KR20010000237U - 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무선전화기에 있어서 기존의 모노폴 안테나를 슬리이브 안테나로 대치하여 통화거리를 개선하는 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기에 관한 것이다.

기존의 모노폴 안테나를 부착한 무선전화기의 출력이득 및 통화거리를 개선하기 위하여 송수신단에 연결되는 동축케이블과, 금속의 재질로서 상기 동축케이블의 상단부를 λ/4만큼의 길이로 둘러싸는 금속슬리이브와, 상기 동축케이블의 심선이 외부로 λ/4만큼 길이로 연장되어 있는 중심도체로 구성된 슬리이브 안테나를 무선전화기에 부착한 고안이 제시되어 있다.

Description

슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기{The radio telephone having sleeve antenna}

본 고안은 무선전화기에 있어서 기존의 모노폴 안테나를 슬리이브 안테나로 대치하여 통화거리를 개선하는 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기에 관한 것이다.

일반적으로 무선전화기 및 무선 송수신 시스템에 있어서 안테나는 필수적이다. 상기 안테나는 공중에 설치한 도체로 전파를 방사하거나 흡수하는 장치이다. 송신용과 수신용 혹은 사용하는 전파의 파장에 따라서 중파, 단파, 초단파 안테나 등으로 분류되며, 각각 동작 원리, 구조 등이 다르다. 또한, 전파의 방사특성에 따라서 지향성과 무지향성 등의 구별이 있으며, 형상에 따라서 I형, T형, 역L형 등 많은 종류가 있다.

상기 안테나에는 다이폴(DIPOLE)과 모노폴(MONOPOLE) 안테나가 있는데, 상기 다이폴안테나는 길이가 같은 도선 두 줄을 일직선으로 배열하고, 그 중앙부에 궤전선(급전선)을 접속하는 직선형 안테나로 더블릿(DOUBLET) 안테나라고 한다.

또한, 모노폴 안테나는 다이폴 안테나의 절반으로 동작하는 수직의 직선상, 또는 나선상의 도체를 갖는 안테나이다.

상기에서 무선전화기 및 무선송수신 시스템에는 일반적으로 모노폴 안테나가 사용된다

도 1은 기존의 모노폴 안테나가 부착된 무선전화기의 송수신부의 블록도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 기존의 무선전화기의 송수신부는 유선라인을 통해 수신된 음성신호를 핸드셋(handset)으로 송신하기에 적합한 음성신호로 신호처리하거나, 핸드셋에서 송신된 음성신호를 수신하여 유선라인으로 출력하기에 적합한 음성신호로 신호처리하는 음성신호처리부(25)와, 상기 음성신호처리부(25)에서 처리된 음성신호를 반송파에 싣는 변조부(20)와, 상기 변조부(20)에서 인가되는 신호의 출력값을 최대값으로 하기위해 임피던스를 조정하는 정합회로부(10)와, 상기 정합회로부(10)에서 조정된 출력값에 해당하는 고주파신호를 공중으로 방사하는 모노폴안테나(5)와, 핸드셋에서 전송되어 상기 모노폴안테나(5)를 통하여 수신된 고주파신호에서 음성신호를 복조하는 복조부(15)로 구성된다. 상기에서 모노폴안테나(5)는 기술의 발달과 더불어 점차 소형화 하는 추세로 그 길이는 λ/4이고 상기 λ는 안테나에서 사용되는 전파의 파장이다.

상기의 구성으로 이루어진 기존의 무선전화기의 송수신부의 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수신하는 동작은, 핸드셋으로부터 전송된 고주파신호를 상기 모노폴안테나(5)를 통하여 수신한다. 상기 모노폴안테나(5)를 통하여 수신된 고주파신호는 정합회로부(10)에서 임피던스 매칭이 되고 복조부(15)로 인가된다. 상기 복조부(15)는 정합회로부(10)를 통하여 인가되는 고주파신호에서 원래의 음성신호를 복조한다. 상기 복조부(15)에서 복조된 사용자의 음성신호는 음성신호처리부(25)에서 유선라인으로 출력하기에 적합한 음성신호로 처리된다.

