KR20150146271A - 구조가 개선된 대수 주기 안테나 - Google Patents

구조가 개선된 대수 주기 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구조가 개선된 대수 주기 안테나에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 길이방향을 따라 상호 평행하게 정방형의 대각선 위치에 배치되는 제1 전송선로 및 제2 전송선로와 제3 전송선로 및 제4 전송선로; 상기 제1 전송선로에서 제1 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제1 방사소자; 상기 제1 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제2 방사소자; 상기 제3 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되고, 상기 제4 전송선로에서 제1 방향으로 분기되는 복수개의 제3 방사소자; 및 상기 제3 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제4 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제4 방사소자;를 포함하는 이중편파 대수 주기 안테나가 제공된다.

Description

구조가 개선된 대수 주기 안테나{LOG PERIODIC ANTENNA HAVING AN IMPROOVED STRUCTURE}
본 발명은 대수 주기 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사소자들이 전송선로에서 서로 다른 방향(예컨대, 상호 직교하는 방향)으로 분기되는 구조를 가짐으로써, 벡터 합성을 이용한 편파 구현이 가능하고 조립 생산성이 향상되며 임피던스 조절이 용이한 대수 주기 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 대수 주기 안테나(LOG PERIODIC ANTENNA, LP ANTENNA)란, 서로 인접한 방사소자 길이의 비율이나 이격된 간격의 비율이 일정한 안테나로서, 광대역 특성을 가져 디지털 방송 및 이동통신 기지국과 같이 복수의 주파수 대역이 요구되는 분야에 널리 이용되고 있다. 이러한 대수 주기 안테나는 임피던스 및 방사 특성이 주파수의 대수로서 주기적으로 반복되는데, 주파수 대역에 걸친 특성 변화가 거의 없기 때문에 주파수 독립 안테나로 간주되고, 그 사용목적에 따른 개발이 활발히 이루어지고 있다.
종래에 사용하는 단편파 특성의 대수 주기 안테나가 특허문헌 1에 개시되어 있는 바, 도 1은 특허문헌 1에 도시된 대수 주기 안테나의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 특허문헌 1에 따른 대수 주기 안테나는 2개의 전송선로(110, 120)에 배열되는 방사소자들 모두가 서로 수평적으로만 배열되어 된다. 이러한 특허문헌 1에 따른 대수 주기 안테나는, 이하에서 살펴볼 본 발명의 실시예와 같이 방사소자들이 서로 다른 방향(예컨대, 전송선로를 따라 직교하는 방향)으로 배열되는 구조가 아니라 모든 방사소자들(111, 121)이 평행하게 형성되는 구조를 가지므로, 벡터 합성 방식을 이용하여 단편파를 구현할 수는 없었다.
한편, 이동 통신 시스템에서 수신 성능을 안정하게 얻기 위해서는 편파 다이버시티를 사용하고 데이터량을 높이기 위해 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 안테나 기술에서 이중편파 안테나를 사용한다. 종래에 사용하는 이중편파 대수 주기 안테나는 특허문헌 2와 같다.
도 2는 특허문헌 2에 따른 대수 주기 안테나의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 특허문헌 2에 따른 대수 주기 안테나는 제1-1 프레임(121)과 제1-2 프레임(123)이 상하로 일정 간격 이격되어 있고, 제2-1 프레임(131)과 제2-2 프레임(133)은 좌우로 일정 간격 이격되어 있다. 이에 따라, 이중편파 특성을 갖는다.
