KR20110041785A - 복사 소자를 둘러싼 초크 부재가 반사판으로부터 이격되어 배열되는 안테나 - Google Patents

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Abstract

빔 포인팅 에러를 개선하기 위하여 초크 부재가 반사판으로부터 이격된 상태로 복사 소자를 둘러싸는 구조를 가지는 안테나가 개시된다. 상기 안테나는 반사판, 상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 복사 소자, 및 상기 복사 소자 주변에 배열된 전도성 초크 부재를 포함한다. 여기서, 상기 초크 부재는 상기 반사판으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배열된다.
초크 부재, 빔 포인팅 에러, 안테나, choke

Description

복사 소자를 둘러싼 초크 부재가 반사판으로부터 이격되어 배열되는 안테나{ANTENNA IN WHICH A CHOKE MEMBER SURROUNDS A RADIATOR UNDER THE CONDITION THAT THE RADIATOR IS SEPARATED FROM A REFLECTOR}
본 발명은 빔 포인팅 에러(Beam Pointing Error)를 개선하기 위하여 반사판으로부터 이격된 초크 부재(Choke Member)로 복사 소자를 둘러싸도록 구현한 안테나에 관한 것이다.
안테나는 RF 신호(Radio Frequency)를 송수신하는 방사 패턴(Radiation Pattern)을 가지며, 일반적으로 아래의 도 1에 도시된 구조를 가진다.
도 1은 일반적인 안테나의 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 안테나에서 경사각의 변화에 따른 빔 포인팅 에러를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 안테나는 반사판(100) 및 반사판(100) 위에 배열된 복수의 복사 소자들(102)을 포함한다.
복사 소자들(102)로 소정 전력이 급전되면, 복사 소자들(102)은 특정 방향으로 방사 패턴을 출력하며, 예를 들어 ±45°편파들을 출력한다.
다만, 예를 들어 기지국 안테나의 경우 원하는 RF 신호의 송수신을 위하여 상기 방사 패턴의 방향을 변화시켜야하는 경우가 자주 발생하며, 즉 상기 안테나의 경사각(Tilt)을 가변시킬 경우가 발생한다.
이하, 상기 안테나에서 경사각을 가변시켰을 때의 상기 안테나의 특성 변화를 살펴보겠다.
상기 복사 소자들로부터 방사된 빔(방사 패턴)의 경사각이 도 2에 도시된 바와 같이 예를 들어 -15°로 변화된 경우, 이상적으로는 방사 패턴(200)의 중심이 Θ축을 따라 형성되는 빔 포인팅 라인(Beam Pointing Line, 202)을 따라서 이동되어야 한다. 즉, 상기 빔의 틸트가 -15°만큼 변화된 경우, 이상적으로는 방사 패턴(204)의 중심이 빔 포인팅 라인(202)에 위치하여야 한다. 여기서, 빔 포인팅 라인(202)은 상기 복사 소자들로부터 방사된 빔의 경사각이 변화될 때 방사 패턴(200)의 중심이 이동되는 경로를 의미한다.
그러나, 실제적으로는 상기 안테나에 포함된 복사 소자들로부터 방사된 빔의 경사각이 변화된 경우 방사 패턴(200)의 중심이 빔 포인팅 라인(202)을 따라서 이동하지 않고 새로운 빔 포인팅 라인(208)을 따라서 이동한다. 즉, 상기 복사 소자로부터 방사된 빔의 경사각이 -15°만큼 변화된 경우, 실제적으로 발생하는 방사 패턴(206)의 중심은 빔 포인팅 라인(208)에 위치하게 된다. 여기서, 빔 포인팅 라인(208)에 위치하는 방사 패턴(206)의 중심과 Θ축 사이의 값(예를 들어, A)을 빔 포인팅 에러라 정의하겠다.
상기 빔 포인팅 에러는 상기 안테나 내부 소자 또는 주변에 있는 소자(예를 들어, 반사판)에 의한 영향으로 발생되며, 특히 도 2에 도시된 바와 같이 상기 복 사 소자들로부터 방사된 빔의 경사각이 커질수록 증가된다.
