JP2022532392A - シフト直列給電を用いた二重偏波アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】１つのアンテナ構造で他の構造物がなくてもシフト直列給電を用いた二重給電を可能にする二重偏波アンテナを提供する。【解決手段】二重偏波アンテナは、ベース基板と、互いに交差する第１の給電基板および第２の給電基板を含む給電部と、給電部上に支持される放射板とを含む。第１の給電基板は、シフト給電方式によって放射板の第１の方向を基準に第１の領域に第１の基準位相信号を供給し、第１の領域に続く第２の領域に第１の基準位相信号に対して逆位相を有する第１の逆位相信号を供給するように構成した第１の給電ラインを含む。第２の給電基板は、シフト給電方式によって放射板の第２の方向を基準に第３の領域に第２の基準位相信号を供給し、第３の領域に続く第４の領域に、第２の基準位相信号に対して逆位相を有する第２の逆位相信号を供給するように構成した第２の給電ラインを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、シフト直列給電を用いた二重偏波アンテナに関する。より詳しくは、本発明は、１つのアンテナ構造で他の構造物なしでもシフト直列給電を用いた二重給電を可能にする二重偏波アンテナに関する。

以下に記述する内容は、単に本実施例と関連する背景情報のみを提供するだけで、従来技術を構成するものではない。

マッシブマイモ（Massive Multiple Input Multiple Output）技術は、多数のアンテナを使用してデータ伝送容量を画期的に増やす技術であり、送信機ではそれぞれの送信アンテナを介して互いに異なるデータを伝送し、受信機では適切な信号処理を介して送信データを区別する空間多重化（Spatial multiplexing）技法である。したがって、マッシブマイモ技術は、送受信アンテナの個数を同時に増加させ、それによりチャネル容量を増加させ、より多くのデータを伝送することを可能にする。たとえば、マッシブマイモ技術を通じてアンテナ数を１０個に増やすと、現在の単一のアンテナシステムと比較して同じ周波数帯域を使用して約１０倍のチャネル容量を確保できる。

マッシブマイモ技術が多数のアンテナを必要とするにつれ、１つのアンテナモジュールが占めるスペースを減らすこと、つまり個々のアンテナのサイズを減らすことの重要性がさらに強調されている。

従来の個々のアンテナ構造において、単一給電構造体（Single Feed Element）の場合は１つの給電で具現し、アイソレーション（Isolation）と交差偏波（Cross Pol）特性が良くないという欠点がある。これを解決するために、構造体２つを使用して１つの単一給電構造体の反対側に位置する他の構造物に別の単一給電構造体を具現し、ケーブルまたは分配器を使用して二重給電の形態で具現する方法を提示した。しかし、このような二重給電方式による場合、組立性が良くないという欠点があり、はんだ付け点上昇による量産性問題及びＰＩＭＤ特性が均一でないという問題などがある。

本発明が解決しようとする課題は、１つのアンテナ構造で他の構造物なしにシフト直列給電を用いた二重給電を可能にすることにより、二重給電の利点であるＣＰＲ（Cross Polarization Ratio）特性とアイソレーション特性を満足させながらも構造の複雑さを劇的に減少させ、小型化に有利な二重偏波アンテナを提供することである。

本実施例は、ベース基板と、前記ベース基板上に支持され、互いに交差するように配置した第１の給電基板及び第２の給電基板を含む給電部、及び、前記給電部上に支持される放射板を含み、前記第１の給電基板は、シフト給電（Shift Feed）方式によって前記放射板の第１の方向を基準として第１の領域に第１の基準位相信号を供給し、前記第１の領域に続く第２の領域に前記第１の基準位相信号に対して逆位相を有する第１の逆位相信号を供給するように構成する第１の給電ラインを含み、前記第２の給電基板は、前記シフト給電方式によって前記放射板の第２の方向を基準として第３の領域に第２の基準位相信号を供給し、前記第３の領域に続く第４の領域に前記第２の基準位相信号に対して逆位相を有する第２の逆位相信号を供給するように構成する第２の給電ラインを含むことを特徴とする二重偏波アンテナを含む。

以上説明したように、本発明の実施例に係ると、１つのアンテナ構造にて他の構造物なしに二重給電が可能になるように具現することで、二重給電の利点であるＣＰＲ特性とアイソレーション特性を満足しつつも構造の複雑さを画期的に低減させて小型化に有利な二重偏波アンテナを提供することができる。

