WO2010095885A2 - 광대역 안테나 및 이에 포함된 복사 소자 - Google Patents

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WO2010095885A2
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정민석
박철근
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(주)에이스안테나
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    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole

Definitions

  • the present invention relates to an antenna implementing a wide band and / or a multi band using a multi current path and a radiation element included therein.
  • the antenna transmits and receives electromagnetic waves using one or more radiation elements.
  • the radiation element generally has a structure as shown in FIG. 1 as a radiator.
  • 1 is a view showing the structure of a radiation element in a general antenna.
  • the radiation element 100 includes a plurality of dipole elements 110, 112, 114, and 116 and a power supply 118.
  • the feeder 118 includes a plurality of feed points 120A, 120B, 120C, and 120D and a connection line 122.
  • the first feed point 120A is connected to the fourth dipole element 116, and the second feed point 120B is connected to the third dipole element 114.
  • the third feed point 120C is connected to the second dipole element 112, and the fourth feed point 120D is connected to the first dipole element 110.
  • the radiation element 100 having such a structure, when a current is input to the fourth feed point 120D, a part of the current is provided to the first dipole element 110, and the remaining current is connected to the front surface of the feed portion 118. It is applied to the third dipole element 114 via the line 122 and the second feed point 120B. Accordingly, an electric field is generated in the first dipole element 110 and the third dipole element 114, respectively, and as a result, +45 degree polarization is generated by the generated electric fields. However, when the +45 degree polarization occurs, the second dipole element 112 and the fourth dipole element 116 do not have any action.
  • the fourth dipole element 116 when a current is input to the first feed point 120A, a part of the current is provided to the fourth dipole element 116, and the remaining current is connected to a connection line (not shown) and a third formed on the rear surface of the feed unit 118. It is applied to the second dipole element 112 via the feed point 120C. Accordingly, an electric field is generated in the second dipole element 112 and the fourth dipole element 116, respectively, and as a result, -45 degree polarization is generated by the generated electric fields. However, when the -45 degree polarization occurs, the first dipole element 110 and the third dipole element 114 do not have any action.
  • the radiation element 100 generates ⁇ 45 degrees polarization in a single frequency band.
  • the antenna should also be implemented to provide such a service, but as mentioned above, the antenna including the radiation element 100 served only a single frequency band.
  • the conventional antenna did not implement a multi-band and wideband, and thus has a disadvantage that cannot meet the recently required specifications.
  • An object of the present invention is to provide an antenna for implementing a wide band and / or a multi band using branch members and a radiation element included therein.
  • the radiation element comprises a first feed point; And a first dipole member connected to the first feed point.
  • at least one first branch member is formed on one side of the first dipole member, and at least one second branch member is formed on the other side of the first dipole member.
  • the first branch members and the second branch members may be arranged symmetrically with each other.
  • the first branch members may have a shorter length as they move away from the first feed point.
  • At least one of the first branch members may be arranged in parallel with the remaining members.
  • At least one of the branch members may have a different width than the other members.
  • the radiation element comprises a second feed point; And a second dipole member connected to the second feed point.
  • at least one third branch member facing the first branch member is formed on one side of the second dipole member, and electromagnetic coupling is generated between the third branch member and the first branch member. .
  • the first branch member and the third branch member may be arranged in parallel.
  • the distance between the first branch member and the third branch member may become narrower as the feeding points become farther away.
  • the distance between the first branch member and the third branch member may increase as the distance from the feed points.
  • At least one of the first branch member and the second branch member may be implemented to be detachable from the first dipole member.
  • a radiation element in a broadband antenna, comprises: a first feed point and a second feed point; A first dipole member connected to the first feed point; And a second dipole member connected to the second feed point.
  • at least one first branch member is formed on one side of the first dipole member, and at least one second branch member facing the first branch member is formed on one side of the second dipole member.
  • An electromagnetic coupling is generated between the first branch member and the second branch member.
  • a broadband antenna includes a reflector; And a radiation element arranged on one surface of the reflection plate.
  • the radiation element comprises a first feed point; And a first dipole member connected to the first feed point, wherein at least one first branch member is formed on one side of the first dipole member, and at least one second on the other side of the first dipole member. Branch members are formed.
  • the first branch members and the second branch members may be symmetrically arranged.
  • the length of the first branch members may decrease as the distance from the first feed point.
  • the radiation element comprises a second feed point; And a second dipole member connected to the second feed point.
  • at least one third branch member facing the first branch member is formed on one side of the second dipole member, and electromagnetic coupling is generated between the third branch member and the first branch member. .
  • the radiating element of the antenna according to the present invention is formed with branch members that provide various current paths, and as a result, there is an advantage that multiple bands and broadband can be implemented.
  • the antenna includes a K-PCS band (1.7 GHz to 1.8 GHz), a WCDMA band (1.9 GHz to 2.2 GHz), a WiBro band (2.3 GHz to 2.327 GHz, 2.331 GHz to 2.358 GHz, 2.363 GHz to 2.390 GHz) And WiMAX bands (WiMAX, 2.5 GHz to 3.5 GHz).
  • the frequency band can be changed by adjusting the number, angle, and spacing of the branch members formed in the radiation element, there is an advantage of easily implementing various frequency bands using one radiation element.
  • a desired frequency band may be more easily implemented.
  • 1 is a view showing the structure of a general radiation element.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a radiation element according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a current distribution of the radiation device of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
  • 4 to 7 are diagrams illustrating return loss, isolation, and radiation pattern in the radiation device of FIG. 2.
  • FIG 8 illustrates radiation elements according to an arrangement of branch members according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating reflection loss characteristics of the radiation elements of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating isolation characteristics of the radiation devices of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a view illustrating radiation elements according to the number of branch members according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating reflection loss characteristics of the radiation devices of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating isolation characteristics of the radiation devices of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a view showing an antenna having a radiation element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a radiation element according to a first embodiment of the present invention.
  • the radiation device 200 of the present embodiment is a device for outputting a specific radiation pattern from an antenna, and includes a plurality of dipole devices, for example, four dipole devices 210, 212, and 214. And 216 and a power feeding unit 218.
  • an antenna outputs a radiation pattern using a plurality of radiation elements.
  • the radiation element 200 of the present embodiment is one of the radiation elements, preferably all of the radiation elements may be implemented in the structure shown in FIG.
  • the first dipole element 210 may include a dipole member 210A, at least one branch member 210B formed at one side of the dipole member 210A, and at least one branch formed at the other side of the dipole member 210A. Members 210C.
  • the dipole member 210A is a body member of the first dipole element 210 and is connected to the first feed point 220A. As a result, a current is supplied to the dipole member 210A through the first feed point 220A.
  • the branch members 210B and 210C are members formed on the side of the dipole member 210A in order to implement broadband, and may be integrally formed with the dipole member 210A.
  • the number of branch members 210B and 210C is not limited and may be variously modified according to a user's purpose.
  • a current supplied to the dipole member 210A also flows into the branch members 210B and 210C, that is, a multi-current path is formed.
  • the branch members 210B and the branch members 210C are symmetrically formed as shown in FIG. 2, and the lengths of the branch members 210B and 210C are abrupt. It may be implemented to be smaller away from the whole (218).
  • branch members having a small length mainly contribute to the implementation of the high frequency band
  • branch members having a long length mainly contribute to the implementation of the low frequency band.
  • all of the branch members 210B and 210C have the same width, but at least one of the branch members 210B and 210C may have a different width from those of the other members. Further, the branch members 210B and 210C do not become smaller as they move away from the feed section 218, and may be arranged irregularly. That is, the branch members 210B and 210C may be variously modified as long as it can form multiple current paths.
  • the second dipole element 212 includes a dipole member 212A, at least one branch member 212B formed on one side of the dipole member 212A, and one or more branch members formed on the other side of the dipole member 212A. 212C).
  • the second dipole element 212 is connected to the second feed point 220B.
  • the third dipole element 214 is a dipole member 214A, at least one branch member 214B formed on one side of the dipole member 214A and one or more branch members formed on the other side of the dipole member 214A ( 214C).
  • the third dipole element 214 is connected to the third feed point 220C.
  • the fourth dipole element 216 includes a dipole member 216A, at least one branch member 216B formed on one side of the dipole member 216A, and one or more branch members formed on the other side of the dipole member 216A. 216C).
  • the fourth dipole element 216 is connected to the fourth feed point 220D.
  • the dipole members 210A, 212A, 214A, and 216A of the dipole elements 210, 212, 214, and 216 may be sequentially arranged at an angle of 90 degrees.
  • the outermost member of the branch members 210B of the first dipole element 210 may be arranged in parallel with the outermost member of the branch members 216C of the fourth dipole element 216.
  • the outermost member of the branch members 210B and the outermost member of the branch members 216C may be arranged non-parallel as described below, that is, the farther away from the feed part 218, the branch members 210B are.
  • the spacing between 216C may be narrowed, and the spacing between the branch members 210B and 216C may be wider as the distance from the feed section 218 is increased.
  • the spacing of the branch members 210B and 216C may vary the frequency band by varying the capacitance component between the branch members 210B and 216C.
  • the user can implement the spacing and arrangement of the branch members 210B and 216C in accordance with the desired frequency band.
  • the feeder 218 includes feed points 220A, 220B, 220C, and 220D and connection lines 222A and 222B.
  • the first feed point 220A is connected to the first dipole element 210 to provide a first current supplied from the outside to the first dipole element 210.
  • first feed point 220A is connected to the third feed point 220C through the first connection line 222A, so that the first current fed to the first feed point 220A is connected to the first connection line ( It is also applied to the third feed point 220C through 222A.
  • the second feed point 220B is connected to the second dipole element 212 to provide a second current supplied from the outside to the second dipole element 212.
  • the second feed point 220B is connected to the fourth feed point 220D through the second connection line 222B, so that the second current fed to the second feed point 220B is the second connection line ( It is also applied to the fourth feed point 220D through 222B.
  • each of the dipole members 210A, 212A, 214A and 216A has branch members 210B, 210C, 212B, 212C, 214B, 214C, 216B and 216C.
  • the radiation element 200 has a K-PCS band (1.7 GHz to 1.8 GHz), a WCDMA band (1.9 GHz to 2.2 GHz), a WiBro band (2.3 GHz to 2.327 GHz, 2.331 GHz to 2.358 GHz, 2.363 GHz to 2.3 GHz).
  • 2.390 GHz) and WiMAX bands WiMAX, 2.5 kHz to 3.5 GHz). Detailed description thereof will be described later with reference to the accompanying drawings.
  • the branch member 210C is detachable from the dipole member 210A as shown in FIG. 210A).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a current distribution of the radiation device of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. However, in FIG. 3, the experiment was performed in a state in which the number of branch members in the radiation device 200 was reduced than in FIG. 2.
  • the radiation element 200 of the present embodiment includes four dipole elements 210, 212, 214, and 216.
  • the first dipole element 210 and the third dipole element 214 are shown in FIG. 3.
  • electromagnetic coupling is performed by currents flowing to the second dipole element 212 and the fourth dipole element 216.
  • the first dipole element 210 and the third dipole element 214 affect the +45 degree polarization generation.
  • the branch members in the radiation element 200 may have a variety of structures, for example, may have a structure as shown in Figure 3 (A) and 3 (B). Therefore, the amount of electromagnetic coupling between the corresponding dipole elements also varies.
  • the capacitance component decreases when the spacing of the branch members of the dipole elements 210, 212, 214, and 216 increases away from the feed portion 218. .
  • the resonant frequency of the radiation element 200 of FIG. 3B is formed in a relatively high frequency band as compared with the radiation element 200 of FIG. 3A.
  • the radiation element 200 of the present embodiment includes branch members, unlike in the conventional radiation element. Therefore, unlike the conventional radiation element in which the remaining dipole elements did not have any effect when current is provided to two of the four dipole elements, the current is not provided in the radiation element 200 of the present embodiment. Dipole elements act as radiant inductive coupling elements to dipole elements provided with current. As a result, the radiating element 200 may implement wideband and / or multiple bands.
  • the structure of the radiation device 200 of the present embodiment may be variously modified as mentioned above.
  • the branch members themselves affect the inductive characteristics, i.e. inductance component
  • the spacing between the branch members of different dipole elements affects the capacitive characteristics, i.e. capacitance component. Accordingly, the user can adjust the length, width and spacing of the branch members to fit the desired frequency band.
  • the branch member when the branch member is implemented to be detachable from the corresponding dipole member, the user may couple only specific branch members to the dipole member or a branch member having a different length and width to the dipole member according to a frequency band to be implemented. You can. Therefore, convenience in implementing the radiation device can be improved.
  • 4 to 7 are diagrams illustrating return loss, isolation, and radiation pattern in the radiation device of FIG. 2.
  • the widths of the dipole members 210A, 212A, 214A, and 216A were set to 3.6 mm
  • the length of the longest branch members was set to 18.954 mm, respectively
  • the width of each branch member was set to 2 mm.
  • the length of the second longest branch members was set to 9.954 mm
  • the length of the third longest branch members was set to 3.954 mm
  • the length of the shortest branch members was set to 0.954 mm.
  • reflection loss characteristic curve 400 of the radiation element 200 for +45 degree polarization With reference to FIG. 4, it is confirmed that two resonance frequencies, that is, about 1.87 kHz and about 2.85 kHz, are implemented.
  • the frequency bands satisfying -10 GHz or less were measured to 1.46 GHz (1.73 GHz to 2.19 GHz) and 1.26 GHz (1.69 GHz to 2.95 GHz), respectively. It can be seen that it has excellent broadband characteristics.
  • the isolation of the radiation element 200 has a value of -30 Hz or less in the frequency band to be implemented as shown in FIG. That is, it can be seen that the isolation characteristics between the dipole elements 210, 212, 214, and 216 are considerably excellent.
  • FIG. 5 (A) shows +45 degree vertical polarization at 1.88 Hz
  • FIG. 5 (B) shows +45 degree horizontal polarization at 1.88 Hz
  • 6 (A) shows +45 degree vertical polarization at 2.17 Hz
  • FIG. 6 (B) shows +45 degree horizontal polarization at 2.17 Hz
  • FIG. 7 (A) shows +45 degree vertical polarization at 2.5 Hz
  • FIG. 7 (B) shows +45 degree horizontal polarization at 2.5 Hz.
  • the +45 degree polarization has a similar shape in the 1.88 kHz, 2.17 kHz and 2.5 GHz bands, and it is confirmed that the radiation pattern desired by the user has been output.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating radiation elements according to an arrangement of branch members according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating reflection loss characteristics of the radiation elements of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating isolation characteristics of the radiation devices of FIG. 8.
  • the radiation element 800 includes a first dipole element 802, a second dipole element 804, a third dipole element 806, and a fourth dipole element 808.
  • the distance between the branch member 802B formed in the first dipole member 802A and the branch member 808B formed in the fourth dipole member 808A increases as the distance from the feeder portion increases. Getting closer. As a result, the capacitance component of the resonant frequency and impedance increases with distance from the feed portion.
  • the radiation element 810 includes a first dipole element 812, a second dipole element 814, a third dipole element 816, and a fourth dipole element 818.
  • the distance between the branch member 812B formed in the first dipole member 812A and the branch member 818B formed in the fourth dipole member 818A is constant. That is, the branch member 812B and the branch member 818B are arranged in parallel. As a result, the capacitance component of the resonant frequency and impedance is smaller than that of the radiation element 800.
  • the radiation element 820 includes a first dipole element 822, a second dipole element 824, a third dipole element 826, and a fourth dipole element 828.
  • the distance between the branch member 822B formed in the first dipole member 822A and the branch member 828B formed in the fourth dipole member 828A is so Increases.
  • the capacitance component of the resonant frequency and impedance is smaller than the other radiating elements 800 and 810.
  • the reflection loss characteristic curve 902 of the radiation element 810 is implemented in a wider band than the reflection loss characteristic curve 900 of the radiation element 800 based on ⁇ 10 dB. .
  • the reflection loss characteristic curve 904 of the radiation element 820 is implemented in a wider band than the reflection loss characteristic curve 902 of the radiation element 810 based on ⁇ 10 dB. That is, the radiating element 820, which increases as the distance between the branch members moves away from the feed portion, realizes the widest broadband. This is because the capacitance component becomes smaller as the spacing between the branch members becomes wider. This broadband characteristic resulted in impedance matching due to the optimal combination of the inductance component, which is the length of the branch members, and the capacitance component, which is the spacing of the branch members. Because.
  • the isolation of the radiation elements 800, 810, and 820 has a value of less than ⁇ 30 ⁇ s at a broadband, and as a result, the isolation characteristics of the radiation elements 800, 810, and 820 are excellent. do.
  • FIG. 11 is a view illustrating radiation elements according to the number of branch members according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a diagram illustrating reflection loss characteristics of the radiation elements of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating isolation characteristics of the radiation devices of FIG. 11.
  • the branch member of one dipole element and the branch member of another dipole element are parallel.
  • the number of branch members of the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130 is different. That is, the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130 have the same structure, but the number of branch members is different.
  • the resonant frequency bands of the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130 appeared almost similar, although the number of branch members was different. This is because the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130 have the same structure. Here, the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130 implement two resonance frequencies.
  • the isolation of the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130 has a value of less than ⁇ 30 ⁇ s at a broadband, resulting in isolation characteristics of the radiation elements 1100, 1110, 1120, and 1130. This excellence is confirmed.
  • the condition mainly affecting the broadband in the radiation element of the present invention is the distance between the branch member of one dipole element and the branch member of the other dipole element.
  • FIG. 14 is a view showing an antenna having a radiation element according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna 1400 of the present embodiment includes a reflecting plate 1402, at least one radiation element 1404 formed on the reflecting plate 1402, and at least one choke member 1406 formed on the reflecting plate 1402. It includes.
  • various types of radiation elements 1404 in the antenna 1400 in which the choke member 1406 is present for example, two types of radiation elements as shown in FIGS. 14 (B) and 14 (C). 1404 may be installed.
  • the radiation element 1404 shown in FIG. 14C is implemented in a wider bandwidth than the radiation element 1404 shown in FIG. 14B.
  • the isolation of the radiation element 1404 of FIG. 14C may be superior to that of the radiation element 1404 of FIG. 14B in a particular frequency band.
  • the radiation element 1404 of FIG. 14B and the radiation element 1404 of FIG. 14C have the same beam width.
  • cross polarization characteristics may be superior to that of the radiation element 1404 of FIG. 14 (B) than that of FIG. 14 (C).

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Abstract

본 발명의 목적은 브랜치 부재들을 이용하여 광대역 및/또는 다중 대역을 구현하는 안테나를 제공하는 것이다. 상기 안테나는 반사판 및 상기 반사판의 일면 위에 배열된 복사 소자를 포함한다. 여기서, 상기 복사 소자는 제 1 급전점 및 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재를 가지되, 상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 1 다이폴 부재의 타측면에는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성된다.

Description

광대역 안테나 및 이에 포함된 복사 소자
본 발명은 다중 전류 경로를 이용하여 광대역 및/또는 다중 대역을 구현한 안테나 및 이에 포함된 복사 소자에 관한 것이다.
안테나는 하나 이상의 복사 소자를 이용하여 전자기파를 송수신한다. 여기서, 상기 복사 소자는 방사체로서 일반적으로 이하의 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 가진다.
도 1은 일반적인 안테나에서의 복사 소자의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 복사 소자(100)는 복수의 다이폴 소자들(110, 112, 114 및 116) 및 급전부(118)를 포함한다.
급전부(118)는 복수의 급전점들(120A, 120B, 120C 및 120D) 및 연결 선로(122)를 포함한다.
제 1 급전점(120A)은 제 4 다이폴 소자(116)와 연결되며, 제 2 급전점(120B)은 제 3 다이폴 소자(114)와 연결된다.
제 3 급전점(120C)은 제 2 다이폴 소자(112)와 연결되며, 제 4 급전점(120D)은 제 1 다이폴 소자(110)와 연결된다.
이러한 구조의 복사 소자(100)에서, 제 4 급전점(120D)으로 전류가 입력되는 경우, 일부는 제 1 다이폴 소자(110)로 제공되고, 나머지 전류는 급전부(118)의 전면에 형성된 연결 선로(122) 및 제 2 급전점(120B)을 통하여 제 3 다이폴 소자(114)로 인가된다. 따라서, 제 1 다이폴 소자(110)와 제 3 다이폴 소자(114)에서 각기 전기장이 발생하며, 그 결과 상기 발생된 전기장들에 의해 +45도 편파가 발생된다. 다만, +45도 편파 발생시 제 2 다이폴 소자(112) 및 제 4 다이폴 소자(116)는 어떠한 작용도 하지 않는다.
또한, 제 1 급전점(120A)으로 전류가 입력되는 경우, 일부는 제 4 다이폴 소자(116)로 제공되고, 나머지 전류는 급전부(118)의 후면에 형성된 연결 선로(미도시) 및 제 3 급전점(120C)을 통하여 제 2 다이폴 소자(112)로 인가된다. 따라서, 제 2 다이폴 소자(112)와 제 4 다이폴 소자(116)에서 각기 전기장이 발생하며, 그 결과 상기 발생된 전기장들에 의해 -45도 편파가 발생된다. 다만, -45도 편파 발생시 제 1 다이폴 소자(110) 및 제 3 다이폴 소자(114)는 어떠한 작용도 하지 않는다.
즉, 복사 소자(100)는 단일 주파수 대역에서 ±45도 편파를 발생시킨다.
최근, 하나의 기기, 예를 들어 휴대폰에서 2개 이상의 주파수 대역을 서비스의 제공이 계속적으로 요구되고 있다. 따라서, 안테나도 이러한 서비스를 제공할 수 있도록 구현되어야 하나, 위에서 언급한 바와 같이 복사 소자(100)를 포함하는 안테나는 단일 주파수 대역만을 서비스하였다.
즉, 종래의 안테나는 다중 대역 및 광대역을 구현하지 못하였으며, 따라서 최근에 요구되는 사양을 충족시킬 수 없는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 브랜치 부재들을 이용하여 광대역 및/또는 다중 대역을 구현하는 안테나 및 이에 포함된 복사 소자를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 광대역 안테나에 있어서 복사 소자는 제 1 급전점; 및 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 1 다이폴 부재의 타측면에는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성된다.
상기 제 1 브랜치 부재들과 상기 제 2 브랜치 부재들은 상호 대칭적으로 배열될 수 있다.
상기 제 1 브랜치 부재들은 상기 제 1 급전점으로부터 멀어질수록 그의 길이가 짧아질 수 있다.
상기 제 1 브랜치 부재들 중 적어도 하나는 나머지 부재들과 비평행하게 배열될 수 있다.
상기 브랜치 부재들 중 적어도 하나는 다른 부재들과 다른 폭을 가질 수 있다.
상기 복사 소자는 제 2 급전점; 및 상기 제 2 급전점에 연결된 제 2 다이폴 부재를 더 포함한다. 여기서, 상기 제 2 다이폴 부재의 일측면에는 상기 제 1 브랜치 부재와 마주보는 적어도 하나의 제 3 브랜치 부재가 형성되며, 상기 제 3 브랜치 부재와 상기 제 1 브랜치 부재 사이에 전자기적 커플링이 발생된다.
상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 3 브랜치 부재는 평행하게 배열될 수 있다.
상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 3 브랜치 부재 사이의 간격은 상기 급전점들로 멀어질수록 좁아질 수 있다.
상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 3 브랜치 부재 사이의 간격은 상기 급전점들로부터 멀어질수록 증가할 수 있다.
상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 2 브랜치 부재 중 적어도 하나는 상기 제 1 다이폴 부재로부터 분리 가능하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 광대역 안테나에 있어서 복사 소자는 제 1 급전점 및 제 2 급전점; 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재; 및 상기 제 2 급전점에 연결된 제 2 다이폴 부재를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 2 다이폴 부재의 일측면에는 상기 제 1 브랜치 부재와 마주보는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성되며, 상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 2 브랜치 부재 사이에 전자기적 커플링이 발생된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 광대역 안테나는 반사판; 및 상기 반사판의 일면 위에 배열된 복사 소자를 포함한다. 상기 복사 소자는 제 1 급전점; 및 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재를 가지되, 상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 1 다이폴 부재의 타측면에는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성된다.
상기 제 1 브랜치 부재들과 상기 제 2 브랜치 부재들은 대칭적으로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 브랜치 부재들은 상기 제 1 급전점으로부터 멀어질수록 그의 길이가 작아질 수 있다.
상기 복사 소자는 제 2 급전점; 및 상기 제 2 급전점에 연결된 제 2 다이폴 부재를 더 포함한다. 여기서, 상기 제 2 다이폴 부재의 일측면에는 상기 제 1 브랜치 부재와 마주보는 적어도 하나의 제 3 브랜치 부재가 형성되며, 상기 제 3 브랜치 부재와 상기 제 1 브랜치 부재 사이에 전자기적 커플링이 발생된다.
본 발명에 따른 안테나의 복사 소자에는 다양한 전류 경로를 제공하는 브랜치 부재들이 형성되어 있으며, 결과적으로 다중 대역 및 광대역이 구현될 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 안테나는 K-PCS 대역(1.7㎓ 내지 1.8㎓), WCDMA 대역(1.9㎓ 내지 2.2㎓), WiBro 대역(2.3㎓ 내지 2.327㎓, 2.331㎓ 내지 2.358㎓, 2.363㎓ 내지 2.390㎓) 및 와이맥스 대역(WiMAX, 2.5㎓ 내지 3.5㎓) 중 적어도 2개의 대역을 서비스할 수 있다.
또한, 상기 복사 소자에 형성된 브랜치 부재들의 수, 각도 및 간격 등을 조정함에 의해 주파수 대역의 변화가 가능하므로, 하나의 복사 소자를 이용하여 다양한 주파수 대역을 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다. 특히, 상기 브랜치 부재들이 다이폴 부재로부터 분리 가능한 경우 원하는 주파수 대역이 더 용이하게 구현될 수 있다.
도 1은 일반적인 복사 소자의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복사 소자를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 복사 소자의 전류 분포를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 복사 소자에서의 반사 손실, 격리도 및 방사 패턴을 도시한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브랜치 부재들의 배열에 따른 복사 소자들을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 복사 소자들에 대한 반사 손실 특성을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8의 복사 소자들에 대한 격리도 특성을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 브랜치 부재들의 수에 따른 복사 소자들을 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 복사 소자들에 대한 반사 손실 특성을 도시한 도면이다.
도 13은 도 11의 복사 소자들에 대한 격리도 특성을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자를 가지는 안테나를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 복사 소자를 도시한 사시도이다.
도 2(A)를 참조하면, 본 실시예의 복사 소자(200)는 안테나에서 특정 방사 패턴을 출력하기 위한 소자로서, 복수의 다이폴 소자들, 예를 들어 4개의 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216) 및 급전부(218)를 포함한다.
일반적으로, 안테나는 복수의 복사 소자들을 이용하여 방사 패턴을 출력시킨다. 여기서, 본 실시예의 복사 소자(200)는 상기 복사 소자들 중 하나로서, 바람직하게는 상기 복사 소자들 모두가 도 2에 도시된 구조로 구현될 수 있다.
제 1 다이폴 소자(210)는 다이폴 부재(210A), 다이폴 부재(210A)의 일 측면에 형성된 적어도 하나의 브랜치 부재들(Branch members, 210B) 및 다이폴 부재(210A)의 타측면에 형성된 하나 이상의 브랜치 부재들(210C)로 이루어진다.
다이폴 부재(210A)는 제 1 다이폴 소자(210)의 몸체 부재로서, 제 1 급전점(220A)과 연결된다. 결과적으로, 제 1 급전점(220A)을 통하여 다이폴 부재(210A)로 전류가 급전된다.
브랜치 부재들(210B 및 210C)은 광대역을 구현하기 위해서 다이폴 부재(210A)의 측면에 형성되는 부재로서, 다이폴 부재(210A)와 일체형으로 형성될 수 있다. 다만, 브랜치 부재들(210B 및 210C)의 수는 제한이 없으며, 사용자의 목적에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
다이폴 부재(210A)가 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 구현되면, 다이폴 부재(210A)로 급전된 전류가 브랜치 부재들(210B 및 210C)로도 흐르게 되며, 즉 다중 전류 경로가 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 브랜치 부재들(210B)과 브랜치 부재들(210C)은 도 2에 도시된 바와 같이 상호 대칭적으로 형성되고, 각 브랜치 부재들(210B 및 210C)의 길이는 급전부(218)로부터 멀어질수록 작아지도록 구현될 수 있다. 여기서, 작은 길이를 가지는 브랜치 부재들은 고주파 대역의 구현에 주로 기여하고 긴 길이를 가지는 브랜치 부재들은 저주파 대역의 구현에 주로 기여한다.
위 도 2에서는 브랜치 부재들(210B 및 210C)이 모두 동일한 폭을 가지는 것으로 도시하였으나, 브랜치 부재들(210B 및 210C) 중 적어도 하나는 다른 부재들과 다른 폭을 가질 수 있다. 또한, 브랜치 부재들(210B 및 210C)이 급전부(218)로부터 멀어질수록 작아지지 않고, 불규칙적으로 배열될 수도 있다. 즉, 브랜치 부재들(210B 및 210C)은 다중 전류 경로를 형성할 수 있는 한 다양하게 변형될 수 있다.
제 2 다이폴 소자(212)는 다이폴 부재(212A), 다이폴 부재(212A)의 일 측면에 형성된 적어도 하나의 브랜치 부재들(212B) 및 다이폴 부재(212A)의 타측면에 형성된 하나 이상의 브랜치 부재들(212C)로 이루어진다. 이러한 제 2 다이폴 소자(212)는 제 2 급전점(220B)으로 연결된다.
제 3 다이폴 소자(214)는 다이폴 부재(214A), 다이폴 부재(214A)의 일 측면에 형성된 적어도 하나의 브랜치 부재들(214B) 및 다이폴 부재(214A)의 타측면에 형성된 하나 이상의 브랜치 부재들(214C)로 이루어진다. 이러한 제 3 다이폴 소자(214)는 제 3 급전점(220C)으로 연결된다.
제 4 다이폴 소자(216)는 다이폴 부재(216A), 다이폴 부재(216A)의 일 측면에 형성된 적어도 하나의 브랜치 부재들(216B) 및 다이폴 부재(216A)의 타측면에 형성된 하나 이상의 브랜치 부재들(216C)로 이루어진다. 이러한 제 4 다이폴 소자(216)는 제 4 급전점(220D)으로 연결된다.
이하, 이러한 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216)의 배열 관계를 살펴보자.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216)의 다이폴 부재들(210A, 212A, 214A 및 216A)은 순차적으로 90도 각도를 이루면서 배열될 수 있다. 또한, 예를 들어 제 1 다이폴 소자(210)의 브랜치 부재들(210B) 중 최외곽 부재는 제 4 다이폴 소자(216)의 브랜치 부재들(216C) 중 최외곽 부재와 평행하게 배열될 수 있다. 물론, 브랜치 부재들(210B) 중 최외곽 부재와 브랜치 부재들(216C) 중 최외곽 부재는 후술하는 바와 같이 비평행하게 배열될 수도 있으며, 즉 급전부(218)로부터 멀어질수록 브랜치 부재들(210B 및 216C) 사이의 간격이 좁아질 수도 있고, 급전부(218)로부터 멀어질수록 브랜치 부재들(210B 및 216C) 사이의 간격이 넓어질 수도 있다. 이러한 브랜치 부재들(210B 및 216C)의 간격은 브랜치 부재들(210B 및 216C) 사이의 캐패시턴스(Capacitance) 성분을 가변시켜서 주파수 대역을 가변시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 원하는 주파수 대역에 맞춰서 브랜치 부재들(210B 및 216C)의 간격 및 배열을 구현할 수 있다.
도 2(A)를 다시 참조하면, 급전부(218)는 급전점들(220A, 220B, 220C 및 220D) 및 연결 라인들(222A 및 222B)을 포함한다.
제 1 급전점(220A)은 제 1 다이폴 소자(210)와 연결되어 외부로부터 급전된 제 1 전류를 제 1 다이폴 소자(210)로 제공한다.
또한, 제 1 급전점(220A)은 제 1 연결 라인(222A)을 통하여 제 3 급전점(220C)으로 연결되며, 따라서 제 1 급전점(220A)으로 급전된 제 1 전류는 제 1 연결 라인(222A)을 통하여 제 3 급전점(220C)으로도 인가된다.
이렇게 제 1 전류가 제 1 다이폴 소자(210) 및 제 3 다이폴 소자(214)로 공급되면, 제 1 다이폴 소자(210) 및 제 3 다이폴 소자(214)로부터 각기 전기장이 발생한다. 결과적으로, 상기 전기장들에 의해 -45도 편파가 발생된다.
제 2 급전점(220B)은 제 2 다이폴 소자(212)와 연결되어 외부로부터 급전된 제 2 전류를 제 2 다이폴 소자(212)로 제공한다.
또한, 제 2 급전점(220B)은 제 2 연결 라인(222B)을 통하여 제 4 급전점(220D)으로 연결되며, 따라서 제 2 급전점(220B)으로 급전된 제 2 전류는 제 2 연결 라인(222B)을 통하여 제 4 급전점(220D)으로도 인가된다.
이렇게 제 2 전류가 제 2 다이폴 소자(212) 및 제 4 다이폴 소자(216)로 공급되면, 제 2 다이폴 소자(212) 및 제 4 다이폴 소자(216)로부터 각기 전기장이 발생한다. 결과적으로, 상기 전기장들에 의해 +45도 편파가 발생된다.
요컨대, 본 실시예의 복사 소자(200)에서, 각 다이폴 부재들(210A, 212A, 214A 및 216A)에는 브랜치 부재들(210B, 210C, 212B, 212C, 214B, 214C, 216B 및 216C)이 광대역 및/또는 다중 대역을 구현하기 위하여 형성된다. 예를 들어, 복사 소자(200)는 K-PCS 대역(1.7㎓ 내지 1.8㎓), WCDMA 대역(1.9㎓ 내지 2.2㎓), WiBro 대역(2.3㎓ 내지 2.327㎓, 2.331㎓ 내지 2.358㎓, 2.363㎓ 내지 2.390㎓) 및 와이맥스 대역(WiMAX, 2.5㎓ 내지 3.5㎓) 중 적어도 2개의 주파수 대역을 구현할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 후술하겠다.
위에서는, 특정 다이폴 부재와 해당 브랜치 부재들이 일체형으로 형성되었으나, 도 2(B)에 도시된 바와 같이 예를 들어 브랜치 부재(210C)가 다이폴 부재(210A)로부터 분리 가능하고, 필요시 다이폴 부재(210A)에 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 복사 소자의 전류 분포를 도시한 도면이다. 다만, 도 3에서는 도 2에서보다 복사 소자(200)에서 브랜치 부재의 수를 줄인 상태로 실험을 하였다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 복사 소자(200)는 4개의 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216)을 포함한다. 여기서, +45도 편파를 발생시키기 위하여 제 2 다이폴 소자(212) 및 제 4 다이폴 소자(216)로 전류를 제공하는 경우, 제 1 다이폴 소자(210) 및 제 3 다이폴 소자(214)는 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 바와 같이 제 2 다이폴 소자(212) 및 제 4 다이폴 소자(216)로 흐르는 전류에 의해 전자기적 커플링(electromagnetic coupling)된다. 결과적으로, 제 1 다이폴 소자(210) 및 제 3 다이폴 소자(214)가 +45도 편파 발생에 영향을 미친다.
다만, 이러한 복사 소자(200)에서 브랜치 부재들은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 바와 같은 구조들을 가질 수 있다. 따라서, 해당 다이폴 소자들 사이의 전자기적 커플링 양도 달라지게 된다.
도 3(A)에 도시된 바와 같이, 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216)의 브랜치 부재들이 평행하게 인접하여 배열되는 경우 아래의 수학식 1의 공진 주파수를 위한 캐패시턴스 성분이 증가된다.
Figure PCTKR2010001041-appb-M000001
반면에, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216)의 브랜치 부재들의 간격이 급전부(218)로부터 멀어질수록 증가하는 경우, 캐패시턴스 성분은 감소한다. 결과적으로, 도 3(A)의 복사 소자(200)에 비하여 도 3(B)의 복사 소자(200)의 공진 주파수가 상대적으로 고주파 대역에 형성된다.
요컨대, 본 실시예의 복사 소자(200)는 종래의 복사 소자에서와 달리 브랜치 부재들을 포함한다. 따라서, 4개의 다이폴 소자들 중 2개의 다이폴 소자들로 전류가 제공될 때 나머지 다이폴 소자들은 어떠한 영향도 미치지 못하였던 종래의 복사 소자와 달리, 본 실시예의 복사 소자(200)에서는 전류가 제공되지 않은 다이폴 소자들이 전류가 제공된 다이폴 소자들에 방사 유도 결합 소자로서 동작한다. 결과적으로, 복사 소자(200)는 광대역 및/또는 다중 대역을 구현할 수 있다.
다만, 본 실시예의 복사 소자(200)의 구조는 위에서 언급한 바와 같이 다양하게 변형될 수 있다. 여기서, 상기 브랜치 부재들 자체는 유도성 특성, 즉 인덕턴스 성분에 영향을 주며, 서로 다른 다이폴 소자들의 브랜치 부재들 사이의 간격은 용량성 특성, 즉 캐패시턴스 성분에 영향을 준다. 따라서, 사용자는 원하는 주파수 대역에 맞도록 상기 브랜치 부재들의 길이, 폭 및 간격 등을 조정할 수 있다.
특히, 상기 브랜치 부재가 해당 다이폴 부재에 분리 가능하도록 구현되면, 사용자는 구현하고자 하는 주파수 대역에 맞춰서 특정 브랜치 부재들만 상기 다이폴 부재에 결합시키거나 다른 길이 및 폭을 가지는 브랜치 부재를 상기 다이폴 부재에 결합시킬 수 있다. 따라서, 상기 복사 소자의 구현하는 데 편리성이 향상될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 복사 소자에서의 반사 손실, 격리도 및 방사 패턴을 도시한 도면들이다. 여기서, 다이폴 부재들(210A, 212A, 214A 및 216A)의 폭은 3.6㎜로 설정하고, 제일 긴 브랜치 부재들의 길이는 각기 18.954㎜로 설정하였으며, 각 브랜치 부재들의 폭은 2㎜로 설정하였다. 또한, 두번째로 긴 브랜치 부재들의 길이는 9.954㎜로 설정하고, 세번째로 긴 브랜치 부재들의 길이는 3.954㎜로 설정하였으며, 가장 짧은 브랜치 부재들의 길이는 0.954㎜로 설정하였다.
도 4는 복사 소자(200)에서 측정된 반사 손실(return loss) 특성을 도시하였다.
+45도 편파를 위한 복사 소자(200)의 반사 손실 특성 곡선(400)을 도 4를 참조하여 살펴보면, 2개의 공진 주파수들, 즉 약 1.87㎓ 및 약 2.85㎓ 공진 주파수들을 구현됨이 확인된다.
또한, -45도 편파를 위한 복사 소자(200)의 반사 손실 특성 곡선(402)을 도 4를 참조하여 살펴보면, 2개의 공진 주파수들, 즉 약 1.8㎓ 및 약 2.7㎓ 공진 주파수들을 구현됨이 확인된다.
특히, -10㏈ 이하를 만족하는 주파수 대역이 각각 1.46㎓(1.73㎓ 내지 2.19㎓) 및 1.26㎓(1.69㎓ 내지 2.95㎓)로 측정되었으며, 이 측정 결과를 통하여 본 발명의 복사 소자(200)가 우수한 광대역 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
격리도(isolation) 특성 곡선(404)을 살펴보면, 복사 소자(200)의 격리도는 도 4에 도시된 바와 같이 구현하고자 하는 주파수 대역에서 -30㏈이하의 값을 가진다. 즉, 즉 다이폴 소자들(210, 212, 214 및 216) 사이의 격리도 특성이 상당히 우수함을 확인할 수 있다.
도 5(A)는 1.88㎓에서 +45도 수직편파를 도시하였으며, 도 5(B)는 1.88㎓에서 +45도 수평편파를 도시하였다. 도 6(A)는 2.17㎓에서 +45도 수직편파를 도시하였으며, 도 6(B)는 2.17㎓에서 +45도 수평편파를 도시하였다. 도 7(A)는 2.5㎓에서 +45도 수직편파를 도시하였으며, 도 7(B)는 2.5㎓에서 +45도 수평편파를 도시하였다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 1.88㎓, 2.17㎓ 및 2.5㎓ 대역에서 +45도 편파가 유사한 모양을 가지며, 사용자가 원하는 방사 패턴이 출력되었음이 확인된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브랜치 부재들의 배열에 따른 복사 소자들을 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 복사 소자들에 대한 반사 손실 특성을 도시한 도면이다. 도 10은 도 8의 복사 소자들에 대한 격리도 특성을 도시한 도면이다.
도 8(A)를 참조하면, 복사 소자(800)는 제 1 다이폴 소자(802), 제 2 다이폴 소자(804), 제 3 다이폴 소자(806) 및 제 4 다이폴 소자(808)를 포함한다.
이러한 복사 소자(800)에서, 예를 들어 제 1 다이폴 부재(802A)에 형성된 브랜치 부재(802B)와 제 4 다이폴 부재(808A)에 형성된 브랜치 부재(808B) 사이의 간격은 급전부로부터 멀어질수록 가까워진다. 결과적으로, 공진 주파수 및 임피던스의 캐패시턴스 성분은 상기 급전부로부터 멀어질 수록 증가된다.
도 8(B)를 참조하면, 복사 소자(810)는 제 1 다이폴 소자(812), 제 2 다이폴 소자(814), 제 3 다이폴 소자(816) 및 제 4 다이폴 소자(818)를 포함한다.
이러한 복사 소자(810)에서, 예를 들어 제 1 다이폴 부재(812A)에 형성된 브랜치 부재(812B)와 제 4 다이폴 부재(818A)에 형성된 브랜치 부재(818B) 사이의 간격은 일정하다. 즉, 브랜치 부재(812B)와 브랜치 부재(818B)는 평행하게 배열된다. 결과적으로, 공진 주파수 및 임피던스의 캐패시턴스 성분은 복사 소자(800)보다 작아진다.
도 8(C)를 참조하면, 복사 소자(820)는 제 1 다이폴 소자(822), 제 2 다이폴 소자(824), 제 3 다이폴 소자(826) 및 제 4 다이폴 소자(828)를 포함한다.
이러한 복사 소자(820)에서, 예를 들어 제 1 다이폴 부재(822A)에 형성된 브랜치 부재(822B)와 제 4 다이폴 부재(828A)에 형성된 브랜치 부재(828B) 사이의 간격은 급전부로부터 멀어질수록 증가한다. 결과적으로, 공진 주파수 및 임피던스의 캐패시턴스 성분은 다른 복사 소자들(800 및 810)보다 작아진다.
이하, 이러한 구조의 복사 소자들(800, 810 및 820)의 반사 손실 특성을 살펴보겠다.
도 9를 참조하면, -10㏈를 기준으로 할 때 복사 소자(800)의 반사 손실 특성 곡선(900)보다 복사 소자(810)의 반사 손실 특성 곡선(902)이 더 광대역으로 구현되었음이 확인된다.
또한, -10㏈를 기준으로 할 때 복사 소자(810)의 반사 손실 특성 곡선(902)보다 복사 소자(820)의 반사 손실 특성 곡선(904)이 더 광대역으로 구현되었음이 확인된다. 즉, 브랜치 부재들 사이의 간격이 급전부로부터 멀어짐에 따라 증가되는 복사 소자(820)가 제일 넓은 광대역을 구현한다. 이는 상기 브랜치 부재들 사이의 간격이 넓음에 따라 해당 캐패시턴스 성분이 작아졌기 때문이며, 이러한 광대역 특성 결과는 브랜치 부재들의 길이인 인덕턴스 성분과 브랜치 부재들의 간격인 캐패시턴스 성분의 최적 조합으로 인해 임피던스 정합이 이루어졌기 때문이다.
또한, 복사 소자(820)의 캐패시턴스 성분이 가장 작으므로, 다른 복사 소자들(800 및 810)보다 고주파 영역에서 공진 주파수가 발생함이 확인된다.
도 10을 참조하면, 복사 소자들(800, 810 및 820)의 격리도가 광대역에서 -30㏈ 이하의 값을 가지며, 그 결과 복사 소자들(800, 810 및 820)의 격리도 특징이 우수함이 확인된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 브랜치 부재들의 수에 따른 복사 소자들을 도시한 도면이고, 도 12는 도 11의 복사 소자들에 대한 반사 손실 특성을 도시한 도면이다. 도 13은 도 11의 복사 소자들에 대한 격리도 특성을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)에서 일 다이폴 소자의 브랜치 부재와 다른 다이폴 소자의 브랜치 부재가 평행하다. 다만, 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)의 브랜치 부재들의 수가 다르다. 즉, 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)은 동일한 구조를 가지나 해당 브랜치 부재들의 수는 다르다.
이러한 구조를 가지는 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)의 반사 손실 특성 및 격리도 특성을 살펴보겠다.
도 12에 도시된 바와 같이, 브랜치 부재들의 수가 다를 지라도 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)의 공진 주파수 대역은 거의 유사하게 나타났다. 이 것은 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)이 동일한 구조를 가지기 때문이다. 여기서, 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)은 2개의 공진 주파수를 구현한다.
도 13을 참조하면, 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)의 격리도가 광대역에서 -30㏈ 이하의 값을 가지며, 그 결과 복사 소자들(1100, 1110, 1120 및 1130)의 격리도 특성이 우수함이 확인된다.
요컨대, 본 발명의 복사 소자에서 광대역에 주로 영향을 미치는 조건은 일 다이폴 소자의 브랜치 부재와 다른 다이폴 부재의 브랜치 부재 사이의 간격임을 확인할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자를 가지는 안테나를 도시한 도면이다.
도 14(A)를 참조하면, 본 실시예의 안테나(1400)는 반사판(1402), 반사판(1402) 위에 형성된 적어도 하나의 복사 소자(1404) 및 반사판(1402) 위에 형성된 하나 이상의 초크 부재(1406)를 포함한다.
즉, 초크 부재(1406)가 존재하는 안테나(1400)에서 다양한 형태의 복사 소자들(1404), 예를 들어 도 14(B) 및 도 14(C)에 도시된 바와 같은 2가지 형태의 복사 소자(1404)가 설치될 수 있다. 이 경우, 도시하지는 않았지만 도 14(C)에 도시된 복사 소자(1404)가 도 14(B)에 도시된 복사 소자(1404)보다 더 광대역으로 구현된다. 또한, 도 14(C)의 복사 소자(1404)의 격리도이 특정 주파수 대역에서 도 14(B)의 복사 소자(1404)의 격리도보다 우수할 수 있다.
다음으로, 빔 폭 특성 및 교차 편파 특성을 살펴보겠다.
도시하지는 않았지만, 도 14(B)의 복사 소자(1404)와 도 14(C)의 복사 소자(1404)는 동일한 빔폭을 가진다.
그러나, 교차 편파 특성은 도 14(B)의 복사 소자(1404)가 도 14(C)의 복사 소자(1404)보다 우수할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 제 1 급전점; 및 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재를 포함하되,상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 1 다이폴 부재의 타측면에는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재들과 상기 제 2 브랜치 부재들은 상호 대칭적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재들은 상기 제 1 급전점으로부터 멀어질수록 그의 길이가 짧아지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재들 중 적어도 하나는 나머지 부재들과 비평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 브랜치 부재들 중 적어도 하나는 다른 부재들과 다른 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복사 소자는,제 2 급전점; 및상기 제 2 급전점에 연결된 제 2 다이폴 부재를 더 포함하되,상기 제 2 다이폴 부재의 일측면에는 상기 제 1 브랜치 부재와 마주보는 적어도 하나의 제 3 브랜치 부재가 형성되며, 상기 제 3 브랜치 부재와 상기 제 1 브랜치 부재 사이에 전자기적 커플링이 발생되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 3 브랜치 부재는 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 3 브랜치 부재 사이의 간격은 상기 급전점들로 멀어질수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 3 브랜치 부재 사이의 간격은 상기 급전점들로부터 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 2 브랜치 부재 중 적어도 하나는 상기 제 1 다이폴 부재로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  11. 제 1 급전점 및 제 2 급전점; 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재; 및상기 제 2 급전점에 연결된 제 2 다이폴 부재를 포함하되,상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 2 다이폴 부재의 일측면에는 상기 제 1 브랜치 부재와 마주보는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성되며, 상기 제 1 브랜치 부재와 상기 제 2 브랜치 부재 사이에 전자기적 커플링이 발생되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나에 있어서 복사 소자.
  12. 반사판; 및상기 반사판의 일면 위에 배열된 복사 소자를 포함하며,상기 복사 소자는,제 1 급전점; 및 상기 제 1 급전점에 연결된 제 1 다이폴 부재를 가지되, 상기 제 1 다이폴 부재의 일측면에는 적어도 하나의 제 1 브랜치 부재가 형성되고, 상기 제 1 다이폴 부재의 타측면에는 적어도 하나의 제 2 브랜치 부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 브랜치 부재들과 상기 제 2 브랜치 부재들은 대칭적으로 배열되되,상기 제 1 브랜치 부재들은 상기 제 1 급전점으로부터 멀어질수록 그의 길이가 작아지는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 복사 소자는, 제 2 급전점; 및상기 제 2 급전점에 연결된 제 2 다이폴 부재를 더 포함하되,상기 제 2 다이폴 부재의 일측면에는 상기 제 1 브랜치 부재와 마주보는 적어도 하나의 제 3 브랜치 부재가 형성되며, 상기 제 3 브랜치 부재와 상기 제 1 브랜치 부재 사이에 전자기적 커플링이 발생되는 것을 특징으로 하는 광대역 안테나.
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