KR101255444B1 - 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기 - Google Patents

배열 안테나에 사용되는 위상 천이기 Download PDF

Info

Publication number
KR101255444B1
KR101255444B1 KR1020110051149A KR20110051149A KR101255444B1 KR 101255444 B1 KR101255444 B1 KR 101255444B1 KR 1020110051149 A KR1020110051149 A KR 1020110051149A KR 20110051149 A KR20110051149 A KR 20110051149A KR 101255444 B1 KR101255444 B1 KR 101255444B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dielectric layer
phase
phase shifter
dielectric
conductor
Prior art date
Application number
KR1020110051149A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120132802A (ko
Inventor
최재훈
이용성
이영기
하재근
서원범
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020110051149A priority Critical patent/KR101255444B1/ko
Publication of KR20120132802A publication Critical patent/KR20120132802A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101255444B1 publication Critical patent/KR101255444B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/184—Strip line phase-shifters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

배열 안테나에서 위상을 조절하는 위상 천이기가 개시된다. 상기 위상 천이기는 유전체 기판, 상기 유전체 기판 위에 배열된 도전 선로 및 상기 도전 선로의 일부분 위에 배열된 위상 천이부를 포함한다. 상기 위상 천이부는 상기 도전 선로 위에 배열된 제 1 유전체층, 상기 제 1 유전체층 위에서 분리되어 배열되는 제 1 도전체층들, 상기 제 1 도전체층들 사이에서 상기 제 1 유전체층 위에 배열되는 제 2 유전체층, 상기 제 1 도전체층들 및 상기 제 2 유전체층 위에 배열되는 제 3 유전체층 및 상기 제 3 유전체층 위에 배열되는 제 2 도전체층을 포함한다.

