KR20150142328A

KR20150142328A - 멀티 밴드 안테나

Info

Publication number: KR20150142328A
Application number: KR1020140070926A
Authority: KR
Inventors: 정용주; 박세일; 이준원; 조한신
Original assignee: 주식회사 쎌레트라; 주식회사 바리온
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2015-12-22
Also published as: CN105186138A; KR101639212B1

Abstract

본 발명은 멀티 밴드 안테나에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나는, 서로 다른 복수의 대역의 신호를 송수신하기 위한 멀티 밴드 안테나에 있어서, 전기를 공급하는 급전부; 상기 급전부와 일단이 연결되고, 상기 안테나를 길이 방향으로 연장시키는 절연부; 상기 절연부 내부에 급전부와 연결되는 도체로 이루어진 방사체, 및 상기 방사체 또는 상기 절연부와 이격되어 외부를 둘러싸는 슬리브를 포함하는 저주파 수신부; 및 상기 절연부 및 상기 절연부의 외부 표면에 나선형으로 권취되는 헬리컬 코일을 포함하는 고주파 수신부를 포함한다.

Description

멀티 밴드 안테나{Multi band anttena}

본 발명은 멀티 밴드 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 서로 다른 복수의 대역의 신호를 송수신하기 위한 멀티 밴드 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 무전기는 송신기에서 나오는 에너지를 전파로 바꾸어 공간에 복사하고, 공간에 복사된 전파를 수신하기 위한 안테나가 장착된다. 또한, 종래의 아날로그 무전기가 디지털 방식으로 전환됨에 따라 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System: 이하, GPS라 함)용 수신기가 휴대용 무전기에 적용되는 추세이다.

위치 확인 시스템용 수신기가 연결된 휴대용 무전기는 다수의 전기 및 전자 부품이 내장된 본체, 본체에 결합되는 외장형 무전기 안테나, 및 플러그 형 GPS 수신기가 결합되는 잭 등이 마련되고, GPS 수신기가 내장되는 경우에는 GPS용 안테나를 별도로 장착하거나 무전기용 안테나와 겸해야 한다.

휴대용 무전기와 GPS는 신호를 송수신하는 주파수 대역이 서로 상이하므로, 위치 확인 시스템용 수신기가 내장된 휴대용 무전기의 안테나는 멀티 밴드 공진 특성을 필요로 한다. 이러한 멀티 밴드 공진 특성을 위하여, 멀티 밴드 안테나는 길이와 간격을 다르게 배열하는 헬리컬 안테나를 직렬로 연결되여 제조되지만, 이 경우, 신호 수신 대역이 좁은 단점을 갖는다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, GPS용 수신기가 내장된 디지털 무전기에서 하나의 외장형 안테나를 이용해서 무전기 신호와 GPS 신호의 송수신을 동시에 수행하는 멀티 밴드 안테나를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 하나의 안테나 유닛을 이용하여 주파수 대역의 차이가 큰 서로 다른 대역을 이용하는 신호를 간단하고 큰 간섭없이 송수신하는 멀티 밴드 안테나를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 복수의 대역의 신호를 송수신하기 위한 멀티 밴드 안테나는, 전기를 공급하는 급전부; 상기 급전부와 일단이 연결되고, 상기 안테나를 길이 방향으로 연장시키는 절연부; 상기 절연부 내부에 급전부와 연결되는 도체로 이루어진 방사체, 및 상기 방사체 또는 상기 절연부와 이격되어 외부를 둘러싸는 슬리브를 포함하는 저주파 수신부; 및 상기 절연부 및 상기 절연부의 외부 표면에 나선형으로 권취되는 헬리컬 코일을 포함하는 고주파 수신부를 포함할 수 있다.

상기 저주파 수신부는 상기 방사체의 종단에 결합되는 헤드부를 포함할 수 있다.

상기 저주파 수신부는 상기 방사체의 길이가 120 mm 내지 150 mm 이고, 상기 슬리부의 길이가 60 mm 내지 70 mm 일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 저주파 수신부는 모노폴 슬리브 안테나를 포함할 수 있다.

상기 고주파 수신부의 절연부는 일단이 상기 급전부와 연결된 것일 수 있고, 상기 절연부는 폴리에틸렌수지, 플루오르에틸렌프로필렌, 및 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.