이렇게 빔 포인팅 에러가 허용 가능한 범위를 벗어나면, 상기 복사 소자들로부터 방사되는 방사 패턴이 원하는 방향으로 방사되지 않는다. 즉, 상기 복사 소자들로부터 출력되는 방사 패턴의 방향을 제어하기가 어렵다.
본 발명의 목적은 빔 포인팅 에러 및 빔 폭 등을 개선시키는 안테나를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 반사판; 상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 복사 소자; 및 상기 복사 소자 주변에 배열된 전도성 초크 부재를 포함한다. 여기서, 상기 초크 부재는 상기 반사판으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배열된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나는 반사판; 상기 반사판 위에 배열된 복사 소자; 및 상기 복사 소자를 둘러싸며, 제 1 서브 초크 부재, 제 2 서브 초크 부재, 제 3 서브 초크 부재 및 제 4 서브 초크 부재를 가지는 전도성 초크 부재를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 2 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 3 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 및 상기 제 4 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 중 적어도 하나는 다른 거리들과 다른 길이를 가진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나는 반사판; 상기 반사판 위에 배열된 복수의 복사 소자들; 및 특정 범위의 경사각에서 빔 포인팅 에러 허용 범위를 만족하도록 상기 각 복사 소자들을 둘러싸는 복수의 전도성 초크 부재들을 포함한다.
본 발명에 따른 안테나에서 반사판으로부터 이격된 초크 부재가 복사 소자를 둘러싸도록 구현되며, 특히 상기 초크 부재에 포함된 서브 초크 부재들 중 적어도 하나에 슬롯이 형성된다. 결과적으로, 안테나의 빔 포인팅 에러가 개선되고, 저주파 대역 및 고주파 대역에서 CPR(Cross Polarization Ratio) 특성을 높게 유지할 수 있으며, 상기 안테나의 빔 폭을 넓게 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 초크 부재를 플라스틱 지지체를 이용하여 반사판에 결합시키므로, 상기 안테나에서 상기 초크 부재를 조립하기도 용이할 뿐만 아니라 필요시 상기 초크 부재를 용이하게 변경 설치할 수 있다.
게다가, 상기 초크 부재가 상기 복사 소자를 둘러싸고 상기 초크 부재가 반사판에 플라스틱 지지체를 통하여 결합되므로, 상기 반사판의 길이가 증가되어도 상기 반사판의 뒤틀림이 적어질 수 있고 진동, 충격 등이 가해지더라도 상기 안테나의 기구적 안정성이 보장될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 안테나는 예를 들어 기지국 안테나로서, 반사판(300), 적어도 하나의 복사 소자(302) 및 적어도 하나의 초크 부재(304)를 포함한다.
반사판(300)은 예를 들어 도체로 이루어지며, 반사체 및 접지로서 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사판(300)은 베이스 부재(310), 제 1 수직 부재(312) 및 제 2 수직 부재(314)를 포함한다.
수직 부재들(312 및 314)은 베이스 부재(310)에 수직한 방향으로 하여 베이스 부재(310)의 양 측면들로부터 길이 연장된다. 또한, 수직 부재들(312 및 314)은 상기 안테나의 전후방비 및 빔 폭 등에 영향을 미칠 수 있다.
초크 부재(304)는 해당 복사 소자(302)를 둘러싸서 후술하는 바와 같이 빔 포인팅 에러를 개선시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사판(300) 위에는 복수의 복사 소자들(302)이 길이 방향으로 순차적으로 배열되며, 각 복사 소자들(302)을 초크 부재들(304)이 둘러싸도록 구현된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초크 부재(304)는 반사판(300)으로부터 이격되어 배열된다. 구체적으로는, 초크 부재(304)는 베이스 부재(310)로부터 이격될 뿐만 아니라 수직 부재들(312 및 314)로부터도 이격된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 초크 부재(304)를 이루는 서브 초크 부재들과 복사 소자 사이의 거리들 중 적어도 하나는 다른 거리들과 다른 길이를 가지도록 구현될 수 있다.