Description

배열 안테나에 사용되는 위상 천이기{PHASE SHIFTER USED IN AN ARRAY ANTENNA}
본 발명은 배열 안테나에서 위상을 조절하는 위상 천이기에 관한 것이다.
최근 이동통신에서는 양질의 서비스에 대한 요구가 증대하고 있으며, 이러한 양질의 서비스를 위해서는 신호를 송수신해야 하는 안테나를 잘 설계하여야 한다.
그러나, 종래의 송수신용 안테나들은 고정된 형태의 빔을 가지기 때문에 상호 위치에 따라 수신 감도가 저하될 수 있다. 따라서, 빔의 방사 방향, 즉 경사각을 가변시킬 수 있는 배열 안테나가 요구되었다.
배열 안테나에서는 빔의 경사각을 가변시킬 수 있는 위상 천이기가 필요하다. 그러나, 종래의 위상 천이기는 임피던스 정합 특성이 좋지 못하였기 때문에 상기 배열 안테나의 전체적인 RF 특성이 저하될 수 있었다. 또한, 상기 위상 천이기 및 배열 안테나를 소형화하기도 어려웠다.
본 발명은 소형화 가능하면서 임피던스 정합 특성을 향상시킬 수 있는 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 위에 배열된 도전 선로; 및 상기 도전 선로의 일부분 위에 배열된 위상 천이부를 포함한다. 상기 위상 천이부는 상기 도전 선로 위에 배열된 제 1 유전체층; 상기 제 1 유전체층 위에서 분리되어 배열되는 제 1 도전체층들; 상기 제 1 도전체층들 사이에서 상기 제 1 유전체층 위에 배열되는 제 2 유전체층; 상기 제 1 도전체층들 및 상기 제 2 유전체층 위에 배열되는 제 3 유전체층; 및 상기 제 3 유전체층 위에 배열되는 제 2 도전체층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기는 유전체 기판; 상기 유전체 기판 위에 배열된 도전 선로들; 및 상기 도전 선로들 중 일부 위에 배열된 위상 천이부들을 포함한다. 상기 도전 선로들은 해당 방사 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 도전 선로들 중 제 1 도전 선로 위에 형성된 위상 천이부의 수는 상기 도전 선로들 중 제 2 도전 선로 위에 형성된 위상 천이부의 수와 다르며, 상기 위상 천이부의 수에 따라 해당 RF 신호의 위상이 다르다. 상기 위상 천이부들 중 적어도 하나는 해당 도전 선로 위에 배열된 제 1 유전체층; 상기 제 1 유전체층 위에서 분리되어 배열되는 제 1 도전체층들; 및 상기 제 1 도전체층들 위에 이격되어 배열되는 제 2 도전체층을 포함한다. 여기서, 상기 제 2 도전체층과 상기 제 1 도전체층들 중 하나는 제 1 비아홀을 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 도전체층과 나머지 제 1 도전체층은 제 2 비아홀을 통하여 전기적으로 연결된다.
본 발명의 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기는 유전체 기판과 다른 유전율을 가지는 유전체층을 도전 선로 위에 형성하여 방사 소자로 제공되는 RF 신호의 위상을 변화시킬 수 있다. 특히, 상기 위상 천이기는 투자율을 1 이상으로 구현하여 위상 가변 특성을 향상시킨다.
또한, 상기 위상 천이기는 도전 선로 위에 유전체층 및 적어도 하나의 도전체층을 구현하여 우수한 임피던스 정합 특성을 제공할 수 있다.
게다가, 상기 위상 천이기가 그의 사이즈를 증가시킴이 없이 위상 천이부들 사이의 간격을 조절하여 공진 주파수 대역을 조절할 수 있으므로, 상기 위상 천이기를 소형화하는 것이 가능하다.
더욱이, 상기 위상 천이기는 제 1 도전체층들 사이의 간격 및 위상 천이부의 사이즈를 조절하여 원하는 공진 주파수 대역을 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 위상 가변 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 위상 천이부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 위상 천이부를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이부의 반사 손실 및 전송 계수 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간격(G)의 변화에 따른 투자율 변화 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 반사 손실을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 전송 계수를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 위상 변화를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기를 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 위상 가변 과정을 도시한 도면이다.
본 발명의 위상 천이기는 와이맥스 등과 같은 무선 통신 시스템에 사용되는 배열 안테나(Array antenna)를 위한 위상 가변 기기로서, 방사 소자들로 공급되는 RF 신호(전력)의 위상을 가변시켜 상기 배열 안테나로부터 출력되는 빔(방사 패턴)의 경사각(Tilting angle)을 조정하는 역할을 수행한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 위상 천이기는 유전체 기판(100), 적어도 하나의 도전 선로들(102) 및 하나 이상의 위상 천이부(106)를 포함한다.
유전체 기판(100)은 소정 유전율을 가지는 기판으로서, 예를 들어 유전율 2.2를 가지는 Taconic사의 TLY 기판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체 기판(100)의 배면에는 접지판이 형성될 수 있다.
도전 선로들(102)은 도체로서 유전체 기판(100) 위에 형성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 예를 들어 4:1 분배 네트워크를 형성할 수 있다. 즉, 도전 선로(102a)로 전력이 입력되면 입력된 전력이 도전 선로들(102b 및 102c)을 통하여 4개의 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)로 균등하게 분배될 수 있다. 물론, 도전 선로들(102b 내지 102g)의 폭을 조절하여 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)로 분배되는 전력의 크기를 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 도 1에서는 4:1 분배 네트워크를 도시하였으나, 설계자의 목적에 따라 다른 비율의 분배 네트워크를 구현할 수 있다.
