KR20040090121A - Dual band Log-periodic dipole antennas - Google Patents
Dual band Log-periodic dipole antennasInfo
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신에 사용되는 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이중 밴드를 갖는 대수 주기 다이폴 안테나(Dual band Log-periodic dipole antennas)에 관한 것이다.The present invention relates to antennas used in mobile communications, and more particularly, to dual band log-periodic dipole antennas having a dual band.
일반적으로, 대수주기 안테나(Log-Periodic antennas)는 임피던스와 복사특성이 주파수에 대해 대수, 주기적으로 반복하는 구조적 형태를 가지는 안테나로서, 주파수 대역에 걸친 특성 변화가 크지 않기 때문에 주파수 독립 안테나로 간주된다. 대수주기 안테나는 톱니형 평면, 톱니형 쐐기, 톱니형 사다리꼴, 톱니형 사다리꼴 쐐기형, 사다리꼴 도선, 사다리꼴 쐐기 도선, 지그재그형 도선 등으로 그 형태가 꾸준히 연구 개발되었다. 1961년 Carrel에 의하여 대수주기 다이폴 배열 안테나(Log-Periodic Dipole Antennas: 이하 'LPDA'라 한다)가 해석 검토되었고, 이 후 LPDA 특성 개선을 위한 안테나 형태나 복사 소자의 변화도 꾸준히 연구되면서 구조에 따른 이득과 빔폭 특성, 그리고 설계 방법 등이 널리 알려지게 되었다.In general, log-periodic antennas are structural antennas whose impedance and radiation characteristics are logarithmically and periodically repeating with respect to frequency, and are regarded as frequency independent antennas because they do not change significantly over frequency bands. . Logarithmic antennas have been steadily researched and developed into serrated planes, serrated wedges, serrated trapezoids, serrated trapezoidal wedges, trapezoidal conductors, trapezoidal wedge conductors, and zigzag conductors. In 1961, Carrel analyzed and reviewed log-periodic dipole array antennas (LPDA). Afterwards, changes in antenna shape and radiation elements were studied to improve LPDA characteristics. Gain, beamwidth characteristics, and design methods have become widely known.
이러한 LPDA는 정점의 급전점에서 바깥으로 길이를 연속 증가시키는 평행도선 다이폴들의 직렬 급전 배열 안테나이고, 통상의 LPDA는 설계 파라미터인 대수주기 비 τ와 간격정수 σ 및 대역폭에 따라 배열되는 다이폴 소자의 길이와 간격에 의해서 안테나의 전체 길이 및 크기가 결정된다. 그리고 LPDA의 가장 큰 장점은 광대역 특성을 갖는다는 것인 데, 이러한 광대역 특성을 충분히 만족하면서도 안테나의 크기를 줄여서 설치가 용이하도록 함과 아울러 외관을 좋게 하는 것이 최근의 동향이라 할 수 있다.This LPDA is a series feed array antenna of parallel line dipoles that continuously increases in length from the feed point of the vertex, and the conventional LPDA is a length of the dipole element arranged according to the design parameters logarithmic ratio τ, spacing constant σ and bandwidth. The total length and size of the antenna is determined by the distance between and. In addition, the biggest advantage of LPDA is that it has a wideband characteristic, which satisfies the wideband characteristic while reducing the size of the antenna to facilitate installation and improving the appearance.
그런데 단일 대수주기 안테나를 사용할 경우에는 사용되지 않는 불요대역의 다이폴 소자를 포함하므로 안테나의 길이가 필요 이상으로 커지게 되어 공간을 많이 차지하게 되고, 소형화가 어려운 문제점이 있다.However, when a single logarithmic antenna is used, since the antenna includes an unused dipole element, the antenna length becomes larger than necessary, taking up a lot of space, and it is difficult to miniaturize.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 이동통신용 전체 주파수 대역(Cellular∼IMT-2000)에 걸쳐서 설계된 단일 LPDA에 비해 사용되지 않는 불요 대역의 다이폴 소자를 생략함으로써 안테나 전체 길이를 줄여 안테나의 효율을 높인 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and reduces the overall antenna length by omitting the unused dipole devices, which are not used compared to a single LPDA designed over the entire frequency band (Cellular ~ IMT-2000) for mobile communication. An object of the present invention is to provide a dual band logarithmic period dipole antenna with improved antenna efficiency.
