KR20150102216A - 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 탑재체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 주파수 대역의 전파를 송수신하는 다중대역 안테나, 상기 다중대역 안테나의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛 및 상기 선택적 투과 유닛의 외면 전 영역을 덮도록 형성되는 커버 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛을 안테나 어셈블리에 설치함으로써, 안테나의 이득이나 방사 효율을 유지함과 동시에 안테나의 레이더 반사 면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

안테나 어셈블리 및 이를 구비한 탑재체 {ANTENNA ASSEMBLY AND PAYLOAD HAVING THE SAME}

본 발명은 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 탑재체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛을 안테나 어셈블리에 설치함으로써, 안테나의 이득이나 방사 효율을 유지함과 동시에 안테나의 레이더 반사 면적을 감소시킬 수 있는 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 탑재체에 관한 것이다.

일반적으로 스텔스 기술(stealth technology)은 엔진소음 같은 음향신호(acouatic signature)를 최소화시키는 기술, 배기가스에 의한 광학적 신호(optical signature)를 최소화시키는 기술, 열에 의한 적외선 신호(infrared signature)를 최소화시키는 기술 및 레이더 전파에 의한 전자적 신호(electronic signature)를 최소화시키는 기술로 구분된다.

항공기나 미사일, 함정 등과 같은 무기 체계의 스텔스 성능을 평가하기 위한 기준으로서, 레이더 반사 면적(radar cross section, RCS)이 있다. 이 레이더 반사 면적이란, 레이더가 쏘아 보낸 전파(electromagnetic wave, EM wave)가 대상물에서 반사되어 돌아올 때 그 반사된 양을 나타내기 위해 규정한 평면 면적이다. 대상물의 레이더 반사 면적이 작을수록 그 대상물은 레이더 전파에 대한 스텔스 성능이 향상된다.

대상물의 레이더 반사 면적을 증가시키는 주요 원인은 대상물의 안테나이다. 안테나는 동작 대역에서의 전파를 흡수하도록 설계된다. 그러나 안테나의 구조적 산란(structural scattering)과 안테나 산란(antenna scattering)으로 말미암아 비동작 대역의 전파는 안테나로부터 반사된다. 따라서 레이더가 안테나의 비동작 대역의 전파를 방사하여 대상물을 탐색할 경우, 그 대상물은 그 비동작 대역의 전파를 반사하여 레이더 반사 면적이 증가하게 된다.

따라서 안테나의 레이더 반사 면적을 감소시키려면, 레이더에서 방사되는 전파를 흡수하도록 해야 한다.

종래에는 위상차 간섭을 이용하여 반사파를 소멸시키는 방법 등이 있었으나, 이러한 방법은 동작 대역의 전파까지 소멸시킬 우려가 있어 안테나의 이득이나 방사 효율이 감소되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제1006344호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛을 안테나 어셈블리에 설치함으로써, 안테나의 이득이나 방사 효율을 유지함과 동시에 안테나의 레이더 반사 면적을 감소시킬 수 있는 안테나 어셈블리 및 이를 구비한 탑재체를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 다중 주파수 대역의 전파를 송수신하는 다중대역 안테나; 상기 다중대역 안테나의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛; 및 상기 선택적 투과 유닛의 외면 전 영역을 덮도록 형성되는 커버 부재;에 의해 달성된다.

여기서, 상기 다중대역 안테나는 플레이트 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 선택적 투과 유닛은 상기 다중대역 안테나의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파는 투과시키고, 나머지 주파수 대역의 전파는 흡수하여 제거하는 전파 흡수부; 및 상기 전파 흡수부의 외면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파는 투과시키고, 나머지 주파수 대역의 전파는 상쇄시키는 전파 상쇄부;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 전파 흡수부는 자성 복합 소재로 형성될 수 있다.

또한, 상기 전파 흡수부는 상기 통신 주파수 대역에서 저손실 및 고 투자율을 갖는 자성 소재로 형성될 수 있다.

한편, 상기 전파 상쇄부는 기판; 및 도전성 재질로 형성되어 상기 기판의 전 영역에 걸쳐 반복적으로 형성되는 도전성 패턴;을 포함할 수 있다.

그리고 상기 전파 상쇄부는 상기 전파 흡수부의 흡수 주파수 대역과 인접한 주파수 대역에서 동작하도록 설계될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 안테나 어셈블리가 탑재되는 탑재체에 있어서, 상기 탑재체의 내부에 상기 안테나 어셈블리가 설치되되, 상기 안테나 어셈블리의 상기 커버 부재는 상기 탑재체의 외면 일부를 구성하도록 설치될 수 있다.

이때, 상기 안테나 어셈블리의 상기 커버 부재는 상기 탑재체의 외면과 동일 선 상에 위치되도록 설치될 수 있다.

