KR20090084600A - 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법 - Google Patents

지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR20090084600A
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Abstract

본 발명은 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층 및 그를 이용한 혼 안테나에 관한 것으로, 특히 안테나 이득을 효율적으로 증가시킬 수 있는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를 이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층은 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층은 비전도성 물질로 이루어진 지지소자; 그리고, 상기 지지소자상에 일정 간격을 갖고 형성되어 안테나 이득을 개선하기 위한 도전체층; 을 포함하여 구성됨으로서 안테나의 이득을 개선 시 저렴한 비용으로 개선할 수 있고, 안테나의 성능 개선이 용이하며, 컴팩트한 안테나 디자인이 가능하다.
도전체층, 혼 안테나

Description

지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를 이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법{Electric conductor layer for increase antenna gain and horn antenna using the same and method for fabricating thereof}
본 발명은 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층 및 그를 이용한 혼 안테나에 관한 것으로, 특히 안테나 이득을 효율적으로 증가시킬 수 있는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를 이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
텔레비전(이하, TV라 약칭 함)방송을 수신하는 안테나의 역할은 공중의 방송전파를 전류신호로 바꾸어 TV 수신기에 보내주는 일이다.
안테나는 전자회로에서 만들어진 전기적인 신호를 공간으로 내보내어 전파신호로 만들거나, 공간으로부터 도래하는 전파신호를 받아 전자회로에 전기적인 신호의 형태로 바꾸어 주는 역할을 하는데, 전자를 송신안테나라 하고 후자를 수신안테나라 한다.
일반적인 통신시스템에서, 송신안테나는 수신안테나의 역할을 동시에 수행할 수 있다.
또한, 안테나는 전파를 송신용(복사용)으로 이용할 때 나타나는 방향성이나 동작주파수 등 여러 특성이 수신용으로 이용할때에도 동일하게 나타나기 때문에, 수신용 안테나라 할지라도 편의상 송신용으로 가정하여 동작원리를 설명하는 경우가 대부분이다.
따라서 안테나 각 부분들의 명칭은 다분히 송신동작의 개념을 내포하여 붙여져 있다. 예를 들면 복사소자(radiating elements), 급전선(feed lines) 등이 그러한데, 이러한 용어는 모든 안테나 이론에서 공통적으로 적용되고 있다. 따라서 본 발명에서도 송신용으로 동작원리를 주로 설명한다.
전자회로에서 만들어진 전기신호는 우선 급전선으로 공급되며, 급전선은 다시 복사소자에 신호를 전달하여, 마지막으로 복사소자가 공간에 전파신호를 복사하게 되는 것이다. 이 안테나가 수신용으로 동작할 때에는 역의 순서로, 우선 복사소자가 공간을 도래해 온 전파신호를 받아들여 전기신호를 만들고 이를 급전선에 전달하고, 급전선이 수신전자회로에 전기신호를 전해주는 과정을 거치게 된다.
좋은 안테나란, 동일한 외부 전파환경으로부터 가정 큰 전류신호를 만들어내는 안테나를 일컫는다. 이러한 기준은, 기존의 아날로그 방송 방식이든 새로이 서비스를 개시하는 디지털 방송 방식이든 마찬가지이다.
그런데, 안테나로 받아들이는 전파신호의 세기와 관련하여, 기존 아날로그 수신기와 디지털 수신기는 수신 특성에 있어서 대단히 중요한 차이를 갖고 있다. 아날로그 수신기는 수신 전파신호의 세기가 약해지면, 화면이나 소리의 질이 그 세 기에 따라 서서히 연속적으로 악화된다.
즉, 눈 내리 듯 수많은 흰 점들이 화면을 채운다든지(snowy pictures), 화면 내의 물체가 여러 겹으로 겹쳐 보인다든지(ghosting) 하는 현상들이 전형적인 예이다.
그러나 디지털 수신기에서는 전파신호가 약해져도 화면이나 소리의 질이 전혀 악화되지 않는 최선의 상태를 유지한다. 이것은 디지털 방식이 갖고 있는 가장 큰 장점이기도 하다.
하지만, 전파신호의 세기가 계속 낮아져 적정수준 이하로 떨어지면 화면이나 음질은 극단적으로 악화되고 만다. 예를 들면 소리가 전혀 안 나온다거나, 화면의 동작이 어느 한 장면에서 멈춰 있다거나, 화면 한 부분 혹은 전부가 완전히 깨져 보이지 않게 되기도 한다.
