KR20080019942A - Helical antenna operating low frequency band having a open stub - Google Patents

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KR20080019942A
KR20080019942A KR1020060082505A KR20060082505A KR20080019942A KR 20080019942 A KR20080019942 A KR 20080019942A KR 1020060082505 A KR1020060082505 A KR 1020060082505A KR 20060082505 A KR20060082505 A KR 20060082505A KR 20080019942 A KR20080019942 A KR 20080019942A
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Abstract

A helical antenna of a low frequency band having an open stub is provided to increase input resistance and reduce input reactance, thereby improving the efficiency of the antenna and increasing a frequency bandwidth. A helical antenna of a low frequency band includes a radiator(10) and an open stub(20). The radiator is constituted of a first helical body(10a) and a second helical body(10b). The first and second helical bodies are parallel to each other at a predetermined interval. The first and second helical bodies have the same rotation direction. A feed point(25) is formed on an end of the second helical body. The feed point provides a current to the first and second helical bodies. The open stub is joined to the first helical body between the helical bodies. The open stub extends in a length direction of the first helical body in a bar shape. The open stub is spaced from and parallel to a ground(5). An external surface of the open stub is coated by a dielectric material.

Description

오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나{HELICAL ANTENNA OPERATING LOW FREQUENCY BAND HAVING A OPEN STUB}HELICAL ANTENNA OPERATING LOW FREQUENCY BAND HAVING A OPEN STUB}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나의 사시도,1 is a perspective view of a low frequency band helical antenna having an open stub according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 헬리컬 안테나의 안테나 모드에서의 등가회로도, 2 is an equivalent circuit diagram in an antenna mode of the helical antenna of FIG. 1;

도 3은 도 1의 헬리컬 안테나의 트랜스미션 모드에서의 등가회로도, 3 is an equivalent circuit diagram in a transmission mode of the helical antenna of FIG. 1;

도 4는 도 1의 헬리컬 안테나의 등가회로도, 4 is an equivalent circuit diagram of the helical antenna of FIG. 1;

도 5는 도 1의 헬리컬 안테나와 종래의 모노폴 안테나의 S21 특성을 나타낸 그래프, 5 is a graph showing S21 characteristics of the helical antenna and the conventional monopole antenna of FIG.

도 6은 도 1의 헬리컬 안테나의 다른 실시예에 따른 사시도,6 is a perspective view according to another embodiment of the helical antenna of FIG. 1;

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬리컬 안테나의 사시도,7 is a perspective view of a helical antenna according to another embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헬리컬 안테나의 사시도이다. 8 is a perspective view of a helical antenna according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

5 : 그라운드 10, 110, 210 : 방사체  5: ground 10, 110, 210: radiator

10a : 제1나선체 10b : 제2나선체 10a: first spiral body 10b: second spiral body

20, 120, 220 : 오픈 스텁 25, 125, 225 : 급전점20, 120, 220: Open stub 25, 125, 225: Feed point

30, 130 : 매칭회로 110a : 제1방사부30, 130: matching circuit 110a: first radiation unit

110b : 제2방사부 210a : 윕부110b: second radiation portion 210a: whip portion

210b : 나선부210b: spiral

본 발명은 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 저주파대역에서 동작하며 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 소형화에 따라 입력 저항이 낮아지고 입력 리액턴스가 커지는 것을 방지할 수 있는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a low-frequency helical antenna having an open stub, and more particularly, to open-stub that can operate in the low frequency band and can be miniaturized, and can prevent the input resistance from decreasing and the input reactance from increasing according to the miniaturization. It relates to a low frequency helical antenna having a.

최근 이동통신 기술의 발달로 인해, 가정이나 회사 등 한정된 장소에서만 사용할 수 있었던 다양한 서비스들이 무선 단말기를 통해 제공되고 있다. Recently, due to the development of mobile communication technology, various services that can be used only in limited places such as homes or companies are provided through wireless terminals.

이러한 서비스 중, 최근 각광받고 있는 것이 VHF 대역의 방송신호를 수신하여 서비스하는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)나 DVB-H(Digital Video Broadcasting--Handhelds)이다. Among these services, the most popular is the Digital Multimedia Broadcasting (DMB) or the Digital Video Broadcasting (Handhelds) (DVB-H), which receive and service broadcast signals in the VHF band.

DMB 서비스나 DVB-H 서비스는 통신과 방송이 결합된 새로운 개념의 이동식 멀티미디어 방송서비스로서, 저주파 대역의 방송을 무선단말기를 통해 시청할 수 있다. DMB service or DVB-H service is a mobile multimedia broadcasting service of a new concept combining communication and broadcasting, and it is possible to watch low frequency broadcasting through a wireless terminal.

