KR102550552B1 - 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치 - Google Patents

전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 무지향성 안테나(11)를 통해 멀티콥터(20)를 비행제어하기 위한 전파신호를 출력하는 지상관제장비(10)에 장착되어 상기 무지향성 안테나(11)의 성능을 증폭시키기 위한 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치에 있어서, 상기 지상관제장비(10)에 지지되어 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 배치되는 상방반사판부(110); 및 상기 상방반사판부(110) 상에서 무지향성 안테나(11)의 후방측에 직립 배치되고 내측면에는 전방 전파반사면(121)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 후방으로 방사되는 전파신호를 전방으로 반사하는 전방반사판부(120);를 포함하며, 상기 전방반사판부(120)는 전후로 개구된 전파관통공(125)이 형성되어 상기 무지향성 안테나(11)로부터 출력된 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.

Description

전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치{ANTENNA PERFORMANCE AMPLIFICATION APPARATUS WITH RADIO WAVE THROUGH HOLE}
본 발명은 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무지향성 안테나를 통해 멀티콥터를 비행제어하기 위한 전파신호를 출력하는 지상관제장비에 장착되어 무지향성 안테나의 성능을 증폭시키기 위한 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치에 관한 것이다.
일반적으로 드론 등의 멀티콥터를 비행제어하는 지상관제장비(GCS, Ground Control Stantion)에는 멀티콥터와 전파신호를 송수신하기 위해 안테나가 장착되며, 비교적 근거리에서 자유롭게 비행하는 멀티콥터의 특성을 고려하여 도 1에 도시된 바와 같이 전방향성(Omni-direction)의 원형 방사패턴을 갖는 무지향성 안테나(Non-directional Antenna)를 주로 이용한다.
따라서, 멀티콥터가 지상관제장비의 전방위치에서 비행하다 지상관제장비의 상공을 통과하여 후방위치로 이동하더라도 후방측으로 방사되는 전파신호를 통해 멀티콥터를 비행제어할 수 있었다.
그러나, 무지향성 안테나로부터 방사되는 전파신호는 360도 전방향으로 분산되어 방사되기 때문에 동일 출력기준의 지향성 안테나보다 상대적으로 통달거리가 짧을 수 밖에 없으며, 멀티콥터의 비행목적상 수km에 달하는 원거리에서 비행제어해야 하는 경우 고출력의 무지향성 안테나를 장착하거나 지향성 안테나를 추가적으로 장착해야 하기 때문에 장비비용이 대폭 상승하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-2053769호(2019.12.03), 지상 무선국 장치 및 탑재 무선국 장치.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 무지향성 안테나로부터 후방으로 방사되는 전파신호를 반사판으로 전방 반사하여 무지향성 안테나로부터 출력되는 전파신호가 멀티콥터를 향하는 지향성을 갖도록 하고 전파이득을 증대시키는 방식으로 안테나 성능을 증폭시키며, 멀티콥터가 지상관제장비의 전방위치에서 지상관제장비의 상공을 통과하여 후방위치로 이동하더라도 전파관통공을 통해 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하여 멀티콥터를 안정적으로 비행제어할 수 있는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 무지향성 안테나(11)를 통해 멀티콥터(20)를 비행제어하기 위한 전파신호를 출력하는 지상관제장비(10)에 장착되어 무지향성 안테나(11)의 성능을 증폭시키기 위한 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치에 있어서, 상기 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 배치되고 상부면에 상방 전파반사면(111)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 하방으로 방사되는 전파신호를 상방으로 반사하는 상방반사판부(110); 및 상기 상방반사판부(110) 상에서 무지향성 안테나(11)의 후방측에 직립 배치되고 내측면에는 전방 전파반사면(121)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 후방으로 방사되는 전파신호를 전방으로 반사하며 전후로 개구된 전파관통공(125)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 출력된 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하는 전방반사판부(120);를 포함하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단 변부가 상기 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되며, 상기 반사판 장착홈(112)을 따라 슬라이딩 이동하면서 전파신호의 방사방향(A)을 조절하는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.
