WO2012128433A1

WO2012128433A1 - 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나

Info

Publication number: WO2012128433A1
Application number: PCT/KR2011/006551
Authority: WO
Inventors: 김경훈; 박승교; 김찬국; 배진섭
Original assignee: 주식회사메닉스
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2012-09-27

Abstract

본 발명은 지상파를 수신하는 야기안테나에 관한 것으로, 야기(yagi)안테나의 도파기에 대수주기 다이폴안테나(LPDA)를 연결 구비하여 이득을 높혀 넓은 주파수대역으로 공진을 시킨 후 반사기를 이용해 안테나에 전달하지 못하고 지나쳐 버린 전파를 모아 다시 안테나로 전달하여 고이득 광대역 수신이 가능하도록 함으로써 수신기능이 획기적으로 향상될 수 있도록 하여 디지털 티브 안테나로 사용할 수 있도록 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나에 관한 것이다.

Description

대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나

본 발명은 지상파를 수신하는 야기안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 야기(yagi)안테나의 중간에 대수주기 다이폴안테나(LPDA)를 구비하여 이득을 높혀 넓은 주파수대역으로 공진을 시킨 후 반사기를 이용해 안테나에 전달하지 못하고 지나쳐 버린 전파를 모아 다시 안테나로 전달하여 고이득 광대역 수신이 가능하도록 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나에 관한 것이다.

최근의 무선통신은 시스템의 고속화, 전송 데이터의 고용량화를 만족시키며, 저주파수 대역의 주파수 포화상태 문제를 해결하기 위하여 조금 더 높은 주파수 대역으로의 주파수 분배가 시행되고 있다. 특히 1.8GHz에서 6GHz 까지의 주파수 대역은 최근에 이슈가 되고 있는 IMT-2000, 무선 랜, ISM 대역, 휴대 무선 인터넷 대역 등과 같은 무선 통신 시스템의 핵심이 되는 대역으로, 이 주파수 대역을 만족시키는 안테나의 구현 또한 연구의 핵심분야로 주목을 받고 있다.

이러한 광대역을 만족시키는 안테나로는 이미 그 성능이 검증된 다양한 종류의 안테나들, 예를 들어 도선 안테나, 헬리컬 안테나, 나선형 안테나, 대수주기안테나, 야기안테나 등이 있다.

이러한 다양한 안테나 중에 대수주기 안테나는 임피던스와 방사특성이 주파수의 대하여 대수 주기적으로 반복되는 형태를 가지는 안테나로서, 주파수 대역에 걸친 특성 변화가 크지 않기 때문에 주파수 독립 안테나로 간주되며, 톱니형 쐐기, 톱니형 사다리꼴, 사다리꼴 도선, 사다리꼴 쐐기 도선으로 그 형태가 다양하게 개발되어 왔다.

또한 야기안테나는 지상파를 수신하여 아나로그 TV수신기로 많이 이용되며 도파기나 반사체 등의 엘리멘트(Element)를 다양하게 변형하여 개발 사용되어 왔다.

상기와 같은 종래의 대수주기 안테나 또는 야기안테나는 공개특허 제10-2004-0090122호의 '벤트다이폴을 갖는 대수주기 안테나'와 등록특허 제10-0876332호의 '수신안테나' 등과 같이 매우 다양한 형태로 공지되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 지상파 수신 안테나로써, 야기안테나는 반사기(체)에 도파기를 부가한 형태로 구성되어 주로 실외형 수신기로 사용되고 있으나 이는 안테나 특성상 광대역 설계가 불가능하다는 문제가 있고, 또 대수주기안테나는 다이폴안테나를 일정비율로 유사하게 정렬하여 사용되는 안테나로 야기 안테나에 비해 이득이 낮은 단점이 있다.

