KR20110114085A

KR20110114085A - Smart antenna structure

Info

Publication number: KR20110114085A
Application number: KR1020100033515A
Authority: KR
Inventors: 김동섭; 박위상; 황운봉; 김재희
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2011-10-19
Also published as: KR101259568B1

Abstract

본 발명은 안테나의 성능을 유지하면서 간단하고 안정적인 구조를 갖는 통신용 지능구조물에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 통신용 지능구조물은 인쇄 회로 기판 및 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치된 스파이럴 형태의 도전체를 포함하는 스파이럴 안테나를 포함한다. 또한, 상기 스파이럴 안테나와 대향하는 적층판, 상기 스파이럴 안테나와 상기 적층판 사이에 개재되는 스페이서 및 상기 스파이럴 안테나와 상기 스페이서 사이에 배치되는 전자파 흡수체를 포함한다.The present invention relates to a communication intelligent structure having a simple and stable structure while maintaining the performance of the antenna. An intelligent communication structure according to an embodiment of the present invention includes a spiral antenna including a printed circuit board and a spiral-shaped conductor disposed on the printed circuit board. The apparatus may further include a laminate facing the spiral antenna, a spacer interposed between the spiral antenna and the laminate, and an electromagnetic wave absorber disposed between the spiral antenna and the spacer.

Description

Intelligent structure for communication {SMART ANTENNA STRUCTURE}

본 발명은 통신용 지능구조물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 스파이럴 안테나를 포함하는 통신용 지능구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a communication intelligent structure. More particularly, the present invention relates to a communication intelligent structure including a spiral antenna.

최근 위성통신 및 이동통신의 발달로 무선통신의 중요성이 더욱 커지고 있다. 무선통신 기술은 인터넷 등과 같은 광대역 통신으로 빠르게 변화하고 있는데, 이에 따라 광대역 통신에 적용되는 광대역 안테나에 대한 관심이 증가하고 있다.Recently, the importance of wireless communication is increasing due to the development of satellite communication and mobile communication. The wireless communication technology is rapidly changing to broadband communication such as the Internet, and accordingly, interest in the broadband antenna applied to the broadband communication is increasing.

이러한 광대역 안테나의 일종인 스파이럴 안테나 는 임피던스, 복사 패턴 등이 넓은 주파수 대역에서 크게 변하지 않는 안테나로서, 주파수에 따른 안테나 길이 변화를 주회 각도로 표현할 수 있기 때문에 안테나의 물리적인 크기 변화를 회전 각도의 변화로 대치할 수 있어 광대역에서 사용될 수 있다. 스파이럴 안테나는 소형, 경량, 넓은 빔폭 및 주파수 독립 특성 등을 지니기 때문에, 항공기, 차량 등에 있어서 널리 사용되고 있다.Spiral antenna, which is a kind of broadband antenna, is an antenna that does not change greatly in a wide frequency band such as impedance and radiation pattern. Since the change of antenna length according to frequency can be expressed by the circumferential angle, the physical size of the antenna is changed by the rotation angle. Can be used in broadband. Spiral antennas are widely used in aircrafts, vehicles, etc. because of their small size, light weight, wide beam width, and frequency independence.

한편, 스파이럴 안테나를 이용하여 한쪽 방향으로 방사가 일어날 수 있도록 그 일면에 도체를 두게 되면 반사손실 및 원형 편파 특성 등이 저하되어 안테나로서 동작하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이에, 안테나로 작동할 수 있도록 반사위상이 0°가 되는 인공 자기 도체(Artificial Magnetic Conductor, AMC)를 사용할 수 있는데, 이를 사용하게 되면 안테나의 대역폭이 줄어들어 설계 사양을 만족시키지 못하게 된다.On the other hand, if the conductor is placed on one surface of the spiral antenna so that radiation can occur in one direction, the reflection loss and circular polarization characteristics may be deteriorated, which may cause a problem in that the antenna cannot be operated. Thus, an artificial magnetic conductor (AMC) having a reflection phase of 0 ° may be used to operate as an antenna, but using the antenna reduces the bandwidth of the antenna and does not satisfy the design specification.

또한, 스파이럴 안테나의 임피던스는 일반적으로 180 Ω 가까이 되기 때문에 임피던스 변환기가 필요하다. 이를 위하여, 임피던스 변환기가 안테나에 추가되면 구조가 복합재지고 구조적 안정성을 유지하기가 힘들게 되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, an impedance converter is necessary because the impedance of a spiral antenna is generally close to 180 Ω. To this end, when an impedance converter is added to the antenna, a problem may arise in that the structure becomes complex and it is difficult to maintain structural stability.

본 발명은 상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안테나의 성능을 유지하면서 간단하고 안정적인 구조를 갖는 통신용 지능구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the background art, and an object thereof is to provide an intelligent structure for communication having a simple and stable structure while maintaining the performance of an antenna.

본 발명의 일 실시예에 따른 통신용 지능구조물은 인쇄 회로 기판 및 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치된 스파이럴 형태의 도전체를 포함하는 스파이럴 안테나를 포함한다. 또한, 상기 스파이럴 안테나와 대향하는 적층판, 상기 스파이럴 안테나와 상기 적층판 사이에 개재되는 스페이서 및 상기 스파이럴 안테나와 상기 스페이서 사이에 배치되는 전자파 흡수체를 포함한다.An intelligent communication structure according to an embodiment of the present invention includes a spiral antenna including a printed circuit board and a spiral-shaped conductor disposed on the printed circuit board. The apparatus may further include a laminate facing the spiral antenna, a spacer interposed between the spiral antenna and the laminate, and an electromagnetic wave absorber disposed between the spiral antenna and the spacer.

상기 전자파 흡수체는 원형 링으로 형성될 수 있고, 이 때 전자파 흡수체의 중심은 상기 스파이럴 안테나의 중심과 대응될 수 있다. 또한, 상기 전자파 흡수체는 자성을 띄는 실리콘 고무로 형성될 수 있다.The electromagnetic wave absorber may be formed as a circular ring, and the center of the electromagnetic wave absorber may correspond to the center of the spiral antenna. In addition, the electromagnetic wave absorber may be formed of silicone rubber having magnetic properties.

상기 도전체는 나선형으로 감겨지면서 나선형의 슬롯을 형성할 수 있다.The conductor may be wound in a spiral to form a helical slot.

