KR20100073789A - 주기적 얇은 와이어 구조를 이용한 혼 안테나의 이득 향상 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기파를 송수신 할 수 있는 혼(horn) 형상의 안테나에 관한 것으로, 도파관, 상기 도파관과 연결되어 개구된 방향으로 넓어지는 형상을 갖는 안테나부, 그리고, 안테나 이득(antena gain)을 향상시키기 위하여 상기 안테나 부 내측공간에 설치되는 복수개의 와이어를 포함하는 혼 안테나에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 의할 경우, 상기 전자기파는 상기 안테나부에 설치되는 복수개의 와이어에 의하여 특정 주파수 대역에서 전자기파 굴절이 최소화되어, 전자기파의 송출 및 검출 시 안테나 이득이 개선되는 효과가 있다.

Description

주기적 얇은 와이어 구조를 이용한 혼 안테나의 이득 향상{HIGH GAIN HORN ANTENNA WITH PERIODIC THIN WIRE STRUCTURE}

본 발명은 전자기파를 송수신 할 수 있는 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼(horn) 형상을 갖는 안테나에 관한 것이다.

혼(horn) 형상의 안테나는 주로 전파 천문학(radio astronomy)이나 위성통신의 파라볼라 안테나의 피드 부분으로 널리 이용되어 왔고, 이 이외에도 소형화된 혼 형상의 안테나를 탑재하여 전자기파를 이용하여 각종 상황 및 정보를 송수신하는데 사용되고 있다.

특히, 선진국에서는 서로 다른 극 초단파(microwave) 및 레이저(laser)를 사용한 여러 종류의 속도 측정기와 도로의 여러가지 위험한 상황을 알려줄 수 있는 사전 안전경보용 검출기들로 이용하여 차량의 안전운행을 위하여 많은 노력을 하고 있다.

특히, 미국서는 이러한 속도 측정기 및 검출기들의 사용을 합법적으로 인정하고 있으며, 세계적으로도 사용의 합법화를 추진하는 국가가 증가하고 있는 추세다.

이러한 측정기 및 검출기에서 사용하는 신호는 다음과 같은 주파수 대역이 사용되고 있다.

차량의 과속을 방지하기 위해 차량 속도를 감지하는 스피드건(speed gun)은 Ko-BAND(9.900 GHz), X-BAND(10.525 GHz), Ku-BAND(13.450 GHz), K-BAND(24.150 GHz), SUPERWIDE Ka-BAND(33.000∼36.000 GHz 사이에 다양하게 분포), 및 레이저(800∼1100 nm의 파장)를 이용하고 있다.

여기서, 상기 안테나는 상기와 같은 전자기파를 특정 방향으로 송신하거나, 외부로부터 상기 안테나 방향으로 송신되는 전자기파를 검출하는 역할을 수행한다.

하지만, 일반적 전자기파는 공기중에 방사되면서 목표가 되는 방향과 다른 방향으로도 산개하는 경우가 발생하는 바, 안테나를 이용하여 전자기파를 송출하는 경우 원하는 방향으로 만족스러운 강도의 전자파를 송출할 수 없는 경우가 발생하였다. 또한, 전자기파를 수신하는 경우에도, 혼 안테나의 개구부로 전자기파가 유입되더라도 충분한 양의 전자기파가 상기 검출장치로 유입되지 않아 신호를 분석하는데 어려움이 존재하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기파를 송신 및 수신하는데 있어, 안테나 이득(antenna gain)이 향상된 혼 안테나를 제공하기 위함이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 도파관, 상기 도파관과 연결되어 개구된 방향으로 넓어지는 형상을 갖는 안테나부, 그리고, 안테나 이득(antena gain)을 향상시키기 위하여 상기 안테나부 내측공간에 설치되는 복수개의 와이어를 포함하는 혼 안테나에 의해 달성될 수 있다.

이때, 상기 복수개의 와이어는 특정 주파수의 전자기파에서 유효 유전율이 0이 되는 공간을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 와이어는 각각이 서로 평행하도록 설치될 수 있고 전계의 진동방향과 평행하여야 한다.

구체적으로, 상기 복수개의 와이어는 상기 안테나부의 내측공간에 기 설정된 간격으로 이격 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 기 설정된 간격은 상기 안테나부 내측공간을 통과하는 전자기파의 주파수에 따라 다르게 설정될 수 있다.

