KR101035093B1 - 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법에 대하여 개시하며, 특히, 방사할 신호를 입력하는 도파관, 인가되는 전력을 입력받는 제 1 라인과 비대칭으로 분배된 전력을 인가받는 제 2 라인과 비대칭으로 분배된 전력을 인가받는 제 3 라인으로 이루어지고 위상과 임피던스를 각각 조정하여 전송하는 티형전력분배부 및 신호를 공진시켜 방사하는 셀을 포함하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조에 의하여 사이드 로브의 레벨을 줄이므로 인접 기지국에 무선 간섭, 혼신을 주지 않고 도청되지 않는 효과가 있다.
도파관, 평판형 도파관 안테나, 급전망, 티형전력분배, 이득
Description
본 발명은 평판형 도파관 안테나에서 중앙부에 큰 전력을 분배하고 외곽 방향으로는 선택된 레벨의 전력을 분배하는 급전망에 관한 것으로, 특히, 티형전력분배기를 이용하여 중앙부에 위치한 셀에 큰 레벨을 분배하고 외곽 방향으로는 설계에 의한 레벨을 공급하므로 사이드 로브의 전력 레벨을 조절하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법에 관한 것이다.
무선통신에 사용하는 주파수는 다양한 대역폭으로 분할되며, 주파수가 높을수록 파장이 짧아 안테나의 전기적 길이를 작게 하고 전파의 직진성이 우수하여 적은 전력으로 멀리 전송하는 것이 일반적인 특성이다.
마이크로웨이브(MICRO WAVE)는 무선 주파수의 파장(λ)이 1mm(300Hz) ~ 1m(30GHz) 범위인 전자기파이고, 직진성이 좋아 방해물이 없는 공간에서 비교적 적은 전력으로 먼 거리와 통신하는데 주로 사용된다. 특히, 지상의 기지국과 기지국 또는 지구 궤도상의 인공위성과 사이에서의 통신에 주로 사용된다.
안테나(ANTENNA : ANT)는 전자기파에 의한 전기적 신호의 송신(TRANSMITTING : TX)과 수신(RECEIVING : RX)에 모두 사용되며, 본 발명에서는 설명을 간단하게 하고 이해를 용이하게 하기 위하여 송신(TX)을 위주로 설명하며, 필요한 경우에는 수신(RX)에 대하여서도 제한적으로 설명한다.
전기적 신호의 전송에는 전선, 동축케이블(COAXIAL CABLE) 등의 도체가 일반적으로 사용되며, 주파수가 높은 신호의 경우에는 표피효과(SKIN EFFECT)에 의하여 도체의 표면으로 전류가 흐르는 물리적 현상이 있다. 이러한 현상을 이용하여 마이크로웨이브 신호와 같이 파장이 비교적 짧은 신호의 전송에는 내부가 금속성 도전체로 막혀있는 금속관 또는 파이프(PIPE) 또는 도파관(WAVEGUIDE)을 사용한다.
도파관은 금속관 내부의 공동을 통하여 전자기파를 전송하는 것으로 외부로부터 유입되는 잡음을 차단하는 동시에 외부로 방사되지 않도록 외부 전자계와 완전하게 분리 및 차단하는 특성이 있다. 또한, 전송에 따른 저항손실과 유전체 손실이 매우 적고, 도파관의 단면적은 파장 길이에 상관하므로 도파관 내부에서 전송되는 신호의 모드는 일정한 차단 파장을 가지며, 차단 파장보다 긴 파장의 신호는 통과시키지 않는 필터로 작용하고, 출력이 큰 신호를 전송할 수 있다. 도파관의 단면적 형상은 일례로, 사각형, 직사각형, 원형, 타원형 등이 포함되며, 단면적의 치수는 전송 가능한 최저 주파수(차단 주파수)에 의하여 결정되고, 반파장 길이 이상의 치수가 사용되며 주로 1 GHz 이상의 마이크로파 대역에서 사용된다. 이러한 도파관을 안테나로 이용하는 경우 도파관 안테나라 하며, 도파관 안테나에는 무선신호가 방사(RADIATION)되는 구조에 의하여 슬롯(SLOT) 안테나와 혼(HORN) 안테나 등으로 구별된다.
본 발명은 다수의 도파관 안테나를 동일면에 일정하게 배열하고 무선으로 송신과 수신하는 평판형 도파관 안테나에 대하여 설명한다.
도파관 안테나의 일반적인 구성을 간략하게 설명하면, 전자기파에 의한 무선신호를 송신과 수신하는 안테나, 송수신 신호를 전송하는 도파관을 구비한다. 전력을 분배하거나 합성하는 티(T)형 전력분배기를 더 포함하며, 제조 생산의 편의를 위하여 상면과 하면으로 분리한 대응 구조의 도전성 상부패널과 하부패널로 이루어진다. 상부패널의 안테나는 상면을 통하여 개방되는 형상의 구조이며, 개방된 형상을 통하여 무선신호를 송신과 수신한다.
평판형 안테나를 구성하는 각각의 안테나를 셀(CELL)이라 하고, 다수의 셀을 동일한 평면에 일정하게 배열하여 전자파 방사 패턴의 방향성과 이득을 높인 것이며, 각 셀에 도파관 안테나를 적용하여 평판형 도파관 안테나라고 한다.
이와 같이 다수의 셀로 이루어지는 각 안테나에 신호를 공급하는 구조가 급전망(FEEDING NETWORK)이고, 급전망은 신호를 전송하는 도파관, 신호의 전력을 분배 또는 합성하는 대칭 및 비대칭 티형(T-TYPE) 전력분배기(POWER DIVIDER)를 포함한다.
안테나는 무선신호를 송신과 수신하는데 사용하는 것으로, 송신을 기준으로 전자파가 방사(RADIATION)되는 패턴(PATTERN)이 있다. 지정된 주파수의 신호가 가장 큰 전계 또는 큰 레벨의 출력으로 방사되는 패턴을 메인로브(MAIN-LOBE)라 하 고, 동일한 신호 또는 고조파 등이 낮은 전계로 방사되는 패턴을 사이드 로브(SIDE-LOBE)라 한다. 메인로브가 360도 방향인 것을 무지향성 안테나(ISOTROPIC ANTENNA 또는 OMNIDIRECTIONAL ANTENNA)로 분류하고, 특정 방향으로 큰 전계가 방사되는 것을 지향성 안테나(DIRECTIONAL ANTENNA)로 분류한다. 무지향성 안테나에 반사판을 부착하여 지향성 안테나로 사용하는 경우도 있다.
본 발명의 평판형 안테나는 지향성 안테나의 한 종류이며, 비교적 큰 사이드 로브에 의하여 간섭을 발생하는 문제가 있다.
또한, 서로 다른 주파수를 사용하는 기지국과 기지국의 통신, 다수 국가가 인접한 지역에서의 통신, 인공위성의 배치가 조밀한 지역에서의 통신 등은 사이드 로브에 의하여 간섭이 발생하므로 전파환경을 혼란시켜 통신 불량이 발생하고, 도청에 의하여 통신 내용이 노출되는 보안상 문제가 있다.
이러한 종래 기술의 문제를 일부 해결하는 것으로, 송신측과 수신측의 메인로브 방향을 정확하게 일치시키고, 사이드 로브의 방향을 피하는 기술이 있다.
개선된 종래 기술은 송신측과 수신측에서 메인로브 빔 방향을 정확하게 일치시키는 경우, 혼신 등의 영향 없이 무선통신을 양호하게 진행하는 장점이 있다.
