KR20150052149A - 저 방향성 선호도를 가진 고이득 안테나 - Google Patents

저 방향성 선호도를 가진 고이득 안테나 Download PDF

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KR20150052149A
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Abstract

제1 평면 내 전기적 절연 물질의 제1 시트 상에 배치되는 제1 쌍의 피드된 랜드들(3, 5) 및 제2 평면 내에 배치되는 제2 쌍의 랜드들(11, 13) 혹은 단일 제2 랜드를 가진 안테나가 개시된다. 안테나는 저 방향성 선호도과 함께 고이득을 제공한다.

Description

저 방향성 선호도를 가진 고이득 안테나{HIGH GAIN ANTENNA WITH LOW DIRECTIONAL PREFERENCE}
본 발명은 안테나에 관한 것이다. 하나의 형태에서 본 발명은 텔레비전 신호들을 수신하기에 특히 적합한, 그러나 이것으로 제한되는 것은 아닌, 안테나에 관한 것이다. 본 발명은 또한 라디오 송신 및 수신을 위한 안테나에 적용할 수 있다.
통상의 텔레비전 안테나는 일반적으로 매우 부피가 크고 볼품이 없다. 최상의 수행을 달성하기 위해서, 옥외 안테나가 바람직한데, 예를 들면, 지붕에 장치되는 안테나이다. 그러나, 이들은 안전하게 장치하기가 불편하고 유지하기가 어려울 수 있다. 폭풍이 일어난 경우, 옥외 안테나는 쉽게 오정렬될 수도 있고, 혹은 손상을 입을 수도 있다.
실내 안테나는 심미적 이유들로 옥외 안테나보다 일반적으로 작다. 그러나, 이들의 작은 크기는 이들의 효율을 제한시키는데, 이것은 이들이 일반적으로, 텔레비전 신호들이 강한 영역들에서만 수신에 적합함을 의미한다. 조율된 야기 안테나(Yagi antenna)는 이득을 증가시키기 위한 추가의 요소들을 갖고 있지만, 이것은 안테나의 전-후 방향을 따라서만 고이득을 달성한다. 이에 따라, 안테나는 매우 방향성이며, 또한 후방에서 반사되는 신호들을 쉽게 수신하여 고스팅(ghosting)을 야기한다. 전형적으로 야기 안테나의 수광각은 단지 약 20도이다.
본 발명은 가내 텔레비전 수신을 위한 증가된 이득 및 감소된 방향성 선호도를 갖고 서로 상이한 평면들 내에 배치되는, 작은 크기의 평면 요소들의 안테나를 제공하는 것과 관계된다.
본 발명에 따라, 이하 청구항 1 또는 청구항 23에 청구된 안테나가 제공된다. 이것은 넓은 범위의 수광각들을 가진 고이득 안테나를 제공한다. 또한 본 발명의 특징들은 종속 청구항들에 제시된다.
평면들을 언급할 때, 제1 평면은 제2 평면에 관하여 제1 평면의 방위를 통해 제2 평면과는 상이하다. 평면으로부터 수직으로 또는 수평으로 오프셋되고 평면에 평행한 평면은 오프셋된 평면과 동일한 평면인 것으로 간주된다.
각각의 랜드들이 배치되는 평면들은 넓은 범위의 수광각들에 걸쳐 최적의 이득을 위해 직교할 수 있다.
하나 이상의 평면들 내 추가의 랜드들의 제공은 안테나 수행을 최적화할 수 있다.
각 랜드의 형상은 수행을 최적화하도록 구성될 수 있다. 가상선에 관하여 대칭으로의 랜드들의 배치는 수행을 개선할 수 있다.
제1 쌍의 랜드들은 텔레비전과 함께 혹은 그 내에 통합될 수 있다. 제2 쌍의 랜드들은 텔레비전 벽 브래킷(wall bracket) 상에 혹은 텔레비전 거치대 내에 혹은 그 위에 장치될 수 있다. 이것은 제1 및 제2 랜드가 서로에 관하여 이들의 방위들을 유지할 수 있게 하며 사용 동안 시야로부터 가려질 수 있게 한다.
시트 물질은 유연할 수 있고(예를 들면, 플라스틱 물질) 혹은 비교적 단단한, 예를 들면 강성 판지 시트일 수 있다.