DMB 서비스의 경우, DMB 기능을 갖는 DMB 전용 단말기, 노트북, 휴대폰용 단말기, 차량용 단말기, PDA, PMP 등 이동성을 갖는 무선 단말기를 통해 제공되며, 위성 DMB 서비스와 지상파 DMB 서비스로 분류된다. 한국의 지상파 DMB 서비스의 경우, 174 ~ 216MHz의 주파수 대역을 사용하고, 위성 DMB 서비스의 경우에는 지상파 DMB 보다 고 주파수 대역인 S-band 2.630 ~ 2.655 GHz 대역을 사용한다. The DMB service is provided through a mobile terminal having mobility such as a DMB dedicated terminal having a DMB function, a laptop, a mobile terminal, a vehicle terminal, a PDA, a PMP, and classified into a satellite DMB service and a terrestrial DMB service. In Korea, the terrestrial DMB service uses the frequency band of 174 to 216 MHz, and the satellite DMB service uses the S-band 2.630 to 2.655 GHz band, which is higher than the terrestrial DMB.

한편, 일반적으로 안테나의 길이는, 다이폴 안테나인 경우에는 λ/2, 모노폴 안테나인 경우에는 λ/4 의 길이로 형성하므로, 주파수 대역이 높을수록 안테나의 길이가 짧아지는 반면, 주파수 대역이 낮을수록 안테나의 길이가 길어진다. 즉, 지상파 DMB 서비스는 일반 방송 대역인 VHF 대역을 사용하기 때문에 위성 DMB를 사용할 때보다 안테나의 길이가 길어야 할 뿐만 아니라, 이론상 TV안테나와 동일한 크기가 필요하다. 따라서 약 30㎝ 이상의 길이를 갖는 안테나가 필요하며, 출력이 높다면 더 짧은 길이로 구성할 수도 있다. On the other hand, in general, the length of the antenna is λ / 2 in the case of a dipole antenna and λ / 4 in the case of a monopole antenna, so that the higher the frequency band, the shorter the antenna length, while the lower the frequency band, The length of the antenna becomes longer. That is, since the terrestrial DMB service uses the VHF band, which is a general broadcasting band, not only the antenna length should be longer than that of the satellite DMB, but also the theoretical size is the same as that of a TV antenna. Therefore, an antenna having a length of about 30 cm or more is required, and a shorter length may be configured if the output is high.

그러나, 지상파 DMB의 경우, 그 출력이 1~2KW 정도로 매우 작으며, 이렇게 출력이 작은 이유는 터부채널인 8, 10, 12번대의 채널을 사용하기 때문이다. 8번 채널의 경우, 앞뒤로 7번 채널과 9번 채널이 있어서 출력을 높일 경우 양 채널에 혼신을 가져오기 때문에 출력을 높이기가 힘들다. 하지만 간편한 휴대와 이동을 그 특징으로 하는 무선 단말기에 설치되는 안테나인 만큼 길이가 길수록 사용이 불편해진다.However, in the case of terrestrial DMB, its output is very small, about 1 ~ 2KW, and the reason for this small output is because it uses tabs 8, 10, and 12 channels. In case of channel 8, there are channel 7 and 9 back and forth, so if you increase the output, it is difficult to increase the output because it brings interference to both channels. However, as the antenna is installed in the wireless terminal, which is characterized by easy portability and movement, the longer the length becomes, the more inconvenient to use.

이에 따라, 최근 안테나 개발업체들은 수신감도를 유지하면서 지상파 DMB 전용 안테나의 길이를 줄이는 것을 최대의 과제로 안고 있다. 지상파 DMB용 안테나의 길이는 최근까지 15㎝ 이하로는 성능구현이 불가능한 것으로 알려져있다. Accordingly, antenna developers have recently faced the biggest challenge of reducing the length of terrestrial DMB-only antennas while maintaining reception sensitivity. The length of the terrestrial DMB antenna is known to be impossible to realize performance until recently 15cm or less.

한편, DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handhelds)는 유럽 지역에서 개발되어 주로 사용되는 디지털 TV 방송 규격인 DVB-T(Digital Video Broadcasting- Terrestrial)를 기반으로 한 서비스로서, 휴대폰이나 휴대용 영상 기기 등의 저 전력, 그리고 이동성, 휴대성 등을 고려하여 마련된 DVB의 한 종류이다. 이러한 DVB-H도 상대적으로 낮은 주파수 대역을 사용하는 만큼, 지상파 DMB용 안테나와 동일한 문제점을 가질 수 있다. Meanwhile, DVB-H (Digital Video Broadcasting-Handhelds) is a service based on DVB-T (Digital Video Broadcasting- Terrestrial), a digital TV broadcasting standard developed and used mainly in Europe. It is a kind of DVB prepared in consideration of low power, mobility and portability. Since DVB-H also uses a relatively low frequency band, it may have the same problem as an antenna for terrestrial DMB.

