KR200371719Y1 - 휴대형 수신기용 지상파 dmb 방송 수신을 위한 비대칭소형 다이폴 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 VHF 대역의 휴대용 단말기의 멀티미디어 방송 수신을 위한 길이가 1/8파장보다 짧고 대역폭이 넓으며, 이득이 높은 비대칭 다이폴 안테나에 관한 것으로, 아날로그 TV방송, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)방송, 디지털 TV방송 등 주파수 1GHz 미만의 방송을 수신할 수 있는 안테나와 그 장치에 관한 것이다. 본 발명은 휴대폰 이나 PDA 또는 DMB수신기 등의 비교적 적은 단말기에 장착되어 안정된 수신특성을 보여주며, 차량의 경우 유리창에 고무자석을 이용하여 간단히 부착하여 사용할 수 있고, 집안이나 사무실과 같은 실내에서는 벽면 또는 유리창에 간단히 부착하여 이용함으로써 사용이 편리하고 외관이 아름다우며, 특히 VHF-high(174∼216MHz) 대역 및 470MHz이상의 UHF 전체 대역에서 성능이 우수한 것을 특징으로 한다.

Description

휴대형 수신기용 지상파 DMB 방송 수신을 위한 비대칭 소형 다이폴 안테나{A asymmetric small dipole antenna of handheld receiver for the reception of terrestrial digital multimedia broadcasting}

본 발명은 휴대폰이나 PDA 또는 기타 휴대용 수신기을 이용하여 지상파 방송 특히 174∼216MHz대의 VHF_H대역의 DMB 방송을 수신하기 위한 소형 비대칭 다이폴 안테나에 관한 것이다. 기존에는 단말기의 외부 표면에 1/4 파장의 모노폴 안테나나 1/2파장의 다이폴 안테나를 크게 세워서 사용하거나, 이어폰자체의 도전선을 이용하는 방법 등이 주류를 이루었다.

이러한 VHF_H대역의 방송신호를 수신하기 위한 기존의 안테나 중 정상크기의 모노폴 안테나나 다이폴 안테나는 단말기 크기에 비해 너무 커서 거부감을 주며, 대역폭도 넓지 못해 최적의 수신 상태를 유지하기 위해서는 계속 길이를 조정해야하는 불편함이 있어 사실상 휴대폰 이나 PDA등의 소형 단말기에서 사용기에는 적합하지 못하다.

그리고 이어폰 줄을 안테나로 사용하는 경우는 주로 FM방송의 수신에 활용되고 있으나, 형태와 유효길이 등의 값이 예측 불가능하므로 임피던스의 변화가 커서 성능의 변동이 크고 넓은 대역에서 좋은 특성을 갖도록 설계 및 제작할 수 가 없다.

본 발명의 안테나는 기존의 다이폴 안테나에 비하여,

첫째로 전체 안테나의 길이가 기존 다이폴이 1/2파장(주파수 200MHz의 경우 75cm)인 반면 본 안테나의 길이는 1/8파장(주파수 200MHz의 경우 19cm)으로 매우 전체길이가 짧아 현재 사용하는 휴대폰과 돌출된 길이가 같아 거부감이 없어며,

둘째로 신호프로브(Probe)는 1/12파장 길이(약 12cm)로 하고 접지(Ground) 프로브는 1/24파장(6cm)로 하며, 여기에 임피던스 정합을 위한 회로를 부가하여 전체 길이가 19cm정도가 되도록 하는 비 대칭 소형 다이폴 안테나가 되도록 하며,

셋째로 신호프로브 단과 접지프로브 단을 1:1 발룬을 사용하여 안테나 뒷단의 전자회로나 접지로 부터의 잡음이나 간섭등의 영향을 받지 않도록 차단하였으며,

넷째로 광대역 정합을 위하여 발룬을 중심으로 PI형으로 4소자를 사용하여 복합 정합방식을 사용하였다.

