KR100957852B1 - Broadband stack patch array antenna for wireless repeater with high isolation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나를 스택 패치 배열로 구현하여 고 이득 및 광대역 특성을 갖도록 하고, 제1 스택 패치 배열 안테나는 수평편파를, 제2 스택 패치 배열 안테나는 수직편파를 발생하여 직교(Orthogonal) 편파 특성을 갖도록 인접 배치하되, 상기 각 안테나의 제1 방사부는 제2 방사부와 결합하여 도전체 케이스 기구물에 장착되고 각 안테나의 지향 방향을 180도로 다르게 함으로써, 각 안테나의 반사파 및 표면파에 의하여 간섭 및 발진되는 송수신 신호를 격리시키는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나에 관한 것이다. 따라서, 양방향성 송수신 안테나의 상호간 간섭 및 발진을 최소화하여 송수신 안테나 간 높은 격리도를 가지면서도 송수신 안테나를 인접하게 하여 무선 통신 시스템의 중계 기능을 원활히 수행하고, 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a broadband stack patch array antenna for a high isolation wireless repeater, and more particularly, to implement a antenna in a stack patch array to have high gain and wideband characteristics, and the first stack patch array antenna has a horizontal polarization. The two stack patch array antennas are arranged adjacent to have orthogonal polarization characteristics by generating vertical polarization, wherein the first radiating portion of each antenna is mounted on the conductor case mechanism in combination with the second radiating portion, and the direction of each antenna is directed. The present invention relates to a wideband stack patch array antenna for a highly isolated wireless repeater that isolates a transmitted / received signal interfered and oscillated by reflected and surface waves of each antenna. Accordingly, by minimizing mutual interference and oscillation of the bidirectional transmit / receive antennas, while having high isolation between transmit / receive antennas, adjacent relaying antennas can perform a relay function of the wireless communication system smoothly and can be easily installed.

중계기, 안테나, 격리도, 스택 패치 배열, 직교 편파. Repeater, antenna, isolation, stack patch arrangement, quadrature polarization.

Description

고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나{Broadband stack patch array antenna for wireless repeater with high isolation}Broadband stack patch array antenna for high isolation wireless repeater

본 발명은 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나를 스택 패치 배열로 구현하여 고 이득 및 광대역 특성을 갖도록 하고, 제1 스택 패치 배열 안테나는 수평편파를, 제2 스택 패치 배열 안테나는 수직편파를 발생하여 직교(Orthogonal) 편파 특성을 갖도록 인접 배치하되, 상기 각 안테나의 제1 방사부는 제2 방사부와 결합하여 도전체 케이스 기구물에 장착되고 각 안테나의 지향 방향을 180도로 다르게 함으로써, 각 안테나의 반사파 및 표면파에 의한 간섭 및 발진되는 송수신 신호를 격리시키는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a broadband stack patch array antenna for a high isolation wireless repeater, and more particularly, to implement a antenna in a stack patch array to have high gain and wideband characteristics, and the first stack patch array antenna has a horizontal polarization. The two stack patch array antennas are arranged adjacent to have orthogonal polarization characteristics by generating vertical polarization, wherein the first radiating portion of each antenna is mounted on the conductor case mechanism in combination with the second radiating portion, and the direction of each antenna is directed. The present invention relates to a wideband stack patch array antenna for a highly isolated wireless repeater that isolates the transmitted and received signals and the interference caused by the reflected and surface waves of each antenna by 180 degrees.

일반적으로 종래의 중계기용 안테나는 기구물 내부에 안테나를 장착하여 반사파 및 누설파에 의한 신호의 결합을 최대한 차폐하도록 하였고, 송수신용의 두 안테나 사이를 크게 벌이거나 케이스에 주름을 두어 격리 특성을 얻었지만 케이스가 큰 구조의 기구물에 설치됨으로써 운용에 많은 제약이 있었다. In general, the antenna for the repeater is equipped with the antenna inside the apparatus to shield the coupling of the signal due to the reflected wave and the leaked wave as much as possible. Since the case is installed in a large structure, there are many restrictions in operation.

또한, 일반 무선 중계기 안테나는 비용이 적게 든다는 장점이 있지만 송출한 신호가 자기 자신한테 되돌아와서 다시 증폭이 되는 발진현상으로 중계기의 성능이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. In addition, the general wireless repeater antenna has the advantage of low cost, but there is a problem that the performance of the repeater is significantly reduced due to the oscillation phenomenon that the transmitted signal is amplified again by returning to itself.

이러한 문제점 때문에 종래의 무선중계기의 경우 건물 지하 등 제한적인 장소에서만 사용되어 왔다. 하지만, 앞으로는 이와 같은 무선 중계기의 수요가 신축 건물이나 기존 건물의 리모델링에 의해 지속적으로 증가할 것으로 전망하고 있어서, 상기와 같은 문제점들의 해결이 시급하다. Due to this problem, the conventional wireless repeater has been used only in limited places such as underground buildings. However, in the future, the demand for such a wireless repeater is expected to continue to increase due to the remodeling of new buildings or existing buildings, so it is urgent to solve the above problems.