상기 인쇄 회로 기판은 FR-4(flame retardant composition 4) 기판으로 형성될 수 있고, 상기 적층판은 탄소 섬유 강화 폴리머(carbon fiber reinforced polymer, CFRP) 또는 알루미늄으로 형성될 수 있다.The printed circuit board may be formed of a flame retardant composition 4 (FR-4) substrate, and the laminate may be formed of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) or aluminum.

상기 스페이서는 허니콤(honeycomb) 형태로 형성될 수 있다.The spacer may be formed in a honeycomb shape.

본 실시예에 따른 통신용 지능구조물은 상기 인쇄 회로 기판과 상기 스페이서 사이에 배치되는 제1 접착층 및 상기 적층판과 상기 스페이서 사이에 배치되는 제2 접착층을 더 포함할 수 있다.The intelligent structure for communication according to the present embodiment may further include a first adhesive layer disposed between the printed circuit board and the spacer and a second adhesive layer disposed between the laminate and the spacer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나의 성능을 유지하면서 통신용 지능구조물의 구조를 간단하고 경량으로 구현할 수 있게 된다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to implement a simple and lightweight structure of the intelligent structure for communication while maintaining the performance of the antenna.

또한, 구조적인 안정성을 가져, 안테나의 기능을 수행함과 동시에 기계적인 구조물로서의 역할도 수행할 수 있다.In addition, it has structural stability, and at the same time can perform a role as a mechanical structure while performing the function of the antenna.

도 1은 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물을 나타낸 사시도이다.
도 2는 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득을 나타낸 그래프이다.
도 3은 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 축비를 나타낸 그래프이다.
도 4는 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물을 나타낸 분해 사시도 및 결합 사시도이다.
도 6은 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득을 나타낸 그래프이다.
도 7은 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 축비를 나타낸 그래프이다.
도 8은 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물을 나타내는 분해 사시도 및 결합 사시도이다.
도 10은 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득을 나타낸 그래프이다.
도 11은 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 축비를 나타낸 그래프이다.
도 12는 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 그래프이다.
도 13a 및 도 13b는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물을 나타낸 분해 사시도 및 결합 사시도이다.
도 13c는 도 13b의 ⅩⅢ-ⅩⅢ 선을 따라 절취한 통신용 지능구조물의 측면 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 축비를 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물을 나타낸 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득을 나타낸 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 축비를 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 그래프이다.
도 21은 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 비교한 그래프이다.1 is a perspective view illustrating an intelligent structure for communication according to a first comparative example.
2 is a graph showing the return loss and the gain of the communication intelligent structure according to the first comparative example.
3 is a graph showing the axial ratio of the intelligent structure for communication according to the first comparative example.
4 is a graph showing a radiation pattern for each frequency of the intelligent structure for communication according to the first comparative example.
5A and 5B are exploded perspective views and a combined perspective view illustrating an intelligent structure for communication according to a second comparative example, respectively.
6 is a graph showing the return loss and the gain of the communication intelligent structure according to the second comparative example.
7 is a graph showing the axial ratio of the intelligent structure for communication according to the second comparative example.
8 is a graph showing a radiation pattern for each frequency of the intelligent structure for communication according to the second comparative example.
9A and 9B are exploded perspective views and a combined perspective view illustrating an intelligent structure for communication according to a third comparative example, respectively.
10 is a graph showing the return loss and the gain of the communication intelligent structure according to the third comparative example.
11 is a graph showing the axial ratio of the intelligent structure for communication according to the third comparative example.
12 is a graph showing a radiation pattern for each frequency of the intelligent structure for communication according to the third comparative example.
13A and 13B are exploded and combined perspective views illustrating an intelligent structure for communication according to a first embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 13C is a side cross-sectional view of the intelligence intelligent communication structure taken along the line III-III of FIG. 13B. FIG.
14 is a graph showing the return loss and the gain of the intelligent structure for communication according to the first embodiment of the present invention.
15 is a graph showing the axial ratio of the intelligent structure for communication according to the first embodiment of the present invention.
16 is a graph showing a radiation pattern for each frequency of the intelligent structure for communication according to the first embodiment of the present invention.
17 is a perspective view showing an intelligent structure for communication according to a second embodiment of the present invention.
18 is a graph showing the return loss and the gain of the intelligent structure for communication according to the second embodiment of the present invention.
19 is a graph showing the axial ratio of the intelligent structure for communication according to the second embodiment of the present invention.
20 is a graph showing a radiation pattern for each frequency of the intelligent structure for communication according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a graph comparing radiation patterns of frequencies of intelligent structures for communication according to the first and second embodiments of the present invention. FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 도면에서 나타난 각 구성의 크기 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The size and the like of each configuration shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

본 실시예에 따른 통신용 지능구조물에 대한 이해를 돕기 위하여, 우선 간단한 구조를 갖는 비교예들에 대하여 설명한 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신용 지능구조물에 대하여 설명하기로 한다. 또한, 각각의 비교예 및 실시예들의 성능을 비교하기 위하여, 0.5GHz 내지 2GHz의 주파수 대역에서 안테나의 반사손실, 이득, 축비 및 주파수별 방사패턴 등을 비교하여 설명한다. 한편, 각각의 비교예 및 실시예의 설명에 있어서 중복되는 내용은 이를 간략히 설명하거나 생략하기로 한다.In order to help understanding the communication intelligent structure according to the present embodiment, first, comparative examples having a simple structure will be described, and then the communication intelligent structure according to an embodiment of the present invention will be described. In addition, in order to compare the performance of each of the comparative examples and embodiments, it will be described by comparing the return loss, the gain, the axial ratio and the radiation pattern by frequency in the frequency band of 0.5GHz to 2GHz. On the other hand, overlapping contents in the description of each comparative example and example will be briefly described or omitted.

도 1은 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 사시도이다. 이를 참조하면 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물(10)은 스파이럴 형태의 도전체(11a)를 인쇄 회로 기판(11b) 상에 배치한 단일 스파이럴 안테나(11)로 형성된다.1 is a perspective view of a communication intelligent structure according to a first comparative example. Referring to this, the communication intelligent structure 10 according to the first comparative example is formed of a single spiral antenna 11 having a spiral conductor 11a disposed on a printed circuit board 11b.