전기적 도전성 호일 유형의 랜드들은 다양한 수단(예를 들면, 인쇄, 적층, 에칭, 증발)에 의해 형성될 수 있으나, 바람직하게 이들은 시트 물질 상에 열압되는 호일(예를 들면, 알루미늄 호일)로 형성된다.
가내 텔레비전 수신기로 사용하기 위한, 본 발명에 따른 바람직한 안테나는, 첨부 도면을 참조하여 예로서 이제 기술될 것이다. 도면은 안테나를 사시도로 도시한다.
안테나는 4개의 이격된 알루미늄 호일 랜드들(3, 5, 7 및 9)이 열 호일 블록킹에 의해 적층되어진 XY 평면 내 강성 판지의 시트(1)를 포함한다. 알루미늄 호일은 두께가 근사적으로 200 x 10-10 미터이고, 이것은 매 평방 약 1.5 오옴의 전기적 저항을 제공한다. 호일은 전기적 절연 래커가 오버코팅된다.
배열은 알루미늄을 래커(lacquer)-코팅된 백킹(backing) 표면 상에 원하는 두께로 스퍼터링함으로써 제조될 수 있다. 이어 알루미늄은 접착제로 코팅되고 조합은 시트에 인접한 접착제로 시트(1) 상에 열 호일 블록킹된다. 백킹 표면은 함께 결합된 시트(1), 랜드들(3, 5, 7, 9) 및 래커 오버코팅을 남기게 박리된다.
랜드들(3, 5 및 7, 9)의 각각의 쌍은 시트(1) 상의 가상선 y-y로부터 이격되고 이에 관하여 대칭이다.
또한, 안테나는 XZ 평면 내 가상선 y-y에 관하여 대칭으로 배치되는 추가의 랜드들(11, 13)을 포함한다.
또한, 랜드들(15, 17, 19, 21)은 랜드들(11, 13)에 더하여 혹은 이들을 대신하여 XZ 평면 내에 배치될 수 있다. 랜드들(15, 17, 19, 21)은 또한 가상선 y-y에 관하여 대칭으로 배치된다. 이들 랜드들은 또한 강성 판지 상에 열 호일 블록킹에 의해 알루미늄 호일 랜드들을 적층함으로써 형성될 수 있다. 알루미늄 호일은 두께가 근사적으로 200 x 10-10 미터인데, 이것은 매 평방 약 1.5 오옴의 전기적 저항을 제공한다. 호일은 전기적 절연 래커로 오버코팅된다. 배열은 알루미늄을 래커-코팅된 백킹 표면 상에 원하는 두께로 스퍼터링함으로써 제조될 수 있다. 이어 알루미늄은 접착제로 코팅되고 조합은 시트에 인접한 접착제로 시트 상에 열 호일 블록킹된다. 백킹 표면은 함께 결합되는 시트, 랜드들(15, 17, 19, 21) 및 래커 오버코팅이 남도록 박리된다.
랜드들(11, 13)은 Z 축을 따라 시트(1)로부터 근사적으로 λ/2의 거리에 위치된다. 추가의/대안적 랜드들(15, 17, 19, 21)은 Y 축을 따라 시트(1)로부터 근사적으로 λ/2의 거리에 위치된다. λ는 500 내지 900 MHz의 범위 내 동작 파장이다.
500 내지 900 MHz의 범위에서 텔레비전 신호를 얻기 위해 랜드들(3, 5)로부터 피드들(feeds)이 취해진다.
바람직하게 랜드(3, 5)에의 피드(도시되지 않음)는 랜드(3, 5)의 인접한 코너들에서 래커에 이르기까지 한 쌍의 스트립 도체들을 가압하는 클립을 포함한다. 알루미늄 호일에의 접촉은 개재된 래커를 통해 용량성이다(이것은 래커를 개재함이 없이 직접적인 금속 대 금속 접촉일 수도 있다). 물론 대안적 피드들이 고려되고 발명의 범위 내에 있다.
랜드들(3, 5) 각각은 20 cm의 최대 y-치수 및 20 cm의 최대 x-치수를 갖는다. 랜드들(7, 9)은 20 cm의 최대 y-치수 및 20 cm의 최대 x-치수를 갖는다. 이들의 가장 가까운 근접 랜드들(3, 5)은 x-방향으로 1 cm만큼 랜드들(7, 9)로부터 이격된다. 랜드들(3, 5 및 7, 9)은 y-방향으로 1 cm만큼 이격된다.