최근 들어 광대역 안테나가 각광을 받고 있는데, 광대역 안테나의 응용 분야는, TV 방송이나 AM/FM 라디오 방송을 송신 혹은 수신할 목적으로 이용되는 경우이다. 더욱이 이러한 응용 분야는 사용 주파수가 비교적 낮고 파장이 길어서, 그 파장에 비례하여 안테나의 크기가 커진다.
방송국에서 방송 신호를 송신하는 데 이용하는 송신 안테나는 가격이나 크기에 대한 제약이 별로 없지만, 그 방송을 수신하는 다수의 수신 안테나들은 언제나 작고 값이 싸면서도 일정 수준의 성능은 유지해야 한다.
이러한 안테나 중 위성 인터넷 및 위성 방송을 수신할 수 있는 가정용 안테나로는 웨이브 가이드 혼(Wave Guide Horn) 방식으로 설계한 혼 안테나와, 마이크 로스트립 패치 어레이(Microstripe Patch Array) 방식으로 설계한 마이크로 스트립 안테나 등이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 혼 안테나를 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 혼 안테나의 일예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2a는 도 1에 나타낸 종래 기술에 따른 혼테나가 복수개 배열된 평면도이며, 도 2b는 도 2a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도이다.
도 1은 혼 안테나 중 하나의 혼부(20)를 도시한 사시도이고, 도 2a는 네 개의 혼부(20)를 도시한 평면도이다.
종래 기술에 따른 혼안테나는 도 1, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이 도파관부(10)와 혼부(20)로 구성되며, 도파관부(10)는 설계에 따라 하나 이상의 패널(상부패널(상부도파관), 중간패널(중간도파관), 하부패널(하부도파관) 등)로 구성할 수 있다. 그와 같은 패널 중 가장 하부의 패널에는 LNB(Low Noise Block down converter) 포트 등이 구성되며, 각 패널에 형성된 홈을 통해 입사된 위성신호를 패널에 형성된 도파관, 방사홈, 급전로 등에 따라 송수신한다.
이와 같은 종래 혼 안테나의 주파수에 따른 이득은 표1과 같다.
[표 1]
Frequency(GHz) Gain
10.7 11.4
11.7 12.2
12.7 12.8
이와 같은, 혼 안테나는 혼부(20)의 구조에 따라 성능이 결정되며, 그와 같은 혼부(20)의 구조를 개선하기 위하여 도 3a 내지 도 3d와 같은 개량된 혼 안테나가 개발되었다.
도 3a는 종래 기술에 따른 혼 안테나의 개량된 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 혼 안테나의 평면도이며, 도 3c는 도 3b에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도이고, 도 3 d는 도 3b에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도이다.
참고로 도 3a는 하나의 혼부(20)에 네 개의 격자구조의 금속층(30)이 형성된 것을 나타낸 사시도이고, 도 3b는 네 개의 혼부(20) 각각에 네 개의 격자구조의 금속층(30)이 올라가 있는 평면도이다.
이와 같은 종래 기술에 따른 개량된 혼 안테나는 혼부(20) 상에 격자구조의 금속층(30)을 형성한 것으로, 이와 같은 금속층(30)은 금속가공이나 사출물에 의한 도금법을 이용하여 제조되었다. 이러한 금속층(30)은 하나의 혼부(20)에 네 개의 격자구조로 형성된다. 또한 금속층(30)은 혼부(20)상에 나사(40)를 이용하여 고정하였다. 참고로 금속층(30)의 두께는 6 내지 10mm 정도의 높이를 갖고 형성되고 있다.
이와 같은 개량된 혼 안테나에 있어서는 하나의 혼부 상에 네 개의 격자 구 조의 금속층(30)을 형성함에 따라 혼 안테나의 성능이 개선되는 효과가 있었다.
그러나 이와 같은 종래 기술에 따른 개량된 혼 안테나는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 금속층을 형성할 때 금속가공을 하거나 사출물에 의한 도금을 하여야 하므로 금속층 제조공정이 복잡하다.
둘째, 금속층에 의해 혼안테나의 전체적인 크기가 커져 컴팩트한 디자인을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.
셋째, 제조공정이 복잡하고, 재료비가 올라가는 등 혼 안테나의 생산비용이 높아지므로 결국 소비자에게 단가가 전가되고, 국내는 물론 특히 해외에서의 가격 경쟁력에 문제가 있었다.
