WO2014129754A1

WO2014129754A1 - 다이폴 안테나

Info

Publication number: WO2014129754A1
Application number: PCT/KR2014/000689
Authority: WO
Inventors: 김중관; 박래혁; 육태경
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2014-08-28
Also published as: KR20140104602A

Abstract

본 발명은 다이폴 안테나에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다이폴 안테나는 절연시트, 상기 절연시트의 제1 면에 구비된 적어도 두 쌍의 방사패턴, 상기 절연시트의 제2 면에 구비되어 상기 절연시트를 관통하여 상기 방사패턴 쌍과 각각 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 급전패턴 및 상기 급전패턴과 상기 각 방사패턴 쌍과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이폴 안테나

본 발명은 다이폴 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 절연시트에 적어도 두 쌍의 방사패턴 쌍을 구비하는 다이폴 안테나에 있어서 각 방사패턴 쌍에 급전을 하는 경우에 급전에 의한 위상변화를 방지할 수 있는 다이폴 안테나에 관한 것이다.

다이폴 안테나(dipole antenna)는 가장 일반적인 형태의 안테나 중에 하나로서, 수평 편파 또는 수직 편파를 발생시켜 전자기파를 송신 또는 수신하게 된다. 한편, 이중편파 안테나는 수직 또는 수평 편파 만을 갖는 일반적인 단일 편파 안테나와 달리, 소정 각도(±45도)의 편파 2개를 동시에 발생시킬 수 있는 안테나이다. 상기 이중편파 안테나는 이동통신 시스템의 편파 다이버시티(diversity)를 통한 채널을 확보하므로 기지국의 페이딩에 따른 통신 열화를 경감시키는 구조로 널리 사용되고 있다. 따라서 이동통신의 시스템의 데이터 고용량화에 따라 광대역 이중편파 다이폴 안테나 기술이 최근 개발되고 있다.

일반적으로 다이폴 안테나에서 이중편파를 구현하기 위해서는 적어도 두 쌍의 방사패턴 쌍을 구비하고, 상기 각 방사패턴 쌍들은 서로에 대해 직각으로 정렬되어서 수직과 수평으로 정렬될 수 있는 2개의 선형 편파 신호를 송신(또는 수신)하게 된다. 따라서 이중편파 다이폴 안테나는 수평/수직으로 편파방향이 ±45도 각도로 작동 가능하다. 상기 다이폴 안테나의 각 방사패턴 쌍은 수직, 수평편파를 각 한 쌍씩 송신 또는 수신하게 된다. 이 경우, 각 방사패턴 쌍과 연결되는 급전구조를 구성함에 있어서 복잡도가 증가하여 공정이 늘어나는 단점을 갖게 된다. 특히, 하나의 절연시트 상에 상기 방사패턴과 급전구조를 모두 구비하는 경우에 급전구조로 인한 위상 차이가 발생하여 방사되는 빔의 패턴이 균등하게 형성되지 못하는 문제점을 수반한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 하나의 절연시트에 방사패턴 쌍과 급전패턴을 구비함과 동시에 방사패턴 쌍을 이루는 각 방사패턴과 급전패턴 사이의 거리를 동일하게 유지하여 하나의 방사패턴 쌍의 각 빔의 패턴에 위상 차이가 발생하지 않도록 하는 다이폴 안테나를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 절연시트, 상기 절연시트의 제1 면에 구비된 적어도 두 쌍의 방사패턴, 상기 절연시트의 제2 면에 구비되어 상기 절연시트를 관통하여 상기 방사패턴 쌍과 각각 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 급전패턴 및 상기 급전패턴과 상기 각 방사패턴 쌍을 이루는 개별 방사패턴과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나에 의해 달성된다.

여기서, 상기 방사패턴 쌍과 연결되는 상기 둘 이상의 급전패턴 중에 적어도 하나는 다른 하나와 간섭을 피하기 위해 상기 절연시트를 관통하는 한 쌍의 연결홀을 통해 연결된다. 이 경우, 상기 연결홀이 구비된 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며, 상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 한 쌍의 보조홀을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 보조홀은 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀에 대칭적으로 구비될 수 있다.

