로 설정하여, 0~20도의 각도 범위 내에 상기 지향성 안테나의 지향성의 범위가 포함되도록 할 수 있다. Additionally, as shown in FIG. 5, transmission signals incident into the vehicle c may be strongly incident in an angular range of 0 to 20 degrees. Accordingly, in the case of installing the directional antenna according to an exemplary embodiment of the present invention, the arrangement angle may be set in consideration of an angular range of 0 to 20 degrees of a transmission signal incident on the vehicle c. Here, the arrangement angle may be an angle formed by a virtual line connecting the
한편, 도6(a)에 도시한 바와 같이, 종래에는 금속 차체 등의 영향에 의하여 차량(c)의 내장형 안테나가 방사하는 전송신호가 차체 밖으로 전송되기 어려웠다. 그러나, 도6(b)와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 지향성 안테나를 사용하는 경우에는, 상대적으로 많은 전송신호가 차량(c)의 외부로 전송될 수 있으므로, V2X 신호 등 고주파수의 전송신호도 차량용 내장 안테나를 통하여 송수신하는 것이 가능하다. On the other hand, as shown in Fig. 6A, conventionally, it has been difficult to transmit a transmission signal radiated by the internal antenna of the vehicle c outside the vehicle body due to the influence of a metal vehicle body or the like. However, in the case of using the directional antenna according to an embodiment of the present invention as shown in Fig. 6(b), a relatively large number of transmission signals can be transmitted to the outside of the vehicle (c). It is also possible to transmit and receive through a vehicle built-in antenna.
여기서, 도6(b)는 차량(c)의 전방과 후방으로 지향성을 가지는 2개의 지향성 안테나를 포함하는 경우를 나타낸 것으로서, 이와 같이, 지향성 안테나들을 결합하면 차량(c)의 주변에 대하여 무지향성 방사가 이루어지도록 하는 것도 가능하다. 실시예에 따라서는, 2개 이상의 지향성 안테나를 결합하여 다양한 방향으로 전송신호를 방사하는 것도 가능하다.
Here, FIG. 6(b) shows a case including two directional antennas having directivity to the front and rear of the vehicle c. In this way, when the directional antennas are combined, it is omnidirectional with respect to the periphery of the vehicle c. It is also possible to allow radiation to occur. Depending on the embodiment, it is possible to radiate a transmission signal in various directions by combining two or more directional antennas.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, that components according to the present invention can be substituted, modified, and changed within the scope of the technical spirit of the present invention.
10: 안테나부 11: 제1 안테나 소자
12: 제2 안테나 소자 20: 반사부
21: 제1 반사판 22: 제2 반사판
30: 급전부 31: 제1 급전라인
32: 제2 급전라인 33: λ/4 변환부10: antenna unit 11: first antenna element
12: second antenna element 20: reflector
21: first reflector 22: second reflector
30: power supply unit 31: first power supply line
32: second feed line 33: λ/4 conversion unit
Claims (14)
상기 안테나부에서 송수신되는 전송신호를 반사하여, 상기 전송신호에 기 설정된 방향의 지향성을 부여하는 반사부(reflector); 및
상기 안테나부에 급전(feeding)을 제공하는 급전부를 포함하는 것으로서,
상기 다이폴 안테나 소자는
서로 대칭되는 2개의 도선을 포함하고, 상기 도선들의 길이는 각각 상기 안테나부의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고,
상기 반사부는
제1 도체 평면;
제2 도체 평면; 및
상기 제1 도체 평면과 제2 도체 평면이 기 설정된 결합각도로 결합하는 결합부를 포함하는 지향성 안테나.
An antenna unit including a dipole antenna element for transmitting and receiving a transmission signal transmitted wirelessly;
A reflector for reflecting a transmission signal transmitted and received by the antenna unit to give the transmission signal a directivity in a predetermined direction; And
As including a feeding unit for providing feeding (feeding) to the antenna unit,
The dipole antenna element
It includes two conductors symmetrical to each other, and the lengths of the conductors are each 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the antenna unit,
The reflector
First conductor plane;
Second conductor plane; And
A directional antenna comprising a coupling portion for coupling the first conductor plane and the second conductor plane to a predetermined coupling angle.
기 설정된 지정위치에 상기 다이폴 안테나 소자를 구비하는 것으로서, 상기 지정위치는 상기 결합부로부터 기 설정된 이격거리만큼 이격되고, 상기 제1 도체 평면까지의 거리와 상기 제2 도체 평면까지의 거리가 동일한 위치인 지향성 안테나.
The method of claim 1, wherein the antenna unit
The dipole antenna element is provided at a preset designated position, wherein the designated position is spaced apart from the coupling unit by a preset distance, and the distance to the first conductor plane and the distance to the second conductor plane are the same. Directional antenna.
상기 결합부에서 상기 지정위치를 연결하는 가상선의 진행방향으로 상기 전송신호의 지향성을 부여하는 지향성 안테나.
The method of claim 3, wherein the reflective unit
A directional antenna for imparting directivity of the transmission signal in a traveling direction of a virtual line connecting the designated position in the coupling unit.
상기 안테나부가 송수신하는 전송신호를 반사하여, 상기 전송신호가 상기 결합각도의 범위 내에서 상기 지향성을 가지도록 방사하는 지향성 안테나.
The method of claim 4, wherein the reflection part
A directional antenna that reflects a transmission signal transmitted and received by the antenna unit and radiates the transmission signal so as to have the directionality within a range of the coupling angle.
상기 결합부로부터 상기 지정위치까지 연장되며, 일단에 상기 다이폴 안테나 소자를 결합하여 상기 다이폴 안테나 소자의 위치를 상기 지정위치에 고정하는 도선인 지향성 안테나.
The method of claim 3, wherein the power supply unit
A directional antenna that extends from the coupling portion to the designated position, and is a conducting wire for fixing the position of the dipole antenna element to the designated position by coupling the dipole antenna element to one end.
상기 결합부와 상기 지정위치를 연결한 가상선이 수평선과 이루는 각도는 -10~30도인 지향성 안테나.
The method of claim 3,
The directional antenna formed by a virtual line connecting the coupling part and the designated position with a horizontal line is -10 to 30 degrees.
상기 반사부를 기준으로 서로 대칭하는 위치에 구비되는 제1 안테나소자 및 제2 안테나소자를 포함하는 지향성 안테나.
The method of claim 1, wherein the antenna unit
A directional antenna including a first antenna element and a second antenna element provided at positions symmetrical to each other with respect to the reflector.
상기 제1 안테나소자가 전송하는 제1 전송신호를 반사하여 제1 전송신호가 제1 방향으로 지향성을 가지도록 하는 제1 반사판; 및
상기 제2 안테나 소자가 전송하는 제2 전송신호를 반사하여 제2 전송신호가 제2 방향으로 지향성을 가지도록 하는 제2 반사판을 포함하는 지향성 안테나.
The method of claim 8, wherein the reflector
A first reflector reflecting a first transmission signal transmitted by the first antenna element so that the first transmission signal has directivity in a first direction; And
A directional antenna comprising a second reflector for reflecting a second transmission signal transmitted by the second antenna element so that the second transmission signal has directivity in a second direction.
상기 제1 반사판에서 연장되어 상기 제1 안테나소자를 지지하고, 상기 제1 안테나소자에 급전을 제공하는 제1 급전라인; 및
상기 제2 반사판에서 연장되어 상기 제2 안테나소자를 지지하고, 상기 제2 안테나소자에 급전을 제공하는 제2 급전라인을 포함하는 지향성 안테나.
The method of claim 9, wherein the power supply unit
A first feed line extending from the first reflector to support the first antenna element and supply power to the first antenna element; And
A directional antenna including a second feed line extending from the second reflector to support the second antenna element and providing power to the second antenna element.
