KR20140097048A - 절개된 초크 박스를 가지는 안테나 - Google Patents

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Abstract

전기적 특성을 튜닝할 수 있는 안테나 및 이에 포함된 초크 박스가 개시된다. 상기 안테나는 반사판, 상기 반사판 위에 배열된 방사체 및 상기 반사판 위에서 상기 방사체를 둘러싼 초크 박스를 포함한다. 여기서, 상기 초크 박스는 기저부 및 상기 기저부에 수직한 방향으로 형성된 날개부를 포함하며, 상기 날개부의 일부분이 절개되어 있다.

Description

절개된 초크 박스를 가지는 안테나{ANTENNA INCLUDING A CHOKE BOX HAVING CUT PART}
본 발명은 초크 박스를 포함하는 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 안테나에는 한국공개특허공보 제2002-0034820호에 보여지는 바와 같이 방사체의 주변에 초크 부재가 형성된다. 그러나, 종래의 안테나에서는 초크 부재를 사용하더라도 광대역에서는 빔 폭을 조절하기가 어려웠다.
본 발명은 전기적 특성을 튜닝할 수 있는 안테나 및 이에 포함된 초크 박스를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 안테나는 협대역뿐만 아니라 광대역에서도 상기 안테나로부터 출력되는 방사 패턴의 빔 폭을 용이하게 조절할 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나는 반사판; 상기 반사판 위에 배열된 방사체; 및 상기 반사판 위에서 상기 방사체를 둘러싼 초크 박스를 포함한다. 여기서, 상기 초크 박스는 기저부 및 상기 기저부에 수직한 방향으로 형성된 날개부를 포함하며, 상기 날개부의 일부분이 절개되어 있다.
본 발명에 따른 안테나는 일부가 절개된 초크 박스로 방사체를 둘러싸므로, 상기 안테나의 전기적 특성을 용이하게 제어할 수 있다. 특히, 상기 안테나는 협대역뿐만 아니라 광대역에서도 상기 안테나로부터 출력되는 빔 폭을 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 초크 박스가 프레스 공정을 통하여 제조되므로, 제조 공정이 간단하고 제조 비용이 저렴하며 상기 초크 박스의 무게가 가벼워질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 급전 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초크 박스를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 안테나의 빔 폭 변화 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초크 박스를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 안테나는 예를 들어 기지국용 안테나이며, 반사판(100), 적어도 하나의 방사체(102) 및 하나 이상의 초크 박스(104)를 포함한다.
반사판(100)은 도체로서 반사체 및 접지 역할을 수행한다.
방사체(102)는 반사판(100) 위에 배열되며, 소정 전력 급전시 방사 패턴을 출력시킨다. 방사체들(102)은 일정 간격을 가지고 상호 분리되어 배열될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 안테나는 방사체(102)로 전력을 공급하는 전력 분배기를 더 포함할 있다. 하나의 전력 분배기는 하나의 방사체(102)로만 전력을 공급할 수도 있고, 복수의 방사체들(102), 예를 들어 2개의 방사체들로 전력을 공급할 수도 있다.
초크 박스(104)는 금속 등으로 이루어진 도전체이고, 반사판(100) 위에서 해당 방사체(102)를 둘러싸며, 상기 안테나의 격리도(Isolation) 특성을 향상시킨다.
일 실시예에 따르면, 초크 박스(104)는 도 1에 도시된 바와 같이 다각형 형상, 특히 5각형 이상의 다각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 초크 박스(104)의 일부분은 도 1에 도시된 바와 같이 절개될 수 있다. 물론, 초크 박스(104)는 원형 형상을 가지면서 일부분이 절개될 수도 있다. 이러한 초크 박스(104)의 구조는 협대역에서 뿐만 아니라 광대역에서도 빔 폭 조절을 용이하게 하며, 안테나의 전기적 특성을 튜닝(Tuning) 가능하도록 할 수 있다. 이러한 초크 박스(104)의 구조 및 기능에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
일 실시예에 따르면, 초크 박스(104)는 프레스 공정(Press process)에 의해 제조될 수 있다. 다이캐스팅 공정으로 초크 박스(104)를 제조하면 초크 박스(104)를 제조하기 위한 비용 및 초크 박스(104)의 무게가 증가하는 반면에, 프레스 공정으로 초크 박스(104)를 제조하면 초크 박스(104)를 제조하기 위한 비용 및 초크 박스(104)의 무게가 감소할 수 있다. 프레스 공정으로 초크 박스(104)를 제조하는 공정은 후술하겠다.
