KR101060067B1

KR101060067B1 - 이차원 안테나 어레이

Info

Publication number: KR101060067B1
Application number: KR1020057005826A
Authority: KR
Inventors: 막스 괴틀; 유르겐 루몰드
Original assignee: 카트라인-베르케 카게
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2011-08-29
Also published as: EP1525642B1; DE10332619A1; CA2506198A1; AU2003292188A1; WO2004051796A1; DE10332619B4; CA2506198C; ES2590911T3; KR20050084836A; EP1525642A1

Abstract

본 발명은 이차원 안테나 어레이에 관한 것이다. 수직으로 연장하는 적어도 2개의 칼럼(5a, 5b)을 구비하며, 상기 수직으로 연장하는 적어도 2개의 칼럼(5a, 5b)의 각각에는 각각 하나의 방사기 배열이 설치되고, 이 방사기 배열은 서로 별도로 급전되며, 상기 2개의 칼럼(5a, 5b) 내에 배치된 방사기 배열은 각각 적어도 하나의 방사기 또는 방사기(9)그룹을 구비하는, 이차원 안테나 어레이가 배열된다. 적어도 하나의 칼럼(5a, 5b)에는, 배열되어 있는 방사기 배열에 대해 수직 방향으로 마주하는 적어도 하나의 추가의 방사기 또는 추가의 방사기(109b 또는 109a) 그룹이 배열되며, 적어도 하나의 추가의 방사기 또는 적어도 하나의 추가의 방사기 (109b 또는 109a) 그룹은 다른 칼럼(5b 또는 5a) 내에 배열된 방사기 배열과 함께 급전된다.

Description

이차원 안테나 어레이{TWO-DIMENSIONAL ANTENNA ARRAY}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 이차원 안테나 어레이에 관한 것이다.

상기 유형의 안테나 어레이는 통상 복수의 방사기(radiator or antenna elements) 또는 방사기 그룹(radiator groups or antenna element groups)과, 나란히 그리고 서로 차례로 배열된 적어도 2개의 방사기 또는 방사기 그룹을 구비하므로 이차원 배열 장치가 형성된다. 상기 유형의 이차원 안테나 어레이는 수직으로 배열되어 있고 수평으로 나란히 배열된 4개의 칼럼(column or gap)을 구비하고, 이 칼럼 내에는 수직 방향으로 서로 나란히 마주하게(offset) 배열된 각각 6개 내지 10개의 방사기 또는 방사기 그룹이 배열된다. 상기 유형의 안테나는 부분적으로 사용 목적에 따라, 예로서 군사 분야에서는 목표 추적(레이더)을 위해 사용될 수 있는 "스마트-안테나"로 불린다. 이러한 적용 예에서는 "위상 어레이(phased array)"-안테나가 자주 언급된다. 그러나, 최근 이러한 안테나는 특히 800 MHz 내지 1000 MHz 또는 1700 MHz 내지 2200 MHz 주파수 범위 내의 이동 통신에서 사용이 증가되고 있다.

새로운 1차 방사기 시스템의 개발로, 특히 수평 또는 수직에 대해 +45°또는 -45°의 편파 방향을 갖는 이중 편파 안테나 어레이의 형성도 가능하다.

상기 유형의 안테나 어레이는, 안테나 어레이가 기본적으로 이중 편파 방사기 또는 모노 편파 방사기로 구성되는 지의 여부에 따라 수신 신호의 방향을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 동시에, 각각 칼럼 내로 공급된 송신 신호의 위상 각(phase angle)의 상응하는 동조를 통해 방사(beam) 방향이 변형될 수 있는데, 다시 말해, 선택식 빔 형성이 달성된다.

상이한 수평 방향에서 안테나 어레이의 방사 방향의 배향은 전자 빔 스위프(electronic beam tilting)를 통해 행해지는데, 다시 말해, 각각 신호의 위상 각이 적절한 신호 처리를 통해 조정될 수 있다. 또한, 적절하게 차원화 된 수동 빔 형성 네트워크도 가능하다. 제어 신호에 의해 제어 가능한 능동 위상 변위기(phase shifter)를 상기 공급 네트워크에서 방사 방향의 변경을 위해 사용하는 것도 공지되어 있다. 이러한 방식의 빔 형성 네트워크는 4개의 입력부와 4개의 출력부를 포함하는 이른바 버틀러 매트릭스(butler-matrix)로 구성된다. 상기 네트워크는 연결된 입력부에 따라 각각 다이폴 어레이(individual dipole arrays) 내의 방사기 사이의, 상이하면서도 고정된 위상 각을 형성한다. 버틀러 매트릭스를 갖는 상기 유형의 안테나 구조는 예로서 미국 특허 공보 제6,351,243호에 공지되어 있다.

또한, 칼럼 사이에서 고정 설정된 위상을 사용하여 또는 위상 변위기를 사용하여 수평 배향의 전자적인 빔 스위프가 행해진다. 고정 설정된 위상을 통해 또는 위상 변위기를 사용하여 수직 빔 배향의 상승 또는 하강이 가능하다(다운틸트, down-tilting).

물론, 하나의 송신 또는 수신 작동에 사용될 수 있기 위해, 각각 방사기 또는 방사기 그룹이 각각의 칼럼에서 서로에 의존하여 작동하도록 안테나 어레이가 사용될 수도 있다.

상기 유형의 안테나 어레이는 그 수평 방향으로 연장하는 로우브(lobe) 폭에서 대략 80°와 100°사이에 놓인, 각각의 칼럼 내에 배열된 개개의 방사기 또는 방사기 그룹에 대한 방사 배향을 포함한다.

그러나, 로우브 폭이 전적으로 60°내지 65°의 범위 내에 있는 사용 예도 공지되어 있다.

여기서, 방사기 또는 방사기 그룹을 각각의 칼럼 내에 상위한 수평 위상으로 배열하는 것도 시도되었다. 이는, 칼럼 내의 각각 방사기 또는 방사기 그룹의 로우브 폭에 어느 정도 영향을 미칠수 있다. 이로써, 75°와 100°사이의 로우브 폭이 구현될 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로는 로우브 폭을 더 감소시킬 수는 없다.