넷째, 금속층의 무게가 무거워 가정용으로 이용 시 노약자나 여성들에게 부담을 주거나 부상의 위험을 높일 수 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 저렴한 생산비용과 단순한 제조공정으로 다양한 형상구현이 가능하고, 안테나의 이득을 증가시킬 수 있는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를 이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층은, 비전도성 물질로 이루어진 지지소자; 그리고, 상기 지지소자상에 일정 간격을 갖고 형성되어 안테나 이득을 개선하기 위한 도전체층; 을 포함하여 구성된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층은 서로간의 간격이 안테나 이득을 개선하기 위하여 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖는 복수의 도전체층 라인으로 형성된다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나는, 도파관과 상기 도파관상에 형성된 혼부를 포함하는 혼안테나에 있어서, 상기 혼부상층에 형성된 비전도성 지지소자; 그리고,상기 비전도성 지지소자상에서 상기 혼부를 가로지르는 도전체층; 을 포함하여 구성된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 지지소자상에 안테나 이득 개선용 도전체층 형성 방법은 비전도성 물질로 이루어진 지지소자를 준비하는 단계; 그리고, 상기 지지소자상에 안테나 이득을 개선하기 위한 도전체층을 일정간격으로 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나 제조방법은 도파관과 상기 도파관상에 형성된 혼부를 포함하는 혼 안테나 제조방법에 있어서, 상기 비전도성 지지소자를 준비하는 단계; 상기 비전도성 지지소자상에 상기 혼 안테나 동작 주파수 파장의 1/4(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖는 도전체층을 형성하는 단계; 그리고, 상기 도전체층이 형성된 비전도성 지지소자를 상기 혼부상측에 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층 및 그를 이용한 혼테나는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 지지소자상에 형성된 도전체층을 이용함으로서 안테나 이득 개선 시 저렴한 비용으로 개선할 수 있다.
둘째, 컴팩트한 안테나 디자인이 가능하다.
셋째, 제조공정이 단순하고, 재료비가 낮아 혼 안테나의 생산비용이 낮아지므로 국내는 물론 특히 해외에서의 가격 경쟁력을 높이는 효과가 있다.
넷째, 지지소자 및 도전체층이 가벼워 가정용으로 이용 시 노약자나 여성들역시 쉽게 이용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 4a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 A-A'선 단면도이며, 도 4c는 도 4a의 B-B‘선 단면도이다.
본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층은, 비전도성 물질로 구성되는 지지소자(100)와, 지지소자(100)상에 상에 소정 간격을 갖고 격자 구조로 형성된 도전체층(110)으로 구성된다.
여기서 격자 구조로 도전체층(110)을 형성한 이유는 듀얼 편파 안테나에 적용하는 경우로서, 단일 편파 안테나의 경우에는 도 12에서와 같이 도전체층(110)을 일자로 형성할 수 있다.
여기서 지지소자(100)는 예를 들면, PET(polyethylen terephthalate), PC(polycarbonate), PE(polyethylene), ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene plastic), ASA(acrylonitrile-styrene-acrylate plastic) 등의 플라스틱 계열 지지소자를 이용할 수 있고, 우드락, 스티로폼, 폼보드 등을 이용할 수도 있다.
도전체층(110)은 전도성물질로 구성할 수 있다. 참고로 전도성물질은 금속박막이나 도전체 물질, 전도성 페인트 등이 있다.
이와 같은 지지소자상에 형성된 안테나이득 개선용 도전체층(110)은 지지소자(100)상에 전도성 잉크의 프린팅이나, 실크 스크린, 금속박판의 프레스 가공, PCB의 패턴 인쇄, 박막도금 등을 이용하여 형성할 수 있다.
여기서 도전체층(110)의 폭은 0.5 내지 2mm로 구성할 수 있으며 두께는 0.1μm 내지 0.5mm로 구성할 수 있다. 또한 지지소자(100)는 0.1mm 내지 10mm로 구성할 수 있다. 이때, PET(polyethylen terephthalate), PC, PE, ABS, ASA 등의 플라스틱 계열로 형성할 경우 0.1mm 내지 0.5mm 두께로 구성함이 바람직하고, 우드락, 스티로폼, 폼보드와 같은 비전도성 소자로 형성하는 경우 1mm 내지 10mm 두께로 형성함이 바람직하다.
참고로 격자구조의 도전체층(110) 라인간 간격은 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 5a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 1 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 5b는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 평면도이며, 도 5c는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도이고, 도 5d는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도이며, 도 5e는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 이득을 설명하기 위한 도면이다.
참고로 도 5a는 하나의 혼부(20)상에 지지소자(100)와 도전체층(110)이 형성된 사시도이고, 도 5b는 네 개의 혼부(점선참조)(20)상에 지지소자(100)와 도전체층(110)이 형성된 평면도이다.
본 발명 제 1 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나는, 도파관(10)과 도파관(10)상에 형성된 혼부(20)를 포함하는 혼안테나의 혼부(20)상층에 형성된 지지소자(100)와, 지지소자(100)상에서 혼 부(20)를 중앙을 가로와 세로로 가로지르는 도전체층(110)으로 구성된다.
여기서, 도전체층(110)은 도 5b에서와 같이 지지소자(100)상에서 격자가 반복되는 구조의 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지르도록 일정간격의 격자구조를 갖도록 형성된다. 이때, 지지소자(100)는 혼부(20)상에 접착제를 이용하여 접착할 수도 있고, 접착하지 않을 수도 있다.
여기서 접착하지 않는방법으로는 혼안테나의 혼부(20)상에 도전체층(110)이 형성된 지지소자(100)를 올려 놓은 후, 혼안테나를 보호하기 위한 안테나 커버를 씌울 때 완전히 밀착되도록 씌우는 방법도 있고, 혼 안테나는 최종적으로 안테나 커버(도시하지 않음)에 의해 덮여지는데, 안테나 커버에 도전체층(100)을 형성하여 혼부(20)에 밀착되도록 할 수도 있다. 참고로 안테나 커버에 대하여는 후술하는 도 10 및 도 11에서 설명하고 있다.
여기서, 도전체층(110)은 격자 라인간 간격이 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 구성한다. 예를 들면, 혼부(20)의 가로 세로 각각의 사이즈가 32mm이고, 동작주파수가 10.7GHz 내지 12.7GHz이며, 파장이 28mm인 경우 도전체층(110)의 폭은 0.5 내지 2mm로 구성하고, 두께는 0.1μm내지 0.5mm로 구성함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명 제 1 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나에서의 이득(Gain)은 다음 표2와 같다.
[표 2]
Frequency(GHz) Gain Difference
10.7 11.45 0.03
11.7 12.6 0.4
12.7 13.5 0.7
표2와 표 1을 비교하면 보면 11.7GHz이상에서 종래에 비해 0.63dB의 차이(Difference) 정도 개선됨을 알 수 있다.
이와 같은 지지소자(100)상에 안테나이득 개선용 도전체층(110)은 도 4에서와 같이 지지소자(100)상에 전도성 잉크의 프린팅이나, 실크 스크린, 금속박판의 프레스 가공, PCB의 패턴 인쇄, 박막도금 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 도파관(10)과 혼부(20)로 구성된 혼안테나상에 도전체층(110)이 형성된 지지소자(100)를 형성한다. 이때 앞에서 설명한 바와 같이 지지소자(100)상에 형성된 도전체층(110)이 혼부의 중앙을 가로지르도록 위치되도록 형성한다.
또한 도 5a 내지 5d에서는 지지소자(110)로서 도 4에서 설명한 바와 같이 PET(polyethylen terephthalate), PC, PE, ABS, ASA 등의 플라스틱 계열 지지소자를 이용할 수 있고, 우드락, 스티로폼, 폼보드 등을 이용할 수도 있다.
도 6a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 2 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 6b는 도 6a에 나타낸 혼 안테나의 평면도이며, 도 6c는 도 6a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도이고, 도 6d는 도 6a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도이다.
참고로 도 6a는 하나의 혼부(20)상에 지지소자(100)와 도전체층(110)이 형성된 사시도이고, 도 6b는 네 개의 혼부(20)상에 지지소자(100)와 도전체층(110)이 형성된 평면도이다.
본 발명 제 2 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나는, 도파관(10)과 도파관(10)상에 형성된 혼부(20)를 포함하는 혼안테나의 혼부(20)상층에 소정간격 이격되어 형성된 비전도성 물질로 구성된 지지소자(100)와, 지지소자(100)상의 혼부(20) 외곽상측면 및 혼부(20) 중앙을 가로와 세로로 가로지르는 도전체층(110)으로 구성된다.
다시 말하면, 도 6c 및 도 6d에서와 같이 지지소자(100)가 혼부(20)의 상측면에 바로 형성되는 것이 아니라 소정 간격(1mm 내지 10mm)의 이격(離隔) 공간(130)을 두고 이격되어 형성되는 것이다.
이와 같이 도전체층(110)이 소정간격 이격된 경우에 도전체층(110)은 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지를 뿐 아니라 각각의 혼부(20) 외곽상측면에도 격자구조를 갖도록 형성한다.
이와 같은 이격 방법에 대하여는 도 7, 도 8 및 도 10, 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
이와 같은 본 발명 제 2 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나에서의 이득(Gain)은 다음 표3과 같다.
[표 3]
Frequency(GHz) Gain Difference
10.7 11.8 0.3
11.7 12.8 0.5
12.7 13.5 0.7
이와 같은 본 발명 제 3 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개 선용 도전체층을 이용한 혼 안테나 역시 표 1과 비교하면 그 이득이 증가하였음을 알 수 있다.
