KR20150011041A

KR20150011041A - 하우징 및 그를 갖는 다중 대역 안테나

Info

Publication number: KR20150011041A
Application number: KR1020130082958A
Authority: KR
Inventors: 박진영
Original assignee: 주식회사 굿텔
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2015-01-30
Also published as: KR101518274B1

Abstract

본 발명은 하우징 및 그를 갖는 다중 대역 안테나에 관한 것으로, 이동통신 주파수 대역을 포함하여 다양한 대역에서 양호한 안테나 성능을 발휘하고, 한 쌍의 급전 케이블을 서로 근접하게 설치하면서 분리도 특성을 개선하기 위한 것이다. 본 발명은 상부면에 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자가 설치되며, 상부면에 반대되는 하부면에 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자에 각각 연결되어 급전하는 수평 급전 케이블 및 수직 급전 케이블이 설치된 베이스 기판을 덮는 다중 대역 안테나용 하우징을 제공한다. 하우징은 하부 하우징과 상부 하우징을 포함한다. 하부 하우징은 베이스 기판의 하부에 설치되어 베이스 기판을 지지하며, 베이스 기판의 하부면에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대를 구비한다. 그리고 상부 하우징은 하부 하우징의 상부에 결합되어 베이스 기판의 상부면에 설치된 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자를 덮는다.

Description

하우징 및 그를 갖는 다중 대역 안테나{Housing plate and multi band antenna having the same}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 주파수 대역을 포함하여 다양한 대역에서 양호한 안테나 성능을 발휘하는 하우징 및 그를 갖는 다중 대역 안테나에 관한 것이다.

개인 휴대전화의 보편화와 최근 스마트폰 및 타블렛 PC의 보급 증가로 통화 및 무선인터넷을 위한 전파 사용량이 급증하고 있다. 또한 언제 어디서나 전화 및 인터넷을 사용하려는 고객들의 요구와 통신 속도, 통화 품질에 대한 고객들의 요구가 높아지고 있는 실정이다.

특히 고객들은 실외 뿐만 아니라 건물 같은 실내에서, 기존의 기지국 및 이동통신용 중계기로부터 거리가 멀거나 지형지물에 의해 전파가 잘 전달되지 않는 음영 지역 등에서도 적절한 통화 품질을 요구하고 있다.

이러한 고객들의 요구에 부응하기 위하여 각 통신사들은 음영 지역에 기지국 및 이동통신용 중계기를 추가로 설치하고 있다. 또한 고객들이 사용하는 단말기는 사용하는 주파수 대역이 다양할 수 있다. 예컨대 고객들이 사용하는 단말기는 WAN, WIFI, 근거리 무선 등 대형 기지국 기반의 이동통신 방식 뿐만 아니라, 다양한 무선 통신 방식을 지원할 수 있는데, 각 통신 방식에서 사용되는 주파수 대역은 서로 상이한 특징이 있다.

한편 단말기가 멀티태스킹을 지원하는 상황에서 고객들은 다양한 통신 방식들을 종합적으로 이용하기를 원하기 때문에, 상술한 다양한 통신 방식을 지원할 수 있는 설비들이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 다양한 통신 방식을 지원하기 위한 설비를 설치하고 있으나, 안테나 등을 설치할 수 있는 공간이 제한적이어서 공간 확보에 어려움이 크다.

또한 다양한 통신 방식 지원을 위하여 각 통신 방식에 따른 다양한 안테나들을 추가적으로 설치해야 하기 때문에, 그에 따른 비용 또한 큰 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신 주파수 대역을 포함하여 다양한 대역에서 양호한 안테나 성능을 발휘하는 하우징 및 그의 다중 대역 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 수평 방사 소자와 수직 방사 소자가 일체화 되어 다중입력(Multiple Input Multiple Output; MIMO)이 가능한 하우징 및 그의 다중 대역 안테나를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수평 방사 소자와 수직 방사 소자에 각각 연결된 급전 케이블을 서로 근접하게 설치하면서 분리도 특성을 개선할 수 있는 하우징 및 그의 다중 대역 안테나를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부면에 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자가 설치되며, 상기 상부면에 반대되는 하부면에 상기 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자에 각각 연결되어 급전하는 수평 급전 케이블 및 수직 급전 케이블이 설치된 베이스 기판을 덮는 다중 대역 안테나용 하우징을 제공한다. 이때 하우징은 하부 하우징과 상부 하우징을 포함한다. 상기 하부 하우징은 상기 베이스 기판의 하부에 설치되어 상기 베이스 기판을 지지하며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대를 구비한다. 그리고 상부 하우징은 상기 하부 하우징의 상부에 결합되어 상기 베이스 기판의 상부면에 설치된 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자를 덮는다.