단일 스파이럴 안테나는 도전체의 형상 및 인쇄 회로 기판의 종류 등을 다양하게 할 수 있으나, 제1 비교예에서는 도전체(11a)가 직경이 30㎝인 원형 나선형을 갖고, 두께가 2mm, 회전수가 10.5회로 형성되며, 인쇄 회로 기판(11b)으로는 1mm 두께의 FR-4(flame retardant composition 4) 기판을 사용하여 한변이 30㎝인 정사각형 형상으로 형성하였다.The single spiral antenna may vary the shape of the conductor and the type of the printed circuit board, but in the first comparative example, the conductor 11a has a circular spiral having a diameter of 30 cm, has a thickness of 2 mm and a rotation speed of 10.5. The circuit was formed, and the printed circuit board 11b was formed in a square shape having one side of 30 cm using a FR-4 (flame retardant composition 4) substrate having a thickness of 1 mm.

도 2 내지 도 4는 각각 제1 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득, 축비 및 주파수별 방사패턴을 측정한 데이터를 나타낸 그래프로서, 이를 통하여 통신용 지능구조물의 성능을 평가한다. 이하의 비교예 및 실시예에 따른 실험 데이터에서, 충분한 원형 편파를 만들어내고 안테나로서의 성능을 만족시키는 기준으로, 반사손실은 -10dB 이하의 값을 갖고, 축비는 -3dB 내지 0dB 사이의 값을 갖는 것을 기준으로 한다.2 to 4 are graphs showing the reflection loss and the gain, the axial ratio, and the radiation pattern for each frequency of the intelligent communication structure according to the first comparative example, respectively, to evaluate the performance of the intelligent communication structure. In the experimental data according to the following comparative examples and examples, the return loss has a value of -10 dB or less, and the axial ratio has a value between -3 dB and 0 dB as a standard for producing sufficient circular polarization and satisfying the performance as an antenna. On the basis of

도 2의 (a)는 주파수에 따른 반사손실을 나타낸 것으로서, 시뮬레이션 결과와 유사하게 0.5GHz 내지 2GHz 사이에서 안테나로 잘 동작함을 알 수 있다. 주변에서 반사손실이 급격하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 2의 (b)는 주파수에 따른 이득을 나타낸 것으로서, 0.5GHz 내지 2GHz 사이의 주파수 대역에서 1dBi 내지 5dBi의 이득이 있음을 확인할 수 있다.2 (a) shows the return loss according to the frequency, and it can be seen that it works well as an antenna between 0.5 GHz and 2 GHz similar to the simulation result. It can be seen that the return loss sharply increases in the vicinity. In addition, Figure 2 (b) shows the gain according to the frequency, it can be seen that there is a gain of 1dBi to 5dBi in the frequency band between 0.5GHz to 2GHz.

도 3은 주파수에 따른 축비를 나타낸 것으로서, 축비가 주어진 주파수 대역에서 3dB 이하의 값을 가져, 원형 편파 특성을 갖고 있음을 확인할 수 있다.3 shows the axial ratio according to frequency, and it can be seen that the axial ratio has a circular polarization characteristic with a value of 3 dB or less in a given frequency band.

도 4는 주파수별 방사패턴을 나타낸 것으로서, 통신용 지능구조물(10)의 전면으로는 좌수원편파(left hand circularly polarized wave, LHCP)가, 후면으로는 우수원편파(right hand circularly polarized wave, RHCP)가 나오고, 전체적으로 방사패턴의 왜곡이 없이 양쪽으로 방사가 이루어짐을 확인할 수 있다. 한편, 전술한 배경기술에서의 문제를 해결하기 위하여, 즉, 임피던스 정합을 위해 본 비교예에서와 같이 스파이럴 팔 사이의 간격을 좁힘으로써 구조적 안정성을 유지할 수 있는데, 이러한 구조에 의해서도 방사패턴의 왜곡이 거의 일어나지 않음을 확인할 수 있다.Figure 4 shows the radiation pattern for each frequency, the left hand circularly polarized wave (LHCP) on the front of the intelligent structure 10 for communication, the right hand circularly polarized wave (RHCP) on the back It can be seen that the radiation is made on both sides without distortion of the radiation pattern as a whole. On the other hand, in order to solve the problem in the above-described background, that is, to maintain the structural stability by narrowing the spacing between the spiral arms as in this comparative example for impedance matching, the structure of the radiation pattern distortion You can see that it rarely happens.

도 5a 및 도 5b는 각각 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 분해 사시도 및 결합 사시도이다. 일반적으로 스파이럴 안테나는 단독재료로 사용할 수 없고 복합재료로 형성된다. 이에, 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물(20)은, 복합재료로 구현하기 위하여, 제1 비교예에서와 동일한 구조의 스파이럴 안테나(21)를 기본으로 하여, 스파이럴 안테나(21)와 일정한 간격을 두고 대향하는 적층판(25) 및 스파이럴 안테나(21)와 적층판(25) 사이에 개재되는 스페이서(23)를 포함한다. 즉, 통신용 지능구조물(20)은 스페이서(23)를 사이에 두고 양쪽에 스파이럴 안테나(21)와 적층판(25)이 배치되는 샌드위치 구조로 형성된다.5A and 5B are exploded and combined perspective views of the intelligent structure for communication according to the second comparative example, respectively. In general, a spiral antenna cannot be used as a single material but is formed of a composite material. Accordingly, the communication intelligent structure 20 according to the second comparative example is based on the spiral antenna 21 having the same structure as that of the first comparative example, so that the communication intelligent structure 20 according to the second comparative example has a constant distance from the spiral antenna 21. It includes a laminated plate 25 and a spacer 23 interposed between the spiral antenna 21 and the laminated plate 25 facing each other. That is, the communication intelligent structure 20 is formed in a sandwich structure in which the spiral antenna 21 and the laminated plate 25 are disposed on both sides of the spacer 23.

본 비교예에 따른 통신용 지능구조물(20)에서 적층판(25)은 탄소 섬유 강화 폴리머(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)로 형성되고, 전체의 두께를 작게 유지하면서 성능을 보장하기 위하여 스파이럴 안테나(21)와 약 23㎜의 간격을 두고 배치된다. 또한, 스페이서(25)는 통신용 지능구조물(20)의 강도 특성을 위하여 허니콤(honeycomb)으로 형성된다. In the communication intelligent structure 20 according to the comparative example, the laminate 25 is formed of carbon fiber reinforced polymer (CFRP), and the spiral antenna 21 to ensure the performance while keeping the overall thickness small And spaced about 23 mm apart. In addition, the spacer 25 is formed of a honeycomb for the strength characteristics of the communication intelligent structure 20.

