KR20020022482A - 평판형 필름 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중전파 특히 밀리미터파나 마이크로파 등의 고주파 전파 수신에 양호한 안테나에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 자기장을 이용하고 박평판 형상의 초경량인 평판형 필름 안테나에 관한 것이다.

본 발명에 따른 평판형 필름 안테나는, 소정크기의 원형이나 다각형 평판 구조를 갖는 합성수지재의 박판인 바닥막; 상기 바닥막 상의 가장자리 영역을 따라 소정 두께 및 폭을 가지고 인쇄방식으로 적층되는 페라이트코팅막; 상기 페라이트코팅막의 형상을 따라 전류가 흐르도록 루우프(loop)를 이루며 인쇄되어 전원이 인가되면 자기장이 형성되어 상기 페라이트코팅막을 자화시키는 자기장발생회로부; 상기 자기장발생회로부에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 바닥막 상의 상기 페라이트코팅막 내부영역에 공중전파를 수신하기 위해 전파수신저항률이 낮은 재료를 가지고 가는 실선의 네트워크(net-work)를 이루게 하여 수신감도율 높게 배치하여 인쇄되는 전파수신부; 상기 자기장발생회로부 및 전파수신부 상층에 인쇄회로 표면보호를 위해 초박막으로 라미네이팅되는 보호막; 상기 전파수신부의 일단부에 접속되어 수신된 고주파 전파를 소정의 낮은 주파수로 변환시켜 케이블에 의해 수신기의 튜너로 전송해 주는 컨버터; 및 상기 컨버터의 주파수신호를 피드백(feed back)으로 입력받아 수신 강도를 높이는 방향으로 상기 페라이트코팅막에 자기장이 형성되도록 상기 전원공급부의 전원의 세기를 조절해 주는 자기장제어기로 구성된다.

Description

평판형 필름 안테나{The plane shaped film antenna}

본 발명은 공중전파 특히 밀리미터파나 마이크로파 등의 고주파 전파 수신에 양호한 안테나에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 자기장을 이용하고 박평판 형상의 초경량인 평판형 필름 안테나에 관한 것이다.

세계는 지금 인공위성(Satellite), 정보통신 및 컴퓨터, 인터넷, 디지털 기술 등의 비약적인 기술 발전으로 전세계가 하나의 공동체적인 권역으로 형성되어 가고 있으며, 특히 정보통신 분야는 인공위성과 이동통신, 데이터통신, ISDN종합정보통신, GMS(Global Positioning System)기상정보통신, GPS(Geostationary Meterological Satellite)위치정보통신 등 고속정보통신 네트워크의 눈부신 발전으로 지구 어느 곳에서나 통신이 가능한 수준까지 도달해 있다.

또한 전세계는 위성방송(BS:Broadcasting Satellite)시대가 전면 개막되면서 시시각각으로 빠르게 변화하고 있는 지구촌 각국의 정보를 인공위성을 통하여 안방에서 쉽게 위성방송TV를 통해 수신할 수 있게 되어 모든 사람들의 위성방송수신 욕구가 급격히 증대될 것으로 전망된다.

그러나 위성방송, 위성통신(CS:Communications satellite)은 지구상공 36,000km에 있는 정지위성에서 마이크로파를 지상으로 전송하고 지상에서는 이를 마이크로파 수신 전용 안테나로 수신하는 것인바, 위성방송 송신전파가 매우 높은 주파수의 마이크로파이기 때문에 이를 수신하기 위해서는 전용안테나의 수신성능이매우 중요하다.

안테나에는 예를 들어 주택옥상에 설치된 일반TV 수상기용 야기안테나, 휴대폰의 로드안테나 아마추어 무선용 역L형 안테나, 레이더 안테나, 광학렌즈안테나 등 사용 주파수와 용도, 요구성능 등에 따라 그 수를 헤아릴 수 없이 많지만, 위성방송과 위성정보통신 수신에 적합한 안테나로서 현재로서는 파라볼라 안테나(Parabola Antenna)의 예를 들 수 있다.

