KR100854470B1 - 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를이용한 무선통신 중계 시스템 - Google Patents

무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를이용한 무선통신 중계 시스템 Download PDF

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윤영찬
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Abstract

무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 무선통신 중계 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는, 전자파를 방출하는 복수의 안테나용 직교 복합소자, 상부가 개방되어 있는 상자형태를 가지며, 바닥면에 상기 안테나용 직교 복합소자들이 고정되고, 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되는 전자파를 흡수 및 차단하는 제1반사 패치 소자, 및 제1반사 패치 소자를 수용하고, 제1반사 패치 소자로부터 넘어 오는 전자파를 일차적으로 흡수하거나 상쇄시키는 제1더미 패치 소자를 구비하며, 제1더미 패치 소자는, 사각의 판 형상으로 이루어진 베이스부, 베이스부의 각 변으로부터 동일한 높이까지 상방으로 수직하게 연장형성된 복수의 측벽부, 및 각 측벽부의 상부로부터 외측으로 수직하게 연장형성된 복수의 제1날개부와, 제1날개부의 단부로부터 하방으로 상기 측벽부에 대해 경사지도록 절곡되어 연장형성된 제2날개부로 이루어진 날개부를 구비하며, 측벽부의 높이방향을 따라 배치된 세로 슬릿과, 세로 슬릿과 직교하는 방향으로 배치된 가로 슬릿으로 이루어져 측벽부의 외측면과 내측면을 관통하여 형성된 십자형 슬릿이 각 측벽부에 적어도 하나 형성되어 있다. 본 발명에 따르면, 주빔의 좌우편차 차이를 최대한 크게 하여 안테나의 후방으로 복사되는 부엽을 최소화할 수 있고, 주빔이 안테나 주변에 존재하는 장애물에 의해 반사된 반사파에 의한 간섭을 최소화할 수 있다.
직교 다이폴, 직교 복합 소자, 더미 패치 소자, 반사 패치 소자, 후방 초크

Description

무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 무선통신 중계 시스템{Cross dipole array circular polarization antenna for radio frequency repeater and repeating system for wireless communication using the same}
본 발명은 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 이동통신용 중계기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선통신 중계 시스템에 적용되는 중계기용 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 중계 시스템에 관한 것이다.
이동통신 시스템의 무선망에서는 산이나 건물, 터널이나 건물의 내부 등과 같은 자연 및 인공장애물로 인해 전파의 세기가 약화되어 이동단말에 의한 무선주파수 수신이 불가능하게 되는 부분적인 음영 지역이 발생하게 된다. 무선 중계기(RF Repeater)는 기지국 신호를 재증폭함으로써 기지국의 서비스 범위 내에 존재하는 음영 지역을 커버하여 언제 어디서나 양질의 서비스를 받도록 중계하는 시스템으로 가장 간편한 설치방법으로 음영지역을 해소할 수 있다.
이러한 무선 중계 시스템에는 기지국과 무선 신호를 송수신하기 위한 링크 안테나(link antenna)와 단말기와 무선 신호를 송수신하기 위한 서비스 안테나(service antenna)가 연결되어 있다. 기지국으로부터 단말기로의 다운링크 신호는 링크 안테나가 수신하여 무선 중계 시스템에서 증폭된 다음 서비스 안테나를 통해 단말기로 전송되며, 단말기로부터 기지국으로의 업링크 신호는 서비스 안테나가 수신하여 무선 중계 시스템에서 증폭된 다음 링크 안테나를 통해 기지국으로 전달된다.
통상, 이러한 링크 안테나와 서비스 안테나는 지향성을 갖기 때문에 안테나가 향하고 있는 방향으로만 전파가 방사(Radiation)되는 것이 이상적이다. 그러나 실제의 안테나의 경우, 안테나가 향하고 있는 방향으로만 전파가 방사되는 것이 아니라 후방으로도 전파가 부분적으로 방사된다. 이때 전방으로 방사되는 전파의 세기와 후방으로 방사되는 전파의 세기를 전후방비라 하고, 전후방비가 높을수록, 즉 전방으로 방사되는 전파의 세기가 강할수록 이상적인 중계용 안테나가 된다.
무선 중계 시스템의 경우, 링크 안테나와 서비스 안테나가 각각 서로 반대 방향으로 향하도록 되어 있는데, 각 안테나의 송수신 주파수가 동일하기 때문에, 서비스 안테나(또는 링크 안테나)로부터 송출되는 신호와 링크 안테나(또는 서비스 안테나)로 수신되는 신호의 주파수가 동일하다. 따라서, 종래의 무선 중계 시스템의 경우, 어느 한 안테나로부터 송신된 주빔이 다른 안테나로 다시 피드백되어 입력되면서 중계기가 발진하게 되어 정상적인 동작이 불가능해지는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 링크 안테나와 서비스 안테나 자체의 전후방비를 보다 개선함으로써 두 안테나 사이의 격리도(Isolation)(즉, 인접한 복수의 안테나가 서로의 간섭을 받지 않는 정도)를 향상시킬 필요가 있다
도 1은 종래의 일반적인 무선 중계 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 무선 중계 시스템은 링크 안테나(110), 서비스 안테나(120) 및 중계부(130)를 구비한다.
링크 안테나(110)는 기지국(140)으로부터 무선주파수 신호를 수신하거나 서비스 안테나(120)를 통해 무선단말(150)로부터 수신된 무선주파수 신호를 기지국(140)으로 전달한다. 서비스 안테나(120)는 무선단말(150)로부터 무선주파수 신호를 수신하거나 링크 안테나(110)를 통해 기지국(140)으로부터 수신된 무선주파수 신호를 무선단말(150)로 전달한다. 중계부(130)는 링크 안테나(110)와 서비스 안테나(120) 사이에서 무선주파수 신호를 필터링하고 증폭한다.
이러한 구성을 갖는 종래의 무선 중계 시스템에서 선형 편파(Linear polarization) 링크 안테나(110)와 서비스 안테나(120) 사이의 분리도가 충분히 확보되지 않으면, 무선주파수 신호의 증폭 후 서비스 안테나(120)를 통해 재전송된 신호가 다시 링크 안테나(110)로 피드백되어 증폭기가 발진을 일으킬 수 있다. 따라서 두 안테나 사이의 격리도를 최대한 확보하여(통상 60~70dB) 전력증폭기의 발진이 일어나지 않는 범위 내에서 증폭이득을 결정하는 방식으로 사용하고 있다. 이때 중계기의 발진은 네트워크 및 시스템에 치명적이므로 통상적으로 확보된 격리도보다 증폭기의 이득을 15~20dB 낮은 마진을 가지고 동작하도록 설정하고 있다. 따라서 증폭기의 이득은 40~55dB 정도가 되는데, 이는 중계기의 기본기능 즉, 충분한 커버리지 확장 또는 전파 음영지역을 보완하는 기능에 제한을 갖게 되고, 무선 중 계기의 최대의 단점으로 작용한다.
또한 종래의 무선 중계 시스템의 경우에 선형 편파 링크 안테나(110)와 서비스 안테나(120)가 동일한 평면 상에 배치되므로, 각각의 안테나의 부엽(side lobe) 방향이 인접된 안테나와 동일한 높이에서 수평으로 형성되어 간섭이 발생하게 된다. 나아가 종래의 무선 중계 시스템의 경우에 주변의 건물이나 물체에 의해 직접 반사된 주빔이 복사된 방향으로 반대 방향으로 수직하게 복사되어 간섭이 발생하는 문제가 있다. 도 2에는 일반적인 안테나의 복사특성이 도시되어 있다.
이와 같은 종래의 무선 중계 시스템이나 간섭 제거 중계 시스템(Interference Cancellation System : ICS) 등의 지상 운용에 있어서 안테나에서 발생하는 부엽을 여하히 축소시키느냐가 중요한 과제이다. ICS 중계 시스템은 일반적으로 다중경로(Multi-path)로부터 페이딩(fading)되는 신호를 약 30dB 정도 자체적으로 제거가 가능하다. 그러나 안테나 자체에 주빔 반사신호 또는 부엽 등이 존재하게 되면, ICS 중계 시스템 자체적으로 간섭을 제거하는 기능이 매우 떨어지게 되어 ISC 중계 시스템 고유의 기능을 완벽하게 수행하기 어려워진다. 그리고 종래의 무선 중계 시스템은 ICS 중계 시스템보다 간섭의 영향을 더 받기 때문에 운용 상의 어려움이 더 크게 된다. 한편 배열 안테나 (Array antenna)의 패턴에서는 원래 의도했던 제일 큰 빔 패턴을 주엽(main lobe)이라 부르고, 그 이외에 부수적으로 생기는 성분을 부엽(side lobe)이라 부른다. 그리고 각 로브의 사이의 널 각도(Null Angle)에서는 안테나로서 역할이 안 되는 지역이 된다. 이때 경우에 따라서는 부엽을 이용할 수 있으므로, 부엽을 조절하는 것은 설계자의 재량이다. 그러 나 이러한 부엽은 WCDMA용 무선 중계기를 지상에서 운용할 때 매우 심각한 간섭원으로 작용하기 때문에 넓은 널 각도를 갖는 안테나의 설계가 필요하다.
