KR20170043266A - 비콘 패치 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비콘 패치 안테나에 관한 것이다. 상기 비콘 패치 안테나는 복수의 위치에 복수의 안테나 패턴이 형성된 상판부 및 상기 상판부를 대향하여 배치되며, 상기 상판부에 형성된 복수의 안테나 패턴에 대응되는 위치에 소정의 관통슬롯이 형성된 반사판부를 포함한다. 상기 비콘 패치 안테나에 의하면 안테나의 크기를 소형화할 수 있으며, FBR 성능이 개선되어 위치기반 서비스에 있어서 위치 인식의 정확도를 높일 수 있다.

Description

비콘 패치 안테나{BEACON PATCH ANTENNA}

본 발명은 비콘 패치 안테나에 관한 것으로 보다 상세하게는 FBR 성능이 우수한 비콘 패치 안테나에 관한 것이다.

위치기반 서비스(Location Based Service, LBS)는 유무선 통신만을 이용하여 획득한 사용자의 위치 정보를 기초로 다양한 정보를 제공하는 서비스 기술로서 상기 위치기반 서비스를 위해서는 위치 인식 기술, 위치 처리 플랫폼 및 위치 응용 프로그램 등이 필요하다.

LBS를 위한 위치 인식 기술과 관련하여 블루투스/와이파이 비콘(beacon)으로 불리는 장치가 필요하다. 블루투스/와이파이 비콘 안에는 2.4 Ghz 대역의 안테나가 내장되어 사용자나 물건 등의 위치정보를 전송해 주는 역할을 하게 된다. 이는 기존의 GPS를 이용한 위치기반 서비스보다 저전력이고 보다 정확한 위치 파악이 가능하기 때문에 실내에서의 위치 인식을 위해 많이 사용된다.

도 1은 일자형 복도에 비콘이 설치된 예시도이고, 도 2는 십자형 복도에서 비콘이 설치된 예시도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 일자형 복도의 경우에 다수의 블루투스/와이파이 비콘을 이격시켜 장착하여 복도 내부의 사물 위치 정보를 파악하고 상기 도 2에 도시된 바와 같이 십자형 복도의 경우에 4개의 안테나를 서로 반대 방향으로 장착하여 각 복도의 사물 위치 정보를 파악한다. 그러나, FBR(Front to Back Ratio) 성능이 낮아지면 안테나 뒷면(즉, 벽 뒤쪽 영역)의 사물 위치도 함께 인식하여 정확한 위치 정보를 파악할 수 없게 된다.

안테나의 빔 패턴을 통해 사용자가 물건의 위치를 파악하게 되는데 FBR이 낮은 안테나의 경우는 전/후방 빔 지향성이 비슷하여 사용자의 위치 파악에 있어서 정확성을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 위치인식의 신뢰도를 높이기 위해서는 FBR 성능이 우수한 비콘 안테나의 구조가 요구된다.

본 발명은 FBR 성능이 우수한 비콘 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비콘 패치 안테나는 복수의 위치에 복수의 안테나 패턴이 형성된 상판부 및 상기 상판부를 대향하여 배치되며, 상기 상판부에 형성된 복수의 안테나 패턴에 대응되는 위치에 소정의 관통슬롯이 형성된 반사판부를 포함한다.

상기 복수의 안테나 패턴의 일단에는 신호피딩부가 연결될 수 있다.

상기 관통슬롯은 크기는 상기 대응되는 안테나 패턴의 크기보다 작게 형성될 수 있다.

상기 관통슬롯은 사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 관통슬롯은 원형으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 비콘 패치 안테나는 반사판에 슬롯을 형성함으로써 반사판에 흐르는 전류의 경로가 길어져 소형의 안테나 설계가 가능하다.

또한, FBR 성능이 개선되어 다른 비콘과의 빔 패턴 중첩을 최소화할 수 있어 안테나 성능을 개선할 수 있다.

또한, FBR 성능이 개선되어 후면 방사 성능이 줄어들어 정확한 위치정보를 얻을 수 있다.