방송위성 전파는 지구에서와 같이 대전력을 송신할 수 없고 또 송신소가 지구상공의 36,000km상에 있는 관계로 지상의 수신 지점까지의 거리가 매우 멀기 때문에 전파 감쇠가 뚜렷하고 그 밖에 기상 및 기후조건의 영향도 받으므로 수신에너지량이 매우 미약하게 되어 양호한 수신이 곤란하다.

따라서 위성방송 및 위성정보통신 전파수신량을 많게 하기 위해서는 안테나 면적을 매우 크게 해야하나 그러기에는 안테나 설치공간과 면적, 무게하중이 과도하여 건물미관을 크게 해치고, 안테나 구조상 비, 눈, 바람의 영향 때문에 수신감도 저하와 설치비용 과다의 문제가 발생한다. 이런 문제를 일부 개선한 안테나가 현재 시중에서 고가로 팔리고 있는 파라볼라 안테나이다.

도 1A는 종래의 파라볼라 안테나에 대한 사시도이고, 도 1B는 그 원리를 설명하는 도면이다.

파라볼라 안테나(Parabola Antenna)의 구조는 날아오는 전파를 한 곳의 초점에 반사시켜 주는 접시형태의 반사기(11)(Reflector)와, 반사기(11)와 일정간격 떨어져 반사기(11)로 반사되어 오는 전파를 흡수하는 안테나부(12)로 구성되어 있다.

따라서 안테나 주위를 지나가는 전파가 반사기(11)의 반사면에 닿으면 반사면과 일정간격 떨어져있는 안테나에 촛점이 집중되어 위성전파를 수신할 수 있도록 하였으므로 파라볼라 접시라 불리우는 반사기(11)가 크면 클수록 많은 전파를 반사하여 모을 수 있다.

그러나 이와 같은 종래 파라볼라 안테나의 문제점은 마이크로파의 채집성능이 파라볼라 안테나의 반사기의 크기에 따라 달라지지만, 정지궤도 위성의 트랜스폰더(transponder) 동력에 한계가 있어서 반사기(11)의 반경을 줄일 수가 없고, 일반적으로 가격면에서도 제조원가 상승 때문에 전파 저항률이 가장 높은, 즉 수신감도가 낮은 금속인 철(Steel) 재질을 쓸 수밖에 없어 이로 인한 전파수신 획득률이 저하되고, 안테나의 옥외 설치로 철 재질인 반사기(11)는 비 또는 눈 등의 기상조건에 의해 매우 잘 부식되므로 수신감도 및 내구성이 저하될 수밖에 없다는 문제점이 있다.

또한 종래 파라볼라 안테나는 바람의 풍압에 의해 접시형상의 반사기(11)가 흔들리게 되므로 전파수신 상태가 매우 불안정하여 수신감도가 떨어지며, 접시형상 반사기(11)의 영향으로 여타 안테나에 비해 매우 예민한 지향성을 갖기 때문에 통신 상대방, 즉 전파의 도래방향이 특정하게 정해져야만 한다는 문제점이 있다.

