KR20010088495A - 무선데이터 통신용 소형 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선데이터 통신용 소형 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 미앤더 라인 형상으로 형성되며, 접지면에 대하여 수직으로 설치되는 제 1, 2 금속패턴과; 상기 제 1, 2 금속패턴을 상단에서 연결하는 금속패치와;상기 금속패치의 양단에 일체로 절곡 형성된 절곡편;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 안테나의 크기를 줄일 수 있고 안테나의 재료가 저렴한 동판을 사용하여 안테나의 제작 단가가 낮아지는 효과가 있다. 또한, 안테나의 크기를 줄이기 위한 유전체를 사용하지 않음으로서 안테나의 이득을 높일 수 있으며, 안테나 제작 시에 발생할 수 있는 오차로 인한 공진 주파수의 틀어짐을 조절하기 위한 튜닝 기법이 간단하여 제작이 용이한 효과가 있다.

Description

무선데이터 통신용 소형 안테나{SMALL ANTENNA OF WIRELESS DATA COMMUNICATION}

본 발명은 무선데이터 통신용 소형 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미앤더 라인이 사용된 무선데이터 통신용 소형 안테나에 관한 것이다.

이동통신 서비스를 위한 안테나는 기지국, 중계기, 또는 무선통신 장치에 부착된 안테나에서 전파를 수신하거나 통신기기에서 발생한 전기적 신호를 외부로 전달하는 역할을 한다. 이러한 안테나 중 대표적인 모델은 모노폴(momopole) 형태이며, 대략 파장의 1/4 정도 길이를 가지고 있어야 한다.

현재는 안테나의 소형화 추세에 따라서 미앤더 라인(meander line)을 이용하여 크기를 줄여가고 있으며 특히, 소형 직육면체 유전체(세라믹)를 이용하여 더욱 소형화하고 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 무선데이터 통신용 소형 안테나를 도시한 것으로서,일반적으로 미앤더 라인 안테나(1)는, 직방형체의 유전체(2)와, 유전체(2)의 내부에 절곡된 금속도체(3)와, 유전체(2)의 표면에 금속도체(3)에 전압을 인가하기 위한 급전용 단자(4)를 구비한다.

여기에서 유전체(2)는, 산화바륨, 산화 알루미늄, 실리카를 주성분으로 한 유전 재료로 된 시트층(5a, 5b, 5c)이 적층 형성된다. 이 중 시트층(5b)의 표면에는 인쇄, 증착, 접합하고 또는 동 또는 동합금으로 도금된 금속도체(3)가 설치된다.

그리고 적층된 시트층(5a, 5b, 5c)에 의하고 유전체(2) 내부에 절곡된 미앤더 라인의 금속도체(3)가 유전체(2)의 길이 방향으로 형성된다.

그러나 안테나 크기를 줄이기 위하여 사용하는 미앤더 라인은 높은 비유전율을 갖는 유전체에 인쇄하는 것으로서, 그 인쇄 기법은 초기 안테나를 생산할 때 생산 설비를 갖추는데 많은 경제적 투자가 이루어져야 하는 단점이 있다.

또한, 높은 비유전율의 유전체를 사용함으로써, 안테나의 크기를 줄일 수는 있었으나 안테나의 이득(gain)도 같이 줄어드는 단점을 가지고 있다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초기 생산 설비 투자가 저렴하고 안테나 재료에 대한 단가가 저렴하여 안테나 생산 단가가 줄어들며, 안테나의 재료로 유전체를 사용하지 않음으로써 안테나의 이득을 높일 수 있는 무선데이터 통신용 소형 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 무선데이터 통신용 소형 안테나에 있어서; 미앤더 라인 형상으로 형성되며, 접지면에 대하여 수직으로 설치되는 제 1, 2 금속패턴과; 상기 제 1, 2 금속패턴을 상단에서 연결하는 금속패치와; 상기 금속패치의 양단에 일체로 절곡 형성된 절곡편;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신용 소형 안테나를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 무선데이터 통신용 소형 안테나를 도시한 투시 사시도.

도 2는 도 1의 무선데이터 통신용 소형 안테나의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 전개도.

도 5는 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 사용 상태를 도시한 측면도.

도 6은 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 특성을 나타내는 그림.

도 7은 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 특성을 나타내는 그림.

도 8은 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 튜닝 방법에서 금속패치 절곡편의 길이 조절에 따른 그림.

도 9는 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 튜닝 방법에서 금속패치 슬릿의 길이 조절에 따른 그림.

도 10은 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 특성 중 반사손실에 대한 계산치와 측정치를 비교한 그림.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 안테나 20 : 동축 케이블

22 : 접지면 24 : 접지부

30 : 제 1 금속패턴 40 : 제 2 금속패턴

50 : 금속패치 52 : 슬릿

54 : 절곡편

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 전개도이고, 도 5는 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 사용 상태를 도시한 측면도이다.