本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナの概略的斜視図である。 図１のII－II'ラインに沿って切断した二重偏波アンテナの断面図である。 図１のII－II'ラインに沿って切断した二重偏波アンテナの分解断面図である。 本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナの上面図である。 本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナの第１の給電基板の一側面図である。 本発明の他の実施例に係る二重偏波アンテナの第１の給電基板の一側面図である。 本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナの第２の給電基板の一側面図である。 従来の二重給電方式を例示する比較例の概略図である。 本発明の一実施例に係る二重給電方式を示す概略図である。 比較例に係る構造で現れる放射パターンのシミュレーショングラフである。 本発明の一実施例に係る二重給電方式で現れる放射パターンのシミュレーショングラフである。

以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通して詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素に対しては、たとえ異なる図面に表示されても、できるだけ同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。なお、本発明の説明において、関連する公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断した場合には、その詳しい説明は省く。

以下、添付の図面を参照して本発明に係る実施例を詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１の概略的斜視図である。

図２は、図１のII－II'線に沿って切断した二重偏波アンテナ１の断面図である。

図３は、図１のII－II'線に沿って切断した二重偏波アンテナ１の分解断面図である。

図４は、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１の上面図である。

図１ないし図４を参照すると、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１は、ベース基板１０、給電部２０、及び放射板５０を含む。

ベース基板１０は、プラスチックまたは金属からなる板状部材であってもよい。ベース基板１０は接地層を含む。ベース基板１０の接地層は、二重偏波アンテナ１に接地を提供する一方、放射板５０から放射された無線信号に対する反射表面として作用する。これにより、放射板５０からベース基板１０に向けて放射された無線信号はメイン放射方向に反射される。これにより、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１の前面対背面比及び利得が向上する。

給電部２０は、ベース基板１０上に支持され、高周波電気信号を放射板５０に供給するように構成する。給電部２０は、ベース基板１０上で互いに交差するように配置した第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０を含む。

本発明の一実施例で、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０は、ベース基板１０上に垂直に直立配置し、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０は、それぞれの中央領域で互いに垂直に交差する。

しかし、本発明はこれに限定されない。本発明の変形実施例で、給電部２０は、３つ以上の給電基板を含むことができ、３つ以上の給電基板が構造的対称性を有する様々な方法で互いに交差してベース基板１０上に支持されてもよい。

第１の給電基板３０は、第１の絶縁基板３１０及び第１の絶縁基板３１０上に形成した第１の給電ライン３２０を含む印刷回路基板であってもよい。第２の給電基板４０は、第２の絶縁基板４１０及び第２の絶縁基板４１０上に形成した第２の給電ライン４２０を含む印刷回路基板であってもよい。

第１の給電ライン３２０及び第２の給電ライン４２０は、それぞれ放射板５０に高周波電気信号を供給することができる。図示の実施例で、第１の給電ライン３２０及び第２の給電ライン４２０はそれぞれ、放射板５０から短距離に離間して電気的に容量性カップリングされることが例示されている。しかし、本発明はこれに限定されず、他の実施例で、第１の給電ライン３２０及び第２の給電ライン４２０はそれぞれ放射板５０に直接電気的に接触してもよい。

第１の給電基板３０の第１の給電ライン３２０及び第２の給電基板４０の第２の給電ライン４２０についての詳細構成及び機能は、図５ないし図７を参照して下で説明する。

第１の給電基板３０は、その一側長辺に形成した１つ以上の第１の基板締結突出部３１４を含む。第２の給電基板４０は、その片側長辺に形成した１つ以上の第２の基板締結突出部４１４を含む。

これに対応し、ベース基板１０は、第１の給電基板３０の第１の基板締結突出部３１４が挿入される第１の基板側締結溝１２及び第２の給電基板４０の第２の基板締結突出部４１４が挿入される第２の基板側締結溝１４を含む。

図示の本発明の一実施例で、第１の基板締結突出部３１４及び第２の基板締結突出部４１４をそれぞれ２つずつ形成し、これに対応して第１の基板側締結溝１２及び第２の基板側締結溝１４も２つずつ形成することを例示した。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施例で、基板締結突出部３１４、４１４及び締結溝１２、１４の個数は選択的に可変である。さらに、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０は、挿入締結方式ではなく、接着または別途の結合部材によってベース基板１０上に締結してもよい。