하지만, 특허문헌 2에 따른 대수 주기 안테나의 구조를 살펴보면 제1-1 프레임(121) 및 제1-2 프레임(123) 사이의 이격된 공간과 제2-1 프레임(131) 및 제2-2 프레임(133) 사이의 이격된 공간은 '상호 교차'하도록 위치한다. 이러한 '상호 교차' 구조에 의해 2가지 문제점이 야기되는데, 첫번째로, 전송선로를 구현하는 각 프레임(121, 123, 131, 133)의 길이방향을 따라 반복적으로 교차 배열되는 다이폴 어레이들(125, 127, 135, 137)이 서로 엇갈려야 하므로, 안테나 엘리먼트와 급전선 사이에 간섭이 발생하고 조립 생산성이 현저히 떨어진다. 두번째로, 4개의 프레임(121, 123, 131, 133)들이 각 프레임 폭보다 넓은 간격만큼 이격되어야만 하므로 임피던스를 조절하는 데에 한계가 있었다.
이에 따라, 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 벡터 합성을 이용하여 단편파및 이중편파 특성을 구현할 수 있는, 개선된 구조를 갖는 대수 주기 안테나의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 공보 제10-2013-0133556호: 통신 시스템에서 접이식 대수주기 안테나(2013.12.09 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0138916호: 대수주기 다이폴 안테나 장치(2012. 12. 27 공개)
본 발명은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 방사소자들이 각 전송선로에서 서로 수평하지 않은 방향(예컨대, 상호 직교하는 방향)으로 분기되는 구조를 가짐으로써, 조립 생산성이 향상되고 급전선과의 간섭을 방지할 수 있는 대수 주기 안테나를 제공하고자 한다.
또한, 단편파 특성의 대수 주기 안테나 2개를 각각 정방형의 대각선 위치에 전송선로의 길이방향을 따라 서로 평행하게 배치하고, 개별적인 급전신호를 급전하여 벡터 합성을 통한 이중편파(예컨대, ±45도 편파) 또는 원편파를 복사하는 대수 주기 안테나를 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면,제1 전송선로; 상기 제1 전송선로와 평행하게 배치되는 제2 전송선로; 상기 제1 전송선로에서 제1 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제1 방사소자; 및 상기 제1 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제2 방사소자;를 포함하는 대수 주기 안테나가 제공된다.
또한, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 상호 직교하는 경우, 상기 제1 방사소자에 의해 형성되는 전계 및 상기 제2 방사소자에 의해 형성되는 전계의 방향이 직교할 수 있다.
또한, 상기 제1 방사소자와 상기 제2 방사소자는 벡터 합성을 통해 편파를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제1 전송선로 및 제2 전송선로는 판재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 방사소자와 상기 제2 방사소자는, 상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로의 길이방향을 따라 교번적으로 분기될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 길이방향을 따라 상호 평행하게 정방형의 대각선 위치에 배치되는 제1 전송선로 및 제2 전송선로와 제3 전송선로 및 제4 전송선로; 상기 제1 전송선로에서 제1 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제1 방사소자; 상기 제1 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제2 방사소자; 상기 제3 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되고, 상기 제4 전송선로에서 제1 방향으로 분기되는 복수개의 제3 방사소자; 및 상기 제3 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제4 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제4 방사소자;를 포함하는 대수 주기 안테나가 제공된다.
또한, 상기 제1 및 2 방사소자와 상기 제3 및 4 방사소자에 의해 형성되는 전계 사이의 벡터 합성을 통해 이중편파를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로에 공급되는 제1 급전신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 급전신호가 상기 제3 전송선로 및 상기 제4 전송선로에 공급되면 원편파를 복사할 수 있다.
또한, 상기 제1 전송선로 내지 제4 전송선로는 판재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 방사소자와 상기 제2 방사소자는 상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로의 길이방향을 따라 교번적으로 분기되고, 상기 제3 방사소자와 상기 제4 방사소자는 상기 제3 전송선로 및 상기 제4 전송선로의 길이방향을 따라 교번적으로 분기될 수 있다.
본 발명은 전술된 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 방사소자들이 각 전송선로에서 서로 수평하지 않은 방향(예컨대, 상호 직교하는 방향)으로 분기되는 구조를 가짐으로써, 조립성이 향상되고 급전선과의 간섭을 방지할 수 있는 대수 주기 안테나를 제공할 수 있다.
