KR200309187Y1 - 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나 - Google Patents

Abstract

본 고안은 급전공진부를 원형 구조로 구성하여 복사 저항이 일정한 특성을 갖도록 하여 별도의 정합회로 없이 광대역 특성을 가지며, 단방향의 특성을 갖기 위한 반사층을 구비하고 저주파의 임피던스 매칭을 위하여 급전공진부와 반사층 사이에 기생패치를 삽입한 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나에 관한 것이다.

본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나는, 외부의 송·수신장치와 RF 전력을 송·수신하는 커넥터와, 상기 커넥터와 일측 끝단이 접촉되고 전기적으로 연결되도록 도전성 금속으로 Y축 방향으로 길게 형성되어 상기 RF 전력을 급전하는 급전선과, 상기 급전선의 타측 끝단과 연결되어 한 몸체를 이루며 상기 급전된 RF 전력을 공진시키는 원형 구조의 급전공진부와, 상기 급전선과 급전공진부 상부에 형성되어 상기 급전공진부에서 공진된 RF 전력을 도파하는 유전체층과, 상기 유전체층 상부에 도전성 금속으로 이루어져 접지되는 방사방지층과, 상기 방사방지층에 상기 유전체층의 상기 급전공진부와 대응하는 부분이 노출되도록 형성되어 상기 공진된 RF 전력을 전면 및 배면의 양방향으로 방사하는 슬롯과, 상기 급전공진부 하부에 형성되어 상기 슬롯에서 배면으로 방사되는 RF 전력을 전면으로 반사시키는 반사층이 구비된다.

Description

단방향성 다중 대역 슬롯 안테나{Single-directional multi-band slot antenna}

본 고안은 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 급전공진부를 원형 구조로 구성하여 복사 저항이 일정한 특성을 갖도록 하여 별도의 정합회로 없이 광대역 특성을 가지며, 단방향의 특성을 갖기 위한 반사층을 구비하고 저주파 대역의 임피던스 매칭을 위하여 급전공진부와 반사층 사이에 기생패치를 삽입한 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나에 관한 것이다.

최근 휴대전화를 비롯한 무선통신은 예측하기 조차 어려울 정도로 급속히 발전하고 있는데, 그 핵심 디바이스의 하나가 안테나이며, 실제로 이용되고 있는 안테나의 모양은 와이어리스 마이크에 붙어 있는 짧은 도체선을 비롯하여 위성통신의 대형 파라볼릭 안테나(Parabolic Antenna)에 이르기까지 다양한 형태를 가지고 있다.

이동통신용 안테나에는 그 특유의 설계 개념이 있는데, 안테나 그 자체만을 생각하기보다 하나의 시스템으로서 취급해야 하는 경우가 많다. 특히, 이동체에서는 안테나 시스템의 성능이 통신 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소가 되는 경우가 많다.

이러한 점에 초점을 맞추어 실용화되고 있는 각종 안테나 중에서 마이크로스트립 패치(Microstrip Patch)를 이용한 평면안테나는 단면적이 작으며 여러 유형의 구조에 적합하게 제작이 가능하고, 소형, 경량으로 제작이 용이하여 생산단가가 낮고, 설계 변수를 다양화시킬 수 있는 장점이 있다. 반면, 주파수 대역폭이 좁고 이득이 적기 때문에 실제 적용할 경우 많은 제한을 받는 단점이 있다.

또한, 일반적인 슬롯 안테나(Slot Antenna)는 양방향성 특징을 가지고 있고, 광대역의 특성을 가질 수 있도록 설계를 할 수 있는 장점이 있는데 반하여 그 이득이 단방향의 특징을 갖는 마이크로스트립 패치를 이용한 평면안테나 보다는 작다는 문제점이 있다. 이러한 슬롯 안테나에 반사판을 부착하여 단방향성을 가질 수는 있으나 임피던스 정합에 문제가 있고 대역이 좁아져 다중 대역을 얻기에는 어려운 단점이 있다.