상기 헬리컬 코일은 직경이 3.0 mm 내지 4.0 mm 일 수 있고, 상기 헬리컬 코인의 길이는 10 mm 내지 15 mm 일 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 절연부는 상기 절연부의 외부를 둘러싸는 상기 슬리브와 서로 이격될 수 있다.

상기 급전부는 상기 안테나를 보호하는 하우징 및 상기 안테나의 본체와 결합할 수 있는 나사 형태로 형성될 수 있다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나는, 전기를 공급하는 급전부; 적어도 하나 이상의 로드를 포함하는 로드형 저주파 수신부; 접철되는 상기 로드형 저주파 수신부와 결합하여 상기 로드형 저주파 수신부를 고정하는 로드 마운트부; 상기 급전부와 일단이 연결되고, 상기 로드마운트부와 타단이 연결되며, 내부에 상기 로드형 저주파 수신부가 접철되어 포함되는 슬리브, 및 상기 슬리브의 외주면에 권취되는 헬리컬 코일을 포함하는 고주파 수신부를 포함할 수 있다.

상기 로드 마운트부는 상기 적어도 하나 이상의 로드를 순차적으로 접철하는 단차를 갖는 적어도 하나 이상의 고정부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나는, 저주파 수신부와 고주파 수신부가 모두 구비되어 동시에 일반 무선 신호와 GPS 신호를 손쉽게 송수신할 수 있고, 적은 비용으로 무선기 겸용 GPS 안테나를 제조할 수 있다. 또한, 저주파 수신부에 슬리블 모노폴 안테나를 고주파 수신부에 헬리컬 안테나를 포함함으로써, 주파수 대역 차이가 큰 서로 다른 대역의 신호를 각각 수신할 수 있는 무선기 겸용 GPS 안테나를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나는, 고주파 수신부의 슬리브 내부에 저주파 수신부를 접철하여 수용함으로써, 고주파 수신부와 저주파 수신부의 신호 간섭을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 하우징을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나를 포함하는 안테나 장치에서, 급전부에 전기를 가했을 때의 반사손실 측정(Return Loss Measurement) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 435MHz인 경우 3D 방사패턴을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 435MHz인 경우 H-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 435MHz인 경우 E-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100, 200)의 주파수가 1575MHz인 경우 3D 방사패턴을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 1575MHz인 경우 H-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 1575Hz인 경우 E-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명은 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형되는 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.　 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서, "아래로(below)", "위로(above)", "상부의(upper)", "하부의(lower)", "수평의(horizontal)", "수직의(vertical)" 또는 "길이 방향의(longitudinal)" 와 같은 상대적 용어들은, 도면들 상에 도시된 바와 같이, 일 구성 부재, 층 또는 영역들이 다른 구성 부재, 층 또는 영역과 갖는 관계를 기술하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 표시된 방향뿐만 아니라 구성 요소의 다른 방향들도 포괄하는 것임을 이해하여야 한다.

이하에서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들(및 중간 구조들)을 개략적으로 도시하는 단면도들을 참조하여 설명될 것이다. 이들 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 도면의 부재들의 참조 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 지칭한다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100)의 구조도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 멀티 밴드 안테나(100)는 안테나를 길이 방향으로 연장시키는 절연부(10), 저주파 신호를 송수신하는 저주파 수신부(20), 고주파 신호를 송수신하는 고주파 수신부(30), 및 전기를 공급하는 급전부(40)를 포함한다.

절연부(10)는 저주`파 수신부(20) 및 고주파 수신부(30)를 연결하고 멀티 밴드 안테나(100) 전체를 지지할 수 있으며, 절연성 물질로 형성될 수 있다. 절연부(10)는 내부 공간이 비어 있는 튜브 형상이거나 내부 공간이 절연물질로 채워진 막대 형상으로 형성될 수 있다. 상기 튜브 형상으로 형성된 절연부(10)는 양 말단이 개방되거나 일단만이 개방될 수 있고, 일부 실시예에서는 양 말단이 모두 폐쇄될 수 있다. 또한, 절연부(10)는 폴리에틸렌수지, 플루오르에틸렌프로필렌, 및 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다.