도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)은 도 1에 도시된 바와 같이 각기 방사 소자(104a, 104b, 104c 또는 104d)와 전기적으로 연결된다. 즉, 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)을 통하여 전력이 방사 소자들(104a, 104b, 104c 및 104d)로 급전되면, 방사 소자들(104a, 104b, 104c 및 104d)로부터 소정 방사 패턴이 출력된다. 여기서, 상기 방사 패턴은 특정 방향으로 지향성을 가진다.
위상 천이부(106)는 도전 선로(102)를 통하여 방사 소자(104)로 전송되는 RF 신호의 위상을 가변시키는 역할을 수행한다. 이에 대한 상세 구조는 후술하겠다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g) 중 일부분 위에 적어도 하나의 위상 천이부(106)가 형성된다. 다만, 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g) 위에 형성되는 위상 천이부(106)의 수는 다를 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 도전 선로(102d) 위에는 위상 천이부가 형성되지 않고, 도전 선로(102e) 위에는 하나의 위상 천이부(106e)가 형성되며, 도전 선로(102f) 위에는 2개의 위상 천이부들(106b 및 106c)이 이격된 상태로 형성되고, 도전 선로(102g) 위에는 3개의 위상 천이부들(102d, 102e 및 102f)이 이격된 상태로 형성될 수 있다. 결과적으로, 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)로 모두 동일한 위상을 가지는 RF 신호들이 입력될지라도 방사 소자들(104a, 104b, 104c 및 104d)로 제공되는 RF 신호들의 위상은 달라지게 된다.
즉, 본 발명의 위상 천이기는 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)에 위상 천이부(106)를 적절하게 배치하여 원하는 경사각을 가지는 방사 패턴을 출력시키며, 특히 상기 배열 안테나의 경사각을 가변시킬 수 있다.
상기 배열 안테나의 경사각을 가변시키고자 할 경우, 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g) 위의 위상 천이부(106)의 수 및 배열을 다르게 구성하면 된다.
도 2를 참조하면, 15개의 도전 선로들(102)이 15개의 방사 소자들(104)에 연결될 수 있다. 이하, 위상 천이부가 하나도 형성되지 않았던 위상 천이기와 도 1에 도시된 바와 같이 위상 천이부들(106)이 형성되는 위상 천이기를 예를 하여 위상 가변 과정을 살펴보겠다. 다만, 위상 천이부들이 하나도 형성되지 않았던 도전 선로들(102)에 위상 천이부(106)를 형성하되, 순차적으로 위치하는 도전 선로들(102) 위에 순차적인 수만큼 위상 천이부(106)를 형성하였다고 가정한다.
위상 천이부들이 하나도 형성되지 않았던 도전 선로들(102)을 가지는 배열 안테나가 도 2에서 수직한 방향으로 방사 패턴을 출력시킨다고 가정하면, 위상 천이부들(106)이 도전 선로들(102) 위에 형성된 배열 안테나는 θ만큼 이동된 경사각을 가지는 방사 패턴을 출력할 수 있다. 구체적으로는, 위상 천이부들(106)의 수를 다르게 배열함에 따라 도 2에 도시된 바와 같이 △Φ, △2Φ,‥‥, △nΦ만큼 순차적으로 변화된 위상을 가지는 RF 신호들이 해당 방사 소자들(104)로 입력되며, 그 결과 상기 배열 안테나로부터 출력되는 빔의 경사각이 θ만큼 가변될 수 있다.
요컨대, 본 실시예의 위상 천이기는 도전 선로들(102) 위에 위상 천이부(106)의 수를 다르게 배열하여 배열 안테나의 경사각을 가변시킬 수 있다. 여기서, 위상 천이부들(106)은 모두 동일한 구조를 가지면서 위상 천이부들(106) 사이의 간격은 일정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위상 천이부들(106) 중 적어도 하나는 다른 구조를 가질 수도 있고, 위상 천이부들(106) 사이의 간격들 중 일부가 다른 간격을 가질 수도 있다.
위 도 1에서는 위상 천이부들(106)이 방사 소자들(104)과 전기적으로 연결된 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g) 위에만 형성되었으나, 위상 천이부들(106)이 다른 도전 선로들(102b 및 102c) 위에도 형성될 수도 있다.
위에서는 도 1의 구조가 위상 천이기로서 사용되는 것으로 상술되었으나, 도 1의 구조는 지연 소자 또는 전력 분배기(Power divider)로서도 활용될 수 있다. 이 경우에는, 도전 선로들(102)에 방사 소자들이 연결되지 않고 특정 소자들이 연결될 것이다.
이하, 위상 천이부(106)의 다양한 구조들을 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 위상 천이부를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이부를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 위상 천이부(106)는 유전체층(300), 제 1 도전체층들(302a 및 302b) 및 제 2 도전체층(304)을 포함한다.
유전체층(300)은 도전 선로(102) 위에 형성되며, 소정 유전율(예를 들어 10)을 가지는 물질로 이루어지며, 예를 들어 Taconi사의 CER일 수 있다. 여기서, 유전체층(300)은 유전체 기판(100)과 다른 유전율을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유전체층(300)은 하부 부분(300a)과 상부 부분(300b)으로 분리될 수 있다.
하부 부분(300a)은 도전 선로(102) 위에 배열되며, 상부 부분(300b)은 제 1 도전체층들(302a 및 302b)과 제 2 도전체층(304) 사이에 배열될 수 있다.
제 1 도전체층들(302a 및 302b)은 유전체층(300) 중 하부 부분(300a) 위에 형성되며, 상호 분리된다. 결과적으로, 제 2 도전체층들(302a 및 302b) 사이에 간격(Gap, G)이 존재하게 된다. 여기서, 간격(G)은 공진 주파수 대역을 조절하는 역할을 수행한다.