또한, 반사판이 적용된 안테나에 적용하여 FBR 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일자형 복도에 비콘이 설치된 예시도이다.
도 2는 십자형 복도에서 비콘이 설치된 예시도이다.
도 3은 관통슬롯이 형성되지 않은 비콘 패치 안테나의 사시도이다.
도 4는 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 제1 빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 5는 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 제2 빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 6은 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 측면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다
도 7은 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 평면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.
도 8은 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 포트 1 및 2에서의 FBR을 측정한 그래프이다.
도 9는 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 포트 3에서의 FBR을 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 저면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제1 빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제2 빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 측면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 평면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 1 및 2에서의 FBR을 측정한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 3에서의 FBR을 측정한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제1 빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제2 빔 패턴을 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 측면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 평면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 1 및 2에서의 FBR을 측정한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 3에서의 FBR을 측정한 그래프이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명이 되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 뒤에 설명되는 용어들은 본 발명에서의 구조, 역할 및 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오로지 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 비콘 패치 안테나에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 관통슬롯이 형성되지 않은 비콘 패치 안테나의 사시도이다. 이후에 설명할 본 발명의 실시예에 따른 비콘 패치 안테나와의 성능 비교를 위하여 상기 도 3에 도시된 비콘 패치 안테나를 예로 들어 설명하기로 한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 비콘 패치 안테나는 복수의 위치에 안테나 패턴이 형성된 상판부와 상기 상판부를 대향하여 배치된 반사판부를 포함하여 구성된다. 상기 복수의 안테나 패턴의 일단에는 신호피딩부가 연결된다.

도 4는 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 제1 빔 패턴을 도시한 도면이고, 도 5는 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 제2 빔 패턴을 도시한 도면이고, 도 6은 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 측면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이고, 도 7은 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 평면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.

상기 도 4 내지 도 7을 참고하면, 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 경우에 전면으로 지향성 빔 패턴을 형성하지만 일부 후면 방향으로도 빔을 형성하며 반사판의 작아 FBR(Front to Back Ratio)를 개선하는데 한계가 있다.

도 8은 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 포트 1 및 2에서의 FBR을 측정한 그래프이고, 도 9는 상기 도 3의 비콘 패치 안테나의 포트 3에서의 FBR을 측정한 그래프이다.

상기 도 8에 나타난 바와 같이, 포트 1 및 2에서의 FBR은 주파수에 따라 12.27 dB에서 12.36 dB의 분포를 나타낸다. 한편, 상기 도 9에 나타난 바와 같이, 포트 3에서의 FBR은 17.22 dB에서 17.38 dB의 분포를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 평면도이고, 도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 저면도이다.

상기 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나(100)는 복수의 위치에 복수의 안테나 패턴(111)이 형성된 상판부(110)와 상기 상판부(110)를 대향하여 배치되며, 상기 상판부(110)에 형성된 복수의 안테나 패턴에 대응되늰 위치에 소정의 관통슬롯(121)이 형성된 반사판부(120)를 포함한다.

상기 상판부(110)에는 안테나 패턴(111)이 세 개가 형성되어 있는 구조가 도시되어 있으나 이는 일 예에 해당하는 것으로 안테나 패턴(111)의 개수는 사용 환경에 따라 복수개가 적절히 선택되어 배치될 수 있다.

한편 상기 관통슬롯(121)의 크기는 상기 대응되는 안테나 패턴(111)의 크기보다 작게 형성될 수 있으며, 상기 복수의 안테나 패턴의 일단에는 신호피딩부가 연결될 수 있다. 또한, 상기 도 10에서와 같이 상기 관통슬롯은 사각형 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 반사판부(120)에 소정의 관통슬롯(121)이 형성됨에 따라 반사판부(120)에 흐르는 전류의 경로가 길어져 보통의 안테나 크기보다 안테나를 작게 설계할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제1 빔 패턴을 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제2 빔 패턴을 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 측면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이며, 도 16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 평면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.

