KR100269584B1 - 쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나 - Google Patents

쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나 Download PDF

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Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 요지
본 발명은 반사기를 절곡하여 측면으로의 반사를 억제하고, 쵸크 반사기를 이용하여 측면 복사 에너지가 현저하게 감소되도록 측면으로의 복사 에너지를 여과함으로써 동일 기지국내의 인접 안테나에 미치는 간섭을 경감시킬 수 있는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나를 제공함에 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 측면으로의 복사에너지를 여과하여 반사하는 제1 반사수단; 이중 편파를 발생시키도록 소정 개소가 한 묶음으로 구비되어 에너지를 복사하는 다수의 복사소자; 다수의 포트를 가지는 전력분배수단; 및 상기 복사소자에서 복사되는 에너지를 반사하는 제2 반사수단을 포함하는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성안테나를 제공한다.
4. 발명의 중요한 용도
하나의 안테나로 편파 다이버시티 효과를 얻을 수 있으며 사이드로브를 감소시키기 위한 것임.

Description

쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나
본 발명은 무선 통신에 있어서, 통신 품질을 저하시키는 가장 큰 원인의 하나인 페이딩(Fading) 현상에 의한 통신 열화를 방지하기 위하여 종래의 공간 다이버시티(Space Diversity) 방식을 대체한 편파 다이버시티(Polarization Diversity)방식을 이용한 안테나에 관한 것으로, 특히 하나의 안테나로 이중편파의 효과를 얻을 수 있는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 통신 분야에 있어서, 공간 다이버시티란 수신단에서 2개 이상의 수신 안테나를 일정 거리 이상 이격시켜 수신함에 따라 각각의 안테나에 도달하는 신호는 동일한 양상으로 열화될 확률이 낮아진다는 이론에 기초한 것으로서 오늘날 이동통신 분야에서 널리 사용되고 있는 방식이다.
상기의 방식과는 달리 편파 다이버시티는 전파가 반사될 때에 지구자계의 영향으로 타원 편파가 되어 그 전계는 수평 분력과 수직 분력을 가지게 되므로 전파의 세기는 일정해도 편파면이 시간적으로 회전하기 때문에, 수신 안테나의 유기 전압 변동으로 발생하는 편파성 페이딩을 보상할 수 있는 방식이다. 그러므로, 수신단에 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나를 따로 설치하여 각 분력을 분리 수신, 합성하게 되면 페이딩의 영향을 경감할 수 있게 된다.
현재 무선 통신용 안테나가 설치되어 있는 대부분의 기지국은 공간적으로 매우 협소하므로 인접 안테나와의 거리가 가깝게 되어 안테나 상호간에 영향을 미친다.
종래 기술에 따른 지향성 안테나는 평면 격자 반사판을 사용하며, 이에 대한 구성을 도1a 및 도1b를 참조하여 간략히 설명한다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래의 지향성 안테나는 금속재의 반사판(11)에 소정의 거리를 두고 복사소자(13)가 수직 방향으로 다수 구비되어 있고, 상기 복사소자 각각에는 전력 분배기(14)로부터 급전 케이블(15)을 통하여 신호가 인가되는 구조로 되어 있다. 또한, 이들 복사소자(13), 전력 분배기(14) 및 급전 케이블(15)은 레이돔(12)에 의해 외부 환경으로부터 보호되어 있다.
상기와 같은 종래의 지향성 안테나는 단일 편파 구조이므로 수신단에서 공간 다이버시티 효과를 얻기 위해서는 2개 이상의 안테나가 필요하게 되고, 한정된 기지국 공간내에서 인접 안테나와의 거리가 가깝게 되어 안테나 상호간에 영향을 미치는 문제점이 있다.
또한, 종래의 지향성 안테나는 평면 격자 반사판을 사용하고, 일정한 빔폭을 가지고 복사하기 때문에 측면으로의 불필요한 복사 에너지가 상당히 많이 발생한다. 이러한 안테나로부터 복사되는 측면 복사 에너지는 동일 기지국내의 인접 안테나에 영향을 미쳐 간섭을 일으키거나 호 손실의 원인이 되고 있다. 또한 안테나의 특성중 수평 빔폭 및 전후방비를 변화시키기 위해서는 반사판 전체의 크기를 조절해야만 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 반사판의 크기가 크기 때문에 풍압에 의한 영향이 심각하게 발생하는 다른 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반사판을 절곡하여 측면으로의 반사를 억제하고, 쵸크 반사기를 이용하여 측면 복사 에너지가 현저하게 감소되도록 측면으로의 복사 에너지를 여과함으로써 동일 기지국내의 인접 안테나에 미치는 간섭을 경감시킬 수 있는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 쵸크 반사기를 구비하여 안테나 크기를 소형화하므로써 풍압 하중을 감소시키며, 안테나의 크기를 변화시키지 않으면서 쵸크 반사기의 위치를 조절하여 반치각, 전후방비, 분리도 등 안테나의 제반 특성을 향상시킬 수 있는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 하나의 안테나에 두 개의 입력을 가지는 복사소자를 소정 각도만큼 경사지게 설치함으로써 이중 편파의 효과를 구현할 수 있는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
도1a는 종래 기술에 따른 지향성 안테나의 외관도.
도1b는 종래 기술에 따른 지향성 안테나의 내부 구조도.
도2는 본 발명에 따른 쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나의 외관 구성도.
도3a는 본 발명에 따른 쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나의 내부 구성도.