요컨대, 본 발명의 안테나는 빔 포인팅 에러를 개선시키기 위하여 초크 부재(304)가 반사판(300)으로부터 이격된 상태로 하여 복사 소자(302)를 둘러싸도록 구현된다.
위에서는, 복사 소자(302)가 원형 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 사각형 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 3에서는 초크 부재(304)를 이루는 서브 초크 부재들이 모두 연결되어 하나의 구조체로 구현되었지만, 상기 서브 초크 부재들 중 일부가 분리된 상태로 상기 서브 초크 부재들이 해당 복사 소자(302)를 둘러싸도록 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 초크 부재(304)가 복사 소자(302)를 완벽하게 둘러싸지 않고 일부만 둘러싸도록 구현될 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이 빔 폭 개선 등을 고려할 때 초크 부재(304)가 도 3에 도시된 바와 같이 복사 소자(302)를 완벽하게 둘러싸는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 복사 소자(302) 및 초크 부재(304)의 상세한 구조를 살펴보겠다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에서 복사 소자 및 초크 부재의 상세 구성을 도시한 도면이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 하나의 복사 소자(302) 및 해당 초크 부재(304)만을 도시하였다. 여기서, 초크 부재들(304) 전부가 도 4에 도시된 구조를 가질 수도 있지만 일부만 도 4에 도시된 구조를 가질 수도 있다.
도 4(A)를 참조하면, 복사 소자(302)는 급전부(400) 및 방사 부재들(402)을 포함한다.
급전부(400)는 외부 전원부로부터 소정 전력이 입력되는 지점이며, 급전부(400)로 입력된 전력은 방사 부재들(402)로 급전된다. 결과적으로, 방사 부재 들(402)로부터 소정 방사 패턴이 출력된다.
방사 부재들(402)은 예를 들어 다이폴 부재들이며, 모두 동일한 구조를 가질 수 있다. 물론, 방사 부재들(402) 중 일부는 다른 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 후술하는 바와 같이 일부 방사 부재들(402)에만 슬롯(Slot)이 형성될 수 있다.
초크 부재(304)는 도 4(A)에 도시된 바와 같이 복사 소자(302)를 둘러싸도록 구현된다. 여기서, 초크 부재(304)는 사각형 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 제 1 서브 초크 부재(410), 제 2 서브 초크 부재(412), 제 3 서브 초크 부재(414) 및 제 4 서브 초크 부재(416)로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초크 부재(304)는 반사판(300)의 베이스 부재(310)로부터 소정 거리만큼 이격되고, 수직 부재들(312 및 314)로부터 소정 거리만큼 이격되어 배열될 수 있다. 특히, 상호 변조 왜곡(Passive Intermodulation Distortion, PIMD)을 방지하기 위하여 초크 부재(304)가 반사판(300)에 직접적으로 연결되지 않도록 도 4(B)에 도시된 바와 같이 예를 들어 절연체인 플라스틱 지지체(430)를 이용하여 반사판(300)에 결합된다. 다만, 도 4(B)에서는 초크 부재(304)가 수직 부재들(312 및 314)에 다른 플라스틱 지지체를 통하여 연결되는 구조를 도시하지는 않았으나, 플라스틱 지지체가 초크 부재(304)를 수직 부재들(312 및 314)에 결합시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 서브 초크 부재(410)와 복사 소자(302) 사이의 거리, 제 2 서브 초크 부재(412)와 복사 소자(302) 사이의 거리, 제 3 서브 초크 부재(414)와 복사 소자(302) 사이의 거리 및 제 4 서브 초크 부 재(416)와 복사 소자(302) 사이의 거리 중 적어도 하나는 다른 길이를 가질 수 있다.