일부 실시예에서 절연부(10)의 내부를 채우는 절연성 물질은 저밀도폴리에틸렌수지(LDPE)와 고밀도폴리에틸렌수지(HDPE)를 포함하는 폴리에틸렌수지, 또는 플루오르에틸렌프로필렌(FEP)일 수 있다. 또한, 다른 실시예에서는, 상기 절연성 물질은 발포배율을 높힘으로써 포함된 기공밀도를 높여 유전율을 낮게 하기 위하여, 저밀도폴리에틸렌수지와 고밀도폴리에틸렌수지를 블랜딩한 혼합수지를 발포시켜 발포율이 70% 이상인 발포체일 수 있다.

절연부(10)는 전체 절연부(10) 중 위치에 따라 저주파 수신부의 절연부(11), 연결 절연부(12), 및 고주파 수신부의 절연부(13)로 나뉠 수 있다. 연결 절연부(12)는 멀티 밴드 안테나(100)의 저주파 수신부(20) 및 고주파 수신부(30)를 연결하고, 멀티 밴드 안테나(100) 전체를 지지할 수 있다.

저주파 수신부(20)는 절연부(11)가 관통하여 형성되고, 절연부(11)의 내부에 도체로 이루어진 방사체(21), 및 방사체(21)를 둘러싸는 절연부(11)의 외부를 둘러싸는 슬리브(22)를 포함한다. 방사체(21)는 금속 물질로 일단은 슬리브(22) 및 절연부(11)의 내부에, 타단은 안테나의 길이 방향으로 더 연장되어 슬리브(22) 및 절연부(11)의 외부로 노출될 수 있다. 일부 실시예에서 절연부(11)도 슬리브(22)보다 안테나의 길이 방향으로 더 연장되어 절연부(11)의 외부로 일단이 노출될 수 있다. 이 경우에도, 방사체(21)의 타단은 절연부(11)의 외부로 노출될 수 있다. 일부 실시예에서, 절연부(11)의 내부에는 전송선로(미도시)가 통과할 수 있다. 또한, 방사체(22)는 절연부(11)를 감싸는 중공형의 도체일 수 있다.

슬리브(22)는 절연부(11)를 감싸는 중공형의 도체 또는 부도체일 수 있다. 그러므로, 슬리브(22)의 내부에 절연부(11) 및 방사체(21)가 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 슬리브(22)의 내부를 통과한 절연부(11)가 외부로 노출될 수 있고, 절연부(11)의 내부를 통과한 방사체(21)가 외부로 노출될 수도 있다. 일부 실시예에서, 방사체(21)는 절연부(11)에 코팅된 금속 박막일 수 있다. 저주파 수신부(20)가 저주파 대역의 신호의 수신율을 높이기 위하여, 슬리브(22)의 길이는 방사체(21)의 길이의 약 1/3 내지 2/3 일 수 있다.

일부 실시예에서는, 방사체(21)의 길이는 80 mm 내지 160 mm 일 수 있고, 슬리브(22)의 길이는 40 mm 내지 80 mm 일 수 있다. 또는 방사체는 1/4파장 내지 1/8파장의 길이일 수 있고, 슬리브(22)는 1/8파장 내지 1/16파장의 길이를 가질 수 있다. 그러므로, 저주파 수신부(20)는 100 내지 800 MHz 대역의 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 일반 무선기용 안테나로 사용될 수 있다.

고주파 수신부(30)는 절연부(13) 및 헬리컬 코일(31)를 포함할 수 있다. 절연부(13)의 외주에는 헬리컬 코일(31)이 결합되며, 절연부(13)는 부도체로 이루어져 저주파 수신부(20)로부터 고주파 수신부(30)를 거쳐 급전부(40)까지 멀티 밴드 안테나(100) 전체를 관통하는 방사체(21)와 헬리컬 코일(31)의 직접적인 전기접촉을 차단함으로써 전파 수신에 장애가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 절연부(13)는 외주에 나선형의 홈을 형성되어 헬리컬 코일(31)이 절연부(13)에 밀착하여 고정될 수 있다. 헬리컬 코일(31)은 절연부(13)의 외주에 고정되므로, 절연부(13)의 직경은 헬리컬 코일(31)이 수신할 전파의 특성에 따라 결정될 수 있다.