본 발명에 또 다른 특징에 따르면, 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 제1반사판 장착홈(112a)과 제2반사판 장착홈(112b)이 동심원 형태로 각각 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 상기 제1반사판 장착홈(112a)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 상기 제1반사판 장착홈(112a)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제1전방반사판(122) 및, 상기 제2반사판 장착홈(112b)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 상기 제2반사판 장착홈(112b)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제2전방반사판(123)을 포함하고, 상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은 각 반사판장착홈(122,123)을 따라 슬라이딩 이동하면서 상호 중첩되는 면적이 조절되어 전방으로 방사되는 전파신호의 전파방사각도(θ)를 조절하는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은, 상호 중첩되는 부위에 전후로 개구된 전파관통공(125a,125b)이 각각 형성되고 상호 중첩되는 면적이 조절되어 각 전파관통공(125a,125b)이 선택적으로 개방되거나 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 플렉시블한 탄성재질로 이루어져 외부가압에 따라 호형상으로 절곡되거나 평평하게 펼쳐지며 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡된 상태에서 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 삽입되어 절곡된 상태가 고정되는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.
한편. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전방반사판부(120)는 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 하부 변부의 절곡된 상태가 고정되고, 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되고 하부면에는 하향 개구된 상단 삽입홈(131)이 연장형성되어 상기 전방반사판부(120)의 상단 변부에 상단 삽입홈(131)이 삽입되면서 전방반사판부(120)의 상단 변부의 절곡된 상태를 고정하는 상단고정 프레임(130);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 상방반사판부(110)는 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 배치되고 상부면에 상방 전파반사면(111)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 하방으로 방사되는 전파신호를 상방으로 반사하며, 전방반사판부(120)는 상기 상방반사판부(110) 상에서 무지향성 안테나(11)의 후방측에 직립 배되고 내측면에는 전방 전파반사면(121)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 후방으로 방사되는 전파신호를 전방으로 반사함으로써, 무지향성 안테나(11)로부터 출력되는 전파신호가 멀티콥터(20)를 향하는 지향성을 갖도록 하고 전파이득을 증대시키는 방식으로 안테나 성능을 증폭시킬 수 있다. 또한, 상기 전방반사판부(120)에는 전후로 개구된 전파관통공(125)이 형성되어 이 전파관통공(125)을 통해 무지향성 안테나(11)로부터 출력된 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하는 것과 같이, 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)의 전방위치에서 지상관제장비(10)의 상공을 통과하여 후방위치로 이동하더라도 전파관통공(125)을 통해 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하여 멀티콥터(20)를 안정적으로 비행제어할 수 있다.
둘째, 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단 변부가 상기 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되며, 상기 반사판 장착홈(112)을 따라 슬라이딩 이동하면서 전파신호의 방사방향(A)을 조절함으로써, 멀티콥터(20)의 위치에 따라 전방반사판부(120)의 개구된 방향 즉, 전방반사판부(120)에 의해 반사되어 전방측으로 방사되는 전파신호의 방사방향(A)을 용이하게 변경할 수 있다.
셋째, 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 제1반사판 장착홈(112a)과 제2반사판 장착홈(112b)이 동심원 형태로 각각 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 제1반사판 장착홈(112a)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 제1반사판 장착홈(112a)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제1전방반사판(122) 및, 상기 제2반사판 장착홈(112b)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 제2반사판 장착홈(112b)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제2전방반사판(123)을 포함하고, 상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은 각 반사판장착홈(122,123)을 따라 슬라이딩 이동하면서 상호 중첩되는 면적이 조절되어 전방으로 방사되는 전파신호의 전파방사각도(θ)가 조절됨으로써, 전방반사판부(120)에 의해 반사되어 전방측으로 방사되는 전파신호의 수평방향 방사범위를 용이하게 변경할 수 있다.
넷째, 상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은, 상호 중첩되는 부위에 전후로 개구된 전파관통공(125a,125b)이 각각 형성되고 상호 중첩되는 면적이 조절되어 각 전파관통공(125a,125b)이 선택적으로 개방되거나 폐쇄됨으로써, 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)의 전방위치에서만 비행하는 경우 각 전파관통공(125a,125b)이 폐쇄되도록 하여 각 전파관통공(125a,125b)으로 방사될 전파신호를 전방으로 지향시키면서 전파이득을 극대화할 수 있으며, 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)에 근접하는 경우 각 전파관통공(125a,125b)이 개방되도록 하여 멀티콥터(20)가 후방위치로 이동하더라도 후방측으로 방사되는 전파신호로 안정적으로 비행제어할 수 있다.