예를 들어, 제 1 서브 초크 부재(410)와 복사 소자(302) 사이의 거리와 제 3 서브 초크 부재(414)와 복사 소자(302) 사이의 거리는 동일한 반면에, 제 2 서브 초크 부재(412)와 복사 소자(302) 사이의 거리가 제 4 서브 초크 부재(416)와 복사 소자(302) 사이의 거리가 다를 수 있다. 이와 같이 제 2 서브 초크 부재(412)와 복사 소자(302) 사이의 거리를 제 4 서브 초크 부재(416)와 복사 소자(302) 사이의 거리와 다르게 설정하는 것은 상기 안테나의 경사각 조정시 빔 포인팅 에러를 감소시키기 위해서이다.
구체적으로, 본 발명의 안테나의 경사각을 0°에서 -15°사이에서 가변이 가능하도록 구현하고자 하는 경우, 약 -7°에서 빔 포인팅 에러가 거의 발생하지 않도록 제 2 서브 초크 부재(412)와 복사 소자(302) 사이의 거리를 제 4 서브 초크 부재(416)와 복사 소자(302) 사이의 거리와 다르게 설정할 수 있다. 여기서, 상기 안테나의 경사각이 0°일 때와 -15°일 때 상기 빔 포인팅 에러가 상기 경사각이 -7°일 때보다 크게 될 수 있지만 상기 빔 포인팅 에러는 허용 가능한 범위 내의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 서브 초크 부재(410)와 반사판(300)의 제 1 수직 부재(310) 사이의 거리, 제 2 서브 초크 부재(412)와 이웃하는 초크 부재(304) 사이의 거리, 제 3 서브 초크 부재(414)와 제 2 수직 부재(312) 사이의 거리 및 제 4 서브 초크 부재(416)와 이웃하는 초크 부재(304) 사이의 거리 중 적어도 하나는 다른 길이를 가질 수 있다. 다만, 안테나의 여러 특징들을 고려할 때 제 1 서브 초크 부재(410)와 반사판(300)의 제 1 수직 부재(310) 사이의 거리는 제 3 서브 초크 부재(414)와 제 2 수직 부재(312) 사이의 거리와 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 서브 초크 부재(410)와 제 3 서브 초크 부재(414)가 상기 플라스틱 지지체를 통하여 반사판(300)의 수직 부재들(312 및 314)과 용이하게 결합되도록 결합 보조 부재들(418 및 420)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 결합 보조 부재들(418 및 420)이 수직 부재들(312 및 314)과 밀접하게 배치될 수 있으며, 따라서 상기 플라스틱 지지체가 외부로 잘 보이지 않아서 미관에도 더 유리할 수 있다.
도 5는 초크 부재가 반사판에 직접적으로 연결될 때와 반사판으로부터 이격되었을 때의 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 안테나에서 경사각 0°일 때의 CPR 특성을 도시한 도면이다. 도 7은 도 5의 안테나에서 경사각 -7°일 때의 CPR 특성을 도시한 도면이고, 도 8은 도 5의 안테나에서의 빔 포인팅 에러 특성을 도시한 도면이다.
도 5(A)에 도시된 바와 같이 초크 부재가 반사판에 직접적으로 연결된 제 1 안테나와 도 5(B)에 도시된 바와 같이 초크 부재(304)가 반사판(300)에 이격되어 배열된 제 2 안테나에서, 상기 안테나들의 여러 특성들을 살펴보겠다.
우선, 경사각 0°에서의 CPR 특성을 살펴보겠다.
도 6을 참조하면, 초크 부재가 반사판에 직접적으로 연결된 제 1 안테나의 CPR 특성 곡선(600)은 고주파 대역으로 갈수록 낮아지고 있다. 즉, 상기 제 1 안테나의 CPR 특성이 고주파 대역에서 저하되는 현상을 확인할 수 있다.
반면에, 초크 부재(304)가 반사판(300)으로부터 이격되어 배열된 제 2 안테나의 CPR 특성 곡선(602)은 전체적으로 제 1 안테나의 CPR 특성 곡선(600)보다 높으며, 특히 고주파 대역에서 상당히 높아지고 있다. 즉, 상기 제 2 안테나의 CPR 특성이 상기 제 1 안테나의 CPR 특성보다 전체적으로 우수하며, 특히 높은 주파수 대역에서 상당히 개선되었다는 것을 확인할 수 있다.