특히, 미약한 신호를 증폭하여 특정 영역으로 서비스하는 동일 채널 양방향 중계기는 신호를 중계하는 과정에서의 동일 주파수에 의한 상호 결합, 간섭, 및 발진을 방지하는 기술이 필요함으로 이를 위해 안테나 장치에서의 높은 격리도 특성이 요구되고 있다. In particular, the co-channel bidirectional repeater that amplifies a weak signal and serves a specific area requires a technique for preventing mutual coupling, interference, and oscillation by the same frequency in the process of relaying a signal. Isolation also requires characteristics.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 안테나의 이득증가와 광대역 특성 및 임피던스 매칭을 용이하게 하여 안테나의 효율을 증가시키기 위한 안테나 설계를 목적으로 한다. The present invention devised to solve the above problems, an object of the antenna design to increase the efficiency of the antenna by increasing the gain of the antenna and broadband characteristics and impedance matching to facilitate.

또한, 본 발명은 인접한 두 안테나의 높은 순도의 수평 편파 및 수직 편파를 구현하여 높은 격리특성을 갖도록 함과 더불어 중계기의 송신 신호가 다시 수신안테나로 입력되어도 신호간의 상호 간섭이나 발진을 최소화하는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention implements high purity horizontal polarization and vertical polarization of two adjacent antennas to have high isolation characteristics and high isolation to minimize mutual interference or oscillation between signals even when the transmission signal of the repeater is input to the receiving antenna again. An object is to provide a broadband stack patch array antenna for a wireless repeater.

또한, 본 발명은 지상 및 건물 내부에서 장착과 운용이 쉽도록 하기 위하여 소형 경량의 마이크로스트립 패치 배열 구조로 구성한 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나를 제공하는데 있다.In addition, the present invention is to provide a broadband stack patch array antenna for a highly isolated wireless repeater composed of a small and lightweight microstrip patch array structure for easy installation and operation in the ground and inside the building.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나는, 송신 신호와 수신 신호 간에 높은 격리도를 유지하기 위한 송수신 안테나에 있어서, 수평편파를 발생하는 제1 스택 패치 배열 안테나와, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나를 내포하여 전기적으로 격리시키며 도체 케이스 형태를 띠는 제1 안테나 기구와, 수직편파를 발생하는 제2 스택 패치 배열 안테나, 및 상기 제2 스택 패치 배열 안테나를 내포하여 전기적으로 격리시키며 도체 케이스 형태를 띠는 제2 안테나 기구로 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a broadband stack patch array antenna for a highly isolated wireless repeater according to the present invention includes a first stack patch array for generating horizontal polarization in a transmit / receive antenna for maintaining high isolation between a transmitted signal and a received signal. An antenna, a first antenna mechanism that electrically isolates the first stack patch array antenna and has a conductor case shape, a second stack patch array antenna that generates vertical polarization, and the second stack patch array antenna. It is characterized in that it comprises a second antenna mechanism enclosed, electrically isolated and takes the form of a conductor case.

본 발명에 있어서, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나와 제2 스택 패치 배열 안테나는 유전체기판의 상면에 위치한 제1 방사부와, 상기 유전체기판의 하면에 위치한 안테나 그라운드와, 또 다른 유전체 기판의 하면에 위치한 제2 방사부와, 상기 제1 방사부와 제2 방사부 사이에서 위치하여 전기적으로 분리하는 분리막과, 상기 제1 방사부에 제1, 제2 및 제3 전력분배기를 통하여 전기적으로 연결되는 안테나 급전선, 및 상기 안테나 급전선에 소스 신호를 입력하는 안테나 급전부로 구성하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first stack patch array antenna and the second stack patch array antenna may include a first radiating portion disposed on an upper surface of the dielectric substrate, an antenna ground disposed on a lower surface of the dielectric substrate, and a lower surface of another dielectric substrate. A second radiating part positioned, a separator positioned between the first radiating part and the second radiating part and electrically separated from each other, and electrically connected to the first radiating part through first, second and third power dividers And an antenna feeder for inputting a source signal to the antenna feeder.

또한, 상기 제1 방사부와 안테나 급전선은 수평편파를 발생시키기 위해 제1 방사부의 마주하는 좌우양측에 수평방향으로 연결하고, 수직편파를 발생시키기 위해 제1 방사부의 마주하는 상하양측에 수직방향으로 연결하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first radiator and the antenna feed line are horizontally connected to opposite left and right sides of the first radiator to generate horizontal polarization, and vertically opposite to upper and lower sides opposite to the first radiator to generate vertical polarization. It is characterized by connecting.

또한, 상기 안테나 급전선은 제1 방사부가 신호의 동위상을 갖도록 하기 위해 동작주파수를 발생시키는 제1 방사부의 각 중앙 위치에서 λ/4 거리만큼 이동하여 위치시킨 제3 전력분배기에서 두 개로 나누어져 상기 제1 방사부와 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the antenna feed line is divided into two in the third power splitter positioned by moving the λ / 4 distance from each central position of the first radiator to generate an operating frequency in order to ensure that the first radiator has an in-phase of the signal. It is characterized in that it is connected to the first radiator.