도시된 바와 같은 랜드들(3, 5, 7, 9)은 y 변에서 x 변으로 완전히 혹은 부분적으로 테이퍼된 에지(tapered edge)를 가질 수 있다. 테이퍼된 에지의 구성은 수행을 최적화하기 위해 달라질 수 있다. 이외 다른 구성들은 실질적으로 스퀘어 또는 사다리형을 포함한다.
랜드들(11, 13) 각각은 20 cm의 최대 x-치수 및 20 cm의 최대 z-치수를 갖는다. 랜드들(15, 17, 19, 21) 각각은 20 cm의 최대 x-치수 및 20 cm의 최대 z-치수를 갖는다.
피드되지 않은 쌍(들)의 랜드들(7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21)을 단락시키는 것은 대역 선택성을 개선할 수 있고, 이것은 각 랜드 상에 노출된 호일의 작은 영역을 걸쳐 단락시킴으로써 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 안테나는 텔레비전 내에 혹은 그 위에 수직으로 시트(1)를 배향하는 것을 통해 사용을 위해 설계된다. 랜드들(11, 13 및 15, 17, 19, 21)은 바람직하게 텔레비전 벽 브래킷 및 텔레비전 거치대에 각각 통합될 것이다. 랜드들(11, 13 및/또는 15, 17, 19, 21)은 0 내지 180°, 바람직하게 45 내지 135°, 가장 바람직하게 90°의 범위에서 시트(1)에 관해 배향된다. 랜드들(11, 13) 및/또는 랜드들(15, 17, 19, 21)이 시트(1)에 직교하여 배향될 때, 이들은 랜드(7, 9)와 함께 피드되지 않은 기생 리플렉터 랜드들(parasitic reflector lands)로서 작용한다. 피드된 랜드들과 함께 랜드들(7, 9, 11, 13 및/또는 15, 17, 19, 21)이 공진할 때, 고이득 및 감소된 방향성 선호도를 가진 안테나가 달성됨이 발견되었다.
랜드들이 서로에 관하여 위치되는 평면들을 변경하는 것은 안테나 출력을 달라지게 한다. 예를 들면, 랜드들(11, 13 및 15, 17, 19, 21)이 ZX 평면 내에 배치되었을지라도, 이들은 또한 XY 평면 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 랜드들(11, 13)만이 XY 평면 내에 배치될 수 있고, 혹은 랜드(15, 17, 19, 21)만이 XY 평면 내에 배치될 수 있다. 이들 배열들에서, 랜드들(11, 13 및 15, 17, 19, 21)은 가상선을 따라 배치될 것이지만, 이들이 가상선에 관하여 대칭이 되도록 위치될 것이다. 안테나 출력을 달라지게 하기 위해 제시된 것 외에 더 많은 혹은 더 적은 수의 랜드들이 사용될 수 있다. 피드된 요소들로서 요소들(3 및 5)이 제시되었을지라도, 원칙적으로 랜드들 중 어느 것이든 혹은 어느 조합이든 피드될 수 있다.
도시된 것의 변형인 추가 실시예에서, 랜드들(3, 5)에 기생 리플렉터들로서 작용하기 위해, XZ 평면 내 가상선 y-y에 관하여 대칭으로 배치되는 하나의 인접한 랜드를 형성하기 위해 랜드 쌍들(7 및 9, 11 및 13, 15 및 17, 19 및 21) 중 임의의 혹은 모두가 병합된다.
랜드들의 형성 및 치수들은 동작의 주파수에서 안테나 출력을 최적화하기 위해 동작의 주파수에 따라 달라질 수 있다.
