KR100442135B1 - 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치 - Google Patents

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KR100442135B1
KR100442135B1 KR10-2002-0014790A KR20020014790A KR100442135B1 KR 100442135 B1 KR100442135 B1 KR 100442135B1 KR 20020014790 A KR20020014790 A KR 20020014790A KR 100442135 B1 KR100442135 B1 KR 100442135B1
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Abstract

본 발명은 섹터별 통화량 분포에 따라 가변적으로 섹터의 서비스 영역을 조절하는 적응 섹터 셀 시스템에 있어, 그 적응 섹터 셀 시스템을 구현하는데 적용하기 위한 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치에 관한 것으로서, 열을 흡수하여 대기 중에 방열하는 반사판(110); 상기 반사판(110)의 표면상에 형성된 하부 기판(120); 상기 하부 기판(120)의 표면상에 실장되되, 평면이 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태로 구성된 주 방사 소자(130); 상기 하부 기판(120)의 상부에 일정 간격(h_air)의 공기층(140)을 두고 형성된 상부 기판(150); 상기 상부 기판(150)의 표면상에 실장되되, 평면이 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태이며 상기 주 방사 소자보다 상대적으로 큰 기생 방사 소자(160); 및 상기 하부 기판(120)의 표면상에서 상기 주 방사 소자(130)의 가로 방향 중심부에 연결된 급전 선로(170)를 구비하는 단위 안테나로 구성되되, 상기 단위 안테나의 상기 상/하부 방사 소자(160,130)가 상기 각 기판의 평면상에서 상호 일정 간격을 두고 행과 열로 배열되어 있고, 동일 열로 배열된 상기 하부 방사 소자(130)간은 동일 급전 선로(170)로 상호 연결된 것을 특징으로 하여, 광대역 특성을 가지고, 배열 소자간의 상호 간섭 영향을 최소화 함과 아울러 고출력 기지국에 적용하기 적합하다.

Description

이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치{Multi-Beam Array Antenna Apparatus for Base Station of Mobile Telecommunication System}
본 발명은 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섹터별 통화량 분포에 따라 가변적으로 섹터의 서비스 영역을 조절하는 적응 섹터 셀 시스템에 있어, 그 적응 섹터 셀 시스템을 구현하는데 적용하기 위한 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 이동통신 서비스는 섹터별 통화량 불균형이 심하여 무선채널 이용 효율이 저조하며 특정 섹터에 통화량이 집중될 경우 커버리지가 축소되는 등 여러가지 문제점이 있었다.
따라서, 이를 해결하기 위한 기술로서 통화량의 변동에 따라 적응적으로 섹터를 가변할 수 있는 적응 섹터 셀 시스템이 제시된바 있는데, 이러한 시스템을 구현하기 위해서는 다중 빔 배열 안테나 기술이 반드시 요구된다.
그런데, 종래의 다중 빔 배열 안테나 장치는 스트립 다이폴 방사 소자로 구성되고 단일 섹터 안테나를 단순히 수평 배열시켜 구성되었기 때문에, 수평 배열 요소간 존재하는 상호 간섭으로 인하여 안테나 입력 임피던스, 이득 및 빔폭에 심각한 영향을 주게 되고, 이로 인해 수평 배열 요소간 균일한 전기적 특성을 얻을 수 없다는 문제가 제기되었다.
