KR101686904B1 - Twin beam controller for antenna and antenna device using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안테나로부터 방사되는 빔을 트윈 빔 형태로 방사되도록 조절하는 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치에 관한 것으로, 간단한 구조로 각각 다른 방향을 지향하는 두개의 트윈빔을 형성하기 위한 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치를 제공하는 데 목적이 있다. 본 발명은 제1 입력포트와 연결되어 두개의 출력을 갖는 제1 분배기, 제2 입력포트와 연결되는 두개의 출력을 갖는 제2 분배기, 제1 분배기의 출력 측 일단 및 제2 분배기의 출력 측 일단과 연결되며, 서로 각각 교차되도록 출력하는 교차선, 제1 분배기의 타단과, 교차선의 출력 측 일단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제1 하이브리드 커플러, 제2 분배기의 타단과, 교차선의 출력 측 타단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제2 하이브리드 커플러, 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제1 출력포트, 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 타단과, 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 합성된 신호를 출력하는 제2 출력포트, 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 타단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제3 출력포트를 포함한다.[0001] The present invention relates to an antenna twin beam controller for adjusting a beam radiated from an antenna to be emitted in the form of a twin beam, and to an antenna apparatus using the twin beam controller. [0002] The present invention relates to an antenna for an antenna for forming two twin beams A twin beam controller, and an antenna apparatus using the twin beam controller. A first distributor connected to the first input port and having two outputs, a second distributor having two outputs connected to the second input port, a first output end of the first distributor, and a second output port of the second distributor, A first hybrid coupler having two outputs, one end of which is connected to the output side of the crossing line, the other end of the second distributor, and the other end of the crossing line, A first output port for outputting a signal output from one end of the output side of the first hybrid coupler, a second output port for outputting the other end of the output side of the first hybrid coupler and a second output port for outputting the output of the second hybrid coupler, A second output port for outputting a synthesized signal output from one end, a third output for outputting a signal output from the output end of the second hybrid coupler, Port.

Description

안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치{Twin beam controller for antenna and antenna device using the same}[0001] The present invention relates to a twin beam controller for an antenna,

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나로부터 방사되는 빔을 트윈 빔 형태로 방사되도록 조절하는 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna, and more particularly, to a twin beam controller for an antenna that adjusts a beam radiated from an antenna to be emitted in the form of a twin beam, and an antenna apparatus using the twin beam controller.

일반적으로, 배열 안테나(Array antenna)는 안테나의 지향성을 높이기 위하여 다수의 동형 단위 안테나를 일정 방향으로 배열한 다소자 안테나로서 안테나 어레이라고도 한다.In general, an array antenna is an antenna array in which a plurality of monolithic antennas are arranged in a predetermined direction in order to enhance the directivity of an antenna, and is also called an antenna array.

이러한 단위 안테나로는 다이폴(dipole), 모노폴(monopole), 패치(patch) 및 유전체 기판 위에서 사용될 수 있는 여러 종류의 평면 안테나들이 사용될 수 있다.Such unit antennas may include dipoles, monopoles, patches, and various types of planar antennas that may be used on a dielectric substrate.

각 단위 안테나에 적절한 전력비와 위상을 공급해 통신환경에 맞게 지향성과 빔 틸트를 설계하는 것이 일반적이다.It is common to design the directivity and the beam tilt according to the communication environment by supplying an appropriate power ratio and phase to each unit antenna.

이러한 배열 안테나는 이동 통신이나 위성 통신등 여러 가지 분야에서 활용되고 있다. 특히 최근 들어 이동 통신 시스템에서 셀 용량을 증가시키는 방법 중 하나가 배열 안테나를 사용하여 원하는 방향으로 복사 빔을 제어하는 것이다.These array antennas are utilized in various fields such as mobile communication and satellite communication. Particularly, in recent years, one of the methods for increasing the cell capacity in a mobile communication system is to control the radiation beam in a desired direction by using an array antenna.

한편 한국등록실용 제20-0323265호에는 멀티 빔을 복사하여 셀 커버리지 내의 전파특성을 개선한 기지국용 멀티 빔 안테나에 대한 내용을 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 20-0323265 discloses a multi-beam antenna for a base station in which multi-beam is copied to improve propagation characteristics in a cell coverage.

개시된 기지국용 멀티 빔 안테나는 수직으로 다단 배열된 무선통신용 안테나에 있어서, 수평방향이나 소정 각도로 틸팅된 제1 주 빔을 형성하기 위한 복사기들로 이루어진 제1 안테나 영역과, 소정 각도로 틸팅된 제2 주 빔을 형성하기 위한 복사기들로 이루어진 제2 안테나 영역을 구비한다.A multibeam antenna for a base station includes a plurality of vertically arranged antennas for wireless communication, the multibeam antenna comprising: a first antenna area formed of photocopiers for forming a first main beam that is tilted in a horizontal direction or at a predetermined angle; And a second antenna region made up of photocopiers for forming a main beam.