강성 판지 상에 열 호일 블록킹에 의해 알루미늄 호일 랜드들을 적층함으로써 형성되는 것으로서 랜드들이 기술되었을지라도, 호일형 랜드들로서 제공하기 위해 제조되는 알루미늄과 같은 얇은 전기적 도전성 물질들의 형태로 랜드들을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 호일형 랜드들은 유전 상수, 두께 및 도체 유형과 같은 적합한 특성들을 갖는 물질을 선택함으로써 마이크로파 물질들로 제조될 수 있다. 따라서, 호일이라는 단어의 사용은 호일로부터 형성되는 랜드들 및 유사하게 호일형 요소들의 형태로 제공하는 다른 방법들로 형성되는 랜드들 둘 다를 의미하기 위해 사용된다. 이들 유형들의 랜드들은 또한 텔레비전, 텔레비전 벽 브래킷 및/또는 텔레비전 거치대에 통합될 수 있다. 이들 랜드들의 구조는 텔레비전, 텔레비전 벽 브래킷 및/또는 텔레비전 거치대 상의 내부에 및/또는 외부에 요소들을 배치하는 것을 실시할 수 있게 한다.
이 설명은 단지 예이고 기술된 실시예에 변형들 및 수정들이 청구항들에 정의된 발명의 범위 내에서 행해질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (37)

  1. 전기적 절연 물질의 제1 시트 상의 제1 평면 내에 배치되는 제1 쌍의 전기적 도전 랜드들로서, 제1 쌍의 랜드들은 상기 시트 상의 가상선에 관하여 대칭이고 이로부터 이격된 것인, 상기 제1 쌍의 전기적 도전 랜드들;
    상기 제1 쌍의 랜드들의 각 랜드를 위한 피더 요소들(feeder elements)을 포함하는 안테나 피드 수단;
    제2 평면 내 배치되고 상기 제1 쌍의 전기적 도전 랜드들로부터 전기적으로 절연된 적어도 하나의 제2 전기적 도전 랜드 또는 제2 쌍의 랜드들로서, 제2 쌍의 랜드들 또는 제2 단일 랜드는 상기 시트 상의 상기 가상선에 관하여 대칭인, 상기 제2 전기전 도전 랜드 또는 제2 쌍의 랜드들을 포함하는, 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평면들은 직교하는, 안테나.
  3. 청구항 1 또는 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 시트 상에 배치되는 제3 쌍의 랜드들 또는 제3 단일 랜드를 더 포함하고, 상기 제3 쌍의 랜드들 또는 상기 제3 단일 랜드는 상기 제1 쌍의 랜드들로부터 이격되고, 상기 제1 쌍의 랜드들로부터 전기적으로 절연되며, 상기 가상선에 관하여 대칭인, 안테나.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 평면 내에 배치되는 제4 쌍의 랜드들 또는 제4 단일 랜드를 더 포함하고, 상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 상기 제2 쌍의 랜드들로부터 이격되고, 상기 제2 쌍의 랜드들로부터 전기적으로 절연되며, 상기 가상선에 관하여 대칭인, 안테나.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 평면 내에 배치되는 상기 랜드(들)는 전기적 절연 물질의 제2 시트 상에 배치되는, 안테나.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    각 랜드는 일반적으로 장방형 또는 사다리형인, 안테나.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 랜드들은 상기 시트 물질에 부착되고 그 위에 전기적 절연 코팅을 갖는 도전성 호일(conductive foil)을 포함하는, 안테나.
  8. 청구항 3 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 쌍의 랜드들 또는 상기 제3 단일 랜드는 상기 시트 물질에 부착되고 그 위에 전기적 절연 코팅을 갖는 도전성 호일을 포함하는, 안테나.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 도전성 호일을 포함하는, 안테나.
  10. 청구항 4 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 도전성 호일을 포함하는, 안테나.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피더 요소들은 상기 각각의 랜드들에 용량성으로 결합하는, 안테나,
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 피더 요소들은 상기 시트 물질에 부착을 위한 및 상기 피더들을 상기 각각의 랜드들에 대한 용량성 결합 배열이 되게 하기 위한 클립을 포함하는, 안테나.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 랜드들은 텔레비전 수신기 내에 혹은 그 위에 배치되는, 안테나.
  14. 청구항 3 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 쌍의 랜드들 또는 상기 제3 단일 랜드는 텔레비전 수신기 내에 혹은 그 위에 배치되는, 안테나.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 텔레비전 수신기 벽걸이 상에 배치되는, 안테나.
  16. 청구항 4 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 텔레비전 수신기 벽걸이 상에 배치되는, 안테나.
  17. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 텔레비전 거치대 상에 혹은 그 위에 배치되는, 안테나.
  18. 청구항 4 내지 14 및 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 텔레비전 거치대 상에 혹은 그 내에 배치되는, 안테나.