도 7a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 3 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 7b는 도 7a에 나타낸 혼 안테나의 평면도이며, 도 7c는 도 7a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도이고, 도 7d는 도 7a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도이다.
참고로, 도 7a는 하나의 혼부(20)상에 지지소자(100)와 도전체층(110)이 형성된 사시도이고, 도 7b는 네 개의 혼부(20)상에 지지소자(100)와 도전체층(110)이 형성된 평면도이다.
본 발명 제 3 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나는, 도파관(10)과 도파관(10)상에 형성된 혼부(20)를 포함하는 혼안테나의 혼부(20)상층에 형성된 이격층(140)과, 이격층(140)상에 형성된 지지소자(100)와, 지지소자(100)상에서 혼부(20)를 중앙과 혼부(20)의 외곽상측면을 가로와 세로로 가로지르는 도전체층(110)으로 구성된다.
다시 말하면, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 도전체층(110)이 평면상에서 격자가 반복되는 구조의 혼부(20)의 중앙 및 외곽상측면에 해당하는 영역을 가로 및 세로로 가로지르도록 일정간격의 격자구조를 갖도록 지지소자(100)상에 형성되는 것은 제 2 실시예와 동일하나 도 6a, 도 6c 및 도 6d에서의 이격공간(130)에 이격층(140)을 형성한 것이다.
여기서, 이격층(140)은 혼 안테나의 송수신 특성에 영향을 미치지 않는 물질로 구성함이 바람직하며, 우드락, 스티로폼, 폼보드 등으로 구성할 수 있다. 또한 이격층(140)은 1mm 내지 10mm의 두께로 형성할 수 있다.
한편, 도 7에서는 이격층(140)상에 지지소자(100)를 형성하고, 지지소자(100)상에 도전체층(110)을 형성하였지만, 도 4 및 도 5를 설명하면서 설명한 바와 같이 도전체층(110)을 이격층(140)상에 바로 형성할 수 있다.
이와 같이 이격층(140)을 구성할 경우 이득은 [표 3]과 동일하다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명 제 4 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나는, 도파관(10)과 도파관(10)상에 형성된 혼부(20)를 포함하는 혼안테나의 혼부(20)상층에 형성된 이격층(140)과, 이격층(140)상에 형성된 지지소자(100)와, 지지소자(100)상에서 혼부(20)의 외곽상측 및 중앙을 가로와 세로로 가로지르는 도전체층(110) 및 도전체층(110)을 포함하는 지지소자(100)상에 형성된 보호층(150)으로 구성된다.
도 8a 및 도 8b는 도전체층(110)이 평면상에서 격자가 반복되는 구조의 혼부(20)의 외곽상측 및 중앙을 가로와 세로로 가로지르도록 일정간격의 격자구조를 갖도록 지지소자(100)상에 형성되며, 지지소자(100)상에 형성되어 안테나의 이득을 개선하기 위한 도전체층(110)이 혼부(20)에서 이격공간을 갖고 형성될 수 있도록 도 6의 이격공간(130)에 이격층(140)을 형성하고, 도전층(110)을 포함하는 지지소자(100)상에 보호층(150)을 더 형성한 것이다. 이와 같은 보호층(150)은 도 4에 나타낸 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층 및 도 5 내지 도 6에 나타낸 본 발명 제 1 내지 제 2 실시예에서도 적용가능함은 당업자라면 자명하다 할 것이다.
여기서, 이격층(140)과 보호층(150)은 혼 안테나의 송수신 특성에 영향을 미치지 않는 물질로 구성함이 바람직하며, 우드락, 스티로폼, 폼보드 등으로 구성할 수 있다.
이와 같이 이격층(140)과 보호층(150)을 구성한 경우의 안테나 이득 역시 [표 3]과 동일하다.
참고로 안테나 이득이 동일하다는 것은 실험조건이나 환경에 따라 미세한 차이는 있을 지라도 여러 번의 실험에 의해 본래의 이득을 얻을 수 있는 범위에서 크게 벗어나지 않는 다는 것을 의미한다.
도 9a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 안테나 이득 개선용 도전체층 설명하기 위한 도면이고, 도 9b는 도 9a에 나타낸 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 5 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 9c는 도 9a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도이고, 도 9d는 도 9a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도이다.
본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층(210)은 지지소자상에 구성하는 것이 아니라 전도성 금속으로 에나멜선이나 동선, 철선, 전도성 와이어, 금속박막 및 알 루미늄 호일 중 하나를 이용하여 형성하는 것이다.