또한 안테나 제품 생산측면에서도 안테나 구성재질 자체가 철(Steel) 또는 FRP로 되어 있기 때문에 중량이 무겁고, 대형화에 따라 생산공정에 있어서 접시형 반사기(11)의 금형, 벤딩가공, 및 건조 등의 여러공정별로 제조원가가 높게 되고, 제품보관 및 물류비 등의 유통비용 또한 높다. 또한 안테나 설치시 설치공간 및 면적을 많이 차지하고, 설치후에도 안테나의 위치변경 등이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 안테나의 전파수신률이 높고, 기상조건에 따른 수신장애 및 안테나 부식성이 전혀 없어 제품의 내구성이 반영구적이고, 무게 또한 초경량이어서 취급이 매우 간편하며 안테나 설치공간 및 면적이 최소화되고 간편하게 부착하여 설치할 수 있도록, 자기장을 이용하고 박평판 형상을 가지며 초경량인 평판형 필름 안테나를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나는, 소정크기의 원형이나 다각형 평판 구조를 갖는 합성수지재의 박판인 바닥막; 상기 바닥막 상의 가장자리 영역을 따라 소정 두께 및 폭을 가지고 인쇄방식으로 적층되는 페라이트코팅막; 상기 페라이트코팅막의 형상을 따라 전류가 흐르도록 루우프(loop)를 이루며 인쇄되어 전원이 인가되면 자기장이 형성되어 상기 페라이트코팅막을 자화시키는 자기장발생회로부; 상기 자기장발생회로부에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 바닥막 상의 상기 페라이트코팅막 내부영역에 공중전파를 수신하기 위해 전파수신저항률이 낮은 재료를 가지고 가는 실선의 네트워크(net-work)를 이루게 하여 수신감도율 높게 배치하여 인쇄되는 전파수신부; 상기 자기장발생회로부 및 전파수신부 상층에 인쇄회로 표면보호를 위해 초박막으로 라미네이팅되는 보호막; 상기 전파수신부의 일단부에 접속되어 수신된 고주파 전파를 소정의 낮은 주파수로 변환시켜 케이블에 의해 수신기의 튜너로 전송해 주는 컨버터; 및 상기 컨버터의 주파수신호를 피드백(feed back)으로 입력받아 수신 강도를 높이는 방향으로 상기 페라이트코팅막에 자기장이 형성되도록 상기 전원공급부의 전원의 세기를 조절해 주는 자기장제어기로 구성된다.

또한 상기 페라이트코팅막이 소정 개수의 절편막으로 이루어지고, 상기 절편막 각각 또는 조합을 이룬 절편막 그룹에 대응하는 전원공급부 및 자기장제어기를 가진다.

또한 상기 전파수신부가 사이에 초박막의 절연체를 개재하여 다층으로 겹쳐서 연결되어 이루어진다.

도 1A는 종래의 파라볼라 안테나에 대한 사시도,

도 1B는 종래 파라볼라 안테나의 원리를 설명하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나의 일 실시예에 대한 전체 구성도,

도 3A 및 도 3B는 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나가 자기장에 의해 전파를 수신하는 원리를 개략적으로 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 전파수신부에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 페라이트코팅막에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20: 바닥막 21: 페라이트코팅막

22: 자기장발생회로부 23: 전원공급부

24: 전파수신부 25: 컨버터

26: 보호막 30: 자기장제어기

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나의 일 실시예에 대한 전체 구성도이다.

도면부호 "20"은 바닥막으로서, 대략 0.5㎛ 두께를 갖는 합성수지재의 박판으로 제조된다.

본 실시예에서 사각형 평판구조로 하였으나 원형 또는 다각형일 수 있다.

합성수지재는 예를 들어 투명성과 내열성이 높은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있는데, 기존의 파라볼라안테나에서 사용되는 철(steel)재질보다 염가로 제공된다.

PET는 시계 투명성이 95%, 내열성이 255℃, 발화온도가 100℃, 열변형계수가 205℃, 인장강도가 1350kg/㎠, 굴곡강도가 1950kg/㎠ 정도이다.

바닥막(20)의 크기는 표준규격으로서 높이가 120cm, 폭이 150cm로 하였으나 사용 용도에 따라 변경될 수 있다.

페라이트코팅막(21)은 상기 바닥막(20) 상에 가장자리 영역을 따라 소정의 두께 및 폭 (예를 들어 0.1㎛ 및 10mm)을 가지고 아철산염 페라이트 파우더(powder)를 사각고리 형상으로 인쇄하여 이루어진다.

자기장발생회로부(22)는 상기 페라이트코팅막(21)의 폭 중심선을 따라 순도99% 이상의 동(銅)파우더를 예를 들어 두께 0.1㎛, 폭 1mm의 선상으로 루우프(loop)를 이루며 인쇄하여 형성되는데, 일단부는 전원공급부(23)의 양(+)극에, 타단부는 음(-)극에 접속되어 전원을 인가 받는다.

전파수신부(24)는 상기 바닥막(20)상의 상기 페라이트코팅막(21) 내부영역에 순도 99% 이상의 동(銅) 파우더를 예를 들어 두께 0.1㎛, 폭 0.3㎛의 가는 선상으로 인쇄하여 형성되는데, 수신감도율을 높게 하기 위해 굴곡되는 형상으로 네트워크(net-work)을 이루게 하며, 일단부는 컨버터(25)에 접속된다.

전파수신저항률은 대략 20℃/1.678μΩ/cm이다.

상기 자기장발생회로부(22) 및 전파수신부(24) 상층에는 인쇄회로 표면을 보호하기 위해서 보호막(26)이 초박막으로 예를 들어 0.2㎛두께로 라미네이팅 (laminating)된다(도 3B 참조).

상기 보호막(26)은 자외선 차단 박막일 수 있다.

상기 컨버터(25)는 주파수변환기로서, 위성방송을 수신하는 경우 밀리미터파이거나 마이크로파 등의 고주파 전파이므로 이를 소정의 낮은 주파수로 변환시켜 케이블(27)에 의해 수신기(29)의 튜너(28)로 전송시켜주는데, 예를 들면 마이크로파 수신의 경우 대략 12GHz의 수신주파수를 1GHz로 낮춰 공급해준다.

이렇게하여 컨버터(25)가 튜너(28)까지의 접속 케이블(27)의 손실을 저감시켜주기 위함이다.

상기 튜너(28)는 목적하는 공진주파수를 선별하여 동조시켜 주어서 수신기(29)에서 전파를 수신할 수 있게 해주는 역할을 한다.

상기 수신기(29)는 라디오나 TV 또는 TV수신카드가 장착된 PC 등이다.

상기 전원공급부(23)의 전원 세기는 자기장제어기(30)의 제어에 의해 조절된다.

자기장제어기(30)는 상기 컨버터(25)의 전파주파수 신호를 피드백(feed back)으로 입력받아 수신감도를 높이는 방향으로 상기 전원공급부(23)의 전원의 세기를 조절해주는데, 이에 따라 자기장발생회로부(22)에 흐르는 전류의 세기가 변화되고, 페라이트코팅막(21)에 형성되는 자기장의 세기도 변화하게 되는 것이다.

도 3A 및 도 3B는 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나가 자기장에 의해 전파를 수신하는 원리를 개략적으로 나타내는 도면이다.

상기 전원공급부(23)로부터 자기장발생회로부(22)에 전원이 인가되면 자기장발생회로부(22)에 전류가 흐르게 된다. 이때 암페르(Amper)의 오른나사 법칙에 따라 도시된 바와 같이 자기장(H)이 형성되고 페라이트코팅막(21)이 자화된다.

우주통신, 위성통신 등에 사용되는 마이크로파(MW)는 공중에 날아가다가 자기장(H) 방향으로 굴절하는 고유의 특성이 있다. 따라서 도 3B에 도시된 바와 같이 마이크로파(MW)가 굴절하여 평판형 필름 안테나의 전파수신부(24)에 집중적으로 모여져 수신되는 것이다.

도 4는 본 발명의 전파수신부에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 수직으로 굴곡된 제1전파수신부(41)(점선으로 도시됨)가 있고 그 상층에 초박막의 절연체(도시되지 않음)를 개재하고, 그 상층에 상기 절연체에 형성된 연결공(43)을 관통하여 상기 제1전파수신부(41)의 종단부(42)에 연결하여 수평으로 굴곡된 제2전파수신부(44)를 적층시킨 것이다.

또한 본 발명의 전파수신부(24)에 대한 네트워크 배치형상은 다양하게 변형될 수 있다.

도 5는 본 발명의 페라이트코팅막(21)에 대한 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

페라이트코팅막(21)은 소정 개수의 절편막으로 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서 도시된 바와 같이, 4개의 절편막(51, 52, 53, 54)으로 이루어져 있다.

이 실시예에서는 도시하지 않았지만 4개의 절편막(51, 52, 53, 54) 각각에 대응하는 4개의 전원공급부 및 자기장제어기를 구비한다(도시하지 않음).

또한 다른 실시예로서 4개의 절편막(51, 52, 53, 54) 중 마주보는 2개의 절편막(51, 53 또는 52, 54)을 그룹으로 하여 그에 대응하는 2개의 전원공급부 및 자기장제어기를 구비할 수도 있다.(도시하지 않음).

또한 다른 실시예로서 하나의 자기장제어기로 4개 또는 2개의 전원공급부를 제어하게 할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 평판형 필름 안테나는 설치에 있어서 신축 및 기존 빌딩이나 아파트 주택, 자동차 등의 창문 유리나 벽면, 천장 등에 누구나 쉽게 부착할 수 있어 안테나 설치비와 설치공간 및 면적이 필요치 않다.

예를 들면 고층건물 외벽 유리면에 다중으로 여러개 부착했을 땐 그 자체가 거대한 위성수신 안테나 역할을 할 수도 있다.

또한 안테나의 실내 설치 가능으로 비 또는 눈, 바람의 풍압 등에 의해 안테나가 부식되거나 흔들리는 영향을 전혀 받지 않아 기상조건에 따라 불안정한 전파수신 및 감도저하 현상이 없고, 제품 내구성 단축 등이 없어 반영구적으로 사용 가능하다.

본 발명에 따른 평판형 필름 안테나의 용도는 위성방송뿐만 아니라 위성정보통신의 GIS(지리정보), GPS(자동항법 위치정보), GMS(기상정보) 및 이동통신 등의 수신안테나로도 가능하다.

그 적용분야는 디지털TV, 일반 PC 및 노트북 PC의 위성방송수신, 여객기 및 선박, 자동차 네비게이션, IMT-2000 위성수신 안테나 및 이동전화 등이고, 건물 및 자동차 등의 유리창에 부착시켜 사용할 수도 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (5)

1. 소정크기의 원형이나 다각형 평판 구조를 갖는 합성수지재의 박판인 바닥막;

   상기 바닥막 상의 가장자리 영역을 따라 소정 두께 및 폭을 가지고 인쇄방식으로 적층되는 페라이트코팅막;

   상기 페라이트코팅막의 형상을 따라 전류가 흐르도록 루우프(loop)를 이루며 인쇄되어 전원이 인가되면 자기장이 형성되어 상기 페라이트코팅막을 자화시키는 자기장발생회로부;

   상기 자기장발생회로부에 전원을 공급하는 전원공급부;

   상기 바닥막 상의 상기 페라이트코팅막 내부영역에 공중전파를 수신하기 위해 전파수신저항률이 낮은 재료를 가지고 가는 실선의 네트워크(net-work)를 이루게 하여 수신감도율 높게 배치하여 인쇄되는 전파수신부;

   상기 자기장발생회로부 및 전파수신부 상층에 인쇄회로 표면보호를 위해 초박막으로 라미네이팅되는 보호막;

   상기 전파수신부의 일단부에 접속되어 수신된 고주파 전파를 소정의 낮은 주파수로 변환시켜 케이블에 의해 수신기의 튜너로 전송해 주는 컨버터; 및

   상기 컨버터의 주파수신호를 피드백(feed back)으로 입력받아 수신 강도를 높이는 방향으로 상기 페라이트코팅막에 자기장이 형성되도록 상기 전원공급부의 전원의 세기를 조절해 주는 자기장제어기

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 필름 안테나.
2. 제1항에 있어서, 상기 페라이트코팅막이 소정 개수의 절편막으로 이루어지고, 상기 절편막 각각 또는 조합을 이룬 절편막 그룹에 대응하는 전원공급부 및 자기장제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판형 필름 안테나.
3. 제1항에 있어서, 상기 전파수신부는 사이에 초박막의 절연체를 개재하여 다층으로 겹쳐서 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 필름 안테나.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바닥막이 투명성과 내열성이 높은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 필름 안테나.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호막이 자외선 차단 박막인 것을 특징으로 하는 평판형 필름 안테나.