KR100310989B1 - Antenna system using low power amplifier - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An antenna system using a low power amplifier is provided to prevent an unnecessary power consumption, and drastically reduce costs by controlling a direction of radiation of beams by using a multi-beam feed element. CONSTITUTION: A switch(21) selects a vertical direction of radiation. A super high frequency wave lens(22) feeds a phased array multi-beam. A plurality of low power amplifiers(23) amplify a signal. A transmitting antenna system is installed on a tower. A 3-bit electronic beam control signal(25) is transmitted from an operator's controller which is positioned on a remote place within a cell in a wireless manner, transmitted from a telephone, etc. in a wired manner, or transmitted from a base station where the operator is positioned in a wired or wireless manner. According to the electronic beam control signal(25), the switch(21) is operated. When a beam port is selected among eight beam ports, an input signal passes through the super high frequency lens(22) from the selected beam port, and distributed to the eight array ports. The signals distributed to the array ports are inputted to the eight low power amplifiers(23) while maintaining a predetermined phase difference.

Description

저전력 증폭기를 이용한 안테나 시스템{Antenna System using low power amplifier}Antenna System Using Low Power Amplifier

본 발명은 디지털 셀룰러, 개인휴대통신, 무선데이터통신, 주파수 공용통신, 미래형 육상이동통신 등의 무선통신이나 무선가입자망, 다지점 분배서비스 등에 사용하기 위하여 안테나의 성능을 향상시킨 안테나 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna system that improves the performance of an antenna for use in wireless communication such as digital cellular, personal mobile communication, wireless data communication, frequency common communication, future land mobile communication, wireless subscriber network, and multi-point distribution service. .

기지국 등에 사용되는 안테나 시스템의 성능이란 송신 안테나를 통하여 셀반경내의 가입자들에게 필요한 전계 강도의 신호를 송신하고, 가입자 단말기의 안테나에서 복사되어 온 전계 강도의 신호를 수신 안테나를 통하여 수신하기 위하여 송수신 안테나를 설치하고, 정비유지하며, 제어하는 것 등과 관련된 일련의 서비스 품질 개선과 비용 절감을 말한다.The performance of an antenna system used in a base station is to transmit and receive the signal of the electric field strength necessary to the subscribers in the cell radius through the transmitting antenna, and to transmit and receive the signal of the electric field strength copied from the antenna of the subscriber station through the receiving antenna A series of service quality improvements and cost savings associated with the installation, maintenance, and control.

도1a 및 1b는 종래의 기지국 안테나 시스템의 구성예시도로서, 도면에서 "11"은 고전력 증폭기, "12, 15"는 고주파 케이블, "13"은 송신 안테나, "14"는 수신 안테나, "16"은 저잡음 증폭기, "17"은 송수신 안테나, "18"은 브라켓을 각각 나타낸다.1A and 1B are exemplary views illustrating a configuration of a conventional base station antenna system, in which, "11" is a high power amplifier, "12, 15" is a high frequency cable, "13" is a transmitting antenna, "14" is a receiving antenna, and "16". "17" denotes a low noise amplifier, "17" denotes a transmission / reception antenna, and "18" denotes a bracket.

종래의 기지국 안테나 시스템의 구성 및 동작을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking at the configuration and operation of the conventional base station antenna system in detail as follows.

먼저, 기지국에 위치한 고출력의 고전력 증폭기(11)에서 송신하고자 하는 신호를 증폭한 후에 약 수십 미터에 이르는 고주파 케이블(12)을 통하여 옥상의 안테나 타워 위에 설치된 송신 안테나(13)로 보내면, 송신 안테나(13)는 송신 신호를 공간으로 복사한다.First, after amplifying a signal to be transmitted by the high power high power amplifier 11 located in the base station and transmitting the signal to the transmitting antenna 13 installed on the antenna tower on the roof through a high frequency cable 12 of about several tens of meters, the transmitting antenna ( 13 copies the transmitted signal into space.

한편, 가입자 단말기의 안테나에서 복사되어 수신 안테나(14)로 수신된 고주파 신호는 역시 수십 미터에 이르는 고주파 케이블(15)을 통하여 실내의 수신용 저잡음 증폭기(16)로 전송된다. 그러면, 저잡음 증폭기(16)는 수신된 미약한 신호를 기지국에서 필요한 세기의 신호로 증폭한다.On the other hand, the high frequency signal radiated from the antenna of the subscriber station and received by the receiving antenna 14 is transmitted to the low noise amplifier 16 for receiving indoors through the high frequency cable 15 which also reaches several tens of meters. The low noise amplifier 16 then amplifies the received weak signal into a signal of strength required at the base station.

상기와 같은 종래의 기지국 안테나 시스템에서, 기지국이 위치한 건물의 요소 요소를 돌아 불가피하게 수십 미터에 이르도록 배치된 고주파 케이블(12)은 송신의 경우에 송신 전력의 약 1/2(3 데시벨)에 해당하는 전력을 불필요하게 소모시키는 원인이 된다. 따라서, 셀 반경내의 가입자들에게 필요한 전계 강도를 유지하기 위하여 기지국에는 고주파 케이블(12)상의 손실을 고려하여 더 높은 출력의 고전력 증폭기(11)를 설치하여야 한다. 그런데, 고전력 증폭기(11)는 출력이 높을수록 고가이고, 크기가 커지며, 효율이 낮아진다. 그리고, 효율이 낮은 만큼 불필요한 소모 전력이 열을 발생시키므로 방열을 위하여 냉각팬을 구동하여야 하는데, 이 냉각팬이 소음 공해를 일으킨다.In the conventional base station antenna system as described above, the high frequency cable 12, which is inevitably arranged to reach several tens of meters around the element element of the building in which the base station is located, is applied at about 1/2 (3 decibels) of transmission power in the case of transmission. This can cause unnecessary power consumption. Therefore, in order to maintain the required field strength for the subscribers within the cell radius, the base station should be provided with a higher output high power amplifier 11 in consideration of the loss on the high frequency cable 12. However, the higher the power output 11, the more expensive, the larger the size, the lower the efficiency. In addition, since unnecessary power consumption generates heat as the efficiency is low, the cooling fan must be driven for heat dissipation, which causes noise pollution.