제 2 도전체층(304)은 유전체층(300) 중 상부 부분(300b) 위에 형성되며, 위상 천이부(106)의 투자율이 1 이상이 되도록 하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 도전체층(304) 및 유전체층(300b)을 관통하여 비아홀들(306a 및 306b)이 형성될 수 있다. 여기서, 비아홀들(306a 및 306b)의 내측면에는 도전 물질이 코팅되어 있을 수 있다.
제 1 비아홀(306a)은 제 2 도전체층(304)과 제 1 도전체층(302a)을 전기적으로 연결시키며, 제 2 비아홀(306b)은 제 2 도전체층(304)과 제 1 도전체층(302b)를 전기적으로 연결시킨다. 결과적으로, 제 1 도전체층들(304)이 물리적으로 분리되어 있으면서도 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 위상 천이부(106)는 유전체 기판(100)과 다른 유전율을 가지는 유전체층(300)을 도전 선로(102) 위에 형성하여 위상 변화를 주고, 제 1 도전체층들(302a 및 302b)을 분리시켜 간격(G)을 형성하고 제 2 도전체층(304)을 이용하여 제 1 도전체층들(302a 및 302b)을 전기적으로 연결시키는 구조를 구현하여 위상 천이부(106)의 투자율을 1 이상으로 증가시킨다. 즉, 위상 천이부(106)는 투자율을 1 이상으로 구현하여 위상 변화의 효율을 향상시킨다.
한편, 제 1 도전체층들(302a 및 302b) 사이의 간격(G), 위상 천이부(106)의 사이즈 및 위상 천이부들(106) 사이의 간격을 조절하여 공진 주파수 대역을 조정할 수 있다. 특히, 제 2 도전체층(304)의 전체 사이즈를 증가시킴이 없이 위상 천이부들(106) 사이의 간격을 조절하여 공진 주파수 대역의 조정이 가능하므로, 위상 천이기가 소형화될 수 있다.
위에서는 제 1 도전체층들(302a 및 302b)이 비아홀들(306a 및 306b)을 통하여 전기적으로 연결되었으나, 유전체층(300)의 측면으로 도전 선로가 형성되어 제 1 도전체층들(302a 및 302b)이 연결될 수도 있다. 즉, 제 1 도전체층들(302a 및 302b)을 전기적으로 연결시키는 구조는 제 2 도전체층(304)을 매개로 하는 한 다양하게 변형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 위상 천이부를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 위상 천이부(106)는 제 1 유전체층(500), 제 1 도전체층들(502a 및 502b), 제 2 유전체층(504), 제 3 유전체층(506) 및 제 2 도전체층(508)을 포함한다.
유전체층들(500, 504 및 506)을 제외한 나머지 구성요소들은 제 1 실시예에서와 동일하므로, 이하 동일한 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제 1 실시예에서는 유전체층(300)의 일체로 형성되었던 반면에, 본 실시예에서는 유전체층들(500, 504 및 506)이 상호 별도로 존재한다.
유전체층들(500, 504 및 506)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
이하, 본 발명의 위상 천이부(106)의 RF 특성에 대한 실험 결과를 살펴보겠다. 다만, 제 1 실시예의 구조에서 유전체 기판(100)의 유전율은 2.2이고, 유전체 기판(100)의 사이즈는 높이 1㎜에 130㎜×130㎜를 가지도록 설정하였다. 또한, 유전체층(300)은 유전율 10을 가지고 높이 1㎜에 12㎜×5㎜를 가지도록 설정하되, 하부 부분(300a)과 상부 부분(300b)을 각기 0.5㎜로 설정하였다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이부의 반사 손실 및 전송 계수 특성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 위상 천이부(106)가 1.8㎓ 내지 2.4㎓에서 임피던스 정합(impedance matching)을 이루고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 임피던스 정합 특성이 좋지 않았던 종래 기술에 비하여, 본 발명의 위상 천이기는 원하는 공진 주파수 대역에서 용이하게 임피던스 정합을 실현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 간격(G)의 변화에 따른 투자율 변화 특성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 위상 천이부(106)의 투자율은 이 1 이상이고, 제 1 도전체층들(302a 및 302b)의 간격(G)이 변화되면 공진 주파수가 변화됨을 확인할 수 있다. 즉, 위상 천이부(106)의 전체 사이즈의 변화 없이도 간격(G)을 조절하여 공진 주파수를 가변시킬 수 있다. 도 7에서는 간격(G)이 증가할수록 고주파로 공진 주파수가 구현되었다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 반사 손실을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 모바일 와이맥스 대역에서 위상 천이기의 임피던스 정합이 이루어졌음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 전송 계수를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 위상 변화를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 임피던스 정합이 이루어진 1.8㎓ 내지 2.4㎓의 대역에서 포트별, 즉 도전 선로들(102d, 102e, 102f 및 102g)로부터 출력되는 전력 크기는 거의 동일하나 위상은 다름을 확인할 수 있다. 특히, 포트 5로 갈수록 위상이 크게 변화되었다. 이것은 포트 2에 해당하는 도전 선로(102d)에는 위상 천이부(106)가 하나도 형성되지 않았고 포트 3에 해당하는 도전 선로(102e)에는 1개의 위상 천이부(106)가 형성되었으며, 포트 4에 해당하는 도전 선로(102f)에는 2개의 위상 천이부(106)가 형성되었고 포트 5에 해당하는 도전 선로(102g)에는 3개의 위상 천이부(106)가 형성되었기 때문이다. 즉, 도전 선로(102) 위에 위상 천이부(106)가 많이 형성될수록 위상 변화가 커짐을 확인할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 유전체 기판 102 : 도전 선로
104 : 방사 소자 106 : 위상 천이부
300 : 유전체층 302 : 제 1 도전체층
304 : 제 2 도전체층 306 : 비아홀
500 : 제 1 유전체층 502 : 제 1 도전체층
504 : 제 2 유전체층 506 : 제 3 유전체층
508 : 제 2 도전체응 510 : 비아홀