헬리컬 코일(31)은 절연부(13)의 외주연에 설치된다. 헬리컬 코일(31)은 일단은 후술할 급전부(40)와 연결될 수 있고, 타단은 오픈될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 타단은 오픈되지 아니하고, 고주파 수신부(30) 외에서 방사체(21)와 연결될 수 있다. 헬리컬 코일(31)의 길이, 직경, 및 코일 간격은 고주파 주파수에 동작하도록 설계할 수 있다. 일부 실시예에서, 헬리컬 코일(31)의 길이는 8 nm 내지 16 nm 일 수 있고, 헬리컬 코일(31)의 직경은 2 mm 내지 6mm 일 수 있다. 또한, 헬리컬 코일(31)의 간격은 등간격일 수 있다. 그러므로, 고주파 수신부(30)는 1.2 내지 1.7 GHz 대역의 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 위성 신호 시스템(GPS)용 안테나로 사용가능하다. 일부 실시예에서는, 헬리컬 코일(31)의 스프링 간격 및 길이를 가변함으로써 송수신 대상 신호를 변경하여 이용할 수 있으므로, 헬리컬 코일(31)의 스프링 간격 및 길이는 본 발명에 한정되지 아니할 수 있다.

급전부(40)는 멀티 밴드 안테나(100)의 본체(미도시)와 연결될 수 있고, 멀티 밴드 안테나(100)에 전기를 공급할 수 있다. 급전부(40)는 멀티 밴드 안테나(100)의 본체에 전기적으로 접촉되는 단자부(미도시)를 내부에 포함할 수 있고, 저주파 수신부(20) 및 고주파 수신부(30)를 통해 전송되는 전파를 단말기로 전달하는 역할을 한다. 급전부(40)는 상기 본체에 설치된 접속부(미도시)에 착탈식으로 결합 가능하도록 이루어져 사용자가 필요에 따라 멀티 밴드 안테나(100)를 상기 본체에 설치할 수 있게 된다. 또한, 급전부(40)의 일단은 멀티 밴드 안테나(100)의 본체와 연결되고, 타단은 헬리컬 코일(31) 및 방사체(21) 중 어느 하나 이상과 연결될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100)는 절연부(10)에 의하여 연결된 저주파 수신부(20) 및 고주파 수신부(30)를 동시에 포함하고, 절연부(10)에 의하여 저주파 수신부(20)의 신호 송수신체인 방사체(21)와 고주파 수신부(30)의 신호 송수신체인 헬리컬 코일(31)의 서로 간섭되지 아니한다. 따라서, 스위칭 동작이나 다른 동작 없이 사용자가 동시에 일반 무선 신호 및 GPS 신호를 송수신할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(200)를 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 멀티 밴드 안테나(200)는 저주파 수신부(210), 슬리브(220), 및 고주파 수신부(230)를 포함한다.

슬리브(220)는 속이 비어있는 중공형의 기둥의 형태로, 후술할 저주파 수신부(210)를 내부에 수용할 수 있고, 헬리컬 코일(231)이 외주면에 감길 수 있다. 슬리브(220)는 고분자 수지와 같은 절연체로 형성될 수 있으며, 슬리브(220)의 상부는 저주파 수신부(210)의 신장과 접철을 위한 로드 마운트(215)에 의해 밀폐될 수 있다.

저주파 수신부(210)는 슬리브(220)의 내부에 서로 접철되어 수용되며, 수신하고자 하는 전파의 주파수 대역에 따라 일정 길이로 신장되어 전파를 수신할 수 있다. 일부 실시예에서는, 저주파 수신부(210)는 100 내지 800 MHz 대역의 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 일반 무선기용 안테나로 사용될 수 있다.

저주파 수신부(210)는 다단으로 접철 또는 신장되는 제 1 로드 안테나(211) 내지 제 4 로드 안테나(214)를 포함할 수 있다. 제 1 로드 안테나(211)는 저주파 수신부(210) 중 가장 하부에 배치될 수 있다. 제 2 로드 안테나(212) 내지 제 4 로드 안테나(214)는 제 1 로드 안테나(211)를 기준으로 상부로 순차적으로 신장되도록 이루어진다. 저주파 수신부(210)가 최대 길이로 신장되는 경우, 제 1 로드 안테나(211)가 가장 하부에 위치하도록 배치되며, 제 4 로드 안테나(214)가 가장 상부에 위치하도록 배치될 수 있다.