상기와 같이 종래의 기지국 안테나 시스템은, 과다한 전력 소모와 비용 증가를 유발하고, 시스템의 구성이 복잡한 만큼 전력 증폭기의 수명이 짧으며, 고장시 서비스의 완전 두절이라는 치명적인 약점을 안고 있다.As described above, the conventional base station antenna system causes excessive power consumption and increased cost, and the lifespan of the power amplifier is short as the system configuration is complicated, and has a fatal weakness of complete interruption of service in case of failure.

상기와 같은 종래의 기지국 안테나 시스템에서, 수신의 경우에 고주파 케이블(15)에 의한 전력 손실은 3데시벨의 수신 감도 저하 또는 수심 신호대 잡음비 저하를 초래한다. 따라서, 통신 사업자는 수신 감도 저하 또는 수신 신호대 잡음비 저하로 인한 통화 품질의 저하를 막기 위하여 과도한 규격(저잡음 지수, 고전력 등)의 저잡음 증폭기를 요구하게 되며, 이로 인하여 시스템의 비용이 증가된다.In the conventional base station antenna system as described above, the power loss by the high frequency cable 15 in the case of reception causes a decrease in reception sensitivity of 3 decibels or a depth signal to noise ratio. Therefore, a communication service provider requires a low noise amplifier of excessive specification (low noise figure, high power, etc.) in order to prevent a decrease in call quality due to a decrease in reception sensitivity or a decrease in a reception signal-to-noise ratio, thereby increasing the cost of the system.

한편, 기지국 신호의 전계 강도가 높은 경우에, 이 기지국 신호가 인접 셀의 가입자들에게 불필요한 간섭 신호로 작용하여 서비스품질의 저하를 초래하는 요인이 되므로, 기지국 송수신 안테나의 복사 방향을 바구어 주는 기능이 요구된다.On the other hand, when the electric field strength of the base station signal is high, the base station signal acts as an unnecessary interference signal to subscribers of the neighboring cells, causing a deterioration in the quality of service, thereby changing the radiation direction of the base transceiver station antenna. Is required.

이에 따라, 종래의 기지국 송수신 안테나(17)에는 타워 위로 사람이 올라가서 눈금이 매겨진 브라켓(18)을 기구적으로 돌려 안테나의 복사 방향을 바꾸어 주는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이는 추가적인 정비유지 비용을 초래하고, 눈 및 비 등 악천후의 경우에 신속한 교체를 어렵게 하여 서비스 품질의 저하를 초래하며, 또한 안전 사고의 원인이 된다.Accordingly, the conventional base station transmit / receive antenna 17 uses a method of changing a radiation direction of the antenna by mechanically turning a graduated bracket 18 by climbing up a tower. However, this incurs additional maintenance costs, makes it difficult to replace quickly in case of bad weather such as snow and rain, resulting in deterioration of service quality, and also causes safety accidents.

이와 같은 종래의 기지국 안테나 시스템의 문제점을 종합적으로 정리하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the problems of the conventional base station antenna system collectively as follows.

첫째, 기지국 실내에 위치한 고전력 증폭기에서는 신호를 약 수십 내지 수백와트의 고출력으로 증폭한 후에 약 수십 미터에 이르는 고주파 케이블을 통하여 옥상의 타워 위에 설치된 송신 안테나로 전송하고, 수신 안테나에서는 수신된 고주파 신호를 역시 고주파 케이블을 통하여 기지국 실내의 수신 장치로 전송한다. 고주파 케이블은 보통 신호 감쇄를 막기 위하여 고가의 저손실 고출력 케이블을 쓰게 되나, 보통 이동통신 및 무선통신 기지국 안테나 시스템 등의 경우에 실내에서 옥상까지의 배선 길이가 수십 미터에 이르는 관계로 통상 입력 신호의 약 1/2(3데시벨)에 해당하는 전력 소모가 발생된다. 이처럼 종래의 기지국 안테나 시스템은 송신의 경우에 불필요하게 전력을 소모시키며, 수신의 경우에 상대적으로 잡음이 증가한 관계로 수신 감도가 저하되는 문제점이 있었다.First, a high-power amplifier located inside a base station amplifies the signal to a high power of about tens to hundreds of watts, and then transmits the signal to a transmitting antenna installed on a rooftop tower through a high frequency cable of about tens of meters, and the receiving antenna transmits the received high frequency signal. It is also transmitted to the receiving device of the base station room through a high frequency cable. High frequency cables usually use expensive low loss and high output cables to prevent signal attenuation, but in the case of mobile communication and wireless base station antenna systems, the length of wiring from indoors to rooftops is usually about tens of meters. A power consumption equal to 1/2 (3 decibels) is generated. As described above, the conventional base station antenna system consumes power unnecessarily in the case of transmission, and there is a problem in that the reception sensitivity is deteriorated due to the relative increase in noise in the case of reception.

둘째, 고전력 증폭기는 출력이 높을수록 고가이고, 크기가 커지며, 효율이 낮아진다. 효율이 낮은 만큼 불필요한 소모 전력이 열을 발생시키므로, 방열을 위하여 냉각팬을 구동하여야 하는데, 이 냉각팬이 소음 공해를 일으킨다. 이와 같은 종래의 기지국 안테나 시스템은 전력 소모와 비용 증가를 유발하고, 시스템의 구성이 복잡한 만큼 전력 증폭기의 수명이 짧고, 고장시 서비스의 완전 두절이라는 치명적인 문제점이 있었다.Second, high power amplifiers are more expensive, more expensive, and less efficient. As the efficiency is low, unnecessary power consumption generates heat, so the cooling fan must be driven for heat dissipation, which causes noise pollution. Such a conventional base station antenna system causes a power consumption and an increase in cost, the lifespan of the power amplifier is short as the configuration of the system is complicated, there is a fatal problem of complete service failure in the event of a failure.

