KR20160021603A - 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 제어 시스템 - Google Patents

안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 제어 시스템 Download PDF

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KR20160021603A KR1020140107077A KR20140107077A KR20160021603A KR 20160021603 A KR20160021603 A KR 20160021603A KR 1020140107077 A KR1020140107077 A KR 1020140107077A KR 20140107077 A KR20140107077 A KR 20140107077A KR 20160021603 A KR20160021603 A KR 20160021603A
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈은 제1 안테나부, 벽을 사이에 두고, 상기 제1 안테나부와 대칭으로 배치되는 제2 안테나부, 그리고 상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부를 연결하는 안테나 연결부를 포함한다.

Description

안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 제어 시스템{ANTENNA MODULE AND WIRELESS CONTROL SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 제어 시스템에 관한 것이다.
홈 네트워크 기술이 발전함에 따라, 실내의 조명, 냉난방 등을 무선으로 제어하고자 하는 요구가 있다. 댁 내에 설치된 중계 장치를 이용하여 실내의 조명, 냉난방 등을 무선으로 제어할 수 있다.
다만, 도 1과 같이 댁 내(100)에는 방, 거실, 주방 등이 콘크리트 벽(110)으로 구분되어 있으며, 도 2와 같이 조명에 전원을 공급하는 배전반 또는 냉난방을 위한 공조기기는 철제 박스(200) 내에 수용되어 있거나, 콘크리트 벽 내에 매립되어 있다. 무선 통신 장비로부터 전송된 무선 주파수 신호가 콘크리트 벽 또는 철제 박스 등을 통과하는 경우, 무선 주파수 신호가 손실될 수 있다. 따라서, 댁 내의 무선 제어를 위하여 많은 수의 중계 장치가 필요하며, 배전반 또는 공조기기 자체를 무선으로 제어하기는 어렵다.
따라서, 무선 제어를 위하여 댁 내에 설치되는 중계 장치의 수를 최소화하고, 배전반 또는 공조기기 자체를 무선으로 제어하기 위한 장치가 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 안테나 모듈 및 무선 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈은 제1 안테나부, 벽을 사이에 두고, 상기 제1 안테나부와 대칭으로 배치되는 제2 안테나부, 그리고 상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부를 연결하는 안테나 연결부를 포함한다.
상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부는 각각 반사판 및 상기 반사판 상에 배치되는 지향성 안테나를 포함할 수 있다.
상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부는 각각 상기 반사판 및 상기 지향성 안테나를 덮는 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나 연결부는 안테나 선 및 상기 안테나 선을 둘러싸는 동축 케이블을 포함할 수 있다.
상기 안테나 선과 상기 동축 케이블 사이에는 절연층이 형성될 수 있다.
상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부는 각각 제1 체결부 및 제2 체결부를 통하여 상기 안테나 연결부와 연결될 수 있다.
상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 각각 상기 안테나 연결부에 연결되는 암형부와 상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부에 연결되는 수형부를 포함하며, 상기 암형부와 상기 수형부는 서로 맞물려 체결될 수 있다.
상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 각각 상기 안테나 연결부에 연결되는 수형부와 상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부에 연결되는 암형부를 포함하며, 상기 암형부와 상기 수형부는 서로 맞물려 체결될 수 있다.
상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 각각 접지에 연결되며, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부 중 하나가 수신 안테나이면, 나머지 하나는 송신 안테나일 수 있다.