한편, 상기 연결홀이 구비된 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며, 상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 우회회로를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 우회회로는 상기 방사패턴이 형성된 제1 면에 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 우회회로의 총 길이는 상기 절연시트의 두께의 2배 거리와 상기 한 쌍의 연결홀 사이의 거리의 합과 동일하게 결정된다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 절연시트, 상기 절연시트의 제1 면에 서로 수직하게 구비되는 제1 방사패턴 쌍과 제2 방사패턴 쌍, 상기 절연시트의 제2 면에 구비되어 상기 절연시트를 관통하여 상기 제1 및 제2 방사패턴 쌍과 각각 전기적으로 연결되는 제1 급전패턴과 제2 급전패턴, 상기 각 급전패턴과 상기 각 방사패턴 쌍을 이루는 개별 방사패턴과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제2 급전패턴은 상기 제1 급전패턴과 간섭을 피하기 위해 상기 절연시트를 관통하는 한 쌍의 연결홀을 통해 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 제2 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며, 상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 제2 급전패턴에 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 한 쌍의 보조홀을 구비할 수 있다. 또한, 상기 보조홀은 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀에 대칭적으로 구비될 수 있다.

한편, 상기 제2 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 제2 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며, 상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 제2 급전패턴을 따라 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 우회회로를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 우회회로는 상기 제1 면에 구비될 수 있으며, 상기 우회회로의 총 길이는 상기 절연시트의 두께의 2배 거리와 상기 연결홀 사이의 거리의 합과 동일하게 결정될 수 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 다이폴 안테나에 따르면 하나의 절연시트에 방사패턴 쌍과 급전패턴을 모두 구비하여 단순하고 심플한 구조의 안테나를 제공할 수 있다.

나아가, 본 발명의 다이폴 안테나는 하나의 방사패턴 쌍을 이루는 각 방사패턴과 급전패턴 사이의 연결거리를 모두 동일하게 유지하여 방사되는 빔의 패턴 사이의 위상차이를 방지할 수 있으며, 이에 의해 방사되는 빔의 패턴이 균등하게 형성되도록 할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 다이폴 안테나의 평면도,

도 2는 도 1의 'A' 영역의 일부 확대도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도,

도 4는 다른 실시예에 따른 다이폴 안테나의 평면도,

도 5는 도 4의 'B' 영역의 일부 확대도,

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도,

도 7은 또 다른 실시예에 따른 다이폴 안테나의 평면도,

도 8은 도 7의 'C' 영역의 일부 확대도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 다이폴 안테나를 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 다이폴 안테나(100)의 평면도이며, 도 2는 도 1의 'A' 영역의 일부 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 다이폴 안테나(100)는 절연시트(10), 상기 절연시트(10)의 제1 면(12)에 구비된 적어도 두 쌍의 방사패턴(102, 104), 상기 절연시트(10)의 제2 면(14)에 구비되어 상기 절연시트(10)를 관통하여 상기 방사패턴 쌍(102, 104)과 각각 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 급전패턴(152, 162)을 구비한다.

상기 방사패턴 쌍(102, 104)은 무선 통신의 기본이 되는 구성요소로서, 급전패턴(152, 162)을 통해 전달된 전기적 신호를 전자 빔 형태로 방사하거나, 또는 전자기파를 공조에 의해 수신하고 이를 전력으로 변환하여 급전패턴(152, 162)으로 출력하는 기능을 수행하게 된다.

상기 다이폴 안테나(10)는 수평 및 수직편파, 즉 이중편파를 구현하기 위해서 적어도 두 쌍의 방사패턴 쌍(102, 104)을 구비하고, 상기 각 방사패턴 쌍(102, 104)들은 서로에 대해 수직으로 정렬되도록 배치된다. 따라서, 수직과 수평으로 정렬되는 2개의 선형 편파 신호를 송신 또는 수신하는 것이 가능해진다. 결국, 이중편파 다이폴 안테나는 수평/수직으로 편파방향이 ±45도 각도로 작동 가능하게 구성된다. 상기 다이폴 안테나의 각 방사패턴 쌍(102, 104)은 수직, 수평편파를 각 한 쌍씩 송신 또는 수신하게 된다.

