KR100564139B1 - 안테나 및 그것을 이용한 무선 장치 - Google Patents

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Abstract

이득, 신뢰성, 생산성이 우수하고, 복수의 주파수의 전파를 수신할 수 있는 안테나 및 그것을 이용한 무선 장치. 급전부는 일단이 안테나 소자부와 타단이 무선 장치의 고주파 회로에 전기적으로 접속된다. 유전체 재료제의 심봉은 안테나 소자부를 기계적으로 유지한다. 유전체 재료제의 레이돔은 안테나 소자부 및 급전부의 일단을 덮는다. 더욱이, 이 안테나 소자부는 심봉과 동심 형상 및 가는 밴드 형상의 도전 박판에 의해 형성되는 약 나선 형상부 및 약 미앤더 형상부로 구성된다. 약 나선 형상부 및 약 미앤더 형상부의 치수를 적절하게 설정함으로써, 복수의 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성이 실현된다.
안테나, 무선 장치

Description

안테나 및 그것을 이용한 무선 장치{ANTENNA AND RADIO DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 이동체 통신 등에 사용되는 무선 장치에 탑재되는 안테나 및 그것을 이용한 무선 장치에 관한 것이다.
최근, 이동체 통신용 무선 장치에 대한 수요의 급격한 증대에 따라, 그 형태가 다양해지고 있다. 예를 들면, 1대의 무선 장치로 보다 많은 정보를 취급할 수 있도록, 복수의 주파수 대역의 전파를 송수신할 수 있는 무선 장치가 개발되고 있고, 이 무선 장치에는 복수의 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성을 갖는 안테나가 사용된다.
이와 같은 이동체 통신의 대표적 예는 휴대 전화 시스템으로, 세계 각 지역에서 광범위하게 사용되고, 그 사용 주파수 대역도 지역에 따라 다르다. 예를 들면, 디지털 방식의 휴대 전화 시스템의 사용 주파수 대역은 일본의 개인 디지털 셀룰라 800(PDC800)에서는 810 내지 960MHz이고, 구미의 이동체 통신(GSM)에서는 890 내지 960MHz, 개인 휴대 통신망(PCN)에서는 1,710 내지 1,880MHz, 개인 휴대 통신 시스템(PCS)에서는 1,850 내지 1,990MHz와 같은 상태이다. 이와 같은 복수의 주파수 대역에 대응하는 휴대 전화기에 사용되는 안테나의 안테나 소자로서, 선 형상 도체를 나선 형상으로 감은 헬리컬 안테나 소자가 일반적으로 광범위하게 사용된다.
도 12는 GSM의 주파수 대역 890 내지 960MHz, 및 PCN의 주파수 대역 1,710 내지 1,880MHz의 2개의 주파수 대역에 대응하는 종래 안테나의 개략적인 단면도이고, 도 13 및 도 14는 그 임피던스 특성을 나타내는 전압 정재파비(VSWR)의 주파수 특성을 보여주는 도면이다.
도 12의 안테나(8)에 있어서, 안테나 소자(3)는 인청동 선제(線製)로 직선부(1)를 나선부(2)의 내측에 배치하고, 직선부(1)의 상단과 나선부(2)의 상단이 연결되어 일체 성형된다. 급전 금속 피팅(6)은 금속제로 상부에 안테나 소자(3)를 접속 고정하는 요부(凹部;4)가 설치되고, 하부에 무선 장치로의 장착 나사부(5)를 형성한다. 레이돔(radome;7)은 수지성 유전체 재료제로 안테나 소자(3) 및 급전 금속 피팅(6)의 일부를 덮는다. 급전 금속 피팅(6)이 휴대 전화기의 고주파 회로부에 전기적으로 접속되도록 그 하우징에 설치되어, 2개의 주파수 대역에 대응하는 안테나로서 기능하도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 안테나(8)는 안테나 소자(3)의 직선부(1)와 나선부(2)를 맞춘 전기적 길이가 PCN의 주파수 대역에서 약 λ/2에 상당하도록, GSM의 주파수 대역에서는 약 λ/4에 상당하도록 설정되고, 안테나 소자(3)의 직선부(1)와 나선부(2)의 전기적 결합을 이용하여, 안테나 소자(3)의 임피던스 특성이 양쪽 주파수 대역에서 양호하게 되도록 구성된다.