第１の給電基板３０は、その一側長辺に形成した第１の係合スリット３１６を含む。第１の係合スリット３１６は、第１の給電基板３０の一側長辺の中央から第１の給電基板３０の内部に延びる一体型開放部であってもよい。

同様に、第２の給電基板４０は、その他側長辺に形成した第２の係合スリット４１６（図７に示す）を含む。第２の係合スリット４１６は、第２の給電基板４０の他側長辺の中央から第２の給電基板４０の内部に延びる一字型開放部であってもよい。

第１の係合スリット３１６及び第２の係合スリット４１６を介して第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０が互いに交差するように配置または結合してもよい。

本発明の一実施例で、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０は、その構造及び電気的特性が実質的に同一であってもよい。例えば、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０の長さ、幅、及び厚さはほとんど同じであってもよい。ただし、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０が互いに交差するためのそれぞれの構造的特徴、例えば係合スリット３１６、４１６の方向及び構造と、それによる給電ライン３２０ 、４２０の一部の形状が互いに異なってもよい。

放射板５０は、給電部２０上で、即ち、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０上で支持される。本発明の一実施例で、放射板５０は、一面に金属層を形成した印刷回路基板であってもよい。放射板５０は、ベース基板１０と平行であり、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０に対して垂直に配置してもよい。

本発明の一実施例で、放射板５０は長方形を有し、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０がそれぞれ放射板５０の対角線方向を横切って配置するものとして例示した。しかし、本発明はこれに限定されない。放射板５０の形状は、多角形状、円状、または環状であってもよい。

放射板５０は、１つ以上の第１の放射板側締結溝５２及び１つ以上の第２の放射板側締結溝５４を含む。これに対応し、第１の給電基板３０は、その他側長辺に形成した１つ以上の第１の放射板締結突出部３１２を含み、第２の給電基板４０は、その他側長辺に形成した１つ以上の第２の放射板締結突出部４１２を含む。

第１の放射板締結突出部３１２及び第２の放射板締結突出部４１２はそれぞれ、第１の放射板側締結溝５２及び第２の放射板側締結溝５４に挿入して嵌合する。これにより、放射板５０は、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０を介してベース基板１０上に離間してしっかり支持される。

第１の給電基板３０の第１の給電ライン３２０は、放射板５０の第１の方向（Ｐ１→Ｐ３）を基準として、第１の領域（Ｐ１→Ｐ２）に第１の基準位相信号を供給し、放射板５０の第２の領域（Ｐ２→Ｐ３）に第１の逆位相信号を供給する。

同様に、第２の給電基板４０の第２の給電ライン４２０は、放射板５０の第２の方向（Ｐ４→Ｐ５）を基準として、第３の領域（Ｐ４→Ｐ２）に第２の基準位相信号を供給し、第４の領域（Ｐ２→Ｐ５）に第２の逆位相信号を供給する。

ここで、第１の基準位相信号及び第１の逆位相信号は同じ特性を有するが互いに逆の位相を有する高周波信号であり、第２の基準位相信号及び第２の逆位相信号も同じ特性を有するが、互いに逆の位相を有する高周波信号である。

本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１にて、放射板５０上の第１の地点Ｐ１及び第３の地点Ｐ３をつなぐ直線と、放射板５０上の第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５をつなぐ直線は互いに直交する。すなわち、第１の地点Ｐ１及び第３の地点Ｐ３をつなぐ直線の方向に１つの偏波（４５偏波）を放射し、第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５をつなぐ直線の方向に他の１つの偏波（－４５偏波）を放射することができる。

第１の地点Ｐ１及び第３の地点Ｐ３との間の距離Ｌと、第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５との間の距離Ｌは、使用周波数帯域の中心周波数波長λｇに依存するが、目的とする特性及び材料によって異なる。例えば、第１の地点Ｐ１及び第３の地点Ｐ３との間の距離Ｌと、第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５との間の距離Ｌが交差する偏波間分離度、反電力ビーム幅及び放射板５０材料の誘電率によって変わり得る。

本発明の一実施例で、第１の地点Ｐ１及び第３の地点Ｐ３、ならびに第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５は、正方形の放射板５０から最も離れた２つの地点に、例えば、対角線方向に面する２つのエッジに隣接することができる。すなわち、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１の第１の地点Ｐ１、第３の地点Ｐ３、第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５は、それぞれ正方形の放射板５０の４つのエッジにそれぞれ隣接する。したがって、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１は、使用周波数に相応しながら最も小型の構造を有することができる。