이에 따라, 지상파 DMB 서비스나 DVB-H 서비스 등에서 주로 사용되는 저주파 대역의 신호를 수신하기 위해, 소형의 안테나를 개발할 필요가 있다. Accordingly, it is necessary to develop a small antenna in order to receive signals in the low frequency band mainly used in terrestrial DMB service, DVB-H service and the like.

한편, 소형의 안테나는 입력 저항이 낮아 안테나 효율이 저하되고, 입력 리액턴스는 매우 커서 안테나의 대역폭이 좁다는 단점이 있다. On the other hand, a small antenna has a disadvantage in that the input resistance is low and the antenna efficiency is lowered, and the input reactance is so large that the bandwidth of the antenna is narrow.

따라서, 본 발명의 목적은, 저주파대역에서 동작가능하며 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 소형화에 따라 입력 저항이 낮아지고 입력 리액턴스가 커지는 것을 방지할 수 있도록 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a low frequency band helical antenna having an open stub that can operate in a low frequency band and can be miniaturized, and can prevent the input resistance from decreasing and the input reactance from increasing due to the miniaturization. .

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 적어도 일부 영역이 나선으로 꼬여 형성되며; 일단에 그라운드에 평행하게 형성된 오픈 스텁을 갖는 방사체를 포함하는 것을 특징으로 한다. The configuration of the present invention for achieving this object, at least a portion of the area is formed twisted in a spiral; It characterized in that it comprises a radiator having an open stub at one end formed parallel to the ground.

상기 방사체는, 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한 쌍의 나선체로 형성될 수 있다. The radiator may be formed as a pair of spirals arranged in parallel with a predetermined distance from each other.

일측 나선체의 일단에는 상기 오프 스텁이 형성되고, 타측 나선체의 일단에 는 급전점이 형성되며; 상기 일측 나선체와 타측 나선체의 타단이 상호 연결될 수 있다. The off stub is formed at one end of one side of the spiral body, and a feed point is formed at one end of the other side of the spiral body; The other end of the spiral body and the other side of the spiral body may be connected to each other.

상기 각 나선체는 회전방향이 동일한 것이 바람직하다. It is preferable that each said spiral body has the same rotation direction.

상기 방사체는, 나선형상으로 형성된 제1방사부와, 상기 제1방사부와 평행하게 형성된 바아형상의 제2방사부를 포함할 수 있다. The radiator may include a first radiating part formed in a spiral shape and a bar-shaped second radiating part formed in parallel with the first radiating part.

상기 제1방사부와 제2방사부 중 일측에는 급전점이 형성되고, 상기 제1방사부와 제2방사부 중 타측에는 상기 오픈 스텁이 형성되며; 상기 제1방사부와 제2방사부의 상기 급전점과 오픈 스텁에 대항되는 타단은 상호 연결되어 있을 수 있다. A feed point is formed at one side of the first and second radiating parts, and an open stub is formed at another side of the first and second radiating parts; The feed point and the other end of the first radiating portion and the second radiating portion opposed to the open stub may be connected to each other.

상호 소정 간격을 두고 배치된 한 쌍의 나선부와, 상기 각 나산부의 단부로부터 연장되어 상호 평행하게 배치되는 막대상의 한 쌍의 윕부를 포함할 수 있다. It may include a pair of helixes arranged at a predetermined distance from each other, and a pair of swept portions on a rod extending from the ends of the respective threaded portions and arranged in parallel with each other.

상기 각 윕부의 자유단부는 상호 연결되며, 상기 나선부 중 일측에는 상기 오픈 스텁이 형성되고, 상기 나선부 중 타측에는 급전점이 형성될 수 있다. The free ends of the respective whip portions may be connected to each other, one side of the spiral portion may be formed with the open stub, and the other side of the spiral portion may have a feed point.

상기 오픈 스텁은 상기 방사체 길이방향의 가로로 소정 길이 연장된 바아 형태로 형성될 수 있다. The open stub may be formed in a bar shape extending a predetermined length in the horizontal direction of the radiator.

상기 오픈 스텁은 상기 그라운드와 소정 간격을 두고 배치된 것이 바람직하다. The open stub is preferably arranged at a predetermined distance from the ground.

상기 오픈 스텁의 외표면에는 유전물질이 도포되어 있을 수 있다. A dielectric material may be coated on the outer surface of the open stub.

상기 방사체의 일측에 장착되어 주파수밴드를 이동시키는 매칭회로를 더 포함할 수 있다. It may further include a matching circuit mounted on one side of the radiator to move the frequency band.