그러나, 이 종래의 안테나(8)에 있어서 안테나 소자(3)의 임피던스 특성은 각각의 주파수 대역에서 일반적으로 VSWR이 3이하인 것이 요구된다. 인청동 선을 직선 형상으로 연장하여 그 선단으로부터 나선 형상으로 감아 형성한 구조에서는 이것을 만족시키는 것이 곤란하였다. 예를 들면, PCN의 주파수 대역에서 안테나 소자(3)의 전기적 길이가 약 λ/2에 상당하도록 설정한 경우, 그 임피던스 특성은 직선부(1)와 나선부(2)의 전기적 결합을 이용하여 도 13에 나타낸 바와 같이 PCN의 주파수 대역(▲3과 ▲4 사이)에서는 VSWR을 3이하로 할 수 있다. 그 때, GSM의 주파수 대역(▲1과 ▲2 사이)에서는 VSWR이 3이하로 되는 범위가 좁게 된다. 그래서, 이것을 개선하기 위해 나선부(2)의 지름이나 피치 등을 변화시켜 전기적 길이를 다시 설정하여 도 14에 나타낸 바와 같이 GSM의 주파수 대역에서(▲1과 ▲2 사이) 광대역화시키면, 이번에는 PCN의 주파수 대역에서의 전기적 길이나 직선부(1)와 나선부(2)의 전기적 결합도 동시에 변화한다. 따라서, PCN의 주파수 대역(▲3과 ▲4 사이)에서 VSWR은 열화되어 4이상으로 된다. 따라서, 종래의 안테나의 구조에서는 한쪽의 주파수 대역의 전파는 양호하게 송신할 수 있어도, 다른 쪽의 주파수 대역의 전파는 양호하게 송수신할 수 없다는 과제가 있었다.
더욱이, 이 종래의 안테나는 안테나 소자(3)를 제조하는 과정에서 나선부(2)의 지름이나 피치가 불균일하게 되거나 나선부(2)가 변형되어, 임피던스 특성에 편차를 발생시켜 소망하는 임피던스 특성이 얻어지지 않게 된다는 과제도 있었다. 또한, 이 편차에 의한 임피던스 특성의 열화를 보상하기 위해, 안테나와 휴대 전화기의 고주파 회로 사이에 복잡한 임피던스 정합 회로를 설치하면, 휴대 전화기의 저가격화의 장애가 된다는 과제도 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 과제를 감안한 것으로, 안테나 소자의 전기적 길이의 설정을 용이하게 할 수 있고, 하나의 안테나 소자에 의해 소망하는 복수의 주파수 대역에 있어서 양호한 임피던스 특성이 얻어지며, 또한 임피던스 특성의 편차가 적게 되어 그 결과 임피던스 정합 회로를 필요로 하지 않는, 생산성이나 신뢰성이 우수한 안테나를 제공함과 동시에, 이 안테나를 이용한 무선 장치의 저가격화를 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 안테나는 복수의 주파수 대역의 전파를 송수신하는 안테나 소자부, 안테나 소자부와 무선 장치의 고주파 회로를 전기적으로 접속하는 급전부, 그 안테나 소자부를 기계적으로 유지하는 유전체 재료제의 심봉, 및 안테나 소자부와 급전부의 일부를 덮는 유전체 재료제의 레이돔으로 구성되고, 더욱이 그 안테나 소자부를 심봉과 동심 형상의 약 나선 형상부 및 약 미앤더(meander) 형상부로 구성된다.
본 발명의 안테나는 이하에 나타낸 바와 같은 다양한 형태를 가진다.
(1) 심봉을 형성하는 유전체 재료와 레이돔을 형성하는 유전체 재료의 비유전율을 상이하게 한다.
(2) 심봉과 거의 동일한 지름을 가지는 반원형 및 가는 밴드 형상을 한 복수의 제 1 도체부를 심봉의 단부 근방으로부터 심봉의 축방향으로 소정의 간격으로 심봉의 전면과 배면에 서로 평행 배치하고, 인접 제 1 도체부의 단부 사이를 짧은 가는 밴드 형상 도체 박판으로 연결하여 약 나선 형상부를 형성하며, 더욱이 가는 밴드 형상을 한 복수의 제 2 도체부를 평행 배치하고, 인접 제 2 도체부의 단부 사이를 짧은 가는 밴드 형상 도체 박판으로 연결하여 약 미앤더 형상부를 형성하여, 약 나선 형상부의 근방에 배치한다.
(3) 안테나 소자부를 도전성의 금속 박판을 다이 커팅 가공하여 형성한다.
(4) 안테나 소자부를 구리 합금 또는 금속에 도전 도금 처리를 행한 도전성 금속선을 프레스 가공하여 형성한다.
(5) 안테나 소자부를 도전성 도체 박판에 에칭 가공을 행하여 형성한 소정의 패턴을 프레스 가공하여 형성한다.
(6) 안테나 소자부를 소정의 패턴이 형성된 가요성 배선판을 프레스 가공하여 형성한다.
(7) 안테나 소자부를 도전 페이스트의 인쇄에 의해 형성한다.
(8) 안테나 소자부를 도체 분말을 소성하여 형성한다.
(9) 약 나선 형상부의 일단과 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하고, 약 나선 형상부와 약 미앤더 형상부를 연속적으로 배치한다.
