KR20020041771A - 아이엠티2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 - Google Patents
아이엠티2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 아이엠티(IMT)2000용 안테나에 관한 것으로, 상측에는 주파수를 수신하는 방사소자가 배열된 제 1유전체 및 접지판이 형성되고, 하측에는 상기 방사소자를 통해 수신된 주파수신호를 모아서 출력하는 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로 및 제 2 분배/결합 마이크로스트립 선로가 배열된 제 2유전체가 형성되며 상기 제 1유전체의 일측에 설치된 방사소자에 의해 수신된 주파수신호를 상기 분배/결합 마이크로스트립 선로에 인가될 수 있도록 동축케이블이 연결된 평면안테나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 마이크로스트립 어레이 안테나 방식을 적용하여 크기는 작아지며 고 이득을 낼 수 있는 안테나로서 기존의 이동통신용 안테나에 비해 가격은 저렴하고 설치는 용이하며, 전세계적으로 대두되는 기지국 설치장소와 설치비용을 현격히 감소시킬 수 있으며 환경친화적인 기지국을 만들 수 있고, 또한 안테나의 빔 다이어그램을 자유자재로 변형시킬 수 있어 마이크로셀 단위 운영방식에서 가장 적합하게 운용할 수 있는 효과를 가져온다.
Description
본 발명은 아이엠티(IMT)2000용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 스트립 패치 어레이 안테나 방식을 적용하여 크기는 작으면서 고 이득을 낼 수 있는 아이엠티(IMT)2000용 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 위성통신 원리는 우주공간에 마이크로파 전파대역의 중계장치를 탑재한 정지위성을 쏘아 올려 지구국에서 발사한 전파를 정지위성에서 수신하여 다시 그 신호를 지구의 다른 장소로 재발신하는 시스템을 말한다.
현재 사용되고 있는 통신위성은 지구의 궤도상도 약 35,800Km 위에 쏘아 올려 궤도에 진입시켜 지구의 자전주기와 같이 회전하게 한다.
통신위성을 이용한 위성통신 시스템은 지상으로부터의 전파를 수신, 증폭해서 주파수를 변환한 후 다시 지구로 송신하기 위한 통신위성과 전파가 전달되는 채널 및 지구에서 전파를 송수신하는 지구국으로 구성된다.
그리고 지구국은 전파를 수신하는 형태에 따라 고정국과, 연안국, 해안국, 육상 이동국, 및 개별 수신국으로 뷴류 할 수 있으며, 위성 방송수신 방법에 따라 개별 수신과 공동수신으로 뷴류 할 수 있다.
개별수신은 위성전파를 가정 또는 사무실 등에서 개별적으로 소형 접시모양의 안테나 수신 설비를 이용하여 직접 수신하는 것으로 직접위성방송이라 한다.
위성방송 수신용 안테나로는 파라볼라 안테나 및 오프셋 파라볼라 안테나가 주로 사용되었으나 이들 접시형 안테나는 부피가 크고 설치가 용이하지 못한 단점이 있었다.
또한, 하나의 소자로 구성된 안테나는 일반적으로 전파복사 범위가 넓고 이득이 적기 때문에 원거리 통신이나 전파의 효율적인 이용에 부적당한 경우가 많은 반면, 하나의 소자로 구성된 안테나를 여러개 배열하여 하나의 안테나로 하는 어레이 안테나는 각각의 소자에서 복사되는 전파가 방향에 따라서 합성되거나 상쇄되는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 마이크로 스트립 패치 어레이 안테나 방식을 이용하여 크기는 작아지고, 고 이득을 낼 수 있으며, 마이크로셀(Micro Cell) 단위 운영방식에 적합하게 안테나의 빔 다이어그램을 자유자재로 변형시킬 있는 아이엠티2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 패치 소자 배치도.
도 2는 본 발명에 의한 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 측면도.
도 4는 본 발명에 의한 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 정면도.
도 5는 본 발명에 의한 마이크로스트립 패치 어레이 안테나의 다른 실시 예를 보인 측면도.
도 6은 본 발명에 의한 제 1 분배/결합 마이크로스트립 선로 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 평면안테나 110 : 제 1유전체
111 : 방사소자120 : 제 2유전체
121 : 접지판122 : 제2 분배/결합 선로
130 : 동축케이블 200 : 배열유전체
210 : 제1 분배/결합 선로
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상측에는 주파수를 수신하는 방사소자가 배열된 제 1유전체 및 접지판이 형성되고, 하측에는 상기 방사소자를 통해 수신된 주파수신호를 모아서 출력하는 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로 및 제 2 분배/결합 마이크로스트립 선로가 배열된 제 2유전체가 형성되며 상기 제 1유전체의 일측에 설치된 방사소자에 의해 수신된 주파수신호를 상기 분배/결합 마이크로스트립 선로에 인가될 수 있도록 동축케이블이 연결된 평면안테나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나를 제공한다.
본 발명에 따른 상기 방사소자는 얇은 동박으로 이루어지고, 다각형의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 방사소자는 동박으로 이루어진 다각형의 형상을 갖으며 적어도 2개층이상 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 평면안테나를 4개를 서로 직각을 유지하며 서로 연결되어 그 주파수의 수신각도가 360도를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상측에는 방사소자 및 접지판이 형성되고, 하측에는 분배/결합 마이크로스트립 선로가 배열되어 주파수의 수신각도가 360도를 유지할 수 있도록 90도 각도로 결합되는 다수의 제 2유전체; 상기 유전체의 일측에 주파수를 수신하는 방사소자가 설치된 제 1유전체; 상기 제 1유전체와 상기 제 2유전체를 연결하는 동축케이블; 다수의 상기 제 2유전체의 일측에 배열된 제2 분배/결합 마이크로스트립 선로와 주파수를 한 곳으로 모아 출력하는 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 배열유전체는 원형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 아이엠티2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 방사 소자 배치도이고, 도 2는 본 발명에 의한 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로의 구성도 이며, 도 3은 본 발명에 의한 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 측면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 정면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 평판형의 사각형상 또는 다각형의 형상을 갖는 제 1유전체(110)가 구비되고, 상기 제 1유전체(110)의 일측면에는 등 간격으로 주파수신호를 수신하는 방사소자(111)가 배열된다.
상기 제 1유전체(110)와 소정의 간격이 이격된 상태로 제 2유전체(120)가 구비되고, 상기 제 1유전체(110)와 상기 제 2유전체(120)는 그 길이가 서로 상이하거나 같은 것을 특징으로 하며, 하측에는 수신한 주파수 신호를 모아서 출력하는 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로(122) 및 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로(210)가 배열된다.
그리고, 상기 방사소자(111)와 상기 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로(122)를 상호 연결하기 위해 동축케이블(130)이 사용되어진다.
또한, 상기 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로(122)는 도면에 도시된 바와 같이 그 선로 폭의 변화에 따라서 임피던스 값이 변화하므로 주의를 요하며 본 발명에서는 일정한 임피던스를 제공하기 때문에 완전한 임피던스의 정합을 제공한다.
상기 제 1유전체(110), 방사소자(111), 제 2유전체(120), 접지판(121), 분배/결합 마이크로스트립 선로(122), 동축케이블(130)로 이루어진 평면안테나(110)가 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 형성된다.
도 5는 본 발명에 의한 마이크로스트립 패치 어레이 안테나의 다른 실시 예를 보인 측면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로구성도이다.
본 발명에 따른 다른 실시 예로 도 5에 도시된 바와 같이 사각형상 또는 다각형의 형상을 갖는 제 2유전체(120)가 구비되고, 상기 제 2유전체(120)의 외측 둘레에 접지판이 형성된다.
사각 또는 원 다각형으로 형성된 상기 제 2유전체(120)의 사면(동, 서, 남, 북 방향)에는 소정거리로 이격되어 제 1유전체(110)가 각각 배열되고, 상기 제 1유전체(110)의 일측에는 주파수 신호를 수신하는 방사소자(111)가 설치되며, 상기 방사소자(111)는 동(Cu) 재질로 형성된다.
상기 제 2유전체(120)의 내측으로 사면에 각각 형성된 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로(122)를 통해 인가되는 주파수 신호를 받아 전달할 수 있도록 매개체 역할을 하는 원 형태의 배열 유전체(200)의 일측에 주파수 신호를 모아 출력하는 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로(210)가 사면 방향에 연결된다.
도 6은 도5의 제 1분배/결합 마이크로스트립선로(210)을 보인 것으로, 상기 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로(122)와 배열유전체(200)를 통해 인가되는 주파수 신호를 모아 한곳으로 출력할 수 있도록 구성되었으며, 상기 제 1분배/결합 마이크로스트립선로(210)의 폭이 각기 다른 것은 출력시 고유의 임피던스 값을 출력하기 위하여 그 선로 폭이 서로 달리 형성된 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 아이엠티2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
유전율( epsilon _r)이 2.6이하인 제 1유전체(110)을 이용하여 해당 주파수와 유전율에 의해 전파를 수신할 수 있는 방사소자(111)를 설계하는데 여기서 방사소자의 크기는 주파수와 관련되고, 방사소자들 사이의 간격은 안테나의 지향성을 결정하여 전파의 수신 폭을 넓게 할 것인지 좁게 할 것인지를 결정하게 된다.
유전율( epsilon _r)이 2.6 이하인 제 1유전체(110)을 이용하여 해당 주파수와 유전율에 따라 급전선로의 분배/결합회로를 결정하고 분배/결합회로를 급전선로를 집합 시켜주는 분배/결합 마이크로스트립 선로(122)를 설계하여 방사소자(111)들로부터 신호들을 결합하여 수신 이득을 높였다.
제 1유전체(110)와 제 2유전체(120)를 겹쳐서 도 3, 도 4와 같이 하나의 평면안테나(100)모듈을 완성한다. 이렇게 완성된 평면 안테나(100)는 이 자체로서 전파를 송수신할 수 있는 안테나이며, 상기 안테나의 정면 방향으로 지향성을 갖는다.
상기 제 1유전체(110)와 제 2유전체(120)가 동축케이블(130)에 의해 연결되어 제 2유전체(120)의 일측에 배열된 분배/결합회로(122)에 의해 방사소자(111)에 의해 수신된 주파수신호를 한곳으로 모아 출력한다.
상기와 같이 이루어진 평면안테나(100)의 제 2유전체(120)의 길이를 길게 형성하여 서로 90도의 각도를 유지하면서 결합되도록 구성하면 도 5와 같이 직각으로 배치되면서 사각형태의 제 2유전체(120)가 형성된다.
상기와 같이 형성된 평면안테나(100)의 지향성은 360도 전 방향이 되며 4개의 직각 배열된 평면안테나(100)들의 신호를 한곳으로 결합해 주는 제 1분배/결합 마이크로스트립 선로(210)가 도 6을 이용해 결합시켜 안테나를 완성하면, 별도의구동부에 의해 안테나를 회전시키지 않고도 주파수 신호를 360도로 수신할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 완성된 안테나는 임피던스정합도를 나타내는 전압정재파비(VSWR) 1.3이하를 얻었고, 이득은 12dB 이상을 얻을 수 있으며 아울러 이득(Gain)은 방사소자(111)의 간격을 조정하면 빔 다이어그램을 자유자재로 변형시킬 수 있어 송수신 면적대비 이득을 높일 수 있는 또 다른 장점이 있다.
이하 본 발명에 의한 아이엠티2000용 마이크로 스트립 패치 어레이 안테나 는 마이크로스트립 어레이 안테나 방식을 적용하여 크기는 작아지며 고 이득을 낼 수 있는 안테나로서 기존의 이동통신용 안테나에 비해 가격은 저렴하고 설치는 용이하고, 전세계적으로 대두되는 기지국 설치장소와 설치비용을 현격히 감소시킬 수 있으며 환경친화적인 기지국을 만들 수 있고, 또한 안테나의 빔 다이어그램을 자유자재로 변형시킬 수 있어 마이크로셀 단위 운영방식에서 가장 적합하게 운용할 수 있는 효과를 가져온다.
Claims (8)
- 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패이 어레이 안테나의 구조에 있어서,제 1의 유전체 일측에 주파수 신호를 수신하기 위해 배열된 방사소자, 제 2의 유전체의 외측에는 접지판이 형성되고 내측에는 상기 방사소자로부터 수신된 주파수 신호를 한 곳으로 모아 출력될 수 있도록 설계된 제 2분배/결합 마이크로스트립 선로와 배열 유전체의 내측에 배열된 1분배/결합 마이크로스트립 선로를 포함하여 구성된는 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 제1항에 있어서,상기 방사소자는 얇은 동박으로 이루어지고, 다각형의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 제1항에 있어서,상기 제 1유전체와 상기 제 2유전체는 소정의 간격으로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 재1항에 있어서,상기 방사소자는 동박으로 이루어진 다각형의 형상을 갖으며 적어도 2개층이상 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 제1항에 있어서,상기 평면안테나 4개를 서로 직각을 유지하며 서로 연결되어 그 주파수의 수신각도가 360도를 유지할 수 있도록 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 제1항에 있어서,상기 평면안테나는 그 상측에 방사소자 및 접지판이 형성되고, 하측에는 분배/결합 마이크로스트립 선로가 배열 되어 주파수의 수신각도가 360도를 유지할 수 있도록 90도 각도로 결합되는 다수의 제 2유전체와;상기 유전체의 일측에 주파수를 수신하는 방사소자가 배열된 제 1유전체;상기 제 1유전체 및 상기 제 2유전체을 연결하는 동축케이블; 및상기 배열스트립의 일측에 배열되어 인가되는 주파수 신호를 한곳으로 모아 출력하는 분배/결합 마이크로스트립 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 제6항에 있어서,상기 배열유전체는 원형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
- 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 배열유전체는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 아이엠티(IMT)2000용 마이크로스트립 패치 어레이 안테나.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| R401 | Registration of restoration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101202 Year of fee payment: 7 |