본 발명의 목적은 적어도 하나의 칼럼 내에서, 복수의 칼럼 또는 모든 칼럼 내에서, 각각의 칼럼 내의 방사기 또는 방사기 그룹의 수평 로우브 폭이 75°이하 값으로 하강할 수 있는 가능성을 형성하는 안테나 어레이를 구성하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 제1항에서 설명된 특징을 통해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구성은 종속 청구항에서 설명된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 안테나 구조체 전체의 크기를 더 늘리지 않고서도 적어도 하나의 방사기 또는 방사기 그룹을 추가 설치하므로서 칼럼 안테나요소의 로우브(3dB 빔) 폭을 감소시킬 수 있는바, 상기 적어도 하나의 추가 방사기 또는 방사기 그룹은 이미 있는 수직으로 서로 중첩되게 배열된 방사기 또는 방사기 그룹과 연관되어 수평으로 마주하여(offset) 인접한 칼럼에 수용하는 것이 가장 적합하다. 그러나, 상기 적어도 하나의 추가의 방사기 또는 추가의 방사기 그룹은 그들이 배열된 동일한 칼럼에 배열된 다른 방사기 또는 방사기 그룹과는 공동으로 급전되지 않고, 인접한 칼럼에 있는 방사기 또는 방사기 그룹과 공동으로 급전된다. 이를 통해, 로우브 폭이 확실히 감소하며, 하나의 칼럼 내에 배열되었으나 마주하게 배열된 복수의 방사기 또는 방사기 그룹이 적절하게 선택되어, 원하는 최적의 로우브 폭이 가장 적합하게 설정될 수 있다. 실제로, 차례로 배열된 6개 내지 12개의 방사기 또는 방사기 그룹을 갖는 안테나 어레이에서 2개의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹을 사용하는 것이 60°내지 65°의 로우브 폭을 구현하기 위해 충분하다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 해결책은 각각의 칼럼 내에서 사용된 방사기가 선형 편파 방사기 또는 이중 편파 방사기 또는 원형 편파 방사기로 구성되면 달성될 수 있다. 실시예로 (특히 선형 다이폴 편파 안테나에서) 종래 다이폴 방사기 형태의 다이폴 방사기 또는 국제 공개 공보 WO 00/39894호에 공지되어 있는 사각 다이폴 유형에 따라 형성되나 십자형 다아폴 유형에 따라 방사하는 다이폴 배열과 같은 모든 적절한 방사기가 고려될 수 있다. 그러나, 사각 다이폴 또는 패치(patch) 방사기 등도 사용될 수 있다. 특히, 십자 형태의 방사기 배열은 +/- 45°배향으로 수평 또는 수직으로 향할 수 있다.

칼럼의 간격(column spacing), 즉, 2개의 인접한 칼럼 사이의 방사기 또는 방사기 그룹 간의 간격은 평균 작동 파장의 약 λ/2 이다. 그러나, 이러한 칼럼 간격은 기본적으로 0.25 λ내지 1.0 λ의 작동 파장의 범위는 평균 작동 파장의 범위 내에 있다. 하나의 칼럼 내의 방사기의 수직 간격은 0.7 λ내지 1.2 λ이다. 그 사이에 하나의 추가 방사기 또는 (인접한 칼럼 내의 방사기와 공동으로 급전되는) 하나의 추가 방사기 그룹이 일체로 되어야만, 상부 또는 하부 방사기 또는 하부 방사기 그룹에 대한 자유 간격(free clearance)은 가장 적합하게 상하 간격을 1/2로 줄일 수 있다.

상술 된 바와 같이, 본 발명에 의한 안테나는, 하나의 칼럼에 배열된 방사기또는 방사기 그룹은 인접한 칼럼에 있는 방사기 또는 방사기 그룹과는 독립되게 급전 및 작동되지만, 앞서 언급한 같은 칼럼에 추가적으로 통합 설치된 방사기 또는 방사기 그룹은 인접한 칼럼에 있는 방사기 또는 방사기 그룹과 공동으로 급전된다. 공장에서 제조할 때 한 칼럼에 배열되어 나온 방사기 또는 방사기 그룹은 위상변위기(pase shifters)에 의해 구동되어, 수평면에 대하여 하방으로 기운 경사각(down-tilt angle)으로 변동하는 경사각을 택할 수 있다.

선행기술에서와 같이, 본 발명과 같은 안테나 배열(antenna array)은, 각각의 칼럼과 연관된 방사기 또는 방사기 그룹에 대한 위상(phase)변경을 원격 조종으로 할 수 있으며, 그 방법은 각각의 칼럼에 각기 적절한 하향경사 세팅(down-tilt setting)이 가능하도록 일체로 되거나 또는 후에 장착된 전기 기계적 제어장치에 의하여 실시한다.

그러나, 상술된 유형의 안테나 어레이에 의해, 각각의 칼럼 및 이 각각의 칼럼에 배치된 방사기 또는 방사기 그룹에 이른바 버틀러 매트릭스(butler matrix) 또는 유사한 빔 형성 네트워크가 연결될 경우, 소정 유형의 빔 형성이 실행될 수 있다. 이에 대한 대안으로, 각각의 칼럼 내에 혼성기(hybrid)가 연결될 수 있다.

가장 적합하게 칼럼이 일정한 간격으로 나란히 배열되나, 일정하지 않게 나란히 배열된 간격을 갖는 안테나 어레이도 구현 가능하다.

각각의 칼럼 내의 각각의 방사기 또는 방사기 그룹은 동일한 높이에 배열되거나 또는 수직 방향에서 서로에 대해 마주하여(offset) 놓이게 배열될 수 있다. 이때, 칼럼 내의 방사기 또는 방사기 그룹의 중간 위치는 칼럼 내에 배열된 각각의 방사기 또는 방사기 그룹에 대해 임의의 상대 수직 높이(vertical level)에 배열될 수 있다. 그러나, 수직으로 마주하여 차례로 배열된 2개의 방사기 또는 방사기 그룹의 1/2 수직 간격에 정확히 일치할 수 있다.

인접한 2개의 칼럼 내의 방사기 또는 방사기 그룹이 수직 방향에서 서로에 대해 마주하여 배열되면, 특정 칼럼에 해당되나 인접한 칼럼 내에 배열된 추가로 제공된 방사기 또는 방사기 그룹이, 동일한 높이에서 하나의 방사기 또는 방사기 그룹이 해당되는 칼럼 내에 놓이게 배열될 수 있다. 이를 통해, 그 구조를 크게 하지 않으면서 최적의 안테나가 구현될 수 있다.

상기 로우브(lobe or dB) 폭을 줄이기 위하여 추가적으로 설치된 방사기 또는 방사기 그룹은 칼럼의 중앙에 또는 상단(upper end) 또는 하단(lower end), 상단과 하단 사이에 설치할 수 있다. 이러한 설치 방법으로 최적의 위치를 선택할 수 있다.

변형실시가 가능한 실시 예에서, 로우브 폭을 원하는 만큼 축소하기 위하여, 적어도 하나의 방사기 또는 방사기 그룹이 항상 추가로 칼럼에 설치되며, 이 추가된 방사기 또는 방사기 그룹은 상기 목적을 위하여, 인접 칼럼 안에 수평으로 일체화되어, 또는 수평 또는 수직 구성요소와 마주하여 설치된다. 상기 추가로 설치되는 방사기 또는 방사기 그룹의 최대의 수는 N-1이며, 이때 N은 하나의 칼럼에 본래 설치된 방사기 또는 방사기 그룹의 수이다.

한 실시예에 의하면, 하나의 칼럼 안에 있는 모든 방사기 또는 방사기 그룹은 수직 방향으로 서로 동일한 거리를 두고 마주하여 배열되며, 적어도 하나의, 또는 2개 이상의, 방사기 또는 방사기 그룹은 각각, 인접한 칼럼 안에 있는 방사기 또는 방사기 그룹과 공동으로 급전되게 된다. 이렇게 함으로써, 예컨대 2개의 인접한 칼럼 안에 있는 방사기 또는 방사기 그룹 각각을 동일한 높이의 선상에 쌍을 이루게 하여 배열하는 것이 가능하게 되며, 이 경우에, 이렇게 배열된 한 쌍의 방사기 또는 방사기 그룹은 각각 다른 칼럼 안에 위치한 방사기 또는 방사기 그룹과 번갈아 급전된다.

이하 본 발명을 실시예를 참조로 상세히 설명한다. 도면이 도시된다.

도 1은 본 발명에 따른 2개의 칼럼으로 된 안테나 어레이의 개략도이다.

도 1a는 도 1에서 사용된 가로형 다이폴 어레이(broadside dipole array)의 사시도에서 발췌한 것이다.

