KR20030089825A - 광대역 안테나 - Google Patents

Abstract

PCS 및 IMT-2000의 서비스를 함께 처리하는 시스템에 사용할 수 있는 넓은 대역폭을 가지며, 구조가 간단하고, 저렴하게 제조할 수 있는 광대역 안테나를 제공한다.

접지부 및 안테나선 연결부를 가지는 안테나선 연결용 플러그와, 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 접지판과, 상기 안테나선 연결부에 연결되는 소정 길이의 마이크로 스트립 라인과, 상기 마이크로 스트립 라인에 일체로 형성되는 역 L형 피더와, 상기 역 L형 피더의 상부에 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 방사 패치로 구성되고, 상기 방사 패치에는, U형 슬롯이 천공되거나 또는 V자 홈이 형성된다.

Description

광대역 안테나{Broadband antenna}

본 발명은 PCS(Personal Communication Service) 및 IMT(International Mobile Telecommunication)-2000 등의 이동통신 단말기의 RF신호를 중계 서비스하는 중계기나 기지국 등에 설치되어 광대역의 RF신호를 송신 및 수신하는데 사용되는 광대역 안테나에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 생활 형태의 변화 및 경제 성장 등으로 통신 문화의 형태가 급속도로 변화되고, 정보화 시대를 맞이하여 고속의 정보전달에 대한 요구로 때와 장소에 구애받지 않고, 지하, 공중, 해상 및 산악 지역 등에서도 통신 서비스를 받을 수 있는 이동통신 시스템은 일상 생활에 없어서는 안될 중요한 통신 매체로 자리잡고 있다.

상기 이동통신 시스템은, 서비스 지역을 하나의 넓은 지역으로 사용하는 광역 방식과는 달리 전체 서비스 지역을 셀(Cell)이라는 소규모의 서비스 영역으로 분할하고, 각 셀 내에서는 사용 가능한 일정한 수의 무선 채널을 할당하게 된다.

그리고 각 셀 내에 설치된 무선 기지국(Cell Site)들은 교환 시스템에서 집중 제어하고, 중계기는 무선 기지국과 사용자의 이동통신 단말기간의 원활한 통신을 위하여, 무선 기지국과 이동통신 단말기에서 각기 송출되는 낮은 출력의 RF 신호를 수신하며, 수신한 RF 신호를 증폭한 후 이동통신 단말기와 무선 기지국으로 중계 송출하는 역할을 하게 된다.

이러한 중계기나 기지국에 사용되는 종래의 안테나로서는 마이크로 스트립 구조의 안테나가 알려져 있는 것으로서 마이크로 스트립 구조의 안테나의 급전 방법으로는 마이크로 스트립 라인 피드 방법과, 동축 프로브 피드 방법과, 애퍼처 결합 피드(aperture coupled feed)의 개구면 결합방법이 알려져 있다.

상기 마이크로 스트립 라인 방법은 제작이 용이하고, 인셋(inset) 위치를 조절함으로써 정합이 용이하나 기판의 두께가 증가함에 따라 표면파와 기생 급전반사가 증가하여 실제 설계에서는 대역폭이 2∼5%로 제한을 받게 되는 문제점이 있었다.

상기 동축 프로브 피드 방법은 내부 도체는 방사패치에, 외부 도체는 접지판에 연결되어 있는 동축선을 사용하는 것으로서 제조 및 정합이 용이하고, 낮은 기생방사의 특성을 가지는 반면에 대역폭이 작고, 두꺼운 기판에 대하여 모델링하기 어려운 문제점이 있었다.

그리고 상기 애퍼처 결합 피드(aperture coupled feed)의 개구면 결합방법은 제작이 어렵고, 대역폭이 좁다.

일반적으로 PCS 및 IMT-2000의 서비스를 하나의 시스템에서 처리하기 위해서는 적어도 22% 이상의 대역폭을 갖는 안테나를 필요로 하나, 상기한 마이크로 스트립 구조의 안테나들은 대역폭이 2∼5%로 좁아 PCS 및 IMT-2000의 서비스를 함께 처리하는 시스템에 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 PCS 및 IMT-2000의 서비스를 함께 처리하는 시스템에 사용할 수 있는 넓은 대역폭을 가지는 광대역 안테나를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고, 저렴하게 제조할 수 있는 광대역 안테나를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 광대역 안테나는, 접지부 및 안테나선 연결부를 가지는 안테나선 연결용 플러그와, 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 접지판과, 상기 안테나선 연결부에 연결되는 소정 길이의 마이크로 스트립 라인과, 상기 마이크로 스트립 라인에 일체로 형성되는 역 L형 피더와, 상기 역L형 피더의 상부에 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 방사 패치로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 방사 패치에는, U형 슬롯이 천공되거나 또는 V자 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 광대역 안테나의 일 실시 예를 보인 사시도이고,

도 2는 본 발명의 광대역 안테나의 일 실시 예를 보인 종단면도이며,

도 3은 본 발명의 광대역 안테나의 다른 실시 예를 보인 사시도이며,

도 4는 본 발명의 광대역 안테나의 또 다른 실시 예를 보인 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 안테나선 연결용 플러그 101 : 접지부

103 : 안테나선 연결부 110 : 접지판

120 : 마이크로 스트립 130 : 역 L형 피더

140 : 방사 패치 141 : U형 슬롯

143 : V형 홈 150 : 지지대

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 광대역 안테나를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 광대역 안테나의 일 실시 예를 보인 사시도이고, 도 2는 종단면도이다. 여기서, 부호 100은 안테나선 연결용 플러그이다. 상기 안테나선 연결용 플러그(100)는 접지부(101)와 안테나선 연결부(103)로 이루어지고, 접지부(101)는 접지판(110)과 전기적으로 연결된다.

상기 안테나선 연결부(103)에는 소정 길이의 마이크로 스트립(120)이 연결되고, 그 마이크로 스트립(120)의 단부에 역 L형 피더(130)가 구비된다.

그리고 상기 역 L형 피더(130)의 상부에는 소정 크기의 RLC 병렬 공진소자인 방사 패치(140)가 절연 지지대(150)에 의해 지지되어 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 광대역 안테나는 역 L형 피더(130)의 수평부(131)가 커패시턴스 성분을 유도하게 된다. 그러므로 역 L형 피더(130)의 수직부(133)에 의해 발생되는 인덕턴스 성분을 억제시키고, LC 직렬공진 소자로 작용하게 되며, RLC 병렬 공진 소자인 방사 패치(140)와 전자기적으로 결합하게 되면서 이중공진이 가능하게 되어 광대역 안테나로 동작하게 된다.

즉, L자 형태의 스트립 라인 급전구조는 인덕턴스성분에 캐피시턴스 성분이추가된 공진 소자로 작용하여 방사 패치의 공진과 더불어 광대역 안테나로 동작하게 된다.

도 3은 본 발명의 광대역 안테나의 다른 실시 예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예는 사각형의 방사패치(140)의 내면에 U형 슬롯(141)을 형성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예는 사각형의 방사패치(140) 내에 U형 슬롯(141)을 형성하였으므로 U형 슬롯(141) 자체의 공진과 역 L형 피더(130)의 공진 특성이 서로 결합하게 되고, 이로 인하여 광대역 특성을 가지게 된다.

도 4는 본 발명의 광대역 안테나의 다른 실시 예를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시 예는 사각형의 방사패치(140)의 전방에 V형 홈(143)을 형성하였다.

이와 같이 구성된 본 발명의 또 다른 실시 예는 사각형의 방사패치(140)에 V형 홈(143)을 형성하였으므로 공진 특성이 극대화되고 역 L형 피더(130)의 공진 특성과 결합하여 광대역의 특성을 가지게 된다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 패치소자와 L 급전구조의 직렬공진 회로에 의한 이중 공진으로 주파수 대역폭이 30%이상으로 광대역화가 가능하고, 간단히 동판 등을 절곡하여 제작이 가능하므로 제작이 용이함은 물론 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

Claims (3)

1. 접지부(101) 및 안테나선 연결부(103)를 가지는 안테나선 연결용 플러그(100);

   상기 접지부(101)와 전기적으로 연결되는 접지판(110);

   상기 안테나선 연결부(103)에 연결되는 소정 길이의 마이크로 스트립 라인(120);

   상기 마이크로 스트립 라인(120)에 일체로 형성되는 역 L형 피더(130); 및

   상기 역L형 피더(130)의 상부에는 절연지지대(150)에 의해지지 설치되어 역 L형 피더(130)와 소정의 간격을 유지하면서 설치되는 방사 패치(140)로 구성됨을 특징으로 하는 광대역 안테나.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 패치(140)에는;

   U형 슬롯(141)이 천공된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 패치(140)에는;

   V자 홈(143)이 형성된 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.