이를 위해 선형 편파를 이용한 SBF(Single Beam Forming) 안테나가 제안된 바 있다. 선형 편파를 이용한 SBF 안테나는 넓은 널 각도를 제공하며, 불필요한 방향으로의 신호 전달 특성을 제로화함으로써 격리도 특성이 우수하고 이상적인 빔 패턴을 형성할 수 있다. 그러나 종래의 선형 편파를 이용한 SBF 안테나의 경우에 격리도를 개선하기 위해 후방 차폐판을 다중 설치하여야 하므로, 이로 인해 안테나 장치의 무게와 크기가 증가하고, 전방에 대하여 부차적인 부엽이 발생하는 문제점이 있다. 또한 안테나 장치를 건물 옥상 위에 설치하는 경우는 인체에 대한 전자파 피해를 줄이기 위해 옥상 위 표면에 동판과 같은 별도의 차폐물을 설치하여야 하는 문제점이 있으며, 나아가 설치 후 주변 환경에 의한 영향을 많이 받게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 격리도를 개선하기 위한 별도의 차폐판을 설치할 필요없이 간섭제거 및 고격리도를 이룰 수 있고, 임피던스 매칭과 원편파 발생을 동시에 해결할 수 있는 급전방식이 적용된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 무선통신용 중계 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간섭제거 및 고격리도를 이룰 수 있면서 상대적으로 넓은 좌우선 편파비가 큰 원편파 패턴을 형성할 수 있는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 무선통신용 중계 시스템을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나의 바람직한 일 실시예는, 전자파를 방출하는 복수의 안테나용 직교 복합소자; 상부가 개방되어 있는 상자형태를 가지며, 바닥면에 상기 안테나용 직교 복합소자들이 고정되고, 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 차단하는 제1반사 패치 소자; 및 상기 제1반사 패치 소자를 수용하고, 상기 제1반사 패치 소자로부터 넘어 오는 전자파를 일차적으로 흡수하거나 상쇄시키는 제1더미 패치 소자;를 포함하며, 상기 제1더미 패치 소자는, 사각의 판 형상으로 이루어진 베이스부; 상기 베이스부의 각 변으로부터 동일한 높이까지 상방으로 수직하게 연장형성된 복수의 측벽부; 및 상기 각 측벽부의 상부로부터 외측으로 수직하게 연장형성된 복수의 제1날개부와, 상기 제1날개부의 단부로부터 하방으로 상기 측벽부에 대해 경사지도록 절곡되어 연장형성된 제2날개부로 이루어진 날개부;를 구비하며, 상기 측벽부의 높이방향을 따라 배치된 세로 슬릿과, 상기 세로 슬릿과 직교하는 방향으로 배치된 가로 슬릿으로 이루어져 상기 측벽부의 외측면과 내측면을 관통하여 형성된 십자형 슬릿이 상기 각 측벽부에 적어도 하나 형성되어 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나의 바람직한 다른 실시예는, 전자파를 방출하는 복수의 안테나용 직교 복합소자; 상부가 개방되어 있는 상자형태를 가지며, 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 차단하는 제1반사 패치 소자; 및 상기 안테나용 직교 복합소자들이 고정되며, 상기 제1반사 패치 소자의 바닥면에 설치되어 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되는 전자파를 전방으로 반사시키고, 상기 제1반사 패치 소자의 바닥 표면으로 흐르는 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 후방 초크;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선통신용 중계기는, 이동통신 시스템을 구성하는 기지국 시스템과 무선신호를 송수신하기 위한 원형 편파 링크 안테나; 이동통신단말기와 무선신호를 송수신하기 위한 원형 편파 서비스 안테나; 및 상기 원형 편파 링크 안테나로부터 수신된 신호를 증폭하여 상기 원형 편파 서비스 안테나로 전달하고, 상기 원형 편파 서비스 안테나를 통해 수 신된 신호를 증폭하여 상기 원형 편파 링크 안테나로 전달하는 중계기;를 구비하고, 상기 원형 편파 링크 안테나 및 상기 원형 편파 서비스 안테나는 각각 전자파를 방출하는 복수의 안테나용 직교 복합소자를 구비하며, 상기 안테나용 직교 복합소자 각각을 구성하는 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들을 연결하는 각각의 급전부재에는 동축케이블이 연결되고, 상기 안테나용 직교 복합소자들에 연결되어 있는 동축케이블의 길이는 시계방향 또는 반시계방향으로 순차적으로 증가하되, 상기 링크 안테나 및 상기 서비스 안테나 각각을 구성하는 안테나용 직교 복합소자들의 동축케이블의 길이는 서로 반대방향으로 순차적으로 증가하도록 결정하여 각각의 원형 편파 안테나로부터 복사되는 복사파의 편파방향이 서로 반대방향이 되도록 하고, 상기 동축케이블 각각의 길이는 다음의 수학식에 의해 결정된다.
Figure 112007065743714-pat00001
여기서, Lij는 동축케이블의 길이(단, i는 마름모 형상으로 배치된 각각의 안테나용 직교 복합소자의 시계방향 또는 반시계방향으로의 배치순서, j는 각각의 안테나용 직교 복합소자에 시계방향 또는 반시계방향으로 연결된 동축케이블의 순서), VF는 동축케이블의 속도 인자, 그리고, λ는 사용대역의 하위 주파수 파장이다.
본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 무선통신용 중계기에 의하면, 안테나의 후방으로 복사되는 주엽 및 부엽을 최소화함으로써 안테나 주변에 존재하는 장애물에 의해 반사된 주엽의 반사파에 의한 간섭을 최소화할 수 있고, 임피던스 매칭과 원편파 발생을 동시에 달성할 수 있는 급전방식을 적용함으로써 안테나의 크기의 소형화 및 안테나 제조비용의 절감이 가능하다. 또한 간섭제거 및 고격리도를 이룰 수 있면서 편파의 축비 및 좌우선 편파비가 큰 원편파 패턴을 형성할 수 있는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 제작할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나 및 이를 이용한 무선통신용 중계기의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 대한 일 실시예의 평면도 및 분해사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 4개의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316), 후방 초크(320), 제1반사 패치 소자(330), 제1더미 패치 소자(340), 제2더미 패치 소자(350) 및 제2반사 패치 소자(360)를 구비한다.
4개의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)는 일정한 간격으로 이격되어 후방 초크(320) 상에 배치된다. 후방 초크(320)는 알루미늄 또는 백색 크로메이트 처리된 금속 재질의 사각형 판상체로서 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)들이 고정된다. 이러한 후방 초크(320)는 제1반사 패치 소자(330)의 바닥면에 설치되어 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)로부터 후방으로 복사되는 전자파를 전방으로 반사시키고, 제1반사 패치 소자(330)의 바닥 표면으로 흐르는 전자파를 흡수하거나 상쇄시킨다. 후방 초크(320)는 제1반사초크(322), 더미초크(324), 제2반사초크(326) 및 복수의 삽입초크(328)로 구성된다. 제1반사초크(322)와 제2반사초크(326)는 4개의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)로부터 후방으로 복사된 전자파를 전방으로 반사시킨다. 제1반사초크(322)와 제2반사초크(326)의 각 변의 길이는 제1반사 패치 소자(330)의 측변의 길이에 비해 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2 만큼 짧다. 또한 제1반사초크(322)와 제2반사초크(326)는 더미초크(324)와 함께 4개의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)로부터 후방으로 복사되어 제1반사 패치 소자(330)의 바닥 표면으로 흐르는 전자파를 흡수하거나 상쇄시킨다. 더미초크(324)는 제1반사초크(322)와 제2반사초크(326) 사이에 위치하며, 4개의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)로부터 후방으로 복사되어 유기된 전자파에 역위상차를 발생시켜 서로 상쇄시킨다. 이러한 더미초크(324)는 제1반사초크(322)보다 각 변의 길이가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4만큼 짧은 사각형 판상의 각각의 모서리에 사각형의 돌출부가 형성되어 있는 형태를 가진다. 이때 이웃하는 돌출부의 각 단부의 길이는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4이고, 폭은 사용대역의 상위 주파수 파장의 1/4이다. 삽입초크(328)는 제1반사초크(322)와 더미초크(324) 사이, 더미초크(324)와 제2반사초크(326) 사이, 제2반사초크(326)와 제1반사 패치 소자(330) 사이에 삽입되어 간격을 유지하는 역할을 수행한다. 삽입초크(328)는 의 각 변의 길이는 제1반사 패치 소자(330)의 측변의 길이에 비해 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2 만큼 짧다. 이와 같은 제1반사초크(322), 더미초크(324) 및 제2반사초크(326)의 작용에 의해 잡음전력이 대폭 감소된다.
이때 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)는 마름모 형상으로 배치되며, 중계기용 다이폴 안테나의 설치시 지표면에 대해 수직한 평면이 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)에 의해 이루어지는 마름모의 대각선과 일치되도록 한다. 또한 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)의 중심 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이며, 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(330)의 최근접 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35~0.5배)이다. 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(330)의 최근접 측벽까지의 최소 거리를 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35배로 설정한 이유는 제1반사 패치 소자(330)의 크기를 소형화할 때 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(330)의 이웃하는 측벽이 만나서 형성하는 모서리 중에서 최근접 모서리까지의 거리가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2가 되도록 하기 위함이다. 나아가 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)를 구성하는 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들을 연결하는 각각의 급전부재에는 동축케이블이 연결된다.
도 5a 내지 도 5c에는 각각 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 구성하는 안테나용 직교 복합소자의 상세한 구성이 도시되어 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 각각의 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)는 4개의 복사부재(510) 및 2개의 급전부재(540, 570)로 구성된다.
각각의 복사부재(510)는 동일한 형상을 가지며, 방사부(520)와 다리부(530)로 구성된다. 방사부(520)는 상하방향을 따라 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 평행부(522, 524), 한 쌍의 평행부(522, 524)와 수직하게 배치되며 한 쌍의 평행부(522, 524)의 각 단부를 연결하는 연결부(526)로 구성된다. 이때 한 쌍의 평행부(522, 524) 중에서 하부에 위치한 제1평행부(524)의 길이는 사용대역의 하위 주파수(Low Frequency: FL)의 파장(λ)의 1/4보다 작고, 상부에 위치한 제2평행부(522)의 길이는 사용의 상위 주파수(High Frequency : FH)의 파장(λ)의 1/4보다 작다. 이때
Figure 112007065743714-pat00002
형태로 서로 마주보는 한 쌍의 복사부재는 각각의 복사부재의 하단에 위치한 평행부들의 종단 사이의 거리가 사용대역의 하위 주파수의 파장(λ)의 1/2이 되도록 서로 이격되어 배치된다.