다섯째, 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 플렉시블한 탄성재질로 이루어져 외부가압에 따라 호형상으로 절곡되거나 평평하게 펼쳐지며 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡된 상태에서 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 삽입되어 절곡된 상태가 고정됨으로써, 풍압이나 외부가압 등에 의해 설치된 전방반사판부(120)가 휘어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 지상관제장비(10)를 철수하여 안테나 성능 증폭장치(100)를 수납하고자 하는 경우 상방반사판부(110)로부터 전방반사판부(120)를 분리하여 평평하게 펼칠 수 있어 수납이 용이하고 공간을 상대적으로 적게 차지하는 효과를 제공한다.
여섯째, 상기 전방반사판부(120)는 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 하부 변부의 절곡된 상태가 고정되고, 상단고정 프레임(130)은 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되고 하부면에는 하향 개구된 상단 삽입홈(131)이 연장형성되어 상기 전방반사판부(120)의 상단 변부에 상단 삽입홈(131)이 삽입되면서 전방반사판부(120)의 상단 변부의 절곡된 상태를 고정함으로써, 전방반사판부(120)의 상단이 탄성에 의해 벌어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
일곱째, 상기 상방반사판부(110)는 무지향성 안테나(11)의 둘레에 삽입되는 삽입공(113)이 상하로 개구되도록 형성되어 상기 지상관제장비(10)로부터 착탈 가능하게 장착됨으로써, 멀티콥터(20)가 원거리에 이격된 경우 상방반사판부(110)를 지상관제장비(10)에 장착하여 전파신호가 멀티콥터(20)을 향하여 지향성을 갖도록 하고 멀티콥터(20)가 근거리로 근접한 경우 상방반사판부(110)를 지상관제장비(10)로부터 분리하여 전파신호가 전방위로 방사되도록 할 수 있다.
도 1은 일반적인 무지향성 안테나로부터 방사되는 전방향성의 원형 방사패턴을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상관제장비와 멀티콥터가 무지향성 안테나을 통해 전파신호를 송수신하는 상태를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 성능 증폭장치가 지상관제장비에 장착되는 일실시예를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 성능 증폭장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상관제장비의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 성능 증폭장치가 지상관제장비에 장착되는 다른 실시예를 나타낸 사시도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무지향성 안테나와 멀티콥터간의 전파신호 송수신 상태를 촬영한 전계필드,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상방반사판부의 반사판 장착홈에 전방반사판부가 삽입되면서 체결되는 구조를 나타낸 분리사시도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전파관통공을 통해 일부 전파신호가 후방측으로도 방사되는 구성을 나타낸 사시도,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방반사판부가 반사판 장착홈을 따라 슬라이딩 이동하면서 전파신호의 방사방향이 조절되는 구성을 나타낸 평면도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1전방반사판 및 제2전방반사판의 구성을 나타낸 분리사시도,
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1전방반사판과 제2전방반사판의 각 전파관통공이 연통되면서 전파신호의 일부가 후방측으로 방사되는 구성을 나타낸 평면도,
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제1전방반사판과 제2전방반사판의 중첩면적에 따라 전파신호의 방사범위가 조절되는 구성을 나타낸 평면도,
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방반사판부의 평평한 상태와 외부 가압에 의해 절곡된 상태를 나타낸 사시도,
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상단고정 프레임의 구성을 나타낸 분리사시도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 무지향성 안테나(11)를 통해 멀티콥터(20)을 비행제어하기 위한 전파신호를 출력하는 지상관제장비(10)에 장착되어 상기 무지향성 안테나(11)로부터 출력되는 전파신호가 멀티콥터(20)을 향하는 지향성을 갖도록 하고 전파이득을 증대시키는 방식으로 안테나 성능을 증폭시키는 안테나 성능 증폭장치로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상방반사판부(110) 및 전방반사판부(120)를 포함한다.