따라서 종래의 안테나를 이용하여서는 수신율이 떨어져 지상파 디지털TV(DTV)의 안테나로 사용하는데 많은 불편함이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 야기(yagi)안테나의 도파기에 대수주기 다이폴안테나(LPDA)를 연결 구비하여 이득을 높혀 넓은 주파수대역으로 공진을 시킨 후 반사기를 이용해 안테나에 전달하지 못하고 지나쳐 버린 전파를 모아 다시 안테나로 전달하여 고이득 광대역 수신이 가능하도록 함으로써 수신기능이 획기적으로 향상될 수 있도록 하여 디지털 티브 안테나로 사용할 수 있도록 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고이득 광대역 수신이 가능하도록 하는 야기안테나에 있어서,

상기 야기안테나는, 전방에 구비되어 야기안테나의 이득을 최대로 높일 수 있도록 된 야기타입도파기와, 상기 야기타입도파기(110)의 후방에 연이어 설치되되 상기 야기타입도파기에서 올린 이득에 넓은 주파수 대역을 커버하여 광대역으로 메칭(matching)할 수 있도록 된 LPDA타입도파기, 및 상기 야기타입도파기와 상기 LPDA타입도파기를 설치 고정하는 장착프레임으로 구성되되,

상기 장착프레임은 하부장착프레임과 상부장착프레임으로 이루어지고 이들 사이에 상기 야기타입도파기와 상기 LPDA타입도파기가 설치 구비되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나는 야기(yagi)안테나의 도파기와 반사체 사이에 대수주기 다이폴안테나(LPDA)를 연결 설치하여 이득을 높혀 넓은 주파수대역으로 공진을 시킨 후 반사기를 이용해 안테나에 전달하지 못하고 지나쳐 버린 전파를 모아 다시 안테나로 전달하여 고이득 광대역 수신이 가능하도록 함으로써 수신기능이 획기적으로 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나는 야기안테나 에 대수주기 다이폴안테나(LPDA)를 접목시켜 디지털 티브 안테나로 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나의 사용상태를 나타낸 사시상태도이고,

도 2는 본 발명에 따른 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나의 분리 사시상태도이고,

도 3은 본 발명에 따른 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나의 요부에 대한 분리 사시상태도이고,

도 4는 본 발명에 따른 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나의 개략적인 상태단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나의 제2실시예의 요부 분리 사시상태도이고,

도 6은 본 발명에 따른 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나의 제2실시예에 구비된 LPDA타입도파기가 연결 설치되는 상부면(A)과 하부면(B)의 상태도이다.

<부호의 설명>

100:대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나

110:야기타입도파기 120:대수주기 다이폴안테나타입도파기

130:반사기 140:장착프레임 150:절연고정프레임 160:수신케이블

170:PCB기판

111~117:야기타입도파기소자

121~125:대수주기 다이폴안테나타입도파기 소자(LPDA타입도파기소자)

141:하부장착프레임 142:상부장착프레임 143:경사장착프레임

151,152:제1,2통전플레이트 153:하부절연고정프레임

154:상부절연고정프레임 155:하부슬롯 156:절연부재

157:끼움홈 158:상부슬롯 159:안착지지홈

161:제1라인 162:제2라인 171:제1통전패턴선 172:제2통전패턴선

T:나사형부 T1:가로홈 T2:세로홈

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명의 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나(100)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이,

전방에 구비되어 야기안테나의 이득을 최대로 높일 수 있도록 7개의 소자로 구성된 야기타입도파기(110, Element)와,

상기 야기타입도파기(110)의 후방에 연이어 설치되되 상기 야기타입도파기(110)에서 올린 이득에 넓은 주파수 대역을 커버하여 광대역 메칭(matching)이 이루어질 수 있도록 5개의 소자로 구성된 대수주기다이폴 안테나타입 도파기(LPDA타입도파기,120)

상기 LPDA타입도파기(120)의 후방에 상하 일정 각도로 설치되어 상기 야기타입도파기(110)와 상기 LPDA타입도파기(120)에서 유도된 전파를 고이득으로 수신기에 전달해 줄 수 있도록 상하 2개씩 4개의 소자로 구성된 반사기(130), 및

상기 야기타입도파기(110)와 상기 LPDA타입도파기(120) 및 상기 반사기(130)를 설치 고정하는 장착프레임(140)으로 구성되되,

상기 장착프레임(140)은 하부장착프레임(141)과 상부장착프레임(142)으로 이루어지고 이들 사이에 상기 야기타입도파기(110)와 상기 LPDA타입도파기(120)가 설치 고정되고, 그 일단부측에는 상기 반사기(130)를 설치 고정할 수 있도록 경사프레임(143)이 구비되어 있으며,

상기 장착프레임(140)의 내부에는 상기 LPDA타입도파기(120)가 양쪽으로 분할하여 전파를 각각 수신할 수 있도록 지그재그 형상으로 된 제1,2통전플레이트(151,152)가 상호 절연 가능하도록 장착되는 절연고정프레임(150)이 삽설 구비되어 고정되는 구조로 되어 있다.