본 발명의 목적은 휴대형 소형 지상파 TV나 DMB수신기에 사용할 수 있는 크기가 적고, 넓은 대역폭을 가지며, 이득이 크기에 비해 높으며, 비 사용시에는 돌출부가 기존 휴대폰과 같이 되도록 하는 텔레비전 방송이나 DMB 수신용 안테나를 구현하는데 있다.

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도 1은 본 발명의 안테나 시스템 구성도

도 2는 안테나 시스템 세부 구성 내역도

도 3은 본 발명 안테나의 대표적인 VSWR 특성

도 4는 본 발명 안테나의 대표적인 반사손실 특성

도 5는 본 발명 안테나의 대표적인 임피던스 정합 특성

도 6은 본 발명 안테나의 대표적인 기구적 구조도

1 : 신호프로브 2 : 접지프로브

3 : 임피던스 준 정합 부 4 : 광대역 정밀 임피던스 정합부

5 : 수신기 튜너

① : 신호프로브(도전성 봉)

② : 신호프로브 캡(도전성 캡)

③ : 신호프로브 지지봉(도전성 튜브)

④ : 신호프로브 삽입튜브(PVC)

⑤ : 접지프로브(도전성 스트립)

⑥ : 신호프로브 밑받침(도전성 금속봉)

[표의 간단한 설명]

표 1은 본 발명 안테나의 대표적인 소자값 들

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다이폴 구조의 소형 비대칭 신호프로브(1) 및 접지프로브(2) 와,

이 프로브를 정상 길이의 다이폴 길이에 비해 줄임으로 인한 임피던스 차이를 75Ω 임피던스에 정합하기 위한 코일(L1) 및 저주파 차단용 콘덴서(C1)를 포함한 준 정합부와,

안테나 프로브 및 준 정합회로를 이후의 전자회로나 케이블로부터 잡음이나 간섭을 차단하기 위한 발룬과 이를 중심으로 한 광대역 정합을 위한 PI형 정합회로(4)을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 VHF_H대에서 TV 및 DMB 방송을 원활히 수신하기 위하여 VHF_H대(174MHz∼216MHz)의 중심인 200MHz를 기준으로 정상 다이폴프로브의 길이가 반파장으로 75cm가 되나 이는 너무 길어서 휴대용 수신기에 부착하기에 적당하지 않고, 보기에도 길어서 거부감을 주므로 이를 1/4(25%)로 줄여서 길이를 19cm내외로 하고 신호프로브만 단말기 외부로 돌출되게 하여 그 크기를 현재 휴대폰의 안테나 길이와 같은 12cm 내외로 하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 프로브 길이를 줄임으로 해서 발생하는 임피던스의 변화는 코일(10)을 신호프로브(1)에 직렬로 연결하여 리액턴스 성분을 감소시키고, 75Ω임피던스에 최대한 광대역으로 정합되도록 하고, [도 2] 와 같이 신호프로브단과 접지프로브 단을 1:1 발룬을 사용하여 안테나 뒷단의 전자회로나 접지로 부터의 잡음이나 간섭등의 영향을 받지 않도록 차단하고, 대역폭을 좀더 넓게 하고, 정밀하게 임피던스를 정합하기 위하여 발룬을 중심으로 PI형으로 인덕터와 커패시터를 추가로 구성하는 것을 특징으로 한다.

신호프로브에 직렬로 연결되는 인덕터의 값은 정합 주파수가 원하는 중심주파수가 되도록 결정하며, PI형 정합회로의 소자 값들은 대역폭을 넓게하고 정합 상태를 보다 정교하게 되도록 회로망 분석기로 측정하여가며 결정하면 된다.

본 발명에서는 [도 2] 와 같이 신호프로브의 길이를 12cm로하고, 접지프로브의 길이를 6cm로 하였을 경우 대표적인 각 요소값 들은 [표 1] 과 같고, 이 경우 정합된 VSWR은 [도 3] 과 같고, 이 경우 반사손실은 [도 4] 와 같다. 그리고 주파수에 따른 임피던스의 변화는 [도 5] 와 같다. 여기서 [표 1] 의 대표 값들은 설계를 돕기 위한 대표적인 값들이나 이들은 조합에 따라서 달라질 수 있으므로 본 발명의 범주를 제한하지는 않는다. [도 5] 에서 임피던스는 매우 안정되고 정밀하게 정합되어 있음을 알 수 있다.