또한, 상기 복수개의 와이어는 기 설정된 크기의 단면을 갖고, 상기 단면의 크기는 상기 안테나부 내측공간을 통과하는 전자기파의 주파수에 따라 다르게 설정 되도록 구성될 수 있다.

나아가, 상기 복수개의 와이어는 기 설정된 반지름을 갖는 원형 와이어로 형성되며, 상기 반지름의 크기는 상기 안테나부 내측공간을 통과하는 전자기파의 주파수에 따라 다르게 설정되는 것도 가능하다.

한편, 상기 복수개의 와이어는, 서로 다른 주파수를 갖는 복수개의 전자기파에 대하여 인접한 공간보다 각각 낮은 유전율을 갖는 공간을 형성하는 복수개의 구역으로 구분되도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 복수개의 와이어는 해당 구역에서 일정한 간격으로 배치되고, 상기 각 구역에서 상기 와이어가 배치되는 간격은 대응되는 전자기파의 주파수에 따라 상이하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 각 구역에 설치되는 와이어의 단면적은 대응되는 전자기파의 주파수에 따라 상이하게 구성되는 것도 가능하다.

본 발명에 의할 경우, 상기 전자기파는 상기 안테나부에 설치되는 복수개의 와이어에 의해 특정한 주파수에서 전자기파의 굴절을 최소화할 수 있어, 전자기파의 송출 및 검출시 안테나 이득이 개선되는 효과가 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 혼 안테나의 바람직한 제1 실시예를 구체적으로 설명한다. 본 실시예에서는 전자기파를 소정 방향으로 송출하는 혼 안테나를 이용한다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 본 발명이 이에 한정 되는 것은 아니며, 이 이외에도 전자기파를 송출 및 검출하는 모든 혼 안테나에 적용 가능함을 미리 밝혀둔다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 혼 안테나의 내부를 도시한 내부 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼 안테나는 도파관(10) 및 상기 도파관(10)과 연결되는 안테나부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

도파관(10)의 일단은 전자기파 송출장치(미도시)와 연결될 수 있고, 타단은 안테나부(20)와 연결되어, 송출장치에서 발생되는 전자기파가 전송되는 경로를 형성할 수 있다. 이때, 전자기파는 도파관(10)의 내측면을 따라 상기 안테나부(20)로 진행할 수 있다.

그리고, 안테나부(20)는 일측에 개구부가 형성된 혼(horn) 형상으로 구성된다. 구체적으로, 본 실시예의 안테나부(20)는 직사각형의 단면을 갖고 개구된 방향으로 점차 단면이 넓어지도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 안테나부(20) 내측에는 혼 안테나의 전체 면적을 줄일 수 있도록 릿지(30)가 형성될 수 있다.

상기 안테나부는 도파관(10)과 연결되어 설치되어, 도파관(10)에서 전송되는 전자기파를 외부의 소정방향으로 송출되거나, 외부에서 전송되는 전자기파가 유입되어 상기 도파관으로 진입하는 경로 역할을 수행할 수 있다.

이때, 도파관(10)을 따라 진행하던 전자기파는 상기 안테나부(20)를 통과하면서 여러 방향으로 산란될 수 있다. 따라서, 안테나부(20)의 개구부를 목표로 하는 송출 방향을 향해 설치하더라도, 안테나부(20)를 통과한 전자기파는 여러 방향 으로 진행될 수 있고, 일부의 전자기파만이 원하는 송출방향에 도달할 수 있다. 여기서, 목표로 하는 방향으로 전자기파를 전송할 수 있는 정도를 안테나 이득(antenna gain)으로 볼 수 있다.

본 실시예에서는 전자기파를 송출하는 혼 안테나를 이용하기에 전술한 바와 같이 안테나 이득을 정의하였으나, 다른 실시예의 경우 외부로부터 전송되는 전자기파를 얼마만큼 검출할 수 있는가를 이용하여 안테나 이득을 정의하는 것도 가능하다. 다만, 동일한 혼 안테나의 경우 송출시 안테나 이득은 검출시 안테나 이득에 대응되는 값을 갖는 것이 일반적이다.