상기 나선은 나선평면이 원형, 타원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나로 형성 될 수 있다. The helix may have a spiral plane formed of any one of a circle, an oval, a rectangle, and a polygon.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나의 사시도이다. 1 is a perspective view of a low frequency band helical antenna having an open stub according to an embodiment of the present invention.

본 실시예의 헬리컬 안테나는, 나선형상의 방사체(10)와, 방사체(10)의 일측에 결합된 오픈 스텁(Open Stub)(20)을 포함한다. The helical antenna of this embodiment includes a spiral radiator 10 and an open stub 20 coupled to one side of the radiator 10.

방사체(10)는, 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 제1 및 제2나선체(10a,10b)로 형성된다. 제1 및 제2나선체(10a,10b)는 회전방향은 동일하나, 제1 및 제2나선체(10a,10b)의 시작점이 180도 차이가 남에 따라, 제1나선체(10a)와 제2나선체(10b)는 나선의 지름만큼 간격을 두고 이격되어 있다. 이러한 제1나선체(10a)와 제2나선체(10b)의 외부를 향한 상측 단부는 상호 연결되어 있다. The radiator 10 is formed of the first and second spiral bodies 10a and 10b arranged in parallel with a predetermined distance from each other. The first and second helixes 10a and 10b have the same rotation direction, but as the starting points of the first and second helixes 10a and 10b are different from each other by 180 degrees, the first and second helixes 10a and 10a are different from each other. The second spiral bodies 10b are spaced apart by the diameter of the spiral. The upper ends of the first spiral body 10a and the second spiral body 10b facing outward are connected to each other.

제2나선체(10b)의 단부에는 급전점(25)이 형성되어 제1 및 제2나선체(10a,10b)로 전류를 제공한다. A feed point 25 is formed at an end of the second spiral body 10b to provide current to the first and second spiral bodies 10a and 10b.

오픈 스텁(20)은 한 쌍의 나선체 중 제1나선체(10a)에 결합되며, 제1나선체(10a) 길이방향의 가로로 소정 길이 연장된 바아 형태로 형성된다. 오픈 스텁(20)은, 그라운드(5)와 소정 간격만큼 이격되어 평행하게 형성되며, 오픈 스텁(20)의 외표면에는 유전물질이 도포되어 있다. The open stub 20 is coupled to the first helix 10a of the pair of helixes, and is formed in a bar shape extending a predetermined length horizontally in the longitudinal direction of the first helix 10a. The open stub 20 is spaced apart from the ground 5 by a predetermined distance in parallel, and a dielectric material is coated on the outer surface of the open stub 20.

한편, 종래에는 동일한 길이의 모노폴 안테나를 나선으로 꼬아서 헬리컬 안테나로 제작할 경우, 나선 간의 커플링 등에 의해 입력 리액턴스가 증가되고, 입력 저항이 감소됨에 따라, 동일한 길이의 모노폴 안테나보다 헬리컬 안테나의 효율이 작았다. 따라서, 헬리컬 안테나로 제작할 경우, 모노폴 안테나보다 헬리컬 안테나의 길이를 길게 설계해야 했다. 그러나, 본 헬리컬 안테나의 경우, 오픈 스텁(20)의 길이에 따라, 그리고 오픈 스텁(20)과 그라운드(5)와의 거리에 따라 입력 리액턴스가 변화하기 때문에 입력 리액턴스를 감소시키도록 설계할 수 있다. 그리고 오픈 스텁(20)에 도포된 유전물질은 입력 저항을 증가시킨다. 따라서, 헬리컬 안테나의 제작시 모노폴 안테나의 길이보다 길게 설계할 필요가 없으며, 종래보다 헬리컬 안테나의 높이가 작아지므로, 안테나를 소형화할 수 있게 된다. Meanwhile, when a monopole antenna of the same length is twisted in a spiral and manufactured as a helical antenna, the input reactance is increased by coupling between the spirals, and as the input resistance is decreased, the efficiency of the helical antenna is higher than that of the monopole antenna of the same length. Was small. Therefore, when manufacturing the helical antenna, the length of the helical antenna had to be designed longer than the monopole antenna. However, the present helical antenna can be designed to reduce the input reactance because the input reactance changes depending on the length of the open stub 20 and the distance between the open stub 20 and the ground 5. The dielectric material applied to the open stub 20 increases the input resistance. Therefore, it is not necessary to design longer than the length of the monopole antenna at the time of manufacturing the helical antenna, the height of the helical antenna is smaller than the conventional, it is possible to miniaturize the antenna.