그리고 [도 6-b] 와 같이 신호프로브를 최대로 길게 하였을 때 최고의 성능이 나오고, 신호프로브를 접지 프로브와 평행하게 삽입하였을 경우 [도 6-c] 와 같이 단말기 표면 위로 불과 2cm내외 돌출하게 하여 휴대전화기의 비 사용시와 동일하게 하였음을 특징으로 한다. [도 6] 의 안테나 구조에 따른 크기의 수치는 설계를 위한 대표적인 값들을 나타낸 것으로 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다. 여기서 단위는 mm이다.

여기서 프로브의 길이를 약간씩 변화시키거나, 인덕터나 커패시터 값의 증감이나 형태는 약간 씩 다르게 할 수 있지만, 이 발명과 근본적 사상이 같다면 본 발명의 범위를 벗어나는 것은 아니다.

상기와 같이 본 발명은 기존의 휴대폰과 같은 크기와 형태로 휴대폰이나 PDA 또는 휴대용 DMB 수신기을 이용하여 지상파 DMB 및 UHF 텔레비젼방송을 편리하게 수신할 수 있게 하여주고, 필요에 따라서는 수신기내에 내장할 수 있는 매우 작고 성능이 우수한 제품이다. 또한 차량용 수신기에 사용할 경우 크기가 작아 거부감 없이 유리창에 쉽게 부착 하여 사용할 수 있을 뿐 아니라, 안테나 프로브들을 적절히 평면형 스트립 구조로하여 미려한 디자인으로 처리하면 실내용 장식 같은 느낌을 주게 할 수 있다.

Claims (5)

1. 안테나의 신호프로브를 1/8파장 이하(1/12파장이 적절함)로 하고 접지프로브를 1/12이하(1/24파장이 적절함)로 하여 비 대칭 다이폴 구조가 되게 하고, 인턱터를 신호프로브에 직렬로 연결하여 공진주파수가 200MHz 주위가 되도록 준 정합을 하고, 이 준 정합단에 연속하여 발룬을 연결하고, 이 발룬의 4단자에 PI형 구조로 L,C소자를 이용하여 최종 임피던스정합을 구현하는 것을 특징으로 하는 DMB방송 수신 비대칭 소형 다이폴 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   안테나의 신호프로브를 1/8파장 이하(1/12파장이 적절함)로 하고 접지프로브를 1/12이하(1/24파장이 적절함)로 하여 비 대칭 다이폴 구조가 되게 하고, 신호프로브에 인턱터를 직렬로 연결하여 공진주파수가 200MHz 주위가 되도록 준 정합부를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 DMB수신기용 비대칭 소형 다이폴 안테나
3. 제 1 항에 있어서,

   이 준 정합부에 이어서 발룬을 연결하고, 이 발룬의 4단자에 [도 2] 와같이 PI형 구조로 L,C소자를 이용하여 최종 임피던스정합을 구현하는 것을 특징으로 하는 DMB방송 수신 비대칭 소형 다이폴 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   안테나의 신호프로브를 잡아주는 적은 금속 튜브 지지대를 두어 최대한 길게하였을 때 지지대를 포함하여 신호프로브 길이가 되도록 하고, 신호프로브를 최소가 되도록 지지대를 통하여 삽입하였을 경우 지지대만 단말기 외부로 돌출할 수 있도록 하는 구조가 되도록 한 DMB방송 수신 비대칭 소형 다이폴 안테나.
5. 제 4 항에 있어서,

   [도 6] 의(d)에서와 같이 안테나를 최대한 길게 하였을 때 지지대 바로 위에서 신호프로브가 절곡되도록 힌지를 삽입하여 안테나를 수평 방향까지 굽혀서 돌릴 수 있도록 하는 DMB방송 수신 비대칭 소형 다이폴 안테나.