상기 안테나 이득이 높은 경우, 목표도 하는 지점이 혼 안테나로부터 원거리에 설치되어 있더라도 용이하게 신호를 송수신 할 수 있는 반면, 안테나 이득이 낮은 경우 도달하는 전자기파의 양이 부족하여 신호를 정확하게 분석하는 것이 곤란할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 안테나 이득을 향상시킬 수 있도록, 상기 안테나부(20)의 내측공간에 설치되는 복수개의 와이어(100)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 복수개의 와이어(100)에 의해 안테나 이득이 개선되는 원리에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2는 서로 다른 유전율을 갖는 물체를 통과하는 전자기파의 진행 경로를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 투자율이 동일하고 유전율이 다른 두 매질을 통과 하는 전자기파는 다음 식과 같다. 여기서,

,

는 매질 1, 2의 유전율이고,

는 전자기파의 입사각,

는 전자기파의 투과각을 의미한다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이 매질 1의 유전율이 0에 가까운 물질(Epsilon Near Zero, 이하에서는 'ENZ'라 함)로부터 공기중으로 전자기파가 진행한다면, 전자기파의 입사각과 관계없이 투과각

는 0도에 근사할 수 있다.

즉, 전자기파가 ENZ를 투과하면 대부분의 전자기파가, ENZ 표면의 수직 방향에 근사하여 진행할 수 있다. 따라서, 이러한 성질을 본 발명에 적용하여, 안테나부를 통과하는 방향을 목표 방향으로 유도할 수 있어 안테나 이득을 향상시킬 수 있는 것이다.

도 3은 도 1에서 안테나부의 내측공간에 복수개 와이어가 배치된 형상을 도시한 개략도이고, 도 4는 주파수에 따라 도 1의 복수개의 와이어가 형성하는 공간의 유전율을 도시한 그래프이다.

본 발명에서는 상기 안테나부의 내측공간의 유전율을 조절할 수 있도록, 내측공간에 복수개의 와이어(100)를 설치할 수 있다. 공기중에 얇은 와이어(thin wire)를 주기적으로 배열하게 되면, 상기 와이어들이 구성하는 공간은 특정 주파수

에 대하여 유전율이 0인 성질을 갖을 수 있다. 이를 플라즈마 주파수(

)라고 한다. 그리고, r에 해당하는 반지름을 갖고 각각 p 간격으로 배치되는 복수개의 와이어에 의한 플라즈마 주파수의 값은 아래에 의해 구해질 수 있다. (여기서, c는 빛의 속도를 의미함)

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 이외의 소정 주파수

에 대한 상기 공간의 유전율

은 아래와 같다.

이처럼, 복수개의 와이어(100)가 설치되는 공간은 각각 와이어가 설치되는 간격(p) 및 반지름의 크기(r)에 따라 대응되는 플라즈마 주파수를 갖는다. 그리고, 소정 주파수(

)에 대한 상기 공간의 유전율(

)은 상기 소정 주파수(

) 및 상기 플라즈마 주파수(

)의 크기에 따라 결정된다. 다시 말해, 복수개의 와이어(100)가 설치되는 공간은 각 와이어가 설치되는 간격(p) 및 반지름의 길이(r)를 제어하여, 소정 주파수(

)에 대한 공간의 유전율(

)을 조절할 수 있다.

이 경우, 복수개의 와이어(100)가 설치되는 공간에 플라즈마 주파수에 해당하는 주파수를 갖는 전자기파가 통과하면, 해당 전자기파는 모두 일정한 방향으로 진행하도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 주파수가 아니라 플라주마 주파수에 인접한 전자기파의 경우에도, 인접한 공간에 비하여 낮은 유전율이 형성되는 바, 이를 통과하면서 전자기파가 방산되어 진행하는 폭을 첨예화 시킬 수 있는 장점이 있다.

전술한 수학식에서는 와이어(100)가 원형 단면인 경우를 예를 들어 설명하였으나, 원형 단면 이외의 형상으로 구성되는 와이어를 이용하더라도 유사한 효과를 볼 수 있다. 다만, 이 경우 해당 공간의 플라즈마 주파수 또는 소정 주파수에 대한 유전율은 단면의 크기에 의해 결정될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 안테나부 내측 공간에 복수개의 와이어를 이용하여 내측공간의 유전율을 제어하는 것이 가능한 바, 상기 안테나부를 통과하는 전자기파의 방향성을 제어하는 것이 가능하다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 안테나부(20) 내측에 복수개의 와이어(100)를 설치할 수 있다. 이때, 각각의 와이어가 설치되는 간격(p) 및 와이어의 단면 등은 혼 안테나가 사용하는 특정 주파수의 크기를 고려하여 결정할 수 있다. 여기서, 특정 주파수라 함은 본 실시예에 따른 혼 안테나를 통하여 송신 및 수신이 이루어지는 전자기파의 주파수 대역 중, 신호 역할을 하는 대역의 주파수를 의미할 수 있다. 따라서, 상기 와이어 배치를 설계하는 경우, 전술한 수학식 1, 2를 이용하여 상기 특정 주파수에 대한 각 와이어의 간격 및 단면의 크기를 조합하여 설정할 수 있다.