(10) 심봉의 선단부 근방에서 약 나선 형상부의 일단과 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하는 접속점을 가지고, 약 미앤더 형상부를 약 나선 형상부의 중심축과 평행하게 되도록, 또한 그 접속점에서 되접어 꺾도록 배치한다.
(11) 심봉의 선단부 근방에서 약 나선 형상부의 일단과 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하는 접속점을 가지고, 약 미앤더 형상부의 각 제 2 도체부중 적어도 일부가 약 나선 형상부와 거의 동일한 지름의 원호 형상이며, 약 미앤더 형상부를 접속점에서 되접어 꺾도록, 또한 약 나선 형상부와 이간되도록, 더욱이 약 나선 형상부와 동심 형상이 되도록 배치한다.
(12) 급전부를 안테나 소자부와 일체로 형성한다.
(13) 안테나 소자부 및 급전부의 일부를 덮는 유전체 재료제의 레이돔을 제거한다.
본 발명에 의하면, 약 나선 형상부와 약 미앤더 형상부 각각의 전기적 길이 또는 양자의 비율을 용이하게 설정할 수 있고, 종래에 비해 소망하는 복수의 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성을 보다 간단하게 얻을 수 있어, 광대역, 높은 이득, 높은 신뢰성을 가지며, 소형이고 저렴한 가격의 안테나를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 안테나를 탑재한 무선 장치 및 2개의 안테나를 탑재하여 다이버시티 통신을 행하는 무선 장치도 본 발명에 속한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 안테나의 부분 단면 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 안테나의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 안테나의 정단면도.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 안테나의 우측 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 안테나의 안테나 소자의 상면도.
도 6은 본 발명의 실시예 1의 안테나의 VSWR의 주파수 특성도.
도 7은 본 발명의 실시예 2의 안테나의 정단면도.
도 8은 본 발명의 실시예 2의 안테나의 우측 단면도.
도 9는 본 발명의 실시예 3에서의 안테나를 탑재한 무선 장치의 회로도.
도 10은 본 발명의 실시예 4에서의 안테나를 탑재한 무선 장치의 회로도.
도 11은 본 발명의 실시예 5에서의 안테나를 탑재한 무선 장치의 회로도.
도 12는 종래 안테나의 요부 단면도.
도 13은 종래 안테나의 VSWR의 주파수 특성도의 일예를 보여주는 도면.
도 14는 종래 안테나의 VSWR의 주파수 특성도의 일예를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도 1 내지 도 11을 이용하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1의 안테나의 부분 단면 사시도, 도 2는 그 외형도, 도 3은 그 정면 단면도, 도 4는 그 우측 단면도이다. 도 1에 있어서, 안테나 소자(11)는 이하와 같이 형성된다.
약 나선 형상부(12)는 구리 합금판 등의 양도전성의 금속 박판을 다이 커팅 및 프레스 가공하여 형성된다. 약 미앤더 형상부(13)는 마찬가지로 구리 합금판 등의 양도전성의 금속 박판을 다이 커팅 및 프레스 가공하여 형성된다. 안테나 소자(11)는 약 나선 형상부(12)와 약 미앤더 형상부(13)가 각각의 상단 부분에서 접속되고, 양자가 그 부분에서 되접어 꺾여진 바와 같은 형상으로 형성된다. 급전 금속 피팅(14)은 안테나 소자(11)의 약 미앤더 형상부(13) 한쪽의 종단(도 3참조:13A)에 접속 고정되고, 이 안테나를 사용하는 무선 장치에 설치하기 위한 나사부(도 2참조:14A)를 외주에 가진다.
도 1 및 도 2에 있어서, 심봉(15)은 유전율 약 2.2의 올레핀계 엘라스토머 수지제이고, 안테나 소자(11)의 약 나선 형상부(12)와 약 미앤더 형상부(13)를 약 동심 형상으로 서로 절연 상태를 유지하도록 고정함과 동시에, 급전 금속 피팅(14)과도 밀착 고정된다. 레이돔(16)은 유전율 약 2.5의 올레핀계 엘라스토머 수지제이고, 급전 금속 피팅(14)의 나사부(14A) 근방을 노출시켜, 상기 안테나 소자(11)의 외주를 덮는다.