일 실시예에 따르면, 초크 박스(104)는 반사판(100)로부터 전기적으로 분리되어 있으나, 반사판(100)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 1에서는 초크 박스(104)는 절연체인 지지부에 의해 반사판(100)으로부터 물리적으로 분리되어 있다.
정리하면, 본 실시예의 안테나에서 초크 박스들(104)은 해당 방사체(102)를 다각형 형상을 가지고 둘러싸며, 안테나의 특성들의 튜닝이 가능하도록 각 초크 박스들(104)의 일부분이 절개되어 있다. 여기서, 초크 박스들(104)은 모두 동일한 형상을 가질 수 있으며, 상호 이격될 수 있다.
초크 박스(104)를 일부가 절개된 다각형 형상을 가지도록 구현함에 따라 이동통신에서 주로 사용되는 65도 빔 폭을 안정적으로 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사체의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 급전 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 다만, 도 3 및 도 4에서는 초크 박스(104)를 생략하고 방사체(102)만을 도시하였다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 방사체(102)는 급전부들(220 및 224), 발룬부들(ballon members, 222 및 226), 예를 들어 부채꼴 형상을 가지는 방사 부재들(230, 232, 234 및 236) 및 급전 선로들(240 및 242)을 포함할 수 있다.
급전부들(220 및 224)은 전력의 급전 통로로서, 급전부들(220 및 224)에는 도 3에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 공간(300 및 304)이 형성될 수 있다.
급전부들(220 및 224)은 급전을 위하여 반사판(100)에 형성된 홀(250)을 관통하여 반사판(100)의 배면까지 연장된다.
발룬부들(222 및 226)은 급전부들(220 및 224)에 대칭적으로 배열되며, 도 3에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 공간(302 및 306)이 형성될 수 있다. 발룬부들(222 및 226)은 반사판(100)을 관통하지는 않으며, 반사판(100)의 상면 위에 배열된다.
제 1 급전 선로(240)는 도체로서 제 1 급전부(220)의 제 1 공간(300) 및 제 1 발룬부(222)의 제 2 공간(302)에 삽입된다. 구체적으로는, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 급전 선로(240)는 반사판(100)의 배면 측으로부터 길이 연장되어 제 1 급전 선로(240)의 제 1 공간(300)을 관통하여 제 2 급전부(222)의 제 2 공간(302)으로 삽입된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 급전 선로(240)는 제 1 발룬부(222)와 물리적으로 접촉하지 않으며, 즉 제 1 발룬부(222)와 용량 결합(Coupling)된다.
한편, 제 1 공간(300)은 제 1 급전부(220) 전체를 관통하여 형성되는 반면에, 제 2 공간(302)은 제 1 발룬부(220) 전체를 관통하여 홀의 형태로 구현될 수도 있고 요부 형태로 구현될 수도 있다.
제 2 급전 선로(242)는 도체로서 제 1 급전 선로(240)와 접촉하지는 않으며, 제 2 급전부(224)의 제 3 공간(304) 및 제 2 발룬부(226)의 제 4 공간(306)에 삽입된다. 구체적으로는, 제 2 급전 선로(242)는 반사판(100)의 배면 측으로부터 길이 연장되어 제 2 급전부(224)의 제 3 공간(304)을 관통하여 제 2 발룬부(226)의 제 4 공간(306)으로 삽입된다. 이 경우, 제 2 급전 선로(242)는 제 2 발룬부(226)와 물리적으로 접촉하지 않고 제 2 발룬부(226)와 용량 결합된다.