그러나 개선된 종래 기술에서도, 사이드 로브를 줄이는 것이 아니고 회피하는 방식이므로, 사이드 로브에 의하여 인접 기지국에 전파간섭을 주거나 도청될 수 있고, 주변의 전파환경을 악화시키는 등의 문제가 여전히 남아 있다.
따라서 메인로브로 출력되는 신호의 레벨과 사이드 로브로 출력되는 신호의 레벨 차이를 크게 하여, 사이드 로브에 의한 잡음 영향을 줄이는 기술을 개발할 필 요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제와 필요성을 해결하기 위한 것으로, 비대칭과 대칭의 티형전력분배부를 설계에 의하여 선택적으로 배치하므로 사이드 로브의 레벨을 낮추는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 본 발명은 티형전력분배부에서 분기라인으로 분배되는 신호의 위상과 임피던스를 조절하고, 분배되는 전력 레벨을 조절하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 본 발명은 티형전력분배부에 의하여 분배된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하여 손실 없이 효율적으로 전달하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
또한, 본 발명은 평판형 도파관 안테나의 방사패턴을 설계에 의하여 조절하므로 사이드 로브에 의한 잡음을 제거하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조 및 배치방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 평판형 도파관 안테나가 방사할 일정한 전력의 신호를 입력하여 전송하는 도파관과, 도파관으로부터 인가되는 신호의 전력을 입력받는 제 1 라인과, 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 비대칭으로 형성한 제 3 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 비대칭으로 분배된 신호의 전력을 인가받고 제 1 상측 반사부로 진행방향을 변경하여 전송하는 제 2 라인과, 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 비대칭으로 형성한 제 2 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 비대칭으로 분배된 신호의 전력을 인가받고 제 2 하측 반사부로 진행방향을 변경하고, 상기 제 2 하측 반사부로부터 인가된 신호를 제 2 상측 반사부로 진행방향을 변경하여 전송하는 제 3 라인으로 이루어지고, 상기 제 2 라인의 입구 폭이 제 3 라인의 입구 폭보다 높은 비율이며 제 2 라인과 제 3 라인은 비대칭으로 분배된 신호의 위상과 임피던스를 각각 조정하여 전송하는 티형전력분배부 및 티형전력분배부로부터 분배되어 인가받은 전력의 신호를 공진시켜 방사하는 셀이 구비된 평판형 도파관 안테나의 급전망에 있어서,
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상기 제 3 라인은 제 2 상측 반사부로부터 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 스텝 트랜스포머(STEP TRANSFORMER)를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 스텝 트랜스포머는 제 3 라인의 상측과 하측 중에서 선택된 어느 하나 이상에 구비하여 이루어진다.
그리고 스텝 트랜스포머는 제 3 라인에 하나 이상의 개수를 선택적으로 구비 하여 이루어진다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 평판형 도파관 안테나가 방사할 일정한 전력의 신호를 입력하여 전송하는 도파관과, 상기 도파관으로부터 인가되는 신호의 전력을 입력받는 제 1 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 제 3 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 분배된 신호의 전력으로 인가받고, 제 1 하측 반사부로 제 1 라인으로부터 인가된 신호의 진행방향으로 변경하며, 제 1 상측 반사부로 상기 제 1 하측 반사부로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하여 전송하는 제 2 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 제 2 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 분배된 신호의 전력으로 인가받고 제 2 하측 반사부로 상기 제 1 라인으로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하고, 제 2 항측 반사부로 상기 제 2 하측 반사부로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하여 전송하는 제 3 라인으로 이루어지고, 상기 제 2 라인과 제 3 라인은 신호의 위상과 임피던스를 각각 조정하여 전송하는 티형전력분배부 및 티형전력분배부로부터 분배되어 인가받은 전력의 신호를 공진시켜 방사하는 셀이 구비된 평판형 도파관 안테나의 급전망에 있어서,
삭제
상기 제 2 라인은 제 1 상측 반사부로부터 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 스텝 트랜스포머(STEP TRANSFORMER)를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 스텝 트랜스포머는 제 2 라인의 상측과 하측 중에서 선택된 어느 하나 이상에 구비하는 구조로 이루어진다.
또한, 스텝 트랜스포머는 제 2 라인에 하나 이상의 개수를 선택하여 구비하며 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 구조로 이루어진다.
또한, 제 3 라인은 제 1 라인으로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하는 제 2 하측 반사부 및 제 2 하측 반사부로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하는 제 2 상측 반사부를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 제 3 라인은 제 2 상측 반사부로부터 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 스텝 트랜스포머를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 스텝 트랜스포머는 제 3 라인의 상측과 하측 중에서 선택된 어느 하나 이상에 선택된 하나 이상의 개수를 구비하여 상기 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 구조로 이루어진다.
또한, 제 1 라인은 도파관으로부터 인가되는 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 입력 스텝 트랜스포머를 선택에 의하여 하나 이상 더 포함하여 이루어진다.
또한, 제 2 라인의 입구 폭과 제 3 라인의 입구 폭은 대칭과 비대칭 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
또한, 제 1 라인은 입력되는 신호의 전력을 일직선으로 전송하는 것과 경사지게 전송하는 것 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진다.
또한, 제 3 라인은 입구에 도전체를 결합시켜 폭을 줄이는 구조로 이루어진다.
또한, 제 3 라인은 입구에 돌기부를 형성하여 폭을 줄이는 구조로 이루어진다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 도파관, 대칭과 비대칭의 티형전력분배부, 셀을 준비하고 평판형 도파관 안테나의 급전망을 배치하는 방법에 있어서, 평판형 도파관 안테나 영역에 셀을 일정한 간격으로 배치하고 배치된 셀에 연결되는 티형전력분배부와 도파관의 배치 위치를 결정하고, 설계된 전력분배 패턴을 확인하는 단계와, 전력분배 패턴이 중심부에 최대전력으로 설계되면, 평판형 도파관 안테나의 중심부로부터 외곽으로 갈수록 점차 낮은 전력이 분배되도록 비대칭 티형전력분배부를 배치하는 제 1 배치단계와, 배치 완료된 셀과 도파관과 티형전력분배부에 신호가 전송되도록 경로를 각각 연결하고, 연결이 완료된 평판형 도파관 안테나의 방사패턴을 분석하여 설계된 것으로 분석되지 않으면 확인하는 단계로 진행하는 분석단계를 포함하여 이루어지는 평판형 도파관 안테나의 급전망 배치방법을 제시한다.
바람직하게, 전력분배 패턴이 중심부와 외곽의 중간부분에 일정한 전력을 분배한 것으로 확인되면, 설계된 중간부분에 일정한 전력이 분배되도록 비대칭 티형전력분배부를 배치하고 분석단계로 진행하는 제 2 배치단계를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 전력분배 패턴으로부터 외곽부분에 일정한 전력을 분배하는 것으로 확인되면, 설계된 외곽부분에 일정한 전력이 분배되도록 비대칭 티형전력분배부를 배치하고 분석단계로 진행하는 제 3 배치단계를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 비대칭 티형전력분배부는 대칭 티형전력분배부와 비대칭 티형전력분배 부 중에서 선택된 어느 하나 이상이고, 배치는 평판형 도파관 안테나의 외곽 방향으로 연결된 셀에 큰 전력이 분배되도록 티형전력분배부를 배치한다.
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상기의 본 발명은 비대칭과 대칭의 티형전력분배부를 선택적으로 배치하여 사이드 로브의 레벨을 낮게 설계하므로 사이드 로브에 의한 잡음을 줄이는 산업적 이용효과가 있다.
또한, 상기의 본 발명은 티형전력분배부에서 각 분기라인의 입구 폭을 조정하여 분배되는 전력을 용이하게 조절하는 사용상 편리한 효과가 있다.