상술한 기지국용 멀티 빔 안테나는 복수의 빔을 생성하기 위하여 각 단의 복사기들을 물리적 또는 전기적으로 개별 틸팅시킴으로써 멀티 빔을 생성하게 된다.The above-described multi-beam antenna for base station generates multi-beams by physically or electrically tilting each stage of the copying machines individually to generate a plurality of beams.

이와 같이, 각 단의 복사기들을 물리적 또는 전기적으로 틸팅시켜 복수의 빔을 생성하는 안테나는 복수의 빔을 출력하기 위하여, 빔을 틸팅시키기 위한 위상 가변기를 별도로 구비하여야 하기 때문에 안테나의 단가가 높아지고, 미관을 해치는 문제점이 있었다.As described above, the antenna for physically or electrically tilting the copying machines at each stage to generate a plurality of beams must separately include a phase changer for tilting the beam to output a plurality of beams, so that the cost of the antenna is increased, .

따라서 본 발명의 목적은 간단한 구조로 각각 다른 방향을 지향하는 두개의 트윈빔을 형성하기 위한 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a twin beam controller for an antenna for forming two twin beams oriented in different directions with a simple structure, and an antenna device using the twin beam controller.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기는 제1 입력포트와 연결되어 두개의 출력을 갖는 제1 분배기, 제2 입력포트와 연결되는 두개의 출력을 갖는 제2 분배기, 상기 제1 분배기의 출력 측 일단 및 상기 제2 분배기의 출력 측 일단과 연결되며, 서로 각각 교차되도록 출력하는 교차선, 상기 제1 분배기의 타단과, 상기 교차선의 출력 측 일단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제1 하이브리드 커플러, 상기 제2 분배기의 타단과, 상기 교차선의 출력 측 타단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제2 하이브리드 커플러, 상기 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제1 출력포트, 상기 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 타단과, 상기 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 합성하여 출력하는 제2 출력포트, 상기 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 타단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제3 출력포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기.In order to solve the above problems, the twin beam controller for an antenna according to the present invention comprises a first distributor connected to a first input port and having two outputs, a second distributor having two outputs connected to a second input port, An output terminal of the first distributor and an output terminal of the second distributor, the output terminal of the first distributor, and the output terminal of the first distributor, A second hybrid coupler having two outputs of the other end of the second divider and the other end of the output side of the crossing line as inputs, a first hybrid coupler having a first output terminal for outputting a signal output from one end of the output side of the first hybrid coupler, 1 output port, a signal output from the other end of the output side of the first hybrid coupler, and a signal output from the output end of the second hybrid coupler, Sex and outputting a second output port, an antenna controller for twin beams, characterized in that it comprises a third output port for outputting a signal outputted from the output side of the other end of the second hybrid coupler.

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기에 있어서, 상기 제1 분배기 및 상기 제2 분배기는 윌킨슨 분배기인 것을 특징으로 한다.In the twin beam controller for an antenna according to the present invention, the first distributor and the second distributor are Wilkinson distributors.

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기에 있어서, 상기 제1 하이브리드 커플러 및 상기 제2 하이브리드 커플러는 출력 신호가 서로 90도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 한다.In the twin beam controller for an antenna according to the present invention, the first hybrid coupler and the second hybrid coupler have output signals having a phase difference of 90 degrees with respect to each other.

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기에 있어서, 상기 교차선은 90도의 위상지연을 특징으로 한다.In the twin beam controller for an antenna according to the present invention, the crossing line is characterized by a phase delay of 90 degrees.

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기에 있어서, 상기 제1 입력포트에 신호를 인가하게 되면 상기 제1 출력포트, 상기 제2 출력포트 및 상기 제3 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호가 출력되고, 상기 제2 입력포트에 신호를 인가하게 되면 상기 제3 출력포트, 상기 제2 출력포트 및 상기 제1 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호가 출력되는 것을 특징으로 한다.In the twin beam controller for an antenna according to the present invention, when a signal is applied to the first input port, a signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the first output port, the second output port and the third output port is output And a signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the third output port, the second output port, and the first output port when the signal is applied to the second input port.