또한, 단편파 특성의 대수 주기 안테나 2개를 각각 정방형의 대각선 위치에 전송선로의 길이방향을 따라 서로 평행하게 배치하고, 개별적인 급전신호를 급전하여 벡터 합성을 통한 이중편파(즉, ±45도 편파) 또는 원편파를 자유공간으로 복사하는 대수 주기 안테나를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 특허문헌 1에 도시된 대수 주기 안테나의 사시도이다.
도 2는 특허문헌 2에 따른 대수 주기 안테나의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대수 주기 안테나의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 대수 주기 안테나의 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 대수 주기 안테나에 급전신호가 급전된 경우의 전류흐름을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 대수 주기 안테나의 정면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 대수 주기 안테나에 급전신호가 급전된 경우의 전류흐름을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나가 판재를 사용하여 제작된 일 예를 도시한 것이다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 임의의 실시예는 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, '제1, 제2, 제3, 제4' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용되는 표현으로써, 구성들에 대한 기타 특징들을 한정하지 않는다.
본 발명에 따른 대수 주기 안테나를 개괄적으로 살펴보면, 제1 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 단편파를 복사하는 구조에 관한 것이고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 이중편파 또는 원편파를 복사하는 구조에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대수 주기 안테나의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 대수 주기 안테나의 정면도이다.
우선 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 단편파를 복사하는 구조의 안테나로서, 제1 전송선로(110), 제2 전송선로(120), 제1 방사소자(210) 및 제2 방사소자(220)를 포함한다.
제1 전송선로(110) 및 제2 전송선로(120)는 급전선을 통해 (+)전류와 (-)전류의 급전신호를 급전받아 각각 제1 방사소자(210) 및 제2 방사소자(220)로 전달한다 . 급전선은 전력과 신호 전달을 위해 예컨대, 동축 케이블로 구현할 수 있는데, 이러한 급전선은 신호선 역할을 하는 내부 도체와 접지선 역할을 하는 외부 도체를 포함할 수 있다.
또한, 제1 전송선로(110)와 제2 전송선로(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지고 길이 방향으로 곧게 형성되고, 상호 평행하게 배치된다. 이때, 제1 전송선로(110)와 제2 전송선로(120)는 소정 간격만큼 이격되는데, 이격되는 간격은 매칭하고자 하는 임피던스의 크기에 따라 다양하게 조절할 수 있다.
복수개의 제1 방사소자(210)들은 제1 전송선로(110)의 일측과 제2 전송선로(120)의 일측에서 각 전송선로의 길이방향에 대하여 소정 간격만큼씩 이격되면서 상호 평행하게 분기된다. 구체적으로 도 3을 참조하면, 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제1 방사소자(210a)는 제1 방향으로 돌출되어 형성되고, 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제1 방사소자(210b)는 제1 방향과 반대 방향(즉, 180도 차이)으로 돌출되어 형성된다.
복수개의 제2 방사소자(220)들은 제1 전송선로(110)의 일측과 제2 전송선로(120)의 일측에서 각 전송선로의 길이방향에 대하여 소정 간격만큼씩 이격되면서 상호 평행하게 분기된다. 구체적으로 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제2 방사소자(220a)는 제2 방향으로 돌출되어 형성되고, 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제2 방사소자(220b)는 제2 방향과 반대 방향(즉, 180도 차이)으로 돌출되어 형성된다. 이에 따라, 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제1 방사소자(210a)는 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제1 방사소자(210b)와 평행하게 배치되고, 이와 동시에 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제2 방사소자(220a)는 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제2 방사소자(220b)와 평행하게 배치된다.
제1 방사소자(210)들과 제2 방사소자(220)들의 길이 및 간격은 제1 전송선로(110)와 제2 전송선로(120)의 길이 방향을 따라 대수주기의 비에 의해 순차적으로 달라진다. 또한, 도 3을 참조하면 제1 방사소자(210)와 제2 방사소자(220)는 제1 전송선로(110) 및 제2 전송선로(120)의 길이방향을 따라 교번적으로 분기될 수 있다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다.
여기서 도 4를 참조하면, 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향으로서, 바람직하게는 서로 직교하는 방향(예컨대, 각각 수평방향과 수직방향)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 0도 보다는 크고 180도 보다는 작은 각도를 이루는 방향일 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 대수 주기 안테나에 급전신호가 급전된 경우의 전류흐름을 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 급전선을 통해 급전신호의 (+)전류가 제1 전송선로(110)에 인가되고, 급전신호의 (-)전류가 제2 전송선로(120)에 인가된다.
제1 전송선로(110) 측에 (+)전류가 인가되면 제1 전송선로(110)의 길이 방향을 따라 직렬로 분기되는 복수개의 제1 방사소자(210a) 및 제2 방사소자(220a)로 (+)전류가 전달된다. 이에 따라, 제1 방사소자(210a)에 인가된 (+)전류는 제1 방향을 향하는 전류 방향을 가지고, 제2 방사소자(220a)에 인가된 (+)전류는 제2 방향을 향하는 전류 방향을 가진다.
이와 동시에, 제2 전송선로(120) 측에 (-)전류가 인가되면 제2 전송선로(120)의 길이 방향을 따라 직렬로 분기되는 복수개의 제1 방사소자(210b) 및 제2 방사소자(220b)로 (-)전류가 전달된다. 이에 따라, 제1 방사소자(210b)에 인가된 (-)전류는 제1 방향을 향하는 전류 방향을 가지고, 제2 방사소자(220b)에 인가된 (-)전류는 제2 방향을 향하는 전류 방향을 가진다.
제1 방사소자(210a, 210b) 및 제2 방사소자(220a, 220b)에 형성되는 전류 방향에 따라 형성되는 전계는 벡터 합성에 의해 편파를 구현할 수 있는 바, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 +45도 방향의 편파를 이루어 자유 공간으로 복사하게 된다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 대수 주기 안테나의 정면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 단편파를 복사하는 구조의 1 실시예와는 달리 '이중 편파'를 복사하는 구조의 안테나로서, 제1 전송선로 내지 제4 전송선로(110, 120, 130, 140) 및 제1 방사소자 내지 제4 방사소자(210, 220, 230, 240)를 포함한다.
제1 전송선로 내지 제4 전송선로(110, 120, 130, 140)는 도 6에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지고 길이 방향으로 곧게 형성되고, 정방형의 대각선 위치에서 길이방향을 따라 상호 평행하게 배치된다. 구체적으로 도 7에서 확인할 수 있듯이, 제1 전송선로(110)와 제2 전송선로(120)를 잇는 가상선의 중심을 기준으로 90도만큼 회전한 위치에 제3 전송선로(130)와 제4 전송선로(140)가 배치된다. 즉, 제1 실시예를 통해 설명한 대수 주기 안테나 2개가 서로 결합된 구조를 갖는다. 이때, 제1 전송선로 내지 제4 전송선로(110, 120, 130, 140)는 서로 소정 간격만큼 이격되는데, 이격되는 간격은 매칭하고자 하는 임피던스의 크기에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
제1 전송선로(110) 및 제2 전송선로(120)는 제1 급전선을 통해 각각 (+)전류와 (-)전류의 제1 급전신호를 급전받아 제1 방사소자(210) 및 제2 방사소자(220)로 전달한다 .
복수개의 제1 방사소자(210)들은 제1 전송선로(110)의 일측과 제2 전송선로(120)의 일측에서 각 전송선로의 길이방향에 대하여 소정 간격만큼씩 이격되면서 상호 평행하게 분기된다. 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제1 방사소자(210a)는 제1 방향으로 돌출되어 형성되고, 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제1 방사소자(210b)는 제1 방향과 반대 방향(즉, 180도 차이)으로 돌출되어 형성된다. 이에 따라, 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제1 방사소자(210a)는 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제1 방사소자(210b)와 평행하게 배치된다.