도 2 를 참조하면, 저주파 수신부(210)의 접철시 제 2 내지 제 4 로드 안테나(212, 213, 214)는 순차적으로 제 1 로드 안테나(211) 내부에 수용될 수 있다. 일부 실시예에서는, 반대로 제 4 로드 안테나(214) 내부로 제 1 내지 제 3 로드 안테나(211, 212, 213)가 순차적으로 접철되도록 형성될 수 있다. 저주파 수신부(210) 중 최상부에 배치되는 제 4 로드 안테나(214)의 단부에는 슬리브(220)으로부터 저주파 수신부(210)의 신장이 용이하도록 하는 헤드부(214a)가 더 형성되며, 헤드부(214a)는 저주파 수신부(210)의 접철시 후술할 로드 마운트(215)에 안착하여 고정될 수 있다.

또한, 저주파 수신부(210)는 로드 마운트(215)와의 접촉으로 인하여 헬리컬 코일(231)과 전기적으로 연결되어 수신된 전파를 멀티 밴드 안테나(200)의 본체(미도시)로 전송할 수 있다. 상술한 바와 같이, 저주파 수신부(210)는 네 개의 로드 안테나로 이루어질 수 있으나, 단말기의 성능 및 당업자의 설계에 따라 로드 안테나의 개수는 달라질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

고주파 수신부(230)는 일단은 로드 마운트(215)와 연결되고, 타단은 급전부(40)와 연결되는 슬리브 (220), 및 헬리컬 코일(231)을 포함한다. 슬리브 (220)의 외주에 나선형의 홈이 형성되어 헬리컬 코일(231)이 슬리브 (220)에 밀착하여 고정될 수 있다. 헬리컬 코일(231)은 슬리브 (220)의 외주에 고정되므로, 슬리브 (220)의 직경은 헬리컬 코일(231)이 수신할 전파의 특성에 따라 결정될 수 있다. 헬리컬 코일(231)은 슬리브(220)의 외주면에 설치된다. 헬리컬 코일(231)은 일단은 후술할 급전부(40)와 연결될 수 있고, 타단은 오픈될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 타단은 오픈되지 아니하고, 로드 마운트(215)와 연결될 수 있다. 헬리컬 코일(231)의 스프링 간격는 등간격이고, 헬리컬 코일(231)의 길이는 10 mm 내지 20 mm 일 수 있으며, 고주파 동조 주파수에 맞추어 달라질 수 있다. 그러므로, 고주파 수신부(230)는 1.2 내지 1.7 GHz 대역의 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 위성 신호 시스템(GPS)용 안테나로 사용가능하다. 일부 실시예에서는, 헬리컬 코일(231)의 스프링 간격 및 길이를 가변함으로써 송수신 대상 신호를 변경하여 이용할 수 있으므로, 헬리컬 코일(231)의 스프링 간격 및 길이는 본 발명에 한정되지 아니할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100)의 하우징(300)을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 하우징(300)은 내부에 포함되는 멀티 밴드 안테나(100)의 형상을 커버할 수 있도록 제조될 수 있다. 하우징(300)은 저주파 수신부, 또는 저주파 수신부 및 연결 절연부를 커버하는 상부 하우징(310), 고주파 수신부를 포함하는 하부 하우징(320), 급전부를 커버하는 연결 하우징(330)을 포함한다.

상부 하우징(300)은 중공형의 원기둥의 형태이고, 하부 하우징(320)는 상단이 개방된 원뿔의 형태가 결합된 형태일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 상부 하우징(310)의 길이 및 직경, 하부 하우징(320)의 높이 및 직경은 저주파 수신부 및 고주파 수신부의 송수신하는 신호의 특성에 따라 변형될 수 있다. 또한, 상부 하우징(310)의 일단은 하부 하우징(320)과 연결되고, 타단은 저주파 수신부를 외부로 노출시킬 수 있는 탈부착식 커버(311)을 포함할 수 있다.

실험예

본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나를 제작하였다. 저주파 수신부의 방사체 및 슬리브의 길이는 각각 120 mm, 65 mm이고, 고주파 수신부의 헬리컬 코일의 길이는 12 mm, 직경은 4.0 mm 로 제작되었다. 이와 같이 제작된 멀티 밴드 안테나의 저주파 UHF 대역의 이득은 2.1dBi 이고, 고주파 GPS 안테나의 이득은 1.0dBi 이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나를 포함하는 안테나 장치에서, 급전부에 전기를 가했을 때의 반사손실 측정(Return Loss Measurement) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 반사손실 및 VSWR는 각각 1.5 이하인 경우, 정상적인 안테나로 동작할 수 있게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 멀티 밴드 안테나(100, 200)에 전기가 가해진 경우, 저주파 수신부(20, 210)는 200 내지 500 MHz의 주파수 대역(A)에서 공진이 발생하고, 고주파 수신부(30, 230)는 1.2 내지 1.7 GHz의 주파수 대역(B)에서 공진이 발생함을 확인할 수 있다. 그러므로, 멀티 밴드 안테나(100, 200)는 무전기의 음성 신호 및 GPS 신호를 동시에 송수신 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 435MHz인 경우 3D 방사패턴을 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 435MHz인 경우 H-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 435MHz인 경우 E-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이다.