또한, 상기의 본 발명은 분배되어 입력된 신호전력을 선택적으로 배치한 스텝 트랜스포머에 의하여 위상과 임피던스를 매칭하여 손실 없이 효율적으로 전달하는 산업적 이용효과가 있다.
또한, 상기의 본 발명은 평판형 도파관 안테나의 방사패턴을 설계에 의하여 선택적으로 조정하므로 인접 기지국에 무선 간섭의 영향을 주지 않고, 도청되거나 혼신되지 않도록 하여 무선신호의 환경을 개선하는 사용상 편리한 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
평판형 도파관 안테나는 다수의 안테나를 동일한 평면에 배치하여 방향성을 갖도록 한 안테나이고, 이때 평판형 도파관 안테나를 구성하는 각각의 안테나를 셀(CELL)이라 한다. 안테나는 신호전력이 방사되는 패턴이 있으며, 메인로브(MAIN LOBE)는 방사되는 신호전력이 가장 크고, 사이드로브(SIDE LOBE)는 메인로브를 제외한 모든 방사패턴이다. 도파관은 금속 파이프와 유사한 형상이고 상하좌우가 밀폐된 경로를 통하여 최소의 전력손실로 신호를 전달한다. 티형전력분배부는 하나의 라인으로 입력된 신호전력을 각각의 분기라인을 통하여 대칭 또는 비대칭으로 분배하여 전송하는 동시에 각각의 분기라인으로 인가된 신호전력을 합하여 하나의 라인으로 전송하는 것으로, 본 발명의 설명에서는 설명을 간단하게 하기 위하여 전력분배를 기준으로 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일례에 의한 것으로 직사각형 모양의 티형전력분배부를 포함하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 전체 구성을 보인 사시도 이고, 도 2 는 본 발명의 일례에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나를 구성하는 하부패널의 상세 사시도 이며, 도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나 하부패널의 티형전력분배부 상세 구조도 이다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 3 을 참조하여 상세히 설명하면, 평판형 도파관 안테나(100)는 하부패널(110)과 상부패널(120)과 혼패널(130)을 포함하는 구성이다.
도 1 에서의 하부패널(110)은 신호를 안테나가 방사할 일정한 전력의 신호를 입력하여 전송하는 도파관(111)과, 도파관(111)으로부터 인가된 신호의 전력을 설계된 비율로 분배하는 티형전력분배부(112)와, 티형전력분배부(112) 및 도파관(111)을 통하여 인가된 신호를 공진(RESONANT)하여 무선송신(WIRELESS TRANSMITTING)의 방사(RADIATION)하거나 또는 무선 수신(RECEIVING)하는 셀(113)을 포함한다.
티형전력분배부(112)는 도파관(111)을 통하여 인가된 신호전력을 제 1 라인을 통하여 입력하고 제 2 라인과 제 3 라인의 입구 폭 비율에 의하여 대칭 또는 비대칭으로 전력을 분배한다. 또한, 제 2 라인과 제 3 라인으로 각각 인가된 신호전력은 병합하여 제 1 라인으로 전송하며, 이하에서 설명을 간단하게 하기 위하여 송신을 위한 전력 분배를 위주로 설명한다. 제 2 라인과 제 3 라인은 전력이 분배되어 인가된 신호의 진행방향을 변경하는 상측 또는 하측 반사부를 선택에 의하여 하나 이상 구비하며, 신호의 위상(PHASE)을 변경하고 임피던스(IMPEDANCE)를 매칭(MATCHING)하는 스텝 트랜스포머(STEP TRANSFORMER)를 선택에 의하여 하나 이상 구비한다. 일례로, 제 2 라인과 제 3 라인의 입구 폭 비율이 동일한 경우에는 대칭 티형전력분배부(112)가 되고, 입구 폭 이율이 다른 경우에는 비대칭 티형전력분배 부(112)가 된다.
셀(113)은 인가된 신호에 공진하는 것으로서, 도파관을 통하여 인가된 신호에 공진되고 무선으로 방사하는 경우에는 송신(TX) 안테나로 작용하며, 무선으로 인가된 신호에 공진되어 도파관으로 전송하는 경우에는 수신(RX) 안테나로 작용한다.
다수의 도파관(111)과 다수의 티형전력분배부(112)와 다수의 셀(CELL)(113)에 의하여 급전망(FEEDING NETWORK)(114)을 형성하고, 급전망(114)은 설계에 의하여 하부의 도파관(111)과 티형전력분배부(112)와 하부의 셀(113)을 필요한 만큼 다수 구비한다.
상부패널(120)은 하측부에 하부패널(110)의 셀(113)이 포함되는 급전망(114) 구조를 동일하게 형성하므로 반복되는 설명을 생략하고, 셀(113)과 대응하는 위치에 셀급전부(121)를 구비한다.
혼패널(130)은 상부패널(120)의 셀급전부(121)와 대응하는 위치에 혼안테나(131)를 구비한다.
하부패널(110), 상부패널(120), 혼패널(130)은 각각 도전성이 있으며, 첨부된 도면에서 설명의 편의를 위하여 장방형으로 도시하였으나 장방형에 한정되지 않고 삼각형이 포함되는 다각형, 원형, 기하학형 등과 같이 다양한 형태로 구성한다. 또한, 하부패널(110)과 상부패널(120)이 각각 하나씩으로 구성되는 것을 도시하였으나 다수로 중첩 구성하는 등과 같이 다양하게 변형할 수 있다.
도 2 를 참조하여 하부패널을 상세히 설명하면, 하부패널(110)에는 도파관(111), 티형전력분배부(112), 셀(113) 등이 구비되어 있으며, 도 1 에 도시된 상부패널(120)의 하면에 대응되는 구성이 형성된다.
도 3 을 참조하여 본 발명의 일실시 예를 설명하면, 하부패널(110)에 구비되는 도파관(111)에는 다수의 티형전력분배부(112)가 연결되어 있으며, 각 티형전력분배부(112)는 평판형 도파관 안테나의 중앙 부위에 위치하는 셀(113)에 큰 전력을 공급하고, 지정된 방향의 주변 또는 외곽으로 갈수록 적은 전력이 공급되도록 신호전력을 분배하는 분기라인의 입구 폭이 다르게 형성된다. 이러한 경우 평판형 도파관 안테나의 메인로브로 방사되는 전자기파 레벨이 크고, 사이드 로브로 방사되는 전자기파 레벨이 작다.
즉, 일례에 의한 것으로, 티형전력분배부(112)의 입력라인인 제 1 라인으로 인가된 신호전력은 두 분기라인인 제 2 라인(112a)과 제 3 라인(112b)은 입구 폭을 각각 달리하는 비대칭으로 구성된다. 분기라인의 입구 폭이 큰 쪽에 많은 전력이 분배되고 입구 폭이 작은 쪽에 적은 전력이 분배되며, 일반적으로 입구 폭의 비율에 따라 신호전력이 할당되어 분배되고, 입구 폭이 동일한 경우에는 대칭되게 동일한 크기의 신호전력이 분배된다.
비대칭의 티형전력분배부(112)를 반복 사용하여 평판형 도파관 안테나의 중앙에 위치한 셀(CELL)부터 외곽에 위치하는 셀(CELL)을 배치된 순서에 따라 차례대로 연결한다. 이때, 각 티형전력분배부(112)의 두 분기라인(112a)(112b)은 티형전력분배부(112)를 기준으로 중앙에 상대적으로 가까이 위치한 셀(113)에는 큰 신호 전력이 분배되도록 구성한다. 상대적으로 중심부 또는 중앙으로부터 멀리 위치한 셀(113)에 적은 신호전력이 분배되도록 구성한다.