도 6 내지 도 8은 각각 제2 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득, 축비 및 주파수별 방사패턴을 측정한 데이터를 나타낸 그래프로서, 이를 통하여 통신용 지능구조물의 성능을 평가한다.6 to 8 are graphs showing the reflection loss and the gain, the axial ratio and the radiation pattern for each frequency of the communication intelligent structure according to the second comparative example, respectively, to evaluate the performance of the communication intelligent structure.

도 6의 (a)는 주파수에 따른 반사손실을 나타낸 것으로서, 시뮬레이션 측정 결과와 유사하게 1GHz 이상에서는 안테나로 잘 동작하나, 그 밖의 주파수 대역에서는 반사손실 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 또한, 도 6의 (b)는 주파수에 따른 이득을 나타낸 것으로서, 0.5GHz에서 약 -1dBi의 값을 가지며, 1.8gHz에서 9dBi까지 이득이 향상됨을 확인할 수 있다.6 (a) shows the return loss according to the frequency. Similarly to the simulation measurement result, it can be seen that the antenna works well above 1 GHz, but the return loss characteristic is poor in other frequency bands. In addition, Figure 6 (b) shows the gain according to the frequency, has a value of about -1dBi at 0.5GHz, it can be seen that the gain is improved from 1.8gHz to 9dBi.

도 7은 주파수에 따른 축비를 나타낸 것으로서, 축비는 탄소 섬유 강화 폴리머(25)를 배치함에 따라 1GHz 이하의 저주파에서 좋지 않은 특성을 보인다. 하지만, 1.2GHz 이상에서는 축비의 절대값이 3dB 이하로 되어, 원형 편파의 특성이 잘 나오는 것을 알 수 있다.FIG. 7 shows the axial ratio according to frequency, which shows poor characteristics at low frequencies below 1 GHz as the carbon fiber reinforced polymer 25 is disposed. However, at 1.2 GHz and above, the absolute value of the axial ratio is 3 dB or less, and it can be seen that the characteristics of the circularly polarized wave appear well.

도 8은 주파수별 방사패턴을 나타낸 것으로서, 주파수가 낮은 0.5GHz에서는 축비 특성이 좋지 않아 편파 특성이 좋지 않다. 통신용 지능구조물(20)에서 일측면에 탄소 섬유 강화 폴리머(25)가 배치되기 때문에, 방사패턴은 한 쪽 방향으로의 지향성을 갖고, 전체적으로 통신용 지능구조물(20)은 좌수원편파 특성을 갖는다.8 shows a radiation pattern for each frequency, and at 0.5GHz having a low frequency, an axial ratio characteristic is not good and polarization characteristic is not good. Since the carbon fiber reinforced polymer 25 is disposed on one side of the communication intelligent structure 20, the radiation pattern has directivity in one direction, and the communication intelligent structure 20 has left-handed polarization characteristics as a whole.

이와 같이 탄소 섬유 강화 폴리머(25)를 배치하여 복합재료로 구현한 통신용 지능구조물(20)은 저주파에서의 반사손실과 편파 특성이 좋지 않은 특성을 보인다.As such, the intelligent intelligent communication structure 20 having a carbon fiber reinforced polymer 25 formed of a composite material exhibits poor reflection loss and polarization characteristics at low frequencies.

도 9a 및 도 9b는 각각 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 분해 사시도 및 결합 사시도이다. 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물(30)은, 제2 비교예에서와 같이, 제1 비교예에서와 동일한 구조의 스파이럴 안테나(31)를 기본으로 하여, 스파이럴 안테나(31)와 일정한 간격을 두고 대향하는 적층판(35) 및 스파이럴 안테나(31)와 적층판(35) 사이에 개재되는 스페이서(33)를 포함한다. 추가로, 복합재료로 구현하기 위해서는 스페이서(33)와 스파이럴 안테나(31) 및 적층판(35) 사이의 접착을 강하게 해야 하므로, 스파이럴 안테나(31)와 스페이서(33) 사이에 접착제를 이용하여 제1 접착층(37a)을 형성하고, 적층판(35)과 스페이서(33) 사이에도 접착제를 이용하여 제2 접착층(37b)을 형성한다. 즉, 통신용 지능구조물(30)은 스페이서(33)를 사이에 두고 양쪽에 각각 제1 접착층(37a) 및 제2 접착층(37b)을 이용하여 스파이럴 안테나(31)와 적층판(35)이 배치되는 샌드위치 구조로 형성된다.9A and 9B are exploded perspective views and a combined perspective view of a communication intelligent structure according to a third comparative example, respectively. The communication intelligent structure 30 according to the third comparative example has a constant distance from the spiral antenna 31 based on the spiral antenna 31 having the same structure as in the first comparative example, as in the second comparative example. The laminated plate 35 and the spacer 33 which are interposed between the spiral antenna 31 and the laminated plate 35 are included. In addition, since the adhesion between the spacer 33 and the spiral antenna 31 and the laminated plate 35 is required to be implemented as a composite material, a first adhesive is used between the spiral antenna 31 and the spacer 33. The adhesive layer 37a is formed, and the second adhesive layer 37b is formed between the laminated plate 35 and the spacer 33 using an adhesive. That is, the communication intelligent structure 30 has a sandwich in which the spiral antenna 31 and the laminated plate 35 are disposed by using the first adhesive layer 37a and the second adhesive layer 37b on both sides with the spacer 33 interposed therebetween. It is formed into a structure.

본 비교예에 따른 통신용 지능구조물(30)에서도 적층판(35)은 탄소 섬유 강화 폴리머(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)로 형성되고, 스페이서(35)는 통신용 지능구조물(30)의 강도 특성을 위하여 허니콤(honeycomb)으로 형성된다. 또한, 스페이서(33)의 높이는 접착층(37a, 37b)의 두께를 고려하여 약 22㎜로 형성된다.In the communication intelligent structure 30 according to the comparative example, the laminated plate 35 is formed of carbon fiber reinforced polymer (CFRP), and the spacer 35 is honey for strength characteristics of the communication intelligent structure 30. It is formed into a honeycomb. Further, the height of the spacer 33 is formed to be about 22 mm in consideration of the thicknesses of the adhesive layers 37a and 37b.