셋째, 종래의 기지국 안테나 시스템에는 타워 위로 사람이 올라가서 안테나를 기구적으로 돌려주는 방법이 사용되고 있다. 이와 같은 종래의 기지국 안테나 시스템은 추가적인 정비유지 비용을 초래하고, 눈 및 비 등 악천후의 경우에 신속한 교체를 어렵게 하여 서비스 품질의 저하를 초래하며, 또한 안전 사고의 위험성을 내포하고 있는 문제점이 있었다.Third, in the conventional base station antenna system, a method is used in which a person climbs over a tower and mechanically returns an antenna. Such a conventional base station antenna system incurs additional maintenance costs, makes it difficult to replace quickly in case of bad weather such as snow and rain, resulting in a drop in service quality, and also includes a risk of a safety accident.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 안테나 시스템에 사용되는 고전력 증폭기보다 훨씬 약한 수 와트 수준의 저전력 증폭기를 안테나와 함께 타워 위로 올려 위상 배열 방식으로 구동하므로써 고주파 케이블에서의 불필요한 전력 소모를 방지하고, 원격지에서의 제어 신호에 따라 스위치 및 초고주파 렌즈와 같은 다중빔 급전 소자를 이용하여 빔의 복사 방향을 제어하므로써 소요 비용을 현저하게 감소시킨 새로운 형태의 안테나 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and by using a low-power amplifier of several watts, which is much weaker than a high-power amplifier used in a conventional antenna system, by raising the tower together with the antenna to drive in a phased arrangement, unnecessary power in a high frequency cable The purpose of the present invention is to provide a new type of antenna system that prevents consumption and significantly reduces the cost by controlling the beam's radiation direction by using a multi-beam feeding element such as a switch and a microwave lens according to a control signal from a remote location. have.

도1a 및 1b는 종래의 기지국 안테나 시스템의 구성예시도.1A and 1B are exemplary views of a configuration of a conventional base station antenna system.

도2는 본 발명에 따른 저전력 증폭기를 이용한 송신 안테나 시스템의 일실시예 구성도.2 is a block diagram of an embodiment of a transmission antenna system using a low power amplifier according to the present invention;

도3은 본 발명에 따른 수신 안테나 시스템의 일실시예 구성도.3 is a block diagram of an embodiment of a receiving antenna system according to the present invention;

도4는 본 발명에 따른 초고주파 렌즈의 일실시예 구조도.4 is a structural diagram of an embodiment of an ultra-high frequency lens according to the present invention;

도5는 본 발명에 따른 빔 조향 복사 패턴에 대한 시뮬레이션 결과의 예시도.5 is an illustration of simulation results for a beam steering radiation pattern in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21, 33 : 스위치 22, 32 : 초고주파 렌즈21, 33: switch 22, 32: ultra-high frequency lens

23 : 저전력 증폭기 24, 31 : 배열 안테나23: low power amplifier 24, 31: array antenna

25, 34 : 전자식 빔 제어신호 26 : 복사 빔25, 34: electronic beam control signal 26: radiation beam

27 : 등위상면 35 : 저잡음 증폭기27: equiphase 35: low noise amplifier

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안테나 시스템은, 송신하고자 하는 신호를 복사하기 위한 안테나 시스템에 있어서, 소정의 한 빔 포트를 통하여 신호를 입력받아 전파 경로차에 따라 일정 위상차를 각각 가지는 다수의 신호를 다수의 배열 포트로 분산하기 위한 위상 배열 수단; 기지국으로부터 전송 라인을 통하여 안테나측으로 전송되어 온 신호를 외부로부터 입력되는 복사 방향을 결정하기 위한 제어 신호에 따라 상기 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로 스위칭하기 위한 스위칭 수단; 상기 위상 배열 수단의 다수의 배열 포트로부터 상응하여 입력되는 다수의 신호를 저전력 증폭하기 위한 다수의 저전력 증폭 수단; 및 상기 다수의 저전력 증폭 수단으로부터 입력되는 다수의 신호를 복사하되, 복사된 다수의 신호가 등위상으로 합성되어 소정의 방향으로 복사 빔이 형성되도록 하기 위한 위상 배열 복사 수단을 포함한다.In the antenna system of the present invention for achieving the above object, in the antenna system for copying the signal to be transmitted, a plurality of signals each having a predetermined phase difference according to the propagation path difference by receiving a signal through a predetermined beam port Phased array means for distributing a plurality of array ports; Switching means for switching a signal transmitted from the base station to the antenna side through a transmission line to a predetermined beam port of the phase arrangement means in accordance with a control signal for determining a radiation direction input from the outside; A plurality of low power amplification means for low power amplifying a plurality of signals correspondingly input from the plurality of array ports of the phase arrangement means; And a phased array copying means for copying a plurality of signals inputted from the plurality of low power amplifying means, wherein the plurality of copied signals are synthesized in equiphase to form a radiation beam in a predetermined direction.

또한, 본 발명의 다른 안테나 시스템은, 신호를 수신하기 위한 안테나 시스템에 있어서, 단말기의 안테나에서 복사된 신호를 위상차에 따라 수신하기 위한 위상 배열 수신 수단; 상기 위상 배열 수신 수단으로부터 위상차를 가진 다수의 수신 신호를 다수의 배열 포트로 상응하여 입력받아 각 신호의 위상을 전파 경로차에 따라 등위상으로 하여 소정의 한 빔 포트에서 각 신호를 합성하기 위한 위상 배열 수단; 등위상으로 합성된 신호를 저잡음 증폭하여 전송 라인을 통하여 기지국측으로 전송하기 위한 저잡음 증폭 수단; 및 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 상기 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로부터 출력되는 등위상으로 합성된 신호를 상기 저잡음 증폭 수단으로 스위칭하기 위한 스위칭 수단을 포함한다.In addition, another antenna system of the present invention is an antenna system for receiving a signal, comprising: phased array receiving means for receiving a signal copied from an antenna of a terminal according to a phase difference; A phase for synthesizing each signal at a predetermined beam port by receiving a plurality of received signals having a phase difference from the phased array receiving means to a plurality of array ports correspondingly and making phases of the respective signals in phase according to propagation path differences Arrangement means; Low noise amplification means for low noise amplifying the synthesized signals in equiphase and transmitting them to the base station through a transmission line; And switching means for switching the equiphase synthesized signal output from the predetermined beam port of the phase arrangement means to the low noise amplifying means in accordance with a control signal input from the outside.