요컨대, 초크 부재(304)를 반사판(300)에 직접 연결하지 않고 이격시키는 것이 CPR 특성이 더 우수함을 확인할 수 있다. 이것은 이웃하는 초크 부재들(304)이 벽을 형성하여 복사 소자(302)로부터 출력된 편파가 이웃한 복사 소자(302)에 영향을 미치는 것을 방지하기 때문이다.
다음으로, 경사각 -7°에서의 CPR 특성을 살펴보겠다.
초크 부재가 반사판에 직접적으로 연결된 제 1 안테나의 경우에는 도시하지 않았지만 상기 제 1 안테나의 경사각이 커질수록 CPR 특성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 상기 제 1 안테나는 고정 안테나에서는 사용이 적합하나 경사각이 변화되는 가변 안테나에서는 사용이 적합하지 않다.
반면에, 초크 부재(304)가 반사판(300)에 이격되어 배열된 제 2 안테나의 경우에는 고정 안테나에서뿐만 아니라 가변 안테나에서도 우수한 CPR 특성을 유지하기 때문에 고정 안테나 및 가변 안테나에서 모두 사용될 수 있다. 구체적으로는, 상기 제 2 안테나는 사용하고자 하는 경사각 범위가 정해지면 최적의 CPR 특성을 가지는 거리로 초크 부재(304)를 복사 소자(302)의 중심으로부터 이동시켜 사용할 수 있다. 즉, 상기 제 2 안테나는 서브 초크 부재들(410, 412, 414 및 416)로부터 복사 소자(302) 사이의 거리들 중 일부가 다른 길이를 가지도록 설정하여 우수한 CPR 특성을 유지시킬 수 있다.
예를 들어 -7°에서 초크 부재(304)가 복사 소자(302)의 중심으로부터 0㎜ 이동되었을 때의 CPR 특성 곡선(700), 7㎜ 이동되었을 때의 CPR 특성 곡선(702) 및 10㎜ 이동되었을 때의 CPR 특성 곡선(704)을 살펴보면, 도 7에 도시된 바와 같이 초크 부재(304)가 복사 소자(302)의 중심으로부터 10㎜ 이동되었을 때의 CPR 특성이 가장 우수함을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 제 2 안테나에서 초크 부재(304)를 복사 소자(302)의 중심으로부터 10㎜ 이동시켜 사용할 수 있다. 다만, 이러한 설정이 예를 들어 경사각 0° 및 -15°에서 CPR 특성이 조금 저하될 수 있지만, 이러한 차이는 허용 가능한 범위 내의 값을 가질 가능성이 높다. 즉, 경사각 -7°를 기준으로 하여 CPR 특성을 맞추면 경사각 0° 내지 -15°에서 우수한 CPR 특성을 유지할 수 있다.
다음으로, 빔 포인팅 에러 특성을 살펴보겠다.
도 8을 참조하면, 초크 부재가 반사판에 직접적으로 연결된 제 1 안테나의 빔 포인팅 에러 특성 곡선(800)은 저주파 대역에서는 낮게 유지되나 고주파 대역에서는 상당히 높아지고 있다. 즉, 상기 제 1 안테나의 빔 포인팅 에러가 고주파 대역에서 상당히 저하됨을 확인할 수 있다.
반면에, 초크 부재(304)가 반사판(300)으로부터 이격되어 배열된 제 2 안테 나의 빔 포인팅 에러 특성 곡선(802)은 전체적으로 상기 제 1 안테나에서보다 낮게 유지되고 있으며, 특히 고주파 대역에서도 낮게 유지되고 있다. 즉, 상기 제 2 안테나의 빔 포인팅 에러 특성이 상기 제 1 안테나의 빔 포인팅 에러 특성보다 전체적으로 우수하며, 특히 고주파 대역에서 제 1 안테나에서보다 상당히 개선됨을 확인할 수 있다.