이러한 헬리컬 안테나는, 한 쌍의 나선체(10a,10b)와, 오픈 스텁(20)에 의해 그 길이가 줄어들어 약 8cm의 크기로 제작할 수 있다. Such a helical antenna is shortened by a pair of spiral bodies 10a and 10b and an open stub 20, and can be manufactured to a size of about 8 cm.

한편, 도 1에서는 제1 및 제2나선체(10a,10b)의 단면이 원형인 경우를 도시하였으나, 나선체의 단면을 사각형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 형성할 수도 있음은 물론이다. Meanwhile, in FIG. 1, the cross-sections of the first and second spiral bodies 10a and 10b are circular, but the cross-sections of the spiral bodies may be formed in various shapes such as squares, ellipses, and polygons.

이러한 헬리컬 안테나는, 방사가 일어나는 안테나 모드(Unbalanced Mode)와, 방사가 일어나지 아니하는 트랜스미션 모드(Balanced Mode)의 합으로 해석할 수 있다. Such a helical antenna may be interpreted as a sum of an unbalanced mode in which radiation occurs and a transmission mode in which radiation does not occur.

안테나 모드인 경우, 도 1에 IU와 VIU로 표시된 것과 같이, 각 나선체를 따라 동일한 방향으로 전류가 흘러 전자파가 방사된다. 이 때, IU는 안테나 모드에서 급전점(25)에 연결된 제2나선체(10b)를 따라 흐르는 전류로서, IU는 급전점(25)으로부터 공급되어 흐르게 된다. 반면, VIU는 오픈 스텁(20)에 연결된 제1나선체(10a) 를 따라 흐르는 전류로서, IU에 의해 유도된 전류이다. 여기서, V는 전류 진폭율을 나타낸다. In the antenna mode, as indicated by I U and VI U in FIG. 1, current flows in the same direction along each spiral to emit electromagnetic waves. At this time, I U is a current flowing along the second spiral body 10b connected to the feed point 25 in the antenna mode, and I U is supplied and flows from the feed point 25. In contrast, VI U is a current flowing along the first spiral body 10a connected to the open stub 20 and is a current induced by I U. Where V represents the current amplitude ratio.

이러한 안테나 모드에서는, 오픈 스텁(20)에 흐르는 전류에 대해 반대방향으로 흐르는 그라운드(5)의 영상전류에 의해 오픈 스텁(20)에 흐르는 전류는 방사되지 못한다. 즉, 안테나 모드에서는 오픈 스텁(20)의 역할을 무시할 수 있다. 이에 따라, 안테나 모드에서는, 도 2에 도시된 바와 같은 등가회로를 형성하게 되며, 이 때, 안테나 모드에서의 로드 임피던스(Zin_u)는 Zin_u = n2Zu 이 된다. 여기서, n은 나선횟수를 나타내며, 안테나의 로드 임피던스(Zin_u)는 나선체가 꼬여있는 횟수의 제곱만큼 증가된다. In this antenna mode, the current flowing in the open stub 20 is not radiated by the image current of the ground 5 flowing in the opposite direction to the current flowing in the open stub 20. That is, the role of the open stub 20 can be ignored in the antenna mode. Accordingly, in the antenna mode, an equivalent circuit as shown in FIG. 2 is formed, wherein the load impedance Z in_u in the antenna mode is Z in_u = n 2 Z u . Here, n represents the number of spirals, and the load impedance Z in_u of the antenna is increased by the square of the number of twists of the spirals.

트랜스미션 모드인 경우, 도 1에 표시된 바와 같이, 양 나선체에 역방향으로 동일한 전류 Ib가 흐르고, Ib는 급전점(25)으로부터 공급되어 양 나선체를 따라 흘러 오픈 스텁(20)까지 도달한다. 이 때, 오픈 스텁(20)에서는 그라운드(5)와의 사이에서 커패시턴스가 발생한다. 즉, 오픈 스텁(20)이 커패시터로 동작하게 된다. In the transmission mode, as shown in FIG. 1, the same current I b flows in both spirals in the reverse direction, and I b is supplied from the feed point 25 and flows along both helices to reach the open stub 20. . At this time, in the open stub 20, capacitance is generated between the ground 5 and the ground 5. That is, the open stub 20 operates as a capacitor.

이에 따라, 도 3에 도시된 트랜스미션 모드에서의 등가회로에는 커패시터(C)와 저항(R)이 직렬 연결되어 있다. 여기서, 저항(R)은 오픈 스텁(20)의 표면에 도포한 유전 물질에 의해 발생되는 손실을 나타낸다. 이러한 트랜스미션 모드에서의 임피던스(Zin_b)은

Figure 112006062489795-PAT00001
이 된다. Accordingly, the capacitor C and the resistor R are connected in series to the equivalent circuit in the transmission mode shown in FIG. 3. Here, the resistance R represents the loss caused by the dielectric material applied to the surface of the open stub 20. The impedance Z in_b in this transmission mode is
Figure 112006062489795-PAT00001
Becomes

도 4는 안테나 모드와 트랜스미션 모드를 합하여 나타낸 안테나의 전체 등가회로이다. 4 is an overall equivalent circuit of an antenna in which an antenna mode and a transmission mode are added together.

