KR100735034B1 - 원편파 안테나 - Google Patents

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KR100735034B1
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이돈신
이승호
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(주)하이게인안테나
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Abstract

본 발명은 주로 고층 빌딩이 밀집된 도심에서 빌딩 차폐에 의한 투과손실을 보상하여 통신장애를 해결하고 원거리의 타 서비스지역으로의 전파전송을 억제하여 전파간섭을 줄일 수 있는 이동통신망용 원편파 안테나를 개시한다. 본 발명의 안테나는 상,하 수평 복사기와 좌,우 수직 복사기가 직사각형으로 배열된 N개의 저대역 복사기; 수평 복사기와 수직 복사기가 십자형으로 배열된 M개의 고대역 복사기; 저대역 복사기의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 저대역 반사판; 고대역 복사기의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 고대역 반사판; N개의 수직배열된 저대역 복사기들에 차등 급전하기 위한 저대역 급전수단; M개의 수직배열된 고대역 복사기들에 차등 급전하기 위한 고대역 급전수단; 및 소자들을 지지하기 위한 기구적인 구성물로 이루어진 안테나 지지수단을 구비한 것이다. 따라서 본 발명의 안테나는 원편파를 복사하여 도심과 같은 전파장애가 심한 지역에서도 수신시 디지털 에러가 발생되는 것을 방지하고, 수직 배열된 급전소자들에 차등 급점함으로써 관할하는 서비스 영역에서는 전파를 세게하여 특성을 향상시키고, 이웃하는 셀로 넘어가는 전파를 최소화하여 전파장애를 유발시키지 않는 효과가 있다.
안테나, 기지국, 다이폴, 저대역, 고대역, 복사패턴, 차등 급전

Description

원편파 안테나{ CIRCULAR POLARIZATION ANTENNA }
도 1은 종래의 이동통신 기지국 안테나를 도시한 개략도,
도 2a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 정면도,
도 2b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 측면도,
도 2c는 본 발명에 따른 제1 실시예의 평면도,
도 2d는 본 발명에 따른 제1 실시예의 저대역 급전 결선도,
도 2e는 본 발명에 따른 제1 실시예의 고대역 급전 결선도,
도 3a는 본 발명에 따른 제2 실시예의 정면도,
도 3b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 측면도,
도 3c는 본 발명에 따른 제2 실시예의 평면도,
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 복사기들의 예,
도 5a는 본 발명에 따른 원편파 안테나의 수직 복사 패턴도,
도 5b는 본 발명에 따른 원편파 안테나의 수평 복사 패턴도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
102: 함체 104: 커버
106: 설치봉 CL: 클램프
108: 복사기 지지대 110,210: 저대역 반사판
120,220: 고대역 반사판 130,230: 저대역 급전선로
132,232: 저대역 하이브리드 140,240: 고대역 급전선로
142,242: 고대역 하이브리드 LR: 저대역 우회전 급전 커넥터
LL: 저대역 좌회전 급전 커넥터 HR: 고대역 우회전 급전 커넥터
HL: 고대역 좌회전 급전 커넥터 J: 점퍼
F: 고주파 급전선 LBD#1~LBD#N,LBP#1~LBP#N: 저대역 복사기
HBD#1~HBD#M,HBP#1~HBP#M: 고대역 복사기
TL1H~TLNH,TL1V~TLNHV: 저대역 임피던스 변성기
TH1H~THMH,TH1V~THMHV: 고대역 임피던스 변성기
SP: 절연체 지지용 스페이서
본 발명은 이동통신망용 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주로 고층 빌딩이 밀집된 도심에서 빌딩 차폐에 의한 투과손실을 보상하여 통신장애를 해결하고 원거리의 타 서비스지역으로의 전파전송을 억제하여 전파간섭을 줄일 수 있는 원편파 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 안테나란 송신시에는 송신기의 고대역 에너지를 전파에너지로 바꾸어 공간에 방사하고, 수신시에는 공간의 전파 에너지를 흡수하여 전력으로 바 꾸어 수신기에 공급하는 에너지 변환장치라 할 수 있다. 이때 전파에서 전계, 자계 어느 쪽도 전파의 진행방향에 대해서 직각인 방향으로 진동하고 있으며, 전파는 횡파이고 전계 자계도 서로 수직의 면 위에서 같은 상으로 진동하고 있다. 이와 같이 전계와 자계란 언제나 정해진 관계에 있고, 통상 전계의 진동하는 면을 전파의 편파면이라 부른다. 편파면은 안테나 도체의 배치(방향)와 관계가 있는데, 전계의 진동방향이 지표면에 대해 수직/수평인 수직/수평 편파를 직선 편파라 하고, 전계의 진행에 따라 전계의 방향이 변화하여 원을 그리는 것과 같은 전파를 원편파라 한다.
한편, 이동통신시스템의 기지국(혹은 중계국)에 사용되는 안테나는 해당 셀의 커버리지를 결정하는 주요한 파라메터로서, 고층건물의 옥상이나 철탑 등의 구조물에 장착된다. 이러한 기지국용 안테나는 통상 셀 커버리지를 크게 하기 위하여 안테나 주 빔이 지평선쪽이나 지평선으로부터 지면쪽으로 약간 경사지게 향하도록 설치된다.
도 1은 종래의 기지국 안테나 시스템을 도시한 개략도로서, 다수의 복사기(10-1~10-n)가 다단으로 배열되어 분배/결합기(12)에 의해 전력을 공급받아 공중으로 복사하거나 수신된 전력을 분배/결합기(12)로 전달하였다. 분배/결합기(12)와 연결된 송수신 분배기(14)는 고출력증폭기(HPA:16)의 송신전력을 분배/결합기(12)를 통해 복사기(10-1~10-n)로 전달되게 하고, 분배/결합기(12)로부터 전달된 수신신호를 저잡음증폭기(LNA:18)로 전달하였다.
그런데 이러한 종래의 기지국 안테나는 복사기가 대략 45°기울기를 갖는 마 름모 형태로 되어 직선편파를 방사하기 때문에 전파가 건물에 부딪쳐 지연되면 단말기로 수신시 잡음이 발생되어 디지털 에러가 발생되는 문제점이 있고, 수평방향의 전파가 원거리까지 전달되어 이웃하는 기지국의 커버리지 영역에서 전파 간섭을 일으키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전파가 건물에 부딪히더라도 수신시 디지털 데이터의 에러발생을 줄일 수 있는 원편파를 이용한 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 배열된 복사기들에 차등으로 전력을 분배하여 수평방향으로는 짧고 지면쪽으로는 긴 형태의 복사패턴을 갖도록 하여 서비스 영역의 전파 특성을 향상시키고 인접 셀에서의 전파간섭을 줄일 수 있는 원편파 안테나를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 안테나는 상,하 수평 복사기와 좌,우 수직 복사기가 직사각형태로 배열된 N개의 저대역 복사기; 수평 복사기와 수직 복사기가 십자형으로 배열된 M개의 고대역 복사기; 상기 저대역 복사기의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 저대역 반사판; 상기 고대역 복사기의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 고대역 반사판; 상기 N개의 수직배열된 저대역 복 사기들에 차등 급전하기 위한 저대역 급전수단; 상기 M개의 수직배열된 고대역 복사기들에 차등 급전하기 위한 고대역 급전수단; 및 상기 복사기와 반사판과 급전수단들을 지지하기 위한 기구적인 구성물로 이루어진 안테나 지지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 저대역 복사기는 다이폴, 폴디드 다이폴, 보우 타이형 다이폴, 타원형 다이폴 중 어느 하나가 사각형으로 배열된 것이고, 고대역 복사기는 십자형으로 배열된 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 원편파 안테나는 이동통신, DMB, 셀룰러, PCS, GSM, WIBRO 등 800MHz~6000MHz 주파수대를 필요에 따라 적당한 주파수대로 구분하여 동시에 다수의 주파수대역을 서비스할 수 있는 멀티 밴드 안테나이다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 셀룰러 통신을 위한 800MHz 대역(이하 '저대역'이라 함)과, PCS 등을 위한 2GHz 대역(이하 '고대역'이라 함)의 2밴드 안테나를 예로 들어 설명한다.
본 발명의 실시예에서 2밴드 원편파 안테나는 저대역 복사기와, 저대역 반사판, 저대역 급전선, 고대역 복사기, 고대역 반사판, 고대역 급전선으로 이루어지는데, 본 발명에 사용될 수 있는 복사기의 예는 도 4에 도시된 바와 같이 매우 다양하나 본 발명의 실시예에서는 다이폴 복사기를 이용하는 제1 실시예와, PCB 기판에 패턴으로 형성된 복사기를 사용하는 제2 실시예로 구분하여 설명하기로 한다. 도 4의 복사소자에서 (가)는 반파장 다이폴, (나)는 폴디드 다이폴, (다)는 십자 배열된 반파장 다이폴, (라)는 십자 배열된 보우 타이형 다이폴, (라)는 십자 배열된 타원형 다이폴을 나타낸다.