요컨대, 초크 부재(304)를 반사판(300)에 직접 연결하지 않고 이격시키는 것이 빔 포인팅 에러 특성이 더 우수함을 확인할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 모두 고려할 때, 초크 부재(304)를 반사판(300)으로부터 이격시킨 안테나가 여러 특성 면에서 우수함을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 구조를 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 안테나는 반사판(900), 적어도 하나의 복사 소자(902) 및 적어도 하나의 초크 부재(904)를 포함한다.
초크 부재(904)를 제외한 나머지 구성 요소는 제 1 실시예에서와 동일하므로, 이하 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
복사 소자(902)는 예를 들어 4개의 방사 부재들을 포함하며, 반치각(Half Power Angle, HPA) 또는 반전력 빔 폭(Half Power Beam Width, HPBW)을 개선하기 위하여 도시하지는 않았지만 상기 방사 부재들 중 적어도 하나에 슬롯이 형성될 수 있다.
초크 부재(904)는 예를 들어 사각형 형태를 가지며, 제 1 서브 초크 부재(910), 제 2 서브 초크 부재(912), 제 3 서브 초크 부재(914), 제 4 서브 초크 부재(916) 및 복수의 연결부들(918)을 포함한다.
연결부들(918)은 서브 초크 부재들(910, 912, 914 및 914) 사이에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서브 초크 부재들(910, 912, 914 및 914)의 일부 또는 전부에 슬롯(920)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 제 1 서브 초크 부재(910) 및 제 3 서브 초크 부재(914)의 하단부에 각기 슬롯(920)이 형성될 수 있다. 여기서, 슬롯(920)은 후술하는 바와 같이 상기 안테나로부터 출력되는 빔의 폭을 넓어지게 할 수 있다.
위에서 설명하지 않았지만, 초크 부재(904)는 반사판(900)으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배열되고, 서브 초크 부재들(910, 912, 914 및 916)로부터 복사 소자(902) 사이의 거리들 중 일부가 다른 길이를 가질 수 있다.
이하, 초크 부재(904)에 슬롯이 없을 때와 슬롯(920)이 형성되었을 때의 빔 폭 특성을 살펴보겠다.
도 10은 초크 부재에 슬롯이 없을 때의 전자계 분포와 초크 부재에 슬롯이 형성되었을 때의 전자계 분포를 도시한 도면이고, 도 11은 도 10의 안테나에서의 빔 폭 특성 변화를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 초크 부재(904)에 슬롯(920)이 형성되었을 때 초크 부재(904)와 반사판(900) 사이에서 반사되는 전자계의 양(도 10(B) 참조)이 초크 부재에 슬롯이 없을 때의 전자계의 양(도 10(A) 참조)보다 많다는 것이 확인된다. 이로 인하여 초크 부재(904)에 슬롯(920)이 형성된 안테나의 빔 폭이 초크 부재에 슬롯이 없는 안테나의 빔 폭보다 넓어질 수 있다.
이하, 이러한 빔 폭 특성에 대한 실제 실험 결과를 살펴보겠다.
도 11을 참조하면, 초크 부재(904)에 슬롯(920)이 형성된 안테나에서 경사각 0°에서의 빔 폭 특성 곡선(1100), -7°에서의 빔 폭 특성 곡선(1102) 및 -15°에서의 빔 폭 특성 곡선(1104)이 도시된다.
또한, 초크 부재에 슬롯이 없는 안테나에서의 경사각 0°에서의 빔 폭 특성 곡선(1110), -7°에서의 빔 폭 특성 곡선(1112) 및 -15°에서의 빔 폭 특성 곡선(1114)이 도시된다.
초크 부재에 슬롯이 없는 안테나에서의 빔 폭 특성 곡선들(1110, 1112 및 1114)을 살펴보면, 저주파 대역에서는 빔 폭이 넓게 유지되나 고주파 대역에서는 빔 폭이 상당히 좁아지는 현상이 발생하였다.
