JP5940570B2 - 基地局通信システムに最適化されたアレイアンテナ - Google Patents

基地局通信システムに最適化されたアレイアンテナ Download PDF

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Description

本発明は、アンテナシステムに係り、より詳しくは、基地局通信システムに最適化されたアレイアンテナに関する。
基地局に用いられるアレイアンテナは、一般的に特許文献１で示しているように各周波数帯域のための放射体がそれぞれ存在する。従って、複数の周波数帯域を具現する時にはアンテナのサイズ及び重さが増加せざるをえなかった。
韓国公開特許公報第２００５−００８８７５３号
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、一部放射体を複数の周波数帯域のために共有するアンテナを提供することにある。
上記目的を達成するための、本発明の一態様によるアンテナは、第１周波数帯域のための少なくとも１つの第１放射体、第２周波数帯域のための１つ以上の第２放射体、及び１つ以上の第３放射体を含み、前記第３放射体は、前記第１周波数帯域を具現する時に用いられるだけでなく前記第２周波数帯域を具現する時にも用いられ、前記第１放射体と電気的に連結された第１フェーズシフタ、前記第２放射体と電気的に連結された第２フェーズシフタ、前記第１フェーズシフタ、第２フェーズシフタからの電力を分岐し、該分岐した電力を前記第３放射体に供給する１つ以上のダイプレクサをさらに含み、前記第１周波数帯域を具現する時には前記第１フェーズシフタ及び前記ダイプレクサを通じて前記第３放射体に電力を供給し、前記第２周波数帯域を具現する時には前記第２フェーズシフタ及び前記ダイプレクサを通じて前記第３放射体に電力を供給し、前記第１放射体と前記第２放射体は反射板上で互いに向かい合うように並列に配列され、前記第３放射体は前記第１放射体及び前記第２放射体と互い違いに配列されることを特徴とする。
本発明の他の態様によるアンテナは、第１周波数帯域のための少なくとも１つの第１放射体、第２周波数帯域のための１つ以上の第２放射体、及び第３放射体を含み、前記第３放射体は、前記第１周波数帯域を具現する時に用いられるだけでなく前記第２周波数帯域を具現する時にも用いられ、第３周波数帯域のための第４放射体をさらに含み、前記第１放射体は前記第４放射体のうちの一部の内部にそれぞれ配列され、前記第２放射体は前記第４放射体のうちの他の一部の内部にそれぞれ配列され、前記第３放射体は他の第４放射体の内部に配列され、前記第１放射体と前記第２放射体の一部は前記第４放射体が形成する閉形状と該閉形状の間に配列され、前記第１乃至４放射体が反射板上に直列に配列されることを特徴とする。
本発明のアンテナは一部放射体を複数の周波数帯域のために共有することができ、従ってアンテナのサイズ及び重さが減少し、アンテナを製造するための費用を低減することができる効果がある。
本発明の第１実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。 本発明の第２実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。 本発明の第３実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。 本発明の第４実施例によるアンテナ、例えば多重帯域偏波アンテナを概略的に示した図面である。 本発明の第５実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。 本発明の一実施例によるアンテナのビームパターンを示した図面である。
以下では、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
本発明は、アンテナ、例えば基地局用アレイアンテナに関するものであり、放射体のうち一部を複数の周波数帯域のために共有する方法をご提案する。結果として、上記アンテナのサイズ及び重さが減少し、製造費用を低減することができる。
本発明のアンテナの多様な構造を添付の図面を参照して詳述する。