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치에 있어서, 상기 구성의 안테나용 트윈빔 제어기, 상기 안테나용 트윈빔 제어기에 의해 틸트되어 서로 다른 방향을 지향하는 두개의 빔을 출력하는 복사소자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the antenna device using the twin beam controller for an antenna according to the present invention, a twin beam controller for an antenna having the above configuration, a radiation element for outputting two beams tilted by the twin beam controller for the antenna and oriented in different directions, .

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치에 있어서, 상기 복사 소자부는 25 ~ 40도의 수평 빔폭을 출력하는 것을 특징으로 한다.In the antenna device using the twin beam controller for an antenna according to the present invention, the radiation element outputs a horizontal beam width of 25 to 40 degrees.

본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치는 분배기, 하이브리드 커플러 및 교차선을 회로에 각각 배치하고, 제1 입력포트 및 제2 입력포트로 신호를 인가하여 제1 출력포트, 제2 출력포트 및 제3 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호와, 제3 출력포트, 제2 출력포트 및 제1 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호를 출력하도록 구성하여 간단한 구조로 각각 다른 방향을 지향하는 두개의 트윈빔을 형성할 수 있다.A twin beam controller for an antenna according to the present invention and an antenna apparatus using the same are characterized in that a distributor, a hybrid coupler and an intersection line are respectively disposed in a circuit, a signal is applied to a first input port and a second input port, A signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the output port and the third output port, and a signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the third output port, the second output port, and the first output port, Lt; RTI ID = 0.0 > twin < / RTI >

또한 본 발명에 따른 안테나용 트윈빔 제어기 및 이를 이용한 안테나 장치는 제2 출력포트를 통해 제1 하이브리드 커플러의 출력과, 제2 하이브리드 커플러를 합성한 2배의 파워를 갖는 신호를 출력함으로써 사이드 로브를 억제시킬 수 있다.Further, the twin beam controller for an antenna according to the present invention and the antenna device using the twin beam controller according to the present invention output a signal having a power of 2 times the combined output of the first hybrid coupler and the output of the first hybrid coupler through the second output port, .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기의 회로 구성도이다.
도 3은 일반적인 전력 분배기를 사용했을 경우, 두 개의 빔 격리도를 나타낸 예시 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 윌킨슨 전력 분배기를 사용했을 경우, 도 3의 전력 분배기와 동일한 조건에서의 두 개의 빔 격리도를 나타내는 예시 그래프이다.
도 5는 비교예에 따른 트윈빔 제어기의 회로 구성도이다.
도 6은 비교예에 따른 트윈빔 제어기의 제1 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 7은 비교예에 따른 트윈빔 제어기의 제2 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기의 제1 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기의 제2 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating an antenna device using a twin beam controller for an antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a twin beam controller for an antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is an example graph showing two beam isolation degrees when a conventional power splitter is used.
FIG. 4 is an exemplary graph showing two beam isolation degrees under the same conditions as the power distributor of FIG. 3 when a Wilkinson power divider according to an embodiment of the present invention is used.
5 is a circuit configuration diagram of a twin beam controller according to a comparative example.
6 is a graph illustrating a horizontal beam pattern output to an input of a first input port of a twin beam controller according to a comparative example.
7 is a graph illustrating a horizontal beam pattern output to an input of a second input port of a twin beam controller according to a comparative example.
8 is a graph illustrating a horizontal beam pattern output to an input of a first input port of an antenna twin beam controller according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph illustrating a horizontal beam pattern output to an input of a second input port of an antenna twin beam controller according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기지국용 트윈빔 안테나에 대한 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a configuration of a twin-beam antenna for a base station according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국용 트윈빔 안테나를 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a twin-beam antenna for a base station according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치(200)는 트윈빔 제어기(100) 및 복사소자부(210)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an antenna apparatus 200 using an antenna twin beam controller according to an embodiment of the present invention includes a twin beam controller 100 and a radiation element unit 210.

트윈빔 제어기(100)는 2개의 입력포트에 신호를 입력하고, 3개의 출력으로 각각 위상 차이를 갖는 신호를 출력한다.The twin beam controller 100 inputs signals to two input ports and outputs a signal having a phase difference to each of the three outputs.

출력된 신호는 복사소자부(210)를 통해 출력되어 빔을 생성한다. 여기서 복사소자부(210)를 통해 출력되는 빔은 위상 차이에 의해 두개의 다른 방향을 지향하는 트윈빔 형태로 형성된다. 한편 본 실시예에서 복사소자부(210)는 세개의 복사소자(211, 212, 213)가 수평으로 배열되어 25 ~ 40도의 수평 빔폭을 출력한다.The output signal is output through the radiation element unit 210 to generate a beam. Here, the beam output through the radiation element 210 is formed into a twin beam shape oriented in two different directions by a phase difference. Meanwhile, in the present embodiment, the radiation element 210 is horizontally arranged with three radiation elements 211, 212, and 213 to output a horizontal beam width of 25 to 40 degrees.