본 발명에 따른 다중 대역 안테나용 하우징에 있어서, 상기 하부 하우징은 설치판과 인출대를 포함한다. 상기 설치판은 상기 베이스 기판의 하부면 아래에 설치되며, 상부면에 형성된 복수의 지지대를 매개로 상기 베이스 기판을 플로팅(floating)시켜 상기 베이스 기판을 지한다. 그리고 상기 인출대는 상기 설치판의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출한다.

본 발명에 따른 다중 대역 안테나용 하우징에 있어서, 상기 인출대는 체결관과 한 쌍의 인출관을 포함한다. 상기 체결관은 상기 설치판의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 외주면에 나사산이 형성되어 있다. 그리고 상기 한 쌍의 인출관은 상기 체결관의 내부에 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블이 삽입되어 인출된다.

본 발명에 따른 다중 대역 안테나용 하우징에 있어서, 상기 한 쌍의 인출관이 상기 체결관의 단부 보다는 안쪽에 형성되며, 상기 한 쌍의 인출관의 단부 아래의 상기 체결관에는 상기 수평 및 수직 급전 케이블이 상기 인출관을 통하여 인출된 방향과 다른 방향으로 인출시키는 인출홈이 형성되어 있다.

본 발명에 따른 다중 대역 안테나용 하우징에 있어서, 상기 인출대는 상기 설치판의 중심 부분에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 다중 대역 안테나용 하우징에 있어서, 상기 설치판과 상기 인출대는 일체로 형성되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 각각 상기 설치판과 상기 인출대를 통하여 외부로 인출시키는 한 쌍의 인출관이 상기 설치판 및 상기 인출대를 관통하여 나란하게 형성될 수 있다.

그리고 본 발명은 또한, 절연성의 베이스 기판, 수평 방사 소자, 수직 방사 소자, 수평 급전 케이블, 수직 급전 케이블 및 하우징을 포함하는 다중 대역 안테나를 제공한다. 상기 베이스 기판은 상부면과 하부면을 갖는다. 상기 수평 방사 소자는 상기 베이스 기판의 일측에 금속판을 패터닝하여 형성되며, 수평 편파 다이폴을 형성한다. 상기 수직 방사 소자는 상기 수평 방사 소자에 이격된 상기 베이스 기판 상에 배치되며, 상기 베이스 기판 위에 돌출되게 설치되며, 수직 편파 다이폴을 형성한다. 상기 수평 급전 케이블은 상기 베이스 기판의 하부면을 통하여 상기 수평 방사 소자에 연결되어 급전한다. 상기 수직 급전 케이블은 상기 베이스 기판의 하부면을 통하여 상기 수직 방사 소자에 연결되어 급전한다. 그리고 상기 하우징은 상기 베이스 기판, 상기 수평 방사 소자 및 상기 수직 방사 소자를 덮으며, 하부로 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 외부로 인출시킨다. 이때 상기 하우징은 하부 하우징과 상부 하우징을 포함한다. 상기 하부 하우징은 상기 베이스 기판의 하부에 설치되어 상기 베이스 기판을 지지하며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대를 구비한다. 그리고 상기 상부 하우징은 상기 하부 하우징의 상부에 결합되어 상기 베이스 기판의 상부면에 설치된 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자를 덮는다.

본 발명에 따르면, 하부 하우징에 형성된 인출대를 통하여 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하기 때문에, 수평 방사 소자와 수직 방사 소자 간의 분리도 특성을 개선할 수 있다. 즉 수평 및 수직 급전 케이블이 서로 근접시켜 하우징 밖으로 인출시킬 경우, 수평 방사 소자와 수직 방사 소자 간의 분리도 특성이 바빠지는 문제가 발생될 수 있지만, 본 발명과 같이 인출대를 이용할 경우 이러한 분리도 특성이 나빠지는 것을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 다중 대역 안테나는 수평 방사 소자와 수직 방사 소자가 일체로 형성된 구조를 갖기 때문에, 이동통신 주파수 대역을 포함하여 다양한 대역에서 양호한 안테나 성능을 발휘한다. 이로 인해 본 발명에 따른 다중 대역 안테나는 추가적인 안테나의 배치 없이 하나의 안테나 설치만으로도 다양한 대역폭을 커버할 수 있기 때문에, 안테나의 설치비용을 절감할 수 있으며, 안테나 설치 공간의 확보에 따른 문제를 최소화할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 다중 대역 안테나에 포함된 수평 방사 소자와 수직 방사 소자를 통하여 MIMO를 구현할 수 있다. 즉 베이스 기판의 한 쪽에 수평 방사 소자가 패터닝되어 수평 편파 다이폴을 구현되고, 인쇄회로기판의 다른 쪽의 상부면에서 돌출되게 수직 방사 소자가 설치되어 수직 편파 다이폴을 구현함으로써, 다중 대역을 지원하는 MIMO가 가능하다.