도 2는 단지 하나의 칼럼 내에 배열된 방사기 또는 방사기 그룹 및 본 발명에 따라 설치된 수평으로 마주하여 인접 칼럼 내에 배열된 추가의 방사기 또는 방사기 그룹을 갖는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 안테나 어레이의 상세도이다.

도 3은 도 1에 따른 안테나 어레이에 상응하는 부분도이나, 제 2 칼럼 내에는 원래부터 설치되어 있는 방사기 또는 방사기 그룹 및 본 발명에 따라 설치된 수평으로 마주하여 놓인 추가의 방사기 또는 방사기 그룹이 도시된다.

도 4는 도 1에 따른 안테나 어레이의 변형예이다.

도 5는 안테나 어레이의 다른 변형예이다.

도 6은 안테나 어레이의 또 다른 변형예이다.

도 7은 복수의 십자형 다이폴 방사기 그룹(십자형 방사기)으로 구성된, 도 1에 대한 다른 실시예 이다.

도 8은 다이폴로 조립된, 각각의 방사기 그룹에 대한 사각 다이폴을 사용하는 다른 실시예이다.

도 9는 패치 방사기(patch radiator)를 사용하는 2-칼럼(two-column) 안테나 어레이를 위한, 제1도에 대한 다른 실시예 이다.
도 10은 본 발명의 수직 방향으로 배열되는 단일 편파 방사기, 최적의 선형 편파된 다이폴 방사기를 사용하여 비제한적인 수정된 배열의 예시도.

도 11은 안테나 어레이의 또 다른 실시예이다.

도 12는 2 칼럼 안테나 어레이의 다른 실시예이다.

도 13은 도 12를 약간 변형한 실시예이다.

도 14는 4 칼럼 안테나 어레이의 실시예이다.

도 1은 안테나 어레이의 수직 배향 시에 수직으로 연장하는 후방의 반사기(backward reflector)(3)를 통상 구비하는 본 발명에 따른 안테나 어레이(1)의 개략 평면도를 도시한다. 후방 반사기(3)는 예를 들어 도전성 기판 또는 도전성 표면이 마련된 기판으로 구성되며, 수직 외측 경계부에는 각이 지거나 또는 반사기 면에 대해 수평으로 배열하고 방사기 면에 대해 하나의 높이 이상으로 연장하는 리지(ridges)가 마련될 수 있다.

도시된 실시예에서, 안테나 어레이(1)는 2개의 칼럼(5a, 5b)을 좌우측에 구비한다. 각각의 칼럼(5a, 5b) 내에는 복수의, 즉, 적어도 2개의 1차 또는 제1, 다시 말해 기본적으로 설치되어 있는 방사기 또는 방사기 그룹(9)이 수직 방향으로 서로에 대해 마주하여(offset) 배열되며, 좌측의 칼럼(5a)은 2개의 제1급전 입력부(11a)를 통해, 즉, 각 분극에 대해 하나의 입력부를 통해 급전된다. 모노 수직 편파 안테나(polarized antenna)에서는 단지 하나의 제1급전 입력부(11a)만이 구비될 수도 있다. 다시 말해, 도 1에 어둡게(darkened) 표시되고 수직으로 규칙적인 간격을 가지며 차례로 배열된 8개의 방사기 또는 방사기(9)그룹은 동일한 위상 각을 갖는 제1급전 입력부(11a)를 통해 급전된다. 이중 편파 안테나 어레이 장치 대신에 모노 수직 편파를 갖는 안테나 어레이가 사용될 경우에, 차례로 배열된 모노 편파 방사기 또는 방사기 그룹은 단지 하나의 단일 입력부(11)를 통해 급전된다. 안테나 어레이가 전기적인 면에서 상이한 다운-틸트-각도로 조정 가능해야 한다면(수평면에 대해 변동하는 방사 각도), 안테나 어레이 내에는 다양한 위상 변위기가 일체될 수 있고, 이를 통해 수직으로 차례로 배열된 개별 방사기 또는 차례로 배열된 방사기 그룹이 변동하는 위상 각으로 급전될 수도 있다. 각각의 분극에서, 하나의 칼럼을 위해 다시 2개의 제1급전 입력부(11a)가 설치되며, 복수의 위상 변위기를 갖는 상세히 도시되지 않은 급전 네트워크를 통해, 수직으로 차례로 배열된 방사기 또는 방사기 그룹에 대한 위상각을 상호 조정될 수 있다. 이는 실시예로 국제 공개 공보 WO 01/13459호에 공개되어 있고 본 출원의 일부를 형성한다.

2개의 제2 급전 입력부(11b)를 통해, 우측의 칼럼(5b) 내에 배열되고 일정한 수직 간격을 가지며 차례로 배열되는 8개의 방사기 또는 방사기(9)그룹은 동일한 위상 각으로 또는, 하나 이상의 위상 변위기를 갖는 급전 네트워크의 사용 시에는 다운-틸트-각도를 생성하기 위한 상이한 위상 각으로 급전된다.

도시된 실시예에서, 방사기 또는 방사기(9)그룹은 그 방사 방향에서 수평 또는 수직에 대해 +45°또는 -45°로 배향된 이른바 십자형 벡터 다이폴(cross-vector diople)로 구성된다. 도 1에 따라 개략 도시되고 직사각형으로 보이며 그 전기적 효율에 있어서 십자형 다이폴 형태에 따라 서로에 대해 수직으로 놓인 2개의 면 내의 편파 방사기의 구조 및 기능은 국제 특허공개 공보 WO 00/39894호에 공개되어 있고, 그 공개 내용의 전체 범주와 관련되어 본 출원의 내용의 일부를 형성한다. 그러나, 각 방사기 또는 방사기 그룹이 각각 수직으로 서로 나란히 배열된 2개의 분극면상에서 방사되도록 할 경우에는 이러한 소위 십자형 벡터 다이폴(cross-vector dipoles) 대신에, 종래의 십자형 다이폴 또는 사각 다이폴 또는 패치 방사기 등이 사용될 수 있다. 이에 대해서는 개략도를 참조로 상세히 후술된다.

가장 적합하게, 두 칼럼(5a, 5b) 좌우측내의 방사기가 기본적으로, 75°보다 작지 않은 로우브 폭을 포함하기 때문에, 본 발명에 따라 추가의 방사기 또는 방사기 그룹이 설치될 수 있다.

더 명확한 이해를 위해 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 안테나 어레이와 동일하나 도 1의 안테나 어레이에서 (이미 도 1에서 설명된 바와 같이) 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내에 배열된 방사기(9)그룹만이 도시된다. 다시 말하자면, 제 2 칼럼에 속하고 도 1에 밝게 도시된 방사기(9)그룹은 도 2에 따른 실시예에서 제거된 상태이다. 제 1의 칼럼(column)(5a) 내의 방사기의 로우브 폭을 감소시키기 위해, 본 실시예에서는 제 1의 칼럼(5a)에 대해 마주하여 배열된, 제2의 칼럼(5b) 내에 배열된 2개의 추가 방사기 또는 방사기(109, 109a) 그룹이 배열된다. 이들은 제 1의 칼럼 내에 원래부터 마련되어 있는 방사기 또는 방사기(9)그룹과 함께 공동으로 급전된다. 수평으로 마주하여 놓인 상기 추가의 방사기 및 방사기(109a)그룹에 의해 로우브 폭은 감소될 수 있다. 두 중앙 방사기 또는 방사기(9')그룹에 대한 로우브 폭은 45°만큼 집중된다. 그러나, 원거리 음계(far field)에서는 전체 로우브 폭의 감소를, 60°또는 65°의 영역으로 형성되는 로우브 폭만이 고려된다.