또한, 상기의 문제를 고려하여 스트립 다이폴 구조보다 상호 간섭 영향이 적은 마이크로스트립 안테나의 구조로 배열 안테나를 구성할 경우에는, 대역폭 특성이 좋지 않아 셀룰라 송수신 전대역을 서비스할 수 없는 단점이 있고, SSFIP(Strip Slot Foam Inverted Patch) 구조와 같은 새로운 구조의 광대역 마이크로 스트립 안테나는 반사판과 분리된 적층 구조를 가짐으로써 허용 전력이 낮아 고출력 기지국에 적용할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 광대역 특성을 가지도록 하고, 수평 배열 소자간의 상호 간섭 영향을 최소화 함과 아울러, 고출력 기지국에 적합하도록 된, 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치에서, 다중 빔 배열을 위한 단위 안테나의 평면도, 상부 기판과 기생 방사 소자를 제외하고서 공기층에서 본 평면도 및 A-A 단면도를 각각 나타내고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치의 평면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치에서 하부 방사 소자가 하부 기판의 표면상에 배열된 것을 나타낸 평면도이고,
도 6은 본 발명에서 방사 소자의 배열에 대한 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 반사판 120,150 : 기판
130 : 주 방사 소자 140 : 공기층
160 : 기생 방사 소자 170 : 급전 선로
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치는, 이동 통신망의 적응 섹터 셀 시스템에 있어서, 열을 흡수하여 대기 중에 방열하는 반사판; 상기 반사판 상에 형성된 하부 기판; 상기 하부 기판상에 실장된 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태의 주 방사 소자; 상기 하부 기판의 상부에 일정 간격의 공기층을 두고 형성된 상부 기판; 및 상기 상부 기판상에 실장된 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태이며 상기 주 방사 소자보다 상대적으로 큰 기생 방사 소자를 구비하는 단위 안테나로 구성되되, 상기 단위 안테나의 상기 상/하부 방사 소자가 상기 각 기판의 평면상에서 상호 일정 간격을 두고 행과 열로 배열되어 있고, 동일 열로 배열된 상기 하부 방사 소자간은 동일 급전 선로로 상호 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 행 배열된 방사소자의 최대 개수는 다중빔의 개수와 동일하고, 상기 열 배열된 방사소자의 개수는 안테나의 이득을 고려한 개수로 정하되 중심부의 내측열과 양측열의 급전 분포를 달리하기 위하여 상기 양측열의 방사소자의 수가 상기 내측열의 방사소자의 수보다 상대적으로 적은 것을 특징으로 한다.
또한 상기에서, 행 배열된 방사소자간의 간격 및 열 배열된 방사소자간의 간격은 해당 이동 통신망 대역의 중심 주파수 파장 길이를 고려하여 각각 결정토록 하고, 상기 상/하부 방사 소자의 가로 폭은 해당 이동 통신망 대역의 중심 주파수 파장 길이와 상기 상/하부 기판의 유전율 및 해당 방사 소자의 모양에 의해 설정된 특정 계수에 근거하여 결정토록 하고, 상기 상/하부 방사소자의 세로 길이는 해당 이동 통신망 대역의 중심 주파수 파장 길이와 상기 상/하부 기판의 유전율 및 해당 방사 소자의 모양에 의해 설정된 특정 계수에 근거하여 결정토록 하며, 상기 공기층의 두께는 상기 이동 통신 대역의 중심 주파수의 파장 길이에 근거하여 결정토록 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 기지국용 다중빔 배열 안테나 장치에서, 다중 빔 배열을 위한 단위 안테나의 평면도, 상부 기판(150)과 기생 방사 소자(160)를 제외하고서 공기층(140)에서 본 단위 안테나의 평면도 및 A-A 단면도를 각각 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 보면 본 발명의 단위 안테나는, 열을 흡수하여 대기 중에 방열하는 반사판(110); 상기 반사판(110)의 표면상에 형성된 하부 기판(120); 상기 하부 기판(120)의 표면상에 실장되되, 평면이 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태로 구성된 주 방사 소자(또는 하부 방사 소자라 칭함)(130); 상기 하부 기판(120)의 상부에 일정 간격(h_air)의 공기층(140)을 두고 형성된 상부 기판(150); 상기 상부 기판(150)의 표면상에 실장되되, 평면이 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태이며 상기 주 방사 소자보다 상대적으로 큰 기생 방사 소자(또는 상부 방사 소자라 칭함)(160); 및 상기 하부 기판(120)의 표면상에서 상기 주 방사 소자(130)의 가로 방향 중심부에 연결된 급전 선로(170)로 구성되어 있다.