그리고 상기 절연고정프레임(150)은 하부절연고정프레임(153)과 상부절연고정프레임(154)으로 분리 가능한 구조로 구성되되, 상기 하부절연고정프레임(153)에는 길이방향을 따라 중앙부에 하부슬롯(155)이 형성 구비되어 있고, 또 상기 하부슬롯(155)에는 상기 제1,2통전플레이트(151,152)가 각각 지그재그로 설치되면서 상호 절연이 가능하도록 하는 절연부재(156)가 삽설 구비되어 있다.

또한 상기 절연부재(156)에는 지그재그 형상으로 된 상기 제1,2통전플레이트(151,152)가 상하로 끼워 설치될 수 있도록 하는 끼움홈(157)이 일정간격으로 구비되어 있다.

여기서 상기 제1,2통전플레이트(151,152)는 상기 끼움홈(157)에 고정될 때 서로 일정 간격이 유지되도록 고정되어 상호 통전되지 않도록 되어 있다.

또한 상기 상부절연고정프레임(154)에는 상기 하부절연고정프레임(153)에 구비된 상기 절연부재(156)가 삽설될 수 있도록 그 중앙부에 길이방향을 따라 상부슬롯(158)이 형성 구비되어 있다.

그리고 상기 야기타입도파기(110)는 7개의 소자(111~117)가 각각 단일소재로 이루어져 상기 하부장착프레임(141)에 일정간격으로 설치 고정되고 그 상부에 상기 상부장착프레임(142)이 고정되는 구조로 되어 있다.

그리고 상기 LPDA타입도파기(120)는 5개의 소자(121~125)로 구성되되 이들 5개의 소자(121~125)는 다시 양쪽으로 분할되어 일측으로 5개의 제1분할소자(121a~125a)가 설치되고 또 그와 짝을 이루도록 맞은편측으로 5개의 제2분할소자(121b~125b)가 각각 연결 설치되는 구조로 되어 있다.

여기서 상기 LPDA타입도파기(120)에 구비된 5개의 상기 소자(121~125)는 전방 소자(121)에서 후방 소자(125)측으로 갈수록 그 길이가 점차 길어지도록 구성되어 있다.

그리고 상기 제1,2통전플레이트(151,152)의 일단에는 두가닥인 제1,2라인(161,162)으로 된 전파 수신케이블(160)이 각각 연결되되, 상기 제1라인(161)은 상기 제1통전플레이트(151)에 연결되고 상기 제2라인(162)은 상기 제2통전플레이트(152)에 각각 연결되어(그 반대로 연결 구성할 수도 있다), 한가닥은 전파를 수신하여 해당기기로 보내 사용할 수 있도록 하고 다른 한가닥은 그라운딩(Grounding) 되도록 한다.

그리고 상기 절연고정프레임(150)에는 상기 LPDA타입도파기(120)에 구비된 상기 5개의 각 소자(121~125)의 단부가 안정적으로 지지되면서 안착 고정될 수 있도록 하는 안착지지홈(159)이 형성되어 있다.

또한 상기 제1,2통전플레이트(151,152)에는 상기 LPDA타입도파기(120)에 구비된 상기 5개의 각 소자(121~125)의 단부가 끼워 고정될 수 있도로 하는 끼움홈(H)이 각각 구비되어 있고, 또 상기 LPDA타입도파기(120)에 구비된 상기 5개의 각 소자(121~125)의 단부에는 상기 끼움홈(H)에 삽설되어 이를 고정할 수 있는 끼움돌기(R)가 각각 형성 구비되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나(100)는 상기 하부장착프레임(141)에 상기 야기타입도파기소자(111~117)를 일정간격으로 설치 고정하고 이어 그 후방의 상기 하부장착프레임(141)의 내부에 상기 하부절연고정프레임(153)을 삽입 설치한다.

그리고 상기 하부절연고정프레임(153)의 하부슬롯(155)에 구비된 상기 절연부재(156)에 상기 제1,2통전플레이트(151,152)를 상기 끼움홈(157)을 이용하여 상하로 설치한다.

이어 상기 제1,2통전플레이트(151,152)에 상기 끼움홈(H)과 끼움돌기(R)를 이용하여 상기 LPDA타입도파기(120)의 5개 소자(121~125)를 각각 그 양측으로 삽설 고정한다.