상기 안테나 연결부는 벽을 관통할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선 제어 시스템은 제1 수신 안테나부, 벽을 사이에 두고, 상기 제1 수신 안테나부와 대칭으로 배치되는 제1 송신 안테나부, 그리고 상기 제1 수신 안테나부와 상기 제1 송신 안테나부를 연결하는 제1 안테나 연결부를 포함하는 제1 안테나 모듈, 그리고 제2 수신 안테나부, 벽을 사이에 두고, 상기 제2 수신 안테나부와 대칭으로 배치되는 제2 송신 안테나부, 그리고 상기 제2 수신 안테나부와 상기 제2 송신 안테나부를 연결하는 제2 안테나 연결부를 포함하는 제2 안테나 모듈을 포함하며, 상기 제1 수신 안테나가 수신한 신호는 상기 제1 안테나 연결부를 통하여 상기 제1 송신 안테나로 전달되고, 상기 제1 송신 안테나로 전달된 신호는 상기 제2 수신 안테나로 수신되며, 상기 제2 수신 안테나가 수신한 신호는 상기 제2 안테나 연결부를 통하여 상기 제2 송신 안테나로 전달된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 주파수 신호가 벽 등의 장애물을 통과하는 경우에도 손실을 최소화할 수 있다. 따라서, 벽 등의 장애물이 있는 경우에도 신호의 품질을 유지할 수 있으므로, 중계 장치의 수를 늘리지 않더라도 댁 내에서의 무선 제어가 용이하다.
도 1은 아파트 단면도의 일 예이다.
도 2는 배전반 또는 공조기기가 수용되는 철제 박스의 일 예이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 제어 시스템을 나타낸다.
도 4 내지 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타낸다.
도 6 내지 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈의 안테나부를 나타낸다.
도 8 내지 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈의 RF 신호 전송 성능을 실험하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 제어 시스템을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 무선 제어 시스템(300)은 복수의 안테나 모듈(310, 320)을 포함하며, 각 안테나 모듈(310, 320)은 벽(W1, W2)을 관통한다.
각 안테나 모듈(310, 320)은 수신 안테나부(312, 322) 및 송신 안테나부(314, 324)를 포함하며, 각 안테나 모듈에 포함되는 수신 안테나부와 송신 안테나부는 벽을 사이에 두고 배치된다. 따라서, 하나의 안테나 모듈(310)의 수신 안테나부(312)로부터 전달된 신호는 송신 안테나부(314)를 통하여 다른 안테나 모듈(320)의 수신 안테나부(322)로 전송될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 무선 제어 시스템에 따르면, 콘크리트 벽 또는 철제 박스 등의 장애물이 있더라도, 무선 통신 장비(330)가 송신하는 무선 주파수 신호의 손실을 최소화할 수 있다.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈을 구체적으로 설명한다.
도 4 내지 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내며, 도 6 내지 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈의 안테나부를 나타낸다.
도 4 내지 7을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈(400)은 제1 안테나부(410), 안테나 연결부(420) 및 제2 안테나부(430)를 포함한다.
제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430)는 벽을 사이에 두고, 서로 대칭으로 배치된다. 안테나 연결부(420)는 제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430)를 연결한다. 이를 위하여, 안테나 연결부(420)는 벽을 관통할 수 있다.
제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430) 중 어느 하나가 수신 안테나이면, 나머지 하나는 송신 안테나일 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430) 중 어느 하나, 즉 수신 안테나를 통하여 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 신호가 수신되면, RF 신호는 안테나 연결부(420)를 통하여 나머지 하나, 즉 송신 안테나에게 전달된다. 따라서, 제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430) 사이에 벽 등의 장애물이 있더라도, 무선 주파수 신호는 손실을 최소화하며 전달될 수 있다.
이때, 도 6 내지 7과 같이, 제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430)는 각각 접지(412), 반사판(414), 지향성 안테나(416) 및 커버(418)를 포함한다. 접지(412) 상에 반사판(414)이 배치되며, 반사판(414) 상에 지향성 안테나(416)가 배치될 수 있다. 그리고, 커버(418)는 반사판(414) 및 지향성 안테나(416)를 덮을 수 있다. 여기서, 지향성 안테나(416)는 나선형의 급전선일 수 있다. 그리고, 지향성 안테나(416)의 주파수 범위는 애플리케이션에 따라 다르게 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430)의 평균 게인(gain)은 3dBi 이상이고, VSWR(voltage standing wave ratio)는 2:1 이하이며, 크기(magnitude)는 -10dBm이하가 되도록 지향성 안테나(416)를 설정할 수 있다.