또한, 도전체층(210)간 간격은 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 형성함이 바람직하다.
이와 같은 도전체층(210)은 도 9b에서와 같이 도파관(10)과 도파관(10)상에 형성된 혼부(20)를 포함하는 혼안테나의 혼부(20)상층에서 혼부(20)를 중앙을 가로와 세로로 가로지르도록 구성한다.
다시 말하면, 도 9b에서와 같이 도전체층(210)은 평면상에서 격자가 반복되는 구조의 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지르도록 일정간격의 격자구조를 갖도록 혼부(20)상에 형성된다.
이와 같은 본 발명 제 5 실시예에 따른 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 경우에도 혼부(20)바로 상측에 형성한 경우 [표 2]에서와 같은 이득 특성을 나타낸다.
또한, 도면상에 도시하지는 않았지만 도전체층(210)이 혼부(20)에서 소정간격 이격되어 형성되는 경우 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지는 것은 물론 혼부(20) 외곽상측면에도 형성되는 구조를 갖고 있게 되는 것은 도 6에 의해 용이하게 실시할 수 있으며, 도전체층(210)과 혼부(20) 사이에 이격층이 형성되는 경우(도 7 참조) 역시도 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 도전체층(210)상에 도전체층(210)을 보호하기 위한 보호층을 형성하는 것 역시도 용이하게 실시할 수 있으며, 그와 같은 경우의 이득 역시 [표 3]에서 참조할 수 있을 것이다.
도 10a는 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층을 안테나 커버에 형성한 제 1 상태를 나타낸 평면도이고, 도 10b는 도 10a에 나타낸 안테나 커버의 A-A'선 단면도이며, 도 10c는 도 10a에 나타낸 안테나 커버의 B-B'선 단면도이고, 도 11a는 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층을 안테나 커버에 형성한 제 2상태를 나타낸 평면도이고, 도 11b는 도 11a에 나타낸 안테나 커버의 A-A'선 단면도이며, 도 11c는 도 11a에 나타낸 안테나 커버의 B-B'선 단면도이다.
우선 도 10a와 도 11a는 4개의 혼안테나의 4개의 혼부상에 도전체층이 형성될 수 있는 상태를 나타낸 평면도이다.
본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층을 안테나 커버에 형성한 상태는 안테나 커버(300)의 후면(혼 안테나와 마주보는 면)(도 10a)이나 안테나 커버의 전면(커버 외곽면)(도 11a)에 도전체층(110)을 잉크의 프린팅이나, 실크 스크린, 금속박판의 프레스 가공, PCB의 패턴 인쇄, 박막도금 등을 이용하여 형성할 수 있다.
이때, 도전체층(110)이 혼부(20)에 밀착되는 경우에는 도 10a와 같이 형성할 수 있으며, 도전체층(110)이 혼부(20)에서 소정간격 이격되는 경우 도 11a와 같이 형성한다.
다시 말하면 도전체층(110)이 혼부(20)에 밀착되는 경우에는 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙을 가로지르도록 형성되고, 도전체층(110)이 혼부(20)에 밀착되지 않고 소정간격 이격되는 경우에는 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙을 가로지르는 한편 혼부(20)의 외곽상측에도 형성되는 것이다.
도 12 내지 도 24는 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
참고로 도 12 내지 도 24에서는 하나의 혼부(20)상에 도전체층이 다양한 형태로 형성된 평면도를 나타내고 있는 것으로 혼부(20)는 실제로는 격자구조를 갖고 있다.
도 12에서는 도전체층(110)이 혼부(20)상측에 일자형으로 구성됨을 알 수 있다. 물론 일자형의 도전체층(110)은 지지소자에 형성될 수 있다.
이때, 일자형 도전체층(110)은 단일편파 안테나에 적용되는 것으로, 동작되는 편파의 방향과 같은 방향으로 라인이 형성되며, 라인간 간격이 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 형성된다.
또한 도 13에서는 도전체층(110)이 혼부(20)를 가로와 세로로 가로지르되, 혼부(20)의 중앙에서는 도전체층(110)이 소정간격 분리된 형태이다.
그리고 도 14에서는 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지르되 혼부(20)의 중앙과 외곽면 중간영역에 좀 두꺼운 형태의 도전체층 돌기가 형성된 형태이고, 도 15는 도 14에서의 돌기 부분이 격리된 형태이며, 도 16에서는 돌기 부분이 비어 있는 형태이다.
도 17은 도전체층(110)이 혼부(20)의 네 모서리에서 중앙으로 가로 및 세로 방향으로 가로지르는 형태로 형성된 것을 나타내고 있다.