상기 방사 소자(130,160)의 가로 폭 W의 길이는 해당하는 이동 통신망 대역의 중심 주파수(이하, 공진 주파수라 칭함)와 상기 상/하부 기판(150,120)의 유전율에 따라 결정이 되는데, 본 발명에서는 하기 수학식 1에 의해 상기 주 방사 소자(130)의 폭 W_main이 결정되고, 하기 수학식 2에 의해 상기 기생 방사 소자(160)의 폭 W_para이 결정된다.
여기서 λr은 상기 공진 주파수의 파장을 나타내고, εr1은 상기 하부 기판(120)의 유효 유전율을 나타내며, εr2은 상기 상부 기판(150)의 유효 유전율을 나타내고, K 는 계수를 나타내는 것으로서 상기 상부 방사 소자에 대해서는 K=0.47이고 상기 하부 방사 소자에 대해서는 K=0.37이다.
따라서, 셀룰라 대역 중심 주파수 859MHz에서 상기 주 방사 소자(130)가 위치한 상기 하부 기판(120)의 유전율 εr1이 2.2 이고 상기 기생 방사 소자(160)가 위치한 상기 상부 기판(150)의 유전율 εr2가 3.2 일때 상기 주 방사 소자(130)의 폭 W_main은 102mm가 되고 상기 기생 방사 소자(160)의 폭 W_para은 113mm가 된다.
상기 방사 소자(130,160)의 세로 길이 L은 공진 주파수와 상기 상/하부 기판(150,120)의 유효 유전율에 따라 결정이 되는데, 본 발명에서는 하기 수학식 3에 의해서 상기 주 방사 소자(130)의 가장자리 세로길이 L_main_edge가 결정되고, 하기 수학식 4에 의해서 상기 주 방사 소자(130)의 중심 세로길이 L_main_cent가 결정되고, 하기 수학식 5에 의해서 상기 기생 방사 소자(160)의 가장자리 세로길이 L_para_edge가 결정되며, 하기 수학식 6에 의해서 상기 기생 방사 소자(160)의 중심 세로길이 L_para_cent가 결정된다.
여기서 λr은 공진 주파수의 파장을 나타내고, εe1은 상기 하부 기판(120)의 유효 유전율을 나타내며, εe2는 상기 상부 기판(150)의 유효 유전율을 나타내며, G 는 계수를 나타내는 것으로서 상기 수학식에 나타낸 바와 같이 상기 상부 방사 소자(160)의 양측단 길이에 대해서는 G=0.755이고 상기 상부 방사 소자(160)의 중심 세로 길이에 대해서는 G=0.502이며 상기 하부 방사 소자(130)의 양측단 세로 길이에 대해서는 G=0.5566이고 상기 하부 방사 소자(130)의 중심 세로 길이에 대해서는 G=0.3884이다.
상기 유효 유전율 εe은 다음의 수학식 7과 같이 상기 기판(120,150)의 유전율 εr과 두께 h 및 상기 방사 소자(130,160)의 폭 W 에 의해 결정된다.
따라서, 셀룰라 대역 중심 주파수 859MHz에서 상기 주 방사 소자(130)가 위치한 상기 하부 기판(120)의 유전율 εr1이 2.2 이고 두께는 1.524mm이며 상기 기생 방사 소자(160)가 위치한 상기 상부 기판(150)의 유전율 εr12가 3.2 이고 두께는 1.524mm일 때 상기 주 방사 소자(130)의 양단 세로 길이 L_main_edge는 132.4mm, 중심 길이 L_main_cent는 92.4mm가 되고, 상기 기생 방사 소자(160)의 양단 세로 길이 L_para_edge는 149.2mm, 중심 길이 L_para_cent는 99.2mm가 된다.