一方、本発明の一実施例で、放射板５０は、放射板５０内（例えば、放射板５０の中央）に円状の孔５００を備える。このような円状の孔５００は、放射板５０内に放射された電流の方向を迂回させることで共振周波数を下げる機能を果たす。例えば、本発明の一実施例で、円状の孔５００は、放射板５０に放射した電流の方向を迂回するガイドとして機能し、それによって共振周波数を減少させることができる（例えば、例えば、４GHzから３.５GHzに減少）。

本発明の一実施例で、円状の孔５００の直径は、放射板５０の面積に基づいて異なるように決定することができる。例えば、円状の孔５００の直径は、放射板５０のパッチ面積の４分の１の寸法であれば、小さい素子面積で低周波帯域を動作させることができるが、必ずしもこれに限定されない。

図５は、本発明の実施例に係る二重偏波アンテナ１の第１の給電基板３０の一側面図である。

図５を参照すると、本発明の一実施例に係る第１の給電基板３０は、第１の絶縁基板３１０及び第１の絶縁基板３１０上に形成した第１の給電ライン３２０を含む。

本発明の一実施例で、第１の給電ライン３２０は単一給電（Single Feed）で給電され、直列給電（Series Feed）をなすようにするシフト給電方式により、放射板５０上の所定の時間差を有するが順次給電が同じ方向に（所定の時間差を有する順次給電が同じ方向に）行われるように具現する。すなわち、第１の給電ライン３２０は、シフト給電方式によって放射板５０の第１の方向を基準に第１の領域に基準位相信号を供給し、第１の領域に続く第２の領域に第１の基準位相信号に対して逆位相を有する第１の逆位相信号を供給するように構成する。

第１の給電ライン３２０は、第１の直接給電線路３２１、第１の基準位相カップリング電極３２２、第１の伝達ライン３２４、第１のカップリング給電線路３２８及び第１の逆位相カップリング電極３３０を含む。

第１の直接給電線路３２１は、第１の給電基板３０の中央を基準に一側短辺に隣接して配置してもよい。第１の直接給電線路３２１は、第１の給電基板３０の一側長辺から第１の給電基板３０の内部に、例えば第１の給電基板３０の他方長辺に向かって延びる回路ラインである。第１の直接給電線路３２１の一端は、第１の給電基板３０の一側長辺上でベース基板１０の信号ラインに電気的につながる。本発明の一実施例で、第１の直接給電線路３２１ははんだ付け６０を介してベース基板１０の信号ラインにつながる。すなわち、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１の第１の給電基板３０は、表面実装装置（surface mounting device）を用いてベース基板１０に挿入結合してはんだ付けしてもよい。これは生産コストの減少及び作業効率化を誘発する。

第１の直接給電線路３２１の他端は、第１の基準位相カップリング電極３２２の一端につながる。

第１の基準位相カップリング電極３２２は、第１の給電基板３０の一側短辺から他側短辺に向かって延びる。第１の基準位相カップリング電極３２２は、第１の直接給電線路３２１が隣接する第１の給電基板３０の一側長辺ではなくその他側長辺に近接して配置してもよい。第１の基準位相カップリング電極３２２の一端は、第１の給電基板３０の一側短辺に隣接して配置し、第１の基準位相カップリング電極３２２は第１の給電基板３０の一側短辺に隣接する位置から第１の給電基板３０の他側長辺に並ぶ（＝放射板の第１の方向）ように延びる。

第１の伝達ライン３２４は、第１の基準位相カップリング電極３２２の他端から第１のカップリング給電線路３２８の一端に至る逆位相経路の長さを有する。

本発明の一実施例で、第１の伝達ライン３２４は、シフト給電（Shift Feed）方式によって一定の経路長さだけシフトした構造を有することができる。したがって、第１のカップリング給電線路３２８の一端に伝達される高周波電気信号は、第１の基準位相カップリング電極３２２の一端に伝達される高周波電気信号に比べて第１の伝達ライン３２４の逆位相経路の長さの差分だけ遅延して到達する。より詳しくは、第１の伝達ライン３２４は、第１のカップリング給電ライン３２８上に基準位相信号対比１８０°の位相差を有する電流が印加するようにシフトした構造及び経路長さを有する。