먼저, 다이폴 안테나(100)는 절연시트(10) 상에 소정의 패턴을 형성하여 구비된다. 절연시트(10)는 다이폴 안테나(100)가 장착되는 공간을 제공하며, 일반적으로 PCB(Printed Circuit Board) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 제작된다.

절연시트(10)의 제1 면(12), 예를 들어 상면에는 전자 빔을 방사하는 적어도 두 쌍의 방사패턴(102, 104)이 구비될 수 있으며, 절연시트(10)의 제2 면(14), 예를 들어 하면에는 상기 방사패턴 쌍(102, 104)과 전기적으로 각각 연결되는 적어도 둘 이상의 급전패턴(152, 162)을 구비할 수 있다. 즉, 절연시트(10)의 상면 및 하면에 방사패턴과 급전패턴을 모두 구비하여 단순하고 간단한 구성에 의해 다이폴 안테나를 구성할 수 있다.

구체적으로, 절연시트(10)의 중앙부에서 외곽을 향해 각 방사패턴(110, 120, 130, 140)이 연장되도록 배치될 수 있다. 도면에서는 절연시트(10)의 제1 면(12)에 서로 수직하게 구비되는 제1 방사패턴 쌍(102)과 제2 방사패턴 쌍(104)을 구비하고, 절연시트(10)의 제2 면(14)에 구비되어 절연시트(10)를 관통하여 제1 방사패턴 쌍(102) 및 제2 방사패턴 쌍(104)과 각각 전기적으로 연결되는 제1 급전패턴(152)과 제2 급전패턴(162)을 구비할 수 있다.

즉, 상기 방사패턴은 제1 방사패턴(110)과 제3 방사패턴(130)이 제1 방사패턴 쌍(102)을 이루며, 제2 방사패턴(120)과 제4 방사패턴(140)이 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루게 된다. 상기 각 쌍을 이루는 개별 방사패턴(110, 120, 130, 140)은 서로 간에 수직하게 배치되며, 각 방사패턴 쌍도 서로간에 수직하도록 배치된다.

한편, 절연시트(10)의 중앙부에는 각 방사패턴으로 전력을 공급하는 급전패턴(152, 162)이 연결되는 급전부(A)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 절연시트(10)의 제2 면(14), 즉 하면에 급전패턴(152, 162)이 형성되며, 상기 급전패턴(152, 162)은 중앙부에 구비된 관통홀(150, 160)을 통하여 제1 면(12)의 방사패턴(110, 120, 130, 140)과 각각 연결된다. 즉, 급전패턴은 제1 관통홀(150)을 통하여 제1 방사패턴 쌍(102)과 전기적으로 연결되는 제1 급전패턴(152)과, 제2 관통홀(160)을 통하여 제2 방사패턴 쌍(104)과 전기적으로 연결되는 제2 급전패턴(162)을 구비할 수 있다. 제1 급전패턴(152)은 제1 방사패턴 쌍(102)을 이루는 제1 방사패턴(110)과 제3 방사패턴(130)에 전력을 공급하며, 나아가, 제2 급전패턴(162)은 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루는 제2 방사패턴(120)과 제4 방사패턴(140)에 전력을 공급하게 된다.

이 경우, 급전부(A)는 절연시트(10)의 중앙부에 구비되며, 제1 급전패턴(152)과 제2 급전패턴(162)은 서로 수직하게 배치된 제1 방사패턴 쌍(102)과 제2 방사패턴 쌍(104)과 각각 연결되어야 한다. 이 경우, 제1 급전패턴(152)과 제2 급전패턴(162)은 모두 절연시트(10)의 제1 면(12)에서 각 방사패턴 쌍(102, 104)과 연결되므로, 제1 급전패턴(152)과 제2 급전패턴(162)은 서로 간의 간섭을 피할 수 있는 구조를 필요로 한다. 따라서, 상기 방사패턴 쌍(102, 104)과 연결되는 상기 둘 이상의 급전패턴(152, 162) 중에 적어도 하나는 다른 하나와 간섭을 피하기 위해 상기 절연시트(10)를 관통하는 한 쌍의 제1 연결홀(20, 22)을 통해 연결된다. 이하, 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서 제2 급전패턴(162)은 상기 제1 급전패턴(152)과 간섭을 피하기 위해 상기 절연시트(10)를 관통하는 한 쌍의 연결홀(20, 22)을 통해 연결될 수 있다. 물론, 도면과 달리 제1 급전패턴(152)이 연결홀을 통해 연결될 수 있으며, 연결홀이 구비되는 급전패턴은 적절하게 결정될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 절연시트(10)의 제1 면(12)을 따라 제1 급전패턴(152)이 형성되고, 제2 급전패턴(162)은 제1 급전패턴(152)과의 간섭을 피하기 위해 제1 연결홀(20)을 통해 절연시트(10)를 관통하여 제2 면(14)에 형성되고 다시 제2 연결홀(22)을 통해 제1 면(12)으로 연결된다. 따라서, 제1 급전패턴(152)과 제2 급전패턴(162)은 서로 간에 간섭 없이 각각 제1 방사패턴 쌍(102)과 제2 방사패턴 쌍(104)과 연결될 수 있다.

상기와 같이 하나의 급전패턴에 의해 한 쌍의 방사패턴으로 모두 전력을 공급하는 경우에는 각 방사패턴으로 동일한 위상의 전력을 공급하는 것이 필요하다. 만약, 한 쌍의 방사패턴으로 공급되는 전력에 위상 차이가 발생하게 된다면 상기 방사패턴 쌍에서 방사되는 전자 빔의 방사패턴이 원하는 지향성 및/또는 범위를 가지지 못하기 때문이다. 여기서, 각 방사패턴으로 동일한 위상의 전력을 공급하기 위해서는 급전패턴과 각 방사패턴 사이의 거리를 동일하게 유지하여야 한다. 그런데, 전술한 바와 같이 한 쌍의 급전패턴에 의해 각 방사패턴 쌍으로 전력을 공급하고, 어느 하나의 급전패턴에 다른 하나와의 간섭을 피하기 위한 연결홀을 구비하게 되면 상기 연결홀이 구비된 급전패턴을 통해 공급되는 전력은 위상 차이가 발생하게 된다. 연결홀에 의해 급전패턴과 방사패턴을 연결하는 경로가 더 길어지기 때문이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 급전패턴(152)에 의해 제1 방사패턴 쌍(102)으로 전력을 공급하는 경우에 제1 급전패턴(152)이 연결되는 제1 관통홀(150)에서 제1 방사패턴 쌍(102)을 이루는 각 방사패턴(110, 130)까지의 거리는 모두 'L₁ + L₂' 로 동일하다. 따라서, 제1 급전패턴(152)에 의해 제1 방사패턴 쌍(102)으로 전력을 공급하는 경우에는 각 방사패턴(110, 130)에 위상 차이가 발생하지 않는다.

그런데, 제2 급전패턴(162)에 의해 제2 방사패턴 쌍(104)으로 전력을 공급하는 경우에 제2 급전패턴(162)이 연결되는 제2 관통홀(160)에서 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루는 각 방사패턴(120, 140)까지의 거리는 달라지게 된다.