복사소자부(210)의 복사소자(211, 212, 213)의 갯수는 안테나용 트윈빔 제어기(100)의 출력포트의 갯수와 동일하게 구비된다.The number of the radiating elements 211, 212 and 213 of the radiating element unit 210 is equal to the number of output ports of the antenna twin beam controller 100.

이와 같이, 본 실시예에 따른 안테나 장치(200)는 복사소자부(210)를 통해 두개의 다른 방향을 지향하는 트윈빔을 형성할 수 있다.As described above, the antenna device 200 according to the present embodiment can form twin beams directed in two different directions through the radiation element 210.

이하 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기(100)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the twin beam controller 100 for an antenna according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기의 회로 구성도이고, 도 3은 일반적인 전력 분배기를 사용했을 경우, 두 개의 빔 격리도를 나타낸 예시 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 윌킨슨 전력 분배기를 사용했을 경우, 도 3의 전력 분배기와 동일한 조건에서의 두 개의 빔 격리도를 나타내는 예시 그래프이다.FIG. 2 is a circuit diagram of a twin beam controller for an antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exemplary graph showing two beam isolation degrees when a general power divider is used, FIG. Is an example graph showing two beam isolation degrees under the same conditions as the power divider of FIG. 3 when using a Wilkinson power divider according to FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 안테나용 트윈빔 제어기(100)는 제1 분배기(10), 제2 분배기(20), 교차선(60), 제1 하이브리드 커플러(30), 제2 하이브리드 커플러(40), 제1 출력포트(31), 제2 출력포트(50) 및 제3 출력포트(41)를 포함한다.1 to 4, an antenna twin beam controller 100 includes a first distributor 10, a second distributor 20, an intersection line 60, a first hybrid coupler 30, a second hybrid coupler 30, A second output port 40, a first output port 31, a second output port 50, and a third output port 41.

한편 분배기는 하나의 입력포트에 인가된 전력을 두개의 출력포트로 분배하는 수동 소자이다.While a divider is a passive element that distributes the power applied to one input port to two output ports.

분배기 중 윌킨슨 분배기는 양방향성 하이브리드 분배기로, 입력포트에 전력을 인가하면 전력의 크기와 위상이 동일하게 분배되어 두개의 출력포트로 출력되고, 출력 포트간에 격리가 가능하다.The Wilkinson divider is a bidirectional hybrid divider. When power is applied to the input port, power and phase are distributed equally and output to two output ports, and isolation between output ports is possible.

예컨데, 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 분배기를 사용하였을 경우, 출력신호는 (a) 부분에서와 같이, 특정 주파수에서 격리도가 열화된 것을 확인할 수 있다. 반면에 본 실시예에 따른 윌킨슨 전력분배기를 사용하였을 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 격리도가 개선되는 것을 확인할 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, when a general distributor is used, it can be confirmed that the isolation degree of the output signal is deteriorated at a specific frequency as shown in (a). On the other hand, when the Wilkinson power divider according to the present embodiment is used, it can be seen that the degree of isolation is improved as shown in FIG.

따라서 본 실시예에서는 제1 분배기(10) 및 제2 분배기(20)로 윌킨슨 분배기를 사용한다.Therefore, in the present embodiment, the Wilkinson distributor is used as the first distributor 10 and the second distributor 20. [

한편 하이브리드 커플러는 RF 회로 또는 통신 회로에서 사용되는 수동 소자로서, 입력 전력을 동일한 전력을 갖는 복수 개의 신호로 분리하는 방향성 커플러이다. 하이브리드 커플러에 의해 분리되는 복수 개의 신호는 동일한 크기의 전력을 가지나, 서로 다른 위상을 갖는다.On the other hand, a hybrid coupler is a passive element used in an RF circuit or a communication circuit, and is a directional coupler that separates input power into a plurality of signals having the same power. The plurality of signals separated by the hybrid coupler have the same magnitude of power, but have different phases.

예컨데, 제1 하이브리드 커플러(30) 및 제2 하이브리드 커플러(40)의 입력 측 일단에 신호를 인가할 경우, 출력은 각각 0도 및 90도 위상을 갖는 신호가 출력된다. 이때 출력되는 신호는 각각 동일한 전력을 갖게 된다. For example, when a signal is applied to one input side of the first hybrid coupler 30 and the second hybrid coupler 40, a signal having 0-degree and 90-degree phases is output, respectively. At this time, the output signals have the same power.