본 발명에 있어서, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나 및 제2 스택 패치 배열 안테나는 전력분배기를 이용하여 1 X 2 또는 2 X 2 의 형태로 된 스택 패치 배열로 설계한 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first stack patch array antenna and the second stack patch array antenna are characterized in that designed in a stack patch array in the form of 1 X 2 or 2 X 2 using a power divider.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나를 제공함으로써 송수신 안테나 간의 높은 격리도를 갖도록 하여 양방향성 송수신 안테나의 상호간 간섭 및 발진을 최소화하는 효과가 있다. As described above, the present invention has a high isolation between the transmitting and receiving antennas by providing a broadband stack patch array antenna for a high isolation wireless repeater, thereby minimizing mutual interference and oscillation of the bidirectional transmitting and receiving antennas.

또한, 본 발명은 인접한 송수신 안테나의 전력분배기를 이용하여 1 X 2 또는 2 X 2의 형태로 된 스택 패치 배열로 설계함으로써 이득이 증가하고 임피던스 매칭이 용이하며 대역폭이 넓어지는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of increasing the gain, easy impedance matching, and wide bandwidth by designing a stack patch arrangement in the form of 1 X 2 or 2 X 2 using a power divider of adjacent transmission and reception antennas.

또한, 본 발명은 송수신 격리 안테나를 일체형으로 구성하여 부피를 작게 함으로써, 소형 중계기용 안테나로 용이하게 설치하여 활용할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that can be easily installed and utilized as a small repeater antenna by reducing the volume by configuring the transmission and reception isolation antenna integrally.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 1 X 2스택 패치 형태로 구성된 제1 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 2 X 2스택 패치 형태로 구성된 제1 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 1 X 2스택 패치 형태로 구성된 제2 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 2 X 2스택 패치 형태로 구성된 제2 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도이다.FIG. 1A is a block diagram illustrating a first stack patch array antenna configured in the form of a 1 X 2 stack patch according to the present invention, and FIG. 1B illustrates a first stack patch array antenna configured in the form of a 2 X 2 stack patch according to the present invention. 2A is a configuration diagram illustrating a second stack patch array antenna configured in the form of a 1 × 2 stack patch according to the present invention, and FIG. 2B is a second stack patch configured in the form of a 2 × 2 stack patch according to the present invention. It is a block diagram which shows an array antenna.

도1a 내지 도 2b 에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나는, 수평편파를 발생하는 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와, 수직편파를 발생하는 제2 스택 패치 배열 안테나(200), 및 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200)를 내포하여 전기적으로 격리 시키며 도체 케이스 형태를 띠는 차폐수단인 제1 안테나기구(300) 및 제2 안테나기구(400)으로 구성한다. 1A to 2B, the broadband stack patch array antenna for a high-isolation wireless repeater according to the present invention includes a first stack patch array antenna 100 for generating horizontal polarization and a second polarization for generating vertical polarization. A first antenna mechanism which includes a stack patch array antenna 200 and the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 to electrically isolate the stack patch array antenna 200 and has a conductor case shape. 300 and the second antenna mechanism 400.

여기서, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100)는 제1 방사부(110), 제2 방사부(120), 유전체 기판(130, 130’), 제1, 제2, 및 제3전력분배기(141, 142, 143), 안테나 급전부(150), 안테나 급전선(160), 및 안테나 그라운드(190)로 구성하고, 상기 제2 스택 패치 배열 안테나(200)는 제1 방사부(210), 제2 방사부(220), 유전체 기판(230, 230’), 제1, 제2, 및 제3전력분배기(241, 242, 243), 안테나 급전부(250), 안테나 급전선(260), 안테나 그라운드(290)로 구성한다.Here, the first stack patch array antenna 100 may include a first radiating unit 110, a second radiating unit 120, dielectric substrates 130 and 130 ′, first, second, and third power dividers ( 141, 142, and 143, an antenna feeder 150, an antenna feeder 160, and an antenna ground 190. The second stack patch array antenna 200 includes a first radiator 210 and a first antenna. 2 radiator 220, dielectric substrates 230, 230 ′, first, second, and third power dividers 241, 242, 243, antenna feeder 250, antenna feeder 260, antenna ground It consists of 290.

여기서, 상기 안테나 급전부(150, 250)는 커넥터(미도시)와 연결되어 RF모듈과 최종 결합되는 것으로 소스 신호를 안테나에 입력한다.Here, the antenna feeding unit 150, 250 is connected to the connector (not shown) and finally coupled to the RF module to input a source signal to the antenna.

여기서, 상기 안테나 급전선(160, 260)은 상기 안테나 급전부(150, 250)로 입력된 신호를 제1 방사부(110, 210)로 전달한다.Here, the antenna feed lines 160 and 260 transmit the signals input to the antenna feed units 150 and 250 to the first radiators 110 and 210.

이에 대하여 상술하면, 상기 안테나 급전선은(160, 260)은 상기 안테나 급전부(150, 250)와 제1 전력분배기(141, 241)를 연결하되, 상기 제1 전력분배기(141, 241)로부터 두 개로 나누어 진다.In detail, the antenna feed lines 160 and 260 connect the antenna feed units 150 and 250 and the first power dividers 141 and 241, respectively, from the first power dividers 141 and 241. Divided into dogs.

상기 안테나 급전선(160, 260)은 상기 제1 전력분배기(141, 241)와 제2 전력분배기(142, 242)를 연결하되, 상기 제2 전력분배기(142, 242)로부터 두 개로 나누어 진다. The antenna feed lines 160 and 260 connect the first power divider 141 and 241 and the second power divider 142 and 242, and are divided into two from the second power divider 142 and 242.

상기 안테나 급전선(160, 260)은 제1 방사부(110, 210)에서 신호의 동위상을 갖기 위해 동작주파수를 발생시키는 제1 방사부(110, 210)의 각 중앙 위치에서 λ/4 거리만큼 이동하여 위치시킨 제 3전력분배기(143, 243)에서 두 개로 나누어져 제1 방사부(110, 210)에 연결된다. The antenna feed lines 160 and 260 may have a λ / 4 distance from each center position of the first radiators 110 and 210 to generate an operating frequency in order to have an in-phase signal at the first radiators 110 and 210. It is divided into two in the third power divider 143, 243 which is moved and positioned, and is connected to the first radiating parts 110 and 210.

한편, 상기 전력분배기들은 제1 방사부(110, 210)의 수에 따라 2개로 구성될 수 있다.Meanwhile, the power distributors may be configured in two according to the number of the first radiators 110 and 210.

여기서, 상기 제1 방사부(110, 210)는 상기 안테나 급전선(160, 260)에서 전달된 안테나 신호를 외부로 방사한다. 이때, 상기 제1 방사부(110, 210)는 유전체기판(130, 230)의 상면에 위치하고, 상기 유전체 기판(130, 230) 하면에는 안테나 그라운드(190, 290)가 위치한다. 이때, 상기 안테나 그라운드(190, 290)은 도3을 참조한다. Here, the first radiating unit (110, 210) radiates the antenna signal transmitted from the antenna feed line (160, 260) to the outside. In this case, the first radiating parts 110 and 210 are positioned on the top surfaces of the dielectric substrates 130 and 230, and antenna grounds 190 and 290 are positioned on the bottom surfaces of the dielectric substrates 130 and 230. In this case, the antenna grounds 190 and 290 refer to FIG. 3.

여기서, 상기 제2 방사부(120, 220)는 상기 제1 방사부(110, 210)에서 방사되는 신호를 전달 받아 최종 스택 패치 배열 안테나(100, 200)로 동작한다. 이때, 상기 제2 방사부(120, 220)는 또 다른 유전체 기판(130’, 230’)의 하면에 위치한다.Here, the second radiators 120 and 220 receive the signals radiated from the first radiators 110 and 210 and operate as the final stack patch array antennas 100 and 200. In this case, the second radiating parts 120 and 220 are disposed on the bottom surface of another dielectric substrate 130 ′ and 230 ′.

따라서, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100)는 안테나 급전부(150)를 통해 안테나로 전달된 신호가 제1, 제2 및 제3 전력분배기(141, 142, 143)와 안테나 급전선(160)을 통하여 상기 동위상으로 배열된 각각의 제1 방사부(110)에 전달되도록 구성한다.Accordingly, the first stack patch array antenna 100 transmits signals transmitted to the antenna through the antenna feeder 150 to the first, second, and third power splitters 141, 142, and 143 and the antenna feed line 160. It is configured to be transmitted to each of the first radiating portion 110 arranged in the same phase through.

이때, 상기 안테나 급전선(160)은 상기 제1 방사부(110)의 마주하는 좌우양측에 수평방향으로 연결하여 수평편파를 발생시켜 방사한다.In this case, the antenna feed line 160 is connected to the left and right opposite sides of the first radiating unit 110 in the horizontal direction to generate a horizontal polarization to radiate.

그리고, 상기 제1 방사부(110)에서 방사한 신호는 커플링에 의해 제2 방사부(120)로 전달되어 방사된다. 즉, 제2 방사부(120)는 제1 방사부(110)로부터 방사된 신호를 전달받아 커플링된다. In addition, the signal radiated from the first radiator 110 is transmitted to the second radiator 120 by a coupling and radiated. That is, the second radiator 120 is coupled to receive the signal radiated from the first radiator 110.

또한, 상기 제2 스택 패치 배열 안테나(200)는 안테나 급전부(250)를 통해 안테나로 전달된 신호가 제1, 제2 및 제3 전력분배기(241, 242, 243)와 안테나 급전선(260)을 통하여 상기 동위상으로 배열된 각각의 제1 방사부(210)에 전달되도록 구성한다.In addition, the second stack patch array antenna 200 has a signal transmitted to the antenna through the antenna feeder 250 to the first, second and third power splitters 241, 242, 243 and the antenna feed line 260. It is configured to be transmitted to each of the first radiating portion 210 arranged in the same phase through.

이때, 상기 안테나 급전선(260)은 상기 제1 방사부(210)의 마주하는 상하양측에 수직방향으로 연결하여 수직편파를 발생시켜 방사한다.At this time, the antenna feed line 260 is connected to the upper and lower sides of the first radiating portion 210 in the vertical direction to generate a vertical polarization to radiate.

그리고, 상기 제1 방사부(210)에서 방사한 신호는 커플링에 의해 제2 방사부(220)로 전달되어 방사된다. 즉, 제2 방사부(220)는 제1 방사부(210)로부터 방사된 신호를 전달받아 커플링된다.
또한, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100) 및 제 2 스택 패치 배열 안테나(200)는 인접한 송수신 안테나의 제1, 제2 및 제3 전력분배기(141, 142, 143, 241, 242, 243)를 이용하여 1 X 2 또는 2 X 2의 형태로 된 스택 패치 배열 형태로 설계한 것을 특징으로 한다. In addition, the signal radiated from the first radiator 210 is transmitted to the second radiator 220 by the coupling and radiated. That is, the second radiator 220 is coupled to receive the signal radiated from the first radiator 210.
In addition, the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 may include first, second, and third power dividers 141, 142, 143, 241, 242, and 243 of adjacent transmission / reception antennas. It is characterized in that designed in the form of a stack patch array in the form of 1 X 2 or 2 X 2.

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여기서, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200)는 방사되는 전파의 편파가 서로 직교하도록 구성함으로써, 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200)에 의한 신호 간 간섭을 최소화 할 수 있으며, 제 1 스택 패치 배열 안테나(100)의 송신 신호가 제2 스택 패치 배열 안테나(200)로 수신되어 발진이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Here, the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 are configured such that polarizations of radiated radio waves are orthogonal to each other, such that the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array are arranged. Interference between signals by the antenna 200 may be minimized, and the transmission signal of the first stack patch array antenna 100 may be received by the second stack patch array antenna 200 to prevent oscillation from occurring.

본 발명에 따른 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나를 구현하기 위해서 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100)가 고정된 제1안테나 기구(300)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200) 가 고정된 제2 안테나 기구(400)를 서로 반대 방향으로 지향하게 장착하여 두 개의 안테나 상호간의 반사파와 누설 전자파를 최 소화하여 고격리 특성을 얻을 수 있도록 놓는다. In order to implement a wideband stack patch array antenna for a high isolation wireless repeater according to the present invention, the first antenna mechanism 300 and the second stack patch array antenna 200 to which the first stack patch array antenna 100 is fixed are fixed. The second antenna mechanism 400 is mounted so as to be oriented in opposite directions to each other so as to minimize reflection and leakage electromagnetic waves between the two antennas so as to obtain high isolation characteristics.

이때, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100) 및 제2 스택 패치 배열 안테나(200)에는 상기 제1 안테나 기구(300) 및 제2 안테나 기구(400)에 고정할 수 있도록 고정홀(170, 270)을 더 구비한다.In this case, fixing holes 170 and 270 may be fixed to the first antenna patch 300 and the second antenna patch 400 in the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200. ) Is further provided.

상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200)의 송수신에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.The transmission and reception of the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 will be described in detail as follows.

송수신 신호는 주파수가 다르며, 제1 스택 패치 배열 안테나(100)는 f1 주파수 신호를 수신하고 f2 주파수 신호를 송신하고, 제 2 스택 패치 배열 안테나(200)는 f1 신호를 송신하고 f2 신호를 수신하며, 이때, 제1 안테나 기구(300)와 제2 안테나 기구(400)는 제1 스택 패치 배열 안테나(100)의 송신 신호가 제2 스택 패치 배열 안테나(200)로 수신되는 신호 간의 간섭을 방지하고 발진을 막아줌으로써 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200)의 격리도를 향상시킨다.The transmit and receive signals have different frequencies, and the first stack patch array antenna 100 receives the f1 frequency signal and transmits the f2 frequency signal, and the second stack patch array antenna 200 transmits the f1 signal and receives the f2 signal. In this case, the first antenna mechanism 300 and the second antenna mechanism 400 may prevent interference between signals transmitted from the first stack patch array antenna 100 and received by the second stack patch array antenna 200. By preventing oscillation, isolation of the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 is improved.

또한, 높은 격리도를 얻어 낼 수 있어, 신호를 중계하는 과정에서의 동일 주파수에 의한 상호 결합이나 간섭, 그리고 발진을 방지할 수 있다. In addition, a high degree of isolation can be obtained, thereby preventing mutual coupling, interference, and oscillation by the same frequency in the process of relaying a signal.

도 3은 본 발명에 따른 제1 스택 패치 배열 안테나 또는 제2 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 제1 안테나 기구 또는 제2 안테나 기구의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제1, 제2 안테나 기구에 고정된 제1, 제2 스택 패치 배열 안테나의 결합구조를 나타낸 단면도이다.Figure 3 is a side view showing a first stack patch array antenna or a second stack patch array antenna according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the first antenna mechanism or the second antenna mechanism according to the present invention, Figure 5 Is a cross-sectional view showing a coupling structure of the first and second stack patch array antennas fixed to the first and second antenna mechanisms according to the present invention.

도 3 내지 도 5 에 도시한 바와 같이, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100) 및 제 2 스택 패치 배열 안테나(200)의 제1 방사부(110, 210)와 제2 방사부(120, 220) 사이에 위치하여 전기적으로 분리하는 분리막(180, 280)과 같은 유전율이 없는 재질을 이용해서 제2방사부(120, 220)를 띄어 제1 방사부(110, 210)와 제2 방사부(120, 220)가 커플링에 의해 신호가 방사된다. 이때, 도 3 에 도시된 바와 같이, 분리막(180, 280)은 제1 방사부(110, 210)의 상면 양측 끝단으로부터 상측방향으로 수직하게 연장되어 제2 방사부(120, 220)의 하면을 지지함으로써, 제1 방사부(110, 210)와 제2 방사부(120, 220)를 분리시킨다. 3 to 5, the first radiating unit 110 and 210 and the second radiating unit 120 and 220 of the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 are illustrated. ) Between the first radiating parts 110 and 210 and the second radiating part (120, 220) by using a material having no dielectric constant such as the separators 180 and 280 that are electrically separated from each other. 120, 220, the signal is emitted by the coupling. In this case, as shown in FIG. 3, the separation membranes 180 and 280 extend vertically upward from both ends of the upper surfaces of the first radiating portions 110 and 210 to cover the lower surfaces of the second radiating portions 120 and 220. By supporting, the first radiating parts 110 and 210 are separated from the second radiating parts 120 and 220.

상기 제1 안테나 기구(300) 및 제2 안테나 기구(400)는 도체로 된 사각형 케이스로 되어 있다.The first antenna mechanism 300 and the second antenna mechanism 400 have a rectangular case made of a conductor.

이때, 상기 제1 안테나 기구(300)의 일측 끝단이 하측방향으로 기역(┑) 구조로 돌출되어 있고 제2 안테나 기구(400)의 일측 끝단이 상측방향으로 니은(┖) 구조로 돌출되어 있어, 서로 맞물리게 결합된다.
또한, 제1 안테나 기구(300)의 타측 끝단이 하측방향으로 역기역(┏) 구조로 돌출되어 있고, 제2 안테나 기구(400)의 타측 끝단이 상측방향으로 역니은(┙) 구조로 돌출되어 있어, 서로 맞물리게 결합된다.At this time, one end of the first antenna mechanism 300 protrudes in the air-down structure in the downward direction, and one end of the second antenna mechanism 400 protrudes in a needle-like structure in the upward direction. Combined with each other.
In addition, the other end of the first antenna mechanism 300 protrudes in a reverse base structure in the downward direction, and the other end of the second antenna mechanism 400 protrudes in an inverted tooth structure in an upward direction. Are interlocked with each other.

또한, 상기 제1 안테나 기구(300) 및 제2 안테나 기구(400)의 단면은 알파벳 에이치(H) 구조으로 형성되어 있으며, 상기 제1 안테나 기구(300) 상단 내부에는 제1 스택 패치 배열 안테나(100)를 삽입하여 고정하고, 상기 제2 안테나 기구(400) 하단 내부에는 제2 스택 패치 배열 안테나(200)를 삽입하여 고정한다. 이때, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나(100) 및 제2 스택 패치 배열 안테나(200)의 위치는 서로 반대로 삽입할 수 있다.In addition, cross-sections of the first antenna mechanism 300 and the second antenna mechanism 400 are formed in an alphabet H structure, and a first stack patch array antenna is formed inside an upper end of the first antenna mechanism 300. 100 is inserted and fixed, and the second stack patch array antenna 200 is inserted and fixed inside the bottom of the second antenna mechanism 400. In this case, the positions of the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 may be inserted oppositely.

여기서, 상기 제1 안테나 기구(300)와 제2 안테나 기구(400)는 도체로 형성된 케이스 형태이며 안테나 그라운드(190, 290)와 부착되어 차폐기능을 수행한다. 도 6a는 종래의 격리도를 나타낸 도면이고, 도 6b은 본 발명에 따른 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나에 의한 격리도를 나타낸 도면이다. Here, the first antenna mechanism 300 and the second antenna mechanism 400 are in the form of a case formed of a conductor and attached to the antenna grounds 190 and 290 to perform a shielding function. Figure 6a is a view showing a conventional isolation, Figure 6b is a view showing the isolation by a broadband stack patch array antenna for a high isolation wireless repeater according to the present invention.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 도 1a 내지 도 5에 도시한 제1 안테나 기구(300) 와 제2 안테나 기구(400)가 결합되고 제1 안테나 기구(300)와 제2 안테나 기구(400)가 도체로 형성되어 차폐기능을 수행함으로써, 제1 스택 패치 배열 안테나(100)와 제2 스택 패치 배열 안테나(200) 의 송수신 신호 사이에 발생하는 간섭을 줄이고 발진 방지 효과를 나타내게 하여 종래의 격리도 보다 10dB 내지 20dB 범위 내에서 향상됨을 알 수 있다.As shown in FIGS. 6A and 6B, the first antenna mechanism 300 and the second antenna mechanism 400 shown in FIGS. 1A to 5 are coupled to each other, and the first antenna mechanism 300 and the second antenna mechanism are coupled to each other. Since the 400 is formed of a conductor to perform a shielding function, the interference between the transmission and reception signals of the first stack patch array antenna 100 and the second stack patch array antenna 200 may be reduced and the oscillation prevention effect may be exhibited. It can be seen that the isolation is improved in the range of 10 dB to 20 dB.