즉, 제2 급전패턴(162)이 연결되는 제2 관통홀(160)에서 제2 방사패턴(120) 까지의 거리는 'L₃ + L₁' 이지만, 제4 방사패턴(140) 까지의 거리는 'L₃+ L₁ + 2T'에 해당한다. 여기서, 'T'는 절연시트(10)의 두께에 해당한다. 제2 급전패턴(162)이 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루는 각 방사패턴(120, 140)과 연결되는 경우에 연결홀(20, 22)을 포함하는 경로(즉, 제2 급전패턴과 제4 방사패턴을 연결하는 경로)를 살펴보면 제1 연결홀(20)에 의해 절연시트(10)를 관통하여 제2 면(14)에 형성되고, 다시 제2 연결홀(22)에 의해 절연시트(10)를 관통하여 다시 제1 면(12)으로 연결된다. 따라서, 제2 급전패턴(162)과 제2 방사패턴(120)이 연결되는 경로(즉, 연결홀을 구비하지 않는 경로)와 비교해보면, 절연시트(10)를 2번 관통하는 길이만큼 더 길어지게 된다. 결국, 제2 급전패턴(162)에 의해 제2 방사패턴 쌍(104)으로 전력을 공급하는 경우에 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루는 각 방사패턴(120, 140)과 연결되는 경로의 길이가 달라지게 되어, 각 방사패턴(120, 140)으로 공급되는 전력에 위상 차이가 발생하게 된다. 이는 전술한 바와 같이 방사패턴에서 방사되는 전자 빔의 방사 패턴을 균등하게 유지할 수 없게 된다. 따라서, 이하에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 다이폴 안테나를 살펴보기로 한다.

도 4는 다른 실시예에 따른 다이폴 안테나의 평면도이고, 도 5는 도 4의 'B' 영역의 일부 확대도이다. 본 실시예에 따른 다이폴 안테나는 전술한 안테나와 비교하여 상기 급전패턴과 상기 각 방사패턴 쌍과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로를 구비한다는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 살펴본다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 다이폴 안테나(200)는 절연시트(10), 상기 절연시트(10)의 제1 면(12)에 구비된 적어도 두 쌍의 방사패턴(102, 104), 상기 절연시트(10)의 제2 면(14)에 구비되어 상기 절연시트(10)를 관통하여 상기 방사패턴 쌍(102, 104)과 각각 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 급전패턴(252, 262) 및 상기 급전패턴(252, 262)과 상기 각 방사패턴 쌍(102, 104)을 이루는 개별 방사패턴(110, 120, 130, 140)과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로(50)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 다이폴 안테나(200)는 절연시트(10)의 제1 면(12)에 서로 수직하게 구비되는 제1 방사패턴 쌍(102)과 제2 방사패턴 쌍(104), 상기 절연시트(10)의 제2 면(14)에 구비되어 상기 절연시트(10)를 관통하여 상기 제1 방사패턴 쌍(102) 및 제2 방사패턴 쌍(104)과 각각 전기적으로 연결되는 제1 급전패턴(252)과 제2 급전패턴(262)을 구비할 수 있다. 여기서, 절연시트(10), 적어도 두 쌍의 방사패턴 쌍(102, 104) 및 급전패턴(252, 262), 급전부(B)에 대해서는 전술한 실시예에서 상술하였으므로 반복적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 다이폴 안테나(200)는 적어도 두 쌍의 방사패턴(102, 104)과 상기 각 방사패턴 쌍(102, 104)을 이루는 개별 방사패턴(110, 120, 130, 140)에 전력을 공급하는 급전패턴(252, 262)을 구비하고, 상기 급전패턴(252, 262)에 의해 개별 방사패턴(110, 120, 130, 140)으로 공급되는 전력에 위상 차이가 발생하지 않도록 하는 보조회로(50)를 구비한다. 여기서, 보조회로(50)는 급전패턴(252,262)에 의해 하나의 쌍을 이루는 개별 방사패턴(110, 120, 130, 140)에 전력을 공급하는 경우에 상기 급전패턴(252, 262)과 각 방사패턴 쌍(102, 104)을 이루는 개별 방사패턴(110, 120, 130, 140)과의 거리를 사이의 거리를 동일하게 유지하도록 구비된다.

전술한 바와 같이, 급전패턴에 의해 방사패턴 쌍을 이루는 개별 방사패턴으로 전력을 공급하는 경우에 제1 연결홀, 즉 다른 급전패턴과의 간섭을 피하기 위한 수단을 구비하는 급전패턴의 경우에 개별 방사패턴과의 거리가 달라지게 된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 제1 연결홀, 즉 다른 급전패턴과의 간섭을 피하기 위한 수단을 구비하는 급전패턴에 보조회로를 구비하여 개별 방사패턴과의 거리를 동일하게 유지하도록 한다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다.