본 발명의 다른 목적은 도파기(Director)나 반사기(Reflector) 같은 무급전 기생소자를 다이폴의 앞뒤로 적당히 배치하여 야기(YAGI)화함으로써 안테나의 이득을 높일 수 있도록 한 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a dual band logarithmic period dipole antenna which can increase the gain of the antenna by appropriately disposing parasitic elements such as a waveguide or reflector in front and rear of the dipole. It is.
도 1a는 일반적인 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)의 구조와 설계 파라미터를 도시한 도면,1A is a diagram showing the structure and design parameters of a typical single logarithmic dipole antenna (LPDA);
도 1b는 이동통신에 사용되는 일반적인 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)의 설계 주파수 특성을 도시한 도면,1B is a diagram illustrating design frequency characteristics of a general single logarithmic period dipole antenna (LPDA) used for mobile communication;
도 2a는 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 구조를 도시한 도면,2A is a diagram illustrating a structure of a dual band logarithmic dipole antenna (DLPDA) according to the present invention;
도 2b는 이동통신에 사용되는 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 설계 주파수 특성을 도시한 도면,2b is a diagram illustrating a design frequency characteristic of a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention used in mobile communication;
도 3a는 셀룰러(Cellular) 대역에서의 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)와 본 발명에 따른 이중 밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 정재파비(VSWR) 특성을 도시한 그래프,3A is a graph showing the standing wave ratio (VSWR) characteristics of a single logarithmic period dipole antenna (LPDA) and a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention in a cellular band,
도 3b는 IMT-2000 대역에서의 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)와 본 발명에 따른 이중 밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 정재파비(VSWR) 특성을 도시한 그래프,3B is a graph showing standing wave ratio (VSWR) characteristics of a single logarithmic period dipole antenna (LPDA) and a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention in the IMT-2000 band;
도 3c는 셀룰러(Cellular) 및 IMT-2000 전 대역에서의 본 발명에 따른 이중 밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 정재파비(VSWR) 특성을 도시한 그래프,3C is a graph showing the standing wave ratio (VSWR) characteristics of a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention in the cellular and IMT-2000 full bands;
도 4a는 셀룰러(Cellular) 대역에서의 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)와 이중 밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 이득 특성을 도시한 그래프,4A is a graph illustrating gain characteristics of a single logarithmic period dipole antenna (LPDA) and a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) in a cellular band,
도 4b는 IMT-2000 대역에서의 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)와 이중 밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 이득 특성을 도시한 그래프.4B is a graph showing gain characteristics of a single logarithmic period dipole antenna (LPDA) and a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) in the IMT-2000 band.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10: 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나 12: 도파기10: first band algebraic period dipole antenna 12: waveguide
14: 대수주기 다이폴 소자 20: 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나14: logarithmic period dipole element 20: second band algebraic period dipole antenna
22: 도파기 24: 대수주기 다이폴 소자22: Waveguide 24: Log Periodic Dipole Element
26: 반사기 32: 셀룰러 대역26: reflector 32: cellular band
34: PCS 대역 36: IMT2000 대역34: PCS band 36: IMT2000 band
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 안테나는, 임피던스와 복사특성이 주파수에 대해 대수 주기적으로 반복하는 구조적 형태를 가지는 대수주기 다이폴 안테나(Log-Periodic Dipole Antennas)에 있어서, 제1 주파수 대역을 위한 대수주기 다이폴 소자의 전방에 도파기가 위치하여 야기(YAGI)화된 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나와; 상기 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나와 동일 수평 중심선 상에 위치하며, 제2 주파수 대역을 위한 대수주기 다이폴 소자의 전방에 도파기가 위치하고 후방에 반사기가 위치하여 야기(YAGI)화된 제2 대역 대수주기 안테나로 이루어지고, 상기 제1 대역은 상기 제2 대역보다 높은 주파수 대역으로서, 상기 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나가 상기 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나의 전방에 위치하도록 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the antenna of the present invention is a log-periodic dipole antenna (Log-Periodic Dipole Antennas) having a structural form in which the impedance and radiation characteristics repeat logarithmically with respect to frequency, the first frequency band A first band logarithmic period dipole antenna yawned by positioning the waveguide in front of the logarithmic period dipole element; A second band algebraic periodic antenna which is located on the same horizontal centerline as the first band algebraic periodic dipole antenna and caused by a waveguide in front of the algebraic dipole for the second frequency band and a reflector at the rear The first band is a higher frequency band than the second band, and the first band logarithmic period dipole antenna is positioned in front of the second band logarithmic period dipole antenna.