이에, 본 고안의 목적은 급전공진부를 원형 구조로 구성함으로써 복사 저항이 일정하도록 한 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나를 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 급전공진부와 반사층 사이에 기생패치를 삽입함으로써 반사층 구비시 틀어지는 저주파 대역폭의 임피던스를 정합하여 광대역의 특성을 갖도록 한 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나는, 외부의 송·수신장치와 RF(Radio Frequency) 전력을 송·수신하는 커넥터와, 상기 커넥터와 일측 끝단이 접촉되고 전기적으로 연결되도록 도전성 금속으로 Y축 방향으로 길게 형성되어 상기 RF 전력을 급전하는 급전선과, 상기 급전선의 타측 끝단과 연결되어 한 몸체를 이루며 상기 급전된 RF 전력을 공진시키는 원형 구조의 급전공진부와, 상기 급전선과 급전공진부 상부에 형성되어 상기 급전공진부에서 공진된 RF 전력을 도파하는 유전체층과, 상기 유전체층 상부에 도전성 금속으로 이루어져 접지되는 방사방지층과, 상기 방사방지층에 상기 유전체층의 상기 급전공진부와 대응하는 부분이 노출되도록 형성되어 상기 공진된 RF 전력을 전면 및 배면의 양방향으로 방사하는 슬롯과, 상기 급전공진부 하부에 형성되어 상기 슬롯에서 배면으로 방사되는 RF 전력을 전면으로 반사시키는 반사층이 구비된다.

도 1은 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나의 분해 사시도.

도 2는 도 1의 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나의 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 커넥터 12 : 급전부

13 : 급전선 15 : 급전공진부

17 : 유전체층 19 : 방사방지층

21 : 슬롯 23 : 반사층

25 : 기생패치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나의 사시도이다.

이들 도면을 참조하여 설명하면, 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯안테나는 커넥터(11), 급전부(12), 유전체층(17), 방사방지층(19), 반사층(23) 및 기생패치(Parasitic Patch)(25)를 포함한다.

상기 커넥터(11)는 외부의 송·수신장치(도시되지 않음)와 RF(Radio Frequency) 전력을 송·수신한다.

상기 급전부(12)는 구리 등의 도전성 금속으로 한 몸체를 이루는 마이크로스트립 라인으로 형성되며 급전선(13) 및 급전공진부(15)로 구분된다.

상기 급전선(13)은 일측 끝단이 커넥터(11)와 접촉되어 전기적으로 연결되도록 Y축 방향으로 길게 형성되며, 상기 급전공진부(15)는 급전선(13)의 타측 끝단과 연결되어 한 몸체를 이룬다. 이때, 상기 급전공진부(15)는 원형 구조로 구성되며, 상기 급전선(13)의 타측 끝단과 연결되는 접합부(A)가 임피던스 정합을 위하여 X축에 평행한 직선으로 절단된다.

상기 급전선(13)은 커넥터(11)로부터 인입되는 RF 전력을 인가받아 급전공진부(15)로 전송하고, 상기 급전공진부(15)는 급전선(13)을 통해 전송되는 RF 전력을 반사하여 공진을 발생시킨다.

상기 유전체층(17)은 급전선(13) 및 급전공진부(15)로 이루어진 급전부(12) 상부에 형성되어 급전공진부(15)에서 공진된 주파수를 갖는 RF 전력을 도파한다.

상기 방사방지층(19)은 구리 등의 도전성 금속으로 이루어져 접지되고, 상기급전공진부(15)와 대응하는 부분의 유전체층(17)을 노출시키는 슬롯(21)이 형성된다.

상기 방사방지층(19)은 급전부(12)에서 공진된 RF 전력이 외부로 방사되는 것을 방지하고, 슬롯(21)이 형성된 부분에서만 유기되어 방사되도록 한다. 공진된 주파수를 갖는 RF 전력은 슬롯(21)이 형성된 부분에서 유전체층(17)의 상부 및 하부의 양 방향으로 방사되어 전면 및 배면 방사된다.

상기 반사층(23)은 급전부(12)의 하부에 형성되어 슬롯(21)에서 유전체층(17)의 전면 및 배면으로 방사되는 공진된 주파수를 갖는 RF 전력 중 배면 방사되는 것을 전면으로 반사시킨다. 그러므로, 반사층(23)에서 반사된 RF 전력도 전면 방사되므로 방사 이득이 증가된다.

상기 기생패치(25)는 저주파 대역의 임피던스 정합 및 주파수 조정을 위하여 상기 급전공진부(15)와 반사층(23) 사이에 삽입되어 800㎒ 대역에서 공진을 야기시킨다.

상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 단방향성 대중 대역 슬롯 안테나의 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 커넥터(11)는 외부의 송신장치로부터 RF 전력을 인가받아 급전부(12)의 급전선(13)에 전송한다.

상기 급전선(13)은 커넥터(11)로부터 인입되는 RF 전력을 인가받아 급전공진부(15)로 전송하고, 상기 급전공진부(15)는 급전선(13)을 통해 전송되는 RF 전력을 반사하여 공진을 발생시킨다.

상기 급전공진부(15)에서 공진된 주파수는 유전체층(17)을 통해 도파되어 방사되고, 방사방지층(19)의 슬롯(21)이 형성된 부분으로 유기되어 유전체층(17)의 상부 및 하부의 양 방향으로 방사되어 전면 및 배면 방사된다.

그리고, 상기 슬롯(21)이 형성된 부분에서 배면 방사된 주파수는 급전부(12)의 하부에 형성된 반사층(23)에서 전면으로 반사된다. 따라서, 반사층(23)에서 반사된 RF 전력도 전면 방사되므로 방사 이득이 증가한다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나는 급전공진부(15)를 원형 구조로 구성함으로써 복사 저항이 일정하고, 급전공진부(15)와 급전선(13)과의 접합부(A)를 임피던스 정합을 위하여 X축에 평행한 직선으로 구성하고, 급전공진부(15)와 반사층(23) 사이에 기생패치(25)를 삽입함으로써 800㎒와 1.7㎓에서 이중으로 공진하여 셀룰러, PCS, IMT-2000 등의 광대역에서 중계기용 안테나로 사용이 가능하다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나에 대한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나는 광대역의 특성을 가짐으로써 다양한 대역에서 사용할 수 있고, 반사층에 의하여 단방향의 특성을 가짐으로써 방사 이득을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 외부의 송·수신장치와 RF(Radio Frequency) 전력을 송·수신하는 커넥터와,

   상기 커넥터와 일측 끝단이 접촉되고 전기적으로 연결되도록 도전성 금속으로 Y축 방향으로 길게 형성되어 상기 RF 전력을 급전하는 급전선과,

   상기 급전선의 타측 끝단과 연결되어 한 몸체를 이루며 상기 급전된 RF 전력을 공진시키는 원형 구조의 급전공진부와,

   상기 급전선과 급전공진부 상부에 형성되어 상기 급전공진부에서 공진된 RF 전력을 도파하는 유전체층과,

   상기 유전체층 상부에 도전성 금속으로 이루어져 접지되는 방사방지층과,

   상기 방사방지층에 상기 유전체층의 상기 급전공진부와 대응하는 부분이 노출되도록 형성되어 상기 공진된 RF 전력을 전면 및 배면의 양방향으로 방사하는 슬롯과,

   상기 급전공진부 하부에 형성되어 상기 슬롯에서 배면으로 방사되는 RF 전력을 전면으로 반사시키는 반사층이 구비됨을 특징으로 하는 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 급전공진부는,

   상기 급전선의 타측 끝단과 연결되는 접합부가 임피던스 정합을 위하여 X축에 평행한 직선으로 절단됨을 특징으로 하는 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 급전공진부와 반사층 사이에는,

   저주파 대역의 임피던스 정합 및 주파수 조정을 위한 기생패치(Parasitic Patch)가 삽입됨을 특징으로 하는 단방향성 다중 대역 슬롯 안테나.