또한, 본 발명의 또다른 안테나 시스템은, 안테나 시스템에 있어서, 소정의 한 빔 포트를 통하여 신호를 입력받아 전파 경로차에 따라 일정 위상차를 각각 가지는 다수의 신호를 다수의 배열 포트로 분산하기 위한 제1 위상 배열 수단; 기지국으로부터 전송 라인을 통하여 안테나측으로 전송되어 온 신호를 외부로부터 입력되는 복사 방향을 결정하기 위한 제어 신호에 따라 상기 제1 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로 스위칭하기 위한 제1 스위칭 수단; 상기 제1 위상 배열 수단의 다수의 배열 포트로부터 상응하여 입력되는 다수의 신호를 저전력 증폭하기 위한 다수의 저전력 증폭 수단; 상기 다수의 저전력 증폭 수단으로부터 입력되는 다수의 신호를 복사하되, 복사된 다수의 신호가 등위상으로 합성되어 소정의 방향으로 복사 빔이 형성되도록 하기 위한 위상 배열 복사 수단; 단말기의 안테나에서 복사된 신호를 위상차에 따라 수신하기 위한 위상 배열 수신 수단; 상기 위상 배열 수신 수단으로부터 위상차를 가진 다수의 수신 신호를 다수의 배열 포트로 상응하여 입력받아 각 신호의 위상을 전파 경로차에 따라 등위상으로 하여 소정의 한 빔 포트에서 각 신호를 합성하기 위한 제2 위상 배열 수단; 등위상으로 합성된 신호를 저잡음 증폭하여 전송 라인을 통하여 상기 기지국측으로 전송하기 위한 저잡음 증폭수단; 및 외부로 부터 입력되는 제어 신호에 따라 상기 제2 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로부터 출력되는 등위상으로 합성된 신호를 상기 저잡음 증폭 수단으로 스위칭 하기 위한 제2 스위칭 수단을 포함한다.In addition, another antenna system of the present invention, in the antenna system, for receiving a signal through a predetermined beam port for distributing a plurality of signals each having a predetermined phase difference according to the propagation path difference to a plurality of array ports One phase arrangement means; First switching means for switching a signal transmitted from the base station to the antenna side via a transmission line to a predetermined beam port of the first phase arrangement means in accordance with a control signal for determining a radiation direction input from the outside; A plurality of low power amplifying means for low power amplifying a plurality of signals correspondingly input from the plurality of array ports of the first phase arrangement means; A phased array copying means for copying a plurality of signals inputted from said plurality of low power amplifying means, wherein said plurality of copied signals are synthesized in equiphase to form a radiation beam in a predetermined direction; Phased array receiving means for receiving a signal copied from an antenna of the terminal according to a phase difference; Receiving a plurality of received signals having a phase difference from the phased array receiving means to a plurality of array ports correspondingly, and synthesizing each signal at a predetermined beam port by making phases of the respective signals equal in phase according to propagation path differences. Two phase arrangement means; Low noise amplifying means for low noise amplifying a signal synthesized in phase and transmitting the same to the base station through a transmission line; And second switching means for switching the equiphase synthesized signal output from the predetermined beam port of the second phase arrangement means to the low noise amplifying means in accordance with a control signal input from the outside.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 저전력 증폭기를 이용한 송신 안테나 시스템의 일실시예 구성도로서, 초고주파 렌즈 급전에 의하여 위상 배열 방식으로 동작하는 안테나 시스템을 나타낸다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a transmission antenna system using a low power amplifier according to the present invention, and illustrates an antenna system operating in a phased array method by feeding a microwave lens.

본 발명에 따른 송신 안테나 시스템은, 수직 복사 방향 선택을 위한 스위치(21), 위상 배열 다중빔 급전을 위한 초고주파 렌즈(22), 신호를 증폭하기 위한 다수의 저전력 증폭기(23) 및 배열 안테나(24)를 포함하며, 타워 위에 탑재된다.The transmission antenna system according to the present invention includes a switch 21 for vertical radiation direction selection, an ultra-high frequency lens 22 for phased array multibeam feeding, a plurality of low power amplifiers 23 and an array antenna 24 for amplifying a signal. It is mounted on top of the tower.

본 발명에 따른 송신 안테나 시스템의 동작 원리는, 셀내의 원격지에 위치한 운용자의 제어기로부터 무선으로 전송되어 오거나 전화 등의 유선으로 전송되어 오거나, 운용자가 위치한 기지국으로부터 유선 또는 무선으로 전송되어 온 3비트의 전자식 빔 제어 신호(25)에 따라 스위치(21)가 동작하여 8개의 빔 포트(b1 내지 b8)중 어느 한 빔 포트(b3)가 선택되면, 입력 신호는 선택된 빔 포트(b3)로부터 초고주파 렌즈(22)를 지나 8개의 배열 포트(a1 내지 a8)로 각각 분산된다.The operating principle of the transmission antenna system according to the present invention is a three-bit that has been wirelessly transmitted from a controller of an operator located in a remote place in a cell, transmitted by wire, such as a telephone, or transmitted by wire or wireless from a base station where an operator is located. When the switch 21 is operated according to the electronic beam control signal 25 and one of the eight beam ports b1 to b8 is selected, the input signal is inputted from the selected beam port b3 to the ultra high frequency lens ( Passed by 22 are distributed to eight array ports a1 to a8 respectively.

이처럼 렌즈내에서 각각의 배열 포트로 분산된 신호들은 렌즈내의 전파 경로차에 의해 일정한 위상차를 가진채 8개의 저전력 증폭기(23)로 입력되어 저전력 증폭된 후에 배열 안테나(24)에 급전되어 공중으로 복사된다. 이때, 초고주파 렌즈(22)에 의한 위상차는 배열 안테나(24)로부터 복사되면서 도면의 점선과 같은 등위상면(27)(위상이 동일한 면을 말함)을 형성하고, 등위상면(27)에 수직한 방향으로 공간 합성되어 수평면으로부터 일정한 하향 각도를 갖는 복사 빔(26)을 형성한다.As such, the signals distributed to each array port in the lens are input to eight low power amplifiers 23 having a constant phase difference by the propagation path difference in the lens and are amplified at low power, and then are fed to the array antenna 24 and radiated into the air. do. At this time, the phase difference by the ultra-high frequency lens 22 is radiated from the array antenna 24 to form an isophase surface 27 (the same phase is the same) as the dotted line in the figure, and is perpendicular to the isophase surface 27. Spatially synthesized to form a radiation beam 26 having a constant downward angle from the horizontal plane.