図１は、本発明の第１実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。
図１を参照すると、本実施例のアンテナは、少なくとも１つの第１放射体１００、１つ以上の第２放射体１０２、第３放射体１０４、第１フェーズシフタ（Ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｅｒ）１０６、第２フェーズシフタ１０８及びダイプレクサ（Ｄｉｐｌｅｘｅｒ）１１０を含む。
図示していないが、放射体１００、１０２及び１０４、フェーズシフタ１０６及び１０８及びダイプレクサ１１０は導体である反射板（図示せず）上に配列することができる。
一方、放射体１００、１０２及び１０４、フェーズシフタ１０６及び１０８及びダイプレクサ１１０は上記反射板の同一側面上に配列することができ、また、異なる側面上に配列することもできる。
例えば、放射体１００、１０２及び１０４及びダイプレクサ１１０は上記反射板の上面上に配列することができ、フェーズシフタ１０６及び１０８は上記反射板の背面に配列することができる。
一方、図１での放射体１００、１０２及び１０４とフェーズシフタ１０６及び１０８間の連結、フェーズシフタ１０６及び１０８とダイプレクサ１１０間の連結及び第３放射体１０４とダイプレクサ１１０間の連結は、ケーブルまたは導体パターンを介してなすことができる。上記連結は、該当構成要素を電気的に連結する限り制限されない。
フェーズシフタ１０６及び１０８は、入力する電力を該当放射体１００、１０２または１０４に伝達し、放射体１００、１０２または１０４に伝達される各電力（ＲＦ信号）の位相を可変する役割をする。
このようなフェーズシフタ１０６及び１０８の構造は特別な構造に制限されない。ただし、電力を供給するという側面からは、フェーズシフタではなく電力供給素子が放射体に電気的に連結すると見なすこともできる。
ダイプレクサ１１０は、２つのＲＦ信号が相互に影響を及ばさないようにしながら第３放射体１０４に上記ＲＦ信号を伝達する素子を意味する。
第１放射体１００は第１周波数帯域のための素子であり、第２放射体１０２は第２周波数帯域のための素子である。
第３放射体１０４は第１周波数帯域及び第２周波数帯域の双方に用いることができ、例えば第１放射体１００と第２放射体１０２間に配列することができる。
例えば、上記アンテナが高周波帯域の放射パターンを出力する時に第１放射体１００及び第３放射体１０４を用いることができる。一方、上記アンテナが低周波帯域の放射パターンを出力する時には第２放射体１０２及び第３放射体１０４を用いることができる。
即ち、第３放射体１０４は第１周波数帯域及び第２周波数帯域を具現するために共有して用いられる。
まず、上記アンテナの全体的な構造を詳察する。
第１フェーズシフタ１０６は、第１放射体１００及び第３放射体１０４と電気的に連結する。ただし、第１フェーズシフタ１０６はダイプレクサ１１０を通じて第３放射体１０４に電気的に連結する。
一実施例によると、第１放射体１００及び第３放射体１０４は一定の間隔を有して反射板上に配列され、第１放射体１００及び第３放射体１０４に提供される電力の位相は一定の規則を有する。例えば、第１放射体１００及び第３放射体１０４に提供される電力の位相は順次大きくなりθだけの差を有する。
第２フェーズシフタ１０８は、第２放射体１０２及び第３放射体１０４と電気的に連結する。ただし、第２フェーズシフタ１０８はダイプレクサ１１０を通じて第３放射体１０４と電気的に連結する。
一実施例によると、第２放射体１０２及び第３放射体１０４は一定の間隔を有して反射板上に配列され、第２放射体１０２及び第３放射体１０４に提供される電力の位相は一定の規則を有する。例えば、第２放射体１０２及び第３放射体１０４に提供される電力の位相は順次大きくなりθだけの差を有する。
このような構造において放射パターンを出力する過程を詳察する。
第１周波数帯域、例えば２．６ＧＨｚの放射パターンを出力する時、電源ソース（図示せず）は第１フェーズシフタ１０６を通じて第１放射体１００にそれぞれ電力を供給し、第１フェーズシフタ１０６及びダイプレクサ１１０の第２導体線路１２２を通じて第３放射体１０４に電力を供給する。この時、上記電源ソースは第２フェーズシフタ１０８には電力を供給しない。結果として、上記アンテナは第１周波数帯域の放射パターンを出力する。
第２周波数帯域、例えば１．８ＧＨｚの放射パターンを出力する時、電源ソースは第２フェーズシフタ１０８を通じて第２放射体１０２にそれぞれ電力を供給し、第２フェーズシフタ１０８及びダイプレクサ１１０の第１導体線路１２０を通じて第３放射体１０４に電力を供給する。この時、上記電源ソースは第１フェーズシフタ１０６には電力を供給しない。結果として、上記アンテナは第２周波数帯域の放射パターンを出力する。
整理すると、本実施例のアンテナは複数の周波数帯域で共有して用いることができる放射体１０４を含む。
従来のアンテナでは、第１周波数帯域のための放射体と、第２周波数帯域のための放射体が別途に存在した。従って、具現しようとする周波数帯域に比例して放射体の数が増加しなければならなかった。
しかし、本発明のアンテナは複数の周波数帯域で共有して用いることができる少なくとも１つの放射体１０４を含む。結果として、従来のアンテナよりも本発明のアンテナでの放射体の数を少なくできる。従って、本発明のアンテナのサイズ及び重さが減少し、製造費用も低減することができる。
上述した内容には含まれていないが、第３放射体１０４は第１放射体１００と同一の構造を有し、第２放射体１０２と同一の構造を有することができる。
図１では第３放射体１０４は第２放射体１０２と同一の構造を有する。もちろん、第３放射体１０４は第１放射体１００及び第２放射体１０２と異なる構造を有することもできる。このような第３放射体１０４の構造は具現しようとする周波数帯域に応じて適宜設計することができる。
図２は、本発明の第２実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。
図２を参照すると、本実施例のアンテナは、少なくとも１つの第１放射体２００、１つ以上の第２放射体２０２、第３放射体２０４、第１フェーズシフタ２０６、第２フェーズシフタ２０８、第１ダイプレクサ２１０及び第２ダイプレクサ２１２を含む。
１つの放射体１０４のみを周波数帯域のために共有して用いた第１実施例と異なり、本実施例では複数の第３放射体２０４を周波数帯域のために共有して用いる。
各第３放射体２０４に対応するフェーズシフタ２０６または２０８間にはダイプレクサ２１０または２１２が配列される。即ち、第３放射体２０４はダイプレクサ２１０または２１２を通じて該当フェーズシフタ２０６または２０８と電気的に連結される。
上記アンテナが第１周波数帯域、例えば２．６ＧＨｚの放射パターンを出力する時、第１フェーズシフタ２０６は第１放射体２００にそれぞれ電力を供給し、第１ダイプレクサ２１０の第２導体線路２２２を通じて、また、第２ダイプレクサ２１２の第４導体線路２３２を通じて対応する第３放射体２０４に電力を供給する。
上記アンテナが第２周波数帯域、例えば１．８ＧＨｚの放射パターンを出力する時、第２フェーズシフタ２０８は第２放射体２０２にそれぞれ電力を供給し、第１ダイプレクサ２１０の第１導体線路２２０を通じて、また、第２ダイプレクサ２１２の第３導体線路２３０を通じて、対応する第３放射体２０４に電力を供給する。
即ち、複数の第３放射体２０４を複数の周波数帯域のために共有して用いることができる。ここで、第３放射体２０４は第１放射体２００または第２放射体２０２と同一の構造を有することができる。また、第３放射体２０４のうち１つは第１放射体２００と同一の構造を有し、他の第３放射体２０４は第２放射体２０２と同一の構造を有することができる。
図１及び図２を総合すると、アンテナは複数の周波数帯域のために共有して用いることができる少なくとも１つの第３放射体を含む。ここで、上記第３放射体は上記第１放射体及び上記第２放射体と直列に配列される。
図３は、本発明の第３実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。
図３を参照すると、本実施例のアンテナは、少なくとも１つの第１放射体３００、１つ以上の第２放射体３０２、第３放射体３０４ａ及び３０４ｂ、第１フェーズシフタ３０６、第２フェーズシフタ３０８、第１ダイプレクサ３１０及び第２ダイプレクサ３１２を含む。
放射体が直列に配列された第１実施例及び第２実施例と異なり、本実施例のアンテナでは第１放射体３００及び第２放射体３０２が並列に配列され、第３放射体３０４ａ及び３０４ｂは第１放射体３００及び第２放射体３０２と互い違いに配列される。
上記放射体３００、３０２、３０４ａ及び３０４ｂに電力を供給する方法は第２実施例と類似しているため、説明を省略する。
一実施例によると、第３放射体３０４ａ及び３０４ｂは低周波帯域のための第２放射体３０２と同一の構造を有することができる。
上述した内容においては２つの第３放射体３０４ａ及び３０４ｂが存在したが、１つの第３放射体が存在することもある。この場合、４つの第１放射体が順次配列され、４つの第２放射体が上記第１放射体と並列に向き合って配列され、１つの第３放射体が第１放射体及び第２放射体と互い違いに配列される。
上述した内容においては第３放射体３０４ａ及び３０４ｂは第１放射体３００及び第２放射体３０２と互い違いに配列されたが、第１放射体３００または第２放射体３０２と直列に配列することもできる。
図４は、本発明の第４実施例によるアンテナ、例えば多重帯域偏波アンテナを概略的に示した図面である。
図４を参照すると、上記アンテナは多重帯域偏波アンテナのうち二重帯域偏波アンテナ（Ｄｕａｌ ｂａｎｄ ｄｕａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｔｅｎｎａ、ＤＢＤＰアンテナ）であり、高周波帯域のための放射体４００、４０４、４０６及び低周波帯域のための第４放射体４０２を含む。
放射体４００、４０４及び４０６は第４放射体４０２の内部または第４放射体４０２の間に配列される。
高周波帯域のための放射体４００、４０４及び４０６のうち第１放射体４００及び第３放射体４０６は例えば２．６ＧＨｚ帯域を具現する時に用いられ、第２放射体４０４及び第３放射体４０６は例えば１．８ＧＨｚ帯域を具現する時に用いられる。即ち、第３放射体４０６を複数の周波数帯域のために共有できる。ここで、第３放射体４０６は第２放射体４０４と同一の構造を有する。
即ち、上記アンテナは３つの周波数帯域を具現することができ、第３放射体４０６を共有する。
図５は、本発明の第５実施例によるアンテナを概略的に示した図面である。
図５を参照すると、本実施例のアンテナは、少なくとも１つの第１放射体５００、１つ以上の第２放射体５０２、第１フェーズシフタ５０４、第２フェーズシフタ５０６、少なくとも１つの分配器（Ｄｉｖｉｄｅｒ）５０８及び１つ以上のダイプレクサ５１０を含む。
第１放射体５００と第２放射体５０２は並列に配列される。即ち、互いに向かい合う。一実施例によると第１放射体５００と第２放射体５０２は同一の構造を有する。
他の実施例と異なり、第２放射体５０２は独立して第２周波数帯域を具現することもでき、第１放射体５００と共に第１周波数帯域を具現することもできる。即ち、全ての第２放射体５０２を第１周波数帯域のために共有することができる。
上記アンテナが第１周波数帯域の放射パターンを出力する時、第１フェーズシフタ５０４は分配器５０８のうち第１導電線路５２０を通じて第１放射体５００にそれぞれ電力を供給し、分配器５０８のうち第２導電線路５２２及びダイプレクサ５１０の第４導電線路５３２を通じて第２放射体５０２にそれぞれ電力を供給する。
上記アンテナが第２周波数帯域の放射パターンを出力する時、第２フェーズシフタ５０６はダイプレクサ５１０の第３導電線路５３０を通じて第２放射体５０２にそれぞれ電力を供給する。この時、第１フェーズシフタ５０４は動作しないようにすることもできる。
第１実施例〜第５実施例を総合すると、上記アンテナは複数の放射体を含み、第１周波数帯域を具現する時には上記放射体のうちの一部が動作し、第２周波数帯域を具現する時には上記放射体のうちの一部が動作し、上記放射体のうち少なくとも１つは上記第１周波数帯域を具現する時及び上記第２周波数帯域を具現する時の双方に用いられる。
一実施例によると、上記第１周波数帯域を具現する時及び上記第２周波数帯域を具現する時の双方に用いられる放射体は上記放射体のうちの一部と異なる構造を有する。
他の実施例によると、上記第１周波数帯域を具現する時及び上記第２周波数帯域を具現する時の双方に用いられる放射体に供給される電力は、上記第１周波数帯域を具現する時と上記第２周波数帯域を具現する時に異なる。例えば、周波数帯域別に異なるフェーズシフタが上記共有される放射体に電力を供給する。