먼저, 상기 상방반사판부(110)는 무지향성 안테나(11)로부터 전방향성의 방사패턴으로 방사되는 전파신호 중 하방으로 방사되는 전파신호를 상방측으로 반사시키며 동시에 전방반사판부(120)가 무지향성 안테나(11)의 후방측에 직립배치될 수 있도록 지지하는 부재로서, 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 배치되고 상부면에 상방 전파반사면(111)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 하방으로 반사되는 전파신호를 상방으로 반사한다.
여기서, 도 3에서와 같이 상기 상방반사판부(110)는 지상관제장비(10)에 지지되도록 안착된 형태로 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 장착될 수 있다. 또한, 도면에서와 같이 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레 전체의 바닥면에 배치될 수도 있고 하단 둘레 일부의 바닥면에만 배치될 수도 있다.
더불어, 도면에는 상기 상방반사판부(110)가 수평하게 배치된 것을 예시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며 전방측을 향해 일정각도로 하향 기울어지게 배치될 수도 있다. 그리고 상기 상방반사판부(110)는 지상관제장비(10)에 구비된 무지향성 안테나(11)에 지지된 상태로 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 배치될 수도 있다.
그리고, 상기 상방반사판부(110)의 상방 전파반사면(111)과 후술되는 전방반사판부(120)의 전방 전파반사면(121)은 전파신호를 반사시킬 수 있는 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금, 금, 은 및 니켈 등 다양한 도체 재질을 이용할 수 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 지상관제장비(10)는 전방향성의 방사패턴으로 전파신호를 출력하는 무지향성 안테나(11)와, 무지향성 안테나(11)를 통해 전파신호가 출력되도록 회로설계된 통신부(12)와, 사용자 조작에 따라 비행조작신호를 생성하는 조종부(13)와, 생성된 비행조작신호에 따라 멀티콥터(20)를 설정위치로 이동시키기 위한 전파신호가 통신부(12)를 통해 무지향성 안테나(11)로 출력되도록 제어하는 관제제어부(14)와, 멀티콥터(20)에 장착된 카메라로부터 촬영된 영상이나 지도정보나 멀티콥터 비행제어에 필요한 각종 정보가 화면표시되는 디스플레이(15) 및, 각 구성에 구동전원을 공급하는 전원부(16)를 포함한다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 통신부(12)나 제어부(140)를 내부에 실장하는 함체(17)에 무지향성 안테나(11)가 장착된 경우 상기 상방반사판부(110)는 함체(17) 상에서 무지향성 안테나(11)를 둘러싸는 형태로 장착될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 지상관제장비(10)의 무지향성 안테나(11)가 일정높이를 갖는 삼각대 등의 서포트부(18)의 지지프레임(19)에 설치되는 경우 상기 지지프레임(19) 상에서 무지향성 안테나(11)를 둘러싸는 형태로 장착될 수도 있다.
또한, 상기 상방반사판부(110)는 볼트, 브라켓, 접착테잎 및 마그네틱 등의 체결수단을 이용하여 지상관제장비(10)에 착탈 가능하게 장착할 수도 있고 이 밖에 다양한 체결수단이 이용될 수 있다.
상기 전방반사판부(120)는 무지향성 안테나(11)로부터 전방향성의 방사패턴으로 방사되는 전파신호 중 후방으로 방사되는 전파신호를 전방측으로 반사시키기 위한 구성으로서, 상기 상방반사판부(110) 상에서 무지향성 안테나(11)의 후방측에 직립 배치되고 무지향성 안테나(11)를 향하는 내측면에는 전방 전파반사면(121)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 후방으로 방사되는 전파신호가 전방을 향하도록 반사한다.
여기서, 도면에는 상기 전방반사판부(120)가 상방반사판부(110)에 대하여 수직하게 직립배치된 것을 예시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며 하부를 기준으로 상부가 전방측 또는 후방측으로 기울어진 형태로 배치될 수도 있다.