제 2의 칼럼(5b) 내의 방사기 또는 방사기 (9)그룹에 대한 추가의 방사기 또는 방사기(109, 109b) 그룹이 상응하게 배열되는데, 이는 도 3에 도시된 바와 같이- 중앙에 놓여 제 1의 칼럼(5a) 방향으로 마주하여 배열된다. 이 추가의 방사기 또는 방사기(109, 109b) 그룹은 제 2의 칼럼(5b) 내의 방사기(9) 그룹과 함께 공동으로 전력을 공급받는다. 칼럼(5b) 내의 추가의 방사기(109b)는 제 2 칼럼(5b) 내의 인접한 방사기 또는 방사기(9")그룹과 동일한 높이에 배열된다.

도 1에 도시된 안테나는 도 2와 도 3에 따른 두 안테나 부품이 서로 조립된 것이다.

도 1 내지 도 3에 따른 실시예에 따라, 제 1의 칼럼(5a) 내의 방사기 또는 방사기 그룹이 인접한 칼럼 내에 배열된 2개의 방사기 또는 방사기(9)그룹의 1/2 수직 간격으로 마주하여 놓여 배열되기 때문에, 각각의 로우브 폭을 감소시키기 위한 추가의 방사기 또는 방사기(109, 109a 또는 109, 109b) 그룹이 수직으로 인접하여 배열된 2개의 방사기 또는 방사기 그룹들 사이에서 각각 다른 칼럼 내에서 동일한 높이에 위치되게 배열한다.

이미 설명한 바와 같이, 2-칼럼 안테나 어레이는 다운-틸트-장치없이 배열될 수 있다. 급전 입력부(11a, 11b)는 양 분극에 대해 모든 방사기(9)에 대해 일정하게 전력이 공급된다. 이로부터, 각각의 주 그룹인 제1의 칼럼 및 제2의 칼럼(5a, 5b)에 대해 추가로 배열된, 인접 칼럼 내에 유사하게 배열된 추가의 방사기(109a, 109b)가 각각의 주 칼럼에 속한 방사기와 마찬가지로 각각 동일한 위상 각으로 급전될 수 있다. 그러나, 수직으로 차례로 배열된 방사기가 각각 상이한 위상 각으로 급전되도록 (또는 차례로 배열된 2개의 방사기 그룹이 항상 상이한 위상 각으로 급전되도록), 다시 말해, 변동하는 각도의 다운-틸트-각도를 설정할 수 있도록, 일체식 전원 공급 네트워크가 사용될 경우, 주 칼럼 내에 배열된 방사기에 속하고 인접 칼럼 내에 배열된 각각의 추가의 방사기 또는 방사기(109a, 109b)그룹은 가능한 한 동일한 위상 각 또는 각각의 주 칼럼(main column) 내에 인접하여 놓인 방사기에 급전하는 그 다음의 위상 각으로 급전된다. 특정 다운-틸트-각도에 의한 방사 방위의 하강시에 도 1에 따른 실시 예에서, 인접 칼럼 내에 배열된 추가의 방사기(109'a)와 같이, 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내에 배열된 방사기(9')가 동일한 위상 각으로 급전된다. 그 하부에 놓인 다른 방사기(9")에는 다시 변위된 위상 각으로 급전될 수 있으나, 인접 칼럼 내에 놓인 방사기(109"a)와 공동으로 급전된다. 이는 도 1에 밝게 표시된 추가의 방사기(109b)에도 상응하게 적용되는데, 우측에 배치된 칼럼(5b) 내에 놓인 방사기와 같이 (각각의 분극이 분리된) 동일한 위상 각으로 급전된다.

도 1a로 다시 돌아가서 몇 가지 더 언급한다. 도 1a는 도 1의 안테나를 일부분 확대한 상세도를 보여주며, 도 1a는 에지 경계부(edge demarcation)(3')가 반사기의 외측 수직 에지(edge)상에 구비되어 있음을 보여주며, 상기 에지 경계부는 상기 반사기 면(3)에 대하여 수직으로 또는 횡 방향으로 배치되어 있다. 각각의 칼럼(5a, 5b)은 그 사이에 있는 경계벽(partition) 또는 경계 리지(separating ridge)에 의해 분리 또는 분할되며, 상기 경계벽은 반사기 면에 대하여 수직으로 되며, 상기 반사기면은 상기 외측 수직 에지에 놓인 에지 경계부(3')와 다른 높이를 가질 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조로 상술된 본 발명에 따른 안테나 어레이는 그 가장 단순한 형태로서 수직으로 연장하는 오직 2개의 칼럼(5a, 5b)을 구비하도록 구성될 수 있다. 수직으로 연장하는 적어도 2개의 각각의 칼럼(5a, 5b) 내에는 급전되는 각각 하나의 방사기 배열이 구성된다. 두 칼럼(5a, 5b) 내에 설치된 방사기 배열은 적어도 하나의 방사기 또는 적어도 하나의 방사기(9) 그룹을 구비한다. 또한 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 칼럼(5a 또는 5b)에 대해 이 칼럼 내에 이미 구성된 방사기 배열에 대해 수직 방향으로 마주하여 놓인 적어도 하나의 다른 추가의 방사기 또는 적어도 하나의 다른 추가의 방사기(109b 또는 109a) 그룹이 구성되고, 적어도 하나의 방사기 또는 적어도 하나의 방사기(109b 또는 109a) 그룹은 다른 칼럼(5b, 5a) 내에 배열된 방사기 배열과 함께 급전된다.

도 4에 따른 실시예는 도 1에 따른 실시예와 두 가지 관점에서 구별되는데, 즉, 한편으로 각각의 칼럼(5)에 대해 오직 하나의 방사기 또는 추가의 방사기(109a,109b) 그룹이 배열된다는 것이고, 다른 한편으로 이 방사기 또는 방사기 그룹이 안테나 어레이의 중앙 영역이 아니라 최상부에 또는 최하부에 배열된 방사기 요소에 대해 측면으로 마주하여 배열된다는 것이다. 이를 통해, 특정의 칼럼 내의 모든 방사기 또는 방사기 배열에 대한 로우브 폭은 감소된다.

도 5에 따른 실시예에서, 각각의 칼럼에는 다시 2개의 추가의 방사기 또는 방사기(109a, 109b) 배열이 안테나 어레이의 최상부와 최하부 단부(end) 또는 단부 영역에 배열된다.

도 6에 따른 실시예에서, 원래부터 각각의 칼럼(5) 내에 원래부터 배열되어 있는 방사기 또는 방사기(9)그룹이 동일한 수평 높이에 한 쌍으로 배열된다. 이 경우, 추가로 배열되고 교대로 인접한 칼럼 내에 조립된 방사기 또는 방사기(109)그룹이 각각의 주 칼럼 내에 배열된 방사기 또는 방사기 그룹에 대한 중간 높이로 배열되는데, 이는 도 6에서 알 수 있다.

