KR101360186B1

KR101360186B1 - 하이브리드 안테나

Info

Publication number: KR101360186B1
Application number: KR1020130132041A
Authority: KR
Inventors: 박영일
Original assignee: 박영일
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2014-02-11

Abstract

본 발명은 헤리컬 안테나와 루프형 안테나를 직렬형태로 결합하는 간단한 구성으로 FM신호를 포함하는 각종 무선신호를 용이하게 수신할 수 있도록 해 주는 하이브리드 안테나에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 기판상에 형성된 급전부에 헤리컬 안테나의 일단이 결합되고, 상기 급전부와 결합된 헤리컬 안테나의 타단에는 일정 길이를 갖는 루프형 안테나가 결합되어 구성되되, 상기 헤리컬 안테나는 1mm 이하 두께의 코일이 외경 20mm, 내경 18mm 이면서 간격이 3mm 이내로 나선 형성되어 100mm 이하의 길이를 갖도록 구성되고, 상기 루프형 안테나는 1mm 이하 두께의 코일이 상측에서 볼 때 "ㄷ"자 형상이면서 측면에서 볼 때 "T"자 형상의 루프가 상하 교차 배치되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 안테나{ Hybrid Antenna }

본 발명은 헤리컬 안테나와 루프형 안테나를 직렬형태로 결합하는 간단한 구성으로 FM신호를 포함하는 각종 무선신호를 용이하게 송수신할 수 있도록 해 주는 하이브리드 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 FM신호 송수신을 위해서는 헤리컬 안테나가 주로 사용된다. 상기한 헤리컬 안테나는 나선 코일 형태의 구조를 가진 안테나로서, 이는 길이 및 피치각도, 나선 수에 따라 특정 주파수에서의 공진이 일어나는 특성을 갖는다.

도1은 헤리컬 안테나의 구성을 예시한 도면이다.

도1에 도시된 헤리컬 안테나는 FM신호의 주파수 대역 범위 즉, 88MHz~108MHz 주파수 대역에서 최적의 수신률을 갖도록 하기 위해 일정 두께의 코일이 외경 8.0mm, 내경 7.0mm 이면서 간격이 2.5mm 이내로 나선 형성되어 약 200mm 길이를 갖도록 구성된다.

또한, 도2는 도1에 도시된 헤리컬 안테나의 FM 주파수특성을 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 상기한 헤리컬 안테나는 88MHz 주파수의 입력손실이 -2.5dB 이고, 108MHz 주파수의 입력손실이 -2.6dB로서, 입력손실이 -2.5dB 이하인 주파수대역이 약 20 MHz로 설정됨을 알 수 있다.

그러나, 상기한 헤리컬 안테나는 설치를 위해 일정 길이를 수용할 수 있는 일정 길이의 공간을 요구하게 되기 때문에, 장치의 소형화를 추구하는 현재상황에 비추어 볼 때, 헤리컬 안테나 수용을 위한 공간 확보에 따른 장치 소형화에 한계가 있게 된다.

또한, 상기 헤리컬 안테나는 입력손실 레벨을 -2.5dB로 설정하는 경우 약 20 MHz 밴드폭의 주파수 대역특성을 갖게 되는 바, FM주파수대역이 88MHz~108MHz의 20MHz임을 감안할 때, 헤리컬 안테나에 여유 대역폭이 없기 때문에 생산공정 후 생산 단위별 공진주파수 튜닝작업을 별도로 수행하여야 하는 번거로움이 있게 된다.

[관련문헌정보]

1. 차량용 다중 대역 통합 안테나(특허출원번호 : 10-2010-0041898)

2. 차량용 샤크 핀 안테나 (특허출원번호 : 10-2011-0002741)