도 18은 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로방향으로 가로지르되, 혼부의 네 외곽면에 돌기 형태의 도전체층(110)이 더 형성되고, 도 19에서는 도 18에서의 도전체층(110)의 돌기 중앙이 비어 있는 상태를 나타내고 있다.
도 20은 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙에 두 라인으로 형성된 것을 나내고 있다. 다시 말하면 도전체층(110)의 혼부(20)에서 복수개의 라인으로 형성될 수 있음을 나타내고 있다. 이때, 하나의 혼부(20) 중앙에 복수개의 라인으로 형성하는 경우에도 이웃하는 혼부(20)의 중앙에 형성되는 도전체층(110)의 복수의 라인들간에 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 형성하는 경우 복수개의 도전체층 라인 개수를 특별히 제한한 필요는 없을 것이다.
도 21은 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로방향으로 가로지르되, 혼부의 중앙과 외곽면에서 사이에서 도전체층이 끊어진 형태로 형성되어 있다.
도 22는 도전체층(110)의 폭이 넓은 형태이면서 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로방향으로 가로지르되, 혼부의 외곽면에 돌기 형태의 도전체층(110)이 형성된 것이다.
그리고 도 23은 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지르되 혼부(20)의 중앙과 외곽면 중간에 얇은 형태의 형태의 도전체층(110) 돌기가 형성된 형태이고, 도 24는 도전체층(110)이 혼부(20)의 외곽 상측 및 혼부(20)의 중앙을 가로와 세로로 가로지르고, 혼부(20)의 외곽면 상측 중앙과 혼부(20)의 중앙 및 외곽의 중앙에 돌기들이 형성된 형태이다.
그리고 도 12 내지 도 24에서는 도전체층(110)의 다양한 실시예를 설명한 것으로 도전체층(110)이 혼부(20)의 중앙을 일방향으로 가로질러 형성하거나, 혼부상에 동일방향으로 복수라인으로 형성되거나, 상기 혼부의 가로와 세로를 가로지르도록 형성되거나, 상기 혼부의 외곽상측에도 형성되거나, 상기 혼부 내부에 다양한 돌기를 갖도록 형성되거나, 돌기의 중앙이 비어있거나에 관계없이 동작되는 편파의 방향과 같은 방향으로 라인이 형성되며, 라인간 간격이 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 형성되는 것에 특징이 있다는 것은 당업자라면 자명하다 할 것이다.
또한 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 혼 안테나의 일예를 설명하기 위한 도면,
도 2a는 도 1a에 나타낸 종래 기술에 따른 혼테나가 복수개 배열된 평면도,
도 2b는 도 2a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도,
도 3a는 종래 기술에 따른 혼 안테나의 개량된 예를 설명하기 위한 도면,
도 3b는 도 3a에 나타낸 혼 안테나의 평면도,
도 3c는 도 3b에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도,
도 3 d는 도 3b에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도,
도 4a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 설명하기 위한 도면,
도 4b는 도 4a의 A-A'선 단면도,
도 4c는 도 4a의 B-B‘선 단면도,
도 5a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 1 실시예를 나타낸 사시도,
도 5b는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 평면도,
도 5c는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도,
도 5d는 도 5a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도,
도 6a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 2 실시예를 나타낸 사시도,
도 6b는 도 6a에 나타낸 혼 안테나의 평면도,
도 6c는 도 6a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도,
도 6d는 도 6a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도,
도 7a는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 3 실시예를 나타낸 사시도,
도 7b는 도 7a에 나타낸 혼 안테나의 평면도,
도 7c는 도 7a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도,
도 7d는 도 7a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도,
도 8a 및 도 8b는 본 발명 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 4 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 9a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 안테나 이득 개선용 도전체층을 설명하기 위한 도면,
도 9b는 도 9a에 나타낸 도전체층을 이용한 혼 안테나의 제 5 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 9c는 도 9a에 나타낸 혼 안테나의 A-A'선 단면도,
도 9d는 도 9a에 나타낸 혼 안테나의 B-B'선 단면도,
도 10a는 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층을 안테나 커버에 형성한 제 1 상태를 나타낸 평면도,
도 10b는 도 10a에 나타낸 안테나 커버의 A-A'선 단면도,
도 10c는 도 10a에 나타낸 안테나 커버의 B-B'선 단면도,
도 11a는 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층을 안테나 커버에 형성한 제 2상태를 나타낸 평면도,
도 11b는 도 11a에 나타낸 안테나 커버의 A-A'선 단면도,
도 11c는 도 11a에 나타낸 안테나 커버의 B-B'선 단면도,
도 12 내지 도 24는 본 발명 안테나 이득 개선용 도전체층의 다양한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 도파관 20 : 혼부
100 : 지지소자 110, 210 :
130 : 이격공간 140 : 이격층
150 : 보호층 300 : 안테나 커버

Claims (21)

  1. 비전도성 물질로 이루어진 지지소자; 그리고,
    상기 지지소자상에 일정 간격을 갖고 형성되어 안테나 이득을 개선하기 위한 도전체층; 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전체층은 안테나의 편파 방향과 동일방향으로 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전체층은 일방향으로 형성되거나, 격자구조를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층.