도시된 바와 같이, 안테나 모드의 입력 임피던스(Zin_u)와, 트랜스미션 모드의 입력 임피던스(Zin_b)의 병렬 합이 본 헬리컬 안테나의 입력 임피던스(Zin)가 된다. 따라서, 헬리컬 안테나의 입력 임피던스(Zin)는, 오픈 스텁(20)에 의해 발생되는 커패시턴스를 이용하여 조절할 수 있다. As illustrated, the parallel mode, the sum of the antenna input impedance (Z in_u), an input impedance of the transmission mode (in_b Z) is the input impedance (Z in) of the helical antenna. Therefore, the input impedance Z in of the helical antenna can be adjusted by using the capacitance generated by the open stub 20.

도 5는 도 1의 헬리컬 안테나와 종래의 모노폴 안테나의 S21 특성을 나타낸 그래프이다. 여기서, 본 헬리컬 안테나와, 종래의 모노폴 안테나는 모두 8cm로 형성된다. 5 is a graph showing S21 characteristics of the helical antenna and the conventional monopole antenna of FIG. Here, the helical antenna and the conventional monopole antenna are both formed of 8 cm.

본 S21 특성 그래프는, 방사체(10)의 길이가 40cm인 모노폴 안테나를 180cm 이격된 거리에 두고, 본 헬리컬 안테나 및 종래의 모노폴 안테나와의 전달계수를 측정한 결과이다. This S21 characteristic graph is a result of measuring the transmission coefficient between the helical antenna and the conventional monopole antenna with the monopole antenna having a length of 40 cm at a distance of 180 cm from the radiator 10.

도시된 바와 같이, 본 헬리컬 안테나는, DMB 대역인 170 ~ 240MHz 대역에서 종래의 모노폴 안테나에 비해 10dB 이상 높은 S21 특성을 보이고 있다. 따라서, 본 헬리컬 안테나는 종래의 모노폴 안테나에 비해 안테나로서 더 잘 동작하고 있음을 알 수 있다. As shown, the helical antenna shows an S21 characteristic that is 10 dB or more higher than that of the conventional monopole antenna in the 170-240 MHz band that is the DMB band. Therefore, it can be seen that the helical antenna works better as an antenna than the conventional monopole antenna.

도 6은 도 1의 헬리컬 안테나의 다른 실시예에 따른 사시도이다 6 is a perspective view according to another embodiment of the helical antenna of FIG.

본 실시예의 헬리컬 안테나는, 도 1의 헬리컬 안테나와 거의 동일한 구조로 형성되어 있다. 다만, 헬리컬 안테나의 동작 주파수밴드를 이동시키기 위한 매칭 회로(30)가 더 구비되어 있다. 일반적으로 DMB 방송의 각 채널은 6MHz로 형성되고, 총 7개의 채널을 사용하고 있다. 이에 따라, 각 채널의 주파수 폭에 헬리컬 안테나의 동작주파수를 매칭시키고, 채널의 이동에 따라 동작주파수를 이동시키기 위해 매칭회로(30)를 사용할 수 있다. 도 6에서는 매칭회로(30)를 오픈 스텁(20)의 단부에 장착하고 있으나, 방사체(10)의 어느 곳에 연결하여도 무방하다. The helical antenna of this embodiment is formed in almost the same structure as the helical antenna of FIG. However, a matching circuit 30 for moving the operating frequency band of the helical antenna is further provided. In general, each channel of DMB broadcasting is formed at 6MHz, and a total of seven channels are used. Accordingly, the matching circuit 30 may be used to match the operating frequency of the helical antenna to the frequency width of each channel and to move the operating frequency according to the movement of the channel. In FIG. 6, the matching circuit 30 is mounted at the end of the open stub 20, but may be connected to any of the radiators 10.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬리컬 안테나의 사시도이다. 7 is a perspective view of a helical antenna according to another embodiment of the present invention.

본 실시예의 헬리컬 안테나는, 방사체(110)가 나선형상의 제1방사부(110a)와, 바아형상의 제2방사부(110b)로 형성된다. In the helical antenna of the present embodiment, the radiator 110 is formed of a spiral first radiating part 110a and a bar-shaped second radiating part 110b.

