KR102232156B1 - 복사 소자 및 이를 이용한 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복사 소자에서 발생되는 PIMD 특성 열화와 관련한 문제를 해결하기 위한 복사 소자 및 이를 이용한 안테나에 관한 것이다. 본 발명에 따른 안테나용 복사 소자는 반사판과 일정 간격 이격 배치되어 신호를 공급하는 급전부, 급전부에 일부가 결합되고, 금속 재질로 형성되어 급전부와 커플링을 통해 신호를 전달받아 방사하는 복사부를 포함한다.

Description

복사 소자 및 이를 이용한 안테나{Radiation element and antenna using same}

본 발명은 안테나용 복사 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복사 소자에서 발생되는 PIMD 특성 열화와 관련한 문제를 해결하기 위한 복사 소자 및 이를 이용한 안테나에 관한 것이다.

개인 휴대전화의 보편화와 스마트 폰 및 타블렛 PC의 보급 증가로 통화 및 무선인터넷을 위한 전파 사용량이 급증하고 있다. 이러한 사용량 급증은 다양한 환경에서의 통신 소통 요구와 통신 속도, 통화품질 등에 대한 니즈를 발생시키고 있다.

특히 건물 같은 실내뿐만 아니라 실외에서, 기존의 기지국 및 이동통신용 중계기로부터 거리가 멀거나 지형지물에 의해 전파가 잘 전달되지 않는 음영지역 등에서도 적절한 통화 품질이 요구되고 있다.

이러한 니즈를 충족하기 위하여 각 통신사들은 음영지역에 기지국 및 이동통신용 중계기를 추가로 설치하고 있다.

한편 기지국 및 이동통신 중계기의 주요 구성 요소로서 안테나가 있다. 안테나는 전파를 송수신하는 핵심적인 장치로서 앞서 언급한 바와 같이 다양하면서도 제한적인 설치 환경에 적절히 적용하기 위하여 가볍고 작은 크기가 요구되고 있다. 이러한 경박 단소하며 제작 및 관리가 용이한 안테나 제공을 위하여 안테나를 구성하는 복사소자의 형태, 기능, 전파방향 설정, 회로 및 기구 구조 등에 대한 적절한 설계가 요구되고 있다.

한편 안테나에 사용되는 복사소자는 통신환경에 따라 다양한 크기와 디자인으로 설계 및 제조가 편리한 인쇄회로기판을 주로 사용되어 왔다.

이러한 인쇄회로기판을 이용해 제작되는 복사소자는 유전체로 형성되는 기판에 동박을 이용한 패턴을 형성하여 제조된다.

이때 인쇄회로기판으로 제작되는 복사소자는 유전체와 동박의 접합면, 도금 상태 등에 의해 PIMD 특성 확보가 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 복사 소자에서 발생되는 PIMD 특성 열화를 최소화 할 수 있는 복사 소자 및 이를 이용한 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 안테나용 복사 소자는 반사판과 일정 간격 이격 배치되어 신호를 공급하는 급전부, 상기 급전부에 일부가 결합되고, 금속 재질로 형성되어 상기 급전부와 커플링을 통해 신호를 전달받아 방사하는 복사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나용 복사 소자에 있어서, 상기 급전부는 신호를 공급하는 급전 케이블, 상기 급전 케이블에 결합되어 신호를 공급받고, 상기 신호를 상기 복사부로 전달하는 급전 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나용 복사 소자에 있어서, 상기 급전 기판은 수평면을 갖는 기판, 상기 기판의 상부면에 인쇄되어 상기 복사부에 신호를 전달하는 급전 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나용 복사 소자에 있어서, 상기 복사부는 수평면을 갖는 금속 판 형태로, 하부면이 상기 급전 회로의 상부면과 맞닿아 배치되는 적어도 하나의 금속 소자, 상기 금속 소자 및 상기 급전 기판을 관통하여 상기 금속 소자를 상기 급전 기판에 고정시키는 제1 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나용 복사 소자에 있어서, 상기 복사부는 상기 급전 기판이 결합된 상기 금속 소자를 상기 반사판과 일정 간격 이격된 상태로 고정하는 제2 고정 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나는 반사판, 상기 반사판과 일정 간격 이격 배치되어 신호를 공급하는 급전부, 상기 급전부에 일부가 결합되고, 금속 재질로 형성되어 상기 급전부와 커플링을 통해 신호를 전달받아 방사하는 복사부를 포함하는 적어도 하나의 복사 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 복사 소자는 금속 재질로 형성된 금속 소자를 구비함으로써, 인쇄회로기판으로 형성되는 급전 기판의 크기를 최소화하면서 커플링을 통해 금속 소자에 신호를 전달하고, 금속 소자를 통해 신호가 방사되도록 함으로써, 복사 효율을 극대화하고 복사 소자에서 발생되는 PIMD 특성 열화를 최소화 할 수 있다. 또한 인쇄회로 기판의 사용을 최소화해 유해물질 규제정책에 대응이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자를 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자를 측면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급전부를 정면에서 바라본 도면이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 안테나에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 안테나(400)는 반사판(100) 및 복사 소자(200)를 포함한다.