도3b는 본 발명에 따른 쵸크반사기를 갖는 저사이드로브 이중편파지향성 안테나의 배면 구성도.
도4는 본 발명의 요부인 복사소자의 구성도.
도5a 및 도5b는 본 발명에 의한 안테나의 사이드로브를 감소시키기 위한 주(Main) 전력 분배기 및 부(sub) 전력 분배기의 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11: 반사판 12,21: 레이돔 13: 복사 소자
14: 전력 분배기 15: 급전 케이블 22: 콘넥터
31,41: 절곡 반사판 32,42: 동축다이폴 33,43: 쵸크 반사기
34 : 구획판
38: 다이폴 급전부 39: 안테나 급전부 35, 51: 주(Main) 전력 분배기
37, 52: 급전 케이블 36, 53: 부(Sub) 전력 분배기
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수평으로 편평한 평판에 양단부가 소정 각도로 절곡되어 측면으로의 복사에너지를 2차로 여과하여 반사하는 제1 반사수단; 상기 제1 반사수단의 상면에 소정간격으로 수직 배열되며, 이중 편파를 발생시키도록 소정 개소가 한 묶음으로 구비되어 에너지를 복사하는 다수의 복사소자; 상기 다수의 복사소자에 각기 다른 전력을 공급하도록 다수의 포트를 가지는 전력분배수단; 및 상기 제1 반사수단의 상면에 장착되어 상기 복사소자에서 복사되는 에너지를 1차로 여과하여 반사하는 제2 반사수단을 포함하는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 쵸크 반사기를 갖는 저 사이드로브 이중 편파 지향성 안테나는 VHF, UHF 및 마이크로 웨이브(Microwave) 주파수대에서 하나의 안테나로 편파 다이버시티를 구현한 것으로, 먼저 본 발명은 도2에 도시된 바와 같이 레이돔(21)과 콘넥터(22)를 구비한다.
본 실시예에서는 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 안테나의 측면으로 에너지가 복사되는 것을 억제하도록 수평으로 편평한 평판에 양단부가 격자형상으로 절곡되어 측면으로의 복사에너지를 여과하여 반사하는 절곡 반사판(31)과, 상기 제1 절곡반사판(31)의 상면에 소정간격으로 수직 배열되며, 이중 편파를 발생시키도록 소정 개소가 한 묶음으로 구비되어 에너지를 복사하는 다수의 복사소자(32)와, 상기 절곡반사판(31)의 배면에 장착되어 다수의 복사소자에 각기 다른 전력을 공급하도록 다수의 포트를 가지는 주전력분배기(35) 및 부전력분배기(36)와, 상기 제1 절곡반사판(31)의 상면에 장착되되, 상기 복사소자(32)의 양측 길이방향으로 수직 배열되어 좌우 이동되면서 상기 복사소자(32)에서 측면으로 복사되는 복사에너지를 여과하여 반사하므로써 수평빔폭을 조절하는 수직 쵸크반사기(33)와, 상기 다수의 복사소자(32) 각각을 구획하도록 그들 사이에 폭방향으로 장착되는 수평 쵸크반사기(34)로 구성된다.
여기서, 상기 다수의 복사소자(32)는 도4에 도시된 바와 같이 상기 복사소자(32)가 하나의 안테나에 두개의 입력을 가지는 사각형 구조로 배열된 4개의 동축다이폴이 결합되되, 상기 각각의 동축다이폴은 하단부에서 상측으로 45°만큼 벌어진 기울기를 가지므로써 이중 편파를 구현할 수 있도록 구성된다. 본 실시예에서는 8개의 동축다이폴 유니트로 이루어진 구조로 되어 있으며, 또한 본 실시예에서는 편파간의 분리도를 높이기 위하여 상기 동축다이폴 유니트 각각의 간격이 0.83λ로 배치된 구조로 되어 있다.
한편, 상기 주전력분배기(35) 및 부전력분배기(36)는 도3b, 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이 안테나의 사이드로브를 감소시키기 위해 급전케이블(52)로 인입되는 전력을 제1 포트(54)에 60%를 분배하여 중앙단측의 4개의 복사소자에 공급하고, 제2 포트(55)에 40%를 분배하여 양쪽단측의 4개의 복사소자에 공급할 수 있도록 주 전력분배기(35, 51) 및 부 전력분배기(36, 53)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 안테나는 복사소자로부터 복사된 에너지가 상기 수직 쵸크반사기(33) 및 수평 쵸크반사기(34)에 의해 측면으로의 복사에너지를 1차로 여과하여 반사시키게 되는데, 이때 상기 수직 쵸크 반사기(33)의 위치를 가변시킴에 따라 빔폭을 임의적으로 조절하여 안테나 측면으로의 복사 에너지를 최소화한다. 또한, 상기 수직 쵸크 반사기(33)로부터 복사된 복사 에너지는 다이폴(32)의 정면으로 직접 복사되는 진행파와 반사기에 의한 반사파로 구분되는데, 안테나 전체의 복사 에너지는 진행파와 반사파의 합성으로 나타난다. 따라서, 절곡반사기(31)를 통과하는 복사 에너지는 다수의 수평 쵸크 반사기(33) 및 수직 쵸크반사기(34)에 의하여 1차 감쇄되고 절곡반사기(31) 양 끝단의 절곡된 부위에 의해 2차로 감쇄되므로써, 상기 안테나의 측면 복사에너지가 현저하게 감소되어 동일 기지국내의 인접 안테나에 미치는 간섭을 경감할 수 있다.
또한, 상기 수직 쵸크반사기(33) 및 수평 쵸크반사기(34)를 구비함에 따라 안테나 크기가 작아지므로 풍압에 의해 안테나에 가해지는 하중이 감소되며, 안테나의 크기는 변화시키지 않고 수직 쵸크반사기(33)의 위치를 조절하는 것만으로도 안테나의 제반 특성인 반치각, 전후방비, 분리도 등을 향상시키는 것이 가능하다.
한편, 상기 주 전력분배기(35, 51)의 급전케이블(52)로 인입된 전력을 제1 포트(54)에 60% 분배하여 부전력분배기(53)에 의해 중앙단측의 4개의 복사소자에 공급하고, 제2 포트(55)에 40%를 분배하여 또 다른 전력분배기에 의해 양쪽단측의 4개의 복사소자에 공급함으로써 사이드로브(Sidelobe)를 16dB 이상 감소시켰다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 안테나로서 편파 다이버시티를 구현할 수 있으므로 종래 기술에 따른 공간 다이버시티 안테나에 비하여 기지국의 공간 활용도가 높아지며, 종래 기술에 따른 편파 다이버시티의 다른 실시예로써 각기 다른 두 개의 안테나를 사용하는 방식에 비해 그 비용적인 면에서도 획기적으로 절감할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (5)