Claims (9)

  1. 유전체 기판;
    상기 유전체 기판 위에 배열된 도전 선로; 및
    상기 도전 선로의 일부분 위에 배열된 위상 천이부를 포함하되,
    상기 위상 천이부는,
    상기 도전 선로 위에 배열된 제 1 유전체층;
    상기 제 1 유전체층 위에서 분리되어 배열되는 제 1 도전체층들;
    상기 제 1 도전체층들 사이에서 상기 제 1 유전체층 위에 배열되는 제 2 유전체층;
    상기 제 1 도전체층들 및 상기 제 2 유전체층 위에 배열되는 제 3 유전체층; 및
    상기 제 3 유전체층 위에 배열되는 제 2 도전체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  2. 제1항에 있어서, 제 1 유전체층, 상기 제 2 유전체층 및 상기 제 3 유전체층은 동일한 물질을 가지고 일체로 이루어지고, 상기 제 1 유전체층은 상기 유전체 기판과 다른 유전율을 가지는 물질로 이루어지며, 상기 제 1 도전체층들의 간격에 따라 공진 주파수 대역이 달라지는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 2 도전체층과 상기 제 1 도전체층들 중 하나는 제 1 비아홀을 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 도전체층과 나머지 제 1 도전체층은 제 2 비아홀을 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위상 천이부는 공진 주파수 대역에서 투자율이 1이상인 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유전체 기판 위에는 복수의 도전 선로들이 배열되고, 상기 도전 선로들은 각기 방사 소자에 연결되며, 복수의 위상 천이부들이 존재하고, 상기 도전 선로들 중 제 1 도전 선로 위에 형성된 위상 천이부의 수는 상기 도전 선로들 중 제 2 도전 선로 위에 형성된 위상 천이부의 수와 다르되,
    상기 모든 위상 천이부들은 동일한 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  6. 유전체 기판;
    상기 유전체 기판 위에 배열된 도전 선로들; 및
    상기 도전 선로들 중 일부 위에 배열된 위상 천이부들을 포함하되,
    상기 도전 선로들은 해당 방사 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 도전 선로들 중 제 1 도전 선로 위에 형성된 위상 천이부의 수는 상기 도전 선로들 중 제 2 도전 선로 위에 형성된 위상 천이부의 수와 다르며, 상기 위상 천이부의 수에 따라 해당 RF 신호의 위상이 다르고,
    상기 위상 천이부들 중 적어도 하나는,
    해당 도전 선로 위에 배열된 제 1 유전체층;
    상기 제 1 유전체층 위에서 분리되어 배열되는 제 1 도전체층들; 및
    상기 제 1 도전체층들 위에 이격되어 배열되는 제 2 도전체층을 포함하되,
    상기 제 2 도전체층과 상기 제 1 도전체층들 중 하나는 제 1 비아홀을 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 도전체층과 나머지 제 1 도전체층은 제 2 비아홀을 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 도전 선로들은 분배 네트워크 구조를 가지며, 상기 위상 천이부들은 모두 동일한 구조를 가지되,
    상기 위상 천이부는,
    상기 제 1 도전체층들 사이에서 상기 제 1 유전체층 위에 배열되는 제 2 유전체층; 및
    상기 제 1 도전체층들 및 상기 제 2 유전체층 위에 배열되는 제 3 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  8. 제7항에 있어서, 제 1 유전체층, 상기 제 2 유전체층 및 상기 제 3 유전체층은 동일한 물질을 가지고 일체로 이루어지고, 상기 제 1 유전체층은 상기 유전체 기판과 다른 유전율을 가지는 물질로 이루어지며, 상기 제 1 도전체층들의 간격에 따라 공진 주파수 대역이 달라지고, 상기 위상 천이부는 공진 주파수 대역에서 투자율이 1이상인 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  9. 삭제
KR1020110051149A 2011-05-30 2011-05-30 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기 KR101255444B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110051149A KR101255444B1 (ko) 2011-05-30 2011-05-30 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110051149A KR101255444B1 (ko) 2011-05-30 2011-05-30 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120132802A KR20120132802A (ko) 2012-12-10
KR101255444B1 true KR101255444B1 (ko) 2013-04-17