또한 본 발명에 따른 다중 대역 안테나는 수평 방사 소자와 수직 방사 소자를 베이스 기판 상에 구현할 수 있기 때문에, 안테나의 제조 공정을 간소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하우징을 갖는 다중 대역 안테나를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 다중 대역 안테나가 조립된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 1의 하부 하우징을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 하부 하우징의 저면 사시도이다.
도 6은 도 4의 하부 하우징의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 안테나 소자를 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 7의 저면 사시도이다.
도 9는 도 7의 베이스 기판에 패터닝된 수평 방사 소자를 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 7의 "A"부분의 확대도이다.
도 11은 도 7의 베이스 기판에 설치된 수직 방사 소자를 보여주는 사시도이다.
도 12 내지 도 14은 도 1의 수평 방사 소자의 다중 대역에서의 수직 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 15 내지 도 17은 도 1의 수직 방사 소자의 다중 대역에서의 수직 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.
도 18은 도 1의 수평 방사 소자의 전압정재파비(VSWR)를 보여주는 그래프이다.
도 19는 도 1의 수직 방사 소자의 전압정재파비(VSWR)를 보여주는 그래프이다.
도 20은 도 1의 다중 대역 안테나의 수평 및 수직 방소 소자의 분리도 특성을 보여주는 그래프이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하우징을 갖는 다중 대역 안테나를 보여주는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 다중 대역 안테나가 조립된 상태를 보여주는 사시도이다. 도 3은 도 2의 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는 안테나 소자와, 안테나 소자를 보호하는 하우징(60)을 포함한다. 안테나 소자는 베이스 기판(10), 수평 방사 소자(20), 수직 방사 소자(30), 수평 급전 케이블(40) 및 수직 급전 케이블(50)을 포함한다. 여기서 베이스 기판(10)은 상부면(12)에 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)가 설치된다. 베이스 기판(10)은 상부면(12)에 반대되는 하부면(14)에 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)에 각각 연결되어 급전하는 수평 급전 케이블(40) 및 수직 급전 케이블(50)이 설치된다. 그리고 하우징(60)은 베이스 기판(10), 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)를 덮으며, 하부로 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 외부로 인출시킨다.

이때 하우징(60)은 베이스 기판(10), 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)를 외부 환경으로부터 보호하며, 다중 대역 안테나(100)를 건물의 내벽, 천장 또는 천장에 설치된 시설물에 설치하는 부분을 제공한다.

이러한 하우징(60)은 하부 하우징(70)과 상부 하우징(80)을 포함한다. 하우징(60)은 플라스틱 소재로 제조될 수 있다.

하부 하우징(70)은 베이스 기판(10)의 하부에 설치되어 베이스 기판(10)을 지지한다. 하부 하우징(70)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대(75)를 구비한다.

그리고 상부 하우징(80)은 하부 하우징(70)의 상부에 결합되어 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 설치된 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)를 덮는다.

이때 하우징(60)은 하부 하우징(70)과 상부 하우징(80)이 결합되어 형성하는 내부 공간(61)에 안테나 소자가 위치한다. 물론 안테나 소자의 수평 급전 케이블(40) 및 수직 급전 케이블(50)은 하부 하우징(70)을 통하여 외부로 인출된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)에 대해서 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)의 하우징(60)에 대해서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 1의 하부 하우징(70)을 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4의 하부 하우징(70)의 저면 사시도이다. 그리고 도 6은 도 4의 하부 하우징(70)의 부분 단면도이다.

하부 하우징(70)은 설치판(71)과, 설치판(71)의 하부에 형성된 인출대(75)를 포함한다. 설치판(71)과 인출대(75)는 일체로 형성되거나, 설치판(71)에 인출대(75)가 물리적인 결합 방식을 통하여 형성될 수 있다. 물리적인 결합 방식으로는 접착식, 나사결합식, 억지끼움식 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.

설치판(71)은 베이스 기판(10)의 하부면(14) 아래에 설치되며, 상부면에 형성된 복수의 지지대(72)를 매개로 베이스 기판(10)을 플로팅(floating)시켜 지지한다.

이때 설치판(71)은 베이스 기판(10)을 포함할 수 있는 크기를 가지며, 베이스 기판(10)의 외형에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 베이스 기판(10)이 원판으로 형성되어 있기 때문에, 설치판(71) 또한 원판으로 형성될 수 있다.