도 6 내지 도 8b를 참조하면, 멀티 밴드 안테나(100, 200)는 3D 방사패턴에서 단일평면, 즉, 수평면 상에서 전방향으로 퍼지는 안테나의 특성을 나타내고, 2D 방사패턴에서도 H-plane에서는 전방향성을 갖고, E-plane에서는 도넛 모양의 방향성을 갖음을 확인할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100, 200)는 무전기의 음성 신호 대역인 435MHz에서 무지향성 안테나의 특성을 보임을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100, 200)의 주파수가 1575MHz인 경우 3D 방사패턴을 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 1575MHz인 경우 H-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이며, 도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나의 주파수가 1575Hz인 경우 E-plane에서의 2D 방사패턴을 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 멀티 밴드 안테나는 3차원 방사패턴에서 단일평면, 즉, 수평면 상에서 전방향으로 퍼지는 안테나의 특성을 나타내므로, 안테나 이득이 위성 신호를 수신하는 천정방향으로 분포됨을 확인할 수 있다. 또한, 도 10 내지 도 11b를 참조하면, 2D 방사패턴에서도 H-plane에서는 전방향성을 갖고, E-plane에서는 도넛 모양의 방향성을 갖음을 확인할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100, 200)는 GPS 신호 대역인 1575MHz에서 무지향성 안테나의 특성을 지님을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 밴드 안테나(100, 200)는 시뮬레이션상의 이득값은 200 내지 500 MHz의 저주파 대역에서 2.1 dBi이고, 1.2 내지 1.7 GHz의 고주파 대역에서는 1 dBi로 무선기용 안테나 및 GPS용 안테나에서 요구하는 이득에 대한 요구조건에 적합하게 측정되었다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims

서로 다른 복수의 대역의 신호를 송수신하기 위한 멀티 밴드 안테나에 있어서,
전기를 공급하는 급전부;
상기 급전부와 일단이 연결되고, 상기 안테나를 길이 방향으로 연장시키는 절연부;
상기 절연부 내부에 급전부와 연결되는 도체로 이루어진 방사체, 및 상기 방사체 또는 상기 절연부와 이격되어 외부를 둘러싸는 슬리브를 포함하는 저주파 수신부; 및
상기 절연부 및 상기 절연부의 외부 표면에 나선형으로 권취되는 헬리컬 코일을 포함하는 고주파 수신부를 포함하는 멀티 밴드 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 저주파 수신부는 상기 방사체의 길이가 120 mm 내지 150 mm 이고, 상기 슬리부의 길이가 60 mm 내지 70 mm 인 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 저주파 수신부는 모노폴 슬리부 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 헬리컬 코일은 직경이 3.0 mm 내지 4.0 mm 인 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 헬리컬 코일은 길이가 10 mm 내지 15 mm 인 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 급전부는 상기 안테나를 보호하는 하우징 및 상기 안테나의 본체와 결합할 수 있는 나사 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티 밴드 안테나.
서로 다른 복수의 대역의 신호를신하기 위한 멀티 밴드 안테나에 있어서,
전기를 공급하는 급전부;
적어도 하나 이상의 로드를 포함하는 로드형 저주파 수신부;
접철되는 상기 로드형 저주파 수신부와 결합하여 상기 로드형 저주파 수신부를 고정하는 로드 마운트부;
상기 급전부와 일단이 연결되고, 상기 로드마운트부와 타단이 연결되며, 내부에 상기 로드형 저주파 수신부가 접철되어 포함되는 슬리브, 및 상기 슬리브의 외주면에 권취되는 헬리컬 코일을 포함하는 고주파 수신부를 포함하는 멀티 밴드 안테나.
제 7 항에 있어서,
상기 로드 마운트부는 상기 적어도 하나 이상의 로드를 순차적으로 접철하는 단차를 갖는 적어도 하나 이상의 고정부를 포함하는 멀티 밴드 안테나.