  1. 수평으로 편평한 평판에 양단부가 소정 각도로 절곡된 형상을 가지며, 측면으로의 복사에너지를 여과하여 반사하는 제1 반사수단;
    상기 제1 반사수단의 상면에 소정간격으로 수직 배열되며, 이중 편파를 발생시키도록 소정 개소가 한 묶음으로 구비되어 에너지를 복사하는 다수의 복사소자;
    상기 다수의 복사소자에 각기 다른 전력을 공급하도록 다수의 포트를 가지는 주 전력분배수단;
    상기 주 전력분배수단으로부터 분배된 전력을 복사소자에 공급하기 위해 다수의 포트를 가지는 부 전력분배수단;및
    상기 제1 반사수단의 상면에 장착되어 상기 복사소자에서 방사되는 에너지를 여과하여 반사하는 제2 반사수단을 포함하는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    이중 편파의 구현을 위해 하나의 안테나에 두개의 입력을 가지며, 사각형 구조로 배열된 4개의 동축다이폴이 하단부에서 상측으로 45°만큼 벌어진 기울기를 가지는 2개의 동축케이블과 이에 각각 대향하는 2개의 동축다이폴로 이루어져 하나의 복사소자를 구성하는 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    수직으로 다수 배열된 상기 복사소자의 간격이 0.83λ로 배치된 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 반사수단은 제1 반사수단의 상면 양측에 이동가능하게 형성되어 수평빔폭을 조절하는 수직 쵸크반사체와, 상기 다수의 복사소자 각각을 구획하도록 그들 사이에 길이방향으로 장착되는 수평 쵸크반사체로 이루어진 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력분배수단이 안테나의 사이드로브를 감소시키기 위해 급전케이블로 부터 인입되는 전력을 6 : 4로 분배하여 중앙단측의 복사소자에 60%를 공급하고, 양쪽단측의 복사소자에 40%를 공급할 수 있도록 주 전력분배기를 구성한 쵸크반사기를 가지는 저 사이드로브 이중편파 지향성 안테나.
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