도 10 내지 도 12는 각각 제3 비교예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득, 축비 및 주파수별 방사패턴을 측정한 데이터를 나타낸 그래프로서, 이를 통하여 통신용 지능구조물의 성능을 평가한다.10 to 12 are graphs showing the data for measuring the reflection loss and the gain, the axial ratio and the radiation pattern for each frequency of the communication intelligent structure according to the third comparative example, thereby evaluating the performance of the communication intelligent structure.

도 10의 (a) 및 (b)는 각각 주파수에 따른 반사손실 및 이득을 접착층이 없는 경우와 비교하여 나타낸 것으로, 이를 참조하면, 접착층의 형성에도 불구하고, 0.55GHz에서 이득이 약간 감소할 뿐, 전반적으로 반사손실 및 이득 특성에 큰 변화가 없음을 알 수 있다.10 (a) and 10 (b) show the reflection loss and the gain according to the frequency compared with the case without the adhesive layer, respectively. Referring to this, in spite of the formation of the adhesive layer, the gain is only slightly reduced at 0.55 GHz. As a result, there is no significant change in return loss and gain characteristics.

도 11은 주파수에 따른 축비를 접착층이 없는 경우와 비교하여 나타낸 것으로서, 접착층(37a, 37b)을 추가로 형성함으로써 저주파에서의 축비는 개선됨을 알 수 있다. 하지만, 1GHz 이하의 주파수에서는 여전히 축비가 3dB를 만족하지 못하여 원형 편파 특성을 충분히 갖지 못함을 알 수 있다.11 shows the axial ratio according to the frequency compared with the case where there is no adhesive layer, and it can be seen that the axial ratio at low frequency is improved by additionally forming the adhesive layers 37a and 37b. However, it can be seen that at frequencies below 1 GHz, the axial ratio still does not satisfy the 3 dB, which does not sufficiently have circular polarization characteristics.

도 12는 주파수별 방사패턴을 나타낸 것으로서, 접착체가 형성되지 않은 제2 비교예와 비교할 때 큰 차이 없이 유사한 패턴을 보이는 것을 알 수 있다.Figure 12 shows the radiation pattern for each frequency, it can be seen that a similar pattern without a large difference when compared with the second comparative example in which no adhesive is formed.

이와 같이 복합재료로 구현된 통신용 지능구조물에 있어서 접착층을 추가로 형성함에 따라 저주파에서의 이득 특성은 약간의 손실이 발생하나, 오히려 축비 특성은 개선된다. 즉, 접착층을 추가로 형성함에 따른 영향은 크지 않고, 동작 대역 역시 변하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 통신용 지능구조물을 설계할 때 재료들을 강하게 접착하기 위한 접착층의 영향은 무시하여도 성능에 큰 변화가 없음을 알 수 있다.As the adhesive layer is further formed in the communication intelligent structure made of a composite material as described above, the gain characteristics at low frequencies are slightly lost, but the axial ratio characteristics are improved. That is, it is confirmed that the influence of the additional formation of the adhesive layer is not large, and the operating band does not change. Accordingly, it can be seen that there is no significant change in performance even when neglecting the influence of the adhesive layer for strongly bonding the materials when designing the intelligent intelligent communication structure.

이하에서는, 이상의 비교예들에 대한 설명을 토대로 본 발명의 실시예들에 따른 통신용 지능구조물에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the intelligent structure for communication according to the embodiments of the present invention will be described based on the above description of the comparative examples.

도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 분해 사시도 및 결합 사시도이고, 도 13c는 도 13b의 ⅩⅢ-ⅩⅢ선을 따라 절취한 측면 단면도이다. 이들을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물은 주파수 범위 0.5GHz 내지 2GHz 사이의 광대역 안테나로서 원형 편파의 특성을 갖는 구조물로서, 스파이럴 안테나(41), 적층판(45), 스페이서(43), 제1 접착층(47a) 및 제2 접착층(47b)을 포함하여, 제3 비교예에서와 유사한 복합재료 샌드위치 구조를 갖는다. 13A and 13B are exploded and combined perspective views of a communication intelligent structure according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 13C is a cross-sectional side view taken along the line III-III of FIG. 13B. Referring to these, the communication intelligent structure according to the first embodiment of the present invention is a broadband antenna having a characteristic of circular polarization as a broadband antenna in the frequency range of 0.5 GHz to 2 GHz, and includes a spiral antenna 41, a laminated plate 45, and a spacer ( 43), including the first adhesive layer 47a and the second adhesive layer 47b, having a composite sandwich structure similar to that in the third comparative example.

제2 비교예 및 제3 비교예에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 스파이럴 안테나는 복합재료로 구현되기 위하여 탄소 섬유 강화 폴리머 등과 적층되어 형성되는데, 탄소 섬유 강화 폴리머 등은 도체와 유사한 전기적 특성을 가지기 때문에 통신용 지능구조물의 성능을 반사손실과 편파특성 측면에서 많이 저하시킨다. 본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 전자파 흡수체(49)를 더 포함하는 구조로 형성된다.As described in the second and third comparative examples, in general, the spiral antenna is formed by laminating carbon fiber reinforced polymer or the like to be implemented as a composite material. The performance of intelligent structures is greatly reduced in terms of return loss and polarization characteristics. In the present embodiment, in order to solve this problem, the electromagnetic wave absorber 49 is formed to have a structure.

구체적으로, 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(40)은 스파이럴 안테나(41), 스파이럴 안테나(31)와 일정한 간격을 두고 대향하는 적층판(45), 스파이럴 안테나(31)와 적층판(35) 사이에 개재되는 스페이서(43), 스파이럴 안테나(41)와 스페이서(43) 사이에 형성된 제1 접착층(47a) 및 적층판(45)과 스페이서(43) 사이에 형성된 제2 접착층(47b)을 포함하고, 제1 접착층(47a)과 스페이서(43) 사이에 배치된 전자파 흡수체(49)를 더 포함한다.In detail, the communication intelligent structure 40 according to the present embodiment includes a spiral antenna 41 and a laminated plate 45 facing the spiral antenna 31 at regular intervals, and between the spiral antenna 31 and the laminated plate 35. A spacer 43 interposed therebetween, a first adhesive layer 47a formed between the spiral antenna 41 and the spacer 43, and a second adhesive layer 47b formed between the laminate 45 and the spacer 43; 1 It further includes an electromagnetic wave absorber 49 disposed between the adhesive layer 47a and the spacer 43.