이때, 저전력 증폭기(23) 각각의 출력이 배열 개수에 비례하여 합성되고, 배열 안테나(24)의 복사 이득 역시 배열 개수에 비례하여 증가된다. 따라서, 아래의 (수학식 1)에 나타낸 바와 같이 최종적으로 공간 합성된 유효 복사 출력(ERP)은 저전력 증폭기(23)의 출력(P)과 배열 안테나(24)의 복사 이득(G)에 배열 개수(N)의 제곱을 곱한 만큼 증가된다.At this time, the output of each of the low power amplifier 23 is synthesized in proportion to the number of arrays, and the radiation gain of the array antenna 24 is also increased in proportion to the number of arrays. Therefore, as shown in Equation 1 below, the final spatially synthesized effective radiation output ERP is arranged at the output P of the low power amplifier 23 and the radiation gain G of the array antenna 24. Incremented by (N) times the square.

[수학식 1][Equation 1]

ERP = PGN2 ERP = PGN 2

그러므로, 불과 수 와트 수준의 저전력 증폭기와 배열 안테나를 다수 배열한 본 발명에 따른 안테나 시스템을 이동통신, 개인휴대통신 및 무선통신 등의 기지국에 사용하면, 수십 내지 수백 와트 수준의 단일 고출력 전력 증폭기와 단일 고이득 안테나를 사용한 종래의 기지국 안테나 시스템의 유효 복사 출력과 동등 또는 그 이상의 유효 복사 출력을 얻을 수 있다.Therefore, when the antenna system according to the present invention in which a plurality of low power amplifiers and array antennas are arranged in only a few watts is used in a base station such as mobile communication, personal mobile communication, and wireless communication, a single high output power amplifier of tens to hundreds of watts is provided. An effective radiation output equal to or greater than that of a conventional base station antenna system using a single high gain antenna can be obtained.

이 원리를 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.A closer look at this principle is as follows.

일반적인 기지국의 송신 안테나의 시스템에서 기지국 고전력 증폭기의 출력을 P1, 급전 케이블의 손실을 L, 송신 안테나의 이득을 G1이라고 할 때, 유효복사출력은In a typical base station transmit antenna system, when the output of the base station high power amplifier is P 1 , the loss of the feed cable is L, and the gain of the transmitting antenna is G 1 , the effective radiation output is

ERP1= P1G1LERP 1 = P 1 G 1 L

= (P1L)G1 = (P 1 L) G 1

이 되고, 본 발명의 경우에 저전력 증폭기의 출력을 P2, 안테나 이득을 G2, 배열개수를 N이라 하면, 상기 (수학식 1)에서 살펴본 바와 같이, 유효복사출력은In the case of the present invention, when the output of the low power amplifier is P 2 , the antenna gain is G 2 , and the number of arrays is N, as shown in Equation 1, the effective radiation output is

ERP2= P2G2N2 ERP 2 = P 2 G 2 N 2

= (P2N)(G2N)= (P 2 N) (G 2 N)

이 된다. 이는 능동 위상배열 효과에 의해 증폭기의 출력과 안테나 이득이 각각 N배 증가함을 의미한다.Becomes This means that the amplifier output and antenna gain are increased by N times by the active phased array effect.

상기 두 유효복사출력식에서 양측의 안테나 이득은 상호 동일하다고 가정할 때 G1= G2N 이므로, 서로 동일한 유효복사출력을 얻기 위해서는In the above two effective radiation output equations, assuming that the antenna gains of both sides are equal to each other, since G 1 = G 2 N,

가 되어야 한다. Should be

즉, 기존의 고전력 증폭기의 출력에서 급전 케이블의 손실을 뺀 나머지를 배열개수 만큼 나눈 정도의 저전력 증폭기를 사용할 수 있다는 의미이다.In other words, it means that a low-power amplifier can be used by dividing the loss of the feed cable from the output of the conventional high-power amplifier by the number of arrays.

예를 들면, 기존 고전력 증폭기의 출력 P1=20Watt=43dBm이라 하고, 급전 손실을 평균 L4dB이라 하고, 배열개수 N=8이라 하면,For example, the output P 1 = 20Watt = 43dBm of the existing high power amplifier, and the feed loss averages L If it is 4dB and array number N = 8

이다.to be.

그러므로, 한 개의 20Watt 고전력 증폭기 대신에 1Watt 수준의 저전력 증폭기 8개로 대체하여 동일한 유효복사출력을 얻게 된다. 또 다른 장점으로는 출력이 낮아진 만큼 효율이 약 7%에서 25%로 개선되어, 요구전력은 약 286Watt에서 32watt로 경감되고, 열 소모 전력 또한 266Watt에서 24Watt로 감소하며, 방열 및 냉각 장치의 부담 또한 그만큼 경감되며 장치의 신뢰성이 향상된다.Therefore, instead of one 20-watt high-power amplifier, we substitute eight low-power amplifiers at the 1-watt level to obtain the same effective radiated output. Another benefit is that the output is lowered, improving efficiency from about 7% to 25%, reducing power requirements from about 286 Watts to 32 watts, reducing heat dissipation from 266 Watts to 24 Watts. The reduction and the reliability of the device are improved.

수신 안테나 시스템의 경우에, 종래의 기술에서 급전 케이블의 손실 L이 저잡음 증폭기의 잡음 지수 NF1에 더해지므로 수신 안테나 시스템의 잡음지수는 (NF1 dB+ LdB) 만큼 상승한다.In the case of a receive antenna system, the noise figure of the receive antenna system rises by (NF 1 dB + L dB ) since the loss L of the feed cable in the prior art is added to the noise figure NF 1 of the low noise amplifier.

그러나, 본 발명의 경우에는 급전 케이블이 저잡음 증폭기 뒤에 위치하므로 수신 안테나 시스템의 잡음지수가 NF2 dB로 되고, 종래와 동일한 저잡음 증폭기를 사용하면 수신 안테나 시스템의 잡음지수는 급전 케이블 손실만큼 개선된다.However, in the case of the present invention, since the feed cable is located behind the low noise amplifier, the noise figure of the receiving antenna system is NF 2 dB , and using the same low noise amplifier as in the prior art, the noise figure of the receiving antenna system is improved by the feed cable loss.