반면에, 초크 부재(904)에 슬롯(920)이 형성된 안테나에서의 빔 폭 특성 곡선들(1100, 1102 및 1104)을 살펴보면, 저주파 대역에서뿐만 아니라 고주파 대역에서도 빔 폭이 넓게 유지됨이 확인된다.
즉, 초크 부재(904)와 반사판(900) 사이에서 반사되는 전자계의 양의 차이로 인하여 초크 부재(904)에 슬롯(920)이 형성된 안테나의 빔 폭 특성이 더 우수함을 확인할 수 있다.
이하, 도 9의 구조를 가지는 안테나의 다양한 특성들을 살펴보겠다.
도 12는 도 9의 안테나에서의 반사 손실(Return Loss) 특성을 도시한 도면이고, 도 13은 도 9의 안테나에서의 격리도(Isolation) 특성을 도시한 도면이다. 도 14는 도 9의 안테나에서 +45° 편파의 빔 포인팅 에러 특성을 도시한 도면이고, 도 15는 도 9의 안테나에서 -45° 편파의 빔 포인팅 에러 특성을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 안테나의 반사 손실은 약 1.64㎓ 이상에서 -10㏈ 이하의 값을 가지며, 따라서 반사 손실 특성이 우수하게 유지됨을 확인할 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 안테나에서 복사 소자들(902) 사이의 격리도가 약 1.59㎓ 이상에서 -30㏈ 이하의 값을 가지며, 따라서 격리도 특성이 우수하게 유지됨을 확인할 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 안테나에서 출력되는 ±45° 편파들의 빔 포인팅 에러가 경사각 0° 내지 -15°의 범위 내에서 2° 내지 -2° 범위 내의 값을 가진다. 즉, ±45° 편파들의 빔 포인팅 에러가 경사각 0° 내지 -15° 범위에서 허용 가능한 범위 내에 존재함을 확인할 수 있다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예를 요약하면, 본 발명의 안테나는 반사판으로부터 이격된 상태로 복사 소자를 둘러싸는 초크 부재를 상기 복사 소자 주위에 배열하고, 상기 초크 부재에 포함된 서브 초크 부재들 중 적어도 하나에 슬롯을 형성한다. 결과적으로, 안테나의 빔 포인팅 에러가 감소하고, 저주파 대역 및 고주파 대역에서 CPR 특성을 높게 유지할 수 있으며, 상기 안테나의 빔 폭을 넓게 유지할 수 있다.
또한, 상기 초크 부재를 플라스틱 지지체를 이용하여 반사판에 결합시키므로, 상기 안테나에서 상기 초크 부재를 조립하기도 용이할 뿐만 아니라 필요시 상기 초크 부재를 변경 설치 가능하다.
게다가, 복사 소자들의 수가 증가하면 반사판의 길이가 증가되어야 하며, 이 로 인하여 상기 반사판이 뒤틀리고 진동, 충격 등에 의해 해당 안테나의 기구적 안정성이 보장되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 안테나에서는 초크 부재가 복사 소자를 둘러싸고 상기 초크 부재가 반사판에 플라스틱 지지체를 통하여 결합되므로, 상기 반사판의 길이가 증가되어도 상기 반사판의 뒤틀림이 적어질 수 있고 진동, 충격 등이 가해지더라도 상기 안테나의 기구적 안정성이 보장될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 일반적인 안테나의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 안테나에서 경사각의 변화에 따른 빔 포인팅 에러를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안테나를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에서 복사 소자 및 초크 부재의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 초크 부재가 반사판에 직접적으로 연결될 때와 반사판으로부터 이격되었을 때의 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 안테나에서 경사각 0°일 때의 CPR 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 안테나에서 경사각 -7°일 때의 CPR 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5의 안테나에서의 빔 포인팅 에러 특성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안테나의 구조를 도시한 사시도이다.