제1방사부(110a)는, 도 1의 헬리컬 안테나와 마찬가지로 일측 방향으로 꼬인 나선형상으로 형성되며, 그 단부에는 급전점(125)이 형성되어 있다. 제2방사부(110b)는, 제1방사부(110a)와 평행하게 배치되며, 그 단부에는 오픈 스텁(120)이 형성되어 있다. 그리고, 제1방사부(110a)와 제2방사부(110b)의 급전점(125)과 오픈 스텁(120)에 대항되는 타측 단부는 상호 연결되어 있다. Like the helical antenna of FIG. 1, the first radiation unit 110a is formed in a spiral shape twisted in one direction, and a feed point 125 is formed at an end thereof. The second radiation portion 110b is disposed in parallel with the first radiation portion 110a, and an open stub 120 is formed at an end thereof. In addition, the feed point 125 of the first radiation unit 110a and the second radiation unit 110b and the other end opposite to the open stub 120 are connected to each other.

물론, 본 실시예에서 제1방사부(110a)의 단부에 오픈 스텁(120)을 형성하고, 제2방사부(110b)의 단부에 급전점(125)을 형성할 수도 있음은 물론이다. Of course, in the present embodiment, the open stub 120 may be formed at the end of the first radiation unit 110a, and the feed point 125 may be formed at the end of the second radiation unit 110b.

이러한 헬리컬 안테나의 일측에는, 상술한 실시예에서와 마찬가지로, 매칭회로(130)가 장착되어 있다. On one side of such a helical antenna, a matching circuit 130 is mounted, as in the above-described embodiment.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헬리컬 안테나의 사시도이다. 8 is a perspective view of a helical antenna according to another embodiment of the present invention.

본 실시예의 헬리컬 안테나의 방사체(210)는, 나선부(210b)와 윕부(210a)를 갖는다. The radiator 210 of the helical antenna of this embodiment has a spiral portion 210b and a whip portion 210a.

나선부(210b)는, 도 1의 헬리컬 안테나와 마찬가지로, 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한 쌍으로 형성되며, 동일한 방향으로 꼬여 있다. 여기서, 한 쌍의 나선부(210b) 중 일측에는 오픈 스텁(220)이 형성되고, 타측에는 급전점(225)이 형성된다. Similar to the helical antenna of FIG. 1, the spiral portions 210b are formed in a pair arranged in parallel with each other at predetermined intervals, and are twisted in the same direction. Here, an open stub 220 is formed at one side of the pair of spiral parts 210b, and a feed point 225 is formed at the other side.

윕부(210a)는, 한 쌍으로 형성되며, 각 윕부(210a)는 각 나산부(210b)의 단부로부터 수직으로 연장된 바아형상으로 형성된다. 각 윕부(210a)는 상호 평행하게 배치되며, 그 자유단부가 상호 연결되어 있다. The whip portions 210a are formed in a pair, and each whip portion 210a is formed in a bar shape extending vertically from the end of each threaded portion 210b. Each whip 210a is arranged in parallel with each other, and the free ends thereof are connected to each other.

한편, 도 8에는 매칭회로가 장착되어 있지 아니하나, 필요에 따라 매칭회로를 장착할 수도 있음은 물론이다. Meanwhile, although the matching circuit is not mounted in FIG. 8, the matching circuit may be mounted as necessary.

본 실시예의 헬리컬 안테나는, 헬리컬 안테나와 모노폴 안테나를 결합시킨 형상으로서, 그 길이는 도 1의 실시예에 비해 길기는 하나, 보다 안정된 안테나 특성을 발휘할 수 있다. The helical antenna of the present embodiment has a shape in which a helical antenna and a monopole antenna are combined, and the length of the helical antenna is longer than that of the embodiment of FIG. 1, but can exhibit more stable antenna characteristics.

이와 같이, 본 헬리컬 안테나는, 오픈 스텁(20,120,220)을 구비함으로써, 입력 임피던스와 입력 리액턴스를 줄일 수 있고, 오픈 스텁(20,120,220)에 유전 물질을 도포하여 입력 저항을 더 증가시킬 수 있다. As described above, the helical antenna may include the open stubs 20, 120 and 220 to reduce the input impedance and the input reactance, and further increase the input resistance by applying a dielectric material to the open stubs 20, 120 and 220.