이러한 경우에, 상이한 다운-틸트-각도의 조정을 위한 급전 네트워크가 구성되면, 각각의 주 칼럼(5a, 5b) 내에 구성되고 주 칼럼에 대해 배열된 각각의 인접 칼럼(5b, 5a) 내에 배열된 추가의 방사기(109a, 109b)가 하나의 위상 각으로 급전되고, 이 위상 각은 그 수평 배향의 최적의 위상 각에 일치하거나 또는 그에 속한 주 칼럼(5a, 5b) 내에서 그 바로 아래 배열된 방사기와 동조 되는 위상 각을 갖는다. 도 6에 따른 실시 예에서, 추가의 상부 방사기(109a')는 주 칼럼(5a) 내의 방사기(9') 또는 방사기(9")의 위상 동기에 상응하는 위상 각을 구비한다. 칼럼(5b) 내에 배열된 추가의 방사기(109"a)는 다시 주 칼럼(5a) 내에 배열된 방사기(9") 또는 방사기(9"')에 상응하는 위상을 구비할 수도 있다. 물론, 이는 칼럼(5a) 내에 배열되고, 해당 주 칼럼(5b) 내에 배열된 대응 방사기와 공동으로 작동하는 추가의 방사기(109b)에도 적용된다.

도 7에는 종래의 십자형 방사기를 사용하여 형성될 수 있는 도 1과 동일한 안테나 조립체가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면 예를 들어 십자형 방사기 대신에 사각 다이폴(dipole)이 사용될 수 있다.

도 9는 패치 방사기(patch radiator)를 사용하는 실시예시도이다.

상응하는 배향 시에 상술된 모든 안테나 어레이는, 수평으로 상호 대향하여 놓이고 수평 또는 수직에 대해 +45°또는 -45°로 배향된 2개의 편파면 내에서 방사 또는 수신할 수 있도록 구성된다.

도 10에 따른 실시예에는 단지 수직 편파 다이폴만을 갖는 2개의 칼럼(5)이 마련된 안테나 어레이가 도시된다. 이 실시예에서, 방사기 또는 방사기 그룹은 이중 편파 방사기 (또는 원형 편파 방사기)로 구성되는 것이 아니라, 선형 편파 방사기 또는 방사기 그룹으로 구성될 수 있다.

모든 실시 예에서, 동일한 기술 수단을 통해 각각의 칼럼(5)에 대한 방사기 배향의 로우브 폭이 감소된다.

도 11을 참조로 다른 변형예가 설명된다. 도 11에 따른 2개의 칼럼을 갖는 안테나 어레이는 기본적으로 도 1 내지 도 3에 따른 실시예와 유사하게 구성된다. 여기서 특별한 것은, 한편으로 각각의 칼럼 내에 기본적으로 단지 하나의 주 방사기(9)가 홀수개로 배열되는데, 즉, 칼럼(5a) 내에서 동일한 수직 부분 내에 차례로, 본 실시예에서는 9개의 방사기(9)가 배열되며, 이는 칼럼(5b) 내에서도 마찬가지이다. 각각의 칼럼 내의 홀수개의 주 방사기를 통해 안테나 어레이의 중앙에는 각각 하나의 방사기(9')가 놓인다.

본 실시 예에서, 칼럼(5a) 내에 배열된 방사기에 대해 2개의 추가 방사기(109a, 즉, 109'a, 109"a)가 배열되는데, 이는 방사기(9)들 사이에서 1/2 수직 간격 그리드 사이즈(grid size)에 상응하게 배열된다. 안테나가 다시 하나의 다운-틸트-각도로 작동되면, 하나의 칼럼 내에서 수직으로 차례로 배열된 방사기(9)는 상이한 위상 각으로 급전되어 본 실시예에서는, 해당 주 칼럼, 즉, 칼럼(5a) 내에 배열된 중앙에 배열된 방사기(9')와 같이, 추가로 배열된 방사기(109'a, 109"a)가 동일한 위상 각으로 급전된다. 이는 도 11에 밝게(light-colored) 도시된 방사기에 대해서도 상응하게 적용된다. 도 11에서, 칼럼(5b) 내에서 중앙에 놓인 방사기는 그에 마주하여 칼럼(5a) 안에 2개의 추가로 배열된 방사기(109b)와 동일한 위상 각으로 급전된다. 마찬가지로, 추가의 방사기(109'a)가 방사기(9")의 위상 각으로 급전될 수도 있다. 다른 추가의 방사기(109"a)는 그 하부에 놓인 방사기(9"')의 위상 각으로 급전될 수 있다. 이로써, 더 높은 대칭성이 달성된다.

추가로, 칼럼(5) 내의 방사기 또는 방사기 그룹(9)은 인접한 칼럼(5b) 내의 각 방사기 또는 방사기(9)그룹에 대해 0.25 λ와 1 λ사이의 간격, 가급적 λ/2의 간격을 갖는 것을 알 수 있다. λ는 작동 파장의 파장을 나타내는데, 전송 주파수 대역 내의 평균 작동 파장을 나타낸다. 각각의 칼럼 내의 각 방사기의 수직 간격은 0.7 λ와 1.3 λ사이에서 변화된다.

도시된 실시예의 변형으로, 안테나 어레이에는 3개, 4개 또는 복수개의 칼럼이 배열될 수 있고, 이 칼럼들은 수평 방향에서 보았을 때 서로에 대해 동일한 간격을 가진다. 그러나, 칼럼은 동일하지 않은 간격으로 나란히 놓일 수 있다.

본 실시예를 참조하면, 각각의 칼럼 내에 추가로 일체된 추가 방사기의 수는 적어도 하나의 방사기 또는 적어도 하나의 방사기(109, 109a, 109b) 그룹으로 구성되는 것을 알 수 있다. 상기 추가로 배열된 방사기(109a, 109b)의 최대수는, 해당 주 칼럼 내에 "배열된 방사기 또는 방사기 그룹"보다 적은 수로 제한된다.

추가로 배치된 각각의 방사기 또는 방사기(109, 109') 그룹은, 인접한 칼럼 각각의 방사기 또는 방사기 그룹이 배열되는 수직선 내에 정확하게 배열되어야 하는 것은 아니다. 다시 말하자면, 수평 방향으로 추가로 마주하여 배열될 수 있다는 것이다.

상술된 본 발명에 따른 추가의 방사기 또는 방사기 그룹을 통해, 45°, 50°, 55°, 60°, 65° 또는 70° 또는 임의의 중간값들을 갖는 로우브 폭이 구현될 수 있다. 여기서, 상술된 추가의 일체된 칼럼을 갖지 않는 하나 이상의 칼럼이 배열되는 것도 가능하여, 75°, 80°또는 85°의 칼럼에 대한 통상의 로우브 폭이 구현된다.

설명된 실시예에 의하면, 각각의 칼럼(5, 5a, 5b)이 연결된 위상 변위기를 통해 서로 무관하게 전기적으로 조정될 수 있다. 그러나, 칼럼들이 전기적으로, 연결된 위상 변위기를 통해 공동으로 조정될 수 있다. 상기 안테나 어레이의 실시예가 일체식 전기 기계 유닛을 가질 경우, 하나의 칼럼 내에 배열된 각 방사기의 주 방사기(주 로우브)의 전기적 하강은 원격 조정기로 행해질 수 있다. 경우에 따라서, 원격 제어식 하강을 실행하기 위한 후속 장착이 행해질 수 있다.

그러나, 이른바 빔 형성(beam-shaping)을 구현하기 위해, 칼럼이 예로서 버틀러-메트릭스(Buttler-matrix) 또는 연결된 다른 빔 형성 네트워크와 공동으로 작동될 수 있다. 그러나, 빔-형성을 구현하기 위하여 칼럼은 하이브리드(hybrids)와 또한 연결될 수 있다.

각각의 칼럼의 위상 각을 결정하기 위해 안테나는 조정 장치(calibration device)를 구비한다.

상기 여기에 국한되지 않고 변형 실시예에 있어서, 상기 추가로 설치된 방사기는 동일 위상각으로 인접한 칼럼에 설치된 방사기와 항상 공동으로 급전됨을 알 수 있다. 그러나, 하나의 칼럼에 추가로 설치되고 횡 방향으로 마주한 방사기 또는 방사기 그룹에, 배열된 동일 칼럼과 다른 전기 위상으로 급전하는 것은 가능하며, 이로서 "트래킹-절차(tracking-procedure)"가 더 변경될 수 있다.

도 12에 따른 실시예에서, 2개의 칼럼(5), 즉, 칼럼(5a)과 칼럼(5b)이 배열되는데, 이 칼럼 내에는 복수의 이중 편파 방사기(9)가 규칙적인 수직 간격으로 차례로 배열된다.

도 12에서 밝게 표시된 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내의 방사기(9)는 공동으로 급전된다. 도시된, 본 실시 예에서 중앙에 배열되나 반드시 그럴 필요없는 좌측 에 배치된 칼럼(5a) 내의 방사기에서 어둡게 표시된 방사기(109b)를 볼 수 있다. 종래 기술에 따른 통상의 안테나 어레이에서는, 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내에서 중앙에 도시되고 어둡게 표시된 방사기(109b)도 마찬가지로 동일한 칼럼(5a) 내의 다른 방사기들과 함께 급전될 수 있다. 여기서, 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내에 도시된 모든 방사기(9)들 사이의 수직 간격은 전체적으로 또는 대부분 동일한 그리드(grid) 간격으로 차례로 배열될 수도 있다. 그러나, 종래 기술과는 달리, 중앙에서 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내에 배열되고 밝게 표시된 방사기(9)와 공동으로 급전되는 추가의 방사기는 좌측에 배치된 칼럼 내에 배열되는 것이 아니라, 그에 대해 마주하여 우측에 배치된 칼럼(5b) 내에 배열되며, 여기서, 방사기는 도면 부호 109a로 표시되며 우측 칼럼의 중앙에 배열된다. 좌측에 배치된 칼럼(5a) 내에 배열되고 밝게 표시된 모든 방사기 요소는 우측에 배치된 칼럼(5b)에 배열되고 마찬가지로 밝게 표시된 방사기(109a)와 공동으로 급전된다. 수직 그리드 순서(vertical grid sequence), 즉 수직 간격, 일반적으로, 공동 급전되는 2개의 인접 방사기(9, 109) 사이의 공간적 간격의 수직 성분은 일정하게 유지된다. 이는 종래 기술에 따른 안테나 어레이에서, 방사기(109)가 취해지고 인접한 칼럼(5b) 내로 위치되기 때문이다. 도 12에 밝게 표시된 모든 방사기는 공동으로 급전된다.

이는, 도 12에 따른 실시예에 표시된 방사기(9)의 기본적으로 검은 색으로 그려진 우측에 배치된 칼럼(5b)에도 적용된다. 끝으로, 도 12에 따른 실시예에서, 종래기술의 방사기 요소에 기초하여, 같은 높이 선상에 위치한 방사기(109a, 109b)는 나머지 방사기(109)와 공동으로 급전되는 칼럼에 위치하지 않고, 동일한 높이 선상에 위치한 2개의 방사기(109a, 109b)의 위치가 교환되므로, 칼럼(5a) 내에 위치하는 방사기(9)와 공동으로 급전되는 방사기(109a)는 이제 이것과 마주하여 놓인 다른 칼럼, 즉 통상 인접한 칼럼(5b) 내에 놓이고, 반대로 우측 칼럼(5b) 내의 방사기(9)와 공동으로 급전되는 방사기(109b)는 좌측 칼럼 내에 위치된다. 또한, 도 12에 따른 실시예에서, 동일한 칼럼 내에 위치하는 방사기와 공동으로 급전되는 것이 아니라 인접한 칼럼의 방사기 그룹과 번갈아 급전되는 적어도 한 쌍의 방사기(109a, 109b)가 공동의 높이 선상에 고정되어 있는 것도 도시되어 있다.

도 12에 따른 실시예의 변형으로, 각각 한 쌍의 다른 방사기가 다른 높이 라인 상에 놓일 수도 있고, 이 한 쌍의 다른 방사기는 해당 방사기는 동일한 칼럼에 위치하는 다른 방사기들과 공동으로 급전되는 것이 아니라, 인접한 칼럼 내에 배열된 방사기와 공동으로 급전된다.

도 12에 따른 실시 예의 변형으로, 각각의 칼럼 내에 배열된 방사기 또는 방사기 그룹의 전체 수는 물론 도시된 실시 예에서의 수보다 많거나 적을 수 있다. 마찬가지로, 각각의 칼럼 내의 방사기 수 또한 서로 다를 수 있다. 물론, 사용된 방사기 요소의 유형은 십자형 다이폴, 사각 다이폴, 도 12에 설명된 바와 같은 이른바 벡터 다이폴(vector dipole) 형태 등으로 상이하게 선택될 수 있다. 도 1에서 다른 칼럼 내에 놓인 방사기(109a, 109b)가 외측으로 수평 마주하여 배열될 수도 있으므로, 안테나 어레이의 전체폭이 두배로 넓게 될 수 있다. 그러나, 이는 불필요한 구성 공간을 요구하는데, 이는 도 12에 설명된 바와 같이 더 효율적이고 공간 절약적이다. 이는, 추가의 구성 공간을 요구하지 않고 방사기(109a, 109b)의 측면에 마주하여 행해지기 때문이다.

도 12에 상응하는 안테나 어레이에 의해 (그러나, 기본적으로 후술되는 도 13 또는 도 14와 관련되는 안테나 어레이에 의해서도), 공동으로 급전되는 방사기가 각각의 안테나로서 사용되는 것이 가능하며, 이 안테나는 다른 칼럼 내에 배열되고 공동으로 급전되는 방사기와는 별도로 작동된다. 이는, 방사기가 통상 동일한 주파수 대역 또는 주파수 범위 내에서 사용될 수 있더라도, 통상 공동으로 급전되는 방사기가 다른 방사기와 충분히 분리되어 있기 때문에 가능하다. 그러나, 송신 작동 중에는 통상적으로 단지 하나의 안테나만 사용되는데, 예로 도 12에서 좌측 칼럼(5a) 내에 위치하고 밝게 표시된 방사기(9)는 우측 칼럼 내에 위치하고 중앙에 배열되고 마찬가지로 밝게 표시된 방사기(109a)와 함께 사용된다. 이러한 적어도 하나의 추가의 방사기(109a)를 통해 수평 방향으로의 방사폭은 변경되어 유리하게 감소될 수 있다. 다른 칼럼 내에 배열된 적어도 하나의 추가의 방사기 유닛(9a)이 없을 경우, 그러한 칼럼의 안테나 구조 중 하나의 3dB 빔 폭(beamwidth)은 불가피하게 80° 내지 100°사이, 특히, 약 90°로 구성되어야 하며, 3dB 빔 폭은 실제로 변경되거나 또는 감소되지 않을 수도 있다. 상술된 안테나 어레이에서, 안테나 어레이의 주 빔이 상이한 방위각으로 조정될 수 있도록, 복수의 칼럼 내에 위치하는 방사기가 빔 형성의 실행을 위해 사용되는, 이른바 스마트 안테나 어레이가 사용될 수 있기 때문에, 특히 방사기의 중앙의 수평 간격, 즉, 2개의 인접한 칼럼 내에 방사기(9)가 배열된 수직선 사이의 간격이 약 λ/2 (바람직하게는 ±20% 이하이거나 또는 ±10% 이하 또는 ±5% 이하)인 것이 요구될 경우, 각각의 안테나의 방사 스펙트럼이 90°이하의 반값 폭으로 확실히 감소시키는 과제를 어렵게 만든다. 이는, 하나 이상의 방사기 또는 방사기 그룹이 인접한 칼럼 내에 배열되는 본 발명에 따른 해결책을 통해 가능하다. 수신 시에 안테나 어레이가 각각 칼럼의 방사기에 대해 경우에 따라 분리되어 작동되거나 복수의 칼럼 내에서 공동으로 연결될 수 있다.

도 13은 하나의 칼럼 내에 11개의 방사기가 차례로 배열된 것이 아니라 단지 9개의 방사기가 배열되었다는 점에서 도 12와 구별된다. 그러나, 이는, 각각 칼럼 내에 차례로 배열된 방사기의 수가 변경될 수 있다는 점에서 비교적 중요하지 않다.

도 13에서, 각각 다른 칼럼 내의 방사기(9)와 교대로 공동으로 급전되는 중심 간의 2개의 방사기(109a, 109b)의 수평으로 마주하여 하나의 높이 라인(height line) 상에서 고유 자리에 유지되어 배열된, 인접한 칼럼 내의 방사기의 수평 간격보다 큰 것을 알 수 있다. 이를 통해 수평 방사 스펙트럼(beam spectrum)은 다시 조정되고 변경될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 좌우측 칼럼 내에 배열된 방사기의 중심 간의 간격은 약 λ/2 또는 이 범위 내에 있다. 즉, 좌우측 칼럼의 방사기들 사이의 간격은 실예로 λ/2 ±20% 이하 또는 λ/2 ±10% 이하일 수 있으며, 중앙에 배열되어 외측으로 마주한 방사기(109a, 109b) 사이의 중심 간의 간격은 λ/2와 λ사이의 범위 내이다. 그러나, 상이한 방사 빔 폭을 구현하기 위해 현저히 더 큰 간격이 선택될 수 있다.

도 14에는 칼럼(5a, 5b, 5c, 5d)을 갖는 4열 안테나 어레이에 대한 실시예가 도시된다. 본 실시예에서 각각의 칼럼 내에는 전체적으로 9개의 방사기가 배열된다.

통상, 하나의 칼럼 내의 모든 방사기는 공동으로 급전된다. 그러나, 도시된 실시예에서 중간 높이 라인 상에는 각각 한쌍으로 급전 교환이 행해진다. 좌측 칼럼(5a) 내에서 공동으로 급전되는 방사기(9)가 좌측 칼럼(5a) 내에 위치하는 중앙 방사기(109b)와 공동으로 급전되는 것이 아니라, 동일한 높이 라인에 배열된 방사기(109a)와 공동으로 급전된다.

그와 반대로, 제 2 칼럼 내에 위치하고 어둡게(darkened) 표시된 방사기(9)는 공동으로 급전되며, 물론, 중앙에 위치하는 방사기와 공동으로 급전되는 것은 아니다. 여기서, 제 1 칼럼(5a) 내에 배열된 방사기(109b)와의 공동 급전이 행해진다.

제 3 및 제 4 칼럼(5c, 5d)의 급전도 교대로 행해진다. 칼럼(5d) 내에서 밝게 표시된 방사기(9)는 동일한 칼럼 내에서 중앙에 배열된 방사기(109c)와 공동으로 급전되는 것이 아니라, 제 3 칼럼(5c) 내에서 중앙에 배열된 방사기(109d)와 공동으로 급전된다. 제 3 칼럼(5c) 내에 배열되고 어둡게 표시된 방사기는 안테나 어레이의 중앙에서 칼럼(5d) 내에 놓인 방사기 유닛(109c)과 공동으로 급전된다.

본 실시 예에서, 다른 한쌍의 방사기가 다른 높이 라인 상에서 교대로 급전될 수도 있다. 그 밖에는, 도 14에서 밝게 표시된 모든 방사기가 공동으로 급전되고 예로서 어둡게 표시된 모든 방사기도 공동으로 급전될 수 있다.

도 14에 따른 실시예에서, 2개의 상이한 칼럼 내에 배열되고 수평으로 인접한 2개의 방사기 사이의 간격은 약 λ/2 이다. 즉, 수평으로 인접한 방사기 사이의 간격은 ±20% 이하 또는 ±10% 이하의 λ/2 이다.

이러한 모든 조치를 통해, 방사 빔이 칼럼 내에서 가장 간단한 수단에 의해 상이하게 조정될 수 있다. 하나의 칼럼 내에 배열된 방사기의 일부만이 공동으로 급전되는 지의 여부에 따라, 그리고 이러한 조건이 만족 될 경우에는, 몇 개의 방사기가 다른 방사기 내에서 공동으로 급전되는 지에 따라, 상기 유형의 안테나 어레이의 칼럼에 대한 상이한 폭의 수평 배향이 달성될 수 있다.

Claims

이차원 안테나 어레이로서,

2개의 수직으로 배열된 칼럼(column)을 구비하고, 상기 칼럼 중 하나의 칼럼은 수직으로 배열되고 수직으로 서로 마주하여(offset) 배치된 2개의 방사기(radiators) 또는 방사기 그룹(radiator groups)을 구비하는 칼럼과,

상기 하나의 칼럼에는 하나의 방사기 또는 방사기 그룹이 추가로 구비되며, 상기 하나의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 상기 하나의 칼럼에 구비된 방사기 또는 방사기 그룹과 공동으로 급전되며,