이에 의해, 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛을 안테나 어셈블리에 설치함으로써, 안테나의 이득이나 방사 효율을 유지함과 동시에 안테나의 레이더 반사 면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 안테나 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나 어셈블리의 전파 흡수부의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 안테나 어셈블리의 선택적 투과 유닛의 흡수율을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 안테나 어셈블리가 탑재체에 설치된 것을 도시한 도면이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 어셈블리 및 이를 구비하는 탑재체에 관하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 안테나 어셈블리는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다중 주파수 대역의 전파를 송수신하는 다중대역 안테나(100), 다중대역 안테나(100)의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛(200) 및 선택적 투과 유닛(200)의 외면 전 영역을 덮도록 형성되는 커버 부재(300)를 포함한다.

먼저, 다중대역 안테나(100)는 다중대역의 주파수를 모두 수신할 수 있는 안테나로서, 소정 두께를 갖는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 특히 본 발명의 다중대역 안테나(100)는 스파이럴 안테나 또는 대수주기 안테나를 이용하여 플레이트 형상으로 형성될 수 있으며, 다중대역 주파수를 모두 수신하는 특성을 갖도록 급전부에 발룬 또는 광대역 매칭 기법을 이용할 수 있다. 상술한 다중대역 안테나(100)는 그 평면 형상이나 종류가 한정되는 것은 아니며, 다중대역의 특성을 갖는 플레이트 형상의 안테나라면 모두 가능하다.

그리고 선택적 투과 유닛(200)은 다중대역 안테나(100)의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파는 투과시키고, 나머지 주파수 대역의 전파는 흡수하여 제거하는 전파 흡수부(210) 및 전파 흡수부(210)의 외면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파는 투과시키고, 나머지 주파수 대역의 전파는 상쇄시키는 전파 상쇄부(220)를 포함한다.

전파 흡수부(210)는 소정 두께를 갖는 플레이트 형상의 부재로서, 다중대역 안테나(100)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상을 갖도록 형성되어 다중대역 안테나(100)의 일면 전 영역을 덮도록 설치된다. 상기한 전파 흡수부(210)는 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파를 제외한 나머지 주파수 대역의 전파를 흡수하는 역할을 한다. 즉, 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키게 되는 것이다. 여기서, 전파 흡수부(210)는 자성 복합 소재로 형성된다. 상기한 전파 흡수부(210)는 상기 통신 주파수 대역에서 저손실 및 고 투자율을 갖는 자성 복합 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 전파 흡수부(210)가 고 투자율을 갖도록 형성되면, 안테나 소형화 및 안테나 광대역화가 가능해진다. 즉, 도 2에 도시된 식과 같이, 안테나 소형화 및 광대역화는 투자율에 의해 좌우되므로 투자율이 높아질수록 안테나의 소형화 및 광대역화가 가능해지게 된다(도 2의 ε : 유전율, μ : 투자율). 또한, 전파 흡수부(210)가 통신 주파수 대역에서 저손실 특성을 갖게 되면, 통신 대역의 전파 로스가 줄어들어 안테나의 성능이 향상된다.

또한, 전파 상쇄부(220)는 기판(221) 및 도전성 패턴(222)을 포함한다. 기판(221)은 소정 두께를 갖는 실리콘 재질의 플레이트를 말하는 것으로, 전파 흡수부(210)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상을 갖도록 형성되어 전파 흡수부(210)의 외면 전 영역을 덮도록 설치된다. 이때, 기판(2210은 반드시 실리콘 재질로 형성되는 것은 아니며, 그 상부에 도전성 패턴(222)이 형성될 수 있는 모든 재질을 포함한다. 상기한 도전성 패턴(222)은 도전성 재질로 형성되는 특정 패턴으로서, 기판(221)의 전 영역에 걸쳐 반복적으로 형성된다. 여기서, 도전성 패턴(222)은 도포 또는 프린팅에 의해 기판(221)에 형성될 수 있다. 상기한 전파 상쇄부(220)는 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파를 제외한 나머지 주파수 대역의 전파를 상쇄시키는 역할을 한다. 즉, 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키게 되는 것이다. 상기와 같이 형성되는 전파 상쇄부(220)는 전파 흡수부(210)의 흡수 주파수 대역과 인접한 주파수 대역에서 동작되도록 설계되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2의 C 지점에서 전파 상쇄부(220)가 동작되도록 설계함으로써, 보다 넓은 주파수 대역에서 전파를 흡수할 수 있게 된다.