これにより、第１の基準位相カップリング電極３２２の一端に伝達される高周波電気信号と第１の逆位相カップリング電極３３０の一端に伝達される高周波電気信号は互いに逆位相、すなわち同じ大きさの逆極性を有する。

第１の伝達ライン３２４は、第１の係合スリット３１６を迂回するように形成した第１の迂回ライン３２６を含む。本発明の一実施例で、第１の伝達ライン３２４の逆位相経路の長さは、第１の迂回ライン３２６の長さを加えて設定する。

第１のカップリング給電線路３２８は、第１の給電基板３０の内部に、例えば、第１の給電基板３０の一側長辺に向かって延びる回路ラインであってもよい。第１のカップリング給電線路３２８は、一端が第１の伝達ライン３２４の他端につながり、他端が第１の逆位相カップリング電極３３０の一端につながる。

本実施例にて、第１のカップリング給電線路３２８は、第１の伝達ライン３２４を介して印加した逆位相信号を第１の逆位相カップリング電極３３０上に供給する給電線路として機能し、第１の直接給電線路３２１と共に、放射板５０に互いに逆位相を有する２つの電気信号を供給する２つのＬプローブ給電構造を形成する。

第１の逆位相カップリング電極３３０は、第１の給電基板３０の他側短辺から一側短辺に向かって延びる。第１の逆位相カップリング電極３３０は、第１の伝達ライン３２４が隣接する第１の給電基板３０の一側長辺ではなくその他側長辺に近接して配置してもよい。第１の逆位相カップリング電極３３０の一端は、第１の給電基板３０の他側短辺に隣接して配置し、第１の逆位相カップリング電極３３０は第１の給電基板３０の他側短辺に隣接した位置から第１の給電基板３０の他側長辺に並ぶように延びる。

第１の逆位相カップリング電極３３０の他端は、第１のカップリング給電線路３２８の他端につながってもよい。

第１の基準位相カップリング電極３２２の一端に基準位相電気信号が印加すると、印加した基準位相電気信号は第１の基準位相カップリング電極３２２の一端から他端に向かって、すなわち、第１の給電基板３０の一側短辺からその他側短辺に向けて給電され、この給電方向に給電電流Ｉ_ｆが供給される。

一方、第１の逆位相カップリング電極３３０の他端に逆位相電気信号が印加すると、印加した逆位相電気信号は第１の逆位相カップリング電極３３０の一端から他端に向かって、すなわち基準位相電気信号に順次第１の給電基板３０の他側短辺に向けて給電され、この給電方向に給電電流Ｉ_ｆが供給される。

再び図１及び図４を参照すると、第１の基準位相カップリング電極３２２及び第１の逆位相カップリング電極３３０は、放射板５０の第１の地点Ｐ１及び第３の地点Ｐ３をつなぐ１つの対角線方向、例えば４５偏波方向に配置することができる。

第１の基準位相カップリング電極３２２の一端は、放射板５０の第１の地点Ｐ１に隣接して配置し、放射板５０の第１の地点Ｐ１に隣接する位置から放射プレート５０の第２の地点Ｐ２に向かう方向に延びる。また、第１の逆位相カップリング電極３３０の一端は、放射板５０の第２の地点Ｐ２に隣接して配置し、放射板５０の第２の地点Ｐ２に隣接する位置から放射板５０の第３の地点Ｐ３に向かう方向に放射板５０に平行して延びる。

したがって、第１の給電基板３０の第１の給電ライン３２０は、放射板５０の第１の地点Ｐ１に基準位相信号を供給し、放射板５０の第２の地点Ｐ２に逆位相信号を供給する。また、基準位相信号は、放射板５０の第１の地点Ｐ１から第２の地点Ｐ２に向けて給電し、逆位相信号は、順次放射板５０の第２の地点Ｐ２から第３の地点Ｐ３に向けて給電する。

したがって、本発明の一実施例によると、１つの偏波を放射するために放射板５０の少なくとも２つの地点を通る給電、いわゆる二重給電を行うことができる。さらに、第１の給電基板３０の第１の給電ライン３２０は、１つのアンテナ構造にて放射板５０に互いに逆位相を有する２つの電気信号を供給する２つのＬプローブ給電構造を形成する。