도 10은 초크 부재에 슬롯이 없을 때의 전자계 분포와 초크 부재에 슬롯이 형성되었을 때의 전자계 분포를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10의 안테나에서의 빔 폭 특성 변화를 도시한 도면이다.
도 12는 도 9의 안테나에서의 반사 손실 특성을 도시한 도면이다.
도 13은 도 9의 안테나에서의 격리도 특성을 도시한 도면이다.
도 14는 도 9의 안테나에서 +45°편파의 빔 포인팅 에러 특성을 도시한 도면이다.
도 15는 도 9의 안테나에서 -45°편파의 빔 포인팅 에러 특성을 도시한 도면이다.

Claims (13)

  1. 반사판;
    상기 반사판 위에 배열된 적어도 하나의 복사 소자; 및
    상기 복사 소자 주변에 배열된 전도성 초크 부재를 포함하되,
    상기 초크 부재는 상기 반사판으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 초크 부재는 상기 복사 소자를 둘러싸도록 형성되며, 상기 복사 소자는 원형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 초크 부재는 제 1 서브 초크 부재, 제 2 서브 초크 부재, 제 3 서브 초크 부재 및 제 4 서브 초크 부재를 포함하여 사각형 형태로 구현되되,
    상기 제 1 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 2 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 3 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 및 상기 제 4 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 중 적어도 하나는 다른 거리들과 다른 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반사판은,
    베이스 부재; 및
    상기 베이스 부재로부터 수직으로 절곡되며, 상기 베이스 부재의 양측면들에 형성된 수직 부재들을 포함하고,
    상기 제 1 서브 초크 부재와 상기 제 3 서브 초크 부재는 해당 수직 부재와 마주보되,
    상기 제 1 서브 초크 부재와 해당 수직 부재 사이의 거리와 상기 제 3 서브 초크 부재와 해당 수직 부재 사이의 거리는 동일하며, 상기 제 2 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리와 상기 제 4 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리는 다른 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 서브 초크 부재와 상기 제 3 서브 초크 부재는 해당 수직 부재로부터 이격된 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 서브 초크 부재들 중 적어도 하나의 하단부에는 슬롯이 형성되고, 상기 복사 소자는 복수의 방사 부재들을 포함하되,
    상기 방사 부재들 중 적어도 하나에 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 초크 부재는,
    이웃하는 서브 초크 부재들 사이를 연결시키는 연결 초크 부재들을 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 반사판;
    상기 반사판 위에 배열된 복사 소자; 및
    상기 복사 소자를 둘러싸며, 제 1 서브 초크 부재, 제 2 서브 초크 부재, 제 3 서브 초크 부재 및 제 4 서브 초크 부재를 가지는 전도성 초크 부재를 포함하되,
    상기 제 1 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 2 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 3 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 및 상기 제 4 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 중 적어도 하나는 다른 거리들과 다른 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 초크 부재는 상기 반사판으로부터 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 복사 소자는 원형 형상을 가지며, 상기 제 1 서브 초크 부재 내지 상기 제 4 서브 초크 부재 중 적어도 하나에는 슬롯이 형성되며, 상기 복사 소자의 일부에 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 반사판;
    상기 반사판 위에 배열된 복수의 복사 소자들; 및
    특정 범위의 경사각에서 빔 포인팅 에러 허용 범위를 만족하도록 상기 각 복사 소자들을 둘러싸는 복수의 전도성 초크 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 초크 부재들 중 적어도 하나는 상기 반사판으로부터 이격되며, 상기 빔 포인팅 에러 허용 범위를 만족하는 경사각은 0° 내지 -15°인 것을 특징으로 하는 안테나.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 초크 부재들 중 적어도 하나는 제 1 서브 초크 부재, 제 2 서브 초크 부재, 제 3 서브 초크 부재 및 제 4 서브 초크 부재를 가지는 전도성 초크 부재를 포함하되,
    상기 제 1 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 2 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리, 상기 제 3 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 및 상기 제 4 서브 초크 부재와 상기 복사 소자 사이의 거리 중 적어도 하나는 다른 거리들과 다른 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 안테나.
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