도 7은 본 발명에 따른 2 X 2 스택 패치 배열에 의한 대역폭을 나타낸 도면이다. 7 is a diagram illustrating bandwidth by a 2 × 2 stack patch arrangement according to the present invention.

도시한 바와 같이, 중심주파수 2GHz에서 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 2:1 기준으로 19.5% 대역폭을 나타낸다.As shown, 19.5% bandwidth based on VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) 2: 1 at the center frequency of 2GHz.

또한, 스택 패치를 사용하지 않은 경우에는 약 8dBi 정도의 안테나 이득을 나타내지만, 2 X 2 스택 패치 배열 안테나를 사용함으로써 12.5dBi의 이득을 얻는 것을 알 수 있다.In addition, when the stack patch is not used, the antenna gain is about 8 dBi, but the gain of 12.5 dBi can be obtained by using the 2 × 2 stack patch array antenna.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.The present invention described above is limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings as various substitutional modifications and changes are possible within a range without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art. It doesn't happen.

도 1a는 본 발명에 따른 1 X 2스택 패치 형태로 구성된 제1 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도.Figure 1a is a block diagram showing a first stack patch array antenna configured in the form of a 1 X 2 stack patch in accordance with the present invention.

도 1b는 본 발명에 따른 2 X 2스택 패치 형태로 구성된 제1 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도.Figure 1b is a block diagram showing a first stack patch array antenna configured in the form of a 2 X 2 stack patch according to the present invention.

도 2a는 본 발명에 따른 1 X 2스택 패치 형태로 구성된 제2 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도.Figure 2a is a block diagram showing a second stack patch array antenna configured in the form of a 1 X 2 stack patch in accordance with the present invention.

도 2b는 본 발명에 따른 2 X 2스택 패치 형태로 구성된 제2 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 구성도.Figure 2b is a block diagram showing a second stack patch array antenna configured in the form of a 2 X 2 stack patch in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 제1 스택 패치 배열 안테나 또는 제2 스택 패치 배열 안테나를 나타낸 측면도.3 is a side view showing a first stack patch array antenna or a second stack patch array antenna according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 제1 안테나 기구 또는 제2 안테나 기구의 단면을 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view showing a cross section of a first antenna mechanism or a second antenna mechanism according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 제1, 제2 안테나 기구에 고정된 제1, 제2 스택 패치 배열 안테나의 결합구조를 나타낸 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing a coupling structure of the first and second stack patch array antenna fixed to the first and second antenna mechanism according to the present invention.

도 6a는 종래의 격리도를 나타낸 도면.6A shows a conventional isolation.

도 6b은 본 발명에 따른 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나에 의한 격리도를 나타낸 도면.Figure 6b is a diagram showing the isolation by a broadband stack patch array antenna for a high isolation wireless repeater according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 2 X 2 스택 패치 배열에 의한 대역폭을 나타낸 도면.7 illustrates bandwidth by a 2 × 2 stack patch arrangement in accordance with the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 2 X 2 스택 패치 배열에 의한 안테나 이득을 나타낸 도면. 8 illustrates antenna gain by a 2 × 2 stack patch arrangement in accordance with the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 제1 스택 패치 배열 안테나 100: first stack patch array antenna

200 : 제2 스택 패치 배열 안테나200: second stack patch array antenna

110, 210 : 제1 방사부 120, 220 : 제2 방사부110, 210: first radiating part 120, 220: second radiating part

130, 230, 130’, 230’: 유전체 기판 130, 230, 130 ', 230': dielectric substrate

141, 241 : 제1 전력분배기 142, 242 : 제2 전력분배기 141, 241: first power divider 142, 242: second power divider

143, 243 : 제3 전력분배기 150, 250 : 안테나 급전부143, 243: third power divider 150, 250: antenna feeder

160, 260 : 안테나 급전선 170, 270 : 고정홀160, 260: antenna feed line 170, 270: fixing hole

180, 280 : 분리막 190, 290 : 안테나 그라운드180, 280: separator 190, 290: antenna ground

300 : 제1 안테나 기구 400 : 제2 안테나 기구300: first antenna mechanism 400: second antenna mechanism

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Claims (5)

