KR20150145027A - 모노폴 및 역f 겸용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모노폴 및 역F 겸용 안테나에 관한 것으로서, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 저면 일측에 형성되는 하부 접지면과 상기 하부 접지면으로부터 상기 유전체 기판의 저면을 따라 연장형성되는 접지선로를 포함하는 하부 접지체와, 상기 유전체 기판의 저면 중 상기 접지선로 부근에 형성되는 전송선로와, 상기 전송선로와 상기 하부 접지면 간에 탑재되는 제 1 매칭소자부와, 상기 유전체 기판의 상면 일측에 형성되는 상부 접지면 및 상기 유전체 기판의 상면 중 상기 상부 접지면과 이격되도록 형성되는 상부 방사체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 안테나 설치 환경에 따라 안테나 조립체가 모노폴 안테나와 역F형 안테나로 작용할 수 있도록 하여 안테나의 방사특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

모노폴 및 역F 겸용 안테나{ANTENNA APPLIED TO MONOPOLE AND REVERSE-F ANTENNA}

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 한 개의 안테나를 모노폴 안테나와 역F형 안테나로서 모두 사용할 수 있도록 하여 안테나의 방사특성을 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

안테나는 송신할 때는 송신기에 의해 변조된 교류전압을 전자기파로서 대기 중에 방사(emitting)하고, 반대로 수신할 때는 전자기파를 수신기에 의해 평가된 교류전압으로 변환시키는 기능을 수행하는 것으로서, 형상에 따라서 I형, T형, 역L형, 역F형 등 많은 종류가 있다.

도 1은 일반적인 모노폴 안테나의 구조를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 모노폴 안테나(10)는 기판(11) 상에 형성되는 접지도체(12), 안테나용 도체(13) 및 급전 신호선(14)을 포함하고 있다. 즉, 안테나용 도체(13)는 안테나로 동작하여 급전 신호선(14)을 통하여 전달된 신호를 송신하거나 수신된 신호를 급전 신호선(14)을 통하여 모노폴 안테나(10)에 연결된 본체로 전달한다. 접지도체(12)는 접지전압이 인가된다.

한편, 도 2는 일반적인 역F형 안테나의 구조를 도시한 것이다. 이 역F 안테나(1)는 불평형 회로를 이용하여 급전된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 역F 안테나(20)는 방사 소자(25)와, 접지 소자(26)와, 방사 소자(25)의 급전부(25c)에 전기를 공급하기 위한 급전점이 되는 RF 커넥터(27)로 구성되어 있다. 방사 소자(25)는 방사 도체부(25a)와 단락 도체부(25b)와 급전부(25c)로 이루어진다. RF 커넥터(27)의 접지 소자(27b)는 접지 소자(26)에 접속된다.

이와 같은 구성의 역F 안테나(20)는 급전점의 위치를 바꿈으로써, 이 급전점에 접속되는 동축선로(28) 등의 급전선과 방사 소자(25) 사이의 임피던스 정합이 취해지도록 설계된 것이다.

이러한 모노폴 안테나와 역F형 안테나는 서로 특성과 성능이 상이하므로 사용 환경에 따라 모노폴 안테나 또는 역F형 안테나가 선택적으로 사용되고 있다.

이와 같이 각각 서로 다른 형상의 안테나를 제조하기 위해서는 안테나를 각각 설계 및 제조하여야 하므로 각 형상의 안테나를 모두 제조하는 업체에서는 모노폴 안테나와 역F형 안테나를 각각 제조해야 하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로 모노폴 안테나와 역F형 안테나용으로 모두 제조가 가능한 안테나 조립체를 제공함으로써 사용 환경에 따라 그에 맞는 형상의 안테나를 용이하게 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 선택된 형상의 안테나의 방사특성을 최적화할 수 있는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 일측에 형성되는 접지면과 상기 접지체로부터 상기 유전체 기판 상에 연장형성되는 접지선로를 포함하는 접지체와, 상기 접지체와 이격형성되는 방사체와, 상기 전송선로와 상기 접지체 간에 탑재되는 매칭소자부와, 상기 방사체의 급전을 위한 전송선로를 포함하되, 상기 접지선로와 전송선로는 도체를 통해 선택적으로 연결 또는 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나가 제공된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 저면 일측에 형성되는 하부 접지면과 상기 하부 접지면으로부터 상기 유전체 기판의 저면을 따라 연장형성되는 접지선로를 포함하는 하부 접지체와, 상기 유전체 기판의 저면 중 상기 접지선로 부근에 형성되는 전송선로와, 상기 전송선로와 상기 하부 접지면 간에 탑재되는 제 1 매칭소자부와, 상기 유전체 기판의 상면 일측에 형성되는 상부 접지면 및 상기 유전체 기판의 상면 중 상기 상부 접지면과 이격되도록 형성되는 상부 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나가 제공된다.