뿐만 아니라, 기존의 모노폴 안테나에 비해 1/4의 길이로 형성됨으로써, 안테나를 소형화할 수 있다. 또한, 오픈 스텁(20,120,220)의 길이와, 오픈 스텁(20,120,220)과 그라운드(5) 간의 간격을 조절하여 입력 임피던스를 조절할 수 있으므로, 입력 임피던스의 조절도 간편해진다. In addition, the antenna can be miniaturized by being formed to a length 1/4 of the conventional monopole antenna. In addition, since the input impedance can be adjusted by adjusting the length of the open stubs 20, 120 and 220 and the distance between the open stubs 20, 120 and 220 and the ground 5, the input impedance can be easily adjusted.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 모노폴 안테나에 비해 1/4의 길이로 형성됨으로써, 안테나를 소형화할 수 있다. 뿐만 아니라, 입력 저항을 증가시키고, 입력 리액턴스를 감소시킬 수 있으므로, 안테나의 효율이 향상되고 주파수대역폭을 증가시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the antenna can be miniaturized by being formed to a length 1/4 of the conventional monopole antenna. In addition, since the input resistance can be increased and the input reactance can be reduced, the efficiency of the antenna can be improved and the frequency bandwidth can be increased.

또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Further, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, which should be taken as exemplary, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by the equivalents of the claims.

Claims (13)

적어도 일부 영역이 나선으로 꼬여 형성되며; 일단에 그라운드에 평행하게 형성된 오픈 스텁을 갖는 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. At least some of the regions are twisted in a spiral; A low frequency band helical antenna having an open stub, the radiator having an open stub formed at one end in parallel to ground. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방사체는, 상호 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한 쌍의 나선체로 형성되는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The radiator is a low-frequency band helical antenna having an open stub, characterized in that formed in a pair of spirals arranged in parallel with a predetermined distance from each other. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 일측 나선체의 일단에는 상기 오프 스텁이 형성되고, 타측 나선체의 일단에는 급전점이 형성되며; 상기 일측 나선체와 타측 나선체의 타단이 상호 연결된 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나.The off stub is formed at one end of one side of the spiral body, and a feed point is formed at one end of the other side of the spiral body; A low frequency band helical antenna having an open stub, wherein the one end of the spiral body and the other end of the other spiral body are connected to each other. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 각 나선체는 회전방향이 동일한 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The helical antenna of the low frequency band having an open stub, characterized in that each spiral is the same direction of rotation. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방사체는, 나선형상으로 형성된 제1방사부와, 상기 제1방사부와 평행하게 형성된 바아형상의 제2방사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The radiator includes a first radiation portion formed in a spiral shape, and a bar-shaped second radiation portion formed in parallel with the first radiation portion. The low frequency band helical antenna having an open stub. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 제1방사부와 제2방사부 중 일측에는 급전점이 형성되고, 상기 제1방사부와 제2방사부 중 타측에는 상기 오픈 스텁이 형성되며; A feed point is formed at one side of the first and second radiating parts, and an open stub is formed at another side of the first and second radiating parts; 상기 제1방사부와 제2방사부의 상기 급전점과 오픈 스텁에 대항되는 타단은 상호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. A low frequency band helical antenna having an open stub, wherein the first end of the first radiator and the second radiator and the other end of the feed point and the open stub are connected to each other. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상호 소정 간격을 두고 배치된 한 쌍의 나선부와, 상기 각 나산부의 단부로부터 연장되어 상호 평행하게 배치되는 막대상의 한 쌍의 윕부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. A low frequency band helical antenna having an open stub, characterized by comprising a pair of spirals arranged at predetermined intervals from each other, and a pair of whips extending from the ends of the respective threaded portions and arranged in parallel with each other. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 각 윕부의 자유단부는 상호 연결되며, 상기 나선부 중 일측에는 상기 오픈 스텁이 형성되고, 상기 나선부 중 타측에는 급전점이 형성된 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The free end of each of the whip portion is connected to each other, the open stub is formed on one side of the spiral portion, the low frequency band helical antenna having an open stub, characterized in that the feed point is formed on the other side of the spiral portion. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 오픈 스텁은 상기 방사체 길이방향의 가로로 소정 길이 연장된 바아 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The open stub is a low-frequency band helical antenna having an open stub, characterized in that formed in the form of a bar extending in the longitudinal direction of the radiator longitudinally. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 오픈 스텁은 상기 그라운드와 소정 간격을 두고 배치된 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The open stub is a low frequency band helical antenna having an open stub, characterized in that arranged at a predetermined distance from the ground. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 오픈 스텁의 외표면에는 유전물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. A low frequency band helical antenna having an open stub, wherein a dielectric material is coated on an outer surface of the open stub. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 방사체의 일측에 장착되어 주파수밴드를 이동시키는 매칭회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. A low frequency band helical antenna having an open stub, further comprising a matching circuit mounted on one side of the radiator to move a frequency band. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 나선은 나선평면이 원형, 타원형, 사각형, 다각형 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 오픈 스텁을 갖는 저주파대역 헬리컬 안테나. The spiral is a low frequency band helical antenna having an open stub, characterized in that the spiral plane is formed of any one of a circle, an ellipse, a square, a polygon.
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