또한, 상기 제1 대역은 아이엠티 이천(IMT-2000) 주파수 대역이고, 상기 제2 대역은 셀룰러 주파수 대역이며, 이 경우 상기 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나는 단일 대수주기 다이폴 안테나에 비해 상기 제1 대역과 상기 제2 대역 사이의 불요대역의 다이폴 소자를 생략함으로써 안테나의 크기를 줄여 설치를 용이하게 함과 아울러 공간효율을 높인 것을 특징으로 한다.The first band is an IMT-2000 frequency band, and the second band is a cellular frequency band. In this case, the dual band logarithmic dipole antenna is the first band compared to a single logarithmic dipole antenna. By omitting an unnecessary dipole element between the second band and the second band, the size of the antenna is reduced, thereby facilitating installation and increasing space efficiency.
또한, 상기 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나는 상기 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나와 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나 중 어느 한쪽만 선택하여 급전하도록 되어 있고, 상기 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나에 급전이 되는 경우 상기 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나의 대수주기 다이폴 소자와 도파기는 반사기의 특성을 갖고, 상기 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나에 급전이 되는 경우 상기 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나의 다이폴 소자와 도파기는 도파기의 특성을 갖도록 되어 있다.In addition, the dual-band logarithmic dipole antenna is selected to feed only one of the first band logarithmic period dipole antenna and the second band logarithmic period dipole antenna, the power is supplied to the first band logarithmic period dipole antenna The logarithmic dipole element and waveguide of the second band logarithmic dipole antenna have the characteristics of a reflector, and when the second band logarithmic dipole antenna is supplied with power, the dipole element and waveguide of the first band logarithmic dipole antenna are waveguided. It is supposed to have the characteristic of group.
그리고, 상기 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나는 상기 도파기의 영향으로 상기 제1 대역과 상기 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나의 이득이 증가하고, 복사되는 방향으로의 상호 간섭이 없어 이동통신 송수신 신호의 중계가 가능하게 구성된 것이고, 상기 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나의 반사기는 상기 안테나의 케이블 커넥터와 급전 케이블로부터 상기 안테나의 후방 또는 측방으로부터 발생되는 불요 전파를 차폐 및 접지시키는 차폐수단을 더 구비한 것이다.In addition, the dual band logarithmic dipole antenna increases the gain of the first band and the second band logarithmic dipole antenna under the influence of the waveguide and relays a mobile communication transmission / reception signal because there is no mutual interference in the direction of radiation. And the reflector of the dual band logarithmic period dipole antenna further includes shielding means for shielding and grounding unwanted radio waves generated from the rear or side of the antenna from the cable connector and the feed cable of the antenna.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 일반적인 단일 대수주기 다이폴 안테나(Single Log-Periodic Dipole Antennas)의 구조와 설계 파라미터를 도시한 도면으로서, N개의 다이폴 소자(3-1~3-8)가 대수주기비와 간격정수에 의해서 일정 간격으로 수직 배열되어 있고, 다이폴 소자(3-1~3-8)는 좌측에서 우측으로 가면서 길이가 점차 길어지도록 배열되어 있다. 정점의 급전점(1)으로부터 각 다이폴 소자(3-1~3-8)로 급전이 이루어지고, 급전신호는 평행 전송 선로(Boom: 5)를 통해 전달된다.FIG. 1A illustrates the structure and design parameters of typical single log-periodic dipole antennas, in which N dipole elements 3-1 to 3-8 have a logarithmic cycle ratio and interval constant. They are arranged vertically at regular intervals, and the dipole elements 3-1 to 3-8 are arranged so that their length gradually increases from left to right. Power is fed from the feed point 1 of the vertex to each of the dipole elements 3-1 to 3-8, and the feed signal is transmitted through the parallel transmission line Boom 5.
도 1a를 참조하면, ak는 다이폴 소자(3-1~3-8)의 반경을 나타내고, Lk는 다이폴 소자(3-1~3-8)의 길이, dk는 다이폴 소자(3-1~3-8)간의 간격, YT는 종단 어드미턴스를 나타낸다. 대수주기 특성을 갖도록 하는 구조정수에는 다이폴 소자(3-1~3-8)의 길이를 결정하는 길이정수(Scaling constant) τ와 간격을 결정하는 간격정수(Spacing constant)σ가 있으며, 이는 다음 수학식 1 및 수학식 2와 같이 정의된다.Referring to FIG. 1A, a k denotes a radius of the dipole elements 3-1 to 3-8, L k denotes a length of the dipole elements 3-1 to 3-8, and d k denotes a dipole element (3- The interval between 1 and 3-8), Y T represents the terminal admittance. Structural constants that have logarithmic cycle characteristics include a scaling constant τ that determines the length of the dipole elements 3-1 to 3-8 and a spacing constant σ that determines the spacing. It is defined as Equation 1 and Equation 2.
여기서, Rk는 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)의 정점으로부터 k번째 소자까지의 거리이고, α는 LPDA의 반개각(Half-flare angle)이다.Here, R k is the distance from the peak of the logarithmic dipole antenna LPDA to the k-th element, and α is the half-flare angle of LPDA.
도 1b는 이동통신에 사용되는 일반적인 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)의 설계 주파수 특성을 도시한 도면이다.FIG. 1B is a diagram illustrating design frequency characteristics of a general single logarithmic dipole antenna (LPDA) used for mobile communication.
도 1b를 참조하면, 이동통신에 사용되는 주파수대역은 크게 셀룰라 대역(6)과 PCS 대역(8), IMT-2000 대역(9) 등 3개의 주파수 대역으로 구분되는 데, 셀룰라 대역(6)과 IMT-2000 대역(9)만을 동시에 사용하고자 할 경우에 그 사이는 불요주파수 대역(7)이 된다. 즉, 셀룰라 대역의 경우 대략 824∼894 MHz 대역이 사용되고, PCS 대역은 대략 1750MHz~1870MHz 대역이 사용되며, IMT-2000 대역은 1885∼2200MHz 대역이 사용된다. 따라서 셀룰라와 IMT-2000 대역만을 동시에 사용하고자 할 경우에 대략 900~1800MHz 대역은 불요대역(7)이 된다. 이와 같이 사용되지 않는 불요대역의 다이폴 소자를 포함하는 단일 대수주기 다이폴 안테나는 안테나의 길이가 필요 이상으로 커지게 되므로 비경제적이라 할 수 있다.Referring to FIG. 1B, the frequency bands used for mobile communication are largely divided into three frequency bands: the cellular band 6, the PCS band 8, and the IMT-2000 band 9. In the case where only the IMT-2000 band 9 is to be used at the same time, it becomes an unnecessary frequency band 7 therebetween. That is, in the case of the cellular band, approximately 824 to 894 MHz band is used, approximately 1750 MHz to 1870 MHz band is used for the PCS band, and 1885 to 2200 MHz band is used for the IMT-2000 band. Therefore, when only the cellular and IMT-2000 bands are to be used simultaneously, approximately 900 to 1800 MHz bands become unnecessary bands (7). As described above, a single logarithmic dipole antenna including an unused dipole element, which is not used, may be uneconomical because the length of the antenna becomes larger than necessary.
따라서 본 발명의 실시예에서는 셀룰러(Cellular) 대역과 IMT-2000 대역의 2개에 해당하는 대수주기 다이폴안테나(LPDA)와 도파기(Director) 혹은 반사기(Reflector)와 같은 무급전 기생소자를 사용하여 주파수 824~894 MHz와 1885 ~ 2200 MHz에서 동작하는 이중밴드 대수주기 안테나(DLPDA)를 설계하여, Carrel의 회로망 해석법과 모멘트법(Moment Method)을 이용하여 해석하고, 해석 결과로부터 이득과 정재파비(VSWR) 등의 특성을 고찰하여 단일 LPDA의 특성과 비교 검토한다.또한, 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 해석 검정을 위하여 실제로 안테나를 제작한 후 그 특성을 측정하여 계산을 통해서 구한 안테나의 특성과 비교한다.Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, a parasitic element such as a logarithmic dipole antenna (LPDA) and a director or a reflector corresponding to two cellular bands and an IMT-2000 band is used. We design a dual band logarithmic antenna (DLPDA) that operates at frequencies 824 ~ 894 MHz and 1885 ~ 2200 MHz, and analyzes it using Carrel's network analysis method and moment method. VSWR) and the characteristics of a single LPDA are compared with the characteristics of the single LPDA. In addition, the antenna is actually fabricated for the analysis test of the dual band logarithmic dipole antenna (DLPDA) according to the present invention and then the characteristics are measured and calculated. Compare with the characteristics of the antenna obtained through
도 2a는 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA) 구조를 도시한 도면이다.2A is a diagram illustrating a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) structure according to the present invention.
본 발명의 안테나는 도 2a에 도시된 바와 같이, IMT-2000 대역을 위한 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나(10)와, 셀룰러 대역을 위한 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나(20)로 이루어지고, 제1 대역 대수주기 안테나(10)는 도파기(12)와 다이폴 소자(14)로 이루어지고, 제2 대역 대수주기 안테나(20)는 제1 대역 대수주기 안테나(10)의 후미에 동일 수평 중심선 상에 수직으로 배열된 제2 도파기(22)와 제2 다이폴 소자(24), 반사기(26)로 이루어진다. 여기서, 제2 대역 대수주기 안테나(20)는 셀룰러(Cellular) 대역(32)을 갖는 대수주기 다이폴 안테나이고, 제1 대역 대수주기 안테나(10)는 IMT-2000 대역(36)을 갖는 대수주기 다이폴 안테나이며, 제1 도파기(Director1)(12)와 제2 도파기(Director2)(22) 그리고 반사기(Reflector)(26)는 야기(YAGI)화와 관련된 무급전 기생소자이다.As shown in FIG. 2A, the antenna of the present invention includes a first band logarithmic period dipole antenna 10 for the IMT-2000 band, and a second band logarithmic period dipole antenna 20 for the cellular band. The first band logarithmic antenna 10 is composed of a waveguide 12 and a dipole element 14, and the second band logarithmic antenna 20 is located on the same horizontal center line at the rear of the first band logarithmic antenna 10. The second waveguide 22, the second dipole element 24, and the reflector 26 are arranged vertically. Here, the second band algebraic period antenna 20 is an algebraic period dipole antenna having a cellular band 32, and the first band algebraic period antenna 10 is an algebraic period dipole having an IMT-2000 band 36. The first waveguide (Director 1) 12, the second waveguide (Director 2) 22 and the reflector 26 are non-powered parasitic elements associated with yagi (YAGI).