설치판(71)은 베이스 기판(10)을 안정적으로 플로팅시켜 지지할 수 있도록, 상부면에 복수의 지지대(72)가 돌출되어 있다. 복수의 지지대(72)에 대응되게 베이스 기판(10)에는 관통 구멍(16)이 형성되어 있다. 설치판(71)은 설치된 베이스 기판(10)의 외측 부분에 상부 하우징(80)과 결합될 수 있는 복수의 제1 체결 구멍(73)이 형성되어 있다.

설치판(71)에 대해서 베이스 기판(10)을 플로팅시키는 이유는, 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 설치판(71)을 통하여 인출대(75)로 삽입시켜 외부로 인출할 수 있는 공간을 확보하기 위해서이다. 또한 하우징(60)을 통하여 물리적인 충격이 베이스 기판(10)을 통하여 안테나 소자에 전달되는 것을 억제하기 위해서이다.

그리고 인출대(75)는 설치판(71)의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 서로 이격시켜 외부로 인출한다.

이러한 인출대(75)는 체결관(76)과, 한 쌍의 인출관(78)을 포함한다. 인출대(75)는 설치판(71)의 중심 부분에 형성될 수 있다.

체결관(76)은 설치판(71)의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 외주면에 나사산(77)이 형성되어 있다. 체결관(76)을 이용하여 다중 대역 안테나(100)를 건물의 내벽, 천장 또는 천장에 설치된 시설물에 설치할 수 있다.

그리고 한 쌍의 인출관(78)은 체결관(76)의 내부에 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)이 삽입되어 인출된다. 이때 인출관(78)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)이 삽입될 수 있도록 입구(78a)가 설치판(71)의 상부면으로 노출되어 있고, 입구(78a)로 삽입된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 외부로 인출할 수 있도록 출구(78b)가 체결관(76)의 하부로 노출되어 있다.

본 실시예에서는 설치판(71)과 인출대(75)가 일체로 형성되며, 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 설치된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 각각 설치판(71)과 인출대(75)를 통하여 외부로 인출시키는 한 쌍의 인출관(78)이 설치판(71) 및 인출대(75)를 관통하여 나란하게 형성될 수 있다. 이때 한 쌍의 인출관(78)은 서로 이격되게 나란하게 형성되기 때문에, 한 쌍의 인출관(78)에 삽입되는 수평 및 수직 급전 케이블(40,50) 간의 근접으로 인한 수평 방사 소자(20)와 수직 방사 소자(30) 간의 분리도 특성이 바빠지는 문제를 해소할 수 있다.

인출대(75)은 설치판(71)에 수직한 방향으로 형성되기 때문에, 기본적으로 인출대(75)를 통하여 인출된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)은 설치판에 수직한 방향으로 외부로 인출될 수 있다.

그 외 본 실시예에 따른 하부 하우징(70)은 인출대(75)를 통하여 인출된 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 인출대(75)가 설치된 방향과 다른 방향으로 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 설치할 수 있도록 체결관(76)의 하부에는 인출홈(79)이 형성되어 있다. 즉 한 쌍의 인출관(78)이 체결관(76)의 단부 보다는 안쪽에 형성되며, 한 쌍의 인출관(78)의 단부 아래의 체결관(76)에는 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)이 인출관(78)을 통하여 인출된 방향과 다른 방향으로 인출시키는 인출홈(79)이 형성되어 있다. 예컨대 수평 및 수직 급전 케이블은 인출홈을 통하여 설치판에 수평한 방향으로 인출시킬 수 있다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)의 안테나 소자에 대해서 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)의 안테나 소자를 보여주는 사시도이다. 도 8은 도 7의 저면 사시도이다. 여기서 도 7 및 도 8에는 하우징의 도시를 생략하였다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는 베이스 기판(10), 수평 방사 소자(20), 수직 방사 소자(30), 수평 급전 테이블(40) 및 수직 급전 케이블(50)을 포함한다. 이러한 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는 베이스 기판(10)에 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)가 함께 배치되며, 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)에 각각에 급전하는 수평 급전 케이블(40)과 수직 급전 케이블(50)이 베이스 기판(10)을 통하여 연결된 구조를 갖는다. 즉 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는 수평 방사 소자(20)를 통한 수평 편파와, 수직 방사 소자(30)를 통한 수직 편파를 방사할 수 있기 때문에, 다중 대역을 커버할 수 있다.

베이스 기판(10)은 절연성 소재로서 상부면(12)과 하부면(14)을 갖는다. 베이스 기판(10)의 소재로는 플라스틱, 에폭시, FR4, 테프론, 플렉서블 필름, 세라믹 등이 양면 PCB 사용될 수 있다. 이러한 베이스 기판(10)은 원판 형태로 제조된 예를 개시하였지만, 삼각, 사각, 오각, 육각 등과 같은 다각형, 또는 타원 등의 형태로 제조될 수 있다.