도 6을 참조하면, 제2 급전패턴(262)은 제1 급전패턴(252)과의 간섭을 피하기 위해 한 쌍의 연결홀(20, 22)을 구비하게 된다. 즉, 제2 급전패턴(262)은 제1 연결홀(20)을 통해 절연시트(10)를 관통해 제2 면(14)에 형성되고 상기 제1 급전패턴(252)을 지나 다시 제2 연결홀(22)을 통해 제1 면(12)으로 형성되어 제4 방사패턴(140)과 연결된다. 이 경우, 제2 급전패턴(262)의 제2 관통홀(260)에서 제4 방사패턴(140)의 단부까지의 거리는 전술한 바와 같이 'L₃+ L₁ + 2T'에 해당하며, 제2 방사패턴까지의 경로 길이를 '2T' 만큼 늘려주는 것이 필요하다.

따라서, 본 실시예에서는 보조회로(50)를 구비하며, 상기 보조회로(50)는 관통홀(260)을 중심으로 상기 연결홀(20, 22)의 반대편에 구비되는 한 쌍의 보조홀(40, 42)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 연결홀(20, 22)이 제2 급전패턴(262)에 구비되는 경우에 상기 보조회로(50)는 제2 관통홀(260)을 중심으로 상기 제2 급전패턴(262)을 따라 연결홀(20, 22)의 반대편에 구비되는 한 쌍의 보조홀(40, 42)을 구비할 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 관통홀(260)을 중심으로 연결홀(20, 22)의 반대편에 제2 급전패턴(262)을 따라 한 쌍의 보조홀(40, 42)을 구비하고, 상기 보조홀(40, 42)을 통해 제2 급전패턴(262)을 배치할 수 있다. 이 경우, 제2 관통홀(260)에서 제2 방사패턴(120)의 단부까지의 거리도 한 쌍의 보조홀(40, 42)로 인해 '2T'만큼 늘어나게 되어 'L₃+ L₁ + 2T'에 해당하며, 이는 제4 방사패턴(140)의 단부 까지의 거리와 동일하게 된다. 결국, 제2 급전패턴(262)에 의해 제2 방사패턴 쌍(104)으로 전력을 공급하는 경우에 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루는 각 방사패턴(120, 140)과 연결되는 경로의 길이가 동일하게 되어, 각 방사패턴(120, 140)으로 공급되는 전력에 위상 차이를 방지할 수 있다. 이에 의해 방사패턴에서 방사되는 전자 빔의 방사 패턴을 균등하게 유지할 수 있게 된다. 한편, 상기 보조홀(40, 42)은 제2 관통홀(260)과 제2 방사패턴(120)을 연결하는 제2 급전패턴(262)의 어느 위치에도 구비될 수 있으며, 바람직하게 제2 관통홀(260)을 중심으로 연결홀(20, 22)에 대칭적으로 제2 급전패턴(262)에 구비된다.

전술한 실시예에 따르면 급전패턴간의 간섭을 피하기 위한 연결홀을 구비하는 경우, 상기 연결홀이 구비된 급전패턴에 상기 연결홀과 동일한 구조의 보조홀을 더 구비하여 각 방사패턴과 급전패턴을 연결하는 경로의 길이를 동일하게 하여 전력의 위상차이를 방지한다. 그런데, 상기와 같은 구조를 가지는 다이폴 안테나를 제작하기 위해서는 간섭을 피하기 위한 연결홀을 형성하는 공정과 더불어 보조홀을 형성하는 공정을 더 필요로 한다. 특히, 연결홀 및 보조홀은 절연시트를 관통하도록 형성되므로 공정에 따른 시간 및 비용이 많이 소요될 수 있다. 이하에서는 상기와 같은 불편함을 해소하기 위하여 보조회로의 다른 실시예를 살펴보기로 한다.

도 7은 또 다른 실시예에 따른 다이폴 안테나의 평면도이고, 도 8은 도 7의 'C' 영역의 일부 확대도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 다이폴 안테나(300)의 절연시트(10), 적어도 두 쌍 이상의 방사패턴 쌍(102, 104), 급전패턴(352, 362) 및 급전부(C)에 대해서는 전술한 실시예와 유사하므로 반복적인 설명은 생략한다. 이하에서는 제2 급전패턴(362)에 연결홀을 구비한 경우를 상정하여 살펴본다.

본 실시예에서 보조회로(60)는 제2 관통홀(360)을 중심으로 연결홀(20, 22)의 반대편에 구비되는 우회회로(62)를 구비할 수 있다. 이 경우, 우회회로(62)는 방사패턴(110, 120, 130, 140)이 형성된 제1 면(12)에 구비될 수 있다. 즉, 전술한 도 4 내지 도 6에 따른 실시예와 달리 본 실시예에서 보조회로(60)를 구성하는 우회회로(62)는 방사패턴(110, 120, 130, 140)이 형성된 제1 면(12)에 형성된다. 따라서, 연결홀 또는 보조홀을 뚫는 공정 등이 필요없으며 급전패턴(352, 362)을 형성하는 경우에 우회회로(62)를 용이하게 형성하여 제조 공정을 줄일 수 있게 된다.

여기서, 우회회로(62)의 총 길이는 절연시트(10)의 두께의 2배 거리와 연결홀(20, 22) 사이의 거리의 합과 동일하게 결정된다. 즉, 우회회로(62)의 총 길이는 연결홀(20, 22)로 인해 늘어난 거리와 동일하게 결정된다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에서 우회회로(62)의 총길이는 '2*L₅ + L₆ '에 해당하며, 상기 총길이는 절연시트(10)의 두께의 2배 거리와 연결홀(20, 22) 사이의 거리의 합, 즉 'L₄ + 2*T'와 동일하게 된다. 결국, 우회회로(62)에 의해 제2 급전패턴(362)과 제2 방사패턴 쌍(104)을 이루는 개별 방사패턴(130, 140) 사이의 거리를 동일하게 유지하여 방사되는 빔의 패턴을 균일하게 유지할 수 있다. 본 실시예에서는 우회회로(62)가 직각으로 절곡된 패턴으로 도시되지만, 이는 일예에 불과하여 곡선진 형태로도 구현 가능함은 물론이다.

이하에서는 전술한 바와 같이 보조회로를 구비한 다이폴 안테나(200, 300)에 의한 빔의 패턴을 살펴보도록 한다. 이론적으로 안테나에서 방사되는 빔은 안테나에서 수직한 방향으로 진행하게 된다. 그런데, 실제 안테나에서 방사되는 빔의 패턴은 수직한 방향에서 소정각도(θ) 틀어져서 진행하게 된다. 상기 틀어지는 각도(θ, 이하 '비틀림 각도'라 함)는 전술한 바와 같이 각 방사패턴으로 공급되는 전력의 위상차이를 비롯한 각종 요인으로 인해 변화된다. 상기 비틀림 각도(θ)는 작을수록 안테나의 송신 및 수신에 유리하며, 제조자의 기준, 고객의 요구 등에 의해 그 허용치가 결정될 수 있다.

하기 [표 1]은 상기 비틀림 각도(θ)의 최대 허용치를 3도로 설정하여 소정의 주파수 대역에서 비틀림 각도를 실제로 측정한 결과를 도시한다. 하기 [표 1]에서 '비교예'는 보조회로를 구비하지 않은 안테나로 정의되며, '실시예'는 본 실시예에 따른 보조회로를 구비한 안테나로 정의된다.