또한, 수신 안테나 시스템의 잡음지수를 종래의 안테나 시스템과 동일하게 하는 경우에는 급전케이블의 손실만큼 저잡은 증폭기의 잡음지수 규격을 완화할 수 있고, 그만큼 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.In addition, when the noise index of the receiving antenna system is the same as the conventional antenna system, the noise index specification of the amplifier, which is as low as the loss of the feed cable, can be relaxed, and the cost reduction effect can be obtained.

도3은 본 발명에 따른 수신 안테나 시스템의 일실시예 구성도로서, 위상 배열 방식의 원리에 따라 수신된 다수의 수신 신호간의 위상차를 초고주파 렌즈의 전파 경로차에 의해 등위상으로 하여 다수의 수신 신호를 합성한 후에 저전력의 저잡음 증폭기에서 증폭하는 안테나 시스템의 구성을 나타낸다.3 is a configuration diagram of an embodiment of a receiving antenna system according to the present invention. After synthesis, the configuration of an antenna system for amplifying a low power low noise amplifier is shown.

본 발명에 따른 수신 안테나 시스템의 동작 원리를 살펴보면, 가입자 단말기의 안테나에서 복사되어 특정 방향으로부터 다수의 배열 안테나(31)로 수신된 각각의 고주파 신호에는 도래 방향에 따른 위상차가 존재한다.Looking at the operating principle of the receiving antenna system according to the present invention, there is a phase difference according to the direction of each high-frequency signal radiated from the antenna of the subscriber station received by the array antenna 31 from a specific direction.

위상차를 가진 각각의 수신 신호는 초고주파 렌즈(32)의 배열 포트(a1 내지 a8)로 입력되어 렌즈내의 전파 경로차에 의해 등위상이 되어 하나의 빔 포트(b3)에서 합성된다. 반면에 수신 신호와 함께 수신된 잡음은 위상이 랜덤하여 초고주파 렌즈(32)의 어느 빔 포트에서도 합성되어 않아 제거된다.Each received signal having a phase difference is input to the array ports a1 to a8 of the ultra-high frequency lens 32, and is equalized by the propagation path difference in the lens and synthesized at one beam port b3. On the other hand, the noise received together with the received signal is random in phase and is synthesized at any beam port of the ultra-high frequency lens 32 and thus eliminated.

궁극적으로 셀내의 원격지에 위치한 운용자로부터 무선으로 전송되어 오거나 전화 등의 유선으로 전송되어 오거나, 운용자가 위치한 기지국으로부터 유선 또는 무선으로 전송되어 온 3비트의 전자식 빔 제어 신호(34)에 따라 스위치(33)가 동작하여 8개의 빔 포트(b1 내지 b8)중 어느 한 빔 포트(b3)가 선택되면, 해당 포트에서 합성된 수신 신호가 저전력의 저잡음 증폭기(35)로 입력되어 증폭된 후에 기지국의 수신장치로 전달된다. 이처럼 제어 신호(34)에 의해 선택된 빔 포트에서 수신 신호대 잡음비를 개선시킨 후에 저전력의 저잡음 증폭기(35)에 입력되므로 통화 품질이 향상된다.Ultimately, the switch 33 according to the 3-bit electronic beam control signal 34 that has been wirelessly transmitted from an operator located at a remote location within a cell or transmitted by wire, such as a telephone, or has been transmitted by wire or wirelessly from a base station where the operator is located. ), And when any one of the eight beam ports b1 to b8 is selected, the received signal of the base station is inputted to the low-power low noise amplifier 35 and amplified by the received signal synthesized in the corresponding port, and then the receiver of the base station. Is passed to. Thus, since the received signal-to-noise ratio is improved at the beam port selected by the control signal 34, it is input to the low-power low noise amplifier 35, so that the call quality is improved.

도4는 본 발명에 따른 초고주파 렌즈의 일실시예 구조도로서, 에칭 방법으로 초고주파 렌즈를 마이크로스트립 기판상에서 구현한 예이다.4 is a structural diagram of an embodiment of an ultra-high frequency lens according to the present invention, which is an example of implementing an ultra-high frequency lens on a microstrip substrate by an etching method.

도면에 도시된 바와 같이 좌우의 14개의 빔 포트와 배열 포트중 가운데 8개씩의 빔 포트와 배열 포트를 사용하여 구현한 초고주파 렌즈를 도2 및 도3에 도시된 안테나 시스템에 사용할 수 있다. 나머지 각 6개의 포트들은 예비로 남겨 두어 추후 확장할 수 있다. 가운데의 8개의 빔 포트와 배열 포트는 ±10°구간을 약 2.8° 간격의 8개 빔으로 분할하여 조향할 수 있도록 설계되었다.As shown in the figure, an ultra-high frequency lens implemented by using eight beam ports and an array port of the fourteen beam ports and the array ports on the left and right sides may be used in the antenna system shown in FIGS. 2 and 3. Each of the six remaining ports is reserved for future expansion. The eight beam ports and the array port in the center are designed to steer by dividing the ± 10 ° section into eight beams at approximately 2.8 ° intervals.

이러한 초고주파 렌즈는 수동 소자이므로 방향성이 없어 동일한 원리를 송수신 안테나에 그대로 응용할 수 있다.Since the ultra-high frequency lens is a passive element, there is no directivity, and thus the same principle may be applied to a transmission / reception antenna.

도5는 본 발명에 따른 빔 조향 복사 패턴에 대한 시뮬레이션 결과의 예시도로서, 각각의 빔 포트를 선택할 때의 송수신 복사 패턴을 나타내며, 횡축은 각도, 종축은 전계 강도를 나타낸다.FIG. 5 is an exemplary diagram of a simulation result for the beam steering radiation pattern according to the present invention, and shows transmission and reception radiation patterns when selecting each beam port, and the horizontal axis represents angle and the vertical axis represents electric field intensity.

전술한 바와 같이 ±10° 구간을 8개로 거의 등분한 구간에서 각각의 주빔이 조향됨을 알 수 있다.As described above, it can be seen that each main beam is steered in a section substantially divided into eight ± 10 ° sections.

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 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

상기와 같은 본 발명은, 종래의 기지국 안테나 시스템에 비해 다음과 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects as compared to the conventional base station antenna system.