베이스 기판(10)을 중심에 대해서 양쪽에 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)가 배치된다. 수평 방사 소자(20)와 수직 방사 소자(30) 간의 분리도(Isolation)가 20dB 이상, 예컨대 20 내지 30dB 갖도록 베이스 기판(10) 상에서 서로 이격되게 형성된다. 후술되겠지만, 하우징에 형성된 인출대를 통하여 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)을 서로 이격시켜 외부로 인출하기 때문에, 수평 방사 소자(20)와 수직 방사 소자(30) 간의 분리도 특성을 개선할 수 있다.

수평 방사 소자(20)는 베이스 기판(10)의 일측에 금속판을 패터닝하여 형성되며, 수평 편파 다이폴을 형성한다. 금속판의 소재로는 구리, 알루미늄 등과 같은 금속 소재가 사용될 수 있다.

수직 방사 소자(30)는 수평 방사 소자(20)에 이격된 베이스 기판(10) 상에 배치된다. 수직 방사 소자(30)는 베이스 기판(10) 위에 돌출되게 설치되며, 수직 편파 다이폴을 형성한다.

수평 급전 케이블(40)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)을 통하여 수평 방사 소자(20)에 연결되어 급전한다. 이러한 수평 급전 케이블(40)로는 제1 심선(41)과 제1 접지선(43)을 포함하는 동축 케이블이 사용된다.

그리고 수직 급전 케이블(50)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)을 통하여 수직 방사 소자(30)에 연결되어 급전한다. 이러한 수직 급전 케이블(50)로는 제2 심선(51)과 제2 접지선(53)을 포함하는 동축 케이블이 사용된다. 이때 수평 급전 케이블(40)과 수직 급전 케이블(50)은 베이스 기판(10)의 하부면(14) 중심을 통하여 아래로 인출될 수 있도록 각각 수평 및 수직 방사 소자(20,30)에 접합되게 베이스 기판(10)에 설치된다.

이러한 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는 인도어(indoor)용으로 사용될 수 있으며, 그 외 다양한 용도의 안테나로 사용될 수 있다.

본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)의 수평 방사 소자(20)에 대해서, 도 7 내지 도 9을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 9는 도 7의 베이스 기판(10)에 패터닝된 수평 방사 소자(20)를 보여주는 사시도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 수평 방사 소자(20)는 제1 수평 방사 패턴(21), 제2 수평 방사 패턴(23) 및 제1 급전 패턴(25)을 포함한다. 제1 수평 방사 패턴(21)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 형성된다. 제2 수평 방사 패턴(23)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)에서 상부면(12)으로 전사되는 제1 수평 방사 패턴(21)에 이격되게 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 형성된다. 그리고 제1 급전 패턴(25)은 제2 수평 방사 패턴(23)에 연결되며, 수평 급전 케이블(40)을 통하여 제2 수평 방사 패턴(23)에 급전한다.

이때 제1 및 제2 수평 방사 패턴(21,23)은 서로 마주 보게 배치되며, 베이스 기판(10)의 중심을 통과하는 가상선에 대해서, 위 아래로 제1 및 제2 수평 방사 패턴(21,23)이 배치된다.

제1 급전 패턴(25)은 제1 심선 홀(27)과 제1 급전 라인(29)을 포함한다. 제1 심선 홀(27)은 베이스 기판(10)을 관통하여 형성되며, 수평 급전 케이블(40)의 제1 심선(41)이 삽입되어 접합된다. 그리고 제1 급전 라인(29)은 제1 심선 홀(27)에서 연장되어 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 형성되며, 제1 심선 홀(27)과 제2 수평 방사 패턴(23)을 연결한다.

제1 심선 홀(27)은 제1 수평 방사 패턴(21)의 내부에 형성되며, 제1 수평 방사 패턴(21)과 전기적으로 이격되게 섬 형태로 형성된다. 제1 심선 홀(27)을 통하여 베이스 기판(10)의 상부면(12)으로 돌출된 수평 급전 케이블(40)의 제1 심선(41)은 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 솔더링을 통해 접합된다. 이로 인해 제1 심선(41)은 제1 심선 홀(27)을 통하여 제1 급전 라인(29)에 전기적으로 연결된다.

수평 급전 케이블(40)의 제1 접지선(43)은 제1 수평 방사 패턴(21)에 솔더링에 의해 접합된다.

그리고 도시하지 않았지만, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는 베이스 기판(10), 수평 방사 소자(20) 및 수직 방사 소자(30)을 외부 환경으로부터 보호하는 케이스를 더 포함할 수 있음은 물론이다.