Family

ID=47516263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110051149A KR101255444B1 (ko) 2011-05-30 2011-05-30 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101255444B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102018083B1 (ko) * 2018-04-25 2019-09-04 성균관대학교산학협력단 광대역 패치 어레이 안테나 장치
KR102439326B1 (ko) * 2020-12-01 2022-09-01 울산대학교 산학협력단 안테나 배열
KR20220169643A (ko) * 2021-06-21 2022-12-28 엘지이노텍 주식회사 위상 변환기 및 그를 포함하는 무선 통신 장치
CN116632472A (zh) * 2022-02-10 2023-08-22 康普技术有限责任公司 移相器组件、具有移相器组件的腔体移相器和基站天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05243805A (ja) * 1992-02-26 1993-09-21 Sony Corp 位相可変素子及びこれを用いたアンテナ
JPH11103201A (ja) 1997-09-29 1999-04-13 Mitsui Chem Inc 移相器、移相器アレイおよびフェーズドアレイアンテナ装置
JP2000353912A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Murata Mfg Co Ltd フェーズドアレイアンテナ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05243805A (ja) * 1992-02-26 1993-09-21 Sony Corp 位相可変素子及びこれを用いたアンテナ
JPH11103201A (ja) 1997-09-29 1999-04-13 Mitsui Chem Inc 移相器、移相器アレイおよびフェーズドアレイアンテナ装置
JP2000353912A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Murata Mfg Co Ltd フェーズドアレイアンテナ装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120132802A (ko) 2012-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11011843B2 (en) Antenna element, antenna module, and communication apparatus
US11239572B2 (en) Beam-steering reconfigurable antenna arrays
US11482787B2 (en) Antenna and antenna module including the antenna
US7855696B2 (en) Metamaterial antenna arrays with radiation pattern shaping and beam switching
US7075485B2 (en) Low cost multi-beam, multi-band and multi-diversity antenna systems and methods for wireless communications
WO2019173093A1 (en) Antenna arrays having shared radiating elements that exhibit reduced azimuth beamwidth and increased isolation
US7986280B2 (en) Multi-element broadband omni-directional antenna array
KR101490795B1 (ko) 빔 형성기 및 빔 형성 방법
US20190252800A1 (en) Self-multiplexing antennas
JP4506728B2 (ja) アンテナ装置およびレーダ
US10879627B1 (en) Power recycling and output decoupling selectable RF signal divider and combiner
TWI628861B (zh) 複合天線
JP6777273B1 (ja) アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
US8847702B2 (en) Stub array microstrip line phase shifter
EP3918670B1 (en) Dual-polarized substrate-integrated beam steering antenna
US20180145400A1 (en) Antenna
CN107004954B (zh) 双频天线和天线系统
US11476591B2 (en) Multi-port multi-beam antenna system on printed circuit board with low correlation for MIMO applications and method therefor
US10727555B2 (en) Multi-filtenna system
JP2005523628A (ja) 漏洩波二重偏波スロット型のアンテナ
JP2004120733A (ja) ストリップライン並列‐直列給電型プロキシミティ結合空洞バックパッチアンテナアレイ
JP2013223125A (ja) マルチアンテナ及び電子装置
KR101255444B1 (ko) 배열 안테나에 사용되는 위상 천이기
JPWO2020050341A1 (ja) アンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置
US20080238797A1 (en) Horn antenna array systems with log dipole feed systems and methods for use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160411

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee