KR101016581B1 - Phase shifter and array antenna using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직빔의 지향각도를 가변할 수 있는 가변 위상변위기 및 이를 이용한 배열안테나에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 운영자의 조작에 따라 좌/우로 회전하는 스윙구동부와, 스윙구동부의 회전에 따라 급전선로의 위상을 가변하여 출력하는 위상변위기로 이루어진 위상변위기 장치에 있어서, 기판의 후면에 형성된 입력선로; 기판의 후면에 형성된 제1 출력선로; 입력선로와 제1 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 입력선로로 입력되어 제1 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제1 회전침; 기판의 후면에 형성된 제 2 출력선로; 입력선로와 제 2 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 입력선로로 입력되어 제 2 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 2 회전침; 기판의 전면에 부착되어 구동력에 따라 회전되는 웜기어; 웜기어의 회전에 의해 회전되면 제1 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제1 웜휠; 및 웜기어의 회전에 의해 회전되면 제2 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 2 웜휠로 구성된다.The present invention relates to a variable phase shifter capable of varying the direction angle of a vertical beam and an array antenna using the same. The apparatus of the present invention is a phase shifter device consisting of a swing drive unit for rotating the left / right according to the operator's operation, and a phase shifter for outputting the phase of the feed line in accordance with the rotation of the swing drive unit, formed on the rear of the substrate Input line; A first output line formed on a rear surface of the substrate; A first rotary needle configured to vary a phase of a signal input to an input line and output to both ends of the first output line by varying a connection point between the input line and the first output line; A second output line formed at a rear surface of the substrate; A second rotary needle for varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of the second output line by varying a connection point between the input line and the second output line; A worm gear attached to the front surface of the substrate and rotating according to a driving force; A first worm wheel that rotates the first rotary needle when the worm gear is rotated to change a phase of a signal passing through the track; And a second worm wheel that rotates the second rotary needle to change a phase of a signal passing through the track when the worm is rotated by the rotation of the worm gear.

위상변위기, 웜기어, 웜휠, 배열 안테나, 기판, 조정, 지침 Phase Shifter, Worm Gear, Worm Wheel, Array Antenna, Board, Adjustment, Instructions

Description

위상변위기 및 이를 이용한 배열안테나{PHASE SHIFTER AND ARRAY ANTENNA USING THE SAME}PHASE SHIFTER AND ARRAY ANTENNA USING THE SAME}

본 발명은 배열 안테나의 위상변위기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 기지국 안테나에서 수직빔의 지향각도를 가변할 수 있는 가변 위상변위기 및 이를 이용한 배열안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a phase shifter of an array antenna, and more particularly, to a variable phase shifter and an array antenna using the same, which can vary the directing angle of a vertical beam in a mobile communication base station antenna.

일반적으로, 이동통신 기지국 등에서 사용되는 안테나는 전방향성의 옴니 안테나나 지향성을 갖는 섹터 안테나로 구현될 수 있는데, 섹터 안테나는 복사소자와 반사판으로 이루어진 안테나를 지지대로 설치한 후 안테나 후방에 반사판이나 전파흡수체를 설치하여 일정 방향으로만 무선신호를 송수신할 수 있도록 되어 있다. 그리고 각 섹터 안테나는 다수의 단위 안테나가 수직으로 배열된 배열 안테나가 사용되어 빔 패턴 특성 및 지향 특성에 의하여 특정 지역에 있는 이동통신단말기와 통신할 수 있도록 되어 있다.In general, an antenna used in a mobile communication base station may be implemented as an omni-directional omni-directional antenna or a directional sector antenna. A sector antenna is provided with a reflector or radio behind the antenna after installing an antenna composed of a radiating element and a reflector as a support. By installing an absorber, it is possible to transmit and receive radio signals only in a certain direction. In addition, each sector antenna uses an array antenna in which a plurality of unit antennas are arranged vertically to communicate with a mobile communication terminal in a specific region by beam pattern characteristics and directivity characteristics.

한편, 기지국용 배열 안테나는 음영지역을 해소하기 위하여 수직방향의 빔 패턴을 틸트시킬 필요가 있는데, 안테나를 물리적으로 틸트시키지 않고 통상 위상변위기를 사용하여 전기적으로 틸트시키고 있다.On the other hand, the array antenna for the base station needs to tilt the beam pattern in the vertical direction in order to solve the shadow area, and is electrically tilted using a phase shifter without physically tilting the antenna.

이동통신망 기지국 안테나 등에 사용되는 종래의 위상변위기는 PCB 기판상에 패턴으로 구현되어 가변이 어렵거나 원하는 틸트 각도을 얻기 위해 각 단위 안테나들의 위상을 개별적으로 설정해야 하므로 조정하기 어려운 문제점이 있다.Conventional phase shifters used in mobile communication network base station antennas are difficult to adjust because they are implemented in patterns on a PCB substrate and are difficult to vary or have to individually set the phase of each antenna to obtain a desired tilt angle.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 손잡이를 조정하면 각 단위 안테나들의 위상이 일정한 비율로 한꺼번에 조정되어 틸트각도 설정이 용이한 가변 위상변위기 및 이를 이용한 배열안테나를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to adjust the knob phase of each of the unit antennas are adjusted at a constant ratio at a time, easy to set the tilt angle variable phase shifter and arrangement using the same It is to provide an antenna.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 운영자의 조작에 따라 좌/우로 회전하는 스윙구동부와, 상기 스윙구동부의 회전에 따라 급전선로의 위상을 가변하여 출력하는 위상변위기로 이루어진 위상변위기 장치에 있어서, 기판의 후면에 형성된 입력선로; 상기 기판의 후면에 형성된 제 1 출력선로; 상기 입력선로와 상기 제 1 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 상기 입력선로로 입력되어 상기 제 1 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 1 회전침; 상기 기판의 후면에 형성된 제 2 출력선로; 상기 입력선로와 상기 제 2 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 상기 입력선로로 입력되어 제 2 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 2 회전침; 상기 기판의 전면에 부착되어 구동력에 따라 회전되는 웜기어; 상기 웜기어의 회전에 의해 회전되면 상기 제 1 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 1 웜휠; 및 상기 웜기어의 회전에 의해 회전되면 상기 제2 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 2 웜휠로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the apparatus of the present invention is a phase shifter consisting of a swing drive unit for rotating the left / right according to the operation of the operator, and a phase shifter for outputting the phase of the feed line in accordance with the rotation of the swing driver. An apparatus, comprising: an input line formed at a back side of a substrate; A first output line formed on a rear surface of the substrate; A first rotary needle varying a phase between a signal between the input line and the first output line and varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of the first output line; A second output line formed on a rear surface of the substrate; A second rotating needle varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of a second output line by varying a connection point between the input line and the second output line; A worm gear attached to the front surface of the substrate and rotating according to a driving force; A first worm wheel that rotates the first rotary needle to change a phase of a signal passing through a track when the worm gear is rotated; And a second worm wheel that rotates the second rotary needle when the rotation of the worm gear rotates to change a phase of a signal passing through the track.

본 발명에 따른 위상변위기는 기어비가 서로 다른 2개의 웜휠을 하나의 웜기어로 구동하여 운영자의 조작에 따라 수직빔 패턴의 전기적인 틸트각도를 매우 쉽게 설정할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따르면 이웃하는 위상변위기와 기어 및 구동축으로 연결되어 다수의 위상변위기들도 한꺼번에 위상을 조정할 수 있어 매우 편리하다.The phase shifter according to the present invention drives two worm wheels having different gear ratios as one worm gear, and thus, an electric tilt angle of the vertical beam pattern can be set very easily according to the operator's operation. In addition, according to the present invention is connected to the neighboring phase shifter, the gear and the drive shaft, a plurality of phase shifters can also adjust the phase at the same time is very convenient.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. The technical problems achieved by the present invention and the practice of the present invention will be more clearly understood by the preferred embodiments of the present invention described below. The following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 위상변위기 장치의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 위상변위기 장치의 전면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 위상변위기 장치의 후면도이다.1 is an overall perspective view of a phase shifter device according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the phase shifter device according to the present invention, and FIG. 3 is a rear view of the phase shifter device according to the present invention.

본 발명에 따른 위상변위기 장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 운영자의 조작에 따라 좌/우로 회전하는 스윙구동부(110)와, 스윙구동부(110)의 회전에 따라 제 1 급전선로의 위상을 가변하여 출력하는 제 1 위상변위기(120-1)와, 스윙구동부(110)의 회전에 따라 제2 급전선로의 위상을 가변하여 출력하는 제 2 위상변위기(120-2)와, 스윙구동부(110)와 제 1 위상변위기(120-1)와 제 2 위상변위기(120-2) 사이에 회전력을 전달하는 동력전달수단으로 구성된다.As shown in FIGS. 1 to 3, the phase shift device 100 according to the present invention may include a swing driver 110 rotating left / right according to an operator's operation, and a first according to rotation of the swing driver 110. A first phase shifter 120-1 for varying and outputting a phase of a feed line and a second phase shifter 120-2 for varying and outputting a phase of a second feeder as the swing driver 110 rotates. ) And a power transmission means for transmitting a rotational force between the swing driver 110, the first phase shifter 120-1, and the second phase shifter 120-2.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 운영자가 스윙구동부(110)의 손잡이(111)를 좌/우로 회전시키면 제1구동축(141)이 회전되는데, 제1구동축(141)의 회전력은 제1구동축(141)의 제1기어(141a)에 맞물리는 제2기어(142a)를 통해 제2구동축(142)으로 전달되고, 제2구동축(142)의 회전력은 제2구동축의 제3기어(142b)에 맞물리는 제4기어(121a)를 통해 제1 위상변위기(120-1)의 위상을 가변시킴과 아울러 제5기어(121b)에 맞물리는 제6기어(143a)를 통해 제3구동축(143)으로 전달되고, 제3구동축(143)의 회전력은 제3구동축(143)의 제7기어(143b)에 맞물리는 제8기어(121a)를 통해 제2 위상변위기(120-2)로 전달되어 제2위상변위기(120-2)의 위상을 가변시키게 된다. 1 to 3, when the operator rotates the handle 111 of the swing driver 110 to the left / right, the first driving shaft 141 is rotated, and the rotational force of the first driving shaft 141 is determined by the first driving shaft ( It is transmitted to the second drive shaft 142 through the second gear 142a meshing with the first gear 141a of 141, and the rotational force of the second drive shaft 142 is transmitted to the third gear 142b of the second drive shaft. The third drive shaft 143 is configured through the sixth gear 143a engaged with the fifth gear 121b while varying the phase of the first phase shifter 120-1 through the engaged fourth gear 121a. The rotational force of the third driving shaft 143 is transmitted to the second phase shifter 120-2 through the eighth gear 121a engaged with the seventh gear 143b of the third driving shaft 143. The phase of the second phase transformer 120-2 is varied.

따라서 본 발명에 따른 위상변위기 장치(100)는 운영자가 스윙구동부의 손잡이(111)를 좌/우로 회전시키면 그에 따라 제1위상변위기(120-1)와 제2위상변위기(120-2)가 각 위상변위기(120-1,120-2)에 연결된 급전선로의 길이를 가변시켜 각 단위 안테나(A1~A3)로 연결되는 급전신호의 위상을 가변시키게 되고, 이에 따라 각 단위 안테나(A1~A3)로 이루어진 배열 안테나(10)의 빔 패턴을 가변시키게 된다.Therefore, in the phase shift device 100 according to the present invention, when the operator rotates the handle 111 of the swing driver to the left / right, the first phase shifter 120-1 and the second phase shifter 120-2 accordingly. ) Varies the length of the feed line connected to each of the phase shifters 120-1 and 120-2, thereby varying the phase of the feed signal connected to each of the unit antennas A1 to A3. The beam pattern of the array antenna 10 including A3) is varied.

본 발명의 실시예에서는 각 단위 안테나(A1~A3)가 +45도 복사소자와 -45도 복사소자로 이루어진 경우로서 제 1 위상변위기(120-1)는 +45도 급전 커넥터(102-3)를 통해 +45도의 경사를 갖는 복사소자에 전달되는 급전신호의 위상을 가변시키고, 제 2 위상변위기(120-2)는 -45도 급전 커넥터(102-4)를 통해 -45도의 경사를 갖는 복사소자에 전달되는 급전신호의 위상을 가변시킨다. 만일, 각 단위 안테나(A1~A3)가 수직 복사소자와 수평 복사소자로 이루어져 수직 급전신호와 수평 급전신호가 입력되는 경우에는 제 1 위상변위기는 수평(혹은 수직) 급전신호의 위상을 가변하고 제2 위상변위기는 수직(혹은 수평) 급전신호의 위상을 가변할 수도 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, each of the unit antennas A1 to A3 includes +45 degree radiating elements and -45 degree radiating elements, and the first phase shifter 120-1 has a +45 degree feeding connector 102-3. The phase of the feed signal transmitted to the radiation element having a +45 degree inclination through (), and the second phase shifter 120-2 inclines a -45 degree through the -45 degree feed connector 102-4 The phase of the feed signal transmitted to the radiation element having the same is varied. If each of the unit antennas A1 to A3 consists of a vertical radiating element and a horizontal radiating element, and the vertical feed signal and the horizontal feed signal are input, the first phase shifter changes the phase of the horizontal (or vertical) feed signal and The two phase shifter may vary the phase of the vertical (or horizontal) feed signal.

도 4는 본 발명에 따른 위상변위기의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 위상변위기의 전면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 위상변위기의 후면도이다.4 is a perspective view of a phase shifter according to the present invention, FIG. 5 is a front view of the phase shifter according to the present invention, and FIG. 6 is a rear view of the phase shifter according to the present invention.

본 발명에 따른 위상변위기(120)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(122)의 후면에 형성된 입력선로(128)와, 기판(122)의 후면에 형성된 제 1 출력선로(129-1)와, 입력선로(128)와 제 1 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 입력선로로 입력되어 제 1 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 1 회전침(124a)과, 기판(122)의 후면에 형성된 제 2 출력선로(129-2)와, 입력선로(128)와 제 2 출력선로(129-2) 사이의 연결점을 가변하여 입력선로로 입력되어 제 2 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 2 회전침(125a)과, 기판(122)의 전면에 부착되어 스윙구동부(110)의 구동력에 따라 회전되는 웜기어(121)와, 웜기어(121)의 회전에 의해 회전되면 제 1 회전침(124a)을 회전시켜 선 로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 1 웜휠(124)과, 웜기어(121)의 회전에 의해 회전되면 제2 회전침(125a)을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 2 웜휠(125)로 구성된다. 특히, 본 발명에 따른 위상변위기에서 제1 웜휠(124)과 제2 웜휠(125)의 기어비는 2:1로서, 제1 웜휠(124)이 2회전하면 제2 웜휠(125)은 1회전되어 제1 회전침(124a)과 제2 회전침(125a)의 회전각도가 서로 다르게 되어 있다. As shown in FIGS. 4 to 6, the phase shifter 120 according to the present invention includes an input line 128 formed on the rear surface of the substrate 122 and a first output line formed on the rear surface of the substrate 122 ( 129-1) and a first rotary needle 124a for varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of the first output line by varying a connection point between the input line 128 and the first output line. The second output line 129-2 formed on the rear surface of the substrate 122 and the connection point between the input line 128 and the second output line 129-2 are varied to be input to the input line to be input to the second output line. The second rotary needle (125a) for varying the phase of the signal output to both ends of the, the worm gear 121 and the worm gear 121 is attached to the front surface of the substrate 122 is rotated in accordance with the driving force of the swing driver 110 The first worm wheel 124 and the worm gear 1 for varying the phase of the signal passing through the line by rotating the first rotary needle 124a when rotated by the rotation of. When rotated by the rotation of 21, it is composed of a second worm wheel 125 for rotating the second rotary needle (125a) to change the phase of the signal passing through the track. In particular, in the phase shift according to the present invention, the gear ratio of the first worm wheel 124 and the second worm wheel 125 is 2: 1. When the first worm wheel 124 rotates two times, the second worm wheel 125 rotates one rotation. Thus, the rotation angles of the first rotary needle 124a and the second rotary needle 125a are different from each other.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 기판(122)의 전면에서 스윙구동부(110)의 회전력은 기어(121a)를 통해 웜기어(121)를 회전시키게 되고, 웜기어(121)의 회전에 의해 제1웜휠(124)과 제2웜휠(125)이 동시에 회전되나 제1웜휠(124)과 제2 웜휠(125)의 기어비가 서로 상이하여 각 웜휠의 회전각도는 달라지게 된다. 본 발명의 실시예에서 제1웜휠(124)과 제2웜휠(125)의 기어비는 2:1이므로 제1웜휠(124)의 회전각도는 제2웜휠(125)의 2배가 된다. 그리고 웜기어(121)의 회전력은 다른 기어(121b)를 통해 이웃하는 다른 위상변위기로 전달된다.4 to 6, the rotational force of the swing driving unit 110 in front of the substrate 122 rotates the worm gear 121 through the gear 121a, and the first worm wheel is rotated by the worm gear 121. 124 and the second worm wheel 125 is rotated at the same time, but the gear ratio of the first worm wheel 124 and the second worm wheel 125 is different from each other so that the rotation angle of each worm wheel is different. In the embodiment of the present invention, since the gear ratio of the first worm wheel 124 and the second worm wheel 125 is 2: 1, the rotation angle of the first worm wheel 124 is twice that of the second worm wheel 125. In addition, the rotational force of the worm gear 121 is transmitted to another neighboring phase shifter through the other gear 121b.

한편, 기판(122)의 후면에는 입력선로(128)와 반원형의 제1 출력선로(129-1)와 반원형의 제2출력선로(129-2)와 제1웜휠(124)의 회전에 따라 회전되어 입력선로(128)와 출력선로(129-1)의 연결점을 가변시키는 제1회전침(124a)과 제2웜휠(125)의 회전에 따라 회전되어 입력선로(128)와 출력선로(129-2)의 연결점을 가변시키는 제2회전침(125a)이 부착되어 있다.Meanwhile, the rear surface of the substrate 122 rotates according to the rotation of the input line 128, the semicircular first output line 129-1, the semicircular second output line 129-2, and the first worm wheel 124. And rotate in accordance with the rotation of the first rotary needle 124a and the second worm wheel 125 that vary the connection point between the input line 128 and the output line 129-1, and thus the input line 128 and the output line 129-. A second rotary needle 125a for varying the connection point of 2) is attached.

그리고 입력포트(PI)를 통해 입력된 급전신호는 제1회전침(124a)을 통해 제1 출력선로(129-1)로 전달된 후 양측으로 분기되어 일측 급전신호는 제2출력포 트(PO2)로 출력됨과 아울러 타측 급전신호는 제3출력포트(PO3)로 출력된다. 또한 입력포트(PI)를 통해 입력된 급전신호는 제2회전침(125a)을 통해 제2 출력선로(129-2)로 전달된 후 양측으로 분기되어 일측 급전신호는 제1출력포트(PO1)로 출력됨과 아울러 타측 급전신호는 제4출력포트(PO4)로 출력된다.The feed signal input through the input port PI is transmitted to the first output line 129-1 through the first rotary needle 124a and then branched to both sides so that one feed signal is output to the second output port PO2. ) And the other feed signal is output to the third output port (PO3). In addition, the feed signal input through the input port (PI) is transmitted to the second output line (129-2) through the second rotary needle (125a) and then branched to both sides, one side feed signal is the first output port (PO1) In addition, the other feed signal is output to the fourth output port (PO4).

따라서 하나의 입력포트(PI)를 통해 입력된 하나의 급전신호는 4개의 출력포트(PO1~PO4)를 통해 분기되며, 각 급전선로의 길이가 다름에 따라 제1 내지 제4 출력포트(PO1~PO4)를 통해 출력되는 급전신호의 위상은 서로 다르게 된다. 그리고 본 발명의 위상변위기(120)는 기어비가 다른 제1웜휠(124)과 제2웜휠(125)에 의해 제1회전침(124a)과 제2회전침(125a)이 각각 회전되므로 스윙구동부(110)의 회전각도가 동일해도 제1회전침(124a)과 제2회전침(125a)의 회전각도가 달라 가변되는 위상이 서로 달라지게 된다. Therefore, one feed signal input through one input port PI is branched through four output ports PO1 to PO4, and the first to fourth output ports PO1 to 4 are different according to the length of each feed line. The phase of the feed signal output through PO4) is different from each other. In the phase shifter 120 of the present invention, since the first rotation needle 124a and the second rotation needle 125a are rotated by the first worm wheel 124 and the second worm wheel 125 having different gear ratios, respectively, the swing driver. Even if the rotation angles of the 110 are the same, the phases of the first rotation needle 124a and the second rotation needle 125a vary according to different rotation angles.

도 7은 본 발명에 따른 위상변위기 장치가 적용된 기지국 배열 안테나의 개략 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 스윙구동부의 단면도이다.7 is a schematic perspective view of a base station array antenna to which a phase shift device according to the present invention is applied, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the swing driver shown in FIG. 7.

본 발명에 따른 위상변위기 장치(100)가 적용된 기지국 배열 안테나(10)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상/하 캡(101)과 레이돔(103)으로 밀페된 내부 공간 안에 단위 안테나들(A1~A4)이 수직으로 배열되어 있고, 각 단위 안테나들(A1~A4)은 +45도로 경사진 한쌍의 +45도 복사소자와, -45도로 경사진 한쌍의 -45도 복사소자가 정사각형 형태로 배열된 구조로 되어 있다. 그리고 +45도 복사소자는 +45도 위상변위기(120-1)와 연결되어 있고, -45도 복사소자는 -45도 위상변위기(120-2)와 연결되어 하측 캡(101)에 부착된 스윙구동부(110)의 손잡이(111)의 회 전에 따라 각 단위 안테나(A1~A4)의 복사소자에 급전되는 신호의 위상을 가변하여 원하는 틸트각도를 갖는 수직빔을 형성하도록 되어 있다. The base station array antenna 10 to which the phase shifter apparatus 100 according to the present invention is applied is a unit antenna in an inner space sealed by an upper / lower cap 101 and a radome 103 as shown in FIGS. 7 and 8. Fields A1 to A4 are arranged vertically, and each of the unit antennas A1 to A4 includes a pair of +45 degree radiating elements inclined at +45 degrees and a pair of -45 degree radiating elements inclined at -45 degrees It is a structure arranged in a square shape. The +45 degree radiation element is connected to the +45 degree phase shifter 120-1, and the -45 degree radiation element is connected to the -45 degree phase shifter 120-2 and attached to the lower cap 101. According to the rotation of the handle 111 of the swing drive unit 110, the phase of the signal fed to the radiation elements of each of the unit antennas A1 to A4 is varied to form a vertical beam having a desired tilt angle.

본 발명의 실시예에서는 기지국 배열 안테나(10)가 2GHz 대역과 3GHz대역을 모두 지원할 수 있도록 고주파대역의 안테나와 저주파대역의 안테나가 함께 설치되어 있고, 이에 따라 고주파대역을 급전하기 위한 2개의 급전 커넥터(102-1,102-2)와 저주파대역을 급전하기 위한 2개의 급전 커넥터(102-3,102-4)를 구비함과 아울러 2개의 위상변위기 장치가 각각 설치되어 있으나 저주파대역의 안테나와 위상변위기만을 예로 들어 설명한다.In the embodiment of the present invention, the antenna of the high frequency band and the antenna of the low frequency band are installed together so that the base station array antenna 10 supports both the 2 GHz band and the 3 GHz band. Accordingly, two feed connectors for feeding the high frequency band are provided. (102-1, 102-2) and two feed connectors (102-3, 102-4) for feeding low frequency bands, and two phase shift devices are provided, but only the low frequency band antennas and phase shifters are provided. An example will be described.

위상변위기의 위상을 조정하기 위한 스윙구동부(110)는 도 8에 도시된 바와 같이, 손잡이(111)와 투명한 보호커버(112), 조정각도를 나타내는 가변각도지침기(115), 베어링커버(114), 좌우스윙제어기(113), 좌우스윙제어볼트(113a)로 구성되어 제어볼트(113a)를 풀고 손잡이(111)를 회전시키면 가변각도 지침기(115)가 각도를 지시함과 아울러 제2구동축(141)이 회전되어 동력전달수단을 통해 회전력을 각 위상변위기(120)로 전달하여 위상을 가변시키게 된다.As shown in FIG. 8, the swing driving unit 110 for adjusting the phase of the phase shifter includes a handle 111, a transparent protective cover 112, a variable angle guide 115 indicating an adjustment angle, and a bearing cover ( 114), the left and right swing controller 113, the left and right swing control bolts 113a, loosen the control bolt 113a and rotate the handle 111, the variable angle guide 115 indicates the angle and the second The drive shaft 141 is rotated to transmit the rotational force to each phase shifter 120 through the power transmission means to change the phase.

도 9 내지 도 12는 본 발명에 위상변위기의 위상 조정예이고, 도 13 내지 도 17은 본 발명에 따른 안테나의 수직빔 틸트 패턴의 예이다. 9 to 12 are examples of phase adjustment of the phase shifter according to the present invention, and FIGS. 13 to 17 are examples of the vertical beam tilt pattern of the antenna according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 위상변위기(120)가 적용된 배열안테나(10)에서 위상변위기(120)와 각 단위 안테나 복사소자의 연결은 다음 표1과 같다.First, the connection between the phase shifter 120 and each unit antenna radiation element in the array antenna 10 to which the phase shifter 120 is applied according to the present invention is shown in Table 1 below.

포트port +45도 위상변위기+45 degree phase shifter -45도 위상변위기-45 degree phase shifter PO1PO1 PO2PO2 PO3PO3 PO4PO4 PO1PO1 PO2PO2 PO3PO3 PO4PO4 +45도
복사소자+45 degrees
Radiation element A1A1 A2A2 A3A3 A4A4 -45도
복사소자-45 degrees
Radiation element A1A1 A2A2 A3A3 A4A4

상기 표1과 같이 각 단위 안테나(A1~A4)의 +45도 복사소자는 +45도 위상변위기(120-1)와 연결되어 +45 급전 커넥터(102-3)로부터 입력된 급전신호가 +45도 위상변위기(120-1)에서 4개로 분리됨과 아울러 소정 각도로 각각 위상변위된 급전신호를 입력받게 되고, 각 단위 안테나(A1~A4)의 -45도 복사소자는 -45도 위상변위기(120-2)와 연결되어 -45 급전 커넥터(102-4)로부터 입력된 급전신호가 -45도 위상변위기(120-2)에서 4개로 분리됨과 아울러 소정 각도로 각각 위상변위된 급전신호를 입력받게 된다.As shown in Table 1, the +45 degree radiating element of each of the unit antennas A1 to A4 is connected to the +45 degree phase shifter 120-1 so that the feed signal input from the +45 feed connector 102-3 is + The 45-degree phase shifter 120-1 is divided into four and receives a feed signal that is phase-shifted at a predetermined angle. The -45-degree radiating elements of the unit antennas A1 to A4 are -45-degree The feed signal inputted from the -45 feed connector 102-4 in connection with the crisis 120-2 is divided into four in the -45 degree phase shifter 120-2, and the feed signal phase shifted at a predetermined angle, respectively. Will be input.

본 발명이 적용된 배열 안테나(10)에서 빔의 수직방향 틸트각도는 스윙구동부의 손잡이(111)를 좌우로 회전시킴으로써 조정할 수 있는데, 틸트가 없는 상태에서 배열안테나(10)의 수직빔 패턴은 도 13에 도시된 바와 같이 빔의 전기적인 틸트각도가 0도이다.In the array antenna 10 to which the present invention is applied, the vertical tilt angle of the beam can be adjusted by rotating the handle 111 of the swing driver left and right, but the vertical beam pattern of the array antenna 10 without tilt is shown in FIG. 13. The electrical tilt angle of the beam is 0 degrees as shown in FIG.

[5도 틸트][5 degree tilt]

스윙구동부의 손잡이(111)를 돌려 각도지침기의 틸트각도를 5도로 맞출 경우에 각 위상변위기(120-1,120-2)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 회전침의 회전각도가 28.75도가 되고, 제2 회전침의 회전각도는 57.5도가 된다. 그리고 제1출력포트(PO1)에 연결된 제1 단위 안테나(A1)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 45도가 되고, 제2출력포트(PO2)에 연결된 제2 단위 안테나(A2)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 15도가 되며, 제3출력포트(PO3)에 연결된 제3 단위 안테나(A3)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -15도가 되고, 제4출력포트(PO4)에 연결된 제4 단위 안테나(A4)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -45도가 된다.When the tilt angle of the angle indicator is set to 5 degrees by turning the handle 111 of the swing driver, each phase shifter 120-1 and 120-2 has a rotation angle of 28.75 as shown in FIG. 9. Degree, and the rotation angle of the second rotary needle is 57.5 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the first unit antenna A1 connected to the first output port PO1 is 45 degrees, and the radiation of the second unit antenna A2 connected to the second output port PO2 is 45 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the element is 15 degrees, the phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the third unit antenna A3 connected to the third output port PO3 is -15 degrees, and the fourth output port ( The phase difference of the feed signal applied to the radiating element of the fourth unit antenna A4 connected to PO4 is -45 degrees.

그리고 이와 같은 위상차신호가 각 단위 안테나의 복사소자에 인가되어 해당 배열안테나(10)의 전체 빔 패턴은 도 14에 도시된 바와 같이 전기적으로 5도 틸트되게 된다. The phase difference signal is applied to the radiating element of each unit antenna so that the entire beam pattern of the array antenna 10 is electrically tilted 5 degrees as shown in FIG. 14.

[10도 틸트][10 degree tilt]

스윙구동부의 손잡이(111)를 돌려 각도지침기의 틸트각도를 10도로 맞출 경우에 각 위상변위기(120-1,120-2)는 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 회전침의 회전각도가 57.5도가 되고, 제2 회전침의 회전각도는 115도가 된다. 그리고 제1출력포트(PO1)에 연결된 제1 단위 안테나(A1)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 90도가 되고, 제2출력포트(PO2)에 연결된 제2 단위 안테나(A2)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 30도가 되며, 제3출력포트(PO3)에 연결된 제3 단위 안테나(A3)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -30도가 되고, 제4출력포트(PO4)에 연결된 제4 단위 안테나(A4)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -90도가 된다.When the tilt angle of the angle guide is adjusted to 10 degrees by turning the handle 111 of the swing driver, each phase shifter 120-1 and 120-2 has a rotation angle of 57.5 as shown in FIG. 10. Degree, and the rotation angle of the second rotary needle is 115 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the radiating element of the first unit antenna A1 connected to the first output port PO1 is 90 degrees, and the radiation of the second unit antenna A2 connected to the second output port PO2 is 90 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the element is 30 degrees, the phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the third unit antenna A3 connected to the third output port PO3 is -30 degrees, and the fourth output port ( The phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the fourth unit antenna A4 connected to PO4 is -90 degrees.

그리고 이와 같은 위상차신호가 각 단위 안테나의 복사소자에 인가되어 해당 배열안테나(10)의 전체 빔 패턴은 도 15에 도시된 바와 같이 전기적으로 10도 틸트되게 된다. The phase difference signal is applied to the radiating element of each unit antenna so that the entire beam pattern of the array antenna 10 is electrically tilted by 10 degrees as shown in FIG. 15.

[15도 틸트][15 degree tilt]

스윙구동부의 손잡이(111)를 돌려 각도지침기의 틸트각도를 15도로 맞출 경우에 각 위상변위기(120-1,120-2)는 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 회전침의 회전각도가 86.25도가 되고, 제2 회전침의 회전각도는 172.5도가 된다. 그리고 제1출력포트(PO1)에 연결된 제1 단위 안테나(A1)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 135도가 되고, 제2출력포트(PO2)에 연결된 제2 단위 안테나(A2)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 45도가 되며, 제3출력포트(PO3)에 연결된 제3 단위 안테나(A3)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -45도가 되고, 제4출력포트(PO4)에 연결된 제4 단위 안테나(A4)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -135도가 된다.When the tilt angle of the angle guide is adjusted to 15 degrees by turning the handle 111 of the swing driver, each phase shifter 120-1 and 120-2 has a rotation angle of 86.25 as shown in FIG. 11. Degree, and the rotation angle of the second rotary needle is 172.5 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the first unit antenna A1 connected to the first output port PO1 is 135 degrees, and the radiation of the second unit antenna A2 connected to the second output port PO2 is 135 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the element is 45 degrees, the phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the third unit antenna A3 connected to the third output port PO3 is -45 degrees, and the fourth output port ( The phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the fourth unit antenna A4 connected to PO4) is -135 degrees.

그리고 이와 같은 위상차신호가 각 단위 안테나의 복사소자에 인가되어 해당 배열안테나(10)의 전체 빔 패턴은 도 16에 도시된 바와 같이 전기적으로 15도 틸트되게 된다. The phase difference signal is applied to the radiating element of each unit antenna so that the entire beam pattern of the array antenna 10 is electrically tilted by 15 degrees as shown in FIG. 16.

[20도 틸트][20 degree tilt]

스윙구동부의 손잡이(111)를 돌려 각도지침기의 틸트각도를 20도로 맞출 경우에 각 위상변위기(120-1,120-2)는 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 회전침의 회전각도가 115도가 되고, 제2 회전침의 회전각도는 230도가 된다. 그리고 제1출력포트(PO1)에 연결된 제1 단위 안테나(A1)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 180도가 되고, 제2출력포트(PO2)에 연결된 제2 단위 안테나(A2)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 60도가 되며, 제3출력포트(PO3)에 연결된 제3 단위 안테나(A3)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -60도가 되고, 제4출력포트(PO4)에 연결된 제4 단위 안테나(A4)의 복사소자에 인가되는 급전신호의 위상차는 -180도가 된다.When the tilt angle of the angle indicator is set to 20 degrees by turning the handle 111 of the swing driver, each phase shifter 120-1 and 120-2 has a rotation angle of 115 as shown in FIG. 12. Degree, and the rotation angle of the second rotary needle is 230 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the radiating element of the first unit antenna A1 connected to the first output port PO1 is 180 degrees, and the radiation of the second unit antenna A2 connected to the second output port PO2 is 180 degrees. The phase difference of the feed signal applied to the element is 60 degrees, the phase difference of the feed signal applied to the radiation element of the third unit antenna A3 connected to the third output port PO3 is -60 degrees, and the fourth output port ( The phase difference of the feed signal applied to the radiating element of the fourth unit antenna A4 connected to PO4) becomes -180 degrees.

그리고 이와 같은 위상차신호가 각 단위 안테나의 복사소자에 인가되어 해당 배열안테나(10)의 전체 빔 패턴은 도 17에 도시된 바와 같이 전기적으로 20도 틸트되게 된다. The phase difference signal is applied to the radiating element of each unit antenna so that the entire beam pattern of the array antenna 10 is electrically tilted by 20 degrees as shown in FIG. 17.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described above with reference to one embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

도 1은 본 발명에 따른 위상변위기 장치의 전체 사시도,1 is an overall perspective view of a phase shifter device according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 위상변위기 장치의 전면도,2 is a front view of the phase shifter device according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 위상변위기 장치의 후면도,3 is a rear view of the phase shifter device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 위상변위기의 사시도,4 is a perspective view of a phase shifter according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 위상변위기의 전면도,5 is a front view of a phase shifter according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 위상변위기의 후면도,6 is a rear view of the phase shifter according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 위상변위기 장치가 적용된 기지국 배열 안테나의 개략 사시도,7 is a schematic perspective view of a base station array antenna to which a phase shift device according to the present invention is applied;

도 8은 도 7에 도시된 스윙구동부의 단면도,8 is a cross-sectional view of the swing driving unit shown in FIG.

도 9 내지 도 12는 본 발명에 위상변위기의 위상 조정예,9 to 12 are examples of phase adjustment of a phase shifter according to the present invention;

도 13 내지 도 17은 본 발명에 따른 배열 안테나의 수직빔 패턴의 예이다. 13 to 17 show examples of the vertical beam pattern of the array antenna according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10: 배열안테나 100: 위상변위기 장치10: array antenna 100: phase shift device

110: 스윙구동부 120,120-1,120-2: 위상변위기110: swing drive unit 120, 120-1, 120-2: phase shifter

121: 웜기어 124,125: 웜휠 121: worm gear 124,125: worm wheel

Claims (5)

운영자의 조작에 따라 좌/우로 회전하는 스윙구동부와, 상기 스윙구동부의 회전에 따라 급전선로의 위상을 가변하여 출력하는 위상변위기로 이루어진 위상변위기 장치에 있어서,In the phase shifter device comprising a swing drive unit for rotating the left / right according to the operator's operation, and a phase shifter for outputting the phase of the feed line in accordance with the rotation of the swing drive unit, 기판의 후면에 형성된 입력선로;An input line formed at a rear surface of the substrate; 상기 기판의 후면에 형성된 제 1 출력선로;A first output line formed on a rear surface of the substrate; 상기 입력선로와 상기 제 1 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 상기 입력선로로 입력되어 상기 제 1 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 1 회전침;A first rotary needle varying a phase between a signal between the input line and the first output line and varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of the first output line; 상기 기판의 후면에 형성된 제 2 출력선로;A second output line formed on a rear surface of the substrate; 상기 입력선로와 상기 제 2 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 상기 입력선로로 입력되어 제 2 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 2 회전침;A second rotating needle varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of a second output line by varying a connection point between the input line and the second output line; 상기 기판의 전면에 부착되어 구동력에 따라 회전되는 웜기어;A worm gear attached to the front surface of the substrate and rotating according to a driving force; 상기 웜기어의 회전에 의해 회전되면 상기 제 1 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 1 웜휠; 및A first worm wheel that rotates the first rotary needle to change a phase of a signal passing through a track when the worm gear is rotated; And 상기 웜기어의 회전에 의해 회전되면 상기 제2 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 2 웜휠로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상변위기.And a second worm wheel configured to change the phase of a signal passing through the track by rotating the second rotary needle when rotated by the rotation of the worm gear. 제1항에 있어서, 상기 제 1 웜휠과 상기 제 2 웜훌의 기어비는 2:1로서, 상기 제1 웜휠이 2회전하면 상기 제2 웜휠은 1 회전되는 것을 특징으로 하는 위상변위기.The phase shifter of claim 1, wherein a gear ratio between the first worm wheel and the second worm wheel is 2: 1, and the second worm wheel is rotated once when the first worm wheel is rotated two times. 제1항에 있어서, 상기 스윙구동부는According to claim 1, wherein the swing drive unit 손잡이와, 상기 손잡이의 회전에 따라 틸트각도를 표시하는 가변각도 지침기와, 상기 손잡이의 회전력을 동력전달수단으로 전달하는 구동축과, 상기 구동축의 회전을 제어하는 스윙제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변위기.A handle, a variable angle guide indicating a tilt angle according to the rotation of the handle, a drive shaft for transmitting the rotational force of the handle to the power transmission means, and a swing controller for controlling the rotation of the drive shaft. Displacement machine. 제 1 급전커넥터;A first feed connector; 제 2 급전커넥터;A second feed connector; 상기 제 1 급전커넥터의 급전신호가 연결되는 제 1 복사소자와 상기 제 2 급전커넥터의 급전신호가 연결되는 제 2 복사소자로 이루어진 제 1 내지 제 4 단위 안테나;First to fourth unit antennas each including a first radiating element connected to a feed signal of the first feed connector and a second radiating element connected to a feed signal of the second feed connector; 상기 제 1 급전커넥터를 통해 연결된 급전신호의 위상을 가변하여 상기 제1 내지 제 4 단위 안테나의 제1 복사소자로 각각 전달하는 제1 위상변위기;A first phase shifter configured to vary a phase of a feed signal connected through the first feed connector and transfer the phases of the feed signals to the first radiating elements of the first to fourth unit antennas; 상기 제 2 급전커넥터를 통해 연결된 급전신호의 위상을 가변하여 상기 제1 내지 제 4 단위 안테나의 제2 복사소자로 각각 전달하는 제2 위상변위기;A second phase shifter configured to vary a phase of a feed signal connected through the second feed connector and transfer the phases of the feed signals to the second radiating elements of the first to fourth unit antennas; 운영자의 조작에 따라 좌/우로 회전하는 스윙구동부; 및Swing drive unit to rotate left / right according to the operator's operation; And 상기 스윙구동부의 회전력을 상기 제 1 위상변위기와 상기 제 2 위상변위기로 전달하여 위상을 가변하게 하는 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상변위기를 이용한 배열안테나.And a power transmission means for transmitting the rotational force of the swing driver to the first phase shifter and the second phase shifter to vary the phase. 제4항에 있어서, 상기 제1 위상변위기 혹은 제2 위상변위기는The method of claim 4, wherein the first phase shifter or the second phase shifter 기판의 후면에 형성된 입력선로;An input line formed at a rear surface of the substrate; 상기 기판의 후면에 형성된 제 1 출력선로;A first output line formed on a rear surface of the substrate; 상기 입력선로와 상기 제 1 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 상기 입력선로로 입력되어 상기 제 1 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 1 회전침;A first rotary needle varying a phase between a signal between the input line and the first output line and varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of the first output line; 상기 기판의 후면에 형성된 제 2 출력선로;A second output line formed on a rear surface of the substrate; 상기 입력선로와 상기 제 2 출력선로 사이의 연결점을 가변하여 상기 입력선로로 입력되어 제 2 출력선로의 양단으로 출력되는 신호의 위상을 가변하는 제 2 회전침;A second rotating needle varying a phase of a signal input to the input line and output to both ends of a second output line by varying a connection point between the input line and the second output line; 상기 기판의 전면에 부착되어 구동력에 따라 회전되는 웜기어;A worm gear attached to the front surface of the substrate and rotating according to a driving force; 상기 웜기어의 회전에 의해 회전되면 상기 제 1 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 1 웜휠; 및A first worm wheel that rotates the first rotary needle to change a phase of a signal passing through a track when the worm gear is rotated; And 상기 웜기어의 회전에 의해 회전되면 상기 제2 회전침을 회전시켜 선로를 지나는 신호의 위상을 가변시키는 제 2 웜휠로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상변위기를 이용한 배열안테나.And a second worm wheel configured to change the phase of a signal passing through the track by rotating the second rotary needle when the worm is rotated by the rotation of the worm gear.
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