KR20070071919A

KR20070071919A - 급전구조 및 이를 포함하는 안테나

Info

Publication number: KR20070071919A
Application number: KR1020050135775A
Authority: KR
Inventors: 홍문환; 알렉산더 골로브코프; 안드레이 코지레프; 이고르 코텔니코프; 안드레이 이바노프; 올레그 솔다텐코프; 아나톨리 페도토프; 안드레이 비쉬네베츠키; 볼로디미르 빌로디드
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-07-04
Also published as: KR101134925B1

Abstract

본 발명은 급전구조 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 급전구조는 유전체 기판; 유전체 기판의 일 면에 형성되며 소정의 제1 급전라인을 구비하고, 제1 급전라인의 일 단에서 양측으로 서로 다른 길이의 급전경로를 갖도록 분기하여 형성되는 제1 급전부; 유전체 기판의 다른 면에 형성되며 소정의 제2 급전라인을 구비하고, 제2 급전라인의 일 단에서 양측으로 서로 다른 길이의 급전경로를 갖으며 제1 급전부에 대응하는 위치에 형성된 제2 급전부을 포함한다. 이에 따라서, 별도의 외부 회로를 사용하지 않고도 입력 임피던스를 50Ω으로 만들 수 있는 효과가 있다. 또한, 급전부를 이중라인으로 형성하고 급전경로를 조절하여 각 복자소자들의 위상차를 변환함으로써 공간을 절약하여 소형화할 수 있는 효과가 있다.

안테나, 급전부, 이중, 라인, 임피던스, 변환기

Description

급전구조 및 이를 포함하는 안테나{Feeding Structure and Antenna Having it}

도 1은 종래의 쿼드리필러 헬릭스 안테나의 급전구조를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 급전구조를 나타낸 사시도.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 급전구조의 급전부를 나타낸 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 유전체 기판 210 : 제1 급전부

212 : 제1 급전라인 222 : 제2 급전라인

220 : 제2 급전부

본 발명은 급전구조 및 이를 포함하는 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기에는 변조부에서 출력되는 고주파 신호를 공중으로 송신하고, 또한 공중을 통해 전송되는 소정의 전파를 안테나를, 통해 수신하기 위한 소정의 안테나를 구비한다.

이때 일반적으로 이동통신 단말기에는, GPS(Gldobal positionig system), DAB(Digital Audio Broadcasting)등과 같이 원편파 전파를 사용하는 시스템 개발과, 그 활용 분야의 확대 및 수요의 증가에 따라, 우수한 원편파 특성과 함께 넓은 빔 폭을 가져 위성신호 수신에 용이한 쿼드리필러 헬릭스 안테나(Quadrifilar Helix Antenna)가 구비된다.

이러한, 쿼드리필러 헬릭스 안테나의 일반적인 급전(feeding)구조를 간략하게 살펴 보면 도 1과 같다.

도 1은 일반적인 쿼드리필러 헬리컬 안테나의 일반적인 급전구조를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 쿼드리필러 헬리컬 안테나는 우수한 원편파(circularly polarized wave)의 특성을 얻기 위해 4개의 급전부를 가진다.

이때, 각각의 급전부는 0°, 90°, 180°, 270°의 위상을 갖고 급전되기 때문에 인접한 급전부 사이에는 소정의 위상차가 필요하다.

이와 같이 각각의 급전부 사이의 위상차를 보완해 주기 위해서는 별도의 방향성 결합기가 필요하다. 또한 이러한 급전구조는 입력 임피던스가 일반적으로 50Ω 보다 낮기 때문에 외부회로를 구비한 변환기(transformer)가 필요하다는 문제점이 있다.

이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 입력 임피던스를 50Ω으로 만드는 데 그 목적이 있다.

둘째, 급전부를 이중라인으로 형성하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급전구조는 유전체 기판; 유전체 기판의 일 면에 형성되며 소정의 제1 급전라인을 구비하고, 제1 급전라인의 일 단에서 양측으로 서로 다른 길이의 급전경로를 갖도록 분기하여 형성되는 제1 급전부; 유전체 기판의 다른 면에 형성되며 소정의 제2 급전라인을 구비하고, 제2 급전라인의 일 단에서 양측으로 서로 다른 길이의 급전경로를 갖으며 제1 급전부에 대응하는 위치에 형성된 제2 급전부을 포함한다.

여기서 제1 급전부 및 제2 급전부는 3-dB T-junction 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 제1 급전부는 제1 급전라인의 끝 단을 중심으로 하여 분기되는 급전경로의 일측이 타측의 길이보다 긴 것을 특징으로 한다.

즉 제1 급전라인의 끝 단을 중심으로 하여 분기되는 급전경로의 일측이 타측의 길이보다 λ/4(quarter wave length) 길이가 긴 것을 특징으로 한다.

또한 제 2 급전라인의 일단에는 입력되는 전력을 상기 제1 급전부와 제2 급전부의 제1 급전라인과 제2 급전라인으로 각각 동일한 크기로 분할하는 이중라인 변환기가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이러한 제1 급전라인 및 제 2 급전라인의 일단에는 소정의 임피던스 변환기가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이때 제1 급전부는 제1 복사소자 및 제2 복사소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 제2 급전부는 제2 복사소자 및 제4 복사소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 측면에서의 본 발명의 안테나는 전술한 급전구조를 포함한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 급전구조 및 이를 포함하는 안테나를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 급전구조를 나타낸 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 급전구조의 급전부를 나타낸 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 급전구조(10)는 유전체 기판(200), 제1 급전부(210) 및 제2 급전부(220)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 유전체 기판(200)은 그 상부에 유전체층이 형성되는데 이때 유전체층을 두껍게 형성시키면 안테나는 보다 작게 설계 가능하지만, 안테나의 효율과 방사이득의 특성이 저하됨에 따라, 유전체층의 두께는 일반적으로 사용되는 것과 동일하게 형성한다.

제1 급전부(210)는 도 3a와 같이, 유전체 기판(200)의 상면에 형성되며 소정의 제1 급전라인(212)을 갖는다. 이러한 제1 급전부(210)는 소정의 3-dB T-junction 구조를 갖으며 이러한 3-dB T-junction 구조는 제1 급전라인(212)의 끝단에서 양측으로 서로 다른 길이를 갖도록 분기하여 형성된다.

제2 급전부(220)는 도 3b와 같이, 유전체 기판(200)의 하면에 형성되며 소정의 제2 급전라인(222)을 구비하며, 제1 급전부(210)에 대응하는 위치에 형성된다. 즉, 제2 급전부(220)도 제1 급전부(210)와 동일하게 소정의 3-dB T-junction 구조 를 갖으며 이러한 3-dB T-junction 구조는 제2 급전라인(222)의 끝단에서 양측으로 서로 다른 길이를 갖도록 분기하여 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 살펴 보면 다음과 같다.

유전체 기판(200)의 일 측에는 도시하지는 않았지만 그라운드패널이 연결된다. 이러한 그라운드 패널의 일부를 제거하여 제2 급전부(220)의 제2 급전라인(222)에 연결되도록 이중라인 변환기(double lines transformer, 224)를 형성함으로써 입력 임피던스를 50Ω으로 만들 수 있다.

이에 따라서, 이중라인 변환기(224)는 50Ω 마이크로스트립 라인에 전력이 인가되면 이를 제1 급전부(210)와 제2 급전부(220)의 제1 급전라인(212)과 제2 급전라인(222)으로 각각 동일한 크기로 분할하여 여기 시킨다.

이와 같이 입력된 전력이 제1 급전라인(212)과 제2 급전라인(222)으로 분할되어 여기 될 때에는 서로 동일하며 전력의 손실이 없도록 분할되어 전달되어야 한다.

따라서, 이중라인 변환기(224)는 입력된 전력신호가 제1 급전라인(212)과 제2 급전라인(222)으로 분할될 때 반사되지 않고 동일하게 전달되도록 하기 위해 임피던스를 매칭하는 역할을 함께 수행한다.

이와 같이, 이중라인 변환기(224)에 의해 제1 급전라인(212)과 제2 급전라인(222)으로 동일한 크기의 전력이 공급된 후 이는 다시 각각의 제1 급전부(210) 및 제2 급전부(220)의 3dB T-junction 구조를 통하여 분배된다.

여기서, 3dB T-junction 구조는 하나의 전력신호를 동일한 진폭을 가지는 2개의 신호로 분배하기 위한 것으로서, 이중라인 변환기(224)에 의해 각각 제1 급전라인(212)과 제2 급전라인(222)으로 분배된 전력신호를 각각의 복사소자로 분배하기 위해 사용된다.

이때 특정 길이와 임피던스를 가지는 임피던스 변환기(214, 226)를 이용하여 각각 3dB T-junction 구조의 분기 지점에서 전력신호가 반사되는 것을 방지하여 오차를 줄인다.

<제1 급전부(210)>

제1 급전라인(212)을 통해 입력된 전력은 3-dB T-junction 구조 통하여 제1 복사소자(231) 및 제2 복사소자(232)로 출력된다.

이때 전술한 임피던스 변환기(214)를 이용하여 두 개의 다른 임피던스단 사이에서 두 개의 임피던스를 완화시켜 전력신호의 손실이 없도록 하여 제1 복사소자(231)와 제2 복사소자(232)로 분배하여 출력한다.

이때, 3-dB T-junction 구조는 제1 급전라인(212)의 끝 단을 중심으로 하여 분기 되는 그 일측이 타측의 길이보다 길게 형성된다.

즉, 제1 급전라인(212)의 끝단에서 제2 복사소자(232)로의 급전경로(d₂)를 제1 복사소자(231)로의 급전경로(d₁)보다 약 λ/4(quarter wave length)정도 길게 형성하여 제1 복사소자(231)와 제2 복사소자(232) 간에 90°의 위상차를 만들어준다.

<제2 급전부(220)>

제2 급전라인(222)을 통해 입력된 전력을 전술한 제1 급전부(210)와 동일한 3-dB T-junction 구조 통하여 제3 복사소자(233) 및 제4 복사소자(234)로 출력된다.

따라서, 제4 급전라인(214)의 끝단에서 제3 복사소자(233)로의 급전경로(d₃를 제4 복사소자(234)로의 급전경로(d₄)보다 약 λ/4(quarter wave length)정도 길게 형성하여 제3 복사소자(233)와 제4 복사소자(234) 간에 90°의 위상차를 만들어준다.

이때, 제2 급전부(220)는 제1 급전부(210)에 대응되는 위치에 형성되기 때문에 제1 급전라인(212)의 끝단에서 제1 복사소자(231)로의 급전경로(d₁)는 제2 급전라인(222)의 끝단에서 제3 복사소자(233)로의 급전경로(d₃)와 동일한 길이를 갖는다.

이와 동일하게 제1 급전라인(212)의 끝단에서 제2 복사소자(232)로의 급전경로(d₂)는 제2 급전라인(222)의 끝단에서 제4 복사소자(234)로의 급전경로(d₄)와 동일한 길이를 갖도록 형성된다.

이와 같이 제1 급전부(210)와 제2 급전부(220)는 별도의 위상변환기의 필요없이, 각 복자소자로의 급전경로의 길이를 조절함으로써 90°의 위상차를 만들 수 있다.

이때, 제1 급전부(210)와 제2 급전부(220)는 유전체 기판(200)의 상측과 하측에 구비되기 때문에 상하로 형성된 제1 급전부(210)와 제3 복사소자(233)는 180°의 위상차를 갖는다. 이와 동일하게 제2 급전부(220)와 제4 복사소자(234)도 180°의 위상차를 갖는다.

이에 따라서 제1 급전부(210)와 제2 급전부(220)의 제1 내지 제4 복자소자(231, 232, 233, 234) 들이 정확한 위상차를 갖음으로써 원편파의 특성을 유지할 수 있다.

지금까지 전술한 급전구조(10)는 소정의 안테나(예를 들면, 쿼드리필러 헬릭스 안테나)에 실장되고, 이러한 안테나는 이동통신 단말기에 구비되어 위성신호를 수신할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.

따라서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 청구범위를 뒷받침하여 해석해야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별도의 외부 회로를 사용하지 않고도 입력 임피던스를 50Ω으로 만들 수 있는 효과가 있다.

둘째, 급전부를 이중라인으로 형성하고 급전경로를 조절하여 각 복자소자들의 위상차를 변환함으로써 공간을 절약하여 소형화할 수 있는 효과가 있다.

Claims

유전체 기판;

상기 유전체 기판의 일 면에 형성되며 소정의 제1 급전라인을 구비하고, 상기 제1 급전라인의 일 단에서 양측으로 서로 다른 길이의 급전경로를 갖도록 분기하여 형성되는 제1 급전부;

상기 유전체 기판의 다른 면에 형성되며 소정의 제2 급전라인을 구비하고, 상기 제2 급전라인의 일 단에서 양측으로 서로 다른 길이의 급전경로를 갖으며 상기 제1 급전부에 대응하는 위치에 형성된 제2 급전부;

을 포함하는 급전구조.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 급전부 및 제2 급전부는,

3-dB T-junction 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 급전부는 상기 제1 급전라인의 끝 단을 중심으로 하여 분기되는 급전경로의 일측이 타측의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 급전라인의 끝 단을 중심으로 하여 분기되는 급전경로의 일측이 타측의 길이보다 λ/4(quarter wave length) 길이가 긴 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 급전라인의 일단에는,

입력되는 전력을 상기 제1 급전부와 제2 급전부의 제1 급전라인과 제2 급전라인으로 각각 동일한 크기로 분할하는 이중라인 변환기가 포함되는 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 급전라인 및 제 2 급전라인의 일단에는,

소정의 임피던스 변환기가 포함되는 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 급전부는,

제1 복사소자 및 제2 복사소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 급전부는,

제2 복사소자 및 제4 복사소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전구조.
제 1 항 내지 제 8 항에 있어서,

급전구조를 포함하는 안테나.