이중 공진 구조의 안테나에서 상기 두 기판(120,150) 사이의 상기 공기층(140)의 두께 h_air는 안테나 대역 특성에 영향을 미치는 파라미터로서 그 공기층(140)의 두께가 두꺼워질수록 대역폭은 넓어진다. 본 발명에서 상기 공기층(140)의 두께 h_air는 하기 수학식 8과 같이 실험적으로 공진 주파수의 파장의 길이의 0.043배로서 이 값은 셀룰라 대역 중심 주파수 859MHz에서는 15mm가 된다.
본 발명에서 사용된 상기 기판(120,150)은 테플론(Teflon) 기판으로서 유전체 손실이 적을수록, 두꺼울수록 전자기적 방사 효율이 높기 때문에 상기 주 방사 소자(130)가 위치한 상기 하부 기판(120)의 유전율 εr1은 2.2, 두께 d_main는1.524mm, 상기 기생 방사 소자(160)가 위치한 상기 상부 기판(150)의 유전율 εr2은 3.2, 두께 d_para는 1.524mm로 구성한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치의 평면도로서, 도 1 내지 도 3을 참조로 상술된 상기 단위 안테나의 상기 상부 방사 소자(160)가 상기 상부 기판(150)의 표면상에 배열된 상태를 나타낸 것이고, 이에 대응하여 도 5와 같이 상기 하부 방사 소자(130)가 상기 하부 기판(120)의 표면상에 배열된다.
도 4를 보면, 상기 기생 방사 소자(160)는 중심부에 6행 4열로 배열되어 있고 그 중심부 양측의 3번째 행과 4번째 행의 중간 위치에 각각 1개씩의 방사소자가 배열되어 있으며, 상기 상부 기판(150)에는 지지대를 결합하기 위한 결합 홈들(151)이 형성되어 있다.
도 5는 상기 하부 방사 소자(130)가 상기 하부 기판(120)의 표면상에 배열된 것을 나타낸 평면도로서, 도 5를 보면, 도 4와 대응하게 배열되어 있되 동일 열의 하부 방사 소자(130)들 간에는 동일한 급전 선로(170)로 상호 연결되어 1개의 빔을 만드는 1개의 안테나를 형성하고, 상기 하부 기판(120)에는 지지대를 결합하기 위한 결합 홈들(미도시)이 상기 홈들(151)에 대응되게 형성되어 있다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 안테나 장치의 일 실시예는 6개의 소자가 1열로 배열되어 1개의 빔을 이루도록 4개의 열이 중심부에 배열되어 있고, 그 중심부의 양측으로 1개의 소자가 1개의 빔을 이루도록 열 배열되어, 총 6개의 빔을 만드는 6개의 안테나를 형성할 수 있도록 구성되어 있는데, 더 많은 다중 빔을 형성하고자 할 경우는 열의 수를 늘림으로써 가능하다. 또한 행의 수를 늘리거나 줄임으로써 안테나의 이득을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 8개의 소자가 1열로 배열되어 1개의 빔을 이루도록 4개의 열이 중심부에 배열되어 있고, 그 중심부의 양측으로 2개의 소자가 1개의 빔을 이루도록 열 배열되어, 총 6개의 빔을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.