また、他の実施例によると、上記第１周波数帯域を具現する時及び上記第２周波数帯域を具現する時の双方に用いられる放射体は互いに隣接して配列される。
また、他の実施例によると、上記第１周波数帯域及び上記第２周波数帯域に応じて上記第１周波数帯域を具現する時及び上記第２周波数帯域を具現する時の双方に用いる放射体は異なる。例えば、上記第１周波数帯域が１．８ＧＨｚであり上記第２周波数帯域が２．６ＧＨｚである時に共有される放射体と上記第１周波数帯域が１．２ＧＨｚであり上記第２周波数帯域が２．２ＧＨｚである時に共有される放射体は異なる。
図６は、本発明の一実施例によるアンテナのビームパターンを示した図面である。
図６の（Ａ）は放射体を共有せずに第１放射体及び第２放射体が直列に配列されたアンテナにおけるビームパターンを示し、図６の（Ｂ）は１つの第３放射体を共有する第１実施例のアンテナにおけるビームパターンを示す。
図６の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、従来のアンテナと本発明のアンテナは類似したビームパターンを出力することが確認できる。即ち、本発明のアンテナはサイズ及び重さを減少して通信サービスを円滑に提供できることを確認できる。もちろん、従来のアンテナと本発明のアンテナにおいては放射体に供給する電力の比は異なる。
上記本発明の実施例は例示の目的のために開示されたものであって、本発明に関する通常の知識を有する当業者であれば技術的範囲内で多様な修正、変更、付加が可能である。
本発明は基地局通信システムに最適化されたアレイアンテナに関する分野に適用できる。
１００、２００、３００、４００、５００ 第１放射体
１０２、２０２、３０２、４０４、５０２ 第２放射体
１０４、２０４、３０４ａ、３０４ｂ、４０６ 第３放射体
１０６、２０６、３０６、５０４ 第１フェーズシフタ
１０８、２０８、３０８、５０６ 第２フェーズシフタ
１１０、２１０、２１２、３１０、３１２、５１０ ダイプレクサ
４０２ 第４放射体
５０８ 分配器

Claims (3)

  1. 第１周波数帯域のための少なくとも１つの第１放射体、
    第２周波数帯域のための１つ以上の第２放射体、及び
    １つ以上の第３放射体を含み、
    前記第３放射体は、前記第１周波数帯域を具現する時に用いられるだけでなく前記第２周波数帯域を具現する時にも用いられ、
    前記第１放射体と電気的に連結された第１フェーズシフタ、
    前記第２放射体と電気的に連結された第２フェーズシフタ、
    前記第１フェーズシフタ、第２フェーズシフタからの電力を分岐し、該分岐した電力を前記第３放射体に供給する１つ以上のダイプレクサをさらに含み、
    前記第１周波数帯域を具現する時には前記第１フェーズシフタ及び前記ダイプレクサを通じて前記第３放射体に電力を供給し、前記第２周波数帯域を具現する時には前記第２フェーズシフタ及び前記ダイプレクサを通じて前記第３放射体に電力を供給し、
    前記第１放射体と前記第２放射体は反射板上で互いに向かい合うように並列に配列され、
    前記第３放射体は前記第１放射体及び前記第２放射体と互い違いに配列されることを特徴とするアンテナ。
  2. 前記第３放射体は前記第１及び第２周波数帯域のうち低周波帯域のための放射体と同一形状の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
  3. 第１周波数帯域のための少なくとも１つの第１放射体、
    第２周波数帯域のための１つ以上の第２放射体、及び
    第３放射体を含み、
    前記第３放射体は、前記第１周波数帯域を具現する時に用いられるだけでなく前記第２周波数帯域を具現する時にも用いられ、
    第３周波数帯域のための第４放射体をさらに含み、
    前記第１放射体は前記第４放射体のうちの一部の内部にそれぞれ配列され、前記第２放射体は前記第４放射体のうちの他の一部の内部にそれぞれ配列され、前記第３放射体は他の第４放射体の内部に配列され、
    前記第１放射体と前記第２放射体の一部は前記第４放射体が形成する閉形状と該閉形状の間に配列され、前記第１乃至４放射体が反射板上に直列に配列されることを特徴とするアンテナ。
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