표 1

주파수(GHz)	1.71	1.78	1.85	1.88	1.92	1.99	2.10	2.17
비교예	2.56	2.41	2.62	2.92	2.68	3.03	3.12	2.67
실시예	1.01	1.85	0.44	1.05	0.73	0.63	0.18	1.09

상기 [표 1]을 살펴보면 보조회로를 구비하지 않은 비교예의 경우, 상기 비틀림 각도의 평균이 대략 '2.75'에 해당하여 허용치인 3도에 매우 근접함을 알 수 있다. 나아가, 주파수가 1.99 GHz 및 2.10 GHz인 경우에 비틀림 각도가 각각 3.03도와 3.12도로 허용치를 초과함을 알 수 있다.

반면에, 보조회로를 구비한 실시예의 경우, 상기 비틀림 각도의 평균이 대략 '0.87'에 해당하여 비교예와 비교하여 상대적으로 비틀림 각도가 매우 낮음을 알 수 있다. 또한, 실시예의 경우에는 전 주파수 대역에서 비틀림 각도가 허용치 미만임을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 보조회로를 구비한 안테나의 경우에 방사되는 빔의 비틀림 각도를 최소로 하여 빔의 패턴을 균등하게 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

본 발명의 다이폴 안테나에 따르면 하나의 절연시트에 방사패턴 쌍과 급전패턴을 모두 구비하여 단순하고 심플한 구조의 안테나를 제공할 수 있다.

Claims

절연시트;

상기 절연시트의 제1 면에 구비된 적어도 두 쌍의 방사패턴;

상기 절연시트의 제2 면에 구비되어 상기 절연시트를 관통하여 상기 방사패턴 쌍과 각각 전기적으로 연결되는 적어도 둘 이상의 급전패턴; 및

상기 급전패턴과 상기 각 방사패턴 쌍을 이루는 개별 방사패턴과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로;를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제1항에 있어서,

상기 방사패턴 쌍과 연결되는 상기 둘 이상의 급전패턴 중에 적어도 하나는 다른 하나와 간섭을 피하기 위해 상기 절연시트를 관통하는 한 쌍의 연결홀을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제2항에 있어서,

상기 연결홀이 구비된 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며, 상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 한 쌍의 보조홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제3항에 있어서,

상기 보조홀은 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀에 대칭적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제2항에 있어서,

상기 연결홀이 구비된 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며, 상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 우회회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제5항에 있어서,

상기 우회회로는 상기 방사패턴이 형성된 제1 면에 구비되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제5항에 있어서,

상기 우회회로의 총 길이는 상기 절연시트의 두께의 2배 거리와 상기 한 쌍의 연결홀 사이의 거리의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
절연시트;

상기 절연시트의 제1 면에 서로 수직하게 구비되는 제1 방사패턴 쌍과 제2 방사패턴 쌍;

상기 절연시트의 제2 면에 구비되어 상기 절연시트를 관통하여 상기 제1 및 제2 방사패턴 쌍과 각각 전기적으로 연결되는 제1 급전패턴과 제2 급전패턴;

상기 각 급전패턴과 상기 각 방사패턴 쌍을 이루는 개별 방사패턴과의 거리를 각각 동일하게 구현하는 보조회로;를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제8항에 있어서,

상기 제2 급전패턴은 상기 제1 급전패턴과 간섭을 피하기 위해 상기 절연시트를 관통하는 한 쌍의 연결홀을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제9항에 있어서,

상기 제2 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 제2 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며,

상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 제2 급전패턴에 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 한 쌍의 보조홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제10항에 있어서,

상기 보조홀은 상기 관통홀을 중심으로 상기 연결홀에 대칭적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제9항에 있어서,

상기 제2 급전패턴은 상기 절연시트의 관통홀을 관통하여 상기 제2 방사패턴 쌍의 각각과 연결되며,

상기 보조회로는 상기 관통홀을 중심으로 상기 제2 급전패턴을 따라 상기 연결홀의 반대편에 구비되는 우회회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제12항에 있어서,

상기 우회회로는 상기 제1 면에 구비되는 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.
제12항에 있어서,

상기 우회회로의 총 길이는 상기 절연시트의 두께의 2배 거리와 상기 연결홀 사이의 거리의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 다이폴 안테나.