이와 같이 상기 LPDA타입도파기(120)의 5개 소자(121~125)를 고정 설치 하게 됨으로써 상기 제1통전플레이트(151)에는 상기 5개의 소자(121a,122b,123a,124b, 125a)가 지그재그로 연결 설치되고, 또 상기 제2통전플레이트(151)에는 상기 5개의 소자(121b,122a,123b,124a,125b)가 지그재그로 연결 설치된다.

그리고 상기 하부장착프레임(141)의 상부에 상기 상부장착프레임(142)를 고정하고 이어 상기 경사프레임(143)과 반사기(130)를 설치 고정한다.

이와 같은 설치 공정은 그 선후(先後)가 정해진 것은 아니며 상황에 따라 그 순서를 적절히 변경할 수도 있다.

그리고 본 발명의 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나(100)는 도 5와 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 다른 실시예(이하 제2실시예라 함)로 구성하여 용이하게 실시될 수 있다.

상기 야기타입도파기(110)와 상기 LPDA타입도파기(120) 및 상기 반사기(130)를 설치 고정하는 장착프레임(140)으로 구성되고,

상기 장착프레임(140)은 하부장착프레임(141)과 상부장착프레임(142)으로 이루어지고 이들 사이에 상기 야기타입도파기(110)와 상기 LPDA타입도파기(120)가 설치 고정되고, 그 일단부측에는 상기 반사기(130)를 설치 고정할 수 있도록 경사프레임(143)이 구비되며,

상기 장착프레임(140)의 내부에는 상기 LPDA타입도파기(120)가 양쪽으로 분할하여 전파를 각각 수신할 수 있도록 된 PCB기판(170)이 설치되는 절연고정프레임(150)이 삽설 구비되어 고정되는 구조로 되어 있다.

그리고 상기 PCB기판(170)에는 그 상면과 하면에 각각 지그재그 형상으로 된 제1,2통전패턴선(171,172)이 구비되어 있다.

여기서 상기 PCB기판(170)의 상부면에 구비된 상기 제1통전패턴선(171)과 상기 PCB기판(170)의 하부면에 구비된 상기 제2통전패턴선(172)은 동일 형상으로 되되 그 배치 형태가 정반대 형상으로 설치 구비된다.

그리고 상기 제1,2통전패턴선(171,172)의 양측으로 연결되는 상기 LPDA타입도파기(120)의 5개 소자(121~125)의 연결단부에는 가로홈(T1)과 세로홈(T2)이 형성된 둥근머리 나사형부(T)가 구비되어 있다.

따라서 상기 제1,2통전패턴선(171,172)의 양측으로 상기 소자(121~125)를 연결 고정하기 위해서는 상기 둥근머리 나사형부(T)에 형성된 상기 가로홈(T1)에 상기 PCB기판(170)의 두께를 삽설한다. 이어 상기 세로홈(T2)을 통해 용접을 하게 되면 연결불량과 같은 문제점을 완벽하게 해결할 수 있게 된다.

상기와 같은 방법으로 상기 제1통전패턴선(171)에는 상기 5개의 소자(121b,122a,123b,124a,125b)가 지그재그로 연결 설치되고, 상기 제2통전패턴선(172)에는 상기 5개의 소자(121a,122b,123a,124b, 125a)가 지그재그로 연결 설치된다.

그리고 상기 제1,2통전패턴선(171,172)의 일단에는 두가닥인 상기 제1,2라인(161,162)으로 된 상기 전파 수신케이블(160)이 각각 연결되되, 상기 제1라인(161)은 상기 제1통전패턴선(171)에 연결되고 상기 제2라인(162)은 상기 제2통전패턴선(172)에 각각 연결되어(그 반대로 연결 구성할 수도 있다), 한가닥은 전파를 수신하여 해당기기로 보내 사용할 수 있도록 하고 다른 한가닥은 그라운딩(Grounding) 되도록 한다.

본 발명의 제2실시예에 의한 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나(100)는 상기 LPDA타입도파기(120)의 5개 소자(121~125)가 상기 PCB기판(170)에 형성된 상기 제1,2통전패턴선(171,172)의 양측으로 납땜 등에 의해 연결됨으로써 수신불량을 완벽하게 해결할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명의 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나(100)는 야기(yagi)안테나의 도파기와 반사기 사이에 대수주기 다이폴안테나(LPDA)를 연결 설치하여 이득을 높혀 넓은 주파수대역으로 공진을 시킨 후 반사기를 이용해 안테나에 전달하지 못하고 지나쳐 버린 전파를 모아 다시 안테나로 전달하여 고이득 광대역 수신이 가능하도록 함으로써 수신기능이 획기적으로 향상되는 장점이 있다.

Claims

고이득 광대역 수신이 가능하도록 하는 야기안테나에 있어서,

상기 야기안테나는,

전방에 구비되어 야기안테나의 이득을 최대로 높일 수 있도록 된 야기타입도파기와,

상기 야기타입도파기의 후방에 연이어 설치되되 상기 야기타입도파기에서 올린 이득에 넓은 주파수 대역을 커버하여 광대역으로 메칭(matching)할 수 있도록 된 LPDA타입도파기, 및

상기 야기타입도파기와 상기 LPDA타입도파기를 설치 고정하는 장착프레임으로 구성되되,

상기 장착프레임은 하부장착프레임과 상부장착프레임으로 이루어지고 이들 사이에 상기 야기타입도파기와 상기 LPDA타입도파기가 설치 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제1항에 있어서,

상기 LPDA타입도파기의 후방에는 상하 일정 각도로 설치되어 상기 야기타입도파기와 상기 LPDA타입도파기에서 유도된 전파를 고이득으로 수신기에 전달해 줄 수 있도록 된 반사기가 구비되고, 상기 장착프레임의 일단부측에는 상기 반사기를 설치 고정할 수 있도록 된 경사프레임이 더 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제1항에 있어서,

상기 장착프레임의 내부에는 상기 LPDA타입도파기가 양쪽으로 분할하여 전파를 각각 수신할 수 있도록 지그재그 형상으로 된 제1,2통전플레이트가 상호 절연 가능하도록 수납 설치되는 절연고정프레임이 더 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제3항에 있어서,

상기 절연고정프레임은 하부절연고정프레임과 상부절연고정프레임으로 분리 가능한 구조로 이루어지되, 상기 하부절연고정프레임에는 길이방향을 따라 중앙부에 하부슬롯이 형성 구비되고, 상기 하부슬롯에는 상기 제1,2통전플레이트가 각각 지그재그로 설치되면서 상호 절연이 가능하도록 하는 절연부재가 삽설 구비되며, 상기 상부절연고정프레임에는 상기 하부절연고정프레임에 구비된 상기 절연부재(156)가 삽설될 수 있도록 그 중앙부에 길이방향을 따라 상부슬롯이 형성 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제1항에 있어서,

상기 LPDA타입도파기는 다수개의 소자로 구성되되 이들 소자는 다시 양쪽으로 분할되어 일측으로 다수개의 제1분할소자가 설치되고 또 그와 짝을 이루도록 맞은편측으로 다수개의 제2분할소자가 각각 연결 설치되는 구조로 이루어지며,

상기 제1통전플레이트에는 상기 소자가 지그재그로 연결 구비되고, 또 상기 제2통전플레이트에는 상기 소자가 지그재그로 연결 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제5항에 있어서,

상기 제1,2통전플레이트의 일단에는 제1,2라인으로 된 전파 수신케이블이 연결되되, 상기 제1,2라인 중 어느 하나는 상기 제1통전플레이트에 연결되고 다른 하나는 상기 제2통전플레이트에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제5항에 있어서,

상기 LPDA타입도파기에 구비된 다수개의 상기 소자는 전방 소자에서 후방 소자측으로 갈수록 그 길이가 점차 길어지도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제1항에 있어서,

상기 장착프레임의 내부에는 상기 LPDA타입도파기가 양쪽으로 분할하여 전파를 각각 수신할 수 있도록 상면과 하면에 각각 지그재그 형상의 제1,2통전패턴선을 갖는 PCB기판이 설치되는 절연고정프레임이 삽설 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제8항에 있어서,

상기 PCB기판의 상부면에 구비된 상기 제1통전패턴선과 상기 PCB기판의 하부면에 구비된 상기 제2통전패턴선은 동일 형상으로 되되 그 배치 형태가 정반대 형상으로 설치 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.
제8항에 있어서,

상기 LPDA타입도파기에 설치되는 5개 소자의 연결단부에는 상기 제1,2통전패턴선이 각각 용이하게 연결 설치될 수 있도록 가로홈과 세로홈으로 된 둥근머리 나사형부가 형성 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대수주기 다이폴안테나가 결합된 야기안테나.