한편 제2평행부(522)의 일단부는 상방으로 돌출된다. 따라서 제1평행부(524)의 상단으로부터 제2평행부(522)의 돌출부의 종단까지의 길이는 사용대역의 하위 주파수의 파장(λ)의 1/4이며, 제1평행부(524)의 상단으로부터 제2평행부(522)의 돌출부가 형성되지 않은 단부의 상단까지의 길이는 사용대역의 하위 주파수의 파장(λ)의 1/8 내지 1/4이다. 또한 다리부(530)는 방사부(520)로부터 연장되어 형성 되며, 다리부의 길이는 사용대역의 하위 주파수의 파장(λ)의 1/4이다. 이와 같은 형상을 갖는 각각의 복사부재(510)는 90°간격으로 이격되어 배치된다. 또한 각각의 복사부재(510)는 제1반사 패치 소자(330)의 바닥 표면으로 흐르는 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 역할을 하는 판상체로 제작되는 후방 초크(320)와 동일한 재질(예를 들면, 알루미늄, 백색 크로메이트 처리된 금속 등)로 제작된다. 이와 같이 복사부재(510)를 후방 초크와 동일한 재질로 제작하면, 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)와 후방 초크(320) 사이에 전위차가 발생하지 않아 내구성이 향상되고, 특히, 알루미늄 재질의 경우에는 전체적인 안테나를 경량화할 수 있는 이점이 있다.
급전부재(540, 570)는 상호 연결되는 복사부재들 중 어느 하나의 복사부재의 각 다리부 및 한 쌍의 평행부 중 하측에 배치된 평행부에 부착되는 제1지지부(550 및 580), 상호 연결되는 복사부재들 중 다른 복사부재의 한 쌍의 평행부 중 하측에 배치된 평행부에 부착되는 제2지지부(522, 582), 그리고, 지지부들의 상단부들을 상호 연결하는 연결부(560, 590)로 이루어진다. 이때 제1지지부(550, 580)의 종단으로부터 연결부(560, 590)의 중앙까지의 길이는 복사전파의 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1/4이다. 또한 급전부재(540, 570) 중 제1급전부재(540)의 중앙부는 상측으로 돌출되게 형성되며, 제2급전부재(570)의 중앙부는 하측으로 돌출되게 형성되어, 각각의 급전부재(540, 570)가 서로 접촉되지 않도록 구성된다. 이러한 급전부재(540, 570)는 구리를 함유한 금속(예를 들면, 청동, 황동 등)으로 제작된다.
상술한 바와 같은 형상과 크기를 갖는 복수의 복사부재(510)와 급전부 재(540, 570)로 이루어진 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자는 높이와 폭이 모두 사용대역의 하위 주파수 파장의 l/2의 길이를 갖게 된다. 이러한 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나가 원편파를 형성하기 위한 기본적인 소자로 이용된다. 이때 급전부재(540, 570)와 이에 의해 연결되는 복사부재(510)가 단락되는 것을 방지하기 위해 급전부재(540, 570)와 이에 의해 연결되는 복사부재(510) 사이에 PTFE 재질의 절연체를 삽입하며, 급전부재(540, 570)와 복사부재(510)를 체결하기 위한 볼트는 폴리 카보네이트(Poly Carbonate) 재질을 사용한다. 폴리 카보네이트는 비스페놀 A와 포스겐등을 반응시켜 제조하는 열가소성 수지로 기계적 강도가 높고 내열성 및 전기절연성이 뛰어나다.
한편 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자가 올바르게 동작하기 위해서는 첫째, 한 쌍의 복사부재와 급전부재로 이루어지는 복합소자의 구성요소에 대한 임피던스 매칭이 이루어져야 하며, 둘째, 원편파를 생성하기 위한 위상지연이 필요하다.
먼저, 복합소자의 구성요소에 대한 임피던스 매칭과정에 대해 설명하면 다음과 같다. 이를 위한 가장 간단한 방법은 두 복합소자의 구성요소를 병렬로 단순하게 연결하는 것이다. 일예로, 50Ω의 두 복합소자의 구성요소가 병렬로 연결되면 연결점에서의 임피던스는 25Ω이다. 그런데 동축 케이블이나 증폭기 등과 같은 복합소자의 구성요소에 연결된 기기들과 임피던스 매칭이 이루어지지 않는 경우가 문제가 된다. 이러한 상황에서 정재파비(Standing Wave Ratio : SWR)을 1.5:1 이하로 유지시키면서 두 복합소자의 구성요소를 결합한 임피던스를 매칭시킬 필요가 있다. 이는 50Ω의 동축 케이블을 이용하여 두 복합소자의 구성요소의 연결점에서 50Ω으로 매칭시켜야 한다는 의미이다. 따라서 각각의 복합소자의 구성요소는 이론적으로 50Ω으로 매칭되어야 하며, 이 경우 두 복합소자의 구성요소는 각각 100Ω의 임피던스를 가져야 한다. 결과적으로 연결점에서 임피던스는 50Ω으로 매칭되어야 하며, 본 발명에서는 두 복합소자의 구성요소와 일반 공용 동축 케이블 사이에 매칭 스터브를 이용하여 50Ω 임피던스 매칭을 달성한다. 이때 특정한 길이를 갖는 동축 케이블과 두 복합소자의 구성요소 사이에 임피던스 변화기(예를 들면, 1×2, 1×4, 1×8 In-phase divider)를 매칭 스터브로 이용하여 임피던스 매칭을 수행한다.
두 개의 서로 다른 임피던스를 매칭시키기 위해 먼저 다음과 같은 λ/4(Quarter wave) 공식으로 λ/4(Quarter wave) 동축 케이블의 중간 임피던스를 계산한다.
Figure 112007065743714-pat00003
일예로, Z=50Ω으로 임피던스를 매칭시켜야 할 때 40Ω의 임피던스 종단점을 갖는 두 안테나 요소의 결합시 임피던스 매칭방법은 다음과 같다.
먼저, λ/4 동축 케이블을 이용하여 40Ω의 임피던스 종단점을 갖는 두 복합소자의 구성요소를 결합시기키 위해 수학식 1에 의해 새로운 임피던스 Z를 산출한다. 다음으로, 산출된 임피던스 Z에 맞는 임피던스 변환기를 설계하여 50Ω으로 매칭시킨다. 이때 Z1은 복합소자의 구성요소의 임피던스로서 50Ω이고, Z2는 종단점 임피던스로서 40Ω이라 하면, 수학식 1에 의해 새로운 임피던스 Z는 약 44.7Ω이 된다. 따라서 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 λ/4 동축 케이블과 연결된 각각의 복합소자의 구성요소의 임피던스는 약 44.7Ω이다. 이와 같이 임피던스가 44.7Ω인 두 복합소자의 구성요소를 50Ω과 매칭시키기 위해서는 우선 두 복합소자의 구성요소를 도 6c에 도시된 바와 같이 결합하여 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자를 제작한다. 이와 같이 임피던스가 44.7Ω인 두 복합소자의 구성요소가 결합되어 제작된 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자에 두 개의 λ/4 동축 케이블을 병렬로 연결하면, 임피던스는 22.4Ω이 된다. 이 임피던스가 임피던스 변환기(In-phase divider 또는 Quadrature hybrid combiner and divider)와 연결되어 최종 50Ω으로 매칭된다.
상술한 바와 같이 임피던스가 44.7Ω인 두 복합소자의 구성요소가 결합되어 제작된 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자의 임피던스 매칭을 위한 전체 매칭 스터브를 구성하기 위해서는 임피던스 변환기와 연결되는 패턴을 27.6Ω이 되도록 하여야 한다. 이와 같이 매칭 패턴을 구성하면, 임피던스가 22.4Ω인 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자가 결합되어 최종적으로 50Ω Port와 매칭되며, 역으로 50Ω의 Port에서 분리되어 22.4Ω의 port와 매칭된다. 이와 같이 임피던스 변환기와 동축 케이블을 이용하여 서로 다른 임피던스를 매칭시키는 부분을 매칭 스터브라 하며, 매칭 스터브를 이용하여 단일 또는 다중 안테나의 임피던스 매칭이 가능하다.
이때 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자를 구성하는 급전부재에 연결되는 동축 케이블의 길이는 다음의 과정에 의해 결정된다.