먼저 반사판(100)은 복사 소자(200)로부터 후방으로 방사되는 신호를 반사시키는 역할을 수행하며, 복사 소자(200)를 배열하기 위한 공간을 제공한다.

이러한 반사판(100)은 도체로 형성될 수 있다. 또한 반사판(100)은 직사각형으로 형성된 것을 도시하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 원형, 마름모 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

복사 소자(200)는 반사판(100) 상에 배열되며, 신호를 방사하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어 복사 소자(200)는 도시된 바와 같이, 복수로 구비되어 반사판(100) 중심을 따라 서로 이격된 상태로 이열로 배치될 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 복사 소자(200)는 지그재그 형태로 배치되는 등 용도에 따라 다양한 형태로 배열될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자(200)에 대하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자를 정면에서 바라본 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자를 측면에서 바라본 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급전 소자를 정면에서 바라본 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자(200)는 급전부(210) 및 복사부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

급전부(210)는 반사판(100)과 일정 간격 이격 배치되어 복사부(220)에 신호를 공급할 수 있다.

이러한 급전부(210)는 급전 케이블(211) 및 급전 기판(212)을 포함하여 구성될 수 있다.

급전 케이블(211)은 급전 커넥터(도 1의 300)와 연결되어 신호를 급전 기판(212)으로 전달하는 역할을 수행한다. 이러한 급전 케이블(211)은 급전 기판(212)을 관통하여 급전 기판(212)에 결합될 수 있다. 이때, 급전 케이블(211)은 납땜 공정을 통해 급전 기판(212)에 결합될 수 있다.

예를 들어, 급전 케이블(211)은 '+45°' 편파 신호를 전달하는 제1 급전 케이블(211a) 및 '-45°' 편파 신호를 전달하는 제2 급전 케이블(211b)로 구성될 수 있다.

이때 제1 급전 케이블(211a)은 후술할 기판(213)을 관통하여 급전 회로(214)에 결합되어 제1 영역(214b)에 '+45°' 편파 신호를 전달할 수 있다.

제2 급전 케이블(211b)는 기판(213)을 관통하여 급전 회로(214)에 결합되어 제2 영역(214a)에 '-45°' 편파 신호를 전달할 수 있다.

급전 기판(212)은 기판(213) 및 급전 회로(214)로 구성될 수 있으며, 유전체로 형성되는 기판(213)에 급전 회로(214)가 인쇄되어 형성될 수 있다. 즉 급전 기판(212)은 인쇄회로기판이 될 수 있다.

예를 들어, 급전 회로(214)는 커플링을 통해 '+45°' 편파 신호를 복사부(220)로 전달하는 제1 영역(214b)과, '-45°' 편파 신호를 복사부(220)로 전달하는 제2 영역(214a)을 포함하여 형성될 수 있다.

예를 들어, 제1 영역(214b)과 제2 영역(214a)은 각각 서로 마주보도록 두개의 영역으로 구분될 수 있으며, 서로 교차 배열되어 'X'자 형태로 구성될 수 있다. 하지만 이에 한정된 것은 아니고, 설계에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

한편 복사부(220)는 금속 소자(221) 및 제1 고정 부재(222)를 포함할 수 있다.

금속 소자(221)는 수평면을 갖는 금속 판 형태로, 하부면이 급전 회로(214)의 상부면과 맞닿아 배치될 수 있다.

이러한 금속 소자(221)는 급전부(210)로부터 신호를 공급받아 서로 다른 편파를 출력하는 제1 금속 소자 및 제2 금속 소자로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 소자는 '+45°' 편파 신호를 출력할 수 있고, 제2 금속 소자는 '-45°' 편파 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 즉 제1 금속 소자는 전술한 제1 영역(214b)과 맞닿아 배치될 수 있으며, 제2 금속 소자는 제2 영역(214a)과 맞닿아 배치될 수 있다.

이와 같이 금속 소자(221)는 급전 회로(214)의 각 영역에 대응되는 개수로 구비될 수 있으며, 복수의 금속 소자(221) 각각은 하부면의 이 부분만 급전 회로(214)의 급전 회로(214)의 각 영역 상부면에 맞닿아 배치될 수 있다.

즉 금속 소자(221)와 급전 회로(214)는 회로적으로 단락(short) 상태이지만 커플링되어 신호를 방사할 수 있다.

즉 금속 소자(221)는 급전 회로(214)의 각 영역보다 더 크게 형성될 수 있으다.

이에 따라 본 발명에 따른 복사 소자(200)는 금속 재질로 형성된 금속 소자(221)를 구비함으로써, 인쇄회로기판으로 형성되는 급전 기판(212)의 크기를 최소화하면서 커플링을 통해 금속 소자(221)에 신호를 전달하고, 금속 소자(221)를 통해 신호가 방사되도록 함으로써, 복사 효율을 극대화하고 복사 소자에서 발생되는 PIMD 특성 열화를 최소화 할 수 있다. 또한 인쇄회로 기판의 사용을 최소화해 유해물질 규제정책에 대응이 가능하다.

이러한 금속 소자(221)는 경량화 및 가공성 측면에서 가볍고 소성 가공성이 우수한 알루미늄 재질을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정된 것은 아니고 다양한 금속 재질이 사용될 수 있다.

금속 소자(221)는 제1 고정 부재(222)를 통해 급전 기판(212)에 고정될 수 있다. 이때 제1 고정 부재(222)는 금속 소자(221)와 급전 기판(212)을 관통하여 배치될 수 있다. 또한 제1 고정 부재(222)는 PIMD 특성 열화를 최소화하기 위하여 절연 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 복사부(220)는 급전 기판(212)이 결합된 금속 소자(221)를 반사판(100)과 일정 간격 이격된 상태로 고정하는 제2 고정 부재(223)를 더 포함할 수 있다. 여기서 제2 고정 부재(223)는 절연 재질로 형성될 수 있으며, 급속 소자(221)와 반사판(100)을 관통하여 이격된 상태로 고정할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 복사 소자(200)는 급전 케이블(211)이 케이블 형태로 구성되어 금속 소자(221) 및 급전 기판(212)이 제2 고정 부재(223)에 의해 반사판(100)과 이격된 상태로 고정되는 것으로 설명하지만, 이에 한정된 것은 아니고, 급전 케이블(211)이 기판 형태로 대체되어 기판에 의해 반사판(100) 상에 고정되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

100 : 반사판 200 : 복사 소자
210 : 급전부 211 : 급전 케이블
211a : 제1 급전 케이블 211b : 제2 급전 케이블
212 : 급전 기판 213 : 기판
214 : 급전 회로 220 : 복사부
221 : 금속 소자 222 : 제1 고정 부재
223 : 제2 고정 부재 300 : 급전 커넥터
400 : 안테나

Claims (6)

1. 반사판과 일정 간격 이격 배치되어 신호를 공급하는 급전부;
   상기 급전부에 일부가 결합되고, 금속 재질로 형성되어 상기 급전부와 커플링을 통해 신호를 전달받아 방사하는 복사부; 를 포함하고,
   상기 급전부는,
   신호를 공급하는 급전 케이블;
   상기 급전 케이블에 결합되어 신호를 공급받고, 상기 신호를 상기 복사부로 전달하는 급전 기판; 을 포함하고,
   상기 급전 기판은,
   수평면을 갖는 기판;
   상기 기판의 상부면에 인쇄되어 상기 복사부에 신호를 전달하는 급전 회로; 를 포함하고,
   상기 복사부는,
   수평면을 갖는 금속 판 형태로, 하부면이 상기 급전 회로의 상부면과 맞닿아 배치되는 적어도 하나의 금속 소자;
   절연 재질로 형성되어 상기 금속 소자 및 상기 급전 기판을 관통하여 상기 금속 소자를 상기 급전 기판에 고정시키는 제1 고정 부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나용 복사 소자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복사부는,
   상기 급전 기판이 결합된 상기 금속 소자를 상기 반사판과 일정 간격 이격된 상태로 고정하는 제2 고정 부재;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나용 복사 소자.
6. 반사판;
   상기 반사판과 일정 간격 이격 배치되어 신호를 공급하는 급전부, 상기 급전부에 일부가 결합되고, 금속 재질로 형성되어 상기 급전부와 커플링을 통해 신호를 전달받아 방사하는 복사부를 포함하는 적어도 하나의 복사 소자; 를 포함하고,
   상기 급전부는,
   신호를 공급하는 급전 케이블;
   상기 급전 케이블에 결합되어 신호를 공급받고, 상기 신호를 상기 복사부로 전달하는 급전 기판; 을 포함하고,
   상기 급전 기판은,
   수평면을 갖는 기판;
   상기 기판의 상부면에 인쇄되어 상기 복사부에 신호를 전달하는 급전 회로; 를 포함하고,
   상기 복사부는,
   수평면을 갖는 금속 판 형태로, 하부면이 상기 급전 회로의 상부면과 맞닿아 배치되는 적어도 하나의 금속 소자;
   절연 재질로 형성되어 상기 금속 소자 및 상기 급전 기판을 관통하여 상기 금속 소자를 상기 급전 기판에 고정시키는 제1 고정 부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.

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