제1 도파기(Director1)(12)는 IMT-2000 대역의 제1 다이폴 소자(14) 앞에 설치되고, 도파기 소자의 개수와 간격 및 길이를 적절히 조정하여 제1 대역 대수주기 안테나(LPDA1)(10)의 이득 특성을 개선할 수 있다. 제2 도파기(Direcotor2)(22)는 제1 다이폴 소자(14)과 제2 다이폴 소자(24) 사이에 설치하여 제1 대역 대수주기 안테나(LPDA1)(10)의 하한 주파수에서의 이득 특성과 제2 대역 대수주기안테나(LPDA2)(20)의 상한 주파수에서의 이득 특성을 개선시키며, 반사기(Reflector)(26)는 제2 대역 대수주기 안테나(LPDA2)(20)의 하한 주파수에서의 이득 특성을 개선시키는 역할을 한다.The first waveguide (Director1) 12 is installed in front of the first dipole element 14 of the IMT-2000 band, and adjusts the number, spacing, and length of the waveguide elements appropriately so that the first band logarithmic period antenna LPDA1 ( The gain characteristic of 10) can be improved. The second waveguide (Direcotor2) 22 is provided between the first dipole element 14 and the second dipole element 24 to obtain gain characteristics at the lower limit frequency of the first band logarithmic antenna LPDA1 10. The gain characteristic at the upper limit frequency of the second band logarithmic antenna (LPDA2) 20 is improved, and the reflector 26 has the gain characteristic at the lower limit frequency of the second band logarithmic antenna (LPDA2) 20. Play a role in improving
또한, 제1 대역 대수주기 안테나(LPDA1)(10)와 제2 대역 대수주기 안테나(LPDA2)(20)에 각각 급전을 함으로써 제1 대역 대수주기 안테나(LPDA1)(10)에 급전했을 때, 제2 대역 대수주기 안테나(LPDA2)(20)는 반사기(Reflector)의 역할을 하게 되고, 제2 대역 대수주기 안테나(LPDA2)(20)에 급전했을 때 제1 대역 대수주기 안테나(LPDA1)(10)는 도파기(Director)의 특성을 갖는다.In addition, when power is supplied to the first band logarithmic antenna (LPDA1) 10 and the second band logarithmic antenna (LPDA2) 20 by feeding power to the first band logarithmic antenna (LPDA1) 10, respectively, The two-band logarithmic antenna (LPDA2) 20 serves as a reflector, and when the second band logarithmic antenna (LPDA2) 20 is fed to the first band logarithmic antenna (LPDA1) 10 Has the characteristics of a waveguide (Director).
도 2b는 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 설계 주파수 특성을 도시한 도면이다.2B is a diagram illustrating design frequency characteristics of a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention.
도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나는 셀룰러(Cellular) 대역(32)과 IMT-2000 대역(36)에서 사용되고, 중간의 불요 주파수 대역의 다이폴 소자를 생략함으로써 안테나의 소형화와 효율성을 도모한 것이다. 본 발명의 실시예에서는 PCS 대역(34)을 사용주파수 대역에서 제외하였다.Referring to FIG. 2B, the dual band logarithmic period dipole antenna according to the present invention is used in the cellular band 32 and the IMT-2000 band 36, and miniaturizes the antenna by omitting a dipole element of an intermediate unnecessary frequency band. And efficiency. In the embodiment of the present invention, the PCS band 34 is excluded from the frequency band used.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)와 단일 대수주기 다이폴 안테나의 정재파비(VSWR) 특성을 도시한 그래프로서, 도 3a는 셀룰러(Cellular) 대역에서의 단일 LPDA(도 1a의 안테나)의 VSWR 특성과 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(LPDA-2)(도 2a의 안테나)의 VSWR 특성을 비교하여 도시한 도면이다.3A to 3B are graphs showing the standing wave ratio (VSWR) characteristics of a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) and a single logarithmic period dipole antenna according to the present invention, and FIG. 3A is a single LPDA in the cellular band. FIG. 1A shows a comparison of the VSWR characteristics of the antenna of FIG. 1A and the VSWR characteristics of the dual-band logarithmic period dipole antenna LPDA-2 (antenna of FIG.
도 3a를 참조하면, 횡축은 주파수(단위 MHz: 800~900)를 나타내고, 종축은정재파비(VSWR)를 나타내며, 점이 찍힌 실선 그래프는 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA1)의 정재파비 특성을 나타내고, 실선 그래프는 단일 대수주기 안테나의 정재파비(VSWR) 특성을 나타낸다.Referring to FIG. 3A, the horizontal axis represents frequency (unit MHz: 800 to 900), the vertical axis represents standing wave ratio (VSWR), and the dotted solid line graph shows the standing wave of the dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA1) according to the present invention. The ratio characteristics are shown, and the solid line graph shows the standing wave ratio (VSWR) characteristics of the single logarithmic antenna.
양 그래프를 비교해 보면, 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 VSWR 특성은 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)의 정재파비(VSWR)와 비슷한 곡선 형태를 갖으며, 본 발명에 따른 안테나의 정재파비(VSWR)가 약간 향상된 것을 알 수 있다.Comparing the two graphs, the VSWR characteristic of the dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention has a curve shape similar to the standing wave ratio (VSWR) of the single logarithm period dipole antenna (LPDA), and according to the present invention The standing wave ratio of VSWR is slightly improved.
도 3b는 IMT-2000 대역에서의 단일 대수주기 다이폴 안테나(LPDA)의 정재파비(VSWR) 특성과 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나의 VSWR 특성을 비교하여 도시한 도면이다.FIG. 3B shows a comparison of the standing wave ratio (VSWR) characteristics of a single logarithmic period dipole antenna (LPDA) in the IMT-2000 band with the VSWR characteristics of the dual band logarithmic period dipole antenna according to the present invention.
도 3b를 참조하면, 횡축은 주파수(단위 MHz: 1850~2200)를 나타내고, 종축은 정재파비(VSWR)를 나타내며, 점이 찍힌 실선 그래프는 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 정재파비(VSWR) 특성을 나타내고, 실선 그래프는 단일 대수주기 안테나의 정재파비(VSWR) 특성을 나타낸다.Referring to FIG. 3B, the horizontal axis represents frequency (unit MHz: 1850-2200), the vertical axis represents standing wave ratio (VSWR), and the dotted solid line graph shows the standing wave of the dual band logarithmic dipole antenna (DLPDA) according to the present invention. Ratio (VSWR) characteristics are shown, and a solid line graph shows the standing wave ratio (VSWR) characteristics of a single logarithmic antenna.
양 그래프를 비교해 보면, 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 VSWR 특성은 단일 LPDA의 정재파비(VSWR)와 비슷한 곡선 형태를 갖으며, 본 발명에 따른 안테나의 정재파비(VSWR)가 향상된 것을 보여주고 있다.Comparing the two graphs, the VSWR characteristic of the dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention has a curve shape similar to the standing wave ratio (VSWR) of a single LPDA, and the standing wave ratio (VSWR) of the antenna according to the present invention is It shows an improvement.
또한, 도 3c는 셀룰러(Cellular)로부터 IMT-2000 대역에 이르기까지 전 주파수 대역에서 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나(10)와 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나(20)의정재파비(VSWR) 특성을 도시한 도면이다.3C shows the first band logarithmic period dipole antenna 10 and the second band logarithm of the dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention in all frequency bands from cellular to the IMT-2000 band. The figure shows the standing wave ratio (VSWR) characteristics of the periodic dipole antenna 20. FIG.
도 3c를 참조하면, 횡축은 주파수(단위 MHz: 800~2200)를 나타내고, 종축은 정재파비(VSWR)를 나타내며, 그래프 1(g1)은 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나(10)의 정재파비(VSWR) 특성을 나타내고, 그래프 2(g2)는 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나(20)의 정재파비(VSWR) 특성을 나타낸다.Referring to FIG. 3C, the horizontal axis represents frequency (unit: 800-2200), the vertical axis represents standing wave ratio (VSWR), and graph 1 (g1) shows the standing wave ratio of the first band logarithmic period dipole antenna 10 ( VSWR), and graph 2 (g2) shows the standing wave ratio (VSWR) characteristics of the second band logarithmic period dipole antenna 20. FIG.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 안테나와 단일 대수주기 안테나의 이득(Gain)특성을 도시한 그래프이다. 도 4a는 셀룰러(Cellular) 대역에서의 단일 LPDA의 이득(Gain)과 본 발명에 의한 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 이득(Gain)을 비교하여 보여주고 있고, 도 4b는 IMT-2000 대역에서의 단일 LPDA의 이득(Gain)과 본 발명에 의한 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)의 이득(Gain)을 비교하여 보여주고 있다.4A and 4B are graphs showing gain characteristics of a dual band logarithmic antenna and a single logarithmic antenna according to the present invention. Figure 4a shows a comparison of the gain (Gain) of a single LPDA in the cellular band (Gain) and the gain (Gain) of a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention, Figure 4b is an IMT-2000 band The gain of a single LPDA at is compared with the gain of a dual band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention.
도 4a와 도 4b를 참조하면, 횡축은 주파수(단위 MHz: 800~900 혹은 1850~2200)를 나타내고, 종축은 이득(Gain: 단위 dBi)을 나타내며, 점이 찍힌 실선 그래프는 본 발명에 따른 DLPDA의 이득 특성을 나타내고, 실선 그래프는 단일 대수주기 안테나의 이득 특성을 나타낸다.4A and 4B, the horizontal axis represents frequency (unit MHz: 800 to 900 or 1850 to 2200), the vertical axis represents gain (unit: dBi), and the dotted solid line graph of the DLPDA according to the present invention. Gain characteristics are shown, and a solid line graph shows the gain characteristics of a single logarithmic antenna.
양 그래프를 비교해 보면, 공통적으로 이득곡선 전반에서 본 발명의 안테나의 이득곡선이 단일 LPDA의 이득 곡선과 비슷한 형태를 갖으며, 본 발명에 의한 안테나의 이득이 다소 향상된 것을 확인할 수 있다.Comparing the two graphs, it can be seen that the gain curve of the antenna of the present invention has a form similar to that of a single LPDA in general, and the gain of the antenna according to the present invention is somewhat improved.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나를 설명한 하나의 실시 예에 불과한 것으로써, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment describing the dual band logarithmic period dipole antenna according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the gist of the present invention as claimed in the following claims. Without departing from the scope of the present invention to those of ordinary skill in the art to the extent that various modifications can be made to the spirit of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명 따른 이중밴드 대수주기 다이폴 안테나(DLPDA)는 다이폴 소자와 무급전 기생소자를 적당히 배치한 후, 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나와 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나에 각각 급전함으로써 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나(LPDA1)에 급전했을 때는 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나(LPDA2)는 반사기(Reflector)의 역할을 하게 되고, 제2 대역 대수주기 다이폴 안테나(LPDA2)에 급전했을 경우에 제1 대역 대수주기 다이폴 안테나(LPDA1)는 도파기(Director)의 역할을 함으로서 안테나의 이득을 높이는 효과가 있다. 특히, 본 발명은 대수주기 안테나가 갖는 광대역 특성을 충분히 만족하면서도 불요 대역의 다이폴 소자를 생략함으로써 안테나의 전체 길이 및 크기를 줄여서 설치를 용이하게 함과 아울러 외관을 좋게 할 수 있는 장점이 있다.As described above, the dual-band logarithmic period dipole antenna (DLPDA) according to the present invention is properly disposed after the dipole element and the non-powered parasitic element, and then fed to the first band logarithmic period dipole antenna and the second band logarithmic period dipole antenna, respectively. Thus, when the first band logarithmic period dipole antenna LPDA1 is fed to the second band logarithmic period dipole antenna LPDA2, the second band logarithmic period dipole antenna LPDA2 serves as a reflector, The first band logarithmic period dipole antenna LPDA1 acts as a waveguide, thereby increasing the gain of the antenna. In particular, the present invention satisfies the broadband characteristics of the logarithmic antenna, while omitting an unnecessary band dipole element, thereby reducing the overall length and size of the antenna, thereby facilitating installation and improving appearance.
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