본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)의 수직 방사 소자(30)에 대해서, 도 7, 도 8, 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 10은 도 7의 "A"부분의 확대도이다. 도 11은 도 7의 베이스 기판(10)에 설치된 수직 방사 소자(30)를 보여주는 사시도이다.

도 7, 도 8, 도 10 및 도 11을 참조하면, 수직 방사 소사(30)는 수직 방사 패턴(31), 수직 방사판(32) 및 제2 급전 패턴(38)을 포함한다. 수직 방사 패턴(38)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)에 금속판을 패터닝하여 형성된다. 수직 방사판(32)은 수직 방사 패턴(31) 상부의 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 설치된다. 그리고 제2 급전 패턴(38)은 수직 방사판(32)에 연결되며, 수직 급전 케이블(50)을 통하여 수직 방사판(32)에 급전한다.

이때 수직 방사 패턴(31) 안쪽의 중심 부분에 수직 방사판(32)이 배치된다. 수직 방사 패턴(31)은 수직 방사판(32)을 중심으로 해서 좌우대칭되게 타원형에 가깝게 형성될 수 있다. 수직 방사 패턴(31)은 양호한 안테나 특성, 즉 양호한 정재파비를 갖도록, 충분한 면적과 길이를 갖도록 형성할 필요가 있다. 따라서 수직 방사 패턴(31)은 수평 방사 패턴(21,23)이 형성된 방향으로 길게 타원형으로 형성된다. 즉 베이스 기판(10)의 중심에 대해서 한 쪽에 수평 방사 소자(20)가 배치되고 다른 쪽에 수직 방사 소자(30)가 배치되기 때문에, 수직 방사 소자(30)가 배치된 반원 상에서 충분한 길이를 확보하기 위해서는 반원의 지름 방향으로 수평 방사 패턴(31)을 형성하는 것이 바람직하다.

수직 방사판(32)은 급전대(33)와, 복수의 방사판(34)을 포함한다. 급전대(33)는 제2 급전 라인(38b)에 접합되며, 하부는 베이스 기판(10)에 고정 설치된다. 복수의 방사판(34)은 급전대(33)의 상부에 급전대(33)를 축으로 방사형으로 설치된다. 복수의 방사판(34)은 4개이며, 이웃하는 방사판(34)은 사이각이 90도가 되게 배치될 수 있다. 즉 복수의 방사판(34)은 십자형으로 급전대(33) 위에 형성될 수 있다.

이때 급전대(33)는 절연성 소재로 제조되며, 하부는 베이스 기판(10)에 결합된다. 급전대(33)의 표면에는 복수의 방사판(34)에 급전할 수 있는 연결 배선(33a)이 형성되어 있다. 연결 배선(33a)은 수직 방사 패턴(31)과는 연결되지 않는다.

방사판(34)은 절연성의 방사판 몸체(35)와, 방사판 몸체(35)의 양면에 형성되며 급전대(33)에 전기적으로 연결되는 방사용 금속판(36)을 포함한다. 즉 방사판(34)은 인쇄회로기판으로 제조할 수 있다.

복수의 방사판(34) 중 적어도 하나의 방사판(34)은 지지대(37)를 더 포함할 수 있다. 지지대(37)는 방사판 몸체(35)에서 베이스 기판(10)으로 연장되어 베이스 기판(10)에 고정 설치된다. 즉 지지대(37)는 수직 방사판(32)을 베이스 기판(10) 상에 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 복수의 방사판(34)에 각각 지지대(37)가 형성된 예를 개시하였다.

제2 급전 패턴(38)은 제2 심선 홀(38a)과 제2 급전 라인(38b)을 포함한다. 제2 심선 홀(38a)은 베이스 기판(10)을 관통하여 형성되며, 수직 급전 케이블(50)의 제2 심선(51)이 삽입되어 접합된다. 제2 심선 홀(38a)은 수직 방사 패턴(31)에서 이격되어 수직 방사 패턴(31) 내에 섬 형태로 형성된다. 그리고 제2 급전 라인(38b)은 제2 심선 홀(38a)에서 연장되어 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 형성되며, 제2 심선 홀(38a)과 수직 방사판(32)을 연결한다.

제2 심선 홀(38a)은 수직 방사 패턴(31)의 내부에 형성되며, 수직 방사 패턴(31)과 전기적으로 이격되게 섬 형태로 형성된다. 제2 심선 홀(38a)을 통하여 베이스 기판(10)의 상부면(12)으로 돌출된 수직 급전 케이블(50)의 제2 심선(51)은 베이스 기판(10)의 상부면(12)에 솔더링을 통해 접합된다. 이로 인해 제2 심선(51)은 제2 심선 홀(38a)을 통하여 제2 급전 라인(38b)에 전기적으로 연결된다.