도 3은 전파 상쇄부(A) 및 전파 흡수부(B)의 흡수율을 비교한 그래프이다. 이 그래프를 참조하면, 전파 상쇄부(A)와 전파 흡수부(B)는 흡수율이 최대치인 주파수 범위가 서로 상이한 것을 볼 수 있다. 그러나 본 발명의 경우, 전파 상쇄부(A)와 전파 흡수부(B)를 모두 적용하므로 A+B와 같은 흡수율 곡선을 얻을 수 있게 된다. 즉, 각각의 전파 상쇄부(A) 및 전파 흡수부(B)만을 사용할 때보다 넓은 주파수 범위에서 전파를 흡수할 수 있게 되는 것이다.

한편, 보호 커버(300)는 전파 상쇄부(220)의 기판(221)에 대응되는 평면 형상을 갖는 소정 두께의 플레이트로 마련되어 기판(221)의 외면 전 영역을 덮도록 형성된다. 이때, 보호 커버(300)는 전기 절연체로 마련되는 것이 바람직하다. 이는 다중대역 안테나(100)가 보호 커버(300)에 의해 간섭받지 않도록 하기 위함이다. 상술한 보호 커버(300)는 다중대역 안테나(100) 및 선택적 투과 유닛(200)을 외부로부터 보호하는 역할을 한다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 안테나 어셈블리가 탑재체(400)에 설치되는 것에 대해 설명한다.

도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 안테나 어셈블리는 탑재체(400)의 내부에 내장되도록 설치된다. 이때, 커버 부재(300)가 탑재체(400)의 외면 일부를 구성하도록 상기 안테나 어셈블리가 설치된다. 상기와 같이 커버 부재(300)가 탑재체(400)의 외면 일부를 구성하도록 설치되는 것은 레이더 반사 면적을 감소시키기 위한 것으로, 커버 부재(300)는 탑재체(400)의 다른 외면과 동일 선 상에 위치되도록 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 탑재체(400)는 항공기나 미사일, 함정 등과 같은 무기일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 탑재체(400)가 상기한 무기일 경우에는 본 발명의 안테나 어셈블리에 의해 레이더 반사 면적이 감소되어 스텔스 기능이 향상되는 효과가 발생한다.

그러나 탑재체(400)가 이동통신 단말기, 자동차, 건축 자재 등 다양한 제품으로 마련될 경우, 본 발명의 안테나 어셈블리는 상기한 제품에 탑재되어 통신 주파수 대역의 전파를 제외한 나머지 주파수 대역의 전파를 흡수 또는 상쇄하여 안테나의 송수신 효율을 증가시킬 수 있다.

이상으로 본 발명에 따른 안테나 어셈블리 및 이를 구비하는 탑재체에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 다중대역 안테나 200 : 선택적 투과 유닛
210 : 전파 흡수부 220 : 전파 상쇄부
221 : 기판 222 : 도전성 패턴
300 : 커버 부재 400 : 탑재체

Claims (9)

1. 다중 주파수 대역의 전파를 송수신하는 다중대역 안테나;
   상기 다중대역 안테나의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파만을 투과시키는 선택적 투과 유닛; 및
   상기 선택적 투과 유닛의 외면 전 영역을 덮도록 형성되는 커버 부재;를 포함하는 안테나 어셈블리.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 다중대역 안테나는 플레이트 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 선택적 투과 유닛은,
   상기 다중대역 안테나의 일면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파는 투과시키고, 나머지 주파수 대역의 전파는 흡수하여 제거하는 전파 흡수부; 및
   상기 전파 흡수부의 외면 전 영역을 덮도록 형성되어 다중 주파수 대역의 전파 중 통신 주파수 대역의 전파는 투과시키고, 나머지 주파수 대역의 전파는 상쇄시키는 전파 상쇄부;를 포함하는 안테나 어셈블리.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 전파 흡수부는 자성 복합 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 전파 흡수부는 상기 통신 주파수 대역에서 저손실 및 고 투자율을 갖는 자성 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 전파 상쇄부는,
   기판; 및
   도전성 재질로 형성되어 상기 기판의 전 영역에 걸쳐 반복적으로 형성되는 도전성 패턴;을 포함하는 안테나 어셈블리.
   
7. 제3항에 있어서,
   상기 전파 상쇄부는 상기 전파 흡수부의 흡수 주파수 대역과 인접한 주파수 대역에서 동작하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 안테나 어셈블리가 탑재되는 탑재체에 있어서,
   상기 탑재체의 내부에 상기 안테나 어셈블리가 설치되되, 상기 안테나 어셈블리의 상기 커버 부재는 상기 탑재체의 외면 일부를 구성하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리가 구비된 탑재체.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 안테나 어셈블리의 상기 커버 부재는 상기 탑재체의 외면과 동일 선 상에 위치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 안테나 어셈블리가 구비된 탑재체.
   

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