이와 같이, 제1 안테나부(410) 및 제2 안테나부(430)가 지향성 안테나를 포함하면, 지향성 안테나로부터 방사되는 RF 신호는 파동의 진행 방향으로 지향성을 가지게 되므로, 신호의 송수신 효율을 높일 수 있다.
그리고, 반사판(414)은 금속(metal)을 포함할 수 있다.
한편, 안테나 연결부(420)는 벽 등의 장애물을 관통한다. 이를 위하여, 벽 등에는 안테나 연결부(420)를 통과시키기 위한 홀(hole)이 형성될 수 있다.
안테나 연결부(420)는 안테나 선(422), 절연층(424) 및 동축 케이블(426)을 포함할 수 있다. 동축 케이블(426)은 안테나 선(422)을 둘러싸며, 안테나 선(422)과 동축 케이블(426) 사이에는 절연층(424)이 형성될 수 있다. 그리고, 안테나 선(422)의 일단은 제1 안테나부(410)의 지향성 안테나와 연결되고, 타단은 제2 안테나부(430)의 지향성 안테나와 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나부(410)와 제2 안테나부(430) 중 어느 하나의 안테나부가 수신한 신호는 안테나 연결부(420)의 안테나 선(422)을 통하여 나머지 하나의 안테나부로 전달될 수 있으므로, 벽 등의 장애물로 인한 신호의 손실을 줄일 수 있다.
이를 위하여, 제1 안테나부(410)는 제1 체결부(440)를 통하여 안테나 연결부(420)의 일단과 연결되며, 제2 안테나부(430)는 제2 체결부(450)를 통하여 안테나 연결부(420)의 타단과 연결될 수 있다.
제1 체결부(440)와 제2 체결부(450)는 각각 암형부와 수형부를 포함하며, 암형부와 수형부는 서로 맞물려 체결될 수 있다. 도 5에서는 제1 체결부(440)는 안테나 연결부(420)의 일단에 연결되는 암형부(442)와 제1 안테나부(410)에 연결되는 수형부(444)를 포함하고, 제2 체결부(450)는 안테나 연결부(420)의 타단에 연결되는 암형부(452)와 제2 안테나부(430)에 연결되는 수형부(454)를 포함하는 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 체결부(440)는 안테나 연결부(420)의 일단에 연결되는 수형부와 제1 안테나부(410)에 연결되는 암형부를 포함하고, 제2 체결부(450)는 안테나 연결부(420)의 타단에 연결되는 수형부와 제2 안테나부(430)에 연결되는 암형부를 포함할 수도 있다.
이때, 제1 체결부(440) 및 제2 체결부(450)는 각각 제1 안테나부(410) 및 제2 안테나부(430)의 접지와 연결되며, 제1 체결부(440) 및 제2 체결부(450)는 안테나 연결부(420)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 이를 위하여, 안테나 연결부(420)는 절연층(424) 및 동축 케이블(426) 사이에 배치된 접지층(428)을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈의 RF 신호 전송 성능을 실험을 통하여 설명한다.
송신 안테나(800)와 수신 안테나(810) 간에 장애물이 없는 경우(도 8, 비교예 1), 송신 안테나(900)가 실드 박스(shield box, 920) 내에 배치되고, 수신 안테나(910)가 실드 박스(920) 밖에 배치되는 경우(도 9, 비교예 2), 송신 안테나(1000)가 실드 박스(1020) 내에 배치되고, 수신 안테나(1010)가 실드 박스(1020) 밖에 배치되나, 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈(1030)이 실드 박스의 벽을 관통하는 경우(도 10, 실시예 1)에 대하여 각각 RF 신호 송수신 성능을 측정하였다.
