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KR0147035B1 - 개선된 헤리컬 와이어 배열 평면안테나 - Google Patents

개선된 헤리컬 와이어 배열 평면안테나

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KR0147035B1
KR0147035B1 KR1019930014873A KR930014873A KR0147035B1 KR 0147035 B1 KR0147035 B1 KR 0147035B1 KR 1019930014873 A KR1019930014873 A KR 1019930014873A KR 930014873 A KR930014873 A KR 930014873A KR 0147035 B1 KR0147035 B1 KR 0147035B1
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Abstract

본 발명은 소형·경량이면서도 전송손실을 최소화할 수 있는 위성방송 수신용 평면안테나를 제공하기 위한 것으로, 동일평면상에서 서로 측방향으로 나란히 배열된 다수의 방사도파관(12)과, 동일평면상에서 상기 방사도파관들의 개방된 일단부측에 상기 방사도파관의 길이 방향과는 수직한 방향으로 배치되며, 상기 방사도파관들의 각각의 일단부 측과 접하는 위치의 측부에 다수의 개구(16)가 형성되어 있는 습전도파관(14)과, 상기 방사도파관에 설치된 다수의 헤리컬 안테나 요소(10)로서, 동일 방사도파관에서는 상호 인접한 안테나 요소들이 상호 90°회전된 상태로 배열되고, 상호 인접한 방사도파관들에서는 상호 인접한 안테나 요소들이 상호 180°회전된 상태로 배열되는, 상기 다수의 헤리컬 안테나 요소(10)를 제공한다