본 실시예에서, 전자파 흡수체(49)는 원형링 형상을 갖고, 그 중심이 스파이럴 안테나의 중심과 동일 축 상에 위치한다. 또한, 본 실시예에서의 전자파 흡수체(40)는 자성을 띄는 실리콘 고무로 형성된다. 하지만, 본 발명의 전자파 흡수체는 도면에 도시된 바에 한정되는 것은 아니고, 사각 링으로 형성되거나 원 또는 다각형의 단면을 갖는 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 자성을 띄는 실리콘 고무 이외에도 전자파를 흡수할 수 있는 다양한 재질로 형성될 수 있을 것이다. 이와 같이, 본 발명의 전자파 흡수체는 형상 및 소재 등에 있어서 다양한 변형 및 수정이 가능할 것이다.In the present embodiment, the electromagnetic wave absorber 49 has a circular ring shape, the center of which is located on the same axis as the center of the spiral antenna. In addition, the electromagnetic wave absorber 40 in this embodiment is formed of silicone rubber having magnetic properties. However, the electromagnetic wave absorber of the present invention is not limited to those shown in the drawings, but may be formed in a rectangular ring or in a column shape having a cross section of a circle or a polygon. In addition, it may be formed of various materials capable of absorbing electromagnetic waves in addition to silicone rubber exhibiting magnetic properties. As such, the electromagnetic wave absorber of the present invention may be modified and modified in various shapes and materials.

본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(40)의 성능을 비교하기 위하여 비교예들에서와 같은 조건으로 실험을 수행하였다. 비교예들에서와 같이, 스파이럴 안테나(41)는 원형 나선형의 도전체를 인쇄 회로 기판에 배치하여 형성하고, 인쇄 회로 기판으로 FR-4 기판을 사용하였다. 또한, 도전체의 두께, 슬롯의 회전 수 및 인쇄 회로 기판의 두께 등도 비교예에서와 동일하게 형성하였다. 적층판(45)은 탄소 섬유 강화 폴리머로 형성하였고, 스페이서(43)는 허니콤 구조로 형성하였다.In order to compare the performance of the communication intelligent structure 40 according to the present embodiment, the experiment was performed under the same conditions as in the comparative examples. As in the comparative examples, the spiral antenna 41 was formed by arranging a circular spiral conductor on a printed circuit board, and used a FR-4 substrate as the printed circuit board. In addition, the thickness of the conductor, the number of rotations of the slot, the thickness of the printed circuit board, and the like were also formed in the same manner as in the comparative example. The laminate 45 was formed of a carbon fiber reinforced polymer, and the spacer 43 was formed of a honeycomb structure.

그 밖에 스파이럴 안테나(41)와 적층판(45) 사이의 비교예들에서와 동일하게 형성하였고, 접착층(47a, 47b) 역시 동일한 조건에서 형성하였다. 전자파 흡수체(49)는 두께가 5㎜이고 폭이 20㎜인 원형 링으로 형성하고, 원형 링의 중심이 스파이럴 안테나의 중심과 동일 축 상에 위치하도록 배치하였다. 한편, 도면에 자세하게 도시되지는 않았지만 허니콤 구조로 형성된 스페이서(43)는 원형 링 형태의 전자파 흡수체(49)가 삽입될 수 있도록 깎아서 형성되거나, 강제 압입하여 형성될 수 잇다.In addition, it was formed in the same manner as in the comparative examples between the spiral antenna 41 and the laminated plate 45, and the adhesive layers 47a and 47b were also formed under the same conditions. The electromagnetic wave absorber 49 was formed into a circular ring having a thickness of 5 mm and a width of 20 mm, and disposed so that the center of the circular ring is located on the same axis as the center of the spiral antenna. On the other hand, although not shown in detail in the drawings, the spacer 43 formed of a honeycomb structure may be formed by cutting or forced press-fit so that the electromagnetic wave absorber 49 of a circular ring shape can be inserted.

도 14 내지 도 16은 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 반사손실과 이득, 축비 및 주파수별 방사패턴을 측정한 데이터를 나타낸 그래프로서, 제1 비교예 내지 제3 비교예에서와 동일한 조건에서 성능을 평가한 결과를 나타낸다.14 to 16 are graphs showing the data of the reflection loss and the gain, the axial ratio and the radiation pattern for each frequency of the intelligent intelligent communication structure according to the first embodiment of the present invention, respectively, in the first to third comparative examples. It shows the result of evaluating the performance under the same condition.

도 14의 (a) 및 (b)는 각각 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수에 따른 반사손실 및 이득을 나타낸 것으로서, 제2 비교예 및 제3 비교예와 비교할 때 전자파 흡수체에 의한 에너지 손실에 의하여 저주파에서 약간의 이득 감소가 있으나, 그 차이가 미미함을 알 수 있다. 반면에, 저주파에서의 반사손실 특성은 크게 개선됨을 알 수 있다. 즉, 전자파 흡수체(49)를 포함하는 본 실시예에서는 저주파수 대역에서도 안테나로서 잘 동작함을 확인할 수 있다.(A) and (b) of FIG. 14 show the reflection loss and the gain according to the frequency of the intelligent intelligent communication structure according to the present embodiment, respectively, and the energy loss by the electromagnetic wave absorber when compared with the second and third comparative examples. There is a slight decrease in gain at low frequencies, but the difference is negligible. On the other hand, it can be seen that the reflection loss characteristics at low frequencies are greatly improved. That is, in the present embodiment including the electromagnetic wave absorber 49, it can be seen that the antenna works well even in the low frequency band.

도 15는 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수에 따른 축비를 나타낸 것으로서, 이 역시 제2 비교예 및 제3 비교예와 비교할 때 크게 개선되었음을 확인할 수 있다. 즉, 전자파 흡수체(49)를 포함하는 통신용 지능구조물은, 측정 대역에서 축비의 절대값이 3dB 이하의 값을 가져, 원형 편파 특성이 잘 형성된다. 15 shows the axial ratio according to the frequency of the intelligent intelligent communication structure according to the present embodiment, and it can be seen that this is also greatly improved when compared with the second comparative example and the third comparative example. That is, the intelligent intelligent communication structure including the electromagnetic wave absorber 49 has a value of 3 dB or less in the absolute value of the axial ratio in the measurement band, whereby circular polarization characteristics are well formed.

