KR101309505B1

KR101309505B1 - Mimo antenna

Info

Publication number: KR101309505B1
Application number: KR1020120053872A
Authority: KR
Inventors: 안종석; 윤선미
Original assignee: 쌍신전자통신주식회사
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-09-23

Abstract

PURPOSE: A multiple input multiple output antenna is provided to increase the application of the antenna by using dielectrics. CONSTITUTION: A first plate (10) is equipped to form a first emitting part (50). The first plate includes a ground plane (30), a dielectric (40) and a first emitting part (50). The dielectric is formed at the upper side of the ground plane. The first emitting part is formed in the upper side of the dielectric and equipped in a rectangular shape radiating a signal which is changed suddenly. The second plate is arranged in order to face the first plate and includes a second radiation part which coupled with a signal radiated from a first radiation part and radiates a signal. A wall (60) which connects the first plate and the second plate is equipped.

Description

Multiple input / output antennas {MIMO ANTENNA}

본 발명은 다중 입출력(multi-input multi-output) 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 시스템에 사용되는 다중 입출력 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-input multi-output antenna, and more particularly to a multi-input antenna used in a mobile communication system.

일반적으로, 마이크로스트립 패치안테나는 가볍고 공간을 적게 차지하는 평면형의 구조를 가지면서도 주어진 공간 내에서 가장 큰 이득과 지향성을 보유할 수있는 종류의 안테나이다. 마이크로스트립 패치안테나는 각종 이동기기 및 벽면 부착형과, 휴대용 및 장치 일체형의 통신 중계 안테나로서 사용될 뿐만 아니라 그 활용범위가 광범위하다.In general, a microstrip patch antenna is a type of antenna that has a lightweight, space-saving planar structure but can retain the greatest gain and directivity in a given space. Microstrip patch antennas are not only used as a variety of mobile devices and wall mounts, but also as portable and device integrated communication relay antennas, and have a wide range of applications.

마이크로스트립 패치안테나는 평면 안테나로서, 절연체 양면에 접착한 도체판 중 한 쪽의 도체판을 스트립(strip, 얇은 강판)으로 구성한 것을 마이크로스트립 선로라 한다. The microstrip patch antenna is a flat antenna, and a microstrip line is composed of a strip (thin steel plate) of one of the conductor plates bonded to both sides of the insulator.

스트립 선로를 종단에서 반파장 위치로 절단하고, 전송 선로 대신에 스트립의 중심에 엇갈린 점을 지판의 아래 측에서 동축 선로에 급전한 것이 마이크로스트립 안테나이다.It is the microstrip antenna that cuts the strip line from the end to half-wavelength position and feeds the coaxial line on the underside of the fingerboard with a cross point in the center of the strip instead of the transmission line.

마이크로스트립 패치안테나의 스트립의 폭을 넓게 하면 주파수 대역폭이 넓어지고 전파도 방사하기 쉽게 된다.The wider the strip of the microstrip patch antenna, the wider the frequency bandwidth and the easier it is to radiate radio waves.

마이크로스트립 안테나는 인쇄기판으로 제작하기 때문에 대량 생산에 적합하며, 높이가 낮고 평면상으로 되어 견고하다는 등의 여러 가지 장점이 있다. 그러나, 마이크로스트립 안테나는 일반적으로 주파수 대역폭이 좁고, 효율이 낮으므로, 최근의 광대역을 요구하는 이동통신 시스템에 사용하기에 부적합한 문제점이 있다.
Since the microstrip antenna is made of printed board, it is suitable for mass production, and has various advantages such as low height and flatness. However, since the microstrip antenna is generally narrow in frequency bandwidth and low in efficiency, there is a problem that it is unsuitable for use in a mobile communication system requiring a recent broadband.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 광대역 특성을 가지면서 높은 이득, 높은 전후비(Front to Back Ratio; FBR) 및 우수한 격리도 등 고효율을 가지는 마이크로스트립 패치 안테나를 제공하는 것이다. 또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 두 개의 포트(Port)를 사용하여 두 가지의 주파수 대역의 신호의 입/출력이 가능한 다중 입출력 안테나를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a microstrip patch antenna having high efficiency such as high gain, high front to back ratio (FBR), and excellent isolation, while having broadband characteristics. In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a multi-input / output antenna capable of input / output of signals of two frequency bands by using two ports.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다중 입출력 안테나는, 제1방사부가 형성되는 제1플레이트; 상기 제1플레이트와 대향하도록 배치되며, 상기 제1방사부에서 방사되는 신호와 커플링(coupling)되어 신호를 방사하는 제2방사부가 형성되는 제2플레이트; 및 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트가 대향되도록 연결하는 월(Wall)을 포함한다.In order to solve the above technical problem, the multiple input and output antennas of the present invention, the first plate is formed with a first radiator; A second plate disposed to face the first plate and having a second radiating portion coupled to a signal radiated from the first radiating portion to emit a signal; And a wall connecting the first plate and the second plate to face each other.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1플레이트는, 접지면; 상기 접지면의 상면에 형성되는 사각형 형상의 유전체; 및 상기 유전체의 상면에 형성되고, 급전되는 신호를 방사하는 사각형 형상의 상기 제1방사부를 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the invention, the first plate, the ground plane; A rectangular dielectric formed on an upper surface of the ground plane; And a first radiation part formed on an upper surface of the dielectric and having a quadrangular shape to emit a fed signal.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1플레이트는, 상기 제1방사부의 사각형 형상의 네면 중 어느 하나의 면에 연결되는 제1포트와 상기 제1포트와 이웃하는 면에 위치하는 제2포트를 더 포함하고, 상기 제1포트와 상기 제2포트를 통해 급전되는 신호를 상기 제1방사부가 방사하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the first plate, the first port is connected to any one of the four surfaces of the quadrangular shape of the first radiating portion and the second port located on the surface adjacent to the first port Further comprising, it is preferable that the first radiator radiates a signal fed through the first port and the second port.