즉, 급전 선로들(240 및 242)은 발룬부들(222 및 226)과 각기 용량 결합된다. 종래의 안테나에서는 급전 선로가 방사체의 급전부에 직접적으로 연결(납땜)되었기 때문에, 상기 급전 선로를 상기 발룬부에 납땜하기 위하여 상기 방사체를 도금 물질, 예를 들어 구리와 주석의 화합물질로 도금하여야 했다. 결과적으로, 도금 공정이 추가되고 도금 비용이 추가적으로 지불되어야 했다. 그러나, 본 발명의 안테나에서는 급전 선로(240 또는 242)가 발룬부(222 또는 226)와 용량 결합되기 때문에, 납땜 공정이 필요없어서 방사체(102)를 도금할 필요가 없다. 따라서, 상기 안테나를 제조하는 공정이 간단하여지고 제조 비용이 감소될 수 있다.
초크 박스(104)를 살펴보면, 초크 박스(104)는 기저부(200) 및 날개부(202)를 포함할 수 있다.
기저부(200)는 다각형 형상을 가지고 반사판(100)에 평행하게 배열될 수 있다. 다만, 기저부(104)의 중심에는 방사체(102)가 삽입될 수 있도록 홀이 형성된다.
날개부(202)는 기저부(200)와 교차하는 방향, 바람직하게는 수직한 방향으로 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이 모서리 부분들이 절개될 수 있다. 이하, 날개부(202)를 절개함에 의해 생성되는 부분들을 서브 날개부들이라 하겠다. 상기 모서리 부분들이 절개됨에 따라 서브 날개부들 사이에 각기 갭(Gap)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 서브 날개부들이 상호 분리되어 있으므로, 사용자는 상기 서브 날개부들을 원하는 전기적 특성에 맞도록 설계할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 날개부(202)의 절개 길이는 안테나의 특성, 예를 들어 주파수에 따라 결정될 수 있다. 결과적으로, 서브 날개부의 높이 및 기저부(200)의 길이가 상기 안테나의 특성에 따라 결정될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 서브 날개부들 중 일부와 기저부(200) 사이의 각도가 다른 서브 날개부들과 기저부(200) 사이의 각도와 다를 수 있다.
즉, 본 발명의 안테나는 기저부(200)의 길이, 서브 날개부의 높이 또는 서브 날개부와 기저부(200) 사이의 각도 등을 조절하여 안테나의 전기적 특성을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 안테나는 초크 박스(104)를 적절히 설계하여 안테나의 전기적 특성을 제어할 수 있으며, 즉 안테나의 전기적 특성을 튜닝할 수 있다.
지지부(210)는 초크 박스(104)를 지지하며서 초크 박스(104)를 반사판(100)으로부터 이격시키는 역할을 수행하며, 절연체일 수 있다. 예를 들어, 지지부(210)는 초크 박스(104)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 이러한 지지부(210)의 높이에 따라 초크 박스(104)의 높이가 조절되게 된다.
정리하면, 초크 박스(104)는 방사체(102)를 둘러싸며 지지부(210)에 의해 반사판(100)으로부터 이격될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초크 박스를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.
초크 박스(104)를 제조하기 위하여 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 초크 구조물(500)을 프레스 방식으로 이용하여 제조한다. 구체적으로는, 초크 구조물(500)은 초크 박스(104)와 동일한 다각형 형상을 가지며, 일부가 절개되어 있다. 즉, 초크 구조물(500)은 비절개 부분(510) 및 절개 부분(512)을 포함할 수 있다.
이어서, 사용자가 절개 부분(512)을 비절개 부분(510)에 수직한 방향으로 접을 수 있으며, 그 결과 도 5의 (B)에 도시된 바와 같은 초크 박스(104)가 형성될 수 있다. 비절개 부분(510)은 초크 박스(104)의 기저부(200)에 해당하고, 절개 부분(512)은 초크 박스(104)의 날개부(202)에 해당한다.
정리하면, 본 발명의 초크 부재 제조 방법은 간단한 프레스 공정을 이용하여 초크 구조물(500)을 형성하고, 초크 구조물(500) 중 절개 부분(510)을 접음에 의해 초크 박스(104)를 제조할 수 있다. 즉, 초크 박스(104)를 제조하는 것이 간단하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 안테나의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 도 6의 안테나의 빔 폭 변화 그래프를 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초크 박스를 도시한 도면이다. 다만, 도 6은 설명의 편의를 위하여 2개의 초크 박스들(104a 및 104b)이 하나의 방사체(102)를 둘러싸는 것으로 도시하였으나, 실제로는 하나의 초크 박스(104)가 하나의 방사체(102)를 둘러싼다.