도 4 내지 도 6을 참조로 설명한 본 발명의 실시예에서, 상기 방사소자(130,160)의 배열 관계에 있어 각 방사 소자들(130 또는 160)간의 배열 간격은 안테나 방사 패턴의 격자 로브(Grating lobe) 레벨, 방사 패턴의 빔폭, 이득 및 그 방사 소자들(130 또는 160)간의 상호 간섭 등에 영향을 미친다. 배열 간격이 작을수록 상호 간섭의 영향은 커지고 방사 패턴의 빔폭은 넓어지며 안테나의 이득과 격자 로브 레벨은 낮아진다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 가로로 배열된 방사 소자들(130,160)간의 배열 간격 즉, 상기 배열된 방사 소자들(130,160)의 열간 간격은 안테나의 방사 패턴과 밀접한 관계를 가지게 되며 격자 로브 레벨을 낮추기 위해서는 그 열간 간격이 적을수록 유리하다. 하지만 그만큼 상호 간섭의 영향이 커지게 되므로 상호 간섭의 영향과 격자 로브 레벨과의 관계를 고려하여 열간 간격은 실험적으로 공진 주파수의 파장 길이의 0.45배의 간격을 가진다. 이 값은 셀룰라 대역 중심 주파수 859MHz에서는 157mm가 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서 세로로 배열된 방사 소자들(130,160) 즉, 동일열을 이루는 방사소자들은 동일한 급전 선로(170)에 의해 서로 연결되어 하나의 안테나를 형성하므로, 상기 세로로 배열된 방사 소자들(130,160)간의 간격 즉, 행간 간격은 안테나의 이득과 밀접한 관계를 가진다.
여기서 배열 전체 길이에 해당하는 배열 안테나의 실효 길이가 길어질수록 즉, 상기 세로로 배열된 방사 소자(130,160)의 수가 많아지거나 소자간 간격이 길어질수록 이득은 높아진다. 하지만 앞서 언급한 바와 같이 행간 배열 간격을 늘일수록 수직 방향으로의 격자 로브 레벨이 증가하기 때문에 안테나의 이득을 위해 행간 배열 간격을 무한히 늘일수 없다. 격자 로브 레벨의 크기는 배열 간격이 동작 주파수의 파장과 같은 길이일 때 메이저 로브(Major Lobe) 레벨의 크기와 같아진다. 따라서 본 발명에서 상기 행간 간격은 안테나의 이득과 격자 로브 레벨과의 관계를 고려하여 실험적으로 공진 주파수의 파장 길이의 0.7배의 간격을 가진다. 이 값은 셀룰라 대역 중심 주파수 859MHz에서는 245mm가 된다.
이어, 상기와 같이 구성된 본 발명 구성의 작용 및 이에 따른 기술적 특징에 대해 설명한다.
본 발명에서 상기 방사 소자(130,160)는 행렬 배열시 가로로 배열된 방사 소자(130,160)간의 상호 간섭을 최소화하기 위하여 다이폴 구조가 아닌 마이크로스트립 구조의 방사 소자로 구성된다. 일반적으로 배열 안테나에서는 배열 요소간 상호 간섭이 존재하게 되는데 이는 안테나 방사 소자의 종류와 그것의 설계 파라미터, 배열 요소간의 상대적인 위치, 방사 소자의 급전 구조 및 배열 안테나의 전체 크기에 따라 영향을 받는다. 다른 조건이 모두 같다고 할 때 방사 소자간 평행하게 위치하는 스트립 다이폴 방사 소자보다는 기판위에 구성된 마이크로스트립 방사 소자간의 상호 간섭량이 더 적다. 따라서 배열 요소간 상호 간섭에 의한 안테나 입력 임피던스, 이득 및 수평 방사 패턴의 왜곡을 줄이기 위하여 다이폴 구조의 방사 소자 대신 마이크로스트립 구조의 방사 소자를 이용하여 배열 안테나를 구성한다.
셀룰라 기지국 출력단의 송신 신호는 여러 개의 선형 증폭기를 거친 고출력 신호이기 때문에 다중 빔 배열 안테나를 셀룰라 기지국의 송수신용으로 사용하기 위해서는 허용 전력이 높은 특성이 요구된다. 이를 위한 안테나 구조로서 본 발명에서는 이중 반사판 구조를 가지는데 외부 반사판(미도시)은 안테나의 클램프 및 기타 지지대의 부착을 위한 용도로 사용되는 반면 내부 반사판으로서의 상기 반사판(110)은 상기 주 방사 소자(130)가 위치하는 상기 하부 기판(120))과 밀착된 구조로 구성된다. 이때 상기 기판(120)과 밀착된 상기 반사판(110)은 방사되지 못한 전자기적 에너지에 의해 기판내에서 발생할 수 있는 열을 흡수하여 대기로 방출시키는 방열(Heat-sink) 기능을 하게 된다.