본 발명의 일실시예에서, 일측이 상기 제1포트 및 상기 제2포트와 각각 연결되고, 타측에 신호의 급전을 위한 커넥터가 연결되어, 상기 제1포트 및 상기 제2포트에 상기 제1방사부의 급전을 위한 전류를 전달하는 제1 및 제2케이블을 더 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, one side is connected to the first port and the second port, respectively, the other side is connected to the connector for feeding the signal, the first radiation to the first port and the second port It is preferable to further include a first and a second cable for transmitting a current for negative power supply.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1포트를 통해 임의의 각도로 편파된 제1신호를 수신하고, 상기 제2포트를 통해 상기 제1신호와 수직을 이루도록 편파된 제2신호를 수신하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, receiving the first signal polarized at any angle through the first port, and receiving the second signal polarized to be perpendicular to the first signal through the second port. desirable.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2플레이트는, 상기 제2방사부를 지지하는 지지부; 상기 지지부의 상면에 형성되며, 상기 제1방사부에서 방사하는 신호와 커플링되어 신호를 방사하는 "ㅁ" 형상의 상기 제2방사부를 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the second plate, the support for supporting the second radiating portion; Is formed on the upper surface of the support, coupled to the signal emitted from the first radiator radiates the signal It is preferable to include the said 2nd radiation part of a "x" shape.

본 발명의 일실시예에서, 상기 지지부는, 비전도성 재질로 이루어진 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the support is preferably made of a non-conductive material.

본 발명의 일실시예에서, 상기 월은, 금속재질로 이루어진 것이 바람직하다.
In one embodiment of the present invention, the month is preferably made of a metal material.

상기와 같은 본 발명은, 유전체를 이용함으로써 선형(직선)편파 다중 입출력 안테나의 제조비용 절감 및 안테나의 소형화가 가능한 이점이 있다.The present invention as described above has the advantage of reducing the manufacturing cost of the linear (linear) polarized multiple input and output antenna and miniaturization of the antenna by using a dielectric.

본 발명은, 제1방사부와 제2방사부를 사용함으로써 안테나의 이득을 높게 할 수 있는 이점이 있다.The present invention has the advantage that the gain of the antenna can be increased by using the first and second radiating parts.

본 발명은, 두 개의 포트를 통하여 선형(직선)편파의 편파되는 각도를 90도 이상으로 할 수 있어 두 가지의 주파수 대역의 신호의 입출력 주파수가 서로 간섭하지 않아 다중 입출력이 가능하고 주파수간의 격리도를 높일 수 있다.According to the present invention, the polarized angle of linear (linear) polarization can be set to 90 degrees or more through two ports, so that the input / output frequencies of signals of two frequency bands do not interfere with each other, so that multiple inputs and outputs are possible and the isolation between frequencies is improved. It can increase.

본 발명은, 적층형 구조를 가짐으로써, 주파수대역을 넓어지고 광대역의 특성을 갖는다.The present invention has a stacked structure, whereby the frequency band is widened and has a wide band characteristic.

본 발명은, 유전체와 연결되는 월을 이용함으로써 백로브를 억제하여 FBR을 높일 수 있다.
In the present invention, the FBR can be increased by suppressing the backlobe by using a wall connected to the dielectric.