이를 이용하여, 본 실시예는 안테나부(20) 내측에 복수개의 와이어(100)를 설치할 수 있다. 이때, 상기 복수개의 와이어(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기설정된 반지름 r의 이 r인 원형 와이어를 이용하며, 각 와이어는 인접한 와이어와 p의 간격만큼 떨어지도록 형성될 수 있다.

이때, 복수개의 와이어(100)는 복수개의 행(行) 및 복수개의 열(列)을 구성하도록 배치되는 것이 바람직하다. 만약, 복수개의 와이어(100)가 단일한 행 또는 단일한 열을 이루도록 배치되는 경우, 특정 주파수에 대해 유전율을 변화시키는 현상이 제대로 나타나지 않을 수 있다.

본 실시예에서는 안테나부(20)를 통과하는 모든 전자기파가 상기 복수개의 와이어(100)가 형성된 구간을 모두 통과할 수 있도록, 상기 복수개의 와이어는 안테나부(20)의 폭을 따라 상기 와이어(100)가 일정한 간격 p로 배치된다. 그리고, 도파관(10)에서 안테나부(20)의 개구부 방향으로도 간격 p의 열을 형성하여 복수개의 행을 구성한다. 이때, 상기 복수개의 와이어는 충분한 수의 행을 구성하는 것이 바람직하다. 다만, 실험 결과 도파관(10)에서 안테나부(20)의 개구된 방향으로 3개 이상의 행을 구성하는 경우, 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다.

여기서, 복수개의 와이어(100)는 상기 전자기파가 송수신 되는 방향과 수직 방향으로 설치되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 전자기파가 유전율이 0인 매질을 통과하면, 상기 매질이 끝나는 표면에 수직방향으로 전자기파가 투사된다. 본 실시예의 경우, 유전율이 0에 가까운 공간이 끝나는 표면은 맨 외측에 배치되는 와이어의 행이 구성하는 면에 해당하는 바, 각 와이어는 상기 전자기파가 송수신 되는 방향을 고려하여 이와 수직 방향으로 설치될 수 있다. 이때, 안테나부(20)의 개구부는 전자기파가 송수신 되는 방향으로 형성되는 것이 일반적이므로, 이 경우 복수개의 와이어(100)는 개구된 면과 평행을 이룰 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 복수개의 와이어(100)가 정방형을 형성하도록 배치하였다. 다만, 상기 배치 형상은 일 실시예에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이외에도 다른 여러가지 형태로 각각의 와이어(100)를 배치하여 실시할 수 있다. 다만, 이 경우, 플라즈마 주파수를 구하는 식 또는 주파수 대비 유전율이 변화하는 그래프의 형상은 달라질 수 있다.

이하에서는, 본 실시예에 따른 혼 안테나를 직접 이용하여 안테나 이득의 변화를 측정한 실험에 대하여 설명한다.

도 5는 4가지 형태의 혼 안테나의 주파수에 따른 이득 변화를 시뮬레이션 한 결과이다. 이때, 상기 4가지 형태의 혼 안테나는 모두 릿지(30)가 형성된 혼 안테나를 이용하였다.

도 5의 (A)는 안테나부의 길이 L이 40mm이고, 안테나부에 와이어가 설치되지 않은 혼 안테나의 이득 변화를 나타낸 것이다. 그리고, (B)는 L이 26.92mm이고, 안테나부에 와이어가 설치되지 않은 혼 안테나의 이득 변화를 나타낸 것이다. 또한 (C)는 L이 26.92mm이고, 반경 r이 0.25mm인 복수개의 와이어를 안테나부 내측에 일정한 간격으로 3줄로 배치한 혼 안테나의 이득변화를 나타낸 것이다. 그리고 (D)는 L이 26.92mm이고, 반경 r이 0.30mm인 복수개의 와이어를 안테나부 내측에 일정한 간격으로 3줄 배치한 혼 안테나의 이득변화를 나타낸 것이다.