첫째, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 종래의 안테나 시스템에 비해 고가의 고전력 증폭기와 수십 미터에 이르는 고주파 케이블의 배선이 필요치 않아 시스템 설치 및 정비유지 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.First, the antenna system according to the present invention does not require the wiring of expensive high power amplifiers and high frequency cables of several tens of meters, compared to the conventional antenna system, it is possible to significantly reduce the cost of system installation and maintenance.

둘째, 출력이 높은 증폭기에 비해 소형, 고효율, 저가 구현이 가능하고 수명이 긴 저전력 증폭기를 사용하는 본 발명은, 소모 전력을 크게 줄일 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 자연 대류외에 별도의 방열 및 냉각 시스템이 필요치 않아 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.Second, the present invention using a low-power amplifier that can implement a small size, high efficiency, low cost and long life compared to the amplifier with a high output has the effect of greatly reducing the power consumption, according to the separate heat dissipation and cooling in addition to natural convection There is no need for a system, which saves money.

셋째, 단일 고전력 증폭기를 이용하는 종래의 안테나 시스템의 경우에는 고전력 증폭기의 고장과 교체는 곧 서비스의 단절을 가져오는 반면에, 다수의 저전력 증폭기를 사용하는 본 발명에 따른 안테나 시스템은 위상 배열된 저전력 증폭기중 하나가 고장이 나더라도 전체적인 복사 전력의 감소는 불과 1 내지 2 데시벨 수준에 불과하여 급격한 서비스 품질의 저하를 방지할 수 있고, 정비 교체에 필요한 시간을 확보할 수 있는 효과가 있다.Third, in the case of a conventional antenna system using a single high-power amplifier, the failure and replacement of the high-power amplifier immediately leads to disconnection of the service, whereas the antenna system according to the present invention using a plurality of low-power amplifiers is a phased low-power amplifier Even if one of the failures occurs, the reduction of the overall radiated power is only 1 to 2 decibels, which can prevent a sudden deterioration in the quality of service and secure the time required for maintenance replacement.

넷째, 초고주파 렌즈의 빔 포트 각각은 송신 방향 하나씩과 1:1 대응되도록 설계되어, 망관리 점검시 안테나의 빔 조향이 필요할 때, 예를 들어 기지국에 전화를 걸어 스위치에 원격 제어 명령을 부하여는 등의 방법으로 초고주파 렌즈의 빔 포트를 변경시키기만 하면 원하는 방향으로 안테나 빔의 복사 방향을 즉시 바꿀 수 있고, 또한 원격지 현장에서 곧바로 전계 강도를 재측정하여 복사 빔의 변경 유무를 즉시 확인할 수 있는 효과가 있다.Fourth, each of the beam ports of the ultra-high frequency lens is designed to correspond one-to-one with one transmission direction, so when the network management needs beam steering, for example, by dialing a base station and giving a remote control command to the switch, By simply changing the beam port of the ultra-high-frequency lens, the direction of radiation of the antenna beam can be immediately changed in the desired direction, and the effect of immediately re-measuring the field strength at the remote site to check whether the radiation beam has changed There is.

다섯째, 본 발명은 복사 빔의 원격 조정이 가능하므로, 정비 요원이 철탑위로 올라가 안테나를 기구적으로 돌리는데 소요되는 망관리 유지비를 절감할 수 있고, 안전 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.Fifth, since the present invention can remotely control the radiation beam, maintenance personnel can climb on the pylon to reduce the network maintenance costs required to mechanically turn the antenna, it is possible to prevent safety accidents.

여섯째, 본 발명에서, 특정 방향으로부터 각각의 배열 안테나로 수신된 신호는 해당 빔 포트에서 합성되어 신호는 강화되지만 잡은은 위상차가 랜덤하여 합성되지 않는다. 따라서, 수신 신호는 신호대 잡음비가 크게 향상된 후에 저잡음 증폭되므로 통화 품질이 크게 향상된다.Sixth, in the present invention, a signal received by each array antenna from a specific direction is synthesized at the corresponding beam port so that the signal is enhanced but the phase difference is random and is not synthesized. Therefore, since the received signal is amplified low noise after the signal-to-noise ratio is greatly improved, the call quality is greatly improved.

Claims (13)