수평편파를 발생하는 제1 스택 패치 배열 안테나와; A first stack patch array antenna for generating horizontal polarization; 단면이 알파벳 에이치(H) 구조인 도체 케이스 형태로서, 그 상단 내부에 상기 제1 스택 패치 배열 안테나를 삽입고정하여, 전기적으로 격리시키는 제1 안테나 기구와;A first antenna mechanism in the form of a conductor case having a cross-section of an alphabet H structure, the first stack mechanism being electrically inserted into and fixed to the first stack patch array antenna inside an upper end thereof; 수직편파를 발생하는 제2 스택 패치 배열 안테나; 및 A second stack patch array antenna for generating vertical polarization; And 단면이 알파벳 에이치(H) 구조인 도체 케이스 형태로서, 그 하단 내부에 상기 제2 스택 패치 배열 안테나를 삽입고정하여, 전기적으로 격리시키는 제2 안테나 기구; 를 포함하되,A second antenna mechanism having a shape of a conductor case having an H-shaped cross-section, the second stack patch antenna being electrically inserted into and fixed to the second stack patch array antenna in a lower end thereof; Including, 상기 제1 안테나 기구의 일측 끝단이 하측방향으로 기역(┑) 구조로 돌출되어 있고 제2 안테나 기구의 일측 끝단이 상측방향으로 니은(┖) 구조로 돌출되어 있어, 서로 맞물리게 결합되는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 안테나 기구의 타측 끝단이 하측방향으로 역기역(┏) 구조로 돌출되어 있고, 제2 안테나 기구의 타측 끝단이 상측방향으로 역니은(┙) 구조로 돌출되어 있어, 서로 맞물리게 결합되는 것을 특징으로 하며,One end of the first antenna mechanism protrudes in an airless structure in the downward direction, and one end of the second antenna mechanism protrudes in a needle-like structure in an upward direction, and is engaged with each other. The other end of the first antenna mechanism protrudes in a reversed back structure in a downward direction, and the other end of the second antenna mechanism protrudes in an inverted tooth structure in an upward direction and is engaged with each other. Characterized in that, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나 및 제2 스택 패치 배열 안테나 각각은,Each of the first stack patch array antenna and the second stack patch array antenna, 유전체기판의 상면에 위치한 제1 방사부와, 상기 유전체기판의 하면에 위치한 안테나 그라운드와, 또 다른 유전체 기판의 하면에 위치하며, 상기 제1 방사부로부터 방사된 신호를 전달받아 커플링되는 제2 방사부와, 상기 제1 방사부의 상면 양측 끝단으로부터 상측방향으로 수직하게 연장되어 제2 방사부의 하면을 지지함으로써, 상기 제1 방사부와 제2 방사부를 분리시키는 분리막과, 상기 제1 방사부에 제1, 제2 및 제3 전력분배기를 통하여 전기적으로 연결되는 안테나 급전선, 및 상기 안테나 급전선에 소스 신호를 입력하는 안테나 급전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나.A second radiating part disposed on an upper surface of the dielectric substrate, an antenna ground disposed on a lower surface of the dielectric substrate, and a second radiating part located on a lower surface of another dielectric substrate and coupled with a signal radiated from the first radiating part; A radiating part, a separation membrane which vertically extends upwardly from both ends of an upper surface of the first radiating part to support a lower surface of the second radiating part to separate the first radiating part and the second radiating part, and the first radiating part; And an antenna feeder electrically connected to the antenna feeder through first, second, and third power splitters, and an antenna feeder configured to input a source signal to the antenna feeder. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 방사부와 안테나 급전선은 수평편파를 발생시키기 위해 제1 방사부의 마주하는 좌우양측에 수평방향으로 연결하고, 수직편파를 발생시키기 위해 제1 방사부의 마주하는 상하양측에 수직방향으로 연결하는 것을 특징으로 하는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나.The first radiator and the antenna feed line are horizontally connected to opposite left and right sides of the first radiator to generate horizontal polarization, and vertically connected to opposite top and bottom sides of the first radiator to generate vertical polarization. Broadband stack patch array antenna for high isolation wireless repeater, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나의 안테나 급전선은, Antenna feed line of the first stack patch array antenna, 제1 방사부가 신호의 동위상을 갖도록 하기 위해 동작주파수를 발생시키는 제1 방사부의 중앙 위치에서 λ/4 거리만큼 이동하여 위치시킨 제3 전력분배기에서 두 개로 나누어져 상기 제1 방사부와 연결되는 것을 특징으로 하며,The first radiator is divided into two and connected to the first radiator in a third power divider which is moved by a λ / 4 distance from a central position of the first radiator to generate an operating frequency so as to have an in-phase of the signal. Characterized in that, 상기 제2 스택 패치 배열 안테나의 안테나 급전선은, The antenna feed line of the second stack patch array antenna is 제1 방사부가 신호의 동위상을 갖도록 하기 위해 동작주파수를 발생시키는 제1 방사부의 중앙 위치에서 λ/4 거리만큼 이동하여 위치시킨 제3 전력분배기에서 두 개로 나누어져 상기 제1 방사부와 연결되는 것을 특징으로 하는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나.The first radiator is divided into two and connected to the first radiator in a third power divider which is moved by a λ / 4 distance from a central position of the first radiator to generate an operating frequency so as to have an in-phase of the signal. Broadband stack patch array antenna for high isolation wireless repeater, characterized in that. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 스택 패치 배열 안테나 및 제2 스택 패치 배열 안테나는 전력분배기를 이용하여 1 X 2 또는 2 X 2 의 형태로 된 스택 패치 배열로 설계한 것을 특징 으로 하는 고격리 무선 중계기용 광대역 스택 패치 배열 안테나.The first stack patch array antenna and the second stack patch array antenna are designed as a stack patch array having a form of 1 X 2 or 2 X 2 using a power splitter. antenna.
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