즉, 중앙에 상대적으로 가깝게 위치한 제 2 라인(112a)이 반대쪽의 제 3 라인(112b)에 비해 더 큰 폭을 갖는 구조로 구성 및 배치한다. 티형전력분배부(112)의 각 분기라인 끝단 부분에는 셀(113)이 구비된다.
상부패널(120)의 하면은 하부패널(110)의 도파관(111), 티형전력분배부(112), 셀(113) 등이 포함되는 급전망(114)과 동일하게 대응되는 구성을 구비한다. 특히, 하부의 셀(113)에 대응되는 위치의 셀급전부(121)는 관통된 상태로 상면을 통해 개방된다. 상부패널(120)의 상면에는 혼패널(130)이 결합하고, 셀급전부(121)와 대응되는 위치의 상면에는 혼 안테나(131)가 구성된다.
평판형 도파관 안테나(100)의 급전망(114)을 구성하는 도파관(111)에 일정한 세기의 신호전력이 인가되면, 첫 번째 티형전력분배부(112)에 의하여 각 분기라인의 입구 폭 크기에 대응하는 큰 전력과 작은 전력으로 분배한다. 중심부에 가까이 위치한 셀(113)에 큰 신호전력을 공급하고, 적은 신호전력은 다시 동일한 비대칭 규격의 두 번째 티형전력분배부(112)에 공급한다. 두 번째 비대칭의 티형전력분배부(112)는 입력된 신호전력을 다시 분기라인의 입구 폭 크기에 의한 큰 전력과 작은 전력으로 분배하여, 중심부로부터 두 번째 위치한 셀(113)에 큰 전력을 공급하고, 적은 전력은 다시 동일한 비대칭 규격의 세 번째 티형전력분배부(112)에 공급한다.
이러한 방식으로 비대칭 티형전력분배부(112)를 계속 반복 배치하고 셀(113) 에 연결하므로 비대칭 티형전력분배부(112)를 통하여 중앙에 위치한 셀(113)에는 큰 신호전력이 인가되고 외곽으로 갈수록 셀(113)에 공급되는 신호전력의 세기가 점차 반복적으로 낮게 인가된다.
셀(113)은 인가된 신호에 공진하고, 공진된 신호는 셀급전부(121) 및 혼안테나(131)를 통하여 방사되며, 방사되는 세기는 셀(113)에 인가된 신호전력의 레벨에 대응한다. 그러므로 중앙에 배치된 셀(113)은 큰 신호전력으로 방사하고 외곽에 배치된 셀(113)은 외곽으로 갈수록 적은 신호전력을 방사한다. 따라서 평판형 도파관 안테나의 중심부 셀로부터 방사되는 레벨이 크고, 외곽으로 갈수록 방사 레벨이 작으므로 사이드 로브의 레벨을 줄인다.
또한, 평판형 도파관 안테나(100)로 무선신호를 수신하는 경우 혼안테나(131)로 입력하고 셀급전부(121)를 통하여 셀(113)에 전달되며, 하부의 셀(113)에서 공진되어 급전망(114)을 구성하는 도파관(111)을 통하여 전송되는 과정에서, 각각의 티형전력분배부(112)를 통과하면서 중앙부 방향으로 수신된 신호가 큰 전력(POWER)으로 전송된다.
아래의 그래프 1 내지 그래프 3 은 평판형 도파관 안테나(100)의 급전망을 구성하는 각 셀(113)에 신호전력을 동일한 세기로 분배한 경우, 주파수 별로 일반적인 방사 특성을 보인 것이다. 또한, 그래프 4 내지 그래프 6 은 본 발명의 일례에 의한 것으로 중심부 방향으로 전력 분배가 점차 커지는 구조로 형성된 평판형 도파관 안테나의 방사특성을 보인 것이다.
그래프 1.
10.7[GHz]
그래프 2
11.7[GHz]
그래프 3
12.27[GHz]
그래프 4
10.7[GHz]
그래프 5
11.7[GHz]
그래프 6
12.27[GHz]
이러한 그래프에서 확인하는 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 티형전력분배부를 포함하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조에 의한 방사특성은, 종래의 평판형 도파관 안테나 방사특성과 비교하여 사이드 로브의 레벨이 감소된 것으로 확인된다. 그러므로 본 발명의 일실시 예에 의한 평판형 도파관 안테나(100)는 메인로브의 방향을 제외한 사이드 로브 방향에서 방사되는 전파의 세기가 줄어 들므로, 인접한 위치의 기지국, 인공위성 등에 무선 간섭 및 노이즈 등의 문제를 발생하지 않는 동시에 송수신 특성이 향상되는 결과로 나타난다. 일례로, 유럽 지역처럼 위성의 배치가 상대적으로 조밀하고 무선 기지국의 위치가 인접한 지역에서 본 발명의 평판형 도파관 안테나(100)를 적용하면 더 큰 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 비대칭 및 대칭 티형전력분배부는 선택에 의하여 평판형 도파관 안테나에 적용할 수 있다.
도 4 는 본 발명의 다른 일실시 예에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하는 티형전력분배부 평면 도시도이다.
이하, 도 4 를 참조하여 본 발명의 다른 일실시 예를 상세히 설명하면, 셀(204)과 직접 연결되는 비대칭 티형전력분배부(203)의 두 분기라인인 제 2 라인(203a)과 제 3 라인(203b)의 구조를 도시하고 있고, 제 1 라인은 일정한 각도로 경사져 있다. 셀(204)에 연결되는 티형전력분배부(203)의 두 방향 분기라인(203a)(203b) 중, 평판형 도파관 안테나(200)의 중앙에 상대적으로 가까운 위치에 구비된 제 2 라인(203a)의 입구 폭은 반대쪽의 제 3 라인(203b)의 입구 폭보다 크다. 티형전력분배부(202)는 도 3 의 티형전력분배부(112)와 동일한 구조이다.
이와 같은 본 발명의 다른 일실시 예가 적용되는 평판형 도파관 안테나(200)는 도 3 의 일실시 예에 의한 평판형 도파관 안테나(100)와 동일한 기능을 하고, 다만 신호를 입력하는 제 1 라인이 일정한 각도로 경사지고 있는 것에 차이가 있다.
즉, 평판형 도파관 안테나의 면적 또는 크기에 따라 하부 셀(204)의 배치된 위치를 조정할 필요가 있는 경우에 적합하게 적용한다.
도 5 는 본 발명의 또 다른 일실시 예에 의한 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하는 티형전력분배부 평면 도시도이다.
이하, 도 5 를 참조하여 본 발명의 또 다른 일실시 예를 상세히 설명하면, 평판형 도파관 안테나(300)의 티형전력분배부(302)는 반대 방향의 두 분기라인인 제 2 라인(302a)과 제 3 라인(302b) 중에서, 도파관 안테나(300)의 중앙으로부터 상대적으로 멀리 위치하는 제 3 라인(302b)에 도전체(303)를 결합시켜, 도전체(303)에 의해 티형전력분배부(302)의 상반되는 두 분기라인(302a)(302b)의 입구 폭 또는 단면적이 비대칭을 이루도록 한 형태이다.
도 3 의 일실시 예에 의한 티형전력분배부(112)의 제 2 라인(112a)과 제 3 라인(112b)은 입구 폭을 비대칭으로 형성한 것이지만, 또 다른 일실시 예에서는 제 2 라인(302a)과 제 3 라인(302b)의 입구 단면적을 줄이는 방식이다. 즉, 중앙으로부터 상대적으로 멀리 위치한 분기라인(302b)에 도전체(303)를 배치하여 분기라인(302b)의 폭 또는 단면적을 줄이는 방식이며, 미설명 부호 304는 평판형 도파관 안테나(300)의 셀을 나타낸다.
이와 같은 구성을 하는 또 다른 일실시 예의 티형전력분배부(302)가 적용되는 평판형 도파관 안테나(300)는 일실시 예와 다른 일실시 예의 티형전력분배부(112, 203)가 적용된 평판형 도파관 안테나와 동일한 원리 및 작용에 의해 사이 드 로브의 방사 레벨을 감소시킨다.
도 6 은 본 발명의 또 다른 일실시 예에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하는 티형전력분배부 평면 도시도이다.
이하, 도 6 을 참조하여 본 발명의 또 다른 일실시 예를 상세히 설명하면, 평판형 도파관 안테나(400)의 티형전력분배부(402)는 서로 반대 방향의 두 분기라인인 제 2 라인(402a)과 제 3 라인(402b) 중에서 중심부로부터 상대적으로 멀리 위치하는 분기라인(402b)의 입력 폭을 줄이어 적은 전력이 분배되도록 하기 위한 돌출부(403)를 형성하는 구조이다. 미설명 부호 404는 셀을 나타낸다.
이러한 구성의 또 다른 일실시 예에 의한 티형전력분배부(402)가 적용되는 평판형 도파관(400) 안테나 역시 일실시 예가 적용된 다른 평판형 도파관 안테나와 동일한 원리 및 작용에 의해 사이드 로브의 방사 레벨을 줄인다.
도 7 은 본 발명의 다른 일례에 의한 것으로 사각형 모양의 평판형 도파관 안테나 전체 구성을 보인 사시도 이고, 도 8 은 도 7 에서의 하부 패널에 의한 상세 평면 도시도 이다.
이하, 도 7 을 참조하여 상세히 설명하면, 본 발명의 다른 일례에 의한 평판형 도파관 안테나(500)는 도전성의 하부패널(510)과 상부패널(520) 및 슬롯패널(530)을 포함하는 구성이다.
하부패널(510)은 상면에 도파관(511)을 형성하고, 상부패널(520)은 하면에 하부패널(510)에 의한 도파관(511)과 대응되는 형태의 도파관(미도시)을 형성한다. 여기서 상부패널(510)과 하부패널(520)은 일례로 정사각형으로 구성한다.
상부패널(520)과 하부패널(510)에 의하여 형성되는 급전망의 구조에 대해 설명하는 경우, 하부패널(510)의 도파관(511)과 상부패널(520)의 도파관(미도시)은 서로 대응되는 형태이므로, 하부패널(510)의 급전망을 예로 설명한다.
이하, 첨부된 도 8 을 참조하여 하부패널(510)의 급전망을 상세히 설명하면, 하부패널(510)의 도파관(511)에 접속된 티형전력분배부(512)는 중심부로 분기되는 분기라인의 입구 폭이 외곽방향으로 분기되는 입구 폭보다 크다. 따라서 티형전력분배부(512)의 두 분기라인인 제 2 라인(512a)과 제 3 라인(512b)은 입구 폭을 달리하는 비대칭 구성이다. 즉, 티형전력분배부(512)의 두 분기라인(512a)(512b) 중에서 사이드 로브의 방사 세기를 줄이는 양 끝단 방향을 기준으로 중앙에 상대적으로 가깝게 위치한 제 2 라인(512a)이 반대쪽의 제 3 라인(512b)에 비해 더 큰 입구 폭을 갖는 구성이며, 각 분기라인의 끝단부에는 셀(513)을 구성한다.
상부패널(520)은 그 하면에 하부패널(510)의 급전망과 대응되는 형상의 급전망을 구성하며, 셀급전부(521)는 상부패널(520)의 상면을 통해 관통되어 개방되는 형상으로 구성된다. 상부패널(520)의 상면에는 슬롯패널(530)을 결합한다. 슬롯패널(530)은 도전성 패널이고, 다수의 슬롯(531)을 형성한다.
이러한 구성의 평판형 도파관 안테나(500)는 일실시 예의 티형전력분배부(112, 203, 302, 402)가 적용되는 평판형 도파관 안테나와 동일한 원리 및 작용으로 사이드 로브의 방사 레벨을 줄이므로 상세한 설명은 생략한다.
도 9 는 본 발명의 실시 예에 적용할 수 있는 비대칭 구조의 티형전력분배부에 대한 상세 구조 도시도 이다.
이하, 도 9 및 도 3 을 참조하여 본 발명에 의한 비대칭 티형전력분배부 구조를 상세히 설명하면, 티형전력분배부(112, 203, 302, 402, 512)(이하, '600'이라 한다.)는 도파관(111, 201, 301, 401, 511)(이하, '111'이라 한다.)이 전송하여 인가되는 신호의 전력을 각 분기라인의 입구 폭으로 설정된 비율에 의하여 비대칭으로 분배한다.
티형전력분배부(600)는 도파관(111)으로부터 일정한 레벨로 인가되는 통신신호의 전력을 입력받는 제 1 라인(610), 제 1 라인(610)으로부터 입구 폭의 비율에 의하여 해당 비율로 분배된 통신신호의 전력을 인가받고 지정된 진행방향으로 변경하여 전송하는 제 2 라인(620), 제 1 라인(610)으로부터 입구 폭의 비율에 의하여 해당 비율로 분배된 통신신호의 전력을 인가받고 지정된 진행방향으로 변경하여 전송하는 제 3 라인(630)을 포함하여 이루어진다. 제 2 라인(620)은 제 3 라인(630)보다 입구 폭이 크므로, 큰 전력의 신호전력을 분배받는다. 즉, 제 3 라인(630)은 제 2 라인(620)보다 적은 전력의 통신신호를 분배받아 지정된 방향으로 전송한다.
제 2 라인(620)은 선택적(OPTION)으로 제 1 상측 반사부(621)를 더 포함하는 구조이다. 제 1 상측 반사부(621)는 폭 a 에 의한 제 1 라인(610)으로 입력된 통신신호의 전력을 일정한 비율로 분배받고 반사시켜 지정된 방향으로의 이동을 빠르게 한다. 즉, 제 1 상측 반사부(621)가 없는 경우는 입력된 신호가 제 1 라인(610)의 벽면과 제 2 라인(620)의 벽면에 부딪혀 반사를 반복하면서 제 2 라인(620)으로 방향을 변경하여 진행하므로, 지연(DELAY) 등의 문제가 발생할 수 있지만, 제 1 상측 반사부(621)는 제 1 라인(610)으로부터 인가되는 신호를 한 번에 반사시켜 제 2 라인(620)으로 방향을 변경시키므로, 통신신호의 방향변경이 신속하며 정확하게 이루어진다. 이하, 반사부의 기능 및 작용은 동일하다.
제 3 라인(630)은 제 2 하측반사부(631), 제 2 상측반사부(632), 스텝 트랜스포머(633, 634, 635, 636)가 포함되는 것 중에서 선택된 어느 하나 이상을 구비하는 구성이다. 즉, 모두 구비하거나 선택된 일부만을 구비하며, 도면에 도시하지 않았으나 제 2 라인에도 선택적으로 구비할 수 있다.
제 2 하측반사부(631)는 제 1 라인(610)으로 입력되어 일정한 비율로 분배받은 일정한 레벨의 신호전력을 지정된 방향으로 빠르게 변경하여 진행하도록 하고, 제 2 상측반사부(632)는 제 2 하측반사부(631)로부터 반사되어 인가된 통신신호의 진행을 다시 지정된 방향으로 빠르게 변경한다. 또한, 필요에 의하여 선택적으로 어느 하나가 구비되거나, 모두 구비하거나 또는 어느 하나도 구비하지 않을 수 있다.
스텝 트랜스포머(633, 634, 635, 636)를 구비하는 구조의 경우, 각각 제 3 라인(630)의 단면적을 줄여 d 또는 e 가 되므로, 인가된 통신신호의 위상(PHASE)과 임피던스(IMPEDANCE)를 동시에 변경하여 매칭(MATCHING)시키는 것이며, 선택에 의하여 어느 하나만을 구비하거나 모두 구비한다. 일례로, 스텝 트랜스포머(633)만을 구비하는 경우 제 3 라인(630)의 단면적이 일정한 크기로 줄어들고, 줄어든 단면적 에 의하여 제 3 라인(630)에 인가된 통신신호의 위상과 임피던스를 일정한 범위로 변경한다. 스텝 트랜스포머(634)를 추가 구비하는 경우에도 단면적이 추가로 일정한 범위에서 더 줄어들므로 위상과 임피던스는 추가적으로 변경되며, 스텝 트랜스포머(635)를 추가 구비하는 경우에도 동일하게 단면적이 추가로 더 줄어들어 위상과 임피던스가 또 추가적으로 변경되고, 스텝 트랜스포머(636)를 더 추가 구비하는 경우에도 단면적이 더 추가로 줄어들어 위상과 임피던스가 또 추가적으로 변경하는 구조이다.
그러므로 폭 c 에 상응하는 신호전력이 분배된 제 3 라인(630)은, 통신신호의 위상과 임피던스를 매칭 상태로 변경하고자 하는 경우, 변경할 위상과 임피던스의 값에 의하여 스텝 트랜스포머(633, 634, 635, 636) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 선택적으로 구비한다.
입구 폭 a 의 제 1 라인(610)으로 인가된 신호전력이 제 2 라인(620)과 제 3 라인(630)으로 분배되는 전력의 크기는, 각 단면적의 크기에 따라 다르지만, 입구 폭을 기준으로 설명하면, 제 1 라인(610)의 입구 폭(a)으로 인가된 신호전력은 제 2 라인(620)의 입구 폭(b)과 제 3 라인(630)의 입구 폭(c) 비율에 의하여 결정된다. 즉, 제 1 라인(610)으로 인가된 신호전력은 폭(b)과 폭(c)의 크기에 대응하여 분배된다.
따라서 제 2 라인(620)과 제 3 라인(630)에 의하여 분배된 신호는 E-PLANE 인 경우에 서로 180도의 위상 차이가 발생하도록 설계한다.
이때, 제 3 라인(630)에 의한 각 입구 폭 c, d, e, f는 c 의 값이 d 의 값보 다 작고, d 의 값은 e 의 값보다 작으며, e 의 값은 f 의 값보다 작은 기준으로 설계되고, 폭 f 는 폭 b와 동일한 값이다.
도 10 은 본 발명의 일실시 예에 적용할 수 있는 것으로 대칭 및 비대칭 구조의 티형전력분배부에 대한 상세 구조 도시도 이다.
이하, 도 10 및 도 3 을 참조하여 본 발명에 의한 대칭 및 비대칭 티형전력분배부를 상세히 설명하면, 티형전력분배부(700)는 도파관(111)이 전송하여 인가되는 신호의 전력을 동일한 비율의 대칭으로 분배하고, 이때 분배된 신호의 위상은 E-PLANE인 경우에 서로 180도 차이가 발생하도록 설계한다.
티형전력분배부(700)는 도파관(111)으로부터 일정한 레벨로 인가되는 신호전력을 입력받는 제 1 라인(710), 제 1 라인(710)으로부터 일정한 비율로 분배된 신호전력을 인가받고 지정된 진행방향으로 변경하여 전송하는 제 2 라인(720), 제 1 라인(710)으로부터 일정한 비율로 분배된 신호전력을 인가받고 지정된 진행방향으로 변경하여 전송하는 제 3 라인(730)을 포함하여 이루어진다. 제 2 라인(720)과 제 3 라인(730)은 각각의 입구 폭 b 와 e 의 비율에 의하여 분배된 신호전력을 인가받는다.
제 2 라인(720)은 제 1 하측반사부(721), 제 1 상측 반사부(722), 스텝 트랜스포머(723, 724) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 구비하는 구조이거나 어느 하나도 구비하지 않는 구조이다. 또한, 제 3 라인(730)은 제 2 하측반사부(731), 제 2 상측 반사부(732), 스텝 트랜스포머(733, 734) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 구 비하는 구조이거나 어느 하나도 구비하지 않는 구조이다.
제 2 라인(720)과 제 3 라인(730)의 구조는 입구 폭 b 와 e 에만 차이가 있고 나머지 구성은 동일한 구조이므로, 제 3 라인(730)의 설명은 생략하고 제 2 라인(720)의 구조만을 설명한다.
제 2 라인(720)을 구성하는 제 1 하측반사부(721)는 제 1 라인(710)으로 입력되고 입구 폭 b 와 e 의 비율에 의하여 분배된 신호전력을 반사시켜 지정된 방향으로의 진행을 빠르게 한다. 일례로, 제 1 하측반사부(721)가 없는 경우는 제 1 라인(710)으로부터 분배되어 입력된 신호가 해당 벽면 등을 반복 반사하여 제 2 라인(720)의 방향으로 진행하지만, 제 1 하측반사부(721)에 의하여 반사 방향이 일정하게 고정되므로 진행방향이 빠르게 결정된다. 제 1 상측반사부(722)의 기능 및 작용도 동일하므로 반복 설명을 피하기로 한다. 이때, 입구 폭 b와 e가 동일하면 티형전력분배부(700)는 대칭형이고, 입구 폭 b와 e가 동일하지 않으면 비대칭형이다.
스텝 트랜스포머(723, 724)는 제 2 라인(720)으로 인가된 신호전력의 위상과 임피던스를 일정한 크기만큼 변경한다.
제 1 라인(710)은 입력된 통신신호를 위상과 임피던스의 변경 없이 제 2 및 제 3 라인(720, 730)에 인가할 수 있다. 필요한 경우 위상과 임피던스를 변경하여 인가하며, 입력된 통신신호의 위상 변경에는 제 1 입력 스텝 트랜스포머(711) 및 제 2 입력 스텝 트랜스포머(712)가 선택적으로 사용된다. 즉, 입력된 통신신호의 위상과 임피던스를 변경할 필요가 있는 경우에는 제 1 입력 스텝 트랜스포머(711) 및 제 2 입력 스텝 트랜스포머(712) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 구비하고, 위 상 및 임피던스의 변경이 필요하지 않은 경우에는 구비하지 않는다.
티형전력분배부(700)는 제 2 라인(720)의 입력 폭(b)과 제 3 라인(730)의 입력 폭(e)이 동일하면 동일한 크기의 신호전력으로 분배하고, 동일하지 않으면 해당 비율에 의한 신호전력이 분배되어 각각 인가된다.
폭(c)은 스텝 트랜스포머(723)만이 구비되는 경우 폭(d)으로부터 스텝트랜스포머(723)의 폭 만큼 뺀 값이고, 스텝트랜스포머(724) 만이 구비되는 경우에는 폭(d)로부터 스텝트랜스포머(724)의 폭 만큼 뺀 값이며, 하나도 구비되지 않는 경우에는 폭(d)의 값과 동일하고, 두 개 모두 구비되는 경우에는 도면에 도시된 (c)의 값이 된다. 제 3 라인(730)의 경우에도 동일하므로 중복 설명을 하지 않기로 한다.
그러므로 티형전력분배부(700)가 E-PLANE의 신호를 전송하는 것일 경우에는 제 2 라인(720)과 제 3 라인(730)에 의하여 분배된 통신신호의 위상(PHASE)은 서로 180도 차이를 발생하고, H-PLANE의 신호를 전송하는 경우에는 위상 차이가 발생하지 않도록 설계한다.
도 11 은 본 발명의 다른 일예에 의한 것으로 비대칭 구조의 티형전력분배부 구조 상세 설명도 이다.
이하, 도 11 을 참조하여 상세히 설명하면, 티형전력분배부(800)는 도파관(111)이 전송하여 인가되는 신호의 전력을 일정한 비율의 비대칭으로 분배하고, 분배된 신호는 E-PLANE 인 경우에 서로 180도의 위상 차이를 발생하도록 설계한다.
티형전력분배부(800)는 도파관(111)으로부터 일정한 레벨로 인가되는 통신신호의 전력을 입력받는 제 1 라인(810), 제 1 라인(810)으로부터 일정한 비율로 분배된 통신신호의 전력을 인가받고 지정된 진행방향으로 변경하여 전송하는 제 2 라인(820), 제 1 라인(810)으로부터 일정한 비율로 분배된 통신신호의 전력을 인가받고 지정된 진행방향으로 변경하여 전송하는 제 3 라인(830)을 포함하여 이루어진다.
제 2 라인(820)은 제 3 라인(830)보다 큰 신호전력을 분배받고, 제 3 라인(830)은 제 2 라인(820)보다 작은 신호전력을 분배받아 지정된 방향으로 각각 전송한다.
제 1 라인(810)은 제 2 라인(820) 및 제 3 라인(830)과 만나는 끝단 부분에 삼각형상의 반사부(840)를 구비한다. 제 3 라인(830)은 제 1 라인의 반사부(840)와 일정한 폭을 형성하는 돌기부(831), 돌기부(831)와의 사이에서 일정한 폭을 형성하는 삼각형상의 스텝 트랜스포머(832)를 구비한다.
반사부(840)는 제 1 라인(810)으로부터 인가되는 통신신호를 2 개로 분할하여 제 2 라인(820)과 제 3 라인(830)에 각각 인가한다. 제 2 라인(820)과 제 3 라인(830)으로 분배되는 전력의 크기는 제 2 라인(820)의 입력측 폭(b)과 제 3 라인(830)의 입력측 폭(c)의 비율에 의하여 연산된 해당 값으로 분배된다.
제 3 라인(830)의 스텝 트랜스포머(832)는 입력되는 통신신호의 위상과 임피던스를 매칭(MATCHING)하는데 사용되는 것으로, 선택에 의하여 위상과 임피던스의 변경이 필요하지 않은 경우에는 구비하지 않고, 위상과 임피던스의 변경이 필요한 경우에는 추가로 더 구비할 수 있으며, 폭(c)은 폭(d) 보다 작고, 폭(d)은 폭(e)보다 작다. 즉, 폭은 e > d > c 의 관계가 성립한다.
도 12 는 본 발명의 일례에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조에 의한 배치방법 순서도 이다.
이하, 도 12 를 참조하여 상세히 설명하면, 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하기 위한 것으로, 도파관, 대칭 및 비대칭 티형전력분배부, 셀을 각각 필요한 수량으로 준비한다(S110).
평판형 도파관 안테나로 설계된 일정한 크기의 영역에 다수의 셀을 일정한 간격으로 배치하고, 셀의 위치에 맞추어 티형전력분배부와 도파관의 배치 위치를 결정하고(S120), 평판형 도파관 안테나를 위하여 설계된 전력분배 패턴을 확인한다(S130).
일례로, 전력분배 패턴을 확인하여, 중심부에 최대의 전력이 집중되는 패턴으로 확인되면(S130), 최대전력이 중심부에 분배되고 중심부로부터 멀어지는 외곽으로 갈수록 평균적으로 하향하는 작은 전력이 분배되도록 비대칭 티형전력분배부를 배치한다. 즉, 큰 전력을 분배하는 방향에 비대칭 티형전력분배부의 큰 전력이 분배되는 분기라인이 위치하도록 배치한다. 본 발명에서는 평판형 도파관 안테나의 중심부에 큰 전력이 분배되도록 비대칭 티형전력분배부를 배치한다(S140). 일반적으로 평판형 도파관 안테나에서는 중심부를 기준으로 좌측과 우측의 방사패턴이 대칭되도록 설계한다. 즉, 상측과 하측의 방사패턴을 구분하지 않는 것이 일반적이 다.
이와 같이 배치 완료된 셀과 도파관과 비대칭 티형전력분배부의 신호가 전송되는 경로를 각각 연결하고(S170), 방사패턴을 계산하여 분석한다. 이러한 분석에서 방사패턴이 전력분배 패턴과 같은 형상으로 확인되면 종료로 진행하고, 같은 형상이 아닌 것으로 확인되면 확인하는 과정(S130)으로 진행하여 설명된 일련의 과정을 반복한다(S180).
이때, 다른 일례로, 설계된 방사패턴을 확인한 결과(S130), 중심부와 외곽 사이의 중간부분에 일정한 전력을 분배하도록 전력분배 패턴을 설계한 것으로 확인되면, 설계된 중간부분에 비대칭 티형전력분배부 또는 대칭 티형전력분배부 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 일정한 전력이 중간부분에 분배되도록 한다(S150). 이와 같이 배치 완료된 셀과 도파관과 비대칭 티형전력분배부의 신호가 전송되는 경로를 각각 연결하고(S170), 방사패턴을 분석한다(S180).
또 다른 일례로, 설계된 전력분배 패턴을 확인한 결과(S130), 외곽부분에 일정한 크기의 전력이 분배되는 패턴으로 확인되면, 설계된 외곽부분에 일정한 크기의 전력이 분배되도록 비대칭 티형전력분배부 또는 대칭 티형전력분배부 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 일정한 전력이 외곽부분에 분배되도록 배치한다(S160). 이와 같이 배치 완료된 셀과 도파관과 비대칭 티형전력분배부의 신호가 전송되는 경로를 각각 연결하고(S170), 방사패턴을 분석한다(S180).
이러한 구성의 본 발명은 평판형 도파관 안테나의 중앙부분에 전력분배가 집중되도록 하거나, 중간부분 또는 외곽부분에 일정한 전력이 분배되도록 할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1 은 본 발명의 일례에 의한 것으로 직사각형 모양의 티형전력분배부를 포함하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 전체 구성을 보인 사시도,
도 2 는 본 발명의 일례에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나를 구성하는 하부패널의 상세 사시도,
도 3 은 본 발명의 일실시 예에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나 하부패널의 티형전력분배부 상세 구조도,
도 4 는 본 발명의 다른 일실시 예에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하는 티형전력분배부 평면 도시도,
도 5 는 본 발명의 또 다른 일실시 예에 의한 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하는 티형전력분배부 평면 도시도,
도 6 은 본 발명의 또 다른 일실시 예에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나의 급전망을 구성하는 티형전력분배부 평면 도시도,
도 7 은 본 발명의 다른 일례에 의한 것으로 사각형 모양의 평판형 도파관 안테나 전체 구성을 보인 사시도,
도 8 은 도 7 에서의 하부 패널에 의한 상세 평면 도시도,
도 9 은 본 발명의 실시 예에 적용할 수 있는 비대칭 구조의 티형전력분배부에 대한 상세 구조 도시도,
도 10 은 본 발명의 일실시 예에 적용할 수 있는 것으로 대칭 및 비대칭 구조의 티형전력분배부에 대한 상세 구조 도시도,
도 11 은 본 발명의 다른 일례에 의한 것으로 비대칭 구조의 티형전력분배부 구조 상세 설명도,
그리고
도 12 는 본 발명의 일례에 의한 것으로 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조에 의한 배치방법 순서도 이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
100, 200, 300, 400, 500 : 도파관 안테나
110, 510 : 하부패널 111, 201, 301, 401, 511 : 도파관
112, 202, 203, 302, 402, 512, 600, 700, 800 : 티형전력분배부
112a, 203a, 302a, 402a, 512a, 620, 720, 820 : 제 2 라인
112b, 203b, 302b, 402b, 512b, 630, 730, 830 : 제 3 라인
113, 204, 304, 404, 513 : 셀 114 : 급전망
120, 520 : 상부패널 121, 521 : 셀급전부
130 : 혼 안테나 131 : 혼
303 : 도전체 403 : 돌출부
530 : 슬롯패널 531 : 슬롯
610, 710, 810 : 제 1 라인 621, 722 : 제 1 상측 반사부
631, 721, 731 : 제 2 하측 반사부 632, 732 : 제 2 상측 반사부
633, 634, 635, 636, 723, 724, 733, 734, 832 : 스텝 트랜스포머
711 : 제 1 입력 스텝 트랜스포머 712 : 제 2 입력 스텝 트랜스포머
831 : 돌기부 840 : 반사부
Claims (25)
- 평판형 도파관 안테나가 방사할 일정한 전력의 신호를 입력하여 전송하는 도파관과;상기 도파관으로부터 인가되는 신호의 전력을 입력받는 제 1 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 비대칭으로 형성한 제 3 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 비대칭으로 분배된 신호의 전력을 인가받고 제 1 상측 반사부로 진행방향을 변경하여 전송하는 제 2 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 비대칭으로 형성한 제 2 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 비대칭으로 분배된 신호의 전력을 인가받고 제 2 하측 반사부로 진행방향을 변경하고, 상기 제 2 하측 반사부로부터 인가된 신호를 제 2 상측 반사부로 진행방향을 변경하여 전송하는 제 3 라인으로 이루어지고, 상기 제 2 라인의 입구 폭이 상기 제 3 라인의 입구 폭보다 높은 비율이며, 상기 제 2 라인과 제 3 라인은 비대칭으로 분배된 신호의 위상과 임피던스를 각각 조정하여 전송하는 티형전력분배부과;상기 티형전력분배부로부터 분배되어 인가받은 전력의 신호를 공진시켜 방사하는 셀이 구비된 평판형 도파관 안테나의 급전망에 있어서,상기 제 3 라인은 제 2 상측 반사부로부터 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 스텝 트랜스포머(STEP TRANSFORMER)를 더 포함하여 이루어지는 구조를 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 삭제
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- 제 1 항에 있어서, 상기 스텝 트랜스포머는 제 3 라인의 상측과 하측 중에서 선택된 어느 하나 이상에 구비하여 이루어지는 구조를 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 제 6 항에 있어서, 상기 스텝 트랜스포머는 제 3 라인에 하나 이상의 개수를 선택적으로 구비하여 이루어지는 구조를 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 평판형 도파관 안테나가 방사할 일정한 전력의 신호를 입력하여 전송하는 도파관과;상기 도파관으로부터 인가되는 신호의 전력을 입력받는 제 1 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 제 3 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 분배된 신호의 전력으로 인가받고, 제 1 하측 반사부로 제 1 라인으로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하며, 제 1 상측 반사부로 상기 제 1하측 반사부로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하여 전송하는 제 2 라인과, 상기 제 1 라인으로부터 인가되는 신호의 전력을 제 2 라인과의 입구 폭 비율에 의하여 분배된 신호의 전력으로 인가받고 제2 하측 반사부로 상기 제 1라인으로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하고, 제 2 상측 반사부로 상기 제 2 하측 반사부로부터 인가된 신호의 진행방향을 변경하여 전송하는 제 3 라인으로 이루어지고, 상기 제 2 라인과 제 3 라인은 신호의 위상과 임피던스를 각각 조정하여 전송하는 티형전력분배부와;상기 티형전력분배부로부터 분배되어 인가받은 전력의 신호를 공진시켜 방사하는 셀이 구비된 평판형 도파관 안테나의 급전망에 있어서,상기 제 2 라인은 제 1 상측 반사부로부터 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 스텝 트랜스포머(STEP TRANSFORMER)를 더 포함하여 이루어지는 구조를 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
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- 제 8 항에 있어서, 상기 스텝 트랜스포머는 제 2 라인의 상측과 하측 중에서 선택된 어느 하나 이상에 구비하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 제 11 항에 있어서, 상기 스텝 트랜스포머는 제 2 라인에 하나 이상의 개수를 선택하여 구비하며 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
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- 제 8 항에 있어서, 상기 제 3 라인은 제 2 상측 반사부로부터 인가된 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 스텝 트랜스포머를 더 포함하여 이루어지는 구조를 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 제 14 항에 있어서, 상기 스텝 트랜스포머는 제 3 라인의 상측과 하측 중에서 선택된 어느 하나 이상에 선택된 하나 이상의 개수를 구비하여 상기 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 라인은 도파관으로부터 인가되는 신호의 위상과 임피던스를 매칭하는 입력 스텝 트랜스포머를 선택에 의하여 하나 이상 더 포함하여 이루어지는 구조를 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
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- 삭제
- 제 1 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 라인은 입구에 도전체를 결합시켜 폭을 줄이는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 제 1 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 라인은 입구에 돌기부를 형성하여 폭을 줄이는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 구조.
- 도파관, 대칭과 비대칭의 티형전력분배부, 셀을 준비하고 평판형 도파관 안테나의 급전망을 배치하는 방법에 있어서,상기 평판형 도파관 안테나 영역에 셀을 일정한 간격으로 배치하고 상기 배치된 셀에 연결되는 티형전력분배부와 도파관의 배치 위치를 결정하고, 설계된 전력분배 패턴을 확인하는 단계;상기 전력분배 패턴이 중심부에 최대전력으로 설계되면, 평판형 도파관 안테나의 중심부로부터 외곽으로 갈수록 점차 낮은 전력이 분배되도록 상기 비대칭 티형전력분배부를 배치하는 제 1 배치단계;상기 배치 완료된 셀과 도파관과 티형전력분배부에 신호가 전송되도록 경로를 각각 연결하고, 상기 연결이 완료된 평판형 도파관 안테나의 방사패턴을 분석하여 설계된 것으로 분석되지 않으면 상기 확인하는 단계로 진행하는 분석단계; 를 포함하여 이루어지는 평판형 도파관 안테나의 급전망 배치방법.
- 제 21 항에 있어서, 상기 전력분배 패턴이 중심부와 외곽 사이의 중간부분에 일정한 전력을 분배한 것으로 확인되면, 설계된 중간부분에 일정한 전력이 분배되도록 상기 대칭 티형전력분배부를 배치하고 상기 분석단계로 진행하는 제 2 배치단계;를 더 포함하여 이루어지는 평판형 도파관 안테나의 급전망 배치방법.
- 제 21 항에 있어서, 상기 전력분배 패턴으로부터 외곽부분에 일정한 전력을 분배하는 것으로 확인되면, 설계된 외곽부분에 일정한 전력이 분배되도록 상기 비대칭 티형전력분배부를 배치하고 상기 분석단계로 진행하는 제 3 배치단계; 를 더 포함하여 이루어지는 평판형 도파관 안테나의 급전망 배치방법.
- 삭제
- 제 21 항에 있어서, 상기 외곽으로 점차 낮은 전력이 분배되도록 하는 것은,상기 중심부로부터 상기 외곽으로 갈수록 평균적으로 점차 낮은 전력이 분배되도록 상기 비대칭 티형전력분배부를 배치하는 것을 특징으로 하는 평판형 도파관 안테나의 급전망 배치방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |