KR20010002180A - 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지향성 안테나에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 평행판 결합 스트립 선로(broadside-coupled stripline)를 이용한 지향성 안테나에 관한 것이다.

현재 각종 이동통신의 기지국에 사용되는 에어 스트립(air-strip) 형태의 지향성 안테나는 납땜에 의한 접합부위와 선로의 절곡부위에서의 누설전류로 인하여 신호전력의 손실과 불요파 발생이라는 문제점을 갖고 있었다. 본 발명은 이를 해결하고자 안출된 것으로 평행판 결합 스트립 선로를 이용하여 상기와 같은 문제점을 해결하였다. 본 발명에 따른 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나에 있어서, 다수의 평행판 결합 스트립 선로는 일단이 하나의 급전수단에 함께 연결되어 있으며 타단에는 다이폴이 연장 형성되어 있다. 상기 다이폴 뒷쪽으로 방사되는 신호는 반사판에 의해 반사되며 상기 반사판과 상기 평행판 결합 스트립 선로는 다수의 지지수단에 의해 분리되고 고정된다. 상기 평행판 결합 스트립 선로는 다수의 유전체에 의해 간격이 유지되며, 방설커버는 외부환경으로부터 안테나를 보호한다.

따라서, 본 발명은 평행판 결합 스트립 선로를 이용하여 납땜 접합과 절곡에 따른 특성열화를 크게 줄인 지향성 안테나를 제공한다고 하는 효과를 갖는다.

Description

평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나{Directional Antenna with Broadside-coupled Stripline}

본 발명은 지향성 안테나에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 평행판 결합 스트립 선로(broadside-couple stripline)를 이용하여 납땜접합과 절곡에 의한 특성 열화를 개선시킨 지향성 안테나에 관한 것이다.

현재 셀룰라 및 개인휴대통신 등의 각종 이동통신 사업자들은 가입자 수용 용량을 증대시키기 위해 주파수 재사용 개념에 따른 3섹터 셀분할 기법을 많이 이용하고 있다. 이러한 3섹터 방식은 각 기지국에 삼각형 형태로 다수의 폴(pole)들을 세우고 각 폴의 상단부에 지향성 안테나를 장착하여 구현되고 있는데, 일반적으로 사용되는 지향성 안테나는 크게 동축선로를 이용하여 복사체에 급전하는 방식의 안테나와 유전율이 1인 공기를 유전체로 이용한 에어스트립(air-strip) 형태의 안테나가 있다.

도1은 에어 스트립 형태의 지향성 안테나의 일실시예를 보이는 내부 사시도이다. 각각의 다이폴(11)로의 급전은 하나의 급전수단(12)과 다수의 에어 스트립(13)을 통해 이루어지고 에어 스트립은 일반적으로 다수의 스트립 조각들을 납땜 접합(15)하여 구성된다. 또한, 상기 다이폴(11)은 상기 에어 스트립(13)의 끝부분을 절곡(14)하여 형성되며, 이들을 소정 간격으로 배열함으로써 안테나는 예리한 지향성과 고이득의 특성을 갖게 되는 것이다. 도2는 도1의 납땜 접합부위(15)를 좀 더 상세히 보여주는 부분 상세도이다.

이러한 구성을 갖는 에어 스트립 형태의 지향성 안테나는 동(銅) 재질 혹은 다른 재질의 급전선로간의 납땜에 의한 접합부위(15)와 절곡부위(14)에서 발생하는 상당량의 누설전류로 인하여 신호전력의 손실과 불요파가 발생된다라는 문제점과 납땜과 절곡 등의 여러 단계의 공정을 거쳐 제작되기 때문에 생산성이 떨어진다라는 또 다른 문제점을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로 전송선로에서 납땜에 의한 접합부위와 절곡부위를 제거함으로써 안테나 특성이 열화되는 것을 방지하고, 생산 공정이 단순화되어 생산성이 향상되는 지향성 안테나를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

도1은 종래 기술에 따른 에어 스트립 형태의 지향성 안테나의 일실시예의 내부 사시도.

도2는 도1의 납땜 접합부위를 좀 더 상세히 보여주는 부분 상세도.

도3은 본 발명에 따른 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나의 일실시예를 보여주는 내부 사시도.

도4는 도3의 지지수단과 유전체가 결합된 모습을 보여주는 부분 상세도.

도5는 방설커버가 결합된 도3의 외관 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11. 다이폴 12. 급전수단

13. 에어 스트립(air-strip) 14. 절곡부위

15. 납땜부위 16, 35, 46. 반사판

21. 납땜 31. 급전부

32. 평행판 결합 스트립 선로 33. 다이폴

34, 42. 유전체 36, 43. 지지수단

37. 윗 방사체로의 연결부 37-1. 아래 방사체로의 연결부

38, 38-1. 중간 방사체로의 연결부 39. λ/4 변환기

40. 쵸크 반사기 44. 평행판 결합 스트립 선로의 윗평판

45. 평행판 결합 스트립 선로의 아래평판 51. 방설커버

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해, 전체 전송선로가 서로 소정의 간격을 두고 평행한 두 개의 평판형태로 구성되어, 그 종단의 윗 평판과 아래 평판 각각에서 연장되어 대향되는 형태로 구비된 복사체를 포함하는 평행판 결합 스트립 선로를 이용하여 접합과 절곡에 의한 특성열화를 없앤 지향성 안테나를 제공한다. 본 발명에 따른 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나에 있어서, 소정 형태의 반사판은 상기 평행판 결합 스트립 선로의 뒤쪽에 위치하여 복사체 후방으로의 복사신호를 반사시키는 역할을 하고, 이들간에는 다수의 지지수단이 구비되어 일정간격을 유지할 수 있도록 한다. 상기 평행판 결합 스트립 선로의 두 평판 사이에는 서로 소정의 간격을 유지하며 고정될 수 있도록 다수의 유전체가 구비된다. 방설커버는 외부환경으로부터 안테나를 보호할 수 있도록 상기 반사판과 결합된다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일실시예의 각부 특성 및 동작원리를 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도3은 본 발명에 따른 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나의 일실시예의 내부 사시도이다. 하나의 급전부(31)로부터 각각의 평행판 결합 스트립 선로(32)를 통해 다이폴(33)로 신호전력이 배분 급전되고 각 다이폴(33)을 통해 신호가 공간으로 복사된다. 또한, 수신시에는 이와 반대의 작용으로 신호를 받아들인다. 이때 안테나 외부로부터 급전부(31)로 인입되는 동축케이블의 내부 도체와 외부 도체가 평행판 결합 스트립 선로의 윗 평판과 아래 평판에 각각 전기적으로 연결됨으로써 안테나로의 급전이 이루어진다. 상기 각 다이폴(33)은 안테나가 예리한 지향성과 고이득의 특성을 갖도록 소정 간격에 따라 배열되고, 상기 평행판 결합 스트립 선로의 두 평판의 간격을 일정하게 하고 형성되는 스트립 선로의 특성 임피던스를 조절하여 최대의 신호전력이 전송될 수 있도록 두 평판 사이에는 다수의 유전체(34)가 구비된다.

상기 평행판 결합 스트립 선로상에는 접합부위가 존재하지 않고 각각의 복사체는 상기 평행판 결합 스트립 선로에서 연장되어 형성되되 절곡부위가 존재하지 않으므로 누설에 따른 신호전력의 손실과 불요파의 발생이 줄어들게 된다. 이와함께 안테나 후방으로 복사되는 파를 반사시킴으로써 안테나의 전후방비를 향상시키는 반사판(35)은 반사판으로부터 돌출되어 형성되는 다수의 지지수단(36)에 의해 상기 평행판 결합 스트립 선로와 소정의 간격을 두고 분리된다.

