KR100304077B1 - 고앙각전파복사억제안테나장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지평선에서 고앙각으로 전파복사를 억제하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 수직 상반부(1/2 윗부분)의 앙각을 미리 지정된 곡률 반경으로 하향구성하고, 수직 하반부(1/2 아래부분)는 미리 지정된 곡률반경보다 크고 완만하거나 또는 직선에 가깝게 구성한 반사판의 초점에 전파복사 소자를 설치한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치를 제공한다.

따라서, 종래의 비효율적인 안테나를 개선하여 지평선 고앙각으로는 전파 복사를 억제하고, 지상 인구거주지역으로만 전파 복사하여 전파 효율을 95% 이상으로 향상시킬 수 있다.

Description

고앙각 전파복사 억제 안테나 장치

본 발명은 지평선에서 고앙각으로 전파복사를 억제하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 안테나에서 방사하는 복사패턴의 수직 단면도를 나타내고 있는데, 도면에서 볼 수 있듯이 안테나 다이폴로부터 방사된 패턴은 수평면보다 높은 각도로 패턴의 반경이 형성되 있는 것을 볼 수 있다.

이와같은 고앙각으로의 패턴 방사는 복사 전력의 손실과 타통신에 간섭을 일으키게 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 지평선 고앙각으로의 전파복사를 억제하고, 안테나의 수평면 이하로 전파를 복사하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에서는, 반사판의 초점에 전파복사 소자를 설치한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치에 있어서, 상기 반사판은 수직 상반부(1/2 윗부분)의 앙각을 미리 지정된 곡률반경으로 하향구성하고, 수직 하반부(1/2 아래부분)는 미리 지정된 곡률반경보다 크고 완만하거나 또는 직선에 가깝게 구성한 것을 특징으로 하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에서는, 평면반사판에 다수의 전파복사 소자를 수직으로 설치한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치에 있어서, 외부의 조작에 따라 위상제어신호를 제공하여 위상 가변된 신호가 상기 평면 반사판 중앙축의 아래 방향으로 전파복사 되도록 하는 위상조정콘트를 장치와, 상기 위상제어신호에 따라서 위상을 가변 조정하는 위상변위기와; 상기 전파복사 소자에 공급되는 전력을 미리 지정된 전력으로 분배하는 전력분배기를 포함하며, 상기 전파복사 소자의 전력과 위상을 미리 지정된 값으로 변화시켜 상기 평면반사판 중앙축의 아래 방향으로 전파복사하는 것을 특징으로 하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치를 제공한다.

상기 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치는 상기 평면반사판 대신에 동축형 지지대를 설치하고, 상기 동축형 지지대에 다수의 전파복사 소자를 수직으로 설치한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 평면반사판의 중앙을 기준으로 상반부에 설치한 전파복사 소자가 상향으로 2A₁, 2A₂, 2A₃,‥‥,2A_n이고, 하반부에 설치한 전파복사 소자가 하향으로 2B₁, 2B₂, 2B₃,‥‥,2B_n일 때, 상기 전력과 위상을

2A₁= I₁∠ δ₁, 2A₂= I₂∠ δ₂, ..., 2A_n= I_n∠ δ_n,

2B₁= I₁∠ δ₁, 2B₂= I₂∠ δ₂, ..., 2B_n= I_n∠ δ_n,

으로 변화시켜, 상기 평면반사판 또는 상기 동축형 지지대의 중앙을 축으로 하는 아래 방향으로 전파복사하는 것을 특징으로 한다.

제1도는 종래의 안테나 모양과 복사 패턴이고,

제2a도는 곡면 반사판형 단일 복사소사 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 입체도이고,

제2b도는 곡면 반사판형 단일 복사소사 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 측면도이고,

제2c도는 곡면 반사판형 단일 복사소사 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 정면도이고,

제3a도는 평면 반사판형 다수 전파복사 소자 고앙각 전파 복사 억제 안테나 장치의 측면도이고,

제3b도는 평면 반사판형 다수 전파 복사 소자 고앙각 전파 복사 억제 안테나 장치의 정면도이고,

제3c도는 평면 반사판형 다수 전파 복사 소자 고앙각 전파 복사 억제 안테나 장치의 평면도이고,

제4a도는 제2도에 도시한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 수직복사패턴이고,

제4b도는 제2도에 도시한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 수평복사패턴이고,

제5a도는 평면 반사판형 단일 전파 복사소자 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 수직 복사패턴이고,

제5b도는 평면 반사판형 다수 전파 복사소자 고앙각 전파복사 억제 안테나장치의 수평 복사패턴이고,

제6도는 본 발명에 따른 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반사판 2 : 전파복사 소자

3 : 고주파 급전 콘넥터 4 : 전파복사 소자 지지대

5 : 상단부 반사파 6 : 중단부 반사파

7 : 하단부 반사파

101 : 평면 반가판

102, 2A₁-2A_n, 2B₁-2B_n: 전파복사 소자

103, 3A₁∼3A_n, 3B₁∼3B_n: 전파복사 소자 급전선

104 : 전파급전 인입 콘넥터 105 : 안테나 지지대

1₁∼1_n: 본 발명의 수직복사 패턴

2₁∼2_n: 본 발명의 수평복사 패턴

본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 지평선 고앙각으로의 전파복사를 억제하고, 안테나의 수평면 이하로 전파를 복사하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치를 바람직한 실시예로서 제안한다.