도 7의 (a)는 무지향성 안테나(11)에 안테나 성능 증폭장치(100)가 장착되지 않은 상태에서 무지향성 안테나(11)와 멀티콥터(20)간의 전파신호 송수신 상태를 촬영한 전계필드이고, 도 7의 (b)는 무지향성 안테나(11)의 후방측에 전방반사판부(120)가 배치된 상태에서 무지향성 안테나(11)와 멀티콥터(20)간의 전파신호 송수신 상태를 촬영한 전계필드이다. 도 7의 (a)를 참고하면 무지향성 안테나(11)에 상방반사판부(110) 및 전방반사판부(120)가 배치되지 않은 경우 무지향성 안테나(11)로부터 방사되는 전파신호 중 일부만이 멀티콥터(20)을 향하고 대부분의 전파신호는 전방이나 후방을 향해서 방사되는 것을 확인할 수 있으며, 도 7의 (b)를 참고하면 전방반사판부(120)가 장착된 경우 무지향성 안테나(11)로부터 방사되는 전파신호 중 후방측을 향하는 전파신호의 대부분이 전방반사판부(120)에 의해 반사되어 전방측으로 향하는 전파신호의 세기가 강화된 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 8의 (a)는 무지향성 안테나(11)의 후방측에 전방반사판부(120)가 배치된 상태에서 무지향성 안테나(11)와 멀티콥터(20)간의 전파신호 송수신 상태를 촬영한 전계필드(도 7의 (b)와 동일)이고, 도 8의 (b)는 무지향성 안테나(11)의 후방측에는 전방반사판부(120)가 배치되고 하단측에는 상방반사판부(110)가 배치된 상태에서 무지향성 안테나(11)와 멀티콥터(20)간의 전파신호 송수신 상태를 촬영한 전계필드이다.
도 8의 (a)를 참고하면 무지향성 안테나(11)로부터 방사되는 전파신호 중 후방측을 향하는 전파신호가 반사되어 멀티콥터(20)를 향하는 전파신호의 세기가 강화되나 멀티콥터(20)의 하부측 즉 전방측이나 지면을 향해서도 상당량의 전파신호가 방사되는 것을 확인할 수 있으며, 도 8의 (b)를 참고하면 상방반사판부(110)에 의해 무지향성 안테나(11)로부터 전방으로 방사되는 전파신호의 상당량이 멀티콥터(20)을 향하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 상기 상방반사판부(110)를 통해 무지향성 안테나(11)로부터 하방으로 방사되는 전파신호를 상방으로 반사하고 전방반사판부(120)를 통해 무지향성 안테나(11)로부터 후방으로 방사되는 전파신호를 전방으로 반사함으로써 무지향성 안테나(11)로부터 출력되는 전파신호가 멀티콥터(20)를 향하는 지향성을 갖도록 하고 전파이득을 증대시키는 방식으로 안테나 성능을 증폭시킬 수 있다.
더불어 도 9에 도시된 바와 같이 상기 상방반사판부(110)는 무지향성 안테나(11)의 둘레에 삽입되는 삽입공(113)이 상하로 개구되도록 형성되어 상기 지상관제장비(10)로부터 착탈 가능하게 장착됨으로써, 멀티콥터(20)가 원거리에 이격된 경우(예를 들면, 무지향성 안테나(11)의 전파세기로 비행제어가 불가한 위치로 멀티콥터(20)가 이동하는 경우) 상방반사판부(110)를 지상관제장비(10)에 장착하여 전파신호가 멀티콥터(20)을 향하여 지향성을 갖도록 하고 멀티콥터(20)가 근거리로 근접한 경우(예를 들면, 무지향성 안테나(11)의 전파세기만으로 비행제어가 가능한 위치에 멀티콥터(20)가 위치하는 경우) 상방반사판부(110)를 지상관제장비(10)로부터 분리하여 전파신호가 전방위로 방사되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 성능 증폭장치(100)는 후방측으로 방사되는 전파신호가 전방반사판부(120)에 의해 반사되면서 전방을 지향하여 전파신호가 방사되기 때문에 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)에 근접비행하면서 지상관제장비(10)의 전방측에서 후방측으로 이동하게 되면 멀티콥터(20)와의 신호연결이 차단될 수 있다.
이에 도 10에 도시된 바와 같이 상기 전방반사판부(120)는 전후로 개구된 전파관통공(125)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 출력된 전파신호의 일부를 후방측으로 방사함으로써, 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)의 전방위치에서 지상관제장비(10)의 상공을 통과하여 후방위치로 이동하더라도 전파관통공(125)을 통해 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하여 멀티콥터(20)를 안정적으로 비행제어할 수 있다.