송신하는 동작은, 유선라인을 통하여 수신된 음성이 음성신호처리부(25)에서 송신하기에 적합한 음성신호로 처리된다. 상기 음성신호처리부(25)에서 신호처리된 음성신호는 변조부(20)에서 반송파에 실려서 정합회로부(10)로 인가되고, 정합회로부(10)는 상기 변조된 고주파신호의 출력을 최대값으로 하기위해 임피던스 매칭을 하여 상기 모노폴안테나(5)를 통하여 공중으로 방사하고 핸드셋의 안테나로 수신된다.

상기와 같은 무선전화기에서 사용되는 λ/4 모노폴안테나는 출력이득이 낮기 때문에 제한된 출력으로 통화할 수 있는 거리에 한계가 있는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제시된 것으로서, 본 고안의 목적은 기존의 모노폴안테나를 슬리이브안테나로 대치하여 출력이득 및 통화거리를 증가시키는 슬리이브 안테나가 부착된 무선전화기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 송수신단에 연결되는 동축케이블과, 금속의 재질로서 상기 동축케이블의 상단부를 λ/4만큼의 길이로 둘러싸는 금속슬리이브와, 상기 동축케이블의 심선이 외부로 λ/4만큼 길이로 연장되어 있는 중심도체로 구성된 고안이 제시된다.

도 1은 기존의 모노폴 안테나가 부착된 무선전화기의 송수신부의 블록도

도 2는 본 고안인 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기의 송수신부의 블록도

도 3a는 기존의 모노폴 안테나의 전류 분포도

도 3b는 본 고안인 슬리이브 안테나의 전류 분포도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

5 : 모노폴안테나 10 : 정합회로부

15 : 복조부 20 : 변조부

25 : 음성신호처리부 30 : 슬리이브안테나

30a: 중심도체 30b: 동축케이블

30c: 금속슬리이브

이하에서는 본 고안의 실시예의 구성 및 작용에 관해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

도 2는 본 고안인 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기의 송수신부의 블록도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 고안은 유선라인을 통해 수신된 음성신호를 핸드셋(handset)으로 송신하기에 적합한 음성신호로 신호처리하거나, 핸드셋에서 송신된 음성신호를 수신하여 유선라인으로 출력하기에 적합한 음성신호로 신호처리하는 음성신호처리부(25)와, 상기 음성신호처리부(25)에서 처리된 음성신호를 반송파에 실어서 변조하는 변조부(20)와, 상기 변조부(20)에서 변조된 고주파신호를 공중으로 방사하는 슬리이브(SLEEVE)안테나(30)와, 핸드셋에서 전송되어 상기 슬리이브안테나(30)를 통하여 수신된 고주파신호에서 음성신호를 복조하는 복조부(15)로 구성된다.

상기에서 슬리이브안테나에 관하여 상세히 설명하면, 상기 슬리이브안테나(30)는 상기 변조부(20) 및 복조부(15)와 연결되는 50Ω 동축케이블(Coaxial Cable)(30b)과, 금속의 재질로서 상기 동축케이블(30b)의 상단부를 λ/4만큼의 길이로 둘러싸는 금속슬리이브(30c)와, 상기 동축케이블(30b)의 심선이 외부로 λ/4만큼 길이로 연장되어 있는 중심도체(30a)로 구성된다. 상기에 의해 슬리이브 안테나는 총 λ/2의 길이를 갖게 되므로 다이폴안테나와 같은 길이를 갖게 된다.

상기의 구성으로 이루어진 본 고안의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 수신하는 동작은, 핸드셋으로부터 전송된 고주파신호를 상기 슬리이브안테나(30)와 동축케이블(30b)을 통하여 수신한다. 상기 슬리이브안테나(30)를 통하여 수신된 고주파신호는 복조부(15)로 인가된다. 상기 복조부(15)는 고주파신호에서 원래의 음성신호를 복조한다. 상기 복조부(15)에서 복조된 사용자의 음성신호는 음성신호처리부(25)에서 출력하기에 적합한 음성신호로 처리된다.

송신하는 동작은, 유선라인을 통하여 수신된 음성이 음성신호처리부(25)에서 송신하기에 적합한 음성신호로 처리된다. 상기 음성신호처리부(25)에서 신호처리된 음성신호는 변조부(20)에서 반송파에 실려서 변조되고 동축케이블(30b)과 슬리이브안테나(30)를 통하여 공중으로 방사되고 핸드셋으로 수신된다.

상기에서 슬리이브안테나의 특성에 관하여 도 3a, 도 3b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a는 기존의 모노폴 안테나의 전류 분포도이다.

도 3b는 본 고안인 슬리이브 안테나의 전류 분포도이다.

도 3a, 도 3b를 참조하여 설명하면, 상기 슬리이브안테나(30)는 도 2의 A점에서 임피던스가 무한대로 되기 때문에 동축케이블(30b)의 불필요한 누설전류를 방지하게 되고, 상기 금속슬리이브(30c)에 의해 둘러싸인 λ/4길이의 동축케이블(30b)은 중심도체(30a)와 마찬가지로 방사소자로 작용한다. 상기에 의해 슬리이브안테나(30)는 λ/4의 중심도체(30a)와 λ/4의 금속슬리이브(30c)가 형성된 동축케이블(30b)이 일체가 되어 총 λ/2의 수직안테나로 작용하게 된다.

상기의 슬리이브안테나는 전류분포에 있어서 기존의 모노폴안테나에 비해 강한 전류분포를 가지는데 도 3a, 도 3b에 점선으로 표시된 바와 같이 상기 슬리이브안테나는 기존의 모노폴안테나에 비해 강한 전류분포를 갖는다. 즉 λ/2의 다이폴안테나와 같은 형태의 강한 전류분포를 가지므로써 출력이득 및 방사의 세기가 높아지기 때문에 제한된 출력에서 기존의 모노폴안테나에 비해 원거리에서 통화가 가능하다.

상기의 λ/4의 모노폴안테나와 λ/2의 슬리이브안테나를 동일한 출력을 갖는 무선전화기에 장착하여 실험한 결과를 [표 1]에 나타내었다.

	λ/2의 슬리이브안테나	λ/4의 모노폴안테나
CHAMBER에서 측정된 방사세기	-40.42 dB	-38.65 dB
OPEN SITE 통화거리	1 Km	600 m

상기에서 알 수 있는 바와 같이 λ/4의 모노폴안테나와 λ/2의 슬리이브안테나의 출력을 챔버(CHAMBER)를 통하여 측정한 결과 같은 무선전화기의 동일한 입력값 하에서 λ/2의 슬리이브안테나는 -40.42 dB, λ/4의 모노폴안테나는 -38.65 dB로서 λ/2의 슬리이브안테나가 1.77 dB 정도 높은 값을 나타내었고, 오픈 사이트(OPEN SITE) 통화거리 측정에서는 λ/2의 슬리이브안테나는 1 Km, λ/4의 모노폴안테나는 600m로서 λ/2의 슬리이브안테나가 400m 정도 높은값을 나타내어 λ/2의 슬리이브안테나가 더 원거리에서 통화가 가능하였다.

즉, 실험상으로 본 결과 무선전화기에 장착한 λ/2의 슬리이브안테나가 λ/4의 모노폴안테나보다 출력이득 및 통화거리가 개선됨을 알 수 있었다.

상기의 실시예는 무선전화기에 적용되었으나 상기 실시예 이외에도 무선통신시스템의 모든 안테나에 적용이 가능하다.

상기의 모든 과정을 거쳐서 본 고안이 의도하는 대로 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기가 구현된다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 고안은 기존의 무선전화기의 모노폴 안테나를 λ/4의 동축케이블에 금속슬리이브가 둘러싸여 있고 상기 동축케이블의 심선이 λ/4 연장된 슬리이브 안테나로 대치하므로써 출력이득 및 통화거리를 증가시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 무선전화기의 송수신단에 부착되는 안테나에 있어서,

   송수신단에 연결되는 동축케이블과,

   금속의 재질로서 상기 동축케이블의 상단부를 λ/4만큼의 길이로 둘러싸는 금속슬리이브와,

   상기 동축케이블의 심선이 외부로 λ/4만큼 길이로 연장되어 있는 중심도체를 포함하는 슬리이브 안테나를 부착한 무선전화기.