도 5를 참고하여 (A)와 (B)를 비교할 경우, (A)에 비하여 안테나부의 길이가 짧은 (B)는 각 주파수 대역에 있어서 안테나 이득이 떨어지는 것을 알 수 있다. 이는, 일반적으로 큰 안테나를 이용할수록 이득을 높일 수 있음을 알려준다.

다만, (C)와 (D)와 같이 내측에 복수개의 와이어(100)를 설치하여 내부공간의 유전율을 조절하는 경우, 안테나의 크기는 (B)와 동일함에도 불구하고, 특정 주파수 대역에서는 (A)와 같은 대형 안테나와 유사한 수준의 안테나 이득을 획득할 수 있다.

또한, (C)와 (D)는 (B)에 비하여 대부분의 주파수 대역에서 낮은 이득을 갖는 것에 비해 특정한 주파수 대역에서 높은 이득을 갖는바, 주파수 대역에 따라 전자기파를 선별적으로 송신 또는 수신하는 것이 가능함을 보여줄 수 있다.

그리고, (C)와 (D)에서는 최대 이득을 획득하는 주파수 대역이 상이한 바, 와이어의 단면적의 크기를 제어하여 플라즈마 주파수 대역을 조절할 수 있음을 보여준다.

이상에서는, 하나의 특정 주파수에 대하여 안테나 이득을 높이는 혼 안테나의 구성에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 복수개의 주파수에 대하여 안테나 이득 을 높이는 혼 안테나를 구성할 수도 있다.

이를 위하여, 상기 복수개의 와이어가 정방형 이외의 다른 배치를 갖도록 조절하여 두개 이상의 플라즈마 주파수를 갖도록 구성할 수도 있으나, 이하에서는 정방형 배치를 이용하여 두 개의 주파수에 대하여 유전율을 낮출 수 있는 별도의 실시예를 설명하도록 한다. 다만, 이전 실시예와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일 명칭, 동일 도면부호를 사용하고, 공통되는 설명은 중복을 피하기 위하여 생략하도록 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 혼 안테나의 내부 단면을 나타낸 내부 단면도이다.

본 실시예의 경우 또한 안테나부(20)의 내측에 복수개의 와이어(100)가 설치될 수 있다. 이때, 복수개의 와이어(100)는 각 와이어가 배치되는 간격 또는 와이어의 단면의 크기 따라 복수개의 구역으로 구분될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 와이어의 간격 및 와이어의 단면의 크기에 따라 서로 다른 플라즈마 주파수를 형성한다. 따라서, 각각의 구역은 서로 다른 주파수에 대하여 유전율을 낮추는 역할을 수행할 수 있다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 복수개의 와이어는 D1, D2의 두 구역으로 구분될 수 있다. D1 구역은 r1의 반경을 갖는 와이어를 이용하여 P1의 간격으로 정방형으로 배치될 수 있다. 그리고, D2 구역은 r2의 반경을 갖는 와이어를 이용하여 P2의 간격으로 정방형으로 배치될 수 있다.

이 경우, D1 구역 및 D2 구역은 서로 다른 플라즈마 주파수 ω₁, ω₂를 갖 는 바, 서로 다른 대역의 주파수에 대하여 인접한 공간에 비해 낮은 유전율을 형성하도록 구성하는 것이 가능하다. 이때, 상기 안테나부를 통과하는 모든 전자기파들이 각각의 구역을 모두 통과할 수 있도록, 상기 D1, D2는 전자기파가 송신 및 수신되는 방향을 따라 순차적으로 배치되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 혼 안테나는 K 밴드(예를 들어 24.150 GHz)와 Ka 밴드(예를들어 36 GHz)의 주파수 영역을 동시에 사용할 수 있다. 이 경우, 전술한 수학식 1, 2를 이용하여 D2 구역에서는 K 밴드에 해당하는 주파수가 플라즈마 주파수(ω₂)를 형성하도록 r2, P2을 조합하여 설계하는 것이 가능하다. 그리고, D1 구역에서는 Ka 밴드에 해당하는 주파수가 플라즈마 주파수(ω₁)를 형성하도록 r1, P1를 조합하여 설계하는 것이 가능하다.

따라서, 본 실시예에서 K 밴드와 Ka 밴드의 전자기파가 상기 도파관으로부터 동시에 송출되는 경우, Ka 밴드에 해당하는 전자기파는 해당 주파수에 대해 유전율이 0에 가까운 D1 구역을 통과하면서 D1 구역의 맨 외측에 형성된 와이어 행에 수직방향으로 투과하면서 송출 방향으로 진행하는 것이 가능하다. 유전율이 0인 경우 모든 입사각에 대하여 동일한 투사각을 갖을 수 있기 때문이다.