여기서, 본 발명의 안테나가 역F형 안테나로 사용되는 경우, 상기 유전체 기판의 저면 다른 일측에 형성되는 메탈 플레이트와, 상기 메탈 플레이트와 상기 하부 접지면 간에 선택적으로 탑재되는 제 2 매칭소자부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 1 및 제 2 매칭소자부는 리액터, 커패시터, 도체 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

그리고, 상기 전송선로와 접지선로는 도체를 통해 선택적으로 연결 또는 분리되는 것에 의해 모노폴 안테나 또는 역F형 안테나로 동작할 수 있다.

본 발명에 따르면, 안테나 설치 환경에 따라 안테나 조립체가 모노폴 안테나와 역F형 안테나로 작용할 수 있도록 하여 안테나의 방사특성을 향상시킬 수 있음과 아울러, 사용 안테나 제조의 편의성을 제공하고, 용이한 재고관리를 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 모노폴 안테나의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 일반적인 역F형 안테나의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나의 상부 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나의 하부 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나의 분해 사시도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나의 상부 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나의 하부 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나의 분해 사시도이다.

도 3 ~ 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모노폴 및 역F 겸용 안테나는 유전체 기판(1)과 유전체 기판 상하부에 형성된 구조층을 포함하여 구성된다.

유전체 기판(1)은 상부 구조층과 하부 구조층 간의 전기적 접속을 위한 비아홀이 형성된 PCB 기판이 사용될 수 있다.

상부 구조층은 유전체 기판(1)의 상면 일측에 형성되는 상부 접지면(2)과 유전체 기판(1)의 상면 중 상부 접지면(2)과 이격되도록 형성되는 상부 방사체(3)를 포함하여 구성된다.

상부 방사체(3)는 패치 안테나와 같은 넓은 면적으로 구현된 방사체가 사용되는 것이 바람직하다. 방사특성은 패턴의 면적에 비례하므로 방사체가 평면 구조를 갖는 경우 전계 분포가 크게 형성되어 안테나의 방사특성(송신특성, 수신특성)이 향상될 수 있다.

상부 접지면(2)은 상부 방사체(2)가 형성되지 않은 부분에 형성된다.

하부 구조층은 유전체 기판(1)의 저면 일측에 형성되는 하부 접지면(4a)과 하부 접지면(4a)으로부터 유전체 기판(1)의 저면을 따라 연장형성되는 접지선로(4b)를 포함하는 하부 접지체(4)와, 유전체 기판(1)의 저면 중 접지선로(4b) 부근에 형성되는 전송선로(5)와, 전송선로(5)와 하부 접지면(4a) 간에 탑재되는 제 1 매칭소자부(6)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전송선로(5)와 접지선로(4b)는 일정간격을 두고 평행하게 형성된다. 제 1 매칭소자부(6)는 리액터, 커패시터 등의 임피던스 소자로서, 임피던스 소자의 L과 C 값을 이용하여 안테나 주파수와 임피던스를 조정할 수 있다.

전송선로(5)는 유전체 기판(1)에 형성된 비아홀(V)을 통해 유전체 기판(1) 상부의 상부 방사체(3)에 전기적으로 연결된다.

전송선로(5)의 선단과 접지선로(4b)의 선단은 도체 즉 0옴 저항을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 전송선로(5)의 선단과 접지선로(4b)의 선단 간이 연결되어 있지 않은 경우에는 전송선로(5)만이 비아홀(V)을 통해 상부 방사체(3)에 연결되므로 평판형 모노폴 안테나로서 동작하게 되고, 전송선로(5)의 선단과 접지선로(4b)의 선단이 0옴 저항을 통해 서로 전기적으로 연결되는 경우에는 상부 방사체(3)가 전송선로(5)와 접지선로(4b)에 모두 접속되는 역F형 안테나로서 동작하게 된다.

따라서, 전송선로(5)의 선단과 접지선로(4b)의 선단 간의 전기적 연결 여부를 결정하는 것만으로 본 발명의 안테나는 모노폴 안테나 또는 역F형 안테나 중 어느 한 형태의 안테나를 용이하게 제작할 수 있게 된다.