  19. 청구항 4 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 텔레비전 수신기 벽걸이 상에 배치되고, 추가의 적어도 하나의 제2 랜드 및 상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드가 텔레비전 거치대 상에 혹은 그 내에 배치되는, 안테나.
  20. 시트 물질 상에 열 호일 블록킹(hot foil blocking)에 의해 랜드들을 제공하는 단계를 포함하는, 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 따른 안테나를 제조하는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 호일은 스퍼터링(sputtering)에 의해 형성되는, 안테나 제조 방법.
  22. 청구항 20 또는 21에 있어서,
    상기 호일은 근사적으로 200 x 10-1 미터 두께인, 안테나 제조 방법.
  23. 제1 평면 내에 배치되는 제1 쌍의 전기적 도전 호일 랜드들로서, 제1 쌍의 랜드들은 가상선에 관하여 대칭이고, 이로부터 이격된 것인, 상기 제1 쌍의 전기적 도전 호일 랜드들;
    상기 제1 쌍의 랜드들의 각 랜드를 위한 피더 요소들을 포함하는 안테나 피드 수단;
    제2 평면 내에 배치되고 상기 제1 쌍의 전기적 도전 랜드들로부터 전기적으로 절연된 적어도 하나의 제2 전기적 도전 호일 랜드 또는 제2 쌍의 랜드들로서, 제2 쌍의 랜드들 또는 제2 단일 랜드는 상기 가상선에 관하여 대칭인, 상기 적어도 하나의 제2 전기적 도전 호일 랜드 또는 제2 쌍의 랜드들을 포함하는, 안테나.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평면들은 직교하는, 안테나.
  25. 청구항 23 또는 24에 있어서,
    상기 제1 쌍과 동일한 평면 내에 배치되는 제3 쌍의 호일 랜드들 또는 제3 단일 랜드를 더 포함하고, 상기 제3 쌍의 랜드들 또는 상기 제3 단일 랜드는 상기 제1 쌍의 랜드들로부터 이격되고, 상기 제1 쌍의 랜드들로부터 전기적으로 절연되며, 상기 가상선에 관하여 대칭인, 안테나.
  26. 청구항 23 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 평면 내 배치되는 제4 쌍의 호일 랜드들 또는 제4 단일 랜드를 더 포함하고, 상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 상기 제2 쌍의 랜드들로부터 이격되고, 상기 제2 쌍의 랜드들로부터 전기적으로 절연되며, 상기 가상선에 관하여 대칭인, 안테나.
  27. 청구항 23 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    각 랜드는 일반적으로 장방형 또는 사다리형인, 안테나.
  28. 청구항 23 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피더 요소들은 상기 각각의 랜드들에 용량성으로 결합하는, 안테나.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 피더 요소들은 상기 시트 물질에 부착을 위한 및 상기 피더들을 상기 각각의 랜드들에 대한 용량성 결합 배열이 되게 하기 위한 클립을 포함하는, 안테나.
  30. 청구항 23 내지 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 랜드들은 텔레비전 수신기 내에 혹은 그 위에 배치되는, 안테나.
  31. 청구항 25 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 쌍의 랜드들 또는 상기 제3 단일 랜드는 텔레비전 수신기 내에 혹은 그 위에 배치되는, 안테나.
  32. 청구항 23 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 텔레비전 수신기 벽걸이 상에 배치되는, 안테나.
  33. 청구항 26 내지 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 텔레비전 수신기 벽걸이 상에 배치되는, 안테나.
  34. 청구항 23 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 텔레비전 거치대 상에 혹은 그 내에 배치되는, 안테나.
  35. 청구항 26 내지 31 및 34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 텔레비전 거치대 상에 혹은 그 내에 배치되는, 안테나.
  36. 청구항 26 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 랜드는 텔레비전 수신기 벽걸이 상에 배치되고, 추가의 적어도 하나의 제2 랜드 및 상기 제4 쌍의 랜드들 또는 상기 제4 단일 랜드는 텔레비전 거치대 상에 혹은 그 내에 배치되는, 안테나.
  37. 첨부된 도면들을 참조하여 위에 기술되고 이들에 도시된 바와 같은, 안테나.
KR1020157007956A 2012-09-03 2013-09-03 저 방향성 선호도를 가진 고이득 안테나 KR20150052149A (ko)

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