또한, 본 발명의 다중 빔 배열 안테나는 기존 마이크로스트립 안테나의 협대역 특성을 극복하기 위하여 나비 모양의 방사 소자가 적층된 이중 공진 구조를 가진다. 즉, 일정한 공기층(140)을 사이에 두고 주 방사 소자(130)와 기생 방사 소자(160)로 구성된 이중 공진 구조를 이용하여 대역폭 특성을 개선하였으며, 단일 방사 소자(130,160)는 사각형 패치보다 더 광대역 특성을 가지는 나비 모양 형태의 방사 소자로 안테나를 구성하였다.
따라서, 본 발명은 셀룰라 송수신 주파수 전대역에서 사용할 수 있는 광대역 마이크로스트립 안테나일 뿐만 아니라 스트립 다이폴 안테나에 비해 상호 간섭 영향이 적고 허용 전력이 높은 특성을 가짐으로써 고출력 셀룰라 기지국용 다중빔 배열 안테나에 적합한 구조이다.
또한, 본 발명은 적응 섹터 셀 시스템에 사용되는 다중 빔 배열 안테나의 구성에 관한 것이지만, 본 발명의 구성은 적응형 가변 섹터 빔을 갖는 기지국 시스템의 서브 시스템으로 스위칭 빔 스마트 안테나 시스템에도 확장, 응용할 수 있으며 피씨에스(PCS) 및 아이엠티-2000(IMT-2000)과 같은 다른 주파수 대역에서도 같은 구성의 안테나를 공진 주파수만 달리하여 적용 및 응용할 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안타나 장치는, 광대역 특성을 가지고, 배열 소자간의 상호 간섭 영향을 최소화 함과 아울러, 고출력 기지국에 적용하기 적합하므로, 기지국 각 섹터 별 통화량의 균형을 이루게 하여 시스템의 용량 및 커버리지를 증대시키고 무선망 구축 비용 절감 및 주파수 자원의 효율적인 활용에 기여하는 효과를 창출한다.

Claims (9)

  1. 이동 통신망의 적응 섹터 셀 시스템에 있어서,
    열을 흡수하여 대기 중에 방열하는 반사판;
    상기 반사판 상에 형성된 하부 기판;
    상기 하부 기판상에 실장된 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태의 주 방사 소자;
    상기 하부 기판의 상부에 일정 간격의 공기층을 두고 형성된 상부 기판; 및
    상기 상부 기판상에 실장된 나비 모양이고 마이크로 스트립 형태이며 상기 주 방사 소자보다 상대적으로 큰 기생 방사 소자를 구비하는 단위 안테나로 구성되되,
    상기 단위 안테나의 상기 상/하부 방사 소자가 상기 각 기판의 평면상에서 상호 일정 간격을 두고 행과 열로 배열되어 있고, 동일 열로 배열된 상기 하부 방사 소자간은 동일 급전 선로로 상호 연결된 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 행 배열된 방사소자의 최대 개수는 다중빔의 개수와 동일하고, 상기 열 배열된 방사소자의 개수는 안테나의 이득을 고려한 개수로 정하되 양측열의 방사소자의 수가 내측열의 방사소자의 수보다 상대적으로 적은 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측열은 4열 6행으로 배열되고, 상기 양측열은 각각 상기 내측열의 중심행 양측 부분에 1개의 상기 방사소자로 열 배열된 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측열은 4열 8행으로 배열되고, 상기 양측열은 각각 상기 내측열의 중심행 부분에 2개의 상기 방사소자로 열 배열된 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 행 배열된 방사소자간의 간격은 상기 이동 통신망 대역의 중심 주파수 파장 길이의 0.45배인 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 배열된 방사소자간의 간격은 상기 이동 통신 대역의 중심 주파수의 파장 길이의 0.7배인 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상/하부 방사 소자의 가로 폭 W 는의 수학식에 근거하여 결정되되, 여기서 λr은 상기 이동 통신 대역의 중심 주파수의 파장을 나타내고, εr은 상기 상/하부 기판의 유효 유전율을 나타내며, K 는 계수를 나타내는 것으로서 상기 상부 방사 소자에 대해서는 K=0.37이고 상기 하부 방사 소자에 대해서는 K=0.47인 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상/하부 방사소자의 세로 길이 L 은의 수학식에 근거하여 결정되되, 