一方、本発明の一実施例によると、1つのアンテナ構造で他の構造物なしにシフト直列給電を用いた二重給電が可能になるように具現することにより、二重給電の利点であるＣＰＲ特性とアイソレーション特性を満たしつつも構造の複雑さを画期的に減少させる効果がある。例えば、既存のダイポールアンテナはλ／４で実現し、高さが３．５ＧＨｚのアンテナの場合は少なくとも１３ｍｍの素子高さを有するが、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１は、その高さが従来のアンテナよりも約４０％程度改善され、ダイポールアンテナと反射損失（Return Loss）、アイソレーション、交差偏波などで同じ特性を有する。さらに、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１によると、別途のグランド（Ground）を含まずに実施することができる。

図６は、本発明の別の実施例に係る二重偏波アンテナ１の第１の給電基板３０の一側面図である。

図６を参照すると、本発明の他の実施例に係る第１の給電基板３０は、本発明の一実施例に係る（上述した）第１の給電基板３０と、構成要素は実質的に同一であり、給電ラインの配置構造において互いに異なる。

すなわち、本発明の他の実施例に係る第１の給電基板３０は、第１の給電ライン３２０の一部が第１の給電基板３０の一面（例えば、前面）に形成し、残りが第１の給電ライン３２０給電基板３０の他面（例えば、裏面）に形成することができる。このとき、第１の給電基板３０は、第１の給電基板３０の一面に形成した一部の給電ラインを介して給電された電流が他面に形成した残りの給電ライン上にカップリングするように実現してもよい。

本発明の他の実施例にて、第１の給電基板３０は、第１の給電ライン３２内の基準位相信号に相応する部分及び逆位相信号に相応する部分がそれぞれ異なる面上に形成するが、必ずしもこれに限定するものではない。

一方、本発明の他の実施例に係る第１の給電基板３０によると、本発明の一実施例に係る第１の給電基板３０と対比して周波数帯域は近いながらも電気的特性を把握しやすいという利点がある。

図７は、本発明の一実施例に係る二重偏波アンテナ１の第２の給電基板４０の一側面図である。

図７を参照すると、本発明の一実施例に係る第２の給電基板４０は、第２の絶縁基板４１０及び第２の絶縁基板４１０上に形成した第２の給電ライン４２０を含む。

第２の給電ライン４２０は、第２の直接給電線路４２１、第２の基準位相カップリング電極４２２、第２の伝達ライン４２４、第２のカップリング給電線路４２８、及び第２の逆位相カップリング電極４３０を含む。

前述したように、本発明の一実施例で、第１の給電基板３０及び第２の給電基板４０は類似の構造及び機能を有する。したがって、第２の給電基板４０の第２の給電ライン４２０の第２の直接給電線路４２１、第２の基準位相カップリング電極４２２、第２の伝達ライン４２４、第２のカップリング給電線路４２８及び第２の逆位相カップリング電極４３０の形状及び機能は、上述した第１の給電基板３０の第１の給電ライン３２０の第１の直接給電線路３２１、第１の基準位相カップリング電極３２２、第１の伝達ライン３２４、第１のカップリング給電線路３２８、及び第１の逆位相カップリング電極３３０にそれぞれ対応する。

以下で、重複説明を避けるために、第２の給電基板４０の構成のうち、第１の給電基板３０と異なる構成を中心に説明する。

第２の給電基板４０の第２の伝達ライン４２４は、第２の迂回ライン４２６を含む。第２の迂回ライン４２６は、第１の迂回ライン３２６とは異なり、第２の係合スリット４１６を迂回するように構成していない。ただし、第２の迂回ライン４２６は、第２の伝達ライン４２４と第１の伝達ライン３２４が同じ逆位相経路の長さを有するように第２の伝達ライン４２４に追加されるものである。

したがって、本発明の一実施例によると、第１の給電ライン３２０及び第２の給電ライン４２０は可能な同様の形状を有することができ、それによって全体の二重偏波アンテナ１構造の対称性が維持される。

再び図１及び図４を参照すると、第２の基準位相カップリング電極４２２及び第２の逆位相カップリング電極４３０は、放射板５０の第４の地点Ｐ４及び第５の地点Ｐ５をつなぐ１つの対角線方向、例えば－４５偏波方向に配置することができる。

第２の基準位相カップリング電極４２２の一端は放射板５０の第４の地点Ｐ４に隣接して配置し、第２の基準位相カップリング電極４２２は放射板５０の第４の地点Ｐ４に隣接する位置から放射板５０の第２の地点Ｐ２に向かう方向に延びる。また、第２の逆位相カップリング電極４３０の一端は、放射板５０の第２の地点Ｐ２に隣接して配置し、第２の逆位相カップリング電極４３０の一端は放射板５０の第２の地点Ｐ２に隣接する位置から放射板５０の第５の地点Ｐ５に向かう方向に放射板５０に平行して延びる。