여기서, 도면에는 전파관통공(125)이 사각형태인 것을 예시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며, 원형, 타원형, 삼각형 및 다각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 후방측으로 방사하고자 하는 전파신호량을 고려하여 각 전파관통공(125)의 크기나 수량은 조절될 수 있다.
또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 상방반사판부(110)는 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는, 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단 변부가 상기 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되며, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 상기 반사판 장착홈(112)을 따라 슬라이딩 이동하면서 전파신호의 방사방향(A)을 조절함으로써, 멀티콥터(20)의 위치에 따라 전방반사판부(120)의 개구된 방향 즉, 전방반사판부(120)에 의해 반사되어 전방측으로 방사되는 전파신호의 방사방향(A)을 용이하게 변경할 수 있다.
더불어, 도시되지 않았으나 상기 상방반사판부(110)의 반사판 장착홈(112)에 삽입되는 전방반사판부(120)의 하단에는 측방으로 돌출된 돌기(미도시)가 형성되고 상기 돌기와 대응되는 반사판 장착홈(112)의 위치에는 걸림턱(미도시)이 형성되어 돌기가 걸림턱에 상향 지지되어 슬라이딩 이동하는 중에 반사판 장착홈(112)으로부터 전방반사판부(120)의 하단이 분리되는 것을 방지할 수도 있다.
그리고, 상기 상방반사판부(110)는 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 압입되어 직립배치된 상태가 고정 설치될 수도 있으며, 이 경우 반사판 장착홈(112)을 따라 슬라이딩 이동하지 않으며, 전파신호의 방사방향(A)을 변경해야 하는 경우 반사판 장착홈(112) 내에서 현재 장착된 위치로부터 분리한 후 방사방향(A)을 변경하는 위치에 재장착하는 방식으로도 전파신호의 방사방향(A)을 용이하게 변경할 수도 있다.
또한, 상기 반사판 장착홈(112)은 도면에서와 같이 상방반사판부(110)의 상부면 둘레를 따라 원형상으로 연장형성되는 경우 전방위를 대상으로 전파신호의 방사방향(A)을 조절할 수 있고, 상방반사판부(110)의 상부면 둘레를 따라 전방측이 막혀 있는 호형상으로 연장형성되는 경우 전방반사판부(120)가 반사판 장착홈(112)에 장착될 수 있는 위치를 제한할 수도 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 성능 증폭장치(100)는 전방반사판부(120)가 전방으로 개구된 정도 즉, 전반으로 방사되는 전파신호의 전파방사각도(θ, 도 13 참고)를 조절가능하도록 구비될 수 있다.
이를 위해, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 상방반사판부(110)는 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 제1반사판 장착홈(112a)과 제2반사판 장착홈(112b)이 동심원 형태로 각각 연장형성될 수 있다.
또한, 상기 전방반사판부(120)는, 제1반사판 장착홈(112a)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 제1반사판 장착홈(112a)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제1전방반사판(122) 및, 상기 제2반사판 장착홈(112b)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 제2반사판 장착홈(112b)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제2전방반사판(123)을 포함할 수 있다.
더불어, 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이 상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은 각 반사판장착홈(122,123)을 따라 슬라이딩 이동하면서 상호 중첩되는 면적이 조절되어 전방으로 방사되는 전파신호의 전파방사각도(θ)가 조절됨으로써, 전방반사판부(120)에 의해 반사되어 전방측으로 방사되는 전파신호의 방사범위를 용이하게 변경할 수 있다.
따라서, 평상시에는 도 13에서와 같이 전파방사각도(θ)가 설정된 기본각도(예를 들면 180°)가 되도록 제1전방반사판(122)과 제2전방반사판(123)을 중첩시키고, 방사되는 전파신호의 좌우폭을 줄이고자 하는 경우 도 14a와 같이 전파방사각도(θ)가 기본각도보다 상대적으로 작은 각도(예를 들면 150°)로 조절되도록 제1전방반사판(122)과 제2전방반사판(123)의 중첩면적을 감소시키며, 방사되는 전파신호의 좌우폭을 늘리고자 하는 경우 도 14b와 같이 전파방사각도(θ)가 기본각도보다 상대적으로 큰 각도(예를 들면 210°)로 조절되도록 제1전방반사판(122)과 제2전방반사판(123)의 중첩면적을 증가시킨다.
그리고, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은 상호 중첩되는 부위에 전후로 개구된 전파관통공(125a,125b)이 각각 형성될 수 있다.
따라서, 도 13에서와 같이 제1전방반사판(122)과 제2전방반사판(123)의 중첩되는 면적을 조절하면서 제1전방반사판(122)의 전파관통공(125a)과 제2전방반사판(123)의 전파관통공(125b)이 상호 연통되도록 하면 무지향성 안테나(11)로부터 출력되는 전파신호의 일부를 각 전파관통공(125a,125b)을 통해 후방측으로 방사할 수 있다.
또한, 도 14a나 도 14b와 같이 제1전방반사판(122)과 제2전방반사판(123)의 중첩되는 면적을 조절하면서 제1전방반사판(122)의 전파관통공(125a)과 제2전방반사판(123)의 전파관통공(125b)이 상호 가려지도록 하면 무지향성 안테나(11)로부터 후방측으로 방사되는 전파신호를 전방측으로 반사되도록 하여 전방측으로 향하는 전파신호의 전파이득이 증대되도록 할 수 있다.
이와 같이, 제1전방반사판(122)과 제2전방반사판(123)의 상호 중첩되는 면적이 조절되어 각 전파관통공(125a,125b)이 선택적으로 개방되거나 폐쇄됨으로써, 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)의 전방위치에서만 비행하는 경우 각 전파관통공(125a,125b)이 폐쇄되도록 하여 각 전파관통공(125a,125b)으로 방사될 전파신호를 전방으로 지향시키면서 전파이득을 극대화할 수 있으며, 멀티콥터(20)가 지상관제장비(10)에 근접하는 경우 각 전파관통공(125a,125b)이 개방되도록 하여 멀티콥터(20)가 후방위치로 이동하더라도 후방측으로 방사되는 전파신호로 안정적으로 비행제어할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이 수평배치된 상방반사판부(110)의 후방측에 전방반사판부(120)가 직립 배치되고 전방반사판부(120)가 라운드지게 호형상으로 절곡된 형태로 이루어진 경우 안테나 성능 증폭장치(100)의 휴대나 보관시 공간을 많이 차지하게 되고 외부가압에 의해 전방반사판부(120)가 쉽게 훼손될 수 있다.
이를 위해, 도 15 및 도 16a에 도시된 바와 같이 상기 상방반사판부(110)는, 판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고, 상기 전방반사판부(120)는 플렉시블한 탄성재질로 이루어져 외부가압에 따라 호형상으로 절곡되거나 평평하게 펼쳐지며 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡된 상태에서 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 삽입되어 절곡된 상태가 고정될 수 있다.
여기서, 상기 전방반사판부(120)는 도 15의 (a)와 같이 외부가압이 없으면 평평하게 펼쳐진 상태가 유지되고, 도 15의 (b)와 같이 중앙부를 중심으로 양측단을 전방측으로 가압하거나 중앙부를 후방측으로 가압하면 반사판 장착홈(112)의 곡률에 맞추어 휘어지도록 할 수 있다.
따라서, 풍압이나 외부가압 등에 의해 설치된 전방반사판부(120)이 휘어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 지상관제장비(10)를 철수하여 안테나 성능 증폭장치(100)를 수납하고자 하는 경우 상방반사판부(110)로부터 전방반사판부(120)를 분리하여 평평하게 펼칠 수 있어 수납이 용이하고 공간을 상대적으로 적게 차지하는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 상기 전방반사판부(120)의 하단 변부는 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 고정될 수 있으나 전방반사판부(120)의 상단 변부는 고정되지 않는 경우 탄성에 의해 벌어지면서 절곡된 형상이 변형되거나 심한 경우 반사판 장착홈(112)에 삽입된 하단 변부가 분리될 수 있다.
이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나 성능 증폭장치(100)는 상단고정 프레임(130)이 구비되어 전방반사판부(120)의 상단 변부를 고정시킬 수 있다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 상기 전방반사판부(120)는 하단 변부가 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 하부 변부의 절곡된 상태가 고정되고, 상단고정 프레임(130)은 상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되고 하부면에는 하향 개구된 상단 삽입홈(131)이 연장형성되어 상기 전방반사판부(120)의 상단 변부에 상단 삽입홈(131)이 삽입되면서 전방반사판부(120)의 상단 변부의 절곡된 상태를 고정할 수 있다. 따라서 전방반사판부(120)의 상단이 탄성에 의해 벌어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 도면에는 상기 상단고정 프레임(130)의 양단 측부가 커버된 형태로 형성되어 전방반사판부(120)의 양단 측부를 지지하는 것을 예시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며, 상기 전방반사판부(120)가 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)으로 이루어져 중첩되는 면적이 조절되는 경우에도 상기 상단고정 프레임(130)이 두 반사판(122,123)의 중첩된 부위에 삽입되면서 고정할 수 있도록 상단고정 프레임(130)의 양단 측부는 측방으로 개구된 형태로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100...안테나 성능 증폭장치
110...상방반사판부 111...상방 전파반사면
112...반사판 장착홈 112a...제1반사판 장착홈
112b...제2반사판 장착홈 113...삽입공
120...전방반사판부 121...전방 전파반사면
122...제1전방반사판 123...제2전방반사판
125...전파관통공 125a...제1전파관통공
125b...제2전파관통공 130...상단고정 프레임
131...상단 삽입홈 10...지상관제장비
11...무지향성 안테나 20...멀티콥터

Claims (4)

  1. 무지향성 안테나(11)를 통해 멀티콥터(20)를 비행제어하기 위한 전파신호를 출력하는 지상관제장비(10)에 장착되어 무지향성 안테나(11)의 성능을 증폭시키기 위한 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치에 있어서,
    상기 무지향성 안테나(11)의 하단 둘레에 배치되고 상부면에 상방 전파반사면(111)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 하방으로 방사되는 전파신호를 상방으로 반사하는 상방반사판부(110); 및
    상기 상방반사판부(110) 상에서 무지향성 안테나(11)의 후방측에 직립 배치되고 내측면에는 전방 전파반사면(121)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 후방으로 방사되는 전파신호를 전방으로 반사하며 전후로 개구된 전파관통공(125)이 형성되어 무지향성 안테나(11)로부터 출력된 전파신호의 일부를 후방측으로 방사하는 전방반사판부(120);를 포함하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상방반사판부(110)는,
    판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 반사판 장착홈(112)이 원형상 또는 호형상으로 연장형성되고,
    상기 전방반사판부(120)는,
    상기 반사판 장착홈(112)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단 변부가 상기 반사판 장착홈(112)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되며,
    상기 반사판 장착홈(112)을 따라 슬라이딩 이동하면서 전파신호의 방사방향(A)을 조절하는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상방반사판부(110)는,
    판형상으로 형성되어 상부면 둘레를 따라 하향 함몰된 제1반사판 장착홈(112a)과 제2반사판 장착홈(112b)이 동심원 형태로 각각 연장형성되고,
    상기 전방반사판부(120)는,
    상기 제1반사판 장착홈(112a)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 상기 제1반사판 장착홈(112a)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제1전방반사판(122) 및,
    상기 제2반사판 장착홈(112b)의 곡률과 대응되는 호형상으로 절곡되어 하단변부가 상기 제2반사판 장착홈(112b)에 삽입되면서 직립하도록 지지되어 무지향성 안테나(11)의 후방측에 배치되는 제2전방반사판(123)을 포함하고,
    상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은 각 반사판장착홈(122,123)을 따라 슬라이딩 이동하면서 상호 중첩되는 면적이 조절되어 전방으로 방사되는 전파신호의 전파방사각도(θ)를 조절하는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1전방반사판(122) 및 제2전방반사판(123)은,
    상호 중첩되는 부위에 전후로 개구된 전파관통공(125a,125b)이 각각 형성되고 상호 중첩되는 면적이 조절되어 각 전파관통공(125a,125b)이 선택적으로 개방되거나 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 전파관통공이 구비된 안테나 성능 증폭장치.
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KR20040102699A (ko) * 2003-05-29 2004-12-08 주식회사 한국안테나 이동국의 동체를 반사판으로 이용한 인공위성용 안테나
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KR102053769B1 (ko) 2017-01-31 2019-12-09 한국전자통신연구원 지상 무선국 장치 및 탑재 무선국 장치

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