도 16은 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 것으로서, 탄소 섬유 강화 폴리머로 형성된 적층판(45)이 배치됨에 따라, 후면 방사는 적고 전면으로 방사가 많이 일어남을 알 수 있고, 좌수원편파 특성을 가짐을 알 수 있다.16 shows the radiation pattern for each frequency of the intelligent intelligent communication structure according to the present embodiment. As the laminate 45 formed of the carbon fiber reinforced polymer is disposed, it can be seen that the radiation of the back surface is small and the radiation occurs a lot from the front surface. It can be seen that it has left-source polarization characteristics.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(40)은 복합재료로 구현된 샌드위치 구조에서 전자파 흡수체(49)를 더 포함함으로써, 일면에 도체가 배치됨으로써 저하되는 저주파 대역에서 반사손실 특성을 개선시키고, 축비 특성 역시 크게 개선시킬 수 있다. 또한, 스페이서(43)로서 허니콤 구조를 채용하고, 접착층(47a, 47b)을 추가로 형성함으로써, 충분한 기계적 강도를 가질 수 있어 안테나의 기능과 더불어 기계적인 구조물로서의 기능도 수행할 수 있게 된다. 즉, 통신용 지능구조물의 강도 개선을 위하여 추가적인 기계 구조물의 설치가 필요하지 않아, 전체 구조의 단순화 및 경량화가 가능하게 된다.As described above, the communication intelligent structure 40 according to the present embodiment further includes an electromagnetic wave absorber 49 in a sandwich structure made of a composite material, thereby improving reflection loss characteristics in a low frequency band degraded by arranging conductors on one surface. In addition, the axial ratio characteristics can be greatly improved. In addition, by adopting a honeycomb structure as the spacer 43 and further forming the adhesive layers 47a and 47b, it is possible to have sufficient mechanical strength, so that the function as a mechanical structure can be performed in addition to the function of the antenna. In other words, it is not necessary to install an additional mechanical structure in order to improve the strength of the communication intelligent structure, thereby simplifying and lightening the overall structure.

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 사시도이다. 이를 참조하면, 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(50)은, 제1 실시예에서와 같이, 스파이럴 안테나(51), 스파이럴 안테나(51)와 일정한 간격을 두고 대향하는 적층판(55), 스파이럴 안테나(51)와 적층판(55) 사이에 개재되는 스페이서(53), 스파이럴 안테나(51)와 스페이서(53) 사이에 형성된 제1 접착층(57a) 및 적층판(55)과 스페이서(53) 사이에 형성된 제2 접착층(57b)을 포함하고, 제1 접착층(57a)과 스페이서(53) 사이에 배치된 전자파 흡수체(59)를 더 포함한다.17 is a perspective view of a communication intelligent structure according to a second embodiment of the present invention. Referring to this, the communication intelligent structure 50 according to the present embodiment, as in the first embodiment, the laminated plate 55, the spiral antenna facing the spiral antenna 51, the spiral antenna 51 at regular intervals A spacer 53 interposed between the 51 and the laminated plate 55, a first adhesive layer 57 a formed between the spiral antenna 51 and the spacer 53, and an agent formed between the laminated plate 55 and the spacer 53. And an electromagnetic wave absorber 59 disposed between the first adhesive layer 57a and the spacer 53.

다만, 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(50)은 제1 실시예에서와 달리 굽은 형태로 형성된다. 구체적으로, 통신용 지능구조물(50)이 적층판(55)에서 스파이럴 안테나(51)를 향하는 방향을 따라 돌출되는 형상으로 형성되어, 스파이럴 안테나(51)가 배치된 일면이 볼록하게 형성되고, 적층판(55)이 배치된 일면이 오목하게 형성된다.However, unlike the first embodiment, the communication intelligent structure 50 according to the present embodiment is formed in a curved shape. Specifically, the communication intelligent structure 50 is formed in a shape protruding in the direction toward the spiral antenna 51 from the laminated plate 55, so that one surface on which the spiral antenna 51 is disposed is formed convexly, and the laminated plate 55 One surface on which) is disposed is formed concave.

통신용 지능구조물이 휘어지는 경우의 성능 변화를 알아보기 위하여, 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(50)을 제1 실시예에서와 동일한 조건으로 실험을 수행하였다. 즉, 본 실시예의 통신용 지능구조물(50)은 굽은 형태의 형상의 차이를 제외하고, 모든 구성이 제1 실시예의 통신용 지능구조물(40)과 동일하게 형성된다. 다만, 굽은 형상을 구현하기 위하여 적층판(55)은 탄소 섬유 강화 폴리머와 유사한 특성을 갖는 알루미늄으로 형성하였다.In order to determine the performance change when the communication intelligent structure is bent, the communication intelligent structure 50 according to the present embodiment was tested under the same conditions as in the first embodiment. That is, the communication intelligent structure 50 of the present embodiment is formed in the same manner as the communication intelligent structure 40 of the first embodiment except for the difference in the shape of the curved shape. However, in order to realize the curved shape, the laminate 55 is formed of aluminum having properties similar to those of the carbon fiber reinforced polymer.

도 18 내지 도 21은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 성능을 제1 실시예와 비교하여 평가한 결과를 나타낸다.18 to 21 show the results of evaluating the performance of the intelligent structure for communication according to the second embodiment of the present invention in comparison with the first embodiment.

도 18의 (a)는 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수에 따른 반사손실을 제1 실시예와 비교하여 나타낸 그래프로서, 제1 실시예와 비교할 때 형상의 변경으로 인하여 반사손실의 변화가 생기지만, 0.5GHz 내지 2GHz의 주파수 대역에서 -10dB 이하의 값을 가지기 때문에, 이러한 반사손실의 변화는 무시할 수 있을 정도에 불과하다. 도 18의 (b)는 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수에 따른 이득을 제1 실시예와 비교하여 나타낸 그래프로서, 이를 통하여 이득 특성에 있어서는 제1 실시예의 통신용 지능구조물과 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.FIG. 18A is a graph showing the reflection loss according to the frequency of the communication intelligent structure according to the present embodiment in comparison with the first embodiment, and the change in the reflection loss due to the change in shape when compared with the first embodiment is shown. However, since it has a value of -10 dB or less in the frequency band of 0.5 GHz to 2 GHz, such a change in return loss is only negligible. 18 (b) is a graph showing the gain according to the frequency of the communication intelligent structure according to the present embodiment in comparison with the first embodiment, whereby the gain characteristics are not significantly different from the communication intelligent structure of the first embodiment. can confirm.