이하의 설명에서는 전파복사 소자가 하나인 경우와 다수개인 경우를 나누어 설명할 것이며, 하나의 전파복사 소자를 사용하는 경우를 먼저 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는, 반사판으로 수직파라볼릭 곡면 금속반사판 또는 반사망을 사용하는 것을 바람직한 실시예로 제안한다.

도 2를 참조하면, 반사판(1)은 수직 상반부(1/2 윗부분)의 곡면 앙각을 미리 지정된 곡률반경으로 하여 아랫쪽(하향)으로 구부리고, 수직 하반부(1/2 아래부분)는 미리 지전된 곡률반경보다 크고 완만하거나 또는 직선에 가깝게 펴 있는 형태를 가지고 있다.

전파복사 소자(혼 또는 다이폴, 야기, LP 등)(2)는 반사판(1)의 초점거리에 복사점이 되도록 설치하며, 전파복사 소자 지지대(4)에 의하여 지지된다.

고주파 급전 콘넥터(3)에 급전된 전파는 전파복사 소자(2)에서 방사된 다음, 반사파(1)에서 수평방향이나 하향방향으로 반사된다.

전파복사 소자(2)에서 방사된 전파중 반사판(1)의 상단부에서 반사된 전파는 상단부 반사파(5)와 같이 수평면에서 크게 하향(즉, 저앙각) 반사된다. 그리고, 반사판(1)의 중심부에서 반사된 전파는 중단부 반사파(6)와 같이 수평면에서 약간 하향되게 반사된다. 반사판(1)의 아래 부분에서 반사된 전파는 하단부 반사파(7)와 같이 거의 수평면에 가까운 방향으로 반사된다.

상술한 바와같이 상단부 반사파(5), 중단부 반사파(6), 하단부 반사파(7)로 반사된 전파의 총합성한 전파는 도 4의(ㄱ)의 수직 복사패턴(1)과 같이 된다. 도 4는 도 2에 도시한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 수직복사패턴도와 수평복사 패턴도이다.

따라서, 전파 복사의 대부분이 수편면 이하로만 복사하게 되고, 근거리 저앙각에 있어서도 강한 전파가 복사된다. 근거리에서도 고층빌딩에서의 이동통신인 경우, 저층이나 지하층에서도 통신을 가능하게 하여, 효율높은 이동통신용 안테나 장치가 된다. 수평 복사패턴은 도 4(ㄴ)의 수평 복사패턴(2)과 같이, 종래 안테나와 동일하여 수평방향 통신을 하는데 지장이 없다.

이제, 전파복사 소자가 다수개인 경우를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는 평면 반사판으로 수직 평면 금속반사판 또는 반사망을 바람직한 실시예로 제안한다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 평면 반사판(101)의 전면에 여러개의 전파복사 소자(1O2, 2A₁-2A_n, 2B₁∼2B_n)를 설치하고, 안테나 지지대(105)가 평면 반사판(101)을 지지한다.

전파급전 입입 콘넥터(104)에 급전된 전력은 각각의 전파복사 소자 급전선(103, 3A₁∼3A_n, 3B₁-3B_n)을 통하여 전파 복사소자(102, 2A₁∼2A_n, 2B₁-2B_n)에 급전된다.

각각의 전파복사 소자 급전선(103, 3A₁∼3A_n, 3B₁-3B_n)이 전파 복사소자(102, 2A₁∼2A_n, 2B₁-2B_n)에 급전할 때, 다음의 수식과 같이 상반부와 하반부의 전파복사 소자의 전력복사 비율도 달리하고 위상도 변화시킨다.

[수학식 1]

2A₁= I₁∠ δ₁, 2A₂= I₂∠ δ₂, ..., 2A_n= I_n∠ δ_n,

2B₁= I₁∠ δ₁, 2B₂= I₂∠ δ₂, ..., 2B_n= I_n∠ δ_n,

즉, 도 5(ㄱ)의 안테나 수직복사패턴(I₁,I2,...,I_n)과 같이 되도록 전류 I와 위상 δ를 정한다.

전력과 위상을 변화시키는 과정을 더 자세히 설명하면 다음과 같다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 위상조정콘트롤 장치(미도시)가 안테나 장치의 외부(안테나 장비가 설비된 차량내부)에 설치된 컴퓨터 조작에 따라서 빔의 자동조정을 가능하도록 제어한다. 그리고, 위상변위기(미도시)가 위상조정콘트를 장치의 위상제어신호에 따라 각각의 전파복사 소자 급전선(103, 3A₁∼3A_n, 3B₁∼3B_n)을 통하여 급전된 전력의 위상을 가변하여 전력분배기에 제공한다.

그러면, 전력분배기와 저항을 이용하여 전력을 차등분배 하는데, 전력분배기로는 공지된 기술인 차등분배기{예를들면, 윌킨슨(Willkinson) 디바이더, 하이브리드(hybrid) 분배기 등}를 사용한다.

이와 같이, 본 발명에서는 수직면에 있어서 수평선상 고앙각 전파 복사를 억제하고, 수평면 아래쪽으로만 전파 복사하도록 함으로써, 지상통신 및 이동통긴 기지국, 중계국 등의 전파 복사효율을 높인다.

한편, 수평복사 패턴은 종래 지향성안테나처럼 평편 반사판을 코나형 또는 파라보릭형, 평면형 등으로 구성하여, 도 5(ㄴ)의 수평복사 패턴(2₁,2₂또는 2_n)을 형성하도록 구성할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6에서와 같이, 도 3의 평면 반사판(101)을 제거하고 상기 평면 반사판 대신에 동축형 지지대를 설치한 다음, 상기 동축형 지지대에 다수의 전파복사 소자(예를들면, 동축형 다이폴 소자)를 설치하여 구성할 수도 있다.

여기서, 수학식 1과 같이 전류 I와 위상 δ가 되도록 각 다이폴간의 길이 S₁, S₂, S₃, S₄를 차등분배하여 전방향성 고앙각 전파복사 억제 안테나로 사용될 수도 있다.

그리고, 도 6에 도시한 전파복사 소자가 여러 가지 모양이 될 수 있으므로 전파복사 소자를 동축형 지지대의 외부에 설치하여 구현할 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 종래에 이동통신용으로 사용되는 반사판형의 지향성 안테나들은 복사된 전파의 50% 이상이 반사판의 중앙축를 기준으로 하여 위 부분 앙각으로 복사되어 지상 이동통신 가입자와 수신가능한 전파는 50% 이하였다.

그러나, 본 발명에서는 전파의 95% 이상이 중앙축 수평면 이하의 앙각으로 복사되게 함으로써, 전파 복사효율을 95% 이상으로 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 반사판의 초점에 전파복사 소자를 설치한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치에 있어서,

   상기 반사판은 수직 상반부(1/2 윗부분)의 앙각을 미리 지정된 곡률반경으로 하향구성하고, 수직 하반부(1/2 아래부분)는 미리 지정된 곡률반경보다 크고 완만 하거나 또는 직선에 가깝게 구성한 것을 특징으로 하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치.
2. 평면반사판에 다수의 전파복사 소자를 수직으로 설치한 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치에 있어서,

   외부의 조작에 따라 위상제어신호를 제공하여 위상 가변된 신호가 상기 평면 반사판 중앙축의 아래 방향으로 전파복사 되도록 하는 위상조정콘트를 장치와;

   상기 위상제어신호에 따라서 위상을 가변 조정하는 위상변위기와;

   상기 전파복사 소자에 공급되는 전력을 미리 지정된 전력으로 분배하는 전력 분배기를 포함하며,

   상기 전파복사 소자의 전력과 위상을 미리 지정된 값으로 변화시켜 상기 평면반사판 중앙축의 아래 방향으로 전파복사하는 것을 특징으로 하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 평면반사판 대신에 동축형 지지대를 설치하고, 상기 동축형 지지대에 다수의 전파복사 소자를 수직으로 설치한 것을 특징으로 하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 평면반사판의 중앙을 기준으로 상반부에 설치한 전파복사 소자가 상향으로 2A₁, 2A₂, 2A_3,‥‥,2A_n이고, 하반부에 설치한 전파복사 소자가 하향으로 2B₁, 2B₂, 2B₃,‥‥,2B_n일 때, 상기 전력과 위상을

   2A₁= I₁∠ δ₁, 2A₂= I₂∠ δ₂, ..., 2A_n= I_n∠ δ_n,

   2B₁= I₁∠ δ₁, 2B₂= I₂∠ δ₂, ..., 2B_n= I_n∠ δ_n,

   으로 변화시켜, 상기 평면반사판 또는 상기 동축형 지지대의 중앙을 축으로 하는 아래 방향으로 전파복사하는 것을 특징으로 하는 고앙각 전파복사 억제 안테나 장치.