아울러, 복수개의 제2 방사소자(220)들은 제1 전송선로(110)의 일측과 제2 전송선로(120)의 일측에서 각 전송선로의 길이방향에 대하여 소정 간격만큼씩 이격되면서 상호 평행하게 분기된다. 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 전송선로(110)에서 분기되는 제2 방사소자(220a)는 제2 방향으로 돌출되어 형성되고, 제2 전송선로(120)에서 분기되는 제2 방사소자(220b)는 제2 방향과 반대 방향(즉, 180도 차이)으로 돌출되어 형성된다.
한편, 제3 전송선로(130) 및 제4 전송선로(140)는 제2 급전선을 통해 각각 (+)전류와 (-)전류의 제2 급전신호를 급전받아 제3 방사소자(230) 및 제4 방사소자(240)로 전달한다 .
복수개의 제3 방사소자(230)들은 제3 전송선로(130)의 일측과 제4 전송선로(140)의 일측에서 각 전송선로의 길이방향에 대하여 소정 간격만큼씩 이격되면서 상호 평행하게 분기된다. 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 전송선로(130)에서 분기되는 제3 방사소자(230a)는 제1 방향과 반대 방향(즉, 180도 차이)으로 돌출되어 형성되고, 제4 전송선로(140)에서 분기되는 제3 방사소자(230b)는 제1 방향으로 돌출되어 형성된다. 이에 따라, 제3 전송선로(130)에서 분기되는 제3 방사소자(230a)는 제4 전송선로(140)에서 분기되는 제3 방사소자(230b)와 평행하게 배치된다.
또한, 복수개의 제4 방사소자(240)들은 제3 전송선로(130)의 일측과 제4 전송선로(140)의 일측에서 각 전송선로의 길이방향에 대하여 소정 간격만큼씩 이격되면서 상호 평행하게 분기된다. 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 전송선로(130)에서 분기되는 제4 방사소자(240a)는 제2 방향으로 돌출되어 형성되고, 제4 전송선로(140)에서 분기되는 제4 방사소자(240b)는 제2 방향과 반대 방향(즉, 180도 차이)으로 돌출되어 형성된다.
전술한 제1 방사소자 내지 제4 방사소자(210, 220, 230, 240)의 길이 및 간격은 제1 전송선로 내지 제4 전송선로(110, 120, 130, 140)의 길이 방향을 따라 대수주기의 비에 의해 순차적으로 달라진다. 또한, 도 6을 참조하면 제1 방사소자(210)와 제2 방사소자(220)는 제1 전송선로(110) 및 제2 전송선로(120)의 길이방향을 따라 교번적으로 분기되고, 제3 방사소자(230)와 제4 방사소자(240)는 제3 전송선로(130) 및 제4 전송선로(140)의 길이방향을 따라 교번적으로 분기될 수 있다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다.
여기서 도 7을 참조하면, 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향으로서, 바람직하게는 서로 직교하는 방향(예컨대, 각각 수평방향과 수직방향)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 0도 보다는 크고 180도 보다는 작은 각도를 이루는 방향일 수도 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 각 전송선로에 형성되는 방사소자가 서로 다른 방향(바람직하게는 상호 직교하는 방향)을 이루므로, 도 2를 참조하여 전술한 종래기술에서 안테나 엘리먼트들이 상호 반복적으로 교차함에 따라 조립이 어렵고 급전선에 간섭을 야기하였던 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 도 2에 따른 종래기술은 각 전송선로들이 그 폭보다 넓은 간격만큼 서로 이격되어야 하는 관계로 임피던스를 조절하는 데에 큰 어려움이 존재하였으나, 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 4개의 전송선로가 길이방향을 따라 정방형으로 배치되어 각 전송선로가 이격되는 간격을 줄일 수 있으므로, 임피던스를 용이하게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
도 8은 도 7에 도시된 대수 주기 안테나에 급전신호가 급전된 경우의 전류흐름을 도시한 것이다.