도 6에 도시된 바와 같이, 초크 박스(104)는 다양한 사이즈로 구현될 수 있다. 예를 들어, 초크 박스(104a)는 폭(x1) 및 높이(h1)를 가질 수 있으며, 초크 박스(104b)는 폭(x2) 및 높이(h2)를 가질 수 있다. 여기서, 폭(x2)은 폭(x1)보다 크고, 높이(h2)는 높이(h1)보다 클 수 있다. 즉, 초크 박스(104b)가 초크 박스(104a)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초크 박스(104)의 사이즈는 상기 안테나로부터 출력되는 방사 패턴(방사 전력)의 위상에 따라 결정될 수 있다.
초크 박스(104)의 사이즈에 따라 안테나의 전기적 특성, 예를 들어 주파수 또는 빔 폭 등이 가변될 수 있다. 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이 초크 박스(104)의 폭을 변화시키면 안테나의 빔 폭이 달라지고, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 초크 박스(104)의 높이를 변화시키면 안테나로부터 출력되는 방사 패턴의 빔 폭이 달라짐을 확인할 수 있다.
본 발명의 안테나는 광대역에서 방사 패턴의 빔 폭을 용이하게 조절할 수 있으며, 이는 도 7의 (A) 및 (B)에서 확인된다. 도 7의 (A) 및 (B)를 참조하면, 본 실시예의 안테나는 광대역(약 1.7㎓ 내지 약 2.7㎓)에서 이동통신 환경에 맞도록 방사 패턴의 빔 폭을 조절할 수 있다.
도 6에서는 초크 박스(104)의 폭 또는 높이를 가변시켰으나, 안테나의 전기적 특성을 제어하기 위하여 도 8의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이 날개부(202a 또는 202b)와 기저부(200) 사이의 각도를 다르게 설정할 수도 있다. 또는, 도시하지는 않았지만, 하나의 초크 박스(104)에서 서브 날개부들 중 일부와 기저부(200) 사이의 각도와 다른 서브 날개부와 기저부(200) 사이의 각도가 다를 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나를 도시한 도면이다. 다만, 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 초크 박스는 생략하였으며, 도 2 및 도 3과 동일한 구성요소들에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 안테나에 사용되는 방사체(102)는 도 2에서와 달리 반사판(100)을 관통하여 형성되지 않을 수 있다. 구체적으로는, 반사판(100) 위에 절연부(900)가 배열되고, 방사체(102)가 절연부(900) 위에 배열될 수 있다. 즉, 방사체(102) 중 일부가 반사판(100)을 관통하였던 도 2의 안테나에서와 달리 본 실시예의 방사체(102)는 반사판(100)을 관통하지 않고 절연부(500) 위에 배열된다. 다만, 급전 선로는 반사판(100)을 관통하여 반사판(100)의 배면으로 돌출될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 반사판(100)의 배면에는 전력 분배기가 형성될 수 있으며, 전력 케이블이 상기 전력 분배기로 연결될 수 있다. 또한, 상기 급전 선로는 상기 전력 분배기에 연결될 수 있다. 결과적으로, 상기 전력 케이블로부터 공급된 전력이 상기 전력 분배기를 통하여 상기 급전 선로로 제공될 수 있다. 물론, 반사판(100)의 상면에 전력 분배기가 형성되고 상기 급전 라인이 상기 전력 분배기에 연결될 수도 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.
100 : 반사판 102 : 방사체
104 : 초크 부재 200 : 기저부
202 : 날개부 210 : 지지부
220, 224 : 급전부 222, 226 : 발룬부
230, 232, 234, 236 : 방사 부재 240, 242 : 급전 라인
500 : 초크 구조물 510 : 비절개 부분
512 : 절개 부분 900 : 절연부

Claims (1)

  1. 반사판;
    상기 반사판 위에 배열된 방사체; 및
    상기 반사판 위에서 상기 방사체를 둘러싼 초크 박스를 포함하되,
    상기 초크 박스는 기저부 및 상기 기저부에 수직한 방향으로 형성된 날개부를 포함하며, 상기 날개부의 일부분이 절개되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나.
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