송신하고자 하는 신호를 복사하기 위한 안테나 시스템에 있어서, 소정의 한 빔 포트를 통하여 신호를 입력받아 전파 경로차에 따라 일정 위상차를 각각 가지는 다수의 신호를 다수의 배열 포트로 분산하기 위한 위상 배열 수단; 기지국으로부터 전송 라인을 통하여 안테나측으로 전송되어 온 신호를 외부로부터 입력되는 복사 방향을 결정하기 위한 제어 신호에 따라 상기 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로 스위칭하기 위한 스위칭 수단; 상기 위상 배열 수단의 다수의 배열 포트로부터 상응하여 입력되는 다수의 신호를 저전력 증폭하기 위한 다수의 저전력 증폭 수단; 및 상기 다수의 저전력 증폭 수단으로부터 입력되는 다수의 신호를 복사하되, 복사된 다수의 신호가 등위상으로 합성되어 소정의 방향으로 복사 빔이 형성되도록 하기 위한 위상 배열 복사 수단을 포함하는 안테나 시스템.An antenna system for copying a signal to be transmitted, comprising: phase arrangement means for receiving a signal through a predetermined beam port and distributing a plurality of signals each having a predetermined phase difference according to a propagation path difference to a plurality of array ports; Switching means for switching a signal transmitted from the base station to the antenna side through a transmission line to a predetermined beam port of the phase arrangement means in accordance with a control signal for determining a radiation direction input from the outside; A plurality of low power amplification means for low power amplifying a plurality of signals correspondingly input from the plurality of array ports of the phase arrangement means; And a phased array copying means for copying a plurality of signals inputted from said plurality of low power amplifying means, wherein said plurality of copied signals are synthesized in equiphase to form a radiation beam in a predetermined direction. 제1항에 있어서, 상기 각 수단은, 안테나의 타워측에 설치된 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system according to claim 1, wherein each means is provided on a tower side of the antenna. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 위상 배열 수단은, 위상 배열 다중빔 급전을 위한 초고주파 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system according to claim 1 or 2, wherein said phase arrangement means comprises an ultra-high frequency lens for phased array multibeam feeding. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사 방향을 결정하기 위한 제어 신호는, 셀내의 원격지에 위치한 운용자로부터 전송받는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system of claim 1 or 2, wherein the control signal for determining the radiation direction is transmitted from an operator located at a remote location in the cell. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사 방향을 결정하기 위한 제어 신호는, 운용자가 위치한 기지국으로부터 전송받는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system according to claim 1 or 2, wherein the control signal for determining the radiation direction is transmitted from a base station where an operator is located. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 위상 배열 복사 수단은, 상기 저전력 증폭 수단의 출력과 상기 위상 배열 복사 수단의 복사 이득에 배열 개수의 제곱을 곱한 만큼의 유효 복사 전력을 가지는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.3. The phased array copying means according to claim 1 or 2, characterized in that the phased array copying means has an effective radiant power as long as the output gain of the low power amplifying means and the radiation gain of the phased array copying product are multiplied by the square of the number of arrays. Antenna system. 신호를 수신하기 위한 안테나 시스템에 있어서, 단말기의 안테나에서 복사된 신호를 위상차에 따라 수신하기 위한 위상 배열 수신 수단; 상기 위상 배열 수신 수단으로부터 위상차를 가진 다수의 수신 신호를 다수의 배열 포트로 상응하여 입력받아 각 신호의 위상을 전파 경로차에 따라 등위상으로 하여 소정의 한 빔 포트에서 각 신호를 합성하기 위한 위상 배열 수단; 등위상으로 합성된 신호를 저잡음 증폭하여 전송 라인을 통하여 기지국측으로 전송하기 위한 저잡음 증폭 수단; 및 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 상기 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로부터 출력되는 등위상으로 합성된 신호를 상기 저잡음 증폭 수단으로 스위칭 하기 위한 스위칭 수단을 포함하는 안테나 시스템.An antenna system for receiving a signal, comprising: phased array receiving means for receiving a signal copied from an antenna of a terminal according to a phase difference; A phase for synthesizing each signal at a predetermined beam port by receiving a plurality of received signals having a phase difference from the phased array receiving means to a plurality of array ports correspondingly and making phases of the respective signals in phase according to propagation path differences Arrangement means; Low noise amplification means for low noise amplifying the synthesized signals in equiphase and transmitting them to the base station through a transmission line; And switching means for switching the equiphase synthesized signal output from the predetermined beam port of the phase arrangement means to the low noise amplifying means in accordance with a control signal input from the outside. 제7항에 있어서, 상기 각 수단은, 안테나의 타워측에 설치된 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.8. The antenna system according to claim 7, wherein each of the means is provided on a tower side of the antenna. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 위상 배열 수단은, 초고주파 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system according to claim 7 or 8, wherein the phase arrangement means comprises an ultra high frequency lens. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어 신호는, 셀내의 원격지에 위치한 운용자로부터 전송받는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system of claim 7 or 8, wherein the control signal is transmitted from an operator located at a remote location in the cell. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어 신호는, 운용자가 위치한 기지국으로부터 전송받는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system of claim 7 or 8, wherein the control signal is transmitted from a base station where an operator is located. 안테나 시스템에 있어서, 소정의 한 빔 포트를 통하여 신호를 입력받아 전파 경로차에 따라 일정 위상차를 각각 가지는 다수의 신호를 다수의 배열 포트로 분산하기 위한 제1 위상 배열 수단; 기지국으로부터 전송 라인을 통하여 안테나측으로 전송되어 온 신호를 외부로부터 입력되는 복사 방향을 결정하기 위한 제어 신호에 따라 상기 제1 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로 스위칭하기 위한 제1 스위칭 수단; 상기 제1 위상 배열 수단의 다수의 배열 포트로부터 상응하여 입력되는 다수의 신호를 저전력 증폭하기 위한 다수의 저전력 증폭 수단; 상기 다수의 저전력 증폭 수단으로부터 입력되는 다수의 신호를 복사하되, 복사된 다수의 신호가 등위상으로 합성되어 소정의 방향으로 복사 빔이 형성되도록 하기 위한 위상 배열 복사 수단; 단말기의 안테나에서 복사된 신호를 위상차에 따라 수신하기 위한 위상 배열 수신 수단; 상기 위상 배열 수신 수단으로부터 위상차를 가진 다수의 수신 신호를 다수의 배열 포트로 상응하여 입력받아 각 신호의 위상을 전파 경로차에 따라 등위상으로 하여 소정의 한 빔 포트에서 각 신호를 합성하기 위한 제2 위상 배열 수단; 등위상으로 합성된 신호를 저잡음 증폭하여 전송 라인을 통하여 상기 기지국측으로 전송하기 위한 저잡음 증폭 수단; 및 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 상기 제2 위상 배열 수단의 소정의 한 빔 포트로부터 출력되는 등위상으로 합성된 신호를 상기 저잡음 증폭 수단으로 스위칭하기 위한 제2 스위칭 수단을 포함하는 안테나 시스템.An antenna system comprising: first phase arrangement means for receiving a signal through a predetermined beam port and distributing a plurality of signals each having a predetermined phase difference according to a propagation path difference to a plurality of array ports; First switching means for switching a signal transmitted from the base station to the antenna side via a transmission line to a predetermined beam port of the first phase arrangement means in accordance with a control signal for determining a radiation direction input from the outside; A plurality of low power amplifying means for low power amplifying a plurality of signals correspondingly input from the plurality of array ports of the first phase arrangement means; A phased array copying means for copying a plurality of signals inputted from said plurality of low power amplifying means, wherein said plurality of copied signals are synthesized in equiphase to form a radiation beam in a predetermined direction; Phased array receiving means for receiving a signal copied from an antenna of the terminal according to a phase difference; Receiving a plurality of received signals having a phase difference from the phased array receiving means to a plurality of array ports correspondingly, and synthesizing each signal at a predetermined beam port by making phases of the respective signals equal in phase according to propagation path differences. Two phase arrangement means; Low noise amplifying means for low noise amplifying the synthesized signals in equiphase and transmitting the same to the base station through a transmission line; And second switching means for switching the equiphase synthesized signal output from the predetermined beam port of the second phase arrangement means to the low noise amplifying means in accordance with a control signal input from the outside. 제12항에 있어서, 상기 각 수단은, 안테나의 타워측에 설치된 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.The antenna system according to claim 12, wherein each means is provided on a tower side of the antenna.
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