したがって、第２の給電基板４０の第２の給電ライン４２０は、放射板５０の第４の地点Ｐ４に基準位相信号を供給し、放射板５０の第２の地点Ｐ２に逆位相信号を供給する。また、基準位相信号は、放射板５０の第４の地点Ｐ４から第２の地点Ｐ２に向けて給電し、逆位相信号は、順次放射板５０の第２の地点Ｐ２から第５の地点Ｐ５に向けて給電する。

したがって、本発明の一実施例に係ると、他の1つの偏波を放射するために放射板５０の少なくとも２つの地点を通る給電、いわゆる二重給電が行われる。さらに、第２の給電基板４０の第２の給電ライン４２０は、１つのアンテナ構造にて放射板５０に互いに逆位相を有する２つの電気信号を供給する２つのＬプローブ給電構造を形成する。

同様に、第２の給電基板４０は、本発明の他の実施例に係る第１の給電基板３０と同様に、第２の給電ライン４２０の一部が第２の給電基板４０の一面（例えば、前面）に形成され、第２の給電ライン４２０の残りが第２の給電基板４０の他面（例えば、裏面）に形成される。

このため、本発明の一実施例に係る第１の給電ライン３２０及び第２の給電ライン４２０は、それぞれの給電ラインがいずれも給電基板の一面に形成されるように具現するか、又はいずれかの給電ラインの一部が給電基板の一面に形成され、残りが給電基板の他面に形成されるように具現する。これは、本発明の二重偏波アンテナ１を介して満足させようとする周波数特性に応じて適正な組み合わせで具現することができる。

図８は、従来の二重給電方式を例示する比較例の概略図である。

図９は、本発明の一実施例に係る二重給電方式を示す概略図である。

図１０は、比較例に係る構造で現れる放射パターンのシミュレーショングラフである。

図１１は、本発明の一実施例に係る二重給電方式で現れる放射パターンのシミュレーショングラフである。

従来の個別のアンテナ構造において、単一給電構造体（Single Feed Element）の場合は１つの給電で具現し、アイソレーションと交差偏波特性が良くないという欠点を有する。これを解決するために、図８に示すように構造体を2つ用いて１つの単一給電構造体の反対側に位置する他の構造物に別の単一給電構造体を具現し、ケーブルまたは分配器を用いて二重給電の形態で具現する方法が提示された。しかし、このような二重給電方式によると、組立性が良くないという欠点があり、はんだ付け点上昇による量産性問題及びＰＩＭＤ特性が均一でないという問題など構造的に複雑な点があった。

これを解決するために、図９に示す本発明の一実施例に係る二重給電方式は、１つのアンテナ構造にて他の構造物なしにシフト直列給電を用いた二重給電が可能になるように実現する。例えば、本発明の一実施例に係る二重給電方式による場合、単一給電で給電されて直列給電が行われるようにするシフト給電方式に応じて、放射板５０上で所定の時間差を有する順次的給電が同じ方向で行われる。これは、二重給電の利点であるＣＰＲ（Cross Polarization Ratio）特性とアイソレーション特性を満たしつつも構造の複雑さを画期的に減少させることで二重偏波アンテナの小型化を可能にする効果がある。

一方、図１０及び図１１を比較すると、本発明の一実施例に係る二重給電方式によると、従来の二重給電方式に比べて放射パターン、帯域幅、アイソレーション交差偏波特性が良くなったことが確認できる。

以上の説明は、本実施例の技術思想を例示的に説明したに過ぎず、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。したがって、本実施例は、本実施例の技術思想を限定するものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本実施例の技術思想の範囲が限定されるものではない。本実施例の保護範囲は、特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本実施例の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

［関連出願の参照（CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION）］
本特許出願は、本明細書にその全体が参考として含まれる、２０１９年５月１６日付で韓国に出願した特許出願番号第１０－２０１９－００５７２６０号及び、２０１９年７月１６日付で韓国に出願した特許出願番号第１０－２０１９－００８５４４６号に対して優先権を主張する。

Claims (11)