  4. 서로간의 간격이 안테나 이득을 개선하기 위하여 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖는 복수의 도전체층 라인으로 형성되 는 것을 특징으로 하는 안테나 이득 개선용 도전체층.
  5. 도파관과 상기 도파관상에 형성된 혼부를 포함하는 혼안테나에 있어서,
    상기 혼부상층에 형성된 비전도성 지지소자;
    상기 비전도성 지지소자상에서 상기 혼부를 가로지르는 도전체층; 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도파관은 일정간격을 갖고 복수개 형성되며, 상기 혼부는 상기 복수개의 도파관상에 일정간격을 갖는 격자구조로 복수개 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전체층은 상기 혼부의 중앙을 일방향으로 가로지르거나, 상기 혼부의 가로와 세로를 가로지르거나, 상기 혼부의 외곽상측에도 형성되거나, 상기 혼부 내부에 다양한 돌기를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안 테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전체층은 서로간의 간격이 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하의 거리를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 비전도성 지지소자와 상기 혼부 사이에는 상기 비전도성 지지소자와 상기 혼부를 소정간격 이격시키는 이격층이 더 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 비전도성 지지소자와 상기 혼부사이에 상기 이격층이 형성된 경우 상기 도전체층은 상기 혼부의 중앙을 가로와 세로로 가로지르고, 상기 혼부의 외곽상측에도 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  11. 도파관과 상기 도파관상에 형성된 혼부를 포함하는 혼안테나에 있어서,
    상기 혼부상측에서 상기 혼부를 가로지르는 도전체층; 을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전체층은 안테나의 편파 방향과 동일방향으로 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전체층은 일방향으로 형성되거나, 격자구조를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전체층은 상기 혼부의 간격이 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전체층은 에나멜선이나 동선, 철선, 전도성 와이어, 금속박막 및 알루미늄 호일 중 하나로 구성됨을 특징으로 하는 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나.
  16. 비전도성 물질로 이루어진 지지소자를 준비하는 단계; 그리고,
    상기 지지소자상에 안테나 이득을 개선하기 위한 도전체층을 일정간격으로 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지지소자상에 안테나 이득 개선용 도전체층 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 도전체층은 상기 지지소자상에 안테나 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 이득 개선용 도전체층 형성 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 도전체층은 상기 지지소자상에 전도성 잉크의 프린팅, 실크 스크린, 금속박판의 프레스 가공, PCB 패턴 인쇄, 박막도금 중 하나를 이용해 금속박막, 도전체 물질 및 전도성 페인트층, 에나멜선, 동선, 철선 및 전도성 와이어 중 하나를 일방향 또는 격자구조를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 이득 개선용 도전체층 형성 방법.
  19. 도파관과 상기 도파관상에 형성된 혼부를 포함하는 혼 안테나 제조방법에 있어서,
    상기 비전도성 지지소자를 준비하는 단계;
    상기 비전도성 지지소자상에 상기 혼 안테나 동작 주파수 파장의 1/4람다(λ) 내지 1람다(λ) 이하가 되는 거리를 갖는 도전체층을 형성하는 단계; 그리고,
    상기 도전체층이 형성된 비전도성 지지소자를 상기 혼부상측에 형성하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 지지소자는 플라스틱 계열의 소자 또는 비전도성 소자로 형성되는 것을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나 제조방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 도전체층은 상기 지지소자상에서 상기 혼부의 중앙을 일방향으로 가로질러 형성하거나, 혼부상에 동일방향으로 복수라인으로 형성하거나, 상기 혼부의 가로와 세로를 가로지르도록 형성하거나, 상기 혼부의 외곽상측에도 형성하거나, 상기 혼부 내부에 다양한 돌기를 갖도록 형성하거나, 돌기의 중앙이 비어있는 것 중 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층을 이용한 혼 안테나 제조방법.
KR1020080010882A 2008-02-01 2008-02-01 지지소자상에 형성된 안테나 이득 개선용 도전체층, 그를이용한 혼 안테나 및 그의 제조 방법 KR20090084600A (ko)

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