일반적인 역F형 안테나는 전송선로와 접지체를 접속하고, 접속점으로부터 길레 라인을 연결하여 전체적인 안테나의 주파수와 임피던스를 조정하게 되나, 크기가 제한된 면적에서는 라인을 길게 연결하는데 한계가 있다. 이러한 라인 길이의 한계를 보완하기 위해서는 또 하나의 접지체를 형성하여 안테나의 주파수와 임피던스를 조정하는 방법을 고려할 수 있다. 이러한 경우 접지체와 보조 접지체 간의 간격을 일정하게 유지하는 것이 중요한데, 본 발명에서는 상부 접지면(2)과 하부 접지면(4a)이 유전체 기판(1)이 일정 두께를 갖는 스페이서로 작용을 하므로 별도의 소체를 사용할 필요가 없는 장점이 있다.

그러나, 본 발명의 안테나가 역F형 안테나로 사용되는 경우에는 제 1 매칭소자부(6)만으로는 충분한 방사 특성을 얻을 수 없는 경우가 발생한다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 유전체 기판(1)의 저면 다른 일측에 형성되는 메탈 플레이트(7)와, 메탈 플레이트(7)와 하부 접지면(4a) 간에 탑재되는 제 2 매칭소자부(8)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 안테나를 모노폴 안테나 형태로 사용하고자 하는 경우에는 하부 접지면(4a)과 메탈 플레이트(7) 간에 제 2 매칭소자부(8)를 탑재하지 않을 수 있다. 반면, 본 발명의 안테나를 역F형 안테나 형태로 사용하고자 하는 경우에는 하부 접지면(4a)과 메탈 플레이트(7) 간에 반드시 제 2 매칭소자부(8)를 탑재하여 충분한 방사 특성을 얻을수 있도록 하여야 한다.

그리고, 본 발명의 안테나를 모노폴 안테나 형태로 사용하고자 하는 경우에도 하부 접지면(4a)과 메탈 플레이트(7) 간에 제 2 매칭소자부(8)를 탑재하고 메탈 플레이트(7)의 두께 조절을 통해 모노폴 안테나의 방사 특성을 개선하는 것도 가능하다.

본 발명의 안테나를 모노폴 안테나 형태로 사용하고자 하는 경우, 유전체 기판(1)이 매우 두꺼운 경우에는 메탈 플레이트(7)가 방사 특성에 전혀 영향을 미치지 않으나, 유전체 기판(1)이 매우 얇은 경우에는 메탈 플레이트(7)가 방사특성에 영향을 주는 문제가 발생한다. 출원인의 실험에 의하면 유전체 기판(1)의 두께가 1mm 정도인 경우에는 오히려 모노폴 안테나의 방사 특성이 향상되는 것으로 나타났다.

제 2 매칭소자부(8)는 리액터, 커패시터, 도체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 유전체 기판 2 : 상부 방사체
3 : 상부 접지면 4 : 하부 접지체
4a : 하부 접지면 4b : 접지선로
5 : 전송선로 6 : 제 1 매칭소자부
7 : 메탈 플레이트 8 : 제 2 매칭소자부

Claims (5)

1. 유전체 기판과;
   상기 유전체 기판의 일측에 형성되는 접지면과 상기 접지체로부터 상기 유전체 기판 상에 연장형성되는 접지선로를 포함하는 접지체와;
   상기 접지체와 이격형성되는 방사체와;
   상기 전송선로와 상기 접지체 간에 탑재되는 매칭소자부와;
   상기 방사체의 급전을 위한 전송선로를 포함하되,
   상기 접지선로와 전송선로는 도체를 통해 선택적으로 연결 또는 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나.
   
2. 유전체 기판과;
   상기 유전체 기판의 저면 일측에 형성되는 하부 접지면과 상기 하부 접지면으로부터 상기 유전체 기판의 저면을 따라 연장형성되는 접지선로를 포함하는 하부 접지체와;
   상기 유전체 기판의 저면 중 상기 접지선로 부근에 형성되는 전송선로와;
   상기 전송선로와 상기 하부 접지면 간에 탑재되는 제 1 매칭소자부와;
   상기 유전체 기판의 상면 일측에 형성되는 상부 접지면; 및
   상기 유전체 기판의 상면 중 상기 상부 접지면과 이격되도록 형성되는 상부 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 유전체 기판의 저면 다른 일측에 형성되는 메탈 플레이트와;
   상기 메탈 플레이트와 상기 하부 접지면 간에 선택적으로 탑재되는 제 2 매칭소자부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 매칭소자부는 리액터, 커패시터, 도체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 전송선로와 접지선로는 도체를 통해 선택적으로 연결 또는 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 모노폴 및 역F 겸용 안테나.

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