그리고, K 밴드에 해당하는 전자기파는 해당 주파수에 대해 유전율이 0에 가까운 D2구역을 통과하면서, D2 구역의 맨 외측에 형성된 와이어 행에 수직방향으로 투과하면서 D1 구역에 진입한다. D1 구역은 K 밴드에 대해 유전율이 0에 가깝지는 않을 수 있다. 다만, 이경 우에도 D2 구역의 맨 외측에 형성된 와이어 행과 D1 구역의 맨 외측에 형성된 와이어 행이 평행하면, 입사각이 0에 가깝게 형성되는 바, Ka 밴드의 전자기파와 마찬가지로 D1 구역의 맨 외측에 형성된 와이어 행을 수직방향으로 투과하면서 송출 방향으로 진행하는 것이 가능하다.

따라서, 본 실시예에 의할 경우 두 가지 영역의 주파수에 대하여 안테나 이득을 개선시킬 수 있는 혼 안테나를 구성하는 것이 가능하다.

다만, 본 실시예에서는 두 개의 구역을 구비하여 두 개의 주파수 영역에 대한 안테나 이득을 개선시키는 구성을 설명하고 있으나, 본 발명에 의할 경우 각각 상이하게 설계되는 복수개의 구역을 구비하여 복수개의 주파수 영역에 대하여 안테나 이득을 개선시키도록 구성하는 것도 물론 가능하다.

한편, 본 실시예에서는 각 구역마다 서로 다른 단면적을 갖는 와이어를 서로 다른 간격으로 배치하였으나, 상기 두 변수 중 하나만을 택일적으로 이용하여 구성하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 혼 안테나의 내부를 도시한 내부 사시도이다.

도 2는 서로 다른 유전율을 갖는 물체를 통과하는 전자기파의 진행 경로를 도시한 것이다.

도 3은 도 1에서 안테나부의 내측공간에 복수개 와이어가 배치된 형상을 도시한 개략도이다.

도 4는 주파수에 따라 도 1의 복수개의 와이어가 형성되는 공간의 유전율을 도시한 그래프이다.

도 5는 4가지 형태의 혼 안테나의 주파수에 따른 이득 변화를 도시한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 혼 안테나의 내부 단면을 나타낸 내부 단면도이다.

Claims (12)

1. 도파관;

   상기 도파관과 연결되어 개구된 방향으로 넓어지는 형상을 갖는 안테나부; 그리고,

   안테나 이득(antena gain)을 향상시키기 위하여 상기 안테나부 내측공간에 설치되는 복수개의 와이어를 포함하는 혼 안테나.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어가 형성되는 공간은 특정 주파수의 전자기파에 대해 인접한 공간보다 낮은 유전율을 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어가 형성되는 공간은 상기 특정 주파수의 전자기파에 대해 0에 인접하는 유전율을 형성하는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어는 상기 전자기파가 송수신 되는 방향과 수직 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 혼 안테나
5. 제2항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어는 상기 안테나부의 내측공간에 기 설정된 간격으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
6. 제5항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어가 형성하는 공간의 유전율은 상기 복수개의 와이어가 배치되는 간격에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
7. 제2항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어가 형성하는 공간의 유전율은 상기 복수개의 와이어의 단면적에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
8. 제2항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어는 기 설정된 반지름을 갖는 원형 와이어로 구성되며, 상기 복수개의 와이어가 형성하는 공간의 유전율은 상기 와이어의 반지름에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
9. 제2항에 있어서,

   상기 복수개의 와이어는, 서로 다른 주파수를 갖는 복수개의 전자기파에 대 하여 인접한 공간보다 각각 낮은 유전율을 갖는 공간을 형성하는 복수개의 구역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
10. 제9항에 있어서,

    상기 복수개의 와이어는 해당 구역에서 일정한 간격으로 배치되고, 상기 각 구역에서 상기 와이어가 배치되는 간격은 대응되는 전자기파의 주파수에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
11. 제9항에 있어서,

    상기 각 구역에 설치되는 와이어의 단면적은 대응되는 전자기파의 주파수에 따라 상이한 것을 특징으로 하는 혼 안테나.
12. 제9항에 있어서,

    상기 복수개의 구역은 전자기파가 송수신 되는 방향을 따라 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 혼 안테나.

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