우선, 도 8a를 참조하면, 제1 급전신호의 (+)전류 및 (-)전류가 제1 급전선을 통해 각각 제1 전송선로(110)와 제2 전송선로(120)에 인가된다.
제1 전송선로(110) 측에 (+)전류가 인가되면 제1 전송선로(110)의 길이 방향을 따라 직렬로 분기되는 복수개의 제1 방사소자(210a) 및 제2 방사소자(220a)로 (+)전류가 전달된다. 이에 따라, 제1 방사소자(210a)에 인가된 (+)전류는 제1 방향을 향하는 전류 방향을 가지고, 제2 방사소자(220a)에 인가된 (+)전류는 제2 방향을 향하는 전류 방향을 가진다.
이와 동시에, 제2 전송선로(120) 측에 (-)전류가 인가되어 제2 전송선로(120)의 길이 방향을 따라 직렬로 분기되는 복수개의 제1 방사소자(210b) 및 제2 방사소자(220b)로 (-)전류가 전달된다. 제1 방사소자(210b)에 인가된 (-)전류는 제1 방향을 향하는 전류 방향을 가지고, 제2 방사소자(220b)에 인가된 (-)전류는 제2 방향을 향하는 전류 방향을 가진다. 이로써, 제1 방사소자(210a, 210b) 및 제2 방사소자(220a, 220b)에 형성되는 전류 방향에 따라 발생하는 전계가 벡터적으로 합성되어 도 8a에 도시된 바와 같이 +45도 편파를 자유 공간으로 복사하게 된다.
다음으로 7b를 참조하면, 제2 급전신호의 (+)전류 및 (-)전류가 제2 급전선을 통해 각각 제3 전송선로(130)와 제4 전송선로(140)에 인가된다.
제3 전송선로(130) 측에 (+)전류가 인가되면 제3 전송선로(130)의 길이 방향을 따라 직렬로 분기되는 복수개의 제3 방사소자(230a) 및 제4 방사소자(240a)로 (+)전류가 전달된다. 이에 따라, 제3 방사소자(230a)에 인가된 (+)전류는 제1 방향과 반대 방향을 향하는 전류 방향을 가지고, 제4 방사소자(240a)에 인가된 (+)전류는 제2 방향을 향하는 전류 방향을 가진다.
이와 동시에, 제4 전송선로(140) 측에 (-)전류가 인가되어 제4 전송선로(140)의 길이 방향을 따라 직렬로 분기되는 복수개의 제3 방사소자(230b) 및 제4 방사소자(240b)로 (-)전류가 전달된다. 제3 방사소자(230b)에 인가된 (-)전류는 제1 방향과 반대되는 방향을 향하는 전류 방향을 가지고, 제4 방사소자(240b)에 인가된 (-)전류는 제2 방향을 향하는 전류 방향을 가진다. 이로써, 제3 방사소자(230a, 230b) 및 제4 방사소자(240a, 240b)에 형성되는 전류 방향에 따라 형성되는 전계는 벡터 합성에 의해 도 8b에 도시된 바와 같이 -45도 편파를 자유 공간으로 복사하게 된다. 즉, 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 제1 실시예에 따른 대수 주기 안테나 2개를 결합함으로써, 벡터 합성을 통해 이중 편파(예컨대, ±45도 편파)를 구현할 수 있다.
한편, 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나는 제1 급전신호가 제1 전송선로(110) 및 제2 전송선로(120)에 공급됨과 동시에, 상기 제1 급전신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 급전신호가 제3 전송선로(130) 및 제4 전송선로(140)에 공급되면, 두개의 편파(예컨대, 수평 편파와 수식 편파)가 합성된 벡터는 원을 그리게 되어 원편파(circular polarization)를 복사한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나가 판재를 사용하여 제작된 일 예를 도시한 것이다.
전술한 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 대수 주기 안테나를 설명하기 위해 참조한 도 3 내지 도 8에는 방사소자들이 도선형인 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 도 9와 같이 두께가 얇은 평판형 판재를 사용하여 각 전송선로 및 이에 직렬로 배치되는 방사소자들을 일체화하여 제작할 수 있으며, 제1 내지 제4 전송선로(110, 120, 130, 140)의 말단에 구비되는 결합부(111, 121, 131, 141)를 통해 장착부재(300)에 장착될 수 있다. 또한, 설치 장소에 따른 공간 제약을 극복하기 위해서, 복수의 제1 내지 제4 방사소자(210, 220, 230, 240)들 중 일부(특히, 저주파 대역용)의 일 말단이 절곡되는 형상으로 형성될 수 있으며, 이로써 대수 주기 안테나를 보다 소형화할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
110: 제1 전송선로
120: 제2 전송선로
130: 제3 전송선로
140: 제4 전송선로
111, 121, 131, 141: 결합부
210a, 210b: 제1 방사소자
220a, 220b: 제2 방사소자
230a, 230b: 제3 방사소자
240a, 240b: 제4 방사소자
300: 장착부재

Claims (10)

  1. 제1 전송선로;
    상기 제1 전송선로와 평행하게 배치되는 제2 전송선로;
    상기 제1 전송선로에서 제1 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제1 방사소자; 및
    상기 제1 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제2 방사소자;
    를 포함하는, 구조가 개선된 단편파 대수 주기 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향이 상호 직교하는 경우,
    상기 제1 방사소자에 의해 형성되는 전계 및 상기 제2 방사소자에 의해 형성되는 전계의 방향이 직교하는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 단편파 대수 주기 안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 방사소자와 상기 제2 방사소자는 벡터 합성을 통해 편파를 이루는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 단편파 대수 주기 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전송선로 및 제2 전송선로는 판재로 형성되는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 단편파 대수 주기 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사소자와 상기 제2 방사소자는,
    상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로의 길이방향을 따라 교번적으로 분기되는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 단편파 대수 주기 안테나.
  6. 길이방향을 따라 상호 평행하게 정방형의 대각선 위치에 배치되는 제1 전송선로 및 제2 전송선로와 제3 전송선로 및 제4 전송선로;
    상기 제1 전송선로에서 제1 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제1 방사소자;
    상기 제1 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제2 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제2 방사소자;
    상기 제3 전송선로에서 제1 방향과 반대 방향으로 분기되고, 상기 제4 전송선로에서 제1 방향으로 분기되는 복수개의 제3 방사소자; 및
    상기 제3 전송선로에서 제2 방향으로 분기되고, 상기 제4 전송선로에서 제2 방향과 반대 방향으로 분기되는 복수개의 제4 방사소자;
    를 포함하는, 구조가 개선된 이중편파 대수 주기 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상호 직교하는 방향이고,
    상기 제1 및 2 방사소자와 상기 제3 및 4 방사소자에 의해 형성되는 전계 사이의 벡터 합성을 통해 이중편파를 구현하는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 대수 주기 안테나.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로에 공급되는 제1 급전신호와 90도의 위상 차이를 가지는 제2 급전신호가 상기 제3 전송선로 및 상기 제4 전송선로에 공급되면 원편파를 복사하는, 구조가 개선된 이중편파 대수 주기 안테나.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전송선로 내지 제4 전송선로는 판재로 형성되는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 이중편파 대수 주기 안테나.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 방사소자와 상기 제2 방사소자는, 상기 제1 전송선로 및 상기 제2 전송선로의 길이방향을 따라 교번적으로 분기되고,
    상기 제3 방사소자와 상기 제4 방사소자는, 상기 제3 전송선로 및 상기 제4 전송선로의 길이방향을 따라 교번적으로 분기되는 것을 특징으로 하는, 구조가 개선된 이중편파 대수 주기 안테나.
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