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 안테나의 설치공간의 확보에 보다 유연성이 있음은 물론, 보다 넓은 신호 송수신 대역을 확보하여 대량생산시 추가적인 튜닝작업이 필요없게 됨으로써, 이에 따른 제작 시간 및 제작 비용을 절감할 수 있고, 안테나 효율을 향상시킬 수 있도록 된 하이브리드 안테나를 제공함에 그 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 기판상에 형성된 급전부에 헤리컬 안테나의 일단이 결합되고, 상기 급전부와 결합된 헤리컬 안테나의 타단에는 일정 길이를 갖는 루프형 안테나가 결합되어 구성되되, 상기 헤리컬 안테나는 1mm 이하 두께의 코일이 외경 20mm, 내경 18mm 이면서 간격이 3mm 이내로 나선 형성되어 100mm 이하의 길이를 갖도록 구성되고, 상기 루프형 안테나는 1mm 이하 두께의 코일이 상측에서 볼 때 "ㄷ"자 형상이면서 측면에서 볼 때 "T"자 형상의 루프가 상하 교차 배치되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤리컬 안테나와 결합된 루프형 안테나의 타단은 상기 기판상에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 루프형 안테나는 헤리컬 안테나의 하측에 배치되되, 기판으로부터 일정 거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 루프형 안테나는 "T"자 형상의 루프 길이가 0.5파장 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 헤리컬 안테나와 루프형 안테나를 직렬 헝태로 결합하는 간단한 구성으로 보다 넓은 주파수 대역과 보다 높은 신호 수신 효율을 제공할 수 있게 됨은 물론, 기존 헤리컬 안테나에 비해 안테나의 설치 및 공간 확보에 따른 유연성을 제공할 수 있게 된다.

도1은 종래 헤리컬 안테나의 구성을 예시한 도면.
도2는 도1에 도시된 헤리컬 안테나의 FM 주파수특성을 나타낸 도면.
도3a 내지 도3d는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나의 구성을 설명하기 위한 도면.
도4는 도3에 도시된 하이브리드 안테나의 주파수특성을 나타낸 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

도3은 본 발명에 따른 하이브리드 안테나의 개략적인 구성을 나타낸 도면으로, 도3a는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나의 사시도이고, 도3b는 정면도, 도3c는 측면도, 도3d는 평면도이다.

도3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 기판(P)상에는 헤리컬 안테나(100)가 결합되고, 헤리컬 안테나(100)의 타단에는 일정 길이를 갖는 루프형 안테나(200)가 일체로 결합되어 구성된다.

여기서, 상기 기판(P)상에는 상기 헤리컬 안테나(100)로 전원을 공급하기 위한 급전부(1)가 형성되고, 이 급전부(1)에 헤리컬 안테나(100)의 일단이 결합된다.

또한, 상기 기판(P)상에는 상기한 하이브리드 안테나를 통해 제공되는 송수신신호를 처리하기 위한 신호처리수단(미도시)이 구비되어 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 신호처리수단은 FM신호에 대한 송수신처리를 수행하는 FM 송수신처리모듈 또는 DBM 신호에 대한 송수신처리를 수행하는 DMB 송수신처리모듈 등으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 헤리컬 안테나(100)는 360° 전반사 특성을 가지면서, 안테나의 길이와 감겨지는 코일의 직경에 따라 수신되는 주파수의 범위가 달라지는 특성을 갖는 것으로, 헤리컬 안테나의 길이가 100mm 이하이면서, 두께가 1mm 이하인 코일이 3mm 이내의 간격을 갖도록 나선 형성되어 구성된다. 이때, 상기 나선의 직경은 5mm ~ 20mm 로 설정되어 질 수 있다.

보다 상세하게는, 헤리컬 안테나(100)는 기본적으로 FM신호의 주파수 대역 범위에서 최적의 수신률을 갖도록 하기 위해 0.5mm 두께의 코일이 외경 8.0mm, 내경 7.0mm 이면서 간격이 2.5mm 이내로 나선 형성되어 100mm 이하의 길이를 갖도록 구성될 수 있다.

또한, 도3에서 상기 루프형 안테나(200)는 360° 전반사 특성을 갖는 것으로, 기판(P)과 결합된 헤리컬 안테나(100)의 타단에 일체로 결합되되, 기판(P)과 결합된 헤리컬 안테나(100)의 하측에 배치되도록 구성된다.