Description

평면안테나
제 1 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 평면안테나의 사시도
제 2 도는 제 1 도에 도시된 평면안테나의 부분평면도
제 3 도는 제 1 도에 도시된 평면안테나 내의 방사도파관의 단면도
제 4 도는 본 발명의 개선된 평면안테나에 장착되는 방사요소인 헤리컬 안테나요소의 구조도
제 5 도는 제 4 도에 도시된 헤리컬 안테나 요소가 본 발명에 따른 평면 안테나에 배열된 구조를 보여주는 도면
제 6 도는 종래의 마이크로스트립 전송선 급전구조를 보여주는 측면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 헤리컬 안테나 요소(방사요소) 12: 방사도파관
14: 급전도파관 16: 개구
18: 유도성 포스트
본 발명은 위성방송 수신용 평면안테나에 관한 것으로, 특히 헤리컬 안테나 요소를 방사요소로 사용하고 구형도파관을 통해 급전하는 새로운 구조의 개선된 평면안테나에 관한 것이다.
통상적으로 위성방송 수신용 안테나로서는 반사판(reflector) 안테나가 주로 사용되고 있으나, 이 반사판 안테나는 부피가 크고 무거우며 설치가 복잡할 뿐만 아니라 외부적인 환경, 즉, 눈, 비, 바람등의 기후 조건에 의해 안테나의 수신성능이 저하되는 단점을 갖는다.
따라서, 최근들어서는 상기한 반사판 안테나의 단점을 보완할 목적으로, 제 6 도에 일부로서 도시된 바와같이, 마이크로스트립 패치(1)를 방사요소로 사용하고 수신된 전파를 마이크로스트립 전송선으로 급전하는 평면안테나가 개발되어 채용되는 추세에 있다. 동도면에서 참조번호 3은 급전단자를, 4는 유전체를 각각 나타낸다.
그러나, 상기한 종래의 평면안테나는 마이크로스트립의 방사효율이 높은 반면에 마이크로스트립 전송선에서의 방사손실과 유전손실에 의한 전송손실이 많아, 예를들면 전파의 주파수가 12GHz 일 때 전송손실이 대략 4dB/m에 달해 전체 안테나의 효율이 저하되는 단점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점에 착안하여 안출한 것으로서,
구형도파관 급전구조를 가지며 소형·경량화 및 전송손실을 최소화할 수 있는 개선된 평면안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 동일평면상에서 서로 측방향으로 나란히 배열된 다수의 방사도파관과, 동일평면상에서 상기 방사도파관들의 개방된 일단부 측에 상기 방사도파관의 길이방향과는 수직한 방향으로 배치되며, 상기 방사 도파관들의 각각의 일단부측과 접하는 위치의 측부에 다수의 개구가 형성되어 있는 급전도파관과, 상기 방사도파관에 설치된 다수의 헤리컬 요소로서, 동일 방사도파관에서는 상호 인접한 안테나 요소들이 상호 90℃ 회전된 상태로 배열되고, 상호 인접한 방사도파관들에서는 상호인접한 안테나 요소들이 상호 180℃ 회전된 상태로 배열되는, 상기 다수의 헤리컬 안테나 요소를 포함하는 평면안테나를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 평면 안테나에 있어서는, 다수의 개구가 급전도파관의 입력측에서 멀어질수록 점차적으로 그 개구 폭이 넓게 형성된다. 한편, 급전도파 관내에는 전파 반사를 감소시키는 관계로 개구들에 인접한 위치에 다수의 유도성 포스트가 설치된다.
본 발명의 상기 및 기타 다른 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되어지는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 개선된 헤리컬 와이어 배열 평면 안테나의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
제 1 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 평면 안테나의 사시도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 평면안테나는 동일평면상에서 서로 측 방향으로 나란히 배열된 다수의 방사도파관(12)과, 동일평면상에서 방사도파관(12)들의 개방된 일단부 측에 방사도파관(12)의 길이 방향과는 수직한 방향으로 배치된 급전도파관(14)을 포함한다. 방사도파관(12)들의 일단부와 접하는 위치의 급전도파관(14)의 측부에는 전송되는 전파를 방사도파관(12)에 결합시키기 위한 소정폭의 개구(16)들이 반파장 간격으로 형성되어 있다. 이들 개구(16)는. 제 1 도및 제 2 도로부터 명백하게 알 수 있는 바와같이, 급전도파관(14)의 전파 입력측으로부터 멀어질수록 그 개구 폭이 넓게 형성되어 있으므로, 방사도파돤(12)에는 균일한 양의 전력이 공급된다. 한편, 급전도파관(14)내에는 전파 반사를 줄일 수 있는 관계로 각 개구(16)와 인접한 위치에 유도성포스트(18)들이 설치된다.
한편, 제 1 및 제 2 도에 도시된 바와같이, 실질적으로 측면 급전방식인 본 발명의 평면안테나에서는 각 방사도파관(12)의 신호가 180°의 위상차를 갖게 된다.
따라서, 방사도파관(12)의 단면에서 볼 수 있는 전류방향은 제 3 도에 도시된 바와 같게 된다(동도면에서는 화살표는 전류방향을 나타냄). 그러므로, 본 발명에 따른 구형도파관에 있어서, 서로 인접하는 방사도파관내의 180°의 신호 위상차에 의해 도파관의 측면벽에 존재하는 전류의 방향은 서로 반대로 되어 상쇄된다. 따라서, 도파관의 상면과 측면의 접촉이 기존 방식에서 처럼 크게 중요한 요인으로 작용하지 않으므로, 본 발명의 안테나는 측멱과, 하부판과, 후술된 바와같이 헤리컬 안테나 요소의 급전 안테나 요소가 삽입 설치되는 상부판으로 구성된다.
제 4 도는 제 1 도에 도시된 본 발명에 따른 개선된 급전구조를 갖는 평면안테나에 장착되는 헤리컬 요소(10)의 상세한 구조를 나타낸다. 동도면에 도시된 헤리컬 와이어 안테나 요소의 구조특성은 다음과 같다.
피치각(α) =4°
헤리컬 원주(C) = 25mm(12GHz 자유공간 파장)
회전수 = 2
벤딩높이(h) = 1.25mm
와이어 반경(ρ) = 0.5(직경(D): 1mm)
상술한 바와같은 구조특성을 갖는 본 발명에 채용되는 헤리컬 안테나 요소는 원편파의 방사효율이 패치에 비해 높고 원편파의 간섭편차(Cross-Polarization)특성도 매우 우수하다. 또한, 이 헤리컬 안테나 요소는, 간단하게 그의 급전 와이어를 축으로 회전시켜 방사위상을 조정할 수 있으므로 빔-틸트 안테나의 제조에도 유리하다. 급전 와이어는 도파관이 상부판을 관통하여 도파관 내부로 연장하며, 도파관 내의 전파와 결합된다. 한편, 와이어는 도파관의 상부판과 h 거리인 지점에서 90°꺽여 헤리컬의 시작점까지 확장된다.
제 5 도는 제 4 도에 도시된 바와같은 헤리컬 안테나 요소(10)들이 구형도파관의 상부판상에 배열된 상태의 평면 안테나의 평면도를 나타낸다. 동도면에 도시된 간격(Sd)은 회절격자 로브(Granting lobe)를 줄이는데, 이 간격(Sd)은 방사요소들간의 결합에 크게 영향을 받지 않는 거리인 3/4λg가 적절하다. 동도면에서 부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 평면안테나에 채용되는 방사도파관(12)에 장착되는 헤리컬 안테나 요소(10)에 있어서, 동일 방사도파관상의 상호 인접하는 헤리컬 안테나 요소들은, 그들의 급전와이어에 급전되는 신호들 간의 90°위상차가 보상되도록, 상호간에 90°회전된 상태로 배열된다. 또한, 서로 인접하는 방사도파관(12)상의 상호 인접한 안테나 요소들은, 그들 방사도파관에 급전되는 신호들간의 180°의 위상차가 보상되도록, 상호간에 180°회전된 상태로 배열된다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 제 5 도에 도시된 바와같은 형태로 헤리털 안테나요소(방사요소)를 평면 안테나상에 배열하고, 이 방사요소에 의해 수신된 전파를 제 1 도에 도시된 바와같은 구형고파관을 사용하는 급전구조에 의하여 급전함으로써, 안테나 장치의 소형·경량화는 물론 전파 수신시의 전송손실을 최소화할 수 있다.

Claims (1)

  1. 동일평면상에서 서로 측방향으로 나란히 배열된 다수의 방사도파관(12)과; 동일평면상에서 상기 방사도파관들의 개방된 일단부 측에 상기 방사도파관의 길이방향과는 수직한 방향으로 배치되며, 상기 방사도파관들의 각각의 일단부 측과 접하는 위치의 측부에 다수의 개구(16)가 형성되어 있는 급전도파관(14)과; 상기 방사도파관에 설치된 다수의 헤리컬 안테나 요소(10)로서, 동일 방사도파관에서는 상호 인접한 안테나 요소들이 상호 90°회전된 상태로 배열되고, 상호 인접한 방사도파관들에서는 상호 인접한 안테나 요소들이 상호 180°회전된 상태로 배열되는, 상기 다수의 헤리털 안테나 요소(10)를 포함하고, 상기 다수의 개구는 상기 급전 도파관의 입력측에서 멀어질수록 그 개구폭이 크게 형성되며, 상기 급전도파관내에는 전파반사를 감소시키는 관계로 상기 개구들에 인접한 위치에 다수의 유도성 포스트(18)가 설치되는 평면안테나.
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