[제1 실시예]
도 2a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 정면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 측면도이며, 도 2c는 본 발명에 따른 제1 실시예의 평면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 원편파 안테나는 도 2a에 도시된 바와 같이, 상,하 수평 다이폴과 좌,우 수직 다이폴이 직사각형태로 수직 배열된 N개의 저대역 복사기(LBD#1~LBD#N)와, 수평 다이폴과 수직 다이폴이 십자형으로 수직 배열된 M개의 고대역 복사기(HBD#1~HBD#M), 저대역 복사기(LBD#1~LBD#N)의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 저대역 반사판(110), 고대역 복사기(HBD#1~HBD#M)의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 고대역 반사판(120), N개의 수직 배열된 저대역 복사기(LBD#1~LBD#N)들에 차등 급전하기 위한 저대역 급전수단, M개의 수직배열된 고대역 복사기들(HBD#1~HBD#M)에 차등 급전하기 위한 고대역 급전수단, 안테나 소자들을 지지하여 설치하기 위한 지지수단으로 구성된다.
제1 저대역 복사기(LBD#1)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 상측 수평 다이폴과 하측 수평 다이폴(LBD#1H), 좌측 수직 다이폴과 우측 수직 다이폴(LBD#1V)이 사각형(□) 형태로 배열되어 있고, 각 변의 중앙부분에서 2로 나뉘어져 점퍼선(J)으로 연결되어 있다. 제2 내지 제N 저대역 복사기(LBD#2~LBD#N)도 동일한 형상으로 되어 있으며, 제1 내지 제N 저대역 복사기가 약 1/4 파장 간격으로 수직 배열되어 있다.
제1 고대역 복사기(HBD#1)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 수직 다이폴(HBD#1V)과 수평 다이폴(HBD#1H)이 십자형(＋)으로 배열되어 있고, 중앙부분에서 점퍼선(J)으로 연결되어 있다. 제2 내지 제 M 고대역 복사기(HBD#2~HBD#M)도 동일한 형상으로 되어 있고, 홀수번째 고대역 복사기(HBD#1, HBD#3,...)는 저대 복사기(LBD#1~HBD#N)의 중앙에 배치되어 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제M 고대역 복사기(HBD#1~HBD#M)가 약 1/4 파장 간격으로 수직 배열되어 있다.
저대역 반사판(110)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 함체(102)의 일면에 고정된 평판 반사판로 되어 있고, 저대역 복사기(LBD#1~LBD#N)와 소정 거리 떨어져 저대역 복사기(LBD#1~LBD#N)의 후방 방사전파를 전방으로 반사시켜 지향성을 갖게 한다. 저대역 반사판(110)의 함체(102) 내측에는 저대역 복사기의 수평 복사기(LBD#1H~LBD#NH)에 급전하기 위한 저대역 수평 급전라인(130H)과, 저대역 복사기의 수직 복사기(LBD#1V~LBD#NV)에 급전하기 위한 저대역 수직 급전라인(130V)이 설치되어 있고, 저대역 반사판(110)의 함체(102) 외측에는 고대역 복사기(HBD#1~HBD#M)의 수평 복사기(HBD#1H~HBD#MH)에 급전하기 위한 고대역 수평 급전라인(140H)과, 고대역 복사기의 수직 복사기(HBD#1V~HBD#MV)에 급전하기 위한 고대역 수직 급전라인(140V)이 설치되어 있다. 이러한 급전라인들은 절연체로 된 스페이서(SP)에 의해 저대역 반사판(110,210)과 분리되어 지지되고 있다.
고대역 반사판(120)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 고대역 복사 기(HBD#1~HBD#M)와 소정 간격을 두고 저대역 반사판(110)과 고대역 복사기(HBD#1~HBD#M) 사이에 설치되어 고대역 복사기(HBD#1~HBD#M)의 후방 방사전파를 전방으로 반사시켜 지향성을 갖게 한다. 고대역 반사판(120)은 평판이나 그물망 형태로 구성될 수도 있다.
안테나 함체(102)는 클램프(CL)에 의해 안테나 설치봉(106)에 고정되어 설치되고, 함체의 하측에는 4개의 급전선로(130H,130V,140H,140V)에 급전하기 위한 4개의 급전 커넥터(LR,LL,HR,HL)가 노출되어 있다. 각 급전 커넥터(LR,LL,HR,HL)는 기지국의 송신기로부터 저대역 우회전편파(LR), 저대역 좌회전 편파(LL), 고대역 우회전 편파(HR), 고대역 좌회전편파(HL)를 각각 공급받아 해당 복사기로 전달한다. 이때 2개의 저대역 급전 커넥터(LR,LL)는 저대역 하이브리드(132)를 통해 저대역 급전선로(130H,130V)와 연결되고, 2개의 고대역 급전 커넥터(HR,HL)는 고대역 하이브리드(142)를 통해 고대역 급전선로(140H,140V)와 연결된다.
이와 같이 구성되는 제1 실시예 안테나의 급전과정을 도 2d의 저대역 급전계통과 도 2e의 고대역 급전계통으로 구분하여 살펴보면 다음과 같다.
도 2d는 본 발명에 따른 제1 실시예의 저대역 급전 결선도이고, 도 2e는 본 발명에 따른 제1 실시예의 고대역 급전 결선도이다.
도 2d를 참조하면, 각 저대역 복사소자의 수평 복사기(LBD#1H~LBD#NH)들은 저대역 수평 급전선로(130H)를 통해 급전되는데, 각 복사기로 급전하기 위한 급전분기점에는 임피던스 변성기(TL1H~TLNH)가 구현되어 차등 급전할 수 있도록 되어 있다. 그리고 각 저대역 복사소자의 수직 복사기들(LBD#1V~LBD#NV)은 저대역 수직 급전선로(130V)를 통해 급전되는데, 각 복사기로 급전하기 위한 급전 분기점에는 임피던스 변성기(TL1V~TLNV)가 구현되어 차등 급전할 수 있도록 되어 있으며, 수직급전선로(130V)와 하이브리드(132) 사이에는 위상을 90°지연시키기 위한 위상 보상기(134)가 구현되어 수평 급전선로(130H)의 급전신호와 수직 급전선로(130V)의 급전신호는 서로 90°의 위상차를 갖도록 되어 있다.
제1 저대역 복사기(LBD#1)의 상,하 수평 복사기(LBD#1H)는 저대역 수평 급전선(130H)의 제1 수평 임피던스 변성기(TL1H)와 고주파 급전선(F)을 통해 연결되어 급전되고, 제1 저대역 복사기의 좌,우 수직 복사기(LBD#1V)는 저대역 수직 급전선(130V)의 제1 수직 임피던스 변성기(TL1V)와 고주파 급전선(F)을 통해 연결되어 급전된다. 제2 내지 제N 저대역 복사기(LBD#2~LBD#N)도 제1 저대역 복사기(LBD#1)와 동일하게 제2 내지 N 수평임피던스 변성기(TL2H~TLNH)와 제2 내지 제N 수직 임피던스 변성기(TL2V~TLNV)를 거쳐 고주파 급전선(F)로 급전된다.
도 2e를 참조하면, 각 고대역 복사소자의 수평 복사기(HBD#1H~HBD#MH)들은 고대역 수평 급전선로(140H)를 통해 급전되는데, 각 복사기(HBD#1H~HBD#MH)로 급전하기 위한 급전분기점에는 임피던스 변성기(TH1H~THMH)가 구현되어 차등 급전할 수 있도록 되어 있다. 그리고 각 고대역 복사소자의 수직 복사기(HBD#1V~HBD#MV)들은 고대역 수직 급전선로(140V)를 통해 급전되는데, 각 복사기로 급전하기 위한 급전분기점에는 임피던스 변성기(TH1V~THMV)가 구현되어 차등 급전할 수 있도록 되어 있으며, 수직급전선로(140V)와 하이브리드(142) 사이에는 위상을 90°지연시키기 위한 위상 보상기(144)가 구현되어 수평급전선로(140H)의 급전신호와 수직급전선 로(140V)의 급전신호는 서로 90°의 위상차를 갖도록 되어 있다.
제1 고대역 복사기의 수평 복사기(HBD#1H)는 고대역 수평 급전선(140H)의 제1 수평 임피던스 변성기(FH1H)와 고주파 급전선(F)을 통해 연결되어 급전되고, 제1 고대역 복사기의 수직 복사기(FH1V)는 고대역 수직 급전선(140V)의 제1 수직 임피던스 변성기(TH1V)와 고주파 급전선(F)을 통해 연결되어 급전된다. 제2 내지 제M 고대역 복사기(HBD#2)도 제1 고대역 복사기(HBD#1)와 동일하게 제2 내지 M 수평임피던스 변성기(TH2H)와 제2 내지 제M 수직 임피던스 변성기(THMV)를 거쳐 고주파 급전선(F)로 급전된다.
본 발명의 안테나는 이와 같은 급전계통을 통해 다양한 방식으로 운영될 수 있는데, 4개의 급전 커넥터(LR,LL,HR,HL)를 통해 입력되는 신호에 따라 다음 표1과 같이 다양한 방식으로 운영될 수 있다.
입력단자 하이브리드 우회전편파 좌회전편파 다이버스티
LR 사용 사용 X 사용
LL 사용 X 사용 사용
HR 사용 사용 X 사용
HL 사용 X 사용 사용
상기 표1에서와 같이 저대역 우회전 편파 급전커넥터(LR)를 통해 급전하면 급전된 신호는 하이브리드(132)에서 서로 90°의 위상차를 갖는 수평 급전신호와 수직 급전신호로 변환되어 각 임피던스 변성기(TL1H~TLNH,TL1V~TLNV)를 통해 차등 급전됨으로써 우회전편파가 발생되고, 저대역 좌회전 편파 급전커넥터(LL)를 통해 급전하면 급전된 신호는 하이브리드(132)에서 서로 90°의 위상차를 갖는 수평 급전신호와 수직 급전신호로 변환되어 각 임피던스 변성기(TL1H~TLNH,TL1V~TLNV)를 통해 차등 급전됨으로써 좌회전편파가 발생된다.
또한 고대역 우회전 편파 급전커넥터(HR)를 통해 급전하면 급전된 신호는 하이브리드(142)에서 서로 90°의 위상차를 갖는 수평 급전신호와 수직 급전신호로 변환되어 각 임피던스 변성기(TH1H~THMH,TH1V~THMV)를 통해 차등 급전됨으로써 우회전편파가 발생되고, 고대역 좌회전 편파 급전커넥터(HL)를 통해 급전하면 급전된 신호는 하이브리(142)드에서 서로 90°의 위상차를 갖는 수평 급전신호와 수직 급전신호로 변환되어 각 임피던스 변성기(TH1H~THMH,TH1V~THMV)를 통해 차등 급전됨으로써 좌회전편파가 발생된다.
그리고 4개의 급전 커넥터(LR,LL,HR,HL)를 모두 사용하여 다른 주파수대로 전송할 경우에는 주파수 다이버스티 방식으로 운영할 수 있고, 2개의 급전 커넥터를 사용할 경우에도 저대역은 우회전편파(LR)로 사용하고 고대역은 좌회전편파(HL)로 사용하거나 혹은 저대역은 좌회전편파(LL), 고대역은 우회전편파(HR) 등 다양한 방식으로 사용할 수 있다. 또한 수신의 경우는 동일주파수를 2중 편파 다이버스티로 사용할 수 있다.
또한 하이브리드(132,142)를 사용하지 않을 경우에는 원편파가 아닌 직선편파를 출력할 수도 있다.
[제2 실시예]
도 3a는 본 발명에 따른 제2 실시예의 정면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 측면도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 제2 실시예의 평면도이다.
본 발명에 따른 제2 실시예는 제1 실시예의 저대역 복사기와 고대역 복사기를 제1 PCB기판(250) 위에 스트립라인(패턴)으로 구현함과 아울러 제1 실시예의 고주파 반사판를 제2 PCB기판(220) 위에 형성하여 보다 제조 비용을 절감한 구조이다. 또한 제2 실시예의 저대역 복사소자로는 폴디드 다이폴을 사용하고, 고대역 복사소자로는 보우 타이형 다이폴을 사용한 경우이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 원편파 안테나는 상,하 수평 폴디드 다이폴(LBP#1H)과 좌,우 수직 폴디드 다이폴(LBP#1V)이 직사각형태(□)로 배열된 N개의 저대역 복사기(LBP#1~LBP#N)와, 수평 다이폴(HBP#1H)과 수직 다이폴(HBP#1V)이 십자형(＋)으로 배열된 M개의 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M), 저대역 복사기(LBP#1~LBP#N)의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 저대역 반사판(210), 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M)의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 고대역 반사판(220), N개의 수직배열된 저대역 복사기(LBP#1~LBP#N)들에 차등 급전하기 위한 저대역 급전수단, M개의 수직배열된 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M)들에 차등 급전하기 위한 고대역 급전수단, 안테나 소자들을 지지하여 설치하기 위한 지지수단으로 구성된다. 여기서, 저대역 복사기(LBP#1~LBP#N)와 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M)는 하나의 PCB기판 상에 스트립선로로 구현되어 있고, 고대역 반사판(220)도 하나의 PCB기판 상에 구현되어 있다.
제1 저대역 복사기는(LBP#1) 도 3a에 도시된 바와 같이, 상측 수평 폴디드 다이폴과 하측 수평 폴디드 다이폴(LBP#1H), 좌측 수직 폴디드 다이폴과 우측 수직 폴디드 다이폴(LBP#1V)이 사각형 형태로 배열되어 있고, 각 변의 중앙부분에서 2로 나뉘어져 점퍼선(J)으로 연결되어 있다. 제2 내지 제N 저대역 복사기(LBP#2~LBP#N)도 동일한 형상으로 되어 있으며, 제1 내지 제N 저대역 복사기(LBP#1~LBP#N)가 약 1/4 파장 간격으로 수직 배열되어 있다.
제1 고대역 복사기(HBP#1)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 수직 다이폴(HBP#1V)과 수평 다이폴(HBP#1H)이 십자형으로 배열되어 있고, 중앙부분에서 점퍼선(J)으로 연결되어 있다. 제2 내지 제 M 고대역 복사기(HBP#2~HBP#M)도 동일한 형상으로 되어 있고, 홀수번째 고대역 복사기(HBP#1,3,5...)는 저대 복사기(LBP#1~N)의 사각형 중앙에 배치되어 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 내지 제M 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M)가 약 1/4 파장 간격으로 수직 배열되어 있다.
저대역 반사판(210)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 함체(204)의 일면에 고정된 평판 반사판으로 되어 있고, 저대역 복사기(LBP#1~LBP#N)와 소정 거리 떨어져 저주파 복사기의 후방 방사전파를 전방으로 반사시켜 지향성을 갖게 한다. 저대역 반사판(210)의 함체 내측에는 저대역 복사기의 수평 복사기에 급전하기 위한 저대역 수평 급전라인(230H)과, 저대역 복사기의 수직 복사기에 급전하기 위한 저대역 수직 급전라인(230V)이 설치되어 있고, 저대역 반사판(210)의 함체 외측에는 고대역 복사기의 수평 복사기에 급전하기 위한 고대역 수평 급전라인(240H)과, 고대역 복사기의 수직 복사기에 급전하기 위한 고대역 수직 급전라인(240V)이 설치되어 있다. 이러한 급전라인(230H,230V,240H,240V)들은 절연체로 된 스페이서(SP)에 의해 저대역 반사판(210)과 분리 고정되어 있다.
고대역 반사판(220)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M)와 소정 간격을 두고 저대역 반사판(210)과 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M) 사이에 설치되어 고대역 복사기(HBP#1~HBP#M)의 후방 방사전파를 전방으로 반사시켜 지향성을 갖게 한다.
안테나 함체(204)는 클램프(CL)에 의해 안테나 설치봉(208)에 고정되어 설치되고, 함체의 하측에는 4개의 급전선로(230H,230V,240H,240V)에 급전하기 위한 4개의 급전 커넥터(LR,LL,HR,HL)가 노출되어 있다. 각 급전 커넥터(LR,LL,HR,HL)는 기지국의 송신기로부터 저대역 우회전편파(LR), 저대역 좌회전 편파(LL), 고대역 우회전 편파(HR), 고대역 좌회전편파(HL)를 각각 공급받아 해당 복사기로 전달한다. 이때 2개의 저대역 급전 커넥터(LR,LL)는 저대역 하이브리드(232)를 통해 저대역 급전선로(230H,230V)와 연결되고, 2개의 고대역 급전 커넥터(HR,HL)는 고대역 하이브리드(242)를 통해 고대역 급전선로(240H,240V)와 연결된다.
제2 실시예의 경우도 급전계통의 구조 및 동작은 제1 실시예와 동일하므로 반복을 피하기 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
도 5a는 본 발명에 따른 원편파 안테나의 수직 복사 패턴도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 원편파 안테나의 수평 복사 패턴도이다.
도 5a를 참조하면, 이동통신을 위한 기지국 안테나가 빌딩과 개인주택이 밀집된 도심의 빌딩 옥상 위에 설치되어 있고, 통상 수평선으로부터 지면측으로 β각을 갖도록 기울어져 전파를 방사하고 있다. 도 5a의 수직 복사패턴에서 (A)는 본 발명에 따른 안테나의 수직 복사패턴도이고, (B)는 종래의 안테나에 따른 수직 복사 패턴도이다. 종래 안테나에 의한 복사패턴과 본 발명에 따른 안테나의 복사패턴을 비교해 보면, 본 발명의 복사패턴은 복사기들에 차등 급전함으로써 종래의 복사패턴보다 지면을 향해서는 더욱 강해지고, 수평측으로는 억제된 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 안테나를 사용할 경우에는 도심지역 등에서도 자신의 셀 커버리지 영역에 대해서는 보다 강한 전파를 제공하여 통화품질을 향상시키고, 타 셀의 커버리지에는 약한 전파 복사하여 간섭 영향을 최소화시켜 전파 간섭을 일으키지 않는 효과를 제공한다. 즉, γ지역에서의 전파세기를 살펴보면 종래의 경우γ0이나 본 발명은 γ1으로 10dB 이상 크게 증가하고, α지역에서의 전파세기를 살펴보면 종래의 경우α0이나 본 발명은 α1으로 10dB 이상 크게 증가하고, θ지역에서의 전파세기를 살펴보면 종래의 경우 θ0이나 본 발명은 θ1으로 10dB 이상 크게 증가하고, ω지역에서의 전파세기를 살펴보면 종래의 경우 ω0이나 본 발명은 ω1으로 5dB 이상 크게 증가한 것을 알 수 있다. 이에 반해 수평방향의 경우 p0에서 p1으로 10dB 이상 줄어든 것을 알 수 있다.
도 5b를 참조하여 종래 안테나에 의한 수평 복사패턴(B)과 본 발명에 따른 안테나의 수평 복사패턴(A)을 비교해 보면, 본 발명의 수평 복사패턴(A)은 복사기들에 차등 급전함으로써 종래의 복사패턴(B)보다 도달거리가 짧아져 이웃하는 셀에서 전파간섭이 일어나지 않도록 된 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동통신용 안테나는 원편파를 복사하여 도심과 같은 전파장애가 심한 지역에서도 수신시 디지털 에러가 발생되는 것을 방지하고, 수직 배열된 급전소자들에 차등 급점함으로써 관할하는 서비스 영역에서는 전파를 세게하여 특성을 향상시키고, 이웃하는 셀로 넘어가는 전파를 최소화하여 전파장애를 유발시키지 않는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 상,하 수평 복사기와 좌,우 수직 복사기가 직사각형태로 배열된 N개의 저대역 복사기;
    수평 복사기와 수직 복사기가 십자형으로 배열된 M개의 고대역 복사기;
    상기 저대역 복사기의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 저대역 반사판;
    상기 고대역 복사기의 방사출력을 전방으로 반사시키기 위한 고대역 반사판;
    상기 N개의 수직배열된 저대역 복사기들에 차등 급전하기 위한 저대역 급전수단;
    상기 M개의 수직배열된 고대역 복사기들에 차등 급전하기 위한 고대역 급전수단; 및
    상기 복사기와 반사판과 급전수단들을 지지하기 위한 기구적인 구성물로 이루어진 안테나 지지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저대역 복사기는
    다이폴, 폴디드 다이폴, 보우 타이형 다이폴, 타원형 다이폴 중 어느 하나가 사각형으로 배열되고, 사각형 중앙에는 상기 고대역 복사기가 설치된 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고대역 복사기는
    다이폴, 폴디드 다이폴, 보우 타이형 다이폴, 타원형 다이폴 중 어느 하나가 십자형으로 배열된 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 상기 저대역 복사기와 고대역 복사기는 하나의 PCB 기판상에 스트립선로로 형성되고, 상기 고대역 반사판도 하나의 PCB 기판상에 구현된 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저대역 급전수단은
    저대역 우회전편파 커넥터와, 저대역 좌회전편파 커넥터와, 상기 저대역 우회전편파 커넥터나 저대역 좌회전편파 커넥터의 급전신호를 2로 각각 분기하는 하이브리드와, 상기 저대역 수평 복사기들에 급전하기 위한 수평 급전선로와, 상기 저대역 수직 복사기들에 급전하기 위한 수직 급전선로와, 상기 하이브리드의 출력을 위상지연시켜 상기 수평 급전선로의 신호와 상기 수직 급전선로의 신호 사이에 90도 위상차가 되게 하는 위상 보상기와, 상기 수평 급전선로의 분기점에 구현되어 각 저주파 수평 복사기들에 차등 급전하기 위한 수평 임피던스 변성기와, 상기 수직 급전선로의 분기점에 구현되어 각 저주파 수직 복사기들에 차등 급전하기 위한 수직 임피던스 변성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고대역 급전수단은
    고대역 우회전편파 커넥터와, 고대역 좌회전편파 커넥터와, 상기 고대역 우 회전편파 커넥터나 고대역 좌회전편파 커넥터의 급전신호를 2로 각각 분기하는 하이브리드와, 상기 고대역 수평 복사기들에 급전하기 위한 수평 급전선로와, 상기 고대역 수직 복사기들에 급전하기 위한 수직 급전선로와, 상기 하이브리드의 출력을 위상지연시켜 상기 수평 급전선로의 신호와 상기 수직 급전선로의 신호 사이에 90도 위상차가 되게 하는 위상 보상기와, 상기 수평 급전선로의 분기점에 구현되어 각 고주파 수평 복사기들에 차등 급전하기 위한 수평 임피던스 변성기와, 상기 수직 급전선로의 분기점에 구현되어 각 고주파 수직 복사기들에 차등 급전하기 위한 수직 임피던스 변성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 원편파 안테나는
    상기 저대역 우회전편파 커넥터와 상기 저대역 좌회전편파 커넥터 중 어느 하나와, 상기 고대역 우회전편파 커넥터와 상기 고대역 좌회전편파 커넥터 중 어느 하나만을 사용하여 원편파 방식으로 운영하거나
    상기 저대역 우회전편파 커넥터와 상기 저대역 좌회전편파 커넥터와 상기 고대역 우회전편파 커넥터와 상기 고대역 좌회전편파 커넥터들을 모두 사용하여 다이버스티 방식으로 운영하거나
    상기 저대역 하이브리드와 상기 고대역 하이브리드를 바이패스시켜 직선 편파로 운영할 수 있는 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 원편파 안테나는
    상기 수직 배열된 저대역 복사기나 고대역 복사기들에 차등 전력을 공급하되,
    그 수직 복사패턴이 지면을 향해서는 더욱 강해지고, 수평측으로는 억제되도록 하여 도심지역에서도 자신의 셀 커버리지 영역에 대해서는 보다 강한 전파를 제공하여 통화품질을 향상시키고, 타 셀의 커버리지에는 영향을 최소화시켜 전파 간섭을 일으키지 않도록 된 것을 특징으로 하는 원편파 안테나.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55117307A (en) 1979-03-01 1980-09-09 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> Non-directional antenna
KR980012712A (ko) * 1996-07-29 1998-04-30 이돈신 이중편파 원편파 혹은 타원편파 이동통신 안테나
KR20010040623A (ko) * 1998-12-23 2001-05-15 구스벤트너 죠셉 2중편파 다이폴 안테나
KR20020068487A (ko) * 2002-08-01 2002-08-27 (주)하이게인안테나 원편파형 고효율 안테나
KR20030014363A (ko) * 2000-03-16 2003-02-17 카트라인-베르케 카게 이중편파 다이폴 배열안테나

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55117307A (en) 1979-03-01 1980-09-09 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> Non-directional antenna
KR980012712A (ko) * 1996-07-29 1998-04-30 이돈신 이중편파 원편파 혹은 타원편파 이동통신 안테나
KR20010040623A (ko) * 1998-12-23 2001-05-15 구스벤트너 죠셉 2중편파 다이폴 안테나
KR20030014363A (ko) * 2000-03-16 2003-02-17 카트라인-베르케 카게 이중편파 다이폴 배열안테나
KR20020068487A (ko) * 2002-08-01 2002-08-27 (주)하이게인안테나 원편파형 고효율 안테나

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