도 1은 본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 일실시예 사시도이다.
도 2는 도 1의 제1플레이트 상면의 일실시예 평면도이다.
도 3은 도 1의 제1플레이트의 일실시예 단면도이다.
도 4는 도 1의 제2플레이트 상면의 일실시예 평면도이다.
도 5는 도 1의 제2플레이트의 일실시예 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트에서 측정한 전압정재파비(VSWR)를 나타내는 일예시도이다.
도 8은 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트에서 측정한 VSWR을 나타내는 일예시도이다.
도 9는 본 발명의 다중 입출력 안테나에서 측정된 격리도를 나타내는 일예시도이다.
도 10은 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트에서 측정된 3차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 11a는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트에서 x-y 축에 따라 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 11b는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트에서 y-z 축에 따라 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 11c는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트에서 x-z 축에 따라 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 12는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트에서 측정된 3차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 13a는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트에서 x-y 축에 따라 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 13b는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트에서 y-z 축에 따라 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도이다.
도 13c는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트에서 x-z 축에 따라 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도이다.1 is a perspective view of an embodiment of a multiple input / output antenna according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of an embodiment of an upper surface of the first plate of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of an embodiment of the first plate of FIG. 1.
FIG. 4 is a plan view of an embodiment of an upper surface of the second plate of FIG. 1.
5 is a cross-sectional view of an embodiment of the second plate of FIG. 1.
6 is an exploded perspective view of a multiple input / output antenna according to the present invention.
FIG. 7 is an exemplary diagram illustrating a voltage standing wave ratio (VSWR) measured at a first port of a multiple input / output antenna according to the present invention.
8 is an exemplary diagram illustrating VSWR measured by a second port of a multiple input / output antenna of the present invention.
9 is an exemplary diagram illustrating isolation measured in a multiple input / output antenna of the present invention.
10 is an exemplary view of a three-dimensional radiation pattern measured at the first port of the multiple input / output antenna of the present invention.
FIG. 11A illustrates an example of a 2D radiation pattern measured along an xy axis at a first port of a multiple input / output antenna according to the present invention. FIG.
FIG. 11B is an exemplary view of a two-dimensional radiation pattern measured along the yz axis at the first port of the multiple input / output antenna of the present invention. FIG.
FIG. 11C is an exemplary view of a two-dimensional radiation pattern measured along the xz axis at the first port of the multiple input / output antenna of the present invention. FIG.
12 is an exemplary view of a three-dimensional radiation pattern measured at the second port of the multiple input / output antenna of the present invention.
13A illustrates an example of a two-dimensional radiation pattern measured along an xy axis at a second port of a multiple input / output antenna of the present invention.
FIG. 13B is an exemplary view of a two-dimensional radiation pattern measured along the yz axis at the second port of the multiple input / output antenna of the present invention. FIG.
FIG. 13C is an exemplary view of a two-dimensional radiation pattern measured along the xz axis at the second port of the multiple input / output antenna of the present invention. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by such terms. These terms are used only to distinguish one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be 'connected' or 'connected' to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but other components may be present in between. It should be understood that. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, or a combination thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명에 따른 다중 입출력 안테나는 무선 통신 시스템에 사용되며, 예를 들어 이동통신 시스템, 무선 인터넷 시스템 등의 중계기에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 다중 입출력 안테나는 고주파/광대역의 주파수대역에 적용가능하며, 예를 들어, 롱텀에볼루션(Long Term Evolution; LTE) 시스템의 824-884 Mhz 대역에서 사용 가능하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 주파수대역에서도 적용할 수 있음은 자명하다 할 것이다.The multi-input / output antenna according to the present invention is used in a wireless communication system and can be applied to a repeater such as a mobile communication system and a wireless internet system. In addition, the multi-input / output antenna of the present invention is applicable to a high frequency / wide frequency band, for example, can be used in the 824-884 Mhz band of the Long Term Evolution (LTE) system, but is not limited thereto. It is obvious that the system can be applied to other frequency bands.

도 1은 본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 일실시예 사시도이다.1 is a perspective view of an embodiment of a multiple input / output antenna according to the present invention.

도 1을 참조하면 다중 입출력 안테나는 제1플레이트(Plate)(10), 월(60), 제2플레이트(20), 커넥터(70, 80)를 포함한다. 제1플레이트(10)와 제2플레이트(20)는 월(60)로 연결되어 있으며 각각의 플레이트는 서로 마주보고 위치하게 된다. 또한 제1 및 제2플레이트(10, 20)는 각각의 하면이 외부에서 보이도록 배치된다. 각각 플레이트의 상면에 대한 자세한 설명은 아래에서 하기로 한다. 두개의 커넥터(70, 80)는 월(60)의 네면 중 두면의 홀(Hole)을 통하여 다중 입출력 안테나의 외부로 노출되어 있다. Referring to FIG. 1, the multiple input / output antenna includes a first plate 10, a wall 60, a second plate 20, and connectors 70 and 80. The first plate 10 and the second plate 20 are connected to the wall 60 and each plate is positioned facing each other. In addition, the first and second plates 10 and 20 are disposed such that their lower surfaces are visible from the outside. Detailed description of the upper surface of each plate will be described below. The two connectors 70 and 80 are exposed to the outside of the multi-input / output antenna through holes of two surfaces of the four surfaces of the wall 60.