송신 안테나와 수신 안테나 간의 거리는 모두 1m이며, 송신 안테나의 송신 파워가 10dBm인 경우, 수신 안테나의 수신 파워를 측정하였다. 표 1은 비교예 및 실시예의 수신 파워를 측정한 결과이다.
실험 번호 수신 파워
비교예 1 -12dBm
비교예 2 -59dBm
실시예 1 -29dBm
표 1을 참조하면, 수신 안테나와 송신 안테나 간에 장애물이 없는 비교예 1에서는 수신 파워가 -12dBm으로 나타났으나, 수신 안테나가 실드 박스 내에 배치된 비교예 2에서는 수신 파워가 -59dBm으로 나타났다. 이로부터, 실드 박스 등의 장애물로 인하여 RF 신호의 송수신 품질이 현저히 낮아짐을 알 수 있다.
다만, 실시예 1과 같이, 실드 박스의 벽에 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈을 설치하면, 수신 파워가 -29dBm으로 나타남을 알 수 있다. 즉, 송신 안테나와 수신 안테나 간에 장애물이 있더라도, 본 발명의 한 실시예에 따른 안테나 모듈을 이용하면 RF 신호의 송수신 품질이 저하되는 문제를 방지할 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.
400: 안테나 모듈
410: 제1 안테나부
420: 안테나 연결부
430: 제2 안테나부
440: 제1 체결부
450: 제2 체결부

Claims (12)

  1. 제1 안테나부,
    벽을 사이에 두고, 상기 제1 안테나부와 대칭으로 배치되는 제2 안테나부, 그리고
    상기 제1 안테나부와 상기 제2 안테나부를 연결하는 안테나 연결부
    를 포함하는 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부는 각각 반사판 및 상기 반사판 상에 배치되는 지향성 안테나를 포함하는 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부는 각각 상기 반사판 및 상기 지향성 안테나를 덮는 커버를 더 포함하는 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 연결부는 안테나 선 및 상기 안테나 선을 둘러싸는 동축 케이블을 포함하는 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 선과 상기 동축 케이블 사이에는 절연층이 형성되는 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부는 각각 제1 체결부 및 제2 체결부를 통하여 상기 안테나 연결부와 연결되는 안테나 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 각각 상기 안테나 연결부에 연결되는 암형부와 상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부에 연결되는 수형부를 포함하며, 상기 암형부와 상기 수형부는 서로 맞물려 체결되는 안테나 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 각각 상기 안테나 연결부에 연결되는 수형부와 상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부에 연결되는 암형부를 포함하며, 상기 암형부와 상기 수형부는 서로 맞물려 체결되는 안테나 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 각각 접지에 연결되며, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부는 서로 연결되는 안테나 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나부 및 상기 제2 안테나부 중 하나가 수신 안테나이면, 나머지 하나는 송신 안테나인 안테나 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 연결부는 벽을 관통하는 안테나 모듈.
  12. 제1 수신 안테나부, 벽을 사이에 두고, 상기 제1 수신 안테나부와 대칭으로 배치되는 제1 송신 안테나부, 그리고 상기 제1 수신 안테나부와 상기 제1 송신 안테나부를 연결하는 제1 안테나 연결부를 포함하는 제1 안테나 모듈, 그리고
    제2 수신 안테나부, 벽을 사이에 두고, 상기 제2 수신 안테나부와 대칭으로 배치되는 제2 송신 안테나부, 그리고 상기 제2 수신 안테나부와 상기 제2 송신 안테나부를 연결하는 제2 안테나 연결부를 포함하는 제2 안테나 모듈을 포함하며,
    상기 제1 수신 안테나가 수신한 신호는 상기 제1 안테나 연결부를 통하여 상기 제1 송신 안테나로 전달되고, 상기 제1 송신 안테나로 전달된 신호는 상기 제2 수신 안테나로 수신되며, 상기 제2 수신 안테나가 수신한 신호는 상기 제2 안테나 연결부를 통하여 상기 제2 송신 안테나로 전달되는 무선 제어 시스템.
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