그리고 수직 급전 케이블(50)의 제2 접지선(53)은 베이스 기판(10)의 하부면(14)을 통하여 수직 방사 패턴(31)에 솔더링에 의해 접합된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나(100)는, 도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 다중 대역에서 양호한 안테나 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 12 내지 도 14는 도 1의 수평 방사 소자의 다중 대역에서의 수평 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.

먼저 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 수평 방사 소자는 738MHz~3600MHz의 다중 대역에서 양호한 안테나 특성을 나타낸다. 예컨대 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 수평 방사 소자는 738MHz~960MHz(도 12), 1427MHz~2575MHz(도 13) 및 3400~3600MHz(도 14)(738MHz~3600MHz) 대역에서 양호한 수평 방사 패턴을 확인할 수 있다.

도 15 내지 도 17은 도 1의 수직 방사 소자의 다중 대역에서의 수직 방사 패턴을 보여주는 그래프이다.

다음으로 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나의 수직 방사 소자는 각각 738MHz~960MHz(도 15), 1427MHz~2575MHz(도 16) 및 3400MHz~3600MHz(도 17) 대역에서 양호한 수직 방사 패턴을 확인할 수 있다.

도 18은 도 1의 수평 방사 소자의 전압정재파비(VSWR)를 보여주는 그래프이다. 도 19는 도 1의 수직 방사 소자의 전압정재파비(VSWR)를 보여주는 그래프이다.

도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나는 738MHz~3600MHz 사이의 다양한 주파수 대역에서 양호한 전압정재파비(VSWR)를 가지고 있음을 알 수 있다

도 20은 도 1의 다중 대역 안테나의 수평 및 수직 방소 소자의 분리도 특성을 보여주는 그래프이다.

또한 도 20에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다중 대역 안테나는 수평 및 수직 방사 소자 간의 양호한 분리도 특성을 갖고 있음을 알 수 있다.

한편 본 실시예에서는 수평 및 수직 급전 케이블(40,50)이 직접 베이스 기판(10)에 접합된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 수평 또는 수직 급전 케이블은 연결 단자를 매개로 베이스 기판에 접합될 수 있다. 수평 급전 케이블에 사용되는 제1 연결 단자는 양쪽이 개방된 관형으로, 수평 급전 케이블이 삽입되어 수평 급전 케이블의 제1 접지선이 접합되고, 하부는 제1 수평 방사 패턴에 접합된다. 수평 급전 케이블의 제1 심선은 연결 단자를 통하여 제1 심선 홀에 접합된다.

이러한 제1 연결 단자는 단자 몸체와, 복수의 접속 핀을 포함할 수 있다. 단자 몸체는 양쪽이 개방되는 관형으로, 수평 급전 케이블이 삽입되어 수평 급전 케이블의 제1 접지선이 접합된다. 그리고 복수의 접속 핀은 단자 몸체의 하부에 형성되며, 제1 수평 방사 패턴에 형성되는 복수의 제1 접속 홀에 삽입되어 접합된다. 이때 복수의 제1 접속 홀 사이에 제1 심선 홀이 형성된다.

그리고 수직 급전 케이블에 사용되는 제2 연결 단자 또한 제1 연결 단자와 동일한 구조를 가질 수 있다.

또는 연결 단자는 일단이 베이스 기판에 접합되고, 타단에 수평 또는 수직 급전 케이블이 기계적인 결합 방식으로 전기적으로 연결될 수도 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 베이스 기판 12 : 상부면
14 : 하부면 20 : 수평 방사 소자
21 : 제1 수평 방사 패턴 23 : 제2 수평 방사 패턴
25 : 제1 급전 패턴 27 : 제1 심선 홀
29 : 제1 급전 라인 30 : 수직 방사 소자
31 : 수직 방사 패턴 32 : 수직 방사판
33 : 급전대 34 : 방사판
35 : 방사판 몸체 36 : 방사용 금속판
37 : 지지대 38 : 제2 급전 패턴
38a : 제2 심선 홀 38b : 제2 급전 라인
40 : 수평 급전 케이블 41 : 제1 심선
43 : 제1 접지선 50 : 수직 급전 케이블
51 : 제2 심선 53 : 제2 접지선
60 : 하우징 61 : 내부 공간
70 : 하부 하우징 71 : 설치판
72 : 지지대 73 : 제1 체결 구멍
75 : 인출대 76 : 체결관
77 : 나사산 78 : 인출관
79 : 인출홈 80 : 상부 하우징
100 : 다중 대역 안테나

Claims

상부면에 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자가 설치되며, 상기 상부면에 반대되는 하부면에 상기 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자에 각각 연결되어 급전하는 수평 급전 케이블 및 수직 급전 케이블이 설치된 베이스 기판을 덮는 다중 대역 안테나용 하우징으로,
상기 베이스 기판의 하부에 설치되어 상기 베이스 기판을 지지하며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대를 구비하는 하부 하우징;
상기 하부 하우징의 상부에 결합되어 상기 베이스 기판의 상부면에 설치된 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자를 덮는 상부 하우징;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나용 하우징.
제1항에 있어서, 상기 하부 하우징은,
상기 베이스 기판의 하부면 아래에 설치되며, 상부면에 형성된 복수의 지지대를 매개로 상기 베이스 기판을 플로팅(floating)시켜 상기 베이스 기판을 지지하는 설치판;
상기 설치판의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나용 하우징.
제2항에 있어서, 상기 인출대는,
상기 설치판의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 외주면에 나사산이 형성된 체결관;
상기 체결관의 내부에 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블이 삽입되어 인출되는 한 쌍의 인출관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나용 하우징.
제3항에 있어서,
상기 한 쌍의 인출관이 상기 체결관의 단부 보다는 안쪽에 형성되며, 상기 한 쌍의 인출관의 단부 아래의 상기 체결관에는 상기 수평 및 수직 급전 케이블이 상기 인출관을 통하여 인출된 방향과 다른 방향으로 인출시키는 인출홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나용 하우징.
제4항에 있어서,
상기 인출대는 상기 설치판의 중심 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나용 하우징.
제2항에 있어서,
상기 설치판과 상기 인출대는 일체로 형성되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 각각 상기 설치판과 상기 인출대를 통하여 외부로 인출시키는 한 쌍의 인출관이 상기 설치판 및 상기 인출대를 관통하여 나란하게 형성된 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나용 하우징.
상부면과 하부면을 갖는 절연성의 베이스 기판;
상기 베이스 기판의 일측에 금속판을 패터닝하여 형성되며, 수평 편파 다이폴을 형성하는 수평 방사 소자;
상기 수평 방사 소자에 이격된 상기 베이스 기판 상에 배치되며, 상기 베이스 기판 위에 돌출되게 설치되며, 수직 편파 다이폴을 형성하는 수직 방사 소자;
상기 베이스 기판의 하부면을 통하여 상기 수평 방사 소자에 연결되어 급전하는 수평 급전 케이블;
상기 베이스 기판의 하부면을 통하여 상기 수직 방사 소자에 연결되어 급전하는 수직 급전 케이블;
상기 베이스 기판, 상기 수평 방사 소자 및 상기 수직 방사 소자를 덮으며, 하부로 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 외부로 인출시키는 하우징;을 포함하며,
상기 하우징은,
상기 베이스 기판의 하부에 설치되어 상기 베이스 기판을 지지하며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대를 구비하는 하부 하우징;
상기 하부 하우징의 상부에 결합되어 상기 베이스 기판의 상부면에 설치된 수평 방사 소자 및 수직 방사 소자를 덮는 상부 하우징;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.
제7항에 있어서, 상기 하부 하우징은,
상기 베이스 기판의 하부면 아래에 설치되며, 상부면에 형성된 복수의 지지대를 매개로 상기 베이스 기판을 플로팅(floating)시켜 상기 베이스 기판을 지지하는 설치판;
상기 설치판의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 서로 이격시켜 외부로 인출하는 인출대;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.
제8항에 있어서, 상기 인출대는,
상기 설치판의 하부면으로 돌출되게 설치되며, 외주면에 나사산이 형성된 체결관;
상기 체결관의 내부에 서로 이격되어 나란하게 형성되며, 상기 수평 및 수직 급전 케이블이 삽입되어 인출되는 한 쌍의 인출관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.
제9항에 있어서,
상기 한 쌍의 인출관이 상기 체결관의 단부 보다는 안쪽에 형성되며, 상기 한 쌍의 인출관의 단부 아래의 상기 체결관에는 상기 수평 및 수직 급전 케이블이 상기 인출관을 통하여 인출된 방향과 다른 방향으로 인출시키는 인출홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.
제10항에 있어서,
상기 인출대는 상기 설치판의 중심 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.
제8항에 있어서,
상기 설치판과 상기 인출대는 일체로 형성되며, 상기 베이스 기판의 하부면에 설치된 상기 수평 및 수직 급전 케이블을 각각 상기 설치판과 상기 인출대를 통하여 외부로 인출시키는 한 쌍의 인출관이 상기 설치판 및 상기 인출대를 관통하여 나란하게 형성된 것을 특징으로 하는 다중 대역 안테나.