도 2는 도 1의 제1플레이트(10) 상면의 일실시예 평면도이며 도 3은 도 1의 제1플레이트(10)의 일실시예 단면도이다.FIG. 2 is a plan view of an embodiment of an upper surface of the first plate 10 of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of the first plate 10 of FIG. 1.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 제1플레이트(10)는 제1방사부(50), 제1포트(51), 제2포트(52), 유전체(40), 접지면(30)을 포함한다. 접지면(30)은 유전체(40)의 하면, 즉, 제1방사부(50)가 형성되는 면의 반대편에 형성되며 접지면(30)은 반사판 기능을 한다. 또한, 제1포트(51)와 제2포트(52)는 신호를 수신하고, 포트를 통해 수신된 신호를 제1방사부(50)가 방사한다. 2 and 3, the first plate 10 of the multiple input / output antenna according to the present invention includes a first radiator 50, a first port 51, a second port 52, and a dielectric 40. And a ground plane 30. The ground plane 30 is formed on the lower surface of the dielectric 40, that is, opposite to the surface on which the first radiation unit 50 is formed, and the ground plane 30 functions as a reflector. In addition, the first port 51 and the second port 52 receives a signal, the first radiator 50 emits a signal received through the port.

본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 제1플레이트(10)는 접지면(30) 상면에 유전체(40)가 적층되고 유전체(40) 상면에 제1방사부(50), 제1방사부(50)와 연결되는 제1포트(51) 및 제2포트(52)가 적층되어 이루어진다. 제1방사부(50)는 사각형 형상이며, 제1포트(51)가 제1방사부(50)의 사각형 형상의 네면 중 어느 일 측면에 연결되어 위치하고 제2포트(52)는 제1포트(51)가 위치한 일 측면에 이웃한 다른 일 측면에 제1방사부(50)와 연결되어 위치하게 된다. In the first plate 10 of the multiple input / output antenna according to the present invention, the dielectric 40 is stacked on the upper surface of the ground plane 30 and the first radiation unit 50 and the first radiation unit 50 are disposed on the upper surface of the dielectric 40. The first port 51 and the second port 52 which are connected to each other are stacked. The first radiator 50 is rectangular in shape, and the first port 51 is connected to any one side of four quadrangular surfaces of the first radiator 50 and the second port 52 is connected to the first port. 51 is positioned in connection with the first radiation unit 50 on the other side adjacent to the one side.

안테나의 주파수 대역폭이나 안테나의 이득의 변경을 위하여 제1방사부(50)의 사각형 형상의 크기는 변경될 수 있으며, 제1포트(51) 및 제2포트(52)의 크기나 제1방사부(50)와 연결되는 위치가 변경될 수 있다.In order to change the frequency bandwidth of the antenna or the gain of the antenna, the size of the quadrangular shape of the first radiator 50 may be changed, and the size of the first port 51 and the second port 52 or the first radiator may be changed. The position connected to 50 may be changed.

제1방사부(50), 제1포트(51) 및 제2포트(52)는 전도성 금속재질로 이루어지며, 제1방사부(50), 제1포트(51) 및 제2포트(52)는 도 2에 도시된 바와 같이 유전체(40)보다 전체 면적이 작게 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 유전체(40)의 일부 영역에 한정되어 형성될 수 있다.The first radiation unit 50, the first port 51 and the second port 52 are made of a conductive metal material, the first radiation unit 50, the first port 51 and the second port 52 As shown in FIG. 2, the total area of the dielectric 40 is preferably smaller. Therefore, it may be limited to a portion of the dielectric 40.

도 2의 A영역은 케이블의 신호선과 연결되는 제2포트(52)와 제2포트(52)에 근접하게 위치하고 케이블의 접지선과 연결되는 사각형 형상의 접지면이 존재한다. B영역은 A영역과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. In the region A of FIG. 2, a rectangular ground plane exists adjacent to the second port 52 and the second port 52 connected to the signal line of the cable and connected to the ground line of the cable. Since area B is the same as area A, detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 다중 입출력 안테나는 제1포트(51)를 통해 소정 방향으로 편파된 신호를 수신하고, 제2포트(52)를 통해 제1포트(51)를 통해 수신하는 신호와 수직을 이루도록 편파된 신호를 수신하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1포트(51)가 수직편파 신호를 수신하는 경우에는, 제2포트(52)는 수평편파 신호를 수신한다.The multiple input / output antenna of the present invention receives a signal polarized in a predetermined direction through the first port 51 and is polarized to be perpendicular to a signal received through the first port 51 through the second port 52. It is desirable to receive the signal. For example, when the first port 51 receives a vertical polarization signal, the second port 52 receives a horizontal polarization signal.

또한, 제1포트(51)와 제2포트(52)는 제1방사부(50)의 사각형 형상의 네면 중 두면에 위치하고 서로 이웃하는 면에 위치하기 때문에 안테나의 입출력이 90도의 위상차가 생겨 안테나의 두 가지의 주파수 대역의 신호의 입출력이 서로 간섭하는 것을 방지한다. 따라서 다중 입출력이 가능하며, 격리도를 높일 수 있다.In addition, since the first port 51 and the second port 52 are located on two of four quadrangular surfaces of the first radiator 50 and located on neighboring surfaces of the first radiator 50, the input / output of the antenna has a phase difference of 90 degrees. It is possible to prevent the input and output of signals in two frequency bands from interfering with each other. Therefore, multiple inputs and outputs are possible, and isolation can be increased.

또한, 안테나의 소형화를 위하여 필요 이상의 고유전율을 가지는 유전체의 사용으로 인한 안테나 효율 저하, 대역폭 감소, 비용 증가 등의 문제점이 발생할 수 있으므로, 안테나의 중심주파수, 성능 유지 등을 고려하여 적절한 유전율을 가지는 유전체(40)를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, due to the use of a dielectric having a higher dielectric constant than necessary for the miniaturization of the antenna, problems such as antenna efficiency, bandwidth reduction, and cost increase may occur. It is preferable to use the dielectric 40.

도 4는 도 1의 제2플레이트(20) 상면의 일실시예 평면도이며 도 5는 도 1의 제2플레이트(20)의 일실시예 단면도이다.4 is a plan view of an embodiment of the upper surface of the second plate 20 of FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view of an embodiment of the second plate 20 of FIG. 1.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 제2플레이트(20)는 제2방사부(90) 및 지지부(91)를 포함한다. 즉, 제2플레이트(20)는 지지부(91)의 상면에 제2방사부(90)가 적층되어 이루어진다. 제2방사부(90)는 "ㅁ" 형상이며 전도성 금속재질로 이루어진다. 지지부(91)는 비전도성 재질로 이루어진다. 4 and 5, the second plate 20 of the multiple input / output antenna according to the present invention includes a second radiator 90 and a support 91. That is, the second plate 20 is formed by stacking the second radiating unit 90 on the upper surface of the support portion 91. The second radiating unit 90 has a "ㅁ" shape and is made of a conductive metal material. The support 91 is made of a non-conductive material.

지지부(91)는 제2방사부(90)를 제1방사부(50)의 상면에 위치하도록 지지하는 역할을 하며, 제2방사부(90)가 제1방사부(50)의 상면에 위치할 수 있게 지탱할 수 있으면 도 4에 도시된 것과 같이 사각형 형상의 판으로만 한정되지는 않는다. 즉, 지지부(91)는 제2방사부(90)를 지탱할 수 있는 기둥모양 등의 지지부재로 변경이 가능하며, 그외의 다른 방식으로 제2방사부(90)를 지탱하는 것도 가능하다. The support 91 serves to support the second radiating unit 90 to be positioned on the upper surface of the first radiating unit 50, and the second radiating unit 90 is positioned on the upper surface of the first radiating unit 50. If it can be supported, it is not limited to the rectangular plate as shown in FIG. That is, the support part 91 may be changed to a support member such as a pillar shape capable of supporting the second radiation part 90, and may support the second radiation part 90 in other ways.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2방사부(90)는 지지부(91)보다 전체 면적이 작게 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 지지부(91)의 일부 영역에 한정되어 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4, it is preferable that the second radiating part 90 has a smaller overall area than the supporting part 91. Therefore, it may be limited to a partial region of the support part 91. have.

제2방사부(90)는, 제1플레이트(10)의 제1방사부(50)에서 방사하는 신호와 커플링(coupling)되어 신호를 방사한다. The second radiation unit 90 is the first radiation unit 50 of the first plate 10 Coupling with the emitting signal emits the signal.

안테나의 주파수 대역폭이나 안테나의 이득의 변경을 위하여 제2방사부(90)의 "ㅁ" 형상의 크기는 변경될 수 있다. 제2방사부(90)의 "ㅁ" 형상은 변경이 가능하며(예를 들면, 원이나 다각형 등), 제2방사부 내에서 면적이 허용하는 한 다양한 형상을 가질 수 있음은 자명하다고 할 것이다. 제2방사부(90)가 제1방사부(50), 제1포트(51) 및 제2포트(52) 상면에 위치하기 때문에 다중 입출력 안테나의 주파수대역을 넓게 하여 광대역 특성이 가능하며, 안테나의 이득을 높이는 것이 가능하다. In order to change the frequency bandwidth of the antenna or the gain of the antenna, the size of the "?" Shape of the second radiator 90 may be changed. It will be apparent that the shape of "2" of the second radiation unit 90 may be changed (for example, a circle or a polygon) and may have various shapes as long as the area permits in the second radiation unit. . Since the second radiating unit 90 is located on the upper surface of the first radiating unit 50, the first port 51, and the second port 52, wide band frequency is possible by widening the frequency band of the multiple input / output antenna. It is possible to increase the gain.

도 2 및 도 4를 참조하면, 제1플레이트(10) 및 제2플레이트(20)의 각각의 모서리 부분에 둥근 홀(Hole; 12, 14)이 있으며 각 플레이트마다 4개의 홀이 있다. 각각의 홀(12, 14)은 다중 입출력 안테나를 기구나 설치되는 장치 등에 고정하는 역할을 한다. 다만, 그 수나 형상에 한정되는 것이 아님은 자명하다. 2 and 4, round holes (Hole) 12 and 14 are formed at respective corner portions of the first plate 10 and the second plate 20, and each plate has four holes. Each of the holes 12 and 14 serves to fix the multi-input / output antenna to a device or a device to be installed. However, it is obvious that it is not limited to the number or shape.

또한 제1플레이트(10) 및 제2플레이트(20)는 월(60)과 연결할 수 있는 긴 형상의 슬롯(Slot; 11, 13)이 있으며 각 플레이트마다 8개의 긴 형상의 슬롯이 배치된다. 다만, 본 발명이 도 2 및 도 4의 슬롯의 형상에 한정되는 것은 아니다.In addition, the first plate 10 and the second plate 20 has long slots 11 and 13 that can be connected to the wall 60, and eight long slots are arranged in each plate. However, the present invention is not limited to the shape of the slot of FIGS. 2 and 4.

제1플레이트(10) 및 제2플레이트(20)를 슬롯(11, 13)을 통해 월(60)로 연결하는 방식은 납땜이나 부착 등의 다양한 방식이 적용될 수 있다. 또한 각각의 플레이트에 존재하는 홀이나 슬롯의 개수는 변경될 수 있다. As the method of connecting the first plate 10 and the second plate 20 to the wall 60 through the slots 11 and 13, various methods such as soldering or attachment may be applied. In addition, the number of holes or slots present in each plate may be changed.

도 6은 본 발명에 따른 다중 입출력 안테나의 분해 사시도이다.6 is an exploded perspective view of a multiple input / output antenna according to the present invention.

도 6을 참조하면, 월(60)은 네 개의 사각형 형상의 면으로 이루어져 있다. 각각의 월은 제1플레이트(10)와 제2플레이트(20)를 연결하며 금속재질로 이루어져 있다. 다만, 도 6에서는 월(60)이 방향별로 분리되어 있는 것으로 도시하였으나, 하나로 연결되어 있는 것을 배제하는 것은 아니다.Referring to FIG. 6, the wall 60 is formed of four rectangular faces. Each wall connects the first plate 10 and the second plate 20 and is made of a metal material. In FIG. 6, although the months 60 are illustrated as being separated by directions, the months 60 are not excluded.

일 측이 제1포트(51) 또는 제2포트(52)와 연결되어 있고 타 측에 커넥터 (70, 80)가 연결되어 있는 케이블이 다중 입출력 안테나에 연결되어 있으며 커넥터(70, 80) 중 어느 하나 이상을 통하여 제1방사부(50)에 전류를 급전하게 된다.One side is connected to the first port 51 or the second port 52, and the cable connected to the connector (70, 80) on the other side is connected to the multiple input and output antenna, which of the connectors (70, 80) The current is supplied to the first radiator 50 through one or more.

본 발명에 따른 다중 입출력 안테나는, 안테나가 내장되는 시스템의 내부 구조, 안테나의 제조공정 등에 따라 급전부가 다양하게 변경될 수 있다.In the multi-input / output antenna according to the present invention, the feeding part may be variously changed according to the internal structure of the system in which the antenna is embedded, the manufacturing process of the antenna, and the like.

본 발명에 따른 다중입출력 안테나의 제1플레이트(10)는 접지면(30), 유전체(40), 제1방사부(50)와 연결된 제1포트(51) 및 제2포트(52)가 순차적으로 적층되어 이루어지며 제1플레이트(10) 상면에 월(60)이 적층되고, 지지부(91) 및 제2방사부(90)가 순차적으로 적층된 제2플레이트(20)가 적층되어 이루어진다.In the first plate 10 of the multi-input and output antenna according to the present invention, the ground plane 30, the dielectric 40, the first port 51 and the second port 52 connected to the first radiator 50 are sequentially The wall 60 is stacked on the upper surface of the first plate 10, and the second plate 20 on which the support 91 and the second radiator 90 are sequentially stacked is stacked.

월(60)은 다중 입출력 안테나가 주위 환경에 영향을 받는 것을 최소화하여 안테나의 성능을 유지하고, 백로브(Back lobe)를 최소화한다. 월(60)의 네면 중 두면은 커넥터(51, 52)가 다중 입출력 안테나 외부에 노출될 수 있도록 중앙에 홀이 형성되어 있으며 홀의 위치는 각각의 포트의 위치 변경에 따라 변경될 수 있다.The wall 60 minimizes the influence of the multiple input / output antennas on the surrounding environment to maintain the performance of the antenna and minimizes the back lobe. Two of the four sides of the wall 60 has a hole formed at the center so that the connectors 51 and 52 can be exposed to the outside of the multiple input / output antennas, and the position of the hole may be changed by changing the position of each port.

도 7 내지 도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 안테나의 측정 결과를 나타내는 도면이다.7 to 17 are diagrams illustrating measurement results of multiple input / output antennas according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트(51)에서 측정한 전압정재파비(Voltage Standing Wave Ratio; VSWR)를 나타내는 일예시도이다. LTE 시스템의 중계기에서 사용하기 위해서는, VSWR이 2:1 이하이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 입출력 안테나는 1.5:1의 VSWR을 보이므로, LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다.FIG. 7 is an exemplary view illustrating a voltage standing wave ratio (VSWR) measured by the first port 51 of the multiple input / output antenna of the present invention. For use in repeaters of LTE systems, VSWR must be less than 2: 1. As shown in the figure, since the multiple input / output antenna of the present invention shows a VSWR of 1.5: 1, it can be seen that the requirements of the LTE repeater are satisfied.

도 8은 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트(52)에서 측정한 전압정재파비(Voltage Standing Wave Ratio; VSWR)를 나타내는 일예시도이다. LTE 시스템의 중계기에서 사용하기 위해서는, VSWR이 2:1 이하이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 입출력 안테나는 1.5:1의 VSWR을 보이므로, LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다.FIG. 8 is an exemplary view illustrating a voltage standing wave ratio (VSWR) measured by the second port 52 of the multiple input / output antenna of the present invention. For use in repeaters of LTE systems, VSWR must be less than 2: 1. As shown in the figure, since the multiple input / output antenna of the present invention shows a VSWR of 1.5: 1, it can be seen that the requirements of the LTE repeater are satisfied.

도 9는 본 발명의 다중 입출력 안테나에서 측정된 격리도를 나타내는 일예시도이다. LTE 시스템의 중계기에 사용하기 위해서는, 안테나의 격리도는 -20dB 또는 -15dB 이하이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다중 입출력 안테나는 -21dB의 격리도를 보이므로, LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다.9 is an exemplary diagram illustrating isolation measured in a multiple input / output antenna of the present invention. In order to use the repeater of the LTE system, the isolation of the antenna must be less than -20dB or -15dB. As shown in the figure, since the multiple input / output antenna of the present invention exhibits an isolation of -21 dB, it can be seen that the requirements of the LTE repeater are satisfied.

도 10은 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트(51)에서 측정된 3차원 방사패턴의 일예시도로서, 안테나 이득과 전자기파가 방사되는 방향성을 나타내는 것이다. LTE 시스템의 중계기에서 사용하기 위해서는 안테나 이득이 3dBi이상이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나 이득은 4.0dBi이므로 LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다. FIG. 10 is an exemplary view illustrating a three-dimensional radiation pattern measured by the first port 51 of the multi-input / output antenna according to the present invention. In order to use the repeater of the LTE system, the antenna gain must be 3dBi or more. As shown in the figure, since the antenna gain of the present invention is 4.0dBi, it can be seen that the requirements of the LTE repeater are satisfied.

또한, 도 10에서는, 백로브(Back lobe)가 프론트로브(Front lobe)에 비하여 방사되는 것이 적다는 것을 확인할 수 있고, 백로브를 억제하는 본 발명의 안테나의 성능을 확인할 수 있다.In addition, in FIG. 10, it can be confirmed that the back lobe is less radiated than the front lobe, and the performance of the antenna of the present invention for suppressing the back lobe can be confirmed.

도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트(51)에서 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도로서, 각각 x-y, y-z 축에 따른 FBR 및 빔폭(Beam Width)을 나타내는 것이다. LTE 시스템의 중계기에 사용하기 위해서는 FBR은 10dB 이상이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나의 제1포트에서 측정된 FBR은 15dB이므로 LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다.11A to 11B illustrate an example of a two-dimensional radiation pattern measured at the first port 51 of the multi-input / output antenna according to the present invention, and show FBR and beam width along the x-y and y-z axes, respectively. To use the repeater of the LTE system, the FBR must be 10dB or more. As shown in the figure, it can be seen that the FBR measured at the first port of the antenna of the present invention is 15dB, thereby satisfying the requirements of the LTE repeater.

도 11c는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제1포트(51)에서 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도로서, x-z 축의 방사패턴을 확인할 수 있다.FIG. 11C illustrates an example of a two-dimensional radiation pattern measured by the first port 51 of the multi-input / output antenna according to the present invention. The radiation pattern of the x-z axis may be confirmed.

도 12는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트(52)에서 측정된 3차원 방사패턴의 일예시도로서, 안테나의 이득과 전자기파가 방사되는 방향성을 나타낸다. LTE 시스템의 중계기에 사용하기 위해서는 안테나 이득이 3dBi 이상이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나의 이득은 4.0dBi이므로, LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다.FIG. 12 shows an example of a three-dimensional radiation pattern measured by the second port 52 of the multi-input / output antenna according to the present invention. In order to use the repeater of the LTE system, the antenna gain must be 3dBi or more. As shown in the figure, since the gain of the antenna of the present invention is 4.0dBi, it can be seen that the requirements of the LTE repeater are satisfied.

또한, 도 12에서 백로브가 프론트로브에 비하여 방사가 적다는 것을 확인할 수 있고 백로브를 억제하는 본 발명의 안테나의 성능을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen from FIG. 12 that the backlobe has less radiation than the front lobe, and the performance of the antenna of the present invention for suppressing the backlobe can be confirmed.

도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트(52)에서 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도로서, 각각 x-y, y-z 축에 따른 FBR 및 빔폭을 나타내는 것이다. LTE 시스템의 중계기에 사용하기 위해서는 FBR이 10dB 이상이어야 한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나의 제2포트(52)에서 측정된 FBR은 15dB이므로, LTE 중계기의 요구사항을 만족하고 있음을 알 수 있다.13A to 13B illustrate an example of a two-dimensional radiation pattern measured at the second port 52 of the multi-input / output antenna according to the present invention, and show the FBR and the beam width along the x-y and y-z axes, respectively. To use the repeater of the LTE system, the FBR must be 10dB or more. As shown in the figure, since the FBR measured at the second port 52 of the antenna of the present invention is 15 dB, it can be seen that the requirements of the LTE repeater are satisfied.

도 13c는 본 발명의 다중 입출력 안테나의 제2포트(52)에서 측정된 2차원 방사패턴의 일예시도로서, x-z 축의 방사패턴을 확인할 수 있다.FIG. 13C illustrates an example of the two-dimensional radiation pattern measured by the second port 52 of the multi-input / output antenna according to the present invention. FIG. 13C shows the radiation pattern of the x-z axis.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 입출력 안테나는 제1방사부(50)와 제2방사부(90)를 이용하여 넓은 주파수 대역을 확보할 수 있고 안테나의 이득을 높일 수 있다. 또한 월(60)을 이용하여 주위 환경 변화가 있더라도 안테나의 성능을 유지할 수 있고 백로브를 억제할 수 있어 높은 FBR 값을 가지는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 안테나는 두 개의 포트를 사용하여 다중 입출력이 가능하고 각각의 포트를 제1방사부(50)의 사각형 형상의 네면 중 두 면에 이웃하게 하나씩 위치시켜 안테나의 격리도를 높일 수 있는 이점이 있다.As such, the multi-input / output antenna according to the exemplary embodiment of the present invention can secure a wide frequency band by using the first radiator 50 and the second radiator 90 and can increase the gain of the antenna. In addition, the wall 60 may be used to maintain the performance of the antenna even if there is a change in the surrounding environment, and to suppress the back lobe, thereby enabling a high FBR value. In addition, the antenna of the present invention is capable of multiple inputs and outputs using two ports and each port is located adjacent to two of the four sides of the quadrangular shape of the first radiator 50 to increase the isolation of the antenna There is an advantage.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10 : 제1플레이트 11, 13 : 슬롯(Slot)
12, 14 : 홀(Hole) 20 : 제2플레이트
30 : 접지면 40 : 유전체
50 : 제1방사부 51 : 제1포트
52 : 제2포트 60 : 월(Wall)
70, 80 : 커넥터 90 : 제2방사부
91 : 지지부 10: first plate 11, 13: slot
12, 14 Hole 20: Second plate
30: ground plane 40: dielectric
50: first radiation unit 51: first port
52: 2nd port 60: Wall
70, 80: connector 90: second radiating part
91: support

Claims

A first plate having a first radiation portion formed thereon;
A second plate disposed to face the first plate and having a second radiating portion coupled to a signal radiating from the first radiating portion to emit a signal; And
And a wall connecting the first plate and the second plate to face each other.

The method of claim 1, wherein the first plate,
Ground plane;
A rectangular dielectric formed on an upper surface of the ground plane; And
And a first radiation part formed on an upper surface of the dielectric and having a rectangular shape radiating a fed signal.

The method of claim 2, wherein the first plate,
Further comprising a first port connected to any one of the four sides of the quadrangular shape of the first radiating portion and a second port located on the surface adjacent to the first port,
And a first radiator radiating a signal supplied through the first port and the second port.

The method of claim 3,
One side is connected to the first port and the second port, respectively, and a connector for feeding a signal is connected to the other side to transfer current for feeding the first radiator to the first port and the second port. Multiple input and output antenna further comprising a first and second cable.

4. The multiple input / output antenna according to claim 3, further comprising: receiving a first signal polarized at an angle through the first port and receiving a second signal polarized to be perpendicular to the first signal through the second port. .

The method of claim 1, wherein the second plate,
A support part for supporting the second radiation part;
And a second radiation part formed on an upper surface of the support part, the second radiation part having a "ㅁ" shape coupled to a signal emitted from the first radiation part to emit a signal.

The method of claim 6, wherein the support portion,
Multiple input and output antennas made of non-conductive material.

The method of claim 1, wherein the month,
Multiple input / output antennas made of metal.