즉 각 입력에 신호가 인가되면 인근의 입력은 고립된 상태이기 때문에 신호가 전달되지 않고, 출력으로 균등하게 분배되어 각기 다른 위상을 가지는 신호가 출력된다.In other words, when a signal is applied to each input, the neighboring input is isolated, so that the signal is not transmitted, but is evenly distributed to the output and a signal having a different phase is output.

본 실시예에서는 제1 하이브리드 커플러(30) 및 제2 하이브리드 커플러(40)로 입출력 신호가 서로 90도의 위상차를 갖는 90도 하이브리드 커플러를 사용한다. 90도 하이브리드 커플러로는 브랜치 라인 커플러(Branch-line coupler)를 사용할 수 있다.In this embodiment, the first hybrid coupler 30 and the second hybrid coupler 40 use a 90-degree hybrid coupler having a phase difference of 90 degrees between input and output signals. A branch-line coupler can be used as a 90-degree hybrid coupler.

한편 제1 분배기(10)는 제1 입력포트(11)와 연결되어 두개의 출력을 갖는다. 이때 출력되는 두개의 신호는 동일한 크기의 전력과, 같은 위상을 갖는다. The first distributor 10 is connected to the first input port 11 and has two outputs. At this time, the two signals outputted have the same magnitude of power and the same phase.

제1 분배기(10)의 출력 측 일단은 교차선(60)의 입력으로 입력되고, 타단은 제1 하이브리드 커플러(30)의 입력 측 일단으로 인가된다.One end of the output side of the first distributor 10 is input to the input of the cross line 60 and the other end is applied to one end of the input side of the first hybrid coupler 30. [

이하 본 실시예에서는 제1 입력포트(11)와 제2 입력포트(21)에 각각 0도의 위상을 갖는 신호를 입력한 경우를 예로 설명하도록 한다. 제1 출력포트(31), 제2 출력포트(50) 및 제3 출력포트(41)의 출력의 위상은 상대적인 것으로 제1 입력포트(11)와 제2 입력포트(21)에 입력되는 신호의 위상에 따라 달라질 수 있다.In the following description, it is assumed that a signal having a phase of 0 degrees is input to the first input port 11 and the second input port 21, respectively. The phases of the outputs of the first output port 31, the second output port 50 and the third output port 41 are relative to each other and the phases of the signals input to the first input port 11 and the second input port 21 Depending on the phase.

제1 하이브리드 커플러(30)로 입력된 신호는 제1 하이브리드 커플러(30)에 의해 0도와 90도의 위상을 갖는 신호를 각각 출력한다.The signal input to the first hybrid coupler 30 is output by the first hybrid coupler 30 to a signal having a phase of 0 degrees and 90 degrees, respectively.

즉 제1 하이브리드 커플러(30)를 통과하여 0도의 위상을 갖는 신호는 제1 출력포트(31)로 출력되고, 제1 하이브리드 커플러(30)를 통과하여 90도의 위상을 갖는 신호는 제2 출력포트(50)로 출력된다.A signal having a phase of 0 degrees passing through the first hybrid coupler 30 is output to the first output port 31 and a signal having a phase of 90 degrees passing through the first hybrid coupler 30 is output to the second output port 31. [ (50).

한편 제1 분배기(10)의 출력 측 타단은 교차선(60)을 통과하여 제2 하이브리드 커플러(40)로 입력된다.On the other hand, the other end of the output side of the first distributor 10 is inputted to the second hybrid coupler 40 through the crossing line 60.

여기서 교차선(60)은 입력된 신호를 교차하여 반대 출력으로 출력되도록 하고, 90도의 위상 지연을 하도록 구성된다.Where the crossing line 60 is configured to cross the input signal and output the opposite output, and to have a phase delay of 90 degrees.

교차선(60)에 의해 90도 위상 지연된 신호는 제2 하이브리드 커플러(40)를 통과하여, 제2 출력포트(50)로 90도의 위상을 갖는 신호가 출력되고, 제3 출력포트(41)로 180도의 위상을 갖는 신호가 출력된다.A signal delayed by 90 degrees by the crossing line 60 passes through the second hybrid coupler 40 and a signal having a phase of 90 degrees is output to the second output port 50. The signal output from the third output port 41 A signal having a phase of 180 degrees is output.

이때, 제1 하이브리드 커플러(30)의 출력 중 90도 위상을 갖는 신호와, 제2 하이브리드 커플러(40)의 출력 중 90도 위상을 갖는 신호는 제2 출력포트(50)로 출력된다. 즉 제2 출력포트(50)에서 출력되는 신호는 제1 하이브리드 커플러(30)로부터 출력되는 신호와 제2 하이브리드 커플러(40)로부터 출력되는 신호가 합성되어, 90도의 위상을 갖고 2배의 파워를 가진 신호가 출력된다. 이에 따라, 복사소자부(210)로부터 방사되는 빔의 사이드 로브를 억제시킬 수 있다.At this time, a signal having a phase of 90 degrees out of the output of the first hybrid coupler 30 and a signal having a phase of 90 degrees out of the output of the second hybrid coupler 40 are output to the second output port 50. That is, the signal output from the second output port 50 is a signal obtained by combining the signal output from the first hybrid coupler 30 and the signal output from the second hybrid coupler 40, An excitation signal is output. Thus, the side lobe of the beam emitted from the radiation element section 210 can be suppressed.

한편 제2 입력포트(21)를 통해 입력된 신호도 상술한 제1 입력포트(11)를 통해 입력된 신호와 동일한 과정으로, 제2 분배기(20), 교차선(60), 제1 하이브리드 커플러(30) 및 제2 하이브리드 커플러(40)에 의해 위상 지연되어 각각 제1 출력포트(31)로 180도의 위상을 갖는 신호가 출력되고, 제2 출력포트(50)로 2배의 출력 파워를 가진 90도 및 90도의 위상을 갖는 신호가 출력되고, 제3 출력포트(41)로 0도의 위상을 갖는 신호가 출력된다.The signals input through the second input port 21 are also processed by the second divider 20, the intersection line 60, the first hybrid coupler 20, A signal having a phase of 180 degrees is output to the first output port 31 and a signal having a second output port 50 is output to the second output port 50, A signal having a phase of 90 degrees and a phase of 90 degrees is output, and a signal having a phase of 0 degrees is output to the third output port 41. [

제2 입력포트(21)를 통해 입력된 신호가 출력되는 과정은 상술한 제1 입력포트(11)를 통해 입력된 신호와 동일한 과정으로 각각 제1 출력포트(31), 제2 출력포트(50) 및 제3 출력포트(41)로 출력되기 때문에 동일한 설명은 생략하기로 한다.The process of outputting the signal inputted through the second input port 21 is the same as the process of inputting the signal inputted through the first input port 11 described above by using the first output port 31 and the second output port 50 And the third output port 41, the same description will be omitted.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치(200)와 비교예를 비교하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the antenna device 200 using the antenna twin beam controller according to the embodiment of the present invention will be described in comparison with a comparative example.

도 5는 비교예에 따른 트윈빔 제어기의 회로 구성도이고, 도 6은 비교예에 따른 트윈빔 제어기의 제1 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 7은 비교예에 따른 트윈빔 제어기의 제2 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기의 제1 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기의 제2 입력포트의 입력으로 출력되는 수평 빔 패턴을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a circuit diagram of a twin beam controller according to a comparative example, FIG. 6 is a graph showing a horizontal beam pattern output to an input of a first input port of a twin beam controller according to a comparative example, and FIG. FIG. 8 is a graph illustrating a horizontal beam pattern output to the input of the first input port of the twin beam controller for an antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a graph illustrating a horizontal beam pattern output to an input of a second input port of an antenna twin beam controller according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, 비교예에서는 4개의 하이브리드 커플러(310, 410, 510, 601)와 4개의 복사소자(미도시), 그리고 2개의 입력포트(311, 411) 및 4개의 출력포트(511, 512, 611, 612)를 이용하여 각각 다른 방향을 지향하는 두개의 빔을 형성하였다.5, in the comparative example, four hybrid couplers 310, 410, 510 and 601, four radiating elements (not shown), two input ports 311 and 411 and four output ports 511, 512, 611 and 612, respectively, to form two beams oriented in different directions.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 트윈빔 제어기(300)로부터 출력되는 수평 빔 패턴은 사이드 로브가 -10 ~ -15dB 사이에 위치한 것을 확인할 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the horizontal beam pattern output from the twin beam controller 300 according to the comparative example is located between -10 and -15 dB.

반면에, 동일한 조건에서 본 발명의 실시예에 따른 트윈빔 제어기(100)로부터 출력되는 수평 빔 패턴은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 비교예의 수평 빔 패턴과 비교하여 사이드 로브가 -4 ~ -5dB 낮게 측정된 것을 확인할 수 있다.On the other hand, the horizontal beam pattern output from the twin beam controller 100 according to the embodiment of the present invention under the same condition is compared with the horizontal beam pattern of the comparative example, as shown in Figs. 8 and 9, ~ -5dB lower than the measured value.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기(100) 및 이를 이용한 안테나 장치(200)는 분배기(10, 20), 하이브리드 커플러(30, 40) 및 교차선(60)을 회로에 각각 배치하고, 제1 입력포트(11) 및 제2 입력포트(21)로 신호를 인가하여 제1 출력포트(31), 제2 출력포트(50) 및 제3 출력포트(41) 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호와, 제3 출력포트(41), 제2 출력포트(50) 및 제1 출력포트(31) 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호를 출력하도록 구성하여 간단한 구조로 각각 다른 방향을 지향하는 두개의 트윈빔을 형성할 수 있다.Therefore, the twin beam controller 100 for an antenna and the antenna device 200 using the same according to the embodiment of the present invention are arranged such that the distributors 10 and 20, the hybrid couplers 30 and 40, And a signal is applied to the first input port 11 and the second input port 21 so that the phase of the signal is 90 in the order of the first output port 31, the second output port 50 and the third output port 41 And a signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the third output port 41, the second output port 50, and the first output port 31, Two twin beams can be formed.

또한 본 발명의 실시예에 따른 안테나용 트윈빔 제어기(100) 및 이를 이용한 안테나 장치(200)는 제2 출력포트(50)를 통해 제1 하이브리드 커플러(30)의 출력과, 제2 하이브리드 커플러(40)를 합성한 2배의 파워를 갖는 신호를 출력함으로써 사이드 로브를 억제시킬 수 있다.The twin beam controller 100 for an antenna and the antenna device 200 using the same according to the embodiment of the present invention are connected to the output of the first hybrid coupler 30 through the second output port 50 and the output of the second hybrid coupler 30 40) are combined to output a signal having a power twice as high as that of the signal, thereby suppressing side lobes.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예 및 비교예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 및 비교예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments and the comparative examples disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments and the comparative examples disclosed herein.

10 : 제1 분배기 11 : 제1 입력포트
20 : 제2 분배기 21 : 제2 입력포트
30 : 제1 하이브리드 커플러 31 : 제1 출력포트
40 : 제2 하이브리드 커플러 41 : 제3 출력포트
50 : 제2 출력포트 60 : 교차선
100 : 안테나용 트윈빔 제어기 200 : 안테나 장치
210 : 복사소자부 211, 212, 213, 214 : 복사소자10: first distributor 11: first input port
20: second distributor 21: second input port
30: first hybrid coupler 31: first output port
40: second hybrid coupler 41: third output port
50: second output port 60: intersection line
100: Twin beam controller for antenna 200: Antenna device
210: radiation element parts 211, 212, 213, 214: radiation element

Claims (7)

제1 입력포트와 연결되어 두개의 출력을 갖는 제1 분배기;
제2 입력포트와 연결되는 두개의 출력을 갖는 제2 분배기;
상기 제1 분배기의 출력 측 일단 및 상기 제2 분배기의 출력 측 일단과 연결되며, 서로 각각 교차되도록 출력하는 교차선;
상기 제1 분배기의 타단과, 상기 교차선의 출력 측 일단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제1 하이브리드 커플러;
상기 제2 분배기의 타단과, 상기 교차선의 출력 측 타단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제2 하이브리드 커플러;
상기 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제1 출력포트;
상기 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 타단과, 상기 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 합성하여 출력하는 제2 출력포트;
상기 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 타단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제3 출력포트; 를 포함하고,
상기 제2 출력포트는 상기 제1 출력포트 및 상기 제3 출력포트 사이에 위치하여, 상기 제1 출력포트 및 상기 제3 출력포트 대비 2배의 파워를 갖는 신호를 출력하고,
상기 제1 입력포트 및 상기 제2 입력포트에 신호를 인가하게 되면, 상기 제1 입력포트를 통해 상기 제1 출력포트, 상기 제2 출력포트 및 상기 제3 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호가 출력되고, 상기 제2 입력포트를 통해 상기 제3 출력포트, 상기 제2 출력포트 및 상기 제1 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호가 출력되어, 서로 다른 방향을 지향하는 트윈빔을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기.A first distributor coupled to the first input port and having two outputs;
A second distributor having two outputs coupled to a second input port;
A crossing line connected to one end of the output side of the first distributor and one end of the output side of the second distributor and outputting them so as to cross each other;
A first hybrid coupler having two outputs of the other end of the first distributor and one end of the output side of the intersection line as inputs;
A second hybrid coupler having two outputs of the other end of the second distributor and the other end of the output side of the intersection line as inputs;
A first output port for outputting a signal output from one end of the output side of the first hybrid coupler;
A second output port for synthesizing and outputting a signal output from the other end on the output side of the first hybrid coupler and the output end on the output side of the second hybrid coupler;
A third output port for outputting a signal output from the other end of the output side of the second hybrid coupler; Lt; / RTI >
The second output port being located between the first output port and the third output port and outputting a signal having twice the power as the first output port and the third output port,
And a second output port connected to the first input port and the second output port, wherein when the signal is applied to the first input port and the second input port, a signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the first output port, A signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the third output port, the second output port and the first output port is outputted through the second input port to form a twin beam oriented in different directions And the twin beam controller for the antenna. 제1항에 있어서,
상기 제1 분배기 및 상기 제2 분배기는 윌킨슨 분배기인 것을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기.The method according to claim 1,
Characterized in that the first distributor and the second distributor are Wilkinson distributors. 제1항에 있어서,
상기 제1 하이브리드 커플러 및 상기 제2 하이브리드 커플러는 출력 신호가 서로 90도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기.The method according to claim 1,
Wherein the output signals of the first hybrid coupler and the second hybrid coupler have a phase difference of 90 degrees with respect to each other. 제1항에 있어서,
상기 교차선은 90도의 위상지연을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기.The method according to claim 1,
Wherein the crossing line is characterized by a phase delay of 90 degrees. 삭제delete 제1 입력포트와 연결되어 두개의 출력을 갖는 제1 분배기, 제2 입력포트와 연결되는 두개의 출력을 갖는 제2 분배기, 상기 제1 분배기의 출력 측 일단 및 상기 제2 분배기의 출력 측 일단과 연결되며, 서로 각각 교차되도록 출력하는 교차선, 상기 제1 분배기의 타단과, 상기 교차선의 출력 측 일단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제1 하이브리드 커플러, 상기 제2 분배기의 타단과, 상기 교차선의 출력 측 타단을 입력으로 두개의 출력을 갖는 제2 하이브리드 커플러, 상기 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제1 출력포트, 상기 제1 하이브리드 커플러의 출력 측 타단과, 상기 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 일단으로부터 출력되는 신호를 합성하여 출력하는 제2 출력포트, 상기 제2 하이브리드 커플러의 출력 측 타단으로부터 출력되는 신호를 출력하는 제3 출력포트를 포함하고, 상기 제2 출력포트는 상기 제1 출력포트 및 상기 제3 출력포트 사이에 위치하여, 상기 제1 출력포트 및 상기 제3 출력포트 대비 2배의 파워를 갖는 신호를 출력하고, 상기 제1 입력포트 및 상기 제2 입력포트에 신호를 인가하게 되면, 상기 제1 입력포트를 통해 상기 제1 출력포트, 상기 제2 출력포트 및 상기 제3 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호가 출력되고, 상기 제2 입력포트를 통해 상기 제3 출력포트, 상기 제2 출력포트 및 상기 제1 출력포트 순으로 위상이 90도씩 지연된 신호가 출력되어, 서로 다른 방향을 지향하는 트윈빔을 형성하는 안테나용 트윈빔 제어기;
상기 안테나용 트윈빔 제어기의 출력 갯수와 대응되는 복사소자를 구비하고, 상기 안테나용 트윈빔 제어기에 의해 틸트되어 서로 다른 방향을 지향하는 두개의 빔을 출력하는 복사소자부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치.A first distributor connected to the first input port and having two outputs, a second distributor having two outputs connected to the second input port, one end of the output side of the first distributor and one end of the output side of the second distributor, A first hybrid coupler having two outputs, one end of the first splitter and one end of the output side of the crossing line, the other end of the second splitter, the crossing line of the crossing line A first output port for outputting a signal output from one end of the output side of the first hybrid coupler, a second output port for outputting a signal output from the other end of the output side of the first hybrid coupler, 2 hybrid coupler, a second output port for combining and outputting signals output from one end of the output side of the second hybrid coupler, Wherein the second output port is located between the first output port and the third output port and the second output port is located between the first output port and the third output port Wherein the first output port, the second output port, and the third output port are connected to each other through the first input port, A signal whose phase is delayed by 90 degrees in the order of output ports is outputted in the order of output ports, and a signal delayed in phase by 90 degrees in the order of the third output port, the second output port and the first output port is output through the second input port, A twin beam controller for an antenna forming a twin beam oriented in different directions;
A radiation element having a radiation element corresponding to the number of outputs of the antenna twin beam controller and outputting two beams tilted by the antenna twin beam controller and oriented in different directions;
And an antenna unit for receiving the twin beam. 제6항에 있어서,
상기 복사소자부는 25 ~ 40도의 수평 빔폭을 출력하는 것을 특징으로 하는 안테나용 트윈빔 제어기를 이용한 안테나 장치.The method according to claim 6,
Wherein the radiation element outputs a horizontal beam width of 25 to 40 degrees.
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