도 3 및 도 4에 도시되어있는 바와 같이, 본 발명에 따른 내장형 안테나(10)에 사용되는 구조로, 사각 편상의 금속체인 접지면(22)과, 접지면(22)의 하면으로 연결된 동축 케이블(20)과, 미앤더 라인 형상으로 형성된 제 1, 2 금속패턴과(30)(40), 그 상단으로 연결된 금속패치(50)를 구비한다.

여기에서 제 1 금속패턴(30)과 제 2 금속패턴(40)은 미앤더 라인 형상으로 그 일단은 접지면(22)에 대하여 수직으로 세워져 설치된다.

상기 제 1 금속패턴(30)은 접지면(22)의 하부로부터 연결된 동축 케이블(20)에 연결된다. 그리고 제 1 금속패턴(30)에 대하여 일정 거리로 이격된 위치에 제 2금속패턴(40)이 대향되게 설치되며, 그 단부에는 접지면(22)과 접속되는 접지부(24)가 마련된다.

그리고 제 1, 2 금속패턴(30)(40)의 단부에는 이들을 연결하는 사각의 금속패치(50)가 형성된다.

상기 금속패치(50)은 제 1, 2 금속패턴(30)(40)이 연결된 단부외의 양단부에는 하방으로 절곡된 절곡편(54)이 설치된다.

그리고 금속패치(50)에는 길이 방향으로 형성된 다수개의 슬릿(52)이 형성된다.

여기에서 제 1, 2 금속패턴(30)(40)과 금속패치(50)는 도 4에 전개도로 도시된 바와 같이 일체로 제작되며, 그 재질은 동판(銅版)으로 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나의 작용은 다음과 같다.

본 발명은 안테나 하면에 접지면(22)이 위치함으로써 접지면(22) 하면에 금속패턴이나 그 밖의 유전체가 위치해도 안테나의 특성 즉 반사특성과 방사패턴이 변하지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나(10)는 커넥터를 사용하거나 RF 모듈에서 직접 공급되는 동축 케이블(20)로부터 제 1 금속패턴(30)을 단락시켜 전류가 흐르게 된다. 이렇게 전달된 전류는 차례로 금속패치(50)를 거쳐서 제 2 금속패턴(40)을 통과하여 적당한 공진 주파수에서 공기 중으로 전자파를 최대로 방사하게 된다.

이는 안테나(10)의 크기를 줄이기 위해서 사용하는 유전체를 사용하지 않으므로 전자파가 유전체에 저장되지 않고 모두 방사하므로 안테나(10)의 이득이 높아진다.

이 때, 제 1, 2 금속패턴(30)(40)은 금속패치(50)에 의하여 단락되어지며, 상기 금속패치(50)와 접지면(22)과의 단락은 제 2 금속패턴(40)에 의하여 이루어진다.

그리고 도 6 및 도 7에 나타나듯이, 실선은 측정치이고 점선은 계산치로서, 본 발명의 안테나(10)는 2.74dBi로 높은 이득을 유지하고 있다.

도 8은 안테나의 튜닝 방법에서 금속패치(50)에서 하방으로 절곡된 절곡편(54)의 길이를 조절함으로서 공진 주파수를 대략 500MHz 정도를 조절할 수 있다.

그림 도 9는 안테나의 튜닝 방법에서 금속패치(50)에 형성된 슬릿(52)의 길이를 조절함으로써 공진 주파수를 대략 300MHz 정도를 조절할 수 있다.

그림 도 10은 반사손실에 대한 계산치와 측정치를 비교한 것으로서 안테나의 특성을 얻을 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무선데이터 통신용 소형 안테나는, 안테나의 크기를 줄일 수 있고 안테나의 재료가 저렴한 동판을 사용하여 안테나의 제작 단가가 낮아지는 효과가 있다.

또한, 안테나의 크기를 줄이기 위한 유전체를 사용하지 않음으로서 안테나의 이득을 높일 수 있으며, 안테나 제작 시에 발생할 수 있는 오차로 인한 공진 주파수의 틀어짐을 조절하기 위한 튜닝 기법이 간단하여 제작이 용이한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 무선데이터 통신용 소형 안테나에 있어서;

   미앤더 라인 형상으로 형성되며, 접지면에 대하여 수직으로 설치되는 제 1, 2 금속패턴과;

   상기 제 1, 2 금속패턴을 상단에서 연결하는 금속패치와;

   상기 금속패치의 양단에 일체로 절곡 형성된 절곡편;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신용 소형 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 금속패턴과 제 2 금속패턴이 서로 대향되게 설치된 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신용 소형 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1, 2 금속패턴은, 상기 금속패치에 의하여 단락되는 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신용 소형 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속패치는, 제 2 금속패턴에 의하여 접지면과 단락되는 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신용 소형 안테나.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속패치에 길이 방향으로 다수개의 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신용 소형 안테나.