안테나 소자(11)의 상세한 형상은 도 3 및 도 4에 나타낸다. 심봉(15)과 거의 동일한 지름의 반원형 및 가는 밴드 형상을 한 제 1 도체부(17)가 심봉(15)의 선단부 근방으로부터 축방향으로 소정의 간격으로 심봉(15)의 원통면의 전면측의 반원통면(17B)과 배면측의 반원통면(17A)에 서로 평행 배치된다. 각각의 제 1 도체부의 일단을 인접 제 1 도체부의 일단과 짧은 가는 밴드 형상 도체(18A 및 18B)에 의해 연결하여 약 나선부(12)가 형성된다. 마찬가지로, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 심봉(15)과 거의 동일한 지름의 반원형 및 가는 밴드 형상을 한 제 2 도체부(19)가 심봉(15)의 선단부 근방으로부터 축 방향으로 소정의 간격으로 심봉(15)의 원통면의 한쪽의 반원통면(19)에 평행 배치된다. 더욱이, 제 2 도체부의 일단을 인접 제 2 도체부의 일단과 짧은 가는 밴드 형상 도체(20A 및 20B)에 의해 연결하여 약 미앤더부(13)가 형성된다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 약 나선 형상부(12)의 일단은 개방되고, 타단은 심봉(15)의 선단부 근방에 있는 접속부(21)에서 약 미앤더 형상부(13)의 일단과 접속되며, 동 약 미앤더 형상부(13)의 타단(13A)에는 도 3에 나타낸 바와 같이 급전 금속 피팅(14)이 접속 고정된다.
또한, 도 4에 있어서 약 미앤더부(13)의 제 2 도체부(19)는 도 3에 실선으로 표시된 각 제 1 도체부(17B)에 끼워진 상태로, 또한 절연 상태를 유지하도록 각각의 접속부(18A,18B 및 20A,20B)의 위치가 정해져, 약 나선부(12) 및 약 미앤더부(13)가 형성된다. 이와 같이, 안테나 소자(11)의 약 나선 형상부(12)와 약 미앤더 형상부(13)를 조합시켜 형성하는 경우, 접속부(20A, 20B)가 제 1 도체부(17B)와 접속되지 않도록 하기 위해, 도 5의 안테나 소자의 상면도에 나타낸 바와 같이 반원 형상의 제 1 도체부(17)의 직경(C)은 약 반원 형상의 제 2 도체부(19)의 직경(D)보다도 조금 작은 치수로 된다. 또한, 접속부(20A, 20B)는 접속부(18A, 18B)보다도 조금 떨어져 배치된다.
본 실시예의 안테나는 이상과 같이 구성되는 것이고, 다음에 이 안테나 장치의 동작에 대해 설명한다.
도 1에 나타낸 안테나는 급전 금속 피팅(14)의 외주에 설치된 나사부(14A)에 의해 무선 장치(도시하지 않음)의 소정의 개소에 고정되고, 안테나로 송수신되는 전파에 대응한 고주파 신호가 이 급전 금속 피팅(14)을 통해 무선 장치의 고주파 회로(도시하지 않음)와 안테나 사이에서 전달된다. 안테나 소자(11)는 그 전기적 결합을 이용하여, 제 1 주파수 대역 및 제 2 주파수 대역에서 양호한 VSWR을 가지도록 소정의 전기적 길이로 설정된다.
안테나 소자(11)의 약 나선 형상부(12) 및 약 미앤더 형상부(13)가 가지는 임피던스, 복수의 제 1 도체부간의 부유 용량, 복수의 제 2 도체부간의 부유 용량, 복수의 제 1 도체부와 제 2 도체부 상호간의 부유 용량, 심봉(15)의 유전율, 레이 돔(16)의 유전율로 결정되는 전기적 길이가 제 1 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성으로 동작하도록, 약 3λ/8 내지 5λ/8로 설정된다. 마찬가지로, 제 2 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성으로 동작하도록, 전기적 길이가 약 λ/2로 설정됨으로써, 안테나 소자(11)가 이 2개의 주파수 대역의 전파를 가장 효율적으로 송수신할 수 있도록 된다. 하나의 안테나 소자(11)로 이 2개의 주파수 대역에 대응할 수 있는 이유는 하기와 같다.
종래예의 안테나 소자에서는 약 나선 형상부의 지름이나 피치는 본 실시예와 동일하도록 변화시킬 수 있다. 그러나, 약 미앤더 형상부(13)에 상당하는 부분이 직선 형상 도체로 그 길이와 크기밖에 변화시킬 수 없다. 한편, 본 실시예에서는 약 미앤더부(13)의 제 2 도체부의 길이, 폭, 수, 피치 등 많은 파라미터를 변화시킬 수 있다. 그 결과, 상기의 각 부유 용량이나 인덕턴스를 보다 자유롭게 변화시킬 수 있다. 따라서, 상기 파라미터를 변화사킴으로써, 2개의 주파수 대역에 적합한 전기적 길이가 얻어지게 된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 전기적 결합을 이용하여 제 2 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성으로 동작하도록 제 2 도체부(19)의 피치, 지름 등을 변화시켜 전기적 길이를 변화시킨다. 더욱이, 제 1 도체부(17)의 피치, 지름 등을 변화시켜 제 1 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성으로 동작하도록, 또한 제 2 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성으로 동작하도록, 서로 다른 주파수 대역이나 VSWR에 영향을 주지 않고 독립하여 전기적 길이를 정할 수 있다. 따라서, 도 6의 안테나의 VSWR의 주파수 특성도에 나타낸 바와 같이, 상기에서 기술한 제 1 주파수 대역에 상당하는 GSM의 주파수 대역(890 내지 960MHz, ▲1과 ▲2 사이) 및 상기에서 기술한 제 2 주파수 대역에 상당하는 PCN의 주파수 대역(1,710 내지 1,880MHz, ▲3과 ▲4 사이)에서 소망하는 임피던스 특성을 얻을 수 있어, 광대역이고 높은 이득의 안테나를 얻을 수 있다.
또한, 복수의 제 1 도체부간의 부유 용량, 복수의 제 2 도체부간의 부유 용량, 복수의 제 1 도체부와 제 2 도체부 상호간의 부유 용량, 심봉 및 레이돔의 유전율 등에 의해 안테나 소자의 실효적인 전기적 길이를 연장시킬 수 있다. 그 결과, 같은 전기적 길이를 기계적 길이가 짧은 소자로 실현할 수 있기 때문에, 소형·경량이며 높은 신뢰성의 안테나를 얻을 수 있다.
더욱이, 본 실시예에서는 안테나 소자(11)는 양도전성의 금속 박판을 다이 커팅 및 프레스 가공하여 형성된다. 따라서, 복수의 제 1 도체부(17) 및 복수의 제 2 도체부(19)의 피치의 불균일이나 변형이 발생되기 어렵고, 조립이 용이하며 저렴한 가격이다.
또한, 복수의 제 1 도체부(17)의 일부 또는 미리 설치된 조정용 연장부를 절단하거나, 제 2 도체부(19)의 도체부의 수를 적절히 설정하거나, 심봉(15) 또는 레이돔(16)을 형성하는 유전체 재료의 유전율을 변경함으로써, 소망하는 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성을 보다 쉽게 얻을 수 있다. 또한, 심봉(15)의 원통면의 전면측의 반원통면에 있는 제 1 도체부(17B)에 대해, 제 2 도체부(19)를 소정의 각도만큼 경사시킴으로써, 약 나선 형상부(12)와 약 미앤더 형상부(13) 사이의 전기 결합도를 변화시킬 수도 있고, 임피던스 특성의 제어를 용이하게 또한 광범위하게 행할 수도 있다. 또한, 접속부(18A, 18B) 및 접속부(20A, 20B)는 도 3 및 도 4와 같은 형상이 아니라, V자 형상의 뾰족한 접속부이어도 상기의 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 본 실시예에 있어서는 안테나 소자(11)는 구리 합금판 등의 양도전성의 금속 박판을 다이 커팅 및 프레스 가공하여 형성되지만, 구리 합금 또는 금속에 Cu, Ni 등의 도금 처리를 행한 양도전성의 금속선, 에칭 도체, 가요성 배선판 등을 프레스 가공, 도전 페이스트를 인쇄 또는 도체 분말을 소성하여 형성하는 등, 양도전성 금속을 기계적, 전기 화학적 또는 가압 가열적으로 형성·가공하여 안테나 소자를 형성하여도 상기의 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 2)
도 7은 본 발명의 실시예 2의 안테나 장치의 정면 단면도, 도 8은 우측 단면도이고, 실시예 1의 구성과 동일 구성의 부분에는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 안테나 소자(11)는 실시예 1과 마찬가지로(도 1 참조), 구리 합금판 등의 양도전성의 금속 박판을 다이 커팅 및 프레스 가공하여 약 나선 형상부(12) 및 약 미앤더 형상부(13)를 형성하고, 상기 약 나선 형상부(12)와 약 미앤더 형상부(13)는 심봉(24)의 상단 근방의 접속부(21)에서 접속된다. 본 실시예에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 약 미앤더 형상부(13)의 아래쪽의 단부(13A)에 연속적으로 판 용수철 형상의 접점부(22)를 갖는 급전 단자(23)와 안테나 소자(11)가 일체 형성된다. 이 접점부(22)는 안테나를 무선 장치에 설치하는 경우에, 무선 장치의 고주파 회로의 입출력 회로 패턴과 압접(壓接)하기 위해 설치된다(도 8 참조). 또한, 도 7에 나타낸 바와 같이 급전 단자(23)는 심 봉(24)에 밀착 고정되고, 유전율 약 2.3의 ABS 수지제의 심봉(24)의 하단 외주부에 무선 장치에 안테나를 스넵인(snap-in) 장착하기 위한 탄성 변형 가능한 폴(pawl:25)이 형성된다. 레이돔(16)은 심봉(24)의 최하부와 접점부(22)를 노출시켜 안테나 소자(11)의 외주를 덮는다.
본 실시예에 의하면, 실시예 1에 더하여 안테나 소자(11)와 급전 단자(23)가 일체화되기 때문에, 구성 부품수를 적게 할 수 있어 안테나를 저가격화할 수 있다.
(실시예 3)
도 9는 본 발명의 실시예 3의 안테나 장치를 설치한 무선 장치의 회로도이고, 도 1 내지 도 4의 구성과 동일 구성의 부분에는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 도면 부호 26은 무선 장치로, 안테나(도 1 및 도 2 참조)가 무선 장치(26)의 절연성 수지제의 하우징(27)에 설치됨과 동시에, 무선 장치(26) 내부에서 안테나의 급전 금속 피팅(14)이 급전선(28)에 의해 스위치에 접속되고, 스위치(29)를 통해 제 1 주파수 대역용 고주파 회로(30) 및 제 2 주파수 대역용 고주파 회로(31)와 접속된다.
본 실시예에 의하면, 안테나를 무선 장치(26)에 간단하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 안테나가 소망하는 복수의 주파수 대역에 대응한 임피던스 특성을 가지기 때문에, 무선 장치(26)의 고주파 회로부에 복잡한 임피던스 정합 회로를 부가할 필요가 없게 되어, 무선 장치를 저가격화할 수 있다.
(실시예 4)
도 10은 본 발명의 실시예 4의 안테나 장치를 설치한 무선 장치의 회로도이고, 도 7 및 도 8의 구성과 동일 구성의 부분에는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 무선 장치(26)의 하우징(27)내의 회로 기판(도시하지 않음) 위에 안테나(도 7에 나타낸 안테나로 레이돔(16)을 제거한 상태의 안테나)가 설치됨과 동시에, 무선 장치(26) 내부에서 안테나의 급전 단자(23)가 급전선(28)에 의해 스위치(29)에 접속되고, 스위치(29)를 통해 제 1 주파수 대역용 고주파 회로(30)와 제 2 고주파 대역용 고주파 회로(31)에 접속된다.
본 실시예에 의하면, 실시예 1내지 3의 효과에 더하여 안테나를 무선 장치(26)에 내장화함으로써, 무선 장치(26)를 떨어뜨리거나 충격을 가한 경우에 안테나가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 무선 장치(26)를 소형화할 수 있음과 동시에 안테나를 무선 장치에 간단하게 설치할 수 있기 때문에, 무선 장치(26)의 제조 코스트를 저감할 수 있다.
(실시예 5)
도 11은 본 발명의 실시예 5의 안테나 장치를 설치한 무선 장치의 회로도이고, 도 7 및 도 8의 구성과 동일 구성의 부분에는 동일 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 무선 장치(26)의 하우징(27)내의 회로 기판(도시하지 않음)의 상단부 및 하단부에 각각 제 1 및 제 2 안테나(도 7에 나타낸 안테나로 레이돔(16)을 제거한 상태의 안테나)를 배설하고, 제 1 및 제 2 안테나 각각의 급전 단자(23A 및 23B)는 급전선(28A 및 28B)에 의해 스위치(32)에 접속되며, 스위치(32)의 공통 단자는 고주파 회로(33)에 접속된다. 고주파 회로(33)의 후속 회로에 의해 제 1 안테나와 제 2 안테나의 수신 전력 레벨을 비교하고, 수신 전력이 큰 안테나와 고주파 회로(33)를 접속하도록 스위치(32)를 자동적으로 절환함으로써, 다이버시티 통신을 가능하게 한다.
본 실시예에 의하면, 실시예 4의 효과에 더하여 소망하는 주파수 대역에서 동등한 임피던스 특성을 갖는 안테나를 복수개 이용함으로써, 임피던스 특성의 편차를 없게 할 수 있기 때문에, 높은 이득이며 높은 신뢰성을 갖는 다이버시티 통신 방식의 무선 장치를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 안테나를 무선 장치에 간단하게 설치할 수 있기 때문에, 저렴한 가격의 무선 장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 안테나 소자가 약 나선 형상부와 약 미앤더 형상부로 형성되기 때문에, 약 나선 형상부와 약 미앤더 형상부의 전기적 길이를 용이하게 조정할 수 있으므로, 소망하는 복수의 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성이 간단하게 얻어지고, 광대역, 높은 이득, 높은 신뢰성을 가지며, 소형이고 저렴한 가격의 안테나를 제공할 수 있다. 또한, 본 안테나를 무선 장치에 사용함으로써, 안테나를 무선 장치에 설치하는 것이 용이하게 될 뿐만 아니라, 소망하는 복수의 주파수 대역에서 양호한 임피던스 특성이 얻어지기 때문에, 복잡한 임피던스 정합 회로가 불필요하게 되어 무선 장치를 저가격화할 수 있다.

Claims (28)

  1. 복수의 주파수 대역의 전파를 송수신하는 안테나로서,
    도전성의 안테나 소자부;
    상기 안테나 소자부와 무선 장치의 고주파 회로를 접속하는 급전부;
    상기 안테나 소자부를 측면상에 장착하여 기계적으로 유지하는 유전체 재료제의 심봉; 및
    상기 안테나 소자부 및 상기 급전부의 일부를 덮는 유전체 재료제의 레이돔을 포함하고,
    상기 급전부는 상기 안테나 소자부와 접속된 금속 피팅에 의해 형성되고,
    상기 안테나 소자부는 상기 심봉과 동심 형상의 약 나선 형상부와, 상기 약 나선 형상부와 직렬로 접속된 약 미앤더 형상부를 포함하는 단일 안테나 소자로서 동작하고, 상기 약 미앤더 형상부를 구성하는 도체의 길이, 폭, 피치중 적어도 하나가 변화함으로써 상기 약 미앤더 형상부가 상기 안테나의 안테나 임피던스 특성을 상기 복수의 주파수 대역중 어느 주파수 대역에서도 양호하도록 작용하는 안테나.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 심봉을 형성하는 유전체 재료와 상기 레이돔을 형성하는 유전체 재료의 비유전율을 상이하게 한 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 심봉과 거의 동일한 지름의 반원 형상 및 가는 밴드 형상을 한 제 1 도체부를 상기 심봉의 단부 근방으로부터 축 방향으로 소정의 간격으로 상기 심봉의 원통면의 전면측 반원통면과 배면측 반원통면에 서로 평행 배치하고, 인접한 상기 제 1 도체부의 단부 사이를 짧은 가는 밴드 형상 도체로 연결하여 약 나선 형상부를 형성하며,
    가는 밴드 형상을 한 제 2 도체부를 평행 배치하고, 인접한 상기 제 2 도체부의 단부 사이를 짧은 가는 밴드 형상 도체로 연결하여 약 미앤더 형상부를 더 형성하여, 상기 약 나선부 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 도체부 및 제 2 도체부가 도전성의 금속 박판을 다이 커팅 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 구리 합금 또는 금속에 도전 도금 처리를 행한 도전성 금속선을 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 도전성 도체 박판에 에칭 가공을 행하여 형성한 소정의 패턴을 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 소정의 패턴이 형성된 가요성 배선판을 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 도전 페이스트의 인쇄에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 도체 분말을 소성하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제 3항에 있어서, 상기 약 나선 형상부의 일단과 상기 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하고, 상기 약 나선 형상부와 상기 약 미앤더 형상부를 연속적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 제 3항에 있어서, 상기 심봉의 선단부 근방에서 상기 약 나선 형상부의 일단과 상기 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하는 접속점을 가지고,
    상기 약 미앤더 형상부를 상기 약 나선 형상부의 중심축과 평행하게 되도록, 또한 상기 접속점에서 되접어 꺾도록 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  12. 제 3항에 있어서, 상기 심봉의 선단부 근방에서 상기 약 나선 형상부의 일단과 상기 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하는 접속점을 가지고,
    상기 제 2 도체부중 적어도 일부가 상기 약 나선 형상부와 거의 동일한 지름의 원호 형상이며,
    상기 약 미앤더 형상부를 상기 접속점에서 되접어 꺾도록, 또한 상기 약 나선 형상부와 이간되도록, 더욱이 상기 나선 형상부와 동심 형상으로 되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  13. 제 3항에 있어서, 상기 급전부를 상기 안테나 소자부와 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  14. 제 1항의 안테나를 탑재하여 복수의 주파수 대역에서 통신이 가능한 무선 장치.
  15. 복수의 주파수 대역의 전파를 송수신하는 안테나로서,
    도전성의 안테나 소자부;
    상기 안테나 소자부와 무선 장치의 고주파 회로를 접속하는 급전부; 및
    상기 안테나 소자부를 측면상에 장착하여 기계적으로 유지하는 유전체 재료제의 심봉을 포함하고,
    상기 급전부는 상기 안테나 소자부와 접속된 금속 피팅에 의해 형성되고,
    상기 안테나 소자부는 상기 심봉과 동심 형상의 약 나선 형상부와, 상기 약 나선 형상부와 직렬로 접속된 약 미앤더 형상부를 포함하는 단일 안테나 소자로서 동작하고, 상기 약 미앤더 형상부를 구성하는 도체의 길이, 폭, 피치중 적어도 하나가 변화함으로써 상기 약 미앤더 형상부가 상기 안테나의 안테나 임피던스 특성을 상기 복수의 주파수 대역중 어느 주파수 대역에서도 양호하도록 작용하는 안테나.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 심봉과 거의 동일한 지름의 반원 형상 및 가는 밴드 형상을 한 제 1 도체부를 상기 심봉의 단부 근방으로부터 축 방향으로 소정의 간격으로 상기 심봉의 원통면의 전면측 반원통면과 배면측 반원통면에 서로 평행 배치하고,
    인접한 상기 제 1 도체부의 단부 사이를 짧은 가는 밴드 형상 도체로 연결하 여 약 나선 형상부를 형성하며,
    가는 밴드 형상을 한 제 2 도체부를 평행 배치하고,
    인접한 상기 제 2 도체부의 단부 사이를 짧은 가는 밴드 형상 도체로 연결하여 약 미앤더 형상부를 더 형성하여, 상기 약 나선부 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 안테나.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제 1 도체부 및 제 2 도체부가 도전성의 금속 박판을 다이 커팅 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 구리 합금 또는 금속에 도전 도금 처리를 행한 도전성 금속선을 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 도전성 도체 박판에 에칭 가공을 행하여 형성한 소정의 패턴을 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 소정의 패턴이 형성된 가요성 배선판을 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  21. 제 16항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 도전 페이스트의 인쇄에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 안테나 소자부를 도체 분말을 소성하여 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  23. 제 16항에 있어서, 상기 약 나선 형상부의 일단과 상기 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하고, 상기 약 나선 형상부와 상기 약 미앤더 형상부를 연속적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  24. 제 16항에 있어서, 상기 심봉의 선단부 근방에서 상기 약 나선 형상부의 일단과 상기 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하는 접속점을 가지고,
    상기 약 미앤더 형상부를 상기 약 나선 형상부의 중심축과 평행하게 되도록, 또한 상기 접속점에서 되접어 꺾도록 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  25. 제 16항에 있어서, 상기 심봉의 선단부 근방에서 상기 약 나선 형상부의 일단과 상기 약 미앤더 형상부의 일단을 접속하는 접속점을 가지고,
    상기 제 2 도체부중 적어도 일부가 상기 약 나선 형상부와 거의 동일한 지름의 원호 형상이며,
    상기 미앤더 형상부를 상기 접속점에서 되접어 꺾도록, 또한 상기 약 나선 형상부와 이간되도록, 또한 상기 약 나선 형상부와 동심 형상으로 되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  26. 제 16항에 있어서, 상기 급전부를 상기 안테나 소자부와 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  27. 제 15항의 안테나를 내장하여 복수의 주파수 대역에서 통신이 가능한 무선 장치.
  28. 다이버시티 통신을 행하는 무선 장치로서,
    복수의 주파수 대역의 전파를 송수신하는 안테나로서, 도전성의 안테나 소자부, 상기 안테나 소자부와 무선 장치의 고주파 회로를 접속하는 급전부, 상기 안테나 소자부를 측면상에 장착하여 기계적으로 유지하는 유전체 재료제의 심봉, 및 상기 안테나 소자부와 상기 급전부의 일부를 덮는 유전체 재료제의 레이돔을 포함하고, 상기 급전부는 상기 안테나 소자부와 접속된 금속 피팅에 의해 형성되고, 상기 안테나 소자부는 상기 심봉과 동심 형상의 약 나선 형상부와, 상기 약 나선 형상부와 직렬로 접속된 약 미앤더 형상부를 포함하는 단일 안테나 소자로서 동작하고, 상기 약 미앤더 형상부를 구성하는 도체의 길이, 폭, 피치중 적어도 하나가 변화함으로써 상기 약 미앤더 형상부가 상기 안테나의 안테나 임피던스 특성을 상기 복수의 주파수 대역중 어느 주파수 대역에서도 양호하도록 작용하는 제 1 안테나;
    복수의 주파수 대역의 전파를 송수신하는 안테나로서, 도전성의 안테나 소자부, 상기 안테나 소자부와 무선 장치의 고주파 회로를 접속하는 급전부, 및 상기 안테나 소자부를 측면상에 장착하여 기계적으로 유지하는 유전체 재료제의 심봉을 포함하고, 상기 급전부는 상기 안테나 소자부와 접속된 금속 피팅에 의해 형성되고, 상기 안테나 소자부는 상기 심봉과 동심 형상의 약 나선 형상부와, 상기 약 나선 형상부와 직렬로 접속된 약 미앤더 형상부를 포함하는 단일 안테나 소자로서 동작하고, 상기 약 미앤더 형상부를 구성하는 도체의 길이, 폭, 피치중 적어도 하나가 변화함으로써 상기 약 미앤더 형상부가 상기 안테나의 안테나 임피던스 특성을 상기 복수의 주파수 대역중 어느 주파수 대역에서도 양호하도록 작용하는 제 2 안테나; 및
    스위치를 포함하고,
    상기 제 1 안테나와 상기 제 2 안테나중 하나를 상기 스위치로 선택함으로써 상기 다이버시티 통신을 행하는 무선 장치.
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