상기 제1 안테나 소자 및 제2 안테나 소자에 대한 임피던스 정합을 수행하는 λ/4 변환부(Quarter-wave transformer)를 더 포함하는 지향성 안테나.
The method of claim 10, wherein the power supply unit
A directional antenna further comprising a λ/4 converter for performing impedance matching for the first antenna element and the second antenna element.
상기 제1 안테나 소자와 제1 급전라인 사이를 연결하는 도선으로, 상기 도선의 길이는 상기 제1 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 상기 제1 안테나 소자의 특성 임피던스(Characteristic Impedance)와 상기 제1 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제1 변환부; 및
상기 제2 안테나 소자와 제2 급전라인 사이를 연결하는 도선으로, 상기 도선의 길이는 상기 제2 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 너비는 상기 제2 안테나 소자의 특성 임피던스와 상기 제2 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제2 변환부를 포함하는 지향성 안테나.
The method of claim 11, wherein the λ/4 conversion unit
A conductor connecting the first antenna element and the first feed line, and the length of the conductor is 1/4 of the wavelength corresponding to the center frequency of the first antenna element, and the width of the conductor is the first antenna element A first conversion unit set according to a characteristic impedance of and a characteristic impedance of the first power supply line; And
A conductive line connecting between the second antenna element and a second feed line, the length of the conductive line being 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the second antenna element, and the width of the conductive line being the second antenna element The directional antenna comprising a second conversion unit set according to the characteristic impedance of and the characteristic impedance of the second feed line.
상기 제1 안테나 소자와 제1 급전라인 사이를 연결하는 다단의 도선으로, 상기 도선의 각 단의 길이는 상기 제1 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 각 단의 너비는 상기 제1 안테나 소자의 특성 임피던스(Characteristic Impedance)와 상기 제1 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제1 변환부; 및
상기 제2 안테나 소자와 제2 급전라인 사이를 연결하는 다단의 도선으로, 상기 도선의 각 단의 길이는 상기 제2 안테나 소자의 중심 주파수에 대응하는 파장의 1/4이고, 상기 도선의 각 단의 너비는 상기 제2 안테나 소자의 특성 임피던스와 상기 제2 급전라인의 특성 임피던스에 따라 설정되는 제2 변환부를 포함하는 지향성 안테나.
The method of claim 11, wherein the λ/4 conversion unit
A multi-stage conductor connecting the first antenna element and the first feed line, the length of each end of the conductor is 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the first antenna element, and each end of the conductor A first conversion unit set according to a characteristic impedance of the first antenna element and a characteristic impedance of the first power supply line; And
A multi-stage conductor connecting the second antenna element and the second feed line, the length of each end of the conductor is 1/4 of a wavelength corresponding to the center frequency of the second antenna element, and each end of the conductor A directional antenna including a second conversion unit set according to a characteristic impedance of the second antenna element and a characteristic impedance of the second feed line.
상기 도체 평면의 결합에 의하여 생성된 접선으로부터 기 설정된 이격거리만큼 이격되고, 상기 2개의 도체 평면 각각에 대한 거리가 동일한 위치에 구비되는 다이폴 안테나(dipole antenna) 소자; 및
일단에 상기 다이폴 안테나 소자가 결합되는 도선으로, 상기 반사판에서부터 연장되어 상기 다이폴 안테나 소자의 위치를 고정하고, 상기 안테나 소자에 급전을 제공하는 급전부를 포함하는 지향성 안테나. A reflector in which the two conductor planes are coupled at a predetermined coupling angle;
A dipole antenna element spaced apart from a tangent line generated by the coupling of the conductor planes by a predetermined spacing distance and provided at the same position with respect to each of the two conductor planes; And
A directional antenna including a feeder at one end to which the dipole antenna element is coupled, and extends from the reflector to fix a position of the dipole antenna element and provide power to the antenna element.
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