먼저, 40Ω으로 제작된 동축 케이블을 선정한다. 이때 40Ω과 50Ω 사이의 임피던스 차이는 매우 작기 때문에 일반적으로 쉽게 구할 수 있는 50Ω의 동축 케이블(50Ω Nominal SF-085 동축 케이블)을 선택해도 무방하다. SF-085 동축케이블의 VF(Velocity Factor)는 0.66이며, 이는 동축 케이블 내에서 전자파의 전파속도가 자유공간에서의 전파속도의 0.66배에 해당함을 의미한다. 다음으로, 운용 주파수로부터 파장(λ)을 산출한다. 일예로 운용 주파수가 3G 주파수대인 2.0GHz이면, 파장은 150㎜이다. 다음으로, λ/4를 구하며, 2.0GHz 주파수인 경우에 λ/4는 37.5㎜이다. 마지막으로 전기적 λ/4(Electric Quarter Wave : EQ)를 계산하면, 동축 케이블의 길이는 24.8㎜가 된다. 이와 같이 길이가 결정된 동축 케이블을 다이폴 안테나에 연결하기 위해서는 절적한 피복작업이 이루어져야 한다. 이때 노출되는 절연체의 길이는 0.8±0.2㎜의 크기를 유지해야 하며, 노출되는 외부도체의 길이는 9.2±0.2㎜를 유지해야 하고, 노출되는 내부도체의 길이는 1.0±0.2㎜를 유지해야 한다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6c에 도시된 본 발명에 따른 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자의 전류분포, 복사형태 및 수평 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 서로 마주보는 복사부재로 흐르는 전류의 방향은 반대이며, 전류밀도는 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자의 중앙에서 최대이다. 또한 전파의 방사방향에 대해 수직한 방향으로 배치된 평행부 각각에 전류흐름이 형성된다. 이러한 구조에 의해 일회전하는 원편파를 방사하는 종래의 'ㄱ'자 형상의 안테나용 직교 복합소자와 달리, 도 7b에 도시된 바와 같은 'F'자 형상의 다이폴 직교 복합소자는 2회전하는 원편파를 방사한다. 따라서 이러한 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자는 원편파의 회전력의 측면에서 높은 성능을 얻을 수 있다. 또한 도 7c에서 알 수 있는 바와 같이 'F'자 형상의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자는 전후방비가 32dB 정도이고, 부엽 및 후엽의 발생이 최소화된다는 점에서 종래의 'ㄱ'자 형태의 다이폴 안테나용 직교 복합소자보다 우수한 성능을 보인다. 이러한 'F'자 형태의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자의 특성변수들은 다음과 같다.
Cλ=πDλ=0.75λ~1.33λ
Sλ=0.2126λ~0.2867λ
AR=(2n+1)2n
여기서, Cλ는 원편파의 둘레 길이, Dλ는 원편파의 직경, Sλ는 일회전의 축 길이, AR은 축 비, 그리고, n은 원편파의 회전수이다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자들은 사용되는 개수에 따라 다양한 형태로 제1반사 패치 소자(330)의 바닥면에 위치하는 후방 초크(320) 상에 배치된다.
도 8a 및 도 8b에는 각각 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자로 이루어진 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나의 가장 기본적인 배치형태가 도시되어 있다. 이때 수평 방사 특성이 원하는 각도로 형성되도록 하기 위해 무선 중계기 안테나의 설치시 각각의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자를 구성하는 구성요소가 지표면에 대해 수직과 수평으로 교차되도록 구성한다. 도 8a에 도시된 무선 중계기 용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 제1반사 패치 소자(800)의 바닥판의 대향되는 두 변의 중심을 연결한 직선 상에 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(810, 820, 830, 840)가 배치되며, 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(810, 820, 830, 840)의 중심을 연결하면 마름모가 형성된다. 이때 각각의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(810, 820, 830, 840)의 중심 간의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이며, 각각의 안테나용 직교 복합소자(810, 820, 830, 840)의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(800)의 최근접 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35~0.5배)이다. 도 8a에 도시된 배치형태의 경우 원편파의 회전방향에 따라 표 1에 기재된 바와 같은 길이의 동축케이블들이 각각의 복합소자(810, 820, 830, 840)의 구성요소에 연결된다.
또한 도 8b에 도시된 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 제1반사 패치 소자(850)의 대각선 상에 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(860, 870, 880, 890)가 배치되며, 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(860, 870, 880, 890)의 중심을 연결하면 마름모가 형성된다. 이때 각각의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(860, 870, 880, 890)의 중심 간의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이며, 각각의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자(860, 870, 880, 890)의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(850)의 최근접 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35~0.5배)이다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복 합소자의 중심 사이의 거리를 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2로 설정할 때 원형 방사 패턴 특성이 가장 양호하다. 도 8b에 도시된 배치형태의 경우 원편파의 회전방향에 따라 표 1에 기재된 바와 같은 길이의 동축케이블들이 각각의 복합소자(860, 870, 880, 890)의 구성요소에 연결된다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자를 원편파 안테나를 구성하는 가장 기본적인 배열로 배치하였을 때, HPBW를 다르게 설계하는 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 안테나용 직교 복합소자의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(330)의 최근접 측벽까지의 거리를 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이 되도록 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자들을 배열하는 방법으로, 1.9GHz 대역에서 수평 방사 패턴의 HPBW는 45°이며, 수직 방사 패턴의 HPBW는 22°이다. 다른 하나는 제1반사 패치 소자(330)의 최근접 측벽으로부터 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자의 중심까지의 거리를 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35배)이 되도록 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자들을 배열하는 방법으로, 1.9GHz 대역에서 빔 폭이 약 10°~15° 정도 확장되어 수평 방사 패턴의 HPBW가 55°~60°이며, 수직 방사 패턴의 HPBW는 약 22°~30°이다. 이는 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(330)의 최근접 측벽 부분으로 대각선 방향으로의 거리가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35배)이 되도록 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자들을 배열하는 경우와 동일하다.
도 9a 및 도 9b에는 각각 4개의 무선 중계기 안테나용 직교 복합소자가 수직으로 배열된 형태가 도시되어 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 구성하면, 이득은 크지 않지만 HPBW의 수평 특성이 보다 넓어지는 이점이 있다. 도 9a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에서 제1반사 패치 소자(900)는 직사각형의 형태이며, 각각의 안테나용 직교 복합소자(910, 920, 930, 940)들의 중심 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이다. 또한 각각의 안테나용 직교 복합소자(910, 920, 930, 940)들의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(900)의 최근접 모서리까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35~0.5배)이다. 이때 각각의 안테나용 직교 복합소자(910, 920, 930, 940)를 구성하는 안테나 요소들을 연장한 선은 제1반사 패치 소자(900)의 변에 대해 45° 또는 135°을 각도를 갖는다.
또한 급전방식의 경우에 상부에 위치한 두 개의 복합소자(910, 920)에는 각각의 구성요소에 0° 및 90°의 위상으로 급전하며, 하부에 위치한 두 개의 복합소자(930, 940)에는 각각의 구성요소에 180° 및 270°의 위상으로 급전한다. 따라서 상부에 위치한 두 개의 복합소자(910, 920)의 각 구성요소 중에서 0°의 위상으로 급전되는 구성요소에 연결되는 제1동축케이블들(즉, 각 복합소자의 좌상에 위치한 복사부재에 연결되는 동축케이블)의 길이는 동일하다. 또한 상부에 위치한 두 개의 복합소자(910, 920)의 각 구성요소 중에서 90°의 위상으로 급전되는 구성요소에 연결되는 제2동축케이블들(즉, 각 복합소자의 우상에 위치한 복사부재에 연결되는 동축케이블)의 길이 역시 동일하며, 90°의 위상차이가 나기 위해서는 제1동축케이블의 길이보다 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4만큼 길어야 한다. 이와 같은 동축케이블의 길이 및 연결관계는 하부에 위치한 두 개의 복합소자(930, 940)에 대해서도 동일하며, 다만 각 복합소자(930, 940)의 우하에 위치한 복사부재에 연결되는 동축케이블들의 길이는 제1동축케이블의 길이보다 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2만큼 길어야 하고, 좌하에 위치한 복사부재에 연결되는 동축케이블들의 길이는 제1동축케이블의 길이보다 사용대역의 하위 주파수 파장의 3/4만큼 길어야 한다.
도 9a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 2.2GHz 대역에서 수평 방사 패턴의 HPBW는 70°이며, 수직 방사 패턴의 HPBW는 35°이다.
또한 도 9b에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 각각의 안테나용 직교 복합소자(960, 970, 980, 990)를 구성하는 복합소자 구성요소들을 연장한 선이 제1반사 패치 소자(950)의 측벽에 대해 90° 또는 180°을 각도를 갖는다는 점에서만 차이가 있을 뿐 나머지 구성은 동일하다. 이 경우 2.2GHz 대역에서 빔 폭이 약 10° 정도 확장되어 수평 방사 패턴의 HPBW가 80°이며, 수직 방사 패턴의 HPBW는 약 40°이다. 이는 복합소자의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(950)의 최근접 측벽으로 대각선 방향으로의 거리가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4이 되도록 안테나용 직교 복합소자들을 배열하는 경우와 동일하다.
도 10에는 도 8a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나와 같이 배치된 각각의 안테나용 직교 복합소자(1010, 1020, 1030, 1040)와 제1반사 패치 소자(1000)의 꼭지점 사이에 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1050, 1060, 1070, 1080)가 배치된 형태가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 안테나의 배열 형태는 루프 배열로서 링크 안테나에 적용된다. 이때 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1050, 1060, 1070, 1080) 각각으로부터 제1반사 패치 소자(1000)의 측벽 중에서 최근접 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35~0.5배)이다. 또한 서로 이웃하는 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1050과 1060, 1060과 1070, 1070과 1080, 1080과 1050)의 중심 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1.5배가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 도 10에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 있어서, 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1050, 1060, 1070, 1080) 각각으로부터 제1반사 패치 소자(1000)의 측벽 중에서 최근접 측벽까지의 거리가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2일 때 수평 방사 패턴의 HPBW는 약 25°이다. 이는 도 8a에 도시된 형태의 배열을 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나의 수평 방사 패턴과 비교할 때 HPPW가 거의 절반 이상 좁아진 것이며, 따라서 이득은 3dB 이상 증가한다.
도 10에 도시된 다이폴 어레이 원편파 안테나의 급전방식의 경우에 마름모의 꼭지점에 위치한 네 개의 복합소자(1010, 1020, 1030, 1040)로의 급전방법은 도 8a 및 도 8b에 도시된 다이폴 어레이 원편파 안테나의 급전방식과 동일하다. 그리고, 추가적인 복합소자(1050, 1060, 1070, 1080) 각각은 마름모의 꼭지점에 위치한 네 개의 복합소자(1010, 1020, 1030, 1040) 중에서 가장 가까이에 위치한 복합소자와 동일한 급전방식에 의해 급전된다.
도 11a 및 도 11b에는 각각 서비스 안테나에 적용되는 수직배열 형태가 도시되어 있다. 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 구성하면, 루프 형태의 배열과 마찬가지로 안테나 전체 이득이 도 8a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나보다 3dB 이상 증가하며, 그에 따라 빔 폭이 상대적으로 좁아지게 된다. 도 11a에 도시된 다이폴 안테나의 배치 형태는 도 8a에 도시된 배치 형태를 동일한 형태로 복사한 것으로, 각각의 안테나용 직교 복합소자(1120, 1122, 1124, 1126, 1140, 1142, 1144, 1146)는 마름모의 꼭지점에 배치되며, 설치시 마름모의 상부 꼭지점과 하부 꼭지점을 이은 직선이 지표면에 대해 수직인 복수의 안테나 군(1110, 1130)을 이룬다. 그리고 각각의 안테나 군(1110, 1130)을 구성하는 안테나용 직교 복합소자(1120, 1122, 1124, 1126, 1140, 1142, 1144, 1146) 중에서 다른 군에 가장 인접한 위치에 있는 안테나용 직교 복합소자(1126, 1140)를 제외한 나머지 안테나용 직교 복합소자(1120, 1122, 1124, 1142, 1144, 1146)의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(1100)의 최근접 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 사용대역의 하위 주파수 파장의 0.35~0.5배)이다. 또한, 다른 안테나 군(1110, 1130)에 가장 인접한 위치에 있는 복합소자(1126, 1140)의 평행부의 종단 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1/20 내지 1/8(바람직하게는 1/16)이다. 이는 각각의 안테나 군(1110, 1130)을 구성하는 복합소자(1120, 1122, 1124, 1126, 1140, 1142, 1144, 1146)들 중에서 가장 인접하는 복합소자들의 평행부의 종단 사이의 거리와 동일하다. 도 11a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 2.2GHz 대역에서 수평 방사 패턴의 HPBW가 약 45°이며, 수직 방사 패턴의 HPBW는 약 22°이다.
도 11b에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나의 배치 형태는 도 8a에 도시된 배치 형태에서 상부와 하부에 각각 추가적인 다이폴 안테나를 배치한 것이다. 이 경우 마름모 형태로 배치된 안테나용 직교 복합소자(1160, 1162, 1164, 1166) 중에서 지표면에 대해 수직한 직선 상에 위치한 안테나용 직교 복합소자(1160, 1164)들과 제1반사 패치 소자(1150)의 변 사이에 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1170, 1172)들이 각각 배치된다. 또한 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1170, 1172) 각각의 평행부의 종단으로부터 최근접 안테나용 직교 복합소자(1160, 1164)의 평행부의 종단 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1/20 내지 1/8(바람직하게는 1/16)이다. 이는 마름모 형태로 배치된 복합소자(1160, 1162, 1164, 1166)들 중에서 가장 인접하는 복합소자들의 평행부의 종단 사이의 거리와 동일하다. 또한 추가적인 안테나용 직교 복합소자(1170, 1172) 각각으로부터 제1반사 패치 소자(1150)의 최근접 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이다. 이 경우 2.2GHz 대역에서 빔 폭이 약 10° 정도 확장되어 수평 방사 패턴의 HPBW가 55°이며, 수직 방사 패턴의 HPBW는 약 25°이다. 이는 도 11a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에서, 안테나용 직교 복합소자의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(1150)의 최근접 모서리 부분으로 대각선 방향으로의 거리가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2이 되도록 안테나용 직교 복합소자들을 배열하는 경우와 동일하며, 도 8a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나보다 이득이 3dB 이상 증가하게 된다.
도 11a에 도시된 다이폴 어레이 원편파 안테나의 급전방식의 경우에 각각의 안테나 군(1110, 1130)을 복합소자(1120, 1122, 1124, 1126, 1140, 1142, 1144, 1146)로의 급전방법은 도 8a 및 도 8b에 도시된 다이폴 어레이 원편파 안테나의 급전방식과 동일하다. 또한 도 11b에 도시된 다이폴 어레이 원편파 안테나의 급전방식의 경우에 마름모의 꼭지점에 위치한 복합소자(1160, 1162, 1164, 1166)로의 급전방법은 도 8a 및 도 8b에 도시된 다이폴 어레이 원편파 안테나의 급전방식과 동일하며, 추가적인 복합소자(1170, 1172) 각각은 마름모의 꼭지점에 위치한 네 개의 복합소자(1160, 1162, 1164, 1166) 중에서 가장 가까이에 위치한 복합소자와 동일한 급전방식에 의해 급전된다.
제1반사 패치 소자(330)는 상부가 개방되어 있는 상자형태로 제작되며, 제1반사 패치 소자(330)의 바닥면에 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)가 고정된다. 제1반사 패치 소자(330)의 바닥면에는 전자파를 흡수하는 구조의 후방 초크(320)가 설치되며, 후방 초크(320)는 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)의 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 상쇄시켜 전방으로 최대 방사가 되도록 한다. 아울러 제1반사 패치 소자(330)의 측벽과 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)의 중심 사이의 거리(예를 들면, 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2 범위 내에서 선택된 거리)를 조절하면 반전력빔폭(Half Power Beam Width)을 변경할 수 있다. 제1반사 패치 소자(330)는 도 8a 내지 도 11b를 참조하여 설명한 안테나용 직교 복합소자의 배치형태에 따라 정사각형 또는 직사각형의 형태를 갖는다.
제1더미 패치 소자(340)는 상부가 개방되어 있는 상자형태로 제작되며, 제1반사 패치 소자(330)를 수용한다. 제1더미 패치 소자(340)의 각각의 측벽에는 측벽의 내측과 외측을 관통하는 폭이 십자형 슬릿이 적어도 하나 형성되어 있다. 이때 십자형 슬릿의 폭은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/20 내지 1/8이다. 특히 이러한 십자형 슬릿의 폭은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/16인 것이 바람직하며, 이 경우 사용대역의 하위 주파수 파장이 1.9GHz이면 십자형 슬릿의 폭은 약 10㎜이다. 또한 십자형 슬릿은 가로 슬릿의 길이가 세로 슬릿의 길이의 2배이며, 세로 슬릿의 길이는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4이다. 또한 제1더미 패치 소자(340)는 각각의 측벽의 상부로부터 외측으로 수직하게 연장형성된 제1날개부와 제1날개부의 단부로부터 하방으로 측벽에 대해 경사(예를 들면, 3°, 5° 등)지도록 절곡되어 연장형성된 제2날개부로 이루어진 날개부를 구비한다. 이때 제2날개부의 길이는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4이다. 이러한 날개부는 십자형 슬릿을 통과한 전자파가 반사되어 다시 십자형 슬릿으로 유입되지 않도록 방사 방향을 틀어주어 제1더미 패치 소자(340)의 바닥면으로 향하도록 한다.
도 12a 및 도 12b에는 각각 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자의 사시도 및 측면도가 도시되어 있다. 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제1더미 패치 소자(1200)의 각 측벽에는 하나씩의 십자형 슬릿(1210)이 형성되어 있다. 또한 도 13a 및 도 13b는 각각 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자의 사시도 및 측면도이다. 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선상에 위치하는 제1더미 패치 소자(1300)의 측벽들에는 하나씩의 십자형 슬릿(1310)이 형성되어 있으며, 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선에 수직한 방향에 위치하는 측벽들에는 두 개씩의 십자형 슬릿(1320, 1330)이 형성되어 있다. 이때 십자형 슬릿(1310, 1320, 1330)의 크기는 상술한 바와 같으며, 동일한 측벽에 형성된 십자형 슬릿(1320, 1330)의 중심 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1.5배이다. 한편 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자 역시 도 13a 및 도 13b에 도시된 제1더미 패치 소자(1300)와 동일한 형상을 가지며, 다만 그 크기만 달라지게 된다.
도 14a 및 도 14b는 각각 도 10에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자의 사시도 및 측면도이다. 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제1더미 패치 소자(1400)의 각 측벽에는 두 개씩의 십자형 슬릿(1410, 1420)이 형성되어 있다. 이때 십자형 슬릿(1410, 1420)의 크기 및 중심 사이의 거리는 도 13a 및 도 13b를 을 참조하여 설명한 바와 같다.
한편, 제1더미 패치 소자(340)의 동일한 측벽에 복수개의 십자형 슬릿이 형성되어 있는 경우에 날개부(특히, 제2날개부)의 일부가 제거되며, 그 제거길이는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4의 n(n은 양의 정수)배인 것이 바람직하다. 이와 같이 제1더미 패치 소자(340)의 날개부의 일부를 제거함으로써, 날개부가 제거된 부분에 위치하는 두 개의 십자형 슬릿 사이에 전자파가 유기되는 현상을 방지할 수 있다. 구조적인 측면에서 제1더미 패치 소자(340)의 날개부의 가장자리는 개방 상태이므로 전자파가 유도되어 되돌아 오게 되며, 이때, 전자파의 합성이 가장 크게 일어나는 부분은 제1더미 패치 소자(340)의 날개부의 중앙이다. 따라서 제1더미 패치 소자(340)의 날개부의 일부를 제거함으로써 전자파가 합성되는 부분을 분산시켜, 제1더미 패치 소자(340)의 날개부가 제거된 부분에 위치하는 두 개의 십자형 슬릿에 전자파가 유기되는 현상을 최소화할 수 있다.
제2더미 패치 소자(350)는 상부가 개방되어 있는 상자형태로 제작되며, 제1더미 패치 소자(340)를 수용한다. 제2더미 패치 소자(350)는 측벽의 상부로부터 외측으로 수직하게 연장형성된 제1날개부와, 제1날개부에 대하여 수직한 방향을 따라 제1날개부의 단부로부터 하측으로 연장형성되며 제1날개부의 길이방향을 따라 소정 간격으로 이격되게 배치되는 제2날개부로 이루어진 날개부를 구비한다. 이때 제2날개부의 한변의 길이는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4로 설정되는 것이 바람직하며, 제2날개부 사이의 간격은 이웃하는 측벽에 의해 형성된 모서리로부터 일정 개수까지는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4로 설정된다. 이와 같이 제2더미 패치 소자(350)에 형성된 제2날개부는 전류전달 경로가 제2더미 패치 소자(350)의 외부에 위치한 제2반사 패치 소자(360)에 비해 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2 정도 길게 되므로, 제2더미 패치 소자(350)와 제2반사 패치 소자(360)에 형성되는 전자파의 위상이 180° 차이가 나게 되어 서로 상쇄되는 효과를 얻을 수 있다. 결과적으로 이러한 구조를 갖는 제2더미 패치 소자(350)는 제1더미 패치 소자(340)로부터 넘어오는 복사파나 전자파를 이차로 흡수하거나 상쇄한다. 한편 제1더미 패치 소자(340)와 제2더미 패치 소자(350) 사이에는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 또는 1/2의 기구적인 구조로 구성되어 제2더미 패치 소자(350)로 유입된 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 역할을 하는 알루미늄 또는 백색 크로메이트 처리된 금속 재질의 제1코너 초크가 설치된다. 도 15에는 제1코너 초크의 일예가 도시되어 있으며, 이러한 제1코너 초크는 제2더미 패치 소자(350)의 바닥면의 귀퉁이 부분에 설치된다.
도 16에는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예가 도시되어 있다. 도 16을 참조하면, 제2더미 패치 소자(1600)의 각 측벽의 외측으로 돌출되어 있는 제2날개부(1610, 1620, 1630, 1640)는 각 변의 길이가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4인 사각형 형상을 갖는다. 이때 이웃하는 측벽에 의해 형성된 모서리로부터 두 개의 제2날개부(1610 및 1620, 1630 및 1640) 사이의 간격은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4의 n(n은 양의 정수)배인 것이 바람직하다. 또한 도 17에는 도 10에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예가 도시되어 있다. 도 17을 참조하면, 제2더미 패치 소자(1700)의 각 측벽의 외측으로 돌출되어 있는 제2날개부(1710, 1720, 1730, 1740, 1750, 1760)는 각 변의 길이가 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4인 사각형 형상을 갖는다. 이때 이웃하는 측벽에 의해 형성된 모서리로부터 세 개의 제2날개부(1710과 1720과 1730, 1740과 1750과 1760) 사이의 간격은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4의 n(n은 양의 정수)배인 것이 바람직하다.
도 18에는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예가 도시되어 있다. 도 18을 참조하면, 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선상에 위치하는 제2더미 패치 소자(1800)의 측벽들에는 이웃하는 측벽에 의해 형성된 모서리로부터 세 개씩의 제2날개부(1810과 1820과 1830, 1840과 1850과 1860) 사이의 간격은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4이다. 이와 달리 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선에 수직한 방향에 위치하는 측벽들에는 이웃하는 측벽에 의해 형성된 모서리로부터 한 개씩의 제2날개부(1870, 1880)가 형성된다. 또한 도 19에는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예가 도시되어 있다. 도 19에 도시된 제2더미 패치 소자는 도 18에 도시된 제2더미 패치 소자와 그 형태가 유사하다. 다만, 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선에 수직한 방향에 위치하는 측벽들에 이웃하는 측벽에 의해 형성된 모서리로부터 서로의 간격이 복사전파의 1/4인 두 개씩의 제2날개부(1970과 1975, 1980과 1985)가 형성되며, 복사전파의 1/4인 간격으로 배치된 세 개씩의 제2날개부의 외곽에 위치한 제2날개부(1930, 1940)의 사이 간격이 보다 넓다는 점에서 차이가 있다.
제2반사 패치 소자(360)는 상부가 개방되어 있는 상자형태로 제작되며, 제2더미 패치 소자(350)를 수용한다. 제2반사 패치 소자(360)는 안테나용 직교 복합소자(310, 312, 314, 316)에 의해 생성된 부엽이나 후엽을 차단하며, 기타 유기되는 전자파를 전면으로 방사하게 하여 제1반사 패치 소자(330)와 함께 전방으로의 전자파 방사가 최대가 되도록 한다. 제2반사 패치 소자(360)와 제2더미 패치 소자(350) 사이에는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 또는 1/2의 기구적인 구조로 이루어지며, 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 역할을 하는 알루미늄 또는 백색 크로메이트 처리된 금속 재질의 제2코너 초크가 설치된다. 도 20에는 제2코너 초크의 일 예가 도시되어 있으며, 이러한 제2코너 초크는 제2반사 패치 소자(360)의 바닥면의 귀퉁이 부분에 설치된다.
한편 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나가 원편파를 복사하기 위해서는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 구성하는 각각의 안테나용 직교 복합소자로 급전되는 전자파의 위상이 각각 0°, 90°, 180°, 270°가 되도록 하여야 한다. 본 발명에서는 각각의 안테나용 직교 복합소자에 연결된 동축 케이블의 길이를 조절하여 이를 달성한다. 원편파를 생성하기 위한 동축 케이블의 길이는 다음의 수학식에 의해 결정된다.
Figure 112007065743714-pat00004
여기서, Lij는 동축케이블의 길이(단, i는 마름모 형상으로 배치된 각각의 안테나용 직교 복합소자의 시계방향 또는 반시계방향으로의 배치순서, j는 각각의 안테나용 직교 복합소자에 시계방향 또는 반시계방향으로 연결된 동축케이블의 순서), VF는 동축케이블의 속도 인자, 그리고, λ는 사용대역의 하위 주파수 파장이 다.
제1반사 패치 소자의 후면에서 다이폴 안테나 어레이를 볼 때 시계방향으로 회전하는 편파를 우측편파라 하고, 반시계방향으로 회전하는 편파를 우측편파라 하면, 사용대역의 하위 주파수 파장이 37.5㎜일 때 수학식 2에 의해 산출된 동축 케이블의 길이는 다음과 같다.
편파 종류 동축 케이블 번호 동축 케이블 길이(㎜)
우선 원편파 (Right-handed circular polarization) L11 99
L12 124
L21 124
L22 149
L31 149
L32 173
L41 173
L42 198
좌선 원편파 (Left-handed circular polarization) L12 99
L11 124
L42 124
L41 149
L32 149
L31 173
L22 173
L21 198
표 1에서 가장 하측에 위치한 안테나용 직교 복합소자로부터 시계방향으로 순차적으로 동축 케이블 번호의 앞첨자가 부여되고, 하나의 안테나용 직교 복합소자에 연결되는 동축케이블 중에서 시계방향으로 순차적으로 동축 케이블 번호의 뒷첨자가 부여된다. 또한 가장 하측에 위치한 안테나용 직교 복합소자에 연결되는 첫 번째 케이블에 대해 설정된 n값은 3이다. 또한 각각의 동축 케이블은 50Ω의 임피던스를 갖는 매칭용 동축케이블이 연결되어 있는 ¼파장 하이브리드 임피던스 변환기에 연결되어 임피던스 매칭을 위한 매칭 스터브를 구성한다. 이러한 매칭 스터브는 도 21에 도시되어 있다.
표 1에 기재된 바와 같은 길이를 갖는 8개 동축 케이블들은 각각 한 개의 안테나용 직교 복합소자에 2개씩 조합되어 연결된다. 그리고 λ/4 길이의 동축 케이블의 길이 차이는 각각의 안테나용 직교 복합소자에 급전되는 전자파가 90°간격으로 위상차가 발생하도록 한다. 따라서 우측편파를 형성하는 경우에 가장 하측에 위치한 안테나용 직교 복합소자가 0~ 90°의 위상차를 가진다고 가정하면, 그로부터 시계방향으로 배치된 안테나용 직교 복합소자들은 각각 90°~ 180°, 180°~ 270° 및 270°~ 360°의 위상차를 가지게 되어 복사파가 전체적으로 회전을 하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 구조적으로 부엽이나 후엽이 존재하지 않고, 전후방비가 40dB 이상이다. 따라서 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 무선통신용 중계 시스템의 링크 안테나와 서비스 안테나에 적용하면, 두 안테나 사이에 뛰어난 격리도 특성을 얻을 수 있어 중계 시스템의 안정적인 운용이 가능하다는 이점이 있다. 도 22a는 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나가 제1반사 패치 소자(330), 제1더미 패치 소자(340) 및 제2반사 패치 소자(360)를 구비한 경우의 수평 복사 패턴을 도시한 도면이고, 도 22b는 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나가 제1반사 패치 소자(330), 제1더미 패치 소자(340), 제2더미 패치 소자(350) 및 제2반사 패치 소자(360)를 모두 구비한 경우의 수평 복사 패턴을 도시한 도면이다. 도 22a 및 도 22b를 참조하면, 제2더미 패치 소자(350)가 없는 경우에도 일정정도 부엽제거효과를 얻을 수 있음을 알 수 있으며, 제2더미 패치 소자(350)가 구비된 경우에는 거의 완벽하게 부엽이 제거됨을 알 수 있다.
한편 상술한 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나는 후방 초크(320) 및 제1반사 패치 소자(330)만으로도 구성이 가능하며, 이에 더해 제1더미 패치 소자(340), 제2더미 패치 소자(350), 제2반사 패치 소자(360) 및 코너 초크 중에서 적어도 하나 이상의 소자자 부가될 수 있다. 또한 후방 초크(320)의 중앙에 하나의 안테나용 직교 복합소자가 배치될 수 있으며, 이 경우 안테나용 직교 복합소자의 중심으로부터 제1반사 패치 소자(330)의 각각의 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2(바람직하게는, 0.35~0.5)배이다.
도 23에는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 링크 안테나 및 서비스 안테나로 채용한 이동통신용 중계기에 대한 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
도 23을 참조하면, 본 발명에 따른 이동통신용 중계기는, 링크 안테나(2310), 서비스 안테나(2320) 및 중계부(2330)를 구비한다.
링크 안테나(2310)는 전체 이동통신 시스템을 구성하는 기지국 시스템과 무선신호를 송수신한다. 서비스 안테나(2320)는 이동통신 단말기와 무선신호를 송수신한다. 이와 같은 링크 안테나(2310) 및 서비스 안테나(2320)는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나로 이루어진다. 중계부(2330)는 링크 안테나(2310)로부터 수신된 신호를 증폭하여 서비스 안테나(2320)로 전달하고, 서비스 안테나(2320)를 통해 수신된 신호를 증폭하여 링크 안테나(2310)로 전달한다. 이러한 중계부(2330)의 상세한 구성 및 기능은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 익히 알고 있는 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 23에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 이동통신용 중계기를 구성하는 링크 안테나 및 서비스 안테나는 중계기가 설치된 지점의 전파환경에 따라 링크 안테나(2310)와 서비스 안테나(2320)의 편파방향을 달리한다. 이때 안테나 사이의 격리도가 크게 요구되는 지역에서는 두 안테나의 극성(즉, 편파방향)을 반대로 하면 두 안테나 사이의 백투백(Back to Back) 영향을 최소화할 수 있다. 이러한 두 안테나의 편파방향의 조절은 각각의 안테나를 구성하는 안테나용 직교 복합소자에 연결되는 동축 케이블의 길이를 조절함으로써 이루어질 수 있으며, 이러한 동축 케이블의 길이는 수학식 2에 의해 결정된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래의 무선 중계 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 2는 일반적인 안테나의 복사특성을 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 대한 일 실시예의 평면도 및 분해사시도,
도 5a 내지 도 5c는 각각 무선 중계기용 직교 다이폴 안테나를 구성하는 부품의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 각각 λ/4 동축 케이블과 연결된 각각의 안테나 요소와 두 안테나 요소를 결합하여 제작된 안테나용 직교 복합소자를 도시한 도면,
도 7a 내지 도 7c는 각각 도 6c에 도시된 본 발명에 따른 안테나용 직교 복합소자의 전류분포, 복사형태 및 수평 방사 패턴을 도시한 도면,
도 8a 및 도 8b는 각각 4개의 안테나용 직교 복합소자로 이루어진 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나의 가장 기본적인 배치형태를 도시한 도면,
도 9a 및 도 9b는 각각 4개의 안테나용 직교 복합소자가 수직으로 배열된 형태를 도시한 도면,
도 10은 도 8a에 도시된 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나와 같이 배치된 각각의 안테나용 직교 복합소자와 제1반사 패치 소자의 꼭지점 사이에 추가적인 안테나용 직교 복합소자가 배치된 형태를 도시한 도면,
도 11a 및 도 11b는 각각 서비스 안테나에 적용되는 수직배열 형태를 도시한 도면,
도 12a 및 도 12b는 각각 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자의 사시도 및 측면도,
도 13a 및 도 13b는 각각 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자의 사시도 및 측면도,
도 14a 및 도 14b는 각각 도 10에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제1더미 패치 소자의 사시도 및 측면도,
도 15는 제1코너 초크의 일예를 도시한 도면,
도 16은 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예를 도시한 도면,
도 17은 도 10에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예를 도시한 도면,
도 18은 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예를 도시한 도면,
도 19는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같은 안테나용 직교 복합소자의 배 치형태를 갖는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나에 적용되는 제2더미 패치 소자의 일 예를 도시한 도면,
도 20은 제2코너 초크의 일 예를 도시한 도면,
도 21은 매칭 스터브를 이용하여 다중 안테나의 임피던스 매칭 상태를 도시한 도면,
도 22a는 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나가 제1반사 패치 소자, 제1더미 패치 소자 및 제2반사 패치 소자를 구비한 경우의 수평 복사 패턴을 도시한 도면,
도 22b는 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나가 제1반사 패치 소자, 제1더미 패치 소자, 제2더미 패치 소자 및 제2반사 패치 소자를 모두 구비한 경우의 수평 복사 패턴을 도시한 도면, 그리고,
도 23은 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나를 링크 안테나 및 서비스 안테나로 채용한 이동통신용 중계 시스템에 대한 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.

Claims (42)

  1. 전자파를 방출하는 복수의 안테나용 직교 복합소자;
    상부가 개방되어 있는 상자형태를 가지며, 바닥면에 상기 안테나용 직교 복합소자들이 고정되고, 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 차단하는 제1반사 패치 소자; 및
    상기 제1반사 패치 소자를 수용하고, 상기 제1반사 패치 소자로부터 넘어 오는 전자파를 일차적으로 흡수하거나 상쇄시키는 제1더미 패치 소자;를 포함하며,
    상기 제1더미 패치 소자는,
    사각의 판 형상으로 이루어진 베이스부;
    상기 베이스부의 각 변으로부터 동일한 높이까지 상방으로 수직하게 연장형성되며, 각각이 상기 베이스부의 각 변에 대응되는 복수의 측벽부; 및
    상기 각 측벽부의 상부로부터 외측으로 수직하게 연장형성되며 각각이 상기 측벽부 각각에 대응되는 복수의 제1날개부와, 상기 제1날개부 각각의 단부로부터 하방으로 상기 각각의 제1날개부에 대응되는 측벽부에 대해 경사지도록 절곡되어 연장형성되며 각각이 상기 제1날개부 각각에 대응되는 제2날개부로 이루어진 날개부;를 구비하며,
    상기 측벽부의 높이방향을 따라 배치된 세로 슬릿과, 상기 세로 슬릿과 직교하는 방향으로 배치된 가로 슬릿으로 이루어져 상기 측벽부의 외측면과 내측면을 관통하여 형성된 십자형 슬릿이 상기 각 측벽부에 적어도 하나 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자들은 각각의 중심점을 연결한 형상이 마름모가 되도록 배치되며, 서로 이웃하는 안테나용 직교 복합소자들의 중심 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자 각각을 구성하는 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들을 연결하는 각각의 급전부재에는 동축케이블이 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 동축케이블 각각의 길이는 다음의 수학식에 의해 결정되며, 상기 안테나용 직교 복합소자들에 연결되어 있는 동축케이블의 길이는 시계방향 또는 반시계방향으로 순차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나:
    Figure 112007065743714-pat00005
    여기서, Lij는 동축케이블의 길이(단, i는 마름모 형상으로 배치된 각각의 안테나용 직교 복합소자의 시계방향 또는 반시계방향으로의 배치순서, j는 각각의 안테나용 직교 복합소자에 시계방향 또는 반시계방향으로 연결된 동축케이블의 순서), VF는 동축케이블의 속도 인자, 그리고, λ는 사용대역의 하위 주파수 파장이다.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자들은 각각의 중심점을 연결한 형상이 마름모가 되도록 배치되며, 각각의 안테나용 직교 복합소자의 중심으로부터 상기 제1반사 패치 소자의 측벽 중에서 가장 근접한 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자는,
    상하방향을 따라 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 평행부와, 상기 한 쌍의 평행부와 수직하게 배치되며 상기 한 쌍의 평행부의 각 단부를 연결하는 연결부를 포함하는 방사부와, 상기 방사부로부터 연장형성되는 다리부를 구비하며, 소정의 각도 간격으로 서로 이격되게 배치되는 복수의 복사부재; 및
    상기 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들에 각각 연결되는 복수의 급전부재;를 포함하며,
    상기 각각의 안테나용 직교 복합소자는 각각의 복사부재의 평행부를 연장한 선이 상기 제1반사 패치 소자의 측벽에 대해 45° 또는 135°을 각도를 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 각각의 안테나용 직교 복합소자와 상기 제1반사 패치 소자의 꼭지점 사이에 추가적인 안테나용 직교 복합소자가 배치되며, 서로 이웃하는 추가적인 안테나용 직교 복합소자들의 중심 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1.5배인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 각각의 안테나용 직교 복합소자와 상기 제1반사 패치 소자의 꼭지점 사이에 추가적으로 배치된 안테나용 직교 복합소자들 각각의 중심으로부터 상기 제1반사 패치 소자의 측벽 중에서 가장 근접한 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자는,
    상하방향을 따라 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 평행부와, 상기 한 쌍의 평행부와 수직하게 배치되며 상기 한 쌍의 평행부의 각 단부를 연결하는 연결부를 포함하는 방사부와, 상기 방사부로부터 연장형성되는 다리부를 구비하며, 소정의 각도 간격으로 서로 이격되게 배치되는 복수의 복사부재; 및
    상기 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들에 각각 연결되는 복수의 급전부재;를 포함하며,
    상기 각각의 안테나용 직교 복합소자는 각각의 복사부재의 평행부를 연장한 선이 상기 제1반사 패치 소자의 측벽에 대해 평행하거나 수직하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자들 중에서 서로 마주보는 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선 상에 추가적인 안테나용 직교 복합소자들이 각각 배치되며, 상기 추가적인 안테나용 직교 복합소자를 구성하는 복사부재의 하부에 위치한 평행부의 종단과 상기 추가적인 안테나용 직교 복합소자와 가장 가까이에 위치한 다른 안테나용 직교 복합소자를 구성하는 복사부재의 하부에 위치한 평행부의 종단 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1/20 내지 1/8인 것을 특징으로 하는 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자들 중에서 서로 마주보는 안테나용 직교 복합소자들의 중심을 연결한 직선 상에 추가적인 안테나용 직교 복합소자들이 각각 배치되며, 상기 추가적인 안테나용 직교 복합소자들 각각의 중심으로부터 상기 제1반사 패치 소자의 측벽 중에서 가장 근접한 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자는,
    상하방향을 따라 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 평행부와, 상기 한 쌍의 평행부와 수직하게 배치되며 상기 한 쌍의 평행부의 각 단부를 연결하는 연결부를 포함하는 방사부와, 상기 방사부로부터 연장형성되는 다리부를 구비하며, 소정의 각도 간격으로 서로 이격되게 배치되는 복수의 복사부재; 및
    상기 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들에 각각 연결되는 복수의 급전부재;를 포함하며,
    상기 안테나용 직교 복합소자들은 각각의 중심점을 연결한 형상이 마름모가 되도록 배치되되 서로 이웃하는 안테나용 직교 복합소자들의 중심 사이의 거리가 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1/2인 복수개의 안테나 군을 이루며, 서로 다른 안테나 군에 속하면서 중심 사이의 거리가 가장 가까운 안테나용 직교 복합소자들 각각을 구성하는 복사부재의 하부에 위치한 평행부의 종단 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수의 파장의 1/20 내지 1/8인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 안테나용 직교 복합소자는 직선 상에 배치되고, 이웃하는 안테나용 직교 복합소자들의 중심 사이의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자들 각각의 중심으로부터 상기 제1반사 패치 소자의 측벽 중에서 가장 근접한 측벽까지의 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4 내지 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1더미 패치 소자에 형성된 십자 형상의 슬릿은 가로 슬릿의 길이가 세로 슬릿의 길이에 비하여 2배인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  16. 제 1항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 십자형 슬릿의 가로 슬릿의 길이는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  17. 제 1항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 십자형 슬릿의 폭은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/20 내지 1/8인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  18. 제 1항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 측벽부에 복수개의 십자형 슬릿이 형성되는 경우에 각각의 십자형 슬릿의 중심 거리는 사용대역의 하위 주파수 파장의 1.5배인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  19. 제 1항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 측벽부 중에서 복수개의 십자형 슬릿이 형성된 측벽부로부터 연장되어 형성되는 제2날개부의 일부가 제거되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  20. 제 1항에 있어서,
    상부가 개방되어 있는 상자형태를 가지며, 상기 제1더미 패치 소자를 수용하여 상기 제1더미 패치 소자로부터 유입된 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 제2더미 패치 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제2더미 패치 소자는,
    사각의 판 형상으로 이루어진 바닥부;
    상기 바닥부의 각 변으로부터 동일한 높이까지 상방으로 수직하게 연장형성되며, 각각이 상기 바닥부의 각 변에 대응되는 복수의 외벽부; 및
    상기 각 외벽부의 상부로부터 외측으로 수직하게 연장형성되며 각각이 상기 외벽부 각각에 대응되는 복수의 제3날개부와, 상기 각 제3날개부에 대하여 수직한 방향을 따라 상기 제3날개부의 단부로부터 하측으로 연장형성되며 상기 제3날개부의 길이방향을 따라 서로 소정 간격으로 이격되게 배치되는 복수의 제4날개부로 이루어진 날개부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
    상기 제1더미 패치 소자와 상기 제2더미 패치 소자 사이에는 상기 안테나용 직교 복합소자의 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 알루미늄 또는 백색 크로메이트 처리된 금속재질의 코너 초크가 설치되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 제2더미 패치 소자의 제4날개부의 길이 및 상기 제2더미 패치 소자의 제4날개부 사이의 간격은 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/4인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  24. 제 20항에 있어서,
    상부가 개방되어 있는 상자형태를 가지며, 상기 제2더미 패치 소자를 수용하여 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 생성된 부엽이나 후엽을 차단하는 제2반사 패치 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제2더미 패치 소자와 상기 제2반사 패치 소자 사이에는 상기 안테나용 직교 복합소자의 후방으로 복사되는 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 알루미늄 또는 백색 크로메이트 처리된 금속재질의 코너 초크가 설치되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  26. 제 1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제 15항, 제 20항 또는 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자는,
    상하방향을 따라 이격되어 상호 평행하게 배치되는 한 쌍의 평행부와, 상기 한 쌍의 평행부와 수직하게 배치되며 상기 한 쌍의 평행부의 각 단부를 연결하는 연결부를 포함하는 방사부와, 상기 방사부로부터 연장형성되는 다리부를 구비하며, 소정의 각도 간격으로 서로 이격되게 배치되는 복수의 복사부재; 및
    상기 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들에 각각 연결되는 복수의 급전부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 급전부재와 상기 복사부재는 절연성 재질의 체결부재에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 복수의 복사부재들 중 서로 마주하고 있는 복사부재들을 연결하는 각각의 급전부재에는 동축케이블이 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  29. 제 26항에 있어서,
    상기 동축케이블들의 길이는 다음의 수학식에 의해 결정되며, 제1동축케이블에 대한 n값이 a(a는 {1, 3, 5, 7, …}에서 선택)일 때 제2동축케이블에 대한 n값은 a+1인 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나:
    Figure 112008023235074-pat00044
    여기서, L은 동축케이블의 길이, VF는 동축케이블의 속도 인자, 그리고, λ는 사용대역의 하위 주파수 파장이다.
  30. 제 1항, 제2항, 제3항, 제 4항, 제 13항, 제 14항, 제 15항, 제20항, 제 21항, 제 24항 또는 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나용 직교 복합소자들이 고정되며, 상기 제1반사 패치 소자의 바닥면에 설치되어 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되는 전자파를 전방으로 반사시키고, 상기 제1반사 패치 소자의 바닥 표면으로 흐르는 전자파를 흡수하거나 상쇄시키는 후방 초크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 후방 초크는,
    상기 제1반사 패치 소자의 각각의 측벽과 대향되는 각각의 변의 길이가 상기 제1반사 패치 소자의 측벽의 길이보다 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2 만큼 짧은 사각형상을 가지며, 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사된 전자파를 전방으로 반사시키는 복수의 반사초크;
    상기 반사초크들 사이에 위치하며, 상기 안테나용 직교 복합소자로부터 후방으로 복사되어 상기 제1반사 패치 소자의 바닥 표면으로 흐르는 전자파에 위상차를 발생시켜 서로 상쇄시키는 더미초크; 및
    상기 반사초크와 상기 더미초크들 사이 및 상기 반사초크와 상기 제1반사 패치 소자 사이에 삽입되어 간격을 유지시키는 삽입초크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 제 31항에 있어서,
    상기 반사초크는 사각형상을 가지며, 상기 제1반사 패치 소자의 각각의 측벽과 대향되는 각각의 변의 길이가 상기 제1반사 패치 소자의 측벽의 길이보다 사용대역의 하위 주파수 파장의 1/2 만큼 짧은 것을 특징으로 하는 무선 중계기용 직교 다이폴 어레이 원편파 안테나.
  35. 삭제
  36. 삭제
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  38. 삭제
  39. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014185709A1 (ko) * 2013-05-14 2014-11-20 주식회사 케이엠더블유 좁은 빔폭을 갖는 무선 통신 안테나
WO2019216721A1 (ko) * 2018-05-10 2019-11-14 주식회사 케이엠더블유 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이
CN110994199A (zh) * 2019-11-01 2020-04-10 北京北木波谱科技有限公司 一种双极化卫星导航抗干扰天线系统及方法
CN113422200A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 江苏方天电力技术有限公司 一种背反射多频点镂空内置天线及其设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195063B1 (en) 1997-05-30 2001-02-27 Kathrein-Werke Kg Dual-polarized antenna system
KR20050005909A (ko) * 2003-07-07 2005-01-15 주식회사 감마누 무선통신 시스템에서 간섭 방지를 위한 평면배열 안테나
KR20060095011A (ko) * 2005-02-25 2006-08-30 주식회사 마루아트 부엽 간섭 제거용 더미 패치 복사소자 어레이를 이용한 중계기용 안테나

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6195063B1 (en) 1997-05-30 2001-02-27 Kathrein-Werke Kg Dual-polarized antenna system
KR20050005909A (ko) * 2003-07-07 2005-01-15 주식회사 감마누 무선통신 시스템에서 간섭 방지를 위한 평면배열 안테나
KR20060095011A (ko) * 2005-02-25 2006-08-30 주식회사 마루아트 부엽 간섭 제거용 더미 패치 복사소자 어레이를 이용한 중계기용 안테나

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014185709A1 (ko) * 2013-05-14 2014-11-20 주식회사 케이엠더블유 좁은 빔폭을 갖는 무선 통신 안테나
KR20140134525A (ko) * 2013-05-14 2014-11-24 주식회사 케이엠더블유 좁은 빔폭을 갖는 무선 통신 안테나
US10224643B2 (en) 2013-05-14 2019-03-05 Kmw Inc. Radio communication antenna having narrow beam width
KR102001519B1 (ko) * 2013-05-14 2019-07-18 주식회사 케이엠더블유 좁은 빔폭을 갖는 무선 통신 안테나
WO2019216721A1 (ko) * 2018-05-10 2019-11-14 주식회사 케이엠더블유 이중 편파 안테나 및 안테나 어레이
US11289805B2 (en) 2018-05-10 2022-03-29 Kmw Inc. Dual polarized antenna and antenna array
CN110994199A (zh) * 2019-11-01 2020-04-10 北京北木波谱科技有限公司 一种双极化卫星导航抗干扰天线系统及方法
CN113422200A (zh) * 2021-07-05 2021-09-21 江苏方天电力技术有限公司 一种背反射多频点镂空内置天线及其设计方法
CN113422200B (zh) * 2021-07-05 2023-11-10 江苏方天电力技术有限公司 一种背反射多频点镂空内置天线及其设计方法

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