도 19는 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수에 따른 축비를 제1 실시예와 비교하여 나타낸 것으로서, 형상의 변경으로 인하여 축비 특성이 나빠짐을 확인할 수 있다. 1.4GHz 이상의 고주파에서는 축비 값이 상대적으로 0.5dB 정도 나빠지고, 0.5GHz에서는 약 -5dB 정도의 축비 값을 갖는다. 하지만, 대부분의 주파수 대역에서 축비의 절대값이 3dB보다 작은 값을 가져, 원형 편파가 잘 형성되므로, 안테나 성능에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.19 shows the axial ratio according to the frequency of the intelligent intelligent communication structure according to the present embodiment in comparison with the first embodiment, and it can be seen that the axial ratio characteristics are deteriorated due to the change in shape. At high frequencies above 1.4 GHz, the axial ratio is worse by 0.5 dB, and at 0.5 GHz the axial ratio is about -5 dB. However, since the absolute value of the axial ratio is smaller than 3 dB in most frequency bands, and the circular polarization is well formed, it can be seen that it does not significantly affect the antenna performance.

도 20은 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물의 주파수별 방사패턴을 나타낸 그래프이고, 도 21은 주편파에 해당하는 좌수원편파의 주파수별 방사패턴을 제1 실시예와 비교하여 나타낸 그래프이다. 이들을 참조하면, 0.5GHz 및 1GHz에서는 방사패턴에 있어서 큰 차이가 없음을 확인할 수 있고, 1.5GHz와 2GHz에서는 빔폭이 조금 넓어지는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 넓어진 빔폭의 정도가 미미하기 때문에 굽은 형상에 의한 영향은 거의 없는 것으로 볼 수 있다.20 is a graph showing a radiation pattern for each frequency of the intelligent structure for communication according to the present embodiment, Figure 21 is a graph showing the radiation pattern for each frequency of the left-handed source polarization corresponding to the main polarization compared with the first embodiment. Referring to these, it can be seen that there is no significant difference in radiation patterns at 0.5 GHz and 1 GHz, and the beam width is slightly widened at 1.5 GHz and 2 GHz. However, since the degree of the widened beam width is insignificant, it can be seen that there is little influence due to the bent shape.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 통신용 지능구조물(50)은, 제1 실시예의 통신용 지능구조물(40)과 비교할 때, 원하는 대역폭에서 반사손실 특성이 크게 나빠지지 않고, 이득 특성과 축비 특성이 유사하며, 빔폭이 안테나로서의 성능을 바꿀 정도로 변화하지 않기 때문에 큰 영향이 없다고 할 수 있다.As described above, the communication intelligent structure 50 according to the present embodiment does not significantly reduce the return loss characteristic at the desired bandwidth, and the gain characteristics and the axial ratio characteristics are similar when compared with the communication intelligent structure 40 of the first embodiment. In addition, since the beam width does not change so much as to change the performance as an antenna, there is no significant effect.

제1 실시예와 제2 실시예에서의 실험 결과를 통해서 볼 때, 복합재료로 구현된 샌드위치 구조에서 전자파 흡수체를 더 포함함으로써, 저주파 대역에서 반사손실 특성을 개선시키고, 축비 특성 역시 크게 개선시킬 수 있다. 또한, 스페이서로서 허니콤 구조를 채용하고, 접착층을 추가로 형성함으로써, 충분한 기계적 강도를 가질 수 있게 된다. 또한, 굽은 형상에 있어서 안테나로서의 성능이 저하되지 않아 집적화 등을 통하여 구조체의 표면에 사용하는 것도 가능하게 된다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 통신용 지능구조물은 단순한 구조를 갖고 경량 제작이 가능하며 외부 환경에 강건한 안테나로서 기능할 수 있게 된다. According to the experimental results in the first and second embodiments, the electromagnetic wave absorber is further included in the sandwich structure made of the composite material, thereby improving the reflection loss characteristics in the low frequency band and greatly improving the axial ratio characteristics. have. In addition, by employing a honeycomb structure as a spacer and further forming an adhesive layer, it is possible to have sufficient mechanical strength. In addition, since the performance as an antenna is not deteriorated in a curved shape, it is possible to use the surface of the structure through integration and the like. That is, the intelligent structure for communication according to the embodiments of the present invention can have a simple structure, light weight, and function as an antenna robust to the external environment.

이상과 같이 본 발명을 바람직한 실시예들을 통해 설명하였지만, 본 발명이 이들 실시예들에 한정되지는 않는다. 본 발명의 범위는 다음에 기재하는 특허청구범위의 기재에 의하여 결정되는 것으로, 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described through the preferred embodiments as described above, the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is determined by the description of the claims set forth below, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and changes without departing from the concept and scope of the claims. Will be easy to understand.

10, 20, 30, 40, 50: 통신용 지능구조물
11, 21, 31, 41, 51: 스파이럴 안테나
23, 33, 43, 53: 스페이서
25, 35, 45, 55: 적층판
37a 37b, 47a, 47b, 57a, 57b: 접착층
49, 59: 전자파 흡수체10, 20, 30, 40, 50: intelligent structure for communication
11, 21, 31, 41, 51: spiral antenna
23, 33, 43, 53: spacer
25, 35, 45, 55: laminate
37a 37b, 47a, 47b, 57a, 57b: adhesive layer
49, 59: electromagnetic wave absorber

Claims

A spiral antenna including a printed circuit board and a spiral-shaped conductor disposed on the printed circuit board;
A laminated plate facing the spiral antenna;
A spacer interposed between the spiral antenna and the laminate; And
An electromagnetic wave absorber disposed between the spiral antenna and the spacer
Intelligent structure for communication comprising a.

The method of claim 1,
The electromagnetic wave absorber is formed of a circular ring, intelligent communication structure.

The method of claim 2,
The center of the electromagnetic wave absorber formed of a circular ring is formed on the same axis as the center of the spiral antenna, the intelligent communication structure.

The method of claim 1,
The electromagnetic wave absorber is formed of magnetic silicone rubber, communication intelligent structure.

The method of claim 1,
Wherein the conductor is wound in a spiral to form a slot of the spiral.

The method of claim 1,
Wherein said printed circuit board is a FR-4 (flame retardant composition 4) substrate.

The method of claim 1,
The laminate is formed of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) or aluminum, communication intelligent structure.

The method of claim 1,
The spacer is in the form of a honeycomb (honeycomb) intelligent communication structure.

The method of claim 1,
A first adhesive layer disposed between the spiral antenna and the spacer; And
A second adhesive layer disposed between the laminate and the spacer
Communication intelligent structure further comprising.