여기서 λr은 상기 이동 통신 대역의 중심 주파수의 파장을 나타내고, εr은 상기 상/하부 기판의 유효 유전율을 나타내며, G 는 계수를 나타내는 것으로서 상기 상부 방사 소자의 양측단 길이에 대해서는 G=0.755이고 상기 상부 방사 소자의 중심 세로 길이에 대해서는 G=0.502이며 상기 하부 방사 소자의 양측단 세로 길이에 대해서는 G=0.5566이고 상기 하부 방사 소자의 중심 세로 길이에 대해서는 G=0.3884인 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기층의 두께는 상기 이동 통신 대역의 중심 주파수의 파장 길이의 0.043배인 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국용 다중 빔 배열 안테나 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111370850A (zh) * 2020-03-16 2020-07-03 浙江时空道宇科技有限公司 与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线
WO2022025581A1 (ko) * 2020-07-27 2022-02-03 주식회사 케이엠더블유 안테나 장치
WO2023058876A1 (ko) * 2021-10-05 2023-04-13 서울대학교산학협력단 안테나 유닛 및 이를 포함하는 배열 안테나

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100611806B1 (ko) * 2004-03-03 2006-08-10 주식회사 케이엠더블유 프로브 급전의 적층형 패치 방사소자가 어레이된 이중편파기지국 안테나 및 그의 제어 시스템
KR100858969B1 (ko) * 2007-05-02 2008-09-17 강원대학교산학협력단 향상된 대역저지 특성을 갖는 보우타이형 광대역 모노폴안테나
CN108767498B (zh) * 2018-04-28 2024-01-30 广东博纬通信科技有限公司 一种可控制波束宽度的多系统基站天线
KR102528198B1 (ko) * 2020-07-27 2023-05-08 주식회사 케이엠더블유 안테나 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231406A (en) * 1991-04-05 1993-07-27 Ball Corporation Broadband circular polarization satellite antenna
JPH09238019A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Nec Corp マイクロストリップアンテナ
JPH09307338A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Nec Corp アレーアンテナ
KR19990082640A (ko) * 1996-12-17 1999-11-25 게네비브 부 탄 광대역 인쇄 네트워크 안테나

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5231406A (en) * 1991-04-05 1993-07-27 Ball Corporation Broadband circular polarization satellite antenna
JPH09238019A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Nec Corp マイクロストリップアンテナ
JPH09307338A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Nec Corp アレーアンテナ
KR19990082640A (ko) * 1996-12-17 1999-11-25 게네비브 부 탄 광대역 인쇄 네트워크 안테나

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111370850A (zh) * 2020-03-16 2020-07-03 浙江时空道宇科技有限公司 与太阳帆板共型设计的星载平面反射阵天线
WO2022025581A1 (ko) * 2020-07-27 2022-02-03 주식회사 케이엠더블유 안테나 장치
WO2023058876A1 (ko) * 2021-10-05 2023-04-13 서울대학교산학협력단 안테나 유닛 및 이를 포함하는 배열 안테나

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