상기 도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시에에 따른 비콘 패치 안테나의 경우에 전면으로 지향성 빔 패턴을 형성하며, 전면으로의 자계 강도가 상기 도 3의 경우보다 상대적으로 강한 것을 확인할 수 있다.

도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 1 및 2에서의 FBR을 측정한 그래프이고, 도 18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 3에서의 FBR을 측정한 그래프이다.

상기 도 17에 나타난 바와 같이, 포트 1 및 2에서의 FBR은 주파수에 따라 21.4 dB에서 23.4 dB의 분포를 나타낸다. 한편, 상기 도 9에 나타난 바와 같이, 포트 3에서의 FBR은 33 dB에서 35 dB의 분포를 나타낸다. 이에 따르면 상기 도 3의 경우보다 FRB이 향상되었음을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나에 의하면 FBR 성능이 개선되어 다른 비콘과의 빔 패턴 중첩을 최소화할 수 있어 안테나 성능을 개선할 수 있다. 또한, FBR 성능이 개선되어 후면 방사 성능이 줄어들어 정확한 위치정보를 얻을 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 제1 실시에에 따른 비콘 패치 안테나(110)의 관통슬롯(121)은 사각형 형상으로 이루어졌으나, 상기 관통슬롯(121)은 원형으로 구성하는 것도 가능하다.

이하에서 설명할 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나는 관통슬롯이 원형으로 형성된 경우이다.

도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제1 빔 패턴을 도시한 도면이며, 도 20은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 제2 빔 패턴을 도시한 도면이다. 또한, 도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 측면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이고, 도 22는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 평면방향에서의 자계강도를 도시한 도면이다.

상기 도 19 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 경우에 전면으로 지향성 빔 패턴을 형성하며, 전면으로의 자계 강도가 상기 도 3의 경우보다 상대적으로 강한 것을 확인할 수 있다.

도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 1 및 2에서의 FBR을 측정한 그래프이고, 도 24는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 포트 3에서의 FBR을 측정한 그래프이다.

상기 도 23에 나타난 바와 같이, 포트 1 및 2에서의 FBR은 주파수에 따라 20.2 dB에서 21.8 dB의 분포를 나타낸다. 한편, 상기 도 9에 나타난 바와 같이, 포트 3에서의 FBR은 29 dB에서 32.5 dB의 분포를 나타낸다. 이에 따르면 상기 도 3의 경우보다 FRB이 향상되었음을 확인할 수 있으며, 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 비콘 패치 안테나의 FBR과 유사한 FBR 성능을 나타냄을 알 수 있다.

상기 제1 실시예 및 상기 제2 실시예에서는 상기 관통슬롯이 사각형 또는 원형인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 형성은 하나의 예로서 다양한 형상이 적용 가능하다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비콘 패치 안테나에 의하면, FBR 성능이 개선되어 소형화가 가능하고, 다른 비콘과의 빔 패턴 중첩을 최소화할 수 있어 안테나 성능을 개선할 수 있으며, 후면 방사 성능이 줄어들어 정확한 위치정보를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

100: 비콘 패치 안테나 110: 상판부
111 안테나 패턴 120: 반사판부
121: 관통슬롯

Claims (5)

1. 복수의 위치에 복수의 안테나 패턴이 형성된 상판부; 및
   상기 상판부를 대향하여 배치되며, 상기 상판부에 형성된 복수의 안테나 패턴에 대응되는 위치에 소정의 관통슬롯이 형성된 반사판부를 포함하는,
   비콘 패치 안테나.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 안테나 패턴의 일단에는 신호피딩부가 연결되는
   비콘 패치 안테나.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 관통슬롯은 크기는 상기 대응되는 안테나 패턴의 크기보다 작게 형성되는,
   비콘 패치 안테나.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 관통슬롯은 사각형 형상으로 이루어지는,
   비콘 패치 안테나.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 관통슬롯은 원형으로 이루어지는,
   비콘 패치 안테나.
   
   
   

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