보다 상세하게는 상기 루프형 안테나(200)는 기판(P)과 일정 거리 이격되는 기판(P)의 상측에 일정 패턴을 갖도록 구성된다. 즉, 상기 루프형 안테나(200)는 1mm 이하 두께의 코일이 기판(P)과 결합된 헤리컬 안테나(100)의 타단으로부터 하측 즉, 기판(P)측으로 일정 거리 경사 형성되도록 배치된 상태에서 헤리컬 안테나(100)와 일정 거리 이격되는 위치에 상측에서 볼 때 "ㄷ"자 형상을 갖도록 배치된다.

이때, 상기 루프형 안테나(200)는 설정 길이에 따른 배치 및 주파수 특성을 고려하여, 측면에서 볼 때 "T"자 형상의 루프가 상/하 교차 배치되는 형태로 구성된다. 예컨대, 상기 루프형 안테나는 각 "T"자 형상의 길이가 0.5파장(λ) 이하이면서, 각 루프간, 즉 "T"자와 "T"자 형상의 루프간 간격이 0.5파장(λ)이하로 설정되도록 구성된다.

또한, 상기 루프형 안테나(200)의 종단은 도3a에 도시된 바와 같이 기판(P)상에 고정되도록 구성된다.

여기서, 상기 루프형 안테나(210)의 전체적인 길이는 차량에 설치되는 예컨대 샤크핀 안테나에 수납될 수 있는 적당한 크기로 설정될 수 있으며, 이에 대응되도록 "T"자형 패턴의 크기가 결정된다.

또한, 상기 루프형 안테나(210)는 샤크핀 안테나의 케이스 내측에 구비된 GPS안테나(미도시)를 "ㄷ"자 형상으로 둘러싸도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 루프형 안테나(210)는 샤크핀 안테나의 케이측 내측면에 고정 배치되도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 헤리컬 안테나(100) 및 루프형 안테나(200)는 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 도4는 도3에 도시된 하이브리드 안테나의 주파수특성을 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 91MHz 주파수의 입력손실이 -2.98dB 이고, 118MHz 주파수의 입력손실이 -3.0dB로서, 입력손실이 약 -3.0dB 인 주파수대역이 약 27 MHz로 설정됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 360° 전반사 특성을 가지면서, 종래 헤리컬 안테나(도2 참조)와 같이 입력손실을 -2.5dB로 설정하는 경우 약 50MHz 밴드폭의 주파수대역을 확보할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 입력손실을 -2.5dB로 설정하는 경우 종래 헤리컬 안테나는 20MHz 밴드폭의 FM신호 수신대역을 확보하기 위해 별도의 공진주파수 튜닝 작업이 요구되지만, 본 발명에 따른 하이브리드 안테나는 50MHz 밴드폭의 넓은 주파수대역이 확보되므로 추가적인 공진주파수 튜닝작업이 필요없게 됨으로써, 이에 따른 헤리컬 안테나의 제작 시간 및 제작 비용이 절감되는 장점이 있게 된다.

100 : 헤리컬 안테나, 200 : 루프형 안테나,
P : 기판, 1 : 급전부.

Claims

기판상에 형성된 급전부에 헤리컬 안테나의 일단이 결합되고, 상기 급전부와 결합된 헤리컬 안테나의 타단에는 일정 길이를 갖는 루프형 안테나가 결합되어 구성되되,
상기 헤리컬 안테나는 1mm 이하 두께의 코일이 외경 20mm, 내경 18mm 이면서 간격이 3mm 이내로 나선 형성되어 100mm 이하의 길이를 갖도록 구성되고,
상기 루프형 안테나는 1mm 이하 두께의 코일이 상측에서 볼 때 "ㄷ"자 형상이면서 측면에서 볼 때 "T"자 형상의 루프가 상하 교차 배치되는 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안테나.
제1항에 있어서,
상기 헤리컬 안테나와 결합된 루프형 안테나의 타단은 상기 기판상에 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안테나.
제1항에 있어서,
상기 루프형 안테나는 헤리컬 안테나의 하측에 배치되되, 기판으로부터 일정 거리 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안테나.
제1항에 있어서,
상기 루프형 안테나는 "T"자 형상의 루프 길이가 0.5파장 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 안테나.