상기 하나의 칼럼에 추가로 구비된 하나의 방사기 또는 방사기 그룹은 상기 하나의 칼럼에 구비된 다른 방사기 또는 방사기 그룹과 수평으로 마주하여 배열되는, 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 인접 칼럼에 수용되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 이웃하는 2개의 방사기 또는 방사기 그룹 사이에 있는 각각의 인접 칼럼에 수직으로 배열되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 칼럼에 배치된 다른 방사기 또는 방사기 그룹 사이의 수직 연결선 상에 위치된 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 상기 칼럼 내에 배치된 다른 방사기 또는 방사기 그룹 사이의 수직 연결선과 마주하여 놓인 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 칼럼 내의 방사기 또는 방사기 그룹은 상하로 서로 수직으로 놓인 2개의 방사기 또는 방사기 그룹 간의 수직 간격의 절반 만큼 인접 칼럼의 방사기 또는 방사기 그룹과 수직으로 마주하여 놓인 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 칼럼 내의 방사기 또는 방사기 그룹은 인접한 칼럼의 방사기 또는 방사기 그룹과 동일한 수평 높이로 놓인 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 다섯 개의 방사기 또는 방사기 그룹이 칼럼에 수직으로 마주하여 상하로 배열되며, 하나의 추가 방사기 또는 방사기 그룹은 안테나 어레이의 전체 수직 길이에 대해 중앙에 위치되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 다섯 개의 방사기 또는 방사기 그룹이 칼럼 내에 수직으로 마주하여 상하로 배열되며, 하나의 추가 방사기 또는 방사기 그룹은 안테나 어레이의 상단 또는 하단에 위치되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 칼럼은 0.25λ 내지 1λ의 간격으로 배열되며, λ는 작동 파장(operating wavelength)인 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 칼럼 내의 방사기 또는 방사기 그룹의 수직 간격은, 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 0.7λ 내지 1.2λ이며, λ는 평균 작동 파장인 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 방사기 또는 방사기 그룹은 다이폴(dipoles), 십자형 다이폴, 엑스자형(X-shaped) 방사 벡터 다이폴(radiating vector dipoles), 선형 편파 방사기(linearly polarized radiators) 및 패치 방사기(patch radiators)를 구비하는 그룹으로부터 선택되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 칼럼에 구비된 상기 방사기 또는 방사기 그룹 및 이 방사기에 지정(assign)된 관련 칼럼의 추가의 방사기 또는 방사기 그룹은 동일한 전기 위상(electrical phase)으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 하나의 칼럼 내에 구비된 상기 방사기 또는 방사기 그룹 및 이 방사기에 지정된 관련 칼럼 내의 추가 방사기 또는 방사기 그룹은 트래킹 특성(tracking behavior)을 변경시키기 위해 변화하는(varying) 전기 위상으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 각각의 칼럼은 위상 변위기(phase shifters)를 사용하여 서로 독립되게 전기적으로 조정될 수 있는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 각각의 칼럼은 연계된(coupled) 위상 변위기를 사용하여 공동으로 전기적으로 조정될 수 있는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 상하로 수직하게 배열되는 다양한 방사기를 위한 다양한 위상-위치 급전을 사용한 다운-틸트 각(down-tilt angle)의 조정시에, 상기 추가 방사기는, 동일한 높이로 놓이거나 상기 칼럼 내에서 상하로 수직으로 배열되는 2개의 관련된 방사기 간의 간격보다 크지 않게 수직으로 마주하여 놓인 칼럼에 구비된 방사기와 동일한 위상각으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 2개의 추가 방사기가 관련 칼럼에 있는 방사기와 동일한 위상각으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
제 1 항에 있어서, 각각의 칼럼에는 홀수개의 방사기가 수직으로 상하 배열되는 이차원 안테나 어레이.
제 19 항에 있어서, 각각의 칼럼에 구비된 하나의 방사기는 인접 칼럼에 구비된 2개의 추가 방사기와 동일한 위상각으로 공동급전되는 이차원 안테나 어레이.
이차원 안테나 어레이로서,

2개의 수직으로 배열되는 (running vertically) 칼럼들이 구비되어 있으며, 하나의 칼럼은 서로에 대해 수직으로 배열되는 2개의 방사기 또는 방사기 그룹을 구비하며;

상기 하나의 칼럼은 서로 수직으로 마주하는 2개의 방사기 또는 방사기 그룹을 가지며,

상기 하나의 칼럼의 방사기 또는 방사기 그룹과 공동으로 급전되는 하나의 추가 방사기 그룹을 구비하며;

상기 하나의 칼럼에 있는 상기 하나의 추가 방사기 그룹은 상기 칼럼의 다른 방사기 또는 방사기 그룹과 수평으로 마주하여 배열되는,

이차원 안테나 어레이.
복수개의 수직으로 배열된 방사기 칼럼을 가진 이차원 안테나 어레이로서, 상기 칼럼은,

수직으로 마주하는 제 1 세트의 방사기와;

제 1 방사기 세트로부터 수평으로 마주하는 다른 세트의 방사기를 구비하고,

상기 제 1 방사기 세트 및 다른 방사기 세트는 공동으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
2개의 수직으로 배열된 칼럼을 형성하는 이차원 안테나 어레이로서,

상기 칼럼 중 하나는 수직 방향으로 서로 마주하는(offset) 2개의 방사기가 구비되며,

하나의 방사기를 제외한 상기 하나의 칼럼 내의 방사기는 공동으로 급전되고,

하나의 칼럼 내의 하나의 방사기는 하나의 칼럼에 인접한 칼럼의 방사기 중 일부와 공동으로 급전되는,

이차원 안테나 어레이.
제 23 항에 있어서, 공동으로 급전되는 방사기는 정해진 수평으로 마주하여 수직 간격이 동일하도록 배열되는 이차원 안테나 어레이.
제 23 항에 있어서, 공동으로 급전되는 방사기는 수직 방향으로 서로 마주하여 배열되는 복수개의 방사기를 구비하며, 서로 수직으로 마주하거나 수평으로 높이를 달리하여 위치되는 상기 복수개의 방사기 사이에서 수직 간격이 동일하게 되는 이차원 안테나 어레이.
제 25 항에 있어서, 공동으로 급전되는 방사기는 수직 방향으로 서로 마주하여 배열되는 복수개의 방사기를 구비하며, 수직 간격이 서로 수직으로 마주하거나 수평으로 높이를 달리하여 위치되는 2개의 방사기 사이에서 동일하게 되는 이차원 안테나 어레이.
제 23 항에 있어서, 방사기는 2개의 칼럼에서 공통의 수직선상에 쌍을 이루어 위치되는 이차원 안테나 어레이.
제 23 항에 있어서, 공동으로 급전되는 방사기는, 상기 하나의 칼럼에 인접한 칼럼 내의 공동으로 급전되는 다른 방사기와 수평으로 마주하여 위치하는 하나의 방사기를 구비하여, 서로의 상단에 일정한 수직 간격을 두고 위치되게 복수개의 방사기를 구비하는 이차원 안테나 어레이.
제 23 항에 있어서, 2개의 칼럼 내의 방사기는 서로 일정한 수직의 동일한 간격과 위치에 쌍으로 놓이며, 상기 2개의 칼럼에는 2개의 방사기로 된 한 쌍의 방사기가 있고, 공동으로 급전되며 하나의 칼럼에 위치되는 하나의 방사기가 인접한 칼럼의 하나의 방사기와 공동으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
안테나가 사용 중일 때 수직으로 연장하는 제 1 칼럼 및 제 2 칼럼을 형성하는 구조물과;

부분적으로 상기 제 1 칼럼 내에 배치되며, 수직 방향으로 서로 마주하는 복수개의 방사기; 및

부분적으로 상기 제 2 칼럼 내에 배치되는 하나의 방사기를 구비하며,

상기 제 1 칼럼 내의 상기 복수개의 방사기 중 하나 및 상기 제 2 칼럼 내의 방사기 중 하나의 방사기는 공동으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
안테나가 사용 중일 때 수직으로 연장하는 제 1 칼럼 및 제 2 칼럼을 형성하는 구조물과;

상기 제 1 칼럼 및 상기 제 2 칼럼 사이에 부분적으로 배치되며, 수직 방향으로 서로 마주하는 복수개의 방사기와;

상기 제 1 칼럼 및 상기 제 2 칼럼 사이의 공간 외부에 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 추가 방사기를 구비하며,

상기 복수개의 방사기 중 하나 및 상기 추가 방사기 중 하나의 방사기는 공동으로 급전되는 이차원 안테나 어레이.
제 23 항에 있어서, 안테나 어레이는 하나의 대역에서 작동하는 이차원 안테나 어레이.
제 30 항에 있어서, 안테나 어레이는 하나의 대역에서 작동하는 이차원 안테나 어레이.
제 31 항에 있어서, 안테나 어레이는 하나의 대역에서 작동하는 이차원 안테나 어레이.