1. ベース基板と、
   ベース基板上に支持され、互いに交差するように配置した第１の給電基板及び第２の給電基板を含む給電部と、
   前記給電部上に支持される放射板とを含み、
   前記第１の給電基板は、シフト給電（Shift Feed）方式によって前記放射板の第１の方向を基準に第１の領域に第１の基準位相信号を供給し、前記第１の領域に続く第２の領域に前記第１の基準位相信号に対して逆位相を有する第１の逆位相信号を供給するように構成した第１の給電ラインを含み、
   前記第２の給電基板は、前記シフト給電方式によって前記放射板の第２の方向を基準に第３の領域に第２の基準位相信号を供給し、前記第３の領域に続く第４の領域に、前記第２の基準位相信号に対して逆位相を有する第２の逆位相信号を供給するように構成した第２の給電ラインを含むことを特徴とする、二重偏波アンテナ。
2. 前記第１の給電ライン及び前記第２の給電ラインはそれぞれ、
   前記シフト給電方式により、前記放射板上に所定の時間差を有する順次給電が同じ方向に行われるように具現することを特徴とする請求項１に記載の二重偏波アンテナ。
3. 第１の給電ラインは、第１の給電基板の一側短辺から第１の方向に第１の領域に平行して延びる第１の基準位相カップリング電極、及び前記第２の領域に平行して延びる第１の逆位相カップリング電極を含み、
   第２の給電ラインは、第２の給電基板の一側短辺から第２の方向に第３の領域に平行して延びる第２の基準位相カップリング電極、及び第４の領域に平行して延びる第２の逆位相カップリング電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の二重偏波アンテナ。
4. 前記第１の給電ラインは、一端が前記第１の給電ラインの一側長辺上で前記ベース基板の信号ラインに電気的につながり、他端が、さらに前記第１の基準位相カップリング電極の一端につながる第１の直接給電線路と、第１の逆位相カップリング電極の一端から第１の給電基板の一側長辺に向かって延びる第１のカップリング給電線路と、第１の基準位相カップリング電極の他端から前記第１のカップリング給電線路の一端につながる第１の配信ラインと、を含み、
   前記第２の給電ラインは、一端が前記第２の給電ラインの一側長辺上で前記ベース基板の信号ラインに電気的につながり、他端が、さらに前記第２の基準位相カップリング電極の一端につながる第２の直接給電線路と、前記第２の逆位相カップリング電極の一端から前記第２の給電基板の前記一側長辺に向かって延びる第２のカップリング給電線路と、第２の基準位相カップリング電極の他端から第２のカップリング給電線路の一端につながる第２の伝達ラインと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の二重偏波アンテナ。
5. 前記第１の伝達ライン及び第２の伝達ラインは、
   それぞれに対応するカップリング給電線路上に基準位相信号対比１８０°の位相差を有する電流が印加するようにシフトした構造及び経路の長さを有することを特徴とする請求項４に記載の二重偏波アンテナ。
6. 前記第１のカップリング給電線路及び前記第２のカップリング給電線路は、
   それぞれに対応する伝達ラインを介して印加した逆位相信号をそれぞれに対応する逆位相カップリング電極上に供給する給電線路として機能してＬプローブ給電構造を形成することを特徴とする請求項５に記載の二重偏波アンテナ。
7. 前記第１の給電ライン及び前記第２の給電ラインのうちの少なくとも１つの給電ラインは、
   一部が給電基板の一面に形成され、残りが給電基板の他面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重偏波アンテナ。
8. 前記第１の給電ライン及び前記第２の給電ラインのうちの少なくとも１つの給電ラインは、
   基準位相信号に相応する部分が前記一面に形成され、逆位相信号に相応する部分が前記他面に形成されることを特徴とする請求項７に記載の二重偏波アンテナ。
9. 前記第１の給電ライン及び前記第２の給電ラインのうちの少なくとも１つの給電ラインは、
   前記一面に形成した一部の給電ラインを介して給電した電流が、前記他面に形成した残りの給電ライン上にカップリングされるように具現することを特徴とする請求項７に記載の二重偏波アンテナ。
10. 前記放射板は正方形であり、
    前記放射板内に放射した電流の方向を迂回させるための円状の孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の二重偏波アンテナ。
11. 前記放射板の対角線の長さは、使用周波数の中心周波数の半波長の長さと同一であり、
    前記孔の直径は、前記放射板の面積に基づいて決定されることを特徴とする請求項１０に記載の二重偏波アンテナ。

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