도4는 상기 평행판 결합 스트립 선로간에 구비되는 상기 유전체(42)와 상기 지지수단(43)이 결합된 모습을 보여주는 부분 상세도이다. 상기 유전체와 상기 지지수단은 같은 축을 따라 상기 평행판 결합 스트립 선로의 두 평판(44, 45)과 결합되어 두 평판이 일정한 간격을 유지하면서 상기 반사판(46)에 단단히 고정될 수 있도록 한다. 상기 평행판 결합 스트립 선로(32)의 저항값은 평판의 폭과 길이에 의해 결정되는데 서로 다른 저항값을 갖도록 선로를 구성하여 저 사이드로브 특성을 갖도록 할 수 있다. 예로써, 윗 방사체 쌍과 아래 방사체 쌍으로의 평판(37, 37-1)의 폭을 좁게 하여 입력저항을 크게 함으로써 인가되는 신호전력을 상대적으로 작게 하고 중간 방사체 쌍으로는 상대적으로 많은 전력이 인가되도록 평판의 폭(38, 38-1)을 넓힘으로써 안테나의 사이드로브 레벨을 줄일 수 있다.

상기 각각의 평행판 결합 스트립 선로와 복사체 쌍 사이에 구비되는 λ/4 변환기(39)는 원하는 주파수 대역에서의 반사계수를 최소화시킴으로써 안테나가 광대역 특성을 가질 수 있도록 한다. 또한, 상기 반사판(35) 양쪽으로 부착되는 쵸크반사기(40)는 측면으로의 복사신호를 반사시킴으로써 인접한 안테나와의 상호간섭을 줄일 수 있도록 구비된다.

도5는 방설커버(51)가 결합된 도3의 외관 사시도로서 방설커버(51)는 상기 반사판(35)과 결합되어 외부환경으로부터 안테나를 보호한다.

본 발명에 따른 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나는 하나의 평판에 전송선로와 복사체가 함께 구성되므로 접합이나 절곡부위에서 생기는 신호전력의 손실과 불요파를 감소시키고, 공정의 단순화로 생산성을 향상시키며, 평행판 결합 스트립 선로의 폭과 길이를 변화시킴으로써 저 사이드로브를 구현하고 λ/4 변환기에 의해 광대역 특성을 갖는다고 하는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 급전수단;

   같은 형상이며 서로 소정의 간격을 두고 평행한 위아래 두 개의 평판으로 구성되되 일단이 상기 급전수단에 같이 연결되어 신호전력을 전송하는 다수의 평행판 결합 스트립 선로;

   상기 다수의 평행판 결합 스트립 선로의 윗 평판과 아래 평판 각 종단에서 연장되어 서로 대향되는 쌍 형태로 구비되는 다수의 복사체;

   상기 다수의 평행판 결합 스트립 선로의 윗 평판과 아래 평판이 서로 소정의 간격을 유지할 수 있도록 하고 상기 평행판 결합 스트립 선로의 특성 임피던스를 조정하여 최대의 신호전력이 전송될 수 있도록 두 평판 사이에 구비되는 다수의 유전체;

   상기 다수의 복사체 후방으로 복사되는 신호를 반사시키는 반사판;

   상기 다수의 평행판 결합 스트립 선로가 소정의 간격을 두고 상기 반사판에 고정될 수 있도록 상기 반사판으로부터 돌출되어 형성되는 다수의 지지수단; 및

   상기 반사판과 결합되어 외부 환경으로부터 안테나를 보호하는 방설커버를 포함하는 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 평행판 결합 스트립 선로의 소정의 위치에서 선로의 폭과 길이를 조정하여 각기 다른 저항값을 갖도록 함으로써 저 사이드로브(sidelobe) 특성을 갖도록 한 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 다수의 평행판 결합 스트립 선로의 소정의 위치에 다수의 λ/4 변환기를 구비하여 광대역 특성을 갖도록 한 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 평행판 결합 스트립 선로와 소정의 간격을 두고 상기 반사판 양쪽으로 부착되는 반사수단을 더 포함시켜 측면으로의 복사전력을 줄인 평행판 결합 스트립 선로를 이용한 지향성 안테나